WO2014157279A1 - ガスセンサ - Google Patents

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WO2014157279A1
WO2014157279A1 PCT/JP2014/058423 JP2014058423W WO2014157279A1 WO 2014157279 A1 WO2014157279 A1 WO 2014157279A1 JP 2014058423 W JP2014058423 W JP 2014058423W WO 2014157279 A1 WO2014157279 A1 WO 2014157279A1
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hole
gas
protective cover
holes
vertical
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PCT/JP2014/058423
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高幸 関谷
美佳 村上
真吾 惣川
洋輔 岡部
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日本碍子株式会社
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    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to a gas sensor.
  • Patent Document 1 describes a gas sensor in which a protective cover having a double structure in which a vent for guiding exhaust gas to the inside is formed is provided on the outer periphery of the front end of the sensor element.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and a main object of the present invention is to achieve both gas concentration detection responsiveness and sensor element heat retention in a gas sensor.
  • the gas sensor of the present invention is A sensor element capable of detecting a predetermined gas concentration of the gas to be measured;
  • the front end of the sensor element is covered, and three or more first inner gas holes and one or more second inner gas holes formed in the front end direction of the sensor element with respect to the first inner gas hole are formed.
  • a bottomed cylindrical inner protective cover A cylindrical barrel portion having a plurality of first outer gas holes, and a bottomed cylindrical tip portion having one or more second outer gas holes and having an inner diameter smaller than the barrel portion;
  • a bottomed cylindrical outer protective cover covering the inner protective cover;
  • a first gas chamber which is a space between the body portion of the outer protective cover and the inner protective cover, and communicates with the inside of the inner protective cover by the first inner gas hole; It is a space between the front end portion of the outer protective cover and the inner protective cover, and is not in direct communication with the first gas chamber, but communicates with the inside of the inner protective cover by the second inner gas hole.
  • a second gas chamber With The first inner gas hole and the first outer gas hole are formed so that 0 ⁇ inner / outer hole number ratio Nr ⁇ 0.5 and 0 ⁇ inner / outer hole area ratio Ar ⁇ 0.25, (However, the number of the first inner gas holes is defined as the first inner hole number Nin. (Total opening area of the first inner gas holes) / (first inner hole number Nin) is the first inner hole average area Ain. [mm 2] to. and the number of first outer gas holes first outer hole number Nout.
  • the hole average area Aout [mm 2 ] is defined as the first inner hole number Nin / the first outer hole number Nout is the inner / outer hole number ratio Nr.
  • the first inner hole average area Ain / the first outer hole average area Aout (The pore area ratio is Ar.) Is.
  • the gas to be measured can flow into the first gas chamber in the outer protective cover through the first outer gas hole. Further, the gas to be measured can reach the sensor element in the inner protective cover from the first gas chamber through the first inner gas hole.
  • the first inner gas hole and the first outer gas hole are formed so that 0 ⁇ inner / outer hole number ratio Nr ⁇ 0.5 and 0 ⁇ inner / outer hole area ratio Ar ⁇ 0.25. That is, the number of first outer gas holes (first outer hole number Nout) is more than twice the number of first inner gas holes (first inner hole number Nin).
  • the opening area (first outer hole average area Aout) is four times or more the opening area (first inner hole average area Ain) per one first inner gas hole.
  • the flow rate of the gas to be measured from the outside of the gas sensor to the first gas chamber is relatively large.
  • the number and average area of the first inner gas holes are relatively small, the flow rate of the gas to be measured from the first inner gas holes into the inner protective cover is relatively small.
  • a decrease in the flow rate of the gas to be measured from the first gas chamber into the inner protective cover is compensated by an increase in the flow rate of the gas to be measured from the outside to the first gas chamber.
  • the increase in the total time until the gas to be measured arrives in the inner protective cover via is suppressed. That is, a decrease in responsiveness of gas concentration detection is suppressed.
  • the tip direction of the sensor element means a direction from the rear end to the tip of the sensor element.
  • the first inner gas hole and the first outer gas hole may be formed so that 0 ⁇ inner / outer hole number ratio Nr ⁇ 0.25, or 0.25 ⁇ inner / outer hole number ratio Nr ⁇ 0.5. You may form so that it may become.
  • the outer protective cover includes a side portion having a side surface along a central axis direction of the outer protective cover, and a step portion connecting the side portion and the tip portion.
  • the plurality of first outer gas holes include three or more lateral holes formed in the side portion of the outer protective cover, and three or more formed in the step portion of the outer protective cover.
  • the horizontal hole is formed so as to satisfy 0 ⁇ maximum horizontal hole nonexistent angle ⁇ hmax ⁇ 180 ° (however, in a plane perpendicular to the central axis of the outer protective cover)
  • the horizontal hole and the central axis are projected, and when the radial direction of the outer protective cover is seen from the projected central axis, the projected non-existing region is defined as a horizontal hole non-existing region.
  • the maximum value of the central angle of the horizontal hole absence region is defined as the horizontal hole absence maximum angle ⁇ hmax.
  • the vertical hole is formed such that 0 ⁇ maximum vertical hole absence angle ⁇ vmax ⁇ 180 ° (however, the vertical hole and the central axis in a plane perpendicular to the central axis of the outer protective cover)
  • the projected non-existing region is defined as a non-existing region.
  • the maximum value of the angle is defined as a vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax.
  • the gas to be measured easily flows into the vertical hole.
  • the first outer gas hole has a horizontal hole and a vertical hole, thereby increasing the flow rate of the gas to be measured from the outside to the first gas chamber and improving the response of gas concentration detection.
  • the number of the horizontal holes and the vertical holes is three or more, respectively, and is formed so as to satisfy 0 ⁇ maximum horizontal hole absence angle ⁇ hmax ⁇ 180 ° and 0 ⁇ maximum vertical hole absence angle ⁇ vmax ⁇ 180 °.
  • the vertical hole can easily exist upstream of the gas to be measured, and the horizontal hole can easily exist downstream.
  • the effect which improves the responsiveness of gas concentration detection can be acquired more reliably.
  • the maximum angle ⁇ hmax ⁇ (360 ° / number of horizontal holes) is not present. Similarly, it is more preferable to satisfy the maximum angle ⁇ vmax ⁇ (360 ° / number of vertical holes).
  • the horizontal holes are preferably arranged at equal intervals along the circumferential direction of the outer protective cover.
  • the vertical holes are preferably arranged at equal intervals along the circumferential direction of the outer protective cover.
  • the horizontal hole and the vertical hole are projected when the horizontal hole and the vertical hole are projected on a plane perpendicular to the central axis of the outer protective cover.
  • the horizontal holes and the vertical holes may be formed alternately in the circumferential direction of the outer protective cover.
  • the vertical holes and the horizontal holes are arranged so that the central angle with respect to the holes is equal for all the horizontal holes and the vertical holes.
  • the first inner gas hole is formed so that the first inner hole number Nin ⁇ 3 and 0 ⁇ first inner hole nonexistent maximum angle ⁇ inmax ⁇ 180 ° (provided that The first inner gas hole and the central axis are projected onto a plane perpendicular to the central axis of the inner protective cover, and the projected first inner side when the radial direction of the inner protective cover is viewed from the projected central axis.
  • the region where no gas hole exists is defined as a first inner hole non-existing region, and the maximum central angle of the first inner hole non-existing region is defined as a first inner hole non-existing maximum angle ⁇ inmax).
  • the one outer gas hole is formed so that the first outer hole number Nout ⁇ 6 and 0 ⁇ the first outer hole nonexistent maximum angle ⁇ outmax ⁇ 90 ° (however, in the central axis of the outer protective cover) Projecting the first outer gas hole and the central axis onto a vertical plane; When the radial direction of the outer protective cover is viewed from the center axis, the projected region where the first outer gas hole does not exist is defined as a first outer hole non-existing region.
  • the maximum value of the central angle may be the first outer hole nonexistent maximum angle ⁇ outmax).
  • the first inner gas hole has a first inner hole number Nin ⁇ 3, and is formed so that 0 ⁇ first inner hole nonexistent maximum angle ⁇ inmax ⁇ 120 °, and the first outer gas hole
  • the gas holes may be formed so that the first outer hole number Nin ⁇ 6 and 0 ⁇ first outer hole nonexistence maximum angle ⁇ outmax ⁇ 60 °.
  • first inner hole nonexistent maximum angle ⁇ inmax ⁇ 360 ° / first inner hole number Nin
  • first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax ⁇ 360 ° / first outer hole number Nin
  • the plurality of first outer gas holes may be that both the opening area are formed so as to 0.196mm 2 ⁇ 3.14mm 2.
  • the opening areas of the plurality of first outer gas holes may be 3.14 mm 2 or less.
  • unnecessary components such as water droplets and soot in the measurement gas enter the outer protective cover from the first outer gas hole.
  • the opening areas of the plurality of first outer gas holes may be set to 0.196 mm 2 or more, preferably 0.785 mm 2 or more, the gas to be measured can be more reliably transferred from the first outer gas hole to the first gas chamber. Can be allowed to flow into.
  • each of the first inner gas holes may have an opening area of 0.2 mm 2 or more. In this way, it is possible to further suppress clogging of the first inner gas hole due to unnecessary components such as soot in the gas to be measured.
  • the center of the opening of each of the first inner gas holes may be located 5 mm or more from the front end of the sensor element on the rear end side of the sensor element.
  • the gas to be measured that has flowed into the inner protective cover from the first inner gas hole flows out from the second inner gas hole formed in the tip direction of the sensor element rather than the first inner gas hole. Therefore, the gas to be measured does not easily reach the space on the rear end side of the sensor element from the first inner gas hole, and this increases the time required until the space in the inner protective cover is replaced with the gas to be measured. Responsiveness of gas concentration detection may be reduced.
  • the center of the opening of the first inner gas hole is located 5 mm or more from the front end of the sensor element on the rear end side of the sensor element, so that the gas to be measured can easily reach the space on the rear end side of the sensor element. Further, it is possible to further suppress a decrease in responsiveness of gas concentration detection.
  • the second outer gas hole includes three or more horizontal holes formed in a side surface of the tip portion and three or more vertical holes formed in a bottom surface of the tip portion. Also good.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a state in which the gas sensor 100 is attached to a pipe 20.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 3 is a view from D in FIG. 2.
  • FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of a periphery of a second outer gas hole 146a in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of a periphery of a second outer gas hole 146a and a second inner gas hole 138a of FIG. It is explanatory drawing of horizontal hole nonexistence maximum angle (theta) hmax.
  • FIG. 12 is an E view of FIG. 11. It is a longitudinal cross-sectional view of the gas sensor 200 of a modification. It is FF sectional drawing of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the gas sensor 300 of a modification. It is sectional drawing which shows arrangement
  • FIG. 18 is a sectional view taken along line GG in FIG. It is sectional drawing which shows arrangement
  • positioning of the 1st inner side gas hole of Example 13, and a 1st outer side gas hole. It is a graph which shows the time change of the gas substitution rate in the flow velocity V 30 m / s about Experimental example 2,12,13.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the flow direction of the gas to be measured and the first outer gas hole and the first inner gas hole in Experimental Example 15. It is sectional drawing which shows the positional relationship of the direction of the flow of to-be-measured gas in Example 16, and a 1st outer side gas hole and a 1st inner side gas hole.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of a distal end portion 146 of a gas sensor of Experimental Example 21.
  • FIG. It is explanatory drawing of the moisture measuring apparatus 900.
  • FIG. It is a graph which shows the relationship between the value of mass flow rate Fin, and control power ratio.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory view of a state in which the gas sensor 100 is attached to the pipe 20.
  • FIG. 1A is an explanatory view of the pipe 20 as viewed from the side
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1B
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • FIG. 4 is a view as viewed from D in FIG. 2 is an enlarged view of a part of the BB cross section of FIG. 1B for convenience of explanation.
  • the gas sensor 100 is mounted in a pipe 20 that is an exhaust path from the vehicle engine, and NOx and O 2 contained in the exhaust gas as the measurement gas discharged from the engine. The concentration of at least one of the gas components such as is detected.
  • the gas sensor 100 is fixed in the pipe 20 with the central axis of the gas sensor 100 being perpendicular to the flow of the gas to be measured in the pipe 20.
  • the central axis of the gas sensor 100 may be fixed in the pipe 20 in a state where the central axis is perpendicular to the flow of the gas to be measured in the pipe 20 and is inclined by a predetermined angle (for example, 45 °) with respect to the vertical direction.
  • the gas sensor 100 includes a sensor element 110 having a function of detecting the concentration of a gas component in the gas to be measured, and a protective cover 120 that protects the sensor element 110.
  • the gas sensor 100 also includes a metal housing 102 and a metal nut 103 provided with a screw on the outer peripheral surface.
  • the housing 102 is inserted into a fixing member 22 welded to the pipe 20 and provided with a female thread on the inner peripheral surface, and the nut 103 is inserted into the fixing member 22 so that the housing 102 is fixed. 22 is fixed inside. Thereby, the gas sensor 100 is fixed in the pipe 20.
  • the sensor element 110 is an elongated plate-like element, and includes an oxygen ion conductive solid electrolyte layer such as zirconia (ZrO 2 ).
  • the sensor element 110 includes therein a heater that plays a role of temperature adjustment for heating and maintaining the sensor element 110.
  • the structure of the sensor element 110 and the principle of detecting the concentration of the gas component are known, and are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-164411.
  • the protective cover 120 is disposed so as to surround the sensor element 110.
  • the protective cover 120 includes a bottomed cylindrical inner protective cover 130 that covers the tip of the sensor element 110 and a bottomed cylindrical outer protective cover 140 that covers the inner protective cover 130.
  • a first gas chamber 122 and a second gas chamber 126 are formed as a space surrounded by the inner protective cover 130 and the outer protective cover 140
  • a sensor element chamber 124 is formed as a space surrounded by the inner protective cover 130.
  • the central axes of the gas sensor 100, the inner protective cover 130, and the outer protective cover 140 are coaxial.
  • the inner protective cover 130 is a member made of metal (for example, stainless steel), a cylindrical large-diameter portion 132, a cylindrical first body portion 134 having a diameter smaller than the large-diameter portion 132, and a cylindrical first member.
  • a second body 136 having a diameter smaller than that of the first body 134 and a tip 138 having a bottomed cylindrical shape and a diameter smaller than that of the second body 136 are provided.
  • the inner protective cover 130 includes a stepped portion 133 that connects the large-diameter portion 132 and the first body portion 134, a stepped portion 135 that connects the first body portion 134 and the second body portion 136, and a second body portion.
  • a step portion 137 connecting the portion 136 and the tip portion 138 is provided.
  • the large-diameter portion 132, the first body portion 134, the second body portion 136, and the tip portion 138 have the same central axis.
  • the inner diameter surface of the large-diameter portion 132 is in contact with the housing 102, so that the inner protective cover 130 is fixed to the housing 102.
  • the first body part 134 and the second body part 136 are located so as to cover the side surface of the sensor element 110. In the first body portion 134, the flow of the gas to be measured flowing into the sensor element chamber 124 through the first inner gas hole 134a communicating with the first gas chamber 122 and the sensor element chamber 124 and the first inner gas hole 134a.
  • Three plate-shaped guide portions 134b to be regulated are formed at equal intervals, respectively (see FIG. 3).
  • Four side inner gas holes 138 a that communicate with the sensor element chamber 124 and the second gas chamber 126 are formed at equal intervals on the side surface of the distal end portion 138.
  • the first inner gas hole 134 a has a one-to-one correspondence with the guide part 134 b, and the guide part 134 b is located between the corresponding first inner gas hole 134 a and the sensor element 110. It is formed as follows. Further, the plurality of guide portions 134b are formed to be rotationally symmetric (three-fold symmetry). The three first inner gas holes 134a have a rectangular opening, and are all formed so that the opening area is 0.2 mm 2 or more. By setting the opening area to 0.2 mm 2 or more, it is possible to further suppress clogging of the first inner gas hole 134a due to unnecessary components such as soot in the gas to be measured.
  • the opening area of the first inner gas hole 134a refers to the opening area when the first inner gas hole 134a is viewed from the normal direction of the inner protective cover 130 (first body portion 134).
  • the opening area of the first inner gas hole 134a means that the outer opening surface of the first inner gas hole 134a (the opening surface on the outer peripheral side of the first body portion 134) is viewed perpendicularly to the outer opening surface. Is the area of the external opening surface.
  • an angle ⁇ 1 (see FIG. 3) formed by the regulation surface of the guide part 134b and the outer opening surface of the first inner gas hole 134a may be 20 ° or more and 70 ° or less, or 25 ° or more and 67.5 ° or less. Also good.
  • the center of the opening (the center in the vertical direction in FIG. 2) of the first inner gas hole 134 a is formed on the rear end side of the sensor element 110 by 5 mm or more from the front end of the sensor element 110. That is, the distance L1 (see FIG. 2) from the tip of the sensor element 110 to the center of the opening of the first inner gas hole 134a is 5 mm or more. In the present embodiment, the distance L1 between the three first inner gas holes 134a is the same. When the distances L1 for the plurality of first inner gas holes 134a are different, it is preferable that all the distances L1 be 5 mm or more.
  • the second inner gas hole 138a is formed so that a cross section perpendicular to the central axis of the second inner gas hole 138a is a perfect circle.
  • Four second inner gas holes 138a are formed.
  • the center of the second inner gas hole 138a (the center in the vertical direction in FIG. 2) and the bottom surface of the inner protective cover 130 (the outer peripheral surface of the bottom of the tip 138)
  • the distance L2 (see FIG. 2) is, for example, 1 mm to 3 mm.
  • the diameter of the second inner gas hole 138a is, for example, a value in the range of 0.6 to 1.2 mm.
  • the number of the second inner gas holes 138a is not limited to four, and may be, for example, 3 to 6.
  • the second inner gas hole 138a is not limited to the one formed on the side surface of the tip portion 138, but may be formed on the bottom surface of the tip portion 138, or may be formed on the boundary portion between the side surface and the bottom surface of the tip portion 138. May be.
  • the outer protective cover 140 is a member made of metal (for example, stainless steel), and has a cylindrical large-diameter portion 142 and a cylindrical trunk portion that is connected to the large-diameter portion 142 and has a smaller diameter than the large-diameter portion 142. 143, and a tip portion 146 having a bottomed cylindrical shape and an inner diameter smaller than that of the body portion 143.
  • the body portion 143 is connected to the side portion 143a having a side surface along the central axis direction (vertical direction in FIG. 2) of the outer protective cover 140 and the bottom portion of the body portion 143. And a step portion 143b.
  • the central axes of the large diameter portion 142, the body portion 143, and the distal end portion 146 are all the same as the central axis of the inner protective cover 130.
  • the large-diameter portion 142 is in contact with the housing 102 and the large-diameter portion 132 on the inner peripheral surface, whereby the outer protective cover 140 is fixed to the housing 102.
  • the body part 143 is located so as to cover the outer peripheral surfaces of the first body part 134 and the second body part 136.
  • the distal end portion 146 is positioned so as to cover the distal end portion 138, and the inner peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the second body portion 136.
  • the outer protective cover 140 has twelve first outer gas holes 144 a formed in the body portion 143 and six second outer gas holes 146 a formed in the distal end portion 146.
  • the first outer gas hole 144 a is a hole that communicates with the outside of the outer protective cover 140 and the first gas chamber 122.
  • the first outer gas hole 144a has six horizontal holes 144b formed in the side portion 143a and six vertical holes 144c formed in the stepped portion 143b.
  • the distance L3 (see FIG. 2) between the center of the horizontal hole 144b (vertical center in FIG. 2) and the outer surface (lower surface in FIG. 2) of the stepped portion 143b is not particularly limited. It is. In the present embodiment, all the six horizontal holes 144b are formed so that the distance L3 has the same value, but the distance L3 may have a different value.
  • the first outer gas hole 144a (the horizontal hole 144b and the vertical hole 144c) is a hole formed in a circular shape (perfect circle).
  • the twelve first outer gas holes 144a are both both the opening area of the plurality of first outer gas hole opening area is formed to be 0.196mm 2 ⁇ 3.14mm 2 3.14mm
  • the opening areas of the twelve first outer gas holes 146a are all the same.
  • the opening area of the first outer gas hole 144a is the area of the outer opening surface when the outer opening surface of the first outer gas hole 144a is viewed perpendicularly to the outer opening surface.
  • the second outer gas hole 146 a is a hole that communicates with the outside of the outer protective cover 140 and the second gas chamber 126.
  • the second outer gas holes 146a are formed at the corners 146b, which are the boundary between the side surface and the bottom surface of the tip 146, and are formed at six locations at equal intervals (see FIGS. 2 and 4).
  • the second outer gas hole 146a is a hole opened in a circular shape.
  • FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional view around the second outer gas hole 146a of FIG. 2
  • FIG. 6 is an enlarged partial cross-sectional view around the second outer gas hole 146a and the second inner gas hole 138a. As shown in FIG.
  • the second outer gas hole 146a has a value in a range where the angle ⁇ 2 formed by the external opening surface of the second outer gas hole 146a and the bottom surface of the tip portion 146 is 10 ° to 80 ° (this embodiment And the angle formed by the inner peripheral surface of the second outer gas hole 146a and the outer opening surface is 90 °.
  • the second outer gas hole 146a and the second inner gas hole 138a are positioned so that the second inner gas hole 138a is located at a position other than the region 146c on the extension of the second outer gas hole 146a.
  • the positional relationship is defined.
  • a region 146c where the light hits appears on the bottom surface of the front end portion 138 of the inner protective cover 130. This region 146c is referred to as a region on the extension of the second outer gas hole 146a.
  • the second inner gas hole 138a is located outside this region 146c. Note that the areas of the openings of the six second outer gas holes 146a are the same.
  • the second outer gas hole 146a is formed so that a cross section perpendicular to its center axis is a perfect circle. Further, although not particularly limited, in the present embodiment, the diameter of the second outer gas hole 146a is a value in the range of 0.8 to 1.2 mm, for example. Note that the second outer gas hole 146a may be formed at a position other than the corner portion 146b such as a side surface or a bottom surface of the tip end portion 146, for example.
  • the first gas chamber 122 is a space surrounded by the step portions 133 and 135, the first body portion 134, the second body portion 136, the large diameter portion 142, the side portion 143a, and the step portion 143b.
  • the sensor element chamber 124 is a space surrounded by the inner protective cover 130.
  • the second gas chamber 126 is a space surrounded by the step portion 137 and the tip portions 138 and 146. Note that the first gas chamber 122 and the second gas chamber 126 are not in direct communication with each other because the inner peripheral surface of the distal end portion 146 is in contact with the outer peripheral surface of the second body portion 136.
  • the first outer gas hole 144a and the first inner gas hole 134a will be described in detail.
  • the first inner gas hole 134a and the first outer gas hole 144a have a first inner hole number Nin ⁇ 3, 0 ⁇ inner / outer hole number ratio Nr ⁇ 0.5 and 0 ⁇ inner / outer hole area ratio Ar ⁇ . It is formed to be 0.25.
  • the number of first inner gas holes 134a is the first inner hole number Nin. (Total opening area of the first inner gas hole 134a) / (first inner hole number Nin) is defined as a first inner hole average area Ain [mm 2 ].
  • the number of first outer gas holes 144a is defined as a first outer hole number Nout.
  • Total opening area of the first outer gas holes 144a) / (first outer hole number Nout) is defined as a first outer hole average area Aout [mm 2 ].
  • the first inner hole number Nin / first outer hole number Nout is defined as an inner / outer hole number ratio Nr.
  • the first inner hole average area Ain / first outer hole average area Aout is defined as an inner / outer hole area ratio Ar.
  • the number of first outer gas holes 144a (first outer hole number Nout) is more than twice the number of first inner gas holes 134a (first inner hole number Nin).
  • the opening area per one (first outer hole average area Aout) is four times or more than the opening area per first inner gas hole 134a (first inner hole average area Ain).
  • the number of the horizontal holes 144b and the vertical holes 144c is three or more.
  • the horizontal holes 144b are formed so as to satisfy 0 ⁇ maximum horizontal hole nonexistence angle ⁇ hmax ⁇ 180 °, and the vertical holes 144c are 0. It is formed to satisfy ⁇ longitudinal hole nonexistent maximum angle ⁇ vmax ⁇ 180 °.
  • the horizontal hole 144b and the vertical hole 144c are formed so as to satisfy the maximum horizontal hole absence angle ⁇ hmax ⁇ 120 ° and the maximum vertical hole absence angle ⁇ vmax ⁇ 120 °.
  • six horizontal holes 144b and six vertical holes 144c are formed in this embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the maximum horizontal angle ⁇ hmax.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax. 7 and 8, the horizontal hole 144b, the vertical hole 144c, the first inner gas hole 134a, and the central axis are projected onto a plane (for example, the CC plane in FIG. 2) perpendicular to the central axis of the outer protective cover 140. It shows a state of projection in parallel with the central axis. 7 and 8, the projected horizontal hole 144b, vertical hole 144c, and first inner gas hole 134a are indicated by solid lines.
  • the projected horizontal hole 144b is projected in a plane perpendicular to the central axis of the outer protective cover 140, when the radial direction of the outer protective cover 140 is viewed from the central axis projected on this plane (hereinafter also referred to as a central point).
  • the region where no is present is defined as a lateral hole absent region.
  • the horizontal hole non-existing region is shown as a hatched region.
  • six horizontal holes 144b are formed, and a half line (thick broken line in the figure) extending from the center point and in contact with the end of the horizontal hole 144b can be drawn (12 in FIG. 7). .
  • the other horizontal hole 144b does not exist in the area
  • the respective central angles (angles formed by two half lines forming the horizontal hole-free region) of the six horizontal hole-free regions are defined as horizontal hole-free angles ⁇ h1 to ⁇ h6.
  • the maximum horizontal hole absence angle ⁇ hmax is the maximum value of the horizontal hole absence angles ⁇ h1 to ⁇ h6.
  • the horizontal hole non-existing angles ⁇ h1 to ⁇ h6 are all equal to each other, It is also equal to the maximum existing angle ⁇ hmax.
  • a large horizontal hole nonexistent maximum angle ⁇ hmax means that there is a portion where the circumferential interval between the horizontal holes 144b is large.
  • the large horizontal hole absence maximum angle ⁇ hmax means that there is a large region in which the horizontal holes 144b do not continuously exist when viewed along the circumferential direction of the outer protective cover 140.
  • the vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax will be described with reference to FIG. Note that the concept of the maximum vertical hole absence angle ⁇ vmax is the same as the maximum horizontal hole absence angle ⁇ hmax.
  • a region where the projected vertical hole 144c does not exist from the center point is defined as a vertical hole non-existing region.
  • the vertical nonexistent area is shown as a hatched area.
  • the center angles of the six vertical hole non-existing regions are defined as vertical hole non-existing angles ⁇ v1 to ⁇ v6.
  • the vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax is the maximum value of the vertical hole absence angles ⁇ v1 to ⁇ v6.
  • the vertical hole non-existing angles ⁇ v1 to ⁇ v6 are all equal to each other, It is also equal to the existing maximum angle ⁇ vmax.
  • the large vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax means that there is a portion where the circumferential interval between the vertical holes 144c is large.
  • a large vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax means that there is a large region in which the vertical holes 144c do not continuously exist when viewed along the circumferential direction of the outer protective cover 140.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax. 9 is similar to FIGS. 7 and 8, the horizontal hole 144 b, the vertical hole 144 c, the first inner gas hole 134 a and the plane perpendicular to the central axis of the outer protective cover 140 (for example, the CC plane in FIG. 2) A state in which the central axis is projected (projected parallel to the central axis) is shown.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax. 9 is similar to FIGS. 7 and 8, the horizontal hole 144 b, the vertical hole 144 c, the first inner gas hole 134 a and the plane perpendicular to the central axis of the outer protective cover 140 (for example, the CC plane in FIG. 2) A state in which the central axis is projected (projected parallel to the central axis) is shown.
  • FIG. 9 is similar to FIGS. 7 and 8, the horizontal hole 144 b, the vertical
  • the projected horizontal hole 144b, vertical hole 144c, and first inner gas hole 134a are indicated by solid lines.
  • the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax will be described with reference to FIG.
  • the concept of the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax is the same as the horizontal hole absence maximum angle ⁇ hmax and the vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax.
  • first outer hole absence regions there are twelve first outer hole absence regions.
  • the central angles of the 12 first outer hole absence regions are defined as first outer hole absence angles ⁇ out1 to ⁇ out12.
  • the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax is the maximum value of the first outer hole absence angles ⁇ out1 to ⁇ out12.
  • the protective cover 140 is formed so as to be alternately positioned along the circumferential direction.
  • the first outer hole absence angles ⁇ out1 to ⁇ out12 are all equal to each other, and are also equal to the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax.
  • the large first outer hole nonexistence maximum angle ⁇ outmax means that there is a portion where the interval between the first outer gas holes 144a in the circumferential direction is large.
  • the maximum first outer hole nonexistent maximum angle ⁇ outmax is large when the first outer gas hole 144a (the horizontal hole 144b and the vertical hole 144c) is continuous when viewed along the circumferential direction of the outer protective cover 140. It means that there is a large area that does not exist.
  • the first inner gas hole 134a has a first inner hole number Nin ⁇ 3, and is formed such that 0 ⁇ first inner hole nonexistent maximum angle ⁇ inmax ⁇ 120 °.
  • the first outer hole absence maximum angle ⁇ inmax will be described.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of the first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax. 10 projects the horizontal hole 144b, the vertical hole 144c, the first inner gas hole 134a and the central axis onto a plane (for example, the CC plane in FIG. 2) perpendicular to the central axis of the inner protective cover 130 (parallel to the central axis). This shows how it was projected onto.
  • a plane for example, the CC plane in FIG. 2
  • the projected horizontal hole 144b, vertical hole 144c, and first inner gas hole 134a are indicated by solid lines.
  • the first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax will be described with reference to FIG.
  • the concept of the first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax is the same as the horizontal hole absence maximum angle ⁇ hmax, the vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax, and the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax.
  • a region where the projected first inner gas hole 134a does not exist from the center point is defined as a first inner hole non-existing region.
  • the first inner hole absence region is shown as a hatched region.
  • first inner hole absence regions there are three first inner hole absence regions.
  • the central angles of the three first inner hole non-existing regions are defined as first inner hole non-existing angles ⁇ in1 to ⁇ in3.
  • the first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax is the maximum value of the first inner hole absence angles ⁇ in1 to ⁇ in3.
  • the first inner hole absence angles ⁇ in1 to ⁇ in3 are all mutually different. It is equal to the first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax.
  • the large first inner hole nonexistent maximum angle ⁇ inmax means that there is a portion where the distance between the first inner gas holes 134a in the circumferential direction is large.
  • a large first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax means that there is a large region where the first inner gas holes 134a do not exist continuously when viewed along the circumferential direction of the inner protective cover 140. means.
  • the vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax, the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax, and the first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax are each 0 °.
  • the flow of the gas to be measured when the gas sensor 100 configured in this manner detects a predetermined gas concentration will be described.
  • the gas to be measured flowing in the pipe 20 first flows into the first gas chamber 122 through any of the plurality of first outer gas holes 144a. Next, the gas flows from the first gas chamber 122 into the sensor element chamber 124 through one of the plurality of first inner gas holes 134a. Then, the gas to be measured flows from the sensor element chamber 124 into the second gas chamber 126 through one of the plurality of second inner gas holes 138a, and then passes through one of the plurality of second outer gas holes 146a. To the outside.
  • the output of the internal heater is controlled by, for example, a controller (not shown) so as to maintain a predetermined temperature.
  • the sensor element 110 generates an electrical signal (voltage or current) corresponding to a predetermined gas concentration (for example, concentration of NOx, O 2, etc.) in the gas to be measured in the sensor element chamber 124, Based on this, the gas concentration is detected.
  • a predetermined gas concentration for example, concentration of NOx, O 2, etc.
  • the gas sensor 100 can allow the gas to be measured to flow into the first gas chamber 122 in the outer protective cover 140 through the first outer gas hole 144a. Further, the gas to be measured can reach the sensor element 110 in the inner protective cover 130 from the first gas chamber 122 through the first inner gas hole 134a.
  • the first inner gas hole 134a and the first outer gas hole 144a have a first inner hole number Nin ⁇ 3, 0 ⁇ inner / outer hole number ratio Nr ⁇ 0.5 and 0 ⁇ inner / outer hole area ratio Ar ⁇ 0.25. It is formed to become.
  • the flow rate of the gas to be measured from the outside of the gas sensor 100 to the first gas chamber 122 becomes relatively large.
  • the number and average area of the first inner gas holes 134a are relatively small, the flow rate of the gas to be measured from the first inner gas holes 134a into the inner protective cover 130 is relatively small.
  • the decrease in the flow rate of the gas to be measured from the first gas chamber 122 into the inner protective cover 130 is compensated by the increase in the flow rate of the gas to be measured from the outside to the first gas chamber 122. An increase in the total time until the gas to be measured reaches the inside protective cover via the one gas chamber 122 is suppressed.
  • the gas sensor 100 can achieve both gas concentration detection responsiveness and heat retention of the sensor element 110.
  • the higher the heat retaining property of the sensor element 110 the lower the detection sensitivity of the gas concentration due to the temperature drop, and the more the power consumption of the heater that keeps the sensor element warm can be suppressed.
  • the outer protective cover 140 has a body portion 143 having a side portion 143a having a side surface along the central axis direction of the outer protective cover 140, and a step portion 143b connecting the side portion 143a and the distal end portion 146.
  • the plurality of first outer gas holes 144a include three or more horizontal holes 144b formed in the side portion 143a of the outer protective cover 140 and three or more vertical holes formed in the step portion 143b of the outer protective cover 140. Hole 144c.
  • the horizontal hole 144b is formed to satisfy 0 ⁇ maximum horizontal hole absence angle ⁇ hmax ⁇ 180 °
  • the vertical hole 144c is formed to satisfy 0 ⁇ maximum vertical hole absence angle ⁇ vmax ⁇ 180 °. Has been.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of the flow of the gas to be measured
  • FIG. 12 is an E view of FIG. FIG. 11 shows a state when the outer protective cover 140 is viewed perpendicularly to the direction of the flow of the measurement gas when the measurement gas flows from the left to the right in FIG.
  • the gas to be measured is formed on the outer peripheral surface of the front end portion 146 of the outer protective cover 140 on the upstream side of the gas to be measured.
  • each of the horizontal holes and the vertical holes is 3 or more, and is formed so as to satisfy 0 ⁇ maximum horizontal hole absence angle ⁇ hmax ⁇ 180 ° and 0 ⁇ maximum vertical hole absence angle ⁇ vmax ⁇ 180 °.
  • the vertical hole 144c can easily exist upstream of the gas to be measured, and the horizontal hole 144b can easily exist downstream. In other words, it is possible to suppress a change in the flow rate from the outside to the first gas chamber 122 due to the influence of the positional relationship between the direction in which the gas under measurement flows and the direction of the outer protective cover 140.
  • the effect which improves the responsiveness of gas concentration detection can be acquired more reliably. Since the direction in which the outer protective cover 140 is attached when the gas sensor 100 is attached to the pipe 20 is unknown at the time of manufacturing the gas sensor, the direction in which the gas to be measured flows outside and the outer protective cover in this way. It is highly significant to make it less susceptible to the positional relationship with the direction of 140. The same applies to the positional relationship between the direction in which the gas to be measured flows and the direction of the outer protective cover 130, which will be described later.
  • the horizontal hole 144b is formed to satisfy the maximum horizontal hole absence angle ⁇ hmax ⁇ 120 °
  • the vertical hole 144c is formed to satisfy the maximum vertical hole absence angle ⁇ vmax ⁇ 120 °. Therefore, it is possible to further suppress the change in the flow rate from the outside to the first gas chamber 122 due to the influence of the positional relationship between the direction in which the gas to be measured flows outside and the direction of the outer protective cover 140.
  • the horizontal hole 144b is formed so as to satisfy the maximum horizontal hole absence angle ⁇ hmax ⁇ (360 ° / number of horizontal holes), and the vertical hole 144c is the maximum vertical hole absence angle ⁇ vmax ⁇ (360 ° / number of vertical holes). ).
  • the horizontal holes 144 b are projected onto a plane perpendicular to the central axis of the outer protective cover 140, the horizontal holes 144 b are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the outer protective cover 140. Therefore, when viewed along the circumferential direction of the outer protective cover 140, there is no arrangement or size deviation of a region where the horizontal hole 144b does not exist continuously (a horizontal hole non-existing region).
  • the vertical holes 144b and the horizontal holes 144c are arranged so that the circumferential intervals between the adjacent horizontal holes 144b and the vertical holes 144c are all equal for the plurality of horizontal holes 144b and the vertical holes 144c. Also by this, it is possible to further suppress the change in the flow rate from the outside to the first gas chamber 122 due to the influence of the direction of the outer protective cover 140.
  • the first inner gas hole 134a is formed so that the first inner hole number Nin ⁇ 3, and 0 ⁇ first inner hole nonexistent maximum angle ⁇ inmax ⁇ 120 °, and the first outer gas hole 144a.
  • first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax ⁇ 360 ° / first inner hole number Nin
  • first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax ⁇ 360 ° / first outer hole number Nin
  • first outer gas holes 144a because both the opening area are formed so as to 0.196mm 2 ⁇ 3.14mm 2, the outer protective cover 140 in the first outer gas holes 144a Invasion of unnecessary components such as water droplets and soot in the gas to be measured can be further suppressed. If a water droplet enters the outer protective cover 140, the water droplet may reach the sensor element 110 and a crack may occur in the sensor element 110, but this can be suppressed. Further, when soot enters the outer protective cover 140, the first inner gas hole 134a and the like may be clogged, but this can be suppressed. Moreover, when soot adheres to the inner protective cover 130, for example, it becomes easy to receive radiant heat from the sensor element 110, and the temperature of the sensor element 110 tends to decrease, but this can be suppressed.
  • each of the first inner gas holes 134a is 0.2 mm 2 or more, the first inner gas holes can be further prevented from being clogged by unnecessary components such as soot in the gas to be measured. .
  • the center of the opening is positioned at the rear end side of the sensor element by 5 mm or more from the front end of the sensor element 110.
  • the gas to be measured that has flowed into the sensor element chamber 124 from the first inner gas hole 134a is second gas from the second inner gas hole 138a formed in the distal direction of the sensor element 110 rather than the first inner gas hole 134a. It will flow out into the chamber 126. Therefore, the gas to be measured does not easily reach the space on the rear end side (the side opposite to the second gas chamber 126) of the sensor element 110 with respect to the first inner gas hole 134a. In some cases, the time required for replacement with gas increases and the responsiveness of gas concentration detection decreases.
  • the center of the opening of the first inner gas hole 134a is located 5 mm or more from the front end of the sensor element 110 on the rear end side of the sensor element 110, so that the gas to be measured reaches the space on the rear end side of the sensor element 110. Therefore, it is possible to further suppress a decrease in responsiveness of gas concentration detection.
  • the inner protective cover 130 includes the first body part 134, the step part 135, and the second body part 136, but the step part 135 is omitted and the first body part 134 and the second body part 130 are omitted.
  • the inner diameter of the body portion 136 may be the same.
  • FIG. 13 is a vertical cross-sectional view of a modified gas sensor 200.
  • FIG. 14 is an F view of FIG. 13 and 14, the same components as those of the gas sensor 100 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the inner protective cover 230 includes a body portion 236 instead of including the first body portion 134, the step portion 135, and the second body portion 136.
  • the body portion 236 is connected to the large diameter portion 132 through the step portion 133.
  • the body portion 236 is connected to the distal end portion 138 through the step portion 137.
  • the body portion 236 has the same length in the vertical direction in FIG. 13 as the total length in the vertical direction of the first body portion 134, the stepped portion 135, and the second body portion 136 in FIG.
  • drum 236 is the same internal diameter as the 2nd trunk
  • the space inside the inner protective cover 230 that is, the volume of the sensor element chamber 224 becomes smaller than that of the sensor element chamber 124 of FIG.
  • the body portion 236 has six first inner gas holes 234a and six guide portions 234b formed at equal intervals.
  • the plurality of guide portions 234b are formed to be rotationally symmetric (six-fold symmetric).
  • the first inner gas hole 234a and the guide part 234b have the same configuration as the first inner gas hole 134a and the guide part 134b of the gas sensor 100 except for the number of the first inner gas hole 234a and the guide part 234b.
  • FIG. 15 is a vertical cross-sectional view of a modified gas sensor 300.
  • the same components as those of the gas sensor 100 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the gas sensor 300 includes an inner protective cover 330.
  • the inner protective cover 330 is different from the distal end portion 138 and the second inner gas hole 138a in that the shape of the distal end portion 338 and the second inner gas hole 338a is different from that of the inner protective cover 330 and does not include the step portion 137. Is the same structure.
  • the tip end portion 338 has a shape in which a triangular frustum is inverted and is connected to the second body portion 136.
  • the second inner gas hole 338 a is a circular hole located at the center point of the bottom surface of the tip end portion 338.
  • the first inner gas hole 134a has three holes and the first outer gas hole 144a has twelve holes.
  • the present invention is not limited to this.
  • the positions and opening areas of the first inner gas hole 134a and the first outer gas hole 144a are not limited to the above-described embodiment.
  • the first inner gas hole 134a and the first outer gas hole 144a have the first inner hole number Nin ⁇ 3, 0 ⁇ inner / outer hole number ratio Nr ⁇ 0.5 and 0 ⁇ inner / outer hole area ratio Ar ⁇ 0.25. What is necessary is just to be formed.
  • the opening area can be outside the range of 0.196mm 2 ⁇ 3.14mm 2.
  • one or more of the first inner gas holes 134a may have an opening area of less than 0.2 mm 2 .
  • the opening areas of the plurality of first inner gas holes 134a may not all be the same.
  • the opening area of each of the plurality of first inner gas holes 134a is preferably in the range of 0.8 to 1.2 times the first inner hole average area Ain.
  • the shape of the opening of the first inner gas hole 134a is not limited to a rectangle, but may be another shape such as a perfect circle, an ellipse, or a polygon. It is good also as a structure which is not provided with the guide part 134b.
  • the opening areas of the plurality of first outer gas holes 144a may not all be the same.
  • each of the plurality of first outer gas holes 144a is preferably in the range of 0.8 to 1.2 times the first outer hole average area Aout.
  • the shape of the opening of the first outer gas hole 144a is not limited to a perfect circle and may be another shape such as an ellipse or a polygon.
  • the gas sensor 100 includes the first inner hole number Nin ⁇ 3, 0 ⁇ the first inner hole nonexistent maximum angle ⁇ inmax ⁇ 120 °, the first outer hole number Nin ⁇ 6, and 0 ⁇ first outer hole not present.
  • the maximum existence angle ⁇ outmax ⁇ 60 ° is satisfied, the present invention is not limited to this.
  • the longitudinal hole absence angles ⁇ v1 to ⁇ v6 the first outer hole absence angles ⁇ out1 to ⁇ out12, and the first inner hole absence angles ⁇ in1 to ⁇ in3.
  • 0 ⁇ maximum horizontal hole nonexistent angle ⁇ hmax ⁇ (360 ° / number of horizontal holes 144b) may not be satisfied.
  • the first outer gas hole 144a has the six horizontal holes 144b and the six vertical holes 144c, but is not limited thereto.
  • the number of the horizontal holes 144b may be different from the number of the vertical holes 144c, or the first outer gas hole 144a may have only one of the horizontal holes 144b and the vertical holes 144c.
  • the lateral hole absence maximum angle ⁇ hmax the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax.
  • the vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax.
  • the first outer gas hole 144a has a hole formed in a corner portion that is a boundary portion between the side portion 143a and the step portion 143b of the body portion 143 in addition to or instead of the horizontal hole 144b and the vertical hole 144c. You may have.
  • the second inner gas hole 138a and the second outer gas hole 146a are formed so that the cross section perpendicular to the central axis thereof is a perfect circle, but the present invention is not limited thereto.
  • the cross section perpendicular to the central axis may be an ellipse or a polygon (for example, a rectangle).
  • the arrangement and number of the second inner gas holes 138a and the second outer gas holes 146a are not limited to the above-described embodiment.
  • the second outer gas hole 146a is formed in the corner portion 146b which is a boundary portion between the side surface and the bottom surface of the tip portion 146, but is not limited to the corner portion 146b and is formed in the side surface or the bottom surface. Also good.
  • the second outer gas hole may include one or more holes formed in at least one of the corner portion 146b, the side surface, and the bottom surface.
  • the second outer gas hole may include three or more horizontal holes formed on the side surface of the tip end portion 146 and three or more vertical holes formed on the bottom surface of the tip end portion 146.
  • the intervals between the holes when a plurality of second outer gas holes 146a are formed may also be equal along the circumferential direction of the outer protective cover 140 or may not be equal.
  • the distance L1 from the tip of the sensor element 110 to the center of the opening of the first inner gas hole 134a is 5 mm or more, but is not limited thereto, and may be less than 5 mm.
  • the first inner gas hole 134 a may be formed in the second body 136. Further, the first inner gas hole 134a may be formed in the tip direction of the sensor element (downward in FIG. 2) rather than the tip of the sensor element 110.
  • the inner protective cover 130 has a plate thickness of 0.3 mm, an axial length of 17.7 mm, an axial length of the large diameter portion 132 of 1.8 mm, and an axial length of the first body portion 134.
  • the axial length of the second barrel 136 is 5.6 mm
  • the axial length of the tip 138 is 4.9 mm
  • the outer diameter of the large diameter portion 132 is 14.1 mm
  • the outer diameter of 134 is 11.8 mm
  • the outer diameter of the second body 136 is 8.2 mm
  • the outer diameter of the tip 138 is 5.9 mm
  • the number of first inner holes Nin of the first inner gas holes 134a is three
  • the first inner hole average area Ain is 0.200 mm 2
  • the distance L1 is 6 mm
  • the first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax is 115 °
  • the formed angle ⁇ 1 is 38 °
  • the inner diameter of the second inner gas hole 138a is 1.0 mm.
  • the number of holes of the second inner gas hole 138a is 4, and the distance L2 is 1.1 mm.
  • the three first inner gas holes 134a have the same size (all opening areas are 0.200 mm 2 ).
  • the outer protective cover 140 has a plate thickness of 0.4 mm, an axial length of 24.2 mm, an axial length of the large diameter portion 142 of 6.1 mm, and an axial length of the body portion 143 of 8.5 mm.
  • the axial length of the tip 146 is 9.6 mm, the outer diameter of the large-diameter portion 142 is 15.2 mm, the outer diameter of the body 143 is 14.6 mm, the outer diameter of the tip 146 is 8.7 mm, and the first The number of first outer holes Nout of the outer gas holes 144a is 12 (six horizontal holes 144b and six vertical holes 144c), the distance L3 is 1.5 mm, and the diameter of each of the first outer gas holes 144a is 1 mm ( The opening area is 0.785 mm 2 ), the first outer hole average area Aout is 0.785 mm 2 , the horizontal hole absence maximum angle ⁇ hmax is 49 °, the vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax is 47 °, and the first outer hole absence maximum The angle ⁇ outmax is 19 °, and the inner diameter of the second outer gas hole 146a is 1.2 m.
  • Number of holes the second outer gas hole 146a is 6, the angle ⁇ 2 of the second outer gas hole 146a has a 45 °.
  • the first inner gas hole 134a, the second inner gas hole 138a, the first outer gas hole 144a, and the second outer gas hole 146a are all formed at equal intervals.
  • the inner / outer hole number ratio Nr was 0.25
  • the inner / outer hole area ratio Ar was 0.25.
  • the sensor element 110 of the gas sensor 100 detects oxygen concentration.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the arrangement of first inner gas holes and first outer gas holes in Experimental Example 3.
  • the gas sensor 400 shown in FIG. 17 and FIG. FIG. 17 is a longitudinal sectional view of the gas sensor 400 of Experimental Example 4.
  • 18 is a cross-sectional view taken along the line GG in FIG. 17 and 18, the same components as those of the gas sensor 100 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the gas sensor 400 includes an inner protective cover 430.
  • the inner protective cover 430 includes a body part 436 and a front end part 438 instead of including the first body part 134, the step part 135, the second body part 136, and the front end part 138.
  • the body part 436 has the same structure as the body part 236 of FIG. 13 and is connected to the large-diameter part 132 through the step part 133.
  • the body portion 436 is connected to the tip portion 438.
  • the distal end portion 438 has the same structure as the distal end portion 338 of FIG. 15, and a second inner gas hole 438a similar to the second inner gas hole 338a is formed.
  • six first inner gas holes 434a and guide portions 434b are formed at equal intervals, respectively (see FIG. 18).
  • the first inner gas hole 434a and the guide part 434b have the same configuration as the first inner gas hole 234a and the guide part 234b in FIG.
  • second outer gas holes 446a instead of the second outer gas hole 146a, second outer gas holes 446a having a circular opening surface are formed on the side surface of the tip portion 146 at equal intervals (see FIG. 17).
  • the diameter of the second outer gas hole 446a is 1.2 mm.
  • the six first inner gas holes 134a are all the same size, and the opening area is 0.396 mm 2 .
  • First inner hole number Nin 6
  • first inner hole average area Ain 0.396 mm 2
  • inner / outer hole number ratio Nr 0.5
  • inner / outer hole area ratio Ar 0.50
  • the size of the six first inner gas holes 134a in Experimental Example 6 was the same as that in Experimental Example 5.
  • the arrangement of the first inner gas hole and the first outer gas hole in Experimental Example 7 is the same as that in FIG. A gas sensor having the same configuration as Experimental Example 7 was used as Experimental Example 8, except that the attachment position of the inner protective cover was rotated by 30 ° about the central axis of the gas sensor.
  • the gas sensors of Experimental Examples 1 to 11 were each attached to a pipe in the same manner as in FIG.
  • the piping was filled with air. Then, the pipe was left for 310 seconds with no wind, and then the gas to be measured was allowed to flow at a predetermined flow velocity V in the pipe.
  • the direction of the flow of the gas to be measured in Experimental Example 1 was from left to right in FIGS.
  • the same orientation was applied to Experimental Examples 2 to 11.
  • the time change of the output of the sensor element in this case was examined. When the output of the sensor element reaches the maximum value, the air in the inner protective cover is considered to be completely replaced by the gas to be measured, and the ratio of the sensor element output to the maximum value is obtained as the gas replacement rate in the inner protective cover.
  • the time change of the gas replacement rate was taken.
  • the change over time of the gas replacement rate was determined by setting the predetermined flow velocity V of the gas to be measured to 30 m / s.
  • the elapsed time from when the gas to be measured started to flow until the gas replacement rate exceeded 90% was defined as the gas concentration detection response time.
  • the average flow rate of the gas to be measured from the first gas chamber to the sensor element chamber until the gas replacement rate exceeds 90% after the gas to be measured is started to flow, the mass flow rate of the gas to the sensor element chamber Fin (kg / s) was used.
  • the mass flow rate Fin When the mass flow rate Fin is less than 2.92 ⁇ 10 ⁇ 5 kg / s, it is determined that the heat retaining property is good (“ ⁇ ”), and when the mass flow rate Fin is less than 2.00 ⁇ 10 ⁇ 5 kg / s, “ ⁇ ”). In addition, it means that the heat retention of a sensor element is so high that mass flow rate Fin is small. Further, it was determined that the response was good (“ ⁇ ”) when the response time was 0.30 seconds or less, and very good (“ ⁇ ”) when it was 0.20 seconds or less. The shorter the response time, the higher the gas concentration detection response.
  • Experimental Example 12 was a gas sensor having the same configuration as Experimental Example 2 except that all the 12 first outer gas holes were horizontal holes.
  • a gas sensor having the same configuration as Experimental Example 2 was used as Experimental Example 13 except that all the 12 first outer gas holes were vertical holes.
  • 20 and 21 are cross-sectional views showing the arrangement of the first inner gas holes and the first outer gas holes in Experimental Examples 12 and 13.
  • FIG. Table 2 summarizes the first outer hole number Nout, the horizontal hole number, and the vertical hole number of the gas sensors of Experimental Examples 2 and 12-13.
  • the plurality of first inner gas holes and the plurality of first outer gas holes are formed at equal intervals.
  • the experimental example 2 in which the vertical holes and the horizontal holes are alternately formed as the first outer gas holes has only one of the vertical holes and the horizontal holes.
  • the response time was shorter.
  • the value of the mass flow rate Fin is slightly higher than in Experimental Examples 12 and 13.
  • the difference is about this level, the heat retaining properties of Experimental Examples 2, 12, and 13 are almost the same. I can say that.
  • Example 14 A gas sensor having the same configuration as Experimental Example 3 was used as Experimental Example 14, except that the orientation of the protective cover when attached to the pipe 20 was shifted by 30 °.
  • a gas sensor having the same configuration as that of Experimental Example 15 was used as Experimental Example 16 except that the orientation of the protective cover when attached to the pipe 20 was shifted by 30 °.
  • the first outer hole number Nout, first inner hole number Nin, inner / outer hole number ratio Nr, first outer hole average area Aout, first inner hole average area Ain, inner / outer hole area ratio of the gas sensors of Experimental Examples 3 and 14-18 Table 3 collectively shows Ar, the horizontal hole absence maximum angle ⁇ hmax, the vertical hole absence maximum angle ⁇ vmax, the first outer hole absence maximum angle ⁇ outmax, the first inner hole absence maximum angle ⁇ inmax, and the distance L1.
  • Experimental examples 19 to 21 were obtained by changing the formation position of the second outer gas hole 146a of the outer protective cover from the gas sensor of Experimental example 2 in various ways. Specifically, as shown in FIGS. 30 and 31, instead of the second outer gas hole 146 a of the second embodiment, six second outer gas holes 546 a (three holes formed on the side surface of the tip 146). The gas sensor of Experimental Example 19 was formed by forming a horizontal hole 546b and three vertical holes 546c formed on the bottom surface of the tip 146.
  • 30 is a view (corresponding to the view D in FIG. 2) of the gas sensor of Experimental Example 19 viewed from the same viewpoint as FIG.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view of the distal end portion 146 of the gas sensor of Experimental Example 19.
  • FIG. 31 shows a state where the bottom surface side of the distal end portion 146 is viewed from a cross section perpendicular to the central axis of the gas sensor and passing through the center of the lateral hole 546b.
  • the vertical holes 546b were formed at equal intervals. That is, the straight lines connecting the center of the vertical hole 546b and the central axis of the gas sensor are formed so as to form an angle of 120 °.
  • the horizontal holes 546c were formed at equal intervals.
  • the vertical holes 546b and the horizontal holes 546c are alternately positioned in the cross section of FIG. 31 (the angle formed by a straight line connecting the center of the hole and the central axis of the gas sensor between the adjacent vertical holes 546b and 546c). 60 °).
  • the vertical hole 546b and the horizontal hole 546c are both circular (perfect circle) holes, and the inner diameter is 1.2 mm, which is the same as the second outer gas hole 146a.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view of the distal end 146 of the gas sensor of Experimental Example 20.
  • FIG. 32 shows the same cross section as FIG.
  • the horizontal holes 546c were formed at equal intervals. That is, the straight lines connecting the center of the horizontal hole 546c and the central axis of the gas sensor are formed so as to form an angle of 60 °.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view of the distal end 146 of the gas sensor of Experimental Example 21.
  • FIG. 33 shows the same cross section as FIG.
  • the vertical holes 546b were formed at equal intervals. That is, the straight lines connecting the center of the vertical hole 546b and the central axis of the gas sensor are formed so as to form an angle of 60 °.
  • the air at the joint portion was scattered toward the gas sensor by this blowing, and all the stored water was discharged out of the pipe 920.
  • the power of the built-in heater was controlled so that the temperature of the sensor element 110 reached the target value of 100 ° C.
  • the heater power control value increases when water is applied to the tip of the sensor element 110 because the temperature decreases. Therefore, it can be said that the greater the power control value, the greater the amount of water applied to the sensor element 110 (the lower the water resistance).
  • the predetermined driving condition of the blower 930 is that the sensor element 110 heater is stabilized at 100 ° C., and then the switching valve 940 is connected to the bypass 940a to create an air flow with a wind speed of about 50 m / s. This refers to switching the valve 940 to the pipe 910 and blowing air to the pipe 910 for 3 seconds.
  • the power control value was 0.05 or less, the water resistance was determined to be good (“ ⁇ ”).
  • Table 4 summarizes the results of evaluation test 4 and evaluation test 5, and the number and arrangement of the first outer gas holes, the number and arrangement of the second outer gas holes of the gas sensors in Experimental Examples 2 and 19-21.
  • control power ratio (power control value during gas flow / power control value during no wind) was derived. Table 5 and FIG.
  • Experimental examples 1 to 3, 11 to 14 correspond to examples of the present invention, and experimental examples 4 to 10, and 15 to 18 correspond to comparative examples.
  • Experimental examples 19 to 21 correspond to examples of the present invention.
  • the present invention can be used as a gas sensor for detecting a predetermined gas concentration such as NOx or oxygen in a measurement gas such as an exhaust gas of an automobile.

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Abstract

　ガスセンサにおいて、第１内側ガス孔１３４ａ及び第１外側ガス孔１４４ａは、第１内孔数Ｎｉｎ≧３，０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５，且つ０＜内外孔面積比Ａｒ≦０．２５となるように形成されている。ただし、第１内側ガス孔１３４ａの個数を第１内孔数Ｎｉｎとする。（第１内側ガス孔１３４ａの総開口面積）／（第１内孔数Ｎｉｎ）を第１内孔平均面積Ａｉｎ［ｍｍ2］とする。第１外側ガス孔１４４ａの個数を第１外孔数Ｎｏｕｔとする。（第１外側ガス孔１４４ａの総開口面積）／（第１外孔数Ｎｏｕｔ）を第１外孔平均面積Ａｏｕｔ［ｍｍ2］とする。第１内孔数Ｎｉｎ／第１外孔数Ｎｏｕｔを内外孔数比Ｎｒとする。第１内孔平均面積Ａｉｎ／第１外孔平均面積Ａｏｕｔを内外孔面積比Ａｒとする。

Description

ガスセンサ
　本発明は、ガスセンサに関する。
　従来、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘや酸素などの所定のガス濃度を検出するガスセンサが知られている。このガスセンサでは、例えばエンジンの始動時に発生する水がセンサ素子に付着することにより、センサ素子の温度が低下してクラックが発生する場合がある。そのため、センサ素子を覆う保護カバーを取り付けてこれを防止することが提案されている。例えば、特許文献１には、排気ガスを内部に導くための通気口が形成された２重構造の保護カバーをセンサ素子の先端部外周に設けたガスセンサが記載されている。
特開２０１１－１１２５５７号公報
　ところで、このようなガスセンサでは、被測定ガス中のガス濃度の変化を速やかに検出したい、すなわちガス濃度検出の応答性を高めたいとう要望がある。また、センサ素子の検出感度の低下を抑制するためや、センサ素子を保温するヒーターの消費電力の増大を抑制するために、被測定ガスの流れや水の付着によるセンサ素子の冷えを抑制したいという要望がある。しかし、例えばガス検出濃度の応答性を高めるために保護カバー内部の被測定ガスの流路を単純にすると、センサ素子周辺の被測定ガスの流量が増大してセンサ素子が冷えやすくなってしまう。一方、センサ素子の冷えを抑制するために保護カバー内部の流路を複雑にすると、センサ素子への被測定ガスの到達に時間がかかり、ガス濃度検出の応答性が低下してしまう。そのため、応答性と保温性とを両立できるガスセンサが望まれている。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ガスセンサにおいてガス濃度検出の応答性とセンサ素子の保温性とを両立することを主目的とする。
　本発明のガスセンサは、
　被測定ガスの所定のガス濃度を検出可能なセンサ素子と、
　前記センサ素子の先端を覆うと共に、３以上の第１内側ガス孔と、該第１内側ガス孔よりも前記センサ素子の先端方向に形成された１以上の第２内側ガス孔と、が形成された有底筒状の内側保護カバーと、
　複数の第１外側ガス孔が形成された円筒状の胴部と、１以上の第２外側ガス孔が形成され該胴部よりも内径の小さい有底筒状の先端部と、を有し、前記内側保護カバーを覆う有底筒状の外側保護カバーと、
　前記外側保護カバーの胴部と前記内側保護カバーとの間の空間であり、前記第１内側ガス孔により前記内側保護カバーの内部と連通する第１ガス室と、
　前記外側保護カバーの先端部と前記内側保護カバーとの間の空間であり、前記第１ガス室と直接には連通しておらず、前記第２内側ガス孔により前記内側保護カバーの内部と連通する第２ガス室と、
　を備え、
　前記第１内側ガス孔及び前記第１外側ガス孔は、０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５，且つ０＜内外孔面積比Ａｒ≦０．２５となるように形成されている、
（ただし、前記第１内側ガス孔の個数を第１内孔数Ｎｉｎとする。（前記第１内側ガス孔の総開口面積）／（第１内孔数Ｎｉｎ）を第１内孔平均面積Ａｉｎ［ｍｍ2］とする。前記第１外側ガス孔の個数を第１外孔数Ｎｏｕｔとする。（前記第１外側ガス孔の総開口面積）／（第１外孔数Ｎｏｕｔ）を第１外孔平均面積Ａｏｕｔ［ｍｍ2］とする。第１内孔数Ｎｉｎ／第１外孔数Ｎｏｕｔを内外孔数比Ｎｒとする。第１内孔平均面積Ａｉｎ／第１外孔平均面積Ａｏｕｔを内外孔面積比Ａｒとする。）
　ものである。
　この本発明のガスセンサでは、第１外側ガス孔を通って外側保護カバー内の第１ガス室に被測定ガスが流入可能になっている。また、被測定ガスは、第１ガス室から第１内側ガス孔を通って内側保護カバー内のセンサ素子に到達可能になっている。そして、第１内側ガス孔及び第１外側ガス孔は、０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５，且つ０＜内外孔面積比Ａｒ≦０．２５となるように形成されている。すなわち、第１外側ガス孔の数（第１外孔数Ｎｏｕｔ）が第１内側ガス孔の数（第１内孔数Ｎｉｎ）の２倍以上であり、第１外側ガス孔の１つあたりの開口面積（第１外孔平均面積Ａｏｕｔ）が第１内側ガス孔の１つあたりの開口面積（第１内孔平均面積Ａｉｎ）の４倍以上になっている。これにより、第１外側ガス孔の数及び平均面積が相対的に大きいため、ガスセンサの外部から第１ガス室への被測定ガスの流量は比較的大きくなる。一方、第１内側ガス孔の数及び平均面積が相対的に小さいため、第１内側ガス孔から内側保護カバー内への被測定ガスの流量は比較的少なくなる。これらにより、第１ガス室から内側保護カバー内への被測定ガスの流量の減少を、外部から第１ガス室への被測定ガスの流量の増大で補うことになり、外部から第１ガス室を経由して内側保護カバー内に被測定ガスが到達するまでの全体時間の増大が抑制される。すなわち、ガス濃度検出の応答性の低下は抑制される。一方、センサ素子への被測定ガスの流量（第１ガス室から内側保護カバー内への被測定ガスの流量）は抑制されているため、センサ素子の冷えが抑制される。このように、ガスセンサにおいてガス濃度検出の応答性とセンサ素子の保温性とを両立することができる。ここで、「センサ素子の先端方向」とは、センサ素子の後端から先端へ向かう方向を意味する。なお、本発明のガスセンサでは、第１内側ガス孔が３以上（第１内孔数Ｎｉｎ≧３）であり、且つ０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５であるため、第１外孔数Ｎｏｕｔ≧６である。また、第１内側ガス孔及び第１外側ガス孔は、０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．２５となるように形成してもよいし、０．２５≦内外孔数比Ｎｒ≦０．５となるように形成してもよい。
　この本発明のガスセンサにおいて、前記外側保護カバーは、前記胴部が、該外側保護カバーの中心軸方向に沿った側面をもつ側部と、該側部と前記先端部とを接続する段差部と、を有しており、前記複数の第１外側ガス孔は、前記外側保護カバーの前記側部に形成された３以上の横孔と、前記外側保護カバーの前記段差部に形成された３以上の縦孔と、を含んでおり、前記横孔は、０≦横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦１８０°となるように形成されており（ただし、前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該横孔及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該外側保護カバーの径方向を見たときに該投影した横孔の存在しない領域を横孔不存在領域とする。また、該横孔不存在領域の中心角の最大値を横孔不存在最大角θｈｍａｘとする。）、前記縦孔は、０≦縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦１８０°となるように形成されている（ただし、前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該縦孔及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該外側保護カバーの径方向を見たときに該投影した縦孔の存在しない領域を縦孔不存在領域とする。また、該縦孔不存在領域の中心角の最大値を縦孔不存在最大角θｖｍａｘとする。）、ものとしてもよい。ここで、外側保護カバーの中心軸と垂直な方向に被測定ガスが流れてくる場合、被測定ガスの上流側では、外側保護カバーの先端部に被測定ガスがぶつかり中心軸方向への流れが生じるため、縦孔に被測定ガスが流入しやすい。また、被測定ガスの下流側では、外側保護カバーの外周面を回り込むような流れが生じるため、横孔に被測定ガスが流入しやすい。そのため、第１外側ガス孔が横孔と縦孔とを有していることにより、外部から第１ガス室への被測定ガスの流量をより増大させ、ガス濃度検出の応答性を向上させることが可能になる。しかも、横孔及び縦孔が、それぞれ３個以上であり、０≦横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦１８０°，０≦縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦１８０°を満たすように形成されている。そのため、外側保護カバーの外周面のどの方向から被測定ガスが流れてくる場合でも、被測定ガスの上流に縦孔を存在しやすくし、下流に横孔を存在しやすくできる。換言すると、外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバーの向きとの位置関係の影響で外部から第１ガス室への流量が変化するのを抑制することができる。これにより、ガス濃度検出の応答性を向上させる効果をより確実に得ることができる。この場合において、ガス濃度検出の応答性を向上させる効果をさらに確実に得ることができるため、横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦１２０°，縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦１２０°とすることが好ましい。また、横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦（３６０°／横孔の数）とすることがより好ましい。同様に、縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦（３６０°／縦孔の数）とすることがより好ましい。また、外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に横孔を投影したときに、横孔が外側保護カバーの周方向に沿って等間隔に配置されていることが好ましい。同様に、外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に縦孔を投影したときに、縦孔が外側保護カバーの周方向に沿って等間隔に配置されていることが好ましい。
　上述した横孔及び縦孔を有する態様の本発明のガスセンサにおいて、前記横孔及び前記縦孔は、前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該横孔及び該縦孔を投影したときに該横孔と該縦孔とが該外側保護カバーの周方向に沿って交互に位置する、ように形成されていてもよい。こうすれば、外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバーの向きとの位置関係の影響で外部から第１ガス室への流量が変化するのをさらに抑制することができる。この場合において、外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に横孔及び縦孔を投影したときに、隣接する横孔と縦孔との周方向の間隔（中心軸を中心とした横孔と縦孔との中心角）が複数の横孔及び縦孔について全て等しくなるように縦孔及び横孔が配置されていることが好ましい。こうすれば、外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバーの向きとの位置関係の影響で外部から第１ガス室への流量が変化するのを抑制する効果がより高まる。
　本発明のガスセンサにおいて、前記第１内側ガス孔は、第１内孔数Ｎｉｎ≧３であり、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１８０°となるように形成されており（ただし、前記内側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該第１内側ガス孔及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該内側保護カバーの径方向を見たときに該投影した第１内側ガス孔の存在しない領域を第１内孔不存在領域とする。また、該第１内孔不存在領域の中心角の最大値を第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘとする。）、前記第１外側ガス孔は、第１外孔数Ｎｏｕｔ≧６であり、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦９０°となるように形成されている（ただし、前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該第１外側ガス孔及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該外側保護カバーの径方向を見たときに該投影した第１外側ガス孔の存在しない領域を第１外孔不存在領域とする。また、該第１外孔不存在領域の中心角の最大値を第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘとする。）、ものとしてもよい。こうすることで、外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバー及び内側保護カバーの向きとの位置関係の影響で外部から第１ガス室への流量や第１ガス室から内側保護カバー内への流量が変化するのを抑制することができる。これにより、ガスセンサにおいてガス濃度検出の応答性とセンサ素子の保温性とを両立する効果を、より確実に得ることができる。この場合において、前記第１内側ガス孔は、第１内孔数Ｎｉｎ≧３であり、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１２０°となるように形成されており、前記第１外側ガス孔は、第１外孔数Ｎｉｎ≧６であり、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦６０°となるように形成されていてもよい。こうすれば、外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバー及び内側保護カバーの向きとの位置関係の影響で外部から第１ガス室への流量や第１ガス室から内側保護カバー内への流量が変化するのをさらに抑制することができる。なお、第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦（３６０°／第１内孔数Ｎｉｎ）とすることが好ましい。同様に、第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦（３６０°／第１外孔数Ｎｉｎ）とすることが好ましい。
　本発明のガスセンサにおいて、前記複数の第１外側ガス孔は、いずれも開口面積が０．１９６ｍｍ2～３．１４ｍｍ2となるように形成されているものとしてもよい。複数の第１外側ガス孔の開口面積をいずれも３．１４ｍｍ2以下とすることで、第１外側ガス孔から外側保護カバー内に被測定ガス中の水滴やススなどの不要成分が侵入するのをより抑制することができる。また、複数の第１外側ガス孔の開口面積をいずれも０．１９６ｍｍ2以上、好ましくは０．７８５ｍｍ2以上とすることで、第１外側ガス孔からより確実に被測定ガスを第１ガス室に流入させることができる。
　本発明のガスセンサにおいて、前記第１内側ガス孔は、いずれも開口面積が０．２ｍｍ2以上としてもよい。こうすれば、被測定ガス中のススなどの不要成分により第１内側ガス孔が目詰まりするのをより抑制できる。
　本発明のガスセンサにおいて、前記第１内側ガス孔は、いずれも開口部の中心が前記センサ素子の先端から５ｍｍ以上該センサ素子の後端側に位置していてもよい。ここで、第１内側ガス孔から内側保護カバー内へ流入した被測定ガスは、第１内側ガス孔よりもセンサ素子の先端方向に形成された第２内側ガス孔から流出することになる。そのため、第１内側ガス孔よりもセンサ素子の後端側の空間には被測定ガスが到達しにくく、これにより内側保護カバー内の空間が被測定ガスで置換されるまでに要する時間が増大しガス濃度検出の応答性が低下する場合がある。そこで、第１内側ガス孔の開口部の中心がセンサ素子の先端から５ｍｍ以上該センサ素子の後端側に位置することで、センサ素子の後端側の空間に被測定ガスを到達させやすくなり、ガス濃度検出の応答性の低下をより抑制することができる。
　本発明のガスセンサにおいて、前記第２外側ガス孔は、前記先端部の側面に形成された３以上の横孔と、前記先端部の底面に形成された３以上の縦孔と、を含んでいてもよい。
配管２０へのガスセンサ１００の取り付け状態の概略説明図である。 図１（ｂ）のＢ－Ｂ断面図である。 図２のＣ－Ｃ断面図である。 図２のＤ視図である。 図２の第２外側ガス孔１４６ａ周辺を拡大した部分断面図である。 図２の第２外側ガス孔１４６ａ及び第２内側ガス孔１３８ａ周辺を拡大した部分断面図である。 横孔不存在最大角θｈｍａｘの説明図である。 縦孔不存在最大角θｖｍａｘの説明図である。 第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘの説明図である。 第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘの説明図である。 被測定ガスの流れの説明図である。 図１１のＥ視図である。 変形例のガスセンサ２００の縦断面図である。 図１３のＦ－Ｆ断面図である。 変形例のガスセンサ３００の縦断面図である。 実験例３の第１内側ガス孔，第１外側ガス孔の配置を示す断面図である。 実験例４のガスセンサ４００の縦断面図である。 図１７のＧ－Ｇ断面図である。 実験例８の第１内側ガス孔，第１外側ガス孔の配置を示す断面図である。 実験例１２の第１内側ガス孔，第１外側ガス孔の配置を示す断面図である。 実験例１３の第１内側ガス孔，第１外側ガス孔の配置を示す断面図である。 実験例２，１２，１３についての流速Ｖ＝３０ｍ／ｓにおけるガス置換率の時間変化を示すグラフである。 実験例３における被測定ガスの流れの向きと第１外側ガス孔及び第１内側ガス孔との位置関係を示す断面図である。 実験例１４における被測定ガスの流れの向きと第１外側ガス孔及び第１内側ガス孔との位置関係を示す断面図である。 実験例１５における被測定ガスの流れの向きと第１外側ガス孔及び第１内側ガス孔との位置関係を示す断面図である。 実験例１６における被測定ガスの流れの向きと第１外側ガス孔及び第１内側ガス孔との位置関係を示す断面図である。 実験例１７における被測定ガスの流れの向きと第１外側ガス孔及び第１内側ガス孔との位置関係を示す断面図である。 実験例１８における被測定ガスの流れの向きと第１外側ガス孔及び第１内側ガス孔との位置関係を示す断面図である。 実験例３，１４～１８についての流速Ｖ＝３０ｍ／ｓの場合のガス置換率の時間変化を示すグラフである。 実験例１９のガスセンサを図４と同じ視点で見た図である。 実験例１９のガスセンサの先端部１４６の断面図である。 実験例２０のガスセンサの先端部１４６の断面図である。 実験例２１のガスセンサの先端部１４６の断面図である。 被水量測定装置９００の説明図である。 質量流量Ｆｉｎの値と制御パワー比との関係を示すグラフである。
　次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は配管２０へのガスセンサ１００の取り付け状態の概略説明図である。図１（ａ）は配管２０の側面から見た状態の説明図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図２は図１（ｂ）のＢ－Ｂ断面図であり、図３は図２のＣ－Ｃ断面図である。図４は図２のＤ視図である。なお、図２は、説明の便宜上、図１（ｂ）のＢ－Ｂ断面の一部を拡大して示している。
　図１（ａ）に示すように、ガスセンサ１００は車両のエンジンからの排気経路である配管２０内に取り付けられており、エンジンから排出された被測定ガスとしての排気ガスに含まれるＮＯｘやＯ2等のガス成分のうち少なくともいずれか１つの濃度を検出するようになっている。このガスセンサ１００は、図１（ｂ）に示すように、ガスセンサ１００の中心軸が配管２０内の被測定ガスの流れに垂直な状態で配管２０内に固定されている。なお、ガスセンサ１００の中心軸が配管２０内の被測定ガスの流れに垂直且つ鉛直方向に対して所定の角度（例えば４５°）だけ傾いた状態で配管２０内に固定されていてもよい。
　ガスセンサ１００は、図２に示すように、被測定ガス中のガス成分の濃度を検出する機能を有するセンサ素子１１０と、このセンサ素子１１０を保護する保護カバー１２０とを備えている。また、ガスセンサ１００は、金属製のハウジング１０２及び外周面におねじが設けられた金属製のナット１０３を備えている。ハウジング１０２は配管２０に溶接され内周面にめねじが設けられた固定用部材２２内に挿入されており、さらにナット１０３が固定用部材２２内に挿入されることでハウジング１０２が固定用部材２２内に固定されている。これにより、ガスセンサ１００が配管２０内に固定されている。
　センサ素子１１０は、細長な長尺の板状体形状の素子であり、ジルコニア（ＺｒＯ2）等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなる。センサ素子１１０は、センサ素子１１０を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒーターを内部に備えている。このようなセンサ素子１１０の構造やガス成分の濃度を検出する原理は公知であり、例えば特開２００８－１６４４１１号公報に記載されている。
　保護カバー１２０は、センサ素子１１０の周囲を取り囲むように配置されている。この保護カバー１２０は、センサ素子１１０の先端を覆う有底筒状の内側保護カバー１３０と、内側保護カバー１３０を覆う有底筒状の外側保護カバー１４０とを有している。また、内側保護カバー１３０と外側保護カバー１４０とに囲まれた空間として第１ガス室１２２，第２ガス室１２６が形成され、内側保護カバー１３０に囲まれた空間としてセンサ素子室１２４が形成されている。なお、ガスセンサ１００，内側保護カバー１３０，外側保護カバー１４０の中心軸は同軸になっている。
　内側保護カバー１３０は、金属（例えばステンレス鋼）製の部材であり、円筒状の大径部１３２と、円筒状で大径部１３２よりも径の小さい第１胴部１３４と、円筒状で第１胴部１３４よりも径の小さい第２胴部１３６と、有底筒状で第２胴部１３６よりも径の小さい先端部１３８とを有している。また、内側保護カバー１３０は、大径部１３２と第１胴部１３４とを接続する段差部１３３と、第１胴部１３４と第２胴部１３６とを接続する段差部１３５と、第２胴部１３６と先端部１３８とを接続する段差部１３７とを有している。なお、大径部１３２，第１胴部１３４，第２胴部１３６，先端部１３８は中心軸が同一である。大径部１３２は、ハウジング１０２に内周面が当接しており、これにより内側保護カバー１３０がハウジング１０２に固定されている。第１胴部１３４，第２胴部１３６は、センサ素子１１０の側面を覆うように位置している。第１胴部１３４には、第１ガス室１２２とセンサ素子室１２４とに通じる第１内側ガス孔１３４ａと、第１内側ガス孔１３４ａを経てセンサ素子室１２４に流入する被測定ガスの流れを規制する板状のガイド部１３４ｂとがそれぞれ等間隔に３箇所形成されている（図３参照）。先端部１３８の側面には、センサ素子室１２４と第２ガス室１２６とに通じる第２内側ガス孔１３８ａが等間隔に４箇所形成されている。
　第１内側ガス孔１３４ａは、図３に示すように、ガイド部１３４ｂと１対１に対応しており、ガイド部１３４ｂは対応する第１内側ガス孔１３４ａとセンサ素子１１０との間に位置するように形成されている。また、複数のガイド部１３４ｂは、回転対称（３回対称）となるように形成されている。３個の第１内側ガス孔１３４ａは、開口部が長方形であり、いずれも開口面積が０．２ｍｍ2以上となるように形成されている。開口面積を０．２ｍｍ2以上とすることで、被測定ガス中のススなどの不要成分により第１内側ガス孔１３４ａが目詰まりするのをより抑制できる。なお、第１内側ガス孔１３４ａの開口面積とは、内側保護カバー１３０（第１胴部１３４）の法線方向から第１内側ガス孔１３４ａを見たときの開口面積をいう。換言すると、第１内側ガス孔１３４ａの開口面積とは、第１内側ガス孔１３４ａの外部開口面（第１胴部１３４の外周側の開口面）を、外部開口面に対して垂直に見たときの、外部開口面の面積である。また、ガイド部１３４ｂの規制面と第１内側ガス孔１３４ａの外部開口面とのなす角θ１（図３参照）は、２０°以上７０°以下としてもよく、２５°以上６７．５°以下としてもよい。第１内側ガス孔１３４ａは、開口部の中心（図２の上下方向の中心）がセンサ素子１１０の先端から５ｍｍ以上センサ素子１１０の後端側に形成されている。すなわち、センサ素子１１０の先端から第１内側ガス孔１３４ａの開口部の中心までの距離Ｌ１（図２参照）が５ｍｍ以上となっている。なお、本実施形態では、３個の第１内側ガス孔１３４ａの距離Ｌ１がいずれも同じになっている。複数の第１内側ガス孔１３４ａについての距離Ｌ１が異なる場合には、いずれの距離Ｌ１も５ｍｍ以上とすることが好ましい。
　第２内側ガス孔１３８ａは、第２内側ガス孔１３８ａの中心軸に垂直な断面が真円となるように形成されている。この第２内側ガス孔１３８ａは、４個形成されている。第２内側ガス孔１３８ａは、４個のいずれについても、第２内側ガス孔１３８ａの中心（図２の上下方向の中心）と内側保護カバー１３０の底面（先端部１３８の底部の外周面）との距離Ｌ２（図２参照）が例えば１ｍｍ～３ｍｍである。また、特に限定するものではないが、本実施形態では、第２内側ガス孔１３８ａの直径は例えば０．６～１．２ｍｍの範囲の値である。また、第２内側ガス孔１３８ａの孔の数は、４個に限らず、例えば３～６個としてもよい。なお、第２内側ガス孔１３８ａは、先端部１３８の側面に形成するものに限らず、先端部１３８の底面に形成してもよいし、先端部１３８の側面と底面との境界部分に形成してもよい。
　外側保護カバー１４０は、金属（例えばステンレス鋼）製の部材であり、円筒状の大径部１４２と、大径部１４２に接続しており大径部１４２よりも径の小さい円筒状の胴部１４３と、有底筒状で胴部１４３よりも内径の小さい先端部１４６とを有している。また、胴部１４３は、外側保護カバー１４０の中心軸方向（図２の上下方向）に沿った側面をもつ側部１４３ａと、胴部１４３の底部であり側部１４３ａと先端部１４６とを接続する段差部１４３ｂと、を有している。なお、大径部１４２，胴部１４３，先端部１４６の中心軸はいずれも内側保護カバー１３０の中心軸と同一である。大径部１４２は、ハウジング１０２及び大径部１３２に内周面が当接しており、これにより外側保護カバー１４０がハウジング１０２に固定されている。胴部１４３は、第１胴部１３４，第２胴部１３６の外周面を覆うように位置している。先端部１４６は、先端部１３８を覆うように位置していると共に、内周面が第２胴部１３６の外周面と当接している。この外側保護カバー１４０は、胴部１４３に形成された１２個の第１外側ガス孔１４４ａと、先端部１４６に形成された６個の第２外側ガス孔１４６ａとを有している。
　第１外側ガス孔１４４ａは、外側保護カバー１４０の外側と第１ガス室１２２とに通じる孔である。第１外側ガス孔１４４ａは、側部１４３ａに形成された６個の横孔１４４ｂと、段差部１４３ｂに形成された６個の縦孔１４４ｃとを有している。横孔１４４ｂの中心（図２の上下方向の中心）と段差部１４３ｂの外表面（図２の下面）との距離Ｌ３（図２参照）は、特に限定するものではないが、例えば１ｍｍ～３ｍｍである。本実施形態では、６個の横孔１４４ｂのいずれも、距離Ｌ３が同じ値になるように形成されているものとしたが、距離Ｌ３は異なる値であってもよい。この第１外側ガス孔１４４ａ（横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃ）は、円形（真円）に開けられた孔である。この１２個の第１外側ガス孔１４４ａは、いずれも開口面積が０．１９６ｍｍ2～３．１４ｍｍ2となるように形成されている複数の第１外側ガス孔の開口面積をいずれも３．１４ｍｍ2以下とすることで、第１外側ガス孔１４４ａから外側保護カバー１４０内に被測定ガス中の水滴やススなどの不要成分が侵入するのをより抑制することができる。また、複数の第１外側ガス孔の開口面積をいずれも０．１９６ｍｍ2以上、好ましくは０．７８５ｍｍ2以上とすることで、第１外側ガス孔１４４ａからより確実に被測定ガスを第１ガス室１２２に流入させることができる。本実施形態では、１２個の第１外側ガス孔１４６ａの開口面積はいずれも同じとした。なお、第１外側ガス孔１４４ａの開口面積とは、第１外側ガス孔１４４ａの外部開口面を、外部開口面に対して垂直に見たときの、外部開口面の面積である。
　第２外側ガス孔１４６ａは、外側保護カバー１４０の外側と第２ガス室１２６とに通じる孔である。この第２外側ガス孔１４６ａは、先端部１４６の側面と底面との境界部分である角部１４６ｂに形成され、等間隔に６箇所形成されている（図２，図４参照）。この第２外側ガス孔１４６ａは、円形に開けられた孔である。図５は、図２の第２外側ガス孔１４６ａ周辺を拡大した部分断面図であり、図６は、第２外側ガス孔１４６ａ及び第２内側ガス孔１３８ａ周辺を拡大した部分断面図である。図５に示すように、第２外側ガス孔１４６ａは、第２外側ガス孔１４６ａの外部開口面と先端部１４６の底面とのなす角θ２が１０°～８０°の範囲の値（本実施形態では４５°）となり、且つ、第２外側ガス孔１４６ａの内周面と外部開口面とのなす角が９０°となるように形成されている。こうすることで、水が外側保護カバー１４０内に入ってセンサ素子１１０に付着するのをより抑制できると共に、センサ素子１１０の応答性の流速依存性を低くすることができる。また、図６に示すように、第２外側ガス孔１４６ａの延長上の領域１４６ｃ以外の位置に第２内側ガス孔１３８ａが位置するように、第２外側ガス孔１４６ａと第２内側ガス孔１３８ａとの位置関係が定められている。図示するように、第２外側ガス孔１４６ａの中心軸に沿った方向（外側保護カバー１４０の中心軸方向とのなす角が４５°の方向）から仮想的に指向性をもつ光を照射すると、内側保護カバー１３０の先端部１３８の底面にその光が当たる領域１４６ｃが現れるが、この領域１４６ｃを第２外側ガス孔１４６ａの延長上の領域という。第２内側ガス孔１３８ａはこの領域１４６ｃ以外に位置している。なお、６箇所の第２外側ガス孔１４６ａの開口部の面積はいずれも同じである。第２外側ガス孔１４６ａは、自身の中心軸に垂直な断面が真円となるように形成されている。また、特に限定するものではないが、本実施形態では、第２外側ガス孔１４６ａの直径は例えば０．８～１．２ｍｍの範囲の値である。なお、第２外側ガス孔１４６ａは、例えば先端部１４６の側面や底面など角部１４６ｂ以外の位置に形成してもよい。
　第１ガス室１２２は、段差部１３３，１３５，第１胴部１３４，第２胴部１３６，大径部１４２，側部１４３ａ、段差部１４３ｂにより囲まれた空間である。センサ素子室１２４は、内側保護カバー１３０に囲まれた空間である。第２ガス室１２６は、段差部１３７，先端部１３８，１４６に囲まれた空間である。なお、先端部１４６の内周面が第２胴部１３６の外周面と当接しているため、第１ガス室１２２と第２ガス室１２６とは直接には連通していない。
　ここで、第１外側ガス孔１４４ａ及び第１内側ガス孔１３４ａについて詳細に説明する。本実施形態では、第１内側ガス孔１３４ａ及び第１外側ガス孔１４４ａは、第１内孔数Ｎｉｎ≧３，０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５，且つ０＜内外孔面積比Ａｒ≦０．２５となるように形成されている。ただし、第１内側ガス孔１３４ａの個数を第１内孔数Ｎｉｎとする。（前記第１内側ガス孔１３４ａの総開口面積）／（第１内孔数Ｎｉｎ）を第１内孔平均面積Ａｉｎ［ｍｍ2］とする。第１外側ガス孔１４４ａの個数を第１外孔数Ｎｏｕｔとする。（前記第１外側ガス孔１４４ａの総開口面積）／（第１外孔数Ｎｏｕｔ）を第１外孔平均面積Ａｏｕｔ［ｍｍ2］とする。第１内孔数Ｎｉｎ／第１外孔数Ｎｏｕｔを内外孔数比Ｎｒとする。第１内孔平均面積Ａｉｎ／第１外孔平均面積Ａｏｕｔを内外孔面積比Ａｒとする。換言すると、第１外側ガス孔１４４ａの数（第１外孔数Ｎｏｕｔ）が第１内側ガス孔１３４ａの数（第１内孔数Ｎｉｎ）の２倍以上であり、第１外側ガス孔１４４ａの１つあたりの開口面積（第１外孔平均面積Ａｏｕｔ）が第１内側ガス孔１３４ａの１つあたりの開口面積（第１内孔平均面積Ａｉｎ）の４倍以上になっている。なお、本実施形態では、第１内孔数Ｎｉｎ＝３，第１外孔数Ｎｏｕｔ＝１２であるため、内外孔数比Ｎｒ＝０．２５であり、第１内孔数Ｎｉｎ≧３，０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５を満たしている。なお、０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．２５となるように形成してもよいし、０．２５≦内外孔数比Ｎｒ≦０．５となるように形成してもよい。
　また、本実施形態では、横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃはそれぞれ３個以上であり、横孔１４４ｂは０≦横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦１８０°を満たすように形成され、縦孔１４４ｃは０≦縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦１８０°を満たすように形成されている。しかも、横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃは、横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦１２０°，縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦１２０°も満たすように形成されている。なお、上述したように横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃは本実施形態ではいずれも６個形成されている。ここで、横孔不存在最大角θｈｍａｘ及び縦孔不存在最大角θｖｍａｘについて説明する。図７は、横孔不存在最大角θｈｍａｘの説明図である。図８は、縦孔不存在最大角θｖｍａｘの説明図である。図７，８はいずれも、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面（例えば図２のＣ－Ｃ面）に横孔１４４ｂ，縦孔１４４ｃ，第１内側ガス孔１３４ａ及び中心軸を投影（中心軸に平行に投影）した様子を示している。図７，８では、投影した横孔１４４ｂ，縦孔１４４ｃ，第１内側ガス孔１３４ａを実線で示している。
　横孔不存在最大角θｈｍａｘについて図７を用いて説明する。まず、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面において、この平面に投影した中心軸（以下、中心点ともいう）から、外側保護カバー１４０の径方向を見たときに、投影した横孔１４４ｂの存在しない領域を横孔不存在領域と定義する。図７では、横孔不存在領域をハッチングされた領域として示した。例えば、本実施形態では横孔１４４ｂは６個形成されており、中心点から伸び横孔１４４ｂの端部に接する半直線（図の太い破線）を作図することができる（図７では１２本）。そして、隣接する２つの横孔１４４ｂ同士で互いの横孔１４４ｂに近い方の端部を通る半直線で挟まれる領域には他の横孔１４４ｂが存在しない。そのため、この領域（図のハッチングされた領域）が横孔不存在領域となる。本実施形態の横孔１４４ｂの配置の場合、図示するように、横孔不存在領域は６個存在する。続いて、この６個の横孔不存在領域のそれぞれの中心角（横孔不存在領域を形成する２つの半直線同士のなす角）を横孔不存在角θｈ１～θｈ６と定義する。横孔不存在最大角θｈｍａｘは、この横孔不存在角θｈ１～θｈ６の最大値である。なお、本実施形態では、６個の横孔１４４ｂが、外側保護カバー１４０の周方向に沿って等間隔に配置されているため、横孔不存在角θｈ１～θｈ６は互いに全て等しく、横孔不存在最大角θｈｍａｘとも等しい。また、０≦横孔不存在最大角θｈｍａｘ（＝横孔不存在角θｈ１～θｈ６）＜６０°（＝３６０°／横孔１４４ｂの数）である。この横孔不存在最大角θｈｍａｘが大きいことは、横孔１４４ｂ同士の周方向の間隔が大きい部分が存在することを意味する。換言すると、横孔不存在最大角θｈｍａｘが大きいことは、外側保護カバー１４０の周方向に沿って見たときに横孔１４４ｂが連続して存在しない大きな領域が存在することを意味する。
　次に、縦孔不存在最大角θｖｍａｘについて図８を用いて説明する。なお、縦孔不存在最大角θｖｍａｘの考え方は、横孔不存在最大角θｈｍａｘと同様である。まず、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面において、中心点から、投影した縦孔１４４ｃの存在しない領域を縦孔不存在領域と定義する。図８では、縦不存在領域をハッチングされた領域として示した。本実施形態の縦孔１４４ｃの配置の場合、図示するように、縦孔不存在領域は６個存在する。そして、この６個の縦孔不存在領域のそれぞれの中心角を縦孔不存在角θｖ１～θｖ６と定義する。縦孔不存在最大角θｖｍａｘは、この縦孔不存在角θｖ１～θｖ６の最大値である。なお、本実施形態では、６個の縦孔１４４ｃが、外側保護カバー１４０の周方向に沿って等間隔に配置されているため、縦孔不存在角θｖ１～θｖ６は互いに全て等しく、縦孔不存在最大角θｖｍａｘとも等しい。また、０≦縦孔不存在最大角θｖｍａｘ（＝縦孔不存在角θｖ１～θｖ６）＜６０°（＝３６０°／縦孔１４４ｃの数）である。この縦孔不存在最大角θｖｍａｘが大きいことは、縦孔１４４ｃ同士の周方向の間隔が大きい部分が存在することを意味する。換言すると、縦孔不存在最大角θｖｍａｘが大きいことは、外側保護カバー１４０の周方向に沿って見たときに縦孔１４４ｃが連続して存在しない大きな領域が存在することを意味する。
　また、第１外側ガス孔１４４ａは、第１外孔数Ｎｏｕｔ≧６であり、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦６０°となるように形成されている。ここで、第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘについて説明する。図９は、第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘの説明図である。図９は、図７，図８と同様に、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面（例えば図２のＣ－Ｃ面）に横孔１４４ｂ，縦孔１４４ｃ，第１内側ガス孔１３４ａ及び中心軸を投影（中心軸に平行に投影）した様子を示している。図９では、投影した横孔１４４ｂ，縦孔１４４ｃ，第１内側ガス孔１３４ａを実線で示している。第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘについて図９を用いて説明する。なお、第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘの考え方は、横孔不存在最大角θｈｍａｘや縦孔不存在最大角θｖｍａｘと同様である。まず、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面において、中心点から、投影した第１外側ガス孔１４４ａ（横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃ）の存在しない領域を第１外孔不存在領域と定義する。図９では、第１外孔不存在領域をハッチングされた領域として示した。本実施形態の第１外側ガス孔１４４ａの配置の場合、図示するように、第１外孔不存在領域は１２個存在する。そして、この１２個の第１外孔不存在領域のそれぞれの中心角を第１外孔不存在角θｏｕｔ１～θｏｕｔ１２と定義する。第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘは、この第１外孔不存在角θｏｕｔ１～θｏｕｔ１２の最大値である。なお、本実施形態では、図９からもわかるように、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面に横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃを投影したときに、横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとが外側保護カバー１４０の周方向に沿って交互に位置するように形成されている。しかも、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面に横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃを投影したときに、隣接する横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとの周方向の間隔（中心軸を中心とした横孔１４４ｂの端部と縦孔１４４ｃの端部との中心角）が複数の横孔及び縦孔について全て等しくなるように、縦孔１４４ｂ及び横孔１４４ｃが配置されている。そのため、第１外孔不存在角θｏｕｔ１～θｏｕｔ１２は互いに全て等しく、第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘとも等しい。また、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ（＝第１外孔不存在角θｏｕｔ１～θｏｕｔ１２）＜３０°（＝３６０°／第１外側ガス孔１４４ａの数）である。この第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘが大きいことは、第１外側ガス孔１４４ａ同士の周方向の間隔が大きい部分が存在することを意味する。換言すると、第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘが大きいことは、外側保護カバー１４０の周方向に沿って見たときに第１外側ガス孔１４４ａ（横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃ）が連続して存在しない大きな領域が存在することを意味する。
　第１内側ガス孔１３４ａは、第１内孔数Ｎｉｎ≧３であり、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１２０°となるように形成されている。ここで、第１外孔不存在最大角θｉｎｍａｘについて説明する。図１０は、第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘの説明図である。図１０は、内側保護カバー１３０の中心軸に垂直な平面（例えば図２のＣ－Ｃ面）に横孔１４４ｂ，縦孔１４４ｃ，第１内側ガス孔１３４ａ及び中心軸を投影（中心軸に平行に投影）した様子を示している。図１０では、投影した横孔１４４ｂ，縦孔１４４ｃ，第１内側ガス孔１３４ａを実線で示している。第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘについて図１０を用いて説明する。なお、第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘの考え方は、横孔不存在最大角θｈｍａｘ，縦孔不存在最大角θｖｍａｘ，第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘと同様である。まず、内側保護カバー１３０の中心軸に垂直な平面において、中心点から、投影した第１内側ガス孔１３４ａの存在しない領域を第１内孔不存在領域と定義する。図１０では、第１内孔不存在領域をハッチングされた領域として示した。本実施形態の第１内側ガス孔１３４ａの配置の場合、図示するように、第１内孔不存在領域は３個存在する。そして、この３個の第１内孔不存在領域のそれぞれの中心角を第１内孔不存在角θｉｎ１～θｉｎ３と定義する。第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘは、この第１内孔不存在角θｉｎ１～θｉｎ３の最大値である。なお、本実施形態では、３個の第１内側ガス孔１３４ａが、内側保護カバー１３０の周方向に沿って等間隔に配置されているため、第１内孔不存在角θｉｎ１～θｉｎ３は互いに全て等しく、第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘとも等しい。また、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ（＝第１内孔不存在角θｉｎ１～θｉｎ３）＜１２０°（＝３６０°／第１内孔数Ｎｏｕｔ）である。この第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘが大きいことは、第１内側ガス孔１３４ａ同士の周方向の間隔が大きい部分が存在することを意味する。換言すると、第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘが大きいことは、内側保護カバー１４０の周方向に沿って見たときに第１内側ガス孔１３４ａが連続して存在しない大きな領域が存在することを意味する。
　なお、横孔不存在最大角θｈｍａｘ＝０°とは、横孔不存在領域が存在しないことを意味する。縦孔不存在最大角θｖｍａｘ，第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘがそれぞれ値０°の場合についても、同様である。
　こうして構成されたガスセンサ１００が所定のガス濃度を検出する際の被測定ガスの流れについて説明する。配管２０内を流れる被測定ガスは、まず、複数の第１外側ガス孔１４４ａのいずれかを通って第１ガス室１２２内に流入する。次に、第１ガス室１２２から複数の第１内側ガス孔１３４ａのいずれかを通ってセンサ素子室１２４に流入する。そして、被測定ガスは、センサ素子室１２４から複数の第２内側ガス孔１３８ａのいずれかを通って第２ガス室１２６に流入し、そこから複数の第２外側ガス孔１４６ａのいずれかを通って外部に流出する。このとき、センサ素子１１０は、所定の温度を保つように内部のヒーターの出力が例えば図示しないコントローラによって制御される。そして、センサ素子１１０は、センサ素子室１２４内の被測定ガス中の所定のガス濃度（例えばＮＯｘやＯ2等の濃度）に応じた電気信号（電圧又は電流）を発生させ、この電気信号に基づいてガス濃度が検出される。
　以上詳述した本実施形態によれば、ガスセンサ１００は、第１外側ガス孔１４４ａを通って外側保護カバー１４０内の第１ガス室１２２に被測定ガスが流入可能になっている。また、被測定ガスは、第１ガス室１２２から第１内側ガス孔１３４ａを通って内側保護カバー１３０内のセンサ素子１１０に到達可能になっている。そして、第１内側ガス孔１３４ａ及び第１外側ガス孔１４４ａは、第１内孔数Ｎｉｎ≧３，０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５，且つ０＜内外孔面積比Ａｒ≦０．２５となるように形成されている。これにより、第１外側ガス孔１４４ａの数及び平均面積が相対的に大きいため、ガスセンサ１００の外部から第１ガス室１２２への被測定ガスの流量は比較的大きくなる。一方、第１内側ガス孔１３４ａの数及び平均面積が相対的に小さいため、第１内側ガス孔１３４ａから内側保護カバー１３０内への被測定ガスの流量は比較的少なくなる。これらにより、第１ガス室１２２から内側保護カバー１３０内への被測定ガスの流量の減少を、外部から第１ガス室１２２への被測定ガスの流量の増大で補うことになり、外部から第１ガス室１２２を経由して内側保護カバー内に被測定ガスが到達するまでの全体時間の増大が抑制される。すなわち、ガス濃度検出の応答性の低下が抑制される。一方、センサ素子１１０への被測定ガスの流量（第１ガス室１２２から内側保護カバー１３０内への被測定ガスの流量）は抑制されているため、センサ素子１１０の冷えが抑制される。このように、ガスセンサ１００においてガス濃度検出の応答性とセンサ素子１１０の保温性とを両立することができる。なお、センサ素子１１０の保温性が高いほど、温度低下によるガス濃度の検出感度の低下を抑制したり、センサ素子を保温するヒーターの消費電力の増大を抑制したりすることができる。
　また、外側保護カバー１４０は、胴部１４３が、外側保護カバー１４０の中心軸方向に沿った側面をもつ側部１４３ａと、側部１４３ａと先端部１４６とを接続する段差部１４３ｂと、を有しており、複数の第１外側ガス孔１４４ａは、外側保護カバー１４０の側部１４３ａに形成された３以上の横孔１４４ｂと、外側保護カバー１４０の段差部１４３ｂに形成された３以上の縦孔１４４ｃと、を含んでいる。そして、横孔１４４ｂは、０≦横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦１８０°となるように形成されており、縦孔１４４ｃは、０≦縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦１８０°となるように形成されている。これにより、ガス濃度検出の応答性を向上させる効果をより確実に得ることができる。これについて詳細に説明する。図１１は、被測定ガスの流れの説明図であり、図１２は、図１１のＥ視図である。なお、図１１は、図２の左から右方向へ被測定ガスが流れてきたときに、被測定ガスの流れの向きに垂直に外側保護カバー１４０を見たときの様子を示している。図１１に示すように、外側保護カバー１４０の中心軸と垂直な方向に被測定ガスが流れてくる場合、被測定ガスの上流側では、外側保護カバー１４０の先端部１４６の外周面に被測定ガスがぶつかり、被測定ガスの中心軸方向への流れが生じる。そのため、外側保護カバー１４０の上流側では縦孔１４４ｃに被測定ガスが流入しやすい。また、図１２に示すように、被測定ガスの下流側では、外側保護カバー１４０の外周面を回り込むような流れが生じるため、横孔１４４ｂに被測定ガスが流入しやすい。そのため、第１外側ガス孔１４４ａが横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとを有していることにより、外部から第１ガス室１２２への被測定ガスの流量をより増大させ、ガス濃度検出の応答性を向上させることが可能になる。しかも、横孔及び縦孔がそれぞれ３個以上であり、０≦横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦１８０°，０≦縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦１８０°を満たすように形成することで、外側保護カバー１４０の外周面のどの方向から被測定ガスが流れてくる場合でも、被測定ガスの上流に縦孔１４４ｃを存在しやすくし、下流に横孔１４４ｂを存在しやすくできる。換言すると、外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバー１４０の向きとの位置関係の影響で外部から第１ガス室１２２への流量が変化するのを抑制することができる。これにより、ガス濃度検出の応答性を向上させる効果をより確実に得ることができる。なお、配管２０にガスセンサ１００を取り付ける際に外側保護カバー１４０がどのような向きに取り付けられるかは、ガスセンサの製造時には不明であるため、このように外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバー１４０の向きとの位置関係の影響を受けにくくすることは、意義が高い。後述する被測定ガスが流れる向きと外側保護カバー１３０の向きとの位置関係についても同様である。
　しかも、横孔１４４ｂは横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦１２０°を満たすように形成され、縦孔１４４ｃは縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦１２０°を満たすように形成されている。そのため、外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバー１４０の向きとの位置関係の影響で外部から第１ガス室１２２への流量が変化するのをより抑制することができる。さらに、横孔１４４ｂは横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦（３６０°／横孔の数）を満たすように形成され、縦孔１４４ｃは縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦（３６０°／縦孔の数）を満たすように形成されている。そのため、外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバー１４０の向きとの位置関係の影響で外部から第１ガス室１２２への流量が変化するのをさらに抑制することができる。また、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面に横孔１４４ｂを投影したときに、横孔１４４ｂが外側保護カバー１４０の周方向に沿って等間隔に配置されている。そのため、外側保護カバー１４０の周方向に沿って見たときに横孔１４４ｂが連続して存在しない領域（横孔不存在領域）の配置や大きさの偏りがない。その結果、外側保護カバー１４０の向きの影響で外部から第１ガス室１２２への流量が変化するのをさらに抑制することができる。縦孔１４４ｃについても同様に外側保護カバー１４０の周方向に沿って等間隔に配置されているため、縦孔不存在領域の配置や大きさの偏りがない。その結果、外側保護カバー１４０の向きの影響で外部から第１ガス室１２２への流量が変化するのをさらに抑制することができる。さらに、隣接する横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとの周方向の間隔が複数の横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃについて全て等しくなるように縦孔１４４ｂ及び横孔１４４ｃが配置されている。このことによっても、外側保護カバー１４０の向きの影響で外部から第１ガス室１２２への流量が変化するのをさらに抑制することができる。
　さらに、第１内側ガス孔１３４ａは、第１内孔数Ｎｉｎ≧３であり、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１２０°となるように形成されており、第１外側ガス孔１４４ａは、第１外孔数Ｎｉｎ≧６であり、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦６０°となるように形成されている。そのため、外部を被測定ガスが流れる向きと外側保護カバー及び内側保護カバーの向きとの位置関係の影響で外部から第１ガス室への流量や第１ガス室から内側保護カバー内への流量が変化するのをさらに抑制することができる。また、第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦（３６０°／第１内孔数Ｎｉｎ），第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦（３６０°／第１外孔数Ｎｉｎ），を満たすように第１内側ガス孔１３４ａ及び第１外側ガス孔１４４ａが形成されているため、第１ガス室への流量や第１ガス室からセンサ素子室１２４への流量が変化するのをさらに抑制することができる。
　さらにまた、複数の第１外側ガス孔１４４ａは、いずれも開口面積が０．１９６ｍｍ2～３．１４ｍｍ2となるように形成されているため、第１外側ガス孔１４４ａから外側保護カバー１４０内に被測定ガス中の水滴やススなどの不要成分が侵入するのをより抑制することができる。外側保護カバー１４０内に水滴が侵入すると、センサ素子１１０まで水滴が到達してセンサ素子１１０にクラックが発生する場合があるが、これを抑制することができる。また、外側保護カバー１４０内にススが侵入すると、第１内側ガス孔１３４ａなどの孔に目詰まりを生じる場合があるが、これを抑制することができる。また、ススが例えば内側保護カバー１３０に付着すると、センサ素子１１０からの輻射熱を受けやすくなり、センサ素子１１０の温度が低下しやすくなるが、これを抑制することができる。
　そしてまた、第１内側ガス孔１３４ａは、いずれも開口面積が０．２ｍｍ2以上であるため、被測定ガス中のススなどの不要成分により第１内側ガス孔が目詰まりするのをより抑制できる。
　そしてまた、第１内側ガス孔１３４ａは、いずれも開口部の中心がセンサ素子１１０の先端から５ｍｍ以上センサ素子の後端側に位置している。ここで、第１内側ガス孔１３４ａからセンサ素子室１２４へ流入した被測定ガスは、第１内側ガス孔１３４ａよりもセンサ素子１１０の先端方向に形成された第２内側ガス孔１３８ａから第２ガス室１２６へ流出することになる。そのため、第１内側ガス孔１３４ａよりもセンサ素子１１０の後端側（第２ガス室１２６とは反対側）の空間には被測定ガスが到達しにくく、これによりセンサ素子室１２４が被測定ガスで置換されるまでに要する時間が増大しガス濃度検出の応答性が低下する場合がある。そこで、第１内側ガス孔１３４ａの開口部の中心がセンサ素子１１０の先端から５ｍｍ以上センサ素子１１０の後端側に位置することで、センサ素子１１０の後端側の空間に被測定ガスを到達させやすくなり、ガス濃度検出の応答性の低下をより抑制することができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実現し得ることはいうまでもない。
　例えば、上述した実施形態では、内側保護カバー１３０が第１胴部１３４，段差部１３５，第２胴部１３６を備えるものとしたが、段差部１３５を省略して第１胴部１３４と第２胴部１３６との内径を同じとしてもよい。図１３は、変形例のガスセンサ２００の縦断面図である。図１４は、図１３のＦ視図である。なお、図１３，１４では、ガスセンサ１００と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。図１３に示すように、ガスセンサ２００では、内側保護カバー２３０は、第１胴部１３４，段差部１３５，第２胴部１３６を備える代わりに、胴部２３６を備えている。胴部２３６は、段差部１３３を介して大径部１３２と接続されている。胴部２３６は、段差部１３７を介して先端部１３８と接続されている。胴部２３６は、図１３の上下方向の長さが図２の第１胴部１３４，段差部１３５，第２胴部１３６の上下方向の合計長さと同じである。また、胴部２３６は、図２の第２胴部１３６と同じ内径である。すなわち、内側保護カバー２３０の形状は、図２の内側保護カバー１３０のうち第１胴部１３４の内径を第２胴部１３６の内径と等しくしたものに相当する。こうすることで、内側保護カバー２３０内の空間すなわちセンサ素子室２２４の容積は、図２のセンサ素子室１２４と比べて小さくなる。このようにセンサ素子室２２４の容積を小さくすることで、センサ素子室２２４が被測定ガスで置換されるまでに要する時間が減少し、濃度検出の応答性を高めることができる。なお、ガスセンサ２００では、図１４に示すように、胴部２３６に第１内側ガス孔２３４ａとガイド部２３４ｂとがそれぞれ等間隔に６箇所形成されている。複数のガイド部２３４ｂは、回転対称（６回対称）となるように形成されている。第１内側ガス孔２３４ａ及びガイド部２３４ｂは、個数が異なる以外はガスセンサ１００の第１内側ガス孔１３４ａ及びガイド部１３４ｂと同様の構成である。
　図２や図１３に示したものに限らず他の形状の保護カバーを用いてもよい。図１５は、変形例のガスセンサ３００の縦断面図である。なお、図１５では、ガスセンサ１００と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。図１５に示すように、ガスセンサ３００は、内側保護カバー３３０を備えている。内側保護カバー３３０は、先端部３３８及び第２内側ガス孔３３８ａの形状が先端部１３８，第２内側ガス孔１３８ａと異なる点，及び段差部１３７を備えない点以外は図２の内側保護カバー１３０と同じ構造である。先端部３３８は、先端部１３８と異なり三角錐台を逆さにした形状をしており、第２胴部１３６と接続されている。また、第２内側ガス孔３３８ａは、先端部３３８の底面の中心点に位置する円形の孔である。
　上述した実施形態では、第１内側ガス孔１３４ａは３個の孔とし、第１外側ガス孔１４４ａは１２個の孔であるとしたが、これに限られない。また、第１内側ガス孔１３４ａ及び第１外側ガス孔１４４ａの位置や開口面積も、上述した実施形態に限られない。第１内側ガス孔１３４ａ及び第１外側ガス孔１４４ａは、第１内孔数Ｎｉｎ≧３，０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５，且つ０＜内外孔面積比Ａｒ≦０．２５となるように形成されていればよい。例えば、複数の第１外側ガス孔１４４ａのうち１以上が、開口面積が０．１９６ｍｍ2～３．１４ｍｍ2の範囲から外れていてもよい。また、第１内側ガス孔１３４ａのうち１以上が、開口面積が０．２ｍｍ2未満であってもよい。あるいは、複数の第１内側ガス孔１３４ａの開口面積が全て同じでなくてもよい。ただし、複数の第１内側ガス孔１３４ａの１つ１つの開口面積は、いずれも第１内孔平均面積Ａｉｎの０．８倍～１．２倍の範囲内にあることが好ましい。第１内側ガス孔１３４ａの開口部の形状は、長方形に限らず真円や楕円，多角形など他の形状であってもよい。ガイド部１３４ｂを備えない構成としてもよい。複数の第１外側ガス孔１４４ａの開口面積は、全て同じでなくてもよい。ただし、複数の第１外側ガス孔１４４ａの１つ１つの開口面積は、いずれも第１外孔平均面積Ａｏｕｔの０．８倍～１．２倍の範囲内にあることが好ましい。第１外側ガス孔１４４ａの開口部の形状は、真円に限らず楕円や多角形など他の形状であってもよい。
　上述した実施形態では、ガスセンサ１００は、第１内孔数Ｎｉｎ≧３、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１２０°、第１外孔数Ｎｉｎ≧６、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦６０°を満たすものとしたが、これに限られない。例えば、第１内孔数Ｎｉｎ≧３、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１８０°、第１外孔数Ｎｉｎ≧６、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦９０°を満たすものであってもよい。また、ガスセンサ１００はこれらの条件を満たさないものであってもよい。ただし、ガス濃度検出の応答性を向上させる効果をより確実に得ることができるため、第１内孔数Ｎｉｎ≧３、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１８０°、第１外孔数Ｎｉｎ≧６、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦９０°を満たすことが好ましい。また、第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１２０°，第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦６０°とすることがより好ましい。
　上述した実施形態では、横孔不存在角θｈ１～θｈ６は互いに全て等しく、０≦横孔不存在最大角θｈｍａｘ＜６０°（＝３６０°／横孔１４４ｂの数）となっているものとしたが、０＜横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦（３６０°／横孔１４４ｂの数）を満たしていれば、横孔不存在角θｈ１～θｈ６が等しくなくてもよい。縦孔不存在角θｖ１～θｖ６，第１外孔不存在角θｏｕｔ１～θｏｕｔ１２，第１内孔不存在角θｉｎ１～θｉｎ３についても同様である。また、０＜横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦（３６０°／横孔１４４ｂの数）を満たしていなくともよい。縦孔不存在最大角θｖｍａｘ，第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘについても同様である。
　上述した実施形態では、第１外側ガス孔１４４ａは６個の横孔１４４ｂと６個の縦孔１４４ｃとを有するものとしたが、これに限られない。例えば横孔１４４ｂの数と縦孔１４４ｃの数が異なっていてもよいし、第１外側ガス孔１４４ａが横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとの一方のみを有するものとしてもよい。なお、第１外側ガス孔１４４ａが横孔１４４ｂのみを有する場合には、横孔不存在最大角θｈｍａｘ＝第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘとなる。同様に、第１外側ガス孔１４４ａが縦孔１４４ｃのみを有する場合には、縦孔不存在最大角θｖｍａｘ＝第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘとなる。あるいは、第１外側ガス孔１４４ａが、横孔１４４ｂや縦孔１４４ｃに加えて、又は代えて、胴部１４３の側部１４３ａと段差部１４３ｂとの境界部分である角部に形成された孔を有していてもよい。
　上述した実施形態では、第２内側ガス孔１３８ａ及び第２外側ガス孔１４６ａは、自身の中心軸に垂直な断面が真円となるように形成されているものとしたが、これに限られない。例えば、中心軸に垂直な断面が楕円であったり多角形（例えば長方形）であったりしてもよい。また、第２内側ガス孔１３８ａ及び第２外側ガス孔１４６ａの配置や個数も、上述した実施形態に限られない。例えば、第２外側ガス孔１４６ａは、先端部１４６の側面と底面との境界部分である角部１４６ｂに形成されているものとしたが、角部１４６ｂに限らず側面や底面に形成されていてもよい。第２外側ガス孔は、角部１４６ｂと側面と底面との少なくともいずれかに形成された１以上の孔を含んでいてもよい。第２外側ガス孔は、先端部１４６の側面に形成された３以上の横孔と、先端部１４６の底面に形成された３以上の縦孔と、を含んでいてもよい。第２外側ガス孔１４６ａが複数形成されている場合の各孔の間隔も、外側保護カバー１４０周方向に沿って等間隔としてもよいし、等間隔でなくともよい。
　上述した実施形態では、センサ素子１１０の先端から第１内側ガス孔１３４ａの開口部の中心までの距離Ｌ１が５ｍｍ以上となっているものとしたが、これに限らず５ｍｍ未満としてもよい。例えば、第１内側ガス孔１３４ａは第２胴部１３６に形成されていてもよい。また、第１内側ガス孔１３４ａはセンサ素子１１０の先端よりもセンサ素子の先端方向（図２の下方向）に形成されていてもよい。
［実験例１］
　図２～図１２に示したガスセンサ１００を実験例１とした。具体的には、内側保護カバー１３０は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１７．７ｍｍ、大径部１３２の軸方向長さが１．８ｍｍ、第１胴部１３４の軸方向長さが５．４ｍｍ、第２胴部１３６の軸方向長さが５．６ｍｍ、先端部１３８の軸方向長さが４．９ｍｍ、大径部１３２の外径が１４．１ｍｍ、第１胴部１３４の外径が１１．８ｍｍ、第２胴部１３６の外径が８．２ｍｍ、先端部１３８の外径が５．９ｍｍ、第１内側ガス孔１３４ａの第１内孔数Ｎｉｎが３個、第１内孔平均面積Ａｉｎが０．２００ｍｍ2、距離Ｌ１が６ｍｍ、第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘが１１５°、なす角θ１が３８°、第２内側ガス孔１３８ａの内径が１．０ｍｍ、第２内側ガス孔１３８ａの孔数が４、距離Ｌ２が１．１ｍｍとした。なお、３つの第１内側ガス孔１３４ａはいずれも同じ大きさ（開口面積がいずれも０．２００ｍｍ2）とした。更に、外側保護カバー１４０は、板厚が０．４ｍｍ、軸方向長さが２４．２ｍｍ、大径部１４２の軸方向長さが６．１ｍｍ、胴部１４３の軸方向長さが８．５ｍｍ、先端部１４６の軸方向長さが９．６ｍｍ、大径部１４２の外径が１５．２ｍｍ、胴部１４３の外径が１４．６ｍｍ、先端部１４６の外径が８．７ｍｍ、第１外側ガス孔１４４ａの第１外孔数Ｎｏｕｔが１２個（横孔１４４ｂが６個、縦孔１４４ｃが６個）、距離Ｌ３が１．５ｍｍ，第１外側ガス孔１４４ａの径がいずれも１ｍｍ（開口面積が０．７８５ｍｍ2）、第１外孔平均面積Ａｏｕｔが０．７８５ｍｍ2、横孔不存在最大角θｈｍａｘが４９°縦孔不存在最大角θｖｍａｘが４７°、第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘが１９°、第２外側ガス孔１４６ａの内径が１．２ｍｍ、第２外側ガス孔１４６ａの孔数が６、第２外側ガス孔１４６ａのなす角θ２が４５°とした。なお、第１内側ガス孔１３４ａ，第２内側ガス孔１３８ａ，第１外側ガス孔１４４ａ及び第２外側ガス孔１４６ａは、いずれもそれぞれ等間隔に形成した。実験例１のガスセンサ１００の内外孔数比Ｎｒは値０．２５とし、内外孔面積比Ａｒは値０．２５とした。また、ガスセンサ１００のセンサ素子１１０は、酸素濃度を検出するものとした。
［実験例２～１２］
　実験例１のガスセンサから、第１外孔数Ｎｏｕｔ，第１内孔数Ｎｉｎ，内外孔数比Ｎｒ，第１外孔平均面積Ａｏｕｔ，第１内孔平均面積Ａｉｎ，内外孔面積比Ａｒ，横孔不存在最大角θｈｍａｘ，縦孔不存在最大角θｖｍａｘ，第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ，距離Ｌ１を表１に示すように種々変更したものを実験例２～１１とした。具体的には、内側保護カバーの形状を図１３，１４に示したガスセンサ２００の内側保護カバー２３０の形状とし、第１内孔数Ｎｉｎ＝６，内外孔数比Ｎｒ＝０．５，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝５５°とした点以外は実験例１と同じ構成のガスセンサを、実験例２とした。第１内孔数Ｎｉｎ＝３，内外孔数比Ｎｒ＝０．２５，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝１１５°とした点以外は実験例２と同じ構成のガスセンサを、実験例３とした。図１６は、実験例３の第１内側ガス孔及び第１外側ガス孔の配置を示す断面図である。
　図１７，図１８に示すガスセンサ４００を、実験例４とした。図１７は、実験例４のガスセンサ４００の縦断面図である。図１８は、図１７のＧ－Ｇ断面図である。図１７，１８では、ガスセンサ１００と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。図１７に示すように、ガスセンサ４００は、内側保護カバー４３０を備えている。内側保護カバー４３０は、第１胴部１３４，段差部１３５，第２胴部１３６，先端部１３８を備える代わりに、胴部４３６，先端部４３８を備えている。胴部４３６は、図１３の胴部２３６と同じ構造であり、段差部１３３を介して大径部１３２と接続されている。胴部４３６は、先端部４３８と接続されている。先端部４３８は、図１５の先端部３３８と同じ構造であり、第２内側ガス孔３３８ａと同様の第２内側ガス孔４３８ａが形成されている。また、胴部４３６には、第１内側ガス孔４３４ａとガイド部４３４ｂとがそれぞれ等間隔に６箇所形成されている（図１８参照）。第１内側ガス孔４３４ａ及びガイド部４３４ｂは、図１４の第１内側ガス孔２３４ａ及びガイド部２３４ｂと同じ構成である。また、ガスセンサ４００は、第２外側ガス孔１４６ａの代わりに、開口面が円形の第２外側ガス孔４４６ａが先端部１４６の側面に６箇所等間隔に形成されている（図１７参照）。第２外側ガス孔４４６ａの径は、１．２ｍｍである。第１外側ガス孔１４４ａは、縦孔１４４ｃを有しておらず、第１外孔数Ｎｏｕｔ＝６（横孔１４４ｂが６個）である。６個の第１外側ガス孔１４４ａの径はいずれも１ｍｍ（開口面積がいずれも０．７８５ｍｍ2）とした。６個の第１内側ガス孔４３４ａはいずれも同じ大きさとした。具体的には、第１内側ガス孔４３４ａの開口面積はいずれも０．４７９ｍｍ2とした（第１内孔平均面積Ａｉｎ＝０．４７９ｍｍ2）。また、内外孔数比Ｎｒ＝１，内外孔面積比Ａｒ＝０．６１，横孔不存在最大角θｈｍａｘ＝４７°，縦孔不存在最大角θｖｍａｘ＝３６０°（縦孔１４４ｃが存在しない），第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ＝４７°（横孔不存在最大角θｈｍａｘと同じ値），第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝５２°，距離Ｌ１＝６ｍｍとした。
　第１外孔数Ｎｏｕｔ＝６（側部１４３ａと段差部１４３ｂとの境界に形成した孔が６個）とし、第１内孔数Ｎｉｎ＝６とし、第１内孔平均面積Ａｉｎ＝０．３９６ｍｍ2とし、内外孔数比Ｎｒ＝１，内外孔面積比Ａｒ＝０．５０，横孔不存在最大角θｈｍａｘ＝３６０°（横孔１４４ｂが存在しない），縦孔不存在最大角θｖｍａｘ＝３６０°（縦孔１４４ｃが存在しない），第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ＝４９°，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝５３°とした点以外は実験例１と同じ構成のガスセンサを、実験例５とした。なお、実験例５では、６個の第１内側ガス孔１３４ａはいずれも同じ大きさとし、開口面積はいずれも０．３９６ｍｍ2とした。第１内孔数Ｎｉｎ＝６とし、第１内孔平均面積Ａｉｎ＝０．３９６ｍｍ2とし、内外孔数比Ｎｒ＝０．５，内外孔面積比Ａｒ＝０．５０，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝５３°とした点以外は実験例１と同じ構成のガスセンサを、実験例６とした。なお、実験例６の６個の第１内側ガス孔１３４ａの大きさは、実験例５と同じとした。内側保護カバーの形状を図１３に示した形状とし、第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝５２°とした以外は実験例６と同じ構成のガスセンサを、実験例７とした。なお、実験例７の第１内側ガス孔及び第１外側ガス孔の配置は、図１４と同じである。内側保護カバーの取り付け位置をガスセンサの中心軸を中心に３０°回転させた点以外は実験例７と同じ構成のガスセンサを、実験例８とした。実験例８の第１内側ガス孔及び第１外側ガス孔の配置を図１９に示す。第１内孔平均面積Ａｉｎ＝０．２７７ｍｍ2，内外孔面積比Ａｒ＝０．３５，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝５４°とした点以外は実験例７と同じ構成のガスセンサを、実験例９とした。なお、実験例９では、６個の第１内側ガス孔１３４ａはいずれも同じ大きさとし、開口面積はいずれも０．２７７ｍｍ2とした。第１内孔数Ｎｉｎ＝３，内外孔数比Ｎｒ＝０．２５，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝１１２°とした点以外は、実験例７と同じ構成のガスセンサを、実験例１０とした。なお、実験例１０の第１内側ガス孔及び第１外側ガス孔の配置は、図１６と同じである。距離Ｌ１＝３ｍｍとした点以外は、実験例３と同じ構成のガスセンサを、実験例１１とした。なお、実験例２～１１では、複数の第１内側ガス孔及び複数の第１外側ガス孔は、それぞれ等間隔に形成されている。
［評価試験１］
　実験例１～１１のガスセンサについて、センサ素子の保温性及びガス濃度検出の応答性を評価した。その結果を表１に示す。具体的には、以下のように評価を行った。
　実験例１～１１のガスセンサをそれぞれ図１と同様に配管に取り付けた。なお、配管の中は空気で満たした。そして、配管内を無風状態として３１０秒間放置し、その後、配管内に被測定ガスを所定の流速Ｖで流した。なお、実験例１における被測定ガスの流れの向きは、図２，３における左から右方向とした。実験例２～１１についても同様の向きとした。この場合におけるセンサ素子の出力の時間変化を調べた。センサ素子の出力が最大値になったときに内側保護カバー内の空気が被測定ガスに全て置換されたとみなし、センサ素子の出力の最大値に対する割合を内側保護カバー内のガス置換率として求め、ガス置換率の時間変化とした。被測定ガスの所定の流速Ｖを３０ｍ／ｓとして、ガス置換率の時間変化を求めた。そして、被測定ガスを流し始めてから、ガス置換率が９０％を超えるまでの経過時間をガス濃度検出の応答時間とした。また、被測定ガスを流し始めてから、ガス置換率が９０％を超えるまでの、第１ガス室からセンサ素子室への被測定ガスの平均流量を調べて、センサ素子室へのガスの質量流量Ｆｉｎ（ｋｇ／ｓ）とした。質量流量Ｆｉｎが２．９２×１０-5ｋｇ／ｓ未満のときに保温性が良好（「○」）と判定し、２．００×１０-5ｋｇ／ｓ未満のときに非常に良好（「◎」）と判定した。なお、質量流量Ｆｉｎが小さいほど、センサ素子の保温性が高いことを意味する。また、応答時間が０．３０秒以下のときに応答性が良好（「○」）と判定し、０．２０秒以下のときに非常に良好（「◎」）と判定した。なお、応答時間が短いほどガス濃度検出の応答性が高いことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１からわかるように、第１内孔数Ｎｉｎ≧３，０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５，且つ０＜内外孔面積比Ａｒ≦０．２５を満たす実験例１～３，１１は、保温性及び応答性のいずれも良好な結果が得られた。一方、第１内孔数Ｎｉｎ≧３，０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５，及び０＜内外孔面積比Ａｒ≦０．２５のいずれかを満たさない実験例４～１０は、保温性及び応答性のいずれか一方が不良であった。また、距離Ｌ１の値以外が同じ条件である実験例３と実験例１１とを比較すると、距離Ｌ１が５ｍｍ以上である実験例３の方が、応答性が高くなっていた。また、実験例３と実験例１１とで保温性は同等であった。
［実験例１２～１３］
　第１外側ガス孔を１２個全て横孔とした点以外は、実験例２と同じ構成のガスセンサを実験例１２とした。また、第１外側ガス孔を１２個全て縦孔とした点以外は、実験例２と同じ構成のガスセンサを実験例１３とした。図２０，２１は、実験例１２，１３の第１内側ガス孔，第１外側ガス孔の配置を示す断面図である。実験例２，１２～１３のガスセンサの第１外孔数Ｎｏｕｔ，横孔数，縦孔数を表２にまとめて示す。なお、実験例１２，１３では、複数の第１内側ガス孔及び複数の第１外側ガス孔は、それぞれ等間隔に形成されている。
［評価試験２］
　実験例２，１２，１３のガスセンサについて、評価試験１と同様の試験を行ってセンサ素子の保温性及びガス濃度検出の応答性を評価した。なお、被測定ガスの流速Ｖは３０ｍ／ｓとした。その結果を表２及び図２２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２及び図２２からわかるように、第１外側ガス孔として縦孔と横孔とを交互に形成した実験例２の方が、縦孔と横孔とのいずれか一方しか有さない実験例１２，１３と比べて、応答時間が短くなっていた。また、実験例１２と実験例１３とでは、応答時間に差はなかった。なお、実験例２は質量流量Ｆｉｎの値が実験例１２，１３と比べてやや高くなっているが、この程度の差であれば実験例２，１２，１３の保温性はほぼ同等であると言える。
［実験例１４～１８］
　配管２０に取り付けたときの保護カバーの向きが３０°ずれている点以外は実験例３と同じ構成のガスセンサを、実験例１４とした。第１内孔数Ｎｉｎ＝２，内外孔数比Ｎｒ＝０．１７，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝１７５°とした点以外は実験例３と同じ構成のガスセンサを、実験例１５とした。配管２０に取り付けたときの保護カバーの向きが３０°ずれている点以外は実験例１５と同じ構成のガスセンサを、実験例１６とした。第１内孔数Ｎｉｎ＝１，内外孔数比Ｎｒ＝０．０８，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ＝３５５°とした点以外は、実験例３と同じ構成のガスセンサを、実験例１７とした。配管２０に取り付けたときの保護カバーの向きが３０°ずれている点以外は実験例１７と同じ構成のガスセンサを、実験例１８とした。実験例３，１４～１８のガスセンサの第１外孔数Ｎｏｕｔ，第１内孔数Ｎｉｎ，内外孔数比Ｎｒ，第１外孔平均面積Ａｏｕｔ，第１内孔平均面積Ａｉｎ，内外孔面積比Ａｒ，横孔不存在最大角θｈｍａｘ，縦孔不存在最大角θｖｍａｘ，第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ，第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ，距離Ｌ１を表３にまとめて示す。
［評価試験３］
　実験例３，１４～１８のガスセンサについて、センサ素子の保温性及びガス濃度検出の応答性を評価した。評価方法は評価試験１と同様に行い、ガスの流速Ｖは３０ｍ／ｓとした。なお、実験例３，１４～１８における被測定ガスの流れの向きと第１外側ガス孔及び第１内側ガス孔との位置関係をそれぞれ図２３～２８に示す。また、評価試験３の結果を表３及び図２９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３及び図２９からわかるように、被測定ガスの流れの向きだけが異なる２つの実験例の応答時間の差を比較すると、実験例３と実験例１４との応答時間の差が最も小さく、実験例１４と実験例１５との応答時間の差が次に小さく、実験例１５と実験例１６との応答時間の差が最も大きかった。このことから、第１内孔数Ｎｉｎが大きくなって第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘが小さくなるほど、被測定ガスの流れの向きと保護カバーの向きｔの位置関係が変わっても、応答時間の変化が少ない（すなわちガスの流量の変化が少ない）ことがわかる。
［実験例１９］
　実験例２のガスセンサから、外側保護カバーの第２外側ガス孔１４６ａの形成位置を種々変更したものを実験例１９～２１とした。具体的には、図３０，図３１に示すように、実施例２の第２外側ガス孔１４６ａの代わりに、６個の第２外側ガス孔５４６ａ（先端部１４６の側面に形成された３個の横孔５４６ｂと、先端部１４６の底面に形成された３個の縦孔５４６ｃ）を形成したものを実験例１９のガスセンサとした。なお、図３０は、実験例１９のガスセンサを図４と同じ視点で見た図（図２のＤ視図に相当）である。図３１は、実験例１９のガスセンサの先端部１４６の断面図である。図３１は、ガスセンサの中心軸に垂直且つ横孔５４６ｂの中心を通る断面から、先端部１４６の底面側を見た様子を示している。なお、縦孔５４６ｂは、互いに等間隔に形成した。すなわち、縦孔５４６ｂの中心とガスセンサの中心軸とを結んだ直線が互いに１２０°の角をなすように形成した。横孔５４６ｃも同様に、互いに等間隔に形成した。また、縦孔５４６ｂと横孔５４６ｃとは、図３１の断面で互い違いに位置する（隣接する縦孔５４６ｂと横孔５４６ｃとで、孔の中心とガスセンサの中心軸とを結んだ直線のなす角が６０°）ように形成した。縦孔５４６ｂ，横孔５４６ｃは、いずれも円形（真円）の孔とし、内径は第２外側ガス孔１４６ａと同じ１．２ｍｍとした。
［実験例２０］
　第２外側ガス孔５４６ａが横孔５４６ｂを備えない代わりに縦孔５４６ｃを６個備える点以外は実験例１９と同様のガスセンサを、実験例２０とした。図３２は、実験例２０のガスセンサの先端部１４６の断面図である。図３２は、図３１と同じ断面を図示している。横孔５４６ｃは、互いに等間隔に形成した。すなわち、横孔５４６ｃの中心とガスセンサの中心軸とを結んだ直線が互いに６０°の角度をなすように形成した。
［実験例２１］
　第２外側ガス孔５４６ａが縦孔５４６ｃを備えない代わりに横孔５４６ｂを６個備える点以外は実験例１９と同様のガスセンサを、実験例２１とした。図３３は、実験例２１のガスセンサの先端部１４６の断面図である。図３３は、図３１と同じ断面を図示している。縦孔５４６ｂは、互いに等間隔に形成した。すなわち、縦孔５４６ｂの中心とガスセンサの中心軸とを結んだ直線が互いに６０°の角度をなすように形成した。
［評価試験４］
　評価試験１と同様に、実験例１９～２１のガスセンサについて、センサ素子の保温性及びガス濃度検出の応答性を評価した。なお、図３１～３３では、評価試験４における被測定ガスの流れの向きも併せて図示した。
［評価試験５］
　実験例２，１９～２１のガスセンサについて、センサ素子の先端への被水量を調べた。被水量は、図３４に示す被水量測定装置９００を用いて求めた。すなわち、被水量測定装置９００として、直径２８ｍｍの２本のパイプ９１０，９２０を角度が１５０°となるように繋ぎ合わせ、繋ぎ目から３００ｍｍの位置に切替バルブ９４０を介して送風機９３０を接続し、繋ぎ目から送風機９３０とは反対側に向かって４００ｍｍの位置にガスセンサを配置したものを用意した。そして、繋ぎ目部分に１００ｍｌの水を蓄えた状態で、送風機９３０を所定の駆動条件で運転し、送風機９３０からパイプへ送風した。この送風によって繋ぎ目部分の水をガスセンサに向かって飛散させて、蓄えられていた水を全てパイプ９２０の外へ放出した。この間、センサ素子１１０の温度が目標値１００℃になるように、内蔵されたヒーターのパワーを制御した。ヒーターのパワー制御値は、センサ素子１１０の先端に水が掛かると、温度が低下するため大きくなる。したがって、このパワー制御値が大きいほど、センサ素子１１０への被水量が多い（耐被水性が低い）といえる。なお、送風機９３０の所定の駆動条件とは、センサ素子１１０のヒーターが１００℃で安定した後、切替バルブ９４０をバイパス９４０ａに接続した状態で、風速約５０ｍ/ｓの大気の流れを作り、切替バルブ９４０をパイプ９１０に切替え、３秒間パイプ９１０に送風することをいう。なお、評価試験５では、パワー制御値が０．０５以下のときに耐被水性が良好（「○」）と判定した。
　実験例２，１９～２１におけるガスセンサの、第１外側ガス孔の数及び配置、第２外側ガス孔の数及び配置、評価試験４及び評価試験５の結果を、表４にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
［質量流量Ｆｉｎとセンサ素子の冷えとの関係］
　実験例１，２，４，６，１０，１１，１９～２１におけるガスセンサの、質量流量Ｆｉｎとセンサ素子の冷えとの関係とを調べた。具体的には、まず、各実験例のガスセンサについて、評価試験１，４と同様にガスセンサを空気で満たした配管に取り付け、配管内を無風状態とした。この状態で、センサ素子１１０の温度が目標値８５０℃になるように、内蔵されたヒーターのパワーを制御した。そして、ヒーターのパワー制御値が安定した時の値を測定し、無風時のパワー制御値とした。次に、評価試験１，４と同様に被測定ガスを所定の流速Ｖ（＝３０ｍ／ｓ）で流した。この間も、センサ素子１１０の温度が目標値８５０℃になるように、内蔵されたヒーターのパワーを制御した。無風時と被測定ガスを流した時のパワー制御値の差（＝「安定した時のパワー制御値－上記『無風時のパワー制御値』」）を測定し、ガスフロー時のパワー制御値とした。そして、測定した値に基づき制御パワー比＝（ガスフロー時のパワー制御値／無風時のパワー制御値）を導出した。実験例１，２，４，６，１０，１１，１９～２１におけるガスセンサの、質量流量Ｆｉｎの値（評価試験１，４と同じ値）と制御パワー比との関係を表５及び図３５に示す。表５及び図３５から明らかなように、質量流量Ｆｉｎの値が大きいほど、制御パワー比が大きくなる傾向にあった。ここで、制御パワー比は、被測定ガスの流れによってセンサ素子１１０の温度が低下するほど、大きい値になる。したがって、質量流量Ｆｉｎの値が小さいガスセンサほど、制御パワー比が小さい、すなわちセンサ素子の保温性が高いことが、表５及び図３５からも確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　なお、実験例１～３，１１～１４が本発明の実施例に相当し、実験例４～１０，１５～１８が比較例に相当する。また、実験例１９～２１が本発明の実施例に相当する。
　本出願は、２０１３年３月２８日に出願された日本国特許出願第２０１３－０６８８６８号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
　本発明は、例えば自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘや酸素などの所定のガス濃度を検出するガスセンサとして利用可能である。
　２０　配管、２２　固定用部材、１００　ガスセンサ、１０２　ハウジング、１０３　ナット、１１０　センサ素子、１２０　保護カバー、１２２　第１ガス室、１２４　センサ素子室、１２６　第２ガス室、１３０　内側保護カバー、１３２　大径部、１３３　段差部、１３４　第１胴部、１３４ａ　第１内側ガス孔、１３４ｂ　ガイド部、１３５　段差部、１３６　第２胴部、１３７　段差部、１３８　先端部、１３８ａ、第２内側ガス孔、１４０　外側保護カバー、１４２　大径部、１４３　胴部、１４３ａ　側部　１４３ｂ　段差部、１４４ａ　第１外側ガス孔、１４４ｂ　横孔、１４４ｃ　縦孔、１４６　先端部、１４６ａ　第２外側ガス孔、１４６ｂ　角部、１４６ｃ　領域、２００　ガスセンサ、２２４　センサ素子室、２３０　内側保護カバー、２３４ａ　第１内側ガス孔、２３４ｂ　ガイド部、２３６　胴部、３００　ガスセンサ、３３０　内側保護カバー、３３８　先端部、３３８ａ　第２内側ガス孔、４００　ガスセンサ、４３０　内側保護カバー、４３４ａ　第１内側ガス孔、４３４ｂ　ガイド部、４３６　胴部、４３８　先端部、４３８ａ　第２内側ガス孔、４４６ａ　第２外側ガス孔、５４６ａ　第２外側ガス孔、５４６ｂ　横孔、５４６ｃ　縦孔、９００　被水量測定装置、９１０，９２０　パイプ、９３０　送風機、９４０　切替バルブ、９４０ａ　バイパス。

Claims (9)

  1. 　被測定ガスの所定のガス濃度を検出可能なセンサ素子と、
    　前記センサ素子の先端を覆うと共に、３以上の第１内側ガス孔と、該第１内側ガス孔よりも前記センサ素子の先端方向に形成された１以上の第２内側ガス孔と、が形成された有底筒状の内側保護カバーと、
    　複数の第１外側ガス孔が形成された円筒状の胴部と、１以上の第２外側ガス孔が形成され該胴部よりも内径の小さい有底筒状の先端部と、を有し、前記内側保護カバーを覆う有底筒状の外側保護カバーと、
    　前記外側保護カバーの胴部と前記内側保護カバーとの間の空間であり、前記第１内側ガス孔により前記内側保護カバーの内部と連通する第１ガス室と、
    　前記外側保護カバーの先端部と前記内側保護カバーとの間の空間であり、前記第１ガス室と直接には連通しておらず、前記第２内側ガス孔により前記内側保護カバーの内部と連通する第２ガス室と、
    　を備え、
    　前記第１内側ガス孔及び前記第１外側ガス孔は、０＜内外孔数比Ｎｒ≦０．５，且つ０＜内外孔面積比Ａｒ≦０．２５となるように形成されている、
    （ただし、前記第１内側ガス孔の数を第１内孔数Ｎｉｎとする。（前記第１内側ガス孔の総開口面積）／（第１内孔数Ｎｉｎ）を第１内孔平均面積Ａｉｎ［ｍｍ2］とする。前記第１外側ガス孔の数を第１外孔数Ｎｏｕｔとする。（前記第１外側ガス孔の総開口面積）／（第１外孔数Ｎｏｕｔ）を第１外孔平均面積Ａｏｕｔ［ｍｍ2］とする。第１内孔数Ｎｉｎ／第１外孔数Ｎｏｕｔを内外孔数比Ｎｒとする。第１内孔平均面積Ａｉｎ／第１外孔平均面積Ａｏｕｔを内外孔面積比Ａｒとする。）
    　ガスセンサ。
  2. 　前記外側保護カバーは、前記胴部が、該外側保護カバーの中心軸方向に沿った側面をもつ側部と、該側部と前記先端部とを接続する段差部と、を有しており、
    　前記複数の第１外側ガス孔は、前記外側保護カバーの前記側部に形成された３以上の横孔と、前記外側保護カバーの前記段差部に形成された３以上の縦孔と、を含んでおり、
    　前記横孔は、０≦横孔不存在最大角θｈｍａｘ≦１８０°となるように形成されており（ただし、前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該横孔及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該外側保護カバーの径方向を見たときに該投影した横孔の存在しない領域を横孔不存在領域とする。また、該横孔不存在領域の中心角の最大値を横孔不存在最大角θｈｍａｘとする。）、
    　前記縦孔は、０≦縦孔不存在最大角θｖｍａｘ≦１８０°となるように形成されている（ただし、前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該縦孔及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該外側保護カバーの径方向を見たときに該投影した縦孔の存在しない領域を縦孔不存在領域とする。また、該縦孔不存在領域の中心角の最大値を縦孔不存在最大角θｖｍａｘとする。）、
    　請求項１に記載のガスセンサ。
  3. 　前記横孔及び前記縦孔は、前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該横孔及び該縦孔を投影したときに該横孔と該縦孔とが該外側保護カバーの周方向に沿って交互に位置する、ように形成されている、
    　請求項２に記載のガスセンサ。
  4. 　前記第１内側ガス孔は、第１内孔数Ｎｉｎ≧３であり、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１８０°となるように形成されており
    （ただし、前記内側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該第１内側ガス孔及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該内側保護カバーの径方向を見たときに該投影した第１内側ガス孔の存在しない領域を第１内孔不存在領域とする。また、該第１内孔不存在領域の中心角の最大値を第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘとする。）、
    　前記第１外側ガス孔は、第１外孔数Ｎｏｕｔ≧６であり、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦９０°となるように形成されている
    （ただし、前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に該第１外側ガス孔及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該外側保護カバーの径方向を見たときに該投影した第１外側ガス孔の存在しない領域を第１外孔不存在領域とする。また、該第１外孔不存在領域の中心角の最大値を第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘとする。）、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
  5. 　前記第１内側ガス孔は、第１内孔数Ｎｉｎ≧３であり、０≦第１内孔不存在最大角θｉｎｍａｘ≦１２０°となるように形成されており、
    　前記第１外側ガス孔は、第１外孔数Ｎｉｎ≧６であり、０≦第１外孔不存在最大角θｏｕｔｍａｘ≦６０°となるように形成されている、
    　請求項４に記載のガスセンサ。
  6. 　前記複数の第１外側ガス孔は、いずれも開口面積が０．１９６ｍｍ2～３．１４ｍｍ2となるように形成されている
    　請求項１～５のいずれか１項に記載のガスセンサ。
  7. 　前記第１内側ガス孔は、いずれも開口面積が０．２ｍｍ2以上である、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載のガスセンサ。
  8. 　前記第１内側ガス孔は、いずれも開口部の中心が前記センサ素子の先端から５ｍｍ以上該センサ素子の後端側に位置している、
    　請求項１～７のいずれか１項に記載のガスセンサ。
  9. 　前記第２外側ガス孔は、前記先端部の側面に形成された３以上の横孔と、前記先端部の底面に形成された３以上の縦孔と、を含んでいる、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載のガスセンサ。
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