WO2017183491A1 - ガスセンサ - Google Patents

ガスセンサ Download PDF

Info

Publication number
WO2017183491A1
WO2017183491A1 PCT/JP2017/014584 JP2017014584W WO2017183491A1 WO 2017183491 A1 WO2017183491 A1 WO 2017183491A1 JP 2017014584 W JP2017014584 W JP 2017014584W WO 2017183491 A1 WO2017183491 A1 WO 2017183491A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
sensor element
axial direction
guide body
sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/014584
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴司 荒木
充伸 中藤
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to US16/094,223 priority Critical patent/US11009481B2/en
Priority to DE112017002063.8T priority patent/DE112017002063T5/de
Publication of WO2017183491A1 publication Critical patent/WO2017183491A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/409—Oxygen concentration cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/41—Oxygen pumping cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems

Definitions

  • the present invention relates to a gas sensor including a sensor element that detects a specific gas component in a gas to be measured.
  • Some gas sensors use exhaust gas flowing in an engine exhaust pipe as a gas to be measured, and are used to detect a specific gas component in the gas to be measured.
  • a sensor element having a solid electrolyte body and an electrode provided on the solid electrolyte body is held by a housing attached to an exhaust pipe.
  • positioned in an exhaust pipe of a sensor element is covered and protected by the outer cover which covers an inner cover and an inner cover.
  • Patent Document 1 discloses a gas sensor that includes a sensor element and an inner cover and an outer cover that are each provided with an opening through which a gas to be measured flows and covers a detection portion of the sensor element.
  • the opening in the side wall portion of the inner cover is positioned closer to the tip end side in the axial direction of the sensor element than the opening in the side wall portion of the outer cover.
  • the opening part in the side wall part of an inner cover is formed toward the axial direction of a sensor element.
  • the formation position of the opening part in the side wall part of an outer cover and the opening part in the side wall part of an inner cover is made not to overlap, and these formation directions are made to differ.
  • the requirement level of detection accuracy and responsiveness for sensor elements tends to become stricter as regulations on specific gas components such as NOx are tightened.
  • the gas to be measured flowing into the inner cover easily reaches the detection part of the sensor element. Therefore, in order to achieve both detection accuracy and responsiveness, the inner cover has contradictory properties such that the gas to be measured does not easily collide with the detection unit and the gas to be measured easily reaches the detection unit. It is required to have
  • Patent Document 1 the gas to be measured introduced into the inner cover from the opening of the inner cover collides with a position closer to the base end side than the detection portion of the specific gas component provided at the front end portion of the sensor element.
  • Cheap If the gas to be measured easily collides with the sensor element, the temperature of the sensor element is likely to fluctuate.
  • Patent Document 1 since the gas to be measured easily collides with a position closer to the base end side than the detection portion of the sensor element, the time until the gas to be measured reaches the detection portion of the sensor element is reduced. become longer. Therefore, depending on the gas sensor of Patent Document 1, it is impossible to achieve both improvement in detection accuracy of the specific gas component and improvement in response of detection of the specific gas component.
  • the present disclosure has been obtained in an attempt to provide a gas sensor that can achieve both improvement in detection accuracy of a specific gas component and improvement in responsiveness for detecting the specific gas component.
  • One aspect of the present disclosure includes a sensor element (2) having a detection unit (20) for detecting a specific gas component in the measurement gas (G); A housing (3) for inserting and holding the sensor element inside; A side wall portion (41) and a bottom portion (42) that cover the detection portion attached to the front end of the housing and project from the housing are formed, and a first inner flow hole (411) is formed in the side wall portion, and the bottom portion An inner cover (4) having a second inner flow hole (421) formed thereon; It has a side wall part (51) and a bottom part (52) covering the inner cover, a first outer circulation hole (511) is formed in the side wall part, and a second outer circulation hole (521) is formed in the bottom part.
  • An outer cover (5), a gas sensor (1) comprising: In the axial direction (L), which is the direction in which the sensor element is inserted into the housing, the side on which the inner cover is provided is the distal end side (L2) and the opposite side is the proximal end side (L1).
  • the base end (412) of the first inner circulation hole is provided with a guide body (43) protruding toward the inner peripheral side,
  • the base end portion of the first inner flow hole is a base end that is projected onto the inner cover perpendicularly to the axial direction at a position 2 mm away from the axial tip (203) of the sensor element toward the base end.
  • the tip end in the axial direction of the sensor element is at a position where a virtual line (K) passing through the base end (434) and the tip end (435) on the tip end surface (430) of the guide body intersects the tip end.
  • the gas sensor is located at a position closer to the base end in the axial direction than the virtual line.
  • the base end portion of the first inner flow hole is a base end position obtained by projecting a position 2 mm away from the tip end in the axial direction of the sensor element toward the base end side onto the inner cover perpendicular to the axial direction;
  • a position 2 mm away from the front end side of the sensor element in the axial direction is positioned between the front end position projected onto the inner cover perpendicular to the axial direction.
  • the base end portion of the first inner circulation hole is near the distal end in the axial direction of the sensor element, and the gas to be measured flowing from the first inner circulation hole to the inner peripheral side of the inner cover is While being guided by the guide body, the sensor element is quickly guided to the periphery of the detection portion provided at the tip portion in the axial direction of the sensor element.
  • the time until the gas to be measured flowing from the first inner circulation hole to the inner peripheral side of the inner cover reaches the detection part of the sensor element can be shortened. Therefore, the responsiveness for detecting a specific gas component by the detection part of a sensor element can be improved.
  • the tip end in the axial direction of the sensor element is located at a position where a virtual line passing through the base end and the tip end on the tip side surface of the guide body intersects the tip end, or the virtual line. It is in the position of the base end side of an axial direction rather than.
  • the gas to be measured is exhaust gas or the like exhausted from the internal combustion engine, and the temperature varies depending on the combustion state in the internal combustion engine. Therefore, in the detection part of the sensor element, it is possible to make it difficult for temperature variation due to direct collision of the gas to be measured whose temperature varies, and to improve the detection accuracy of the specific gas component.
  • the gas sensor by having the first positional relationship and the second positional relationship that seem to aim at mutually contradicting effects, the detection accuracy of the specific gas component is improved and the specific gas is detected. It is possible to achieve both improvement in responsiveness for detecting components.
  • FIG. 3 is a perspective explanatory view showing a guide body according to the first embodiment.
  • Sectional explanatory drawing which shows the sensor element concerning Embodiment 1.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a VV cross section in FIG. 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective explanatory view showing a guide body according to a second embodiment.
  • FIG. 1 The perspective explanatory view showing other guide bodies concerning Embodiment 2.
  • FIG. 2 The graph which shows the measurement result of the temperature fluctuation amount of the sensor electrode about the comparison test and the test product 1 concerning the confirmation test 1.
  • the gas sensor 1 of this embodiment includes a sensor element 2, a housing 3, an inner cover 4, and an outer cover 5.
  • the sensor element 2 has a long shape, and a detection unit 20 for detecting a specific gas component in the gas G to be measured is provided at the tip end in the axial direction L of the sensor element 2.
  • the housing 3 inserts and holds the sensor element 2 inside.
  • the inner cover 4 is attached to the front end of the housing 3 and has a side wall portion 41 that covers the detection unit 20 protruding from the housing 3 and a bottom portion 42 on the front end side L2.
  • a first inner circulation hole 411 is formed in the side wall 41 of the inner cover 4, and a second inner circulation hole 421 is formed in the bottom 42 of the inner cover 4.
  • the outer cover 5 is attached to the front end of the housing 3 and has a side wall portion 51 that covers the inner cover 4 and a bottom portion 52 on the front end side L2.
  • a first outer circulation hole 511 is formed in the side wall 51 of the outer cover 5, and a second outer circulation hole 521 is formed in the bottom 52 of the outer cover 5.
  • the direction in which the sensor element 2 is inserted into the housing 3 is defined as the axial direction L
  • the side on which the inner cover 4 is provided with respect to the housing 3 is the distal end side L2
  • the opposite side to the distal end side L2 is the proximal end side.
  • L1 As shown in FIGS. 2 and 3, a guide body 43 that protrudes to the inner peripheral side is provided at the base end portion 412 of the first inner circulation hole 411.
  • the base end portion 412 of the first inner flow hole 411 is a base end position obtained by projecting the position 2 mm away from the tip end 203 in the axial direction L of the sensor element 2 to the base end side L1 onto the inner cover 4 perpendicular to the axial direction L.
  • a position 2 mm away from the distal end 203 in the axial direction L of the sensor element 2 to the distal end side L2 is positioned between P1 and the distal end position P2 projected onto the inner cover 4 perpendicular to the axial direction L.
  • the distal end 203 of the sensor element 2 in the axial direction L is positioned closer to the proximal end L1 in the axial direction L than the virtual line K passing through the proximal end 434 and the distal end 435 on the surface 430 of the distal end side L2 of the guide body 43.
  • the tip 203 of the sensor element 2 in the axial direction L has a center line C and a virtual line K passing through the center O of the tip 203 of the sensor element 2 in the axial direction L along the axial direction L. Is located between the intersection point P3 and the position P4 which is 1.5 mm away from the intersection position P3 toward the proximal end L1 in the axial direction L.
  • the distance in the axial direction L from the distal end 203 of the sensor element 2 in the axial direction L to the proximal end portion 412 of the first inner flow hole 411 is denoted by reference sign D1.
  • the distance in the axial direction L from the tip 203 in the axial direction L of the sensor element 2 to the intersection position P3 is denoted by reference symbol D2.
  • the position of the base end portion 412 of the first inner circulation hole 411 is the position of the base end on the inner peripheral side of the guide body 43 provided in the inner cover 4.
  • the base end portion 412 refers to a bending start point on the inner peripheral side of the guide body 43.
  • the proximal end on the inner peripheral side or the bending start point on the inner peripheral side refers to a position on the inner peripheral surface of the inner cover 4.
  • the gas sensor 1 is disposed in an exhaust pipe of an internal combustion engine, and is used to detect a specific gas component in the measured gas G using the exhaust gas flowing through the exhaust pipe as the measured gas G.
  • the specific gas component of this form is nitrogen oxides (NOx) such as nitrogen monoxide and nitrogen dioxide.
  • the reference gas A is an atmosphere having a constant oxygen concentration.
  • the housing 3 of the gas sensor 1 is attached to the exhaust pipe, and the inner cover 4 and the outer cover 5 of the gas sensor 1 are disposed in the exhaust pipe.
  • the sensor element 2 includes a solid electrolyte body 21 having oxygen ion conductivity, a pump electrode 211 and a sensor electrode 212 provided on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21, and the solid electrolyte body 21. And a reference electrode 213 provided on the second surface 202 of the substrate.
  • a measured gas chamber 241 into which the measured gas G is introduced is formed adjacent to the first surface 201 of the solid electrolyte body 21, and the pump electrode 211 and the sensor electrode 212 are located in the measured gas chamber 241.
  • a reference gas chamber 242 into which the reference gas A is introduced is formed adjacent to the second surface 202 opposite to the first surface 201 of the solid electrolyte body 21, and the reference electrode 213 is the reference gas chamber 242. Is placed inside.
  • the sensor element 2 is formed by laminating insulators 22A, 22B, and 22C made of ceramics on a plate-shaped solid electrolyte body 21.
  • the sensor element 2 is laminated with a plate heater 23 for heating the solid electrolyte body 21.
  • the solid electrolyte body 21 is made of yttria-stabilized zirconia.
  • the gas chamber 241 to be measured is formed by being surrounded by a first insulator 22A as a plate-like spacer laminated on the first surface 201 of the solid electrolyte body 21, and a plate-like second insulator 22B. .
  • the reference gas chamber 242 is formed by being surrounded by a third insulator 22 ⁇ / b> C as a plate-like spacer laminated on the second surface 202 of the solid electrolyte body 21 and a plate-like heater 23.
  • the heater 23 includes a ceramic substrate 231 and a heating element 232 embedded in the substrate 231 and generating heat when energized.
  • the pump electrode 211 is used to adjust the oxygen concentration in the measured gas chamber 241.
  • a voltage between the pump electrode 211 and the reference electrode 213 oxygen in the measured gas chamber 241 is removed, and the oxygen concentration of the measured gas G in the measured gas chamber 241 is equal to or lower than a predetermined concentration.
  • Adjusted to The sensor electrode 212 is disposed downstream of the pump electrode 211 in the flow direction of the measurement gas G in the measurement gas chamber 241.
  • the sensor electrode 212 is used for detecting a specific gas component in the gas G to be measured after the oxygen concentration is adjusted by the pump electrode 211. By detecting the current flowing between the sensor electrode 212 and the reference electrode 213, the concentration of the specific gas component in the measurement gas G is detected.
  • One reference electrode 213 of this embodiment is provided in a region facing the pump electrode 211 and the sensor electrode 212, in other words, in a region including a region where the pump electrode 211 and the sensor electrode 212 are projected in the thickness direction of the solid electrolyte body 21. It has been. In addition to this, the reference electrode 213 can also be provided independently for the pump electrode 211 and the sensor electrode 212.
  • the pump electrode 211, the sensor electrode 212, the reference electrode 213, and the gas chamber 241 to be measured are provided in the detection unit 20 on the tip side L ⁇ b> 2 in the axial direction L of the sensor element 2.
  • the detection unit 20 of the sensor element 2 is disposed in the exhaust pipe while being covered with the inner cover 4 and the outer cover 5.
  • the reference gas chamber 242 is formed from a portion facing the measured gas chamber 241 to a portion on the base end side L1 in the axial direction L of the sensor element 2.
  • a gas introduction port 25 for introducing the measurement gas G into the measurement gas chamber 241 is formed at the tip of the first insulator 22A.
  • the gas inlet 25 is provided with a diffusion resistor 251 for introducing the measurement gas G into the measurement gas chamber 241 under a predetermined diffusion resistance.
  • the diffusion resistor 251 is made of a ceramic porous body.
  • the detection unit 20 of the sensor element 2 is covered with a protective layer 26 that allows the gas G to be measured to pass through and captures moisture and poisonous substances of the electrodes.
  • the protective layer 26 is made of a ceramic porous body.
  • the tip 203 in the axial direction L of the sensor element 2 means the tip 203 of the sensor element 2 excluding the protective layer 26.
  • the measured gas G that contacts the detection unit 20 of the sensor element 2 passes through the protective layer 26 and the diffusion resistor 251 and is introduced into the measured gas chamber 241.
  • the oxygen concentration of the measurement gas G in the measurement gas chamber 241 is adjusted by applying a voltage between the pump electrode 211 and the reference electrode 213.
  • the specific gas component in the measurement gas G after the oxygen concentration is adjusted is decomposed at the sensor electrode 212 and detected by a current flowing between the sensor electrode 212 and the reference electrode 213.
  • the temperature of the sensor element 2 is adjusted by controlling the heating amount of the heater 23 so that the impedance between the pump electrode 211 and the reference electrode 213 via the solid electrolyte body 21 becomes a predetermined value.
  • the impedance between the pump electrode 211 and the reference electrode 213 via the solid electrolyte body 21 has a correlation with the temperature of the pump electrode 211.
  • the impedance between the pump electrode 211 and the reference electrode 213 via the solid electrolyte body 21 is detected, and this impedance becomes a predetermined value.
  • the power supplied to the heating element 232 of the heater 23 can be controlled.
  • the temperature of the pump electrode 211 is controlled to about 800 ° C.
  • the temperature of the sensor electrode 212 is controlled to about 600 ° C.
  • the temperature of the sensor element 2 can be adjusted by controlling the heating amount of the heater 23 so that the impedance between the sensor electrode 212 and the reference electrode 213 via the solid electrolyte body 21 becomes a predetermined value.
  • the impedance between the sensor electrode 212 and the reference electrode 213 via the solid electrolyte body 21 has a correlation with the temperature of the sensor electrode 212.
  • the impedance between the sensor electrode 212 and the reference electrode 213 via the solid electrolyte body 21 is detected, and this impedance becomes a predetermined value.
  • the power supplied to the heating element 232 of the heater 23 can be controlled.
  • the inner cover 4 has a cylindrical side wall portion 41 and a bottom portion 42 that closes the distal end side L2 of the side wall portion 41.
  • the outer diameter of the side wall 41 changes in multiple stages.
  • the side wall portion 41 is provided adjacent to the mounting side wall portion 41A attached to the outer periphery of the housing 3, the front end side L2 of the mounting side wall portion 41A, and has a first side wall portion 41B having a diameter smaller than that of the mounting side wall portion 41A,
  • the first side wall portion 41B has a second side wall portion 41C that is provided adjacent to the distal end side L2 and has a diameter smaller than that of the first side wall portion 41B.
  • the detection unit 20 of the sensor element 2 is disposed on the inner peripheral side of the first side wall 41B.
  • the first inner circulation hole 411 and the guide body 43 are provided in the first side wall portion 41B.
  • the first side wall portion 41 ⁇ / b> B of this embodiment is formed in parallel with the axial direction L.
  • the first side wall portion 41B can also be formed in a shape that decreases in diameter toward the distal end side L2 in the axial direction L.
  • the first inner circulation hole 411 and the guide body 43 are provided at a plurality of locations in the circumferential direction R of the first side wall portion 41B.
  • the guide body 43 is provided at the base end portion 412 of all the first inner flow holes 411.
  • the guide body 43 has a wing shape in which a base end portion 431 is connected to the inner cover 4, and a distal end portion 432 and a pair of side portions 433 are separated from the inner cover 4.
  • the guide body 43 is formed by bending from the inner cover 4.
  • the guide body 43 is formed by a portion cut from the inner cover 4 when the first inner circulation hole 411 is formed in the inner cover 4.
  • the first inner circulation hole 411 is formed when the guide body 43 is formed in the inner cover 4.
  • the guide body 43 has a flat plate shape and is formed in a tapered shape in which the width between the pair of side portions 433 gradually increases from the base end side L1 toward the front end side L2. .
  • the width of the distal end portion 432 of the guide body 43 is larger than the width of the proximal end portion 431 of the guide body 43.
  • the guide body 43 may be formed in a curved shape in at least one of the length direction between the base end and the distal end and the width direction in which the pair of side portions 433 are arranged.
  • the base end 434 in the surface 430 on the distal end side L2 of the guide body 43 when the virtual line K is drawn is It becomes the base end in the plane where the front end 435 on the surface 430 on the front end side L2 is disposed.
  • the virtual line K is drawn along the surface 430 of the flat guide body 43.
  • the positional relationship between the guide body 43 and the tip 203 of the sensor element 2 in the axial direction L may be as follows. For example, as shown in FIG. 6, the tip 203 in the axial direction L of the sensor element 2 intersects the tip 203 with a virtual line K passing through the base 434 and the tip 435 on the surface 430 on the tip side L2 of the guide body 43. It may be in the position to do.
  • the tip 203 means the tip surface of the sensor element 2.
  • the base end 434 of the guide body 43 when the virtual line K is drawn Is the center position of the curve length in the distal and proximal directions on the surface 430 on the distal side L2 of the guide body 43.
  • the virtual line K is a line passing through the base end 434 serving as the center position and the front end 435 located on the most base end side L1 on the surface 430 on the front end side L2 of the guide body 43.
  • the guide body 43 shown in FIGS. 2, 6, and 7 is inclined with respect to the base end portion 431 so that the tip end portion 432 is positioned on the tip end side L ⁇ b> 2 in the axial direction L, and on the inner peripheral side of the inner cover 4. It protrudes.
  • the guide body 43 is inclined so that the distal end portion 432 is located on the proximal end side L ⁇ b> 1 in the axial direction L with respect to the proximal end portion 431, and the inner periphery of the inner cover 4. You may protrude to the side.
  • the guide body 43 may protrude toward the inner peripheral side of the inner cover 4 so as to be perpendicular to the axial direction L.
  • the first outer circulation holes 511 in the side wall 51 of the outer cover 5 are formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the side wall 51.
  • the first outer circulation hole 511 is located closer to the distal end side L2 in the axial direction L than the first inner circulation hole 411 in the side wall portion 41B of the inner cover 4. Further, the first outer circulation hole 511 is formed in the vicinity of the end portion on the front end side L ⁇ b> 2 in the side wall portion 51 of the outer cover 5.
  • the first outer circulation hole 511 can be formed at a position facing the outer peripheral side of the bottom portion 42 of the inner cover 4, or at a position closer to the distal end side L ⁇ b> 2 than the position of the bottom portion 42 of the inner cover 4.
  • the sensor element 2 is held in the housing 3 through an insulator 61 and the like. On the proximal end side of the insulator 61, another insulator 62 that holds the contact terminal 63 is disposed. Lead portions of the electrodes 211, 212, 213 and the heating element 232 are drawn out to the base end portion of the sensor element 2 and connected to the contact terminal 63.
  • the lead wire 64 connected to the contact terminal 63 is held by a bush 66 in a cover 65 attached to the base end side of the housing 3.
  • Two positional relationships with the body 43 are defined.
  • the base end portion 412 of the first inner flow hole 411 is located at a position 2 mm away from the tip end 203 in the axial direction L of the sensor element 2 to the base end side L1, and the inner cover is perpendicular to the axial direction L.
  • the base end portion 412 of the first inner circulation hole 411 When the base end portion 412 of the first inner circulation hole 411 is located further on the base end side L1 than the base end position P1, the measured gas G flowing into the inner peripheral side of the inner cover 4 along the guide body 43. However, it becomes easy to collide with the detection part 20 of the sensor element 2, the temperature fluctuation of the detection part 20 tends to occur, and the detection accuracy of the specific gas component by the detection part 20 deteriorates. On the other hand, when the base end portion 412 of the first inner circulation hole 411 is positioned further to the distal end side L2 than the distal end position P2, the gas to be measured G that flows into the inner peripheral side of the inner cover 4 along the guide body 43. However, it becomes difficult to reach the detection unit 20 of the sensor element 2, and the responsiveness of detecting the specific gas component by the detection unit 20 is deteriorated.
  • the gas sensor 1 detects a specific gas component in the measured gas G flowing in the exhaust pipe
  • the measured gas G flowing in the exhaust pipe flows into the outer cover 5 from the first outer circulation hole 511 of the outer cover 5, It flows into the inner cover 4 from the plurality of first inner circulation holes 411.
  • the gas G to be measured flowing into the inner peripheral side of the inner cover 4 from the first inner circulation hole 411 is based on the first inner circulation hole 411 located near the tip 203 of the sensor element 2 as the first positional relationship. While being guided by the guide body 43 provided at the end 412, the light is guided to the periphery of the detection unit 20 of the sensor element 2.
  • the distal end 203 of the sensor element 2 in the axial direction L is located within a range of 2 mm from the proximal end portion 412 of the first inner flow hole 411 in the axial direction L of the sensor element 2. Therefore, the gas to be measured G flowing into the inner peripheral side of the inner cover 4 along the guide body 43 is quickly guided to the periphery of the detection unit 20 of the sensor element 2. Thereby, it is possible to shorten the time until the gas G to be measured flowing into the inner peripheral side of the inner cover 4 from the first inner circulation hole 411 reaches the detection unit 20 of the sensor element 2. Therefore, the responsiveness for detecting a specific gas component by the detection part 20 of the sensor element 2 can be improved.
  • the tip 203 of the sensor element 2 in the axial direction L has a center line C and a virtual line K passing through the center O of the tip 203 of the sensor element 2 in the axial direction L along the axial direction L. Is located between the intersection position P3 and a position P4 that is 1.5 mm away from the intersection position P3 toward the proximal end L1 in the axial direction L.
  • the gas G to be measured flowing into the inner peripheral side of the inner cover 4 along the guide body 43 can collide with the detection unit 20 of the sensor element 2 after colliding with the guide body 43. And it can prevent that the to-be-measured gas G does not collide with the detection part 20 directly, without colliding with the guide body 43.
  • the flow of the gas G to be measured that contacts the detection unit 20 becomes slow.
  • the gas G to be measured is exhaust gas exhausted from the internal combustion engine, and the temperature varies depending on the combustion state in the internal combustion engine. For this reason, in the detection unit 20 of the sensor element 2, it is possible to make it difficult for temperature fluctuations to occur due to the gas G to be measured directly colliding.
  • the active state of the sensor electrode 212 is hardly changed or the sensor electrode 212 is hardly deteriorated. Thereby, the detection accuracy of the specific gas component detected using the sensor electrode 212 can be improved.
  • the tip 203 in the axial direction L of the sensor element 2 is further on the tip side L2 than the position where the virtual line K intersects the tip 203, the inner periphery of the inner cover 4 along the guide body 43.
  • the gas G to be measured flowing into the side easily collides with the detection unit 20 of the sensor element 2, and the temperature fluctuation of the detection unit 20 easily occurs, and the detection accuracy of the specific gas component by the detection unit 20 deteriorates.
  • the guide body The gas to be measured G flowing into the inner peripheral side of the inner cover 4 along the line 43 is unlikely to reach the detection unit 20 of the sensor element 2, and the responsiveness of detecting the specific gas component by the detection unit 20 may deteriorate. is there.
  • the guide body 43 of the present embodiment is formed in the above-described thick shape. Accordingly, the gas G to be measured that collides with the guide body 43 hardly flows in the width direction from the pair of side portions 433 of the guide body 43, and easily flows to the distal end portion 432 of the guide body 43. Then, the gas to be measured G easily collides with the guide body 43, and after the gas to be measured G collides with the guide body 43, a state in which the gas to be measured G collides with the detection unit 20 of the sensor element 2 can be formed. Also by this, in the detection part 20 of the sensor element 2, the temperature fluctuation
  • the detection accuracy of the specific gas component can be improved by having the first positional relationship and the second positional relationship that seem to aim at mutually contradictory effects. It is possible to achieve both improvement in responsiveness for detecting a specific gas component.
  • the guide body 43 of the present embodiment is connected to the inner cover 4 with a pair of side portions 433 that increase in width from the base end portion 431 toward the tip end portion 432, and the tip end portion 432.
  • the guide body 43 is formed by a triangular portion protruding on the inner peripheral side with the apex as the base end 431 positioned on the base end L1 on the inner peripheral surface of the inner cover 4.
  • the shape of the guide body 43 can be a shape in which two planar portions divided in the width direction are connected. Moreover, the shape of the guide body 43 can also be made into the curved-surface shape which curves to the inner peripheral side in the width direction, as shown in FIG. In these cases, the virtual line K is a line that passes through the base end 434 and the front end 435 of the center position 430A in the circumferential direction R (see FIG. 5) on the surface 430 on the front end side L2 of the guide body 43.
  • the guide body 43 can also be formed by a square portion including a trapezoid.
  • the temperature of the sensor electrode 212 has a correlation with the catalytic activity performance of the specific gas component by the sensor electrode 212.
  • the detection accuracy of the specific gas component also fluctuates, so it can be said that the temperature of the sensor electrode 212 should not fluctuate as much as possible.
  • each gas sensor is started by heating the sensor element 2 with the heater 23, and after the temperature of the sensor electrode 212 equilibrates to a predetermined first temperature, the engine is started and the temperature is 200 ° C.
  • the exhaust gas having a flow velocity of 40 m / s was circulated through the exhaust pipe in which the gas sensor 1 was arranged. And it waited until the temperature of the sensor electrode 212 equilibrated to predetermined
  • the measurement results are shown in FIG. In the figure, the maximum value, minimum value, and average value of the data are shown.
  • the temperature fluctuation amount was about 40 ° C.
  • the temperature fluctuation amount was about 15%. It was about °C.
  • the temperature fluctuation amount of the sensor electrode 212 is required to be 25 ° C. or less. From this result, it was found that the temperature fluctuation amount of the sensor electrode 212 in the test product 1 is suppressed to 25 ° C. or less as a reference, and according to the test product 1, the detection accuracy of the specific gas component is excellent.
  • FIG. 13 shows the results of measuring the temperature variation (° C.) of the sensor electrode 212 for the test product 2 in the same manner as in the confirmation test 1.
  • the temperature fluctuation amount of the test product 2 is almost the same as the temperature fluctuation amount of the test product 1 shown in the confirmation test 1.
  • the sensor output is changed from 0% to 63% of the maximum change amount by the step input when the responsiveness of the sensor output is changed stepwise from 30 to 40. It was measured as the time required to reach (63% response time).
  • the measurement results are shown in FIG.
  • the 63% response time is expressed as a relative value of the value of the test product 2 with respect to the value of the test product 1 when the value of the test product 1 is 1.
  • the center O of the tip 203 in the axial direction L of the sensor element 2 is more preferably on the intersection point P3 between the center line C and the virtual line K.
  • the position in the axial direction L of the proximal end portion 412 of the first inner flow hole 411 relative to the distal end 203 in the axial direction L of the sensor element 2 is from the position 3.0 mm away from the distal end side L2.
  • the position was changed to a position away from the side L1 by 3.0 mm.
  • the position (mm) of the proximal end portion 412 in the axial direction L with respect to the distal end 203 is indicated by minus ( ⁇ ) when separated from the distal end side L2, and is indicated by plus (+) when separated from the proximal end side L1. .
  • the guide body 43 is based on the first side wall portion 41B as shown in the shape of the guide body 43 in FIG.
  • the case where the distal end portion 432 of the guide body 43 is bent toward the end side L1 and the proximal end portion 431 of the guide body 43 is positioned on the proximal end side L1 in the axial direction L is shown.
  • the guide body 43 is distal to the first side wall portion 41B as shown in the shape of the guide body 43 in FIG.
  • a case is shown in which the distal end portion 432 of the guide body 43 is bent toward the side L2, and the distal end portion 432 of the guide body 43 is positioned closer to the distal end side L2 in the axial direction L than the proximal end portion 431.
  • the guide body 43 bends substantially perpendicularly to the side wall portion 41B, and the distal end portion 432 of the guide body 43 and the guide.
  • the temperature fluctuation amount when the position of the base end portion 412 in the axial direction L with respect to the distal end 203 is in the range of ⁇ 2.0 to 2.0 mm maintains high detection accuracy of the specific gas component by the gas sensor 1. It can be seen that the temperature is suppressed to 25 ° C. or less, which is the reference value for this. On the other hand, when the position in the axial direction L of the base end portion 412 with respect to the tip 203 is further on the minus side than ⁇ 2.0 mm, it can be seen that the amount of temperature fluctuation increases.
  • the 63% response time ( ⁇ ) is 1 when the position of the base end portion 412 of the first inner flow hole 411 with respect to the tip 203 in the axial direction L of the sensor element 2 is 0 mm, and is shown as a relative change amount in this case. . Specifically, if the 63% response time is greater than 1, it indicates that the 63% response time is longer.
  • the 63% response time when the position in the axial direction L of the base end portion 412 with respect to the tip 203 is in the range of ⁇ 2.0 to 2.0 mm is suppressed to 1.1 or less.
  • the 63% response time is preferably 1.1 or less indicating that the response time is within 10% of the reference response time. In this case, the responsiveness of detection by the gas sensor 1 is maintained high.
  • the response time increases by 63%. I understand.
  • the reason for this is that the base end portion 412 of the first inner circulation hole 411 is further away from the tip 203 in the axial direction L of the sensor element 2, so that the covered portion that flows into the inner cover 4 from the first inner circulation hole 411. This is considered to be because the measurement gas G is difficult to reach the detection unit 20 of the sensor element 2.
  • the position in the axial direction L of the base end portion 412 of the first inner flow hole 411 is within the range of ⁇ 2.0 to 2.0 mm with respect to the distal end 203 of the sensor element 2 in the axial direction L. It is possible to improve both the detection accuracy of the specific gas component indicated by the temperature fluctuation amount (° C.) of the sensor electrode 212 and the responsiveness for detecting the specific gas component indicated by the 63% response time. I understand.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

特定ガス成分の検出精度の向上と、特定ガス成分を検出するための応答性の向上とを両立させることができるガスセンサを提供する。ガスセンサのインナカバー（４）に設けられた第１インナ流通孔（４１１）の基端部（４１２）には、ガイド体（４３）が設けられている。第１インナ流通孔（４１１）の基端部（４１２）は、センサ素子（２）の軸線方向Ｌの先端（２０３）から基端側Ｌ１に２ｍｍ離れた基端位置Ｐ１と、センサ素子（２）の軸線方向Ｌの先端（２０３）から先端側Ｌ２に２ｍｍ離れた先端位置Ｐ２との間に位置している。センサ素子（２）の軸線方向Ｌの先端（２０３）は、ガイド体（４３）の先端側の表面（４３０）における基端（４３４）と先端（４３５）とを通る仮想ラインＫよりも軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に位置する。

Description

ガスセンサ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年４月１８日に出願された日本の特許出願番号２０１６－０８２９２２号に基づくものであり、その記載内容を援用する。
　本発明は、被測定ガス中の特定ガス成分を検出するセンサ素子を備えたガスセンサに関する。
　ガスセンサにおいては、エンジンの排気管を流れる排ガスを被測定ガスとし、この被測定ガス中の特定ガス成分を検出するために用いられるものがある。固体電解質体及び固体電解質体に設けられた電極を有するセンサ素子は、排気管に取り付けられるハウジングに保持されている。また、センサ素子の、排気管内に配置される先端部に設けられた検出部は、インナカバー及びインナカバーを覆うアウタカバーによって覆われて保護される。
　例えば、特許文献１においては、センサ素子と、被測定ガスが流通する開口部がそれぞれ設けられ、センサ素子の検出部を覆うインナカバー及びアウタカバーとを備えたガスセンサについて開示されている。このガスセンサにおいては、インナカバーの側壁部における開口部を、アウタカバーの側壁部における開口部よりも、センサ素子の軸方向の先端側に位置させている。また、インナカバーの側壁部における開口部は、センサ素子の軸方向に向けて形成されている。そして、アウタカバーの側壁部における開口部と、インナカバーの側壁部における開口部との形成位置が重ならないようにし、かつ、これらの形成方向が異なるようにしている。
特開２００９－２５０７６号公報
　ところで、近年においては、ＮＯｘ等の特定ガス成分の規制強化に伴い、センサ素子に対する検出精度及び応答性の要求レベルが厳しくなる傾向にある。センサ素子による特定ガス成分の検出精度を高めるためには、センサ素子の検出部の温度変動を少なくすることが好ましい。検出部の温度変動を少なくするためには、逐次温度が変動する被測定ガスが検出部に直接衝突しにくくすることが有効である。一方、センサ素子による特定ガス成分の検出の応答性を高めるためには、インナカバー内に流入する被測定ガスがセンサ素子の検出部に到達しやすくすることが好ましい。従って、検出精度と応答性とを両立させるためには、インナカバーには、被測定ガスが検出部に直接衝突しにくくし、かつ被測定ガスが検出部に到達しやすくするといった、相反する性質を有することが要求される。
　特許文献１においては、インナカバーの開口部からインナカバー内に導入される被測定ガスは、センサ素子の先端部に設けられた、特定ガス成分の検出部よりも基端側の位置に衝突しやすい。そして、センサ素子に被測定ガスが衝突しやすいと、センサ素子の検出部に温度の変動が生じやすくなる。また、特許文献１においては、被測定ガスが、センサ素子の検出部よりも基端側の位置に衝突しやすいことにより、この被測定ガスが、センサ素子の検出部に到達するまでの時間が長くなる。従って、特許文献１のガスセンサによっては、特定ガス成分の検出精度の向上と、特定ガス成分の検出の応答性の向上とを両立させることができない。
　本開示は、特定ガス成分の検出精度の向上と、特定ガス成分を検出するための応答性の向上とを両立させることができるガスセンサを提供しようとして得られたものである。
　本開示の一態様は、被測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分を検出するための検出部（２０）を有するセンサ素子（２）と、
　該センサ素子を内側に挿通して保持するハウジング（３）と、
　該ハウジングの先端に取り付けられて該ハウジングから突出する上記検出部を覆う側壁部（４１）及び底部（４２）を有し、該側壁部に第１インナ流通孔（４１１）が形成され、該底部に第２インナ流通孔（４２１）が形成されたインナカバー（４）と、
　該インナカバーを覆う側壁部（５１）及び底部（５２）を有し、該側壁部に第１アウタ流通孔（５１１）が形成され、該底部に第２アウタ流通孔（５２１）が形成されたアウタカバー（５）と、を備えるガスセンサ（１）であって、
　上記センサ素子が上記ハウジングに挿通された方向である軸線方向（Ｌ）において、該ハウジングに対して上記インナカバーが設けられた側を先端側（Ｌ２）、その反対側を基端側（Ｌ１）としたとき、
　上記第１インナ流通孔の基端部（４１２）には、内周側に突出するガイド体（４３）が設けられており、
　上記第１インナ流通孔の上記基端部は、上記センサ素子の上記軸線方向の先端（２０３）から基端側に２ｍｍ離れた位置を、該軸線方向に垂直に上記インナカバーに投影した基端位置（Ｐ１）と、上記センサ素子の上記軸線方向の先端から先端側に２ｍｍ離れた位置を、該軸線方向に垂直に上記インナカバーに投影した先端位置（Ｐ２）との間に位置しており、
　上記センサ素子の上記軸線方向の先端は、該先端に、上記ガイド体の先端側の表面（４３０）における基端（４３４）と先端（４３５）とを通る仮想ライン（Ｋ）が交差する位置にある、又は上記仮想ラインよりも上記軸線方向の基端側の位置にある、ガスセンサにある。
　上記ガスセンサにおいては、センサ素子の軸線方向の先端と、インナカバーの側壁部における第１インナ流通孔の基端部、及びこの基端部に設けられたガイド体との２つの位置関係を規定している。
　第１の位置関係として、第１インナ流通孔の基端部は、センサ素子の軸線方向の先端から基端側に２ｍｍ離れた位置を軸線方向に垂直にインナカバーに投影した基端位置と、センサ素子の軸線方向の先端から先端側に２ｍｍ離れた位置を軸線方向に垂直にインナカバーに投影した先端位置との間に位置している。すなわち、センサ素子の軸線方向において、第１インナ流通孔の基端部がセンサ素子の軸線方向の先端の近くにあり、第１インナ流通孔からインナカバーの内周側に流入する被測定ガスは、ガイド体によって案内されながら、センサ素子の軸線方向の先端部に設けられた検出部の周辺に素早く導かれる。これにより、第１インナ流通孔からインナカバーの内周側に流入する被測定ガスが、センサ素子の検出部に到達するまでの時間を短くすることができる。そのため、センサ素子の検出部によって特定ガス成分を検出するための応答性を高めることができる。
　また、第２の位置関係として、センサ素子の軸線方向の先端は、この先端に、ガイド体の先端側の表面における基端と先端とを通る仮想ラインが交差する位置にある、又はこの仮想ラインよりも軸線方向の基端側の位置にある。これにより、ガイド体に沿ってインナカバーの内周側に流入する被測定ガスが、ガイド体に衝突せずにセンサ素子の検出部に直接衝突することがないようにすることができる。すなわち、第１の位置関係によってガイド体とセンサ素子の軸線方向の先端とが近くに位置していても、ガイド体によって被測定ガスの流れを規制することにより、被測定ガスがセンサ素子の検出部に接触しにくくすることができる。被測定ガスは、内燃機関から排気される排ガス等であり、内燃機関における燃焼状態によって温度が変動する。そのため、センサ素子の検出部においては、温度が変動する被測定ガスが直接衝突することによる温度の変動が生じにくくすることができ、特定ガス成分の検出精度を高めることができる。
　このように、上記ガスセンサによれば、互いに相反する効果を狙ったように思われる第１の位置関係と第２の位置関係とを有することにより、特定ガス成分の検出精度の向上と、特定ガス成分を検出するための応答性の向上とを両立させることができる。
　本開示についての目的、特徴、利点等は、添付の図面を参照する下記の詳細な記述によって、より明確になる。本開示の図面を以下に示す。
実施形態１にかかる、ガスセンサを示す断面説明図。 実施形態１にかかる、センサ素子と第１インナ流通孔及びガイド体との位置関係を示す断面説明図。 実施形態１にかかる、ガイド体を示す斜視説明図。 実施形態１にかかる、センサ素子を示す断面説明図。 実施形態１にかかる、図１におけるV－V断面を示す説明図。 実施形態１にかかる、センサ素子と、他の第１インナ流通孔及びガイド体との位置関係を示す断面説明図。 実施形態１にかかる、センサ素子と、他の第１インナ流通孔及びガイド体との位置関係を示す断面説明図。 実施形態１にかかる、センサ素子と、他の第１インナ流通孔及びガイド体との位置関係を示す断面説明図。 実施形態２にかかる、センサ素子と第１インナ流通孔及びガイド体との位置関係を示す断面説明図。 実施形態２にかかる、ガイド体を示す斜視説明図。 実施形態２にかかる、他のガイド体を示す斜視説明図。 確認試験１にかかる、比較品及び試験品１についてのセンサ電極の温度変動量の測定結果を示すグラフ。 確認試験２にかかる、試験品１及び試験品２についてのセンサ電極の温度変動量の測定結果を示すグラフ。 確認試験２にかかる、試験品１及び試験品２についての６３％応答時間の測定結果を示すグラフ。 確認試験３にかかる、センサ素子の先端に対する第１インナ流通孔の基端部の位置を変化させた場合の、センサ電極の温度変動量及び６３％応答時間の測定結果を示すグラフ。
　上述したガスセンサにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
　本形態のガスセンサ１は、図１に示すように、センサ素子２、ハウジング３、インナカバー４及びアウタカバー５を備える。センサ素子２は、長尺形状を有しており、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端部には、被測定ガスＧ中の特定ガス成分を検出するための検出部２０が設けられている。ハウジング３は、センサ素子２を内側に挿通して保持する。インナカバー４は、ハウジング３の先端に取り付けられており、ハウジング３から突出する検出部２０を覆う側壁部４１及び先端側Ｌ２の底部４２を有する。インナカバー４の側壁部４１には、第１インナ流通孔４１１が形成されており、インナカバー４の底部４２には、第２インナ流通孔４２１が形成されている。アウタカバー５は、ハウジング３の先端に取り付けられており、インナカバー４を覆う側壁部５１及び先端側Ｌ２の底部５２を有する。アウタカバー５の側壁部５１には、第１アウタ流通孔５１１が形成されており、アウタカバー５の底部５２には、第２アウタ流通孔５２１が形成されている。
　ガスセンサ１においては、センサ素子２がハウジング３に挿通された方向を軸線方向Ｌとし、ハウジング３に対してインナカバー４が設けられた側を先端側Ｌ２、先端側Ｌ２と反対側を基端側Ｌ１とする。
　図２、図３に示すように、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２には、内周側に突出するガイド体４３が設けられている。第１インナ流通孔４１１の基端部４１２は、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３から基端側Ｌ１に２ｍｍ離れた位置を、軸線方向Ｌに垂直にインナカバー４に投影した基端位置Ｐ１と、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３から先端側Ｌ２に２ｍｍ離れた位置を、軸線方向Ｌに垂直にインナカバー４に投影した先端位置Ｐ２との間に位置している。センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３は、ガイド体４３の先端側Ｌ２の表面４３０における基端４３４と先端４３５とを通る仮想ラインＫよりも軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に位置する。
　また、本形態のガスセンサ１においては、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３は、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３の中心Ｏを軸線方向Ｌに沿って通る中心ラインＣと仮想ラインＫとの交点位置Ｐ３と、交点位置Ｐ３から軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に１．５ｍｍ離れた位置Ｐ４との間に位置している。
　図２においては、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３から第１インナ流通孔４１１の基端部４１２までの軸線方向Ｌの距離を符号Ｄ１で示す。また、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３から交点位置Ｐ３までの軸線方向Ｌの距離を符号Ｄ２で示す。
　ここで、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２の位置は、インナカバー４に設けられたガイド体４３の内周側の基端の位置とする。ガイド体４３が、インナカバー４の一部が屈曲した部分によって形成されている場合には、基端部４１２とは、ガイド体４３の内周側の屈曲起点のことをいう。内周側の基端又は内周側の屈曲起点とは、インナカバー４の内周面における位置のことをいう。
　以下に、本形態のガスセンサ１について詳説する。
　ガスセンサ１は、内燃機関の排気管に配置され、排気管を流れる排ガスを被測定ガスＧとして、この被測定ガスＧ中の特定ガス成分を検出するために用いられる。本形態の特定ガス成分は、一酸化窒素、二酸化窒素等の窒素酸化物（ＮＯｘ）である。基準ガスＡは、酸素濃度が一定の大気である。
　ガスセンサ１のハウジング３は、排気管に取り付けられており、ガスセンサ１のインナカバー４及びアウタカバー５は、排気管内に配置される。
　図４に示すように、センサ素子２は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体２１と、固体電解質体２１の第１表面２０１に設けられたポンプ電極２１１及びセンサ電極２１２と、固体電解質体２１の第２表面２０２に設けられた基準電極２１３とを備える。固体電解質体２１の第１表面２０１には、被測定ガスＧが導入される被測定ガス室２４１が隣接して形成されており、ポンプ電極２１１及びセンサ電極２１２は、被測定ガス室２４１内に配置されている。固体電解質体２１の第１表面２０１とは反対側の第２表面２０２には、基準ガスＡが導入される基準ガス室２４２が隣接して形成されており、基準電極２１３は、基準ガス室２４２内に配置されている。
　センサ素子２は、板状の固体電解質体２１に、セラミックスから構成される絶縁体２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが積層されて形成されている。センサ素子２には、固体電解質体２１を加熱するための板状のヒータ２３が積層されている。
　固体電解質体２１は、イットリア安定化ジルコニアによって構成されている。被測定ガス室２４１は、固体電解質体２１の第１表面２０１に積層された板状のスペーサとしての第１絶縁体２２Ａと、板状の第２絶縁体２２Ｂとによって囲まれて形成されている。基準ガス室２４２は、固体電解質体２１の第２表面２０２に積層された板状のスペーサとしての第３絶縁体２２Ｃと、板状のヒータ２３とによって囲まれて形成されている。ヒータ２３は、セラミックスの基板２３１と、この基板２３１の内部に埋設された、通電によって発熱する発熱体２３２とを有している。
　同図に示すように、ポンプ電極２１１は、被測定ガス室２４１内の酸素濃度を調整するために用いられる。ポンプ電極２１１と基準電極２１３との間に電圧が印加されることによって、被測定ガス室２４１内の酸素が除去され、被測定ガス室２４１内の被測定ガスＧの酸素濃度が所定の濃度以下に調整される。
　センサ電極２１２は、ポンプ電極２１１に対する、被測定ガス室２４１内の被測定ガスＧの流れ方向の下流側に配置されている。センサ電極２１２は、ポンプ電極２１１によって酸素濃度が調整された後の被測定ガスＧ中の特定ガス成分を検出するために用いられる。センサ電極２１２と基準電極２１３との間に流れる電流を検出することによって、被測定ガスＧ中の特定ガス成分の濃度が検出される。
　本形態の基準電極２１３は、ポンプ電極２１１とセンサ電極２１２とに対向する領域、言い換えればポンプ電極２１１とセンサ電極２１２とを固体電解質体２１の厚み方向に投影した領域を含む領域に１つ設けられている。これ以外にも、基準電極２１３は、ポンプ電極２１１とセンサ電極２１２とに対してそれぞれ独立して設けることもできる。
　図４に示すように、ポンプ電極２１１、センサ電極２１２、基準電極２１３及び被測定ガス室２４１は、センサ素子２における軸線方向Ｌの先端側Ｌ２の検出部２０に設けられている。センサ素子２の検出部２０は、インナカバー４及びアウタカバー５に覆われた状態で排気管内に配置される。基準ガス室２４２は、被測定ガス室２４１に対向する部位から、センサ素子２における軸線方向Ｌの基端側Ｌ１の部位まで形成されている。
　第１絶縁体２２Ａの先端部には、被測定ガス室２４１に被測定ガスＧを導入するためのガス導入口２５が形成されている。ガス導入口２５には、被測定ガス室２４１に所定の拡散抵抗の下で被測定ガスＧを導入するための拡散抵抗体２５１が設けられている。拡散抵抗体２５１は、セラミックスの多孔質体によって構成されている。
　センサ素子２の検出部２０は、被測定ガスＧを通過させる一方、水分及び電極の被毒物質を捕獲する保護層２６によって覆われている。保護層２６は、セラミックスの多孔質体によって構成されている。なお、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３とは、保護層２６を除外したセンサ素子２の先端２０３のことをいう。
　センサ素子２の検出部２０に接触する被測定ガスＧは、保護層２６及び拡散抵抗体２５１を通過して被測定ガス室２４１に導入される。そして、被測定ガス室２４１内の被測定ガスＧの酸素濃度は、ポンプ電極２１１と基準電極２１３との間に電圧が印加されて調整される。また、酸素濃度が調整された後の被測定ガスＧ中の特定ガス成分は、センサ電極２１２において分解され、センサ電極２１２と基準電極２１３との間に流れる電流によって検出される。
　センサ素子２の温度は、固体電解質体２１を介したポンプ電極２１１と基準電極２１３との間のインピーダンスが所定の値になるようヒータ２３の加熱量を制御して調整される。固体電解質体２１を介したポンプ電極２１１と基準電極２１３との間のインピーダンスは、ポンプ電極２１１の温度と相関関係がある。そして、ポンプ電極２１１の温度を所定の温度に制御するためには、固体電解質体２１を介したポンプ電極２１１と基準電極２１３との間のインピーダンスを検出し、このインピーダンスが所定の値になるようヒータ２３の発熱体２３２への供給電力を制御することができる。本形態のセンサ素子２においては、ポンプ電極２１１の温度が約８００℃に制御され、センサ電極２１２の温度が約６００℃に制御される。
　また、センサ素子２の温度は、固体電解質体２１を介したセンサ電極２１２と基準電極２１３との間のインピーダンスが所定の値になるようヒータ２３の加熱量を制御して調整することもできる。固体電解質体２１を介したセンサ電極２１２と基準電極２１３との間のインピーダンスは、センサ電極２１２の温度と相関関係がある。そして、センサ電極２１２の温度を所定の温度に制御するためには、固体電解質体２１を介したセンサ電極２１２と基準電極２１３との間のインピーダンスを検出し、このインピーダンスが所定の値になるようヒータ２３の発熱体２３２への供給電力を制御することができる。
　図１に示すように、インナカバー４は、円筒状の側壁部４１と、側壁部４１の先端側Ｌ２を閉塞する底部４２とを有している。側壁部４１の外径は多段階に変化している。側壁部４１は、ハウジング３の外周に取り付けられる取付側壁部４１Ａと、取付側壁部４１Ａの先端側Ｌ２に隣接して設けられ、取付側壁部４１Ａよりも縮径した第１側壁部４１Ｂと、第１側壁部４１Ｂの先端側Ｌ２に隣接して設けられ、第１側壁部４１Ｂよりも縮径した第２側壁部４１Ｃとを有している。センサ素子２の検出部２０は、第１側壁部４１Ｂの内周側に配置される。第１インナ流通孔４１１及びガイド体４３は、第１側壁部４１Ｂに設けられている。本形態の第１側壁部４１Ｂは、軸線方向Ｌと平行に形成されている。第１側壁部４１Ｂは、軸線方向Ｌの先端側Ｌ２に向かうに連れて縮径する形状に形成することもできる。
　図５に示すように、第１インナ流通孔４１１及びガイド体４３は、第１側壁部４１Ｂの周方向Ｒにおける複数個所に設けられている。ガイド体４３は、全ての第１インナ流通孔４１１の基端部４１２に設けられている。ガイド体４３は、基端部４３１がインナカバー４に接続されるとともに、先端部４３２及び一対の側部４３３がインナカバー４から離れた羽形状を有する。ガイド体４３は、インナカバー４から屈曲して形成されている。ガイド体４３は、インナカバー４に第１インナ流通孔４１１を形成する際に、インナカバー４から切り開かれた部分によって形成されている。第１インナ流通孔４１１は、インナカバー４にガイド体４３が形成される際に形成される。
　図３に示すように、ガイド体４３は、平板状であって、基端側Ｌ１から先端側Ｌ２に向けて一対の側部４３３間の幅が徐々に拡大する先太り形状に形成されている。そして、ガイド体４３の先端部４３２の幅は、ガイド体４３の基端部４３１の幅よりも大きい。なお、ガイド体４３は、基端と先端との長さ方向、及び一対の側部４３３が並ぶ幅方向の少なくともいずれかにおいて曲面状に形成されていてもよい。
　図２に示すように、本形態のガイド体４３は平板状に形成されているため、仮想ラインＫを引くときのガイド体４３の先端側Ｌ２の表面４３０における基端４３４は、ガイド体４３の先端側Ｌ２の表面４３０における先端４３５が配置された平面内の基端となる。ガスセンサ１の断面において、仮想ラインＫは、平板状のガイド体４３の表面４３０に沿って引かれる。
　ガイド体４３とセンサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３との位置関係は、次のような関係であってもよい。
　例えば、図６に示すように、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３は、先端２０３に、ガイド体４３の先端側Ｌ２の表面４３０における基端４３４と先端４３５とを通る仮想ラインＫが交差する位置にあってもよい。先端２０３は、センサ素子２の先端面のことを意味する。
　また、例えば、図７に示すように、ガイド体４３が基端４３４から先端４３５に向けて曲板状に形成されている場合には、仮想ラインＫを引く場合のガイド体４３の基端４３４は、ガイド体４３の先端側Ｌ２の表面４３０における先端・基端方向の曲線長さの中心位置とする。そして、仮想ラインＫは、この中心位置としての基端４３４と、ガイド体４３の先端側Ｌ２の表面４３０における最も基端側Ｌ１に位置する先端４３５とを通るラインとする。
　図２、図６、図７に示したガイド体４３は、基端部４３１に対して先端部４３２が軸線方向Ｌの先端側Ｌ２に位置するよう傾斜して、インナカバー４の内周側に突出している。
　これ以外にも、図８に示すように、ガイド体４３は、基端部４３１に対して先端部４３２が軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に位置するよう傾斜して、インナカバー４の内周側に突出していてもよい。また、図示は省略するが、ガイド体４３は、軸線方向Ｌに垂直になるよう、インナカバー４の内周側に突出していてもよい。
　図１に示すように、アウタカバー５の側壁部５１における第１アウタ流通孔５１１は、側壁部５１の周方向における複数個所に形成されている。第１アウタ流通孔５１１は、インナカバー４の側壁部４１Ｂにおける第１インナ流通孔４１１よりも軸線方向Ｌの先端側Ｌ２に位置している。また、第１アウタ流通孔５１１は、アウタカバー５の側壁部５１における先端側Ｌ２の端部の付近に形成されている。第１アウタ流通孔５１１は、インナカバー４の底部４２の外周側に対向する位置、又はインナカバー４の底部４２の位置よりも先端側Ｌ２の位置に形成することができる。
　また、ガスセンサ１において、センサ素子２は、インシュレータ６１等を介してハウジング３内に保持されている。インシュレータ６１の基端側には、接点端子６３を保持する別のインシュレータ６２が配置されている。各電極２１１，２１２，２１３及び発熱体２３２のリード部は、センサ素子２の基端部に引き出され、接点端子６３に接続されている。接点端子６３に接続されたリード線６４は、ハウジング３の基端側に取り付けられたカバー６５内において、ブッシュ６６によって保持されている。
　本形態のガスセンサ１においては、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３と、インナカバー４の側壁部４１における第１インナ流通孔４１１の基端部４１２、及び基端部４１２に設けられたガイド体４３との２つの位置関係を規定している。
　第１の位置関係として、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２は、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３から基端側Ｌ１に２ｍｍ離れた位置を、軸線方向Ｌに垂直にインナカバー４に投影した基端位置Ｐ１と、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３から先端側Ｌ２に２ｍｍ離れた位置を、軸線方向Ｌに垂直にインナカバー４に投影した先端位置Ｐ２との間に位置している。つまり、センサ素子２の軸線方向Ｌにおいて、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２は、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３の近くにある。
　第１インナ流通孔４１１の基端部４１２が基端位置Ｐ１よりもさらに基端側Ｌ１に位置する場合には、ガイド体４３に沿ってインナカバー４の内周側に流入する被測定ガスＧが、センサ素子２の検出部２０に衝突しやすくなり、検出部２０の温度変動が生じやすくなって、検出部２０による特定ガス成分の検出精度が悪化する。
　一方、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２が先端位置Ｐ２よりもさらに先端側Ｌ２に位置する場合には、ガイド体４３に沿ってインナカバー４の内周側に流入する被測定ガスＧが、センサ素子２の検出部２０に到達しにくくなり、検出部２０によって特定ガス成分を検出する応答性が悪化する。
　ガスセンサ１によって、排気管内を流れる被測定ガスＧ中の特定ガス成分を検出する際において、排気管内を流れる被測定ガスＧは、アウタカバー５の第１アウタ流通孔５１１からアウタカバー５内に流入し、複数の第１インナ流通孔４１１からインナカバー４内に流入する。このとき、第１インナ流通孔４１１からインナカバー４の内周側に流入する被測定ガスＧは、第１の位置関係としてセンサ素子２の先端２０３の近くにある第１インナ流通孔４１１の基端部４１２に設けられたガイド体４３によって案内されながら、センサ素子２の検出部２０の周辺に導かれる。センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３は、センサ素子２の軸線方向Ｌにおいて、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２から２ｍｍ以内の範囲に位置する。そのため、ガイド体４３に沿ってインナカバー４の内周側に流入する被測定ガスＧは、センサ素子２の検出部２０の周辺に素早く導かれる。これにより、第１インナ流通孔４１１からインナカバー４の内周側に流入する被測定ガスＧが、センサ素子２の検出部２０に到達するまでの時間を短くすることができる。そのため、センサ素子２の検出部２０によって特定ガス成分を検出するための応答性を高めることができる。
　また、第２の位置関係として、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３は、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３の中心Ｏを軸線方向Ｌに沿って通る中心ラインＣと仮想ラインＫとの交点位置Ｐ３と、交点位置Ｐ３から軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に１．５ｍｍ離れた位置Ｐ４との間に位置している。これにより、ガイド体４３に沿ってインナカバー４の内周側に流入する被測定ガスＧが、ガイド体４３に衝突した後にセンサ素子２の検出部２０に衝突するようにすることができる。そして、被測定ガスＧが、ガイド体４３に衝突せずに、検出部２０に直接衝突することがないようにすることができる。
　ガイド体４３に衝突した後の被測定ガスＧがセンサ素子２の検出部２０に導かれることにより、検出部２０に接触する被測定ガスＧの流れが緩慢になる。被測定ガスＧは、内燃機関から排気される排ガスであり、内燃機関における燃焼状態によって温度が変動する。そのため、センサ素子２の検出部２０においては、被測定ガスＧが直接衝突することによる温度の変動が生じにくくすることができる。センサ素子２の検出部２０の温度変動量が小さく抑えられることにより、センサ電極２１２の活性状態が変わり難くなる、又はセンサ電極２１２の劣化が生じにくくなる。これにより、センサ電極２１２を用いて検出される特定ガス成分の検出精度を高めることができる。
　なお、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３が、先端２０３に仮想ラインＫが交差する場合の位置よりもさらに先端側Ｌ２にある場合には、ガイド体４３に沿ってインナカバー４の内周側に流入する被測定ガスＧが、センサ素子２の検出部２０に衝突しやすくなり、検出部２０の温度変動が生じやすくなって、検出部２０による特定ガス成分の検出精度が悪化する。
　また、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３が、交点位置Ｐ３から軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に１．５ｍｍ離れた位置Ｐ４よりもさらに基端側Ｌ２に位置する場合には、ガイド体４３に沿ってインナカバー４の内周側に流入する被測定ガスＧが、センサ素子２の検出部２０に到達しにくくなり、検出部２０によって特定ガス成分を検出する応答性が悪化するおそれがある。
　また、本形態のガイド体４３は、上述した先太り形状に形成されている。これにより、ガイド体４３に衝突する被測定ガスＧは、ガイド体４３の一対の側部４３３から幅方向へ流れにくく、ガイド体４３の先端部４３２へ流れやすくなる。そして、被測定ガスＧがガイド体４３に衝突しやすくなり、被測定ガスＧがガイド体４３に衝突した後、センサ素子２の検出部２０に衝突する状態を形成することができる。これによっても、センサ素子２の検出部２０において、被測定ガスＧが直接衝突することによる温度の変動が生じにくくすることができる。
　このように、本形態のガスセンサ１によれば、互いに相反する効果を狙ったように思われる第１の位置関係と第２の位置関係とを有することにより、特定ガス成分の検出精度の向上と、特定ガス成分を検出するための応答性の向上とを両立させることができる。
（実施形態２）
　本形態においては、ガイド体４３の形状の他の態様を示す。
　本形態のガイド体４３は、図９～図１１に示すように、基端部４３１から先端部４３２に向けて幅が広がる一対の側部４３３がインナカバー４に接続されるとともに、先端部４３２がインナカバー４から離れた形状を有する。ガイド体４３は、インナカバー４の内周面における基端側Ｌ１に、基端部４３１としての頂点部を位置させて内周側に突出する三角状部分によって形成されている。
　図９に示すように、センサ素子２と第１インナ流通孔４１１及びガイド体４３との位置関係は、実施形態１の図２、図６～図８等と同様に捉えることができる。
　ガイド体４３の形状は、図１０に示すように、幅方向に分けられた２つの平面状部分が繋がる形状とすることができる。また、ガイド体４３の形状は、図１１に示すように、幅方向において内周側に湾曲する曲面状の形状とすることもできる。これらの場合において、仮想ラインＫは、ガイド体４３の先端側Ｌ２の表面４３０における周方向Ｒ（図５参照）の中心位置４３０Ａの基端４３４と先端４３５とを通るラインとする。
　また、図示は省略するが、ガイド体４３は、台形を含む四角状部分によって形成することもできる。
　本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号が示す構成要素は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
　なお、本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。
（確認試験１）
　本確認試験においては、実施形態１に示したガイド体４３を有するガスセンサ１（試験品１）と、ガイド体４３を有しないガスセンサ（比較品）とについて、エンジンの始動後に生じるセンサ電極２１２の温度の変動範囲を測定した。試験品１においては、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２は、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３から基端側Ｌ１に０．６ｍｍ離れた位置とし、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３は、交点位置Ｐ３よりも軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に１ｍｍ離れた位置とした。
　ここで、センサ電極２１２の温度は、センサ電極２１２による特定ガス成分の触媒活性性能と相関関係がある。センサ電極２１２の温度が変動すると、特定ガス成分の検出精度も変動するため、センサ電極２１２の温度はできる限り変動しない方がよいといえる。
　具体的には、ヒータ２３によってセンサ素子２を加熱することによって各ガスセンサを始動し、センサ電極２１２の温度が所定の第１温度に平衡した後、エンジンを始動して、温度が２００℃であって流速が４０ｍ／ｓである排ガスを、ガスセンサ１が配置された排気管に流通させた。そして、センサ電極２１２の温度が所定の第２温度に平衡するまで待ち、第１温度に対する第２温度の変動量（センサ電極２１２の温度変動量（℃））を測定した。この測定は５回繰り返して行った。この測定結果を図１２に示す。同図においては、データの最大値、最小値及び平均値を示す。
　同図に示すように、ガイド体４３を有しない比較品においては、温度変動量が約４０℃程度であったのに対し、ガイド体４３を有する試験品１においては、温度変動量が約１５℃程度であった。ガスセンサ１による特定ガス成分の検出精度を高く維持するためには、センサ電極２１２の温度変動量が２５℃以下であることが要求される。この結果より、試験品１におけるセンサ電極２１２の温度変動量は基準となる２５℃以下に抑えられており、試験品１によれば、特定ガス成分の検出精度が優れることが分かった。
（確認試験２）
　本確認試験においては、実施形態１に示したガイド体４３を有するガスセンサ１に関し、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３が交点位置Ｐ３よりも軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に１ｍｍ離れた場合（試験品１）と、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３の中心Ｏが交点位置Ｐ３上にある場合（試験品２）とについて、センサ出力の応答性を測定した。試験品１，２のいずれについても、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２は、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３から軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に０．６ｍｍ離れた位置とした。本確認試験においても、ガスセンサ１を用いるエンジン、排気管等の構成は確認試験１と同様である。
　試験品２について、確認試験１と同様にセンサ電極２１２の温度変動量（℃）を測定した結果を図１３に示す。同図に示すように、試験品２の温度変動量は、確認試験１に示した試験品１の温度変動量とほとんど変わらないことが分かる。
　また、本確認試験においては、センサ出力の応答性を、エンジンの空燃比を３０から４０にステップ状に変化させた場合に、センサ出力が、０％からステップ入力による最大変化量の６３％に達するまでに要した時間（６３％応答時間）として測定した。この測定結果を図１４に示す。６３％応答時間は、試験品１の値を１とした場合に、試験品１の値に対する試験品２の値の相対値として示す。
　同図に示すように、試験品１の６３％応答時間に比べて、試験品２の６３％応答時間が短くなることが確認できた。従って、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３の中心Ｏは、中心ラインＣと仮想ラインＫとの交点位置Ｐ３上にあることがより好ましいことが分かった。
（確認試験３）
　本確認試験においては、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３に対する第１インナ流通孔４１１の基端部４１２の軸線方向Ｌの位置を変化させた場合に、センサ電極２１２の温度変動量（℃）及び６３％応答時間（－）がどれだけ変化するかを測定した。この測定結果を図１５に示す。なお、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３の中心Ｏは、中心ラインＣと仮想ラインＫとの交点位置Ｐ３上に設定した。
　同図に示すように、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３に対する第１インナ流通孔４１１の基端部４１２の軸線方向Ｌの位置は、先端側Ｌ２に３．０ｍｍ離れた位置から基端側Ｌ１に３．０ｍｍ離れた位置まで変化させた。また、先端２０３に対する基端部４１２の軸線方向Ｌの位置（ｍｍ）は、先端側Ｌ２に離れた場合をマイナス（－）で示し、基端側Ｌ１に離れた場合をプラス（＋）で示す。
　先端２０３に対する基端部４１２の軸線方向Ｌの位置（ｍｍ）がマイナスである場合は、図８のガイド体４３の形状に示されるように、ガイド体４３が第１側壁部４１Ｂに対して基端側Ｌ１に向けて屈曲し、ガイド体４３の先端部４３２がガイド体４３の基端部４３１よりも軸線方向Ｌの基端側Ｌ１に位置する場合を示す。先端２０３に対する基端部４１２の軸線方向Ｌの位置（ｍｍ）がプラスである場合は、図２のガイド体４３の形状に示されるように、ガイド体４３が第１側壁部４１Ｂに対して先端側Ｌ２に向けて屈曲し、ガイド体４３の先端部４３２がガイド体４３の基端部４３１よりも軸線方向Ｌの先端側Ｌ２に位置する場合を示す。また、先端２０３に対する基端部４１２の軸線方向Ｌの位置（ｍｍ）が０である場合は、ガイド体４３が側壁部４１Ｂに対してほぼ垂直に屈曲し、ガイド体４３の先端部４３２とガイド体４３の基端部４３１との軸線方向Ｌの位置がほぼ同じである場合を示す。
　図１５に示すように、先端２０３に対する基端部４１２の軸線方向Ｌの位置が－２．０～２．０ｍｍの範囲における温度変動量は、ガスセンサ１による特定ガス成分の検出精度を高く維持するための基準値である２５℃以下に抑えられていることが分かる。一方、先端２０３に対する基端部４１２の軸線方向Ｌの位置が－２．０ｍｍよりもさらにマイナス側になると、温度変動量が増加していくことが分かる。この理由は、アウタカバー５内を基端側Ｌ１に向けて流れて第１インナ流通孔４１１からインナカバー４内に流れる被測定ガスＧが、ガイド体４３の先端側Ｌ２の表面４３０に沿って基端側Ｌ１へ流れることにより、センサ素子２の先端２０３付近に衝突しやすくなるためであると考える。
　６３％応答時間（－）は、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３に対する第１インナ流通孔４１１の基端部４１２の位置が０ｍｍである場合を１とし、この場合に対する相対変化量として示す。具体的には、６３％応答時間が１よりも大きい場合は、６３％応答時間が長くなることを示す。
　先端２０３に対する基端部４１２の軸線方向Ｌの位置が－２．０～２．０ｍｍの範囲における６３％応答時間は、１．１以下に抑えられていることが分かる。この６３％応答時間は、基準とする応答時間から１０％の遅れの範囲内であることを示す１．１以下にあることが好ましく、この場合に、ガスセンサ１による検出の応答性が高く維持される。
　一方、先端２０３に対する基端部４１２の位置が－２．０ｍｍよりもさらにマイナス側になる場合、及び２．０ｍｍよりもさらにプラス側になる場合には、６３％応答時間が増加していくことが分かる。この理由は、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２が、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３からより遠くに離れることにより、第１インナ流通孔４１１からインナカバー４内に流入する被測定ガスＧが、センサ素子２の検出部２０に到達しにくくなるためであると考える。
　このように、第１インナ流通孔４１１の基端部４１２の軸線方向Ｌの位置は、センサ素子２の軸線方向Ｌの先端２０３に対する－２．０～２．０ｍｍの範囲内にあることにより、センサ電極２１２の温度変動量（℃）によって示される特定ガス成分の検出精度の向上、及び６３％応答時間によって示される特定ガス成分を検出するための応答性の向上の両立を図ることができることが分かる。

Claims (9)

  1. 　被測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分を検出するための検出部（２０）を有するセンサ素子（２）と、
    　該センサ素子を内側に挿通して保持するハウジング（３）と、
    　該ハウジングの先端に取り付けられて該ハウジングから突出する上記検出部を覆う側壁部（４１）及び底部（４２）を有し、該側壁部に第１インナ流通孔（４１１）が形成され、該底部に第２インナ流通孔（４２１）が形成されたインナカバー（４）と、
    　該インナカバーを覆う側壁部（５１）及び底部（５２）を有し、該側壁部に第１アウタ流通孔（５１１）が形成され、該底部に第２アウタ流通孔（５２１）が形成されたアウタカバー（５）と、を備えるガスセンサ（１）であって、
    　上記センサ素子が上記ハウジングに挿通された方向である軸線方向（Ｌ）において、該ハウジングに対して上記インナカバーが設けられた側を先端側（Ｌ２）、その反対側を基端側（Ｌ１）としたとき、
    　上記第１インナ流通孔の基端部（４１２）には、内周側に突出するガイド体（４３）が設けられており、
    　上記第１インナ流通孔の上記基端部は、上記センサ素子の上記軸線方向の先端（２０３）から基端側に２ｍｍ離れた位置を、該軸線方向に垂直に上記インナカバーに投影した基端位置（Ｐ１）と、上記センサ素子の上記軸線方向の先端から先端側に２ｍｍ離れた位置を、該軸線方向に垂直に上記インナカバーに投影した先端位置（Ｐ２）との間に位置しており、
    　上記センサ素子の上記軸線方向の先端は、該先端に、上記ガイド体の先端側の表面（４３０）における基端（４３４）と先端（４３５）とを通る仮想ライン（Ｋ）が交差する位置にある、又は上記仮想ラインよりも上記軸線方向の基端側の位置にある、ガスセンサ。
  2. 　上記センサ素子の上記軸線方向の先端は、該センサ素子の上記軸線方向の先端の中心（Ｏ）を該軸線方向に沿って通る中心ライン（Ｃ）及び上記仮想ラインの交点位置（Ｐ３）と、該交点位置から上記軸線方向の基端側に１．５ｍｍ離れた位置（Ｐ４）との間に位置している、請求項１に記載のガスセンサ。
  3. 　上記ガイド体は、基端部（４３１）が上記インナカバーに接続されるとともに、先端部（４３２）及び一対の側部（４３３）が該インナカバーから離れた形状を有する、請求項１又は２に記載のガスセンサ。
  4. 　上記ガイド体の先端部の幅は、該ガイド体の基端部の幅よりも大きい、請求項３に記載のガスセンサ。
  5. 　上記ガイド体は、基端部から先端部に向けて幅が広がる一対の側部が上記インナカバーに接続されるとともに、先端部が該インナカバーから離れた形状を有する、請求項１又は２に記載のガスセンサ。
  6. 　上記ガイド体の表面は、平面状又は曲面状である、請求項１～５のいずれか一項に記載のガスセンサ。
  7. 　上記センサ素子は、
    　酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（２１）と、
    　該固体電解質体の第１表面（２０１）に接して形成された、被測定ガスが導入される被測定ガス室（２４１）と、
    　該固体電解質体の上記第１表面とは反対側の第２表面（２０２）に接して形成された、基準ガス（Ａ）が導入される基準ガス室（２４２）と、
    　上記第１表面に設けられ、上記被測定ガス室内の酸素濃度を調整するためのポンプ電極（２１１）と、
    　上記第１表面に設けられ、上記ポンプ電極によって酸素濃度が調整された後の被測定ガス中の特定ガス成分を検出するためのセンサ電極（２１２）と、
    　上記第２表面に設けられた基準電極（２１３）と、を備え、
    　上記センサ素子には、上記固体電解質体を加熱するためのヒータ（２３）が積層されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のガスセンサ。
  8. 　上記センサ素子の温度は、上記固体電解質体を介した上記ポンプ電極と上記基準電極との間のインピーダンスが所定の値になるよう上記ヒータの加熱量を制御して調整される、請求項７に記載のガスセンサ。
  9. 　上記センサ素子の温度は、上記固体電解質体を介した上記センサ電極と上記基準電極との間のインピーダンスが所定の値になるよう上記ヒータの加熱量を制御して調整される、請求項７に記載のガスセンサ。
PCT/JP2017/014584 2016-04-18 2017-04-07 ガスセンサ WO2017183491A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/094,223 US11009481B2 (en) 2016-04-18 2017-04-07 Gas sensor
DE112017002063.8T DE112017002063T5 (de) 2016-04-18 2017-04-07 Gassensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-082922 2016-04-18
JP2016082922A JP6519517B2 (ja) 2016-04-18 2016-04-18 ガスセンサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017183491A1 true WO2017183491A1 (ja) 2017-10-26

Family

ID=60116855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/014584 WO2017183491A1 (ja) 2016-04-18 2017-04-07 ガスセンサ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11009481B2 (ja)
JP (1) JP6519517B2 (ja)
DE (1) DE112017002063T5 (ja)
WO (1) WO2017183491A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7008577B2 (ja) * 2018-05-29 2022-01-25 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009025076A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Denso Corp ガスセンサ
JP2010066075A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2012018188A (ja) * 2006-08-04 2012-01-26 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2013238584A (ja) * 2012-04-20 2013-11-28 Denso Corp ガスセンサ
JP2014122877A (ja) * 2012-11-20 2014-07-03 Denso Corp ガスセンサ
WO2016052707A1 (ja) * 2014-10-01 2016-04-07 株式会社デンソー ガス濃度検出装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006343306A (ja) * 2004-11-15 2006-12-21 Denso Corp ガス濃度検出装置
JP2008058297A (ja) 2006-08-04 2008-03-13 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP5890765B2 (ja) 2011-11-18 2016-03-22 日本碍子株式会社 ガスセンサ
JP2013231687A (ja) 2012-05-01 2013-11-14 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP5892135B2 (ja) * 2013-09-24 2016-03-23 株式会社デンソー ガス濃度検出装置
JP6390560B2 (ja) 2014-10-01 2018-09-19 株式会社デンソー ガス濃度検出装置
JP6388523B2 (ja) 2014-10-27 2018-09-12 株式会社クボタ 掻込みリール

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012018188A (ja) * 2006-08-04 2012-01-26 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2009025076A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Denso Corp ガスセンサ
JP2010066075A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
JP2013238584A (ja) * 2012-04-20 2013-11-28 Denso Corp ガスセンサ
JP2014122877A (ja) * 2012-11-20 2014-07-03 Denso Corp ガスセンサ
WO2016052707A1 (ja) * 2014-10-01 2016-04-07 株式会社デンソー ガス濃度検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6519517B2 (ja) 2019-05-29
US20190094172A1 (en) 2019-03-28
JP2017194285A (ja) 2017-10-26
DE112017002063T5 (de) 2019-01-03
US11009481B2 (en) 2021-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6393722B2 (ja) ガスセンサ
JP6088463B2 (ja) マルチガスセンサ及びマルチガスセンサ装置
JP5416686B2 (ja) マルチガスセンサ
JP6547882B2 (ja) ガスセンサ
JP4329853B2 (ja) ガスセンサ
CN111295583B (zh) 气体传感器
JP6352215B2 (ja) ガスセンサ素子
WO2021166549A1 (ja) ガスセンサ素子
JP5254154B2 (ja) ガスセンサ
JP2009133808A (ja) ガスセンサ及びガスセンサ制御装置
WO2015076194A1 (ja) 酸素センサ素子
WO2017183491A1 (ja) ガスセンサ
WO2015194490A1 (ja) ガスセンサ
JP2017106874A (ja) ガスセンサ
JP6485364B2 (ja) ガスセンサ
JP4826460B2 (ja) ガスセンサ素子及びこれを用いたガスセンサ
US10895553B2 (en) Gas sensor
JP6702342B2 (ja) ガスセンサ
JP6623963B2 (ja) ガスセンサ
WO2017047511A1 (ja) ガスセンサ
JP2019174147A (ja) アンモニアセンサ素子、及びガスセンサ
WO2016129661A1 (ja) ガスセンサ
JP7089949B2 (ja) ガスセンサ
JP2017049051A (ja) ガスセンサ
KR20210083564A (ko) 산소센서의 감지소자

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17785831

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17785831

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1