特許 5851479 ガス濃度検出センサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5851479

(24)【登録日】2015年12月11日

(45)【発行日】2016年2月3日

(54)【発明の名称】ガス濃度検出センサー

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20160114BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/58 B

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-254636(P2013-254636)

(22)【出願日】2013年12月10日

(62)【分割の表示】特願2011-111508(P2011-111508)の分割

【原出願日】2011年5月18日

(65)【公開番号】特開2014-44219(P2014-44219A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2013年12月10日

(31)【優先権主張番号】特願2010-113861(P2010-113861)

(32)【優先日】2010年5月18日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】関谷 高幸

(72)【発明者】

【氏名】小坂 圭

(72)【発明者】

【氏名】平田 翔大

【審査官】 黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３０４７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８１５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２５０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９３３３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４０９

Ｇ０１Ｎ ２７／４１９

Ｇ０１Ｎ ２７／４１

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端が露出した状態でハウジングに保持され、被測定ガスの所定のガス濃度を検出可能なセンサー素子と、
前記ハウジングに固定され、前記センサー素子の先端を保護する保護カバーと、
前記保護カバーの構成要素の一つであって、前記センサー素子の先端を覆うと共に前記被測定ガスの流れを許容する内側ガス孔を有する内側カバーと、
前記保護カバーの構成要素の一つであって、前記内側カバーを覆うと共に前記被測定ガスの流れを許容するが前記内側ガス孔とは対向していない外側ガス孔を有する外側カバーと、
を備え、
前記内側カバーのうち前記内側ガス孔が設けられた部分の外径φ１と前記外側カバーのうち前記外側ガス孔が設けられた部分の内径φ２との比φ１／φ２が０．６〜０．９であり、
前記内側カバーと前記外側カバーとの間に中間保護カバーを備えず、
前記内側カバーの底部に前記被測定ガスの流れを許容する孔が設けられていない、
ガス濃度検出センサー。

【請求項2】

前記比φ１／φ２が０．６７〜０．８７である、
請求項１に記載のガス濃度検出センサー。

【請求項3】

前記外側カバーの内径φ２が前記ハウジングの外径と略同じである、
請求項１又は２に記載のガス濃度検出センサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、本発明は、ガス濃度検出センサーに関する。

【背景技術】

【0002】

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濃度検出センサーが知られている。このガス濃度検出センサーでは、例えばエンジンの始動時に発生する水がセンサー素子に付着したり、センサー素子に当たる被測定ガスの流速が急上昇したりすることにより、センサー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、センサー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に記載のガス濃度検出センサーでは、保護カバーとして、排気ガスを内部に導くための通気口が形成された二重構造のプロテクタをセンサー素子の先端部外周に設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−３０４７１９号公報（図１１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、このような二重構造の保護カバーを採用した場合、被測定ガスの所定のガス濃度が変化したときのセンサー出力の応答性が十分高くないことがあった。また、保護カバーが二重構造であっても、水が保護カバー内に進入してセンサー素子に付着してセンサー素子が冷却されてしまうこともあった。

【0005】

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、二重構造の保護カバーを持つガス濃度検出センサーにおいて、センサー出力の応答性を十分高くすると共にセンサー素子への水の付着を十分防止することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者らは、二重構造の保護カバーを有するガス濃度検出センサーにおいて、内側カバーのうち内側ガス孔が設けられた部分の外径φ１と外側カバーのうち外側ガス孔が設けられた部分の内径φ２との比φ１／φ２がセンサー出力の応答性やセンサー素子への被水量に大きな影響を与えることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【0007】

本発明のガス濃度検出センサーは、
先端が露出した状態でハウジングに保持され、被測定ガスの所定のガス濃度を検出可能なセンサー素子と、
前記ハウジングに固定され、前記センサー素子の先端を保護する保護カバーと、
前記保護カバーの構成要素の一つであって、前記センサー素子の先端を覆うと共に前記被測定ガスの流れを許容する内側ガス孔を有する内側カバーと、
前記保護カバーの構成要素の一つであって、前記内側カバーを覆うと共に前記被測定ガスの流れを許容するが前記内側ガス孔とは対向していない外側ガス孔を有する外側カバーと、
を備え、
前記内側カバーのうち前記内側ガス孔が設けられた部分の外径φ１と前記外側カバーのうち前記外側ガス孔が設けられた部分の内径φ２との比φ１／φ２が０．６〜０．９のものである。

【0008】

こうした二重構造の保護カバーを有するガス濃度検出センサーでは、比φ１／φ２が大きくなるにつれて、被測定ガスの所定のガス濃度を変化させたあとセンサー出力がそれに追従して変化するまでの時間（応答時間）が短くなるが、ある数値範囲を超えると逆に応答時間が急激に長くなる。具体的には、比φ１／φ２が０．６〜０．９の場合に応答時間はほぼ極小値（ピーク的な値）をとるが、比φ１／φ２が０．６よりも小さいほど応答時間は長くなり、比φ１／φ２が０．９を超えると応答時間は急激に長くなる。また、比φ１／φ２が大きくなるほど、センサー素子への水の付着が十分防止される。この比φ１／φ２は、０．６７〜０．８７であることが好ましい。この範囲であれば、センサー出力の応答性が一層高くなり、センサー素子への水の付着が一層防止されるからである。

【0009】

本発明のガス濃度検出センサーにおいて、前記外側カバーの内径φ２が前記ハウジングの外径と略同じとすることが好ましい。外側カバーの内径φ２が大きいほど、比φ１／φ２が０．６〜０．９としたときの応答時間の極小値が小さくなるが、内径φ２はハウジングの外径以下とするのが一般的なため、内径φ２をその範囲で最も大きくすること、すなわち内径φ２をハウジングの外径と略同じとすることが好ましい。なお、ハウジングの外径と略同じとは、ハウジングの外径と一致する場合のほか、ハウジングの外径に対して外側カバーの厚み分だけ増減している場合などを含む。

【0010】

本発明のガス濃度検出センサーにおいて、前記内側カバーは、前記内側ガス孔が形成された第１胴部と、該第１胴部に段差を介して連接され、前記第１胴部よりも径の小さな第２胴部と、該第２胴部に連接され該第２胴部よりも径の小さな先端部と、を備え、前記外側カバーは、前記外側ガス孔が形成された胴部と、該胴部に段差を介して連接されると共に前記内側カバーの第２胴部と周方向にわたって接合され、前記胴部よりも径の小さな先端部と、を備えていてもよい。このような外側カバー及び内側カバーを備えたガス濃度検出センサーであっても、本発明の効果を有効に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】配管２００へのガス濃度検出センサー１００の取り付け状態の概略説明図。

【図2】ガス濃度検出センサー１００の構成を表す縦断面図。

【図3】他のガス濃度検出センサーの構成を表す縦断面図。

【図4】他のガス濃度検出センサーの構成を表す縦断面図。

【図5】他のガス濃度検出センサーの構成を表す縦断面図。

【図6】被水量測定装置４００の説明図。

【図7】実験例１〜１０、１１、１３〜１６の比φ１／φ２と応答時間との関係を示すグラフ。

【図8】実験例１、２、４、６、８、１０、１１、１４、１６の比φ１／φ２とヒーターのパワー制御値（被水量）との関係を示すグラフ。

【図9】実験例１７〜２３の比φ１／φ２と応答時間との関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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２００へのガス濃度検出センサー１００の取り付け状態の概略説明図、図２はガス濃度検出センサー１００の構成を表す縦断面図である。

【0013】

図１に示すように、ガス濃度検出センサー１００は車両のエンジンからの排気経路である配管２００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。

【0014】

ガス濃度検出センサー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ー素子１１０と、このセンサー素子１１０を保護する保護カバー１２０とを備えている。

【0015】

センサー素子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。このセンサー素子１１０は、先端が露出した状態でハウジング１０２に保持されている。また、センサー素子１１０は、センサー素子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。このようなセンサー素子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。

【0016】

保護カバー１２０は、センサー素子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、センサー素子１１０の先端を覆う内側カバー１３０と、内側カバー１３０を覆う外側カバー１４０とを有している。

【0017】

内側カバー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、大径部１３２よりも径の小さい胴部１３４とを有している。大径部１３２は、金属製のハウジング１０２に内周面が当接しており、これにより内側カバー１３０がハウジング１０２に固定されている。胴部１３４は、大径部１３２に段差を介して連接された外径φ１の有底筒状体であり、センサー素子１１０の側面を覆うように位置している。また、胴部１３４には、被測定ガスを内側カバー１３０の外から内へあるいは内から外へ流通させるための内側ガス孔１３４ａがそれぞれ等間隔に６箇所形成されている。この内側ガス孔１３４ａは、円形の穴である。なお、φ１は、胴部１３４のうち内側ガス孔１３４ａが設けられている部分の外径である。また、内側カバー１３０に囲まれた空間は、センサー素子１１０の先端を覆うセンサー素子室１２４となっている。

【0018】

外側カバー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よりもわずかに径の小さい胴部１４４とを有している。大径部１４２は、ハウジング１０２及び内側カバー１３０の大径部１３２に内周面が当接しており、これにより外側カバー１４０がハウジング１０２に固定されている。胴部１４４は、大径部１４２に連接された内径φ２（＞φ１）の有底筒状体であり、内側カバー１３０の胴部１３４の外周面を覆うように位置している。また、胴部１４４には、被測定ガスを外側カバー１４０の外から内へあるいは内から外へ流通させるための外側ガス孔１４４ａが等間隔に６箇所形成されている。この外側ガス孔１４４ａは、内側ガス孔１３４ａよりも径が大きい円形の穴であり、内側ガス孔１３４ａに対して上方向にずれた位置に形成されている。なお、φ２は、胴部１４４のうち外側ガス孔１４４ａが設けられている部分の内径である。また、胴部１４４の底部には、被測定ガスを外側カバー１４０の外から内へあるいは内から外へ流通させるための底穴１４４ｂが形成されている。この底穴１４４ｂは、円形で外側ガス孔１４４ａよりも径の大きな穴であり、外側カバー１４０の中心軸上に形成されている。本実施形態では、比φ１／φ２が０．６〜０．９の範囲、好ましくは０．６７〜０．８７の範囲になるように設計されている。また、ハウジング１０２のうち外側カバー１４０を嵌め込んだ部分の直径は、外側カバー１４０の内径φ２と実質的にほぼ同じ大きさである（φ２より僅かに大きい）。

【0019】

ガス流通室１２６は、内側カバー１３０の胴部１３４と外側カバーの胴部１４４により囲まれた空間である。

【0020】

次に、こうして構成されたガス濃度検出センサー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２００内を流れる被測定ガスは、複数の外側ガス孔１４４ａのいずれかを通ってガス流通室１２６内に流入し、そこから複数の内側ガス孔１３４ａのいずれかを通ってセンサー素子室１２４に流入する。このとき、被測定ガスが水を含んでいたとしても、外側ガス孔１４４ａと内側ガス孔１３４ａとは対向していないため、水の多くは例えば胴部１３４の外壁を伝って外側カバー１４０の底穴１４４ｂから外部へ排出される。このため、センサー素子１１０の先端には水がかかりにくい。センサー素子室１２４に流入した被測定ガスは、複数の内側ガス孔１３４ａのいずれかを通ってガス流通室１２６内に流出し、そこから複数の外側ガス孔１４４ａのいずれかを通って外部へ流出する。

【0021】

ところで、被測定ガスの所定のガス濃度が変化したときのセンサー出力の応答性は、内側カバー１３０の外径φ１と外側カバー１４０の内径φ２との比φ１／φ２によって大きく変動することが、本発明者らの研究で明らかになった。本実施形態では、この比φ１／φ２を上述した範囲になるように設計しているため、センサー出力の応答性が十分高くなる。本発明者らは、外側カバー１４０の内径φ２を一定とし内側カバー１３０の外径φ１を変化させた場合のセンサー出力の応答性を、次のように予測した。すなわち、内側カバー１３０の外径φ１が小さいほどセンサー素子室１２４の容積が小さくなるため、被測定ガスの濃度が変化したときに、センサー素子室１２４内の変化前の被測定ガスが変化後の被測定ガスにすべて置換されるのに要する時間が短くなり、応答性が高くなると予測した。しかし、実際に実験を行ったところ、予測に反して、内側カバー１３０の外径φ１が大きいほど、応答性が高くなった。その理由は明らかではないが、内側カバー１３０の外径φ１が大きいほど、センサー素子室１２４の容積が大きくなるものの、内側カバー１３０と外側カバー１４０との隙間が狭くなるため、ガス流通室１２６を通過する被測定ガスの速度が十分速くなり、その結果、センサー素子室１２４のガス置換が迅速化されたと推察される。一方、内側カバー１３０の外径φ１が大きくなりすぎる（つまり比φ１／φ２が値１に近づきすぎる）と、応答性が急激に低くなった。これは、内側カバー１３０と外側カバー１４０との隙間が狭くなりすぎて、通過するガスと壁面との摩擦によって被測定ガスの速度が低下したものと推察される。また、保護カバー１２０が二重構造であっても、水がセンサー素子１１０に付着してセンサー素子１１０が冷却されてしまうおそれがあるが、本実施形態では、比φ１／φ２を上述した範囲になるように設計しているため、水がセンサー素子に掛かるのを十分防止することができる。

【0022】

以上詳述した本実施形態によれば、二重構造の保護カバー１２０を持つガス濃度検出センサー１００において、比φ１／φ２を０．６〜０．９の範囲、好ましくは０．６７〜０．８７の範囲になるように設計しているため、センサー出力の応答性を十分高くすると共にセンサー素子１１０への水の付着を十分防止することができる。

【0023】

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。

【0024】

例えば、上述した実施形態では、外側カバー１４０の外側ガス孔１４４ａを内側カバー１３０の内側ガス孔１３４ａに対して上方に設けたが、図３に示すように、外側カバー１４０の外側ガス孔１４４ａを内側カバー１３０の内側ガス孔１３４ａに対して下方に設けてもよい。この場合も比φ１／φ２を上述した範囲になるように設計すれば、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

【0025】

上述した実施形態では、外側カバー１４０の胴部１４４のうち外側ガス孔１４４ａが設けられた部分の内径φ２をハウジング１０２のうち外側カバー１４０を嵌め込んだ部分の直径とほぼ同じ大きさにしたが、図４に示すように、内径φ２を、ハウジング１０２のうち外側カバー１４０を嵌め込んだ部分の直径よりも小さくしてもよい。この場合も比φ１／φ２を上述した範囲になるように設計すれば、上述した実施形態と同様の効果が得られる。但し、比φ１／φ２が同じ値の場合、図４の構成よりも図２の構成の方がセンサー出力の応答性が高くなるため、内径φ２をハウジング１０２の外径と略同じとすることが好ましい。

【0026】

上述した実施形態の二重構造の保護カバー１２０の代わりに、図５に示す保護カバー２２０を採用してもよい。すなわち、保護カバー２２０は、内側カバー２３０と外側カバー２４０とを備えている。内側カバー２３０は、第１胴部２３２と、第２胴部２３４と、先端部２３６とを備えている。このうち、第１胴部２３２は、内側ガス孔２３２ａが形成された外径φ１の筒状体である。第２胴部２３４は、第１胴部２３２よりも径の小さな筒状体であり、第１胴部２３２に段差を介して連接されている。先端部２３６は、三角錐台を逆さにした形状であり、第２胴部２３４に連接されている。この先端部２３６の下端面には、底穴２３６ａが形成されている。一方、外側カバー２４０は、胴部２４２と、先端部２４４とを備えている。このうち、胴部２４２は、外側ガス孔２４２ａが形成された内径φ２の筒状体である。なお、外側ガス孔２４２ａと内側ガス孔２３２ａとは上下方向にずれるように設けられており、対向していない。先端部２４４は、外側ガス孔２４４ａが形成された有底筒状体であり、胴部２４２に段差を介して連接されている。この先端部２４４の上方部分は、第２胴部２３４の下方部分と接合されている。その結果、内側カバー２３０と外側カバー２４０とで囲まれた空間は、上室２２６ａと下室２２６ｂとに分離されている。被測定ガスは、通常、外側ガス孔２４２ａから上室２２６ａ、内側ガス孔２３２ａを通ってセンサー素子室２２４に流入し、そこから底穴２３６ａ、下室２２６ｂ、外側ガス孔２４４ａを通って外部へ流出する。こうした保護カバー２２０においても、比φ１／φ２が上述した範囲となるように設計することにより、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

【0027】

上述した実施形態では、内側ガス孔１３４ａや外側ガス孔１４４ａの個数は特に６個に限定するものではなく、例えば３〜１０個の範囲で設定してもよいし、ガス濃度検出センサー１００の向きを決めることができるのであれば、２個であっても構わない。

【実施例】

【0028】

［実験例１〜１０，１１〜１６］
図２に示すガス濃度検出センサー１００を複数作製した。具体的には、ハウジング１０２として、内側カバー１３０が嵌め込まれる部分の外径が１２．９ｍｍ、外側カバー１４０が嵌め込まれる部分の外径が１４．３ｍｍのものを用いた。また、内側カバー１３０として、板厚が０．３ｍｍ、胴部１３４の長さが１２．４ｍｍ、内側ガス孔１３４ａの径が１．５ｍｍのものを用いた。更に、外側カバー１４０として、板厚が０．４ｍｍ、胴部１４４の長さが１５ｍｍ、胴部１４４の内径φ２が１３．８ｍｍ、外側ガス孔１４４ａの径が２ｍｍのものを用いた。そして、内側カバー１３０の胴部１３４の外径φ１を表１の実験例１〜１０に示すように種々変更したものを作製した。ここで作製したガス濃度検出センサー１００は、酸素濃度を検出するものとした。

【0029】

各ガス濃度検出センサー１００につき、以下のセンサー出力の応答性とセンサー先端への被水量を調べた。その結果を表１及び図７，８に示す。センサー出力の応答性とセンサー素子への被水量の試験方法は以下の通り。

【0030】

・センサー出力の応答性
まず、図１のようにガス濃度検出センサーを配管２００に取り付けた。この状態で、エンジンの排ガスの代わりに、被測定ガスとしてバーナー燃焼によりＮＯ濃度７０ｐｐｍ、ラムダ１．０５に制御した基準ガスを流してセンサー出力が安定するのを待った。その後、ガス導入口を通じて酸素を基準ガス中に導入し、ＮＯ濃度７０ｐｐｍ、ラムダ１．３５の混合ガスを流してセンサー出力が安定するのを待った。すると、センサー素子１１０が酸素濃淡電池として機能して起電力が発生し、センサー出力が立ち上がった。ここで、基準ガス中に酸素を導入した時点から、センサー出力がその立ち上がりの最大値の１０％になるまでに要する時間ｔ10とセンサー出力がその立ち上がりの最大値の９０％になるまでに要する時間ｔ90とを求め、その差Δｔ（＝ｔ90−ｔ10）を応答時間（単位：ｓｅｃ）とした。この応答時間が短いほどガス濃度検出センサーの応答性が高い。

【0031】

・センサー先端への被水量
被水量は、図６に示す被水量測定装置４００を用いて求めた。すなわち、被水量測定装置４００として、直径２８ｍｍの２本のパイプ４１０，４２０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４４０を介して送風機４３０を接続し、繋ぎ目から送風機４３０とは反対側に向かって４００ｍｍの位置にガス濃度検出センサー１００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４３０を所定の駆動条件で運転し、送風機４３０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センサー１００に向かって飛散させて、蓄えられていた水を全てパイプ４２０の外へ放出した。この間、センサー素子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。パワー制御値は、センサー素子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、センサー素子１１０への被水量が多いといえる。なお、送風機４３０の所定の駆動条件とは、センサー素子１１０のヒーターが１００℃で安定した後、切替バルブ４４０をバイパス４４０ａに接続した状態で、風速約７５ｍ/ｓの大気の流れを作り、切替バルブ４４０をパイプ４１０に切替え、３秒間パイプ４１０に送風することをいう。

【0032】

【表1】

【0033】

図７は比φ１／φ２と応答時間との関係を示すグラフ、図８は比φ１／φ２とヒーターのパワー制御値（被水量）との関係を示すグラフである。表１及び図７から明らかなように、応答時間は比φ１／φ２によって大きく変動した。具体的には、比φ１／φ２が０．６〜０．９の場合に応答時間はほぼ極小値（ピーク的な値）をとるが、比φ１／φ２が０．６未満だと比φ１／φ２が小さいほど応答時間は長くなり、比φ１／φ２が０．９を超えると応答時間は急激に長くなった。応答時間は、比φ１／φ２が０．６７〜０．８７の場合に一層短くなった。一方、表１及び図８から明らかなように、被水量は、比φ１／φ２が１に近づくにつれて少なくなる傾向が見られた。したがって、応答時間及び被水量を考慮すると、比φ１／φ２は０．６〜０．９の範囲が好適であり、０．６７〜０．８７の範囲が最適であることがわかる。なお、特許文献１（特開２０００−３０４７１９）の図１１には、二重構造の保護カバーが記載されているが、その外側カバーは外径約１４．２ｍｍ（厚みは約０．４ｍｍのため、内径は約１３．４ｍｍ）、内側カバーは外径約６．６ｍｍであるため、比φ１／φ２は約０．４９である。

【0034】

また、図４に示すガス濃度検出センサーとして、外側カバー１４０の胴部１４４の内径φ２を９．４ｍｍに固定し、内側カバー１３０の胴部１３４の外径φ１を種々変更したものを作製し、それらについても、センサー出力の応答性とセンサー先端への被水量を調べた（実験例１１−１６）。その結果を表２に示す。応答時間は、実験例１〜１０と同様、比φ１／φ２によって大きく変動し、同じような傾向がみられ極小値を見出した。また、比φ１／φ２が同じ値の場合には、外側カバー１４０の内径φ２が大きい方が応答時間は短くなったことから、内径φ２の大きい方がセンサー出力の応答性が高くなるといえる。なお、被水量は、実験例１〜１０と同様、比φ１／φ２が１に近づくにつれて少なくなる傾向が見られた。

【0035】

【表2】

【0036】

［実験例１７〜２３］
図５に示すガス濃度検出センサーを複数作製した。ハウジング１０２として、内側カバー２３０が嵌め込まれる部分の外径が１２．９ｍｍ、外側カバー２４０が嵌め込まれる部分の外径が１４．３ｍｍのものを用いた。また、内側カバー２３０として、板厚が０．３ｍｍ、第１胴部２３２の長さが５．２ｍｍ、第２胴部２３４の長さが３．８ｍｍ、第２胴部２３４の外径が８．２ｍｍ、先端部２３６の長さが４．９ｍｍ、先端部２３６の下端面の径が２．４ｍｍ、長方形状の内側ガス孔２３２ａの縦×横が１．５×０．３ｍｍ、底穴２３６ａの径が１ｍｍのものを用いた。更に、外側カバー２４０として、板厚が０．４ｍｍ、胴部２４２の長さが７．７ｍｍ、胴部２４２の内径φ２が１３．８ｍｍ、先端部２４４の長さが９．６ｍｍ、先端部２４４の内径が１１．２ｍｍ、外側ガス孔２４２ａ，２４４ａの径が１ｍｍのものを用いた。そして、内側カバー２３０の外径φ１を表３の実験例１７〜２３に示すように種々変更したものを作製した。得られた実験例１７〜２３のガス濃度検出センサーにつき、センサー出力の応答性を測定した。その結果を表３及び図９に示す。

【0037】

【表3】

【0038】

表３及び図９から明らかなように、応答時間は実験例１〜１０と同様、比φ１／φ２によって大きく変動した。具体的には、比φ１／φ２が０．６〜０．９の場合に応答時間はほぼ極小値をとるが、比φ１／φ２が０．６未満だと比φ１／φ２が小さいほど応答時間は長くなり、比φ１／φ２が０．９を超えると応答時間は急激に長くなった。応答時間は、比φ１／φ２が０．６７〜０．８７の場合に一層短くなった。なお、被水量は、実験例１〜１０と同様、比φ１／φ２が１に近づくにつれて少なくなる傾向が見られた。

【産業上の利用可能性】

【0039】

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濃度検出センサーとして利用可能である。

【符号の説明】

【0040】

１００ ガス濃度検出センサー、１０２ ハウジング、１１０ センサー素子、１２０ 保護カバー、１２４ センサー素子室、１２６ ガス流通室、１３０ 内側カバー、１３２ 大径部、１３４ 胴部、１３４ａ 内側ガス孔、１４０ 外側カバー、１４２ 大径部、１４４ 胴部、１４４ａ 外側ガス孔、１４４ｂ 底穴、２００ 配管、２２０ 保護カバー、２２４ センサー素子室、２２６ａ 上室、２２６ｂ 下室、２３０ 内側カバー、２３２ 第１胴部、２３２ａ 内側ガス孔、２３４ 第２胴部、２３６ 先端部、２３６ａ 底穴、２４０ 外側カバー、２４２ 胴部、２４２ａ 外側ガス孔、２４４ 先端部、２４４ａ 外側ガス孔、４００ 被水量測定装置、４１０，４２０ パイプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】