特許 6010470 ガスセンサ

(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】6010470

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20161006BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/409 100

【請求項の数】10

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-12186(P2013-12186)

(22)【出願日】2013年1月25日

(65)【公開番号】特開2013-234987(P2013-234987A)

(43)【公開日】2013年11月21日

【審査請求日】2015年5月21日

(31)【優先権主張番号】特願2012-90421(P2012-90421)

(32)【優先日】2012年4月11日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神前 和裕

(72)【発明者】

【氏名】渥美 尚勝

【審査官】 櫃本 研太郎

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５４−０９８２９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５５−１００１６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−２６１８８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４０６−２７／４１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に伸びると共に、先端側が閉塞された有底筒状の固体電解質体からなる素子本体と、該素子本体の内側及び外側に設けられた内側電極及び外側電極と、を備えたガス検出素子と、
前記ガス検出素子を、当該ガス検出素子の先端部が突出した状態で、前記軸線方向に貫通する貫通孔内に保持する筒状のケーシングと、
前記ケーシングに配設され、前記ガス検出素子の先端部の周囲を囲むプロテクタを具備し、
加熱用ヒータを具備しないガスセンサであって、
前記プロテクタは、側壁部及び底部を有する一重の筒状体からなり、当該筒状体の前記側壁部には、軸線方向先端側であり、且つ周方向に沿って複数個配設された先端側開口と、当該先端側開口よりも軸線方向後端側であり、且つ周方向に沿って、前記先端側開口とは分けて、複数個配設された後端側開口を具備し、
前記後端側開口は、前記先端側開口のそれぞれの開口面積よりも開口面積が大きい第１後端側開口を有するとともに、
前記プロテクタは、前記貫通孔内にて前記ケーシングと係合すると共に、前記ケーシングの先端側内面と前記ガス検出素子の外周面との間を延出してなり、
前記第１後端側開口の一部が、前記ケーシングの内部に入り込むように配設されている
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項2】

請求項１記載のガスセンサであって、
前記プロテクタを前記軸線方向に垂直な径方向にて見たときに、前記ガス検出素子の前記先端部は、前記先端側開口及び前記第１後端側開口に露出する
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項3】

請求項１又は請求項２記載のガスセンサであって、
前記後端側開口の総開口面積は、前記先端側開口の総開口面積よりも大きい
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項4】

請求項１〜３いずれか１項記載のガスセンサであって、
前記第１後端側開口は、前記軸線方向に沿う方向を長軸とする長穴状に形成されている
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項5】

請求項４記載のガスセンサであって、
前記第１後端側開口の前記長軸長さは、前記ガス検出素子の前記先端部の前記軸線方向長さの５０％以上である
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項6】

請求項１〜３いずれか１項記載のガスセンサであって、
前記第１後端側開口は、前記プロテクタの周方向に沿う方向を長軸とする長穴状に形成されている
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項7】

請求項６記載のガスセンサであって、
前記第１後端側開口の前記長軸長さは、前記第１後端側開口に対応する前記ガス検出素子の部位の最大幅よりも大きい
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項8】

請求項１〜７いずれか１項記載のガスセンサであって、
前記先端側開口が、それぞれ円形状に形成されている
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項9】

請求項１〜８いずれか１項記載のガスセンサであって、
前記第１後端側開口が、前記プロテクタの周方向に沿って等間隔で複数配設されている
ことを特徴とするガスセンサ。

【請求項10】

請求項１〜９いずれか１項記載のガスセンサであって、
前記ガスセンサを流路に取り付けた際に、前記先端側開口及び前記第１後端側開口は、前記流路の上流側に向く前記プロテクタの前記側壁部に少なくとも一部が設けられてなる
ことを特徴とするガスセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば自動二輪車（オートバイ）等に搭載されて、その内燃機関（エンジン）から排出される排気ガス中の特定ガス、例えば酸素ガス等の濃度を検出するガスセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば自動二輪車（オートバイ）等に搭載されて、その内燃機関（エンジン）から排出される排気ガス中の特定ガス、例えば酸素ガス等の濃度を検出するガスセンサが知られている。このようなガスセンサでは、ガス濃度を検出するためのガスセンサ素子に、例えば、Ｙ_２Ｏ_３又はＣａＯを固溶させたＺｒＯ_２等からなる固体電解質体を用いており、ガス濃度を検出するためには、ガスセンサ素子を所定温度以上に加熱する必要がある。このため、ガスセンサ素子を加熱する加熱用ヒータを用いたものが多いが、コスト削減のために加熱用ヒータを具備せず、排気ガスによって検出可能温度となるまでガスセンサ素子を加熱するヒータレスのガスセンサも用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

特許文献１にも記載されているように、ガスセンサは、ガスセンサ素子のガス検知部位（先端側）を突出した状態で、ガスセンサ素子を保持するケーシングと、ケーシングに固定され、ガスセンサ素子のガス検知部位をプロテクタで覆う構造とすることが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２６１８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のように、加熱用ヒータを具備しないヒータレスのガスセンサでは、内燃機関（エンジン）から排出される排気ガスの熱によってガスセンサ素子を加熱するため、加熱用ヒータを具備するガスセンサに比べて、ガス濃度を検知可能となるまでに比較的長い時間がかかり、この時間を短縮することが望まれている。

【0006】

本発明は、上記従来の事情に対処してなされたものであり、ヒータレスのガスセンサにおいて、比較的短時間でガス濃度の検出を開始することのできるガスセンサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のガスセンサの一態様は、軸線方向に伸びると共に、先端側が閉塞された有底筒状の固体電解質体からなる素子本体と、該素子本体の内側及び外側に設けられた内側電極及び外側電極と、を備えたガス検出素子と、前記ガス検出素子を、当該ガス検出素子の先端部が突出した状態で、前記軸線方向に貫通する貫通孔内に保持する筒状のケーシングと、前記ケーシングに配設され、前記ガス検出素子の先端部の周囲を囲むプロテクタを具備し、加熱用ヒータを具備しないガスセンサであって、前記プロテクタは、側壁部及び底部を有する一重の筒状体からなり、当該筒状体の前記側壁部には、軸線方向先端側であり、且つ周方向に沿って複数個配設された先端側開口と、当該先端側開口よりも軸線方向後端側であり、且つ周方向に沿って、前記先端側開口とは分けて、複数個配設された後端側開口を具備し、前記後端側開口は、前記先端側開口のそれぞれの開口面積よりも開口面積が大きい第１後端側開口を有するとともに、前記プロテクタは、前記貫通孔内にて前記ケーシングと係合すると共に、前記ケーシングの先端側内面と前記ガス検出素子の外周面との間を延出してなり、前記第１後端側開口の一部が、前記ケーシングの内部に入り込むように配設されていることを特徴とする。

【0008】

本発明のガスセンサは、有底筒状のガス検出素子の周囲を囲むプロテクタの側壁部に設けられた後端側開口に、先端側開口のそれぞれの開口面積よりも開口面積が大きい第１後端側開口を有した構成とされている。プロテクタの軸線方向先端側に設けられた先端側開口を通過する排気ガスと、先端側開口よりも軸線方向後端側に設けられた後端側開口を通過する排気ガスとでは、先端側開口を通過する排気ガスの方が、温度が高い。これは、排気ガスが流れる流路に対して、ガスセンサの先端側を内部に配置するように取り付けるため、流路の内側を通る排気ガスが先端側開口を通過するからである。これに対し、後端側開口に開口面積が相対的に大きい第１後端側開口を設けることで、ガス検出素子にさらされる排気ガスの容量を増加させることができる。その結果、第１後端側開口を通過する排気ガスの温度が低くても、ガス検出素子に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子を良好に加熱することができる。

【0009】

また、有底筒状のガス検出素子は、後端側開口に対向する部位（以下、後端側部位とする）の体積が、先端側開口に対向する部位の体積よりも大きいことが多い。そのため、後端側開口に第１後端側開口を設けることで、第１後端側開口を通過する排気ガスの容量を増加させることができ、ガス検出素子の後端側部位に接触する排気ガスの容量を増加させることができる。よって、体積が大きいガス検出素子の後端側部位であっても、ガス検出素子に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子を良好に加熱することができる。

【0010】

なお、プロテクタを設けずに、ガス検出素子の先端部全体を外部に露出させることで、ガス検出素子がプロテクタにより覆われている場合に比べて、よりガス検出素子への熱量を増やすことができ、ガス検出素子を良好に加熱できると一見すると思われる。しかしながら、排気ガスの流れる流路は、一定方向に排気ガスが流れている（つまり、上流側から下流側に向かって流れている）。このため、先端部全体を外部に露出したガス検出素子の場合、上流側を向く部位では、ガス検出素子に排気ガスを曝すことができ、排気ガスの熱量を増やすことができるものの、下流側を向く部位では、ガス検出素子に排気ガスを曝すことができず、殆どの排気ガスの熱量を得ることができない。そのため、ガス検出素子全体の熱量としては、増加させることが困難である。これに対し、ガス検出素子の先端側をプロテクタで覆うと共に、側壁部に周方向に沿って複数個、先端側開口、及び後端側開口を配設することで、上流側からプロテクタ内に入り込んだ排気ガスが、プロテクタ内において下流側にまで廻り込み、ガス検出素子の検出部を周方向から全体的に排気ガスによって加熱することが可能となる。この結果、より短時間でガス検出素子の検出部の温度を排気ガスによって上昇させることができ、より短時間でガス濃度の検出を開始することができる。

【0011】

また、プロテクタの先端側開口と後端側開口とをつなげて単一の開口を設けることで、この開口を通過する排気ガスの容量を増加させることができ、ガス検出素子に加わる熱量をより増やすことができ、ガス検出素子を良好に加熱することができると一見すると思われる。しかしながら、このような開口を有するプロテクタであっても、プロテクタ内において下流側まで廻り込むことが困難となり、下流側を向く部位では、ガス検出素子に排気ガスを曝すことが困難となる。これに対し、プロテクタに先端側開口と後端側開口を分けて配設することで、上流側からプロテクタ内に入り込んだ排気ガスが、プロテクタ内において下流側にまで廻り込み、ガス検出素子の検出部を周方向から全体的に排気ガスによって加熱することが可能となる。この結果、より短時間でガス検出素子の検出部の温度を排気ガスによって上昇させることができ、より短時間でガス濃度の検出を開始することができる。

【0012】

なお、先端側開口と後端側開口とは、先端側開口が後端側開口に比べて側壁部の軸線方向先端側に設けられており、後端側開口が先端側開口に比べて側壁部の軸線方向後端側に設けられていればよく、先端側開口及び後端側開口以外に側壁部に開口を有しても良い。また、第１後端側開口は、後端側開口のうち、１個でも複数個でも良いが、複数個設けられていることが好ましい。

【0013】

また、プロテクタを軸線方向に垂直な径方向にて見たとき、ガス検出素子の先端部は、先端側開口及び第１後端側開口に露出していることが好ましい。これにより、先端側開口及び第１後端側開口のそれぞれを通過する排気ガスを、効率よくガス検出素子にさらすことができる。その結果、ガス検出素子に加わる熱量を効率良く増やすことができ、ガス検出素子を効率良く加熱することができる。

【0014】

また、後端側開口の総開口面積は、先端側開口の総開口面積よりも大きいことが好ましい。これにより、ガス検出素子に加わる熱量をより増やすことができ、ガス検出素子をより良好に加熱することができる。

【0015】

上記第１後端側開口は、例えば、軸線方向に沿う方向を長軸とする長穴状に形成されていることが好ましい。これにより、より多くの第１後端側開口を周方向に沿って形成することができ、ガスセンサの取付方向（周方向）の影響による、第１後端側開口を通過する排気ガスの容量のばらつきを抑制できる。

【0016】

なお、第１後端側開口が、軸線方向に沿う方向を長軸とする長穴状に形成されている場合には、第1後端側開口の長軸長さは、ガス検出素子の先端部の軸線方向長さの５０％以上であることが好ましい。これにより、第１後端側開口を通過し、ガス検出素子にさらされる排気ガスの容量を増加させることができる。その結果、第１後端側開口を通過する排気ガスの温度が低く、且つ、ガス検出素子の後端側部位の体積が大きくても、ガス検出素子に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子を良好に加熱することができる。

【0017】

また、上記第１後端側開口は、例えば、プロテクタの周方向に沿う方向を長軸とする長穴状に形成されていることが好ましい。これにより、第１後端側開口を流路の上流側に向けた際に、より多くの排気ガスが第１後端側開口を通過することが可能となる。その結果、ガス検出素子を良好に加熱することができる。

【0018】

なお、第１後端側開口が、プロテクタの周方向に沿う方向を長軸とする長穴状に形成されている場合には、第１後端側開口の長軸長さは、第１後端側開口に対応するガス検出素子の部位の最大幅よりも大きいことが好ましい。これにより、第１後端側開口を通過し、ガス検出素子にさらされる排気ガスの容量を増加させることができる。その結果、第１後端側開口を通過する排気ガスの温度が低く、且つ、ガス検出素子の後端側部位の体積が大きくても、ガス検出素子に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子を良好に加熱することができる。

【0019】

また、上記先端側開口は、例えば、円形状等とすることができる。また、第１後端側開口は、プロテクタの周方向に沿って等間隔で複数配設した構成とすることが好ましい。これにより、プロテクタの周方向にわたって、ガス検出素子に接触する排気ガスの容量を増加させることができる。その結果、ガス検出素子への熱量をさらに増やすことができ、ガス検出素子をさらに良好に加熱することができる。

【0020】

また、上記プロテクタは、貫通孔内にてケーシングと係合すると共に、ケーシングの先端側内面とガス検出素子の外周面との間を延出してなり、第１後端側開口の一部が、ケーシングの内部に入り込むように配設されることが好ましい。これによって、ケーシングから露出するガス検出素子全体を排気ガスに良好に曝すことができ、ガス検出素子をさらに良好に加熱することができる。

【0021】

さらに、ガスセンサを流路に取り付けた際に、先端側開口及び第１後端側開口は、流路の上流側に向くプロテクタの側壁部の少なくとも一部に設けられていることが好ましい。これにより、流路を流れる排気ガスを、効率よく先端側開口及び第１後端側開口のそれぞれに通過させることができる。その結果、ガス検出素子に加わる熱量を効率良く増やすことができ、ガス検出素子を効率良く加熱することができる。なお、先端側開口及び第１後端側開口の一部が上流側に向くプロテクタの側壁部に設けられていても良く、先端側開口及び第１後端側開口の全体が上流側に向くプロテクタの側壁部に設けられていても良い、

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、ヒータレスのガスセンサにおいて、比較的短時間でガス濃度の検出を開始することのできるガスセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１実施形態に係るガスセンサの縦断面構成を示す図。

【図2】図１のガスセンサのガス検出素子の構成を示す図。

【図3】図１のガスセンサの要部構成を示す図。

【図4】図１のガスセンサの要部構成を示す図。

【図5】本発明の第２実施形態に係るガスセンサの縦断面構成を示す図。

【図6】図５のガスセンサの要部構成を示す図。

【図7】図５のガスセンサの要部構成を示す図。

【図8】センサ出力波形の例を示すグラフ。

【図9】ライトオフタイムの測定結果を示すグラフ。

【図10】温度測定結果を示すグラフ。

【図11】温度測定箇所を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

【0025】

なお、以下の説明では、軸線Ｏに沿う方向のうち、プロテクタ１５の取り付けられる側を先端側とし、この逆側を後端側として説明する。

【0026】

図１に示すように、第１実施形態のガスセンサ１は、ガス検出素子３、セパレータ５、閉塞部材７、端子金具９、リード線１１を備えるとともに、それらの周囲を覆う様に、主体金具１３、プロテクタ１５、外筒１７、保護外筒１９等を備えている。なお、主体金具１３及び外筒１７からケーシング２０が構成されている。

【0027】

また、このガスセンサ１は、ガス検出素子３を加熱するためのヒータを備えていない、いわゆるヒータレスのセンサであり、排気ガスの熱を利用してガス検出素子３を活性化して酸素濃度を計測するものである。

【0028】

図２に示すように、ガスセンサ１の構成のうち、ガス検出素子３は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、先端部２５が閉塞された有底で、軸線Ｏ方向に延びる円筒状の素子本体２１を有している。この素子本体２１の外周には、径方向外向きに突出した鍔部２３が周設されている。

【0029】

素子本体２１を構成する固体電解質としては、例えば、Ｙ_２Ｏ_３又はＣａＯを固溶させたＺｒＯ_２が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属または希土類金属の酸化物とＺｒＯ_２との固溶体を使用してもよい。さらには、これにＨｆＯ_２が含有されていてもよい。

【0030】

このガス検出素子３の先端部２５の一部には、素子本体２１の外周面に外側電極２７が形成されている。この外側電極２７は、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。この外側電極２７から軸線方向後端側に延在するように、Ｐｔ等からなる縦リード部２９が形成されており、この縦リード部２９は、鍔部２３の下面側（図２中下方側）に環状に形成されたＰｔ等からなる環状リード部３１に接続されている。一方、素子本体２１の内周面には、内側電極３３が形成されている。この内側電極３３も、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。

【0031】

図１に戻り、セパレータ５は、電気絶縁性を有する例えばアルミナ等からなる円筒形状の部材であり、その軸中心には、リード線１１が貫挿される貫通孔３５が形成されている。

【0032】

閉塞部材７は、例えばフッ素ゴム等からなる円筒形状のシール部材であり、その軸中心には、リード線１１が貫挿される貫通孔３７が形成されている。この閉塞部材７の先端面９５は、セパレータ５の後端面９７に密着するとともに、その後端側の外周は、外筒１７の内周面や保護外筒１９の内周面と密着し、ガスセンサ１の内部と外部とを分離している。即ち、閉塞部材７によって、ケーシング２０の後端側が閉塞されている。

【0033】

端子金具９は、例えばインコネル７５０（英インコネル社、商品名）等からなり、センサ出力を外部に取り出すための略筒状の部材である。この端子金具９は、リード線１１に接続されるとともに、ガス検出素子３の内側電極３３（図２参照）に接触するように構成されている。

【0034】

主体金具１３は、例えばＳＵＳ４３０等からなる円筒状の部材である。この主体金具１３には、ガス検出素子３の鍔部２３を支持するために、内周面から径方向内側に向かって段部３９が突出するように周設されている。そして、この段部３９にガス検出素子３の鍔部２３を支持することで、ガス検出素子３の先端部２５が主体金具１３から先端側に突出することとなる。

【0035】

また、主体金具１３の先端側の外周面には、ガスセンサ１を排気管に取付けるためのネジ部４１が形成されており、このネジ部４１の後端側には、ネジ部４１を排気管にネジ込むための取付工具を係合させる六角部４３が周設されている。更に、この主体金具１３の六角部４３の後端側には、筒状部４５が設けられている。

【0036】

図１に示すように、主体金具１３とガス検出素子３との間には、先端側より、滑石から形成されたセラミック粉末４７と、アルミナからなるセラミックスリーブ４９とが配置されている。更に、主体金具１３の筒状部４５の後端部５１の内側には、例えばＳＵＳ４３０等からなる金属リング５３を介して、例えばＳＵＳ３０４Ｌ等からなる外筒１７の先端部５５が配置されており、この先端部５５が筒状部４５の後端部５１にてかしめられることにより、外筒１７が主体金具１３に固定されている。

【0037】

また、外筒１７の外周には、例えばＰＴＦＥ等からなる筒状のフィルタ５７が嵌められるとともに、フィルタ５７の外周に例えばＳＵＳ３０４Ｌ等からなる保護外筒１９が嵌められている。このフィルタ５７は、通気は可能であるが水分の侵入は防止できるものである。

【0038】

そして、保護外筒１９の外周側から加締められることにより、外筒１７とフィルタ５７と保護外筒１９とが一体に固定されている。なお、外筒１７及び保護外筒１９には、それぞれ通気孔５９、６１が設けてあるので、各通気孔５９、６１及びフィルタ５７を介して、ガスセンサ１の内部と外部との通気が可能である。

【0039】

端子金具９は、ガス検出素子３の内部空間６３に嵌め込まれて内側電極３３に接触するとともに、内部空間６３にて、リード線１１の先端が接続されて固定されている。なお、リード線１１は芯線６５とその芯線６５の外周を覆う被覆部６７とから構成されている。

【0040】

図４に示すように、端子金具９は、１枚の金属板が加工されたものであり、内側電極３３に密着する、軸線方向の垂直の断面が略Ｃ字状の電極接触部６９と、電極接触部６９の先端側に設けられてリード線１１の被覆部６７を外側から把持して固定する第１固定部７１と、第１固定部７１の先端側に設けられて芯線６５を把持して固定する複数の第２固定部７３とを備えている。また、端子金具９の後端側には、複数のフランジ片７５が形成されており、ガス検出素子３の後端面に当接している。

【0041】

次に、本発明の主要部であるプロテクタ１５について説明する。プロテクタ１５は、例えばＳＵＳ３１０Ｓ等の金属からなり、ガス検出素子３の先端側を覆う保護部材である。このプロテクタ１５は、後端側に伸びて、その後端縁１６が、ガス検出素子３の鍔部２３と主体金具１３の段部３９との間に挟まれるようにして固定されている。

【0042】

図３に示すように、プロテクタ１５は、側壁部１５０及び底部１５１を有する一重の筒状体からなり、側壁部１５０には、軸線Ｏ方向先端側であり、プロテクタ１５の周方向に沿って配設された複数の先端側開口１５２（本実施形態では６個）と、当該先端側開口１５２より軸線Ｏ方向後端側であり、プロテクタ１５の周方向に沿って配設された複数の後端側開口１５３（本実施形態では６個）を具備している。また、本実施形態では、先端側開口１５２の開口面積を約３ｍｍ^２、後端側開口１５３の開口面積を約７ｍｍ^２としているため、後端側開口１５３のすべてが、先端側開口１５２のそれぞれの開口面積よりも開口面積が大きくされている。つまり、本実施形態では、後端側開口１５３のすべてが第１後端側開口１５３となっている。第１実施形態では、先端側開口１５２は円形状とされており、後端側開口１５３は、軸線Ｏ方向に沿う方向を長軸とする長穴状とされている。また、後端側開口１５３は、その後端側の一部が、主体金具１３（ケーシング２０）の内側にまで入り込むように、すなわち、後端側開口１５３の後端が主体金具１３（ケーシング２０）の先端より後端側に位置するように形成されている。

【0043】

上記構成のプロテクタ１５を用いることで、第１後端側開口１５３に対応するガス検出素子の後端側部位にさらされる排気ガスの容量を増加させることができる。その結果、第１後端側開口１５３を通過する排気ガスの温度が低くても、ガス検出素子３に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子３を良好に加熱することができる。

【0044】

また、上記構成のプロテクタ１５を用いることで、第１後端側開口１５３を通過する排気ガスの容量を増加させることができ、第１後端側開口１５３に対応するガス検出素子３の後端側部位に接触する排気ガスの容量を増加させることができる。よって、先端側部位よりも体積が大きいガス検出素子３の後端側部位であっても、ガス検出素子３に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子３を良好に加熱することができる。

【0045】

さらに、上記構成のプロテクタ１５を用いることによって、上流側からプロテクタ１５内に入り込んだ排気ガスが、プロテクタ１５内において下流側にまで廻り込み、ガス検出素子３の検出部を周方向から全体的に排気ガスによって加熱することが可能となる。この結果、より短時間でガス検出素子３の検出部の温度を排気ガスによって上昇させることができ、より短時間でガス濃度の検出を開始することができる。

【0046】

また、第1後端側開口１５３の一部が、主体金具１３（ケーシング２０）の内部に入り込むように配設された構成とすることによって、ケーシングから露出するガス検出素子全体を排気ガスに良好に曝すことができ、ガス検出素子３をさらに良好に加熱することができる。

【0047】

また、図３に示すように、ガス検出素子３の先端部２５は、先端側開口１５２及び第１後端側開口１５３に露出している。これは、言い換えると、先端側開口１５２及び第１後端側開口１５３の開口内を視認した時に、ガス検出素子３の先端部２５を見ることができることを指す。これにより、先端側開口１５２及び第１後端側開口１５３のそれぞれを通過する排気ガスを、効率よくガス検出素子３にさらすことができる。その結果、ガス検出素子３に加わる熱量を効率良く増やすことができ、ガス検出素子３を効率良く加熱することができる。

【0048】

また、第１後端側開口１５３の総開口面積は４２ｍｍ^２（約７ｍｍ^２×６個）であり、先端側開口１５２の総開口面積約１８ｍｍ^２（約３ｍｍ^２×６個）よりも大きいことが好ましい。これにより、ガス検出素子３に加わる熱量をより増やすことができ、ガス検出素子３をより良好に加熱することができる。

【0049】

また、第１後端側開口１５３が軸線方向に沿う方向を長軸とする長穴状に形成されていることにより、第１後端側開口１５３を周方向に沿って容易に形成することができ、ガスセンサ１の取付方向（周方向）の影響による、第１後端側開口１５３を通過する排気ガスの容量のばらつきを抑制できる。

【0050】

また、図３に示すように、第１後端側開口１５３の長軸長さＬ１は、ガス検出素子３の先端部２５の軸線方向長さＬ２の７０％であり、５０％以上となっている。これにより、第１後端側開口１５３を通過し、ガス検出素子３にさらされる排気ガスの容量を増加させることができる。その結果、第１後端側開口１５３を通過する排気ガスの温度が低く、且つ、ガス検出素子３の後端側部位の体積が大きくても、ガス検出素子３に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子３を良好に加熱することができる。

【0051】

また、先端側開口１５２及び第１後端側開口１５３は、それぞれプロテクタ１５の周方向に沿って等間隔に配置されている。よって、ガスセンサ１を排気管に取り付けた際に、先端側開口１５２及び第１後端側開口１５３は、排気管の上流側に向くプロテクタ１５の側壁部１５０に設けられている。これにより、排気管を流れる排気ガスを、効率よく先端側開口１５２及び第１後端側開口１５３のそれぞれに通過させることができる。その結果、ガス検出素子３に加わる熱量を効率良く増やすことができ、ガス検出素子３を効率良く加熱することができる。

【0052】

なお、プロテクタ１５においては、複数の後端側開口１５３のうち、少なくとも一部の後端側開口１５３が、先端側開口１５２よりも開口面積が大きくされている第１後端側開口１５３を有していればよく、その形状は図３に示す形状以外のものであってもよい。また、プロテクタ１５の底部１５１は、底面全てを覆うものである必要はなく、底面に開口部を有する構成のものであってもよい。

【0053】

次に、第１実施形態のガスセンサ１の製造手順について簡単に説明する。図１に示すように、同図の上方から、主体金具１３の貫通孔８７内に、プロテクタ１５を押し入れる。

【0054】

次に、主体金具１３の貫通孔８７内に、ガス検出素子３を挿入する。
次に、主体金具１３とガス検出素子３との間の空間に、セラミック粉末４７とセラミッ
クスリーブ４９とを配置する。

【0055】

次に、その上に、先端側が径方向に広がった外筒１７の先端部５５を配置し、外筒１７の先端部５５の上に金属リング５３を嵌める。この状態で、主体金具１３の後端部５１をかしめて、金属リング５３を介して外筒１７を固定する。その後、外筒１７の外周にフィルタ５７を嵌める。

【0056】

これとは別に、図４に示すように、セパレータ５の貫通孔３５と閉塞部材７の貫通孔３７と保護外筒１９の貫通孔８９にリード線１１を通し、そのリード線１１の先端に端子金具９を固定して、複合部材９１を作成する。

【0057】

そして、図１に示すように、この複合部材９１の端子金具９の先端を、ガス検出素子３の内部空間６３に挿入し、端子金具９と内側電極３３とを接触させる。このとき、端子金具９の後端側に形成された複数のフランジ片７５がガス検出素子３の後端面に当接することにより、端子金具９の位置決めがなされる。

【0058】

同時に、セパレータ５及び閉塞部材７及び保護外筒１９を先端側に押圧し、セパレータ５及び閉塞部材７の一部を外筒１７内に配置するとともに、保護外筒１９をフィルタ５７の外周側に嵌め込む。

【0059】

その後、保護外筒１９の外周側よりかしめることにより、保護外筒１９と外筒１７とを一体に固定する。これによって、ガスセンサ１が完成する。

【0060】

次に、第２実施形態に係るガスセンサについて、図５〜７を参照して説明する。図５に示すように、ガスセンサユニット３００は自動車の排気経路Ｈに取り付けられて使用されるものである。以下、軸線Ｏ方向において、ガスセンサユニット３００の排気経路Ｈ内に挿入される側（図５中下側）を、ガスセンサユニット３００の先端側とし、これと反対方向に向かう側（図５中上側）を後端側として説明する。

【0061】

図５に示すように、ガスセンサユニット３００は、ガスセンサ本体１００と、ガスセンサ本体１００の後端側に、ガスセンサ本体１００に着脱可能に装着されるセンサキャップ２００とからなる。ガスセンサ本体１００は、排気ガスに晒されて、排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を出力するガス検出素子１１０を内蔵する。センサキャップ２００は、ガスセンサ本体１００に取り付けられ、自身の備えるキャップ端子２１０がガス検出素子１１０に電気的に接続されて、ガス検出素子１１０から出力された出力信号を、外部装置（例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ））に伝送する。

【0062】

はじめに、ガスセンサ本体１００の構造について、図６を参照して説明する。ガスセンサ本体１００は、先端側が閉じられた筒状のガス検出素子１１０をハウジング１６２内に配置した構造を有する。ガス検出素子１１０の後端の内側には、このガス検出素子１１０の出力する信号を取り出すための接続端子１７１がはめ込まれている。そして、接続端子１７１の外周部を取り囲むように、円筒状のセラミック包囲体１６４が設けられている。セラミック包囲体１６４は、ガス検出素子１１０の後端側の外周部ごと接続端子１７１を取り囲んでいる。接続端子１７１には、後述するキャップ端子２１０（図５参照）が接続される。

【0063】

ハウジング１６２は、主体金具１２１、及びプロテクタ１２２を有している。主体金具１２１は、例えばＳＵＳ４３０等からなり、略円筒状に形成されている。この主体金具１２１の先端部の外周面には、ガスセンサ本体１００を排気経路Ｈに取り付けるためのねじ部１２４が形成されている。ねじ部１２４の後端側には、ねじ部１２４を排気経路Ｈに螺合するための取り付工具を係合させる取付部１２９が設けられている。

【0064】

また、主体金具１２１の筒孔は、３段の段違い形状をなしており、先端側の部位が、最小の内径を有する先端筒孔１２８として形成されている。そして、筒孔の後端側の部位は、最大の内径を有する後端筒孔１２５として形成され、先端筒孔１２８と後端筒孔１２５との間に、両者の中間の内径を有する中間筒孔１２７が形成されている。

【0065】

後端筒孔１２５は、セラミック包囲体１６４の先端部１４１の外周を取り囲む位置に配置されている。また、後端筒孔１２５と中間筒孔１２７との間の段部は、充填材受け部１２６として構成され、この充填材受け部１２６と後端筒孔１２５にかけての筒孔の内周と、ガス検出素子１１０の外周との間隙に、充填材１０２が充填される。

【0066】

中間筒孔１２７は、ガス検出素子１１０の後述する鍔部１１２が配置される位置に形成されている。そして、中間筒孔１２７と先端筒孔１２８との間の段部は、鍔受け部１２３として構成されている。この鍔受け部１２３によって、ガス検出素子１１０の鍔部１１２が支持される。また、先端筒孔１２８は、ガス検出素子１１０を囲う位置に形成されている。

【0067】

主体金具１２１の先端には、プロテクタ１２２が取り付けられている。プロテクタ１２２は、有底筒状とされ、主体金具１２１から露出するガス検出素子１１０の後述する検出部１１１（特許請求の範囲の先端部に相当）を覆って保護している。プロテクタ１２２は、排気経路Ｈ内の排気ガスをプロテクタ１２２の内部に導入させ、ガス検出素子１１０と接触させるための開口を有している。

【0068】

図６に示すように、ハウジング１６２の内部に保持されているガス検出素子１１０は、先端が閉じられた有底筒状をなしており、ジルコニアを主成分とする固体電解質を基体１１３とする。このガス検出素子１１０の外周には、径方向外向きに突出した鍔部１１２が設けられている。ガス検出素子１１０は、この鍔部１１２の先端側を向く面（以下、「先端向き面」という）と、主体金具１２１の鍔受け部１２３との間に、金属製のパッキン１０１を介した状態で、主体金具１２１内に配置されている。

【0069】

ガス検出素子１１０の鍔部１１２よりも先端側には検出部１１１が配置され、鍔部１１２よりも後端側は後端部１１５として構成されている。検出部１１１は、主体金具１２１から露出し、排気ガスに晒されて、排気ガス中の酸素濃度を検出する。後端部１１５は、略同一の外径で筒状に延びている。検出部１１１の外周面には、Ｐｔ、あるいはＰｔ合金をメッキすることにより形成された検知電極（外側電極）１５１が設けられている。検知電極１５１は、鍔部１１２の先端向き面に電気的に接続しており、さらに、金属製のパッキン１０１を介して、主体金具１２１に電気的に接続されている。よって、検知電極１５１の電位は、主体金具１２１から取り出すことができる。検出部１１１の表面は、耐熱性セラミックスからなる多孔質状の電極保護層（図示省略）で覆われている。

【0070】

基体１１３の内周側には、内周面を被覆するように基準電極（内側電極）１５５が設けられている。基準電極１５５は、ガス検出素子１１０の内周面全体を、Ｐｔ、あるいはＰｔ合金でメッキすることによって形成されている。この基準電極１５５と検知電極１５１とは、固体電解質体である基体１１３を挟んで互いに対応する位置に配置されており、この部分が、排気ガス中の酸素濃度を検知するガス検知部として機能する。

【0071】

また、セラミック粉末からなる充填材１０２が、ガス検出素子１１０の後端部１１５の外周面と、主体金具１２１の、充填材受け部１２６から後端筒孔１２５にかけての内周面との間に充填されている。

【0072】

そして、その充填材１０２の後端側には、前述したセラミック包囲体１６４が配置されている。セラミック包囲体１６４は、絶縁性のセラミックから筒状に形成されたものであり、セラミック包囲体１６４の先端部１４１は、径方向外側に突出している。先端部１４１は、ガス検出素子１１０の後端部１１５の外周面と、後端筒孔１２５の内周面との間で、充填材１０２の後端の位置に介在するように配置されている。先端部１４１の後端向き面には、パッキン１０４が配置され、主体金具１２１の後端に形成されたかしめ部１３１が先端に向かってかしめられることにより、パッキン１０４を介して先端部１４１が充填材１０２に対し押し付けられる。これにより、主体金具１２１の内周面と、ガス検出素子１１０の外周面との間隙が、充填材１０２によって、気密に埋められている。このようにして、ガス検出素子１１０は、鍔受け部１２３とかしめ部１３１との間に挟まれた各部材を介し、主体金具１２１の内部に保持されている。

【0073】

また、ガス検出素子１１０の筒孔内の後端側には、接続端子１７１が挿入されている。接続端子１７１は、略筒状をなし、先端側に基準電極１５５と接続する電極接触部１７２が設けられ、後端側にキャップ端子２１０（後述）と接続するキャップ接続部１７３が形成されている。

【0074】

次に、本発明の主要部であるプロテクタ１２２について説明する。図７に示すように、プロテクタ１２２は、側壁部４５０及び底部４５１を有する一重の筒状体からなり、側壁部４５０には、軸線Ｏ方向先端側であり、プロテクタ１２２の周方向に沿って配設された複数の先端側開口４５２（本実施形態では６個）と、当該先端側開口４５２より軸線Ｏ方向後端側であり、プロテクタ１２２の周方向に沿って配設された複数の後端側開口４５３（本実施形態では３個）を具備している。また、本実施形態では、先端側開口４５２の開口面積を約３ｍｍ^２、後端側開口４５３の開口面積を約９ｍｍ^２としているため、後端側開口４５３のすべてが、先端側開口４５２のそれぞれの開口面積よりも開口面積が大きくされている。つまり、本実施形態では、後端側開口４５３のすべてが第１後端側開口４５３となっている。第２実施形態では、先端側開口４５２は円形状とされており、後端側開口４５３は、軸線Ｏ方向と直交する周方向に沿う方向を長軸とする長穴状とされている。また、底部４５１には、開口４５４を有している。

【0075】

上記構成のプロテクタ１２２を用いることで、第１後端側開口４５３に対応するガス検出素子の後端側部位にさらされる排気ガスの容量を増加させることができる。その結果、第１後端側開口４５３を通過する排気ガスの温度が低くても、ガス検出素子１１０に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子１１０を良好に加熱することができる。

【0076】

また、上記構成のプロテクタ１２２を用いることで、第１後端側開口４５３を通過する排気ガスの容量を増加させることができ、第１後端側開口４５３に対応するガス検出素子１１０の後端側部位に接触する排気ガスの容量を増加させることができる。よって、先端側部位よりも体積が大きいガス検出素子１１０の後端側部位であっても、ガス検出素子１１０に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子１１０を良好に加熱することができる。

【0077】

さらに、上記構成のプロテクタ１２２を用いることによって、上流側からプロテクタ１２２内に入り込んだ排気ガスが、プロテクタ１２２内において下流側にまで廻り込み、ガス検出素子１１０の検出部を周方向から全体的に排気ガスによって加熱することが可能となる。この結果、より短時間でガス検出素子１１０の検出部の温度を排気ガスによって上昇させることができ、より短時間でガス濃度の検出を開始することができる。

【0078】

また、図７に示すように、ガス検出素子１１０の検出部１１１は、先端側開口４５２及び第１後端側開口４５３に露出している。これは、言い換えると、先端側開口４５２及び第１後端側開口４５３の開口内を視認した時に、ガス検出素子１１０の検出部１１１を見ることができることを指す。これにより、先端側開口４５２及び第１後端側開口４５３のそれぞれを通過する排気ガスを、効率よくガス検出素子１１０にさらすことができる。その結果、ガス検出素子１１０に加わる熱量を効率良く増やすことができ、ガス検出素子１１０を効率良く加熱することができる。

【0079】

また、第１後端側開口４５３の総開口面積は約２７ｍｍ^２（約９ｍｍ^２×３個）であり、先端側開口４５２の総開口面積約１８ｍｍ^２（約３ｍｍ^２×６個）よりも大きいことが好ましい。これにより、ガス検出素子１１０に加わる熱量をより増やすことができ、ガス検出素子１１０をより良好に加熱することができる。

【0080】

また、第１後端側開口４５３が軸線方向に直行する方向を長軸とする長穴状に形成されていることにより、第１後端側開口４５３を排気経路Ｈの上流側に向けた際に、より多くの排気ガスが第１後端側開口４５３を通過することが可能となる。その結果、ガス検出素子１１０を良好に加熱することができる。

【0081】

また、図７に示すように、第１後端側開口４５３の長軸長さＬ３は、第１後端側開口４５３に対応するガス検出素子１１０の検出部１１１の部位の最大幅Ｌ４よりも大きくなっている。つまり、図７に示すように、第１後端側開口４５３の開口内を視認した時に、第１後端側開口４５３に検出部１１１の幅方向の全部位が視認できることを指す。これにより、第１後端側開口４５３を通過し、ガス検出素子１１０にさらされる排気ガスの容量を増加させることができる。その結果、第１後端側開口４５３を通過する排気ガスの温度が低く、且つ、ガス検出素子１１０の後端側部位の体積が大きくても、ガス検出素子１１０に加わる熱量を増やすことができ、ガス検出素子１１０を良好に加熱することができる。

【0082】

また、先端側開口４５２及び第１後端側開口４５３は、それぞれプロテクタ１２２の周方向に沿って等間隔に配置されている。よって、ガスセンサユニット３００を排気経路Ｈに取り付けた際に、先端側開口４５２及び第１後端側開口４５３は、排気経路Ｈの上流側に向くプロテクタ１２２の側壁部４５０に設けられている。これにより、排気経路Ｈを流れる排気ガスを、効率よく先端側開口４５２及び第１後端側開口４５３のそれぞれに通過させることができる。その結果、ガス検出素子１１０に加わる熱量を効率良く増やすことができ、ガス検出素子１１０を効率良く加熱することができる。

【0083】

なお、プロテクタ１２２においては、複数の後端側開口４５３のうち、少なくとも一部の後端側開口４５３が、先端側開口４５２よりも開口面積が大きくされている第１後端側開口４５３を有していればよく、その形状は図７に示す形状以外のものであってもよい。また、プロテクタ１２２の底部４５１は、底面全てを覆うものであっても、図６に示すように底面に開口４５４を有する構成のものであってもよい。

【0084】

次に、センサキャップ２００の構造について、図５を参照して説明する。センサキャップ２００は、ガスセンサ本体１００の後端側を包囲する包囲部材２２０とガスセンサ本体１００に電気的に接続されるキャップ端子２１０と、キャップ端子２１０にかしめ固定されるリード線２６０と、フィルタ部材２５０とを備える。

【0085】

まず、包囲部材２２０について説明する。包囲部材２２０は、絶縁性のフッ素系ゴムを中空状に形成したものである。包囲部材２２０は、後端側（図中、上側）が閉じられた有底筒状のセンサ包囲部２２１と、センサ包囲部２２１の後端側から径方向に突出するフィルタ包囲部２２２と、センサ包囲部２２１の後端側からフィルタ包囲部２２２とは反対側に突出するリード線包囲部２２３とを有する。

【0086】

センサ包囲部２２１は、センサキャップ２００がガスセンサ本体１００に取り付けられた状態において、ガスセンサ本体１００の後端側を包囲する。センサ包囲部２２１は略筒状に形成されている。センサ包囲部２２１の内壁２２７には、センサキャップ２００をガスセンサ本体１００に取り付ける際に、ガスセンサ本体１００の後端を自身の筒孔の中央に案内するためのテーパ状の段差が設けられている。

【0087】

また、センサ包囲部２２１内には、ガスセンサ本体１００の接続端子１７１を介してガス検出素子１１０の基準電極１５５との導通を図るキャップ端子２１０が配置されている。キャップ端子２１０は、センサ包囲部２２１内で、センサ包囲部２２１の筒孔の底部側（図中、上側）から開放部側（図中、下側）へ向けて突出するセンサ接続部２５６を有する。このセンサ接続部２５６が、接続端子１７１のキャップ接続部１７３内に挿入され、接続端子１７１との間で電気的な接続をなす。センサ接続部２５６は筒状に形成されており、センサ包囲部２２１内において、自身の筒孔２１６を介した通気が可能となっている。

【0088】

また、キャップ端子２１０には、自身をセンサ包囲部２２１の内壁２２７に位置決め保持させるための位置決め部２５５が、センサ接続部２５６の根本付近に設けられている。位置決め部２５５は、センサ接続部２５６の根本から内壁２２７に向けて環状に形成された環状部２１１と、環状部２１１の外縁から、センサ接続部２５６と同じ側に向けて突出する円筒状に形成された把持部２１２とを有する。

【0089】

なお、センサ包囲部２２１の底部（図中、上側）には、キャップ端子２１０をセンサ包囲部２２１に装着した状態で、センサ接続部２５６の筒孔２１６と後述するフィルタ包囲部２２２との間で通気が行えるように、溝部２９９が形成されている。したがって、フィルタ包囲部２２２から溝部２９９およびキャップ端子２１０の筒孔２１６内を介してセンサ包囲部２２１の開放部側へ通気可能となっている。

【0090】

キャップ端子２１０と接続されているリード線２６０は、リード線包囲部２２３に開口されたリード線挿通孔２６１からセンサキャップ２００の外部に引き出されている。なお、リード線挿通孔２６１の開口径は、リード線２６０の径よりも若干小さく形成されている。これにより、リード線挿通孔２６１とリード線２６０とが密着し、リード線挿通孔２６１から空気や水が導入されることを防止できる。

【0091】

フィルタ包囲部２２２は、センサ包囲部２２１の後端側から径方向外側に突出し、略円筒状に形成されている。フィルタ包囲部２２２は、連通孔２３０を内部に備える。連通孔２３０は、センサ包囲部２２１と包囲部材２２０の外部とを連通させる。連通孔２３０内にはフィルタ部材２５０が配設されている。連通孔２３０の外側開口部近傍には、径方向内側に向かって突出し、周方向に環状につながるフィルタ押え部２３５が形成されている。
フィルタ押え部２３５は、フィルタ部材２５０が外部に抜け落ちることを防止する。フィルタ部材２５０は、微細気孔が連続する多孔質構造のＰＴＦＥから円柱状に形成されており、水密性及び通気性を有する。

【0092】

センサキャップ２００をガスセンサ本体１００に取り付けた状態では、キャップ端子２１０のセンサ接続部２５６が接続端子１７１の内側に挿入され、接続端子１７１に当接して、キャップ端子２１０と接続端子１７１とが電気的に導通する。

【0093】

また、把持部２１２とセンサ接続部２５６との間の隙間に、セラミック包囲体１６４の後端側が挿入され、セラミック包囲体１６４の後端面が環状部２１１に当接する。そして、包囲部材２２０の内壁２２７が、セラミック包囲体１６４の外周面に密着して、セラミック包囲体１６４を保持する。内壁２２７とセラミック包囲体１６４の外周面とが密着することにより、センサキャップ２００の下方からセンサキャップ２００の内部に大気が導入されることが防止される。これにより、基準電極１５５は、連通孔２３０を介して外部から導入された空気とのみ接触する。

【0094】

次に、上記第２実施形態に係るガスセンサ３００を、実施例１として実際に製作し、ライトオフタイムを計測した結果について説明する。ライトオフタイムとは、所定ガス温度を有する排気ガスを排気管内に流し、リッチ雰囲気とリーン雰囲気とを所定周期で交番させた状態において、ガスセンサを排気管内に取付けた時点から、所定のセンサ出力が検出されるまでの時間のことを示している。

【0095】

例えば、縦軸をセンサ出力、横軸を時間とした図８のグラフにセンサ出力の波形の例を示す。図８の場合、ガスセンサを排気管内に取付けた時点から、例えば、４５０ｍＶのセンサ出力が検出されるまでの時間がライトオフタイム（Ｔ）となる。

【0096】

上記のライトタイムを、実施例１及び比較例１〜３について、夫々５つの試料を測定した結果を、縦軸をライトオフタイムとした図９のグラフに示す。比較例１は、先端側開口と後端側開口の開口面積が等しく、その形状も同一なプロテクタを有する従来のガスセンサについての測定結果である。比較例２は、プロテクタ無しとしたガスセンサについての測定結果である。比較例３は、実施例とは逆に、後端側開口の開口面積より先端側開口の開口面積が大きいプロテクタを有するガスセンサについての測定結果である。なお、図９中にプロテクタの形状を模式的に示してある。
その結果、図９のグラフに示されるように、実施例１では、比較例１〜３に比べて、明らかにライトオフタイムを短くすることができた。

【0097】

次に、図１１に示すように、ガス検出素子の先端内側部Ａにおいて、温度を測定した結果を、縦軸を温度とした図１０のグラフに示す。この温度測定では、所定ガス温度を有する排気ガス排気管内に流し、この排気管にガスセンサを取付けた時（０秒）から６０秒後の温度を測定した。実施例１、比較例１〜３は、上記したライトオフタイムの計測の場合と同様であり、実施例２は、図１〜３に示した第１実施形態のガスセンサを実際に作成したものである。図１０のグラフに示されるとおり、実施例１、実施例２では、比較例１〜３に比べてガス検出素子の先端内側部Ａにおける温度も高くなっていた。

【0098】

なお、本発明は、上述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。
たとえば、第１実施形態および第２実施形態の第１後端側開口１５３、４５３は、それぞれ軸線Ｏ方向に沿う方向、もしくは軸Ｏ方向に垂直な方向を長軸とした長穴状としたが、これに限られることなく、円形状、または楕円形状、さらには、多角形状であってもよい。
また、第１実施形態および第２実施形態では、先端側開口１５２、４５２、および後端側開口１５３、４５３の２列の複数の開口を有していたが、これに限られることなく、３列以上の開口をプロテクタ１５、１２２に有していてもよい。この場合、例えば、相対的に先端側に設けられ、周方向に沿う複数の開口を先端側開口とし、それよりも後端側に設けられた１つの列であって、周方向に沿う複数の開口を後端側開口とすればよい。
さらには、第１実施形態および第２実施形態では、後端側開口１５３、４５３のすべてが第１後端側開口１５３、４５３としていたが、これに限られることなく、後端側開口１５３、４５３の一部を第１後端側開口１５３、４５３としてもよい。この場合、側壁部１５０、４５０のうち流路（例えば、第２実施形態の排気経路Ｈ）の上流側に向く部位に設けられていることが、より多くの排気ガスをプロテクタ１５、１２２内に取り込むことができ、好ましい。

【符号の説明】

【0099】

１……ガスセンサ、３……ガス検出素子、５……セパレータ、７……閉塞部材、９……端子金具、１１……リード線、１３……主体金具、１５……プロテクタ、１７……外筒、１９……保護外筒、２０……ケーシング、１５０……側壁部、１５１……底部、１５２……先端側開口、１５３……後端側開口（第１後端側開口）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】