特許 6239899 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】6239899

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/409 100

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-170540(P2013-170540)

(22)【出願日】2013年8月20日

(65)【公開番号】特開2015-40716(P2015-40716A)

(43)【公開日】2015年3月2日

【審査請求日】2016年5月18日

(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】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中島 崇史

(72)【発明者】

【氏名】水谷 健介

(72)【発明者】

【氏名】平澤 真

(72)【発明者】

【氏名】宮田 大輔

【審査官】 櫃本 研太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１８５６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７４０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１２６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２３９７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０８４８５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 庄司 雄次、外4名，高Ｓｉオーステナイトステンレス鋼の高温耐酸化性におよぼすＣｒ，Ｓｉ量および希土類元素添加の影響，鉄と鋼，社団法人日本鉄鋼協会，１９７７年，第63年第5号，p.140-154

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４０６−２７／４１９

Ｃ２２Ｃ ３８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

後端側から先端側にかけて軸線方向に延びると共に、被測定ガスに接触する検出部を先端部に有し、前記被測定ガス中の特定ガスを検出するガス検出素子と、
前記検出部を先端から突き出させた状態で前記ガス検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、
前記ガス検出素子の前記検出部を覆うように、前記主体金具に固定されたプロテクタと、
を備えたガスセンサであって、
前記プロテクタは、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉの含有量が２．０〜３．０［ｗｔ％］のＦｅ−Ｃｒ合金材料で構成されており、
前記プロテクタの熱膨張係数αおよび前記主体金具の熱膨張係数βは、２０〜６５０℃の温度範囲におけるそれぞれの平均熱膨張係数であり、０＜｜α−β｜≦２．０［１０^−６／℃］の関係を満たしており、
前記主体金具は、ＳＵＳ４３０で構成されており、
前記プロテクタは、前記主体金具に溶接固定されており、
前記プロテクタの前記Ｆｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｃｒの含有量が１７．５〜１８．５［ｗｔ％］であること、
を特徴とするガスセンサ。

【請求項2】

後端側から先端側にかけて軸線方向に延びると共に、被測定ガスに接触する検出部を先端部に有し、前記被測定ガス中の特定ガスを検出するガス検出素子と、
前記検出部を先端から突き出させた状態で前記ガス検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、
前記ガス検出素子の前記検出部を覆うように、前記主体金具に固定されたプロテクタと、
を備えたガスセンサであって、
前記プロテクタは、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉの含有量が２．０〜３．０［ｗｔ％］のＦｅ−Ｃｒ合金材料で構成されており、
前記プロテクタの熱膨張係数αおよび前記主体金具の熱膨張係数βは、２０〜６５０℃の温度範囲におけるそれぞれの平均熱膨張係数であり、０＜｜α−β｜≦２．０［１０^−６／℃］の関係を満たしており、
前記主体金具は、ＳＵＳ４３０で構成されており、
前記プロテクタは、前記主体金具に溶接固定されており、
前記プロテクタの前記Ｆｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｎｂを含有しており、Ｎｂの含有量が０．２０〜０．５０［ｗｔ％］であること、
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、被測定ガス中の特定ガスを検出するガス検出素子と、ガス検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、ガス検出素子の検出部を覆うように主体金具に固定されたプロテクタと、を備えたガスセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

被測定ガス中の特定ガスを検出するガス検出素子と、ガス検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、ガス検出素子の検出部を覆うように主体金具に固定されたプロテクタと、を備えたガスセンサが知られている。

【0003】

ガスセンサの一例としては、排気ガスなどの被測定ガス中の特定ガスを検出するための酸素センサ，ＮＯｘセンサ，ＨＣセンサなどが挙げられる。
また、ガスセンサとしては、主体金具がＳＵＳ４３０で構成され、プロテクタがＳＵＳ３１０Ｓで構成されたものがある（特許文献１）。このガスセンサでは、主体金具の先端に対してプロテクタが溶接により取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−２０８１６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上述のガスセンサにおいては、高温時にプロテクタにおいて酸化減量が生じてプロテクタの脱落が生じる場合があり、また、主体金具とプロテクタとの熱膨張係数が違うためにガスセンサ使用時の冷熱サイクル（高温と低温との温度変化の繰り返し）によってプロテクタの脱落が生じる虞がある。

【0006】

つまり、プロテクタのうち主体金具との接合部に酸化減量が生じると、プロテクタが主体金具から脱落する虞がある。換言すれば、上述のガスセンサにおいては、高温時でのプロテクタの耐酸化性が十分ではない場合がある。

【0007】

また、主体金具とプロテクタとの熱膨張係数が違うために、ガスセンサ使用時の冷熱サイクルによって、主体金具とプロテクタとの接合部に剥がれやクラックなどが生じることがある。このように接合部に不具合が生じると、プロテクタが主体金具から脱落する可能性がある。

【0008】

そこで、本発明はこうした問題に鑑みなされたものであり、高温環境下での耐酸化性に優れると共に、冷熱サイクルの生じる環境下でもプロテクタの脱落を抑制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】

【0009】

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、後端側から先端側にかけて軸線方向に延びると共に、被測定ガスに接触する検出部を先端部に有し、被測定ガス中の特定ガスを検出するガス検出素子と、検出部を先端から突き出させた状態でガス検出素子の径方向周囲を取り囲む主体金具と、ガス検出素子の検出部を覆うように、主体金具に固定されたプロテクタと、を備えたガスセンサであって、プロテクタは、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉの含有量が２．０〜３．０［ｗｔ％］のＦｅ−Ｃｒ合金材料で構成されており、プロテクタの熱膨張係数αおよび主体金具の熱膨張係数βは、２０〜６５０℃の温度範囲におけるそれぞれの平均熱膨張係数であり、０＜｜α−β｜≦２．０［１０^−６／℃］の関係を満たすこと、を特徴とするガスセンサである。

【0010】

Ｆｅを主成分とし、Ｓｉの含有量が２．０〜３．０［ｗｔ％］のＦｅ−Ｃｒ合金材料は、高温環境下（例えば、６５０〜９００［℃］）においても、酸化減量が生じ難い特性がある。

【0011】

このように、本発明のプロテクタは、高温環境下においても、酸化減量が生じ難いため、酸化減量に起因して主体金具から脱落する可能性が低くなる。つまり、このプロテクタは、高温環境下での耐酸化性に優れている。

【0012】

また、プロテクタの熱膨張係数αおよび主体金具の熱膨張係数βが０＜｜α−β｜≦２．０［１０^−６／℃］の関係を満たしており、プロテクタおよび主体金具は互いの熱膨張係数の差が小さい。このため、ガスセンサ使用時の冷熱サイクル（高温と低温との温度変化の繰り返し）によってプロテクタと主体金具との接合部に生じる応力を小さく抑えることができる。

【0013】

これにより、本発明においては、冷熱サイクルによって、プロテクタと主体金具との接合部に剥がれやクラックなどが生じるのを抑制できる。
よって、本発明のガスセンサによれば、高温環境下でのプロテクタの耐酸化性に優れると共に、冷熱サイクルの生じる環境下でもプロテクタの脱落を抑制できる。

【0014】

なお、本発明での「Ｆｅを主成分とし」とは、Ｆｅの含有量が７０［ｗｔ％］以上であることを意味している。
なお、プロテクタのＦｅ−Ｃｒ合金材料については、Ｓｉの含有量が２．４〜２．８［ｗｔ％］であってもよい。

【0015】

上述のガスセンサにおいては、プロテクタのＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｃｒの含有量が１７．５〜１８．５［ｗｔ％］である、という構成を採ることができる。
このように、Ｃｒの含有量が特定されたＦｅ−Ｃｒ合金材料は、６５０〜９００［℃］の高温環境下においても、強度を維持することができる。つまり、このような材料で構成されたプロテクタは、高温環境下での強度維持に優れている。

【0016】

よって、本発明のガスセンサによれば、高温環境下でのプロテクタの強度維持に優れている。
上述のガスセンサにおいては、プロテクタのＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｎｂを含有しており、Ｎｂの含有量が０．２０〜０．５０［ｗｔ％］である、という構成を採ることができる。

【0017】

このように、Ｎｂの含有量が特定されたＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｃｒと炭素との結合によってＣｒの欠乏層が生じるのを抑制できる。つまり、このような材料で構成されたプロテクタは、Ｃｒの欠乏層が形成されることに伴う強度低下を抑制できる。

【0018】

よって、本発明のガスセンサによれば、Ｃｒの欠乏層の形成に伴うプロテクタの強度低下を抑制できる。

【発明の効果】

【0019】

本発明のガスセンサによれば、高温環境下でのプロテクタの耐酸化性に優れると共に、冷熱サイクルの生じる環境下でもプロテクタの脱落を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態の全領域空燃比センサの全体構成を示す断面図である。

【図2】プロテクタに用いるＦｅ−Ｃｒ合金材料の各成分の含有量をまとめた表である。

【図3】第２実施形態の酸素センサの全体構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

【0022】

［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１は、本発明を適用した実施形態の全領域空燃比センサ２（以下、空燃比センサ２ともいう）の全体構成を示す断面図である。

【0023】

空燃比センサ２は、ガスセンサの一種であって、例えば、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、内燃機関の排気管に装着される。また、空燃比センサ２は、測定対象となる排ガス（被測定ガス）中の酸素（特定ガス）を検出するガス検出素子（ガスセンサ素子）を備えて構成される。

【0024】

空燃比センサ２は、ハウジング３８と、ガス検出素子４と、プロテクタ４２と、セラミックスリーブ６と、絶縁コンタクト部材６６と、５個の接続端子１０と、を備えている。
ハウジング３８は、排気管に固定するためのネジ部３９が外表面に形成された筒状の部材であり、ＳＵＳ４３０で構成されている。ガス検出素子４は、軸線方向（空燃比センサ２の長手方向：図中上下方向）に延びる板状形状である。プロテクタ４２は、ガス検出素子４の先端部周囲を覆うようにハウジング３８の先端側外周に固定された有底筒状の部材である。セラミックスリーブ６は、ガス検出素子４の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状の部材である。絶縁コンタクト部材６６は、軸線方向に貫通するコンタクト挿通孔６８の内壁面がガス検出素子４の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される。５個の接続端子１０は、ガス検出素子４と絶縁コンタクト部材６６との間に配置される金属部材である。

【0025】

ガス検出素子４は、軸線方向に延びる板状形状をなし、測定対象となるガスに向けられる先端側（図中下方）に保護層に覆われた検出部８が形成され、後端側（図中上方）の外表面のうち表裏の位置関係となる第１板面２１および第２板面２３に電極端子部３０，３１，３２，３４，３６が形成されている。ガス検出素子４は、特定ガスが検出部８に接触すると、特定ガスの濃度等に応じたセンサ出力信号を電極端子部から外部に出力する。

【0026】

接続端子１０は、ガス検出素子４と絶縁コンタクト部材６６との間に配置されることで、ガス検出素子４の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６にそれぞれ電気的に接続される。また、接続端子１０は、外部からセンサの内部に配設されるリード線４６にも電気的に接続されており、リード線４６が接続される外部機器と電極端子部３０，３１，３２，３４，３６との間に流れる電流の電流経路を形成する。

【0027】

ハウジング３８は、軸線方向に貫通する貫通孔５４を有し、貫通孔５４の径方向内側に突出する棚部５２を有する略筒状形状に構成されている。ハウジング３８は、検出部８を貫通孔５４の先端側外部に配置し、電極端子部３０，３１，３２，３４，３６を貫通孔５４の後端側外部に配置する状態で、貫通孔５４に挿通されたガス検出素子４を保持する。棚部５２は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパ面として形成されている。

【0028】

ハウジング３８の貫通孔５４の内部には、ガス検出素子４の径方向周囲を取り囲む状態で、環状形状のセラミックホルダ５１、粉末充填層５３，５６（以下、滑石リング５３，５６ともいう）、および上述のセラミックスリーブ６が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。

【0029】

セラミックスリーブ６とハウジング３８の後端部４０との間には、加締パッキン５７が配置されている。ハウジング３８の後端部４０は、加締パッキン５７を介してセラミックスリーブ６を先端側に押し付けるように、加締められている。

【0030】

セラミックホルダ５１とハウジング３８の棚部５２との間には、気密性を維持するための金属ホルダ５８が配置されている。金属ホルダ５８は、滑石リング５３やセラミックホルダ５１を保持する機能も有している。

【0031】

つまり、ハウジング３８は、検出部８を先端から突き出させた状態でガス検出素子４の径方向周囲を取り囲む構成である。
ガス検出素子４は、軸線方向に延びる板状形状に形成された素子部と、同じく軸線方向に延びる板状形状に形成されたヒータとが積層されて、長方形状の軸断面を有する板状形状に形成されている。なお、空燃比センサ２として用いられるガス検出素子４は従来公知のものであるため、その内部構造等の詳細な説明は省略する。

【0032】

ガス検出素子４は、図１に示すように、先端側（図１における下方）の検出部８がハウジング３８の先端より突出すると共に、後端側の電極端子部３０，３１，３２，３４，３６がハウジング３８の後端より突出した状態で、ハウジング３８の内部に固定される。

【0033】

そして、ハウジング３８の後端側外周には、外筒４４が固定されている。外筒４４の後端側（図１における上方）の開口部には、ガス検出素子４の各電極端子部３０，３１，３２，３４，３６とそれぞれ電気的に接続される５本のリード線４６（図１では３本が図示）が挿通されるリード線挿通孔６１が形成されたグロメット５０が配置されている。

【0034】

また、ハウジング３８の後端部４０より突出されたガス検出素子４の後端側（図１における上方）には、絶縁コンタクト部材６６が配置される。なお、この絶縁コンタクト部材６６は、ガス検出素子４の後端側の表面に形成される電極端子部３０，３１，３２，３４，３６の周囲に配置されている。

【0035】

［１−２．プロテクタの構成］
プロテクタ４２は、複数のガス流通口８４を有する有底筒状に形成されており、ガス検出素子４の突出部分を覆う状態で、ハウジング３８の先端側（図１における下方）外周に取り付けられている。プロテクタ４２とハウジング３８との接合部４３は、溶接等により形成される。

【0036】

プロテクタ４２は、筒状の側壁８２と、側壁８２の先端側に設けられる底壁８３と、を有して構成される。プロテクタ４２は、側壁８２に複数（本実施形態では、８個）のガス流通口８４を備えて構成されている。プロテクタ４２は、底壁８３において、被測定ガスをプロテクタ４２の内部から外部に排出するための底壁流通口８５を備えて構成されている。

【0037】

プロテクタ４２は、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉの含有量が２．６０［ｗｔ％］のＦｅ−Ｃｒ合金材料で構成されている。
また、このＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｃｒの含有量が１８．０［ｗｔ％］である。さらに、このＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｎｂを含有しており、Ｎｂの含有量が０．３５［ｗｔ％］である。

【0038】

さらに、このＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｃを含有しており、Ｃの含有量は０．０３０［ｗｔ％］である。このＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｍｎを含有しており、Ｍｎの含有量は１．００［ｗｔ％］である。このＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｐを含有しており、Ｐの含有量は０．０４０［ｗｔ％］である。このＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｓを含有しており、Ｓの含有量は０．０３０［ｗｔ％］である。

【0039】

ここで、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉの含有量が２．６０［ｗｔ％］のＦｅ−Ｃｒ合金材料は、６５０〜９００［℃］の高温環境下においても、酸化減量が生じ難い特性がある。
このため、このプロテクタ４２は、高温環境下においても、酸化減量が生じ難いため、酸化減量に起因してハウジング３８から脱落する可能性が低くなる。つまり、このプロテクタ４２は、高温環境下での耐酸化性に優れている。

【0040】

次に、このＦｅ−Ｃｒ合金材料は、２０〜６５０℃の温度範囲における平均熱膨張係数が１１．５［１０^−６／℃］である。
ハウジング３８を構成するＳＵＳ４３０は、２０〜６５０℃の温度範囲における平均熱膨張係数が１１．９［１０^−６／℃］である。

【0041】

このことから、プロテクタ４２の熱膨張係数αとハウジング３８の熱膨張係数βとの差分値の絶対値（＝｜α−β｜）は「０．４［１０^−６／℃］」（＝１１．５−１１．９［１０^−６／℃］）である。つまり、プロテクタ４２およびハウジング３８は互いの熱膨張係数の差が小さい。このため、ガスセンサ使用時の冷熱サイクル（高温と低温との温度変化の繰り返し）によってプロテクタ４２とハウジング３８との接合部４３に生じる応力を小さく抑えることができる。

【0042】

これにより、本実施形態においては、冷熱サイクルによって、プロテクタ４２とハウジング３８との接合部４３に剥がれやクラックなどが生じるのを抑制できる。
［１−３．効果］
以上説明したように、本実施形態の全領域空燃比センサ２においては、プロテクタ４２は、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉの含有量が２．６０［ｗｔ％］のＦｅ−Ｃｒ合金材料で構成されている。

【0043】

ここで、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉの含有量が２．６０［ｗｔ％］のＦｅ−Ｃｒ合金材料は、６５０〜９００［℃］の高温環境下においても、酸化減量が生じ難い特性がある。
このため、このプロテクタ４２は、高温環境下においても、酸化減量が生じ難いため、酸化減量に起因してハウジング３８から脱落する可能性が低くなる。つまり、このプロテクタ４２は、高温環境下での耐酸化性に優れている。

【0044】

また、上述の通り、プロテクタ４２の熱膨張係数αとハウジング３８の熱膨張係数βとの差分値の絶対値（＝｜α−β｜）は「０．４［１０^−６／℃］」であり、プロテクタ４２およびハウジング３８は互いの熱膨張係数の差が小さい。このため、ガスセンサ使用時の冷熱サイクル（高温と低温との温度変化の繰り返し）によってプロテクタ４２とハウジング３８との接合部４３に生じる応力を小さく抑えることができる。

【0045】

これにより、本実施形態においては、冷熱サイクルによって、プロテクタ４２とハウジング３８との接合部４３に剥がれやクラックなどが生じるのを抑制できる。
よって、本実施形態の全領域空燃比センサ２によれば、高温環境下でのプロテクタ４２の耐酸化性に優れると共に、冷熱サイクルの生じる環境下でもハウジング３８からのプロテクタ４２の脱落を抑制できる。

【0046】

次に、空燃比センサ２においては、プロテクタ４２のＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｃｒの含有量が１８．０［ｗｔ％］である。
このようにＣｒの含有量が特定されたＦｅ−Ｃｒ合金材料は、６５０〜９００［℃］の高温環境下においても、強度を維持することができる。つまり、このような材料で構成されたプロテクタ４２は、高温環境下での強度維持に優れている。

【0047】

次に、空燃比センサ２においては、プロテクタ４２のＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｎｂを含有しており、Ｎｂの含有量が０．３５［ｗｔ％］である。
このようにＮｂの含有量が特定されたＦｅ−Ｃｒ合金材料は、Ｃｒと炭素との結合によってＣｒの欠乏層が生じるのを抑制できる。つまり、このような材料で構成されたプロテクタは、Ｃｒの欠乏層が形成されることに伴う強度低下を抑制できる。

【0048】

［１−４．特許請求の範囲との対応関係］
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
全領域空燃比センサ２（空燃比センサ２）がガスセンサの一例に相当し、ハウジング３８が主体金具の一例に相当し、排ガスが被測定ガスの一例に相当し、酸素が特定ガスの一例に相当する。

【0049】

［３．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

【0050】

例えば、上記実施形態では、Ｆｅ−Ｃｒ合金材料に含有される各成分の含有量が特定されているが、各成分の含有量は上記数値に限定されることはない。つまり、ガスセンサの用途や設置環境などの各種条件に応じて、適切な数値に設定することができる。

【0051】

具体的には、Ｆｅ−Ｃｒ合金材料におけるＳｉの含有量は、２．０〜３．０［ｗｔ％］の範囲で任意の数値を設定できる。また、Ｓｉの含有量は、２．４０〜２．８０［ｗｔ％］の範囲で設定することで、より確実に耐酸化性に優れたプロテクタを実現できる。

【0052】

また、Ｆｅ−Ｃｒ合金材料においては、Ｃｒの含有量は１７．５〜１８．５［ｗｔ％］の範囲で任意の数値を設定でき、Ｎｂの含有量は０．２０〜０．５０［ｗｔ％］の範囲で任意の数値を設定できる。

【0053】

さらに、上記実施形態では、Ｆｅ−Ｃｒ合金材料がＣ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓを含有する形態について説明したが、Ｆｅ−Ｃｒ合金材料はＣ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓを含有しない形態であってもよい。

【0054】

また、Ｆｅ−Ｃｒ合金材料がＣ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓを含有する場合、各成分の含有量は上記数値に限られることはない。例えば、Ｃの含有量は０．０３０［ｗｔ％］以下であればよく、Ｍｎの含有量は１．００［ｗｔ％］以下であればよく、Ｐの含有量は０．０４０［ｗｔ％］以下であればよく、Ｓの含有量は０．０３０［ｗｔ％］以下であればよい。

【0055】

プロテクタに用いるＦｅ−Ｃｒ合金材料の各成分の含有量について、上述した数値範囲をまとめた表を図２に示す。なお、Ｓｉの含有量については、より確実に優れた耐酸化性を発揮できる数値範囲（２．４０〜２．８０［ｗｔ％］）を記載している。

【0056】

次に、上記実施形態では、プロテクタとして、一重構造のプロテクタについて説明したが、プロテクタはこのような形態に限定されることはない。例えば、プロテクタは、外側筒状部材と内側筒状部材とを備えた二重構造のプロテクタであってもよい。あるいは、外側筒状部材と中間筒状部材と内側筒状部材とを備える三重構造のプロテクタであっても良い。

【0057】

また、ガス検出素子は、上述のような板状形状に限られることはなく、有底筒状形状のガス検出素子であってもよい。
ここで、第２実施形態として、二重構造のプロテクタ１４２と、有底筒状形状の筒型検出素子１０４と、を備えるガスセンサ１０１（酸素センサ１０１）について簡単に説明する。なお、酸素センサ１０１は、例えば、内燃機関の排ガス中の酸素を検出する用途に用いられる。

【0058】

ガスセンサ１０１（酸素センサ１０１）の全体構成を表す断面図を、図３に示す。
酸素センサ１０１は、図に示すように、有底筒状の筒型検出素子１０４と、ハウジング１３８と、プロテクタ１４２と、を備えている。

【0059】

筒型検出素子１０４は、ジルコニアを主成分とする固体電解質体により構成されており、軸線方向に延びて先端（図の下側）が閉じた有底筒状に形成されている。筒型検出素子１０４は、被測定ガスに接触する検出部１０８を先端に有している。筒型検出素子１０４は、自身の内部に配置される棒状のセラミックヒータ１０３によって加熱されることで、酸素（特定ガス）を検出可能な活性化状態となる。

【0060】

ハウジング１３８は、検出部１０８を先端から突き出させた状態で筒型検出素子１０４の径方向周囲を取り囲むとともに、酸素センサ１０１の内部構造物を収容する。また、ハウジング１３８は、酸素センサ１０１を排気管等の取付部に固定するために備えられている。

【0061】

プロテクタ１４２は、筒型検出素子１０４の検出部１０８を覆うように、ハウジング１３８に固定されている。プロテクタ１４２は、有底筒状の外側筒状部材１８１と、外側筒状部材１８１の内側に配置された有底筒状の内側筒状部材１９１と、を備えた二重構造に形成されている。プロテクタ１４２とハウジング１３８との接合部１４３は、溶接等により形成される。

【0062】

プロテクタ１４２の外側筒状部材１８１および内側筒状部材１９１は、それぞれ、第１実施形態のプロテクタ４２と同様の材料で構成されている。
このため、酸素センサ１０１は、第１実施形態の全領域空燃比センサ２と同様に、高温環境下でのプロテクタ１４２の耐酸化性に優れると共に、冷熱サイクルの生じる環境下でもハウジング１３８からのプロテクタ１４２の脱落を抑制できる。

【0063】

ここで、特許請求の範囲と第２実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
酸素センサ１０１がガスセンサの一例に相当し、筒型検出素子１０４がガス検出素子の一例に相当し、ハウジング１３８が主体金具の一例に相当し、排ガスが被測定ガスの一例に相当し、酸素が特定ガスの一例に相当する。

【符号の説明】

【0064】

２…全領域空燃比センサ（空燃比センサ）、４…ガス検出素子、８…検出部、３８…ハウジング、４２…プロテクタ、４３…接合部、１０１…ガスセンサ（酸素センサ）、１０４…筒型検出素子、１０８…検出部、１３８…ハウジング、１４２…プロテクタ、１４３…接合部、１８１…外側筒状部材、１９１…内側筒状部材

【図1】

【図2】

【図3】