特許 6654516 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】6654516

(24)【登録日】2020年2月3日

(45)【発行日】2020年2月26日

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20200217BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20200217BHJP

   G01N 27/00 20060101ALN20200217BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/409 100

   G01N27/416 331

   !G01N27/00 K

【請求項の数】8

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-121005(P2016-121005)

(22)【出願日】2016年6月17日

(65)【公開番号】特開2017-223619(P2017-223619A)

(43)【公開日】2017年12月21日

【審査請求日】2019年2月19日

(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】足立 洋介

(72)【発明者】

【氏名】石川 哲也

(72)【発明者】

【氏名】田中 純平

【審査官】 櫃本 研太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１８１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１９２９４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／２２３１１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２４５８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３０４７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３８５８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４０６−２７／４１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定ガスを導入するガス導入口を有し、該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの所定のガス濃度を検出可能なセンサ素子と、
前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口が内部に配置されるセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口が配設された内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された外側保護カバーと、
を備え、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の被測定ガスの流路の少なくとも一部である第１ガス室を形成しており、
前記内側保護カバーは、該素子室入口のうち前記第１ガス室側の開口部である第１外側開口部と、前記センサ素子の後端から前記先端に向かう方向を先端方向として、該素子室入口のうち前記センサ素子室側の開口部であり該第１外側開口部よりも該先端方向に位置する素子側開口部と、該素子室入口のうち該第１外側開口部から該素子側開口部までの前記被測定ガスの経路の途中と前記第１ガス室側とを連通させて前記外側入口から前記第１外側開口部を経由した前記ガス導入口までの被測定ガスの最短経路よりも短い経路が存在するように配設された第２外側開口部と、を有する前記素子室入口を形成している、
ガスセンサ。

【請求項2】

前記第２外側開口部は、前記外側入口の延長上の領域に開口していない、
請求項１に記載のガスセンサ。

【請求項3】

前記外側保護カバーは、側部と底部とを有する円筒状の胴部を有し、
前記外側入口は、前記外側保護カバーの前記胴部の底部に配設された縦孔を有し、
前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に前記縦孔，前記第２外側開口部，及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該外側保護カバーの径方向を見たときに、該投影した前記縦孔と前記第２外側開口部とが重複していない、
請求項１又は２に記載のガスセンサ。

【請求項4】

前記外側保護カバーは、側部と底部とを有する円筒状の胴部を有し、該側部には前記外側入口が配設されていない、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサ。

【請求項5】

前記内側保護カバーは、前記素子側開口部が前記先端方向に向けて開口するように該素子室入口を形成している、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサ。

【請求項6】

前記内側保護カバーは、前記センサ素子を囲む第１円筒部と、該第１円筒部よりも大径の第２円筒部と、を有しており、
前記第１円筒部及び前記第２円筒部は、該第１円筒部の外周面と該第２円筒部の内周面との間の筒状の隙間のうち前記第１ガス室側の開口部として前記第１外側開口部を形成し、該筒状の隙間のうち前記センサ素子室側の開口部として前記素子側開口部を形成しており、
前記第２円筒部は、前記筒状の隙間と前記第１ガス室側とを連通させる前記第２外側開口部を有している、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサ。

【請求項7】

前記内側保護カバーは、前記センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口を有しており、
前記外側保護カバーは、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口を有しており、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側出口と前記素子室出口との間の被測定ガスの流路の少なくとも一部であり前記第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室を形成している、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のガスセンサ。

【請求項8】

前記外側保護カバーは、前記外側入口が配設された円筒状の胴部と、前記外側出口が配設され該胴部よりも内径の小さい有底筒状の先端部と、を有し、該先端部は該胴部よりも該先端方向側に位置しており、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、該外側保護カバーの前記胴部と該内側保護カバーとの間の空間として前記第１ガス室を形成し、該外側保護カバーの前記先端部と該内側保護カバーとの間の空間として前記第２ガス室を形成している、
請求項７に記載のガスセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスセンサに関する。

【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センサが知られている。例えば、特許文献１には、外側ガス孔が形成された外側保護カバーと、外側保護カバーとセンサ素子との間に配置されセンサ素子の先端を覆う有底筒状の内側保護カバーと、を備えたガスセンサが記載されている。特許文献１では、内側保護カバーが、外側ガス孔からセンサ素子のガス導入口に達するまでの被測定ガスの経路中に、センサ素子の後端側から先端側へ向かい且つガス導入口の配置された空間に開口しているガス流路を形成している。これにより、ガス濃度検出の応答性とセンサ素子の保温性とを両立できることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１９２９４５号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ガス濃度検出の応答性は、ガスセンサの周辺を流れる被測定ガスの流速によっても変化し、流速が低い場合（例えば４ｍ／ｓ以下）では応答性が低下しやすいという問題があった。

【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、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明のガスセンサは、
被測定ガスを導入するガス導入口を有し、該ガス導入口から内部に流入した該被測定ガスの所定のガス濃度を検出可能なセンサ素子と、
前記センサ素子の先端及び前記ガス導入口が内部に配置されるセンサ素子室を内側に有し、該センサ素子室への入口である１以上の素子室入口が配設された内側保護カバーと、
前記被測定ガスの外部からの入口である１以上の外側入口が配設され、前記内側保護カバーの外側に配設された外側保護カバーと、
を備え、
前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側入口と前記素子室入口との間の被測定ガスの流路の少なくとも一部である第１ガス室を形成しており、
前記内側保護カバーは、該素子室入口のうち前記第１ガス室側の開口部である第１外側開口部と、前記センサ素子の後端から前記先端に向かう方向を先端方向として、該素子室入口のうち前記センサ素子室側の開口部であり該第１外側開口部よりも該先端方向に位置する素子側開口部と、該素子室入口のうち該第１外側開口部から該素子側開口部までの前記被測定ガスの経路の途中と前記第１ガス室側とを連通させて前記外側入口から前記第１外側開口部を経由した前記ガス導入口までの被測定ガスの最短経路よりも短い経路が存在するように配設された第２外側開口部と、を有する前記素子室入口を形成している、
ものである。

【0008】

このガスセンサでは、ガスセンサの周囲を流れる被測定ガスは、外側保護カバーの外側入口から流入し、第１ガス室及び素子室入口を通ってセンサ素子のガス導入口に到達する。このとき、被測定ガスが素子室入口を通過する流路としては、第１外側開口部を経由する流路と第２外側開口部を経由する流路とが存在する。そして、第２外側開口部は、外側入口から第１外側開口部を経由したガス導入口までの被測定ガスの最短経路よりも短い経路が存在するように配設されている。換言すると、外側入口から第１外側開口部を経由したガス導入口までの被測定ガスの最短経路長（第１最短経路長Ｐ１とも称する）よりも、外側入口から第２外側開口部を経由したガス導入口までの被測定ガスの最短経路長（第２最短経路長Ｐ２とも称する）の方が小さくなっている。このような第２外側開口部が存在することで、被測定ガスが低流速であっても、外側入口から流入した被測定ガスは第２外側開口部を経由してガス導入口に比較的短時間で到達できる。これにより、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減することができる。なお、被測定ガスの高流速時すなわち流量が多い場合には、第２外側開口部を経由する流路に加えて第１外側開口部を経由する流路が存在することで、素子室入口を通過する際に被測定ガスの流量や流速が減少しにくくなる。そのため、例えば第１外側開口部が存在しない場合と比べて、被測定ガスが高流速の場合の応答性の低下も低減できる。

【0009】

本発明のガスセンサにおいて、第２最短経路長Ｐ２は５．０ｍｍ以上１１．０ｍｍ以下であることが好ましい。第２最短経路長Ｐ２が１１．０ｍｍ以下では、低流速時の応答性の低下を低減する効果がより確実に得られる。また、第２最短経路長Ｐ２が５．０ｍｍ以上であることで、第２最短経路長Ｐ２が小さすぎることによる不具合を低減できる。このような不具合としては、例えば、外側入口１４４ａから流入した外部の被毒物質や水分がセンサ素子１１０に到達しやすくなることや、被測定ガスによりセンサ素子１１０が冷えやすくなることなどが挙げられる。また、第２最短経路長Ｐ２は１０．５ｍｍ以下が好ましく、１０．０ｍｍ以下がより好ましく、９．５ｍｍ以下がさらに好ましく、９．０ｍｍ以下が一層好ましく、８．５ｍｍ以下がより一層好ましい。第２最短経路長Ｐ２が小さいほど、低流速時の応答性の低下を低減する効果が高くなりやすい。第２最短経路長Ｐは６．０ｍｍ以上としてもよい。第１最短経路長Ｐ１は、第２最短経路長Ｐ２よりも大きければよいが、例えば１１．０ｍｍ超過としてもよく、１３．０ｍｍ以上としてもよく、２０．０ｍｍ以下としてもよい。また、第１最短経路長Ｐ１と第２最短経路長Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）は、３ｍｍ以上としてもよく、５ｍｍ以上としてもよく、６ｍｍ以上としてもよい。また、差（Ｐ１−Ｐ２）は、１０ｍｍ以下としてもよい。

【0010】

本発明のガスセンサにおいて、前記第２外側開口部は、前記外側入口の延長上の領域に開口していなくてもよい。こうすれば、外側入口から外側保護カバー内に水が侵入したとしても、その水は第２外側開口部内には到達しにくい。これにより、センサ素子に水が付着しにくくなり、センサ素子の保温性が向上する。

【0011】

本発明のガスセンサにおいて、前記外側保護カバーは、側部と底部とを有する円筒状の胴部を有し、前記外側入口は、前記外側保護カバーの前記胴部の底部に配設された縦孔を有し、前記外側保護カバーの中心軸に垂直な平面に前記縦孔，前記第２外側開口部，及び該中心軸を投影し、該投影した中心軸から該外側保護カバーの径方向を見たときに、該投影した前記縦孔と前記第２外側開口部とが重複していなくてもよい。こうすれば、外側入口が有する縦孔と第２外側開口部とが外側保護カバーの周方向に比較的離れて位置することになり、縦孔から外側保護カバー内に水が侵入したとしても、その水は第２外側開口部内には到達しにくい。これにより、センサ素子に水が付着しにくくなり、センサ素子の保温性が向上する。

【0012】

本発明のガスセンサにおいて、前記外側保護カバーは、側部と底部とを有する円筒状の胴部を有し、該側部には前記外側入口が配設されていなくてもよい。胴部の側部に外側入口が配設されていると、この外側入口から外側保護カバー内に水が侵入しやすくなる場合があるが、側部に外側入口が配設されていないことで、このような水の侵入量を低減できる。この場合において、前記外側入口は、前記底部と、前記側部と前記底部との境界の角部と、の少なくとも一方に配設されていてもよい。また、前記外側入口は、前記底部にのみ配設されていてもよいし、前記角部にのみ配設されていてもよい。

【0013】

本発明のガスセンサにおいて、前記内側保護カバーは、前記素子側開口部が前記先端方向に向けて開口するように該素子室入口を形成していてもよい。こうすれば、素子側開口部から流出した被測定ガスがセンサ素子の表面（ガス導入口以外の表面）に垂直に当たることを抑制したり、センサ素子の表面上を長い距離通過してからガス導入口に到達することを抑制したりできる。これにより、センサ素子の冷えを抑制できる。しかも、素子側開口部の開口の向きを調整することでセンサ素子の冷えを抑制しており、内側保護カバー内の被測定ガスの流量や流速を減らしているわけではないため、ガス濃度検出の応答性の低下も低減できる。これらにより、センサ素子の応答性と保温性とを両立することができる。ここで、「素子側開口部が前記先端方向に向けて開口する」とは、前記センサ素子の先端方向に平行に開口している場合と、前記センサ素子の後端側から先端側に向かうにつれて該センサ素子に近づくように先端方向から傾斜して開口している場合とを含む。

【0014】

本発明のガスセンサにおいて、前記内側保護カバーは、前記センサ素子を囲む第１円筒部と、該第１円筒部よりも大径の第２円筒部と、を有しており、前記第１円筒部及び前記第２円筒部は、該第１円筒部の外周面と該第２円筒部の内周面との間の筒状の隙間のうち前記第１ガス室側の開口部として前記第１外側開口部を形成し、該筒状の隙間のうち前記センサ素子室側の開口部として前記素子側開口部を形成しており、前記第２円筒部は、前記筒状の隙間と前記第１ガス室側とを連通させる前記第２外側開口部を有していてもよい。

【0015】

本発明のガスセンサにおいて、前記内側保護カバーは、前記センサ素子室からの出口である１以上の素子室出口を有しており、前記外側保護カバーは、前記被測定ガスの外部への出口である１以上の外側出口を有しており、前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、両者の間の空間として、前記外側出口と前記素子室出口との間の被測定ガスの流路の少なくとも一部であり前記第１ガス室と直接には連通していない第２ガス室を形成していてもよい。この場合において、前記外側保護カバーは、前記外側入口が配設された円筒状の胴部と、前記外側出口が配設され該胴部よりも内径の小さい有底筒状の先端部と、を有し、該先端部は該胴部よりも該先端方向側に位置しており、前記外側保護カバー及び前記内側保護カバーは、該外側保護カバーの前記胴部と該内側保護カバーとの間の空間として前記第１ガス室を形成し、該外側保護カバーの前記先端部と該内側保護カバーとの間の空間として前記第２ガス室を形成していてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】配管２０へのガスセンサ１００の取り付け状態の概略説明図。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図。

【図3】図２のＢ−Ｂ断面図。

【図4】図３のＣ−Ｃ断面図。

【図5】図３の外側保護カバー１４０のＣ−Ｃ断面図。

【図6】図３のＤ視図。

【図7】図３の素子室入口１２７周辺を拡大した部分断面図。

【図8】縦孔１４４ｃの存在領域Ｂ１と第２外側開口部１２８ｂの存在領域Ｂ２とを示す説明図。

【図9】図４における第１最短経路長Ｐ１の経路に沿ったＥ−Ｅ断面の一部を拡大した断面図。

【図10】第２最短経路長Ｐ２の経路に沿ったＦ−Ｆ断面の位置を示す断面図。

【図11】図１０のＦ−Ｆ断面の一部を拡大した断面図。

【図12】外側保護カバー１４０が横孔１４４ｂ，１４７ｂを有する場合の断面図。

【図13】外側保護カバー１４０が横孔１４４ｂ，１４７ｂを有する場合の斜視図。

【図14】外側出口１４７ａが角孔１４７ｄを有する場合の断面図。

【図15】変形例の素子室入口２２７を示す断面図。

【図16】変形例のガスセンサ３００の縦断面図。

【図17】実験例１，２についての流速Ｖ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】

【0017】

次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は配管２０へのガスセンサ１００の取り付け状態の概略説明図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。図４は、図３のＣ−Ｃ断面図である。図５は、図３の外側保護カバー１４０のＣ−Ｃ断面図である。なお、図５は、図４から第１円筒部１３４，第２円筒部１３６，先端部１３８及びセンサ素子１１０を除いた図に相当する。図６は、図３のＤ視図である。図７は、図３の素子室入口１２７周辺を拡大した部分断面図である。

【0018】

図１に示すように、ガスセンサ１００は車両のエンジンからの排気経路である配管２０内に取り付けられており、エンジンから排出された被測定ガスとしての排気ガスに含まれるＮＯｘやＯ₂等のガス成分のうち少なくともいずれか１つの濃度を検出するようになっている。このガスセンサ１００は、図２に示すように、ガスセンサ１００の中心軸が配管２０内の被測定ガスの流れに垂直な状態で配管２０内に固定されている。なお、ガスセンサ１００の中心軸が配管２０内の被測定ガスの流れに垂直且つ鉛直方向に対して所定の角度（例えば４５°）だけ傾いた状態で配管２０内に固定されていてもよい。

【0019】

ガスセンサ１００は、図３に示すように、被測定ガス中の所定のガス濃度を検出する機能を有するセンサ素子１１０と、このセンサ素子１１０を保護する保護カバー１２０とを備えている。また、ガスセンサ１００は、金属製のハウジング１０２及び外周面におねじが設けられた金属製のナット１０３を備えている。ハウジング１０２は配管２０に溶接され内周面にめねじが設けられた固定用部材２２内に挿入されており、さらにナット１０３が固定用部材２２内に挿入されることでハウジング１０２が固定用部材２２内に固定されている。これにより、ガスセンサ１００が配管２０内に固定されている。なお、配管２０内の被測定ガスの流れる向きは、図３における左から右に向かう方向である。

【0020】

センサ素子１１０は、細長な長尺の板状体形状の素子であり、ジルコニア（ＺｒＯ₂）等の酸素イオン伝導性固体電解質層を複数積層した構造を有している。センサ素子１１０は、被測定ガスを自身の内部に導入するガス導入口１１１を有しており、ガス導入口１１１から内部に流入した被測定ガスの所定のガス濃度（ＮＯｘやＯ₂等の濃度）を検出可能に構成されている。本実施形態では、ガス導入口１１１は、センサ素子１１０の先端面（図３におけるセンサ素子１１０の下面）に開口しているものとした。センサ素子１１０は、センサ素子１１０を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒーターを内部に備えている。このようなセンサ素子１１０の構造やガス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。センサ素子１１０は、先端（図３の下端）及びガス導入口１１１がセンサ素子室１２４内に配置されている。なお、センサ素子１１０の後端から先端に向かう方向（図３の下方向）を先端方向と称する。

【0021】

また、センサ素子１１０は、表面の少なくとも一部を覆う多孔質保護層１１０ａを備えている。本実施形態では、多孔質保護層１１０ａは、センサ素子１１０の６つの表面のうち５面に形成されて、センサ素子室１２４内に露出した表面のほとんどを覆っている。具体的には、多孔質保護層１１０ａは、センサ素子１１０のうちガス導入口１１１が形成された先端面（図３の下面）を全て覆っている。また、多孔質保護層１１０ａは、センサ素子１１０の先端面に接続される４つの表面（図４のセンサ素子１１０における上下左右の面）のうちセンサ素子１１０の先端面に近い側を覆っている。多孔質保護層１１０ａは、例えば、被測定ガス中の水分等が付着してセンサ素子１１０にクラックが生じるのを抑制する役割を果たす。また、多孔質保護層１１０ａは、被測定ガスに含まれるオイル成分等がセンサ素子１１０の表面の図示しない電極等に付着するのを抑制する役割を果たす。多孔質保護層１１０ａは、例えばアルミナ多孔質体、ジルコニア多孔質体、スピネル多孔質体、コージェライト多孔質体，チタニア多孔質体、マグネシア多孔質体などの多孔質体からなる。多孔質保護層１１０ａは、例えばプラズマ溶射，スクリーン印刷，ディッピングなどにより形成することができる。なお、多孔質保護層１１０ａは、ガス導入口１１１も覆っているが、多孔質保護層１１０ａが多孔質体であるため、被測定ガスは多孔質保護層１１０ａの内部を流通してガス導入口１１１に到達可能である。特にこれに限定するものではないが、多孔質保護層１１０ａの厚さは例えば１００μｍ〜７００μｍである。

【0022】

保護カバー１２０は、センサ素子１１０の周囲を取り囲むように配置されている。この保護カバー１２０は、センサ素子１１０の先端を覆う有底筒状の内側保護カバー１３０と、内側保護カバー１３０を覆う有底筒状の外側保護カバー１４０とを有している。また、内側保護カバー１３０と外側保護カバー１４０とに囲まれた空間として第１ガス室１２２，第２ガス室１２６が形成され、内側保護カバー１３０に囲まれた空間としてセンサ素子室１２４が形成されている。なお、ガスセンサ１００，センサ素子１１０，内側保護カバー１３０，外側保護カバー１４０の中心軸は同軸になっている。保護カバー１２０は、金属（例えばステンレス鋼）で形成されている。

【0023】

内側保護カバー１３０は、第１部材１３１と、第２部材１３５と、を備えている。第１部材１３１は、円筒状の大径部１３２と、円筒状で大径部１３２よりも径の小さい第１円筒部１３４と、大径部１３２と第１円筒部１３４とを接続する段差部１３３と、を有している。第１円筒部１３４は、センサ素子１１０の周囲を囲んでいる。第２部材１３５は、第１円筒部１３４よりも径が大きい第２円筒部１３６と、第２円筒部１３６よりもセンサ素子１１０の先端方向（図３の下方向）に位置し円錐台を逆さにした形状の先端部１３８と、第２円筒部１３６と先端部１３８とを接続する接続部１３７と、を有している。また、先端部１３８の底面の中心には、センサ素子室１２４と第２ガス室１２６とに通じ、センサ素子室１２４からの被測定ガスの出口である円形の素子室出口１３８ａ（内側ガス孔とも称する）が１つ形成されている。素子室出口１３８ａの径は、特に限定するものではないが、例えば０．５ｍｍ〜２．６ｍｍである。素子室出口１３８ａは、ガス導入口１１１よりもセンサ素子１１０の先端方向（図３の下方向）の位置に形成されている。換言すると、素子室出口１３８ａは、センサ素子１１０の後端（図３におけるセンサ素子１１０の図示しない上端）から見てガス導入口１１１よりも遠く（図３の下方向）に位置している。

【0024】

大径部１３２，第１円筒部１３４，第２円筒部１３６，先端部１３８は中心軸が同一である。大径部１３２は、ハウジング１０２に内周面が当接しており、これにより第１部材１３１がハウジング１０２に固定されている。第２部材１３５は、接続部１３７の外周面が外側保護カバー１４０の内周面と当接しており溶接などにより固定されている。なお、先端部１３８の外径を外側保護カバー１４０の先端部１４６の内径よりわずかに大きく形成し、先端部１３８を先端部１４６内に圧入することで、第２部材１３５を固定してもよい。

【0025】

第２円筒部１３６の内周面には、第１円筒部１３４の外周面に向けて突出してこの外周面に接している複数の突出部１３６ａが形成されている。図４に示すように、突出部１３６ａは３個設けられ、第２円筒部１３６の内周面の周方向に沿って均等に配置されている。突出部１３６ａは、略半球形状に形成されている。このような突出部１３６ａが設けられていることで、突出部１３６ａによって第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との位置関係が固定されやすくなっている。なお、突出部１３６ａは、第１円筒部１３４の外周面を径方向内側に向けて押圧していることが好ましい。こうすれば、突出部１３６ａによって第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との位置関係をより確実に固定できる。なお、突出部１３６ａは、３個に限らず２個や４個以上としてもよい。なお、第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との固定が安定化しやすいため、突出部１３６ａは３個以上とすることが好ましい。

【0026】

この内側保護カバー１３０には、センサ素子室１２４への被測定ガスの入口である素子室入口１２７（図３，４，７参照）が配設されている。素子室入口１２７は、第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との間の筒状の隙間（ガス流路）を含んでいる。素子室入口１２７は、外側入口１４４ａの配置された空間である第１ガス室１２２側の開口部である第１外側開口部１２８ａと、第１外側開口部１２８ａと同じく第１ガス室１２２側の開口部である第２外側開口部１２８ｂと、ガス導入口１１１の配置された空間であるセンサ素子室１２４側の開口部である素子側開口部１２９と、を有している。

【0027】

第１外側開口部１２８ａは、第１円筒部１３４と第２円筒部１３６との間の筒状の隙間のうち第１ガス室１２２側の端部（図３，７では上端）の開口である。第１外側開口部１２８ａは、素子側開口部１２９よりもセンサ素子１１０の後端側（図３の上側）に形成されている。換言すると、素子側開口部１２９は第１外側開口部１２８ａよりも先端方向に位置している。そのため、外側入口１４４ａからガス導入口１１１に達するまでの被測定ガスの経路中で、素子室入口１２７のうち第１外側開口部１２８ａを経由して素子側開口部１２９に向かう流路は、センサ素子１１０の後端側（図３の上側）から先端側（図３の下側）へ向かう流路となっている。また、第１外側開口部１２８ａを経由して素子側開口部１２９に向かう流路は、センサ素子１１０の後端−先端方向に平行な流路（図３における上下方向の流路）となっている。

【0028】

第２外側開口部１２８ｂは、第２円筒部１３６の周方向に沿って等間隔に配設された複数（本実施形態では６個）の横孔である（図４参照）。第２外側開口部１２８ｂは、第２円筒部１３６に配設され、第２円筒部１３６の外周面から内周面までを貫通している。この第２外側開口部１２８ｂは、円形（真円）に開けられた孔である。この第２外側開口部１２８ｂの各々の径は、特に限定するものではないが、例えば１ｍｍ〜２ｍｍである。なお、本実施形態では、複数の第２外側開口部１２８ｂの径はいずれも同じ値とした。また、第２外側開口部１２８ｂの合計断面積は、例えば１ｍｍ²以上４ｍｍ²以下である。第２外側開口部１２８ｂの各々の断面積は、第２外側開口部１２８ｂを通過する被測定ガスの向き（本実施形態では第２円筒部１３６の外周面から中心軸に向かう方向）に垂直な方向の面積とする。第２外側開口部１２８ｂは、素子室入口１２７のうち第１外側開口部１２８ａから素子側開口部１２９までの被測定ガスの経路（筒状の隙間）の途中と第１ガス室１２２側とを連通させている。そのため、第１外側開口部１２８ａから素子室入口１２７に流入した被測定ガスと、第２外側開口部１２８ｂから素子室入口１２７に流入した被測定ガスとは、合流して素子側開口部１２９から流出するようになっている。第２外側開口部１２８ｂは、素子側開口部１２９よりもセンサ素子１１０の後端側に形成されている。そのため、外側入口１４４ａからガス導入口１１１に達するまでの被測定ガスの経路中で、素子室入口１２７のうち第２外側開口部１２８ｂを経由して素子側開口部１２９に向かう流路は、センサ素子１１０の後端側（図３の上側）から先端側（図３の下側）へ向かう流路となっている。第２外側開口部１２８ｂは、第１外側開口部１２８ａよりも外側入口１４４ａに近い位置に配置されている。すなわち、複数の外側入口１４４ａのうち第２外側開口部１２８ｂに最も近い外側入口１４４ａ（ここでは縦孔１４４ｃ）と第２外側開口部１２８ｂとの最短距離は、複数の外側入口１４４ａのうち第１外側開口部１２８ａに最も近い外側入口１４４ａ（ここでは縦孔１４４ｃ）と第１外側開口部１２８ａとの最短距離よりも小さい値になっている。

【0029】

素子側開口部１２９は、ガス導入口１１１からの距離Ａ１（図７参照）が−１．５ｍｍ以上の位置に形成されていることが好ましい。距離Ａ１は０ｍｍ以上としてもよいし、１．５ｍｍ超過としてもよい。なお、距離Ａ１は、センサ素子１１０の後端−先端方向（図３の上下方向）の距離であり、先端から後端へ向かう方向（図３の上方向）を正とする。また、距離Ａ１は、センサ素子１１０の後端−先端方向で、ガス導入口１１１の開口の端部のうち最も素子側開口部１２９に近い部分と、素子側開口部１２９の端部のうち最もガス導入口１１１に近い部分と、の距離とする。なお、図３においてガス導入口がセンサ素子１１０の側面に開口する横穴であり、ガス導入口の開口の上端と下端との間に素子側開口部１２９が位置するときには、距離Ａ１は値０ｍｍとする。距離Ａ１の上限は内側保護カバー１３０やセンサ素子室１２４の形状によって定まる。特に限定するものではないが、距離Ａ１は７．５ｍｍ以下としてもよいし、５ｍｍ以下としてもよいし、２ｍｍ以下としてもよい。

【0030】

また、素子側開口部１２９は、センサ素子１１０から距離Ａ２（図７参照）の位置に形成されている。なお、距離Ａ２は、センサ素子１１０の先端−後端方向に垂直な方向の距離である。また、距離Ａ２は、センサ素子１１０の後端−先端方向に垂直な方向で、センサ素子１１０のうち最も素子側開口部１２９に近い部分と、素子側開口部１２９の端部のうち最もセンサ素子１１０に近い部分と、の距離とする。距離Ａ２が大きいほど、センサ素子１１０と素子側開口部１２９とが離れるため、センサ素子１１０の冷えを抑制する効果が高まる傾向になる。特に限定するものではないが、距離Ａ２は例えば０．６ｍｍ〜３．０ｍｍである。また、素子側開口部１２９は、センサ素子１１０の後端から先端へ向かう方向に開口し且つセンサ素子１１０の後端−先端方向に平行に開口している。すなわち、素子側開口部１２９は、図３，７の下方向（真下）に開口している。そのため、センサ素子１１０は、素子側開口部１２９から素子室入口１２７を仮想的に延長した領域（図３，７における素子側開口部１２９の真下の領域）以外の位置に、配置されている。これにより、素子側開口部１２９から流出した被測定ガスがセンサ素子１１０の表面に直接当たることを抑制でき、センサ素子１１０の冷えを抑制できる。

【0031】

第１外側開口部１２８ａは、外側入口１４４ａから距離Ａ３（図７参照）の位置に形成されている。なお、距離Ａ３は、センサ素子１１０の先端−後端方向（図３，７の上下方向）の距離であり、距離Ａ１と同様に先端から後端へ向かう方向を正とする。また、距離Ａ３は、センサ素子１１０の後端−先端方向で、外側入口１４４ａの開口の端部のうち最も第１外側開口部１２８ａに近い部分と、第１外側開口部１２８ａの端部のうち最も外側入口１４４ａに近い部分と、の距離とする。なお、本実施形態では、外側入口１４４ａとして縦孔１４４ｃが形成されており、図３の上下方向で第１外側開口部１２８ａに最も近いのは縦孔１４４ｃの上端（第１ガス室１２２側の開口面）である。そのため、図７に示すように縦孔１４４ｃの上端と第１外側開口部１２８ａとの距離が距離Ａ３となる。なお、第１外側開口部１２８ａは、距離Ａ３が０以上の値や正の値となる位置に形成されていてもよいし、０以下の値や負の値となる位置に形成されていてもよい。例えば、外側入口１４４ａが、図３の上下方向で第１外側開口部１２８ａよりも上側に位置するように側部１４３ａに配設された横孔を有しており、この横孔と第１外側開口部１２８ａとの上下方向の距離が縦孔１４４ｃと第１外側開口部１２８ａとの上下方向の距離よりも小さい場合には、距離Ａ３は負の値になる。ただし、距離Ａ３は値０以上であることが好ましい。換言すると、第１外側開口部１２８ａは、外側入口１４４ａの少なくとも１以上よりもセンサ素子の後端側（図３の上側）にあることが好ましい。本実施形態では、縦穴１４４ｃの上端と同じかそれよりも上側に第１外側開口部１２８ａが位置することが好ましい。また、距離Ａ３は３ｍｍ以上であることがより好ましい。

【0032】

第２外側開口部１２８ｂは、外側入口１４４ａから距離Ａ６（図７参照）の位置に形成されている。距離Ａ６は、距離Ａ３と同様にセンサ素子１１０の先端−後端方向（図３，７の上下方向）の距離であり、先端から後端へ向かう方向を正とする。なお、距離Ａ６は、第２外側開口部１２８ｂまでの距離である点以外は距離Ａ３と同じ定義とする。そのため、本実施形態では、図７に示すように縦孔１４４ｃの上端と第２外側開口部１２８ｂとの距離が距離Ａ６となる。なお、第２外側開口部１２８ｂは、距離Ａ６が０以上の値や正の値となる位置に形成されていてもよいし、０以下の値や負の値となる位置に形成されていてもよい。特に限定するものではないが、距離Ａ３は例えば−３ｍｍ以上３ｍｍ以下である。距離Ａ３は、−２ｍｍ以上としてもよいし、−１ｍｍ以上としてもよいし、２ｍｍ以下としてもよいし、１ｍｍ以下としてもよい。第２外側開口部１２８ｂの位置は、距離Ａ６が距離Ａ３よりも絶対値が小さくなるように定められていてもよい。本実施形態では、第１外側開口部１２８ａよりも第２外側開口部１２８ｂが先端方向に位置しており、距離Ａ６は距離Ａ３よりも絶対値が小さくなっている。

【0033】

第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面とは、素子側開口部１２９において円筒の径方向に距離Ａ４だけ離れており、第１外側開口部１２８ａにおいて円筒の径方向に距離Ａ５だけ離れている。また、第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面とは、突出部１３６ａと第１円筒部１３４とが接触する部分（図４に示した断面）において距離Ａ７だけ離れている。距離Ａ４，距離Ａ５，距離Ａ７は、特に限定するものではないが、例えばそれぞれ０．３ｍｍ〜２．４ｍｍである。距離Ａ４，距離Ａ５の値を調整することで、素子側開口部１２９の開口面積や第１外側開口部１２８ａの開口面積を調整することができる。本実施形態では、距離Ａ４，距離Ａ５，距離Ａ７は等しいものとし、素子側開口部１２９の開口面積と第１外側開口部１２８ａの開口面積とが等しいものとした。なお、本実施形態では、距離Ａ４（距離Ａ５，距離Ａ７）は、第１円筒部１３４の外径と第２円筒部１３６の内径との差の半分の値と同じである。また、素子側開口部１２９と第１外側開口部１２８ａとの上下方向の距離、すなわち素子室入口１２７の上下方向の距離Ｌ１は、特に限定するものではないが、例えば０ｍｍ超過６．６ｍｍ以下である。素子側開口部１２９と第２外側開口部１２８ｂとの上下方向の距離、すなわち素子室入口１２７の上下方向の距離Ｌ２は、特に限定するものではないが、例えば０ｍｍ超過５ｍｍ以下である。距離Ｌ２は３ｍｍ以下としてもよいし、１ｍｍ以下としてもよい。

【0034】

外側保護カバー１４０は、図３に示すように、円筒状の大径部１４２と、大径部１４２に接続しており大径部１４２よりも径の小さい円筒状の胴部１４３と、有底筒状で胴部１４３よりも内径の小さい先端部１４６とを有している。また、胴部１４３は、外側保護カバー１４０の中心軸方向（図３の上下方向）に沿った側面をもつ側部１４３ａと、胴部１４３の底部であり側部１４３ａと先端部１４６とを接続する段差部１４３ｂと、を有している。なお、大径部１４２，胴部１４３，先端部１４６の中心軸はいずれも内側保護カバー１３０の中心軸と同一である。大径部１４２は、ハウジング１０２及び大径部１３２に内周面が当接しており、これにより外側保護カバー１４０がハウジング１０２に固定されている。胴部１４３は、第１円筒部１３４，第２円筒部１３６の外周を覆うように位置している。先端部１４６は、先端部１３８を覆うように位置していると共に、内周面が接続部１３７の外周面と当接している。先端部１４６は、外側保護カバー１４０の中心軸方向（図３の上下方向）に沿った側面を有し外径が側部１４３ａの内径よりも小さい側部１４６ａと、外側保護カバー１４０の底部である底部１４６ｂと、を有している。先端部１４６は、胴部１４３よりも先端方向側に位置している。この外側保護カバー１４０は、胴部１４３に形成され被測定ガスの外部からの入口である複数（本実施形態では６個）の外側入口１４４ａと、先端部１４６に形成され被測定ガスの外部への出口である複数（本実施形態では６個）の外側出口１４７ａとを有している。

【0035】

外側入口１４４ａは、外側保護カバー１４０の外側（外部）と第１ガス室１２２とに通じる孔である（第１外側ガス孔とも称する）。外側入口１４４ａは、段差部１４３ｂに等間隔に形成された複数（本実施形態では６個）の縦孔１４４ｃを有している（図３〜６）。なお、外側入口１４４ａは、外側保護カバー１４０の側部（ここでは胴部１４３の側部１４３ａ）には配設されていない。この外側入口１４４ａ（縦孔１４４ｃ）は、円形（真円）に開けられた孔である。この６個の外側入口１４４ａの径は、特に限定するものではないが、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍである。外側入口１４４ａの径は、１．５ｍｍ以下としてもよい。なお、本実施形態では、複数の縦孔１４４ｃの径はいずれも同じ値とした。

【0036】

外側入口１４４ａの縦孔１４４ｃと第２外側開口部１２８ｂとは、外側保護カバー１４０の周方向にずれて位置していることが好ましい。これについて図８を用いて説明する。図８は、縦孔１４４ｃの存在領域Ｂ１と第２外側開口部１２８ｂの存在領域Ｂ２とを示す説明図である。図８は、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面（例えば図４と同じ平面）に、縦孔１４４ｃ，第２外側開口部１２８ｂ，及び中心軸を外側保護カバー１４０の軸方向に沿って投影した図である。そして、投影した平面（例えば図８）において、投影した中心軸（以下、中心点ともいう）から外側保護カバー１４０の径方向を見たときに、投影した縦孔１４４ｃが存在する領域を存在領域Ｂ１とし、投影した第２外側開口部１２８ｂが存在する領域を存在領域Ｂ２とする。図８では、存在領域Ｂ１，Ｂ２をハッチングされた領域として示した。図８に示すように、存在領域Ｂ１は、中心点から引いた縦孔１４４ｃの両側の接線で囲まれた縦孔１４４ｃを含む領域であり、縦孔１４４ｃの数と同じく存在領域Ｂ１は６個存在する。存在領域Ｂ２についても同様であり、第２外側開口部１２８ｂの数と同じく存在領域Ｂ２は６個存在する。縦孔１４４ｃと第２外側開口部１２８ｂとは、外側保護カバー１４０の周方向にずれて位置していること、すなわち、このように定義された存在領域Ｂ１と存在領域Ｂ２とが重複していないことが好ましい。本実施形態では、図８に示すように、存在領域Ｂ１と存在領域Ｂ２とが重複しないように縦孔１４４ｃと第２外側開口部１２８ｂとが配置されている。本実施形態では、それに加えて、外側入口１４４ａの縦孔１４４ｃと第２外側開口部１２８ｂとは、図４，図８に示すように、内側保護カバー１３０及び外側保護カバー１４０の周方向に沿って交互に等間隔に位置するように形成されている。すなわち、図４，図８における縦孔１４４ｃの中心と内側保護カバー１３０及び外側保護カバー１４０の中心軸とを結んだ線と、その縦孔１４４ｃに隣接する第２外側開口部１２８ｂの中心と内側保護カバー１３０及び外側保護カバー１４０の中心軸とを結んだ線と、のなす角が３０°（３６０°／１２個）となっている。ただし、縦孔１４４ｃと第２外側開口部１２８ｂとが交互に等間隔に位置していなくとも、存在領域Ｂ１と存在領域Ｂ２とが重複しないように縦孔１４４ｃと第２外側開口部１２８ｂとを配置することはできる。また、「存在領域Ｂ１と存在領域Ｂ２とが重複しない」は、存在領域Ｂ１と存在領域Ｂ２とが図８のように外側保護カバー１４０の周方向に離間している場合と、存在領域Ｂ１と存在領域Ｂ２とが周方向に接している場合とを含む。

【0037】

第２外側開口部１２８ｂは、外側入口１４４ａの延長上の領域に開口していないことが好ましい。外側入口１４４ａの延長上の領域とは、外側入口１４４ａの中心軸に沿った方向から仮想的に指向性をもつ光を照射したときに、その光が到達する領域とする。また、第２外側開口部１２８ｂが外側入口１４４ａの延長上の領域に開口していないとは、その光が第２外側開口部１２８ｂ内に到達しないことを意味する。本実施形態では、外側入口１４４ａの延長上の領域とは、縦孔１４４ｃの真上の領域である。したがって、図３，７からわかるように、本実施形態の第２外側開口部１２８ｂは、外側入口１４４ａの延長上の領域に開口していない。

【0038】

外側出口１４７ａは、外側保護カバー１４０の外側（外部）と第２ガス室１２６とに通じる孔である（第２外側ガス孔とも称する）。この外側出口１４７ａは、先端部１４６の底部１４６ｂに外側保護カバー１４０の周方向に沿って等間隔に形成された複数（本実施形態では６個）の縦孔１４７ｃを有している（図３，５，６参照）。なお、外側出口１４７ａは、外側保護カバー１４０の側部（ここでは先端部１４６の側部１４６ａ）には配設されていない。この外側出口１４７ａ（縦孔１４７ｃ）は、円形（真円）に開けられた孔である。この６個の外側出口１４７ａの径は、特に限定するものではないが、例えば０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである。外側出口１４７ａの径は、１．５ｍｍ以下としてもよい。なお、本実施形態では、複数の外側出口１４７ａの径はいずれも同じ値であるものとした。

【0039】

外側保護カバー１４０及び内側保護カバー１３０は、胴部１４３と内側保護カバー１３０との間の空間として第１ガス室１２２を形成している。より具体的には、第１ガス室１２２は、段差部１３３，第１円筒部１３４，第２円筒部１３６，大径部１４２，側部１４３ａ、段差部１４３ｂにより囲まれた空間である。センサ素子室１２４は、内側保護カバー１３０により囲まれた空間である。外側保護カバー１４０及び内側保護カバー１３０は、先端部１４６と内側保護カバー１３０との間の空間として第２ガス室１２６を形成している。より具体的には、第２ガス室１２６は、先端部１３８と先端部１４６とに囲まれた空間である。なお、先端部１４６の内周面が接続部１３７の外周面と当接しているため、第１ガス室１２２と第２ガス室１２６とは直接には連通していない。

【0040】

ここで、ガスセンサ１００が所定のガス濃度を検出する際の保護カバー１２０内の被測定ガスの流れについて説明する。配管２０内を流れる被測定ガスは、まず、複数の外側入口１４４ａ（縦孔１４４ｃ）の少なくともいずれかを通って第１ガス室１２２内に流入する。次に、被測定ガスは、第１ガス室１２２から第１外側開口部１２８ａと第２外側開口部１２８ｂとの少なくとも一方を経て素子室入口１２７に流入し、素子室入口１２７を経て素子側開口部１２９から流出して、センサ素子室１２４に流入する。素子側開口部１２９からセンサ素子室１２４内に流入した被測定ガスは、少なくとも一部がセンサ素子１１０のガス導入口１１１に到達する。被測定ガスがガス導入口１１１に到達してセンサ素子１１０の内部に流入すると、この被測定ガス中の所定のガス濃度（例えばＮＯｘやＯ₂等の濃度）に応じた電気信号（電圧又は電流）をセンサ素子１１０が発生させ、この電気信号に基づいてガス濃度が検出される。また、センサ素子室１２４内の被測定ガスは、素子室出口１３８ａを通って第２ガス室１２６に流入し、そこから複数の外側出口１４７ａの少なくともいずれかを通って外部に流出する。なお、センサ素子１１０は、所定の温度を保つように内部のヒーターの出力が例えば図示しないコントローラによって制御される。

【0041】

ここで、上記のように素子室入口１２７は第１外側開口部１２８ａと第２外側開口部１２８ｂとを有している。そのため、外側入口１４４ａから流入した被測定ガスが素子室入口１２７を通過する流路としては、第１外側開口部１２８ａを経由して素子側開口部１２９に至る流路（第１流路とも称する）と、第２外側開口部１２８ｂを経由して素子側開口部１２９に至る流路（第２流路とも称する）とが存在する。そして、上記のように第２外側開口部１２８ｂは第１外側開口部１２８ａよりも外側入口１４４ａに近い位置に配置されており、第２外側開口部１２８ｂは外側入口１４４ａから第１外側開口部１２８ａを経由したガス導入口１１１までの被測定ガスの最短経路よりも短い経路が存在するように配設されている。換言すると、外側入口１４４ａから第１外側開口部１２８ａを経由したガス導入口１１１までの被測定ガスの最短経路長（第１最短経路長Ｐ１とも称する）よりも、外側入口１４４ａから第２外側開口部１２８ｂを経由したガス導入口１１１までの被測定ガスの最短経路長（第２最短経路長Ｐ２とも称する）の方が経路長が短くなっている。なお、第１，第２最短経路長Ｐ１，Ｐ２は、いずれも、外側入口１４４ａのうち外側の開口面から、ガス導入口１１１の外側の開口面までの被測定ガスの流路の最短経路の長さとする。また、外側入口１４４ａが複数ある場合は、各々の外側入口１４４ａからのガス導入口１１１までの最短経路長のうち最も短い経路長を、第１最短経路長Ｐ１とする。第２最短経路長Ｐ２についても同様とする。

【0042】

本実施形態の第１最短経路長Ｐ１について詳細に説明する。本実施形態では、外側保護カバー１４０は外側入口１４４ａとして縦孔１４４ｃを備えている。また、本実施形態では、図４に示すように、ガス導入口１１１の開口面は長方形状をしており、且つ内側保護カバー１３０及び外側保護カバー１４０の中心軸よりも図４の上方にずれて位置するものとした。以上の点と、縦孔１４４ｃ，ガス導入口１１１及び第１外側開口部１２８ａの位置関係とから、本実施形態では、図４に示す６個の縦孔１４４ｃのうち、図４の左上に位置する縦孔１４４ｃから第１外側開口部１２８ａを経由してガス導入口１１１に至るまでの最短経路長が、保護カバー１２０の第１最短経路長Ｐ１となる。なお、本実施形態では、図４の右上に位置する縦孔１４４ｃから第１外側開口部１２８ａを経由してガス導入口１１１に至るまでの最短経路長も同じ値（＝第１最短経路長Ｐ１）となる。図９は、図４における第１最短経路長Ｐ１の経路に沿ったＥ−Ｅ断面の一部を拡大した断面図である。なお、図４のＥ−Ｅ断面は、図４の左上に位置する縦孔１４４ｃとガス導入口１１１の左上の端部とを通る断面である。また、図９に示す縦孔１４４ｃは図４の左上に位置する縦孔１４４ｃである。図９に示すように、縦孔１４４ｃの外側の開口面のうち第１外側開口部１２８ａに最も近い端部Ｃ１（図９では右端）から、第１外側開口部１２８ａを経由してガス導入口１１１の外側の開口面の端部Ｃ２（図９では左端）までの最短経路（折れ線ＰＬ１）の長さが、第１最短経路長Ｐ１となる。なお、第１最短経路長Ｐ１は、多孔質保護層１１０ａを無視して定めるものとする。例えば図９では、折れ線ＰＬ１で表される経路のうち素子側開口部１２９からガス導入口１１１までの経路は、多孔質保護層１１０ａを無視して、素子側開口部１２９とセンサ素子１１０の左下端部とを結んだ直線と、センサ素子１１０の左下端部とガス導入口１１１の開口面の左端とを結んだ直線と、で表される経路として定められている。

【0043】

本実施形態の第２最短経路長Ｐ２について詳細に説明する。図１０は、第２最短経路長Ｐ２の経路に沿ったＦ−Ｆ断面の位置を示す断面図であり、図１１は、図１０のＦ−Ｆ断面の一部を拡大した断面図である。なお、図１０は図４と同じ断面図に、Ｆ−Ｆ断面の位置を示したものである。また、図１１に示す縦孔１４４ｃは図１０の最も左に位置する縦孔１４４ｃである。外側入口１４４ａ（ここでは縦孔１４４ｃ），ガス導入口１１１及び第２外側開口部１２８ｂの位置関係から、本実施形態では、図１０に示す６個の縦孔１４４ｃのうち、図１０の最も左に位置する縦孔１４４ｃから図１０の左上の第２外側開口部１２８ｂを経由してガス導入口１１１に至るまでの最短経路長が、保護カバー１２０の第２最短経路長Ｐ２となる。なお、本実施形態では、図１０の最も右に位置する縦孔１４４ｃから図１０の右上の第２外側開口部１２８ｂを経由してガス導入口１１１に至るまでの最短経路長も同じ値（＝第２最短経路長Ｐ２）となる。図１１に示すように、縦孔１４４ｃの外側の開口面のうち第２外側開口部１２８ｂに最も近い端部Ｃ３（図１１では右端）から、第２外側開口部１２８ｂを経由してガス導入口１１１の外側の開口面の端部Ｃ４（図１１では左端）までの最短経路（折れ線ＰＬ２）の長さが、第２最短経路長Ｐ２となる。なお、第２最短経路長Ｐ２も、第１最短経路長Ｐ１と同様に、多孔質保護層１１０ａを無視して定めるものとする。

【0044】

このように、第１最短経路長Ｐ１よりも第２最短経路長Ｐ２が小さくなるように配設された第２外側開口部１２８ｂが存在することで、被測定ガスが低流速（例えば４ｍ／ｓ以下）であっても、外側入口１４４ａから流入した被測定ガスは第２外側開口部１２８ｂを経由して（すなわち第２流路を経由して）ガス導入口１１１に比較的短時間で到達できる。これにより、例えば第２外側開口部１２８ｂが存在しない場合と比較して、被測定ガスの低流速時のセンサ素子１１０の応答性の低下を低減することができる。なお、被測定ガスの高流速時すなわち流量が多い場合には、第２外側開口部１２８ｂを経由する第２流路に加えて第１外側開口部１２８ａを経由する第１流路が存在することで、素子室入口１２７を通過する際に被測定ガスの流量や流速が減少しにくくなる。そのため、本実施形態のガスセンサ１００では、例えば第１外側開口部１２８ａが存在しない場合と比べて、被測定ガスが高流速の場合の応答性の低下も低減できる。なお、第１外側開口部１２８ａが存在しない代わりに、例えば第２外側開口部１２８ｂの径を大きくすることで高流速の場合の応答性の低下を低減することも考えられる。ただし、この場合は、第２外側開口部１２８ｂの径を大きくしすぎると水が第２外側開口部１２８ｂを通過してセンサ素子１１０に到達し、センサ素子１１０の保温性が低下する場合がある。本実施形態のガスセンサ１００では、第１外側開口部１２８ａと第２外側開口部１２８ｂとが共に存在することで、保温性の低下を抑制しつつ高流速の場合の応答性の低下を低減することができる。

【0045】

なお、第２最短経路長Ｐ２は、例えば５．０ｍｍ以上１１．０ｍｍ以下とすることが好ましい。第２最短経路長Ｐ２が１１．０ｍｍ以下では、低流速時の応答性の低下を低減する効果がより確実に得られる。また、第２最短経路長Ｐ２が５．０ｍｍ以上であることで、第２最短経路長Ｐ２が小さすぎることによる不具合を低減できる。このような不具合としては、例えば、外側入口１４４ａから流入した外部の被毒物質や水分がセンサ素子１１０に到達しやすくなること、被測定ガスによりセンサ素子１１０が冷えやすくなること、又はセンサ素子１１０の冷えを防止するために必要なヒーターの出力が増加すること、などが挙げられる。また、第２最短経路長Ｐ２は１０．５ｍｍ以下が好ましく、１０．０ｍｍ以下がより好ましく、９．５ｍｍ以下がさらに好ましく、９．０ｍｍ以下が一層好ましく、８．５ｍｍ以下がより一層好ましい。第２最短経路長Ｐ２が小さいほど、低流速時の応答性の低下を低減する効果が高くなりやすい。第２最短経路長Ｐは６．０ｍｍ以上としてもよい。第１最短経路長Ｐ１は、第２最短経路長Ｐ２よりも大きければよいが、例えば１１．０ｍｍ超過としてもよく、１３．０ｍｍ以上としてもよく、２０．０ｍｍ以下としてもよい。また、第１最短経路長Ｐ１と第２最短経路長Ｐ２との差（Ｐ１−Ｐ２）は、３ｍｍ以上としてもよく、５ｍｍ以上としてもよく、６ｍｍ以上としてもよい。また、差（Ｐ１−Ｐ２）は、１０ｍｍ以下としてもよい。

【0046】

なお、本実施形態では、上記のようにガス導入口１１１の形状や位置などの関係から、図１０の最も左及び最も右に位置する縦孔１４４ｃ以外の４個の縦孔１４４ｃの各々から第２外側開口部１２８ｂを経由してガス導入口１１１に至るまでの最短経路長は、第２最短経路長Ｐ２よりもわずかに大きい値になる。このように複数の縦孔１４４ｃの各々からの第２外側開口部１２８ｂを経由した最短経路長が異なる場合、最短経路長が５．０ｍｍ以上１１．０ｍｍ以下である縦孔１４４ｃの数が多い方が好ましい。本実施形態では、図１０の最も左及び最も右に位置する縦孔１４４ｃからの第２最短経路長Ｐ２だけでなく、複数の縦孔１４４ｃの各々からの第２外側開口部１２８ｂを経由した最短経路長のいずれもが、５．０ｍｍ以上１１．０ｍｍ以下であるものとした。

【0047】

以上詳述した本実施形態のガスセンサ１００によれば、内側保護カバー１３０が有する第２外側開口部１２８ｂは、素子室入口１２７のうち第１外側開口部１２８ａから素子側開口部１２９までの被測定ガスの経路の途中と第１ガス室１２２側とを連通させて、外側入口１４４ａから第１外側開口部１２８ａを経由したガス導入口１１１までの被測定ガスの最短経路（第１最短経路長Ｐ１）よりも短い経路（第２最短経路長Ｐ２の経路）が存在するように配設されている。このような第２外側開口部１２８ｂが存在することで、被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減することができる。また、第１外側開口部１２８ａが存在することで、被測定ガスが高流速の場合の応答性の低下も低減できる。

【0048】

また、第２外側開口部１２８ｂは、外側入口１４４ａの延長上の領域に開口していないため、外側入口１４４ａから外側保護カバー１４０内に水が侵入したとしても、その水は第２外側開口部１２８ｂ内には到達しにくい。これにより、センサ素子１１０に水が付着しにくくなり、センサ素子１１０の保温性が向上する。

【0049】

また、外側保護カバー１４０は、側部１４３ａと段差部１４３ｂ（底部）とを有する円筒状の胴部１４３を有し、外側入口１４４ａは、外側保護カバー１４０の胴部１４３の段差部１４３ｂに配設された縦孔１４４ｃを有する。そして、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面に縦孔１４４ｃ，第２外側開口部１２８ｂ，及び中心軸を投影し、投影した中心軸から外側保護カバー１４０の径方向を見たときに、投影した縦孔１４４ｃと第２外側開口部１２８ｂとが重複していない。すなわち、図８において存在領域Ｂ１に重複する存在領域Ｂ２が存在しない。これにより、外側入口１４４ａが有する縦孔１４４ｃと第２外側開口部１２８ｂとが外側保護カバー１４０及び内側保護カバー１３０の周方向に比較的離れて位置することになり、縦孔１４４ｃから外側保護カバー１４０内に水が侵入したとしても、その水は第２外側開口部１２８ｂ内には到達しにくい。これにより、センサ素子１１０に水が付着しにくくなり、センサ素子１１０の保温性が向上する。また、本実施形態では、第２外側開口部１２８ｂは横孔であるが、このような場合に第２外側開口部１２８ｂと縦孔１４４ｃとが周方向で比較的近くに位置すると、縦孔１４４ｃを通過する被測定ガスの流れと第２外側開口部１２８ｂを通過する被測定ガスの流れとが干渉して、被測定ガスがガス導入口１１１に到達するまでの時間が長くなり応答性が低下する場合がある。存在領域Ｂ１に重複する存在領域Ｂ２が存在しないように縦孔１４４ｃ及び第２外側開口部１２８ｂを配置することで、このような応答性の低下を低減することができる。

【0050】

また、外側保護カバー１４０は、側部１４３ａと段差部１４３ｂ（底部）とを有する円筒状の胴部１４３を有し、側部１４３ａには外側入口１４４ａが配設されていない。ここで、胴部１４３の側部１４３ａに外側入口１４４ａ（例えば横孔）が配設されていると、この横孔から外側保護カバー１４０内に水が侵入しやすくなる場合がある。側部１４３ａに外側入口１４４ａが配設されていないことで、このような水の侵入量を低減できる。本実施形態では、第２外側開口部１２８ｂは横孔であるため、図３の上方に開口している第１外側開口部１２８ａと比較して第２外側開口部１２８ｂから水が侵入しやすい傾向にあるため、側部１４３ａに外側入口１４４ａを配設しない意義が高い。

【0051】

さらに、内側保護カバー１３０は、素子側開口部１２９が先端方向に向けて開口するように素子室入口１２７を形成している。そのため、素子側開口部１２９から流出した被測定ガスがセンサ素子１１０の表面（ガス導入口１１１以外の表面）に垂直に当たることを抑制したり、センサ素子１１０の表面上を長い距離通過してからガス導入口１１１に到達することを抑制したりできる。これにより、センサ素子１１０の冷えを抑制できる。しかも、素子側開口部１２９の開口の向きを調整することでセンサ素子１１０の冷えを抑制しており、内側保護カバー１３０内の被測定ガスの流量や流速を減らしているわけではないため、ガス濃度検出の応答性の低下も低減できる。これらにより、センサ素子１１０の応答性と保温性とを両立することができる。

【0052】

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施しうることは言うまでもない。

【0053】

例えば、保護カバー１２０の形状は上述した実施形態に限られない。保護カバー１２０の形状や素子室入口１２７，素子室出口１３８ａ，外側入口１４４ａ，外側出口１４７ａの形状，個数，配置などは、適宜変更してもよい。例えば、素子室入口１２７は第１部材１３１と第２部材１３５との隙間を含んでいるが、これに限られない。素子室入口は、センサ素子室１２４への入口であり、第１最短経路長Ｐ１よりも第２最短経路長Ｐ２が小さくなるように形成された第１外側開口部１２８ａ，第２外側開口部１２８ｂ及び素子側開口部１２９を有していればどのような形状であってもよい。例えば素子室入口は内側保護カバー１３０に形成された貫通孔であってもよい。なお、素子室入口が貫通孔である場合も、素子室入口がセンサ素子１１０の後端側から先端側へ向かう流路を形成していてもよい。例えば素子室入口が縦孔や図３の上下方向から傾斜した孔を有していてもよい。また、素子側開口部が先端方向に向けて開口していてもよい。また、素子室入口１２７の数は１つに限らず複数でもよい。素子室出口１３８ａ，外側入口１４４ａ，外側出口１４７ａについても、孔に限らず保護カバー１２０を構成する複数の部材の隙間であってもよいし、各々の数は１以上であればよい。また、外側入口１４４ａは縦孔１４４ｃを有するものとしたが、縦孔と、側部１４３ａに形成された横孔と、側部１４３ａと段差部１４３ｂとの境界の角部に形成された角孔と、のいずれか１以上を有するものとしてもよい。素子室入口１２７，素子室出口１３８ａ，外側出口１４７ａについても、同様に横孔，縦孔，角孔のいずれか１以上を有するものとしてもよい。ただし、上述したように外側入口１４４ａについては横孔を有さない、すなわち外側入口１４４ａは側部１４３ａには配設されていないことが好ましい。また、外側入口１４４ａが縦孔，横孔，及び角孔のいずれか１以上を有する場合において、外側保護カバー１４０の中心軸に垂直な平面に外側入口１４４ａ，第２外側開口部１２８ｂ，及び中心軸を投影し、投影した中心軸から外側保護カバー１４０の径方向を見たときに、投影した外側入口１４４ａと第２外側開口部１２８ｂとが重複しないように、外側入口１４４ａと第２外側開口部１２８ｂとを配置してもよい。

【0054】

横孔の一例について説明する。図１２，図１３は、外側入口１４４ａが側部１４３ａに形成された複数（ここでは６個）の横孔１４４ｂを有し、外側出口１４７ａが側部１４６ａに形成された複数（ここでは３個）の横孔１４７ｂを有する場合の断面図及び斜視図である。図１２，１３に示した外側保護カバー１４０では、外側入口１４４ａは、６個の横孔１４４ｂと６個の縦孔１４４ｃとを有している。横孔１４４ｂ及び縦孔１４４ｃは、外側保護カバー１４０の周方向に沿って、横孔１４４ｂと縦孔１４４ｃとが交互に等間隔に位置するように形成されている。外側出口１４７ａは、３個の横孔１４７ｂと、３個の縦孔１４７ｃとを有している。横孔１４７ｂ及び縦孔１４７ｃは、外側保護カバー１４０の周方向に沿って、横孔１４７ｂと縦孔１４７ｃとが交互に等間隔に位置するように形成されている。

【0055】

角孔の一例について説明する。図１４は、外側出口１４７ａが複数の角孔１４７ｄを有する場合の断面図である。図視するように、図１４の先端部１４６に配設された外側出口１４７ａは、縦孔１４７ｃに代えて、側部１４６ａと底部１４６ｂとの境界の角部に位置する複数の角孔１４７ｄを有している。角孔１４７ｄは、外側保護カバー１４０の周方向に沿って等間隔に６個（図１４では４個のみ図示）配設されている。角孔１４７ｄは、角孔１４７ｄの外部開口面（図１４左下拡大図の直線ａ）と底部１４６ｂの底面（下面）（図１４左下拡大図の直線ｂ）とのなす角θが１０°〜８０°の範囲の値であってもよい。図１４では、なす角θは４５°としている。なお、上述した実施形態における側部１４３ａと段差部１４３ｂとの境界の角部に角孔が形成されている場合も、その角孔の外部開口面と段差部１４３ｂの底面（下面）とのなす角θが１０°〜８０°の範囲の値であってもよい。

【0056】

上述した実施形態では、突出部１３６ａは第２円筒部１３６の内周面に形成されているが、これに限られない。第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との少なくとも一方の面に、他方の面に向けて突出してその面に接する複数の突出部が形成されていればよい。また、上述した実施形態では、図３，４に示すように、第２円筒部１３６のうち突出部１３６ａが形成されている部分の外周面は内側に窪んでいるが、これに限らず外周面が窪んでいなくてもよい。また、突出部１３６ａは半球形状に限らずどのような形状であってもよい。なお、第１円筒部１３４の外周面及び第２円筒部１３６の内周面に突出部１３６ａが形成されていなくてもよい。

【0057】

上述した実施形態では、素子室入口１２７は第１円筒部１３４の外周面と第２円筒部１３６の内周面との間の筒状の隙間としたが、これに限られない。例えば、第１円筒部の外周面と第２円筒部の内周面との少なくとも一方に凹部（溝）が形成されており、素子室入口は、凹部により形成された第１円筒部と第２円筒部との隙間を含んでいてもよい。図１５は、変形例の素子室入口２２７を示す断面図である。図１５に示すように、第１円筒部２３４の外周面と第２円筒部２３６の内周面とは接しており、第１円筒部２３４の外周面には複数（図１５では４個）の凹部２３４ａが等間隔に形成されている。素子室入口２２７は、この凹部２３４ａと第２円筒部２３６の内周面との間の隙間を有しており、この隙間の上端が第１外側開口部１２８ａ（図示省略）となり、下端が素子側開口部１２９（図示省略）となっている。また、第２外側開口部１２８ｂは、この凹部２３４ａと第２円筒部２３６の内周面との間の隙間と、第１ガス室１２２と、を連通するように第２円筒部２３６に形成された横孔である。

【0058】

上述した実施形態では、素子室入口１２７は、センサ素子１１０の後端−先端方向に平行な流路（図３における上下方向に平行なの流路）を含んでいたが、これに限られない。例えば、素子室入口は、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれてセンサ素子１１０に近づくように後端−先端方向から傾斜した流路を含んでいてもよい。図１６は、この場合の変形例のガスセンサ３００の縦断面図である。図１６では、ガスセンサ１００と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。図１６に示すように、ガスセンサ３００は、内側保護カバー１３０に代えて内側保護カバー３３０を備えている。内側保護カバー３３０は、第１部材３３１と、第２部材３３５と、を備えている。第１部材３３１は、第１部材１３１と比べて、第１円筒部１３４を備えない代わりに、円筒状の胴部３３４ａと、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれて縮径する円筒状の第１円筒部３３４ｂと、を備えている。第１円筒部３３４ｂは、センサ素子１１０の後端側の端部で胴部３３４ａと接続されている。第２部材３３５は、第２部材１３５と比べて、第２円筒部１３６及び接続部１３７を備えない代わりに、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれて縮径する円筒状の第２円筒部３３６を備えている。第２円筒部３３６は、先端部１３８と接続されている。第１円筒部３３４ｂの外周面と第２円筒部３３６の内周面とは接しておらず、素子室入口３２７は両者により形成される隙間を含んでいる。素子室入口３２７は、この隙間の第１ガス室１２２側の開口部である第１外側開口部３２８ａと、この隙間のセンサ素子室１２４側の開口部である素子側開口部３２９と、を有している。また、素子室入口３２７は、第１円筒部３３４ｂの外周面と第２円筒部３３６の内周面との隙間のうち第１外側開口部３２８ａから素子室入口３２７までの被測定ガスの経路の途中と第１ガス室１２２とを連通させる横孔である第２外側開口部３２８ｂを複数（図１６では２個のみ図示）有している。この図１６のガスセンサ３００においても、外側入口１４４ａから第１外側開口部３２８ａを経由したガス導入口１１１までの被測定ガスの最短経路長よりも、外側入口１４４ａから第２外側開口部３２８ｂを経由したガス導入口１１１までの被測定ガスの最短経路長の方が小さくなっており、上述した実施形態と同様に被測定ガスの低流速時の応答性の低下を低減する効果が得られる。また、この素子室入口３２７は、第１円筒部３３４ｂ及び第２円筒部３３６の形状によって、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれてセンサ素子１１０に近づくように（内側保護カバー３３０の中心軸に近づくように）後端−先端方向から傾斜した流路を含んでいる。同様に、素子側開口部３２９は、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれてセンサ素子１１０に近づくように後端−先端方向から傾斜して開口している（図１６の拡大図参照）。このように素子室入口３２７が傾斜した流路を含む場合や素子側開口部３２９が傾斜して開口している場合、素子側開口部３２９からセンサ素子室１２４に流出する被測定ガスの流れる向きはセンサ素子１１０の後端−先端方向から傾斜した向きになる。これにより、上述した実施形態の素子室入口１２７や素子側開口部１２９と同様の効果が得られる。すなわち、被測定ガスがセンサ素子１１０の表面（ガス導入口１１１以外の表面）に垂直に当たることを抑制したり、センサ素子１１０の表面上を長い距離通過してからガス導入口１１１に到達することを抑制したりできる。これにより、センサ素子１１０の冷えを抑制できる。また、図１６では、素子室入口３２７の幅は、センサ素子１１０の後端側から先端側に向かうにつれて狭くなっている。そのため、素子側開口部３２９の開口面積は第１外側開口部３２８ａの開口面積よりも小さい。換言すると、素子室入口３２７は、図７を用いて説明した距離Ａ５よりも距離Ａ４の方が小さくなっている。これにより、被測定ガスが第１外側開口部３２８ａから流入して素子側開口部３２９から流出することで流入時と比べて流出時の被測定ガスの流速が高まる。そのため、ガス濃度検出の応答性を向上させることができる。第２外側開口部３２８ｂから流入して素子側開口部３２９から流出する被測定ガスについても、流入時と比べて流出時の被測定ガスの流速が高まるため、同様の効果が得られる。なお、図１６では、素子室入口３２７がセンサ素子１１０の後端−先端方向から傾斜した流路を含んでおり、素子側開口部３２９がセンサ素子１１０の後端−先端方向から傾斜して開口し、且つ素子側開口部３２９の開口面積が第１外側開口部３２８ａの開口面積よりも小さくなるようにしているが、これらの３つの特徴のうち１以上を省略してもよいし、ガスセンサがこれらの３つの特徴のうち１以上の特徴を有するようにしてもよい。なお、変形例のガスセンサ３００における距離Ａ１は、図１６に示すように、ガス導入口１１１から素子側開口部３２９の下端までの上下方向の距離となる。

【0059】

上述した実施形態では、外側入口１４４ａと素子室入口１２７との間の被測定ガスの流路は第１ガス室１２２のみとしたが、これに限られない。第１ガス室１２２は、外側入口１４４ａと素子室入口１２７との間の被測定ガスの流路の少なくとも一部であればよい。例えば、保護カバー１２０が内側保護カバー１３０及び外側保護カバー１４０の他に両者の間に配置された中間保護カバーを備えており、外側入口１４４ａと素子室入口１２７との間の被測定ガスの流路が複数のガス室を含んでいてもよい。同様に、上述した実施形態では、外側出口１４７ａと素子室出口１３８ａとの間の被測定ガスの流路は第２ガス室１２６のみとしたが、これに限られない。第２ガス室１２６は、外側出口１４７ａと素子室出口１３８ａとの間の被測定ガスの流路の少なくとも一部であればよい。

【0060】

上述した実施形態では、ガス導入口１１１は、センサ素子１１０の先端面（図３におけるセンサ素子１１０の下面）に開口しているものとしたが、これに限られない。例えば、センサ素子１１０の側面（図４におけるセンサ素子１１０の上下左右の面）に開口していてもよい。

【0061】

上述した実施形態では、センサ素子１１０は多孔質保護層１１０ａを備えているが、多孔質保護層１１０ａを備えていなくてもよい。

【実施例】

【0062】

以下には、ガスセンサを具体的に作製した例を実施例として説明する。実験例２が本発明の実施例に相当し、実験例１が比較例に相当する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0063】

［実験例１］
図１２，１３に示したように外側入口１４４ａが６個の横孔１４４ｂと６個の縦孔１４４ｃとを有し、外側出口１４７ａが側部１４６ａに形成された３個の横孔１４７ｂ及び３個の縦孔１４７ｃを有する点、及び素子室入口１２７が第２外側開口部１２８ｂを備えない点以外は、図３〜７に示したガスセンサ１００を実験例１とした。具体的には、内側保護カバー１３０の第１部材１３１は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１０．２ｍｍ、大径部１３２の軸方向長さが１．８ｍｍ、大径部１３２の外径が１４．４ｍｍ、第１円筒部１３４の軸方向長さが８．４ｍｍ、第１円筒部１３４の内径が７．８８ｍｍとした。第２部材１３５は、板厚が０．３ｍｍ、軸方向長さが１１．５ｍｍ、第２円筒部１３６の軸方向長さが４．５ｍｍ、第２円筒部１３６の内径が９．７ｍｍ、先端部１３８の軸方向長さが４．９ｍｍ、先端部１３８の底面の径が３．０ｍｍとした。素子室入口１２７に関して、距離Ａ１は０．５９ｍｍ、距離Ａ２は２．１ｍｍ、距離Ａ３は３．１ｍｍ、距離Ａ４，Ａ５，Ａ７はいずれも０．６１ｍｍ、距離Ｌ１は４ｍｍとした。素子室出口１３８ａの径は１．５ｍｍとした。外側保護カバー１４０は、板厚が０．４ｍｍ、軸方向長さが２４．３５ｍｍ、大径部１４２の軸方向長さが５．８５ｍｍ、大径部１４２の外径が１５．２ｍｍ、胴部１４３の軸方向長さが８．９ｍｍ（胴部１４３の上端から段差部１４３ｂの上面までの軸方向長さが８．５ｍｍ）、胴部１４３の外径が１４．６ｍｍ、先端部１４６の軸方向長さが９．６ｍｍ、先端部１４６の外径が８．７ｍｍとした。外側入口１４４ａは、径１ｍｍの横孔１４４ｂを６個、径１ｍｍの縦孔１４４ｃを６個、それぞれ交互に等間隔（隣接する孔のなす角が３０°）に形成した。外側出口１４７ａは、径１ｍｍの横孔１４７ｂを３個、径１ｍｍの縦孔１４７ｃを３個、それぞれ交互に等間隔（隣接する孔のなす角が６０°）に形成した。保護カバー１２０の材質は、ＳＵＳ３０１Ｓとした。また、ガスセンサ１００のセンサ素子１１０は、幅（図４における左右長さ）が４ｍｍ、厚さ（図４における上下長さ）が１．５ｍｍとした。多孔質保護層１１０ａはアルミナ多孔質体とし、厚さは４００μｍとした。第１最短経路長Ｐ１は１１．７ｍｍとした。

【0064】

［実験例２］
図３〜１１に示したガスセンサ１００を実験例２とした。実験例２では、外側入口１４４ａは横孔１４４ｂを備えず、縦孔１４４ｃの径は実験例１と同じ１ｍｍとした。実験例２では、外側出口１４７ａは横孔１４７ｂを備えず、縦孔１４７ｃの径は実験例１と同じ１ｍｍとした。第１外側開口部１２８ａと縦孔１４４ｃとの距離Ａ３は４．９ｍｍとした。第２外側開口部１２８ｂと縦孔１４４ｃとの距離Ａ６は１．１ｍｍとした。距離Ｌ１は４．３ｍｍとし、距離Ｌ２は０．５ｍｍとした。それ以外は実験例２と同じ寸法とした。第１最短経路長Ｐ１は１３．１ｍｍとした。第２最短経路長Ｐ２は６．７ｍｍとした。

【0065】

［応答性の評価］
実験例１，２のガスセンサについて、センサ素子のガス濃度検出の応答性を評価した。まず、実験例１のガスセンサを図１，２と同様に配管に取り付けた。なお、実験例１のガスセンサの取り付けの向きは、配管内の被測定ガスの流れの向きが図１２における左から右方向となる向きとした。大気に酸素を混合して任意の酸素濃度に調節したガスを被測定ガスとし、この被測定ガスを配管内に流速Ｖ＝８ｍ／ｓで流した。そして、配管内に流す被測定ガスの酸素濃度を２２．９％から２０．２％に変化させた場合における、センサ素子の出力の時間変化を調べた。酸素濃度を変化させる直前のセンサ素子の出力値を０％、酸素濃度の変化後にセンサ素子の出力が変化して安定したときの出力値を１００％として、出力値が１０％を越えたときから９０％を越えるまでの経過時間をガス濃度検出の応答時間（ｓｅｃ）とした。この応答時間が短いほどガス濃度検出の応答性が高いことを意味する。この応答時間の測定を、実験例１のガスセンサの取り付けの向きを変えて複数回測定した。具体的には、被測定ガスの流れの向きが図８における左から右方向となる取り付けの向きを０°として、ガスセンサを外側保護カバー１４０の中心軸を中心に回転させて取り付けの向きを０°〜３６０°まで３０°ずつ変化させて、それぞれの取り付けの向きに対する応答時間を測定した。なお、０°と３６０°は、ガスセンサの取り付けの向きは同じ状態である。なお、同じ取り付けの向きについて応答時間の測定を複数回行った。さらに、配管内に流す被測定ガスの酸素濃度を２０．２％から２２．９％に変化（上述した酸素濃度の変化と逆の変化）させた場合についても、同様に取り付けの向きを０°〜３６０°まで変化させ且つ同じ取り付けの向きについても応答時間の測定を複数回行った。そして、全ての応答時間の平均値を実験例１における流速Ｖ＝８ｍ／ｓにおける応答時間とした。実験例２についても、同様に配管への取り付けの向き，酸素濃度の変化の方向を変えてそれぞれの場合について応答時間を複数回測定し、全ての応答時間の平均値を実験例２における流速Ｖ＝８ｍ／ｓにおける応答時間とした。なお、実験例２では、被測定ガスの流れの向きが図４における左から右方向となる取り付けの向きを０°とした。

【0066】

実験例１，２について、上記と同様に流速Ｖ＝１，２，４，６，１０ｍ／ｓの場合における応答時間も測定した。ただし、これらの場合の応答時間は、ガスセンサの取り付けの向きを変えずに、配管内に流す被測定ガスの酸素濃度を下降（２２．９％から２０．２％に変化）させた場合と上昇（２０．２％から２２．９％に変化）させた場合との応答時間を測定し、その平均値を各流速Ｖに対応する応答時間とした。取り付けの向きは、実験例１では０°とし、実験例２では３０°とした。

【0067】

実験例１，２について、外側保護カバーの外側入口及び外側出口の径及び個数，第２外側開口部１２８ｂの有無、及び各流速Ｖにおける応答時間を、表１にまとめて示す。また、実験例１，２についての流速Ｖと応答時間との関係を示すグラフを図１７に示す。

【0068】

【表1】

【0069】

表１及び図１７に示すように、実験例１，２のいずれにおいても流速Ｖが低いほど応答時間が増加する傾向が見られるが、第２外側開口部１２８ｂを有する実験例２は、実験例１と比べて流速Ｖが低い場合（４ｍ／ｓ以下）における応答時間が短かった。また、流速Ｖが低い場合に限らず、いずれの流速Ｖにおいても、第１外側開口部１２８ａ及び第２外側開口部１２８ｂを有する実験例２の応答時間は、実験例１の応答時間以下であった。

【符号の説明】

【0070】

２０ 配管、２２ 固定用部材、１００，３００ ガスセンサ、１０２ ハウジング、１０３ ナット、１１０ センサ素子、１１０ａ 多孔質保護層、１１１ ガス導入口、１２０ 保護カバー、１２２ 第１ガス室、１２４ センサ素子室、１２６ 第２ガス室、１２７，２２７，３２７ 素子室入口、１２８ａ，３２８ａ 第１外側開口部、１２８ｂ，３２８ｂ 第２外側開口部、１２９，３２９ 素子側開口部、１３０，３３０ 内側保護カバー、１３１，３３１ 第１部材、１３２ 大径部、１３３ 段差部、１３４，２３４， 第１円筒部、１３５，３３５ 第２部材、１３６，２３６，３３６ 第２円筒部、１３６ａ 突出部、１３７ 接続部、１３８ 先端部、１３８ａ 素子室出口、１４０ 外側保護カバー、１４２ 大径部、１４３ 胴部、１４３ａ 側部、１４３ｂ 段差部、１４４ａ 外側入口、１４４ｂ 横孔、１４４ｃ 縦孔、１４６ 先端部、１４６ａ 側部、１４６ｂ 底部、１４７ａ 外側出口、１４７ｂ 横孔、１４７ｃ 縦孔、１４７ｄ 角孔、２３４ａ 凹部、３３４ａ 胴部、３３４ｂ 第１円筒部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】