(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジングに被測定ガス中の特定ガス濃度検出用のガスセンサ素子が挿通され，該ハウジングの基端側に大気側カバーが，先端側に内側カバーと外側カバーとよりなる被測定ガス側カバーが設けてあるガスセンサにおいて，
上記内側カバーの内部に被測定ガス室が形成され，
上記内側カバーおよび上記外側カバーは，上記被測定ガス室に対し被測定ガスを導入するための導入穴をそれぞれの側面に有し，上記外側カバーに設けた導入穴よりも上記内側カバーに設けた導入穴はより基端側に存在すると共に，
上記外側カバーに設けた導入穴より導入され，上記外側カバーと上記内側カバーとの間のクリアランスを先端側から基端側に向かうガス流れを形成しつつ，上記内側カバーに設けた導入穴より，被測定ガスが被測定ガス室に導入されるように上記被測定ガス側カバーは構成され，
上記外側カバーと上記内側カバーとの間には，大クリアランス部分とこれよりも狭い小クリアランス部分とが形成され，
上記大クリアランス部分は，上記内側カバーに設けた上記導入穴と対面する位置に設けら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において，上記外側カバー及び／または上記内側カバーは径の大きさが切り替わる段部を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項２において，上記内側カバーは，上記段部近傍の先端側に上記導入穴を有していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において，上記大クリアランス部分は上記小クリアランス部分と比較して，クリアランスが１．１倍以上であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項１において，上記内側カバーに上記ガス流れの突き当たり部分を設け，該突き当たり部分に上記導入穴を設けることを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項５において，上記突き当たり部分は，上記内側カバーに設けた段部から構成され，該段部に対し上記導入穴を設けることを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において，上記外側カバーは径方向内側に凹んだ溝部を有することを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，内燃機関の排気系等に設置して，酸素濃度，空燃比，ＮＯｘ濃度等の検出に利用可能なガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
自動車エンジンの排気系にはエンジンの燃焼制御のためにガスセンサが設けてある。
このガスセンサは，筒状のハウジングに被測定ガス中の特定ガス濃度検出用のガスセンサ素子を配置し，該ハウジングの基端側に大気側カバーが，先端側に内側カバーと外側カバーとよりなる被測定ガス側カバーが設けてある。
【０００３】
図１６及び図１７に示すごとく，上記内側カバー９２の内部は被測定ガス室９００で，上記内側カバー９２及び上記外側カバー９１は，上記被測定ガス室９００に対し被測定ガスを導入する導入穴２１０，２２０をそれぞれ有する。また，上記外側カバー９１に設けた導入穴２１０よりも上記内側カバー９２に設けた導入穴２２０のほうが，よりガスセンサの基端側（後述する図１参照，また図１６及び図１７においては図面上方が基端側である。）に位置する。
【０００４】
図１６，図１７に示すごとく，被測定ガスは外側カバー９１に設けた導入穴２１０より進入し，両カバー９１，９２間のクリアランス２５を先端側から基端側に向かって移動するガス流れ８１を形成しつつ，内側カバー９２に設けた導入穴２２０より内側カバー９２内に形成された被測定ガス室９００に入る。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来構造の被測定ガス側カバー９を備えたガスセンサには以下に示すような問題がある。
図１６，図１７に示すごとく，クリアランス２５の基端側（図面上方）において，導入穴２２０に入れなかったガス流れの一部がそのまま基端側に向かい，基端側の端部で跳ね返って先端側へと向かう戻り流れ８２が生じることがある。
この戻り流れ８２が原因となって，クリアランス２５の基端側でガス流れ８１が妨害され，導入穴２２０から被測定ガス室９００へ被測定ガスの導入効率が低下する。
したがって，濃度や状態が変動する被測定ガスをタイムラグなしに被測定ガス室９００に導入することが困難となり，ガスセンサの応答性遅れの原因となる。
【０００６】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，応答性に優れるガスセンサを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
請求項１に記載の発明は，筒状のハウジングに被測定ガス中の特定ガス濃度検出用のガスセンサ素子が挿通され，該ハウジングの基端側に大気側カバーが，先端側に内側カバーと外側カバーとよりなる被測定ガス側カバーが設けてあるガスセンサにおいて，
上記内側カバーの内部に被測定ガス室が形成され，
上記内側カバーおよび上記外側カバーは，上記被測定ガス室に対し被測定ガスを導入するための導入穴をそれぞれの側面に有し，上記外側カバーに設けた導入穴よりも上記内側カバーに設けた導入穴はより基端側に存在すると共に，
上記外側カバーに設けた導入穴より導入され，上記外側カバーと上記内側カバーとの間のクリアランスを先端側から基端側に向かうガス流れを形成しつつ，上記内側カバーに設けた導入穴より，被測定ガスが被測定ガス室に導入されるように上記被測定ガス側カバーは構成され，
上記外側カバーと上記内側カバーとの間には，大クリアランス部分とこれよりも狭い小クリアランス部分とが形成され，
上記大クリアランス部分は，上記内側カバーに設けた上記導入穴と対面する位置に設けられていることを特徴とするガスセンサにある。
【０００８】
本発明にかかるガスセンサは，内側カバーの内部の該被測定ガス室に導入された被測定ガスにガスセンサ素子を曝すことで，特定ガス濃度を検出する。
ガスセンサ外部の被測定ガスは，上記外側カバーの側面に設けた導入穴より外側カバーと内側カバーとの間のクリアランスを経由して，上記内側カバーの側面に設けた導入穴より，被測定ガス室に導入される。
このとき，内側カバーの導入穴は外側カバーの導入穴より基端側に設けてあるため，クリアランスでの被測定ガスのガス流れはガスセンサの先端側から基端側に向かう流れとなる。
【０００９】
本発明にかかるガスセンサでは，クリアランスを変化させることなどを利用して，先端側から基端側へ向かうガス流れから分岐し，例えばガスセンサの基端側から先端側へ向かうような戻り流れの影響を上記ガス流れが受け難くなるように被測定ガス側カバーを構成する。
従って，クリアランスから内側カバーの導入穴への被測定ガス導入が妨げられ難く，ガスセンサ外部から被測定ガス室へ被測定ガスは短い時間で到達することができ，よってガスセンサ外部における被測定ガスの濃度や各種の状態の変動を被測定ガス室内に速やかに反映させることができる。
【００１０】
以上，本発明によれば，応答性に優れるガスセンサを提供することができる。
なお，クリアランスの変化などの具体的方法については以下に記載する。
【００１１】
次に，請求項２記載の発明のように，上記外側カバー及び／または上記内側カバーは径の大きさが切り替わる段部を有することが好ましい。
上記外側カバーの導入穴から入った被測定ガスは，外側カバーと内側カバーとのクリアランスを通り，内側カバーの導入穴に入るというガス流れを形成する。段部によって，外側カバーと内側カバーとの間のクリアランスを大きくすることができるため，ガス流れから分岐した戻り流れが発生した場合，ガス流れと戻り流れとの間隔を遠ざけて，戻り流れからの影響を上記ガス流れが受け難くなるようにできる。
よって，被測定ガスを速やかに被測定ガス室に導入することができる。
次に，請求項３記載の発明のように，上記内側カバーは，上記段部近傍の先端側に上記導入穴を有していることが好ましい。これにより，被測定ガスを上記導入穴からより一層速やかに導入することができ，戻り流れを充分に抑制することができる。
【００１２】
また，本請求項にかかる段部は，外側カバーと内側カバーとのいずれか一方，または双方に設けることができる。この段部は径方向の外側に突出するように構成できるし，径方向の内側に凹むようにも構成できる。
【００１３】
次に，請求項４記載の発明のように，上記大クリアランス部分は上記小クリアランス部分と比較して，クリアランスが１．１倍以上であることが好ましい（実施形態例２参照）。
これにより，ガス流れから分岐した戻り流れが発生した場合，大クリアランス部分において，ガス流れと戻り流れとの間隔を遠ざけて，戻り流れからの影響を上記ガス流れが受け難くできる。よって，素早く被測定ガス室に被測定ガスを導入できる。
【００１４】
上記大クリアランス部分のクリアランスが１．１倍未満である場合は，ガス流れに対してクリアランスが狭くなり，被測定ガスが外側カバーと内側カバーとの間を流れ難くなると共に，ガス流れに戻り流れが影響して，被測定ガス室への被測定ガス導入が遅れるおそれがある。
【００１５】
また，上記クリアランスが被測定ガス室の径より大きくなると，ガス流れが外側カバーと内側カバーとの間で乱れるおそれがある。この場合，上記内側カバーの導入穴より被測定ガス室に被測定ガスが入り難くなったり，一度クリアランスに導入された被測定ガスが再び外側カバーの導入穴よりガスセンサの外部に出て行くおそれがある。よって，上記クリアランスは被測定ガス室の径以下とすることが好ましい。
なお，被測定ガス室は内側カバーの内部に形成されているため，被測定ガス室の径は内側カバーの内径に等しくなる。
【００１６】
また，上記大クリアランス部分は上記内側カバーに設けた上記導入穴と対面する位置に設けられている。
被測定ガスのガス流れが内側カバーの導入穴に入る際にガス流れが乱れやすくなることから，戻り流れが発生しやすくなることがある。
よって，導入穴の近傍を大クリアランス部分とすることで，ガス流れと戻り流れとの距離を遠ざけて，戻り流れからの影響をガス流れが受け難くすることができる。よって，素早く被測定ガス室に被測定ガスを導入することができる。
なお，大クリアランス部分は上記内側カバーに設けた導入穴と対面する位置にあることがさらに好ましい。
【００１７】
次に，請求項５記載の発明のように，上記内側カバーに上記ガス流れの突き当たり部分を設け，該突き当たり部分に上記導入穴を設けることが好ましい。
突き当たり部分でガス流れは行き止まるため，ここに導入穴を設けることで，戻り流れが生じることなく被測定ガスは速やかに導入穴に入ることができる。または，戻り流れの影響が小さくなり，被測定ガスは速やかに導入穴に入ることができる。
【００１８】
次に，請求項６記載の発明のように，上記突き当たり部分は，上記内側カバーに設けた段部から構成され，該段部に対し上記導入穴を設けることが好ましい。段部を設けることで，内側カバーと外側カバーとの間にガス流れを横切る面を形成することができる（図１１参照）。段部によって，ガス流れは遮られ，段部にガス流れが突き当たる。つまり，段部が突き当たり部分となる。このような段部に導入穴を設けることで，戻り流れが生じることなく被測定ガスは速やかに導入穴に入ることができる。または，戻り流れの影響が小さくなり，被測定ガスは速やかに導入穴に入ることができる。
【００１９】
次に，第１の参考発明として，筒状のハウジングに被測定ガス中の特定ガス濃度検出用のガスセンサ素子が挿通され，該ハウジングの基端側に大気側カバーが，先端側に内側カバーと外側カバーとよりなる被測定ガス側カバーが設けてあるガスセンサにおいて，
上記内側カバーの内部に被測定ガス室が形成され，
上記内側カバーおよび上記外側カバーは，上記被測定ガス室に対し被測定ガスを導入するための導入穴をそれぞれの側面に有し，上記外側カバーに設けた導入穴よりも上記内側カバーに設けた導入穴はより基端側に存在すると共に，
上記外側カバーに設けた導入穴より導入され，上記外側カバーと上記内側カバーとの間のクリアランスを先端側から基端側に向かうガス流れを形成しつつ，上記内側カバーに設けた導入穴より，被測定ガスが被測定ガス室に導入されるように上記被測定ガス側カバーは構成され，
上記外側カバー及び／または上記内側カバーにおいて，少なくとも側面の一部分に，基端側から先端側に向かって径細となるように，または先端側から基端側に向けて径細となるように構成されたテーパー部を設け，上記内側カバーのテーパー部を設けた部分に上記導入穴が設けてあることを特徴とするガスセンサがある。
【００２０】
本発明にかかるガスセンサにおいて，外側カバーや内側カバーはテーパー部を有する。テーパー部は外側カバーや内側カバーの径を基端側から先端側（またはその反対）に向けて径細に構成することで実現することができる。また，テーパー部を設けることで，外側カバーや内側カバーの側面を基端側に向かって，または先端側に向かって拡開する傾斜面とすることができる（図２，図８，図９，図１２，図１４参照）。
【００２１】
本発明にかかるガスセンサではテーパー部を設けることで傾斜した内側カバーの側面に沿ってガス流れが流れやすくなり，戻り流れの影響を受け難くなる。または，テーパー部の組み合わせや構成によって，外側カバーと内側カバーとのクリアランスを大きくすることができ，ガス流れが戻り流れの影響を受け難くなる。
そして，内側カバーの導入穴はテーパー部を設けた部分にあるため，テーパー部に沿って流れたガス流れは戻り流れの影響を受け難い状態のまま，導入穴より被測定ガス室に導入される。
【００２２】
従って，クリアランスから内側カバーの導入穴への被測定ガス導入が妨げられ難く，ガスセンサ外部から被測定ガス室へ被測定ガスは短い時間で到達することができ，よってガスセンサ外部における被測定ガスの濃度や各種の状態の変動を被測定ガス室内に速やかに反映させることができる。
【００２３】
以上，本発明によれば，応答性に優れるガスセンサを提供することができる。
【００２４】
また，本発明にかかるガスセンサにおいて，外側カバーと内側カバーとのいずれか一方，または双方にテーパー部を設けることができる。
特に内側カバーにテーパー部を設けることでガス流れを内側カバーの導入穴に対し案内することができ，本発明にかかる効果をより確実に得ることができる。
【００２５】
また，上記外側カバー及び／又は内側カバーは，少なくとも一部に径が一定となるストレート部を有し，
上記テーパー部は，上記ストレート部に連続して設けることが好ましい（図１２参照）。
【００２６】
ガス流れがストレート部に続いてテーパー部に沿って流れることで，戻り流れの影響を受け難くなる。テーパー部に沿って流れたガス流れは戻り流れの影響を受け難い状態のままで導入穴より被測定ガス室に導入される。よって，被測定ガスを被測定ガス室に対し速やかに導入することができる。
【００２７】
なお，ストレート部は外側カバー及び内側カバーにおいて径が一定となる部分であり，ストレート部において外側カバー及び内側カバーは略円筒形状となる。特に，ガス流れは先端側から基端側に向かって流れることから，外側カバー及び／または内側カバーの基端側をストレート部に，先端側をテーパー部に構成することでガス流れの案内を容易に実現できる。
【００２８】
次に，第２の参考発明として，筒状のハウジングに被測定ガス中の特定ガス濃度検出用のガスセンサ素子が挿通され，該ハウジングの基端側に大気側カバーが，先端側に内側カバーと外側カバーとよりなる被測定ガス側カバーが設けてあるガスセンサにおいて，
上記内側カバーの内部に被測定ガス室が形成され，
上記内側カバーおよび上記外側カバーは，上記被測定ガス室に対し被測定ガスを導入するための導入穴をそれぞれの側面に有し，上記外側カバーに設けた導入穴よりも上記内側カバーに設けた導入穴はより基端側に存在すると共に，
上記外側カバーに設けた導入穴より導入され，上記外側カバーと上記内側カバーとの間のクリアランスを先端側から基端側に向かうガス流れを形成しつつ，上記内側カバーに設けた導入穴より，被測定ガスが被測定ガス室に導入されるように上記被測定ガス側カバーは構成され，
上記外側カバー及び／または上記内側カバーに径の大きさが切り替わる段部を設け，
上記外側カバー及び／または上記内側カバーの少なくとも側面の一部分に，基端側から先端側に向かって径細となるように，または先端側から基端側に向けて径細となるように構成されたテーパー部を設け，
上記内側カバーのテーパー部を設けた部分に上記導入穴が設けてあることを特徴とするガスセンサがある（図２参照）。
【００２９】
上記外側カバーの導入穴から入った被測定ガスは，上記内側カバーとのクリアランスを通り，上記内側カバーの導入穴に入るというガス流れを形成するが，段部によってクリアランスを大きくすることができるため，ガス流れと戻り流れとの間隔を遠ざけて，戻り流れからの影響を受け難くすることができる。
また，テーパー部によって，ガス流れがテーパー部に沿って流れるため，戻り流れの影響を受け難くすることができる。
【００３０】
よって，テーパー部に設けた内側カバーの導入穴へ戻り流れの影響を受け難いまま，被測定ガスを導入することができ，内側カバーの導入穴への被測定ガス導入を速やかに行うことができる。そのため，濃度や変動する被測定ガスを状態を被測定ガス室に対し速やかに反映させることができる。
【００３１】
以上，本発明によれば，応答性に優れるガスセンサを提供することができる。
【００３２】
また，上記外側カバーは径の大きさが切り替わる段部が設けてあり，上記内側カバーは，上記外側カバーに設けた段部よりも基端側において，基端側から先端側に向けて径細となるテーパー部が設けてあり，かつ該テーパー部よりも先端側は径が一定となるストレート部であると共に，上記内側カバーは，上記テーパー部を設けた部分に対し上記導入穴を設け，
上記外側カバーの段部を設けた部分における上記外側カバーと上記内側カバーとの間のクリアランスＣ１と，
上記内側カバーのストレート部と該ストレート部と対面する上記外側カバーとの間のクリアランスＸとの間には，Ｃ１＞Ｘという関係が成立することが好ましい（実施形態例１参照）。
【００３３】
上記外側カバーの導入穴から入った被測定ガスは，上記内側カバーとのクリアランスを通り，上記内側カバーの導入穴に入るというガス流れを形成するが，段部はテーパー部よりも先端側，つまりガス流れの上流側にある。
また，段部でのクリアランスＣ１は，該段部よりもガス流れの上流側にあるストレート部でのクリアランスＸよりも広い。
従って，外側カバーの導入穴より導入された被測定ガスは，外側カバーと内側カバーとの間をガス流れを形成し，段部と対面する個所を通過する（ここがクリアランスＣ１の位置である）。
【００３４】
そして，段部以降は，被測定ガスは内側カバーのテーパー部に沿って流れるため，戻り流れの影響を受け難い。さらに，内側カバーのテーパー部に導入穴が設けてあるため，戻り流れの影響を受け難い状態のままで被測定ガス室に被測定ガスは導入される。さらに，段部でのクリアランスＣ１はストレート部のクリアランスＸよりも広いため，さらに戻り流れの影響を受け難い。
よって，テーパー部に設けた内側カバーの導入穴へ，速やかに被測定ガスを導入することができる。
【００３５】
なお，クリアランスＣ１は段部の中央で，ガスセンサ軸方向に対して直交する方向に測定した距離であり，クリアランスＸはストレート部で，同じく軸方向に直交する方向に測定した距離である。詳細は後述する図３に記載した。
【００３６】
仮に，Ｃ１がＸと同じかＸより小さい場合は，Ｃ１の位置でガス流れが乱れて，戻り流れが生じたり，乱流が生じるなどして，内側カバーの導入穴への被測定ガスの到達が遅れるおそれがある。
【００３７】
次に，請求項７記載の発明のように，上記外側カバーは径方向内側に凹んだ溝部を有することが好ましい（図１４参照）。
上記溝部によって，外側カバーの導入穴から入った被測定ガスがすべて内側カバーの導入穴に確実に向かうように，ガス流れを整流することができる。よって，より高い応答性を持ったガスセンサを得ることができる。
具体的な溝部の構成としては，外側カバーの周方向に等間隔で複数個の導入穴を設けたケースでは，この外側カバーにおける導入穴の間に対しガスセンサ軸方向が長軸となるような形状の溝部を設けることができる。
【００３８】
次に，第３の参考発明として，筒状のハウジングに被測定ガス中の特定ガス濃度検出用のガスセンサ素子が挿通され，該ハウジングの基端側に大気側カバーが，先端側に内側カバーと外側カバーとよりなる被測定ガス側カバーが設けてあるガスセンサにおいて，
上記内側カバーの内部に被測定ガス室が形成され，
上記内側カバーおよび上記外側カバーは，上記被測定ガス室に対し被測定ガスを導入するための導入穴をそれぞれの側面に有し，上記外側カバーに設けた導入穴よりも上記内側カバーに設けた導入穴はより基端側に存在すると共に，
上記外側カバーに設けた導入穴より導入され，上記外側カバーと上記内側カバーとの間のクリアランスを先端側から基端側に向かうガス流れを形成しつつ，上記内側カバーに設けた導入穴より，被測定ガスが被測定ガス室に導入されるように上記被測定ガス側カバーは構成され，
上記外側カバーに径の大きさが切り替わる段部を設け，
上記外側カバーの側面で，上記段部よりも先端側に径方向内側に凹んだ溝部を設け，
上記内側カバーの側面の一部分に，基端側から先端側に向かって径細となるように構成されたテーパー部を設け，
上記内側カバーのテーパー部を設けた部分に上記導入穴を設けることを特徴とするガスセンサがある（実施形態例８参照）。
【００３９】
上記外側カバーの導入穴から入った被測定ガスは，上記内側カバーとのクリアランスを通り，上記内側カバーの導入穴に入るというガス流れを形成するが，段部によってクリアランスを大きくすることができるため，ガス流れと戻り流れとの間隔を遠ざけて，戻り流れからの影響を受け難くすることができる。
【００４０】
また，テーパー部によって，ガス流れがテーパー部に沿って流れるため，戻り流れの影響を受け難くすることができる。
よって，テーパー部に設けた内側カバーの導入穴へ，戻り流れの影響を受け難い状態で被測定ガスを導入することができる。
さらに，上記溝部によって，外側カバーの導入穴から入った被測定ガスが内側カバーの導入穴に確実に向かうことができるように，ガス流れを整流することができる。
【００４１】
そのため，内側カバーの導入穴への被測定ガス導入が妨げられ難く，濃度や各種の状態が変動する被測定ガスの状態を被測定ガス室に対し速やかに反映させることができる。
【００４２】
以上，本発明によれば，応答性に優れるガスセンサを提供することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるガスセンサにつき，図１〜図５を用いて説明する。
図１〜図３に示すごとく，本例のガスセンサ１は，筒状のハウジング１０に被測定ガス中の特定ガス濃度検出用のガスセンサ素子１５が挿通され，該ハウジング１０の基端側に大気側カバー１１が，先端側に内側カバー２２と外側カバー２１とよりなる被測定ガス側カバー２が設けてある。
【００４４】
上記内側カバー２２の内部は被測定ガス室２００が形成され，上記内側カバー２２および上記外側カバー２１は，上記被測定ガス室２００に対し被測定ガスを導入するための導入穴２１０，２２０をそれぞれ側面に有し，上記外側カバー２１に設けた導入穴２１０よりも上記内側カバー２２に設けた導入穴２２０のほうが，より基端側に設けてある。
【００４５】
上記被測定ガス側カバー２は，上記外側カバー２１に設けた導入穴２１０より導入され，上記外側カバー２１と上記内側カバー２２との間のクリアランス２５を先端側から基端側に向かうガス流れ８１を形成しつつ，上記内側カバー２２に設けた導入穴２２０より被測定ガス室２００に被測定ガスが導入されるよう構成されている。
そして，上記被測定ガス側カバー２は，上記ガス流れ８１から分岐した基端側から先端側に向かう戻り流れ８２の影響を受け難くなるように構成されている。
【００４６】
戻り流れ８２の影響を受け難くなる構成について具体的に記載する。
上記被測定ガス側カバー２において，上記外側カバー２１は径の大きさが切り替わる段部２１１が設けてある。この段部２１１より先端側は径細，基端側が径太に構成する。上記内側カバー２２は，上記段部２１１よりも基端側において，基端側から先端側に向けて径細となるテーパー部２２２が設けてある。
また，上記内側カバー２２においては，上記テーパー部２２２を設けた部分に対し，上記導入穴２２０が設けてある。
【００４７】
なお，本実施形態例，及び他の実施形態例にて用いた各図面では，図面上方が基端側，図面下方が先端側である。外側カバーや内側カバーのフランジ部のある個所が基端側，底部のある個所が先端側となるが，各説明において記載は省略する。
【００４８】
以下，詳細に説明する。
本例にかかるガスセンサは，自動車エンジンの排気系に取りつけて，エンジンの燃焼制御に利用する。
図１に示すごとく，金属製の筒状のハウジング１０に対し，先端側絶縁碍子１２が配置され，該先端側絶縁碍子１２に対し，ガスセンサ素子１５が封止材１２１によって気密的に挿通されている。
【００４９】
上記ガスセンサ素子１５の基端側を覆うように基端側絶縁碍子１３が大気側カバー１１内に配置され，該基端側絶縁碍子１３内部において，ガスセンサ素子１５はリード部１３１に対し電気的に接続される。
上記リード部１３１はコネクタ部１４１を介してガスセンサ１外に延設されるリード線１４２に接続される。
また，大気側カバー１１の基端側は弾性絶縁部材１６が配置されている。
【００５０】
上記ハウジング１０の先端側には内側カバー２２と外側カバー２１とよりなる被測定ガス側カバー２が設けてある。
基端側は大気側カバー１１が設けてあり，該大気側カバー１１の基端側には撥水フィルタ１１２を介して外部カバー１１３が設けてある。外側カバー１１３と大気側カバー１１には，大気導入穴１１５が設けてあり，大気側カバー１１の内部の大気側雰囲気１１０に対し大気導入を行うよう構成されている。
【００５１】
図２，図３に示すごとく，外側カバー２１及び内側カバー２２は有底円筒状で，底部２１８，２２８にガス流通穴２１９，２２９が設けられ，側面に複数個の導入穴２１０，２２０が設けてある。導入穴２１０，２２０は底部から同一の高さで周方向には等間隔で配置される。また，その穴径も略同一で，形状は円形である。外側カバー２１の導入穴２１０は先端側に，内側カバー２２の導入穴２２０は基端側に設けてある。
【００５２】
また，外側カバー２１及び内側カバー２２の基端側は上記ハウジング１０の基端側の端面１０１に設けた凹所１０２に対する嵌合用のフランジ２９がそれぞれ設けてある。
外側カバー２１は径方向内側に向かう段部２１１が導入穴２１０よりも基端側で，該外側カバー２１の中ほどに設けてある。
【００５３】
図３に示すごとく，内側カバー２２は嵌合用のフランジ２９を設けた箇所の下方から先端側に向って，より径細になるように構成されたテーパー部２２２を有し，外側カバー２１に設けた段部２１１より基端側でテーパー部２２２は終了し，あとは底部２２８まで径が一定のストレート部２２３が設けてある。また，上記内側カバー２２においては，導入穴２２０はテーパー部２２２の箇所に対し設けてある。
上記ストレート部２２３と対面する位置の外側カバー２１との間のクリアランスＸは０．９ミリ，テーパー部２２２を設けた部分の角度θは３０°である。
【００５４】
また，図３に示すごとく，外側カバー２１の段部２１１を設けた部分における外側カバー２１と内側カバー２２との間のクリアランスＣ１とクリアランスＸとの間には，Ｃ１＞Ｘという関係が成立し，Ｃ１＝１．５ミリ，Ｘ＝０．９ミリである。
【００５５】
次に，本例にかかる形状の被測定ガス側カバー２の性能について以下に示す試験を行った。
図１〜図３にかかるガスセンサ及び被測定ガス側カバーを用いて，ガスセンサの応答性を測定した。
４気筒エンジンの３気筒の空燃比を１４．５に合わせ，１気筒を他の３気筒より１０％空燃比が濃い側にセットする。これにより４気筒エンジンから排出される排ガスの酸素濃度が周期的に変化する。
【００５６】
このような排ガスに空燃比センサを曝して，エンジンの空燃比を測定すると，排ガスの周期的な酸素濃度変化に応じてセンサ出力が周期的に変化する。センサの応答性は周期的変化の振幅に関係する。
応答性が速いと振幅が大きくなり，遅いと小さくなる。これを利用して本例にかかるガスセンサを上述の４気筒エンジンからの排ガスに曝して振幅の大小を評価し，応答性を測定した。
【００５７】
また，上記と同様の方法で，後述する図１６，図１７に示すごとき従来の被測定ガス側カバー９をもったガスセンサについても応答性を測定した。
この従来の被測定ガス側カバー９は外側，内側カバー９１，９２共にストレート状態であり，クリアランスＷは１．０ミリである。
【００５８】
従来の被測定ガス側カバーを備えたガスセンサの出力の振幅を１５本について測定したところ，図４に示すごとく，平均が０．１Ａ／Ｆ付近であった。本例の被測定ガス側カバーを備えたガスセンサの出力の平均の振幅は０．１７Ａ／Ｆ付近で，従来のガスセンサよりも１．７倍ほど振幅が大きく，それだけ本例にかかるガスセンサが応答性に優れていることがわかった。
【００５９】
本例の作用効果について説明する。
本例のガスセンサ１は，被測定ガス側カバー２における内側カバー２２と外側カバー２１との間のクリアランス２５内において，ガス流れ８１が戻り流れ８２の影響を受け難く構成されている。
【００６０】
つまり，上記外側カバー２１の導入穴２１０から入った被測定ガスは，上記内側カバー２２とのクリアランスを通り，上記内側カバー２２の導入穴２２０に入るというガス流れ８１を形成するが，段部２１１はテーパー部２２２よりも先端側，つまりガス流れ８１の上流側にある。
また，図３に示すごとく，段部２１１でのクリアランスＣ１は，該段部２１１よりもガス流れの上流側にあるストレート部でのクリアランスＸよりも広い。
従って，外側カバー２１の導入穴２１０より導入された被測定ガスは，外側カバー２１と内側カバー２２との間をガス流れ８１を形成し，段部２１１と対面する個所を通過する（ここがクリアランスＣ１の位置である）。
【００６１】
そして，段部２１１以降は，被測定ガスは内側カバー２２のテーパー部２２２に沿って流れるため，戻り流れ８２の影響を受け難い。さらに，内側カバー２２のテーパー部２２２に導入穴２２０が設けてあるため，戻り流れ８２の影響を受け難い状態のままで被測定ガス室２０に被測定ガスは導入される。
【００６２】
さらに，段部２１１でのクリアランスＣ１はストレート部のクリアランスＸよりも広いため，さらに戻り流れ８２の影響を受け難い。
そのため，テーパー部２２２に設けた内側カバー２２の導入穴２２０へ戻り流れ８２の影響を受け難いまま，素早く被測定ガスを導入することができる。
よって，本例のガスセンサ１では，内側カバー２２の導入穴２２０への被測定ガス導入が妨げられ難く，被測定ガスを被測定ガス室２００に速やかに導入することができる。
以上，本例によれば，応答性に優れるガスセンサを提供することができる。
【００６３】
また，本例のガスセンサ１には積層型の板状のガスセンサ素子が搭載されたが，図５に示すごとく，コップ型のガスセンサ素子３６を搭載することもできる。このガスセンサ３は，ハウジング１０に対し，コップ型のガスセンサ素子３６が，粉末シール材３１１，絶縁碍子３１２を介して，金属リング３１３を挟んだハウジング１０基端側のかしめ固定により，気密的に挿通されている。
ガスセンサ素子３６は，コップ型の固体電解質体３６１と該固体電解質体３６１内部に配置された棒状ヒータ３６２とよりなる。
【００６４】
このガスセンサ素子３６に対し出力取り出し用端子を持ったリード部３４１が電気的に接続され，大気側カバー１１内の絶縁碍子３３内でコネクタ部３４２を介してリード線３４３に接続される。
上記ガスセンサ３に対し，本例にかかる被測定ガス側カバー２を設けた場合も，上述と同様の作用効果を得ることができる。
【００６５】
実施形態例２
本例は，図６に示すごとく，外側カバー２１と内側カバー２２との間は大クリアランス部分２５１とこれよりも狭い小クリアランス部分２５２とが形成されている被測定ガス側カバー２について説明する。
図６に示すごとく，大クリアランス部分２５１の幅Ｗ１は１．５ミリである。小クリアランス部分２５２の幅Ｗ２は０．９ミリである。つまり，Ｗ１はＷ２の１．１倍以上である。
また，本例の外側カバー２１に段部２１１が設けてあり，内側カバー２２はフランジ２９の下方に段部２２１が設けてあり，該段部２２１のすぐ下に導入穴２２０が配置されている。
その他詳細な構成は実施形態例１と同様である。
【００６６】
また，本例では，大クリアランス部分２５１の幅Ｗ１が小クリアランス部分の幅Ｗ２の１．１倍以上であるため，大クリアランス部分２５１において，ガス流れ８１と戻り流れ８２との間隔を遠ざけて，戻り流れ８２からの影響を受け難くすることができ，被測定ガスを速やかに被測定ガス室２００に導入することができる。
その他は，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００６７】
実施形態例３
本例は，図７に示すごとく，外側カバー２１に段部２１１が設けてある被測定ガス側カバー２について説明する。
図７に示すごとく，外側カバー２１には段部２１１が設けてあり，内側カバー２２はフランジ２９よりすぐ下から底部まで，径が一定のストレート部２２３を有する。
その他詳細な構成は実施形態例１と同様であり，同様の作用効果を有する。
【００６８】
参考例
本例は，図８に示すごとく，内側カバー２２にテーパー部２２２が設けてある被測定ガス側カバー２について説明する。
図８に示すごとく，外側カバー２１はフランジより下方から底部２１８まで径が一定のストレート部２１３を有する。内側カバー２２はフランジ部２９よりすぐ下にテーパー部２２２を有する。そして，内側カバー２２は中央付近の切替部２２６においてテーパー部２２２が終了し，切替部２２６より先端側は径が一定のストレート部２２３である。
その他詳細な構成は実施形態例１と同様である。
【００６９】
本例では，テーパー部２２２を設けたので，内側カバー２２の傾斜した側面にガス流れ８１が流れやすくなる。よって，戻り流れ８２の影響を受け難くなり，テーパー部２２２に設けた導入穴２２０に被測定ガスが速やかに導入されやすくなる。
【００７０】
さらに，本例にかかる構成では，テーパー部２２２を設けることで，外側カバー２１の導入穴２１０と内側カバー２２の導入穴２２０の径方向距離が小さくなるため，被測定ガスが速やかに導入されやすくなる。
その他は実施形態例１と同様の作用効果を有する。
なお，上記内側カバー２２のテーパー部２２２であるが，図９に示すごとく，底部まで設けることもできる。
【００７１】
実施形態例４
本例は，図１０に示すごとく，内側カバー２２に段部２２１が設けてある被測定ガス側カバー２について説明する。
図１０に示すごとく，外側カバー２１はフランジより下方から底部２１８まで径が一定であるストレート部２１３を有する。内側カバー２２は径方向内側に凹む段部２２１を有する。内側カバー２２の導入穴２２０は段部２２１よりも基端側に設けてある。
その他詳細な構成は実施形態例１と同様である。
【００７２】
本例は，段部２２１によって内側カバー２２が径方向に凹み，凹んだ基端側に導入穴２２０が設けてある。そのため，導入穴２２０を設けた部分のクリアランスが大きくなり，戻り流れ８２の影響を受け難い状態で，被測定ガスを被測定ガス室に導入することができる。
その他は，実施形態例１と同様の効果を有する。
【００７３】
実施形態例５
本例は，図１１に示すごとく，外側及び内側カバー２１，２２の双方に段部２１１，２２１が設けてある被測定ガス側カバー２について説明する。
図１１に示すごとく，外側カバー２１は段部２１１を有する。導入穴２１０は段部２１１より先端側に設けてある。また，内側カバー２２も突き当たり部分となる段部２２１を有する。段部２２１における天井面２２４に対し，導入穴２２０は設けてある。また，段部２２１よりは，段部２１１のほうがより先端側に存在する。
その他詳細な構成は実施形態例１と同様である。
【００７４】
上記天井面２２４はガス流れ８１に交わる方向に形成され，ガス流れは天井面２２４に対して突き当たる。この天井面２２４に導入穴２２０が設けてあるため，戻り流れが生じることなく，被測定ガスは速やかに導入穴２２０に入ることができる。
その他詳細は実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００７５】
実施形態例６
本例は，図１２に示すごとく，外側カバー２１にテーパー部２１２が設けてある被測定ガス側カバー２である。
図１２に示すごとく，外側カバー２１はフランジ部の下方から設けられたテーパー部２１２を有する。また，テーパー部２１２は途中でストレート部２１３に切りかわる。
また，内側カバー２２は，全体がストレート部２２３である。
その他詳細な構成は実施形態例１と同様である。
【００７６】
本例にかかる構成では，テーパー部２２１を設けることで，導入穴２２０でのクリアランスを大きくすることができ，ガス流れ８１に対する戻り流れ８２の影響を小さくすることができる。よって，被測定ガスは被測定ガス室に速やかに入ることができる。
その他，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００７７】
実施形態例７
本例は，図１３に示すごとく，外側カバー２１に段部２１１，内側カバー２２に段部２２１が設けてある被測定ガス側カバー２である。
図１３に示すごとく，本例において，外側カバー２１は径方向外側に突出する段部２１１が設けてあり，内側カバー２２は径方向内側に凹む段部２２１が設けてある。また，内側カバー２２はフランジ部の下方が径方向内側に凹んだ状態にあり，同図より明らかであるが，内側カバー２２の基端側全体が凹んだような状態である。この凹んだ部分に導入穴２２０が設けてある。
その他詳細な構成は実施形態例１と同様である。
【００７８】
本例は，外側カバーの段部２１１と内側カバーの段部２２１とによって，内側の導入穴２２０が設けてある付近のクリアランスが比較的大きくなっている。そのため，ガス流れ８１と戻り流れ８２との間隔が離れ，ガス流れ８１に対する戻り流れ８２の影響を小さくすることができる。よって，被測定ガスは被測定ガス室に速やかに入ることができる。
その他，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００７９】
実施形態例８
本例は，図１４，図１５に示すごとく，外側カバー２１に段部２１１，溝部２１５，内側カバーにテーパー部２２２が設けてある被測定ガス側カバー２である。
図１４，図１５に示すごとく，外側カバー２１は径方向内側に凹む段部２１１が設けてあり，段部２１１よりも先端側に長軸方向がガスセンサの軸方向と平行となるように設けた楕円形の導入穴２１０が周方向に等間隔に６つ設けてある。これら導入穴２１０の間に，径方向内側に凹んだ断面形状が三角の（図１５参照）溝部２１５を６つ設けた。
【００８０】
内側カバー２２はフランジ部２９よりすぐ下にテーパー部２２２を有する。そして，内側カバー２２は中央付近の切替部２２６においてテーパー部２２２が終了し，切替部２２６より先端側は径が一定のストレート部２２３である。
その他詳細な構成は実施形態例１と同様である。
【００８１】
本例において，段部２１１によってクリアランスを大きくすることができるため，ガス流れ８１と戻り流れ８２との間隔を遠ざけて，ガス流れ８１に戻り流れ８２からの影響を受け難く，ガス流れ８１がテーパー部２２２に沿って流れることでも，戻り流れ８２の影響を受け難くできる。よって，テーパー部２２２に設けた内側カバー２２の導入穴２２０へ戻り流れ８２の影響を受け難いまま，被測定ガスを導入することができる。
さらに，上記溝部２１５によって，ガス流れ８１を整流して，内側カバー２２の導入穴２２０に向かいやすくすることができる。
その他は実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態例１における，積層型のガスセンサ素子を設けたガスセンサの断面説明図。
【図２】  実施形態例１における，被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図３】  実施形態例１における，被測定ガス側カバーの断面説明図。
【図４】  実施形態例１における，性能評価の試験結果を示す線図。
【図５】  実施形態例１における，コップ型のガスセンサ素子を設けたガスセンサの断面説明図。
【図６】  実施形態例２における，大クリアランス部分とこれよりも狭い小クリアランス部分とが形成された被測定ガス側カバーの断面説明図。
【図７】  実施形態例３における，外側カバーに段部が設けてある被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図８】  参考例における，内側カバーにテーパー部が設けてある被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図９】  参考例における，内側カバーにテーパー部が先端側まで設けてある被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図１０】  実施形態例４における，内側カバーに段部が設けてある被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図１１】  実施形態例５における，外側及び内側カバーの双方に段部が設けてある被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図１２】  実施形態例６における，外側カバーにテーパー部が設けてある被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図１３】  実施形態例７における，外側カバーに段部，内側カバーに段部が設けてある被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図１４】  実施形態例８における，外側カバーに溝部を設けた被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図１５】  実施形態例８における，図１４に示した溝部を設けた外側カバーの底部の説明図。
【図１６】  従来にかかる被測定ガス側カバーの要部説明図。
【図１７】  従来にかかる被測定ガス側カバーの断面説明図。
【符号の説明】
１．．．ガスセンサ，
２．．．被測定ガス側カバー，
２１．．．外側カバー，
２２．．．内側カバー，
２００．．．被測定ガス室，
２１１，２２１．．．段部，
２１２，２２２．．．テーパー部，
【図１】
0003969124.tif 000002
【図２】
0003969124.tif 000003
【図３】
0003969124.tif 000004
【図４】
0003969124.tif 000005
【図５】
0003969124.tif 000006
【図６】
0003969124.tif 000007
【図７】
0003969124.tif 000008
【図８】
0003969124.tif 000009
【図９】
0003969124.tif 000010
【図１０】
0003969124.tif 000011
【図１１】
0003969124.tif 000012
【図１２】
0003969124.tif 000013
【図１３】
0003969124.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003969124.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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