(57)【要約】【課題】内燃機関の吸気系に設けられても燃料の混合気の発火を抑制することができる吸気センサを提供する。【解決手段】検出素子１２０と、検出素子の固体電解質体を加熱するヒータと、ハウジング１１０と、プロテクタ１６０と、を備え、内燃機関の吸気系に設けられてＥＧＲシステムで使用される吸気センサ１００であって、プロテクタは、それぞれ径方向に間隔を設けた２以上の筒状部１６１，１７１を有する多重構造をなし、隣接するいずれか２つの筒状部のうち、内側の第１筒状部１６１の第１貫通孔１６６，１６７の貫通方向に、外側の第２筒状部１７１の筒壁１７４，１７５が介在し、第２筒状部の第２貫通孔の面積は、第１貫通孔の面積以上で、ブタンと空気から構成される空燃比１３、圧力０．１１ＭＰａ、温度２０℃、流速０ｍ/ｓｅｃのモデル混合気中に吸気センサを設置してヒータを加熱したとき、プロテクタの外面より外側に燃焼炎が視認されない。【選択図】図４
2017142222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素イオン導電性の固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極とを有するセルを少なくとも１つ有して軸線方向に延び、先端側に被検出ガス中の特定ガス成分を検出する検出部を有する検出素子と、
前記固体電解質体を目標温度とするために該固体電解質体を加熱するヒータと、
自身の先端から前記検出部を突出させた状態で、前記検出素子の径方向周囲を取り囲むハウジングと、
前記ハウジングに固定されると共に、前記検出部の周囲を取り囲むプロテクタと、を備え、内燃機関の吸気系に設けられてＥＧＲシステムで使用される吸気センサであって、
前記プロテクタは、それぞれ径方向に間隔を設けた２以上の筒状部を有する多重構造をなし、
各筒状部は自身を貫通する貫通孔を有し、かつ隣接するいずれか２つの前記筒状部のうち、内側の第１筒状部の第１貫通孔の貫通方向に、外側の第２筒状部の筒壁が介在し、
前記第２筒状部の第２貫通孔の面積は、前記第１貫通孔の面積以上で、
ブタンと空気から構成されるモデル混合気であって、空燃比１３、圧力０．１１ＭＰａ、温度２０℃、流速０ｍ/ｓｅｃの前記モデル混合気中に前記吸気センサを設置して前記ヒータを前記目標温度となるように加熱したとき、前記プロテクタの外面より外側に前記モデル混合気の燃焼炎が視認されないことを特徴とする吸気センサ。
【請求項２】
前記第２筒状部と前記第１筒状部の径方向の最大間隔Ｂが０ｍｍより大きく２．５ｍｍ以下である請求項１に記載の吸気センサ。
【請求項３】
前記第１筒状部に対向する部位における前記第２筒状部の最大厚みｔが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の吸気センサ。
【請求項４】
前記第１筒状部は自身の先端側に前記第１貫通孔の一部をなすガス排気孔を有し、
前記第２筒状部の前記第２貫通孔のうち最後端に位置する後端側第２貫通孔よりも後端側に、前記第１貫通孔の一部をなし前記ガス排気孔とは異なる後端側第１貫通孔が配置され、
前記検出部は、前記軸線方向に前記後端側第１貫通孔と重なるか、又は前記後端側第１貫通孔よりも先端側に位置する請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸気センサ。
【請求項５】
前記後端側第１貫通孔と前記後端側第２貫通孔との前記軸線方向の最小距離をＡとしたとき、
Ａ／Ｂ≧１、かつＡ≦３０ｍｍである請求項４に記載の吸気センサ。
【請求項６】
前記第１筒状部と前記第２筒状部とは共に前記軸線方向の先端側に底壁を有し、前記第２筒状部の内側に前記第１筒状部が収容されると共に、前記軸線方向の所定位置にて、前記第２筒状部の前記筒壁と、前記第１筒状部の筒壁とは、隙間Ｖを介して近接するか、又は接しており、
前記第１筒状部は自身の先端側に前記第１貫通孔の一部をなすガス排気孔を有し、
前記第２筒状部の前記第２貫通孔のうち最後端に位置する後端側第２貫通孔よりも後端側に、前記第１貫通孔の一部をなし前記ガス排気孔とは異なる後端側第１貫通孔が配置され、
前記所定位置より後端側で前記第２筒状部と前記第１筒状部とで囲まれる空間を第１室とし、前記所定位置より先端側で前記第２筒状部と前記第１筒状部とで囲まれる空間を第２室としたとき、
前記後端側第１貫通孔と前記後端側第２貫通孔とが前記第１室に臨み、
前記ガス排気孔と、前記第２貫通孔の一部をなし前記後端側第２貫通孔よりも先端側に位置する先端側第２貫通孔とが前記第２室に臨み、
前記後端側第１貫通孔の合計面積をＡ１、前記後端側第２貫通孔の合計面積をＡ２、前記ガス排気孔の合計面積をＡ３、前記先端側第２貫通孔の合計面積をＡ４とし、
前記後端側第１貫通孔の重心と、前記検出素子に設けられた前記検出部へのガス導入部の重心との前記軸線方向の距離Ｌ１１と、前記後端側第１貫通孔の重心と前記後端側第２貫通孔の重心との前記軸線方向の距離Ｌ１２の距離の合計のうち、最も短い距離をＬ１とし、
前記ガス排気孔の重心と前記ガス導入部の重心との前記軸線方向の距離Ｌ２１と、前記ガス排気孔の重心と前記先端側第２貫通孔の重心との前記軸線方向の距離Ｌ２２の距離の合計のうち、最も短い距離をＬ２とし、
第１室側流路係数Ｑ１＝（１／Ａ１＋１／Ａ２）×Ｌ１、第２室側流路係数Ｑ２＝（１／Ａ３＋１／Ａ４）×Ｌ２としたとき、
０．１≦｛Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）｝≦０．９を満たす、請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸気センサ。
【請求項７】
前記所定位置にて前記軸線方向と交差する断面を見たとき、前記第１筒状部の外縁で囲まれる面積をＳＡ１とし、前記第２筒状部の内縁で囲まれる面積をＳＡ２とし、
前記隙間Ｖを表す指標として、Ｓｃ＝（ＳＡ２−ＳＡ１）／ＳＡ１が０．３以下である請求項６に記載の吸気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気系に設けられて被検出ガス中に晒され、この中の特定ガス成分を検出する検出素子を備える吸気センサに関し、特に、検出素子を被水等から保護するプロテクタを備える吸気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気管等に取り付けられて使用され、排気ガス中の特定ガス（例えばＮＯｘ（窒素酸化物）や酸素など）の濃度を検出する検出素子を備え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、検出素子は酸素イオン導電性の固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極とを有するセルを備えており、このセルにて被検出ガス中の酸素濃度に応じた起電力を測定している。このため、検出素子は、固体電解質体を活性化温度に加熱するヒータを備えている。
一方、検出素子を被水等から保護するため、ガスセンサに検出素子を覆うプロテクタを装着している（例えば、特許文献１参照）。
ところで、燃焼効率を最適化する観点から、内燃機関から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を減少させる目的で、排気ガスを再度吸気システムに導入させる技術（以下、ＥＧＲシステムという）が知られており、このようなＥＧＲシステムの排気ガスと吸気ガスとが混ざりあった吸気再循環ガスの酸素濃度を検出するために、ガスセンサを吸気再循環ガス通路にも取付けることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、内燃機関の吸気系には燃料となるガソリン等の可燃性ガスを含む混合気が流れており、ヒータで加熱された検出素子に混合気が接触して発火することが想定される。一方、上述のように検出素子はプロテクタに覆われているので、仮にプロテクタの内部で高温の検出素子に混合気が接触して発火しても、そのままプロテクタ内部で消火されれば外部の混合気に引火することはなくなる。
そして、内燃機関の吸気系に取付けられる可燃性ガス濃度センサにおいて、プロテクタ内部で発火しても、センサの外部の可燃性ガスに引火・爆発することがないように、外側プロテクタの通気孔の直径と、板厚と、表面最高温度との関係を規定する技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１２５５７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７６１号公報
【特許文献３】特開２００１−１０８６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献３に記載のプロテクタは、外側プロテクタの孔径を内側プロテクタの孔径よりも小さくして消炎機能を発揮させているが、ＥＧＲシステムでガス濃度センサが使用された際に、ＥＧＲガス中に含まれるスス等の異物がプロテクタ孔に付着すると、外側プロテクタの孔径が小さい場合に孔が目詰まりし易くなり、ガス検知の応答性が低下する問題がある。一方、単純に外側プロテクタの孔径を大きくすると消炎機能が失われ、防爆の機能が発揮できなくなる。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、内燃機関の吸気系に設けられても燃料の混合気の発火を抑制することができるプロテクタを備えた吸気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】
本発明の吸気センサは、酸素イオン導電性の固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極とを有するセルを少なくとも１つ有して軸線方向に延び、先端側に被検出ガス中の特定ガス成分を検出する検出部を有する検出素子と、前記固体電解質体を目標温度とするために該固体電解質体を加熱するヒータと、自身の先端から前記検出部を突出させた状態で、前記検出素子の径方向周囲を取り囲むハウジングと、前記ハウジングに固定されると共に、前記検出部の周囲を取り囲むプロテクタと、を備え、内燃機関の吸気系に設けられてＥＧＲシステムで使用される吸気センサであって、前記プロテクタは、それぞれ径方向に間隔を設けた２以上の筒状部を有する多重構造をなし、各筒状部は自身を貫通する貫通孔を有し、かつ隣接するいずれか２つの前記筒状部のうち、内側の第１筒状部の第１貫通孔の貫通方向に、外側の第２筒状部の筒壁が介在し、前記第２筒状部の第２貫通孔の面積は、前記第１貫通孔の面積以上で、ブタンと空気から構成されるモデル混合気であって、空燃比１３、圧力０．１１ＭＰａ、温度２０℃、流速０ｍ/ｓｅｃの前記モデル混合気中に前記吸気センサを設置して前記ヒータを前記目標温度となるように加熱したとき、前記プロテクタの外面より外側に前記モデル混合気の燃焼炎が視認されないことを特徴とする。
【０００８】
この吸気センサによれば、第１貫通孔の貫通方向に、第２筒状部の筒壁が介在している。ここで、貫通方向とは、孔の軸方向（すなわち、孔の周囲の面に垂直な方向）であり、混合気の燃焼炎はこの貫通方向に沿ってプロテクタの外側へ出てゆく。従って、燃焼炎がプロテクタの外側へ出る経路である第１貫通孔の貫通方向に第２筒状部の筒壁が介在することにより、仮に第１貫通孔から外側へ燃焼炎が出ても、第２筒状部の筒壁に当たって冷やされて消火されるので、プロテクタの外面より外側に燃焼炎が広がらずに外部の混合気に引火することが防止される。
さらに、第２貫通孔の面積が第１貫通孔の面積以上なので、第２筒状部の外表面にスス等の異物が付着しても第２貫通孔の全体が塞がれ難く、ガスセンサの応答性の低下を抑制できる。なお、第１貫通孔及び第１貫通孔の「面積」、並びに第２貫通孔及び第２貫通孔の「面積」とは、複数の孔がある場合は、最も面積の小さい第２貫通孔と最も面積の大きい第１貫通孔のそれぞれの面積とする。又、貫通孔の「面積」は、対象となる貫通孔を貫通方向から見た（投影した）ときの面積である。
【０００９】
本発明の吸気センサにおいて、前記第２筒状部と前記第１筒状部の径方向の最大間隔Ｂが０ｍｍより大きく２．５ｍｍ以下であるとよい。
第２筒状部と第１筒状部の径方向の間隔が狭いほど、この間隙内の体積（ガス容量）が小さくなり、ガス（燃焼炎）を冷却する第２筒状部の存在割合が相対的に増えるので、燃焼炎の広がりを有効に止めてプロテクタの内部で消火することができる。
【００１０】
本発明の吸気センサにおいて、前記第１筒状部に対向する部位における前記第２筒状部の最大厚みｔが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるとよい。
第２筒状部は燃焼炎を冷却して消火するヒートシンクとして機能するため、熱容量が大きい（厚みが厚い）ほど良いとされるが、燃焼炎の熱量はそれほど大きくないと共に、第２筒状部の表面の冷却能が消火に有効であることが判明した。つまり、第２筒状部の厚みｔを０．３ｍｍ以上とすることで、燃焼炎の冷却効果を確保することができる。一方、第２筒状部が厚いほど吸気センサの電力消費が増大する。又、吸気センサが筒状部の上部（後端）を樹脂部材により密閉する場合には、第２筒状部からの熱が樹脂部材を痛めるリスクが増大する。そこで、厚みｔを１．０ｍｍ以下とすることで、電力消費や樹脂部材の損傷を抑制できる。
【００１１】
本発明の吸気センサにおいて、前記第１筒状部は自身の先端側に前記第１貫通孔の一部をなすガス排気孔を有し、前記第２筒状部の前記第２貫通孔のうち最後端に位置する後端側第２貫通孔よりも後端側に、前記第１貫通孔の一部をなし前記ガス排気孔とは異なる後端側第１貫通孔が配置され、前記検出部は、前記軸線方向に前記後端側第１貫通孔と重なるか、又は前記後端側第１貫通孔よりも先端側に位置してもよい。
この吸気センサによれば、ガス排出能力が高くなり、混合気がプロテクタ内を流れて検出素子の検出部に接触するガスの流速も早くなるので、センサの応答性が向上する。一方、ヒータで高温に加熱されて混合気を最初に発火させる検出部の近傍に後端側第１貫通孔が配置されるので、発火した混合気が勢い良く後端側第１貫通孔から外部に広がり易く、プロテクタ１６０の外部の混合気に引火し易い。そこで、かかる構造のプロテクタに本発明をより有効に適用することができる。
【００１２】
本発明の吸気センサにおいて、前記後端側第１貫通孔と前記後端側第２貫通孔との前記軸線方向の最小距離をＡとしたとき、Ａ／Ｂ≧１、かつＡ≦３０ｍｍであるとよい。
この吸気センサによれば、第２筒状部と第１筒状部の径方向の間隙内の軸線方向の長さ（経路）を最大間隔Ｂに比べて相対的に長くすることができ、経路内の第２筒状部で燃焼炎をより多く冷却することができる。又、Ａ≦３０ｍｍとすることで、最小距離Ａが長すぎてセンサのコンパクト化を損なうことを抑制できる。
【００１３】
本発明の吸気センサにおいて、前記第１筒状部と前記第２筒状部とは共に前記軸線方向の先端側に底壁を有し、前記第２筒状部の内側に前記第１筒状部が収容されると共に、前記軸線方向の所定位置にて、前記第２筒状部の前記筒壁と、前記第１筒状部の筒壁とは、隙間Ｖを介して近接するか、又は接しており、前記第１筒状部は自身の先端側に前記第１貫通孔の一部をなすガス排気孔を有し、前記第２筒状部の前記第２貫通孔のうち最後端に位置する後端側第２貫通孔よりも後端側に、前記第１貫通孔の一部をなし前記ガス排気孔とは異なる後端側第１貫通孔が配置され、前記所定位置より後端側で前記第２筒状部と前記第１筒状部とで囲まれる空間を第１室とし、前記所定位置より先端側で前記第２筒状部と前記第１筒状部とで囲まれる空間を第２室としたとき、前記後端側第１貫通孔と前記後端側第２貫通孔とが前記第１室に臨み、前記ガス排気孔と、前記第２貫通孔の一部をなし前記後端側第２貫通孔よりも先端側に位置する先端側第２貫通孔とが前記第２室に臨み、前記後端側第１貫通孔の合計面積をＡ１、前記後端側第２貫通孔の合計面積をＡ２、前記ガス排気孔の合計面積をＡ３、前記先端側第２貫通孔の合計面積をＡ４とし、前記後端側第１貫通孔の重心と、前記検出素子に設けられた前記検出部へのガス導入部の重心との前記軸線方向の距離Ｌ１１と、前記後端側第１貫通孔の重心と前記後端側第２貫通孔の重心との前記軸線方向の距離Ｌ１２の距離の合計のうち、最も短い距離をＬ１とし、前記ガス排気孔の重心と前記ガス導入部の重心との前記軸線方向の距離Ｌ２１と、前記ガス排気孔の重心と前記先端側第２貫通孔の重心との前記軸線方向の距離Ｌ２２の距離の合計のうち、最も短い距離をＬ２とし、第１室側流路係数Ｑ１＝（１／Ａ１＋１／Ａ２）×Ｌ１、第２室側流路係数Ｑ２＝（１／Ａ３＋１／Ａ４）×Ｌ２としたとき、０．１≦｛Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）｝≦０．９を満たすとよい。
【００１４】
この吸気センサによれば、第１室と第２室との２つの空間に区切ることで、例えば、第１室側の後端側第１貫通孔から先行して火炎が第１室に噴出した際に、第１室の圧力が高まり、後端側第２貫通孔に向けた火炎進展が抑えられ、火炎が第２筒状部外部に達してしまうことを抑制できる。
さらに、火炎が第１室を通って第２筒状部外部に到達する時間は、後端側第１貫通孔及び後端側第２貫通孔を通過する流路抵抗と流路距離の積である第１室側流路係数Ｑ１で表現できる。同様にして、火炎が第２室を通って第２筒状部外部に到達する時間は、第２室側流路係数Ｑ２にて表現できる。
このＱ１とＱ２の比率が大きく違うと、第１室又は第２室から先行して火炎が噴出しやすくなり、発火に至りやすくなってしまうため、この比率を所定の範囲である０．１≦｛Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）｝≦０．９と規定した。
【００１５】
本発明の吸気センサにおいて、前記所定位置にて前記軸線方向と交差する断面を見たとき、前記第１筒状部の外縁で囲まれる面積をＳＡ１とし、前記第２筒状部の内縁で囲まれる面積をＳＡ２とし、前記隙間Ｖを表す指標として、Ｓｃ＝（ＳＡ２−ＳＡ１）／ＳＡ１が０．３以下であるとよい。
Ｓｃ≦０．３であれば、隙間Ｖが十分な通気抵抗となって、隙間Ｖがあっても第１室と第２室とを確実に空間として区切ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、内燃機関の吸気系に設けられても燃料の混合気の発火を抑制することができるプロテクタを備えた吸気センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態にかかる吸気センサの半断面図である。
【図２】同吸気センサの第１筒状部の断面図である。
【図３】同吸気センサの第２筒状部の断面図である。
【図４】同吸気センサにおける混合気の流れを説明する図である。
【図５】プロテクタの内部で発火した炎が消火される状態を示す図である。
【図６】プロテクタの内部で発火した炎がプロテクタの外へ広がる状態を示す参考図である。
【図７】本発明の実施形態の別のプロテクタを示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施形態のさらに別のプロテクタを示す部分断面図である。
【図９】図１の吸気センサにおける第１室側流路係数及び第２室側流路係数の規定を説明する図である。
【図１０】プロテクタの第１室側流路係数及び第２室側流路係数を変化させたときのモデル混合気による発火の有無を評価した結果を説明する図である。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態の吸気センサ１００の半断面図である。図２は、吸気センサ１００の第１筒状部１６１の断面図である。図３は、吸気センサ１００の第２筒状部１７１の断面図である。図４は、吸気センサ１００を図示しない自動車の吸気系（インテークマニホールド等）に取り付けた状態において、吸気系内の吸気センサ１００の先端部（図１の領域Ｈを含む部位）を拡大した図であり、燃料となるガソリンを含む混合気（被検出ガス）Ｇの流れを説明する図である。又、図５は、プロテクタ１６０の内部で発火した燃焼炎が消火される状態を示す図である。
【００１９】
なお、図１〜図５において、下側が軸線方向先端側（以下、単に先端側ともいう）であり、上側が軸線方向後端側（以下、単に後端側ともいう）である。また、図４において、左側が、混合気Ｇが流れる吸気系の上流側であり、右側が下流側（エンジン側）である。
【００２０】
吸気センサ１００は、図示しない自動車の吸気系に取り付けられ、内部に保持する検出素子１２０の検出部１２１が吸気系内を流通する混合気（被検出ガス）中に晒されて、その混合気中の酸素（特定ガス成分）の濃度から混合気の空燃比を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。
【００２１】
この吸気センサ１００は、図１に示すように、軸線方向（軸線ＡＸに沿う方向、図１において上下方向）に延びる筒状の主体金具（ハウジング）１１０、この主体金具１１０の内側に保持された板状の検出素子１２０、主体金具１１０の後端側に固設された外筒１５１、主体金具１１０の先端側に固設され、第１筒状部１６１と第２筒状部１７１とからなる二重構造のプロテクタ１６０等から構成されている。
【００２２】
このうち、検出素子１２０は、軸線方向に延びる板状（短冊状）をなし、自身の先端部が、混合気中の酸素ガス成分を検出する検出部１２１とされている。この検出素子１２０は、公知の構造を有し、酸素濃度の検出を行う板状のガス検出体と、このガス検出体を早期活性化させるために加熱を行う板状のヒータ（図示せず）とを、互いに貼り合わせて一体化したものである。このうち、ガス検出体は、ジルコニアを主体とする酸素イオン導電性の固体電解質体と、白金を主体とする一対の電極（検出電極、基準電極）等とから構成され、その一対の電極は、検出部１２１に配置されている。
【００２３】
更に、この検出部１２１には、混合気を素子内部に導入するガス導入部１２３が設けられている。このガス導入部１２３は、多孔質体からなり、平面視矩形状をなしている。また、検出部１２１には、検出電極を測定ガス中に含まれるオイル等による被毒から保護するため、その外表面を覆うようにして保護層１２５が設けられている。また、この検出素子１２０の後端部１２９には、ガス検出体やヒータから電極を取り出すための５個の電極パッド１２８，１２８，…（図１ではそのうちの１つを図示している。）が形成されている。
【００２４】
この検出素子１２０の胴部１２７の中央よりやや先端側には、有底筒状をなす金属製の金属カップ１３１が、自身の内側に検出素子１２０を挿通し、その検出部１２１を筒底の開口１３１ｃから突出させた状態で配置されている。この金属カップ１３１は、主体金具１１０内に検出素子１２０を保持するための部材であり、その先端周縁部１３２は、先端側に向かうにしたがって径が小さくなるテーパ状に形成されている。
【００２５】
この金属カップ１３１内には、アルミナ製のセラミックリング１３３と、滑石粉末を圧縮した第１滑石リング１３５とが、検出素子１２０を挿通した状態で収容されている。第１滑石リング１３５は、金属カップ１３１内で押し潰されて細部にまで充填されており、これにより、検出素子１２０が、金属カップ１３１内で位置決めされて保持されている。
【００２６】
金属カップ１３１と一体となった検出素子１２０は、その径方向周囲を筒状の主体金具１１０に取り囲まれて保持されている。この主体金具１１０は、吸気センサ１００を自動車の吸気系に取り付け固定するためのものであり、ＳＵＳ４３０からなる。この主体金具１１０の外周先端側には、吸気系への取り付け用の雄ねじ部１１１が形成されている。また、この雄ねじ部１１１よりも先端側には、後述するプロテクタ１６０が固定される円環状の先端固定部１１３が突出形成されている。
【００２７】
また、主体金具１１０の外周中央には、取り付け用の工具が係合する工具係合部１１７が形成されている。また、主体金具１１０には、この工具係合部１１７と雄ねじ部１１１との間に、吸気系に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット１１９が嵌挿されている。更に、工具係合部１１７の後端側には、後述する外筒１５１が固定される後端固定部１１６が形成されている。また、更にその後端側には、主体金具１１０内に検出素子１２０を加締め保持するための加締め部１１８が形成されている。なお、主体金具１１０の工具係合部１１７の大きさは、Ｍ１８〜Ｍ２０程度が一般的である。
【００２８】
また、主体金具１１０の内周先端側には、先端側ほど小径となるテーパ状をなす段部１１５が形成されている。この段部１１５には、検出素子１２０を保持する金属カップ１３１のテーパ状をなす先端周縁部１３２が係止されている。
【００２９】
更に、主体金具１１０の内側のうち、金属カップ１３１の後端側には、第２滑石リング１３７が、検出素子１２０を挿通した状態で配置されている。そして、この第２滑石リング１３７を後端側から押さえるようにして、筒状のスリーブ１４１が主体金具１１０内に嵌め込まれている。このスリーブ１４１には、段状をなす肩部１４２が形成されている。この肩部１４２には、円環状の加締めパッキン１４３が配置されている。そして、主体金具１１０の加締め部１１８が、この加締めパッキン１４３を介してスリーブ１４１の肩部１４２を先端側に押圧するようにして、加締められている。
【００３０】
スリーブ１４１に押圧された第２滑石リング１３７は、主体金具１１０内で押し潰されて細部にわたって充填され、この第２滑石リング１３７と、金属カップ１３１内に予め装填された第１滑石リング１３５とによって、金属カップ１３１及び検出素子１２０が、主体金具１１０内で位置決めされて保持されている。主体金具１１０内の気密は、加締め部１１８とスリーブ１４１の肩部１４２との間に介在される加締めパッキン１４３によって維持され、ガスの流出が防止される。
【００３１】
検出素子１２０は、その後端部１２９が、主体金具１１０の後端部である加締め部１１８よりも後端側に突出しており、その後端部１２９には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ１４５が被せられている。セパレータ１４５は、検出素子１２０の後端部１２９に形成された５個の電極パッド１２８，１２８，…とそれぞれ電気的に接続する５個の接続端子１４７，１４７，…（図１ではそのうちの１つを図示している。）を内部に保持している。また、セパレータ１４５は、これらの接続端子１４７，１４７，…と、吸気センサ１００の外部に引き出される５本のリード線１４９，１４９，…（図１ではそのうちの３本を図示している。）との各接続部分を互いに絶縁しつつ収容している。
【００３２】
そして、セパレータ１４５の周囲を囲うようにして、筒状の外筒１５１が配設されている。この外筒１５１は、ステンレス（本実施形態ではＳＵＳ３０４）製であり、その先端開口部１５２が、主体金具１１０の後端固定部１１６の径方向外側に配置されている。この先端開口部１５２は、外側から加締められ、更に外周を一周してレーザ溶接が施されて、後端固定部１１６に接合されている。
【００３３】
また、外筒１５１とセパレータ１４５との間隙には、金属製で筒状をなす保持金具１５３が配設されている。この保持金具１５３は、自身の後端を内側に折り曲げて構成した支持部１５４を有し、自身の内部に挿通されるセパレータ１４５の後端側外周に鍔状に設けられた鍔部１４６をこの支持部１５４に係止させて、セパレータ１４５を支持している。この状態で、保持金具１５３が配置された部分の外筒１５１が外側から加締められ、セパレータ１４５を支持した保持金具１５３が外筒１５１に固定されている。
【００３４】
また、外筒１５１の後端側開口には、フッ素系ゴム製のグロメット１５５が嵌合されている。このグロメット１５５は、５つの挿通孔１５６，１５６，…（図１ではそのうちの１つを図示している。）を有し、各挿通孔１５６，１５６，…に、セパレータ１４５から延出した５本のリード線１４９，１４９，…が気密に挿通されている。この状態でグロメット１５５は、セパレータ１４５を先端側に押圧しつつ、外筒１５１の外側から加締められて、外筒１５１に固定されている。
【００３５】
主体金具１１０に保持された検出素子１２０は、その検出部１２１が、主体金具１１０の先端部である先端固定部１１３よりも先端側に突出している。そして、この先端固定部１１３には、検出素子１１０の検出部１２１を、ブローバイに由来するオイルによる汚損や被水などによる折損等から保護するためのプロテクタ１６０が嵌められ、レーザ溶接によって固定されている。このプロテクタ１６０は、有底筒状の第１筒状部１６１と、この第１筒状部１６１の外側に位置して第１筒状部１６１を収容する第２筒状部１７１とを有する（図１〜図４参照）。
【００３６】
第１筒状部１６１は、図４に示すように、自身の内部空間Ｓ３内に検出素子１２０の検出部１２１を配置した状態で、主体金具１１０に固定されている。この第１筒状部１６１は、図１、図２、及び図４に示すように、後端部１６３と、これよりも軸線方向先端側（図１、図２、図４において下側）に位置する第１内側壁１６４と、第１内側壁１６４よりも軸線方向先端側に位置する第２内側壁１６５と、第２内側壁１６５の先端側を閉塞する円盤状の内底壁１６２とを有している。
【００３７】
第１内側壁１６４は、円筒状をなし、自身を貫通する後端側第１貫通孔１６７を有している。なお、本実施形態では、周方向に等間隔で、同一形状（同一寸法）の８個の後端側第１貫通孔１６７が形成されている。８個の後端側第１貫通孔１６７は、いずれも、検出素子１２０の検出部１２１よりも軸線方向後端側（図１及び図４において上側）に位置している。
【００３８】
第２内側壁１６５は、第１内側壁１６４よりも小径の円筒状をなし、自身を貫通する先端側第１貫通孔１６６を有している。なお、本実施形態では、周方向に等間隔で、４個の先端側第１貫通孔１６６が形成されている。４個の先端側第１貫通孔１６６は、いずれも、検出素子１２０の検出部１２１よりも軸線方向先端側（図１及び図４において下側）に位置している。
先端側第１貫通孔１６６、後端側第１貫通孔１６７を合わせて特許請求の範囲の「第１貫通孔」に相当する。
【００３９】
なお、第１内側壁１６４及び第２内側壁１６５は、これらの内径が主体金具１１０の先端固定部１１３の外径よりも小さく形成されているが、後端部１６３は、先端固定部１１３の外側に位置するように拡径されている。
【００４０】
第２筒状部１７１は、自身の内部に第１筒状部１６１を収容して径方向に間隔を設けた状態で、主体金具１１０に固定されている。この第２筒状部１７１は、第１外側壁１７４と、第１外側壁１７４よりも軸線方向先端側に位置する第２外側壁１７５と、第２外側壁１７５よりも軸線方向先端側に位置するテーパ壁１７２とを有している（図１、図３、及び図４参照）。
【００４１】
第１外側壁１７４は、円筒状をなし、第１筒状部１６１の第１内側壁１６４との間に筒状の第１空間Ｓ１を形成しつつ、第１内側壁１６４の周囲を取り囲んでいる。さらに、第１外側壁１７４は、自身を貫通する後端側第２貫通孔１７７を、第１筒状部１６１の後端側第１貫通孔１６７よりも軸線方向先端側に有している（図１及び図４参照）。なお、本実施形態では、周方向に等間隔で、同一形状（同一寸法）の８個の後端側第２貫通孔１７７が形成されている。８個の後端側第２貫通孔１７７は、いずれも、第１筒状部１６１の後端側第１貫通孔１６７よりも軸線方向先端側に位置している。
【００４２】
第２外側壁１７５は、円筒状をなし、その内径は、第１外側壁１７４の内径よりも小径で且つ第１内側壁１６４の外径よりも大径である。さらに、第２外側壁１７５は、第２内側壁１６５との間に筒状の第２空間Ｓ２を形成しつつ、第２内側壁１６５の周囲を取り囲んでいる。この第２外側壁１７５は、第１筒状部１６１の内底壁１６２よりも軸線方向先端側にまで延びている。
【００４３】
特に、本実施形態では、第２外側壁１７５は、その後端部１７５ｂで、第１内側壁１６４の先端部１６４ｃと気密に（ガス流通不能に）結合している。詳細には、第１内側壁１６４の先端部１６４ｃが、第２外側壁１７５の後端部１７５ｂ内に圧入された形態で、第２外側壁１７５の後端部１７５ｂと第１内側壁１６４の先端部１６４ｃとが、軸線ＡＸ周りの全周にわたって、気密に結合（嵌合）している。
【００４４】
テーパ壁１７２は、軸線方向先端側ほど小径となるテーパ筒状（円錐台筒状）をなしている。このテーパ壁１７２は、第２筒状部１７１の先端開口である先端側第２貫通孔１７６を有している。特に、本実施形態では、テーパ壁１７２の全体を、第１筒状部１６１の内底壁１６２よりも軸線方向先端側に配置している。
先端側第２貫通孔１７６、後端側第２貫通孔１７７を合わせて特許請求の範囲の「第２貫通孔」に相当する。
【００４５】
この第２筒状部１７１は、第１外側壁１７４の後端部１７４ｂが、第１筒状部１６１の後端部１６３の外側に配置されている。そして、第２筒状部１７１の後端部１７４ｂを第１筒状部１６１の後端部１６３と共に、主体金具１１０の先端固定部１１３に固定（溶接）するように、レーザ溶接が、第２筒状部１７１の後端部１７４ｂの外周を一周して行われている。
【００４６】
本実施形態の吸気センサ１００では、以下のような経路で、吸気系内の混合気（被検出ガス）Ｇが、プロテクタ１６０（第１筒状部１６１及び第２筒状部１７１）の内部を流れる。
具体的には、図４に示すように、吸気センサ１００に向かって吸気系内を上流側（図４において左側）から流れてきた混合気Ｇは、第２筒状部１７１の後端側第２貫通孔１７７（外側ガス導入孔）を通じて、プロテクタ１６０内の第１空間Ｓ１（第１外側壁１７４と第１内側壁１６４との間の空間）に導入される。
【００４７】
そして、第１空間Ｓ１内を軸線方向後端側（図４において上側）に流れ、第１筒状部１６１の後端側第１貫通孔１６７（内側ガス導入孔）を通じて、第１筒状部１６１の内部空間Ｓ３内に導入される。その後、混合気Ｇは、内部空間Ｓ３内を軸線方向先端側（図４において下側）に流れ、第１筒状部１６１の先端側第１貫通孔１６６（内側ガス排出孔、特許請求の範囲の「ガス排気孔」）を通じて、第１筒状部１６１の外部に排出され、第２空間Ｓ２（第２外側壁１７５と第２内側壁１６５との間の空間）内に導入される。その後、第２筒状部１７１のテーパ壁１７２によって囲まれたテーパ内空間Ｓ４に導かれた後、第２筒状部１７１の先端側第２貫通孔１７６（外側ガス排出孔）を通じてプロテクタ１６０の外部に排出される。
【００４８】
なお、第１筒状部１６１の後端側第１貫通孔１６７は、検出素子１２０の検出部１２１よりも軸線方向後端側に位置し、先端側第１貫通孔１６６は、検出部１２１よりも軸線方向先端側に位置している。このため、後端側第１貫通孔１６７を通じて内部空間Ｓ３内に導入された混合気Ｇの一部は、内部空間Ｓ３内を軸線方向先端側に流れて先端側第１貫通孔１６６を通じて第１筒状部１６１の外部に排出されるまでの間に、検出部１２１のガス導入部１２３に導かれることになる。
【００４９】
さらに、本実施形態の吸気センサ１００では、第２筒状部１７１の後端側第２貫通孔１７７を通じて外部から第２筒状部１７１内に導入された混合気Ｇは、第１筒状部１６１の後端側第１貫通孔１６７を通過して内部空間Ｓ３内に流れた後、内部空間Ｓ３内を軸線方向先端側（図４において下方）に流れ、第１筒状部１６１の先端側第１貫通孔１６６を通じて、第１筒状部１６１の外部に排出され、さらに、第２筒状部１７１の先端側第２貫通孔１７６を通じてプロテクタ１６０の外部に排出される。
【００５０】
次に、本発明の特徴部分である、プロテクタ１６０による混合気Ｇの燃焼炎の消火（防爆）作用について、図５を参照して説明する。
図５は、図１〜図４の吸気センサ１００のプロテクタ１６０近傍の形状を再現したとき、プロテクタ１６０内で検出素子１２０に接触した混合気Ｇを発火させたシミュレーションの結果を示す図である。なお、本シミュレーションは、エンジン向け燃焼・流体解析プログラム（ＣＯＮＶＥＲＧＥ（登録商標））を用いて行った結果である。
【００５１】
まず、ヒータで例えば８００℃程度に検出素子１２０を加熱すると、プロテクタ１６０の内部で検出素子１２０に混合気Ｇが接触して発火する。この燃焼炎は、検出素子１２０に最も近い第１筒状部１６１の後端側第１貫通孔１６７から外側に向かって広がり、第２筒状部１７１との隙間の第１空間Ｓ１に出る（図５（ａ））。そして、燃焼炎は第２筒状部１７１の第１外側壁１７４の内面に当たって冷やされながら第１空間Ｓ１の先端側に広がるが、後端側第２貫通孔１７７に到達せずに止まる。
又、第１筒状部１６１内部の燃焼炎は第１筒状部１６１の先端側に向かっても広がるが、第１空間Ｓ１内の燃焼炎は収縮してゆく（図５（ｂ））。
そして、第１筒状部１６１の先端側に向かって広がった燃焼炎は、第１筒状部１６１の内底壁１６２に当たって冷やされ、先端側第１貫通孔１６６から外へ出ずに止まる（図５（ｃ））。
最後に、第１筒状部１６１内の燃焼炎は急速に収縮して消火する（図５（ｄ））。
【００５２】
なお、本シミュレーションに示した通り、検出素子１２０を例えば８００℃に加熱するとプロテクタ１６０の内部で混合気Ｇが発火することから、プロテクタ１６０が存在しなければ、検出素子１２０に接した混合気Ｇが発火し、測定雰囲気に延焼することが明らかである。ここで、一般的な固体電解質体を用いた検出素子の制御温度は約６００〜９００℃であることが知られている。従って、ヒータ加熱により実現する固体電解質体の目標温度では、プロテクタが存在しなければ混合気が発火することになる。又、本発明とは異なり、例えば二重のプロテクタの貫通孔同士が重なる場合には、図６に示す通り、プロテクタの内部で発生した炎がプロテクタの外側へと広がる。
【００５３】
ここで、第１貫通孔１６６，１６７の貫通方向に、第２筒状部の筒壁が介在している。
貫通方向とは、孔の軸方向（すなわち、孔の周囲の面に垂直な方向）であり、燃焼炎はこの貫通方向に沿ってプロテクタ１６０の外側へ出てゆく。従って、燃焼炎がプロテクタ１６０の外側へ出る経路である第１貫通孔１６６，１６７の貫通方向に第２筒状部の筒壁が介在することにより、仮に第１貫通孔１６６，１６７から外側へ燃焼炎が出ても、第２筒状部の筒壁に当たって冷やされて消火されるので、プロテクタ１６０の外面より外側に燃焼炎が広がらずに外部の混合気に引火することが防止される。
なお、第１貫通孔１６６，１６７の貫通方向は径方向であるが、例えば内底壁１６２に第１貫通孔を設けると貫通方向は軸線ＡＸ方向となる。
又、「第１貫通孔１６６，１６７の貫通方向に第２筒状部の筒壁が介在する」とは、第１貫通孔１６６，１６７の外形（輪郭）を貫通方向に沿って外側に延長した部位に第２筒状部の筒壁が存在するという意味である。例えば、図４に示すように、第１貫通孔１６６の貫通方向には「第２外側壁１７５」が筒壁として介在し、第１貫通孔１６７の貫通方向には「第１外側壁１７４」が筒壁として介在している。
【００５４】
なお、「第１貫通孔１６６，１６７の貫通方向に第２筒状部の筒壁が介在する」とは、本実施形態では第１貫通孔１６６，１６７の貫通方向に、第２貫通孔１７６，１７７と第１貫通孔１６６，１６７とが重ならないことも意味する。但し、仮に第２筒状部１７１の一部から第１筒状部１６１が露出すると、その露出部位では「第１貫通孔の貫通方向に第２筒状部の筒壁が介在しない」にも関わらず、当該部位に第２筒状部１７１の第２貫通孔が存在しないため、第２貫通孔と第１貫通孔とが重ならないことになってしまう。そこで、このような場合を区別できるよう、「筒壁が介在する」と規定した。
【００５５】
そして、プロテクタ１６０の外面より外側に燃焼炎が広がらず、外部の混合気に引火することを防止することを示す試験条件として、以下のモデル混合気中に吸気センサ１００を設置してヒータを加熱したとき、プロテクタ１６０の外面より外側にモデル混合気の燃焼炎が視認されないこととした。
ここで、「プロテクタ１６０の外面」とは、プロテクタ１６０の最も外側の表面をいい、図４の例では、プロテクタ１６０の最外側にある第２筒状部１７１の外表面である。又、「モデル混合気の燃焼炎が視認されない」とは、モデル混合気中に設置した吸気センサ１００のプロテクタ１６０の映像（又は目視）で、プロテクタ１６０の外面から外に火（閃光）が見えるかどうかで容易に判定できる。又、理想的には吸気センサ１００が動作している年月にわたって「視認されない」ことをいうが、実際には１分程度の連続試験で「視認されない」ことを確認すれば十分である。なぜならば、爆発に至らない場合には、穏やかな燃焼反応によって、混合気中の燃料と酸素とが、水と二酸化炭素とに変化して燃料が無くなるので、爆発は起きないからである。
【００５６】
モデル混合気としては、空燃比（Ａ／Ｆ）１３（リッチ雰囲気）、圧力０．１１ＭＰａ、温度２０℃、流速０ｍ/ｓｅｃのブタンと空気の混合気を用いる。試験条件は例えば以下の通りである。
予め例えば以下のようにして上記モデル混合気を製造する。まず、混合気チャンバーを真空とし、ブタンを導入してチャンバー内の圧力を測定する。次にこの混合気チャンバーに空気を入れてチャンバー内の圧力を測定し、ブタンの圧力との計算から、空燃比１３になるように調整する。そして、マグネチックスターラー等で混合気をよく混合する。
次に、試験用チャンバー内に吸気センサ１００を設置し、チャンバー内を真空とする。試験用チャンバーと混合気チャンバーとの間のバルブを開け、モデル混合気を所定の圧力と温度で試験用チャンバーに導入する。そして、試験用チャンバーと混合気チャンバーとの間のバルブを閉じ、吸気センサ１００のヒータに通電し、センサを通電して検出素子１２０を目標温度（検出素子の活性化温度以上）に加熱する。
加熱状態で、試験用チャンバーに設けられた窓からチャンバー内部をビデオ撮影し、チャンバー内部が光るかどうかで発火の有無を確認する。これと同時に、チャンバー内部の圧力をモニタし、圧力変化があった場合も発火が生じたとみなす。これを１分間連続試験して発火の有無を最終的に判断する。
【００５７】
ところで、図５（ａ）に示したように、後端側第１貫通孔１６７から出た燃焼炎は、第１空間Ｓ１に出て第２筒状部１７１の内面に当たって冷やされて止まる。このとき、第１空間Ｓ１の体積（ガス容量）が小さいほど、ガス（燃焼炎）を冷却する第２筒状部１７１の存在割合が相対的に増え、燃焼炎の広がりを有効に止めてプロテクタ１６０の内部で消火することができる。
このようなことから、図４に示す第２筒状部１７１と第１筒状部１６１の径方向の最大間隔Ｂが０ｍｍより大きく２．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
又、第２筒状部１７１は燃焼炎を冷却して消火するヒートシンクとして機能するため、熱容量が大きい（厚みが厚い）ほど良いとされるが、燃焼炎の熱量はそれほど大きくないと共に、第２筒状部１７１の表面の冷却能が消火に有効であることが判明した。又、第２筒状部１７１が厚くなるとセンサの応答性は低下する。
つまり、第２筒状部１７１の厚みを過度に厚くしても冷却効果が飽和し、センサの応答性が低下することから、第１筒状部１６１に対向する部位における第２筒状部１７１の最大厚みｔが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
同様に、第２筒状部１７１に対向する部位における第１筒状部１６１の最大厚みが０．４ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５９】
又、センサの応答性を向上させる点では、後端側第１貫通孔１６７を、軸線方向ＡＸに検出部１２１の少なくとも一部と重なる位置に設けると共に、後端側第２貫通孔１７７よりも後端側に設けるのがよい。このようにすると、ガス排出能力が高くなり、混合気Ｇがプロテクタ１６０内を流れて検出素子１２０の検出部１２１に接触するガスの流速も早くなるので、センサの応答性が向上する。
但し、この場合、ヒータで高温に加熱されて混合気Ｇを最初に発火させる検出部１２１の近傍に後端側第１貫通孔１６７が配置されるので、発火した混合気Ｇが勢い良く後端側第１貫通孔１６７から外部に広がり易く、プロテクタ１６０の外部の混合気に引火し易い。
そこで、かかる構造のプロテクタ１６０に本発明をより有効に適用することができる。
【００６０】
なお、後端側第１貫通孔１６７から第１空間Ｓ１の先端側に燃焼炎が広がる際も、燃焼炎は第２筒状部１７１の内面に当たって冷やされる。このため、後端側第１貫通孔１６７から後端側第２貫通孔１７７へ至る第１空間Ｓ１の軸線ＡＸ方向の長さ（経路）が長いほど、燃焼炎が第２筒状部１７１の内面でより多く冷やされて消火し易くなる。
このようなことから、図４に示す後端側第１貫通孔１６７と後端側第２貫通孔１７７との軸線ＡＸ方向の最小距離をＡとしたとき、Ａ／Ｂ≧１とすることが好ましい。これにより、第１空間Ｓ１の軸線ＡＸ方向の長さ（経路）を最大間隔Ｂに比べて相対的に長くすることができ、経路内の第２筒状部１７１で燃焼炎をより多く冷却することができる。但し、最小距離Ａが長すぎるとセンサのコンパクト化を損なうので、Ａ≦３０ｍｍとすることが好ましい。
【００６１】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００６２】
例えば、上記実施形態では、第２貫通孔１７６，１７７と第１貫通孔１６６，１６７の貫通方向がいずれも軸線ＡＸ方向に平行又は垂直であったが、図７に示すように、後端側第２貫通孔１７７の貫通方向が軸線ＡＸ方向と斜めになっていてもよい。
なお、図７の吸気センサ１００Ｂにおいては、プロテクタ１６０Ｂ及び第２筒状部１７１Ｂの形状が異なること以外は、吸気センサ１００と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
このプロテクタ１６０Ｂの場合、第２筒状部１７１Ｂの第１外側壁１７４から第２外側壁１７５へ向かって先端側に窄まる縮径部に後端側第２貫通孔１７７Ｂが周方向に複数個形成されている。そして、後端側第２貫通孔１７７の貫通方向が軸線ＡＸ方向と斜めになっている。なお、後端側第２貫通孔１７７の貫通方向とは、上記縮径部の面に垂直な方向である。
これと同様に、第１貫通孔１６６，１６７の貫通方向が軸線ＡＸ方向と斜めになっていてもよい。
【００６３】
又、上記実施形態では、第２筒状部１７１の内部に第１筒状部１６１が完全に収容された形態であったが、図８に示すように、第１筒状部１６１の一部が第２筒状部１７１の外側に露出していてもよい。
なお、図８の吸気センサ１００Ｃにおいては、プロテクタ１６０Ｃ、第２筒状部１７１Ｃ及び第１筒状部１６１Ｃの形状が異なること以外は、吸気センサ１００と同一であるので、同一符号を付して説明を省略する。
このプロテクタ１６０Ｃの場合、第２筒状部１７１Ｃは軸線ＡＸ方向に平行なストレートな円筒状で、先端側が開口している。そして、第２筒状部１７１Ｃに収容された第１筒状部１６１Ｃの先端側が第２筒状部１７１Ｃの先端開口よりも先端側に突出（露出）している。この場合、第１筒状部１６１Ｃの先端を除く第２筒状部１７１Ｃの先端開口が、先端側第２貫通孔１７６Ｃを構成する。又、「プロテクタ１６０Ｃの外面」は、プロテクタ１６０Ｃの側面側では最外側にある第２筒状部１７１Ｃの外表面であり、プロテクタ１６０Ｃの先端側では第２筒状部１７１Ｃの先端縁及び第２筒状部１７１Ｃの先端よりも先端側に突出する第１筒状部１６１Ｃの先端側からなる。
ここで、先端側第２貫通孔１７６Ｃの貫通方向とは、先端側第２貫通孔１７６Ｃの外側を構成する第２筒状部１７１Ｃの軸方向（本例では、軸線ＡＸ方向）とする。
【００６４】
なお、プロテクタ１６０Ｃの場合、後端側第１貫通孔１６７Ｃと後端側第２貫通孔１７７Ｃとの軸線ＡＸ方向の最小距離Ａ＝０、つまり、後端側第１貫通孔１６７Ｃの先端縁と、後端側第２貫通孔１７７Ｃの後端縁とが丁度同じ位置にある。すなわち、「第１貫通孔１６７Ｃの貫通方向に第２筒状部の筒壁が介在する」とは、第１貫通孔１６７Ｃの貫通方向に後端側第２貫通孔１７７Ｃの周縁が丁度重なる場合も含むものとする。
【００６５】
又、上記実施形態では、プロテクタ１６０として、第２筒状部１７１と第１筒状部１６１が径方向に間隔を設けた二重プロテクタを例示したが、３つ以上の筒状部が互いに径方向に間隔を設けた三重以上の多重プロテクタであってもよい。この場合、隣接するいずれか２つの筒状部のうち、外側の第２筒状部と内側の第１筒状部とが、上記実施形態で説明したように構成されていればよい。
【００６６】
又、図９に示すように、第１筒状部１６１と第２筒状部１７１とは共に軸線ＡＸ方向の先端側に底壁を有し、第２筒状部１７１の内側に第１筒状部１６１が収容されると共に、軸線ＡＸ方向の所定位置Ｐにて、第２筒状部１７１の筒壁と、第１筒状部１６１の筒壁とは、隙間Ｖを介して近接するか、又は接した構造としてもよい（図１〜図４の実施形態と同一）。
ここで所定位置Ｐより後端側で第２筒状部１７１と第１筒状部１６１とで囲まれる空間を第１室（第１空間Ｓ１）とし、所定位置Ｐより先端側で第２筒状部１７１と第１筒状部１６１とで囲まれる空間を第２室（第２空間Ｓ２＋第４空間Ｓ４）とする。
このとき、後端側第１貫通孔１６７と後端側第２貫通孔１７７とが第１室に臨み、ガス排気孔１６６と、第２貫通孔の一部をなし後端側第２貫通孔１７７よりも先端側に位置する先端側第２貫通孔１７６とが前記第２室に臨むこととなる。
【００６７】
そして、後端側第１貫通孔１６７の合計面積をＡ１、後端側第２貫通孔１７７の合計面積をＡ２、ガス排気孔１６６の合計面積をＡ３、先端側第２貫通孔１７６の合計面積をＡ４とする。
さらに、後端側第１貫通孔１６７の重心と、ガス導入部１２３の重心との軸線ＡＸ方向の距離Ｌ１１と、後端側第１貫通孔１６７の重心と後端側第２貫通孔１７７の重心との軸線ＡＸ方向の距離Ｌ１２の距離の合計のうち、最も短い距離をＬ１とする。
同様に、ガス排気孔１６６の重心とガス導入部１２３の重心との軸線ＡＸ方向の距離Ｌ２１と、ガス排気孔１６６の重心と先端側第２貫通孔１７６の重心との軸線ＡＸ方向の距離Ｌ２２の距離の合計のうち、最も短い距離をＬ２とする。
このとき、第１室側流路係数Ｑ１＝（１／Ａ１＋１／Ａ２）×Ｌ１、第２室側流路係数Ｑ２＝（１／Ａ３＋１／Ａ４）×Ｌ２としたとき、０．１≦｛Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）｝≦０．９を満たすことが好ましい。
【００６８】
このように、第１筒状部１６１と第２筒状部１７１とを軸線ＡＸ方向に第１室と第２室との２つの空間に区切ることで、例えば、第１室側の後端側第１貫通孔１６７から先行して火炎が第１室に噴出した際に、第１室の圧力が高まり、後端側第２貫通孔１７７に向けた火炎進展が抑えられ、火炎が第２筒状部１７１外部に達してしまうことを抑制できる。
さらに、火炎が第１室を通って第２筒状部１７１外部に到達する時間は、後端側第１貫通孔１６７及び後端側第２貫通孔１７７を通過する流路抵抗と流路距離Ｌ１の積で表現できる。ここで、流路抵抗は、Ａ１、Ａ２の逆数で表現でき、それらの孔が直列につながっていることから、第１室側流路係数Ｑ１が上記のように表現できる。
同様にして、火炎が第２室を通って第２筒状部１７１外部に到達する時間は、上述の第２室側流路係数Ｑ２にて表現できる。
このＱ１とＱ２の比率が大きく違うと、第１室又は第２室から先行して火炎が噴出しやすくなり、発火に至りやすくなってしまうため、０．１≦｛Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）｝≦０．９と規定した。
なお、吸気センサは径方向に対して軸線ＡＸ方向の長さが十分に大きいため、径方向の火炎成長はプロテクタ１６０の径により決まる。そのため、流路距離Ｌ１，Ｌ２は軸線ＡＸ方向のみを考慮した。
【００６９】
図１０は、Ｑ１，Ｑ２を種々変化させたプロテクタ１６０を製造し、上述のモデル混合気を用い、上述のように１分間連続試験して発火の有無を評価した結果であり、０．１≦｛Ｑ１／（Ｑ１＋Ｑ２）｝≦０．９で発火を抑制できることがわかる。
なお、図１０において、菱形の符号は隙間Ｖ（Ｓｃ）＝０の場合であり、符号△は隙間Ｖ（Ｓｃ）＝０．２１の場合である。
【００７０】
なお、所定位置Ｐにて軸線ＡＸ方向と交差する断面を見たとき、第１筒状部１６１の外縁で囲まれる面積をＳＡ１とし、第２筒状部１７１の内縁で囲まれる面積をＳＡ２とする。
このとき、第２筒状部１７１の筒壁と、第１筒状部１６１の筒壁とに隙間Ｖを設ける場合には、隙間Ｖを表す指標として、Ｓｃ＝（ＳＡ２−ＳＡ１）／ＳＡ１が０．３以下であることが好ましい。
Ｓｃ≦０．３であれば、隙間Ｖが十分な通気抵抗となって、隙間Ｖがあっても第１室と第２室とを確実に空間として区切ることができる。
又、上記実施形態では、工具係合部を設け、取付部位にネジ止めされる形態の主体金具を例示したが、ネジ部を主体金具と別部材として取り付けたものや、ネジを用いず嵌合等により取付部位に取付けを行う形態であってもよい。又、ガスセンサ素子の主体金具内部での固定方法も、適宜別の手法を用いてもよい。
又、上記実施形態では、吸気センサ１００、２００として全領域空燃比センサを例示したが、本発明は、例えば、λセンサにも適用することができる。
本発明が適用される内燃機関としては、ガソリンエンジンに限定されず、例えばＣＮＧ（天然ガス）を燃料とするエンジンにも適用できる。
【符号の説明】
【００７１】
１００、１００Ｂ、１００Ｃ  吸気センサ
１１０  主体金具（ハウジング）
１２０  検出素子
１２１  検出部
１６０、１６０Ｂ、１６０Ｃ  プロテクタ
１６１、１６１Ｂ、１６１Ｃ  第１筒状部
１６６、１６７、１６７Ｃ  第１貫通孔
１６６  ガス排気孔
１６７、１６７Ｃ  後端側第１貫通孔
１７１、１７１Ｂ、１７１Ｃ  第２筒状部
１７４  筒壁（第１外側壁）
１７５  筒壁（第２外側壁）
１７６、１７６Ｃ、１７７、１７７Ｂ、１７７Ｃ  第２貫通孔
１７７、１７７Ｂ、１７７Ｃ  後端側第２貫通孔
１７６、１７６ｃ  先端側第２貫通孔
ＡＸ  軸線
Ｇ  混合気（被検出ガス）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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