JPH10177005A

JPH10177005A - ガス濃度検出素子

Info

Publication number: JPH10177005A
Application number: JP9293453A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakamura; 中村　　聡; Masanori Yamada; 正徳山田; Michihiro Wakimoto; 道弘脇本; Tasuke Makino; 太輔牧野; Hideomi Kawachi; 秀臣河内; Toshihiro Sakawa; 年洋坂輪
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1998-06-30
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: JP3771018B2

Abstract

(57)【要約】【課題】保温性が高く、パティキュレートの付着、堆
積を防止して検出誤差の発生を防止でき、十分な応答性
が得られるガス濃度検出素子を提供することである。【解決手段】排出ガス中の酸素濃度等を検出するガス
濃度検出体２と、ガス濃度検出体２の排出ガスに晒され
る部分を包囲する２重筒状のカバー体３を備える。カバ
ー体３の軸線方向の先端部に複数のガス流通孔３３、３
４を設けて、その一方が排出ガスの導入口として、他方
が導出口として機能するようにし、ガス交換が円滑に行
われるようにする。カバー体３の側部は開口部を持たな
い閉ざされた壁部としたので、排出ガスによりカバー体
３およびガス濃度検出体２が冷却されにくく、保温性が
向上してパティキュレートの付着を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被測定ガス中の特定
ガス成分濃度を検出するガス濃度検出素子、特に内燃機
関の排出ガス中の酸素濃度等の検出に好適なガス濃度検
出素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気管壁にガス濃度検出素子
を設けて排出ガス中の酸素濃度等を検出し、燃料噴射量
や排出ガス再循環（ＥＧＲ）システムのＥＧＲ量をフィ
ードバック制御することが行われている。この種のガス
濃度検出素子の一例を図１０に示すと、ガス濃度検出素
子は、フランジ９１にて内燃機関の排気管Ｐ壁に固定さ
れるハウジング９２を有し、その内部に管状のガス濃度
検出体９３を収容している。該ガス濃度検出体９３は下
半部が上記ハウジング９２より突出して上記排気管Ｐ内
に位置しており、その周囲はカバー体９４で保護されて
いる。上記ガス濃度検出体９３は、ジルコニア等の固体
電解質よりなる管状部の内外表面に白金等の電極を形成
してなり、これを加熱して検出感度を向上させるための
ヒータ９５を内蔵している。

【０００３】上記カバー体９４は、ガス濃度検出体９３
を保温するとともに機械的衝撃から保護するもので、通
常、図のように内筒９４ａと外筒９４ｂの二重構造とな
っている。これら内筒９４ａと外筒９４ｂには、それぞ
れ側壁の複数箇所にガス流通孔９４１、９４２が互い違
いに設けてあり、流入する排出ガスの流速を弱めて電極
を保護している。なお、図中、９６はガス濃度検出素子
の上半部を覆う上部カバー、９７はガス濃度検出体９３
の電極にリード線を介して接続されるターミナルであ
る。

【０００４】上記構成のガス濃度検出素子は、ガソリン
エンジン燃料噴射量を制御するものとして用いられてい
るが、最近、ディーゼルエンジンの燃料噴射量やＥＧＲ
量を制御するものにも用いられる。ガス濃度検出体９３
は、周知のように酸素イオン伝導度が温度に依存するた
め、排出ガス温度が低温時にはヒータ９５によってガス
濃度検出体９３を加熱している。

【０００５】しかし、ガス濃度検出体９３に供給された
熱は、該ガス濃度検出体９３の外表面から排出ガス中に
放熱される。周知のように、ガソリンエンジンに比較し
て、ディーゼルエンジンは排出ガス温度が低く、しかも
排出ガス流量が多いため、このような排出ガスがガス濃
度検出体９３の外表面に衝突すれば、該ガス濃度検出体
９３は急速に冷却されることになる。このようなガス濃
度検出体９３の冷却をできるだけ防ぐためには、排出ガ
スが直接的にガス濃度検出体９３の外表面に衝突しない
ように、ガス濃度検出体９３の排出ガスに晒される側の
先端部をカバー体９４で囲み、カバー体９４によりガス
濃度検出体９３の保温性の向上を図ることが考えられ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガソリンエンジン用のガス濃度検出素子において、カバ
ー体９４にはその周壁に排出ガスが直接的に衝突する方
向にガス流通孔９４１、９４２が開口しているため、排
出ガスはこのガス流通孔９４１、９４２を経てカバー体
９４を横断的に、かつガス流速があまり弱められること
なく流通することになる。

【０００７】このため、上記構成のカバー体９４を有す
るガス濃度検出素子をディーゼルエンジンに適用する
と、該カバー体９４によるガス濃度検出体９３の保温性
が十分ではなく、ガス濃度検出体９３の表面温度および
カバー体９４自身の温度も低くなり、ディーゼルエンジ
ンの排出ガス中のパティキュレートがこれら表面に付
着、堆積しやすくなる。パティキュレートは、Ｓｏｏｔ
（スス）、ＳＯＦ（可溶性有機成分）を含んでおり、Ｓ
ＯＦは粘性が高くＳｏｏｔの付着を媒介するが、ガス濃
度検出体９３およびカバー体９４の表面温度が低いほど
ＳＯＦが揮発しにくく、従ってその表面にパティキュレ
ートが付着しやすくなる。

【０００８】そして、付着、堆積したパティキュレート
の一部がエンジンの高出力運転時に高温の排出ガスによ
って燃焼すると、ガス濃度検出体９３周囲の排出ガスの
成分濃度（酸素濃度）を変化させ、検出誤差を生じる原
因となる。また、上記ガス流通孔９４１、９４２がパテ
ィキュレートによって目詰まりし、排出ガスの流通が悪
くなって検出の応答性が低下したり、誤検出が生じるお
それがある。また、これを回避しようとすると、ヒータ
９５の負担が増大したり、加熱に必要な電力量が増加す
るといった問題があった。

【０００９】ここで、実開昭５３−１０３７８４号公報
には、カバー体先端の閉鎖部分に熱容量の大きなヒート
マスを設けて排出ガスの温度変動に対してガス感応部の
保温効果を高めるようにした酸素濃度センサが開示され
ている。しかしながら、上記構成では、カバー体の側部
にガス流通孔が形成されているため、上記と同様の問題
を生じる。

【００１０】この対策として、本発明者は、例えば、カ
バー体の側部にはガス流通孔を形成せずに、カバー体の
先端部に形成してガス濃度検出体に接触する排出ガスの
量を減少させ、かつガス濃度検出体およびカバー体を横
断的に流通するガス流れを回避して、カバー体の冷却を
抑制することを考えた。このような考え方に対して先行
する技術として米国特許第５０７３２４７号明細書があ
る。この従来例は、ガス濃度検出体およびカバー体の冷
却を抑制するという直接的な考え方は開示していない
が、カバー体の側部にガス流通孔を形成せずに先端部に
形成している点で構造的に符号している。

【００１１】しかしながら、この従来例では、カバー体
の先端部に設けたガス流通孔が一つであるため、カバー
体内部への排出ガスの流入と流出とが同一のガス流通孔
において同時に進行することになるので、ガス流通孔を
介してのガス交換が円滑に行われない。この結果、検出
応答性に劣るという問題がある。

【００１２】しかして、本発明は、保温性を高め、パテ
ィキュレートの付着、堆積を防止して検出誤差の発生等
を防止でき、しかも十分な応答性が得られるガス濃度検
出素子を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明請求項１の構成におけるガス濃度検出素子
は、被測定ガス中のガス成分濃度を検出する濃度検出部
と、該濃度検出部の被測定ガスに晒される部分を包囲す
るカバー体とを備えている。上記カバー体は軸線方向の
先端部に、それぞれが被測定ガスの導入口あるいは導出
口として機能する複数の開口部を有し、上記カバー体の
うち上記先端部を除く側部は開口部を持たない閉ざされ
た壁部となしてある。

【００１４】上記構成では、上記カバー体の軸線方向の
先端部にのみ開口部を設けたので、側部に開口部を有す
る従来構成に比べ、排出ガスの流出入によるカバー体あ
るいはガス濃度検出部の冷却が抑制される。よって、ヒ
ータの負担を増加させることなく、保温性が向上し、パ
ティキュレートの付着による検出誤差の発生を防止でき
る。また、開口部を先端部に設けたことにより排出ガス
の流れが開口部を直撃しないので、開口部が目詰まりし
にくい。さらに、上記開口部を複数設けたので、そのい
ずれかが被測定ガスの導入口となり、いずれかが導出口
として機能する。従って、開口部が１つの場合に比べて
排出ガスの流通が円滑になされ、検出応答性が大きく向
上する。

【００１５】あるいは、上記カバー体の軸線方向の先端
部に開口部を１つ設けて、該開口部を、複数の穴部と該
複数の穴部を連通する幅狭部を有する形状となし、これ
ら複数の穴部がそれぞれ被測定ガスの導入口または導出
口として機能するように構成することもできる（請求項
２）。上記先端部を除くカバー体側部に開口部を設けな
いことは請求項１と同様である。

【００１６】この場合も、開口部を先端部のみに設けた
ことによる請求項１と同様の効果が得られる。また、開
口部は単数であるが、幅狭部にて連通する複数の穴部の
いずれかが被測定ガスの導入口、いずれかが導出口とし
て機能するので、排出ガスの流通は円滑に行われ、十分
高い検出応答性を実現できる。

【００１７】上記カバー体は、径の異なる内筒と外筒を
同心状に配して二重筒構造とすることもできる（請求項
３）。このように、ガス濃度検出体の周囲を二重に保護
することで、上記カバー体による断熱効果をさらに高め
ることができる。あるいは、上記カバー体を、径の異な
る内筒、中筒および外筒を同心状に配した三重筒構造と
し、または内筒と外筒の間に複数の筒体を配設してそれ
以上の多重筒構造とすることもできる（請求項４）。

【００１８】上記カバー体を二重以上の多重筒構造とし
た場合、最も内側の内筒にのみ先端部を設けて上記複数
の開口部を形成し、それより外側の筒体は先端開放とし
てもよい（請求項５）。この時、外側の筒体を先端開放
としたので、被測定ガスの導入口または導出口となる上
記開口部の熱が、外側の筒体に逃げることがなく、その
側部から放出されるのを防止できる。よって、上記開口
部付近の温度を高温に保つことができ、保温性を向上で
きる。

【００１９】上記カバー体を二重以上の多重筒構造とし
た場合に、上記内筒の先端部が、その外側に位置する筒
体の先端部と接触しない構成とすることもできる（請求
項６）。上記内筒の外側の筒体が先端開放でなくても、
外側の筒体の先端部が内筒の先端部に接触しないように
構成することで、上記内筒の先端部から、その外側の筒
体の先端部へ熱が逃げることを防止できる。よって、上
記開口部付近の温度を高温に保つことができ、保温性を
向上できる。

【００２０】上記内筒は先端に向けて径が小さくなるテ
ーパ状としてもよい（請求項７）。この時、上記内筒の
内容積が減少するので、内筒内のガス交換がより円滑に
なされ、応答性の向上に効果がある。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明をディーゼルエン
ジンの排気管壁に取り付けられる酸素濃度検出素子に適
用した例を示すものである。図中、酸素濃度検出素子
は、ディーゼルエンジンの排気管Ｐ壁に貫設される筒状
ハウジング１を有し、該ハウジング１外周に設けたフラ
ンジ部Ｐ１にて上記排気管Ｐ壁に固定されている。上記
ハウジング１内には濃度検出部たる円管状のガス濃度検
出体２が挿通保持されている。

【００２２】上記ガス濃度検出体２は、上半部が上記ハ
ウジング１内に保持固定され、下半部は上記ハウジング
１より突出して排気管Ｐ内に延びている。上記ガス濃度
検出体２の下半部は詳細を後述するカバー体３内に収容
されており、中空とした内部にはヒータ４が内蔵されて
いる。上記ガス濃度検出体２の上方には、セラミック製
の蓋状体５が配置され、該蓋状体５の上半部外周は金属
カバー５１で覆われている。上記カバー５１の上端開口
は電気絶縁部材５２で封止されている。

【００２３】上記ガス濃度検出体２は、円管状に成形し
たジルコニア等の酸素イオン導電性固体電解質２ａと、
その先端部近傍において内外周面の対向位置に設けた白
金等の電極２ｂ、２ｃとからなる。上記固体電解質２ａ
の外表面には多孔質アルミナ等からなる拡散抵抗層（図
略）が形成されており、外周側の電極２ｃには拡散抵抗
層を通過した排出ガスが到達するようになしてある。上
記電極２ｂ、２ｃは、上記電解質２ａ表面に形成したリ
ード部を通じてリード線６１、６２に接続している。こ
れらリード線６１、６２の他端は上記電気絶縁部材５２
に保持されるターミナル７１、７２に接続されている。

【００２４】セラミック製の円筒形蓋状体５とカバー５
１との間には金属チューブ８１が配置されている。チュ
ーブ８１の上端は、セラミック製円筒体１１の下端に接
しており、又チューブ８１の下端はハウジング１の内側
に位置している。チューブ８１下方のハウジング１内に
は絶縁部材１２が充填されている。

【００２５】チューブ８１の下端は、ガス濃度検出体２
とハウジング１とを固定する際に用いるカシメリング８
０の下端に位置しており、ハウジング１の上端をリング
８０を介してかしめることで、チューブ８１はハウジン
グ１に固定されている。

【００２６】又、チューブ８１の上端と蓋状体５との間
にはコイルスプリング８２が配置されている。そして、
カバー５１の上端をゴム等の弾性電気絶縁部材５２にか
しめ固定して、該電気絶縁部材５２の位置を決定するこ
とにより、上記コイルスプリング８２は円筒体１１及び
チューブ８１と蓋状体５との間で圧縮され、この圧縮に
よる弾性反力が蓋状体５に作用し、蓋状体５はガス濃度
検出体２の上端に押圧、固定される。尚、ヒータ４の上
方にはガイドリング８３が固定されており、このガイド
リング８３の上端にも上記蓋状体５の下端を介して上記
弾性反力が作用する結果、ヒータ４はその位置を固定さ
れる。

【００２７】上記カバー５１の下端側とチューブ８１と
の間は、微小な隙間が形成されている。従って、この隙
間を通って、大気が円筒体１１とチューブ８１の上端と
の接触隙間、円筒体１１の内側空間、蓋状体５の内側空
間、ヒータ４のガイドリング８３とガス濃度検出体２と
の嵌合隙間を経て、該検出体２の内側に導かれるように
されている。

【００２８】上記固体電解質２ａの中空部にはヒータ４
が収容されている。ヒータ４は、上記ガス濃度検出体２
を加熱してその感度を向上させるためのもので、アルミ
ナ等よりなる棒状体の、上記電極２ｂ、２ｃの対向位置
にニクロム線等を埋設して発熱部４１となしている。上
記ヒータ４は上記電気絶縁部材５２に保持されるターミ
ナル７３に接続される。

【００２９】上記カバー体３は二重筒構造で、図２
（ａ）、（ｂ）に示すように、ステンレス等よりなり、
径の異なる内筒３１と外筒３２を同心状に配してなる。
上記内筒３１および外筒３２の軸方向の先端部（図の下
端部）は閉鎖され、内外筒３１、３２の先端面は密接し
ている。上記内筒３１は外方に屈曲する上端縁を外筒３
２内周壁に当接支持せしめており、上記外筒３２の上端
縁は上記ハウジング１の下端部に固定されている（図
１）。

【００３０】上記内筒３１および外筒３２には、その軸
方向の先端面に、開口部たる２つのガス流通孔３３、３
４が排出ガスの流れ方向（図２中、矢印で示す）に並ぶ
ように形成してある。これらガス流通孔３３、３４は同
一形状（円形）で、一方がガス導入孔として他方がガス
導出孔として機能する。上記内筒３１および外筒３２の
側壁には開口部は形成されておらず、排出ガスは、上記
ガス流通孔３３、３４を介してのみカバー体３内へ出入
りする。

【００３１】次に、上記構成のガス濃度検出素子の作動
を説明する。図１のように、酸素濃度検出素子を排気管
Ｐ壁に固定すると、排出ガスは上記ガス流通孔３３また
はガス流通孔３４よりカバー体３内に流入しガス濃度検
出体２表面に到達する。ガス濃度検出体２の中空部内に
は大気が導入される。よって、ヒータ４によって上記ガ
ス濃度検出体２を所定温度に加熱し、上記電極２ｂ、２
ｃに所定の電圧を印加すると、排出ガス中の酸素が固体
電解質２ａ表面の拡散抵抗層を通過して外周側の電極２
ｃに達し、さらに固体電解質２ａ内を通って内周側の電
極２ｂに至る。この酸素の移動により電極２ｂ、２ｃ間
に排出ガス中の酸素濃度に比例した限界電流が流れ、こ
れを検出することで排出ガス中の酸素濃度を検出するこ
とができる。

【００３２】そして、本発明では、上記カバー体３の側
部にガス流通孔を形成せず、軸方向の先端部にのみガス
流通孔３３、３４を設けており、上記ガス濃度検出体２
および内筒３１が排出ガスに直接晒されることがない。
よって、排出ガスの流出入による上記カバー体３および
ガス濃度検出体２の表面温度の低下が抑制され、またカ
バー体３を内外筒３１、３２よりなる二重筒構造とした
ので、保温性がさらに向上する。従って、上記カバー体
３またはガス濃度検出体２にパティキュレートが付着、
堆積することを防止し、検出誤差の発生を防止できる。

【００３３】また、ガス流通孔が排出ガスの流れに向い
ていないので、ガス流通孔３３、３４が目詰まりしにく
く、排出ガスの流通の悪化を防止できる。さらに、同一
形状の排出ガス流通孔３３、３４を排出ガスの流れ方向
に２つ設けたので、一方が排出ガスの導入孔、他方が導
出孔と役割が分割される。よって、ガス流通孔が１つの
場合と比較して排出ガスの流出入が円滑に行われ、カバ
ー体３内のガス交換速度が速くなる。また、カバー体３
の内外筒３１、３２の先端面が密接しているので、内外
筒３１、３２間に排出ガスが滞留することが抑制され、
これらにより検出の応答性が大きく向上する。

【００３４】ここで、実際に、上記構造の酸素濃度検出
素子を試作し、ディーゼルエンジンでのアイドル運転中
の排出ガスに晒して、保温性の向上効果を調べた。カバ
ー体３は軸方向長２０ｍｍ、内筒径７ｍｍ、外筒径９ｍ
ｍのものを用い、ガス流通孔３３、３４の径は２．５ｍ
ｍとした。その結果、ガス流通孔を側部に形成した図１
０の従来構造のカバー体に比べ、同じヒータ電力で、ガ
ス濃度検出体２の表面温度が７５℃、カバー体３の内表
面（ガス濃度検出体２に最も近い面）温度が４５℃高く
なり、パティキュレートの付着、堆積を大幅に減少させ
ることができた。

【００３５】次に、上記カバー体３を用いて排出ガス中
の酸素濃度を５％から１０％に急変させた時の６３％応
答速度（酸素濃度の急変点から６３％の濃度変化を検出
するまでに要する時間で表す）を調べたところ、ガス流
通孔を１つ（径２．５ｍｍ）とした場合と比べ、６３％
応答速度が４００ｍｓから１８０ｍｓと大幅に向上し
た。

【００３６】図３は本発明の第２の実施の形態を示すも
ので、本実施の形態では、ガス流通孔３５を単数とし、
その形状を、排出ガスの流れ方向に並ぶ２つの円形の穴
部３５ａ、３５ｂの一部を重ね合わせた形状とした。こ
のとき、２つの円形の穴部３５ａ、３５ｂの重なる部分
にできる幅狭部３５ｃにより、これを挟んで一方の円形
孔がガス導入孔、他方の円形孔がガス導出孔に役割が分
割されるので、上記第１の実施の形態と同様の効果が得
られる。実際に各穴部３５ａ、３５ｂの径を２．５ｍｍ
とした図３の構造のカバー体３を試作し、その応答性を
調べたところ、ガス流通孔が１つ（径２．５ｍｍ）の場
合と比べて６３％応答速度が４００ｍｓから２７０ｍｓ
と大きく向上した。

【００３７】このように、ガス流通孔は必ずしも複数で
ある必要はなく、途中に幅狭部を有し、これを挟んで一
方の側がガス導入孔、他方の側がガス導出孔として機能
するように構成されていればよい。また、その形状は円
を２つ重ね合わせた形状に限らず、３つ以上を重ねた形
状や、円形以外の、楕円形、多角形を重ね合わせた形状
とすることもできる。なお、複数とする場合も２個に限
らず３個以上設けてももちろんよく、そのうちの１つ以
上がガス導入孔として、他の１つ以上がガス導出孔とし
て機能すればよく、同様の効果が得られる。

【００３８】図４は本発明の第３の実施の形態を示すも
ので、図のように、上記カバー体３の内筒３１と外筒３
２の先端面間に間隔を設け、そのそれぞれに３つのガス
流通孔３６ａ〜３６ｃ、３７ａ〜３７ｃを互い違いとな
るように設けてもよい。上記内外筒３１、３２ともガス
流通孔３６ａ〜３６ｃ、３７ａ〜３７ｃは円形（径２ｍ
ｍ）で、それぞれの孔が正三角形の頂点に位置するよう
にし、三角形の中心の位置は先端面の中心と一致させて
ある。ガス流通孔３６ａ〜３６ｃ、３７ａ〜３７ｃの中
心の位置はそれぞれ先端面の中心から２ｍｍ離れ、上記
内筒３１のガス流通孔３６ａ〜３６ｃと外筒３２のガス
流通孔３７ａ〜３７ｃは先端面中心を中心として相対的
に６０°回転した位置にある。また、内筒３１と外筒３
２の先端面は２ｍｍ離れており、排出ガスが内筒３２の
内側まで導入できるようになっている。

【００３９】このように、内筒３１のガス流通孔３６ａ
〜３６ｃと外筒３２のガス流通孔３７ａ〜３７ｃの位置
をずらすことで、保温性がより向上する。具体的には、
ずらさない場合（ガス流通孔３つ、径２ｍｍ）と比較し
て、ガス濃度検出体２の外表面温度で３０℃、カバー体
３の内表面（ガス濃度検出体２に最も近い面）において
１５℃高くすることができた。しかも、上記構成では、
内筒３１と外筒３２の先端面が接触していないので、排
出ガス流に晒されて温度が低くなっている外筒３２へ、
内筒３１の先端面から熱が逃げることを防止でき、保温
性の向上効果をさらに高くすることができる。

【００４０】また、カバー体３内のガス交換速度は、ガ
ス流通孔が３つあるため、ガス流通孔３６ａ〜３６ｃと
ガス流通孔３７ａ〜３７ｃの位置をずらしても大きくは
変わらず、酸素濃度を急変させた時の６３％応答速度
は、ずらさない場合の１８０ｍｓに対し２２０ｍｓと、
十分速い応答速度を維持できることがわかる。

【００４１】なお、図５に示す本発明の第４の実施の形
態のように、上記カバー体３の内筒３１と外筒３２の先
端面の間に間隔を設けず、内筒３１のガス流通孔３６
ａ、３６ｂと外筒３２のガス流通孔３７ａ、３７ｂがわ
ずかに重なるように形成してももちろんよく、ガス流通
孔の位置をずらすことによる同様の保温性向上効果が得
られる。

【００４２】図６は本発明の第５の実施の形態を示すも
ので、本実施の形態では、上記カバー体３の内筒３１を
先端に向けて縮径するテーパ状としている。外筒３２は
上記各実施の形態と同様の形状とし、内筒３１と外筒３
２の先端面を密接させて、３つのガス流通孔３８ａ〜３
８ｃがそれぞれ正三角形の頂点に位置するように設けて
ある。ガス流通孔３８ａ〜３８ｃは円形（径２ｍｍ）
で、それぞれの中心の位置はカバー体３先端面の中心よ
り２ｍｍ離れている。

【００４３】上記構成では、内筒３１をテーパ状とした
ので、内筒内容積が小さくなり、ガス交換時間をより速
くできる。このため、酸素濃度を急変させた時の６３％
応答速度が、内筒３１をテーパ状としない場合に比較
し、１８０ｍｓから１５０ｍｓとなり、応答性を向上さ
せることができた。

【００４４】図７は本発明の第６の実施の形態を示すも
ので、上記第１の実施の形態における、カバー体３の内
筒３１と外筒３２の先端部、上端部における接触部を溶
接接合し（図中、黒丸は接合部を示す）、さらに内筒３
２と外筒３１の間をセラミック粉体等の充填材８で満た
している。

【００４５】上記構成では、充填材８による断熱効果で
保温性がさらに向上する。また、内外筒３１、３２間を
溶接接合したので、これらの間に排出ガスが入り込んで
滞留することがなく、応答性が向上する。

【００４６】図８は本発明の第７の実施の形態を示すも
ので、本実施の形態では、上記カバー体３を、内筒３１
と外筒３２およびその間の中筒３９の三重筒構造となし
てある。ガス流通孔３３、３４は内筒３１先端面にのみ
形成してあり、外筒３２と中筒３９は先端開放となして
ある。

【００４７】上記構成では、カバー体３を三重とするこ
とにより、保温性をさらに向上することができる。この
結果、二重筒構造で内筒３１、外筒３２にともにガス流
通孔３３、３４を形成した先端面を有する構造に比較し
て、ガス流通孔３３、３４付近の温度を８０℃高くする
ことができた。また、中筒３９と外筒３２が先端面を有
しないため、ガス流通孔３３、３４の熱が、中筒３９や
外筒３２に逃げ、これらを介して排出ガスに放出される
のを防止することができる。これにより、ガス流通孔３
３、３４付近の温度を高温に保つことができ、ガス流通
孔３３、３４の目詰まりを防止するために、特に効果的
である。

【００４８】図９は本発明の第８の実施の形態を示すも
のである。本実施の形態では、上記カバー体３を、内筒
３１と外筒３２の二重筒構造となし、内筒３１の先端面
に２つのガス流通孔３３、３４を形成する一方、外筒３
２の先端面には開口３２１を設けてある。ここで、上記
開口３２１は、内筒３１の先端部に外筒３２の先端部が
接触しないように、十分大きく形成してある。このよう
に、上記内筒３１が先端面を有する形状であっても、内
筒３１の先端面が外筒３２に接触しないようにすること
で、排出ガスに晒されて温度が低くなっている外筒３２
に、ガス流通孔３３、３４の熱が逃げ、その側面部を介
して排出ガスに放出されるのを防止することができる。
従って、ガス流通孔３３、３４付近の温度を高温に保つ
ことができるため、ガス流通孔３３、３４の目詰まりを
防止するために、特に効果的である。

【００４９】さらに、上記の各実施の形態では、ガス濃
度検出体２は円筒状であるが、固体電解質板、電気絶縁
板を積層した、いわゆる積層構造としても勿論よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すガス濃度検出
素子の全体断面図である。

【図２】（ａ）は第１の実施の形態におけるカバー体の
縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示し、（ａ）はカ
バー体の縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示し、（ａ）はカ
バー体の縦断面図で（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は
横断面図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示すカバー体の縦
断面図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態を示し、（ａ）はカ
バー体の縦断面図で（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は
横断面図である。

【図７】本発明の第６の実施の形態を示すカバー体の縦
断面図である。

【図８】本発明の第７の実施の形態を示し、（ａ）はカ
バー体の縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

【図９】本発明の第８の実施の形態を示し、（ａ）はカ
バー体の縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

【図１０】従来のガス濃度検出素子の全体断面図であ
る。

【符号の説明】

１ハウジング１１円筒体１２絶縁部材２ガス濃度検出体（濃度検出部）２ａ固体電解質２ｂ電極２ｃ電極３カバー体３１内筒３２外筒３２１開口３３〜３８ガス流通孔３９中筒４ヒータ４１発熱部５蓋状体５１金属カバー５２絶縁部材６１、６２リード線７１、７２、７３ターミナル８０リング８１チューブ８２コイルスプリングＰ排気管Ｐ１フランジ

フロントページの続き (72)発明者脇本道弘愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者牧野太輔愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者河内秀臣愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者坂輪年洋愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定ガス中のガス成分濃度を検出する
濃度検出部と、該濃度検出部の被測定ガスに晒される部
分を包囲するカバー体とを有するガス濃度検出素子であ
って、上記カバー体の軸線方向の先端部に、それぞれが
被測定ガスの導入口または導出口として機能する複数の
開口部を設けるとともに、上記先端部を除く上記カバー
体の側部は開口部を持たない閉ざされた壁部となしたこ
とを特徴とするガス濃度検出素子。
【請求項２】被測定ガス中のガス成分濃度を検出する
濃度検出部と、該濃度検出部の被測定ガスに晒される部
分を包囲するカバー体とを有するガス濃度検出素子であ
って、上記カバー体の軸線方向の先端部に開口部を１つ
設けて、該開口部を、複数の穴部と該複数の穴部を連通
する幅狭部を有する形状となし、これら複数の穴部がそ
れぞれ被測定ガスの導入口または導出口として機能する
ように構成するとともに、上記先端部を除く上記カバー
体の側部は開口部を持たない閉ざされた壁部となしたこ
とを特徴とするガス濃度検出素子。
【請求項３】上記カバー体を径の異なる内筒および外
筒を同心状に配した二重筒構造となした請求項１または
２記載のガス濃度検出素子。
【請求項４】上記カバー体を径の異なる内筒、中筒お
よび外筒を同心状に配した三重筒構造、または内筒と外
筒の間に複数の筒体を配設した多重筒構造となした請求
項１または２記載のガス濃度検出素子。
【請求項５】二重以上の多重筒構造となした上記カバ
ー体の、上記内筒先端部にのみ上記複数の開口部を設
け、それより外側の筒体は先端開放となした請求項３ま
たは４記載のガス濃度検出素子。
【請求項６】二重以上の多重筒構造となした上記カバ
ー体において、上記内筒の先端部とその外側に位置する
筒体の先端部とが接触していない請求項３または４記載
のガス濃度検出素子。
【請求項７】上記内筒を先端に向けて径が小さくなる
テーパ状となした請求項３ないし６のいずれか記載のガ
ス濃度検出素子。