JP6984356B2 - センサ装置 - Google Patents
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Description
被測定ガス中の特定成分を検出する検出部(21)を備えるセンサ素子(2)と、
上記センサ素子を内側に挿通して、軸方向(X)の先端側に上記検出部が位置するように保持するハウジング(H)と、
上記ハウジングの先端側に配設された素子カバー(1)と、を備え、
上記素子カバーは、上記センサ素子の先端側を覆うように配設されたインナカバー(11)と、上記インナカバーの外側に空間を有して配設されたアウタカバー(12)と、を有するセンサ装置(S)であって、
上記インナカバーは、先端側から基端側へ拡径するテーパ状の第1筒部(113)と上記第1筒部の基端側に連続する一定径の第2筒部(114)とを有する側面(111)及び先端面(112)に、被測定ガスが流通するインナ側面孔(11a)及びインナ先端面孔(11b)がそれぞれ設けられると共に、上記インナ側面孔は、上記第2筒部となる上記側面に設けられ、
上記アウタカバーは、側面(121)に、被測定ガスが流通するアウタ側面孔(12a)が設けられると共に、上記アウタ側面孔の基端位置が上記インナカバーの先端位置ないしそれよりも先端側にあり、上記アウタカバーの先端面(122)は、上記軸方向において、上記インナカバーの上記インナ先端面孔に対向する位置にガス流通孔を有しておらず、かつ、
上記インナカバーの外側面と、上記アウタカバーの内側面との間に設けられる流路(3)が、上記インナカバーの上記先端面に連続する上記第1筒部の外周側において、最大クリアランスとなる大クリアランス部(31)を有し、上記大クリアランス部よりも基端側で上記第2筒部の外周側において、最小クリアランスとなる小クリアランス部(32)を有すると共に、上記センサ素子の先端よりも先端側において、上記大クリアランス部と上記小クリアランス部とが段差なく接続された流路形状を有しており、上記大クリアランス部の上記軸方向と直交する方向におけるクリアランスをd1、上記小クリアランス部の上記軸方向と直交する方向におけるクリアランスをd2としたとき、クリアランス比d1/d2は2.45以上である、センサ装置にある。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
以下に、センサ装置の実施形態について、図面を参照して説明する。図1〜図3に示すように、本形態におけるセンサ装置は、粒子状物質を検出するためのPMセンサSであり、例えば、図4に示す内燃機関Eの排ガス浄化装置に適用される。図1において、PMセンサSは、検出部21を備えるセンサ素子2と、センサ素子2を内側に挿通して、軸方向Xの先端側に検出部21が位置するように保持するハウジングHと、ハウジングHの先端側に配設された素子カバー1と、を備える。
素子カバー1の詳細構成については、後述する。
次に、図9〜図12により、流路3の形状による効果を調べるために行った評価試験とその結果について説明する。図9に示すように、大クリアランス部31におけるクリアランス(すなわち、最大クリアランス)をd1とし、小クリアランス部32におけるクリアランス(すなわち、最小クリアランス)をd2としたときに、それらの比率であるクリアランス比d1/d2を、1.5〜20の範囲で変更した素子カバー1を用意した。これら素子カバー1を備えるPMセンサSを、それぞれPMモデルガスベンチに取り付けて、所定のPM濃度としたモデルガスを導入し、センサ素子2の検出部21における出力の立ち上がり時間を評価した。試験条件は、以下の通りとし、図10に評価結果を示した。
評価ベンチ:PMモデルガスベンチ
ガス流速:10m/s
PM濃度:6mg/m3
図13、図14により、センサ装置としてのPMセンサSの実施形態2について説明する。上記実施形態1では、センサ素子2の先端面に検出部21を設けた構成としているが、図13に示すように、センサ素子2の側面に検出部21を有する構成であってもよい。センサ素子2以外のPMセンサSの構成は、上記実施形態1と同様であるので説明を省略し、以下、相違点を中心に説明する。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
図15により、センサ装置としてのPMセンサSの実施形態3について説明する。
上述したように、インナカバー11の形状は、流路3のクリアランスが徐々に縮小し、段差面を有しない形状であればよい。図15において、インナカバー11は、概略一定径の第2筒部114と、その先端側に設けられる第1筒部113からなる。第1筒部113は、全体が概略テーパ状に形成され、基端側から先端側へ向けて縮径するテーパ状の筒面113cと、筒面113cとインナカバー11の先端面112とを接続する曲面状の先端筒部113bとからなる。
インナカバー11以外のPMセンサSの構成は、上記各実施形態と同様であり、説明を省略する。
例えば、上記各実施形態では、センサ装置が自動車用エンジンの排ガス浄化システムに適用される場合について説明したが、内燃機関は自動車用に限らず、各種装置からの排ガスを被測定ガスとすることができる。また、被測定ガスは内燃機関からの排ガスに限らず、各種ガス中に含まれる特定成分を検出するためのセンサ装置に適用することができる。
1 素子カバー
11 インナカバー
11a インナ側面孔
11b インナ先端面孔
12 アウタカバー
12a アウタ側面孔
2 センサ素子
3 流路
31 大クリアランス部
32 小クリアランス部
Claims (6)
- 被測定ガス中の特定成分を検出する検出部(21)を備えるセンサ素子(2)と、
上記センサ素子を内側に挿通して、軸方向(X)の先端側に上記検出部が位置するように保持するハウジング(H)と、
上記ハウジングの先端側に配設された素子カバー(1)と、を備え、
上記素子カバーは、上記センサ素子の先端側を覆うように配設されたインナカバー(11)と、上記インナカバーの外側に空間を有して配設されたアウタカバー(12)と、を有するセンサ装置(S)であって、
上記インナカバーは、先端側から基端側へ拡径するテーパ状の第1筒部(113)と上記第1筒部の基端側に連続する一定径の第2筒部(114)とを有する側面(111)及び先端面(112)に、被測定ガスが流通するインナ側面孔(11a)及びインナ先端面孔(11b)がそれぞれ設けられると共に、上記インナ側面孔は、上記第2筒部となる上記側面に設けられ、
上記アウタカバーは、側面(121)に、被測定ガスが流通するアウタ側面孔(12a)が設けられると共に、上記アウタ側面孔の基端位置が上記インナカバーの先端位置ないしそれよりも先端側にあり、上記アウタカバーの先端面(122)は、上記軸方向において、上記インナカバーの上記インナ先端面孔に対向する位置にガス流通孔を有しておらず、かつ、
上記インナカバーの外側面と、上記アウタカバーの内側面との間に設けられる流路(3)が、上記インナカバーの上記先端面に連続する上記第1筒部の外周側において、最大クリアランスとなる大クリアランス部(31)を有し、上記大クリアランス部よりも基端側で上記第2筒部の外周側において、最小クリアランスとなる小クリアランス部(32)を有すると共に、上記センサ素子の先端よりも先端側において、上記大クリアランス部と上記小クリアランス部とが段差なく接続された流路形状を有しており、上記大クリアランス部の上記軸方向と直交する方向におけるクリアランスをd1、上記小クリアランス部の上記軸方向と直交する方向におけるクリアランスをd2としたとき、クリアランス比d1/d2は2.45以上である、センサ装置。 - 上記インナ側面孔の先端位置は、上記センサ素子の先端よりも先端側に位置する、請求項1に記載のセンサ装置。
- 上記インナ側面孔は、上記軸方向における上記第2筒部の中間位置において、周方向に複数設けられる、請求項1又は2に記載のセンサ装置。
- 上記検出部は、上記センサ素子の先端面に設けられる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のセンサ装置。
- 上記検出部は、上記センサ素子の先端側の側面に設けられ、上記検出部を上記インナカバーの上記側面に投影した投影面と、上記インナ側面孔とが、上記軸方向に重なりを有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のセンサ装置。
- 上記被測定ガスは、内燃機関からの排ガスであり、上記特定成分は、粒子状物質又は特定ガス成分である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のセンサ装置。
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