WO2020241721A1 - ガスセンサ - Google Patents

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正一 河本
雅之 片渕
正彦 古矢
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三菱ふそうトラック・バス株式会社
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    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
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    • G01N27/416Systems

Definitions

  • the gas sensor according to the present application example is provided so as to project into a passage through which gas flows, and the detection is performed by the detector, the inner cylinder portion arranged on the outer periphery of the detector, and the inner cylinder portion.
  • An inner cover having an inner tip portion arranged on the tip end side of the child and covering the detector, an outer cylinder portion for partitioning the peripheral space surrounding the inner cylinder portion together with the inner cylinder portion, and the peripheral space are separated from each other.
  • An outer cover having an outer tip portion for partitioning the formed tip space together with the inner tip portion and covering the inner cover, and a plurality of vent holes formed in the outer tip portion to allow the gas to enter and exit the tip space.
  • the two external introduction holes may be arranged symmetrically with respect to the gas flow direction. In this case, the gas flowing through the passage is more easily introduced into the surrounding space through the outer introduction hole.
  • the gas sensor of the present disclosure it is possible to suppress water exposure of the detector while ensuring responsiveness.
  • an SCR catalyst 11 for reducing NOx to N 2 (nitrogen) and a post-stage oxidation catalyst 12 for preventing the passage (slip) of NH 3 (ammonia), which is a NOx reducing agent, are provided. , Arranged in this order from the upstream side. Further, an injector 13 for injecting urea water into the exhaust gas is provided on the upstream side of the exhaust passage 10 with respect to the SCR catalyst 11. The urea water ejected from the injector 13 contains water in addition to urea which becomes NH 3 .
  • the downstream end 14 of the exhaust passage 10 is open to the outside.
  • the base portion 1B has a substantially cylindrical shape with the axis C as the central axis.
  • a terminal (not shown) is housed in the base portion 1B, and a wiring 6 connected to the terminal is drawn out from the base end side of the base portion 1B.
  • the sensor unit 1A has a rod-shaped detector 3 arranged on the axis C, an inner cover 4 that covers the detector, and an outer cover 5 that covers the inner cover 4.
  • the sensor unit 1A has a structure in which the detector 3 is double-covered by the inner cover 4 and the outer cover 5.
  • the outer cover 5 of the present embodiment has a stepped shape as if two bottomed cylindrical parts having different outer diameters are connected to each other. More specifically, the outer cover 5 has a cylindrical large-diameter portion (first peripheral wall portion) 51 arranged on the outer periphery of the inner cylinder portion 4a and a cylindrical shape (cylindrical shape) having a diameter smaller than that of the large-diameter portion 51.
  • the small diameter portion (second peripheral wall portion) 52 formed in the above and arranged on the tip side of the large diameter portion 51, the step portion 53 provided on the step between the large diameter portion 51 and the small diameter portion 52, and the small diameter portion 52. It has an end wall portion 54 that closes the tip side.
  • the central axes of the large diameter portion 51 and the small diameter portion 52 both coincide with the axis C. Therefore, the central axes of the large diameter portion 51 and the small diameter portion 52 are orthogonal (intersect) with the exhaust flow direction D.
  • the large diameter portion 51 is arranged (in a non-contact state) with the inner cylinder portion 4a via a gap.
  • the large-diameter portion 51 of the present embodiment extends from the inner cylinder portion 4a to the base end side, and is fitted on the outer periphery of the housing 8. The position of the outer cover 5 relative to the inner cover 4 is fixed by fitting the large diameter portion 51 to the housing 8 in this way.
  • the inner diameter of the small diameter portion 52 is set so as to fit outside the inner cylinder portion 4a.
  • the small diameter portion 52 is in contact with the outer peripheral surface of the inner cylinder portion 4a without a gap, and is arranged (in a non-contact state) with the inner tip portion 4b via a gap.
  • the small diameter portion 52 projects toward the tip end side of the inner tip portion 4b.
  • the step portion 53 is a portion that connects the end portion on the tip end side of the large diameter portion 51 and the end portion on the base end side of the small diameter portion 52.
  • the step portion 53 of the present embodiment is formed in a plane shape perpendicular to the axis C.
  • the outer cylinder portion 5a partitions the peripheral space S1 surrounding the inner cylinder portion 4a over the entire circumferential direction together with the inner cylinder portion 4a. Further, the outer tip portion 5b partitions the tip space S2 provided on the tip side of the inner tip portion 4b together with the inner tip portion 4b.
  • the tip space S2 of the present embodiment is separated from the surrounding space S1 by fitting the small diameter portion 52 to the inner cylinder portion 4a without a gap.
  • the outer introduction hole 5i is formed in the outer cylinder portion 5a, and exhaust gas is introduced into the surrounding space S1.
  • the outer introduction hole 5i is formed only in the downstream half of the outer cylinder portion 5a in order to suppress the infiltration of water contained in the exhaust gas, and is formed on the upstream side of the outer cylinder portion 5a. It is not formed in half of.
  • the "downstream half portion" referred to here is located on the downstream side of the outer cylinder portion 5a with respect to the virtual plane H including the axis C and orthogonal to the exhaust flow direction D. It is a part.
  • a pattern is shown on the downstream half of the outer cylinder portion 5a, and the positions of the ventilation holes 5h and the outer introduction holes 5i are schematically shown by circles.
  • this exhaust gas is divided into both sides, flows to the downstream side along the upstream half portion of the outer cylinder portion 5a, and then peels off from the outer cylinder portion 5a. ..
  • turbulence is more likely to occur in the exhaust gas than in the vicinity of the upstream half of the outer cylinder 5a, and the speed and pressure of the exhaust are reduced.
  • the flow becomes calm.

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Abstract

ガスセンサ(1)は、検出子(3)の外周に配置された内筒部(4a)及び内筒部(4a)よりも検出子(3)の先端側に配置された内先端部(4b)を有するインナカバー(4)と、内筒部(4a)を囲む周囲空間(S1)を区画する外筒部(5a)及び周囲空間(S1)とは仕切られた先端空間(S2)を区画する外先端部(5b)を有するアウタカバー(5)と、外先端部(5b)に形成された複数の通気孔(5h)と、外筒部(5a)に形成された外導入孔(5i)と、内筒部(4a)に形成された内導入孔(4i)と、内先端部(4b)に形成された排出孔(4o)とを備える。外導入孔(5i)は、外筒部(5a)のうち、通路(10)における気体の流れの下流側の半部にのみ形成される。

Description

ガスセンサ
 本開示は、インナカバー及びアウタカバーで検出子を二重に覆うガスセンサに関する。
 従来、気体が流れる通路に検出子を突出させた状態で設けられるガスセンサ(例えばNOxセンサや空燃比センサや酸素センサ)が知られている。このようなガスセンサの検出子は、高温状態で水分が付着すると、その温度が急激に低下することで破損する(ヒートクラックが生じる)虞がある。
 これに対し、エンジンの排気通路において、ガスセンサの検出子を覆うように整流リアクタを設置することが提案されている(例えば特許文献1参照)。このような整流リアクタを設置した構造によれば、排気中に凝縮水が発生したとしても、この凝縮水が検出子に吹き付ける前に整流リアクタに衝突するため、検出子の被水を防止できるとされている。
特開2017-025814号公報
 しかしながら、前述の整流リアクタを設置する構造では、気体が整流リアクタに衝突してその流れ方向が変更されるため、気体がガスセンサの検出子に到達しにくくなる虞がある。この結果、ガスセンサの応答性の低下を招く虞がある。よって、従来の技術には改善の余地がある。
 本開示のガスセンサは、上述したような課題に鑑み創案されたものであり、応答性を確保しつつ検出子の被水を抑制することを目的の一つとする。
 本開示は上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
 (1)本適用例に係るガスセンサは、気体が流れる通路に突設されるものであって、検出子と、前記検出子の外周に配置された内筒部および前記内筒部よりも前記検出子の先端側に配置された内先端部を有し、前記検出子を覆うインナカバーと、前記内筒部を囲む周囲空間を前記内筒部と共に区画する外筒部および前記周囲空間とは仕切られた先端空間を前記内先端部と共に区画する外先端部を有し、前記インナカバーを覆うアウタカバーと、前記外先端部に形成され、前記先端空間に前記気体を出入りさせる複数の通気孔と、前記外筒部に形成され、前記周囲空間に前記気体を導入する外導入孔と、前記内筒部に形成され、前記周囲空間から前記インナカバーの内部空間に前記気体を導入する内導入孔と、前記内先端部に形成され、前記内部空間から前記先端空間に前記気体を排出する排出孔と、を備えている。前記外導入孔は、前記外筒部のうち、前記通路における前記気体の流れの下流側の半部にのみに形成される。
 外導入孔が外筒部のうちの下流側の半部にのみ形成されることで、気体と共に通路を流れる水分が外導入孔に入りにくくなる。また、気体が複数の通気孔を通じて先端空間に出入りすることで、先端空間がインナカバーの内部空間に対して負圧となり、周囲空間からインナカバーの内部空間を経て先端空間へと向かう気体の流れが促進される。これにより、気体が検出子に触れやすくなるとともに、先端空間からインナカバーの内部空間への気体の逆流が防止される。
 (2)本適用例に係るガスセンサにおいて、前記外導入孔の個数が、前記通気孔の個数よりも少なくてもよい。
 この場合、外導入孔への水分の浸入がより抑えられるとともに、先端空間の通気性が確保される。
 (3)本適用例に係るガスセンサにおいて、二つの前記外導入孔が、前記気体の流れ方向に対して対称に配置されていてもよい。
 この場合、通路を流れる気体が外導入孔を通じて周囲空間へとより適切に導入されやすくなる。
 (4)本適用例に係るガスセンサにおいて、前記外筒部が、前記内筒部の外周に配置された円筒状の第一周壁部を有し、前記外導入孔が、前記第一周壁部のうち、前記通路における前記気体の流れの最も下流側の部分を基準として、前記第一周壁部の軸心まわりの±45°の範囲内に配置されていてもよい。
 この場合、外導入孔が第一周壁部における気体の剥離点よりも下流側に位置しやすくなるため、外導入孔への水分の浸入がより抑制される。
 (5)本適用例に係るガスセンサにおいて、前記外先端部が、前記通路における前記気体の流れ方向と交差する方向に延びる筒状の第二周壁部を有し、前記通気孔が、前記第二周壁部の周方向に等間隔で配置されていてもよい。
 この場合、先端空間の通気性がより確保されやすくなる。よって、気体が検出子に更に触れやすくなるとともに、先端空間からインナカバーの内部空間への気体の逆流がより防止される。
 (6)本適用例に係るガスセンサは、前記通路の外部に配置される基部と、前記基部の外表面に設けられ、前記外筒部の周方向において前記外導入孔が形成されている位置を示すためのマークと、を備えてもよい。
 この場合、ガスセンサの取付に際し、気体の流れ方向に対する外導入孔の位置を適切に設定しやすくなる。
 本開示のガスセンサによれば、応答性を確保しつつ検出子の被水を抑制することができる。
実施形態としてのガスセンサが適用された通路の模式図である。 図1のガスセンサを通路の下流側から見た正面図である。 図1のガスセンサの要部断面図(図4のA-A断面図)である。 図1のガスセンサの外導入孔の配置を説明するための模式図である。
 図面を参照して、実施形態としてのガスセンサについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
[1.全体構成]
 本実施形態に係るガスセンサ1は、図1に示す排気通路(通路)10に突設されている。排気通路10は、例えば車両の駆動源としてのディーゼルエンジン(図示略)に接続されており、このディーゼルエンジンの排気(気体)が流れるように構成される。本実施形態では、ガスセンサ1がディーゼルエンジンの排気に含まれるNOx(窒素酸化物)の濃度を検出するNOxセンサである場合を例示する。以下、排気通路10における排気の流れ方向Dを基準にして上流および下流を定める。
 排気通路10には、NOxをN2(窒素)に還元するためのSCR触媒11と、NOxの還元剤であるNH3(アンモニア)の通り抜け(スリップ)を防止するための後段酸化触媒12とが、上流側からこの順で配置されている。また、排気通路10のSCR触媒11よりも上流側には、排気中に尿素水を噴射するインジェクタ13が設けられている。インジェクタ13から噴射される尿素水には、NH3となる尿素に加えて水分が含まれている。なお、排気通路10の下流端14は、外部に向けて開放されている。
 本実施形態のガスセンサ1は、後段酸化触媒12の下流に配置されている。ガスセンサ1は、その先端を排気通路10内に位置させるとともに、排気通路10を構成する排気管15の壁部を貫通した状態で固定されている。ガスセンサ1は、その軸心Cが排気の流れ方向Dと直交するように、排気通路10に対する向き(角度)が設定される。
[2.ガスセンサ]
[2-1.基本構成]
 図2は、ガスセンサ1を排気通路10の下流側から見た正面図である。図2に示すように、ガスセンサ1は、排気通路10に配置されるセンサ部1Aと、排気通路10の外部に配置される基部1Bと、センサ部1A及び基部1Bの間に形成された取付部1Cとを備えている。これらのセンサ部1A,基部1B及び取付部1Cは、ガスセンサ1の軸方向(軸心Cの延在方向)に並んで設けられている。以下、ガスセンサ1の軸方向の両端のうち、センサ部1A側の一方を「先端」とし、基部1B側の他方を「基端」とする。
 基部1Bは、外観形状が軸心Cを中心軸とする略円柱状である。基部1Bには、図示しない端子が収容されており、この端子に接続された配線6が基部1Bの基端側から引き出されている。
 取付部1Cは、雄ねじ加工が施された螺子部1dと、螺子部1dよりも基端側に形成された六角形状のフランジ部1eとを有する。螺子部1dは、ガスセンサ1を排気管15に固定するための部位であり、排気管15の壁部に貫設された雌ねじ孔(図示略)に螺合する。フランジ部1eは、螺子部1dを螺合させるための回転力が加えられる部位であり、排気通路10の外部に配置される。
 図3に示すように、センサ部1Aは、軸心C上に配置された棒状の検出子3と、検出子を覆うインナカバー4と、インナカバー4を覆うアウタカバー5とを有する。このように、センサ部1Aは、検出子3がインナカバー4とアウタカバー5とで二重に覆われた構造とされている。
 検出子3は、排気通路10に突設される。本実施形態の検出子3は、排気に含まれるNOxの濃度を検出する。検出子3は、例えばセラミック材により、細長い矩形板状に形成される。また、検出子3には、図示しないヒータが内蔵される。検出子3は、その先端側がインナカバー4で覆われるとともに、その基端側が絶縁碍子7を介してハウジング8に保持される。
 本実施形態のインナカバー4は、略有底筒状に形成されている。具体的には、インナカバー4は、検出子3の外周に配置された筒状の内筒部4aと、内筒部4aよりも検出子3の先端側に配置された内先端部4bとを有する。インナカバー4は、検出子3と非接触状態となるように配置される。なお、本実施形態のインナカバー4は、内筒部4aから基端側に延出した延出部4cを更に有しており、この延出部4cがハウジング8に固定されることで、検出子3との相対位置が固定されている。
 内筒部4aは、軸心Cを中心軸とする円筒状に形成され、検出子3との間に隙間を介して(非接触状態で)配置される。一方、内先端部4bは、内筒部4aから先端側へ向かって次第に窄まる略円錐面状とされ、検出子3よりも先端側に配置される。なお、内先端部4bも、検出子3との間に隙間を介して(非接触状態で)配置される。
 本実施形態のアウタカバー5は、互いに外径が異なる二つの有底円筒状の部位を繋ぎ合わせたような段付き形状とされている。より具体的には、アウタカバー5は、内筒部4aの外周に配置された円筒状の大径部(第一周壁部)51と、大径部51よりも小径の円筒状(筒状)に形成され、大径部51よりも先端側に配置された小径部(第二周壁部)52と、大径部51及び小径部52の段差に設けられた段部53と、小径部52の先端側を閉鎖する端壁部54とを有する。なお、大径部51及び小径部52の中心軸はいずれも、軸心Cと一致する。したがって、大径部51及び小径部52の中心軸は、排気の流れ方向Dと直交(交差)する。
 大径部51は、内筒部4aとの間に隙間を介して(非接触状態で)配置される。本実施形態の大径部51は、内筒部4aよりも基端側まで延出されており、ハウジング8の外周に外嵌されている。アウタカバー5は、このように大径部51がハウジング8に外嵌されることで、インナカバー4との相対位置が固定されている。
 小径部52は、内筒部4aに外嵌するように内径が設定される。小径部52は、内筒部4aの外周面に隙間なく接触するとともに、内先端部4bとの間には隙間を介して(非接触状態で)配置される。小径部52は、内先端部4bよりも先端側へ突出する。
 段部53は、大径部51の先端側の端部と、小径部52の基端側の端部とを繋ぐ部位である。本実施形態の段部53は、軸心Cに対して垂直な平面状に形成されている。
 端壁部54は、内先端部4bとの間に隙間を介して(非接触状態で)配置される。本実施形態の端壁部54は、軸心Cに対して垂直な平面状に形成されている。なお、前述の大径部51,小径部52,段部53及び端壁部54の境界部分はいずれも滑らかな曲面状とされている。
 以下、大径部51及び段部53をまとめて外筒部5aともいい、外筒部5aよりも先端側に配置される小径部52及び端壁部54をまとめて外先端部5bともいう。外筒部5aと外先端部5bとは、インナカバー4との間に、互いに仕切られた二つの空間S1,S2をそれぞれ区画する。
 具体的には、外筒部5aは、内筒部4aを周方向の全域にわたって囲む周囲空間S1を、内筒部4aと共に区画する。また、外先端部5bは、内先端部4bよりも先端側に設けられた先端空間S2を、内先端部4bと共に区画する。本実施形態の先端空間S2は、小径部52が内筒部4aに隙間なく外嵌されることにより、周囲空間S1と仕切られている。
 このように、互いに仕切られた周囲空間S1と先端空間S2との間では、排気の直接的な行き来が不能とされている。ただし、排気は、後述するように周囲空間S1からインナカバー4の内部空間S3(以下、「検出空間S3」ともいう)を通じて先端空間S2へと流通可能である。
[2-2.要部構成]
 ガスセンサ1は、周囲空間S1,先端空間S2及び検出空間S3に排気を流通させるための複数の貫通孔を備えている。これらの貫通孔は、具体的には、アウタカバー5に形成された通気孔5h及び外導入孔5iと、インナカバー4に形成された内導入孔4i及び排出孔4oとで構成される。本実施形態では、これらの貫通孔がいずれも丸孔であり、通気孔5h及び外導入孔5iの直径が、内導入孔4i及び排出孔4oの直径よりも大きい場合を例示する。
 通気孔5hは、外先端部5bに少なくとも二つ形成され、先端空間S2に排気を出入りさせる。本実施形態では、六つの通気孔5hが小径部52の周方向に等間隔で配置されている場合を例示する。各々の通気孔5hは、内先端部4bよりも先端側に配置されている。したがって、図3に太矢印X1で示すように、排気通路10を流れる排気は、複数の通気孔5hのうちのいずれかを通じて先端空間S2に流入した後、内先端部4bにぶつかることなく他の通気孔5hを通じて先端空間S2から流出しやすくなっている。
 外導入孔5iは、外筒部5aに形成され、周囲空間S1に排気を導入する。図4に示すように、外導入孔5iは、排気に含まれる水分の浸入を抑制するために、外筒部5aの下流側の半部にのみ形成されており、外筒部5aの上流側の半部には形成されていない。なお、ここでいう「下流側の半部」とは、外筒部5aのうち、軸心Cを含むとともに排気の流れ方向Dに対して直交する仮想的な平面Hよりも下流側に位置する部分である。図4では、外筒部5aの下流側の半部に模様を付けて示すとともに、通気孔5h及び外導入孔5iの位置を丸印で模式的に示す。
 本実施形態の外導入孔5iは、大径部51に形成されている。外導入孔5iは、好ましくは、大径部51のうち、最も下流側の部分55(以下、「最下流部55」ともいう)を基準として、軸心Cまわりの±45°の範囲R内に配置される。本実施形態の外導入孔5iは、最下流部55から軸心Cまわりの±30°の位置のそれぞれに設けられている。したがって、本実施形態では、二つの外導入孔5iが排気の流れ方向Dに対して対称に配置されているとともに、排気の流れ方向Dの下流側に向けて開口するように設けられている。また、このように外導入孔5iの個数(本実施形態では二つ)は、通気孔5hの個数(本実施形態では六つ)よりも少なく設定されている。
 図3に示すように、内導入孔4iは、内筒部4aに形成され、周囲空間S1から検出空間S3に排気を導入する。本実施形態では、複数(例えば六つ)の内導入孔4iが内筒部4aの周方向に等間隔で配置されている。各々の内導入孔4iは、外導入孔5iと軸方向にずれて(本実施形態では基端側にずれて)配置される。なお、内導入孔4iへの水分の浸入を抑制するために、内導入孔4iを二重窓のような構造としてもよいし、外導入孔5iと内導入孔4iとの間に、例えば内筒部4aから径方向の外側へ延出する鍔状の庇部を形成してもよい。
 排出孔4oは、内先端部4bに形成され、検出空間S3から先端空間S2に排気を排出する。本実施形態では、一つの排出孔4oが軸心C上(内先端部4bの先端部)に形成されている場合を例示する。
 図2に示すように、ガスセンサ1の基部1Bの外表面には、その周方向の位置(軸心Cまわりの角度)の指標となるマーク2が設けられている。マーク2は、外筒部5aの周方向において外導入孔5iが形成されている位置を示す機能をもつ。本実施形態のマーク2は、ガスセンサ1が排気通路10に取り付けられた状態で下流側を向くように設けられている。具体的には、マーク2は、ガスセンサ1の周方向における位置が、前述の最下流部55(すなわち、二つの外導入孔5iの中間位置)と一致するように設けられている。なお、図2には、マーク2として、軸心Cと平行に延びる太線を例示する。
[3.作用]
 以下、排気の流れについて詳述する。
 まず、ガスセンサ1の外部における排気の流れを説明する。図4に太矢印X5で示すように、排気通路10を流れる排気の一部は、ガスセンサ1の外筒部5aの上流側の半部に衝突する。これにより、排気中の水分が外筒部5aの壁面に付着するため、下流側へ流れる水分が低減される。
 また、図4に太矢印X6で示すように、この排気は、両側にそれぞれ分かれ、外筒部5aの上流側の半部に沿って下流側へと流れた後、外筒部5aから剥離する。これにより、外筒部5aの下流側の半部の近傍では、外筒部5aの上流側の半部の近傍と比べて、排気に乱流が生じやすくなり、排気の速度および圧力が低下してその流れが穏やかになる。
 ガスセンサ1では、外導入孔5iが外筒部5aの下流側の半部にのみ形成されているため、外導入孔5iには比較的穏やかな流れの排気が流入する。これにより、ガスセンサ1では、排気中の水分が外導入孔5iを通じて周囲空間S1に入りにくくなる。よって、検出子3の被水が抑制される。
 次に、ガスセンサ1の内部における排気の流れを説明する。図3に太矢印X1で示すように、排気通路10を流れる排気の一部は、通気孔5hを通じてガスセンサ1の先端空間S2に出入りする。このため、先端空間S2は検出空間S3に対して負圧となる。これにより、図3に太矢印X2で示すように、排気は検出空間S3から排出孔4oを通じて先端空間S2へと流れやすくなる。なお、排出孔4oを通じて先端空間S2に流れた排気は、通気孔5hを通じて排気通路10に排出される。
 排気は、前述のように検出空間S3から先端空間S2へと流れやすくなることで、図3に太矢印X3で示すように、周囲空間S1から内導入孔4iを通じて検出空間S3へも流れやすくなる。また、排気は、このように周囲空間S1から検出空間S3へと流れやすくなることで、図3に太矢印X4で示すように、排気通路10から外導入孔5iを通じて周囲空間S1へも流れやすくなる。なお、この太矢印X4で示す流れは、図4に太矢印X6で示す流れの一部が外筒部5aに沿って回り込んだ流れである。
 以上のように、ガスセンサ1では、通気孔5hを通じて先端空間S2を出入りする排気の流れ(太矢印X1参照)により、周囲空間S1から検出空間S3を経て先端空間S2へと向かう排気の流れ(太矢印X2~X4参照)が促進される。これにより、排気が検出子3に触れやすくなるため、ガスセンサ1の応答性が確保される。また、前述の排気の流れが促進されることで、先端空間S2から検出空間S3への排気の逆流が防止されるため、水分が排出孔4oを通じて検出空間S3へと浸入することも抑制される。
[4.効果]
 (1)前述の排気通路10にはインジェクタ13が設けられるため、インジェクタ13から噴射された尿素水の水分が排気と共に排気通路10を流れる場合がある。また、排気が冷えることで生成された凝縮水も、排気と共に排気通路10を流れる場合がある。これに対し、ガスセンサ1によれば、外導入孔5iが外筒部5aの下流側の半部にのみ形成されるため、排気と共に排気通路10を流れる水分が外導入孔5iに浸入することを抑制できる。これにより、水分が周囲空間S1及び検出空間S3に浸入しにくくなるため、検出子3の被水を抑制できる。よって、検出子3の破損(被水によるヒートクラックの発生)を抑制できる。
 また、排気が複数の通気孔5hを通じて先端空間S2に出入りすることで、周囲空間S1から検出空間S3を経て先端空間S2へと向かう排気の流れを促進できる(図3の太矢印X1~X4参照)。これにより、排気が検出子3に触れやすくなるため、ガスセンサ1の応答性を確保できる。さらに、このように周囲空間S1から検出空間S3を経て先端空間S2へと向かう排気の流れが促進されることで、先端空間S2から排出孔4oを通じて検出空間S3へと排気が逆流することを防止できる。これにより、検出子3の被水を更に抑制できる。
 このように、ガスセンサ1によれば、通気孔5h及び外導入孔5iの配置を工夫することで、応答性を確保しつつ、検出子3の被水を抑制できる。したがって、排気中の水分を受け止めるための部材を排気通路10に新たに設けなくても、検出子3の破損を抑制できる。したがって、排気通路10の構成の複雑化を回避できるとともに、排気の流れを阻害しにくくすることができる。
 (2)外導入孔5iの個数が通気孔5hの個数よりも少ないため、水分が外導入孔5iを通じて周囲空間S1へと浸入することをより抑えられるとともに、先端空間S2における通気性を確保できる。よって、検出子3の被水をより抑制しながら、ガスセンサ1の応答性をより確実に確保できる。
 (3)二つの外導入孔5iが排気の流れ方向Dに対して対称に配置されているため、外導入孔5iを通じて周囲空間S1へと排気をより適切に導入できる。この結果、排気が周囲空間S1から検出空間S3へより流れやすくなるため、ガスセンサ1の応答性を高めることができる。また、外導入孔5iの個数を二つに限定することで、水分が外導入孔5iを通じて周囲空間S1へと浸入することをより抑えられる。したがって、検出子3の被水を更に抑制できる。
 (4)外筒部5aが円筒状の大径部51を有する場合、大径部51における排気の剥離点は概ね前述の仮想的な平面H(図4参照)上となる。ただし、排気の速度によっては、この剥離点が平面Hよりも下流側に変位する場合がある。これに対し、外導入孔5iが大径部51の最下流部55から軸心Cまわりの±45°の範囲R内に配置されていれば、外導入孔5iの位置をより確実に排気の剥離点よりも下流側に設定できる。このため、より確実に穏やかな流れの排気を外導入孔5iに流入させることができる。これにより、周囲空間S1及び検出空間S3への水分の浸入が更に抑制されるため、検出子3の被水を更に抑制できる。
 (5)通気孔5hが小径部52の周方向に等間隔で配置されているため、通気孔5hを通じて先端空間S2に排気を流通させやすくできる。これにより、先端空間S2の通気性が確保されやすくなるため、周囲空間S1から検出空間S3を経て先端空間S2へと向かう排気の流れをより促進できる。よって、ガスセンサ1の応答性をより高めることができる。
 特に本実施形態では、通気孔5hが内先端部4bよりも先端側に配置されているため、通気孔5hを通じて先端空間S2に出入りする排気の流れが、内先端部4bで阻害されることを回避しやすくすることができる。したがって、先端空間S2の通気性をより高めることができ、これによりガスセンサ1の応答性を更に高めることができる。
 (6)ガスセンサ1では、排気通路10の外部に配置される基部1Bの外表面に、外筒部5aの周方向において外導入孔5iが形成されている位置を示すためのマーク2が設けられている。このため、ガスセンサ1の取付に際し、マーク2を指標として用いることで、排気通路10に対するガスセンサ1の周方向の位置を調整しやすくすることができる。
 例えば本実施形態では、マーク2が排気通路10の下流側を向くようにガスセンサ1の周方向の位置を調整することで、排気の流れ方向Dに対して外導入孔5iの位置をより適切かつ容易に設定できる。これにより、排気通路10における外導入孔5iの位置精度が向上するため、検出子3の被水をより確実に抑制できる。
[5.変形例]
 前述したインナカバー4及びアウタカバー5の構成は一例である。内筒部4aの形状は、検出子3の外周に配置可能な筒状(中空状)であればよく、前述した円筒状(断面が円形の筒状)に限定されない。また、内先端部4bは、例えば端壁部54と同様な平面状に形成されてもよい。外筒部5a及び外先端部5bの各形状も、前述した形状に限定されない。
 前述した貫通孔の構成も一例である。外導入孔5iは、外筒部5aの下流側の半部に少なくとも一つ設けられればよい。また、通気孔5hは、先端空間S2に排気を出入りさせるために、外先端部5bに少なくとも二つ設けられればよい。また、排出孔4oは、内先端部4bに形成されればよく、その具体的な位置および個数は特に限定されない。同様に、内導入孔4iは、内筒部4aに形成されればよく、その具体的な位置および個数は特に限定されない。
 マーク2は、外筒部5aの周方向において外導入孔5iが形成されている位置を示す機能をもっていればよく、前述の太線で構成されるものに限定されない。また、マーク2は、例えば前述の実施形態とは反対に、ガスセンサ1が排気通路10に取り付けられた状態で上流側を向くように設けられてもよい。具体的には、マーク2は、ガスセンサ1の周方向における位置が、前述の最下流部55と軸心Cを挟んで対向するように設けられてもよい。この場合には、ガスセンサ1の取付時に、マーク2が排気通路10の上流側を向くようにガスセンサ1の周方向の位置が調整されればよい。
 ガスセンサ1の検出対象は、エンジンの排気に含まれるNOx以外の成分であってもよいし、エンジンの排気以外の気体であってもよい。ただし、ガスセンサ1がディーゼルエンジンの排気通路10に適用される場合は、前述のようにNOx還元用の尿素水が排気と共に流れる場合であっても、ガスセンサ1の応答性を確保しつつ、検出子3の被水を抑制できる。この点で、ガスセンサ1は、ディーゼルエンジンの排気通路10に好適である。
 1  ガスセンサ
 1B 基部
 2  マーク
 3  検出子
 4  インナカバー
 4a 内筒部
 4b 内先端部
 4i 内導入孔
 4o 排出孔
 5  アウタカバー
 5a 外筒部
 5b 外先端部
 5h 通気孔
 5i 外導入孔
 10 排気通路(通路)
 51 大径部(第一周壁部)
 52 小径部(第二周壁部)
 55 最下流部
 C  軸心
 D  流れ方向
 R  範囲
 S1 周囲空間
 S2 先端空間
 S3 検出空間(インナカバーの内部空間)

Claims (6)

  1.  気体が流れる通路に突設されるガスセンサであって、
     検出子と、
     前記検出子の外周に配置された内筒部および前記内筒部よりも前記検出子の先端側に配置された内先端部を有し、前記検出子を覆うインナカバーと、
     前記内筒部を囲む周囲空間を前記内筒部と共に区画する外筒部および前記周囲空間とは仕切られた先端空間を前記内先端部と共に区画する外先端部を有し、前記インナカバーを覆うアウタカバーと、
     前記外先端部に形成され、前記先端空間に前記気体を出入りさせる複数の通気孔と、
     前記外筒部に形成され、前記周囲空間に前記気体を導入する外導入孔と、
     前記内筒部に形成され、前記周囲空間から前記インナカバーの内部空間に前記気体を導入する内導入孔と、
     前記内先端部に形成され、前記内部空間から前記先端空間に前記気体を排出する排出孔と、を備え、
     前記外導入孔は、前記外筒部のうち、前記通路における前記気体の流れの下流側の半部にのみに形成される
    ことを特徴とする、ガスセンサ。
  2.  前記外導入孔の個数が、前記通気孔の個数よりも少ない
    ことを特徴とする、請求項1に記載のガスセンサ。
  3.  二つの前記外導入孔が、前記気体の流れ方向に対して対称に配置されている
    ことを特徴とする、請求項1又は2に記載のガスセンサ。
  4.  前記外筒部が、前記内筒部の外周に配置された円筒状の第一周壁部を有し、
     前記外導入孔が、前記第一周壁部のうち、前記通路における前記気体の流れの最も下流側の部分を基準として、前記第一周壁部の軸心まわりの±45°の範囲内に配置されている
    ことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載のガスセンサ。
  5.  前記外先端部が、前記通路における前記気体の流れ方向と交差する方向に延びる筒状の第二周壁部を有し、
     前記通気孔が、前記第二周壁部の周方向に等間隔で配置されている
    ことを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載のガスセンサ。
  6.  前記通路の外部に配置される基部と、
     前記基部の外表面に設けられ、前記外筒部の周方向において前記外導入孔が形成されている位置を示すためのマークと、を備えた
    ことを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載のガスセンサ。
     
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