(57)【要約】【課題】センサ素子のヒートクラックの発生を防止することができるようにする。【解決手段】排気通路の壁面から突設され、センサ素子と、センサ素子を覆うカバー５とを有する排ガスセンサ１であって、カバー５は、複数のガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄが形成された円筒状周壁部７３と、円筒状周壁部７３の先端部の端壁部７５とを有し、ガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄは、円筒状周壁部７３の排ガス流れ方向上流側及び下流側と側流側とにそれぞれ形成され、排ガス流れ方向上流側のガス導通穴７１ａ，７２ａの内径ｄ１は、排ガス流れ方向側流側のガス導通穴７１ｂ，７２ｂの内径ｄ２よりも小さく設定されている。【選択図】図１
2015075367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路の壁面から突設され、センサ素子と、前記センサ素子を覆うカバーとを有する排ガスセンサであって、
前記カバーは、複数のガス導通穴が形成された円筒状周壁部と、前記円筒状周壁部の先端部の端壁部とを有し、
前記ガス導通穴は、前記円筒状周壁部の排ガス流れ方向上流側及び下流側と側流側とにそれぞれ形成され、
前記排ガス流れ方向上流側のガス導通穴の内径は、前記排ガス流れ方向側流側のガス導通穴の内径よりも小さく設定されている
ことを特徴とする、排ガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に設置され、センサ素子とそれを覆うカバーとを有する排ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気通路に排ガスセンサを装備して、排ガスセンサによって排ガスの状態を検知し、この検知情報をエンジンの制御等に使用している。このような排ガスセンサには、ＮＯｘセンサや空燃比センサや酸素センサ等があり、通常、セラミック材等で構成されたセンサ素子に排気を流入させて、このセンサ素子により排気中のＮＯｘや酸素等の成分を検知する。
【０００３】
排ガスセンサは、一般に、上記のセンサ素子を、ガス導通穴を有するカバーで覆って保護する構造になっている。例えば、特許文献１には、カバーがインナカバーとアウタカバーとからなる二重構造に構成されたものが開示されている。
また、センサ素子は高温で作動するので、センサ素子には加熱するヒータが内蔵されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９５１２号公報
【特許文献２】特開２００９−２８７９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、センサ素子はガス検知のために数１００℃から１０００℃近くまで加熱されるのに対して、排ガスはこれよりも大幅に低い温度のため、センサ素子に流入する排ガスがセンサ素子から熱を奪うことになる。特に、センサ素子に流入する排ガスの流量が多いと、排ガスによる熱の持ち去りが大きくなるため、センサ素子にヒートクラックが生じて、排ガスセンサの故障を招いてしまう。これを回避する対策として、排ガスセンサを排ガスの流量が多い個所を避けて設置することが考えられる。
【０００６】
一方、排ガスセンサには、排ガス浄化装置の下流の排ガスの代表的な状態を検知するものがあり、この場合、排ガスが十分に混合されて排ガス状態に偏りのないようになる箇所に排ガスセンサを設置することが好ましい。このような観点から、排ガスの状態を適正に検知しうる箇所が限定されるが、この十分に混合された排ガスが流通する箇所が、排ガスの流量が多い個所と一致してしまう場合があり、ヒートクラックの発生を防止することが課題となっている。
【０００７】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、ヒートクラックの発生を防止することができるようにした、排ガスセンサを提供することを目的とする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）ここで開示する排ガスセンサは、排気通路の壁面から突設され、センサ素子と、前記センサ素子を覆うカバーとを有する排ガスセンサであって、前記カバーは、複数のガス導通穴が形成された円筒状周壁部と、前記円筒状周壁部の先端部の端壁部とを有し、前記ガス導通穴は、前記円筒状周壁部の排ガス流れ方向上流側及び下流側と側流側とにそれぞれ形成され、前記排ガス流れ方向上流側のガス導通穴の内径は、前記排ガス流れ方向側流側のガス導通穴の内径よりも小さく設定されていることを特徴としている。
【０００９】
（２）なお、前記カバーは、何れもガス導通穴を有するインナカバーとアウタカバーとからなり、前記複数のガス導通穴は前記アウタカバーの前記円筒状周壁部に形成されていることが好ましい。
（３）また、前記アウタカバーの前記円筒状周壁部は、前記インナカバーの先端側の外周に配置される小径の先端側円筒状周壁部と、前記インナカバーの基端側の外周に配置される大径の基端側円筒状周壁部とからなり、前記先端側円筒状周壁部と前記基端側円筒状周壁部とは、段状壁部で接続され、前記複数のガス導通穴は、前記先端側円筒状周壁部と前記基端側円筒状周壁部との双方に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
開示の排ガスセンサによれば、センサ素子を覆うカバーに形成された複数のガス導通穴のうち、排ガス流れ方向上流側のガス導通穴の内径が、排ガス流れ方向側流側のガス導通穴の内径よりも小さく設定されているので、排ガス流れ方向上流側のガス導通穴からセンサ素子に流入する排ガスの流量を低減させることができる。これにより、排ガスによる熱の持ち去りを小さくすることができるため、センサ素子にヒートクラックが生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る排ガスセンサの模式的な斜視図である。
【図２】一実施形態に係る排ガスセンサの模式的な縦断面図である。
【図３】一実施形態に係る排ガスセンサのガス導通穴の配置箇所を模式的に示す図２のＡ矢視図であり、（ａ）はアウタカバーを示し、（ｂ）はインナカバーを示す。
【図４】一実施形態に係る排気通路の構成を示す模式的な図である。
【図５】一実施形態に係る排気通路の一断面における排ガスの流量をシミュレーションした結果を示す模式的なコンター図である。
【図６】排ガスセンサ内部の二断面における排ガスの流量をシミュレーションした結果を示す模式的なコンター図であり、（ａ）は一実施形態に係る排ガスセンサを示し、（ｂ）は比較例に係る排ガスセンサを示している。
【図７】一実施形態に係る排ガスセンサにおける排ガス流れを模式的に示す断面図であり、（ａ）は排気通路の長手方向に平行な面を示し、（ｂ）は排気通路の長手方向に垂直な面を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、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。
【００１３】
［１．構成］
［１−１．全体構成］
本実施形態では、本発明の排ガスセンサとして図４に示すＮＯｘセンサ１を例示する。ここに示すＮＯｘセンサ１は、ディーゼルエンジンを駆動源とする車両の排気通路８に設置されている。排気通路８は、エンジン（図示略）から排出される排ガスを車体外部へと排出するためのものであり、排気通路８のうち、ＳＣＲ装置（排ガス浄化装置）９の上流側の部分を触媒上流路８１とし、下流側の部分を触媒下流路８２として区別する。
【００１４】
ＳＣＲ装置９は、排気通路８の触媒上流路８１と触媒下流路８２との間に介装され、排ガス中に含まれるＮＯｘを除去するためのものである。ＳＣＲ装置９のケーシング９１には、ＳＣＲ触媒（選択還元触媒）９２が内蔵されており、このＳＣＲ触媒９２で排ガス中のＮＯｘをケーシング９１の入り口側から噴射する尿素（アンモニア）と反応させることにより、ＮＯｘが窒素及び水に還元される。
【００１５】
ケーシング９１は、円筒状に形成された円筒部９１ａと、円筒部９１ａの上流側端部に設けられる上流端部９１ｂと、円筒部９１ａの下流側端部に設けられるテーパ状の下流端部９１ｃとを含む。ケーシング９１の上流端部９１ｂは触媒上流路８１の下流側端部に接続され、ケーシング９１の下流端部９１ｃは触媒下流路８２の上流側端部に接続される。
【００１６】
触媒下流路８２は、ＳＣＲ装置９の下流側端部と車体外部とを接続しており、ここでは屈曲した円筒状に形成され、上流側から第１屈曲部８２ａ，直線部８２ｃ及び第２屈曲部８２ｂを有する。第１屈曲部８２ａは、ケーシング９１の下流端部９１ｃに接続される部分であり、略直角に屈曲した形状である。第２屈曲部８２ｂは、車体外部に接続される部分であり、下流端部９１ｃから離隔する方向に屈曲した形状である。直線部８２ｃは、第１屈曲部８２ａと第２屈曲部８２ｂとの間に延びる部分であり、直線的な形状である。
直線部８２ｃには、ＮＯｘセンサ１が設置されている。ＮＯｘセンサ１は、その軸心を直線部８２ｃの長手方向に対して直交する方向に向け、先端が直線部８２ｃの径方向中心部近傍に位置するように、直線部８２ｃ（すなわち、排気通路８）の壁面から突設される。
【００１７】
［１−２．ＮＯｘセンサ（排ガスセンサ）の構成］
図１及び図２に示すように、ＮＯｘセンサ１は、同軸心上に形成された取付部４とセンサ部２とを有する。取付部４は、排気通路８を形成する排気管（図示略）に固定されるネジ部４１と、このネジ部４１の固定のために使用される金具４２とを備えている。
図２に示すように、センサ部２は、ＮＯｘセンサ１の中心線Ｏ上に延びるセンサ素子３と、これを覆うカバー５とを備えている。センサ素子３は、セラミック材等で厚みを有する細長い板状に形成され、その内部にはヒータ（図示略）が内蔵されている。
【００１８】
カバー５は、ここではインナカバー６とアウタカバー７とからなる二重構造である。インナカバー６は、円筒状のインナ周壁部６１と、インナ周壁部６１の先端を閉塞する円錐面形状のインナ端壁部６２とを有している。インナ周壁部６１はインナカバー６の基端側部分を形成し、インナ端壁部６２はインナカバー６の先端側部分を形成している。インナ周壁部６１の長さ寸法はセンサ素子３の長さ寸法と略一致していて、インナ周壁部６１の内径はセンサ素子３の幅寸法及び厚み寸法に対して大きく設定されている。これによって、インナカバー６の内周面とセンサ素子３の外周面との間には、排ガスが流れるための空間が確保されている。なお、インナ周壁部６１には、径方向外側に向かって突出するとともに、先端がインナ周壁部６１の先端側を向いた鍔状部６５が形成されている。
【００１９】
アウタカバー７は、インナ周壁部６１の外周に配置される大径の大径周壁部（基端側円筒状周壁部）７１と、インナ端壁部６２の外周に配置される小径の小径周壁部（先端側円筒状周壁部）７２とを有している。大径周壁部７１と小径周壁部７２とは、センサ中心線Ｏに対して垂直な面を有する段状壁部７４によって接続されている。なお、大径周壁部７１と段状壁部７４との接続部，及び小径周壁部７２と段状壁部７４との接続部は、何れも滑らかな曲面状に形成されている。また、大径周壁部７１と小径周壁部７２とで、アウタカバー７のアウタ周壁部（円筒状周壁部）７３が形成されている。
【００２０】
大径周壁部７１の内径はインナ周壁部６１の外径に対して大きく、大径周壁部７１の内周面とインナ周壁部６１の外周面との間には、排ガスが流れるための空間が確保されている。また、小径周壁部７２の内径はインナ端壁部６２の最大外径と略一致していて、小径周壁部７２の長さ寸法はインナ端壁部６２の長さ寸法に対して大きく設定されている。これにより、小径周壁部７２の内周面とインナ端壁部６２の外周面との間には、排ガスが流れるための空間が確保されている。
小径周壁部７２の先端（すなわち、アウタ周壁部７３の先端）は、センサ中心線Ｏに対して垂直な面を有するアウタ端壁部（端壁部）７５によって閉塞されている。これら小径周壁部７２と端壁部７５との接続部は、滑らかな曲面状に形成されている。
【００２１】
［１−３．ガス導通穴］
大径周壁部７１と小径周壁部７２との双方には、図１〜図３に示すように、それぞれ４つのガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄが形成されている。また、インナ周壁部６１には、６つのガス導通穴６１ａ〜６１ｆが形成され、インナ端壁部６２の頂部にも、ガス導通穴６２ａが形成されている。
【００２２】
まず、アウタ周壁部７３のガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄについて説明する。これらのガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄは、何れも正面視形状が略円形であり、センサ中心線Ｏに向かってそれぞれ大径周壁部７１，小径周壁部７２を貫通して形成されている。ガス導通穴７１ａ〜７１ｄは、大径周壁部７１の先端側に形成されており、インナ周壁部６１の鍔状部６５よりも先端側に位置する。また、ガス導通穴７２ａ〜７２ｄは、小径周壁部７２の先端側に形成されており、インナ端壁部６２の頂部よりも先端側に位置する。
【００２３】
図３（ａ）は、ガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄの配置箇所を、それらの正面視形状及び大きさを示すべく、大小の「○」のマークで模式的に示すアウタカバー７の端面図（図２におけるＡ矢視図）である。以下、図３（ａ）に示すように、アウタ周壁部７３を周方向に沿って均等に中心角９０°の４つに領域を分割し、これらのうち、排ガス流れ方向に対向する側（すなわち、最上流点を中心にその両端４５°ずつの範囲の領域）を上流側７３Ａ，上流側７３Ａから排ガス流れ方向に沿って正対する側（すなわち、最下流点を中心にその両端４５°ずつの範囲の領域）を下流側７３Ｃ，上流側７３Ａと下流側７３Ｃとで挟まれ、互いに正対する一対の側（領域）を側流側７３Ｂ，７３Ｄと規定する。なお、排ガス流れ方向は、排気通路８の直線部８２ｃの長手方向に沿うものとする。
【００２４】
大径周壁部７１のガス導通穴７１ａ〜７１ｄ及び小径周壁部７２のガス導通穴７２ａ〜７２ｄは、アウタ周壁部７３の上流側７３Ａ，側流側７３Ｂ，７３Ｄ及び下流側７３Ｃにそれぞれ１つずつ形成されている。本実施形態では、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａが、排ガス流れ方向に正対している。言い換えると、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａは、それぞれ大径周壁部７１，小径周壁部７２の最上流点において、排ガス流れ方向と平行にアウタ周壁部７３を貫通して形成されている。
【００２５】
ガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄは、アウタ周壁部７３の周方向に沿って一定の間隔（すなわち、ここではセンサ中心線Ｏに対して９０°毎の回転角）で配置されている。したがって、下流側７３Ｃのガス導通穴７１ｃ，７２ｃは、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａとセンサ中心線Ｏを挟んで正対する位置に配置されている。言い換えると、下流側７３Ｃのガス導通穴７１ｃ，７２ｃは、それぞれ大径周壁部７１，小径周壁部７２の最下流点において、排ガス流れ方向と平行にアウタ周壁部７３を貫通して形成されている。
【００２６】
図１に示すように、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａの内径と、下流側７３Ｃのガス導通穴７１ｃ，７２ｃの内径とは、何れも、側流側７３Ｂ，７３Ｄのガス導通穴７１ｂ，７２ｂ，７１ｄ，７２ｄの内径よりも小さく設定されている。ここでは、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａと下流側７３Ｃのガス導通穴７１ｃ，７２ｃとが等しい内径ｄ１を有するのに対して、側流側７３Ｂ，７３Ｄのガス導通穴７１ｂ，７２ｂ，７１ｄ，７２ｄがその２倍の内径ｄ２（ｄ２＝２ｄ１）を有している。
【００２７】
次に、インナ周壁部６１のガス導通穴６１ａ〜６１ｆについて説明する。これらのガス導通穴６１ａ〜６１ｆは、何れも平面視形状が一様な略矩形であり、図２に示すように、センサ中心線Ｏに向かってインナ周壁部６１の基部を貫通して形成されている。なお、これらのガス導通穴６１ａ〜６１ｆは、大径端壁部７１のガス導通穴７１ａ〜７１ｄとの間に鍔状部６５が位置するように、鍔状部６５よりも基部側（排気通路の壁面側）に配置されている。また、インナ端壁部６２のガス導通穴６２ａは、平面視形状が略円形であり、センサ中心線Ｏ上でインナ端壁部６２を貫通して形成されている。
【００２８】
図３（ｂ）は、ガス導通穴６１ａ〜６１ｆ，６２ａの配置箇所を、それらの正面視形状を示すべく、それぞれ「□」，「○」のマークで模式的に示すインナカバー６の端面図（図２におけるＡ矢視図）である。図３（ｂ）に示すように、ここではガス導通穴６１ａ〜６１ｆが、インナ周壁部６１の周方向に沿って一定の間隔（すなわち、ここではセンサ中心線Ｏに対して６０°毎の回転角）で配置されている。
【００２９】
インナ周壁部６１のガス導通穴６１ａ〜６１ｆの配置と、上述のアウタ周壁部７３のガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄの配置とを比較すると、アウタ周壁部７３の上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａと対応する位置にインナ周壁部６１のガス導通穴６１ａが配置され、アウタ周壁部７３の下流側７３Ｃのガス導通穴７１ｃ，７２ｃと対応する位置にインナ周壁部６１のガス導通穴６１ｄが配置されている。また、アウタ周壁部７３の一方の側流側７３Ｂと対応する位置にインナ周壁部６１のガス導通穴６１ｂ，６１ｃが配置され、アウタ周壁部７３の他方の側流側７３Ｄと対応する位置にインナ周壁部６１のガス導通穴６１ｅ，６１ｆが配置されている。
【００３０】
［２．作用及び効果］
（１）上記のＮＯｘセンサ１によれば、センサ素子３を覆うアウタカバー７に形成されたガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄのうち、排ガス流れ方向上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａの内径ｄ１が、排ガス流れ方向側流側７３Ｂ，７３Ｄのガス導通穴７１ｂ，７２ｂ，７１ｄ，７２ｄの内径ｄ\-２よりも小さく設定されているので、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａからセンサ素子３に流入する排ガスの流量（単位時間当たりの流量）を低減させることができる。この点については、シミュレーションを行なって確認しているので以下で説明する。これにより、排ガスによる熱の持ち去りを小さくすることができるため、センサ素子３が排ガスによって急激に冷やされてヒートクラックが生じることを防止できる。
【００３１】
（２）また、上記のＮＯｘセンサ１によれば、カバー５がインナカバー６とアウタカバー７とからなるため、排ガスはアウタカバー７のガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄとインナカバー６のガス導通穴６１ａ〜６１ｄ，６２ａとの両方を通り抜けてからセンサ素子３に流入する。この点についても、シミュレーションを行なって確認しているので以下で説明する。これによって、排気通路８を流れる排ガスがセンサ素子３まで勢いよく直接的に流入することが抑制されるため、センサ素子３が排ガスによって急激に冷やされてヒートクラックが生じることを防止できる。
【００３２】
（３）また、上記のＮＯｘセンサ１によれば、アウタカバー７の大径周壁部７１と小径周壁部７２との双方にガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄが形成されているため、センサ素子３に流入する排ガスの流量を確保することができ、ＮＯｘセンサ１の応答性を確保することができる。
【００３３】
［３．シミュレーション結果］
図５及び図６は、シミュレーションによって得られたものであり、排ガスの流量を示す模式的なコンター図である。このシミュレーションでは、図４に示す触媒下流路８２における排ガス流れを想定し、境界条件として所定の流量及び温度の排ガスを触媒上流路８１側から与え、触媒下流路８２における排ガスの流量を計算した。この結果から確認された排ガスの流量の偏りを示すべく、図５及び図６では、計算した流量を複数のレベルに段階化し、これらを明度を分けて示している。ここでは、図面の便宜上、流量の段階分けを粗くして示している。
【００３４】
図５は、上記実施形態に係る触媒下流路８２の径方向中心及びＮＯｘセンサ１のセンサ中心線Ｏを含む断面を示している。また、図６（ａ）は、モデル化した上記実施形態に係るＮＯｘセンサ１の内部を示し、図６（ｂ）は、比較例に係るＮＯｘセンサ１１の内部を示している。なお、図６は、センサ中心線Ｏを含み、排ガス流れ方向に対して平行な断面と垂直な断面との二断面を示しており、図中の色が濃い箇所は排ガスの流量が多いことを示している。
【００３５】
図６（ｂ）に示すＮＯｘセンサ１１は、上記実施形態に係るＮＯｘセンサ１に対して、アウタカバー７に形成されたガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄが、何れも等しい内径ｄ２を有している点が異なっている。すなわち、比較例に係るＮＯｘセンサ１１は、上記実施形態に係るアウタカバー７に対応するアウタカバー１７が、上記実施形態に係る大径周壁部７１及び小径周壁部７２にそれぞれ対応する大径周壁部１７１及び小径周壁部１７２を有し、これらには、それぞれ内径ｄ２を有するガス導通穴１７１ａ〜１７１ｄ，１７２ａ〜１７２ｄが形成されている。なお、比較例に係るＮＯｘセンサ１１は、上述のアウタカバー１７以外の構成については上記実施形態に係るＮＯｘセンサ１と共通であり、図６（ｂ）中にはこれらの共通する部材に同じ符号を付している。
【００３６】
図５に示すように、触媒下流路８２の第１屈曲部８２ａでは、その屈曲した形状に応じて排ガス流れ方向が曲げられ、これによって直線部８２ｃではＮＯｘセンサ１の先端部付近に排ガスが集中することが分かる。つまり、ＮＯｘセンサ１が設置された箇所は、排ガスの流量が多い個所であり、通常このような個所では、排ガスによる熱の持ち去りが大きくなるためセンサ素子３にヒートクラックが生じてしまうおそれがある。しかし、この個所が十分に混合された排ガスが流通する箇所と一致するため、排ガスの状態を適正に検知するためには、この箇所にＮＯｘセンサ１を設置することが好ましい。
【００３７】
一方、ＮＯｘセンサ１の内部の流量に着目すると、図６（ｂ）に示すように、比較例に係るＮＯｘセンサ１１では、センサ素子３とインナカバー６との間の空間に、部分的に色の濃い箇所があることから、センサ素子３に流入する排ガスの流量が部分的に多いことが分かる。特に、センサ素子３の基部の近傍では、排ガスの流量がかなり多い箇所がある。また、インナカバー６とアウタカバー１７との間の空間では、略全域に亘って色が濃いことから、排気通路８からガス導通穴１７１ａ〜１７１ｄ，１７２ａ〜１７２ｄを通じてアウタカバー１７の内側に入り込む排ガスの流量も多いことが分かる。
【００３８】
これに対し、図６（ａ）に示すように、上記実施形態に係るＮＯｘセンサ１では、センサ素子３とインナカバー６との間の空間が全体的に白色であり、センサ素子３の基部の近傍にも、ＮＯｘセンサ１１で見られるような排ガスの流量がかなり多い箇所はなく、センサ素子３に流入する排ガスの流量が低減されていることが分かる。また、インナカバー６とアウタカバー７との間の空間では、ＮＯｘセンサ１１に比べて色の薄い部分が多く、排気通路８からガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄを通じてアウタカバー７の内側に入り込む排ガスの流量も低減されていることが分かる。特に、大径周壁部７１とインナ周壁部６１との間の空間の基部側において、排ガスの流量が低減されている。
【００３９】
図７は、シミュレーションによって得られたもので、図６（ａ）に対応する排ガス流れ方向を簡略化して示す模式図であり、図７（ａ）は排気通路８の長手方向に平行な断面を示し、図７（ｂ）は排気通路８の長手方向に垂直な断面を示している。図７に示す白抜き矢印は、ＮＯｘセンサ１の内部における主要な排ガス流れ方向を示すものであり、排ガスの流れ方向はこの限りではなく、様々な方向へ向いた微細な流れが存在する。
【００４０】
図７に示すように、排ガスは主に上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａ及び大径周壁部７１の下流側７３Ｃのガス導通穴７１ｃからアウタカバー７の内側に流入し、小径周壁部７２の下流側７３Ｃのガス導通穴７２ｃ及び側流側７３Ｂ，７３Ｄのガス導通穴７１ｂ，７２ｂ，７１ｄ，７２ｄからアウタカバー７の外側に流出することが分かる。
【００４１】
このうち、大径周壁部７１の上流側７３Ａのガス導通穴７１ａから流入した排ガスは、図７（ａ）に示すように、鍔状部６５にぶつかり、大径周壁部７１とインナ周壁部６１との間の空間を流れて、インナ周壁部６１の下流側７３Ｃのガス導通穴６１ｄからインナカバー６の内側に流れ込んで、センサ素子３側に流れることが分かる。なお、排ガスが流れ方向に逆らって大径周壁部７１の下流側７３Ｃのガス導通穴７１ｃから大径周壁部７１の内側に流入するのは、上記のようにインナ周壁部６１の下流側７３Ｃのガス導通穴６１ｄからインナカバー６の内側に排ガスが流れ込むことによって、大径周壁部７１とインナ周壁部６１との間の空間の下流側７３Ｃで圧力が低下するためと考えられる。
【００４２】
また、図７（ｂ）中に破線矢印で示すように、排ガスはインナ周壁部６１の側流側７３Ｂ，７３Ｄのガス導通穴６１ｂ，６１ｃ，６１ｅ，６１ｆからも同様にセンサ素子３に向かって流れるものと考えられる。さらに、主要な流れではないが、インナ端壁部６２のガス導通穴６２ａからインナカバー６の内側に向かって流れる排ガスの流れも存在するものと考えられる。
【００４３】
このようにしてインナカバー６の内側に流れ込んだ排ガスは、センサ素子３の周囲をインナ端壁部６２側に向かって流れ、主にインナ端壁部６２のガス導通穴６２ａを通ってインナカバー６の外側に流れ出ることが分かる。また、図７（ａ）に示すように、インナカバー６の内側に流れ込んだ排ガスの一部は、上流側７３Ａのガス導通穴６１ａから、相対的に低圧となる上流側７３Ａの基部側の空間にも流れ出る。排ガスは、このようにインナカバー６の内側を流れるときにセンサ素子３に流入しうるため、インナカバー６の内側における排ガスの流量が多いと、センサ素子３に流入する排ガスの流量も多くなるものと推測できる。
【００４４】
上記実施形態に係るＮＯｘセンサ１では、上述のように、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａの内径ｄ１が、側流側７３Ｂ，７３Ｄのガス導通穴７１ｂ，７２ｂ，７１ｄ，７２ｄの内径ｄ２よりも小さく設定されているため、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａを通じてアウタカバー７の内側に流入する排ガスの流量を低減することができ、これによってインナカバー６の内側に流入する排ガスの流量も低減することができるため、センサ素子３に流入する排ガスの流量を低減することができる。
【００４５】
このように、上記実施形態に係るＮＯｘセンサ１によれば、センサ素子３に流入する排ガスの流量を低減させることができるため、図５に示すように、十分に混合された排ガスが流通する箇所と排ガスの流量が多い個所とが一致した場合であっても、排ガスの状態を適正に検知しながらセンサ素子３にヒートクラックが生じることを防止することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態に係るＮＯｘセンサ１と比較例に係るＮＯｘセンサ１１とでは、センサ内部における主要な排ガス流れ方向に差が生じない。このため、ＮＯｘセンサ１は、ＮＯｘセンサ１１と比較して、上述のようにセンサ素子３に流入する排ガスの流量を低減させながら、ＮＯｘセンサ１１と同様にセンサ素子３に対して確実に排ガスを流れ込ませることができる。したがって、上記実施形態に係るＮＯｘセンサ１によれば、ＮＯｘセンサ１１と同等の検知性を得ることができる。
【００４７】
［４．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明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。
上記に示したガス導通穴の形状，個数，配置は一例であり、上記のものに限定されない。例えば、アウタ周壁部７３に形成されるガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄ及びインナ周壁部６１に形成されるガス導通穴６１ａ〜６１ｆのそれぞれの配置間隔は、周方向に沿って均等でなくてもよい。また、アウタ周壁部７３の上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａ及び下流側７３Ｃのガス導通穴７１ｃ，７２ｃが形成される位置は、アウタ周壁部７３のそれぞれ最上流点や最下流点でなくてもよい。また、アウタ周壁部７３に形成されるガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄの具体的な個数は任意である。
【００４８】
また、各ガス導通穴７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄ，６１ａ〜６１ｆ，６２ａの大きさは、上記のものに限定されない。少なくとも、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａの内径ｄ１が、側流側７３Ｂ，７３Ｄのガス導通穴７１ｂ，７２ｂ，７１ｄ，７２ｄの内径ｄ２よりも小さく設定されていれば、上述のように上流側７３Ａのガス導通穴７１ａ，７２ａから流入する排ガスの流量を低減できるため、ヒートクラックの発生を防止できる。
【００４９】
また、アウタ周壁部７３の下流側７３Ｃのガス導通穴７１ｃ，７２ｃの内径は、側流側７３Ｂ，７３Ｄのガス導通穴７１ｂ，７２ｂ，７１ｄ，７２ｄの内径ｄ２よりも小さく設定されていなくてもよいが、上記のように小さく設定されていれば、センサ素子３に流入する排ガスの流量をより低減することができるため、センサ素子３のヒートクラックを防止するのにより効果的である。
【００５０】
また、上記に示したカバー５の構造は一例であり、例えばセンサ素子３が比較的低温に加熱されるものの場合には、インナカバー６を省略してもよいし、上記の鍔状部６５を省略して、上流側７３Ａのガス導通穴７１ａから大径周壁部７１の内側に流入した排ガスが、インナ周壁部６１のガス導通穴６１ａに向かって直接的に流れるようにしてもよい。また、アウタカバー７及びインナカバー６の各形状も上記のものに限定されない。例えばアウタカバー７は、上述の大径周壁部７１と小径周壁部７２とによって段状に形成されるものではなく、一様な径を有する円筒状の周壁部と、この先端部の端壁部とによって形成されるものであってもよい。
【００５１】
なお、カバー５の構造と、センサ内部（カバー５の内側部分）における排ガスの流れ方向とは関連するものと考えられるため、ガス導通穴は、カバー５の構造に応じて、センサ素子３に排ガスが確実に流入しうるような配置に設定されることが好ましい。上記実施形態に例示したようにカバー５が二重構造である場合、アウタカバー７だけでなく、インナカバー６にもガス導通穴を形成し、排ガスをセンサ素子３に流入させるための流路を確保する必要がある。
【００５２】
また、上記に示した排気通路８の構成は一例であり、排気通路８は、例えば複数の排ガス浄化装置を備えていてもよいし、ＳＣＲ装置９の替わりに他の排ガス浄化装置を備えていてもよい。また、上記にはディーゼルエンジンを駆動源とする車両の排気通路を例示したが、本排ガスセンサが設置される対象はこれに限定されない。
また、触媒下流路８２やケーシング９１の形状は任意であり、例えば触媒下流路８２は上記のように屈曲した形状でなくてもよい。
【００５３】
また、本排ガスセンサの設置位置も上記のものに限定されず、本排ガスセンサは例えば上記の触媒下流路８２における第１屈曲部８２ａに設置されてもよい。また、上記実施形態では、本排ガスセンサを排ガス浄化装置の下流に設置したものを例示したが、本排ガスセンサは、排ガス浄化装置の上流に設置してもよい。
【００５４】
例えば、上記のＳＣＲ装置９の上流の触媒上流路８１にＮＯｘセンサ１を設置し、ＳＣＲ装置９に流入する前の排ガスのＮＯｘ量を検知して、この検知情報に基づいて尿素の噴射量を制御してもよい。この場合も、排ガスが十分に混合されて、排ガス状態に偏りのないようになる箇所にＮＯｘセンサ１を設置することが好ましいが、触媒上流路８１において、この十分に混合された排ガスが流通する箇所が、排ガスの流量が多い個所と一致してしまっても、上記のＮＯｘセンサ１によれば、上述のように排ガスの状態を適正に検知しながらヒートクラックの発生を防止することができる。
【００５５】
なお、上記には排ガスセンサとしてＮＯｘセンサを例示したが、本排ガスセンサは例えば酸素センサなど他の排ガスセンサであってもよい。この場合も、上述のように排ガス流れ方向上流側のガス導通穴からセンサ素子に流入する排ガスの流量を低減させることにより、排ガスによる熱の持ち去りを小さくすることができるため、センサ素子にヒートクラックが生じることを防止することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  ＮＯｘセンサ（排ガスセンサ）
３  センサ素子
５  カバー
６  インナカバー
６１  インナ周壁部  
６１ａ〜６１ｆ  ガス導通穴  
６２  インナ端壁部  
６２ａ  ガス導通穴  
７  アウタカバー
７１  大径周壁部（先端側円筒状周壁部）
７１ａ〜７１ｄ  ガス導通穴
７２  小径周壁部（基端側円筒状周壁部）
７２ａ〜７２ｄ  ガス導通穴
７３  アウタ周壁部（円筒状周壁部）
７３Ａ  上流側
７３Ｂ，７３Ｄ  側流側
７３Ｃ  下流側
７５  アウタ端壁部（端壁部）
８  排気通路
９  ＳＣＲ装置（排ガス浄化装置）
【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７】
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【図５】
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【図６】
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