JP2004294078A - ガスセンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】NOxセンサ(1)の製造工程においては、検出素子(4)が正常であるか否かをセンサ中間組立体(11)が形成された段階で検査するため(S150)、不正常な検出素子(4)を備えるセンサ中間組立体(11)についてはこれを廃棄等し、高価なコントローラ(30)と一体化することを未然に防止することができる。また、この検査工程においては、センサ中間組立体(11)のリード端子(15)の接触抵抗が検出素子(4)の異常検出や特性情報の測定に影響を与えないレベルにあることを確認した上で検査が行われるため、検出素子(4)について正確な特性情報を得ることができ、完成後のNOxセンサ(1)の検出精度を確保することができる。
【選択図】 図6
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路一体型のガスセンサの製造方法に関し、特に、個々の出力特性のばらつきをソフト的に補正するガスセンサの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えばNOxセンサにおいては、そのセンサ出力が微小であるため、センサ部を外部コントローラにコネクタを介して接続する構成とすると、その接続部での接触抵抗等がコントローラへのセンサ出力の伝達に少なからず影響を及ぼし、高精度な濃度検出の障害となるといった問題があった。
【0003】
そこで近年では、センサ部とコントローラとの間にコネクタを介さない回路一体型センサへの要請が高まっている。この回路一体型センサとは、特定ガス成分のガス濃度に応じた検出信号を出力する検出素子を内部に備えたセンサ部と、検出素子の検出信号に応じた電圧信号をガス濃度信号として外部装置(ECU等)に出力するコントローラとを、リード線にて溶接等により直接接続して構成したものである。そして、これらを組付けた後に、所定の検査装置にて個々のセンサのゲイン値やオフセット値などの特性情報を検査してガス濃度の演算に用いる補正係数を算出し、これをコントローラのマイクロコンピュータが実行するプログラムに記憶させて完成品を得る。その結果、センサ毎にゲイン/オフセット調整をマイクロコンピュータの内部演算にて実行可能となり、各回路一体型センサは正確なガス濃度信号を出力することができるのである(例えば特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特許第3310273号公報(図11)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ガスセンサでは、センサ部とコントローラとを組みつけた後に検査を行うため、センサ部の不具合のために正常なセンサ特性が得られない場合には、コントローラを含むNOxセンサ全体が不良品扱いとなる。その結果、コントローラ側に不具合がない場合でも、これを含むNOxセンサ全体が廃棄処分され、コスト面で大きなデメリットになるといった問題があった。
【0006】
かかる問題は、NOxセンサに限らず、回路一体型のセンサであれば同様に生じ得るものである。
本発明はこうした問題に鑑みてなされたものであり、回路一体型センサの製造において、仮にセンサ部が不良であっても、正常なコントローラを廃棄するようなことを防止できるガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題に鑑み、請求項1記載の発明は、被測定ガス中の特定ガス成分のガス濃度に応じた検出信号を出力する検出素子と、この検出素子と電気的に接続されたリード端子と、このリード端子に接続されたリード線に接続され、検出素子の検出信号に応じた電圧信号をガス濃度信号として外部装置に出力するコントローラとを備えたガスセンサの製造方法にかかる。
【0008】
そして、まず組付工程において、検出素子を含む構成要素を内部に組付けたケーシングからリード端子を露出させた状態のセンサ中間組立体(半製品)を製造する。尚、ここでいう「リード端子の露出」とは、リード端子の端部がセンサ中間組立体のケーシングから外部に突出している状態であってもよいし、同ケーシングの内方にあるが露出している状態でもよい。つまり、同ケーシング外部から見える状態であり、そこに後述する検査用コネクタやリード線を直接接続できる構成であればよいことを意味する。
【0009】
続いて、検査工程において、上記リード端子と電気的に接続するリード接続部を有する検査用コネクタを備えた検査装置を用意し、この検査用コネクタのリード接続部をリード端子と接続して、検出素子が電気的に正常であるか否かを検査する。つまり、検査装置によって、端子や配線を含む検出素子の導通状態,抵抗値等に不具合がないか、それらが予め設定した許容値の範囲内であるか等の電気的要件を検査する。そして、このとき検出素子が不正常であると判定され、それを修復できないと判断した場合には、そのセンサ中間組立体について廃棄処分等のしかるべき処置をとる。
【0010】
そして、一体化工程において、上記検査工程にて正常と判定された検出素子を備えたセンサ中間組立体と上記コントローラとを上記リード線を介して接続して一体化し、ガスセンサの完成品を得る。
かかる構成によれば、検出素子が不正常であるか否かをセンサ中間組立体が形成された段階で検査するため、不正常な検出素子を備えるセンサ中間組立体についてはこれを廃棄等し、高価なコントローラと一体化することを未然に防止することができる。その結果、上述した従来のコスト面でのデメリットを解消することができる。
【0011】
その際、請求項2に記載のように、上記検査工程にて検出素子の特性情報を検出しておき、上記一体化工程後の書込工程にて、当該特性情報をコントローラに書き込むようにするとよい。
すなわち、検査工程にて検出素子が電気的に正常か否かを検査するのに併せて、例えば特定のガス濃度に対する検出素子の出力電流値のゲイン値やオフセット値等を検出してその出力特性を得ておくことで、コントローラと一体化した後で改めてその特性情報を検出する必要がなくなり、作業性を向上させることができる。また、その特性情報が明らかに異常な場合などセンサ中間組立体側に問題がある場合に、コントローラとの接続を見合わせるなどして、上記と同様、コスト面でのデメリットを解消することができる。そして、このようにセンサ中間組立体の段階でセンサ(検出素子)毎の特性情報を検出し、コントローラと一体化させた後に、コントローラに備えられるメモリ回路に書き込む(例えばコントローラを構成するマイクロコンピュータのメモリに記憶させる)ことで、生産歩留まり良く正確なガス濃度信号を出力可能な回路一体型ガスセンサを製造することができる。
【0012】
ただし、上記検査工程におけるリード端子と検査用コネクタのリード接続部との接続に接触不良等がある場合には、正常な検出素子の特性情報は得られない。
つまり、リード端子と検査用コネクタのリード接続部との間の接触抵抗が大きい場合には、被検出対象となる電流が流れ難くなり、本来検出されるべき電流値が検出されないことがある。また、この検査段階での抵抗値と、実際にリード端子をリード線を介してコントローラを接続したときの抵抗値との誤差が大きくなり、この検査工程にて測定した検出素子における特性情報と、一体化後の検出素子における特性情報との整合がとれず、正確なガス濃度検出に支障を来たす虞がある。
【0013】
そこで、請求項3に記載のように、上記検査工程においては、まずリード端子と検査用コネクタのリード接続部との接触抵抗を測定し、この接触抵抗が少なくともこの検査工程に支障を及ぼさない予め定める設定値以下であることを確認した上で、検査を行うようにするとよい。
【0014】
すなわち、接触抵抗が上記設定値を超える場合には、その接触部を確認して接触不良があればその接続をやり直す等の処置をとる。それでも接触抵抗が正常値を示さない場合には、検査装置本体やその検査用コネクタに異常がないか、或いはセンサ中間組立体側に異常がないかを確認し、異常があった側についてはしかるべき処置をとる。
【0015】
かかる構成によれば、接触抵抗が検出素子の異常検出や特性情報の測定に影響を与えないレベルにあることを確認した上で検査が行われるため、検出素子について正確な特性情報を得ることができ、完成後のガスセンサの検出精度を確保することができる。
【0016】
尚、上記特性情報の検出は、上記検査工程における検出素子の検査の際に併せて検出しておくのが作業効率上も好ましいが、複数個のセンサ中間組立体に対して検査工程を順次行った後にまとめて一体化工程を実施する場合など、検査工程後に直ちに一体化工程に移行しない場合には、検出素子の特性情報を各センサ中間組立体に対応させて記憶しておく必要がある。
【0017】
そこで、請求項4に記載のように、検査工程にて検出した検出素子の特性情報を特定するためのセンサ識別情報を所定の記録媒体に記録し、この記録媒体をセンサ中間組立体に装着しておくとよい。尚、ここでいう「センサ識別情報」は、当該特性情報そのものであってもよいし、或いは、特性情報に関連付けられた識別コード等であってもよい。後者の場合、その識別コード等に対応した特性情報は、例えば別途用意した記憶装置に記憶させればよい。
【0018】
そして、書込工程にて、記録媒体に記録されたセンサ識別情報を読み出して、特性情報を特定してコントローラに備えられるメモリ回路に書き込むようにするとよい。
かかる構成によれば、センサ中間組立体とコントローラとを組付けてガスセンサを完成させた後に、対応する特性情報をコントローラに備えられるメモリ回路に書き込ませることができる。そして、その特性情報を特定するためのセンサ識別情報が、その特性情報を有する検出素子を備えたセンサ中間組立体自体に装着されているため、コントローラ側で間違った特性情報を書き込むこともない。かかる構成は、特にセンサ中間組立体を生産ラインで大量生産し、その後にコントローラと組付ける製造工程を採用する場合に特に都合がよい。
【0019】
以上に説明したガスセンサの製造方法は、酸素濃度を検出する酸素センサ,NOx濃度を検出するNOxセンサ,HC濃度を測定するHCセンサ,CO濃度を測定するCOセンサ等、種々のガスセンサに適用することができる。
具体的には、上記ガスセンサとして請求項5に記載のNOxセンサが挙げられる。すなわち、上記検出素子が、被測定ガス中の酸素濃度に応じた電流(第1ポンプ電流)が流れる第1ポンプセルと、NOx濃度に応じた電流(第2ポンプ電流)が流れる第2ポンプセルとを備える。そして、上記コントローラが、第2ポンプ電流の大きさとNOx濃度との関係を示す第2ポンプ電流のゲイン値と、NOx濃度がゼロのときの第2ポンプ電流の大きさを示す第2ポンプ電流のオフセット値とを、夫々予め設定して記憶する記憶手段と、第2ポンプ電流と、上記記憶手段に記憶されている第2ポンプ電流のゲイン値及びオフセット値に基づいて、NOx濃度を演算する演算手段とを備えるものである。例えば、先行する特許出願である特願2002−188902号に記載されたようなNOxセンサが挙げられる。
【0020】
特に、かかるNOxセンサでは、NOx濃度を検出するための第2ポンプ電流が小さく、他のガスセンサよりもその特性情報に沿った補正がノイズや接触抵抗により難しくなる場合があり、微妙な調整を強いられることが多い。このため、検出素子が正常であるか否かについての評価も厳しくなり、検出素子の不良をセンサ中間組立体の段階で発見する重要性が大きくなる。よって、本発明の製造方法を適用した場合の効果が大きくなるといえる。
【0021】
さらに、当該NOxセンサにおいて、被測定ガス中の酸素濃度をも検出する場合には、上記コントローラが、さらに、第1ポンプ電流の大きさと酸素濃度との関係を示す第1ポンプ電流のゲイン値を記憶する第2の記憶手段と、第1ポンプ電流と、上記第2の記憶手段に記憶されている第1ポンプ電流のゲイン値とに基づいて、酸素濃度を演算する第2の演算手段と、を備えた構成として実現することができる。
【0022】
尚、上記記憶手段と第2の記憶手段、及び上記演算手段と第2の演算手段の夫々は、同一のものであってもよい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を一層明確にするため、本発明の好適な実施例を図面と共に説明する。尚、本実施例は本発明のガスセンサの製造方法を車両に搭載するNOxセンサの製造に適用したものであり、図1は当該NOxセンサの全体構成を示す平面図であり、図2は当該NOxセンサの製造過程で得られるセンサ中間組立体(半製品)の構成を表す断面図である。また、図3は図2のA部、つまり当該NOxセンサを構成する検出素子周辺の断面構造と、その動作原理を表す説明図である。
【0024】
図1に示すように、NOxセンサ1は、被測定ガス中のNOx濃度に応じた検出信号を出力する検出素子を内部に備えたセンサ部10と、このセンサ部10とリード線20にて接続され、検出素子の検出信号に応じた電圧信号をNOx濃度信号として図示しない外部装置に出力するコントローラ30とを備えている。
【0025】
図2に示すように、センサ部10を構成するセンサ中間組立体11は、被測定ガスが流れる配管に固定される筒状の主体金具2と、主体金具2の後端側(図中上側)に連設された筒状の外筒3とからなるケーシングに、検出素子4を含む構成要素を内部に組付けて構成されている。
【0026】
すなわち、主体金具2の内側には、長尺筒形状の絶縁体5が内挿されており、この絶縁体5の内部に長板状の検出素子4が挿通されている。絶縁体5はその先端側寄りに径方向外側に突出するフランジ部91を有し、このフランジ部91がパッキン92を介して主体金具2に係合することで同主体金具2に保持され、そのフランジ部91後方の主体金具2と絶縁体5との間に滑石リング6,金属スリーブ7が介装されている。そして、さらに金属スリーブ7の後方に外筒3の先端開口部を外挿し、この外筒3の先端で外方に突出したフランジ部と主体金具2の後端との間にシール部材8を介装した状態で、当該主体金具2の後端を内方に加締めることにより、外筒3が主体金具2に固定されると共に、絶縁体5が主体金具2に対して安定して固定されている。
【0027】
また、絶縁体5の先端開口部には有底筒状のセラミックホルダ9が内挿嵌合され、その底面中央に軸方向に設けられた貫通孔を検出素子4が貫通している。このセラミックホルダ9の内方の検出素子4の周りにはセメント12が充填され、検出素子4を安定に固定している。さらに、セラミックホルダ9後方の検出素子4と絶縁体5との間には、タルクとガラスの混合物19が充填されており、検出素子4の後半部分を絶縁体5に対して固定している。
【0028】
さらに、検出素子4には6本の電極線14が接続されており、検出素子4の後端側から延出する電極線14の端部に6本の長尺状のリード端子15が接続されており、絶縁体5の後端側内方で、これら電極線14,リード端子15の接続部を覆うようにシールガラス16が充填されている。これら6本のリード端子15は、その後端部がケーシング後端の開口部17から外方に露出しており、その端部が一直線上に配置されるように互いに平行に配設されており、シールガラス16によって安定に固定されている。また、このシールガラス16と上記混合物19により、プロテクタ18側からリード端子15側への気密性が保持されている。
【0029】
さらに、センサ中間組立体11の先端側(図中下方)には、主体金具2の先端に2重の壁面を有する金属製のプロテクタ18が外嵌され固定されている。
上述した構成のうち、検出素子4は、図3に示すように、板状のヒータ21と、第1ポンプセル22と、電池セル23と、第2ポンプセル24とが、貼り合わせセメント25及びスペーサ26,27,28を介して積層されることで構成される。ヒータ21は発熱抵抗体29がセラミック基体に埋設した形で構成され、図示しない制御回路によりセンサ素子を所定の作動温度に加熱、維持するためのものである。スペーサ26〜28はアルミナからなる絶縁体である。
【0030】
第1ポンプセル22は、酸素イオン伝導性固体電解質材料であるジルコニアにより形成され、その表面と裏面のそれぞれに白金で形成された電極31,32を有している。第1ポンプセル22の一方の電極31は、直接被測定ガス雰囲気に晒されるように構成されている。
【0031】
電池セル23も同様にジルコニアにより形成され、その表面と裏面のそれぞれに白金で形成された電極33,34を有しているが、電極34は、電池セル23と第2ポンプセル24との間に介装されたスペーサ28内に埋設されている。
そして、第1ポンプセル22と電池セル23に囲まれ、酸素濃度を測定するための第1測定室41が形成されている。この第1測定室41は、多孔質物質を充填して形成された第1拡散抵抗部51を経由して被測定ガス雰囲気と連通するように構成されている。
【0032】
また、電池セル23,第2ポンプセル24,スペーサ27,及びスペーサ28に囲まれ、NOx濃度を測定するための第2測定室42が形成されている。この第2測定室42は、電池セル23を貫通して設けられた連通孔43,及び第1拡散抵抗部51との間で第1測定室41を形成する第2拡散抵抗部52を経由して、第1測定室41に連通している。尚、第2拡散抵抗部52も多孔質物質を充填して形成されている。
【0033】
そして、第1拡散抵抗部51を介して第1測定室41に導入された被測定ガス中の酸素(O2)は、第1ポンプセル22に電圧を印加することにより電極32にて解離され、そのとき生成された酸素イオンが固体電解質を通って電極31から外部へ導出される。このとき固体電解質を通じて流れる電流が第1ポンプ電流Ip1である。ここで、電池セル23より出力される電圧値が一定となるように、第1ポンプセル22への印加電圧は、後述するコントローラ30のマイクロコンピュータにてフィードバック制御される。つまり、電池セル23より出力される電圧に基づいて、第1ポンプ電流Ip1の電流値は制御される。従って、この第1ポンプ電流Ip1の電流値を検出することで、被測定ガス中の酸素濃度を算出することができる。
【0034】
第2ポンプセル24も酸素イオン伝導性固体電解質材料であるジルコニアにより形成され、その固体電解質上に一対の電極35,36が形成されている。電極35は第2測定室42に面して配置され、電極36はスペーサ28に埋設され、多孔質層53を介して電池セル23側の電極34に対向している。
【0035】
尚、上述した6本の電極線14は、そのうちの2本がヒータ21の発熱抵抗体29の両端と電気的に接続され、残り4本のうち3本が第1ポンプセル22の電極31,電池セル23の電極34及び第2ポンプセル24の電極36と電気的に接続され、残り1本が第1ポンプセル22の電極32,電池セル23の電極33,第2ポンプセル24の電極35に電気的に接続されている。
【0036】
そして、上述した第1測定室41のガスは、この第1測定室41から第2拡散抵抗部52を経由して第2測定室42に導かれ、そこで酸素(O2)と窒素(N2)に解離され、酸素が第2ポンプセル24により汲み出される。このとき第2ポンプセル24を流れる第2ポンプ電流Ip2が被測定ガス中のNOxの濃度に比例する。すなわち、図5に示すように、第2ポンプ電流Ip2は、被測定ガス中のNOx濃度に比例するため、個々のセンサ固有のオフセット値と第2ポンプ電流Ip2が分かれば、NOx濃度を算出することができる。
【0037】
一方、コントローラ30は、図示しないマイクロコンピュータを中心に構成されており、センサの特性情報を記憶する不揮発性のメモリ回路(記憶手段)と、この特性情報とセンサ部10からの検出信号を用いて特定のガス濃度を算出する演算部(演算手段)が設けられている。つまり、上記メモリ回路には、第1ポンプセル22を流れる第1ポンプ電流Ip1の大きさと酸素濃度との関係を示す第1ポンプ電流Ip1のゲイン値と(図4参照)、第2ポンプセル24を流れる第2ポンプ電流Ip2の大きさとNOx濃度との関係を示す第2ポンプ電流Ip2のゲイン値と、NOx濃度がゼロのときの第2ポンプ電流Ip2の大きさを示す第2ポンプ電流Ip2のオフセット値とが(図5参照)、夫々予め演算して設定され記憶されている。尚、マイクロコンピュータは、CPUやRAM,A/Dコンバータ,D/Aコンバータ等を有する公知のものを用いればよい。
【0038】
そして、上述のようにして検出素子4から出力された検出信号をリード線20を介して受け取ってA/D変換し、演算部が、デジタル化された当該検出信号に含まれる第1ポンプ電流Ip1と、上記メモリ回路に記憶されている第1ポンプ電流Ip1のゲイン値とに基づいて酸素濃度を演算し、一方、デジタル化された当該検出信号に含まれる第2ポンプ電流Ip2と、上記メモリ回路に記憶されている第2ポンプ電流Ip2のゲイン値及びオフセット値とに基づいて、NOx濃度を演算する。そして、このとき算出した各ガス濃度に基づきアナログ化された電圧信号をガス濃度信号として図示しない外部装置に出力する。
【0039】
以上のようにして、本実施例のNOxセンサ1によれば、被測定ガス中の酸素濃度とNOx濃度とを測定することができる。
次に、本実施例のNOxセンサ1の製造方法について、図6のフローチャートに基づき、図1,図2,図7及び図8を参照しつつ説明する。
【0040】
まず、半完成品つまり図2のセンサ中間組立体11を組付ける(S110)。
すなわち、後端が互いにつながった櫛形状に形成された6本のリード端子15が6本の電極線14を介して接続されるとともに、その中央部でセメント12を介してセラミックホルダ9に固定された検出素子4を、その先端側から絶縁体5の内側に同軸状に内挿する。このときセラミックホルダ9が絶縁体5の下方の段部に係止されるため、結果的に検出素子4が絶縁体5により支持される。そして、この状態から絶縁体5内のセラミックホルダ9の後方に上記混合物19,シールガラス16を順次充填して検出素子4及びリード端子15を固定する(この状態の組付品を便宜上「素子支持体」という)。
【0041】
そして、この素子支持体を、その先端側から主体金具2の内側に同軸状に内挿し、そのフランジ部91で主体金具2にパッキン92を介して支持させる。続いて、そのフランジ部91後方の主体金具2と絶縁体5との間に滑石リング6,金属スリーブ7をこの順に配設し、さらに金属スリーブ7の後方に外筒3の先端開口部を外挿する。そして、この外筒3の先端で外方に突出したフランジ部と主体金具2の後端との間にシール部材8を介装した状態で、図示しないプレス装置により主体金具2の後端周縁部を外方から押圧して金属スリーブ7の後端側に向かって折り曲げる。このように折り曲げられた主体金具2の後端周縁部により金属スリーブ7の後端側が係止される。このようにして圧縮力を受けた滑石リング6は、圧縮充填される。そして、この滑石リング6が圧縮充填されることにより検出素子支持体と主体金具2とが堅固に固定されるとともに、絶縁体5と主体金具2との間の気密性が確保される。
【0042】
そして、主体金具2の先端に上記プロテクタ18を外嵌して溶接することにより、センサ中間組立体11の組付けが完了する。そしてさらに、上述したリード端子15の後端のつながった部分を切断して6本のリード端子15に分離して夫々研磨する。こうして、センサ中間組立体11の形成が完了する(S120)。
【0043】
続いて、そのリード端子15に予め用意した図示しない通電用のコネクタを取り付け(S130)、図示しない外部回路から所定の電圧を印加してエージング処理を実行する(S140)。
このエージング処理では、上述したセンサ素子の電極を活性化させて三相界面を増加させるための第1エージング処理と、そのエージングにより電極が活性化し過ぎて生じる上記第2ポンプ電流Ip2の初期変動を取り除くための第2エージング処理とを行う。
【0044】
まず第1エージング工程においては、上記組付後のセンサ中間組立体11を500℃〜800℃の炉中に挿入し、大気雰囲気の中で、センサ中間組立体11の各電極に0.8Vのステップ状の交番電圧を半周期60secで3サイクル印加して行う。
【0045】
続いて、この第1エージング処理が施されたセンサ中間組立体11に対して第2エージング処理を施す。すなわち、この第2エージング処理では、第1エージング処理後のセンサ中間組立体11を、水分を所定値以下(本実施例では10体積%以下)にしたリーン雰囲気の中に移す。そして、当該センサ中間組立体11に通電を行い、車両に搭載した際の通常制御時と同様の条件(上記雰囲気を除く)で予め定める所定時間駆動し、電極を加熱する。
【0046】
次に、センサ中間組立体11の性能検査を行う(S150)。この検査工程では、センサ中間組立体11の検出素子4が電気的に正常であるか否かを確認すると共に、上述した酸素濃度及びNOx濃度を演算するのに必要な第1ポンプ電流Ip1のゲイン値,第2ポンプ電流Ip2のゲイン値,及び第2ポンプ電流Ip2のオフセット値を設定するための特性情報を検出する。
【0047】
すなわち、図7に示すように、まず上述したセンサ中間組立体11のリード端子15と電気的に接続するリード接続部62を有する検査用コネクタ61を備えた検査装置60を用意し、この検査用コネクタ61のリード接続部62をリード端子15と接続して、その接触抵抗を測定する。このとき、リード端子15の1本に対して検査用コネクタ61の2端子が挟み込むように接触(接続)して回路を形成し、各リード端子15の接触抵抗が測定される。つまり、検査用コネクタ61側には、合計12本のリードが夫々接続された12本の端子が設けられており、その特定の2端子(2端子にて一つのリード接続部62を形成)がリード端子15の特定の一端子に接続される構成となっている。尚、このときヒータ抵抗についても測定するが、これについては、この2端子1リードを用いた所謂4端子法にて測定する。
【0048】
そして、各接続部位の接触抵抗が予め定める設定値(本実施例では0.3Ω)以下であることを確認する。この設定値を超える場合には、センサ中間組立体11のリード端子15と検査用コネクタ61のリード接続部62との間に接触不良がないかどうかを確認し、接触不良があればその接続をやり直す等の処置をとる。それでも接触抵抗が正常値を示さない場合には、検査装置60の本体やその検査用コネクタ61に異常がないか、或いはセンサ中間組立体11側に異常がないかを確認する。センサ中間組立体11内部の検出素子4の電気的接続に問題があると判断した場合には、当該センサ中間組立体11を不良品として廃棄等の処分をする。
【0049】
一方、接触抵抗が設定値以下である場合には、検出素子4は電気的に正常であると判断し、続いて、特定の雰囲気の下、検出素子4の出力電流値のゲイン値やオフセット値等を検出してその特性情報を得る。具体的には、▲1▼酸素:0体積%−NOx:0ppm,▲2▼酸素:16体積%−NOx:350ppm,▲3▼酸素:16体積%−NOx:0ppmの三種類の被測定ガス雰囲気において、上述した第1ポンプ電流Ip1のゲイン値と、第2ポンプ電流Ip2のゲイン値及びオフセット値とを測定することで、図4に示す酸素濃度と第1ポンプ電流Ip1のゲイン値との関係を表す特性情報が得られ、また、図5に示すNOx濃度と第2ポンプ電流Ip2のゲイン値及びオフセット値との関係を表す特性情報が得られる。
【0050】
そして、図8に示すように、このようにして得られた各特性情報をQRコード(二次元コード)にて所定のシール80に記録し、このシール80を該当するセンサ中間組立体11のケーシング(外筒3)の側面に貼着しておく(S160)。
【0051】
そして、同図に示すように、所定形状のコントローラ用ケース内にマイクロコンピュータ等の電子部品を収容する形態で別途形成してなるコントローラ30に接続されたリード線20の先端に露出した6本の線を、図示しないゴムグロメット及びセパレータの貫通孔に挿通させた状態で、センサ中間組立体11側の対応するリード端子15の夫々に溶接する(S170)。そして、リード線20に外挿された保護外筒70をこの接続部(溶接部),ゴムグロメット及びセパレータを覆うように被せ、保護外筒70をそのゴムグロメットの位置及びその位置よりも先端側であって外筒3と保護外筒70とが重なり合う部位の所定位置71を径方向内側に向かって加締めることにより、センサ中間組立体11に固定する(S180:図1参照)。このとき、外筒3上に貼られたシール80が外部から見えるように保護外筒70は組み付けられる。
【0052】
このようにして、センサ中間組立体11とコントローラ30とを一体化した後、上記シール80上のQRコードに記録された特性情報を図示しない読取装置にて読取ってコントローラ30のマイクロコンピュータのメモリ回路に書き込む(S190)。
【0053】
以上のようにして、本実施例のNOxセンサ1が完成する。
以上に説明したように、本実施例のNOxセンサ1の製造方法においては、検出素子4それ自体やその配線の導通状態等が不正常であるか否かをセンサ中間組立体11が形成された段階で検査するため、不正常な検出素子4を備えるセンサ中間組立体11についてはこれを廃棄等し、高価なコントローラ30と一体化することを未然に防止することができる。
【0054】
また、検査工程においては、センサ中間組立体11のリード端子15の接触抵抗が検出素子4の異常検出や特性情報の測定に影響を与えないレベルにあることを確認した上で検査が行われるため、検出素子4について正確な特性情報を得ることができ、完成後のNOxセンサ1の検出精度を確保することができる。
【0055】
さらに、予め検出素子4の特性情報を検出し、これをQRコードで記録したシール80(記録媒体)をセンサ中間組立体11に装着している。このため、センサ中間組立体11とコントローラ30とを組付けた後に、対応する特性情報をコントローラ30に読み込ませることができる。かかる構成では、コントローラ30側で間違った特性情報を読み込むことがないため、特にセンサ中間組立体11を生産ラインで大量生産し、その後にコントローラ30と組付ける製造工程を採用する場合に特に都合がよい。
【0056】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施例では、検出素子4の特性情報をQRコード(二次元コード)にて記録したシール80をセンサ中間組立体11に貼着した例を示したが、その他のコード情報で記録してもよいし、IDタグ等その他の記録媒体をセンサ中間組立体11に装着するようにしてもよい。或いは、特性情報の詳細については別途用意した他の記憶装置などに記録しておき、センサ中間組立体11側には、この特性情報を特定するために関連付けられた識別コードのみが記録された記録媒体を装着し、特性情報の書き込みの際に、この識別コードに基づいて記憶装置から特性情報を読出し、コントローラ30側のメモリ回路に書き込むようにしてもよい。
【0057】
また、NOxセンサの構造として図1及び図2に示すものを一例に挙げたが、本発明のガスセンサの製造方法は、それ以外の構造のNOxセンサ、さらには酸素センサ,HCセンサ,COセンサその他の種々のガスセンサに適用することができる。
【0058】
さらに、上記実施例では、検出素子4の特性情報に関する補正を、コントローラ30にてソフト的に補正する構成を示したが、例えば従来のような補正抵抗(ハード)を付加した上で、その補正抵抗では精度が十分に保証できない部分について、上記特性情報に基づくソフト的な補正を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るガスセンサの全体構成を表す平面図である。
【図2】実施例のガスセンサの断面図である。
【図3】実施例に係るガスセンサの検出素子周辺の断面構造とその動作原理を表す説明図である。
【図4】実施例に係るガスセンサの特性情報を表す説明図である。
【図5】実施例に係るガスセンサの特性情報を表す説明図である。
【図6】実施例に係るガスセンサの製造方法を表すフローチャートである。
【図7】実施例のガスセンサの製造方法の検査工程を表す説明図である。
【図8】実施例に係るガスセンサの製造方法を表す説明図である。
【符号の説明】
1・・・NOxセンサ、 2・・・主体金具、 3・・・外筒、
4・・・検出素子、 5・・・絶縁体、 10・・・センサ部、
11・・・センサ中間組立体、 14・・・リード線、
15・・・リード端子、 20・・・リード線、
30・・・コントローラ、 61・・・検査用コネクタ、
62・・・リード接続部、 70・・・保護外筒、 80・・・シール
Claims (5)
- 被測定ガス中の特定ガス成分のガス濃度に応じた検出信号を出力する検出素子と、該検出素子と電気的に接続されたリード端子と、該リード端子に接続されたリード線に接続され、前記検出素子の検出信号に応じた電圧信号をガス濃度信号として外部装置に出力するコントローラと、を備えたガスセンサの製造方法であって、
前記検出素子を含む構成要素を内部に組付けたケーシングから前記リード端子を露出させた状態のセンサ中間組立体を製造する組付工程と、
前記リード端子と電気的に接続するリード接続部を有する検査用コネクタを備えた検査装置を用意し、該検査用コネクタを該リード端子と接続して、前記検出素子が電気的に正常であるか否かを検査する検査工程と、
前記検査工程にて正常と判定された検出素子を備えたセンサ中間組立体と前記コントローラとを前記リード線を介して接続して一体化する一体化工程と、を備えたことを特徴とするガスセンサの製造方法。 - 請求項1記載のガスセンサの製造方法において、
前記コントローラは、マイクロコンピュータを含んで構成されており、
前記検査工程にて、前記検出素子の特性情報を検出しておき、
さらに、前記一体化工程の後、前記コントローラに備えられるメモリ回路に対して前記特性情報を書き込む書込工程を備えたことを特徴とするガスセンサの製造方法。 - 請求項1又は請求項2に記載のガスセンサの製造方法において、
前記検査工程にて、まず前記リード端子と前記検査用コネクタのリード接続部との接触抵抗を測定し、該接触抵抗が少なくとも該検査工程に支障を及ぼさない予め定める設定値以下であることを確認した上で、前記検査を行うことを特徴とするガスセンサの製造方法。 - 請求項2に記載のガスセンサの製造方法において、
前記検査工程にて検出した前記検出素子の特性情報を特定するためのセンサ識別情報を所定の記録媒体に記録し、該記録媒体を前記センサ中間組立体に装着しておき、
前記書込工程にて、前記記録媒体に記録されたセンサ識別情報を読み出して、前記特性情報を特定して前記コントローラに備えられるメモリ回路に書き込むことを特徴とするガスセンサの製造方法。 - 前記ガスセンサがNOxセンサであり、
前記検出素子が、
当該検出素子に導入された被測定ガス中の酸素濃度に応じた電流(「第1ポンプ電流」という)が流れる第1ポンプセルと、
NOx濃度に応じた電流(「第2ポンプ電流」という)が流れる第2ポンプセルとを備え、
前記コントローラが、
前記第2ポンプ電流の大きさとNOx濃度との関係を示す前記第2ポンプ電流のゲイン値と、NOx濃度がゼロのときの前記第2ポンプ電流の大きさを示す前記第2ポンプ電流のオフセット値とを、夫々予め設定して記憶する記憶手段と、
前記第2ポンプ電流と、前記記憶手段に記憶されている前記第2ポンプ電流のゲイン値及びオフセット値とに基づいて、NOx濃度を演算する演算手段と、を備えたこと、を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガスセンサの製造方法。
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