JP2018063188A - Gas sensor manufacturing method and gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば燃焼器や内燃機関等の燃焼ガスや排気ガス中に含まれる特定ガスのガス濃度を検出するのに好適に用いられるガスセンサの製造方法及びガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor manufacturing method and a gas sensor that are preferably used for detecting the gas concentration of a specific gas contained in combustion gas or exhaust gas of, for example, a combustor or an internal combustion engine.
従来から、内燃機関の排気ガス中の特定成分(酸素等)の濃度を検出するためのガスセンサが用いられている。図3に示すように、このガスセンサは、軸線O方向に延びるセンサ素子1000を主体金具30に組み付けた中間品1000xに、図示しない外筒や端子金具等を配置して製造されている。センサ素子1000は、固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極とを有する検知部1000aを備え、ガスセンサの端子金具にリード線を介して接続された図示しないコントローラにより、被検出ガス中の酸素濃度に応じて両電極間に生じる起電力を測定している。
Conventionally, a gas sensor for detecting the concentration of a specific component (oxygen or the like) in exhaust gas of an internal combustion engine has been used. As shown in FIG. 3, this gas sensor is manufactured by arranging an outer cylinder, a terminal fitting, and the like (not shown) on an
ところで、各電極は一般に金属ペーストを印刷後に焼成して形成されるため、個々のセンサ素子1000ごとに電極の厚みや寸法が若干変動し、両電極間に生じる起電力等のセンサ特性も若干変動する。このため、個々のセンサ素子1000ごとにセンサ特性を測定しておき、その情報を記号や文字列等で素子上に印刷している。そして、このセンサ素子1000を組み上げたガスセンサにコントローラを接続する際に、このセンサ情報を読み取り、コントローラの校正(出力値補正やランク補正)を行っている。
このように、生産工程において、個々の中間品ごとにその特性や製品種別等の情報を印字し、CCDカメラ等で読み取って工程管理することは広く行われている(特許文献1参照)。
By the way, each electrode is generally formed by baking after printing a metal paste, so that the thickness and dimensions of the electrode slightly vary for each
As described above, in the production process, information such as characteristics and product types for each intermediate product is printed and read by a CCD camera or the like to manage the process (see Patent Document 1).
図3に示したように、中間品1000xにおいて、センサ素子1000の周囲は主体金具30で覆われると共に、センサ素子1000の先端側の検知部1000aはプロテクタ24で覆われている。又、センサ素子1000の後端側には、端子金具に接続される電極パッド1210、1220が形成されている。
このため、主体金具30の後端側の加締め部30aから突出してセンサ素子1000を囲む絶縁ホルダ300と、電極パッド1210、1220との間のセンサ素子1000の表面にセンサ情報の印字部400を設けている。そして、CCDカメラ500により水平方向から印字部400を読み取っている。
As shown in FIG. 3, in the
Therefore, the sensor
しかしながら、ガスセンサの小型化やコストダウンを図るため、センサ素子1000の全長を短くすることが要望されており、印字部400として利用できるスペースが限られてくるという問題がある。一方で、印字部400を正確に読み取るためには、ある程度の印字部400の大きさが必要である。
そこで、本発明は、センサ素子を小型化しても、センサ素子毎に付けられた表示部を確実に読み取ることができるガスセンサの製造方法及びガスセンサの提供を目的とする。
However, in order to reduce the size and cost of the gas sensor, it is desired to shorten the entire length of the
Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas sensor manufacturing method and a gas sensor that can reliably read a display portion attached to each sensor element even if the sensor element is downsized.
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延びるセンサ素子の表面に付けられ、該センサ素子に関する情報を含む表示部を読み取るガスセンサの製造方法であって、前記センサ素子は筒状の主体金具の内側に挿通配置され、自身の先端側及び後端側が該主体金具の先端及び後端からそれぞれ突出し、前記センサ素子と前記主体金具との間には、前記主体金具の後端部が内側に屈曲してなる加締め部によって、後端側から先端側へ向かって押圧された状態で固定される筒状の絶縁ホルダが配置され、前記絶縁ホルダの後端向き面は前記加締め部の後端よりも先端側に位置しており、前記表示部の少なくとも一部は、前記加締め部と前記絶縁ホルダとの間における前記センサ素子の表面に付けられており、前記センサ素子の前記軸線に交差する方向であって、前記加締め部と前記絶縁ホルダとの間の前記表示部の全体が視認できる方向から該表示部を読み取ることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a gas sensor manufacturing method according to the present invention is a gas sensor manufacturing method for reading a display unit that is attached to the surface of a sensor element extending in the axial direction and includes information related to the sensor element. Is inserted through the inside of the cylindrical metal shell, its front end side and rear end side protrude from the front end and rear end of the metal shell, respectively, and between the sensor element and the metal shell, A cylindrical insulating holder that is fixed in a state of being pressed from the rear end side toward the front end side by a caulking portion formed by bending the rear end portion inward is disposed, and the rear end facing surface of the insulating holder is It is located on the front end side from the rear end of the crimped portion, and at least a part of the display unit is attached to the surface of the sensor element between the crimped portion and the insulating holder, Sen A direction crossing the axis of the element, characterized in that reading the said display unit in a direction which is entirely visible in the display portion between the insulating holder and the caulking portion.
このガスセンサの製造方法によれば、絶縁ホルダの後端向き面は加締め部の後端よりも先端側に位置しているため、加締め部と絶縁ホルダの後端向き面との間のセンサ素子の表面に表示部の少なくとも一部を付けることで、表示部として利用できるスペースを確保し、表示部をある程度の大きさとして表示部を確実に読み取ることができる。このように、表示部となるスペースを確保できる分だけ、センサ素子を短くしてガスセンサの小型化やコストダウンを実現できると共に、センサ素子が短くなるので反りが小さくなり、反りによる表示部の読み取りエラーも抑制できる。
そして、軸線と交差する方向であって、加締め部と絶縁ホルダとの間の表示部の全体が視認できる方向から表示部を読み取ることで、表示部が加締め部の影となって隠れない方向に表示部のすべてが現れるので、このすべての表示部の情報を確実に読み取ることができる。
According to this method of manufacturing a gas sensor, the rear end-facing surface of the insulating holder is located on the front end side of the rear end of the crimped portion, so the sensor between the crimped portion and the rear end facing surface of the insulating holder. By attaching at least part of the display portion to the surface of the element, a space that can be used as the display portion can be secured, and the display portion can be reliably read with a certain size. In this way, the sensor element can be shortened by the amount that can secure the space for the display unit, and the gas sensor can be reduced in size and cost. In addition, the sensor element is shortened, so that the warpage is reduced and the display unit is read by the warp. Errors can also be suppressed.
Then, by reading the display unit from the direction that intersects the axis and from which the entire display unit between the crimping unit and the insulating holder is visible, the display unit is not hidden as a shadow of the crimping unit. Since all the display portions appear in the direction, the information on all the display portions can be read reliably.
本発明のガスセンサの製造方法において、前記加締め部よりも後端側における前記センサ素子の表面に電極パッドが形成され、前記表示部は、前記電極パッドと前記絶縁ホルダとの間における前記センサ素子の表面に付けられていてもよい。
このガスセンサの製造方法によれば、センサ素子のうち表示部として利用できるスペースを有効に利用することができる。
In the gas sensor manufacturing method of the present invention, an electrode pad is formed on the surface of the sensor element on the rear end side with respect to the caulking portion, and the display portion includes the sensor element between the electrode pad and the insulating holder. It may be attached to the surface.
According to this method of manufacturing a gas sensor, it is possible to effectively use a space that can be used as a display unit among sensor elements.
本発明のガスセンサは、筒状の主体金具と、軸線方向に延びて前記主体金具の内側に挿通配置され、自身の先端側及び後端側が該主体金具の先端及び後端からそれぞれ突出するセンサ素子と、前記センサ素子と前記主体金具との間に配置される筒状の絶縁ホルダであって、前記主体金具の後端部が内側に屈曲してなる加締め部によって、後端側から先端側へ向かって押圧された状態で固定される筒状の絶縁ホルダと、を有し、前記絶縁ホルダの後端向き面は前記加締め部の後端よりも先端側に位置しており、前記加締め部と前記絶縁ホルダとの間における前記センサ素子の表面に、該センサ素子に関する情報を含む表示部の少なくとも一部が付けられていることを特徴とする。
このガスセンサによれば、絶縁ホルダの後端向き面は加締め部の後端よりも先端側に位置しているため、加締め部と絶縁ホルダの後端向き面との間のセンサ素子の表面に表示部の少なくとも一部を付けることで、表示部として利用できるスペースを確保し、表示部をある程度の大きさとして表示部を確実に読み取ることができる。このように、表示部となるスペースを確保できる分だけ、センサ素子を短くしてガスセンサの小型化やコストダウンを実現できると共に、センサ素子が短くなるので反りが小さくなり、反りによる表示部の読み取りエラーも抑制できる。
The gas sensor of the present invention includes a cylindrical metal shell, and a sensor element that extends in the axial direction and is inserted and disposed inside the metal shell, and the front end side and the rear end side thereof protrude from the front end and the rear end of the metal shell, respectively. And a cylindrical insulating holder disposed between the sensor element and the metallic shell, wherein the rear end portion of the metallic shell is bent inward, and a caulking portion is bent from the rear end side to the distal end side. A cylindrical insulating holder that is fixed in a pressed state toward the rear side, and the rear end facing surface of the insulating holder is located on the front end side with respect to the rear end of the crimped portion, and At least a part of a display unit including information on the sensor element is attached to the surface of the sensor element between the fastening part and the insulating holder.
According to this gas sensor, since the rear end facing surface of the insulating holder is located on the front end side of the rear end of the crimping portion, the surface of the sensor element between the crimping portion and the rear end facing surface of the insulating holder By attaching at least a part of the display unit to the space, a space that can be used as the display unit can be secured, and the display unit can be reliably read with a certain size. As described above, the sensor element can be shortened by the amount that can secure the space for the display unit, and the gas sensor can be reduced in size and cost. Errors can also be suppressed.
本発明のガスセンサにおいて、前記加締め部よりも後端側における前記センサ素子の表面に電極パッドが形成され、前記表示部は、前記電極パッドと前記絶縁ホルダとの間における前記センサ素子の表面に付けられていてもよい。
このガスセンサによれば、センサ素子のうち表示部として利用できるスペースを有効に利用することができる。
In the gas sensor of the present invention, an electrode pad is formed on the surface of the sensor element on the rear end side of the caulking part, and the display part is formed on the surface of the sensor element between the electrode pad and the insulating holder. It may be attached.
According to this gas sensor, the space which can be used as a display part among sensor elements can be used effectively.
この発明によれば、センサ素子を小型化しても、センサ素子毎に付けられた表示部を確実に読み取ることができるガスセンサが得られる。 According to this invention, even if a sensor element is reduced in size, the gas sensor which can read the display part provided for every sensor element reliably is obtained.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の実施形態に係るガスセンサ(酸素センサ)1の軸線O方向に沿う断面図、図2はガスセンサ1の中間品1xの部分断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a sectional view taken along the direction of the axis O of a gas sensor (oxygen sensor) 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial sectional view of an
図1に示すように、ガスセンサ1は、軸線O方向に延びる板状のセンサ素子100、自身の内部に挿通配置されたセンサ素子100を保持する筒状の主体金具30、主体金具30の先端部に装着されるプロテクタ24等を有している。
センサ素子100は、固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極とを有する検知部100aを先端側に備え、電極パッド121、122を後端側に備えている。
As shown in FIG. 1, the
The
主体金具30は、SUS430製のものであり、ガスセンサを排気管に取り付けるための雄ねじ部31と、取り付け時に取り付け工具をあてがう六角部32とを有している。また、主体金具30には、径方向内側に向かって突出する金具側段部33が設けられており、この金具側段部33はセンサ素子100を保持するための金属ホルダ34を支持している。そしてこの金属ホルダ34の内側にはセラミックホルダ35、第1滑石37、第2滑石38が先端側から順に配置されている。
金属ホルダ34内で第1滑石37が圧縮充填されることによって、センサ素子100は金属ホルダ34に対して固定される。また、主体金具30内で第2滑石38が圧縮充填されることによって、センサ素子100の表面と主体金具30の内面との間のシール性が確保される。そして第2滑石38の後端側には、アルミナ製のスリーブ(絶縁ホルダ)39が配置されている。このスリーブ39は後端向き面が平坦な円筒状に形成されており、軸線Oに沿うように軸孔39aが設けられ、内部にセンサ素子100を挿通している。そして、主体金具30の後端側の加締め部30aが内側に折り曲げられており、ステンレス製のリング部材55を介してスリーブ39が主体金具30の先端側に押圧されている。
The
The
また、主体金具30の先端側外周には、主体金具30の先端から突出するセンサ素子100の先端部を覆うと共に、複数のガス取り入れ孔を有する金属製のプロテクタ24が溶接によって取り付けられている。このプロテクタ24は、二重構造をなしており、外側には一様な外径を有する有底円筒状の外側プロテクタ41、内側には外側プロテクタ41よりも小径で有底円筒状の内側プロテクタ42が配置されている。
Further, a
一方、主体金具30の後端側には、SUS430製の外筒25の先端側が挿入されている。この外筒25は先端側の拡径した先端部25aを主体金具30にレーザ溶接等により固定している。外筒25の後端側内部には、セパレータ50が配置され、セパレータ50と外筒25の隙間に保持部材51が介在している。この保持部材51は、セパレータ50の鍔部50aに係合し、外筒25を加締めることにより外筒25とセパレータ50とにより固定されている。
On the other hand, on the rear end side of the
また、セパレータ50には、リード線11〜15を挿入するための挿通孔50bが先端側から後端側にかけて貫設されている(なお、リード線14、15については図示せず)。挿通孔50b内には、リード線11〜15と、電極パッド121、122とを接続する接続端子16が収容されている。各リード線11〜15は、外部において、図示しないコネクタに接続されるようになっている。このコネクタを介してECU等のコントローラ(外部機器)と各リード線11〜15とは電気信号の入出力が行われることになる。また、各リード線11〜15は詳細に図示しないが、導線を樹脂からなる絶縁皮膜にて披覆した構造を有している。
Further, the
さらに、セパレータ50の後端側には、外筒25の後端側の開口部25bを閉塞するための略円柱状のゴムキャップ52が配置されている。このゴムキャップ52は、外筒25の後端内に装着された状態で、外筒25の外周を径方向内側に向かって加締めることにより、外筒25に固着されている。ゴムキャップ52にも、リード線11〜15をそれぞれ挿入するための挿通孔52aが先端側から後端側にかけて貫設されている。
Further, a substantially
次に、本発明のガスセンサ1の特徴部分であるスリーブ39及び表示部40について説明する。図2に示すように、中間品1xにおいて、主体金具30の後端側の加締め部30aにより、リング部材55を介してスリーブ39が先端側に押圧されている。ここで、スリーブ39の後端向き面39eが平坦であるため、スリーブ39の後端向き面39eは、加締め部30aの後端よりもほぼ加締め部30a及びリング部材55の厚み分だけ先端側に位置している。
従って、例えば図3の従来のセンサ素子1000(図2の素子後端側の破線)に比べ、本実施形態のセンサ素子100の軸線O方向の長さを短くしても、加締め部30aとスリーブ39の後端向き面39eとの間のセンサ素子100の表面を露出させることができる。
Next, the
Therefore, for example, compared with the
このため、加締め部30aとスリーブ39の後端向き面39eとの間のセンサ素子100の表面に表示部40の少なくとも一部を付けることで、表示部40として利用できるスペースを確保し、表示部40をある程度の大きさとして表示部40を確実に読み取ることができる。
そして、センサ素子100を短くした場合には、ガスセンサ1の小型化やコストダウンを実現できると共に、センサ素子100が短くなるので反りが小さくなり、反りによる表示部40の読み取りエラーも抑制できる。
For this reason, by attaching at least a part of the
When the
なお、表示部40としては、記号、文字列、数字、バーコード等が挙げられ、その印字方法は、印刷、レーザ刻印等が挙げられる。又、表示部40に含まれる情報は、個々のセンサ素子100に関する情報であればよく、例えば、個々のセンサ素子100ごとの起電力等のセンサの出力特性、センサの種類、出力特性に応じたランク値が挙げられる。
Examples of the
そして、本発明の実施形態に係るガスセンサの製造方法では、軸線Oと角度θで交差する方向Rであって、加締め部30aとスリーブ39との間の表示部40の全体が視認できる方向Rから表示部40をCCDカメラ500等で読み取る。
これにより、表示部40が加締め部30aの影となって隠れない方向Rに表示部40のすべてが現れるので、このすべての表示部40の情報を確実に読み取ることができる。
そして、表示部40の情報を読み取った後、このセンサ素子100を組み上げたガスセンサにコントローラを接続する際に、このセンサ情報に基づいてコントローラの校正(出力値補正やランク補正)を行えばよい。
In the gas sensor manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the direction R intersects the axis O at the angle θ, and the direction R in which the
Thereby, since all the
And after reading the information of the
なお、本実施形態では、表示部40は、先端側の電極パッド122とスリーブ39の後端向き面39eとの間におけるセンサ素子100の表面に付けられている。これにより、センサ素子100のうち表示部40として利用できるスペースを有効に利用することができる。
In the present embodiment, the
本発明は上記実施形態に限定されず、例えば、被測定ガス中のNOx濃度を検出するNOxセンサ(NOxセンサ素子)や、HC濃度を検出するHCセンサ(HCセンサ素子)等に本発明を適用してもよい。又、センサ素子は板状に限らず、筒状であってもよい。
又、表示部40とCCDカメラ500とは軸線Oに対して相対的に交差していればよい。例えばセンサ素子100を含む中間品1xを水平方向に搬送してCCDカメラ500の光軸を軸線Oに対して角度θとしてもよく、CCDカメラ500の光軸を水平にし、センサ素子100を含む中間品1xを軸線Oに対して角度θで傾けた状態で搬送してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the present invention is applied to a NOx sensor (NOx sensor element) that detects NOx concentration in a gas to be measured, an HC sensor (HC sensor element) that detects HC concentration, and the like. May be. The sensor element is not limited to a plate shape, and may be a cylinder shape.
The
1 ガスセンサ
30 主体金具
30a 加締め部
39 絶縁ホルダ(スリーブ)
39a 絶縁ホルダの後端向き面
40 表示部
100 センサ素子
121、122 電極パッド
O 軸線
R 軸線に交差する方向
DESCRIPTION OF
39a Rear end-facing surface of insulating
Claims (4)
前記センサ素子は筒状の主体金具の内側に挿通配置され、自身の先端側及び後端側が該主体金具の先端及び後端からそれぞれ突出し、
前記センサ素子と前記主体金具との間には、前記主体金具の後端部が内側に屈曲してなる加締め部によって、後端側から先端側へ向かって押圧された状態で固定される筒状の絶縁ホルダが配置され、
前記絶縁ホルダの後端向き面は前記加締め部の後端よりも先端側に位置しており、
前記表示部の少なくとも一部は、前記加締め部と前記絶縁ホルダとの間における前記センサ素子の表面に付けられており、
前記センサ素子の前記軸線に交差する方向であって、前記加締め部と前記絶縁ホルダとの間の前記表示部の全体が視認できる方向から該表示部を読み取ることを特徴とするガスセンサの製造方法。 A method for manufacturing a gas sensor, which is attached to a surface of a sensor element extending in an axial direction and reads a display unit including information on the sensor element,
The sensor element is inserted and arranged inside the cylindrical metal shell, and its front end side and rear end side protrude from the front end and rear end of the metal shell, respectively.
A cylinder fixed between the sensor element and the metal shell in a state of being pressed from the rear end side toward the front end side by a caulking portion formed by bending a rear end portion of the metal shell inward. In the shape of an insulating holder,
The rear end facing surface of the insulating holder is located on the front end side of the rear end of the crimped portion,
At least a part of the display part is attached to the surface of the sensor element between the crimped part and the insulating holder,
A method of manufacturing a gas sensor, comprising: reading the display unit from a direction that intersects the axis of the sensor element and from which the entire display unit between the caulking unit and the insulating holder is visible. .
軸線方向に延びて前記主体金具の内側に挿通配置され、自身の先端側及び後端側が該主体金具の先端及び後端からそれぞれ突出するセンサ素子と、
前記センサ素子と前記主体金具との間に配置される筒状の絶縁ホルダであって、前記主体金具の後端部が内側に屈曲してなる加締め部によって、後端側から先端側へ向かって押圧された状態で固定される筒状の絶縁ホルダと、を有し、
前記絶縁ホルダの後端向き面は前記加締め部の後端よりも先端側に位置しており、
前記加締め部と前記絶縁ホルダとの間における前記センサ素子の表面に、該センサ素子に関する情報を含む表示部の少なくとも一部が付けられていることを特徴とするガスセンサ。 A cylindrical metal shell,
A sensor element that extends in the axial direction and is inserted and arranged inside the metal shell, and whose front end side and rear end side protrude from the front end and rear end of the metal shell, respectively.
A cylindrical insulating holder disposed between the sensor element and the metallic shell, wherein the rear end portion of the metallic shell is bent inward and is directed from the rear end side to the distal end side. A cylindrical insulating holder fixed in a pressed state,
The rear end facing surface of the insulating holder is located on the front end side of the rear end of the crimped portion,
A gas sensor, wherein at least a part of a display unit including information relating to the sensor element is attached to a surface of the sensor element between the crimping part and the insulating holder.
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