JP2020193835A

JP2020193835A - ガスセンサ及びガスセンサの製造方法

Info

Publication number: JP2020193835A
Application number: JP2019098227A
Authority: JP
Inventors: 健吾清水; Kengo Shimizu; 朋裕田島; Tomohiro Tajima; 森　淳; Atsushi Mori; 淳森
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2020-12-03
Anticipated expiration: 2039-05-27
Also published as: JP7223635B2

Abstract

【課題】金属からなる継ぎ目なしの筒状部の外表面に、確実に読み取ることができる線状マークを付したガスセンサ及びガスセンサの製造方法を提供する。【解決手段】軸線方向に延びるセンサ素子と、センサ素子を保持する主体金具３０と、主体金具の先端側又は後端側に固定され、センサ素子の後端部又は先端部を収容する金属からなる継ぎ目なしの筒状部２４と、を備えたガスセンサ１であって、筒状部の外表面には、筒状部の周方向に離間すると共に、筒状部の軸Ｏ方向に沿って延びて所定の情報を表す線状マーク５０が１本以上設けられてなる。【選択図】図２

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及びガスセンサの製造方法に関する。

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。このガスセンサは、軸線方向に延びるセンサ素子を組み付けてなるが、センサ素子毎の製造バラツキで各種性能が若干変動するので、素子毎に識別表示をし、その識別表示を読み取って校正その他を行っている。
又、センサ素子をガスセンサに組み付けるとセンサ素子が外部部品に収容されて見えなくなるので、外筒に識別表示をレーザマーキングする技術が報告されている（特許文献１参照）。

特開２０１７−１６１３２５号公報（段落００８７）

ところで、センサ素子を収容する外部部品としては、外筒やプロテクタのような金属からなる継ぎ目なしの筒状部が用いられている。図４に示すように、この継ぎ目なし（シームレス）の筒状部１０００とは、板を筒状に曲げて繋いだものではなく、板材のプレス又は金属材料の押出しで形成されており、プレス又は押出に起因して径方向にシワ１０１０が生じる場合がある。
従って、筒状部１０００の径方向に沿って延びる線状の表示（例えばバーコード）１２００を付すと、表示１２００とシワ１０１０とを混同し、表示１２００を正確に読み取れなくなるおそれがある。
そこで、本発明は、金属からなる継ぎ目なしの筒状部の外表面に、確実に読み取ることができる線状マークを付したガスセンサ及びガスセンサの製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延びるセンサ素子と、前記センサ素子を保持する主体金具と、前記主体金具の先端側又は後端側に固定され、前記センサ素子の後端部又は先端部を収容する金属からなる継ぎ目なしの筒状部と、を備えたガスセンサであって、前記筒状部の外表面には、前記筒状部の周方向に離間すると共に、前記筒状部の軸方向に沿って延びて所定の情報を表す線状マークが１本以上設けられてなることを特徴とする。

金属製の継ぎ目なし（シームレス）の筒状部は、板を筒状に曲げて繋いだものではなく、板材のプレス又は金属材料の押出しで形成されており、プレス又は押出に起因して径方向にシワが生じる場合がある。
そこで、筒状部の外表面に筒状部の周方向に離間すると共に、筒状部の軸方向に沿って延びる線状マークを設けることで、線状マークの延びる方向と筒状部のシワの延びる方向を異ならせ、両者を混同して線状マークを正確に読み取れなくなることを抑制し、線状マークを確実に読み取ることができる。

本発明のガスセンサにおいて、前記筒状部は、前記主体金具の先端側に固定され、前記センサ素子の先端を収容する有底筒状のプロテクタであって、前記情報は、前記プロテクタの種別を表してもよい。
このガスセンサによれば、プロテクタの種別を線状マークを用いて確実に識別することができる。

本発明のガスセンサにおいて、前記線状マークの周方向の外側に、前記筒状部の軸方向に沿って延びて前記線状マークよりも長い線状の読み取り時の位置合わせマークが前記線状マークと平行に設けられていてもよい。
このガスセンサによれば、線状マークを読み取る際の位置合わせとして、線状マークよりも長く読み取り易い位置合わせマークを読み取れば良いので、線状マークをさらに確実に読み取ることができる。

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を保持する主体金具の先端側又は後端側に、前記センサ素子の後端部又は先端部を収容する金属からなる継ぎ目なしの筒状部を固定するガスセンサの製造方法であって、前記筒状部の外表面に、前記筒状部の周方向に離間すると共に、前記筒状部の軸方向に沿って延びて所定の情報を表す線状マークを、プレス刻印により１本以上設けることを特徴とする。
このガスセンサの製造方法によれば、線状マークを明瞭に形成して読み取り易くすることができる。

この発明によれば、金属からなる継ぎ目なしの筒状部の外表面に、確実に読み取ることができる線状マークを付したガスセンサが得られる。

本発明の実施形態に係るガスセンサ（酸素センサ）の斜視図である。プロテクタの外表面の線状マークを示す斜視図である。線状マーク及び位置合わせマークを示す図である。従来のガスセンサの筒状部の表示を読み取る態様を示す図である。

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の斜視図である。
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（図示せず）を内部に有し、自身の内部に挿通配置されたセンサ素子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金属製で有底筒状のプロテクタ２４、主体金具３０の後端部に装着される金属製の外筒２５等を有している。

主体金具３０は、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の先端部を覆うと共に、複数のガス取り入れ孔２６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、内側には外側プロテクタよりも小径で有底円筒状の内側プロテクタが配置され、プロテクタ２４の外表面は外側プロテクタから構成されている。

一方、主体金具３０の後端側には、外筒２５の先端側がレーザ溶接等により固定されている。さらに、外筒２５の後端側内部には、図示しないシール材（グロメット）を通して外部に引き出されたリード線を覆う耐熱チューブ４０が延びている。
さらに、プロテクタ２４の外表面には、後述する複数本の線状マーク５０が設けられている。

次に、図２を参照し、線状マーク５０について説明する。図２に示すように、プロテクタ２４の外表面には、プロテクタ２４の周方向に離間すると共に、プロテクタ２４の軸Ｏ方向に沿って延びる複数本の線状マーク５０が設けられている。
ここで、プロテクタ２４は金属板をプレス加工して形成されており、図４の場合と同様、継ぎ目なし（シームレス）の筒状部をなし、径方向にプレスシワ２４ｓが生じている。
そこで、プロテクタ２４の外表面にプロテクタ２４の周方向に離間すると共に、プロテクタ２４の軸Ｏ方向に沿って延びる線状マーク５０を設けることで、線状マーク５０の延びる方向とプレスシワ２４ｓの延びる方向を異ならせ、両者を混同して線状マーク５０を正確に読み取れなくなることを抑制し、線状マーク５０を確実に読み取ることができる。
又、線状マーク５０は、形状で認識するマーク（丸形や三角形）に比べ、読み取り精度が高い。

ここで、本実施形態では、線状マーク５０はプロテクタ２４の種別を表している。これは、同一形状であるが、異種の金属から形成される複数のプロテクタが存在し、ガスセンサに求められる耐熱性等に応じてプロテクタを使い分けているが、カメラによる画像認識では種別を認識できないため、線状マーク５０によって種別を画像認識するためである。
又、本実施形態では、線状マーク５０及び以下の位置合わせマーク６０はプレス刻印により設けている。これにより、線状マーク５０及び位置合わせマーク６０を明瞭に形成して読み取り易くすることができる。

又、本実施形態では、線状マーク５０の周方向の両外側に、プロテクタ２４の軸Ｏ方向に沿って延びて線状マーク５０よりも長い線状の読み取り時の位置合わせマーク６０が線状マーク５０と平行に合計２本設けられている。
これにより、線状マーク５０を読み取る際の位置合わせとして、線状マーク５０よりも長く読み取り易い位置合わせマーク６０を読み取れば良いので、線状マーク５０をさらに確実に読み取ることができる。
なお、位置合わせマーク６０をさらに読み取り易くするためには、位置合わせマーク６０が線状マーク５０よりもコントラストが強くなるよう、位置合わせマーク６０を線状マーク５０より太くしたり、線状マーク５０より凹みを深くするとよい。
位置合わせマーク６０は線状マーク５０の周方向の外側の少なくとも一方にあればよい。

又、図３に示すように、本実施形態では、線状マーク５０はプロテクタ２４の軸Ｏ方向に２段設けられ、各段５本で合計９本設けられている。
ここで、線状マーク５０の本数により、プロテクタの種別を表しているが、図３の左上の線状マーク５１を必ず表示し、図３の右下の線状マーク５０ｅは通常は表示しない。これにより、線状マーク５０の上下が非対称になるので、線状マーク５０を読み取る際の上下方向（軸Ｏ方向）が一定となり、読み取り精度が向上する。
なお、線状マーク５１から９本目の線状マーク５９までは、線状マーク５０ｅは表示せず、１０本目が必要となったときに線状マーク５０ｅを表示する。この場合、線状マーク５０の上下が対称になり、線状マーク５０を読み取る際の上下方向（軸Ｏ方向）が不明となるが、この場合は上下いずれの方向から見ても１０本の線状マーク５０が対称となるので、差支えない。

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、筒状部はプロテクタに限らず、例えば外筒であってもよい。又、筒状部の継ぎ目の有無は目視、又は、径方向に沿う断面の顕微鏡像で認識すればよい。なお、筒状部の「金属」は合金も含む。
線状マークが表す情報も上記に限定されず、例えばガスセンサ内部のセンサ素子の情報であってもよい。

１ガスセンサ
３０主体金具
２４筒状部（プロテクタ）
５０、５１〜５９、５０ｅ線状マーク
６０位置合わせマーク
Ｏ筒状部の軸（軸線）

Claims

軸線方向に延びるセンサ素子と、
前記センサ素子を保持する主体金具と、
前記主体金具の先端側又は後端側に固定され、前記センサ素子の後端部又は先端部を収容する金属からなる継ぎ目なしの筒状部と、を備えたガスセンサであって、
前記筒状部の外表面には、前記筒状部の周方向に離間すると共に、前記筒状部の軸方向に沿って延びて所定の情報を表す線状マークが１本以上設けられてなることを特徴とするガスセンサ。
前記筒状部は、前記主体金具の先端側に固定され、前記センサ素子の先端を収容する有底筒状のプロテクタであって、
前記情報は、前記プロテクタの種別を表すことを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
前記線状マークの周方向の外側に、前記筒状部の軸方向に沿って延びて前記線状マークよりも長い線状の読み取り時の位置合わせマークが前記線状マークと平行に設けられてな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。
軸線方向に延びるセンサ素子を保持する主体金具の先端側又は後端側に、前記センサ素子の後端部又は先端部を収容する金属からなる継ぎ目なしの筒状部を固定するガスセンサの製造方法であって、
前記筒状部の外表面に、前記筒状部の周方向に離間すると共に、前記筒状部の軸方向に沿って延びて所定の情報を表す線状マークを、プレス刻印により１本以上設けることを特徴とするガスセンサの製造方法。