JP7223635B2 - Gas sensor and method for manufacturing gas sensor - Google Patents
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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。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas sensor suitably used for detecting the gas concentration of a specific gas contained in combustion gas or exhaust gas of a combustor or an internal combustion engine, and a method of manufacturing the gas sensor.
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)。
2. Description of the Related Art Conventionally, gas sensors have been used to detect the concentration of specific components (such as oxygen) in exhaust gas from internal combustion engines. This gas sensor is constructed by assembling sensor elements extending in the axial direction, and since various performances vary slightly due to variations in the manufacturing of each sensor element, it is necessary to label each element with an identification label, read the identification label, and calibrate the sensor. there is
Also, when the sensor element is assembled to the gas sensor, the sensor element is housed in an external part and becomes invisible. Therefore, a technique of laser-marking an identification mark on the outer cylinder has been reported (see Patent Document 1).
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。
By the way, as an external part for housing the sensor element, a seamless cylindrical part made of metal such as an outer cylinder or a protector is used. As shown in FIG. 4, the seamless
Therefore, if a linear indication (for example, a bar code) 1200 extending along the radial direction of the
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a gas sensor having a linear mark that can be reliably read on the outer surface of a seamless cylindrical portion made of metal, and a method for manufacturing the gas sensor.
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、前記プロテクタが複数のガス取り入れ孔を有し、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、前記線状マークは、前記プロテクタのうち前記ガス取り入れ孔から軸線方向に離間した場所に設けられてなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the gas sensor of the present invention comprises a sensor element extending in an axial direction, a metal shell for holding the sensor element, a front end side or a rear end side of the metal shell, and a rear end of the sensor element. and a seamless tubular portion made of metal that accommodates an end portion or a tip portion, wherein the tubular portion is fixed to the tip side of the metal shell and accommodates the tip of the sensor element. The protector has a plurality of gas intake holes, and the outer surface of the tubular portion is spaced apart in the circumferential direction of the tubular portion and the At least one linear mark extending along the axial direction and representing predetermined information is provided , and the linear mark is provided at a location spaced from the gas intake hole in the protector in the axial direction. Characterized by
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。
A seamless metal cylindrical part is formed by pressing a plate material or extruding a metal material instead of bending a plate into a cylindrical shape and connecting it. wrinkles may occur.
Therefore, by providing linear marks on the outer surface of the cylindrical portion spaced apart in the circumferential direction of the cylindrical portion and extending along the axial direction of the cylindrical portion, the direction in which the linear marks extend and the wrinkles of the cylindrical portion are reduced. By making the directions in which the two extend in different directions, it is possible to prevent the linear marks from being confused and the linear marks from being read incorrectly, thereby reliably reading the linear marks.
本発明のガスセンサにおいて、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。
In the gas sensor of the present invention, the information may represent the type of the protector.
According to this gas sensor, the type of protector can be reliably identified using the linear mark.
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。
In the gas sensor of the present invention, the alignment mark for reading is a linear alignment mark that extends along the axial direction of the cylindrical portion and is longer than the linear mark on the outer side of the linear mark in the circumferential direction. may be provided in parallel with the
According to this gas sensor, alignment marks that are longer and easier to read than the linear marks can be read for alignment when reading the linear marks, so that the linear marks can be read more reliably.
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、前記プロテクタが複数のガス取り入れ孔を有し、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、前記プロテクタのうち前記ガス取り入れ孔から軸線方向に離間した場所にプレス刻印により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。
The gas sensor manufacturing method according to the present invention includes a seamless tubular shape made of metal for accommodating the rear end portion or the front end portion of the sensor element on the front end side or the rear end side of the metal shell holding the sensor element extending in the axial direction. The tubular part is a bottomed tubular protector that is fixed to the front end side of the metal shell and accommodates the front end of the sensor element, and the protector has a plurality of gas intake holes, and linear marks are formed on the outer surface of the cylindrical portion, spaced apart in the circumferential direction of the cylindrical portion and extending along the axial direction of the cylindrical portion to represent predetermined information. 1. One or more of the protectors are provided by press stamping at a location spaced from the gas intake hole in the axial direction of the protector .
According to this gas sensor manufacturing method, the linear mark can be clearly formed to facilitate reading.
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。 According to the present invention, it is possible to obtain a gas sensor having a linear mark that can be reliably read on the outer surface of a seamless cylindrical portion made of metal.
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。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a perspective view of a gas sensor (oxygen sensor) 1 according to an embodiment of the invention.
As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 has therein a plate-shaped sensor element (not shown) extending in the direction of the axis O, and has a cylindrical metal shell that holds the sensor element inserted therein. 30, a bottomed
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。
The
A
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。
On the other hand, the front end side of the
Furthermore, the outer surface of the
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。
Next, the
Here, the
Accordingly,
Further, the
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。
Here, in this embodiment, the
Further, in this embodiment, the
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。
Further, in the present embodiment,
As a result, when reading the
In order to make the
The
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。
Further, as shown in FIG. 3, in this embodiment, the
Here, the protector type is represented by the number of
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、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。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to, for example, a NOx sensor (NOx sensor element) that detects the NOx concentration in the gas to be measured, an HC sensor (HC sensor element) that detects the HC concentration, and the like. You may
Further, the cylindrical portion is not limited to the protector, and may be, for example, an outer cylinder. Further, the presence or absence of joints in the cylindrical portion may be recognized visually or by a microscopic image of a cross section along the radial direction. In addition, the "metal" of the cylindrical portion also includes an alloy.
The information represented by the linear mark is also not limited to the above, and may be, for example, information of the sensor element inside the gas sensor.
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)
Reference Signs List 1
50, 51 to 59,
Claims (4)
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、前記プロテクタが複数のガス取り入れ孔を有し、
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、
前記線状マークは、前記プロテクタのうち前記ガス取り入れ孔から軸線方向に離間した場所に設けられてなることを特徴とするガスセンサ。 an axially extending sensor element;
a metal shell that holds the sensor element;
a seamless cylindrical portion fixed to the front end side or the rear end side of the metal shell and made of a metal for accommodating the rear end portion or the front end portion of the sensor element, the gas sensor comprising:
The cylindrical portion is a bottomed cylindrical protector that is fixed to the front end side of the metal shell and accommodates the front end of the sensor element, the protector having a plurality of gas intake holes,
On the outer surface of the cylindrical portion, one or more linear marks are provided that are spaced apart in the circumferential direction of the cylindrical portion and extend along the axial direction of the cylindrical portion to represent predetermined information,
The gas sensor according to claim 1, wherein the linear mark is provided on the protector at a location spaced from the gas intake hole in the axial direction .
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、前記プロテクタが複数のガス取り入れ孔を有し、
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、前記プロテクタのうち前記ガス取り入れ孔から軸線方向に離間した場所にプレス刻印により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。 A method for manufacturing a gas sensor in which a seamless cylindrical portion made of metal for accommodating the rear end portion or the front end portion of the sensor element is fixed to the front end side or the rear end side of the metal shell holding the sensor element extending in the axial direction. There is
The cylindrical portion is a bottomed cylindrical protector that is fixed to the front end side of the metal shell and accommodates the front end of the sensor element, the protector having a plurality of gas intake holes,
Linear marks are formed on the outer surface of the cylindrical portion of the protector and are spaced apart in the circumferential direction of the cylindrical portion and extend along the axial direction of the cylindrical portion to represent predetermined information. A method for manufacturing a gas sensor, characterized in that one or more holes are provided by press stamping at a location spaced apart from the hole in the axial direction .
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