(57)【要約】【課題】センサ素子の表面に複数の刻線から構成される表示部を設けた場合に、センサ素子の破損を抑制したセンサ素子、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Ｏ方向に延びる長尺板状のセンサ素子１００であって、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４０が形成されており、表示部は、軸線方向に沿うと共に、互いに離間する複数の刻線ＭＬから構成されてなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる長尺板状のセンサ素子であって、
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が形成されており、
前記表示部は、前記軸線方向に沿うと共に、互いに離間する複数の刻線から構成されてなることを特徴とするセンサ素子。
【請求項２】
請求項１記載のセンサ素子を主体金具の内側に組み付けてなるガスセンサ。
【請求項３】
軸線方向に延びる長尺板状のセンサ素子を備えたガスセンサの製造方法であって、
前記センサ素子の表面に、前記軸線方向に沿う方向にレーザ光を走査させ、互いに離間する複数の刻線から構成された前記センサ素子に関する情報を含む表示部を形成するレーザ刻印工程と、
前記センサ素子の前記表示部が筒状の主体金具の先端側又は後端側に突出するよう、前記センサ素子を前記主体金具の内側に組み付ける組付け工程と、を有することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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センサ素子、ガスセンサ、及びガスセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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センサ素子を備えたガスセンサが用いられている。このセンサ素子は、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を備え、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検出している。
ところで、個々のセンサ素子ごとの個体差によりセンサ特性も若干変動する。このため、個々のセンサ素子ごとにセンサ特性を測定しておき、そのセンサ情報をガスセンサ本体（金属製の外筒）上にレーザマーキングする技術が開発されている（特許文献１参照）。そして、センサ素子を組み上げたガスセンサに制御装置（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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１２４０５号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガスセンサに組み付ける前のセンサ素子の段階でも、そのセンサ情報を管理したいという要望があり、この場合にはセンサ素子に直接レーザ等でマーキングする必要がある。
そこで、図４に示すように、センサ素子１０００の表面をレーザ等で走査して削り、複数の刻線ＭＬを設けてマーキング部２００を形成する。ここで、刻線ＭＬで素子の厚みが薄くなるので、レーザの走査方向（刻線ＭＬの延びる方向）が幅方向に沿っていると、センサ素子１０００の軸線Ｏ方向に撓むような応力が掛かった際に、刻線ＭＬが切欠き（ノッチ）となって破断の起点となり、センサ素子１０００が幅方向の線Ｂに沿って破断することが判明した。
そこで、本発明は、センサ素子の表面に複数の刻線から構成される表示部を設けた場合に、センサ素子の破損を抑制したセンサ素子、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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明のセンサ素子は、軸線方向に延びる長尺板状のセンサ素子であって、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が形成されており、前記表示部は、前記軸線方向に沿うと共に、互いに離間する複数の刻線から構成されてなることを特徴とする。
【０００６】
このセンサ素子によれば、組み付け時等に、長尺板状のセンサ素子に軸線方向に撓むような応力が掛かっても、刻線の延びる方向が応力の掛かる方向に沿うので、刻線が切欠き（ノッチ）となって破断の起点となることが抑制され、センサ素子が破断することを抑制できる。なお、センサ素子は幅方向には短寸であるので、幅方向に撓む応力が掛かっても過大とならず、刻線が軸線方向に沿っていても破断に至り難い。
【０００７】
本発明のガスセンサは、前記センサ素子を主体金具の内側に組み付けてなる。
このガスセンサによれば、組み付け時にセンサ素子に応力が掛かったときにもセンサ素子の破損を抑制することができる。
【０００８】
本発明のガスセンサの製造方法は、軸線方向に延びる長尺板状のセンサ素子を備えたガスセンサの製造方法であって、前記センサ素子の表面に、前記軸線方向に沿う方向にレーザ光を走査させ、互いに離間する複数の刻線から構成された前記センサ素子に関する情報を含む表示部を形成するレーザ刻印工程と、前記センサ素子の前記表示部が筒状の主体金具の先端側又は後端側に突出するよう、前記センサ素子を前記主体金具の内側に組み付ける組付け工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
このガスセンサの製造方法によれば、主体金具の先端側又は後端側にセンサ素子の表示部が突出するので、主体金具にセンサ素子を組み付けた状態で、この表示部を読み取って個々のセンサ素子のセンサ情報を管理することができる。
【００１０】
この発明によれば、センサ素子の表面に複数の刻線から構成される表示部を設けた場合に、センサ素子の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るセンサ素子の外観図である。
【図２】センサ素子を主体金具に組み付ける態様を示す部分断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るセンサ素子を備えたガスセンサの軸線方向に沿う断面図である。
【図４】従来のセンサ素子にマーキングした状態を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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センサ素子１００の外観図、図２はセンサ素子１００を主体金具３０に組み付ける態様を示す部分断面図、図３はセンサ素子１００を備えたガスセンサ（酸素センサ）１の軸線Ｏ方向に沿う断面図、である。
【００１３】
図１に示すように、センサ素子１００は、軸線Ｏ方向に延びる長尺板状をなし、素子本体となる固体電解質体と、固体電解質体に配置された一対の電極（図示せず）とを有するセルを１又は複数有する検知部１００ａを先端側に備え、電極パッド１２１を後端側の主面に備えている。なお、電極パッド１２１は合計５個設けられているが、図１ではそのうち２個が表示され、図示しない他の３個は図１の裏面に設けられている。
【００１４】
センサ素子１００の電極パッド１２１よりも先端側で軸線Ｏ方向中央より後端側の表面には、センサ素子１００に関する情報を含む表示部４０が形成されている。表示部４０は、軸線Ｏ方向に沿って互いに離間する複数の刻線ＭＬから構成されてなる。
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、これらが刻線ＭＬによって表現される。又、刻線ＭＬの形成は、例えば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。
【００１５】
例えば、レーザ刻印の場合、レーザ光を所定の走査方向に走査してセンサ素子１００の表面を削り、走査方向に延びる刻線ＭＬを１本ずつ形成する。次に走査方向に直交する方向に離間した位置から、同様にレーザ光を走査方向に走査して順次複数の刻線ＭＬを形成してゆく。
本実施形態では、各刻線ＭＬの延びる方向（つまり、本例ではレーザの走査方向）が軸線Ｏ方向に沿うようにする。
これにより、組み付け時等に、長尺板状のセンサ素子１００に軸線Ｏ方向に撓むような応力が掛かっても、刻線ＭＬの延びる方向が応力の掛かる方向に沿うので、刻線ＭＬが切欠き（ノッチ）となって破断の起点となることが抑制され、センサ素子１００が破断することを抑制できる。なお、センサ素子１００は幅方向には短寸であるので、幅方向に撓む応力が掛かっても過大とならず、刻線ＭＬが軸線Ｏ方向に沿っていても破断に至り難い。
【００１６】
ここで、「刻線ＭＬが軸線Ｏ方向に沿う」とは、図１に示すように刻線ＭＬの延びる方向が軸線Ｏとなす角θが４５度未満であることをいい、好ましくはθが３０度未満である。レーザ刻印時のレーザ光の走査方向は必ずしも軸線Ｏ方向に完全に平行とは限らず、製造上の誤差や公差等があるからである。
【００１７】
次に、本発明の実施形態に係るガスセンサ１の製造方法について説明する。
まず、上記したように、センサ素子１００の表面に、軸線Ｏ方向に沿う方向にレーザ光を走査させ、互いに離間する複数の刻線ＭＬから構成された表示部４０を形成する（レーザ刻印工程）。
次に、図２に示すように、センサ素子１００の表示部４０が筒状の主体金具３０の後端側に突出するよう、センサ素子１００を主体金具３０の内側に組み付け、センサ中間品１ｘを製造する（組付け工程）。
そして、主体金具３０の後端側に露出した表示部４０をＣＣＤカメラ５００等で読み取ることで、センサ素子１００のセンサ情報を管理することができる。又、センサ中間品１ｘを組み上げたガスセンサ１にコントローラを接続する際に、表示部４を読み取った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。
【００１８】
次に、図３を参照して、センサ中間品１ｘを組み上げたガスセンサ１の構成について説明する。
図３に示すように、ガスセンサ１は、センサ素子１００、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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（図１参照）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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
表示部の形成方法は、レーザ刻印に限定されない。
又、組付け工程にて、センサ素子の表示部が主体金具の先端側に突出するように組み付けてもよい。この場合、表示部をセンサ素子の先端側に形成し、組付けたセンサ中間品の主体金具の先端側に突出した表示を読み取ってセンサ情報を管理すればよい。その後、センサ素子の先端側を覆うようにプロテクタを取付け、ガスセンサを製造することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１      ガスセンサ
３０      主体金具
４０      表示部
１００      センサ素子
Ｏ      軸線
ＭＬ      刻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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