(57)【要約】【課題】ガスセンサ素子の所定部位にスラリー膜を均一かつ高い寸法精度で設けることができるガスセンサ素子の製造方法及びガスセンサ素子の製造装置を提供する。【解決手段】無機粒子が分散してなるスラリー１０を攪拌しながらオーバーフローさせた状態で、該スラリーにガスセンサ素子５０を浸漬し、該ガスセンサ素子の所定部位にスラリー膜５１を形成するガスセンサ素子の製造方法において、スラリーに振動を加えながらガスセンサ素子を浸漬す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】
無機粒子が分散してなるスラリーを攪拌しながらオーバーフローさせた状態で、該スラリーにガスセンサ素子を浸漬し、該ガスセンサ素子の所定部位にスラリー膜を形成するガスセンサ素子の製造方法において、
前記スラリーに振動を加えながら前記ガスセンサ素子を浸漬することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
【請求項２】
前記スラリーに加える前記振動の周波数を２００〜６５０Ｈｚとする請求項１記載のガスセンサ素子の製造方法。
【請求項３】
無機粒子が分散してなるスラリーを貯留するディップ槽と、
前記ディップ槽の内部の前記スラリーを攪拌する攪拌手段と、
前記ディップ槽からオーバーフローした前記スラリーを収容する受け槽と、を備え、
前記ディップ槽の前記スラリーにガスセンサ素子を浸漬し、該ガスセンサ素子の所定部位にスラリー膜を形成するガスセンサ素子の製造装置において、
前記ディップ槽又は前記受け槽を振動させ、前記ディップ槽の内部の前記スラリーに振動を加える加振手段をさらに備えたことを特徴とするガスセンサ素子の製造装置。
【請求項４】
前記加振手段の振動の周波数を２００〜６５０Ｈｚとする請求項３記載のガスセンサ素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼制御等に用いられるガスセンサ素子の製造方法及びガスセンサ素子の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の内燃機関の排気管等に取り付けられて使用され、排気ガス中の特定ガス（例えばＮＯｘ（窒素酸化物）や酸素など）の濃度を検出するガスセンサ素子を備えるガスセンサが知られている。このようなガスセンサでは、ガスセンサ素子は酸素イオン導電性の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セルを備えており、このセルにて被検出ガス中の酸素濃度に応じた起電力を測定している。そして、ガスセンサ素子を被水や被検出ガス中のスス等から保護するため、ガスセンサ素子の先端の検出部の外表面を、多孔質層からなる保護層で覆うことも行われている。
【０００３】
この保護層は、セラミック粒子を分散させたスラリーにガスセンサ素子を浸漬し、ガスセンサ素子の先端部位にスラリー膜を形成した後、焼成して製造することができる。
ところで、スラリー中のセラミック粒子は沈降し易く、スラリーの濃度が不均一となってスラリー膜の状態もばらつき易い。この場合，多孔質層としての保護層の性能や特性がガスセンサ素子毎に異なり、ガスセンサ素子の性能がばらついてしまう。
そこで、図２に示すように、スラリー１０を満たしてガスセンサ素子５０を浸漬するためのディップ槽２００と、ディップ槽からオーバーフローしたスラリーの粘度を調整する粘度調整槽２０２を設け、両者の間でスラリーを強制循環させることで、スラリーを均一にする技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２３４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図２に示すように、ディップ槽２００からスラリー１０がオーバーフローした際、スラリー１０中のセラミック粒子等の固形分がディップ槽２００の周囲に堆積して膜Ｍを形成すると共に、膜Ｍ付近でのオーバーフローを妨げ、膜Ｍのない部位で矢印に示す流れＦのようにオーバーフローするので、オーバーフローの流れＦに脈動を生じさせることが判明した。
そして、膜Ｍの近傍ではスラリー１０が攪拌（循環）しないので、固形分が沈降してスラリー１０の濃度が薄くなる。このため、膜Ｍの近傍にガスセンサ素子５０を浸漬すると、スラリー膜の厚みも薄くなってしまう。
又、オーバーフローの流れＦが脈動すると、スラリー１０の液面（水位）が変動し、ガスセンサ素子５０の先端の浸漬深さ、ひいてはスラリー膜の形成長さ（寸法）が変化してしまう。
すなわち、本発明は、ガスセンサ素子の所定部位にスラリー膜を均一かつ高い寸法精度で設けることができるガスセンサ素子の製造方法及びガスセンサ素子の製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガスセンサ素子の製造方法は、無機粒子が分散してなるスラリーを攪拌しながらオーバーフローさせた状態で、該スラリーにガスセンサ素子を浸漬し、該ガスセンサ素子の所定部位にスラリー膜を形成するガスセンサ素子の製造方法において、前記スラリーに振動を加えながら前記ガスセンサ素子を浸漬することを特徴とする。
【０００７】
スラリー中の無機粒子の固形分は堆積して膜を形成し、膜付近でスラリーの濃度が薄くなると共に、オーバーフローを妨げ、オーバーフローの流れに脈動を生じさせることがある。そこで、このガスセンサ素子の製造方法によれば、スラリーに膜が発生しても振動ですぐに破壊されるので、オーバーフローを妨げず、オーバーフローの流れに脈動を生じさせることを抑制できる。
このため、膜の形成に起因してスラリーの濃度が不均一になることが抑制され、スラリー膜の厚みを均一にすることができる。又、オーバーフローの流れが脈動しないので、スラリーの液面（水位）の変動が少なく、ガスセンサ素子の先端の浸漬深さ、ひいてはスラリー膜の形成長さ（寸法）を一定とし、スラリー膜を高い寸法精度で設けることができる。
【０００８】
前記スラリーに加える前記振動の周波数を２００〜６５０Ｈｚとするとよい。
このガスセンサ素子の製造方法によれば、スラリーに発生した膜を特定周波数の振動でより確実に破壊できる。
【０００９】
本発明のガスセンサ素子の製造装置は、無機粒子が分散してなるスラリーを貯留するディップ槽と、前記ディップ槽の内部の前記スラリーを攪拌する攪拌手段と、前記ディップ槽からオーバーフローした前記スラリーを収容する受け槽と、を備え、前記ディップ槽の前記スラリーにガスセンサ素子を浸漬し、該ガスセンサ素子の所定部位にスラリー膜を形成するガスセンサ素子の製造装置において、前記ディップ槽又は前記受け槽を振動させ、前記ディップ槽の内部の前記スラリーに振動を加える加振手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１０】
スラリー中の無機粒子の固形分は堆積して膜を形成し、膜付近でスラリーの濃度が薄くなると共に、オーバーフローを妨げ、オーバーフローの流れに脈動を生じさせることがある。そこで、このガスセンサ素子の製造装置によれば、スラリーに膜が発生しても振動ですぐに破壊されるので、オーバーフローを妨げず、オーバーフローの流れに脈動を生じさせることを抑制できる。
このため、膜の形成に起因してスラリーの濃度が不均一になることが抑制され、スラリー膜の厚みを均一にすることができる。又、オーバーフローの流れが脈動しないので、スラリーの液面（水位）の変動が少なく、ガスセンサ素子の先端の浸漬深さ、ひいてはスラリー膜の形成長さ（寸法）を一定とし、スラリー膜を高い寸法精度で設けることができる。
【００１１】
前記スラリーに加える前記振動の周波数を２００〜６５０Ｈｚとするとよい。
このガスセンサ素子の製造装置によれば、スラリーに発生した膜を特定周波数の振動でより確実に破壊できる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ガスセンサ素子の所定部位にスラリー膜を均一かつ高い寸法精度で設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るガスセンサ素子の製造装置の構成を説明する図である。
【図２】従来のガスセンサ素子の製造装置において、スラリー中に膜が形成される状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１を参照し、本発明の実施形態に係るガスセンサ素子の製造方法及びガスセンサ素子の製造装置について説明する。
図１はガスセンサ素子の製造装置１００の構成を示す図である。
ガスセンサ素子の製造装置１００は、上面が開口するカップ状をなしてスラリー１０を貯留するディップ槽２０と、ディップ槽２０を囲むようにディップ槽２０の外側に配置される受け槽２２と、ディップ槽２０を受け槽２２に固定するブランケット２４と、スラリー１０を攪拌する循環ポンプ（攪拌手段）２６と、ディップ槽２０及び受け槽２２と循環ポンプ２６との間のスラリー１０の流路２８と、振動を発生するエアバイブレータ（加振手段）３０と、エアバイブレータ３０の振動を受け槽２２に伝えるロッド３１と、を備える。
【００１５】
スラリー１０は、ディップ槽２０の上端から矢印に示す流れＦに示すようにオーバーフローし、ディップ槽２０の周囲を囲む受け槽２２に収容される。
受け槽２２のスラリー１０は、流路２８を介して循環ポンプ２６によってディップ槽２０の底部に強制循環させられ、この流れによってスラリー１０を攪拌し、スラリー中の無機粒子（セラミック粒子等）を沈降させずにスラリーの濃度を均一に保っている。
そして、ディップ槽２０のスラリー１０に、筒状のガスセンサ素子５０の先端を所定の深さまで浸漬し、スラリー膜５１を形成する。そして、スラリー膜５１を乾燥させた後、全体を焼成することで、多孔質層を形成させたガスセンサ素子５０を製造することができる。
なお、通常は、１つのディップ槽２０に１つのガスセンサ素子５０を浸漬する。
【００１６】
ここで、エアバイブレータ３０により受け槽２２を振動させると、ブランケット２４を介してディップ槽２０の内部のスラリー１０に振動が伝わる。これにより、ディップ槽２０からスラリー１０がオーバーフローした際、スラリー１０中のセラミック粒子等の固形分がディップ槽２０の周囲に堆積して膜Ｍが発生しても振動ですぐに破壊されるので、オーバーフローを妨げず、オーバーフローの流れＦに脈動を生じさせることを抑制できる。
このため、膜Ｍの形成に起因してスラリー１０の濃度が不均一になることが抑制され、スラリー膜５１の厚みを均一にすることができる。
又、オーバーフローの流れＦが脈動しないので、スラリー１０の液面（水位）の変動が少なく、ガスセンサ素子５０の先端の浸漬深さ、ひいてはスラリー膜の形成長さ（寸法）を一定とし、スラリー膜を高い寸法精度で設けることができる。
【００１７】
スラリー１０としては、セラミック粒子等の無機粒子が分散したものを用いることできる。セラミック粒子としては、金属を担持したものであってもよい。
スラリー膜５１は１層でも多層でもよく、多層の場合、各層のスラリー膜の組成や厚みは異なっていてもよい。
エアバイブレータ３０は、エアーによりピストンやタービン等を回転させたり、スチールボール等を回転させて振動を発生させるものであり、例えば、Ｆｉｎｄｅｖａｓ社製のケーシリーズが挙げられる。
【００１８】
スラリー１０に加える振動の周波数を２００〜６５０Ｈｚとすることが好ましい。
振動の周波数が２００Ｈｚ未満であると、スラリー１０中に発生した膜Ｍを十分に破壊できずに膜Ｍが成長し、オーバーフローの流れＦに脈動を生じさせることがある。
振動の周波数が６５０Ｈｚを超えると、膜Ｍの破壊効果が飽和することや、製造装置１００における溶接箇所の溶接等が割れるような不具合が発生することがある。
【００１９】
本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
ガスセンサ素子５０としては、上記したように有底筒状の固体電解質体の内面及び外面にそれぞれ内側電極及び外側電極を有する筒状素子の他、板状の固体電解質体に１対の電極を有する板状素子でもよい。
スラリー膜５１を乾燥させた後、焼成して得られる多孔質層は、保護層としての機能に限られず、例えば多孔質層に被検出ガス中の特定ガス成分と反応する触媒機能を持たせてもよい。
【００２０】
加振手段としては、上記したエアバイブレータに限られず、振動を発生するものであればよい。例えば、水平に振動するテーブルを備えた振動装置を用い、そのテーブルにガスセンサ素子の製造装置１００の全体を載置し、ディップ槽２０を振動させてもよい。
又、図１において、ロッド３１をディップ槽２０に直接接続し、ディップ槽２０を直接振動させてもよい。
【符号の説明】
【００２１】
１０    スラリー
２０    ディップ槽
２２    受け槽
２６    攪拌手段
３０    加振手段
５０    ガスセンサ素子
５１    スラリー膜
１００    ガスセンサ素子の製造装置
【図１】
2017161342.tif 000003
【図２】
2017161342.tif 000004