特許 6576876 ガスセンサ素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6576876

(24)【登録日】2019年8月30日

(45)【発行日】2019年9月18日

(54)【発明の名称】ガスセンサ素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20190909BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/409 100

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-93794(P2016-93794)

(22)【出願日】2016年5月9日

(65)【公開番号】特開2017-203634(P2017-203634A)

(43)【公開日】2017年11月16日

【審査請求日】2018年9月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113022

【弁理士】

【氏名又は名称】赤尾 謙一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100110249

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 昭

(74)【代理人】

【識別番号】100116090

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 和彦

(72)【発明者】

【氏名】石川 孝典

(72)【発明者】

【氏名】山内 和也

【審査官】 黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】 特開2018-54547（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2012-163532（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2002-131277（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2011-220819（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平6-43105（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／２６−２７／４９

Ｃ０４Ｂ ３３／３０

Ｂ６５Ｇ ４７／００−４７／３２

Ｂ６５Ｇ ４７／６４−４７／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に延びるガスセンサ素子を無限軌道搬送路の上方における所定の供給位置から供給することによって、該無限軌道搬送路上の前記供給位置に配置される上面視円形の柱部を有する保持部の上に前記ガスセンサ素子を設置し、前記無限軌道搬送路上で前記ガスセンサ素子を前記保持部毎搬送し、該無限軌道搬送路の所定の位置に配置された処理部で前記ガスセンサ素子に所定の処理を施すガスセンサ素子の製造方法において、
前記無限軌道搬送路は、対向する１対の直線状搬送路と、対向する１対の円弧状搬送路とを無端に繋ぐと共に、前記円弧状搬送路の内周に沿った円弧状ガイドを備え、
前記供給位置をいずれかの前記円弧状搬送路とし、前記処理部を前記供給位置の下流に繋がる前記直線状搬送路を含むように配置すると共に、
前記柱部の中心に係合部を備え、前記ガスセンサ素子の一端側に該係合部を係合させて前記ガスセンサ素子を前記保持部に設置し、
前記円弧状ガイドに前記柱部を接しさせて、前記円弧状ガイドの外周と前記柱部の外周との２つの接線のなす角をθとしたとき、
二股に分岐した分岐部を有し、該分岐部の開き角度φがθ未満である押し付け治具にて、該分岐部の内面に前記柱部を収容しながら前記円弧状ガイドに前記柱部を押圧し、前記保持部を前記供給位置に配置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】

前記分岐部の先端に、前記開き角度φの２等分線に平行に延びるストレート部が設けられている請求項１記載のガスセンサ素子の製造方法。

【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。
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（特許文献１）。

【0003】

上記保護層は、例えば図５に示すようにして形成することができる。
まず、筒状（コップ型）のガスセンサ素子５０の後端部を治具３０２にて把持し、スラリーを貯留したディップ槽３００にガスセンサ素子５０の先端部を浸漬してスラリー膜を形成する。次に、ガスセンサ素子５０の先端が上を向き、後端の開口部が下を向くよう、治具３０２の上下を反転し、焼成炉１００へ移動する。
焼成炉１００は、長円状のトラックを有するコンベア（無限軌道搬送路）１０２と、コンベア１０２の内周に沿って立設する長円状のガイド１０４と、コンベア１０２の所定部位を覆って内部を加熱する炉体１０６と、コンベア１０２上を搬送する複数の保持部１１０と、保持部１１０をコンベア１０２上の所定位置に配置する押し付け治具２２０と、を備えている。
保持部１１０は、略矩形のベース１１２と、ベース１１２上に載置された上面視円形の円柱部１１４と、円柱部１１４の中心から上方に突出したピン１１０ｐとを有している。そして、ガスセンサ素子５０の開口部にピン１１０ｐを挿入して保持することで、個々のガスセンサ素子５０を保持部１１０に設置するようになっている。

【0004】

ガスセンサ素子５０は、自身の開口部が下を向いた状態で、コンベア１０２上の供給位置Ｐから順次供給され、供給位置Ｐのコンベア１０２上に配置された保持部１１０上（のピン１１０ｐ）に設置された後、保持部１１０毎コンベア１０２上を炉体１０６の内部へ搬送され、スラリー膜を焼成する。その後、ガスセンサ素子５０は、炉体１０６の外部の搬出位置Ｑで焼成炉１００の系外へ搬出され、次工程へ移動する。ガスセンサ素子５０を取り出された空の保持部１１０は、順次供給位置Ｐへ戻る。
ここで、保持部１１０上にガスセンサ素子５０を設置する際、保持部１１０（のピン１１０ｐ）が丁度供給位置Ｐに配置されるよう、押し付け治具２２０にて個々の保持部１１０の円柱部１１４をガイド１０４に接するように押圧し、位置決めする。これは、円柱部１１４上のピン１１０ｐが供給位置Ｐに対してずれて配置されると、ピン１１０ｐがガスセンサ素子５０の開口部に合わずにガスセンサ素子５０の縁や内面に接触し、ガスセンサ素子５０が破損したり、開口部の内面に形成された電極が削れるおそれがあるからである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【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】

【0006】

ところで、焼成炉１００の炉体１０６へガスセンサ素子５０を搬送する際には、昇温速度や加熱パターンを正確に制御するため、コンベア１０２が直線状であることが好ましい。従って、ガスセンサ素子の製造ラインのスペースに余裕がある場合には、コンベア１０２全体を直線状にし、コンベア１０２の一端側からガスセンサ素子５０を供給すればよい。
一方、製造ラインのスペースに余裕が無い場合には、上述のようにコンベア１０２を長円状のトラックにして無端に繋がざるを得ず、そのうち、図６に示す直線状搬送路１０２Ｌを炉体１０６への導入部分に割り当てる必要がある。この場合、ガスセンサ素子５０を供給する供給位置Ｐは、上述のように直線状搬送路１０２Ｌの上流側の円弧状搬送路１０２ｃとなる。

【0007】

ここで、図６に示すように、押し付け治具２２０は、二股に分岐した（Ｙ字状の）分岐部２２２を有している。そして、分岐部２２２の内面に円柱部１１４を収容しながら、分岐部２２２の中心線（分岐部２２２の開き角度の２等分線）ＬＢが供給位置Ｐに一致するよう、ガイド１０４の円弧状部位に円柱部１１４を押圧し、供給位置Ｐに位置決めする。
しかしながら、図７に示すように、押し付け治具２２０で円柱部１１４を押圧した際、円柱部１１４が中心線ＬＢ（供給位置Ｐ）とずれた位置で分岐部２２２の内面に保持されたまま位置決めされ、この状態でガスセンサ素子５０が設置されることがある。この場合、上述のようにガスセンサ素子５０が破損したり、開口部の内面に形成された電極が削れてしまうので、生産性や歩留りが低下するという問題がある。
これは、供給位置Ｐが円弧状搬送路１０２ｃであると、直線に比べて不安定な円弧状のガイド１０４に円柱部１１４を押圧することになるため、ガイド１０４上で円柱部１１４がずれ易くなるためと考えられる。

【0008】

すなわち、本発明は、ガスセンサ素子を保持して搬送する保持部を、無限軌道搬送路上の所定部位に高い精度で位置決めして配置することができるガスセンサ素子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】

【0009】

本発明のガスセンサ素子の製造方法は、軸線方向に延びるガスセンサ素子を無限軌道搬送路の上方における所定の供給位置から供給することによって、該無限軌道搬送路上の前記供給位置に配置される上面視円形の柱部を有する保持部の上に前記ガスセンサ素子を設置し、前記無限軌道搬送路上で前記ガスセンサ素子を前記保持部毎搬送し、該無限軌道搬送路の所定の位置に配置された処理部で前記ガスセンサ素子に所定の処理を施すガスセンサ素子の製造方法において、前記無限軌道搬送路は、対向する１対の直線状搬送路と、対向する１対の円弧状搬送路とを無端に繋ぐと共に、前記円弧状搬送路の内周に沿った円弧状ガイドを備え、
前記供給位置をいずれかの前記円弧状搬送路とし、前記処理部を前記供給位置の下流に繋がる前記直線状搬送路を含むように配置すると共に、前記柱部の中心に係合部を備え、前記ガスセンサ素子の一端側に該係合部を係合させて前記ガスセンサ素子を前記保持部に設置し、前記円弧状ガイドに前記柱部を接しさせて、前記円弧状ガイドの外周と前記柱部の外周との２つの接線のなす角をθとしたとき、二股に分岐した分岐部を有し、該分岐部の開き角度φがθ未満である押し付け治具にて、該分岐部の内面に前記柱部を収容しながら前記円弧状ガイドに前記柱部を押圧し、前記保持部を前記供給位置に配置することを特徴とする。

【0010】

このガスセンサ素子の製造方法によれば、分岐部の開き角度φが角θ未満であるため、押し付け治具の押圧力のうち押圧方向の分力が、その垂直方向の分力に比べて相対的に大きくなる。このため、柱部が分岐部の内面で供給位置に対して押圧方向とは垂直な方向へずれるように働く力が小さくなる一方、柱部を押し付ける力が相対的に大きくなる。その結果、柱部、ひいては保持部が供給位置からずれることを抑制し、保持部を供給位置へ高い精度で位置決めして配置することができる。

【0011】

本発明のガスセンサ素子の製造方法において、前記分岐部の先端に、前記開き角度φの２等分線に平行に延びるストレート部が設けられていてもよい。
このガスセンサ素子の製造方法によれば、両ストレート部がガイドとなって柱部が分岐部の内面に導入されると共に、柱部は両ストレート部の間で保持されるので、柱部が供給位置に対して押圧方向とは垂直な方向へずれて位置決めされることをさらに抑制できる。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、ガスセンサ素子を保持して搬送する保持部を、無限軌道搬送路上の所定部位に高い精度で位置決めして配置することができる。

【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方法に用いる押し付け治具の構成の一例を説明する上面図である。

【図2】円弧状ガイドの外周と円柱部の外周との２つの接線のなす角θを示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係るガスセンサ素子の製造方法において、押し付け治具による保持部の位置決めを示す図である。

【図4】押し付け治具により円柱部に掛かる押圧力を示す模式図である。

【図5】ガスセンサ素子の焼成炉を含む製造ラインの一例を説明する図である。

【図6】図５の焼成炉の上面図である。

【図7】従来の押し付け治具を用いたときの保持部の位置ずれを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図１〜図４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について説明する。なお、本発明の実施形態に係るガスセンサ素子の製造方法は、押し付け治具２０が異なること以外は、従来のガスセンサ素子の製造方法と同様であるので、従来のガスセンサ素子の製造方法を説明するために用いた上述の図５、図６を引用する。図５に示した炉体１０６、ピン１１０ｐがそれぞれ特許請求の範囲の「処理部」、「係合部」に相当する。
図１は押し付け治具２０の構成の一例を説明する上面図、図２は円弧状ガイド１０４の外周と円柱部１１４の外周との２つの接線ｔ１、ｔ２のなす角θを示す図である。

【0015】

図１に示すように、押し付け治具２０は、二股に分岐した（Ｙ字状の）分岐部２２を有している。そして、分岐部２２の内面に円柱部１１４を収容しながら、分岐部２２の中心線（分岐部２２の開き角度φの２等分線）ＬＢに沿って円柱部１１４を押圧する。
又、各分岐部２２の先端に、２等分線ＬＢに平行に延びるストレート部２２ｓがそれぞれ設けられ、各ストレート部２２ｓの先端側は外側に向かって互いにテーパ状に拡径する面取り部２２ｅを形成している。さらに、面取り部２２ｅの先端側は２等分線ＬＢに垂直な水平部となっている。なお、ストレート部２２ｓの間隔Ｄは、円柱部１１４の直径より若干大きくなっている。
ここで、図２に示すように、ガイド１０４の円弧状部位（特許請求の範囲の「円弧状ガイド」に相当）に円柱部１１４を接しさせたとき、円弧状ガイド１０４の外周と円柱部１１４の外周との２つの接線ｔ１、ｔ２のなす角をθとする。そして、押し付け治具２０の開き角度φをθ未満に規定する。開き角度φを９０度以下とすると好ましい。

【0016】

そして、図３に示すように、分岐部２２の内面に円柱部１１４を収容しながら、２等分線ＬＢが供給位置Ｐに一致するよう、円弧状ガイド１０４に円柱部１１４を押圧し、供給位置Ｐに位置決めする。
ここで、図４に示すように、２等分線ＬＢに沿って押し付け治具２０により円柱部１１４を押圧力Ｆで押圧したとき、押圧力Ｆの分岐部２２に沿った分力がそれぞれＦ１、Ｆ２となる。そして、Ｆ１（Ｆ２）の２等分線ＬＢ方向（押圧方向）及びその垂直方向の分力がそれぞれＦｙ，Ｆｘ１となる。

【0017】

本発明では、分岐部２２の開き角度φはθ未満であり、Ｆｘ１に比べて相対的にＦｙが大きくなる。特に、φ≦９０度の場合、Ｆｘ１≦Ｆｙとなる。このため、円柱部１１４が分岐部２２の内面で供給位置Ｐに対してＦｘ１方向へずれるように働く力Ｆｘ１が小さくなる一方、力Ｆｙによって円柱部１１４を押圧方向に押し付ける力が相対的に大きくなる。その結果、円柱部１１４、ひいては保持部１１０が供給位置Ｐに対してずれることを抑制し、保持部１１０を供給位置Ｐへ高い精度で位置決めして配置することができる。
一方、従来の分岐部２２２のようにθに比べて開き角度が大きくなると、Ｆｙに比べて相対的にＦｘ２が大きくなり、円柱部１１４が分岐部２２の内面で供給位置Ｐに対してＦｘ１方向へずれる力が強くなる。そのため、図７に示すように、本来の分岐部２２２の安定点である２等分線ＬＢからずれた位置で、円柱部１１４が分岐部２２２の内面に保持されて位置決めされてしまうと考えられる。

【0018】

さらに、各分岐部２２の先端にストレート部２２ｓを設けると、両ストレート部２２ｓがガイドとなって円柱部１１４が分岐部２２の内面に導入されると共に、円柱部１１４は両ストレート部２２ｓの間で保持されるので、円柱部１１４が供給位置Ｐに対してＦｘ１方向へずれて位置決めされることをさらに抑制できる。

【0019】

なお、保持部１１０が円柱部１１４を有している理由は、押し付け治具２０による押圧（位置決め）の際に、円柱部１１４は円弧状ガイド１０４の外周上で供給位置Ｐに向かって滑らかに動き、位置決めが確実になるからである。
また、ピン１１０ｐが円柱部１１４の中心に配置されている理由は、上述のように円柱部１１４は円弧状ガイド１０４の外周上で動く（回転する）ため、その回転中心にピン１１０ｐが存在しないと、ピン１１０ｐが供給位置Ｐに対してずれてしまうからである。

【0020】

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円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が挙げられる。
係合部は、円柱部１１４の中心に配置されていればよく、例えばピン１１０ｐの代わりにガスセンサ素子５０の一端側を収容する凹溝でもよい。
又、係合部は円柱部１１４に１個配置されていればよい。
又、保持部１１０は円柱部１１４を有していればその形状は上記に限られず、例えばベース部１１２を省略して円柱部１１４のみとしてもよい。
なお、図５に示す本実施形態では、処理部（炉体）１０６は、１対の直線状搬送路１０２Ｌと、その間の１個の円弧状搬送路１０２ｃとを含むように配置されているが、処理部は供給位置Ｐの下流に繋がる１つの直線状搬送路１０２Ｌを少なくとも含んでいればよい。又、処理部が搬送方向に２以上配置されていてもよく、各処理部で異なる処理をガスセンサ素子５０に施してもよい。

【符号の説明】

【0021】

２０ 押し付け治具
２２ 分岐部
２２ｓ ストレート部
５０ ガスセンサ素子
１０２ 無限軌道搬送路（コンベア）
１０２ｃ 円弧状搬送路
１０２Ｌ 直線状搬送路
１０４ 円弧状ガイド
１０６ 処理部（炉体）
１１０ 保持部
１１０ｐ 係合部（ピン）
１１４ 柱部（円柱部）
Ｐ 供給位置
ＬＢ 開き角度φの２等分線
ｔ１、ｔ２ ２つの接線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】