JP4071590B2 - センサおよびセンサ製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物の物理量（例えば、温度や特定ガスの濃度や濃度変化など）を検出するために、検出素子および金属筒状体を備えて構成されるセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、測定対象物の物理量を検出するセンサとしては、被測定領域に存在する測定対象物の温度を検出する温度センサや、被測定領域に存在する混合ガス中から特定ガス成分の濃度や濃度変化を検出するガスセンサ（酸素センサやＮＯｘセンサなど）などが知られている。
【０００３】
例えば、ガスセンサとしては、長尺形状に形成された固体電解質体からなる検出素子と、検出素子を保持する金属製の主体金具（金属筒状体）と、を備えて構成されるものがある。
このようなガスセンサには、ロー材を用いて主体金具と検出素子とをロー付け接合することにより、主体金具が検出素子を保持する構造のものや、ロー材を用いて環状の金属ホルダ（金属筒状体）と検出素子とをロー付け接合し、その状態で金属ホルダを主体金具に組みつけることにより、主体金具が検出素子を保持する構造のもの（例えば、特許文献１）がある。
【０００４】
そして、ガスセンサは、主体金具が所定の取り付け位置に設置されて、検出素子の検出部が被測定領域に配置されるようにして使用に供される。例えば、自動車の排気ガス中の酸素濃度を検出するガスセンサの場合には、主体金具が排気管に設置されて、検出素子の検出部が排気管の内部に配置されて、排気ガス中の酸素濃度を検出する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１２６７８７号公報（図２参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、主体金具や金属ホルダを構成する金属筒状体と検出素子とをロー付け接合する構造のセンサにおいては、ロー材と検出素子との接合強度が、ロー材と金属筒状体との接合強度よりも弱いことから、主体金具および検出素子におけるロー材との接合強度に大きな偏りが生じてしまうという問題がある。
【０００７】
つまり、ロー材は、金属系材料であることから、金属筒状体との親和性が良好であり、金属筒状体との接合強度が強くなるのに対して、固体電解質体などのセラミックスからなる検出素子との接合強度は弱くなる。このようにロー材との接合強度にバラツキがあると、ロー付け接合作業後の冷却工程におけるロー材の収縮により生じる応力が偏るために、検出素子からロー材が剥がれてしまう虞がある。
【０００８】
また、検出素子からロー材が剥がれることにより、排気ガス（測定対象物）が被測定領域（例えば、排気管の内部）から外部に漏れ出てしまうと、適切な検出ができなくなる可能性がある。
なお、検出素子の表面に金属メッキやメタライズ層などを設けることで、ロー材と検出素子との接合強度を向上させることができるが、ロー付け接合作業後の冷却工程におけるロー材の収縮により、金属メッキなどが剥がれる虞がある。また、金属メッキやメタライズ層などを設けるには、そのための加工処理を実施する必要が生じるため、コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、検出素子と金属筒状体とをロー付け接合する構造のセンサにおいて、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りが少ないセンサ、およびそのようなセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、測定対象物にさらされる検出部を有し、測定対象物の物理量に応じた検出信号を出力する電極部を有する長尺形状に形成される検出素子と、検出素子を挿通可能に構成された挿通孔を有し、検出部を測定対象物にさらす状態で挿通孔に挿通された検出素子の径方向周囲を取り囲む筒型形状に形成される金属筒状体と、を備えるセンサであって、検出素子は、外周表面に素子側ロー付け面を備え、金属筒状体は、挿通孔の内周面に金具側ロー付け面を備えると共に、ロー材を用いたロー付け接合により素子側ロー付け面と金具側ロー付け面とが接合されて、検出素子を保持するよう構成され、金具側ロー付け面は、金属筒状体の金属表面が露出する金属露出部と、この金属筒状体の金属表面上に形成される金属筒状体の金属表面よりもロー材との接合強度が低い材料からなる接合強度調整部材とから構成されることを特徴とする。
【００１１】
金属筒状体の挿通孔の内面のうち、ロー材と対向する金具側ロー付け面を、金属筒状体の金属表面が露出する金属露出部とともに接合強度調整部材から構成することにより、金属筒状体の金属表面とロー材とが直接接合する面積を縮小することで、ロー材と金属筒状体との接合強度を低下させるのである。このようにロー材と金属筒状体との接合強度が適度に低下するよう接合強度調整部材を備えることで、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りを減少させることができる。
【００１２】
よって、本発明（請求項１）のセンサによれば、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りを減少させることで、接合強度のバランスを調整することができ、これにより、接合強度の偏りに起因するロー材の剥離を防止できると共に、検出素子と金属筒状体との接合を良好に維持することができ、測定対象物が金属筒状体の内部を通じて被測定領域から外部に漏れるのを抑制することができる。
【００１３】
なお、接合強度調整部材は、金属筒状体の金属表面よりもロー材との接合強度が低い材料で構成されており、例えば、セラミックス、ガラスなどの材料を用いて構成することができる。また、金属筒状体は、センサを所定の設置位置に取り付けるための取り付け部（ネジ部など）を有する主体金具や、板型検出素子を保持し、主体金具内に組みつけられる金属ホルダなどとして備えられる。さらに、長尺形状の検出素子としては、有底筒状（カップ形状）に形成されたもの、板型形状に形成されたものなどが挙げられる。
【００１４】
そして、上述のセンサは、請求項２に記載のように、金具側ロー付け面における接合強度調整部材の占有割合が、５０％以上８０％以下となるように構成すると良い。なお、これにより、金具側ロー付け面における金属露出部の占有割合が２０％以上５０％以下となる。
【００１５】
つまり、金具側ロー付け面における接合強度調整部材の占有割合の下限値を規定して、金属露出部の占有割合の上限値を制限することで、ロー材と金属筒状体との接合強度の上限値を制限して、ロー材と金属筒状体との接合強度を確実に低下させるのである。
【００１６】
また、金具側ロー付け面における接合強度調整部材の占有割合の上限値を規定して、金属露出部の占有割合の下限値を制限することで、ロー材と金属筒状体との接合強度の下限値を制限して、ロー材と金属筒状体との接合強度を一定値以上に維持するのである。
【００１７】
金具側ロー付け面における接合強度調整部材および金属露出部の占有割合がこのように規定されたセンサは、ロー材と金属筒状体との接合強度を一定値以上に維持しつつ、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りを減少させることができる。
【００１８】
よって、本発明（請求項２）のセンサによれば、ロー材と金属筒状体との接合強度を一定値以上として、ロー材と金属筒状体との接合を良好に維持しつつ、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りに起因してロー材が剥がれるのを防止することができる。
【００１９】
次に、上述（請求項１または請求項２）のセンサは、請求項３に記載のように、金具側ロー付け面の金属露出部が、接合強度調整部材により複数に分割されると共に、１つの金属露出部の面積が４［ｍｍ² ］以上８０［ｍｍ² ］以下となるよう構成するとよい。
【００２０】
つまり、金属露出部を１箇所に配置するのではなく、複数に分割することで、ロー付け接合作業後の冷却工程におけるロー材の収縮により生じる応力を分散させることができ、応力集中によるロー材の剥がれが生じるのを防止できる。
このとき、分割された１つの金属露出部の面積の上限値を規定することで、ロー材と金属筒状体との接合強度を確実に低下させると共に、また、分割された１つの金属露出部の面積の下限値を制限することで、ロー材と金属筒状体との接合強度を一定値以上に維持するのである。
【００２１】
よって、本発明（請求項３）のセンサによれば、ロー材の収縮により生じる応力を分散することができる。また、金属露出部の面積の上限値および下限値を規定することで、ロー材と金属筒状体との接合を良好に維持しつつ、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りによるロー材の剥がれを防止することができる。
【００２２】
なお、ロー材の収縮により生じる応力をより確実に分散させるには、１つの金属露出部の面積を５０［ｍｍ２］以下とすることが好ましい。
そして、複数に分割された金属露出部を備えるセンサにおいては、例えば、請求項４に記載のように、接合強度調整部材が格子状に形成されているとよい。
【００２３】
接合強度調整部材が格子状に形成されることで、金属露出部は、格子の枠内区画として複数に分割されると共に、金具側ロー付け面において略均等に配置されることになる。金属露出部が複数に分割されると共に略均等に配置されるセンサにおいては、冷却工程時のロー材の収縮により生じる応力を良好に分散させることができ、ロー材と金属筒状体（詳細には、金具側ロー付け面）との接合状態を良好なものとすることができる。
【００２４】
よって、本発明（請求項４）のセンサによれば、金属露出部を格子の枠内区画として分割して配置することで、ロー材の収縮により生じる応力を分散でき、冷却工程におけるロー材の剥がれを防止することができる。
次に、上記目的を達成するためになされた請求項５に記載の発明方法は、測定対象物にさらされる検出部を有し、測定対象物の物理量に応じた検出信号を出力する電極部を有する長尺形状に形成されると共に、外周表面に素子側ロー付け面が形成された検出素子と、検出素子を挿通可能に構成された挿通孔を有し、検出部を測定対象物にさらす状態で挿通孔に挿通された検出素子の径方向周囲を取り囲む筒型形状に形成されると共に、挿通孔の内周面に金具側ロー付け面が形成された金属筒状体と、を備え、ロー材を用いたロー付け接合により素子側ロー付け面と金具側ロー付け面とが接合されて、金属筒状体が検出素子を保持する構成のセンサを製造するためのセンサ製造方法であって、挿通孔の内周面に、金属筒状体の金属表面よりもロー材との接合強度が低い材料からなる接合強度調整部材を形成し、金属筒状体の金属表面が露出する金属露出部と接合強度調整部材とからなる金具側ロー付け面を形成する第１工程と、金具側ロー付け面と素子側ロー付け面との間にロー材を配置し、このロー材を加熱溶融してロー付け接合作業を行う第２工程と、を有することを特徴とする。
【００２５】
検出素子と金属筒状体とがロー付け接合されるセンサを製造するにあたり、そのセンサ製造方法において、金属筒状体の挿通孔の内周面に金属露出部と接合強度調整部材とからなる金具側ロー付け面を形成する第１工程を実施することで、金属筒状体の金属表面とロー材とが直接接合する面積を縮小させて、ロー材と金属筒状体との接合強度を低下させるのである。
【００２６】
このようにロー材と金属筒状体との接合強度を適度に低下させることで、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りを減少させることができる。
よって、本発明（請求項５）のセンサ製造方法によれば、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りを減少させることができ、接合強度の偏りに起因してロー材が剥がれるのを防止でき、検出素子と金属筒状体との接合が良好となるセンサを製造することができる。
【００２７】
そして、上述（請求項５）のセンサ製造方法においては、請求項６に記載のように、第２工程においてロー材を加熱するにあたり、ロー材のうち検出素子の近傍部分の温度を、金属筒状体の近傍部分の温度よりも５［℃］以上高温にするとよい。
【００２８】
つまり、ロー材は、ロー付け接合作業時における温度が高温になるほど、接合相手との接合状態が良好になることから、金属筒状体よりも相対的にロー材と接合し難い検出素子の近傍部分のロー材を高温に設定することで、ロー材と検出素子との接合強度を向上させるのである。これにより、「金属筒状体とロー材との接合強度」と「検出素子とロー材との接合強度」との差を縮めることができ、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りを少なくすることができる。
【００２９】
よって、本発明（請求項６）のセンサ製造方法によれば、金属筒状体および検出素子におけるロー材との接合強度の偏りが少なく、接合強度の偏りに起因するロー材の剥離を防止でき、検出素子と金属筒状体との接合状態が良好となるセンサを製造することができる。
【００３０】
なお、ロー付け接合作業時における温度差が大きすぎると、冷却後のロー材の組成にムラが生じる虞があることから、ロー材のうち、検出素子の近傍部分と金属筒状体の近傍部分との温度差は、３０［℃］以下にすることが望ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を適用したセンサの実施例を図面と共に説明する。
本実施例は、ガスセンサの一種である酸素センサ１であり、図１に酸素センサ１の全体構成を表す断面図を示す。なお、以下の説明においては、酸素センサ１のうち、図１における下端側が「ガスセンサの先端側」に相当し、同様に、酸素センサ１の図１における上端側が「ガスセンサの後端側」に相当する。
【００３２】
図１に示すように、酸素センサ１は、ジルコニア（ＺｒＯ₂ ）を主成分とする固体電解質体により先端が閉じた有底筒状に形成された検出素子２，検出素子２の有底孔４１に配置された軸状のセラミックヒータ３，酸素センサ１の内部構造物を収容すると共に酸素センサ１を排気管等の取付部に固定するケーシング４などを備えて構成されている。
【００３３】
検出素子２の有底孔４１の内面には、そのほぼ全面を覆うように、ＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された内部電極４８が形成され、外面のうち先端側（図中の下側）に同様な外部電極４６が形成されている。また、検出素子２は、自身の長手方向略中間位置の外周表面から径方向外向きに突出する鍔部２６を有して構成されている。そして、検出素子２は、先端側に配置される外部電極４６、内部電極４８および固体電解質体により構成され、測定対象物（排気ガス）にさらされることになる検出部２５を有している。
【００３４】
ここで、図７に、図１に示す酸素センサ１に備えられる検出素子２の外観を表す斜視図を示す。
検出素子２の外面には、図７に示すように、後端側（図７における上側）に導電層４７が周方向に沿って帯状に形成され、外部電極４６が鍔部２６よりも先端側の全面を覆うように形成されており、さらに、導電層４７と外部電極４６とが直線状の接続パターン層４４を介して電気的に接続されている。ここで、検出素子２の外面のうち鍔部２６よりも後端側においては、後述するように素子側ロー付け面２８が形成されることになるが、本実施例では、接続パターン層４４と後述する充填部材５２（ロー材）とが直接接触することがない（換言すれば、外部電極４６と主体金具５とが充填部材５２を介して短絡することがない）ように、接続パターン層４４のうちで素子側ロー付け面２８に位置する部分には、絶縁性のガラス層４５により被覆されている。
【００３５】
ケーシング４は、検出素子２を保持すると共にその先端側にある検出部２５を排気管等の内部に突出させる主体金具５と、主体金具５の後端部（図１では上側の端部）に組み付けられ、検出素子２との間で基準ガス空間を形成する外筒６とを備えて構成されている。
【００３６】
主体金具５は、検出素子２を挿通するよう先端側から後端側にかけて貫通する挿通孔５０と、検出部２５を有する先端側から挿通孔５０に挿通された検出素子２の鍔部２６を支持する棚部５４とを有する略円筒型形状に形成されている。そして、主体金具５は、検出部２５および後端部が挿通孔５０の外部に露出する状態で検出素子２を保持可能に構成されている。
【００３７】
主体金具５にて検出素子２を保持するにあたり、挿通孔５０の内部には、検出素子２を先端側（図中下側）から支持するセラミックス材料からなる支持部材５１，支持部材５１の後端側（図中上側）に充填される共晶ロー（ＢＡｇ８：Ａｇ−Ｃｕ系ロー材）からなる充填部材５２，および充填部材５２の後端側に配置されるセラミックス材料からなるスリーブ５３が同軸状に配置される。
【００３８】
すなわち、支持部材５１は、略円筒状に形成され、主体金具５の挿通孔５０の内周に形成される棚部５４にリング５５を介して係止されると共に、検出素子２の鍔部２６を先端側（図中下側）から支持する。なお、検出素子２の鍔部２６は、支持部材５１にパッキン５６を介して係止される。そして、充填部材５２は、支持部材５１の後端側における主体金具５の挿通孔５０の内面と検出素子２の外周面との間に配設され、さらに、スリーブ５３は、略円筒状に形成され、充填部材５２の後端側に配設される。
【００３９】
なお、主体金具５の挿通孔５０の内面のうち充填部材５２に当接する部分に、金具側ロー付け面３２が形成されており、検出素子２の外周面のうち充填部材５２に当接する部分に、素子側ロー付け面２８が形成されている。
スリーブ５３は、後述するコイルバネ９により先端側に付勢されており、充填部材５２に対して圧力を印加している。このため、加熱により溶融状態となった充填部材５２は、スリーブ５３からの加圧により、挿通孔５０の内面と検出素子２の外周面との間の隅々まで充填される。そして、充填部材５２は、温度低下により凝固して、検出素子２および主体金具５（詳細には挿通孔５０の内面）とそれぞれ接合され、ひいては、検出素子２と主体金具５とが接合される。なお、支持部材５１およびスリーブ５３は、溶融状態の充填部材５２が挿通孔５０から外部に漏洩しないように、充填部材５２を挿通孔５０の内部に封止可能な形状に構成されている。また、溶融状態の充填部材５２は、パッキン５６によって検出素子２と支持部材５１との間から漏れるのが確実に抑制される。
【００４０】
なお、充填部材５２を構成するＢＡｇ８は、溶融温度が約８００［℃］であり、ロー付け作業後の耐熱温度が５００〜６００［℃］程度となる特性を示す共晶ロー材である。
ここで、挿通孔５０の内部構造を表した主体金具５の断面図を図２に示す。
【００４１】
図２に示すように、挿通孔５０の内面のうち充填部材５２に対応する部分である金具側ロー付け面３２には、セラミックスからなる格子状のセラミックス層３４と、主体金具５の金属表面である金属露出部３５とが設けられている。
セラミックス層３４は、挿通孔５０の金具側ロー付け面３２のうち、６０％を占有するよう形成されている。また、セラミックス層３４は、セラミックスで形成されるため、金属系材料のロー材からなる充填部材５２との接合強度は、充填部材５２と金属露出部３５との接合強度に比べて低くなる。
【００４２】
金属露出部３５は、セラミックス層３４の格子の枠内区画として複数に分割されて設けられており、具体的には、挿通孔５０の貫通方向（上下方向）に２段に分かれて、挿通孔５０の内面の周方向にわたり均等に分散して配置されている。分割された１つの金属露出部３５は、面積が２０［ｍｍ² ］となるように形成されている。
【００４３】
このようにセラミックス層３４を設けて、挿通孔５０の内面の金具側ロー付け面３２における金属露出部３５の総面積を縮小することで、主体金具５は、充填部材５２（ロー材）との接合強度が低くなるように構成される。
図１に戻り、酸素センサ１は、主体金具５の後端部を覆う略円筒状の外筒６を備えており、外筒６は、主体金具５との間に基準ガス空間（内部空間）を形成している。外筒６は、その軸方向略中央部を境界として後端側の径方向寸法が先端側よりも縮径して形成されており、この径方向寸法の変更部分の内壁には、先端側に対向する段差部６１が形成されている。なお、段差部６１は、後述するセパレータ７のフランジ部７１を係止可能に形成されている。外筒６の後端部（図中の上端部）には、後述するシール部材１１の後端縁（上端縁）を覆うように内方に屈曲した肩部６２が設けられ、その端縁により上端開口部６３が形成されている。
【００４４】
外筒６の上端開口部６３には、検出素子２の電極４６，４８に夫々接続されるリード線２１，２２およびセラミックヒータ３に接続される一対のリード線を夫々外部から外筒６（酸素センサ１）の内部に導入すると共に、外筒６の内部への水分や油分の侵入を防止するシールユニット１０が設けられている。
【００４５】
このシールユニット１０は、フッ素ゴムからなる円柱状のシール部材１１と、このシール部材１１の中央を軸方向に貫通する貫通孔１４に嵌挿可能な筒状挿入部材３９と、この筒状挿入部材３９の上端部を覆うと共に、これらシール部材１１の貫通孔１４の内周面と筒状挿入部材３９の外周面との間に挟持されて固定されるシート状の通気フィルタ４０とから構成されている。シールユニット１０は、リード線２１，２２などを挿通した状態で外筒６の先端側の開口部から上端開口部６３の内側に配置された状態のシール部材１１が、外筒６と共に径方向内側に加締められることにより、外筒６に固定される。これにより、外筒６およびシール部材１１が密着し、そのシール性がより確実なものとなる。
【００４６】
また、外筒６の内部に組み付けられたシール部材１１の先端側には、セラミックで筒状に形成された絶縁性のセパレータ７が内挿されている。このセパレータ７は、略円筒形状の本体を有し、その本体先端部の外周面には径方向外側に突出したフランジ部７１が周設され、その先端面には先端方向に突出した環状突部７２が形成されている。フランジ部７１は、その外径が先端側になるほど大きくなるようにテーパ状の当接部７３を有し、この当接部７３が外筒６の段差部６１に係止されている。セパレータ７は、各リード線２１，２２と電気的に接続された端子部８を検出素子２の電極４６，４８に接続させた状態で保持すると共に、セラミックヒータ３と電気的に接続する一対のリード線とそれぞれ接続されるヒータ端子部３６（もう一方は、図示せず）を保持し、端子部８と外筒６とを、また、端子部８とヒータ端子部３６とを電気的に絶縁している。
【００４７】
外筒６は、その下端開口端部が径方向内側に加締められ、全周レーザ溶接されることにより、主体金具５に対して装着されている。また、主体金具５の下端側外周には、検出素子２の突出部分（検出部２５）を覆うと共に、測定対象ガスを導入するための複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ８１，８２が溶接によって取り付けられている。
【００４８】
そして、主体金具５とセパレータ７との間には、コイルバネ９が介装されており、コイルバネ９は、主体金具５の挿通孔５０に配置されるスリーブ５３を棚部５４に向けて押圧すると共に、セパレータ７を後端側に押圧している。コイルバネ９は、一端がスリーブ５３に直接接触し、他端がセパレータ７の環状突部７２の内側に位置する先端面７４に直接接触している。なお、コイルバネ９は、検出素子２の外面、端子部８、ヒータ端子部３６と接することがないように、寸法が適宜調整されている。
【００４９】
次に、本実施例の酸素センサ１の製造方法について説明する。
酸素センサ１の製造方法は、主体金具５の挿通孔５０における金具側ロー付け面３２にセラミックス層３４を形成するための第１工程と、金具側ロー付け面３２と検出素子２の素子側ロー付け面２８との間に配置された充填部材５２（ロー材）を加熱溶融してロー付け接合作業を行う第２工程と、を有している。
【００５０】
第１工程では、単体状態の主体金具５の挿通孔５０の内周面のうち、金具側ロー付け面３２となることが予定される部分に対して、格子状にセラミックスコーティング処理を行うことで、格子状のセラミックス層３４を形成する。このとき、格子により囲まれる枠内区画が２０［ｍｍ² ］となるようにコーティング処理を行うことで、主体金具５の金属表面が露出する金属露出部３５の１個あたりの面積を２０［ｍｍ² ］に設定する。
【００５１】
そして、主体金具５の挿通孔５０の内面と検出素子２の外周面との間に、リング５５、支持部材５１、パッキン５６、充填部材５２、スリーブ５３を配置しつつ、鍔部２６がパッキン５６、支持部材５１、リング５５を介して棚部５４に支持されるように、主体金具５の挿通孔５０に検出素子２を配置させる。
【００５２】
続いて、検出素子２の電極４６、４８（詳細には、導電層４７および内部電極４８）に端子部８を接続し、外筒６の内側に配置させたセパレータ７の先端面７４とスリーブ５３との間にコイルバネ９を配置するように、セパレータ７およびシールユニット１０が内装された外筒６を、主体金具５の後端側に取り付ける。このとき、セパレータ７の内側に配置されるセラミックヒータ３が、検出素子２の有底孔４１に挿入される。続いて、外筒６と主体金具５とを加締め固定するための先端側加締め作業と、外筒６とシール部材１１とを加締め固定するための後端側加締め作業とを実行する。先端側加締め作業は、外筒６の先端部分を径方向内側に向けて加締めることで行われ、この結果、外筒６が主体金具５に固定される。また、後端側加締め作業は、外筒６の後端部分を径方向内側に向けて加締めることで行われ、この結果、シールユニット１０を備えるシール部材１１が外筒６に固定される。
【００５３】
ついで、第２工程では、第１工程を経て各部材が組みつけられた後、主体金具５と検出素子２をロー付け接合するためのロー付け作業を行う。ロー付け作業は、主体金具５に対して熱を加えて、主体金具５を介した熱伝導により充填部材５２を８００［℃］程度まで加熱すると共に、外筒６の後端部分に冷却風を当てることで行われる。加熱されて溶融した充填部材５２は、コイルバネ９の弾性力によりスリーブ５３から押圧されるため、金具側ロー付け面３２、素子側ロー付け面２８、支持部材５１およびスリーブ５３に囲まれる領域の隅々まで充填される。他方、外筒６の後端側の内部に配置されるシールユニット１０、シール部材１１などは、冷却風により冷却されることから、充填部材５２よりも低い温度に維持されるため、高温による破損から保護される。なお、ロー付け作業時には、検出素子２の内部に配置されたセラミックヒータ３に通電してセラミックヒータ３を発熱させることで、充填部材５２のうち、検出素子２の近傍の温度を主体金具５の近傍部分の温度よりも５［℃］以上高温となるように制御している。
【００５４】
充填部材５２に対する加熱作業が終了した後、所定の冷却期間にわたり冷却された充填部材５２が凝固すると、充填部材５２により検出素子２と主体金具５とがロー付け接合される。
以上に説明したように、本実施例（以下、第１実施例ともいう）の酸素センサ１は、主体金具５の挿通孔５０の内面のうち、充填部材５２（ロー材）と対向する金具側ロー付け面３２にセラミックス層３４を備えることにより、主体金具５の金属露出部３５と充填部材５２（ロー材）とが直接接合する面積を縮小することで、充填部材５２と主体金具５との接合強度を低下させている。このように充填部材５２と主体金具５との接合強度を低下させることで、主体金具５および検出素子２における充填部材５２との接合強度の偏りを減少させることができる。
【００５５】
よって、本実施例の酸素センサ１によれば、主体金具５および検出素子２における充填部材５２との接合強度の偏りを減少させることで、接合強度のバランスを調整することができる。これにより、接合強度の偏りに起因するロー材の剥離を防止できると共に、検出素子２と主体金具５との接合を良好に維持することができる。
【００５６】
なお、このような酸素センサ１は、金具側ロー付け面３２に、主体金具５の金属露出部３５よりも充填部材５２との接合強度が低い材料からなるセラミックス層３４を形成する第１工程と、第１工程の後に金具側ロー付け面３２と素子側ロー付け面２８との間に配置された充填部材を加熱溶融してロー付け接合作業を行う第２工程と、を有するセンサ製造方法により実現することができる。
【００５７】
また、酸素センサ１は、金具側ロー付け面３２におけるセラミックス層３４の占有割合が６０％となるように、即ち、金具側ロー付け面３２における金属露出部３５の占有割合が４０％となるよう構成されている。金具側ロー付け面３２におけるセラミックス層３４および金属露出部３５の占有割合がこのように規定された酸素センサ１は、充填部材５２と主体金具５との接合強度を一定値以上に維持しつつ、主体金具５および検出素子２における充填部材５２との接合強度の偏りを減少させることができる。
【００５８】
よって、酸素センサ１によれば、充填部材５２と主体金具５との接合強度を一定値以上として、充填部材５２と主体金具５との接合を良好に維持しつつ、主体金具５および検出素子２における充填部材５２との接合強度の偏りに起因した充填部材５２の剥離を防止することができる。
【００５９】
さらに、酸素センサ１は、金具側ロー付け面３２の金属露出部３５が、格子状に形成されたセラミックス層３４により複数に分割されると共に、１つの金属露出部３５の面積が２０［ｍｍ² ］となるよう構成されている。このように金属露出部３５を１箇所に配置するのではなく、複数に分割することで、ロー付け接合作業後の冷却工程における充填部材５２の収縮により生じる応力を分散させることができ、応力集中による充填部材５２の剥離が生じるのを防止できる。
【００６０】
また、分割された１つの金属露出部３５は、その面積が２０［ｍｍ² ］であり、充填部材５２と主体金具５との接合強度を確実に低下させると共に充填部材５２と主体金具５との接合強度を一定値以上に維持するための範囲（４［ｍｍ² ］以上８０［ｍｍ² ］以下）内で形成されている。このため、主体金具５と充填部材５２との接合強度を良好な範囲内に設定することができる。
【００６１】
さらに、セラミックス層３４が格子状に形成されており、金属露出部３５は、格子の枠内区画として複数に分割されることから、金具側ロー付け面３２において略均等に配置されることになる。つまり、金属露出部３５は、複数に分割されることに加えて、金具側ロー付け面３２において略均等に配置されることから、充填部材５２と主体金具５（金具側ロー付け面３２）との接合状態を良好なものとすることができる。
【００６２】
よって、酸素センサ１によれば、充填部材５２の収縮により生じる応力を、金具側ロー付け面３２において略均等に分散させることができ、冷却工程における充填部材５２の剥離を防止できる。また、充填部材５２と主体金具５との接合を良好に維持しつつ、主体金具５および検出素子２における充填部材５２との接合強度の偏りによる充填部材５２の剥離を防止することができる。
【００６３】
また、酸素センサ１の製造方法においては、第２工程において充填部材５２を加熱・溶融するにあたり、充填部材５２のうち検出素子２の近傍部分の温度を、主体金具５の近傍部分の温度よりも５［℃］以上高温に制御している。
ロー材である充填部材５２は、ロー付け接合作業時における温度が高温になるほど、接合相手との接合状態が良好になることから、検出素子２が主体金具５よりも相対的に充填部材５２と接合し難いにも拘わらず、検出素子２と充填部材５２との接合強度を向上させることができる。
【００６４】
これにより、「主体金具５と充填部材５２との接合強度」と「検出素子２と充填部材５２との接合強度」との差を縮めることができ、主体金具５および検出素子２における充填部材５２との接合強度の偏りを少なくすることができる。
よって、本実施例のセンサ製造方法によれば、主体金具５および検出素子２における充填部材５２との接合強度の偏りが少なく、接合強度の偏りに起因する充填部材５２の剥離を防止でき、検出素子２と主体金具５との接合状態が良好となる酸素センサ１を製造することができる。
【００６５】
なお、第１実施例の酸素センサ１においては、主体金具５が特許請求の範囲における金属筒状体に相当し、充填部材５２がロー材に相当し、セラミックス層３４が接合強度調整部材に相当する。
次に、第２実施例として、板型検出素子と金属ホルダを備える第２酸素センサ８５について、説明する。
【００６６】
第２酸素センサ８５の全体構成を表す断面図を図３に示す。なお、以下の説明においては、第２酸素センサ８５のうち、図３における下端側が「ガスセンサの先端側」に相当し、同様に、第２酸素センサ８５の図３における上端側が「ガスセンサの後端側」に相当する。
【００６７】
図３に示すように、第２酸素センサ８５は、板型検出素子９６と、金属ホルダ９３と，第２酸素センサ８５の内部構造物とを収容すると共に、第２酸素センサ８５を排気管等の取付部に固定する第２ケーシング８７などを備えて構成されている。
【００６８】
板型検出素子９６は、ジルコニア（ＺｒＯ₂ ）を主成分とする固体電解質体により板型形状に形成されると共に、先端側（図中の下側）に排気ガス（測定対象物）にさらされる検出部９９を有し、後端側（図中の上側）に排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を出力するための検出部９９を構成する一対の電極部と接続された一対の電極端子９７を有して構成されている。また、板型検出素子９６は、内部にヒータ（図示省略）を備えており、一対のヒータ端子９８を通じて供給される電力よりヒータが発熱することで、固体電解質体を活性化温度に加熱・維持するよう構成されている。
【００６９】
金属ホルダ９３は、図４にも示すように、固定用ロー材１３５を収容可能な有底筒状に形成されると共に板型検出素子９６を挿通可能な中空部１４２を有するホルダ本体部９５と、板型検出素子９６を挿通可能な中空部１４３を有すると共にホルダ本体部９５の開口面に当接可能なホルダ蓋部９４と、を備えて構成されている。
【００７０】
図４に、板型検出素子９６が挿通された金属ホルダ９３の分解斜視図および断面図を示す。
図４に示すように、金属ホルダ９３は、ホルダ本体部９５の中空部１４２に板型検出素子９６が挿通され、中空部１４２の内部に固定用ロー材１３５が配置される状態でホルダ蓋部９４が配置された後、固定用ロー材１３５が加熱溶融されてロー付け作業が行われることで、板型検出素子９６と一体に接合される。つまり、金属ホルダ９３は、板型検出素子９６を挿通可能な中空部を有する略環状に形成され、板型検出素子９６の長手方向略中間位置において径方向周囲を取り囲む状態で板型検出素子９６と一体に接合される。
【００７１】
なお、板型検出素子９６は、外面のうち固定用ロー材１３５との当接部分および充填部材５２との当接部分のそれぞれに、固定用ロー材１３５および充填部材５２と接合するための素子側ロー付け面４３が形成されている。
また、ホルダ本体部９５は、中空部１４２の内面のうち、固定用ロー材１３５との当接部分にホルダ側ロー付け面１４４を備えており、ホルダ側ロー付け面１４４には、格子状のセラミックス層（図示省略）が形成されると共に、格子の枠内区画として面積が２０［ｍｍ² ］の金属露出部（図示省略）が複数形成されている。
【００７２】
このようにセラミックス層が設けられることで、ホルダ本体部９５のホルダ側ロー付け面１４４における金属露出部の面積が縮小されることになり、「固定用ロー材１３５と板型検出素子９６との接合強度」と「固定用ロー材１３５と金属ホルダ９３との接合強度」とのバランスを調整することができる。これにより、接合強度の偏りに起因するロー材の剥離を防止できると共に、板型検出素子９６と金属ホルダ９３との接合を良好に維持することができる。
【００７３】
なお、第２酸素センサ８５は、ホルダ本体部９５のホルダ側ロー付け面１４４にセラミックス層を形成するためのセラミックスコーティング処理を行う第１工程と、ホルダ側ロー付け面１４４と板型検出素子９６の素子側ロー付け面４３との間に配置された固定用ロー材１３５を加熱溶融してロー付け接合作業を行う第２工程と、を実行することで形成される。
【００７４】
図３に戻り、第２ケーシング８７は、板型検出素子９６と接合された金属ホルダ９３を保持すると共に、板型検出素子９６の先端側にある検出部９９を排気管等の内部に突出させる主体金具５と、主体金具５の後端部（図３では上側の端部）に組み付けられ、板型検出素子９６との間で基準ガス空間を形成する第２外筒８９とから構成されている。
【００７５】
主体金具５は、第１実施例と同様の構成であり、挿通孔５０と棚部５４とを有する略円筒型形状に形成されており、検出部９９および電極端子９７が挿通孔５０の外部に露出する状態で板型検出素子９６を保持可能に構成されている。
主体金具５にて板型検出素子９６を保持するにあたり、挿通孔５０の内部には、板型検出素子９６と接合された金属ホルダ９３を先端側（図中下側）から支持するセラミックス材料からなる第２支持部材９０，第２支持部材９０の後端側（図中上側）に充填される共晶ロー（ＢＡｇ８：Ａｇ−Ｃｕ系ロー材）からなる充填部材５２，および充填部材５２の後端側に配置されるセラミックス材料からなる第２スリーブ９２が同軸状に配置される。
【００７６】
すなわち、第２支持部材９０は、略円筒状に形成され、主体金具５の挿通孔５０の内周に形成される棚部５４にリング５５を介して係止されると共に、金属ホルダ９３を先端側（図中下側）から支持する。そして、充填部材５２は、第２支持部材９０の後端側における主体金具５の挿通孔５０の内周面と板型検出素子９６の外周面との間に配設され、さらに、第２スリーブ９２は、略円筒状に形成され、充填部材５２の後端側に配設される。
【００７７】
第２支持部材９０、充填部材５２および第２スリーブ９２がこのように配設された後、加熱により溶融状態となった充填部材５２は、挿通孔５０の内周面と板型検出素子９６の外周面との間の隅々まで充填される。そして、温度低下により凝固した充填部材５２は、板型検出素子９６および主体金具５（詳細には挿通孔５０の内面）とそれぞれ強固に接合され、ひいては、板型検出素子９６と主体金具５とが充填部材５２を介して強固に接合される。なお、第２支持部材９０および第２スリーブ９２は、溶融状態の充填部材５２が挿通孔５０から外部に漏洩しないように、充填部材５２を挿通孔５０の内部に封止可能な形状に構成されている。
【００７８】
ここで、主体金具５は、前述した第１実施例と同様の構成であり、図２に示すように、格子状のセラミックス層３４と、金属露出部３５とが設けられた金具側ロー付け面３２を、挿通孔５０の内面のうち充填部材５２に対応する部分に備えている。上述したように、主体金具５は、セラミックス層３４を設けて、挿通孔５０の内面の金具側ロー付け面３２における金属露出部３５の総面積を縮小することで、充填部材５２（ロー材）との接合強度が低くなるように構成される。
【００７９】
また、第２酸素センサ８５は、主体金具５の後端部を覆う略円筒状の第２外筒８９を備えており、第２外筒８９は、主体金具５との間にコンタクト部材１３０などを収容する内部空間を形成している。第２外筒８９は、その軸方向略中央部を境界として後端側の径方向寸法が先端側よりも縮径して形成されており、この径方向寸法の変更部分の内壁には、先端側に対向する段差部６１が形成されている。
【００８０】
第２外筒８９の上端開口部６３には、板型検出素子９６の電極端子９７に接続される一対のリード線２１と、ヒータ端子９８に接続される一対のリード線２２とを夫々外部から第２外筒８９（第２酸素センサ８５）の内部に導入する略円柱状のフッ素ゴムからなるグロメット１２０が備えられている。グロメット１２０は、リード線２１，２２などを挿通した状態で第２外筒８９の先端側の開口部から上端開口部６３の内側に配置されたあと、第２外筒８９と共に径方向内側に加締められることにより、第２外筒８９に固定される。
【００８１】
また、第２外筒８９の内部に組み付けられたグロメット１２０の先端側には、リード線２１，２２と電気的に接続された４本のリードフレーム１３１を、板型検出素子９６の電極端子９７，ヒータ端子９８に接続させるためのコンタクト部材１３０が配置されている。コンタクト部材１３０は、各リードフレーム１３１が電極端子９７ないしヒータ端子９８に接触する状態の板型検出素子９６を、一対の絶縁性ハウジング１３２で挟持するよう構成されている。また、コンタクト部材１３０は、リードフレーム１３１と第２外筒８９とを電気的に絶縁している。
【００８２】
第２外筒８９は、その下端開口端部が径方向内側に加締められることにより主体金具５に対して装着されている。また、主体金具５の下端側外周には、板型検出素子９６の突出部分（検出部９９）を覆うと共に、測定対象ガスを導入するための複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ８１，８２が溶接によって取り付けられている。
【００８３】
そして、主体金具５と第２外筒８９との間には、コイルバネ９が介装されており、コイルバネ９は、主体金具５の挿通孔５０に配置される第２スリーブ９２を棚部５４に向けて押圧している。コイルバネ９は、一端が第２スリーブ９２に直接接触し、他端が第２外筒８９の段差部６１の内面に直接接触している。なお、コイルバネ９は、板型検出素子９６の外面、コンタクト部材１３０と接することがないように、寸法が適宜調整されている。
【００８４】
次に、第２酸素センサ８５の製造方法について説明する。
第２酸素センサ８５の製造方法は、主体金具５の挿通孔５０における金具側ロー付け面３２にセラミックス層３４を形成するためのセラミック層形成工程と、金具側ロー付け面３２と板型検出素子９６の素子側ロー付け面４３との間に配置された充填部材５２（ロー材）を加熱溶融してロー付け接合作業を行うロー付け工程と、を有している。
【００８５】
セラミック層形成工程では、単体状態の主体金具５の金具側ロー付け面３２に対して、格子状にセラミックスコーティング処理を行うことで、格子状のセラミックス層３４を形成する。このとき、格子により囲まれる枠内区画が２０［ｍｍ² ］となるようにコーティング処理を行うことで、主体金具５の金属表面が露出する金属露出部３５の１個あたりの面積を２０［ｍｍ² ］に設定する。
【００８６】
そして、主体金具５の挿通孔５０の内面と、板型検出素子９６およびこの板型検出素子９６とロー付け接合された金属ホルダ９３の外周面との間に、リング５５、第２支持部材９０、充填部材５２、第２スリーブ９２を配置しつつ、金属ホルダ９３が第２支持部材９０、リング５５を介して棚部５４に支持されるように、主体金具５の挿通孔５０に板型検出素子９６を配置させる。
【００８７】
続いて、コンタクト部材１３０を用いて板型検出素子９６の電極端子９７、ヒータ端子９８にリードフレーム１３１を接続し、第２外筒８９の段差部６１の内面と第２スリーブ９２との間にコイルバネ９を配置するように、グロメット１２０およびコンタクト部材１３０が内挿された第２外筒８９を主体金具５の後端側に取り付ける。続いて、第２外筒８９と主体金具５とを加締め固定するための先端側加締め作業と、第２外筒８９とグロメット１２０とを加締め固定するための後端側加締め作業とを実行する。先端側加締め作業は、第２外筒８９の先端部分を径方向内側に向けて加締めることで行われ、この結果、第２外筒８９が主体金具５に固定される。また、後端側加締め作業は、第２外筒８９の後端部分を径方向内側に向けて加締めることで行われ、この結果、グロメット１２０が第２外筒８９に固定される。
【００８８】
ついで、ロー付け工程では、セラミック層形成工程を経て各部材が組みつけられた後、主体金具５と板型検出素子９６をロー付け接合するためのロー付け作業を行う。ロー付け作業は、主体金具５に対して熱を加えて、主体金具５を介した熱伝導により充填部材５２を８００［℃］程度まで加熱すると共に、第２外筒８９の後端部分に冷却風を当てることで行われる。加熱されて溶融した充填部材５２は、コイルバネ９の弾性力により第２スリーブ９２から押圧されるため、金具側ロー付け面３２、素子側ロー付け面４３、第２支持部材９０および第２スリーブ９２に囲まれる領域の隅々まで充填される。他方、第２外筒８９の後端側の内部に配置されるグロメット１２０などは、冷却風により冷却されることから、充填部材５２よりも低い温度に維持されるため、高温による破損から保護される。なお、ロー付け作業時には、板型検出素子９６の内部に配置されたヒータ（図示省略）に対してヒータ端子９８を通じて電力供給を行い、そのヒータを発熱させることで、充填部材５２のうち、板型検出素子９６の近傍の温度を主体金具５の近傍部分の温度よりも５［℃］以上高温となるように制御している。
【００８９】
充填部材５２に対する加熱作業が終了した後、所定の冷却期間にわたり冷却された充填部材５２が凝固すると、金属ホルダ９３にロー付け接合された板型検出素子９６と主体金具５とが充填部材５２によりロー付け接合される。
以上に説明したように、第２実施例の第２酸素センサ８５は、第１実施例の酸素センサ１と同様に、金具側ロー付け面３２にセラミックス層３４を備えて、主体金具５の金属露出部３５と充填部材５２（ロー材）とが直接接合する面積を縮小することで、充填部材５２と主体金具５との接合強度を低下させている。これにより、主体金具５および板型検出素子９６における充填部材５２との接合強度の偏りを減少させることができる。
【００９０】
また、板型検出素子９６は、ホルダ本体部９５のホルダ側ロー付け面１４４にセラミックス層が設けられることで、「固定用ロー材１３５と板型検出素子９６との接合強度」と「固定用ロー材１３５と金属ホルダ９３との接合強度」とのバランスが調整されている。
【００９１】
よって、第２実施例の第２酸素センサ８５によれば、主体金具５および板型検出素子９６における充填部材５２との接合強度のバランスを調整することができ、接合強度の偏りに起因するロー材の剥離を防止できると共に、板型検出素子９６と主体金具５との接合を良好に維持することができる。さらに、板型検出素子９６は、金属ホルダ９３における固定用ロー材１３５との接合強度のバランスが調整されていることから、接合強度の偏りに起因するロー材の剥離を防止できると共に、板型検出素子９６と金属ホルダ９３との接合を良好に維持することができる。
【００９２】
なお、第２実施例の第２酸素センサ８５においては、主体金具５が特許請求の範囲における金属筒状体に相当し、充填部材５２がロー材に相当し、セラミックス層３４が接合強度調整部材に相当する。また、第２酸素センサ８５のうち、金属ホルダ９３が特許請求の範囲における金属筒状体に相当し、固定用ロー材１３５がロー材に相当し、ホルダ側ロー付け面１４４におけるセラミックス層が接合強度調整部材に相当し、ホルダ側ロー付け面１４４が金具側ロー付け面に相当する。
【００９３】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
例えば、金属ホルダは、図４に示す金属ホルダ９３のような複数の部材で構成されるものに限ることはなく、図５に斜視図として示す金属ホルダ１３８のような単一の部材で構成されるものでも良い。
【００９４】
金属ホルダ１３８は、板型検出素子９６を挿通可能な中空部１４１を有する略円筒状に形成され、板型検出素子９６の径方向周囲を取り囲む状態で、ロー材１３９を用いたロー付け接合により板型検出素子９６と一体に接合される。
図５に示す板型検出素子９６をロー付け接合した状態の金属ホルダ１３８におけるＡ−Ａ断面図を図６に示す。図６に示すように、中空部１４１は、その内壁面と板型検出素子９６との最大隙間寸法ｄが２［ｍｍ］以下となるように形成されている。また、中空部１４１の内壁面には、格子状のセラミックス層（図示省略）が形成されると共に、格子の枠内区画として面積が２０［ｍｍ² ］の金属露出部（図示省略）が複数形成されている。
【００９５】
このようにセラミックス層が設けられることで、金属ホルダ１３８の中空部１４１の内壁面における金属露出部の面積が縮小されることになり、「ロー材１３９と板型検出素子９６との接合強度」と「ロー材１３９と金属ホルダ１３８との接合強度」とのバランスを調整することができる。これにより、接合強度の偏りに起因するロー材の剥離を防止できると共に、板型検出素子９６と金属ホルダ１３８との接合を良好に維持することができる。
【００９６】
なお、金属ホルダ１３８が特許請求の範囲における金属筒状体に相当し、中空部１４１の内壁面が金具側ロー付け面に相当し、中空部１４１の内壁面に形成されるセラミックス層が接合強度調整部材に相当する。
また、金属露出部の面積を縮小するための接合強度調整部材は、セラミックスからなるセラミックス層に限ることはなく、金属表面よりもロー材との接合強度が低い他の材料（ガラスなど）で構成してもよい。
【００９７】
さらに、各部の寸法などは、上述した数値に限定されることはなく、例えば、金具側ロー付け面３２におけるセラミックス層３４の占有割合は６０％に限ることはなく、センサの用途や構造などの諸条件に応じて、５０％以上８０％以下の範囲内で適宜設定すると良い。
【００９８】
つまり、金具側ロー付け面３２におけるセラミックス層３４の占有割合の下限値（５０％）を規定して、金属露出部３５の占有割合の上限値を５０％以下に制限することで、充填部材５２と主体金具５との接合強度を確実に低下させるのである。また、金具側ロー付け面３２におけるセラミックス層３４の占有割合の上限値（８０％）を規定して、金属露出部３５の占有割合の下限値を２０％以上に制限することで、充填部材５２と主体金具５との接合強度を一定値以上に維持するのである。
【００９９】
また、１つの金属露出部３５の面積は、２０［ｍｍ２］に限ることはなく、４［ｍｍ² ］以上８０［ｍｍ² ］以下の範囲内に設定することで、充填部材５２（ロー材）と金属筒状体との接合強度を確実に低下させると共に、ロー材と金属筒状体との接合強度を一定値以上に維持することができる。なお、充填部材５２と主体金具５との接合強度をより確実に低下させるには、１つの金属露出部３５の面積を５０［ｍｍ２］以下とすることが好ましい。
【０１００】
なお、金属露出部３５の面積は、コーティング処理の範囲を変更することで、任意に設定することができる。また、セラミックス層３４は格子状に限ることはなく、他の模様となるように形成しても良い。
さらに、検出素子は、固体電解質体としてジルコニアを用いて形成されるものに限定されることはなく、ジルコニアとアルミナからなる固体電解質体（例えば、ジルコニアとアルミナの合計量を１００ｗｔ％とした場合に、アルミナを１０〜８０ｗｔ％の範囲内で含有させる固体電解質体）から形成されていてもよい。
【０１０１】
また、充填部材として用いるロー材は、ＢＡｇ８に限ることはなく、ＢＡｇ９（Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ系ロー材）やパラジウム系ロー材（Ｐｄロー）など、ロー付け後の強度が低下し難く、ロー付け後の耐熱温度が５００〜６００［℃］程度となる特性を有する共晶ロー材を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 酸素センサの全体構成を表す断面図である。
【図２】 挿通孔の内部構造を表した主体金具の断面図である。
【図３】 第２酸素センサの全体構成を表す断面図である。
【図４】 第２検出素子の分解斜視図、および板型検出素子が挿通された金属ホルダの断面図である。
【図５】 単一の部材で構成される金属ホルダが組みつけられた検出素子の斜視図である。
【図６】 図５に示す検出素子におけるＡ−Ａ断面図である。
【図７】 図１に示す酸素センサに備えられる検出素子の外観を表す斜視図である。
【符号の説明】
１…酸素センサ、２…検出素子、５…主体金具、２５…検出部、２８…素子側ロー付け面、３２…金具側ロー付け面、３４…セラミックス層、３５…金属露出部、４３…素子側ロー付け面、５０…挿通孔、５２…充填部材、８５…第２酸素センサ、９３…金属ホルダ、９６…板型検出素子、１３８…金属ホルダ、１４４…ホルダ側ロー付け面。

Claims (6)

1. 測定対象物にさらされる検出部を有し、前記測定対象物の物理量に応じた検出信号を出力する電極部を有する長尺形状に形成される検出素子と、
   前記検出素子を挿通可能に構成された挿通孔を有し、前記検出部を前記測定対象物にさらす状態で前記挿通孔に挿通された前記検出素子の径方向周囲を取り囲む筒型形状に形成される金属筒状体と、
   を備えるセンサであって、
   前記検出素子は、外周表面に素子側ロー付け面を備え、
   前記金属筒状体は、前記挿通孔の内周面に金具側ロー付け面を備えると共に、ロー材を用いたロー付け接合により前記素子側ロー付け面と前記金具側ロー付け面とが接合されて、前記検出素子を保持するよう構成され、
   前記金具側ロー付け面は、前記金属筒状体の金属表面が露出する金属露出部と、該金属筒状体の金属表面上に形成される当該金属筒状体の金属表面よりも前記ロー材との接合強度が低い材料からなる接合強度調整部材とから構成されること、
   を特徴とするセンサ。
2. 前記金具側ロー付け面における前記接合強度調整部材の占有割合が、５０％以上８０％以下であること、
   を特徴とする請求項１に記載のセンサ。
3. 前記金具側ロー付け面の金属露出部は、前記接合強度調整部材により複数に分割されると共に、１つの前記金属露出部の面積が４［ｍｍ² ］以上８０［ｍｍ² ］以下であること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ。
4. 前記接合強度調整部材は、格子状に形成されていること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサ。
5. 測定対象物にさらされる検出部を有し、前記測定対象物の物理量に応じた検出信号を出力する電極部を有する長尺形状に形成されると共に、外周表面に素子側ロー付け面が形成された検出素子と、
   前記検出素子を挿通可能に構成された挿通孔を有し、前記検出部を前記測定対象物にさらす状態で前記挿通孔に挿通された前記検出素子の径方向周囲を取り囲む筒型形状に形成されると共に、前記挿通孔の内周面に金具側ロー付け面が形成された金属筒状体と、
   を備え、ロー材を用いたロー付け接合により前記素子側ロー付け面と前記金具側ロー付け面とが接合されて、前記金属筒状体が前記検出素子を保持する構成のセンサを製造するためのセンサ製造方法であって、
   前記挿通孔の内周面に、前記金属筒状体の金属表面よりも前記ロー材との接合強度が低い材料からなる接合強度調整部材を形成し、前記金属筒状体の金属表面が露出する金属露出部と該接合強度調整部材とからなる前記金具側ロー付け面を形成する第１工程と、
   前記金具側ロー付け面と前記素子側ロー付け面との間に前記ロー材を配置し、該ロー材を加熱溶融してロー付け接合作業を行う第２工程と、
   を有することを特徴とするセンサ製造方法。
6. 前記第２工程において前記ロー材を加熱するにあたり、前記ロー材のうち前記検出素子の近傍部分の温度を、前記金属筒状体の近傍部分の温度よりも５［℃］以上高温にすること、
   を特徴とする請求項５に記載のセンサ製造方法。

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