JP4498376B2 - ガスセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路一体型のガスセンサの製造方法に関し、特に、個々の出力特性のばらつきをソフト的に補正するガスセンサの製造方法に関する。

従来、例えばＮＯｘセンサにおいては、そのセンサ出力が微小であるため、センサ部を外部コントローラにコネクタを介して接続する構成とすると、その接続部での接触抵抗等がコントローラへのセンサ出力の伝達に少なからず影響を及ぼし、高精度な濃度検出の障害となるといった問題があった。

そこで近年では、センサ部とコントローラとの間にコネクタを介さない回路一体型センサへの要請が高まっている。この回路一体型センサとは、特定ガス成分のガス濃度に応じた検出信号を出力する検出素子を内部に備えたセンサ部と、検出素子の検出信号に応じた電圧信号をガス濃度信号として外部装置（ＥＣＵ等）に出力するコントローラとを、リード線にて溶接等により直接接続して構成したものである。そして、これらを組付けた後に、所定の検査装置にて個々のセンサのゲイン値やオフセット値などの特性情報を検査してガス濃度の演算に用いる補正係数を算出し、これをコントローラのマイクロコンピュータが実行するプログラムに記憶させて完成品を得る。その結果、センサ毎にゲイン／オフセット調整をマイクロコンピュータの内部演算にて実行可能となり、各回路一体型センサは正確なガス濃度信号を出力することができるのである（例えば特許文献１参照）。
特許第３３１０２７３号公報（図１１）

しかしながら、上記ガスセンサでは、センサ部とコントローラとを組みつけた後に検査を行うため、センサ部の不具合のために正常なセンサ特性が得られない場合には、コントローラを含むＮＯｘセンサ全体が不良品扱いとなる。その結果、コントローラ側に不具合がない場合でも、これを含むＮＯｘセンサ全体が廃棄処分され、コスト面で大きなデメリットになるといった問題があった。

かかる問題は、ＮＯｘセンサに限らず、回路一体型のセンサであれば同様に生じ得るものである。
本発明はこうした問題に鑑みてなされたものであり、回路一体型センサの製造において、仮にセンサ部が不良であっても、正常なコントローラを廃棄するようなことを防止できるガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、請求項１記載の発明は、被測定ガス中の特定ガス成分のガス濃度に応じた検出信号を出力する検出素子と、この検出素子と電気的に接続されたリード端子と、このリード端子に接続されたリード線に接続され、検出素子の検出信号に応じた電圧信号をガス濃度信号として外部装置に出力するコントローラとを備えたガスセンサの製造方法にかかる。

そして、まず組付工程において、検出素子を含む構成要素を内部に組付けたケーシングからリード端子を露出させた状態のセンサ中間組立体（半製品）を製造する。尚、ここで
いう「リード端子の露出」とは、リード端子の端部がセンサ中間組立体のケーシングから外部に突出している状態であってもよいし、同ケーシングの内方にあるが露出している状態でもよい。つまり、同ケーシング外部から見える状態であり、そこに後述する検査用コネクタやリード線を直接接続できる構成であればよいことを意味する。

続いて、検査工程において、上記リード端子と電気的に接続するリード接続部を有する検査用コネクタを備えた検査装置を用意し、この検査用コネクタのリード接続部をリード端子と接続して、検出素子が電気的に正常であるか否かを検査する。つまり、検査装置によって、端子や配線を含む検出素子の導通状態，抵抗値等に不具合がないか、それらが予め設定した許容値の範囲内であるか等の電気的要件を検査する。そして、このとき検出素子が不正常であると判定され、それを修復できないと判断した場合には、そのセンサ中間組立体について廃棄処分等のしかるべき処置をとる。

そして、一体化工程において、上記検査工程にて正常と判定された検出素子を備えたセンサ中間組立体と上記コントローラとを上記リード線を介して接続して一体化し、ガスセンサの完成品を得る。

かかる構成によれば、検出素子が不正常であるか否かをセンサ中間組立体が形成された段階で検査するため、不正常な検出素子を備えるセンサ中間組立体についてはこれを廃棄等し、高価なコントローラと一体化することを未然に防止することができる。その結果、上述した従来のコスト面でのデメリットを解消することができる。

その際、上記検査工程にて検出素子の特性情報を検出しておき、上記一体化工程後の書込工程にて、当該特性情報をコントローラに書き込むようにするとよい。
すなわち、検査工程にて検出素子が電気的に正常か否かを検査するのに併せて、例えば特定のガス濃度に対する検出素子の出力電流値のゲイン値やオフセット値等を検出してその出力特性を得ておくことで、コントローラと一体化した後で改めてその特性情報を検出する必要がなくなり、作業性を向上させることができる。また、その特性情報が明らかに異常な場合などセンサ中間組立体側に問題がある場合に、コントローラとの接続を見合わせるなどして、上記と同様、コスト面でのデメリットを解消することができる。そして、このようにセンサ中間組立体の段階でセンサ（検出素子）毎の特性情報を検出し、コントローラと一体化させた後に、コントローラに備えられるメモリ回路に書き込む（例えばコントローラを構成するマイクロコンピュータのメモリに記憶させる）ことで、生産歩留まり良く正確なガス濃度信号を出力可能な回路一体型ガスセンサを製造することができる。

ただし、上記検査工程におけるリード端子と検査用コネクタのリード接続部との接続に接触不良等がある場合には、正常な検出素子の特性情報は得られない。つまり、リード端子と検査用コネクタのリード接続部との間の接触抵抗が大きい場合には、被検出対象となる電流が流れ難くなり、本来検出されるべき電流値が検出されないことがある。また、この検査段階での抵抗値と、実際にリード端子をリード線を介してコントローラを接続したときの抵抗値との誤差が大きくなり、この検査工程にて測定した検出素子における特性情報と、一体化後の検出素子における特性情報との整合がとれず、正確なガス濃度検出に支障を来たす虞がある。

そこで、例えば、上記検査工程においては、まずリード端子と検査用コネクタのリード接続部との接触抵抗を測定し、この接触抵抗が少なくともこの検査工程に支障を及ぼさない予め定める設定値以下であることを確認した上で、検査を行うようにするとよい。

すなわち、接触抵抗が上記設定値を超える場合には、その接触部を確認して接触不良が
あればその接続をやり直す等の処置をとる。それでも接触抵抗が正常値を示さない場合には、検査装置本体やその検査用コネクタに異常がないか、或いはセンサ中間組立体側に異常がないかを確認し、異常があった側についてはしかるべき処置をとる。

かかる構成によれば、接触抵抗が検出素子の異常検出や特性情報の測定に影響を与えないレベルにあることを確認した上で検査が行われるため、検出素子について正確な特性情報を得ることができ、完成後のガスセンサの検出精度を確保することができる。

尚、上記特性情報の検出は、上記検査工程における検出素子の検査の際に併せて検出しておくのが作業効率上も好ましいが、複数個のセンサ中間組立体に対して検査工程を順次行った後にまとめて一体化工程を実施する場合など、検査工程後に直ちに一体化工程に移行しない場合には、検出素子の特性情報を各センサ中間組立体に対応させて記憶しておく必要がある。

そこで、請求項２に記載のように、検査工程にて検出した検出素子の特性情報を特定するためのセンサ識別情報を所定の記録媒体に記録し、この記録媒体をセンサ中間組立体自体に装着しておくとよい。尚、ここでいう「センサ識別情報」は、当該特性情報そのものであってもよいし、或いは、特性情報に関連付けられた識別コード等であってもよい。後者の場合、その識別コード等に対応した特性情報は、例えば別途用意した記憶装置に記憶させればよい。

そして、書込工程にて、記録媒体に記録されたセンサ識別情報を読み出して、特性情報を特定してコントローラに備えられるメモリ回路に書き込むようにするとよい。
かかる構成によれば、センサ中間組立体とコントローラとを組付けてガスセンサを完成させた後に、対応する特性情報をコントローラに備えられるメモリ回路に書き込ませることができる。そして、その特性情報を特定するためのセンサ識別情報が、その特性情報を有する検出素子を備えたセンサ中間組立体自体に装着されているため、コントローラ側で間違った特性情報を書き込むこともない。かかる構成は、特にセンサ中間組立体を生産ラインで大量生産し、その後にコントローラと組付ける製造工程を採用する場合に特に都合がよい。

以上に説明したガスセンサの製造方法は、酸素濃度を検出する酸素センサ，ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ，ＨＣ濃度を測定するＨＣセンサ，ＣＯ濃度を測定するＣＯセンサ等、種々のガスセンサに適用することができる。

具体的には、上記ガスセンサとして請求項３に記載のＮＯｘセンサが挙げられる。すなわち、上記検出素子が、被測定ガス中の酸素濃度に応じた電流である第１ポンプ電流が流れる第１ポンプセルと、ＮＯｘ濃度に応じた電流である第２ポンプ電流が流れる第２ポンプセルとを備える。そして、上記コントローラが、第２ポンプ電流の大きさとＮＯｘ濃度との関係を示す第２ポンプ電流のゲイン値と、ＮＯｘ濃度がゼロのときの第２ポンプ電流の大きさを示す第２ポンプ電流のオフセット値とを、夫々予め設定して記憶する記憶手段と、第２ポンプ電流と、上記記憶手段に記憶されている第２ポンプ電流のゲイン値及びオフセット値に基づいて、ＮＯｘ濃度を演算する演算手段とを備えるものである。例えば、先行する特許出願である特願２００２−１８８９０２号に記載されたようなＮＯｘセンサが挙げられる。

特に、かかるＮＯｘセンサでは、ＮＯｘ濃度を検出するための第２ポンプ電流が小さく、他のガスセンサよりもその特性情報に沿った補正がノイズや接触抵抗により難しくなる場合があり、微妙な調整を強いられることが多い。このため、検出素子が正常であるか否
かについての評価も厳しくなり、検出素子の不良をセンサ中間組立体の段階で発見する重要性が大きくなる。よって、本発明の製造方法を適用した場合の効果が大きくなるといえる。

さらに、当該ＮＯｘセンサにおいて、被測定ガス中の酸素濃度をも検出する場合には、上記コントローラが、さらに、第１ポンプ電流の大きさと酸素濃度との関係を示す第１ポンプ電流のゲイン値を記憶する第２の記憶手段と、第１ポンプ電流と、上記第２の記憶手段に記憶されている第１ポンプ電流のゲイン値とに基づいて、酸素濃度を演算する第２の演算手段と、を備えた構成として実現することができる。

尚、上記記憶手段と第２の記憶手段、及び上記演算手段と第２の演算手段の夫々は、同一のものであってもよい。

以下、本発明の実施の形態を一層明確にするため、本発明の好適な実施例を図面と共に説明する。尚、本実施例は本発明のガスセンサの製造方法を車両に搭載するＮＯｘセンサの製造に適用したものであり、図１は当該ＮＯｘセンサの全体構成を示す平面図であり、図２は当該ＮＯｘセンサの製造過程で得られるセンサ中間組立体（半製品）の構成を表す断面図である。また、図３は図２のＡ部、つまり当該ＮＯｘセンサを構成する検出素子周辺の断面構造と、その動作原理を表す説明図である。

図１に示すように、ＮＯｘセンサ１は、被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた検出信号を出力する検出素子を内部に備えたセンサ部１０と、このセンサ部１０とリード線２０にて接続され、検出素子の検出信号に応じた電圧信号をＮＯｘ濃度信号として図示しない外部装置に出力するコントローラ３０とを備えている。

図２に示すように、センサ部１０を構成するセンサ中間組立体１１は、被測定ガスが流れる配管に固定される筒状の主体金具２と、主体金具２の後端側（図中上側）に連設された筒状の外筒３とからなるケーシングに、検出素子４を含む構成要素を内部に組付けて構成されている。

すなわち、主体金具２の内側には、長尺筒形状の絶縁体５が内挿されており、この絶縁体５の内部に長板状の検出素子４が挿通されている。絶縁体５はその先端側寄りに径方向外側に突出するフランジ部９１を有し、このフランジ部９１がパッキン９２を介して主体金具２に係合することで同主体金具２に保持され、そのフランジ部９１後方の主体金具２と絶縁体５との間に滑石リング６，金属スリーブ７が介装されている。そして、さらに金属スリーブ７の後方に外筒３の先端開口部を外挿し、この外筒３の先端で外方に突出したフランジ部と主体金具２の後端との間にシール部材８を介装した状態で、当該主体金具２の後端を内方に加締めることにより、外筒３が主体金具２に固定されると共に、絶縁体５が主体金具２に対して安定して固定されている。

また、絶縁体５の先端開口部には有底筒状のセラミックホルダ９が内挿嵌合され、その底面中央に軸方向に設けられた貫通孔を検出素子４が貫通している。このセラミックホルダ９の内方の検出素子４の周りにはセメント１２が充填され、検出素子４を安定に固定している。さらに、セラミックホルダ９後方の検出素子４と絶縁体５との間には、タルクとガラスの混合物１９が充填されており、検出素子４の後半部分を絶縁体５に対して固定している。

さらに、検出素子４には６本の電極線１４が接続されており、検出素子４の後端側から延出する電極線１４の端部に６本の長尺状のリード端子１５が接続されており、絶縁体５
の後端側内方で、これら電極線１４，リード端子１５の接続部を覆うようにシールガラス１６が充填されている。これら６本のリード端子１５は、その後端部がケーシング後端の開口部１７から外方に露出しており、その端部が一直線上に配置されるように互いに平行に配設されており、シールガラス１６によって安定に固定されている。また、このシールガラス１６と上記混合物１９により、プロテクタ１８側からリード端子１５側への気密性が保持されている。

さらに、センサ中間組立体１１の先端側（図中下方）には、主体金具２の先端に２重の壁面を有する金属製のプロテクタ１８が外嵌され固定されている。
上述した構成のうち、検出素子４は、図３に示すように、板状のヒータ２１と、第１ポンプセル２２と、電池セル２３と、第２ポンプセル２４とが、貼り合わせセメント２５及びスペーサ２６，２７，２８を介して積層されることで構成される。ヒータ２１は発熱抵抗体２９がセラミック基体に埋設した形で構成され、図示しない制御回路によりセンサ素子を所定の作動温度に加熱、維持するためのものである。スペーサ２６〜２８はアルミナからなる絶縁体である。

第１ポンプセル２２は、酸素イオン伝導性固体電解質材料であるジルコニアにより形成され、その表面と裏面のそれぞれに白金で形成された電極３１，３２を有している。第１ポンプセル２２の一方の電極３１は、直接被測定ガス雰囲気に晒されるように構成されている。

電池セル２３も同様にジルコニアにより形成され、その表面と裏面のそれぞれに白金で形成された電極３３，３４を有しているが、電極３４は、電池セル２３と第２ポンプセル２４との間に介装されたスペーサ２８内に埋設されている。

そして、第１ポンプセル２２と電池セル２３に囲まれ、酸素濃度を測定するための第１測定室４１が形成されている。この第１測定室４１は、多孔質物質を充填して形成された第１拡散抵抗部５１を経由して被測定ガス雰囲気と連通するように構成されている。

また、電池セル２３，第２ポンプセル２４，スペーサ２７，及びスペーサ２８に囲まれ、ＮＯｘ濃度を測定するための第２測定室４２が形成されている。この第２測定室４２は、電池セル２３を貫通して設けられた連通孔４３，及び第１拡散抵抗部５１との間で第１測定室４１を形成する第２拡散抵抗部５２を経由して、第１測定室４１に連通している。尚、第２拡散抵抗部５２も多孔質物質を充填して形成されている。

そして、第１拡散抵抗部５１を介して第１測定室４１に導入された被測定ガス中の酸素（Ｏ₂）は、第１ポンプセル２２に電圧を印加することにより電極３２にて解離され、そのとき生成された酸素イオンが固体電解質を通って電極３１から外部へ導出される。このとき固体電解質を通じて流れる電流が第１ポンプ電流Ｉp1である。ここで、電池セル２３より出力される電圧値が一定となるように、第１ポンプセル２２への印加電圧は、後述するコントローラ３０のマイクロコンピュータにてフィードバック制御される。つまり、電池セル２３より出力される電圧に基づいて、第１ポンプ電流Ｉp1の電流値は制御される。従って、この第１ポンプ電流Ｉp1の電流値を検出することで、被測定ガス中の酸素濃度を算出することができる。

第２ポンプセル２４も酸素イオン伝導性固体電解質材料であるジルコニアにより形成され、その固体電解質上に一対の電極３５，３６が形成されている。電極３５は第２測定室４２に面して配置され、電極３６はスペーサ２８に埋設され、多孔質層５３を介して電池セル２３側の電極３４に対向している。

尚、上述した６本の電極線１４は、そのうちの２本がヒータ２１の発熱抵抗体２９の両端と電気的に接続され、残り４本のうち３本が第１ポンプセル２２の電極３１，電池セル２３の電極３４及び第２ポンプセル２４の電極３６と電気的に接続され、残り１本が第１ポンプセル２２の電極３２，電池セル２３の電極３３，第２ポンプセル２４の電極３５に電気的に接続されている。

そして、上述した第１測定室４１のガスは、この第１測定室４１から第２拡散抵抗部５２を経由して第２測定室４２に導かれ、そこで酸素（Ｏ₂）と窒素（Ｎ₂）に解離され、酸素が第２ポンプセル２４により汲み出される。このとき第２ポンプセル２４を流れる第２ポンプ電流Ｉp2が被測定ガス中のＮＯｘの濃度に比例する。すなわち、図５に示すように、第２ポンプ電流Ｉp2は、被測定ガス中のＮＯｘ濃度に比例するため、個々のセンサ固有のオフセット値と第２ポンプ電流Ｉp2が分かれば、ＮＯｘ濃度を算出することができる。

一方、コントローラ３０は、図示しないマイクロコンピュータを中心に構成されており、センサの特性情報を記憶する不揮発性のメモリ回路（記憶手段）と、この特性情報とセンサ部１０からの検出信号を用いて特定のガス濃度を算出する演算部（演算手段）が設けられている。つまり、上記メモリ回路には、第１ポンプセル２２を流れる第１ポンプ電流Ｉp1の大きさと酸素濃度との関係を示す第１ポンプ電流Ｉp1のゲイン値と（図４参照）、第２ポンプセル２４を流れる第２ポンプ電流Ｉp2の大きさとＮＯｘ濃度との関係を示す第２ポンプ電流Ｉp2のゲイン値と、ＮＯｘ濃度がゼロのときの第２ポンプ電流Ｉp2の大きさを示す第２ポンプ電流Ｉp2のオフセット値とが（図５参照）、夫々予め演算して設定され記憶されている。尚、マイクロコンピュータは、ＣＰＵやＲＡＭ，Ａ／Ｄコンバータ，Ｄ／Ａコンバータ等を有する公知のものを用いればよい。

そして、上述のようにして検出素子４から出力された検出信号をリード線２０を介して受け取ってＡ／Ｄ変換し、演算部が、デジタル化された当該検出信号に含まれる第１ポンプ電流Ｉp1と、上記メモリ回路に記憶されている第１ポンプ電流Ｉp1のゲイン値とに基づいて酸素濃度を演算し、一方、デジタル化された当該検出信号に含まれる第２ポンプ電流Ｉp2と、上記メモリ回路に記憶されている第２ポンプ電流Ｉp2のゲイン値及びオフセット値とに基づいて、ＮＯｘ濃度を演算する。そして、このとき算出した各ガス濃度に基づきアナログ化された電圧信号をガス濃度信号として図示しない外部装置に出力する。

以上のようにして、本実施例のＮＯｘセンサ１によれば、被測定ガス中の酸素濃度とＮＯｘ濃度とを測定することができる。
次に、本実施例のＮＯｘセンサ１の製造方法について、図６のフローチャートに基づき、図１，図２，図７及び図８を参照しつつ説明する。

まず、半完成品つまり図２のセンサ中間組立体１１を組付ける（Ｓ１１０）。すなわち、後端が互いにつながった櫛形状に形成された６本のリード端子１５が６本の電極線１４を介して接続されるとともに、その中央部でセメント１２を介してセラミックホルダ９に固定された検出素子４を、その先端側から絶縁体５の内側に同軸状に内挿する。このときセラミックホルダ９が絶縁体５の下方の段部に係止されるため、結果的に検出素子４が絶縁体５により支持される。そして、この状態から絶縁体５内のセラミックホルダ９の後方に上記混合物１９，シールガラス１６を順次充填して検出素子４及びリード端子１５を固定する（この状態の組付品を便宜上「素子支持体」という）。

そして、この素子支持体を、その先端側から主体金具２の内側に同軸状に内挿し、そのフランジ部９１で主体金具２にパッキン９２を介して支持させる。続いて、そのフランジ
部９１後方の主体金具２と絶縁体５との間に滑石リング６，金属スリーブ７をこの順に配設し、さらに金属スリーブ７の後方に外筒３の先端開口部を外挿する。そして、この外筒３の先端で外方に突出したフランジ部と主体金具２の後端との間にシール部材８を介装した状態で、図示しないプレス装置により主体金具２の後端周縁部を外方から押圧して金属スリーブ７の後端側に向かって折り曲げる。このように折り曲げられた主体金具２の後端周縁部により金属スリーブ７の後端側が係止される。このようにして圧縮力を受けた滑石リング６は、圧縮充填される。そして、この滑石リング６が圧縮充填されることにより検出素子支持体と主体金具２とが堅固に固定されるとともに、絶縁体５と主体金具２との間の気密性が確保される。

そして、主体金具２の先端に上記プロテクタ１８を外嵌して溶接することにより、センサ中間組立体１１の組付けが完了する。そしてさらに、上述したリード端子１５の後端のつながった部分を切断して６本のリード端子１５に分離して夫々研磨する。こうして、センサ中間組立体１１の形成が完了する（Ｓ１２０）。

続いて、そのリード端子１５に予め用意した図示しない通電用のコネクタを取り付け（Ｓ１３０）、図示しない外部回路から所定の電圧を印加してエージング処理を実行する（Ｓ１４０）。

このエージング処理では、上述したセンサ素子の電極を活性化させて三相界面を増加させるための第１エージング処理と、そのエージングにより電極が活性化し過ぎて生じる上記第２ポンプ電流Ｉp2の初期変動を取り除くための第２エージング処理とを行う。

まず第１エージング工程においては、上記組付後のセンサ中間組立体１１を５００℃〜８００℃の炉中に挿入し、大気雰囲気の中で、センサ中間組立体１１の各電極に０．８Ｖのステップ状の交番電圧を半周期６０secで３サイクル印加して行う。

続いて、この第１エージング処理が施されたセンサ中間組立体１１に対して第２エージング処理を施す。すなわち、この第２エージング処理では、第１エージング処理後のセンサ中間組立体１１を、水分を所定値以下（本実施例では１０体積％以下）にしたリーン雰囲気の中に移す。そして、当該センサ中間組立体１１に通電を行い、車両に搭載した際の通常制御時と同様の条件（上記雰囲気を除く）で予め定める所定時間駆動し、電極を加熱する。

次に、センサ中間組立体１１の性能検査を行う（Ｓ１５０）。この検査工程では、センサ中間組立体１１の検出素子４が電気的に正常であるか否かを確認すると共に、上述した酸素濃度及びＮＯｘ濃度を演算するのに必要な第１ポンプ電流Ｉp1のゲイン値，第２ポンプ電流Ｉp2のゲイン値，及び第２ポンプ電流Ｉp2のオフセット値を設定するための特性情報を検出する。

すなわち、図７に示すように、まず上述したセンサ中間組立体１１のリード端子１５と電気的に接続するリード接続部６２を有する検査用コネクタ６１を備えた検査装置６０を用意し、この検査用コネクタ６１のリード接続部６２をリード端子１５と接続して、その接触抵抗を測定する。このとき、リード端子１５の１本に対して検査用コネクタ６１の２端子が挟み込むように接触（接続）して回路を形成し、各リード端子１５の接触抵抗が測定される。つまり、検査用コネクタ６１側には、合計１２本のリードが夫々接続された１２本の端子が設けられており、その特定の２端子（２端子にて一つのリード接続部６２を形成）がリード端子１５の特定の一端子に接続される構成となっている。尚、このときヒータ抵抗についても測定するが、これについては、この２端子１リードを用いた所謂４端子法にて測定する。

そして、各接続部位の接触抵抗が予め定める設定値(本実施例では０．３Ω）以下であ
ることを確認する。この設定値を超える場合には、センサ中間組立体１１のリード端子１５と検査用コネクタ６１のリード接続部６２との間に接触不良がないかどうかを確認し、接触不良があればその接続をやり直す等の処置をとる。それでも接触抵抗が正常値を示さない場合には、検査装置６０の本体やその検査用コネクタ６１に異常がないか、或いはセンサ中間組立体１１側に異常がないかを確認する。センサ中間組立体１１内部の検出素子４の電気的接続に問題があると判断した場合には、当該センサ中間組立体１１を不良品として廃棄等の処分をする。

一方、接触抵抗が設定値以下である場合には、検出素子４は電気的に正常であると判断し、続いて、特定の雰囲気の下、検出素子４の出力電流値のゲイン値やオフセット値等を検出してその特性情報を得る。具体的には、1)酸素：０体積％−ＮＯｘ：０ｐｐｍ，2)酸素：１６体積％−ＮＯｘ：３５０ｐｐｍ，3)酸素：１６体積％−ＮＯｘ：０ｐｐｍの三種類の被測定ガス雰囲気において、上述した第１ポンプ電流Ｉp1のゲイン値と、第２ポンプ電流Ｉp2のゲイン値及びオフセット値とを測定することで、図４に示す酸素濃度と第１ポンプ電流Ｉp1のゲイン値との関係を表す特性情報が得られ、また、図５に示すＮＯｘ濃度と第２ポンプ電流Ｉp2のゲイン値及びオフセット値との関係を表す特性情報が得られる。

そして、図８に示すように、このようにして得られた各特性情報をＱＲコード（二次元コード）にて所定のシール８０に記録し、このシール８０を該当するセンサ中間組立体１１のケーシング(外筒３）の側面に貼着しておく（Ｓ１６０）。

そして、同図に示すように、所定形状のコントローラ用ケース内にマイクロコンピュータ等の電子部品を収容する形態で別途形成してなるコントローラ３０に接続されたリード線２０の先端に露出した６本の線を、図示しないゴムグロメット及びセパレータの貫通孔に挿通させた状態で、センサ中間組立体１１側の対応するリード端子１５の夫々に溶接する（Ｓ１７０）。そして、リード線２０に外挿された保護外筒７０をこの接続部（溶接部），ゴムグロメット及びセパレータを覆うように被せ、保護外筒７０をそのゴムグロメットの位置及びその位置よりも先端側であって外筒３と保護外筒７０とが重なり合う部位の所定位置７１を径方向内側に向かって加締めることにより、センサ中間組立体１１に固定する（Ｓ１８０：図１参照）。このとき、外筒３上に貼られたシール８０が外部から見えるように保護外筒７０は組み付けられる。

このようにして、センサ中間組立体１１とコントローラ３０とを一体化した後、上記シール８０上のＱＲコードに記録された特性情報を図示しない読取装置にて読取ってコントローラ３０のマイクロコンピュータのメモリ回路に書き込む（Ｓ１９０）。

以上のようにして、本実施例のＮＯｘセンサ１が完成する。
以上に説明したように、本実施例のＮＯｘセンサ１の製造方法においては、検出素子４それ自体やその配線の導通状態等が不正常であるか否かをセンサ中間組立体１１が形成された段階で検査するため、不正常な検出素子４を備えるセンサ中間組立体１１についてはこれを廃棄等し、高価なコントローラ３０と一体化することを未然に防止することができる。

また、検査工程においては、センサ中間組立体１１のリード端子１５の接触抵抗が検出素子４の異常検出や特性情報の測定に影響を与えないレベルにあることを確認した上で検査が行われるため、検出素子４について正確な特性情報を得ることができ、完成後のＮＯｘセンサ１の検出精度を確保することができる。

さらに、予め検出素子４の特性情報を検出し、これをＱＲコードで記録したシール８０（記録媒体）をセンサ中間組立体１１に装着している。このため、センサ中間組立体１１とコントローラ３０とを組付けた後に、対応する特性情報をコントローラ３０に読み込ませることができる。かかる構成では、コントローラ３０側で間違った特性情報を読み込むことがないため、特にセンサ中間組立体１１を生産ラインで大量生産し、その後にコントローラ３０と組付ける製造工程を採用する場合に特に都合がよい。

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、上記実施例では、検出素子４の特性情報をＱＲコード（二次元コード）にて記録したシール８０をセンサ中間組立体１１に貼着した例を示したが、その他のコード情報で記録してもよいし、ＩＤタグ等その他の記録媒体をセンサ中間組立体１１に装着するようにしてもよい。或いは、特性情報の詳細については別途用意した他の記憶装置などに記録しておき、センサ中間組立体１１側には、この特性情報を特定するために関連付けられた識別コードのみが記録された記録媒体を装着し、特性情報の書き込みの際に、この識別コードに基づいて記憶装置から特性情報を読出し、コントローラ３０側のメモリ回路に書き込むようにしてもよい。

また、ＮＯｘセンサの構造として図１及び図２に示すものを一例に挙げたが、本発明のガスセンサの製造方法は、それ以外の構造のＮＯｘセンサ、さらには酸素センサ，ＨＣセンサ，ＣＯセンサその他の種々のガスセンサに適用することができる。

さらに、上記実施例では、検出素子４の特性情報に関する補正を、コントローラ３０にてソフト的に補正する構成を示したが、例えば従来のような補正抵抗（ハード）を付加した上で、その補正抵抗では精度が十分に保証できない部分について、上記特性情報に基づくソフト的な補正を行うようにしてもよい。

本発明の実施例に係るガスセンサの全体構成を表す平面図である。 実施例のガスセンサの断面図である。 実施例に係るガスセンサの検出素子周辺の断面構造とその動作原理を表す説明図である。 実施例に係るガスセンサの特性情報を表す説明図である。 実施例に係るガスセンサの特性情報を表す説明図である。 実施例に係るガスセンサの製造方法を表すフローチャートである。 実施例のガスセンサの製造方法の検査工程を表す説明図である。 実施例に係るガスセンサの製造方法を表す説明図である。

符号の説明

１・・・ＮＯｘセンサ、 ２・・・主体金具、 ３・・・外筒、
４・・・検出素子、 ５・・・絶縁体、 １０・・・センサ部、
１１・・・センサ中間組立体、 １４・・・リード線、
１５・・・リード端子、 ２０・・・リード線、
３０・・・コントローラ、 ６１・・・検査用コネクタ、
６２・・・リード接続部、 ７０・・・保護外筒、 ８０・・・シール

Claims (3)

1. 被測定ガス中の特定ガス成分のガス濃度に応じた検出信号を出力する検出素子と、該検出素子と電気的に接続されたリード端子と、該リード端子に接続されたリード線に接続され、前記検出素子の検出信号に応じた電圧信号をガス濃度信号として外部装置に出力するコントローラと、を備えたガスセンサの製造方法であって、
   前記検出素子を含む構成要素を内部に組付けたケーシングから前記リード端子を露出させた状態のセンサ中間組立体を製造する組付工程と、
   前記リード端子と電気的に接続するリード接続部を有する検査用コネクタを備えた検査装置を用意し、該検査用コネクタを該リード端子と接続して、前記検出素子が電気的に正常であるか否かを検査する検査工程と、
   前記検査工程にて正常と判定された検出素子を備えたセンサ中間組立体と前記コントローラとを前記リード線を介して接続して一体化する一体化工程と、
   を備えており、
   前記コントローラは、マイクロコンピュータを含んで構成されており、
   前記検査工程にて、前記検出素子の特性情報を検出しておき、
   さらに、前記一体化工程の後、前記コントローラに備えられるメモリ回路に対して前記特性情報を書き込む書込工程を備えたこと
   を特徴とするガスセンサの製造方法。
2. 請求項１に記載のガスセンサの製造方法において、
   前記検査工程にて検出した前記検出素子の特性情報を特定するためのセンサ識別情報を所定の記録媒体に記録し、該記録媒体を前記センサ中間組立体自体に装着しておき、
   前記書込工程にて、前記記録媒体に記録されたセンサ識別情報を読み出して、前記特性情報を特定して前記コントローラに備えられるメモリ回路に書き込むこと
   を特徴とするガスセンサの製造方法。
3. 前記ガスセンサがＮＯｘセンサであり、
   前記検出素子が、
   当該検出素子に導入された被測定ガス中の酸素濃度に応じた電流である第１ポンプ電流が流れる第１ポンプセルと、
   ＮＯｘ濃度に応じた電流である第２ポンプ電流が流れる第２ポンプセルとを備え、
   前記コントローラが、
   前記第２ポンプ電流の大きさとＮＯｘ濃度との関係を示す前記第２ポンプ電流のゲイン値と、ＮＯｘ濃度がゼロのときの前記第２ポンプ電流の大きさを示す前記第２ポンプ電流のオフセット値とを、夫々予め設定して記憶する記憶手段と、
   前記第２ポンプ電流と、前記記憶手段に記憶されている前記第２ポンプ電流のゲイン値及びオフセット値とに基づいて、ＮＯｘ濃度を演算する演算手段と、
   を備えたこと、
   を特徴とする請求項１または２に記載のガスセンサの製造方法。

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