JP6345614B2 - センサ中間体及びセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検出ガスの濃度を検出するセンサ素子を備えたセンサ中間体及びセンサの製造方法に関する。

自動車等の排気ガス中の酸素やＮＯｘの濃度を検出するガスセンサとして、固体電解質体を用いたセンサ素子を有するものが知られている。
この種のガスセンサとして、排気管に固定される筒状の主体金具（ハウジング）内にセンサ素子を挿通して保持し、その一端を被測定ガスに晒す構成が知られている。そして、センサ素子を主体金具に安定して保持すると共に、排気ガスのガスセンサ内部への漏洩を防止するため、主体金具の内周面とセンサ素子の外周面との間には、先端から順にセンサ素子を支持するホルダ、滑石粉末（充填部材）、滑石粉末を押圧して圧縮する押圧部材等が積層されている。そして、滑石粉末を圧縮して主体金具とセンサ素子との間に加圧充填することにより、センサ素子が主体金具内に固定される。

ところで、図５に示すように、従来のガスセンサの製造において滑石粉末の圧縮は次のように行われる（特許文献１、２参照）。まず、センサ素子２１を挿通させた金属カップ２０内に、セラミックリング３００および第２の滑石リング２２６を収容し（第２配置工程）、金属カップ２０の開口側から第２の滑石リング２２６を圧縮する（第２圧縮工程）。これにより、第２の滑石リング２２６は押し潰されて粉体の第２滑石２２０となり、金属カップ２０内にセンサ素子２１を保持して一体となった素子ユニット２３０が形成される。
次に、素子ユニット２３０を、金具組立体２３５の後端側（カシメ用円筒部１６側）から主体金具１１内に挿入し、センサ素子２１の後端２９側から第１の滑石リング２２５、スリーブ４３およびリングワッシャ４５を挿通する（保持工程）。そして、第１の滑石リング２２５を圧縮しながらカシメ用円筒部１６を径方向内側に熱加締めし（第１圧縮工程）、ガスセンサを組み付ける。
なお、上述の第１圧縮工程の後、引き続いて主体金具１１の後端側に保護筒（図示せず）を溶接等で固定し、ガスセンサを製造する場合がある。又、第１圧縮工程を終了したセンサ中間体を作った後、このセンサ中間体を別の工程等に搬送して後から保護筒を組み付けてガスセンサを製造することで、センサ中間体を製造する中間工程と、ガスセンサを組み付けてガスセンサを製造する組立工程とを分ける場合もある。

特開２０１２−２４２１１２号公報（図５） 特開２００８−１４５３３９号公報（図４）

このように、従来のガスセンサの製造においては、金属カップ２０内で第２の滑石リング２２６を圧縮し（第２圧縮工程）、さらに主体金具１１内で第１の滑石リング２２５を圧縮している（第１圧縮工程）。この場合、最初に金属カップ２０内で第２の滑石リング２２６を圧縮した際、センサ素子２１の軸心と素子ユニット２３０の軸心とがずれた状態で素子ユニット２３０が形成されることがある。そして、この素子ユニット２３０を主体金具１１内に挿入すると、センサ素子２１の軸心と主体金具１１の軸心とがずれた状態となる。この状態で主体金具１１内に第１の滑石リング２２５を挿入して第１の滑石リング２２５を圧縮すると、第１の滑石リング２２５が、センサ素子２１の軸心を主体金具１１の軸心に合わせるように流動することで、センサ素子２１にせん断応力が加わり、センサ素子２１が折れるおそれがある。
そこで、素子ユニットを廃止し、金属カップ２０を用いずに、センサ素子２１に１個の滑石リングを挿通し、この滑石リングを主体金具１１内で一度に圧縮することが考えられる。
しかしながら、このように滑石リングを主体金具内で一度に圧縮する場合であっても、滑石リングが圧縮されて滑石粉末が流動（再配置）する際に、主体金具内で滑石粉末が略均一に配置されるように流動するために、例えば、滑石リングの一部に欠け等による形状不良があると、滑石リングの挿通孔を介してセンサ素子２１に加わる応力が不均一となり、センサ素子２１にせん断応力が加わって素子が折れるおそれがある。
そこで、本発明は、センサ素子を主体金具の内部に固定するための充填部材を主体金具内に配置する際に、センサ素子の破損を防止したセンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のセンサ中間体の製造方法は、内側に突出した段部が自身の内面に周設され、貫通孔を有する筒状の主体金具の内側に、筒状のホルダと、充填部材が圧粉された筒状の圧粉体とを、前記ホルダを前記段部に係合させつつ、前記圧粉体を前記ホルダを挟んで前記段部とは反対側に積層させるように配置すると共に、前記ホルダに設けられる第１挿通孔及び前記圧粉体に設けられる第２挿通孔に金属ピンを挿通させた準備体を準備する準備工程と、前記圧粉体を圧縮して前記主体金具の内側に圧接されつつ前記第２挿通孔から前記金属ピンが差抜可能な形状を有する充填部材中間体を形成する予備圧縮工程と、前記金属ピンを、前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔から引き抜くピン引き抜き工程と、前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔に、軸線方向に延びるセンサ素子を挿通する挿通工程と、前記充填部材中間体を圧縮して、前記センサ素子を前記主体金具の内側に固定する充填部材を形成する本圧縮工程と、を備えている。
このセンサ中間体の製造方法によれば、予備圧縮工程により、圧粉体を構成する粉末が金属ピンの周囲を流動（再配置）し、主体金具の内側に圧接した状態で固められて充填部材中間体となる。このとき、圧粉体の一部に欠け等による形状不良があり、予備圧縮工程の際に粉末が金属ピンの周囲に流動（再配置）した際に、金属ピンに加わる応力が不均一となったとしても、金属ピンが金属製であるために、金属ピンが折れたり、変形することがない。
その上、予備圧縮工程で形成された充填部材中間体は、充填部材中間体を構成する粉末が略均一に配置されるため、形状不良が生じることを抑制できる。よって、その後の本圧縮工程により、充填部材中間体を構成する粉末がセンサ素子の周囲を流動（再配置）し、充填部材を形成する際
には、第２挿通孔を介してセンサ素子に不均一な応力が加わることが回避され、センサ素子の破損を防止することができる。
さらに、予備圧縮工程で形成された充填部材中間体は、主体金具の内側に圧接されつつ第２挿通孔から金属ピンが差抜可能な形状を有するため、その後のピン引き抜き工程において、金属ピンを引き抜いたとしても、充填部材中間体が崩れたり、主体金具内部から脱落することがなく、第２挿通孔の形状を含めて充填部材中間体の形状を維持することできる。さらに、挿通工程において、センサ素子を第２挿通孔に挿通したとしても、センサ素子に応力をかけることなく容易に充填部材中間体に挿通することができる。

さらに、本発明のセンサ中間体の製造方法では、前記センサ素子は、自身の先端側に検出対象ガス中の特定ガス成分を検出するための検知部と、該検知部を覆う保護層を有し、前記挿通工程では、前記主体金具の先端側から前記センサ素子の後端側を前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔に挿通してもよい。
このセンサ中間体の製造方法によれば、センサ素子の先端側にセンサ素子本体よりも横断面が大きな保護層が被覆されていても、センサ素子を後端側から第１挿通孔及び第２挿通孔に挿通することができ、本発明の製造方法を適用することができる。

さらに、本発明のセンサ中間体の製造方法では、前記ピン引き抜き工程では、前記金属ピンの先端が前記挿通工程で挿通される前記センサ素子の先端又は後端と接するよう、前記金属ピンの軸線方向の引き抜き位置を調整し、前記挿通工程では、前記センサ素子の先端又は後端を挿前記金属ピンの先端に当接させてもよい。
このセンサ中間体の製造方法によれば、支持孔内で引き抜き位置を調整された金属ピンの先端がセンサ素子の先端又は後端と接するので、センサ素子の軸線方向の挿入深さ、つまり主体金具へのセンサ素子の固定位置を金属ピンによって規定することができ、センサ素子の位置決めが容易になる。

本発明のセンサ中間体の製造方法において、前記センサ素子は、断面が矩形状であり、長手方向に延びる板状を有してもよい。
センサ素子が板状の場合に、センサ素子の軸心と素子ユニットの軸心とがずれ易いので、本発明が特に有効となる。

本発明のセンサの製造方法は、軸線方向に延びる板状のセンサ素子と、該センサ素子の先端を突出させつつ、センサ素子を取り囲む筒状の主体金具と、前記主体金具とセンサ素子との間に設けられたホルダ及び充填部材と、前記主体金具の後端側に固定された保護筒と、を有するガスセンサの製造方法であって、前記センサ中間体を形成するセンサ中間体形成工程と、前記センサ中間体形成工程後に、前記保護筒を前記主体金具の後端側に固定する組立工程と、を有する。
センサ中間体形成工程と、センサ製造工程である組立工程とを分けて行う場合にも本発明が有効である。

この発明によれば、センサ素子を主体金具の内部に固定するための充填部材を主体金具内に配置する際に、センサ素子の破損を防止することができる。

本発明の実施形態によって製造される、ガスセンサ（全領域空燃比ガスセンサ）の長手方向に沿う断面図である。 本発明の実施形態に係るガスセンサ中間体の製造方法を示す工程図である。 本発明の実施形態に係るガスセンサ中間体の製造方法に続く後工程を示す図である。 ガスセンサの製造、組立ての最終工程を示す図である。 従来のガスセンサの製造方法を示す工程図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、適宜「センサ中間体の製造方法」と、「センサの製造方法」を用語として用いるが、本圧縮工程までの工程が「センサ中間体の製造方法」に相当し、本圧縮工程後にセンサ中間体に保護筒８１（図４参照）を固定する組立工程を含めた全工程が「センサの製造方法」に相当する。例えば、本実施形態では、図２でセンサ中間体を製造した後、図３、図４に示すように保護筒８１（半組立て体１０２）を主体金具１１の後端側に固定してガスセンサ１を製造している。従って、図２の工程が「センサ中間体の製造方法」に相当し、図２〜図４の工程が「センサの製造方法」に相当する。又、図４の工程が「組立工程」に相当する。 図１は本発明の実施形態によって製造される、ガスセンサ（全領域空燃比ガスセンサ）１の長手方向（軸線Ｏ方向）に沿う断面図、図２は本発明の実施形態に係るガスセンサ中間体の製造方法を示す工程図である。

図１において、ガスセンサ（全領域空燃比ガスセンサ）１は、センサ素子２１と、センサ素子２１を挿通させる第１挿通孔３２を有するセラミックホルダ３０と、セラミックホルダ３０の径方向周囲を取り囲む主体金具１１と、を備えている。セラミックホルダ３０が特許請求の範囲の「ホルダ」に相当する。
センサ素子２１のうち、後述する検知部２２が形成された先端寄り部位が、セラミックホルダ３０の先端向き面３０ａより先端に突出している。このように第１挿通孔３２を通されたセンサ素子２１は、セラミックホルダ３０の後端面側（図示上側）に配置された充填部材（本例では滑石）４１を、絶縁材からなるスリーブ４３、リングワッシャ４５を介して先後方向に圧縮することによって、主体金具１１の内側において先後方向に気密を保持して固定されている。なお、センサ素子２１の後端２９を含む後端２９寄り部位はスリーブ４３及び主体金具１１より後方に突出しており、その後端２９寄り部位に形成された各電極端子２４に、シール材（例えばゴム製のグロメット）８５を通して外部に引き出された各リード線７１の先端に設けられた端子金具７５が圧接され、電気的に接続されている。また、この電極端子２４を含むセンサ素子２１の後端２９寄り部位は、保護筒８１でカバーされている。以下、さらに詳細に説明する。

センサ素子２１は軸線Ｏ方向に延びると共に、測定対象に向けられる先端側（図示下側）に、検出用電極等（図示せず）からなり検出対象ガス中の特定ガス成分を検出する検知部２２を備えた帯板状（板状）をなしている。センサ素子２１の横断面は、先後において一定の大きさの長方形（矩形）をなし、セラミック（固体電解質等）を主体として細長いものとして形成されている。センサ素子２１の検知部２２に、アルミナ又はスピネル等からなる多孔質の保護層２５が被覆されている。この保護層２５は耐被水性及び耐被毒性を有する。保護層２５の形成部位は、保護層２５の厚み分（例えば、０．５〜０．６mm）、横断面が大きくなっている（厚みは誇張して図示している）。このセンサ素子２１自体は、従来公知のものと同じものであり、固体電解質（部材）の先端寄り部位に検知部２２をなす一対の検出用電極が配置され、これに連なり後端寄り部位には、検出用出力取り出し用のリード線７１接続用の電極端子２４が露出形成されている。また、本例では、センサ素子２１のうち、固体電解質（部材）に積層状に形成されたセラミック材の先端寄り部位内部にヒータ（図示せず）が設けられており、後端寄り部位には、このヒータへの電圧印加用のリード線７１接続用の電極端子２４が露出形成されている。なお、図示はしないが、これら電極端子２４は縦長矩形に形成され、例えばセンサ素子２１の後端２９寄り部位において、帯板の幅広面（両面）に３つ又は２つの電極端子が横に並んでいる。

主体金具１１は、先後において同心異径の筒状をなし、先端側が小径で、後述するプロテクタ５１、６１を外嵌して固定するための円筒状の円環状部（以下、円筒部ともいう）１２を有し、その後方（図示上方）の外周面には、それより大径をなす、エンジンの排気管への固定用のネジ１３が設けられている。そして、その後方には、このネジ１３によってセンサ１をねじ込むための多角形部１４を備えている。また、この多角形部１４の後方には、ガスセンサ１の後方をカバーする保護筒（外筒）８１を外嵌して溶接する円筒部１５が連設され、その後方には外径がそれより小さく薄肉のカシメ用円筒部１６を備えている。なお、このカシメ用円筒部１６は、図１では、カシメ後のために内側に曲げられている。なお、多角形部１４の下面には、ねじ込み時におけるシール用のガスケット１９が取着されている。
又、主体金具１１は、軸線Ｏ方向に貫通する内孔（貫通孔）１８を有している。内孔１８は先端側から後端側に向かって段部１８ａを介して拡径し、段部１８ａは先端へ向かって先細るテーパ状に形成されている。

主体金具１１の内側には、絶縁性セラミック（例えばアルミナ）からなり、概略短円筒状に形成されたセラミックホルダ３０が配置されている。セラミックホルダ３０は、先端に向かって先細りのテーパ状に形成され、その外周側のテーパ面が先端向き面３０ａを形成している。そして、先端向き面３０ａが段部１８ａに係合しつつ、セラミックホルダ３０が主体金具１１内に位置決めされ、かつ隙間嵌めされている。
一方、第１挿通孔３２は、セラミックホルダ３０の中心に設けられると共に、センサ素子２１のうち保護層２５よりも後端側の部位が略隙間なく通るように、センサ素子２１の横断面とほぼ同一の寸法の矩形の開口とされている。

第１挿通孔３２の先端側は、セラミックホルダ３０の先端向き面３０ａから後端側へ向かって凹み、第１挿通孔３２の先端に連通すると共に第１挿通孔３２より径大で円形の凹孔３５を形成している。凹孔３５の底面（挿通孔３２の先端の位置）は平面をなしている。
センサ素子２１は、第１挿通孔３２に通され、センサ素子２１の先端をセラミックホルダ３０の先端向き面３０ａ及び主体金具１１の先端１２ａよりも先方に突出させている。又、保護層２５の後端部２６は凹孔３５に収容されている。なお、センサ素子２１をセラミックホルダ３０の第１挿通孔３２に通して組付ける際に、保護層２５が挿通孔３２に衝突して保護層２５が損傷することを防止するため、保護層２５の後端部２６を、第１挿通孔３２の先端（凹孔３５の底面）よりも先端側に離間させるとよい。また、保護層２５のうち、凹孔３５内に収容される後端部２６の軸線方向長さが、凹孔３５の外側に配置される先端部の軸線方向長さよりも短くされている。これにより、センサ素子２１の検出精度の低下を抑制している。

一方、センサ素子２１の先端部位には、本形態では、２層構造からなり、共にそれぞれ通気孔（穴）５６、６７を有する有底円筒状のプロテクタ（保護カバー）５１，６１が被せられている。このうち内側のプロテクタ５１の後端が、主体金具１１の円筒部１２に外嵌され、溶接されている。なお、通気孔５６はプロテクタ５１の後端側で周方向において例えば８箇所設けられている。
一方プロテクタ５１の先端側にも、周方向において例えば４箇所、排出穴５３が設けられている。また、外側のプロテクタ６１は、内側のプロテクタ５１に外嵌して、同時に円筒部１２に溶接されている。外側のプロテクタ６１の通気孔６７は、先端寄り部位に、周方向において例えば８箇所設けられており、また、プロテクタ６１先端の底部中央にも排出孔６９が設けられている。

又、センサ素子２１の後端２９寄り部位に形成された各電極端子２４には、外部にシール材８５を通して引き出された各リード線７１の先端に設けられた各端子金具７５がそのバネ性により圧接され、電気的に接続されている。そして、この圧接部を含む各端子金具７５は、本例ガスセンサ１では、異径筒状をなす保護筒（金属筒）８１内に配置された絶縁材からなる端子金具保持部材９１内に設けられた各収容部内に、それぞれ対向配置で設けられている。なお、端子金具保持部材９１は、保護筒（金属筒）８１内に固定された環状支持部材８０を介して径方向及び先端側への動きが規制されている。そして、この保護筒８１の先端部（大径筒部）８２を、主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１５に外嵌して溶接することで、ガスセンサ１の後方が気密状にカバーされている。なお、リード線７１は保護筒８１の後端部の小径筒部８３の内側に配置されたシール材８５を通されて外部に引き出されており、この小径筒部８３を縮径カシメしてこのシール材８５を圧縮することにより、この部位の気密が保持されている。
因みに、このシール材８５は端子金具保持部材９１の後端を先方に押す形で配置されており、これにより、この端子金具保持部材９１及びその内部に設けられた端子金具７５の取付け安定が図られている。なお、端子金具保持部材９１はその外周に形成されたフランジ９３を保護筒８１の内側に固定された環状支持部材８０の上に支持させられており、これにてシール材８５の圧縮力を受けている。

次に、図２を参照し、本発明の実施形態に係るセンサ中間体の製造方法の各工程について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、主体金具１１の内側にセラミックホルダ３０、及び充填部材４１を圧粉した滑石リング４１ｘ（特許請求の範囲の「圧粉体」に相当）を先端側から軸線Ｏ方向にこの順に配置し、セラミックホルダ３０の先端向き面３０ａを段部１８ａに係合させる。セラミックホルダ３０の第１挿通孔３２と、滑石リング４１ｘの第２挿通孔４２とは、主体金具１１の内部で軸心を合わせて連通している。なお、主体金具１１の円筒部１２側が軸線Ｏ方向の「先端側」であり、カシメ用円筒部１６側が「後端側」である。
ここで、滑石リング４１ｘは、充填部材を構成する粉末（本例では滑石粉末）の取り扱いを容易なものとするため、この粉末を金型に流して圧粉することにより、第２挿通孔４２が形成されて円筒状に押し固められた成形体である。そして、滑石リング４１ｘを圧縮することにより、粉末が流動（再配置）されて固められ、粉末同士のすき隙が密な状態に埋められた充填部材４１となる。

次に、図２（ｂ）に示すように、主体金具１１の上下を引っくり返し、治具２００の上に被せる。治具２００は円筒状の筒部２０４と、筒部２０４の中心孔２０４ｈに挿通されて中心孔２０４ｈ内を軸線Ｏ方向に上下に移動する金属ピン２０２を有している。又、治具２００の筒部２０４の外径は、主体金具１１のカシメ用円筒部１６の内径よりやや小さい。
従って、セラミックホルダ３０及び滑石リング４１ｘを自身の内部に保持した主体金具１１を、カシメ用円筒部１６側から筒部２０４に挿入すると、滑石リング４１ｘが筒部２０４の上面２０４ａに接した状態で、主体金具１１が治具２００に載置されることになる。
次に、図２（ｃ）に示すように、金属ピン２０２を筒部２０４の上面２０４ａより上方へ突出させ、第１挿通孔３２及び第２挿通孔４２に金属ピン２０２を挿通する。なお、金属ピン２０２の横断面は、センサ素子２１の横断面と同一の寸法及び形状（本例では、長方形）をなしている。なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）の工程が、特許請求の範囲における「準備工程」に相当し、図２（ｃ）の組立体が、特許請求の範囲における「準備体」に相当する。

次に、図２（ｄ）に示すように、主体金具１１の多角形部１４の上面に筒状の押圧治具２０６を当接させ、押圧治具２０６を下方（治具２００側）へ向かって押圧する。これにより、セラミックホルダ３０と治具２００とによって、滑石リング４１ｘが圧縮される。この工程では、滑石リング４１ｘが圧縮されて得られた充填部材中間体４１ｙ（図２（ｅ）参照）が、主体金具１１の内側に圧接されつつ第２挿通孔４２から金属ピン２０２が差抜可能な形状を有するような状態となるように、滑石リング４１ｘを圧縮する。具体的には、充填部材中間体４１ｙが、主体金具１１から自重で落下せずに、金属ピン２０２を引き抜いたとしても形状を保つ圧縮状態である。なお、図２（ｄ）の工程が、特許請求の範囲における「予備圧縮工程」に相当する。

予備圧縮工程により、滑石リング４１ｘを構成する粉末が金属ピン２０２の周囲に流動（再配置）し、主体金具１１の内側に圧接した状態で固められて充填部材中間体４１ｙとなる。このとき、滑石リング４１ｘの一部に欠け等による形状不良があり、予備圧縮の際に粉末が金属ピン２０２の周囲に流動（再配置）した際に、金属ピン２０２に加わる応力が不均一となったとしても、金属ピン２０２が金属製であるために、金属ピン２０２が折れたり、変形することがない。

さらに、予備圧縮工程で形成された充填部材中間体４１ｙは、主体金具１１の内側に圧接されつつ第２挿通孔４１から金属ピンが自由落下可能な形状を有するため、その後のピン引き抜き工程において、金属ピン２０２を引き抜いたとしても、充填部材中間体４１ｙが崩れたり、主体金具１１内部から脱落することがなく、第２挿通孔４２の形状を含めて充填部材中間体４１ｙの形状を維持することできる。さらに、挿通工程において、センサ素子２１を第２挿通孔４１に挿通したとしても、センサ素子２１に応力をかけることなく容易に充填部材中間体４１ｙに挿通することができる。

次に、図２（ｅ）に示すように、押圧治具２０６の押圧力を除荷すると共に、金属ピン２０２を下方に移動させて第１挿通孔３２及び第２挿通孔４２から金属ピン２０２を引き抜く。なお、図２（ｅ）の工程が、特許請求の範囲における「ピン引き抜き工程」に相当する。
このとき、金属ピン２０２の軸線方向の引き抜き位置Ｐを調整する。本例では、次の挿通工程で挿通されるセンサ素子２１の一部（後端２９側）が筒部２０４の中心孔２０４ｈにも挿入される。従って、中心孔２０４ｈ内で引き抜き位置Ｐを調整された金属ピン２０２の先端がセンサ素子２１（後端２９側）と接するので、センサ素子２１の軸線Ｏ方向の挿入深さ、つまり主体金具１１へのセンサ素子２１の固定位置を金属ピン２０２によって規定することができ、センサ素子２１の位置決めが容易になる。

次に、図２（ｆ）に示すように、主体金具１１の上方（先端側である円筒部１２側）からセンサ素子２１の後端２９側を、第１挿通孔３２及び第２挿通孔４２に挿通する。なお、図２（ｆ）の工程が、特許請求の範囲における「挿通工程」に相当する。本例では、センサ素子２１の先端側に、センサ素子２１本体よりも横断面が大きな保護層２５が被覆され、保護層２５を第１挿通孔３２及び第２挿通孔４２に挿通することが困難であるため、センサ素子２１の後端２９側を挿通する。但し、センサ素子２１に保護層２５を設けず、センサ素子２１の横断面が先後のいずれの部分においても一定の大きさである場合には、主体金具１１の後端側（カシメ用円筒部１６側）からセンサ素子２１の先端側を挿通してもよい。

次に、図２（ｇ）に示すように、押圧治具２０６を下方（治具２００側）へ向かって押圧する。これにより、セラミックホルダ３０と治具２００とによって、充填部材中間体４１ｙが圧縮される。
上記した予備圧縮工程（図２（ｄ）の工程）で形成された充填部材中間体４１ｙは、充填部材中間体４１ｙを構成する粉末が略均一に配置されるため、形状不良が生じることを抑制できる。よって、図２（ｇ）の工程により、充填部材中間体４１ｙを構成する粉末がセンサ素子２１の周
囲を流動（再配置）し、充填部材４１を形成する際には、第２挿通孔４２を介してセンサ素子２１に不均一な応力が加わることが回避され、センサ素子２１の破損を防止することができる。なお、図２（ｇ）の工程が、特許請求の範囲における「本圧縮工程」に相当する。

次に、図３、図４を参照し、本発明の実施形態に係るガスセンサ中間体の製造方法に続く、ガスセンサの製造工程について説明する。図３は、本発明の実施形態に係るセンサの製造方法に続く後工程を示す図であり、図４はガスセンサの製造、組立ての最終工程（特許請求の範囲の「組立工程」）を示す図である。
まず、図３（ａ）に示すように、図２（ｇ）の本圧縮工程を行った後の主体金具１１を治具２００から取り出して上下を引っくり返し、センサ素子２１の後端２９側からスリーブ４３及びリングワッシャ４５を挿通する。このとき、スリーブ４３の後端であって、主体金具１１の後端のカシメ用円筒部１６の内側にリングワッシャ４５が配置される。
次に、図３（ｂ）に示すように、この状態の主体金具１１を、据え付け治具２１０にて位置決め支持させる。そして、この支持の際には、主体金具１１の多角形部１４の下面を据え付け治具２１０の上面の位置決め部２１０ａに当接させる。その後、カシメ用金型２１２で、カシメ用円筒部１６を先端側に圧縮して内側に折り曲げる。これにより、充填部材４１がさらに圧縮され、センサ素子２１及びスリーブ４３等を含む部品は主体金具１１の内側に固定される。

そして、例えば、図４に示したように、センサ素子２１を含む先端側の半組立体１０１を製造、組立てる。なお、図４の半組立体１０１は、図３に示した製造工程後に、プロテクタ５１、６１を主体金具１１に溶接し、さらに、ガスケット１９を主体金具１１に組み付けることで作製できる。一方、それ以外の部分である後端側の部位を半組立て体（仕掛品）１０２として、別途、製造、組立てておき、その両者を組付けることで、ガスセンサ１が製造される。すなわち、この両者を、図４に示したように、同軸状に配置し、図示下方の半組立体１０１において突出する素子２１の後端２９寄り部位を、端子金具保持部材９１内において対向して配置された端子金具７５相互間に相対的に挿入して、各端子金具７５を素子２１の後端２９寄り部位に設けられた各電極端子２４にバネ性によって圧接させる。そして、保護筒８１の後端側の小径筒部８３を加締めると共に、保護筒８１の先端の大径筒部８２を主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１５に外嵌し、同部位において全周をレーザ溶接することで図１のガスセンサ１として製造される。

本発明のガスセンサは、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜にその構造、構成を設計変更して具体化できる。
例えば、セラミックホルダ、圧粉体、充填部材、第１挿通孔及び第２挿通孔の形状、主体金具の貫通孔の形状等は上記に限られない。
また、上記実施形態では、配設工程から本圧縮工程において、主体金具の先端側が上面になるように治具に配置したが、これに限られず、例えば主体金具の先端側が下面になるように治具に配置してもよい。
また、上記実施形態ではセンサ素子を、横断面が長方形（矩形）の帯板状のものとしたが、本発明が適用されるセンサ素子は、横断面が正方形のものであっても、それ以外のものであってもよい。さらに、上記においては全領域空燃比ガスセンサにおいて具体化したが、本発明に係るセンサの製造方法は、その他のガスセンサや温度センサにも適用できる。

１ ガスセンサ
１１ 主体金具
１８ 貫通孔
１８ａ 段部
２１ センサ素子
２２ 検知部
２５ 保護層
２９ センサ素子の後端
３０ セラミックホルダ（ホルダ）
３２ 第１挿通孔
４１ 充填部材
４１ｘ 滑石リング
４１ｙ 充填部材中間体
４２ 第２挿通孔
８１ 保護筒
２０２ 金属ピン
２０４ｈ 支持孔
Ｏ 軸線方向
Ｐ 金属ピンの軸線方向の引き抜き位置

Claims (5)

1. 内側に突出した段部が自身の内面に周設され、貫通孔を有する筒状の主体金具の内側に、筒状のホルダと、充填部材が圧粉された筒状の圧粉体とを、前記ホルダを前記段部に係合させつつ、前記圧粉体を前記ホルダを挟んで前記段部とは反対側に積層させるように配置すると共に、前記ホルダに設けられる第１挿通孔及び前記圧粉体に設けられる第２挿通孔に金属ピンを挿通させた準備体を準備する準備工程と、
   前記圧粉体を圧縮して前記主体金具の内側に圧接されつつ前記第２挿通孔から前記金属ピンが差抜可能な形状を有する充填部材中間体を形成する予備圧縮工程と、
   前記金属ピンを、前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔から引き抜くピン引き抜き工程と、
   前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔に、軸線方向に延びるセンサ素子を挿通する挿通工程と、
   前記充填部材中間体を圧縮して、前記センサ素子を前記主体金具の内側に固定する充填部材を形成する本圧縮工程と、
   を備えたセンサ中間体の製造方法。
2. 前記センサ素子は、自身の先端側に検出対象ガス中の特定ガス成分を検出するための検知部と、該検知部を覆う保護層を有し、
   前記挿通工程では、前記主体金具の先端側から前記センサ素子の後端側を前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔に挿通する請求項１に記載のセンサ中間体の製造方法。
3. 前記ピン引き抜き工程では、前記金属ピンの先端が前記挿通工程で挿通される前記センサ素子の先端又は後端と接するよう、前記金属ピンの軸線方向の引き抜き位置を調整し、
   前記挿通工程では、前記センサ素子の先端又は後端を挿前記金属ピンの先端に当接させる請求項１又は２に記載のセンサ中間体の製造方法。
4. 前記センサ素子は、断面が矩形状であり、長手方向に延びる板状を有する請求項１乃至３の何れか一項に記載のセンサ中間体の製造方法。
5. 軸線方向に延びる板状のセンサ素子と、
   該センサ素子の先端を突出させつつ、センサ素子を取り囲む筒状の主体金具と、
   前記主体金具とセンサ素子との間に設けられたホルダ及び充填部材と、
   前記主体金具の後端側に固定された保護筒と、
   を有するセンサの製造方法であって、
   請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載されたセンサ中間体を形成するセンサ中間体形成工程と、
   前記センサ中間体形成工程後に、前記保護筒を前記主体金具の後端側に固定する組立工程と、
   を有するセンサの製造方法。