JP6546549B2 - ガスセンサの検査方法およびガスセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスセンサの製造工程で行う検査方法に関する。

従来より、被測定ガス中の所望のガス成分の濃度を知るために、各種の測定装置が用いられている。例えば、燃焼ガス等の被測定ガス中のＮＯｘ濃度を測定する装置として、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等の酸素イオン伝導性を有するセラミックスからなるセンサ素子を備えたガスセンサ（ＮＯｘセンサ）が公知である（例えば、特許文献１参照）。このようなガスセンサのセンサ素子は、電圧の印加、検出信号の取り出し、およびヒーター部（抵抗加熱ヒーター）への電力の供給等のために、通常、表面に複数の電極端子を有している。

一方で、ガスセンサは、センサ素子を挿嵌保持するコンタクト部材を備える。例えば、互いに対向配置された一対のハウジング部材によってセンサ素子が挿入される挿入口を形成してなるセラミックス製のハウジング（セラミックハウジング）と、ハウジング部材に付設され、金属端子から成る複数の接点部材と、接点部材に接続され、センサ素子と外部との電気的導通を図る複数のリード線とを備えるコンタクト部材を有するガスセンサが、すでに公知である（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に開示のガスセンサにおいては、接点部材と電極端子とを接触させる態様にて、挿入口に挿入されたセンサ素子をコンタクト部材が保持することで、センサ素子と外部との電気的導通を得ている。

また、回路一体型のガスセンサの製造方法であって、仮にセンサ部が不良品であっても、正常なコントローラを廃棄することを防止する方法もすでに公知である（例えば、特許文献３参照）。

特許文献３に開示された技術においては、検出素子が正常であるか否かを、コントローラと一体化するに先立つ、センサ中間組立体が形成された段階で検査し、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するため、高価なコントローラを不正常な検出素子と一体化することが未然に防止される。加えて、この検査工程を、センサ中間組立体のリード端子の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行うことで、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ＮＯｘセンサの検出精度を確保することができるようになっている。

特開２００６−２８４２２３号公報 特許第５０８２０１３号公報 特開２００７−２２５６１６号公報

例えば特許文献１に開示されているようなガスセンサの場合、センサ素子に備わるヒーターは、センサ素子を所定の動作温度に維持するために用いられる。センサ素子の動作特性は、温度によって異なるものとなるので、ヒーターの電気抵抗値（以下、ヒーター抵抗値）は、ガスセンサにとって重要な特性値の一つである。それゆえ、量産品のガスセンサの場合、ヒーター抵抗値が、規格として定められた所定の範囲を満たしていることが保証される必要がある。そのため、ガスセンサの製造工程においては、ヒーター抵抗値が規格を満たすか否かの検査が行われる。

ただし、ガスセンサに組み込む前のセンサ素子自体を対象にヒーター抵抗値を評価するのみでは、組み立て工程において不具合が生じていたとしても、最終的に得られるガスセンサにおいてそのことが検知されないため、たとえセンサ素子のヒーター抵抗値を精度良く測定できるとしても、好ましくない。

一方、組み立て後のガスセンサのみを検査対象とした場合、ヒーター抵抗値が規格をみたしていないセンサ素子についても完成品の組立に供することになり、生産性の点で好ましくない。

それゆえ、ヒーター抵抗値の検査は、ガスセンサに組み込む前のセンサ素子を対象とする検査と、組み立て後のガスセンサを対象とする検査との、２段階で行うのが好ましい。

ただし、組み立て後のガスセンサにおいては通常、例えば特許文献２に開示されているように、センサ素子の電極端子はコンタクト部材の接点部材と電気的に接続されており、外部に露出してはいない。それゆえ、組み立て後のガスセンサを対象とするヒーター抵抗値の検査は、センサ素子の電極端子に直接にアクセス可能な組み込み前の検査とは異なり、コンタクト部材と接続されたリード線、あるいは該リード線が接続された外部機器接続用のコネクタを介して行う必要がある。

本発明の発明者は、鋭意検討の結果、係る測定対象の相異を利用することで、ヒーター抵抗値の検査の際、ヒーター抵抗値が所定の規格を充足しているか否かを判定することに加えて、ガスセンサの組立不良の有無の判定が、より具体的には、センサ素子の電極端子とコンタクト部材の接点部材における接触異常の有無の判定が行えるとの知見を得た。

たとえば、センサ素子の電極端子とコンタクト部材の接点部材の間に、ガスセンサ内部においてセンサ素子を気密封止してなるタルク（絶縁性セラミックス粉末）の粒子が挟まる（噛み込む）ことや、電極端子に剥がれることなどが、接触異常の原因として例示される。

また、ガスセンサの量産工程においては、一のロットにおいて多数のセンサ素子が同時に作製され、それぞれがガスセンサの組立に供されるが、ヒーター抵抗値が規格を満たさないガスセンサや、組立不良が生じているガスセンサは、出荷の対象から確実に除外される必要がある。

特許文献３には、中間組立体を対象とした性能検査による特性情報の取得が行われることは開示されているものの、ヒーター抵抗値を利用したガスセンサの組立状態の検査については、何らの開示も示唆もなされてはいない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ガスセンサの量産工程において、個々のガスセンサの組立不良の有無を判定することが可能な、ガスセンサの検査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、本発明の第１の態様は、内部にセンサ素子を組み込んでなるガスセンサの組立不良の有無を検査する方法であって、前記ガスセンサが、第１のガスセンサ構成部材に備わる挿入口に、第２のガスセンサ構成部材に備わりかつ前記第２のガスセンサ構成部材から部分的に突出するセンサ素子を挿入することによって、前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材を一体化させてなるものであり、前記センサ素子が内部に抵抗発熱体からなるヒーターを有してなるとともに、表面にヒーター用の電極端子を有してなり、前記第１のガスセンサ構成部材が、前記挿入口に前記センサ素子が挿入された状態において前記電極端子と接触する接点部材とを有してなる場合において、複数の前記センサ素子のそれぞれに対し当該センサ素子を一意に識別可能な識別情報を定める識別情報設定工程と、前記ガスセンサに組み込まれる前の前記センサ素子を測定対象として前記ヒーターの抵抗値を測定し、第１の抵抗値を得るとともに、前記第１の抵抗値を当該センサ素子についての前記識別情報と関連づける第１測定工程と、前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材とが一体化されてなる状態において、少なくとも前記接点部材を介して前記ヒーターの抵抗値を測定し、第２の抵抗値を得るとともに、前記第２の抵抗値を当該センサ素子についての前記識別情報と関連づける第２測定工程と、一の前記識別情報に関連づけられた前記第１と第２の抵抗値の差分値を所定のしきい値と比較し、前記差分値が前記所定のしきい値を超えている場合に、当該識別番号が付与された前記センサ素子が組み込まれた前記ガスセンサに組立不良が生じていると判定する判定工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様は、第１の態様に係るガスセンサの検査方法であって、前記第２のガスセンサ構成部材が前記センサ素子に対してセラミックスの圧粉体を含む複数の環装部品を環装してなるものである、ことを特徴とする。

本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に係るガスセンサの検査方法であって、前記ガスセンサが、前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材とを一体化したうえで前記第１のガスセンサ構成部材を覆う外筒を前記第２のガスセンサ構成部材にレーザ溶接してなるものであり、前記第１測定工程を室温の空気中で行い、前記第２測定工程を、前記外筒のレーザ溶接の完了から３０分経過した後に空気中で行う、ことを特徴とする。

本発明の第４の態様は、第１ないし第３の態様のいずれかに係るガスセンサの検査方法であって、前記識別情報設定工程においては、前記識別情報を含む識別表示が前記センサ素子に付与され、前記識別表示を所定の読取手段によって読み取ることで得られる前記識別情報が前記第１および第２の抵抗値と関連付けられる、ことを特徴とする。

本発明の第５の態様は、ガスセンサの製造方法であって、内部に抵抗発熱体からなるヒーターを有してなるとともに、表面にヒーター用の電極端子を有してなる複数のセンサ素子を用意する素子準備工程と、前記複数のセンサ素子のそれぞれに対し当該センサ素子を一意に識別可能な識別情報を定める識別情報設定工程と、前記複数のセンサ素子のそれぞれを測定対象として前記ヒーターの抵抗値を測定し、第１の抵抗値を得るとともに、前記第１の抵抗値を当該センサ素子についての前記識別情報と関連づける第１測定工程と、それぞれに前記センサ素子が挿入される挿入口を備えるとともに前記挿入口に前記センサ素子が挿入された状態において前記電極端子と接触する接点部材とを有してなる複数の第１のガスセンサ構成部材を組み立てる第１ガスセンサ構成部材組立工程と、前記複数のセンサ素子のそれぞれを用いて複数の第２のガスセンサ構成部材を組み立てる第２ガスセンサ構成部材組立工程と、前記第１のガスセンサ構成部材の前記挿入口に前記第２のガスセンサ構成部材から部分的に突出する前記センサ素子を挿入することによって前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材を一体化させる一体化工程と、前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材とが一体化されてなる状態において、少なくとも前記接点部材を介して前記ヒーターの抵抗値を測定し、第２の抵抗値を得るとともに、前記第２の抵抗値を当該センサ素子についての前記識別情報と関連づける第２測定工程と、一の前記識別情報に関連づけられた前記第１と第２の抵抗値の差分値を所定のしきい値と比較し、前記差分値が前記所定のしきい値を超えている場合に、当該識別情報が付与された前記センサ素子が組み込まれた前記ガスセンサに組立不良が生じていると判定する判定工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の第６の態様は、第５の態様に係るガスセンサの製造方法であって、前記第２ガスセンサ構成部材組立工程が、前記センサ素子に対してセラミックスの圧粉体を含む複数の環装部品を環装する工程を含む、ことを特徴とする。

本発明の第７の態様は、第５または第６の態様に係るガスセンサの製造方法であって、前記一体化工程の後、前記第１のガスセンサ構成部材を覆う外筒を前記第２のガスセンサ構成部材にレーザ溶接する溶接工程、をさらに備え、前記第１測定工程を室温の空気中で行い、前記第２測定工程を、前記外筒のレーザ溶接の完了から３０分経過した後に空気中で行う、ことを特徴とする。

本発明の第８の態様は、第５ないし第７の態様のいずれかに係るガスセンサの製造方法であって、前記識別情報設定工程においては、前記識別情報を含む識別表示が前記センサ素子に付与され、前記識別表示を所定の読取手段によって読み取ることで得られる前記識別情報が前記第１および第２の抵抗値と関連付けられる、ことを特徴とする。

本発明の第９の態様は、内部にセンサ素子を組み込んでなるガスセンサの組立不良の有無を検査する方法であって、前記ガスセンサが、第１のガスセンサ構成部材に備わる挿入口に、第２のガスセンサ構成部材に備わりかつ前記第２のガスセンサ構成部材から部分的に突出するセンサ素子を挿入することによって、前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材を一体化させてなるものであり、前記センサ素子が内部に抵抗発熱体からなるヒーターを有してなるとともに、表面にヒーター用の電極端子を有してなり、前記第１のガスセンサ構成部材が、前記挿入口に前記センサ素子が挿入された状態において前記電極端子と接触する接点部材とを有してなる場合において、前記ガスセンサに組み込む前の前記センサ素子を測定対象として前記ヒーターの抵抗値を測定し、第１の抵抗値を得る第１測定工程と、前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材とを一体化させた後、少なくとも前記接点部材を介して前記ヒーターの抵抗値を測定し、第２の抵抗値を得る第２測定工程と、前記第１と第２の抵抗値の差分値を所定のしきい値と比較し、前記差分値が前記所定のしきい値を超えている場合に前記ガスセンサに組立不良が生じていると判定する判定工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の第１ないし第９の態様によれば、ヒーター抵抗値が正常なセンサ素子を組み込みつつも組立不良が生じたガスセンサについて、出荷対象から除外することができる。

特に、本発明の第２および第５の態様によれば、電極端子と接点部材との間にセラミックス粉末が挟み込まれる不良が生じたガスセンサについて、出荷対象から除外することができる。

特に、本発明の第３および第６の態様によれば、レーザ溶接によってガスセンサが加熱される場合であっても、第１測定工程と第２測定工程とにおける測定温度を実質的に同じとすることができるので、判定工程における判定を精度良く行うことができる。

ガスセンサ１００の外観斜視図である。 ガスセンサ１００の組み立て時の様子を示す図である。 ガスセンサ本体１０のより詳細な構成を示す部分断面図である。 センサ素子１の電極端子１３の詳細について説明するための図である。 センサ素子１に備わるヒーター構造について例示する図である。 コンタクト部材２０のより詳細な構成を説明するための図である。 コンタクト部材２０の挿入口２３側の端部２０Ａの正面図である。 ガスセンサ１００を量産品として製造し、出荷するまでの手順について、主にヒーター抵抗検査に関係する工程に着目して示す図である。 ガスセンサ１００の完成後、室温でガスセンサ１００を保管した際の、ガスセンサ１００に組み込まれたセンサ素子１に備わるヒーター７０のヒーター抵抗値の経時変化を示すグラフである。 抵抗検査Ｂに用いる抵抗検査用チャンバ１０００の構成を模式的に示す図である。 多数のガスセンサ１００について、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢの値をヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡの値に対してプロットした図である。

＜ガスセンサの構成＞
図１は、本実施の形態において検査の対象となるガスセンサ１００の外観斜視図である。図２は、ガスセンサ１００の組み立て時の様子を示す図である。図２（ａ）が組み立て前の様子を示し、図２（ｂ）が組み立て後の様子を示している。ただし、図２においては素子保護カバー２および外筒４を省略している。図３は、ガスセンサ本体１０のより詳細な構成を示す部分断面図である。

ガスセンサ１００は、その内部に備わるセンサ素子１（図２、図３参照）によって測定対象とするガス（被測定ガス）中の所定のガス成分（対象ガス成分）を検出し、さらにはその濃度を測定するためのものである。対象ガス成分としては、ＮＯｘ等が例示される。

センサ素子１は、ジルコニアなどの酸素イオン伝導性固体電解質セラミックスを主たる構成材料とする長尺の柱状あるいは薄板状の部材である。センサ素子１は、図３における最下端部である第１先端部１ａにおいて開口しているガス導入口１１を備えるとともに、内部には閉空間１２（緩衝空間１２ａ、第１内部空所１２ｂ、第２内部空所１２ｃ）などを備え、さらには素子体表面および内部に種々の電極やヒーターパターンや配線パターンを備える。ガス導入口１１、緩衝空間１２ａ、第１内部空所１２ｂ、第２内部空所１２ｃは、センサ素子１の長手方向に沿ってこの順に配置されてなり、拡散律速部を介して連通してなる。

センサ素子１においては、ガス導入口１１から閉空間１２に導入された被検ガスが閉空間１２（例えば第２内部空所１２ｃ）内で還元ないしは分解されて酸素イオンが発生する。ガスセンサ１００においては、概略、内部に設けられた所定の電極間を流れる酸素イオン電流の量が被検ガス中における当該ガス成分の濃度に比例することに基づいて、係るガス成分の濃度が求められる。

なお、図３において正面を向いている面およびこれに平行な面をセンサ素子１の主面Ｐ１と称し、この主面Ｐ１と垂直でかつ長手方向に沿う面およびこれに平行な面を側面Ｐ２と称する。主面Ｐ１と主面Ｐ２とは、ともにセンサ素子１の長手方向に延在するが、主面Ｐ１の方が主面Ｐ２よりも幅広である。

本実施の形態においては、図３に示すように、センサ素子１の主面Ｐ１の少なくとも一方に、素子識別表示ＩＤが付与されている。素子識別表示ＩＤとは、個々のセンサ素子１の個体を一意に識別するための情報（素子識別情報）に係る表示である。素子識別情報は、数字や記号などを所定の規則に基づいて配列してなる文字列であり、それぞれのセンサ素子１に対し固有の素子識別情報が定められる。なお、図３に示した素子識別表示ＩＤの付与位置はあくまで例示であって、実際の付与位置はこれに限られるものではない。

素子識別表示ＩＤとしては、素子識別情報の文字列そのものが付与されていてもよく、あるいは、素子識別情報をバーコードや二次元コードに変換したうえで付与されてなる態様であってもよい。また、それらの付与は、センサ素子１の製造後に、印刷、レーザー焼き付け、描画、刻印などの公知の手法によって行うことができる。

本実施の形態においては、素子識別表示ＩＤを所定の読取手段によって読み取ることで取得される素子識別情報を、ガスセンサ１００の検査の過程において利用する。その詳細については後述する。読取手段は、素子識別表示ＩＤの形式に応じて、カメラやスキャナなどから適宜に選択される。

図１に示すように、ガスセンサ１００の外側は、主として、素子保護カバー（第１カバー）２と、固定ボルト３と、外筒（第２カバー）４とから構成される。

素子保護カバー２は、センサ素子１のうち、使用時に被検ガスに直接に接触する部分、具体的には、ガス導入口１１や閉空間１２などが備わる第１先端部１ａを保護する、略円筒状の外装部材である。

より詳細には、素子保護カバー２は、外側カバー２ａと内側カバー（図示省略）との２層構造となっている。外側カバー２ａと内側カバーは、それぞれ、一方側が有底の円筒状をしているとともに、側面部分に気体が通過可能な複数の貫通孔が設けられてなる。なお、図１には、外側カバー２ａに設けられた貫通孔Ｈ１を例示しているが、これはあくまで例示であって、貫通孔の配置位置および配置個数は、素子保護カバー２の内部への被測定ガスの流入態様を考慮して適宜に定められてよい。

固定ボルト３は、ガスセンサ１００を測定位置に固定する際に用いられる環状の部材である。固定ボルト３は、ねじ切りがされたボルト部３ａと、ボルト部３ａを螺合する際に保持される保持部３ｂとを備えている。ボルト部３ａは、ガスセンサ１００の取り付け位置に設けられたナット部と螺合する。例えば、自動車の排気管に設けられたナット部にボルト部３ａが螺合されることで、ガスセンサ１００は、素子保護カバー２の側が排気管内に露出する態様にて該排気管に固定される。

外筒４は、ガスセンサ１００の他の部位を保護する円筒状部材である。外筒４の端部からは、コンタクト部材２０を構成するワイヤーハーネスＷＨが延在している。

図２（ｂ）に示すように、ガスセンサ１００はその内部において、ガスセンサ本体１０（第２のガスセンサ構成部材）と、コンタクト部材２０（第１のガスセンサ構成部材）とが一体化された構造を有する。

コンタクト部材２０は、複数の接点部材２１と、一方端部側が該接点部材２１に接続されてなる複数のリード線を収容してなるワイヤーハーネスＷＨと、セラミックからなり、接点部材２１を介してセンサ素子１を挿入口２３に挿嵌保持する第２ハウジング２４と、センサ素子１が挿入された第２ハウジング２４を外周から固定するために設けられてなるカシメリング２７と、内部にリード線が気密に挿通されてなるグロメット（ゴム栓）２８とを主として備える。なお、ワイヤーハーネスＷＨの反対側の端部には、ガスセンサ１００を外部の駆動制御部と電気的に接続するための図示しないコネクタが備わっている。

図２（ｂ）に示すように、コンタクト部材２０に備わる第２ハウジング２４の挿入口２３に対し、ガスセンサ本体１０に備わるセンサ素子１の電極端子１３を含む先端部分（筒状体３０からの突出部分）が挿入され、かつ、第２ハウジング２４において接点部材２１を介してセンサ素子１が保持されることで、ガスセンサ１００は一体化されてなる。

一方、図２に示すように、ガスセンサ本体１０においては、ガス検出部であるセンサ素子１が、その両端部を除いて、円筒状の収容部材である筒状体３０に収容されてなる。筒状体３０は、金属製の円筒状部材である第１ハウジング５と金属製の円筒状部材である内筒６とが溶接によって一体とされたものである。それゆえ、筒状体３０を内筒溶接品とも称する。また、筒状体３０の外周に固定ボルト３が設けられてなる。

より詳細には、図３に示すように、ガスセンサ本体１０の内部においては、センサ素子１のうち、ガス導入口１１等が備わる第１先端部１ａと、コンタクト部材２０に備わる接点部材２１との接続端子となる電極端子１３などが備わる第２先端部１ｂとを除く部分に、ワッシャー７と、３つのセラミックサポータ８（８ａ、８ｂ、８ｃ）と、２つの圧粉体９（９ａ、９ｂ）とが、それぞれ、センサ素子１が軸中心に位置する態様にて環装されている。セラミックサポータ８は、セラミックス製の碍子である。一方、圧粉体９は、タルクなどのセラミックス粉末を成型したものである。なお、以降の説明においては、ワッシャー７、セラミックサポータ８、および、圧粉体９を環装部品と総称することとし、これらの環装部品がセンサ素子１に環装された状態のものを部品環装体と称することがある。

そして、ワッシャー７、セラミックサポータ８（８ａ、８ｂ、８ｃ）、および圧粉体９（９ａ、９ｂ）の外周には、筒状体３０が環装されてなる。

上述のように、筒状体３０は、内筒６の一方端部が第１ハウジング５に溶接されることで、一体に構成されてなる。また、第１ハウジング５と内筒６とは、略同じ内径を有するとともに、同軸に接続されてなる。なお、筒状体３０の内径は、各環装部品の最大外径の設計値よりも大きく設定されている。

第１ハウジング５内部の一方端側にはテーパー部５ｃが設けられてなる。係るテーパー部５ｃによって、部品環装体の一方端部側が筒状体３０の内部に係止されてなる。また、内筒６のワッシャー７の直上の位置と圧粉体９ａの側方の位置にはそれぞれ、内側に向けて窪んだ凹部６ａ、６ｂが形成されてなる。これらの凹部６ａ、６ｂによって、部品環装体の他方端部側が筒状体３０の内部に係止されてなる。

より詳細には、圧粉体９は環装後に圧縮されており、センサ素子１と密着している。また、凹部６ａ、６ｂは、圧粉体９を圧縮させたうえで設けられてなる。圧粉体９とセンサ素子１との密着状態が実現されてなることで、筒状体３０の内部においては、センサ素子１が固定されてなるとともに、センサ素子１のガス導入口１１等が備わる第１先端部１ａ側と電極端子１３などが備わる第２先端部１ｂとの間が封止される。これにより、センサ素子１の第１先端部１ａが接する、被検ガス（被測定ガス）が存在する被測定ガス空間と、第２先端部１ｂが接する例えば大気である基準ガスが存在する基準ガス空間との間の気密性が確保される。凹部６ａ、６ｂは、圧粉体９の圧縮状態を維持するために設けられている。

図４は、センサ素子１の電極端子１３の詳細について説明するための図である。センサ素子１においては、その主面Ｐ１の第２先端部１ｂ側には、複数の電極端子１３が設けられてなる。本実施の形態においては、図４において矢印ＡＲ１、ＡＲ２にて示すように、センサ素子１の対向する２つの主面Ｐ１（Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ）のそれぞれに４個ずつ、計８個の電極端子１３が設けられてなるものとする。具体的には、一方の主面Ｐ１ａには電極端子１３ａ〜１３ｄが備わっており、他方の主面Ｐ１ｂには電極端子１３ｅ〜１３ｈが備わっているものとする。なお、これらの電極端子１３のうち、電極端子１３ｆ〜１３ｈについては、それぞれを特に、Ｈ＋電極、Ｈ−電極、Ｈｔ電極とも称する。

図５は、センサ素子１に備わるヒーター構造について例示する図である。センサ素子１は、その内部に、ヒーター７０およびその両端に接続された一対のヒーターリード７１（７ａ１、７１ｂ）を備える。ヒーター７０は、センサ素子１の外部から通電経路であるヒーターリード７１を通じて給電されることより発熱する抵抗発熱体である。ヒーター７０は、例えば白金などにより形成することができる。ヒーター７０は、センサ素子１の第１先端部１ａ側に埋設されてなる。なお、ヒーター７０およびヒータリード７１の上下には、酸素イオン伝導性固体電解質との電気的絶縁性を得る目的で、アルミナ等からなる絶縁層が形成されている。

また、ヒーターリード７１ａとヒーターリード７１ｂとは、略同一の形状を有するように、つまりは、両者の抵抗値が同じであるように、設けられる。一方のヒーターリード７１ａはセンサ素子１内部においてＨ＋電極（電極端子１３ｆ）と接続され、他方のヒーターリード７１ｂはセンサ素子１内部においてＨ−電極（電極端子１３ｇ）と接続されている。

さらに、ヒーター７０と一方のヒーターリード７１ｂとの接続部７０ａから引き出される態様にて、抵抗検出リード７２が設けられてなる。なお、抵抗検出リード７２の抵抗値は無視できるものとする。抵抗検出リード７２は、センサ素子１内部においてＨｔ電極（電極端子１３ｈ）と接続されている。

センサ素子１においては、Ｈ＋電極とＨ−電極との間に電流を流し、ヒーター７０による加熱を行うことで、閉空間１２およびその近傍を（およびそれぞれに設けられる電極を）所定の温度に加熱、保温することができるようになっている。また、ヒーター７０が発熱することによって、センサ素子１を構成する固体電解質の酸素イオン伝導性が高められる。

ヒーター７０の抵抗値（ヒーター抵抗値）Ｒ_Ｈは、ヒーターリード７１ａとヒーターリード７１ｂの抵抗値が同じであり、抵抗検出リード７２の抵抗値が無視できることから、Ｈ＋電極〜Ｈｔ電極間の抵抗値をＲ_１とし、Ｈ−電極〜Ｈｔ電極間の抵抗値をＲ_２とした場合、
Ｒ_Ｈ＝Ｒ_１−Ｒ_２ ・・・・（１）
なる式にて算出される。

後述するように、本実施の形態に係るガスセンサ１００を量産品として製造し、出荷する過程においては、（１）式にて算出されるヒーター抵抗値が検査の対象とされる。

図６は、コンタクト部材２０のより詳細な構成を説明するための図である。図６（ａ）はコンタクト部材２０の斜視図であり、図６（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、コンタクト部材２０を構成する接点部材２１と第２ハウジング２４の斜視図である。図７は、コンタクト部材２０の挿入口２３側の端部２０Ａの正面図である。

コンタクト部材２０は、第２ハウジング２４を構成する、互いに対向配置された一対のハウジング部材２４ａのそれぞれに、グロメット２８に挿通されたリード線と接続されてなる複数の接点部材２１を掛着させてなるとともに、第２ハウジング２４の外周に、押圧ばね２６を備える固定金具２５と、カシメリング２７とを組み付けた構成を有する。

図７に示すように、コンタクト部材２０の端部２０Ａは点対称な構成を有してなる。なお、図７においては、センサ素子１における電極端子１３の配置および個数に対応して、８個の接点部材２１（２１１〜２１８）がそれぞれのハウジング部材２４ａに対して４つずつ設けられた場合を例示している。ガスセンサ本体と１０コンタクト部材２０とが一体化された際には、センサ素子１の電極端子１３のそれぞれが相異なる接点部材２１に接続される。

それぞれの接点部材２１は、図６（ｂ）に示すように、リード線の先端部が接続される圧着部２１ａと、ハウジング部材２４ａの所定位置に掛着される第１掛着部２１ｂおよび第２掛着部２１ｃと、センサ素子１が挿入口に挿入された状態においてセンサ素子１を付勢するとともにセンサ素子１の電極端子１３と接触する接点としても機能する突起部２１ｄ（２１ｄ１、２１ｄ２）とを備える。

リード線と接点部材２１との接続は、圧着部２１ａにリード線の先端部を挟み込んだ状態で、圧着部２１ａを外側から加締めることで実現される。

また、接点部材２１の第１掛着部２１ｂは、ハウジング部材２４ａの一方端部に備わる第１被掛着部２４１に掛着される。それゆえ、第１掛着部２１ｂと第１被掛着部２４１とは、係る掛着状態が良好に保持されるよう、互いの形状が定められてなる。すなわち、第１掛着部２１ｂは、第１被掛着部２４１の側断面形状に沿った形状を有するように加工されてなる。一方、第２掛着部２１ｃは、ハウジング部材２４ａの中央部分に設けられた図示を省略する第２被掛着部に挿嵌されることよってハウジング部材２４ａに掛着される。

なお、それぞれのハウジング部材２４ａは、略同一の断面形状を有しており、組み付けにあたっては、両者の間に挿入口２３となる断面視矩形状の空間が形成されるように、互いに離間した状態とされる。そのために、図７に示すように、２つのハウジング部材２４ａの端部に隙間２４ｂが設けられる。換言すれば、それぞれのハウジング部材２４ａは、内部に空間を有する、断面視矩形状のハウジングを、２分割した形状を有するものであるともいえる。以上のような態様にて組み付けられることで、それぞれのハウジング部材２４ａは、挿入口２３の内部側から図７の図面視上下方向へと向かう外力を受けることで、その先端部近傍（挿入口２３の端部近傍）が所定範囲内で上方もしくは下方に偏位することが可能となっている。そして、これら１対のハウジング部材２４ａが外力を受けて挿入口２３においてセンサ素子１を挟持することで、センサ素子１がコンタクト部材に固定されることになる。

押圧ばね２６は、上底部分のない断面視台形形状の板バネ部材であり、その自由端部２６１に外力が作用すると、その復元力として弾性力を生じさせるものである。

固定金具２５は、押圧ばね２６を固定する役割を有するほか、センサ素子１が挟持固定されるまでの間、第２ハウジング２４の組み付け状態、より具体的には、挿入口２３が形成された状態を、維持する役割を有する。換言すれば、固定金具２５は、挿入口２３の形成状態が保たれるように１対のハウジング部材２４ａを所定の配置範囲内に拘束する拘束部材である。係る固定金具２５を第２ハウジング２４ともども組み付けておくことによって、センサ素子１が固定される際に、センサ素子１のそれぞれの接点部材２１と（より詳細にはその突起部２１ｄ１と）対応する電極端子１３との間に位置ずれが生じることが防止される。すなわち、固定金具２５は、挟持固定に際してセンサ素子１の配置範囲を拘束する役割も有しているといえる。

カシメリング２７は、ガスセンサ本体１０とコンタクト部材２０とを一体化させる際に、センサ素子１が第２ハウジング２４の挿入口２３に挿入された状態で加締められる。すなわち、外力によって縮小変形される。これにより、第２ハウジング２４の挿入口２３の間隔が狭められ、センサ素子１は、それぞれのハウジング部材２４ａに備わる接点部材２１によって上下２方向から付勢される。すなわち、センサ素子１が１対のハウジング部材２４ａに挟持固定された状態が実現される。このとき、それぞれの接点部材２１の突起部２１ｄ１が対応する電極端子１３と接触するので、ガスセンサ１００においては、接点部材２１に接続されたリード線さらには該リード線と接続されてなる図示しないコネクタとを介して、センサ素子１と外部との電気的導通が図られることになる。なお、突起部２１ｄ１は０．５ｍｍφ程度の範囲で電極端子１３と面接触する。

＜ガスセンサの量産過程の概要とヒーター抵抗検査＞
図８は、本実施の形態に係るガスセンサ１００を量産品として製造し、出荷するまでの手順について、主にヒーター抵抗検査に関係する工程に着目して示す図である。

ガスセンサ１００を製造するにあたっては前もって、センサ素子１が製造される（ステップＳ１）。センサ素子１は、いわゆるグリーンシートプロセスによって製造される。すなわち、センサ素子１にあたってはまず、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等の酸素イオン伝導性固体電解質セラミックスを主原料とする複数枚のセラミックスグリーンシートが用意される。そして、それらのセラミックスグリーンシートは、穴開け加工等の所定の加工や、電極および配線パターンの印刷などが所定の態様にて行われたうえで所定の枚数および順序にて積層される。これにより得られたセラミックスグリーンシートの積層物は所定の大きさの積層体にカットされる。係るカット後の積層体が焼成されることで、センサ素子１が製造される。

係るプロセスによれば、同時に多数個のセンサ素子１が製造されるが、それらは同一の外見を有しているため、外観上は互いに区別されない。本実施の形態においては、個々のセンサ素子１を一意に識別するための素子識別情報をそれぞれのセンサに対して定め、該素子識別情報に基づいて素子識別表示ＩＤをセンサ素子１の主面Ｐ１の所定位置に付与する（ステップＳ２）。上述したように、素子識別表示ＩＤの形態は、文字列、バーコード、二次元コードなどから適宜に選択されればよく、付与の手法は、印刷、レーザー焼き付け、描画、刻印などの公知の種々の手法から適宜に選択されてよい。

素子識別表示ＩＤが付与されたセンサ素子１は順次、１度目のヒーター抵抗値の検査（抵抗検査Ａと称する）に供される（ステップＳ３）。

抵抗検査Ａは、（１）式に基づいて行われる。すなわち、Ｈ＋電極〜Ｈｔ電極間の抵抗値Ｒ_１とＨ−電極〜Ｈｔ電極間の抵抗値Ｒ_２とを測定し、それらの値から（１）式によって演算されるヒーター抵抗値Ｒ_Ｈがあらかじめ規格として定められた所定の範囲内の値であるか否かが判定される。以下においては、抵抗検査Ａにおいて得られるヒーター抵抗値Ｒ_Ｈを特にヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡとする。

抵抗検査Ａにおけるセンサ素子１を対象とする抵抗値Ｒ_１、Ｒ_２の測定は、センサ素子１の温度（測定時素子温度）を一定とする環境のもと、常に同じ条件でＨ＋電極、Ｈ−電極、およびＨｔ電極（電極端子１３ｆ〜１３ｈ）と接触可能なプローブを有する一の測定器によって行うものとする。本実施の形態においては、測定時素子温度を室温（２５℃）とし、空気（大気）中にて抵抗検査Ａを行う。

抵抗検査Ａにおいて測定されたヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡが所定の規格（例えば所定の抵抗値範囲）を満たさない不合格品のセンサ素子１は（ステップＳ３においてＮＧ）、ガスセンサ１００の製造対象から除外される。

なお、好ましくは、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡについての規格が抵抗値範囲を含む場合、係る抵抗値範囲は、ガスセンサ１００が実際に使用される際に許容される抵抗値の範囲よりも厳しく設定される。これは、センサ素子１が組み込まれることで最終的に得られるガスセンサ１００におけるヒーター抵抗値の範囲が、ガスセンサ１００が実際に使用される際に許容される抵抗値の範囲として設定されることを見越したものである。

抵抗検査Ａにおいて測定されたヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡが所定の規格を満たす合格品のセンサ素子１については（ステップＳ３においてＯＫ）、その素子識別情報とヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡとを関連付ける（ステップＳ４）。係る関連付けは、後段の工程において参照可能とされる限りにおいて、種々の態様によって行うことができる。例えば、電子データとして所定の記録媒体に記録する態様であってもよいし、紙媒体に記録または出力される態様であってもよいし、レーザー焼き付けや描画等の手法により、センサ素子１に対して抵抗値の情報を新たに付与する態様であってもよい。以降の説明においては、素子識別情報と関連付けられる種々の情報を関連付け情報と総称する。

係る関連付けがなされたセンサ素子１は、ガスセンサ１００を組み立てる組立工程（ステップＳ５）に供される。なお、図８および以降の説明においては、ガスセンサ１００の組立工程において最後に行われる、レーザ溶接によって行う筒状体３０に対する外筒４の固定を、便宜上、それまでの組立工程全般（ステップＳ５）とは別のプロセスとして取り扱う。換言すれば、図８および以降の説明における組立工程とは、ガスセンサ本体１０とコンタクト部材２０との一体化までを行う工程を意味するものとする。

ガスセンサ１００の組立は、センサ素子１を含むガスセンサ本体１０とコンタクト部材２０とがそれぞれ独立の工程にて組み立てられた後、最後に両者が一体化されることで実現される。なお、組立工程における個々のガスセンサ１００の組み立てに際しては、組み込まれるセンサ素子１の素子識別表示ＩＤがあらかじめ読み取られ、最終的に得られるガスセンサ１００について、組み込まれたセンサ素子１の素子識別情報およびこれに関連付けられた情報が適宜に利用できるようにされる。

ガスセンサ本体１０の組立にあたってはまず、センサ素子１に対して環装部品（ワッシャー７、セラミックサポータ８、および、圧粉体９）が環装される。続いて、筒状体３０（第１ハウジング５および内筒６）が環装部品の外周に環装され、最後に、第１カバーおよび固定ボルト３を筒状体３０に取り付けられる。これにより、ガスセンサ本体１０が組み立てられる。

コンタクト部材２０の組立にあたってはまず、複数の接点部材２１に対し、あらかじめグロメット２８に挿通したリード線の一方端部が圧着等の手法で取り付けられる。そしてそれぞれの接点部材２１が、第２ハウジング２４を構成する一対のハウジング部材２４ａのそれぞれに掛着された後、固定金具２５およびカシメリング２７が第２ハウジング２４の外周に環装される。加えて、リード線が外筒４に挿通されるとともにリード線の他方端部が図示しないコネクタと接続される。これにより、コンタクト部材２０が組み立てられる。

上述のように、センサ素子１は一度に多数個製造されることから、ガスセンサ本体１０およびコンタクト部材２０についても、センサ素子の数に見合うように作製される。

そして、ガスセンサ本体１０とコンタクト部材２０との一体化にあたってはまず、図２に示すように、コンタクト部材２０に形成された第２ハウジング２４の挿入口２３に対し、ガスセンサ本体１０に備わるセンサ素子１の電極端子１３を含む先端部分（筒状体３０からの突出部分）が挿入される。これにより、センサ素子１は第２ハウジング２４によって（１対のハウジング部材２４ａによって）挟持される。そして、係る挿入の後、カシメリング２７が加締められることで、第２ハウジング２４の接点部材２１が（より詳細にはその突起部２１ｄが）付勢され、第２ハウジング２４によるセンサ素子１の挟持状態が保持される。これにより、ガスセンサ本体１０とコンタクト部材２０とが一体化される。

このとき、それぞれの接点部材２１の２つの突起部２１ｄのうち、第１掛着部２１ｂに近い側に位置する突起部２１ｄ１が、センサ素子１の電極端子１３と接触する。係る電極端子１３と突起部２１ｄ１との接触によって、センサ素子１とコンタクト部材２０のリード線とが電気的に接続され、係るリード線およびコネクタを通じてセンサ素子１とガスセンサ１００の外部との電気的接続が可能となる。

上述した態様にてガスセンサ本体１０とコンタクト部材２０とを一体化させた後、あらかじめリード線を挿通させていた外筒４を筒状体３０に対してレーザ溶接により固定する（ステップＳ６）。これにより、ガスセンサ１００が完成する。

なお、組み立て後のガスセンサ１００においてはセンサ素子１が外側から見えないため、外筒４を筒状体３０に溶接する前後の適宜のタイミングにおいて、センサ素子１に対して付与されていた素子識別表示その他の情報がレーザーマーキング等の手法により改めて外筒４に対し付与される態様であってもよい。

上述した手順にて完成したガスセンサ１００は順次、ヒーター抵抗値の検査を含む種々の検査工程に供されるが、これに先立ち、一定時間が経過するまで、所定の保管場所にて室温で（室内）保管される（ステップＳ７）。係る保管は、ガスセンサ１００を、特にその内部に備わるセンサ素子１を冷却する目的で行われる。

また、係る保管に先立ち、それぞれのガスセンサ１００におけるレーザ溶接の終了時間が当該ガスセンサ１００に組み込まれているセンサ素子１の素子識別情報と関連付けられる。係る関連付けも、上述したヒーター抵抗値のＲ_ＨＡの関連付けと同様に行うことができる。例えば、電子データとして記録される態様であってもよいし、紙媒体に記録または出力される態様であってもよいし、外筒４にレーザーマーキングされる態様であってもよい。

外筒４をレーザ溶接する際、ガスセンサ１００はレーザによって熱せられるので、センサ素子１の温度も上昇する。これに伴い、センサ素子１の内部に備わるヒーター７０の温度も上昇する。ヒーター７０を構成する抵抗発熱体の抵抗値は温度に依存して変化することから、このように温度が上昇した状態においてヒーター抵抗値を測定した場合、その値は、たとえヒーター７０が正常な状態であったとしても、抵抗検査Ａのときの測定値とは異なることになる。このような素子温度を要因とする相違があると、組み立て工程に起因して生じるヒーター抵抗値の変化の有無を判別することができないため、ガスセンサ１００を構成するセンサ素子１が測定時素子温度にまで冷却されるよう、ガスセンサ１００は、所定の時間、保管される。

図９は、本発明の発明者があらかじめ実験的に確認した、ガスセンサ１００の完成（すなわち外筒４のレーザ溶接の終了）後、室温（約２５℃）でガスセンサ１００を保管した際の、ガスセンサ１００に組み込まれたセンサ素子１に備わるヒーター７０のヒーター抵抗値（図９においては「完成品抵抗値」としている）Ｒ_Ｈの経時変化を示すグラフである。

図９に示すように、レーザによる外筒４の溶接後に上昇していたヒーター抵抗値Ｒ_Ｈは、時間の経過とともに徐々に低下し、４０分経過した以降はほぼ一定値（図９においては「真値」と記載）となっている。このことから、外筒４をレーザ溶接した後、４０分経過すれば、ガスセンサ１００は（少なくともセンサ素子１は）室温になっているものと判断される。

このことは、外筒４をレーザ溶接した後、室温にて４０分間ガスセンサ１００を冷却すれば、センサ素子１はほぼ確実に室温にまで冷却されており、室温状態でのセンサ素子１を対象とした抵抗測定が行えることを意味する。

ただし、係るヒーター抵抗値Ｒ_Ｈの測定誤差やセンサ素子１におけるガス濃度の測定精度に対するセンサ素子温度の影響など考慮すれば、実際には、ヒーター抵抗値Ｒ_Ｈが図９における「真値」＋０．００５Ω以下となる範囲に達していれば、ガスセンサ１００は十分に冷却がなされているものとみなすことが可能である。図９に示した場合であれば、外筒４をレーザ溶接した後、３０分経過すれば、この範囲が確実にみたされることになる。そこで、本実施の形態においては、生産性も鑑み、外筒４をレーザ溶接した後の保管時間を３０分と定め、それぞれのセンサ素子１について、レーザー溶接終了後、係る保管時間が経過したか否かをチェックすることとしている（ステップＳ８）。係る保管時間の経過の当否は、関連付け情報に含まれるレーザ溶接の終了時間に基づき判断される。

係る保管時間が３０分経過したガスセンサ１００は（ステップＳ８でＹＥＳ）、２度目のヒーター抵抗値の検査（抵抗検査Ｂと称する）に供される（ステップＳ９）。

抵抗検査Ｂも、抵抗検査Ａと同様、（１）式に基づいて行われる。ただし、センサ素子１を直接の対象とすることができた、すなわち、センサ素子１のＨ＋電極、Ｈ−電極、およびＨｔ電極（電極端子１３ｆ〜１３ｈ）に対し測定器のプローブを直接に接触させることのできた抵抗検査Ａとは異なり、抵抗検査Ｂの場合、Ｈ＋電極〜Ｈｔ電極間の抵抗値Ｒ_１とＨ−電極〜Ｈｔ電極間の抵抗値Ｒ_２との測定はいずれも、コンタクト部材２０を構成するコネクタ、リード線、および接点部材２１を介して行われる。

図１０は、本実施の形態において抵抗検査Ｂに用いる抵抗検査用チャンバ１０００の構成を模式的に示す図である。

抵抗検査用チャンバ１０００は、長手方向側面に検査対象たる複数のガスセンサ１００を配置可能な筒状の本体部１００１を備えるとともに、該本体部１００１の一方端部側にガス導入口１００２を、他方端部側に排気口１００３をそれぞれ備え、矢印ＡＲ３および矢印ＡＲ４にて示すようにガス導入口１００２からエアー（空気）を導入できるようになっている。また、本体部１００１のガス導入口１００２近傍には熱電対１００４が挿入され、係る熱電対１００４による測定値に基づいてガス導入口１００２から導入されるエアーの温度を定温に制御できるようになっている。

本体部１００１の側面においては、ガスセンサ１００を、素子保護カバー２で覆われた部分を本体部１００１の内部に挿入させた状態で、固定ボルト３によって固定できるようになっている。係る固定がなされた状態においては、素子保護カバー２に覆われたガスセンサ１００のセンサ素子１が、貫通孔Ｈ１を通じて素子保護カバー２内に流入する本体部１００１内の雰囲気ガス（つまりは空気）と接触できるようになっている。なお、図１０においては５個のガスセンサ１００が本体部１００１に固定される様子を示しているが、本体部１００１に対するガスセンサ１００の固定数はこれに限られるものではない。

抵抗検査Ｂは、係る構成の抵抗検査用チャンバ１０００を用い、室温Ｔが１８℃〜２８℃の室内において２５℃に調整されたエアーを本体部１００１内に流しつつ行う。すなわち、抵抗検査Ａの場合と同様、空気中においてＨ＋電極〜Ｈｔ電極間の抵抗値Ｒ_１とＨ−電極〜Ｈｔ電極間の抵抗値Ｒ_２とを測定し、それらの値から（１）式によってヒーター抵抗値Ｒ_Ｈを演算する。

そして、これによって得られたヒーター抵抗値Ｒ_Ｈを、測定時の室温Ｔ（℃）を含む以下の式に基づいて２５℃のときの値に補正し、抵抗検査Ｂにおいて得られるヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢとする。

Ｒ_ＨＢ＝Ｒ_Ｈ（１＋２５α＋２５^２β）／（１＋αＴ＋βＴ^２） ・・・（２）
なお、α、βは、ヒーター７０の材料によって定まる値であり、例えば白金の場合であれば、α＝３９３０、β＝−０．６である。

（２）式に基づいて算出されたヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢが所定の規格（例えば所定の抵抗値範囲）を満たさない不合格品のガスセンサ１００は（ステップＳ９においてＮＧ）、以降、製造対象（検査対象）から除外される。なお、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢについての規格が抵抗値範囲を含む場合、係る抵抗値範囲は、ガスセンサ１００が実際に使用される際に許容される抵抗値の範囲として設定される。

（２）式に基づいて算出されたヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢが所定の規格を満たす合格品のガスセンサ１００については（ステップＳ９においてＯＫ）、当該ガスセンサ１００に組み込まれているセンサ素子１の素子識別情報とヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢとを関連付ける（ステップＳ１０）。係る関連付けも、上述したレーザ溶接の終了時間の関連付けと同様、電子データとして記録される態様であってもよいし、紙媒体に記録または出力される態様であってもよいし、外筒４にレーザーマーキングされる態様であってもよい。

係る関連付けがなされると、次に、関連付け情報が読み出されて、抵抗検査Ａにおいて求められたヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡと抵抗検査Ｂにおいて求められたヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢとが比較される（ステップＳ１１）。

係る比較の結果、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡとヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢとの差分値が所定のしきい値を超えている場合（ステップＳ１１でＮＧ）、当該ガスセンサ１００は以降、製造対象（検査対象）から除外される。

一方、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡとヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢとの差が所定のしきい値以内である場合（ステップＳ１１でＯＫ）、当該ガスセンサ１００はその他の特性検査工程に供される（ステップＳ１２）。係る特性検査において不具合が発見された（ステップＳ１２でＮＧ）ガスセンサ１００は、出荷対象から除外される。一方、係る特性検査において不具合が発見されなかった（ステップＳ１２でＮＧ）ガスセンサ１００は、適宜のタイミングで製品として出荷されることになる（ステップＳ１３）。

＜ヒーター抵抗値の比較に基づく組立不良の有無の判定＞
図８に示した手順のステップＳ１１においては、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡとヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢとの間に所定のしきい値範囲内の差異を許容している。これは、両者の測定手法および測定範囲が実際には異なるために、センサ素子１の電極端子１３ｆ〜１３ｈを直接の対象として測定を行って求めたヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡの値と、コネクタ、リード線、および接点部材２１を介して測定を行って求めたヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢの値とは、仮に両者について正確な測定が行えており、かつ、コネクタ、リード線、および接点部材２１の抵抗値が十分に小さいとしても、わずかに相異が生じるものと考えられることや、実際にガスセンサ１００を用いて濃度測定を行う際には、多少の温度ばらつきは許容されることなどを、考慮したものである。

ただし、正常に組み立てられたガスセンサ１００であれば、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡの値とヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢの値との間に大きな差異が生じる可能性は小さいと考えられる。それゆえ、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡとヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢとの差分値にしきい値を上回る差異が生じた場合には、ガスセンサ１００の組立の際に何らかの不具合が生じたものと判断することができ、係る差異が生じたガスセンサ１００については、組立不良品と判断して製造対象から除外することができる。

図１１は、多数のガスセンサ１００について、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢの値（「図１１においては完成品抵抗値」としている）をヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡの値（「図１１においては素子抵抗値」としている）に対してプロットした図である。なお、プロットの対象とされているガスセンサ１００はいずれも、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡが１．４３Ω〜１．８７Ωを満たすことを抵抗検査Ａの規格とし、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢが１．４１Ω〜１．８９Ωを満たすことを抵抗検査Ｂの規格として行った、抵抗検査Ａおよび抵抗検査Ｂに合格したものである。

さらには、図１１においては、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢ＝ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡとなるラインを基準ラインとして示すとともに、±０．０５Ωをヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡとヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢとの差分値についてのしきい値と定め、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢ＝ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡ＋０．０５Ωとなる差分値の上限ラインと、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢ＝ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡ−０．０５Ωとなる差分値の下限ラインとについても併せて示している。なお、±０．０５Ωというヒーター抵抗値の誤差は、±約１０℃というヒーター加熱温度の誤差に相当する。

図１１においては、大多数のデータ点が、上限ラインと下限ラインの間において、基準ラインを中心に分布しているが、５つのデータ点だけは、上限ラインよりも上に位置している。すなわち、これら５つのデータ点を与えるガスセンサ１００においては、他のガスセンサ１００に比して、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢの値のヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡの値からの変化が大きくなっている。このことは、これら５つのガスセンサ１００は、抵抗検査Ｂに合格はしているものの、その内部において他のガスセンサ１００とは異なる状況が生じていることを示唆している。

そこで、これらのデータ点を与えているガスセンサ１００を分解したところ、センサ素子１の電極端子１３とコンタクト部材２０の接点部材２１との間に、圧粉体９を構成するタルク粒子（セラミックス粉）が挟まっていることが、確認された。係る結果は、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡとヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢとの差分値がしきい値を超えたガスセンサ１００においては、実際に高い確率で電極端子１３と接点部材２１との接触箇所に不良が生じていることを示している。それゆえ、図８に示した手順のステップＳ１１において行うヒーター抵抗値の比較は、抵抗検査Ａ、Ｂを行うのみでは必ずしも検出できない組立不良を検出するうえにおいて有効であるといえる。

なお、本実施の形態においては、上述のように、個々のセンサ素子１を一意に識別可能な素子識別番号を全てのセンサ素子１に付与するとともに、個々のセンサ素子１についての抵抗検査Ａ、Ｂにおける測定値（ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡおよびヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢ）を当該センサ素子１についての素子識別番号と関連付けるようにしていることから、ヒーター抵抗値の差分値の評価も、個々のセンサ素子１について個別に行うことができる。それゆえ、本実施の形態においては、ガスセンサ１００を量産する場合においても、個々のガスセンサ１００における組立不良の有無を確実に判断することが可能である。換言すれば、個々のセンサ素子１についてのトレーサビリティーが確保されているといえる。

また、ヒーター抵抗値Ｒ_ＨＡおよびヒーター抵抗値Ｒ_ＨＢを素子識別情報と関連付けるようにすることで、例えば図８に示した手順に含まれる工程の実行箇所が異なるような場合であっても、関連付け情報をセンサ素子あるいは組立途中品ともども次工程に受け渡すようにすることで、個々のセンサ素子について確実に、検査を行うことができる。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、センサ素子を内部に組み込んでなるガスセンサを量産する場合において、個々のセンサ素子の内部に備わるヒーターの抵抗値の検査を、組み込み前のセンサ素子を対象に行う１度目の検査と、ガスセンサが完成した後に行う２度目の検査との２段階で行うようにする。そのうえで、これら２度の抵抗検査において求められたヒーター抵抗値の差分値を所定のしきい値と比較し、差分値がしきい値を超えている場合、ガスセンサに組立不良が（より具体的にはセンサ素子の電極端子とコンタクト部材の接点部材との接触状態の不良が）生じていると判定する。これにより、ヒーター抵抗が異常なセンサ素子を組み立て前の時点で除外できるとともに、ヒーター抵抗値が正常なセンサ素子を組み込みつつも組立不良が生じたガスセンサについても、出荷対象から除外することができる。

＜変形例＞
抵抗検査Ａに合格したセンサ素子１に対してのみ素子識別情報を定め、これに基づき素子識別表示ＩＤを当該センサ素子１に付与する態様であってもよい。係る場合においては、素子識別情報に加えて、抵抗検査Ａにおいて得られた抵抗値やその他の情報をまとめてバーコード化あるいは二次元コード化する態様であってもよい。

ガスセンサ１００の製造過程において個々のセンサ素子１およびガスセンサ１００の配置位置が固定的に定められ、かつ当該位置と個々のセンサ素子１およびガスセンサ１００との関連付けが確実になされるのであれば、当該配置位置にて個々のセンサ素子１およびガスセンサ１００を識別する態様であってもよい。この場合、個々のセンサ素子１およびガスセンサ１００の位置情報が素子識別情報を代替するので、センサ素子１に対する素子識別表示ＩＤの付与は必須ではなくなる。

１ センサ素子
２ 素子保護カバー
３ 固定ボルト
４ 外筒
５ 第１ハウジング
６ 内筒
７ ワッシャー
８ セラミックサポータ
９ 圧粉体
１０ ガスセンサ本体
１３（１３ａ〜１３ｈ） 電極端子
２０ コンタクト部材
２１ 接点部材
２１ｄ（２１ｄ１、２１ｄ２） （接点部材の）突起部
２３ 挿入口
２４ 第２ハウジング
２４ａ ハウジング部材
２５ 固定金具
２７ カシメリング
２８ グロメット
３０ 筒状体
７０ ヒーター
７１（７１ａ、７１ｂ） ヒーターリード
７２ 抵抗検出リード
１００ ガスセンサ
１０００ 抵抗検査用チャンバ
１００１ 本体部
１００２ ガス導入口
１００３ 排気口
１００４ 熱電対
Ｈ１ 貫通孔
ＩＤ 素子識別表示
ＷＨ ワイヤーハーネス

Claims (9)

1. 内部にセンサ素子を組み込んでなるガスセンサの組立不良の有無を検査する方法であって、
   前記ガスセンサが、第１のガスセンサ構成部材に備わる挿入口に、第２のガスセンサ構成部材に備わりかつ前記第２のガスセンサ構成部材から部分的に突出するセンサ素子を挿入することによって、前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材を一体化させてなるものであり、
   前記センサ素子が内部に抵抗発熱体からなるヒーターを有してなるとともに、表面にヒーター用の電極端子を有してなり、
   前記第１のガスセンサ構成部材が、前記挿入口に前記センサ素子が挿入された状態において前記電極端子と接触する接点部材とを有してなる場合において、
   複数の前記センサ素子のそれぞれに対し当該センサ素子を一意に識別可能な識別情報を定める識別情報設定工程と、
   前記ガスセンサに組み込まれる前の前記センサ素子を測定対象として前記ヒーターの抵抗値を測定し、第１の抵抗値を得るとともに、前記第１の抵抗値を当該センサ素子についての前記識別情報と関連づける第１測定工程と、
   前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材とが一体化されてなる状態において、少なくとも前記接点部材を介して前記ヒーターの抵抗値を測定し、第２の抵抗値を得るとともに、前記第２の抵抗値を当該センサ素子についての前記識別情報と関連づける第２測定工程と、
   一の前記識別情報に関連づけられた前記第１と第２の抵抗値の差分値を所定のしきい値と比較し、前記差分値が前記所定のしきい値を超えている場合に、当該識別番号が付与された前記センサ素子が組み込まれた前記ガスセンサに組立不良が生じていると判定する判定工程と、
   を備えることを特徴とする、ガスセンサの検査方法。
2. 請求項１に記載のガスセンサの検査方法であって、
   前記第２のガスセンサ構成部材が前記センサ素子に対してセラミックスの圧粉体を含む複数の環装部品を環装してなるものである、
   ことを特徴とする、ガスセンサの検査方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のガスセンサの検査方法であって、
   前記ガスセンサが、前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材とを一体化したうえで前記第１のガスセンサ構成部材を覆う外筒を前記第２のガスセンサ構成部材にレーザ溶接してなるものであり、
   前記第１測定工程を室温の空気中で行い、
   前記第２測定工程を、前記外筒のレーザ溶接の完了から３０分経過した後に空気中で行う、
   ことを特徴とする、ガスセンサの検査方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガスセンサの検査方法であって、
   前記識別情報設定工程においては、前記識別情報を含む識別表示が前記センサ素子に付与され、
   前記識別表示を所定の読取手段によって読み取ることで得られる前記識別情報が前記第１および第２の抵抗値と関連付けられる、
   ことを特徴とする、ガスセンサの検査方法。
5. ガスセンサの製造方法であって、
   内部に抵抗発熱体からなるヒーターを有してなるとともに、表面にヒーター用の電極端子を有してなる複数のセンサ素子を用意する素子準備工程と、
   前記複数のセンサ素子のそれぞれに対し当該センサ素子を一意に識別可能な識別情報を定める識別情報設定工程と、
   前記複数のセンサ素子のそれぞれを測定対象として前記ヒーターの抵抗値を測定し、第１の抵抗値を得るとともに、前記第１の抵抗値を当該センサ素子についての前記識別情報と関連づける第１測定工程と、
   それぞれに前記センサ素子が挿入される挿入口を備えるとともに前記挿入口に前記センサ素子が挿入された状態において前記電極端子と接触する接点部材とを有してなる複数の第１のガスセンサ構成部材を組み立てる第１ガスセンサ構成部材組立工程と、
   前記複数のセンサ素子のそれぞれを用いて複数の第２のガスセンサ構成部材を組み立てる第２ガスセンサ構成部材組立工程と、
   前記第１のガスセンサ構成部材の前記挿入口に前記第２のガスセンサ構成部材から部分的に突出する前記センサ素子を挿入することによって前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材を一体化させる一体化工程と、
   前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材とが一体化されてなる状態において、少なくとも前記接点部材を介して前記ヒーターの抵抗値を測定し、第２の抵抗値を得るとともに、前記第２の抵抗値を当該センサ素子についての前記識別情報と関連づける第２測定工程と、
   一の前記識別情報に関連づけられた前記第１と第２の抵抗値の差分値を所定のしきい値と比較し、前記差分値が前記所定のしきい値を超えている場合に、当該識別情報が付与された前記センサ素子が組み込まれた前記ガスセンサに組立不良が生じていると判定する判定工程と、
   を備えることを特徴とする、ガスセンサの製造方法。
6. 請求項５に記載のガスセンサの製造方法であって、
   前記第２ガスセンサ構成部材組立工程が、前記センサ素子に対してセラミックスの圧粉体を含む複数の環装部品を環装する工程を含む、
   ことを特徴とする、ガスセンサの製造方法。
7. 請求項５または請求項６に記載のガスセンサの製造方法であって、
   前記一体化工程の後、前記第１のガスセンサ構成部材を覆う外筒を前記第２のガスセンサ構成部材にレーザ溶接する溶接工程、
   をさらに備え、
   前記第１測定工程を室温の空気中で行い、
   前記第２測定工程を、前記外筒のレーザ溶接の完了から３０分経過した後に空気中で行う、
   ことを特徴とする、ガスセンサの製造方法。
8. 請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のガスセンサの製造方法であって、
   前記識別情報設定工程においては、前記識別情報を含む識別表示が前記センサ素子に付与され、
   前記識別表示を所定の読取手段によって読み取ることで得られる前記識別情報が前記第１および第２の抵抗値と関連付けられる、
   ことを特徴とする、ガスセンサの製造方法。
9. 内部にセンサ素子を組み込んでなるガスセンサの組立不良の有無を検査する方法であって、
   前記ガスセンサが、第１のガスセンサ構成部材に備わる挿入口に、第２のガスセンサ構成部材に備わりかつ前記第２のガスセンサ構成部材から部分的に突出するセンサ素子を挿入することによって、前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材を一体化させてなるものであり、
   前記センサ素子が内部に抵抗発熱体からなるヒーターを有してなるとともに、表面にヒーター用の電極端子を有してなり、
   前記第１のガスセンサ構成部材が、前記挿入口に前記センサ素子が挿入された状態において前記電極端子と接触する接点部材とを有してなる場合において、
   前記ガスセンサに組み込む前の前記センサ素子を測定対象として前記ヒーターの抵抗値を測定し、第１の抵抗値を得る第１測定工程と、
   前記第１のガスセンサ構成部材と前記第２のガスセンサ構成部材とを一体化させた後、少なくとも前記接点部材を介して前記ヒーターの抵抗値を測定し、第２の抵抗値を得る第２測定工程と、
   前記第１と第２の抵抗値の差分値を所定のしきい値と比較し、前記差分値が前記所定のしきい値を超えている場合に前記ガスセンサに組立不良が生じていると判定する判定工程と、
   を備えることを特徴とする、ガスセンサの検査方法。