特許 6824802 封止ピン、組立体の製造方法、及びガスセンサの製造方法

(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】6824802

(24)【登録日】2021年1月15日

(45)【発行日】2021年2月3日

(54)【発明の名称】封止ピン、組立体の製造方法、及びガスセンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/409 20060101AFI20210121BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20210121BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/409 100

   G01N27/416 331

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-70977(P2017-70977)

(22)【出願日】2017年3月31日

(65)【公開番号】特開2018-173326(P2018-173326A)

(43)【公開日】2018年11月8日

【審査請求日】2019年10月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井阪 健二

(72)【発明者】

【氏名】生駒 信和

(72)【発明者】

【氏名】江川 浩二

【審査官】 黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１７３３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１６９６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１３３９１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／２６−２７／４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体を製造する際に、前記封止材を前記軸方向に押圧して圧縮する封止工程で用いられる封止ピンであって、
前記封止工程において前記筒状体の内部に挿入されて前記封止材を押圧するための先端部と、
前記筒状体への挿入時に前記封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットと、
を備え、
前記スリットは、底面が曲面になっている、
封止ピン。

【請求項2】

筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体を製造する際に、前記封止材を前記軸方向に押圧して圧縮する封止工程で用いられる封止ピンであって、
前記封止工程において前記筒状体の内部に挿入されて前記封止材を押圧するための先端部と、
前記筒状体への挿入時に前記封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットと、
前記先端部に連なり該先端部よりも大径の第１大径部と、
を備え、
前記先端部と前記第１大径部との段差面のうち、前記先端部から前記第１大径部への立ち上がり部分が曲面になっている、
封止ピン。

【請求項3】

筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体を製造する際に、前記封止材を前記軸方向に押圧して圧縮する封止工程で用いられる封止ピンであって、
前記封止工程において前記筒状体の内部に挿入されて前記封止材を押圧するための先端部と、
前記筒状体への挿入時に前記封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットと、
を備え、
前記先端部の先端のうち前記スリットに面する角部が面取りされている、
封止ピン。

【請求項4】

筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体を製造する際に、前記封止材を前記軸方向に押圧して圧縮する封止工程で用いられる封止ピンであって、
前記封止工程において前記筒状体の内部に挿入されて前記封止材を押圧するための先端部と、
前記筒状体への挿入時に前記封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットと、
前記先端部よりも大径の第２大径部と、
を備え、
前記スリットは前記先端部から前記第２大径部まで達する深さを有し、該スリットの底面が前記第２大径部内に位置する、
封止ピン。

【請求項5】

筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体の製造方法であって、
前記筒状体の内部に前記センサ素子を軸方向に貫通させ、且つ該筒状体の内周面と前記センサ素子との間に前記封止材を配置して封止前組立体とする封止準備工程と、
前記筒状体の内部に前記軸方向に封止ピンの先端部を挿入して前記封止材を押圧することで、該封止材を圧縮して前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止工程と、
を含み、
前記封止ピンは、前記筒状体への挿入時に該封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットを備え、
前記スリットは、底面が曲面になっている、
組立体の製造方法。

【請求項6】

筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体の製造方法であって、
前記筒状体の内部に前記センサ素子を軸方向に貫通させ、且つ該筒状体の内周面と前記センサ素子との間に前記封止材を配置して封止前組立体とする封止準備工程と、
前記筒状体の内部に前記軸方向に封止ピンの先端部を挿入して前記封止材を押圧することで、該封止材を圧縮して前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止工程と、
を含み、
前記封止ピンは、
前記筒状体への挿入時に該封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットと、
前記先端部に連なり該先端部よりも大径の第１大径部と、
を備え、
前記先端部と前記第１大径部との段差面のうち、前記先端部から前記第１大径部への立ち上がり部分が曲面になっている、
組立体の製造方法。

【請求項7】

筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体の製造方法であって、
前記筒状体の内部に前記センサ素子を軸方向に貫通させ、且つ該筒状体の内周面と前記センサ素子との間に前記封止材を配置して封止前組立体とする封止準備工程と、
前記筒状体の内部に前記軸方向に封止ピンの先端部を挿入して前記封止材を押圧することで、該封止材を圧縮して前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止工程と、
を含み、
前記封止ピンは、前記筒状体への挿入時に該封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットを備え、
前記先端部の先端のうち前記スリットに面する角部が面取りされている、
組立体の製造方法。

【請求項8】

筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体の製造方法であって、
前記筒状体の内部に前記センサ素子を軸方向に貫通させ、且つ該筒状体の内周面と前記センサ素子との間に前記封止材を配置して封止前組立体とする封止準備工程と、
前記筒状体の内部に前記軸方向に封止ピンの先端部を挿入して前記封止材を押圧することで、該封止材を圧縮して前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止工程と、
を含み、
前記封止ピンは、
前記筒状体への挿入時に該封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットと、
前記先端部よりも大径の第２大径部と、
を備え、
前記スリットは前記先端部から前記第２大径部まで達する深さを有し、該スリットの底面が前記第２大径部内に位置する、
組立体の製造方法。

【請求項9】

請求項５〜８のいずれか１項に記載の組立体の製造方法を行って組立体を製造する工程と、
前記工程で製造された組立体を用いて該組立体を有するガスセンサを製造する工程と、 を含むガスセンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、封止ピン、組立体の製造方法、及びガスセンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサとしては、センサ素子と、センサ素子を封入固定する素子封止体と、を有する組立体を備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、組立体の製造方法として、以下が記載されている。まず、筒状の主体金具と内筒とを溶接して複合体とする。次に、メタルリング，セラミックス製のサポーター，及び圧粉体の内部にセンサ素子を貫通させて、これらを内筒側から複合体の内部に挿入する。そして、メタルリングと主体金具とを互いに近づける方向に押圧して圧粉体を圧縮し、これにより主体金具内及び内筒内を封止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−１７８９８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、筒状体の内部に挿入された圧粉体などの封止材を押圧するために、内筒の内部に封止ピンを挿入してこの封止ピンにより押圧を行うことが考えられる。図６は、封止ピン９０を用いた封止工程の説明図である。例えば、まず、主体金具１４２と内筒１４３とを溶接した筒状体の内部に、サポーター１４４ａ〜１４４ｃ，封止材１４５ａ，１４５ｂ，メタルリング１４６，及びセンサ素子１２０を挿入する（図６（ａ））。そして、上方から軸方向に沿って内筒４３の内部に封止ピン９０を挿入し、封止ピン９０によりメタルリング１４６を介して封止材１４５ａ，１４５ｂを押圧して、封止材１４５ａ，１４５ｂを圧縮する（図６（ｂ））。封止ピン９０の三面図を図７に示す。図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、図６の封止ピン９０を左側，下側，紙面手前側から見た図である。図７（ａ），（ｃ）は、封止ピン９０の部分断面図である。封止ピン９０は、図６，７に示すように、内筒１４３に挿入される先端部９１と、先端部９１より大径の第１大径部９３と、第１大径部９３より大径の第２大径部９４とを備えている。封止ピン９０には、先端部９１の先端面（図６及び図７（ａ）の下端面）に開口している挿入孔９６が形成されている。封止ピン９０を内筒１４３に挿入する際には、この挿入孔９６内にセンサ素子１２０の上側が挿入される。これにより、封止ピン９０はセンサ素子１２０を避けつつメタルリング４６を押圧できる。図６（ｂ）の吹き出しは、圧縮時の封止ピン９０の先端部９１及び内筒４３の軸方向に垂直な部分断面図である。この図６（ｂ）の吹き出し内の部分断面図からわかるように、挿入孔９６は、センサ素子１２０の板状の形状に合わせて、封止ピン９０の軸方向に垂直な断面において長手方向と短手方向とを有する形状をしている。そのため、先端部９１は、挿入孔９６の開口の短手方向に対向する肉厚部９１ａ，９１ａと、挿入孔９６の開口の長手方向に対向する肉薄部９１ｂ，９１ｂと、を有している。また、挿入孔９６の側面のうち、図７（ａ）の左右方向に対向する側面９６ｂ，９６ｂは、第１大径部９３の途中から先端部９１の先端に向けて、先端部９１の先端ほど挿入孔９６が大きくなるように傾斜している。

【0005】

しかし、この封止ピン９０を用いて封止材１４５ａ，１４５ｂを押圧する場合、封止ピンが破損しやすいという問題があった。具体的には、先端部９１の先端面のうち肉厚部９１ａと肉薄部９１ｂとの接続部分９１ｃ（図７（ｂ）の吹き出し部分参照）に押圧時の応力が集中しやすく、この接続部分９１ｃが破損しやすいという問題があった。そのため、より破損しにくい封止ピンが望まれていた。

【0006】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、封止ピンを破損しにくくすることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0008】

本発明の封止ピンは、
筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体を製造する際に、前記封止材を前記軸方向に押圧して圧縮する封止工程で用いられる封止ピンであって、
前記封止工程において前記筒状体の内部に挿入されて前記封止材を押圧するための先端部と、
前記筒状体への挿入時に前記封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットと、
を備えたものである。

【0009】

この封止ピンは、封止工程においてセンサ素子を避けるためのスリットが設けられている。このスリットは、例えば図７に示した封止ピン９０の挿入孔９６と異なり、先端部の軸方向に垂直な方向に先端部を貫通している。そのため、本発明の封止ピンでは、封止ピン９０の肉薄部９１ｂのような部分をなくすことができ、ひいては応力の集中しやすい接続部分９１ｃのような部分をなくすことができる。したがって、本発明の封止ピンは、例えば封止ピン９０と比べて封止工程時に破損しにくい。

【0010】

本発明の封止ピンにおいて、前記スリットは、底面が曲面になっていてもよい。例えば底面が平面である場合、スリットの底面と側面との境界に応力が集中しやすくなる場合があるが、底面を曲面とすることでそのような応力集中を抑制できる。したがって、封止ピンがより破損しにくくなる。

【0011】

本発明の封止ピンにおいて、前記先端部に連なり該先端部よりも大径の第１大径部、を備え、前記先端部と前記大径部との段差面のうち、前記先端部から前記大径部への立ち上がり部分が曲面になっていてもよい。こうすれば、例えば段差面が先端部の外周面から垂直に立ち上がるような形状の場合と比較して、立ち上がり部分に応力が集中しにくくなる。したがって、封止ピンがより破損しにくくなる。

【0012】

本発明の封止ピンにおいて、前記先端部の先端のうち前記スリットに面する角部が面取りされていてもよい。こうすれば、先端部の角部が面取りされていない場合と比較して、封止工程でスリット内にセンサ素子が挿入される際の、先端部によるセンサ素子の破損を抑制できる。

【0013】

本発明の封止ピンにおいて、前記先端部よりも大径の第２大径部、を備え、前記スリットは前記先端部から前記第２大径部まで達する深さを有し、該スリットの底面が前記第２大径部内に位置していてもよい。こうすれば、封止ピンのうちスリットの底部付近にかかる応力を受ける部分の径が大きいため、この部分の破損を抑制できる。この場合において、本発明の封止ピンは、上述した第１大径部を有し、前記第２大径部は、該第１大径部よりも径が大きくてもよい。あるいは、前記第２大径部は前記第１大径部を兼ねていてもよい。

【0014】

本発明の組立体の製造方法は、
筒状体と、該筒状体の内部を軸方向に貫通する長尺な板状のセンサ素子と、前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止材と、を備えた組立体の製造方法であって、
前記筒状体の内部に前記センサ素子を軸方向に貫通させ、且つ該筒状体の内周面と前記センサ素子との間に前記封止材を配置して封止前組立体とする封止準備工程と、
前記筒状体の内部に前記軸方向に封止ピンの先端部を挿入して前記封止材を押圧することで、該封止材を圧縮して前記筒状体の内周面と前記センサ素子との間を封止する封止工程と、
を含み、
前記封止ピンは、前記筒状体への挿入時に該封止ピンが前記センサ素子を避けるために設けられ、前記先端部の軸方向に垂直な方向に前記先端部を貫通し且つ幅が前記センサ素子の厚さより大きいスリットを備える、
ものである。

【0015】

この組立体の製造方法では、上述した本発明の封止ピンと同様に、先端部の軸方向に垂直な方向に先端部を貫通するスリットを有する封止ピンを用いるため、封止ピンが封止工程時に破損しにくい。また、これにより、例えば封止工程を連続して行って複数の組立体を製造する際に、封止ピンの交換の頻度を少なくすることができ、効率よく組立体を製造できる。この組立体の製造方法で使用される封止ピンにおいて、上述した本発明の封止ピンの種々の態様を採用してもよい。

【0016】

本発明のガスセンサの製造方法は、上述した本発明の組立体の製造方法で製造された組立体を用いて該組立体を有するガスセンサを製造する工程、を含むものである。そのため、このガスセンサの製造方法は、上述した本発明の組立体の製造方法と同様の効果、例えば封止ピンが封止工程時に破損しにくい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】ガスセンサ１０が配管７０に取り付けられた様子を示す縦断面図。

【図2】組立体１５の製造プロセスを模式的に示す断面図。

【図3】封止ピン８０の三面図。

【図4】図２（ｄ）のＡ−Ａ断面図。

【図5】変形例の封止ピン８０の説明図。

【図6】比較例の封止ピン９０を用いた封止工程の説明図。

【図7】比較例の封止ピン９０の三面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の製造方法で製造されるガスセンサの一実施形態であるガスセンサ１０を示す縦断面図である。図１では、ガスセンサ１０が配管７０に取り付けられた様子を示している。

【0019】

図１に示すように、ガスセンサ１０は、組立体１５と、保護カバー３０と、ナット４７と、外筒４８と、コネクタ５０と、リード線５５と、ゴム栓５７とを備えている。組立体１５は、センサ素子２０と、素子封止体４０とを備えている。ガスセンサ１０は、例えば車両の排ガス管などの配管７０に取り付けられて、被測定ガスとしての排気ガスに含まれるＮＯｘやＯ₂等の特定ガスの濃度（特定ガス濃度）を測定するために用いられる。本実施形態では、ガスセンサ１０は特定ガス濃度としてＮＯｘ濃度を測定するものとした。

【0020】

センサ素子２０は、細長な長尺の板状体形状の素子であり、ジルコニア（ＺｒＯ₂）等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなる例えば６枚のセラミックス基板を積層して形成されている。センサ素子２０の保護カバー３０側の端部（図１の下端）を先端と表記し、コネクタ５０側の端部（図１の上端）を基端と表記する。センサ素子２０のうち、図１の上下方向の長さをセンサ素子２０の長さと称し、図１の左右方向の長さをセンサ素子２０の厚さと称し、図１の上下左右に垂直な方向をセンサ素子２０の幅と称する。センサ素子２０の寸法は、長さ＞幅＞厚さを満たす。このセンサ素子２０の基端表面及び裏面には、センサ素子２０に電圧を印加したり、センサ素子２０が検出するガス成分の濃度に応じて生じる起電力又は電流を取り出したりするための図示しない電極が形成されている。この電極は、センサ素子２０内部の電路を介してセンサ素子２０の先端内の電極と導通している（図示せず）。センサ素子２０は、素子室３３内に露出している部分の少なくとも一部を覆う多孔質の保護層を備えていてもよい。

【0021】

素子封止体４０は、センサ素子２０を封止固定する部材である。素子封止体４０は、主体金具４２及び内筒４３を備えた筒状体４１と、サポーター４４ａ〜４４ｃと、封止材４５ａ，４５ｂと、メタルリング４６と、を備えている。センサ素子２０は素子封止体４０の中心軸上に位置しており、素子封止体４０を軸方向（図１の上下方向）に貫通している。

【0022】

主体金具４２は、筒状の金属製部材である。主体金具４２は、下側が上側よりも内径の小さい肉厚部４２ａとなっている。主体金具４２のうちセンサ素子２０の先端と同じ側（図１の下側）には、保護カバー３０が取り付けられている。主体金具４２の上端は内筒４３の下端と溶接されている。肉厚部４２ａは主体金具４２の上側よりも内径が小さく、これにより肉厚部４２ａの内周面の一部が段差面である底面４２ｂとなっている。この底面４２ｂはサポーター４４ａが図１の下側に飛び出さないようにこれを押さえている。主体金具４２の材質としては、例えばＣｒ−Ｆｅ系合金（例えばＳＵＳ４３０）などのステンレス鋼が挙げられる。

【0023】

内筒４３は、主体金具４２よりも厚さの薄い筒状の金属製部材であり、下端にフランジ部４３ａを有し、上端には先端にいくほど内径が大きくなる拡管部４３ｂを有している。内筒４３は、主体金具４２のうちセンサ素子２０の基端と同じ側（図１の上側）に取り付けられている。内筒４３は、フランジ部４３ａの下面が主体金具４２と溶接されている。内筒４３と主体金具４２とは同軸に溶接固定されている。また、内筒４３には、封止材４５ｂを内筒４３の中心軸方向に押圧するための縮径部４３ｃと、メタルリング４６を介してサポーター４４ａ〜４４ｃ，封止材４５ａ，４５ｂを図１の下方向に押圧するための縮径部４３ｄとが形成されている。内筒４３のうちフランジ部４３ａ，拡管部４３ｂ，縮径部４３ｃ，４３ｄ以外の部分の内径は、主体金具４２のうち肉厚部４２ａ以外の内径と略同一である。内筒４３の材質としては、例えばＣｒ−Ｆｅ系合金（例えばＳＵＳ４３０）などのステンレス鋼が挙げられる。

【0024】

サポーター４４ａ〜４４ｃ及び封止材４５ａ，４５ｂは、筒状体４１の内周面とセンサ素子２０との間に配置されている。サポーター４４ａ〜４４ｃは、例えばアルミナ、ステアタイト、ジルコニア、スピネルなどのセラミックスからなる部材である。サポーター４４ｃの上面は、図１に示すように、径方向外側ほど図１の下方向に位置するように傾斜している。換言すると、サポーター４４ｃの上面は、径方向外側ほどメタルリング４６から離れるように傾斜している。封止材４５ａ，４５ｂは、例えば粉末を成型した圧粉体である。圧粉体の材質としては、タルクのほか、アルミナ粉末、ボロンナイトライドなどのセラミックス粉末が挙げられ、封止材４５ａ，４５ｂはそれぞれこれらの少なくともいずれかを含んでいてもよい。封止材４５ａはサポーター４４ａ，４４ｂ間に充填され、サポーター４４ａ，４４ｂにより両側（上下）から挟まれて押圧されている。封止材４５ｂはサポーター４４ｂ，４４ｃ間に充填され、サポーター４４ｂ，４４ｃにより両側（上下）から挟まれて押圧されている。サポーター４４ａ〜４４ｃ，封止材４５ａ，４５ｂは縮径部４３ｄ及びメタルリング４６と、主体金具４２の肉厚部４２ａの底面４２ｂと、に挟まれて上下から押圧されている。縮径部４３ｃ，４３ｄからの押圧力により、封止材４５ａ，４５ｂが筒状体４１とセンサ素子２０との間で圧縮されることで、封止材４５ａ，４５ｂは保護カバー３０内の素子室３３と外筒４８内の空間４９との間を封止すると共に、センサ素子２０を固定している。メタルリング４６の材質としては、例えばＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金（例えばＳＵＳ３０４）などのステンレス鋼が挙げられる。

【0025】

保護カバー３０は、図１に示すように、センサ素子２０の先端側（図１の下端側）を覆う有底筒状の内側保護カバー３１と、この内側保護カバー３１を覆う有底筒状の外側保護カバー３２とを備えている。内側保護カバー３１及び外側保護カバー３２には、被測定ガスを保護カバー３０内に流通させるための複数の孔が形成されている。内側保護カバー３１で囲まれた空間として素子室３３が形成されており、センサ素子２０の先端面（図１の下端面）はこの素子室３３内に配置されている。保護カバー３０は、主体金具４２に溶接されている。保護カバー３０の材質としては、例えばＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金（ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０など）などのステンレス鋼が挙げられる。

【0026】

ナット４７は、主体金具４２と同軸に主体金具４２の外側に固定されている。ナット４７の外周面には雄ネジ部が形成されている。この雄ネジ部は、配管７０に溶接され内周面に雌ネジ部が設けられた固定用部材７１内に挿入されている。これにより、ガスセンサ１０のうちセンサ素子２０の下端側や保護カバー３０の部分が配管７０内に突出した状態で、ガスセンサ１０が配管７０に固定できるようになっている。

【0027】

外筒４８は、筒状の金属製部材であり、内筒４３と、センサ素子２０の上端側と、コネクタ５０とを覆っている。外筒４８の内側には主体金具４２の上部が挿入されている。外筒４８の下端は主体金具４２と溶接されている。外筒４８の上端からは、コネクタ５０に接続された複数のリード線５５が外部に引き出されている。コネクタ５０は、センサ素子２０の上端側の表面（図１の左右の面）に配設された図示しない導通電極に接触して電気的に接続されている。このコネクタ５０を介して、リード線５５はセンサ素子２０の内部の各電極と電気的に導通している。外筒４８とリード線５５との隙間はゴム栓５７によって封止されている。外筒４８内の空間４９は特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガス（例えば大気）で満たされている。空間４９にはセンサ素子２０の上端側が配置され、外筒４８はセンサ素子２０の上端側を保護する役目も果たす。

【0028】

次に、こうして構成されたガスセンサ１０の製造方法の一例を以下に説明する。まず、ガスセンサ１０のうち組立体１５の製造方法について説明する。本実施形態の組立体１５の製造方法は、
筒状体４１の内部にセンサ素子２０を軸方向に貫通させ、且つ筒状体４１の内周面とセンサ素子２０との間に封止材４５ａ，４５ｂを配置して封止前組立体１４とする封止準備工程と、
筒状体４１の内部に軸方向に封止ピン８０の先端部８１を挿入して封止材４５ａ，４５ｂを押圧することで、封止材４５ａ，４５ｂを圧縮して筒状体４１の内周面とセンサ素子２０との間を封止する封止工程と、
を含む。

【0029】

図２は、組立体１５の製造プロセスを模式的に示す断面図である。図３は、封止ピン８０の三面図である。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、図２の封止ピン９０を左側，下側，紙面手前側から見た図である。図４は、図２（ｄ）のＡ−Ａ断面図である。まず、封止準備工程について説明する。封止準備工程では、まず、筒状体４１を用意する。具体的には、主体金具４２及び内筒４３を用意して、これらを溶接して筒状体４１とする（図２（ａ））。主体金具４２及び内筒４３は、例えば鍛造により製造してもよい。この時点では、内筒４３にはフランジ部４３ａ及び拡管部４３ｂは形成されているが、縮径部４３ｃ，４３ｄは形成されていない。主体金具４２及び内筒４３の溶接は、例えば抵抗溶接により溶接する。具体的には、主体金具４２の上端と内筒４３のフランジ部４３ａとを、図示しない治具を用いて同軸となるように付き合わせて、接触面に電流を流すことにより主体金具４２と内筒４３とを抵抗溶接する。これにより、主体金具４２と内筒４３とが接触面で溶接されて筒状体４１となる。

【0030】

続いて、センサ素子２０をメタルリング４６，サポーター４４ｃ，封止材４５ｂ，サポーター４４ｂ，封止材４５ａ，サポーター４４ａ内にこの順序で貫通させて、これらを内筒４３の拡管部４３ｂ側から筒状体４１の内部に挿入して封止前組立体１４とする（図２（ｂ））。このとき、筒状体４１の下側（ここでは主体金具４２側）は固定用治具７８内に挿入して固定しておく。ここで、センサ素子２０は、周知の方法で作製することができる。例えば、ジルコニアなどの酸素イオン伝導性固体電解質をセラミックス成分として含む未焼成のセラミックスグリーンシートを複数用意し、各々に各電極等の種々のパターンを形成する。そして複数のセラミックグリーンシートを積層・接着した後に切断してセンサ素子２０の大きさの未焼成体を切り出し、未焼成体を焼成することでセンサ素子２０を得る。メタルリング４６，サポーター４４ａ〜４４ｃ，封止材４５ａ，４５ｂには、センサ素子２０を貫通させるために予め中心軸に沿って孔が開けられた形状としておく。封止前組立体１４では、図２（ｂ）に示すように、センサ素子２０が筒状体４１の内部を軸方向に貫通している。また、封止前組立体１４では、筒状体４１の内周面とセンサ素子２０との間にサポーター４４ａ〜４４ｃ及び封止材４５ａ，４５ｂが配置されている。

【0031】

封止準備工程では、封止前組立体１４を製造した後に、筒状体４１の中心軸とセンサ素子２０の中心軸とがより一致するようにセンサ素子２０の位置決めを行ってもよい。例えば、図２（ｂ）の状態で、図示しない把持具を用いてセンサ素子２０の上端を把持して、把持具の位置を調整することでセンサ素子２０の左右方向（センサ素子２０の厚さ方向）の位置決め及び前後方向（上下及び左右に垂直な方向であり、センサ素子２０の幅方向）の位置決めを行ってもよい。また、センサ素子２０の上下方向の位置決めを行ってもよい。例えば、図示は省略するが、固定用治具７８がセンサ素子２０の真下に位置する部分に貫通孔を有しており、その貫通孔内に棒状又は板状の位置決め用治具の挿入及び所定位置での固定が可能であってもよい。そして、その位置決め用治具の上下位置を調整することによって筒状体４１に対するセンサ素子２０の上下方向の位置を調節してもよい。

【0032】

以上のように封止準備工程を行うと、封止ピン８０を用いた封止工程を行う（図２（ｃ），（ｄ））。ここで、封止工程で用いる封止ピン８０について説明する。封止ピン８０は、図３（ａ）に示すように、先端部８１と、先端部８１に連なる第１大径部８３と、第１大径部８３に連なる第２大径部８４と、スリット８６と、を備えている。先端部８１と第１大径部８３と第２大径部８４とは互いに同軸に位置している。封止ピン８０の材質としては、例えば合金工具鋼鋼材（ＪＩＳ Ｇ４４０４）が挙げられ、その中でも例えばＳＫＤ１１などのＳＫＤ材としてもよい。

【0033】

先端部８１は、略円柱形状をしており、より正確には円柱からスリット８６部分を除去した形状をしている。そのため、先端部８１は、スリット８６により２つの部分に分かれている。先端部８１は、封止工程において筒状体４１の内部に挿入されて封止材４５ａ，４５ｂを押圧する部分である。先端部８１の先端（図３（ｃ）における左端）のうちスリット８６に面する角部８１ｂ，８１ｂは、面取りされている。本実施形態では、角部８１ｂ，８１ｂはＣ面取りされているが、Ｒ面取りであってもよい。先端部８１は、第１大径部８３に接続される第１段差面８２を有している。この第１段差面８２は、先端部８１から第１大径部８３への立ち上がり部分８２ａが曲面になっている。本実施形態では、立ち上がり部分８２ａは、封止ピン８０の中心軸に沿った断面視での形状が円弧状となるような曲面とした。先端部８１のうち第１段差面８２以外の部分の外径は、内筒４３の内径よりも小さい。

【0034】

第１大径部８３は、略円柱形状をしており、先端部８１よりも直径が大きい。より正確には、第１大径部８３は、円柱からスリット８６部分を除去した形状をしており、２つの部分に分かれている。第１大径部８３は、内筒４３よりも大径とした。

【0035】

第２大径部８４は、略円柱形状をしており、縮径部８４ａと円柱部８４ｃとを有する。円柱部８４ｃは、先端部８１及び第１大径部８３よりも直径が大きい。縮径部８４ａは、第１大径部８３と円柱部８４ｃとを接続する部分であり、円柱部８４ｃから第１大径部８３に向けて直径が小さくなっている。縮径部８４ａは、円錐台形状をしている。そのため、縮径部８４ａの外周面である第２段差面８４ｂは、封止ピン８０の中心軸に沿った断面視での形状が直線になっている。

【0036】

スリット８６は、封止工程における筒状体４１への封止ピン８０の挿入時に、封止ピン８０がセンサ素子２０を避けるために設けられている。スリット８６は、先端部８１の先端面８１ａから封止ピン８０の軸方向に沿って形成されており、スリット８６の底面８６ａは第２大径部８４の円柱部８４ｃ内に位置している。すなわち、スリット８６は先端部８１の先端面８１ａから第２大径部８４の円柱部８４ｃまで達する深さを有している。また、スリット８６は、先端部８１の軸方向に垂直な方向に先端部８１を貫通している。すなわち、図３（ａ），（ｂ）において、スリット８６は先端部８１を左右方向に貫通している。本実施形態ではスリット８６が第２大径部８４まで達する深さを有するため、図３（ａ）において、スリット８６は第１大径部８３及び第２大径部８４も左右方向に貫通している。これらにより、スリット８６は封止ピン８０を図３（ａ），（ｂ）における左右方向に貫通しており、封止ピン８０のうち先端面８１ａから底面８６ａまでの部分は第１部分８０ａと第２部分８０ｂとに分かれている（図３（ｃ）参照）。第１，第２部分８０ａ，８０ｂの各々は、スリット８６に面する側面８６ｂを備えている。この側面８６ｂ，８６ｂは、図３（ｂ），（ｃ）において上下に対向している。側面８６ｂ，８６ｂは、封止ピン８０の軸方向に平行な平面である。側面８６ｂ，８６ｂ間の距離は、センサ素子２０の幅より大きい。スリット８６は封止ピン８０を図３（ａ），（ｂ）における左右方向に貫通しているため、封止ピン８０はこの左右方向に対向する側面を有さない。スリット８６の底面８６ａは、曲面になっている。より具体的には、底面８６ａは、半円の円筒の内周面と同じ形状になっている。底面８６ａの曲面の軸方向は、スリット８６の貫通方向（図３（ａ），（ｂ）の左右方向）に沿っている。

【0037】

この封止ピン８０を用いた封止工程について説明する。まず、封止前組立体１４の上方から封止ピン８０を下降させて、封止ピン８０の先端面８１ａをメタルリング４６に接触させる（図２（ｃ））。このとき、封止ピン８０の側面８６ｂ，８６ｂがセンサ素子２０の厚さ方向に沿って対向する状態にして、封止ピン８０を下降させる。換言すると、スリット８６の貫通方向（図３（ａ），（ｂ）の左右方向）がセンサ素子２０の幅方向と平行な状態にして、封止ピン８０を下降させる。これにより、センサ素子２０のうちメタルリング４６よりも上方に飛び出している部分は封止ピン８０のスリット８６内に挿入される。したがって、封止ピン８０がセンサ素子２０を避けつつ、先端面８１ａをメタルリング４６に接触させることができる。

【0038】

次に、封止ピン８０をさらに下降させる。これにより、先端部８１は内筒４３の内部に軸方向に挿入されていき、先端部８１はメタルリング４６を介して封止材４５ａ，４５ｂを押圧する。そして、この封止ピン８０からの押圧力によって封止材４５ａ，４５ｂを圧縮して筒状体４１の内周面とセンサ素子２０との間を封止する（図２（ｄ））。これにより、素子封止体４０が製造され、封止前組立体１４は組立体１５となる。図２（ｄ）及び図４に示すように、封止ピン８０が封止材４５ａ，４５ｂを押圧する際には、センサ素子２０がスリット８６内に挿入されると共に、先端部８１は内筒４３内に挿入された状態になる。これにより、封止ピン８０がセンサ素子２０を避けつつ、先端部８１が封止材４５ａ，４５ｂを押圧できるようになっている。

【0039】

ここで、先端部８１は外径が小さいほど内筒４３に挿入しやすくなり、外径が大きいほど強度が高くなるため、先端部８１の外径はこれらを考慮して定めることが好ましい。例えば先端部８１の外径と内筒４３の内径との差が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下としてもよい。また、側面８６ｂ，８６ｂ間の距離が大きいほど封止工程時に封止ピン８０がセンサ素子２０を避けやすくなってセンサ素子２０の破損を抑制でき、距離が小さいほど先端部８１の強度を高くしやすい。そのため、これらを考慮して側面８６ｂ，８６ｂ間の距離を定めることが好ましい。例えば側面８６ｂ，８６ｂ間の距離はセンサ素子２０の厚さより１．０ｍｍ以上大きくしてもよい。また、側面８６ｂ，８６ｂ間の距離はセンサ素子２０の幅より小さくしてもよい。また、スリット８６の深さは、封止工程の完了時すなわち封止ピン８０が最も下降した状態（図２（ｄ））において、センサ素子２０の上端と底面８６ａとが接触しないように定められている。例えば、図２（ｄ）におけるセンサ素子２０の上端と底面８６ａとの距離が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下となるようにスリット８６の深さを定めてもよい。

【0040】

封止工程を行うと、内筒４３のうち封止材４５ｂの側面に位置する部分とメタルリング４６よりも拡管部４３ｂ側とをそれぞれ加締めて縮径部４３ｃ，４３ｄを形成する（図２（ｅ））。縮径部４３ｄを形成することによってメタルリング４６と主体金具４２の底面４２ｂとの間の押圧力が確実に保たれる。また、縮径部４３ｃを形成することによって内筒４３内の封止やセンサ素子２０の固定がより確実になる。図２（ｅ）に示すように、封止ピン８０を内筒４３内に挿入した状態で縮径部４３ｄを形成する場合には、先端部８１の外径を縮径部４３ｄの内径よりも小さくしておく。なお、縮径部４３ｃ，４３ｄの形成を封止工程に含めてもよい。

【0041】

以上のようにして組立体１５を製造すると、組立体１５を用いてガスセンサ１０を製造する。具体的には、まず、主体金具４２に内側保護カバー３１及び外側保護カバー３２を溶接固定して保護カバー３０を形成し、ナット４７内に組立体１５を挿入して主体金具４２にナット４７を取り付ける。次に、ゴム栓５７内を通したリード線５５と、これに接続されたコネクタ５０とを用意して、コネクタ５０をセンサ素子２０の上端側に接続する。その後、リード線５５，ゴム栓５７，コネクタ５０及び組立体１５の上側を外筒４８内に挿入し、外筒４８を主体金具４２に溶接固定して、図１のガスセンサ１０を得る。

【0042】

以上のようなガスセンサ１０の製造方法において、上述した封止工程を行う際に、封止ピン８０には封止材４５ａ，４５ｂの押圧に伴い応力がかかる。このとき、封止ピン８０が先端部８１の軸方向に垂直な方向に先端部８１を貫通するスリット８６を有していることで、例えば図６，７に示した比較例の封止ピン９０を用いて封止工程を行う場合と比較して、封止ピン８０が破損しにくい。ここで、比較例の封止ピン９０では、センサ素子１２０を避けるためにスリット８６ではなく挿入孔９６を形成している。この場合、センサ素子１２０は厚さよりも幅が大きいことから、挿入孔９６は、封止ピン９０の軸方向に垂直な断面において長手方向（図６（ｂ）の部分断面図における挿入孔９６の上下方向）と短手方向（図６（ｂ）の部分断面図における挿入孔９６の左右方向）とを有する形状をしている。そのため、先端部９１は、この短手方向に対向する肉厚部９１ａ，９１ａと、この長手方向に対向する肉薄部９１ｂ，９１ｂと、を有している。このような形状の封止ピン９０では、先端部９１の先端面のうち肉厚部９１ａと肉薄部９１ｂとの接続部分９１ｃに押圧時の応力が集中しやすく、この接続部分９１ｃが破損しやすい。これに対して、本実施形態の封止ピン８０では、スリット８６が先端部８１の軸方向に垂直な方向に先端部８１を貫通しているため、封止ピン９０の肉薄部９１ｂに相当する部分が存在せず、ひいては接続部分９１ｃも存在しない。したがって、封止ピン８０は、封止ピン９０と比べて封止工程時に破損しにくくなっている。また、封止ピン８０が破損しにくいことで、例えば封止工程を連続して行って複数の組立体１５を製造する際に、封止ピン８０の交換の頻度を少なくすることができ、効率よく組立体１５を製造できる。

【0043】

また、本実施形態では、上述したように、サポーター４４ｃの上面が径方向外側ほどメタルリング４６から離れるように傾斜している。サポーター４４ｃがこのような形状をしている場合、封止工程において比較例の封止ピン９０を用いると、封止ピン９０によりメタルリング４６は径方向外側の部分ほど図６（ｂ）の下方に位置するように曲げられる。すなわち、サポーター４４ｃの上面の傾斜に沿うようにメタルリング４６が曲げられる。これにより、封止工程時の封止ピン９０の先端部９１には、挿入孔９６の開口を広げるような径方向外側を向く応力がかかる。そのため、接続部分９１ｃにはより応力が集中しやすく、封止ピン９０は接続部分９１ｃでより破損しやすい。これに対して、封止工程で封止ピン８０を用いる場合、先端部８１に径方向外側を向く応力がかかる点は同様だが、そのような応力の集中しやすい接続部分９１ｃが存在しないため、封止ピン８０は破損しにくい。このように、サポーター４４ｃの上面が径方向外側ほどメタルリング４６から離れるように傾斜している場合には封止ピン９０はより破損しやすくなるため、本実施形態の封止ピン８０を用いる意義がより高くなる。

【0044】

なお、封止ピン９０において挿入孔９６を軸方向に垂直な断面が円形になるようにして、肉厚部９１ａと肉薄部９１ｂとの区別をなくすことで接続部分９１ｃをなくすことも考えられる。しかし、この場合はセンサ素子１２０の幅に合わせて挿入孔９６の内径を定める必要があるため、先端部９１全体を薄くする必要が生じて封止ピン９０が破損しやすい。そのため、そのような形状の封止ピン９０と比べても、本実施形態の封止ピン８０は封止工程時に破損しにくい。

【0045】

以上詳述した本実施形態の封止ピン８０によれば、スリット８６が先端部８１の軸方向に垂直な方向に先端部８１を貫通しているため、封止工程時に封止ピン８０が破損しにくい。

【0046】

また、底面８６ａが曲面であることで、底面８６ａの一部に応力が集中するのを抑制でき、封止ピン８０がより破損しにくい。例えば底面ａが平面である場合、スリット８６の底面８６ａと側面８６ｂとの境界に応力が集中しやすくなる場合があるが、底面８６ａを曲面とすることでそのような応力集中を抑制でき、封止ピン８０が破損しにくい。

【0047】

さらに、先端部８１から第１大径部８３への立ち上がり部分８２ａが曲面になっているため、封止ピン８０がより破損しにくい。例えば第１段差面８２が先端部８１の外周面から垂直に立ち上がるような形状の場合（第１段差面８２が封止ピン８０の軸方向に垂直な場合）と比較して、立ち上がり部分８２ａに応力が集中しにくくなるため、封止ピン８０がより破損しにくい。

【0048】

さらにまた、先端部８１の先端のうちスリット８６に面する角部８１ｂが面取りされているため、面取りされていない場合と比較して、封止工程でスリット８６内にセンサ素子２０が挿入される際の、先端部８１によるセンサ素子２０の破損を抑制できる。

【0049】

そしてまた、スリット８６は先端部８１から第２大径部８４まで達する深さを有し、スリット８６の底面８６ａが第２大径部８４内に位置している。そのため、例えばスリット８６の深さが先端部８１又第１大径部８３にしか達していない場合と比べて、封止ピン８０のうちスリット８６の底部８６ａ付近、より具体的には、スリット８６によりに分かれた第１，第２部分８０ａ，８０ｂの根元付近の直径が大きくなる。第１，第２部分８０ａ，８０ｂの根元付近は封止工程時に応力がかかるが、この根元付近の直径が大きいことで、この部分の破損を抑制できる。特に、本実施形態のようにサポーター４４ｃの上面が径方向外側ほどメタルリング４６から離れるように傾斜している場合には、上述したように先端部８１に径方向外側を向く応力がかかるため、第１，第２部分８０ａ，８０ｂの根元付近に応力がかかりやすい。したがって、底面８６ａが第２大径部８４内に位置するようにして第１，第２部分８０ａ，８０ｂの根元付近の直径を大きくする意義が高い。

【0050】

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0051】

例えば、上述した実施形態では、スリット８６の底面８６ａは第２大径部８４の円柱部８４ｃ内に位置していたが、これに限らず第２大径部８４の縮径部８４ａ内に位置していてもよい。また、底面８６ａは先端部８１内又は第２大径部８４内に位置していてもよい。ただし、上述したように第１，第２部分８０ａ，８０ｂの根元付近の直径が大きい方が好ましいため、底面８６ａは第２大径部８４内に位置することが好ましい。

【0052】

上述した実施形態では、第２大径部８４は第１大径部８３よりも大径としたが、これに限らず先端部８１よりも大径であればよい。例えば、第１大径部８３と第２大径部８４とが同じ径であってもよい。この場合、第２大径部８４が第１大径部８３を兼ねているとみなすことができる。

【0053】

上述した実施形態では、角部８１ｂは面取りされていたが、面取りされていなくてもよい。また、上述した実施形態では、立ち上がり部分８２ａは曲面としたが、これに限られない。例えば第１段差面８２が先端部８１の外周面から垂直に立ち上がるような形状をしており、立ち上がり部分８２ａが平面であってもよい。また、底面８６ａは曲面としたが、これに限らず例えば平面であってもよい。

【0054】

上述した実施形態では、封止ピン８０は第１大径部８３及び第２大径部８４を備えていたが、これらの少なくとも一方を備えなくてもよい。例えば、封止ピン８０全体が先端部８１と同じ直径であってもよい。ただし、封止ピン８０のうち封止工程で内筒４３に挿入される先端部８１以外の部分を先端部８１よりも大径にすることで封止ピン８０の強度が高まるため、封止ピン８０は先端部８１と先端部８１よりも直径の大きい大径部（例えば第１大径部８３及び第２大径部８４）を備えることが好ましい。

【0055】

上述した実施形態では、側面８６ｂ，８６ｂは平面としたが、これに限らず少なくとも一部に曲面を有していてもよい。例えば、図５に示す変形例の封止ピン８０のように、側面８６ｂ，８６ｂの一部が曲面であってもよい。この変形例の封止ピン８０のスリット８６は、図３のスリット８６に、封止ピン８０の中心軸と同軸且つ先端部８１よりも小径の孔を追加した状態になっている。そのため、この図５の変形例の封止ピン８０では、図３と異なり先端部８１の先端面８１ａが円弧状となっている。スリット８６がこのような形状であっても、上述した実施形態と同様に、スリット８６が先端部８１の軸方向に垂直な方向に先端部８１を貫通していることで、封止工程時に封止ピン８０が破損しにくい効果が得られる。

【0056】

上述した実施形態において、スリット８６の底面８６ａの一部に孔が空いていてもよい。例えば、スリット８６の底面８６ａに、封止ピン８０の中心軸に沿った孔がさらに形成されていてもよい。この場合、封止工程においてセンサ素子２０の上端がこの孔に挿入されるようにしてもよい。この場合は、先端面８１ａから底面８６ａまでの距離が、図２（ｄ）におけるメタルリング４６の上面からセンサ素子２０の上端までの距離よりも短くても、封止工程において封止ピン８０がセンサ素子２０を避けることができる。

【0057】

上述した実施形態では、図１のサポーター４４ｃの上面は、径方向外側ほどメタルリング４６から離れるように傾斜していたが、これに限られない。例えば、サポーター４４ｃの上面は筒状体４１の軸方向に垂直な平面であってもよい。

【0058】

上述した実施形態では、素子封止体４０は３個のサポーター４４ａ〜４４ｃと２個の封止材４５ａ，４５ｂを備えていたが、筒状体４１の内側とセンサ素子２０との間を封止し且つセンサ素子２０を固定できればよく、これらの個数は適宜変更してもよい。例えば、素子封止体４０はサポーター４４ｂを備えないものとし、サポーター４４ａとサポーター４４ｃとの間に１つの封止材を備えていてもよい。また、筒状体４１の内側とセンサ素子２０との間を封止し且つセンサ素子２０を固定できれば、セラミックス部材及び圧粉体以外の部材を用いてもよい。また、上述した実施形態では、筒状体４１は主体金具４２と内筒４３とを溶接した部材としたが、これに限らず筒状体４１は主体金具４２及び内筒４３に相当する部材が一体形成された部材であってもよい。

【0059】

上述した実施形態のガスセンサ１０の製造方法において、各部材を取り付ける順序は適宜変更してもよい。例えば、封止準備工程においてナット４７を主体金具４２に取り付けてもよい。

【実施例】

【0060】

以下には、封止ピン及び組立体を具体的に作製した例を実施例として説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0061】

［実施例１］
図３に示した封止ピン８０を作製して実施例１とした。封止ピン８０の材質はＳＫＤ１１とし、焼入れ及び焼戻し後の硬度がＨＲＣ６０〜６３になるようにした。封止ピン８０は、先端部８１の第１段差面８２以外の直径が７．４ｍｍ、先端部８１の軸方向長さが８ｍｍ、角部８１ｂの面取りは０．５ｍｍのＣ面取り（Ｃ０．５）とした。立ち上がり部分８２ａは半径１ｍｍの曲面（Ｒ１）とした。第１大径部８３は直径が８．９７ｍｍ、軸方向長さが８．５ｍｍとした。第２大径部８４は円柱部８４ｃの直径が１４ｍｍとし、第２段差面８４ｂは軸方向に対して４５°の傾斜角度とした。スリット８６は先端面８１ａから底面８６ａの頂点（底面８６ａのうち図３（ｃ）の右端）までの軸方向の距離が２１．５ｍｍとし、側面８６ｂ，８６ｂ間の距離が３ｍｍとした。

【0062】

［比較例１］
図７に示した封止ピン９０を作製して比較例１とした。封止ピン９０の材質はＳＫＤ１１とし、焼入れ焼戻し後の硬度がＨＲＣ５７〜５９になるようにした。封止ピン９０は、先端部９１の直径が７．７ｍｍ、先端部９１の軸方向長さ（先端部９１と第１大径部９３との段差部分を含まない長さ）が７ｍｍ、先端部９１と第１大径部９３との段差面は軸方向に対して４５°の傾斜角度とした。第１大径部９３は直径が８．９７ｍｍとした。先端部９１と第１大径部９３との軸方向長さの合計（段差部分を含む）は１８．５ｍｍとした。第２大径部９４の直径は１４ｍｍとし、第１大径部９３と第２大径部９４との段差面は軸方向に対して４５°の傾斜角度とした。挿入孔９６のうち先端部９１の先端面の開口の寸法は長手方向が７．２ｍｍ、短手方向が４．５ｍｍとした。挿入孔９６の深さは２０ｍｍとした。側面９６ｂ，９６ｂは、先端部９１の先端から軸方向に１０ｍｍまでの部分が傾斜しており、側面９６ｂ，９６ｂのうち傾斜していない部分の互いの距離は６．２ｍｍとした。

【0063】

［封止ピンの耐久試験］
実施例１の封止ピン８０を用いて、上述した封止準備工程及び封止工程を行って、図１の組立体１５を作製した。主体金具４２の材質はＳＵＳ４３０とし、内筒４３の材質はＳＵＳ４３０とした。内筒４３の内径は９ｍｍとした。メタルリング４６の材質はＳＵＳ３０４とした。サポーター４４ａ〜４４ｃはいずれもアルミナからなるセラミックスの焼結体とした。封止材４５ａ，４５ｂはタルク粉末を成形した圧粉体とした。センサ素子２０は厚さが１．４５ｍｍ、幅が４．２５ｍｍとした。封止工程では、封止ピン８０に５．４±０．４２ｋＮの荷重をかけて封止材４５ａ，４５ｂを押圧した。この封止準備工程及び封止工程を繰り返し、破損せず使用できる封止ピン８０の使用回数を測定した。同様にして、比較例１の封止ピン９０についても封止準備工程及び封止工程を繰り返して、破損せず使用できる使用回数を測定した。

【0064】

上記の耐久試験の結果、封止ピン９０は使用回数が約１０万回のときに破損した。これに対し、封止ピン８０は使用回数が６０万回に達しても破損しなかった。また、封止ピン８０を用いて製造した組立体１５は、筒状体４１の内周面とセンサ素子２０との間が封止されており、品質に問題ないことも確認された。なお、この確認は、図１における筒状体４１のうちセンサ素子２０の上端側と下端側との間でのガスのリーク不良がないことによって確認した。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本発明は、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの特定ガス濃度を検出するガスセンサの製造産業に利用可能である。

【符号の説明】

【0066】

１０ ガスセンサ、１４ 封止前組立体、１５ 組立体、２０ センサ素子、３０ 保護カバー、３１ 内側保護カバー、３２ 外側保護カバー、３３ 素子室、４０ 素子封止体、４１ 筒状体、４２ 主体金具、４２ａ 肉厚部、４２ｂ 底面、４３ 内筒、４３ａ フランジ部、４３ｂ 拡管部、４３ｃ，４３ｄ 縮径部、４４ａ〜４４ｃ サポーター、４５ａ，４５ｂ 封止材、４６ メタルリング、４７ ナット、４８ 外筒、４９ 空間、５０ コネクタ、５５ リード線、５７ ゴム栓、７０ 配管、７１ 固定用部材、７８ 固定用治具、８０ 封止ピン、８０ａ，８０ｂ 第１，第２部分、８１ 先端部、８１ａ 先端面、８１ｂ 角部、８２ 第１段差面、８２ａ 立ち上がり部分、８３ 第１大径部、８４ 第２大径部、８４ａ 縮径部、８４ｂ 第２段差面、８４ｃ 円柱部、８６ スリット、８６ａ 底面、８６ｂ 側面、９０ 封止ピン、９１ 先端部、９１ａ 肉厚部、９１ｂ 肉薄部、９１ｃ 接続部分、９３ 第１大径部、９４ 第２大径部、９６ 挿入孔、９６ｂ 側面、１２０ センサ素子、１４２ 主体金具、１４３ 内筒、１４４ａ〜１４４ｃ サポーター、１４５ａ，１４５ｂ 封止材、１４６ メタルリング。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】