特許 6937862 ガスセンサの組立方法およびガスセンサの組立装置

(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】6937862

(24)【登録日】2021年9月2日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】ガスセンサの組立方法およびガスセンサの組立装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/407 20060101AFI20210909BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/407

【請求項の数】22

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2020-67617(P2020-67617)

(22)【出願日】2020年4月3日

(62)【分割の表示】特願2016-42050(P2016-42050)の分割

【原出願日】2016年3月4日

(65)【公開番号】特開2020-126055(P2020-126055A)

(43)【公開日】2020年8月20日

【審査請求日】2020年4月3日

(31)【優先権主張番号】特願2015-52146(P2015-52146)

(32)【優先日】2015年3月16日

(33)【優先権主張国】JP

(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】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100134991

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 和樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148507

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 弘行

(72)【発明者】

【氏名】服部 哲也

(72)【発明者】

【氏名】田中 宏幸

(72)【発明者】

【氏名】加藤 賢治

(72)【発明者】

【氏名】竹下 茂樹

【審査官】 倉持 俊輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０３７３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１６９６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２２６５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２３２５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１９０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２８３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４５３３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４０６−２７／４０７，２７／４１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスセンサの組立方法であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の形状に類似する形状を有する素子ダミーを、鉛直方向に長手方向を有するように配置するダミー配置工程と、
前記素子ダミーに、円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える環装部品の前記貫通孔を鉛直上方から嵌め合わせるダミー嵌合工程と、
前記環装部品の外周に、外側面に突起部を有する筒状体を鉛直上方から嵌め合わせる筒状体嵌合工程と、
前記素子ダミーの上端部に前記センサ素子を前記素子ダミーと前記センサ素子とが一直線上に並ぶように当接配置する素子配置工程と、
前記素子ダミーを鉛直下方に下降させることによって前記センサ素子を下降させ、前記センサ素子に前記環装部品の前記貫通孔を嵌め合わせることによって、前記センサ素子と前記環装部品と前記筒状体とからなる中間体を得る素子嵌合工程と、
前記中間体の姿勢を上下反転させる反転工程と、
前記環装部品を押圧する押圧工程と、
を備え、
前記ダミー嵌合工程においては前記環装部品としてセラミックスの圧粉体を含む複数種類の部品が前記素子ダミーに嵌め合わされるようになっており、
前記押圧工程が、前記反転工程後に前記圧粉体を圧縮する反転後圧縮工程を含む、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項2】

請求項１に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記反転工程によって上下反転される前の前記中間体の姿勢を第１の姿勢とし、
前記反転工程によって上下反転された後の前記中間体の姿勢を第２の姿勢とし、
前記中間体が前記第１の姿勢にあるときの前記センサ素子の上端部および下端部をそれぞれ第１先端部および第２先端部とするとき、
前記押圧工程が、
前記第１の姿勢にある前記中間体の前記圧粉体を圧縮する一次圧縮工程をさらに含み、かつ、
前記反転後圧縮工程が前記第２の姿勢にある前記中間体の前記圧粉体を圧縮する二次圧縮工程であり、
前記一次圧縮工程においては、前記センサ素子が所定の位置決め治具にて前記第２先端部の下方から位置決めされた状態で、前記環装部品に対し第１の力が鉛直上向きに印加されることによって前記圧粉体が圧縮され、
前記一次圧縮工程において前記圧粉体が圧縮された前記中間体が前記反転工程において上下反転され、
前記二次圧縮工程においては、前記反転工程において上下反転された前記中間体を下方支持しつつ前記中間体の最下端部に位置する前記センサ素子の前記第１先端部を他の部材に当接させない状態で、前記環装部品に対し前記第１の力よりも大きい第２の力が鉛直下向きに印加されることによって、前記圧粉体がさらに圧縮されて前記筒状体の内部が封止される、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項3】

請求項２に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記二次圧縮工程においては、前記環装部品のうち最上位置にある前記部品が鉛直下方へと押圧されることによって、前記環装部品に対し前記第２の力が鉛直下向きに印加される、
ことを特徴とする
ガスセンサの組立方法。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記一次圧縮工程においては、前記センサ素子を前記位置決め治具にて下方から位置決めしつつ、前記環装部品を所定の支持治具にて下方支持した状態で、前記中間体を所定の押下治具にて上方から押下することで、前記所定の支持治具に前記環装部品のうち最下位置にある前記部品を鉛直上方へと押圧させて、前記環装部品に対し前記第１の力を鉛直上向きに印加させる、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項5】

請求項４に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記一次圧縮工程においては、前記所定の押下治具を前記突起部に対し上方から当接させて前記中間体を押下する、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項6】

請求項２ないし請求項５のいずれかに記載のガスセンサの組立方法であって、
前記二次圧縮工程が、前記筒状体の少なくとも前記突起部が所定の嵌合支持手段に嵌合固定されることによって前記中間体が前記嵌合支持手段に下方支持された状態で行われる、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項7】

請求項６に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記二次圧縮工程においては、前記環装部品のうち最上位置にある前記部品に対し鉛直上方から所定の当接部材を当接させた状態で、前記中間体を下方支持している前記嵌合支持手段が鉛直上方へと上昇させられることによって、前記環装部品に対し前記第２の力が鉛直下向きに印加される、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項8】

請求項２ないし請求項７のいずれかに記載のガスセンサの組立方法であって、
前記二次圧縮工程の後、前記筒状体の上端部であって前記環装部品のうち最上位置にある前記部品の直上の位置を前記筒状体の外周側より加締めることにより、前記環装部品を係止する凹部を形成する加締め工程、
をさらに備えることを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項9】

請求項８に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記加締め工程においては、前記二次圧縮工程によって前記筒状体の内部において前記最上位置にある前記部品の直上に形成された空隙部分が加締められる、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項10】

請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のガスセンサの組立方法であって、
前記筒状体嵌合工程においては、
前記筒状体が前記環装部品の外周に嵌め合わされるとともに、前記突起部があらかじめ所定の高さ位置に固定的に配置されてなる支持部に下方支持され、
前記支持部とともに前記突起部の固定治具をなす可動部が、前記支持部に下方支持されてなる前記突起部に対し上方から当接させられることで、前記突起部が前記固定治具に挟持固定され、
前記素子配置工程および前記素子嵌合工程が、前記固定治具に前記突起部が挟持固定された状態で行われる、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項11】

請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のガスセンサの組立方法であって、
前記センサ素子が、一方端部の表面に保護膜を形成したものであり、
前記素子配置工程においては、前記センサ素子の前記保護膜が形成されていない側の端部が前記素子ダミーによって支持されるように前記センサ素子が配置される、
ことを特徴とするガスセンサの組立方法。

【請求項12】

ガスセンサを組み立てるための装置であって、
セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の形状に類似する形状を有する素子ダミーと、
前記素子ダミーを鉛直方向に長手方向を有するように配置するダミー配置手段と、
前記素子ダミーに、円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える環装部品の前記貫通孔を鉛直上方から嵌め合わせる環装部品嵌合手段と、
前記環装部品の外周に、外側面に突起部を有する筒状体を鉛直上方から嵌め合わせる筒状体嵌合手段と、
前記素子ダミーの上端部に前記センサ素子を前記素子ダミーと前記センサ素子とが一直線上に並ぶように当接配置する素子配置手段と、
前記素子ダミーを鉛直下方に下降させることによって前記センサ素子を下降させ、前記センサ素子に前記環装部品の前記貫通孔を嵌め合わせることによって、前記センサ素子と前記環装部品と前記筒状体とからなる中間体を得る素子嵌合手段と、
前記中間体の姿勢を上下反転させる反転手段と、
前記環装部品を押圧する押圧手段と、
を備え、
前記環装部品がセラミックスの圧粉体を含む複数種類の部品であり、
前記押圧手段が、前記反転手段が前記中間体の姿勢を上下反転させた後に前記環装部品を押圧して、前記圧粉体を圧縮する、反転後圧縮手段を含む、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項13】

請求項１２に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記反転手段によって上下反転されていない前記中間体の姿勢を第１の姿勢とし、
前記反転手段によって上下反転された前記中間体の姿勢を第２の姿勢とし、
前記中間体が前記第１の姿勢にあるときの前記センサ素子の上端部および下端部をそれぞれ第１先端部および第２先端部とするとき、
前記押圧手段が、
前記第１の姿勢にある前記中間体の前記圧粉体を圧縮する一次圧縮手段をさらに含み、かつ、
前記反転後圧縮手段が前記第２の姿勢にある前記中間体の前記圧粉体を圧縮する二次圧縮手段であり、
前記一次圧縮手段は、
前記センサ素子を前記第２先端部の下方から位置決めする位置決め治具、
を備えており、前記位置決め治具にて前記センサ素子を位置決めしつつ、前記環装部品に対し第１の力を鉛直上向きに印加することによって、前記圧粉体を圧縮し、
前記一次圧縮手段によって前記圧粉体が圧縮された前記中間体が前記反転手段によって上下反転され、
前記二次圧縮手段は、前記反転手段によって上下反転された前記中間体を下方支持しつつ前記中間体の最下端部に位置する前記センサ素子の前記第１先端部を他の部材に当接させない状態で、前記環装部品に対し前記第１の力よりも大きい第２の力を鉛直下向きに印加することによって、前記圧粉体をさらに圧縮し、前記筒状体の内部を封止する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項14】

請求項１３に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記二次圧縮手段は、前記環装部品のうち最上位置にある前記部品を鉛直下方へと押圧することによって、前記環装部品に対し前記第２の力を鉛直下向きに印加する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項15】

請求項１３または請求項１４に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記一次圧縮手段は、
前記環装部品を下方支持する支持治具と、
前記中間体を上方から押下する押下治具と、
をさらに備え、
前記センサ素子を前記位置決め治具にて下方から位置決めしつつ、前記環装部品を前記支持治具にて下方支持した状態で、前記中間体を前記押下治具にて上方から押下し、これによって前記支持治具にて前記環装部品のうち最下位置にある前記部品を鉛直上方へと押圧することによって、前記環装部品に対し前記第１の力を鉛直上向きに印加する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項16】

請求項１５に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記一次圧縮手段は、前記押下治具を前記突起部に対し上方から当接させて前記中間体を押下する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項17】

請求項１３ないし請求項１６のいずれかに記載のガスセンサの組立装置であって、
前記二次圧縮手段が、
前記筒状体の少なくとも前記突起部が嵌合固定される所定の嵌合支持手段、
をさらに備え、
前記第２の姿勢にある前記中間体を前記嵌合支持手段によって下方支持した状態で、前記中間体の前記圧粉体を圧縮する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項18】

請求項１７に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記二次圧縮手段は、
前記環装部品のうち最上位置にある前記部品に対し鉛直上方から当接される当接部材、
をさらに備え、前記当接部材を前記部品に対し当接させた状態で、前記中間体を下方支持している前記嵌合支持手段を鉛直上方へと上昇させることによって、前記環装部品に対し前記第２の力を鉛直下向きに印加させる、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項19】

請求項１２ないし請求項１８のいずれかに記載のガスセンサの組立装置であって、
前記筒状体嵌合手段が、
支持部と可動部とからなり、前記筒状体が前記環装部品の外周に嵌め合わされた状態で、前記突起部を前記支持部と前記可動部との間で挟持固定する固定治具、
を備え、
前記支持部は、前記筒状体が前記環装部品の外周に嵌め合わされてなるときに前記突起部を下方支持する高さ位置に、あらかじめ配置されてなり、
前記可動部が、前記支持部に下方支持されてなる前記突起部に対し上方から当接することで、前記固定治具が前記突起部を挟持固定し、
前記素子配置手段による前記センサ素子の配置と前記素子嵌合手段による前記センサ素子の前記環装部品の前記貫通孔への嵌め合わせとが、前記固定治具に前記突起部が挟持固定された状態で行われる、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項20】

請求項１２ないし請求項１９のいずれかに記載のガスセンサの組立装置であって、
前記センサ素子が、一方端部の表面に保護膜を形成したものであり、
前記素子配置手段は、前記センサ素子の前記保護膜が形成されていない側の端部が前記素子ダミーによって支持されるように前記センサ素子を配置する、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項21】

請求項１２ないし請求項２０のいずれかに記載のガスセンサの組立装置であって、
前記環装部品の外周に嵌め合わされた前記筒状体の上端部であって前記環装部品のうち最上位置にある前記部品の直上の位置を前記筒状体の外周側より加締めることにより、前記環装部品を係止する凹部を形成する加締め手段、
をさらに備えることを特徴とするガスセンサの組立装置。

【請求項22】

請求項２１に記載のガスセンサの組立装置であって、
前記加締め手段は、前記押圧手段によって前記筒状体の内部において前記最上位置にある前記部品の直上に形成された空隙部分を加締める、
ことを特徴とするガスセンサの組立装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックス製のセンサ素子を備えるガスセンサの組立方法および係る組み立てに用いる組立装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、自動車のエンジン等の内燃機関における燃焼ガスや排気ガス等の被測定ガス中の所定のガス成分の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固体電解質セラミックスを用いてセンサ素子を形成したガスセンサが公知である。

【0003】

係るガスセンサにおいては、通常、セラミックス製の長尺板状のセンサ素子（検出素子）が、金属製のハウジングとこれに溶接固定された円筒形の内筒の中空部において、複数のセラミック製の碍子であるセラミックサポータと、これらセラミックサポータの間にそれぞれ充填されたタルク等のセラミックスの圧粉体とによって固定され、圧粉体によって気密封止されてなる構成を有する。このようなガスセンサを好適に組み立てることが出来る方法および装置が既に公知である（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

【0004】

特許文献１に開示されている手法は、センサ素子に反りがあり、また、センサ素子と環装すべき複数の部材（被環装部材、環装部品）との寸法公差が小さいような場合にも、被環装部材（環装部品）を確実に環装することが可能とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１３／００５４９１号

【特許文献2】特開２００５−３７３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示されている手法の場合、センサ素子に対する被環装部材の環装を、素子内部に被測定ガスを導入するための開口部が設けられた側の端部から行うようになっているので、センサ素子の当該端部側表面が保護膜（保護層）で覆われてなるセンサ素子に当該手法を適用した場合、保護膜に傷が付いたり剥がれが生じたりなどの不具合が生じ、好ましくない。

【0007】

これに対し、特許文献２には、一方端部側が保護層で覆われてなる検出素子を備えるガスセンサの製造方法が開示されてなる。しかしながら、特許文献２に開示された製法においては、環装部品をいったん検出素子に類似した形状のピン部材に環装し、その後ピン部材を抜き取って複数の環装部品が積層された状態を得たうえで、検出素子を積層された環装部品に挿入するようになっているので、ピン部材の抜き取り時や検出素子の挿入時に環装部品がずれやすいという問題がある。

【0008】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、センサ素子に保護膜が設けられてなる場合であっても、良好にガスセンサを組み立てることができるガスセンサの組立方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、ガスセンサの組立方法であって、セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の形状に類似する形状を有する素子ダミーを、鉛直方向に長手方向を有するように配置するダミー配置工程と、前記素子ダミーに、円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える環装部品の前記貫通孔を鉛直上方から嵌め合わせるダミー嵌合工程と、前記環装部品の外周に、外側面に突起部を有する筒状体を鉛直上方から嵌め合わせる筒状体嵌合工程と、前記素子ダミーの上端部に前記センサ素子を前記素子ダミーと前記センサ素子とが一直線上に並ぶように当接配置する素子配置工程と、前記素子ダミーを鉛直下方に下降させることによって前記センサ素子を下降させ、前記センサ素子に前記環装部品の前記貫通孔を嵌め合わせることによって、前記センサ素子と前記環装部品と前記筒状体とからなる中間体を得る素子嵌合工程と、前記中間体の姿勢を上下反転させる反転工程と、前記環装部品を押圧する押圧工程と、を備え、前記ダミー嵌合工程においては前記環装部品としてセラミックスの圧粉体を含む複数種類の部品が前記素子ダミーに嵌め合わされるようになっており、前記押圧工程が、前記反転工程後に前記圧粉体を圧縮する反転後圧縮工程を含む、ことを特徴とする。

【0010】

本発明の第２の態様は、第１の態様に係るガスセンサの組立方法であって、前記反転工程によって上下反転される前の前記中間体の姿勢を第１の姿勢とし、前記反転工程によって上下反転された後の前記中間体の姿勢を第２の姿勢とし、前記中間体が前記第１の姿勢にあるときの前記センサ素子の上端部および下端部をそれぞれ第１先端部および第２先端部とするとき、前記押圧工程が、前記第１の姿勢にある前記中間体の前記圧粉体を圧縮する一次圧縮工程をさらに含み、かつ、前記反転後圧縮工程が前記第２の姿勢にある前記中間体の前記圧粉体を圧縮する二次圧縮工程であり、前記一次圧縮工程においては、前記センサ素子が所定の位置決め治具にて前記第２先端部の下方から位置決めされた状態で、前記環装部品に対し第１の力が鉛直上向きに印加されることによって前記圧粉体が圧縮され、前記一次圧縮工程において前記圧粉体が圧縮された前記中間体が前記反転工程において上下反転され、前記二次圧縮工程においては、前記反転工程において上下反転された前記中間体を下方支持しつつ前記中間体の最下端部に位置する前記センサ素子の前記第１先端部を他の部材に当接させない状態で、前記環装部品に対し前記第１の力よりも大きい第２の力が鉛直下向きに印加されることによって、前記圧粉体がさらに圧縮されて前記筒状体の内部が封止される、ことを特徴とする。

【0011】

本発明の第３の態様は、第２の態様に係るガスセンサの組立方法であって、前記二次圧縮工程においては、前記環装部品のうち最上位置にある前記部品が鉛直下方へと押圧されることによって、前記環装部品に対し前記第２の力が鉛直下向きに印加される、ことを特徴とする。

【0012】

本発明の第４の態様は、第２または第３の態様に係るガスセンサの組立方法であって、前記一次圧縮工程においては、前記センサ素子を前記位置決め治具にて下方から位置決めしつつ、前記環装部品を所定の支持治具にて下方支持した状態で、前記中間体を所定の押下治具にて上方から押下することで、前記所定の支持治具に前記環装部品のうち最下位置にある前記部品を鉛直上方へと押圧させて、前記環装部品に対し前記第１の力を鉛直上向きに印加させる、ことを特徴とする。

【0013】

本発明の第５の態様は、第４の態様に係るガスセンサの組立方法であって、前記一次圧縮工程においては、前記所定の押下治具を前記突起部に対し上方から当接させて前記中間体を押下する、ことを特徴とする。

【0018】

本発明の第６の態様は、第２ないし第５の態様のいずれかに係るガスセンサの組立方法であって、前記二次圧縮工程が、前記筒状体の少なくとも前記突起部が所定の嵌合支持手段に嵌合固定されることによって前記中間体が前記嵌合支持手段に下方支持された状態で行われる、ことを特徴とする。

【0019】

本発明の第７の態様は、第６の態様に係るガスセンサの組立方法であって、前記二次圧縮工程においては、前記環装部品のうち最上位置にある前記部品に対し鉛直上方から所定の当接部材を当接させた状態で、前記中間体を下方支持している前記嵌合支持手段が鉛直上方へと上昇させられることによって、前記環装部品に対し前記第２の力が鉛直下向きに印加される、ことを特徴とする。

【0022】

本発明の第８の態様は、第２ないし第７の態様のいずれかに係るガスセンサの組立方法であって、前記二次圧縮工程の後、前記筒状体の上端部であって前記環装部品のうち最上位置にある前記部品の直上の位置を前記筒状体の外周側より加締めることにより、前記環装部品を係止する凹部を形成する加締め工程、をさらに備えることを特徴とする。

【0023】

本発明の第９の態様は、第８の態様に係るガスセンサの組立方法であって、前記加締め工程においては、前記押圧工程によって前記筒状体の内部において前記最上位置にある前記部品の直上に形成された空隙部分が加締められる、ことを特徴とする。
本発明の第１０の態様は、第１ないし第９の態様のいずれかに係るガスセンサの組立方法であって、前記筒状体嵌合工程においては、前記筒状体が前記環装部品の外周に嵌め合わされるとともに、前記突起部があらかじめ所定の高さ位置に固定的に配置されてなる支持部に下方支持され、前記支持部とともに前記突起部の固定治具をなす可動部が、前記支持部に下方支持されてなる前記突起部に対し上方から当接させられることで、前記突起部が前記固定治具に挟持固定され、前記素子配置工程および前記素子嵌合工程が、前記固定治具に前記突起部が挟持固定された状態で行われる、ことを特徴とする。
本発明の第１１の態様は、第１ないし第１０の態様のいずれかに係るガスセンサの組立方法であって、前記センサ素子が、一方端部の表面に保護膜を形成したものであり、前記素子配置工程においては、前記センサ素子の前記保護膜が形成されていない側の端部が前記素子ダミーによって支持されるように前記センサ素子が配置される、ことを特徴とする。

【0024】

本発明の第１２の態様は、ガスセンサを組み立てるための装置であって、セラミックスを主構成材料とする長尺状のセンサ素子の形状に類似する形状を有する素子ダミーと、前記素子ダミーを鉛直方向に長手方向を有するように配置するダミー配置手段と、前記素子ダミーに、円板状または円筒状をなし、かつ、前記センサ素子の断面形状に応じた貫通孔を備える環装部品の前記貫通孔を鉛直上方から嵌め合わせる環装部品嵌合手段と、前記環装部品の外周に、外側面に突起部を有する筒状体を鉛直上方から嵌め合わせる筒状体嵌合手段と、前記素子ダミーの上端部に前記センサ素子を前記素子ダミーと前記センサ素子とが一直線上に並ぶように当接配置する素子配置手段と、前記素子ダミーを鉛直下方に下降させることによって前記センサ素子を下降させ、前記センサ素子に前記環装部品の前記貫通孔を嵌め合わせることによって、前記センサ素子と前記環装部品と前記筒状体とからなる中間体を得る素子嵌合手段と、前記中間体の姿勢を上下反転させる反転手段と、前記環装部品を押圧する押圧手段と、を備え、前記環装部品がセラミックスの圧粉体を含む複数種類の部品であり、前記押圧手段が、前記反転手段が前記中間体の姿勢を上下反転させた後に前記環装部品を押圧して、前記圧粉体を圧縮する、反転後圧縮手段を含む、ことを特徴とする。

【0025】

本発明の第１３の態様は、第１２の態様に係るガスセンサの組立装置であって、前記反転手段によって上下反転されていない前記中間体の姿勢を第１の姿勢とし、前記反転手段によって上下反転された前記中間体の姿勢を第２の姿勢とし、前記中間体が前記第１の姿勢にあるときの前記センサ素子の上端部および下端部をそれぞれ第１先端部および第２先端部とするとき、前記押圧手段が、前記第１の姿勢にある前記中間体の前記圧粉体を圧縮する一次圧縮手段をさらに含み、かつ、前記反転後圧縮手段が前記第２の姿勢にある前記中間体の前記圧粉体を圧縮する二次圧縮手段であり、前記一次圧縮手段は、前記センサ素子を前記第２先端部の下方から位置決めする位置決め治具、を備えており、前記位置決め治具にて前記センサ素子を位置決めしつつ、前記環装部品に対し第１の力を鉛直上向きに印加することによって、前記圧粉体を圧縮し、前記一次圧縮手段によって前記圧粉体が圧縮された前記中間体が前記反転手段によって上下反転され、前記二次圧縮手段は、前記反転手段によって上下反転された前記中間体を下方支持しつつ前記中間体の最下端部に位置する前記センサ素子の前記第１先端部を他の部材に当接させない状態で、前記環装部品に対し前記第１の力よりも大きい第２の力を鉛直下向きに印加することによって、前記圧粉体をさらに圧縮し、前記筒状体の内部を封止する、ことを特徴とする。

【0026】

本発明の第１４の態様は、第１３の態様に係るガスセンサの組立装置であって、前記二次圧縮手段は、前記環装部品のうち最上位置にある前記部品を鉛直下方へと押圧することによって、前記環装部品に対し前記第２の力を鉛直下向きに印加する、ことを特徴とする。

【0027】

本発明の第１５の態様は、第１３または第１４の態様に係るガスセンサの組立装置であって、前記一次圧縮手段は、前記環装部品を下方支持する支持治具と、前記中間体を上方から押下する押下治具と、をさらに備え、前記センサ素子を前記位置決め治具にて下方から位置決めしつつ、前記環装部品を前記支持治具にて下方支持した状態で、前記中間体を前記押下治具にて上方から押下し、これによって前記支持治具にて前記環装部品のうち最下位置にある前記部品を鉛直上方へと押圧することによって、前記環装部品に対し前記第１の力を鉛直上向きに印加する、ことを特徴とする。

【0028】

本発明の第１６の態様は、第１５の態様に係るガスセンサの組立装置であって、前記一次圧縮手段は、前記押下治具を前記突起部に対し上方から当接させて前記中間体を押下する、ことを特徴とする。

【0033】

本発明の第１７の態様は、第１３ないし第１６の態様のいずれかに係るガスセンサの組立装置であって、前記二次圧縮手段が、前記筒状体の少なくとも前記突起部が嵌合固定される所定の嵌合支持手段、をさらに備え、前記第２の姿勢にある前記中間体を前記嵌合支持手段によって下方支持した状態で、前記中間体の前記圧粉体を圧縮する、ことを特徴とする。

【0034】

本発明の第１８の態様は、第１７の態様に係るガスセンサの組立装置であって、前記二次圧縮手段は、前記環装部品のうち最上位置にある前記部品に対し鉛直上方から当接される当接部材、をさらに備え、前記当接部材を前記部品に対し当接させた状態で、前記中間体を下方支持している前記嵌合支持手段を鉛直上方へと上昇させることによって、前記環装部品に対し前記第２の力を鉛直下向きに印加させる、ことを特徴とする。

【0035】

本発明の第１９の態様は、第１２ないし第１８の態様のいずれかに記載のガスセンサの組立装置であって、前記筒状体嵌合手段が、支持部と可動部とからなり、前記筒状体が前記環装部品の外周に嵌め合わされた状態で、前記突起部を前記支持部と前記可動部との間で挟持固定する固定治具、を備え、前記支持部は、前記筒状体が前記環装部品の外周に嵌め合わされてなるときに前記突起部を下方支持する高さ位置に、あらかじめ配置されてなり、前記可動部が、前記支持部に下方支持されてなる前記突起部に対し上方から当接することで、前記固定治具が前記突起部を挟持固定し、前記素子配置手段による前記センサ素子の配置と前記素子嵌合手段による前記センサ素子の前記環装部品の前記貫通孔への嵌め合わせとが、前記固定治具に前記突起部が挟持固定された状態で行われる、ことを特徴とする。

【0036】

本発明の第２０の態様は、第１２ないし第１９の態様のいずれかに係るガスセンサの組立装置であって、前記センサ素子が、一方端部の表面に保護膜を形成したものであり、前記素子配置手段は、前記センサ素子の前記保護膜が形成されていない側の端部が前記素子ダミーによって支持されるように前記センサ素子を配置する、ことを特徴とする。

【0037】

本発明の第２１の態様は、第１２ないし第２０の態様のいずれかに係るガスセンサの組立装置であって、前記環装部品の外周に嵌め合わされた前記筒状体の上端部であって前記環装部品のうち最上位置にある前記部品の直上の位置を前記筒状体の外周側より加締めることにより、前記環装部品を係止する凹部を形成する加締め手段、をさらに備えることを特徴とする。

【0038】

本発明の第２２の態様は、第２１の態様に係るガスセンサの組立装置であって、前記加締め手段は、前記押圧手段によって前記筒状体の内部において前記最上位置にある前記部品の直上に形成された空隙部分を加締める、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0039】

本発明の第１ないし第２２の態様によれば、ガスセンサの組み立てに際し、環装部品は常に、素子ダミーもしくはセンサ素子に環装された状態となっているので、位置ずれが生じてセンサ素子が組み込めないという不具合の発生が、好適に抑制される。加えて、ガスセンサ内部を圧粉体にて封止するに際して素子先端部が破損することが好適に防止される。

【0040】

特に、第１１および第２０の発明によれば、一方端部に保護膜が形成されてなるセンサ素子を用いる場合であっても、保護膜を傷つけることなくガスセンサの組み立てを好適に行うことが出来る。

【0041】

また、第１ないし第２２の発明によれば、封止を一度のみ行う組立態様に比して、センサ素子に欠けや割れが生じるリスクをより低めたガスセンサの組み立てが行える。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本実施の形態において組立の対象となるガスセンサ（より詳細には、その本体部）１の外観斜視図である。

【図2】ガスセンサ１の内部の主要構成を示す部分断面図である。

【図3】ワッシャー７と、セラミックサポータ８と、圧粉体９とをセンサ素子１０に環装する様子を概略的に示す図である。

【図4】組立装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。

【図5】第１の実施の形態における組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。

【図6】第１の実施の形態における組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。

【図7】第１の実施の形態における組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。

【図8】第１の実施の形態における組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。

【図9】第１の実施の形態における組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。

【図10】第１の実施の形態の変形例を示す模式断面図である。

【図11】組立装置１１００の概略的な構成を示すブロック図である。

【図12】第２の実施の形態における組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。

【図13】第２の実施の形態における組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。

【図14】第２の実施の形態における組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。

【図15】第２の実施の形態における組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

＜第１の実施の形態＞
＜ガスセンサの構成＞
図１は、本実施の第１の形態において組立の対象となるガスセンサ（より詳細には、その本体部）１の外観斜視図である。図２は、係るガスセンサ１の内部の主要構成を示す部分断面図である。本実施の形態において、ガスセンサ１とは、その内部に備わるセンサ素子１０（図２）によって所定のガス成分（例えば、ＮＯｘ等）を検出するためのものである。

【0044】

なお、センサ素子１０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からなる素子体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１０は、第１先端部１０ａの側にガス導入口や内部空所などを備えるとともに、素子体表面および内部に種々の電極や配線パターンを備えた構成を有する。センサ素子１０においては、内部空所に導入された被検ガスが内部空所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１においては、素子内部を流れる酸素イオン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２において正面を向いている面をセンサ素子１０の主面Ｓ１と称し、この主面Ｓ１と垂直でかつ長手方向に沿う面を側面Ｓ２と称する。なお、センサ素子１０の表面の、第１先端部１０ａから長手方向における所定の範囲は、保護膜Ｐで被覆されてなる（図２参照）。保護膜Ｐは、熱的な衝撃から第１先端部１０ａ近傍を保護するために設けられる、例えばＡｌ_２Ｏ_３などからなる厚みが１０μｍ〜２０００μｍ程度の多孔質膜であり、耐熱衝撃保護層とも称される。保護膜Ｐは、その目的に照らして、５０Ｎ程度までの力に耐え得るように形成されるのが好ましい。ただし、図２および以降の各図における保護膜Ｐの形成範囲はあくまで例示であって、実際の形成範囲は、センサ素子１０の具体的構造に応じて適宜に定められる。

【0045】

ガスセンサ１の外側は、主として、第１カバー２と、固定ボルト３と、第２カバー４とから構成される。

【0046】

第１カバー２は、センサ素子１０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（緩衝空間１２ａ、第１内部空所１２ｂ、第２内部空所１２ｃ）などが備わる第１先端部１０ａを保護する、略円筒状の外装部材である。なお、図２および以降の図面においては、理解の助けのために、ガス導入口１１および閉空間１２（緩衝空間１２ａ、第１内部空所１２ｂ、第２内部空所１２ｃ）が主面Ｓ１に形成されているように示しているが、実際には、これらの部位は、主面Ｓ１において露出しているわけではなく、ガス導入口１１がセンサ素子１０の図２における最下端部である第１先端部１０ａにおいて開口しているのを除き、それぞれ、センサ素子１０の内部に設けられてなる。

【0047】

また、より詳細には、第１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、第１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。

【0048】

固定ボルト３は、ガスセンサ１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１の取り付け位置に設けられたナットと螺合する。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１は、第１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。

【0049】

第２カバー４は、ガスセンサ１の他の部位を保護する円筒状部材である。第２カバー４の端部からは、ガスセンサ１と図示しない駆動制御部とを電気的に接続するためのケーブルＣが延在している。

【0050】

図２は、ガスセンサ１の内部構成、より具体的には、ガスセンサ１から、図１に示した第１カバー２と、固定ボルト３と、第２カバー４とを除いた構成を示している。

【0051】

図２に示すように、ガスセンサ１の内部においては、センサ素子１０のうち、ガス導入口１１等が備わる第１先端部１０ａとケーブルＣとの接続端子１３などが備わる第２先端部１０ｂ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１０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がある。

【0052】

図３は、ワッシャー７と、セラミックサポータ８（８ａ、８ｂ、８ｃ）と、圧粉体９（９ａ、９ｂ）とをセンサ素子１０に環装する様子を概略的に示す図である。

【0053】

係る環装は、図３に示すように、概略、センサ素子１０の保護膜Ｐが設けられていない側の端部（第２先端部１０ｂ）を、セラミックサポータ８ｃ、圧粉体９ｂ、セラミックサポータ８ｂ、圧粉体９ａ、セラミックサポータ８ａ、ワッシャー７の順に挿入することによって実現される。各部材は円板状または円柱状をなしているが、係る環装を実現するため、ワッシャー７の軸中心位置には、円形状の貫通孔７ｈが設けられており、セラミックサポータ８ａ、圧粉体９ａ、セラミックサポータ８ｂ、圧粉体９ｂ、セラミックサポータ８ｃにはそれぞれ、センサ素子１０の断面形状に応じた矩形状の貫通孔８ａｈ、９ａｈ、８ｂｈ、９ｂｈ、８ｃｈが設けられている。これらの貫通孔が、センサ素子１０と嵌め合わされることで、各部材がセンサ素子１０に環装される。なお、セラミックサポータ８ｃの貫通孔８ｃｈと反対側の部分は、貫通孔８ｃｈよりも大きな開口を有する開口部８ｃｈ’となっている。また、ワッシャー７と、セラミックサポータ８と、圧粉体９とは、同軸に配置される。

【0054】

なお、気密性の確保の観点から、セラミックサポータ８の貫通孔と圧粉体９の貫通孔とは、センサ素子１０の設計上の断面サイズとの差が０．２５ｍｍ〜０．３５ｍｍであるように、そして、寸法公差が０．１ｍｍであるように構成される。一方、ワッシャー７の貫通孔７ｈは、センサ素子１０の設計上の断面サイズとの差が最低でも１ｍｍ以上１．３ｍｍ以下であるように設けられる。また、ワッシャー７と、セラミックサポータ８と、圧粉体９とは、外径の値の差が最大でも０．３５ｍｍ程度に収まるように構成されてなる。

【0055】

また、図２に示すように、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、セラミック製の円筒状部材であるハウジング５と金属製の円筒状部材である内筒６とが一体となった円筒状の筒状体（内筒溶接品）３０が環装されてなる。以降の説明においては、係る筒状体３０が環装された構成のものを組立体４０と称する。

【0056】

筒状体３０は、内筒６の一端部に備わる、外側へと屈曲する屈曲部６ａが、ハウジング５の端面５ｓに溶接されることで、一体に構成されてなる。また、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。

【0057】

また、ハウジング５内部の一方端側にはテーパー部５ｃが設けられてなり、内筒６のワッシャー７の直上の位置には、内側に向けて窪んだ凹部６ｂが形成されてなる。これらテーパー部５ｃと凹部６ｂとによって、センサ素子１０に環装されたワッシャー７、セラミックサポータ８（８ａ、８ｂ、８ｃ）、および圧粉体９（９ａ、９ｂ）が筒状体３０の内部に係止されてなる。

【0058】

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１０と密着している。また、凹部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１０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１０が固定されてなるとともに、センサ素子１０のガス導入口１１等が備わる第１先端部１０ａ側とケーブルＣとの接続端子１３などが備わる第２先端部１０ｂとの間が封止される。これにより、センサ素子１０の第１先端部１０ａ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１０ｂ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。

【0059】

このような構成を有する組立体４０が第１カバー２、固定ボルト３、および第２カバー４にて被覆されたものが、ガスセンサ１である。具体的には、ハウジング５の先端の筒状部５ａには、第１カバー２が接続される。また、ハウジング５の外周には、突起部（フランジ部）５ｂと接触する態様にて固定ボルト３が環装される。さらに、係る環装によって形成される、固定ボルト３とハウジング５との間の環状の溝部に嵌め込む態様にて、第２カバー４が取り付けられる。

【0060】

以上のような構成を有することで、ガスセンサ１では、所定位置に取り付けられた状態において、センサ素子１０の第１先端部１０ａの周りの雰囲気（第１カバー２内の雰囲気）と外部の雰囲気とが完全に遮断されるようになっており、これにより、被検ガス中における対象ガス成分の濃度を精度良く測定できるようになっている。

【0061】

＜組立体の組立手順＞
次に、本実施の形態において行う、組立体４０の組立手順について説明する。図４は、係る組立を行う組立装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。

【0062】

組立装置１００は、ＣＰＵ１０１ａ、ＲＯＭ１０１ｂ、ＲＡＭ１０１ｃ等から構成され組立装置１００全体の動作を制御する制御部１０１と、組立装置１００に対して種々の実行指示などを与えるためのスイッチやボタン、タッチパネルなどからなる入力インタフェースである操作部１０２と、組立装置１００の種々の動作メニューや動作状態などを表示するディスプレイや計器類などの表示部１０３と、組立装置１００の動作プログラム１０４ｐや図示しない動作条件データなどが格納される記憶部１０４とを備える。組立装置１００においては、動作プログラム１０４ｐが制御部１０１にて実行されることにより、以下に示す一連の組立動作が自動処理にて行われる。

【0063】

組立装置１００は、さらに、実際の組立動作を担う構成要素として、素子ダミー１２１の昇降動作を担うダミー昇降機構１２０と、環装部品待機部１３１から環装部品を所定の位置にまで搬送する環装部品搬送機構１３０と、ハウジング固定治具１４１の動作を担うハウジング固定治具駆動機構１４０と、素子待機部１５１からセンサ素子１０を所定の位置にまで搬送する素子搬送機構１５０と、素子案内治具１６１の動作を担う素子案内治具駆動機構１６０と、反転治具１７１による中間体４０β（後述）の反転動作を担う反転機構１７０と、封止治具１８１の昇降動作を担う封止治具昇降機構１８０と、カシメ治具１９１の動作を担うカシメ治具駆動機構１９０と、完成した組立体４０を組立体待機部２０１まで搬送する組立体搬送機構２００とを備える。

【0064】

図５ないし図９は、係る組立装置１００を用いて組立体４０を組み立てる際の手順を説明するための、組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。なお、図５ないし図９においては、鉛直方向上向きをｚ軸正方向と表している。

【0065】

まず、図５（ａ）に示すように、支持台１１０に素子ダミー１２１が挿通される。

【0066】

支持台１１０は、組立体４０の組立工程において環装部品を下方から支持するための部材である。支持台１１０は、鉛直方向上端側に平坦な水平面１１０ｓを有するとともに、鉛直方向に沿って設けられてなる、素子ダミー１２１が挿通される貫通孔１１０ｈを有する。

【0067】

素子ダミー１２１は、長手方向に垂直な断面の形状が、センサ素子１０の長手方向の断面形状に類似する、センサ素子１０と同様の長尺板状をなす部材である。素子ダミー１２１は、図５において図示しないダミー昇降機構１２０によって鉛直方向に昇降自在とされてなる。ただし、素子ダミー１２１は、センサ素子１０のようなセラミックスにて設けられる必要はなく、耐久性や耐摩耗性などを勘案した適宜の材料にて設けられてよい。素子ダミー１２１は、セラミックサポータ８、および、圧粉体９の貫通孔よりも小さいもののセンサ素子１０よりもわずかに大きい厚みおよび幅を有してなる。素子ダミー１２１は、ダミー昇降機構１２０によって支持台１１０の鉛直下方側から支持台１１０へと挿通され、鉛直方向に長手方向を有するように配置される。このとき、ダミー昇降機構１２０は、素子ダミー１２１を鉛直方向に長手方向を有するように配置するダミー配置手段として機能している。係る場合において、素子ダミー１２１は、その鉛直方向上端部分と支持台１１０の水平面１１０ｓとの距離が、全ての環装部品の厚みの総和よりも大きくなる位置にまで、挿入される。

【0068】

係る素子ダミー１２１の挿入が完了すると、続いて、素子ダミー１２１に環装部品が環装され、これに続いて筒状体３０が環装される。

【0069】

まず、あらかじめ装置外部から搬入されて環装部品待機部１３１に待機させられていた環装部品を、図５において図示しない環装部品搬送機構１３０が、ワッシャー７、セラミックサポータ８ａ、圧粉体９ａ、セラミックサポータ８ｂ、圧粉体９ｂ、セラミックサポータ８ｃの順に素子ダミー１２１のところまで搬送し、さらに、それぞれの部品の貫通孔を素子ダミー１２１に嵌め合わせる。これによって、図５（ｂ）に示すように、素子ダミー１２１に順次に嵌め合わされた各環装部品が、支持台１１０の上端部によって鉛直下方から支持された状態が、実現される。このとき、環装部品搬送機構１３０は、環装部品の貫通孔を素子ダミー１２１に嵌合させる環装部品嵌合手段として機能している。

【0070】

係る環装が完了すると、続いて、環装部品搬送機構１３０が、同じく装置外部から搬入されて環装部品待機部１３１に待機させられていた筒状体３０を、環装部品が環装された素子ダミー１２１の上方へと搬送し、さらに、内筒６を鉛直方向下側に向けた姿勢にて筒状体３０を下降させて、環装部品の外周に嵌め合わせる。これによって、図５（ｃ）に示すように、筒状体３０が嵌め合わされた環装部品が、支持台１１０の上端部によって鉛直下方から支持された状態が実現される。このとき、環装部品搬送機構１３０は、筒状体３０を環装部品の外周に嵌合させる筒状体嵌合手段として機能している。

【0071】

より詳細には、環装部品搬送機構１３０は、ハウジング５の突起部５ｂがハウジング固定治具１４１を構成する支持部１４１ａに上方から当接するまで、筒状体３０を下降させる。係る当接によって、筒状体３０は支持部１４１ａによって鉛直下方から支持されるようになる。換言すれば、鉛直方向における筒状体３０の高さ位置は支持部１４１ａによって規定されてなる。そして、係る態様にて突起部５ｂが支持部１４１ａによって鉛直下方から支持された後、図５において図示しないハウジング固定治具駆動機構１４０が、図示しない所定の退避位置に退避していたハウジング固定治具１４１の可動部１４１ｂを、矢印ＡＲ１にて示すように、鉛直上方から突起部５ｂの方へと下降させて突起部５ｂに当接させる。これによって、図５（ｃ）に示すように、ハウジング固定治具１４１によってハウジング５の突起部５ｂが挟持固定される。すなわち、ハウジング５を含む筒状体３０がハウジング固定治具１４１によって固定された状態が実現される。

【0072】

なお、環装部品搬送機構１３０による、ワッシャー７、セラミックサポータ８、および、圧粉体９の搬送および素子ダミー１２１への嵌め合わせ、および、その後に行うそれら環装部品の外周への筒状体３０の嵌め合わせは、環装部品搬送機構１３０が、それぞれの部品の形状や材質に応じた構造や材質を有する相異なる搬送アーム等を備え、それら搬送アーム等を用いて実現される態様であってよい。

【0073】

また、ハウジング固定治具１４１を構成する支持部１４１ａと可動部１４１ｂの形状は、鉛直上下方向からハウジング５の突起部５ｂを挟持固定できるものであれば、特に限定されない。例えば支持部１４１ａおよび可動部１４１ｂがそれぞれに、対称な形状を有する１対の部材から構成されていてもよいし、平面視Ｃ字状やＵ字状をなす一の部材から構成されていてもよい。また、支持部１４１ａと可動部１４１ｂとが相異なる形状を有していてもよい。

【0074】

上述した態様にてハウジング５を含む筒状体３０が固定されると、続いて、センサ素子１０が、図６（ａ）に示すように保護膜Ｐが形成された側の端部（第１先端部１０ａ）を上端側とする姿勢で、素子ダミー１２１と一直線上に並ぶように素子ダミー１２１に当接配置される。係るセンサ素子１０の配置は、図６において図示しない素子搬送機構１５０が、あらかじめ素子外部から搬入されて素子待機部１５１に待機させられていたセンサ素子１０を、保護膜Ｐと接触しない態様にて素子ダミー１２１の上方へと搬送し、さらに、図６（ａ）にて矢印ＡＲ２にて示すように素子ダミー１２１の鉛直上方において下降させ、素子ダミー１２１の上端に当接させることによって実現される。素子搬送機構１５０は、当該位置にてセンサ素子１０を保持する。このとき、素子搬送機構１５０は、センサ素子１０を素子ダミー１２１の上端部に当接配置する素子配置手段として機能している。また、図６以降の各図においては、保護膜Ｐの厚みを誇張しており、実際の保護膜Ｐの厚みは、以降において説明する環装部品や筒状体３０の環装に支障が無い程度となっている。

【0075】

なお、素子搬送機構１５０の具体的な構成は、保護膜Ｐと接触しない態様でのセンサ素子１０搬送および保持が好適に行える限りにおいて、特に限定されない。

【0076】

係るセンサ素子１０の配置がなされると、図６において図示しない素子案内治具駆動機構１６０が作動することにより、図６（ａ）において矢印ＡＲ３にて示すように、素子案内治具１６１がセンサ素子１０の側方位置に配置される。素子案内治具１６１は、次の工程でセンサ素子１０を鉛直下方に降下させる際にセンサ素子１０を支持および案内するために配置されるものである。それゆえ、素子案内治具１６１のセンサ素子１０と対向する面は、センサ素子１０が接触しても傷を付けることのない材質にて形成されてなり、センサ素子１０と近接または接触する位置において鉛直方向に延在するように配置される。

【0077】

素子案内治具１６１が配置されると、素子搬送機構１５０によるセンサ素子１０の保持は解除され、センサ素子１０がその下端部（第２先端部１０ｂ）を素子ダミー１２１によって支持された状態となるとともに、図６において図示しないダミー昇降機構１２０が再び作動することにより、図６（ｂ）において矢印ＡＲ４にて示すように、素子ダミー１２１が鉛直下方へと下降させられる。すると、係る下降に呼応して、下端部（第２先端部１０ｂ）を素子ダミー１２１によって支持されていたセンサ素子１０も鉛直下方へと下降していく。これにより、環装部品の貫通孔内においては素子ダミー１２１とセンサ素子１０とが順次に入れ替わっていき、結果として、センサ素子１０に環装部品が環装された状態が実現される。このとき、ダミー昇降機構１２０は、センサ素子１０に環装部品の貫通孔を嵌め合わせる素子嵌合手段として機能していることになる。

【0078】

係る態様によれば、環装部品は常に、素子ダミー１２１もしくはセンサ素子１０に環装された状態となっているので、環装部品に位置ずれが生じてセンサ素子１０が組み込めないという不具合の発生が、好適に抑制される。

【0079】

係るセンサ素子１０の下降が一定程度進行し、素子案内治具１６１による支持および案内がなくともセンサ素子１０が鉛直下方に下降していくようになると、素子案内治具駆動機構１６０が再び作動して、図６（ｂ）において矢印ＡＲ６にて示すように、素子案内治具１６１をセンサ素子１０から離隔させる。これは、保護膜Ｐが素子案内治具１６１に接触しないようにするためでもある。

【0080】

素子ダミー１２１を下降させることによるセンサ素子１０の下降は、図６（ｃ）に示すように、センサ素子１０がワッシャー７を貫通し、かつ、センサ素子１０の上端部（第１先端部１０ａ）の近傍がハウジング５の上端の位置に到達する状態まで行う。なお、センサ素子１０の上端部のハウジング５からの具体的な突出の度合いは、適宜に定められてよいが、後述するように、最終的に組立体４０が得られるまでの間において、センサ素子１０は所定の位置に位置決めされるようになっている。

【0081】

センサ素子１０の下降が完了すると、図７において図示しない反転機構１７０が、センサ素子１０の挿入までが行われた組立途中の組立体４０（以下、これを中間体４０βと称する）の姿勢を上下反転させる。

【0082】

具体的には、まず、ハウジング固定治具１４１による固定の解除（ハウジング固定治具１４１の退避）と同時に、反転機構１７０が反転治具１７１を駆動し、図７に示すように、反転治具１７１に、センサ素子１０の挿入までが行われた組立途中の組立体４０（以下、これを中間体４０βと称する）を側方から保持させる。より詳細には、ハウジング５の側方からの保持が行われる。

【0083】

続いて、反転機構１７０が、矢印ＡＲ７に示すように、中間体４０βを保持している反転治具１７１を中間体４０βともども１８０°回転させる。これによって、中間体４０βの姿勢が上下反転される。このとき、反転治具１７１と反転機構１７０とが、中間体４０βの姿勢を上下反転させる反転手段として機能していることになる。なお、反転治具１７１および反転機構１７０の具体的な構成は、中間体４０βの姿勢反転が好適に行える限りにおいて、特に限定されない。

【0084】

さらに、反転機構１７０は、係る姿勢反転に連続して、中間体４０βを保持した状態を保ちつつ反転治具１７１を移動させることで、反転によって最下端部となっている、保護膜Ｐで被覆されてなるセンサ素子１０の第１先端部１０ａが封止補助治具１１１の鉛直方向上端部に接触するように、中間体４０βを配置させる。

【0085】

封止補助治具１１１は、後工程として行われる圧粉体９（９ａ、９ｂ）の圧縮による封止に際して、センサ素子１０を位置決めする（センサ素子１０の位置ずれを抑制する）ための部材である。封止補助治具１１１は、その鉛直方向上端部に、上方から作用する衝撃（荷重）に対する緩衝能（耐衝撃能）を有する部材（緩衝材）からなる衝撃緩衝部１１２を有する。具体的には、衝撃緩衝部１１２は、図７にて矢印ＡＲ８にて示すように、作用する衝撃（荷重）の大きさに応じて鉛直方向に変形する（縮む）ことにより、作用した作用する衝撃（荷重）を和らげることができるように設けられてなる。そして、上述した姿勢反転後の中間体４０βの配置は、保護膜Ｐで被覆されてなるセンサ素子１０の第１先端部１０ａがこの衝撃緩衝部１１２に接触する態様にてなされる。

【0086】

衝撃緩衝部１１２は、ロックウェル硬さ（ＨＲＣ）が１以上２００以下の材料にて、鉛直方向において０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下程度の厚みを有するように設けられる。これらをみたすことで、組立装置１００においては、後述する封止治具１８１による封止の際に、保護膜Ｐおよびセンサ素子１０に加わる衝撃の緩和と、センサ素子１０の変位の抑制とが、好適に実現される。衝撃緩衝部１１２の材料としては、例えばポリプロピレンに代表されるような樹脂系材料が例示される。また、衝撃緩衝部１１２は、緻密に設けられてもよいし、発泡体などのような多孔体として設けられてもよい。

【0087】

係る態様にて中間体４０βの姿勢反転および封止補助治具１１１上への配置がなされると、続いて、図８に示すように、封止治具１８１を用いた圧粉体９（９ａ、９ｂ）の圧縮による、中間体４０β内部の封止がなされる。

【0088】

封止治具１８１は、鉛直方向に長手方向を有する円筒状の部材である。また、封止治具１８１は、図８において図示しない封止治具昇降機構１８０によって鉛直方向に昇降自在とされてなる。なお、封止治具１８１の長手方向に垂直な外径は、ワッシャー７、セラミックサポータ８、および、圧粉体９の外径よりも小さくなっており、封止治具１８１の内径は、ワッシャー７、セラミックサポータ８、および、圧粉体９の貫通孔の最大サイズよりも大きくなっている。これにより、封止治具１８１は、環装部品をその鉛直方向上端側から押下できるようになっている。

【0089】

封止に際してはまず、封止治具昇降機構１８０が、封止治具１８１を、反転治具１７１による保持されてなる中間体４０βの鉛直上方であって中間体４０βと封止治具１８１とが同軸となる位置に配置する。続いて、封止治具昇降機構１８０が図８（ａ）にて矢印ＡＲ９にて示すように封止治具１８１を下降させる。係る下降が開始されると、やがて、センサ素子１０に環装されてなる環装部品のうち最上位置にあるワッシャー７の上面に封止治具１８１が当接する。この状態からさらに封止治具１８１が下降させられると、図８（ｂ）に示すように、反転治具１７１によって外周を保持されている筒状体３０の内部において、ワッシャー７さらには環装部品全体が、鉛直下方へと押圧される。このとき、反転治具１７１による保持によって筒状体３０の位置は固定されていることから、結果として、ワッシャー７とセラミックサポータ８ｃとの間で圧粉体９（９ａ、９ｂ）が所定の厚みに圧縮され、筒状体３０の内部において、センサ素子１０のガス導入口１１等が備わる第１先端部１０ａ側とケーブルＣとの接続端子１３などが備わる第２先端部１０ｂとの間が封止される。これにより、ガスセンサ１における被測定ガス空間と基準ガス空間との間の気密性が確保される。このとき、封止治具１８１と封止治具昇降機構１８０とが、押圧によって圧粉体を圧縮する押圧手段として機能していることになる。なお、係る押圧手段として好適に機能するのであれば、ワッシャー７に当接する封止治具１８１の先端部は径方向において連続している必要はなく、例えばスリットが入っているなど、断続的な形状を有していてもよい。

【0090】

なお、係る態様にて封止がなされ、圧粉体９が圧縮されることによって、センサ素子１０も筒状体３０の内部で固定されることになるが、係る固定がなされるまでは、センサ素子１０は、部分的に環装部品やハウジング５と接触してはいるものの、鉛直方向に変位し得るものとなっている。しかしながら、本実施の形態に係る組立装置１００においては、上述のように封止に先立ってセンサ素子１０の第１先端部１０ａを（より詳細には保護膜Ｐを）封止補助治具１１１に接触させるようにすることで、封止に伴ってセンサ素子１０が本来の配置位置から鉛直下方にずれることを防止し、センサ素子１０の位置を所定の公差範囲内に収めることができるようになっている。

【0091】

しかも、封止補助治具１１１の鉛直方向上端部に衝撃緩衝部１１２が設けられてなることから、封止治具１８１による押圧に伴ってセンサ素子１０が封止補助治具１１１に押しつけられる力は衝撃緩衝部１１２によって吸収される。これにより、第１先端部１０ａを被覆する保護膜Ｐあるいはさらに第１先端部１０ａ自体に押圧に伴う衝撃が加わって保護膜Ｐおよび第１先端部１０ａが破損することが、好適に防止されてなる。

【0092】

なお、衝撃緩衝部１１２は、必ずしも保護膜Ｐが設けられたセンサ素子１０を組み立て対象とする場合にのみ作用効果を奏するものではない。衝撃緩衝部１１２は、保護膜Ｐが設けられていないセンサ素子１０が組み立て対象とされる場合であっても、ガス導入口１１が備わる第１先端部１０ａの近傍が封止の際に破損することを防止する効果を有する。

【0093】

封止治具１８１による封止が完了すると、カシメ治具駆動機構１９０による内筒６の加締めがなされる。具体的には、封止治具１８１による押圧がなされた状態で、図９において図示しないカシメ治具駆動機構１９０が作動することにより、図９（ａ）に矢印ＡＲ１０にて示すように、カシメ治具１９１が内筒６に対し側方から接近し、ワッシャー７の直上の高さ位置において、内筒６をその外周側から加締める。上述した封止治具１８１による圧粉体９の圧縮の結果、内筒６の内部であってワッシャー７の上方には空間が出来ているので、係る加締めがなされることで、図９（ｂ）に示すように、内筒６には、ワッシャー７の直上の位置に凹部６ｂが好適に形成される。係る凹部６ｂが形成されることで、以降の工程において環装部品が脱落することが防止され、上述したように、筒状体３０の内部における環装部品の係止が実現される。このとき、カシメ治具１９１およびカシメ治具駆動機構１９０が筒状体３０をなす内筒６に環装部品が係止される凹部６ｂを形成する加締め手段として機能していることになる。なお、凹部６ｂの形成に続いて、圧粉体９ａの側方位置において内筒６を加締める増し締めが行われてもよい。これにより、筒状体３０の内部における環装部品の係止と、ガスセンサ１における気密封止とが、さらに確実化される。

【0094】

上述した凹部６ｂの形成によって（あるいはその後の増し締めによって）、組立体４０が完成したことになる。係る凹部６ｂの形成後、図９において図示しない封止治具昇降機構１８０が再び作動して、図９（ｂ）において矢印ＡＲ１１にて示すように封止治具１８１を所定の退避位置に退避させる。最後に、図９において図示しない組立体搬送機構２００が、組立体４０を組立体待機部２０１へと搬送する。なお、組立体搬送機構２００の具体的な構成は、組立体４０の搬送が好適に行える限りにおいて、特に限定されない。

【0095】

以上により、組立装置１００における一連の組立手順が完了する。引き続き別の組立体４０を組み立てる場合には、図５（ａ）に示した状態から同様の手順が繰り返される。また、得られた組立体４０は、組立装置１００の外部に供されて、第１カバー２、固定ボルト３、および第２カバー４を取り付けられる。これにより、ガスセンサ（の本体部）１が完成する。

【0096】

以上説明した、本実施の形態において実現される組立体の組み立て手順によれば、環装部品は常に、素子ダミーもしくはセンサ素子に環装された状態となっているので、位置ずれが生じてセンサ素子が組み込めないという不具合の発生が、好適に抑制される。

【0097】

また、開口部が設けられたセンサ素子の第１先端部が環装部品の貫通孔内を通過することがないので、第１先端部側に保護膜が形成されてなるセンサ素子を用いる場合であっても、組立を好適に行うことが出来る。

【0098】

さらには、封止補助治具によってセンサ素子が位置決めされることで、組立体を封止する際にセンサ素子に位置ずれが生じることが、好適に防止される。

【0099】

しかも封止補助治具が衝撃緩衝部を備えることで、封止の際にセンサ素子に設けた保護膜あるいはセンサ素子自体が強い衝撃力を受けることもないので、保護膜あるいはセンサ素子を破損することなく組立体を封止することが出来る。

【0100】

＜第１の実施の形態の変形例＞
第１の実施の形態に係る組立装置１００においては、封止補助治具１１１の鉛直方向上端部に衝撃緩衝部１１２が設けられてなることで封止補助治具１１１が鉛直上方から作用する衝撃に対して緩衝能を有するものとなっており、センサ素子１０の第１先端部１０ａに設けられた保護膜Ｐを係る衝撃緩衝部１１２に接触させた状態で押圧による封止を行うことにより、保護膜Ｐの破損を防止する態様となっている。しかしながら、封止補助治具１１１の構成はこれに限られるものではなく、封止治具１８１による押圧に際して保護膜Ｐに加わる衝撃を緩和できるのであれば、他の構成が採用されてよい。

【0101】

図１０は、第１の実施の形態とは異なる構成の封止補助治具１１１を模式的に示す図である。図１０に示す封止補助治具１１１は、鉛直方向の途中部分に、鉛直方向に弾性を有する弾性体からなる衝撃緩衝部１１３を備える。衝撃緩衝部１１３は、バネ部材にて構成されるのが好適な一例である。係る封止補助治具１１１を備える場合も、上述の実施の形態と同様に、中間体４０βは反転機構１７０によって反転され、さらに保護膜Ｐで被覆されてなるセンサ素子１０の第１先端部１０ａが封止補助治具１１１の鉛直方向上端部に接触するように配置される。

【0102】

封止補助治具１１１の鉛直方向上端部は単なる水平面ではあるものの、衝撃緩衝部１１３が備わっていることから、図１０に示す構成においても、封止治具１８１による押圧がなされる際、センサ素子１０が封止補助治具１１１に押しつけられる力は衝撃緩衝部１１３によって吸収される。これにより、第１先端部１０ａを被覆する保護膜Ｐに押圧に伴う衝撃が加わって保護膜Ｐおよび第１先端部１０ａが破損することが、好適に防止されてなる。

【0103】

なお、衝撃緩衝部１１３も衝撃緩衝部１１２と同様、必ずしも保護膜Ｐが設けられたセンサ素子１０を組み立て対象とする場合にのみ作用効果を奏するものではない。すなわち、衝撃緩衝部１１３は、保護膜Ｐが設けられていないセンサ素子１０が組み立て対象とされる場合であっても、ガス導入口１１が備わる第１先端部１０ａの近傍が封止の際に破損することを防止する効果を有する。

【0104】

＜第２の実施の形態＞
上述した第１の実施の形態およびその変形例においては、中間体４０βを上下反転させた後、筒状体３０の内部を封止するに際して、センサ素子１０を下方から支持する封止補助治具１１１として、鉛直上方から作用する衝撃に対して緩衝能を有するものを用いることで、センサ素子１０の第１先端部１０ａに保護膜Ｐが備わる場合であっても、保護膜Ｐおよび第１先端部１０ａを破損することなく封止を行えるようになっていた。しかしながら、筒状体３０の内部を封止する態様はこれに限られるものではない。本実施の形態においては、組立体４０を組み立てる過程において、係る封止を２段階に分けて行うようにする。以下に詳細に説明する。

【0105】

図１１は、本実施の形態において組立体４０の組立を行う組立装置１１００の概略的な構成を示すブロック図である。組立装置１１００の構成要素の一部は、第１の実施の形態に係る組立装置１００の構成要素と共通している。それらの構成要素については、組立装置１００と同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0106】

具体的には、組立装置１１００は、組立装置１００と共通する構成要素として、ＣＰＵ１０１ａ、ＲＯＭ１０１ｂ、ＲＡＭ１０１ｃ等から構成される制御部１０１と、操作部１０２と、表示部１０３と、動作プログラム１０４ｐなどが格納される記憶部１０４と、ダミー昇降機構１２０と、素子ダミー１２１と、環装部品搬送機構１３０と、環装部品待機部１３１と、ハウジング固定治具駆動機構１４０と、支持部１４１ａおよび可動部１４１ｂを有するハウジング固定治具１４１と、素子搬送機構１５０と、素子待機部１５１と、素子案内治具駆動機構１６０と、素子案内治具１６１と、カシメ治具駆動機構１９０と、カシメ治具１９１とを備える。

【0107】

組立装置１１００は、さらに、実際の組立動作を担う構成要素として、第１反転治具１１７１および第２反転治具１１７２による中間体４０βの反転動作を担う反転機構１１７０と、仮封止治具（押下治具）１１８１の昇降動作を担う仮封止治具昇降機構１１８０Ａと、本封止治具（当接治具）１１８２の昇降動作を担う本封止治具昇降機構１１８０Ｂと、素子位置決め治具１１９１の昇降動作を担う位置決め治具昇降機構１１９０と、中間体４０βおよび組立体４０を搬送する組立体搬送機構１２００と、組立完了後の組立体４０が保管される組立体待機部１２０１とを備える。

【0108】

図１２ないし図１５は、係る組立装置１１００を用いて組立体４０を組み立てる際の手順を説明するための、組立体４０の組立途中の様子を示す模式断面図である。なお、図１２ないし図１５においても、図５ないし図９と同様、鉛直方向上向きをｚ軸正方向と表している。

【0109】

組立装置１１００による組立体４０の組み立て手順のうち、素子ダミー１２１への環装部品の環装と、筒状体３０の環装部品の外周への環装と、素子ダミー１２１とセンサ素子１０との入れ替えとについては、第１の実施の形態と同様に、すなわち、図５および図６に示した態様にて、行われる。それゆえ、本実施の形態においてはその説明を省略する。

【0110】

センサ素子１０と素子ダミー１２１との入れ替えが完了すると、中間体４０βは、その姿勢を保ったまま組立体搬送機構１２００によって搬送され、図１２（ａ）に示すように、封止補助治具（支持治具）１１９２上に載置される。

【0111】

封止補助治具１１９２は、組立装置１１００に備わる、ｚ軸方向に長手方向を有する上端部が平坦な筒状の部材であり、その上端部にワッシャー７が当接されることによって、中間体４０βを下方支持できるようになっている。なお、封止補助治具１１９２の上端部の外径は、筒状体３０の内径（および各環装部品の外径）よりも小さくなっている。封止補助治具１１９２の上端部の内径は、各環装部品に備わる貫通孔の最大サイズよりも大きくなっている。

【0112】

また、係る載置（下方支持）の際、鉛直下方に突出しているセンサ素子１０の第２先端部１０ｂは、封止補助治具１１９２の貫通孔１１９２ａに挿入される。それゆえ、封止補助治具１１９２とセンサ素子１０とが干渉することはない。ただし、貫通孔１１９２ａには、素子位置決め治具１１９１が備わっている。

【0113】

素子位置決め治具１１９１は、次述する仮封止の際のセンサ素子１０の鉛直方向における配置位置を定める（センサ素子１０を位置決めする）ためのものである。素子位置決め治具１１９１は、位置決め治具昇降機構１１９０によって鉛直方向に昇降自在とされてなり、その上端部が仮封止後のセンサ素子１０の下端部の配置位置となるように、配置される。

【0114】

なお、図１２（ａ）においては、センサ素子１０の下端部が素子位置決め治具１１９１の上端部に当接されているが、中間体４０βが封止補助治具１１９２に載置された時点では、係る当接は必須ではない。

【0115】

以上のような態様にて中間体４０βが封止補助治具１１９２に載置され、センサ素子１０が位置決めされると、仮封止治具１１８１を用いた圧粉体９（９ａ、９ｂ）の圧縮による、中間体４０β内部の一度目の封止である仮封止（一次圧縮）がなされる。仮封止は、センサ素子１０を中間体４０βの内部において仮に固定することを主たる目的として行う封止工程である。ここで、「仮に」と言っているのは、この後に行う本封止（二次圧縮）の際にセンサ素子１０にわずかながら第１の位置からの変位が生じるからである。

【0116】

仮封止治具１１８１は、鉛直方向に長手方向を有する円筒状の部材である。仮封止治具１１８１は、図１２において図示しない仮封止治具昇降機構１１８０Ａによって鉛直方向に昇降自在とされてなる。より詳細には、中間体４０βが封止補助治具１１９２によって下方支持されてなる状態において、仮封止治具１１８１が矢印ＡＲ１４にて示すように鉛直下方に下降させられると、仮封止治具１１８１の下端部が、筒状体３０を構成するハウジング５の外周に備わる突起部（フランジ部）５ｂに当接するようになっている。すなわち、仮封止治具１１８１の少なくとも下端部近傍は、係る当接が実現される径および厚みを有する。

【0117】

なお、仮封止治具１１８１はその内側に上方に開口した空隙部１１８１ａを有している。中間体４０βが封止補助治具１１９２載置された状態においては、センサ素子１０の保護膜Ｐを有する第１先端部１０ａが筒状体３０の端部から鉛直上方に突出しているが、仮封止治具１１８１が突起部５ｂに当接する際、第１先端部１０ａは仮封止治具１１８１の空隙部１１８１ａに挿入されるので、封止補助治具１１９２とセンサ素子１０とが干渉することはない。それゆえ、保護膜Ｐが傷つけられたり剥がれたりして破損することもない。

【0118】

仮封止治具１１８１は、その下端部がハウジング５の突起部５ｂに当接した後もさらに下降させられる。すると、係る下降に伴い、矢印ＡＲ１５にて示すように筒状体３０が鉛直下方に押し下げられる。一方、筒状体３０内部の環装部品は封止補助治具１１９２によって下方支持されているので、その位置を維持しようとする。それゆえ、筒状体３０の下降に伴いワッシャー７が相対的に筒状体３０の内部へと押し込まれることになる。結果として、封止補助治具１１９２の上端部がワッシャー７を押圧し、ワッシャー７に対して鉛直上向きの力（荷重）Ｆ１（第１の力）を印加させる状態が実現される。なお、ワッシャー７に対し力Ｆ１を好適に印加できるのであれば、ワッシャー７に当接する封止補助治具１１９２の先端部、および、ハウジング５の突起部５ｂに当接する仮封止治具１１８１の先端部はいずれも、径方向において連続している必要はなく、例えばスリットが入っているなど、断続的な形状を有していてもよい。

【0119】

係る態様にて封止補助治具１１９２からワッシャー７に対して力Ｆ１が作用すると、セラミックサポータ８ａ、８ｂを介して圧粉体９ａ、９ｂにも力Ｆ１が圧縮力として作用する。これにより、圧粉体９ａ、９ｂは圧縮され、環装部品は全体として、筒状体３０の内部へと押し込まれた状態となる。また、係る圧縮に伴い、圧粉体９ａ、９ｂとセンサ素子１０との間に存在していた隙間はなくなり、圧粉体９ａ、９ｂはセンサ素子１０に密着する。これにより、それまでは鉛直方向に変位可能であったセンサ素子１０が、素子位置決め治具１１９１によって位置決めされつつ圧粉体９ａ、９ｂによって固定される。これが、本実施の形態において行う仮封止である。なお、係る仮封止後の中間体４０βにおけるセンサ素子１０の配置位置を、第１の位置とする。

【0120】

ここで、力Ｆ１は、センサ素子１０の固定が実現される一方でセンサ素子１０に欠け（あるいは割れ）が生じることのない範囲の大きさにて、印加されるようにする。すなわち、仮封止においては、圧粉体９はセンサ素子１０が固定される程度には圧縮されるが、気密性が十分に確保される程度にまでは圧縮されない。係る気密性の確保は、後段の本封止工程に委ねられる。

【0121】

仮封止の過程においてセンサ素子１０の存在する第１の位置が許容される下限位置よりも下降するような場合には、位置決め治具昇降機構１１９０を上昇させることにより、第１の位置が下限位置を下回らないようにされる。

【0122】

なお、図１２（ｂ）に示すように、組立装置１１００がレーザー変位計１１８５を備えており、空隙部１１８１ａに露出しているセンサ素子１０の第１先端部１０ａに向けてレーザー変位計１１８５からレーザー光ＬＢを照射することによりセンサ素子１０の高さ位置をモニタできる態様であってもよい。この場合、係るモニタの結果に基づいて、位置決め治具昇降機構１１９０および素子位置決め治具１１９１によってセンサ素子１０を位置決めすることができる。

【0123】

仮封止が完了すると、仮封止治具１１８１は退避させられ、中間体４０βは、組立体搬送機構１２００によってその姿勢を保ったまま第１反転治具１１７１および第２反転治具１１７２に受け渡される。

【0124】

反転機構１１７０は、組立体搬送機構１２００から受け渡された仮封止後の中間体４０βの姿勢を、上下反転させる。具体的には、まず、反転機構１１７０が第１反転治具１１７１および第２反転治具１１７２を駆動し、図１３に示すように、反転機構１１７０に備わる第１反転治具１１７１および第２反転治具１１７２のそれぞれに中間体４０βを把持させる。第１反転治具１１７１は中間体４０βの下部において鉛直下方に向けて突出しているセンサ素子１０を側方から把持し、第２反転治具１１７２は、筒状体３０を（より具体的にはハウジング５を）側方から把持する。

【0125】

そして、反転機構１１７０は、第１反転治具１１７１による把持部分と第２反転治具１１７２による把持部分との上下関係が入れ替わるように、それぞれの把持状態を保ちつつ、第１反転治具１１７１と第２反転治具１１７２とを所定の水平軸回りにおいて１８０°周回移動させる。これによって、矢印ＡＲ１６にて示すように、中間体４０βの姿勢が上下反転される。すなわち、中間体４０βは、保護膜Ｐが備わるセンサ素子１０の第１先端部１０ａ側が最下端部となる姿勢とされる。このとき、第１反転治具１１７１、第２反転治具１１７２および反転機構１１７０が、中間体４０βの姿勢を上下反転させる反転手段として機能していることになる。なお、第１反転治具１１７１、第２反転治具１１７２、および反転機構１７０の具体的な構成は、中間体４０βの姿勢反転が好適に行える限りにおいて、特に限定されない。

【0126】

なお、本実施の形態においては、係る姿勢反転に先立つ仮封止によって圧粉体９がある程度圧縮されているので、仮封止を行うことなく中間体４０βを反転させる第１の実施の形態に比して、反転に伴う圧粉体９の脱落（こぼれ）が生じにくくなっている。

【0127】

姿勢反転がなされた中間体４０βは、図１４（ａ）に示すように、組立体搬送機構１２００に備わる搬送パレット１２１０に載置される。組立体搬送機構１２００において、搬送パレット１２１０は鉛直方向に昇降自在とされてなる。なお、搬送パレット１２１０は、全ての組立工程が完了することで得られる組立体４０を組立体待機部１２０１に搬送する際にも用いられる。

【0128】

搬送パレット１２１０は、鉛直方向と直交するその上面の側に、組立体４０を構成するハウジング５に応じた形状の凹部である嵌合部１２１０ａを有している。係る嵌合部１２１０ａにハウジング５が嵌め合わされることで、中間体４０βは、長手方向を鉛直方向に延在させる姿勢にて搬送パレット１２１０に載置固定される。

【0129】

好ましくは、係る載置固定の際、中間体４０βは水平面内において回転ずれを起こさないように位置決めされる。これは例えば、ハウジング５の外周形状に異方性を持たせ、嵌合部１２１０ａもこれに応じた形状とすることで実現されてもよいし、搬送パレット１２１０に備わる図示しない保持手段が中間体４０βの水平姿勢を保持する態様であってもよい。

【0130】

また、嵌合部１２１０ａの下方には孔部１２１０ｂが設けられている。中間体４０βの下部においてはセンサ素子１０の保護膜Ｐを有する第１先端部１０ａが筒状体３０の端部から鉛直下方に突出しているが、中間体４０βが搬送パレット１２１０に載置される際、第１先端部１０ａは孔部１２１０ｂに挿入されるので、搬送パレット１２１０と干渉することはない。それゆえ、保護膜Ｐが傷つけられたり剥がれたりして破損することはない。

【0131】

搬送パレット１２１０に中間体４０βが載置固定されると、続いて、本封止（二次圧縮）がなされる。本封止は、被測定ガス空間と基準ガス空間との間の気密の確保を主たる目的として行う封止工程である。

【0132】

本封止に際してはまず、図１４（ａ）において図示しない本封止治具昇降機構１１８０Ｂが、図１４（ａ）において矢印ＡＲ１７にて示すように、本封止治具１１８２を中間体４０βの上方から鉛直下方に向けて下降させ、その下端部をワッシャー７に当接させる。

【0133】

本封止治具１１８２は、鉛直方向に長手方向を有する円筒状の部材であり、本封止治具昇降機構１１８０Ｂによって鉛直方向に昇降自在とされてなる。なお、本封止治具１１８２の長手方向に垂直な外径は、各環装部品の外径よりも小さくなっており、本封止治具１１８２の内径は、各環装部品に備わる貫通孔の最大サイズよりも大きくなっている。

【0134】

本封止治具１１８２がワッシャー７に当接されると、図１４（ｂ）において矢印ＡＲ１８にて示すように、組立体搬送機構２００は搬送パレット１２１０を鉛直上方に上昇させる。

【0135】

すると、係る上昇に伴い、筒状体３０も鉛直上方に押し上げられる。一方、筒状体３０内部の環装部品のうち、最上部にあるワッシャー７には、その上方から本封止治具１１８２が当接しているので、環装部品はその位置を維持しようとする。それゆえ、搬送パレット１２１０の上昇に伴いワッシャー７が相対的に筒状体３０の内部へと押し込まれることになる。結果として、本封止治具１１８２の下端部がワッシャー７を押圧し、ワッシャー７に対して鉛直下向きの力（荷重）Ｆ２（第２の力）を印加させる状態が実現される。なお、ワッシャー７に対し力Ｆ２が好適に印加できるのであれば、ワッシャー７に当接する本封止治具１１８２の先端部は径方向において連続している必要はなく、例えばスリットが入っているなど、断続的な形状を有していてもよい。

【0136】

本封止治具１１８２からワッシャー７に対して力Ｆ２が作用すると、セラミックサポータ８ａ、８ｂを介して圧粉体９ａ、９ｂにも力Ｆ２が圧縮力として作用する。このとき、Ｆ２＞Ｆ１であれば、圧粉体９ａ、９ｂはさらに圧縮され、環装部品は全体として、筒状体３０の内部へとさらに押し込まれる。その結果、被測定ガス空間と基準ガス空間との間が気密封止される。これが、本実施の形態において行う本封止である。

【0137】

本封止の間、センサ素子１０の保護膜Ｐを有する第１先端部１０ａは、孔部１２１０ｂに挿入されており、かつ、他の部材と当接することもないので、本封止の際に保護膜Ｐが傷つけられたり剥がれたりして破損することもない。

【0138】

第１の実施の形態においては、組立体４０を封止する際、衝撃に対する緩衝能を有する封止補助治具１１１を用いることで、保護膜Ｐを破損から保護していたが、本実施の形態によれば、仮封止および本封止に際しセンサ素子１０の保護膜Ｐを有する第１先端部１０ａが他の部材と当接しないので、封止補助治具１１１を用いずとも、保護膜Ｐを破損から保護しつつ、組立体４０における封止を実現することができる。

【0139】

気密封止を確実なものとするには、ワッシャー７に対し印加される力Ｆ２が、仮封止の際にワッシャー７に印加させる力Ｆ１に比して十分に、大きくなるようにする必要がある。その一方で、本封止は、センサ素子１０の第１先端部１０ａ側のみならず、第２先端部１０ｂの側についても、他の部材に当接させることなく行うことから、仮封止の段階でいったんは圧粉体９ａ、９ｂによって固定され、第１の位置に配置されていたセンサ素子１０が、本封止の際にわずかではあるがさらに変位し得る。しかしながら、この本封止後のセンサ素子１０の配置位置を第２の位置とした場合において、第２の位置がガスセンサ１において所望される特性に照らして許容される所定の誤差範囲内でありさえすれば、たとえそのような変位が生じたとしても、センサ素子１０は第２の位置において良好に固定されたものとみなすことができる。

【0140】

それゆえ、本封止にあたっては、本封止治具１１８２がワッシャー７に与える圧力が、係る第２の位置があらかじめ定められた許容誤差範囲に収まるような大きさとなるように、搬送パレット１２１０を上昇させるようにする。なお、係る圧力の上限値は、本封止治具１１８２やワッシャー７あるいはセラミックサポータ８の材料強度等を鑑みて適宜に定められればよい。

【0141】

また、本実施の形態において行う２段階封止は、封止を一度のみ行う態様に比して、センサ素子１０に欠けや割れが生じるリスクをより低める効果がある。

【0142】

具体的にいえば、気密封止に際しては、圧粉体９を圧縮させるべく強い力が加える必要がある一方で、センサ素子１０を所定の位置に位置決めする必要がある。それゆえ、位置決めを行うべくセンサ素子１０を他の部材に当接させた状態で気密封止を行うと、センサ素子１０と他の部材との当接部分にも強い力が作用し、センサ素子１０に欠けや割れが生じる可能性がある。

【0143】

これに対し、本実施の形態の場合は、センサ素子１０の位置決めを目的とする仮封止においては、センサ素子１０を素子位置決め治具１１９１に当接させるものの圧粉体９に加える圧縮力は気密封止に必要な力よりも小さくしている。そして、その後の本封止においては、圧粉体９に加える圧縮力は気密封止が実現されるよう大きくする一方で、すでにある程度位置決めされているセンサ素子１０は他の部材には当接されないようにしている。これにより、センサ素子１０と他の部材との当接部分に強い力が作用することはないので、センサ素子１０に欠けや割れが生じるリスクはより低められている。

【0144】

本封止が完了すると、第１の実施の形態と同様、カシメ治具駆動機構１９０による内筒６の加締めがなされる。具体的には、搬送パレット１２１０および本封止治具１１８２の配置を本封止後もそのまま維持した状態で、図１５において図示しないカシメ治具駆動機構１９０が作動することにより、図１５（ａ）に矢印ＡＲ１９にて示すように、カシメ治具１９１が内筒６に対し側方から接近し、ワッシャー７の直上の高さ位置において、内筒６をその外周側から加締める。上述した本封止の結果、内筒６の内部であってワッシャー７の上方には空間が出来ているので、係る加締めがなされることで、図１５（ｂ）に示すように、内筒６には、ワッシャー７の直上の位置に凹部６ｂが好適に形成される。係る凹部６ｂが形成されることで、以降の工程において環装部品が脱落することが防止され、上述したように、筒状体３０の内部における環装部品の係止が実現される。このとき、カシメ治具１９１およびカシメ治具駆動機構１９０が筒状体３０をなす内筒６に環装部品が係止される凹部６ｂを形成する加締め手段として機能していることになる。なお、第１の実施の形態と同様、本実施の形態においても、凹部６ｂの形成に続いて増し締めが行われてもよい。

【0145】

上述した凹部６ｂの形成によって（あるいはその後の増し締めによって）、組立体４０が完成したことになる。係る凹部６ｂの形成後、図１５において図示しない本封止治具昇降機構１１８０Ｂが再び作動して、図１５（ｂ）において矢印ＡＲ２０にて示すように本封止治具１１８２を上昇させて所定の退避位置に退避させる。一方、図１５において図示しない組立体搬送機構１２００が、図１５（ｂ）において矢印ＡＲ２１にて示すように、搬送パレット１２１０を鉛直下方に下降させ、本封止前の位置に復帰させる。その後、組立体搬送機構１２００は、組立体４０を組立体待機部１２０１へと搬送する。

【0146】

以上により、組立装置１１００における一連の組立手順が完了する。引き続き別の組立体４０を組み立てる場合には、図５（ａ）に示した状態から同様の手順が繰り返される。また、得られた組立体４０は、組立装置１１００の外部に供されて、第１カバー２、固定ボルト３、および第２カバー４を取り付けられる。これにより、ガスセンサ（の本体部）１が完成する。

【0147】

以上説明した、本実施の形態において実現される組立体の組み立て手順においても、第１の実施の形態と同様、環装部品は常に、素子ダミーもしくはセンサ素子に環装された状態となっているので、位置ずれが生じてセンサ素子が組み込めないという不具合の発生が、好適に抑制される。

【0148】

また、開口部が設けられたセンサ素子の第１先端部が環装部品の貫通孔内を通過することがないので、第１先端部側に保護膜が形成されてなるセンサ素子を用いる場合であっても、組立を好適に行うことが出来る。

【0149】

さらには、本実施の形態の場合、仮封止および本封止に際しセンサ素子の保護膜を有する第１先端部が他の部材と当接しないので、第１の実施の形態において用いられるような封止補助治具を用いずとも、保護膜を破損から保護しつつ、組立体における封止を実現することができる。

【0150】

また、仮封止および本封止の双方においてセンサ素子と他の部材との当接部分に強い力が作用することはないので、センサ素子が他の部材と当接される態様にて封止が行われる場合に比して、センサ素子に欠けや割れが生じるリスクはより低められている。

【0151】

なお、第１の実施の形態において説明した組み立て手順と同様、本実施の形態における組み立て手順も、必ずしも保護膜Ｐが設けられたセンサ素子を組み立て対象とする場合にのみ作用効果を奏するものではない。すなわち、本実施の形態における組み立て手順は、保護膜が設けられていないセンサ素子が組み立て対象とされる場合であっても、保護膜に関係しない作用効果については、同様に得ることができる。

【0152】

＜第２の実施の形態の変形例＞
上述した第２の実施の形態においては、本封止治具１１８２をワッシャー７に当接させた状態で搬送パレット１２１０を上昇させることにより本封止を行っていたが、これに代わり、搬送パレット１２１０は静止状態としたままで、ワッシャー７に当接している本封止治具１１８２を鉛直下方に下降させることによって本封止を行う態様であってもよい。

【符号の説明】

【0153】

１ ガスセンサ
２ 第１カバー
３ 固定ボルト
４ 第２カバー
５ ハウジング
６ 内筒
７ ワッシャー
８（８ａ、８ｂ、８ｃ） セラミックサポータ
９（９ａ、９ｂ） 圧粉体
１０ センサ素子
１０ａ （センサ素子の）第１先端部
１０ｂ （センサ素子の）第２先端部
３０ 筒状体
４０ 組立体
４０β 中間体
１００、１１００ 組立装置
１１０ 支持台
１１１ 封止補助治具
１１２、１１３ 衝撃緩衝部
１２１ 素子ダミー
１４１ ハウジング固定治具
１４１ａ （ハウジング固定治具の）支持部
１４１ｂ （ハウジング固定治具の）可動部
１６１ 素子案内治具
１７１ 反転治具
１８１ 封止治具
１９１ カシメ治具
２００、１２００ 組立体搬送機構
１１７１ 第１反転治具
１１７２ 第２反転治具
１１８１ 仮封止治具
１１８２ 本封止治具
１１９１ 素子位置決め治具
１１９２ 封止補助治具
１２１０ 搬送パレット
Ｐ 保護膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】