JP5275624B2 - センサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有底筒状に形成されて内面に内部電極を備えるとともに外面に外部電極を備える検出素子と、内部電極または外部電極に接触する電極端子部材と、検出素子を支持するとともに電極端子部材を支持する支持部材と、を備えるセンサの製造方法に関する。

従来、軸線方向に延びると共に先端が閉じた有底筒状に形成され、内面に内部電極を備えるとともに外面に外部電極を備えて、被測定成分を検出する検出素子と、検出素子の内部電極または外部電極に電気的に接続される電極端子部材と、検出素子を支持するとともに電極端子部材を支持する支持部材（主体金具、外筒、セパレータなど）と、を備えるセンサが知られている（特許文献１）。

このうち、電極端子部材としては、内部電極に接続される内部電極端子部材（特許文献１における端子部材３０）と、外部電極に接続される外部電極端子部材（特許文献１における外部電極層用接続部材４０）などがある。

そして、内部電極端子部材（特許文献１における端子部材３０）は、例えば、支持部材によって支持される内部基端部（特許文献１におけるコネクタ部３１）と、検出素子の内部電極に接触する内部電極接触部（特許文献１における挿入部３３）と、後端が内部基端部に接続され、先端が内部電極接触部に接続される内部連結部（セパレータ挿入部３２）と、を備えて構成される（特許文献１の図３など）。

なお、内部電極接触部は、弾性変形により径寸法（軸線方向に垂直な断面における径寸法）が縮小することで検出素子の内部に配置される構成であり、内部基端部は、リード線に接続されるとともに支持部材によって支持される。

また、外部電極端子部材（特許文献１における外部電極層用接続部材４０）は、例えば、支持部材によって支持される外部基端部と、検出素子の外部電極に接触する外部電極接触部と、後端が外部基端部に接続され、先端が外部電極接触部に接続される外部連結部と、を備えて構成される（特許文献１の図２など）。

なお、外部電極接触部は、弾性変形により径寸法（軸線方向に垂直な断面における径寸法）が拡大した状態で検出素子の内部に配置される構成であり、外部基端部は、リード線に接続されるとともに支持部材によって支持される。
特開２００５−２９１９０７号公報（図１，２，３など）

しかし、上記従来のセンサにおいては、電極端子部材（内部電極端子部材、外部電極端子部材）の形状によっては、電極端子部材（内部電極端子部材、外部電極端子部材）を検出素子および支持部材に組み付ける作業が煩雑になるという問題がある。

ここで、従来の電極端子部材の一例として、従来用外部電極端子部材１０８の側面図を図６に示し、従来用内部電極端子部材１０９の側面図を図７に示す。なお、各図においては、電極端子部材に加えて、検出素子２およびセパレータ７の断面図も表している。

図６に示すように、従来用外部電極端子部材１０８は、支持部材に組み付けられた状態で、かつ、検出素子に組み付けられる前の状態（自由状態）において、外部電極接触部１８２と外部基端部１８４とが所定の外部用相対位置寸法Ｄ５を隔てた相対位置関係となるように構成されている。つまり、従来用外部電極端子部材１０８は、自由状態において、外部電極接触部１８２の中心軸Ｓ５が検出素子２の中心軸Ｓ３に重なるように配置し、外部基端部１８４が支持部材（セパレータ７）に支持されるように配置するために、外部用相対位置寸法Ｄ５が定められて構成されている。

そして、この従来用外部電極端子部材１０８は、検出素子２への組み付け時には、外部電極接触部１８２の径寸法Ｌ５が検出素子２の外径寸法Ｌ４に応じた寸法となるように、外部電極接触部１８２が拡径方向に弾性変形することで、検出素子２への組付けが可能となる。

また、図７に示す従来用内部電極端子部材１０９は、自由状態において、内部電極接触部１９２と内部基端部１９４とが所定の内部用相対位置寸法Ｄ６を隔てた相対位置関係となるように構成されている。つまり、従来用内部電極端子部材１０９は、自由状態において、内部電極接触部１９２の中心軸Ｓ６が検出素子２の中心軸Ｓ３に重なるように配置し、内部基端部１９４が支持部材（セパレータ７）に支持されるように配置するために、所定の内部用相対位置寸法Ｄ６が定められて構成されている。

そして、この従来用内部電極端子部材１０９においては、検出素子２への組み付け時には、内部電極接触部１９２の径寸法Ｌ６が検出素子２の内径寸法Ｌ３に等しくなるように、内部電極接触部１９２が縮径方向に弾性変形することで、検出素子２への組付けが可能となる。

しかし、従来用外部電極端子部材１０８および従来用内部電極端子部材１０９は、検出素子２および支持部材に組み付けられた状態（組み付け状態）においては、検出素子２および支持部材によって電極接触部（連結部の先端）と基端部との相対位置が規制される。つまり、組み付け状態における連結部の先端と基端部との相対位置は、自由状態における相対位置（外部用相対位置寸法Ｄ５または内部用相対位置寸法Ｄ６により定められる相対位置）とは異なるものとなる。

ここで、従来用外部電極端子部材１０８の外部電極接触部１８２、従来用内部電極端子部材１０９の内部電極接触部１９２、検出素子２のそれぞれの断面形状を模式的に表した説明図を図８に示す。なお、図８では、左側領域に組み付け前の各部材を個別に表した状態を表し、中央領域に組み付け前の各部材を重ね合わせた状態を表し、右側領域に組み付け後の状態を表している。

従来用外部電極端子部材１０８を検出素子２に組み付けるにあたり外部電極接触部１８２が弾性変形する際には、外部電極接触部１８２の断面形状（軸線方向に垂直な面における断面形状）のうち外部連結部１８６との接続箇所Ｂ５が基点となって弾性変形することになる。

同様に、従来用内部電極端子部材１０９を検出素子２に組み付けるにあたり内部電極接触部１９２が弾性変形する際には、内部電極接触部１９２の断面形状（軸線方向に垂直な面における断面形状）のうち内部連結部１９６との接続箇所Ｂ６が基点となって弾性変形することになる。

このとき、自由状態の従来用外部電極端子部材１０８は、自身の中心軸Ｓ５が検出素子２の中心軸Ｓ３に重なるように配置されるため、基点となる接続箇所Ｂ５が検出素子２に重なることとなる（図８の中央領域を参照）。この接続箇所Ｂ５は、外部電極接触部１８２の弾性変形が最も起こりにくい（広がりにくい）箇所であり、従来用外部電極端子部材１０８を検出素子２に組み付ける際には、外部電極接触部１８２の先端面と検出素子２の後端部との衝突が生じやすくなる。このため、従来用外部電極端子部材１０８を用いる場合には、接続箇所Ｂ５による衝突に起因して、検出素子２が破損する虞がある。

また、自由状態の従来用内部電極端子部材１０９は、自身の中心軸Ｓ６が検出素子２の中心軸Ｓ３に重なるように配置されるため、基点となる接続箇所Ｂ６が検出素子２に重なることとなる（図８の中央領域を参照）。この接続箇所Ｂ６は、内部電極接触部１９２の弾性変形が最も起こりにくい（縮みにくい）箇所であり、従来用内部電極端子部材１０９を検出素子２に組み付ける際には、内部電極接触部１９２の先端面と検出素子２の後端部との衝突が生じやすくなる。このため、従来用内部電極端子部材１０９を用いる場合には、接続箇所Ｂ６による衝突に起因して、検出素子２が破損する虞がある。

そこで、本発明はこうした問題に鑑みなされたものであり、組み付け作業時における検出素子の破損を抑制しつつ、電極端子部材を検出素子および支持部材に組み付ける作業が容易となるセンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、軸線方向に延びると共に先端が閉じた有底筒状に形成され、内面に内部電極を備えるとともに外面に外部電極を備えて、被測定成分を検出する検出素子と、検出素子の内部電極または外部電極に電気的に接続される電極端子部材と、検出素子を支持するとともに、電極端子部材を支持する支持部材と、を備えるセンサの製造方法であって、支持部材に電極端子部材を組み付ける第１工程と、支持部材に組み付けられた電極端子部材を検出素子に組み付ける第２工程と、を有しており、電極端子部材は、支持部材によって支持される基端部と、検出素子の内部電極または外部電極に接触する電極接触部と、後端が基端部に接続され、先端が電極接触部に接続される連結部と、を備えており、電極接触部は、先端から後端に至る隙間部を有する筒型形状に形成されており、隙間部の開口寸法が変化することで生じる弾性力により検出素子に組み付けられるとともに、内部電極または外部電極に接触する構成であり、電極端子部材として、内部電極に接触する内部電極端子部材を備えており、内部電極端子部材は、電極接触部として内部電極接触部を有しており、内部電極接触部は、少なくとも一部が検出素子の内面に配置されて内部電極に接触しており、さらに、電極端子部材として、外部電極に接触する外部電極端子部材を備えており、外部電極端子部材は、電極接触部として外部電極接触部を有しており、外部電極接触部は、少なくとも一部が検出素子の外面に配置されて外部電極に接触しており、第２工程において、検出素子に組み付けられる前の電極端子部材における連結部の先端と基端部との相対位置は、検出素子に組み付けられた後の電極端子部材における連結部の先端と基端部との相対位置と同一であること、を特徴とするセンサの製造方法である。

つまり、このセンサに備えられる電極端子部材は、第２工程において、自由状態（支持部材に組み付けられた状態で、かつ、検出素子に組み付けられる前の状態）においても、組み付け状態（検出素子に接続されるとともに支持部材に支持された状態）においても、連結部の先端と基端部との相対位置が同一である。

これにより、電極接触部の先端面のうち少なくとも連結部との接続箇所に対応する部分については、検出素子と重なり合うことがない。つまり、上記の電極端子部材を備えることにより、電極端子部材を検出素子と組み付ける際において、弾性変形が最も起こりにくい箇所が検出素子に衝突しないことになる。

つまり、電極端子部材のうち弾性変形が生じやすい箇所が検出素子に衝突するため、電極端子部材が検出素子の径寸法に応じて容易に変形する（広がる又は縮む）こととなり、検出素子が破損することを防止できる。

よって、本発明によれば、組み付け作業時における検出素子の破損を抑制しつつ、電極端子部材を検出素子に組み付ける作業が容易となるセンサの製造方法を実現することができる。
次に、本発明においては、電極端子部材として、内部電極に接触する内部電極端子部材を備えており、内部電極端子部材は、電極接触部として内部電極接触部を有しており、内部電極接触部は、少なくとも一部が検出素子の内面に配置されて内部電極に接触する、という構成である。

つまり、検出素子の内部電極に電気的に接続される内部電極端子部材によって、検出素子が破損するのを抑制できる。
よって、このような内部電極端子部材を備えるセンサの製造方法においては、組み付け作業時における検出素子の破損を抑制しつつ、電極端子部材を検出素子に組み付ける作業が容易となる。

なお、内部電極端子部材は、支持部材によって支持される内部基端部と、検出素子の内部電極に接触する内部電極接触部と、後端が内部基端部に接続され、先端が内部電極接触部に接続される内部連結部と、を備えて構成される。そして、内部電極接触部は、先端から後端に至る隙間部を有する筒型形状に形成されており、隙間部の開口寸法が縮小することで生じる弾性力により検出素子に組み付けられるとともに、内部電極に接触する構成である。また、内部電極端子部材は、自由状態における内部連結部の先端と内部基端部との相対位置が、組み付け状態における内部連結部の先端と内部基端部との相対位置と同一となるように構成されている。

次に、本発明においては、電極端子部材として、外部電極に接触する外部電極端子部材を備えており、外部電極端子部材は、電極接触部として外部電極接触部を有しており、外部電極接触部は、少なくとも一部が検出素子の外面に配置されて外部電極に接触する、という構成である。

つまり、検出素子の外部電極に電気的に接続される外部電極端子部材によって、検出素子が破損するのを抑制できる。
よって、このような外部電極端子部材を備えるセンサの製造方法においては、組み付け作業時における検出素子の破損を抑制しつつ、電極端子部材を検出素子に組み付ける作業が容易となる。

なお、外部電極端子部材は、支持部材によって支持される外部基端部と、検出素子の外部電極に接触する外部電極接触部と、後端が外部基端部に接続され、先端が外部電極接触部に接続される外部連結部と、を備えて構成される。そして、外部電極接触部は、先端から後端に至る隙間部を有する筒型形状に形成されており、隙間部の開口寸法が拡大することで生じる弾性力により検出素子に組み付けられるとともに、外部電極に接触する構成である。また、外部電極端子部材は、自由状態における外部連結部の先端と外部基端部との相対位置が、組み付け状態における外部連結部の先端と外部基端部との相対位置と同一となるように構成されている。

なお、センサは、電極端子部材として、上述の内部電極端子部材および上述の外部電極端子部材をともに備えることで、組み付け作業時における検出素子の破損をより一層抑制できるとともに、各部材の組み付け作業が容易になる。
また、上述の発明においては、請求項２に記載のように、内部電極接触部は、軸線に直交する断面が馬蹄形状に形成された筒型形状を有し、外部電極接触部は、軸線に直交する断面がＣ字形状に形成された筒型形状を有する、という構成を採ることができる。

次に、上述の発明においては、電極端子部材として、内部電極に接触する内部電極端子部材と、外部電極に接触する外部電極端子部材と、を備えており、内部電極端子部材は、連結部として内部連結部を有するとともに、電極接触部として内部電極接触部を有しており、内部電極接触部は、少なくとも一部が検出素子の内面に配置されて内部電極に接触しており、外部電極端子部材は、連結部として外部連結部を有するとともに、電極接触部として外部電極接触部を有しており、外部電極接触部は、少なくとも一部が検出素子の外面に配置されて外部電極に接触しており、外部電極接触部は、内部電極接触部を取り囲むように配置されており、軸線方向に見たときに、内部連結部は、外部連結部と検出素子の中心軸線とを結ぶ仮想線分に重ならない位置に配置される、という構成を採ることができる。

内部電極端子部材および外部電極端子部材を備え、外部電極接触部が内部電極接触部を取り囲むように配置される構成のセンサであれば、外部電極接触部と内部電極接触部とを一連の組み付け作業で組み付ける場合がある。この際、外部電極接触部または内部電極接触部のいずれか一方により検出素子が固定された状態で、更に他方の電極接触部を検出素子に組み付ける必要がある。

このような構成のセンサは、軸線方向に見たときに、内部連結部が仮想線分（外部連結部と検出素子の中心軸線とを結ぶ線分）に重ならない位置に配置される構成においては、接触部の弾性変形が生じると、内部連結部と外部連結部との相対位置が変動する。このため、内部電極端子部材または外部電極端子部材の少なくとも一方は、電極端子部の先端面のうち少なくとも連結部との接続箇所に対応する部分が、検出素子に衝突しやすくなる。そして、その結果、検出素子が破損してしまう虞がある。

これに対して、本発明の外部電極端子部材および内部電極端子部材を備えることで、組み付け作業時（特に、一連の組み付け作業時）における検出素子の破損を抑制しつつ、電極端子部材を検出素子に組み付ける作業が容易となる。

以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
図１は、本発明が適用された実施形態としてのセンサ（酸素センサ１）の全体構成を表す断面図である。

尚、本実施形態においては、図１に示す酸素センサ１の下端側が本発明における「センサの先端側」に相当し、同様に、図１に示す酸素センサ１の上端側が「センサの後端側」に相当する。

酸素センサ１は、図１に示すように、ＺｒＯ₂ を主成分とする固体電解質体により構成された軸線方向に延びて先端が閉じた有底筒状の検出素子２，検出素子２の内部に配置されて検出素子２を加熱する棒状のセラミックヒータ３，酸素センサ１の内部構造物を収容するとともに酸素センサ１を排気管等の取付部に固定するケーシング４などを備えて構成されている。

これらのうちケーシング４は、検出素子２を保持するとともにその検出部２５を排気管等の内部に突出させる主体金具５と、主体金具５の上部に延設されて検出素子２との間で基準ガス空間を形成する外筒６と、を備えて構成されている。

また、主体金具５は、円筒状の本体を有し、検出素子２を下方から支持するホルダ５１，ホルダ５１の上部に充填される滑石粉末からなる充填部材５２，充填部材５２を上方から押圧するスリーブ５３などを内部に収容する。

即ち、主体金具５の下端側の内周には、内向き突出した段部５４が設けられており、この段部５４にパッキン５５を介してホルダ５１が係止されることにより、検出素子２が下方から支持されている。そして、ホルダ５１の上側における主体金具５の内周面と検出素子２の外周面との間に充填部材５２が配設され、さらにこの充填部材５２の上側に筒状のスリーブ５３及びパッキン５６が順次同軸状に内挿された状態で主体金具５の上端部が内方（下方）に加締められることで、充填部材５２が加圧充填される。それにより、検出素子２が主体金具５に対してしっかりと固定されている。また、主体金具５の下端側外周には、検出素子２の突出部分を覆うとともに、複数の孔部を有する金属製の二重のプロテクタ５７，５８が溶接によって取り付けられている。

そして、主体金具５の上部開口部を覆うように外筒６の下端開口端部が当該主体金具５に外挿された後、この下端開口端部に外方から溶接が施され、外筒６が主体金具５に装着されている。

また、外筒６における上端開口部６１の近傍には、セラミックで筒状に形成された絶縁性のセパレータ７が内挿されている。
セパレータ７は、その軸方向中央付近の外周面に外側に突出したフランジ部７１を有している。セパレータ７は、外筒６が外方から加締められることにより、このフランジ部７１の下端面が外筒６の上部に係止される態様で外筒６の内部に保持されている。

また、セパレータ７は、自身の後端面７２から先端面７３に向けて貫通する複数の挿通孔７４と、セラミックヒータ３の後端部３１を収容可能に先端面７３に形成された凹部７５と、を備えている。そして、セパレータ７は、外部電極端子部材８と内部電極端子部材９とをそれぞれ異なる挿通孔７４の内部に収容して、外部電極端子部材８と内部電極端子部材９との絶縁性、外部電極端子部材８と外筒６との絶縁性、および内部電極端子部材９と外筒６との絶縁性を保持している。

そして、外部電極端子部材８は、検出素子２の外周面に配置された外部電極２６とリード線２１とを電気的に接続するように配置されており、内部電極端子部材９は、検出素子２の内周面に配置された内部電極２７とリード線２２とを電気的に接続するように配置されている。

図２に、外部電極端子部材８，セパレータ７および検出素子２の側面図を示し、図３に、内部電極端子部材９，セパレータ７および検出素子２の側面図を示す。なお、図２および図３では、検出素子２，セパレータ７については内部構造を示すために断面図として表している。

また、内部電極端子部材９の正面図を図４に示す。
さらに、検出素子２、外部電極端子部材８の外部素子当接部８２、内部電極端子部材９の内部素子当接部９８のそれぞれの断面形状を模式的に表した説明図を図５に示す。なお、図５では、左側領域に組み付け前の各部材を個別に表した状態を表し、中央領域に組み付け前の各部材を重ね合わせた状態を表し、右側領域に組み付け後の状態を表している。

外部電極端子部材８は、１枚の金属板（例えば、ステンレス鋼板）によって構成され、セパレータ７における挿通孔７４の内部に収容される外部セパレータ収容部８１と、外部電極２６に当接して外部電極端子部材８と検出素子２とを電気的に接続する外部素子当接部８２と、外部セパレータ収容部８１と外部素子当接部８２とを連結する外部連結部８３と、を備える。

これらのうち外部セパレータ収容部８１は、リード線２１の先端を加締めてリード線２１と外部電極端子部材８とを電気的に接続する外部コンタクト部８４と、外部コンタクト部８４から外部連結部８３に至るまで引き出された外部引出し部８５と、挿通孔７４の内周面を付勢するために外部引出し部８５から突出する外部付勢部８６と、を備える。

なお、外部電極端子部材８は、外部引出し部８５および外部付勢部８６が挿通孔７４の内周面に当接することにより、セパレータ７における挿通孔７４の内部に保持される。なお、外部引出し部８５は、自身の幅方向における両端部が挿通孔７４の内周面に当接するよう構成されている。

外部素子当接部８２は、先端から後端に至る隙間部８７（図５の左側領域を参照）を有する筒型形状に形成されており、軸線Ｓ１に直交する断面が略Ｃ字形状に形成されている。そして、外部素子当接部８２は、隙間部８７の開口寸法が変化することで生じる弾性力により検出素子２に組み付けられるとともに、外部電極２６に接触する構成である。

つまり、外部電極端子部材８は、検出素子２への組み付け時には、外部素子当接部８２の径寸法Ｌ１が検出素子２の外径寸法Ｌ４に応じた寸法となるように、外部素子当接部８２が弾性変形することで、検出素子２への組付けが可能となる。このとき、外部素子当接部８２は、自身の断面形状（軸線方向に垂直な面における断面形状）のうち外部連結部８３との接続箇所Ｂ１（図５の左側領域を参照）が基点となって弾性変形する。

内部電極端子部材９は、１枚の金属板（例えば、ステンレス鋼板）によって構成され、セパレータ７における挿通孔７４の内部に収容される内部セパレータ収容部９１と、検出素子２の内部に収容される検出素子収容部９２と、内部セパレータ収容部９１と検出素子収容部９２とを連結する内部連結部９３と、を備える。

これらのうち内部セパレータ収容部９１は、リード線２２の先端を加締めてリード線２２と内部電極端子部材９とを電気的に接続する内部コンタクト部９４と、内部コンタクト部９４から内部連結部９３に至るまで引き出された内部引出し部９５と、挿通孔７４の内周面を付勢するために内部引出し部９５から突出する内部付勢部９６と、を備える。

内部電極端子部材９は、内部引出し部９５および内部付勢部９６が挿通孔７４の内周面に当接することにより、セパレータ７の挿通孔７４の内部に保持される。なお、内部引出し部９５は、自身の幅方向における両端部が挿通孔７４の内周面に当接するよう構成されている。

また、検出素子収容部９２は、内部電極２７に当接して内部電極端子部材９と検出素子２とを電気的に接続する内部素子当接部９８と、セラミックヒータ３を把持するヒータ把持部９９と、を備えて構成される。

そして、内部素子当接部９８は、図４に示すように、先端から後端に至る隙間部９７を有する筒型形状に形成されており、軸線Ｓ２に直交する断面が略馬蹄形状に形成されている。そして、内部素子当接部９８は、隙間部９７の開口寸法が変化することで生じる弾性力により検出素子２に組み付けられるとともに、内部電極２７に接触する構成である。

つまり、内部電極端子部材９は、検出素子２への組み付け時には、内部素子当接部９８の径寸法Ｌ２が検出素子２の内径寸法Ｌ３に応じた寸法となるように、内部素子当接部９８が弾性変形することで、検出素子２への組付けが可能となる。
このとき、内部素子当接部９８は、自身の断面形状（軸線方向に垂直な面における断面形状）のうち内部連結部９３との接続箇所Ｂ２（図５の左側領域を参照）が基点となって弾性変形する。

また、内部連結部９３は、その表面上に、ダボ加工による凸部１００が形成されている。さらに、内部付勢部９６は、内部引出し部９５の中央部を開口したコ字形に切断して、この切断片を斜め下向きに傾斜させて突出させることにより設けられている。

次に、図１に戻り、外筒６の上端開口部６１には、検出素子２の電極に夫々接続されるリード線２１，２２を夫々外部に引き出すとともに、酸素センサ１の内部への水分や油分の侵入を防止するシールユニット１０が設けられている。

このシールユニット１０は、フッ素ゴムからなる円柱状のグロメット１１と、このグロメット１１の中央を軸方向に貫通する貫通孔１４に嵌挿可能な筒状挿入部材１６と、この筒状挿入部材１６の上端部（大気側端部）を覆うとともに、これらグロメット１１の貫通孔１４の内周面と筒状挿入部材１６の外周面との間に挟持されて固定されるシート状の通気フィルタ１７と、を備えて構成されている。

そして、グロメット１１には、上記の貫通孔１４と、リード線２１，２２を挿通するための挿通孔１５と、が形成されている。
また、通気フィルタ１７は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の未焼成成形体を、ＰＴＦＥの融点よりも高い加熱温度で一軸方向に延伸することにより得られる多孔質繊維構造体（例えば、商品名：ゴアテックス（ジャパンゴアテックス（株）））により、水滴等の水を主体とする液体の透過は阻止し、かつ気体（空気、水蒸気等）の透過は許容する通気フィルタとして構成されている。

そして、これらグロメット１１，通気フィルタ１７および筒状挿入部材１６の組付けの際には、通気フィルタ１７が筒状挿入部材１６の大気側端部とその外周面とを覆うように筒状挿入部材１６に被せられ、この状態で筒状挿入部材１６とともに貫通孔１４に挿入される。このようにして、通気フィルタ１７は、筒状挿入部材１６の外周面と貫通孔１４の内周面との間に挟まれ、通気経路を塞いだ状態で固定される。

そして、このように形成されたシールユニット１０が、外筒６の上端開口部６１の内側に配置され、グロメット１１が、外筒６を介して径方向に加締められる。こうして、外筒６およびグロメット１１が密着し、そのシール性がより確実なものとされる。そして、この通気フィルタ１７により通気性及び防水性を保持しつつ、大気側から筒状挿入部材１６の内部に形成された通気経路を介して基準ガス空間に空気が導入される。

このような酸素センサ１の製造工程においては、内部電極端子部材９における検出素子収容部９２のヒータ把持部９９でセラミックヒータ３を支持するとともに、内部電極端子部材９の内部セパレータ収容部９１の内部コンタクト部９４でリード線２２の一端を支持する工程を行う。

また、酸素センサ１の製造工程においては、セラミックヒータ３の後端部をセパレータ７の凹部７５に収容した状態で、セパレータ７の先端面７３側から後端面７２側へリード線２２をセパレータ７の挿通孔７４に挿通する工程（以下、端子部材収容工程という）を行う。

これらの工程を行うことで、内部電極端子部材９の内部セパレータ収容部９１を、セパレータ７における挿通孔７４の内部に収容することができる。
また、内部電極端子部材９は、自身の内部引出し部９５および内部付勢部９６がセパレータ７の挿通孔７４の内周面を付勢することにより、挿通孔７４の内部に保持される。

そして、この酸素センサ１においては、外部電極端子部材８および内部電極端子部材９に特徴がある。
つまり、外部電極端子部材８は、自由状態（セパレータ７に組み付けられた状態で、かつ、検出素子２に組み付けられる前の状態）における外部連結部８３の先端と外部セパレータ収容部８１との相対位置が、酸素センサ１の組み付け状態（検出素子２およびセパレータ７に組み付けられた状態）における外部連結部８３の先端と外部セパレータ収容部８１との相対位置と同一となるように構成されている。具体的には、図２に示すように、外部電極端子部材８は、自由状態において、外部連結部８３の先端と外部セパレータ収容部８１とが所定の外部用相対位置寸法Ｄ１を隔てた相対位置関係となるように構成されている。

なお、酸素センサ１の組み付け状態とは、換言すれば、外部電極端子部材８が検出素子２，ケーシング４，セパレータ７などに組み付けられた状態のことを意味している。
また、内部電極端子部材９は、自由状態（セパレータ７に組み付けられた状態で、かつ、検出素子２に組み付けられる前の状態）における内部連結部９３の先端と内部セパレータ収容部９１との相対位置が、酸素センサ１の組み付け状態（検出素子２およびセパレータ７に組み付けられた状態）における内部連結部９３の先端と内部セパレータ収容部９１との相対位置と同一となるように構成されている。具体的には、図３に示すように、内部電極端子部材９は、自由状態において、内部連結部９３の先端と内部セパレータ収容部９１とが所定の内部用相対位置寸法Ｄ２を隔てた相対位置関係となるように構成されている。

なお、酸素センサ１の組み付け状態とは、換言すれば、内部電極端子部材９が検出素子２，ケーシング４，セパレータ７などに組み付けられた状態のことを意味している。
ここで、図５に示すように、外部電極端子部材８は、自由状態において、外部セパレータ収容部８１（外部コンタクト部８４）がセパレータ７の挿通孔７４に配置された状態においては、外部素子当接部８２の内面のうち外部連結部８３との接続箇所に相当する部分が、検出素子２の外周面に対応する位置に配置される（図５の中央領域を参照）。

このことから、自由状態の外部電極端子部材８は、検出素子２への組み付け時には、外部素子当接部８２の先端面のうち外部連結部８３との接続箇所に対応する部分が検出素子２と重なり合わないように配置できる。つまり、本実施形態の外部電極端子部材８を備えることにより、外部電極端子部材８を検出素子２と組み付ける際において、外部電極端子部材８のうち弾性変形が最も起こりにくい箇所（外部素子当接部８２の先端面のうち外部連結部８３との接続箇所に対応する部分）が、検出素子２に衝突するのを回避できる。

また、内部電極端子部材９は、自由状態において、内部セパレータ収容部９１（内部コンタクト部９４）がセパレータ７の挿通孔７４に配置された状態においては、内部素子当接部９８の外面のうち内部連結部９３との接続箇所に相当する部分が、検出素子２の内周面に対応する位置に配置される（図５の中央領域を参照）。

このことから、自由状態の内部電極端子部材９は、検出素子２への組み付け時には、検出素子収容部９２（内部素子当接部９８）の先端面のうち内部連結部９３との接続箇所に対応する部分が検出素子２と重なり合わないように配置できる。つまり、本実施形態の内部電極端子部材９を備えることにより、内部電極端子部材９を検出素子２と組み付ける際において、内部電極端子部材９のうち弾性変形が最も起こりにくい箇所（内部素子当接部９８の先端面のうち内部連結部９３との接続箇所に対応する部分）が、検出素子２に衝突するのを回避できる。

以上説明したように、本実施形態の酸素センサ１の製造方法においては、検出素子２、セパレータ７、外筒６の相対位置がセンサ組み付け状態と同一となるように各部材の相対位置を維持しつつ、組み付け作業を行うことで、検出素子２の破損を抑制できる。

そして、本実施形態の酸素センサ１の製造方法においては、組み付け作業時における検出素子２の破損を抑制するにあたり、各部材（検出素子，電極端子部材、支持部材など）の相対位置をセンサ組み付け状態とは異なる特別な位置関係に維持する必要がない。つまり、センサ完成状態における相対位置を維持すればよいことから、組み付け作業の煩雑さを軽減できる。

よって、本実施形態の酸素センサ１の製造方法によれば、組み付け作業時における検出素子２の破損を抑制しつつ、電極端子部材（外部電極端子部材８、内部電極端子部材９）を検出素子２に組み付ける作業の煩雑さを軽減することができる。

また、本実施形態の酸素センサ１においては、内部電極端子部材９における内部連結部９３と、外部電極端子部材８における外部連結部８３との位置関係が、検出素子２の中心軸Ｓ３を対称軸として対称となる位置関係である。このような構成により、酸素センサ１は、自身の内部スペースにおいて、内部電極端子部材９の内部連結部９３と外部電極端子部材８の外部連結部８３とが干渉するのを防止できる。

なお、本実施形態においては、酸素センサ１が特許請求の範囲に記載のセンサに相当し、内部電極２７が内部電極に相当し、外部電極２６が外部電極に相当し、検出素子２が検出素子に相当し、外部電極端子部材８および内部電極端子部材９が電極端子部材に相当し、ケーシング４（主体金具５、外筒６）およびセパレータ７が支持部材に相当する。

また、外部電極端子部材８のうち、外部セパレータ収容部８１が基端部に相当し、外部素子当接部８２が電極接触部に相当し、外部連結部８３が連結部に相当する。さらに、内部電極端子部材９のうち、内部セパレータ収容部９１が基端部に相当し、検出素子収容部９２（内部素子当接部９８）が電極接触部に相当し、内部連結部９３が連結部に相当する。また、外部素子当接部８２が外部電極接触部に相当し、内部素子当接部９８が内部電極接触部に相当する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば、本発明の適用対象は、酸素センサに限られることはなく、電極端子部材を備えるセンサであれば、他のガス（ＣＯ、ＮＯｘなど）を検出するガスセンサや、温度検出を行う温度センサなどであっても良い。

また、センサ組み付け状態における内部電極端子部材の内部連結部と外部電極端子部材の外部連結部との位置関係は、検出素子の中心軸を対称軸として対称となる位置関係に限られることはなく、センサの内部スペースにおいて、内部電極端子部材と外部電極端子部材とが干渉しない位置関係であればよい。

特に、軸線方向に見たときに、内部連結部が外部連結部と検出素子の中心軸線とを結ぶ仮想線分に重ならない位置に配置される構成においては、接触部の弾性変形が生じると、内部連結部と外部連結部との相対位置が変動する。このため、内部電極端子部材または外部電極端子部材の少なくとも一方は、電極端子部の先端面のうち少なくとも連結部との接続箇所に対応する部分が、検出素子に衝突しやすくなり、その結果、検出素子が破損してしまう虞がある。

これに対して、上記の実施形態における外部電極端子部材および内部電極端子部材を備えることで、組み付け作業時（特に、一連の組み付け作業時）における検出素子の破損を抑制しつつ、電極端子部材を検出素子に組み付ける作業が容易となる。

さらに、上記の実施形態では、１枚の金属板により構成される電極端子部材について説明したが、電極端子部材は、１枚の金属板により構成される態様に限られることはなく、複数の金属部材を組み合わせて構成される態様であっても良い。

また、電極端子部材は、ステンレス鋼板で構成されるものに限られることはなく、導電性を有する金属材料であれば他の金属材料で構成しても良い。
また、上記実施形態の外部電極端子部材８は、外部素子当接部８２における「連結部との接続箇所」と「隙間部」との相対位置関係が軸線Ｓ１を対称軸とする対称位置関係となるように構成されているが、素子当接部における「連結部との接続箇所」と「隙間部」との相対位置関係は上記構成に限定されることはなく、他の相対位置関係であっても良い。

実施形態としてのセンサ（酸素センサ）の全体構成を表す断面図である。 外部電極端子部材，セパレータおよび検出素子の側面図である。 内部電極端子部材，セパレータおよび検出素子の側面図である。 内部電極端子部材の正面図である。 検出素子、外部電極端子部材の外部素子当接部、内部電極端子部材の内部素子当接部のそれぞれの断面形状を模式的に表した説明図である。 従来用内部電極端子部材の側面図である。 従来用外部電極端子部材の側面図である。 従来用外部電極端子部材の外部電極接触部、従来用内部電極端子部材の内部電極接触部、検出素子のそれぞれの断面形状を模式的に表した説明図である。

符号の説明

１…酸素センサ、２…検出素子、３…セラミックヒータ、４…ケーシング、５…主体金具、６…外筒、７…セパレータ、８…外部電極端子部材、９…内部電極端子部材、２６…外部電極、２７…内部電極、３１…後端部、８１…外部セパレータ収容部、８２…外部素子当接部、８３…外部連結部、８４…外部コンタクト部、８５…外部引出し部、８６…外部付勢部、８７…隙間部、９１…内部セパレータ収容部、９２…検出素子収容部、９３…内部連結部、９４…内部コンタクト部、９５…内部引出し部、９６…内部付勢部、９７…隙間部、９８…内部素子当接部、９９…ヒータ把持部、１００…凸部。

Claims (2)

1. 軸線方向に延びると共に先端が閉じた有底筒状に形成され、内面に内部電極を備えるとともに外面に外部電極を備えて、被測定成分を検出する検出素子と、
   前記検出素子の前記内部電極または前記外部電極に電気的に接続される電極端子部材と、
   前記検出素子を支持するとともに、前記電極端子部材を支持する支持部材と、
   を備えるセンサの製造方法であって、
   前記支持部材に前記電極端子部材を組み付ける第１工程と、
   前記支持部材に組み付けられた前記電極端子部材を前記検出素子に組み付ける第２工程と、を有しており、
   前記電極端子部材は、前記支持部材によって支持される基端部と、前記検出素子の前記内部電極または前記外部電極に接触する電極接触部と、後端が前記基端部に接続され、先端が前記電極接触部に接続される連結部と、を備えており、
   前記電極接触部は、先端から後端に至る隙間部を有する筒型形状に形成されており、前記隙間部の開口寸法が変化することで生じる弾性力により前記検出素子に組み付けられるとともに、前記内部電極または前記外部電極に接触する構成であり、
   前記電極端子部材として、前記内部電極に接触する内部電極端子部材を備えており、
   前記内部電極端子部材は、前記電極接触部として内部電極接触部を有しており、
   前記内部電極接触部は、少なくとも一部が前記検出素子の内面に配置されて前記内部電極に接触しており、
   さらに、前記電極端子部材として、前記外部電極に接触する外部電極端子部材を備えており、
   前記外部電極端子部材は、前記電極接触部として外部電極接触部を有しており、
   前記外部電極接触部は、少なくとも一部が前記検出素子の外面に配置されて前記外部電極に接触しており、
   前記第２工程において、前記検出素子に組み付けられる前の前記電極端子部材における前記連結部の先端と前記基端部との相対位置は、前記検出素子に組み付けられた後の前記電極端子部材における前記連結部の先端と前記基端部との相対位置と同一であること、
   を特徴とするセンサの製造方法。
2. 前記内部電極接触部は、前記軸線に直交する断面が馬蹄形状に形成された筒型形状を有し、
   前記外部電極接触部は、前記軸線に直交する断面がＣ字形状に形成された筒型形状を有すること、
   を特徴とする請求項１に記載のセンサの製造方法。

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