(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスと接触する接ガス部を有する検出素子と，上記接ガス部を露出させた状態で上記検出素子を保持するハウジングと，該ハウジングから設けられ上記検出素子の上記接ガス部を覆う保護カバーと，上記検出素子と電気的に導通された取り出し端子と，該取り出し端子と電気的導通を図るリード線と，上記取り出し端子と上記リード線を内部に収容する第１金属カバーとを有するガスセンサを製造する方法であって，
上記第１金属カバーを製造するに当たり，該第１金属カバーが上記ハウジング側に位置する大径部と上記リード線側に位置する小径部とを有する形状となるように，板状又は管状の素材に対して塑性加工を施して上記大径部を有する形状に加工した後熱処理を行い，その後さらに塑性加工を加えて上記小径部を形成することによって，上記大径部よりも上記小径部の硬度が高くなるよう成形した後，該第１金属カバーの表面にショットブラスト処理を施すことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項２】
請求項１において，上記第１金属カバーの上記小径部には，その外方から第２金属カバーを位置させてかしめにより接合することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項３】
請求項２において，上記第２金属カバーを製造するに当たり，該第２金属カバーの成形後にその表面にショットブラスト処理を施すことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記第１金属カバーの上記大径部には，上記ショットブラスト処理を施した後に，上記ハウジングに一端を固定される第３金属カバーの他端を内方に位置させてかしめにより接合することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項５】
請求項４において，上記第３金属カバーを製造するに当たり，該第３金属カバーの成形後にその表面にショットブラスト処理を施すことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記第１金属カバーの上記大径部には，上記ショットブラスト処理を施した後に，上記ハウジングを直接内方に位置させて溶接により接合することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において，上記第１金属カバーは，上記ショットブラスト処理を施した後に，表面を酸化させる表面酸化処理を施すことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において，上記ショットブラスト処理は，上記第１金属カバーの外側面と内側面の少なくとも一方の面において略均一に圧縮応力が付与されるように行うことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において，上記ショットブラスト処理は，上記第１金属カバーの外側面と内側面の両面に対して行うことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項において，上記ショットブラスト処理は，該ショットブラスト処理を施した上記第１金属カバーの表面積をＡ，上記ショットブラスト処理によって上記第１金属カバーの表面に生じた圧痕の総面積をＢとした場合，Ｂ／Ａが０．８以上であることを特徴とするガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，例えば自動車用内燃機関等の排気ガスにおける酸素濃度，空燃比状態等を測定することができるガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば，内燃機関においては，排気ガス中の酸素濃度，空燃比状態等を検出し，その検出値に基づいて燃焼制御を行うことが，省エネルギー化，排ガス浄化等に非常に有効であることが知られている。上記排気ガス（被測定ガス）中の酸素濃度等を検出するセンサとしては，ジルコニア等の固体電界質よりなる検出素子を用いたものが知られている。
【０００３】
ガスセンサ１は，後述する図１に示すごとく，被測定ガスと接触する接ガス部１１を有する検出素子１０と，接ガス部１１を露出させた状態で検出素子１０を保持するハウジング４と，ハウジング４から設けられ検出素子１０の接ガス部１１を覆う保護カバー２１，２２とを有している。
【０００４】
また，検出素子１０の内部に大気と接する基準ガス室１２を設け，その外表面側の上記接ガス部１１の周囲には被測定ガス室１３を設けてある。また，検出素子１０には，その基準ガス室１２側に基準電極を，被測定ガス室１３側に測定電極をそれぞれ設けてある（図示略）。
また，検出素子１０の内部には，加熱用のヒータ１５を挿入配置させてある。
【０００５】
また，検出素子１０は，接続端子８２，９２及び金属端子８３，９３を介して，外部との電気的導通を図るリード線８１，９１に接続されている。上記金属端子８３，９３は，検出素子１０における基準電極及び測定電極に導通した各ターミナル部に対し接触固定されている。なお，リード線１７１は，ヒータ１５の通電用のものである。
【０００６】
また，上記リード線８１，９１の基端部，即ち上記接続端子８２，９２との接続部は，電気絶縁性の絶縁部材５内に保持されている。そして，絶縁部材５は，ハウジング４の上方に設けた第３金属カバー３３及び第１金属カバー３１により，その内部に保持されている。また，第３金属カバー３３の上方には，さらに筒状の撥水フィルタ３８を介して第２金属カバー３２を設けてあり，その開口部から上記リード線１７１，８１，９１を外部に突出させてあると共に，開口部端内部に弾性絶縁部材４５が配設されている。
【０００７】
上記ハウジング４と第３金属カバー３３とは，同図に示すごとく，第３金属カバー３３の下端をハウジング４の上端内部に位置させ，これらの間に金属リング４６を介在させた状態でハウジング４の上端を内方にかしめることにより接合してある。
また，第３金属カバー３３と第１金属カバー３１とは，第３金属カバー３３の上端側を第１金属カバー３１の大径部３１１の内部に位置させ，外方から内方へ向けて両者をかしめることにより接合してある。
さらに，第１金属カバー３１と第３金属カバー３３とは，第１金属カバー３１の小径部３１２を第２金属カバー３２の内部に位置させ，外方から内方へ向けて両者をかしめることにより接合してある。
【０００８】
そして，上記ガスセンサ１は，上記基準ガス室１２に導入した大気と，被測定ガス室１３に導入した被測定ガスとの間における，検出対象成分の濃度差によって検出素子１０に生じる起電力をリード線８１，９１を介して測定することにより，ガス濃度の検出を行うことができる。
【０００９】
【解決しようとする課題】
ところで，上記ガスセンサ１の使用環境においては，自動車の内燃機関に用いられる凍結防止剤やその他の塩類が存在し，第１金属カバー３１等の金属材料に対して腐食雰囲気を形成する。そのため，上記第１金属カバー３１に引張応力を呈する内部応力が残存している場合には，応力腐食割れを生じるおそれがある。
【００１０】
そのため，従来より，この応力腐食割れを防止するために，上記第１金属カバー３１の作製においては，残留応力が極力小さくなるような製造方法を採用していた。具体的には，板状あるいは管状の金属素材をプレス加工等により成形するに当たり，プレス加工等の工程数を増やして１回当たりの加工度を小さくすることにより残留応力の発生を小さくしていた。しかしながら，この方法では，加工工程の増加によりコスト高となるだけでなく，必ずしも十分な残留応力低減効果が得られない。
【００１１】
また，第１金属カバーを作製するに当たり，成形工程が終了した後に残留応力を除去するための熱処理を行う方法もある。しかしながら，この方法では，成形工程によって加工硬化した材料の機械的性質が低下するおそれがある。そのため，材料強度に依存するかしめ等により接合する場合には，その接合強度が低下してしまうおそれがある。
【００１２】
また，二重管構造でかしめ接合を行う場合には，内側に位置する部材を外側に位置する部材よりも高硬度にすることが望ましい。そのため，上記の第１金属カバー３１のように一端側がかしめの内側になり，他端側がかしめの外側になる場合には，これらの硬度を積極的に異なる状態にすることが望ましい。しかしながら，上記熱処理を最終工程で行うと，この硬度の差異を十分に維持することができない場合がある。
そこで，従来の成形工程の増加あるいは最終工程での熱処理工程の追加という対策の欠点を克服し，かつ引張残留応力の低減を図ることができる製造方法の開発が望まれた。
【００１３】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，第１金属カバーの耐応力腐食割れ性を容易に向上させることができ，ガスセンサ全体の耐久性を向上させることができる，ガスセンサの製造方法を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，被測定ガスと接触する接ガス部を有する検出素子と，上記接ガス部を露出させた状態で上記検出素子を保持するハウジングと，該ハウジングから設けられ上記検出素子の上記接ガス部を覆う保護カバーと，上記検出素子と電気的に導通された取り出し端子と，該取り出し端子と電気的導通を図るリード線と，上記取り出し端子と上記リード線を内部に収容する第１金属カバーとを有するガスセンサを製造する方法であって，
上記第１金属カバーを製造するに当たり，該第１金属カバーが上記ハウジング側に位置する大径部と上記リード線側に位置する小径部とを有する形状となるように，板状又は管状の素材に対して塑性加工を施して上記大径部を有する形状に加工した後熱処理を行い，その後さらに塑性加工を加えて上記小径部を形成することによって，上記大径部よりも上記小径部の硬度が高くなるよう成形した後，該第１金属カバーの表面にショットブラスト処理を施すことを特徴とするガスセンサの製造方法にある。
【００１５】
本発明において最も注目すべき点は，上記第１金属カバーを製造するに当たり，成形後の第１金属カバーの表面にショットブラスト処理を施すことである。
ショットブラスト処理は，上記金属材料の表面に，高硬度の小球（ショット）を急速かつ連続的に打ち当てて表面層を加工硬化させる表面加工法をいう。上記小球としては，鋳鋼，鋼線カット材，ガラスビーズ等種々のものを用いることができる。また，小球の投射方法としては，圧縮空気によりショットを噴きつける空気噴射式，回転する翼車の羽根の遠心力によりショットを噴きつける遠心噴射式，その他の種々の方法を用いることができる。
【００１６】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては，上記第１金属カバーを製造するに当たり，成形を行った後に上記ショットブラスト処理を行う。そのため，成形加工により得られた第１金属カバーの機械的特性を基本的に維持しつつ，表面の引張残留応力を低減させることができる。
【００１７】
即ち，上記ショットブラスト処理を第１金属カバーに施すことにより，第１金属カバーの表層には，小球の衝突力により圧縮残留応力が残る。これにより，成形加工時に発生した引張残留応力は，上記ショットブラスト処理による圧縮残留応力により打ち消され，消滅あるいは大幅に緩和される。また，上記ショットブラスト処理による効果は，表面層だけに付与することができ，その内部へは殆ど影響を与えない。そのため，第１金属カバーの材料本体の引張強さなどの機械的性質は，成形加工によって得られた状態をほぼそのまま維持される。
【００１８】
このように，上記ショットブラスト処理によって，第１金属カバーの表面における引張残留応力を低減させ，耐応力腐食割れ性を向上させることができるので，成形工程においては，その機械的性質に最適な工程を合理的に採用することができる。即ち，従来のようにプレス工程等における各工程の加工度を軽くするために，無理に工程数を増加させる必要はなく，加工可能な最低の工程数で加工を行うことができる。それ故，第１金属カバーの工程の合理化，ひいてはガスセンサのコスト低減を図ることができる。
また，上記のごとく，ショットブラスト処理においては，成形加工によって得られた機械的性質をほぼそのまま維持することができるので，従来の熱処理による対策のように機械的性質の低下を引き起こす心配はない。
【００１９】
このように，本発明の製造方法によれば，上記ショットブラスト処理の採用によって，第１金属カバーの表面の引張残留応力を従来よりも大幅に低減できる。そのため，第１金属カバーの耐応力腐食割れ性を容易に向上させることができ，ひいては，ガスセンサ全体の耐久性を向上させることができる。
【００２０】
次に，上記第１金属カバーは上記ハウジング側に位置する大径部と上記リード線側に位置する小径部とを有するように成形した後上記ショットブラスト処理を行う。即ち，上記第１金属カバーとしては，種々の形状を有するよう成形することができるが，特に，ハウジングに近い側をリード線に近い側よりも大径とすることにより，全体構造をコンパクトな構造に設計しやすい。そしてこのような径の異なる部分を併せ持つ第１金属カバーにおいても，上記ショットブラスト処理を施すことによって，確実に引張残留応力を低減し耐応力腐食割れ性を向上させることができる。
【００２１】
また，上記第１金属カバーは，その成形時において上記大径部よりも上記小径部の硬度が高くなるよう成形する。この場合には，特に，上記小径部とこれに接合する他部品とを，小径部が内方に位置する二重管状態でかしめ接合する場合においてその接合強度を強固にすることができる。
【００２２】
また，上記第１金属カバーは，板状又は管状の素材に対して塑性加工を施して上記大径部を有する形状に加工した後熱処理を行い，その後さらに塑性加工を加えて上記小径部を形成する。この場合には，容易に上記大径部と小径部の硬度に差を設けることができる。
【００２３】
また，請求項２の発明のように，上記第１金属カバーの上記小径部には，その外方から第２金属カバーを位置させてかしめにより接合することができる。この場合には，上記のごとく，成形時に得られた本来の機械的性質を上記ショットブラスト処理後にも維持でき，かしめ接合に最適な機械的性質を上記成形時に容易に調整することができるので，ショットブラスト処理後においても，かしめ接合の接合状態を最適な状態に維持することができる。
【００２４】
また，請求項３の発明のように，上記第２金属カバーを製造するに当たり，該第２金属カバーの成形後にその表面にショットブラスト処理を施すことが好ましい。この場合には，第２金属カバーの成形過程において引張残留応力が生じていた場合においても，上記第１金属カバーの場合と同様に，これを上記ショットブラスト処理により大幅に低減させることができる。それ故，第２金属カバーの耐応力腐食割れ性も向上し，さらにガスセンサ全体の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
また，請求項４の発明のように，上記第１金属カバーの上記大径部には，上記ショットブラスト処理を施した後に，上記ハウジングに一端を固定される第３金属カバーの他端を内方に位置させてかしめにより接合することができる。この場合には，上記のごとく，成形時に得られた本来の機械的性質を上記ショットブラスト処理後にも維持でき，かしめ接合に最適な機械的性質を上記成形時に容易に調整することができるので，ショットブラスト処理後においても，かしめ接合の接合状態を最適な状態に維持することができる。
【００２６】
また，請求項５の発明のように，上記第３金属カバーを製造するに当たり，該第３金属カバーの成形後にその表面にショットブラスト処理を施すことが好ましい。この場合には，第３金属カバーの成形過程において引張残留応力が生じていた場合においても，上記第１金属カバーの場合と同様に，これを上記ショットブラスト処理により大幅に低減させることができる。それ故，第３金属カバーの耐応力腐食割れ性も向上し，さらにガスセンサ全体の耐久性を向上させることができる。
【００２７】
また，請求項６の発明のように，上記第１金属カバーの上記大径部には，上記ショットブラスト処理を施した後に，上記ハウジングを直接内方に位置させて溶接により接合することもできる。この場合には，第１金属カバーとハウジングとの間に第３金属カバーを介在させる場合よりも部品点数を少なくすることができると共に，上記溶接によって接合部分の気密性，接合強度を従来よりも向上させることができる。
【００２８】
また，請求項７の発明のように，上記第１金属カバーは，上記ショットブラスト処理を施した後に，表面を酸化させる表面酸化処理を施すことが好ましい。この場合には，ガスセンサ使用中における第１金属カバーの酸化進行を防止することができ，第１金属カバーの酸化に起因する酸素濃度の変化を抑制することができる。そして，これによりガスセンサの測定精度の向上を図ることができる。
【００２９】
また，請求項８の発明のように，上記ショットブラスト処理は，上記第１金属カバーの外側面と内側面の少なくとも一方の面において略均一に圧縮応力が付与されるように行うことが好ましい。即ち，上記ショットブラスト処理は，第１金属カバーの外側面と内側面のいずれの面に施してもその表面の残留応力を緩和する作用効果が得られる。その際，特に，外側面と内側面の少なくとも一方の面において，その面のほぼ全体において略均一に圧縮応力が付与されるようにすることが好ましい。これにより，均一な残留応力除去を図ることができる。
【００３０】
また，請求項９の発明のように，上記ショットブラスト処理は，上記第１金属カバーの外側面と内側面の両面に対して行うことが好ましい。このように両面に対してショットブラスト処理を行うことにより，外側面と内側面の両方の面の残留応力を緩和することができ，さらに第１金属カバーの耐久性を向上させることができる。
【００３１】
また，請求項１０の発明のように，上記ショットブラスト処理は，該ショットブラスト処理を施した上記第１金属カバーの表面積をＡ，上記ショットブラスト処理によって上記第１金属カバーの表面に生じた圧痕の総面積をＢとした場合，Ｂ／Ａが０．８以上であることが好ましい。このＢ／Ａは，いわばショットブラスト処理が実質的に施された面積の割合（ショットブラストのカバーレージ）を示すものであり，これが高いほど好ましい。一方，Ｂ／Ａが０．８未満の場合には，応力腐食性割れの発生率を抑制する効果が低下するおそれがある。
【００３２】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるガスセンサの製造方法につき，図１〜図３を用いて説明する。
本例において製造するガスセンサ１は，図１に示すごとく，自動車用内燃機関に用いられる酸素センサであって，被測定ガスと接触する接ガス部１１を有する検出素子１０と，接ガス部１１を露出させた状態で上記検出素子１０を保持するハウジング４と，該ハウジング４から設けられ上記検出素子１０の接ガス部１１を覆う保護カバー２１，２２と，上記検出素子１０と電気的に導通された複数の取り出し端子７１，７２と，該取り出し端子７１，７２の各々と電気的導通を図る複数のリード線８１，９１と，上記取り出し端子７１，７２間の絶縁を図る電気絶縁性の絶縁部材５と，該絶縁部材５を内部に収容する第１金属カバー３１とを有する。
【００３３】
第１金属カバー３１は，同図に示すごとく，ハウジング４側に位置する大径部３１１と，上記リード線８１，９１側に位置する小径部３１２とを有する。
そして，第１金属カバー３１の小径部３１２には，筒状の撥水フィルタ５７を介して第２金属カバー３２がかしめ固定されている。
【００３４】
第２金属カバー３２と第１金属カバー３の小径部３１２には，それぞれ第１通気口５８と第２通気口５９をそれぞれ設けてある。これらの通気口５８，５９は，撥水フィルタ５７を介して検出素子１０の基準ガス室１２に連通しており，該基準ガス室１２に大気を導入する役割を果たすよう構成されている。
また，第１金属カバー３１の小径部３１２内部には，その開口部から上記リード線１７１，８１，９１を外部に突出させてあると共に，開口部端内部に弾性絶縁部材４５が配設されている。
【００３５】
また，第１金属カバー３１の大径部３１１には，上記ハウジング４に一端を固定される第３金属カバー３３の他端を内方に位置させ，これをかしめ固定してある。
また，第３金属カバー３３とハウジング４とは，ハウジング４内に上記第３金属カバー３３の一端を位置させ，金属リング４６を介在させた状態でハウジング４の上端を内方にかしめることにより接合してある。
【００３６】
また，同図に示すごとく，ハウジング４は，その内部に，シール材４３，パッド４２，絶縁部材４１，パッキン１８等を適所に介在させて上記検出素子１０を収納している。また，検出素子１０の先端はハウジング４の下方から露出させ，これを上記保護カバー２１，２２により覆っている。
【００３７】
また，本例の検出素子１０は，コップ形状を呈しており，その内部に検出素子１０を加熱するためのヒータ１５を挿入配置してある。そして，上記検出素子の内部を基準ガス室１２に，検出素子１０の外方を被測定ガス室１３としてある。
また，検出素子１０の外面には白金よりなる外側電極１３０を，内面には白金よりなる内側電極１２０を設けてある。
【００３８】
このような構成のガスセンサ１を製造する際には，上記第１金属カバー３１，第２金属カバー３２，第３金属カバー３３，その他の各部品を作製し，これらを組み付ける。そして，特に本例では，上記第１金属カバー３１を作製するに当たり，第１金属カバー３１の成形後においてその表面にショットブラスト処理を施した。
以下，この第１金属カバー３１の製造方法につき，詳説する。
【００３９】
本例における第１金属カバー３１は，図２，図３に示すごとく，ＳＵＳ３０４Ｌよりなる板状素材３１ａを用い，これをプレス加工することにより作製した。
まず，図２に示すごとく，ブランク材Ｐ１を打ち抜き，Ｐ２〜Ｐ３まで絞り加工により，徐々に小径化及び長尺化を図る。次いで，Ｐ４の絞り加工により大径部形成位置３１１ａと小径部形成位置３１２ａの径に差をつける。
【００４０】
次いで，さらに絞り加工を行った後，大径部３１１を所望の寸法に仕上げて第１のプレス作業を終了する。
次いで，小径部形成位置３１２ａの端部を除去する底明けを行った後，小径部形成位置３１２ａに横穴３１６を形成する横穴明け工程を行い，その後フランジ部３１４ａを除去するトリム工程（Ｐ５）を行う。
【００４１】
次いで，例えば５０℃〜６０℃のアルカリ洗浄液に浸漬する洗浄工程と，例えば真空炉で１０５０℃にて数１０分間保持後Ｎ2ガスで冷却する焼鈍工程を行った後，第２のプレス作業を行う。
【００４２】
第２のプレス作業においては，図３に示すごとく，まず，Ｐ６の工程において小径部形成位置３１２ａの先端を一端絞る。次いでＰ７の工程において，先の工程で絞った部分を拡管して小径部３１２を形成する。これにより，第１金属カバー３１の成形は完了する。この時点で，第１金属カバー３１は，大径部３１１よりも小径部３１２の硬度が高くなっている。これは，上記焼鈍工程によって全体を軟化させた後，上記第２プレス作業によって小径部３１２のみさらに塑性加工を施したためである。
【００４３】
次に，本例においては，上記成形後の第１金属カバー３１に対して，ショットブラスト処理を施した。
ショットブラスト処理は，投射する小球（ショット）として，粒径９０〜６３μｍのガラスビーズを用い，これを４．５ｋｇ／ｃｍ2の圧縮空気により投射させて行った。また，ショットブラスト処理時間は１０分とした。
【００４４】
このショットブラスト処理を施すことによって，第１金属カバー３１の作製が完了した。なお，ショットブラスト処理後の第１金属カバー３１の表面の硬度は，その処理前よりも全体的にわずかに上昇したが，全体の傾向，即ち，大径部３１１よりも小径部３１２の硬度が高い傾向は，ショットブラスト処理前と同様に維持されていた。また厚み方向中心部の硬度は，ショットブラスト処理前とほとんど同じであった。
【００４５】
なお，本例では，第１金属カバー３１に対して，上記ショットブラスト処理を施した後に，表面を酸化させる表面酸化処理を施した。具体的には，空気中にて５００℃で２０分間保持するという条件によって第１金属カバー３１の表面を酸化させた。この酸化処理により，ガスセンサ使用中における第１金属カバー３１の酸化進行を防止することができ，ガスセンサの測定精度の向上を図ることができる。
【００４６】
次に，組み付け工程において，上記第１金属カバー３１は，その小径部３１２に，別途作製した第２金属カバー３２を外方からかぶせ，かしめにより接合した。
また，第１金属カバー３１の大径部３１１には，別途作製した第３金属カバー３３を内方に位置させ，かしめにより接合した。
【００４７】
次に，本例の作用効果につき説明する。
本例においては，上記のごとく，第１金属カバー３１を製造するに当たり，成形を行った後にショットブラスト処理を行う。そのため，成形加工により得られた第１金属カバー３１の機械的特性を基本的に維持しつつ，表面の引張残留応力を低減させることができる。それ故，上記第２金属カバー３２，第３金属カバー３３とかしめ接合した後においても引張残留応力の発生を極力小さくすることができ，耐応力腐食割れ性を従来よりも大幅に向上させることができる。
【００４８】
また，上記のごとく，引張残留応力の低減を成形後のショットブラスト処理によって行うことができるので，その成形工程を合理的な工程とすることができる。即ち，従来のように各工程の加工度を軽くするために，無理に工程数を増加させる必要はなく，加工可能な最低の工程数で加工を行うことができる。本例と同形状の第１金属カバー３１を従来の製造方法で作製する場合には，上記第１のプレス作業において少なくとも１工程，上記第２のプレス工程において少なくとも２工程を増加させる必要があった。本例においては，少なくとも３工程ものプレス工程を省略することができ，工程合理化及びコストダウンを図ることができる。
【００４９】
また，上記のごとく，ショットブラスト処理においては，成形加工によって得られた機械的性質をほぼそのまま維持することができるので，従来の熱処理による対策のように引張残留応力の低下を引き起こす心配はない。
そして，特に本例の第１金属カバー３１では，上記小径部３１２の外方に第２金属カバー３２をかしめ固定し，大径部３１１の内方に第２金属カバー３３をかしめ固定する。このような二重管状態でかしめ固定を行う場合には，内側を高硬度，外側を低硬度とすることにより，かしめ固定状態を安定化させることができる。そして，本例では，上記のごとく大径部３１１と小径部３１２の硬度に差異を設けることにより，かしめ工程状態の安定化を容易に実現することができる。
【００５０】
このように，本例の製造方法によれば，上記ショットブラスト処理の採用によって，第１金属カバー３１の表面の引張残留応力を従来よりも大幅に低減できる。そのため，第１金属カバー３１の耐応力腐食割れ性を容易に向上させることができ，ひいては，ガスセンサ１全体の耐久性を向上させることができる。
【００５１】
実施形態例２
本例では，実施形態例１における第１金属カバー３１の製造方法による耐応力腐食割れ性への影響を評価する試験を行った。
この試験のために，本発明品として５種類のガスセンサ（本発明品Ｅ１１〜Ｅ１４及びＥ２）と，従来品として４種類のガスセンサ（従来品Ｃ１１〜Ｃ１４）を準備した。
【００５２】
（本発明品Ｅ１１）
本発明品Ｅ１１は，実施形態例１と同様の製造方法により作製した第1金属カバーにエージング処理（表面酸化処理）を施していない第1金属カバーを用いたガスセンサである。
（本発明品Ｅ１２〜１４）
本発明品Ｅ１２〜１４は，実施形態例１と同様の製造方法により作製した第１金属カバーに，それぞれ温度４００℃（Ｅ１２），５００℃（Ｅ１３），６００℃（Ｅ１４）のエージング処理を２０分間施した第１金属カバーを用いたガスセンサである。なお，Ｅ１３は実施形態例１のガスセンサ１である。
【００５３】
（従来品Ｃ１１）
従来品Ｃ１１は，実施形態例１の第１金属カバーの製造方法におけるプレス工程を３工程増やした従来の方法により作製し，かつショットブラスト処理を施していない第１金属カバーを用いたガスセンサである。
【００５４】
（従来品Ｃ１２〜Ｃ１４）
従来品Ｃ１２〜１４は，従来品Ｃ１と同様の製造方法により作製した第１金属カバーに，さらに，それぞれ温度４００℃（Ｅ１２），５００℃（Ｅ１３），６００℃（Ｅ１４）のエージング処理を２０分間施した第１金属カバーを用いたガスセンサである。
【００５５】
（本発明品Ｅ２）
本発明品Ｅ２は，実施形態例１の第１金属カバーの製造方法における洗浄後の焼鈍処理工程を省略して作製した第１金属カバーを用いたガスセンサである。
本発明品Ｅ１１〜Ｅ１４およびＥ２は，いずれも，実施形態例１と同様の条件によりショットブラスト処理を施してある。
【００５６】
これら９種類のガスセンサを用い，応力腐食割れテストを実施した。テストは，まず，酸化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）試薬と蒸留水によって沸点を１４３℃に調整する。この溶液の濃度は約４２％である。この溶液に第1金属カバーを２時間浸漬後，表面のクラックの有無を観察するという手順により行った。
【００５７】
テスト結果を図４に示す。同図は，横軸にエージング温度，縦軸に応力腐食割れの発生率（％）をとったものである。
同図より知られるごとく，従来の製造方法の場合には，エージングなしではわれの発生を抑制することは困難であり，エージング温度を５００℃以上に上昇させることによってはじめて応力腐食割れの発生を防止できる。
【００５８】
これに対し，従来よりも少ない絞り（プレス）工程により製造された後ショットブラスト処理を行った本発明品は，すべて，エージングを行わなくても十分な耐応力腐食割れ性を有することがわかる。
さらに，本発明品Ｅ２の結果から，第１金属カバー３１の製造過程における途中の焼鈍処理を省略しても十分な耐応力腐食割れ性を有することができ，さらなる工程合理化が可能であることがわかった。
【００５９】
実施形態例３
本例は，図５，図６に示すごとく，実施形態例１における第１金属カバー３１の形状を変更した例である。
即ち，本例のガスセンサ１（図５）を製造するに当たっては，大径部３１１と小径部３１２との間に中径部３１３を有する３段の第１金属カバー３１を作製し，これを用いてガスセンサ１を組み立てた。
【００６０】
本例における３段の第１金属カバー３１を作製するに当たっては，実施形態例１における，最終の工程Ｐ１５の拡管工程において，拡管量を制限することにより図６に示すごとき３段の形状を得た。その他の製造工程は，実施形態例１と基本的に同じである。
この場合においても，実施形態例１と同様の作用効果が得られる。
【００６１】
実施形態例４
本例は，図７，図８に示すごとく，実施形態例１における第１金属カバー３１の形状を変更すると共に，第３金属カバー３２を無くし，かつ，絶縁部材５の形状を変更した例である。また，第１金属カバー３１の大径部とハウジング４とは，溶接により接合した。また，本例のガスセンサ１の第１金属カバー３１の作製は，実施形態例１と同様とした。
【００６２】
本例の場合には，上記第３金属カバー３２の省略および絶縁部材５の形状変更により更なる製造工程の合理化を図ることができる。
その他は実施形態例１と同様の作用効果が得られる。
【００６３】
実施形態例５
本例では，実施形態例１のショットブラスト処理に適用可能な具体的なショットブラスト処理方法の一例について説明する。
図９，図１０には，本例において用いるショットブラスト処理装置６を示す。
これらの図に示すごとく，ショットブラスト処理装置６は，成形後の第１金属カバー３１を複数個一度に処理できるように構成されている。
【００６４】
まず，ショットブラスト処理装置６は，複数の第１金属カバー３１を保持すると共にこれらをランダムに回転させるためのベルトコンベアー６１を有している。このベルトコンベアー６１は，ベルト６１０が断面Ｌ字状に配置され，被処理材を載置する面が，最初は水平方向に移動し，途中で上方に向きを変えて移動するように構成されている。そのため，ベルトコンベアー６１上に載置された第１金属カバー３１は，図１０上において，右，上，斜め左下，と順次動く方向を変えながら移動し，かつ，動きを変えていわば直角三角形状の軌跡を描きながら，かつ，任意に自転しながら移動する。
【００６５】
また，ベルトコンベアー６１の上方には，ショットブラスト処理用の小球６９を発射するためのノズル６５を２組配置し，その開口部を下方に向けた。このノズル６５は，それぞれ配管６６を介して，４．５ｋｇ／ｃｍ2の圧縮空気と共に小球６９を供給するショット供給源（図示略）に接続されている。また，上記ノズル６５は，ベルトコンベアー６１上において左右に連続的に移動するよう構成されており，ベルトコンベア−６１上において略均一に小球６９が発射されるように構成してある。
また，本例においては，小球６９として，粒径９０〜６３μｍのガラスビーズを用いた。
【００６６】
このショットブラスト処理装置６を用いて，第１金属カバー３１を処理するに当たっては，図９，図１０に示すごとく，複数の第１金属カバー３１をベルトコンベアー６１上に載置し，ベルトコンベアー６１を駆動させる。そして，上記ノズル６５を左右にシフトさせながら，小球６９を第１金属カバー３１に向けて噴射する。
【００６７】
各第１金属カバー３１は，ベルトコンベアー６１の動きに応じて上記のごとく略直角三角形状の軌跡を描いて移動しつつ任意に回転する。これを適度な時間繰り返すことにより，発射された多数の小球６９は，第１金属カバー３１の外側面及び内側面の両方の面に対して略均一に衝突する。
これにより，第１金属カバー３１の外側面と内側面の両方の面の表面は，適度な圧縮応力が付与され，残留応力が緩和される。
【００６８】
ここで，ショットブラスト処理の時間が短すぎれば，圧縮応力の付与が十分ではなく，残留応力が十分に除去されない。また，ショットブラスト処理の時間が長すぎる場合には，第１金属カバー３１が変形する場合があるという問題がある。そこで，ショットブラスト処理の適切な時間は，上記処理を実験的に繰り返すことによって得ることができる。
【００６９】
本例のショットブラスト処理方法は一例であって，その他種々の方法を適用することができる。
【００７０】
実施形態例６
本例では，実施形態例５のショットブラスト処理方法を用いて，処理条件を変化させ，時間を変更してショットブラストのカバーレージを変更し，その応力腐食割れへの影響を調べた。
【００７１】
具体的には，上記ショットブラスト処理方法における処理時間を変化させ，第１金属カバー３１の表面に形成された小球６９による圧痕の総面積Ｂを測定した。これは，第１金属カバー３１の外側面のみにおいて行った。そして，この総面積Ｂの，第１金属カバー３１の外側面の表面積Ａに対する割合Ｂ／Ａを求め，これをショットブラストのカバーレージとした。
【００７２】
そして，本例では，（Ｂ／Ａ）×１００の値が５０％，８０％，１００％の３種類の試料を複数作製し，これらの応力腐食割れ試験を実施した。なお，試験方法は実施形態例２と同様とした。
試験結果を図１１に示す。同図は，横軸に（Ｂ／Ａ）×１００（％）を，縦軸応力腐食性割れの発生率（％）をとった。
【００７３】
同図から知られるごとく，Ｂ／Ａの値が０．８以上，即ち８０％以上の場合には応力腐食割れの発生率が２０％以下となり良好であった。一方Ｂ／Ａが０．５以下の場合には，応力腐食性割れ発生率が１００％を超えることがわかった。
【００７４】
なお，上記各実施形態例においては，酸素センサについて説明したが，ＮＯｘセンサ，ＣＯ2センサ等に適用した場合にも同様の作用効果が得られる。
さらに，上記検出素子としても，上記のコップ型素子に代えて板状素子に代えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，ガスセンサの構造を示す説明図，
【図２】実施形態例１における，第１金属カバーの製造工程の第１プレス作業の流れを示す説明図。
【図３】実施形態例１における，第１金属カバーの製造工程の第２プレス作業の流れを示す説明図。
【図４】実施形態例２における，応力腐食割れ試験の結果を示す説明図。
【図５】実施形態例３における，ガスセンサの構造を示す説明図，
【図６】実施形態例３における，第１金属カバーの組み付け前の形状を示す説明図。
【図７】実施形態例４における，ガスセンサの構造を示す説明図，
【図８】実施形態例４における，第１金属カバーの組み付け前の形状を示す説明図。
【図９】実施形態例５における，ショットブラスト処理装置の正面図。
【図１０】実施形態例５における，ショットブラスト処理装置の側面図。
【図１１】実施形態例６における，Ｂ／Ａの値と応力腐食性割れ発生率の関係を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．ガスセンサ，
１０．．．検出素子，
１１．．．接ガス部，
１５．．．ヒータ，
２１，２２．．．保護カバー，
３１．．．第１金属カバー，
３１１．．．大径部，
３１２．．．小径部，
３２．．．第２金属カバー，
３３．．．第３金属カバー，
４．．．ハウジング，
５．．．絶縁部材，
６．．．ショットブラスト処理装置，
６１．．．ベルトコンベアー，
６５．．．ノズル，
６９．．．小球，
７１，７２．．．取出し端子，
８１，９１．．．リード線，
【図１】
0004552342.tif 000002
【図２】
0004552342.tif 000003
【図３】
0004552342.tif 000004
【図４】
0004552342.tif 000005
【図５】
0004552342.tif 000006
【図６】
0004552342.tif 000007
【図７】
0004552342.tif 000008
【図８】
0004552342.tif 000009
【図９】
0004552342.tif 000010
【図１０】
0004552342.tif 000011
【図１１】
0004552342.tif 000012