JP2005283425A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 ハウジングの加工が容易で、且つ、保護管の穴あき等の溶接不具合を防止可能にする。
【解決手段】 サーミスタ素子１０を収納した保護管２０の一端がハウジング８０に固定された温度センサにおいて、保護管２０の外周に支持管３０を接合し、その支持管３０とハウジング８０の溶接筒部８１を溶接にて接合する。これによると、支持管３０は保護管２０のように薄肉にする必要はないため、支持管３０の肉厚を保護管２０の肉厚よりも大きくすることができ、保護管２０の穴あき等が発生するのを防止できる。また、支持管３０の肉厚を大きくすることができれば、ハウジング８０の溶接筒部８１も薄肉にする必要がなくなるため、ハウジング８０の加工が容易になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度を検出する温度センサに関するもので、例えば自動車の排気ガス等の温度を検出する温度センサに好適である。

従来の温度センサは、温度に応じて抵抗が変化する感温素子が細径薄肉の金属性の保護管に挿入され、感温素子の電極線が絶縁ケース内でリード線に接続された後、ハウジングに組付けられ、保護管とハウジングがレーザー溶接により接合された構成となっている（例えば、特許文献１参照）。そして、被測定体の温度を応答性よく感温素子に伝達する為、上記保護管のヒートマスを小さくする必要があり、したがって、保護管は細径かつ薄肉となっている。
特開２００３−３０２２９２号公報

しかしながら、保護管が薄肉であるため、ハウジングにおける保護管と溶接される溶接筒部も薄肉にする必要があり、ハウジングの溶接筒部を薄肉に加工するのが困難であった。

また、薄肉の部材同士をレーザー溶接する場合、レーザー光の当たる位置やレーザーパワー（レーザーの照射エネルギー）が変動した際、うまく溶接ができないという問題があった。具体的には、溶け込み不足であったり、溶け込み過ぎにより保護管に穴あきが発生するといった問題があった。

本発明は上記問題に鑑みされたものであり、ハウジングの加工が容易で、且つ、保護管の穴あき等の溶接不具合を防止可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、温度に応じた電気信号を出力する感温素子（１０）が有底筒状の保護管（２０）に収納され、保護管（２０）の一端がハウジング（８０）に挿入されて固定された温度センサにおいて、保護管（２０）の外周に装着されるととも保護管（２０）に接合された支持管（３０）を備え、支持管（３０）とハウジング（８０）が溶接にて接合されていることを特徴とする。

これによると、支持管は保護管のように薄肉にする必要はないため、支持管の肉厚を保護管の肉厚よりも大きくすることができ、したがって、レーザーパワーが変動しても、保護管の穴あき等が発生するのを防止できる。そして、保護管の穴あき等が発生する恐れが極めて小さいため、レーザーパワーを強めて溶け込み不足が発生しないようにすることができる。

また、支持管の肉厚を大きくすることができれば、ハウジングにおける支持管と溶接される部位も薄肉にする必要がなくなるため、ハウジングの加工が容易になる。

請求項２に記載の発明では、保護管（２０）と支持管（３０）は、ろう付けにて接合されていることを特徴とする。

これによると、ろう材ははんだよりも融点が高いため、保護管と支持管をはんだ付けした場合よりも、温度センサを高温度域で使用することができる。

請求項３に記載の発明では、ろう材（２５）はニッケルであることを特徴とする。これによると、ろう付け部の耐食性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明では、支持管（３０）の肉厚が、保護管（２０）の肉厚よりも大きいことを特徴とする。これによると、請求項１の効果を確実に得ることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係る温度センサの全体構成を示す断面図、図２は図１の保護管２０の半断面図、図３は図１の支持管３０の半断面図、図４は図１の保護管２０と支持管３０のろう付け工程を示す半断面図である。

図１において、温度センサは、排気ガス中での使用に耐えうる高温用のサーミスタ素子１０を備えている。このサーミスタ素子１０は、セラミックやシリコン半導体により構成されて温度に応じて抵抗値が変化するものであり、換言すると、温度に応じた電気信号を出力するものであり、本発明の感温素子に相当する。感温素子としては、白金等を用いた測温抵抗体素子や熱電対を用いることができる。

サーミスタ素子１０は、金属製の保護管２０に収納されている。保護管２０は、図２に示すように、一端側が開口し他端側が閉塞された有底円筒状となっている。

保護管２０は、金属製の支持管３０に挿入されている。支持管３０は、図３に示すように、円筒状になっており、内径部の両端に面取り３１が形成されている。

そして、図４に示すように、保護管２０と支持管３０は、保護管２０の底部を上にした状態でろう付け用の治具（図示せず）に組付けられ、支持管３０の面取り３１の部分に、ろう材２５、ここでは、ペースト状のニッケルろう材が、所定量充填される。その後、所定の温度条件で熱処理されることで、保護管２０と支持管３０はろう付けにより一体化される。

図１に戻り、保護管２０と支持管３０は、金属製の段付き円筒状のハウジング８０に挿入され、この際保護管２０の底部側および支持管３０の一部はハウジング８０から突出して配置されている。また、ハウジング８０の一端には、比較的薄肉の円筒状の溶接筒部８１が形成されており、溶接筒部８１は支持管３０にかしめられ、即ち、両者間の隙間をなくし、その後、レーザー溶接により溶接筒部８１と支持管３０が接合される。

ハウジング８０の外周面にはおねじ部８２が形成されており、このおねじ部８２を利用して温度センサが図示しない車両用内燃機関の排気管に装着されるようになっている。そして、保護管２０の底部側が排気管内に臨むようにして温度センサが装着され、これにより、排気ガスの温度に応じてサーミスタ素子１０の抵抗値が変化して、排気ガスの温度を検出するようになっている。

白金線よりなる一対の電極線（図示せず）がサーミスタ素子１０から延びており、被覆チューブにより覆われた一対のリード線４０が各電極線の端部に接続されている。そして、樹脂よりなる断面コの字状の箱５０に、電極線とリード線４０の接続部が挿入されている。また、箱５０の内部に電気絶縁材としてのエポキシ樹脂が充填されている。なお、６０はエポキシ樹脂が充填された樹脂充填層である。

箱５０の外部に取り出された各リード線４０の端部に金属製の一対のターミナル７０が溶接等により接合されている。これにより、サーミスタ素子１０とターミナル７０とが電極線およびリード線４０を介して電気的に接続される。
ハウジング８０内には電気絶縁性を有するＰＰＳが充填されて、コネクタハウジング部９１が射出成形される。９０は射出成形により形成された樹脂モールド部である。

次に、保護管２０、支持管３０、およびハウジング８０の材質例および寸法例を示す。

保護管２０は、材質はステンレスで、外径はφ１．３ｍｍ、内径はφ１ｍｍ、全長は３２ｍｍである。

支持管３０は、材質はステンレスで、外径はφ３．３５ｍｍ、内径はφ１．３７ｍｍ、全長は１６ｍｍ、面取り３１はＣ０．５ｍｍである。

ハウジング８０は、材質はステンレスで、溶接筒部８１は、内径はφ３．４ｍｍ、外径はφ４．４ｍｍ、肉厚は０．５ｍｍである。

上記した本実施形態では、保護管２０の外周に支持管３０を接合し、その支持管３０とハウジング８０の溶接筒部８１を溶接にて接合しており、これによると、支持管３０は保護管２０のように薄肉にする必要はないため、支持管３０の肉厚を保護管２０の肉厚よりも大きくすることができ、したがって、レーザーパワーが変動しても、保護管２０の穴あき等が発生するのを防止できる。そして、保護管２０の穴あき等が発生する恐れが極めて小さいため、レーザーパワーを強めて溶け込み不足が発生しないようにすることができる。

また、支持管３０の肉厚を大きくすることができれば、ハウジング８０の溶接筒部８１も薄肉にする必要がなくなるため、ハウジング８０の加工が容易になる。

さらに、保護管２０と支持管３０はろう付けにより一体化しており、これによると、ろう材ははんだよりも融点が高いため、保護管２０と支持管３０をはんだ付けした場合よりも、温度センサを高温度域で使用することができる。

さらにまた、ニッケルろう材を用いているため、ろう付け部の耐食性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る温度センサの全体構成を示す断面図である。 図１の保護管２０の半断面図である。 図１の支持管３０の半断面図である。 図１の保護管２０と支持管３０のろう付け工程を示す半断面図である。

符号の説明

１０…サーミスタ素子（感温素子）、２０…保護管、３０…支持管、８０…ハウジング。

Claims (4)

1. 温度に応じた電気信号を出力する感温素子（１０）が有底筒状の保護管（２０）に収納され、前記保護管（２０）の一端がハウジング（８０）に挿入されて固定された温度センサにおいて、
   前記保護管（２０）の外周に装着されるととも前記保護管（２０）に接合された支持管（３０）を備え、前記支持管（３０）と前記ハウジング（８０）が溶接にて接合されていることを特徴とする温度センサ。
2. 前記保護管（２０）と前記支持管（３０）は、ろう付けにて接合されていることを特徴とする請求項１に記載の温度センサ。
3. ろう材（２５）はニッケルであることを特徴とする請求項２に記載の温度センサ。
4. 前記支持管（３０）の肉厚が、前記保護管（２０）の肉厚よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の温度センサ。

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