JP2008209267A - 温度センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用時において感温素子がカバーの内部で振動することを防ぐことができる温度センサ及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】温度によって電気的特性が変化する感温素子２と、感温素子２の一対の電極２１にそれぞれ接続された一対の信号線３１を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピン３と、感温素子２を覆うように先端部に配設されたカバー４と、感温素子２とカバー４との間に充填され感温素子２を保持固定するための充填材５とを有し、充填材５は、硬化温度が使用環境温度以上である温度センサ１。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気系等に配設される温度センサ及びその製造方法に関する。

従来より、内燃機関の排気系等に配設される温度センサとして、温度によって電気的特性が変化する感温素子を有する温度センサがある。該温度センサは、上記感温素子と、該感温素子に接続された一対の信号線を内蔵するシースピンと、感温素子を覆うように先端部に配設されたカバーとを有する。

そして、感温素子とカバーとの間には、感温素子を保持固定するための充填材が充填されている（特許文献１）。上記充填材としては、硬化温度が１５０℃程度のセメント材料が用いられている。
これによって、上記感温素子をカバー内において固定することができるため、内燃機関の振動が温度センサに伝わっても、感温素子がカバーに対して振動することを防ぐことができる。そして、感温素子がカバーに衝突して破損したり、感温素子の電極が断線したりすることを防ぐことができる。

しかしながら、上記温度センサを例えば内燃機関の排気系において使用する場合、その使用温度が例えば６００〜７００℃となる。このとき、ステンレス鋼からなるカバーとセメント材料からなる充填材との熱膨張差に起因して、カバーと充填材との間に隙間が形成されるおそれがある（図６参照）。
この隙間が生じると、充填材による感温素子の保持固定機能が発揮され難くなり、感温素子の振動を防ぐことが困難となる。その結果、振動によって充填材が崩壊して感温素子に損傷を与えるおそれがあると共に、感温素子の電極の断線を招くおそれがある。

特開２００４−３１７４９９号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、使用時において感温素子がカバーの内部で振動することを防ぐことができる温度センサ及びその製造方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、温度によって電気的特性が変化する感温素子と、
該感温素子の一対の電極にそれぞれ接続された一対の信号線を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピンと、
上記感温素子を覆うように先端部に配設されたカバーと、
上記感温素子と上記カバーとの間に充填され上記感温素子を保持固定するための充填材とを有し、
該充填材は、硬化温度が使用環境温度以上であることを特徴とする温度センサにある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記温度センサにおいては、上記充填材の硬化温度が、温度センサの使用環境温度以上である。そのため、温度センサを使用している際に、充填材とカバーとの間に隙間が生じることを防ぐことができる。

即ち、上記充填材を上記感温素子と上記カバーとの間に充填する際には、充填材の原料をカバー内に注入した後、熱処理を施すことにより充填材を硬化させる。これにより、室温まで冷却させたとき、熱膨張率が充填材よりも大きいカバーは、充填材を締付ける方向に圧縮応力が働いた状態で充填材に密着する。

そして、温度センサを使用する際は、充填材の硬化温度以下の使用環境において使用されるため、カバーの内径が充填材の外径よりも大きくなることもない。それ故、使用時にカバーと充填材との間に隙間が生じることを防ぐことができる。
これにより、感温素子を保持する充填材がカバーに密着した状態にあるため、内燃機関等の振動が温度センサに伝わっても、感温素子がカバーに対して振動することを防ぐことができる。その結果、感温素子に損傷を与えることを防ぐことができると共に、感温素子の電極が断線することを防ぐことができる。

以上のごとく、本発明によれば、使用時において感温素子がカバーの内部で振動することを防ぐことができる温度センサを提供することができる。

第２の発明は、温度によって電気的特性が変化する感温素子と、該感温素子の一対の電極にそれぞれ接続された一対の信号線を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピンと、上記感温素子を覆うように先端部に配設されたカバーと、上記感温素子と上記カバーとの間に充填され上記感温素子を保持固定するための充填材とを有する温度センサを製造する方法であって、
上記充填材を上記感温素子と上記カバーとの間に充填するに当っては、上記充填材の原料を上記カバーの内側に注入すると共に上記感温素子を埋設し、上記温度センサの使用環境温度以上の温度で熱処理を施すことにより、上記充填材を硬化させることを特徴とする温度センサの製造方法にある（請求項５）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記温度センサの製造方法においては、上記充填材を硬化させる際の硬化温度を、温度センサの使用環境温度以上としている。それ故、得られる温度センサにおいては、使用環境下において充填材とカバーとの間に隙間が生じることを防ぐことができる。その結果、感温素子がカバーに対して振動することを防ぎ、感温素子に損傷を与えることを防ぐと共に、感温素子の電極の断線を防ぐことができる。

以上のごとく、本発明によれば、使用時において感温素子がカバーの内部で振動することを防ぐことができる温度センサの製造方法を提供することができる。

第１の発明（請求項１）及び第２の発明（請求項５）において、上記温度センサは、例えば、内燃機関の排気系等の温度測定に用いられ、排気管等の内部に挿入配置して用いられる。
そして、本明細書においては、上記温度センサを排気管等に挿入する側、即ち、感温素子を配設した側を先端側、その反対側を後端側として、説明する。

また、上記感温素子は、例えば、温度によって電気的抵抗値が変化するサーミスタ素子によって構成することができる。
また、上記カバーは、例えばステンレス鋼等の金属材料からなり、上記充填材よりも熱膨張率が高い。

第１の発明（請求項１）において、上記感温素子の一対の電極は、白金系材料からなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、電極の優れた耐食性を確保することができる。
上記白金系材料としては、白金（Ｐｔ）の他、Ｐｔ−Ｒｈ、Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｗ等の白金合金がある。

また、上記充填材の硬化温度は６００℃以上であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記温度センサの使用環境温度が６００℃以上であるときに、充填材とカバーとの間に隙間が形成されることを防ぐことができる。使用環境温度が６００℃以上となると、白金系材料からなる電極の強度が低下するため、特に６００℃以上の環境下において感温素子の振動を防ぐ必要性がある。そこで、充填材の硬化温度を６００℃以上とすることにより、温度センサの使用環境温度が６００℃以上の場合に、充填材とカバーとの間に隙間が生じないようにすることができる。
その結果、効果的に感温素子の損傷や電極の断線を防ぐことができる。

また、上記感温素子はサーミスタ素子からなり、上記充填材はアルミナを主成分としてなることが好ましい（請求項４）。
この場合には、感温素子と充填材との熱膨張率の差を小さくすることができると共に、充填材の熱伝導率を高くすることができる。これにより、使用時において充填材と感温素子との間に応力が働くことを抑制すると共に、カバーの外側の熱を感温素子に即座に伝えることができる。その結果、感温素子の耐久性の向上と、温度センサの応答性の向上とを図ることができる。

次に、上記第２の発明（請求項５）において、上記感温素子の一対の電極は白金系材料からなり、上記充填材の硬化温度は６００℃以上であることが好ましい（請求項６）。
上記感温素子の電極の耐食性を確保することができると共に、電極の断線を効果的に防ぐことができる。

また、上記充填材の原料の主成分は、平均粒径が１〜４μｍであることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記充填材を硬化させる際の熱処理時において充填材が収縮することを防ぐと共に、充填材の強度を確保することができる。これにより、強度の高い充填材をカバー内に隙間なく充填することができる。
上記平均粒径が１μｍ未満の場合には、上記充填材が熱処理時に収縮して、充填材とカバーとの間に隙間が生じるおそれがある。一方、上記平均粒径が４μｍを超える場合には、上記充填材の強度を充分に得ることが困難となるおそれがある。
また、上記平均粒径は、例えば粒度分布計によって測定したり、電子顕微鏡等によって観測して測定したりすることができる。また、上記平均粒径は、例えば、粒度分布計によって測定する場合には、上記原料となる粒子の直径を同体積の球の直径に換算した上で求められる。また、上記原料の主成分を篩いにかけることによって粒径を調整することもできる。

また、上記充填材の原料は、固形分に水からなる溶媒を混合したスラリー状の原料であって、該原料のうちの水分量の割合は、１５〜２５重量％であることが好ましい（請求項８）。
この場合には、充填材をカバー内において隙間を生じることなく容易に充填することができる。
上記水分量の割合が１５重量％未満の場合には、上記原料の粘度が高くなり、カバー内への原料の充填が困難となるおそれがある。一方、上記水分量の割合が２５重量％を超える場合には、充填材が硬化時に収縮することにより充填材とカバーとの間に隙間が生じるおそれがある。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる温度センサ及びその製造方法につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の温度センサ１は、図１、図２に示すごとく、温度によって電気的特性が変化する感温素子２と、該感温素子２の一対の電極２１にそれぞれ接続された一対の信号線３１を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピン３と、感温素子２を覆うように先端部に配設されたカバー４とを有する。
感温素子２とカバー４との間には、感温素子２を保持固定するための充填材５が充填されている。充填材５は、硬化温度が使用環境温度以上である。

本例の温度センサ１は、自動車用のエンジンの排気系において使用されるものであり、その使用環境温度は６００〜７００℃程度である。そして、上記充填材５は、この使用環境温度以上の温度である９００℃の硬化温度にて硬化したものである。
また、感温素子２はサーミスタ素子からなり、充填材５はアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分としてなる。また、感温素子２の一対の電極２１は、白金（Ｐｔ）からなる。また、カバー４はステンレス鋼からなる。

図１に示すごとく、シースピン３は、ステンレス鋼からなる２本の信号線３１と、該信号線３１の周りに配置したマグネシア等の絶縁粉末からなる絶縁部３３と、該絶縁部３３の外周を覆うステンレス鋼からなる外管部３４とからなる。外管部３４の外周には、シースピン３を保持するリブ１６が固定されており、該リブ１６の後端部には、シースピン３及びその後端部に接続されるリード（図示略）を保護する保護チューブ１７が固定されている。

そして、シースピン３の外管部３４の先端部の外周には、カバー４が嵌合され溶接されている。
図２に示すごとく、カバー４は、シースピン３に嵌合する大径部４３と、感温素子２の外周に配される小径部４１と、両者の間に形成される中径部４２とを有する３段形状となっている。そして、小径部４１の先端部において略球形状に閉塞されている。充填材５は、中径部４２と大径部４３との境界部付近まで充填されている。

充填材５を感温素子２とカバー４との間に充填するに当っては、充填材５の原料をカバー４の内側に注入すると共に感温素子２を埋設し、温度センサ１の使用環境温度以上の温度で熱処理を施すことにより、充填材５を硬化させる。本例においては、９００℃の温度にて硬化させる。

充填材５の原料は、固形分に水からなる溶媒を混合したスラリー状の原料である。この原料のうちの水分量の割合は、１５〜２５重量％である。即ち、充填材５の原料は、主成分（５０重量％以上）としてのアルミナに、助剤や分散剤等を混合したものを、水によってスラリー化してなる。助材は、充填材５の熱処理時にアルミナ粒子の結合を助ける働きをするもので、例えば、ＣａＣＯ₃，カオリン、タルク、ホウ酸等がある。また、分散剤は、アルミナ粒子をスラリー中において均一分散させるためのもので、例えば、セラモ（第一工業製薬社製）がある。
また、充填材５の原料の主成分であるアルミナは、平均粒径が１〜４μｍである。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記温度センサ１においては、充填材５の硬化温度が、温度センサ１の使用環境温度以上である。そのため、温度センサ１を使用している際に、充填材２とカバー４との間に隙間が生じることを防ぐことができる。

即ち、充填材５を感温素子２とカバー４との間に充填する際には、充填材５の原料をカバー４内に注入した後、熱処理を施すことにより充填材５を硬化させる。これにより、室温まで冷却させたとき、熱膨張率が充填材５よりも大きいカバー４は、図３に示すごとく、充填材５を締付ける方向に圧縮応力Ｐが働いた状態で充填材５に密着する。なお、本例においては、充填材５の熱膨張係数が８×１０⁻⁶／℃であり、カバー４の熱膨張係数が１７×１０⁻⁶／℃である。

そして、温度センサ１を使用する際は、充填材５の硬化温度（９００℃）以下の使用環境（６００〜７００℃）において使用されるため、カバー４の内径が充填材５の外径よりも大きくなることもない。それ故、使用時にカバー４と充填材５との間に隙間が生じることを防ぐことができる。
これにより、感温素子２を保持する充填材５がカバー４に密着した状態にあるため、内燃機関等の振動が温度センサ１に伝わっても、感温素子２がカバー４に対して振動することを防ぐことができる。その結果、感温素子２に損傷を与えることを防ぐことができると共に、感温素子２の電極２１が断線することを防ぐことができる。

このことを、図４を用いて説明する。図４は、充填材５の外径（実線Ｌ１）及びカバー４の内径（破線Ｌ２）の温度による寸法変化を表したものである。ただし、これらは充填材５とカバー４とが互いに干渉しないとしたときの寸法変化である。
図４に示すごとく、カバー４内に充填材５を充填して９００℃にて硬化させた時点においては、充填材５の外径とカバー４の内径とは一致している。

そして、熱処理後、冷却すると、徐々に両者の寸法は小さくなるが、充填材５よりもカバー４の熱膨張率の方が大きいため、例えば室温まで冷却されたとき、カバー４の内径の方が充填材５の外径よりも寸法ｄ１の分だけ小さくなる。ただし、これは充填材５とカバー４とが互いに干渉しないとした場合の状態である。実際には、充填材５がカバー４内に充填されているため、両者の寸法は一致しており、カバー４が充填材５を外周から締付けるように、圧縮応力がかかった状態にある。

そして、温度センサ１を自動車の排気系において使用する際、その使用環境温度が９００℃よりも低ければ、カバー４が充填材５を締付ける圧縮応力はかかった状態にあり、両者の間に隙間が生じることはない。例えば、使用環境温度が６５０℃のときには、カバー４と充填材５とが互いに干渉しないとした場合の寸法が、図４に示すごとく、カバー４の内径の方が充填材５の外径よりもｄ２だけ小さいため、圧縮応力がかかった状態にある。
このように、温度センサ１の使用時においても、カバー４と充填材５との間には、隙間が生じないようになっている。

また、感温素子２の一対の電極２１は白金からなるため、電極２１の優れた耐食性を確保することができる。
また、充填材５の硬化温度が９００℃であるため、温度センサ１の使用環境温度が６００℃以上である場合にも、充填材５とカバー４との間に隙間が形成されることを防ぐことができる。使用環境温度が６００℃以上となると、後述する実施例４（図１３）に示すごとく、白金からなる電極２１の強度が低下するため、特に６００℃以上の環境下において感温素子２の振動を防ぐ必要性がある。そこで、充填材５の硬化温度が９００℃であれば、温度センサ１の使用環境温度が６００℃以上の場合でも、充填材５とカバー４との間に隙間が生じないようにすることができる。
その結果、効果的に感温素子２の損傷や電極の断線を防ぐことができる。

また、感温素子２はサーミスタ素子からなり、充填材５はアルミナを主成分としてなるため、感温素子２と充填材５との熱膨張率の差を小さくすることができると共に、充填材５の熱伝導率を高くすることができる。これにより、使用時において充填材５と感温素子２との間に応力が働くことを抑制すると共に、カバー４の外側の熱を感温素子２に即座に伝えることができる。その結果、感温素子２の耐久性の向上と、温度センサ１の応答性の向上とを図ることができる。

また、充填材５の原料の主成分であるアルミナ粒子は、平均粒径が１〜４μｍである。そのため、充填材５を硬化させる際の熱処理時において、充填材５が収縮することを防ぐと共に、強度を確保することができる。これにより、強度の高い充填材５をカバー内に隙間なく充填することができる。
また、充填材５の原料はスラリー状の原料であって、その水分量の割合は１５〜２５重量％である。そのため、充填材５をカバー４内において隙間を生じることなく容易に充填することができる。

以上のごとく、本例によれば、使用時において感温素子がカバーの内部で振動することを防ぐことができる温度センサ及びその製造方法を提供することができる。

（比較例）
本例は、図５、図６に示すごとく、硬化温度が１５０℃のセメントを充填材９５として用いた場合の例である。
その他の構成については、実施例１に示した温度センサ１と同様である。
本例の充填材９５をカバー４内に充填するに当っては、充填材９５の原料をカバー４内に注入すると共に感温素子２を埋設した後、１５０℃の温度にて充填材９５を硬化させる。その後、室温にまで冷却する。また使用時には、充填材９５の温度が例えば６００〜７００℃という高温となる。

このような温度変化に伴い、充填材９５の外径及びカバー４の内径の寸法が変化する。
図５は、上記実施例１の図４と同様に、充填材９５の外径（実線Ｌ３）及びカバー４の内径（破線Ｌ４）の温度による寸法変化を表したものである。ただし、充填材９５とカバー４とが互いに干渉しないとしたときの寸法変化である。
図５に示すごとく、カバー４内に充填材９５を充填して１５０℃にて硬化させた時点においては、充填材９５の外径とカバー４の内径とは一致している。

そして、熱処理後、冷却すると、徐々に両者の寸法は小さくなるが、充填材９５よりもカバー４の熱膨張率の方が大きいため、例えば室温まで冷却されたとき、カバー４の内径の方が充填材９５の外径よりも寸法ｄ３の分だけ小さくなる。ただし、これは充填材９５とカバー４とが互いに干渉しないとした場合の状態である。実際には、充填材９５がカバー４内に充填されているため、両者の寸法は一致しており、カバー４が充填材９５を外周から締付けるように、圧縮応力がかかった状態にある。

そして、温度センサ１を自動車の排気系において使用する際、その使用環境温度が１５０℃を超えると、充填材９５の外径よりもカバー４の内径の方が大きくなり、図６に示すごとく、両者の間に隙間９９が生じることとなる。例えば、使用環境温度が６５０℃のときには、図５に示すごとく、カバー４の内径の方が充填材９５の外径よりもｄ４だけ大きいため、両者の間に厚みｄ４／２の隙間が生じる。
このように、充填材９５の硬化温度が温度センサの使用環境温度よりも低いと、温度センサの使用時において、カバー４と充填材９５との間に隙間９９が生じることとなる。

その結果、温度センサが振動すると、カバー４内において感温素子２が充填材９５と共に振動し、充填材９５がカバー４に干渉して崩壊するおそれがある。これにより、感温素子２に損傷を与えるおそれがある。また、感温素子２の電極２１が断線しやすくなるおそれがある。
これに対し、実施例１に示した本発明の温度センサ１によれば、上述のごとく、充填材５とカバー４との間に隙間が生じることがなく、感温素子２の損傷や電極２１の断線を防止することができる。

（実施例２）
本例は、図７〜図９に示すごとく、充填材５の原料について検討した例である。
まず、充填材５の主成分として適切な材料について検討した。充填材５としては、耐熱性を有するセラミック材料である、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）を用いることができる。

この中でも、特に、感温素子２であるサーミスタ素子と熱膨張係数が近似しており、かつ熱伝導率に優れた材料を、充填材５の主成分として用いることが好ましい。そこで、各材料についての熱膨張係数と熱伝導率とを、表１に示す。
なお、サーミスタ素子の熱膨張計数は、８×１０⁻⁶／℃である。

表１から分かるように、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）が、最もサーミスタ素子に近似した熱膨張係数を有し、かつ熱伝導率も最も高い。それ故、充填材５の主成分としては、アルミナを用いることが好ましい。
これにより、使用時において充填材５と感温素子２との間に応力が働くことを抑制すると共に、応答性に優れた温度センサ１を得ることができる。

次に、充填材５の原料の主成分として用いるアルミナの平均粒径として適切な平均粒径を調べた。
即ち、アルミナを主成分とし、助剤を混合したものを、水によってスラリー化してなる原料を作製した。助材としては、ＣａＣＯ₃，カオリン、タルク、ホウ酸を用いた。
表２に、本例において用いた充填材５の原料における各成分について、固形分全体に対する配合比を示す。
また、原料スラリーにおける水分量は、２０重量％とした。

この組成において、アルミナ粒子の平均粒径を種々変更した原料スラリーを作製した。そして、各原料スラリーを９００℃にて１０時間加熱処理を行ったときの収縮率を測定した。なお、この加熱処理は、室温から３時間かけて昇温し、９００℃にて１０時間維持した後、３時間かけて室温まで降温するという焼成プログラムによって行った。
また、各水準のｎ数は１０個である。測定結果を図７に示す。

同図から分かるように、平均粒径が１μｍ未満の場合には、焼成によって充填材が収縮するが、平均粒径が１μｍ以上であれば、充填材の収縮は見られなかった。充填材が焼成時に収縮すると、充填材とカバーとの間に隙間が生じてしまうため、充填材が収縮しないことが望ましい。それ故、充填材の主成分としてアルミナの平均粒径を１μｍ以上とすることが好ましい。

次に、図８に示すごとく、アルミナの平均粒径と充填材の強度との関係を調べた。即ち、アルミナ粒子の平均粒径を種々変更した上記の原料スラリーを用いて、充填材を形成し、この各充填材に圧縮応力を加え、圧縮応力の大きさを徐々に大きくした。このとき、充填材が破壊される時点の圧縮応力の大きさである圧壊強度を測定した。各水準のｎ数は１０個である。その測定結果を図８に示す。

同図から分かるように、アルミナ粒子の平均粒径を小さくするほど、充填材の強度を向上させることができる。そして、アルミナ粒子の平均粒径を４μｍ以下とすることにより、圧壊強度１ＭＰａ以上を確保することができる。
以上の２つの測定結果から、アルミナの平均粒径、即ち充填材の原料の主成分の平均粒径は、１〜４μｍの範囲にあることが好ましいことが分かる。

次に、充填材の原料スラリーにおける水分量について検討した。
まず、上記の組成において、水分量の異なる種々の原料スラリーを用意した。
そして、各原料スラリーを、上記と同様に９００℃にて１０時間熱処理を行い、充填材を硬化させた。このとき、充填材の収縮率を測定した。各水準のｎ数は１０個である。その測定結果を図９に示す。

同図から分かるように、水分量が２５重量％を超えたとき充填材が収縮する。そして、水分量が２５重量％以下であれば、充填材の収縮は生じない。
また、水分量を１５重量％未満となると、原料のスラリー化が困難となり、カバー内への充填材の注入作業が困難となるという問題がある。
この結果から、原料スラリーにおける水分量の割合は、１５〜２５重量％とすることが好ましいことが分かる。

（実施例３）
本例は、図１０〜図１２に示すごとく、実際にカバー４内に充填材５を充填した試料に対して熱を加え、室温から９００℃まで昇温したときの様子を、高温顕微鏡を用いて観察した。
試料は、図１０に示すごとく、カバー４内に充填材５を充填したものを、カバー４の小径部４１の部分において輪切りにして採取したものである。なお、カバー４内には感温素子を入れずに充填材５のみを充填した。
カバー４の小径部４１の外径は２．５ｍｍ、内径は１．８８ｍｍである。なお、充填材５は、上記実施例２において示した組成の原料によって得たものであって、スラリー原料におけるアルミナの平均粒径が１〜４μｍを満たし、水分量が１５〜２５重量％を満たすものである。

高温顕微鏡６は、図１１に示すごとく、試料１０を載置すると共に加熱する加熱ステージ６１と、試料１０を観察するための顕微鏡６２と、該顕微鏡６２と試料１０との間に配置される石英ガラス６３とを有する。

かかる高温顕微鏡６を用いて、加熱ステージ６１によって試料１０を加熱しながら試料１０の断面、特にその充填材５とカバー４との境界部分を観察した。そして、試料１０の温度が室温（２５℃）、５００℃、７００℃、９００℃となった時点において、充填材５とカバー４との境界部分を写真撮影した。これらの写真を、それぞれ図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

各写真の右側の比較的白い領域が充填材５であり、中央からやや左上の帯状領域がカバー４である。そして、写真の中央を斜めに円弧状に横切る黒い線がカバー４と充填材５との境界である。この境界線は、断面の凹凸によって黒く見えるが、カバー４と充填材５との間には隙間は形成されていない。
図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すごとく、室温から９００℃までの間において、充填材５とカバー４との間に隙間が発生する様子は見られなかった。

（実施例４）
本例は、図１３に示すごとく、感温素子２の電極２１を構成する白金の強度の温度依存性について調べた例である。
即ち、複数の白金線を９００℃にて１０時間熱処理を行った後、各白金線を種々の温度環境においた状態で引張強度を測定した。なお、引張強度の測定は、島津製作所製の引張試験機ＡＧ１００ｋＮを用いて行った。
測定結果を図１３に示す。

図１３から分かるように、温度が高くなるほど白金の引張強度は小さくなり、温度が６００℃以上となると、引張強度が５０ＭＰａ未満に小さくなる。
従って、６００℃以上の高温環境下においては、白金からなる電極２１の強度が低下していると考えられる。それ故、かかる高温環境下において、感温素子２が振動することにより白金の電極２１にストレスがかかり、これが繰り返される白金電極２１が疲労して強度が更に低下し、断線するおそれが生じる。そこで、６００℃以上の環境下においても、カバー４と充填材５との間に隙間が生じないようにすることにより、白金電極２１の耐久性を効果的に向上させることができる。

実施例１における、温度センサの縦断面。 実施例１における、温度センサの感温素子周辺の縦断面。 実施例１における、充填材にカバーからの圧縮応力が作用する様子を示す温度センサの感温素子周辺の縦断面。 実施例１における、カバー及び充填材についての温度と寸法との関係を示す線図。 比較例における、カバー及び充填材についての温度と寸法との関係を示す線図。 比較例における、カバーと充填材との間に隙間が生じた状態を示す説明図。 実施例２における、アルミナの平均粒径と充填材の収縮率との関係を示す線図。 実施例２における、アルミナの平均粒径と充填材の強度との関係を示す線図。 実施例２における、原料スラリーの水分量と熱処理時の充填材の収縮率との関係を示す線図。 実施例３における、試料の採取部分を説明する説明図。 実施例３における、高温顕微鏡の説明図。 実施例３における、各温度の試料の顕微鏡写真。 実施例４における、引張試験の測定結果を示す線図。

符号の説明

１ 温度センサ
２ 感温素子
２１ 電極
３ シースピン
３１ 信号線
４ カバー
５ 充填材

Claims (8)

1. 温度によって電気的特性が変化する感温素子と、
   該感温素子の一対の電極にそれぞれ接続された一対の信号線を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピンと、
   上記感温素子を覆うように先端部に配設されたカバーと、
   上記感温素子と上記カバーとの間に充填され上記感温素子を保持固定するための充填材とを有し、
   該充填材は、硬化温度が使用環境温度以上であることを特徴とする温度センサ。
2. 請求項１において、上記感温素子の一対の電極は、白金系材料からなることを特徴とする温度センサ。
3. 請求項２において、上記充填材の硬化温度は６００℃以上であることを特徴とする温度センサ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、上記感温素子はサーミスタ素子からなり、上記充填材はアルミナを主成分としてなることを特徴とする温度センサ。
5. 温度によって電気的特性が変化する感温素子と、該感温素子の一対の電極にそれぞれ接続された一対の信号線を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピンと、上記感温素子を覆うように先端部に配設されたカバーと、上記感温素子と上記カバーとの間に充填され上記感温素子を保持固定するための充填材とを有する温度センサを製造する方法であって、
   上記充填材を上記感温素子と上記カバーとの間に充填するに当っては、上記充填材の原料を上記カバーの内側に注入すると共に上記感温素子を埋設し、上記温度センサの使用環境温度以上の温度で熱処理を施すことにより、上記充填材を硬化させることを特徴とする温度センサの製造方法。
6. 請求項５において、上記感温素子の一対の電極は白金系材料からなり、上記充填材の硬化温度は６００℃以上であることを特徴とする温度センサの製造方法。
7. 請求項５又は６において、上記充填材の原料の主成分は、平均粒径が１〜４μｍであることを特徴とする温度センサの製造方法。
8. 請求項５〜７のいずれか一項において、上記充填材の原料は、固形分に水からなる溶媒を混合したスラリー状の原料であって、該原料のうちの水分量の割合は、１５〜２５重量％であることを特徴とする温度センサの製造方法。