JP2010164578A - 温度センサ - Google Patents
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Abstract
【構成】 先端側が閉塞した筒状の金属チューブ3の内部に、サーミスタ素子2が接続されたシース部材8を収納した温度センサ1であって、金属チューブ3は、先端側に位置し、全体がシース部材8の外径よりも小さい内径の小径部33と、小径部33の後端側に位置し、小径部33の外径よりも大径の大径部36と備え、サーミスタ焼結体21は小径部33に収納されると共に、サーミスタ焼結体21の後端面よりも先端側であって、サーミスタ焼結体21の先端と金属チューブ3の内壁先端との間には、セメント10が充填されている。
【選択図】 図1
Description
本発明の第1の実施の形態である温度センサ1について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施の形態の温度センサ1の構造を示す部分破断断面図である。また、図2は、図1に示した温度センサ1の要部であるサーミスタ素子2近傍の拡大図である。この温度センサ1は、サーミスタ素子2を感温素子として用いたものであり、同温度センサ1を自動車の排気管に装着することにより、サーミスタ素子2を排気ガスが流れる排気管内に配置させて、排気ガスの温度検出に使用するものである。
次に、本発明の第2の実施の形態である温度センサについて、図3を用いて説明する。上記の実施形態1の温度センサ1では、セメント10の後端面とシースパイプ9の先端面との間に、空隙101が形成されていた。これに対し、本実施形態2の温度センサ100では、セメントの後端面とシースパイプの先端面との間に、断熱部材を設けた点で異なり、他の点は同様である。従って、異なる部分のみを説明し、同様な部分の説明は省略する。
まず、サーミスタ焼結体21の先端と金属チューブ3(第1筒状体32)の小径部33の内壁先端との距離Hと応答時間との関係を調査した。調査にあたり、実施形態1の同様の構成であって、サーミスタ焼結体21の先端と金属チューブの小径部33の内壁先端との距離Hが異なる数種類の温度センサを作製した。これら各温度センサを、600℃、20m/sの排気ガスが存在する排気管内に、サーミスタ焼結体21が位置するように投入した。そして、温度センサからの信号が室温から600℃の63%(つまり、378℃)になるまでの時間(応答時間)を測定した。ここで、従来の温度センサでは、この応答時間は7秒を超えていた。
次に、サーミスタ焼結体2と金属チューブ3の小径部33内壁表面との最短距離L及び小径部33の外径と応答時間との関係を調査した。実施形態1と同様の構成であって、サーミスタ焼結体21と金属チューブ3の小径部33の内壁表面との最短距離L及び小径部33の外径が異なる5種類の温度センサ(試料No.1〜試料No.5)を作製した。これら各温度センサを、上記試験例1と同様に試験を行い、応答時間を測定した。その結果を表1に示す。
次に、サーミスタ焼結体21とシースパイプ9との間に、空隙(空気層)101或いはセラミックファイバからなる断熱部材102を設けたことの効果について調査を行った。実施形態1にかかる温度センサ(空隙(空気層)101を設けた温度センサ、試料No.6)と、実施形態2にかかる温度センサ(セラミックファイバからなる断熱部材102を設けた温度センサ、試料No.7)と、実施形態1と同様の構成であって、サーミスタ焼結体21とシースパイプ9との間にセメント10が充填され、サーミスタ焼結体21とシースパイプ9とがセメント10を介して互いに接している温度センサ(試料No.8)の3種類の温度センサを作製した。これら各温度センサを、上記試験例1と同様に試験を行い、応答時間を測定した。その結果、サーミスタ焼結体21とシースパイプ9とがセメント10により接続されている試料No.8の温度センサでは応答時間が6.2秒であった。これに対し、実施形態1及び実施形態2にかかる温度センサ(No.6、No.7)では、応答時間は共に5.4秒であり、応答時間が短くなった。この結果より、サーミスタ焼結体21とシースパイプ9との間に、空隙(空気層)101或いは断熱部材102を設けることで、高応答化を実現できる温度センサとすることができる。
2・・・サーミスタ素子
21・・・サーミスタ焼結体
22・・・電極線
3・・・金属チューブ
30a・・・先端側加締め部
30b・・・後端側加締め部
31・・・第1筒状部
32・・・第2筒状部
33・・・小径部
34・・・中径部
35・・・段部
36・・・後端部
38・・・段部
37・・・重なり部
39・・・加締め部
4・・・フランジ
6・・・継手
7・・・金属芯線
8・・・シース部材
9・・・シースパイプ
10・・・セメント
12・・・リード線
101・・・空隙(空気層)
102・・・断熱部材
Claims (11)
- 先端側が閉塞した軸線方向に延びる筒状の金属チューブと、
上記金属チューブの内部に収納され、温度によって電気的特性が変化する感温部とこれに設けられ上記金属チューブの後端側に延びる一対の電極線とを有した感温素子と、
上記金属チューブの内部に収納され、上記感温素子の上記一対の電極線と接続される一対の金属芯線をシースパイプ内に絶縁保持してなるシース部材と、
を備える温度センサであって、
上記金属チューブは、先端側に位置し、全体が上記シース部材の外径よりも小さい内径の小径部と、上記小径部の後端側に位置し、上記小径部の外径よりも大径の大径部とを備え、
上記感温部は上記小径部に収納されると共に、少なくとも上記感温部の先端と上記金属チューブの内壁先端との間には絶縁部材が充填されている
温度センサ。 - 請求項1に記載の温度センサであって、
前記感温部の先端と前記金属チューブの内壁先端との最大距離Hは、2.0mm以下である
温度センサ。 - 請求項1又は2に記載の温度センサであって、
前記感温部と前記金属チューブとの最短距離Lが0≦L≦0.3mmであり、且つ、前記小径部の外径が3.5mm以下である
温度センサ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の温度センサであって、
前記絶縁部材の平均充填率は、75%以上である
温度センサ。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の温度センサであって、
前記絶縁部材の熱伝導率は、1.2W/m・K以上である
温度センサ。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の温度センサであって、
前記絶縁部材は、アルミナを主成分とする材料である
温度センサ。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の温度センサであって、
前記絶縁部材は、少なくとも前記金属チューブの先端から前記感温部の後端までの空間全体に充填されている
温度センサ。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の温度センサであって、
前記絶縁部材は、少なくとも前記小径部全体に充填されている
温度センサ。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の温度センサであって、
前記絶縁部材の後端は、前記シースパイプの先端よりも先端側に位置する
温度センサ。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載の温度センサであって、
前記絶縁部材の後端と前記シースパイプの先端との間には、断熱部材が設けられている
温度センサ。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の温度センサであって、
前記一対の電極線のうち前記感温部の後端よりも後端側に位置する部位全体は、前記大径部に配置されている
温度センサ。
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