JP2017003510A - Temperature sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、温度センサに係わり、特に自動車などの内燃機関から排出される排気ガスの温度を検出するのに好適な温度センサに関する。 The present invention relates to a temperature sensor, and more particularly to a temperature sensor suitable for detecting the temperature of exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile.
従来、自動車などの内燃機関から排出される排気ガスの温度を、感温素子(例えば、サーミスタ素子や白金側温抵抗体)によって検出する温度センサが知られている。このような温度センサとして、特開2012−42451号公報(特許文献1)に記載されたものがある。特許文献1の温度センサは、先端が閉じられた金属製(例えば、SUS製)のチューブと、チューブ内の先端に、先端が押し付けられた状態で配置された温度センサ素子とを備えている。チューブ内の温度センサ素子の後方には、素子から後方に延びる電極線と、電極線を通している絶縁部材である素子支持体と、電極線に接続された芯線を通している配線用絶縁体である碍子管(絶縁管)が配置されている。碍子管の後端から後方に突出させられた芯線には、端子金具を介してリード線が接続されており、この接続部を含むリード線の先端寄り部位及び絶縁樹脂層がチューブの後端部に配置されたシール部材を通されている。シール部材は、ゴム製で、チューブの後端寄り部位を縮径状に加締めることで、同部位内において変形して固定されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a temperature sensor that detects a temperature of exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile by a temperature sensing element (for example, a thermistor element or a platinum side temperature resistor) is known. As such a temperature sensor, there is one described in JP 2012-42451 A (Patent Document 1). The temperature sensor of Patent Document 1 includes a metal tube (for example, made of SUS) whose tip is closed, and a temperature sensor element arranged in a state where the tip is pressed against the tip in the tube. Behind the temperature sensor element in the tube are an electrode wire extending rearward from the element, an element support that is an insulating member passing through the electrode wire, and an insulator tube that is an insulator for wiring passing through a core wire connected to the electrode wire (Insulating tube) is arranged. A lead wire is connected to the core wire protruding rearward from the rear end of the insulator tube through a terminal fitting, and a portion near the front end of the lead wire including this connecting portion and the insulating resin layer are connected to the rear end portion of the tube. Is passed through the sealing member. The seal member is made of rubber, and is deformed and fixed in the portion by crimping the portion near the rear end of the tube in a reduced diameter.
一般には、温度センサのシール部材は、ゴムや樹脂が用いられる。また、シース線(芯線)とリード線との接続部には、接続部を保護するために熱収縮チューブが設けられる。これらの部材は耐熱温度が低いため、200℃以下の比較的低温の場所に配置しなければならない。 Generally, rubber or resin is used for the seal member of the temperature sensor. In addition, a heat shrinkable tube is provided at a connection portion between the sheath wire (core wire) and the lead wire in order to protect the connection portion. Since these members have a low heat-resistant temperature, they must be placed in a relatively low temperature place of 200 ° C. or lower.
温度センサの感温部(温度センサ素子)は排気ガスの熱により高温に晒されるが、金属製チューブの後端部(リード線側端部)やリード線接続部を低温にするために、金属製チューブを長くして排気管から受けた熱を金属製チューブの中間部で外気に放熱している。このため、金属製チューブが長くなり、温度センサにおける芯線の延設方向(長手方向)の長さ(寸法)が長くなってしまう。このため、温度センサを車両に搭載する際に、周辺部品のレイアウトの影響を受け易く、搭載性の向上が制限される。 The temperature sensing part (temperature sensor element) of the temperature sensor is exposed to high temperatures due to the heat of the exhaust gas, but in order to reduce the temperature at the rear end (lead wire side end) of the metal tube and the lead wire connection, The heat received from the exhaust pipe is extended to the outside of the metal tube by extending the length of the tube. For this reason, a metal tube becomes long and the length (dimension) of the extending direction (longitudinal direction) of the core wire in the temperature sensor becomes long. For this reason, when the temperature sensor is mounted on the vehicle, it is easily affected by the layout of the peripheral components, and the improvement in mountability is limited.
本発明の目的は、長手方向長さを短くすることができ、車両への搭載性を向上した温度センサを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a temperature sensor that can be reduced in length in the longitudinal direction and has improved mountability to a vehicle.
上記目的を達成するために、本発明の温度センサは、円筒状の金属管と、前記金属管の一端部の内側に配置された感温素子と、前記感温素子と電気的に接続され、前記金属管の他端部から引き出される引き出し電線とを備えた温度センサにおいて、
前記金属管の他端部に、貫通孔を有する円板状の金属製シール部材が固定され、前記貫通孔から前記引き出し電線が引き出され、前記引き出し電線と前記貫通孔との間の隙間がガラス材を用いてハーメチックシールされている。
In order to achieve the above object, the temperature sensor of the present invention is a cylindrical metal tube, a temperature sensing element disposed inside one end of the metal tube, and electrically connected to the temperature sensing element, In the temperature sensor comprising a lead wire drawn from the other end of the metal tube,
A disc-shaped metal sealing member having a through hole is fixed to the other end portion of the metal tube, the lead wire is drawn out from the through hole, and a gap between the lead wire and the through hole is glass. Hermetically sealed with materials.
この発明によれば、温度センサの長手方向長さを短くできるため、狭いスペースであっても温度センサを搭載できる。 According to this invention, since the length of the temperature sensor in the longitudinal direction can be shortened, the temperature sensor can be mounted even in a narrow space.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下図面を参照して、本発明に係る実施例を説明する。なお、以下で説明する各実施例において、共通する構成については同じ符号を付し、説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiments described below, common components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図1は、本発明の第一実施例に係る温度センサ1Aの全体を示す断面構成図である。図2は、第一実施例における耐熱電線7とシース線6との接続部を拡大して示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing an
温度を検出する感温素子(温度センサ素子)2は、白金測温抵抗体もしくはサーミスタにより構成される。感温素子2からの温度信号は、電極線13を介し、シース線(芯線)6へと送られる。シース線6及び電極線13は、インコネルや白金などの高融点の金属から成る。シース管4は、シース保持材5とシース線6とを内側に備え、シース線6の一端部には感温素子2が接続され、他端部には耐熱電線(耐熱リード線)7が接続される。
A temperature sensing element (temperature sensor element) 2 for detecting temperature is composed of a platinum resistance temperature detector or a thermistor. A temperature signal from the temperature sensing element 2 is sent to the sheath wire (core wire) 6 through the
シース管4には、感温素子2を保護するキャップ3が溶接により固定され、キャップ3の内部にはマグネシアもしくはアルミナから成る充填材14が充填される。キャップ3とシース管4とは、内燃機関の排気管内部に配置されるため、インコネルやSUSのような高融点の金属が好ましい。
A cap 3 that protects the temperature sensing element 2 is fixed to the
シース保持材5は、マグネシアもしくはアルミナを主成分とする紛体から成り、シース線6をシース管4の内周面から離関した状態で保持する。シース保持材5は、電気的な絶縁部材として機能する。車載用の温度センサ1Aでは、強い振動を受けるが、シース線6はシース保持材5により、また感温素子2は充填材14により、シース管4又はキャップ3の内側に安定して保持される。
The
耐熱電線7は、導線15と絶縁被覆16とから成り、絶縁被覆16は高温耐熱をもつガラス編組が用いられる。導線15は金属である。耐熱電線7は、例えば300℃以上の耐熱性を有することが望ましい。シース管4の耐熱電線7が接続される側の端部には、円筒状の取付台座(端子台座)8を溶接により固定する。取付台座8は金属製の部材であり、例えばSUSを用いて構成することができる。
The heat-resistant
取付台座8の内部には、シース線6と耐熱電線7との接続部21を配置し、電線保持材10を充填する。電線保持材10は、セラミックを主成分とする紛体、もしくはペースト状の材料が用いられる。電線保持材10は、電気的な絶縁材料である。耐熱電線7は絶縁被覆16の端部が取付台座8の内部に位置し、導線15が取付台座8の内部で絶縁被覆16から露出するように配置される。
A connecting
取付台座8の耐熱電線7の挿入側の端部には、貫通孔11を2つ設けた円板状の金属製シール部材12を備えている。金属製シール部材12は、貫通孔11に耐熱電線7を通した後に、取付台座8に溶接により固定される。貫通孔11の耐熱電線7の周囲の隙間は、ガラス材22によりハーメチックシールされる。ハーメチックシール23は、金属製の取付台座8と耐熱電線7の金属導線15との間で、貫通孔11内のガラス材22に圧縮応力をかけてシールしている。ハーメチックシール23は耐熱性及び電気絶縁性に優れており、取付台座8の内側を気密状態に封止する。
The end of the
取付台座8には取付部材9が固定される。取付部材9は内燃機関の排気管に装着されるため、取付台座8も比較的に高温になる。しかし本実施例では、取付台座8の耐熱電線7の引き出し部を金属とガラスとを用いたハーメチックシールでシールしているので、シール部を内燃機関の排気管に近接した状態で配置することができる。
A
耐熱電線7は、金属導線15とガラス編組の絶縁被覆16とから成り、ハーメチックシールとの相性が良い。本実施例の温度センサ1Aは、上記の構造により高温環境下であっても取付部材8の内部の気密を確保でき、温度センサ1Aの内部が不純物によって汚染されることはない。シール部を高温環境下に配置することで、温度センサ1Aの長手方向長さを短くできるため、狭いスペースであっても温度センサ1Aを搭載できる。従って、温度センサ1Aの内燃機関への搭載性を向上することができる。
The heat-resistant
シース線5と耐熱電線7との接続は、図3のようにターミナル17を用いて接続しても良い。ターミナル17とシース線6とは溶接により固定し、ターミナル17と耐熱電線7とは加締めにより固定する。シース線6はターミナル17と同じ材質で構成される。ターミナル17を用いることで、シース線5と耐熱電線7との材質が異なる場合でも確実に接続でき、組み立て作業性も向上する。
The
図4は、本発明の第二実施例に係る温度センサ1Bの全体を示す断面構成図である。図5は、第二実施例における樹脂被覆電線18とシース線6との接続部を拡大して示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram showing the entire temperature sensor 1B according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a connecting portion between the resin-coated
金属製シール部材12の2つの貫通孔11には、シース線(芯線)6を通す。すなわち本実施例では、シース線6が取付台座8の内側から外側に引き出される。金属製シール部材12は、第一実施例と同様に、取付台座8に固定される。貫通穴11のシース線6の周囲の隙間は、ガラス材によりハーメチックシールされる。第一実施例で説明したように、シース線6はインコネルや白金などの高融点の金属で構成されている。本実施例においても、金属製シール部材12と金属製のシース線6との間でガラス材22に圧縮応力をかけている。
The sheath wire (core wire) 6 is passed through the two through
上記の構造により高温環境下であっても取付部材8の内部は気密が確保できる。シース線6のリード線側端部6aは、樹脂被覆電線(樹脂被覆リード線)18と接続され、接続部は熱収縮チューブ19で保護される。熱収縮チューブ19と取付部材8とは接触しておらず空間的に離れているため、比較的に低温環境下に熱収縮チューブ19及び樹脂被覆電線18を配置できる。
With the above structure, the inside of the mounting
シース線6の外表面は、少なくとも金属製シール部材12と熱収縮チューブ19との間にセラミック材20が溶射されている。本実施例では、セラミック材20は金属製シール部材12の外側の端面とシース線6の外表面とを被覆している。シース線6の外表面を被覆するセラミック材20の一部は熱収縮チューブ19で被覆されている。
A
金属製シール部材12と熱収縮チューブ19との間は外気に晒されるが、シース線6はセラミック材20で絶縁されているので、水分などにより端子間ショートすることはない。また、セラミック材20による被覆部分は可撓性を有しており、温度センサ1Bの搭載性向上に寄与している。
Although the space between the
以上説明したように第一及び第二実施例では、キャップ3とシース管4と取付台座8とで内部を気密に封止した円筒状の金属管3,4,8を構成している。この金属管3,4,8の一端部(先端側端部)の内側に感温素子2が配置される。金属管3,4,8の他端部には、二つの貫通孔11を有する円板状の金属製シール部材12が固定されている。そして、貫通孔11から引き出し電線6,7を引き出し、引き出し電線6,7と貫通孔11との間の隙間がガラス材を用いてハーメチックシールされている。第一実施例では、引き出し電線は、耐熱電線7により構成される。第二実施例では、引き出し電線は、シース線(芯線)6により構成される。
As described above, in the first and second embodiments, the
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to each above-mentioned Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1A,1B…温度センサ、2…感温素子(温度センサ素子)、3…キャップ、4…シース管、5…シース保持材、6…シース線(芯線)、7…耐熱電線(耐熱リード線)、8…取付台座、9…取付部材、10…電線保持材、11…貫通孔、12…金属製シール部材、13…電極線、14…充填材、15…導線、16…絶縁被覆、17…ターミナル、18…樹脂被覆電線(樹脂被覆リード線)、19…熱収縮チューブ、20…セラミック材、21…シース線6と耐熱電線7との接続部、22…ガラス材、23…ハーメチックシール。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記金属管の他端部に、貫通孔を有する円板状の金属製シール部材が固定され、前記貫通孔から前記引き出し電線が引き出され、前記引き出し電線と前記貫通孔との間の隙間がガラス材を用いてハーメチックシールされていることを特徴とする温度センサ。 A cylindrical metal tube, a temperature sensing element disposed inside one end portion of the metal tube, and a lead wire electrically connected to the temperature sensing element and drawn from the other end portion of the metal tube. In the temperature sensor
A disc-shaped metal sealing member having a through hole is fixed to the other end portion of the metal tube, the lead wire is drawn out from the through hole, and a gap between the lead wire and the through hole is glass. A temperature sensor characterized by hermetic sealing using a material.
前記引き出し電線は、金属導線を有し、前記貫通孔に挿通され、ハーメチックシールされる前記金属導線の表面がガラス編組で被覆されていることを特徴とする温度センサ。 The temperature sensor according to claim 1,
The temperature sensor, wherein the lead wire has a metal conductor, the surface of the metal conductor inserted through the through hole and hermetically sealed is covered with a glass braid.
前記金属管はシース管と前記金属管の一端部に設けられた金属製キャップとで構成され、
前記引き出し電線は、前記シース管を挿通する金属製の芯線で構成されることを特徴とする温度センサ。 The temperature sensor according to claim 1,
The metal tube is composed of a sheath tube and a metal cap provided at one end of the metal tube,
The temperature sensor according to claim 1, wherein the lead wire is formed of a metal core wire that is inserted through the sheath tube.
前記引き出し電線は前記金属管の外部で樹脂被覆電線と接続され、前記芯線と前記樹脂被覆電線との接続部が熱収縮チューブで被覆され、前記金属製シール部材と前記熱収縮チューブとの間の外表面がセラミック溶射されていることを特徴とする温度センサ。 The temperature sensor according to claim 1,
The lead-out electric wire is connected to a resin-coated electric wire outside the metal tube, a connecting portion between the core wire and the resin-coated electric wire is covered with a heat-shrinkable tube, and between the metal seal member and the heat-shrinkable tube A temperature sensor characterized in that the outer surface is ceramic sprayed.
前記金属管の内部に少なくとも二種類の電線を有し、前記金属管の内部で前記二種類の電線が接続され、前記二種類の電線が接続される接続部の周囲がセラミック紛体で充填されていることを特徴とする温度センサ。 The temperature sensor according to claim 1,
The metal tube has at least two types of electric wires, the two types of electric wires are connected inside the metal tube, and the periphery of the connection portion to which the two types of electric wires are connected is filled with ceramic powder. A temperature sensor characterized by comprising:
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