JP2020016633A - 温度センサ - Google Patents
温度センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020016633A JP2020016633A JP2019030513A JP2019030513A JP2020016633A JP 2020016633 A JP2020016633 A JP 2020016633A JP 2019030513 A JP2019030513 A JP 2019030513A JP 2019030513 A JP2019030513 A JP 2019030513A JP 2020016633 A JP2020016633 A JP 2020016633A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- element electrode
- conductive tube
- electrode wire
- temperature sensor
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
【課題】熱衝撃による感温素子の破損を抑制した温度センサを提供する。【解決手段】感温部11及び素子電極線12からなる感温素子10と、感温素子の後端側に配置され、素子電極線に電気的に接続されるシース芯線21及びシース外管21を有するシース部材20と、を備えた温度センサ1であって、軸線O方向に延びる導電チューブ80であって、自身の先端側に素子電極線を収容し、自身の後端側にシース芯線を収容して素子電極線とシース芯線とを電気的に接続し、断面が筒状又は筒状の一部をなす導電チューブをさらに備え、導電チューブの線膨張係数が素子電極線の線膨張係数より大きく、素子電極線が導電チューブの内側に固定され、感温部の後端11eと導電チューブの先端80sとの間に軸線方向の隙間D1を有する。【選択図】図3
Description
本発明は、サーミスタ素子やPt抵抗体素子等の感温素子を備えた温度センサに関する。
自動車等の排気ガス等の温度を検出する温度センサとして、サーミスタやPt抵抗体等の感温素子の抵抗の温度変化を利用したものが知られている。
図6に示すように、このような温度センサは、一般的に感温素子(感温部100B)100の後端側に延びる一対の素子電極線100Aと、シース部材200のシース芯線200Aとを電気的に接続して金属チューブ300の内部に収容し、さらに金属チューブ3000内の隙間にアルミナ等のセメント400を充填して構成されている(特許文献1参照)。
ここで、温度センサの長さは用途によって異なるが、感温素子100の素子電極線100Aやシース部材200の長さを変えたものを一々用意するのは難しい。又、素子電極線100Aは一般にPt−Rh線等の貴金属が用いられることから、温度センサが長くなっても、素子電極線100Aを長くすることはコストアップとなる。
図6に示すように、このような温度センサは、一般的に感温素子(感温部100B)100の後端側に延びる一対の素子電極線100Aと、シース部材200のシース芯線200Aとを電気的に接続して金属チューブ300の内部に収容し、さらに金属チューブ3000内の隙間にアルミナ等のセメント400を充填して構成されている(特許文献1参照)。
ここで、温度センサの長さは用途によって異なるが、感温素子100の素子電極線100Aやシース部材200の長さを変えたものを一々用意するのは難しい。又、素子電極線100Aは一般にPt−Rh線等の貴金属が用いられることから、温度センサが長くなっても、素子電極線100Aを長くすることはコストアップとなる。
このようなことから、特許文献1に記載の温度センサでは、素子電極線100Aとシース芯線200Aとを導電性金属のチューブ500で繋ぎ、チューブ500の長さを変えることで、温度センサの長さが変わっても、共通の素子電極線100Aやシース部材200を用いることができる。
ここで、チューブ500の先端は素子電極線100Aの外径よりやや径大の内径を有し、チューブ500の後端はシース芯線200Aの外径よりやや径大の内径を有している。そして、チューブ500の両端にそれぞれ素子電極線100Aとシース芯線200Aとを収容して圧接又は溶接することで、素子電極線100Aとシース芯線200Aとを電気的に接続している。
又、チューブ500の先端に素子電極線100Aを挿入する際には、感温素子100の感温部100Bの後端にチューブ500の先端を当接させて位置決めを行う。
又、チューブ500の先端に素子電極線100Aを挿入する際には、感温素子100の感温部100Bの後端にチューブ500の先端を当接させて位置決めを行う。
しかしながら、チューブ500は、素子電極線100Aよりも安価で熱膨張率の高い耐熱合金を用いている。このため、図7に示すように、高温下では溶接部(固定部)Wを起点にしてチューブ500の方が素子電極線100Aよりも延び、チューブ500の先端500sが感温部100Bの後端側を押圧する。そして、この押圧力の反発力として、素子電極線100Aが溶接部Wを介して後端側に引っ張られ、素子電極線100Aと感温部100Bとの接続部Bが破断するという問題がある。
従って、本発明は、熱衝撃による感温素子の破損を抑制した温度センサの提供を目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の温度センサは、感温部、及び該感温部から後端側に延びる素子電極線からなる感温素子と、前記感温素子の後端側に配置され、前記素子電極線に電気的に接続されるシース芯線、及び該シース芯線を絶縁材の間に内包するシース外管を有するシース部材と、を備えた温度センサであって、軸線方向に延びる導電チューブであって、自身の先端側に前記素子電極線を収容し、自身の後端側に前記シース芯線を収容して前記素子電極線と前記シース芯線とを電気的に接続し、断面が筒状又は筒状の一部をなす導電チューブをさらに備え、前記導電チューブの線膨張係数が前記素子電極線の線膨張係数より大きく、前記素子電極線が前記導電チューブの内側に固定され、前記感温部の後端と前記導電チューブの先端との間に前記軸線方向の隙間D1を有することを特徴とする。
温度センサの長さは用途によって異なるが、感温素子の素子電極線やシース部材の長さを変えたものを一々用意したり、高価な素子電極線を長くすることはコストアップとなる。
そこで、この温度センサによれば、素子電極線より線膨張係数が大きく安価な導電チューブを素子電極線とシース芯線との電気的接続に用い、導電チューブの長さを変えることで、温度センサの長さが変わっても、共通の素子電極線やシース部材を用いることができる。
さらに、隙間D1を設けることにより、高温下で導電チューブが延びても、導電チューブの先端が感温部の後端から離間した状態が維持され、導電チューブの先端が感温部を押圧することが無いので、押圧力の反発力として素子電極線が後端側に引っ張られて素子電極線と感温部との接続部が破断することを抑制する。従って、熱衝撃による感温素子の破損を抑制することができる。
そこで、この温度センサによれば、素子電極線より線膨張係数が大きく安価な導電チューブを素子電極線とシース芯線との電気的接続に用い、導電チューブの長さを変えることで、温度センサの長さが変わっても、共通の素子電極線やシース部材を用いることができる。
さらに、隙間D1を設けることにより、高温下で導電チューブが延びても、導電チューブの先端が感温部の後端から離間した状態が維持され、導電チューブの先端が感温部を押圧することが無いので、押圧力の反発力として素子電極線が後端側に引っ張られて素子電極線と感温部との接続部が破断することを抑制する。従って、熱衝撃による感温素子の破損を抑制することができる。
本発明の温度センサは、前記導電チューブの先端から、前記導電チューブと前記素子電極線との固定部の先端までの前記軸線方向の長さL1に対し、D1>(L1/10)の関係を満たしてもよい。
長さL1に対し、概ね導電チューブが延びる量は(L1/10)以下である。従って、この温度センサによれば、D1>(L1/10)の関係を満たすので、高温下でも導電チューブを感温部から確実に離間させることができる。
長さL1に対し、概ね導電チューブが延びる量は(L1/10)以下である。従って、この温度センサによれば、D1>(L1/10)の関係を満たすので、高温下でも導電チューブを感温部から確実に離間させることができる。
本発明の温度センサは、前記導電チューブの先端と前記素子電極線との間に径方向の隙間D2を有してもよい。
車両の走行等に伴って感温部が径方向に振動し、それにつれて素子電極線も径方向に振れることがある。このとき、導電チューブの先端のエッジ部分に素子電極線が当接すると、素子電極線に比べて剛性がある導電チューブは動かないので、当接部分の素子電極線に応力が掛かって断線するおそれがある。
そこで、隙間D2を設けることにより、感温部が径方向に振動しても導電チューブの先端に素子電極線が当接し難くなり、素子電極線に応力が掛かって断線することを抑制できる。
車両の走行等に伴って感温部が径方向に振動し、それにつれて素子電極線も径方向に振れることがある。このとき、導電チューブの先端のエッジ部分に素子電極線が当接すると、素子電極線に比べて剛性がある導電チューブは動かないので、当接部分の素子電極線に応力が掛かって断線するおそれがある。
そこで、隙間D2を設けることにより、感温部が径方向に振動しても導電チューブの先端に素子電極線が当接し難くなり、素子電極線に応力が掛かって断線することを抑制できる。
本発明の温度センサにおいて、前記導電チューブは、前記素子電極線との固定部の先端から前記導電チューブの先端に向かって徐々に広がってもよい。
この温度センサによれば、隙間D2を確実に設けることができる。
この温度センサによれば、隙間D2を確実に設けることができる。
本発明の温度センサにおいて、前記導電チューブの先端から、前記素子電極線の外面から前記導電チューブが離間し始める部位Pまでの前記軸線方向の長さL2、前記部位Pにおける前記素子電極線の前記外面と前記導電チューブの内面との開き角θに対し、D2>L2×tanθの関係を満たしてもよい。
感温部が径方向に振動したときの感温部、ひいては素子電極線の径方向の最大の振れ幅は、素子電極線が導電チューブに保持されなくなる部分である上述の部位Pを始点にし、部位P近傍の導電チューブの内面に当接するまでの範囲である。つまり、部位Pにおける導電チューブの内面との接線と、素子電極線の外面とのなす角を開き角θとすると、最大の振れ幅は2θとなる。
従って、上記接線を導電チューブの先端まで延長した延長線と、素子電極線の外面との径方向の距離(L2×tanθ)よりも、隙間D2を大きくすれば、感温部が径方向に振動しても導電チューブの先端に素子電極線がさらに当接し難くなる。
感温部が径方向に振動したときの感温部、ひいては素子電極線の径方向の最大の振れ幅は、素子電極線が導電チューブに保持されなくなる部分である上述の部位Pを始点にし、部位P近傍の導電チューブの内面に当接するまでの範囲である。つまり、部位Pにおける導電チューブの内面との接線と、素子電極線の外面とのなす角を開き角θとすると、最大の振れ幅は2θとなる。
従って、上記接線を導電チューブの先端まで延長した延長線と、素子電極線の外面との径方向の距離(L2×tanθ)よりも、隙間D2を大きくすれば、感温部が径方向に振動しても導電チューブの先端に素子電極線がさらに当接し難くなる。
本発明の温度センサにおいて、前記感温素子は、前記感温部から延びる複数の前記素子電極線を有し、前記シース芯線及び前記導電チューブが、前記複数の素子電極線のそれぞれに対応して複数個設けられ、複数の前記導電チューブのすべてが前記隙間D1を有してもよい。
この温度センサによれば、複数の導電チューブのすべてにおいて、隙間D1が設けられているので、複数のすべての素子電極線と感温部との接続部が破断することを抑制できる。
この温度センサによれば、複数の導電チューブのすべてにおいて、隙間D1が設けられているので、複数のすべての素子電極線と感温部との接続部が破断することを抑制できる。
この発明によれば、熱衝撃による感温素子の破損を抑制した温度センサが得られる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る温度センサ1の一部を軸線O方向に沿って破断した断面構造を示す。なお、実施形態に係る温度センサ1は、金属部材30の後端側からシース部材20が収納される態様である。
温度センサ1は、内燃機関の排気管の側壁の開口部(図示せず)に挿通して取付けられ、自動車の排気ガスの温度を検出する。そして、排気ガスの温度が0℃前後の低温域から1000℃前後の高温域まで急激に変化するのに伴って、温度センサ1も上記温度範囲内で上昇−冷却する冷熱サイクルを受ける。
図1は、本発明の実施形態に係る温度センサ1の一部を軸線O方向に沿って破断した断面構造を示す。なお、実施形態に係る温度センサ1は、金属部材30の後端側からシース部材20が収納される態様である。
温度センサ1は、内燃機関の排気管の側壁の開口部(図示せず)に挿通して取付けられ、自動車の排気ガスの温度を検出する。そして、排気ガスの温度が0℃前後の低温域から1000℃前後の高温域まで急激に変化するのに伴って、温度センサ1も上記温度範囲内で上昇−冷却する冷熱サイクルを受ける。
温度センサ1は、Pt抵抗体素子(感温素子)10と、Pt抵抗体素子10に接続されるシース部材20と、後述する筒状金属製の導電チューブ80と、Pt抵抗体素子10及びシース部材20を収容する有底筒状の金属部材30と、金属部材30の外周に嵌合される取付け部50と、取付け部50の外周に遊嵌されるナット部60と、取付け部50の後端側に取付けられる筒状金属製の外筒70と、外筒70の後端に取付けられてリード線24を外部に引き出す耐熱ゴム製の補助リング26とを備えている。
なお、本発明の温度センサ1において、金属部材30は軸線O方向に延びており、金属部材30の底部側を「先端」とし、金属部材30の開放端側を「後端」とする。
なお、本発明の温度センサ1において、金属部材30は軸線O方向に延びており、金属部材30の底部側を「先端」とし、金属部材30の開放端側を「後端」とする。
Pt抵抗体素子(感温素子)10は、温度を測定するためのPt抵抗体部(感温部)11と、Pt抵抗体部11の一端(後端側)から延びる一対の素子電極線12とを有する。
Pt抵抗体部11は、膜状の金属抵抗体をセラミック層で挟み込んだ構成をなし、全体として略板状であり、長手方向を温度センサ1(金属部材30)の軸線O方向と平行にして金属部材30内に配置される。金属抵抗体は、白金(Pt)を主体(50質量%以上)とする組成からなり、一対の素子電極線12が離間して接続されている。そして、金属抵抗体は温度変化に応じて電気抵抗値が変化するので、その変化を一対の素子電極線12間の電圧変化として検知できる。セラミック層としては、アルミナ純度99.9質量%以上の組成を用いることができる。又、感温部としては上記Pt等の抵抗体の他、サーミスタを用いることもできる。
シース部材20は、Pt抵抗体素子10の一対の素子電極線12にそれぞれ接続されるシース芯線21と、シース芯線21を収容する金属製のシース外管22とを有し、シース芯線21とシース外管22内面との間にSiO2からなる絶縁材が充填されている。
通常、素子電極線12は高価なPt−Rh線等であるため、SUS等からなる安価なシース芯線21と接続することでコストダウンが図られている。
Pt抵抗体部11は、膜状の金属抵抗体をセラミック層で挟み込んだ構成をなし、全体として略板状であり、長手方向を温度センサ1(金属部材30)の軸線O方向と平行にして金属部材30内に配置される。金属抵抗体は、白金(Pt)を主体(50質量%以上)とする組成からなり、一対の素子電極線12が離間して接続されている。そして、金属抵抗体は温度変化に応じて電気抵抗値が変化するので、その変化を一対の素子電極線12間の電圧変化として検知できる。セラミック層としては、アルミナ純度99.9質量%以上の組成を用いることができる。又、感温部としては上記Pt等の抵抗体の他、サーミスタを用いることもできる。
シース部材20は、Pt抵抗体素子10の一対の素子電極線12にそれぞれ接続されるシース芯線21と、シース芯線21を収容する金属製のシース外管22とを有し、シース芯線21とシース外管22内面との間にSiO2からなる絶縁材が充填されている。
通常、素子電極線12は高価なPt−Rh線等であるため、SUS等からなる安価なシース芯線21と接続することでコストダウンが図られている。
金属部材30は、本実施形態ではSUS310Sからなり、先端が閉じつつ軸線O方向に平行にストレートに延び、さらに後端側に向かって拡径するテーパ部35を有し、テーパ部35より後端側がストレートに延びている。
テーパ部35より先端側の金属部材30の内径は、シース部材20のシース外管22の外径よりも小さく、Pt抵抗体部11の最大外径よりも大きい。一方、テーパ部35より後端側の金属部材30の内径は、シース部材20のシース外管22の外径よりも大きい。
これにより、金属部材30の後端側からシース部材20及びPt抵抗体素子10を挿入した際、テーパ部35にシース部材20の先端側が当接して挿入深さを位置決めするようになっている。又、これにより、シース部材20の先端側が金属部材30の開口部を閉塞し、金属部材30の内部空間に、少なくともPt抵抗体素子10、及び素子電極線12とシース芯線21との接続部位である導電チューブ80が収納される。又、この内部空間にセメント40が充填されている。
テーパ部35より先端側の金属部材30の内径は、シース部材20のシース外管22の外径よりも小さく、Pt抵抗体部11の最大外径よりも大きい。一方、テーパ部35より後端側の金属部材30の内径は、シース部材20のシース外管22の外径よりも大きい。
これにより、金属部材30の後端側からシース部材20及びPt抵抗体素子10を挿入した際、テーパ部35にシース部材20の先端側が当接して挿入深さを位置決めするようになっている。又、これにより、シース部材20の先端側が金属部材30の開口部を閉塞し、金属部材30の内部空間に、少なくともPt抵抗体素子10、及び素子電極線12とシース芯線21との接続部位である導電チューブ80が収納される。又、この内部空間にセメント40が充填されている。
取付け部50は、金属部材30を挿通するための中心孔が軸線O方向に開口する略円筒状をなし、温度センサ1の先端側から、大径の鍔部51、鍔部51よりも小径の筒状の鞘部52、鞘部52のうち先端側を構成する第1段部54、及び鞘部52のうち後端側を構成し第1段部54より小径の第2段部55がこの順に形成されている。鍔部51の先端面はテーパ状の座面53を有し、後述するナット部60を排気管に螺合する際、座面53が排気管の側壁の角部(図示せず)に押し付けられてシールを行うようになっている。
取付け部50は、金属部材30の後端部の外周に圧入され、第2段部55と金属部材30とを全周レーザ溶接して両者が固定されている。
又、第1段部54の外周に外筒70が圧入され、全周レーザ溶接によって両者が固定されている。外筒70は、シース部材20から引き出されたシース芯線21とリード線24との接続部分を収容して保持する。
取付け部50は、金属部材30の後端部の外周に圧入され、第2段部55と金属部材30とを全周レーザ溶接して両者が固定されている。
又、第1段部54の外周に外筒70が圧入され、全周レーザ溶接によって両者が固定されている。外筒70は、シース部材20から引き出されたシース芯線21とリード線24との接続部分を収容して保持する。
ナット部60は、外筒70の外周よりやや大径の中心孔を軸線O方向に有し、先端側から、ネジ部62、ネジ部62より大径の六角ナット部61が形成されている。そして、取付け部50の鍔部51の後面にネジ部62の前面を当接させた状態で、ナット部60が取付け部50(外筒70)の外周に遊嵌し、軸線O方向に回動自在になっている。
そして、ネジ部62が排気管の所定のネジ穴と螺合することにより、温度センサ1が排気管の側壁に取付けられる。
そして、ネジ部62が排気管の所定のネジ穴と螺合することにより、温度センサ1が排気管の側壁に取付けられる。
シース部材20のシース外管22の後端からは2本のシース芯線21が引き出され、各シース芯線21の終端が加締め端子23に接続され、加締め端子23はリード線24に接続されている。なお、各シース芯線21及び加締め端子23はそれぞれ絶縁チューブ25で絶縁されている。
そして、各リード線24は、外筒70の後端内側に嵌合された補助リング26のリード線挿通孔を通って外部に引き出され、図示しないコネクタを介して外部回路と接続されている。
又、金属部材30の内面と、Pt抵抗体素子10及びシース部材20との隙間には、アルミナ等のセメント40が充填されており、Pt抵抗体素子10及びシース部材20を保持してその振動を抑制している。セメント40としては、熱伝導率が高く、高耐熱、高絶縁性の材料を用いてもよい。
そして、各リード線24は、外筒70の後端内側に嵌合された補助リング26のリード線挿通孔を通って外部に引き出され、図示しないコネクタを介して外部回路と接続されている。
又、金属部材30の内面と、Pt抵抗体素子10及びシース部材20との隙間には、アルミナ等のセメント40が充填されており、Pt抵抗体素子10及びシース部材20を保持してその振動を抑制している。セメント40としては、熱伝導率が高く、高耐熱、高絶縁性の材料を用いてもよい。
次に、図2〜図5を参照し、本発明の特徴部分である導電チューブ80を含む構成について説明する。図2は図1の部分拡大図、図3は図2の部分拡大図、図4は図3の部位が冷熱サイクルを受けた状態を示す模式図、図5は図3のPt抵抗体部11が振動した状態を示す模式図である。
上述のように、温度センサ1の長さに応じて、感温素子10の素子電極線12やシース部材20の長さを変えたものを一々用意するのは難しい。又、素子電極線12は高価なため、素子電極線12を長くすることはコストアップとなる。
そこで、素子電極線12より安価(例えば、インコネル(登録商標)等の耐熱合金)で、素子電極線12より線膨張係数が大きな導電チューブ80を用い、導電チューブ80を介して素子電極線12とシース芯線21とを電気的に接続する。これにより、導電チューブ80の長さを変えることで、温度センサ1の長さが変わっても、共通の素子電極線12やシース部材20を用いることができる。
そこで、素子電極線12より安価(例えば、インコネル(登録商標)等の耐熱合金)で、素子電極線12より線膨張係数が大きな導電チューブ80を用い、導電チューブ80を介して素子電極線12とシース芯線21とを電気的に接続する。これにより、導電チューブ80の長さを変えることで、温度センサ1の長さが変わっても、共通の素子電極線12やシース部材20を用いることができる。
図2に示すように、本例では、シース芯線21は素子電極線12より径大であるので、導電チューブ80は先端側80fから軸線O方向に平行にストレートに延び、さらに後端側に向かって拡径するテーパ部81を有し、テーパ部81より後端側が後端側80eまでストレートに延びている。
そして、導電チューブ80の後端側80eの内部にシース芯線21の先端側を収容し、先端側80fの内部に素子電極線12の後端側を収容し、各挿入部をテーパ部81の外側から抵抗溶接等で溶接することで、素子電極線12とシース芯線21とが電気的に接続されることになる。このとき、素子電極線12とシース芯線21とが導電チューブ80の内側にそれぞれ溶接部W1,W2で固定されることになる。
そして、導電チューブ80の後端側80eの内部にシース芯線21の先端側を収容し、先端側80fの内部に素子電極線12の後端側を収容し、各挿入部をテーパ部81の外側から抵抗溶接等で溶接することで、素子電極線12とシース芯線21とが電気的に接続されることになる。このとき、素子電極線12とシース芯線21とが導電チューブ80の内側にそれぞれ溶接部W1,W2で固定されることになる。
図3に示すように、本実施形態では、Pt抵抗体部11の後端11eと導電チューブ80の先端80sとの間に軸線O方向の隙間D1を有する。
又、本実施形態では、導電チューブ80の先端80sが拡径しており、導電チューブ80の先端80sと素子電極線12との間に径方向(軸線O方向に垂直な方向)の隙間D2を有する。
ここで、本実施形態では、導電チューブ80は、素子電極線12との固定部である溶接部W1の先端から導電チューブ80の先端に向かってラッパ状に徐々に広がっている。
又、本実施形態では、導電チューブ80の先端80sが拡径しており、導電チューブ80の先端80sと素子電極線12との間に径方向(軸線O方向に垂直な方向)の隙間D2を有する。
ここで、本実施形態では、導電チューブ80は、素子電極線12との固定部である溶接部W1の先端から導電チューブ80の先端に向かってラッパ状に徐々に広がっている。
さらに、本実施形態では、導電チューブ80の先端80sから、素子電極線12の外面から導電チューブ80が離間し始める部位Pまでの軸線O方向の長さL2、部位Pにおける素子電極線12の外面と導電チューブ80の内面との開き角θに対し、D2>L2×tanθの関係を満たす。
D1,D2の規定理由について、図4、図5を参照して説明する。
D1,D2の規定理由について、図4、図5を参照して説明する。
まず、D1につき、図4に示すように、導電チューブ80は素子電極線12よりも線膨張係数が高いため、高温下では溶接部(固定部)W1を起点にして導電チューブ80の方が素子電極線12よりも延びる。そこで、隙間D1を設けることにより、高温下で導電チューブ80が延びても導電チューブ80の先端80sがPt抵抗体部11の後端11eから離間した状態が維持される。
これにより、導電チューブ80の先端80sがPt抵抗体部11の後端11eを押圧することが無いので、押圧力の反発力として素子電極線12が溶接部Wを介して後端側に引っ張られて素子電極線12とPt抵抗体部11との接続部Bが破断することを抑制する。
従って、熱衝撃によるPt抵抗体素子10の破損を抑制することができる。
これにより、導電チューブ80の先端80sがPt抵抗体部11の後端11eを押圧することが無いので、押圧力の反発力として素子電極線12が溶接部Wを介して後端側に引っ張られて素子電極線12とPt抵抗体部11との接続部Bが破断することを抑制する。
従って、熱衝撃によるPt抵抗体素子10の破損を抑制することができる。
なお、常温において、隙間D1を有することが必要である。
又、導電チューブ80の先端80sから、上記固定部(溶接部W1)の先端までの軸線O方向の長さL1に対し、概ね導電チューブ80が延びる量は(L1/10)以下である。従って、D1>(L1/10)の関係を満たすと、高温下でも導電チューブ80をPt抵抗体部11から確実に離間させることができる。
又、導電チューブ80の先端80sから、上記固定部(溶接部W1)の先端までの軸線O方向の長さL1に対し、概ね導電チューブ80が延びる量は(L1/10)以下である。従って、D1>(L1/10)の関係を満たすと、高温下でも導電チューブ80をPt抵抗体部11から確実に離間させることができる。
D2につき、図5に示すように、車両の走行等に伴ってPt抵抗体部11が径方向に振動し、それにつれて素子電極線12も径方向に振れることがある。このとき、導電チューブ80の先端80sのエッジ部分に素子電極線12が当接すると、素子電極線12に比べて剛性がある導電チューブ80は動かないので、当接部分の素子電極線12に応力が掛かって断線するおそれがある。
そこで、隙間D2を設けることにより、Pt抵抗体部11が径方向に振動しても導電チューブ80の先端80sに素子電極線12が当接し難くなり、素子電極線12に応力が掛かって断線することを抑制できる。
そこで、隙間D2を設けることにより、Pt抵抗体部11が径方向に振動しても導電チューブ80の先端80sに素子電極線12が当接し難くなり、素子電極線12に応力が掛かって断線することを抑制できる。
ここで、Pt抵抗体部11、ひいては素子電極線12の径方向の最大の振れ幅は、素子電極線12が導電チューブ80に保持されなくなる部分である上述の部位Pを始点にし、部位P近傍の導電チューブ80の内面に当接するまでの範囲である。つまり、部位Pにおける導電チューブ80の内面との接線と、素子電極線12の外面とのなす角を開き角θとすると、最大の振れ幅は2θとなる。
従って、上記接線を導電チューブ80の先端80sまで延長した延長線ELと、素子電極線12の外面との径方向の距離Dxよりも、隙間D2を大きくすれば、Pt抵抗体部11が径方向に振動しても導電チューブ80の先端80sに素子電極線12がさらに当接し難くなる。
そして、距離Dx=L2×tanθであり、D2>Dxであるから、D2>L2×tanθの関係を満たす、つまり、部位Pでの延長線ELよりも、導電チューブ80の先端80s側が径方向外側に広がっていると好ましいことになる。
なお、部位Pは、素子電極線12と導電チューブ80の断面像から求めることができ、具体的には、この断面像にて、部位Pと、長さL1の中点の位置Q(図5参照)とを結ぶ直線を、部位Pにおける導電チューブ80の内面との接線(及び延長線EL)とみなす。
従って、上記接線を導電チューブ80の先端80sまで延長した延長線ELと、素子電極線12の外面との径方向の距離Dxよりも、隙間D2を大きくすれば、Pt抵抗体部11が径方向に振動しても導電チューブ80の先端80sに素子電極線12がさらに当接し難くなる。
そして、距離Dx=L2×tanθであり、D2>Dxであるから、D2>L2×tanθの関係を満たす、つまり、部位Pでの延長線ELよりも、導電チューブ80の先端80s側が径方向外側に広がっていると好ましいことになる。
なお、部位Pは、素子電極線12と導電チューブ80の断面像から求めることができ、具体的には、この断面像にて、部位Pと、長さL1の中点の位置Q(図5参照)とを結ぶ直線を、部位Pにおける導電チューブ80の内面との接線(及び延長線EL)とみなす。
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。例えば、感温部として、上述のPt抵抗体部11の代わりにサーミスタ焼結体を用いてもよい。サーミスタ焼結体としては、(Sr,Y)(Al,Mn,Fe)O3をベース組成としたペロブスカイト型酸化物を用いることができるが、これに限定されない。
また、サーミスタ焼結体を用いる場合など、感温部が還元して劣化するのを防止するため、感温部の外側をガラス等の封止材で被覆する形態がある。この場合、被覆材(ガラス)を含めて感温部と一体の部分も感温部とみなす。つまり、「感温部の後端」とは、感温部の最外面の被覆材(ガラス)の後端となる。
また、サーミスタ焼結体を用いる場合など、感温部が還元して劣化するのを防止するため、感温部の外側をガラス等の封止材で被覆する形態がある。この場合、被覆材(ガラス)を含めて感温部と一体の部分も感温部とみなす。つまり、「感温部の後端」とは、感温部の最外面の被覆材(ガラス)の後端となる。
また、上記実施形態では、導電チューブのテーパ部より先端側が後端側よりも小径であったが、導電チューブに接続される素子電極線及びシース芯線の外径に応じて、導電チューブの形状も種々変更できる。又、導電チューブの断面が筒状に限らず、C字状などの筒状の一部をなす形状でもよい。
素子電極線を導電チューブの内側に固定する方法は、溶接の他、圧接等でもよい。
また、上記実施形態では、シース芯線21とシース外管22内面との間にSiO2からなる絶縁材が充填されていたが、これに限られず、MgOやAl2O3からなる絶縁材が充填されていてもよい。
素子電極線を導電チューブの内側に固定する方法は、溶接の他、圧接等でもよい。
また、上記実施形態では、シース芯線21とシース外管22内面との間にSiO2からなる絶縁材が充填されていたが、これに限られず、MgOやAl2O3からなる絶縁材が充填されていてもよい。
1 温度センサ
10 感温素子
11 感温部
11e 感温部の後端
12 素子電極線
20 シース部材
21 シース芯線
22 シース外管
80 導電チューブ
80s 導電チューブの先端
O 軸線
W1 素子電極線の固定部(溶接部)
P 素子電極線の外面から導電チューブが離間し始める部位
10 感温素子
11 感温部
11e 感温部の後端
12 素子電極線
20 シース部材
21 シース芯線
22 シース外管
80 導電チューブ
80s 導電チューブの先端
O 軸線
W1 素子電極線の固定部(溶接部)
P 素子電極線の外面から導電チューブが離間し始める部位
Claims (6)
- 感温部、及び該感温部から後端側に延びる素子電極線からなる感温素子と、
前記感温素子の後端側に配置され、前記素子電極線に電気的に接続されるシース芯線、及び該シース芯線を絶縁材の間に内包するシース外管を有するシース部材と、
を備えた温度センサであって、
軸線方向に延びる導電チューブであって、自身の先端側に前記素子電極線を収容し、自身の後端側に前記シース芯線を収容して前記素子電極線と前記シース芯線とを電気的に接続し、断面が筒状又は筒状の一部をなす導電チューブをさらに備え、
前記導電チューブの線膨張係数が前記素子電極線の線膨張係数より大きく、
前記素子電極線が前記導電チューブの内側に固定され、
前記感温部の後端と前記導電チューブの先端との間に前記軸線方向の隙間D1を有することを特徴とする温度センサ。 - 前記導電チューブの先端から、前記導電チューブと前記素子電極線との固定部の先端までの前記軸線方向の長さL1に対し、D1>(L1/10)の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の温度センサ。
- 前記導電チューブの先端と前記素子電極線との間に径方向の隙間D2を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の温度センサ。
- 前記導電チューブは、前記素子電極線との固定部の先端から前記導電チューブの先端に向かって徐々に広がることを特徴とする請求項3に記載の温度センサ。
- 前記導電チューブの先端から、前記素子電極線の外面から前記導電チューブが離間し始める部位Pまでの前記軸線方向の長さL2、
前記部位Pにおける前記素子電極線の前記外面と前記導電チューブの内面との開き角θに対し、D2>L2×tanθの関係を満たすことを特徴とする請求項3又は4に記載の温度センサ。 - 前記感温素子は、前記感温部から延びる複数の前記素子電極線を有し、
前記シース芯線及び前記導電チューブが、前記複数の素子電極線のそれぞれに対応して複数個設けられ、
複数の前記導電チューブのすべてにおいて、前記隙間D1が設けられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の温度センサ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019117865.7A DE102019117865A1 (de) | 2018-07-13 | 2019-07-02 | Temperatursensor |
CN201910630720.9A CN110715751B (zh) | 2018-07-13 | 2019-07-12 | 温度传感器 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018132899 | 2018-07-13 | ||
JP2018132899 | 2018-07-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020016633A true JP2020016633A (ja) | 2020-01-30 |
Family
ID=69580585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019030513A Pending JP2020016633A (ja) | 2018-07-13 | 2019-02-22 | 温度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020016633A (ja) |
-
2019
- 2019-02-22 JP JP2019030513A patent/JP2020016633A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101113532B1 (ko) | 내연기관의 배기가스 시스템에 사용되는 저항 온도계용온도 센서 | |
US7581879B2 (en) | Temperature sensor | |
US8192081B2 (en) | Temperature sensor | |
JP6608088B1 (ja) | 温度センサ | |
JP5229355B2 (ja) | 温度センサ | |
US8256956B2 (en) | Temperature sensor | |
JP2009058156A (ja) | 燃焼圧センサ付きグロープラグ | |
JP2002289407A (ja) | 温度センサおよびその製造方法 | |
JP2004317499A (ja) | 温度センサ | |
JP5252631B2 (ja) | 温度センサおよびその製造方法 | |
JP2006234632A (ja) | 温度センサ | |
JP2007240341A (ja) | 温度センサ | |
JP2018036188A (ja) | 温度センサ | |
JP2013190197A (ja) | グロープラグ | |
JP2020016633A (ja) | 温度センサ | |
JP2002107233A (ja) | 熱電対装置 | |
CN110715751B (zh) | 温度传感器 | |
JPH08271350A (ja) | 温度測定用グロープラグ | |
JP6576766B2 (ja) | 温度センサ | |
JP5192460B2 (ja) | 温度センサ | |
JP2002350239A (ja) | 温度センサ | |
JP6456278B2 (ja) | スパークプラグ | |
JP2018112513A (ja) | 温度センサ | |
JP2017015504A (ja) | 温度センサ | |
JP2020046181A (ja) | 温度センサの製造方法 |