JP3314713B2 - 温度センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各所の温度検出を
行うために用いられる温度センサに関し、特に、自動車
排気系の触媒コンバータ等に取付けられ、異常温検出と
か触媒劣化検出等を行なう排気温センサに用いて好適で
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の温度センサとしては、実
開平１−１１７５４０号公報に記載のＥＧＲガス温度セ
ンサが提案されている。これは、サーミスタチップと、
そのリード線を絶縁固定するインシュレータチューブ
と、このチューブから突設するリード線が貫通されるラ
バーとが、有底円筒状のケース内に挿入され、ケース内
の充填されている接着剤にてサーミスタチップをケース
先端の底部（閉塞部）に接着固定したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来公
報においては、サーミスタチップの構造に関する記述は
ないが、図示例では、サーミスタチップとケース先端部
の内面とが当接している。本発明者等に検討によれば、
このように両者が当接関係にあること、および、ＥＧＲ
ガス温度センサとしての感温部耐熱性が通常最大４００
℃位であることから、サーミスタ（抵抗体）及び電極線
（ジュメット線）からなるサーミスタ素子ガラス封止し
たタイプのサーミスタチップと推定される。従って、サ
ーミスタ及び電極線は、ガラスコートされてケースとは
絶縁されるため、サーミスタチップ先端をケース内底の
閉塞部に当接するように組付けることができる。

【０００４】しかしながら、近年、センサの高応答化に
関して、サーミスタをケース内のより先端部に配置した
いという要請がある。そのためには、上記ガラスのよう
な絶縁部材を設けずにいわゆる剥き出しの状態で、サー
ミスタ自体を究極的には、ケース先端の閉塞部内面に当
たるまで配置できることが好ましい。ここで、本発明者
等の検討によれば、有底筒状の金属製のケースを用いた
場合、ケースの内面は製造過程（加熱検査）とか実用過
程で熱により酸化膜（金属酸化物の膜）が形成されるた
め、サーミスタの一部がケース内面に触れたとしても、
実用上Ｒ−Ｔ特性（抵抗−温度特性）に影響を与えるこ
とはない。

【０００５】ちなみに、金属製のケースの内表面に積極
的に絶縁酸化膜を形成したものとしては、特開平９−１
８９６１７号公報に記載のものが提案されており、サー
ミスタとケースとの間に上記絶縁部材を介在させること
なく、サーミスタをケース内の先端部に配置することが
できる。ところが、一端側が開口部をなし他端側が閉塞
部をなす有底筒状のケースに挿入組付されるサーミスタ
素子としては、一般に、サーミスタ信号取出し用の一対
の電極線（線状の電極部）が接続され、この一対の電極
線がケース閉塞部とは反対側（開口部側）の同一方向に
信号取出しのために引き出された構成のもの、いわゆる
ラジアル型サーミスタが用いられる。そのため、絶縁部
材を設けずに、サーミスタをケース内の先端側（閉塞部
側）に配置しようとすると、サーミスタの電極がケース
内面に当たって電流がリークしてしまうという問題があ
る。

【０００６】この問題について、図２に示す本発明者等
が試作したラジアル型サーミスタに基づいて説明する。
サーミスタ素子２０は、半導体等のサーミスタ材料にて
円柱形状に成形されたサーミスタ２１を有し、このサー
ミスタ２１には、一対の電極線（白金線等）２２が一定
の電極間隔（極間）をもって円柱軸方向に略平行に埋設
されている。このサーミスタ素子２０はサーミスタ材料
の成形体に一対の電極線２２を埋設した後、焼成するこ
とで形成される。

【０００７】ここで、各電極線２２は、一端部２２ａが
サーミスタ２１の一端側から一部露出し、他端部２２ｂ
がサーミスタ信号取出しのために、サーミスタ２１の他
端側から引き出された形となっている。ここで、以下、
一端部２２ａを露出端部、他端部２２ｂをサーミスタ信
号取出用端部という。このように、露出端部２２ａが露
出しているのは、以下の理由による。

【０００８】各電極線２２は、サーミスタ２１内部の抵
抗が不均一とならないようにサーミスタ２１全体を貫通
するように挿入されるが、信号取出用端部２２ｂとは反
対側の露出端部２２ａがなるべくサーミスタ２１から突
出しないように、露出端部２２ａの端面とサーミスタ２
１表面とが同一平面上に位置するように埋設される。し
かし、埋設後の焼成において、電極線２２よりもサーミ
スタ２１の方が熱収縮が大きいため、どうしても露出端
部２２ａがサーミスタ２１表面から露出する（ちなみ
に、露出長さは０．数ｍｍ程度である）。つまり、サー
ミスタ２１の抵抗特性を良好なものとするためには、露
出端部２２ａが露出せざるを得ない。

【０００９】従って、図２に示すような、信号取出し側
とは反対側の電極線端部が露出しているラジアル型サー
ミスタを、絶縁部材を設けずに、有底筒状のケース内の
より先端に配置する場合には、電極線の露出部分がケー
スの閉塞部（底部）に当たる可能性が大きい。電極線
は、サーミスタに比べて抵抗が小さくリークしやすいた
め、ケースに当たらないようにする必要がある。

【００１０】そこで、本発明は上記点に鑑みて、電極線
の信号取出し側とは反対側の端部がサーミスタから露出
しているラジアル型サーミスタを、有底筒状のケースに
挿入してなる温度センサにおいて、電極線の露出部分が
ケース内面に接触しないようにしつつ、サーミスタをで
きるだけケース閉塞部側に近づけた配置を可能とするこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、有底筒状金属製のケースとラジアル型サーミ
スタとの配置関係に着目し、ケース閉塞部の形状に工夫
を施すことによりなされたものである。すなわち請求項
１記載の発明においては、有底筒状金属製のケース（１
０）内部の閉塞部（１２）近傍にサーミスタ（２１）が
設けられ、サーミスタ（２１）に埋設された一対の電極
線（２２）のうち、一端部（２２ａ）すなわち上記露出
端部がケース（１０）の閉塞部（１２）側に位置し、他
端部（２２ｂ）すなわち信号取出端部がケース（１０）
の開口部（１１）側から引き出されている温度センサに
おいて、閉塞部（１２）の内面を、一対の電極線（２
２）の一端部（２２ａ）から離れる方向に先窄まり状に
突出する凸面形状を有するものとしたことを特徴として
いる。

【００１２】本発明では、閉塞部（１２）内面の凸面形
状によって、サーミスタ（２１）から凸面頂部に向かっ
て先窄まりの空間が形成され、一対の電極線（２２）の
露出端部である一端部（２２ａ）は、この空間に配置さ
れた形となる。そのため、この一端部（２２ａ）は空隙
を介してケース（１０）内面と非接触の状態になり、サ
ーミスタ（２１）をできるだけケース（１０）の閉塞部
（１２）側、すなわち先端側に位置させることが可能と
なる。

【００１３】また、上記一端部（２２ａ）のサーミスタ
（２１）の閉塞部（１２）と対向する端部からの露出長
さを考慮すると、閉塞部（１２）の内面の頂部は、請求
項２記載の発明のように、サーミスタ（２１）の閉塞部
（１２）側端部から、０．５ｍｍ以上離れていることが
好ましい。また、通常、有底筒状の金属製ケースは、絞
り加工（深絞り）によって製造されるが、請求項３記載
の発明のように、閉塞部（１２）の内面の凸面形状を球
面形状とすれば、例えば、閉塞部（１２）の肉厚均一化
が容易とできる等、製造上好ましい。

【００１４】また、請求項４記載の発明は、サーミスタ
（２１）をその軸がケース（１０）の軸と平行に配置さ
れた円柱形状をなしているものとし、一対の電極線（２
２）を一定の間隔をもってサーミスタ（２１）の円柱軸
方向に略平行に埋設されたものとしたことを特徴として
おり、ラジアル型サーミスタの具体的形状を提供するも
のである。ここで請求項５ないし請求項７記載の発明
は、請求項４のラジアル型サーミスタ形状において、実
用時の熱衝撃によるサーミスタの割れ防止可能な寸法関
係を提供するものであり、サーミスタの耐熱衝撃性を向
上できる。

【００１５】また、請求項８記載の発明においては、ケ
ース（１０）の内周面のうち閉塞部（１２）以外の内周
面とサーミスタ（２１）との間に、ケース（１０）とサ
ーミスタ（２１）とを絶縁する絶縁部材（４０）を介在
させたことを特徴としており、ケース（１０）とサーミ
スタ（２１）とのより確実な絶縁確保が可能となる。そ
して、この絶縁部材としては、請求項９記載の発明のよ
うに、ケース（１０）の内周面形状に対応した筒形状を
有する碍子管（４０）を用いることができる。

【００１６】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 （第１実施形態）本実施形態では、本発明の温度センサ
を、例えば触媒コンバータ等の自動車排気ガス浄化装置
に装着され異常温検出とか触媒劣化検出を行なう排気温
センサに適用したものとして説明する。この温度センサ
は、主に自動車排気ガスの排出経路に取付けられるの
で、例えば１０００℃程度の高温に耐えられるように、
感温部であるセンサ素子部には耐熱性、耐熱衝撃性、耐
振性等が要求される。

【００１８】従って、センサ素子部もそれに耐えられる
耐熱材料が使用され、堅ろうな構造設計がとられてい
る。さらに、最近ではエンジン制御システム上、より精
度ある排気温検出が要求され、熱応答性も向上した追従
性ある温度検出が望まれている。図１は、これらの新し
いシステム用途にも十分対応出来るよう設計された本発
明の温度センサの一実施形態を示す一部切欠断面図で、
主としてセンサ素子部（感温部）の構成を示してある。

【００１９】図１において、１０は例えばＳＵＳ３１０
Ｓ等の耐熱性の金属からなる有底円筒状のキャップ（ケ
ース）であり、一端側が開口部１１をなす中空の円筒部
１３と、この円筒部１３の他端側を閉塞する閉塞部１２
とからなる。閉塞部１２の詳細は後述する。また、例え
ばキャップ１０の板厚は０．３ｍｍ、内径はφ２．５ｍ
ｍである。温度センサ１００はキャップ１０の閉塞部１
２を先端側とし、この閉塞部１２が、自動車の排気ガス
に触れるように、例えば排気管等に取り付けられる。

【００２０】キャップ１０内部には、温度検出特性を向
上させるために、円筒部１３内の閉塞部１２近傍に、ラ
ジアル型サーミスタであるサーミスタ素子２０が配設さ
れている。サーミスタ素子２０は、円柱体形状に成形さ
れたサーミスタ（サーミスタ部）２１と、このサーミス
タ２１に埋設されサーミスタ信号を取出すための一対の
線状電極としての電極線２２とからなり、上述の図２に
示すものと同型のものである。本実施形態では、サーミ
スタ素子２０について図２及び図２のＡ−Ａ断面である
図３を用い、補足説明をするにとどめる。

【００２１】サーミスタ２１は例えばＣｒ−Ｍｎ−Ｙ系
からなるセラミック半導体等の耐熱性に優れたサーミス
タ材料からなり、その円柱軸がケース１０の軸と平行に
配置されている。サーミスタ２１に埋設された一対の電
極線２２は、サーミスタ２１からサーミスタ信号として
の出力（抵抗−温度特性）を取出すためのものであり、
例えば白金線等の耐熱性及び出力特性に優れた線材から
なる。

【００２２】そして、各電極線２２においては、一端部
（以下、露出端部という）２２ａがサーミスタ２１から
閉塞部１２側に露出し、他端部（以下、信号取出用端部
という）２２ｂがサーミスタ２１から開口部１１側に引
き出されている。この露出端部２２ａがサーミスタ２１
の円柱体端面から露出しているのは、上述の通り製造上
の理由による。例えば露出長さは、０．２ｍｍ〜０．３
ｍｍ程度である。

【００２３】更に、本実施形態では、温度センサとして
の使用方法がますますシビアになるのを想定し、サーミ
スタ素子２０における各部の設計検討が行われている。
つまり、高応答化設計のためには、サーミスタの小型化
が要求され、それに伴って実用時の熱衝撃が厳しくな
る。本発明者等は、サーミスタ素子２０の耐熱衝撃性向
上が必要ゆえ、サーミスタ２１と電極線２２との寸法バ
ランスを良くし、素子ワレが生じないようにすべく鋭意
検討を行った。

【００２４】図３にサーミスタ素子２０の各部寸法を示
す。サーミスタ２０の径方向の断面の直径をＤ₁ 、その
面積をＳ₁ とし、一対の電極線２２の各々の電極線の径
方向の直径をＤ₂ 、その面積をＳ₁ としている。また、
サーミスタ２１において、一対の電極線２２に挟まれる
径方向における部分の肉厚をｂ１、サーミスタ２１の外
周面と一対の電極線２２とに挟まれる径方向における部
分の肉厚を各電極線に対してａ１、ｃ１としている。な
お、肉厚ｂ１は一対の電極線２２の一定の極間にも相当
する。上記検討の結果、これら寸法を次の関係で設定す
るとよいことが判った。

【００２５】まず、サーミスタ２１の径方向における各
肉厚ａ１、ｂ１、ｃ１のうち、最小寸法が０．１ｍｍ以
上であることが好ましい。また、サーミスタ２１の直径
Ｄ₁ 上に一対の電極線２２の直径Ｄ₂ がある場合、換言
すれば、サーミスタ２１の円柱における径方向の断面の
中心を通る直線が、一対の電極線２２における径方向の
断面の中心を通る直線と一致している場合に、両直径Ｄ
₁ 及びＤ₂ には、２Ｄ₂ ≦０．８Ｄ₁ の関係が成立して
いることが好ましく、望ましくは、２Ｄ₂ ≦０．５Ｄ₁
の関係が成立していることが好ましい。

【００２６】そして、サーミスタ２１の直径Ｄ₁ 上に一
対の電極線２２の直径Ｄ₂ がない場合、換言すれば、サ
ーミスタ２１の円柱における径方向の断面の中心を通る
直線が、一対の電極線２２における径方向の断面の中心
を通る直線と一致していない、すなわち、ずれている場
合に、サーミスタ２１の断面積Ｓ₁ と一対の電極線２２
の各々の電極線の断面積Ｓ₂ には、Ｓ₂ ≦０．３２Ｓ₁
の関係が成立していることが好ましく、望ましくは、Ｓ
₂ ≦０．１２５Ｓ₁ の関係が成立していることが好まし
い。

【００２７】本実施形態では、上記各関係を満足すべく
サーミスタ素子２０の寸法が設定されている。ちなみ
に、その一例としては、ａ１＝０．２５ｍｍ、ｂ１＝
０．５０ｍｍ、ｃ１＝０．２５ｍｍ、Ｄ₁ ＝１．６ｍ
ｍ、Ｄ₂ ＝０．３０、とできる。そして、この一例に従
って寸法設定されたサーミスタ素子２０を６個作製し、
熱衝撃性に関する信頼性試験（１０００℃（５分）と常
温（５分）との熱サイクル）を実施したところ、目標で
ある熱サイクル２００回に対して、６個とも５００回ま
で、素子ワレは発生せず、サーミスタ素子としての機能
も維持できた。

【００２８】ところで、サーミスタ素子２０の出力は、
一対の電極線２２両極で取り出され、ケース１０の開口
部１１から一端部が挿入されたシースピン（配線部材）
３０にて、外部の制御回路に伝えられる。シースピン３
０は、ステンレス（例えばＳＵＳ３１０Ｓ等）製の２本
の芯線３１と、ＭｇＯ等の絶縁粉末３２と、ステンレス
（例えばＳＵＳ３１０Ｓ等）製のシース外筒３３とで構
成されている。

【００２９】シースピン３０は、太い材料状態から減径
加工〜焼鈍工程を繰返し作られた部材ゆえ、使用時の細
径状態（例えばシース外筒３３の外径約φ２．５ｍｍ）
では絶縁粉末３２も密度高く詰まっており、２本の芯線
３１も固く保持されている。そして、キャップ１０の円
筒部１３は、開口部１１側にてシース外筒３３とラップ
されて、このラップ部にて円筒部１３の内周面とシース
外筒３３の外周面とが円周溶接され（図１中、符号Ｍで
示す部分）、両者が固定されている。

【００３０】そして、サーミスタ素子２０とシースピン
３０との電気的接続は、次のように行われる。芯線３１
は、シースピン３０のうちキャップ１０内への挿入側端
部において、絶縁粉末３２及びシース外筒３３から露出
している。この芯線３１の露出部分にサーミスタ素子２
０の各電極線２２の信号取出用端部２２ｂがラップされ
溶接（抵抗溶接またはレーザ溶接）で接合される。

【００３１】ここで、本実施形態では、サーミスタ素子
２０を耐振上有利になるよう、この接合に於いても、次
の配慮がなされている。図４は、芯線３１と各電極線２
２の信号取出用端部２２ｂとの接合構造の詳細を示すも
ので、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図４
（ａ）に示す様に、芯線３１と各電極線２２の信号取出
用端部２２ｂとのラップ長Ｌは大きく（例えば２．５ｍ
ｍ以上）とられ、ラップ部の両端付近にて計２点（図４
（ａ）中、符号Ｋにて示す部分）、片側溶接され、接合
強度を確保している。

【００３２】また、両線３１、２２は、図４（ｂ）に示
す様に、芯線３１の互いの線及び電極線２２の互いの線
が、それぞれクロスするようにラップされている。従っ
て、クロスしないように同一側でラップする場合に比べ
て、両線３１、２２は、線材の弾性力により互いにくっ
つき合うように作用するため、耐振機能の高い接合状態
となっている。

【００３３】そして、シースピン３０におけるキャップ
１０内への挿入側端部とは反対側の図示しない他端側
は、図示しないリードワイヤ等を介して外部の制御回路
（車両の制御回路等）へ導かれており、サーミスタ素子
２０からの出力は、シースピン３０から上記制御回路に
取出される。そして、この出力に基づき、排気ガス温度
を検出し、最適なエンジン制御が行われるようになって
いる。

【００３４】次に、本発明の独自の構成であるキャップ
１０の閉塞部１２について、図５を参照して述べる。図
５は、図１に示す温度センサ１００におけるキャップ１
０先端部の拡大断面図である。キャップ１０において、
円筒部１３は軸方向に略同一内径を有するが、閉塞部１
２の内面は、一対の電極線２２の露出端部２２ａから離
れる方向に先窄まり状に突出する球面形状を有してい
る。そのため、サーミスタ２１を、その円柱の端面の一
部が閉塞部１２の内面に接触した状態、もしくは非接触
ではあるが非常に接近した状態で配置できる（図２では
非接触状態を示す）とともに、一対の電極線２２の露出
端部２２ａを閉塞部１２の内面とは非接触の状態となる
ように配置できる。

【００３５】すなわち、キャップ１０内においては、円
筒部１３から閉塞部１２の球面頂部に向かって先窄まり
となっているため、円柱状のサーミスタ２１をキャップ
１０に挿入していくと、サーミスタ２１自身はキャップ
１０と干渉し、サーミスタ２１の外径（つまり上記直径
Ｄ₁ ）よりも内径の小さいキャップ１０内部には入らな
い。しかし、一対の電極線２２の露出端部２２ａは、こ
の先窄まり空間内に収納される。従って、露出端部２２
ａを閉塞部１２内面と非接触としつつ、サーミスタ２１
をできるだけ閉塞部１２側、すなわち先端側に位置させ
ることが可能となっている。

【００３６】本実施形態では、閉塞部１２と対向するサ
ーミスタ２１の円柱端面から球面頂部までの高さＨが
０．５ｍｍ以上となるように、閉塞部１２の球面形状を
規定している。これは、上述のように、露出端部２２ａ
の露出長さが、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であるた
め、後述の製造上の理由から求められる閉塞部１２の曲
率との関係を考慮して求められたものである。なお、閉
塞部１２の板厚は約０．３ｍｍ程度であり、キャップ１
０全体の板厚と略同等である。

【００３７】ここで、本実施形態では閉塞部１２の内面
および外面を球面形状としているが、内面のみ球面形状
であればよく、外面は例えば平坦面であってもよい。ま
た、本実施形態では閉塞部１２が球面形状であるため、
断面が円弧形状となっているが、断面がＶ字状、Ｕ字
状、台形状となるような形状でもよい。つまり、閉塞部
１２の内面が、一対の電極線２２の露出端部２２ａから
離れる方向に先窄まり状に突出する凸面形状であればよ
い。

【００３８】次に、かかる構成の温度センサ１００の製
造方法について簡単に説明する。サーミスタ素子２０
は、上述のように、サーミスタ材料の成形体に一対の電
極線２２を埋設した後、焼成することで形成される。具
体的には、サーミスタ材料の円柱成形体に、一対の電極
線２２を挿入可能とすべく軸方向に略平行に一定の間隔
を持って一対の貫通穴を形成する。その後、この貫通穴
に一対の電極線２２を挿入する。こうして、一対の電極
線２２がサーミスタ２１全体を均一に貫通するため、サ
ーミスタ２１内部の抵抗が不均一とならない。

【００３９】ここで、上述のように、露出端部２２ａの
端面とサーミスタ２１表面とが同一平面上に位置するよ
うに挿入埋設される。その後、一対の電極線２２が完挿
埋込まれたサーミスタ２１を、焼成（約１５００℃）す
ることにより、一対の電極線２２がサーミスタ２１に焼
きばめされたサーミスタ素子２０が形成される。このと
き、上述のように、焼成後における電極線２２とサーミ
スタ２１との熱収縮量の相違から、露出端部２２ａはサ
ーミスタ２１表面から露出する。

【００４０】一方、キャップ１０は、ステンレス等の金
属板に絞り加工（深絞り）を施すことにより、製造され
る。ここで、通常、深絞りによって有底筒状のキャップ
を加工する場合、キャップの底部の形状は、本実施形態
の閉塞部１２のように外方に向かって凸面をなすものに
おいては板厚が薄くなりやすく、平坦面を成すものの方
が底部の板厚を均一に形成するためには好ましい。

【００４１】しかし、本実施形態では、絞り加工におい
て、閉塞部１２を円筒部１３と略同等の板厚としやすく
するように、製造面からの考慮を加え、閉塞部１２の凸
面を、上述の断面がＶ字状、Ｕ字状、台形状となるよう
な凸面形状ではなく球面形状としている。そして、球面
形状における曲率等も、この製造上の理由により、規定
されている。

【００４２】これらサーミスタ素子２０及びキャップ１
０に加え、上述の減径加工〜焼鈍工程を経て作られたシ
ースピン３０を用意し、シースピン３０とサーミスタ素
子２０とを、芯線３１及び電極線２２の信号取出用端部
２２ｂにて溶接する。その後、キャップ１０の開口部１
１と露出端部２２ａとを対向させ、キャップ１０をサー
ミスタ素子２０に被せる。このとき、サーミスタ２１が
キャップ１０内底の閉塞部１２の内面に、当接してもよ
い。

【００４３】そしてキャップ１０の円筒部１３とシース
外筒３３とをラップした部分をレーザ溶接等で円周溶接
しシールする。こうして温度センサ１００が完成する。
以上述べてきたように、本実施形態においては、有底筒
状金属製のキャップ１０内部に、ラジアル型のサーミス
タ素子２０を設けるにあたって、キャップ１０の閉塞部
１２の内面を、一対の電極線２２の露出端部２２ａから
離れる方向に先窄まり状に突出する球面形状を有するも
のとしている。そのため、サーミスタ２１から球面頂部
に向かって先窄まりの空間が形成され、露出端部２２ａ
は、この空間に配置された形となる。

【００４４】そのため、露出端部２２ａは空隙を介して
キャップ１０内面と非接触の状態になり、サーミスタ２
１をできるだけ閉塞部１２側、すなわち先端側に位置さ
せることが可能となる。よって電極線からキャップ１０
へのリークや、両電極線２２間での短絡を防止できる。
なお、図１では閉塞部１２と対向するサーミスタ２１の
端面の周縁部と、閉塞部１２とは非接触状態であるが、
当接した接触状態としてもよい。

【００４５】なお、サーミスタ２１と閉塞部１２とが接
触したとしても、本実施形態では、サーミスタ２１の一
部すなわち円柱端面の縁部が接触するのみであるため、
課題の欄にて述べたように、キャップ１０に形成される
金属酸化膜により、実用上Ｒ−Ｔ特性（抵抗−温度特
性）に影響を与えることはない。また、本実施形態によ
れば、閉塞部１２内面を球面形状としているため、絞り
加工（深絞り）によって製造されるキャップ１０におい
て、閉塞部１２の肉厚均一化が容易とできる等、製造上
好ましい。

【００４６】また、本実施形態によれば、サーミスタ素
子２０の各寸法（ａ１、ｂ１、ｃ１Ｄ₁ 、Ｄ₂ 、Ｓ₁ 、
Ｓ₂ ）を上述のように規定しているので、サーミスタ素
子２０の耐熱衝撃性向上が図れ、使用時の熱衝撃による
素子ワレを防止できる。 （第２実施形態）上記第１実施形態では、サーミスタ２
１と閉塞部１２とが接触したとしても、キャップ１０に
形成される金属酸化膜により、実用上Ｒ−Ｔ特性に影響
を与えることはない。このことは、本発明者等の試作検
討により確認されている。

【００４７】しかし、特性面への影響がないことを理論
的に証明することは難かしく、また、サーミスタ２１と
キャップ１０との当たりによる欠け等までを考慮した場
合、本第２実施形態のように、サーミスタ素子２０外周
にアルミナ等の耐熱性の絶縁材料からなる碍子管（絶縁
部材）４０を被せた構成としてもよい。この様子を図６
に示す。なお、本実施形態では、上記図１の温度センサ
１００において、碍子管（絶縁部材）４０を付与したの
みの構成であり、他の同一部分については図中同一符号
を付して説明を省略する。

【００４８】碍子管４０は、キャップ１０の円筒部１３
の内周面形状に対応した円筒形状を有し、円筒部１３と
サーミスタ２１との間に介在保持されている。碍子管４
０の長さは、シースピン３０のキャップ１０への挿入側
端部（皮むきされて芯線３１が露出している端部）から
サーミスタ２１の先端（閉塞部１２と対向する端面）ま
での距離に合わせられている。

【００４９】この碍子管４０の組付は、碍子管４０をサ
ーミスタ素子２０に被せた後、キャップ１０を被せる
か、もしくは、碍子管４０をキャップ１０に挿入した
後、碍子管４０にサーミスタ素子２０を挿入する等によ
り、行うことができる。ここで、組付を容易とするに
は、前者の方が好ましい。本実施形態においても、上記
第１実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、キ
ャップ１０とサーミスタ２１とのより確実な絶縁確保が
可能となる。

【００５０】また、通常、キャップ（ケース）とサーミ
スタとの間の絶縁確保は、キャップ１０内に予め粉末状
あるいは泥状の絶縁部材を注入しておき、その後サーミ
スタ２１を挿入し組付けることにより行われる。特に、
本実施形態のように、センサの小型化、高応答化のため
に細径化されたキャップを用い、キャップ（ケース）と
サーミスタとの隙間を小さくしているものにおいては、
絶縁部材を効率良く注入することは難しい。

【００５１】しかし、本実施形態では、絶縁部材として
円筒状の碍子管４０を用いているため、簡単に組付ける
ことができる。以上、本発明について述べてきたが、サ
ーミスタ２１の形状は、上記円柱体に限定されるもので
はなく、要するに、線状の電極が、サーミスタ外方の同
一方向に信号取出用端部として引き出され、その反対側
端部がサーミスタ外方に露出する、ラジアル型サーミス
タ構造であれば、本発明を適用できる。その場合、電極
の露出端部と対向するキャップ閉塞部の形状が、露出端
部から離れる方向に先窄まり状に突出する凸面形状とな
っていればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る温度センサを示す
一部切欠断面図である。

【図２】図１におけるサーミスタ素子の構成を示す図で
ある。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】（ａ）は図１の温度センサにおけるサーミスタ
素子とシースピンとの接合構造を示す図であり、（ｂ）
は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図１に示す温度センサにおけるキャップ先端部
の拡大断面図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る温度センサを示す
一部切欠断面図である。

【符号の説明】

１０…キャップ、１１…キャップの開口部、１２…キャ
ップの閉塞部、２１…サーミスタ、２２…一対の電極
線、２２ａ…一対の電極線の露出端部、２２ｂ…一対の
電極線の信号取出用端部、４０…碍子管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−189617（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−69417（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−117540（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01K 7/22 H01C 7/00 - 7/04

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側が開口部（１１）をなし、他端側
   が閉塞部（１２）をなす筒状金属製のケース（１０）
   と、 前記ケース（１０）内部のうち前記閉塞部（１２）近傍
   に設けられたサーミスタ（２１）と、 前記サーミスタ（２１）に埋設されるとともに、一端部
   （２２ａ）が前記サーミスタ（２１）の前記閉塞部（１
   ２）側から露出し、他端部（２２ｂ）がサーミスタ信号
   を取出すために前記サーミスタ（２１）の前記開口部
   （１１）側から引き出されている一対の電極線（２２）
   とを備え、 前記閉塞部（１２）の内面は、前記一対の電極線（２
   ２）の一端部（２２ａ）から離れる方向に先窄まり状に
   突出する凸面形状を有し、 前記閉塞部（１２）の内面と前記一対の電極線（２２）
   の一端部（２２ａ）とは、空隙を介して非接触の状態に
   あることを特徴とする温度センサ。
2. 【請求項２】 前記閉塞部（１２）の内面の頂部は、前
   記サーミスタ（２１）の前記閉塞部（１２）と対向する
   端部から、０．５ｍｍ以上離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. 【請求項３】 前記閉塞部（１２）の内面の凸面形状は
   球面形状であることを特徴とする請求項１または２に記
   載の温度センサ。
4. 【請求項４】 前記サーミスタ（２１）は、その軸が前
   記ケース（１０）の軸と略平行に配置された円柱形状を
   なしているものであり、 前記一対の電極線（２２）は、一定の間隔をもって前記
   円柱の軸方向に略平行に埋設されていることを特徴とす
   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。
5. 【請求項５】 前記サーミスタ（２１）は、前記一対の
   電極線（２２）に挟まれる径方向における部分の肉厚
   （ｂ１）、および、前記サーミスタ（２１）の外周面と
   前記一対の電極線（２２）とに挟まれる径方向における
   部分の肉厚（ａ１、ｃ１）のうち、最小の肉厚寸法が
   ０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載
   の温度センサ。
6. 【請求項６】 前記サーミスタ（２１）における前記円
   柱における径方向の断面の中心を通る直線が、前記一対
   の電極線（２２）における径方向の断面の中心を通る直
   線と一致しており、 前記サーミスタ（２１）における前記円柱の径方向の断
   面の直径をＤ₁ 、前記一対の電極線（２２）における電
   極線の径方向の断面直径をＤ₂ としたときに、２Ｄ₂ ≦
   ０．８Ｄ₁ 、の関係が成立していることを特徴とする請
   求項４または５に記載の温度センサ。
7. 【請求項７】 前記サーミスタ（２１）における前記円
   柱における径方向の断面の中心を通る直線が、前記一対
   の電極線（２２）における径方向の断面の中心を通る直
   線と、ずれており、 前記サーミスタ（２１）における前記円柱の径方向の断
   面積をＳ₁ 、前記一対の電極線（２２）における電極線
   の径方向の断面積をＳ₂ としたときに、 Ｓ₂ ≦０．３２Ｓ₁ 、の関係が成立していることを特徴
   とする請求項４または５に記載の温度センサ。
8. 【請求項８】 前記ケース（１０）の内周面のうち前記
   閉塞部（１２）以外の内周面と前記サーミスタ（２１）
   との間には、前記ケース（１０）と前記サーミスタ（２
   １）とを絶縁する絶縁部材（４０）が介在されているこ
   とを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載
   の温度センサ。
9. 【請求項９】 前記絶縁部材は前記ケース（１０）の内
   周面形状に対応した筒形状を有する碍子管（４０）であ
   ることを特徴とする請求項８に記載の温度センサ。