JP4348137B2 - 温度センサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は温度センサ及びその製造方法に関する。

従来、特許文献１記載の温度センサが知られている。この温度センサは、先端が閉じられたハウジングと、ハウジング内に配置され、温度を検知して電気信号として出力可能なサーミスタと、各一端がサーミスタに接続され、サーミスタからの電気信号をハウジング外に取り出すための一対のリード線と、サーミスタの周囲に充填された充填材とを備えている。この温度センサでは、Ａｌ₂Ｏ₃又はＳｉＯ₂を主成分とする骨材と、ガラス成分とからなるセメントを充填材としている。また、この温度センサでは、サーミスタに隣接したハウジングの先端側に、酸素供給酸化物からなる酸素供給物質として、酸化ニッケル製のペレットが配置されている。

この温度センサが車両の排気通路に設けられれば、ハウジングの先端側でサーミスタが排気ガスの温度を検知し、その電気信号がリード線によってハウジング外に取り出される。また、サーミスタ近辺における酸素濃度が低下した場合、ペレットから酸素が放出されるため、酸素欠乏によるサーミスタの特性変化を防止することができる。そのため、この温度センサは広範囲の温度変化に対して精度良く温度を測定することができる。

特開２０００−２６６６０９号公報

しかし、上記従来の温度センサでは、酸素供給酸化物からなる酸素供給物質としての酸化ニッケルがペレットとしてハウジングの先端側に配置されているため、例えば排気ガスの温度はハウジング及びペレットを介してサーミスタに伝達されることとなる。そのため、この温度センサでは、温度センサの出力が実際の温度に追従するまでに遅延を生じてしまう。特に、近年は温度検知の遅延時間の短縮化が強く求められている。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、広範囲の温度変化に対して高い測定精度を維持しつつ、より応答性の高い温度センサ及びその製造方法を提供することを解決すべき課題としている。

第１発明の温度センサは、先端が閉じられたハウジングと、該ハウジング内に配置され、温度を検知して電気信号として出力可能なサーミスタと、各一端が該サーミスタに接続され、該サーミスタからの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線と、該サーミスタの周囲に充填された充填材とを備えた温度センサにおいて、
前記充填材は、固化したセメント母材中に酸素供給酸化物からなる酸素供給物質が分散されてなる酸素供給セメント固形物であり、
前記サーミスタは各前記リード線の一端に繋がる一対の電極を有し、該電極の周囲には固化した絶縁性セメントが配置されていることを特徴とする。

第１発明の温度センサでは、サーミスタ近辺において酸素濃度が低下した場合、セメント母材中に分散された酸素供給酸化物からなる酸素供給物質が酸素を放出し、酸素欠乏によるサーミスタの特性変化を防止することができる。また、この温度センサでは、セメント母材中に酸素供給物質が分散された酸素供給セメント固形物により、サーミスタの周囲が充填されているため、サーミスタがよりハウジングの先端側に配置され得る。そのため、例えば排気ガスの温度が従来よりも短い距離を介するだけでサーミスタに伝達されることとなり、温度センサの出力が実際の温度に迅速に追従する。酸素供給物質は、粒径が１．５〜５０μｍの粉末状のものが好ましい。こうすることで、セメント母材中に酸素供給物質が分散されやすくなる。

したがって、第１発明の温度センサによれば、広範囲の温度変化に対して高い測定精度を維持しつつ、より高い応答性を発揮することができる。
サーミスタは各リード線の一端に繋がる一対の電極を有し、電極の周囲には固化した絶縁性セメントが配置されている。ＮｉＯ、Ｆｅ ₂ Ｏ ₃ 及びＣｅＯ ₂ 等の酸素供給物質は、酸素を放出することにより、その絶縁抵抗が低下する。そのため、酸素供給物質が両電極間に介在していたり、電極とハウジングとの間に介在していたりすると、酸素供給物質の絶縁抵抗の低下がサーミスタの抵抗値に影響し、その結果、センサの検知精度が低下するおそれがある。これに対し、サーミスタの電極の周囲に固化した絶縁性セメントが配置されているので、酸素供給物質の絶縁抵抗が低下した場合でも両電極間あるいは電極とハウジングとの間の絶縁性を確保することができ、高い測定精度を維持することができる。特に、既に固化した絶縁性セメントは振動を受けても電極の周囲から移動し難いので、確実に両電極間の絶縁性を確保することができる。

充填材である酸素供給セメント固形物は固化したセメント母材中に酸素供給酸化物からなる酸素供給物質が分散されたものである。ここで、セメント母材は、骨材と骨材同士を結合する成分（固化材）とを含む。骨材としては、高温下においても化学的に安定なＡｌ₂Ｏ₃又はＳｉＯ₂の少なくとも一方を主成分とするものが好ましい。なお、骨材はこれらのうち一方を主成分とするものでも良いし、両者を主成分とするものでもよい。

骨材同士を結合する成分（固化材）としては、コロイド状のＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂のうちの少なくとも一方、或いは、ガラス又は結晶化ガラスであることが好ましい。
セメント母材、即ち、セメント母材を構成する骨材や骨材同士を結合する成分（固化材）は、Ｎａ₂Ｏ等のアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないことが好ましい。例えば、骨材同士を結合する成分（固化材）としては、水ガラスを使用することができるが、水ガラスはＮａ₂Ｏ等のアルカリ金属酸化物を多く含有するため、水ガラスを使用すると固化後のセメント母材が吸湿性を有することとなる。このため、サーミスタに接続された一対の電極間に水ガラスを使用したセメント母材が介在すると、外部からの湿分の浸入により、セメント母材の絶縁性が低下して、その結果、センサの検知精度が低下するおそれがある。これに対し、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないセメント母材であれば、吸湿性を有さず、絶縁性が低下し難い。なお、「実質的に」とは、セメント母材が不可避のアルカリ金属酸化物以外にアルカリ金属酸化物を含有しないことを意味する。

酸素供給物質としては、ＮｉＯ、ＣｅＯ₂、ＣｏＯ、ＷＯ₃、ＣｕＯ、Ｇａ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂等を採用することができるが、酸素供給物質として、ＮｉＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃及びＣｅＯ₂のうちの少なくとも一種を採用することが好ましい。ＮｉＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃及びＣｅＯ₂が特に酸素供給能力が高いからである。

酸素供給セメント固形物は酸素供給物質を１０質量％以上含むことが好ましい。酸素供給物質が１０質量％未満である場合、酸素供給能力に欠ける。

セメント母材は骨材を３０質量％以上含むことが好ましい。骨材が３０質量％未満である場合、セメント母材の強度向上を実現することができないため、振動耐久性が劣る。

絶縁性セメントは、絶縁性酸化物を主成分とする骨材と、骨材同士を結合する成分とが固化したものである。この絶縁性セメントは、上記したセメント母材を構成するセメントと同じものを採用することができる。すなわち、絶縁性セメントとしては、絶縁性の高い酸化物で構成され、かつ、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないことが好ましい。このようにすることにより、絶縁性セメントが吸湿することを防止でき、絶縁性を十分に確保することができる。

第１発明の温度センサは次の製造方法により製造することが可能である。この製造方法は、先端が閉じられたハウジングと、温度を検知して電気信号として出力可能であり、一対の電極を有するサーミスタと、各一端が各該電極に接続され、該サーミスタからの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線とを少なくとも用意する第１工程と、
該サーミスタの該電極を被覆するように未固化絶縁性セメントを塗布した後、該未固化絶縁性セメントを固化させて、該電極の周囲に固化した絶縁性セメントを配置させ、処理済みサーミスタを形成する第２工程と、
前記ハウジング内の先端側に未固化セメント母材に酸素供給酸化物からなる酸素供給物質が分散された未固化充填材を充填した後、該未固化充填材内に該処理済みサーミスタを挿入する第３工程と、
該未固化充填材を固化させるとともに、前記リード線を設けて温度センサを得る第４工程とを備えたことを特徴とする。

この製造方法では、第１工程において、ハウジングと、サーミスタと、一対のリード線とを少なくとも用意する。ハウジングは先端が閉じられたものである。サーミスタは、温度を検知して電気信号として出力可能であり、一対の電極を有するものである。リード線は、各一端が各電極に接続され、サーミスタからの電気信号をハウジング外に取り出すためのものである。その他、ハウジングを排気通路等に封止状態で固定するためのフランジ及びナット、サーミスタとリード線との間を接続するためのＭＩケーブル、ＭＩケーブルの一対の芯線と一対のリード線とを接続するための接続端子、接続端子等を内包するための第２のハウジング、第２のハウジング内にリード線を固定するためのグロメット等を用意することが可能である。

そして、第２工程において、サーミスタの電極を被覆するように未固化絶縁性セメントを塗布した後、この未固化絶縁性セメントを固化させて、電極の周囲に固化した絶縁性セメントを配置させ、処理済みサーミスタを形成する。電極の周囲に固化した絶縁性セメントを配置させる際、まず絶縁性酸化物である骨材と、骨材同士を結合する成分と、水とを混練したペーストを用意し、このペーストをサーミスタの電極を被覆するように塗布した後、このペーストを固化させる。こうして、処理済みサーミスタを得ることができる。サーミスタとリード線との間にＭＩケーブルを設ける場合には、サーミスタの各電極とＭＩケーブルの各芯線とを溶接してなるサブアッシーを用意し、このサブアッシーの溶接部の周囲に絶縁性セメントを配置させて処理済みサブアッシーとする。

この後、第３工程として、ハウジング内の先端側に未固化セメント母材に酸素供給物質が分散された未固化充填材を充填した後、ハウジング内に処理済みサーミスタを挿入する。サーミスタとリード線との間にＭＩケーブルを設ける場合には、ハウジング内に処理済みサブアッシーを挿入する。

そして、第４工程において、未固化充填材を固化させるとともにリード線を設けて温度センサを得る。上記フランジ、ナット部、接続端子、第２のハウジング、グロメット等を設ける場合には、これらも組付けて温度センサを得る。上記の製造方法では、電極の周囲に絶縁性セメントを配置してから、未固化充填材が充填されたハウジングにサーミスタを挿入しているので、電極の周囲に絶縁性セメントを配置した温度センサを容易に製造することが可能である。

また、特開昭５７−２０１８２６号公報には、絶縁性粉末と、絶縁性粉末に分散された酸素供給酸化物からなる粉末状の酸素供給物質とにより、サーミスタをハウジング内の先端側に保持した温度センサが開示されている。この温度センサでも、サーミスタ近辺における酸素濃度が低下した場合、絶縁性粉末中に分散された粉末状の酸素供給物質が酸素を放出し、酸素欠乏によるサーミスタの特性変化を防止することができる。また、この温度センサによっても、サーミスタがよりハウジングの先端側に配置され得るため、ハウジングの先端側の温度が従来よりも短い距離を介するだけでサーミスタに伝達されることとなり、温度センサの出力が実際の温度に迅速に追従する。しかしながら、この温度センサは、サーミスタの両電極間や電極とハウジングとの間にも粉末状の酸素供給物質が存在しているので、この酸素供給物質が酸素を放出した場合、自身の絶縁抵抗低下してサーミスタの抵抗値が変動し、その結果、センサの検知精度が低下するおそれがある。

これに対し、第２発明の温度センサは、先端が閉じられたハウジングと、該ハウジング内に配置され、温度を検知して電気信号として出力可能なサーミスタと、各一端が該サーミスタに接続され、該サーミスタからの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線と、該サーミスタの周囲に充填された充填材とを備えた温度センサにおいて、
前記サーミスタは各前記リード線の一端に繋がる一対の電極を有し、該電極の周囲には固化した絶縁性セメントが配置され、前記充填材は、絶縁性粉末と、該絶縁性粉末に分散された酸素供給酸化物からなる酸素供給物質とからなることを特徴とする。

第２発明の温度センサでは、サーミスタの電極の周囲に固化した絶縁性セメントが配置されているので、酸素供給物質の絶縁抵抗が低下した場合でも両電極間あるいは電極とハウジングとの間の絶縁性を確保することができ、測定精度を維持することができる。特に、既に固化した絶縁性セメントは振動を受けても電極の周囲から移動し難いので確実に絶縁性を確保することができる。

したがって、第２発明の温度センサによっても、広範囲の温度変化に対して高い測定精度を維持しつつ、より高い応答性を発揮することができる。

絶縁性粉末としては、Ａｌ₂Ｏ₃粉末、ＳｉＯ₂粉末等を採用することができる。

第２発明の温度センサは次の製造方法により製造することが可能である。この製造方法は、先端が閉じられたハウジングと、温度を検知して電気信号として出力可能であり、一対の電極を有するサーミスタと、各一端が各該電極に接続され、該サーミスタからの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線とを少なくとも用意する第１工程と、
該サーミスタの該電極を被覆するように未固化絶縁性セメントを塗布した後、該未固化絶縁性セメントを固化させて、該電極の周囲に固化した絶縁性セメントを配置させ、処理済みサーミスタを形成する第２工程と、
前記ハウジング内の先端側に絶縁性粉末に酸素供給酸化物からなる酸素供給物質が分散された充填材を充填した後、該充填材内に該処理済みサーミスタを挿入する第３工程と、
前記リード線を設けて温度センサを得る第４工程とを備えたことを特徴とする。

この製造方法では、第１工程において、ハウジングと、サーミスタと、一対のリード線とを少なくとも用意する。ハウジングは先端が閉じられたものである。サーミスタは、温度を検知して電気信号として出力可能であり、一対の電極を有するものである。リード線は、各一端が各電極に接続され、サーミスタからの電気信号をハウジング外に取り出すためのものである。その他、ハウジングを排気通路等に封止状態で固定するためのフランジ及びナット、サーミスタとリード線との間を接続するためのＭＩケーブル、ＭＩケーブルの一対の芯線と一対のリード線とを接続するための接続端子、接続端子等を内包するための第２のハウジング、第２のハウジング内にリード線を固定するためのグロメット等を用意することが可能である。

そして、第２工程において、サーミスタの電極を被覆するように未固化絶縁性セメントを塗布した後、この未固化絶縁性セメントを固化させて、電極の周囲に固化した絶縁性セメントを配置させ、処理済みサーミスタを形成する。電極の周囲に固化した絶縁性セメントを配置させる際、まず絶縁性酸化物である骨材と、骨材同士を結合する成分と、水とを混練したペーストを用意し、このペーストをサーミスタの電極を被覆するように塗布した後、このペーストを固化させる。こうして、処理済みサーミスタを得ることができる。サーミスタとリード線との間にＭＩケーブルを設ける場合には、サーミスタの各電極とＭＩケーブルの各芯線とを溶接してなるサブアッシーを用意し、このサブアッシーの溶接部の周囲に絶縁性セメントを配置させて処理済みサブアッシーとする。

この後、第３工程として、ハウジング内の先端側に絶縁性粉末に酸素供給物質が分散された充填材を充填した後、ハウジング内に処理済みサーミスタを挿入する。サーミスタとリード線との間にＭＩケーブルを設ける場合には、ハウジング内に処理済みサブアッシーを挿入する。

そして、第４工程において、リード線を設けて温度センサを得る。上記フランジ、ナット部、接続端子、第２のハウジング、グロメット等を設ける場合には、これらも組付けて温度センサを得る。上記の製造方法では、電極の周囲に絶縁性セメントを配置してから、充填材が充填されたハウジングにサーミスタを挿入しているので、電極の周囲に絶縁性セメントを配置した温度センサを容易に製造することが可能である。

実施形態の温度センサは第１発明を具体化したものである。図１に実施形態の温度センサの断面図を示す。この温度センサは、図示しない車両の排気通路に設けられ、排気ガスの温度を広範囲にわたって検出するために用いられる。この温度センサは、ハウジング１と、ハウジング１内に収納され、温度により変化する電気的特性を電気信号として出力可能なサーミスタ５と、サーミスタ５からの電気信号をハウジング１外に取り出すための一対のリード線６とを備えている。

より詳細には、ハウジング１は第１ハウジング２とナット部３と第２ハウジング４とから構成されている。図２に示すように、ＳＵＳ３１０Ｓ製の第１ハウジング２は先端２ａが閉じられた円筒状をなし、その先端２ａ側には温度により変化する抵抗値を電気信号として一対の電極５ａに出力するサーミスタ５が配置されている。一対の電極５ａはＭＩケーブル１２の一対の芯線１１の一端１１ａに溶接されている。また、第１ハウジング２の先端２ａ部分には、充填材である酸素供給セメント固形物２１が充填され、この酸素供給セメント固形物２１によりサーミスタ５が保持されている。この酸素供給セメント固形物２１は、Ａｌ₂Ｏ₃を主成分する骨材と、ＳｉＯ₂を主成分とする骨材同士を結合する成分とからなるセメント母材中に１４質量％のＮｉＯからなる粉末状の酸素供給物質が分散されたものである。さらに、電極５ａ及び芯線１１の一端１１ａには、ＳｉＯ₂からなる固化した絶縁性セメント２０が充填されている。この絶縁性セメント２０は、電極５ａ間、芯線１１間、電極５ａと第１ハウジング２との間、芯線１１と第１ハウジング２との間に介在するように配置されている。

また、図１に示すように、ＭＩケーブル１２の一対の芯線１１は第１ハウジング２の基端から突出している。なお、ＭＩケーブルはシース芯線とも呼ばれ、筒状のＳＵＳ製の金属の内側に芯線を有し、空隙をセラミックで絶縁充填したものである（ＪＩＳ Ｆ００３１）。

第２ハウジング４は第１ハウジング２より大径の円筒状をなしている。そして、第２ハウジング４の先端側と第１ハウジング２の基端側とが重ね合わせられて同軸に配置され、フランジ１３の後端にて溶接されている。

また、ナット部３は、温度検知の対象である流体の漏れを防止するフランジ１３と、温度センサを排気通路等に固定するナット１４とからなる。フランジ１３は、第１ハウジング２の基端側に溶接され、フランジ１３の後端に第２ハウジング４の先端が溶接されている。また、フランジ１３の第２ハウジング４側には、雄ねじ１４ａ及び六角ナット部１４ｂを有するナット１４が回動可能に設けられている。

第１ハウジング２の基端から突出した一対の芯線１１の他端１１ｂは、第２ハウジング４内において、一対のリード線６の一端６ａと接続端子１６によりかしめられている。また、芯線１１の他端１１ｂとリード線６の一端６ａには、接続端子１６とともに絶縁チューブ１７が被せられている。

また、第２ハウジング４の基端側には、耐熱ゴム製のグロメット１８がかしめ固定されている。一対のリード線６はグロメット１８を貫通して、第２ハウジング４の基端より突出している。

以上の構成をした温度センサは、以下のようにして製造される。まず、第１工程において、サーミスタ５の各電極５ａとＭＩケーブル１２の各芯線１１とを溶接してなるサブアッシー、第１ハウジング２、リード線６、第２ハウジング４、フランジ１３、ナット１４、接続端子１６及びグロメット１８等を用意する。

第２工程において、まず骨材となるＳｉＯ₂と、ＳｉＯ₂を主成分とする骨材同士を結合する成分（固化材）と、水とを混練した絶縁性セメントとなるペーストを用意する。これら骨材及び骨材同士を結合する成分は、第３工程において使用する酸素供給セメントと同様、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないものである。そして、このペーストをサブアッシーの溶接部（電極５ａ及び芯線１１の一端１１ａ）を被覆するように塗布した後、固化させて絶縁性セメント２０とし、処理済みサブアッシーとする。

第３工程において、まず以下に示す材料を用意する。
Ａｌ₂Ｏ₃粉末（骨材となる）：７０．５７質量％
コロイド状シリカ（骨材同士を結合する成分となる）：５．６３質量％
イオン交換水：２３．８０質量％

Ａｌ₂Ｏ₃粉末は骨材となる絶縁性酸化物であり、その平均粒径は１０μｍである。また、コロイド状シリカは、骨材同士を結合する成分となるものであり、無定形ＳｉＯ₂粒子（アモルファスシリカ）が水に分散してコロイド状をなしたもので、コロイド状シリカ１００質量％に対し、無定形ＳｉＯ₂粒子の含有量は２０質量％である。これら骨材及び骨材同士を結合する成分は、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないものである。これらに対し、粉末状の酸素供給物質としてのＮｉＯを１０質量％加えて混練して、未固化充填材（未固化酸素供給セメント）であるペーストとする。そして、このペーストを第１ハウジング２内の先端２ａ側に充填した後、ペースト内に処理済みサブアッシーを挿入する。

次に、第４工程において、第１ハウジング２内に充填したペーストを加熱して固化させ、酸素供給セメント固形物２１とする。この酸素供給セメント固形物２１により、第１ハウジング２内の先端２ａ側で処理済みサブアッシーを保持する。この酸素供給セメント固形物２１のセメント母材中には、ＮｉＯが１４質量％分散されている。その後、芯線１１の他端１１ｂとリード線６の一端６ａとを接続端子１６により接続し、フランジ１３、ナット１４、第２ハウジング４、グロメット１８等を組み付けて、温度センサを得る。

実施形態の温度センサでは、サーミスタ５近辺における酸素濃度が低下した場合、セメント母材中に分散されたＮｉＯが酸素を放出し、酸素欠乏によるサーミスタ５の特性変化を防止することができる。また、この温度センサでは、セメント母材中にＮｉＯが分散された酸素供給セメント固形物２１により、サーミスタ５が第１ハウジング２内の先端２ａ側に保持されているため、サーミスタ５がより第１ハウジング２の先端２ａ側に配置され得る。そのため、排気通路内の排気ガスの温度が従来よりも短い距離を介するだけでサーミスタ５に伝達されることとなり、温度センサの出力が実際の温度に迅速に追従する。

また、この温度センサでは、酸素供給セメント固形物２１のセメント母材を構成する骨材としてＡｌ₂Ｏ₃を適用し、骨材同士を結合する成分（固化材）としてＳｉＯ₂を主成分とするものを適用しているので、高温下におけるセメント母材の特性変化を抑制することができる。さらに、この温度センサでは、酸素供給セメント固形物２１のセメント母材にはアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないため、固化後のセメント母材が吸湿性を有し難く絶縁性を保つことができる。

また、この温度センサでは、酸素供給セメント固形物２１は酸素供給物質としてのＮｉＯを１４質量％含んでいるため、酸素供給能力において十分である。

さらに、この温度センサでは、サーミスタ５の一対の電極５ａ及び芯線１１の一端１１ａには固化した絶縁性セメント２０が充填されているため、温度センサが高温に晒されることにより酸素供給物質が酸素を放出して絶縁抵抗が低下しても、両電極５ａ間や電極５ａと第１ハウジング２との間の絶縁性を確保することができ、高い測定精度を維持することができる。特に、既に固化した絶縁性セメント２０は振動を受けても確実に両電極５ａ間や電極５ａと第１ハウジング２との間の絶縁性を確保することができる。また、絶縁性セメント２０を構成する骨材や骨材同士を結合する成分（固化材）がアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないものであるため、固化後の絶縁性セメントが吸湿性を有し難く絶縁性を保つことができる。

したがって、実施形態の温度センサによれば、広範囲の温度変化に対して高い測定精度を維持しつつ、より高い応答性を発揮することができる。

実施形態の温度センサについての効果を確認する試験を行った。まず、実施形態の温度センサと、ハウジングの先端側に酸化ニッケル製のペレットが配置された従来の温度センサとを各８個用意した。これらの温度センサを、温度６００℃、流速２０ｍ／ｓのガス流量中に、室温状態の温度センサの先端部（サーミスタが位置している部分）を投入したときに、温度センサの検知温度が室温から飽和温度の６３％変化温度に到達するまでの時間（６３％応答性）を計測した。その結果を表１に示す。

表１によれば、６３％応答性の平均は実施形態の温度センサが６．４秒であるのに対し、従来の温度センサは７．１秒である。これにより、実施形態の温度センサの方が従来の温度センサより６３％応答性が平均で０．５秒向上しており、応答性が改善されていることがわかる。

実施例の温度センサは第２発明を具体化したものである。この温度センサも実施形態と同様、図１及び図２に示される。ただし、図２に示すように、第１ハウジング２の先端２ａ部分には、絶縁性粉末であるＡｌ₂Ｏ₃粉末と、Ａｌ₂Ｏ₃粉末に分散されたＮｉＯからなる粉末状の酸素供給物質とからなる充填材３１が充填され、この充填材３１によりサーミスタ５が保持されている。その他の構成は実施形態と同様である。

以上の構成をした温度センサは、以下のようにして製造される。まず、第１工程において、サーミスタ５の各電極５ａとＭＩケーブル１２の各芯線１１とを溶接してなるサブアッシー、第１ハウジング２、リード線６、第２ハウジング４、フランジ１３、ナット１４、接続端子１６及びグロメット１８等を用意する。

第２工程において、まず骨材となるＳｉＯ₂と、ＳｉＯ₂を主成分とする骨材同士を結合する成分（固化材）と、水とを混練した絶縁性セメントとなるペーストを用意する。これら骨材及び骨材同士を結合する成分は、第３工程において使用する酸素供給セメントと同様、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないものである。そして、このペーストをサブアッシーの溶接部（電極５ａ及び芯線１１の一端１１ａ）を被覆するように塗布した後、固化させて絶縁性セメント２０とし、処理済みサブアッシーとする。

第３工程において、まず以下に示す材料を用意する。
Ａｌ₂Ｏ₃粉末：８６質量％
ＮｉＯ粉末：１４質量％

これらを混合し、充填材３１とする。そして、この充填材３１を第１ハウジング２内の先端２ａ側に充填した後、第１ハウジング２内に処理済みサブアッシーを挿入する。

そして、第４工程において、第１ハウジング２内に充填した充填材３１内に処理済みサブアッシーを保持する。また、芯線１１の他端１１ｂとリード線６の一端６ａとを接続端子１６により接続し、フランジ１３、ナット１４、第２ハウジング４、グロメット１８等を組み付けて、温度センサを得る。

実施例の温度センサでは、サーミスタ５の両電極５ａ間に固化した絶縁性セメント２０が介在されており、サーミスタ５の両電極５ａ間には粉末状の酸素供給物質であるＮｉＯが存在しない。したがって、温度センサが高温に晒されることにより酸素供給物質が酸素を放出して絶縁抵抗が低下しても、両電極５ａ間の絶縁性を確保することができ、高い測定精度を維持することができる。特に、既に固化した絶縁性セメント２０は振動を受けても確実に両電極５ａ間の絶縁性を確保することができる。その他の作用、効果は実施形態と同様である。

したがって、実施例の温度センサによっても、広範囲の温度変化に対して高い測定精度を維持しつつ、より高い応答性を発揮することができる。

本発明は車両の排気ガスの温度を検知する温度センサ及びその製造方法に利用可能である。

実施形態、実施例の温度センサの断面図である。 実施形態、実施例の温度センサの一部拡大断面図である。

符号の説明

１…ハウジング（２…第１ハウジング、３…ナット部、４…第２ハウジング）
２１、３１…充填材（２１…酸素供給セメント固形物）
５…サーミスタ
５ａ…電極
６…リード線
２０…絶縁性セメント

Claims (10)

1. 先端が閉じられたハウジングと、該ハウジング内に配置され、温度を検知して電気信号として出力可能なサーミスタと、各一端が該サーミスタに接続され、該サーミスタからの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線と、該サーミスタの周囲に充填された充填材とを備えた温度センサにおいて、
   前記充填材は、固化したセメント母材中に酸素供給酸化物からなる酸素供給物質が分散されてなる酸素供給セメント固形物であり、
   前記サーミスタは各前記リード線の一端に繋がる一対の電極を有し、該電極の周囲には固化した絶縁性セメントが配置されていることを特徴とする温度センサ。
2. 前記セメント母材はＡｌ₂Ｏ₃又はＳｉＯ₂の少なくとも一方を主成分とする骨材と、該骨材同士を結合する成分とを含むことを特徴とする請求項１記載の温度センサ。
3. 前記セメント母材はアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないことを特徴とする請求項１又は２記載の温度センサ。
4. 前記酸素供給物質は、ＮｉＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃及びＣｅＯ₂のうちの少なくとも一種であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の温度センサ。
5. 前記酸素供給セメント固形物は前記酸素供給物質を１０質量％以上含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の温度センサ。
6. 前記絶縁性セメントは主成分がＡｌ₂Ｏ₃又はＳｉＯ₂の少なくとも一方を主成分とする骨材と、該骨材同士を結合する成分とを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の温度センサ。
7. 前記絶縁性セメントはアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の温度センサ。
8. 先端が閉じられたハウジングと、温度を検知して電気信号として出力可能であり、一対の電極を有するサーミスタと、各一端が各該電極に接続され、該サーミスタからの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線とを少なくとも用意する第１工程と、
   該サーミスタの該電極を被覆するように未固化絶縁性セメントを塗布した後、該未固化絶縁性セメントを固化させて、該電極の周囲に固化した絶縁性セメントを配置させ、処理済みサーミスタを形成する第２工程と、
   前記ハウジング内の先端側に未固化セメント母材に酸素供給酸化物からなる酸素供給物質が分散された未固化充填材を充填した後、該未固化充填材内に該処理済みサーミスタを挿入する第３工程と、
   該未固化充填材を固化させるとともに、前記リード線を設けて温度センサを得る第４工程とを備えたことを特徴とする温度センサの製造方法。
9. 先端が閉じられたハウジングと、該ハウジング内に配置され、温度を検知して電気信号として出力可能なサーミスタと、各一端が該サーミスタに接続され、該サーミスタからの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線と、該サーミスタの周囲に充填された充填材とを備えた温度センサにおいて、
   前記サーミスタは各前記リード線の一端に繋がる一対の電極を有し、該電極の周囲には固化した絶縁性セメントが配置され、前記充填材は、絶縁性粉末と、該絶縁性粉末に分散された酸素供給酸化物からなる酸素供給物質とからなることを特徴とする温度センサ。
10. 先端が閉じられたハウジングと、温度を検知して電気信号として出力可能であり、一対の電極を有するサーミスタと、各一端が各該電極に接続され、該サーミスタからの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線とを少なくとも用意する第１工程と、
    該サーミスタの該電極を被覆するように未固化絶縁性セメントを塗布した後、該未固化絶縁性セメントを固化させて、該電極の周囲に固化した絶縁性セメントを配置させ、処理済みサーミスタを形成する第２工程と、
    前記ハウジング内の先端側に絶縁性粉末に酸素供給酸化物からなる酸素供給物質が分散された充填材を充填した後、該充填材内に該処理済みサーミスタを挿入する第３工程と、
    前記リード線を設けて温度センサを得る第４工程とを備えたことを特徴とする温度センサの製造方法。

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