JP4380711B2 - Temperature sensor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気系等に配設される温度センサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a temperature sensor disposed in an exhaust system or the like of an internal combustion engine and a method for manufacturing the same.
従来より、内燃機関の排気系等に配設される温度センサとして、温度によって電気的特性が変化する感温素子を有する温度センサがある。該温度センサは、上記感温素子と、該感温素子に接続された一対の信号線を内蔵するシースピンと、感温素子を覆うように先端部に配設されたカバーとを有する。 Conventionally, as a temperature sensor disposed in an exhaust system or the like of an internal combustion engine, there is a temperature sensor having a temperature-sensitive element whose electrical characteristics change depending on temperature. The temperature sensor includes the temperature sensing element, a sheath pin containing a pair of signal lines connected to the temperature sensing element, and a cover disposed at the tip so as to cover the temperature sensing element.
そして、感温素子とカバーとの間には、感温素子を保持固定するための充填材が充填されている（特許文献１）。上記充填材としては、硬化温度が１５０℃程度のセメント材料が用いられている。
これによって、上記感温素子をカバー内において固定することができるため、内燃機関の振動が温度センサに伝わっても、感温素子がカバーに対して振動することを防ぐことができる。そして、感温素子がカバーに衝突して破損したり、感温素子の電極が断線したりすることを防ぐことができる。
A filler for holding and fixing the temperature sensitive element is filled between the temperature sensitive element and the cover (Patent Document 1). A cement material having a curing temperature of about 150 ° C. is used as the filler.
As a result, the temperature sensing element can be fixed in the cover, so that even if the vibration of the internal combustion engine is transmitted to the temperature sensor, the temperature sensing element can be prevented from vibrating relative to the cover. And it can prevent that a temperature sensitive element collides with a cover and is damaged, or the electrode of a temperature sensitive element disconnects.
しかしながら、上記温度センサを例えば内燃機関の排気系において使用する場合、その使用温度が例えば６００〜７００℃となる。このとき、ステンレス鋼からなるカバーとセメント材料からなる充填材との熱膨張差に起因して、カバーと充填材との間に隙間が形成されるおそれがある（図６参照）。
この隙間が生じると、充填材による感温素子の保持固定機能が発揮され難くなり、感温素子の振動を防ぐことが困難となる。その結果、振動によって充填材が崩壊して感温素子に損傷を与えるおそれがあると共に、感温素子の電極の断線を招くおそれがある。
However, when the temperature sensor is used in, for example, an exhaust system of an internal combustion engine, the operating temperature is, for example, 600 to 700 ° C. At this time, a gap may be formed between the cover and the filler due to a difference in thermal expansion between the cover made of stainless steel and the filler made of cement material (see FIG. 6).
When this gap is generated, the function of holding and fixing the temperature sensitive element by the filler is hardly exhibited, and it becomes difficult to prevent vibration of the temperature sensitive element. As a result, the filler may collapse due to vibration and damage the temperature sensitive element, and the electrodes of the temperature sensitive element may be broken.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、使用時において感温素子がカバーの内部で振動することを防ぐことができる温度センサ及びその製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a temperature sensor capable of preventing the temperature sensing element from vibrating inside the cover during use and a method for manufacturing the same. .
第１の発明は、温度によって電気的特性が変化する感温素子と、
該感温素子の一対の電極にそれぞれ接続された一対の信号線を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピンと、
上記感温素子を覆うように先端部に配設されたカバーと、
上記感温素子と上記カバーとの間に充填され上記感温素子を保持固定するための充填材とを有し、
上記感温素子の一対の電極は、白金系材料からなり、
かつ、上記充填材は、その硬化温度が６００℃以上であることを特徴とする温度センサにある（請求項１）。
A first invention is a temperature-sensitive element whose electrical characteristics change with temperature,
A sheath pin built in a state in which a pair of signal lines respectively connected to a pair of electrodes of the temperature sensitive element are exposed at the tip side;
A cover disposed at the tip so as to cover the temperature sensing element;
A filler filled between the temperature sensing element and the cover for holding and fixing the temperature sensing element;
The pair of electrodes of the temperature sensing element is made of a platinum-based material,
And the said filler is in the temperature sensor characterized by the hardening temperature being 600 degreeC or more (Claim 1).
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記温度センサにおいては、上記充填材の硬化温度が、温度センサの使用環境温度以上である。そのため、温度センサを使用している際に、充填材とカバーとの間に隙間が生じることを防ぐことができる。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the temperature sensor, the curing temperature of the filler is equal to or higher than the use environment temperature of the temperature sensor. Therefore, it is possible to prevent a gap from being generated between the filler and the cover when the temperature sensor is used.
即ち、上記充填材を上記感温素子と上記カバーとの間に充填する際には、充填材の原料をカバー内に注入した後、６００℃以上の熱処理を施すことにより充填材を硬化させる。これにより、室温まで冷却させたとき、熱膨張率が充填材よりも大きいカバーは、充填材を締付ける方向に圧縮応力が働いた状態で充填材に密着する。 That is, when filling the filler between the temperature-sensitive element and the cover, the filler is cured by injecting a raw material of the filler into the cover and then performing a heat treatment at 600 ° C. or higher . Thereby, when it is cooled to room temperature, the cover whose coefficient of thermal expansion is larger than that of the filler is in close contact with the filler in a state where a compressive stress is applied in a direction in which the filler is tightened.
そして、温度センサを使用する際は、充填材の硬化温度以下の使用環境において使用されるため、カバーの内径が充填材の外径よりも大きくなることもない。それ故、使用時にカバーと充填材との間に隙間が生じることを防ぐことができる。
これにより、感温素子を保持する充填材がカバーに密着した状態にあるため、内燃機関等の振動が温度センサに伝わっても、感温素子がカバーに対して振動することを防ぐことができる。その結果、感温素子に損傷を与えることを防ぐことができると共に、感温素子の電極が断線することを防ぐことができる。
And when using a temperature sensor, since it is used in the use environment below the hardening temperature of a filler, the internal diameter of a cover does not become larger than the outer diameter of a filler. Therefore, it is possible to prevent a gap from being generated between the cover and the filler during use.
As a result, since the filler for holding the temperature sensing element is in close contact with the cover, the temperature sensing element can be prevented from vibrating with respect to the cover even if vibrations of the internal combustion engine or the like are transmitted to the temperature sensor. . As a result, the temperature sensitive element can be prevented from being damaged, and the temperature sensitive element electrode can be prevented from being disconnected.
以上のごとく、本発明によれば、使用時において感温素子がカバーの内部で振動することを防ぐことができる温度センサを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a temperature sensor that can prevent the temperature sensing element from vibrating inside the cover during use.
第２の発明は、温度によって電気的特性が変化する感温素子と、該感温素子の一対の電極にそれぞれ接続された一対の信号線を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピンと、上記感温素子を覆うように先端部に配設されたカバーと、上記感温素子と上記カバーとの間に充填され上記感温素子を保持固定するための充填材とを有する温度センサを製造する方法であって、
上記感温素子の一対の電極は白金系材料からなり、
上記充填材を上記感温素子と上記カバーとの間に充填するに当っては、上記充填材の原料を上記カバーの内側に注入すると共に上記感温素子を埋設し、
次いで、６００℃以上の温度で熱処理を施すことにより、上記充填材を硬化させることを特徴とする温度センサの製造方法にある（請求項３）。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a thermosensitive element whose electrical characteristics change depending on temperature, and a sheath pin that is built in a state where a pair of signal lines respectively connected to the pair of electrodes of the thermosensitive element are exposed at the tip end side; Manufactures a temperature sensor having a cover disposed at the tip so as to cover the temperature sensitive element, and a filler filled between the temperature sensitive element and the cover for holding and fixing the temperature sensitive element. A way to
The pair of electrodes of the temperature sensing element is made of a platinum-based material,
In filling the filler between the temperature sensing element and the cover, the filler material is injected inside the cover and the temperature sensing element is embedded,
Then, by heat treatment at 600 ° C. or higher temperatures, in the production method of the temperature sensor, characterized in that curing the filling material (claim 3).
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記温度センサの製造方法においては、上記充填材を硬化させる際の硬化温度を、温度センサの使用環境温度以上の６００℃以上としている。それ故、得られる温度センサにおいては、使用環境下において充填材とカバーとの間に隙間が生じることを防ぐことができる。その結果、感温素子がカバーに対して振動することを防ぎ、感温素子に損傷を与えることを防ぐと共に、感温素子の電極の断線を防ぐことができる。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the manufacturing method of the said temperature sensor, the hardening temperature at the time of hardening the said filler is 600 degreeC or more more than the use environment temperature of a temperature sensor. Therefore, in the obtained temperature sensor, it is possible to prevent a gap from being generated between the filler and the cover in the use environment. As a result, it is possible to prevent the temperature sensitive element from vibrating with respect to the cover, prevent the temperature sensitive element from being damaged, and prevent disconnection of the electrodes of the temperature sensitive element.
以上のごとく、本発明によれば、使用時において感温素子がカバーの内部で振動することを防ぐことができる温度センサの製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a temperature sensor that can prevent the temperature sensitive element from vibrating inside the cover during use.
第１の発明（請求項１）及び第２の発明（請求項３）において、上記温度センサは、例えば、内燃機関の排気系等の温度測定に用いられ、排気管等の内部に挿入配置して用いられる。
そして、本明細書においては、上記温度センサを排気管等に挿入する側、即ち、感温素子を配設した側を先端側、その反対側を後端側として、説明する。
In the first invention (invention 1) and the second invention (invention 3 ), the temperature sensor is used, for example, for measuring the temperature of an exhaust system of an internal combustion engine, and is inserted into an exhaust pipe or the like. Used.
In the present specification, the side where the temperature sensor is inserted into the exhaust pipe or the like, that is, the side where the temperature sensing element is disposed will be described as the front end side, and the opposite side as the rear end side.
また、上記感温素子は、例えば、温度によって電気的抵抗値が変化するサーミスタ素子によって構成することができる。
また、上記カバーは、例えばステンレス鋼等の金属材料からなり、上記充填材よりも熱膨張率が高い。
Moreover, the said temperature sensitive element can be comprised by the thermistor element from which an electrical resistance value changes with temperature, for example.
Moreover, the said cover consists of metal materials, such as stainless steel, for example, and its coefficient of thermal expansion is higher than the said filler.
第１及び第２の発明（請求項１、２）において、上記感温素子の一対の電極は、白金系材料からなる。
そのため、電極の優れた耐食性を確保することができる。
上記白金系材料としては、白金（Ｐｔ）の他、Ｐｔ−Ｒｈ、Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｗ等の白金合金がある。
In first and second aspects of the present invention (Claim 1, 2), a pair of electrodes of the temperature sensitive device is ing a platinum-based material.
Therefore , the excellent corrosion resistance of the electrode can be ensured.
Examples of the platinum-based material include platinum (Pt) and platinum alloys such as Pt—Rh, Pt—Ir, Pt—Ni, and Pt—W.
また、上記充填材の硬化温度は６００℃以上である。
この場合には、上記温度センサの使用環境温度が６００℃以上であるときに、充填材とカバーとの間に隙間が形成されることを防ぐことができる。使用環境温度が６００℃以上となると、白金系材料からなる電極の強度が低下するため、特に６００℃以上の環境下において感温素子の振動を防ぐ必要性がある。そこで、充填材の硬化温度を６００℃以上とすることにより、温度センサの使用環境温度が６００℃以上の場合に、充填材とカバーとの間に隙間が生じないようにすることができる。
その結果、効果的に感温素子の損傷や電極の断線を防ぐことができる。
Further, the curing temperature of the filler Ru der 600 ° C. or higher.
In this case, it is possible to prevent a gap from being formed between the filler and the cover when the use environment temperature of the temperature sensor is 600 ° C. or higher. When the operating environment temperature is 600 ° C. or higher, the strength of the electrode made of a platinum-based material is lowered, and therefore it is necessary to prevent vibration of the temperature sensitive element particularly in an environment of 600 ° C. or higher. Therefore, by setting the curing temperature of the filler to 600 ° C. or higher, it is possible to prevent a gap from being formed between the filler and the cover when the operating environment temperature of the temperature sensor is 600 ° C. or higher.
As a result, damage to the temperature sensitive element and disconnection of the electrode can be effectively prevented.
また、上記感温素子はサーミスタ素子からなり、上記充填材はアルミナを主成分としてなることが好ましい（請求項２）。
この場合には、感温素子と充填材との熱膨張率の差を小さくすることができると共に、充填材の熱伝導率を高くすることができる。これにより、使用時において充填材と感温素子との間に応力が働くことを抑制すると共に、カバーの外側の熱を感温素子に即座に伝えることができる。その結果、感温素子の耐久性の向上と、温度センサの応答性の向上とを図ることができる。
Moreover, it said temperature sensitive element comprises a thermistor element, the filler is preferably made mainly of alumina (claim 2).
In this case, the difference in thermal expansion coefficient between the temperature sensitive element and the filler can be reduced, and the thermal conductivity of the filler can be increased. Accordingly, it is possible to suppress stress from acting between the filler and the temperature sensing element during use, and to immediately transfer the heat outside the cover to the temperature sensing element. As a result, it is possible to improve the durability of the temperature sensitive element and the responsiveness of the temperature sensor.
次に、上記第２の発明（請求項３）において、上記感温素子の一対の電極は白金系材料からなる。
上記感温素子の電極の耐食性を確保することができると共に、電極の断線を効果的に防ぐことができる。
Then, in the second invention (claim 3), a pair of electrodes of the temperature sensitive device is ing a platinum-based material.
Corrosion resistance of the electrode of the temperature sensitive element can be ensured, and disconnection of the electrode can be effectively prevented.
また、上記充填材の原料の主成分は、平均粒径が１〜４μｍであることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記充填材を硬化させる際の熱処理時において充填材が収縮することを防ぐと共に、充填材の強度を確保することができる。これにより、強度の高い充填材をカバー内に隙間なく充填することができる。
上記平均粒径が１μｍ未満の場合には、上記充填材が熱処理時に収縮して、充填材とカバーとの間に隙間が生じるおそれがある。一方、上記平均粒径が４μｍを超える場合には、上記充填材の強度を充分に得ることが困難となるおそれがある。
また、上記平均粒径は、例えば粒度分布計によって測定したり、電子顕微鏡等によって観測して測定したりすることができる。また、上記平均粒径は、例えば、粒度分布計によって測定する場合には、上記原料となる粒子の直径を同体積の球の直径に換算した上で求められる。また、上記原料の主成分を篩いにかけることによって粒径を調整することもできる。
Further, the main component of the raw material of the filler preferably has an average particle size of 1 to 4 μm.
In this case, the filler can be prevented from shrinking during the heat treatment when the filler is cured, and the strength of the filler can be ensured. Thereby, it is possible to fill the cover with a high strength without a gap.
When the average particle size is less than 1 μm, the filler shrinks during heat treatment, and a gap may be formed between the filler and the cover. On the other hand, when the average particle size exceeds 4 μm, it may be difficult to obtain sufficient strength of the filler.
The average particle diameter can be measured, for example, with a particle size distribution meter or observed with an electron microscope or the like. Moreover, the said average particle diameter is calculated | required after converting the diameter of the particle | grains used as the said raw material into the diameter of the sphere of the same volume, for example, when measuring with a particle size distribution analyzer. The particle size can also be adjusted by sieving the main component of the raw material.
また、上記充填材の原料は、固形分に水からなる溶媒を混合したスラリー状の原料であって、該原料のうちの水分量の割合は、１５〜２５重量％であることが好ましい（請求項５）。
この場合には、充填材をカバー内において隙間を生じることなく容易に充填することができる。
上記水分量の割合が１５重量％未満の場合には、上記原料の粘度が高くなり、カバー内への原料の充填が困難となるおそれがある。一方、上記水分量の割合が２５重量％を超える場合には、充填材が硬化時に収縮することにより充填材とカバーとの間に隙間が生じるおそれがある。
The raw material for the filler is a slurry-like raw material in which a solvent composed of water is mixed with the solid content, and the ratio of the moisture content in the raw material is preferably 15 to 25% by weight (claim) Item 5 ).
In this case, the filler can be easily filled without creating a gap in the cover.
When the ratio of the water content is less than 15% by weight, the viscosity of the raw material becomes high and it may be difficult to fill the raw material into the cover. On the other hand, when the ratio of the water content exceeds 25% by weight, there is a possibility that a gap is formed between the filler and the cover due to shrinkage of the filler during curing.
（実施例１）
本発明の実施例にかかる温度センサ及びその製造方法につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の温度センサ１は、図１、図２に示すごとく、温度によって電気的特性が変化する感温素子２と、該感温素子２の一対の電極２１にそれぞれ接続された一対の信号線３１を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピン３と、感温素子２を覆うように先端部に配設されたカバー４とを有する。
感温素子２とカバー４との間には、感温素子２を保持固定するための充填材５が充填されている。充填材５は、硬化温度が使用環境温度以上である。
Example 1
A temperature sensor and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the temperature sensor 1 of this example includes a temperature sensing element 2 whose electrical characteristics change according to temperature, and a pair of signal lines connected to a pair of electrodes 21 of the temperature sensing element 2. It includes a sheath pin 3 that is built in a state where 31 is exposed to the tip side, and a cover 4 that is disposed at the tip portion so as to cover the temperature sensitive element 2.
A filler 5 for holding and fixing the temperature sensing element 2 is filled between the temperature sensing element 2 and the cover 4. The filler 5 has a curing temperature equal to or higher than the use environment temperature.
本例の温度センサ１は、自動車用のエンジンの排気系において使用されるものであり、その使用環境温度は６００〜７００℃程度である。そして、上記充填材５は、この使用環境温度以上の温度である９００℃の硬化温度にて硬化したものである。
また、感温素子２はサーミスタ素子からなり、充填材５はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分としてなる。また、感温素子２の一対の電極２１は、白金（Ｐｔ）からなる。また、カバー４はステンレス鋼からなる。
The temperature sensor 1 of this example is used in an exhaust system of an automobile engine, and its use environment temperature is about 600 to 700 ° C. And the said filler 5 hardens | cures at the hardening temperature of 900 degreeC which is the temperature more than this use environment temperature.
The temperature sensitive element 2 is a thermistor element, and the filler 5 is mainly composed of alumina (Al 2 O 3 ). The pair of electrodes 21 of the temperature sensitive element 2 is made of platinum (Pt). The cover 4 is made of stainless steel.
図１に示すごとく、シースピン３は、ステンレス鋼からなる２本の信号線３１と、該信号線３１の周りに配置したマグネシア等の絶縁粉末からなる絶縁部３３と、該絶縁部３３の外周を覆うステンレス鋼からなる外管部３４とからなる。外管部３４の外周には、シースピン３を保持するリブ１６が固定されており、該リブ１６の後端部には、シースピン３及びその後端部に接続されるリード（図示略）を保護する保護チューブ１７が固定されている。 As shown in FIG. 1, the sheath pin 3 includes two signal wires 31 made of stainless steel, an insulating portion 33 made of insulating powder such as magnesia disposed around the signal wire 31, and an outer periphery of the insulating portion 33. It consists of the outer tube part 34 which consists of stainless steel to cover. A rib 16 that holds the sheath pin 3 is fixed to the outer periphery of the outer tube portion 34, and the lead (not shown) connected to the sheath pin 3 and the rear end portion is protected at the rear end portion of the rib 16. A protective tube 17 is fixed.
そして、シースピン３の外管部３４の先端部の外周には、カバー４が嵌合され溶接されている。
図２に示すごとく、カバー４は、シースピン３に嵌合する大径部４３と、感温素子２の外周に配される小径部４１と、両者の間に形成される中径部４２とを有する３段形状となっている。そして、小径部４１の先端部において略球形状に閉塞されている。充填材５は、中径部４２と大径部４３との境界部付近まで充填されている。
The cover 4 is fitted and welded to the outer periphery of the tip of the outer tube portion 34 of the sheath pin 3.
As shown in FIG. 2, the cover 4 includes a large-diameter portion 43 fitted to the sheath pin 3, a small-diameter portion 41 disposed on the outer periphery of the temperature-sensitive element 2, and a medium-diameter portion 42 formed therebetween. It has a three-stage shape. And it is obstruct | occluded by the substantially spherical shape in the front-end | tip part of the small diameter part 41. FIG. The filler 5 is filled up to the vicinity of the boundary between the medium diameter portion 42 and the large diameter portion 43.
充填材５を感温素子２とカバー４との間に充填するに当っては、充填材５の原料をカバー４の内側に注入すると共に感温素子２を埋設し、温度センサ１の使用環境温度以上の温度で熱処理を施すことにより、充填材５を硬化させる。本例においては、９００℃の温度にて硬化させる。 When filling the filling material 5 between the temperature sensing element 2 and the cover 4, the raw material of the filling material 5 is injected into the inside of the cover 4 and the temperature sensing element 2 is buried, and the use environment of the temperature sensor 1. The filler 5 is hardened by performing a heat treatment at a temperature higher than the temperature. In this example, curing is performed at a temperature of 900 ° C.
充填材５の原料は、固形分に水からなる溶媒を混合したスラリー状の原料である。この原料のうちの水分量の割合は、１５〜２５重量％である。即ち、充填材５の原料は、主成分（５０重量％以上）としてのアルミナに、助剤や分散剤等を混合したものを、水によってスラリー化してなる。助材は、充填材５の熱処理時にアルミナ粒子の結合を助ける働きをするもので、例えば、ＣａＣＯ3，カオリン、タルク、ホウ酸等がある。また、分散剤は、アルミナ粒子をスラリー中において均一分散させるためのもので、例えば、セラモ（第一工業製薬社製）がある。
また、充填材５の原料の主成分であるアルミナは、平均粒径が１〜４μｍである。
The raw material of the filler 5 is a slurry-like raw material in which a solid solvent is mixed with a solvent made of water. The ratio of the moisture content in this raw material is 15 to 25% by weight. That is, the raw material of the filler 5 is obtained by slurrying water obtained by mixing an auxiliary agent or a dispersant with alumina as a main component (50% by weight or more). The auxiliary material serves to assist the bonding of the alumina particles during the heat treatment of the filler 5, and examples thereof include CaCO 3 , kaolin, talc, and boric acid. The dispersant is for uniformly dispersing alumina particles in the slurry, and for example, there is Ceramo (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.).
Moreover, the average particle diameter of the alumina which is the main component of the raw material of the filler 5 is 1 to 4 μm.
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記温度センサ１においては、充填材５の硬化温度が、温度センサ１の使用環境温度以上である。そのため、温度センサ１を使用している際に、充填材２とカバー４との間に隙間が生じることを防ぐことができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the temperature sensor 1, the curing temperature of the filler 5 is equal to or higher than the use environment temperature of the temperature sensor 1. Therefore, when using the temperature sensor 1, it is possible to prevent a gap from being generated between the filler 2 and the cover 4.
即ち、充填材５を感温素子２とカバー４との間に充填する際には、充填材５の原料をカバー４内に注入した後、熱処理を施すことにより充填材５を硬化させる。これにより、室温まで冷却させたとき、熱膨張率が充填材５よりも大きいカバー４は、図３に示すごとく、充填材５を締付ける方向に圧縮応力Ｐが働いた状態で充填材５に密着する。なお、本例においては、充填材５の熱膨張係数が８×１０−6／℃であり、カバー４の熱膨張係数が１７×１０−6／℃である。 That is, when filling the filler 5 between the temperature sensitive element 2 and the cover 4, after the raw material of the filler 5 is injected into the cover 4, the filler 5 is cured by heat treatment. As a result, when cooled to room temperature, the cover 4 having a thermal expansion coefficient larger than that of the filler 5 is in close contact with the filler 5 in a state in which the compressive stress P acts in the direction in which the filler 5 is tightened, as shown in FIG. To do. In this example, the thermal expansion coefficient of the filler 5 is 8 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the cover 4 is 17 × 10 −6 / ° C.
そして、温度センサ１を使用する際は、充填材５の硬化温度（９００℃）以下の使用環境（６００〜７００℃）において使用されるため、カバー４の内径が充填材５の外径よりも大きくなることもない。それ故、使用時にカバー４と充填材５との間に隙間が生じることを防ぐことができる。
これにより、感温素子２を保持する充填材５がカバー４に密着した状態にあるため、内燃機関等の振動が温度センサ１に伝わっても、感温素子２がカバー４に対して振動することを防ぐことができる。その結果、感温素子２に損傷を与えることを防ぐことができると共に、感温素子２の電極２１が断線することを防ぐことができる。
And when using the temperature sensor 1, since it is used in the use environment (600-700 degreeC) below the hardening temperature (900 degreeC) of the filler 5, the internal diameter of the cover 4 is larger than the outer diameter of the filler 5. It won't grow. Therefore, it is possible to prevent a gap from being generated between the cover 4 and the filler 5 during use.
Thereby, since the filler 5 holding the temperature sensing element 2 is in close contact with the cover 4, the temperature sensing element 2 vibrates with respect to the cover 4 even if vibrations of the internal combustion engine or the like are transmitted to the temperature sensor 1. Can be prevented. As a result, the temperature sensitive element 2 can be prevented from being damaged, and the electrode 21 of the temperature sensitive element 2 can be prevented from being disconnected.
このことを、図４を用いて説明する。図４は、充填材５の外径（実線Ｌ１）及びカバー４の内径（破線Ｌ２）の温度による寸法変化を表したものである。ただし、これらは充填材５とカバー４とが互いに干渉しないとしたときの寸法変化である。
図４に示すごとく、カバー４内に充填材５を充填して９００℃にて硬化させた時点においては、充填材５の外径とカバー４の内径とは一致している。
This will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the dimensional change of the outer diameter of the filler 5 (solid line L1) and the inner diameter of the cover 4 (broken line L2) depending on the temperature. However, these are dimensional changes when the filler 5 and the cover 4 do not interfere with each other.
As shown in FIG. 4, when the filler 5 is filled in the cover 4 and cured at 900 ° C., the outer diameter of the filler 5 and the inner diameter of the cover 4 coincide.
そして、熱処理後、冷却すると、徐々に両者の寸法は小さくなるが、充填材５よりもカバー４の熱膨張率の方が大きいため、例えば室温まで冷却されたとき、カバー４の内径の方が充填材５の外径よりも寸法ｄ１の分だけ小さくなる。ただし、これは充填材５とカバー４とが互いに干渉しないとした場合の状態である。実際には、充填材５がカバー４内に充填されているため、両者の寸法は一致しており、カバー４が充填材５を外周から締付けるように、圧縮応力がかかった状態にある。 And, after cooling after heat treatment, both dimensions are gradually reduced. However, since the coefficient of thermal expansion of the cover 4 is larger than that of the filler 5, for example, when cooled to room temperature, the inner diameter of the cover 4 is greater. It becomes smaller than the outer diameter of the filler 5 by the dimension d1. However, this is a state where the filler 5 and the cover 4 do not interfere with each other. Actually, since the filler 5 is filled in the cover 4, the dimensions of the both are the same, and the cover 4 is in a state of compressive stress so that the filler 4 is tightened from the outer periphery.
そして、温度センサ１を自動車の排気系において使用する際、その使用環境温度が９００℃よりも低ければ、カバー４が充填材５を締付ける圧縮応力はかかった状態にあり、両者の間に隙間が生じることはない。例えば、使用環境温度が６５０℃のときには、カバー４と充填材５とが互いに干渉しないとした場合の寸法が、図４に示すごとく、カバー４の内径の方が充填材５の外径よりもｄ２だけ小さいため、圧縮応力がかかった状態にある。
このように、温度センサ１の使用時においても、カバー４と充填材５との間には、隙間が生じないようになっている。
When the temperature sensor 1 is used in an automobile exhaust system, if the use environment temperature is lower than 900 ° C., the cover 4 is in a state of compressive stress that tightens the filler 5, and there is a gap between the two. It does not occur. For example, when the operating environment temperature is 650 ° C., the dimensions when the cover 4 and the filler 5 do not interfere with each other are such that the inner diameter of the cover 4 is larger than the outer diameter of the filler 5 as shown in FIG. Since d2 is small, it is in a state where compressive stress is applied.
Thus, even when the temperature sensor 1 is used, no gap is generated between the cover 4 and the filler 5.
また、感温素子２の一対の電極２１は白金からなるため、電極２１の優れた耐食性を確保することができる。
また、充填材５の硬化温度が９００℃であるため、温度センサ１の使用環境温度が６００℃以上である場合にも、充填材５とカバー４との間に隙間が形成されることを防ぐことができる。使用環境温度が６００℃以上となると、後述する実施例４（図１３）に示すごとく、白金からなる電極２１の強度が低下するため、特に６００℃以上の環境下において感温素子２の振動を防ぐ必要性がある。そこで、充填材５の硬化温度が９００℃であれば、温度センサ１の使用環境温度が６００℃以上の場合でも、充填材５とカバー４との間に隙間が生じないようにすることができる。
その結果、効果的に感温素子２の損傷や電極の断線を防ぐことができる。
Moreover, since the pair of electrodes 21 of the temperature sensitive element 2 is made of platinum, the excellent corrosion resistance of the electrodes 21 can be ensured.
Further, since the curing temperature of the filler 5 is 900 ° C., it is possible to prevent a gap from being formed between the filler 5 and the cover 4 even when the use environment temperature of the temperature sensor 1 is 600 ° C. or higher. be able to. When the operating environment temperature is 600 ° C. or higher, as shown in Example 4 (FIG. 13) to be described later, the strength of the electrode 21 made of platinum is reduced. There is a need to prevent. Therefore, if the curing temperature of the filler 5 is 900 ° C., no gap can be formed between the filler 5 and the cover 4 even when the use environment temperature of the temperature sensor 1 is 600 ° C. or higher. .
As a result, damage to the temperature sensitive element 2 and disconnection of the electrode can be effectively prevented.
また、感温素子２はサーミスタ素子からなり、充填材５はアルミナを主成分としてなるため、感温素子２と充填材５との熱膨張率の差を小さくすることができると共に、充填材５の熱伝導率を高くすることができる。これにより、使用時において充填材５と感温素子２との間に応力が働くことを抑制すると共に、カバー４の外側の熱を感温素子２に即座に伝えることができる。その結果、感温素子２の耐久性の向上と、温度センサ１の応答性の向上とを図ることができる。 Further, since the temperature sensitive element 2 is a thermistor element and the filler 5 is mainly composed of alumina, the difference in thermal expansion coefficient between the temperature sensitive element 2 and the filler 5 can be reduced, and the filler 5 The thermal conductivity of can be increased. Thereby, it is possible to suppress the stress from acting between the filler 5 and the temperature sensing element 2 during use, and to immediately transfer the heat outside the cover 4 to the temperature sensing element 2. As a result, it is possible to improve the durability of the temperature sensitive element 2 and improve the responsiveness of the temperature sensor 1.
また、充填材５の原料の主成分であるアルミナ粒子は、平均粒径が１〜４μｍである。そのため、充填材５を硬化させる際の熱処理時において、充填材５が収縮することを防ぐと共に、強度を確保することができる。これにより、強度の高い充填材５をカバー内に隙間なく充填することができる。
また、充填材５の原料はスラリー状の原料であって、その水分量の割合は１５〜２５重量％である。そのため、充填材５をカバー４内において隙間を生じることなく容易に充填することができる。
Moreover, the alumina particle which is the main component of the raw material of the filler 5 has an average particle diameter of 1 to 4 μm. Therefore, it is possible to prevent the filler 5 from shrinking and to ensure strength during the heat treatment when the filler 5 is cured. Thereby, the filler 5 with high strength can be filled in the cover without any gap.
Moreover, the raw material of the filler 5 is a slurry-form raw material, The ratio of the moisture content is 15 to 25 weight%. Therefore, the filler 5 can be easily filled in the cover 4 without generating a gap.
以上のごとく、本例によれば、使用時において感温素子がカバーの内部で振動することを防ぐことができる温度センサ及びその製造方法を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a temperature sensor that can prevent the temperature sensitive element from vibrating inside the cover during use and a method for manufacturing the same.
（比較例）
本例は、図５、図６に示すごとく、硬化温度が１５０℃のセメントを充填材９５として用いた場合の例である。
その他の構成については、実施例１に示した温度センサ１と同様である。
本例の充填材９５をカバー４内に充填するに当っては、充填材９５の原料をカバー４内に注入すると共に感温素子２を埋設した後、１５０℃の温度にて充填材９５を硬化させる。その後、室温にまで冷却する。また使用時には、充填材９５の温度が例えば６００〜７００℃という高温となる。
(Comparative example)
In this example, as shown in FIGS. 5 and 6, cement having a curing temperature of 150 ° C. is used as the filler 95.
About another structure, it is the same as that of the temperature sensor 1 shown in Example 1. FIG.
In filling the cover 4 with the filler 95 of this example, the raw material of the filler 95 is injected into the cover 4 and the temperature sensitive element 2 is embedded, and then the filler 95 is placed at a temperature of 150 ° C. Harden. Thereafter, it is cooled to room temperature. In use, the temperature of the filler 95 is as high as 600 to 700 ° C., for example.
このような温度変化に伴い、充填材９５の外径及びカバー４の内径の寸法が変化する。
図５は、上記実施例１の図４と同様に、充填材９５の外径（実線Ｌ３）及びカバー４の内径（破線Ｌ４）の温度による寸法変化を表したものである。ただし、充填材９５とカバー４とが互いに干渉しないとしたときの寸法変化である。
図５に示すごとく、カバー４内に充填材９５を充填して１５０℃にて硬化させた時点においては、充填材９５の外径とカバー４の内径とは一致している。
As the temperature changes, the outer diameter of the filler 95 and the inner diameter of the cover 4 change.
FIG. 5 shows the dimensional change with temperature of the outer diameter (solid line L3) of the filler 95 and the inner diameter (broken line L4) of the cover 4 as in FIG. 4 of the first embodiment. However, this is a dimensional change when the filler 95 and the cover 4 do not interfere with each other.
As shown in FIG. 5, the outer diameter of the filler 95 and the inner diameter of the cover 4 coincide with each other when the filler 95 is filled in the cover 4 and cured at 150 ° C.
そして、熱処理後、冷却すると、徐々に両者の寸法は小さくなるが、充填材９５よりもカバー４の熱膨張率の方が大きいため、例えば室温まで冷却されたとき、カバー４の内径の方が充填材９５の外径よりも寸法ｄ３の分だけ小さくなる。ただし、これは充填材９５とカバー４とが互いに干渉しないとした場合の状態である。実際には、充填材９５がカバー４内に充填されているため、両者の寸法は一致しており、カバー４が充填材９５を外周から締付けるように、圧縮応力がかかった状態にある。 And after cooling, after heat treatment, both dimensions are gradually reduced, but since the thermal expansion coefficient of the cover 4 is larger than that of the filler 95, for example, when cooled to room temperature, the inner diameter of the cover 4 is greater. It becomes smaller than the outer diameter of the filler 95 by the dimension d3. However, this is a state where the filler 95 and the cover 4 do not interfere with each other. Actually, since the filler 95 is filled in the cover 4, the dimensions of both are the same, and the cover 4 is in a state of compressive stress applied so that the filler 95 is tightened from the outer periphery.
そして、温度センサ１を自動車の排気系において使用する際、その使用環境温度が１５０℃を超えると、充填材９５の外径よりもカバー４の内径の方が大きくなり、図６に示すごとく、両者の間に隙間９９が生じることとなる。例えば、使用環境温度が６５０℃のときには、図５に示すごとく、カバー４の内径の方が充填材９５の外径よりもｄ４だけ大きいため、両者の間に厚みｄ４／２の隙間が生じる。
このように、充填材９５の硬化温度が温度センサの使用環境温度よりも低いと、温度センサの使用時において、カバー４と充填材９５との間に隙間９９が生じることとなる。
And when using the temperature sensor 1 in the exhaust system of an automobile, if the use environment temperature exceeds 150 ° C., the inner diameter of the cover 4 becomes larger than the outer diameter of the filler 95, as shown in FIG. A gap 99 is generated between the two. For example, when the operating environment temperature is 650 ° C., as shown in FIG. 5, the inner diameter of the cover 4 is larger than the outer diameter of the filler 95 by d4, so that a gap of thickness d4 / 2 is generated between them.
Thus, when the curing temperature of the filler 95 is lower than the use environment temperature of the temperature sensor, a gap 99 is generated between the cover 4 and the filler 95 when the temperature sensor is used.
その結果、温度センサが振動すると、カバー４内において感温素子２が充填材９５と共に振動し、充填材９５がカバー４に干渉して崩壊するおそれがある。これにより、感温素子２に損傷を与えるおそれがある。また、感温素子２の電極２１が断線しやすくなるおそれがある。
これに対し、実施例１に示した本発明の温度センサ１によれば、上述のごとく、充填材５とカバー４との間に隙間が生じることがなく、感温素子２の損傷や電極２１の断線を防止することができる。
As a result, when the temperature sensor vibrates, the temperature sensitive element 2 vibrates with the filler 95 in the cover 4, and the filler 95 may interfere with the cover 4 and collapse. Thereby, there exists a possibility of damaging the temperature sensing element 2. FIG. Further, the electrode 21 of the temperature sensitive element 2 may be easily disconnected.
On the other hand, according to the temperature sensor 1 of the present invention shown in the first embodiment, as described above, there is no gap between the filler 5 and the cover 4, and the temperature sensitive element 2 is damaged or the electrode 21. Can be prevented.
（実施例２）
本例は、図７〜図９に示すごとく、充填材５の原料について検討した例である。
まず、充填材５の主成分として適切な材料について検討した。充填材５としては、耐熱性を有するセラミック材料である、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）を用いることができる。
(Example 2)
In this example, as shown in FIGS. 7 to 9, the raw material of the filler 5 is examined.
First, an appropriate material as the main component of the filler 5 was examined. As the filler 5, alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), and zirconia (ZrO 2 ), which are ceramic materials having heat resistance, can be used.
この中でも、特に、感温素子２であるサーミスタ素子と熱膨張係数が近似しており、かつ熱伝導率に優れた材料を、充填材５の主成分として用いることが好ましい。そこで、各材料についての熱膨張係数と熱伝導率とを、表１に示す。
なお、サーミスタ素子の熱膨張計数は、８×１０−6／℃である。
Among these, in particular, it is preferable to use a material that has a thermal expansion coefficient close to that of the thermistor element that is the thermosensitive element 2 and excellent in thermal conductivity as the main component of the filler 5. Therefore, Table 1 shows the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity for each material.
The thermal expansion coefficient of the thermistor element is 8 × 10 −6 / ° C.
表１から分かるように、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）が、最もサーミスタ素子に近似した熱膨張係数を有し、かつ熱伝導率も最も高い。それ故、充填材５の主成分としては、アルミナを用いることが好ましい。
これにより、使用時において充填材５と感温素子２との間に応力が働くことを抑制すると共に、応答性に優れた温度センサ１を得ることができる。
As can be seen from Table 1, alumina (Al 2 O 3 ) has a thermal expansion coefficient most similar to the thermistor element and has the highest thermal conductivity. Therefore, it is preferable to use alumina as the main component of the filler 5.
As a result, it is possible to obtain the temperature sensor 1 having excellent responsiveness while suppressing the stress from acting between the filler 5 and the temperature sensitive element 2 during use.
次に、充填材５の原料の主成分として用いるアルミナの平均粒径として適切な平均粒径を調べた。
即ち、アルミナを主成分とし、助剤を混合したものを、水によってスラリー化してなる原料を作製した。助材としては、ＣａＣＯ3，カオリン、タルク、ホウ酸を用いた。
表２に、本例において用いた充填材５の原料における各成分について、固形分全体に対する配合比を示す。
また、原料スラリーにおける水分量は、２０重量％とした。
Next, an average particle diameter appropriate as the average particle diameter of alumina used as the main component of the raw material of the filler 5 was examined.
That is, a raw material was prepared by slurrying with water a mixture of alumina as a main component and an auxiliary agent. As the auxiliary materials, CaCO 3 , kaolin, talc, and boric acid were used.
Table 2 shows the blending ratio with respect to the entire solid content of each component in the raw material of the filler 5 used in this example.
The water content in the raw slurry was 20% by weight.
この組成において、アルミナ粒子の平均粒径を種々変更した原料スラリーを作製した。そして、各原料スラリーを９００℃にて１０時間加熱処理を行ったときの収縮率を測定した。なお、この加熱処理は、室温から３時間かけて昇温し、９００℃にて１０時間維持した後、３時間かけて室温まで降温するという焼成プログラムによって行った。
また、各水準のｎ数は１０個である。測定結果を図７に示す。
In this composition, raw material slurries in which the average particle diameter of alumina particles was variously changed were prepared. And the shrinkage | contraction rate when heat-treating each raw material slurry at 900 degreeC for 10 hours was measured. This heat treatment was performed by a firing program in which the temperature was raised from room temperature over 3 hours, maintained at 900 ° C. for 10 hours, and then lowered to room temperature over 3 hours.
Further, the number n of each level is ten. The measurement results are shown in FIG.
同図から分かるように、平均粒径が１μｍ未満の場合には、焼成によって充填材が収縮するが、平均粒径が１μｍ以上であれば、充填材の収縮は見られなかった。充填材が焼成時に収縮すると、充填材とカバーとの間に隙間が生じてしまうため、充填材が収縮しないことが望ましい。それ故、充填材の主成分としてアルミナの平均粒径を１μｍ以上とすることが好ましい。 As can be seen from the figure, when the average particle size is less than 1 μm, the filler shrinks by firing, but when the average particle size is 1 μm or more, no shrinkage of the filler was observed. When the filler shrinks during firing, a gap is formed between the filler and the cover, so it is desirable that the filler does not shrink. Therefore, it is preferable that the average particle diameter of alumina as a main component of the filler is 1 μm or more.
次に、図８に示すごとく、アルミナの平均粒径と充填材の強度との関係を調べた。即ち、アルミナ粒子の平均粒径を種々変更した上記の原料スラリーを用いて、充填材を形成し、この各充填材に圧縮応力を加え、圧縮応力の大きさを徐々に大きくした。このとき、充填材が破壊される時点の圧縮応力の大きさである圧壊強度を測定した。各水準のｎ数は１０個である。その測定結果を図８に示す。 Next, as shown in FIG. 8, the relationship between the average particle diameter of alumina and the strength of the filler was examined. That is, a filler was formed using the above raw material slurry in which the average particle diameter of the alumina particles was variously changed, and a compressive stress was applied to each filler to gradually increase the magnitude of the compressive stress. At this time, the crushing strength, which is the magnitude of the compressive stress when the filler is broken, was measured. The number n of each level is 10. The measurement results are shown in FIG.
同図から分かるように、アルミナ粒子の平均粒径を小さくするほど、充填材の強度を向上させることができる。そして、アルミナ粒子の平均粒径を４μｍ以下とすることにより、圧壊強度１ＭＰａ以上を確保することができる。
以上の２つの測定結果から、アルミナの平均粒径、即ち充填材の原料の主成分の平均粒径は、１〜４μｍの範囲にあることが好ましいことが分かる。
As can be seen from the figure, the strength of the filler can be improved as the average particle size of the alumina particles is reduced. And the crushing strength 1MPa or more is securable by making the average particle diameter of an alumina particle into 4 micrometers or less.
From the above two measurement results, it is understood that the average particle diameter of alumina, that is, the average particle diameter of the main component of the raw material of the filler is preferably in the range of 1 to 4 μm.
次に、充填材の原料スラリーにおける水分量について検討した。
まず、上記の組成において、水分量の異なる種々の原料スラリーを用意した。
そして、各原料スラリーを、上記と同様に９００℃にて１０時間熱処理を行い、充填材を硬化させた。このとき、充填材の収縮率を測定した。各水準のｎ数は１０個である。その測定結果を図９に示す。
Next, the water content in the raw material slurry of the filler was examined.
First, various raw material slurries with different moisture contents in the above composition were prepared.
And each raw material slurry was heat-processed at 900 degreeC for 10 hours like the above, and the filler was hardened. At this time, the shrinkage rate of the filler was measured. The number n of each level is 10. The measurement results are shown in FIG.
同図から分かるように、水分量が２５重量％を超えたとき充填材が収縮する。そして、水分量が２５重量％以下であれば、充填材の収縮は生じない。
また、水分量を１５重量％未満となると、原料のスラリー化が困難となり、カバー内への充填材の注入作業が困難となるという問題がある。
この結果から、原料スラリーにおける水分量の割合は、１５〜２５重量％とすることが好ましいことが分かる。
As can be seen from the figure, the filler shrinks when the water content exceeds 25% by weight. And if a moisture content is 25 weight% or less, shrinkage | contraction of a filler will not arise.
In addition, when the water content is less than 15% by weight, there is a problem that it is difficult to slurry the raw material, and it is difficult to inject the filler into the cover.
From this result, it is understood that the water content in the raw slurry is preferably 15 to 25% by weight.
（実施例３）
本例は、図１０〜図１２に示すごとく、実際にカバー４内に充填材５を充填した試料に対して熱を加え、室温から９００℃まで昇温したときの様子を、高温顕微鏡を用いて観察した。
試料は、図１０に示すごとく、カバー４内に充填材５を充填したものを、カバー４の小径部４１の部分において輪切りにして採取したものである。なお、カバー４内には感温素子を入れずに充填材５のみを充填した。
カバー４の小径部４１の外径は２．５ｍｍ、内径は１．８８ｍｍである。なお、充填材５は、上記実施例２において示した組成の原料によって得たものであって、スラリー原料におけるアルミナの平均粒径が１〜４μｍを満たし、水分量が１５〜２５重量％を満たすものである。
(Example 3)
In this example, as shown in FIGS. 10 to 12, a state in which heat is actually applied to the sample in which the filler 5 is filled in the cover 4 and the temperature is raised from room temperature to 900 ° C. is measured using a high-temperature microscope. And observed.
As shown in FIG. 10, the sample is a sample obtained by filling the cover 4 with the filler 5 and cutting it at the small diameter portion 41 of the cover 4. The cover 4 was filled only with the filler 5 without inserting a temperature sensitive element.
The outer diameter of the small diameter portion 41 of the cover 4 is 2.5 mm, and the inner diameter is 1.88 mm. In addition, the filler 5 was obtained by the raw material of the composition shown in the said Example 2, Comprising: The average particle diameter of the alumina in a slurry raw material satisfy | fills 1-4 micrometers, and the moisture content satisfy | fills 15-25 weight%. Is.
高温顕微鏡６は、図１１に示すごとく、試料１０を載置すると共に加熱する加熱ステージ６１と、試料１０を観察するための顕微鏡６２と、該顕微鏡６２と試料１０との間に配置される石英ガラス６３とを有する。 As shown in FIG. 11, the high-temperature microscope 6 includes a heating stage 61 on which the sample 10 is placed and heated, a microscope 62 for observing the sample 10, and quartz disposed between the microscope 62 and the sample 10. Glass 63.
かかる高温顕微鏡６を用いて、加熱ステージ６１によって試料１０を加熱しながら試料１０の断面、特にその充填材５とカバー４との境界部分を観察した。そして、試料１０の温度が室温（２５℃）、５００℃、７００℃、９００℃となった時点において、充填材５とカバー４との境界部分を写真撮影した。これらの写真を、それぞれ図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示す。 Using the high-temperature microscope 6, the sample 10 was heated by the heating stage 61, and the cross section of the sample 10, particularly the boundary portion between the filler 5 and the cover 4 was observed. Then, when the temperature of the sample 10 reached room temperature (25 ° C.), 500 ° C., 700 ° C., and 900 ° C., the boundary portion between the filler 5 and the cover 4 was photographed. These photographs are shown in FIGS. 12 (A) to (D), respectively.
各写真の右側の比較的白い領域が充填材５であり、中央からやや左上の帯状領域がカバー４である。そして、写真の中央を斜めに円弧状に横切る黒い線がカバー４と充填材５との境界である。この境界線は、断面の凹凸によって黒く見えるが、カバー４と充填材５との間には隙間は形成されていない。
図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すごとく、室温から９００℃までの間において、充填材５とカバー４との間に隙間が発生する様子は見られなかった。
A relatively white area on the right side of each photograph is the filler 5, and a belt-like area slightly upper left from the center is the cover 4. A black line that crosses the center of the photograph obliquely in an arc is the boundary between the cover 4 and the filler 5. This boundary line appears black due to the unevenness of the cross section, but no gap is formed between the cover 4 and the filler 5.
As shown in FIGS. 12A to 12D, no appearance of a gap between the filler 5 and the cover 4 was observed between room temperature and 900 ° C.
（実施例４）
本例は、図１３に示すごとく、感温素子２の電極２１を構成する白金の強度の温度依存性について調べた例である。
即ち、複数の白金線を９００℃にて１０時間熱処理を行った後、各白金線を種々の温度環境においた状態で引張強度を測定した。なお、引張強度の測定は、島津製作所製の引張試験機ＡＧ１００ｋＮを用いて行った。
測定結果を図１３に示す。
Example 4
In this example, as shown in FIG. 13, the temperature dependence of the strength of platinum constituting the electrode 21 of the temperature sensitive element 2 was examined.
That is, a plurality of platinum wires were heat treated at 900 ° C. for 10 hours, and then the tensile strength was measured in a state where each platinum wire was in various temperature environments. The tensile strength was measured using a tensile tester AG100kN manufactured by Shimadzu Corporation.
The measurement results are shown in FIG.
図１３から分かるように、温度が高くなるほど白金の引張強度は小さくなり、温度が６００℃以上となると、引張強度が５０ＭＰａ未満に小さくなる。
従って、６００℃以上の高温環境下においては、白金からなる電極２１の強度が低下していると考えられる。それ故、かかる高温環境下において、感温素子２が振動することにより白金の電極２１にストレスがかかり、これが繰り返される白金電極２１が疲労して強度が更に低下し、断線するおそれが生じる。そこで、６００℃以上の環境下においても、カバー４と充填材５との間に隙間が生じないようにすることにより、白金電極２１の耐久性を効果的に向上させることができる。
As can be seen from FIG. 13, the higher the temperature, the lower the tensile strength of platinum. When the temperature reaches 600 ° C. or higher, the tensile strength decreases to less than 50 MPa.
Therefore, it is considered that the strength of the electrode 21 made of platinum is lowered in a high temperature environment of 600 ° C. or higher. Therefore, in such a high temperature environment, the temperature sensing element 2 vibrates and stress is applied to the platinum electrode 21, and the platinum electrode 21 in which this is repeated is fatigued, the strength further decreases, and there is a risk of disconnection. Therefore, the durability of the platinum electrode 21 can be effectively improved by preventing the gap between the cover 4 and the filler 5 even under an environment of 600 ° C. or higher.
１ 温度センサ
２ 感温素子
２１ 電極
３ シースピン
３１ 信号線
４ カバー
５ 充填材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Temperature sensor 2 Temperature sensing element 21 Electrode 3 Seaspin 31 Signal line 4 Cover 5 Filler
Claims (5)
該感温素子の一対の電極にそれぞれ接続された一対の信号線を先端側に露出させた状態で内蔵するシースピンと、
上記感温素子を覆うように先端部に配設されたカバーと、
上記感温素子と上記カバーとの間に充填され上記感温素子を保持固定するための充填材とを有し、
上記感温素子の一対の電極は、白金系材料からなり、
かつ、上記充填材は、その硬化温度が６００℃以上であることを特徴とする温度センサ。 A temperature sensitive element whose electrical characteristics change with temperature,
A sheath pin built in a state in which a pair of signal lines respectively connected to a pair of electrodes of the temperature sensitive element are exposed at the tip side;
A cover disposed at the tip so as to cover the temperature sensing element;
A filler filled between the temperature sensing element and the cover for holding and fixing the temperature sensing element;
The pair of electrodes of the temperature sensing element is made of a platinum-based material,
And the said filler is the temperature sensor characterized by the curing temperature being 600 degreeC or more .
上記感温素子の一対の電極は白金系材料からなり、
上記充填材を上記感温素子と上記カバーとの間に充填するに当っては、上記充填材の原料を上記カバーの内側に注入すると共に上記感温素子を埋設し、
次いで、６００℃以上の温度で熱処理を施すことにより、上記充填材を硬化させることを特徴とする温度センサの製造方法。 A temperature sensitive element whose electrical characteristics change depending on temperature, a sheath pin built in a state in which a pair of signal lines connected to a pair of electrodes of the temperature sensitive element are exposed at the tip side, and the temperature sensitive element are covered A temperature sensor having a cover disposed at a tip end portion, and a filler for holding and fixing the temperature sensitive element, which is filled between the temperature sensitive element and the cover,
The pair of electrodes of the temperature sensing element is made of a platinum-based material,
In filling the filler between the temperature sensing element and the cover, the filler material is injected inside the cover and the temperature sensing element is embedded,
Next, a method of manufacturing a temperature sensor, wherein the filler is cured by performing a heat treatment at a temperature of 600 ° C. or higher .
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