JP4760590B2 - 温度検出素子 - Google Patents

Description

この発明は、雰囲気の温度変化を検出する温度検出素子に関する。

自動車用エンジンは、環境負荷を減らすため、燃費効率を向上することが求められている。このため、エンジンシリンダ内の燃焼状態を把握し、シリンダ内の燃焼制御へフィードバックすることにより、緻密な制御が可能となる。シリンダ内の燃焼状態を把握するためには、シリンダ内ガスの温度変化を把握することが有効である。
従来より、雰囲気の温度変化を検出する温度検出素子として、例えば、特許文献１に記載されている高温用サーミスタが知られている。この高温用サーミスタは、酸化防止のためにサーミスタチップをガラス封止して形成されている。
特開平５−１７２６４９号公報

しかし、このような高温用サーミスタを備えた温度センサでは、サーミスタチップの寸法が、０．５〜１ｍｍ程度と大きく、ガラス封止されているため、熱容量が大きくなり、高速の温度変化に対する追従性に欠ける。従って、吸気、圧縮、燃焼、排気を繰り返すエンジンのサイクル（例えば、８００〜７０００ｒｐｍ）において生じる温度変化に追従できないという問題があった。

そこで、この発明は、高温域において、温度追従性の高い温度検出素子を実現することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、温度検出素子において、雰囲気中に配置され、前記雰囲気の熱を受けるとともに、その熱の温度変化によって厚さ方向に変位を生じる薄板状に形成された受熱部材と、前記受熱部材の変位を伝達する伝達部材と、前記伝達部材の変位を電気信号に変換する変位変換手段と、を備え、前記伝達部材は、前記受熱部材および前記変位変換手段の両方に接して設けられており、前記変位変換手段により変換された電気信号により、前記雰囲気の温度変化を検出する、という技術的手段を用いる。

請求項１に記載の発明によれば、雰囲気中に配置された薄板状に形成された受熱部材により、雰囲気の熱を受けるとともに、その熱の温度変化によって厚さ方向に変位を生じさせ、伝達部材により受熱部材の変位を伝達し、変位変換手段により伝達部材の変位を電気信号に変換することができる。そして、変位変換手段により変換された電気信号により、雰囲気の温度変化を検出することができる。
受熱部材は薄板状に形成されており、熱容量が小さいため、雰囲気の温度変化に追従した温度変化を示し、厚さ方向の変位が発生する。この変位に基づいて温度変化を検出するため、特に高温域において、温度追従性の高い温度検出素子を実現することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の温度検出素子において、前記受熱部材は、一方の面から他方の面へ向かって凸状に形成された凸部を備えており、外周部が前記変位変換手段により拘束されている、という技術的手段を用いる。

請求項２に記載の発明によれば、受熱部材は、一方の面から他方の面へ向かって凸状に形成された凸部を備えており、外周部が変位変換手段により拘束されているため、受熱部材の面方向の熱膨張を、凸部の突出方向、つまり、厚さ方向の変位に滑らかに変換することができ、受熱部材が平板状に形成されている場合に熱膨張により厚さ方向に発生する変位に比べて、大きな変位を発生させることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の温度検出素子において、前記凸部は、前記雰囲気の反対側に向かって凸状に形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項３に記載の発明によれば、凸部は、雰囲気の反対側に向かって凸状に形成されているため、受熱部材の面方向の熱膨張を、雰囲気の反対方向への変位に変換することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項２に記載の温度検出素子において、前記凸部は、前記雰囲気側に向かって凸状に形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項４に記載の発明によれば、凸部は、雰囲気側に向かって凸状に形成されているため、雰囲気に晒される面積が増大し、受熱量を大きくすることができるので、温度検出素子の雰囲気の温度変化に対する感度を向上することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の温度検出素子において、前記受熱部材は、析出硬化系ステンレス鋼により形成されている、という技術的手段を用いる。
また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の温度検出素子において、前記析出硬化系ステンレス鋼は、ＪＩＳ規格ＳＵＳ６３０、またはＪＩＳ規格ＳＵＳ６３１である、という技術的手段を用いる。

請求項５に記載の発明によれば、受熱部材として、高温耐久性が高い析出硬化系ステンレス鋼を好適に用いることができる。
特に、請求項６に記載の発明のように、ＪＩＳ規格ＳＵＳ６３０、またはＪＩＳ規格ＳＵＳ６３１を好適に用いることができる。

請求項７に記載の発明では、請求項１に記載の温度検出素子において、前記受熱部材は、バイメタルにより形成されており、外周部が前記変位変換手段により拘束されている、という技術的手段を用いる。

請求項７に記載の発明によれば、前記受熱部材は、バイメタルにより形成されているため、面方向の熱膨張を厚さ方向の変位に変換するために、例えば、凸部などを形成する必要がないので、加工工程を省略することができる。また、バイメタルの構成材料の熱膨張差により変位量を制御することができるので、温度検出素子の設計の自由度を増大させることができる。

請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の温度検出素子において、前記変位変換手段は、前記伝達部材により伝達された前記受熱部材の熱により変形する変形部を備えた変形発生部材と、前記変形発生部材の変形量を検出する歪検出素子と、を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項８に記載の発明によれば、変位変換手段は、伝達部材により伝達された受熱部材の熱により変形する変形部を備えた変形発生部材と、変形発生部材の変形量を検出する歪検出素子と、を備えているため、伝達部材により伝達された受熱部材の変位を、変形部の変形に変換して歪検出素子により検出することができる。

請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の温度検出素子において、前記変形部は、前記伝達部材と接触する部分が薄肉形成されたダイヤフラムである、という技術的手段を用いる。

請求項９に記載の発明によれば、前記変形部は、前記伝達部材と接触する部分が薄肉形成されたダイヤフラムであるため、剛性が低く伝達部材により効率よく変形させることができるので、温度変化の検出精度を向上させることができる。

請求項１０に記載の発明では、請求項８または請求項９に記載の温度検出素子において、前記変形発生部材及び前記伝達部材は、同じ材料により形成されている、という技術的手段を用いる。

請求項１０に記載の発明によれば、変形発生部材及び伝達部材は、同じ材料により形成されているため、変形発生部材と伝達部材との熱膨張差が、変形発生部材の変形量に及ぼす影響を小さくすることができるので、温度変化の検出精度を向上させることができる。

請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の温度検出素子において、前記受熱部材および前記変位変換手段により形成された空間の内部と前記雰囲気とを連通する連通部を備えた、という技術的手段を用いる。

請求項１１に記載の発明によれば、受熱部材および変位変換手段により形成された空間の内部と雰囲気とを連通する連通部により、空間の内部の圧力と雰囲気の圧力とが等しくなるため、雰囲気の圧力変動により受熱部材が変形して生じる変位の影響をなくすことができるので、温度変化の検出精度を向上させることができる。

請求項１２に記載の発明では、温度検出素子において、請求項３に記載の温度検出素子と、請求項４に記載の温度検出素子とを、前記各受熱部材を隣接させて一体的に形成した、という技術的手段を用いる。

請求項１２に記載の発明によれば、雰囲気の温度変化に起因して、各受熱部材において発生する変位は、逆方向で等しくなる。また、雰囲気の温度変化及び圧力変化に起因して、それぞれの伝達部材及び変位変換手段に生じる変位は同じ方向で等しい。従って、それぞれの温度検出素子により得られた信号を差分することにより、各受熱部材において発生する変位の信号のみを抽出することができるので、温度変化の検出精度を向上させることができる。

請求項１３に記載の発明では、温度検出素子において、雰囲気中に配置され、前記雰囲気の熱を受けるとともに、その熱の温度変化によって厚さ方向に変位を生じるバイメタルにより薄板状に形成された受熱部材と、前記受熱部材の板面のうち、前記雰囲気の反対側の面に装着され、前記変位を検出する変位変換手段と、を備え、前記変位変換手段により検出された前記受熱部材の変位により、前記雰囲気の温度変化を検出する、という技術的手段を用いる。

請求項１３に記載の発明によれば、変位変換手段により、バイメタルにより薄板状に形成された受熱部材に生じた変位を直接測定することができるので、ガスの温度変化に対する追従性を向上させることができる。

請求項１４に記載の発明では、請求項１ないし請求項１３のいずれか１つに記載の温度検出素子において、前記雰囲気は、車両に設けられた燃焼機関の燃焼室内の雰囲気である、という技術的手段を用いる。

請求項１４に記載の発明によれば、雰囲気は、車両に設けられた燃焼機関の燃焼室内の雰囲気であるため、シリンダ内のガスの温度変化を検出することができる。

この発明に係る温度検出素子の実施形態について、自動車のエンジンに装着され、シリンダ内のガス温度変化を測定する温度センサに使用する温度検出素子を例として、図を参照して説明する。図１は、温度検出素子の縦断面説明図である。図２は、温度センサの縦断面説明図である。図３は、受熱部材の形状の変更例を示す断面説明図である。図４は、受熱部材をバイメタルにより形成した構成を示す断面説明図である。図５は、温度検出素子に、温度検出素子の内部と雰囲気とを連通する連通部を設けた構成の断面説明図である。
なお、説明のために一部を拡大して誇張して示している。

（温度検出素子の構造）
図１に示すように、温度検出素子１０は、ガスの温度変化により厚さ方向に変位を生じる薄板状に形成された受熱部材１１と、有底の管状部材であって、開口端部に受熱部材１１が固定され、他端の底部１２ａに伝達部材１３により変形するダイヤフラム１２ｃを有する変形発生部材１２と、受熱部材１１とダイヤフラム１２ｃとの間に拘束され、受熱部材１１の変位をダイヤフラム１２ｃに伝達する伝達部材１３と、ダイヤフラム１２ｃの変形を検出し、電気信号に変換する歪検出素子１４と、を備えている。

受熱部材１１は、薄板状の部材であり、ガスの熱を受ける受熱面１１ｂの中央部に、受熱面１１ｂから受熱面１１ｂの裏面へ向かって凸状に形成された凸部１１ａを備えた形状に形成されている。凸部１１ａは、横断面が円形で、突出方向に向かって滑らかに径が小さくなるように形成されている。
例えば、受熱部材１１は、直径１０ｍｍ、厚さ０．１〜０．２ｍｍで、凸部１１ａの高さが５０μｍとなるようにプレス加工により形成されている。
受熱部材１１は、外周端部において、変形発生部材１２の開口端部１２ｅにレーザ溶接法などにより固定されている。ここで、受熱部材１１は、凸部１１ａが測定雰囲気と反対側、つまり、温度検出素子１０の内方（図２の上方）を向くように配置されており、伝達部材１３の一端が凸部１１ａに接した状態で固定されている。
これにより、受熱部材１１は、温度が上昇すると面方向に膨張しようとするが、外周端部が拘束されているために、凸部１１ａの突出方向に変位する。ここで、受熱部材１１は、熱容量が小さく形成されているので、ガスの温度変化に対して追従して変位することができる。
受熱部材１１は、最高５００℃程度まで温度上昇するため、耐食性と高温物性（高温強度、耐クリープ、疲労、高熱伝導）が必要とされるので、高温耐久性が高い材料、例えば、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１のような析出硬化系ステンレス鋼などにより形成されている。
なお、凸部１１ａの形状は、ガスの温度変化に追従して受熱面１１ｂの厚さ方向に変位が生じさせることができれば任意であり、例えば、縦断面が台形の溝状に形成してもよい。

変形発生部材１２は、有底の管状部材であって、底部１２ａの中央部には、伝達部材１３の直径より大きな内径で形成された凹部１２ｂが設けられている。凹部１２ｂの底面は、薄肉形成することにより、剛性を低下させて変形しやすく形成されており、伝達部材１３により変形するダイヤフラム１２ｃとして形成されている。凹部１２ｂには伝達部材１３の一端が挿入され、伝達部材１３の一端とダイヤフラム１２ｃとが接触した状態で保持される。変形発生部材１２は、熱膨脹率の小さい材料、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金で形成されている。
本実施形態では、変形発生部材１２は、有底の管状部材として形成されているが、例えば、両端が開放された管状部材に、別途形成したダイヤフラム１２ｃを溶接などにより固定して形成してもよい。

伝達部材１３は、ダイヤフラム１２ｃと受熱部材１１の凸部１１ａとの間隔よりわずかに長い棒状に形成されている。これにより、伝達部材１３は、ダイヤフラム１２ｃと受熱部材１１の凸部１１ａとの間に配置される際に、圧縮の予荷重が負荷された状態で保持されるので、変位の変動を繰り返すときも芯ずれを起こすおそれがない。
伝達部材１３は、熱膨脹率が小さく、剛性の高い材料、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金で形成されている。ここで、変形発生部材１２との熱膨張差の影響を小さくするために、変形発生部材１２と同材料により形成することが好ましい。
伝達部材１３の熱膨張率を小さくすることにより、伝達部材１３が温度変化により膨張収縮し、受熱部材１１の変位に重畳されて誤差要因となる影響を小さくすることができる。また、剛性を高くすることにより、受熱部材１１で生じた変位を、効率よくダイヤフラム１２ｃに伝達することができる。
本実施形態では、伝達部材１３は棒状に形成されているが、それ以外の形状、例えば、板状に形成することもできる。伝達部材１３は、セラミックス材料で形成してもよい。
また、伝達部材１３は、受熱部材１１の温度変化に追従して変位を伝達できれば、必ずしも、受熱部材１１とダイヤフラム１２ｃとの両者に接していなくてもよく、少なくとも一方に接して設けられていればよい。
また、変形発生部材１２の内壁と伝達部材１３との間に、伝達部材１３の動きを拘束しないスペーサーなどを介在させることにより、芯ずれをより確実に防止することができる。

歪検出素子１４は、ダイヤフラム１２ｃの裏面１２ｄにガラス層１５により接合されている。本実施形態では、歪検出素子１４として、シリコン基板面の４ケ所にボロン（Ｂ）をドープして、Ｐ型半導体歪ゲージ素子を形成したものを用いる。これにより、ダイヤフラム１２ｃの変形を歪として検出することができる。
なお、歪検出素子１４として、半導体歪ゲージ素子以外にも、例えば、抵抗線型歪ゲージ素子を用いることができる。また、歪検出素子１４を接合するためには、ガラス層１５以外に、高温物性の良好な接着剤などを使用してもよい。

（温度センサの構成）
次に、上述した温度検出素子１０を用いた温度センサ２０の構成を説明する。図２に示すように、温度センサ２０は、温度検出素子１０と、温度検出素子１０を固定するハウジング２１と、歪検出素子１４から電気信号を取り出す電気信号伝達部材２２と、電気信号伝達部材２２から電気信号を受け、信号処理を行うＩＣ回路を搭載した回路基板２３と、回路基板２３と電気的に接続し、外部と電気的接続を行うためのコネクタ部材２４と、を備えている。

温度検出素子１０を取り付けるハウジング２１は、例えば、黄銅のような金属材料により、長手方向に貫通孔２１ａを有する筒体に形成されている。ハウジング２１の上半部２１ｂは、下半部２１ｃより外径が大きく形成されており、外周が六角部を形成している。
貫通孔２１ａは、上半部２１ｂにおいて下半部２１ｃより内径が大きく形成されており、回路基板２３を収容し、コネクタ部材２４を取り付けるための収容部２１ｄが形成されている。回路基板２３は、収容部２１ｄの底部に、例えば、接着剤により固定されている。収容部２１ｄの開口端部（図２における収容部２１ｄの上端部）には、コネクタ部材２４をかしめて固定するために薄肉に形成されたかしめ部２１ｅが形成されている。
下半部２１ｃの外周には、温度センサ２０をエンジンブロックに取り付けるためのネジ部２１ｆが形成されている。

温度検出素子１０は、貫通孔２１ａの先端部２１ｇに、受熱部材１１を先端側に配置して挿通され、変形発生部材１２の外側面において、例えば、レーザ溶接により、溶接固定されている。
温度検出素子１０の歪検出素子１４を覆ってホルダ１６が配設されている。ホルダ１６の表面には、図示しない電極ターミナルが形成されており、歪検出素子１４に電気的に接続された配線１７と、電気信号伝達部材２２と、が電気的に接続されている。
電気信号伝達部材２２は、貫通孔２１ａの内部において回路基板２３と電気的に接続され、回路基板２３は、コネクタ部材２４のコネクタピンと電気的に接続されている。

コネクタ部材２４は、回路基板２３と電気的に接続される一対のコネクタピン２４ａを樹脂モールドして形成されている。
コネクタ部材２４の先端側（図２の下方）には、収容部２１ｄの内径とほぼ等しい外径を有する固定部２４ｂが形成されている。固定部２４ｂの先端部には、回路基板２３に接触しないように凹部が形成されており、側面部にはシール用のＯリング２５が配置されている。基端部側（図２の上方）には、固定部２４ｂよりも外径が小さく、外部配線に接続するためにコネクタピン２４ａが露出した接続部２４ｃが形成されている。
固定部２４ｂは、収容部２１ｄの内側面との間にＯリング２５を介在して、先端部が回路基板２３を覆って収容部２１ｄの底面に突き当てるように配置され、かしめ部２１ｅによって接続部２４ｃとの段差部をかしめることにより、収容部２１ｄ内に固定されている。これにより、ハウジング２１とコネクタ部材２４とが接続されている。

上述した温度センサ２０は、エンジンブロックに設けられた取付部に、受熱部材１１の受熱面１１ｂがガスの測温領域に面するように、ネジ部２１ｆによりネジ止め固定される。

（温度変化の検出方法）
シリンダ内のガス温度が燃焼により急激に上昇すると、受熱部材１１はガスの燃焼熱により加熱されて温度が上昇する。ここで、受熱部材１１は、受熱面が雰囲気に向けて配置されているため、受熱効率が高い。更に、受熱部材１１は、熱容量が小さく形成されているので、ガス温度の急激な温度上昇にも追従して温度上昇を示す。
受熱部材１１は、温度が上昇すると面方向に膨張しようとするが、外周端部が変形発生部材１２の開口端部１２ｅに固定されて拘束されているために、凸部１１ａの突出方向、つまり、受熱部材１１の厚さ方向上方に変位し、伝達部材１３を上方に押し上げる。
伝達部材１３が上方に押し上げられると、ダイヤフラム１２ｃが上方に押し上げられて、変形する。ダイヤフラム１２ｃの変形は、歪検出素子１４により検出される。ここで、ダイヤフラム１２ｃは薄肉形成されているため、変形量を大きくすることができるので、歪検出素子１４の出力が大きくすることができ、温度変化を感度良く検出することができる。
つまり、受熱部材１１により、ガスの熱を受けるとともに、その熱の温度変化によって厚さ方向に変位を生じさせ、伝達部材１３により受熱部材１１の変位を変形発生部材１２のダイヤフラム１２ｃに伝達し、ダイヤフラム１２ｃの変形を歪検出素子１４により検出することにより、高速で変動するガスの温度変化に追従して、温度変化を検出することができる。
例えば、エンジンの回転数が６０００ｒｐｍ、クランク角が１０°の場合、３６００Ｈｚでガスの温度変化が生じるが、温度検出素子１０によれば、この温度変化に追従して、温度変化を検出することができる。
また、歪検出素子１４は、受熱部材１１と離れて配置されていることにより、雰囲気が高温である場合でも、歪検出素子１４の温度上昇を抑えることができるため、高精度な測定を行うことができる。

（変更例１）
図３に示すように、受熱部材１１の凸部１１ａが、測定雰囲気側、つまり、温度検出素子１０の外方に向かうように配置する構成を用いることができる。この構成を使用すると、凸部１１ａが測定雰囲気側に向かうように配置されているため、ガスに晒される面積が増大し、受熱量を大きくすることができるので、温度検出素子１０のガスの温度変化に対する感度を向上することができる。

（変更例２）
図４に示すように、受熱部材として、２種類の熱膨張係数の異なる金属からなるバイメタル１８を用いることができる。ここで、上面１８ａの熱膨張が下面１８ｂの熱膨張より高くなるように構成すると、ガス温度が上昇したときに、バイメタル１８は上方に凸となるように変形するので、伝達部材１３は上方に変位する。一方、下面１８ｂの熱膨張が上面１８ａの熱膨張より高くなるように構成すると、ガス温度が上昇したときに、バイメタル１８は下方に凸となるように変形するので、伝達部材１３は下方に変位する。
この構成を用いると、受熱部材の面方向の熱膨張を厚さ方向の変位に変換するために、受熱部材１１のように凸部１１ａを形成する必要がないため、凸部１１ａの加工工程を省略することができる。
また、上面１８ａと下面１８ｂとの熱膨張差により変位量を制御することができるので、温度検出素子１０の設計の自由度を増大させることができる。

（変更例３）
図５に示すように、温度検出素子１０に、受熱部材１１および変形発生部材１２により形成される空間、つまり、温度検出素子１０の内部と、雰囲気と、を連通する連通部を設けてもよい。図５（Ａ）には、受熱部材１１に連通部１９を形成した場合、図５（Ｂ）には、変形発生部材１２の側面に連通部１９を形成した場合を示す。
温度検出素子１０に連通部１９を設けることにより、温度検出素子１０の内部の圧力とシリンダ内の圧力とが等しくなるため、シリンダ内の圧力変動により受熱部材１１が変形して生じる変位の影響をなくすことができるので、温度変化の検出精度を向上させることができる。

［最良の形態による効果］
（１）シリンダ内のガスの測温領域に面して配置された薄板状に形成された受熱部材１１により、ガスの熱を受けるとともに、その熱の温度変化によって厚さ方向に変位を生じさせ、伝達部材１３により受熱部材１１の変位を変形発生部材１２のダイヤフラム１２ｃに伝達し、ダイヤフラム１２ｃの変形を歪検出素子１４により検出することができる。そして、歪検出素子１４により検出されたダイヤフラム１２ｃの変形により、ガスの温度変化を検出することができる。
受熱部材１１は薄板状に形成されており、熱容量が小さいため、ガスの温度変化に追従した温度変化を示し、厚さ方向の変位が発生する。この変位に基づいて温度変化を検出するため、特に高温域において、温度追従性の高い温度検出素子１０を実現することができる。したがって、シリンダ内のガスの温度変化の検出など、高速の温度変化が生じる用途に好適に用いることができる。

（２）受熱部材１１は、一方の面から他方の面へ向かって凸状に形成された凸部１１ａを備えており、外周部を変形発生部材１２により拘束されているため、簡単な構造により、受熱部材１１の面方向の熱膨張を、滑らかに凸部１１ａの突出方向、つまり、厚さ方向の変位に変換することができ、受熱部材１１が平板状に形成されている場合に熱膨張により厚さ方向に発生する変位に比べて、大きな変位を発生させることができる。

（３）伝達部材１３により変形するダイヤフラム１２ｃは、変形発生部材１２に薄肉形成された形成されているため、剛性が低く伝達部材１３により効率よく変形させることができるので、温度変化の検出精度を向上させることができる。

（４）変形発生部材１２及び伝達部材１３は、同じ材料により形成されているため、変形発生部材１２と伝達部材１３との熱膨張差が、変形発生部材１２の変形量に及ぼす影響を小さくすることができるので、温度変化の検出精度を向上させることができる。

（５）受熱部材をバイメタル１８により形成した場合には、面方向の熱膨張を厚さ方向の変位に変換するために、凸部１１ａを形成する必要がないので、加工工程を省略することができる。また、バイメタル１８の構成材料の熱膨張差により変位量を制御することができるので、温度検出素子１０の設計の自由度を増大させることができる。

（６）受熱部材および変位変換手段により形成された空間の内部と外気とを連通する連通部を形成した場合、温度検出素子の内部の圧力と雰囲気の圧力とが等しくなるため、雰囲気の圧力変動により受熱部材が変形して生じる変位の影響をなくすことができるので、温度変化の検出精度を向上させることができる。

〈その他の実施形態〉
（１）図１に示す受熱部材１１を備えた温度検出素子１０と、図３に示す受熱部材１１を備えた温度検出素子１０と、を組み合わせて、例えば、図６に示すような温度検出素子１０を形成し、ダイヤフラム１２ｃの変形量の信号を処理する構成を用いることができる。この構成を使用すると、ガスの温度変化に起因して、各受熱部材１１において発生する変位は、逆方向で等しくなる。また、ガスの温度変化及び圧力変化に起因して、それぞれの伝達部材１３及び変形発生部材１２に生じる変位は同じ方向で等しい。従って、それぞれの温度検出素子１０により得られた信号を差分することにより、各受熱部材１１において発生する変位の信号のみを抽出することができるので、温度変化の検出精度を向上させることができる。

（２）図７に示すように、バイメタル１８を用いた平板状に形成した受熱部材の上面１８ａに、直接、高温作動が可能な歪検出素子１４を接続した構成を用いることもできる。高温作動が可能な歪検出素子１４として、例えば、ＳＯＩ基板を用いたゲージ素子を用いることができる。
この構成を用いる場合、伝達部材１３を介さずに受熱部材に生じた変位を直接測定することができるので、ガスの温度変化に対する追従性を向上させることができる。

［各請求項と実施形態との対応関係］
変形発生部材１２及び歪検出素子１４が請求項１に記載の変位変換手段に、ダイヤフラム１２ｃが請求項４に記載の変形部に、それぞれ対応する。

温度検出素子の縦断面説明図である。 温度センサの縦断面説明図である。 受熱部材の形状の変更例を示す断面説明図である。 受熱部材をバイメタルにより形成した構成を示す断面説明図である。 温度検出素子に、温度検出素子の内部と外気とを連通する連通部を設けた構成の断面説明図である。 温度検出素子の組合せによる変更例を示す断面説明図である。 温度検出素子の変更例を示す断面説明図である。

符号の説明

１０ 温度検出素子
１１ 受熱部材
１１ａ 凸部
１１ｂ 受熱面
１１ｃ 凹部
１２ 変形発生部材（変位変換手段）
１２ｃ ダイヤフラム（変形部）
１３ 伝達部材
１４ 歪検出素子（変位変換手段）
１８ バイメタル
１９ 連通部
２０ 温度センサ

Claims (14)

1. 雰囲気中に配置され、前記雰囲気の熱を受けるとともに、その熱の温度変化に追従した温度変化を示し、厚さ方向に変位を生じる薄板状に形成された受熱部材と、
   前記受熱部材の変位を伝達する伝達部材と、
   前記伝達部材の変位を電気信号に変換する変位変換手段と、を備え、
   前記伝達部材は、前記受熱部材および前記変位変換手段の両方に接して設けられており、
   前記変位変換手段により変換した前記電気信号により、前記雰囲気の温度変化を検出することを特徴とする温度検出素子。
2. 前記受熱部材は、一方の面から他方の面へ向かって凸状に形成された凸部を備えており、外周部が前記変位変換手段により拘束されていることを特徴とする請求項１に記載の温度検出素子。
3. 前記凸部は、前記雰囲気の反対側に向かって凸状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の温度検出素子。
4. 前記凸部は、前記雰囲気側に向かって凸状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の温度検出素子。
5. 前記受熱部材は、析出硬化系ステンレス鋼により形成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の温度検出素子。
6. 前記析出硬化系ステンレス鋼は、ＪＩＳ規格ＳＵＳ６３０、またはＪＩＳ規格ＳＵＳ６３１であることを特徴とする請求項５に記載の温度検出素子。
7. 前記受熱部材は、バイメタルにより形成されており、外周部が前記変位検出手段により拘束されていることを特徴とする請求項１に記載の温度検出素子。
8. 前記変位変換手段は、
   前記伝達部材により伝達された前記受熱部材の熱により変形する変形部を備えた変形発生部材と、
   前記変形発生部材の変形量を検出する歪検出素子と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の温度検出素子。
9. 前記変形部は、前記伝達部材と接触する部分が薄肉形成されたダイヤフラムであることを特徴とする請求項８に記載の温度検出素子。
10. 前記変形発生部材及び前記伝達部材は、同じ材料により形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の温度検出素子。
11. 前記受熱部材および前記変位変換手段により形成された空間の内部と前記雰囲気とを連通する連通部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の温度検出素子。
12. 請求項３に記載の温度検出素子と、請求項４に記載の温度検出素子とを、前記各受熱部材を隣接させて一体的に形成したことを特徴とする温度検出素子。
13. 雰囲気中に配置され、前記雰囲気の熱を受けるとともに、その熱の温度変化によって厚さ方向に変位を生じるバイメタルにより薄板状に形成された受熱部材と、
    前記受熱部材の板面のうち、前記雰囲気の反対側の面に装着され、前記変位を検出する変位検出手段と、を備え、
    前記変位検出手段により検出された前記受熱部材の変位により、前記雰囲気の温度変化を検出することを特徴とする温度検出素子。
14. 前記雰囲気は、車両に設けられた燃焼機関の燃焼室内の雰囲気であることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１つに記載の温度検出素子。

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