JP7099921B2 - 温度センサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、一対の熱電対素線の先端側が接合されるとともに、後端側にそれぞれ補償導線が接合された温度センサと、その温度センサの製造方法に関する。

特許文献１には、一対の熱電対素線の先端側が接合されるとともに、後端側にそれぞれ補償導線が接合された温度センサが記載されている。この熱電対素線と補償導線とは、通常、溶接により一体に接合されている。

特開２００４－４５３３４号公報

ところで、熱電対素線と補償導線とは、＋極側（＋脚側）と－極側（－脚側）とで組成成分が異なるため、通常、＋極側と－極側において同様に溶接した場合でも、その溶接部の出来栄えが異なることがある。

例えば図９に例示するように、同じ外径の単線の熱電対素線（Ｐ１）と撚り線からなる補償電線（Ｐ２）とを接合する場合に、互いの先端を突き合わせてレーザ等で溶接するときには、その溶接部（Ｐ３）では、熱電対素線の外径と補償電線の外径とを結んだ仮想線（Ｐ４）の範囲よりも細くなる部分がある。

そのため、補償導線が軸線方向の後端側（図９の右側）に引っ張られた場合には、その細くなった部分で破断する恐れ（即ち断線する恐れ）がある。しかも、－極側の熱電対素線は、通常、材料の特性上引張強度は低いので、－極側の熱電対素線が断線し易いという問題がある。

特に、温度センサの特性（例えば応答性）を向上させる目的で、温度センサの先端側を細くするために、細い熱電対素線を採用した場合には、上述したような溶接部や－極側の熱電対素線の断線が一層発生し易いという問題があった。

しかも、補償導線として、その強度等の特性を上げるために、上述のように、撚り線からなる補償導線が用いられることがあるが、単線の熱電対素線と撚り線の補償導線とを突き合わせて溶接する場合には、撚り線が曲がったりばらけたりすることがある。そのため、途中で細くなった部分が無く十分に膨らんだ溶接部、即ち強度の大きな溶接部を形成できないことがあった。

このように、単線の熱電対素線と撚り線の補償導線とを突き合わせて溶接する場合には、断線しにくい溶接部を形成することが難しいという問題があった。
本開示の一局面は、温度センサの熱電対素線や溶接部における断線を抑制することを目的とする。

（１）本開示の一態様は、先端側が接合された一対の熱電対素線を備え、一対の熱電対素線の各熱電対素線の後端側に、それぞれ溶接部を介して補償導線が接合された温度センサに関するものである。

この温度センサでは、熱電対素線は単線であり、補償導線は撚り線である。熱電対素線と補償導線とは、少なくとも溶接部に隣接する部分にて、熱電対素線と補償導線との軸線方向がずれて平行に配置されている。

しかも、一対の熱電対素線が配置された平面に対して垂直の方向から見た場合に、熱電対素線が溶接部と接する部分の幅方向の一方の端部と、補償導線が溶接部と接する部分の幅方向の一方の端部と、を結ぶ第１仮想線と、熱電対素線が溶接部と接する部分の幅方向の他方の端部と、補償導線が溶接部と接する部分の幅方向の他方の端部と、を結ぶ第２仮想線と、で挟まれた領域を仮想領域としたときに、溶接部の外形の全体が仮想領域よりも外側に張り出している。

このように構成された温度センサでは、溶接部の外形の全体が仮想領域よりも外側に張り出しているので、従来のように溶接部が細い場合に比べて、その強度（即ち引張強度）が大きく、断線しにくいという効果がある。

さらに、この温度センサでは、補償導線が保持部材の貫通孔に貫挿されている場合に、補償導線が後端側に引っ張られたときでも、溶接部が貫通孔の開口端等に引っかかり易い。そのため、熱電対素線が後端側に引っ張られにくいので、熱電対素線が細い場合でも、破断しにくいという効果がある。

しかも、単線と撚り線とを突き合わせて溶接すると、上述のように、十分に膨らんだ溶接部の形成が難しいが、この温度センサでは、単線の熱電対素線と撚り線の補償導線とは、各軸線方向がずれて平行に配置され、溶接部の外形の全体が仮想領域よりも外側に張り出しているので、十分に膨らんだ溶接部の形状を有している。

従って、上述のように、補償導線が後端側に引っ張られたときでも、溶接部が貫通孔の開口端等に引っかかって熱電対素線が後端側に引っ張られにくいので、熱電対素線が細い単線の場合でも、断線しにくいという効果がある。

（２）本開示の一態様では、溶接部より後端側に、貫通孔を有する保持部材を備えるとともに、補償導線は保持部材の貫通孔に貫挿され、貫通孔の貫通方向から見たときに、溶接部の最大の寸法は、貫通孔の最大の寸法より大であってもよい。

このような構成の場合には、補償導線が後端側に引っ張られた場合でも、溶接部が貫通孔の開口端に引っかかり易いので、熱電対素線が後端側に引っ張られにくい。そのため、熱電対素線が細い場合でも、破断しにくいという利点がある。

（３）本開示の一態様では、溶接部は、幅方向の一方の側と他方の側にて、滑らかに外側に湾曲した外形線を有し、一方の側の外形線の頂点と他方の側の外形線の頂点とは、軸線方向においてずれていてもよい。

このような構成の場合には、補償導線が後端側に引っ張られた場合でも、溶接部の外形部分が貫通孔の開口端等に当接して引っかかり易くなるので、熱電対素線が後端側に引っ張られにくい。そのため、熱電対素線が細い場合でも、破断しにくいという利点がある。

（４）本開示の一態様では、熱電対素線の直径は、補償導線の直径より小であってもよい。
このような構成の場合には、温度センサの先端側をコンパクトにできる（例えば細くできる）ので、例えば温度センサの応答性を向上することができる等の利点がある。

（５）本開示の一態様では、一方の熱電対素線及び一方の補償導線の平行な部分と、他方の熱電対素線及び他方の補償導線の平行な部分と、が同一の平面に配置されていてもよい。

このような構成の場合には、同一の平面上に、各熱電対素線と各補償導線とをそれぞれ溶接する部分を配置できるので、同一平面にある一対の溶接する部分に向かって、例えばレーザ光を照射して容易に溶接を行うことができる。

つまり、異なる平面に一対の溶接する部分がある場合には、レーザ光の向き（角度）や配置を、異なる平面に応じて変更する必要があるが、同一平面にある場合は、レーザ光の照射する際の位置等の変更が僅かで済み、製造方法を簡易化できるという利点がある。

（６）本開示の一態様では、一方の熱電対素線及び一方の補償導線の平行な部分と、他方の熱電対素線及び他方の補償導線の平行な部分と、が異なる平面に配置されていてもよい。

このような構成の場合には、例えば一対の熱電対素線が分岐する方向（例えば図１のＸ軸方向）における配置の寸法を小さくすることが可能である。よって、温度センサをコンパクトにすることが可能である。

（７）本開示の他の一態様は、上述した温度センサの製造方法に関するものである。
この温度センサの製造方法では、同一の平面上に、熱電対素線と補償導線とを軸線方向を平行して接触させて配置する。そして、軸線方向における熱電対素線と補償導線とを接触させた範囲（即ち軸線方向おける寸法の範囲の一部又は全体）にて、熱電対素線と補償導線とにレーザ光を照射して、熱電対素線と補償導線とを接合する。

このような温度センサの製造方法により、容易に上述した温度センサを接合することができる。

第１実施形態の温度センサ１の構造を示す部分破断断面図である。 第１実施形態の温度センサ１の後端側の構造を拡大して示す部分破断断面図である。 第１実施形態の温度センサ１のグロメットを軸線方向から見た説明図である。 第１実施形態の温度センサ１の一対の溶接部及びその近傍をＹ軸方向から見た説明図である。 第１実施形態の温度センサ１の製造工程を示すフローチャートである。 図６Ａは第１実施形態の温度センサ１のレーザ溶接の方法をＹ軸方向から見た状態で示す説明図、図６Ｂはそのレーザ溶接の方法をＸ軸方向から見た状態で示す説明図である。 第１実施形態の温度センサ１の効果を示す説明図である。 図８Ａは第２実施形態の温度センサ１の一対の溶接部及びその近傍をＹ軸方向から見た説明図、図８Ｂはその一対の溶接部及びその近傍をＸ軸方向から見た説明図である。 従来技術の説明図である。

以下に、本開示の温度センサ及びその製造方法の実施形態を図面とともに説明する。
［１．第１実施形態］
本第１実施形態の温度センサは、例えば、流通管（本第１実施形態では、車両の内燃機関の排気管）に取り付けられて、流通管内に流れる測定対象ガス（本第１実施形態では、排気ガス）の温度を検出するものである。
［１－１．温度センサの構成］
まず、本第１実施形態の温度センサの構成を説明する。

図１に示すように、温度センサ１は、第１熱電対素線３と、第２熱電対素線５と、シース７と、金属チューブ９と、取付部材１１と、外筒１３と、ナット部材１５と、第１絶縁チューブ１７と、第２絶縁チューブ１９と、第１補償導線２１と、第２補償導線２３と、グロメット２５等と、を備えている。

以下、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元の直交座標系において、温度センサ１の軸線Ｏに沿った方向を軸線方向（Ｚ軸方向）といい、図１における温度センサ１の下端側を先端側、上端側を後端側という。

第１熱電対素線３及び第２熱電対素線５は、例えば直径０．６ｍｍの線材であり、互いに異なる金属で形成されている。詳しくは、＋極（即ち＋脚）を構成する第１熱電対素線３は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする合金（いわゆるナイクロシル）で形成されている。一方、－極（即ち－脚）を構成する第２熱電対素線５は、Ｎｉ、Ｓｉを主成分とする合金（いわゆるナイシル）で形成されている。

なお、第１熱電対素線３における先端側の端部と、第２熱電対素線５における先端側の端部とが接合され、測温接点２７が形成されている。
シース７は、筒状に形成された金属製（例えば、ＳＵＳ３１０Ｓなどのステンレス合金）の部材である。シース７は、その内部に両熱電対素線３、５が挿入され、両熱電対素線３、５の軸線方向における両端部以外の部分で両熱電対素線３、５の周囲を覆う。シース７と両熱電対素線３、５との間には、図示しない絶縁粉末（即ち電気絶縁性を有する絶縁材）が充填される。これにより、シース７は、両熱電対素線３、５と電気的に絶縁された状態で、内部に両熱電対素線３、５を保持する。

金属チューブ９は、耐腐食性金属（例えば、ＳＵＳ３１０Ｓなどのステンレス合金）を材料として、先端側の端部に底部を有するとともに後端側の端部に開口部を有して軸線方向に延びる有底筒状に形成された部材である。

金属チューブ９は、縮径部３１と、小径部３３と、大径部３５と、段差部３７と、を備える。縮径部３１は、後端側から先端側に向かうにつれて縮径する形状に形成され、先端側の端部で閉塞されている。小径部３３は、縮径部３１よりも後端側で軸線方向に延びて一定の外径を有する筒状に形成された部位である。大径部３５は、小径部３３よりも後端側で軸線方向に延びる筒状に形成された部位である。大径部３５は、その外径が小径部３３の外径よりも大きくなるように形成されている。

段差部３７は、小径部３３と大径部３５との間に配置され、小径部３３と大径部３５とを接続するようにして軸線方向に延びる筒状に形成された部位である。段差部３７は、その外径が先端側の端部および後端側の端部でそれぞれ小径部３３および大径部３５の外径とほぼ同じになるように形成されている。そして段差部３７は、後端側から先端側へ向うにつれて外径が徐々に小さくなるように形成されている。

金属チューブ９は、小径部３３の内部に測温接点２７を収容するとともに、大径部３５の内部にシース７の一部分を収容する。
取付部材１１は、金属チューブ９の後端側の外周面を取り囲んで金属チューブ９を支持する部材であり、突出部４１と後端側鞘部４３とを備える。

突出部４１は、金属チューブ９の後端側の外周面から金属チューブ９の径方向外側に向かって突出するように形成された部位である。後端側鞘部４３は、突出部４１の後端側の端部から軸線方向に延びる筒状に形成された部位である。突出部４１および後端側鞘部４３の内部に金属チューブ９の後端側の端部が挿入された後に、後端側鞘部４３と金属チューブ９とがレーザ溶接されることにより、取付部材１１と金属チューブ９とが互いに結合される。

外筒１３は、その外径が金属チューブ９の外径よりも大きくなるように筒状に形成された金属製の部材である。外筒１３は、その先端側の端部において後端側鞘部４３を内部に挿入した状態でレーザ溶接されることにより、取付部材１１に結合される。

ナット部材１５は、外筒１３の先端側の端部を内部に挿入した状態で、軸線Ｏを中心に回転可能に設置されている。ナット部材１５は、六角ナット部４５とネジ部４７とを備える。

六角ナット部４５は、外筒１３の外周から径方向に沿って外側へ延びて外周が六角形の板状に形成された部位である。六角ナット部４５は、温度センサ１を排気管に取り付けるときにレンチ等の取付工具を嵌合させるための部位である。ネジ部４７は、六角ナット部４５の先端側の端部から温度センサ１の先端側へ向けて軸線方向に延びる円筒状に形成された部位であり、その外周に雄ネジが形成されている。

なお、排気管の外周から突出するように設けられた図示しないボスのネジ穴に金属チューブ９を挿入して、ネジ部４７の雄ネジをボスのネジ穴の内周壁に形成された雌ネジに螺合することで、温度センサ１が排気管に取り付けられる。

図２に拡大して示すように、第１熱電対素線３の後端側は、第１溶接部５１によって、第１補償導線２１の先端側に接合され、第２熱電対素線５の後端側は、第２溶接部５３によって、第２補償導線２３の先端側に接合されている。

第１補償導線２１及び第２補償導線２３は、第１熱電対素線３及び第２熱電対素線５より直径が大きな線材、例えば直径０．７５ｍｍの線材である。詳しくは、第１補償導線２１及び第２補償導線２３は、撚り線であり、それぞれ、例えば１９本の直径０．１５ｍｍの細線２２ａ、２２ｂを撚って形成されたものである。

細線２２ａ、２２ｂ（従って第１補償導線２１及び第２補償導線２３）は、互いに異なる金属で形成されている。つまり、＋極側の第１補償導線２１は、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ｓｉを主成分とする合金（いわゆるナイクロシル）からなり、－極側の第２補償導線２３は、例えばＮｉ、Ｓｉを主成分とする合金（いわゆるナイシル）からなる。

両補償導線２１、２３の外周の表面は、先端側及び後端側を除いて、それぞれ例えばＰＴＦＥからなる電気絶縁材５５、５７により被覆されている。
なお、以下では、各電気絶縁材５５、５７を備えた、第１補償導線２１、第２補償導線２１、２３を、それぞれ、第１被覆補償導線６１、第２被覆補償導線６３と称する。

また、各熱電対素線３、５の後端側と各補償導線２１、２３の先端側、および、各熱電対素線３、５と各補償導線２１、２３との接合部分（即ち各接合部５１、５３）の周囲は、それぞれ例えばＰＴＦＥからなる絶縁チューブ１７、１９で覆われている。

グロメット２５は、例えばフッ素ゴムからなる耐熱ゴム製の保持部材であり、外筒１３の後端側の開口部６７を閉塞する円柱形状の部材である。
グロメット２５には、グロメット２５を軸線方向（Ｚ方向）に貫くように、一対の円形の貫通孔７３、７５が形成されている（図３参照）。そして、各貫通孔７３、７５に、それぞれ各被覆補償導線６１、６３が貫挿されている。つまり、各被覆補償導線６１、６３（従って各補償導線２１、２３）は、このグロメット２５を貫いて配置されている。

なお、各貫通孔７３、７５の内径は例えば１．１９ｍｍであり、グロメット２５が各被覆補償導線６１、６３から抜け落ちてしまわないように、各被覆補償導線６１、６３の外径（例えば１．２７ｍｍ）よりも、わずかに小さく設定されている。

なお、各補償導線２１、２３は、外部回路を介して、車両の電子制御装置に接続される。
［１－２．溶接部］
次に、各溶接部５１、５３の構成について説明する。

各溶接部５１、５３は、各熱電対素線３、５の後端側と各補償導線２１、２３の先端側とを、それぞれレーザ溶接によって接合した際に、熔融した各熱電対素線３、５の一部と各補償導線２１、２３の一部とが一体となって固化した部分である。

図４に示すように、本第１実施形態では，一つのＸＺ平面に沿って、両熱電対素線３、５（詳しくは後端側の部分）と、両補償導線２１、２３（詳しくは先端側の部分）と、両溶接部５１、５３と、が配置されている。

各熱電対素線３、５と各補償導線２１、２３とは、各溶接部５１、５３に隣接する部分にて、各熱電対素線３、５と補償導線２１、２３との軸線方向がずれて平行に配置されている。

例えばＺ軸方向に沿って平行に延びる、第１熱電対素線３の軸線Ｊ１と第１補償導線２１の軸線Ｊ２とは、Ｘ軸方向において、その位置がずれている。詳しくは、第１熱電対素線３の軸線Ｊ１は第１補償導線２１の軸線Ｊ２より、同図下方（即ち温度センサ１の軸線Ｏ側）にずれている。

一方、Ｚ軸方向に沿って平行に延びる、第２熱電対素線５の軸線Ｊ３と第２補償導線２３の軸線Ｊ４とは、Ｘ軸方向において、その位置がずれている。詳しくは、第２熱電対素線５の軸線Ｊ３は第２補償導線２３の軸線Ｊ２より、同図上方（即ち温度センサ１の軸線Ｏ側）にずれている。

さらに、一対の熱電対素線３、５が配置された平面（ＸＺ平面）に対して垂直の方向から見た場合に（即ちＹ軸方向から見た場合に）、各溶接部５１、５３の外形の全体が仮想領域ＫＲ（図４の破線の斜線で示す範囲）よりも外側に張り出している。

なお、前記各軸線Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４は、同一の平面（ＸＺ平面）上にある。
また、両溶接部５１、５３の構成は、基本的に同様な構成であるので、以下では、主として一方の溶接部（第１溶接部）５１を例に挙げて、詳細に説明する。

詳しくは、第１熱電対素線３が第１溶接部５１と接する部分の幅方向（Ｘ軸方向）の一方（同図上方）の端部３ａと、第１補償導線２１が第１溶接部５１と接する部分の幅方向の一方の端部２１ａと、を結ぶ線（二点鎖線）を第１仮想線Ｋ１とする。また、第１熱電対素線３が第１溶接部５１と接する部分の幅方向の他方（同図下方）の端部３ｂと、第１補償導線２１が第１溶接部５１と接する部分の幅方向の他方の端部２１ｂと、を結ぶ線（二点鎖線）を第２仮想線Ｋ２とする。さらに、第１仮想線Ｋ１と第２仮想線Ｋ２とで挟まれた範囲を仮想領域ＫＲとする。

そして、このようにして規定された仮想領域ＫＲよりも、第１溶接部５１の外形の全体が外側に張り出している。つまり、図４において、第１溶接部５１の上側の外形線５１ａが第１仮想線Ｋ１より上側にあり、第１溶接部５１の下側の外形線５１ｂが第２仮想線Ｋ２より下側にある。

なお、第１溶接部５１の外形線５１ａ、５１ｂは、滑らかに外側に湾曲している。つまり、外形線５１ａは、図４の上側に凸に湾曲し、外形線５１ｂは、図４の下側に凸に湾曲している。

また、第１溶接部５１は、その先端側が、第１熱電対素線３側（即ち軸線Ｏ側）に傾いており、一方の外形線５１ａの頂点（図４の最も上側の点）Ｐ１と他方の外形線５１ｂの頂点（図４の最も下側の点）Ｐ２とは、軸線方向においてずれている。

さらに、前記図３に示すように、Ｚ軸方向から見た場合に、第１溶接部５１の最大寸法は、第１被覆補償導線６１が貫挿される貫通孔７３の最大の寸法（即ち内径）より大である。

なお、第２溶接部５３側の構成については、第２熱電対素線５が第２補償導線２３よりも軸線Ｏ側にあるので、第２溶接部５３の先端側が軸線Ｏ側にずれている等の特徴があるが、それ以外は、第１溶接部５１側と、基本的に同様な構成であるので、その説明は省略する。

つまり、第２熱電対素線５と第２溶接部５３と第２補償導線２３との構成は、第１熱電対素線３と第１溶接部５１と第１補償導線２１との構成が、軸線Ｏに対して線対称となった構成とほぼ同様であるので、その説明は省略する。
［１－３．温度センサの製造方法］
次に、温度センサ１の製造方法を説明する。

図５に示すように、まず、Ｓ１０にて、シース７の内部に、両熱電対素線３、５と絶縁粉末とを配置した状態で、シース７を径方向内側に向かって圧縮する。これにより、シース７は、両熱電対素線３、５と電気的に絶縁された状態で、内部に両熱電対素線３、５を保持する。

そして、Ｓ２０にて、シース７における先端側および後端側の端部を切り出し、その部分の絶縁粉末を除去する。これにより、両熱電対素線３、５は、シース７における先端側および後端側から突出した状態となる。

さらに、Ｓ３０にて、第１熱電対素線３における先端側の端部と、第２熱電対素線５における先端側の端部とを接触させた状態で配置し、この接触部分を例えばレーザ溶接により接合する。これにより、測温接点２７が形成される。

また、Ｓ４０にて、取付部材１１の内部に金属チューブ９を圧入して取付部材１１を金属チューブ９の後端側に配置した後に、金属チューブ９と取付部材１１との接触部分を、例えばレーザ溶接により接合する。これにより、金属チューブ９と取付部材１１とが一体化される。

そして、Ｓ５０にて、取付部材１１が溶接された金属チューブ９における先端側の端部の中にノズルを挿入し、スラリー状のセメントを注入する。
次に、Ｓ６０にて、両熱電対素線３、５を保持している状態のシース７を、セメントが注入された金属チューブ９の内部に挿入する。

そして、Ｓ７０にて、シース７を金属チューブ９の内部に挿入した状態で、金属チューブ９に対して径方向外側から金型を押し当てる長穴加締を行う。この長穴加締により、金属チューブ９とシース７とが位置決め固定される。

さらに、Ｓ８０にて、内部にシース７が固定されている状態の金属チューブ９に対して遠心脱泡処理を行う。具体的には、金属チューブ９に対して、後端側から先端側に向かって遠心力が作用するように金属チューブ９を回転させる。これにより、スラリー状のセメント中の固体成分が金属チューブ９の先端側へ移動し、金属チューブ９の先端側にセメントの固体成分が十分に充填される。一方、セメント中の水分および気泡は、金属チューブトの後端側へ移動し、セメントから排出される。

その後、Ｓ９０にて、内部にシース７が固定されている状態の金属チューブ９に対して熱処理を行うことにより、金属チューブ９の内部に充填されているセメントを乾燥し、セメントを硬化させる。

次に、Ｓ１００にて、各絶縁チューブ１７、１９内に、それぞれ被覆補償導線６１、６３を挿入して、被覆補償導線６１、６３の先端部分を突出させる。
さらに、Ｓ１１０にて、グロメット２５の各貫通孔７３、７５内に、それぞれ被覆補償導線６１、６３を挿入する。

次に、Ｓ１２０にて、後に詳述するように、レーザ溶接によって、各熱電対素線３、５における後端側の端部を、それぞれ補償導線２１、２３の先端部分に接合する。
そして、Ｓ１３０にて、絶縁チューブ１７、１９とグロメット２５とを、図１に示すように外筒１３の内部に収容した状態で、外筒１３の先端側の開口部内に後端側鞘部４３が挿入されるように外筒１３を圧入する。

その後、Ｓ１４０にて、外筒１３と後端側鞘部４３との接触部分を、例えばレーザ溶接により接合する。これにより、金属チューブ９と外筒１３とが一体化される。
そして、Ｓ１５０にて、外筒１３においてグロメット２５が配置されている箇所を外筒１３の外側から内側向きに加締めることより、グロメット２５が外筒１３内に固定される。

さらに、Ｓ１６０にて、ナット部材１５を外筒１３に取り付ける。これにより、温度センサ１が得られる。
［１－４．溶接部の形成方法］
次に、各熱電対素線３、５と各補償導線２１、２３とを接合して、各溶接部５１、５３を形成する方法を説明する。

図６Ａに示すように、一つのＸＺ平面に沿って、両熱電対素線３、５（詳しくは後端側の部分）と、両補償導線２１、２３（詳しくは先端側の部分）とを配置する。つまり、各熱電対素線３、５と各補償導線２１、２３とを平行に配置する。

詳しくは、第１熱電対素線３を第１補償導線２１より軸線Ｏ側に配置するとともに、第１熱電対素線３の後端部分と第１補償導線２１の先端部分とを、Ｚ軸方向において所定の寸法（例えば３～４ｍｍ）だけ接触させる。

同様に、第２熱電対素線５を第２補償導線２３より軸線Ｏ側に配置するとともに、第２熱電対素線５の後端部分と第２補償導線２３の先端部分とを、Ｚ軸方向において所定の寸法（例えば３～４ｍｍ）だけ接触させる。

この状態で、図６Ｂに示すように、Ｙ軸方向に沿ってレーザ光を照射するように、レーザ装置８１を配置する。つまり、図６Ａの破線で囲まれたレーザ照射範囲ＲＨ内において、レーザ光を照射するように、レーザ装置８１を配置する。なお、このレーザ装置８１は、パルスファイバーレーザであり、その出力は１１０～１２０Ｊである。

そして、レーザ装置８１の先端から、レーザ光が第１熱電対素線３と第１補償導線２１とに当たるように、例えば第１熱電対素線３と第１補償導線２１との接触部分及びその近傍に向けて、レーザ光を下方（図６Ｂの下方）に照射する。これによって、第１熱電対素線３と第１補償導線２１とが溶接されて、上述した形状の第１溶接部５１が得られる。

なお、レーザ光のスポットは例えば縦１．７７ｍｍ×横１．７７ｍｍの正方形であり、レーザ光の軸中心を、例えば第１熱電対素線３と第１補償導線２１との接触部分に向けるようにする。

そして、第１熱電対素線３と第１補償導線２１との溶接が完了すると、レーザ装置８１を、図６Ａの下方に移動させて、同様に、第２熱電対素線５と第２補償導線２３との溶接を行う。これによって、上述した形状の第２溶接部５３が得られる。
［１－５．効果］
（１）本第１実施形態では、溶接部５１、５３の外形の全体が仮想領域ＫＲよりも外側に張り出しているので、従来のように溶接部が細い場合に比べて、その強度（即ち引張強度）が大きく、断線しにくいという効果がある。

さらに、この温度センサ１では、図７Ａに例示するように、補償導線２１、２３がグロメット２５の貫通孔７３、７５に貫挿されている。よって、補償導線２１、２３が後端側に引っ張られたときでも、図７Ｂに例示するように、溶接部５１、５３が貫通孔７３、７５の開口端等に引っかかり易い。そのため、熱電対素線３、５が後端側に引っ張られにくいので、熱電対素線３、５が細い場合でも、破断しにくいという効果がある。

しかも、単線と撚り線とを突き合わせて溶接する場合には、十分に膨らんだ溶接部５１、５３の形成が難しいが、この温度センサ１では、単線の熱電対素線３、５と撚り線の補償導線２１、２３とは、各軸線方向がずれて平行に配置され、溶接部５１、５３の外形の全体が仮想領域ＫＲよりも外側に張り出しているので、十分に膨らんだ溶接部５１、５３の形状を有している。

従って、上述のように、補償導線２１、２３が後端側に引っ張られたときでも、溶接部５１、５３が貫通孔７３、７５の開口端等に引っかかって熱電対素線３、５が後端側に引っ張られにくいので、熱電対素線３、５が細い単線の場合でも、断線しにくいという効果がある。

（２）本第１実施形態では、Ｚ軸方向から見たときに、各溶接部５１、５３の最大の寸法は、それぞれ各貫通孔７３、７５の最大の寸法より大である。
よって、補償導線２１、２３が後端側に引っ張られた場合でも、溶接部５１、５３が貫通孔７３、７５の開口端に引っかかり易いので、熱電対素線３、５が後端側に引っ張られにくい。そのため、熱電対素線３、５が細い場合でも、破断しにくいという利点がある。

（３）本第１実施形態では、例えば溶接部５１（溶接部５３も同様）の一方の外形線５１ａの頂点Ｐ１と他方の外形線５１ｂの頂点Ｐ２とは、軸線方向においてずれている。
よって、補償導線２１、２３が後端側に引っ張られた場合でも、溶接部５１、５３が貫通孔７３、７５の開口端に引っかかり易いので、熱電対素線３、５が後端側に引っ張られにくい。そのため、熱電対素線３、５が細い場合でも、破断しにくいという利点がある。

（４）本第１実施形態では、第１熱電対素線３及び第２補償導線２３の平行な部分と、第２熱電対素線５及び第２補償導線の平行な部分と、が同一の平面に配置されている。
このような構成の場合には、同一の平面上に、各熱電対素線３、５と各補償導線２１、２３とを溶接する部分を配置できるので、同一平面にある一対の溶接する部分に向かって、レーザ光を照射して容易に溶接を行うことができる。
［１－６．文言の対応関係］
第１実施形態の、温度センサ１、第１熱電対素線３及び第２熱電対素線５、第１補償導線２１及び第２補償導線２３、第１溶接部５１及び第２溶接部５３、外形線５１ａ、５１ｂ、グロメット２５、貫通孔７３、７５は、それぞれ、本開示の、温度センサ、熱電対素線、補償導線、溶接部、外形線、保持部材、貫通孔の一例に相当する。
［２．他の実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容については、その説明は省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成については同じ番号を付す。

本第２実施形態では、図８に示すように、第１熱電対素線３及び第１補償導線２１の平行な部分と、第２熱電対素線５及び第２補償導線２３の前記平行な部分と、が異なる平面に配置されている。

つまり、図８Ｂに示すように、第１熱電対素線３の軸線Ｊ１と第１補償導線２１の軸線Ｊ２とは、あるＹＺ平面上において、平行に配置されている。また、図示しないが、第２熱電対素線５の軸線Ｊ３と第２補償導線２３の軸線Ｊ４とは、前記ＹＺ平面とはＸ軸方向にて異なるＹＺ平面上において、平行に配置されている。

このような構成の場合に、第１熱電対素線３と第１補償導線２１とを溶接するときには、図８Ａの上方に配置したレーザ装置８１から、同図下方に向かってレーザ光を照射する。
一方、第２熱電対素線５と第２補償導線２３とを溶接するときには、図８Ａの下方に配置したレーザ装置８１から、同図上方に向かってレーザ光を照射する。

本第２実施形態では、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、一対の熱電対素線３、５の分岐する方向（図８Ａの上下方向）おける配置の寸法を小さくすることができる。よって、温度センサ１をコンパクトにすることができるという利点がある。
［３．他の実施形態］
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。

（１）例えば、温度センサの形状等については、前記実施形態に限定されるものではない。
（２）また、例えば、熱電対素線や補償導線としては、各種の公知の材料等を採用できる。

（３）さらに、上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記各実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…温度センサ
３…第１熱電対素線
５…第２熱電対素線
２１…第１補償導線
２３…第２補償導線
２５…グロメット
５１…第１溶接部
５１ａ、５１ｂ…外形線
５３…第２溶接部
７３、７５…貫通孔
Ｋ１…第１仮想線
Ｋ２…第２仮想線
ＫＲ…仮想領域

Claims (6)

1. 先端側が接合された一対の熱電対素線を備え、
   前記一対の熱電対素線の各熱電対素線の後端側に、それぞれ溶接部を介して補償導線が接合された温度センサにおいて、
   前記熱電対素線は単線であり、前記補償導線は撚り線であり、
   前記熱電対素線と前記補償導線とは、少なくとも前記溶接部に隣接する部分にて、前記熱電対素線と前記補償導線との軸線方向がずれて平行に配置されており、
   かつ、前記一対の熱電対素線が配置された平面に対して垂直の方向から見た場合に、
   前記熱電対素線が前記溶接部と接する部分の幅方向の一方の端部と、前記補償導線が前記溶接部と接する部分の幅方向の一方の端部と、を結ぶ第１仮想線と、
   前記熱電対素線が前記溶接部と接する部分の幅方向の他方の端部と、前記補償導線が前記溶接部と接する部分の幅方向の他方の端部と、を結ぶ第２仮想線と、
   で挟まれた領域を仮想領域としたときに、
   前記溶接部の外形の全体が前記仮想領域よりも外側に張り出しており、
   かつ、前記溶接部より後端側に、貫通孔を有する保持部材を備えるとともに、前記補償導線は前記保持部材の前記貫通孔に貫挿されており、
   前記貫通孔の貫通方向から見たときに、前記溶接部の最大の寸法は、前記貫通孔の最大の寸法より大である、
   温度センサ。
2. 前記溶接部は、前記幅方向の一方の側と他方の側にて、滑らかに外側に湾曲した外形線を有し、
   前記一方の側の外形線の頂点と前記他方の側の外形線の頂点とは、前記軸線方向においてずれている、
   請求項１に記載の温度センサ。
3. 前記熱電対素線の直径は、前記補償導線の直径より小である、
   請求項１または２に記載の温度センサ。
4. 一方の前記熱電対素線及び一方の前記補償導線の前記平行な部分と、他方の前記熱電対素線及び他方の前記補償導線の前記平行な部分と、が同一の平面に配置されている、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の温度センサ。
5. 一方の前記熱電対素線及び一方の前記補償導線の前記平行な部分と、他方の前記熱電対素線及び他方の前記補償導線の前記平行な部分と、が異なる平面に配置されている、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の温度センサ。
6. 前記請求項１～５のいずれか１項に記載の温度センサの製造方法であって、
   同一の平面上に、前記熱電対素線と前記補償導線とを軸線方向を平行して接触させて配置し、前記軸線方向における前記熱電対素線と前記補償導線とを接触させた範囲にて、前記熱電対素線と前記補償導線とにレーザ光を照射して、前記熱電対素線と前記補償導線とを接合する、
   温度センサの製造方法。

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