WO2016009839A1

WO2016009839A1 - 温度センサ

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Inventors: 康一吉田; 村田　茂
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Abstract

　温度センサ１は、シース管２と、シース管２内に挿通された一対の熱電対素線３と、一対の熱電対素線３における測温接点３１１と、シース管２内の隙間に配置された絶縁性の保持体４と、シース管２の先端２０１の外周に覆い被さって測温接点３１１を囲む先端保護管５とを備えている。先端保護管５は、シース管２の先端２０１の外周に覆い被さる基端側管部５１と、基端側管部５１の先端側に隣接する位置に基端側管部５１よりも縮径して形成された先端側管部５２とを有している。先端側管部５２内の先端側部分には、測温接点３１１を埋設する絶縁性の第１充填物６１Ａが充填されており、先端側管部５２内の残部には、空気層６２が形成されている。

Description

温度センサ

　本発明は、一対の熱電対素線を用いて温度を測定する温度センサに関する。

　エンジンの排気管内等の温度を測定する温度センサにおいては、一対の熱電対素線を用いることがある。この温度センサには、この一対の熱電対素線の先端が互いに接合されて形成された測温接点（熱接点）に、温度を測定する流体（被測定流体）が直接接触する露出型のものと、測温接点がシースに接地された接地型のものと、測温接点がシースから絶縁された非接地型のものとがある。

　露出型の温度センサは、測定の応答性が良い利点がある反面、測温接点が損傷しやすい欠点がある。接地型の温度センサは、測定の応答性が良い利点がある反面、ノイズの影響を受けやすい欠点がある。非接地型の温度センサは、測温接点を損傷から保護できるとともにノイズの影響を受けにくい利点がある反面、測定の応答性が悪くなる欠点がある。

　例えば、特許文献１においては、シースと、シース内に挿通された一対の素線と、シースの先端部に取り付けられ、一対の素線の温接点を被うドーム型保護キャップとを備えた高応答熱電対について開示されている。このドーム型保護キャップにおいては、その頂部に吸気穴が形成されており、その取付部近傍に排気穴が形成されている。そして、被計測気流が温接点に直接衝突することを防止して、温接点を損傷から保護するとともに、測定の応答性を高く維持している。

特開２００１－１６５７８０号公報

　しかしながら、特許文献１の高応答熱電対においては、ドーム型保護キャップ内に流入した被測定流体（被計測気流）が温接点に接触する。そのため、被測定流体が腐食性ガスを含んでいる場合には、特許文献１の高応答熱電対によっては温接点を腐食から保護することが難しい。また、温度を測定する場所がノイズの影響を受けやすい環境下にある場合には、特許文献１の高応答熱電対によっては、温度の測定の精度が悪化するおそれがある。

　本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、腐食から測温接点を保護するとともに測定の精度を維持して、測定の応答性を高めることができる温度センサを提供しようとして得られたものである。

　本発明の一態様は、シース管と、該シース管内に挿通された一対の熱電対素線と、該一対の熱電対素線における、上記シース管から突出する先端突出部の先端が互いに接合されて形成された測温接点と、上記シース管内の隙間に配置された絶縁性の保持体と、上記シース管の先端部の外周に覆い被さって上記測温接点を囲む先端保護管と、を備え、該先端保護管は、上記シース管の先端部の外周に覆い被さる基端側管部と、該基端側管部の先端側に隣接する位置に該基端側管部よりも縮径して形成され、先端が閉塞された先端側管部とを有しており、該先端側管部内の先端側部分には、上記測温接点を埋設する絶縁性の第１充填物が充填されており、上記先端側管部内における、上記第１充填物の基端側に隣接する部分には、空気層が形成されている、又は上記第１充填物よりも熱伝導率及び密度が低い絶縁性の第２充填物が充填されていることを特徴とする温度センサにある。

　上記温度センサは、非接地型の温度センサであり、非接地型の温度センサの弱点である応答性を改善したものである。

　具体的には、先端保護管の先端側管部内には、測温接点を埋設する絶縁性の第１充填物が充填されている。これにより、被測定流体が先端保護管に接触するとき、被測定流体の熱を先端保護管及び第１充填物を介して測温接点に伝えることができる。そして、第１充填物が、先端保護管から測温接点への熱伝導を促進することができる。また、測温接点が先端保護管及び第１充填物によって囲まれていることにより、被測定流体が腐食性ガスを含んでいる場合であっても、測温接点を腐食から保護することができる。また、測温接点が先端保護管及び第１充填物によって囲まれていることにより、温度を測定する場所がノイズの影響を受けやすい環境下にある場合であっても、温度の測定がノイズの影響を受けないようにして、測定の精度を維持することができる。

　また、先端側管部内における、第１充填物の基端側に隣接する部分には、空気層が形成されている、又は第１充填物よりも熱伝導率及び密度が低い絶縁性の第２充填物が充填されている。これにより、先端保護管からシース管への放熱を、空気層、又は第１充填物よりも熱伝導率が低い第２充填物によって抑制することができる。

　また、第２充填物の密度が第１充填物の密度よりも低いことによって、温度センサの製造時に、先端側管部内の第１充填物のスラリーの上に第２充填物のスラリーを配置しても、両者が混ざりにくくすることができる。これにより、第１充填物及び第２充填物を用いた温度センサの製造を容易にすることができる。

　そして、第１充填物による熱伝導の促進と、先端保護管からシース管への放熱の抑制とによって、温度の測定を行う温度センサの応答性を高めることができる。

　それ故、上記温度センサによれば、腐食から測温接点を保護するとともに測定の精度を維持して、測定の応答性を高めることができる。

　上記温度センサにおいては、上記先端側管部は、上記基端側管部に繋がる中段部と、該中段部の先端側に隣接する位置において該中段部よりも縮径して形成され、先端が閉塞された最先端部とを有しており、上記測温接点は、上記最先端部内に配置されていてもよい。

　先端側管部が中段部と最先端部とを有していることにより、測温接点からシース管内へ延びる一対の熱電対素線の先端突出部が横に拡がる形状に合わせて、先端側管部の最先端部及び中段部を配置することができる。そして、測温接点と最先端部との間の距離を適切に短くするとともに、中段部の内壁面と一対の熱電対素線との間の電気絶縁距離を適切に保つことができ、温度センサにおける絶縁抵抗を高くすることができる。

　また、上記充填物における基端面は、上記中段部内に位置していてもよい。

　温度センサを製造する際に、先端保護管内に充填する充填物の充填位置を調整することは、先端保護管内において、充填物と空気層とが占める割合を決定するために重要となる。充填物の充填位置によって決定される、充填物の基端面の位置を、最先端部よりも拡径した中段部内の位置とすることにより、充填物の充填量にばらつきが生じても、充填物の基端面の位置ずれを小さく抑えることができる。これにより、先端保護管内において充填物と空気層とが占める割合の調整を容易にすることができる。

実施例１にかかる、温度センサを示す断面説明図。実施例１にかかる、充填物の構造を模式的に示す説明図。実施例１にかかる、シース管内に一対の熱電対素線が保持された管体を示す断面説明図。実施例１にかかる、先端保護管の基端側管部をシース管に外装する状態を示す断面説明図。実施例２にかかる、温度センサを示す断面説明図。

　以下に、温度センサにかかる実施例について、図面を参照して説明する。
（実施例１）
　本例の温度センサ１は、図１に示すように、シース管２と、シース管２内に挿通された一対の熱電対素線３と、一対の熱電対素線３における、シース管２から突出する先端突出部３１の先端が互いに結合されて形成された測温接点３１１と、シース管２内の隙間に配置された絶縁性の保持体４と、シース管２の先端２０１の外周に覆い被さって測温接点３１１を囲む先端保護管５とを備えている。なお、図１において図の左側を先端側、右側を基端側とする。

　先端保護管５は、シース管２の先端２０１の外周に覆い被さる基端側管部５１と、基端側管部５１の先端側に隣接する位置に基端側管部５１よりも縮径して形成され、先端が閉塞された先端側管部５２とを有している。先端側管部５２内の先端側部分には、測温接点３１１を埋設する絶縁性の第１充填物６１Ａが充填されており、先端側管部５２内の残部には、空気層６２が形成されている。

　以下に、本例の温度センサ１について、図１～図４を参照して詳説する。
　図１に示すように、本例の温度センサ１は、使用温度範囲が５００℃以上の高温環境下で用いられる。また、温度センサ１は、自動車のエンジンから排気ガスが排気される排気管内（図示せず）に配置され、排気管内の排気ガスの温度を測定するよう構成されている。温度センサ１によって温度を測定する流体である被測定流体Ｇは、排気管内を流れる排気ガスである。

　シース管２及び先端保護管５は、Ｎｉ（ニッケル）及びＦｅ（鉄）の少なくとも一方と、Ｃｒ（クロム）とを含む合金によって形成されている。Ｃｒは、シース管２又は先端保護管５の全体に対して１３ｗｔ％以上含まれている。また、保持体４は、酸化マグネシウム等の絶縁性を有する粉末が、シース管２内で圧縮されて固められたものである。

　一方の熱電対素線３は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ（ケイ素）等を含有する合金であるナイクロシルからなり、他方の熱電対素線３は、Ｎｉ、Ｓｉ等を含有する合金であるナイシルからなる。一対の熱電対素線３を構成する材質と、シース管２及び先端保護管５を構成する材質とをできるだけ合わせることにより、これらの線膨張率の差をできるだけ小さくすることができる。これにより、繰り返し温度変化が起こり得る環境下において温度センサ１を使用した場合でも、高信頼性を発揮できる。また、一対の熱電対素線３をナイクロシルとナイシルとから構成することにより、温度センサ１によって排気ガスのできるだけ広範囲の温度を測定することが可能になる。

　図１に示すように、本例の先端側管部５２は、基端側管部５１に繋がる中段部５２１と、中段部５２１の先端側に隣接する位置において中段部５２１よりも縮径して形成された最先端部５２２とを有している。先端保護管５は、基端側管部５１と、中段部５２１と、最先端部５２２との３段階に内径が変化して形成されている。また、最先端部５２２は、管状部分５２３と、管状部分５２３の先端を閉塞する半球面状の端部５２４とを有している。最先端部５２２の管状部分５２３の外径は、シース管２の外径よりも小さい。基端側管部５１と中段部５２１との間、中段部５２１と最先端部５２２の管状部分５２３との間には、傾斜状の段差部５３が形成されている。

　一対の熱電対素線３は、シース管２及び保持体４の内部において互いに平行に配置されている。シース管２及び保持体４の外部に突出する、一対の熱電対素線３の先端突出部３１は、先端側に向かうに連れて間隔が狭くなるよう傾斜している。そして、一対の熱電対素線３の先端突出部３１の先端が互いに結合されて形成された測温接点３１１は、最先端部５２２内に配置されている。

　先端保護管５が基端側管部５１、中段部５２１及び最先端部５２２によって構成されていることにより、測温接点３１１からシース管２内へ延びる一対の熱電対素線３の先端突出部３１が傾斜状に拡がる形状に合わせて、先端側管部５２の最先端部５２２及び中段部５２１を配置することができる。

　より具体的には、一対の熱電対素線３の間隔が広い、先端突出部３１の基端側部分が、中段部５２１内に配置される。また、一対の熱電対素線３の間隔が狭くなる、先端突出部３１の先端側部分が、最先端部５２２の管状部分５２３に配置される。そして、先端突出部３１の基端側部分と中段部５２１の内壁面との間の電気絶縁距離、及び先端突出部３１の先端側部分と最先端部５２２の管状部分５２３の内壁面との間の電気絶縁距離が適切に保たれる。これにより、温度センサ１における絶縁抵抗を高くすることができ、電気ノイズの懸念がある環境下において温度センサ１を使用した場合でも、信号に対するノイズの割合を示すＳ／Ｎ比を高く保つことができる。

　図１に示すように、先端側管部５２内に充填された第１充填物６１Ａは、最先端部５２２の全体に充填され、かつ中段部５２１の一部に充填されている。そして、第１充填物６１Ａにおける基端面（基端側の端面）６１１は、中段部５２１内に位置している。図２に示すように、第１充填物６１Ａは、セラミックスからなる粒子状の骨材６１２と、粒子状の骨材６１２間の隙間を埋める、結晶化ガラスからなるガラス層６１３とによって構成されている。粒子状の骨材６１２には、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ａｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等の熱伝導性の高いセラミックス材料を用いている。

　また、中段部５２１内の残部、及び中段部５２１と基端側管部５１との間の段差部５３には、第１充填物６１Ａが充填されていないことによる空気層６２が形成されている。

　本例の温度センサ１は、次のようにして製造される。
　まず、図３に示すように、シース管２内に、一対の熱電対素線３と、保持体４となる絶縁性の粉末材料とを配置し、シース管２を縮径させて粉末材料を圧縮する。そして、保持体４によってシース管２内に一対の熱電対素線３が保持された管体１０を形成する。次いで、管体１０の先端部におけるシース管２の部分及び保持体４の部分を切除し、一対の熱電対素線３の先端突出部３１を露出させる。そして、この先端突出部３１の先端同士をレーザー溶接して測温接点３１１を形成する。

　一方、図４に示すように、先端保護管５内には、粒子状の骨材６１２となるセラミックス粉体、及びガラス層６１３となる結晶化ガラス材料が溶媒中に含まれたスラリー６０を、注射器によって注入する。このとき、溶媒によって、セラミックス粉体及び結晶化ガラス材料の流動性が良くなり、先端保護管５の最先端部５２２及び中段部５２１の一部にスラリー６０が行き渡る。

　次いで、図４に示すように、先端保護管５の基端側管部５１を管体１０（シース管２）に外装するとともに、先端保護管５内のスラリー６０中に、一対の熱電対素線３における測温接点３１１を浸漬させる。そして、先端保護管５を高温で処理する。これにより、先端保護管５内には、セラミックス粉体による粒子状の骨材６１２同士の間の隙間が、結晶化ガラス材料によるガラス層６１３によって埋められた第１充填物６１Ａが形成される。また、先端保護管５内における、第１充填物６１Ａが充填されていない部分には、一対の熱電対素線３の先端突出部３１が配置された空気層６２が形成される。

　ところで、先端保護管５内へのスラリー６０の注入量は、スラリー６０の液面６０１が中段部５２１内に位置するようにして決定する。このとき、スラリー６０の充填位置によって決定される、第１充填物６１Ａの基端面６１１の位置を、最先端部５２２よりも拡径した中段部５２１内の位置とすることにより、第１充填物６１Ａの充填量にばらつきが生じても、第１充填物６１Ａの基端面６１１の位置ずれ（シース管２が伸びる軸線方向Ｌへの位置ずれ）を小さく抑えることができる。すなわち、最先端部５２２内の断面積に比べて中段部５２１内の断面積は大きく、スラリー６０の体積の誤差が、スラリー６０の液面６０１の位置の変化に与える影響は、最先端部５２２に比べて中段部５２１の方が小さい。そのため、スラリー６０の液面６０１を中段部５２１内に位置させることにより、先端保護管５内において第１充填物６１Ａと空気層６２とが占める割合の調整を容易にすることができる。

　第１充填物６１Ａの基端面６１１の位置は、後述する空気層６２の軸線方向Ｌの長さＬ２及び測温接点３１１の第１充填物６１Ａへの埋設深さＬ３に影響し、先端保護管５からシース管２への放熱を抑制する効果、一対の熱電対素線３の先端突出部３１の破断を抑制する効果、温度センサ１の応答性等に影響を与えることになる。従って、第１充填物６１Ａの基端面６１１の位置を適切に調整することにより、これらの効果を適切に得ることができる。また、第１充填物６１Ａの基端面６１１の位置を適切に調整することにより、温度センサ１の個体間の応答性のばらつきを小さく抑えることができる。

　また、先端保護管５内にスラリー６０を注入し、スラリー６０を乾燥させて第１充填物６１Ａを形成することにより、第１充填物６１Ａの密度を高めることができ、第１充填物６１Ａによる絶縁抵抗を向上させることができる。

　また、一対の熱電対素線３の先端突出部３１と先端保護管５との配置関係は次のように決定される。
　シース管２が伸びる軸線方向Ｌにおいて、シース管２の先端２０１から測温接点３１１の中心までの距離Ｌ１は、５～１５ｍｍの範囲内にある。距離Ｌ１が５ｍｍ以上であることにより、先端側管部５２の長さを十分に取ることができ、先端保護管５からシース管２への放熱（熱伝導）の影響を小さくして、温度センサ１の応答性を維持することができる。一方、距離Ｌ１が１５ｍｍ超過になると、温度センサ１に外部から力が加わった際に、一対の熱電対素線３の先端突出部３１が破断しやすくなる。

　また、シース管２の先端２０１から第１充填物６１Ａにおける基端面６１１までの軸線方向Ｌの距離Ｌ２（空気層６２の軸線方向Ｌの長さＬ２）は、１～５ｍｍの範囲内にある。距離Ｌ２が１ｍｍ未満であると、空気層６２による熱絶縁の効果（放熱を抑制する効果）が減少する。一方、距離Ｌ２が５ｍｍ超過となると、一対の熱電対素線３が第１充填物６１Ａにより固定されない距離が長くなり、温度センサ１に外部から力が加わった際に、一対の熱電対素線３の先端突出部３１が破断しやすくなる。

　第１充填物６１Ａにおける基端面６１１から測温接点３１１の中心までの軸線方向Ｌの距離Ｌ３（測温接点３１１の第１充填物６１Ａへの埋設深さＬ３）は、１～１０ｍｍの範囲内にある。距離Ｌ３が１ｍｍ未満であると、先端保護管５の外部における被測定流体Ｇから、測温接点３１１への受熱が阻害されるおそれがあり、温度センサ１の応答性が悪くなるおそれがある。一方、距離Ｌ３が１０ｍｍ超過になると、第１充填物６１Ａが充填された先端側管部５２の熱容量の増加と、先端保護管５からシース管２への放熱（熱伝導）とにより、温度センサ１の応答性が悪くなる。

　また、測温接点３１１の先端から最先端部５２２の内側先端５２５までの軸線方向Ｌの距離Ｌ４は、０．１～２ｍｍの範囲内にある。これにより、最先端部５２２の内壁面から測温接点３１１までの電気絶縁距離を適切に保つことができる。

　本例の温度センサ１は、非接地型の温度センサ１であり、非接地型の温度センサ１の弱点である応答性を改善したものである。

　具体的には、先端保護管５の最先端部５２２内及び中段部５２１の一部の内部には、測温接点３１１を埋設する絶縁性の第１充填物６１Ａが充填されている。これにより、被測定流体Ｇが先端保護管５に接触するとき、被測定流体Ｇの熱を先端保護管５及び第１充填物６１Ａを介して測温接点３１１に伝えることができる。そして、第１充填物６１Ａが、先端保護管５から測温接点３１１への熱伝導を促進することができる。また、測温接点３１１が先端保護管５及び第１充填物６１Ａによって囲まれていることにより、被測定流体Ｇが腐食性ガスを含んでいる場合であっても、測温接点３１１を腐食から保護することができる。また、測温接点３１１が先端保護管５及び第１充填物６１Ａによって囲まれていることにより、温度を測定する場所がノイズの影響を受けやすい環境下にある場合であっても、温度の測定がノイズの影響を受けないようにして、測定の精度を維持することができる。

　また、温度センサ１によって、自動車のエンジンから排気される排気ガスの温度を測定する際には、温度センサ１は、エンジンの燃焼に伴う冷熱サイクルによって加熱・冷却が繰り返される。また、一対の熱電対素線３は、線膨張係数が互いに異なる金属材料から形成されている。そのため、一対の熱電対素線３は、冷熱サイクルによる影響を受けて、線膨張係数の差によって変形するおそれがある。

　そこで、熱電対素線３の一部及び熱電対素線３の先端における測温接点３１１を第１充填物６１Ａに埋設することによって、熱電対素線３が変形しにくくすることができる。これにより、熱電対素線３及び測温接点３１１を変形から保護することができる。

　また、先端保護管５の中段部５２１内には、空気層６２が形成されている。これにより、先端保護管５からシース管２への放熱を、空気層６２によって抑制することができる。そして、空気層６２により、先端保護管５とシース管２との熱的な絶縁性を高めることができる。こうして、第１充填物６１Ａによる熱伝導の促進と、先端保護管５からシース管２への放熱の抑制とによって、温度の測定を行う温度センサ１の応答性を高めることができる。

　それ故、本例の温度センサ１によれば、腐食から測温接点３１１を保護するとともに測定の精度を維持して、耐電気ノイズ性及び測定の応答性を高めることができる。

（実施例２）
　なお、実施例２において実施例１と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものであると供に、説明を省略する。

　本例は、先端側管部５２内における、第１充填物６１Ａの基端側に隣接する部分に、第１充填物６１Ａよりも熱伝導率及び密度が低い第２充填物６１Ｂが充填されている温度センサ１についての例である。

　本例の温度センサ１においては、図５に示すように、熱伝導率及び密度が異なる２種類の充填物６１Ａ，６１Ｂを先端側管部５２内に充填する。熱電対素線３の測温接点３１１は、先端側管部５２内の先端側部分に充填された第１充填物６１Ａ内に埋設されている。

　第１充填物６１Ａの組成は上記実施例１に記載したものと同じである。第２充填物６１Ｂの組成は、粒子状の骨材６１２とガラス層６１３とを含有する点は第１充填物６１Ａと同じであるが、粒子状の骨材６１２の種類が第１充填物６１Ａの場合と異なる。第２充填物６１Ｂの粒子状の骨材６１２には、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＮ等のセラミックス材料よりも熱伝導率及び密度が低いコージェライト、ステアタイト、フォルステライト等のセラミックス材料を用いている。

　同図に示すように、先端側管部５２の内面の全体には、先端側管部５２と測温接点３１１との絶縁性を確保するための絶縁材７がコーティングされている。測温接点３１１は、絶縁材７によって先端側管部５２との絶縁性が確保されることにより、先端側管部５２の最先端部５２２の内側先端５２５に極力近づけて配置することができる。具体的には、測温接点３１１の先端から、先端側管部５２の最先端部５２２の内側先端５２５までの距離Ｌ４は、０．１ｍｍ以下としている。距離Ｌ４は０ｍｍとすることも考えられるが、第１充填物６１Ａを構成するスラリーが測温接点３１１と内側先端５２５との間に浸透することにより、０ｍｍとすることは困難である。

　本例の先端保護管５の先端側管部５２内には、第１充填物６１Ａの基端側に第２充填物６１Ｂが充填されていることにより、先端保護管５からシース管２への放熱を、第１充填物６１Ａよりも熱伝導率が低い第２充填物６１Ｂによって抑制することができる。

　また、第２充填物６１Ｂの密度が第１充填物６１Ａの密度よりも低いことによって、温度センサ１の製造時に、先端側管部５２内の第１充填物６１Ａのスラリーの上に第２充填物６１Ｂのスラリーを配置しても、両者が混ざりにくくすることができる。これにより、第１充填物６１Ａ及び第２充填物６１Ｂを用いた温度センサ１の製造を容易にすることができる。

（確認試験）
　本確認試験においては、シース管２が伸びる軸線方向Ｌにおいて、シース管２の先端２０１から測温接点３１１の中心までの距離Ｌ１（ｍｍ）、シース管２の先端２０１から第１充填物６１Ａにおける基端面６１１までの距離Ｌ２（ｍｍ）、及び測温接点３１１の先端から最先端部５２２の内側先端５２５までの距離Ｌ４（ｍｍ）について適切な範囲を確認した。

　距離Ｌ１～Ｌ３の適切な範囲の確認においては、温度センサ１の６３％応答時間（ｓ）を確認した。また、距離Ｌ１、Ｌ２の適切な範囲の確認においては、温度センサ１を４０Ｇ（３９２ｍ／ｓ²）の加速度で加振した際に温度センサ１に生じる振動が許容範囲内にあるかを確認した。また、距離Ｌ４の適切な範囲の確認においては、熱電対素線３の測温接点３１１と先端保護管５との間の絶縁抵抗（ＭΩ）を確認した。

（距離Ｌ１）
　距離Ｌ１について、６３％応答時間の試験及び加振試験を行った結果を表１に示す。ここで、距離Ｌ２は、１～５ｍｍの範囲内の一定の値とし、距離Ｌ３は、１～１０ｍｍの範囲内の一定の値とし、距離Ｌ４は、０．１～２ｍｍの範囲内の一定の値とした。

　同表に示すように、距離Ｌ１が５～１５ｍｍの範囲内にある場合には、６３％応答時間が３．８（ｓ）と速く、また、加振試験の評価が○（可）となり、温度センサ１に生じる振動が許容範囲内になることが分かった。一方、距離Ｌ１が４ｍｍの場合には、６３％応答時間が４．０ｓとなり、温度センサ１の応答性が若干劣ることが分かった。また、距離Ｌ１が１６ｍｍ、２０ｍｍの場合には、加振試験の評価が×（不可）となり、温度センサ１に生じる振動が許容範囲を超えることが分かった。これらの結果より、シース管２の先端２０１から測温接点３１１の中心までの距離Ｌ１（ｍｍ）を５～１５ｍｍの範囲内にすることにより、温度センサ１の応答性及び耐振性が優れることが分かった。

（距離Ｌ２）
　距離Ｌ２について、６３％応答時間の試験及び加振試験を行った結果を表２に示す。ここで、距離Ｌ１は、５～１５ｍｍの範囲内の一定の値とし、距離Ｌ３は、１～１０ｍｍの範囲内の一定の値とし、距離Ｌ４は、０．１～２ｍｍの範囲内の一定の値とした。

　同表に示すように、距離Ｌ２が１～５ｍｍの範囲内にある場合には、６３％応答時間が３．８（ｓ）と速く、また、加振試験の評価が○（可）となり、温度センサ１に生じる振動が許容範囲内になることが分かった。一方、距離Ｌ２が０．５ｍｍの場合には、６３％応答時間が３．９ｓとなり、温度センサ１の応答性が若干劣ることが分かった。また、距離Ｌ２が６ｍｍの場合には、加振試験の評価が×（不可）となり、温度センサ１に生じる振動が許容範囲を超えることが分かった。これらの結果より、シース管２の先端２０１から第１充填物６１Ａにおける基端面６１１までの距離Ｌ２（ｍｍ）を１～５ｍｍの範囲内にすることにより、温度センサ１の応答性及び耐振性が優れることが分かった。

（距離Ｌ４）
　距離Ｌ４について、６３％応答時間の試験及び絶縁抵抗の試験を行った結果を表３に示す。ここで、距離Ｌ１は、５～１５ｍｍの範囲内の一定の値とし、距離Ｌ２は、１～５ｍｍの範囲内の一定の値とし、距離Ｌ３は、１～１０ｍｍの範囲内の一定の値とした。

　同表に示すように、距離Ｌ４が０．１～２ｍｍの範囲内にある場合には、６３％応答時間が３．８（ｓ）と速く、また、絶縁抵抗が１０ＭΩ以上となり、測温接点３１１の絶縁性に優れることが分かった。一方、距離Ｌ４が０ｍｍの場合には、絶縁抵抗が０Ωとなり、測温接点３１１の絶縁性が劣ることが分かった。また、距離Ｌ４が３ｍｍの場合には、６３％応答時間が４．０ｓとなり、温度センサ１の応答性が若干劣ることが分かった。これらの結果より、測温接点３１１の先端から最先端部５２２の内側先端５２５までの距離Ｌ４を０．１～２ｍｍの範囲内にすることにより、温度センサ１の応答性及び絶縁性が優れることが分かった。

　１　温度センサ
　２　シース管
　３　熱電対素線
　３１　先端突出部
　３１１　測温接点
　４　保持体
　５　先端保護管
　５１　基端側管部
　５２　先端側管部
　６１Ａ　第１充填物
　６１Ｂ　第２充填物
　６２　空気層

Claims

　シース管（２）と、
　該シース管（２）内に挿通された一対の熱電対素線（３）と、
　該一対の熱電対素線（３）における、上記シース管（２）から突出する先端突出部（３１）の先端が互いに接合されて形成された測温接点（３１１）と、
　上記シース管（２）内の隙間に配置された絶縁性の保持体（４）と、
　上記シース管（２）の先端（２０１）の外周に覆い被さって上記測温接点（３１１）を囲む先端保護管（５）と、を備え、
　該先端保護管（５）は、上記シース管（２）の先端（２０１）の外周に覆い被さる基端側管部（５１）と、該基端側管部（５１）の先端側に隣接する位置に該基端側管部（５１）よりも縮径して形成され、先端が閉塞された先端側管部（５２）とを有しており、
　該先端側管部（５２）内の先端側部分には、上記測温接点（３１１）を埋設する絶縁性の第１充填物（６１Ａ）が充填されており、
　上記先端側管部（５２）内における、上記第１充填物（６１Ａ）の基端側に隣接する部分には、空気層（６２）が形成されている、又は上記第１充填物（６１Ａ）よりも熱伝導率及び密度が低い第２充填物（６１Ｂ）が充填されていることを特徴とする温度センサ（１）。
　上記先端側管部（５２）は、上記基端側管部（５１）に繋がる中段部（５２１）と、該中段部（５２１）の先端側に隣接する位置において該中段部（５２１）よりも縮径して形成され、先端が閉塞された最先端部（５２２）とを有しており、
　上記測温接点（３１１）は、上記最先端部（５２２）内に配置さ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（１）。
　上記第１充填物（６１Ａ）における基端面（６１１）は、上記中段部（５２１）内に位置していることを特徴とする請求項２に記載の温度センサ（１）。
　上記シース管（２）の先端（２０１）から上記測温接点（３１１）の中心までの距離（Ｌ１）は、５～１５ｍｍの範囲内にあり、上記シース管（２）の先端（２０１）から上記第１充填物（６１Ａ）における基端面（６１１）までの距離（Ｌ２）は、１～５ｍｍの範囲内にあり、上記第１充填物（６１Ａ）における基端面（６１１）から上記測温接点（３１１）の中心までの距離（Ｌ３）は、１～１０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の温度センサ（１）。
　上記先端側管部（５２）の内面には、絶縁材（７）がコーティングされており、
　上記測温接点（３１１）の先端と、上記先端側管部（５２）の上記最先端部（５２２）の内側先端（５２５）までの距離（Ｌ４）は、０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２または３のいずれか一項に記載の温度センサ（１）。
　上記第１充填物（６１Ａ）及び上記第２充填物（６１Ｂ）は、セラミックスからなる粒子状の骨材（６１２）と、該粒子状の骨材（６１２）間の隙間を埋める、結晶化ガラスからなるガラス層（６１３）とによって構成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の温度センサ（１）。