JP4765871B2

JP4765871B2 - 温度センサ

Info

Publication number: JP4765871B2
Application number: JP2006259972A
Authority: JP
Inventors: 外雄高橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-09-26
Also published as: FR2893128B1; JP2007155702A; DE102006035413A1; US20070104247A1; US7507024B2; FR2893128A1; DE102006035413B4

Description

本発明は、サーミスタ素子を用いた温度センサに関する。

自動車の排気ガス等の温度を測定する温度センサとして、温度によって抵抗値が変化するサーミスタ素子を用いた温度センサがある（特許文献１参照）。
該温度センサは、一対の電極を設けたサーミスタ素子と、上記一対の電極にそれぞれ接続された一対の信号線を内蔵するシースピンと、上記サーミスタ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。

しかし、上記温度センサにおいては、サーミスタ素子はシースピンの信号線と接続されているのみである。そのため、温度センサが振動すると、内部のサーミスタ素子も振動し、その周囲を覆っているカバーにサーミスタ素子が衝突するおそれがある。特に、エンジン付近に温度センサを設置する場合には、大きな振動が温度センサに伝わり、サーミスタ素子とカバーとの衝突の可能性が高くなり、また、衝撃も大きくなるおそれがある。

そこで、サーミスタ素子とカバーとの間に、熱伝導性に優れたセメントを充填して、カバーとサーミスタ素子とを固定した温度センサが開示されている（特許文献２参照）。この温度センサを作製するに当っては、まず、水と混合して泥状化したセメントをカバーの中に注入した後、シースピンの信号線に接続されたサーミスタ素子を、セメントが充填されたカバーの中に挿入する。その後、セメントを乾燥、硬化させて、サーミスタ素子をカバーの内部に固定する。

ところが、サーミスタ素子をカバーに接触させないように、カバー内における適切な位置に配置するためには、何らかの位置決め手段が必要である。ここで、カバーの一部にテーパ部を設け、該テーパ部にシースピンの先端部を当接させることにより、サーミスタ素子の位置決めを容易に行うことができる（比較例参照）。
しかしながら、この場合には、シースピンの先端部とカバーの内部を塞いでしまうこととなる。そのため、泥状化したセメントの水分の抜け道を塞いでしまうこととなり、セメントを乾燥させることが困難となるという問題が生ずる。

特開２０００−９７７８１号公報特許第３２９６０３４号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、カバーに対するサーミスタ素子の位置決め及び固定を容易かつ確実に行うことができる温度センサを提供しようとするものである。

本発明は、一対の電極を設けたサーミスタ素子と、上記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、上記サーミスタ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温度センサであって、
上記カバーには、上記シースピンの先端部を当接させる当接部が形成されており、
上記カバーと上記サーミスタ素子との間には、該サーミスタ素子を保持固定するセメントが、上記当接部よりも先端側に充填されており、
上記シースピンの先端部の外周部には、平面状の切欠部が形成されていると共に、該切欠部以外の部分において上記カバーの上記当接部に当接する先端当接部が形成されており、
上記シースピンの先端部と上記カバーの内側面との間には、上記シースピンの先端部よりも先端側における上記カバーの先端内部空間と、上記シースピンの先端部よりも後端側における上記カバーの側方内部空間とを連通させる連通路が形成されていることを特徴とする温度センサにある（請求項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、上記カバーに上記当接部が形成されているため、シースピンとカバーとの軸方向の位置決めを容易に行うことができる。これにより、シースピンの信号線に接続されたサーミスタ素子と、カバーとの位置決めを容易に行うことができる。即ち、温度センサを作製するに当って、サーミスタ素子をカバー内に挿入する際、カバーに対するシースピンの軸方向位置を正確に決めることができるため、サーミスタ素子がカバーの先端部に接触するおそれがない。

また、温度センサを作製するに当っては、まず、カバーの中にセメントを注入すると共にサーミスタ素子を配置する。このとき、シースピンの先端部を上記カバーの当接部に当接させることにより、カバーに対するサーミスタ素子の位置決めを行う。そして、この状態で、セメントの乾燥を行う。
ここで、上記シースピンの先端部と上記カバーの内側面との間には、上記先端内部空間と、上記側方内部空間とを連通させる上記連通路が形成されている。これにより、セメントの乾燥を行う際に、セメント中の水分の抜け道を確保することができる。そのため、セメントの乾燥を容易かつ確実に行うことができ、カバーに対するサーミスタ素子の固定を容易かつ確実に行うことができる。

以上のごとく、本発明によれば、カバーに対するサーミスタ素子の位置決め及び固定を容易かつ確実に行うことができる温度センサを提供することができる。

また、上記カバーは、先端部から後端部へ向かって広がる形状のテーパ部を設けてなり、該テーパ部に上記当接部が形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記当接部を形成することが容易となる。

また、上記シースピンは、先端部の外周部に切欠部を形成してなる。
これにより、上記切欠部以外の部分において上記当接部を形成し、上記切欠部において上記連通路を形成することができる。
なお、上記切欠部は、上記シースピンの先端部における１箇所に形成されていても、複数箇所に形成されていてもよい。

また、上記切欠部は、平面状に形成されている。
これにより、上記切欠部を容易に形成することができる。

（参考例１）
本発明の参考例にかかる温度センサにつき、図１〜図７を用いて説明する。
本例の温度センサ１は、図１、図２、図６に示すごとく、一対の電極２１を設けたサーミスタ素子２と、上記一対の電極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、上記サーミスタ素子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。

カバー４には、図２、図４に示すごとく、シースピン３の先端部３２を当接させて、該シースピン３とカバー４との軸方向の位置決めを行うための当接部４１が形成されている。
図１、図２に示すごとく、カバー４とサーミスタ素子２との間には、該サーミスタ素子２を保持固定するセメント５が、当接部４１よりも先端側に充填されている。

図１、図４に示すごとく、シースピン３の先端部３２とカバー４の内側面との間には、シースピン３の先端部３２よりも先端側におけるカバー４の先端内部空間４２と、シースピン３の先端部３２よりも後端側におけるカバー４の側方内部空間４３とを連通させる連通路４４が形成されている。

図４に示すごとく、カバー４は、当接部４１における断面形状を六角形としている。また、カバー４は、ステンレス鋼からなると共に、図１、図２に示すごとく先端側が略半球状に閉塞された形状を有し、サーミスタ素子２の周囲に配される小径部４５と、シースピン３の周囲に配される大径部４６とを有する。そして、小径部４５と大径部４６との間に、テーパ部４７が形成されている。

また、図５に示すごとく、カバー４は、大径部４６において、シースピン３を外周から加締める加締め部４６１を有し、該加締め部４６１において、シースピン３と溶接されている。なお、図１、図２は、加締め部４６１を形成する前の状態を示している。後述する図９、図１０、図１３、図１６、図１７、図２４についても同様である。

また、図７に示すごとく、上記シースピン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。シースピン３は円柱形状を有し、外管部３４は円筒形状を有する。また、図１、図２、図６に示すごとく、信号線３１は、絶縁部３３及び外管部３４から先端側及び後端側に露出している。そして、信号線３１の先端はサーミスタ素子２の電極２１と溶接され、接合部２１１を形成している。また、信号線３１の後端は、外部リード線１１に接続されている。

また、図６に示すごとく、シースピン３は、ステンレス鋼からなるリブ１２によって保持され、該リブ１２の後端側にステンレス鋼からなる保護チューブ１３が、シースピン３や外部リード線１１の一部を覆うように取付けられ、該保護チューブ１３が、取付けネジ１４１を有するハウジング１４に挿通固定されている。

サーミスタ素子２は、以下の工程によってカバー４内に固定することができる。
即ち、まず、ＭｇＯ系セメントを水と混合し泥状化したセメント５を作製する。この泥状化したセメント５を所定量だけディスペンサ等を用いてカバー４の先端内部空間４２に注入する。次いで、シースピン３に接続されたサーミスタ素子２をカバー４に挿入すると共に、泥状化したセメント５の中に埋める。このとき、シースピン３の先端部３２がカバー４の当接部４１に当接するまでシースピン３を前進させる。

そして、この状態（図１、図２参照）で、常温〜２００℃の温度でセメント５を乾燥、硬化させることにより、サーミスタ素子２をカバー４内に固定する。この乾燥時において、シースピン３の先端部３２がカバー４の当接部４１に当接しているが、当接部４１の脇には先端内部空間４２と側方内部空間４３とを連通する連通路４４が形成されているため、セメント５の水分は連通路４４を介して放出される。
そして、セメント５の乾燥後、図５に示すごとく、カバー４の大径部４６において加締め部４６１を形成することによりシースピン３を加締める。

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、図２に示すごとく、上記カバー４に上記当接部４１が形成されているため、シースピン３とカバー４との軸方向の位置決めを容易に行うことができる。これにより、シースピン３の信号線３１に接続されたサーミスタ素子２と、カバー４との位置決めを容易に行うことができる。即ち、温度センサ１を作製するに当って、サーミスタ素子２をカバー４内に挿入する際、カバー４に対するシースピン３の軸方向位置を正確に決めることができるため、サーミスタ素子２がカバー４の先端部に接触するおそれがない。

また、温度センサ１を作製するに当っては、まず、カバー４の中にセメント５を注入すると共にサーミスタ素子２を配置する。このとき、シースピン３の先端部３２を上記カバー４の当接部４１に当接させることにより、カバー４に対するサーミスタ素子２の位置決めを行う。そして、この状態で、セメント５の乾燥を行う。

ここで、図１に示すごとく、上記シースピン３の先端部３２と上記カバー４の内側面との間には、上記先端内部空間４２と、上記側方内部空間４３とを連通させる上記連通路４４が形成されている。これにより、セメント５の乾燥を行う際に、セメント５中の水分の抜け道を確保することができる。そのため、セメント５の乾燥を容易かつ確実に行うことができ、カバー４に対するサーミスタ素子２の固定を容易かつ確実に行うことができる。

また、図４に示すごとく、上記カバー４は、当接部４１における断面形状を六角形としているため、当接部４１と連通路４４とを容易に形成することができる。即ち、多角形の直辺部において当接部４１を形成し、多角形の角部付近において連通路４４を形成することができる。

以上のごとく、本例によれば、カバーに対するサーミスタ素子の位置決め及び固定を容易かつ確実に行うことができる温度センサを提供することができる。

なお、参考例１においては、カバー４の当接部４１における断面形状を六角形としたが、図８に示すごとく、上記シースピン３の先端面の形状を多角形としてもよい。この場合にも、当接部４１と連通路４４とを容易に形成することができる。即ち、多角形の角部付近において当接部４１を形成し、多角形の直辺部付近において連通路４４を形成することができる。
また、カバー４の当接部４１の断面形状やシースピン３の先端面の形状は、六角形に限らず、例えば四角形、八角形等、他の形状とすることもできる。

（参考例２）
本例は、図９〜図１２に示すごとく、カバー４における、シースピン３の先端部３２の配設位置に、外側へ窪んだ凹部４８を設けた温度センサ１の例である。
また、図１１、図１２に示すごとく、凹部４８は、テーパ部４７に４個形成されている。また、テーパ部４７に、シースピン３の先端部３２が当接する当接部４１が形成されている。また、凹部４８の形状としては、略半円形状を有する。
その他は、参考例１と同様である。

本例の場合には、上記凹部４８において連通路４４を形成し、凹部４８が形成されていない部分において当接部４１を形成することができる。
また、カバー４のテーパ部４７に当接部４１を形成することにより、シースピン３の位置決めを一層容易に行うことができる。
その他、参考例１と同様の作用効果を有する。

（参考例３）
本例は、図１３〜図１５に示すごとく、カバー４のテーパ部４７に形成した凹部４８の数を１個とした例である。その他は、参考例２と同様である。
この場合にも、凹部４８において連通路４４を１個形成することができ、上記参考例２と同様の作用効果を有する。
また、凹部４８の数は１個以上あればよく、２個、３個、或いは５個以上であってもよい。また、凹部４８の形状も、半円形状に限らず、半楕円形状、三角形状等、種々の形状とすることができる。

（参考例４）
本例は、図１６〜図１９に示すごとく、カバー４における、シースピン３の先端部３２の配設位置に、内側へ突出した凸部４９を設けた温度センサ１の例である。
また、図１８、図１９に示すごとく、凸部４９は、テーパ部４７に４個形成されている。そして、該凸部４９に、シースピン３の先端部３２が当接する当接部４１が形成されている。また、凸部４９の形状としては、略半円形状を有する。
その他は、参考例１と同様である。

本例の場合には、上記凸部４９において当接部４１を形成し、凸部４９が形成されていない部分において連通路４４を形成することができる。
また、カバー４のテーパ部４７に当接部４１を形成することにより、シースピン３の位置決めを一層容易に行うことができる。
その他、参考例１と同様の作用効果を有する。

なお、凸部４９の数は１個以上あればよく、２個、３個、或いは５個以上であってもよい。また、凸部４９の形状も、半円形状に限らず、半楕円形状、三角形状等、種々の形状とすることができる。

（実施例１）
本例は、図２０〜図２２に示すごとく、シースピン３の先端部３２の外周部に切欠部３２１を形成した温度センサ１の例である。
切欠部３２１は、平面状に形成されている。
そして、切欠部３２１は、図２０、図２１に示すごとく、シースピン３の先端部３２における１箇所に形成されていても、図２２に示すごとく、複数箇所に形成されていてもよい。
その他は、参考例１と同様である。

本例の場合には、切欠部３２１以外の部分において当接部４１を形成し、切欠部３２１において連通路４４を形成することができる。
そして、切欠部３２１は平面状であるため、切欠部３２１の形成を容易に行うことができる。
その他、参考例１と同様の作用効果を有する。

（参考例５）
本例は、図２３に示すごとく、切欠部３２１の形状を溝形状とした例である。
溝の断面形状としては、例えば、三角形状、四角形状、半円形状等種々の形状とすることができる。図２３に示すごとく、一つのシースピン３に種々の形状の切欠部３２１を設けてもよいし、一種類の形状の切欠部３２１を設けてもよい。また、切欠部３２１は一箇所に設けてもよいし、複数箇所に設けてもよい。
その他は、参考例１と同様である。

本例の場合には、充分な大きさの連通路４４を形成することが容易となる。
その他、参考例１と同様の作用効果を有する。

（比較例）
本例は、図２４〜図２６に示すごとく、シースピン３の先端部３２の全周をカバー４０のテーパ部４７の内側面に当接させ、先端内部空間４２と側方内部空間４３とを遮蔽した状態とした温度センサ９の例である。
即ち、本例の温度センサ９は、上記参考例１〜４に示した連通路４４（図１、図４、図１０、図１２等参照）を有していない。
その他は、参考例２と同様である。

本例の場合には、温度センサ９を作製するに当って、サーミスタ素子２とカバー４０との間に充填するセメント５を乾燥することが困難となる。即ち、温度センサ９を作製するに当っては、泥状化したセメント５を注入したカバー４０の中にサーミスタ素子２を配置するが、このとき、シースピン３の先端部３２を上記カバー４０の当接部４１に当接させることにより、カバー４０に対するサーミスタ素子２の位置決めを行う。そして、この状態で、セメント５の乾燥を行う。

ところが、本例の場合には、サーミスタ素子２を位置決め配置したとき、図２４、図２６に示すごとく、上記シースピン３の先端部３２によって、先端内部空間４２と側方内部空間４３とが遮蔽された状態となる。そのため、セメント５の乾燥を行う際に、セメント５中の水分の抜け道を確保することができない。それ故、セメント５の乾燥を行うことが困難となり、カバー４０に対するサーミスタ素子２の固定を行うことが困難となる。

参考例１における、温度センサの先端部付近の軸方向断面図。参考例１における、温度センサの先端部付近の他の軸方向断面図。参考例１における、図１のＢ視相当のカバーの後面図。図１又は図２のＡ−Ａ線矢視断面図。参考例１における、温度センサの先端部付近の側面図。参考例１における、温度センサの軸方向断面図。参考例１における、シースピンの軸方向断面図。シースピンの先端部を多角形とした温度センサの断面図。参考例２における、温度センサの先端部付近の軸方向断面図。参考例２における、温度センサの先端部付近の他の軸方向断面図。参考例２における、図９のＤ視相当のカバーの後面図。図９又は図１０のＣ−Ｃ線矢視断面図。参考例３における、温度センサの先端部付近の軸方向断面図。参考例３における、図１３のＦ視相当のカバーの後面図。図１３のＥ−Ｅ線矢視断面図。参考例４における、温度センサの先端部付近の軸方向断面図。参考例４における、温度センサの先端部付近の他の軸方向断面図。参考例４における、図１６のＨ視相当のカバーの後面図。図１６又は図１７のＧ−Ｇ線矢視断面図。実施例１における、温度センサの先端部付近の軸方向断面図。図２０のＫ−Ｋ線矢視断面図。実施例１における、切欠部を２箇所に設けた温度センサの断面図。参考例５における、切欠部を溝形状とした温度センサの断面図。比較例における、温度センサの先端部付近の軸方向断面図。比較例における、図２４のＪ視相当のカバーの後面図。図２４のＩ−Ｉ線矢視断面図。

符号の説明

１温度センサ
２サーミスタ素子
２１電極
３シースピン
３１信号線
３２先端部
４カバー
４１当接部
４２先端内部空間
４３側方内部空間
４４連通路
５セメント

Claims

一対の電極を設けたサーミスタ素子と、上記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、上記サーミスタ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温度センサであって、
上記カバーには、上記シースピンの先端部を当接させる当接部が形成されており、
上記カバーと上記サーミスタ素子との間には、該サーミスタ素子を保持固定するセメントが、上記当接部よりも先端側に充填されており、
上記シースピンの先端部の外周部には、平面状の切欠部が形成されていると共に、該切欠部以外の部分において上記カバーの上記当接部に当接する先端当接部が形成されており、
上記シースピンの先端部と上記カバーの内側面との間には、上記シースピンの先端部よりも先端側における上記カバーの先端内部空間と、上記シースピンの先端部よりも後端側における上記カバーの側方内部空間とを連通させる連通路が形成されていることを特徴とする温度センサ。
請求項１において、上記カバーは、先端部から後端部へ向かって広がる形状のテーパ部を設けてなり、該テーパ部に上記当接部が形成されていることを特徴とする温度センサ。