JP6783819B2 - センサ - Google Patents

Description

本開示は、センサ固定部に取り付けられて状態量を検出するセンサに関する。

センサとして、螺合挟持部による螺合によりセンサ固定部に取り付けられる構成のセンサが知られている。具体的には、センサ本体部から突出する鍔部を、螺合挟持部とセンサ固定部との間に挟持することで、センサがセンサ固定部に取り付けられる構成である（特許文献１参照）。

このようなセンサは、螺合固定時に螺合挟持部とともにセンサ本体部が回転してしまう場合があり、センサ固定部に対するセンサの回転方向における位置決めが難しい場合がある。

これに対して、螺合挟持部とセンサ本体部との間に緩衝部を配置して、螺合挟持部とセンサ本体部とが直接接触しない構成とすることで、螺合固定時におけるセンサの回転移動を抑制する手法がある。

さらに、緩衝部に回り止め部を形成し、センサ固定部に形成された位置決め部に対して回り止め部を係合することで、螺合固定時に緩衝部が回転するのを抑制でき、センサ本体部の回転を確実に抑制できる。

特開２０１４−２３１８３１号公報

しかし、上記のセンサにおいては、回り止め部を形成することで緩衝部の回転を抑制できるが、センサ本体部と緩衝部との相対位置が変化可能であるために、センサ本体部が回転する可能性がある。

つまり、緩衝部の回転を抑制できたとしても、センサ本体部が回転すると、センサ固定部に対するセンサの回転方向位置を特定位置に定めることができない場合がある。
そこで、螺合挟持部による螺合によりセンサ固定部に取り付けられる構成のセンサにおいて、センサ固定部に対するセンサ自身の回転方向位置を特定できるセンサを提供することを目的とする。

本開示の一態様は、センサ固定部に取り付けられて状態量を検出するセンサであって、センサ本体部と、鍔部と、螺合挟持部と、緩衝部と、を備える。
センサ本体部は、軸線方向に延びる長尺形状に形成されて、軸線方向の先端側に状態量を検出する検知部を有するように構成されている。鍔部は、センサ本体部の外周面から径方向外側に突出して形成される。螺合挟持部は、センサ固定部に形成された固定用螺合溝と螺合する螺合部を有し、センサ固定部との間で鍔部を挟持するよう構成されている。緩衝部は、鍔部に当接する先端面と螺合挟持部に当接する後端面とを備えて、鍔部と螺合挟持部との間に配置される。

そして、緩衝部は、回り止め部と、溶接固定部と、を備える。回り止め部は、緩衝部の外周面から径方向外側に突出する形態であって、センサ固定部に形成された位置決め部と係合するように構成されている。溶接固定部は、緩衝部の先端面と鍔部とを溶接により固定するように構成されている。

さらに、緩衝部は、自身の外表面に、熱により表面状態が変化した熱焼け領域と、熱による表面状態の変化が生じていない通常領域と、を備える構成である。そして、緩衝部は、先端面および外周面には少なくとも熱焼け領域を備え、後端面には通常領域のみを備えるように構成されている。

このセンサにおける緩衝部は、自身の外表面のうち先端面および外周面には熱焼け領域が存在するが、自身の外表面のうち後端面には、通常領域のみが存在し、熱焼け領域が存在しないように構成されている。

このように、緩衝部の後端面に熱焼け領域が存在しない構成であれば、緩衝部の後端面と螺合挟持部との間の摩擦力の増大を抑制できるため、螺合挟持部の螺合作業時に生じる摩擦力によって緩衝部の回り止め部が破損することを抑制できる。これにより、螺合挟持部の螺合作業時における緩衝部の回転を抑制でき、センサの回転も抑制できるため、センサの位置ズレを抑制できる。

よって、このセンサによれば、螺合挟持部の螺合作業時におけるセンサの位置ズレを抑制できるため、センサ固定部に対するセンサ自身の回転方向位置を容易に特定できる。
次に、上記のセンサにおいては、鍔部および緩衝部は、オーステナイト系又はフェライト系のステンレス鋼で形成されてもよい。

オーステナイト系又はフェライト系のステンレス鋼は、耐熱性に優れるため、高温環境下でセンサが使用される場合にも信頼性の高いセンサを提供することができる。また、ステンレス鋼は安価であるため、溶接固定部を設けることによる材料コストの大幅な増加を抑制できる。

次に、上記のセンサにおいては、鍔部、緩衝部、螺合挟持部は、全てオーステナイト系のステンレス鋼で形成されるか、または、全てフェライト系のステンレス鋼で形成されるかのいずれかであってもよい。

つまり、鍔部、緩衝部、螺合挟持部が、全てオーステナイト系のステンレス鋼、あるいは、全てフェライト系のステンレス鋼で形成されることで、センサを温度変化の激しい用途に用いる場合に、使用環境下において線熱膨張係数の違いによる溶接固定部の破断や螺合の緩みが生じがたくなる。これにより、温度変化の激しい用途に用いる場合でも、使用環境下においてセンサ固定部におけるセンサの位置ズレが発生することを抑制できる。

次に、上記のセンサにおいては、回り止め部は、熱焼け領域および溶接固定部から離れた位置に形成されてもよい。
このような構成であれば、センサの製造段階において、熱の影響により回り止め部が変質することを抑制でき、変質により回り止め部の強度が低下することを抑制できる。これにより、螺合挟持部の螺合作業時やセンサの使用環境下において、回り止め部の破損が生じがたくなり、センサ固定部におけるセンサの位置ズレが発生することを抑制できる。

次に、本開示の他の一態様は、センサ固定部に取り付けられて状態量を検出するセンサであって、センサ本体部と、鍔部と、螺合挟持部と、緩衝部と、を備える。
センサ本体部は、軸線方向に延びる長尺形状に形成されて、軸線方向の先端側に状態量を検出する検知部を有するように構成されている。鍔部は、センサ本体部の外周面から径方向外側に突出して形成される。螺合挟持部は、センサ固定部に形成された固定用螺合溝と螺合する螺合部を有し、センサ固定部との間で鍔部を挟持するよう構成されている。緩衝部は、鍔部に当接する先端面と螺合挟持部に当接する後端面とを備えて、鍔部と螺合挟持部との間に配置される。

そして、緩衝部は、緩衝本体部と、回り止め部と、溶接固定部と、を備える。緩衝本体部は、鍔部と螺合挟持部との間に配置される。回り止め部は、緩衝本体部の外周面から径方向外側に突出する形態であって、センサ固定部に形成された位置決め部と係合するように構成されている。溶接固定部は、緩衝本体部の先端面と鍔部とを溶接により固定するように構成されている。

緩衝本体部の先端面および緩衝本体部の外周面は、溶接固定部に隣接する溶接隣接領域を備える。緩衝本体部の後端面は、溶接隣接領域の酸化量よりも酸化量が小さい低酸化領域のみを備える。低酸化領域の酸化量は、第１判定基準値未満である。第１判定基準値は、溶接隣接領域の酸化量から第１特定割合相当値を差し引いた値である。第１特定割合相当値は、酸化量差分値に対する５０％相当値である。酸化量差分値は、溶接隣接領域の酸化量と回り止め部の酸化量との差分値である。

このセンサは、緩衝本体部の外表面のうち先端面および外周面には、溶接隣接領域が存在するが、緩衝本体部の外表面のうち後端面には、低酸化領域のみが存在し、溶接隣接領域が存在しないように構成されている。緩衝部（緩衝本体部）の外表面は、酸化量が大きいほど摩擦係数が大きい粗い表面状態（粗い表面状態）となり、酸化量が小さいほど摩擦係数が小さい表面状態（滑らかな表面状態）となる。

このように、緩衝本体部の後端面に溶接隣接領域が存在しない構成であれば、緩衝本体部の後端面と螺合挟持部との間の摩擦力の増大を抑制できるため、螺合挟持部の螺合作業時に生じる摩擦力によって緩衝部の回り止め部が破損することを抑制できる。これにより、螺合挟持部の螺合作業時における緩衝部の回転を抑制でき、センサの回転も抑制できるため、センサの位置ズレを抑制できる。

よって、このセンサによれば、螺合挟持部の螺合作業時におけるセンサの位置ズレを抑制できるため、センサ固定部に対するセンサ自身の回転方向位置を容易に特定できる。
なお、溶接隣接領域の酸化量は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ分析）を用いた定量分析結果が４．０質量％以上となるように設定してもよい。また、回り止め部の酸化量は、例えば、ＥＤＳ分析を用いた定量分析結果が２．０質量％以下となるように設定してもよい。

次に、上記のセンサにおいては、低酸化領域の酸化量は、第１判定基準値未満であるとともに、第２判定基準値未満であってもよい。第２判定基準値は、溶接隣接領域の酸化量から第２特定割合相当値を差し引いた値である。第２特定割合相当値は、酸化量差分値に対する９０％相当値である。

このような低酸化領域は、より一層摩擦係数が小さくなるため、緩衝本体部の後端面と螺合挟持部との間の摩擦力の増大をより一層抑制できる。

温度センサの一部破断縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における温度センサの断面図である。 緩衝部および環状押圧部を溶接した溶接部の説明図である。 排気管の取付穴に対して温度センサを取り付ける取付作業の途中状態を表す説明図である。 排気管の取付穴に温度センサが取り付けられた状態を表す説明図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線における温度センサおよび排気管の取付け対象部位の断面図である。 緩衝部の各部における酸化量の分析結果を示す説明図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本開示は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
第１実施形態として、エンジンの排気ガスの温度を測定する温度センサ１０１について説明する。

図１〜図６に示すように、温度センサ１０１は、排気管５００（排気マニホールド５００ともいう）のセンサ固定部５０１（ボス５０１）に設けられた取付穴５０３に対して、螺合により取付け可能に構成されている。

図１に示すように、温度センサ１０１は、チューブ１１と、センサ素子２１と、を備えて構成されている。チューブ１１は、ＳＵＳ３１０製で、先端（図示下端）が閉じられてなる横断面円形の部材である。センサ素子２１は、チューブ１１の内部のうち先端又は先端寄り部位に配置されている。

チューブ１１は、軸線方向（軸線Ｇに沿った方向）に延びる長尺形状に形成されて、軸線方向の先端側に検知部を有するセンサ本体部として備えられている。センサ素子２１は、排気管５００の内部を流通する排気ガスのガス温度を状態量として検出する検知部であり、詳細には温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタ部を備える。

チューブ１１には、開口端から挿入された長尺形状のシース管２５が配置されている。シース管２５は、自身の内部に、長手方向に挿通された２本の芯線２４と、２本の芯線２４の周囲に充填された絶縁粉末と、を備える。２本の芯線２４は、それぞれ、シース管２５の先端および後端からシース管２５の外部に突出する状態で配置されている。

センサ素子２１は、温度変化に応じて変化する出力を外部に取り出すため、自身の後方から延びる２本の電極線２３を備えている。２本の電極線２３は、それぞれ、２本の芯線２４の先端部と電気的に接続されている。つまり、センサ素子２１は、チューブ１１の内部のうち、シース管２５の先端側に配置されている。

なお、チューブ１１の先端寄り部位は、その内部においてシース管２５の先端と当接するように細く縮径される形状であり、チューブ１１のうちシース管２５を内挿する部位より径寸法が小さい形状である。そして、チューブ１１の先端寄り部位には、センサ素子２１の揺動を抑制するために、セメント（図示省略）が充填されている。

チューブ１１の後端寄り部位の外周には、環状押圧部３１が配置されている。環状押圧部３１は、取付穴５０３の奥（先端側）に形成された気密保持用の環状座面５０５（図４または図５参照）に当接するために備えられている。

環状押圧部３１は、オーステナイト系のステンレス鋼であるＳＵＳ３１０製で、チューブ１１の中心軸（軸線Ｇ）方向から見て（先端側から見て）円形で環状に形成されている。環状押圧部３１は、フランジ部３２と、筒状部３３と、を備える。フランジ部３２は、環状押圧部３１の先端側において、チューブ１１の径方向外向きに突出するように形成されている。筒状部３３は、環状押圧部３１の後端側において、内径がフランジ部３２と同一寸法で、外径がフランジ部３２よりも小さい寸法の円筒状に形成されている。

環状押圧部３１は、筒状部３３の内周面を介してチューブ１１の後端寄り部位の外周面に圧入された後、さらにレーザー溶接によりチューブ１１に固定されている。
環状押圧部３１は、後端方向面３５と、先端方向面３６と、外周面３７と、を備える。後端方向面３５は、チューブ１１の中心軸（軸線Ｇ）に垂直な面であり、円形環状である。先端方向面３６は、先端側にかけて径方向寸法が小さくなるテーパ形状のテーパ面を備えており、環状座面５０５に当接するように形成されている。外周面３７は、外径寸法が取付穴５０３の内径寸法より小さい円筒面として形成されている。

温度センサ１０１は、大径チューブ４１（保護管４１）と、弾性シール部４７と、２本の電線２８と、を備えている。
大径チューブ４１は、チューブ１１およびシース管２５よりも径寸法が大きい横断面円形の筒状に形成されている。大径チューブ４１は、中心軸（軸線Ｇ）がチューブ１１の中心軸と重なる状態で、筒状部３３の外周面に固定されている。大径チューブ４１は、自身の先端部が筒状部３３の外周面に外嵌されるとともに後端方向面３５に当接した状態で、筒状部３３の外周面にレーザー溶接により固定されている。

シース管２５は、自身の後端が大径チューブ４１の長手方向における中間部位に位置するように配置されている。２本の芯線２４は、シース管２５の後端から引き出された端部が、カシメ端子２７を介して、電気信号取り出し用の２本の電線２８（リード線２８）と電気的に接続されている。２本の電線２８は、大径チューブ４１の後端から外部に引き出されている。

弾性シール部４７は、大径チューブ４１の後端部４５の内部に配置されている。２本の電線２８は、弾性シール部４７の内部を貫通して、大径チューブ４１から外部に引き出されている。大径チューブ４１は、後端部４５が縮径状に加締められた状態で、弾性シール部４７を保持すると共に、２本の電線２８を固定している。

温度センサ１０１は、環状押圧部３１の後端方向面３５の後端側（図１における上方）に配置された緩衝部５１を備えている。緩衝部５１の構成については、後述する。
温度センサ１０１は、固定部材６１を備えている。

固定部材６１は、オーステナイト系のステンレス鋼であるＳＵＳ３０３またはＳＵＳＸＭ７製であり、内径が大径チューブ４１の外径より大きい筒状部６０を有している。固定部材６１は、緩衝部５１の後端側において、大径チューブ４１の外側に遊嵌状に配置されている。固定部材６１は、自身の先端６３が、緩衝部５１の後端面５７に当接するように配置されている。固定部材６１は、筒状部６０の外周面に、取付穴５０３に螺合可能なネジ部６２を備えている。固定部材６１の後端の外周には、螺合作業用の多角形部６７が形成されている。固定部材６１は、センサ固定部５０１の取付穴５０３に形成された環状座面５０５との間で環状押圧部３１（詳細には、フランジ部３２）を挟持するよう構成されている。

［１−２．緩衝部］
緩衝部５１は、環状押圧部３１（詳細には、フランジ部３２）と固定部材６１との間に配置される。

緩衝部５１は、オーステナイト系のステンレス鋼であるＳＵＳ３０４製であり、厚さ寸法が１．５ｍｍの板形状をなしている。図２および図３に示すように、緩衝部５１は、本体部５１ａと、回り止め部５１ｂと、を備えている。なお、図２では、緩衝部５１の先端面に相当する位置での温度センサ１０１の断面図を表している。

本体部５１ａは、環状形状のうち周方向の一部が取り除かれた円弧形状に形成されている。本体部５１ａは、円弧形状の内径が大径チューブ４１の外径より大きく、円弧形状の外径が取付穴５０３の内径（ネジ溝５０３ａの内径）より小さい形状で形成されている。回り止め部５１ｂは、本体部５１ａの外周面から径方向外側に突出する形態で形成されている。

緩衝部５１は、図３に示すように、溶接部５９により環状押圧部３１と一体となる状態で固定されている。溶接部５９は、図２に示すように、緩衝部５１の本体部５１ａのうち周方向における２カ所に形成されている。本実施形態では、溶接部５９は、緩衝部５１と環状押圧部３１とを互いに積層した状態で両者の境界部分をレーザー溶接することで形成される。

緩衝部５１は、外表面として、先端面５６と、後端面５７と、側面５８と、を備える。側面５８は、図２に示す円弧領域Ｃ１のうち、径方向外側に形成される外周側面５８ａと、径方向内側に形成される内周側面５８ｂと、を備える。つまり、緩衝部５１は、環状押圧部３１（詳細には、フランジ部３２）に当接する先端面５６と、固定部材６１に当接する後端面５７と、を備えている。

また、緩衝部５１は、外表面において、熱により表面状態が変化した熱焼け領域５１ｃと、熱による表面状態の変化が生じていない通常領域５１ｄと、を備える。
緩衝部５１は、先端面５６および側面５８（特に、外周側面５８ａ）には少なくとも熱焼け領域５１ｃを備え、後端面５７には通常領域５１ｄのみを備える。つまり、熱焼け領域５１ｃは、緩衝部５１の外表面のうち溶接部５９に隣接する領域に少なくとも形成されている。

外周側面５８ａにおいては、熱焼け領域５１ｃは、溶接部５９に隣接する領域、あるいは先端面５６との境界領域に形成されており、後端面５７との境界領域には形成されていない。外周側面５８ａのうち後端面５７との境界領域には、通常領域５１ｄのみが形成されている。

先端面５６においては、図２に示すように、熱焼け領域５１ｃは、溶接部５９に隣接する領域、あるいは、外周側面５８ａとの境界領域に形成されており、内周側面５８ｂとの境界領域には形成されていない。先端面５６のうち内周側面５８ｂとの境界領域には、通常領域５１ｄのみが形成されている。

図示は省略するが、後端面５７においては、上述したように、通常領域５１ｄのみが形成されており、熱焼け領域５１ｃは形成されていない。
溶接部５９の形成工程においては、熱焼け領域５１ｃの形成領域が上記の領域となるように、溶接条件（溶接温度および溶接時間）が設定されている。例えば、複数の溶接条件について溶接部形成工程を実際に行い、各溶接条件で形成された熱焼け領域５１ｃの大きさを測定して、溶接条件と熱焼け領域５１ｃの大きさとの相関関係を得ておき、その相関関係に基づいて熱焼け領域５１ｃが適切に形成される溶接条件を設定してもよい。

また、図２および図３に示すように、回り止め部５１ｂは、熱焼け領域５１ｃおよび溶接部５９から離れた位置に形成されている。さらに、環状押圧部３１の外周面３７には、溶接部５９に隣接する領域に、熱により表面状態が変化した熱焼け領域３７ａが形成されている。

［１−３．取付穴に対する温度センサの取付方法］
温度センサ１０１は、排気管５００に形成された取付穴５０３に次のようにして取付けられる。

まず、図４に示したように、ねじ込み用の固定部材６１を温度センサ１０１の後方にスライドさせた状態で、取付穴５０３に対して温度センサ１０１を先端側から挿入する。図４では、溶接部５９の図示を省略しているが、緩衝部は、溶接部５９により環状押圧部３１に固定されている。

取付穴５０３は、ネジ溝５０３ａと、位置決め部５０３ｂと、を備えている。ネジ溝５０３ａは、固定部材６１のネジ部６２と螺合可能なネジ溝であり、取付穴５０３の内面のうち開口端部（後端部）から環状座面５０５よりも後端側の所定位置にかけて形成されている。位置決め部５０３ｂは、取付穴５０３の内面のうち周方向の特定位置において、回り止め部５１ｂを配置可能な大きさの空間を有するとともに、温度センサ１０１が回転したときに回り止め部５１ｂに当接する内壁面を備えて形成されている。位置決め部５０３ｂは、内壁面が回り止め部５１ｂに当接することで、緩衝部５１の回転移動範囲を制限するように形成されている。

取付穴５０３への温度センサ１０１の挿入作業時には、図６に示すように、緩衝部５１の回り止め部５１ｂが取付穴５０３の位置決め部５０３ｂに配置される。これにより、取付穴５０３に対する温度センサ１０１の相対位置（特に、周方向の相対位置）を特定位置に設定できる。

そして、取付穴５０３の環状座面５０５に環状押圧部３１の先端方向面３６が当接するまで温度センサ１０１を取付穴５０３に挿入し、そのあと、固定部材６１を取付穴５０３に対して所定の締め付けトルクでねじ込むことで螺合作業を行う。図５に示したように、この螺合作業によって環状押圧部３１は、緩衝部５１を介して環状座面５０５に押付けられて、環状座面５０５との間で気密性を保持した状態で取付穴５０３に取付けられる。

この螺合作業時には、緩衝部５１の後端面５７は、固定部材６１の先端面と直接接触しており、緩衝部５１と固定部材６１との間に摩擦力が生じる。
ここで、緩衝部５１の後端面５７には、熱焼け領域５１ｃは形成されておらず、通常領域５１ｄのみが形成されている。通常領域５１ｄは、熱焼け領域５１ｃに比べて、表面の摩擦係数が小さいことから、螺合作業時に緩衝部５１と固定部材６１との間に生じる摩擦力が過剰に大きくなることを抑制できる。

［１−４．緩衝部の分析結果］
次に、緩衝部５１の表面状態を分析した結果について説明する。
本分析では、緩衝部５１の表面状態として表面の酸化量を分析した。具体的には、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ分析）を用いた定量分析により、緩衝部５１の表面における酸素含有量［質量％］を分析した。

本分析では、測定倍率を９０倍とし、加速電圧を１５ｋＶとして、ＥＤＳ分析を実施した。図７に示すように、緩衝部５１のうち、本体部５１ａの後端面５７、回り止め部５１ｂの先端面５６、本体部５１ａの先端面５６の熱焼け領域５１ｃ（以下、溶接隣接領域５１ｃともいう）の３個の領域について、ＥＤＳ分析を実施した。なお、３個の領域それぞれについて複数箇所（本分析では５箇所）の分析を行い、複数箇所の酸素含有量における平均値を分析結果として図７に示す。また、分析結果として、酸素含有量の他に、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）のそれぞれの含有量（平均値）を示すとともに、複数箇所で検出された各成分の標準偏差を示した。

この分析結果によれば、本体部５１ａの後端面５７の酸化量Ｍ１（＝１．１［質量％］）は、緩衝部５１のうち溶接隣接領域５１ｃの酸化量Ｍ２（＝５．４［質量％］）に比べて、小さいことが分かる。また、本体部５１ａの後端面５７の酸化量Ｍ１は、回り止め部５１ｂの先端面５６の酸化量Ｍ３（＝１．１［質量％］）と同等である。また、３個の領域はいずれも酸素含有量の標準偏差は０であるため、３個の領域は、各領域内の複数箇所における酸素含有量のバラツキが低いことが分かる。

本体部５１ａの後端面５７は、溶接隣接領域５１ｃの酸化量Ｍ２よりも酸化量が小さい低酸化領域５１ｅのみを備える。低酸化領域５１ｅの酸化量Ｍ１は、溶接隣接領域５１ｃの酸化量Ｍ２と回り止め部５１ｂの酸化量Ｍ３との差分値（＝Ｍ２−Ｍ３。以下、酸化量差分値ともいう）の特定割合相当値Ｖａ（＝（Ｍ２−Ｍ３）×Ｒａ）（Ｒａ：特定割合）を、溶接隣接領域５１ｃの酸化量Ｍ２から差し引いた数値Ｍ４（＝Ｍ２−Ｖａ）未満である。なお、本実施形態における特定割合Ｒａは５０％であるため、数値Ｍ４は３．２５［質量％］（＝５．４０−（５．４０−１．１０）×０．５）である。このように、低酸化領域５１ｅの酸化量Ｍ１（＝１．１［質量％］）は、数値Ｍ４（＝３．２５［質量％］）未満である（Ｍ１＜Ｍ４）。

つまり、温度センサ１０１の緩衝部５１は、本体部５１ａの外表面のうち先端面５６および側面５８（特に、外周側面５８ａ）には、溶接隣接領域５１ｃ（熱焼け領域５１ｃ）が存在するが、本体部５１ａの外表面のうち後端面５７には、低酸化領域５１ｅのみが存在し、溶接隣接領域５１ｃが存在しないように構成されている。

緩衝部５１（本体部５１ａ）の外表面は、酸化量が大きいほど摩擦係数が大きい表面状態（粗い表面状態）となり、酸化量が小さいほど摩擦係数が小さい表面状態（滑らかな表面状態）となる。緩衝部５１は、本体部５１ａの後端面５７に溶接隣接領域５１ｃが存在しない構成であるため、本体部５１ａの後端面５７と固定部材６１との間の摩擦力の増大を抑制できる。

なお、特定割合Ｒａが７０％である場合には、数値Ｍ４は２．３９［質量％］（＝５．４０−（５．４０−１．１０）×０．７）であり、特定割合Ｒａが９０％である場合には、数値Ｍ４は１．５３［質量％］（＝５．４０−（５．４０−１．１０）×０．９）である。本実施形態における低酸化領域５１ｅの酸化量Ｍ１（＝１．１［質量％］）は、特定割合Ｒａが５０％の場合の数値Ｍ４（＝３．２５［質量％］）未満という条件のみならず、特定割合Ｒａが９０％の場合の数値Ｍ４（＝１．５３［質量％］）未満であるという条件も満たしている。このように、特定割合Ｒａがより大きい値である場合にも、「酸化量Ｍ１が数値Ｍ４未満という条件」を満たす場合には、低酸化領域５１ｅはより一層摩擦係数が小さくなる。このため、本実施形態の温度センサ１０１は、本体部５１ａの後端面５７と固定部材６１との間の摩擦力の増大をより一層抑制できる。

［１−５．効果］
以上説明したように、本実施形態の温度センサ１０１は、緩衝部５１を備えている。
緩衝部５１の回り止め部５１ｂは、緩衝部５１（本体部５１ａ）の外周側面５８ａから径方向外側に突出する形態であって、センサ固定部５０１の取付穴５０３に形成された位置決め部５０３ｂと係合するように構成されている。緩衝部５１の溶接部５９は、緩衝部５１の先端面５６と環状押圧部３１とを溶接により固定するように構成されている。

また、緩衝部５１は、先端面５６および外周側面５８ａには少なくとも熱焼け領域５１ｃを備え、後端面５７には通常領域５１ｄのみを備えるように構成されている。緩衝部５１は、自身の外表面のうち先端面５６および側面５８（外周側面５８ａ）には熱焼け領域５１ｃが存在するが、自身の外表面のうち後端面５７には、通常領域５１ｄのみが存在し、熱焼け領域５１ｃが存在しないように構成されている。

このように、緩衝部５１の後端面５７に熱焼け領域５１ｃが存在しない構成であれば、緩衝部５１の後端面５７と固定部材６１との間の摩擦力の増大を抑制できるため、固定部材６１の螺合作業時に生じる摩擦力によって緩衝部５１の回り止め部５１ｂが破損することを抑制できる。これにより、固定部材６１の螺合作業時における緩衝部５１の回転を抑制でき、温度センサ１０１の回転も抑制できるため、温度センサ１０１の位置ズレを抑制できる。

よって、温度センサ１０１によれば、固定部材６１の螺合作業時における温度センサ１０１の位置ズレを抑制できるため、センサ固定部５０１に対する温度センサ１０１の回転方向位置を容易に特定できる。

次に、温度センサ１０１においては、環状押圧部３１および緩衝部５１は、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されている。
オーステナイト系ステンレス鋼は、耐熱性に優れるため、高温環境下で温度センサ１０１が使用される場合にも信頼性の高いセンサを提供することができる。また、ステンレス鋼は安価であるため、溶接部５９を設けることによる材料コストの大幅な増加を抑制できる。

次に、温度センサ１０１においては、環状押圧部３１、緩衝部５１、固定部材６１が、全てオーステナイト系ステンレス鋼で形成されている。
このように、環状押圧部３１、緩衝部５１、固定部材６１が同一系統のステンレス鋼で形成されることで、温度センサ１０１を温度変化の激しい用途に用いる場合に、使用環境下において線熱膨張係数の違いによる溶接部５９の破断や螺合の緩みが生じがたくなる。これにより、温度変化の激しい用途に用いる場合でも、使用環境下においてセンサ固定部５０１における温度センサ１０１の位置ズレが発生することを抑制できる。

次に、温度センサ１０１においては、回り止め部５１ｂは、熱焼け領域５１ｃおよび溶接部５９から離れた位置に形成されている。
このような構成であれば、温度センサ１０１の製造段階において、熱の影響により回り止め部５１ｂが変質することを抑制でき、変質により回り止め部５１ｂの強度が低下することを抑制できる。これにより、固定部材６１の螺合作業時や温度センサ１０１の使用環境下において、回り止め部５１ｂの破損が生じがたくなり、センサ固定部５０１における温度センサ１０１の位置ズレが発生することを抑制できる。

また、温度センサ１０１の緩衝部５１は、本体部５１ａの後端面５７に溶接隣接領域５１ｃが存在しない構成である。このように、本体部５１ａの後端面５７に溶接隣接領域５１ｃが存在しない構成であれば、本体部５１ａの後端面５７と固定部材６１との間の摩擦力の増大を抑制できるため、固定部材６１の螺合作業時に生じる摩擦力によって緩衝部５１の回り止め部５１ｂが破損することを抑制できる。これにより、固定部材６１の螺合作業時における緩衝部５１の回転を抑制でき、温度センサ１０１の回転も抑制できるため、温度センサ１０１の位置ズレを抑制できる。

［１−６．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
温度センサ１０１がセンサに相当し、チューブ１１およびセンサ素子２１がセンサ本体部に相当し、センサ素子２１が検出部に相当し、環状押圧部３１のフランジ部３２が鍔部に相当し、固定部材６１が螺合挟持部に相当し、ネジ部６２が螺合部に相当する。緩衝部５１が緩衝部に相当し、本体部５１ａが緩衝本体部に相当し、回り止め部５１ｂが回り止め部に相当し、溶接部５９が溶接固定部に相当する。本体部５１ａの後端面５７が低酸化領域に相当する。

センサ固定部５０１がセンサ固定部に相当し、ネジ溝５０３ａが固定用螺合溝に相当し、位置決め部５０３ｂが位置決め部に相当する。酸化量Ｍ２と酸化量Ｍ３との差分値（＝Ｍ２−Ｍ３）が酸化量差分値に相当し、特定割合相当値Ｖａが第１特定割合相当値に相当し、数値Ｍ４が第１判定基準値に相当する。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の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、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記の第１実施形態では、温度センサ１０１に本開示を適用した実施形態について説明したが、温度センサに限られることはなく、ガスセンサなど他の種類のセンサであってもよい。つまり、センサが検出する状態量は、温度に限られず、ガス濃度や圧力などの他の情報であってもよい。また、温度センサとして使用する場合には、センサ素子２１は、温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタ部を備える構成に限られることなく、温度変化に応じて抵抗値が変化するＰｔ抵抗体を絶縁基板上に形成した素子部を用いるようにしてもよい。

さらに、上記の第１実施形態では、温度センサ１０１の大径チューブ４１（保護管４１）がストレート形状のものを示したが、大径チューブ４１が中間位置で軸線Ｇに対して交差する方向に屈曲する態様であってもよい。大径チューブ４１が中間位置で屈曲する温度センサ１０１では、固定部材６１のねじ込み（螺合作業）時に大径チューブ４１が回転してしまうと、温度センサ１０１の周辺に配置される部材との緩衝を生じるため、大径チューブ４１の回転を抑制することが重要となる。このような場合に、回り止め部５１ｂが設けられた緩衝部５１を備える本開示の構成が特に有用となる。

また、上記の第１実施形態では、環状押圧部３１、緩衝部５１、固定部材６１が全てオーステナイト系のステンレス鋼で形成された形態について説明したが、このような形態に限られることはない。オーステナイト系のステンレス鋼とフェライト系のステンレス鋼から形成される３つの部材３１、５１、６１が混在する態様でもよく、例えば、環状押圧部３１および緩衝部５１はＳＵＳ３１０製で、固定部材６１はＳＵＳ４３０製の態様を挙げることができる。また、環状押圧部３１、緩衝部５１、固定部材６１が全てフェライト系のステンレス鋼で形成される態様でもよく、例えば、３つの部材３１、５１、６１が、それぞれＳＵＳ４３０製の態様を挙げることができる。

また、上記の第１実施形態では、本体部５１ａの後端面５７の酸化量Ｍ１が、回り止め部５１ｂの先端面５６の酸化量Ｍ３と同一値である緩衝部５１について説明したが、本開示はこのような構成に限られることはない。例えば、本体部５１ａの後端面５７（低酸化領域５１ｅ）の酸化量Ｍ１は、溶接隣接領域５１ｃの酸化量Ｍ２と回り止め部５１ｂの酸化量Ｍ３との差である酸化量差分値（＝Ｍ２−Ｍ３）の特定割合相当値Ｖａ（＝（Ｍ２−Ｍ３）×Ｒａ）（Ｒａ：特定割合）を、溶接隣接領域５１ｃの酸化量Ｍ２から差し引いた数値Ｍ４（＝Ｍ２−Ｖａ）未満であってもよい。酸化量Ｍ２＝５．４０［質量％］、酸化量Ｍ３＝１．１０［質量％］、特定割合Ｒａ＝９０％の場合には、特定割合相当値Ｖａ＝３．８７（＝（５．４０−１．１０）×０．９）であり、数値Ｍ４＝１．５３（＝５．４０−３．８７）となる。この場合、低酸化領域５１ｅの酸化量Ｍ１が１．５３［質量％］未満である緩衝部５１を用いることで、緩衝部５１（本体部５１ａ）の後端面５７と固定部材６１との間の摩擦力の増大を抑制できる。なお、特定割合Ｒａ＝９０％の場合における特定割合相当値Ｖａが第２特定割合相当値に相当し、特定割合Ｒａ＝９０％の場合における数値Ｍ４が第２判定基準値に相当する。

さらに、上記実施形態における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、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の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。

１１…チューブ、２１…センサ素子、３１…環状押圧部、３２…フランジ部、３３…筒状部、３５…後端方向面、３６…先端方向面、３７…外周面、４１…大径チューブ（保護管）、５１…緩衝部、５１ａ…本体部、５１ｂ…回り止め部、５１ｃ…熱焼け領域（溶接隣接領域）、５１ｄ…通常領域、５１ｅ…低酸化領域、５６…先端面、５７…後端面、５８…側面、５８ａ…外周側面、５８ｂ…内周側面、５９…溶接部、６１…固定部材、６２…ネジ部、１０１…温度センサ、５００…排気管（排気マニホールド）、５０１…センサ固定部（ボス）、５０３…取付穴、５０３ａ…ネジ溝、５０３ｂ…位置決め部、５０５…環状座面。

Claims (6)

1. センサ固定部に取り付けられて状態量を検出するセンサであって、
   軸線方向に延びる長尺形状に形成されて、前記軸線方向の先端側に前記状態量を検出する検知部を有するセンサ本体部と、
   前記センサ本体部の外周面から径方向外側に突出して形成される鍔部と、
   前記センサ固定部に形成された固定用螺合溝と螺合する螺合部を有し、前記センサ固定部との間で前記鍔部を挟持するよう構成された螺合挟持部と、
   前記鍔部に当接する先端面と前記螺合挟持部に当接する後端面とを備えて、前記鍔部と前記螺合挟持部との間に配置される緩衝部と、
   を備え、
   前記緩衝部は、
   前記緩衝部の外周面から径方向外側に突出する形態であって、前記センサ固定部に形成された位置決め部と係合するように構成された回り止め部と、
   前記緩衝部の前記先端面と前記鍔部とを溶接により固定するように構成された溶接固定部と、
   を備えており、
   さらに、前記緩衝部は、自身の外表面に、熱により表面状態が変化した熱焼け領域と、熱による表面状態の変化が生じていない通常領域と、を備える構成であって、前記先端面および前記外周面には少なくとも前記熱焼け領域を備え、前記後端面には前記通常領域のみを備える、
   センサ。
2. 前記鍔部および前記緩衝部は、オーステナイト系又はフェライト系のステンレス鋼で形成される、
   請求項１に記載のセンサ。
3. 前記鍔部、前記緩衝部、前記螺合挟持部は、全てオーステナイト系のステンレス鋼で形成されるか、または、全てフェライト系のステンレス鋼で形成されるかのいずれかである、
   請求項１または請求項２に記載のセンサ。
4. 前記回り止め部は、前記熱焼け領域および前記溶接固定部から離れた位置に形成されている、
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のセンサ。
5. センサ固定部に取り付けられて状態量を検出するセンサであって、
   軸線方向に延びる長尺形状に形成されて、前記軸線方向の先端側に前記状態量を検出する検知部を有するセンサ本体部と、
   前記センサ本体部の外周面から径方向外側に突出して形成される鍔部と、
   前記センサ固定部に形成された固定用螺合溝と螺合する螺合部を有し、前記センサ固定部との間で前記鍔部を挟持するよう構成された螺合挟持部と、
   前記鍔部に当接する先端面と前記螺合挟持部に当接する後端面とを備えて、前記鍔部と前記螺合挟持部との間に配置される緩衝部と、
   を備え、
   前記緩衝部は、
   前記鍔部と前記螺合挟持部との間に配置される緩衝本体部と、
   前記緩衝本体部の外周面から径方向外側に突出する形態であって、前記センサ固定部に形成された位置決め部と係合するように構成された回り止め部と、
   前記緩衝本体部の前記先端面と前記鍔部とを溶接により固定するように構成された溶接固定部と、
   を備えており、
   前記緩衝本体部の前記先端面および前記緩衝本体部の前記外周面は、前記溶接固定部に隣接する溶接隣接領域を備えており、
   前記緩衝本体部の前記後端面は、前記溶接隣接領域の酸化量よりも酸化量が小さい低酸化領域のみを備えており、
   前記低酸化領域の酸化量は、前記溶接隣接領域の酸化量から第１特定割合相当値を差し引いた値である第１判定基準値未満であり、
   前記第１特定割合相当値は、前記溶接隣接領域の酸化量と前記回り止め部の酸化量との差である酸化量差分値に対する５０％相当値である、
   センサ。
6. 前記低酸化領域の酸化量は、前記溶接隣接領域の酸化量から第２特定割合相当値を差し引いた値である第２判定基準値未満であり、
   前記第２特定割合相当値は、前記酸化量差分値に対する９０％相当値である、
   請求項５に記載のセンサ。

Images