(57)【要約】【課題】感温素子と金属チューブとの間に配置される保持部材の空隙を低減すると共に、金属チューブ内の位置による保持部材の硬度のバラツキを抑制した温度センサの製造方法を提供する。【解決手段】感温部１１、及び感温部から延びる一対の素子電極線１２を有する感温素子１０と、素子電極線１２、又は素子電極線に接続されるシース芯線２１を内包するシース外管２２と、金属チューブ３０と、保持部材４０と、を備えた温度センサ１の製造方法であって、予め、素子電極線又はシース芯線をシース外管に挿通する挿通工程と、保持部材の材料粉末４０ｘを、少なくとも感温素子とシース外管の間に配置し、金属チューブの内部空間よりも小さい外形寸法になるように材料粉末をプレスするプレス工程と、プレスされた材料粉末を感温素子及びシース外管ごと金属チューブの内部に収容する収容工程と、材料粉末を焼成して保持部材を形成する焼成工程と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度によって電気的特性が変化する感温部、及び該感温部から延びる一対の素子電極線を有する感温素子と、
前記素子電極線、又は該素子電極線に接続されるシース芯線を絶縁材の間に内包するシース外管と、
一端側が閉塞して軸線方向に延びる筒状をなし、少なくとも前記感温素子を収納する金属チューブと、
前記感温素子と前記金属チューブとの間の空間に配置される保持部材と、を備えた温度センサの製造方法であって、
予め、前記素子電極線、又は該素子電極線に接続されたシース芯線を、前記シース外管に挿通する挿通工程と、
前記保持部材の材料粉末を、少なくとも前記感温素子と前記シース外管の間に配置し、前記金属チューブの内部空間よりも小さい外形寸法になるように前記材料粉末をプレスするプレス工程と、
前記プレス工程でプレスされた前記材料粉末を前記感温素子及び前記シース外管ごと前記金属チューブの内部に収容する収容工程と、
前記材料粉末を焼成して前記保持部材を形成する焼成工程と、を有することを特徴とする温度センサの製造方法。
【請求項２】
前記収容工程にて、予め前記金属チューブの内面に前記材料粉末を含む泥漿又はペーストを塗着しておくことを特徴とする請求項１に記載の温度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーミスタ素子、Ｐｔ抵抗体素子、熱電対等の感温素子を備えた温度センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の排気ガス等の温度を検出する温度センサとして、サーミスタやＰｔ抵抗体等の温度によって抵抗値が変化する抵抗体を利用したものが知られている。
図５に示すように、このような温度センサは、例えばサーミスタ素子１０１とシース部材１０５とを溶接して感温カバー１０４の内部に収容し、さらに感温カバー１０４内の隙間にアルミナ等の絶縁部材１０７を充填して構成されている（特許文献１参照）。
ところで、感温カバー１０４内の隙間にペースト状の絶縁部材１０７を注入する際、気泡が混入すると、硬化後の絶縁部材１０７に空孔が生じてしまい、感温カバー１０４内にサーミスタ素子１０１を良好に保持できなくなる。
そこで、特許文献１には、絶縁部材１０７を注入した感温カバー１０４を含む中間形成体に回転運動を付与し、遠心力により脱泡することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８６７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、遠心力による脱泡を行うと、絶縁部材１０７の成分が比重に応じて分離してしまい、感温カバー１０４内の先後の位置によって絶縁部材１０７の硬度にバラツキが生じ、感温カバー１０４の先端側の絶縁部材１０７が脆くなって破損し易くなるという問題がある。
又、感温カバー１０４の後端側に比重の軽い水分が多くなり、乾燥時にこの水分が蒸発して気泡が生じやすくなる。
【０００５】
従って、本発明は、感温素子と金属チューブとの間に配置される保持部材の空隙を低減すると共に、金属チューブ内の位置による保持部材の硬度のバラツキを抑制した温度センサの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の温度センサの製造方法は、温度によって電気的特性が変化する感温部、及び該感温部から延びる一対の素子電極線を有する感温素子と、前記素子電極線、又は該素子電極線に接続されるシース芯線を絶縁材の間に内包するシース外管と、一端側が閉塞して軸線方向に延びる筒状をなし、少なくとも前記感温素子を収納する金属チューブと、前記感温素子と前記金属チューブとの間の空間に配置される保持部材と、を備えた温度センサの製造方法であって、予め、前記素子電極線、又は該素子電極線に接続されたシース芯線を、前記シース外管に挿通する挿通工程と、前記保持部材の材料粉末を、少なくとも前記感温素子と前記シース外管の間に配置し、前記金属チューブの内部空間よりも小さい外形寸法になるように前記材料粉末をプレスするプレス工程と、前記プレス工程でプレスされた前記材料粉末を前記感温素子及び前記シース外管ごと前記金属チューブの内部に収容する収容工程と、前記材料粉末を焼成して前記保持部材を形成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この温度センサの製造方法によれば、予め保持部材の材料粉末を感温素子とシース外管の間に配置してプレスし、材料粉末の隙間を低減してから、全体を金属チューブの内部に収容して焼成することで、焼成後の保持部材の空隙を低減できる。又、空隙を低減するための遠心分離が不要なため、金属チューブ内の位置による保持部材の硬度のバラツキを抑制し、保持部材の破損等を抑制できる。
【０００８】
本発明の温度センサの製造方法において、前記収容工程にて、予め前記金属チューブの内面に前記材料粉末を含む泥漿又はペーストを塗着しておいてもよい。
この温度センサの製造方法によれば、材料粉末と金属チューブの内面との隙間を泥漿又はペーストが埋め、焼成後の保持部材の空隙をさらに低減できる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、感温素子と金属チューブとの間に配置される保持部材の空隙を低減すると共に、金属チューブ内の位置による保持部材の硬度のバラツキを抑制した温度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る温度センサの製造方法によって製造された第１の温度センサを軸線方向に沿って破断した断面構造図である。
【図２】本発明の実施形態に係る温度センサの製造方法を示す工程図である。
【図３】プレス工程に用いるプレス型を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る温度センサの製造方法によって製造された第１の温度センサを軸線方向に沿って破断した断面構造図である。
【図５】従来の温度センサの断面の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る温度センサの製造方法によって製造された、第１の温度センサ１の一部を軸線Ｏ方向に沿って破断した断面構造を示す。なお、第１の温度センサ１は、金属チューブ３０の後端側からシース部材２０が収納される態様である。
温度センサ１は、内燃機関の排気管の側壁の開口部（図示せず）に挿通して取付けられ、自動車の排気ガスの温度を検出する。
【００１２】
温度センサ１は、サーミスタ素子（感温素子）１０と、サーミスタ素子１０に接続されるシース部材２０と、サーミスタ素子１０及びシース部材２０を収容する有底筒状の金属部材（本実施形態では、ＳＵＳ３１０Ｓを使用）３０と、金属チューブ３０の外周に嵌合される取付け部５０と、取付け部５０の外周に遊嵌されるナット部６０と、取付け部５０の後端側に取付けられる筒状金属製の外筒７０と、外筒７０の後端に取付けられてリード線２４を外部に引き出す耐熱ゴム製の補助リング２６とを備えている。
なお、本発明の温度センサ１において、金属チューブ３０は軸線Ｏ方向に延びており、金属チューブ３０の底部側を「先端」とし、金属チューブ３０の開放端側を「後端」とする。
【００１３】
サーミスタ素子（感温素子）１０は、温度を測定するためのサーミスタ焼結体（感温部）１１と、サーミスタ焼結体１１の一端（後端側）から延びる一対の素子電極線１２とを有する。
サーミスタ焼結体１１としては、（Ｓｒ，Ｙ）（Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ）Ｏ３をベース組成としたペロブスカイト型酸化物を用いることができるが、これに限定されない。
本実施形態では、サーミスタ焼結体１１は、六角柱状であり、六角柱の柱軸方向を温度センサ１（金属チューブ３０）の軸線Ｏ方向と垂直にし、六角形の外縁を形成する六つの面のうち、１つの面を先端向き面として金属チューブ３０内に配置される。サーミスタ焼結体１１は温度変化に応じて電気抵抗値が変化するので、その変化を一対の素子電極線１２間の電圧変化として検知できる。感温部としては上記サーミスタの他、Ｐｔ等の抵抗体を用いることもできる。
【００１４】
シース部材２０は、サーミスタ素子１０の一対の素子電極線１２に溶接部Ｊにてそれぞれ接続されるシース芯線２１と、シース芯線２１を収容する金属製のシース外管２２とを有し、シース芯線２１とシース外管２２内面との間にＳｉＯ２からなる絶縁材が充填されている。
通常、素子電極線１２は高価なＰｔ−Ｒｈ線等であるため、ＳＵＳ等からなる安価なシース芯線２１と接続することでコストダウンが図られている。
【００１５】
取付け部５０は、金属チューブ３０を挿通するための中心孔が軸線Ｏ方向に開口する略円筒状をなし、温度センサ１の先端側から、大径の鍔部５１、鍔部５１よりも小径の筒状の鞘部５２、鞘部５２のうち先端側を構成する第１段部５４、及び鞘部５２のうち後端側を構成し第１段部５４より小径の第２段部５５がこの順に形成されている。鍔部５１の先端面はテーパ状の座面５３を有し、後述するナット部６０を排気管に螺合する際、座面５３が排気管の側壁の角部（図示せず）に押し付けられてシールを行うようになっている。
取付け部５０は、金属チューブ３０の後端部の外周に圧入され、第２段部５５と金属チューブ３０とを全周レーザ溶接して両者が固定されている。
又、第１段部５４の外周に外筒７０が圧入され、全周レーザ溶接によって両者が固定されている。外筒７０は、シース部材２０から引き出されたシース芯線２１とリード線２４との接続部分を収容して保持する。
【００１６】
ナット部６０は、外筒７０の外周よりやや大径の中心孔を軸線Ｏ方向に有し、先端側から、ネジ部６２、ネジ部６２より大径の六角ナット部６１が形成されている。そして、取付け部５０の鍔部５１の後面にネジ部６２の前面を当接させた状態で、ナット部６０が取付け部５０（外筒７０）の外周に遊嵌し、軸線Ｏ方向に回動自在になっている。
そして、ネジ部６２が排気管の所定のネジ穴と螺合することにより、温度センサ１が排気管の側壁に取付けられる。
【００１７】
シース部材２０のシース外管２２の後端からは２本のシース芯線２１が引き出され、各シース芯線２１の終端が加締め端子２３に接続され、加締め端子２３はリード線２４に接続されている。なお、各シース芯線２１及び加締め端子２３はそれぞれ絶縁チューブ２５で絶縁されている。
そして、各リード線２４は、外筒７０の後端内側に嵌合された補助リング２６のリード線挿通孔を通って外部に引き出され、図示しないコネクタを介して外部回路と接続されている。
又、金属チューブ３０の内面と、サーミスタ素子１０及びシース部材２０との隙間には、アルミナ、シリカ等のセメント（保持部材）４０が充填されており、サーミスタ素子１０及びシース部材２０を保持してその振動を抑制している。セメント４０としては、熱伝導率が高く、高耐熱、高絶縁性の材料を用いてもよい。
【００１８】
次に、図２、図３を参照し、本発明の実施形態に係る温度センサの製造方法について説明する。図２は温度センサの製造方法を示す工程図、図３はプレス工程に用いるプレス型９１，９２を示す斜視図である。
まず、予め、サーミスタ素子１０の素子電極線１２にシース芯線２１を溶接部Ｊにて接続し、シース芯線２１をシース外管２２に挿通する（図２（ａ）：挿通工程）。
次に、保持部材の材料粉末４０ｘを、プレス型９１，９２内の少なくともサーミスタ素子１０とシース外管２２の間に配置し、金属チューブ３０の内部空間よりも小さい外形寸法になるように材料粉末４０ｘをプレスする（図２（ｂ）、（ｃ）：プレス工程）。
【００１９】
ここで、図３に示すように、プレス型９１，９２はそれぞれ上型と下型であり、プレス型９１，９２でサーミスタ素子１０とシース外管２２の前端とを上下から挟んで内包するようになっている。又、プレス型９１，９２の先端側には材料粉末４０ｘを装入するための導入口９０ｈが開口している。そして、導入口９０ｈから材料粉末４０ｘを装入した後、適宜導入口９０ｈを閉塞し、プレス型９１，９２を外側から加圧（例えば静水圧加圧）して材料粉末４０ｘをプレスする。
プレス型９１，９２としては、ゴム型、金属型等を用いることができる。
【００２０】
そして、プレス工程でプレスされた材料粉末４０ｘをサーミスタ素子１０及びシース外管２２ごと金属チューブ３０の内部に収容する（図３（ｄ）：収容工程）。
ここで、本実施形態では、予め金属チューブ３０の内面に材料粉末を含む泥漿又はペースト４０ｂを塗着してある。なお、泥漿又はペースト４０ｂは、保持部材の構成材料（アルミナ粉等）からなる骨材と、バインダー（水、溶剤等）とを含む。
次に、材料粉末４０ｘを焼成して保持部材４０を形成する（図３（ｅ）：焼成工程）。この後、各種部材を組み付けて温度センサ１が完成する。
【００２１】
このように、予め保持部材の材料粉末４０ｘをサーミスタ素子１０とシース外管２２の間に配置してプレスし、材料粉末４０ｘの隙間を低減してから、全体を金属チューブ３０の内部に収容して焼成することで、焼成後の保持部材４０の空隙を低減できる。又、空隙を低減するための遠心分離が不要なため、金属チューブ３０内の位置による保持部材４０の硬度のバラツキを抑制し、保持部材４０の破損等を抑制できる。
又、本実施形態では、予め金属チューブ３０の内面に材料粉末を含む泥漿又はペースト４０ｂを塗着した後、プレスされた材料粉末４０ｘをサーミスタ素子１０及びシース外管２２ごと金属チューブ３０の内部に収容するので、材料粉末４０ｘと金属チューブ３０の内面との隙間を泥漿又はペースト４０ｂが埋め、焼成後の保持部材４０の空隙をさらに低減できる。
【００２２】
次に、図４を参照し、本発明の実施形態に係る温度センサの製造方法によって製造された、第２の温度センサ１Ｂについて説明する。図４は、温度センサ１Ｂを軸線Ｏ方向に沿って破断した断面構造を示す。
なお、温度センサ１Ｂは、感温素子１０Ｂが熱電対であり、又、感温素子１０Ｂからの一対の熱電対素線（素子電極線）１２Ｂが、シース芯線２１を用いずに直接シース外管２２内に挿通されること以外は第１の温度センサ１と同一であるので、温度センサ１と同一な部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
温度センサ１Ｂにおいては、感温素子（熱電対）１０Ｂは、温度を測定するための測温接点（感温部）１１Ｂと、測温接点１１Ｂから後端側に延びる一対の熱電対素線（素子電極線）１２Ｂと、を有する。
熱電対素線１２Ｂは、互いに異なる金属で形成されている。本実施形態では、一方の熱電対素線１２Ｂがニッケル、クロム及びシリコンを含む合金からなり、他方の熱電対素線１２Ｂがニッケル及びシリコンを含む合金からなる。
そして、各熱電対素線１２Ｂの先端を互いに溶接等で接合して測温接点１１Ｂが形成されている。測温接点１１Ｂと基準接点との間の温度差に応じて熱起電力が生じるので、一対の熱電対素線１２Ｂ間の電圧として検知できる。
【００２４】
各熱電対素線１２Ｂは、シース芯線２１を用いずに直接シース外管２２内に挿通されている。シース外管２２と各熱電対素線１２Ｂとの間には、例えばＳｉＯ２からなる絶縁材が充填されている。
そして、シース外管２２の後端側に露出した各熱電対素線１２Ｂが、それぞれ溶接により対応する補償導線２７の先端を剥いた撚線２７ｆに溶接部Ｊにて接続されている。各補償導線２７は、それぞれ絶縁チューブ２５で絶縁されていると共に、外筒７０の後端内側に嵌合された耐熱ゴム製のグロメット２６の挿通孔を通って外部に引き出されている。
【００２５】
温度センサ１Ｂの製造においても、予め保持部材の材料粉末４０ｘ（図２参照）を熱電対１０Ｂとシース外管２２の間に配置してプレスしてから、全体を金属チューブ３０の内部に収容して焼成することで、焼成後の保持部材４０の空隙を低減できる。又、空隙を低減するための遠心分離が不要なため、金属チューブ３０内の位置による保持部材４０の硬度のバラツキを抑制し、保持部材４０の破損等を抑制できる。
【００２６】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。例えば、
サーミスタ焼結体の全体形状は特に限定されず、例えば四角柱であってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１、１Ｂ    温度センサ
１０，１０Ｂ    感温素子
１１，１１Ｂ    感温部
１２，１２Ｂ    素子電極線
２１    シース芯線
２２    シース外管
３０    金属チューブ
４０    保持部材
４０ｘ    保持部材の材料粉末
４０ｂ    材料粉末を含む泥漿又はペースト
Ｏ    軸線
【図１】
2020046181.tif 000003
【図２】
2020046181.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020046181.tif 000006
【図５】
2020046181.tif 000007