(57)【要約】【課題】熱電対素線及び補償導線を検出出力に誤差を生じさせずに接続端子で接続すると共に、生産性の高い温度センサ及び温度センサの製造方法を提供する。【解決手段】先端側が接合された一対の熱電対素線１１、１２と、撚線からなり、熱電対素線の後端側に配置され、熱電対素線と電気的に接続される一対の補償導線２４と、を備えた温度センサ１であって、熱電対素線及び補償導線と異なる金属で形成され、補償導線の先端側を収容して保持する筒状又は筒の一部をなす圧着部３０ｂと、圧着部よりも先端側に延びて補償導線よりも先端側に突出する突出部３０ａと、を有する接続端子３０をさらに備え、圧着部よりも後端側にて熱電対素線と補償導線とが溶接部Ｗを介して電気的に接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側が接合された一対の熱電対素線と、
撚線からなり、前記熱電対素線の後端側に配置され、前記熱電対素線と電気的に接続される一対の補償導線と、を備えた温度センサであって、
前記熱電対素線及び前記補償導線と異なる金属で形成され、前記補償導線の先端側を収容して保持する筒状又は筒の一部をなす圧着部と、前記圧着部よりも先端側に延びて前記補償導線よりも先端側に突出する突出部と、を有する接続端子をさらに備え、
前記圧着部よりも後端側にて前記熱電対素線と前記補償導線とが溶接部を介して電気的に接続されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
前記突出部が前記熱電対素線に直接対向することを特徴とする請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
先端側が接合された一対の熱電対素線の後端部に、撚線からなる一対の補償導線を配置する配置工程と、
前記熱電対素線と、前記補償導線とを溶接部を介して電気的に接続する接続工程と、を有する温度センサの製造方法であって、
前記熱電対素線及び前記補償導線と異なる金属で形成され、筒状又は筒の一部をなす保持部と、前記保持部よりも先端側に延びる突出部粗形部と、前記突出部粗形部の先端側に繋がり治具で把持可能な把持部とを有する接続端子粗形材を用意し、
前記接続端子粗形材の前記突出部粗形部が前記補償導線よりも先端に突出するようにして、前記補償導線の先端側を前記保持部の内側に収容した後に前記保持部を圧着して圧着部とし、前記補償導線を保持する保持工程を更に有し、
前記配置工程にて、前記補償導線を保持した前記接続端子粗形材の前記把持部を、治具で把持して前記補償導線ごと前記熱電対素線の後端部に搬送し、前記圧着部よりも後端側にて前記熱電対素線と前記補償導線とを対向させ、
前記接続工程にて、対向した前記熱電対素線と前記補償導線とを溶接し、
前記配置工程の後、前記接続工程の間又は前記接続工程の後で、前記接続端子粗形材から前記把持部を切り離すことを特徴とする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、先端側が接合された一対の熱電対素線を備えた温度センサ及び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、一対の熱電対素線をシース外管の絶縁材の間に内包し、シース外管の先端から露出した各熱電対素線の先端を接合して測温接点を形成した構造が知られている（特許文献１）。さらに、この温度センサにおいては、シース外管の後端から露出した各熱電対素線に、接続端子を介して補償導線を電気的に接続し、補償導線を外部に引き出して検出出力を取り出している。
この補償導線は熱電対素線よりも安価であり、熱電対素線の使用量を削減してコストダウンを図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１３３４０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、接続端子は熱電対素線及び補償導線と異なる金属（例えばステンレス鋼）で形成されており、接続端子と熱電対素線との接続部の温度と、接続端子と補償導線との接続部の温度とが必ずしも同一とはならないため、温度の検出出力に誤差を生じさせるという問題がある。
又、補償導線は撚線からなることが多く、接続端子と加締めるために生産ラインで搬送する間等に撚線がバラけるという問題もある。
【０００５】
従って、本発明は、熱電対素線及び補償導線を検出出力に誤差を生じさせずに接続端子で接続すると共に、生産性の高い温度センサ及び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は、先端側が接合された一対の熱電対素線と、撚線からなり、前記熱電対素線の後端側に配置され、前記熱電対素線と電気的に接続される一対の補償導線と、を備えた温度センサであって、前記熱電対素線及び前記補償導線と異なる金属で形成され、前記補償導線の先端側を収容して保持する筒状又は筒の一部をなす圧着部と、前記圧着部よりも先端側に延びて前記補償導線よりも先端側に突出する突出部と、を有する接続端子をさらに備え、前記圧着部よりも後端側にて前記熱電対素線と前記補償導線とが溶接部を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
この温度センサによれば、熱電対素線と補償導線との間で電流が流れる最短経路は溶接部となるので、仮に熱電対素線が圧着部に接触したとしても圧着部を介して電流が流れることがない。つまり、熱電対素線及び補償導線と異なる金属を介さないため、接続端子を備えない場合と同じように熱起電力が生じるので、温度の検出出力に誤差を生じさせない。
又、補償導線の先端側に露出した撚線を接続端子の圧着部で保持しているので、生産ラインで搬送する間等に撚線がバラけることを抑制して、生産性を向上させることができる。
【０００８】
本発明の温度センサにおいて、前記突出部が前記熱電対素線に直接対向してもよい。
この温度センサによれば、突出部が熱電対素線と向き合うので、熱電対素線と補償導線との位置決めがし易い。
【０００９】
本発明の温度センサの製造方法は、先端側が接合された一対の熱電対素線の後端部に、撚線からなる一対の補償導線を配置する配置工程と、前記熱電対素線と、前記補償導線とを溶接部を介して電気的に接続する接続工程と、を有する温度センサの製造方法であって、
前記熱電対素線及び前記補償導線と異なる金属で形成され、筒状又は筒の一部をなす保持部と、前記保持部よりも先端側に延びる突出部粗形部と、前記突出部粗形部の先端側に繋がり治具で把持可能な把持部とを有する接続端子粗形材を用意し、前記接続端子粗形材の前記突出部粗形部が前記補償導線よりも先端に突出するようにして、前記補償導線の先端側を前記保持部の内側に収容した後に前記保持部を圧着して圧着部とし、前記補償導線を保持する保持工程を更に有し、前記配置工程にて、前記補償導線を保持した前記接続端子粗形材の前記把持部を治具で把持して前記補償導線ごと前記熱電対素線の後端部に搬送し、前記圧着部よりも後端側にて前記熱電対素線と前記補償導線とを対向させ、前記接続工程にて、対向した前記熱電対素線と前記補償導線とを溶接し、前記配置工程の後、前記接続工程の間又は前記接続工程の後で、前記接続端子粗形材から前記把持部を切り離すことを特徴とする。
【００１０】
この温度センサの製造方法によれば、熱電対素線と補償導線との間で電流が流れる最短経路は溶接部となるので、仮に熱電対素線が圧着部に接触したとしても圧着部を介して電流が流れることがない。つまり、熱電対素線及び補償導線と異なる金属を介さないため、接続端子を備えない場合と同じように、温度の検出出力に誤差を生じさせない。
又、補償導線の先端側に露出した撚線を接続端子の圧着部で保持しているので、生産ラインで搬送する間等に撚線がバラけることを抑制して、生産性を向上させることができる。
さらに、配置工程にて、補償導線を保持した接続端子粗形材の把持部を治具で把持すれば、接続端子粗形材を補償導線ごと容易に移動させることができ、生産性をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、熱電対素線及び補償導線を検出出力に誤差を生じさせずに接続端子で接続すると共に、生産性の高い温度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る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】接続端子近傍の斜視図である。
【図３】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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１の一部を軸線Ｏ方向に沿って破断した断面構造を示し、図２は接続端子近傍の斜視図である。なお、実施形態に係る温度センサ１は、金属チューブ２８の後端側からシース外管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。
【００１４】
温度センサ１は、一対の熱電対素線１１，１２と、測温接点１０と、シース外管２０と、有底筒状の金属チューブ２８と、金属チューブ２８の内部に配置されたセメント保持剤４０と、金属チューブ２８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、詳しくは後述する接続端子３０と、外筒７０の後端に取付けられて補償導線２４を外部に引き出す耐熱ゴム製のグロメット２６とを備えている。
一対の熱電対素線１１，１２と、一対の補償導線２４とは、溶接部Ｗにて電気的に接続されている。
なお、本発明の温度センサ１において、金属チューブ２８は軸線Ｏ方向に延びており、金属チューブ２８の底部側を「先端」とし、金属チューブ２８の開放端側を「後端」とする。
【００１５】
熱電対素線１１，１２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１１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１２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１１，１２の先端を互いに溶接等で接合して測温接点１０が形成されている。
【００１６】
シース外管２０は金属製であり、その内部に各熱電対素線１１，１２が挿入され、各熱電対素線１１，１２の両端部以外の部分を覆っている。シース外管２０と各熱電対素線１１，１２との間には、例えばＳｉＯ２からなる絶縁材が充填されている。
これにより、シース外管２０は各熱電対素線１１，１２と電気的に絶縁された状態で、自身の内部に各熱電対素線１１，１２を保持する。
【００１７】
金属チューブ２８は、本実施形態ではＳＵＳ３１０Ｓからなり、先端が閉じつつ軸線Ｏ方向に平行にストレートに延び、さらに後端側に向かって拡径した後、さらに後端側がストレートに延びている。
拡径部より先端側の金属チューブ２８の内径は、シース外管２０の外径よりも小さい。
これにより、金属チューブ２８の後端側からシース外管２０、各熱電対素線１１，１２及び測温接点１０を挿入した際、拡径部にシース外管２０の先端側が当接して挿入深さを位置決めするようになっている。
又、これにより、シース外管２０の先端側が金属チューブ２８の開口部を閉塞し、金属チューブ２８の内部空間に、少なくとも測温接点１０、及び各熱電対素線１１，１２が収納される。又、この内部空間にセメント保持剤４０が配置され、測温接点１０、及び各熱電対素線１１，１２の先端側の一部を保持してその振動を抑制している。セメント保持剤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】
取付け部５０は、金属チューブ２８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２８の後端部の外周に圧入され、第２段部５５と金属チューブ２８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、シース外管２０から引き出された各熱電対素線１１，１２と補償導線２４との溶接部Ｗを収容して保持する。
【００１９】
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。
【００２０】
熱電対素線１１，１２に接続された各補償導線２４は、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、図示しない外部回路を介して車両の電子制御装置（ＥＣＵ）と接続されている。
なお、各補償導線２４は、それぞれ絶縁チューブ２５で絶縁されている。
【００２１】
次に、図２を参照し、本発明の特徴部分について説明する。なお、図２は、一方の熱電対素線１１、接続端子３０及び補償導線２４のみを図示するが、他の熱電対素線１２についても同様であるのはいうまでもない。
図２に示すように、接続端子３０は、板状の本体部３０ｃと、本体部３０ｃの下側に一体に繋がり筒状又は筒の一部をなす圧着部３０ｂと、本体部３０ｃの前側に一体に繋がり圧着部３０ｂよりも先端側に延びる突出部３０ａと、を有している。なお、圧着部３０ｂの合わせ目（下面）側には、径方向外側に突出するベルマウス３０ｍが形成されている。
接続端子３０は、熱電対素線１１，１２及び補償導線２４と異なる金属で形成されており、本実施形態では、ＳＵＳ３０４からなる。又、突出部３０ａは本体部３０ｃよりも狭幅になっている。
【００２２】
補償導線２４は撚線からなり、ビニル等で絶縁被覆されているが、先端側２４ａの被覆が剥かれて撚線が露出している。
圧着部３０ｂは、補償導線２４の先端側２４ａを加締めることで、補償導線２４を収容して保持する。
又、突出部３０ａは、補償導線２４の先端２４ｆよりも先端側に突出する。
【００２３】
図２に示すように、本発明においては、圧着部３０ｂよりも後端側にて熱電対素線１１と補償導線２４とが溶接部Ｗを介して電気的に接続されている。
これにより、熱電対素線１１と補償導線２４との間で電流が流れる最短経路は溶接部Ｗとなるので、仮に熱電対素線１１が圧着部３０ｂに接触したとしても圧着部３０ｂを介して電流が流れることがない。つまり、熱電対素線１１及び補償導線２４と異なる金属を介さないため、接続端子を備えない場合と同じように熱起電力が生じるので、温度の検出出力に誤差を生じさせない。
又、補償導線２４の先端側２４ａに露出した撚線を接続端子３０の圧着部３０ｂで保持しているので、生産ラインで搬送する間等に撚線がバラけることを抑制して、生産性を向上させることができる。
【００２４】
又、図２に示すように、本実施形態では突出部３０ａが熱電対素線１１に直接対向する。これにより、突出部３０ａが熱電対素線１１と向き合うので、熱電対素線１１と補償導線２４との位置決めがし易い。
【００２５】
次に、図３を参照して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。なお、図３は、一方の熱電対素線１１、接続端子３０及び補償導線２４のみを図示するが、他の熱電対素線１２についても同様であるのはいうまでもない。
又、図５では、簡単のため、ベルマウス３０ｍの図示を省略している。
【００２６】
まず、図３（ａ）に示すように、板状の本体部３０ｃと、本体部３０ｃの下側に一体に繋がり筒状又は筒の一部をなす保持部３０ｂｘと、本体部３０ｃの前側に一体に繋がり保持部３０ｂｘよりも先端側に延びる突出部粗形部３０ａｘと、突出部粗形部３０ａｘの先端側に一体に繋がり治具で把持可能な把持部３０ｄとを有する接続端子粗形材３０ｘを用意する。
接続端子粗形材３０ｘは接続端子３０となるものであり、熱電対素線１１，１２及び補償導線２４と異なる金属で形成され、本実施形態では、ＳＵＳ３０４からなる。又、突出部粗形部３０ａｘは本体部３０ｃよりも狭幅になっている。把持部３０ｄは本体部３０ｃよりも広幅の矩形状をなし、中央に位置決め用のピン孔が開口している。
【００２７】
次に、図３（ｂ）に示すように、接続端子粗形材３０ｘの突出部粗形部３０ａｘが補償導線２４の先端２４ｆよりも先端に突出するようにして、補償導線２４の先端側を保持部３０ｂｘの内側に収容した後に圧着して圧着部３０ｂとし、補償導線を保持する（保持工程）。
次に、図３（ｃ）に示すように、補償導線２４を保持した接続端子粗形材３０ｘの把持部３０ｄを治具（チャック）２００で把持して補償導線２４ごと熱電対素線１１の後端部に搬送する。そして、図３（ｄ）に示すように、突出部粗形部３０ａｘを切断線Ｃにて切断して把持部３０ｄを切り離すと共に、圧着部３０ｂよりも後端側にて熱電対素線１１と補償導線２４とを対向させる（配置工程）。
そして、対向した熱電対素線１１と補償導線２４とを溶接して溶接部Ｗを形成し、溶接部Ｗを介して電気的に接続する（接続工程）。
【００２８】
ここで、突出部粗形部３０ａｘの切断及び把持部３０ｄの切り離しは、上記した配置工程の間に限らず、前記接続工程の間又は接続工程の後のいずれでもよい。
つまり、配置工程の後、溶接の前に切り離してもよく、溶接と同時に切り離してもよく、溶接後に切り離してもよい。但し、溶接後は把持部３０ｄ近傍に熱電対素線１１が重なって切断の邪魔になるので、それ以外のタイミングで切り離すのが良い。
【００２９】
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、溶接としては、抵抗溶接、レーザ溶接が挙げられる。
【００３０】
接続端子の形状も限定されず、本体部を有さずに圧着部の先端に直接突出部が繋がっていてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１    温度センサ
１１、１２    熱電対素線
２４    補償導線
２４ａ    補償導線の先端側
２４ｆ    補償導線の先端
３０    接続端子
３０ａ    突出部
３０ｂ    圧着部
３０ｘ    接続端子粗形材
３０ａｘ    突出部粗形部
３０ｂｘ    保持部
３０ｄ    把持部
４０    セメント保持剤
２００    治具
Ｗ    溶接部
Ｓ    圧着部の端面に向かう外面
【図１】
2020046237.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020046237.tif 000005