(57)【要約】【課題】温度センサに関して、素子電極線とシース芯線との溶接部の破断強度を向上させた温度センサを提供することを目的とする。【解決手段】温度センサにおいて、素子電極線とシース芯線との接触部が見える方向から溶接部を見て、溶接部表面における感温部に最も近い地点と、最も遠い地点とを結ぶ線分の中心点を定め、シース部材の軸線方向と直交する溶接部断面のうち、中心点を通る断面において、素子電極線の直径をＤとし、溶接部と素子電極線の円周との交点であって、レーザービームを照射した側に近い地点を第１溶接点とし、溶接部に素子電極線の溶接前の円周（以下「仮想円周」という。）を引き、第１溶接点から仮想円周の円周上に沿って溶接部を進み、溶接部と仮想円周が交わる地点を第２溶接点とし、第１溶接点と第２溶接点を結ぶ弦の長さをＬと規定した場合に、Ｌ／Ｄ≧０．６であることを特徴とする。【選択図】図７
2010127747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感温部と、先端部が前記感温部に接続されると共に前記感温部の後方側に向かって延びる円柱状の素子電極線とを有する感温素子と、
前記素子電極線の後端部の外周に重ね合わされ、前記素子電極線と導通される円柱状のシース芯線と、
前記素子電極線と前記シース芯線とが重ね合わさった重なり領域にレーザービームを照射することで形成された、前記素子電極線と前記シース芯線とを接続する溶接部と、
を備えた温度センサであって、
前記溶接部を、前記素子電極線と前記シース芯線との接触部が見える方向から見て、前記溶接部表面における、最も前記感温部に近い地点と、最も前記感温部に遠い地点とを結ぶ線分の中心点を定め、
前記シース部材の軸線方向と直交する前記溶接部断面のうち、前記中心点を通る断面において、
前記素子電極線の直径をＤとし、
前記溶接部と前記素子電極線の円周との交点であって、前記レーザービームを照射した側に近い地点を第１溶接点とし、
前記溶接部に、前記素子電極線の溶接前の円周（以下「仮想円周」という。）を引き、前記第１溶接点から前記仮想円周の円周上に沿って前記溶接部を進み、前記溶接部と前記仮想円周が交わる地点を第２溶接点とし、
前記第１溶接点と前記第２溶接点を結ぶ弦の長さをＬと規定した場合に、
Ｌ／Ｄ≧０．６であることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度センサであって、
先端側に底部が形成された有底筒状をなし、少なくとも、前記感温素子及び前記溶接部を包囲する金属製の包囲部材と、
前記包囲部材に包囲された空間のうち、少なくとも前記感温素子及び前記溶接部を含む領域に充填される保持部材と、
をさらに備えたことを特徴とする温度センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の温度センサであって、
前記溶接部は、前記重なり領域において複数形成されていることを特徴とする温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーミスタ素子等の感温素子を備える温度センサに関し、特に、温度センサの素子電極線とシース芯線の溶接部に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気ガス等の温度を検出するための温度センサとしては、下記の特許文献１及び特許文献２に記載されたものが知られている。これらの温度センサは、サーミスタ焼結体と素子電極線とから構成されるサーミスタ素子と、シース芯線をシース管内に絶縁保持したシース部材とを備えている。そして、素子電極線とシース芯線とはレーザー溶接により形成した溶接部により接合されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３３２３６号公報
【特許文献２】特開２０００−２６６６０９号公報
【０００４】
しかしながら、従来、素子電極線とシース芯線の溶接部の強度が十分で無い場合があった。例えば、温度センサの測定対象となる排ガスの温度は、−４０℃程度の低温域から１０００℃程度の高温域までの広範囲にわたって変化する可能性があるため、温度センサは、そのような広範囲な温度領域での温度の検知に使用される可能性がある。従って、温度センサは、低温／高温の冷熱サイクルの環境下に曝されることになる。この場合、素子電極線及びシース芯線が収縮／膨張を繰り返すこととなり、素子電極線とシース芯線との溶接部が破断する可能性があった。
【０００５】
また、サーミスタ素子などを保持するために、金属チューブで囲まれた空間に耐熱性酸化物（Ａｌ2Ｏ3［アルミナ］など）から成るセメントが充填される場合がある。図１はセメントが充填された従来の温度センサの構成を示す断面図であり、金属チューブ１１２のみを破断して示している。この場合、高温から低温へ急冷された際、外周を構成する部材である金属チューブ１１２から冷却が始まることになる。この時、金属チューブ１１２と、金属チューブ１１２で囲まれた空間に充填されたセメント１９０の熱膨張係数を比較すると、金属チューブ１１２の方がセメント１９０よりも高い。従って、図１（ｂ）に示すように、金属チューブ１１２が冷却により収縮し始めるとセメント１９０の収縮がそれに追従できず、そのため、金属チューブ１１２の先端部（底部）が、内部のセメント１９０を矢印Ａ方向に押圧する。これにより、セメント１９０に保持されているサーミスタ素子１０２（詳細にはサーミスタ焼結体１０３）の先端面もシース部材１０６側（後方側）に向かって押圧される。その結果、溶接部１８０に、矢印Ｂで示すように、剪断応力がさらに加わり、溶接部１８０の強度が十分でない場合には溶接部１８０が破断する可能性があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記した課題を踏まえ、素子電極線とシース芯線との溶接部の破断強度を向上させた温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することができる。
【０００８】
[適用例１]  適用例１の温度センサは、感温部と、先端部が前記感温部に接続されると共に前記感温部の後方側に向かって延びる円柱状の素子電極線とを有する感温素子と、前記素子電極線の後端部の外周に重ね合わされ、前記素子電極線と導通される円柱状のシース芯線と、前記素子電極線と前記シース芯線とが重ね合わさった重なり領域にレーザービームを照射することで形成された、前記素子電極線と前記シース芯線とを接続する溶接部と、を備えた温度センサであって、前記溶接部を、前記素子電極線と前記シース芯線との接触部が見える方向から見て、前記溶接部表面における、最も前記感温部に近い地点と、最も前記感温部に遠い地点とを結ぶ線分の中心点を定め、前記シース部材の軸線方向と直交する前記溶接部断面のうち、前記中心点を通る断面において、前記素子電極線の直径をＤとし、前記溶接部と前記素子電極線の円周との交点であって、前記レーザービームを照射した側に近い地点を第１溶接点とし、前記溶接部に、前記素子電極線の溶接前の円周（以下「仮想円周」という。）を引き、前記第１溶接点から前記仮想円周の円周上に沿って前記溶接部を進み、前記溶接部と前記仮想円周が交わる地点を第２溶接点とし、前記第１溶接点と前記第２溶接点を結ぶ弦の長さをＬと規定した場合に、Ｌ／Ｄ≧０．６であることを特徴とする。
適用例１の温度センサによれば、サーミスタ素子とシース芯線との溶接部の破断強度を従来よりも向上させることができる。
【０００９】
[適用例２]  適用例１の温度センサであって、先端側に底部が形成された有底筒状をなし、少なくとも、前記感温素子及び前記溶接部を包囲する金属製の包囲部材と、前記包囲部材に包囲された空間のうち、少なくとも前記感温素子及び前記溶接部を含む領域に充填される保持部材と、をさらに備える。
適用例２の温度センサによれば、少なくとも感温素子及び溶接部を含む領域に保持部材が充填されている温度センサにおいて、包囲部材が冷却により収縮し始め、包囲部材の底部が保持部材を感温部に向かって押圧することがあっても、サーミスタ素子とシース芯線との溶接部の破断強度を従来よりも向上させることができるため、溶接部の破断の可能性を低減することができる。
【００１０】
[適用例３]  適用例１又は適用例２に記載の温度センサであって、前記溶接部は、前記重なり領域において複数形成されている。
適用例３の温度センサによれば、サーミスタ素子とシース芯線との溶接部の破断強度が、従来よりも向上した溶接部を複数有するので、温度センサの信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ｂ．変形例：
【００１２】
Ａ．実施例：
図２は、本発明の実施例としての温度センサ２００の構造を示す部分破断断面図である。温度センサ２００は、先端側が閉塞し、後端側が開放されてなる軸線方向に延びる有底筒状の金属チューブ２１２と、金属チューブ２１２の後端側と接合された取り付け部材２４０と、取り付け部材２４０とは別体に設けられた六角ナット部２５２およびネジ部２５４を有するナット部材２５０と、後述するシース部材２０６の少なくとも一部を包囲し、先端側が取り付け部材２４０と接合された軸線方向に延びる筒状部材２６０とを備える。なお、軸線方向とは、温度センサ２００の長手方向であり、図２においては上下方向に相当する。また、先端側とは図２における下側であり、後端側とは図２における上側である。
【００１３】
温度センサ２００は、金属チューブ２１２の内部にサーミスタ焼結体２０３と素子電極線２０４とから構成されているサーミスタ素子２０２を備えている。この温度センサ２００は、例えば内燃機関の排気管に装着されて、サーミスタ素子２０２を排ガスが流れる排気管内に配置させて、排気ガスの温度検出に使用することができる。
【００１４】
金属チューブ２１２、取り付け部材２４０及び筒状部材２６０の内側には、２本のシース芯線２０８をシース管２０７の内部に絶縁保持させたシース部材２０６が配置されている。シース部材２０６から先端側に延びるシース芯線２０８と、サーミスタ素子２０２の素子電極線２０４とは、後述するレーザー溶接により溶接部（図示せず）を形成することで接合されている。一方、シース部材２０６から後端側に延びるシース芯線２０８は、加締め端子２７２を介して外部回路（例えば、車両の電子制御装置（ＥＣＵ）等）接続用のリード線２７３と接続されている。なお、後端側に延びるシース芯線２０８及び加締め端子２７２はそれぞれ絶縁チューブ２７１により互いに絶縁されている。リード線２７３は、導線を絶縁性の被覆材にて被覆したものであり、耐熱ゴム製のシール部材２７４の内部を貫通する状態で配置される。
【００１５】
取り付け部材２４０は、軸線方向に延びる筒状の鞘部２４３と、鞘部２４３の先端側に位置し、鞘部２４３よりも大きい外径を有して径方向外側に突出する突出部２４２とを備えている。鞘部２４３は、先端側に位置する第１段部２４４と、後端側に第１段部よりも小さい外径を有する第２段部２４６とからなる二段形状をなしている。筒状部材２６０と第１段部２４４、金属チューブ２１２の外周面と第２段部２４６はそれぞれ径方向全周に亘ってレーザー溶接されて接合されている。また、突出部２４２の先端側には、先端側方向に行くにつれ径が次第に小さくなるテーパ形状の取り付け座２４５を有する。取り付け座２４５は、例えば排気管（図示せず）のセンサ取り付け位置に設けられたテーパ形状部に取り付けられる部材であり、排気管のテーパ形状部に直接密着することで、排気ガスが排気管外部へ漏出するのを防止するよう構成されている。
【００１６】
ナット部材２５０は筒状部材２６０の周囲に回動自在に嵌挿されている。また、取り付け部材２４０は、取り付け座２４５がセンサ取り付け位置のテーパ面に接するように配置された後、ナット部材２５０のネジ部２５４がセンサ取り付け位置の周囲に形成されたネジ溝に螺合されることで、センサ取り付け位置に固定される。
【００１７】
次いで、実施例の要部について図３を用いて説明する。図３は、実施例としての温度センサ２００の要部の構成を示す説明図であり、金属チューブ２１２のみを破断して示している。図３（ａ）は、図２において２本の素子電極線２０４のうち一方を含む形で、紙面に垂直な向きで、かつ温度センサ２００の中心軸線に平行な断面をとったときの要部拡大図である。また、図３（ｂ）は、温度センサ２００の中心軸を軸周りに、図３（ａ）を９０度回転させた図である。すなわち、図３（ｂ）は、図３（ａ）の温度センサ２００を上方向から見た図である。
【００１８】
サーミスタ素子２０２は、サーミスタ焼結体２０３と、このサーミスタ焼結体２０３の内部に一部が埋設された２本の素子電極線２０４とから構成されている。サーミスタ焼結体２０３は、（Ｓｒ，Ｙ）（Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ）０3をベース組成としたペロブスカイト型酸化物で形成されている。サーミスタ焼結体２０３の形状は六角柱であり、その後端面からは２本の素子電極線２０４が延びている。また、シース部材２０６は、ステンレス合金製のシース管２０７の内部に、２本のシース芯線２０８を配置し、そのシース芯線２０８を保持すべく、絶縁性のシース充填材（図示せず）を充填することにより、構成されている。そして、シース管２０７の先端からは、２本のシース芯線２０８が延びている。サーミスタ素子２０２の２本の素子電極線２０４と、シース部材２０６の２本のシース芯線２０８とは、それぞれ、断面が円形状を成しており、互いに重ね合わされている。その重なり領域２８１に後述するレーザー溶接を施すことで２箇所の溶接部２８０を形成し、素子電極線２０４とシース芯線２０８とは接合されている。なお、重なり領域２８１とは、素子電極線２０４とシース芯線２０８とが接する接触部２８９近傍の領域を指す。
【００１９】
金属チューブ２１２は、サーミスタ素子２０２と、シース部材２０６の一部と、を収容している。さらに、セラミック製のセメント２９０が、金属チューブ２１２によって囲まれた空間内に充填されており、これによって、サーミスタ素子２０２やシース部材２０６が保持されている。なおこの構造は、例えば、レーザー溶接を施し溶接部を形成させて接合した後に、金属チューブ２１２の内部空間に充填された未固化のセメント内にサーミスタ素子２０２とシース部材２０６を収容し、加熱によりセメントを固化させることによって得ることができる。
【００２０】
図４は、素子電極線２０４とシース芯線２０８をレーザー溶接により接合する工程を示した図である。なお、図４は、溶接部２８０が形成される箇所における、素子電極線２０４およびシース芯線２０８の軸線方向と直交する断面図である。接合の際には、まず、素子電極線２０４及びシース芯線２０８を重ね合わせ、固定部材３４０により固定する。次に、固定部材３４０の側面に形成された貫通穴３４２を通って、所定の形状に成形されたレーザービーム３５２（本実施例では、ＹＡＧレーザーを使用）を素子電極線２０４とシース芯線２０８の接触部２８９近傍の重なり領域２８１に照射する。レーザービーム３５２は、レーザー発振器３５０から出射され、ビーム成形光学系３５１により後述するレーザービーム形状に成形されて重なり領域２８１に照射される。素子電極線２０４とシース芯線２０８の重なり領域２８１にレーザービームが照射されると、レーザービームを照射した部位の素子電極線２０４とシース芯線２０８が溶融し、溶接部２８０が形成される。また、固定部材３４０は、素子電極線２０４とシース芯線２０８の組を、仕切部３４４を介して２組固定できる。また、レーザー照射装置３５６を仕切部３４４を基準に紙面向かって左側にも設置し、同様にレーザービームを照射することで同時に２組の素子電極線２０４とシース芯線２０８の溶接部２８０を形成することもできる。
【００２１】
図５は、実施例で用いたレーザービーム３５２の形状及びレーザー条件を示す図である。レーザー溶接に用いたレーザービーム３５２のビーム形状は、図５（ａ）に示すガウス分布の光強度分布を有する集光光形状であるスポットビーム形状と、図５（ｂ）に示すフラットトップな光強度分布を有する平行光形状であるフラットビーム形状との２種類である。また、レーザー溶接は、図５（ｃ）のＮｏ．１〜Ｎｏ．４に示す条件で行った。
【００２２】
図６は、溶接部２８０の素子電極線２０４の溶け込み量を算出するための断面を規定する図である。図６（ａ）のように、レーザー溶接により形成した溶接部２８０を、シース部材２０６の軸線方向（軸線Ｚ）と直交する断面において観察する場合に、その断面を規定する方法を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）は、２箇所形成した溶接部２８０のうちの１箇所の溶接部２８０近傍を拡大した図である。まず、溶接部２８０を、円柱状の素子電極線２０４と円柱状のシース芯線２０８とが接触する接触部２８９が見える（視認できる）方向から見て、溶接部２８０表面において、最もサーミスタ焼結体２０３に近い地点（最下部点）２８３と最もサーミスタ焼結体２０３に遠い地点（最上部点）２８４を定める。次にそれら二つの地点を結ぶ線分の中心点２８５を定め、シース部材２０６の軸線方向と直交する断面のうち、溶接部２８０の中心点２８５を通る断面（Ｘ−Ｘ断面）を用いて、後述する溶接部２８０の素子電極線２０４への溶け込み量の算出を行った。なお、図６（ｂ）において、サーミスタ焼結体２０３は紙面向かって左側に位置し、シース管２０７は紙面向かって右側に位置する。
【００２３】
図７は、溶接部２８０のＸ−Ｘ断面における溶け込み量の算出方法について説明するための図である。まず、溶接部２８０の外縁と素子電極線２０４の外縁との交点であって、レーザービーム照射側（紙面向かって右側）に近い地点を第１溶接点２８６と規定する。次いで、溶接部２８０中にレーザー溶接前の素子電極線２０４の外周円（「仮想円周」と呼ぶ。）２８２を引き、第１溶接点２８６から仮想円周２８２の円周上に沿って溶接部２８０を進み、溶接部２８０の外縁と仮想円周２８２が交わる地点を第２溶接点２８８と規定する。そして、第１溶接点２８６と第２溶接点２８８を結ぶ弦の長さＬの、素子電極線２０４の直径Ｄに対する比Ｌ／Ｄを算出する。この比Ｌ／Ｄの値は、溶接部２８０の素子電極線２０４への溶け込み量を示す指標値として使用することが可能である。以下ではこの比Ｌ／Ｄを「溶け込み比」と呼ぶ。
【００２４】
図８は、種々のレーザー条件で素子電極線２０４とシース芯線２０８とをレーザー溶接した場合のレーザー条件と溶け込み比Ｌ／Ｄの関係を示す図である。なお、図８（ａ）の各レーザー条件で得られた溶け込み比Ｌ／Ｄのプロットの左に記載の数値は、各レーザー条件でレーザー溶接を行った場合の溶け込み比Ｌ／Ｄの最小値と最大値を示している。また、レーザー溶接は、図５（ｃ）に記載のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の各レーザー条件でそれぞれ複数のサンプルを用いて実施した。Ｎｏ．１及びＮｏ．３のレーザー条件でレーザー溶接を行ったサンプルの溶け込み比Ｌ／Ｄはいずれも０．６未満であった。これに対し、Ｎｏ．２及びＮｏ．４のレーザー条件でレーザー溶接を行ったサンプルの溶け込み比Ｌ／Ｄはいずれも０．６以上であった。
【００２５】
図９は、図８で実施したサンプルの、Ｘ−Ｘ断面と溶け込み比Ｌ／Ｄを示す図である。図９には、図８で実施したサンプルの中の一部のサンプルのＸ−Ｘ断面図を示す。各断面図の中には、素子電極線２０４の仮想円周を白い破線で示しており、また測定した弦を黒い実線で示している。
【００２６】
図１０は、レーザー溶接で形成した素子電極線２０４及びシース芯線２０８との溶接部２８０の破断試験方法を示す図である。破断試験には、図５（ｃ）に記載のＮｏ．１〜Ｎｏ．４のレーザー条件で溶接部２８０を２箇所形成させた複数のサンプルを用いた。溶接部２８０を形成し接合したサンプルを炉４００内で処理温度８５０℃、処理時間２時間で加熱し、その後常温（２５℃前後）までサンプルを冷却した。冷却後のサンプルに対し、素子電極線２０４の端部を図１０の上方向に毎分２ｍｍで引っ張り、破断強度（Ｎ）を求めた。
【００２７】
図１１は、図１０で実施した破断試験の結果を示す図である。なお、各レーザー条件で得られた破断強度のプロットの左に記載の数値は、各レーザー条件でレーザー溶接を行った場合の破断強度の最小値と最大値を示している。これによると、Ｎｏ．１及びＮｏ．３のレーザー条件でレーザー溶接を行ったサンプルは、破断強度がいずれも１０Ｎ以下であった。それに対して、Ｎｏ．２及びＮｏ．４のレーザー条件でレーザー溶接を行ったサンプルは、破断強度がいずれも１０Ｎより大きかった。
【００２８】
図８，図９及び図１１の結果から、Ｎｏ．２及びＮｏ．４のレーザー条件でレーザー溶接を行ったサンプル、すなわち溶け込み比Ｌ／Ｄが０．６以上のサンプルは、破断強度がいずれも１０Ｎより大きいことが分かった。従って、温度センサが低温／高温の冷熱サイクルの環境下に曝された場合であっても、レーザー溶接により形成した素子電極線２０４とシース芯線２０８との溶接部２８０が破断する可能性を低減することができる。
【００２９】
図１２は、素子電極線２０４の溶接部２８０のＹ−Ｙ断面拡大図である。Ｙ−Ｙ断面は、素子電極線２０４の軸線方向であって、Ｘ−Ｘ断面と直交する断面のうち、素子電極線２０４の直径Ｄの３／４の位置（すなわち図１１では、素子電極線２０４の上部から測って素子電極線２０４の直径Ｄの３／４の長さにあたる位置）における断面である。図１１（ａ）は、Ｎｏ．２のレーザー条件（すなわち、ビーム形状はスポットビーム形状）でレーザー溶接を行ったサンプル（すなわち、溶け込み比Ｌ／Ｄが０．６以上のサンプル）の溶接部断面の図であり、図１１（ｂ）はＮｏ．４のレーザー条件（すなわち、ビーム形状はフラットビーム形状）でレーザー溶接を行ったサンプル（すなわち、溶け込み比Ｌ／Ｄが０．６以上のサンプル）の溶接部断面の図である。なお、Ｘ−Ｘ断面とＹ−Ｙ断面は同一のサンプルで観察できないため、図１１に開示のＸ−Ｘ断面及びＹ−Ｙ断面拡大図は同一のサンプルではないが、同一条件（Ｎｏ．２又はＮｏ．４のレーザー条件）でレーザー溶接を行ったサンプルの断面である。これによると、溶け込み比Ｌ／Ｄが０．６以上のサンプルであっても、ビーム形状をフラットビーム形状としてレーザー溶接を行った場合は、ビーム形状をスポットビーム形状としてレーザー溶接を行った場合よりも素子電極線２０４の広い範囲に亘って溶接部２８０（素子電極線２０４への溶け込み）が形成されていた。
【００３０】
また、ビーム形状をフラットビーム形状としレーザー溶接を行った場合は、スポットビーム形状でレーザー溶接を行った場合に比べ、光強度を均一に分散させることができるため、所定強度のレーザービームを素子電極線２０４とシース芯線２０８との重なり領域２８１に安定して照射できる。一方、スポット形状の場合にはレーザービームの中心付近が高い光強度となり、レーザー条件によっては溶接部２８０を過度に大きく形成してしまったり、固定部材３４０（図４参照）に破損が生じてしまう可能性がある。
【００３１】
以上のことから、レーザー溶接に使用するビーム形状はスポットビーム形状よりもフラットビーム形状が好ましい。なお、フラットビーム形状とは、完全にフラットトップな光強度分布を有するものの他、ガウス分布の釣り鐘型の光強度分布に比べ平坦化（均一化）されている略平坦な光強度分布を有する場合も含む。
【００３２】
Ｂ．変形例：
なお、本発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３３】
Ｂ−１．第１変形例：
上記実施例では、素子電極線２０４とシース芯線２０８との溶接部２８０は、レーザー溶接により２箇所形成したが、溶接部２８０の形成箇所は特にこれに限定されるものではなく１箇所でも３箇所以上でも良い。３箇所以上の溶接部２８０を形成させる場合には、一定間隔毎に溶接部２８０を形成させることが好ましい。
【００３４】
Ｂ−２．第２変形例：
上記実施例では、シース部材２０６の一部を、取り付け部材２４０に固定した金属チューブ２１２内に収容させた構成の温度センサ２００を示したが、本発明は他の構造の温度センサにも適用可能である。例えば、シース部材２０６のシース管２０７を取り付け部材２４０の内側に固着させ、取り付け部材２４０の先端から突出するシース管２０７の先端側外周に、サーミスタ素子２０２及び溶接部２８０を収容する形態で有底筒状の金属キャップを溶接固定させた温度センサに、本発明を適用することもできる。なお、この場合、金属キャップが請求項の包囲部材に相当する。
【００３５】
Ｂ−３．第３変形例：
上記実施例では、保持部材としてセメント２９０を用いたが、セメント２９０に代えて特開２００４−２３３２３６に開示のセラミックスからなる種々の絶縁ホルダを用いてサーミスタ素子２０２等を保持することもできる。
【００３６】
Ｂ−４．第４変形例：
上記実施例では、破断強度が１０Ｎより大きい溶接部２８０の形成は、図５（ｃ）に記載のＮｏ．２及びＮｏ．４のレーザー条件で行ったが、この条件に代えて、スポットビーム形状の場合は、パルス電圧７０Ｖ〜９０Ｖ、パルス幅３ｍｓｅｃ〜７ｍｓｅｃに範囲で、フラットビーム形状の場合はパルス電圧１００Ｖ〜１４０Ｖ、パルス幅３ｍｓｅｃ〜７ｍｓｅｃの範囲でレーザー溶接することで、破断強度が１０Ｎより大きい溶接部２８０の形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来の温度センサの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例としての温度センサの構造を示す部分破断断面図である。
【図３】実施例としての温度センサの要部の構成を示す説明図である。
【図４】素子電極線とシース芯線をレーザー溶接により接合する工程を示した図である。
【図５】実施例で用いたレーザービームの形状及びレーザー条件を示す図である。
【図６】溶接部の素子電極線への溶け込み量を算出するための断面を規定する図である。
【図７】溶接部のＸ−Ｘ断面における溶け込み量の算出方法について説明するための図である。
【図８】種々のレーザー条件で素子電極線とシース芯線とをレーザー溶接した場合のレーザー条件と溶け込み比Ｌ／Ｄの関係を示す図である。
【図９】図８で実施したサンプルのＸ−Ｘ断面と溶け込み比Ｌ／Ｄを示す図である。
【図１０】溶接部の破断試験方法を示す図である。
【図１１】破断試験の結果を示す図である。
【図１２】溶接部が形成した素子電極線のＹ−Ｙ断面拡大図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００…温度センサ
１０２…サーミスタ素子
１０３…サーミスタ焼結体
１０４…素子電極線
２００…温度センサ
２０２…サーミスタ素子
２０３…サーミスタ焼結体
２０４…素子電極線
２０６…シース部材
２０７…シース管
２０８…シース芯線
２１２…金属チューブ
２４０…取り付け部材
２４２…突出部
２４３…鞘部
２４４…第１段部
２４５…取り付け座
２４６…第２段部
２５０…ナット部材
２５２…六角ナット部
２５４…ネジ部
２６０…筒状部材
２７１…絶縁チューブ
２７２…加締め端子
２７３…リード線
２７４…シール部材
２８０…溶接部
２８１…重なり領域
２８２…仮想円周
２８３…最下部点
２８４…最上部点
２８５…中心点
２８６…第１溶接点
２８８…第２溶接点
２８９…接触部
２９０…セメント
３４０…固定部材
３４２…貫通穴
３４４…仕切部
３５０…レーザー発振器
３５１…ビーム成形光学系
３５２…レーザービーム
３５６…レーザー照射装置
４００…炉
【図１】
2010127747.tif 000003
【図２】
2010127747.tif 000004
【図３】
2010127747.tif 000005
【図４】
2010127747.tif 000006
【図５】
2010127747.tif 000007
【図６】
2010127747.tif 000008
【図７】
2010127747.tif 000009
【図８】
2010127747.tif 000010
【図９】
2010127747.tif 000011
【図１０】
2010127747.tif 000012
【図１１】
2010127747.tif 000013
【図１２】
2010127747.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
感温部と、先端部が前記感温部に接続されると共に前記感温部の後方側に向かって延びる円柱状の素子電極線とを有する感温素子と、
前記素子電極線の後端部の外周に重ね合わされ、前記素子電極線と導通される円柱状のシース芯線を有するシース部材と、
前記素子電極線と前記シース芯線とが重ね合わさった重なり領域にレーザービームを照射することで形成された、前記素子電極線と前記シース芯線とを接続する溶接部と、
を備えた温度センサであって、
前記溶接部を、前記素子電極線と前記シース芯線との接触部が見える方向から見て、前記溶接部表面における、最も前記感温部に近い地点と、最も前記感温部に遠い地点とを結ぶ線分の中心点を定め、
前記シース部材の軸線方向と直交する前記溶接部断面のうち、前記中心点を通る断面において、
前記素子電極線の直径をＤとし、
前記溶接部と前記素子電極線の円周との交点であって、前記レーザービームを照射した側に近い地点を第１溶接点とし、
前記溶接部に、前記素子電極線の溶接前の円周（以下「仮想円周」という。）を引き、前記第１溶接点から前記仮想円周の円周上に沿って前記溶接部を進み、前記溶接部と前記仮想円周が交わる地点を第２溶接点とし、
前記第１溶接点と前記第２溶接点を結ぶ弦の長さをＬと規定した場合に、
Ｌ／Ｄ≧０．６であることを特徴とする温度センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
[適用例１]  適用例１の温度センサは、感温部と、先端部が前記感温部に接続されると共に前記感温部の後方側に向かって延びる円柱状の素子電極線とを有する感温素子と、前記素子電極線の後端部の外周に重ね合わされ、前記素子電極線と導通される円柱状のシース芯線を有するシース部材と、前記素子電極線と前記シース芯線とが重ね合わさった重なり領域にレーザービームを照射することで形成された、前記素子電極線と前記シース芯線とを接続する溶接部と、を備えた温度センサであって、前記溶接部を、前記素子電極線と前記シース芯線との接触部が見える方向から見て、前記溶接部表面における、最も前記感温部に近い地点と、最も前記感温部に遠い地点とを結ぶ線分の中心点を定め、前記シース部材の軸線方向と直交する前記溶接部断面のうち、前記中心点を通る断面において、前記素子電極線の直径をＤとし、前記溶接部と前記素子電極線の円周との交点であって、前記レーザービームを照射した側に近い地点を第１溶接点とし、前記溶接部に、前記素子電極線の溶接前の円周（以下「仮想円周」という。）を引き、前記第１溶接点から前記仮想円周の円周上に沿って前記溶接部を進み、前記溶接部と前記仮想円周が交わる地点を第２溶接点とし、前記第１溶接点と前記第２溶接点を結ぶ弦の長さをＬと規定した場合に、Ｌ／Ｄ≧０．６であることを特徴とする。
適用例１の温度センサによれば、素子電極線とシース芯線との溶接部の破断強度を従来よりも向上させることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
[適用例２]  適用例１の温度センサであって、先端側に底部が形成された有底筒状をなし、少なくとも、前記感温素子及び前記溶接部を包囲する金属製の包囲部材と、前記包囲部材に包囲された空間のうち、少なくとも前記感温素子及び前記溶接部を含む領域に充填される保持部材と、をさらに備える。
適用例２の温度センサによれば、少なくとも感温素子及び溶接部を含む領域に保持部材が充填されている温度センサにおいて、包囲部材が冷却により収縮し始め、包囲部材の底部が保持部材を感温部に向かって押圧することがあっても、素子電極線とシース芯線との溶接部の破断強度を従来よりも向上させることができるため、溶接部の破断の可能性を低減することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
[適用例３]  適用例１又は適用例２に記載の温度センサであって、前記溶接部は、前記重なり領域において複数形成されている。
適用例３の温度センサによれば、素子電極線とシース芯線との溶接部の破断強度が、従来よりも向上した溶接部を複数有するので、温度センサの信頼性を高めることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
金属チューブ２１２、取り付け部材２４０及び筒状部材２６０の内側には、２本のシース芯線２０８をシース管２０７の内部に絶縁保持させたシース部材２０６が配置されている。シース管２０７の先端から延びるシース芯線２０８と、サーミスタ素子２０２の素子電極線２０４とは、後述するレーザー溶接により溶接部（図示せず）を形成することで接合されている。一方、シース管２０７の後端から延びるシース芯線２０８は、加締め端子２７２を介して外部回路（例えば、車両の電子制御装置（ＥＣＵ）等）接続用のリード線２７３と接続されている。なお、シース管２０７の後端から延びるシース芯線２０８及び加締め端子２７２はそれぞれ絶縁チューブ２７１により互いに絶縁されている。リード線２７３は、導線を絶縁性の被覆材にて被覆したものであり、耐熱ゴム製のシール部材２７４の内部を貫通する状態で配置される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2010127747.tif 000015