(57)【要約】【課題】  高圧力の被検出ガスの温度を検出するときにも温度センサが破損することを防止しつつ、高応答性を実現することができる温度センサを提供する。【解決手段】  金属キャップ３は、先端側が閉塞した有底筒状に形成されており、金属キャップ３の内部にサーミスタ素子２を収納している。この金属キャップ３は、軸線方向先端側から順に、軸線方向断面が円弧形状の先端部３１、テーパ部３２、及び収納部３３が形成されている。そして、先端部３１の平均肉厚は、テーパ部３２や収納部３３に比べ小さくなっている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側が閉塞した軸線方向に延びる筒状の金属キャップと、
前記金属キャップの内部に収納され、温度によって電気的特性が変化する感温部とこれに設けられ前記金属キャップの後端側に延びる一対の電極線とを有した感温素子と、
前記金属キャップの後端側に収納され、前記感温素子の前記一対の電極線と接続される一対の金属芯線をシースパイプ内に絶縁保持してなるシース部材と、
を備える温度センサにおいて、
前記金属キャップは、先端側に位置し軸線方向断面が円弧形状の先端部と、該先端部よりも後端側に位置し該先端部よりも平均肉厚が大きい後端部と、を有し、
前記感温部の少なくとも一部は、前記金属キャップの前記先端部に配置される
ことを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
前記金属キャップの前記後端部の後端側には、前記先端部の外径よりも大径であって、前記感温素子よりも大径の前記シース部材が収納される収納部が形成されており、
前記先端部と前記収納部との間の部位は、後端側に向けて外径が増大するように形成されたテーパ部となっている
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】
前記テーパ部は、後端側に向けて肉厚が増大するように形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の温度センサ。
【請求項４】
前記テーパ部の内孔の内径は、前記先端部の最大内径と同一である
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の温度センサ。
【請求項５】
前記収納部は、先端側に位置し前記シース部材の外径よりも小径の先端側内孔と、該先端側内孔よりも後端側に位置し前記シース部材の外径よりも大径の後端側内孔と、前記先端側内孔と前記後端側内孔との間の部位に位置する段差部と、を有し、
前記シース部材は、前記段差部に当接しつつ前記後端側内孔に配置される
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の温度センサ。
【請求項６】
前記金属キャップの前記先端部の平均肉厚は、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍである
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の温度センサ。
【請求項７】
前記電極線及び前記金属芯線の少なくともいずれかと前記金属キャップとの間には、セラミック成形体が介在している
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の温度センサ。
【請求項８】
前記金属キャップの内部であって、少なくとも前記感温部と前記先端部との間には、絶縁部材が充填されている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の温度センサ。
【請求項９】
前記温度センサは高圧ボンベに取り付けられ、高圧力の被検出ガスの温度を検出する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度センサに関するものである。更に詳しくは、高圧のガスボンベ等に取り付けられ、高圧力の被検出ガスの温度検出を行う温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、サーミスタ素子の電極線と接続される芯線をシースパイプ内に絶縁保持してなるシースピンを、有底筒状の金属カバー内に挿入しつつ、サーミスタ素子を金属カバーの先端側内部に配置させた構造の温度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、水素ガスやＣＮＧ（圧縮天然ガス）等の可燃性ガスをガスボンベ内に充填する際、可燃性ガスをガスボンベ内に高密度に充填するために、ガスボンベ内に充填される可燃性ガスの圧力が上昇すると共に、可燃性ガスの温度も上昇する。このとき、可燃性ガスの温度が異常高温となると、可燃性ガスが爆発する危険性がある。このため、可燃性ガスの異常高温による爆発等が発生することを防止する目的で、ガスボンベに温度センサを取り付け、可燃性ガスの温度を検出することが検討されている。
【特許文献１】特開２００２−３５０２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記従来の温度センサを高圧の可燃性ガス雰囲気に配置すると、温度センサの金属カバー内部の圧力は大気圧であるために、金属カバーの内部と外部とで大きな圧力差が生ずる。この結果、金属カバーがこの圧力差に耐えられず、金属カバーに凹みや潰れ等の変形が発生して、金属カバーの内部に収納されているサーミスタ素子、ひいては温度センサが破損するという問題があった。
【０００５】
これに対応するため、上記圧力差に耐え得るように金属カバーの肉厚を大きくすれば、圧力差によるサーミスタ素子の破損を防止することはできる。しかしながら、単に金属カバーの肉厚を大きくしたのでは、センサの応答性が悪化するという別の問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高圧力の被検出ガスの温度を検出するときにも温度センサが破損することを防止しつつ、高応答性を実現することができる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】
その解決手段は、先端側が閉塞した軸線方向に延びる筒状の金属キャップと、前記金属キャップの内部に収納され、温度によって電気的特性が変化する感温部とこれに設けられ前記金属キャップの後端側に延びる一対の電極線とを有した感温素子と、前記金属キャップの後端側に収納され、前記感温素子の前記一対の電極線と接続される一対の金属芯線をシースパイプ内に絶縁保持してなるシース部材と、を備える温度センサにおいて、前記金属キャップは、先端側に位置し軸線方向断面が円弧形状の先端部と、該先端部よりも後端側に位置し該先端部よりも平均肉厚が大きい後端部と、を有し、前記感温部の少なくとも一部は、前記金属キャップの前記先端部に配置されることを特徴とする温度センサである。
【０００８】
本発明の温度センサでは、金属キャップの先端部の軸線方向断面が円弧形状となっていると共に、後端部の肉厚が先端部よりも大きくなっている。このように、先端部の軸線方向断面が円弧形状であるため、金属キャップの先端部の肉厚を後端部に比べ小さくすることができる。
【０００９】
これは、以下の理由によると考えられる。即ち、温度センサが高圧力雰囲気内に配置された際、金属キャップ内部の圧力は大気圧であるために、温度センサの金属キャップには、金属キャップの内部と外部との圧力差によって金属キャップを圧縮する方向に圧力（圧縮力）が発生する。このとき、金属キャップの先端部の軸線方向断面が円弧形状であると、圧縮力が先端部全体にわたって分散し、先端部の各部位に作用する圧縮力が小さくなると考えられる。従って、先端部の肉厚を大きくしなくても、換言すれば、先端部の肉厚が小さくても、先端部は上記圧縮力に耐えられると考えられる。一方、金属キャップの後端部は、先端部に比べ上記圧縮力が分散し難いと考えられる。従って、先端部に比べ肉厚を大きくすることで、上記圧縮力による後端部の凹みや潰れ等の変形を防止している。
【００１０】
そして、本発明の温度センサでは、金属キャップのうち肉厚の小さい先端部に感温部の少なくとも一部が配置されるようになっている。金属キャップの先端部はその肉厚が小さいことから、金属キャップの先端部外壁に伝わった熱は速やかに先端部内壁まで伝わる。このため、先端部に感温部を配置することにより、金属キャップの先端部に伝わった熱が感温部まで速やかに伝達される。従って、応答性の良い温度センサとすることができる。
【００１１】
以上のように、本発明の温度センサによれば、高圧力の被検出ガスの温度を検出するときにも感温部、或いは、温度センサが破損することを防止しつつ、高応答性を実現することができる。
【００１２】
また、本発明の温度センサは、前記金属キャップの前記後端部の後端側には、前記先端部の外径よりも大径であって、前記感温素子よりも大径の前記シース部材が収納される収納部が形成されており、前記先端部と前記収納部との間の部位は、後端側に向けて外径が増大するように形成されたテーパ部となっていることを特徴とする。
【００１３】
このように、金属キャップの先端部と収納部との間に位置する部位を、後端側に向けて外径が増大するテーパ部とすることにより、金属キャップの先端側部位のサイズを小さくすることができる。このため、金属キャップの先端側部位の熱容積を小さくすることができ、温度センサの応答性を更に向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の温度センサは、前記テーパ部は、後端側に向けて肉厚が増大するように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このように、テーパ部が、後端側に向けて肉厚が増大するように形成されていることで、テーパ部のサイズを小さくすることができる。従って、テーパ部の熱容量を小さくすることができ、温度センサの応答性を更に向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の温度センサは、前記テーパ部の内孔の内径は、前記先端部の最大内径と同一であることを特徴とする。
【００１７】
このように、テーパ部の内孔の内径が先端部の最大内径と同一であることから、テーパ部のサイズを小さくすることができる。従って、テーパ部の熱容量を小さくすることができ、温度センサの応答性を更に向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の温度センサは、前記収納部は、先端側に位置し前記シース部材の外径よりも小径の先端側内孔と、該先端側内孔よりも後端側に位置し前記シース部材の外径よりも大径の後端側内孔と、前記先端側内孔と前記後端側内孔との間の部位に位置する段差部と、を有し、前記シース部材は、前記段差部に当接しつつ前記後端側内孔に配置されることを特徴とする。
【００１９】
このように、収納部がその内孔に段差部を有するので、シース部材がこの段差部に直接或いは他部材を介して当接することにより、シース部材の軸線方向の位置決めができる。従って、シース部材の先端側に接続された感温素子の感温部と金属キャップの先端内壁との軸線方向の位置決めを容易にすることができ、温度センサを製造する際の効率が向上する。
【００２０】
また、本発明の温度センサは、前記金属キャップの前記先端部の平均肉厚は、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍであることを特徴とする。
【００２１】
このように、金属キャップの先端部の平均肉厚を０．２ｍｍ〜０．６ｍｍとすることにより、温度センサが破損することを防止しつつ、高応答性を実現できる温度センサとすることができる。
【００２２】
ここで、平均肉厚を０．２ｍｍ以上としたのは、０．２ｍｍ未満であると、上記圧縮力によって金属キャップが変形してしまうからである。また、平均肉厚を０．６ｍｍ以下としたのは、これ以上大きくなると、センサの応答性が悪化するためである。
【００２３】
また、上記平均肉厚とは、金属キャップの先端部の軸線方向の異なる部位（例えば、軸線方向の異なる１０箇所）においてそれぞれ測定された先端部の肉厚の平均値を意味する。尚、後端部の平均肉厚も上記先端部の平均肉厚と同様の方法により得られた平均値を意味する。
【００２４】
また、本発明の温度センサは、前記電極線及び前記金属芯線の少なくともいずれかと前記金属キャップとの間には、セラミック成形体が介在していることを特徴とする。
【００２５】
このように、セラミック成形体が電極線及び金属芯線の少なくともいずれかと金属キャップとの間に介在していることにより、電極線或いは金属芯線と金属キャップとの短絡を防止することができる。
【００２６】
また、金属キャップに上記圧縮力が作用しても、金属キャップの内部にセラミック成形体が配置されていることにより、金属キャップの変形を抑制することができる。
【００２７】
また、本発明の温度センサは、前記金属キャップの内部であって、少なくとも前記感温部と前記先端部との間には、絶縁部材が充填されていることを特徴とする。
【００２８】
このように、絶縁部材が少なくとも感温部と金属キャップの先端部との間に充填されていることにより、感温部と金属キャップの先端部との短絡を防止することができる。また、金属キャップの先端部と感温部とが絶縁部材を介して互いに接しているので、金属キャップに伝わった熱を金属キャップの先端部から感温部まで速やかに伝達することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の温度センサは、前記温度センサは高圧ボンベに取り付けられ、高圧力の被検出ガスの温度を検出することを特徴とする。
【００３０】
本発明は、温度センサが、高圧ボンベに取り付けられ、高圧力の被検出ガスの温度を検出する温度センサであることを例示したものである。本発明の温度センサは、上記した構成を備えることにより、被検出ガスの圧力が１４０ＭＰａ程度の高圧力であっても、センサが破損することなく良好に温度検知を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態である温度センサ１について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態温度センサ１の構造を示す部分破断断面図である。また、図２は、図１に示した温度センサ１の要部であるサーミスタ素子２近傍の拡大図である。この温度センサ１は、サーミスタ素子２を感温素子として用いたものであり、同温度センサ１を高圧の水素ボンベに取り付けることにより、サーミスタ素子２を高圧力の水素ガスが充填されている水素ボンベ内に配置させて、水素ガスの温度検出に使用するものである。このような水素ボンベは、例えば、自動車用の燃料電池システムに取り付けられる。
【００３２】
金属キャップ３は、先端側（図１における下側）が閉塞した有底筒状に形成されており、金属キャップ３の内部にサーミスタ素子２を収納している。この金属キャップ３は、先端側が閉塞する一方、後端側が開口する有底筒状をなしている。また、この金属キャップ３は、ＳＵＳ３１６により形成されている。そして、この金属キャップ３は、軸線方向先端側から順に、先端部３１、テーパ部３２、及び収納部３３が形成されている。
【００３３】
金属キャップ３の先端部３１は、軸線方向断面が円弧形状、より詳細には、軸線方向断面が半円形状であり、外形が半球形状に形成されており、その平均肉厚はテーパ部３２や収納部３３に比べ小さくなっている。本実施形態では、先端部３１の平均肉厚は０．２ｍｍとなっている。
【００３４】
テーパ部３２は、先端部３１よりも後端側に位置しており、略筒状形状に形成されている。より詳細には、テーパ部３２は、後端側に向けて外径が増大すると共に、後端側に向けて肉厚が増大するように形成されている。ここで、テーパ部３２の先端の外径は先端部３１の後端の外径と一致しており、また、テーパ部３２の後端の外径は収納部３３の先端の外径と一致しており、テーパ部３２の外径は先端部３１から収納部３３まで徐々に増大するように形成されている。本実施形態では、テーパ部３２の先端の外径は２．１ｍｍ、テーパ部３２の後端の外径は３．０ｍｍとなっている。また、テーパ部３２の平均肉厚は０．６ｍｍとなっている。
【００３５】
テーパ部３２は、内孔３２ａを有しており、この内孔３２ａの内径は先端部３１の後端の内径、即ち、先端部３１の最大内径と同一となっている。本実施形態では、テーパ部３２の内孔の内径は１．７ｍｍとなっている。
【００３６】
収納部３３は、テーパ部３２よりも後端側に位置しており、後述するシース部材８を収納する部位である。収納部３３は略筒状形状に形成されており、その外径は先端部３１の外径よりも大径となっている。
【００３７】
収納部３３には、先端側内孔３３ａと後端側内孔３３ｃとが形成されており、先端側内孔３３ａの内径はテーパ部３２の内孔３２ａと同一となっている。ここで、先端側内孔３３ａの内径は、後述するシースパイプ９の外径よりも小径となっている。また、後端側内孔３３ｃの内径は、先端側内孔３３ａの内径よりも大径となっている。更に、先端側内孔３３ａと後端側内孔３３ｃとの間には、段差部３３ｂが形成されており、この段差部３３ｂにて、先端側内孔３３ａ及び後端側内孔３３ｃの内径が不連続に変化している。ここで、本実施形態では、収納部３３の平均肉厚は０．３ｍｍとなっている。
【００３８】
尚、テーパ部３２及び収納部３３をまとめて後端部３４という。また、後端部３４であるテーパ部３２及び収納部３３の平均肉厚は、いずれも先端部３１の平均肉厚よりも大きくなっている。
【００３９】
サーミスタ素子２は、感温部である酸化物セラミック製のサーミスタ焼結体２１と、このサーミスタ焼結体２１から後端側に突出し、被検出ガスの温度変化に応じたサーミスタ焼結体２１からの電気的出力信号を取り出すための一対のＰｔ／Ｒｈ合金製の電極線２２とを備えている。また、サーミスタ焼結体２１はその表面をガラスにより覆われている。更に、一対の電極線２２のうち、サーミスタ焼結体２１の側に位置する部位は、他部材との短絡を防止する目的でアルミナ製のセラミック碍管２３が取り付けられている。
【００４０】
サーミスタ素子２のサーミスタ焼結体２１の一部は、金属キャップ３の先端部３１に収納されており、その他サーミスタ素子２の残部は、金属キャップ３の後端部３４に収納されている。ここで、金属キャップ３の先端部３１及びテーパ部３２には、エポキシ樹脂製の絶縁部材６が充填されている。従って、サーミスタ焼結体２１と金属キャップ３との間には、絶縁部材６が充填されている。
【００４１】
金属キャップ３の収納部３３の後端側（開口側）には、電極線２２からの出力信号を取り出すためのシース部材８が、収納部３３の後端側から挿入される形態で収納部３３に配置されている。このシース部材８は、外径３．０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍでＳＵＳ３１６Ｌ製のシースパイプ９と、一対のＳＵＳ３１６Ｌ製の金属芯線７と、シースパイプ９と各金属芯線７の間に充填されるセラミック製の絶縁粉末とから形成され、金属芯線７が絶縁状態でシースパイプ９に保持されている。
【００４２】
ここで、シースパイプ９の先端は、収納部３３の段差部３３ｂに後述する絶縁ホルダ１０を介して当接している。また、サーミスタ素子２の一対の電極線２２とシースパイプ９の先端側から突出するの一対の先端側金属芯線７１とは、互いに抵抗溶接されることで接続される。更に、金属キャップ３とシース部材８とは、金属キャップ３の収納部３３にシース部材８が挿入された後、収納部３３の外側からシース部材８に向けて加締めることによって、収納部３３の後端側に周方向にわたって形成される加締め部３９によって加締め固定されると共に、この加締め部３９の後端に全周電子ビーム溶接されることによって一体化されている。
【００４３】
更に、金属キャップ３の収納部３３であって、サーミスタ素子２のセラミック碍管２３とシースパイプ９との間の部位には、電極線２２及び先端側金属芯線７１を覆うようにアルミナ製の絶縁ホルダ１０が介在している。
【００４４】
シース部材８の後端側は、図１に示すように、取り付け部材４の内側に挿通される形態で、同取り付け部４に固定される。この取り付け部材４は、ＳＵＳ３１６により形成されていると共に、軸線方向先端側から順に、鞘部４１、補強部４２、ネジ部４３、六角部４４、継手部４５が一体に形成されている。
【００４５】
シース部材８と取り付け部材４とは、鞘部４１にシース部材８が挿入された後、鞘部４１の外側からシース部材８に向けて加締めることによって、鞘部４１に周方向にわたって形成される加締め部４１ａ、４１ｂによって固定されると共に、その加締め部４１ａ、４１ｂに周方向にわたって電子ビーム溶接されることによって一体化されている。
【００４６】
ここで、シース部材８の取り付け部材４の先端からの突出量が大きい場合、温度センサ１に加わった振動によるシース部材の共振振動によって、シース部材８が曲がったり折れたりして、シース部材８が破損するおそれがある。このため、鞘部４１とネジ部４３との間に鞘部４１よりも大径の補強部４２を形成することにより、温度センサ１に振動が加わってもシース部材８が破損することを防止することができる。
【００４７】
また、ネジ部４３及び六角部４４は、水素ボンベのセンサ取り付け部への温度センサ１の取り付けのためのものであり、センサ取り付け部に形成されたボス部にネジ部４３を締め付けることにより、温度センサ１が水素ボンベに取り付けられる。尚、ネジ部４３と六角部４４との間には、外径がネジ部４３の外径よりも小径の部位が形成されており、この部位にフッ素ゴム或いはシリコンゴム製のＯリング５が嵌め込まれている。このＯリング５により、被検出ガスである水素ガスが外部に漏れることを防止している。
【００４８】
ネジ部４３、六角部４４及び継手部４５の内孔は、鞘部４１及び補強部４２の内孔よりも大径となっている。そして、ネジ部４３及び六角部４４の内孔内にてシースパイプ９の後端側から突出する後端側金属芯線７２は、加締め端子１１を介して一対の外部回路接続用のリード線１２に接続されている。ここで、リード線１２は、中央に配置されたステンレス線と、この周囲を取り囲むニッケルメッキ軟銅線とを、ＰＴＦＥ樹脂製の被覆部材にて被覆したものである。一対の後端側金属芯線７２、一対の加締め端子１１及び一対のリード線１２の先端部は、ＰＴＦＥ製の絶縁チューブ１５により覆われることで、互いに絶縁される。尚、ネジ部４３及び六角部４４の内孔と絶縁チューブ１５との間に絶縁樹脂等を充填しても良い。リード線１２は、継手部４５に備えられるシリコンゴム製の補助リング１３に挿通される。また、リード線１２のうち継手部４５の後端から突出している部位は、ガラス編組からなる絶縁チューブ１６にて覆われている。更に、継手部４５及び絶縁チューブ１６の外周は、シリコンゴム製の収縮チューブ１４により覆われている。尚、補助リング１３は、継手部４５の上から丸加締め或いは多角加締めされることにより、これら継手部４５及び補助リング１３が気密性を保ちながら互いに固定される。
【００４９】
そして、被検出ガスである水素ガスの温度変化に応じたサーミスタ焼結体２１からの信号出力は、電極線２２、シース部材８の金属芯線７、リード線１２を介して図示しない外部回路に取り出され、水素ガスの温度検出に用いられる。
【００５０】
ここで、この温度センサ１は、水素ガスの温度検出のために使用されるため、各々の構成部材は優れた水素脆性を有している必要がある。このため、本実施形態では、金属キャップ３や取り付け部材４は、ＳＵＳ３１６により形成されており、また、シースパイプ９や金属芯線７がＳＵＳ３１６Ｌにより形成されている。尚、構成部材は、上記材料の他、ＳＵＳ３１０Ｓ等により形成されていても良い。
【００５１】
この温度センサ１は、以下のようにして製造される。
まず、ＳＵＳ３１６製の鋼板に深絞り加工を施して、或いは、ＳＵＳ３１６製の金属体に対して冷間鍛造又は／及び切削加工を施して、先端部３１、テーパ部３２及び収納部３３を有した金属キャップ３を形成する。また、ＳＵＳ３１６製の金属体に対して冷間鍛造又は／及び切削加工を施して、鞘部４１、補強部４２、ネジ部４３、六角部４４及び継手部４５を有した取り付け部材４を形成する。
【００５２】
次に、サーミスタ素子２の電極線２２とシース部材８の先端側金属芯線７１とを所定寸法だけ重なるように重ね合わせ、互いを抵抗溶接することによって、シース部材８の先端側にサーミスタ素子２が接続された感温素子組立体を作製する。
【００５３】
次に、シース部材８を取り付け部材４の内孔に挿入する。このとき、取り付け部材４の後端からシース部材８の後端側金属芯線７２が突出する形態となるように、シース部材８及び取り付け部材４を配置しておく。その後、加締め端子１１を用いて、シース部材８の後端側金属芯線７２とリード線１２とを電気的に接続する。次いで、一対の後端側金属芯線７２、一対の加締め端子１１及び一対のリード線１２の先端部を絶縁チューブ１５により覆う。その後、取り付け部材４のネジ部４３及び六角部４４の内孔に絶縁チューブ１５が位置するように取り付け部材４を移動させる。次いで、鞘部４１の外側からシース部材８に向けて加締めた後、加締め部４１ａ、４１ｂに周方向にわたって電子ビーム溶接する。
【００５４】
その後、補助リング１３に形成されている一対の各挿通孔に一対の各リード線１２を挿通しつつ、補助リング１３を継手部４５の後端側から継手部４５内に挿入する。次いで、継手部４５の外側から補助リング１３に向けて丸加締め或いは多角加締めを行い、継手部４５と補助リング１３とを気密的に固定する。その後、リード線１２のうち補助リング１３の後端から突出している部位を絶縁チューブ１６にて覆うと共に、継手部４５と絶縁チューブ１６との継ぎ目を覆うように、継手部４５及び絶縁チューブ１６の外周を収縮チューブ１４により覆う。
【００５５】
次に、感温素子組立体に対して金属キャップ３を組み付けて、サーミスタ素子２を有底筒状の金属チューブ３の内部に収納させる工程を行う。まず、サーミスタ焼結体２１とシースパイプ９との間に外部に露出している電極線２１及び先端側金属芯線７１を覆うように、絶縁ホルダを取り付ける。金属キャップ３への感温素子組立体の挿入に先立ち、金属キャップ３の内孔に固形のエポキシ樹脂からなる絶縁部材を入れて加熱して、液状の絶縁部材が金属キャップ３の内孔に存在する状態にしておく。次いで、感温素子組立体の先端側（サーミスタ素子２側）を液状の絶縁部材が入った金属キャップ３の開口側から遊嵌状に且つ同軸状に挿入し、金属キャップ３の収納部３３がシース部材８のシースパイプ９の先端部の外側面を取り囲むように、配置させる。このとき、シースパイプ９の先端部に遊嵌状態で所定寸法の重なり部を生ずるように、且つサーミスタ素子２のサーミスタ焼結体２１が先端部３１に収納されるように、感温素子組立体を金属キャップ３に対して配置させる。尚、金属キャップ３内の液状の絶縁部材は、その後の工程中に自然冷却されて固化し、絶縁部材６となる。
【００５６】
ここで、本実施形態では、感温素子組立体を金属キャップ３に挿入するにあたって、金属キャップ３の収納部３３の段差部３３ｂにシースパイプ９の先端が絶縁ホルダ１０を介して当接するまで挿入を行うことで、感温素子組立体と金属キャップ３との軸線方向における位置決めを行っている。つまり、本実施形態では、感温素子組立体を金属キャップ３に遊嵌状且つ同軸状に挿入していき、感温素子組立体の先端が金属キャップ３の収納部３３の段差部３３ｂに絶縁ホルダ１０を介して当接した時点で、所定寸法の重なり部が生ずるように、金属キャップ３の各寸法を予め調整しているのである。これにより、感温素子組立体に対する金属キャップ３の軸線方向における重なり寸法を一義的に決めることができる。その結果、サーミスタ焼結体２１を金属キャップ３の先端部３１の狙い位置に確実に配置させることが可能となる。
【００５７】
ついで、金属キャップ３の収納部３３の後端部とシースパイプ９の先端部との重なり部において、外側に位置する金属キャップ３を内側に位置するシース部材８に向けて周方向に加締め、加締め部３９を形成する。なお、この加締めは、八方丸加締めにて行った。このようにして形成される加締め部３９は、後述する全周電子ビーム溶接による溶接部形成部位にあたるが、この加締め部３９を形成することで、金属キャップ３とシース部材８との間の隙間量を減少させることができ、溶接強度に優れる溶接を行うことができる。
【００５８】
そして、この加締め部３９に対して、電子ビームを照射して全周電子ビーム溶接を行い、金属キャップ３とシース部材８とに跨るレーザー溶接部を形成して、両筒状部３、８を一体化することで、温度センサ１を得る。このようにして、温度センサ１の製造を完了する。
【００５９】
このような本実施形態の温度センサ１においては、金属キャップ３の先端部３３の軸線方向断面が円弧形状となっていると共に、後端部３４の肉厚が先端部よりも大きくなっている。このため、金属キャップ３に金属キャップ３の内部と外部との圧力差による圧縮力が作用したとしても、先端側３１は軸線方向断面が円弧形状であるために、後端部３４に比べ肉厚が小さくても上記圧縮力に耐えられる。そして、この肉厚が小さい先端部３１にサーミスタ焼結体２１を配置することで、上記圧縮力による温度センサの破損を防止しつつ、高応答性を実現できる温度センサとすることができる。
【００６０】
また、金属キャップのテーパ部３２は、後端側に向けて外径が増大すると共に、後端側に向けて肉厚が増大するように形成されている。このため、金属キャップ３の先端側部位（具体的には、先端部３１及びテーパ部３２の先端側）のサイズを小さくすることができる。従って、金属キャップ３の先端側部位の熱容積を小さくすることができ、温度センサの応答性を更に向上させることができる。
【００６１】
また、金属キャップ３の収納部３３であって、サーミスタ素子２のセラミック碍管２３とシースパイプ９との間の部位には、電極線２２及び先端側金属芯線７１を覆うようにアルミナ製の絶縁ホルダ１０が介在している。このため、電極線２２或いは金属芯線７と金属キャップ３との短絡を防止することができる。更に、金属キャップ３に上記圧縮力が作用しても、金属キャップ３の内部に絶縁ホルダ１０が配置されていることにより、金属キャップ３の変形を抑制することができる。
【００６２】
更に、金属キャップ３の先端部３１の平均肉厚を０．２ｍｍ〜０．６ｍｍとすることにより、温度センサ１が破損することを防止しつつ、高応答性を実現できる温度センサとすることができる。
【００６３】
以上において、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は上記した具体的な実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、温度センサ１は水素ガスの温度を検出するのみならず、被検出ガスとして、ＣＮＧ等の他のガス種の温度検出にも適用可能である。また、温度センサ１は、液化ガスボンベに取り付けることも可能である。更に、温度センサ１は、高圧力の被検出ガスのみならず、被検出ガスとして内燃機関の排気ガスが流れる排気管、水や油等の液体が流れる流通路に取り付けられる温度センサにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施形態における温度センサ１の全体構造を示す部分破断断面図である。
【図２】図１に示す温度センサにおいて、要部であるサーミスタ素子２近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・温度センサ
２・・・サーミスタ素子
２１・・・サーミスタ焼結体
２２・・・電極線
３・・・金属キャップ
３１・・・先端部
３２・・・テーパ部
３３・・・収納部
３４・・・後端部
３９・・・加締め部
４・・・取り付け部材
４１・・・鞘部
４２・・・補強部
４３・・・ネジ部
４４・・・六角部
４５・・・継手部
６・・・絶縁部材
７・・・金属芯線
８・・・シース部材
９・・・シースパイプ
１０・・・絶縁ホルダ
１２・・・リード線
【図１】
2006030030.tif 000003
【図２】
2006030030.tif 000004