(57)【要約】【課題】従来に比べて信頼性、応答性に優れた温度センサを提供する。【解決手段】温度センサ１００は、絶縁性セラミックから円柱状に形成された温度センサ本体１０を具備している。この温度センサ本体１０の先端部分には、感温抵抗体２１が埋設され、感温部１１とされている。温度センサ本体１０の基端側には、金属製のフランジ４０からなる取り付け部材が設けられている。温度センサ本体１０の感温部１１は、その断面形状が略マイナス形状（板状）に形成され、取り付け部材が配置された部分の温度センサ本体１０の断面積Ａｉに比べて、感温部１１の断面積Ａが小さくなっている。【選択図】図１
2006153653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状に形成された絶縁性セラミック基体及び当該絶縁性セラミック基体の先端部分に埋設された感温抵抗体を有する温度センサ本体と、
前記温度センサ本体の基端側に設けられた取り付け部材とを具備する温度センサであって、
前記温度センサ本体の前記感温抵抗体が埋設された位置の周囲に対応する感温部の断面積が、前記温度センサ本体の前記取り付け部材が配置された部分の断面積より小さいことを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
請求項１記載の温度センサにおいて、
前記温度センサ本体の前記感温部の断面形状が略マイナス状とされていることを特徴とする温度センサ。
【請求項３】
請求項２記載の温度センサにおいて、
前記温度センサ本体の前記感温部に、前記断面形状が略マイナス状とされた部分と直交する方向に突出する１又は複数のリブが設けられたことを特徴とする温度センサ。
【請求項４】
請求項２又は３記載の温度センサにおいて、
前記感温抵抗体が板状に形成され、前記温度センサ本体の前記感温部の断面形状が、前記感温抵抗体の形状に応じた形状とされていることを特徴とする温度センサ。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載の温度センサにおいて、
前記温度センサ本体の前記感温部の断面積をＡ、前記温度センサ本体の前記取り付け部材が配置された部分の断面積をＡｉとして、
Ａ／Ａｉ≦０．８６
であることを特徴とする温度センサ。
【請求項６】
請求項５項記載の温度センサにおいて、
前記温度センサ本体の前記感温部の断面積をＡ、前記温度センサ本体の前記取り付け部材が配置された部分の断面積をＡｉとして、
Ａ／Ａｉ≧０．０８
であることを特徴とする温度センサ。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の温度センサにおいて、
前記温度センサ本体に、前記取り付け部材が配置された部分の断面積から、前記感温部の断面積となるように徐々に断面積が小さくなる部分が設けら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、例えば自動車の排気ガスの温度等、被検出流体の温度を検出するための温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば自動車の排気ガスの温度等、被検出流体の温度を検出するための温度センサとして、熱電対やサーミスタ素子等の感温素子を利用した各種の温度センサが知られている。
【０００３】
例えば、金属線熱電対をアルミナ碍管に通し、さらにこれをステンレスあるいはアルミナの保護管内にセットし、起電力を温度に換算する温度センサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、アルミナ基板表面に白金やタングステン等の金属抵抗体を印刷あるいはスパッタなどにより形成した感温素子を金属製プロテクタ内にセットし、感温素子の抵抗変化を温度換算する温度センサが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
さらに、サーミスタから電極を取り出し、これをステンレス等の金属製チューブ内にセットし、サーミスタの抵抗変化を温度換算する温度センサが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
上記のような温度センサでは、金属あるいはセラミック製の保護管が必要になる。このような温度センサの応答性を改善する手法として、保護管の先端部分を小径化する方法が知られている（例えば、特許文献４参照。）。しかしながら、保護管の先端部分を小径化する場合、保護管内に収容されるサーミスタ等の感温素子も小型化する必要がある。また、保護管とサーミスタ等の感温素子の隙間に配置される絶縁粉末や樹脂の充填性の問題や配線の引き回し等の問題がある。このため、現実には保護管の外形を２ｍｍ以下に小径化することは困難であり、応答性の向上には限界がある。
【０００７】
例えば、温度センサの応答時間の評価方法として、温度センサを室温の状態から６００℃の温風ガス中に曝してその時の抵抗値変動を測定し、室温における抵抗値を０％、２００秒後の抵抗値が１００％飽和であるとして、６３％飽和となった時の時間を応答時間  （６３％応答性時間）とする評価方法がある。この評価方法によれば、従来の温度センサの応答時間としては１０秒を切る程度のものであり、応答時間として５秒以下とすること、さらに３秒程度とすることは困難であった。
【０００８】
また、導電性セラミックからなる感温部を有するグロープラグ型の温度センサも知られている（例えば、特許文献５参照。）。この温度センサは、絶縁性のセラミック層の外側に導電性のセラミック材料で感温抵抗体を形成したもので、感温抵抗体自体の耐蝕性が高いので、金属製の保護管等を用いることなく感温抵抗体を検出領域中に配置することができる。これによって応答性を高めることができる。しかしながら、このようにセラミック製の感温抵抗体を直接排気ガスの還元雰囲気に曝すと、セラミック製の感温抵抗体の表面上に煤等の排気ガス成分が付着することによって抵抗値変動が生じ、温度の検出精度が低下することがある。また、排気ガスの状態が酸化雰囲気となると、導電性セラミック材料は酸化したり昇華したりして、抵抗値変動を生じさせてしまう。一方、このような問題を避けるために、金属あるいはセラミック製の保護管等を用いると応答性が低下してしまうという問題が生じる。
【特許文献１】特開平１０−３２５７５９号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８７００５号公報
【特許文献３】特開２０００−２６６６０９号公報
【特許文献４】特開平９−２５７５９４号公報
【特許文献５】特表２００３−５２１１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したとおり、従来から温度センサにおいては、信頼性、応答性の向上が図られているが、さらに温度センサにおける信頼性、応答性の向上を図ることが求められている。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、従来に比べて信頼性、応答性に優れ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】
【００１１】
（請求項１）
上記目的を達成するために本発明の温度センサは、柱状に形成された絶縁性セラミック基体及び当該絶縁性セラミック基体の先端部分に埋設された感温抵抗体を有する温度センサ本体と、前記温度センサ本体の基端側に設けられた取り付け部材とを具備する温度センサであって、前記温度センサ本体の前記感温抵抗体が埋設された位置の周囲に対応する感温部の断面積が、前記温度センサ本体の前記取り付け部材が配置された部分の断面積より小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明の温度センサでは、温度センサ本体が、絶縁性セラミック基体の先端部分に感温抵抗体を埋設した構造となっているので、感温抵抗体と絶縁性セラミック基体との間に空気層が形成されない。このため外部の温度変化が断熱層として作用する空気層により阻害されることなく感温抵抗体に伝わる。また、温度センサ本体の感温部の断面積が、取り付け部材が配置された部分の断面積より小さくなっているので、全体としての強度を確保しつつ、外部の温度変化が速やかに感温抵抗体へ伝わるようになっている。これによって、従来に比べて応答性を向上させることができる。さらに、感温抵抗体が絶縁性セラミック基体内に埋設されて外部に直接露出していないので、感温抵抗体に煤等が付着して抵抗値が変動したり、酸化雰囲気によって感温抵抗体が酸化したり昇華したりすることで抵抗値が変動することを防止できる。なお、本明細書において、温度センサ本体の感温部および取り付け部材が配置された部分の「断面積」とは、軸線方向に延びる柱状の温度センサ本体に対し、同軸線方向に直行する向きに断面をとったときの断面積を指すものとする。また、感温抵抗体は、温度変化によって自身の抵抗値が変化するものであればよく、その材質としては導電性セラミックや白金等の金属材料が挙げられる。
【００１３】
（請求項２）
また、本発明の温度センサは、前記温度センサ本体の前記感温部の断面形状が略マイナス状とされていることを特徴とする。このような形状とすることにより、複雑な加工等を要することなく、感温部の断面積を取り付け部材が配置された部分の断面積より小さくして応答性を向上させることができる。
【００１４】
（請求項３）
また、本発明の温度センサは、前記温度センサ本体の前記感温部に、前記断面形状が略マイナス状とされた部分と直交する方向に突出する１又は複数のリブが設けられたことを特徴とする。このような構成とすることにより、強度を高めることができるとともに、感温部の表面積を増大させて感温部へ外部の熱が伝わり易くすることができ、応答性を向上させることができる。
【００１５】
（請求項４）
また、本発明の温度センサは、前記感温抵抗体が板状に形成され、前記温度センサ本体の前記感温部の断面形状が、前記感温抵抗体の形状に応じた形状とされていることを特徴とする。このように、感温抵抗体を板状にし、感温部の断面形状もこれに応じた形状とすることにより、効率良く感温部の断面積を小さくすることができ、応答性を向上させることができる。
【００１６】
（請求項５，６）
また、本発明の温度センサは、前記温度センサ本体の前記感温部の断面積をＡ、前記温度センサ本体の前記取り付け部材が配置された部分の断面積をＡｉとして、Ａ／Ａｉ≦０．８６であることを特徴とし、また、Ａ／Ａｉ≧０．０８であることを特徴とする。Ａ／Ａｉ≦０．８６とすることにより、Ａ／Ａｉ＝１の場合に比べて１０％程度以上応答性を向上させることができる。さらに、Ａ／Ａｉ≧０．０８とすることにより、実用的に充分な強度を確保することができる。
【００１７】
（請求項７）
また、本発明の温度センサは、前記温度センサ本体に、前記取り付け部材が配置された部分の断面積から、前記感温部の断面積となるように徐々に断面積が小さくなる部分が設けられていることを特徴とする。このような構成とすることにより、温度センサ本体の一部に応力が集中して破損し易くなることを防止することができ、感温部の断面積を小さくしつつ実用上必要とされる強度を確保することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来に比べて信頼性、応答性に優れた温度センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る温度センサ１００の概略構成を示す部分断面図である。図１に示すように、本実施形態の温度センサ１００は、絶縁性セラミックから柱状（本実施形態では円柱状）に形成された温度センサ本体１０を具備している。この軸線方向に沿って延びる温度センサ本体１０の先端部分（図１中下側部分）には、後述する感温抵抗体２１が埋設され、外部の温度を検出するための感温部１１とされている。一方、温度センサ本体１０の基端側（図１中上側）には、その周囲を囲むように金属製のフランジ４０が設けられている。なお、このフランジ４０が、温度センサ１００を図示しない排気管等に装着させるための取り付け部材に相当する。
【００２０】
上記フランジ４０は、径方向外側に向けて突出する突出部４１と、温度センサ本体１０の外側部に沿って延在する鞘部４２とを具備している。突出部４１の先端側は、図示しない排気管等の取り付け部のテーパ面に対応したテーパ状の座面４３とされている。
【００２１】
上記鞘部４２の外側には、ステンレス製で管状の継手５０が、その内周面と鞘部４２の外周面が重なり合うように配置されており、これらは、レーザ溶接等により気密状態で固着されている。また、フランジ４０の周囲には、六角ナット部６１及びねじ部６２を有するナット６０が回動自在に嵌挿されている。温度センサ１００は、排気管等の取り付け部のテーパ面にフランジ４０の座面４３を当接させ、ナット６０により固定される。
【００２２】
フランジ４０の鞘部４２の内周には、温度センサ本体１０が密着保持されており、温度センサ本体１０の基端側に設けられた２つの電極リング１２，１３が継手５０内に露出されている。これらの２つの電極リング１２，１３のそれぞれに、外部回路（例えば車両のＥＣＵ等）接続用のリード線１４，１５が接合されており、継手５０内で保護されている。これらのリード線１４，１５は、ステンレス合金製の導線と銅製の導線とからなる撚り線を絶縁性の被覆材にて被覆したものであり、継手５０の後端側開口に設けられた耐熱ゴム製の補助リング（図示せず）に挿通されている。
【００２３】
次に、図２を参照して温度センサ本体１０の構成について説明する。温度センサ本体１０は、絶縁性セラミックを柱状（本実施形態では円柱状）に形成した絶縁性セラミック基体２０を具備している。この絶縁性セラミック基体２０内部の先端部分には、導電パターンとして印刷された感温抵抗体２１が設けられている。また、絶縁性セラミック基体２０の内部の基端側には電極取り出し部２４，２５が設けられ、これらの電極取り出し部２４，２５と感温部２１とを接続する導電部２２，２３が設けられている。電極取り出し部２４の外側には電極リング１３が設けられ、電極取り出し部２５の外側には電極リング１２が設けられている。
【００２４】
絶縁性セラミック基体２０は、窒化珪素あるいはサイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ：窒化珪素とアルミナから合成されるセラミック材料）を主成分とする熱伝導性が高く耐蝕性が良好な絶縁性セラミックからなる。感温抵抗体２１を構成する導電パターンは、窒化珪素あるいはサイアロンと、金属のホウ化物、炭化物、窒化物、珪化物のうち少なくとも一種以上の物質とからなる導電性複合材料を主成分とする導電性セラミックからなる。そして、絶縁性セラミック基体２０の先端側においてジグザグ状に印刷されている。なお、本実施形態において、「主成分」とは、その成分が、含有される全成分のうち７０質量％以上を占める成分であることを示す。
【００２５】
また、導電部２２，２３は、タングステン等の金属線、または感温抵抗体２１と同様の導電性複合材料を主成分とする導電性セラミックからなる。導電部２２，２３は感温抵抗体２１の両端にそれぞれ接続されており、絶縁性セラミック基体２０の基端側まで延設されている。
【００２６】
ここで、本実施の形態では、感温抵抗体２１の抵抗値と、導電部２２，２３の抵抗値との間に差を設けることによって、周囲の温度変化に応じて抵抗値が変動した場合に、その抵抗値変動が感温抵抗体２１にて生じたものであるとの判断を行えるようしている。つまり、感温抵抗体２１の抵抗値が導電部２２，２３の抵抗値よりも大きくなるように設定している。こうすることで、周囲の温度変化に対応して感温抵抗体２１のみならず導電部２２，２３にて抵抗値変動が発生したとしても、導電部２２，２３における抵抗値変動を無視することが可能となる。具体的に、本実施の形態では、感温抵抗体２１および導電部２２，２３のそれぞれの材料や、印刷パターンや線径（電流が流れる方向に対する断面積）に差を設け、感温抵抗体２１および導電部２２，２３の合計の抵抗値に対し、感温抵抗体２１の抵抗値が少なくとも０．９９倍以上（室温条件下）となるようにしている。
【００２７】
電極取り出し部２４，２５についても感温抵抗体２１と同様の導電性複合材料を主成分とする導電性セラミックからなる。電極取り出し部２４は絶縁性セラミック基体２０の基端側にて導電部２２に接続されている。電極取り出し部２４よりも軸線方向先端側位置にて、電極取り出し部２５が、導電部２３に接続されている。電極取り出し部２４，２５は、それぞれ絶縁性セラミック基体２０の外周表面上に露出されている。
【００２８】
また、電極リング１２，１３は、絶縁性セラミック基体２０の基端側にて軸方向に互いにずらして嵌められた導電性の金属部材である。電極リング１３は、その内周にて電極取り出し部２４に接触され、電極リング１２は、その内周にて電極取り出し部２５に接触されている。これらの電極リング１２，１３の外周に、図１に示した外部回路接続用のリード線１４，１５が接合され、外部回路より感温抵抗体２１への電流印加が可能となる。そして、外部回路において温度センサ１００に電流を印加した際の抵抗値変動を感温抵抗体２１の周囲の温度変化とみなすことにより、温度センサ１００による温度の測定が行われる。
【００２９】
本実施形態において、上記温度センサ本体１０の感温部１１は、図１のＺ−Ｚ断面形状を示す図３に示すように、その断面形状が略マイナス形状（板状）に形成されている。これによって、図１に示した取り付け部材が配置された部分の温度センサ本体１０の断面積Ａｉに比べて、感温部１１の断面積Ａが小さくなるように構成されている。なお、感温部１１の断面形状を略マイナス形状としたのは一例であり、後述するように略プラス形状等の直交方向に突出するリブを有する形状としても良く、この感温部１１の断面形状はどのようにしても良い。
【００３０】
上記の断面積の比は、Ａ／Ａｉ≦０．８６とすることが好ましい。このようにすることによって、Ａ／Ａｉ＝１の場合に比べて１０％程度以上応答性を向上させることができる。また、Ａ／Ａｉ≧０．０８とすることが更に好ましく、これによって実用的に充分な強度を確保することができる。
【００３１】
上記構成の温度センサ本体１０は、以下のように作製する。まず、窒化珪素あるいはサイアロンを主成分とする原料粉末に焼結助剤を添加した絶縁性セラミック基体２０の材料となる絶縁性セラミックを、金型を用いてプレス加工し、絶縁性セラミック基体２０を軸線方向に半分の大きさとした半割成形体を作製する。焼結助剤としては、イットリウム、ランタン、セリウム、エルビウム、イッテルビウム等の希土類の酸化物を１〜３０質量％と、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素、４ａ，５ａ，６ａ族元素酸化物のうちの少なくとも１種以上が１〜１０質量％とが含有されたものを用いる。
【００３２】
次に、感温抵抗体２１および電極取り出し部２４，２５を形成するため、導電性セラミックよりなるペースト状のインクを作製し、これを半割成形体の一方の面に印刷する。さらに、金属線を配置し、あるいは導電性セラミックから作製したペースト状のインクを印刷し、先に印刷した感温抵抗体２１と電極取り出し部２４，２５とを電気的に接続する導電部２２，２３を形成する。そして、この半割成形体を、感温抵抗体２１、導電部２２，２３および電極取り出し部２４，２５を形成した面が内側となるように金型にセットし、上記同様の絶縁性セラミックを用いてプレス加工を行う。これにより、感温抵抗体２１、導電部２２，２３および電極取り出し部２４，２５が埋設された絶縁性セラミック基体２０の原型となる一体成形体が得られる。
【００３３】
次いで、この一体成形体を焼結し、感温抵抗体２１と導電部２２，２３とを同時焼結した焼結体を形成する。焼結方法としては、公知のホットプレス焼結（ＨＰ）、常圧焼結  （ＰＬＳ）、ガス圧焼結（ＧＰＳ）、熱間等方圧加圧焼結（ＨＩＰ）、あるいはこれらの組み合わせによる焼結が利用できる。なお、焼結体の粒界相に、希土類元素（以下、「ＲＥ」とする。）−Ｓｉ−Ｏ−Ｎの結晶相が析出していないことが望ましい。すなわち、焼結体の粒界相には、非結晶、または、窒素を含有しない、ＲＥ−Ｓｉ−Ｏ、ＲＥ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏのいずれかの結晶相が析出していることが望ましい。このようにすれば、焼結体の耐酸化性を向上することができ、温度センサ１００を長時間使用しても絶縁性セラミック基体２０が、酸化腐食することがないので、絶縁性セラミック基体２０が肉薄となって感温抵抗体２１が露出するといったトラブルが防止される。
【００３４】
また、上記のように焼結を行うことによって、絶縁性セラミック基体２０を緻密体として形成することができる。緻密体とは、絶縁性セラミック基体２０の全体において気孔がほとんど存在しないものをいうが、その気孔の存在率は、少なくとも５％以下であることが好ましい。絶縁性セラミック基体２０に気孔が存在すると耐久性が劣化し、また、気孔の部分で熱伝導性が悪くなるが、緻密体であれば耐衝撃性が高く、気孔により熱伝導性に与える影響が少ない。特に絶縁性セラミック基体２０の全体に対する気孔の存在率が、少なくとも５％以下であれば、優れた耐衝撃性及び熱伝導性を示すことが実験により明らかとなっている。
【００３５】
焼結後、焼結体にセンタレス研磨を行って、丸棒形状に成形し、先端部は一旦半球状に成形する。次に、温度センサ本体１０の先端部分の感温部１１を、断面形状が例えば略マイナス形状（板状）となるよう感温抵抗体２１の埋設位置を考慮して研磨することによって、丸棒形状とされた部分（取り付け部材が配置される部分）の断面積より感温部１１の断面積が小さくなるようにする。そして、温度センサ本体１０の基端側に電極リング１２，１３を圧入し、電極取り出し部２５，２４にそれぞれ接触させて感温抵抗体２１との導通をとることにより、温度センサ本体１０が完成する。
【００３６】
実施例として、以下に説明する条件により温度センサ本体１０を作製し、これを用いた温度センサ１００を作製した。
（第１工程）
【００３７】
まず、平均粒径１．０μｍの窒化珪素原料粉末８６質量％に対し、焼結助剤として酸化エルビウム８質量％、酸化バナジウム１質量％、酸化タングステン２質量％、２珪化モリブデン３質量％を加え、ボールミル中で４０時間湿式混合した。そして、バインダを加えた後、スプレードライにより、絶縁性セラミック基体２０の原料粉末を得た。
（第２工程）
【００３８】
次に、平均粒径０．５μｍの炭化タングステン原料粉末６５質量％、平均粒径１．０μｍの窒化珪素原料粉末３５質量％、および焼結助剤として酸化エルビウム４質量％、二酸化珪素２質量％をボールミル中で４０時間湿式混合した。そして、バインダを添加して、感温抵抗体２１を形成するための印刷用のインクを得た。
（第３工程）
【００３９】
次いで、第１工程で得た絶縁性セラミック基体２０の原料粉末を、金型を用いてプレス加工し、絶縁性セラミック基体２０を軸線方向に半分の大きさとした半割成形体を作製した。そして、半割成形体の一方の面に、第２工程で得た印刷用のインクを用いてパターン印刷を行い、感温抵抗体２１および電極取り出し部２４，２５を形成した。さらに、タングステン線を配置して、感温抵抗体２１と電極取り出し部２４，２５とを電気的に接続する導電部２２，２３を形成した。先に印刷したインクの乾燥後、この半割成形体を、感温抵抗体２１等の印刷面が内側となるように金型にセットし、第１工程で得た絶縁性セラミック基体２０の原料粉末を用いてプレス加工を行うことで、絶縁性セラミック基体２０の原型を成形した。このようにして、絶縁性セラミック基体２０の内部に、感温抵抗体２１、導電部２２，２３および電極取り出し部２４，２５を埋設した。この絶縁性セラミック基体２０の原型に、窒素雰囲気下、８００℃、１時間の脱バインダ処理を施した。
（第４工程）
【００４０】
次に、第３工程で得た絶縁性セラミック基体２０の原型を、プレス圧力３０ＭＰａ、１７５０℃、６０分の条件で、ホットプレスにより焼結した。焼結後にセンタレス研磨を施し、先端を半球状に仕上げた丸棒状の形状とした。この後、更に先端部（感温部１１）を研磨して、図３に示すように、先端部の断面形状がマイナス形状の薄板状とした。なお、図１に示すように、基端側の断面形状が円形の部分から、先端部分の断面形状がマイナス形状の部分に至る途中の部分は、テーパが付けられ、徐々に断面積が減少する部分が設けられている。これによって、一部分に応力が集中して破損し易くなることを防止できる。
（第５工程）
【００４１】
次に、第４工程で得られた絶縁性セラミック基体２０の成形体の後端より電極リング１２，１３を圧入し、それぞれセラミック基体２０より露出された電極取り出し部２５，２４と電気的に接続することで温度センサ本体１０を完成させた。そして、電極リング１２，１３にそれぞれリード線１４，１５を溶融結合し、温度センサ本体１０に図１に示したフランジ４０を圧入やろう付けによって組み付け、継手５０の溶接、ナット６０の取り付け等を行って、温度センサ１００の完成品を得た。
【００４２】
このようにして得られた温度センサ１００について、感温抵抗体２１と、感温抵抗体２１および導電部２２，２３との合計の抵抗値との比について評価した。まず、温度センサ１００に室温にて電流を印加して抵抗値を測定したところ、その抵抗値は５Ωであった。次に、センサ本体１０の先端部分を切断し、露出させた感温抵抗体２１に電流を印加して抵抗値を測定したところ、その抵抗値は４．９８５Ωであった。その結果、感温抵抗体２１の抵抗値は、感温抵抗体２１および導電部２２，２３との合計の抵抗値に対し、電極取り出し部２４，２５やリード線１４，１５の抵抗値を無視しても０．９９７倍となり、好適条件とする０．９９倍以上を満たしていた。従って、導電部２２，２３の抵抗値変動が生じても、その抵抗値変動を無視することができる。
【００４３】
次に、耐久性についての評価を行った。まず、室温にて温度センサ１００の抵抗値を測定し、次に温度センサ１００の先端部を１分間バーナで加熱し、１分間室温で冷却する１つのサイクルを１０万サイクル繰り返して行った後、室温にて抵抗値を測定した。これらの抵抗値はいずれも５Ωで変化が生じなかった。また、絶縁性セラミック基体２０上に煤等が付着しても、感温抵抗体２１の抵抗値には影響がなかった。この結果から、十分な耐久性を有することが分かった。
【００４４】
次に、温度センサ１００について、応答性についての評価を行った。応答性の評価は、温度センサを室温の状態から６００℃の温風ガス（ａｉｒ）中に、感温部を含めた先端部分約１５ｍｍを曝し、抵抗値変化を測定した。室温における初期抵抗値を０％、２００秒後の抵抗値を１００％飽和であるとみなし、６３％飽和時の時間を応答時間とした。この応答性の評価については、温度センサ本体１０の先端部の断面積（厚さ）を変更した実施例１〜４及び、図４及び図４のＺ−Ｚ断面形状を示す図５に示すように、感温部１１に厚さ方向に突出するリブを有する形状とした実施例５（実施例５の場合略プラス形状）について、それぞれ応答性の評価を行った。また、比較例１として、感温部１１の形状を断面円形のままで基端部側の断面積と同一の場合についても評価を行った。この結果を表１及び図６のグラフに示す。
【表１】
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【００４５】
表１及び図６のグラフに示されるように、実施例１では、センサ本体１０の先端部の形状を略マイナス形状として、面積比Ａ／Ａｉを０．８６とすることにより、応答時間を６．８０秒とすることができ、比較例１（Ａ／Ａｉ＝１、応答時間７．４７秒）に比べて１０％程度改善することができた。また、面積比Ａ／Ａｉを０．６４とした実施例２では、応答時間を５．００秒と５秒以下にすることができた。さらに、応答時間を、実施例３では、２．７２秒、実施例４では１．３２秒と非常に短くすることができた。
【００４６】
また、センサ本体１０の先端部の形状を略プラス形状とした実施例５では、実施例２と同じ面積比Ａ／Ａｉ＝０．６４で、応答時間を３．８４秒とすることができた。このようにセンサ本体１０の先端部の形状を略プラス形状のようにリブを有する形状とすると、マイナス形状の場合に比べて、強度を向上させることができる。また、同一の断面積の場合、表面積も拡大できるので、外部の熱を受けやすくして応答性を高めることができる。但し、マイナス形状の場合に比べ、加工が難しくなるという欠点もある。
【００４７】
上記のとおり、各実施例の温度センサは、信頼性、応答性に優れたものであることを確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る温度センサの概略構成を示す図。
【図２】図１の温度センサの温度センサ本体内部の概略構成を示す図。
【図３】図１の温度センサの感温部のＺ−Ｚ断面形状を拡大して示す図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る温度センサの概略構成を示す図。
【図５】図４の温度センサの感温部のＺ−Ｚ断面形状を拡大して示す図。
【図６】面積比Ａ／Ａｉと応答時間との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４９】
１００……温度センサ、１０……温度センサ本体、１１……感温部、１２，１３……電極リング、１４，１５……リード線、４０……フランジ（取り付け部材）、５０……継手、６０……ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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