(57)【要約】【課題】  ＥＧＲガス等の温度測定用として、熱応答性をさらに向上させることができる温度センサを提供すること。【解決手段】  有底筒状の金属管２と、該金属管２の底部内面に設置され一対の端子電極が形成された感熱素子４と、一対の端子電極に接続された一対のリード線５と、を備え、金属管２の底部内面に感熱素子４の外形状に沿った凹部２ａが形成され、該凹部２ａに感熱素子４が嵌め込まれた状態で該感熱素子４の底面及び側面が接着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底筒状の金属管と、
該金属管の底部内面に設置され一対の端子電極が形成された感熱素子と、
前記一対の端子電極に接続された一対のリード線と、を備え、
前記金属管の底部内面に前記感熱素子の外形状に沿った凹部が形成され、該凹部に前記感熱素子が嵌め込まれた状態で該感熱素子の底面及び側面が接着されてい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において、
前記感熱素子が、絶縁基板上にサーミスタ薄膜が成膜された薄膜サーミスタ素子であ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ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)ガスの温度測定に好適な温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンを搭載した自動車等では、Ｏ２の少ない排気ガスを再び燃焼工程へ送り燃焼温度を下げることで、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を低減させるＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環)システムが採用されている。
このＥＧＲシステムでは、ＥＧＲバルブ（排ガス還流制御弁）の吸入ポートにＥＧＲガスの温度を検出するための温度センサが取り付けられ、最適な酸素濃度制御が行われている。
【０００３】
従来、ＥＲＧガス等の温度検出用の温度センサとしては、例えば、特許文献１及び２には、円錐状のガラスタイプサーミスタをセメントやシリコーンオイル等の充填剤と共に金属管に挿入したサーミスタ温度センサが提案されている。
また、特許文献３には、セラミックスリード保持部上に感温抵抗体膜を形成し、セラミックスリード保持部を金属管の底にロウ等で接着した技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−４３２２０号公報
【特許文献２】特開２００３−２３４２０３号公報
【特許文献３】特開昭６０−２１５５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の特許文献１及び２に記載されている技術のように、セメントやシリコーンオイル等の充填剤を金属管に挿入している場合、熱容量が大きくなるため、熱応答性が悪くなり、ＥＧＲガスの温度測定のように高速熱応答性が要求される場合には不適であるという不都合があった。また、特許文献３に記載されている技術のように、金属管の底に感温抵抗体膜が形成された板状の素子を接着した場合、応答性は向上するが、さらなる熱応答性の高速化が要望されている。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ＥＧＲガス等の温度測定用として、熱応答性をさらに向上させ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】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の温度センサは、有底筒状の金属管と、該金属管の底部内面に設置され一対の端子電極が形成された感熱素子と、前記一対の端子電極に接続された一対のリード線と、を備え、前記金属管の底部内面に前記感熱素子の外形状に沿った凹部が形成され、該凹部に前記感熱素子が嵌め込まれた状態で該感熱素子の底面及び側面が接着されていることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、この温度センサでは、金属管の底部内面に感熱素子の外形状に沿った凹部が形成され、該凹部に感熱素子が嵌め込まれた状態で該感熱素子の底面及び側面が接着されているので、感熱素子の底面だけでなく側面が金属管の凹部に接触して接触面積が増大することで、熱応答性が向上すると共に金属管と感熱素子との接合強度が向上する。特に、凹部によって薄肉化された部分に感熱素子が実装されるため、さらに熱応答性が向上する。
【０００９】
また、本発明の温度センサは、前記感熱素子が、絶縁基板上にサーミスタ薄膜が成膜された薄膜サーミスタ素子であることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、感熱素子が、絶縁基板上にサーミスタ薄膜が成膜された薄膜サーミスタ素子であるので、感熱素子自体の熱容量も小さく、熱応答性をより向上させることができる。また、薄板状の感熱素子となるので、金属管の底部内面に形成する凹部の深さも浅く済むことから金属管の厚みも薄く設定することが可能になり、金属管自体の熱容量も小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサによれば、金属管の底部内面に感熱素子の外形状に沿った凹部が形成され、該凹部に感熱素子が嵌め込まれた状態で該感熱素子の底面及び側面が接着されているので、感熱素子と金属管との接触面が増え、熱応答性がさらに向上すると共に金属管と感熱素子との接合強度が向上する。したがって、本発明の温度センサは、高い熱応答性及び信頼性が得られ、ＥＧＲガスの温度検出用として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る温度センサの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本実施形態の温度センサにおいて、要部を拡大した断面図である。
【図３】本実施形態の温度センサにおいて、感熱素子を示す平面図である。
【図４】本実施形態の温度センサにおいて、金属管の底部内面を示す図、凹部に接着剤を形成した際のＡ−Ａ線断面図及び感熱素子を嵌め込んだ状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る温度センサの一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１３】
本実施形態の温度センサ１は、図１及び図２に示すように、例えばディーゼルエンジンのＥＧＲガスの温度検出用としてＥＧＲバルブの吸入ポートに取り付けられる温度センサであって、有底筒状の金属管２と、該金属管２の底部内面に設置され一対の端子電極３が形成された感熱素子４と、一対の端子電極３に接続された一対のリード線５と、金属管２の開口端部に取り付けられたコネクタ６と、を備えている。
【００１４】
上記金属管２は、例えば有底円筒状のＳＵＳ（ステンレス）管である。
この金属管２の底部内面には、図３及び図４に示すように、感熱素子４の外形状に沿ったザグリである凹部２ａが形成され、該凹部２ａに感熱素子４が嵌め込まれた状態で該感熱素子４の底面及び側面が接着されている。すなわち、薄板状かつ平面視長方形状の感熱素子４に対応して、平面視長方形状の凹部２ａが、感熱素子４の厚さに対応した深さで金属管２の底部内面の中央に形成されている。
この凹部２ａと感熱素子４とは、隙間を埋めるようにロウ等の接着剤７で接着されている。
【００１５】
接着剤７について、ロウ材を使用する場合は、メタライズ不要の活性銀ロウを使用する。予め基板にペースト状のロウ材を塗布しておき、Ａｒ雰囲気で７８０〜８００℃、５ｍｉｎ保持することで、セラミックス基板とステンレスの金属とが接続可能となる。また、予めセラミックス基板をメタライズ処理（Ｍｏ−Ｍｎ、又はＭｏ−Ｗ、又はＴｉにＮｉ、Ａｕめっき）し、Ａｇロウを使用することも可能である。
また、アルミナ基板に対して、セラミックス接着剤を使用する場合は、アルミナの熱膨張率７．９×１０−６  ／Ｋとステンレスの熱膨張率１６．６×１０−６  ／Ｋとの中間に熱膨張率が位置するマグネシア系接着剤（１２．６×１０−６  ／Ｋ）が最適であり、セラミック基板に塗布した後、９３℃、２ｈでキュアして接着を行う。なお、アルミナ系接着剤も、使用環境の温度差が比較的少ない環境ならば使用可能である。
【００１６】
上記感熱素子４は、アルミナ又は窒化アルミニウム等のセラミックス基板である絶縁基板８上にサーミスタ薄膜９が成膜された薄膜サーミスタ素子である。
例えば、感熱素子４としては、Ｍｎ−Ｃｏ系複合金属酸化物（例えば、Ｍｎ３Ｏ４−Ｃｏ３Ｏ４系複合金属酸化物）又はＭｎ−Ｃｏ系複合金属酸化物にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｕの少なくとも一種類を含む複合金属酸化物（例えば、Ｍｎ３Ｏ４−Ｃｏ３Ｏ４−Ｆｅ２Ｏ３系複合金属酸化物）からなる複合金属酸化物膜のサーミスタ薄膜９と、この複合金属酸化物膜上に形成された櫛形電極等の一対の膜上電極（図示略）と、これら膜上電極に接続された上記端子電極３と、を備えた薄膜サーミスタ素子を採用している。また、サーミスタ薄膜９を覆う形態でＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＨｆＯ２等の保護膜を形成することで、外気からのＯ２の進入を阻止することが可能となり、電気特性が安定する。
【００１７】
上記コネクタ６は、金属管２の開口端部を取り付けるネジ部１０と、温度検出回路等に接続された配線１１の端部が固定された本体部１２と、で構成されている。なお、金属管２内のリード線５は、ネジ部１０を挿通されて本体部１２内の配線１１と接続されている。このコネクタ６は、例えば樹脂成形で作製される。
【００１８】
上記感熱素子４を金属管２に取り付けるには、図４の（ａ）に示すように、まず、金属管２の底部内面に感熱素子４の外形に合わせた矩形状のザグリである凹部２ａを形成しておく。また、予めリード線５と感熱素子４の端子電極３とを接合させておく。なお、この接合は、レーザー溶接又は抵抗溶接等で行う。
次に、図４の（ｂ）に示すように、凹部２ａの内面全て（底面及び内周面）にロウ等の接着剤７を形成する。なお、感熱素子４の裏面及び側面に、予めロウ等の接着剤７を形成しておいても構わない。
【００１９】
さらに、図５の（ｃ）に示すように、この凹部２ａ内に感熱素子４を嵌め込み、絶縁基板８の底面及び側面と凹部２ａの底面及び内周面とを接着剤７によって接着する。なお、感熱素子４を接着した後に、リード線５と端子電極３とを接合させても構わない。
【００２０】
このように本実施形態の温度センサ１では、金属管２の底部内面に感熱素子４の外形状に沿った凹部２ａが形成され、該凹部２ａに感熱素子４が嵌め込まれた状態で該感熱素子４の底面及び側面が接着されているので、感熱素子４の底面だけでなく側面が金属管２の凹部２ａに接触して接触面積が増大することで、熱応答性が向上すると共に金属管２と感熱素子４との接合強度が向上する。特に、凹部２ａによって薄肉化された部分に感熱素子４が実装されるため、さらに熱応答性が向上する。
【００２１】
また、感熱素子４が、絶縁基板８上にサーミスタ薄膜９が成膜された薄膜サーミスタ素子であるので、感熱素子４自体の熱容量も小さく、熱応答性をより向上させることができる。また、薄板状の感熱素子４となるので、金属管２の底部内面に形成する凹部２ａの深さも浅く済むことから金属管２の厚みも薄く設定することが可能になり、金属管２自体の熱容量も小さくすることができる。
【００２２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００２３】
例えば、上記実施形態では、上述したように、サーミスタ薄膜を用いた薄膜サーミスタ素子を感熱素子とすることが好ましいが、バルクのサーミスタ素子を用いたチップサーミスタの感熱素子を採用しても構わない。この場合、浅い凹部に嵌め込み可能な薄型の板状とされたチップサーミスタを用いることが好ましい。
【符号の説明】
【００２４】
１…温度センサ、２…金属管、２ａ…凹部、３…端子電極、４…感熱素子、５…リード線、７…接着剤、８…絶縁基板、９…サーミスタ薄膜
【図１】
2011043486.tif 000003
【図２】
2011043486.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011043486.tif 000006