(57)【要約】      （修正有）【課題】製造の歩留まりが改善された温度センサの製造方法と、使用時に故障の少ない温度センサの提供。【解決手段】温度センサの製造方法は、一端が閉塞された筒状の保護カバーと、前記保護カバーの内側に配置された感温素子と、前記感温部と前記保護カバーとの間隙に形成されたマトリックス相と、を具備してなる温度センサの製造方法であって、（ａ）保護カバーの内側に前記感温部を配置する工程、（ｂ）保護カバーの閉塞された端部の内側に、充填材と混合せず、充填材の固化温度よりも低い温度で分解気化、蒸発または昇華する空隙形成材料を固定する工程、（ｃ）保護カバーの内側に充填材を充填する工程、（ｄ）保護カバーを加熱することによって、保護カバーの閉塞された端部の内側に、空隙を形成させる工程、および、（ｅ）工程（ｄ）の後に、さらに加熱し、充填材を固化させてマトリックス相を形成させる工程、を含んでなる。【選択図】図１
2015052572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が閉塞された筒状の保護カバーと、
前記保護カバーの内側に配置された、温度変化に応じて電気的特性が変化する感温部と、
前記感温部に接続され、感温部からの電気信号を取り出すための一対の電極線とを具備してなる感温素子と、
前記感温部と前記保護カバーとの間隙に形成されたマトリックス相と、
を具備してなる温度センサの製造方法であって、
（ａ）前記保護カバーの内側に前記感温部を配置する工程、
（ｂ）前記保護カバーの閉塞された端部の内側に、前記充填材と混合せず、前記充填材の固化温度よりも低い温度で分解気化、蒸発または昇華する空隙形成材料を固定する工程、
（ｃ）工程（ｂ）の後に前記保護カバーの内側に充填材を充填する工程、
（ｄ）工程（ｃ）の後に、前記保護カバーを加熱することによって、前記保護カバーの閉塞された端部の内側に、空隙を形成させる工程、および
（ｅ）工程（ｄ）の後に、さらに加熱し、充填材を固化させてマトリックス相を形成させる工程
を含んでなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記工程（ｅ）における加熱温度が７００〜１０００℃であり、前記工程（ｅ）における加熱温度が、前記工程（ｄ）における加熱温度よりも高い温度である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記空隙形成材料が樹脂、およびワックスからなる群から選択される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記空隙の容積が、前記マトリックス相の容積の１〜１００％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記充填材が、セラミックス粒子と、結晶化ガラスとを含んでなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法により製造されたことを特徴とする温度センサ。
【請求項７】
一端が閉塞された筒状の保護カバーと、
前記保護カバーの内側に配置された、温度変化に応じて電気的特性が変化する感温部と、
前記感温部に接続され、感温部からの電気信号を取り出すための一対の電極線とを具備してなる感温素子と、
前記感温部と前記保護カバーとの間隙に形成されたマトリックス相と、
を具備してなる温度センサの、前記保護カバーの閉塞された端部の内側に、空隙を形成させる方法であって、
（ａ）前記保護カバーの内側に前記感温部を配置する工程、
（ｂ）前記保護カバーの閉塞された端部の内側に、前記充填材と混合せず、前記充填材の固化温度よりも低い温度で分解気化、蒸発または昇華する空隙形成材料を固定する工程、
（ｃ）工程（ｂ）の後に前記保護カバーの内側に充填材を充填する工程、および
（ｄ）工程（ｃ）の後に、前記保護カバーを加熱することによって、前記保護カバーの閉塞された端部の内側に、空隙を形成させる工程
を含んでなることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感温素子を保護カバー内に具備してなる温度センサ、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今の機械産業の分野ではメカトロニクス化が進み、機械要素だけでは実現できないような各種機能が実現されるようになってきている。そのような機能は、各種センサによって状況や状態などを検出し、それに応じて、機械の動作等を制御することによって達成されるのが通常である。
【０００３】
このようなセンサのひとつとして温度センサがある。例えば、自動車の排気浄化システムにおいては、排気ガスそのものや、浄化装置の温度に応じて浄化条件を調整し、有害な放出物などを低減することが求められているので、排気ガスなどの温度を測定できる温度センサが必要である。このような温度センサとしては一般に、サーミスタ素子などの感温素子が保護カバー内に封入されたものが用いられている。
【０００４】
より具体的には、一般的な温度センサは、金属などからなる保護カバー内に感温素子が配置され、その感温素子に接続された一対の電極線が温度センサの外側まで伸びた構造となっている。そして、感温素子と保護カバーとの間には、一般的に無機材料からなる充填材が充填されており、それによって感温素子が保持されている。すなわち電極線はその充填材からなる相を貫通して温度センサの外側まで延伸している。
【０００５】
このような温度センサは、一般的には保護カバーの中に電極線が接続された感温素子を配置し、感温素子と保護カバーとの間に充填材を充填し、全体を加熱して充填材を結着させることによって製造される（例えば、特許文献１〜４参照）。ここで、充填材の主成分としては、アルミナ、ジルコニアなどの無機材料が用いられる。しかし、これらの無機材料は融点が高いため、より低い温度での製造を可能とするために、補助的に結合材が用いられる。このような結合材としては、ガラスなどが用いられる。このような結合材を無機材料に組み合わせることで、加熱の際に結合材が無機材料の粒子表面を被覆し、粒子を相互に結合させることで感温センサを固定する作用を有する。
【０００６】
しかしながら、前記した方法で温度センサを製造した場合には、電極線の断線が起こることが多かった。事実、特許文献３および４においては、そのような観点から、電極線の断線を防ぐための工夫がなされている。たとえば特許文献３においては、充填剤のビッカース硬度のばらつきを一定範囲とすることにより、特許文献４においては、感温素子や電極線などの外周に空隙を設けることにより、電極線の断線を防止しようとしている。しかしながら、本発明者らの検討によれば、いずれの方法においても電極線の断線を完全に防止することは難しく、製造の歩留まりについて改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２３２３３２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４７８７６号公報
【特許文献３】特開２０１２−５２９５９号公報
【特許文献４】特開２００９−１７５１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような従来の温度センサの製造方法において完全に解決できていなかった電極線の断線を低減させた、生産効率の高い温度センサの製造方法の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による温度センサの製造方法は、
一端が閉塞された筒状の保護カバーと、
前記保護カバーの内側に配置された、温度変化に応じて電気的特性が変化する感温部と、
前記感温部に接続され、感温部からの電気信号を取り出すための一対の電極線とを具備してなる感温素子と、
前記感温部と前記保護カバーとの間隙に形成されたマトリックス相と、
を具備してなる温度センサの製造方法であって、
（ａ）前記保護カバーの内側に前記感温部を配置する工程、
（ｂ）前記保護カバーの閉塞された端部の内側に、前記充填材と混合せず、前記充填材の固化温度よりも低い温度で分解気化、蒸発または昇華する空隙形成材料を固定する工程、
（ｃ）工程（ｂ）の後に前記保護カバーの内側に充填材を充填する工程、
（ｄ）工程（ｃ）の後に、前記保護カバーを加熱することによって、前記保護カバーの閉塞された端部の内側に、空隙を形成させる工程、および
（ｅ）工程（ｄ）の後に、さらに加熱し、充填材を固化させてマトリックス相を形成させる工程
を含んでなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明による温度センサは、前記の方法により製造されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温度センサの製造過程における電極線の断線が低減され、製品歩留まりが改善される。また、温度センサ内側に空隙を配置したことにより、マトリックス相と保護カバーとの接触を最低限に抑制して不要な化学反応を防ぐことが出来るので、材料の劣化を防ぐことが出来るなど優れた特性を有する温度センサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施態様による温度センサの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１４】
本発明は、温度センサの製造方法に関するものであり、保護カバーの内側に空隙を形成させることを一つの特徴としている。以下に、この温度センサの製造方法について説明する。
【００１５】
本願発明による温度センサの製造方法においては、温度センサを構成するものとして、
（ｉ）保護カバー、
（ｉｉ）感温素子、
（ｉｉｉ）充填材、および
（ｉｖ）空隙
が挙げられる。このような温度センサの一実施態様の断面図を示すと図１に示す通りである。すなわち、本発明による温度センサ１００は、保護カバー１０１の内側に感温部１０３が配置され、保護カバー１０１と感温部１０３の間隙に充填材のマトリックス相１０５が形成されている。感温部に接続された一対の電極線１０４はそのマトリックス相を貫通して外部に引き出され、外部の回路に接続される。そして、保護カバーの閉塞された端部の内側に空隙１０２が形成されている。
【００１６】
保護カバーは、一端が閉塞された筒状の材料である。断面形状は特に限定されず、断面の外側および内側のいずれについても、円であっても多角形であってもよい。しかしながら、製造の容易性の観点からは、保護カバーの外側および内側の断面がいずれもが円であること、すなわち保護カバーの形状は一端が閉塞された円筒状であることが好ましい。  保護カバーの大きさは、目的とする温度センサの大きさなどに応じて任意に選択することができる。
【００１７】
保護カバーの材質としては、一般に金属が用いられる。これは、温度センサとしての信頼性を確保するために、防食性、熱伝導性、耐熱性、硬度などに優れるものが望ましいためである。このような特性を満たす金属は、各種のものが知られている。例えば、防食性に優れる合金としてステンレス鋼は入手が容易で価格も安いので一般的に用いられるものである。ステンレス鋼のうち、オーステナイト系ステンレス鋼が好ましく、例えばＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３２１など各種のものが市販されている。またインコネル、インコロイ、ニモニック（いずれも商標名、大同スペシャルメタル株式会社製）などの耐熱合金を用いることも好ましい。これらのうち、インコネルはニッケルをベースとして、鉄 、クロム、ニオブなどを配合した合金であり、インコネル６００、インコネル６２５、インコネル７１８、インコネルＸ７５０など各種のものが販売されており、所望の耐熱性や硬度などに応じて任意に選択することができる。
【００１８】
保護カバーの材質として用いられる材料の線膨張係数は、１０×１０−６／Ｋを超える。具体的には、インコネル（商品名）は、種類によって異なるが、１２．６〜１３．３×１０−６／Ｋの線膨張係数を示す。またステンレス鋼も一般に１０×１０−６／Ｋを超える線膨張係数を示す。例えば、ＳＵＳ３０４の線膨張係数は１７．３×１０−６／Ｋである。
【００１９】
保護カバーの大きさは、組み合わされる感温素子の大きさや、製造される温度センサの用途などに応じて適切に選択される。一般的な用途に用いられる温度センサの場合には、保護カバーの内径は、１．０〜５．０ｍｍであることが好ましく、肉厚は０．０５〜１．０ｍｍであることが好ましく、長さは２．０〜３０．０ｍｍであることが好ましい。
【００２０】
感温素子は、温度センサの主要部であり、温度変化を電気信号に変換して外部に出力する素子である。感温素子は、温度変化に応じて電気的特性が変化する感温部と、前記感温部に接続され、感温部からの電気信号を取り出すための一対の電極線とを具備する。感温部としてはサーミスタと呼ばれるものが一般に用いられる。サーミスタは、温度変化に応じて電気抵抗が変化する抵抗体であり、ＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタ、ＣＴＲサーミスタなどが知られている。本発明による温度センサにおいては、感温部は任意に選択することができる。この感温部は、後述するように、温度センサ内において、充填材によって固定される。このとき、感温部と充填材との親和性が高いと感温部が安定に固定される。このため、感温部の外周面には、充填材と親和性の高い材料で被覆されていることが好ましい。具体的には、充填材は後述するようにガラスなどの結合材を含むことが多いので、感温部の外周面が結合材によって被覆されていることが好ましい。
【００２１】
電極線は感温部から発信される電気信号を外部回路に伝達するためのものである。このため、電気抵抗が低いこと、温度センサが用いられる温度範囲で安定である材料によって形成されていることが好ましい。このため、電極線は白金などの金属製であることが好ましい。
【００２２】
このような感温素子は、一般的に用いられているものの中から、任意に選択することができる。
【００２３】
前記の感温素子のうち、感温部は温度センサの内部の所定の位置に固定される必要がある。温度センサが精度よく機能するためには、感温部が温度センサの表面から一定の位置にある必要があるためである。このように感温部を固定するためには充填材が用いられる。
【００２４】
従来の温度センサの場合、保護カバーの内側の特定の位置に感温部が配置され、その感温部と保護カバーとの間隙に充填材が充填される。充填された充填材の相を任意の方法で固化させることで感温部の位置を固定することができる。ここで、充填材の相を固化させるには、熱的処理によって充填材のマトリックス相を形成させる方法を用いるのが一般的である。
【００２５】
充填材としては、一般的に骨材としてセラミックス粒子を含むものが用いられる。セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、シリカなどの無機酸化物が好ましく用いられる。これらのうち、入手の容易性やコストの観点からアルミナが最も好ましく用いられる。これらのセラミックス粒子は、耐熱性が高く充填材としては好適に用いることができる。一方で、これらの充填材を加熱によって溶融させ、マトリックス相を形成させるためには非常に高い温度が要求される。しかしながら、要求される温度が高くなると、エネルギーコストが嵩み、製造コストも上昇する。また、保護カバー内部に配置される感温素子が熱によってダメージを受ける可能性もある。
【００２６】
骨材としてセラミックス粒子を用いる場合、その粒子の平均粒径は、一般に０．２〜１０μｍのものが用いられる。過度に小さいと、後述するように分散媒を配合してスラリーを形成させたときに凝集してしまうことがあり、また過度に大きいとスラリー充填の際に配管詰まりなどを起こすことがあるためである。
【００２７】
このような問題点を改善するために、充填材として主となる骨材と結合材とを含むものとすることができる。すなわち、セラミックス粒子などの骨材そのものを溶融させて充填材のマトリックス相を形成させるのではなく、骨材の間に存在する結合材を溶融させて骨材同士を結合させることによって、加熱温度をより低くしながら充填材のマトリックス相を形成させることができる。
【００２８】
結合材としては、軟化点が比較的低いガラスなどが用いられる。ガラスは、非晶質ガラス、結晶質ガラスに分類されるが、そのいずれを用いてもよい。また、ガラスは二酸化ケイ素、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化鉛、酸化カルシウムなどの材料から製造されるが、組成はどのようなものであってもよい。具体的には、ホウケイ酸ガラス（軟化点７８５℃程度）、ソーダ石灰ガラス（軟化点７３０℃程度）、鉛ガラス（軟化点６００℃程度）などが用いられる。
【００２９】
前記した軟化点が低いガラスの線膨張係数は９×１０−６／Ｋ以下である。例えば、ホウケイ酸ガラスおよびソーダ石灰ガラスの線膨張係数はそれぞれ５．２×１０−６／Ｋおよび８．８×１０−６／Ｋである。特に、軟化点が低いことからホウケイ酸ガラスが好ましく用いられるので、結合材として用いられるガラスの線膨張係数は５〜６×１０−６／Ｋの範囲にあるのが一般的である。
【００３０】
なお、温度センサの使用温度範囲に軟化点があるようなガラスを結合材として用いると、温度センサの使用時に温度センサ内部で感温部が移動してしまい、断線などの故障の原因となるので、結合材として用いるガラスの軟化点は温度センサの使用温度範囲の上限以上であることが好ましい。
【００３１】
また、結合材としてタルク、カオリンなどを用いることもできる。
【００３２】
これらの結合材は単独、または２種類以上を組み合わせて用いることもできる。
結合材は、骨材とは独立に配合しておくことも、骨材の表面に予め付着させておくこともできる。骨材と結合材とが独立に配合された充填材は、温度センサの製造過程において加熱された際に結合材が骨材の間で溶融し、骨材同士を結合させる。骨材の表面をあらかじめ結合材で被覆しておくと、マトリックス相全体で骨材同士の結合がより均一になるので好ましい。
【００３３】
なお、充填材はこれらの骨材や結合材などに水などの分散媒が加えられたスラリーとして用いられるのが一般的である。分散媒としては水が用いられるのが一般的である。分散媒の配合量は、必要に応じて任意に調整することができるが、スラリーの流動性を十分に確保するために、スラリー全体の重量を基準として１０質量％以上とすることが好ましい。また分散媒は加熱時に系外に放出されるので、迅速に分散媒を放出させるとともに、放出の際に形成されるガスの流路と形成される空孔の形成を抑制するために２０質量％以下とすることが好ましい。
【００３４】
充填材スラリーには、必要に応じてさらなる添加剤を添加することもできる。例えば、補助的な結合材として有機ポリマーを用いることもできる。
【００３５】
従来の製造方法においては、まず、前記した保護カバーの内側に感温素子の感温部を配置し、保護カバーと感温部との間隙に充填材を充填し、その後に加熱することで充填材のマトリックス相を形成させるのが一般的であった。これに対して、本願発明による温度センサの製造法においては、保護カバーの内側に空隙を形成させるために、保護カバーの閉塞された端部の内側に空隙形成材料を配置する工程を含むことを一つの特徴としている。すなわち、本発明による温度センサの製造方法は、
（ａ）前記保護カバーの内側に前記感温部を配置する工程、
（ｂ）前記保護カバーの閉塞された端部の内側に、前記充填材と混合せず、前記充填材の固化温度よりも低い温度で分解気化、蒸発または昇華する空隙形成材料を固定する工程、
（ｃ）工程（ｂ）の後に前記保護カバーの内側に充填材を充填する工程、
（ｄ）工程（ｃ）の後に、前記保護カバーを加熱することによって、前記保護カバーの閉塞された端部の内側に、空隙を形成させる工程、および
（ｅ）工程（ｄ）の後に、さらに加熱し、充填材を固化させてマトリックス相を形成させる工程
を含んでなるものである。
【００３６】
ここで、空隙形成材料とは、
（ｉ）保護カバーの内側に配置されたあと、その後に充填材が充填されても、充填剤と混合することがなく、一定の容積を占め、
（ｉｉ）充填材が固化を開始して空隙形成材料と混合しない程度に流動性を失う温度であって、かつ充填材が完全に固化してマトリックス相を形成する温度よりも低い温度で、分解気化、蒸発、または昇華する
という特徴を有するものである。このような特徴を有する空隙形成材料を前記したような温度センサの製造方法に用いると、工程（ｃ）までの間に温度センサの内側に一定の容積を占め、工程（ｄ）において、固化を開始したが完全に固化していない充填材の相から気体として温度センサ外に放出される。この結果、最初に空隙形成材料が存在していた部分に空隙が形成される。
【００３７】
ここで、空隙形成材料としては、具体的には、樹脂またはワックスなどが挙げられる。このような材料としては、前記した特徴を満たすものであれば任意のものを選択して使用することができる。このような材料としては、具体的にはキャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木蝋、ホホバ油、蜜蝋、鯨蝋、ラノリン、ロジン、天然ゴム、ゼラチン、カゼイン、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、ポリエチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合物、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン、硬化ひまし油、デンプン、ペクチン、ローカストビーンガム、グアーガム、タマリンドガム(タマリンド種子多糖類)、アラビアガム、コンニャクグルコマンナン、トラガントガム、大豆多糖類、サイリウム、キサンタンガム、カードラン、ジェランガム、シクロデキストリン、カラギーナン、寒天、ゼラチン、大豆ペプチド、大豆タンパク、卵タンパク、小麦タンパク、カルボキシビニルポリマー、カチオン化グアーガム、粉末セルロース、結晶セルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、酢酸フタル酸セルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、デキストリン脂肪酸エステル、ベンジリデンソルビトール系ゲル化剤、アミノ酸系ゲル化剤ならびにこれらの材料の誘導体または変性物が挙げられる。さらには、アルギン酸ナトリウム、ヒアルロン酸ナトリウムなどは、それらの水溶液にカルシウムなどを含む水溶液を添加することによってゲル化することを利用して、空隙材料として用いることができる。
【００３８】
なお、これらの空隙形成材料は、かならずしも樹脂またはワックスのいずれかに分類できるものではない、すなわち、特定の材料は樹脂であると同時にワックスであることがある。また、たとえば樹脂は、一般に熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、合成樹脂、天然樹脂などに分類することができるが、本発明においては、いずれの分類に属する樹脂も用いることができる。なお、製造安定性の観点からは合成樹脂、その中でも熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
【００３９】
また、その形状も種々の形状があり、オイル状、半固体状、固体状のいずれであってもよい。また、保護カバー内に配置する段階で液体であっても、充填材を充填する前にオイル状、半固体状、固体状のいずれかの状態になるものであってもよい。すなわち、上記した樹脂類が溶解または分散された粘度の高い液体や、温度変化やほかの添加剤によってゲル化する液体であってもよい。また、固体である場合には、綿状または布状などの繊維状材料であってもよい。また、前記した材料を増粘剤またはゲル化剤として利用した半固体状材料を用いることもできる。さらには、前記した材料を溶質または溶媒として含む溶液や、前記した材料を分散質として含む分散液などを用いることもできる。
【００４０】
なお、これらの空隙形成材料を保護カバーの内部に配置する場合には、配置する材料の形状に応じた方法を採用するべきである。一般に、本発明による温度センサの製造方法において、用いられる充填材はスラリーなどの液体状であるため、保護カバーをその閉塞された端部が下側になるように配置し、開口端から充填剤スラリーを導入する。ここで充填材スラリーに含まれる骨材は一般に比重が大きいため、充填材スラリーを導入する前に保護カバー内に配置された空隙形成材料は、固定されていない場合には、充填剤スラリーと混合してしまったり、充填剤スラリー表面に浮き上がってしまったりすることがある。このような問題を防ぐために、空隙形成材料を保護カバーの閉塞された端の内側に固定することが好ましい。このような方法としては、たとえば
（ｉ）空隙形成材料が固体である場合には、接着性材料を用いて、保護カバー内側面に接着する、
（ｉｉ）空隙形成材料が粉末状である場合には、保護カバー内において突き固めて固定する、
（ｉｉｉ）空隙形成材料が溶液または分散液である場合には、保護カバー内に溶液または分散液を導入後、加熱して溶媒を留去させて乾固させることによって固定する、
（ｉｖ）空隙形成材料が、ゲル形成材料を含む水溶液または分散液である場合には、保護カバー内に溶液または分散液を導入後、ゲルを形成させるための化合物を添加したり、加熱、または冷却するなどによって、ゲル化反応を起こさせて固化させる、
（ｖ）空隙形成材料が重合性材料である時には、加熱等によって重合させて硬化させることによって固定する、
（ｖｉ）空隙形成材料が繊維状材料である場合には、保護カバー内に詰め込むことによって固定する、
（ｖｉｉ）空隙形成材料を繊維状材料に含浸させて、保護カバー内に詰め込むことによって固定する、
などが挙げられる。なお、ここで「固化させる」とは、完全な固体にすることだけではなく、後から充填材スラリーが導入されたときに、それと混合が起こらない程度に固体化していればよい。これらの方法は組み合わせて用いることもできる。
【００４１】
このように、保護カバー内部に空隙形成材料が導入され、必要に応じて固定された後、前記した充填材、たとえば充填材スラリーが保護カバー内部に導入される。そして、保護カバーは、まず空隙を形成させるために相対的に低い温度で加熱される。このような温度は、充填材が固化を開始して空隙形成材料と混合しない程度に流動性を失う温度であって、かつ充填材が完全に固化してマトリックス相を形成する温度よりも低い温度で、分解気化、蒸発、または昇華する温度である。このような温度で加熱されることによって、空隙形成材料は分解気化、蒸発、または昇華して気体となり、まだ完全に固化していない充填材相を通過して保護カバーの外側に放出される。その結果、空隙形成材料が占めていた部分が空隙となる。このような温度は、空隙形成材料の種類に応じて、適切に選択されるが、たとえば７０〜７００℃、好ましくは７５〜６５０℃の温度が選択される。
【００４２】
このようにして形成された空隙の大きさは、特に限定されないが、空隙の容積が、前記充填材相から形成されるマトリックス相の容積の１〜１００％であることが好ましく、１０〜７０％であることがより好ましい。このような範囲内であると、製造される温度センサの断線等が少なくなり、製造の歩留まりが改良される。
【００４３】
引き続き、充填材相を完全に固化させるために、工程（ｄ）における加熱温度よりも高い温度で温度センサを加熱する。この際の温度は、充填材スラリーの成分などに応じて適切に選択されるが、たとえば７００〜１０００℃、好ましくは８００〜９００℃の温度が選択される。
【００４４】
このように空隙が形成された温度センサは、製造時および使用時において断線などの故障が起こりにくくなる。これは、製造時および使用時において、温度変動があった場合に、感温素子および電極線にかかる応力が低減されるものと推定される。
【００４５】
本発明において、前記した工程（ａ）〜（ｅ）の実施順序は、一般的には（ａ）から（ｅ）への順序で行われるが、それに限定されるものではない。すなわち、工程（ｂ）〜（ｅ）はこの順序に行う必要があるが、感温素子を保護カバーの内部に配置する工程（ａ）をどの工程の後に行うかは、特に限定されない。具体的には、空隙形成材料の配置後に感温素子を配置する（工程（ｂ）と工程（ｃ）との間に工程（ａ）を行う）、充填材を保護カバー内に充填した後に、固化していない充填材の相に感温素子を押し込んで配置する（工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に工程（ａ）を行う）、または保護カバー内に充填材を充填しながら感温素子を保護カバー内に配置する（工程（ａ）と工程（ｃ）とを同時に行う）こともできる。なお、充填材を保護カバー内に充填した後に、固化していない充填材の相に感温素子を押し込んで配置する方法が、充填材スラリーの導入が容易なため、製造が容易となって好ましい。
【００４６】
なお、保護カバー内における感温素子の位置は、限定されない。たとえば図１に示されるように、感温部がすべてマトリックス相に包囲されていても、感温部がより閉塞された端部側にあり、空隙内に突出していてもよい。しかしながら、感温部が空隙部に突出し、すなわち感温部の一部がマトリックス相に接触していない場合には、温度センサの感度が低下することがあるので、感温部は全体がマトリックス相に包囲されていることが好ましい。
【００４７】
このような方法により形成された温度センサは、
一端が閉塞された筒状の保護カバーと、
前記保護カバーの内側に配置された、温度変化に応じて電気的特性が変化する感温部と、
前記感温部に接続され、感温部からの電気信号を取り出すための一対の電極線とを具備してなる感温素子と、
前記感温部と前記保護カバーとの間隙に形成されたマトリックス相と、
を具備してなり、保護カバーの閉塞された端部の内側に空隙を有することを特徴とするものである。このような温度センサは、たとえば図１に示される断面図で表される構造を有する。ここで、図１においては、感温部はマトリックス相に埋没しているが、感温部の一部または全部が空隙内に突出していてもよい。ただし、感温部のすべてが空隙内に突出していると、感温部に温度が伝わりにくいために感度が劣る傾向にあるので、感温部の少なくとも一部がマトリックス相中に埋没していることが好ましい。
【００４８】
諸例により本発明を説明すると以下の通りである。
【００４９】
実施例１
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバーに内に、一端が閉塞された部分を下にしてポリエチレンワックス（三井ハイワックス１１０Ｐ（商品名）、三井化学株式会社製、融点１０９℃）を１０ｍｇを投入して、１２０℃で３０分間加熱した後、室温に戻し冷却して固着させた。次いでアルミナを骨材として含む充填剤スラリーを充填し、次いで感温素子を前記ポリエチレンワックスの相に接触しないように挿入した。引き続き、温度３００℃で１時間加熱して空隙を形成させたのち、さらに温度９００℃で５時間加熱して充填材相を固化させて温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【００５０】
実施例２
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバーの、一端が閉塞された端部内側に、その内径より小さい、粒状カルナウバワックス（融点８０℃）を接着剤で前記保護カバーの端部内側に固定した。その後、実施例１と同様にして温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【００５１】
比較例１
実施例１に対して、ポリエチレンワックスに代えて、パラフィンワックス（ＨＮＰ−１０（商品名）、日本精蝋株式会社製、融点７５℃）６ｍｇを用いた。このとき、パラフィンワックスを固定するための処理は行わなかった。実施例２と同様に処理したところ温度センサを得ることができたが、製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が確認できなかった。
【００５２】
実施例３
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバー内に、一液硬化型エポキシ接着剤（ＥＰ１７１（商品名）、セメダイン株式会社）を１０ｍｇ内壁に付着しないように投入し、８０℃にて３０分間硬化処理し固着させた。その後、実施例１と同様に充填剤スラリーを充填して、温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【００５３】
実施例４
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバー内に、エポキシ樹脂（エピコート１００４（商品名）、三菱化学株式会社製）４０％ＭＥＫ溶液を２０ｍｇ内壁に付着しないように投入し、１００℃の乾燥機内で３０分間乾燥させて固着させた。その後、実施例１と同様に充填剤スラリーを添加して、温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【００５４】
比較例２
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバー内に、アクリルエマルジョン（ジョンクリル７７５（商品名）、ＢＡＳＦ社製）を２０ｍｇ内壁に付着しないように投入した。その後、実施例１と同様に充填剤スラリーを添加して、温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が確認できなかった。空隙が形成されなかったのは、固定されなかったアクリルエマルジョンが水性液体であったために充填剤スラリーと混合し、空隙形成材料の相が形成されなかったためと考えられる。
【００５５】
比較例３
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバー内に、ポリエステル樹脂（バイロン２００（商品名）、東洋紡株式会社製、３０％ＭＥＫ溶液）を２５ｍｇ内壁に付着しないように投入した。その後、実施例１と同様に充填剤スラリーを添加して、温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されなかった。これはポリエステル樹脂溶液が有機溶剤を含んでいて、水性の充填材スラリーと混合しないものの、固定化工程（加熱による溶媒除去）がないため、樹脂溶液層と充填材スラリー層が比重差により上下逆転したためと考えられる。
【００５６】
実施例５
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバー内に、空隙形成材料として（メトローズＳＭ−１５（商品名）、信越化学工業株式会社製）の１０％水溶液を２０ｍｇ内壁に付着しないように投入し、加熱によって半固体状態として、前記保護カバーの端部内側に固着させた。その後、実施例１と同様に充填剤スラリーを添加して、温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【００５７】
実施例６
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバー内に、アルギン酸ナトリウムの５％水溶液を８０ｍｇ内壁に付着しないように投入した。さらに、塩化カルシウムの１０％水溶液を８ｍｇ投入しゲル化させて、保護カバー内に固定した。その後、実施例１と同様に充填剤スラリーを添加して、温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。また、感温部は、その空隙内に突出していた。
【００５８】
実施例７
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバー内の、一端が閉塞された端部内側に、不織布（ＢＳ００９５Ｃ（商品名）、東洋紡株式会社製）を５０ｍｇ詰め込んだ。その後、実施例１と同様に充填剤スラリーを添加して、温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【００５９】
実施例８
実施例７に対して、不織布（ＢＳ００９５Ｃ（商品名）、東洋紡株式会社製）１０ｍｇにパラフィンワックス６ｍｇを１００℃で溶融させて含浸させたものに変更して温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【００６０】
実施例９
実施例７に対して、不織布（ＢＳ００９５Ｃ（商品名）、東洋紡株式会社製）１０ｍｇに一液硬化型エポキシ接着剤を６ｍｇ含浸させ、８０℃、１０分で仮硬化させたものに変更して温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【００６１】
実施例１０
実施例７に対して、不織布（ＢＳ００９５Ｃ（商品名）、東洋紡株式会社製）１０ｍｇにエポキシ樹脂（エピコート１００４（商品名）、三菱化学株式会社製）４０％ＭＥＫ溶液１０ｍｇを含浸させ、１００℃で３０分間乾燥させたものに変更して温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【００６２】
実施例１１
外径が３ｍｍで肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ製の一端が閉塞された金属保護カバーに内に、一端が閉塞された部分を下にして空隙形成材料としてメトローズ６０ＳＨ１００００（商品名、信越化学工業株式会社製）の３％水溶液２０ｍｇを内壁に付着しないように投入し、その後不織布（ＢＳ００９５Ｃ（商品名）、東洋紡株式会社製）を１０ｍｇ詰め込んだ。その後、実施例１と同様に充填剤スラリーを添加して、温度センサを製造した。製造された温度センサの保護カバーの閉塞された端部内側には空隙が形成されていた。
【符号の説明】
【００６３】
１００  温度センサ
１０１  保護カバー
１０２  空隙
１０３  感温部
１０４  電極線
１０５  充填材のマトリックス相
【図１】
2015052572.tif 000003