(57)【要約】【課題】リード線の長さに応じた補正を行わなくても優れた精度で温度を検知することができ、かつ優れた耐久性を発揮可能な温度センサを提供する。【解決手段】ハウジング１と、ハウジング１内に収納され、温度により変化する電気的特性を電気信号として出力可能なサーミスタ５と、各一端がサーミスタ５に接続され、サーミスタ５からの電気信号をハウジング１外に取り出すための一対のリード線６とを備えた温度センサである。リード線６は、ニッケルメッキ軟銅からなる第１電線８と、ステンレスからなる第２電線７とを有する混合撚り線からなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジング内に収納され、温度により変化する電気的特性を電気信号として出力可能な感温素子と、各一端が該感温素子に接続され、該感温素子からの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線とを備えた温度センサにおいて、
各前記リード線は、銅を含む第１導体からなる第１電線と、該第１導体よりも耐屈曲性及び引張強度の高い第２導体からなる第２電線とを少なくとも有する混合撚り線からなることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
各前記リード線は、前記第１電線が前記第２電線の周囲を取り囲んでいることを特徴とする請求項１記載の温度センサ。
【請求項３】
前記第２導体はニッケルを含有していることを特徴とする請求項１又は２記載の温度センサ。
【請求項４】
前記第２導体はステンレスであることを特徴とする請求項３記載の温度センサ。
【請求項５】
前記感温素子はサーミスタであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は温度センサに関する。本発明の温度センサは、車両の排気ガス等の温度を検知する場合に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特許文献１及び特許文献２記載の温度センサが知られている。これらの温度センサは、ハウジングと、ハウジング内に収納され、温度により変化する電気的特性を電気信号として出力可能な感温素子と、各一端が一対の芯線を介して感温素子に接続され、感温素子からの電気信号をハウジング外に取り出すための一対のリード線とを備えている。このリード線として、特許文献１記載の温度センサではＳＵＳ線（ステンレス線）を使用し、特許文献２記載の温度センサでは銅線（ニッケルメッキ軟銅線）を使用している。
【０００３】
これらの温度センサによれば、感温素子は雰囲気温度によって電気的特性が変化することから、その変化に対応した電気信号が両芯線を介して両リード線に伝達され、両リード線の各他端に接続されたコネクタから得られる。これらの温度センサは、車両の排気ガス等の温度の検知に用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−５６２５６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平５−２６４３６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の温度センサでは、各リード線がＳＵＳ線又は銅線であることから、車両への搭載に際して不都合が存在する。
【０００７】
具体的には、温度センサは搭載する車両の車種によってリード線の長さが区々である。例えば、エンジンルーム内に温度センサが配置されるものでは、リード線の長さが２５０ｍｍであるのに対し、自動車の床下に配置されるものでは、リード線の長さが１５００ｍｍとなる。この場合、両者のリード線の長さには１２５０ｍｍの差が存在し、一つの温度センサに対して２本のリード線を使用すると、両者には２５００ｍｍものリード線の長さの違いが存在していることになる。したがって、リード線が銅等の良導体に比べて抵抗値の大きいＳＵＳ線である場合、長さによりリード線の抵抗値が大きく異なってくる。そのため、例え感温素子が検知する温度が同一であったとしても、リード線の長さの相違により温度センサから出力される電気信号の大きさが異なってしまうことがある。特に、感温素子が温度によってリード線と同程度の抵抗値に変化する特性を有した素子である場合、リード線の長さの違いによってコネクタからみた温度センサの抵抗値が大きく異なることがあり、リード線の長さ、換言すればリード線の抵抗値の違いの影響を受け易い。また、ハードウェア又はソフトウェアにより、温度センサにおける温度の変化に対する電気信号の変化量である温度特性をリード線の長さに応じて補正するとしても、リード線に長さに応じた個々の調整又は変更が必要となり、取り扱いが面倒である。特に、近年では、温度センサに対して、電気信号の出力範囲はそのままで、温度検知範囲の拡大及び温度検知精度の向上の要求が強くなってきている。そのため、温度１°Ｃあたりの電気信号の変化量が従来よりも小さく、長さの相違によるリード線の抵抗値の違いを無視できず、取り扱いの不便さが顕著になってきている。
【０００８】
一方、リード線が銅線である場合、抵抗値が小さく、長さの相違によるリード線の抵抗値の違いは微小であるため、温度特性をリード線の長さに応じて補正しなくても、精度よく温度を検知することが可能である。しかし、銅線は耐屈曲性が低く、引張強度が弱いため、リード線が銅線である温度センサにおいては、長期間の使用により断線の虞があり、耐久性が懸念される。
【０００９】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、リード線の長さに応じた補正を行わなくても優れた精度で温度を検知することができ、かつ優れた耐久性を発揮可能な温度センサを提供することを解決すべき課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の温度センサは、ハウジングと、該ハウジング内に収納され、温度により変化する電気的特性を電気信号として出力可能な感温素子と、各一端が該感温素子に接続され、該感温素子からの該電気信号を該ハウジング外に取り出すための一対のリード線とを備えた温度センサにおいて、
各前記リード線は、銅を含む第１導体からなる第１電線と、該第１導体よりも耐屈曲性及び引張強度の高い第２導体からなる第２電線とを少なくとも有する混合撚り線からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の温度センサでは、各リード線が第１電線と第２電線とを少なくとも有する混合撚り線からなる。第１電線は銅を含む第１導体からなるため、リード線の長さの違いによる抵抗値の違いがごく僅かとなる。そのため、温度センサの温度特性をリード線の長さに応じて補正しなくても、検知温度の誤差が精度上問題とならない。また、第２電線は第１導体よりも耐屈曲性及び引張強度の高い第２導体からなるため、長期間の使用による断線を防止することができ、優れた耐久性を発揮する。
【００１２】
したがって、本発明の温度センサによれば、リード線の長さに応じた補正を行わなくても優れた精度で温度を検知することができ、かつ優れた耐久性を発揮することができる。
【００１３】
本発明の温度センサにおいて、第１導体としては、ニッケルメッキ銅、スズメッキ銅、スズ入り銅合金等を採用することができる。第２導体はニッケルを含有していることが好ましい。ニッケルは耐屈曲性及び引張強度が高いからである。このような第２導体としては、ステンレスが好ましい。ステンレスはニッケルを含み、入手のし易さから製造コストの低廉化を実現できるからである。なお、各リード線は第１電線及び第２電線以外に種々の特性をもつ第３電線等を有することもできる。
【００１４】
本発明の温度センサでは、各リード線は第１電線が第２電線の周囲を取り囲んでいることが好ましい。通常、各リード線の各一端は一対の芯線にかしめられ、各芯線を介して各リード線が感温素子に接続される。また、各リード線の各他端はかしめられることによりコネクタに接続される。そのため、適度に柔らかい銅を含む第１導体からなる第１電線が第２電線の周囲を取り囲んでいるのであれば、各リード線が良好にかしめられ、芯線やコネクタと好適に接続される。これによりリード線と芯線やコネクタとの接続部での接触抵抗を低減させることができ、かつ優れた耐久性を発揮する。
【００１５】
感温素子としては、サーミスタ、金属抵抗体等を採用することができるが、本発明の温度センサは感温素子がサーミスタである場合に効果が顕著である。感温素子が温度により抵抗値が大きく変化するサーミスタである場合、温度によってはサーミスタが数十Ω程度の低抵抗となり、リード線の長さの違いによる抵抗値の違いが無視できなくなる場合がある。これに対し、本発明の温度センサでは、リード線の長さの違いによる抵抗値の違いがごく僅かであるため、高い温度検知精度を確実に表出させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１に本実施形態の温度センサの断面図を示す。この温度センサは、図示しない車両の排気通路に設けられ、排気ガスの温度を広範囲にわたって検出するために用いられる。この温度センサは、ハウジング１と、ハウジング１内に収納され、温度により変化する電気的特性を電気信号として出力可能な感温素子としてのサーミスタ５と、サーミスタ５からの電気信号をハウジング１外に取り出すための一対のリード線６とを備えている。
【００１８】
より詳細には、ハウジング１は第１ハウジング２とナット部３と第２ハウジング４とから構成されている。第１ハウジング２は先端が閉じられた円筒状をなし、その先端側には温度により変化する抵抗値を電気信号として一対の電極５ａに出力するサーミスタ５が配置されている。一対の電極５ａは、一対の芯線１１の一端１１ａに接続されている。両芯線１１はシース１２により被覆され、第１ハウジング２の基端から突出している。
【００１９】
第２ハウジング４は第１ハウジング２より大径の円筒状をなしている。そして、第２ハウジング４の先端側と第１ハウジング２の基端側とが重ね合わせられて同軸に配置され、フランジ１３の後端にて結合されている。
【００２０】
また、ナット部３は、温度が検知される流体の漏れを防止するフランジ１３と、温度センサを排気通路等に固定するナット１４とからなる。フランジ１３は、第１ハウジング２の基端側に固定され、フランジ１３の後端に第２ハウジング４の先端が固定されている。また、フランジ１３の第２ハウジング４側には、ナット１４が回動可能に設けられている。
【００２１】
第１ハウジング２の基端から突出した一対の芯線１１の他端１１ｂは、第２ハウジング４内において、一対のリード線６の一端６ａとかしめ端子１６によりかしめられている。また、芯線１１の他端１１ｂとリード線６の一端６ａには、かしめ端子１６とともに絶縁チューブ１７が被せられている。
【００２２】
また、第２ハウジング４の基端側には、耐熱ゴム製のグロメット１８がかしめ固定されている。一対のリード線６はグロメット１８を貫通して、第２ハウジング４の基端より突出している。リード線６には保護チューブ２０が被せられ、リード線６の他端６ｂにはコネクタ１９が接続されている。
【００２３】
リード線６は、図２に示すように、中央部分の７本のステンレス線である第２電線７と、７本の第２電線７の周囲を取り囲む１２本のニッケルメッキ軟銅線である第１電線８とからなる。各第２電線７と各第１電線８とは撚られた混合撚り線とされ、絶縁材料９によって被覆されている。ステンレスが第２導体であり、ニッケルメッキ軟銅が第１導体である。
【００２４】
以上の構成をした実施形態の温度センサでは、感温素子としてサーミスタ５を用いているため、サーミスタ５の抵抗値により温度を知ることができる。また、この温度センサでは、各リード線６がステンレスからなる第２電線７とニッケルメッキ軟銅からなる第１電線８とを有する混合撚り線である。第１電線８はニッケルメッキ軟銅からなるため、リード線６の長さの違いによる抵抗値の違いはごく僅かとなる。そのため、温度センサの温度特性をリード線６の長さに応じて補正しなくても、検知温度の誤差が精度上問題とならない。また、第２電線７は耐屈曲性及び引張強度の高いステンレスからなるため、長期間の使用による断線を防止することができ、優れた耐久性を発揮する。
【００２５】
ここで、Ｂ定数４０００Ｋ、９００°Ｃにおける抵抗値が７０Ωであるサーミスタを実施形態に適用した場合について検討する。温度センサのリード線が導体部分の断面積０．７４ｍｍ２、長さ２５００ｍｍのＳＵＳ線のみからなる場合、このリード線の抵抗値は２．８Ωとなる。発明者等の計算によれば、上記特性を有したサーミスタを備えた温度センサが９００°Ｃの条件下におかれたとき、上記リード線の抵抗値２．８Ωは、温度に換算すると、約１３°Ｃに相当することになる。そのため、二つの温度センサにおいて、リード線の長さの違いが２５００ｍｍ存在すると、約１３°Ｃの検知温度の誤差が存在することとなる。これに対して、導体部分の断面積が０．３７ｍｍ２、長さ２５００ｍｍの実施形態のリード線６の抵抗値は０．２２５Ωであり、上記特性を有したサーミスタを備えた温度センサが９００°Ｃの条件下に置かれたときのリード線６の温度換算値は約１°Ｃに相当する。そのため、２つの温度センサにおいて、リード線の長さの違いが２５００ｍｍ存在したとしても、約１°Ｃの検知温度の誤差が存在するのみである。したがって、実施形態の温度センサでは、リード線６の長さにかかわらず、温度補正の必要がないことがわかる。
【００２６】
また、長さ１５００ｍｍ、導体部分の断面積０．６０ｍｍ２のニッケルメッキ軟銅線のみからなるリード線と長さ１５００ｍｍの実施形態のリード線６とについて、各５本の屈曲試験を行った。試験は、固定したリード線の下端に５００ｇの錘を付け、固定した部分より上部のリード線を一定速度で左右交互に各９０度ずつ屈曲させ、リード線が断線したときの屈曲回数（左右１回づつ屈曲で１回カウント）を調べるものである。その結果、ニッケルメッキ軟銅線のみからなるリード線は、屈曲回数１３００回〜１４００回の間に、５本すべてが断線した。それに対して、実施形態のリード線６は、屈曲回数１００００回において、５本すべて断線しなかった。したがって、実施形態の温度センサでは、耐屈曲性が高く耐久性が高いことがわかる。
【００２７】
さらに、導体部分の断面積０．６０ｍｍ２のニッケルメッキ軟銅線のみからなるリード線と実施形態のリード線６とについて、引張強度試験を行った。試験は、長さ２００ｍｍの直線部とその両端にチャック部を形成した各リード線を用意し、ＩＭＡＤＡ社製引張圧縮試験機（ＳＬ−２００１）を用いて５０ｍｍ／ｍｉｎの速さで引っ張り、リード線の直線部が破断したときの強度を測定した。その結果、ニッケルメッキ軟銅線のみからなるリード線は平均引張強度が約２０５Ｎであった。それに対して、実施形態のリード線６は平均引張強度が約２７０Ｎであった。したがって、実施形態の温度センサでは、引張強度が高い点においても耐久性が高いことがわかる。
【００２８】
したがって、実施形態の温度センサによれば、リード線６の長さに応じた補正を行わなくても優れた精度で温度を検知することができ、かつ優れた耐久性を発揮できることがわかる。
【００２９】
また、この温度センサでは、リード線６は中央部分のステンレスからなる第２電線７の周囲にニッケルメッキ軟銅からなる第１電線８が配置されているため、各リード線６が良好にかしめられ、芯線１１やコネクタ１９と好適に接続される。これにより優れた耐久性を発揮する。さらに、この温度センサでは、第２電線７が入手のし易いステンレス線であるため、製造コストの低廉化を実現できる。
【００３０】
上記実施形態では、図２に示すように、中央部分の７本のステンレス線である第２電線７と、７本の第２電線７の周囲を取り囲む１２本のニッケルメッキ軟銅線である第１電線８とからなるリード線６を採用したが、本発明は、このリード線６に限られず、その要旨に反しないバリエーションで種々適用され得る。例えば、図３に示すように、複数本のステンレス線である第２電線２７と、個々の第２電線の周囲を取り囲む複数本のニッケルメッキ軟銅線である第１電線２８とからなるリード線２６を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の温度センサの断面図である。
【図２】実施形態の温度センサに係り、リード線の断面図である。
【図３】変形形態の温度センサに係り、リード線の断面図である。
【符号の説明】
１…ハウジング
５…感温素子（サーミスタ）
６、２６…リード線
７、２７…第２電線
８、２８…第１電線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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