JP4350436B2

JP4350436B2 - Temperature sensor

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Publication number: JP4350436B2
Application number: JP2003178385A
Authority: JP
Inventors: 剛半沢; 雅彦西; 雅樹岩谷; 孝昭長曽我部
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: JP2005016982A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高温酸化雰囲気下で使用される温度センサに係り、詳しくは、感熱素子が封入された部分からシース部材を通して外部に通気可能な温度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、温度センサとして、負の温度係数を持つサーミスタ素子を、当該サーミスタ素子からの出力信号を取り出す一対のシース芯線を金属製の外筒であるシースパイプの内部に絶縁性粉末を充填して絶縁保持したシース部材の先端部分に設け、この先端部分を有底筒状の金属キャップで被覆し、シース部材の後端側周囲を取り囲むフランジに締付ナット及び継手等の金属部品が組み付けられたものが知られている。この種の温度センサは、例えば、自動車の排気温度等を検出するために１０００℃程度の高温雰囲気下で使用されることにより、金属キャップの外面はもとより内面が急速に酸化することから、金属キャップ内の酸素が著しく減少することになる。このように、金属キャップ内部の酸素が減少することにより、同金属キャップに封入されたサーミスタ素子の周囲雰囲気が還元雰囲気となりサーミスタ素子が表面から還元され、同素子に特性変化が生じて温度センサとしての検出精度が低下するおそれがあった。
【０００３】
そこで、上記不具合に対処するために、シース部材のシースパイプ内の絶縁性粉末の粒径を例えば、１００μｍのものを用いて適当な空隙ができるように絶縁性粉末の充填率を減らして充填し、シース部材を減径加工した後でも、絶縁性粉末が必要以上に密度が高く詰まらないようにすることで、シース部材を通気可能とし、金属キャップ内部の酸素が減少しないようにすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１７１３０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のようにシース部材の絶縁材である絶縁性粉末の充填率を低下させたものでは、絶縁材がもろくなりやすい。そのため、振動等により、絶縁材によるシース芯線の保持力が低下し、シース芯線とシースパイプ、或いはシース芯線同士の絶縁が保てないという問題点があった。また、シース部材からシース芯線が抜けてしまうという問題があった。
【０００６】
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、サーミスタ素子の周囲雰囲気中の酸素濃度の低下を抑制し、同素子の特性変化を抑えて検出精度の低下を防止でき、且つ、シース部材の絶縁性の確保及びシース部材からシース芯線が抜けることを防止できる温度センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の温度センサは、感熱素子が封入された第１室と、当該感熱素子と電気的に接続され当該感熱素子からの出力信号を取り出すシース芯線を金属製の外筒であるシースパイプの内部に絶縁材により絶縁保持してなるシース部材とを備えた温度センサであって、前記シース部材の一端部は前記第１室内に面し、他端部は当該シース部材を内部に配置する筒状の継手と、前記シース部材と、前記継手の後端側開口に備えられた補助リングとで形成される第２室に面し、前記継手の内部で前記シース芯線に接続されると共に、該継手の外側に向かって延びる外部回路への接続用のリード線を備え、前記リード線の内側の空隙を介して前記継手内に空気が流入可能とされており、前記シース部材には、前記シースパイプの軸線方向に沿って貫通する通気経路が設けられ、当該通気経路は、前記シース芯線を中空線により構成して形成されている。
【０００８】
この構成の発明では、シース部材のシースパイプの軸線方向に沿って貫通する通気経路により、感熱素子が封入された第１室と、空気が流入可能な第２室との間で、空気流通が可能となる。従って、感熱素子が封入された第１室内の酸素濃度の低下を抑制することができる。これにより、感熱素子の特性変化を抑えることができ、検出精度の低下を防止することができる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
また、シース芯線を中空線により構成して通気経路としているので、この中空線から構成されたシース芯線により、感熱素子が封入された第１室と、空気が流入可能な第２室との間で、空気流通が可能となる。また、中空線により構成されたシース芯線により通気経路を実現しているので、絶縁材の充填率を低下させる必要がない。このため、振動等により、絶縁材によるシース芯線の保持力が低下することを防止でき、シース部材の絶縁性を確保できると共に、シース部材からシース芯線が抜けることを防止することができる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］以下、本発明の第１の実施の形態である温度センサ１について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の温度センサ１の構造を示す部分破断断面図である。この温度センサ１は、サーミスタ素子２を感熱素子として用いたものであり、同温度センサ１を自動車の排気管に装着することにより、サーミスタ素子２を内包した金属キャップ１４を排気ガスが流れる排気管内に配置させて、排気ガスの温度検出に使用するものである。
【００１６】
はじめに、図１を参照して、温度センサ１の概略構成を説明する。図１に示すように、温度センサ１は、温度センサ１の軸線方向に延びる円柱状のシース部材８、当該シース部材８の先端側（図１に示す下端側）に接合され、サーミスタ素子２を収納した金属キャップ１４、当該温度センサ１の略中央部に設けられたフランジ４及びフランジ４に嵌挿されたナット５、及び筒状の継手６等から構成されている。
【００１７】
次に、フランジ４について説明する。フランジ４は、図１に示すように、温度センサ１の略中央部に設けられ、軸線方向後端側に延びる鞘部４２と、この鞘部４２の先端側（図１に於ける下側）に位置し、径方向外側に向かって突出する突出部４１とを有している。突出部４１は、先端側に図示しない排気管の取付部のテーパ部に対応したテーパ形状の座面４５を有する環状に形成されており、座面４５が上記取付部のテーパ部に密着することで、排気ガスが排気管外部へ漏出するのを防止するようになっている。また、鞘部４２は環状に形成される一方、先端側に位置する先端側段部４４と先端側段部４４よりも小さい外径を有する後端側段部４３とを備える二段形状をなしている。
【００１８】
次に、シース部材８について説明する。シース部材８は、ＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱合金から形成された円筒のシースパイプの内部にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等（例えば、二酸化珪素）からなる絶縁材１７により、ＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱合金から形成された一対のシース芯線７を絶縁保持し、更に後述する通気経路が形成されている。シース部材８の成形方法の詳細については後述する。
【００１９】
また、シース部材８は、自身の後端側（図１に示す上側）がフランジ４の内側に挿通された状態で、鞘部４２の外周面の所定位置において径方向内側に向かって加締められ、フランジ４に対して固定されている。さらに、シース部材８の外周面と鞘部４２の後端側段部４３の内周面との重なり合う部分が、周方向にわたってレーザー溶接されている。このレーザー溶接がなされることにより、図１に示すように、鞘部４２の後端側段部４３とシース部材８（詳細にはシース部材８の外筒）とに跨る溶接部Ｌ３が形成され、シース部材８がフランジ４に対して強固に固定される。
【００２０】
次に、金属キャップ１４について説明する。シース部材８の軸線方向に延びる金属キャップ１４は、自身の先端側１３１が閉塞された筒状をなしており、この先端側１３１の内部にサーミスタ素子２が収納されている。この金属キャップ１４は、ＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱合金から形成されている。また、サーミスタ素子２は、自身の一対の電極線（Ｐｔ又は、Ｐｔ／Ｒｈ合金線）９を介してシース部材８の先端側から突出するシース芯線７に抵抗溶接により接続されている。そして、金属キャップ１４の後端側１３２は開放されており、この後端側１３２の内周面が一対のシース芯線７を内包するシース部材８（詳細にはシース部材８の外筒）の外周面に重なり合った状態で、周方向にわたってレーザー溶接されている。これにより、金属キャップ１４がシース部材８に固定されている。
【００２１】
このように、シース部材８をフランジ４の鞘部４２に加締め固定しつつ、鞘部４２の後端側段部４３にレーザー溶接を行うことにより、フランジ４とシース部材８との溶接強度に優れると共に、フランジ４とシース部材８との密着強度に優れる温度センサ１とすることができる。したがって、自動車等の振動の激しい環境下において温度センサ１が強い振動を受けても、シース部材８が振れ難く、シース部材８の折損等を抑制することができる。また、排気ガスに対する気密の信頼性を向上させることができる。
【００２２】
また、フランジ４の周囲には、六角ナット部５１及びネジ部５２を有するナット５が回動自在に嵌挿されている。温度センサ１は、排気管の取付部にフランジ４の突出部４１の座面４５を当接させ、ナット５により固定される。また、フランジ４の内で鞘部４２の先端側段部４４の径方向外側には、筒状の継手６が気密状態で接合されている。具体的には、鞘部４２の先端側段部４４の外周面に継手６の内周面が重なり合うように、同継手６が鞘部４２の先端側段部４４に圧入され、継手６と先端側段部４４とを周方向にわたってレーザー溶接されている。このレーザー溶接がなされることにより、図１に示すように、鞘部４２の先端側段部４４と継手６とに跨る溶接部Ｌ２が形成される。
【００２３】
フランジ４及び継手６の内部には、一対のシース芯線７を内包するシース部材８が配置される。継手６の内部にてシース部材８の後端側へ突き出すシース芯線７は、加締め端子１１を介して一対の外部回路（例えば車両のＥＣＵ等）接続用のリード線１２と接続される。一対のシース芯線７及び一対の加締め端子１１は、絶縁チューブ１５により互いに絶縁される。リード線１２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６の後端側開口に備えられる耐熱ゴム製の補助リング１３に挿通される。尚、リード線１２としては、ステンレス合金製の導線を絶縁性の被覆材にて被覆したものでも良い。そして、図１に示す継手６内に於けるシース部材８の後端側の空間３８には、外部からリード線１２の内側の空隙を介して空気が流入可能となっている。そして、サーミスタ素子２の出力は、シース部材８のシース芯線７からリード線１２により、図示しない外部回路に取り出され、排気ガスの温度が検出される。
【００２４】
尚、この温度センサ１は１０００℃にも達する高温環境下で使用されるため、各々の構成部材は十分な耐熱性を有している必要がある。そのため、フランジ４、シース芯線７、シース部材８の外筒及び金属キャップ１４は、Ｆｅを主成分とし、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ及び２４．００〜２６．００重量％でＣｒを含有する耐熱合金であるＳＵＳ３１０Ｓにより形成されている。また、継手６は、ＳＵＳ３０４（Ｆｅ以外に、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｎｉ，Ｃｒを含有する耐熱合金であって、１８．００〜２０．００重量％でＣｒを含有する。）を材質とする。
【００２５】
次に、図２及び図３を参照して、第１の実施の形態のシース部材８の内部構造及びその製造方法について説明する。図２は、第１の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工前の横断面図であり、図３は、第１の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工後の図１に示すＡ−Ａ線断面に於ける矢視方向断面図（横断面図）である。
【００２６】
第１の実施の形態のシース部材８は、成形の第１段階として、図２に示すように、耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製の所定径（一例として外径１０ｍｍ）のパイプより形成されたシースパイプ１６の内部に、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の何れか（例えば、二酸化珪素）を円柱状に成形して１２００℃の温度で仮焼した絶縁材１７が貫通された引き伸ばし加工前のシース部材８を形成する。この絶縁材１７には、その軸線方向にシース芯線７を貫通させる一対の貫通孔１８と、通気経路として作用する貫通孔２４が軸線方向に形成された金属線（中空線２０）を貫通させる貫通孔１９が穿設されている。各貫通孔１８には、耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製のシース芯線７が各々貫入され、シース芯線７の両端は、絶縁材１７の両端面から突出した状態となっている。また、貫通孔１９には、耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製の中空線２０が貫通している。
【００２７】
次に、第２段階として、上記の状態のシース部材８をローラーにより引き伸ばし加工を行い、シース部材８の外径が所定径（一例として外径２．５ｍｍ）になるまで引き伸ばす。この結果、図３に示すように、シースパイプ１６内に一対のシース芯線７及び中空線２０が絶縁材１７により、絶縁保持された状態で一体化される。
【００２８】
以上説明したように、第１の実施の形態の温度センサ１では、シース部材８の絶縁材１７に、通気経路として中空線２０の貫通孔２４がシース部材８の軸線方向に貫通している。従って、金属キャップ１４内の空間３７と外部から空気流入可能な空間３８とは、中空線２０の貫通孔２４を介して通気可能となる。よって、温度センサ１が高温の排気ガスに曝される等により金属キャップ１４の内面が酸化しても、中空線２０の貫通孔２４を介して酸素が供給されるので、金属キャップ１４内の空間３７の酸素濃度が低下するのを抑制することができる。従って、サーミスタ素子２の周囲雰囲気中の酸素濃度の低下を抑制することができ、サーミスタ素子２の特性変化を抑えて検出精度の低下を防止することができる。また、通気経路の確保のために絶縁材１７の充填率を低下させなくても良いので、密度は、従来のものと変わらないので、シース部材８の絶縁性を確保できると共に、シース部材からシース芯線が抜けることを防止することができる。
【００２９】
［第２の実施の形態］次に、本発明の第２の実施の形態を図４及び図５を参照して説明する。図４は、第２の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工前の横断面図であり、図５は、第２の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工後の図１に示すＡ−Ａ線断面に於ける矢視方向断面図（横断面図）である。この第２の実施の形態は、シース部材８の構造以外は、第１の実施の形態と同じであるので、構造が異なるシース部材８のみ説明する。
【００３０】
第２の実施の形態のシース部材８は成形の第１段階として、図４に示すように、耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製の所定径（一例として外径１０ｍｍ）のパイプより形成されたシースパイプ１６の内部に、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の何れか（例えば、二酸化珪素）を円柱状に成形して１２００℃の温度で仮焼した絶縁材１７が貫通された引き伸ばし加工前のシース部材８を形成する。この絶縁材１７には、その軸線方向にシース芯線２１を貫通させる一対の貫通孔１８が穿設されている。各貫通孔１８には、耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製のシース芯線２１が各々貫入され、シース芯線２１の両端は、絶縁材１７の両端面から突出した状態となっている。また、このシース芯線２１には、通気経路として作用する貫通孔２５が軸線方向に形成されている。つまり、シース芯線２１は、中空線となっている。
【００３１】
次に、第２段階として、上記の状態のシース部材８をローラーにより引き伸ばし加工を行い、シース部材８の外径が所定径（一例として外径２．５ｍｍ）になるまで引き伸ばす。この結果、図５に示すように、シースパイプ１６内に一対のシース芯線２１が絶縁材１７により、絶縁保持された状態で一体化される。
【００３２】
以上説明したように、第２の実施の形態の温度センサ１では、シース部材８の絶縁材１７に、通気経路としてシース芯線２１の貫通孔２５がシース部材８の軸線方向に貫通している。従って、金属キャップ１４内の空間３７と外部から空気流入可能な空間３８とは、シース芯線２１の貫通孔２５を介して通気可能となる。よって、温度センサ１が高温の排気ガスに曝される等により金属キャップ１４の内面が酸化しても、シース芯線２１の貫通孔２５を介して酸素が供給されるので、金属キャップ１４内の空間３７の酸素濃度が低下するのを抑制することができる。従って、サーミスタ素子２の周囲雰囲気中の酸素濃度の低下を抑制することができ、サーミスタ素子２の特性変化を抑えて検出精度の低下を防止することができる。また、通気経路の確保のために絶縁材１７の充填率を低下させなくても良いので、シース部材８の絶縁性を確保できると共に、シース部材からシース芯線が抜けることを防止することができる。
【００３３】
［第３の実施の形態］次に、本発明の第３の実施の形態を図６及び図７を参照して説明する。図６は、第３の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工前の横断面図であり、図７は、第３の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工後の図１に示すＡ−Ａ線断面に於ける矢視方向断面図（横断面図）である。この第３の実施の形態は、シース部材８の構造以外は、第１の実施の形態と同じであるので、構造が異なるシース部材８のみ説明する。
【００３４】
第３の実施の形態のシース部材８は、図６に示すように、成形の第１段階として、耐熱合金製のシースパイプ１６（第１のシースパイプ）と仮焼状態の絶縁材１７と一対のシース芯線７から構成された内側シース部材２８を耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製の所定径（一例として外径１０ｍｍ）のパイプより形成されたシースパイプ２２（第２のシースパイプ）の内部に貫通させた引き伸ばし加工前のシース部材８を形成する。そして、シースパイプ２２と内側シース部材２８との間隙に耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製の金属線２３をシース部材８の軸線方向に貫通させる。
【００３５】
次に、第２段階として、上記の状態のシース部材８をローラーにより引き伸ばし加工を行い、シース部材８の外径が所定径（一例として外径２．５ｍｍ）になるまで引き伸ばす。この結果、図７に示すように、シースパイプ２２とシースパイプ１６との間に挟まれた金属線２３の近傍には、間隙２６が形成される。
【００３６】
以上説明したように、第３の実施の形態の温度センサ１では、シース部材８のシースパイプ２２とシースパイプ１６との二重構造の間に挟まれた金属線２３の近傍に形成された間隙２６がシース部材８の軸線方向に貫通している。従って、金属キャップ１４内の空間３７と外部から空気流入可能な空間３８とは、間隙２６を介して通気可能となる。よって、金属キャップ１４の内面が酸化しても、シース部材８に形成された間隙２６を介して酸素が供給されるので、金属キャップ１４内の空間３７の酸素濃度が低下するのを抑制することができる。従って、サーミスタ素子２の周囲雰囲気中の酸素濃度の低下を抑制することができ、サーミスタ素子２の特性変化を抑えて検出精度の低下を防止することができる。また、シース部材８のシースパイプ２２とシースパイプ１６とが二重構造であるので、通気経路の確保のために内側シース部材２８の絶縁材１７の充填率を低下させなくても良く、シース部材８の絶縁性を確保できると共に、シース部材からシース芯線が抜けることを防止することができる。
【００３７】
［第４の実施の形態］次に、本発明の第４の実施の形態を図８及び図９を参照して説明する。図８は、第４の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工前の横断面図であり、図９は、第２の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工後の図１に示すＡ−Ａ線断面に於ける矢視方向断面図（横断面図）である。この第４の実施の形態は、シース部材８の構造以外は、第１の実施の形態と同じであるので、構造が異なるシース部材８のみ説明する。
【００３８】
第４の実施の形態のシース部材８は、図８に示すように、成形の第１段階として、開口部が六角形に形成された耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製のシースパイプ１６（第１のシースパイプ）と仮焼状態の絶縁材１７と一対のシース芯線７から構成された内側シース部材２９を耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製の所定径（一例として外径１０ｍｍ）のパイプより形成されたシースパイプ２２（第２のシースパイプ）の内部に貫通させた引き伸ばし加工前のシース部材８を形成する。
【００３９】
次に、第２段階として、上記の状態のシース部材８をローラーにより引き伸ばし加工を行い、シース部材８の外径が所定径（一例として外径２．５ｍｍ）になるまで引き伸ばす。この結果、図９に示すように、シースパイプ２２と六角形のシースパイプ１６との間には、間隙２７が形成される。
【００４０】
以上説明したように、第４の実施の形態の温度センサ１では、シース部材８のシースパイプ２２と六角形のシースパイプ１６との二重構造の間には、間隙２７がシース部材８の軸線方向に貫通している。従って、金属キャップ１４内の空間３７と外部から空気流入可能な空間３８とは、間隙２７を介して通気可能となる。よって、金属キャップ１４の内面が酸化しても、間隙２７を介して酸素が供給されるので、金属キャップ１４内の空間３７の酸素濃度が低下するのを抑制することができる。従って、サーミスタ素子２の周囲雰囲気中の酸素濃度の低下を抑制することができ、サーミスタ素子２の特性変化を抑えて検出精度の低下を防止することができる。また、シース部材８のシースパイプ２２と六角形のシースパイプ１６とが二重構造であるので、通気経路の確保のために内側シース部材２９の絶縁材１７の充填率を低下させなくても良く、シース部材８の絶縁性を確保できると共に、シース部材からシース芯線が抜けることを防止することができる。
【００４１】
ここで、上記第１〜第４の実施の形態の温度センサ１において、請求項１の「第１室」とは、金属キャップ１４とシース部材８とで形成される内部空間を意味する。また、「第２室」とは、継手６とシース部材８と補助リング１３とで形成される内部空間を意味する。
【００４２】
尚、本発明においては、上述した具体的な実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。例えば、第１の実施の形態の温度センサ１においては、シース部材８に金属キャップ１４を嵌合させて溶接した構造としているが、必ずしもこの構造に限られない。たとえば、図１０に示すように、シース部材８及びサーミスタ素子２を温度センサ１００の軸線方向に延びる金属チューブ３内に収容するようにしても良い。この金属チューブ３は、耐熱合金（一例としてＳＵＳ３１０Ｓ）製の鋼板の深絞り加工により先端側３１が閉塞した筒状に形成されており、この先端側３１の内部にサーミスタ素子２が収納されている。そして、金属チューブ３の内部のサーミスタ素子２の周囲には、サーミスタ素子２の揺動の防止用のセメント１０が充填されており、これにより使用時の振動等による電極線９の断線等の不具合が回避できる。金属チューブ３の後端側３２は開放されており、この後端側３２は耐熱合金製のフランジ４の内側に挿通されている。なお、セメント１０は、アルミナ粉末を主体とする骨材と、Ｓｉを含むガラス成分とからなる。
【００４３】
金属チューブ３は、自身の後端側３２からフランジ４の突出部４１の先端側に挿入されて、鞘部４２の内側に圧入されている。そして、金属チューブ３の外周面と鞘部４２の後端側段部４３の内周面との重なり合う部分が、周方向にわたってレーザー溶接されている。このレーザー溶接がなされることにより、図１０に示すように、鞘部４２の後端側段部４３と金属チューブ３とに跨る溶接部ＬＩが形成され、金属チューブ３がフランジ４に対して強固に固定されている。
【００４４】
また、フランジ４の内で鞘部４２の先端側段部４４の径方向外側には、筒状の継手６が気密状態で接合されている。具体的には、鞘部４２の先端側段部４４の外周面に継手６の内周面が重なり合うように、同継手６が鞘部４２の先端側段部４４に圧入され、継手６と先端側段部４４とを周方向にわたってレーザー溶接されている。このレーザー溶接がなされることにより、図１０に示すように、鞘部４２の先端側段部４４と継手６とに跨る溶接部Ｌ２が形成される。
【００４５】
金属チューブ３、フランジ４及び継手６の内部には、一対のシース芯線７を内包するシース部材８が配置される。金属チューブ３の内部においてシース部材８の先端側から突出するシース芯線７には、サーミスタ素子２の電極線を構成するＰｔ又はＰｔ／Ｒｈ合金製の電極線９を介して接続される。電極線９及びシース芯線７は互いに抵抗溶接される。ここで、シース部材８は、上記第１乃至第４の実施の形態のいずれかと同様の構造となっている。
【００４６】
また、継手６の内部にてシース部材８の後端側へ突き出すシース芯線７は、加締め端子１１を介して一対の外部回路（例えば車両のＥＣＵ等）接続用のリード線１２と接続される。一対のシース芯線７及び一対の加締め端子１１は、絶縁チューブ１５により互いに絶縁される。リード線１２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６の後端側開口に備えられる耐熱ゴム製の補助リング１３に挿通される。尚、リード線１２としては、ステンレス合金製の導線を絶縁性の被覆材にて被覆したものでも良い。そして、図１０に示す継手６内に於けるシース部材８の後端側の空間３８には、外部からリード線１２の内側の空隙を介して空気が流入可能となっている。そして、サーミスタ素子２の出力は、シース部材８のシース芯線７からリード線１２により、図示しない外部回路に取り出され、排気ガスの温度が検出される。
【００４７】
ここで、上記構造の温度センサ１００において、請求項１の「第１室」とは、金属チューブ３とシース部材８とで形成される内部空間を意味する。また、「第２室」とは、継手６とシース部材８と補助リング１３とで形成される内部空間を意味する。
【００４８】
上記構造の温度センサ１００においてもシース部材８に設けられた通気経路を介して、金属チューブ３の先端側３１内に酸素が供給されるので、当該金属チューブ３の先端側３１の内面が酸化しても、金属チューブ３の先端側３１内の空間の酸素濃度が低下するのを抑制することができる。従って、サーミスタ素子２の周囲雰囲気中の酸素濃度を安定に保ち、サーミスタ素子２の特性変化を抑えて検出精度の低下を防止することができる。また、通気経路の確保のために絶縁材１７の充填率を低下させなくても良いので、シース部材８の絶縁性を確保できると共に、シース部材からシース芯線が抜けることを防止することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明の温度センサによれば、シース部材のシースパイプの軸線方向に沿って貫通する通気経路により、感熱素子が封入された第１室と、空気が流入可能な第２室との間で、空気流通が可能となる。従って、感熱素子が封入された第１室内の酸素濃度の低下を抑制することができ、感熱素子の周囲雰囲気中の酸素濃度の低下を抑制することができる。よって、感熱素子が表面から還元され、同素子に特性変化が生じて温度センサとしての検出精度が低下することを防止できる。また、絶縁材の充填率を低下させなくても良いので、シース部材の絶縁性を確保できると共に、シース部材からシース芯線が抜けることを防止することができる。
【００５０】
【００５１】
また、シース芯線を中空線により構成して通気経路としているので、この中空線から構成されたシース芯線により、感熱素子が封入された第１室と、空気が流入可能な第２室との間で、空気流通が可能となる。従って、シース芯線自体が通気経路となるので、シース部材に特別に通気経路を形成する部材を設ける必要がない。また、絶縁材の充填率を低下させなくても良いので、シース部材の絶縁性を確保できると共に、シース部材からシース芯線が抜けることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の温度センサ１の構造を示す部分破断断面図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工前の横断面図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工後の図１に示すＡ−Ａ線断面に於ける矢視方向断面図（横断面図）である。
【図４】図４は、第２の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工前の横断面図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工後の図１に示すＡ−Ａ線断面に於ける矢視方向断面図（横断面図）である。
【図６】図６は、第３の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工前の横断面図である。
【図７】図７は、第３の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工後の図１に示すＡ−Ａ線断面に於ける矢視方向断面図（横断面図）である。
【図８】図８は、第４の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工前の横断面図である。
【図９】図９は、第２の実施の形態のシース部材８の引き伸ばし加工後の図１に示すＡ−Ａ線断面に於ける矢視方向断面図（横断面図）である。
【図１０】図１０は、変形例の温度センサ１００の構造を示す部分破断断面図である。
【符号の説明】
１温度センサ
２サーミスタ素子
３金属チューブ
４フランジ
７シース芯線
８シース部材
９電極線
１４金属キャップ
１６シースパイプ（第１のシースパイプ）
１７絶縁材
１８貫通孔（通気経路）
１９貫通孔（通気経路）
２０中空線
２１シース芯線
２２シースパイプ（第２のシースパイプ）
２３金属線
２４貫通孔（通気経路）
２５貫通孔（通気経路）
２６間隙（通気経路）
２７間隙（通気経路）
２８内側シース部材
２９内側シース部材
３７空間
３８空間
１００温度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature sensor used in a high-temperature oxidizing atmosphere, and more particularly to a temperature sensor capable of venting to the outside through a sheath member from a portion in which a thermal element is enclosed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a temperature sensor, a thermistor element having a negative temperature coefficient is insulated by filling a pair of sheath core wires that take out an output signal from the thermistor element with insulating powder inside a sheath pipe that is a metal outer cylinder. Provided at the distal end of the sheath member that is held, and this distal end is covered with a bottomed cylindrical metal cap, and a metal part such as a tightening nut and joint is assembled to the flange surrounding the rear end of the sheath member It has been known. This type of temperature sensor is used in, for example, a high temperature atmosphere of about 1000 ° C. to detect the exhaust temperature of an automobile, etc., so that not only the outer surface of the metal cap but also the inner surface is rapidly oxidized. The oxygen in the inside will be significantly reduced. In this way, when the oxygen inside the metal cap decreases, the ambient atmosphere of the thermistor element enclosed in the metal cap becomes a reducing atmosphere, the thermistor element is reduced from the surface, and the characteristics change in the element, resulting in a temperature sensor. There was a risk that the detection accuracy of the would decrease.
[0003]
Therefore, in order to deal with the above-mentioned problems, the particle size of the insulating powder in the sheath pipe of the sheath member, for example, 100 μm, is used to reduce the filling rate of the insulating powder so as to form an appropriate gap. Even after the sheath member has been reduced in diameter, it is proposed that the insulating powder not be clogged with a higher density than necessary, so that the sheath member can be vented and oxygen inside the metal cap is not reduced. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-171308 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the filling rate of the insulating powder that is the insulating material of the sheath member is lowered as in the above prior art, the insulating material tends to be brittle. For this reason, the holding power of the sheath core wire by the insulating material is reduced due to vibration or the like, and there is a problem that insulation between the sheath core wire and the sheath pipe or between the sheath core wires cannot be maintained. There is also a problem that the sheath core wire comes off from the sheath member.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and can suppress a decrease in oxygen concentration in the ambient atmosphere of the thermistor element, suppress a change in characteristics of the element and prevent a decrease in detection accuracy, and It is an object of the present invention to provide a temperature sensor capable of ensuring insulation of a sheath member and preventing the sheath core wire from coming off from the sheath member.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a temperature sensor according to a first aspect of the present invention includes a first chamber in which a thermal element is enclosed, and a sheath that is electrically connected to the thermal element and extracts an output signal from the thermal element. A temperature sensor including a sheath member formed by insulating and holding a core wire with an insulating material inside a sheath pipe which is a metal outer cylinder, One end portion of the sheath member faces the first chamber, and the other end portion is provided with a cylindrical joint in which the sheath member is disposed, the sheath member, and an auxiliary provided in the rear end side opening of the joint. A lead wire for connecting to an external circuit facing the second chamber formed by a ring, connected to the sheath core wire inside the joint, and extending toward the outside of the joint; Air is allowed to flow into the joint through the gap inside, The sheath member is provided with a ventilation path that penetrates along the axial direction of the sheath pipe. The ventilation path is formed by forming the sheath core wire with a hollow wire. ing.
[0008]
In the invention of this configuration, the air flow between the first chamber in which the thermosensitive element is sealed and the second chamber into which air can flow is provided by the ventilation path penetrating along the axial direction of the sheath pipe of the sheath member. It becomes possible. Therefore, it is possible to suppress a decrease in oxygen concentration in the first chamber in which the thermosensitive element is enclosed. Thereby, the characteristic change of a thermal element can be suppressed and the fall of detection accuracy can be prevented.
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
Also, Since the sheath core wire is constituted by a hollow wire and is used as a ventilation path, the sheath core wire constituted by the hollow wire is used between the first chamber in which the thermal element is enclosed and the second chamber into which air can flow. Air circulation is possible. Further, since the ventilation path is realized by the sheath core wire constituted by the hollow wire, it is not necessary to reduce the filling rate of the insulating material. For this reason, it can prevent that the retention strength of the sheath core wire by an insulating material falls by vibration etc., can ensure the insulation of a sheath member, and can prevent that a sheath core wire pulls out from a sheath member.
[0013]
[0014]
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment] A temperature sensor 1 according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially broken cross-sectional view showing the structure of the temperature sensor 1 of the present embodiment. This temperature sensor 1 uses the thermistor element 2 as a heat sensitive element. By mounting the temperature sensor 1 on the exhaust pipe of an automobile, the exhaust pipe through which the exhaust gas flows through the metal cap 14 containing the thermistor element 2 is provided. It is used for detecting the temperature of exhaust gas.
[0016]
First, a schematic configuration of the temperature sensor 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the temperature sensor 1 is joined to a cylindrical sheath member 8 extending in the axial direction of the temperature sensor 1, and the distal end side (the lower end side shown in FIG. 1) of the sheath member 8. The housing includes a metal cap 14, a flange 4 provided at a substantially central portion of the temperature sensor 1, a nut 5 fitted into the flange 4, a tubular joint 6, and the like.
[0017]
Next, the flange 4 will be described. As shown in FIG. 1, the flange 4 is provided at a substantially central portion of the temperature sensor 1 and extends to the rear end side in the axial direction, and a distal end side (lower side in FIG. 1) of the sheath portion 42. And a projecting portion 41 projecting radially outward. The protruding portion 41 is formed in an annular shape having a tapered seat surface 45 corresponding to a tapered portion of the exhaust pipe attachment portion (not shown) on the distal end side, and the seat surface 45 is in close contact with the tapered portion of the attachment portion. Thus, the exhaust gas is prevented from leaking outside the exhaust pipe. The sheath portion 42 is formed in a ring shape, and has a two-stage shape including a front end side step portion 44 located on the front end side and a rear end side step portion 43 having an outer diameter smaller than that of the front end side step portion 44. ing.
[0018]
Next, the sheath member 8 will be described. The sheath member 8 is made of alumina (Al) inside a cylindrical sheath pipe formed of a heat-resistant alloy such as SUS310S. ₂ O ₃ ), Silicon dioxide (SiO2) ₂ ), A pair of sheath core wires 7 made of a heat-resistant alloy such as SUS310S are insulated and held by an insulating material 17 made of magnesium oxide (MgO) or the like (for example, silicon dioxide), and a ventilation path to be described later is formed. . Details of the molding method of the sheath member 8 will be described later.
[0019]
In addition, the sheath member 8 is crimped radially inward at a predetermined position on the outer peripheral surface of the sheath portion 42 in a state where the rear end side (upper side shown in FIG. 1) of the sheath member 8 is inserted inside the flange 4. , Fixed to the flange 4. Further, the overlapping portion of the outer peripheral surface of the sheath member 8 and the inner peripheral surface of the rear end side step portion 43 of the sheath portion 42 is laser-welded over the circumferential direction. By performing this laser welding, as shown in FIG. 1, a welded portion L3 is formed across the rear end side step portion 43 of the sheath portion 42 and the sheath member 8 (specifically, the outer cylinder of the sheath member 8). The sheath member 8 is firmly fixed to the flange 4.
[0020]
Next, the metal cap 14 will be described. The metal cap 14 extending in the axial direction of the sheath member 8 has a cylindrical shape with its distal end side 131 closed, and the thermistor element 2 is housed inside the distal end side 131. The metal cap 14 is made of a heat resistant alloy such as SUS310S. The thermistor element 2 is connected by resistance welding to a sheath core wire 7 protruding from the distal end side of the sheath member 8 through a pair of electrode wires (Pt or Pt / Rh alloy wire) 9 of the thermistor element 2. The rear end side 132 of the metal cap 14 is open, and the outer peripheral surface of the sheath member 8 (specifically, the outer cylinder of the sheath member 8) in which the inner peripheral surface of the rear end side 132 encloses the pair of sheath core wires 7. Laser welding is performed over the circumferential direction while overlapping the surface. Thereby, the metal cap 14 is fixed to the sheath member 8.
[0021]
Thus, the welding strength between the flange 4 and the sheath member 8 is increased by performing laser welding on the rear end side step portion 43 of the sheath portion 42 while the sheath member 8 is crimped and fixed to the sheath portion 42 of the flange 4. While being excellent, it can be set as the temperature sensor 1 excellent in the adhesive strength of the flange 4 and the sheath member 8. Therefore, even if the temperature sensor 1 is subjected to strong vibration in an environment such as an automobile where vibration is intense, the sheath member 8 is difficult to shake, and breakage of the sheath member 8 can be suppressed. In addition, the reliability of the airtightness with respect to the exhaust gas can be improved.
[0022]
Further, a nut 5 having a hexagonal nut portion 51 and a screw portion 52 is rotatably fitted around the flange 4. In the temperature sensor 1, the seat surface 45 of the projecting portion 41 of the flange 4 is brought into contact with the attachment portion of the exhaust pipe and is fixed by the nut 5. In addition, a tubular joint 6 is joined in an airtight state on the radially outer side of the front end side step portion 44 of the sheath portion 42 in the flange 4. Specifically, the joint 6 is press-fitted into the distal end side step portion 44 of the sheath portion 42 such that the inner peripheral surface of the joint 6 overlaps the outer peripheral surface of the distal end side step portion 44 of the sheath portion 42, and the joint 6 and the distal end The side step portion 44 is laser welded in the circumferential direction. By performing this laser welding, as shown in FIG. 1, a welded portion L <b> 2 straddling the distal end side stepped portion 44 of the sheath portion 42 and the joint 6 is formed.
[0023]
A sheath member 8 that includes a pair of sheath core wires 7 is disposed inside the flange 4 and the joint 6. A sheath core wire 7 protruding toward the rear end side of the sheath member 8 inside the joint 6 is connected to a pair of lead wires 12 for connecting a pair of external circuits (for example, an ECU of a vehicle) via a crimping terminal 11. The pair of sheath core wires 7 and the pair of crimp terminals 11 are insulated from each other by an insulating tube 15. The lead wire 12 is obtained by coating a stranded wire made of a stainless steel wire and a copper wire with an insulating coating material, and an auxiliary ring 13 made of heat-resistant rubber provided in the rear end side opening of the joint 6. Is inserted. In addition, as the lead wire 12, the thing which coat | covered the lead wire made from stainless steel with the insulating coating | covering material may be used. Then, air can flow into the space 38 on the rear end side of the sheath member 8 in the joint 6 shown in FIG. The output of the thermistor element 2 is taken out from the sheath core wire 7 of the sheath member 8 to the external circuit (not shown) through the lead wire 12, and the temperature of the exhaust gas is detected.
[0024]
Since the temperature sensor 1 is used in a high temperature environment as high as 1000 ° C., each component member needs to have sufficient heat resistance. Therefore, the flange 4, the sheath core wire 7, the outer cylinder of the sheath member 8, and the metal cap 14 are mainly composed of Fe, and C, Si, Mn, P, S, Ni, and Cr at 24.00 to 26.00% by weight. SUS310S, which is a heat-resistant alloy containing Further, the joint 6 is SUS304 (a heat-resistant alloy containing C, Si, Mn, P, S, Ni, and Cr in addition to Fe and containing Cr at 18.00 to 20.00% by weight). Is the material.
[0025]
Next, the internal structure of the sheath member 8 according to the first embodiment and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the first embodiment before being stretched, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A- of FIG. 1 after the sheath member 8 according to the first embodiment is stretched. It is an arrow directional cross-sectional view (cross-sectional view) in an A line cross section.
[0026]
As shown in FIG. 2, the sheath member 8 of the first embodiment is formed from a pipe having a predetermined diameter (for example, an outer diameter of 10 mm) made of a heat-resistant alloy (for example, SUS310S) as shown in FIG. Inside the sheath pipe 16, silicon dioxide (SiO2) ₂ ), Magnesium oxide (MgO), alumina (Al ₂ O ₃ ) (For example, silicon dioxide) is formed into a cylindrical shape, and the sheath member 8 before stretching is formed through the insulating material 17 calcinated at a temperature of 1200 ° C. In this insulating material 17, a pair of through holes 18 that penetrate the sheath core wire 7 in the axial direction and a through hole 24 that functions as a ventilation path penetrate through a metal wire (hollow wire 20) formed in the axial direction. A hole 19 is formed. Each through-hole 18 is penetrated by a sheath core wire 7 made of a heat-resistant alloy (SUS310S as an example), and both ends of the sheath core wire 7 protrude from both end surfaces of the insulating material 17. Further, a hollow wire 20 made of a heat resistant alloy (SUS310S as an example) passes through the through hole 19.
[0027]
Next, as a second stage, the sheath member 8 in the above-described state is stretched by a roller and is stretched until the outer diameter of the sheath member 8 reaches a predetermined diameter (for example, an outer diameter of 2.5 mm). As a result, as shown in FIG. 3, the pair of sheath core wires 7 and the hollow wires 20 are integrated into the sheath pipe 16 while being insulated and held by the insulating material 17.
[0028]
As described above, in the temperature sensor 1 according to the first embodiment, the through hole 24 of the hollow wire 20 penetrates the insulating material 17 of the sheath member 8 in the axial direction of the sheath member 8 as a ventilation path. Therefore, the space 37 in the metal cap 14 and the space 38 into which air can flow from the outside can be ventilated through the through hole 24 of the hollow wire 20. Therefore, even if the inner surface of the metal cap 14 is oxidized due to the temperature sensor 1 being exposed to high-temperature exhaust gas or the like, oxygen is supplied through the through hole 24 of the hollow wire 20. It can suppress that the oxygen concentration of 37 falls. Therefore, a decrease in oxygen concentration in the ambient atmosphere of the thermistor element 2 can be suppressed, and a change in the characteristics of the thermistor element 2 can be suppressed to prevent a decrease in detection accuracy. Further, since it is not necessary to reduce the filling rate of the insulating material 17 in order to secure the ventilation path, the density is not different from the conventional one, so that the insulation of the sheath member 8 can be ensured and the sheath member to the sheath can be secured. It is possible to prevent the core wire from coming off.
[0029]
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the second embodiment before the stretching process, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the second embodiment after the stretching process shown in FIG. It is an arrow directional cross-sectional view (cross-sectional view) in an A line cross section. Since the second embodiment is the same as the first embodiment except for the structure of the sheath member 8, only the sheath member 8 having a different structure will be described.
[0030]
As shown in FIG. 4, the sheath member 8 of the second embodiment is a sheath formed by a pipe having a predetermined diameter (for example, an outer diameter of 10 mm) made of a heat-resistant alloy (for example, SUS310S) as shown in FIG. Inside the pipe 16, silicon dioxide (SiO 2 ₂ ), Magnesium oxide (MgO), alumina (Al ₂ O ₃ ) (For example, silicon dioxide) is formed into a cylindrical shape, and the sheath member 8 before stretching is formed through the insulating material 17 calcinated at a temperature of 1200 ° C. The insulating material 17 is provided with a pair of through holes 18 through which the sheath core wire 21 penetrates in the axial direction. A sheath core wire 21 made of a heat-resistant alloy (for example, SUS310S) is inserted into each through hole 18, and both ends of the sheath core wire 21 protrude from both end surfaces of the insulating material 17. The sheath core wire 21 is formed with a through hole 25 acting as a ventilation path in the axial direction. That is, the sheath core wire 21 is a hollow wire.
[0031]
Next, as a second stage, the sheath member 8 in the above-described state is stretched by a roller and is stretched until the outer diameter of the sheath member 8 reaches a predetermined diameter (for example, an outer diameter of 2.5 mm). As a result, as shown in FIG. 5, the pair of sheath core wires 21 are integrated into the sheath pipe 16 while being insulated and held by the insulating material 17.
[0032]
As described above, in the temperature sensor 1 according to the second embodiment, the through hole 25 of the sheath core wire 21 penetrates the insulating material 17 of the sheath member 8 in the axial direction of the sheath member 8 as a ventilation path. Therefore, the space 37 in the metal cap 14 and the space 38 into which air can flow from the outside can be ventilated through the through hole 25 of the sheath core wire 21. Therefore, even if the inner surface of the metal cap 14 is oxidized due to, for example, the temperature sensor 1 being exposed to high-temperature exhaust gas, oxygen is supplied through the through-hole 25 of the sheath core wire 21. It can suppress that the oxygen concentration of 37 falls. Therefore, a decrease in oxygen concentration in the ambient atmosphere of the thermistor element 2 can be suppressed, and a change in the characteristics of the thermistor element 2 can be suppressed to prevent a decrease in detection accuracy. In addition, since it is not necessary to reduce the filling rate of the insulating material 17 in order to secure the ventilation path, it is possible to ensure the insulation of the sheath member 8 and to prevent the sheath core wire from coming off from the sheath member.
[0033]
[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the third embodiment before stretching, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the third embodiment after the stretching process shown in FIG. It is an arrow directional cross-sectional view (cross-sectional view) in an A line cross section. Since the third embodiment is the same as the first embodiment except for the structure of the sheath member 8, only the sheath member 8 having a different structure will be described.
[0034]
As shown in FIG. 6, the sheath member 8 according to the third embodiment has a pair of a heat-resistant alloy sheath pipe 16 (first sheath pipe), a calcined insulating material 17 and a pair as a first stage of molding. The inner sheath member 28 composed of the sheath core wire 7 is placed inside a sheath pipe 22 (second sheath pipe) formed of a pipe having a predetermined diameter (for example, outer diameter 10 mm) made of a heat-resistant alloy (for example, SUS310S). The sheath member 8 before being stretched through is formed. Then, a metal wire 23 made of a heat-resistant alloy (SUS310S as an example) is passed through the gap between the sheath pipe 22 and the inner sheath member 28 in the axial direction of the sheath member 8.
[0035]
Next, as a second stage, the sheath member 8 in the above-described state is stretched by a roller and is stretched until the outer diameter of the sheath member 8 reaches a predetermined diameter (for example, an outer diameter of 2.5 mm). As a result, as shown in FIG. 7, a gap 26 is formed in the vicinity of the metal wire 23 sandwiched between the sheath pipe 22 and the sheath pipe 16.
[0036]
As described above, in the temperature sensor 1 of the third embodiment, the gap formed in the vicinity of the metal wire 23 sandwiched between the double structure of the sheath pipe 22 and the sheath pipe 16 of the sheath member 8. 26 penetrates in the axial direction of the sheath member 8. Therefore, the space 37 in the metal cap 14 and the space 38 into which air can flow from the outside can be ventilated through the gap 26. Therefore, even if the inner surface of the metal cap 14 is oxidized, oxygen is supplied through the gap 26 formed in the sheath member 8, so that the oxygen concentration in the space 37 in the metal cap 14 is prevented from decreasing. Can do. Therefore, a decrease in oxygen concentration in the ambient atmosphere of the thermistor element 2 can be suppressed, and a change in the characteristics of the thermistor element 2 can be suppressed to prevent a decrease in detection accuracy. Further, since the sheath pipe 22 and the sheath pipe 16 of the sheath member 8 have a double structure, it is not necessary to reduce the filling rate of the insulating material 17 of the inner sheath member 28 in order to secure a ventilation path. 8 can be secured, and the sheath core wire can be prevented from coming off from the sheath member.
[0037]
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the fourth embodiment before stretching, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the second embodiment after the stretching process shown in FIG. It is an arrow directional cross-sectional view (cross-sectional view) in an A line cross section. Since the fourth embodiment is the same as the first embodiment except for the structure of the sheath member 8, only the sheath member 8 having a different structure will be described.
[0038]
As shown in FIG. 8, the sheath member 8 according to the fourth embodiment has a sheath pipe 16 made of a heat-resistant alloy (SUS310S as an example) having a hexagonal opening as a first stage of molding (first example). A sheath pipe), a calcined insulating material 17 and a pair of sheath core wires 7, an inner sheath member 29 is formed of a pipe having a predetermined diameter (for example, an outer diameter of 10 mm) made of a heat-resistant alloy (for example, SUS310S). The unsealed sheath member 8 is formed through the sheath pipe 22 (second sheath pipe).
[0039]
Next, as a second stage, the sheath member 8 in the above-described state is stretched by a roller and is stretched until the outer diameter of the sheath member 8 reaches a predetermined diameter (for example, an outer diameter of 2.5 mm). As a result, as shown in FIG. 9, a gap 27 is formed between the sheath pipe 22 and the hexagonal sheath pipe 16.
[0040]
As described above, in the temperature sensor 1 according to the fourth embodiment, the gap 27 is between the sheath pipe 8 of the sheath member 8 and the hexagonal sheath pipe 16 so that the gap 27 is the axis of the sheath member 8. It penetrates in the direction. Therefore, the space 37 in the metal cap 14 and the space 38 into which air can flow from the outside can be ventilated through the gap 27. Therefore, even if the inner surface of the metal cap 14 is oxidized, oxygen is supplied through the gap 27, so that the oxygen concentration in the space 37 in the metal cap 14 can be suppressed from decreasing. Therefore, a decrease in oxygen concentration in the ambient atmosphere of the thermistor element 2 can be suppressed, and a change in the characteristics of the thermistor element 2 can be suppressed to prevent a decrease in detection accuracy. Further, since the sheath pipe 22 of the sheath member 8 and the hexagonal sheath pipe 16 have a double structure, the filling rate of the insulating material 17 of the inner sheath member 29 does not have to be lowered in order to secure a ventilation path. The insulation of the sheath member 8 can be ensured and the sheath core wire can be prevented from coming off from the sheath member.
[0041]
Here, in the temperature sensor 1 of the first to fourth embodiments, the “first chamber” in claim 1 means an internal space formed by the metal cap 14 and the sheath member 8. The “second chamber” means an internal space formed by the joint 6, the sheath member 8, and the auxiliary ring 13.
[0042]
The present invention is not limited to the specific embodiments described above, and can be variously modified embodiments within the scope of the present invention depending on the purpose and application. For example, the temperature sensor 1 according to the first embodiment has a structure in which the metal cap 14 is fitted to the sheath member 8 and welded, but the structure is not necessarily limited thereto. For example, as shown in FIG. 10, the sheath member 8 and the thermistor element 2 may be housed in a metal tube 3 that extends in the axial direction of the temperature sensor 100. The metal tube 3 is formed in a cylindrical shape with the distal end side 31 closed by deep drawing of a steel plate made of a heat resistant alloy (for example, SUS310S), and the thermistor element 2 is accommodated inside the distal end side 31. . The periphery of the thermistor element 2 inside the metal tube 3 is filled with cement 10 for preventing the thermistor element 2 from swinging, and this causes problems such as disconnection of the electrode wire 9 due to vibration during use. Can be avoided. The rear end side 32 of the metal tube 3 is open, and the rear end side 32 is inserted inside the flange 4 made of a heat resistant alloy. The cement 10 is composed of an aggregate mainly composed of alumina powder and a glass component containing Si.
[0043]
The metal tube 3 is inserted from the rear end side 32 of the metal tube 3 to the front end side of the protruding portion 41 of the flange 4 and is press-fitted inside the sheath portion 42. And the part which the outer peripheral surface of the metal tube 3 and the inner peripheral surface of the rear-end side step part 43 of the sheath part 42 overlap is laser-welded over the circumferential direction. By performing this laser welding, as shown in FIG. 10, a welded portion LI is formed across the rear end side stepped portion 43 of the sheath portion 42 and the metal tube 3, and the metal tube 3 is strong against the flange 4. It is fixed to.
[0044]
In addition, a tubular joint 6 is joined in an airtight state on the radially outer side of the front end side step portion 44 of the sheath portion 42 in the flange 4. Specifically, the joint 6 is press-fitted into the distal end side step portion 44 of the sheath portion 42 such that the inner peripheral surface of the joint 6 overlaps the outer peripheral surface of the distal end side step portion 44 of the sheath portion 42, and the joint 6 and the distal end The side step portion 44 is laser welded in the circumferential direction. By performing this laser welding, as shown in FIG. 10, a welded portion L <b> 2 straddling the distal end side stepped portion 44 of the sheath portion 42 and the joint 6 is formed.
[0045]
Inside the metal tube 3, the flange 4, and the joint 6, a sheath member 8 that includes a pair of sheath core wires 7 is disposed. The sheath core wire 7 protruding from the distal end side of the sheath member 8 inside the metal tube 3 is connected via an electrode wire 9 made of Pt or Pt / Rh alloy constituting the electrode wire of the thermistor element 2. The electrode wire 9 and the sheath core wire 7 are resistance-welded to each other. Here, the sheath member 8 has the same structure as any one of the first to fourth embodiments.
[0046]
In addition, the sheath core wire 7 protruding toward the rear end side of the sheath member 8 inside the joint 6 is connected to a pair of lead wires 12 for connecting a pair of external circuits (for example, an ECU of a vehicle) via a crimping terminal 11. . The pair of sheath core wires 7 and the pair of crimp terminals 11 are insulated from each other by an insulating tube 15. The lead wire 12 is obtained by coating a stranded wire made of a stainless steel wire and a copper wire with an insulating coating material, and an auxiliary ring 13 made of heat-resistant rubber provided in the rear end side opening of the joint 6. Is inserted. In addition, as the lead wire 12, the thing which coat | covered the lead wire made from a stainless alloy with the insulating coating | covering material may be used. Then, air can flow into the space 38 on the rear end side of the sheath member 8 in the joint 6 shown in FIG. 10 from outside through the gap inside the lead wire 12. The output of the thermistor element 2 is taken out from the sheath core wire 7 of the sheath member 8 to the external circuit (not shown) through the lead wire 12, and the temperature of the exhaust gas is detected.
[0047]
Here, in the temperature sensor 100 having the above structure, the “first chamber” in claim 1 means an internal space formed by the metal tube 3 and the sheath member 8. The “second chamber” means an internal space formed by the joint 6, the sheath member 8, and the auxiliary ring 13.
[0048]
Also in the temperature sensor 100 having the above structure, oxygen is supplied into the distal end side 31 of the metal tube 3 through the ventilation path provided in the sheath member 8, so that the inner surface of the distal end side 31 of the metal tube 3 is oxidized. However, it can suppress that the oxygen concentration of the space in the front end side 31 of the metal tube 3 falls. Accordingly, it is possible to keep the oxygen concentration in the ambient atmosphere of the thermistor element 2 stable and suppress a change in characteristics of the thermistor element 2 to prevent a decrease in detection accuracy. In addition, since it is not necessary to reduce the filling rate of the insulating material 17 in order to secure the ventilation path, it is possible to ensure the insulation of the sheath member 8 and to prevent the sheath core wire from coming off from the sheath member.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the temperature sensor of the first aspect of the present invention, the first chamber in which the thermosensitive element is enclosed by the ventilation path penetrating along the axial direction of the sheath pipe of the sheath member, and the air Air can flow between the second chamber and the second chamber. Therefore, a decrease in oxygen concentration in the first chamber in which the thermal element is enclosed can be suppressed, and a decrease in oxygen concentration in the ambient atmosphere of the thermal element can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the heat sensitive element from being reduced from the surface and causing a change in characteristics of the element to reduce the detection accuracy as a temperature sensor. Moreover, since it is not necessary to reduce the filling rate of the insulating material, the insulation of the sheath member can be ensured and the sheath core wire can be prevented from coming off from the sheath member.
[0050]
[0051]
Also , Since the core wire is constituted by a hollow wire and is used as a ventilation path, the sheath core wire constituted by the hollow wire is used between the first chamber in which the thermal element is enclosed and the second chamber into which air can flow. , Air circulation becomes possible. Therefore, since the sheath core wire itself becomes the ventilation path, it is not necessary to provide a member for forming the ventilation path in the sheath member. Moreover, since it is not necessary to reduce the filling rate of the insulating material, the insulation of the sheath member can be ensured and the sheath core wire can be prevented from coming off from the sheath member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken sectional view showing a structure of a temperature sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the first embodiment before being stretched.
FIG. 3 is a cross-sectional view (transverse cross-sectional view) in the direction of the arrows in the cross section taken along the line AA shown in FIG. 1 after the sheath member 8 of the first embodiment is stretched.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the second embodiment before stretching.
FIG. 5 is a cross-sectional view (transverse cross-sectional view) in the direction of the arrows in the cross section taken along the line AA shown in FIG. 1 after the sheath member 8 of the second embodiment is stretched.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the third embodiment before stretching.
FIG. 7 is a cross-sectional view (transverse cross-sectional view) in the direction of the arrows in the cross section taken along line AA shown in FIG. 1 after the sheath member 8 of the third embodiment is stretched.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the sheath member 8 according to the fourth embodiment before stretching.
FIG. 9 is a cross-sectional view (transverse cross-sectional view) in the direction of the arrows in the cross section taken along the line AA shown in FIG. 1 after the sheath member 8 of the second embodiment is stretched.
FIG. 10 is a partially broken sectional view showing the structure of a temperature sensor 100 according to a modification.
[Explanation of symbols]
1 Temperature sensor
2 Thermistor element
3 Metal tube
4 Flange
7 sheath core wire
8 Sheath member
9 Electrode wire
14 Metal cap
16 Sheath pipe (first sheath pipe)
17 Insulation material
18 Through hole (ventilation path)
19 Through hole (ventilation path)
20 Hollow wire
21 Sheath core wire
22 Sheath pipe (second sheath pipe)
23 Metal wire
24 Through hole (ventilation path)
25 Through hole (ventilation path)
26 Gap (ventilation path)
27 Gap (ventilation path)
28 Inner sheath member
29 Inner sheath member
37 space
38 space
100 temperature sensor

Claims

A first chamber in which the thermal element is enclosed and a sheath core wire that is electrically connected to the thermal element and extracts an output signal from the thermal element are insulated and held inside the sheath pipe, which is a metal outer cylinder. A temperature sensor comprising a sheath member,
One end portion of the sheath member faces the first chamber, and the other end portion is provided with a cylindrical joint in which the sheath member is disposed, the sheath member, and an auxiliary provided in the rear end side opening of the joint. Facing the second chamber formed by the ring,
The lead wire is connected to the sheath core wire inside the joint and connected to an external circuit extending toward the outside of the joint, and air is introduced into the joint through a gap inside the lead wire. Is allowed to flow,
The temperature sensor characterized in that the sheath member is provided with a ventilation path penetrating along the axial direction of the sheath pipe, and the ventilation path is formed by forming the sheath core wire from a hollow line .