JP3003567B2 - 温度検出装置 - Google Patents
温度検出装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各所の温度検出を
行うために用いられる温度検出装置に関するもので、特
に１０００℃までの耐熱、及び、高熱応答性が要求され
る自動車の排気ガスの浄化システム、つまり触媒コンバ
ータ内部の温度検出に有用なものである。
行うために用いられる温度検出装置に関するもので、特
に１０００℃までの耐熱、及び、高熱応答性が要求され
る自動車の排気ガスの浄化システム、つまり触媒コンバ
ータ内部の温度検出に有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の排気ガス浄化装置、つま
り触媒コンバータ内部の温度検出に用いられる温度検出
装置は、従来からの１０００℃までの耐熱性、および、
９００℃と常温間の熱サイクルに対する耐久性に加え、
その浄化システムの早期動作確認の必要性から熱応答性
能の向上が望まれている。
り触媒コンバータ内部の温度検出に用いられる温度検出
装置は、従来からの１０００℃までの耐熱性、および、
９００℃と常温間の熱サイクルに対する耐久性に加え、
その浄化システムの早期動作確認の必要性から熱応答性
能の向上が望まれている。
【０００３】以下に従来の温度検出装置について説明す
る。図５は従来の温度検出装置の半断面図である。図５
において、３は二本の金属線であり、その二本の金属線
３の両端を除く全体の周囲に金属管５を配置し、この金
属線３と金属管５の間をＭｇＯからなる絶縁体４で充填
して二芯管を構成している。この二芯管を構成する金属
線３の一端の各々に温度検出素子２を接続し、この温度
検出素子２を収納するように一端が閉成された筒状のキ
ャップ１１を二芯管の端部に装着した構成となってい
た。ここで、前記金属キャップ１１はＳＵＳ３１０Ｓの
ようなステンレス材が用いられており、かつ、その厚さ
も０．５mm以上の構成であった。
る。図５は従来の温度検出装置の半断面図である。図５
において、３は二本の金属線であり、その二本の金属線
３の両端を除く全体の周囲に金属管５を配置し、この金
属線３と金属管５の間をＭｇＯからなる絶縁体４で充填
して二芯管を構成している。この二芯管を構成する金属
線３の一端の各々に温度検出素子２を接続し、この温度
検出素子２を収納するように一端が閉成された筒状のキ
ャップ１１を二芯管の端部に装着した構成となってい
た。ここで、前記金属キャップ１１はＳＵＳ３１０Ｓの
ようなステンレス材が用いられており、かつ、その厚さ
も０．５mm以上の構成であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、金属キャップの厚さが０．５mm以上と
厚く、著しく熱応答性能にかけるものであった。また、
一般的にこの種の用途に用いられる温度検出装置に対し
ては、常温と９００℃を交互に負荷される熱サイクルに
対する耐久性が１０００サイクル程度必要とされる。こ
こで、高応答性能を確保するためにＳＵＳ３１０Ｓ材か
らなる金属キャップ１１の厚さを０．３mm以下にし、か
つ、前記条件の熱サイクル負荷した場合、著しい酸化作
用と、熱による膨脹収縮作用のために、金属キャップ１
１の表面の酸化膜層が脱落し、５００サイクル程度で亀
裂が発生し、金属キャップ１１の内部の気密が確保でき
ず、抵抗特性が著しく変化するという問題点を有してい
た。
従来の構成では、金属キャップの厚さが０．５mm以上と
厚く、著しく熱応答性能にかけるものであった。また、
一般的にこの種の用途に用いられる温度検出装置に対し
ては、常温と９００℃を交互に負荷される熱サイクルに
対する耐久性が１０００サイクル程度必要とされる。こ
こで、高応答性能を確保するためにＳＵＳ３１０Ｓ材か
らなる金属キャップ１１の厚さを０．３mm以下にし、か
つ、前記条件の熱サイクル負荷した場合、著しい酸化作
用と、熱による膨脹収縮作用のために、金属キャップ１
１の表面の酸化膜層が脱落し、５００サイクル程度で亀
裂が発生し、金属キャップ１１の内部の気密が確保でき
ず、抵抗特性が著しく変化するという問題点を有してい
た。
【０００５】本発明は、高熱応答特性を確保しつつ、か
つ、熱サイクルに対する耐久性を有する温度検出装置を
提供することを目的とする。
つ、熱サイクルに対する耐久性を有する温度検出装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の温度検出装置は、金属キャップの材質をニッ
ケルクロム合金材とし、かつ、この金属キャップの厚さ
を０．２〜０．３mmとした構成を有している。
に本発明の温度検出装置は、金属キャップの材質をニッ
ケルクロム合金材とし、かつ、この金属キャップの厚さ
を０．２〜０．３mmとした構成を有している。
【０００７】この構成によって、金属キャップを薄肉に
しても熱サイクルに対して十分耐えうることとなり、高
熱応答特性を有し、かつ、熱サイクルに対する耐久性を
確保することができる。
しても熱サイクルに対して十分耐えうることとなり、高
熱応答特性を有し、かつ、熱サイクルに対する耐久性を
確保することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
二本の金属線の両端を除く全体の周囲に金属管を配置
し、この金属線と金属管の間をＭｇＯ粉体で充填した構
成からなる二芯管と、この二芯管を構成する金属線の一
端の夫々に接続された２本の管状の電極を有する温度検
出素子と、この温度検出素子を収納するように上記二芯
管の端部に装着した一端が閉成された筒状の金属キャッ
プを備え、前記金属キャップはＣｒ含有合金からなり、
その厚さが０．２〜０．３mmである温度検出装置であ
り、高い熱応答性を確保しつつ、熱サイクルに対する耐
久性を有する。
二本の金属線の両端を除く全体の周囲に金属管を配置
し、この金属線と金属管の間をＭｇＯ粉体で充填した構
成からなる二芯管と、この二芯管を構成する金属線の一
端の夫々に接続された２本の管状の電極を有する温度検
出素子と、この温度検出素子を収納するように上記二芯
管の端部に装着した一端が閉成された筒状の金属キャッ
プを備え、前記金属キャップはＣｒ含有合金からなり、
その厚さが０．２〜０．３mmである温度検出装置であ
り、高い熱応答性を確保しつつ、熱サイクルに対する耐
久性を有する。
【０００９】本発明の請求項２に記載の発明は、金属キ
ャップがＮＣＨ１またはＮＣＦ６０１である温度検出装
置であり、請求項３記載の発明は金属キャップがＣｒ含
有量を１９ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下とするＮｉ−Ｃ
ｒ合金からなる温度検出装置であり、高い熱応答特性を
確保しつつ、熱サイクルに対する耐久性を確保すること
ができるという作用を有する。
ャップがＮＣＨ１またはＮＣＦ６０１である温度検出装
置であり、請求項３記載の発明は金属キャップがＣｒ含
有量を１９ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下とするＮｉ−Ｃ
ｒ合金からなる温度検出装置であり、高い熱応答特性を
確保しつつ、熱サイクルに対する耐久性を確保すること
ができるという作用を有する。
【００１０】以下、本発明の一実施形態について、図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に
おける温度検出装置の半断面図、図２は同装置の要部拡
大断面図、図３、図４は同装置に用いた温度検出素子の
上面図と正面図を各々示したものである。図１におい
て、１は厚さが０．２〜０．３mmＪＩＳ Ｃ２５０２に
規格されたＮＣＨ１からなる金属キャップで、その先端
側は閉成され、後端側は開口されている。この金属キャ
ップ１の先端内部には図２に示すごとく、温度検出素子
２が収納されている。この温度検出素子２は図３、図４
に示すごとく、２本の管状の白金パイプ２ａの電極とＡ
ｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3成分からなる円柱状のＮＴ
Ｃサーミスタ２ｂから構成されている。温度検出素子２
の２本の管状の白金パイプ２ａの電極の内部にはＳＵＳ
３１０Ｓからなる直径０．３mmの金属線３が貫通して図
２に示すごとく白金パイプ２ａの端部で溶接され、電気
的に接続されている。また、この２本の金属線３の両末
端を除く全体は図１に示すごとくＭｇＯからなる絶縁体
４で固定され、さらにその周囲をＳＵＳ３１０Ｓからな
る金属管５で覆われて二芯管を構成している。次に、前
述の金属キャップ１の開口部はこの金属管５の端部に約
３mm挿入され、その金属キャップ１の周囲を開口端部よ
り約３mm円周形状にかしめることで仮固定し、さらに、
金属キャップ１の開口端部より１．５mm程度の位置にレ
ーザー溶接６により円周上に加工を施し、金属キャップ
１の内部の気密性を確保している。
を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に
おける温度検出装置の半断面図、図２は同装置の要部拡
大断面図、図３、図４は同装置に用いた温度検出素子の
上面図と正面図を各々示したものである。図１におい
て、１は厚さが０．２〜０．３mmＪＩＳ Ｃ２５０２に
規格されたＮＣＨ１からなる金属キャップで、その先端
側は閉成され、後端側は開口されている。この金属キャ
ップ１の先端内部には図２に示すごとく、温度検出素子
２が収納されている。この温度検出素子２は図３、図４
に示すごとく、２本の管状の白金パイプ２ａの電極とＡ
ｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3成分からなる円柱状のＮＴ
Ｃサーミスタ２ｂから構成されている。温度検出素子２
の２本の管状の白金パイプ２ａの電極の内部にはＳＵＳ
３１０Ｓからなる直径０．３mmの金属線３が貫通して図
２に示すごとく白金パイプ２ａの端部で溶接され、電気
的に接続されている。また、この２本の金属線３の両末
端を除く全体は図１に示すごとくＭｇＯからなる絶縁体
４で固定され、さらにその周囲をＳＵＳ３１０Ｓからな
る金属管５で覆われて二芯管を構成している。次に、前
述の金属キャップ１の開口部はこの金属管５の端部に約
３mm挿入され、その金属キャップ１の周囲を開口端部よ
り約３mm円周形状にかしめることで仮固定し、さらに、
金属キャップ１の開口端部より１．５mm程度の位置にレ
ーザー溶接６により円周上に加工を施し、金属キャップ
１の内部の気密性を確保している。
【００１１】また、二芯管の金属線３の他端の各々には
リード線７を電気的に接続し電気信号を外部に取り出せ
るような構成とし、各々のリード線７は二つの貫通孔を
有する円柱状のシリコンからなるゴム材８に貫通させら
れている。さらに、このゴム材８はパイプ状の金属ケー
ス９内に挿入され、この金属ケース９の一端の外周を内
部方向に塑性変形させることにより内部のゴム材８と密
着させ、温度検出装置内の気密性を確保している。又、
金属ケース９の他端は二芯管の金属管５の外周部に配置
され、レーザー溶接１０により固定されて密封されてい
る。
リード線７を電気的に接続し電気信号を外部に取り出せ
るような構成とし、各々のリード線７は二つの貫通孔を
有する円柱状のシリコンからなるゴム材８に貫通させら
れている。さらに、このゴム材８はパイプ状の金属ケー
ス９内に挿入され、この金属ケース９の一端の外周を内
部方向に塑性変形させることにより内部のゴム材８と密
着させ、温度検出装置内の気密性を確保している。又、
金属ケース９の他端は二芯管の金属管５の外周部に配置
され、レーザー溶接１０により固定されて密封されてい
る。
【００１２】ここで、前記金属キャップ１の材質は、高
応答性能を満足するために０．２〜０．３mmまで薄肉化
しているが、このような薄肉であっても１０００℃の耐
熱性および９００℃の熱サイクルに対する耐久性を確保
することができる。他にＮｉ−Ｃｒ合金やＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｒ系組成の合金としてＪＩＳ Ｇ ４９０１に規格さ
れるＮＣＦ６０１が使用可能である。このような材質は
大気中で酸化させると、その表面にＣｒ2Ｏ3を主とする
酸化膜を生成し、この酸化膜が耐熱性を高め、薄肉に際
しても１０００℃の高温中や９００℃熱サイクルの環境
下に対しても使用することが可能となるわけである。Ｎ
ｉ−Ｃｒ系組成の合金およびＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系組成
（ＮＣＦ系組成）の合金において、Ｃｒの含有量が１９
ｗｔ％以上であれば、その生成される酸化膜の成分はＣ
ｒ2Ｏ3が主となるが、１９ｗｔ％未満であるとＮｉＯ−
Ｃｒ2Ｏ3およびＮｉＯ−Ｃｒ2Ｏ3−Ｆｅ2Ｏ3の混在とな
り、薄肉化に対する耐熱性および耐熱サイクル性が低下
し、性能を確保できない。また、Ｎｉ−Ｃｒ系組成の合
金において、Ｃｒ含有量が３０ｗｔ％以上になると耐酸
性化は優れるが、高温下において機械的強度が弱くな
り、更に実用化されているのは３０ｗｔ％までが一般的
である。
応答性能を満足するために０．２〜０．３mmまで薄肉化
しているが、このような薄肉であっても１０００℃の耐
熱性および９００℃の熱サイクルに対する耐久性を確保
することができる。他にＮｉ−Ｃｒ合金やＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｒ系組成の合金としてＪＩＳ Ｇ ４９０１に規格さ
れるＮＣＦ６０１が使用可能である。このような材質は
大気中で酸化させると、その表面にＣｒ2Ｏ3を主とする
酸化膜を生成し、この酸化膜が耐熱性を高め、薄肉に際
しても１０００℃の高温中や９００℃熱サイクルの環境
下に対しても使用することが可能となるわけである。Ｎ
ｉ−Ｃｒ系組成の合金およびＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系組成
（ＮＣＦ系組成）の合金において、Ｃｒの含有量が１９
ｗｔ％以上であれば、その生成される酸化膜の成分はＣ
ｒ2Ｏ3が主となるが、１９ｗｔ％未満であるとＮｉＯ−
Ｃｒ2Ｏ3およびＮｉＯ−Ｃｒ2Ｏ3−Ｆｅ2Ｏ3の混在とな
り、薄肉化に対する耐熱性および耐熱サイクル性が低下
し、性能を確保できない。また、Ｎｉ−Ｃｒ系組成の合
金において、Ｃｒ含有量が３０ｗｔ％以上になると耐酸
性化は優れるが、高温下において機械的強度が弱くな
り、更に実用化されているのは３０ｗｔ％までが一般的
である。
【００１３】本実施形態による温度検出装置の熱応答特
性と従来の温度検出装置の特性を（表１）に示してい
る。
性と従来の温度検出装置の特性を（表１）に示してい
る。
【００１４】
【表１】
【００１５】（表１）より、本実施形態の場合、金属キ
ャップ１の厚さを０．３mm以下にすることで１２秒以下
の熱応答性能を確保することができる。１２秒以下の熱
応答性能であれば排気ガス浄化システムに対する用途に
対して十分適応できる。また、従来例では１８〜１９秒
程度と本実施形態に対し大幅に低いものであった。
ャップ１の厚さを０．３mm以下にすることで１２秒以下
の熱応答性能を確保することができる。１２秒以下の熱
応答性能であれば排気ガス浄化システムに対する用途に
対して十分適応できる。また、従来例では１８〜１９秒
程度と本実施形態に対し大幅に低いものであった。
【００１６】次に、金属キャップ１の厚さを０．２mmと
した場合の本実施形態による温度検出装置の熱サイクル
試験結果と従来の温度検出装置で金属キャップ１の厚さ
０．３mmとした場合の熱サイクル試験結果を（表２）に
示している。
した場合の本実施形態による温度検出装置の熱サイクル
試験結果と従来の温度検出装置で金属キャップ１の厚さ
０．３mmとした場合の熱サイクル試験結果を（表２）に
示している。
【００１７】
【表２】
【００１８】（表２）より、本実施形態の場合、熱サイ
クル試験を行っても１０００サイクルまで金属キャップ
１の外観、温度検出素子の特性に異常無いことが確認さ
れた。しかしながら、（表２）の条件による従来例の場
合、５００サイクルで金属キャップに亀裂が発生し、温
度検知素子の特性も異常を示した。従って、（表１）、
（表２）から従来例における金属キャップの材質では熱
応答特性の高速化は不可能ということが言える。
クル試験を行っても１０００サイクルまで金属キャップ
１の外観、温度検出素子の特性に異常無いことが確認さ
れた。しかしながら、（表２）の条件による従来例の場
合、５００サイクルで金属キャップに亀裂が発生し、温
度検知素子の特性も異常を示した。従って、（表１）、
（表２）から従来例における金属キャップの材質では熱
応答特性の高速化は不可能ということが言える。
【００１９】また、同時にＮｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量
を１９ｗｔ％未満とした場合も検討したが、１０００サ
イクルの熱サイクルに対する耐久性を確保することはで
きなかった。これは、Ｎｉ−Ｃｒ系の合金ではＣｒの含
有量の違いにより酸化によって表面に生成される酸化膜
層の成分が変わり、この酸化膜の成分の違いによって耐
熱性が変化することが原因と考えられる。詳細に述べる
と、Ｃｒの含有量１９ｗｔ％を境にそれ以上であると生
成される酸化膜層の成分のほとんどがＣｒ2Ｏ3になるの
に対し、それ以下であるとＮｉＯとＣｒ2Ｏ3の混在とな
る。一般的にＮｉ−Ｃｒ系の材質の耐熱性はＣｒ2Ｏ3の
存在によって高められることがわかっており、このこと
がＣｒ含有量１９ｗｔ％未満とした場合で熱サイクルに
対する耐久性を確保することはできなかった原因と考え
られる。
を１９ｗｔ％未満とした場合も検討したが、１０００サ
イクルの熱サイクルに対する耐久性を確保することはで
きなかった。これは、Ｎｉ−Ｃｒ系の合金ではＣｒの含
有量の違いにより酸化によって表面に生成される酸化膜
層の成分が変わり、この酸化膜の成分の違いによって耐
熱性が変化することが原因と考えられる。詳細に述べる
と、Ｃｒの含有量１９ｗｔ％を境にそれ以上であると生
成される酸化膜層の成分のほとんどがＣｒ2Ｏ3になるの
に対し、それ以下であるとＮｉＯとＣｒ2Ｏ3の混在とな
る。一般的にＮｉ−Ｃｒ系の材質の耐熱性はＣｒ2Ｏ3の
存在によって高められることがわかっており、このこと
がＣｒ含有量１９ｗｔ％未満とした場合で熱サイクルに
対する耐久性を確保することはできなかった原因と考え
られる。
【００２０】なお、本実施形態でＮｉ−Ｃｒ合金を検討
したが、この合金にＡｌ，Ｙ2Ｏ3，Ｔｉ等の添加材を加
え強度を向上させた材質を用いても本目的を達成できる
ことは言うまでもないことである。
したが、この合金にＡｌ，Ｙ2Ｏ3，Ｔｉ等の添加材を加
え強度を向上させた材質を用いても本目的を達成できる
ことは言うまでもないことである。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明の温度検出装置は、
金属キャップの材質をＣｒ含有合金とし、かつ、金属キ
ャップの厚さを０．２〜０．３mmとしたものであり、こ
れにより、熱応答性能の高速化、熱サイクルに対する耐
久性を同時に確保することができる優れた温度検出装置
を実現できるものである。
金属キャップの材質をＣｒ含有合金とし、かつ、金属キ
ャップの厚さを０．２〜０．３mmとしたものであり、こ
れにより、熱応答性能の高速化、熱サイクルに対する耐
久性を同時に確保することができる優れた温度検出装置
を実現できるものである。
【図１】本発明の一実施形態における温度検出装置の半
断面図
断面図
【図２】同装置の要部の拡大断面図
【図３】同装置における温度検出素子の上面図
【図４】同正面図
【図５】従来の温度検出装置の半断面図
【符号の説明】 １ 金属キャップ ２ 温度検出素子 ３ 金属線 ４ 絶縁体 ５ 金属管
フロントページの続き (72)発明者 松原 克憲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 森分 博紀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−189617（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−86436（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01K 7/22
Claims (3)
- 【請求項１】 二本の金属線の両端を除く全体の周囲に
金属管を配置し、この金属線と金属管の間をＭｇＯ粉体
で充填した構成からなる二芯管と、この二芯管を構成す
る金属線の一端の各々に接続された２本の管状の電極を
有する温度検出素子と、この温度検出素子を収納するよ
うに上記二芯管の端部に装着された一端が閉成された筒
状の金属キャップを備え、前記金属キャップはＣｒ含有
合金からなり、その厚さが０．２〜０．３mmであること
を特徴とする温度検出装置。 - 【請求項２】 金属キャップがＮＣＨ１またはＮＣＦ６
０１である請求項１記載の温度検出装置。 - 【請求項３】 金属キャップがＮｉ−Ｃｒ合金であり、
このＮｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量が１９ｗｔ％以上、３
０ｗｔ％以下の範囲である請求項１記載の温度検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8000571A JP3003567B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 温度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8000571A JP3003567B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 温度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09189618A JPH09189618A (ja) | 1997-07-22 |
| JP3003567B2 true JP3003567B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=11477408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8000571A Expired - Fee Related JP3003567B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 温度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003567B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6305841B1 (en) | 1998-09-29 | 2001-10-23 | Denso Corporation | Temperature sensor with thermistor housed in blocked space having ventilation |
| JP2002048655A (ja) | 2000-05-24 | 2002-02-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 温度センサ及びその製造管理方法 |
-
1996
- 1996-01-08 JP JP8000571A patent/JP3003567B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09189618A (ja) | 1997-07-22 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071119 Year of fee payment: 8 |
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