DE112016001591B9

DE112016001591B9 - Temperatursensor

Info

Publication number: DE112016001591B9
Application number: DE112016001591.7T
Authority: DE
Inventors: Toshiya Ozeki; Koichi Yoshida; Motoki Sato; Masaki Hironaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2036-04-02
Also published as: DE112016001591B4; CN107430036A; CN107430036B; US20180073936A1; JP2016197095A; DE112016001591T5; JP6296081B2; US10422701B2

Abstract

Temperatursensor (1), aufweisend:einen Temperaturdetektor (2), der ein Temperaturfühlerelement (21) zur Temperaturerfassung aufweist;ein Paar von Element-Elektrodenleitern (23), die jeweils aus einem Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung bestehen und von denen ein Ende in den Temperaturdetektor (2) eingebettet ist und ein anderes Ende in einer Richtung verläuft, die derjenigen des anderen Element-Elektrodenleiters (23) gleich ist;ein Paar von Anschlussleitern (3), die jeweils aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis bestehen, elektrisch mit dem Element-Elektrodenleiter (23) verbunden sind und so ausgebildet sind, dass sie sich in einer Verlaufsrichtung (X) des Element-Elektrodenleiters (23) erstrecken; undein Paar von Zwischenstücken (4), die jeweils aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis bestehen, dafür ausgelegt sind, den Element-Elektrodenleiter (23) elektrisch mit dem Anschlussleiter (3) zu verbinden, und so ausgebildet sind, dass sie sich in der Verlaufsrichtung (X) erstrecken, wobeider Element-Elektrodenleiter (23) und das Zwischenstück (4) in der Verlaufsrichtung (X) auf einer Linie liegen und auf solche Weise miteinander verschweißt sind, dass einander zugewandte Gegenflächen (231, 41) aneinanderstoßen, um eine elementseitige Verschweißung (51) zu bilden,das Zwischenstück (4) und der Anschlussleiter (3) in einer Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung (X), nebeneinanderliegen und so miteinander verschweißt sind, dass das Zwischenstück (4) und der Anschlussleiter (3) einander überlappen, um eine anschlussseitige Verschweißung (52) zu bilden,der Anschlussleiter (3) näher an den Temperaturdetektor (2) reicht als die Stelle, wo die elementseitige Verschweißung (51) liegt,ein Spalt zwischen dem Element-Elektrodenleiter (23) und dem Anschlussleiter (3) zumindest in der Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung (X), mit einer Füllmasse (62) gefüllt ist, undder Element-Elektrodenleiter (23), die elementseitige Verschweißung (51) und der Anschlussleiter (3) durch die Füllmasse (62) aneinander fixiert sind.

Description

[GEBIET DER TECHNIK]
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperatursensor, der ein Temperaturfühlerelement aufweist.
[TECHNISCHER HINTERGRUND]
Zum Beispiel ist ein Fahrzeug, wie ein Automobil, mit einer Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen von Abgas, das in einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, ausgestattet. Die Abgasreinigungsvorrichtung weist einen Temperatursensor auf, der die Temperatur eines Abgases erfasst, und führt eine Steuerung auf Basis der vom Temperatursensor erfassten Temperatur durch, um Abgasemissionen zu verringern.
Der Temperatursensor zur Verwendung in der Abgasreinigungsvorrichtung ist im Patentdokument 1 veranschaulicht. Der Temperatursensor des Patentdokuments 1 beinhaltet ein Temperaturfühlerelement zur Temperaturerfassung, ein Paar von Element-Elektrodenleitern, die vom Temperaturfühlerelement ausgehen, und ein Paar von Anschlussleitem, die elektrisch mit den beiden Element-Elektrodenleitern verbunden sind. Jeder von den Element-Elektrodenleitern besteht aus einer auf Pt (Platin) basierenden Legierung, die Strontium enthält, und ist in Form eines Stabes ausgebildet. Jeder von den Anschlussleitern besteht aus einer Edelstahllegierung und ist in Form eines Stabes ausgebildet. Das Paar von Element-Elektrodenleitern und das ein Paar von Anschlussleitern werden dadurch aneinandergefügt bzw. aneinandergebunden, dass sie auf solche Weise miteinander verschweißt werden, dass sie einander in der Richtung, die orthogonal ist zu ihrer axialen Richtung, überlappen.
[LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN]
[PATENTDOKUMENTE]
Patentdokument 1: JP 2010-32493 A
[KURZFASSUNG DER ERFINDUNG]
[TECHNISCHES PROBLEM]
In dem im Patentdokument 1 angegebenen Temperatursensor werden jedoch im Element-Elektrodenleiter und im Anschlussleiter Materialien mit unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten verwendet. Genauer kann dann, wenn der Element-Elektrodenleiter und der Anschlussleiter, gesehen in der axialen Richtung, über eine große Distanz aneinandergefügt werden, der Fugenteil wegen des großen Unterschieds in der axialen Wärmeausdehnung einer erheblichen Spannung unterworfen werden. Seit einigen Jahren zeigt sich, dass die Temperatur des Abgases eines Verbrennungsmotors, der in einem Automobil oder dergleichen verwendet wird, einhergehend mit einem Anstieg der Hubraumleistung tendenziell steigt, und eine Beständigkeit gegenüber weiteren Temperaturänderungen ist nötig geworden.
Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund mit dem Ziel gemacht, einen Temperatursensor zu schaffen, der in der Lage ist, die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen einem Element-Elektrodenleiter und einem Anschlussleiter zu verbessern.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Ein Temperatursensor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Temperaturdetektor, der ein Temperaturfühlerelement zum Erfassen einer Temperatur aufweist; ein Paar von Element-Elektrodenleitern, von denen jeder aus einem Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung besteht und von denen jeweils ein Ende in den Temperaturdetektor eingebettet ist und das andere Ende in der gleichen Richtung verläuft wie das des anderen Element-Elektrodenleiters; ein Paar von Anschlussleitern, von denen jeder aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis besteht und elektrisch mit dem Element-Elektrodenleiter verbunden ist und so ausgebildet ist, dass er sich einer Verlaufsrichtung des Element-Elektrodenleiters erstreckt; und ein Paar von Zwischenstücken, die jeweils aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis bestehen und die dafür ausgelegt sind, den Element-Elektrodenleiter elektrisch mit dem Anschlussleiter zu verbinden, und die so ausgebildet sind, dass sie sich in der Verlaufsrichtung erstrecken.
Der Element-Elektrodenleiter und das Zwischenstück sind in der Verlaufsrichtung auf einer Linie angeordnet. Sie werden auf solche Weise miteinander verschweißt, dass Gegenflächen, die einander zugewandt sind, aneinanderstoßen, um eine elementseitige Verschweißung zu bilden.
Das Zwischenstück und der Anschlussleiter werden in einer Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung, aneinandergelegt. Sie werden so miteinander verschweißt, dass sie einander überlappen, um eine anschlussseitige Verschweißung zu bilden.
Der Anschlussleiter verläuft so, dass er dem Temperaturdetektor näherkommt als die Stelle, wo die elementseitige Verschweißung liegt.
Ein Spalt, der zumindest in der Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung, zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter liegt, wird mit Füllmasse gefüllt, und der Element-Elektrodenleiter, die elementseitige Verschweißung und der Anschlussleiter werden durch die Füllmasse aneinander fixiert.
[WIRKUNG DER ERFINDUNG]
In dem Temperatursensor sind der Element-Elektrodenleiter und das Zwischenstück in der Verlaufsrichtung auf einer Linie angeordnet. Sie werden auf solche Weise miteinander verschweißt, dass die Gegenflächen, die einander zugewandt sind, aneinanderstoßen, um die elementseitige Verschweißung zu bilden. Die Gegenflächen sind jeweils ein Ende des Element-Elektrodenleiters/des Zwischenstücks in der Verlaufsrichtung. Im Vergleich zu einem Fall, wo der Element-Elektrodenleiter und der Anschlussleiter entlang der Verlaufsrichtung an der Außenumfangsfläche aneinandergefügt werden, kann in diesem Fall die Region des Fugenteils über einer kurzen Strecke ausgebildet werden. Infolgedessen kann der Unterschied in der Wärmeausdehnung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Zwischenstück verringert werden, und die Erzeugung von Spannungen kann verringert werden. Daher kann die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Zwischenstück verbessert werden.
Sowohl der Anschlussleiter als auch das Zwischenstück bestehen aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis. Infolgedessen können die Kosten für den Temperatursensor verringert werden. Da der Anschlussleiter und das Zwischenstück aus der gleichen Art von Material bestehen, kann die Arbeit des Fügens des Anschlussleiters an das Zwischenstück leicht durchgeführt werden, und die Festigkeit der Bindung kann verbessert werden. Außerdem gibt es keinen Unterschied zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten des Anschlussleiters und des Zwischenstücks. Daher ist es möglich, das Auftreten von Spannungen zwischen dem Anschlussleiter und dem Zwischenstück, wenn diese sich wegen Temperaturänderungen thermisch ausdehnen, zu verhindern. Somit kann die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen dem Anschlussleiter und dem Zwischenstück ebenfalls gewährleistet werden.
Der Anschlussleiter verläuft so, dass er weiter zur Seite des distalen Endes reicht als die Stelle, wo die elementseitige Verschweißung liegt. Der Spalt zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter, der zumindest in der Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung, besteht, wird mit der Füllmasse gefüllt. Der Element-Elektrodenleiter, die elementseitige Verschweißung und der Anschlussleiter werden durch die Füllmasse aneinander fixiert. Daher fungiert der Anschlussleiter, der mehr Festigkeit aufweist als der Element-Elektrodenleiter, als Schienung, das heißt, er hat die Funktion, die Steifigkeit des Abschnitts des Temperatursensors zwischen der elementseitigen Verschweißung und dem Temperaturdetektor insgesamt zu erhöhen. Infolgedessen ist es möglich, eine Verformung des Element-Elektrodenleiters aufgrund einer Vibration oder dergleichen zu verhindern und zu verhindern, dass die elementseitige Verschweißung aufgrund der daran angelegten Spannung brüchig wird. Da die Füllmasse zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter angeordnet wird, kann ferner verhindert werden, dass der Element-Elektrodenleiter und der Anschlussleiter miteinander in Konflikt kommen. Daher kann die Haltbarkeit des Element-Elektrodenleiters weiter verbessert werden. Infolgedessen kann die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter verbessert werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Temperatursensor geschaffen werden, der in der Lage ist, die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter zu verbessern.
Figurenliste

1 zeigt eine partielle Schnittansicht, die ein distales Ende eines Temperatursensors gemäß einer 1. Ausführungsform darstellt;
2 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II von 1;
3 zeigt eine Schnittansicht, die den Temperatursensor gemäß der 1. Ausführungsform darstellt;
4 zeigt eine vergrößerte partielle Schnittansicht, die den Temperatursensor gemäß der 1. Ausführungsform darstellt;
5 zeigt eine partielle Schnittansicht, die ein distales Ende eines Temperatursensors gemäß einer Vergleichsausführungsform darstellt;
6 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie VI-VI von 5;
7 zeigt eine partielle Schnittansicht, die ein distales Ende eines Temperatursensors gemäß einer 2. Ausführungsform darstellt; und
8 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie VIII-VIII von 7.

[BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN]
Ein Temperatursensor kann zum Messen der Temperatur von Abgas verwendet werden, das durch ein Abgasrohr in einem Abgasreinigungssystem strömt, um Abgas zu reinigen, das aus einem Verbrennungsmotor eines Automobils abgeführt wird. Gemäß der Temperatur, die mit dem Temperatursensor gemessen wird, können verschiedene Arten einer Steuerung des Abgasreinigungssystems durchgeführt werden.
[AUSFÜHRUNGSFORMEN]
(1. Ausführungsform)
Nun wird eine Ausführungsform eines Temperatursensors anhand von 1 bis 4 beschrieben.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist ein Temperatursensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Temperaturdetektor 2, ein Paar von Element-Elektrodenleitern 23, ein Paar von Anschlussleitern 3 und ein Paar von Zwischenstücken 4 auf. Der Temperaturdetektor 2 weist ein Temperaturfühlerelement 21 zur Temperaturerfassung auf. Jeder von den Element-Elektrodenleitern 23 besteht aus einem Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung, und ein Ende davon ist in den Temperaturdetektor 2 eingebettet, und ein anderes Ende verläuft in der gleichen Richtung wie dasjenige des anderen Element-Elektrodenleiters 23. Jeder von den Anschlussleitern 3 besteht aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis, ist elektrisch mit dem Element-Elektrodenleiter 23 verbunden und ist so ausgebildet, dass er sich in einer Verlaufsrichtung X des Element-Elektrodenleiters 23 erstreckt. Jedes von den Zwischenstücken 4 besteht aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis, ist dafür ausgelegt, den Element-Elektrodenleiter 23 elektrisch mit dem Anschlussleiter 3 zu verbinden und ist so ausgebildet, dass es sich in der Verlaufsrichtung X erstreckt.
Der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 liegen in der Verlaufsrichtung X auf einer Linie. Der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 werden auf solche Weise miteinander verschweißt, dass Gegenflächen 231, 41, die einander zugewandt sind, aneinanderstoßen, um eine elementseitige Verschweißung 51 zu bilden. Wie in 2 dargestellt ist, liegen das Zwischenstück 4 und der Anschlussleiter 3 in der Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung X, nebeneinander. Das Zwischenstück 4 und der Anschlussleiter 3 werden so miteinander verschweißt, dass sie einander überlappen, um eine anschlussseitige Verschweißung 52 zu bilden. Der Anschlussleiter 3 verläuft so, dass er weiter zur Seite des distalen Endes reicht als die Stelle, wo die elementseitige Verschweißung 51 liegt. Ein Spalt zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3, der zumindest in der Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung X, vorhanden ist, wird mit einer Füllmasse 62 gefüllt. Der Element-Elektrodenleiter 23, die elementseitige Verschweißung 51 und der Anschlussleiter 3 werden durch die Füllmasse 62 aneinander fixiert. Der in 4 dargestellte kürzeste Abstand L zwischen der elementseitigen Verschweißung 51 und der anschlussseitigen Verschweißung 52 in der Verlaufsrichtung X ist gleich oder größer 0,1 mm. Man beachte, dass die konkrete Form der anschlussseitigen Verschweißung 52 in 1 bis 4 nicht dargestellt ist.
In der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform wird nach der Darstellung in 1 und 2 in der Verlaufsrichtung X des Element-Elektrodenleiters 23 eine Seite, wo der Temperaturdetektor 2 vorgesehen ist, als Seite des distalen Endes bezeichnet und eine andere Seite, die der Seite des distalen Endes entgegengesetzt ist, wird als Seite des proximalen Endes bezeichnet. Außerdem wird eine Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung X, und in der das Paar von bzw. die beiden Element-Elektrodenleiter 23 nebeneinander angeordnet sind, als laterale Richtung Y bezeichnet, und eine andere Richtung, die orthogonal ist zu sowohl der Verlaufsrichtung X als auch der lateralen Richtung Y, wird als Längsrichtung Z bezeichnet.
Wie in 3 dargestellt ist, weist der Temperatursensor 1 ein Befestigungsteil 71, ein röhrenartiges Element 72 und ein Gehäuseelement 73 auf. Das Befestigungsteil 71 ist an einem (nicht dargestellten) Abgasrohr befestigt, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist. Das röhrenartige Element 72 ist in das Befestigungsteil 71 eingeführt und wird dort festgehalten. Das Gehäuseelement 73 erstreckt sich vom Befestigungsteil 71 zur Seite des proximalen Endes.
Das röhrenförmige Element 72 weist eine zylindrische Form auf und erstreckt sich in der Verlaufsrichtung X. Das distale Ende des röhrenförmigen Elements 72 ist mit einem Abdeckungselement 61 von zylindrischer Form versehen. Ein Ende des Abdeckungselements 61 ist geschlossen, so dass das Abdeckungselement 61 die Form eines am Boden geschlossenen Zylinders aufweist.
Das Paar von bzw. die beiden Anschlussleiter 3 werden in das röhrenförmige Element 72 eingeführt und dort angeordnet. Jeder von den Anschlussleitern 3 weist eine Säulenform auf und erstreckt sich in der Verlaufsrichtung X, und an seinem distalen Ende ist ein Verbindungsende 31 für eine Verbindung mit dem Zwischenstück 4 ausgebildet. Wie in 2 und 4 dargestellt ist, ist das Verbindungsende 31 so vorgesehen, dass es in der Längsrichtung Z nicht mit der Mittelachse des proximalen Endabschnitts des Anschlussleiters 3 zur Deckung kommt. Am proximalen Ende der beiden Anschlussleiter 3 ist eine (nicht dargestellte) Anschlussklemme ausgebildet, so dass sie mit einem externen Verbindungskabel einer externen Vorrichtung verbunden werden können. Ein Spalt zwischen den beiden Anschlussleitern 3 und dem röhrenförmigen Element 72 wird mit einer rumpfseitigen Füllmasse 74 mit elektrisch isolierender Eigenschaft gefüllt, wodurch die beiden Anschlussleiter 3 in dem röhrenförmigen Element 72 fixiert werden und gleichzeitig der Spalt zwischen den beiden Anschlussleitern 3 und dem röhrenförmigen Element 72 isoliert wird. Das distale Ende von jedem der Anschlussleiter 3 wird so positioniert, dass es weiter auf der Seite des distalen Endes, das heißt näher am Temperaturdetektor 2 liegt als das röhrenförmige Element 72 positioniert wird.
Jeder von den Anschlussleitern 3 wird von einer Legierung auf Fe-Cr-Basis gebildet und weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten E4 von 15 × 10^-6/K auf.
Wie in 1, 2 und 4 dargestellt ist, weist das an das Verbindungsende 31 des entsprechenden Anschlussleiters 3 gefügte Zwischenstück 4 eine Säulenform auf, die so ausgebildet ist, dass sie sich in der Verlaufsrichtung X erstreckt. Wie in 2 und 4 dargestellt ist, überlappt in der vorliegenden Ausführungsform jedes von den Zwischenstücken 4 das Verbindungsende 31 des verbundenen Anschlussleiters 3 in der Längsrichtung Z. Dann werden das Zwischenstück 4 und das Verbindungsende 31 an nur einem Punkt miteinander verschweißt, um die anschlussseitige Verschweißung 52 zu bilden. Alternativ dazu kann jedes von den Zwischenstücken 4 und der entsprechende Anschlussleiter 3 an mehreren Punkten miteinander verschweißt werden. In einem Teilstück, das orthogonal zur Verlaufsrichtung X ist, ist ein Umriss des Zwischenstücks 4 größer als ein Umriss des Element-Elektrodenleiters 23, und der Umriss des Element-Elektrodenleiters 23 liegt innerhalb des Umrisses des Zwischenstücks 4, wenn man ihn in der Verlaufsrichtung X betrachtet. Man beachte, dass die vorliegende Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist und dass der Umriss des Element-Elektrodenleiters 23 in dem Teilstück, das orthogonal ist zur Verlaufsrichtung X, größer sein kann als der Umriss des Zwischenstücks 4 oder diesem gleich sein kann. Das Zwischenstück 4 besteht aus einer Legierung auf Fe-Cr-Basis und weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten E3 von 15 × 10^-6/K auf.
In der vorliegenden Ausführungsform sind das Zwischenstück 4 und der Anschlussleiter 3 aus der gleichen Art von Material gebildet. Als Legierung auf Fe-Basis zur Verwendung in den beiden Anschlussleitern 3 und dem Paar von bzw. den beiden Zwischenstücken 4 können beispielsweise eine Fe-haltige Legierung als Grundmaterial und 11-26 Gew.-% Cr verwendet werden. Außerdem können Cr, Ni oder Al (Aluminium) enthalten sein. Beispiele für solch eine Legierung auf Fe-Basis können Fe-Cr-Al, SUS310S und dergleichen einschließen. Eine solche Legierung auf Fe-Basis kann eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit auch bei hohen Temperaturen um 900 °C zeigen. Als Legierung auf Ni-Basis zur Verwendung in den beiden Anschlussleitern 3 und den beiden Zwischenstücken 4 können beispielsweise eine Ni-haltige Legierung als Grundmaterial und 14-25 Gew.-% Cr verwendet werden. Außerdem können Cr, Fe oder Al enthalten sein. Beispiele für solch eine Legierung auf Ni-Cr-Basis können NCF600, NCF601 und dergleichen einschließen. Eine solche Legierung auf Ni-Cr-Basis kann eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit auch bei einer hohen Temperatur um 1100 °C zeigen.
Wie in 1, 2 und 4 dargestellt ist, sind die beiden Element-Elektrodenleiter 23, die vom Temperaturdetektor 2 ausgehen, mit den beiden Zwischenstücken 4 verbunden. Jeder Element-Elektrodenleiter 23 liegt in der Verlaufsrichtung X auf einer Linie mit dem verbundenen Zwischenstück 4, und jeder Element-Elektrodenleiter 23 wird mit dem verbundenen Zwischenstück 4 so verschweißt, dass sie aneinanderstoßen. Als Folge davon wird die elementseitige Verschweißung 51 ausgebildet.
Wie in 4 dargestellt ist, reicht das Verbindungsende 31 des Anschlussleiters 3 in der Längsrichtung Z bis zu einer Stelle, wo das Verbindungsende 31 den Element-Elektrodenleiter 23 überlappt. Insbesondere reicht das Verbindungsende 31 des Anschlussleiters 3 bis in eine Region, die weiter auf der Seite des distalen Endes liegt als die elementseitige Verschweißung 51. Das Verbindungsende 31 des Anschlussleiters 3 reicht auch in die Nähe des Temperaturfühlerelements 21. Noch spezifischer reicht das Verbindungsende 31 des Anschlussleiters 3 bis in die Nähe eines Einfassungsteils 22, das aus Glas besteht, wie weiter unten beschrieben wird. Das Verbindungsende 31 des Anschlussleiters 3 reicht bis zu einer Stelle, die weiter auf der Seite des distalen Endes liegt als die Mitte des Abschnitts des vom Temperaturdetektor 2 ausgehenden Element-Elektrodenleiters 23 in der Verlaufsrichtung X. Der Element-Elektrodenleiter 23 und der Anschlussleiter 3 liegen einander in der Längsrichtung Z über einen im Wesentlichen festen Zwischenraum gegenüber. Vorzugsweise reicht das Verbindungsende 31 des Anschlussleiters 3 so nahe wie möglich an das Einfassungsteil 22 heran.
Der kürzeste Abstand L zwischen der elementseitigen Verschweißung 51 und der anschlussseitigen Verschweißung 52 in der Verlaufsrichtung X ist vorzugsweise gleich oder größer 0,1 mm. In der vorliegenden Ausführungsform ist der kürzeste Abstand L insbesondere gleich oder größer 0,2 mm. Noch spezifischer sind die elementseitige Verschweißung 51 und die anschlussseitige Verschweißung 52 an solchen Stellen ausgebildet, dass der kürzeste Abstand L in der Verlaufsrichtung X 0,2 mm beträgt.
In einem Fall, wo das Zwischenstück 4 und das Verbindungsende 31 des Anschlussleiters 3 an mehreren Punkten miteinander verschweißt werden, wird eine Mehrzahl von anschlussseitigen Verschweißungen 52 zwischen ihnen ausgebildet. Der kürzeste Abstand L ist in diesem Fall der Abstand zwischen der elementseitigen Verschweißung 51 und derjenigen anschlussseitigen Verschweißung 52 von der Mehrzahl von anschlussseitigen Verschweißungen 52, die am nächsten an der elementseitigen Verschweißung 51 liegt, in der Verlaufsrichtung X. Im Hinblick auf Kosteneinsparungen, eine Verbesserung der Vibrationsbeständigkeit und dergleichen ist der kürzeste Abstand L vorzugsweise gleich oder kleiner 1,0 mm und stärker bevorzugt gleich oder kleiner 0,8 mm.
Wie in 1 und 2 dargestellt ist, weist der Temperaturdetektor 2 das Temperaturfühlerelement 21 und das Einfassungsteil 22 auf. Das Temperaturfühlerelement 21 weist einen Temperaturmesswiderstand auf. Das Temperaturfühlerelement 21 und eine distale Endseite der beiden Element-Elektrodenleiter 23 werden innerhalb des Einfassungsteils 22 festgehalten. Wie in 4 dargestellt ist, ist die Längsabmessung D des Element-Elektrodenleiters 23 vom Temperaturdetektor 2 bis zu einem Abschnitt, der zum Anschlussleiter 3 hin verläuft, in der Verlaufsrichtung X vorzugsweise gleich oder größer 0,1 mm. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Längsabmessung D insbesondere gleich oder größer 0,2 mm. Noch spezifischer sind der Temperaturdetektor 2 und die elementseitige Verschweißung 51 so vorgesehen, dass ihre Längsabmessung D 0,2 mm beträgt. Im Hinblick auf Kosteneinsparungen, eine Verbesserung der Vibrationsbeständigkeit und dergleichen ist die Längsabmessung D vorzugsweise gleich oder kleiner 1,0 mm und stärker bevorzugt gleich oder kleiner 0,8 mm. Wie in 1 und 2 dargestellt ist, ist der Temperaturdetektor 2 in dem Abdeckungselement 61 untergebracht, das den Temperaturdetektor 2 von der Seite des distalen Endes und einer Außenumfangsseite her abdeckt. Der Temperaturdetektor 2 und das Abdeckungselement 61 werden von der Füllmasse 62 fixiert, die in das Abdeckungselement 61 gefüllt wird. Die Füllmasse 62 besteht aus Al₂O₃, das Glas enthält, oder aus MgO, das Glas enthält. Die Füllmasse 62, die Glas enthält, kann die Steifigkeit eines Abschnitts des Temperatursensors 1 zwischen der elementseitigen Verschweißung 51 und der Seite des distalen Endes insgesamt erhöhen. Die Füllmasse 62 innerhalb des Abdeckungselements 61 erstreckt sich von der Seite des distalen Endes des Temperaturdetektors 2 bis zu einer Stelle, die weiter auf der Seite des proximalen Endes liegt als die Stelle der anschlussseitigen Verschweißung.
Wie in 4 dargestellt ist, wird auch eine Region S, die in der Längsrichtung Z zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Verbindungsende 31 des Anschlussleiters 3 liegt, mit der Füllmasse 62 gefüllt. Infolgedessen werden der Element-Elektrodenleiter 23, die elementseitige Verschweißung 51, das Zwischenstück 4 und der Anschlussleiter 3 durch die Füllmasse 62 aneinander fixiert. Der Element-Elektrodenleiter 23 und das Verbindungsende 31 des Anschlussleiters 3 liegen einander in der Längsrichtung Z über die Füllmasse 62 hinweg gegenüber.
Eine Schnittfläche eines Teilstücks der Füllmasse 62 orthogonal zur Verlaufsrichtung X an einem Abschnitt P1, wo der Element-Elektrodenleiter 23 den Anschlussleiter 3 in der Längsrichtung Z überlappt, ist derjenigen an einem Abschnitt P2, wo das Zwischenstück 4 den Anschlussleiter 3 in der Längsrichtung Z überlappt, im Wesentlichen gleich.
Wie in 1 dargestellt ist, ist in der Nähe des distalen Endes der beiden Elektrodenleiter 23 das Temperaturfühlerelement 21 zwischen den beiden Elektrodenleitern 23, die parallel zueinander vorgesehen sind, angeordnet und fixiert. Das Temperaturfühlerelement 21 und die beiden Element-Elektrodenleiter 23 werden vorab unter Verwendung einer Edelmetallpaste, die Glasfritte enthält, miteinander verbacken und zusammengefügt. Das Temperaturfühlerelement 21 und der distale Endabschnitt der beiden Element-Elektrodenleiter 23, die miteinander verbacken und zusammengefügt sind, werden innerhalb der Einfassung 22 aus Glas festgehalten.
Der Element-Elektrodenleiter 23 besteht aus Pt, einer Legierung auf Pt-Basis, die mindestens eines von Ir, Rh und Sr enthält, oder dispersionsverstärktem Pt, das Metallteilchen, die Pt einschließen, und Oxidteilchen, die zwischen den Metallteilchen dispergiert sind, enthält. Die Oxidteilchen können beispielsweise Zirkonoxid sein. In der vorliegenden Ausführungsform besteht jeder der Element-Elektrodenleiter 23 aus einer Legierung auf Pt-Basis und ist in einer Säulenform ausgebildet, die sich in der Verlaufsrichtung X erstreckt. Als Legierung auf Pt-Basis wird eine Legierung verwendet, die Pt als Grundmaterial und 5-25 Gew.-% Ir (Iridium) enthält. Jeder von den Element-Elektrodenleitern 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten E2 von 9 × 10^-6/K auf, der dem Wärmeausdehnungskoeffizienten E1 des Temperaturfühlerelements 21 im Wesentlichen gleich ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Einfassung 22 ist gleich eingestellt wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des Temperaturfühlerelements 21. Der Wärmeausdehnungskoeffizient E2 des Element-Elektrodenleiters 23, der Wärmeausdehnungskoeffizient E3 des Zwischenstücks 4 und der Wärmeausdehnungskoeffizient E4 des Anschlussleiters 3 erfüllen die Beziehung E2 ≤ E3 ≤ E4. Genauer erfüllen in der vorliegenden Ausführungsform der Wärmeausdehnungskoeffizient E3 des Zwischenstücks 4 und der Wärmeausdehnungskoeffizient E4 des Anschlussleiters 3 die Beziehung E3 = E4. Man beachte, dass eine Legierung auf Pt-Basis, die Pt als Grundmaterial und 5-15 Gew.-% Rh enthält, statt der Legierung auf Pt-Basis, die Ir enthält, auch als Element-Elektrodenleiter 23 verwendet werden kann.
Nun wird das Fügen zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23, dem Zwischenstück 4 und dem Anschlussleiter 3 beschrieben.
Zunächst werden die beiden Element-Elektrodenleiter 23, die vom Temperaturdetektor 2 ausgehen, an den beiden Zwischenstücken 4 angefügt. Der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 liegen in der Verlaufsrichtung X auf einer Linie und werden durch Stumpfschweißen, das durchgeführt wird, während die einander zugewandten Gegenflächen 231, 41, aneinanderstoßen, zusammengefügt. Auf diese Weise werden das Zwischenstück 4 und der Element-Elektrodenleiter 23 zusammengefügt, bevor das Zwischenstück 4 und der Anschlussleiter 3 zusammengefügt werden, wodurch die Ausrichtungsarbeit beim Anordnen des Zwischenstücks 4 und des Element-Elektrodenleiters 23 auf einer Linie in der Verlaufsrichtung X erleichtert wird. Falls das Zwischenstück 4 und der Anschlussleiter 3 zuerst zusammengefügt werden, müssen die beiden Zwischenstücke 4 gleichzeitig an den beiden Element-Elektrodenleitern 23 ausgerichtet werden, was die Ausrichtungsarbeit erschwert. Die Schwierigkeit der Ausrichtungsarbeit führt zu erheblichen Herstellungsschwankungen in der Schweißqualität, und somit kann die Zuverlässigkeit der Verschweißung kaum gewährleistet werden. Infolgedessen kann eine mangelhafte Bindung zwischen den beiden Element-Elektrodenleitern 23 und den beiden Zwischenstücken 4 ausgebildet werden. Andere mögliche Strukturen beinhalten das Anordnen der beiden Element-Elektrodenleiter, der beiden Zwischenstücke und der beiden Anschlussleiter auf einer Linie in der Verlaufsrichtung X, um sie zusammenzufügen, und das Anordnen der beiden Element-Elektrodenleiter und der beiden Anschlussleiter auf einer Linie in der Verlaufsrichtung X, um sie direkt zusammenzufügen. Jedoch ist die Ausrichtungsarbeit an diesen Strukturen immer noch schwierig durchzuführen.
Dann werden die beiden Zwischenstücke 4, die mit den beiden Element-Elektrodenleitern 23 verbunden sind, an die beiden Anschlussleiter 3 gefügt. Das Zwischenstück 4 wird in der Längsrichtung Z neben dem Anschlussleiter 3 angeordnet, und das Zwischenstück 4 und der Anschlussleiter 3 werden auf solche Weise zusammengefügt, dass sie einander in der Längsrichtung Z überlappen. In der vorliegenden Ausführungsform werden das Zwischenstück 4 und der Anschlussleiter 3 durch Laserschweißen zusammengefügt.
Nun werden die Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Im Temperatursensor 1 liegen der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 in der Verlaufsrichtung X auf einer Linie. Der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 werden auf solche Weise miteinander verschweißt, dass die einander zugewandten Gegenflächen 231, 41 aneinanderstoßen, um die elementseitige Verschweißung 51 zu bilden. Daher kann die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Zwischenstück 4 verbessert werden. Man nehme beispielsweise an, dass der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 im Gegensatz zum Fall der vorliegenden Ausführungsform so miteinander verschweißt werden, dass sie einander in der Längsrichtung Z überlappen. In diesem Fall wird zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Zwischenstück 4 ein Absatz in einer solchen Form ausgebildet, dass ein Teil zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Zwischenstück 4 einen scharfen Absatz bildet. Dann kann sich eine Spannung an dem Absatz konzentrieren. Im Gegensatz dazu werden in der vorliegenden Ausführungsform der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 durch Stoßschweißen zusammengefügt, wie oben angegeben. Daher können der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 so aufgebaut werden, dass die oben genannte Lücke zwischen ihnen nicht erzeugt wird. Infolgedessen ist es möglich, die Spannungskonzentration aufgrund des Unterschieds der Wärmeausdehnung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Zwischenstück 4 zu vermeiden.
Sowohl der Anschlussleiter 3 als auch das Zwischenstück 4 bestehen aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis. Infolgedessen können die Kosten für den Temperatursensor 1 verringert werden. Da der Anschlussleiter 3 und das Zwischenstück 4 aus der gleichen Art von Material bestehen, ist die Arbeit des Zusammenfügens des Anschlussleiters 3 und des Zwischenstücks 4 erleichtert und die Festigkeit der Bindung kann verbessert werden. Außerdem gibt es keinen Unterschied zwischen den Längenausdehnungskoeffiizienten des Anschlussleiters 3 und des Zwischenstücks 4. Daher ist es möglich, das Auftreten von Spannungen zwischen dem Anschlussleiter 3 und dem Zwischenstück 4 zu vermeiden, wenn diese sich wegen Temperaturänderungen thermisch ausdehnen. Somit kann die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen dem Anschlussleiter 3 und dem Zwischenstück 4 ebenfalls gewährleistet werden.
Der Anschlussleiter 3 verläuft so, dass er weiter zur Seite des distalen Endes reicht als die Stelle, wo die elementseitige Verschweißung 51 liegt. Die Füllmasse 62 wird zumindest in der Längsrichtung Z zwischen dem Element-Elektrodenleiter 3 und dem Anschlussleiter 3 angeordnet. Der Element-Elektrodenleiter 23, die elementseitige Verschweißung 51 und der Anschlussleiter 3 werden durch die Füllmasse 62 aneinander fixiert. Daher fungiert der Anschlussleiter 3, der eine höhere Festigkeit aufweist als der Element-Elektrodenleiter 23, als Schienung, das heißt, er hat die Funktion, die Steifigkeit des Abschnitts des Temperatursensors 1 zwischen der elementseitigen Verschweißung 51 und der Seite des distalen Endes insgesamt zu erhöhen, und die Einwirkung einer Spannung auf den Element-Elektrodenleiter 23 und die elementseitigen Verschweißung 51 aufgrund einer Vibration oder dergleichen kann unterdrückt werden. Da die Füllmasse 62 zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3 angeordnet wird, kann ferner verhindert werden, dass der Element-Elektrodenleiter 23 und der Anschlussleiter 3 miteinander in Konflikt kommen. Daher kann die Haltbarkeit des Element-Elektrodenleiters 23 weiter verbessert werden. Infolgedessen kann die Zuverlässigkeit des Element-Elektrodenleiters 23 und der elementseitigen Verschweißung 51 verbessert werden.
Der kürzeste Abstand L zwischen der elementseitigen Verschweißung 51 und der anschlussseitigen Verschweißung 52 in der Verlaufsrichtung X ist gleich oder größer 0,1 mm. Infolgedessen kann die Spannungskonzentration an der elementseitigen Verschweißung 51 vermieden werden, und die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und der elementseitigen Verschweißung 51 kann verbessert werden. Genauer ist es relativ wahrscheinlich, dass die Spannungskonzentration in der Nähe der anschlussseitigen Verschweißung 52 auftritt, da der genannte Absatz in der Nähe der anschlussseitigen Verschweißung 52 vorhanden ist. Daher wird der kürzeste Abstand L gleich oder größer 0,1 mm eingestellt, wodurch die Bildung der elementseitigen Verschweißung 51 in der Region, wo die Spannungskonzentration wahrscheinlich auftreten wird, vermieden wird. Infolgedessen kann die Spannungskonzentration an der elementseitigen Verschweißung 51 vermieden werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der kürzeste Abstand L gleich oder größer 0,2 mm. Infolgedessen kann die Zuverlässigkeit der Verbindung der elementseitigen Verschweißung 51 weiter verbessert werden.
Die Längsabmessung D des Element-Elektrodenleiters 23 vom Temperaturdetektor 2 bis zu dem Abschnitt, der zum Anschlussleiter 3 hin verläuft, ist gleich oder größer 0,1 mm. Infolgedessen kann die Zuverlässigkeit der Verbindung der elementseitigen Verschweißung 51 verbessert werden. Genauer ist es relativ wahrscheinlich, dass sich eine Spannung von der Einfassung 22 an der Wurzel des Elementelektrodendrahts 23 konzentriert, der von der Einfassung 22 ausgeht. Daher wird die Längsabmessung D gleich oder größer 0,1 mm eingestellt, wodurch die Bildung der elementseitigen Verschweißung 51 in der Region, wo die Spannungskonzentration wahrscheinlich auftreten wird, vermieden wird. Infolgedessen kann die Spannungskonzentration an der elementseitigen Verschweißung 51 vermieden werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Längsabmessung D gleich oder größer 0,2 mm. Daher kann die Zuverlässigkeit der Verbindung des Element-Elektrodenleiters 23 und der elementseitigen Verschweißung 51 weiter verbessert werden. Ferner kann der hochbeständige Temperatursensor 1 leicht hergestellt werden. Wenn die elementseitige Verschweißung 51 mit dem Temperaturdetektor 2 (der Einfassung 22) in Kontakt steht oder innerhalb desselben (derselben) angeordnet wird, kann wegen des Unterschieds in der Wärmeausdehnung zwischen dem Temperaturdetektor 2 (der Einfassung 22) und der elementseitigen Verschweißung 51 eine Wärmespannung erzeugt werden, die eine Beschädigung des Temperaturdetektors 2 (der Einfassung 22) bewirkt. Daher wird die Längsabmessung D gleich oder größer 0,2 mm eingestellt, wodurch auch unter Berücksichtigung von Maßabweichungen verhindert werden kann, dass die elementseitige Verschweißung 51 mit dem Temperaturdetektor 2 (der Einfassung 22) in Kontakt kommt oder innerhalb desselben (derselben) angeordnet wird, und eine Beschädigung des Temperaturdetektors 2 verhindert werden kann.
Ferner besteht der Element-Elektrodenleiter 23 aus Pt, einer Legierung auf Pt-Basis, die mindestens eines von Ir, Rh und Sr enthält, oder dispersionsverstärktem Pt, das Metallteilchen, die Pt einschließen, und Oxidteilchen, die zwischen den Metallteilchen dispergiert sind, enthält. Daher kann die Festigkeit des Element-Elektrodenleiters 23 leicht verbessert werden. Infolgedessen kann ein Auftreten einer Brüchigkeit des Element-Elektrodenleiters 23 aufgrund der Wärme beim Verschweißen des Element-Elektrodenleiters 23 und des Zwischenstücks 4 leicht unterdrückt werden. Demgemäß kann die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3 leicht gewährleistet werden.
Der Temperaturdetektor 2 wird im Abdeckungselement 61 untergebracht, und der Temperaturdetektor 2 und das Abdeckungselement 61 werden durch die Füllmasse 62, die in das Abdeckungselement 61 gefüllt wird, aneinander fixiert. Infolgedessen kann verhindert werden, dass der Temperaturdetektor 2 in Bezug auf das Abdeckungselement 61 vibriert.
Indessen kann die elementseitige Verschweißung 51 wegen der durch Temperaturänderungen bewirkten Ausdehnung und Kontraktion des Abdeckungselements 61 Spannungen unterworfen werden. Insbesondere wird dann, wenn sich das Abdeckungselement 61 zusammenzieht, der Temperaturdetektor 2 in der Verlaufsrichtung X durch die Füllmasse 62 hindurch zur Seite des proximalen Endes geschoben, und die elementseitige Verschweißung 51 wird demgemäß der Spannung unterworfen, die bewirkt, dass der Element-Elektrodenleiter 23 das Zwischenstück 4 anschiebt.
Da die elementseitige Verschweißung 51 auf solche Weise ausgebildet wird, dass der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 in der Verlaufsrichtung X auf einer Linie liegen und zusammengefügt werden, kann jedoch eine Belastung der elementseitigen Verschweißung 51 in der Richtung, in der sich der Element-Elektrodenleiter 23 und das Zwischenstück 4 voneinander entfernen, unterdrückt werden. Obwohl der Temperaturdetektor 2 für die Unterbringung im Abdeckungselement 61 und die Fixierung durch die Füllmasse 62 ausgelegt ist, kann die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3 effektiv verbessert werden.
Die Schnittfläche des Teilstücks der Füllmasse 62, das orthogonal ist zur Verlaufsrichtung X, am Abschnitt P1, wo der Element-Elektrodenleiter 23 den Anschlussleiter 3 in der Längsrichtung Z überlappt, ist derjenigen am Abschnitt P2, wo das Zwischenstück 4 den Anschlussleiter 3 in der Längsrichtung Z überlappt, gleich. Diese Gestaltung verhindert, dass Luft am distalen Ende des Abdeckungselements 61 zurückbleibt, wenn die Füllmasse 62 durch die Seite des proximalen Endes des Abdeckungselements 61 hindurch in dessen distales Ende gefüllt, getrocknet und gesintert wird. Daher kann der Füllgrad der Füllmasse 62 innerhalb des distalen Endes des Abdeckungselements 61 problemlos erhöht werden. Infolgedessen kann die Haltekraft, die von der Füllmasse 62 an den Element-Elektrodenleiter 23, die elementseitige Verschweißung 51 und den Anschlussleiter 3 angelegt wird, erhöht werden. Somit kann die Zuverlässigkeit des Element-Elektrodenleiters 23 und der elementseitigen Verschweißung 51 verbessert werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Temperatursensor geschaffen werden, der in der Lage ist, die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter zu verbessern.
(Überprüfungsversuch 1)
Im vorliegenden Überprüfungsversuch wurden Kühlungs-/Erwärmungs-, Wärmeschock- und Vibrationstests unter Verwendung von Prüflingen 1 bis 5 durchgeführt, d.h. von Temperatursensoren mit der gleichen Grundgestaltung, wie sie in Ausführungsform 1 angegeben ist, und mit unterschiedlichen kürzesten Abständen L. Dann wurde die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3 jedes Prüflings bewertet.
Genauer galt für die Prüflinge 1 bis 5 L = 0 mm, 0,05 mm, 0,1 mm, 0,2 mm bzw. 0,3 mm. Die Längsabmessung D des Element-Elektrodenleiters 23 vom Temperaturdetektor 2 bis zu dem Abschnitt, der zum Anschlussleiter 3 hin verläuft, in der Verlaufsrichtung war bei jedem der Prüflinge 0,2 mm. Man beachte, dass der Prüfling 4 der in der 1. Ausführungsform angegebene Temperatursensor 1 ist.
Im Kühlungs-/Erwärmungtest wurde jeder Prüfling abwechselnd einer Atmosphäre bei normaler Temperatur (25 °C) und einer Atmosphäre bei hoher Temperatur (950 °C) ausgesetzt. Was den Testzyklus betrifft, so wurden 10.000 Zyklen durchgeführt, wobei der Prozess, in dem ein Prüfling für zwei Minuten in einer der Atmosphären gehalten wird und für weitere zwei Minuten in der anderen Atmosphäre gehalten wird, als ein Zyklus zählte.
Im Wärmeschocktest wurde jeder Prüfling erwärmt und durch ein Gebläse rasch abgekühlt. Im vorliegenden Test wurde jeder Prüfling auf 950 °C erwärmt und mit einer maximalen Kühlrate von 300 °C pro Sekunde auf 25 °C abgekühlt. Was den Testzyklus betrifft, so wurden 10.000 Zyklen durchgeführt, wobei der Prozess des Erwärmens und Abkühlens als ein Zyklus zählte.
Im Vibrationstest wurde jeder Prüfling in eine Atmosphäre mit hoher Temperatur (950 °C) gebracht und einer Vibrationsbelastung ausgesetzt. Die Vibrationsbeschleunigung an jedem Prüfling betrug 40 G, und die Vibrationsfrequenz wurde an einem Resonanzpunkt im Temperaturdetektor 2 entlanggeführt. Der Test wurde 100 Stunden lang durchgeführt.

Die Ergebnisse der Kühlungs-/Erwärmungs-, Wärmeschock- und Vibrationstests sind in Tabelle 1 angegeben. Jedes Kreuzsymbol „x“ in der Tabelle zeigt an, dass nach dem Test eine Trennung oder ein Hinweis auf eine Trennung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter beobachtet wurde. Jedes Kreissymbol „o“ zeigt an, dass die Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter auch nach dem Test normal war. Eine Trennung oder ein Hinweis auf eine Trennung wurde beispielsweise durch Messen der Veränderung der Sensorausgabe (des elektrischen Widerstands) nach dem Test bestätigt.
[Tabelle 1] (Tabelle 1)

	L [mm]	Kühlungs-/ Erwärmungstest	Wärmeschocktest	Vibrationstest
Prüfling 1	0	×	×	×
Prüfling 2	0,05	×	×	◯
Prüfling 3	0,1	◯	◯	◯
Prüfling 4	0,2	◯	◯	◯
Prüfling 5	0,3	◯	◯	◯

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, wurde nach jedem der Kühlungs-/Erwärmungs-, Wärmeschock- und Vibrationstests am Prüfling 1 eine Trennung oder ein Hinweis auf eine Trennung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter beobachtet. Sowohl im Kühlungs-/Erwärmungs- als auch im Wärmeschocktest wurde am Prüfling 2 eine Trennung oder ein Hinweis auf eine Trennung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter beobachtet. Im Gegensatz dazu war nach jedem der Kühlungs-/Erwärmungs-, Wärmeschock- und Vibrationstests an jedem der Prüflinge 3 bis 5, für die für den kürzesten Abstand L ≥ 0,1 galt, die Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3 normal.
Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3 verbessert werden kann, wenn der kürzeste Abstand L zur anschlussseitigen Verschweißung 52, wo das Zwischenstück 4 an den Anschlussleiter 4 angefügt ist, in der Verlaufsrichtung X gleich oder größer 0,1 mm ist.
(Überprüfungsversuch 2)
Im vorliegenden Überprüfungsversuch wurde der Kühlungs-/Erwärmungstest unter Verwendung von Prüflingen 6 bis 9 durchgeführt, d.h. von Temperatursensoren mit der gleichen grundsätzlichen Gestaltung, wie sie in Ausführungsform 1 angegeben ist, die aber unterschiedliche Längsabmessungen aufwiesen. Dann wurde die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3 jedes Prüflings bewertet.
Für die Prüflinge 6 bis 9 galt jeweils D = 0 mm, 0,05 mm, 0,1 mm und 0,2 mm. Der kürzeste Abstand L zwischen der elementseitigen Verschweißung 51 und der anschlussseitigen Verschweißung 52 in der Verlaufsrichtung X war bei jedem der Prüflinge 0,2 mm.
Die Testbedingungen und die Bewertungsmethode für den vorliegenden Test sind denen für den Kühlungs-/Erwärmungstest, der im Überprüfungsversuch 1 ausgeführt wurde, ähnlich. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
[Tabelle 2] (Tabelle 2)

D [mm] Kühlungs-/Erwärmungstest

Prüfling 6 0 ×

Prüfling 7 0,05 ×

Prüfling 8 0,1 ◯

Prüfling 9 0,2 ◯
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, wurde bei jedem der Prüflinge 6 und 7 eine Trennung oder ein Hinweis auf eine Trennung zwischen dem Element-Elektrodenleiter und dem Anschlussleiter beobachtet. Im Gegensatz dazu war bei jedem der Prüflinge 8 und 9, bei denen für die Längsabmessung D ≥ 0,1 galt, die Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3 normal.
Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Element-Elektrodenleiter 23 und dem Anschlussleiter 3 verbessert werden kann, wenn die Längsabmessung D des Element-Elektrodenleiters 23 vom Temperaturdetektor 2 bis zu dem Abschnitt, der zum Anschlussleiter 3 hin verläuft, in der Verlaufsrichtung X gleich oder größer 0,1 mm ist.
(Vergleichsausführungsform)
In der vorliegenden Ausführungsform ist die elementseitige Verschweißung 51, wie in 5 und 6 dargestellt ist, näher am Temperaturdetektor 2 angeordnet als das distale Ende des Anschlussleiters 3. Genauer überlappt in der 1. Ausführungsform die elementseitige Verschweißung 51 den Anschlussleiter 3 (das Verbindungsende 31) in der Längsrichtung Z, während die elementseitige Verschweißung 51 in der vorliegenden Ausführungsform den Anschlussleiter 3 in der Längsrichtung Z nicht überlappt.
Wie in 6 dargestellt ist, ist die Schnittfläche der Füllmasse 62 orthogonal zur Verlaufsrichtung X an einem Abschnitt P3, wo der Element-Elektrodenleiter 23 vom Temperaturdetektor 2 in der Verlaufsrichtung X vorsteht, größer als diejenige an einem Abschnitt P4, wo der Anschlussleiter 3 und das Zwischenstück 4, die sich in der Verlaufsrichtung X erstrecken, einander in der Längsrichtung Z überlappen. Genauer ist in dem Raum innerhalb des Abdeckungselements 61 ohne die Füllmasse 62 die Schnittfläche orthogonal zur Verlaufsrichtung X an dem Abschnitt P4, der auf der Seite des proximalen Endes liegt, d.h. der Seite, durch welche die Füllmasse 62 in das Abdeckungselement 61 gefüllt wird, kleiner als an dem Abschnitt P3, der auf der Seite des distalen Endes liegt. Wenn die Füllmasse 62 von der Seite des proximalen Endes des Abdeckungselements aus in das distale Ende des Abdeckungselements gefüllt, getrocknet und gesintert wird, verbleibt daher Luft am distalen Ende des Abdeckungselements 61. Infolgedessen kann es leicht passieren, dass die Befüllungsrate der Füllmasse 62 innerhalb des distalen Endes des Abdeckungselements 61 abnimmt. Im Gegensatz dazu ist in der 1. Ausführungsform im Raum innerhalb des Abdeckungselements 61 ohne Füllmasse 62 die Schnittfläche orthogonal zur Verlaufsrichtung X am Abschnitt P2 auf der Seite des proximalen Endes des Abdeckungselements 61 derjenigen am Abschnitt P1 auf der Seite des distalen Endes im Wesentlichen gleich, wie in 4 dargestellt ist. Daher kann die Befüllungsrate der Füllmasse 62 innerhalb des distalen Endes des Abdeckungselements 61 problemlos erhöht werden.
Die anderen Gestaltungen sind denen der 1. Ausführungsform ähnlich. Von den Bezugszeichen, die in der vorliegenden Ausführungsform oder in den Zeichnungen, die auf die vorliegende Ausführungsform bezogen sind, verwendet werden, stellen die Bezugszeichen, die den in der 1. Ausführungsform verwendeten gleich sind, Komponenten oder dergleichen dar, die denen der 1. Ausführungsform ähnlich sind, solange nichts anderes angegeben ist.
(2. Ausführungsform)
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform der Aufbau des Temperatursensors 1 teilweise anders als in der 1. Ausführungsform angegeben.
Der Temperaturdetektor 2 des Temperatursensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird vom Temperaturfühlerelement 21 gebildet, das eine Säulenform aufweist. Der distale Endabschnitt des Element-Elektrodenleiters 23 ist im Temperaturfühlerelement 21 eingebettet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die in der 1. Ausführungsform beschriebene Einfassung (Bezugszeichen 22 in 1 bis 4) oder dergleichen nicht ausgebildet. Genauer wird in der vorliegenden Ausführungsform die Füllmasse 62 direkt um das Temperaturfühlerelement 21 herum eingefüllt.
Die anderen Gestaltungen sind denen der 1. Ausführungsform ähnlich. Von den Bezugszeichen, die in der vorliegenden Ausführungsform oder in den auf die vorliegende Ausführungsform bezogenen Zeichnungen verwendet werden, stellen die Bezugszeichen, die den in der 1. Ausführungsform verwendeten gleich sind, Komponenten oder dergleichen dar, die denen der 1. Ausführungsform ähnlich sind, solange nichts anderes angegeben ist.
Die Wirkungen, die in der vorliegenden Ausführungsform erzielt werden können, sind denen der 1. Ausführungsform ähnlich.
Bezugszeichenliste

1: Temperatursensor
2: Temperaturdetektor
21: Temperaturfühlerelement
23: Element-Elektrodenleiter
3: Anschlussleiter
4: Zwischenstück
51: elementseitige Verschweißung
52: anschlussseitige Verschweißung
62: Füllmasse
X: Verlaufsrichtung

Claims

Temperatursensor (1), aufweisend: einen Temperaturdetektor (2), der ein Temperaturfühlerelement (21) zur Temperaturerfassung aufweist; ein Paar von Element-Elektrodenleitern (23), die jeweils aus einem Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung bestehen und von denen ein Ende in den Temperaturdetektor (2) eingebettet ist und ein anderes Ende in einer Richtung verläuft, die derjenigen des anderen Element-Elektrodenleiters (23) gleich ist; ein Paar von Anschlussleitern (3), die jeweils aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis bestehen, elektrisch mit dem Element-Elektrodenleiter (23) verbunden sind und so ausgebildet sind, dass sie sich in einer Verlaufsrichtung (X) des Element-Elektrodenleiters (23) erstrecken; und ein Paar von Zwischenstücken (4), die jeweils aus einer Legierung auf Ni-Basis oder einer Legierung auf Fe-Basis bestehen, dafür ausgelegt sind, den Element-Elektrodenleiter (23) elektrisch mit dem Anschlussleiter (3) zu verbinden, und so ausgebildet sind, dass sie sich in der Verlaufsrichtung (X) erstrecken, wobei der Element-Elektrodenleiter (23) und das Zwischenstück (4) in der Verlaufsrichtung (X) auf einer Linie liegen und auf solche Weise miteinander verschweißt sind, dass einander zugewandte Gegenflächen (231, 41) aneinanderstoßen, um eine elementseitige Verschweißung (51) zu bilden, das Zwischenstück (4) und der Anschlussleiter (3) in einer Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung (X), nebeneinanderliegen und so miteinander verschweißt sind, dass das Zwischenstück (4) und der Anschlussleiter (3) einander überlappen, um eine anschlussseitige Verschweißung (52) zu bilden, der Anschlussleiter (3) näher an den Temperaturdetektor (2) reicht als die Stelle, wo die elementseitige Verschweißung (51) liegt, ein Spalt zwischen dem Element-Elektrodenleiter (23) und dem Anschlussleiter (3) zumindest in der Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung (X), mit einer Füllmasse (62) gefüllt ist, und der Element-Elektrodenleiter (23), die elementseitige Verschweißung (51) und der Anschlussleiter (3) durch die Füllmasse (62) aneinander fixiert sind.
Temperatursensor (1) nach Anspruch 1, wobei ein kürzester Abstand L zwischen der elementseitigen Verschweißung (51) und der anschlussseitigen Verschweißung (52) in der Verlaufsrichtung (X) gleich oder größer 0,1 mm ist.
Temperatursensor (1) nach Anspruch 2, wobei der kürzeste Abstand L gleich oder größer 0,2 mm ist.
Temperatursensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Längsabmessung D des Element-Elektrodenleiters (23) in der Verlaufsrichtung (X) vom Temperaturdetektor (2) zu einem Abschnitt, der zum Anschlussleiter (3) hin verläuft, vorzugsweise größer oder gleich 0,1 mm ist.
Temperatursensor (1) nach Anspruch 4, wobei die Längsabmessung D größer oder gleich 0,2 mm ist.
Temperatursensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Element-Elektrodenleiter (23) aus Pt, einer Legierung auf Pt-Basis, die zumindest ein Element aus der Gruppe Ir, Rh und Sr enthält, oder aus dispersionsverstärktem Pt besteht, das sowohl Metallteilchen, die Pt einschließen, als auch Oxidteilchen, die zwischen den Metallteilchen dispergiert sind, enthält.
Temperatursensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Temperaturdetektor (2) in einem Abdeckungselement (61) untergebracht ist, das den Temperaturdetektor (2) von einer Seite des distalen Endes und einer Außenumfangsseite her abdeckt, und der Temperaturdetektor (2) und das Abdeckungselement (61) durch die Füllmasse (62), die in das Abdeckungselement (61) gefüllt ist, aneinander fixiert werden.
Temperatursensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Schnittfläche eines Schnitts der Füllmasse (62) orthogonal zur Verlaufsrichtung (X) an einem Abschnitt (P1), wo der Element-Elektrodenleiter (23) den Anschlussleiter (3) in der Richtung überlappt, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung (X), derjenigen an einem anderen Abschnitt (P2) gleich ist, wo das Zwischenstück (4) den Anschlussleiter (3) in der Richtung, die orthogonal ist zur Verlaufsrichtung (X) überlappt.