WO2015111094A1

WO2015111094A1 - 高温用温度センサ

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Publication number: WO2015111094A1
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Inventors: 望月　光明; 隆三原
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Filing date: 2014-01-21
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Abstract

　高温での使用において、白金リード線が断線することがあるという高温用温度センサの技術的課題を解決する。　金属製の外枠（７）の内側にセラミック製の内枠（８）が設けられ、その内枠（８）は内枠（８）の上端部でのみで外枠（７）に固定されている。また、セラミック接着材または高密度に固く充填されたセラミック粉末を材質とした絶縁性充填物（９）が、内枠（８）の内側及び外枠（７）の内枠（８）が存在しない部分の内側に充填されている。　このような構成とすることにより、白金リード線（６）の断線を従来のものに比べて大幅に減少させることができる。

Description

高温用温度センサ

　本発明は、白金測温抵抗体素子を金属製の外枠に収容した温度センサであって、高温環境で使用されるものに関する。

　白金測温抵抗体素子を用いた温度測定は、熱電対等の他の温度センサによる温度測定に比べて測定精度が良いため、精度良く温度を測定する必要のある場合には、白金測温抵抗体素子が広く用いられる。

　白金測温抵抗体素子は、コイル状の白金抵抗線をセラミック碍子内に収容したもの（実開昭５７－１２６０３５号公報の第１図）、硝子ボビンに巻いた白金抵抗線を硝子コーティングしたもの（特公昭４４－２９８３０号公報の第４図）が一般的であり、さらには、セラミック等の薄膜上に蛇行線状の白金の薄膜を形成して白金抵抗線とし、その表面を絶縁コ－ティングしたもの（特開２００３－１７９２７６号公報）も広く用いられている。白金抵抗線の電気抵抗は温度により変化するため、白金測温抵抗体素子による温度測定は、白金抵抗線の電気抵抗を測定し、それを温度に換算することにより行われる。

　白金測温抵抗体素子において白金抵抗線を保護している部材は、上記のようにセラミック、硝子等の強度的に弱い材質であり、振動等の外力によって保護部材が破損して、白金抵抗線に断線や短絡が生じる懸念がある。

　このため、白金測温抵抗体素子は、単独で温度センサとして使用されることは希で、例えば特許文献１に示されるように、金属等で作られた外枠に測温抵抗体素子を収容した温度センサとして使用されることが専らである。

　図４は、白金測温抵抗体素子を使用した温度センサに広く採用されている構造を示した断面図で、温度センサ１０は、金属製の外枠７０の内に白金測温抵抗体素子４が絶縁性充填物９０の介在によって固定されている。白金測温抵抗体素子４は種類を問わず、白金抵抗線が内在する白金測温抵抗体素子本体５から白金抵抗線に接続された白金リード線６が露出した形をしているのが通常であり、この白金リード線６の先端と白金抵抗線の電気抵抗を測定のための３芯のケーブル３０の３本の導線１４０の先端１６０が溶接により繋がれている。

　なお、図４は断面図であるが、白金測温抵抗体素子４とケーブル３０の被覆１３０は、見易くするために外形を示している。また、白金測温抵抗体素子による温度測定は、公知のように２導線式測定、３導線式測定、及び４導線式測定があり、このうち工業的には３導線式測定が最も広く用いられている。図４は、ケーブル３０の３本の導線１４０を、白金測温抵抗体素子本体５から露出した白金リード線６に繋いだ３導線式測定の場合について示している。

　以下、高温用温度センサは、白金測温抵抗体素子を使用した高温用温度センサを指す。

　絶縁性充填物９０に関し、セラミック接着材は耐熱性に優れ、またセラミック粉末も同様であるので、２００℃を超える高温域で使用される高温用温度センサでは、セラミック接着材または高密度に固く充填したセラミック粉末を絶縁性充填物９０としている。セラミック粉末を高密度に固く充填するのは、熱伝導を良くして温度測定の応答速度を損なわないためである。ケーブル３０についても、上記高温用温度センサの場合は、耐熱性を持たせるために、被覆１３０を金属シースとし、その中にセラミック粉末を介在して３本の導線１４０が収容された、いわゆるＭＩケーブルが用いられる。ちなみに、白金測温抵抗体素子のＩＥＣ規格とＪＩＳ規格に示される最高温度は８５０℃である。
　なお、「セラミック接着材」は、セラミックを主要材質とするセラミック系接着剤を表わす。

　絶縁性充填物９０を高密度に固く充填したセラミック粉末とする場合は、セラミック粉末は吸湿によって絶縁抵抗が低下し、温度測定誤差の要因となることがあるので、金属製の外枠７０に蓋を設け、外枠７０及びケーブル３０の金属シースと溶接またはろう付けすることにより内部のセラミック粉末を外気から遮断して温度測定誤差の発生を防止するのが一般的である。

特開平６－３４７３３９号公報

　図４に示した従来の構造をした高温用温度センサは、高温での使用において、白金リード線６が断線することがあるという問題があった。加えて、この断線は、高温から低温までの大きな温度変化が繰り返し生じる環境で使用すると、発生頻度が高まるという問題もあった。

　本発明は、高温環境、特に高温から低温までの大きな温度変化が繰り返し生じる環境で使用しても断線が生じることが従来のものに比べ極めて少ない高温用温度センサを実現することを目的とする。

　上記問題を解決するために以下の高温用温度センサとした。

　（第１の態様）
　本発明の第１の態様は、金属シース内に無機絶縁材粉末を介在して導線を収容したＭＩケーブルの先端に設けられた高温用温度センサであって、
　金属製で、有底のチューブ状の形状をした外枠と、
　セラミック製で、有底または無底のチューブ状の形状をし、外側面が外枠の内側面に略接し、下端面が外枠の底の内面に略接し、かつ上端部が外枠に固定された状態で外枠の内側に設けられた内枠と、
　内枠の内側に配置され、白金抵抗線が内蔵されている白金測温抵抗体素子本体と、白金抵抗線に接合され一部が白金測温抵抗体素子本体から露出した白金リード線とからなり、白金測温抵抗体素子本体から露出した白金リード線の先端は、ＭＩケーブルの導線と接合される白金測温抵抗体素子と、
　セラミック接着材または高密度に固く充填されたセラミック粉末を材質とし、内枠の内側、及び外枠の内枠が存在しない部分の内側に充填されている絶縁性充填物と、
を有することを特徴とするものである。
　なお、前述のように「セラミック接着材」は、セラミックを主要材質とするセラミック系接着剤を表わす。

　従来の高温用温度センサにおいて白金測温抵抗体素子本体から露出した白金リード線が断線する原因を調査、研究した結果、金属製の外枠と白金の熱膨張係数が異なることが主たる原因であることを見出した。

　工業製品としての高温用温度センサの外枠の材質として最も多く使用されるのはステンレス鋼であり、耐食耐熱超合金ＮＣＦなどのニッケル合金が用いられることもある。これらの金属の熱膨張係数は白金の熱膨張係数より大きく、また、絶縁性充填物であるセラミック接着材またはセラミック粉末の熱膨張係数は上記の外枠材質に比べて小さく、白金に近い。代表的な使用材質の概略の熱膨張係数を表１に示す。

　構成材の熱膨張係数の関係から、従来の高温用温度センサを高温で用いると、外枠の熱膨張により熱膨張の少ない絶縁性充填物が引き伸ばされ、場合によっては破断し、この伸び、破断によって、外枠より熱膨張の少ない白金リード線が引き伸ばされて同線に引張り応力が発生し、この応力が主たる要因となって白金リード線の断線に至る。また、高温から低温までの大きな温度変化が繰り返し生じる環境での使用においては、上記の引張り応力が繰り返し発生し、サイクル疲労が加わるため、白金リード線の断線頻度が高まるのである。

　本発明の高温用温度センサにおいては、セラミック製の内枠を設けているので、白金リード線の断線は従来のものに比べて大幅に減少する。これは、内枠は内枠の上端部でのみ外枠に固定されているので外枠の大きな熱膨張によって内枠とその内側の絶縁性充填物が引き伸ばされないこと、及び表１に示すように、内枠と絶縁性充填物の材質もしくは主要材質であるセラミックの熱膨張係数が白金に近いことから、白金リード線に生じる応力が減少するためである。

　（第２の態様）
　本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の高温用温度センサであって、内枠の材質、及び絶縁性充填物のセラミック接着材の主要材質もしくは絶縁性充填物のセラミック粉末の材質は、アルミナ、ジルコニア、またはアルミナとジルコニアの混合物のいずれかであることを特徴とするものである。

　第１の態様と同じく内枠の設置によって白金リード線が外枠から受ける応力が無くなるのに加え、第２の態様では、表１に示したように、アルミナ、ジルコニアの熱膨張係数はセラミックの中でも特に白金に近いので、絶縁性充填物から受ける応力もほぼ無くなるため、高温環境や、高温から低温までの大きな温度変化が繰り返し生じる環境で使用しても白金リード線が断線することをほぼ皆無にできる。

　なお、ＭＩケーブルの導線は太くかつ熱膨張係数が比較的大きいものが使用されているため、この導線が断線すること希で、このことは従来の高温用温度センサも同じである。また、白金測温抵抗体素子本体内の白金抵抗線はコイル状または蛇行線状をしているので、外力を吸収し易く、白金リード線に比べて断線し難い。

　（第３の態様）
　本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様の高温用温度センサであって、外枠に固定される内枠の上端部の軸方向位置は、白金リード線の先端とＭＩケーブルの導線との接合位置と略一致することを特徴とするものである。

　この第３の様態では、外枠に固定される内枠の上端部の軸方向位置を白金リード線の先端とＭＩケーブルの導線との接合位置と略一致させているので、希に生じるＭＩケーブルの導線の断線をさらに減らすことができる。これは、高温用ＭＩケーブルの導線にはニッケルやニッケル合金が通常使用され、これらの熱膨張係数はアルミナやジルコニアなどのセラミックより外枠の金属の熱膨張係数に近いために、内枠外に出すことにより同導線に生じる応力が軽減されることによる。

　（第４の態様）
　本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様～第３の態様のいずれかの高温用温度センサであって、
　金属製で、内枠の上面を押さえ付ける内枠固定部品をさらに有し、
　内枠は、上端部外面に鍔が形成され、
　外枠は、上部の肉厚を薄くすることにより内面に段差が形成され、
　内枠の鍔を外枠の段差に掛止させて内枠を外枠に懸吊し、内枠の鍔の上面を内枠固定部品で押さえ付けた状態で、内枠固定部品と外枠とを溶接またはろう付けすることにより、内枠の上端部が外枠に固定されることを特徴とするものである。

　この態様にすることによって、内枠の上端部を外枠に容易に固定することができる。

　（第５の態様）
　本発明の第５の態様は、本発明の第１の態様～第３の態様のいずれかの高温用温度センサであって、
　金属製で、外枠の上部開口に取り付けられる蓋を、さらに有し、
蓋を外枠及びＭＩケーブルの金属シースと溶接またはろう付けすることにより、外枠内を外気から遮断することを特徴とするものである。

　外枠の上部開口に取り付けられた金属製の蓋を外枠及びMIケーブルの金属シースと溶接またはろう付けすることにより外枠内を外気から遮断するので、絶縁性充填物として吸湿性のあるセラミック粉末を使用しても、それが絶縁低下して温度測定誤差の発生を招く可能性をなくすることができる。

　（第６の態様）
　本発明の第６の態様は、本発明の第１の態様～第３の態様のいずれかの高温用温度センサであって、
　金属製で、内枠の上面を押さえ付ける内枠固定部品と、
　金属製で、外枠の上部開口に取り付けられる蓋を、さらに有し、
　内枠は、上端部外面に鍔が形成され、
　外枠は、上部の肉厚を薄くすることにより内面に段差が形成され、
　内枠の鍔を外枠の段差に掛止させて内枠を外枠に懸吊し、内枠の鍔の上面に内枠固定部品を載せるとともに、内枠固定部品の上面に蓋を取付け、内枠固定部品の上面を蓋で押さえ付けた状態で、蓋を外枠及びＭＩケーブルの金属シースと溶接またはろう付けにすることにより、内枠の上端部が外枠に固定されるとともに、外枠内を外気から遮断することを特徴とするものである。

　この様態は、内枠固定部品を外枠へ溶接またはろう付けする作業が不要となる利点を持つ。

　（第７の態様）
　本発明の第７の態様は、本発明の第６の態様の高温用温度センサであって、内枠固定部品は、内枠に一体化して形成されていることを特徴とするものである。

　内枠固定部品の外枠への溶接またはろう付けが不要となることに加え、この態様によれば、内枠固定部品を内枠に一体化して形成しているので、構成部品が減り、経済的な利点が得られる。

　（第８の態様）
　本発明の第８の態様は、本発明の第１の態様～第３の態様のいずれかの高温用温度センサであって、内枠の内側に配置される白金測温抵抗体素子は、複数の白金測温抵抗体素子を白金線により直列に繋いで形成されていることを特徴とするものである。

　本発明による高温用温度センサは、高温での使用において、白金リード線に断線が生じることが従来のものに比べて極めて少なく、また、高温から低温までの大きな温度変化が繰り返し生じる環境で使用しても同白金リード線に断線が生じることが従来のものに比べて極めて少ない。

本発明による高温用温度センサの第１の実施形態を示す断面図である。同高温用温度センサの第２の実施形態を示す断面図である。同高温用温度センサに接続されるＭＩケーブルの径方向断面を示す図である。従来の白金測温抵抗体素子を使用した温度センサを示す断面図である。

（第１の実施形態）
　本発明による高温用温度センサの第１の実施形態を図１に示す。図１は断面図であるが、白金測温抵抗体素子本体５は外形で表わしている。また、高温用温度センサ１に接続されるＭＩケーブル３の径方向断面図を図３に示す。以下、図１、図３に添って第１の実施形態を説明する。

　高温用温度センサ１は、白金測温抵抗体素子４、内枠８、外枠７及び内枠固定部品１１より構成され、ＭＩケーブル３の先端に設けられている。

　外枠７は金属製で有底の円筒状をしており、その内側には内枠８が設けられていて内枠８の外側面は外枠７の内側面に、内枠８の下端面は外枠７の底の内面に略接している。

　内枠８の内側には、白金測温抵抗体素子本体５から白金リード線６が露出した白金測温抵抗体素子４が位置している。ここで、白金測温抵抗体素子本体５は、温度を測定するための白金抵抗線を内蔵している部分であり、白金リード線６は、その白金抵抗線に接合された白金リード線の露出した部分を示している。

　内枠８の上端にはリング状の鍔が突起しており、また、外枠７は上部の肉厚を薄くすることで内面に段差が設けられている。内枠８の鍔を外枠７の内面の段差に掛止させて内枠８を外枠７に懸吊した状態で、鍔の上面を、円筒状をした金属製の内枠固定部品１１で押さえ付けることにより、内枠８の上端部が外枠７に固定されている。内枠固定部品１１は外枠７に溶接によって固定されている。この内枠固定部品１１の外枠７への固定は、ろう付けによってもよい。

　白金リード線６の先端には、金属シース１３の中に無機絶縁材粉末１５を介在させて３本の導線１４を収容したＭＩケーブル３の３本の導線１４の金属シース１３から剥き出された先端１６が、溶接により接合されている。白金測温抵抗体素子４による温度測定は３導線式測定を採用し、ＭＩケーブル３の導線１４は３本としている。

　内枠８の内側、及び外枠７の内枠８が存在しない部分の内側には絶縁性充填物９が充填されている。

　この第１の実施形態において、外枠７及び内枠８は円筒状としたが、方形その他の断面をしたチューブ状であってもよく、内枠８は有底であってもよい。内枠固定部品１１も内枠８の鍔を固定できるものであれば、必ずしも円筒状である必要はない。また、白金測温抵抗体素子本体５は、コイル状の白金抵抗線をセラミック碍子内に収容したもの、硝子ボビンに巻いた白金抵抗線を硝子コーティングしたもの、または、セラミック等の薄膜上に蛇行線状の白金の薄膜を形成して白金抵抗線とし、その表面を絶縁コ－ティングしたもの、何れの種類であってもよい。
　さらに、白金測温抵抗体素子４は１体ではなく、複数の白金測温抵抗体素子を白金線によって電気的に直列に繋いだものであってもよい。１００Ωの白金測温抵抗体素子５個を直列に繋いだものとすれば、５００Ωの白金測温抵抗体素子１体と同等の素子となる。

　次に、材質に関し、本実施形態を製作した例では、外枠７、内枠固定部品１１及び金属シース１３をＮＣＦ６００とした。これらは、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６のステンレス鋼などの他の材質の金属としてもよい。また、導線１４にはニッケルに他の金属を微量の混ぜた合金を用いたが、ＮＣＦ６００などの他の金属を用いてもよい。

　絶縁性充填物９は、アルミナを主要材質とするセラミック接着材を使用し、内枠８はアルミナを材質とするセラミックを使用した。アルミナは白金と熱膨張係数が近いので白金リード線６の断線防止効果が高い。

　絶縁性充填物９には、アルミナと同様に白金と熱膨張係数が近いジルコニア、またはアルミナとジルコニアの混合物を主要材質とするセラミック接着材を用いてもよいし、さらにはアルミナ、ジルコニア、またはアルミナとジルコニアの混合物を材質とするセラミック粉末を高密度に固く充填した絶縁性充填物９としてもよい。但し、これらセラミック粉末は、吸湿して絶縁抵抗が落ち、これが温度測定誤差の要因となることがあるので、絶縁性充填物９として使用する場合は、外枠７の上部開口に金属製の蓋を設け、外枠７及びＭＩケーブル３の金属シース１３と溶接またはろう付けすることにより外枠７内を外気から遮断することが望ましい。

　内枠８についても、白金と熱膨張係数が近いジルコニア、またはアルミナとジルコニアの混合物を材質とするセラミックを用いてもよい。

　ＭＩケーブル３の無機絶縁材粉末１５の材質はマグネシアとした。これについても、アルミナ等の他の材質としてもよい。

　本実施形態の高温用温度センサ１は、内枠８は外枠７に対し、内枠８の上端部でのみ固定されているので、加熱によって外枠７と内枠８に異なる熱膨張が生じた際、内枠８はこの固定箇所を支点として外枠７に対してスライドする。このため、外枠７の大きな熱膨張によって内枠８が引き伸ばされることはない。したがって、従来のものでは外枠７の熱膨張の影響によって白金リード線６に応力が生じていたのに対し、本実施形態ではこのような応力は白金リード線６には発生しない。また、内枠８と絶縁性充填物９の材質または主要材質を、セラミックのなかでも白金と熱膨張係数が極めて近いアルミナ、ジルコニアとすることによって、白金リード線６の絶縁性充填物９から受ける応力もほぼ無くなる。このため、高温環境、高温から低温までの大きな温度変化が繰り返し生じる環境で使用しても白金リード線６に断線が生じることがほぼ皆無となる。また、白金測温抵抗体素子４を複数の白金測温抵抗体素子を白金線によって電気的に直列に繋いだものとした場合において、当白金線に断線が生じることも、同様に、ほぼ皆無になる。

　本実施形態では、ＭＩケーブル３の金属シース１３から剥き出された導線１４の大部分が内枠８の内側にある。導線１４の材質としては、ニッケルやニッケル合金などの熱膨張係数が外枠７の材質であるＮＣＦ６００やステンレス鋼の熱膨張係数に近いものが通常使用されるが、これら導線１４の材質の熱膨張係数は、内枠８と絶縁性充填物９の材質または主要材質の熱膨張係数より大きく、引張り応力が生じ難いこと、また導線１４は白金リード線６に比べて太い線が使用されることから、熱膨張係数の小さい内枠８の内側にあっても導線１４が断線することは希である。

　耐熱性の面では、白金測温抵抗体素子４には高温でのある程度の誤差の増加を許容すれば１０００℃前後の高温で使用できるものが存在し、また、高温用温度センサ１の白金測温抵抗体素子４以外の使用材質は全て１０００℃程度の耐熱性はあるので、１０００℃程度の高温域まで使用可能な高温用温度センサ１とすることができる。加えて、本高温用温度センサ１は、金属製の外枠７によって強度的に弱い白金測温抵抗体素子４が保護されているので、振動等の外力が加わる場所で使用することができる。

（第２の実施形態）
　本発明による高温用温度センサの第２の実施形態を図２に示す。図２は断面図であるが、白金測温抵抗体素子本体５は外形で表わしている。また、高温用温度センサ２に接続されるＭＩケーブル３の径方向断面図を図３に示す。以下、図２、図３に添って第２の実施形態を説明する。

　説明は、第１の実施形態との相違点について行う。相違点以外の特徴、効果等は第１の実施形態と同じである。

　第２の実施形態は、図２に示すように、第１の実施形態に対して、金属製の蓋１２が部品として追加されている点、及び、外枠７に固定される内枠８の上端部の軸方向位置が、白金リード線６の先端とＭＩケーブル３の導線１４との接合位置に略一致している点が相違する。

　蓋１２は、外枠７及びＭＩケーブル３の金属シース１３とに全周溶接によって取り付けられており、外枠７内を外気から遮断している。この取り付けは、全周溶接でなく全周ろう付けによってもよい。

　本実施形態では、外枠７内が外気から遮断されているため、絶縁性充填物９にセラミック粉末を採用しても、第１の実施形態と異なり、吸湿による絶縁低下が生じる懸念がない。

　また、第１の実施形態と異なり、内枠８の上端部を外枠７に固定するために、内枠固定部品１１を外枠７に溶接またはろう付けする必要は必ずしもない。本実施形態の製作例では、内枠固定部品１１を上から蓋１２で押し付けた状態で、蓋１２を外枠７及びＭＩケーブル３の金属シース１３と溶接することにより、内枠８の上端部を外枠７に固定した。具体的な溶接手順は、まず蓋１２と金属シース１３を溶接し、続いて、内枠固定部品１１を上から蓋１２で押し付けた状態で蓋１２を外枠７に溶接した。内枠固定部品１１の外枠７への溶接またはろう付けは行わなれていない。

　蓋１２の材質は、外枠７と同じＮＣＦ６００とした。これに替えてＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６のステンレス鋼などの他の材質の金属としてもよい。また、内枠固定部品１１は外枠７への溶接、ろう付けを行わない場合は、必ずしも金属製とする必要はなく、セラミック製でもよい。

　本実施形態では、外枠７に固定される内枠８の上端部の軸方向位置に関し、白金リード線６の先端とＭＩケーブル３の導線１４との接合位置に略一致している点が第１の実施形態と異なる。

　高温用のＭＩケーブル３の導線１４にはニッケルやニッケル合金が通常使用され、本実施形態では前述のようにニッケル合金が使用されている。これらの熱膨張係数は内枠８と絶縁性充填物９の材質または主要材質である、アルミナやジルコニアなどのセラミックより外枠７の金属の熱膨張係数に近いために、ＭＩケーブル３の金属シース１３から剥き出された導線１４に生じる応力が軽減されて、希に生じる導線１４の断線を本実施形態では防止できる。

　このことは第１の実施形態にも適用できる。つまり、第１の実施形態を示す図１において、内枠８の上端部の軸方向位置を、白金リード線６の先端とＭＩケーブル３の導線１４との接合位置に略一致させることにより、第２の実施例と同様、希に生じる導線１４の断線も防止できる。

　なお、図２に示す本実施形態の構造において、内枠固定部品１１を内枠８に一体化して１つの部品としてもよい。この場合、ＭＩケーブル３の金属シース１３から剥き出された導線１４が熱膨張係数の小さいセラミックを材質とする内枠８の内側に位置することになるため、上述の導線１４の断線に対する防止効果はなくなるが、構成部品が減ることによる経済面での効果が生まれる。

　本実施形態において白金リード線６に断線が生じないのは、第１の実施形態と同様であり、白金測温抵抗体素子４を複数の白金測温抵抗体素子を白金線によって電気的に直列に繋いだものとした場合の当白金線に断線が生じないのも、第１の実施形態と同様である。

（熱サイクル試験）
　本発明の効果を調べるために、図２に示した第２の実施形態の高温用温度センサ２について、熱サイクル試験を実施した。

　試験に供した高温用温度センサ２の白金測温抵抗体素子４は、セラミック等の薄膜上に蛇行線状の白金の薄膜を形成して白金抵抗線とし、その表面を絶縁コ－ティングした１００Ωの白金測温抵抗体素子５個を、白金線によって電気的に直列に繋いだものとした。外枠７の外径は約６ｍｍ、軸方向長さは約１６ｍｍである。

　使用材質は既述のとおりであるが、まとめると、外枠７、内枠固定部品１１、及び蓋１２はＮＣＦ６００、内枠８はアルミナのセラミック、絶縁性充填物９はアルミナを主要材質とするセラミック接着材である。

　この高温用温度センサ２を６体作り、各体に室温と９３０℃を往復する熱サイクルを２０００回与えた。従来のものはこのような熱サイクルを与えると白金リード線６に断線が生じていたのに対し、この６体の白金リード線６には６体ともに断線が生じず、また、その他の箇所にも６体とも断線、損傷は無かった。この結果により、本発明の効果を確認した。

　以上の開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　本発明の高温用温度センサは、高温でかつ頻繁に温度変動のある対象物の温度を測定するセンサに適している。具体的には、衛星に設けられているスラスタエンジンの触媒槽の温度を監視するための温度センサ、温度変化の激しい小型電気炉の温度を制御するための温度センサなどが利用先として好適である。

１　　高温用温度センサ（第１の実施形態）
２　　高温用温度センサ（第２の実施形態）
３　　ＭＩケーブル
４　　白金測温抵抗体素子
５　　白金測温抵抗体素子本体
６　　白金リード線
７　　外枠
８　　内枠
９　　絶縁性充填物
１１　内枠固定部品
１２　蓋
１３　金属シース
１４　導線
１５　無機絶縁材粉末

Claims

　金属シース内に無機絶縁材粉末を介在して導線を収容したＭＩケーブルの先端に設けられた高温用温度センサであって、
　金属製で、有底のチューブ状の形状をした外枠と、
　セラミック製で、有底または無底のチューブ状の形状をし、外側面が前記外枠の内側面に略接し、下端面が該外枠の底の内面に略接し、かつ上端部が該外枠に固定された状態で該外枠の内側に設けられた内枠と、
　該内枠の内側に配置され、白金抵抗線が内蔵されている白金測温抵抗体素子本体と、該白金抵抗線に接合され一部が前記白金測温抵抗体素子本体から露出した白金リード線とからなり、前記白金測温抵抗体素子本体から露出した前記白金リード線の先端は、前記ＭＩケーブルの導線と接合される白金測温抵抗体素子と、
　セラミック接着材または高密度に固く充填されたセラミック粉末を材質とし、前記内枠の内側、及び前記外枠の該内枠が存在しない部分の内側に充填されている絶縁性充填物と、
を有することを特徴とする高温用温度センサ。
　前記内枠の材質、及び前記絶縁性充填物のセラミック接着材の主要材質もしくは該絶縁性充填物のセラミック粉末の材質は、アルミナ、ジルコニア、またはアルミナとジルコニアの混合物のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の高温用温度センサ。
　前記外枠に固定される前記内枠の上端部の軸方向位置は、前記白金リード線の先端と前記ＭＩケーブルの導線との接合位置と略一致することを特徴とする請求項２記載の高温用温度センサ。
　金属製で、前記内枠の上面を押さえ付ける内枠固定部品を、さらに有し、
　前記内枠は、上端部外面に鍔が形成され、
　前記外枠は、上部の肉厚を薄くすることにより内面に段差が形成され、
　前記内枠の鍔を前記外枠の段差に掛止させて該内枠を該外枠に懸吊し、該内枠の鍔の上面を前記内枠固定部品で押さえ付けた状態で、該内枠固定部品と前記外枠とを溶接またはろう付けすることにより、該内枠の上端部が該外枠に固定されることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の高温用温度センサ。
　金属製で、前記外枠の上部開口に取り付けられる蓋を、さらに有し、
　該蓋を前記外枠及び前記ＭＩケーブルの金属シースと溶接またはろう付けすることにより、該外枠内を外気から遮断することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の高温用温度センサ。
　金属製で、前記内枠の上面を押さえ付ける内枠固定部品と、
　金属製で、前記外枠の上部開口に取り付けられる蓋を、さらに有し、
　前記内枠は、上端部外面に鍔が形成され、
　前記外枠は、上部の肉厚を薄くすることにより内面に段差が形成され、
　前記内枠の鍔を前記外枠の段差に掛止させて該内枠を該外枠に懸吊し、該内枠の鍔の上面に前記内枠固定部品を載せるとともに、該内枠固定部品の上面に前記蓋を取付け、該内枠固定部品の上面を該蓋で押さえ付けた状態で、該蓋を該外枠及び前記ＭＩケーブルの金属シースと溶接またはろう付けにすることにより、該内枠の上端部が該外枠に固定されるとともに、該外枠内を外気から遮断することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の高温用温度センサ。
　前記内枠固定部品は、前記内枠に一体化して形成されていることを特徴とする請求項６に記載の高温用温度センサ。
　前記内枠の内側に配置される前記白金測温抵抗体素子は、複数の白金測温抵抗体素子を白金線により直列に繋いで形成されていることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の高温用温度センサ。