ガラス封止型サーミスタとその製造方法
【課題】水素雰囲気下での使用において耐久性に優れるガラス封止型サーミスタを提供する。
【解決手段】水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタ１であって、サーミスタ素子２とサーミスタ素子２に接続されたリード線３とを有するセンサ部８と、サーミスタ素子２を囲繞する第１ガラス封止体４と、リード線３を囲繞し所定の熱処理により第１ガラス封止体４に溶着されるとともにリード線３に密接および圧接される第２ガラス封止体５と、第２ガラス封止体５を囲繞し、第２ガラス封止体５と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することで第２ガラス封止体５に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付け部材６と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタ１であって、サーミスタ素子２とサーミスタ素子２に接続されたリード線３とを有するセンサ部８と、サーミスタ素子２を囲繞する第１ガラス封止体４と、リード線３を囲繞し所定の熱処理により第１ガラス封止体４に溶着されるとともにリード線３に密接および圧接される第２ガラス封止体５と、第２ガラス封止体５を囲繞し、第２ガラス封止体５と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することで第２ガラス封止体５に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付け部材６と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス封止型サーミスタとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オイルや薬品等が存在する環境下において温度測定をする場合に、温度検出素子としてのサーミスタ素子がオイルや薬品等により汚染されないように、サーミスタ素子およびサーミスタ素子に接続されたリード線の一部をガラスで囲繞し封止したガラス封止型サーミスタが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２３５３０６号公報
【特許文献２】特開平１１−８３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水素ガスの温度を測定するために従来の前記ガラス封止型サーミスタを用いると、水素分子が極めて小さいため、水素がガラス封止体とリード線との間の界面の微小な隙間を通ってサーミスタ素子にまで到達し、サーミスタ素子を構成する酸化物から酸素を奪い取り、サーミスタ素子の特性を徐々に変えてしまうため、耐久性に劣るという課題がある。
【０００５】
そのため、従来、水素雰囲気下でサーミスタ素子を用いて温度検出をする場合には、サーミスタ素子を、水素を透過しない材料（例えば、ステンレスやアルミニウム合金）等で覆い、サーミスタ素子を水素から隔離して使用している。
【０００６】
しかしながら、この方法では、部品点数の増加、コストアップ、センサの大型化を招くという課題がある。さらに、センサの大型化は、該センサを取り付ける相手部品まで大型化するという課題もある。
【０００７】
そこで、この発明は、水素雰囲気下での使用において耐久性に優れるガラス封止型サーミスタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るガラス封止型サーミスタでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタであって、サーミスタ素子（例えば、後述する実施例におけるサーミスタ素子２）と該サーミスタ素子に接続されたリード線（例えば、後述する実施例におけるリード線３）とを有するセンサ部（例えば、後述する実施例におけるセンサ部８，１１）と、前記センサ部を囲繞し所定の熱処理によりリード線と封着されるガラス封止体（例えば、後述する実施例における第１ガラス封止体４、第２ガラス封止体５、ガラス封止体９）と、前記ガラス封止体を囲繞し、前記ガラス封止体と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することで前記ガラス封止体に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付け部材（例えば、後述する実施例における締め付け部材６、締め付けリング１０）と、を備えることを特徴とするガラス封止型サーミスタ（例えば、後述する実施例におけるガラス封止型サーミスタ１）である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第１ガラス封止体（例えば、後述する実施例における第１ガラス封止体４）と、前記リード線を囲繞し所定の熱処理により前記第１ガラス封止体に溶着されるとともに前記リード線に密接および圧接される第２ガラス封止体（例えば、後述する実施例における第２ガラス封止体５）とからなり、前記締め付け部材は、少なくとも第２ガラス封止体を囲繞することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記締め付け部材は、前記第２ガラス封止体を囲繞するとともに、隣接する第１ガラス封止体の一部を囲繞することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタ（例えば、後述する実施例におけるガラス封止型サーミスタ１）の製造方法であって、サーミスタ素子（例えば、後述する実施例におけるサーミスタ素子２）と該サーミスタ素子に接続されたリード線（例えば、後述する実施例におけるリード線３）とを有するセンサ部（例えば、後述する実施例におけるセンサ部８，１１）と、前記センサ部を囲繞するガラス封止体（例えば、後述する実施例における第１ガラス封止体４、第２ガラス封止体５、ガラス封止体９）と、前記ガラス封止体を囲繞する金属製の締め付け部材（例えば、後述する実施例における締め付け部材６、締め付けリング１０）と、を用意し、前記センサ部を前記ガラス封止体で封着し、前記センサ部が封着された前記ガラス封止体の外側に前記締め付け部材を配置した後、所定の熱処理を行うことで、前記リード線と前記ガラス封止体とを封着させるとともに、前記ガラス封止体に対し前記締め付け部材を圧着させて圧縮応力を与えることを特徴とするガラス封止型サーミスタの製造方法である。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発明において、前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第１ガラス封止体（例えば、後述する実施例における第１ガラス封止体４）と、前記リード線を囲繞する第２ガラス封止体（例えば、後述する実施例における第２ガラス封止体５）とからなり、前記締め付け部材は、少なくとも第２ガラス封止体を囲繞可能な形態をなし、前記サーミスタ素子を前記第１ガラス封止体で封着し、前記サーミスタ素子が封着された前記第１ガラス封止体から外部へ延出する前記リード線の外側に前記第２ガラス封止体を配置し、少なくとも前記第２ガラス封止体の外側に前記締め付け部材を配置した後、前記所定の熱処理を行うことで、前記第１ガラス封止体と前記第２ガラス封止体とを溶着し、前記リード線と前記第２ガラス封止体とを封着させるとともに、少なくとも前記第２ガラス封止体に対して前記締め付け部材を圧着させて圧縮応力を与えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、前記ガラス封止体に用いるガラス種を定め、定めた前記ガラス種の熱膨張係数と略同等となる熱膨張係数を有する前記サーミスタ素子を複数選定し、複数選定された前記サーミスタ素子のうち最もヤング率の小さいサーミスタ素子を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、熱処理後、締め付け部材からガラス封止体に作用する圧縮応力により、ガラス封止体がリード線に隙間なく密接し圧接するので、リード線とガラス封止体とを隙間なく確実に封着することができる。その結果、温度測定の対象である水素が、ガラス封止体とリード線との界面を通ってサーミスタ素子に向かって侵入することができなくなり、サーミスタ素子の特性が長期に亘って安定するので、ガラス封止型サーミスタの耐久性が向上する。
また、部品点数の増加を最小限に抑えて、生産装置や相手部品の小型化、コストアップの抑制を図ることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、熱処理により第１ガラス封止体と第２ガラス封止体とが溶着して一体となり、また、締め付け部材から第２ガラス封止体に作用する圧縮応力により、第２ガラス封止体がリード線に隙間なく密接し圧接するので、リード線と第２ガラス封止体とを隙間なく確実に封着することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、締め付け部材から第１ガラス封止体の一部と第２ガラス封止体に作用する圧縮応力により、第１ガラス封止体の一部と第２ガラス封止体がリード線に隙間なく密接し圧接するので、第１ガラス封止体の一部および第２ガラス封止体とリード線とを隙間なく確実に封着することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、請求項１に記載のガラス封止型サーミスタを容易に製造することができる。
請求項５に係る発明によれば、請求項２に記載のガラス封止型サーミスタを容易に製造することができる。
請求項６に係る発明によれば、熱処理後にガラス封止体のガラス自体が内部応力により損傷するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係るガラス封止型サーミスタを備えた水素タンクの概略断面図である。
【図２】前記水素タンクの口部に取り付けられるインタンクバルブの概略側面図である。
【図３】この発明の実施例１におけるガラス封止型サーミスタの断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である
【図５】この発明の実施例２におけるガラス封止型サーミスタの断面図である。
【図６】この発明の実施例３におけるガラス封止型サーミスタの断面図である。
【図７】この発明の実施例３の変形例におけるガラス封止型サーミスタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明に係るガラス封止型サーミスタの実施例を図１から図６の図面を参照して説明する。
この発明に係るガラス封止型サーミスタは、例えば、図１に示すように、水素タンク５０内に収容された水素ガスの温度を測定するための温度センサとして使用することができる。
【００２０】
図１において、水素タンク５０は、内側が水素ガスの貯蔵室５１となる略円筒状のアルミニウム合金製のライナー５２と、ライナー５２の外表面を被覆する繊維強化プラスチック製の補強層５３とを備えて構成されており、水素タンク５０の口部５４には、インタンクバルブ５５が取り付けられている。
【００２１】
インタンクバルブ５５は、水素タンク５０内の水素ガスを外部に供給したり、外部から水素タンク５０に水素ガスを充填するときに開く弁であり、水素タンク５０の外側に露出する接続部５６と、口部５４内にシール状態に挿入された本体部５７と、本体部５７から貯蔵室５１内に向かって突出し、弁開閉駆動用アクチュエータとして機能するソレノイド部５８とを備えている。
【００２２】
さらに、図２に示すように、インタンクバルブ５５の本体部５７には、ソレノイド部５８から離間してマウント部５９が貯蔵室５１内に向かって突設されている。そして、このマウント部５９にブラケット６０を介して電子基板６１が取り付けられ、電子基板６１に、水素タンク５０内の水素ガスの温度を測定するための本発明に係るガラス封止型サーミスタ１が実装されている。なお、図２において、符号３はガラス封止型サーミスタ１のリード線を示している。
【００２３】
＜実施例１＞
初めに、この発明に係るガラス封止型サーミスタ（以下、サーミスタと略す）１の実施例１を図３、図４の図面を参照して説明する。
実施例１のサーミスタ１は、両面に電極を有するサーミスタ素子２と、サーミスタ素子２の各電極に接続され互いに並行に配置されて同一方向へ延びる一対の金属製のリード線３と、サーミスタ素子２およびリード線３の一部を囲繞する円柱状をなすガラス製の第１ガラス封止体４と、前記第１ガラス封止体４から露出し外方へ延びる各リード線３の一部を囲繞する２つのガラス製の第２ガラス封止体５と、２つの第２ガラス封止体５を囲繞する金属製の締め付け部材６とを備えている。なお、サーミスタ素子２と、リード線３のうち第１ガラス封止体４および第２ガラス封止体５により囲繞されている部分は、サーミスタ１のセンサ部８を構成している。したがって、第１ガラス封止体４および第２ガラス封止体５はセンサ部８を囲繞している。
【００２４】
第１ガラス封止体４と第２ガラス封止体５は、互いに溶着して一体化されている。第２ガラス封止体５は中空円筒状をなし、各第２ガラス封止体５にリード線３が１本ずつ挿通されている。締め付け部材６の軸方向長さは、第２ガラス封止体５の軸方向長さと略同一であり、締め付け部材６には、第２ガラス封止体５を挿通させる貫通孔７が２つ設けられ、各貫通孔７にそれぞれ第２ガラス封止体５が１本ずつ挿通されている。締め付け部材６は、第２ガラス封止体５を締め上げるように装着されており、貫通孔７の内周面が第２ガラス封止体５の外周面に圧着している。これにより、第２ガラス封止体５の内周面はリード線３の外周面に隙間なく密接し圧接している。
【００２５】
次に、このサーミスタ１の製造方法を説明する。
まず、サーミスタ素子２に２本のリード線３を接続し、これらの周囲に配置したガラス素材を加熱溶融して第１ガラス封止体４を形成することによって、サーミスタ素子２と２本のリード線３の一部とが第１ガラス封止体４によって囲繞されたユニット（以下、センサユニットと称す）を形成しておく。なお、このセンサユニットの形態において、２本のリード線３は互いに並行に配置されて同一方向へ延び、第１ガラス封止体４から外方へ突出している。
【００２６】
次に、センサユニットの２本のリード線３を、予め中空円筒状に形成された２つの第２ガラス封止体５に挿通し、第２ガラス封止体５を第１ガラス封止体４に接触するように配置する。なお、第２ガラス封止体５の内径はリード線３の外径とほぼ同径で、リード線３を挿通可能な大きさに設定されている。
【００２７】
次に、締め付け部材６の２つの貫通孔７に、リード線３が挿通された第２ガラス封止体５を挿通するようにして、第２ガラス封止体５の外側に締め付け部材６をセットする。なお、締め付け部材６の２つの貫通孔７の中心間距離は、予め前記センサユニットの２本のリード線３の中心間距離に一致させておく。また、貫通孔７の内径は第２ガラス封止体５の外径とほぼ同径で、第２ガラス封止体５を挿通可能な大きさに設定されている。
このようにして図３の完成品と同様の配置で組み合わせた後、所定の温度で加熱し、第２ガラス封止体５と第１ガラス封止体４とを溶着させて一体化する。
【００２８】
この後、常温まで冷却すると、ガラス製の第２ガラス封止体５よりも金属製の締め付け部材６の方が熱膨張係数が大きいことから、この熱膨張係数の違いにより、締め付け部材６の収縮が第２ガラス封止体５よりも大きく、その結果、締め付け部材６は第２ガラス封止体５に圧着し、第２ガラス封止体５に圧縮応力を付与する。第２ガラス封止体５に伝わった圧縮応力により、第２ガラス封止体５はリード線３に密接し圧接される。なお、ガラスに内部応力を残さないために、冷却は自然冷却が望ましい。
この製造方法によれば、実施例１のサーミスタ１を容易に製造することができる。
【００２９】
このようにして製造された実施例１のサーミスタ１は、（ａ）サーミスタ素子２とサーミスタ素子２に接続されたリード線３とを有するセンサ部８と、（ｂ）センサ部８を囲繞し所定の熱処理によりリード線と封着されるガラス封止体（第１ガラス封止体４、第２ガラス封止体５）と、（ｃ）前記ガラス封止体を囲繞し、前記ガラス封止体と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することで前記ガラス封止体に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付け部材６と、を備えるガラス封止型サーミスタ（請求項１に係るガラス封止型サーミスタ）ということができる。
【００３０】
また、実施例１のサーミスタ１においては、前記ガラス封止体は、サーミスタ素子２を囲繞する第１ガラス封止体４と、リード線３を囲繞し所定の熱処理により第１ガラス封止体４に溶着されるとともにリード線３に密接および圧接される第２ガラス封止体５とからなり、締め付け部材６は、少なくとも第２ガラス封止体５を囲繞するガラス封止型サーミスタ（請求項２に係るガラス封止型サーミスタ）ということができる。
【００３１】
この実施例１のサーミスタ１によれば、熱処理により第１ガラス封止体４と第２ガラス封止体５とが溶着して一体となり、また、締め付け部材６から第２ガラス封止体５に作用する圧縮応力により、第２ガラス封止体５がリード線３に隙間なく密接し圧接するので、リード線３と第２ガラス封止体５とを隙間なく確実に封着することができる。その結果、温度測定の対象である水素ガスが、第２ガラス封止体５とリード線３との界面を通ってサーミスタ素子２に向かって侵入することができなくなり、サーミスタ２が還元されなくなる。これにより、サーミスタ素子２の特性が長期に亘って安定するので、ガラス封止型サーミスタの耐久性が向上する。
また、部品点数の増加を第２ガラス封止体５と締め付け部材６だけの最小限に抑えて、生産装置や相手部品の小型化、コストアップの抑制を図ることができる。
【００３２】
＜実施例２＞
次に、この発明に係るガラス封止型サーミスタ１の実施例２を図５の図面を参照して説明する。
実施例２が実施例１と相違する点は締め付け部材６の形態にある。詳述すると、実施例２の締め付け部材６は、第２ガラス封止体５を囲繞するだけでなく、第１ガラス封止体４の一部（第２ガラス封止体５に近い側の端部）も囲繞している。つまり、実施例２の締め付け部材６は、第１ガラス封止体４の端部を囲繞する第１囲繞部６ｂと、第２ガラス封止体５を囲繞する第２囲繞部６ａとを備えている。第２囲繞部６ａは実施例１における締め付け部材６に相当する部分であり、第１囲繞部６ｂの端部には、第１ガラス封止体４の端部に対応する形状の凹部６ｃが形成されている。
その他の構成は、実施例１のサーミスタ１と同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して、説明を省略する。また、製造方法についても、実施例１のサーミスタ１の製造方法と同じであるので、説明を省略する。
【００３３】
この実施例２のサーミスタ１によれば、前述した実施例１におけるサーミスタ１の作用に加えて、熱処理後の締め付け部材６が第２ガラス封止体５だけでなく第１ガラス封止体４の端部をも締め付けるので、その圧縮応力により第１ガラス封止体４が、第１ガラス封止体４内に配置されているリード線３であって第２ガラス封止体５に近い部分に、密接および圧接される。その結果、リード線３と第１ガラス封止体４との封着をより確実にすることができ、第１ガラス封止体４内への水素侵入の防止をより確実にすることができる。
【００３４】
＜実施例３＞
次に、この発明に係るガラス封止型サーミスタ１の実施例３を図６の図面を参照して説明する。
実施例３のサーミスタ１は、両面に電極を有するサーミスタ素子２と、サーミスタ素子２の各電極に接続され同軸上に配置されて互いに離間する方向へ延びる一対の金属製のリード線３と、サーミスタ素子２および両リード線３においてサーミスタ素子２との接続側の端部を囲繞する円柱状をなすガラス製のガラス封止体９と、ガラス封止体９を囲繞する金属製で円筒状の締め付けリング（締め付け部材）１０とを備えている。なお、サーミスタ素子２とリード線３のうちガラス封止体９によって囲繞されている部分は、サーミスタ１のセンサ部１１を構成している。したがって、ガラス封止体９はセンサ部１１を囲繞している。
【００３５】
締め付けリング１０の軸方向長さはガラス封止体９の軸方向長さと略同一である。締め付けリング１０は、ガラス封止体９を締め上げるように装着されており、締め付けリング１０の内周面がガラス封止体９の外周面に圧着している。これにより、ガラス封止体９はリード線３の外周面に隙間なく密接し圧接している。
【００３６】
次に、このサーミスタ１の製造方法を説明する。
まず、サーミスタ素子２に２本のリード線３を接続し、これらの周囲に配置したガラス素材を加熱溶融してガラス封止体９を形成することによって、サーミスタ素子２と２本のリード線３の一部とがガラス封止体９によって囲繞されたユニット（以下、センサユニットと称す）を形成しておく。なお、このセンサユニットの形態において、２本のリード線３は同軸上に配置されて互いに離間する方向へ延び、ガラス封止体９から外方へ突出している。
【００３７】
次に、ガラス封止体９の外側に締め付けリング１０をセットする。なお、締め付けリング１０の内径はガラス封止体９の外径とほぼ同径で、ガラス封止体９を挿通可能な大きさに設定されている。
このようにして図６の完成品と同様の配置で組み合わせた後、所定の温度で加熱し、その後、常温まで冷却する。なお、ガラスに内部応力を残さないために、冷却は自然冷却が望ましい。
【００３８】
すると、ガラス製のガラス封止体９よりも金属製の締め付けリング１０の方が熱膨張係数が大きいことから、この熱膨張係数の違いにより、締め付けリング１０の収縮がガラス封止体９よりも大きく、その結果、締め付けリング１０はガラス封止体９に圧着し、ガラス封止体９に圧縮応力を付与する。ガラス封止体９に伝わった圧縮応力により、ガラス封止体９はリード線３に密接し圧接される。その結果、リード線３とガラス封止体９とを隙間なく封着することができる。
この製造方法によれば、実施例３のサーミスタ１を容易に製造することができる。
【００３９】
このようにして製造された実施例３のサーミスタ１は、（ａ）サーミスタ素子２とサーミスタ素子２に接続されたリード線３とを有するセンサ部１１と、（ｂ）センサ部１１を囲繞し所定の熱処理によりリード線と封着されるガラス封止体９と、（ｃ）ガラス封止体９を囲繞し、ガラス封止体９と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することでガラス封止体９に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付けリング１０と、を備えるガラス封止型サーミスタ（請求項１に係るガラス封止型サーミスタ）ということができる。
【００４０】
この実施例３のサーミスタ１によれば、締め付けリング１０からガラス封止体９に作用する圧縮応力により、ガラス封止体９がリード線３に隙間なく密接し圧接するので、リード線３とガラス封止体９とを隙間なく確実に封着することができる。その結果、温度測定の対象である水素ガスが、ガラス封止体９とリード線３との界面を通ってサーミスタ素子２に向かって侵入することができなくなり、サーミスタ２が還元されなくなる。これにより、サーミスタ素子２の特性が長期に亘って安定するので、ガラス封止型サーミスタの耐久性が向上する。
また、部品点数の増加を締め付けリング１０だけの最小限に抑えて、生産装置や相手部品の小型化、コストアップの抑制を図ることができる。
【００４１】
さらに、実施例３の変形例として、図７に示すように、一対のリード線３をサーミスタ素子２の一方側（図７において右側）にのみ延在させてセンサ部１１を形成してもよい。そのうえで、前記実施例３と同様に、ガラス封止体９と、円筒状の締め付けリング（締め付け部材）１０を備えている。この変形例に係るサーミスタ１も実施例３によるものと同様の作用効果が奏される。
【００４２】
ところで、実施例１から実施例３およびその変形例のサーミスタ１においては、ガラス封止体の内部応力割れに留意しなければならない。
サーミスタ１において、サーミスタ素子２を囲繞するガラス封止体の熱膨張係数とサーミスタ素子２の熱膨張係数に差があるほど、サーミスタ素子２の内部応力が大きくなることは容易に理解できるところである。
したがって、サーミスタ素子２を囲繞するガラス封止体とサーミスタ素子２の熱膨張係数を可能な限り近付けることが、ガラス封止体の内部応力割れを抑制するための条件の１つとなる。
【００４３】
ところで、出願人は、多くの実験を通して、サーミスタ素子２のヤング率が小さいほど、内部の残留応力が小さくなるという特性を知得している。表１および表２に、サーミスタ素子２に対して光弾性を用いた実験により応力測定を行ったときの実験結果の一例を示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
表１と表２は、互いに直交する方向で応力測定をした結果であり、いずれの表も、ヤング率が同一のサンプル群毎に複数のサンプルの応力測定値の平均値をまとめたものである。例えば、サンプルＡは、ヤング率が１５０（ＧＰａ）であるサーミスタ素子２であり、表１の０度方向の応力測定ではサンプルＡの応力平均値は１１．１（ＭＰａ）であり、表２の９０度方向の応力測定ではサンプルＡの応力平均値は７．１（ＭＰａ）である。
【００４７】
表１および表２から、ガラス封止体のヤング率が小さいほど、内部の残留応力が小さいことがわかる。
したがって、サーミスタ素子２の熱膨張係数が同じ場合には、ヤング率が小さいサーミスタ素子２を選択することが、サーミスタ素子２の内部応力割れを抑制する条件の１つとなる。
【００４８】
そこで、前述した実施例１〜３のサーミスタ素子２の製造方法を実施する際には、次の手順でサーミスタ素子２を選定する。
まず初めに、サーミスタ素子２を囲繞するガラス封止体（実施例１，２では第１ガラス封止体４、実施例３ではガラス封止体９）に用いるガラス種を定める。
次に、定めた前記ガラス種の熱膨張係数と略同等となる熱膨張係数を有するサーミスタ素子２を複数選定する。
次に、複数選定されたサーミスタ素子２のうちで最もヤング率の小さいサーミスタ素子２を選択する。
そして、選択されたサーミスタ素子２と前記ガラス封止体を用いて、前述した実施例１〜３のサーミスタ素子２の製造方法を実施する。
この製造方法によれば、ガラス封止体の内部応力割れを回避することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ガラス封止型サーミスタ
２ サーミスタ素子
３ リード線
４ 第１ガラス封止体
５ 第２ガラス封止体
６ 締め付け部材
８ センサ部
９ ガラス封止体
１０ 締め付けリング（締め付け部材）
１１ センサ部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス封止型サーミスタとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オイルや薬品等が存在する環境下において温度測定をする場合に、温度検出素子としてのサーミスタ素子がオイルや薬品等により汚染されないように、サーミスタ素子およびサーミスタ素子に接続されたリード線の一部をガラスで囲繞し封止したガラス封止型サーミスタが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２３５３０６号公報
【特許文献２】特開平１１−８３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水素ガスの温度を測定するために従来の前記ガラス封止型サーミスタを用いると、水素分子が極めて小さいため、水素がガラス封止体とリード線との間の界面の微小な隙間を通ってサーミスタ素子にまで到達し、サーミスタ素子を構成する酸化物から酸素を奪い取り、サーミスタ素子の特性を徐々に変えてしまうため、耐久性に劣るという課題がある。
【０００５】
そのため、従来、水素雰囲気下でサーミスタ素子を用いて温度検出をする場合には、サーミスタ素子を、水素を透過しない材料（例えば、ステンレスやアルミニウム合金）等で覆い、サーミスタ素子を水素から隔離して使用している。
【０００６】
しかしながら、この方法では、部品点数の増加、コストアップ、センサの大型化を招くという課題がある。さらに、センサの大型化は、該センサを取り付ける相手部品まで大型化するという課題もある。
【０００７】
そこで、この発明は、水素雰囲気下での使用において耐久性に優れるガラス封止型サーミスタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るガラス封止型サーミスタでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタであって、サーミスタ素子（例えば、後述する実施例におけるサーミスタ素子２）と該サーミスタ素子に接続されたリード線（例えば、後述する実施例におけるリード線３）とを有するセンサ部（例えば、後述する実施例におけるセンサ部８，１１）と、前記センサ部を囲繞し所定の熱処理によりリード線と封着されるガラス封止体（例えば、後述する実施例における第１ガラス封止体４、第２ガラス封止体５、ガラス封止体９）と、前記ガラス封止体を囲繞し、前記ガラス封止体と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することで前記ガラス封止体に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付け部材（例えば、後述する実施例における締め付け部材６、締め付けリング１０）と、を備えることを特徴とするガラス封止型サーミスタ（例えば、後述する実施例におけるガラス封止型サーミスタ１）である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第１ガラス封止体（例えば、後述する実施例における第１ガラス封止体４）と、前記リード線を囲繞し所定の熱処理により前記第１ガラス封止体に溶着されるとともに前記リード線に密接および圧接される第２ガラス封止体（例えば、後述する実施例における第２ガラス封止体５）とからなり、前記締め付け部材は、少なくとも第２ガラス封止体を囲繞することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記締め付け部材は、前記第２ガラス封止体を囲繞するとともに、隣接する第１ガラス封止体の一部を囲繞することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタ（例えば、後述する実施例におけるガラス封止型サーミスタ１）の製造方法であって、サーミスタ素子（例えば、後述する実施例におけるサーミスタ素子２）と該サーミスタ素子に接続されたリード線（例えば、後述する実施例におけるリード線３）とを有するセンサ部（例えば、後述する実施例におけるセンサ部８，１１）と、前記センサ部を囲繞するガラス封止体（例えば、後述する実施例における第１ガラス封止体４、第２ガラス封止体５、ガラス封止体９）と、前記ガラス封止体を囲繞する金属製の締め付け部材（例えば、後述する実施例における締め付け部材６、締め付けリング１０）と、を用意し、前記センサ部を前記ガラス封止体で封着し、前記センサ部が封着された前記ガラス封止体の外側に前記締め付け部材を配置した後、所定の熱処理を行うことで、前記リード線と前記ガラス封止体とを封着させるとともに、前記ガラス封止体に対し前記締め付け部材を圧着させて圧縮応力を与えることを特徴とするガラス封止型サーミスタの製造方法である。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発明において、前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第１ガラス封止体（例えば、後述する実施例における第１ガラス封止体４）と、前記リード線を囲繞する第２ガラス封止体（例えば、後述する実施例における第２ガラス封止体５）とからなり、前記締め付け部材は、少なくとも第２ガラス封止体を囲繞可能な形態をなし、前記サーミスタ素子を前記第１ガラス封止体で封着し、前記サーミスタ素子が封着された前記第１ガラス封止体から外部へ延出する前記リード線の外側に前記第２ガラス封止体を配置し、少なくとも前記第２ガラス封止体の外側に前記締め付け部材を配置した後、前記所定の熱処理を行うことで、前記第１ガラス封止体と前記第２ガラス封止体とを溶着し、前記リード線と前記第２ガラス封止体とを封着させるとともに、少なくとも前記第２ガラス封止体に対して前記締め付け部材を圧着させて圧縮応力を与えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、前記ガラス封止体に用いるガラス種を定め、定めた前記ガラス種の熱膨張係数と略同等となる熱膨張係数を有する前記サーミスタ素子を複数選定し、複数選定された前記サーミスタ素子のうち最もヤング率の小さいサーミスタ素子を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、熱処理後、締め付け部材からガラス封止体に作用する圧縮応力により、ガラス封止体がリード線に隙間なく密接し圧接するので、リード線とガラス封止体とを隙間なく確実に封着することができる。その結果、温度測定の対象である水素が、ガラス封止体とリード線との界面を通ってサーミスタ素子に向かって侵入することができなくなり、サーミスタ素子の特性が長期に亘って安定するので、ガラス封止型サーミスタの耐久性が向上する。
また、部品点数の増加を最小限に抑えて、生産装置や相手部品の小型化、コストアップの抑制を図ることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、熱処理により第１ガラス封止体と第２ガラス封止体とが溶着して一体となり、また、締め付け部材から第２ガラス封止体に作用する圧縮応力により、第２ガラス封止体がリード線に隙間なく密接し圧接するので、リード線と第２ガラス封止体とを隙間なく確実に封着することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、締め付け部材から第１ガラス封止体の一部と第２ガラス封止体に作用する圧縮応力により、第１ガラス封止体の一部と第２ガラス封止体がリード線に隙間なく密接し圧接するので、第１ガラス封止体の一部および第２ガラス封止体とリード線とを隙間なく確実に封着することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、請求項１に記載のガラス封止型サーミスタを容易に製造することができる。
請求項５に係る発明によれば、請求項２に記載のガラス封止型サーミスタを容易に製造することができる。
請求項６に係る発明によれば、熱処理後にガラス封止体のガラス自体が内部応力により損傷するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係るガラス封止型サーミスタを備えた水素タンクの概略断面図である。
【図２】前記水素タンクの口部に取り付けられるインタンクバルブの概略側面図である。
【図３】この発明の実施例１におけるガラス封止型サーミスタの断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である
【図５】この発明の実施例２におけるガラス封止型サーミスタの断面図である。
【図６】この発明の実施例３におけるガラス封止型サーミスタの断面図である。
【図７】この発明の実施例３の変形例におけるガラス封止型サーミスタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明に係るガラス封止型サーミスタの実施例を図１から図６の図面を参照して説明する。
この発明に係るガラス封止型サーミスタは、例えば、図１に示すように、水素タンク５０内に収容された水素ガスの温度を測定するための温度センサとして使用することができる。
【００２０】
図１において、水素タンク５０は、内側が水素ガスの貯蔵室５１となる略円筒状のアルミニウム合金製のライナー５２と、ライナー５２の外表面を被覆する繊維強化プラスチック製の補強層５３とを備えて構成されており、水素タンク５０の口部５４には、インタンクバルブ５５が取り付けられている。
【００２１】
インタンクバルブ５５は、水素タンク５０内の水素ガスを外部に供給したり、外部から水素タンク５０に水素ガスを充填するときに開く弁であり、水素タンク５０の外側に露出する接続部５６と、口部５４内にシール状態に挿入された本体部５７と、本体部５７から貯蔵室５１内に向かって突出し、弁開閉駆動用アクチュエータとして機能するソレノイド部５８とを備えている。
【００２２】
さらに、図２に示すように、インタンクバルブ５５の本体部５７には、ソレノイド部５８から離間してマウント部５９が貯蔵室５１内に向かって突設されている。そして、このマウント部５９にブラケット６０を介して電子基板６１が取り付けられ、電子基板６１に、水素タンク５０内の水素ガスの温度を測定するための本発明に係るガラス封止型サーミスタ１が実装されている。なお、図２において、符号３はガラス封止型サーミスタ１のリード線を示している。
【００２３】
＜実施例１＞
初めに、この発明に係るガラス封止型サーミスタ（以下、サーミスタと略す）１の実施例１を図３、図４の図面を参照して説明する。
実施例１のサーミスタ１は、両面に電極を有するサーミスタ素子２と、サーミスタ素子２の各電極に接続され互いに並行に配置されて同一方向へ延びる一対の金属製のリード線３と、サーミスタ素子２およびリード線３の一部を囲繞する円柱状をなすガラス製の第１ガラス封止体４と、前記第１ガラス封止体４から露出し外方へ延びる各リード線３の一部を囲繞する２つのガラス製の第２ガラス封止体５と、２つの第２ガラス封止体５を囲繞する金属製の締め付け部材６とを備えている。なお、サーミスタ素子２と、リード線３のうち第１ガラス封止体４および第２ガラス封止体５により囲繞されている部分は、サーミスタ１のセンサ部８を構成している。したがって、第１ガラス封止体４および第２ガラス封止体５はセンサ部８を囲繞している。
【００２４】
第１ガラス封止体４と第２ガラス封止体５は、互いに溶着して一体化されている。第２ガラス封止体５は中空円筒状をなし、各第２ガラス封止体５にリード線３が１本ずつ挿通されている。締め付け部材６の軸方向長さは、第２ガラス封止体５の軸方向長さと略同一であり、締め付け部材６には、第２ガラス封止体５を挿通させる貫通孔７が２つ設けられ、各貫通孔７にそれぞれ第２ガラス封止体５が１本ずつ挿通されている。締め付け部材６は、第２ガラス封止体５を締め上げるように装着されており、貫通孔７の内周面が第２ガラス封止体５の外周面に圧着している。これにより、第２ガラス封止体５の内周面はリード線３の外周面に隙間なく密接し圧接している。
【００２５】
次に、このサーミスタ１の製造方法を説明する。
まず、サーミスタ素子２に２本のリード線３を接続し、これらの周囲に配置したガラス素材を加熱溶融して第１ガラス封止体４を形成することによって、サーミスタ素子２と２本のリード線３の一部とが第１ガラス封止体４によって囲繞されたユニット（以下、センサユニットと称す）を形成しておく。なお、このセンサユニットの形態において、２本のリード線３は互いに並行に配置されて同一方向へ延び、第１ガラス封止体４から外方へ突出している。
【００２６】
次に、センサユニットの２本のリード線３を、予め中空円筒状に形成された２つの第２ガラス封止体５に挿通し、第２ガラス封止体５を第１ガラス封止体４に接触するように配置する。なお、第２ガラス封止体５の内径はリード線３の外径とほぼ同径で、リード線３を挿通可能な大きさに設定されている。
【００２７】
次に、締め付け部材６の２つの貫通孔７に、リード線３が挿通された第２ガラス封止体５を挿通するようにして、第２ガラス封止体５の外側に締め付け部材６をセットする。なお、締め付け部材６の２つの貫通孔７の中心間距離は、予め前記センサユニットの２本のリード線３の中心間距離に一致させておく。また、貫通孔７の内径は第２ガラス封止体５の外径とほぼ同径で、第２ガラス封止体５を挿通可能な大きさに設定されている。
このようにして図３の完成品と同様の配置で組み合わせた後、所定の温度で加熱し、第２ガラス封止体５と第１ガラス封止体４とを溶着させて一体化する。
【００２８】
この後、常温まで冷却すると、ガラス製の第２ガラス封止体５よりも金属製の締め付け部材６の方が熱膨張係数が大きいことから、この熱膨張係数の違いにより、締め付け部材６の収縮が第２ガラス封止体５よりも大きく、その結果、締め付け部材６は第２ガラス封止体５に圧着し、第２ガラス封止体５に圧縮応力を付与する。第２ガラス封止体５に伝わった圧縮応力により、第２ガラス封止体５はリード線３に密接し圧接される。なお、ガラスに内部応力を残さないために、冷却は自然冷却が望ましい。
この製造方法によれば、実施例１のサーミスタ１を容易に製造することができる。
【００２９】
このようにして製造された実施例１のサーミスタ１は、（ａ）サーミスタ素子２とサーミスタ素子２に接続されたリード線３とを有するセンサ部８と、（ｂ）センサ部８を囲繞し所定の熱処理によりリード線と封着されるガラス封止体（第１ガラス封止体４、第２ガラス封止体５）と、（ｃ）前記ガラス封止体を囲繞し、前記ガラス封止体と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することで前記ガラス封止体に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付け部材６と、を備えるガラス封止型サーミスタ（請求項１に係るガラス封止型サーミスタ）ということができる。
【００３０】
また、実施例１のサーミスタ１においては、前記ガラス封止体は、サーミスタ素子２を囲繞する第１ガラス封止体４と、リード線３を囲繞し所定の熱処理により第１ガラス封止体４に溶着されるとともにリード線３に密接および圧接される第２ガラス封止体５とからなり、締め付け部材６は、少なくとも第２ガラス封止体５を囲繞するガラス封止型サーミスタ（請求項２に係るガラス封止型サーミスタ）ということができる。
【００３１】
この実施例１のサーミスタ１によれば、熱処理により第１ガラス封止体４と第２ガラス封止体５とが溶着して一体となり、また、締め付け部材６から第２ガラス封止体５に作用する圧縮応力により、第２ガラス封止体５がリード線３に隙間なく密接し圧接するので、リード線３と第２ガラス封止体５とを隙間なく確実に封着することができる。その結果、温度測定の対象である水素ガスが、第２ガラス封止体５とリード線３との界面を通ってサーミスタ素子２に向かって侵入することができなくなり、サーミスタ２が還元されなくなる。これにより、サーミスタ素子２の特性が長期に亘って安定するので、ガラス封止型サーミスタの耐久性が向上する。
また、部品点数の増加を第２ガラス封止体５と締め付け部材６だけの最小限に抑えて、生産装置や相手部品の小型化、コストアップの抑制を図ることができる。
【００３２】
＜実施例２＞
次に、この発明に係るガラス封止型サーミスタ１の実施例２を図５の図面を参照して説明する。
実施例２が実施例１と相違する点は締め付け部材６の形態にある。詳述すると、実施例２の締め付け部材６は、第２ガラス封止体５を囲繞するだけでなく、第１ガラス封止体４の一部（第２ガラス封止体５に近い側の端部）も囲繞している。つまり、実施例２の締め付け部材６は、第１ガラス封止体４の端部を囲繞する第１囲繞部６ｂと、第２ガラス封止体５を囲繞する第２囲繞部６ａとを備えている。第２囲繞部６ａは実施例１における締め付け部材６に相当する部分であり、第１囲繞部６ｂの端部には、第１ガラス封止体４の端部に対応する形状の凹部６ｃが形成されている。
その他の構成は、実施例１のサーミスタ１と同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して、説明を省略する。また、製造方法についても、実施例１のサーミスタ１の製造方法と同じであるので、説明を省略する。
【００３３】
この実施例２のサーミスタ１によれば、前述した実施例１におけるサーミスタ１の作用に加えて、熱処理後の締め付け部材６が第２ガラス封止体５だけでなく第１ガラス封止体４の端部をも締め付けるので、その圧縮応力により第１ガラス封止体４が、第１ガラス封止体４内に配置されているリード線３であって第２ガラス封止体５に近い部分に、密接および圧接される。その結果、リード線３と第１ガラス封止体４との封着をより確実にすることができ、第１ガラス封止体４内への水素侵入の防止をより確実にすることができる。
【００３４】
＜実施例３＞
次に、この発明に係るガラス封止型サーミスタ１の実施例３を図６の図面を参照して説明する。
実施例３のサーミスタ１は、両面に電極を有するサーミスタ素子２と、サーミスタ素子２の各電極に接続され同軸上に配置されて互いに離間する方向へ延びる一対の金属製のリード線３と、サーミスタ素子２および両リード線３においてサーミスタ素子２との接続側の端部を囲繞する円柱状をなすガラス製のガラス封止体９と、ガラス封止体９を囲繞する金属製で円筒状の締め付けリング（締め付け部材）１０とを備えている。なお、サーミスタ素子２とリード線３のうちガラス封止体９によって囲繞されている部分は、サーミスタ１のセンサ部１１を構成している。したがって、ガラス封止体９はセンサ部１１を囲繞している。
【００３５】
締め付けリング１０の軸方向長さはガラス封止体９の軸方向長さと略同一である。締め付けリング１０は、ガラス封止体９を締め上げるように装着されており、締め付けリング１０の内周面がガラス封止体９の外周面に圧着している。これにより、ガラス封止体９はリード線３の外周面に隙間なく密接し圧接している。
【００３６】
次に、このサーミスタ１の製造方法を説明する。
まず、サーミスタ素子２に２本のリード線３を接続し、これらの周囲に配置したガラス素材を加熱溶融してガラス封止体９を形成することによって、サーミスタ素子２と２本のリード線３の一部とがガラス封止体９によって囲繞されたユニット（以下、センサユニットと称す）を形成しておく。なお、このセンサユニットの形態において、２本のリード線３は同軸上に配置されて互いに離間する方向へ延び、ガラス封止体９から外方へ突出している。
【００３７】
次に、ガラス封止体９の外側に締め付けリング１０をセットする。なお、締め付けリング１０の内径はガラス封止体９の外径とほぼ同径で、ガラス封止体９を挿通可能な大きさに設定されている。
このようにして図６の完成品と同様の配置で組み合わせた後、所定の温度で加熱し、その後、常温まで冷却する。なお、ガラスに内部応力を残さないために、冷却は自然冷却が望ましい。
【００３８】
すると、ガラス製のガラス封止体９よりも金属製の締め付けリング１０の方が熱膨張係数が大きいことから、この熱膨張係数の違いにより、締め付けリング１０の収縮がガラス封止体９よりも大きく、その結果、締め付けリング１０はガラス封止体９に圧着し、ガラス封止体９に圧縮応力を付与する。ガラス封止体９に伝わった圧縮応力により、ガラス封止体９はリード線３に密接し圧接される。その結果、リード線３とガラス封止体９とを隙間なく封着することができる。
この製造方法によれば、実施例３のサーミスタ１を容易に製造することができる。
【００３９】
このようにして製造された実施例３のサーミスタ１は、（ａ）サーミスタ素子２とサーミスタ素子２に接続されたリード線３とを有するセンサ部１１と、（ｂ）センサ部１１を囲繞し所定の熱処理によりリード線と封着されるガラス封止体９と、（ｃ）ガラス封止体９を囲繞し、ガラス封止体９と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することでガラス封止体９に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付けリング１０と、を備えるガラス封止型サーミスタ（請求項１に係るガラス封止型サーミスタ）ということができる。
【００４０】
この実施例３のサーミスタ１によれば、締め付けリング１０からガラス封止体９に作用する圧縮応力により、ガラス封止体９がリード線３に隙間なく密接し圧接するので、リード線３とガラス封止体９とを隙間なく確実に封着することができる。その結果、温度測定の対象である水素ガスが、ガラス封止体９とリード線３との界面を通ってサーミスタ素子２に向かって侵入することができなくなり、サーミスタ２が還元されなくなる。これにより、サーミスタ素子２の特性が長期に亘って安定するので、ガラス封止型サーミスタの耐久性が向上する。
また、部品点数の増加を締め付けリング１０だけの最小限に抑えて、生産装置や相手部品の小型化、コストアップの抑制を図ることができる。
【００４１】
さらに、実施例３の変形例として、図７に示すように、一対のリード線３をサーミスタ素子２の一方側（図７において右側）にのみ延在させてセンサ部１１を形成してもよい。そのうえで、前記実施例３と同様に、ガラス封止体９と、円筒状の締め付けリング（締め付け部材）１０を備えている。この変形例に係るサーミスタ１も実施例３によるものと同様の作用効果が奏される。
【００４２】
ところで、実施例１から実施例３およびその変形例のサーミスタ１においては、ガラス封止体の内部応力割れに留意しなければならない。
サーミスタ１において、サーミスタ素子２を囲繞するガラス封止体の熱膨張係数とサーミスタ素子２の熱膨張係数に差があるほど、サーミスタ素子２の内部応力が大きくなることは容易に理解できるところである。
したがって、サーミスタ素子２を囲繞するガラス封止体とサーミスタ素子２の熱膨張係数を可能な限り近付けることが、ガラス封止体の内部応力割れを抑制するための条件の１つとなる。
【００４３】
ところで、出願人は、多くの実験を通して、サーミスタ素子２のヤング率が小さいほど、内部の残留応力が小さくなるという特性を知得している。表１および表２に、サーミスタ素子２に対して光弾性を用いた実験により応力測定を行ったときの実験結果の一例を示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
表１と表２は、互いに直交する方向で応力測定をした結果であり、いずれの表も、ヤング率が同一のサンプル群毎に複数のサンプルの応力測定値の平均値をまとめたものである。例えば、サンプルＡは、ヤング率が１５０（ＧＰａ）であるサーミスタ素子２であり、表１の０度方向の応力測定ではサンプルＡの応力平均値は１１．１（ＭＰａ）であり、表２の９０度方向の応力測定ではサンプルＡの応力平均値は７．１（ＭＰａ）である。
【００４７】
表１および表２から、ガラス封止体のヤング率が小さいほど、内部の残留応力が小さいことがわかる。
したがって、サーミスタ素子２の熱膨張係数が同じ場合には、ヤング率が小さいサーミスタ素子２を選択することが、サーミスタ素子２の内部応力割れを抑制する条件の１つとなる。
【００４８】
そこで、前述した実施例１〜３のサーミスタ素子２の製造方法を実施する際には、次の手順でサーミスタ素子２を選定する。
まず初めに、サーミスタ素子２を囲繞するガラス封止体（実施例１，２では第１ガラス封止体４、実施例３ではガラス封止体９）に用いるガラス種を定める。
次に、定めた前記ガラス種の熱膨張係数と略同等となる熱膨張係数を有するサーミスタ素子２を複数選定する。
次に、複数選定されたサーミスタ素子２のうちで最もヤング率の小さいサーミスタ素子２を選択する。
そして、選択されたサーミスタ素子２と前記ガラス封止体を用いて、前述した実施例１〜３のサーミスタ素子２の製造方法を実施する。
この製造方法によれば、ガラス封止体の内部応力割れを回避することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ ガラス封止型サーミスタ
２ サーミスタ素子
３ リード線
４ 第１ガラス封止体
５ 第２ガラス封止体
６ 締め付け部材
８ センサ部
９ ガラス封止体
１０ 締め付けリング（締め付け部材）
１１ センサ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタであって、
サーミスタ素子と該サーミスタ素子に接続されたリード線とを有するセンサ部と、
前記センサ部を囲繞し所定の熱処理によりリード線と封着されるガラス封止体と、
前記ガラス封止体を囲繞し、前記ガラス封止体と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することで前記ガラス封止体に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付け部材と、
を備えることを特徴とするガラス封止型サーミスタ。
【請求項２】
前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第１ガラス封止体と、前記リード線を囲繞し所定の熱処理により前記第１ガラス封止体に溶着されるとともに前記リード線に密接および圧接される第２ガラス封止体とからなり、
前記締め付け部材は、少なくとも第２ガラス封止体を囲繞することを特徴とする請求項１に記載のガラス封止型サーミスタ。
【請求項３】
前記締め付け部材は、前記第２ガラス封止体を囲繞するとともに、隣接する第１ガラス封止体の一部を囲繞することを特徴とする請求項２に記載のガラス封止型サーミスタ。
【請求項４】
水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタの製造方法であって、
サーミスタ素子と該サーミスタ素子に接続されたリード線とを有するセンサ部と、前記センサ部を囲繞するガラス封止体と、前記ガラス封止体を囲繞する金属製の締め付け部材と、を用意し、
前記センサ部を前記ガラス封止体で封着し、
前記センサ部が封着された前記ガラス封止体の外側に前記締め付け部材を配置した後、所定の熱処理を行うことで、前記リード線と前記ガラス封止体とを封着させるとともに、前記ガラス封止体に対し前記締め付け部材を圧着させて圧縮応力を与えることを特徴とするガラス封止型サーミスタの製造方法。
【請求項５】
前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第１ガラス封止体と、前記リード線を囲繞する第２ガラス封止体とからなり、
前記締め付け部材は、少なくとも第２ガラス封止体を囲繞可能な形態をなし、
前記サーミスタ素子を前記第１ガラス封止体で封着し、
前記サーミスタ素子が封着された前記第１ガラス封止体から外部へ延出する前記リード線の外側に前記第２ガラス封止体を配置し、少なくとも前記第２ガラス封止体の外側に前記締め付け部材を配置した後、前記所定の熱処理を行うことで、前記第１ガラス封止体と前記第２ガラス封止体とを溶着し、前記リード線と前記第２ガラス封止体とを封着させるとともに、少なくとも前記第２ガラス封止体に対して前記締め付け部材を圧着させて圧縮応力を与えることを特徴とする請求項４に記載のガラス封止型サーミスタの製造方法。
【請求項６】
前記ガラス封止体に用いるガラス種を定め、
定めた前記ガラス種の熱膨張係数と略同等となる熱膨張係数を有する前記サーミスタ素子を複数選定し、
複数選定された前記サーミスタ素子のうち最もヤング率の小さいサーミスタ素子を用いることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のガラス封止型サーミスタの製造方法。
【請求項１】
水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタであって、
サーミスタ素子と該サーミスタ素子に接続されたリード線とを有するセンサ部と、
前記センサ部を囲繞し所定の熱処理によりリード線と封着されるガラス封止体と、
前記ガラス封止体を囲繞し、前記ガラス封止体と組み合わせられた後、所定の熱処理を加えられて収縮することで前記ガラス封止体に対し圧着して圧縮応力を与える金属製の締め付け部材と、
を備えることを特徴とするガラス封止型サーミスタ。
【請求項２】
前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第１ガラス封止体と、前記リード線を囲繞し所定の熱処理により前記第１ガラス封止体に溶着されるとともに前記リード線に密接および圧接される第２ガラス封止体とからなり、
前記締め付け部材は、少なくとも第２ガラス封止体を囲繞することを特徴とする請求項１に記載のガラス封止型サーミスタ。
【請求項３】
前記締め付け部材は、前記第２ガラス封止体を囲繞するとともに、隣接する第１ガラス封止体の一部を囲繞することを特徴とする請求項２に記載のガラス封止型サーミスタ。
【請求項４】
水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタの製造方法であって、
サーミスタ素子と該サーミスタ素子に接続されたリード線とを有するセンサ部と、前記センサ部を囲繞するガラス封止体と、前記ガラス封止体を囲繞する金属製の締め付け部材と、を用意し、
前記センサ部を前記ガラス封止体で封着し、
前記センサ部が封着された前記ガラス封止体の外側に前記締め付け部材を配置した後、所定の熱処理を行うことで、前記リード線と前記ガラス封止体とを封着させるとともに、前記ガラス封止体に対し前記締め付け部材を圧着させて圧縮応力を与えることを特徴とするガラス封止型サーミスタの製造方法。
【請求項５】
前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第１ガラス封止体と、前記リード線を囲繞する第２ガラス封止体とからなり、
前記締め付け部材は、少なくとも第２ガラス封止体を囲繞可能な形態をなし、
前記サーミスタ素子を前記第１ガラス封止体で封着し、
前記サーミスタ素子が封着された前記第１ガラス封止体から外部へ延出する前記リード線の外側に前記第２ガラス封止体を配置し、少なくとも前記第２ガラス封止体の外側に前記締め付け部材を配置した後、前記所定の熱処理を行うことで、前記第１ガラス封止体と前記第２ガラス封止体とを溶着し、前記リード線と前記第２ガラス封止体とを封着させるとともに、少なくとも前記第２ガラス封止体に対して前記締め付け部材を圧着させて圧縮応力を与えることを特徴とする請求項４に記載のガラス封止型サーミスタの製造方法。
【請求項６】
前記ガラス封止体に用いるガラス種を定め、
定めた前記ガラス種の熱膨張係数と略同等となる熱膨張係数を有する前記サーミスタ素子を複数選定し、
複数選定された前記サーミスタ素子のうち最もヤング率の小さいサーミスタ素子を用いることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のガラス封止型サーミスタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０２０３２（Ｐ２０１３−１０２０３２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４３８６（Ｐ２０１１−２４４３８６）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（０００１４５２４２）株式会社芝浦電子 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（０００１４５２４２）株式会社芝浦電子 (18)
【Ｆターム（参考）】
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