JP2018077094A - 温度センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リードケーブルに外力が作用しても感熱素子の温度検出特性への影響が少ない温度センサ装置を提供すること。
【解決手段】温度を検知する感熱素子を保持する素子保持樹脂１０と、感熱素子に電気的に接続してあるリードケーブル１８ａ，１８ｂを保持するリードケーブル保持樹脂２０とを有する温度センサ素子２である。リードケーブル保持樹脂２０は、リードケーブル１８ａ，１８ｂの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた状態でリードケーブル１８ａ，１８ｂの少なくとも一部を一体化してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば樹脂モールドされている感熱素子を有する温度センサ装置に関する。

樹脂モールドされている感熱素子を有する温度センサ装置としては、たとえば下記の特許文献１に示す装置が知られている。この特許文献１に示す温度センサ装置では、感熱素子が樹脂モールドされて、感熱素子からのリード線が接続してあるリードケーブルは、保護ケースの内部から直線状に引き出されている。

このような従来の温度センサ装置では、リードケーブルに外力が作用した場合に、その外力が、感熱素子に直接に伝達しやすい構造になっている。そのために、従来の温度センサ装置では、封止樹脂の内部でリード線の断線が生じやすいと共に、感熱素子に内部歪みによる応力が作用して温度検出特性を低下させるおそれがある。また、リードケーブルに作用する外力により、感熱素子の検出位置がずれることによる温度検出のズレなども課題になっている。

特開平８−９４４５２号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、リードケーブルに外力が作用しても感熱素子の温度検出特性への影響が少ない温度センサ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る温度センサ装置は、
温度を検知する感熱素子を保持する素子保持領域と、
前記感熱素子に電気的に接続してあるリードケーブルを保持するリードケーブル保持領域とを有する温度センサ素子であって、
前記リードケーブル保持領域は、前記リードケーブルの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた状態で前記リードケーブルの少なくとも一部を一体化してあるリードケーブル保持樹脂で構成してあることを特徴とする。

本発明に係る温度センサ装置では、リードケーブルの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた状態で前記リードケーブルの少なくとも一部を樹脂で一体化してある。このため、リードケーブルに外力が作用した場合には、その外力は、リードケーブルの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた折曲部分からリードケーブル保持樹脂に伝達する。したがって、リードケーブルに作用する外力は、感熱素子に直接には伝達し難い構造になっている。

したがって、本発明の温度センサ装置では、リードケーブルに接続するリード線の断線が生じ難いと共に、感熱素子に内部歪みによる応力が作用し難く、温度検出特性を低下させるおそれが少ない。また、リードケーブルに作用する外力により、感熱素子の検出位置がずれることもなく、目的とする正確な位置で温度検出を行うことが可能である。

好ましくは、一対の前記リードケーブルが、前記リードケーブル保持樹脂の内部で、相互に離れてから元の間隔に戻るように所定形状に折り曲げられ、前記リードケーブル保持樹脂と一体化してある。このような構成とすることで、リードケーブルに作用する外力が、感熱素子にさらに伝達し難い構造になる。また、リードケーブルの折曲部を形成しやすい。前記所定形状は、特に限定されないが成形のし易さからは、略Ｕ字形状、略山形形状などが好ましい。

好ましくは、前記リードケーブル保持樹脂の内部には、前記リードケーブルを所定形状で折り曲げるために用いられた規制部材が抜き取られた痕跡穴が残っている。痕跡穴を形成することで、温度センサ装置の全体の軽量化を図ることができる。また、痕跡穴は、位置決め穴などとしても用いることができる。痕跡穴は後工程で塞がれていてもよい。また、前記リードケーブル保持樹脂の内部には、前記リードケーブルを所定形状で折り曲げるために用いられた規制部材が残っていてもよい。

前記素子保持領域は、前記感熱素子が内部に一体化される素子保持樹脂で構成してあり、前記素子保持樹脂と前記リードケーブル保持樹脂とが隣接して一体化されていてもよい。あるいは、リードケーブルに沿って、リードケーブル保持樹脂は、素子保持領域とは分離して配置してあってもよい。

図１は本発明の一実施形態に係る温度センサ装置の一部透視斜視図である。 図２は図１に示すリードケーブル保持樹脂を抜き出した場合の斜視図である。 図３は図２に示すIII−III線に沿う断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る温度センサ装置２は、感熱素子４を有している。感熱素子４は、素子本体６と、素子本体６の外周を被覆している被覆層７とを有する。

素子本体６としては、温度を検出することができるものであれば、特に限定されないが、たとえばＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタ素子、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ素子などが用いられる。被覆層７は、絶縁性の樹脂あるいはガラスなどで構成される。被覆層７を構成する樹脂としては、特に限定されないが、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ABS樹脂、PPS樹脂、PBT樹脂などが用いられる。また、被覆層７を構成するガラスとしては、特に限定されない。

素子本体６には、一対のリード線８ａ，８ｂの先端部がそれぞれ接続してある。リード線８ａ，８ｂの基端部には、リードケーブル１８ａ，１８ｂの芯線１４ａ，１４ｂの先端部が、それぞれカシメ部１２ａ，１２ｂでカシメられて接続してある。各芯線１４ａ，１４ｂの外周は、絶縁被膜１６ａ，１６ｂで覆われ、相互に絶縁されている。なお、リード線８ａ，８ｂと芯線１４ａ，１４ｂとの接続手段は、半田あるいは溶接などであってもよい。

なお、本実施形態では、一対のリード線８ａ，８ｂの内の一方のリード線８ａは、直線状に配置してあり、他方のリード線８ｂは、略Ｕ字形状に折り曲げられた状態で、カシメ部１２ａ，１２ｂと共に、素子保持樹脂１０の内部に一体化されて埋め込まれている。素子保持樹脂１０は、素子保持領域として機能し、リードケーブル１８ａ，１８ｂの先端部までをも内部に一体化してある。素子保持領域としての素子保持樹脂１０は、測温対象物自体あるいは測温対象物の近くに取り付けられる。

本実施形態では、素子保持樹脂１０は、リードケーブル保持樹脂２０と同じ共通樹脂樹脂３０で一体的に構成してある。リードケーブル保持樹脂２０は、リード線１８ａ，１８ｂの一部を保持する領域として機能し、素子保持樹脂１０と一体化してあるが、これらの樹脂１０および２０は、ケーブル１８ａ，１８ｂの長手方向に沿って離れて配置してあってもよい。なお、図面において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に略垂直であり、本実施形態では、Ｘ軸は、リードケーブル１８ａ，１８ｂが延びる長手方向に一致している。

感熱素子４により検出した温度信号は、リード線８ａ，８ｂおよびリードケーブル１８ａ，１８ｂを通して、リードケーブル１８ａ，１８ｂの基端部の芯線１４ａ，１４ｂに接続してある測定装置や制御装置などの他の装置に送信可能になっている。リードケーブル１８ａ，１８ｂの基端側は、リードケーブル保持樹脂２０からＸ軸方向に飛び出している。

リードケーブル１８ａ，１８ｂとしては、特に限定されず、たとえば塩ビ電線、ポリエチレン電線、シリコン電線、フッ素電線などが用いられる。一対のリードケーブル１８ａ，１８ｂの芯線１４ａ，１４ｂは絶縁被膜１６ａ，１６ｂによりそれぞれ覆われて絶縁されている。各リードケーブル１８ａ，１８ｂの芯線１４ａ，１４ｂは、たとえば銅、鉄、アルミニウムなどの導電材料により構成してある。リード線８ａ，８ｂは、たとえば銅、鉄、ニッケル、ジュメット線などの導電材料で構成される。

図２および図３に示すように、リードケーブル保持樹脂２０の内部では、リードケーブル１８ａ，１８ｂの長手方向（Ｘ軸方向）に交差する方向（Ｙ軸方向またはＺ軸方向またはこれらの中間方向）に所定形状で折り曲げられた状態でリードケーブル１８ａ，１８ｂの少なくとも一部が樹脂２０に一体化してある。すなわち、一対のリードケーブル１８ａ，１８ｂが、リードケーブル保持樹脂２０の内部で、Ｙ軸方向に相互に離れてから元のＹ軸方向間隔に戻るように略Ｕ字形状に折り曲げられてリードケーブル保持樹脂２０と一体化してある。

リードケーブル保持樹脂２０の内部には、リードケーブル１８ａ，１８ｂを所定形状で折り曲げるために用いられた金型内位置決めピン（規制部材）が抜き取られた痕跡穴２２ａ，２２ｂ，２４が残っている。本実施形態では、痕跡穴２２ａ，２２ｂ，２４は、リードケーブル保持樹脂２０のＺ軸方向の下面に開口してある。

円柱状の痕跡穴２２ａ，２２ｂは、リードケーブル１８ａ，１８ｂが略Ｕ字形状に折り曲げられた折曲部の折曲起点と折曲終点の位置に位置し、矩形状の痕跡穴２４のＹ軸方向の両端は、折曲部の中間に位置する。なお、痕跡穴２２ａ，２２ｂの具体的な形状は、特に限定されず、全体の軽量化を図るためには、痕跡穴２２ａ，２２ｂの体積が大きくなるような形状でも良い。

これらの痕跡穴２２ａ，２２ｂ，２４は、たとえば射出成形用金型の内部に位置する金型内位置決めピンが抜けた後の穴に対応する。リードケーブル１８ａ，１８ｂを、たとえば射出成形用金型の内部に入れて、樹脂を射出成形してリードケーブル保持樹脂２０を一体成形して金型内から取り出す際に、痕跡穴２２ａ，２２ｂ，２４が形成される。

リードケーブル１８ａ，１８ｂは、金型内位置決めピンに沿って略Ｕ字形状に折り曲げられて、樹脂２０の内部にインサート成形される。ピンは、金型に固定してあるので、成形体としての樹脂２０を金型から取り出せば、樹脂２０に痕跡穴２２ａ，２２ｂ，２４が形成される。なお、樹脂２０は、図１に示すように、樹脂１０と共に共通樹脂３０により一体に成形してあるので、感熱素子４、リード線８ａ，８ｂおよびカシメ部１２ａ，１２ｂも、リード線１６ａ，１６ｂの先端部と共に、共通樹脂３０の内部に、インサート成形により一体に成形される。

共通樹脂３０の材質としては、特に限定されないが、射出成形が可能な樹脂であることが好ましく、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＴＢ樹脂などが例示される。樹脂には、フィラーなどが混入されていてもよい。素子保持樹脂１０とリードケーブル保持樹脂２０とを別々に成型する場合には、異なる樹脂で構成することもできる。素子保持樹脂１０は、感熱素子４への熱伝達特性にも優れていることが好ましい。

本実施形態に係る温度センサ装置２では、リードケーブル１８ａ，１８ｂの長手方向（Ｘ軸方向）に交差する方向（Ｙ軸方向またはＺ軸方向またはこれらの中間方向）に所定形状で折り曲げられた状態でリードケーブル１８ａ，１８ｂの少なくとも一部を樹脂２０に一体化してある。このため、リードケーブル１８ａ，１８ｂに外力が作用した場合には、その外力は、リードケーブル１８ａ，１８ｂの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた折曲部分からリードケーブル保持樹脂２０に伝達する。したがって、リードケーブル１８ａ，１８ｂに作用する外力は、カシメ部１２ａ，１２ｂおよび感熱素子４に直接には伝達し難い構造になっている。

そのため、本実施形態の温度センサ装置２では、リードケーブル１８ａ，１８ｂに接続するリード線８ａ，８ｂとの断線が生じ難いと共に、感熱素子４に内部歪みによる応力が作用し難く、温度検出特性を低下させるおそれが少ない。また、リードケーブル１８ａ，１８ｂに作用する外力により、感熱素子４の検出位置がずれることもなく、目的とする正確な位置で温度検出を行うことが可能である。なお、リードケーブルに外力を加えて、感熱素子４への導電経路の断線を調べたところ、従来構造（リードケーブルが直線状で樹脂に一体化）に比較して、本実施形態では、３倍以上の強度が得られることが確認できた。

また本実施形態では、一対のリードケーブル１８ａ，１８ｂが、リードケーブル保持樹脂２０の内部で、相互に離れてから元の間隔に戻るように所定形状に折り曲げられ、リードケーブル保持樹脂２０と一体化してある。このような構成とすることで、リードケーブル１８ａ，１８ｂに作用する外力が、カシメ部１２ａ，１２ｂおよび感熱素子４にさらに伝達し難い構造になる。また、リードケーブル１８ａ，１８ｂの折曲部を形成しやすい。

さらに本実施形態では、リードケーブル保持樹脂２０の内部には、リードケーブル１８ａ，１８ｂを所定形状で折り曲げるために用いられた金型内位置決めピンが抜き取られた痕跡穴２２ａ，２２ｂおよび２４が残っている。痕跡穴２２ａ，２２ｂ，２４を形成することで、温度センサ装置２の全体の軽量化を図ることができる。また、痕跡穴２２ａ，２２ｂ，２４は、位置決め穴などとしても用いることができる。さらに本実施形態の温度センサ装置２では、部品点数を増大させることなく、金型形状を工夫するのみで、断線などの防止に効果がある。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、リードケーブル保持樹脂２０の内部におけるリードケーブル１８ａ，１８ｂの折曲部の所定形状は、特に限定されず、略三角形状、略Ｕ字形状、略山形形状、波形形状などが考えられる。成形のし易さからは、略Ｕ字形状、略山形形状などが好ましい。

また、痕跡穴２２ａ，２２ｂは後工程で塞がれていてもよい。また、リードケーブル保持樹脂２０の内部には、金型の内部でリードケーブル１８ａ，１８ｂを所定形状で折り曲げるために用いられた金型内規制部材が残っていてもよい。その場合には、規制部材は、樹脂２０の内部に埋め込まれるため、樹脂２０の表面に露出していなくてもよい。埋め込まれる規制部材としては、軽量化の観点からは、金属以外であっても良く、樹脂、木材、紙、紐などであっても良く、リードケーブル１８ａ，１８ｂを一時的に曲げて金型の内部に配置できるものであれば特に限定されない。

また、上述した実施形態では、リードケーブル１８ａ，１８ｂの双方を、樹脂２０の内部で曲げて一体成形してあるが、いずれか一方のリードケーブル１８ａ，１８ｂのみを樹脂２０の内部で曲げて一体成形してもよい。また、上述した実施形態では、素子保持領域は、素子保持樹脂１０で構成してあるが、素子保持領域は、樹脂以外で構成してもよい。たとえば接着剤で感熱素子４を取付金具などに取り付けて素子保持領域を構成してもよいし、感熱素子４を金属や樹脂製のケースに挿入し充填樹脂で封入して素子保持領域を構成してもよい。

さらに、図１に示す実施形態では、一対のリード線８ａ，８ｂの内の一方のリード線８ａは、直線状に配置してあり、他方のリード線８ｂは、略Ｕ字形状に折り曲げられて感熱素子４に接続してあるが、これに限定されない。たとえば双方のリード線８ａ，８ｂが略平行に直線状に配置され、それらのリード線８ａ，８ｂの先端に感熱素子４が接続してある構成でもよい。また、感熱素子４の構造は、図示する例に限定されない。

２… 温度センサ装置
４… 感熱素子
６… 素子本体
７… 被覆層
８ａ，８ｂ… リード芯線
１０… 素子保持樹脂（素子保持領域）
１２ａ，１２ｂ… カシメ部
１４ａ，１４ｂ… ケーブル芯線
１５ａ，１５ｂ… 折曲部
１６ａ，１６ｂ… 絶縁被膜
１８ａ，１８ｂ… リードケーブル
２０… リードケーブル保持樹脂（リードケーブル保持領域）
２２ａ，２２ｂ，２４… 痕跡穴
３０… 共通樹脂

Claims (6)

1. 温度を検知する感熱素子を保持する素子保持領域と、
   前記感熱素子に電気的に接続してあるリードケーブルを保持するリードケーブル保持領域とを有する温度センサ素子であって、
   前記リードケーブル保持領域は、前記リードケーブルの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた状態で前記リードケーブルの少なくとも一部を一体化してあるリードケーブル保持樹脂で構成してあることを特徴とする温度センサ装置。
2. 一対の前記リードケーブルが、前記リードケーブル保持樹脂の内部で、相互に離れてから元の間隔に戻るように所定形状に折り曲げられ、前記リードケーブル保持樹脂と一体化してある請求項１に記載の温度センサ装置。
3. 前記所定形状が略Ｕ字形状である請求項１または２に記載の温度センサ装置。
4. 前記リードケーブル保持樹脂の内部には、前記リードケーブルを所定形状で折り曲げるために用いられた規制部材が抜き取られた痕跡穴が残っている請求項１〜３のいずれかに記載の温度センサ装置。
5. 前記リードケーブル保持樹脂の内部には、前記リードケーブルを所定形状で折り曲げるために用いられた規制部材が残っている請求項１〜３のいずれかに記載の温度センサ装置。
6. 前記素子保持領域は、前記感熱素子が内部に一体化される素子保持樹脂で構成してあり、
   前記素子保持樹脂と前記リードケーブル保持樹脂とが隣接して一体化されている請求項１〜５のいずれかに記載の温度センサ装置。

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