JP2003240642A

JP2003240642A - 温度センサ

Info

Publication number: JP2003240642A
Application number: JP2002037634A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Nojiri; 俊幸野尻; Tadashi Kogure; 忠司小暮
Original assignee: Ishizuka Electronics Corp
Current assignee: Ishizuka Electronics Corp
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の温度センサは、温度サイクルが頻繁に発
生する場合、エポキシ樹脂と金属パイプとの間に剥離が
生じ、隙間ができたり金属パイプが抜け出してしまうこ
とがあった。また、樹脂パイプを使用して内部に感熱素
子を収納させ、周囲空間にエポキシ樹脂を充填させた温
度センサも提案されているが、金属パイプを用いた温度
センサに比べて熱伝導性が劣っているために、熱応答性
が改善されなかった。本発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、熱応答性が良好で、信
頼性に優れた温度センサを提供することにある。【解決手段】有底ケース内に感熱素子を収納し、周囲を
樹脂で充填した温度センサにおいて、前記有底ケースが
熱可塑性樹脂を主成分とし、該熱可塑性樹脂に熱伝導性
の良好な粉末を混合分散させたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度センサの構造
に関し、特にエアコン、給湯器、ボイラなどの配管の温
度を検知する温度センサの耐湿性や熱応答性を改善した
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エアコンなどの配管の温度を検知
する温度センサは、図４に示すように、銅やステンレス
等の金属パイプ５１ｃに感熱素子５１ａを収納させ、周
囲の空間にエポキシ樹脂等の充填材５１ｂを充填させた
構造の温度センサ５１が広く知られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
温度センサは、熱伝導性に優れた金属パイプを使用して
いるために、通常の使用においては金属パイプとエポキ
シ樹脂は密着し湿気を遮断し熱応答性にも優れている。
しかし、温度サイクルが頻繁に発生する場合、エポキシ
樹脂と金属パイプとの間に剥離が生じ、隙間ができたり
金属パイプが抜け出してしまうことがあった。このよう
な金属パイプで構成された温度センサを配管等に取り付
けて温度検知を行った場合、温度変化の繰り返しによっ
て被検知体に取り付け固定された金属パイプから、パイ
プ内の感熱素子が固定された樹脂部分が抜け落ちて被検
知体の温度検知が不能になったり、金属パイプと樹脂部
分の剥離によってできた隙間に水分が浸透しやすくな
り、これらの影響によって応答性が悪くなる欠点があっ
た。また、金属パイプ内に収納した感熱素子と金属ケー
ス間の絶縁距離が不十分で絶縁耐圧不良が発生する危険
性が高かった。

【０００４】また、上記の欠点を解消するために樹脂パ
イプを使用して内部に感熱素子を収納させ、周囲空間に
エポキシ樹脂を充填させた温度センサも提案されている
が、金属パイプを用いた温度センサに比べて十分な絶縁
耐圧を保証できる反面、熱伝導性が劣っているために、
熱応答性が改善されないといった問題が残った。

【０００５】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、熱応答性が良好な温度センサを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記鑑みなさ
れたものであり、請求項１の発明は、有底ケース内に感
熱素子を収納し、周囲を樹脂で充填した温度センサにお
いて、前記有底ケースが熱可塑性樹脂を主成分とし、該
熱可塑性樹脂に熱伝導性の良好な粉末を混合分散させた
ことを特徴とする温度センサである。この構成によれ
ば、有底ケースと感熱素子を固定した充填樹脂との密着
性（接着性）が優れているために、温度変化の繰り返し
に対してもケースと充填樹脂との剥離が生じることはな
く、経時変化の少ない信頼性に優れた温度検知ができ
る。

【０００７】また、請求項２の発明は、前記有底ケース
が、ＰＡ、ＰＰ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＡＢＳ樹
脂、エチレン樹脂、ブタジエン樹脂、エチレンブタジエ
ン樹脂、液晶ポリマー樹脂の何れかを主成分とし、タン
グステン粉末、錫粉末、カーボン粉末、アルミニウム粉
末、銅粉末、マグネシウム粉末、鉄粉末、アルミナ粉
末、窒化硼素粉末の少なくとも一種を混合分散させたこ
とを特徴とする請求項１に記載の温度センサである。こ
の構成によれば、有底ケースと感熱素子を固定した充填
樹脂との密着性（接着性）がよく、信頼性に優れている
だけでなく、熱応答性を向上させることができる。

【０００８】また、請求項３の発明は、前記有底ケース
が、ＰＢＴ樹脂を主成分とし、これに銅粉末を混合分散
させたことを特徴とする請求項１、２に記載の温度セン
サである。

【０００９】また、請求項４の発明は、前記タングステ
ン粉末、錫粉末、カーボン粉末、アルミニウム粉末、銅
粉末、マグネシウム粉末、鉄粉末、アルミナ粉末、窒化
硼素粉末の少なくとも一種を、主成分に対して１０乃至
９０％混合分散させたことを特徴とする請求項１、２、
３に記載の温度センサである。

【００１０】また、請求項５の発明は、被検知体へ嵌合
させて取り付けるための取付部が、前記有底ケースに形
成させたことを特徴とする請求項１、２、３、４に記載
の温度センサである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る温度センサの実施例を図
面を参照して説明する。図１は、本発明に係る温度セン
サ１の断面図である。

【００１２】同図において、温度センサ１は、マンガ
ン、コバルト、ニッケル等の金属酸化物からなる成形体
を焼結して作製したサーミスタチップからなる感熱素子
１１の表面に形成した銀電極面に心線１４ａを有する絶
縁被覆電線からなる引き出し線１４を接続した後、これ
を有底ケース１２内に収納し、前記感熱素子１１の周囲
空間にエポキシ樹脂１３ｂを充填し熱硬化して形成され
ている。

【００１３】図２は本発明に係る温度センサの別の実施
例である。同図において、感熱素子１１’は、前記と同
様にサーミスタチップ１１ａの電極１１ｂに、はんだ付
けなどの方法によってリード線１１ｃを電気的に接続さ
せ、サーミスタチップ１１ａの周囲をエポキシ等の絶縁
樹脂１１ｄで被覆した構造のものである。このように予
め絶縁樹脂１１ｄで被覆して構成した感熱素子１１’の
リード線１１ｃを前記と同様な絶縁被覆の引き出し線１
４の心線１４ａ部分に溶接又は半田付けによって接続
し、前記感熱素子１１’のサーミスタチップ１１ａの感
熱部分を有底ケース１２内に収納し、前記感熱部分の周
囲空間にエポキシ樹脂１３ｂを充填し熱硬化して構成さ
れたものである。この構造の温度センサは、予めサーミ
スタチップ１１ａの周囲が絶縁樹脂で被覆されているの
で図１の構造の温度センサに比べて耐絶縁性が優れてい
る。

【００１４】また、図１、２に示した前記温度センサ１
に用いられる有底ケース１２は、ＰＢＴ樹脂に対して３
０ｗｔ％の銅粉末、あるいは７０ｗｔ％のアルミニウム
粉末、または７０ｗｔ％のカーボン粉末を含有させた混
合物のいずれかを公知のインジェクション成形法によっ
て成形したものを使用した。

【００１５】また、図３は、有底ケース１２の構造に関
する一実施例である。配管Ｂの側面形状に沿った取付部
１２ａを含む有底ケース１２は、前記のインジェクショ
ン成形法によって成形される。取付部１２ａは、配管Ｂ
へ嵌合させることによって容易に固定保持させることが
可能となる。更に取付部１２ａは、配管Ｂとの接触する
面積が大きく取れるので効率よく集熱でき熱応答性が良
好となる。

【００１６】次に上記本発明実施例の温度センサと従来
の温度センサについて熱応答性を比較してみた。

【００１７】熱応答性試験を行うにあたり、従来例の温
度センサの構造として、一般に使用されているリン脱酸
銅からなる外径６ｍｍ、肉厚０．２ｍｍ、長さ３０ｍｍ
の金属製パイプ（有底パイプ）（従来品１）と、ＰＢＴ
樹脂で形成された外形６ｍｍ、肉厚１ｍｍ、長さ３０ｍ
ｍの樹脂製パイプ（有底パイプ）（従来品２）を使用し
た温度センサを試作した。

【００１８】また本発明の温度センサ例としては、上記
実施例と同様のＰＢＴ樹脂に対し３０ｗｔ％の銅粉末を
混合分散させた有底ケース（本発明品１）の他に、７０
ｗｔ％のアルミニウム粉末を混合分散させた有底ケース
（本発明品２）および７０ｗｔ％のカーボン粉末を混合
分散させた有底ケース（本発明品３）からなる外形６ｍ
ｍ、肉厚１ｍｍ、長さ３０ｍｍの３種類を用意した。

【００１９】これら従来例と本発明品の５種類のパイプ
を使用して、前記図２に示すような温度センサを組立
て、以下の試験をおこなった。

【００２０】試験方法は、日本工業規格（ＪＩＳＣ２
５７０、１３．８．１項）に準拠して行った。

【００２１】先ず、温度センサを８５℃の攪拌油槽内に
浸漬放置し、温度センサの温度が安定した後、素早く温
度センサを２５℃の攪拌油槽内に移動させ、温度センサ
の抵抗値を温度に換算したとき、４７．１℃に到達する
までの時間（熱応答性）を測定したものである。なお、
溶媒はシリコーンオイルを使用した。

【００２２】表１にこれらの試験結果を示した。従来品
と本発明品の熱応答性、即ち、４７．１℃に到達するま
での時間は、従来品１のリン脱酸銅パイプを使用した温
度センサは１３．４秒、従来品２の樹脂製パイプを使用
した温度センサは１６．１秒であった。

【００２３】これに対して、本発明品の温度センサは、
本発明品１のＰＢＴ樹脂に対し銅粉末を３０ｗｔ％混合
分散させた有底ケースを使用した場合は１３．８秒、本
発明品２のアルミニウム粉末をＰＢＴ樹脂に対し７０ｗ
ｔ％混合分散させた有底ケースを使用した場合は９．９
秒、本発明品３のＰＢＴ樹脂に対しカーボン粉末を７０
ｗｔ％含有させた樹脂製パイプを使用した場合は９．１
秒となり、銅粉末を混合分散させた有底ケースを使用し
た場合はリン脱酸銅パイプを使用した温度センサとほぼ
同じ試験結果が得られた。

【００２４】表１の試験結果から、樹脂に金属粉末を含
有させた保持体を温度センサに使用することによって、
金属製パイプを使用した温度センサと同等またはそれ以
上の熱応答性が得られた。

【００２５】

【表１】

【００２６】本実施例では、有底ケースの主成分として
ＰＢＴ樹脂を使用した例を示したが、これ以外にＰＡ、
ＰＰ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＡＢＳ樹脂、エチレン
樹脂、ブタジエン樹脂、エチレンブタジエン樹脂、およ
び液晶ポリマー樹脂などの何れかの樹脂を使用できる。

【００２７】また、これら樹脂に添加する粉末として
は、タングステン、錫、鉛、マグネシウム、鉄などを１
０ｗｔ％から９０ｗｔ％の範囲で混合分散させ成形され
た有底ケースを用いてもよいことはもちろんである。

【００２８】また充填用の樹脂としてエポキシ樹脂１３
ｂを用いたが、この他にもシリコーンゴムなどの樹脂を
用いても良い。また感熱素子１１として、実施例ではサ
ーミスタチップを使用したが、その他に積層型サーミス
タ等の面実装タイプのサーミスタや白金薄膜抵抗体など
の薄膜タイプの感熱素子を用いても良いことはもちろん
である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、銅粉末やカーボン粉末のよう
な熱伝導性の良好な粉末を混合分散させた有底ケースを
用いることによって、銅等の金属製パイプど同等の熱応
答性に優れたの温度センサを作製することが出来た。

【００３０】また本発明の有底ケースは主成分として樹
脂を用いるために加工性に優れており、検出場所の形状
に合わせた複雑な形状が製作できるために高精度の温度
検知が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度センサの断面図である。

【図２】本発明に係る温度センサの別の断面図である。

【図３】本発明に係る温度センサの別の構造図及び配管
への取付図である。

【図４】従来の温度センサの断面図である。

【符号の説明】

１，１’，１’’ 温度センサ１１，１１’ 感熱素子１１ａサーミスタチップ１１ｂ電極１１ｃリード線１１ｄ絶縁樹脂１２有底ケース１２ａ取付部１３ｂエポキシ樹脂１４引き出し線１４ａ心線Ｂ配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有底ケース内に感熱素子を収納し、周囲
を樹脂で充填した温度センサにおいて、前記有底ケース
が熱可塑性樹脂を主成分とし、該熱可塑性樹脂に熱伝導
性の良好な粉末を混合分散させたことを特徴とする温度
センサ。
【請求項２】前記有底ケースが、ＰＡ、ＰＰ、ＰＯ
Ｍ、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＡＢＳ樹脂、エチレン樹脂、ブタ
ジエン樹脂、エチレンブタジエン樹脂、液晶ポリマー樹
脂の何れかを主成分とし、タングステン粉末、錫粉末、
カーボン粉末、アルミニウム粉末、銅粉末、マグネシウ
ム粉末、鉄粉末、アルミナ粉末、窒化硼素粉末の少なく
とも一種の粉末を混合分散させたことを特徴とする請求
項１に記載の温度センサ。
【請求項３】前記有底ケースが、ＰＢＴ樹脂を主成分
とし、これに銅粉末を混合分散させたことを特徴とする
請求項１、２に記載の温度センサ。
【請求項４】前記タングステン粉末、錫粉末、カーボ
ン粉末、アルミニウム粉末、銅粉末、マグネシウム粉
末、鉄粉末、アルミナ粉末、窒化硼素粉末の少なくとも
一種の粉末を、主成分に対して１０乃至９０％混合分散
させたことを特徴とする請求項１、２、３に記載の温度
センサ。
【請求項５】被検知体へ嵌合させて取り付けるための
取付部が、前記有底ケースに形成させたことを特徴とす
る請求項１、２、３、４に記載の温度センサ。