JP2003302292A

JP2003302292A - センサおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2003302292A
Application number: JP2002360600A
Authority: JP
Inventors: Susumu Shibayama; 進芝山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2003-10-24
Also published as: US7012502B2; FR2835609A1; US20040212477A1; US20030146819A1; FR2835609B1; DE10304878A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ハウジング８０内の空間に素子側電極線３０
およびリード線４０を収納すると共に樹脂を充填するセ
ンサにおいて、樹脂を充填する際の短絡を防止する。【解決手段】電極線３０とリード線４０との複数の接
合部Ａ間、複数の電極線３０間、および複数のリード線
４０間を分離する仕切り部５１が形成された絶縁ケース
５０を備え、金属管２０の開口端部側および電極線３０
における金属管２０から突出した部分が絶縁ケース５０
に挿入されると共に、リード線４０における被覆部の一
部および非被覆部が絶縁ケース５０に挿入された状態
で、絶縁ケース５０内に絶縁材が充填されている。これ
によると、短絡の恐れのある部位の絶縁状態を絶縁ケー
ス５０内で確実に維持することができるため、ハウジン
グ８０内に樹脂を充填する際の短絡を防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、例えば温度に応じて抵抗値が変化するサーミ
スタ素子のような電気信号を発生する素子を有するセン
サおよびその製造方法に関し、特に、信号線間の短絡防
止に関するものである。

【０００１】

【従来の技術】特開昭５４−１５９６８４号公報に記載
のコネクタは、コード線とコネクタピンとの複数の接合
部を絶縁スリーブ内に収納して、絶縁スリーブ内に樹脂
を充填するようにしている。

【０００２】一方、特開平６−１７４５５７号公報に記
載のセンサは、検出部の素線とリード線の素線との複数
の接合部間に雲母板を配置し、複数の接合部の周りを絶
縁チューブで覆い、絶縁チューブ内に樹脂を充填するよ
うにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
公報に記載のコネクタは、接合部近傍において複数のコ
ード線の非被覆部が近接しているため、樹脂を注入した
際にコード線間が短絡する恐れがあった。

【０００４】一方、後者の公報に記載のセンサは、雲母
板によって接合部間の短絡は防止されるものの、検出部
の素線同士およびリード線の素線同士が近接し、しかも
それらの素線は絶縁チューブによって覆われていない部
分、すなわちむき出し状態の部分があるため、樹脂を充
填した際に素線間が短絡する恐れがあった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、ハウジング内の空間に素子側電極線およびリード線
を収納すると共に樹脂を充填するセンサにおいて、樹脂
を充填する際の短絡を防止することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、電気信号を発生する素
子（１０）を有底筒状の金属管（２０）内に配置し、素
子（１０）に接合された複数の電極線（３０）を金属管
（２０）の開口端部から突出させ、被覆部を有する複数
のリード線（４０）を非被覆部にて電極線（３０）に接
合し、ハウジング（８０）内の空間に電極線（３０）お
よびリード線（４０）を収納すると共に樹脂を充填した
センサにおいて、ハウジング（８０）内の空間に収納さ
れると共に、電極線（３０）とリード線（４０）との複
数の接合部（Ａ）間、複数の電極線（３０）間、および
複数のリード線（４０）間を分離する仕切り部（５１、
１０１）が形成された絶縁ケース（５０、１００）を備
え、金属管（２０）の開口端部側および電極線（３０）
における金属管（２０）から突出した部分が絶縁ケース
（５０、１００）に挿入されると共に、リード線（４
０）における被覆部の一部および非被覆部が絶縁ケース
（５０、１００）に挿入された状態で、絶縁ケース（５
０、１００）内に絶縁材が充填されていることを特徴と
する。

【０００７】これによると、短絡の恐れのある部位、す
なわち電極線とリード線との接合部、電極線における金
属管から突出した部分、およびリード線の非被覆部の絶
縁状態を絶縁ケース内で確実に維持することができるた
め、ハウジング内に樹脂を充填する際の短絡を防止する
ことができる。

【０００８】請求項２に記載の発明のように、絶縁ケー
スは樹脂製とすることができる。

【０００９】請求項３に記載の発明では、絶縁ケース
（１００）は碍子にて形成されていることを特徴とす
る。

【００１０】これによると、例えば絶縁ケースが樹脂製
のものよりも、耐熱性が向上する。

【００１１】請求項４に記載の発明では、ハウジング
（８０）内の空間に樹脂を充填する際の樹脂の流れ向き
（Ｄ）に対して直交する方向を流れ直交方向（Ｅ）とし
たとき、絶縁ケース（５０）は、流れ直交方向（Ｅ）に
延びてハウジング（８０）の内周面（８３）に当接する
リブ（２００、３００）を備えることを特徴とする。

【００１２】ところで、樹脂を充填する際の圧力により
絶縁ケースが流れ直交方向に動くと、電極線とリード線
との接合部に力が作用して接触不良が発生する恐れがあ
るが、請求項４の発明によれば、絶縁ケースはリブによ
り流れ直交方向の位置決めがなされるため、樹脂を充填
する際の圧力により絶縁ケースが流れ直交方向に移動す
ることが防止され、電極線とリード線との接触不良の発
生を防止することができる。

【００１３】請求項５に記載の発明では、電気信号を発
生する素子（１０）を有底筒状の金属管（２０）内に配
置し、素子（１０）に接合された複数の電極線（３０）
を金属管（２０）の開口端部から突出させ、被覆部を有
する複数のリード線（４０）を非被覆部にて電極線（３
０）に接合し、ハウジング（８０）内の空間に電極線
（３０）およびリード線（４０）を収納すると共に樹脂
を充填したセンサの製造方法において、電極線（３０）
とリード線（４０）との複数の接合部（Ａ）間、複数の
電極線（３０）間、および複数のリード線（４０）間を
分離する仕切り部（５１、１０１）が形成された絶縁ケ
ース（５０、１００）を用意し、金属管（２０）の開口
端部側、電極線における金属管（２０）から突出した部
分、リード線（４０）の被覆部の一部、およびリード線
（４０）の非被覆部を、絶縁ケース（５０、１００）に
挿入し、電極線とリード線（４０）とを接合し、絶縁ケ
ース（５０、１００）内に絶縁材を充填する第１工程、
第１工程の後、ハウジング（８０）内の空間に絶縁ケー
ス（５０、１００）を収納して樹脂を充填する第２工程
とを有することを特徴とする。

【００１４】これによると、請求項１に記載のセンサを
製造することができる。

【００１５】請求項６に記載の発明のように、第２工程
において、樹脂を射出成形により充填することができ
る。

【００１６】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
図に示す実施形態について説明する。図１は本発明に係
る温度センサの全体構成を示す断面図、図２は図１のセ
ンサの製造方法の説明に供する図である。図３（ａ）は
図１の絶縁ケース５０の平面図、図３（ｂ）は図３
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図３（ｃ）は図３
（ｂ）の左側面図、図３（ｄ）は図３（ｂ）の右側面図
である。この温度センサは、例えば車両用内燃機関から
排出される排気ガスの温度検出に用いられる。

【００１８】図１ないし図３において、温度センサは、
５００℃以上となる排気ガス中での使用に耐えうる高温
用のサーミスタ素子１０を備えている。このサーミスタ
素子１０は、セラミックやシリコン半導体により構成さ
れて温度に応じて抵抗値が変化するものである。サーミ
スタ素子１０が挿入される金属管２０は、ステンレスよ
りなり、一端側が開口し他端側が閉塞された有底円筒状
をなしている。

【００１９】サーミスタ素子１０には、Ｆｅ−Ｃｒ線よ
りなる一対の電極線３０が接合され、この電極線３０は
金属管２０の開口端部から突出している。そして、被覆
チューブにより覆われた一対のリード線４０が、各電極
線３０の端部に溶接等により電気的に接合されている。

【００２０】電極線３０とリード線４０との接合部Ａの
近傍は、電気絶縁性を有するナイロンよりなる絶縁ケー
ス５０内に収納され、絶縁ケース５０の内部には、電気
絶縁性を有する絶縁材としてのエポキシ樹脂が充填され
ている。なお、６０はエポキシ樹脂が充填された樹脂充
填層である。

【００２１】絶縁ケース５０は、略直方体であり、接合
部Ａ等を収納するための空間が内部に形成されている。
この内部の空間は、仕切り部５１によって第１、第２空
間５２、５３に仕切られている。絶縁ケース５０の長手
方向の一端側には、第１、第２空間５２、５３に連通す
る管挿入穴５４が形成され、絶縁ケース５０の長手方向
の他端側には、第１空間５２に連通する第１リード線挿
入穴５５と、第２空間５３に連通する第２リード線挿入
穴５６とが形成されている。また、第１、第２空間５
２、５３は、開口部５７により外部に開放されており、
この開口部５７からエポキシ樹脂が充填されるようにな
っている。

【００２２】絶縁ケース５０の外部に取り出された各リ
ード線４０の端部には、金属製の一対のターミナル７０
が溶接等により電気的に接合されている。これにより、
サーミスタ素子１０、金属管２０、電極線３０、リード
線４０およびターミナル７０が、図２（ｃ）に示すよう
に一体化される。この一体化されたものが、ステンレス
等の金属よりなる段付き円筒状のハウジング８０内に挿
入され、次いで、電気絶縁性を有するナイロンがハウジ
ング８０内に充填されて、コネクタハウジング部９１が
射出成形される。

【００２３】なお、９０は射出成形により形成された樹
脂モールド部であり、この樹脂モールド部９０は、ハウ
ジング８０から突出した部分にコネクタハウジング部９
１が一体に形成されており、このコネクタハウジング部
９１内の空間に、ターミナル７０の一端が突出してい
る。

【００２４】また、金属管２０の底部側はハウジング８
０から突出して配置され、金属管２０はその中間部にお
いてハウジング８０の薄肉筒部８１にて気密的に固定さ
れている。具体的には、薄肉筒部８１をかしめると共
に、金属管２０と薄肉筒部８１とがレーザ溶接されてい
る。

【００２５】ハウジング８０の外周面にはおねじ部８２
が形成されており、このおねじ部８２を利用して温度セ
ンサが図示しない車両用内燃機関の排気管に装着される
ようになっている。そして、金属管２０の底部側が排気
管内に臨むようにして温度センサが装着され、これによ
り、排気ガスの温度に応じてサーミスタ素子１０の抵抗
値が変化して、排気ガスの温度を検出するようになって
いる。

【００２６】次に、上記構成になる温度センサの製造方
法について、図２を参照して説明する。まず、サーミス
タ素子１０を金属管２０に挿入する（図２（ａ）の状
態）。次に、金属管２０の開口端部側を管挿入穴５４に
挿入し、リード線４０を第１リード線挿入穴５５と第２
リード線挿入穴５６に１本ずつ挿入する。この際、リー
ド線４０における被覆チューブの一部を第１、第２空間
５２、５３内まで侵入させる。その後、電極線３０とリ
ード線４０とを接合する。

【００２７】そして、一方の電極線３０とリード線４０
と接合部Ａを第１空間５２内に収納し、他方の電極線３
０とリード線４０と接合部Ａを第２空間５３内に収納す
る。この状態では、２本の電極線３０間、２本のリード
線４０間、および２つの接合部Ａ間は、仕切り部５１に
よって分離されている（図２（ｂ）の状態）。

【００２８】次に、第１、第２空間５２、５３にエポキ
シ樹脂を充填した後、絶縁ケース５０の外部に取り出さ
れた各リード線４０の端部にターミナル７０を接合する
（図２（ｃ）の状態）。これにより、短絡の恐れのある
部位、すなわち電極線３０における金属管２０から突出
した部分、接合部Ａ、およびリード線４０の非被覆部の
絶縁状態を絶縁ケース５０内で確実に維持することがで
きる。

【００２９】次に、ターミナル７０の接合まで完了した
ものをハウジング８０内に挿入した後（図２（ｄ）の状
態）、ハウジング８０内に樹脂を充填、すなわち樹脂モ
ールド部９０を射出成形する。その後、ハウジング８０
の薄肉筒部８１をかしめた後、金属管２０と薄肉筒部８
１とをレーザ溶接して、図１に示す温度センサが完成す
る。

【００３０】なお、樹脂モールド部９０の射出成形は、
周知の射出成形機を用いて、以下の条件で行われる。す
なわち、樹脂モールド部９０の材料として液晶ポリマー
を用いる場合、シリンダー温度３４０〜３８０℃、金型
温度１２０〜１８０℃、射出圧力１００〜１４０ＭＰ
ａ、射出時間１．５秒である。

【００３１】本実施形態によると、短絡の恐れのある部
位、すなわち２本の電極線３０間、２本のリード線４０
間、および２つの接合部Ａ間を、仕切り部５１によって
分離した状態で、第１、第２空間５２、５３にエポキシ
樹脂を充填するため、短絡の恐れのある部位の絶縁状態
を絶縁ケース５０内で確実に維持することができる。従
って、樹脂モールド部９０を射出成形する際の短絡を防
止することができる。

【００３２】なお、本実施形態においては、ナイロン製
の絶縁ケース５０にエポキシ樹脂を充填する例を示した
が、四フッカエチレン（ＰＴＦＥ）製の絶縁ケース５０
にシリコン接着剤を充填することにより、耐熱性を向上
させることができる。

【００３３】（第２実施形態）上記実施形態では、ナイ
ロン製の絶縁ケース５０を用いたが、本実施形態は、絶
縁ケース１００を、碍子により形成された２つの分割ケ
ース１００ａ、１００ｂにて構成したものである。図４
（ａ）は各分割ケース１００ａ、１００の正面図、図４
（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図５は一
方の分割ケース１００ａに接合部Ａ等を収納した状態を
示す図、図６（ａ）は２つの分割ケース１００ａ、１０
０ｂを組み合わせた状態を示す正面図、図６（ｂ）は図
６（ａ）の左側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）の右側面
図である。

【００３４】各分割ケース１００ａ、１００ｂは、図４
および図５に示すように、円柱を半割にした形状であ
り、接合部Ａ等を収納するための空間が内部に形成さ
れ、この内部の空間は、仕切り部１０１によって第１、
第２空間１０２、１０３に仕切られている。また、分割
ケース１００ａ、１００ｂの長手方向の一端側には、第
１、第２空間１０２、１０３に連通する管挿入切欠き部
１０４が形成されている。第１、第２空間１０２、１０
３および管挿入切欠き部１０４は、円柱を半割にした形
状となっている。

【００３５】次に、上記構成になる温度センサの製造方
法について説明する。まず、サーミスタ素子１０を金属
管２０に挿入した後（図２（ａ）参照）、電極線３０と
リード線４０とを接合する。

【００３６】次に、図５に示すように、一方の分割ケー
ス１００ａの管挿入切欠き部１０４に金属管２０の開口
端部側を挿入し、一方の分割ケース１００ａの第１、第
２空間１０２、１０３にリード線４０を１本ずつ挿入す
る。この際、リード線４０における被覆チューブの一部
を第１、第２空間１０２、１０３内に位置させる。ま
た、一方の電極線３０とリード線４０と接合部Ａを第１
空間１０２内に収納し、他方の電極線３０とリード線４
０と接合部Ａを第２空間１０３内に収納する（図５の状
態）。この状態では、２本の電極線３０間、２本のリー
ド線４０間、および２つの接合部Ａ間は、仕切り部１０
１によって分離されている。

【００３７】次に、各分割ケース１００ａ、１００ｂの
第１、第２空間１０２、１０３に、電気絶縁性を有する
絶縁材としてのセメントを充填した後、２つの分割ケー
ス１００ａ、１００を組み合わせる。なお、２つの分割
ケース１００ａ、１００ｂは、充填したセメントにより
接着されて一体化される。

【００３８】これにより、短絡の恐れのある部位、すな
わち電極線３０における金属管２０から突出した部分、
接合部Ａ、およびリード線４０の非被覆部の絶縁状態を
絶縁ケース１００内で確実に維持することができる。

【００３９】次に、絶縁ケース１００の外部に取り出さ
れた各リード線４０の端部にターミナル７０を接合す
る。次に、ターミナル７０の接合まで完了したものをハ
ウジング８０内に挿入した後（図２（ｄ）参照）、ハウ
ジング８０内に樹脂を充填、すなわち樹脂モールド部９
０を射出成形する。その後、ハウジング８０の薄肉筒部
８１をかしめた後、金属管２０と薄肉筒部８１とをレー
ザ溶接して、温度センサが完成する。

【００４０】本実施形態によると、短絡の恐れのある部
位、すなわち２本の電極線３０間、２本のリード線４０
間、および２つの接合部Ａ間を、仕切り部１０１によっ
て分離した状態で、第１、第２空間１０２、１０３にセ
メントを充填するため、短絡の恐れのある部位の絶縁状
態を絶縁ケース１００内で確実に維持することができ
る。従って、樹脂モールド部９０を射出成形する際の短
絡を防止することができる。

【００４１】また、本実施形態においては、絶縁ケース
１００を碍子により形成しているため、耐熱性を向上さ
せることができる。

【００４２】（第３実施形態）本実施形態は、第１実施
形態の絶縁ケース５０に、リブ２００を追加したもので
ある。図７（ａ）は本実施形態の絶縁ケース５０の平面
図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は左側面図、図７
（ｄ）は右側面図である。

【００４３】ところで、図１の矢印Ｄは、樹脂モールド
部９０を射出成形する際の樹脂の流れ向きを示してい
る。そして、第１実施形態の場合、射出成形する際の圧
力により絶縁ケース５０が樹脂の流れ向きＤに対して直
交方向Ｅ（以下、流れ直交方向という）に動くことがあ
り、電極線３０とリード線４０との接合部Ａに力が作用
して接触不良が発生する恐れがある。

【００４４】そこで、本実施形態では、図７に示すよう
に、絶縁ケース５０にリブ２００を一体成形している。
このリブ２００は、流れ直交方向Ｅに延びる略円錐形状
であり、絶縁ケース５０の長手方向（＝樹脂の流れ向き
Ｄ）の一端側外周面と他端側外周面に、それぞれ３個形
成されている。そして、絶縁ケース５０をハウジング８
０内に挿入した状態（図２（ｄ）参照）では、リブ２０
０の各先端部がハウジング８０の内周面８３に当接し
て、流れ直交方向Ｅの絶縁ケース５０の位置決めを行う
ようになっている。

【００４５】このように、リブ２００により流れ直交方
向Ｅの絶縁ケース５０の位置決めが行われるため、射出
成形する際の圧力により絶縁ケース５０が流れ直交方向
Ｅに移動することが防止され、電極線３０とリード線４
０との接触不良の発生を防止することができる。

【００４６】（第４実施形態）本実施形態は、第３実施
形態に対し、リブの構成が異なっている。図８（ａ）は
本実施形態の絶縁ケース５０の平面図、図８（ｂ）は正
面図、図８（ｃ）は左側面図、図８（ｄ）は右側面図で
ある。

【００４７】図８に示すように、本実施形態のリブ３０
０は、扇形状であり、絶縁ケース５０の長手方向の一端
側外周面と他端側外周面に、それぞれ４個形成されてい
る。そして、絶縁ケース５０をハウジング８０内に挿入
した状態では、リブ３００の各外周面がハウジング８０
の内周面８３に当接して、流れ直交方向Ｅの絶縁ケース
５０の位置決めを行うようになっている。

【００４８】このように、リブ３００により流れ直交方
向Ｅの絶縁ケース５０の位置決めが行われるため、射出
成形する際の圧力により絶縁ケース５０が流れ直交方向
Ｅに移動することが防止され、電極線３０とリード線４
０との接触不良の発生を防止することができる。

【００４９】（他の実施形態）上記実施形態では、本発
明を温度センサに適用した例を示したが、本発明は温度
センサ以外のセンサにも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセンサの第１実施形態を示す断面
図である。

【図２】図１の温度センサの製造方法の説明に供する図
である。

【図３】図１の絶縁ケース５０の構成を示す図である。

【図４】第２実施形態になる温度センサにおける分割ケ
ース１００ａ、１００ｂの構成を示す図である。

【図５】図４の分割ケース１００ａに接合部Ａ等を収納
した状態を示す図である。

【図６】２つの分割ケース１００ａ、１００ｂを組み合
わせた状態を示す図である。

【図７】第３実施形態の絶縁ケースの構成を示す図であ
る。

【図８】第４実施形態の絶縁ケースの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０…素子、２０…金属管、３０…電極線、４０…リー
ド線、５０、１００…絶縁ケース、５１、１０１…仕切
り部、８０…ハウジング、Ａ…接合部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気信号を発生する素子（１０）を有底
筒状の金属管（２０）内に配置し、前記素子（１０）に
接合された複数の電極線（３０）を前記金属管（２０）
の開口端部から突出させ、被覆部を有する複数のリード
線（４０）を非被覆部にて前記電極線（３０）に接合
し、ハウジング（８０）内の空間に前記電極線（３０）
および前記リード線（４０）を収納すると共に樹脂を充
填したセンサにおいて、前記ハウジング（８０）内の空間に収納されると共に、
前記電極線（３０）と前記リード線（４０）との複数の
接合部（Ａ）間、前記複数の電極線（３０）間、および
前記複数のリード線（４０）間を分離する仕切り部（５
１、１０１）が形成された絶縁ケース（５０、１００）
を備え、前記金属管（２０）の前記開口端部側および前記電極線
（３０）における前記金属管（２０）から突出した部分
が前記絶縁ケース（５０、１００）に挿入されると共
に、前記リード線（４０）における前記被覆部の一部お
よび前記非被覆部が前記絶縁ケース（５０、１００）に
挿入された状態で、前記絶縁ケース（５０、１００）内
に絶縁材が充填されていることを特徴とするセンサ。
【請求項２】前記絶縁ケース（５０）は樹脂にて形成
されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】前記絶縁ケース（１００）は碍子にて形
成されていることを特徴とする請求項１に記載のセン
サ。
【請求項４】前記ハウジング（８０）内の空間に前記
樹脂を充填する際の樹脂の流れ向き（Ｄ）に対して直交
する方向を流れ直交方向（Ｅ）としたとき、前記絶縁ケース（５０）は、前記流れ直交方向（Ｅ）に
延びて前記ハウジング（８０）の内周面（８３）に当接
するリブ（２００、３００）を備えることを特徴とする
請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】電気信号を発生する素子（１０）を有底
筒状の金属管（２０）内に配置し、前記素子（１０）に
接合された複数の電極線（３０）を前記金属管（２０）
の開口端部から突出させ、被覆部を有する複数のリード
線（４０）を非被覆部にて前記電極線（３０）に接合
し、ハウジング（８０）内の空間に前記電極線（３０）
および前記リード線（４０）を収納すると共に樹脂を充
填したセンサの製造方法において、前記電極線（３０）と前記リード線（４０）との複数の
接合部（Ａ）間、前記複数の電極線（３０）間、および
前記複数のリード線（４０）間を分離する仕切り部（５
１、１０１）が形成された絶縁ケース（５０、１００）
を用意し、前記金属管（２０）の前記開口端部側、前記電極線にお
ける前記金属管（２０）から突出した部分、前記リード
線（４０）の前記被覆部の一部、および前記リード線
（４０）の前記非被覆部を、前記絶縁ケース（５０、１
００）に挿入し、前記電極線と前記リード線（４０）と
を接合し、前記絶縁ケース（５０、１００）内に絶縁材
を充填する第１工程、前記第１工程の後、前記ハウジング（８０）内の空間に
前記絶縁ケース（５０、１００）を収納して前記樹脂を
充填する第２工程とを有することを特徴とするセンサの
製造方法。
【請求項６】前記第２工程において、前記樹脂を射出
成形により充填することを特徴とする請求項５に記載の
センサの製造方法。