JP2007101334A - 給湯器用温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 サーミスタ素子のリード線と配線ケーブルの芯線との対の接続部分間及び該接続部分と金属キャップ間を電気的に絶縁する。
【解決手段】 金属キャップ１と、サーミスタ素子２と、ホルダ４とを有している。金属キャップ１は、サーミスタ素子２を挿入する鞘であり、サーミスタ素子２のリード線６には絶縁チューブ７がかぶせられ、コネクタの配線ケーブル８の芯線にハンダ付けされ、リード線６及び配線ケーブル８の一部とともに金属キャップ１内に充填剤で封止される。ホルダ４は、２孔の筒体を形成する本体セグメント４ａと、カバーセグメント４ｂとの対を有し、両セグメント間に配線ケーブル８とサーミスタ素子２のリード線６との接続部分１８を挟んで対の接続部分１８、１８間および該接続部分１８と金属キャップ１間を隔離して電気的に絶縁する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、給湯器の配管内に差し込んで配管内を流動する温水の温度を検知する温度センサに関する。

給湯器の配管に取付けて配管内の温水の温度を検知する従来の温度センサの一例を図６に示す。図６に示す温度センサは、金属キャップ３４内にサーミスタ素子３２を収容し、サーミスタ素子３２に接続されたリード線３１の配線３３を金属キャップ３４の外部へ引き出し、配線３３の端部に中継用コネクタ３５を取付けたものであった。この温度センサは、金属キャップ３４の先端部分を配管の孔内に差し込み、給湯管内を流れる温水の温度を検知し、その検知信号をコネクタを通して機器類（図示略）に伝えるものである。図６は分かりやす拡大して図示しているが、サーミスタ素子の直径は１ｍｍ以下であって、リード線の接続作業、金属キャップの取り付けを含めて温度センサに組立てるには、きわめて精密な作業が必要である。

ところで、サーミスタ素子のリード線は、裸線のため、リード線間並びにリード線と金属キャップ間の電気絶縁対策が必要である。従来、リード線間の絶縁対策として、絶縁チューブによってサーミスタ素子のリード線を被覆するほか、対の貫通孔が開口されたアダプタを用い、サーミスタ素子のリード線をアダプタの貫通孔内に個別に差し込んで隔離する方法（特許文献１）や、板状のスペーサを用い、サーミスタ素子の対のリード線間にスペーサをはさんで両リード線を電気的に絶縁する方法（特許文献２）などが提案されている。絶縁チューブやアダプタを使用したときには、リード線間の絶縁と同時に、リード線と金属キャップ間の絶縁も可能である。

ところで、サーミスタ素子のリード線は、配線ケーブルの芯線にハンダ付け或いは溶接などの手段によって接続されるが、絶縁チューブでは、サーミスタ素子のリード線を被覆することは可能であっても、リード線と配線ケーブルの芯線との接続部分までを含んで被覆することは難しい。同様に対の貫通孔が開口されたアダプタの孔内にサーミスタ素子のリード線を差し込むことは一見容易であるかのように見える。

しかし、現実にアダプタを用いてリード線と配線ケーブルの芯線との接続部分を被覆するには、リード線と配線ケーブルの芯線とを接続する前にリード線をアダプタの孔内に差し込んでおき、次にリード線と配線ケーブルの芯線とを接合したのち、アダプタをスライドさせてリード線と配線ケーブルの芯線との接続部分を覆うという工程が必要となり、このような工程は、組立の自動化には不利である。

また、スペーサを用いて両リード線間を電気的に絶縁するかぎりにおいては、リード線と配線ケーブルの芯線との接続部分の有無は問題にならないが、スペーサとは別に金属キャップと前記接続部分間を絶縁しなければならないという問題がある。

そのほか、絶縁対策としては、熱収縮性チューブを用いる方法やエポキシ樹脂などによる樹脂コーティングを施す方法がある。これらの方法は、リード線と配線ケーブルの芯線との接続部分の有無を問題にせずにリード線間及びリード線と金属キャップ間を同時に絶縁する方法として有効であると考えられるが、給湯器用温度センサの組立工程にこれらの処理ステージを組み込むのは、必ずしも容易ではない。
特開２００４−２７３４９３号公報 特開平７−２８０６６０号公報

解決しようとする問題点は、サーミスタ素子のリード線と配線ケーブルの芯線との接続部分を含んでリード線間を被覆するに際し、絶縁チューブによる被覆のほか、対の貫通孔が開口されたアダプタを用いる方法、絶縁チューブに熱収縮性チューブを用いる方法やエポキシ樹脂などによる樹脂コーティングを施す方法には、構造や、作業性に実用上の問題があった点である。

本発明は、サーミスタ素子のリード線と配線ケーブルの芯線との接続部分を含んで本体セグメントとカバーセグメントからなるホルダの対のセグメント間に挟み、該接続部分の外周を両セグメントで覆うと共に、サーミスタ素子の対のリード線間を本体セグメント内に突出形成したセパレータで隔離することにより、リード線間及びリード線と金属キャップ間の絶縁を確保することを最大の特徴とする。

本体のセグメントに形成した対の配線収納溝内にサーミスタ素子のリード線と配線ケーブルの芯線との接続部分を含んで配線ケーブルの両芯線を収容し、配線収納溝間に形成されたセパレータで芯線間およびリード線間を隔離するとともに、本体セグメントをカバーセグメントで覆い、一方のセグメントに設けた突子を他方のセグメントに設けたノッチに嵌合することによって両セグメントが位置決し、さらに一方のセグメントに形成した爪を他方のセグメントのノッチを通してその背面開口に係止させ、両セグメントを一体的に緊締することによって、サーミスタ素子のリード線と配線ケーブルの芯線との対の接続部分を確実に隔離でき、同時にサーミスタ素子のリード線と配線ケーブルの芯線との接続部分を金属キャップから隔離して絶縁することができる。

サーミスタ素子のリード線と配線ケーブルの芯線との対の接続部分間及び該接続部と金属キャップ間を電気的に絶縁するという目的を、開閉可能に連結された対のセグメントを有するホルダでリード線と配線ケーブルの芯線との接続部分を緊締することによって実現した。

以下に本発明の実施例を図によって説明する。図１（ａ）、（ｂ）において、本発明による温度センサは、金属キャップ１と、サーミスタ素子２と、ホルダ４とを有している。金属キャップ１は、サーミスタ素子２を挿入する鞘であり、先端に先き細部分を有し、胴部外周に環状突縁５を一体に有している。サーミスタ素子２は、両電極に結線されたリード線６の対を有し、それぞれのリード線６には絶縁チューブ７がかぶせられ、コネクタ３の配線ケーブル８の芯線９にそれぞれハンダ付け、スポット溶接、超短波溶接、高周波溶接などの手段を用いて接合されている。

ホルダ４は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように筒体を形成する本体セグメント４ａと、カバーセグメント４ｂとの対の一側縁を蝶番１０として開閉可能に連結された合成樹脂成形体であり、本体セグメント４ａ及びカバーセグメント４ｂには、配線ケーブル８とサーミスタ素子のリード線６との接続部分１８を嵌め込む嵌合溝を有している。以下、本体セグメント４ａの嵌合溝を１１、カバーセグメント４ｂの嵌合溝１２として両者を区別する。なお、本体セグメントと、カバーセグメントとの区別は専ら説明を容易にするための区別であって、いずれが本体セグメントであっても良い。両嵌合溝１１、１２は、両セグメント４ａ、４ｂを閉じた状態で、互いに隔離された孔となる。

図３に両セグメント４ａ、４ｂの嵌合溝１１、１２の形状の例を示すが、説明を簡単にするため、本体セグメント４ａの嵌合溝１１について説明する。図３において、本体セグメント４ａの嵌合溝１１は、同一軸線上に形成された順に配線ケーブルの被覆線部分を嵌め込む対の被覆嵌合部１１ａと、被覆部から露出させた芯線９とリード線６との接続部分１８を嵌合させる対の接続部嵌合部１１ｂと、リード線を嵌合させる対のリード線嵌合部１１ｃからなるものである。

被覆嵌合部１１ａは、本体セグメントの一端（後端）に開口し、リード線嵌合部１１ｃは、本体セグメント４ａの他端（前端）に開口したものである。嵌合溝の形状は、カバーセグメントについても同じでもよいが、この例ではカバーセグメント側には、被覆嵌合部を設けずに、嵌合溝１２は、対の接続部嵌合部１２ｂと対のリード線嵌合部１２ｃとから構成され、対の被覆嵌合部１１ａ，１１ａ間及び接続部嵌合部１１ｂ，１１ｂ間に立ち上げた障壁１３と後述する爪１４とによって芯線とリード線との接続部分１８が隔離される。

本体セグメント４ａには、対の接続部嵌合部１１ｂ、１１ｂ間を隔離する障壁１３を一定の幅に立ち上げ、その延長上には、一定の幅で切欠き（ノッチ）１５を開口している。前記爪１４は、該切欠き１５内に嵌入してその背面の開口縁に係止される爪１４をカバーセグメント４ｂの接続部嵌合部１２ｂ、１２ｂ間に立ち上げている。さらに、カバーセグメント４ｂの開放縁には、位置決め用の突子１６を突設し、本体セグメント４ａの開放縁には該突子１６を嵌合させる係止穴１７を開口している。

本発明による温度センサは、以下の手順によって組み立てられる。図４（ａ）において、まず、サーミスタ素子２の対のリード線６，６のそれぞれに絶縁チューブ７を被せる。次に、図４（ｂ）のようにコネクタ３の配線ケーブル８の被覆から露出させた両芯線９，９をそれぞれサーミスタ素子２の対のリード線６，６に、例えばハンダ付けによって接合する。リード線６と芯線９とをハンダ接続をしたときに、ハンダの盛り付け高さは配線ケーブル８の外径の範囲内に収める。

一方、図４（ｃ）において、両セグメント４ａ、４ｂを開いた状態でホルダ４を待機させ、サーミスタ素子２を接続した配線ケーブル８およびリード線６を本体セグメント４ａのそれぞれの嵌合溝１１，１１内に嵌め込む。この際、本体セグメント４ａの両嵌合溝１１の方向と平行に配線ケーブル８を保持し、図３に示したように対の被覆嵌合部１１ａに配線ケーブルの被覆部分をそれぞれ圧入し、対をなす芯線９とリード線６との接続部分１８をそれぞれ接続部嵌合部１１ｂにはめ込み、絶縁チューブ７にて被覆されたリード線６の対を、それぞれリード線嵌合部１１ｃにはめ込む。

図４（ｄ）において、本体セグメント４ａにカバーセグメント４ｂを被せる。これによって、図２（ｃ）に示したように切欠き１５内に爪１４が嵌合し、さらに爪１４の先が本体セグメント４ａの背面側に突出して開口縁に係止し、同時に突子１６が係止孔１７内に嵌入して両セグメント４ａ、４ｂが一体に緊締される。これによって、配線コードの対の芯線９，９及びサーミスタ素子３のリード線６，６は、両セグメント４ａ、４ｂ間に緊締され、障壁１３と爪１４とによって隔離され、それぞれ嵌合溝１１、１２内に保持される。

図４（ｅ）において、金属キャップ１内にサーミスタ素子２を差込み、先細の先端部に収容する。これによって、金属キャップ１内には、図１に示すようにホルダ４に覆われたサーミスタ素子２のリード線６と配線ケーブル８の芯線９との接続部分１８並びに配線ケーブル８被覆の一部が差し込まれる。次に図４（ｆ）のように、金属キャップ１内に充填剤１９としてエポキシ樹脂を充填し、充填剤１９を固化させてホルダ４部分及びホルダ４に続く配線ケーブル８の一部を金属キャップ１内に封止する。

以上の処理によって、サーミスタ素子２を金属キャップ１内に封止した温度センサが得られる。本発明による温度センサを給湯器の配管に取付けるときには、例えば、図５に示すように金属キャップ１の外周にリング２０をはめ合わせてこれを金属キャップ１の胴部の環状突縁５に係止させ、ついでその組合せを給湯管２１の孔２２内に差し込み、さらに、リング２０の背面にフランジ２３をあてがい、ビス２４を給湯管２１の取付孔内にねじ込み、孔２２内にあらかじめはめ込んだＯ−リング２５に環状突縁５を圧着して孔２２内に水密に装着する。

本発明は、配線ケーブル８の露出した芯線９及び芯線９とサーミスタ素子２のリード線６との接続部分１８をホルダ４で覆うことによって、金属キャップ１と芯線９間が電気的に絶縁され、さらに、ホルダ４の嵌合溝１１、１２内に挿入された両芯線９，９間は、ホルダ４内の障壁１３及び爪１４で隔離されるため、短絡することがなく、さらに、配線ケーブル８の芯線９に接続するサーミスタ素子２のリード線６の基部をホルダ４によって緊締することによって、サーミスタ素子２を安定に保形して金属キャップに差し込んで封止できる。なお、ホルダ４は定型であり、ホルダ４を開いた状態でサーミスタのリード線と芯線との接続部分１８を受け入れて閉じればよいだけのため、温度センサの組立ラインに容易に組み込むことができる。

２孔の筒体を軸方向で半割りにした対のセグメントを用いることによって、サーミスタ素子の対のリード線と配線コードから露出させた芯線とをハンダ付け、溶接その他の手段によって接合した後にホルダを取付けるため、ホルダを取付けるに先立ってサーミスタの導通試験、特性確認を行うことができる。

（ａ）は本発明の断面側面図、（ｂ）は（ａ）のホルダ部分の拡大図である。 （ａ）はホルダの平面図、（ｂ）はホルダの正面図、（ｃ）は本体セグメントにカバーセグメントを被せた状態を示す図である。 セグメントの嵌合溝の形状の例を示す図である。 本発明の温度センサの、組み立ての手順を示す図である。 本発明の温度センサの、取付け例を示す側面断面図である。 従来の温度センサの例を示す図である。

符号の説明

１ 金属キャップ
２ サーミスタ素子
３ コネクタ
４ ホルダ
４ａ 本体セグメント
４ｂ カバーセグメント
５ 環状突縁
６ リード線
７ 絶縁チューブ
８ 配線ケーブル
９ 芯線
１０ 蝶番
１１，１２ 嵌合溝
１３ 障壁
１４ 爪
１５ 切欠き（ノッチ）
１６ 突子
１７ 係止穴
１８ 接続部分
１９ 充填剤
２０ リング
２１ 給湯管
２２ 孔
２３ フランジ
２４ ビス
２５ Ｏ−リング

Claims (6)

1. 金属キャップと、サーミスタ素子と、ホルダとを有する給湯用温度センサであって、
   金属キャップは、サーミスタ素子を挿入する鞘であり、
   サーミスタ素子は、両電極に結線されたリード線の対を有し、それぞれのリード線には絶縁チューブがかぶせられ、コネクタの配線ケーブルの芯線にそれぞれハンダ付け、溶接その他の手段によって接合され、リード線及び配線ケーブルの一部と共に挿入された金属キャップ内に充填剤で封止されるものであり、
   ホルダは、２孔の筒体を形成する本体セグメントと、カバーセグメントとの対を有する合成樹脂成形体であり、本体セグメントと、カバーセグメント間に配線ケーブルとサーミスタ素子のリード線との接続部分を挟んで配線ケーブルの両芯線とサーミスタ素子のリード線との対の接続部間および該接続部と金属キャップ間を隔離して電気的に絶縁するものであることを特徴とする給湯用温度センサ。
2. 本体セグメントと、カバーセグメントとは、一側縁を蝶番として開閉可能に連結され、それぞれ、配線ケーブルの両芯線とサーミスタ素子のリード線との接続部を嵌め込む嵌合溝を有し、
   両嵌合溝は、両セグメントを閉じた状態で、互いに隔離された孔となって、配線ケーブルの両芯線とサーミスタ素子のリード線との接続部を個別に覆って互いに電気的に絶縁するものであることを特徴とする請求項１に記載の給湯用温度センサ。
3. 本体セグメントとカバーセグメントのいずれか一方のセグメントは爪を備え、他方のセグメントは、該爪を受け入れる開口を有し、本体セグメントをカバーセグメントで閉じることによって一方のセグメントの爪は他方のセグメントの開口を通して背面の開口縁に係止されて本体セグメントとカバーセグメントとを一体に結合するものであることを特徴とする請求項２に記載の給湯用温度センサ。
4. 本体セグメントとカバーセグメントのいずれか一方のセグメントは位置決め用の突子を有し、他方のセグメントは、該突子を受け入れる係止穴を有することを特徴とする請求項３に記載の給湯用温度センサ。
5. 本体セグメントの嵌合溝は、同一軸線上に形成された配線ケーブルの被覆線部分を嵌め込む対の被覆嵌合部と、被覆部から露出させた芯線とリード線との接続部分を嵌合させる対の接続部嵌合部と、リード線を嵌合させる対のリード線嵌合部とを有し、カバーセグメントの嵌合溝は、少なくとも対の接続部嵌合部と、対のリード線嵌合部とを有することを特徴とする請求項２、３又は４に記載の給湯用温度センサ。
6. 本体セグメントは、少なくとも対をなす接続部嵌合部の一部に障壁を有し、前記開口は、障壁に隣接して対をなす接続部嵌合部間に形成され、該障壁と、開口に差し込まれたカバーセグメントの爪とは、接続部嵌合部内に嵌め込まれた配線ケーブルの両芯線とサーミスタ素子のリード線との接続部の対を隔離するものであることを特徴とする請求項５に記載の給湯用温度センサ。

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