JP2008108801A - Method of manufacturing thermistor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガス等の気体や液体といった測定対象体の温度を検出するための素子として好適なサーミスタ素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a thermistor element suitable as an element for detecting the temperature of a measurement object such as a gas such as exhaust gas or a liquid.
従来より、自動車のエンジンから排出される排気ガスの状態を検出するため様々なセンサが取り付けられており、こうしたセンサの一つに排気ガスの温度を測定するための温度センサが知られている。そして、この温度センサを構成する温度検出素子としてサーミスタ素子が用いられている。サーミスタ素子は、温度検出を行う本体部から一対の電極線が互いに平行に突出された構成を有しており、一般的には金型を用いたプレス成形により形成される。上記プレス成形にあたっては、例えば、分割式金型の側壁を貫通し、金型を組み付けた際に形成される内部空間に向かって延びる一対の挿入孔にそれぞれ電極線を挿通し、この内部空間にサーミスタ材料を投入してそのサーミスタ材料中に電極線の一端部を埋設させる。そしてプレス装置によりサーミスタ材料をプレスし、形成されるサーミスタ成形体を金型から取り出し焼成することで、サーミスタ素子の形成が行われる(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, various sensors are attached to detect the state of exhaust gas discharged from an automobile engine, and a temperature sensor for measuring the temperature of exhaust gas is known as one of these sensors. A thermistor element is used as a temperature detecting element constituting the temperature sensor. The thermistor element has a configuration in which a pair of electrode wires protrudes in parallel with each other from a body portion for detecting temperature, and is generally formed by press molding using a mold. In the press molding, for example, the electrode wires are inserted into a pair of insertion holes that extend through the side wall of the split mold and extend toward the internal space formed when the mold is assembled. The thermistor material is introduced and one end of the electrode wire is embedded in the thermistor material. Then, the thermistor material is formed by pressing the thermistor material with a press device, taking out the formed thermistor body from the mold and firing it (see, for example, Patent Document 1).
このようなサーミスタ素子では、本体部を構成するサーミスタ材料の抵抗値が排気ガスの温度に応じて変化するが、サーミスタ素子の検出値として検出される電極線間の抵抗値は、本体部内で電極線間に介在するサーミスタ材料の抵抗値となる。
しかしながら、サーミスタ素子の改良に伴いサーミスタ材料が変更された場合に、それまで使用されていた金型を用いて新しいサーミスタ材料からなるサーミスタ素子を形成すると、一対の電極線間の距離が変わらないため、新しいサーミスタ材料の特性によっては電極線間の抵抗値と温度との関係が変わってしまう場合がある。また一方で、温度センサの開発上の理由により、サーミスタ素子の温度と抵抗値との関係に変更を要求される場合もある。そこで新しいサーミスタ材料にあわせたり、狙いの抵抗値が得られるようにしたりするため、本体部の大きさや電極線間の間隔等を設計し直すと、新しい金型を作製する必要が生じたり、サーミスタ素子の特性にあわせて温度センサの電気回路の設計を変更する必要が生じたりするため、サーミスタ素子や温度センサ、あるいは温度検出システムのコスト上昇が余儀なくされるという問題があった。 However, when the thermistor material is changed due to the improvement of the thermistor element, if the thermistor element made of a new thermistor material is formed using the mold used so far, the distance between the pair of electrode lines does not change. Depending on the characteristics of the new thermistor material, the relationship between the resistance value between the electrode wires and the temperature may change. On the other hand, there is a case where the relationship between the temperature of the thermistor element and the resistance value is required to be changed due to the development of the temperature sensor. Therefore, in order to match the new thermistor material and to obtain the desired resistance value, redesigning the size of the main body and the distance between the electrode wires may require the creation of a new mold, or thermistor Since the design of the electric circuit of the temperature sensor needs to be changed according to the characteristics of the element, there is a problem that the cost of the thermistor element, the temperature sensor, or the temperature detection system is inevitably increased.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、本体部の外側に突出する一対の電極線間の抵抗値を容易に調整することができるサーミスタ素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for manufacturing a thermistor element capable of easily adjusting a resistance value between a pair of electrode wires protruding outside a main body. Objective.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明のサーミスタ素子の製造方法は、サーミスタ材料からなる本体部と、前記本体部に埋設されると共に、少なくとも一端部が前記本体部の外側に突出した一対の電極線とを有するサーミスタ素子の製造方法であって、前記サーミスタ材料が投入されることになる金型の内部空間内に前記一対の電極線の一部が互いに一定の間隔を隔てて配置されるように、前記一対の電極線を前記金型に配置する一方、前記金型の前記内部空間内への挿入量が調整可能な中空部形成部材を、自身の一部が前記電極線間に位置するように、且つ予め決められた挿入量に従って、前記金型に配置する配置工程と、前記配置工程後に、前記金型の前記内部空間内に前記サーミスタ材料を投入し、プレス成形を行い、前記一対の電極線および前記中空部形成部材の一部を埋設したサーミスタ成形体を形成するプレス工程と、前記サーミスタ成形体より前記中空部形成部材を抜き取る抜き取り工程と、前記抜き取り工程後のサーミスタ成形体を焼成し、前記サーミスタ素子を得る焼成工程とを備えている。 In order to achieve the above object, a thermistor element manufacturing method according to a first aspect of the present invention includes a main body portion made of a thermistor material, embedded in the main body portion, and at least one end projecting outside the main body portion. A method for manufacturing a thermistor element having a pair of electrode wires, wherein a part of the pair of electrode wires is spaced apart from each other in an internal space of a mold into which the thermistor material is to be introduced. The pair of electrode wires are arranged in the mold so as to be arranged, and a hollow part forming member capable of adjusting the amount of insertion of the mold into the internal space is part of the electrode wire. And placing the thermistor material into the internal space of the mold after the placing step, and placing the thermistor material in accordance with a predetermined insertion amount, Done, said A press step for forming a pair of electrode wires and a thermistor molded body in which a part of the hollow portion forming member is embedded, a drawing step for extracting the hollow portion forming member from the thermistor molded body, and a thermistor molded body after the extracting step Is fired to obtain the thermistor element.
また、請求項2に係る発明のサーミスタ素子の製造方法は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記中空部形成部材は円柱形状を有し、その軸線方向に沿って前記金型への挿入量の調整が行われることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a thermistor element, wherein, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the hollow portion forming member has a columnar shape and extends to the mold along the axial direction thereof. The amount of insertion is adjusted.
また、請求項3に係る発明のサーミスタ素子の製造方法は、請求項1または2に記載の発明の構成に加え、前記金型に前記一対の電極線が配置されたときに、前記金型の前記内部空間を構成する内壁面のうち、前記一対の電極線が突出された部位を含む第1内壁面は、前記一対の電極線の突出方向に対し直交する平面状に形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a thermistor element manufacturing method according to the first or second aspect of the invention, wherein when the pair of electrode wires are disposed in the mold, Of the inner wall surfaces constituting the inner space, the first inner wall surface including the portion from which the pair of electrode wires protrudes is formed in a planar shape orthogonal to the protruding direction of the pair of electrode wires. Features.
また、請求項4に係る発明のサーミスタ素子の製造方法は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記金型に前記一対の電極線が配置されたときに、前記一対の電極線の前記一端部とは反対側の他端部が前記内部空間内に露出され、その他端部の先端は、それぞれ、前記内部空間を隔てて前記第1内壁面と対向する第2内壁面に達していることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a thermistor element manufacturing method according to any one of the first to third aspects, wherein the pair of electrode wires is disposed in the mold. The other end of the pair of electrode wires opposite to the one end is exposed in the internal space, and the tip of the other end is a second that faces the first inner wall surface across the internal space. It is characterized by reaching the inner wall surface.
また、請求項5に係る発明のサーミスタ素子の製造方法は、請求項4に記載の発明の構成に加え、前記金型の前記内部空間内において前記一対の電極線間に一部が配置される前記中空部形成部材を前記内部空間内に挿入するための挿入口は、前記第2内壁面に設けられていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a thermistor element manufacturing method according to the fourth aspect of the present invention, wherein a part of the thermistor element is disposed between the pair of electrode wires in the inner space of the mold. An insertion port for inserting the hollow portion forming member into the internal space is provided in the second inner wall surface.
請求項1に係る発明のサーミスタ素子の製造方法では、金型の内部空間内に一対の電極線を配置し、さらに、中空部形成部材を配置した上でサーミスタ材料を投入してプレス成形し、その後中空部形成部材を抜き取ったプレス成形体を焼成することでサーミスタ素子を得るものである。このとき、中空部形成部材により形成される中空部が一対の電極線間に形成されることで、得られたサーミスタ素子においては、その中空部の形成された部位に対応する一対の電極線の部位間では中空部を迂回して電流が流れることとなり、一対の電極線間全体における抵抗値を高くすることができる。この中空部形成部材は金型の内部空間への挿入量が調整可能であり、その挿入量によって、作製されるサーミスタ素子の一対の電極線間において中空部の占める割合が調整されるので、一対の電極線間の抵抗値を調整することができる。 In the method for manufacturing the thermistor element of the invention according to claim 1, a pair of electrode wires are arranged in the inner space of the mold, and further, a thermistor material is introduced and press-molded after a hollow portion forming member is arranged, Thereafter, the thermistor element is obtained by firing the press-molded body from which the hollow portion forming member has been removed. At this time, by forming the hollow portion formed by the hollow portion forming member between the pair of electrode wires, in the obtained thermistor element, the pair of electrode wires corresponding to the portion where the hollow portion is formed Between the parts, current flows around the hollow portion, and the resistance value between the pair of electrode wires can be increased. This hollow portion forming member can be adjusted in the amount of insertion into the inner space of the mold, and the proportion of the hollow portion between the pair of electrode wires of the thermistor element to be manufactured is adjusted by the amount of insertion. The resistance value between the electrode wires can be adjusted.
金型の内部空間内への中空部形成部材の挿入量は、本体部を構成するサーミスタ材料の材質に応じて予め設定しておくことで、一対の電極線間の間隔を一定にしつつ、異なる材質のサーミスタ材料を用いて複数種類(品番)のサーミスタ素子を製造する場合にも、所望の抵抗値を有するサーミスタ素子を効率よく得ることができる。つまり、異なる材質のサーミスタ材料を用いて複数種類のサーミスタ素子を得るにあたり、種類の数に対応した金型を準備する必要がないので、製造工程の簡易化を図れると共に、サーミスタ素子を安価に得ることができる。 The amount of insertion of the hollow portion forming member into the inner space of the mold is different depending on the material of the thermistor material that constitutes the main body portion, while maintaining a constant interval between the pair of electrode wires. Even when a plurality of types (product numbers) of thermistor elements are manufactured using the thermistor material, a thermistor element having a desired resistance value can be obtained efficiently. In other words, in order to obtain a plurality of types of thermistor elements using different thermistor materials, it is not necessary to prepare dies corresponding to the number of types, so that the manufacturing process can be simplified and the thermistor elements can be obtained at low cost. be able to.
このような中空部形成部材により形成される中空部は、請求項2に係る発明によれば中空部形成部材が円柱形状であるため、内面に角が形成されず機械的強度を高めることができる。また、サーミスタ成形体より中空部形成部材を抜き取る際に、中空部形成部材が円柱形状であれば軸線を中心にひねりつつ抜き取ることも可能であり、本体部の破損を防止することができる。
According to the invention according to
なお、中空部形成部材は、自身の軸線方向を一対の電極線の軸線方向に直交する向きに金型内へ挿入してもよいが、自身の軸線方向を一対の電極線の軸線方向に揃えた状態で、金型内への挿入量の調整を行うようにするのが好ましい。このようにすれば、中空部形成部材により形成される中空部の深さが一対の電極線間において中空部の占める割合に略比例することとなるため、一対の電極線間の抵抗値の調整をより精度良く行うことができる。 The hollow portion forming member may be inserted into the mold with its own axial direction orthogonal to the axial direction of the pair of electrode wires, but its own axial direction is aligned with the axial direction of the pair of electrode wires. In this state, it is preferable to adjust the amount of insertion into the mold. In this way, since the depth of the hollow portion formed by the hollow portion forming member is substantially proportional to the proportion of the hollow portion between the pair of electrode wires, the resistance value between the pair of electrode wires is adjusted. Can be performed with higher accuracy.
また、請求項3に係る発明のように、一対の電極線が突出された部位を含む金型の第1内壁面を平面状に形成すれば、その第1内壁面によって形成される本体部の部位の表面を平面状にすることができる。通常、金型からサーミスタ成形体を脱型するには一対の電極線の軸線方向に取り出す必要があり、その脱型の際に、金型の第1内壁面と本体部とは平面に直交する方向に離間することとなる。つまり、第1内壁面と本体部とが当接した状態でスライドすることがなく、摩擦が生じない。本体部から突出する電極線の根元付近は強度的に比較的低い部位となるが、サーミスタ成形体の脱型の際にその部位にて摩擦が生じないため、電極線と本体部との間で剥離が生じにくく、サーミスタ成形体の破損を効果的に防止することができる。
Moreover, if the 1st inner wall surface of the metal mold | die containing the site | part from which a pair of electrode wire protruded is formed planar like the invention which concerns on
ところで、金型により成形されるサーミスタ成形体は、本体部が一対の電極線に支えられる形態となる。そこで請求項4にかかる発明のように、本体部内で、一対の電極線の他端部が、金型の第1内壁面により形成される本体部の部位の表面から、第1内壁面と対向する第2内壁面により形成される本体部の部位の表面まで通して配置されるようにすれば、本体部内に電極線の他端部を、より長い距離をもって配置して本体部を支えることができるので、サーミスタ成形体の機械的強度を高めることができる。また、金型に一対の電極線を配置する際に、電極線が第2内壁面に当接した場合を内部空間内への電極線の挿入量の基準とすればよく、一対の電極線それぞれの本体部内における挿入量を容易に等しくすることができるため、両電極線間における抵抗値の製品毎のばらつきを抑制することができる。 By the way, the thermistor molded object shape | molded by a metal mold | die becomes a form by which a main-body part is supported by a pair of electrode wire. Therefore, as in the invention according to claim 4, in the main body, the other end of the pair of electrode wires is opposed to the first inner wall surface from the surface of the portion of the main body formed by the first inner wall surface of the mold. If the second inner wall surface is formed so as to pass through the surface of the main body portion, the other end portion of the electrode wire can be disposed in the main body portion with a longer distance to support the main body portion. Therefore, the mechanical strength of the thermistor molded body can be increased. Further, when the pair of electrode wires is arranged in the mold, the case where the electrode wires are in contact with the second inner wall surface may be used as a reference for the insertion amount of the electrode wires into the internal space. Since the amount of insertion in the main body can be easily equalized, variation in resistance value between the two electrode lines for each product can be suppressed.
さらに、請求項5に係る発明のように、金型の第2内壁面から中空部形成部材を挿入することで、中空部形成部材の挿入量が少なくとも確実に、サーミスタ成形体において一対の電極線間に中空部を介在させることができる。また、金型の第1内壁面と対向する第2内壁面からの中空部形成部材の挿入となるため、電極線の突出をあまり考慮することなく、容易に中空部形成部材を挿入することができる。 Further, as in the invention according to claim 5, by inserting the hollow portion forming member from the second inner wall surface of the mold, the insertion amount of the hollow portion forming member is at least reliably ensured that the pair of electrode wires in the thermistor molded body. A hollow part can be interposed between them. Further, since the hollow portion forming member is inserted from the second inner wall surface facing the first inner wall surface of the mold, the hollow portion forming member can be easily inserted without much consideration of the protrusion of the electrode wire. it can.
以下、本発明を具体化したサーミスタ素子の製造方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明に係る製造方法を用いて製造されるサーミスタ素子の一例であるサーミスタ素子1の構造について、図1〜図4を参照して説明する。図1は、サーミスタ素子1の斜視図である。図2は、サーミスタ素子1の正面図である。図3は、サーミスタ素子1の左側面図である。図4は、サーミスタ素子1の平面図である。なお、便宜上、一対の電極線30,40の延設方向を上下方向に本体部10の形成された側を上側とし、上下方向と直交する電極線30,40の並列方向を幅方向、そして両方向と直交する方向を表裏方向として説明する。
Hereinafter, an embodiment of a thermistor element manufacturing method embodying the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the thermistor element 1 which is an example of the thermistor element manufactured using the manufacturing method which concerns on this invention is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of the thermistor element 1. FIG. 2 is a front view of the thermistor element 1. FIG. 3 is a left side view of the thermistor element 1. FIG. 4 is a plan view of the thermistor element 1. For convenience, the extending direction of the pair of
図1〜図4に示すように、サーミスタ素子1は、セラミック粉末を原材料とするサーミスタ材料からなる本体部10と、白金ないしは白金合金(例えば、白金−ロジウム合金)からなり、本体部10の一側面(便宜上、底面12とする)より一端部32,42が突出する一対の電極線30,40とから構成される。
As shown in FIGS. 1 to 4, the thermistor element 1 includes a
本体部10は、正面13および背面14が同一の六角形状をなし、表裏方向に短く延びる柱状に形成され、各面がそれぞれ平面状に形成されている。上下方向にて互いに対向する2つの側面、すなわち天面11および底面12は、それぞれ上下方向と直交する平面からなる同一の矩形形状に形成されている。そして本体部10の左側の側面を構成する2つの側面、すなわち一辺が天面11に接続された左上側面15、および一辺が底面12に接続された左下側面17は、本体部10の上下方向略中央にて稜角が鈍角をなすように互いに接続されている。また、本体部10の右側側面を構成する2つの側面、すなわち一辺が天面11に接続された右上側面16、および一辺が底面12に接続された右下側面18も同様に、本体部10の上下方向略中央にて互いに接続され、稜角が鈍角を構成すると共に、それぞれ左下側面17および左上側面15に対向している。
As for the main-
電極線30,40はそれぞれの軸線P,Qが上下方向に延びる細長い円柱状をなし、幅方向に平行に並んだ状態で、それぞれの他端部31,41が、本体部10の底面12の表裏方向略中央の位置より本体部10内に埋設されている。すなわち、電極線30,40の他端部31,41と反対側の一端部32,42は、本体部10の底面12より垂直に平行に突出されている。この電極線30,40は、図示外の回路基板またはMIケーブルやリード線との電気的な接続を図るための端子であり、両者間に本体部10をなし温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ材料が介在されるように、電極線30,40間に一定の間隙が設けてある。そして、電極線30,40の他端部31,41は本体部10を上下方向に貫通しており、それぞれの先端面33,43が本体部10の天面11に露出されている。
The electrode lines 30 and 40 are formed in a long and narrow columnar shape with the respective axes P and Q extending in the vertical direction, and the
ところで、本体部10の天面11における両電極線30,40間の略中央の位置には、本体部10の内部に向けて中空部としての調整孔20が穿孔されている。調整孔20は、後述する金型100の調整孔形成ピン170の軸線Oに沿う形態で形成されるものであり、本体部10の上下方向に沿って天面11より中央付近まで円筒状に穿設され、その底面21が上下方向と直交する平面状に形成されている。つまり、調整孔20の深さは、本体部10を形成するための内部空間S内への調整孔形成ピン170の挿入量L(図6参照)に依存する。本実施の形態のサーミスタ素子1において、調整孔20は、本体部10内で電極線30,40間に形成されることで、両者間を流れる電流の経路が制限されることによる両者間の抵抗値の上昇を担うものである。
By the way, an
このような構成をなすサーミスタ素子1は、金型100を用いた成形後に焼成されることにより形成される。以下、本実施の形態のサーミスタ素子1の製造方法について、図5〜図10を参照しながら説明する。図5は、サーミスタ素子1の製造に用いられる金型100の概略的な構成を示す斜視図である。図6は、図5の2点鎖線A−Aにおいて矢視方向から見た金型100の断面図を用い、サーミスタ素子1の製造過程における配置工程を説明するための図である。図7は、図6の2点鎖線B−Bにおいて矢視方向から見た金型100の断面図を用い、サーミスタ素子1の製造過程における配置工程を説明するための図である。図8は、図5の2点鎖線A−Aにおいて矢視方向から見た金型100の断面図を用い、サーミスタ素子1の製造過程におけるプレス工程を説明するための図である。図9は、図6の2点鎖線B−Bにおいて矢視方向から見た金型100の断面図を用い、サーミスタ素子1の製造過程における抜き取り工程を説明するための図である。図10は、図6の2点鎖線B−Bにおいて矢視方向から見た金型100の断面図を用い、サーミスタ素子1の製造過程におけるサーミスタ成形体200の脱型について説明するための図である。なお、便宜上、金型100の雌型110の開閉方向を金型100の前後方向、その前後方向に直交する雄型120の開閉方向を天地方向、そして両方向と直交する方向を左右方向として説明する。この金型100により形成されるサーミスタ成形体200は、焼成後のサーミスタ素子1における表裏方向を金型100の天地方向に、上下方向を金型100の前後方向にして成形されるものである。
The thermistor element 1 having such a configuration is formed by firing after molding using the
まず、サーミスタ素子1の製造に用いられる金型100の概略的な構造について説明する。図5に示すように、金型100は、中央を天地方向に貫通する貫通孔115を備えた雌型110と、この貫通孔115に挿通される雄型120と、雌型110を構成する2つの型のうちの一方である第1雌型130を前後方向に貫通する挿入孔135に挿通される調整孔形成ピン170とから構成される。
First, a schematic structure of a
雌型110は前後方向に2分割され、一方が第1雌型130、他方が第2雌型140として構成される。第1雌型130は、3つの内面131,132,133からなる溝状をなし、第2雌型140との合わせ面138の左右方向略中央にて天地方向の両端を結ぶ溝部134が形成されている。また、第2雌型140にも同様に、第1雌型130との合わせ面148に3つの内面141,142,143からなる溝状の溝部144が形成されており、第1雌型130と第2雌型140とが型閉じによってあわせられた場合に、両溝部134,144によって上記の貫通孔115が形成される。貫通孔115は、自身の貫通方向となる天地方向の断面の形状が、サーミスタ素子1の本体部10の正面13の形状(図2参照)とほぼ等しい六角形状となるように、各溝部134,144の各内面131〜133,141〜143が配置されている。特に、各溝部134,144の底をなす各内面132,142は、それぞれ前後方向に対し直交する平面状に形成されている。
The
また、第1雌型130には、溝部134の内面132の略中央にて前後方向に貫通する挿入孔135が設けられている。この挿入孔135には、合わせ面138とは反対側にて対向する裏面139側より、前述したサーミスタ素子1の本体部10の調整孔20を形成するための細長い円柱状をなす調整孔形成ピン170が、自身の軸線O方向を挿通方向である前後方向に沿わせ、型閉じの際に貫通孔115内に先端部171を出退可能に挿入される。この調整孔形成ピン170は、挿入孔135の内径とほぼ同等の外径を有し、自身の先端面172が軸線O方向と直交する平面状に形成されている。調整孔形成ピン170としては、例えばピアノ線が利用可能である。なお、調整孔形成ピン170が、本発明における「中空部形成部材」に相当する。また、内面132が、本発明における「第2内壁面」に相当し、挿入孔135が、本発明における「挿入口」に相当する。
Further, the first
第2雌型140にも同様に、溝部144の内面142の略中央にて前後方向に貫通する一対の挿入孔145,146が設けられている。この一対の挿入孔145,146は天地方向のほぼ同じ位置にて左右方向に略平行に設けられており、合わせ面148とは反対側にて対向する裏面149側より、サーミスタ素子1の電極線30,40がそれぞれ挿入されるように構成されている。各電極線30,40は型閉じの際に、自身の軸線P,Q方向を挿入孔145,146への挿通方向である前後方向に沿わせて挿入され、貫通孔115内に各他端部31,41を露出させた状態で配置される。また、挿入孔145,146の内径は、電極線30,40それぞれの外径とほぼ同等に形成されており、両者の配置間隔は、形成後のサーミスタ素子1の電極線30,40の配置間隔とほぼ同等となっている。なお、内面142が、本発明における「第1内壁面」に相当する。
Similarly, the second
一方、雄型120は、雌型110の貫通孔115に沿って上方から挿入される第1雄型150と、下方から挿入される第2雄型160とから構成される。第1雄型150および第2雄型160は、共に、サーミスタ素子1の本体部10の正面13とほぼ同じ断面形状を有する六角柱形状に構成されている。第1雄型150と第2雄型160のそれぞれの対向面151,161は、天地方向と直交する平面状に形成されている。そしてこれら雌型110および雄型120の型閉じがなされることにより、金型100内にはサーミスタ素子1のサーミスタ成形体200を形成するための内部空間S(図6参照)が形成される。
On the other hand, the
次に、上記の構造を有する金型100を用いてサーミスタ素子1を製造する方法について説明する。サーミスタ素子1は、セラミック粉末を原材料とするサーミスタ材料からなり、金型100を用いセラミック粉末をプレス加工により成形したサーミスタ成形体200を焼成することにより形成されるものである。サーミスタ素子1の製造過程では、まず、セラミック粉体の調製が行われる。具体的にはY2O3、SrCO3、Cr2O3、Fe2O3、TiO2を所定の混合比で湿式混合し、乾燥し、その後1400℃で2時間保持することにより仮焼する。そして得られた粉末に焼結助剤を湿式混合し、粉砕し、乾燥後に乾燥粉末を得る。さらにこの乾燥粉末にバインダーとアセトンを添加し、乾燥して得られた粉末を整粒してプレス用のセラミック粉末M(図6参照)を得る。
Next, a method for manufacturing the thermistor element 1 using the
このセラミック粉末のプレス加工を行うため、図5に示した金型100の型閉じが行われる。図6,図7に示すように、第1雌型130が前後方向(図6,図7の紙面における左右方向)に沿って第2雌型140側へ移動され、雌型110の型閉じが行われる。そして両者の合わせ面138,148が互いに当接され、両者の溝部134,144により断面六角形状の貫通孔115が形成される。次に、雄型120のうち、第2雄型160が天地方向に沿って下方より貫通孔115の内に挿入される。そして第2雌型140の裏面149側より電極線30,40が、自身の軸線P,Qを金型100の前後方向に沿わせ、挿入孔145,146内にそれぞれ挿入される。このとき、電極線30,40のそれぞれの他端部31,41は内部空間S内に配置され、各先端面33,43が、第1雌型130の溝部134の内面132にそれぞれ当接される。さらに、第1雌型130の裏面139側より調整孔形成ピン170が、自身の軸線Oを金型100の前後方向に沿わせ、挿入孔135内に挿入される。このとき、調整孔形成ピン170は予め決められた挿入量Lに従って挿入孔135内に挿入され、先端部171が内部空間S内に配置される。そして内部空間S内で、先端面172の位置が前後方向で予め決められた位置となった状態で、調整孔形成ピン170が第1雌型130に対し位置決め固定される(配置工程)。なお、第1雌型130の挿入孔135と、第2雌型140の挿入孔145,146との位置関係に従い、内部空間Sにおいて、電極線30,40のそれぞれの他端部31,41間に、調整孔形成ピン170の先端部171が配置されることとなる。
In order to press the ceramic powder, the
そして、内部空間S内に、セラミック粉末Mが充填される。さらに第1雄型150が天地方向に沿って上方より貫通孔115の内に挿入される。この状態で図8に示すように、図示しないプレス装置により第1雄型150と第2雄型160とがそれぞれ天地方向に沿って互いの対向面151,161が近づく方向に押圧され、内部空間S内に充填されたセラミック粉末Mが押し固められる(プレス工程)。これにより、電極線30,40の他端部31,41がそれぞれセラミック粉末Mに圧着されたサーミスタ成形体200(すなわち未焼成のサーミスタ素子1)がプレス成形により形成される。
Then, the ceramic powder M is filled in the internal space S. Further, the first
次に、調整孔形成ピン170の抜き取りが行われる。図9に示すように、調整孔形成ピン170が、自身の軸線Oを前後方向に沿わせ第1雌型130の挿入孔135より抜き取られる(抜き取り工程)。次いで、金型100の型開きが行われる。型開きは型閉じの逆の手順で行われ、まず、第1雄型150が天地方向に沿って上方に移動され、次に第2雄型160が天地方向に沿って下方に移動される。さらに図10に示すように、第1雌型130が前後方向に沿って第2雌型140から離れる方向に移動される。そして、電極線30,40が挿入孔145,146を介し内部空間S内に押し込まれることにより、サーミスタ成形体200が金型100から取り出される。
Next, the adjustment
ところで、焼成後に本体部10となるサーミスタ成形体200の本体部210は、その底面212が第2雌型140の内面142により成形されることとなる。前述したように、内面142が前後方向と直交する平面状に形成されているため、底面212は電極線30,40のそれぞれの軸線P,Q方向と直交する平面状に形成される。このため、サーミスタ成形体200が第2雌型140より脱型される際に、電極線30,40それぞれの軸線P,Qに沿ってサーミスタ成形体200が取り出されることとなるため、底面212と内面142との間に摩擦が生じない。特に底面212から電極線30,40の突出される根元付近は本体部210において強度的に比較的低い部位となるが、底面212と内面142との摩擦が生じないため電極線30,40と本体部210との間における剥離が生じにくく、サーミスタ成形体200の破損が効果的に防止される。この効果は、本体部210の天面211側においても同様である。
By the way, the
金型100より脱型されたサーミスタ成形体200は焼成炉内に投入され、大気中1550℃にて焼成されることにより、サーミスタ素子1が完成する(焼成工程)。
The thermistor molded
このようにして形成されるサーミスタ素子1は、金型100の第1雌型130の内面132によって形成されることとなる平面状の天面11と、第2雌型140の内面142によって形成されることとなる平面状の底面12とが、互いに平行であり、電極線30,40の軸線P,Qに対し直交している。また、電極線30,40間には一定の間隙が設けてあり、それぞれの先端面33,43が天面11に達しているため、本体部10内で、両電極線30,40間に介在することとなるサーミスタ材料の容量が、製造上のばらつきによらずほぼ一定となる。この状態で、天面11側より形成される調整孔20によって、両電極線30,40間の一部においてサーミスタ材料が介在されない部位が生ずる。その部位においては、両電極線30,40間を流れる電流が調整孔20を迂回することによる抵抗値の増加した状態、あるいは絶縁された状態となるため、調整孔20を形成することにより、本体部10内全体における両電極線30,40間の抵抗値を増加させることができる。
The thermistor element 1 formed in this way is formed by the planar
ここで調整孔20を形成するための調整孔形成ピン170の軸線Oは軸線P,Qと平行に設けられるため、サーミスタ素子1の設計段階においては、調整孔20の深さを調整するだけで、両電極線30,40間を流れる電流の抵抗値の調整を容易に行うことができる。さらに、調整孔形成ピン170の先端面172が軸線Oに対し直交する平面状に形成されていることにより、金型100の内部空間Sへの調整孔形成ピン170の先端部171の挿入量L、すなわち形成される調整孔20の深さを容易に、且つ安定して調整することができる。
Here, since the axis O of the adjustment
このとき、上記のように電極線30,40の先端面33,43が天面11に達しているため、天面11側にて調整孔20を形成するにあたり、比較的浅い調整孔でも十分に電極線30,40間の抵抗値を高める効果を得ることが可能となる。これにより、狙いの抵抗値を得る上で本体部10における調整孔20の占める割合を減少させることが可能となり、機械的強度の低下を防止することができる。なお、調整孔形成ピン170は円柱状であるため、形成される調整孔20の内周面には角がなく、本体部10の強度維持の面において好適である。また、サーミスタ成形体200から抜き取る際に、軸線Oを中心にひねりつつ抜き取れば、本体部210を破損させずに容易に抜き取ることも可能である。
At this time, since the tip surfaces 33 and 43 of the
このように、サーミスタ素子1の設計において、本体部10の大きさや電極線30,40間の距離を変えず、電極線30,40間の抵抗値を調整可能な構成としたことにより、サーミスタ材料の組成を変更した場合でも、同一の金型100を用いて狙いの抵抗値を有したサーミスタ素子を容易に作製することができ、製造コストの低減が可能となる。
Thus, in the design of the thermistor element 1, the resistance value between the
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば電極線30,40は角柱状であってもよい。同様に調整孔形成ピン170も角柱状であってもよいが、形成される調整孔20の形状による本体部10の機械的強度の維持の点を鑑みると、調整孔20はなるべく角のない形状であることが好ましく、本実施の形態のように円柱形状であることが望ましい。もちろん、先端面172が半球状、角錐状、円錐状であってもよく、こうした形状であれば、本体部10の機械的強度の面から見た場合、より良好となる。しかし、調整孔20の深さによる電極線30,40間の抵抗値の調整の容易さや安定性を考慮すると、先端面が軸線Oに対し直交する平面であることが好適である。
Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, the
また、サーミスタ素子1の使用時に調整孔20内への異物進入による抵抗値変化の影響を防止するため、この調整孔20に高温耐熱性を有する絶縁体等(例えばアルミナ粉末等)を封入してもよい。
Further, in order to prevent the influence of the resistance value change due to the entry of foreign matter into the
また、サーミスタ素子1の正面13の形状を六角形状としたが、少なくとも四角形以上の多角形状であればよく、角が多いほど1つの角の角度がより鈍角に構成されるので機械的強度が高まり望ましい。さらには円形状であってもよい。もっとも、金型から抜くときのクラックの発生を防止する観点から、本実施の形態と同様に、底面12が平面状に形成されることが望ましい。例えば、正面が円形状をなし、底面12に相当する部位を平面状にカットした形態のものであってもよい。さらに天面11に相当する部位も平面状にカットした形態とすれば、本体部内で、両電極線間に介在することとなるサーミスタ材料の容量の製造上のばらつきを抑制する上で好適である。
Moreover, although the shape of the
また、本実施の形態では、電極線30,40の先端面33,43が本体部10の天面11に達した構成としたが、先端面33,43が天面11に達していない構成であってもよく、また先端部31,41の先端側が天面11から突き出した構成であってもよい。例えば本体部10内において、先端面33,43が底面12から天面11へと向かう途中に配置された場合でも、その位置より底面12側に調整孔20の一部が形成されれば両電極線30,40間の抵抗値の調整が可能である。また、調整孔20も底面12側より形成されていてもよく、あるいは正面13側、背面14側から形成されていてもよい。さらには正面13と背面14とを連通する貫通孔状に形成されてもよく、この場合、その貫通孔の開口面積により両電極線30,40間の抵抗値の調整が可能となる。すなわち、本体部10内で両電極線30,40間を遮るように、これらの調整孔が形成されれば足りる。もっとも、上記のように本体部10の機械的強度維持の観点や、金型の設計上の都合等を考慮すると、本実施の形態のように天面11側より調整孔20が形成される構成であることが望ましい。
In the present embodiment, the tip surfaces 33 and 43 of the
また、配置工程では、金型100に、一対の電極線30,40の配置を行ってから、調整孔形成ピン170の配置を行ったが、調整孔形成ピン170を配置してから電極線30,40を配置してもよいし、あるいは電極線30,40と調整孔形成ピン170とを同時に配置してもよい。さらには、サーミスタ素子1の製造を開始する前段階において、予め調整孔形成ピン170を第1雌型130に位置決め固定しておいてもよい。このようにすれば、雌型110の型閉じ行うだけで、内部空間S内への調整孔形成ピン170の配置を行うことができ、型開きを行うだけで、サーミスタ成形体200からの調整孔形成ピン170の抜き取りを行うことができる。また、型開きの際にサーミスタ成形体200側に調整孔形成ピン170が残るように第1雌型130との固定を解除し、サーミスタ成形体200の脱型後に調整孔形成ピン170の抜き取りを行ってもよい。
Further, in the arranging step, the adjustment
また、説明の都合上、図面において、金型100の厚み等について考慮してないが、例えば雌型110では前後方向の厚みが厚ければ、挿入孔135,145,146に挿通される電極線やピンの軸線を前後方向に揃えやすく、より確実な軸合わせが可能となる。
For convenience of explanation, the thickness of the
サーミスタ素子の製造方法に適用することができる。 The present invention can be applied to a thermistor element manufacturing method.
1 サーミスタ素子
10 本体部
30,40 電極線
31,41 他端部
32,42 一端部
100 金型
132,142 内面
135 挿入孔
170 調整孔形成ピン
200 サーミスタ成形体
S 内部空間
M セラミック粉末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記サーミスタ材料が投入されることになる金型の内部空間内に前記一対の電極線の一部が互いに一定の間隔を隔てて配置されるように、前記一対の電極線を前記金型に配置する一方、前記金型の前記内部空間内への挿入量が調整可能な中空部形成部材を、自身の一部が前記電極線間に位置するように、且つ予め決められた挿入量に従って、前記金型に配置する配置工程と、
前記配置工程後に、前記金型の前記内部空間内に前記サーミスタ材料を投入し、プレス成形を行い、前記一対の電極線および前記中空部形成部材の一部を埋設したサーミスタ成形体を形成するプレス工程と、
前記サーミスタ成形体より前記中空部形成部材を抜き取る抜き取り工程と、
前記抜き取り工程後のサーミスタ成形体を焼成し、前記サーミスタ素子を得る焼成工程と
を備えたことを特徴とするサーミスタ素子の製造方法。 A thermistor element manufacturing method comprising: a main body portion made of a thermistor material; and a pair of electrode wires embedded in the main body portion and at least one end portion projecting outside the main body portion,
The pair of electrode wires are arranged in the mold so that a part of the pair of electrode wires is arranged at a predetermined interval in the inner space of the mold into which the thermistor material will be charged. On the other hand, the hollow portion forming member capable of adjusting the insertion amount of the mold into the internal space is arranged such that a part of itself is located between the electrode wires and according to a predetermined insertion amount. A placement process for placing in the mold;
After the placing step, the thermistor material is put into the inner space of the mold and press-molded to form a thermistor molded body in which a part of the pair of electrode wires and the hollow portion forming member is embedded. Process,
An extraction step of extracting the hollow portion forming member from the thermistor molded body;
A thermistor molded body after the extraction step is fired to obtain the thermistor element.
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US20110044375A1 (en) * | 2008-03-13 | 2011-02-24 | Gerald Kloiber | Sensing device for detecting a physical quantity and method for producing said sensor |
JP2012160672A (en) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Manufacturing method of thermistor element |
-
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