JP2008286727A - 温度センサの製造方法及び温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサ素子の位置ずれ及びガス溜まりの発生をそれぞれ抑制し、且つ、成形タクトの短い温度センサの製造方法及び温度センサを提供する。
【解決手段】温度センサの製造方法は、センサ素子及びセンサ素子に電気的に接続された一対のリード線を有する温度検知部材を準備するステップと、有底の筒状に形成され且つ壁部に切り欠きが設けられた保護キャップを準備するステップと、センサ素子が保護キャップの底面に対向するように、温度検知部材を保護キャップの内部に収容するステップと、温度検知部材及び保護キャップを収容するキャビティ領域を有する成形型を準備するステップと、保護キャップ及び保護キャップの内部に収容された温度検知部材を、成形型のキャビティ領域に収容して保持するステップと、成形型のキャビティ領域に樹脂を注入して射出成形を行うことによりコネクタを形成するステップと、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、温度センサの製造方法及び温度センサに関する。

従来、外部と電気的に接続するためのコネクタとサーミスタ等の温度検知部材とを備えた温度センサが研究・開発されている。

このような温度センサとして、例えば、特許文献１には、サーミスタ素子を収納したキャップを一体成形により一体とし、外部にサーミスタ素子に一端が接続されたリード線の他端が取り出されてなる一体成形体に設けられたカラー取付孔に、外周面にローレット加工部が設けられたカラーを一体成形体の冷却収縮作用を利用して圧入固定してなる温度センサが開示されている。そして、これによれば、比較的高温の状態や振動の激しい状態で使用される自動車用の温度センサとして、著しい品質向上を図ることができる、と記載されている。

また、特許文献２には、コネクタ部と温度検出部とがケーシングにより一体化された温度検出センサにおいて、ケーシングは、温度検出センサ本体の取り付け方向が異なるように設定された複数の取り付け係止部を有することを特徴とする温度検出センサが開示されている。そして、これによれば、汎用性の高い温度検出センサを提供することができる、と記載されている。

さらに、特許文献３には、温度感知素子と、温度感知素子をインサート成形するとともに、温度感知素子周囲の成形樹脂の厚さを成形金型の成形時に於ける後退量で調整した樹脂ケースと、を具備した温度検出センサの構造が開示されている。そして、これによれば、少い工程で温度感知素子をケース内に封止し、成形後にピンの抜け跡を残さず、温度感知素子の熱応答性を種々に設定できるようにすることができる、と記載されている。

また、特許文献４には、検出した温度信号を電気信号に変換するとともに第１電極および第２電極を有する検出素子と、一方の側に第１電極および第２電極と電気的に接触可能であって検出素子を保持する第１保持部および第２保持部を有し、他方の側に第１保持部および第２保持部にそれぞれ独立して電気的に接続される第１出力取出部と第２出力取出部とを有する第１ターミナルおよび第２ターミナルと、検出素子と第１保持部および第２保持部を内部にインサートし、第１出力取出部と第２出力取出部を外部に露出する樹脂ケースとを備え、検出素子と第１ターミナルおよび第２ターミナルとを樹脂ケース内にインサート成形したことを特徴とする温度検出装置が開示されている。そして、これによれば、感度を良好にしかつ電気的接続の信頼性を向上した温度検出装置を提供することができる、と記載されている。
特開平３−１０８６２４号公報 特開平７−２７６２２号公報 特開平６−１２９９１５号公報 特開平８−１５９８８１号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に係る温度センサは、成形樹脂圧によってセンサ素子が外部へ露出することを防止するために樹脂成型時に保護キャップを用いているが、保護キャップが大きい場合は、センサ素子の位置ずれによる応答性のばらつきが生じる。また、保護キャップが細い場合は、キャップ内へのガス溜まりによる応答性のばらつきが生じる。

また、上記特許文献３及び４に係る温度センサは、センサ素子又はリード線を金型で保持して製造しているが、この場合、金型の構造が複雑になり、コストアップの原因となる。また、スライドコアの動作時間が加わるため成形時間が長くなるという問題も生じている。

本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センサ素子の位置ずれ及びガス溜まりの発生をそれぞれ抑制し、且つ、成形タクトの短い温度センサの製造方法及び温度センサを提供することである。

本発明に係る温度センサの製造方法は、センサ素子及びセンサ素子に電気的に接続された一対のリード線を有する温度検知部材を準備するステップと、有底の筒状に形成され且つ壁部に切り欠きが設けられた保護キャップを準備するステップと、センサ素子が保護キャップの底面に対向するように、温度検知部材を保護キャップの内部に収容するステップと、温度検知部材及び保護キャップを収容するキャビティ領域を有する成形型を準備するステップと、保護キャップ及び保護キャップの内部に収容された温度検知部材を、成形型のキャビティ領域に収容して保持するステップと、成形型のキャビティ領域に樹脂を注入して射出成形を行うことによりコネクタを形成するステップと、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る温度センサの製造方法は、保護キャップ及びコネクタをそれぞれ同じ樹脂材料で形成してもよい。

さらに、本発明に係る温度センサの製造方法は、保護キャップの切り欠きが複数形成されていてもよい。

また、本発明に係る温度センサの製造方法は、保護キャップの切り欠きが、保護キャップの壁部の互いに対向する位置にそれぞれ形成されていてもよい。

さらに、本発明に係る温度センサの製造方法は、温度検知部材を保護キャップの内部に収容するステップで、保護キャップを、その切り欠き非形成領域が一対のリード線に対応するように配置してもよい。

また、本発明に係る温度センサの製造方法は、温度検知部材を保護キャップの内部に収容するステップで、保護キャップを、その内面がセンサ素子及び一対のリード線にそれぞれ接するように配置してもよい。

さらに、本発明に係る温度センサの製造方法は、射出成形を行うことによりコネクタを形成するステップで、保護キャップの切り欠き非形成領域側から成形型のキャビティ領域へ樹脂を注入してもよい。

本発明に係る温度センサは、センサ素子及びセンサ素子に電気的に接続された一対のリード線を有する温度検知部材と、有底の筒状に形成され且つ壁部に切り欠きが設けられると共に、センサ素子が底面に対向するように温度検知部材を内部に収容する保護キャップと、温度検知部材及び温度検知部材を内部に収容する保護キャップをそれぞれ覆うように設けられたコネクタと、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る温度センサは、保護キャップ及びコネクタが、それぞれ同じ樹脂材料で形成されていてもよい。

さらに、本発明に係る温度センサは、保護キャップの切り欠きが複数形成されていてもよい。

また、本発明に係る温度センサは、保護キャップの切り欠きが、保護キャップの壁部の互いに対向する位置にそれぞれ形成されていてもよい。

さらに、本発明に係る温度センサは、保護キャップが、その切り欠き非形成領域が一対のリード線に対応するように配置されていてもよい。

また、本発明に係る温度センサは、保護キャップが、その内面がセンサ素子及び一対のリード線にそれぞれ接するように配置されていてもよい。

本発明によれば、センサ素子の位置ずれ及びガス溜まりの発生をそれぞれ抑制し、且つ、成形タクトの短い温度センサの製造方法及び温度センサを提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施形態）
（温度センサの構成）
図１は、本実施形態の温度センサ１０を示す斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線における断面図であり、図３は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

温度センサ１０は、温度検知部材１１、保護キャップ１２及びコネクタ１３で構成されている。

温度検知部材１１は、例えば、温度上昇に伴い抵抗値が減少するサーミスタとなっており、水、油又は空気等の温度を検知するセンサ素子１４、センサ素子１４に電気的に接続された一対のリード線１５及び一対のリード線１５にそれぞれ電気的に接続された外部接続端子１６を備えている。

センサ素子１４は、例えば、マンガン、ニッケル、コバルト等から形成されており、いわゆるスピネル構造の結晶粒が集まった多結晶体となっている。センサ素子１４は、その周囲を覆うコネクタ１３の樹脂（後述する）から受ける応力を緩和するために、エポキシ系樹脂やガラス材料等でコーティングされている。

リード線１５は、例えばＣｕ又はＣｕＮｉ等で構成される導線をテフロン（登録商標）で被覆して形成されている。リード線１５は、その一端がセンサ素子１４に電気的に接続されており、他端が外部接続端子１６に電気的に接続されている。外部接続端子１６は、リード線１５の端部で且つリード線１５と段違いとなるように接続されている。

図４は、本実施形態に係る保護キャップ１２の平面図である。図５は、本実施形態に係る保護キャップ１２の側面図である。保護キャップ１２は、有底の筒状に形成され且つ壁部１９に切り欠き２１が設けられると共に、センサ素子１４が底面２２に対向するように温度検知部材１１を内部に収容している。保護キャップ１２の開口端１７は、温度検知部材１１のリード線１５と段違いとなるように接続された外部接続端子１６がどちら側に収容されているかを容易に認識するための目印となるように、一部のみ残して、それ以外が幅広に形成されている。また、この幅広の開口端１７は、後述の成形型２０に良好に係合する役割も有している。

切り欠き２１は、保護キャップ１２の壁部１９に２箇所形成されている。２箇所の切り欠き２１は、保護キャップ１２の壁部１９の互いに対向する位置にそれぞれ形成されている。このため、後述の樹脂注入によるコネクタ１３の射出成形時に保護キャップ１２内にガスが溜まることをより良好に抑制することができる。

尚、切り欠き２１は、保護キャップ１２の壁部１９に２つだけでなくそれ以上形成されていてもよいし、１つだけ形成されていてもよい。

保護キャップ１２は、壁部１９の上記切り欠き２１が形成されていない領域（切り欠き非形成領域２５）が、温度検知部材１１の一対のリード線１５に対応するように配置されている。より具体的には、保護キャップ１２の切り欠き２１は、リード線１５のない領域に対向し、保護キャップ１２の切り欠き非形成領域２５は、一対のリード線１５に対向するように配置されている。このため、後述の樹脂注入によるコネクタ１３の射出成形時に、射出された樹脂の圧力がリード線１５に直接加わることを保護キャップ１２の切り欠き非形成領域２５で防ぐことができる。したがって、射出樹脂圧によるリード線１５の変形等を良好に抑制することができる。

また、保護キャップ１２は、その内面がセンサ素子１４及び一対のリード線１５にそれぞれ接するように配置されている。このため、保護キャップ１２を必要最小限の大きさに形成することができる。したがって、温度センサ１０をコンパクトに形成することができる。さらに、保護キャップ１２がリード線１５に接していることにより、射出された樹脂の圧力がリード線１５に直接加わることをより良好に防ぐことができる。

コネクタ１３は、温度検知部材１１及び温度検知部材１１を内部に収容する保護キャップ１２をそれぞれ覆うように設けられている。コネクタ１３は、温度検知部材１１及び保護キャップ１２をそれぞれ覆うことで温度センサ１０の外形を形成すると共に、温度検知部材１１及び保護キャップ１２の隙間に充填された樹脂と一体形成されている。コネクタ１３は、保護キャップ１２を構成する樹脂材料と同じ樹脂材料で構成されている。このため、コネクタ１３とコネクタ１３内に収容される保護キャップ１２との接合性が良好となる。

これらの樹脂材料はどのようなものであってもよいが、例えばポリブチルテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）等を好適に用いることができる。

コネクタ１３は、それぞれ一体に形成された、温度測定対象側に設けられる温度検知部２６、及び、外部接続端子１６の接続対象側に設けられる接続部２７で構成されている。

コネクタ１３の温度検知部２６は、温度検知部材１１及び温度検知部材１１を内部に収容する保護キャップ１２をそれぞれ収容している。コネクタ１３の温度検知部２６の先端からは、温度検知部材１１のセンサ素子１４の所定部分が突出している。コネクタ１３の温度検知部２６の外表面には、スライド固定用の突起２８が一体形成されている。

コネクタ１３の接続部２７は、略円筒状に形成されている。コネクタ１３の接続部２７の内部において、温度検知部２６から突出する温度検知部材１１のリード線１５に接続された外部接続端子１６が露出している。

コネクタ１３の接続部２７には、ケーブル端子が挿入されて外部接続端子１６と電気的に接続される。このケーブル端子に電気的に接続された電子制御装置等にて、センサ素子１４の抵抗値の変化に基づいて測定対象の温度を演算する。

また、コネクタ１３の温度検知部２６には、スライド固定用の突起２８が一体形成されている。

上述の突起２８を、例えば、自動車の車体等の取付箇所の切込などにスライドさせて係合させることにより、特別なクリップなどを使用することなく、温度センサ１０を着脱自在且つ安定的に取り付けることができる。

（温度センサ１０の製造方法）
次に、本実施形態に係る温度センサ１０の製造方法を説明する。

まず、センサ素子１４及びセンサ素子１４に電気的に接続された一対のリード線１５を有する温度検知部材１１を準備する。

次に、一対のリード線１５のそれぞれに、外部接続端子１６をはんだ付け等で電気的に接続する。

次に、保護キャップ１２を準備し、センサ素子１４が保護キャップ１２の底面に対向するように、温度検知部材１１を保護キャップ１２の内部に収容する。このとき、保護キャップ１２を、その切り欠き非形成領域２５が一対のリード線１５に対応するように、且つ、その内面がセンサ素子１４及び一対のリード線１５にそれぞれ接するように配置する。

次に、温度検知部材１１及び保護キャップ１２を収容するキャビティ領域（３３及び３５）を有する成形型２０を準備する。成形型２０は、図６に示すように、互いに組み合わせて用いられる、温度センサ１０の温度検知部２６を成形する第１成形型３１、及び、温度センサ１０の接続部２７を成形する第２成形型３２で構成されている。

第１成形型３１は、コネクタ１３の一部の外形を構成するキャビティ領域３３と、保護キャップ１２の先端を嵌め込んで固定するための凹部３４が形成されている。

第２成形型３２は、コネクタ１３の一部の外形を構成するキャビティ領域３５と、保護キャップ１２の開口端１７に係合させて固定するための係合部３６と、外部接続端子１６を嵌め込んで固定するための端子挿入孔３７が形成されている。

また、第２成形型３２の内面の壁部であって、収容する保護キャップ１２の切り欠き非形成領域２５に対応する部位に、樹脂射出口が形成されている。このため、樹脂注入によるコネクタ１３の射出成形時に、射出された樹脂の圧力がリード線１５に直接加わることを保護キャップ１２の切り欠き非形成領域２５で防ぐことができる。したがって、射出樹脂圧によるリード線１５の変形等を良好に抑制することができる。

このような構成の第１及び第２成形型３１，３２を組み合わせることで、成形型２０のキャビティ領域（３３及び３５）に保護キャップ１２及び保護キャップ１２の内部に収容された温度検知部材１１を収容して保持する。このように、成形型２０によって温度検知部材１１の保護キャップ１２を押圧し、リード線１５及びセンサ素子１４を射出成形時の樹脂圧から保護するため、リード線１５の変形やセンサ素子１４の位置ずれを抑制することができる。したがって、温度センサ１０の熱応答性のばらつきを良好に抑制することができる。また、センサ素子１４の変形、断線、破損等を抑制するために成形速度を遅くする必要がなく、低コストで温度センサ１０を製造することができる。

次に、成形型２０のキャビティ領域（３３及び３５）に樹脂射出口から樹脂を注入して射出成形を行う。射出された樹脂は、キャビティ領域（３３及び３５）内に密に行き渡り、成形型２０の外形を形成するとともに、保護キャップ１２と温度検知部材１１との隙間に充填される。このとき、保護キャップ１２の壁部１９に切り欠き２１が設けられているため、成形時のガスが保護キャップ１２内に溜まることを良好に抑制することができる。

また、コネクタ１３の外表面の樹脂射出口対応部位には、射出痕が形成される。

以上により、コネクタ１３が完成する。

（作用効果）
次に作用効果について説明する。

本発明の実施形態に係る温度センサ１０の製造方法は、センサ素子１４及びセンサ素子１４に電気的に接続された一対のリード線１５を有する温度検知部材１１を準備するステップと、有底の筒状に形成され且つ壁部１９に切り欠き２１が設けられた保護キャップ１２を準備するステップと、センサ素子１４が保護キャップ１２の底面に対向するように、温度検知部材１１を保護キャップ１２の内部に収容するステップと、温度検知部材１１及び保護キャップ１２を収容するキャビティ領域（３３及び３５）を有する成形型２０を準備するステップと、保護キャップ１２及び保護キャップ１２の内部に収容された温度検知部材１１を、成形型２０のキャビティ領域（３３及び３５）に収容して保持するステップと、成形型２０のキャビティ領域（３３及び３５）に樹脂を注入して射出成形を行うことによりコネクタ１３を形成するステップと、を備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、成形型２０によって温度検知部材１１の保護キャップ１２を押圧し、リード線１５及びセンサ素子１４を射出成形時の樹脂圧から保護するため、リード線１５の変形やセンサ素子１４の位置ずれを抑制することができる。したがって、温度センサ１０の熱応答性のばらつきを良好に抑制することができる。また、センサ素子１４の変形、断線、破損等を抑制するために成形速度を遅くする必要がなく、低コストで温度センサ１０を製造することができる。さらに、保護キャップ１２の壁部１９に切り欠き２１が設けられているため、成形時のガスが保護キャップ１２内に溜まることを良好に抑制することができる。

以上説明したように、本発明は、温度センサの製造方法及び温度センサに関する。

本発明の実施形態の温度センサ１０を示す斜視図である。 図１のＩ−Ｉ線における断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 本発明の実施形態に係る保護キャップ１２の平面図である。 本発明の実施形態に係る保護キャップ１２の側面図である。 本発明の実施形態に係る温度センサ１０を収容して保持する成形型２０の断面図である。

符号の説明

１０ 温度センサ
１１ 温度検知部材
１２ 保護キャップ
１３ コネクタ
１４ センサ素子
１５ リード線
１６ 外部接続端子
１７ 開口端
１９ 壁部
２０ 成形型
２２ 底面
２５ 切り欠き非形成領域
２６ 温度検知部
２７ 接続部
２８ 突起
３１ 第１成形型
３２ 第２成形型
３３，３５ キャビティ領域
３４ 凹部
３６ 係合部
３７ 端子挿入孔

Claims (13)

1. センサ素子及び該センサ素子に電気的に接続された一対のリード線を有する温度検知部材を準備するステップと、
   有底の筒状に形成され且つ壁部に切り欠きが設けられた保護キャップを準備するステップと、
   上記センサ素子が該保護キャップの底面に対向するように、上記温度検知部材を上記保護キャップの内部に収容するステップと、
   上記温度検知部材及び上記保護キャップを収容するキャビティ領域を有する成形型を準備するステップと、
   上記保護キャップ及び該保護キャップの内部に収容された温度検知部材を、上記成形型のキャビティ領域に収容して保持するステップと、
   上記成形型のキャビティ領域に樹脂を注入して射出成形を行うことによりコネクタを形成するステップと、
   を備えた温度センサの製造方法。
2. 請求項１に記載された温度センサの製造方法において、
   上記保護キャップ及び上記コネクタをそれぞれ同じ樹脂材料で形成する温度センサの製造方法。
3. 請求項１に記載された温度センサの製造方法において、
   上記保護キャップの切り欠きが複数形成されている温度センサの製造方法。
4. 請求項３に記載された温度センサの製造方法において、
   上記保護キャップの切り欠きは、該保護キャップの壁部の互いに対向する位置にそれぞれ形成されている温度センサの製造方法。
5. 請求項１に記載された温度センサの製造方法において、
   上記温度検知部材を上記保護キャップの内部に収容するステップで、該保護キャップを、その切り欠き非形成領域が上記一対のリード線に対応するように配置する温度センサの製造方法。
6. 請求項１に記載された温度センサの製造方法において、
   上記温度検知部材を上記保護キャップの内部に収容するステップで、該保護キャップを、その内面が上記センサ素子及び一対のリード線にそれぞれ接するように配置する温度センサの製造方法。
7. 請求項１に記載された温度センサの製造方法において、
   上記射出成形を行うことによりコネクタを形成するステップで、上記保護キャップの切り欠き非形成領域側から上記成形型のキャビティ領域へ上記樹脂を注入する温度センサの製造方法。
8. センサ素子及び該センサ素子に電気的に接続された一対のリード線を有する温度検知部材と、
   有底の筒状に形成され且つ壁部に切り欠きが設けられると共に、上記センサ素子が底面に対向するように上記温度検知部材を内部に収容する保護キャップと、
   上記温度検知部材及び該温度検知部材を内部に収容する保護キャップをそれぞれ覆うように設けられたコネクタと、
   を備えた温度センサ。
9. 請求項８に記載された温度センサにおいて、
   上記保護キャップ及び上記コネクタは、それぞれ同じ樹脂材料で形成されている温度センサ。
10. 請求項８に記載された温度センサにおいて、
    上記保護キャップの切り欠きが複数形成されている温度センサ。
11. 請求項１０に記載された温度センサにおいて、
    上記保護キャップの切り欠きは、該保護キャップの壁部の互いに対向する位置にそれぞれ形成されている温度センサ。
12. 請求項８に記載された温度センサにおいて、
    上記保護キャップは、その切り欠き非形成領域が上記一対のリード線に対応するように配置されている温度センサ。
13. 請求項８に記載された温度センサにおいて、
    上記保護キャップは、その内面が上記センサ素子及び一対のリード線にそれぞれ接するように配置されている温度センサ。

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