JP2010008366A - 温度センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造効率及び品質が良好な温度センサ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】温度センサ１０は、温度検知部材１１と、有底の筒状に形成され、且つ、壁部１９の内側表面に嵌合孔２０が形成されると共に、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を内部に収容する保護キャップ１２と、温度検知部材１１及び保護キャップ１２をそれぞれ覆うように設けられた樹脂製のコネクタ１３と、を備える。保護キャップ１２の嵌合孔２０には、外部接続端子１６の一部が嵌め込まれて固定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、温度センサ及びその製造方法に関する。

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。温度センサのコネクタは、一般的に、温度検知部材を成形型内に設けた状態で、該成形型内に樹脂を射出することで形成している。

ここで、成形型内に樹脂を射出すると、温度検知部材を構成するセンサ素子や端子等が成形樹脂圧等によって位置ずれを生じることがあり、各製品ごとにその位置ずれの程度によって性能が異なってしまったり、品質の低下を招いたりするという問題が生じる。このため、従来、例えば特許文献１に開示されているように、成形樹脂圧によってセンサ素子や端子等の位置がずれることを防止するために樹脂成形時に温度検知部材に保護キャップを被せている。
特開平７−２７６２２号公報

しかしながら、従来の温度センサは、センサ素子や端子等で構成される温度検知部材と、温度検知部材を覆う保護キャップとを別々に成形型内に取り付けた後、樹脂成形を行っているため、製造効率が悪い。また、温度検知部材と保護キャップとは互いに固定されていないため、成形型内での樹脂成形時等に、成形樹脂圧によって温度検知部材と保護キャップとの間に位置ずれが生じる可能性もある。

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、製造効率及び品質が良好な温度センサ及びその製造方法を提供することである。

本発明に係る温度センサは、センサ素子、センサ素子に電気的に接続された一対のリード線、及び、一対のリード線にそれぞれ電気的に接続された外部接続端子を有する温度検知部材と、有底の筒状に形成され、且つ、壁部の内側表面に嵌合孔が形成されると共に、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樹脂製のコネクタと、を備え、保護キャップの嵌合孔には、外部接続端子の一部が嵌め込まれて固定されていることを特徴とする。

このような構成によれば、温度検知部材と保護キャップとを成形型に別々に取り付けず、温度検知部材の外部接続端子の一部を保護キャップの嵌合孔に嵌め込んで固定した状態で成形型内に設けることができる。このため、製造効率が良好となる。また、温度検知部材と保護キャップとが互いに一体となって固定された状態で樹脂の射出成形を行うことができる。このため、成形型内での樹脂成形時等に、成形樹脂圧によって温度検知部材と保護キャップとの間に位置ずれが生じることを抑制することができ、温度センサの品質が良好となる。

また、本発明に係る温度センサは、保護キャップの嵌合孔に嵌め込まれる外部接続端子の一部が、外部接続端子の先端部であってもよい。

このような構成によれば、保護キャップの嵌合孔に嵌め込まれる外部接続端子の一部が、外部接続端子の先端部であるため、保護キャップの嵌合孔への外部接続端子の嵌め込みが容易になる。

さらに、本発明に係る温度センサは、外部接続端子が、外部接続端子を外側へ曲げる第１屈曲部と、第１屈曲部から所定長さだけ外側にある位置から先端部を保護キャップの底面方向へ曲げる第２屈曲部と、を備えてもよい。

このような構成によれば、外部接続端子が、外部接続端子を外側へ曲げる第１屈曲部と、第１屈曲部から所定長さだけ外側にある位置から先端部を保護キャップの底面方向へ曲げる第２屈曲部と、を備えるため、外部接続端子の先端方向に取り付けるリード線を避けるように、保護キャップの嵌合孔に嵌め込むための先端部を形成することができる。

また、本発明に係る温度センサは、保護キャップの側面に、保護キャップの底面側から底面の反対側に向かって拡径となる段差部が形成されていてもよい。

このような構成によれば、保護キャップの側面に、保護キャップの底面側から底面の反対側に向かって拡径となる段差部が形成されているため、保護キャップの底面側から側面へ向かう水蒸気の流路をより外側へ変えることができる。従って、保護キャップの底面側から側面へ向かう水蒸気が保護キャップ内に流れ込むことを抑制することができる。このため、温度センサの品質がより良好となる。

さらに、本発明に係る温度センサは、保護キャップの壁部には、温度検知部材を内部に収容させた状態で、保護キャップ内に樹脂を流入させてコネクタを成形するための樹脂流入口が保護キャップを貫通するように形成されていると共に、樹脂流入口は、周囲が保護キャップの壁部で囲まれていてもよい。

このような構成によれば、保護キャップの壁部を貫通するように形成された樹脂流入口が保護キャップの壁部で囲まれているため、周囲の一部に保護キャップの壁部がないもの、すなわち、保護キャップの端部から側面に亘って形成された切り欠きで構成される開口部等に比べて、保護キャップが周囲から加わる荷重に対して変形せず、安定した形状を保持することができる。

また、本発明に係る温度センサは、樹脂流入口が、保護キャップの壁部において、互いに対向するように複数形成されていてもよい。

このような構成によれば、樹脂流入口が、保護キャップの壁部において、互いに対向するように複数形成されているため、樹脂流入口がバランス良く配置されており、周囲から加わる荷重に対して、保護キャップがより安定した形状を保持することができる。

本発明に係る温度センサの製造方法は、センサ素子、センサ素子に電気的に接続された一対のリード線、及び、一対のリード線にそれぞれ電気的に接続された外部接続端子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ると共に、壁部の内側表面に嵌合孔が形成され、且つ、壁部を貫通するように樹脂流入口が形成された保護キャップを準備するステップと、センサ素子を保護キャップの底面に対向させ、且つ、保護キャップの嵌合孔に外部接続端子の一部を嵌め込んで固定させて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。

このような構成によれば、温度検知部材と保護キャップとを成形型に別々に取り付けず、温度検知部材の外部接続端子の一部を保護キャップの嵌合孔に嵌め込んで固定した状態で成形型内に設けるため、製造効率が良好となる。また、温度検知部材と保護キャップとが互いに一体となって固定された状態で樹脂の射出成形を行うため、成形型内での樹脂成形時等に、成形樹脂圧によって温度検知部材と保護キャップとの間に位置ずれが生じることを抑制することができ、温度センサの品質が良好となる。

本発明によれば、製造効率及び品質が良好な温度センサ及びその製造方法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の斜視図であり、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。リード線１５は、センサ素子１４を挟み込むように設けるため、センサ素子を傷つけない程度に細く形成されている。

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。外部接続端子１６は、外部接続端子１６を外側へ曲げる第１屈曲部３１と、第１屈曲部３１から所定長さだけ外側にある位置から先端部２１を保護キャップ１２の底面２２方向へ曲げる第２屈曲部３２と、を備えている。外部接続端子１６は、後述する樹脂の射出成形における樹脂の射出圧に耐えうるように、リード線１５より太く形成されている。

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の内側表面に嵌合孔２０が形成されると共に、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の嵌合孔２０には、外部接続端子１６の先端部２１が嵌め込まれて固定されている。なお、保護キャップ１２の嵌合孔２０には、外部接続端子１６の先端部２１に限らず、例えば、外部接続端子１６の側端から枝分かれさせて形成した部分を嵌め込んで固定してもよい。保護キャップ１２の壁部１９の厚さは、温度検知部材１１の応答性に悪影響を与えないために、例えば０．３〜０．６ｍｍ程度に薄く形成されるのが好ましい。

保護キャップ１２の側面には、保護キャップ１２の底面２２側から底面２２の反対側に向かって拡径となる段差部３３が形成されている。段差部３３の数や形状は特に限定されないが、保護キャップの底面側から側面へ向かう水蒸気の流路をより外側へ良好に変えることができるように、段階的に拡径する段差部が複数形成されているのが好ましい。

保護キャップ１２の壁部１９には、温度検知部材１１を内部に収容させた状態で、保護キャップ１２内に樹脂を流入させてコネクタ１３を成形するための樹脂流入口３５が保護キャップ１２を貫通するように形成されている。樹脂流入口３５は、その周囲が保護キャップ１２の壁部１９で囲まれている。樹脂流入口３５は、保護キャップ１２の壁部１９に２箇所形成されている。２箇所の樹脂流入口３５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。尚、樹脂流入口３５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。

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。

上記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おり、コネクタ１３の温度検知部２６の先端からは、保護キャップ１２のセンサ素子１４に対応する部分が突出している。

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。

（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、センサ素子１４に電気的に接続された一対のリード線１５を準備する。

次に、外部接続端子１６を準備する。外部接続端子１６は、外部接続端子１６を外側へ曲げる第１屈曲部３１と、第１屈曲部３１から所定長さだけ外側にある位置から先端部２１を保護キャップ１２の底面２２方向へ曲げる第２屈曲部３２と、を備えるように、金属板を打ち抜きにより形成してもよく、棒状の金属を折り曲げることにより形成してもよい。

続いて、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、有底の筒状に形成されると共に、壁部１９の内側表面に嵌合孔２０が形成され、且つ、壁部１９を貫通するように樹脂流入口３５が形成された保護キャップ１２を準備する。

続いて、センサ素子１４を保護キャップ１２の底面２２に対向させ、且つ、保護キャップ１２の嵌合孔２０に外部接続端子１６の先端部２１を嵌め込んで固定させて温度検知部材１１を保護キャップ１２の内部に収容する。

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を有する成形型（不図示）を準備する。成形型は、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、及び、温度センサ１０の接続部２７を成形する第２成形型で構成されている。このような構成の第１及び第２成形型を組み合わせることで、成形型のキャビティ領域に保護キャップ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。

続いて、成形型のキャビティ領域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、キャビティ領域内に密に行き渡り、コネクタ１３の外形を形成するとともに、樹脂流入口３５から保護キャップ１２内部へと入り込み、保護キャップ１２と温度検知部材１１との隙間に充填され、コネクタ１３が形成される。

以上により、温度検知部材１１、保護キャップ１２及びコネクタ１３で構成された温度センサが完成する。

（作用効果）
次に本発明の実施形態に係る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は、温度検知部材１１と、有底の筒状に形成され、且つ、壁部１９の内側表面に嵌合孔２０が形成されると共に、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を内部に収容する保護キャップ１２と、温度検知部材１１及び保護キャップ１２をそれぞれ覆うように設けられた樹脂製のコネクタ１３と、を備え、保護キャップ１２の嵌合孔２０には、外部接続端子１６の先端部２１が嵌め込まれて固定されている。

このような構成によれば、温度検知部材１１と保護キャップ１２とを成形型に別々に取り付けず、温度検知部材１１の外部接続端子１６の先端部２１を保護キャップ１２の嵌合孔２０に嵌め込んで固定した状態で成形型内に設けることができる。このため、製造効率が良好となる。また、温度検知部材１１と保護キャップ１２とが互いに一体となって固定された状態で樹脂の射出成形を行うことができる。このため、成形型内での樹脂成形時等に、成形樹脂圧によって温度検知部材１１と保護キャップ１２との間に位置ずれが生じることを抑制することができ、温度センサ１０の品質が良好となる。

以上説明したように、本発明は、温度センサ及びその製造方法に関する。

本発明の実施形態の温度センサ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の平面図である。 本発明の実施形態に係る保護キャップの側面図である。

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
１９ 壁部
２０ 嵌合孔
２１ 先端部
２２ 底面
２６ 温度検知部
２７ 接続部
３１ 第１屈曲部
３２ 第２屈曲部
３３ 段差部
３５ 樹脂流入口

Claims (7)

1. センサ素子、該センサ素子に電気的に接続された一対のリード線、及び、該一対のリード線にそれぞれ電気的に接続された外部接続端子を有する温度検知部材と、
   有底の筒状に形成され、且つ、壁部の内側表面に嵌合孔が形成されると共に、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樹脂製のコネクタと、を備え、
   上記保護キャップの嵌合孔には、上記外部接続端子の一部が嵌め込まれて固定されている温度センサ。
2. 請求項１に記載された温度センサにおいて、
   上記保護キャップの嵌合孔に嵌め込まれる上記外部接続端子の一部は、該外部接続端子の先端部である温度センサ。
3. 請求項２に記載された温度センサにおいて、
   上記外部接続端子は、該外部接続端子を外側へ曲げる第１屈曲部と、該第１屈曲部から所定長さだけ外側にある位置から上記先端部を上記保護キャップの底面方向へ曲げる第２屈曲部と、を備えた温度センサ。
4. 請求項１に記載された温度センサにおいて、
   上記保護キャップの側面には、該保護キャップの底面側から該底面の反対側に向かって拡径となる段差部が形成されている温度センサ。
5. 請求項１に記載された温度センサにおいて、
   上記保護キャップの壁部には、上記温度検知部材を内部に収容させた状態で、該保護キャップ内に樹脂を流入させてコネクタを成形するための樹脂流入口が該保護キャップを貫通するように形成されていると共に、該樹脂流入口は、周囲が該保護キャップの壁部で囲まれている温度センサ。
6. 請求項５に記載された温度センサにおいて、
   上記樹脂流入口は、上記保護キャップの壁部において、互いに対向するように複数形成されている温度センサ。
7. センサ素子、該センサ素子に電気的に接続された一対のリード線、及び、該一対のリード線にそれぞれ電気的に接続された外部接続端子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ると共に、壁部の内側表面に嵌合孔が形成され、且つ、壁部を貫通するように樹脂流入口が形成された保護キャップを準備するステップと、
   上記センサ素子を上記保護キャップの底面に対向させ、且つ、該保護キャップの上記嵌合孔に上記外部接続端子の一部を嵌め込んで固定させて上記温度検知部材を該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。

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