JP2012242208A - 温度センサ、温度センサの製造方法及び温度センサ付圧力センサ - Google Patents

温度センサ、温度センサの製造方法及び温度センサ付圧力センサ Download PDF

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Abstract

【課題】温度センサの温度検出素子とそのリードを保護する保護チューブとを良好にコーティングする。
【解決手段】温度検出素子16と、一対のリード線17、18と、一対の保護チューブ20、21と、温度検出素子16及び保護チューブ20、21を絶縁コーティングするコーティング材25とを備えたものにおいて、リード線17、18及び保護チューブ20、21の先端部を、Y字状に分岐させるように構成し、温度検出素子16、リード線17、18及び保護チューブ20、21をコーティング材25中に浸漬させるときに、コーティング材25の液面がリード線17、18及び保護チューブ20、21の先端部のY字状の分岐部よりも下方に位置するように構成した。
【選択図】図4

Description

本発明は、サーミスタ素子等からなる温度検出素子を備えた温度センサ、温度センサの製造方法及び温度センサ付圧力センサに関する。
温度センサ付圧力センサに内蔵された温度センサの一例として、サーミスタ素子等の温度検出素子と、一対のリードと、これら一対のリードをそれぞれ絶縁保護する保護チューブとを備えたものが知られている。この温度センサの温度検出素子と保護チューブは、コーティング材によりコーティングされている。
特開2009−192424号公報
温度センサの温度検出素子及び保護チューブをコーティング材によりコーティングする場合、例えば有機系コーティング材(ポリアミド)等のコーティング材が液状で収容されたコーティング材槽内に温度検出素子及び保護チューブを浸漬させた後、乾燥させることによりコーティング処理する。
このコーティング処理において、コーティング材が乾燥するまでの間に、コーティング材が毛細管現象により両保護チューブ間にて当該両保護チューブに沿うように這い上がってしまい、その結果、両保護チューブの反温度検出素子側端部までコーティングされてしまう場合がある。このような場合、配線等のときに両反温度検出素子側端部を互いに引き離すと、両反温度検出素子側端部間をコーティングしているコーティング材が破損するだけでなく、この破損に起因する応力が温度検出素子近傍のコーティング材にまで伝達されてしまいクラック等の破損が生じる可能性がある。
上記不具合を解消する構成として、特許文献1に記載された温度センサがある。この温度センサでは、保護チューブの反温度検出素子側端部に突出部を設け、これら突出部を当接させることにより、一対の保護チューブの反温度検出素子側端部の間隔を広げている。これにより、コーティング材が毛細管現象により両保護チューブ間にて這い上がることを防止している。しかし、上記構成の場合、保護チューブの端部に突出部を設けなければならないので、製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、温度検出素子とそのリードを保護する保護チューブとを良好にコーティングすることができる温度センサ、温度センサの製造方法及び温度センサ付圧力センサを提供することにある。
請求項1の発明によれば、温度検出素子と、この温度検出素子から導出された一対のリード線と、これら一対のリード線を保護する一対の保護チューブと、前記温度検出素子及び前記保護チューブを絶縁コーティングするコーティング材とを備え、前記リード線及び前記保護チューブの先端部を、Y字状に分岐させるように構成し、前記温度検出素子、前記リード線及び前記保護チューブを前記コーティング材中に浸漬させるときに、前記コーティング材の液面が前記リード線及び前記保護チューブの先端部のY字状の分岐部よりも下方に位置するように構成したので、温度検出素子とそのリードを保護する保護チューブとを良好にコーティングすることができる。
この場合、請求項2の発明のように、前記リード線及び前記保護チューブの先端部は、Y字状に分岐した後、前記リード線が前記保護チューブから露出し、これら露出したリード線は、折り曲げられて互いに背反する方向に延びるように構成されていることが好ましい。
また、請求項3の発明のように、前記一対のリード線のうちのいずれか一方のリード線は、前記Y字状の分岐部よりも下方に位置する部分まで前記保護チューブから露出するように構成することが良い。
請求項4の発明によれば、温度検出素子と、この温度検出素子から導出された一対のリード線と、これら一対のリード線を保護する一対の保護チューブと、前記温度検出素子及び前記保護チューブを絶縁コーティングするコーティング材とを備えた温度センサの製造方法において、前記リード線及び前記保護チューブの先端部を、Y字状に分岐させるように形成する工程と、前記温度検出素子、前記リード線及び前記保護チューブを前記コーティング材中に浸漬させるときに、前記コーティング材の液面が前記リード線及び前記保護チューブの先端部のY字状の分岐部よりも下方に位置するように浸漬する工程とを備えたので、請求項1の発明とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
この場合、請求項5の発明のように、Y字状に分岐させるように形成する工程において、前記保護チューブを前記リード線に挿入した後、前記リード線及び前記保護チューブをY字状に分岐させるように形成することが好ましい。
また、請求項6の発明のように、Y字状に分岐させるように形成する工程において、前記保護チューブを前記リード線に挿入前に、前記保護チューブをY字状に分岐させるように形成しておき、この後、前記保護チューブを前記リード線に挿入して前記リード線及び前記保護チューブをY字状に分岐させるように形成することが良い。
更に、請求項7の発明のように、測定媒体の温度を請求項1ないし3のいずれか一項に記載の温度センサにより検出可能とすると共に、前記測定媒体の圧力を圧力検出素子により検出可能とする温度センサ付圧力センサを備えることが好ましい。
請求項8の発明によれば、圧力検出室及び圧力導入孔を有し、前記温度センサが取り付けられたハウジングを備え、前記ハウジングに、前記温度センサの一対のリード線を挟んで位置決めする位置決め部を設けたので、温度センサの取付位置を高精度に位置決めできる。
この場合、請求項9の発明のように、前記位置決め部は、前記一対のリード線の各分岐部に当接する中央位置決め部と、前記一対のリード線の一方の分岐部に当接する一方の位置決め部と、前記一対のリード線の他方の分岐部に当接する他方の位置決め部とを備えることが好ましい。
また、請求項10の発明のように、前記中央位置決め部は前記一対のリード線に点当接し、前記一方の位置決め部は前記一対のリード線の一方に点当接し、前記他方の位置決め部は前記一対のリード線の他方に点当接するように構成することが良い。
更に、請求項11の発明のように、前記中央位置決め部は前記一対のリード線に点当接し、前記一方の位置決め部は前記一対のリード線の一方に線当接し、前記他方の位置決め部は前記一対のリード線の他方に線当接するように構成することが好ましい。
本発明の第1実施形態を示す温度センサ付圧力センサの概略縦断面図 温度センサ付圧力センサのうちの温度センサ周辺の正面図 コーティング処理前の温度センサの正面図 コーティング処理後の温度センサの正面図 温度センサ及び位置決め部の正面図 本発明の第2実施形態を示す図5相当図 本発明の第3実施形態を示す図5相当図 本発明の第4実施形態を示す図3相当図 図4相当図
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図5を参照して説明する。図1は、本実施形態の温度センサ付圧力センサ1の全体構成の概略断面図である。この温度センサ付圧力センサ1は、例えば自動車のインテークマニホールドに取り付けられ、インテークマニホールドの圧力および吸気温度の測定に用いられる吸気圧センサ等に適用することができる。
図1に示すように、温度センサ付圧力センサ1は、主に、測定媒体の圧力を検出可能な圧力検出素子2が搭載されるコネクタケース3と、圧力検出素子2を覆うようにコネクタケース3に取り付けられて圧力検出素子2に圧力を導入するための圧力導入孔4が形成されるハウジング5と、圧力導入孔4の近傍における測定媒体の温度を検出可能な温度センサ6とを備えている。
コネクタケース3は、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)やエポキシ樹脂等の樹脂材料を、金型を用いて型成形してなるものである。このコネクタケース3の下端面には、圧力検出素子2を搭載するための開口部7が形成されている。
また、コネクタケース3には、外部と接続される銅や42アロイなどからなる複数本のターミナル8がインサート成形により一体的に設けられている。一部のターミナル8の一端部は、上記開口部7内にて露出した状態となるように配置されている。また、各ターミナル8のうちコネクタケース3の図1中右端部の開口部9において露出する他端部は、例えば、ワイヤハーネス等の図略の外部配線部材を介して外部回路(車両のECU等)に電気的に接続されるようになっている。
圧力検出素子2は、測定圧力の検出を行う圧力検出部であり、具体的には、圧力を検出してその検出値に応じたレベルの電気信号を発生するものである。この圧力検出素子2は、例えば、半導体よりなるセンサチップとこのセンサチップを保持するガラス台座とにより構成されている。上記センサチップは、限定するものではないが、たとえば、シリコン半導体チップなどからなるピエゾ抵抗効果を利用した周知構成のもので、その上面に圧力を受けて歪むダイアフラムおよび拡散抵抗などにより形成されたブリッジ回路などを備えた構成となっている。
この圧力検出素子2は、コネクタケース3の下端部側の開口部7の底面と上記ガラス台座との間に、たとえばシリコーンゴム等の図示しない接着剤を介在させた状態でダイボンディングされている。また、圧力検出素子2の図示しない各入出力端子(ボンディングパッド)は、ターミナル8に金やアルミニウム等のボンディングワイヤ10を介して電気的に接続されている。
そして、コネクタケース3の下端部側の開口部7内には、電気絶縁性および耐薬品性に優れたフッ素系ゲルやフッ素系ゴムなどからなる保護部材11が充填されている。この保護部材11によって、ターミナル8とコネクタケース3との界面、圧力検出素子2およびボンディングワイヤ10などが封止され、保護されている。
また、ハウジング5は、コネクタケース3の下端部側の開口部7を覆うようにコネクタケース3に対して連結されている。そして、このコネクタケース3とハウジング5との間において圧力検出室12が形成されている。ハウジング5は、測定圧力が導入される圧力導入ポートとして構成されており、上記コネクタケース3と同様に、例えばPBT、PPSなどの耐熱性を有する樹脂材料からなり、これらの樹脂材料を金型を用いて型成形してなるものである。
このハウジング5は、コネクタケース3とは反対側の方向(図1中下方)へ突出しており、その内部には突出先端から上記圧力検出室12に通じる圧力導入孔4が形成されている。また、ハウジング5の外周部には、Oリング14が設けられ、温度センサ付圧力センサ1は、当該Oリング14を介して図示しないセンサ取付部に対して気密的に取り付け可能になっている。
ハウジング5の圧力導入孔4の先端付近には、温度センサ6が配置されている。温度センサ6は、図3に示すように、温度検出素子としてのサーミスタ素子16と、サーミスタ素子16からの検出信号を出力する一対のリード線17、18とを有する。尚、温度センサ6の具体的構成については、後述する。
温度センサ6の一対のリード線17、18は、ハウジング5に一体的にインサート成形された2本のターミナル19の一端部19a(図2参照)にそれぞれ例えば溶接等により接続されている。リード線17、18とターミナル19の一端部19aとの溶接部分周辺には、電気絶縁性および耐薬品性に優れたフッ素系ゲルやフッ素系ゴムなどからなる保護部材15が充填(ポッティング)されている。これらターミナル19の他端部は、対応するコネクタケース3のターミナル8にそれぞれ溶接等により接続されている。
ここで、温度センサ6の具体的構成について、図3および図4を参照して詳細に説明する。温度センサ6の一対のリード線17、18は、図3に示すように、それぞれ例えばポリイミド樹脂からなる保護チューブ20、21で覆われており、保護チューブ20、21により電気的に保護されている。リード線17、18の長さ寸法は、保護チューブ20、21の長さ寸法よりも長くなっており、リード線17、18の先端部は保護チューブ20、21で覆われず露出している。
この場合、リード線17、18および保護チューブ20、21は、図3に示す形状にフォーミング(形状変更)されている。即ち、サーミスタ素子16から導出されたリード線17、18および保護チューブ20、21は、2本並列状に真っ直ぐ延び、分岐点22でY字状に分岐されている。リード線17、18および保護チューブ20、21の分岐線部17a、18a、20a、21aのなす角度Aは、例えば30度以上に設定されている。
リード線17、18の分岐線部17a、18aは、保護チューブ20、21の分岐線部20a、21aから露出した後、折曲点23、24で折り曲げられ、折り曲げられた折曲線部17b、18bは互いに背反する方向に延びている。この場合、折曲線部17b、18bと、2本並列状に真っ直ぐ延びるリード線17、18および保護チューブ20、21とは直交(即ち、90度の角度をなすように折曲)している。尚、本実施形態では、保護チューブ20、21の分岐線部20a、21aによりリード線17、18の分岐線部17a、18aの分岐点22寄りの部分を覆うように構成したが、リード線17、18の分岐線部17a、18aのうちの一方だけを覆い他方を露出させる構成としても良い。
また、リード線17、18および保護チューブ20、21の上記した形状のフォーミング(形状変更)は、保護チューブ20、21内にリード線17、18を挿入した後、フォーミングすることが好ましい。この場合、フォーミングのし易さ及びフォーミング後の形状の保持を考慮すると、リード線17、18の外径寸法は、例えば0.3mm程度または0.3mm程度以下に設定することが好ましい。
尚、上記フォーミング作業方法と異なる方法として、保護チューブ20、21内にリード線17、18を挿入する前に、保護チューブ20、21の形状を図3に示す形状(分岐形状)にフォーミングしておき、このようにフォーミングした保護チューブ20、21内にリード線17、18を挿入する方法がある。この方法の場合、リード線17、18の挿入性を考慮すると、保護チューブ20、21のフォーミング部分(即ち、曲げ部分または円弧形状部分)の曲率半径を、保護チューブ20、21の直径の2倍以上に設定しておくことが好ましい。また、リード線17、18の外径寸法は、例えば0.3mm程度または0.3mm程度以下に設定することが好ましい。
次に、上記したようにフォーミングした温度センサ6のサーミスタ素子16と保護チューブ20、21とは、図4に示すように、電気的保護のために、例えばポリアミド樹脂等の有機系コーティング材25により絶縁コーティングされている。この場合、有機系コーティング材25によりコーティング処理するに際しては、コーティング材25が液状で収容されたコーティング材槽(図示しない)の内部に温度センサ6を浸漬後、乾燥させることによりコーティング処理される。具体的には、保護チューブ20、21の中間部分の図4中の矢印Bで示す位置までコーティング材25の液面が達するように浸漬する。このとき、コーティング材25が毛細管現象により両保護チューブ20、21間にて当該両保護チューブ20、21に沿うように這い上がるが、保護チューブ20、21の分岐点22部分でコーティング材25の這い上がりが止まる構成となっている。
そして、上記したようにコーティング処理したコーティング材25の乾燥が完了したら、温度センサ6を、図1及び図2に示すように、ハウジング5に取り付ける。この場合、ハウジング5の圧力導入孔4の先端付近にサーミスタ素子16が配置されるように取り付ける。このとき、ハウジング5には、図2および図5に示すように、温度センサ15のリード線17、18の分岐線部17a、18aと、保護チューブ20、21の分岐線部20a、21aとをガイドして位置決めする位置決め部26、27、28が設けられている。
具体的には、中央部のほぼ三角形状の位置決め部27と、左右の位置決め部26、28とで形成されるほぼY字状の溝部内に、リード線17、18の分岐線部17a、18aおよび保護チューブ20、21の分岐線部20a、21aを収容する。これにより、位置決め部27と位置決め部26とでリード線17の分岐線部17aを挟むと共に、位置決め部27と位置決め部28とでリード線18の分岐線部18aを挟むことにより、温度センサ6を位置決めする構成となっている。この場合、中央の位置決め部27は一対のリード線17、18の分岐線部17a、18aに当接し、一方の位置決め部26は一対のリード線17、18の一方の分岐線部17aに当接し、他方の位置決め部28は一対のリード線17、18の他方の分岐線部17bに当接している。この後は、図1及び図2に示すように、リード線17、18の折曲線部17b、18bと、ハウジング5内に埋め込まれたターミナル19、19とを、例えば溶接して接続する。
このような構成の本実施形態によれば、温度センサ6のリード線17、18及び保護チューブ20、21の先端部を、Y字状に分岐させるように構成し、サーミスタ素子16、リード線17、18及び保護チューブ20、21をコーティング材25中に浸漬させるときに、コーティング材25の液面がリード線17、18及び保護チューブ20、21の先端部のY字状の分岐部(分岐点22)よりも下方に位置するように構成したので、コーティング材25が乾燥するまでの間に、コーティング材25が毛細管現象により両保護チューブ20、21間にて当該両保護チューブ20、21に沿うように這い上がったとしても、分岐部(分岐点22)の位置でコーティング材25が這い上がることを防止できる。
また、上記実施形態では、ハウジング5に3個の位置決め部26、27、28を設けたので、温度センサ6をハウジング5に取り付ける際に、中央部のほぼ三角形状の位置決め部27と、左右の位置決め部26、28とで形成されるY字状の溝部内に、リード線17、18の分岐線部17a、18aおよび保護チューブ20、21の分岐線部20a、21aを収容して位置決めすることができる。これにより、温度センサ6及びサーミスタ素子16の取付位置、即ち、上下方向の高さ位置及び左右方向の中心位置の位置決めを高精度に実現することができる。
尚、温度センサ6(サーミスタ素子16)の相手部品であるハウジング5との位置関係(取付位置)は、温度センサ6の応答性や信頼性に大きく寄与する。この場合、温度センサ6の応答性は、サーミスタ素子16の熱容量が小さいほど高応答性が得られ、また、リード線17、18からの熱伝導が小さいほど高応答性が得られる。よって、サーミスタ素子16の位置を精度よく決定できる構成であると、温度センサ6の応答性を精度良く実現することが可能である。また、温度センサ6は、サーミスタ素子16及びリード線17、18のコーティング材25で覆われた部分が、吸気空気の流れ中に突き出された構成となるので、その突出長や空気脈動等の影響により、リード線17、18の破損等が発生する可能性がある。このため、上記突出長の管理、即ち、温度センサ6の位置決め管理は、重要である。
図6は、本発明の第2実施形態を示すものである。尚、第1実施形態と同一部分には、同一符号を付している。この第2実施形態では、左右の位置決め部29、30の各形状を正方形とした。そして、リード線17、18の折曲線部17b、18bを位置決め部29、30の上の載置し、位置決め部27と位置決め部29、30とでリード線17、18を挟むことにより温度センサ6を位置決めする構成とした。この場合、中央の位置決め部27は一対のリード線17、18の分岐前部17a、18aに点接触し、一方の位置決め部29は一対のリード線17、18の一方の折曲線部17bに線接触し、他方の位置決め部30は一対のリード線17、18の他方の折曲線部18bに線接触している。上述した以外の第2実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第2実施形態においても、第1実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
図7は、本発明の第3実施形態を示すものである。尚、第1実施形態と同一部分には、同一符号を付している。この第3実施形態では、3個の位置決め部31、32、33の各形状を円形とし、位置決め部31と位置決め部32との間にリード線17の分岐線部17aを挟み、位置決め部32と位置決め部33との間にリード線18の分岐線部18aを挟む構成とした。この場合、中央の位置決め部32は一対のリード線17、18の分岐線部17a、18aに点接触し、一方の位置決め部31は一対のリード線17、18の一方の分岐線部17aに点接触し、他方の位置決め部33は一対のリード線17、18の他方の分岐線部18aに点接触している。上述した以外の第3実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第3実施形態においても、第1実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
図8及び図9は、本発明の第4実施形態を示すものである。尚、第1実施形態と同一部分には、同一符号を付している。この第4実施形態では、温度センサ15の一方の保護チューブ20の長さを短くして、一方のリード線17の露出部分を多くするように構成した。上述した以外の第4実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第4実施形態においても、第1実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
尚、上記各実施形態では、位置決め部の形状を図5、図6、図7に示す形状としたが、他の形状としても良い。また、位置決め部の配設個数も、3個に限られるものではなく、4個以上配設しても良い。
図面中、1は温度センサ付圧力センサ、2は圧力検出素子、4は圧力導入孔、5はハウジング、6は温度センサ、8はターミナル、12は圧力検出室、14はOリング、16はサーミスタ素子、17、18はリード線、19はターミナル、20、21は保護チューブ、22は分岐点、25はコーティング材、26、27、28、29、30、31、32、33は位置決め部である。

Claims (11)

  1. 温度検出素子と、この温度検出素子から導出された一対のリード線と、これら一対のリード線を保護する一対の保護チューブと、前記温度検出素子及び前記保護チューブを絶縁コーティングするコーティング材とを備えた温度センサにおいて、
    前記リード線及び前記保護チューブの先端部を、Y字状に分岐させるように構成し、
    前記温度検出素子、前記リード線及び前記保護チューブを前記コーティング材中に浸漬させるときに、前記コーティング材の液面が前記リード線及び前記保護チューブの先端部のY字状の分岐部よりも下方に位置するように構成したことを特徴とする温度センサ。
  2. 前記リード線及び前記保護チューブの先端部は、Y字状に分岐した後、前記リード線が前記保護チューブから露出し、これら露出したリード線は、折り曲げられて互いに背反する方向に延びるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の温度センサ。
  3. 前記一対のリード線のうちのいずれか一方のリード線は、前記Y字状の分岐部よりも下方に位置する部分まで前記保護チューブから露出するように構成したことを特徴とする請求項1または2記載の温度センサ。
  4. 温度検出素子と、この温度検出素子から導出された一対のリード線と、これら一対のリード線を保護する一対の保護チューブと、前記温度検出素子及び前記保護チューブを絶縁コーティングするコーティング材とを備えた温度センサの製造方法において、
    前記リード線及び前記保護チューブの先端部を、Y字状に分岐させるように形成する工程と、
    前記温度検出素子、前記リード線及び前記保護チューブを前記コーティング材中に浸漬させるときに、前記コーティング材の液面が前記リード線及び前記保護チューブの先端部のY字状の分岐部よりも下方に位置するように浸漬する工程とを備えたことを特徴とする温度センサの製造方法。
  5. Y字状に分岐させるように形成する工程において、前記保護チューブを前記リード線に挿入した後、前記リード線及び前記保護チューブをY字状に分岐させるように形成することを特徴とする請求項4記載の温度センサの製造方法。
  6. Y字状に分岐させるように形成する工程において、前記保護チューブを前記リード線に挿入前に、前記保護チューブをY字状に分岐させるように形成しておき、この後、前記保護チューブを前記リード線に挿入して前記リード線及び前記保護チューブをY字状に分岐させるように形成することを特徴とする請求項4記載の温度センサの製造方法。
  7. 測定媒体の温度を請求項1ないし3のいずれか一項に記載の温度センサにより検出可能とすると共に、前記測定媒体の圧力を圧力検出素子により検出可能とする温度センサ付圧力センサ。
  8. 圧力検出室及び圧力導入孔を有し、前記温度センサが取り付けられたハウジングを備え、
    前記ハウジングに、前記温度センサの一対のリード線を挟んで位置決めする位置決め部を設けたことを特徴とする請求項7記載の温度センサ付圧力センサ。
  9. 前記位置決め部は、前記一対のリード線に当接する中央の位置決め部と、前記一対のリード線の一方に当接する一方の位置決め部と、前記一対のリード線の他方に当接する他方の位置決め部とを備えることを特徴とする請求項8記載の温度センサ付圧力センサ。
  10. 前記中央の位置決め部は前記一対のリード線に点接触し、前記一方の位置決め部は前記一対のリード線の一方に点接触し、前記他方の位置決め部は前記一対のリード線の他方に点接触することを特徴とする請求項9記載の温度センサ付圧力センサ。
  11. 前記中央の位置決め部は前記一対のリード線に点接触し、前記一方の位置決め部は前記一対のリード線の一方に線接触し、前記他方の位置決め部は前記一対のリード線の他方に線接触することを特徴とする請求項9記載の温度センサ付圧力センサ。
JP2011111313A 2011-05-18 2011-05-18 温度センサ、温度センサの製造方法及び温度センサ付圧力センサ Active JP5655702B2 (ja)

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