JP2013065611A

JP2013065611A - 硝子封止型サーミスタ

Info

Publication number: JP2013065611A
Application number: JP2011202009A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Kurono; 洋輔黒野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-04-11

Abstract

【課題】安定した機械的強度を確保することのできる硝子封止型サーミスタを提供する。
【解決手段】硝子封止型サーミスタ１０は、筒状硝子１２内に、サーミスタ素子１６と、第１リード部２４を介して電源と接続される第１電極部１４と、第２リード部２８を介して電源と接続される第２電極部１８と、が封止されたものである。ここで、第１電極部１４は、サーミスタ素子１６が筒状硝子１２と接触しないように移動を制限するための凹部１４ａを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、硝子封止型サーミスタに関する。

従来、この種の硝子封止型サーミスタとしては、図４〜６に示すような、筒状硝子１１２の一端側に設けられた第１電極部１１４と、筒状硝子１１２の他端側に設けられた第２電極部１１８と、第１電極部１１４と第２電極部１１８との間に介在し第１電極部１１４及び第２電極部１１８と接触するサーミスタ素子１１６とを備えた硝子封止型サーミスタ１１０が知られている（例えば特許文献１〜４参照）。

特開２０００−０９７７８２号公報特開昭６２−１６０７０１号公報特開昭６２−１６０７０３号公報特開平０７−２２０９０４号公報

このような硝子封止型サーミスタ１１０は、筒状硝子１１２内に、第１電極部１１４、サーミスタ素子１１６及び第２電極部１１８を挿入して挿入体を作製し、この挿入体を加熱して、第１電極部１１４、サーミスタ素子１１６及び第２電極部１１８を筒状硝子１１２内に熱封入することで得られる。しかし、従来のものでは、サーミスタ素子１１６が図６の破線に示すような位置、すなわち、筒状硝子１１２と接触するような位置に配置されてしまうことがあった。熱封入時にサーミスタ素子１１６が筒状硝子１１２と接触していると、サーミスタ素子１１６が硝子に溶け込んで溶け込み部が形成され、これが硝子の応力集中起点となる。これにより、硝子封止型サーミスタ１１０の機械的強度が低下することがあった。

本発明は、安定した機械的強度を確保することのできる硝子封止型サーミスタを提供することを主目的とする。

本発明の硝子封止型サーミスタは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の硝子封止型サーミスタは、
筒状硝子の一端側に設けられた第１電極部と、前記筒状硝子の他端側に設けられた第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に介在し前記第１電極部及び前記第２電極部と接触するサーミスタ素子と、を備えた硝子封止型サーミスタにおいて、
前記第１電極部は、前記サーミスタ素子側の面に、前記サーミスタ素子が前記筒状硝子と接触しないように移動を制限するための凹部を有している、
ことを特徴とする。

この本発明の硝子封止型サーミスタでは、サーミスタ素子が、筒状硝子と接触しないよう、第１電極部に設けられた凹部により移動を制限されている。サーミスタ素子が筒状硝子と接触しているものでは、熱封入時にサーミスタ素子の接触部が硝子に溶け込み、これにより形成された溶け込み部が硝子の応力集中起点となることがある。しかし、本願発明では、サーミスタ素子が筒状硝子と接触しておらず、熱封入時にサーミスタ素子と筒状硝子とが接触していないため、応力集中基点となる溶け込み部がない。このため、硝子封止型サーミスタにおいて、安定した機械的強度を確保することができる。

本発明の一実施例である硝子封止型サーミスタ１０の構成の概略を示す模式図である。図１の縦断面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。従来例の硝子封止型サーミスタ１１０の構成の概略を示す模式図である。図４の縦断面図である。図５のＢ−Ｂ断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である硝子封止型サーミスタ１０の構成の概略を示す模式図であり、図２は、図１の縦断面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。

硝子封止型サーミスタ１０は、図１〜３に示すように、筒状硝子１２内に、サーミスタ素子１６と、第１リード部２４を介して電源と接続される第１電極部１４と、第２リード部２８を介して電源と接続される第２電極部１８と、が封止されたものである。具体的には、筒状硝子１２が、第１電極部１４及び第２電極部１８と接触した状態で溶融したのち固化することによって固着し、第１電極部１４、サーミスタ素子１６及び第２電極部１８が筒状硝子１２の内側に封止されている。

筒状硝子１２は、主にサーミスタ素子１６を保護する。この筒状硝子１２は、端部が閉じた形状でもよいが、ここでは、端部が開放した形状とした。また、筒状硝子１２の長さは、サーミスタ素子１６を保護できれば限定されないが、ここでは、第１電極部１４、サーミスタ素子１６及び第２電極部１８を接続したときの全長と一致するようにした。

第１電極部１４は、サーミスタ素子１６が筒状硝子１２と接触しないように移動を制限するための凹部１４ａを備えており、凹部１４ａの周囲の壁面１４ｂがサーミスタ素子１６と筒状硝子１２との接触を阻止している。凹部１４ａは、第１電極部１４と第２電極部１８とが接触しないように、サーミスタ素子１６の厚さよりも浅く形成されている。また、凹部１４ａの底面は、サーミスタ１６との接触面積を大きくするため、平滑な平面となるように形成されている。凹部１４ａの開口形状は、例えば、三角形、四角形、六角形などの多角形のほか、円形、楕円形などとすることができるが、ここでは円形とした。また、凹部１４ａの凹形状は、開口側の面積が大きく底面側の面積が小さくなるようにしてもよいが、ここでは、開口側から底面側まで面積が一定となるようにした。この凹部１４ａは切削などの機械加工により形成されたものでもよいし、第１電極部１４の成型に際して凹部１４ａが形成されるような型を用いることにより形成されたものでもよい。

サーミスタ素子１６は、凹部１４ａの底面で第１電極部１４と接触している。このサーミスタ素子１６の形状は特に限定されないが、ここでは直方体とした。このサーミスタ素子１６は、温度変化とともにその電気抵抗が変わる特性を有するものであればよい。例えば、負の温度係数を有するＮＴＣ（Negative Temperature Thermistor）でもよいし、正の温度係数を有するＰＴＣ（Positive Temperature Thermistor）でもよいし、ある温度で内部抵抗が急変する特性を利用したＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）でもよい。このサーミスタ素子は、第１電極部１４と接触する図示しない第１導体と、第２電極部１８と接触する図示しない第２導体と、を備えている。このような導体を備えていることで、第１電極部１４や第２電極部１８との導通を良好にすることができる。このような導体は、例えば、印刷や蒸着、溶着などにより形成することができる。

第２電極部１８は、サーミスタ素子１６との接触面積が大きくなるよう、サーミスタ素子１６との接触面が平滑な平面に形成されている。

硝子封止型サーミスタ１０は、例えば、ハイブリッド車や燃料電池車、電気自動車等の駆動用モータや、一般用モータなどの温度センサとして用いることができる。例えば、モータの構成部品であるステータにおいて、コイルエンド部と、コイルエンド部のレーシングに用いるレーシング糸との間に温度センサを挟持する態様のものでは、硝子の機械的強度が弱いとレーシング時に温度センサが破損してしまうことがある。このため、このような態様のものでは、温度センサの機械的強度が高いことが望まれており、本発明の適用の意義が高い。

次に、硝子封止型サーミスタ１０の製造方法について説明する。まず、筒状硝子１２に、第１電極部１４を挿入する。この第１電極部１４は、上述したように、サーミスタ素子１６の移動を制限するための凹部１４ａを備えている。続いて、サーミスタ素子１６を第１電極部１４の凹部１４ａ側から挿入し、その後、第２電極部１８を挿入して挿入体を得る。得られた挿入体を加熱して筒状硝子１２を熱溶融させた後凝固させることで、第１電極部１４、サーミスタ素子１６及び第２電極部１８を、筒状硝子１２内に熱封入する。このようにして、硝子封止型サーミスタ１０が得られる。こうすれば、凹部１４ａを備えた第１電極部１４を挿入したあとにサーミスタ素子１６を挿入するため、サーミスタ素子１６が凹部１４ａ内に収まりやすい。このため、第１電極部１４や第２電極部１８と予め接合しておく等の処理をすることなく、サーミスタ素子１６の移動を制限を容易に行うことができ、サーミスタ素子１６と筒状硝子１２との接触を抑制できる。なお、上述した製造方法において、サーミスタ素子１６を挿入した後、熱封入前までに、全体を揺動してもよい。こうすれば、サーミスタ素子１６を凹部１４ａ内により確実に収めてから、熱封入することができる。図３に示すように、凹部１４ａには壁面１４ｂがあるため、サーミスタ素子１６が一旦凹部１４ａ内に収まった後は、揺動によりサーミスタ素子１６が移動しても、筒状硝子１２と接触することはない。

以上説明した硝子封止型サーミスタ１０によれば、サーミスタ素子１６は、第１電極部１４の凹部１４ａによって移動が制限されるため、筒状硝子１２と接触しない。このことは、製造時に、サーミスタ素子１６が筒状硝子１２と接触しないことを意味する。このため、製造時（熱封入時）に、サーミスタ素子１６（特にサーミスタ素子１６のエッジ）との接触による筒状硝子１２への溶け込みが生じず、溶け込みによる筒状硝子１２の応力集中起点の発生を抑制できる。結果として、外部応力に対して極端に弱いものができてしまうことを防止でき、安定した機械的強度を確保することができる。すなわち、この硝子封止型サーミスタ１０では、安定した機械的強度が得られ、個体間における機械的強度のばらつきが小さい。また、この硝子封止型サーミスタ１０では、筒状硝子１２の形状変更や材質変更をすることなく安定した機械的強度が得られるため、筒状硝子１２の形状変更や材質変更に伴うコスト増加を抑制できる。特に、筒状硝子１２は標準品を用いることが多いため、標準品を用いずに形状変更や材質変更をする場合にはコスト増加の割合が大きくなりやすいが、硝子封止型サーミスタ１０では筒状硝子１２の変更を要しないため、好ましい。なお、図１〜３では、サーミスタ素子１６は、第１電極部１４の凹部１４ａの開口のほぼ中央に配置されているが、実際には凹部１４ａ内の種々の位置に配置される。例えば図３の破線部にサーミスタ素子１６が配置されてもよい。この場合でも、サーミスタ素子１６は、筒状硝子１２と接触しない。

実施例の硝子封止型サーミスタ１０では、凹部１４ａの開口形状を、サーミスタ素子１６が移動可能な程度の大きさを有する円形としたが、サーミスタ素子１６の底面とほぼ同形状のものとして、サーミスタ素子１６の位置決めをするものとしてもよい。この凹部１４ａを第１電極部１６の中央に形成すれば、熱封入時に、溶融した筒状硝子が変形して内側に侵入しても、サーミスタ素子１６と筒状硝子とが接触する確率を低下させることができる。

実施例の硝子封止型サーミスタ１０では、サーミスタ素子１６は上下に導体を備えたものとしたが、特開昭６２−１６０７０３号公報に記載されたもののように、導体を備えないものでもよい。

実施例の硝子封止型サーミスタ１０では、サーミスタ素子１６は、直方体としたが、例えば、板状のものとしてもよい。また、全体形状は、直方体でもよいし、円柱でもよいし、その他の形状でもよい。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１０，１１０硝子封止型サーミスタ、１２，１１２筒状硝子、１４，１１４第１電極部、１４ａ凹部、１４ｂ壁面、１６，１１６サーミスタ素子、１８，１１８第２電極部、２４第１リード部、２８第２リード部。

Claims

筒状硝子の一端側に設けられた第１電極部と、前記筒状硝子の他端側に設けられた第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に介在し前記第１電極部及び前記第２電極部と接触するサーミスタ素子と、を備えた硝子封止型サーミスタにおいて、
前記第１電極部は、前記サーミスタ素子側の面に、前記サーミスタ素子が前記筒状硝子と接触しないように移動を制限するための凹部を有している、
硝子封止型サーミスタ。