JP2019168303A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサのリード線と温度センサ端子の接続部の腐食耐性を向上し、ケースからの伝熱影響を低減し、測温誤差の少ない、応答性の良い圧力センサを備える温度センサを提供すること。【解決手段】リード線４２と温度センサ端子１１ｂの接続部４１を樹脂材２５にて覆い、温度センサ端子１１ｂを延長して樹脂材２５から露出する構成の圧力センサ一体型温度センサ１００とする。【選択図】 図１

Description

本発明は圧力センサ一体型温度センサに関する。

内燃機関の吸気管内の圧力と温度とを検出するための装置として特許文献１に記載の技術がある。特許文献１によれば、温度センサのリード線と端子との接続部が圧力検出素子の設置部位および圧力導入孔とは別の部位であって圧力媒体から隔離された部位である接続部設置室を設けていることが示されている。

特開２００６−１９４６８３号公報

しかしながら、前述の温度センサ一体型圧力センサ装置には以下に示すような問題点が挙げられる。温度センサのリード線はポート部にインサート成形されており、樹脂に覆われている。このため、例えば車の走行後にエンジンをOFFした後、ケース及び吸気管を介してエンジンの発する熱が伝導してくる。更には温度センサのリード線を介して温度センサにも熱が伝導するため、次にエンジンをONした際、吸気管へ流入してくる吸気温を正確に測温出来ない、つまり測温誤差が生じる、或いは測温の応答性が悪化する可能性があるという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、測温誤差の少ない、応答性の良い温度センサを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の温度センサは、一部がコーティングされたリード線と露出している温度検出素子を有する温度センサと、前記リード線と接続される温度センサ端子と、を有し、前記温度センサ端子を露出するように、延長部分を備える。

本発明によれば、測温誤差の少ない、応答性の良い圧力センサを備える温度センサを提供できる。

本発明の第一実施形態における圧力センサ一体型温度センサの断面図である。 本発明の第一実施形態における温度センサのリード線と温度センサ端子を接合した正面図、側面図である。 本発明の第二実施形態における温度センサのリード線と温度センサ端子を接合した正面図、側面図である。 本発明の第三実施形態における温度センサのリード線と温度センサ端子を接合した正面図、側面図である。 本発明の第四実施形態における温度センサのリード線と温度センサ端子を接合した正面図、側面図である。 本発明の第五実施形態における温度センサのリード線と温度センサ端子を接合した正面図、側面図である。 従来の温度センサ一体型半導体圧力センサの断面図である。

以下、本発明の圧力センサ一体型温度センサの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。

本発明の実施例１について、図１〜図２Ａを用いて説明する。

圧力センサ一体型温度センサ１００（以降、一体型温度センサと略記する）は、大別してケース１０、圧力センサセル２１、温度センサ４４を備えている。

図２Ａに示すように、温度センサ４４と、温度センサ端子１１ｂとは、リード線４２と温度センサ端子１１ｂを接続した後に接続部４１を樹脂材２５によりモールド（封止）している。温度センサ４４は、温度を検出する温度検出素子４０と、温度センサ端子１１ｂと電気的に接続するリード線４２を備えている。リード線４２と温度検出素子４０は、腐食防止のためにコーティング４５されている。コーティング用樹脂材料としては、例えばエポキシ等の樹脂が挙げられる。

リード線４２は、樹脂材２５でモールドされる前に、少なくとも接続部４１を除く領域がコーティング４５されている。そして、コーティングの界面（コーティングされている箇所とされていない箇所の境界）が樹脂材２５で覆われて保護するようにしている。本構成によれば、リード線４２とコーティングとの界面が樹脂材２５で保護されて気体に直接曝されない構成となるので、温度センサの耐腐食性を向上させることができる。

尚、樹脂材２５はケース１０と分けて記載してあるが、ケース１０の成形時にケース１０の樹脂材と同一材でまとめて成形しても良い。樹脂材２５を個別に製作する方法としては、ケース１０と同一材にてプリモールドする方法や、ケース１０成形後にエポキシ等の接着材で封止する方法もある。

本実施例における温度センサ端子１１ｂは、リード線４２と接続する接続部４１から更に温度検出素子４０側の方向に延びた形状をしている。温度センサ端子１１ｂは、その先端側に、樹脂材２５から露出する露出部４６を備えている。露出部４６は、被計測媒体に曝される位置に設けられる。この様な構成とすることにより、一体型温度センサ１００及び温度センサ端子１１ｂ、リード線４２がエンジンからの熱を受けて暖まっている時に、吸気管に温度の低い気体が流れ方向１に流れた時に、露出部４６はフィンの役目を果たす。露出部４６により、温度センサ端子１１ｂ及びリード線４２の温度を下げて、温度センサ４４の温度検出素子４０がエンジンからの伝熱の影響を小さくして、吸気管に流れる気体の温度をより正確に応答性良く検出することが出来る。また、逆に温度が高く急変した場合でも、同様の伝熱作用により、温度検出素子４０の応答性の向上に役立つ。

本実施例では、温度センサ端子１１ｂとリード線４２との接続部４１を封止して保護する構成であっても、露出部４６を設ける事により、エンジンからの伝熱影響を小さくすることができ、被計測媒体の温度をより正確に応答性良く検知することができる。温度センサ端子１１ｂのうち、露出部４６と接続される方の電位はＧＮＤであることが望ましい。
これは、万一露出部４６が内燃機関の金属部分と接触した場合、当該部分はＧＮＤである為、ショートする可能性を低減できる。

温度センサ４４のリード線４２は、おおよそ半分が樹脂材２５の中に封止されていることが好ましい。これは、リード線４２の固定端からの長さを実質的に短くする事で、温度センサ４４の振動における共振点を下げる事に功を奏するからである。結果として振動耐性の向上に寄与している。また、ケース１０からリード線４２を介して温度検出素子４０へ伝わる熱を、リード線４２から放熱するために、ある程度は樹脂２５並びにケース１０からリード線４２が露出していることが好ましい。半分程リード線４２が樹脂２５から度露出していれば十分にその機能を果たすため、本実施例によれば、耐震性と放熱性の両立を図ることも可能である。なお、本実施例では、リード線４２の長さの約半分が樹脂材２５に封止されている形状を示しているが、例えば２／３の長さまで封止すれば、更なる振動耐性の向上が期待される。温度センサ４４を圧力導入口付近に配置することで、温度センサ４４のリード線４２を樹脂材２５で覆う量を多くしてリード線４４の固定端からの露出長さを短く構成することができる。

図１に示すように、ケース１０には、圧力センサセル２１が搭載され、圧力センサセル２１へ測定媒体である気体圧力を伝達するための圧力導入孔３１が形成されている。また、ケース１０には、温度センサ端子１１ｂ（一部圧力センサ端子１１ａを兼用）、温度センサ４４がインサート成形されている。ケース１０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。

各端子１１のうちケース１０における開口部１３において露出する端部は、図示しない外部機器（外部の配線部材等）に接続可能となっている。つまり、このケース１０の開口部１３の部分は、当該開口部１３に位置する各端子１１の端部とともに、本センサ装置１００におけるコネクタ部として構成されている。

圧力センサセル２１は、ポート部３０の一端側に接着剤１７で接着される。ポート部３０の一端側には圧力検出室１６が設けられ、ポート部３０の他端側には圧力導入孔３１が設けられている。

ケース１０には、温度検出素子４０の保護のために、先端側（ポート部３０の圧力導入孔３１側）にガード３５が設けられている。ガード３５は、内燃機関の吸気管内に異物が流入して来た際温度検出素子４０への衝突を低減したり、一体型温度センサ１００を取り扱う際、落下などによる外力から温度検出素子４０を保護したりすることができる。ガード３５は、ケース１０成形の際、型抜きが可能でかつ吸気管内を流れる気体の流入・流出を妨げない細い柱状構成となっており、強度を確保する為複数の細い柱の先端を接続することにより強度を確保している。

ケース１０にインサートモールドされた圧力センサ端子１１ａには、圧力センサセル２１の端子が溶接されており、その上から接着材１７にて封止されている。これは接合部２３を封止することで水や腐食性物質から溶接部を保護するためと、封止することで接続部自体の強度を高めることを目的としている。ポート部３０の一端側（上端側）に接着材１７で接着により配置されている圧力センサセル２１の上側まで接着材１７により封止され、ケース１０の蓋の役割を担って気密に覆っている。これは蓋であるカバー９（図示無し）を必要とせず、気密を保つことが可能でケース１０外部に圧力が漏れてしまうのを防ぐことができる。

また、圧力センサセル２１の端子は（電源、出力、ＧＮＤ）の３端子、温度センサ４４の端子２本、合計５本であるが、ＧＮＤを温度センサ４４と兼用とする事により、４本で構成することができる。すなわち、圧力センサ端子１１ａのＧＮＤと、温度センサ端子１１ｂのＧＮＤとを兼用することにより、端子数を削減可能となる。リード線４２と温度センサ端子１１ｂとの接続は、ハンダ接合、レーザー溶接、抵抗溶接等、電気的導通が図れる手法が挙げられる。リード線４２の例としては、ニッケル線や、ＣＰ線にニッケルめっきをしたものが挙げられる。温度センサ端子１１ｂの例としては、黄銅材にスズめっきしたもの、りん青銅材にスズめっきをしたもの、ステンレス材が挙げられる。ケース１０の例としては、ＰＰＳ樹脂（ポリファニレンサルファイド：Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｓｕｌｆｉｄｅ樹脂）であれば、「ｐｏｌｙｐｌａｓｔｉｃｓ社のフォートロン６５６５Ａ７ ＨＤ９０５０」などが挙げられる。この樹脂は、接着材１７との接着性が良く、線膨張係数も近い特性であり、圧力センサセル２１にも使用されている。圧力センサセル２１とケース１０の材料が同一であることから、高温時または低温時における線膨張差によるケース１０から圧力センサセル２１への応力の影響が少なく、圧力センサセル９の出力への悪影響を防ぐことが可能である。

本発明の実施例２について、図２Ｂを用いて説明する。なお、実施例１と同様の構成については説明を省略する。

本実施例は、実施例１に対して、温度センサ端子１１ｂの露出部４６が、温度センサ端子１１ｂの溶接面と垂直な方向（温度センサ端子１１ｂとリード線４２の重なり方向）にオフセットしたオフセット部４８を備えるような形状としている点で相違する。言い換えると、露出部４６は、重なり方向で温度センサ端子１１ｂ側に屈曲した後、元の水平度に戻る形状を備えている。すなわち、曲り部４７aを温度センサ端子１１ｂは備えている。

本実施例では、温度検出素子４０に接触しない様にオフセットすることにより、温度検出素子４０に干渉することなく、温度検出誤差の低減と応答性を高める効果が期待できる。特に、流れ方向１に対して温度検出素子４０の下流側に露出部４６のオフセット部４８が設けられるようにすることで、温度検出素子４０への干渉をより低減できる。

本発明の実施例３について、図２Ｃを用いて説明する。なお、実施例２と同様の構成については説明を省略する。

本実施例は、実施例２に対して更に、温度センサ端子１１ｂの露出部４６が、温度センサ端子１１ｂの溶接面と水平な方向のうち、リード４２の並び方向（横方向）にオフセットするようにしている。本実施例では、温度センサ端子１１ｂの接続部４１より先端側で曲り部４７ｂにより横方向にオフセットし、その後、曲り部４７aにより垂直方向にオフセットしている。言い換えると、リード端子１１ｂは、オフセット部４９、４８を備えており、露出部４６は、温度測定素子４０に対して、水平方向、並びに垂直方向にオフセットした位置に配置される部分を備えている。

本実施例では、実施例２（図２Ｂ）に対し、露出部４６を温度検出素子４０からずらして、流れ方向１に流れる気体の影響をより受けやすい構成とすることにより、更なる、温度検出誤差の低減と応答性を高める効果が期待できる。

曲り部４７ｂを樹脂材２５で封止するとさらに好ましい。これにより、流れ方向１に対する露出部４６の面積を少しでも大きくすることが出来、前記効果を高める事ができる。

本発明の実施例４について、図２Ｄを用いて説明する。なお、実施例３と同様の構成については説明を省略する。

本実施例は、実施例３と同様に、接続部４１よりも先端側（温度測定素子４０側）に露出部４６が存在し、露出部４６は、温度測定素子４０に対して、水平方向、並びに垂直方向にオフセットした位置に配置される部分を備えている点で共通する。実施例３では、曲り部４７ｂにより横方向にオフセットさせたのに対して、本実施例では、温度センサ端子１１ｂの接続部４１よりも根本側（コネクタ側）に分岐部５０を設けるようにしている。分岐後の第１端子５１にリード線４２を接続し、第２端子５２を露出部４６とする構成とすることで、温度測定素子４０に対する横方向のオフセットを実現している。

本実施例も実施例３と同様に、温度検出誤差の低減と応答性を高める効果が期待できる。

本発明の実施例５について、図２Ｅを用いて説明する。なお、実施例４と同様の構成については説明を省略する。

本実施例は、分岐後の第１端子５１と第２端子５２を先端側（温度検出素子４０側）で接続してあり、温度センサ端子１１ｂの分岐部５０から温度検出素子４０までの接続経路は、分岐部５０→露出部４６→接続部４１→リード線４２→温度検出素子４０となる。

すなわち、温度センサ端子１１ｂは、Ｕ字形状の露出部４６を有していて、接続部４１とコネクタ１３側は、露出部４６を介して電気的に接続される経路とするようにしている。

露出部４６は表面積が広い為、流れる気体の温度影響をより受けやすくなる。また、上記の電気的な経路を露出部４６を介して行うことにより、伝熱も露出部４６を介するようになる。そのため、エンジンからの伝熱を抑制することがより可能となる。また、露出部４６をＵ字形状とすることで表面積が大きくなる更なる効果として、温度検出素子の保護機能が向上する。

更なる好例として、第２端子５２を一部細くすることにより、エンジンからの伝熱を小さくすることが可能である。このような構成とすることにより、実施例１から４まで以上の温度検出誤差の低減と応答性を高める効果が期待できる。

１ 流れ方向
９ カバー
１０ ケース
１１ 端子
１１ａ 圧力センサ端子
１１ｂ 温度センサ端子
１２ 第一の凹部
１３ コネクタ開口部
１４ ボンディングワイヤ
１６ 圧力検出室
１７ 接着材
１９ 接続部設置室
２０ 圧力検出素子
２１ 圧力センサセル
２３ 接続部（圧力センサ−端子間）
２５ 樹脂材
３０ ポート部
３１ 圧力導入孔
３２ 壁部
３３ Ｏリング
３５ ガード
４０ 温度検出素子
４１ 接続部（温度センサ−端子間）
４２ リード線
４３ リード線の他端部
４４ 温度センサ
４５ コーティング
４６ 露出部
４７a 曲り部
４７ｂ 曲り部
４８ オフセット部
４９ オフセット部
５０ 分岐部
５１ 分岐後の第１端子
５２ 分岐後の第２端子
１００ 第一実施形態に係る圧力センサ一体型温度センサ装置
９００ 特許文献１の温度センサ一体型圧力センサ装置

Claims (10)

1. 温度検出素子とリード線を備える温度センサと、
   前記リード線と電気的に接続される温度センサ端子と、
   前記リード線の一部と前記温度検出素子を露出するように、前記リード線と前記温度センサ端子との接続部を封止する樹脂部材と、を備え、
   前記温度センサ端子は、前記接続部よりも前記温度検出素子側に前記樹脂部材から露出している露出部を備える温度検出装置。
2. 前記露出部は、前記温度センサ端子の前記接続部よりも先端側を延長することで形成される請求項１に記載の温度検出装置
3. 前記露出部は、前記温度検出素子に対して、前記リード線と前記温度センサ端子の重なり方向にオフセットして配置されている部分を備える請求項１または２に記載の温度検出装置
4. 前記露出部は、前記温度検出素子に対して、前記重なり方向に対して垂直な方向にオフセットして配置される部分を備える請求項３に記載の温度検出装置
5. 前記温度センサ端子は、前記垂直な方向にオフセットするための曲り部を備えている請求項４に記載の温度検出装置。
6. 前記曲り部は、前記樹脂部材により被覆されている請求項５に記載の温度検出装置
7. 前記温度センサ端子は分岐部を備えていて、分岐後の第１端子は前記リード線との接続部を備え、分岐後の第２端子の先端側が前記樹脂部材から露出することで前記露出部を形成している請求項４に記載の温度検出装置
8. 前記露出部はＵ字形状をしており、前記接続部は、前記露出部を介してコネクタ側との電気的に接続されている請求項４に記載の温度検出装置
9. 前記露出部は、前記温度センサ端子のうち、グランド用端子に形成されている請求項１乃至８に記載の温度検出装置
10. 圧力センサをさらに備える請求項９に記載の温度検出装置

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