JP4936634B2

JP4936634B2 - Method for improving thermal response of temperature sensor for automotive evaporator

Info

Publication number: JP4936634B2
Application number: JP2003044724A
Authority: JP
Inventors: 勝廣宮本; 亜輝夫田中; 茂坂東
Original assignee: Ohizumi Mfg Co Ltd
Current assignee: Ohizumi Mfg Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2004253727A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度センサ特に自動車用エバポレーター用に好適な温度センサの熱応答性改善方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オートエアコンのエバポレーター（冷却器）の温度検出に用いられる温度センサは、例えば家庭用エアコンの温度検出に用いられる温度センサとは異なり、速答性が要求される。その理由は、温度センサの熱応答性が遅いときには、エバポレータフロスト（霜づまり）が起こるという問題がある。
【０００３】
このため、外気が０℃以下になって、空気中の水分が凍結する前の極力０℃に近い温度（例えば３℃）で電源遮断温度を設定し、応答性の速い温度センサで電源遮断温度を検知させ、電源を制御してコンプレッサの運転を停止させることが必要である。
【０００４】
しかしながら、エバポレーター用の温度センサに用いられる現用のサーミスタの熱時定数は、水中で６．３ｓｅｃレベルであって、必ずしも熱応答性に優れているとはいえないのが実情である。温度センサの熱時定数を改善することによって、エバポレータフロストの発生を完全になくすには現用のサーミスタの熱時定数（６．３秒）の半分以下に改善することが望まれる。
【０００５】
サーミスタの熱時定数を改善させる試みは、例えば特許文献１〜３などに見られる。特許文献１には、相対的に熱時定数を異ならせた２つのサーミスタを組み合わせる例が開示されている。
【０００６】
特許文献１：特許公開平１０−３３２４９６号公報
【０００７】
特許文献１によれば、熱時定数が違う２つのサーミスタは同じケース内に収容され、ケース１に加えられる温度が急激に変化すると、一方のサーミスタはその変化に追従できず、両サーミスタの抵抗差が大きくなり、その差を信号として取り出すというもので、急激な温度変化を選択的に検知し、しかもその過熱又は冷却の速度をあわせて検知することができる点で優れているが、２個のサーミスタを組合す点で、製造単価の上昇を招くばかりでなく温度センサとしての形状が大きくなり、また、ブリッジ回路などの信号処理回路が必要であるなどその用途は限られるという問題がある。
【０００８】
特許文献２、３には、一個のサーミスタ素子を用い、リード線と、サーミスタ間の熱放散を阻止する構想のものが示されている。
【０００９】
特許文献２：特許公開２０００−１６２０５２
特許文献３：実開平５−８２００４号
【００１０】
特許文献２は、主幹部分と、島部分とからなる対の板ばねを用い、対の板ばねの両島部分にまたがってサーミスタを取り付けたものである。島部分は、熱的には実質的に主幹部分から隔離して主幹部分の一部に形成されたものであり、熱放散が防止され、熱時定数を向上させることができる。
【００１１】
特許文献３は、サーミスタチップと被検温体との間にメルフ型リード（Ｆｅ−Ｎｉ合金製）により熱の伝達を速やかにし、その反対面には端面を圧印加工等により広げられた平面がリード線の軸方向に対して約９０°になるように形成したリード線を配置して、両方共に耐熱導電性塗料により接続したものである。
【００１２】
この両方共に耐熱導電性塗料で接続し、ガラスにてコートすることにより放熱を抑えることで応答性を向上させることができる。
【００１３】
特許文献２は、電子複写機用の特殊な用途に開発されたものであり、特許文献３は、風速計、液面計等の温度用の素子であるが、リード線間の熱放散を阻止するために特殊な構造が用いられ、構造が複雑となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献４には、サーミスタのリード線に熱伝導率が低い金属を用いる構想が示され、特許文献５には、リード線を熱伝導率が低い材質のモールド樹脂で被覆する構想のもの、さらに特許文献６には、特許文献４，５を組み合わせたものが示されている。
【００１５】
【特許文献４】
実用新案出願公開昭６３−１３１１０２号公報
【特許文献５】
実用新案出願公開昭６３−１３１１０３号公報
【特許文献６】
実用新案出願公開昭６３−１３１１０１号公報
【００１６】
特許文献４に記載された温度センサにおいては、熱応答性を高めるため、サーミスタチップからの逃げに着目し、サーミスタチップの両端電極に使用するリード線の材質について、これを熱伝導率が１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下の金属を選定するというものである。たしかに、サーミスタチップの発する熱をリード線から逃がさないようすることは、熱応答性を高める上に重要なことではあるが、熱伝導率が１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下の金属を使用するというだけでは、どの程度熱応答性を改善できるのかは必ずしも明らかではない。
【００１７】
また、温度センサとして使用するには、リード線を含めて回路配線には、当然被覆線が用いられるが、特許文献４には、被覆配線を用いたときに熱応答性がどの程度改善されるのかが解明されていない。また、特許文献５は、サーミスタ素子及びリード線を熱伝導率が小さなコート樹脂でモールドした時には、リード線にはんだめっき銅線を使用してもよいことになっているが、熱伝導率が小さなコート樹脂を使用することによって、周囲への放熱を抑えることができたとしても、リード線を通じて外部回路配線に流出する放熱を阻止し、あるいは外部接続回路側からの熱影響を阻止することができないから、必ずしも熱応答性が改善されたことにはならないと思われる。
【００１８】
もし、特許文献５の記載が正しいとすると、特許文献４のように裸線を用いたものでは、リード線に熱伝導率が低い材質のものを用いたとしてもコート樹脂でモールドされていなければ、リード線からの放熱が避けられないということになるのではないかと思われる。いずれにしてもリード線の材料の選定は重要であり、はんだ付け性、固有抵抗、電気伝導度が銅線に比べて極端に劣ることになってはならない。
【００１９】
特許文献６は、サーミスタ素子のリード線に熱伝導率が低い金属を用い、リード線をやはり熱伝導率が低いコート用樹脂でモールドしたというのであり、熱伝導率が低いリード線を熱伝導率が低いコート用樹脂でモールドすれば、常識的にサーミスタの熱放散が阻止されるという説明にはうなずけるものの、その熱応答特性図をみると、リード線に裸線を用いた特許文献４に記載のセンサの熱応答性と比較してさほどの差が見られないのはどうしたことなのであろう。
【００２０】
また、その熱応答特性図として特許文献４〜６に記載の温度センサのチップ部を２５℃の雰囲気中から７５℃の雰囲気中へ投入したときのサーミスタの温度が示されているが、特許文献４〜６に記載のサーミスタのように７５℃の例えば６３．２％（約５６℃）に達するまでに２０秒〜３０秒もかかるというのでは、そもそも、熱時定数を改善することにはなっていないと思われる。
【００２１】
通常、熱時定数をサーミスタを２５℃の水中より５０℃攪拌水中へ移したとき、サーミスタの温度が４０．８℃（温度差の６３．２％）に達するまで時間と定義したときに、熱時定数は、従来より６秒前後のオーダーが問題にされていたのである。
【００２２】
本発明の目的は、チューブにて被覆された外部引出用の被覆線を用いた状態での熱応答性を改善した温度センサ、特にエバポレーター用に好適な温度センサの熱応答性改善方法および温度センサを提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明による自動車用エバポレーター用温度センサの熱応答性改善方法においては、サーミスタ素子の樹脂コートとサーミスタ素子の外部引出用被覆線との関係、サーミスタ素子のサイズ、接続リード線の長さ、線径、材質を選定し、外部引出用の被覆線をＰＶＣチューブにて被覆し、さらにＰＶＣチューブの端末は樹脂コートに押しつけた状態で熱時定数を、２５℃の水中より５０℃の撹拌水中へ移し、サーミスタ素子の温度が４０．８℃（温度差の６３．２％）に達するまでの時間であるとして、ほぼ３．００ｓｅｃ以下を実現する自動車用エバポレーター用温度センサの熱応答性改善方法であって、
サーミスタ素子の樹脂コートは、エポキシ樹脂によってサーミスタ素子及び接続リード線と外部引出用の被覆線の一部を含んで被覆したものであり、
サーミスタ素子のサイズを０．６ｍｍ^□〜１．２ｍｍ^□、樹脂コートの先端外径を３．２ｍｍＭａｘに設定し、
接続リード線に長さ１０ｍｍ、線径０．１〜１．０ｍｍ、Ｎｉの含有量１５〜７０重量％のＣｕ−Ｎｉ合金線を用いサーミスタ素子の電極および外部接続回路に通ずる外部引出用の被覆線にはんだ付けによって結線するものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図によって説明する。図１に本発明による温度センサの構造を示す。図１において、本発明による温度センサは、サーミスタ素子１と、対の接続リード線２、２と、外部引出用の被覆線３、３とからなっているものである。サーミスタ素子１は、チップ型のサーミスタである。
【００２７】
接続リード線２は、サーミスタ素子１の電極と外部引出用の被覆線３とをつなぐ裸線であり、対の接続リード線２の各一端は、サーミスタ素子１の電極にはんだ付けされ、他端は、外部引出用の被覆線３の各一端にはんだ付けされている。外部引出用の被覆線３は、電源を含む外部接続回路にサーミスタ素子１を接続する配線であり、外部引出用の被覆線の他端には、ターミナルであるコネクタ５のハーネスに挿入される。
【００２８】
なお、サーミスタ素子１および接続リード線２と、外部引出用の被覆線３との一部を含んでエポキシ樹脂により樹脂コート４が施されている。上記温度センサの構成は、格別のものではなく、従来からエバポレーターなどの温度検知に用いる温度センサに用いられていた構造である。本発明においては、外部引出用の被覆線３がＰＶＣチューブ６にて被覆され、このチューブ６の端末を樹脂コート４に押し付けた状態で使用することを予定している。
【００２９】
従来の温度センサでは、接続リード線に専ら銅線が用いられてきたが、本発明においては、銅（Ｃｕ）−ニッケル（Ｎｉ）合金線を用いることを基本としている。接続リード線２に銅−ニッケル合金線を選定した理由は、チューブ６の内壁とリード線間の空気層の影響を可及的減少させるためであり、このため、銅線に比べて熱伝導性の低い材質のものを選んだことによる。外部接続回路は、電源回路その他から熱影響を受けるほか、外部接続回路の結線やコネクタ５がオートエアコンの温度に曝され、配線を通じてサーミスタ素子に与える熱影響を無視することはできない。
【００３０】
図２にＣｕ−Ｎｉ合金の熱伝導度を示す。図に明らかなようにＣｕ１００％での熱伝導度は４００（ｗ／ｍ・ｋ）を示すが、Ｎｉの含有量が増大するに従って、急速に減少し、Ｎｉの含有量が４０〜５０％以上になると、熱伝導度はやや増加の傾向を示す。この傾向を見る限り、Ｎｉ／Ｃｕは、Ｎｉ４５、Ｃｕ５５の合金線が最適といえる。
【００３１】
また、接続リード線２は、外部引出用の被覆線３の撚線にはんだ付けによって接続することを予定しているため、はんだ付けが可能な範囲に設定する必要がある。Ｃｕ−Ｎｉ合金線のＮｉの許容範囲は１５〜７０重量％である。また本発明の実施形態においてＣｕ−Ｎｉ合金線には、０．２５ｍｍの線径のものを用いた例を説明するが、外部引出用の被覆線３にはんだ付けによって接続する接続リード線としての許容線径範囲は、０．１〜１．０ｍｍである。
【００３２】
この実施形態において、接続リード線２には、市販の銅ニッケル抵抗線（商品名アドバンス）を用いた。この銅ニッケル抵抗線（商品名アドバンス、ユーリカ、コンスタン）の特性を、表1に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
接続リード線２に銅線が用いられた従来の温度センサの水中での熱時定数は、６．３ｓｅｃであることがわかっている。そこで、本発明においては、現行の温度センサの熱時定数の半分以下、特に３．０ｓｅｃ以下に下げることを目標とした。もっとも、現行の温度センサの熱時定数が６．３ｓｅｃであるというのは、外部引出用の被覆線３がＰＶＣチューブ６で被覆され、しかもＰＶＣチューブ６が樹脂コート４に押し付けられているものについての数値である。本発明において、熱時定数とは、サーミスタを２５℃の水中より５０℃攪拌水中へ移したとき、サーミスタの温度が４０．８℃（温度差の６３．２％）に達するまでの時間である。
【００３５】
後に示すようにＰＶＣチューブ６を外すだけでも熱時定数は、約４．２ｓｅｃと大きく改善されることがわかっている。しかし、本発明においては、前述のように外部引出用の被覆線３がＰＶＣチューブ６で被覆され、チューブ６が樹脂コート４に押し付けられている状態で、水中で測定した熱時定数を現行のものの半分以下に改善することを目指したのである。
【００３６】
本発明では、接続リード線２に銅（Ｃｕ）−ニッケル（Ｎｉ）合金線を用いるほか、外部引出用の被覆線３を通じて外部接続回路側からサーミスタ素子１への熱影響をできるだけ少なくするために、熱時定数の改善が期待される追加的改善検討項目として素子サイズの小型化、樹脂コートの先端径の小径化、接続リード線の長さを取り上げた。その理由は、素子サイズ、樹脂コートの先端径を小さくすることにより熱感知部分の熱容量の減少を期待できるからである。
【００３７】
また、接続リード線２に銅（Ｃｕ）−ニッケル（Ｎｉ）合金線を用いることによって、外部接続回路のコネクター側からの熱影響を少なくすることができるが、さらに、接続リード線２の長さを長くすることによっても外部接続回路側からの熱影響を少なくすることが期待できる。しかし、本発明において、接続リード線２の長さを長くすることは、現行の温度センサの仕様の変更および組立加工上の適合性から好ましくないと考えている。
【００３８】
したがって、接続リード線２の長さを現行のものより長く設定した例についての測定結果はあくまで参考例である。表２に現行のものと、変更したものとを含めた試料についての測定結果を示す。なお、検討項目に選定したサーミスタ素子、樹脂コート、接続リード線の材質及びその長さについての「現行」品と「変更」品の比較を以下に示す。
【００３９】
検討項目
Ａ、素子サイズ
現行（ａ）厚み０．２２ｍｍ×１．９ｍｍ^□
変更（ｂ）厚み０．５ｍｍ×１．２ｍｍ^□
Ｂ．樹脂コートの外径
現行（ｃ）４．０ｍｍＭａｘ
変更（ｄ）３．２ｍｍＭａｘ
Ｃ．接続リード線の材質
現行（ｅ）０．３ｍｍ軟銅線
変更（ｆ）０．２５ｍｍＣｕ−Ｎｉ合金線
Ｄ．接続リード線の長さ
現行（ｇ）１０ｍｍ
参考（ｈ）１５ｍｍ
【００４０】
【表２】

【００４１】
表２において、試料１は、検討項目のすべてが現行どおりで、「チューブ押し付けなし」の例、試料２は、検討項目のすべてに現行どおりで、「チューブ押し付け有り」の例である。試料１の熱時定数は４．１８ｓｅｃ、試料２の熱時定数は６．３３ｓｅｃである。試料２が本発明の従来例である。
【００４２】
試料１〜８の内、「チューブ押し付け有り」の状態で、約３ｓｅｃの熱時定数を実現できたのは、試料６〜８である。この事実から、サーミスタ素子の寸法および樹脂コートの形状を小さくし、さらに、外部接続回路側からの熱の影響を小さくすることは、一応、熱時定数を改善するのに有効であることがわかるが、接続リード線の材質の選定が最も重要な要素であるのはいうまでもない。
【００４３】
本発明の実施例である試料７は、「チューブ押し付け有り」の状態で接続リード線の長さは在来通りのままで、熱時定数に２．９４ｓｅｃの値が得られ、目標値をクリアできた。試料８は、さらに、接続リード線の長さを１５ｍｍにした例であるが、この例では、熱時定数はさらに改善され、２．８７ｓｅｃの値が得られている。
【００４４】
接続リード線２の長さを長くすればするほど熱時定数が減少してゆくことは、接続リード線２に、在来の銅線を用いた試料６の例からも当然予想できることである。
【００４５】
樹脂コート４の先端形状を変更した場合における本発明の１実施例による温度センサの熱時定数を測定した。また、参考までに従来例による温度センサの熱時定数を測定した。測定に用いた温度センサの構造を表３に示す。なお、表３中、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、図３に示すように樹脂コートの先端部分の寸法を示している。
【００４６】
【表３】

【００４７】
測定結果を図４に示す。
図３に示すように、この例では、外部引出用の被覆線３には、ＰＶＣチューブをかぶせていないので、「チューブ押し付け有り」に該当するものではないが、実施例、従来例ともに樹脂コーティングの先端形状（ａ＋ｂ／２）を小さくしてゆくにしたがって熱時定数が小さくなって行く様子がわかる。実施例によれば、ａ＋ｂ／２＝３以下の条件のもとで熱時定数２．５ｓｅｃ以下を実現することができた。以上実施例においては、樹脂コートの外径、接続リード線の材質とともに、サーミスタ素子のサイズを１．９ｍｍ^□から１．２ｍｍ^□に変更して熱時定数が２．９４ｓｅｃに改善された例を示した。サーミスタ素子のサイズは、小さければ小さいほど熱時定数の改善を期待できる。発明者らの実験によれば、サーミスタ素子のサイズ０．６ｍｍ^□までは熱時定数改善の効果を確認している。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときには、接続リード線に、線径が０．１〜１．０ｍｍ、Ｎｉの含有量が１５〜７０重量％のＣｕ−Ｎｉ合金線を用いて外部接続回路側からの熱影響を少なくし、サーミスタ素子の素子サイズ、樹脂コートの先端径を小さくして熱感知部分の熱容量を減少させることによって、サーミスタの熱応答性を大きく改善できる。
【００４９】
特に、本発明によれば、サーミスタ素子の電極に取り付けられた接続リード線が電源回路に通ずる外部引出用の被覆線に結線され、さらに、サーミスタ素子と接続リード線および外部引出用の被覆線の一部を含んで被覆する樹脂コートが、外部引出用の被覆線を被覆するチューブを樹脂コートに押しつけた状態において、熱時定数を３ｓｅｃ以下に抑えることが可能であり、したがってエバポレータフロスト（霜づまり）が問題となるオートエアコンのエバポレータ用の温度センサに用いてコンプレッサの運転の制御性を高めることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による温度センサの１例を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は温度センサの先端部分の拡大図、（ｃ）はコネクタの背面図である。
【図２】Ｃｕ−Ｎｉ合金の熱伝導特性を示すグラフである。
【図３】樹脂コートの先端形状を説明する図である。
【図４】樹脂コートの先端形状と、熱時定数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１サーミスタ素子
２接続リード線
３外部引出用の被覆線
４樹脂コート
５コネクタ
６ＰＶＣチューブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for improving the thermal responsiveness of a temperature sensor suitable for a temperature sensor, particularly an automotive evaporator.
[0002]
[Prior art]
A temperature sensor used for temperature detection of an evaporator (cooler) of an auto air conditioner is required to have a quick response, unlike a temperature sensor used for temperature detection of a home air conditioner, for example. The reason is that when the thermal response of the temperature sensor is slow, evaporator frost (frost clogging) occurs.
[0003]
For this reason, the power cut-off temperature is set at a temperature as close as possible to 0 ° C. (for example, 3 ° C.) before the outside air becomes 0 ° C. or lower and the moisture in the air freezes. It is necessary to stop the operation of the compressor by controlling the power supply.
[0004]
However, the current thermistor used in an evaporator temperature sensor has a thermal time constant of 6.3 sec in water and is not necessarily excellent in thermal response. In order to completely eliminate the occurrence of the evaporator frost by improving the thermal time constant of the temperature sensor, it is desired to improve it to less than half the thermal time constant (6.3 seconds) of the current thermistor.
[0005]
Attempts to improve the thermal time constant of the thermistor can be found in Patent Documents 1 to 3, for example. Patent Document 1 discloses an example in which two thermistors having relatively different thermal time constants are combined.
[0006]
Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. 10-332496
According to Patent Document 1, two thermistors with different thermal time constants are accommodated in the same case, and when the temperature applied to the case 1 changes rapidly, one thermistor cannot follow the change, and the resistance of both thermistors The difference is large, and the difference is taken out as a signal. It is excellent in that it can selectively detect a rapid temperature change and also detect the overheating or cooling speed. In combination with the thermistors, there is a problem that not only an increase in the manufacturing unit price is caused, but also the shape as a temperature sensor is increased, and a signal processing circuit such as a bridge circuit is required, so that its use is limited.
[0008]

Patent Documents

2 and 3 show the concept of using one thermistor element and preventing heat dissipation between the lead wire and the thermistor.
[0009]
Patent Document 2: Patent Publication 2000-162052
Patent Document 3: Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-82004
Patent Document 2 uses a pair of leaf springs composed of a main trunk portion and an island portion, and attaches a thermistor across both island portions of the pair of leaf springs. The island portion is thermally isolated from the main trunk portion and formed in a part of the main trunk portion, heat dissipation is prevented, and the thermal time constant can be improved.
[0011]
According to Patent Document 3, heat transfer is quickly performed between a thermistor chip and a test object by a melf-type lead (made of Fe-Ni alloy), and a flat surface with an end face widened by coining or the like is provided on the opposite surface. Lead wires formed so as to be approximately 90 ° with respect to the axial direction of the wires are arranged and both are connected by a heat-resistant conductive paint.
[0012]
Both of these can be connected with a heat-resistant conductive paint and coated with glass to improve the responsiveness by suppressing heat dissipation.
[0013]

Patent

Document 2 was developed for special applications for electronic copying machines, and

Patent

Document 3 is an element for temperature such as an anemometer and liquid level gauge, but it prevents heat dissipation between lead wires. Therefore, a special structure is used, and the structure becomes complicated.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Patent Document 4 shows a concept of using a metal having low thermal conductivity for the lead wire of the thermistor, and Patent Document 5 has a concept of coating the lead wire with a mold resin having a low thermal conductivity. Patent Document 6 shows a combination of Patent Documents 4 and 5.
[0015]
[Patent Document 4]
Japanese Utility Model Application Publication No. 63-131102 [Patent Document 5]
Japanese Utility Model Application Publication No. 63-131103 [Patent Document 6]
Japanese Utility Model Application Publication No. 63-131101 [0016]
In the temperature sensor described in Patent Document 4, attention is paid to escape from the thermistor chip in order to enhance thermal response, and the thermal conductivity of the material of the lead wire used for the both end electrodes of the thermistor chip is 100 kcal / The metal of mh ° C. or lower is selected. Certainly, it is important to prevent the heat generated by the thermistor chip from escaping from the lead wire, but it is important to improve the thermal response, but just using a metal having a thermal conductivity of 100 kcal / mh ° C. or less, It is not always clear how much the thermal response can be improved.
[0017]
In addition, for use as a temperature sensor, a covered wire is naturally used for circuit wiring including lead wires. However, Patent Document 4 discloses how much the thermal response is improved when covered wiring is used. It has not been elucidated. In Patent Document 5, when a thermistor element and a lead wire are molded with a coating resin having a low thermal conductivity, a solder-plated copper wire may be used for the lead wire, but the thermal conductivity is low. Even if the heat radiation to the surroundings can be suppressed by using the coating resin, the heat radiation flowing out to the external circuit wiring through the lead wire cannot be prevented, or the thermal influence from the external connection circuit side cannot be prevented. Therefore, it seems that the thermal response is not necessarily improved.
[0018]
If the description in Patent Document 5 is correct, the one using a bare wire as in Patent Document 4 is not molded with a coat resin even if the lead wire is made of a material having low thermal conductivity. It seems that heat dissipation from the lead wire is inevitable. In any case, selection of the lead wire material is important, and solderability, specific resistance, and electrical conductivity must not be extremely inferior to those of copper wires.
[0019]
In Patent Document 6, a metal having low thermal conductivity is used for the lead wire of the thermistor element, and the lead wire is molded with a coating resin having low thermal conductivity. Although it can be said that if the resin is coated with a low coating resin, the thermistor can be prevented from dissipating heat, it is described in

Patent

Document 4 that uses a bare wire as the lead wire. What is the difference between this sensor and the thermal response of the sensor?
[0020]
Although the temperature of the thermistor of the thermal response characteristic diagram when the charged tip of the temperature sensor as set forth in an atmosphere of 25 ° C. to an atmosphere of 75 ° C. in

Patent

Document 4 to 6 are shown, JP If it takes 20 seconds to 30 seconds to reach 75 ° C., for example, 63.2% (about 56 ° C.) like the thermistors described in 4 to 6, it will improve the thermal time constant in the first place. It seems not.
[0021]
Normally, when the thermal time constant is defined as the time until the thermistor temperature reaches 40.8 ° C (63.2% of the temperature difference) when the thermistor is moved from 25 ° C water to 50 ° C stirred water, For the time constant, an order of about 6 seconds has been a problem.
[0022]
An object of the present invention is to provide a temperature sensor with improved thermal responsiveness in a state where an externally drawn coated wire covered with a tube is used, in particular, a thermal responsiveness improving method and a temperature sensor suitable for an evaporator. Is to provide.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In the method for improving the thermal response of the temperature sensor for an evaporator according to the present invention, the relationship between the resin coat of the thermistor element and the external lead-out coated wire of the thermistor element, the size of the thermistor element, the length of the connecting lead wire, the wire diameter Select the material, cover the outer lead wire with a PVC tube, and then move the thermal time constant from 25 ° C water to 50 ° C stirring water with the end of the PVC tube pressed against the resin coat. This is a method for improving the thermal responsiveness of a temperature sensor for an automotive evaporator that realizes approximately 3.00 sec or less assuming that the temperature of the thermistor element reaches 40.8 ° C. (63.2% of the temperature difference). And
The resin coat of the thermistor element is coated with an epoxy resin including a part of the thermistor element and the connecting lead wire and the external lead coated wire,
0.6mm the size of the thermistor element ^{^□ ~1.2mm □,} set the tip outer diameter of the resin coat 3.2MmMax,
Cover for lead-out that leads to the electrode of the thermistor element and external connection circuit using Cu-Ni alloy wire of 10mm length, wire diameter 0.1-1.0mm, Ni content 15-70% by weight for connecting lead wire Ru der shall be connected by soldering to the line.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure of a temperature sensor according to the present invention. In FIG. 1, the temperature sensor according to the present invention comprises a thermistor element 1, a pair of connecting

lead wires

2 and 2, and

coated wires

3 and 3 for external drawing. The thermistor element 1 is a chip type thermistor.
[0027]
The connection lead wire 2 is a bare wire that connects the electrode of the thermistor element 1 and the external lead-out coated wire 3. One end of the pair of connection lead wires 2 is soldered to the electrode of the thermistor element 1, and the other end Is soldered to each end of the coated wire 3 for external drawing. The external lead-out covered wire 3 is a wiring for connecting the thermistor element 1 to an external connection circuit including a power source, and is inserted into the harness of the connector 5 as a terminal at the other end of the external lead-out covered wire.
[0028]
In addition, the resin coat 4 is given by the epoxy resin including a part of the thermistor element 1 and the connection lead wire 2 and the coated wire 3 for external drawing. The configuration of the above-described temperature sensor is not special, and is a structure conventionally used for a temperature sensor used for temperature detection such as an evaporator. In the present invention, the coated wire 3 for external drawing is covered with a PVC tube 6 and the end of the tube 6 is planned to be used while pressed against the resin coat 4.
[0029]
In the conventional temperature sensor, a copper wire has been exclusively used for the connecting lead wire, but in the present invention, a copper (Cu) -nickel (Ni) alloy wire is basically used. The reason why the copper-nickel alloy wire is selected as the connecting lead wire 2 is to reduce the influence of the air layer between the inner wall of the tube 6 and the lead wire as much as possible. Therefore, the thermal conductivity is higher than that of the copper wire. This is due to the selection of low-quality materials. The external connection circuit is affected by heat from the power supply circuit and the like, and the connection of the external connection circuit and the connector 5 are exposed to the temperature of the auto air conditioner, and the thermal influence on the thermistor element through the wiring cannot be ignored.
[0030]
FIG. 2 shows the thermal conductivity of the Cu—Ni alloy. As is apparent from the figure, the thermal conductivity at 100% Cu is 400 (w / m · k), but it decreases rapidly as the Ni content increases, and the Ni content is 40-50% or more. Then, the thermal conductivity tends to increase slightly. As far as this tendency is seen, it can be said that the Ni / Cu alloy wire of Ni45 and Cu55 is optimal.
[0031]
Further, since the connection lead wire 2 is scheduled to be connected to the stranded wire of the external lead-out covered wire 3 by soldering, it is necessary to set the connection lead wire 2 within a solderable range. The allowable range of Ni in the Cu—Ni alloy wire is 15 to 70% by weight. In the embodiment of the present invention, a Cu-Ni alloy wire having a wire diameter of 0.25 mm will be described. However, as a connection lead wire connected to the coated wire 3 for external drawing by soldering. The allowable wire diameter range is 0.1 to 1.0 mm.
[0032]
In this embodiment, a commercially available copper nickel resistance wire (trade name Advance) was used for the connection lead wire 2. Table 1 shows the characteristics of this copper-nickel resistance wire (trade name Advance, Eureka, Constant).
[0033]
[Table 1]

[0034]
It has been found that the thermal time constant in water of a conventional temperature sensor using a copper wire as the connecting lead 2 is 6.3 sec. Therefore, in the present invention, the goal was to reduce it to less than half of the thermal time constant of the current temperature sensor, in particular, less than 3.0 sec. However, the thermal time constant of the current temperature sensor is 6.3 seconds because the coated wire 3 for external drawing is covered with the PVC tube 6 and the PVC tube 6 is pressed against the resin coat 4. It is a numerical value. In the present invention, the thermal time constant is the time until the temperature of the thermistor reaches 40.8 ° C. (63.2% of the temperature difference) when the thermistor is transferred from 25 ° C. water to 50 ° C. stirring water. .
[0035]
As will be shown later, it is known that the thermal time constant is greatly improved to about 4.2 sec just by removing the PVC tube 6. However, in the present invention, as described above, the coated wire 3 for external drawing is covered with the PVC tube 6, and the thermal time constant measured in water in the state where the tube 6 is pressed against the resin coat 4. It aimed to improve to less than half of the thing.
[0036]
In the present invention, in addition to using a copper (Cu) -nickel (Ni) alloy wire for the connection lead wire 2, in order to minimize the thermal influence from the external connection circuit side to the thermistor element 1 through the external lead-out coated wire 3. As additional improvement study items expected to improve the thermal time constant, the element size reduction, the resin coating tip diameter reduction, and the length of the connecting lead wire were taken up. This is because a reduction in the heat capacity of the heat sensing portion can be expected by reducing the element size and the tip diameter of the resin coat.
[0037]
Further, by using a copper (Cu) -nickel (Ni) alloy wire for the connection lead 2, the thermal influence from the connector side of the external connection circuit can be reduced, but the length of the connection lead 2 is further reduced. It can be expected that the influence of heat from the external connection circuit side can be reduced by lengthening the length. However, in the present invention, it is considered that increasing the length of the connecting lead wire 2 is not preferable because of changes in the specifications of the current temperature sensor and suitability for assembly processing.
[0038]
Therefore, the measurement result for the example in which the length of the connecting lead wire 2 is set longer than the current one is only a reference example. Table 2 shows the measurement results for the samples including the current one and the modified one. A comparison of the “current” and “changed” products regarding the thermistor element, resin coating, connecting lead wire materials and lengths selected as the study items is shown below.
[0039]
Examination item A, the element size current (a) thickness of 0.22mm × 1.9mm ^□
Change (b) Thickness 0.5mm x 1.2mm ^□
B. Current outer diameter of resin coat (c) 4.0mmMax
Change (d) 3.2mmMax
C. Material of connecting lead wire (e) 0.3 mm annealed copper wire change (f) 0.25 mm Cu—Ni alloy wire Current length of connecting lead wire (g) 10mm
Reference (h) 15mm
[0040]
[Table 2]

[0041]
In Table 2, Sample 1 is an example of “no tube pressing” in which all of the items to be examined are current, and Sample 2 is an example of “with tube pressing” in which all of the items to be examined are current. Sample 1 has a thermal time constant of 4.18 sec, and sample 2 has a thermal time constant of 6.33 sec. Sample 2 is a conventional example of the present invention.
[0042]
Of Samples 1-8, Samples 6-8 were able to achieve a thermal time constant of about 3 seconds in the “tube pressed” state. From this fact, it can be seen that reducing the size of the thermistor element and the shape of the resin coat and further reducing the influence of heat from the external connection circuit side are effective in improving the thermal time constant. However, it goes without saying that the selection of the material of the connecting lead is the most important factor.
[0043]
Sample 7 which is an embodiment of the present invention, in the state of “with tube pressing”, the length of the connecting lead wire remains as it is, and a value of 2.94 sec is obtained for the thermal time constant, which clears the target value. did it. Sample 8 is an example in which the length of the connecting lead wire is further 15 mm. In this example, the thermal time constant is further improved, and a value of 2.87 sec is obtained.
[0044]
It can be naturally predicted from the example of the sample 6 using a conventional copper wire as the connection lead 2 that the thermal time constant decreases as the length of the connection lead 2 increases.
[0045]
The thermal time constant of the temperature sensor according to one embodiment of the present invention when the tip shape of the resin coat 4 was changed was measured. For reference, the thermal time constant of a conventional temperature sensor was measured. Table 3 shows the structure of the temperature sensor used for the measurement. In Table 3, a, b, c, and d indicate the dimensions of the tip portion of the resin coat as shown in FIG.
[0046]
[Table 3]

[0047]
The measurement results are shown in FIG.
As shown in FIG. 3, in this example, the PVC wire is not covered with the coated wire 3 for external drawing, so this does not correspond to “with tube pressing”. It can be seen that the thermal time constant becomes smaller as the tip shape (a + b / 2) is made smaller. According to the example, it was possible to realize a thermal time constant of 2.5 sec or less under the condition of a + b / 2 = 3 or less. In the above embodiment, the outer diameter of the resin-coated, with the material of the connecting lead, an example in which thermal time constant is improved 2.94sec resize the thermistor element from 1.9 mm ^□ to 1.2 mm ^□ Indicated. The smaller the thermistor element size, the better the thermal time constant. According to the experiments by the inventors, the effect of improving the thermal time constant has been confirmed up to the thermistor element size of 0.6 mm ^□ .
[0048]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, a Cu-Ni alloy wire having a wire diameter of 0.1 to 1.0 mm and a Ni content of 15 to 70% by weight is used as a connection lead wire from the external connection circuit side. By reducing the thermal effect, reducing the element size of the thermistor element and the tip diameter of the resin coat, and reducing the heat capacity of the heat sensing portion, the thermal response of the thermistor can be greatly improved.
[0049]
In particular, according to the present invention, the connection lead wire attached to the electrode of the thermistor element is connected to the external lead wire that leads to the power circuit, and the thermistor element, the connection lead wire, and the external lead wire are connected. In the state where the resin coat covering a part covers the resin coat with the tube covering the external lead coated wire, the thermal time constant can be suppressed to 3 sec or less, and therefore the evaporator frost (frost jam) ) Can be used as a temperature sensor for an evaporator of an automatic air conditioner, which has a problem, and the controllability of compressor operation can be improved.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show an example of a temperature sensor according to the present invention, in which FIG. 1A is a side view, FIG. 1B is an enlarged view of a tip portion of the temperature sensor, and FIG.
FIG. 2 is a graph showing thermal conductivity characteristics of a Cu—Ni alloy.
FIG. 3 is a diagram for explaining a tip shape of a resin coat.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a tip shape of a resin coat and a thermal time constant.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermistor element 2 Connection lead wire 3 Coated wire for external drawing 4 Resin coat 5 Connector 6 PVC tube

Claims

Select the relationship between the resin coating of the thermistor element and the coated wire for external drawing of the thermistor element, thermistor element size, connecting lead wire length, wire diameter, and material, and coat the coated wire for external drawing with a PVC tube. Furthermore, with the PVC tube end pressed against the resin coat, the thermal time constant is transferred from 25 ° C. water to 50 ° C. stirring water, and the temperature of the thermistor element is 40.8 ° C. (63.2% of the temperature difference). ) Is a method for improving the thermal responsiveness of a temperature sensor for an evaporator for an automobile that realizes approximately 3.00 sec or less.
The resin coat of the thermistor element is coated with an epoxy resin including a part of the thermistor element and the connecting lead wire and the external lead coated wire,
0.6mm the size of the thermistor element ^{^□ ~1.2mm □,} set the tip outer diameter of the resin coat 3.2MmMax,
Cover for lead-out that leads to the electrode of the thermistor element and external connection circuit using Cu-Ni alloy wire of 10mm length, wire diameter 0.1-1.0mm, Ni content 15-70% by weight for connecting lead wire A method for improving the thermal response of a temperature sensor for an evaporator for an automobile , wherein the wire is connected to the wire by soldering.