JP5263234B2 - サーミスタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーミスタ素子を内蔵するサーミスタ装置に関する。

冷蔵庫やエアコンなどの温度センサとして、サーミスタ素子を用いることがある。サーミスタ素子の端子電極を、被覆線からはみ出した一対の芯線の先端部で挟み込んで接続したサーミスタ装置が知られている（特許文献１参照）。

このようなサーミスタ装置を製造する工程で、一対の芯線を覆う被覆線が曲がるような場合がある。この時、芯線も一緒に曲がるため、芯線同士が長手方向にずれて、一対の芯線の先端部に接続してあるサーミスタ素子にせん断応力が作用して破損させるおそれがあった。

特開平８−２１９９０４号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、サーミスタ素子に作用するせん断応力を低減することが可能なサーミスタ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係るサーミスタ装置は、
一対の端子電極が形成されたサーミスタ素子と、
それぞれの前記端子電極に先端部がそれぞれ接続される一対の芯線と、を有するサーミスタ装置であって、
前記芯線は、長手方向に沿って連続して被覆樹脂で覆われた被覆線主要部分と、前記被覆線主要部分の先端に形成された先端加工部分とを有し、
前記先端加工部分は、前記被覆線主要部分から所定距離で前記被覆樹脂が除去された被覆線除去部と、前記被覆樹脂で覆われた被覆樹脂残存部と、前記被覆樹脂残存部から露出し、前記先端部で前記サーミスタ素子の前記端子電極と接続する先端露出部とをこの順に有し、
前記被覆線除去部で、前記芯線同士が、固着樹脂でつながっていることを特徴とする。

本発明では、被覆線除去部で、芯線同士が固着樹脂によって強固につながっているので、たとえばサーミスタ装置の製造工程で被覆線が曲がることがあっても、被覆線除去部から先端側の一対の芯線同士が長手方向にずれることはない。そのため、一対の芯線の先端部がそれぞれ接続されたサーミスタ素子に作用するせん断応力を低減することができる。したがって、製造工程において、サーミスタ素子を効果的に保護することが可能となる。

また、被覆線除去部に固着樹脂を充填する際に、固着樹脂が、被覆樹脂残存部によってせき止められる。被覆樹脂残存部がないと、固着樹脂の充填量や充填状態によっては、芯線同士の間隔にばらつきが生じやすい。すなわち、芯線同士の間隔が狭くなりすぎてショートしたり、芯線同士の間隔が広がりすぎたりするおそれがある。被覆樹脂残存部が存在することにより、このような芯線同士の間隔のばらつきを低減することができる。

好ましくは、前記固着樹脂は、前記芯線同士をつなぐ橋渡し部と、前記橋渡し部から連続して前記芯線を覆う囲い込み部とを有する。

被覆線除去部では、固着樹脂が、芯線の全周を覆っているので、アンカー効果により固着樹脂と芯線との密着性が増す。

少なくとも前記サーミスタ素子と、前記被覆線除去部と、前記被覆樹脂残存部と、前記先端露出部とが、筒状ケースの内部に配置されていても良い。

図１は、本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置の断面図である。 図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、図１に示すサーミスタ装置の製造工程を示す平面図である。 図３は、図１に示すサーミスタ装置の製造工程において、サーミスタ装置の素子主要部を示す断面図である。 図４（Ａ）は、図３のIVａ−IVａ断面図である。図４（Ｂ）は、被覆線除去部の変形例を示す断面図である。 図５は、図３のＶ−Ｖ断面図である。 図６は、本発明の他の実施形態に係るサーミスタ装置の断面図である。

第１実施形態
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るサーミスタ装置１は、サーミスタ本体５の先端部が、筒状ケース２の内側に入り込んで、封止樹脂６で充填・硬化してある。

サーミスタ本体５は、サーミスタ素子３０を有している。サーミスタ素子３０は、一対の端子電極３１を有しており、それぞれ一対の芯線４の先端部４ａ，４ａと接続している。一対の芯線４は、長手方向に沿って連続して被覆樹脂７で覆われた被覆線主要部分４１と、被覆線主要部分４１の先端に形成された先端加工部分４２とを有している。

なお、本実施形態において、筒状ケース２の軸芯と平行な方向をＺ軸で表し、一対の芯線４，４を結ぶ方向をＸ軸で表し、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な方向をＹ軸で表すものとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に垂直になっている。

被覆線主要部分４１は、被覆樹脂７で構成された被覆線８，８で覆われている。被覆線８同士は、一体に成形してある。先端加工部分４２は、被覆線主要部分４１からＺ軸方向に、被覆線除去部４２ａと、被覆樹脂残存部４２ｂと、先端露出部４２ｃとを、この順に有している。被覆線除去部４２ａでは、被覆樹脂７が除去されている。

被覆樹脂残存部４２ｂは、被覆樹脂７で構成される内側被覆樹脂残存部７ａ（図２で詳細に述べる）で覆われている。

先端露出部４２ｃは、サーミスタ素子３０に形成された一対の端子電極３１に接続される先端部４ａ，４ａを有している。先端露出部４２ｃは、互いにＸ軸方向へ離れるように形成されたフォーミング部４２ｄ，４２ｄを有しても良い。

芯線４の先端部４ａが接続されたサーミスタ素子３０は、内側保護層５１で密封されている。内側保護層５１を構成する樹脂は、次に述べる外側保護層５２を構成する樹脂よりも柔らかい樹脂であることが好ましい。内側保護層５１の外側には、内側保護層５１よりも硬い樹脂で構成される外側保護層５２が形成されている。サーミスタ素子３０は、このような内側保護層５１および外側保護層５２で覆われているために、熱応力が緩和され、サーミスタ素子３０を保護することができる。外側保護層５２は、内側被覆樹脂残存部７ａおよび固着樹脂１０をも密封するようになっている。外側保護層５２よりも外側には、さらに一層以上の保護層が形成されていても良い。

筒状ケース２のサイズは特に限定されないが、外径Ｄ１＝３．０〜１５．０ｍｍ、内径Ｄ２＝１．５〜１３．５ｍｍ、軸方向長さＬ０＝１５〜５０ｍｍを有している。内側被覆樹脂残存部７ａの線径は、被覆線主要部分４１における被覆線８の線径と等しくなっている。

内側保護層５１の中心位置（サーミスタ素子３０の中心位置）は、筒状ケース２の軸芯位置と略一致している。内側保護層５１は、サーミスタ素子３０と芯線４の先端部４ａを囲める程度の大きさを有している。外側保護層５２は、図１に示す断面が楕円形をしている。

内側保護層５１は、たとえばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂で構成されることが好ましい。外側保護層５２を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等を用いることが好ましい。

筒状ケース２を構成する物質としては、本実施形態ではＡＢＳ樹脂を用いているが、ＡＢＳ樹脂に限定されず、エポキシ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの樹脂や、銅、黄銅、ステンレスなどの金属または合金を用いることができる。封止樹脂６としては、エポキシ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＴ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などを用いることが好ましい。上記の樹脂を用いることにより、筒状ケース２との密着性が向上する。

図１に示すように、被覆線除去部４２ａでは、芯線４，４同士が、固着樹脂１０でつながっている。固着樹脂１０は、エポキシ樹脂等、芯線４を構成する金属と密着する性質を有する樹脂であることが好ましく、チキソトロピーを有することが好ましい。固着樹脂１０がチキソトロピーを有することにより、固着樹脂１０を充填しやすく、充填後には硬化しやすい。

次に、図１に示すサーミスタ装置１の製造方法を述べる。まず、図２（Ａ）に示すように、被覆線８に対し、Ｘ軸方向に平行な切れ込み線８１〜８４を施す。次に、図２（Ｂ）に示す内側被覆樹脂残存部７ａ、先端側被覆樹脂残存部７ｂおよび被覆線未加工部分７ｃが残るように、切れ込み線８１〜８４に沿って内側被覆樹脂８５および先端側被覆樹脂８６を除去する。この時に、切れ込み線８３から先端側の被覆樹脂を全て除去してもよいが、先端側被覆樹脂残存部７ｂを残すようにすることが好ましい。これにより、芯線４，４の先端部４ａ，４ａ（捩り線）がばらけるのを防止できると共に、次に示す電線中間体８’の位置決めを行いやすい。このようにして、多数の電線中間体８’が形成される。

図２（Ｂ）に示すように、１０〜２０本の電線中間体８’は、先端側被覆樹脂残存部７ｂ同士がＺ軸方向を向くように、Ｘ軸方向に沿って所定間隔で整列させられている。これらの電線中間体８’の先端側被覆樹脂残存部７ｂを不図示の平板状部材に押し当て、Ｚ軸方向の位置決めを行う。それぞれの被覆線未加工部分７ｃのＺ軸方向先端側は、Ｘ軸方向に延びる耐熱性テープ２０などで止められても良い。

先端側被覆樹脂残存部７ｂは、一対の芯線４，４から抜き取られる。その後、一対の芯線４，４の先端部４ａ，４ａに対し、予備半田を行い、半田を染み込ませておく。次に、図２（Ｂ）に示す一対の芯線４，４の被覆線除去部４２ａ同士がつながるように、被覆線除去部４２ａ同士の間に、固着樹脂１０を充填する。

固着樹脂１０が硬化した後で、一対の芯線４，４の先端露出部４２ｃ，４２ｃに対し、フォーミング部４２ｄ，４２ｄを形成する。これにより、サーミスタ素子３０を先端露出部４２ｃ，４２ｃに挿入しやすくすることができる。

次に、先端露出部４２ｃの先端部４ａ同士の間に、サーミスタ素子３０を挿入する。その後、一対の先端部４ａに半田を行い、一対の先端部４ａを、サーミスタ素子３０に形成された一対の端子電極３１に各々接続する。このようにして、図３に示す素子主要部３２が形成される。

次に、端子電極３１が芯線４の先端部４ａに接続されたサーミスタ素子３０を、たとえば液状のシリコーン樹脂に一時的に浸漬させた後、サーミスタ素子３０を覆うシリコーン樹脂を硬化させ、図１に示す内側保護層５１を形成する。

次に、内側保護層５１でサーミスタ素子３０が覆われた素子主要部３２を、たとえば液状のエポキシ樹脂に一時的に浸漬させた後、内側保護層５１を覆うエポキシ樹脂を硬化させ、外側保護層５２を形成する。なお、外側保護層５２は単層でも良いが、複層の積層構造であっても良い。

次に、筒状ケース２の内側を、たとえば液状のエポキシ樹脂で浸し、外側保護層５２が形成された素子主要部３２を、底２ａが一体に形成された筒状ケース２の内側に挿入する。この時、図１に示すように、被覆線主要部分４１の先端部４１ａと、先端加工部分４２とが、Ｚ軸に平行になるように、素子主要部３２を配置する。素子主要部３２を筒状ケース２の内側に挿入した状態で、エポキシ樹脂を硬化させ、図１に示すサーミスタ装置１が完成する。

図３に示すように、固着樹脂１０が硬化した後の素子主要部３２は、２点鎖線で示すように被覆線未加工部分７ｃが曲がったとしても、図４（Ａ）に示すように、固着樹脂１０と一対の芯線４，４（被覆線除去部４２ａ，４２ａ）とが密着しているため、図３に示す先端加工部分４２では、芯線４，４同士がＺ軸方向にずれることはない。

図４（Ａ）に示すように、固着樹脂１０は、一対の芯線４同士をつなぐ橋渡し部１１と、橋渡し部１１から連続して芯線４，４（被覆線除去部４２ａ，４２ａ）を覆う囲い込み部１２とを有している。このように、固着樹脂１０は、芯線４，４（被覆線除去部４２ａ，４２ａ）の全周を覆っている。なお、図４（Ｂ）に示すように、固着樹脂１０は、橋渡し部１１のみで構成されていても良い。

図５に示すように、一対の芯線４の被覆樹脂残存部４２ｂの周囲は、被覆樹脂７で構成される内側被覆樹脂残存部７ａで覆われている。上述したように、内側被覆樹脂残存部７ａは、製造工程において、図２（Ａ）に示す被覆線８の一部が、除去されずに残された部分である。

本実施形態では、被覆線除去部４２ａで、芯線４同士が固着樹脂１０によって強固につながっているので、たとえばサーミスタ装置１の製造工程で被覆線未加工部分７ｃが曲がる（図３の２点鎖線参照）ことがあっても、被覆線除去部４２ａからＺ軸方向先端側の一対の芯線４（先端加工部分４２）同士が長手方向にずれることはない。そのため、一対の芯線４の先端部４ａ，４ａがそれぞれ端子電極３１，３１に接続されたサーミスタ素子３０に作用するせん断応力を低減することができる。したがって、製造工程、および完成後のサーミスタ装置１の使用時において、サーミスタ素子３０を効果的に保護することが可能となる。

また、被覆線除去部４２ａに固着樹脂１０を充填する際に、固着樹脂１０が、内側被覆樹脂残存部７ａによってせき止められる。内側被覆樹脂残存部７ａがないと、固着樹脂１０の充填量や充填状態によっては、芯線４（先端加工部分４２）同士の間隔にばらつきが生じやすい。すなわち、芯線４同士の間隔が狭くなりすぎてショートしたり、芯線４同士の間隔が広がりすぎたりするおそれがある。内側被覆樹脂残存部７ａが存在することにより、このような芯線４同士の間隔のばらつきを低減することができる。

被覆線除去部４２ａでは、固着樹脂１０が、芯線４，４の全周を覆っているので、アンカー効果により固着樹脂１０と芯線４，４との密着性が増す。

第２実施形態
以下に述べる以外は、上述した第１実施形態と同様であり、重複する説明を省略する。本実施形態では、図６に示すように、サーミスタ装置１’のサーミスタ本体５’の先端部が、筒状ケースで覆われておらず、内側保護層５１を覆う外側保護層５２が、サーミスタ素子３０を覆う最外層になっている。外側保護層５２は、少なくとも内側保護層５１、内側被覆樹脂残存部７ａ、固着樹脂１０を連続して覆っていればよく、その形状は特に限定されないが、本実施形態では、図６に示すように断面が楕円形からずれた異形形状をしている。

本実施形態では、サーミスタ装置１’の感温性が向上すると共に、サーミスタ本体５’の先端部を筒状ケース２に収容する工程を省くことができる。

１，１’…サーミスタ装置
２…筒状ケース
４…芯線
４ａ…先端部
４１…被覆線主要部分
４２…先端加工部分
４２ａ…被覆線除去部
４２ｂ…被覆樹脂残存部
４２ｃ…先端露出部
７…被覆樹脂
８…被覆線
１０…固着樹脂
１１…橋渡し部
１２…囲い込み部
３０…サーミスタ素子
３１…端子電極

Claims (5)

1. 一対の端子電極が形成されたサーミスタ素子と、
   それぞれの前記端子電極に接続される一対の芯線と、を有するサーミスタ装置であって、
   前記芯線は、長手方向に沿って連続して被覆樹脂で覆われた被覆線主要部分と、前記被覆線主要部分よりも先端部側に形成された先端加工部分とを有し、
   前記先端加工部分は、前記被覆線主要部分から前記先端部側に所定距離で前記被覆樹脂が除去された被覆線除去部と、前記被覆線除去部から前記先端部側に所定距離で前記被覆樹脂に覆われた被覆樹脂残存部と、前記被覆樹脂残存部よりも前記先端部側で前記被覆樹脂が除去された先端露出部とを有し、
   前記被覆線主要部分と前記被覆樹脂残存部との間の前記被覆線除去部で、前記芯線同士が、固着樹脂で固定されており、
   前記被覆樹脂残存部よりも前記先端部側の前記先端露出部で、前記サーミスタ素子の前記端子電極を接続してあることを特徴とするサーミスタ装置。
2. 前記固着樹脂は、前記芯線同士をつなぐ橋渡し部と、前記橋渡し部から連続して前記芯線を覆う囲い込み部とを有することを特徴とする請求項１に記載のサーミスタ装置。
3. 少なくとも前記サーミスタ素子と、前記被覆線除去部と、前記被覆樹脂残存部と、前記先端露出部とが、筒状ケースの内部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサーミスタ装置。
4. 芯線が被覆樹脂で覆われた一対の被覆線の内側被覆樹脂および先端側被覆樹脂を除去して、前記被覆樹脂で覆われた被覆線主要部分から先端部側に所定距離で前記被覆樹脂が除去された被覆線除去部と、前記被覆線除去部から前記先端部側に所定距離で前記被覆樹脂に覆われた被覆樹脂残存部と、前記被覆樹脂残存部よりも前記先端部側で前記被覆樹脂が除去された先端露出部と、を形成し、
   前記被覆線主要部分と前記被覆樹脂残存部との間の前記被覆線除去部で、前記芯線同士を固着樹脂で固定した後に、前記被覆樹脂残存部よりも前記先端部側の前記先端露出部にサーミスタ素子の端子電極を接続することを特徴とするサーミスタ装置の製造方法。
5. 前記被覆線除去部を前記固着樹脂で固定した後に、前記先端露出部に互いに離れる方向に形成されたフォーミング部を形成し、その後に前記先端露出部に前記端子電極を接続することを特徴とする請求項４に記載のサーミスタ装置の製造方法。

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