JP5938191B2 - ガラス封止型サーミスタとその製造方法 - Google Patents
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Description
請求項1に係る発明は、水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタであって、サーミスタ素子(例えば、後述する実施例におけるサーミスタ素子2)と該サーミスタ素子に接続されたリード線(例えば、後述する実施例におけるリード線3)とを有するセンサ部(例えば、後述する実施例におけるセンサ部8,11)と、前記センサ部を囲繞した状態で、リード線が封着されたガラス封止体(例えば、後述する実施例における第1ガラス封止体4、第2ガラス封止体5、ガラス封止体9)と、前記ガラス封止体を囲繞し、前記ガラス封止体と組み合わせられた状態で、前記ガラス封止体に対し圧着された金属製の締め付け部材(例えば、後述する実施例における締め付け部材6、締め付けリング10)と、を備え、前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第1ガラス封止体(例えば、後述する実施例における第1ガラス封止体4)と、前記リード線を各別に囲繞した状態で、前記第1ガラス封止体に熱溶着部を介して溶着されるとともに前記リード線に密接および圧接された第2ガラス封止体(例えば、後述する実施例における第2ガラス封止体5)と、を有し、前記締め付け部材は、前記第2ガラス封止体が各別に挿通された貫通孔を有し、前記締め付け部材は、前記第2ガラス封止体よりも熱膨張係数が大きい材料により構成されるとともに、少なくとも前記第2ガラス封止体を囲繞した状態で、少なくとも前記第2ガラス封止体に圧着されていることを特徴とするガラス封止型サーミスタ(例えば、後述する実施例におけるガラス封止型サーミスタ1)である。
また、部品点数の増加を最小限に抑えて、生産装置や相手部品の小型化、コストアップの抑制を図ることができる。
請求項4に係る発明によれば、熱処理後にガラス封止体のガラス自体が内部応力により損傷するのを防止することができる。
この発明に係るガラス封止型サーミスタは、例えば、図1に示すように、水素タンク50内に収容された水素ガスの温度を測定するための温度センサとして使用することができる。
初めに、この発明に係るガラス封止型サーミスタ(以下、サーミスタと略す)1の実施例1を図3、図4の図面を参照して説明する。
実施例1のサーミスタ1は、両面に電極を有するサーミスタ素子2と、サーミスタ素子2の各電極に接続され互いに並行に配置されて同一方向へ延びる一対の金属製のリード線3と、サーミスタ素子2およびリード線3の一部を囲繞する円柱状をなすガラス製の第1ガラス封止体4と、前記第1ガラス封止体4から露出し外方へ延びる各リード線3の一部を囲繞する2つのガラス製の第2ガラス封止体5と、2つの第2ガラス封止体5を囲繞する金属製の締め付け部材6とを備えている。なお、サーミスタ素子2と、リード線3のうち第1ガラス封止体4および第2ガラス封止体5により囲繞されている部分は、サーミスタ1のセンサ部8を構成している。したがって、第1ガラス封止体4および第2ガラス封止体5はセンサ部8を囲繞している。
まず、サーミスタ素子2に2本のリード線3を接続し、これらの周囲に配置したガラス素材を加熱溶融して第1ガラス封止体4を形成することによって、サーミスタ素子2と2本のリード線3の一部とが第1ガラス封止体4によって囲繞されたユニット(以下、センサユニットと称す)を形成しておく。なお、このセンサユニットの形態において、2本のリード線3は互いに並行に配置されて同一方向へ延び、第1ガラス封止体4から外方へ突出している。
このようにして図3の完成品と同様の配置で組み合わせた後、所定の温度で加熱し、第2ガラス封止体5と第1ガラス封止体4とを溶着させて一体化する。
この製造方法によれば、実施例1のサーミスタ1を容易に製造することができる。
また、部品点数の増加を第2ガラス封止体5と締め付け部材6だけの最小限に抑えて、生産装置や相手部品の小型化、コストアップの抑制を図ることができる。
次に、この発明に係るガラス封止型サーミスタ1の実施例2を図5の図面を参照して説明する。
実施例2が実施例1と相違する点は締め付け部材6の形態にある。詳述すると、実施例2の締め付け部材6は、第2ガラス封止体5を囲繞するだけでなく、第1ガラス封止体4の一部(第2ガラス封止体5に近い側の端部)も囲繞している。つまり、実施例2の締め付け部材6は、第1ガラス封止体4の端部を囲繞する第1囲繞部6bと、第2ガラス封止体5を囲繞する第2囲繞部6aとを備えている。第2囲繞部6aは実施例1における締め付け部材6に相当する部分であり、第1囲繞部6bの端部には、第1ガラス封止体4の端部に対応する形状の凹部6cが形成されている。
その他の構成は、実施例1のサーミスタ1と同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して、説明を省略する。また、製造方法についても、実施例1のサーミスタ1の製造方法と同じであるので、説明を省略する。
次に、この発明に係るガラス封止型サーミスタ1の実施例3を図6の図面を参照して説明する。
実施例3のサーミスタ1は、両面に電極を有するサーミスタ素子2と、サーミスタ素子2の各電極に接続され同軸上に配置されて互いに離間する方向へ延びる一対の金属製のリード線3と、サーミスタ素子2および両リード線3においてサーミスタ素子2との接続側の端部を囲繞する円柱状をなすガラス製のガラス封止体9と、ガラス封止体9を囲繞する金属製で円筒状の締め付けリング(締め付け部材)10とを備えている。なお、サーミスタ素子2とリード線3のうちガラス封止体9によって囲繞されている部分は、サーミスタ1のセンサ部11を構成している。したがって、ガラス封止体9はセンサ部11を囲繞している。
まず、サーミスタ素子2に2本のリード線3を接続し、これらの周囲に配置したガラス素材を加熱溶融してガラス封止体9を形成することによって、サーミスタ素子2と2本のリード線3の一部とがガラス封止体9によって囲繞されたユニット(以下、センサユニットと称す)を形成しておく。なお、このセンサユニットの形態において、2本のリード線3は同軸上に配置されて互いに離間する方向へ延び、ガラス封止体9から外方へ突出している。
このようにして図6の完成品と同様の配置で組み合わせた後、所定の温度で加熱し、その後、常温まで冷却する。なお、ガラスに内部応力を残さないために、冷却は自然冷却が望ましい。
この製造方法によれば、実施例3のサーミスタ1を容易に製造することができる。
また、部品点数の増加を締め付けリング10だけの最小限に抑えて、生産装置や相手部品の小型化、コストアップの抑制を図ることができる。
サーミスタ1において、サーミスタ素子2を囲繞するガラス封止体の熱膨張係数とサーミスタ素子2の熱膨張係数に差があるほど、サーミスタ素子2の内部応力が大きくなることは容易に理解できるところである。
したがって、サーミスタ素子2を囲繞するガラス封止体とサーミスタ素子2の熱膨張係数を可能な限り近付けることが、ガラス封止体の内部応力割れを抑制するための条件の1つとなる。
したがって、サーミスタ素子2の熱膨張係数が同じ場合には、ヤング率が小さいサーミスタ素子2を選択することが、サーミスタ素子2の内部応力割れを抑制する条件の1つとなる。
まず初めに、サーミスタ素子2を囲繞するガラス封止体(実施例1,2では第1ガラス封止体4、実施例3ではガラス封止体9)に用いるガラス種を定める。
次に、定めた前記ガラス種の熱膨張係数と略同等となる熱膨張係数を有するサーミスタ素子2を複数選定する。
次に、複数選定されたサーミスタ素子2のうちで最もヤング率の小さいサーミスタ素子2を選択する。
そして、選択されたサーミスタ素子2と前記ガラス封止体を用いて、前述した実施例1〜3のサーミスタ素子2の製造方法を実施する。
この製造方法によれば、ガラス封止体の内部応力割れを回避することができる。
2 サーミスタ素子
3 リード線
4 第1ガラス封止体
5 第2ガラス封止体
6 締め付け部材
8 センサ部
9 ガラス封止体
10 締め付けリング(締め付け部材)
11 センサ部
Claims (4)
- 水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタであって、
サーミスタ素子と該サーミスタ素子に接続されたリード線とを有するセンサ部と、
前記センサ部を囲繞した状態で、リード線が封着されたガラス封止体と、
前記ガラス封止体を囲繞し、前記ガラス封止体と組み合わせられた状態で、前記ガラス封止体に対し圧着された金属製の締め付け部材と、
を備え、
前記ガラス封止体は、前記サーミスタ素子を囲繞する第1ガラス封止体と、前記リード線を各別に囲繞した状態で、前記第1ガラス封止体に熱溶着部を介して溶着されるとともに前記リード線に密接および圧接された第2ガラス封止体と、を有し、
前記締め付け部材は、前記第2ガラス封止体が各別に挿通された貫通孔を有し、
前記締め付け部材は、前記第2ガラス封止体よりも熱膨張係数が大きい材料により構成されるとともに、少なくとも前記第2ガラス封止体を囲繞した状態で、少なくとも前記第2ガラス封止体に圧着されていることを特徴とするガラス封止型サーミスタ。 - 前記締め付け部材は、前記第2ガラス封止体を囲繞するとともに、隣接する第1ガラス封止体の一部を囲繞することを特徴とする請求項1に記載のガラス封止型サーミスタ。
- 水素ガスの温度を測定するためのガラス封止型サーミスタの製造方法であって、
サーミスタ素子と該サーミスタ素子に接続されたリード線とを有するセンサ部と、前記サーミスタ素子を囲繞する第1ガラス封止体、及び前記リード線を各別に囲繞する第2ガラス封止体を有するガラス封止体と、前記第2ガラス封止体を各別に挿通させる貫通孔を有し、少なくとも前記第2ガラス封止体を囲繞可能な形態をなす金属製の締め付け部材と、を用意し、
前記サーミスタ素子を前記第1ガラス封止体で封着し、
前記サーミスタ素子が封着された前記第1ガラス封止体から外部へ延出する前記リード線の外側に前記第2ガラス封止体を配置し、前記貫通孔内に前記第2ガラス封止体を挿通して、少なくとも前記第2ガラス封止体の外側に前記締め付け部材を配置した後、所定の熱処理を行うことで、前記第1ガラス封止体と前記第2ガラス封止体とを溶着し、前記リード線と前記第2ガラス封止体とを封着させるとともに、少なくとも前記第2ガラス封止体に対して前記締め付け部材を圧着させて圧縮応力を与えることを特徴とするガラス封止型サーミスタの製造方法。 - 前記ガラス封止体に用いるガラス種を定め、
定めた前記ガラス種の熱膨張係数と略同等となる熱膨張係数を有する前記サーミスタ素子を複数選定し、
複数選定された前記サーミスタ素子のうち最もヤング率の小さいサーミスタ素子を用いることを特徴とする請求項3に記載のガラス封止型サーミスタの製造方法。
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