JP6276488B1 - 温度センサ - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1は、ガラスからなる絶縁体の内部にサーミスタからなる感温体を埋設した素子本体が樹脂モールドで覆われた温度センサを開示している。
この一次成形体を用いて二次成形をすると、位置ずれした素子本体100が樹脂モールド101で固定されているので、二次成形後においても素子本体100の位置ずれを引き継ぐことになるので、二次成形体においても素子本体100を所望する位置に精度よく配置させることは難しい。また、このように素子本体100が位置ずれすると、検知される温度にばらつきが生ずる。
そこで本発明は、樹脂モールド層で支持される素子本体に位置ずれを起こさないで所望する位置に配置できる温度センサを提供することを目的とする。
本発明の温度センサにおける素子本体は、その一部又は全部が第一ハウジングに覆われることなく、第一ハウジングから周方向に連なって露出する、ことを特徴とする。
この温度センサは、素子本体の周囲の第二ハウジングの肉厚を、周方向にわたって均等にできる。
この温度センサに二次成形を施して第二ハウジングを設けるか、または、嵌合により第二ハウジングを設けるとしても、素子本体が所望する位置に配置されているので、第二ハウジングを備える温度センサにおいても、素子本体を所望する位置に配置できる。
したがって、本発明による温度センサは、ばらつきを抑えて正確な温度検知を実現できる。
以下、添付する図1〜図3に示す第1実施形態に基づいて、本発明の温度センサを具体的に説明する。
第1実施形態における温度センサ1は、樹脂モールド成形による第一ハウジング19を有する一次成形体10(図1)をさらに樹脂モールド成形することにより得られる二次成形体20(図2)から構成される。
温度センサ1は、一次成形体10の素子本体13を第一ハウジング19からあえて露出させるところに特徴を有している。以下、一次成形体10及び二次成形体20の順にその構成を説明し、次いで一次成形体10に第一ハウジング19を成形する手順を説明する。
一次成形体10は、図1(a),(b),(c)に示すように、センサ素子11と、その一部を除いてセンサ素子11を覆う第一ハウジング19と、を備える。
センサ素子11は、素子本体13と、素子本体13から引出される一対のリード線15,15と、リード線15,15のそれぞれに接続される端子17,17と、を備えている。なお、一次成形体10において、センサ素子11が設けられる側を前、端子17が設けられる側を後と定義するが、前後は相対的な意味を有する。
感温体13Aは、例えば、サーミスタのように電気抵抗に温度特性を有する素材から構成される。
封止ガラス13Bは、感温体13Aを封止して気密状態に維持することによって、環境条件に基づく化学的な変化及び物理的な変化が感温体13Aに生ずるのを避けるために設けられる。封止ガラス13Bには、非晶質ガラス及び結晶質ガラスのいずれをも用いることができるし、所望の線膨張係数を有するように非晶質ガラスと結晶質ガラスとを混合して用いることもできる。
セラミックス保護管13Cは、例えばアルミナ(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)等の封止ガラス13Bよりも機械的強度の高い焼結体から構成される。セラミックス保護管13Cは、中心軸線方向Lに沿って、二つのリード線15,15のそれぞれが挿通される図示を省略する貫通孔が形成されている。
第一ハウジング19は、センサ素子11を射出成形用の金型のキャビティに配置し、溶融樹脂をキャビティに吐出することにより形成される樹脂モールド層からなる。第一ハウジング19は、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ナイロン等の適宜な樹脂材料から成形されている。以下で説明する二次成形体20の第二ハウジング21も同様である。
素子支持塔19Aは、基体19Bに連なる側から前端に向けて中心軸線方向Lに延び、その前端において素子本体13のセラミックス保護管13Cをその外周を取り囲んで支持する。素子支持塔19Aは、素子本体13を支持する前端から基体19Bに連なる後端にかけて、リード線15,15をその内部で支持する。
基体19Bは、素子支持塔19Aに続いてリード線15,15をその内部で支持するとともに、リード線15,15に連なる端子17,17を支持する。基体19Bの後端から端子17,17の一部が露出しており、この露出部分が後述する第二ハウジング21の嵌合凹部21Cの内部において、温度検知用の機器側の図示を省略する端子と接続される。
次に、二次成形体20について、図2を参照して説明する。
二次成形体20は、一次成形体10の周囲を覆う第二ハウジング21を備える。ただし、第一ハウジング19の後端面は第二ハウジング21から覆われずに露出している。
二次成形体20において、素子本体13は第一ハウジング19により強固に支持されているので、二次成形の際に位置ずれしないか、位置ずれしたとしても微小に抑えられる。したがって、素子本体13は、二次成形体20における所望する径方向R及び中心軸線方向Lの位置に配置される。
素子収容塔21Aの径方向Rの中心部に一次成形体10の素子本体13が配置されており、素子本体13の径方向の周囲を覆う第二ハウジング21の肉厚は周方向にわたって均等にできる。
以上の構成を備える温度センサ1は、概略以下のようにして作製される。
はじめに、一次成形体10を射出成形により作製する。この際、射出成形による一次成形用の金型のキャビティの所定位置にセンサ素子11を配置しておき、センサ素子11をインサート成形することで、センサ素子11と第一ハウジング19が一体的に成形された一次成形体10を得る。
次に、一次成形体10を二次成形用の金型のキャビティに配置し、溶融樹脂をキャビティに射出することにより、二次成形体20を形成する。キャビティに射出された溶融樹脂は、一次成形体10の周囲に行き渡り、一次成形体10を覆う。
溶融樹脂を射出した後に、所定時間を経過した後に、金型を開いて二次成形体20を取り出して、温度センサ1を得る。
ここで、図3を参照して一次成形の手順を説明する。
一次成形するには、図3(a)に示すセンサ素子11を、図3(b),(c)に示すように金型30のキャビティ33,37に配置する。
金型30は、第一金型31と第二金型35の二つの要素からなる。第一金型31と第二金型35は、一次成形体10の中心軸線方向Lに直交する方向に型割面39を備えている。型割面39は、金型30のエアベント(空気抜き)として機能する。
第一金型31の第一キャビティ33は、素子本体13、主に封止ガラス13Bとの間の隙間が微小量に設定されており、射出された溶融樹脂が封止ガラス13Bの周囲に進入しないようにされている。また、封止ガラス13Bとの間の隙間が微小にされていることにより、第一金型31は一次成形の最中に素子本体13が位置ずれするのを防ぐことができる。
第二金型35の第二キャビティ37は、第一ハウジング19を成形する部分であり、第一ハウジング19とほぼ同じ形状及び寸法を有する空隙からなる。
ところが、型割面39よりも前方の第一金型31は、第一キャビティ33の内部において第一金型31と封止ガラス13Bの間の隙間が狭ければ、樹脂の粘度を調整することにより、溶融樹脂が第一金型31と封止ガラス13Bの間に流入するのを阻止できる。これにより、素子本体13、具体的には封止ガラス13B及びセラミックス保護管13Cの前端側は第一ハウジング19が形成されずに露出したままとなる。
こうして、第一金型31により支持される封止ガラス13B(素子本体13)の領域は、その表面の周方向に連なって第一ハウジング19から露出する。
次に、温度センサ1が奏する効果について説明する。
温度センサ1の一次成形体10は、素子本体13の一部を第一ハウジング19で覆うことなく露出させるので、樹脂モールド成形する際に、素子本体13との間の隙間が微小の金型30を用いることができる。したがって、一次成形体10によれば、射出成形中に素子本体13が位置ずれするのを防ぐことができるので、樹脂モールド層からなる第一ハウジング19で支持される素子本体13を所望する位置に配置できる。また、一次成形体10によれば、ショートモールド自体がそもそも生じない。これは二次成形体20においても同様である。
これに対して、図6(b)に示すように、素子本体100の一部のみが樹脂モールド101から露出する成形体だと、樹脂モールド101で覆われている部分についての外観からの視認は困難である。
次に、本発明の第2実施形態に係る温度センサ2を、図4及び図5を参照して説明する。
第1実施形態の温度センサ1は、射出成形による一次成形及び二次成形を経て作製されるものであるが、第2実施形態は、本発明において射出成形による二次成形は任意の手段である。つまり、本発明は、一次成形体を別途成形している金属製部材と嵌合することで、温度センサ2を作製できる。その例を第2実施形態として説明する。
なお、図4及び図5において、第1実施形態と同様の要素については、第1実施形態と同じ符号を付して、その説明を省く。
樹脂成形体40は、素子本体13の部分を除いて、センサ素子11が樹脂モールドからなる第一ハウジング41で覆われている。
第一ハウジング41は、第1実施形態の第一ハウジング19と同様に、素子支持塔41Aと、素子支持塔41Aを支持する基体41Bと、を備えている。第一ハウジング41は、基体41Bの内側に、相手側の機器類を受容する嵌合凹部41Cを有しており、端子17,17はこの嵌合凹部41Cの内部に露出している。
次に、図5(a)を参照して金属成形体50を説明する。
金属成形体50は、金属材料、例えばステンレス鋼から構成されている。金属成形体50は、例えば鋳造により作製される。
金属成形体50は、第二ハウジング51と、樹脂成形体40の素子支持塔41Aを内部に収容する素子収容塔51Aと、素子収容塔51Aを支持する基体53Aと、を備える。
素子収容室51Bの前端には、熱伝導率が高く流動性を有する充填剤Fが充填されており、基体53Aに収容される素子支持塔41Aの素子本体13は、充填剤Fを介して素子収容塔51Aの内壁と接触する。充填剤Fとしては、例えば、シリコーンオイルを基油として、この基油にアルミナなどの基油よりも熱伝導率の高い粉末を配合した充填剤を用いることができる。
基体53Aには、後方に張り出すようにかしめ片53Cが一体的に形成されている。
樹脂成形体40の素子支持塔41Aを金属成形体50の素子収容室51Bの前端まで挿入する。そうすると、樹脂成形体40の基体41Bを金属成形体50のかしめ室53Bの所定位置まで押し込むことができる。Oリング55の弾性力に抗したままで、かしめ片53Cを内側に折り曲げてかしめ環41Dをかしめることで、図5(b),(c)に示すように、樹脂成形体40と金属成形体50の嵌合体からなる温度センサ2が得られる。
温度センサ2は、素子本体13が樹脂成形体40の第一ハウジング41を介することなく、金属成形体50の第二ハウジング51と接する。本実施形態では、充填剤Fが存在するので素子本体13と第二ハウジング51が間接的に接するが、素子本体13と第二ハウジング51が直接的に接してもよい。
温度センサ2は、樹脂成形体40の素子本体13の全部が第一ハウジング41に覆われずに露出しているので、第1実施形態の温度センサ1と同様に、射出成形中に素子本体13が位置ずれするのを防ぐことができるので、第一ハウジング41で支持される素子本体13を所望する位置に配置できる。
つまり、素子本体13の中心軸線方向Lの一部でも金型で支持すれば、一次成形の際に素子本体13が位置ずれるのを防ぐことができる。したがって、本発明は、素子本体13の例えば中心軸線方向Lの1/3程度の長さだけの分だけ隙間の小さい第一金型31を用いることもできる。いずれにしろ、第一金型31により支持される封止ガラス13B(素子本体13)の領域は、その表面の周方向に連なって第一ハウジング19から露出する。
ただし、一次成形後に、素子本体13の例えば感温体13Aの損傷有無を確認するには感温体13Aに対応する部分が第一ハウジング19から露出する必要がある。また、封止ガラス13Bの損傷有無を確認するには、封止ガラス13Bの全体に対応する部分が第一ハウジング19から露出する必要がある。したがって、本発明において好ましくは、素子本体13を支持する部分を除いて、素子本体13が第一ハウジング19から露出することが好ましい。
10 一次成形体
11 センサ素子
13 素子本体
13A 感温体
13B 封止ガラス
13C セラミックス保護管
15 リード線
17 端子
19 第一ハウジング
19A 素子支持塔
19B 基体
20 二次成形体
21 第二ハウジング
21A 素子収容塔
21C 嵌合凹部
30 金型
31 第一金型
33 第一キャビティ
35 第二金型
37 第二キャビティ
39 型割面
40 樹脂成形体
41 第一ハウジング
41A 素子支持塔
41B 基体
41C 嵌合凹部
41D かしめ環
50 金属成形体
51 第二ハウジング
51A 素子収容塔
51B 素子収容室
53A 基体
53B かしめ室
53C かしめ片
55 Oリング
100 素子本体
101 樹脂モールド
F充填剤
Claims (6)
- 素子本体と、前記素子本体から引き出される一対のリード線と、を有するセンサ素子と、
前記センサ素子を覆う樹脂モールド層からなる第一ハウジングと、を備え、
前記素子本体は、一部又は全部が前記第一ハウジングに覆われることなく、前記第一ハウジングから周方向に連なって露出する、
ことを特徴とする温度センサ。 - 前記素子本体は、
感温体と、前記感温体を覆う封止ガラスと、を備え、
前記封止ガラスが、前記第一ハウジングから露出する、
請求項1に記載の温度センサ。 - 前記素子本体は、
感温体と、前記感温体を覆う封止ガラスと、前記封止ガラスの前記リード線が引き出される部分に設けられるセラミックス保護管と、を備え、
前記第一ハウジングは、前記セラミックス保護管の一部又は全部を覆い、
前記封止ガラスが、前記第一ハウジングから露出する、
請求項1に記載の温度センサ。 - 前記素子本体と前記第一ハウジングを覆う樹脂モールド層からなる第二ハウジング、を備え、
前記素子本体は、前記第一ハウジングを介することなく、前記第二ハウジングと接する、
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の温度センサ。 - 前記素子本体の周囲の前記第二ハウジングの肉厚が、周方向にわたって均等である、
請求項4に記載の温度センサ。 - 前記素子本体と前記第一ハウジングを覆う金属材料からなる第二ハウジング、を備え、
前記素子本体は、前記第一ハウジングを介することなく、前記第二ハウジングと直接又は間接に接触する、
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の温度センサ。
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