特許第6805739号(P6805739)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6805739
(24)【登録日】2020年12月8日
(45)【発行日】2020年12月23日
(54)【発明の名称】温度センサ装置
(51)【国際特許分類】
   G01K 7/22 20060101AFI20201214BHJP
【FI】
   G01K7/22 L
【請求項の数】5
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2016-218328(P2016-218328)
(22)【出願日】2016年11月8日
(65)【公開番号】特開2018-77094(P2018-77094A)
(43)【公開日】2018年5月17日
【審査請求日】2019年7月3日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】TDK株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001494
【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】若林 裕
(72)【発明者】
【氏名】池邉 優
(72)【発明者】
【氏名】小野 康徳
(72)【発明者】
【氏名】阿部 伸丈
【審査官】 菅藤 政明
(56)【参考文献】
【文献】 実開昭59−10031(JP,U)
【文献】 特開平3−242904(JP,A)
【文献】 特開2011−196711(JP,A)
【文献】 登録実用新案第3074022(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01K 7/00−7/42
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
温度を検知する感熱素子を保持する素子保持領域と、
前記感熱素子に電気的に接続してあるリードケーブルを保持するリードケーブル保持領域とを有する温度センサ素子であって、
前記リードケーブル保持領域は、前記リードケーブルの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた状態で前記リードケーブルの少なくとも一部を一体化してあるリードケーブル保持樹脂で構成してあり、
前記リードケーブル保持樹脂の内部には、前記リードケーブルを所定形状で折り曲げるために用いられた規制部材が抜き取られた痕跡穴が残っている温度センサ装置。
【請求項2】
温度を検知する感熱素子を保持する素子保持領域と、
前記感熱素子に電気的に接続してあるリードケーブルを保持するリードケーブル保持領域とを有する温度センサ素子であって、
前記リードケーブル保持領域は、前記リードケーブルの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた状態で前記リードケーブルの少なくとも一部を一体化してあるリードケーブル保持樹脂で構成してあり、
前記リードケーブル保持樹脂の内部には、前記リードケーブルを所定形状で折り曲げるために用いられた規制部材が残っている温度センサ装置。
【請求項3】
一対の前記リードケーブルが、前記リードケーブル保持樹脂の内部で、相互に離れてから元の間隔に戻るように所定形状に折り曲げられ、前記リードケーブル保持樹脂と一体化してある請求項1または2に記載の温度センサ装置。
【請求項4】
前記所定形状が略U字形状である請求項1〜3のいずれかに記載の温度センサ装置。
【請求項5】
前記素子保持領域は、前記感熱素子が内部に一体化される素子保持樹脂で構成してあり、
前記素子保持樹脂と前記リードケーブル保持樹脂とが隣接して一体化されている請求項1〜4のいずれかに記載の温度センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、たとえば樹脂モールドされている感熱素子を有する温度センサ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂モールドされている感熱素子を有する温度センサ装置としては、たとえば下記の特許文献1に示す装置が知られている。この特許文献1に示す温度センサ装置では、感熱素子が樹脂モールドされて、感熱素子からのリード線が接続してあるリードケーブルは、保護ケースの内部から直線状に引き出されている。
【0003】
このような従来の温度センサ装置では、リードケーブルに外力が作用した場合に、その外力が、感熱素子に直接に伝達しやすい構造になっている。そのために、従来の温度センサ装置では、封止樹脂の内部でリード線の断線が生じやすいと共に、感熱素子に内部歪みによる応力が作用して温度検出特性を低下させるおそれがある。また、リードケーブルに作用する外力により、感熱素子の検出位置がずれることによる温度検出のズレなども課題になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平8−94452号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、リードケーブルに外力が作用しても感熱素子の温度検出特性への影響が少ない温度センサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明に係る温度センサ装置は、
温度を検知する感熱素子を保持する素子保持領域と、
前記感熱素子に電気的に接続してあるリードケーブルを保持するリードケーブル保持領域とを有する温度センサ素子であって、
前記リードケーブル保持領域は、前記リードケーブルの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた状態で前記リードケーブルの少なくとも一部を一体化してあるリードケーブル保持樹脂で構成してあることを特徴とする。
【0007】
本発明に係る温度センサ装置では、リードケーブルの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた状態で前記リードケーブルの少なくとも一部を樹脂で一体化してある。このため、リードケーブルに外力が作用した場合には、その外力は、リードケーブルの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた折曲部分からリードケーブル保持樹脂に伝達する。したがって、リードケーブルに作用する外力は、感熱素子に直接には伝達し難い構造になっている。
【0008】
したがって、本発明の温度センサ装置では、リードケーブルに接続するリード線の断線が生じ難いと共に、感熱素子に内部歪みによる応力が作用し難く、温度検出特性を低下させるおそれが少ない。また、リードケーブルに作用する外力により、感熱素子の検出位置がずれることもなく、目的とする正確な位置で温度検出を行うことが可能である。
【0009】
好ましくは、一対の前記リードケーブルが、前記リードケーブル保持樹脂の内部で、相互に離れてから元の間隔に戻るように所定形状に折り曲げられ、前記リードケーブル保持樹脂と一体化してある。このような構成とすることで、リードケーブルに作用する外力が、感熱素子にさらに伝達し難い構造になる。また、リードケーブルの折曲部を形成しやすい。前記所定形状は、特に限定されないが成形のし易さからは、略U字形状、略山形形状などが好ましい。
【0010】
好ましくは、前記リードケーブル保持樹脂の内部には、前記リードケーブルを所定形状で折り曲げるために用いられた規制部材が抜き取られた痕跡穴が残っている。痕跡穴を形成することで、温度センサ装置の全体の軽量化を図ることができる。また、痕跡穴は、位置決め穴などとしても用いることができる。痕跡穴は後工程で塞がれていてもよい。また、前記リードケーブル保持樹脂の内部には、前記リードケーブルを所定形状で折り曲げるために用いられた規制部材が残っていてもよい。
【0011】
前記素子保持領域は、前記感熱素子が内部に一体化される素子保持樹脂で構成してあり、前記素子保持樹脂と前記リードケーブル保持樹脂とが隣接して一体化されていてもよい。あるいは、リードケーブルに沿って、リードケーブル保持樹脂は、素子保持領域とは分離して配置してあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1図1は本発明の一実施形態に係る温度センサ装置の一部透視斜視図である。
図2図2図1に示すリードケーブル保持樹脂を抜き出した場合の斜視図である。
図3図3図2に示すIII−III線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る温度センサ装置2は、感熱素子4を有している。感熱素子4は、素子本体6と、素子本体6の外周を被覆している被覆層7とを有する。
【0014】
素子本体6としては、温度を検出することができるものであれば、特に限定されないが、たとえばNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタ素子、PTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタ素子などが用いられる。被覆層7は、絶縁性の樹脂あるいはガラスなどで構成される。被覆層7を構成する樹脂としては、特に限定されないが、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ABS樹脂、PPS樹脂、PBT樹脂などが用いられる。また、被覆層7を構成するガラスとしては、特に限定されない。
【0015】
素子本体6には、一対のリード線8a,8bの先端部がそれぞれ接続してある。リード線8a,8bの基端部には、リードケーブル18a,18bの芯線14a,14bの先端部が、それぞれカシメ部12a,12bでカシメられて接続してある。各芯線14a,14bの外周は、絶縁被膜16a,16bで覆われ、相互に絶縁されている。なお、リード線8a,8bと芯線14a,14bとの接続手段は、半田あるいは溶接などであってもよい。
【0016】
なお、本実施形態では、一対のリード線8a,8bの内の一方のリード線8aは、直線状に配置してあり、他方のリード線8bは、略U字形状に折り曲げられた状態で、カシメ部12a,12bと共に、素子保持樹脂10の内部に一体化されて埋め込まれている。素子保持樹脂10は、素子保持領域として機能し、リードケーブル18a,18bの先端部までをも内部に一体化してある。素子保持領域としての素子保持樹脂10は、測温対象物自体あるいは測温対象物の近くに取り付けられる。
【0017】
本実施形態では、素子保持樹脂10は、リードケーブル保持樹脂20と同じ共通樹脂樹脂30で一体的に構成してある。リードケーブル保持樹脂20は、リード線18a,18bの一部を保持する領域として機能し、素子保持樹脂10と一体化してあるが、これらの樹脂10および20は、ケーブル18a,18bの長手方向に沿って離れて配置してあってもよい。なお、図面において、X軸、Y軸およびZ軸は、相互に略垂直であり、本実施形態では、X軸は、リードケーブル18a,18bが延びる長手方向に一致している。
【0018】
感熱素子4により検出した温度信号は、リード線8a,8bおよびリードケーブル18a,18bを通して、リードケーブル18a,18bの基端部の芯線14a,14bに接続してある測定装置や制御装置などの他の装置に送信可能になっている。リードケーブル18a,18bの基端側は、リードケーブル保持樹脂20からX軸方向に飛び出している。
【0019】
リードケーブル18a,18bとしては、特に限定されず、たとえば塩ビ電線、ポリエチレン電線、シリコン電線、フッ素電線などが用いられる。一対のリードケーブル18a,18bの芯線14a,14bは絶縁被膜16a,16bによりそれぞれ覆われて絶縁されている。各リードケーブル18a,18bの芯線14a,14bは、たとえば銅、鉄、アルミニウムなどの導電材料により構成してある。リード線8a,8bは、たとえば銅、鉄、ニッケル、ジュメット線などの導電材料で構成される。
【0020】
図2および図3に示すように、リードケーブル保持樹脂20の内部では、リードケーブル18a,18bの長手方向(X軸方向)に交差する方向(Y軸方向またはZ軸方向またはこれらの中間方向)に所定形状で折り曲げられた状態でリードケーブル18a,18bの少なくとも一部が樹脂20に一体化してある。すなわち、一対のリードケーブル18a,18bが、リードケーブル保持樹脂20の内部で、Y軸方向に相互に離れてから元のY軸方向間隔に戻るように略U字形状に折り曲げられてリードケーブル保持樹脂20と一体化してある。
【0021】
リードケーブル保持樹脂20の内部には、リードケーブル18a,18bを所定形状で折り曲げるために用いられた金型内位置決めピン(規制部材)が抜き取られた痕跡穴22a,22b,24が残っている。本実施形態では、痕跡穴22a,22b,24は、リードケーブル保持樹脂20のZ軸方向の下面に開口してある。
【0022】
円柱状の痕跡穴22a,22bは、リードケーブル18a,18bが略U字形状に折り曲げられた折曲部の折曲起点と折曲終点の位置に位置し、矩形状の痕跡穴24のY軸方向の両端は、折曲部の中間に位置する。なお、痕跡穴22a,22bの具体的な形状は、特に限定されず、全体の軽量化を図るためには、痕跡穴22a,22bの体積が大きくなるような形状でも良い。
【0023】
これらの痕跡穴22a,22b,24は、たとえば射出成形用金型の内部に位置する金型内位置決めピンが抜けた後の穴に対応する。リードケーブル18a,18bを、たとえば射出成形用金型の内部に入れて、樹脂を射出成形してリードケーブル保持樹脂20を一体成形して金型内から取り出す際に、痕跡穴22a,22b,24が形成される。
【0024】
リードケーブル18a,18bは、金型内位置決めピンに沿って略U字形状に折り曲げられて、樹脂20の内部にインサート成形される。ピンは、金型に固定してあるので、成形体としての樹脂20を金型から取り出せば、樹脂20に痕跡穴22a,22b,24が形成される。なお、樹脂20は、図1に示すように、樹脂10と共に共通樹脂30により一体に成形してあるので、感熱素子4、リード線8a,8bおよびカシメ部12a,12bも、リード線16a,16bの先端部と共に、共通樹脂30の内部に、インサート成形により一体に成形される。
【0025】
共通樹脂30の材質としては、特に限定されないが、射出成形が可能な樹脂であることが好ましく、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ABS樹脂、PPS樹脂、PTB樹脂などが例示される。樹脂には、フィラーなどが混入されていてもよい。素子保持樹脂10とリードケーブル保持樹脂20とを別々に成型する場合には、異なる樹脂で構成することもできる。素子保持樹脂10は、感熱素子4への熱伝達特性にも優れていることが好ましい。
【0026】
本実施形態に係る温度センサ装置2では、リードケーブル18a,18bの長手方向(X軸方向)に交差する方向(Y軸方向またはZ軸方向またはこれらの中間方向)に所定形状で折り曲げられた状態でリードケーブル18a,18bの少なくとも一部を樹脂20に一体化してある。このため、リードケーブル18a,18bに外力が作用した場合には、その外力は、リードケーブル18a,18bの長手方向に交差する方向に所定形状で折り曲げられた折曲部分からリードケーブル保持樹脂20に伝達する。したがって、リードケーブル18a,18bに作用する外力は、カシメ部12a,12bおよび感熱素子4に直接には伝達し難い構造になっている。
【0027】
そのため、本実施形態の温度センサ装置2では、リードケーブル18a,18bに接続するリード線8a,8bとの断線が生じ難いと共に、感熱素子4に内部歪みによる応力が作用し難く、温度検出特性を低下させるおそれが少ない。また、リードケーブル18a,18bに作用する外力により、感熱素子4の検出位置がずれることもなく、目的とする正確な位置で温度検出を行うことが可能である。なお、リードケーブルに外力を加えて、感熱素子4への導電経路の断線を調べたところ、従来構造(リードケーブルが直線状で樹脂に一体化)に比較して、本実施形態では、3倍以上の強度が得られることが確認できた。
【0028】
また本実施形態では、一対のリードケーブル18a,18bが、リードケーブル保持樹脂20の内部で、相互に離れてから元の間隔に戻るように所定形状に折り曲げられ、リードケーブル保持樹脂20と一体化してある。このような構成とすることで、リードケーブル18a,18bに作用する外力が、カシメ部12a,12bおよび感熱素子4にさらに伝達し難い構造になる。また、リードケーブル18a,18bの折曲部を形成しやすい。
【0029】
さらに本実施形態では、リードケーブル保持樹脂20の内部には、リードケーブル18a,18bを所定形状で折り曲げるために用いられた金型内位置決めピンが抜き取られた痕跡穴22a,22bおよび24が残っている。痕跡穴22a,22b,24を形成することで、温度センサ装置2の全体の軽量化を図ることができる。また、痕跡穴22a,22b,24は、位置決め穴などとしても用いることができる。さらに本実施形態の温度センサ装置2では、部品点数を増大させることなく、金型形状を工夫するのみで、断線などの防止に効果がある。
【0030】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【0031】
たとえば、リードケーブル保持樹脂20の内部におけるリードケーブル18a,18bの折曲部の所定形状は、特に限定されず、略三角形状、略U字形状、略山形形状、波形形状などが考えられる。成形のし易さからは、略U字形状、略山形形状などが好ましい。
【0032】
また、痕跡穴22a,22bは後工程で塞がれていてもよい。また、リードケーブル保持樹脂20の内部には、金型の内部でリードケーブル18a,18bを所定形状で折り曲げるために用いられた金型内規制部材が残っていてもよい。その場合には、規制部材は、樹脂20の内部に埋め込まれるため、樹脂20の表面に露出していなくてもよい。埋め込まれる規制部材としては、軽量化の観点からは、金属以外であっても良く、樹脂、木材、紙、紐などであっても良く、リードケーブル18a,18bを一時的に曲げて金型の内部に配置できるものであれば特に限定されない。
【0033】
また、上述した実施形態では、リードケーブル18a,18bの双方を、樹脂20の内部で曲げて一体成形してあるが、いずれか一方のリードケーブル18a,18bのみを樹脂20の内部で曲げて一体成形してもよい。また、上述した実施形態では、素子保持領域は、素子保持樹脂10で構成してあるが、素子保持領域は、樹脂以外で構成してもよい。たとえば接着剤で感熱素子4を取付金具などに取り付けて素子保持領域を構成してもよいし、感熱素子4を金属や樹脂製のケースに挿入し充填樹脂で封入して素子保持領域を構成してもよい。
【0034】
さらに、図1に示す実施形態では、一対のリード線8a,8bの内の一方のリード線8aは、直線状に配置してあり、他方のリード線8bは、略U字形状に折り曲げられて感熱素子4に接続してあるが、これに限定されない。たとえば双方のリード線8a,8bが略平行に直線状に配置され、それらのリード線8a,8bの先端に感熱素子4が接続してある構成でもよい。また、感熱素子4の構造は、図示する例に限定されない。
【符号の説明】
【0035】
2… 温度センサ装置
4… 感熱素子
6… 素子本体
7… 被覆層
8a,8b… リード芯線
10… 素子保持樹脂(素子保持領域)
12a,12b… カシメ部
14a,14b… ケーブル芯線
15a,15b… 折曲部
16a,16b… 絶縁被膜
18a,18b… リードケーブル
20… リードケーブル保持樹脂(リードケーブル保持領域)
22a,22b,24… 痕跡穴
30… 共通樹脂
図1
図2
図3