(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を有するサーミスタ素子と、
金属芯線を絶縁性の被覆材で被覆して構成され前記一対の電極に前記金属芯線の一端が接続された一対の被覆リード線と、
前記電極と前記金属芯線との接続部分を含んで前記サーミスタ素子全体と前記被覆材の一端まで覆う樹脂封止部と、を備え、
該樹脂封止部が、ホットメルト樹脂で射出成形され、
前記被覆材が、可塑剤としてポリエステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂で形成され、
前記被覆材を覆う少なくとも一部の前記樹脂封止部が、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤が添加されたポリオレフィン系樹脂で形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記樹脂封止部のうち少なくとも表面側が、ポリオレフィン系樹脂で形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の温度センサにおいて、
前記樹脂封止部が、少なくとも前記サーミスタ素子を直接覆うアンダーモールド層と、該アンダーモールド層を覆うオーバーモールド層と、を有する複数層で構成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の温度センサにおいて、
前記アンダーモールド層が、前記オーバーモールド層よりも硬度が低い樹脂で形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の温度センサにおいて、
前記アンダーモールド層が、シリコーン系樹脂、ブタジエン系樹脂またはホットメルト樹脂で形成され、
前記オーバーモールド層が、ポリオレフィン系樹脂で形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記樹脂封止部が、前記一対の被覆リード線を互いに間隔を空けた状態で固定すると共に該間隔を埋めて前記被覆材の一端側を封止していることを特徴とする温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白物家電として、例えばエアコンディショナー用、冷蔵庫用、洗濯機用等、または住宅設備用として好適で低コストな温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エアコンディショナー等では、温度検出用としてサーミスタ素子を用いた温度センサが搭載されている。例えば、特許文献１には、耐湿性を向上させるため、被覆リード線の先端に半田付けされたサーミスタ素子を熱硬化性樹脂で樹脂コートした温度センサが記載されている。この温度センサの製造では、被覆リード線に接続されたサーミスタ素子を、液状の熱硬化性樹脂の中にディップし、加熱して熱硬化させる工程を複数回繰り返すことで、樹脂コートを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１５２３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来のディップ方式で熱硬化樹脂をコーティングしている温度センサでは、複数回のディップおよび熱硬化を行う必要があり、時間および設備費用がかかり高コストであるという不都合があった。特に、熱硬化には、１回に４時間程度必要とされるため、３回で１０時間以上の工程を要していた。また、繰り返し熱硬化処理を行うため、被覆リード線が劣化するおそれがあった。さらに、ディップ方式では、無駄になる樹脂が多く、この点でもコストの増大を招いていた。また、樹脂のチクソ性が経時的に変化して樹脂の厚みが変化すると共に、ディップ方式の場合、樹脂の厚みを制御することが難しく、厚みにばらつきが生じてしまう。このため、コートされた樹脂の熱容量がばらつき、熱応答性を含む熱的特性を精度良く得ることが困難であった。さらに、樹脂厚みが薄くなると耐湿性が劣る問題があった。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、低コストに作製でき、熱的特性のばらつきを抑制することができ、さらに小型化が可能で耐湿性能を向上させた温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の温度センサは、一対の電極を有するサーミスタ素子と、金属芯線を絶縁性の被覆材で被覆して構成され前記一対の電極に前記金属芯線の一端が接続された一対の被覆リード線と、前記電極と前記金属芯線との接続部分を含んで前記サーミスタ素子全体と前記被覆材の一端まで覆う樹脂封止部と、を備え、該樹脂封止部が、ホットメルト樹脂で射出成形されていることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、この温度センサでは、樹脂封止部が、ホットメルト樹脂で射出成形されているので、ディップ方式に比べて、樹脂の無駄や硬化時間を大幅に省くことができると共に、高い寸法精度を得ることができ、樹脂の厚みを高精度に制御して、熱応答性を含む熱的特性のばらつきを小さくすることができる。また、任意の形状を高精度に得ることができ、熱応答性の制御や設置位置への対応が容易である。さらに、ホットメルト樹脂が常温硬化するので、加熱による被覆リード線の劣化が無い。
【０００８】
また、本発明の温度センサは、前記樹脂封止部のうち少なくとも表面側が、ポリオレフィン系樹脂で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、樹脂封止部のうち少なくとも表面側が、ポリオレフィン系樹脂で形成されているので、ポリオレフィン系樹脂が水との親和性がなく水分を吸収し難いために耐湿性に優れ、高い信頼性を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の温度センサは、前記樹脂封止部が、少なくとも前記サーミスタ素子を直接覆うアンダーモールド層と、該アンダーモールド層を覆うオーバーモールド層と、を有する複数層で構成されていることを特徴とする。
樹脂封止部を単層の射出成形で形成すると、サーミスタ素子の周囲に気泡が発生してしまう場合があるが、本発明の温度センサでは、樹脂封止部が、少なくともサーミスタ素子を直接覆うアンダーモールド層と、該アンダーモールド層を覆うオーバーモールド層と、を有する複数層で構成されているので、複数層に分けて、まず少量のアンダーモールド層でサーミスタ素子の周囲を覆うことで、気泡の発生を抑制することができる。
【００１０】
さらに、本発明の温度センサは、前記アンダーモールド層が、前記オーバーモールド層よりも硬度が低い樹脂で形成されていることが好ましい。
すなわち、この温度センサでは、アンダーモールド層が、オーバーモールド層よりも硬度が低い樹脂で形成されているので、アンダーモールド層がサーミスタ素子を保護する緩衝材として役割を果たし、熱衝撃性能を向上させることができる。
【００１１】
特に、本発明の温度センサは、前記アンダーモールド層が、シリコーン系樹脂、ブタジエン系樹脂またはホットメルト樹脂で形成され、前記オーバーモールド層が、ポリオレフィン系樹脂で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の温度センサは、前記被覆材が、可塑剤としてポリエステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂で形成され、前記被覆材を覆う少なくとも一部の前記樹脂封止部が、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤が添加されたポリオレフィン系樹脂で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、可塑剤としてポリエステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂で形成された被覆材と、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤が添加されたポリオレフィン系樹脂で形成された樹脂封止部との組み合わせによって、被覆リード線と樹脂封止部との高い密着性が確保され、高い引張強度が得られて信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の温度センサは、前記被覆材と該被覆材を覆う少なくとも一部の前記樹脂封止部とが、同系の樹脂で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、被覆材とこれを覆う樹脂封止部とが、同系の樹脂で形成されているので、互いに接着性および濡れ性が良く、被覆リード線と樹脂封止部との高い密着性が確保され、高い引張強度が得られて信頼性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の温度センサは、前記樹脂封止部が、前記一対の被覆リード線を互いに間隔を空けた状態で固定すると共に該間隔を埋めて前記被覆材の一端側を封止していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、樹脂封止部が、一対の被覆リード線を互いに間隔を空けた状態で固定すると共に該間隔を埋めて被覆材の一端側を封止しているので、一対の単線である被覆リード線の間にも樹脂が埋め込まれて、一対の被覆リード線が互いに接着された平行線に比べて接着面積が増大し、高い引張強度を得ることができる。
なお、一対の単線の被覆リード線を採用することにより、平行線の場合に比べて、被覆リード線の他端部にコネクタを接続させることも容易になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサによれば、樹脂封止部が、ホットメルト樹脂で射出成形されているので、低コストであると共に、高い寸法精度により熱的特性および信頼性のばらつきを小さくすることができる。さらには加熱処理が施されておらず被覆リード線の劣化が無いため、良好な信頼性を得ることができる。
したがって、本発明の温度センサは、安価でかつ所望の熱的特性を高精度に得られると共に信頼性に優れており、エアコンディショナー等の温度検出用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る温度センサの第１実施形態を示す平面図である。
【図２】第１実施形態において、サーミスタ素子を示す断面図である。
【図３】本発明に係る温度センサの第２実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る温度センサの第１実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１８】
本実施形態の温度センサ１は、図１および図２に示すように、一対の電極２ａを有するサーミスタ素子２と、金属芯線３ａを絶縁性の被覆材３ｂで被覆して構成され一対の電極２ａに金属芯線３ａの一端が半田付け等により接続された一対の被覆リード線３と、電極２ａと金属芯線３ａとの接続部分を含んでサーミスタ素子２全体と被覆材３ｂの一端まで覆う樹脂封止部４と、を備えている。
【００１９】
上記樹脂封止部４は、熱可塑性樹脂であるホットメルト樹脂で射出成形されたものであり、特に樹脂封止部４は、ポリオレフィン系樹脂で形成されている。
さらに、樹脂封止部４は、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤が添加されたポリオレフィン系樹脂で形成されている。なお、ポリオレフィン系樹脂としては、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤を、５〜１０％添加したものが好ましい。このＣ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤の含有量が、５％未満であると、被覆リード線３との高い密着性が得られないと共に、１０％を超えると、可塑剤の溶け出しを誘発してしまい高温環境などで密着性が低下してしまうためである。
【００２０】
上記Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂は、Ｃ５（脂肪族）留分とＣ９（芳香族）留分との共重合体であって、Ｃ５留分の１，３−ペンタジエン、Ｃ９留分のメチルスチレン、インデン、ナフタレン等を主成分としたものである。
【００２１】
上記樹脂封止部４をホットメルト樹脂で成形する際には、例えば２００℃、０．５〜０．６ＭＰａの低圧成形で射出成形を行う。なお、この射出成形に要する時間は、約３０秒である。また、従来のディップ方式では、樹脂の有効利用率が２０〜３０％であるのに対し、この射出成形では、７０〜８０％である。
また、上記被覆リード線３の被覆材３ｂは、可塑剤としてポリエステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂で形成されている。なお、被覆材３ｂとして、ハロゲンフリー電線用として使用されるポリエチレン系やポリオレフィン系の樹脂を採用しても構わない。
【００２２】
なお、上記被覆材３ｂと該被覆材３ｂを覆う少なくとも一部の樹脂封止部４とが、同系の樹脂で形成されても構わない。
上記一対の被覆リード線３は、２本の単線であり、樹脂封止部４は、一対の被覆リード線３を互いに間隔を空けた状態で固定すると共に該間隔を埋めて被覆材３ｂの一端側を封止している。
【００２３】
上記サーミスタ素子２は、図２に示すように、板状のサーミスタ素体２ｂと、該サーミスタ素体２ｂの表裏面にそれぞれ形成された一対の電極２ａと、を有したいわゆるフレーク形サーミスタである。このサーミスタとしては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、サーミスタ素子２として、例えばＮＴＣ型サーミスタを採用している。このサーミスタは、Ｍｎ−Ｎｉ系材料、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｏ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料等のサーミスタ材料で形成されている。
なお、サーミスタ素子２として、チップサーミスタ又は薄膜サーミスタ素子を採用しても構わない。
【００２４】
このように本実施形態の温度センサ１では、樹脂封止部４が、ホットメルト樹脂で射出成形されているので、ディップ方式に比べて、樹脂の無駄や硬化時間を大幅に省くことができると共に、高い寸法精度を得ることができ、樹脂の厚みを高精度に制御して、熱応答性を含む熱的特性のばらつきを小さくすることができる。また、任意の形状を高精度に得ることができ、熱応答性の制御や設置位置への対応が容易である。さらに、ホットメルト樹脂が常温硬化するので、加熱による被覆リード線３の劣化が無い。
【００２５】
なお、通常、被覆リード線３の他端部にコネクタを接続するが、従来のディップ方式では、熱硬化処理で溶けることを防ぐためにコネクタを後付けしている。これに対し、本実施形態では、コネクタを被覆リード線３に先付けしたまま樹脂封止部４を形成することが可能である。
また、樹脂封止部４のうち少なくとも表面側が、ポリオレフィン系樹脂で形成されているので、ポリオレフィン系樹脂が水との親和性がなく水分を吸収し難いために耐湿性に優れ、高い信頼性を得ることができる。
【００２６】
また、可塑剤としてポリエステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂で形成された被覆材３ｂと、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤が添加されたポリオレフィン系樹脂で形成された樹脂封止部４との組み合わせによって、被覆リード線３と樹脂封止部４との高い密着性が確保され、高い引張強度が得られて信頼性を向上させることができる。
【００２７】
また、被覆材３ｂとこれを覆う樹脂封止部４とを、同系の樹脂で形成することによっても、互いに接着性および濡れ性が良く、被覆リード線３と樹脂封止部４との高い密着性が確保され、高い引張強度が得られて信頼性を向上させることができる。
【００２８】
さらに、樹脂封止部４が、一対の被覆リード線３を互いに間隔を空けた状態で固定すると共に該間隔を埋めて被覆材３ｂの一端側を封止しているので、一対の単線である被覆リード線３の間にも樹脂が埋め込まれて、一対の被覆リード線３が互いに接着された平行線に比べて接着面積が増大し、高い引張強度を得ることができる。
なお、一対の単線の被覆リード線３を採用することにより、平行線の場合に比べて、被覆リード線３の他端部にコネクタを接続させることも容易になる。
【００２９】
次に、本発明に係る温度センサの第２実施形態について、図３を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３０】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、樹脂封止部４が単層で成形されているのに対し、第２実施形態の温度センサ２１では、図３に示すように、樹脂封止部２４が、少なくともサーミスタ素子２を直接覆うアンダーモールド層２４ａと、該アンダーモールド層２４ａを覆うオーバーモールド層２４ｂと、を有する複数層で構成されている点である。特に、サーミスタ素子２と被覆材３ｂの一端と一対の金属芯線３ａとの間は、アンダーモールド層２４ａで埋められている。
【００３１】
また、第２実施形態では、上記アンダーモールド層２４ａが、オーバーモールド層２４ｂよりも硬度が低い樹脂で形成されている。すなわち、アンダーモールド層２４ａは、シリコーン系樹脂、ブタジエン系樹脂またはホットメルト樹脂で形成され、樹脂封止部２４のうち表面側となるオーバーモールド層２４ｂは、ポリオレフィン系樹脂で形成されている。
【００３２】
このように第２実施形態の温度センサ２１では、樹脂封止部４が、少なくともサーミスタ素子２を直接覆うアンダーモールド層２４ａと、該アンダーモールド層２４ａを覆うオーバーモールド層２４ｂと、を有する複数層で構成されているので、複数層に分けて、まず少量のアンダーモールド層２４ａでサーミスタ素子２の周囲を覆うことで、気泡の発生を抑制することができる。特に、気泡が発生し易い箇所として、サーミスタ素子２と被覆材３ｂの一端と一対の金属芯線３ａとの間を、サーミスタ素子２と共にアンダーモールド層２４ａで埋めることで、一対の金属芯線３ａ間に気泡が生じることを防止できる。
【００３３】
また、アンダーモールド層２４ａが、オーバーモールド層２４ｂよりも硬度が低い樹脂で形成されているので、アンダーモールド層２４ａがサーミスタ素子２を保護する緩衝材として役割を果たし、熱衝撃性能を向上させることができる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明に係る温度センサを、実際に作製した実施例について評価した結果を説明する。
【００３５】
＜熱応答性＞
まず、本実施例では、封止樹脂部のホットメルト樹脂として、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤が添加されたポリオレフィン系樹脂を使用すると共に、被覆リード線の被覆材として、可塑剤としてポリエステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂を使用して作製した。なお、ポリオレフィン系樹脂には、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤を、５〜１０％添加した。また、樹脂封止部のサイズは、φ３．７ｍｍ×長さＬ１５ｍｍとした。
【００３６】
また、比較例として、２液混合熱硬化性樹脂を用いたディップ方式により、アンダーモールド層のポリブタジエン系樹脂とオーバーモールド層のエポキシ樹脂とでサーミスタ素子をコーティングした温度センサを、同様に作製した。このディップ方式の比較例では、ディップされた樹脂のサイズにばらつきがあると共に、いずれも本発明の上記実施例の封止樹脂部よりも長くなった。
【００３７】
このように作製した本実施例および比較例の温度センサについて、２５℃から５０℃（水中）へ温度環境を変えた際の熱時定数τ（ｓｅｃ）を測定した結果、比較例および実施例ともに４秒前後であり、本実施例は、従来のディップ方式と同レベルの熱応答性を有している。
【００３８】
＜引張試験＞
また、封止樹脂部のポリオレフィン系樹脂として、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤を、５〜１０％添加した実施例と、１０％を超えて添加した実施例と、をそれぞれ作製し、樹脂封止部と被覆リード線との密着性について、各被覆リード線の引張強度を測定して評価した。この引張強度は、８０℃で１００時間放置前後について測定した。
【００３９】
また、被覆リード線の被覆材について、可塑剤としてポリエステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂を使用したものと、可塑剤としてトリメリット酸エステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂を使用したものと、を用いてそれぞれ実施例を作製し、同様に測定して評価した。
【００４０】
その結果、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤を１０％を超えて添加したポリオレフィン樹脂を封止樹脂部に使用した実施例は、８０℃で１００時間放置した後に引張強度が低下したのに対し、当該石油系粘着付与剤を５〜１０％添加した実施例では、引張強度の低下は見られなかった。これは、当該石油系粘着付与剤の含有量が、上記範囲を超えて多いと、被覆リード線の被覆材に含まれる可塑剤の溶け出しを誘発してしまい、密着性を低下させてしまうためと考えられる。
【００４１】
また、可塑剤としてトリメリット酸エステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂を使用した被覆材の実施例に比べて、可塑剤としてポリエステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂を使用した被覆材の実施例の方が引張強度が高く、高い密着性が得られた。これは、ポリエステル系樹脂の方が分子量が大きく、可塑剤が溶け出し難いためと考えられる。
このように、可塑剤としてポリエステル系樹脂を添加した塩化ビニル樹脂で形成された被覆材と、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤が上記所定範囲の含有量で添加されたポリオレフィン系樹脂で形成された樹脂封止部との組み合わせによって、被覆リード線と樹脂封止部との高い密着性が確保されることがわかる。
【００４２】
＜熱衝撃試験＞
また、アンダーモールド層とオーバーモールド層との２重成形で樹脂封止部を形成した実施例を作製し、１重成形の実施例およびディップ方式の比較例（アンダーモールド層がシリコーン系樹脂、オーバーモールド層がエポキシ樹脂）と共に、熱衝撃試験を行った結果を、以下の表１に示す。なお、２重成形の実施例は、ポリプロピレンのアンダーモールド層と、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤を５〜１０％添加したポリオレフィン樹脂のオーバーモールド層とで樹脂封止部を構成した。また、１重成形の実施例は、Ｃ５−Ｃ９共重合樹脂を主成分とした石油系粘着付与剤を５〜１０％添加したポリオレフィン樹脂の単層で樹脂封止部を構成した。
【００４３】
なお、熱衝撃試験は、５℃（２分）水中と９５℃（２分）水中との環境に、交互に通電状態のまま５０００サイクル投入して行った。また、試験数１０個のうち全数が表１に示す合格基準を満たす場合を合格とし、一つでも合格基準を満たさない場合は、不合格とした。
【００４４】
【表１】
0005552874.tif 000002
【００４５】
この結果からわかるように、ディップ方式の比較例は、２０００サイクルまで良好な結果であるのに対し、１重成形の本発明の実施例では、３０００サイクルまで良好な結果を得ている。また、２重成形の本発明の実施例では、さらに５０００サイクルまで良好な結果を得ており、大幅に耐熱衝撃性が向上し、高い信頼性を得ていることがわかる。
なお、上記実施例では、サーミスタ素子としてフレーク形サーミスタを用いているが、チップサーミスタのサーミスタ素子を用いた場合、１重成形および２重成形のいずれも５０００サイクル以上の良好な結果が得られており、さらに耐熱衝撃性が向上した。
【００４６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１，２１…温度センサ、２…サーミスタ素子、２ａ…電極、３…被覆リード線、３ａ…金属芯線、３ｂ…被覆材、４…樹脂封止部、２４ａ…アンダーモールド層、２４ｂ…オーバーモールド層
【図１】
0005552874.tif 000003
【図２】
0005552874.tif 000004
【図３】
0005552874.tif 000005