(57)【要約】【課題】軸方向一端が閉塞し、他端が開放している外装筒内に封止樹脂によってセンサ素子を封止している樹脂封止型センサにおいて、温度変化等に起因して外装筒から封止樹脂が外れるのを防止し、耐久性を高める。【解決手段】樹脂封止型センサ１０は、軸方向の一端が閉塞し、他端が開放している外装筒１５の内部に、封止樹脂１４によってセンサ素子１３を封止している樹脂封止型センサである。外装筒１５の開口１５ａには、当該開口１５ａを閉鎖する蓋体２４が固定され、この蓋体２４によって、外装筒１５の開口１５ａから封止樹脂１４が抜け出すのを防止する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の一端が閉塞し、他端が開放している外装筒（１５）の内部に、封止樹脂（１４）によってセンサ素子（１３）を封止している樹脂封止型センサであって、
前記外装筒（１５）の開口（１５ａ）に、当該開口（１５ａ）を閉鎖する蓋体（２４）が固定されていることを特徴とする樹脂封止型センサ。
【請求項２】
前記蓋体（２４）が、外装筒（１５）の開口（１５ａ）に圧入により固定されている請求項１に記載の樹脂封止型センサ。
【請求項３】
前記外装筒（１５）又は前記蓋体（２４）の一方に形成された雌ネジ（２４ｂ，１５ｃ）に、他方に形成された雄ねじ（１５ｂ，２４ｃ）を螺合させることによって、前記蓋体（２４）が前記外装筒（１５）に固定されている請求項１に記載の樹脂封止型センサ。
【請求項４】
前記外装筒（１５）又は前記蓋体（２４）の一方に形成された係合部（２４ｄ）と他方に形成された被係合部（１５ｄ）との係合によって、前記蓋体（２４）が前記外装筒（１５）に固定されている請求項１に記載の樹脂封止型センサ。
【請求項５】
前記蓋体（２４）が、前記外装筒（１５）と同一材料にて形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂封止型センサ。
【請求項６】
前記蓋体（２４）には、前記外装筒（１５）内に封止樹脂（１４）を注入するための注入孔（２４ｅ）と、前記外装筒（１５）に対する封止樹脂（１４）の注入時に当該外装筒（１５）内の空気を抜くための空気抜き孔（２４ｆ）とが形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属等で作製された外装筒内に封止樹脂によってセンサ素子を封止している樹脂封止型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置や冷蔵庫等に使用される熱交換器や冷媒配管には、冷媒の温度を検出するための温度センサが取り付けられており、この温度センサとしては専らサーミスタが用いられている。従来のサーミスタとして、例えば図８に示すように、リード線１１２が接続されたサーミスタ素子１１３に保護樹脂１１４Ａを被覆して硬化させ、その後、サーミスタ素子１１３を外装ケース１１５内に収容して封止樹脂１１４Ｂにより封止した樹脂封止型のものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
外装ケース１１５は、通常、銅やアルミニウム等の熱伝導率の大きい金属により形成され、軸方向の一端部が底部１２２によって閉鎖された有底円筒形状に形成されている。保護樹脂１１４Ａは、サーミスタ素子１１３を被覆して水分の浸入を防止しており、封止樹脂１１４Ｂは、サーミスタ素子１１３及び保護樹脂１１４Ａを包囲した状態で外装ケース１１５の内面に接着されている。そして、サーミスタ素子１１３は、外装ケース１１５の外面を被測温物に接触させることによって外装ケース１１５及び封止樹脂１１４Ｂ等を介して被測温物の温度を検出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２９８００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８に示す封止樹脂形のサーミスタ１１０において、封止樹脂１１４Ｂ及び保護樹脂１１４Ａ（以下、これらを「封止樹脂１１４Ｂ等」という）は、金属製の外装ケース１１５よりも線膨張係数が大きいため、検出温度の変化（温度サイクル）によって外装ケース１１５よりも大きく熱膨張又は熱収縮する。
そして、封止樹脂１１４Ｂ等は、加熱時に外装ケース１１５の底部１２２によって軸方向一方側への熱膨張が制限され、さらに、外装ケース１１５の周壁部１２３によって径外方向への熱膨張も制限されるため、外装ケース１１５の開口１１５Ａ側への熱膨張が大きくなり、封止樹脂１１４Ｂ等には当該開口１１５Ａから抜け出す方向の大きな応力が発生する。サーミスタ１１０が加熱・冷却されることによってこのような応力が長期間に亘って繰り返し生じると、次第に外装ケース１１５と封止樹脂１１４Ｂ等との接着力が弱まり、外装ケース１１５から封止樹脂１１４Ｂ等を引き抜くような負荷がかかったときに、封止樹脂１１４Ｂ等が外装ケース１１５から外れてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたものであり、軸方向一端が閉塞し、他端が開放している外装筒内に封止樹脂によってセンサ素子を封止している樹脂封止型センサにおいて、温度変化等に起因して外装筒から封止樹脂が外れるのを防止し、耐久性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の樹脂封止型センサは、軸方向の一端が閉塞し、他端が開放している外装筒の内部に、封止樹脂によってセンサ素子を封止している樹脂封止型センサであって、
前記外装筒の開口に、当該開口を閉鎖する蓋体が固定されていることを特徴とするものである。
この樹脂封止型センサは、外装筒の開口が蓋体により閉鎖されているので、温度変化等によって封止樹脂が膨張・収縮を繰り返し行っても当該封止樹脂が外装筒から抜け出してしまうことがない。
【０００８】
前記蓋体は、外装筒の開口に圧入により固定されていてもよい。また、前記外装筒又は前記蓋体の一方に形成された雌ネジに、他方に形成された雄ねじを螺合させることによって、前記蓋体が前記外装筒に固定されていてもよい。また、外装筒又は蓋体の一方に形成された係合部と他方に形成された被係合部との係合によって、前記蓋体が前記外装筒に固定されていてもよい。
いずれの方法によっても封止樹脂の膨張に抗して外装筒に蓋体を強固に固定することができる。
【０００９】
前記蓋体は、前記外装筒と同一材料にて形成されていることが好ましい。これにより、蓋体と外装筒とが同じ熱膨張率で膨張・収縮するため、外装筒に対する蓋体の固定が緩むのを防止することができる。
【００１０】
前記蓋体には、前記外装筒内に封止樹脂を注入するための注入孔と、前記外装筒に対する封止樹脂の注入時に当該外装筒内の空気を抜くための空気抜き孔とが形成されていてもよい。この場合、外装筒に蓋体を取り付けた後、外装筒内に封止樹脂を充填してセンサを製造することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、温度変化に起因して外装筒から封止樹脂が外れるのを防止し、温度センサの耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る樹脂封止型センサの一部断面を含む側面図である。
【図２】図１に示される樹脂封止型センサの斜視図である。
【図３】図１に示される樹脂封止型センサの断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る樹脂封止型センサの断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る樹脂封止型センサの断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ部拡大断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る樹脂封止型センサの断面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ部拡大断面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る樹脂封止型センサの一部の拡大断面図である。
【図８】従来技術に係る樹脂封止型センサの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る樹脂封止型センサを示す一部断面を含む側面図、図２は、同樹脂封止型センサの斜視図、図３は、同樹脂封止型センサの断面図である。
本実施の形態の樹脂封止型センサは温度センサ１０であり、測温部１１とリード線１２とを備えている。測温部１１は、センサ素子１３と、このセンサ素子１３を収容する外装筒１５と、センサ素子１３を被覆する被覆樹脂１６と、この被覆樹脂１６で被覆されたセンサ素子１３を外装筒１５内に封止する封止樹脂１４とを備えている。リード線１２は、一端部がセンサ素子１３に固着されるとともに、他端部側が被覆樹脂１６及び封止樹脂１４から突出し、図示しない温度検出回路に接続される。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態の温度センサ１０は、空気調和装置等に設けられた冷媒管１７内を流動する冷媒１８の温度を検出するため、冷媒管１７の外周面に固定されたセンサホルダ１９に取り付けられている。センサホルダ１９は、銅等の熱伝導率の大きい金属によって有底円筒形状に形成されており、冷媒管１７の外周面にろう付け等によって固着されている。温度センサ１０の測温部１１は、センサホルダ１９の筒内に挿入された状態で、冷媒管１７の外周面に近いセンサホルダ１９の内周面に押し付けられるように保持ばね２０によって保持されている。したがって、温度センサ１０は、冷媒管１７に接触したセンサホルダ１９の温度を検出することで、間接的に冷媒１８の温度を検出する。
【００１５】
温度センサ１０の外装筒１５は、底部２２と周壁部２３とを有し、有底円筒状に形成されている。外装筒１５は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属、好ましくは熱伝導率の大きい金属により形成されている。
また、外装筒１５の開口１５ａには、蓋体２４が固定されている。この蓋体２４は、外装筒１５の内径と略同じ外径を有する円柱形状に形成され、外装筒１５の開口１５ａの内側に圧入により固定されている。より具体的には、温度センサ１０の所定の使用温度域において封止樹脂１４が熱膨張したとしても、この熱膨張による押圧力に抗することができる程度に強固に開口１５ａに圧入されている。また、蓋体２４は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属により形成され、好ましくは、外装筒１５と同一の材質により形成されている。蓋体２４の中心には、貫通孔２４ａが形成され、この貫通孔２４ａにはリード線１２が挿通されている。
【００１６】
被覆樹脂１６及び封止樹脂１４は、外装筒１５よりも線膨張係数が大きいエポキシ樹脂やフェノール樹脂等の合成樹脂によって形成されている。被覆樹脂１６は、特に防水性や防湿性に優れた合成樹脂により形成され、センサ素子１３を被覆することによって水分の浸入を防いでいる。
封止樹脂１４は、特に外装筒１５に対する接着性に優れた合成樹脂により形成され、外装筒１５の内周面に強固に接着されている。
【００１７】
なお、被覆樹脂１６や封止樹脂１４の材質は、防水性や防湿性、外装筒１５に対する接着性を確保することができれば、特に限定されるものではない。また、封止樹脂１４により、防水性や防湿性、外装筒１５に対する接着性を十分に確保することができれば、被覆樹脂１６を省略し、封止樹脂１４だけでセンサ素子１３を被覆するとともに外装筒１５内に封止してもよい。
【００１８】
センサ素子１３は、温度によって電気抵抗が変化する特性を備えたサーミスタが用いられている。そして、リード線１２を介して付与された電圧の変化を検出回路にて測定することによって温度を検出するように構成されている。センサ素子１３は、被覆樹脂１６によって被覆された後に外装筒１５内に収容され、封止樹脂１４を外装筒１５内に注入して硬化させることによって、外装筒１５内に封止されている。
【００１９】
本実施の形態の温度センサ１０は、次のようにして製造することができる。
まず、リード線１２を接続したセンサ素子１３を、液状の被覆樹脂１６を収容した浴槽に浸し、センサ素子１３の表面に被覆樹脂１６を絡めた後、硬化させる。次いで被覆樹脂１６によって被覆されたセンサ素子１３を外装筒１５内に開口１５ａから挿入し、外装筒１５内に液状の封止樹脂１４を充填する。そして、この封止樹脂１４を硬化させる前に蓋体２４を開口１５ａに圧入し、その後、封止樹脂１４を硬化させればよい。
【００２０】
以上の構成において、本実施の形態の温度センサ１０は、外装筒１５の開口１５ａが蓋体２４によって閉鎖されているので、当該開口１５ａから封止樹脂１４が抜け出してしまうことがない。
すなわち、温度センサ１０の封止樹脂１４は、金属製の外装筒１５よりも線膨張係数がかなり大きいため、検出温度の変化によって加熱・冷却されると外装筒１５よりも大きく熱膨張又は熱収縮しようとし、また、封止樹脂１４は、外装筒１５の底部２２によって軸方向一端側が包囲され、周壁部２３によって外周側が包囲されているので、加熱時に底部２２側への熱膨張と径外方向への熱膨張が制限され、その分、開口１５ａ側へ軸方向に大きく熱膨張しようとする。つまり、封止樹脂１４には、開口１５ａから抜け出す方向の大きな応力が発生し、周壁部２３と封止樹脂１４との接着面に大きなせん断力が作用する。そのため、従来のように外装筒１５に蓋体２４が設けられていない場合には、温度センサ１０が繰り返し加熱・冷却されることによって次第に外装筒１５と封止樹脂１４との接着力が弱まり、外装筒１５から封止樹脂１４を引き抜くような負荷がかかったときに、封止樹脂１４が外装筒１５から外れてしまう可能性がある。
【００２１】
本実施の形態では、外装筒１５の開口１５ａが蓋体２４によって閉鎖され、この蓋体２４は、封止樹脂１４の熱膨張に抗して強固に開口１５ａに固定されているので、封止樹脂１４の開口１５ａ側への熱膨張も制限される。そのため、外装筒１５と封止樹脂１４との接着力が弱まってしまうこともなく、封止樹脂１４が外装筒１５から外れるの確実に防止し、温度センサ１０の耐久性を高めることができる。
【００２２】
また、蓋体２４は、外装筒１５と同一の材質で形成されているので、外装筒１５と同じ熱膨張率で熱膨張・熱収縮する。そのため、温度変化に起因して外装筒１５から蓋体２４が外れてしまうこともない。
【００２３】
なお、温度センサ１０の製造時、外装筒１５の開口１５ａに蓋体２４を圧入することによって、外装筒１５から余剰の封止樹脂１４が溢れたとしても、貫通孔２４ａから排出することが可能である。また、貫通孔２４ａは、当該貫通孔２４ａ内に浸入する封止樹脂１４によって塞がれるため、当該貫通孔２４ａからの水分の浸入を防止することができる
【００２４】
図４（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る樹脂封止型センサの断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大断面図である。
本実施の形態では、蓋体２４の構造及び外装筒１５への固定方法が第１の実施の形態とは異なっている。すなわち、本実施の形態の蓋体２４は、外装筒１５の外径よりもやや大きい内径の円筒部２６と、この円筒部２６の軸方向一側を塞ぐ円板部２５とからなるカップ型に形成されている。また、円板部２５には貫通孔２４ａが形成され、円筒部２６の内周面には雌ネジ２４ｂが形成されている。
【００２５】
一方、外装筒１５の開口１５ａ付近の外周面には雄ねじ１５ｂが形成され、この雄ねじ１５ｂと雌ネジ２４ｂとを螺合させることによって蓋体２４が外装筒１５に固定され、開口１５ａが閉鎖されている。したがって、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の作用効果を奏し、封止樹脂１４が外装筒１５から抜け出すのを好適に防止することができる。
【００２６】
図５（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る樹脂封止型センサの断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ部拡大断面図である。
本実施の形態では、蓋体２４の構造及び外装筒１５への固定方法が第１の実施の形態とは異なっている。すなわち、本実施の形態の蓋体２４は、第１の実施の形態と同様の略円柱形状であるが、この蓋体２４の外周面には雄ねじ２４ｃが形成されている。また、蓋体２４の中心には、第１の実施の形態と同様に貫通孔２４ａが形成されている。
【００２７】
一方、外装筒１５の開口１５ａ付近の内周面には雌ネジ１５ｃが形成され、この雌ネジ１５ｃと雄ねじ２４ｃとを螺合させることによって、蓋体２４が外装筒１５に固定され、開口１５ａが閉鎖されている。したがって、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の作用効果を奏し、封止樹脂１４が外装筒１５から抜け出すのを好適に防止することができる。
【００２８】
図６（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る樹脂封止型センサの断面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ部拡大断面図である。
本実施の形態では、蓋体２４の構造及び外装筒１５への固定方法が第１の実施の形態とは異なっている。すなわち、本実施の形態の蓋体２４は、外装筒１５の外径よりもやや大きい内径の円筒部２６と、この円筒部２６の軸方向一側を塞ぐ円板部２５とからなるカップ型に形成されている。また、円板部２５には貫通孔２４ａが形成され、円筒部２６の内周面には径方向内方に突出する係合部２４ｄが周方向に沿って形成されている。
【００２９】
一方、外装筒１５の開口１５ａ付近の外周面には径方向外方に突出する被係合部１５ｄが周方向に沿って形成されている。
係合部２４ｄは、斜面２４ｄ１と垂直面２４ｄ２とを有する断面略三角形状に形成され、被係合部１５ｄは、斜面１５ｄ１と垂直面１５ｄ２とを有する断面略三角形状に形成されている。
【００３０】
そして、外装筒１５の開口１５ａ側の端部を蓋体２４の円筒部２６の内側に押し込むことによって、係合部２４ｄと被係合部１５ｄとがそれぞれ相手側の斜面２４ｄ１，１５ｄ１に沿って移動し、相手側を乗り越えることによって垂直面２４ｄ２，１５ｄ２同士が当接する。これにより係合部２４ｄと被係合部１５ｄとが係合し、蓋体２４が外装筒１５から外れないように固定される。したがって、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の作用効果を奏し、封止樹脂１４が外装筒１５から抜け出すのを好適に防止することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態において、係合部２４ｄ及び被係合部１５ｄの一方を、他方が嵌合する凹溝形状に形成してもよい。
【００３２】
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る樹脂封止型センサの一部の拡大断面図である。
本実施の形態では、蓋体２４の構造が第２の実施の形態（図４参照）と同様にカップ型とされ、この蓋体２４の円板部２５には、２つの貫通孔２４ｆ，２４ｅが形成されている。
このような蓋体２４を備えた温度センサ１０を製造する場合、一方の貫通孔２４ｅを封止樹脂１４の注入孔として用い、他方の貫通孔２４ｆを封止樹脂１４の注入時に外装筒１５内の空気を抜くための空気抜き孔として用いることができ、外装筒１５に蓋体２４を取り付けた後に外装筒１５内に封止樹脂１４を充填することができる。したがって、本実施形態では、外装筒１５及び蓋体２４により閉ざされた空間内を適切に満たすように封止樹脂１４を充填することができる。
【００３３】
なお、リード線１２は、図示のように貫通孔２４ｆ，２４ｅの一方に挿通させてもよいし、これらとは別に形成された貫通孔に挿通させてもよい。
また、以上のような注入孔や空気抜き孔は、第１，第３，第４の実施の形態で例示したタイプの蓋体２４にも設けることができる。すなわち、これら第１，第３，第４の実施の形態においても、外装筒１５に蓋体２４を取り付けた後に外装筒１５内に封止樹脂１４を充填することができる。
【００３４】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。
例えば、外装筒１５は金属製に限られず、封止樹脂１４よりも線膨張係数が高い硬質合成樹脂等により形成することができる。
また、本発明は、封止樹脂１４によって外装筒１５内にセンサ素子１３を封止したものであれば温度センサ１０に限定されず、例えば、ＬＥＤやフォトダイオード等の光学素子を用いて液体の表面位置を検出する液面センサや、その他のセンサにも適用することができる。特に、本発明は、温度変化が激しい環境で使用されるセンサに好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  温度センサ
１３  センサ素子
１４  封止樹脂
１５  外装筒
１５ａ  開口
１５ｂ  雄ねじ
１５ｃ  雌ねじ
１５ｄ  被係合部
２２  底部
２３  周壁部
２４  蓋体
２４ｂ  雌ねじ
２４ｃ  雄ねじ
２４ｄ  係合部
２４ｅ  注入孔
２４ｆ  空気抜き孔
【図１】
2011027576.tif 000003
【図２】
2011027576.tif 000004
【図３】
2011027576.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011027576.tif 000007
【図６】
2011027576.tif 000008
【図７】
2011027576.tif 000009
【図８】
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