(57)【要約】【課題】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】樹脂封止型センサは、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。外装筒１５の周壁部２３には径方向に貫通する孔２４が形成され、この孔２４に封止樹脂１４が充填される。外装筒１５の内周面における孔２４の周縁には、外装筒１５の筒内に向けて突出する突出部２４ａが形成されていてもよい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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）の周壁部（２３）に径方向に貫通する孔（２４）が形成され、この孔（２４）に前記封止樹脂（１４）が充填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】
前記外装筒（１５）の内周面における前記孔（２４）の周縁には、前記外装筒（１５）の筒内に向けて突出する突出部（２４ａ）が形成されている請求項１に記載の樹脂封止型センサ。
【請求項３】
前記突出部（２４ａ）の先端部に、面取り部（２４ｂ）が形成されている請求項２に記載の樹脂封止型センサ。
【請求項４】
前記孔（２４）が円形孔である請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂封止型センサ。
【請求項５】
前記孔（２４）が長孔である請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂封止型センサ。
【請求項６】
前記長孔（２４）が外装筒（１５）の軸方向に沿って形成されている請求項５に記載の樹脂封止型センサ。
【請求項７】
前記長孔（２４）が外装筒（１５）の周方向に沿って形成されている請求項５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の内周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に示される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、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、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、
前記外装筒の周壁部に径方向に貫通する孔が形成され、この孔に前記封止樹脂が充填されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、外装筒に形成された孔に封止樹脂が充填されているので、外装筒と封止樹脂との接着面積が増大し、両者の接着力を高めることができる。さらに、孔に入り込んだ封止樹脂の一部を、外装筒に対する封止樹脂の動きを規制するストッパとして機能させることができる。これにより、封止樹脂が外装筒から軸方向に外れたり、外装筒内で周方向に回ったりするのを防止することができる。
【０００９】
前記外装筒の内周面における前記孔の周縁には、前記外装筒の筒内に向けて突出する突出部が形成されていることが好ましい。このような突出部によって、実質的な孔の深さを増大することができ、孔に入り込んだ封止樹脂の一部によるストッパ機能を高めることができる。また、突出部が封止樹脂に引っ掛かることによって封止樹脂が外装筒から軸方向に外れたり、外装筒内で周方向に回ったりするのをより確実に防止することができる。
【００１０】
前記突出部の先端部には、面取り部を形成することが好ましい。これにより、突出部に対する封止樹脂の接触部分において応力集中が生じにくくなり、封止樹脂の損傷を防止することができる。
【００１１】
前記孔は、円形孔であってもよいし、長孔であってもよい。
前者の場合、ドリル等を用いることによって外装筒に容易に孔を形成することができる。後者の場合、孔に入り込んだ封止樹脂の一部によるストッパ機能をより高めることができる。
【００１２】
前記孔が長孔である場合、当該長孔は外装筒の軸方向に沿って形成されていてもよい。この場合、特に封止樹脂が外装筒内で周方向に回るのを効果的に防止することができる。
【００１３】
また、前記孔が長孔である場合、当該長孔は外装筒の周方向に沿って形成されていてもよい。この場合、特に封止樹脂が外装筒から軸方向に抜け出すのを効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
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】
【００１５】
【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部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る樹脂封止型センサの要部の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る樹脂封止型センサの要部の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る樹脂封止型センサの斜視図である。
【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斜視図である。
【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】
【００１６】
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部分断面図である。
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、図３に示すように、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２参照）、図示しない温度検出回路に接続される。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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の周壁部２３には、径方向に貫通する複数の孔２４が形成されている。各孔２４は円形状の孔とされ、周壁部２３の軸方向及び周方向に複数列で配列されている。この孔２４は、ドリル等を用いることによって外装筒１５に容易に形成することができる。
【００２０】
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からなっている。被覆樹脂１６は、特に防水性や防湿性に優れた合成樹脂からなり、センサ素子１３を被覆することによって当該センサ素子１３への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からなり、外装筒１５の内周面に強固に接着されている。また、図３に示すように、封止樹脂１４は、外装筒１５の周壁部２３に形成された各孔２４にその一部が入り込んでおり、当該一部は、外装筒１５に対する封止樹脂１４の軸方向及び周方向の動きを規制するストッパ部１４ａを構成している。
【００２１】
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、防水性や防湿性をも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。
【００２２】
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。
【００２３】
以上の構成において、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する。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。これにより、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、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から軸方向に外れてしまったり、外装筒１５内で封止樹脂１４が周方向に回ってしまったりする可能性がある。
【００２４】
この点において、本実施の形態では、外装筒１５の周壁部２３には径方向に貫通する孔２４が形成され、この孔２４に封止樹脂１４が入り込むことによってストッパ部１４ａが形成されているので、当該ストッパ部１４ａが外装筒１５の周壁部２３に引っ掛かり、外装筒１５に対する封止樹脂１４の軸方向及び周方向の動きを規制することができ、封止樹脂１４が外装筒１５から軸方向に外れたり、外装筒１５内で周方向に回ってしまったりするのを防止することができる。したがって、温度センサ１０の耐久性を向上することができる。
【００２５】
図４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要部の断面図である。
図４に示すように、外装筒１５の周壁部２３の内周面において、孔２４の周縁には径方向内方に突出する環状の突出部２４ａが形成されている。そして、封止樹脂１４は、突出部２４ａによって形成される筒内を経て孔２４に入り込んでいる。
【００２６】
したがって、本実施の形態では、突出部２４ａによって孔２４の実質的な深さｄを増大することができ、ストッパ部１４ａによる封止樹脂１４の動きを規制する機能を高めることができる。また、突出部２４ａが封止樹脂１４に食い込んで係合することによっても、外装筒１５に対する封止樹脂１４の動きを規制することができる。
【００２７】
また、突出部２４ａの先端部の内周縁及び外周縁にはＲ状の面取り部２４ｂが形成されている。この面取り部２４ｂによって、突出部２４ａに対する封止樹脂１４の係合部分で応力が集中するのを防止することができ、これによって封止樹脂１４の損傷を防止することができる。
なお、突出部２４ａは、環状の部材を周壁部２３の内周面に固着しても良いし、周壁部２３の孔２４の周縁をバーリング加工することによって形成してもよい。また、面取り部２４ｂは、Ｒ状に限らず、テーパー状に形成されていても良い。
【００２８】
図５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要部の断面図である。図５に示すように、外装筒１５の周壁部２３の外周面において、孔２４の周縁にはテーパー状の面取り部２４ｃが形成されている。そして、封止樹脂１４は、孔２４に入り込むとともに面取り部２４ｃの部分において孔２４の径方向外側へ拡がり、面取り部２４ｃに係合している。
【００２９】
したがって、本実施の形態では、孔２４からストッパ部１４ａが抜け難くなり、ストッパ部１４ａによる封止樹脂１４の動きを規制する機能をより高めることができる。
なお、面取り部２４ｃは、テーパー状に限らず、Ｒ状に形成されていても良い。
【００３０】
図６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斜視図である。
本実施の形態では、外装筒１５の周壁部２３に形成された孔２４が軸方向に沿って延びる長孔とされ、この長孔２４に封止樹脂１４が入り込むことによってストッパ部１４ａが形成されている。
したがって、本実施の形態のストッパ部１４ａは、封止樹脂１４の周方向への動きに対する抵抗が特に高められており、外装筒１５内で封止樹脂１４が周方向に回ってしまうのをより確実に防止することができる。
【００３１】
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る樹脂封止型センサの斜視図である。
本実施の形態では、外装筒１５の周壁部２３に形成された孔２４が周方向に沿って延びる長孔とされ、この長孔２４に封止樹脂１４が入り込むことによってストッパ部１４が形成されている。
したがって、本実施の形態のストッパ部１４ａは、封止樹脂１４の軸方向への動きに対する抵抗が特に高められており、外装筒１５から封止樹脂１４が軸方向に外れてしまうのをより確実に防止することができる。
【００３２】
なお、上記第４，第５の実施の形態で説明した長孔２４に対して、第２の実施の形態で説明した突出部２４ａや面取り部２４ｂ、第３の実施の形態で説明した面取り部２４ｃを適用してもよい。
【００３３】
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】
【００３４】
１０  温度センサ
１３  センサ素子
１４  封止樹脂
１４ａ  ストッパ部
１５  外装筒
２２  底部
２３  周壁部
２４  孔
２４ａ  突出部
２４ｂ  面取り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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