(57)【要約】【課題】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、耐久性を高めることができる樹脂封止型センサを提供する。【解決手段】樹脂封止型センサ１０は、金属製の外装筒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は、軸方向に弾性変形可能な構造を有する。外装筒１５は、周壁部２３が線状部材２４を螺旋状に巻回してなるコイルばねによって構成することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の外装筒（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）が、軸方向に弾性変形可能に構成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）の周壁部（２３）が、線状部材（２４）を螺旋状に巻回してなるコイルばねによって構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】
前記コイルばねにおいて、軸方向に隣接する線状部材（２４）間に隙間（ｔ）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】
前記コイルばねにおいて、軸方向に隣接する線状部材（２４）同士が互いに密着している請求項２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、金属製の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６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を塗装して硬化させ、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、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１７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６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。
しかし、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、外装筒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、外装筒１１５の開口１１５Ａ側への熱膨張が大きくなり、封止樹脂１１４Ｂ等に対して当該開口１１５Ａから抜け出す方向の大きな応力が発生する。このような応力が長期間に亘って繰り返し生じると、次第に外装筒１１５と封止樹脂１１４Ｂ等との接着力が弱まり、外装筒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等が外装筒１１５から外れてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、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、耐久性を高めることができる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】
【０００７】
（１）  本発明は、金属製の外装筒の内部に、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が、軸方向に弾性変形可能に構成されていることを特徴とする。
本発明の樹脂封止型センサによれば、外装筒の周壁部が軸方向に弾性変形可能に構成されているので、封止樹脂が温度変化によって軸方向に熱膨張した場合であっても、これに追従して外装筒の周壁部が軸方向に伸張することによって、封止樹脂と外装筒との接着力が弱まるのを防止することができる。これにより、外装筒からの封止樹脂の外れを防止し、温度センサの耐久性を向上することが可能となる。
【０００８】
（２）  上記構成において、前記外装筒の周壁部は、線状部材を螺旋状に巻回してなるコイルばねによって構成されていることが好ましい。
これによって、外装筒の周壁部を簡単且つ安価に軸方向に弾性変形可能な構造とすることができる。
【０００９】
（３）  前記コイルばねにおいて、軸方向に隣接する線状部材間には隙間が形成されていることが好ましい。
このように、軸方向に隣接する線状部材間に隙間が形成されることによって、封止樹脂が軸方向に熱膨張した場合だけでなく冷却によって熱収縮した場合でも、それに追従して外装筒を収縮させることができる。
【００１０】
（４）  前記コイルばねにおいて、軸方向に隣接する線状部材同士は互いに密着していてもよい。
このように、軸方向に隣接する線状部材同士が互いに密着している場合には、封止樹脂の熱膨張に追従して外装筒を軸方向に伸張させることができ、特に、加熱環境で用いられるセンサとして好適に使用することができる。また、センサの製造時に、外装筒内部へ注入された封止樹脂が線状部材間から漏れるおそれもない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の樹脂封止型センサによれば、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、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】同樹脂封止型センサの部分断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係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３の実施の形態に係る樹脂封止型センサの側面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る樹脂封止型センサの部分断面図である。
【図６】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側面図である。
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】
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、有底円筒形状に形成され、底部２２と周壁部２３とを有している。底部２２及び周壁部２３は、それぞれ銅、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。
図２は、樹脂封止型センサ（温度センサ１０）の部分断面図であり、周壁部２３は、金属製の線状部材２４を螺旋状に巻回してなるコイルばねにより構成され、軸方向に弾性変形可能である。線状部材２４は、断面が円形等で１ｍｍ程度の太さに形成され、常温かつ無負荷状態において、軸方向に隣接する線状部材２４の間には隙間ｔが形成されている。したがって、周壁部２３は、軸方向に関して伸張する方向に弾性変形可能であるとともに、隙間ｔの寸法分だけ収縮する方向にも弾性変形可能とされている。底部２２は、周壁部２３の軸方向一方の端部を閉塞することができるように円板状に形成され、当該周壁部２３の端部に溶接や蝋付け等によって固着されている。
【００１６】
被覆樹脂１６及び封止樹脂１４は、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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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外装筒１５よりも大きく熱膨張又は熱収縮する。また、外装筒１５は底部２２によって軸方向一端側が閉塞されているので、封止樹脂１４は加熱時に底部２２側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する。さらに、封止樹脂１４は外装筒１５の周壁部２３によって外周が包囲されているので、この周壁部２３によって径外方向への熱膨張も制限され、その分、開口１５Ａ側へさらに大きく熱膨張する。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可能性がある。
【００１９】
しかしながら、本実施の形態では、外装筒１５の周壁部２３は、軸方向に弾性変形可能なコイルばねによって構成されているので、封止樹脂１４の熱膨張又は熱収縮に追従して軸方向に伸張又は収縮することができる。そのため、周壁部２３と封止樹脂１４との接着面に生じるせん断力が小さくなり、封止樹脂１４と外装筒１５との接着力も弱まり難くなる。したがって、外装筒１５から封止樹脂１４が外れるのを防止することができ、温度センサ１０の耐久性を高めることが可能となる。
【００２０】
なお、外装筒１５の周壁部２３に形成された線状部材２４間の隙間ｔは、封止樹脂１４の注入時に漏れが生じない程度の隙間とされていればよい。そして、封止樹脂１４を隙間ｔから漏れない程度に当該隙間ｔに入り込ませれば、外装筒１５と封止樹脂１４との接着面積を増大させ、接着力を強くすることができる。また、封止樹脂１４が隙間ｔに入り込んで食い込むことによって、外装筒１５から封止樹脂１４が外れるのを防止することが可能となる。
【００２１】
図３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部分断面図である。本実施の形態の樹脂封止型センサ１０は、外装筒１５の底部２２が、線状部材２４を巻回することによって構成されている点で第１の実施の形態と異なっている。すなわち、周壁部２３を構成する線状部材２４を、軸方向の一端側において湾曲半径が徐々に小さくなるように巻回することによって周壁部２３を閉じ、これを底部２２としたものである。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、さらに、周壁部２３と底部２２とが線状部材２４によって一体に形成されているので、底部２２を別部品で製作したり、底部２２と周壁部２３とを接合したりする作業工程が不要となり、部品点数減及び製造工数減を図ることができる。
【００２２】
図４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側面図である。本実施の形態の樹脂封止型センサ１０は、外装筒１５の周壁部２３において、軸方向に隣接する線状部材２４の間には隙間が形成されず、線状部材２４が互いに密着した状態となっている。そのため、外装筒１５は収縮する方向へ弾性変形はできないが、伸張する方向への弾性変形は可能となっている。したがって、専ら常温から高温域の範囲で用いられる温度センサとして好適である。また、本実施の形態では、外装筒１５から封止樹脂１４を注入したときに線状部材２４間から漏れるおそれもない。
【００２３】
図５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部分断面図である。本実施の形態の樹脂封止型センサは、外装筒１５の周壁部２３が、径方向内側に凹んだ環状の谷部２３Ｂと径方向外側に突出した環状の山部２３Ｃとを軸方向に交互に備えたベローズ構造に形成され、軸方向に弾性変形可能に構成されたものである。したがって、本実施の形態においても上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。また、凸部２３Ｃの内側に封止樹脂１４が入り込むことによって、外装筒１５と封止樹脂１４との接着面積が増大するので、両者の接着力を強くすることができる。また、封止樹脂１４が凸部２３Ｃの内側に入り込んで食い込むことによって外装筒１５から封止樹脂１４が外れるのを防止することが可能となる。
【００２４】
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、上記実施の形態においては、周壁部２３の全体がコイルばねによって構成されているが、軸方向の一部のみをコイルばねによって構成してもよい。
また、上記実施の形態では、外装筒１５を軸方向に弾性変形可能にする構造としてコイルばねやベローズ構造を採用しているが、本発明は、これら以外の他の構造を採用することも可能である。
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等、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】
【００２５】
１０  温度センサ
１１  測温部
１３  センサ素子
１４  封止樹脂
１５  外装筒
２２  底部
２３  周壁部
２４  線状部材
【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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