(57)【要約】【課題】軸方向一端が閉塞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おいて、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、耐久性を高める目的とする。【解決手段】樹脂封止型センサ１０は、軸方向の一端が閉塞している金属製の外装筒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の周壁部２３に、当該周壁部２３を径方向に弾性変形可能とするスリット２４が形成されている。スリット２４は、外装筒１５の軸方向に延びるように形成することができ、外装筒１５の周方向複数箇所に形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】
軸方向の一端が閉塞している金属製の外装筒（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）に、当該周壁部（２３）を径方向に弾性変形可能とするスリット（２４）が形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】
前記スリット（２４）は、前記外装筒（１５）の軸方向に延びている請求項１に記載の樹脂封止型センサ。
【請求項３】
前記スリット（２４）は、前記外装筒（１５）の周方向複数箇所に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】
前記スリット（２４）の軸方向の長さが、前記外装筒（１５）の軸方向方向の長さよりも短い請求項２又は３に記載の樹脂封止型センサ。
【請求項５】
前記スリット（２４）は、前記外装筒（１５）の開口（１５Ａ）端縁において開放している請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂封止型センサ。
【請求項６】
前記スリット（２４）は、前記外装筒（１５）の開口（１５Ａ）側で閉じている請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂封止型センサ。
【請求項７】
前記スリット（２４）間に配置された前記外装筒（１５）の周壁部（２３）の一部（２３Ａ）が、前記封止樹脂（１４）を径内方向に押圧するばね部材を構成している請求項３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９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。
【０００４】
また、他のサーミスタとして、下記特許文献２には、サーミスタ素子を内部に収めて略円柱形状の樹脂成形体を成形するとともに、両端が開放された筒状体からなる金属鞘を樹脂成形体の外周面に嵌着したものが開示されている。金属鞘には、軸方向全体に亘るスリットが形成されており、これによって金属鞘が径方向に弾性変形可能となり、樹脂成形体の外周面への装着を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２９８００２号公報
【特許文献２】特開平９−６９４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図９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。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。
【０００７】
一方、特許文献２の温度センサにおいては、金属鞘の軸方向両端部が開口しているため、樹脂成形体は軸方向両側へ熱膨張することができ、また、そもそも金属鞘と樹脂成形体とは接着されていないので両者の接着力が弱まることもなく、金属鞘と樹脂成形体との線膨張係数の差に起因して金属鞘から樹脂成形体が外れてしまうという問題は生じ得ない。しかし、この特許文献２の温度センサは、樹脂成形体を金属鞘とは別に単独で成形しなければならないので、別途成形金型が必要であり、成形された樹脂成形体に金属鞘を装着する作業工程も別途必要となることから製造コストが増大とするという欠点があった。
【０００８】
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おいて、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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）  本発明は、軸方向の一端が閉塞している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に、当該周壁部を径方向に弾性変形可能とするスリットが形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、外装筒の周壁部が径方向に弾性変形可能とされているので、封止樹脂の径方向の熱膨張が許容される。したがって、当該周壁部が弾性変形しない場合に比べて、外装筒の開口側への熱膨張を小さくすることができ、外装筒から抜け出す方向の応力が封止樹脂に発生するのを抑制することができる。これにより、外装筒から封止樹脂が外れるのを防止し、耐久性を向上することができる。また、外装筒は軸方向一端側が閉塞しているので、センサ素子を外装筒内に収容した状態で封止樹脂を注入し、硬化させる方法により製造することができる。すなわち、外装壁の周壁部にスリットを形成する工程以外は、従来（特許文献１参照）とほぼ同様の製造工程で製造することができ、製造コストの増大を抑制することができる。
【００１０】
（２）  前記スリットは、前記外装筒の軸方向に延びていることが好ましい。この構成により、外装筒の周壁部を軸方向の広範囲で径方向に弾性変形可能に構成することができる。
【００１１】
（３）  前記スリットは、前記外装筒の周方向複数箇所に形成されていることが好ましい。この構成により、外装筒の周壁部を径方向にさらに弾性変形させやすくすることができる。
【００１２】
（４）  前記スリットの軸方向の長さは、前記外装筒の軸方向方向の長さよりも短く形成されていてもよい。この構成により、スリットが外装筒の軸方向全体に形成されている場合に比べて、外装筒の強度を保ちつつ、必要な部分のみを径方向に弾性変形可能に構成することができる。
【００１３】
（５）  前記スリットは、前記外装筒の開口端において開放していてもよい。この構成により、外装筒の開口端側における周壁部の径方向外方への弾性変形量を大きくすることができ、封止樹脂に生じる外装筒から抜け出す方向への応力を効果的に小さくすることができる。
【００１４】
（６）  前記スリットは、前記外装筒の開口端側において閉じていてもよい。この構成により、外装筒の開口付近における径方向の弾性変形を制限し、外装筒内から封止樹脂が抜け出すのを抑制することができる。
【００１５】
（７）  前記スリット間に配置された外装筒の周壁部の一部が、封止樹脂を径内方向に押圧するばね部材を構成していてもよい。この構成により、周壁部自体によって封止樹脂が外装筒から抜け出すのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
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、耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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斜視図である。
【図３】同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斜視図である。
【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斜視図である。
【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側面図である。
【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側面図である。
【図８】本発明の第６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９】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】
【００１８】
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、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。
【００１９】
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。
【００２０】
温度センサ１０の外装筒１５は、有底円筒状に形成され、底部２２と周壁部２３とを有している。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。
図１及び図２に示すように、周壁部２３には、軸心に対して平行に延びる複数本のスリット２４が周方向に等間隔で形成されている。図示例では、周壁部２３に６本のスリット２４が形成されている。このスリット２４の一端側（図１の右側）は、外装筒１５の開口１５Ａ側の端縁まで延び、当該端縁において開放されている。また、スリット２４の他端側（図１の左側）は底部２２にまで到らず、手前で止まっている。したがって、スリット２４は、外装筒１５の軸方向長さよりも短く、外装筒１５の軸方向範囲の一部に形成されている。複数のスリット２４の各間に位置する周壁部２３の一部２３Ａは、底部２２側を支点として開口１５Ａ側が径方向に弾性変形可能に構成されている。
【００２１】
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。
【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。
【００２４】
また、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が、この周壁部２３によって封止樹脂１４の径外方向への熱膨張が制限された場合、封止樹脂１４は開口１５Ａ側へさらに大きく熱膨張し、開口１５Ａから抜け出す方向への応力がさらに大きくなる。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。
【００２５】
この点において、本実施の形態では、外装筒１５の周壁部２３がスリット２４によって径方向に弾性変形可能に構成されているので、封止樹脂１４の径外方向への熱膨張が周壁部２３の弾性変形によって許容される。そのため、周壁部２３が径方向に弾性変形しない場合に比べて、封止樹脂１４の開口１５Ａ側への軸方向の熱膨張が抑制され、封止樹脂１４に生じる開口１５Ａから抜け出す方向の応力が小さくなる。これにより、周壁部２３と封止樹脂１４との接着面に生じるせん断力も小さくなり、封止樹脂１４と外装筒１５との接着力が弱まり難くなる。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、耐久性を高めることができる。
【００２６】
また、本実施の形態の温度センサは、外装筒１５にスリット２４を形成する点を除けば従来と同様の製造方法により製造することができるので、製造コストの増大も抑制することができる。
また、スリット２４は、外装筒１５の軸方向範囲の一部に形成されているので、外装筒１５の強度をある程度保ちつつ、必要な箇所を径方向に弾性変形可能に構成することができる。
さらに、スリット２４は、外装筒１５の開口１５Ａ側の端縁において開放しているので、周壁部２３の弾性変形量を大きくすることができ、径外方向への熱膨張を効果的に許容し、封止樹脂が外装筒から抜け出す方向への応力を好適に小さくすることができる。
【００２７】
なお、外装筒１５の軸方向一端が閉塞されていない場合、すなわち、外装筒１５が軸方向両端において開口している場合には、封止樹脂の軸方向両側への熱膨張が許容されるので、敢えて径外方向への熱膨張を許容するためにスリットを形成しなくても、外装筒１５からの封止樹脂１４の外れを防止することができる。したがって、本実施の形態のスリット２４は、特に外装筒１５の軸方向一端部が閉塞している場合に極めて有効である。
【００２８】
外装筒１５の周壁部２３に形成されたスリット２４の幅は、封止樹脂１４の注入時に漏れが生じない程度、例えば、１ｍｍ以下に設定されていればよく、０ｍｍであってもよい。そして、封止樹脂１４をスリット２４から漏れない程度にスリット２４内に入り込ませれば、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がスリット２４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。
【００２９】
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斜視図である。本実施の形態では、周壁部２３に形成されたスリット２４の開口１５Ａ側の端部が、当該開口１５Ａの端縁に到る前に閉じている点で第１の実施の形態と異なっている。
本実施の形態では、外装筒１５の周壁部２３は、開口１５Ａ付近においてはほとんど径方向に弾性変形しないが、軸方向の中途部において弾性変形可能とされている。したがって、封止樹脂１４は、軸方向中途部における径方向への熱膨張が許容され、その分、開口１５Ａ側への熱膨張が小さくなる。また、封止樹脂１４の軸方向中途部が径方向に熱膨張した場合、封止樹脂１４は周壁部２３の開口１５Ａ付近において絞られた形態となるので、外装筒１５から封止樹脂１４をより外れにくくすることができる。
【００３０】
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斜視図である。本実施の形態は、周壁部２３に形成されたスリット２４の開口１５Ａ側の端部が、当該開口１５Ａの端縁に到る前に閉じている点で第１の実施の形態と異なり、底部２２側の端部が、当該底部２２にまで到っている点で第２の実施の形態と異なっている。
本実施の形態においても第２の実施の形態と同様の作用効果を奏するほか、第２の実施の形態よりも径方向に弾性変形可能な範囲を拡大することができる。
【００３１】
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側面図である。本実施の形態は、周壁部２３に対してスリット２４が周方向に螺旋状に形成されている点で、上記各実施の形態と異なっている。本実施の形態においても、スリット２４により周壁部２３が径方向に弾性変形可能となり、封止樹脂１４の径方向の熱膨張を許容することができる。さらに、本実施の形態では、周壁部２３が軸方向にも若干弾性変形可能であり、封止樹脂１４の軸方向の熱膨張（又は熱収縮）に追従することが可能である。
【００３２】
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側面図である。本実施の形態では、外装筒１５の軸方向に沿って延びる複数本のスリット２４が周方向等間隔に形成され、周方向において隣接するスリット２４の間に配置された周壁部２３の一部２３Ａが径内方向に「へ」の字状に屈曲され、封止樹脂１４を径内方向へ押圧している。これにより、当該一部２３Ａのばね力によって外装筒１５から封止樹脂１４が抜け出すのを防止することができる。
【００３３】
図８は、本発明の第６の実施の形態に係るセンサの一部断面を含む側面図である。本実施の形態では、センサホルダ１９内に温度センサ１０を保持するための保持ばね２０（図１参照）を備えておらず、その代わりに、外装筒１５の一部が保持ばねとして機能している。具体的には、周方向において隣接するスリット２４の間に配置された周壁部２３の一部２３Ａが径外方向に「へ」の字状に屈曲され、センサホルダ１９の内周面を径外方向に押圧している。これにより、当該一部２３Ａとは反対側の外装筒１５の外周面が冷媒管１７に近いセンサホルダ１９の内周面に押し付けられるとともに、外装筒１５がセンサホルダ１９内に保持される。したがって、本実施の形態では、保持ばね２０を用いなくてもセンサホルダ１９内に外装筒を保持することができ、部品点数の削減を図ることができる。
【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、スリット２４の本数は１本以上であれば任意の数とすることができる。ただし、スリット２４を複数本形成することによって周壁部２３をより弾性変形させやすくすることができる。また、スリット２４は、外装筒１５に予め形成されたものであってもよいし、封止樹脂１４を外装筒１５に注入して硬化させた後に外装筒１５に形成したものであってもよい。スリット２４は、外装筒１５の軸心に対して平行に形成されていなくてもよく、当該軸心に対して若干傾斜していてもよい。
【００３５】
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、特に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】
【００３６】
１０  温度センサ
１３  センサ素子
１４  封止樹脂
１５  外装筒
１５Ａ  開口
２２  底部
２３  周壁部
２３Ａ  （周壁部の）一部
２４  スリット
【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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【図９】
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