(57)【要約】【課題】サーミスタ素子は温度変化に伴って電池抵抗値が変化するので、サーミスタ素子に接続した１対のリード線間の電気抵抗値から温度を検知する。リード線をサーミスタ素子に接続する際、従来はハンダや導電性接着剤を用いていたのでこのハンダ等が流れるとリード線間の電気抵抗値が変化する。【解決手段】サーミスタ素子２に相互に平行なリード線接合部２ａを形成すると共に、リード線２１の先端に平坦な当接面２１ａを設け、リード線接合部２ａに各々当接面２１ａを当接させた状態でリード線２１をリード線接合部２ａに熱圧着させるようにした。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーミスタ素子を１対のリード線で挟んだ状態で、両リード線をサーミスタ素子に電気的に接続したサーミスタにおいて、サーミスタ素子の表面に、相互に対向する１対のリード線接合部を形成し、そのリード線接合部の各々に各リード線の先端部分を、各リード線接合部に当接させた状態でリード線をリード線接合部に熱圧着したことを特徴とするサーミスタ。
【請求項２】
上記リード線接合部には、加熱により溶融すると共に冷却されると固化する導電性の電極層が被着されていることを特徴とする請求項１記載のサーミスタ。
【請求項３】
上記電極層は、金粉末とガラス粉末との混練物で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサーミスタ。
【請求項４】
上記リード線の先端部には、少なくともリード線接合部に当接する部分に平坦な当接面が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のサーミスタ。
【請求項５】
上記リード線接合部は相互に平行な１対の平面となるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のサーミスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーミスタ素子を１対のリード線で挟んだ状態で、両リード線をサーミスタ素子に電気的に接続したサーミスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーミスタ素子とは半導体セラミックスの一種で、温度変化に伴って電気抵抗が大きく変化する。そのため、従来より温度センサとして用いられてきた。このようなサーミスタとして、例えば、サーミスタ素子の表面に１対の電極層を形成しておき、その電極層にリード線の先端を当接させた状態でリード線を電極層にハンダ付けしたものが知られている（特許文献１参照）。なお、リード線をハンダ付けする代わりに導電性接着剤を用いて電極層にリード線を接合したものも知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３０５１０２号公報（図２ｂ）
【０００４】
【特許文献２】
特開２００１−１５３０３号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
サーミスタは抵抗値の変化から温度を検知するセンサであるため、サーミスタ素子の抵抗値が固体ごとにばらつくと、それらサーミスタ素子を組み込んだサーミスタの特性がばらつくことになる。そのため、サーミスタ素子の抵抗値がばらつかないように、組成および形状が均一になるように管理されている。
【０００６】
ところが、このように特性が均一になるように管理されているサーミスタ素子にリード線を接続する際に、上記従来のもののようにハンダ付けや導電性接着剤を用いたのでは、ハンダや導電性接着剤がサーミスタ素子の表面を流れて、両リード線を接続するためのハンダや導電性接着剤が相互に近づくおそれが生じる。
【０００７】
すると、ハンダや導電性接着剤がサーミスタ素子を短絡することになるので、リード線間の電気抵抗値がばらつくことになる。そのため、サーミスタ素子の特性にばらつきが無くても、最終製品であるサーミスタの特性にばらつきが生じてしまう。
【０００８】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、特性にばらつきが生じることのないサーミスタを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明によるサーミスタは、サーミスタ素子を１対のリード線で挟んだ状態で、両リード線をサーミスタ素子に電気的に接続したサーミスタにおいて、サーミスタ素子の表面に、相互に対向する１対のリード線接合部を形成し、そのリード線接合部の各々に各リード線の先端部分を、各リード線接合部に当接させた状態でリード線をリード線接合部に熱圧着したことを特徴とする。
【００１０】
熱圧着であればリード線が接触している部分しか融解しないので、リード線を接続する工程で、ハンダや導電性接着剤が不用意に流れて拡がることがない。
【００１１】
特に、上記リード線接合部に、加熱により溶融すると共に冷却されると固化する導電性の電極層を被着しておけば、より確実にリード線をリード線接合部に熱圧着することができる。
【００１２】
なお、上記電極層は、例えば金粉末とガラス粉末との混練物で形成してもよい。
【００１３】
また、上記リード線の先端部には、少なくともリード線接合部に当接する部分に平坦な当接面が形成されていることが望ましい。このように平坦な当接面が形成されると、リード線接合部に対する接合面積が増加し、接合強度を高めることができる。
【００１４】
特に、上記リード線接合部は相互に平行な１対の平面となるように形成されていれば、サーミスタ素子に接合している部分のリード線の厚みを薄くすることができるので、リード線が接続された状態でのサーミスタを小型化することができる。また、サーミスタ素子に接合している部分のリード線の厚みが薄くなることにより、外部からサーミスタ素子への熱の伝達がリード線によって阻害される度合いを減少させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は本発明によるサーミスタであり、例えば給湯管Ｐに挿入され、この給湯管Ｐ内を流れる温水の温度を検知するものである。このサーミスタ１は制御装置Ｃに接続され、制御装置Ｃはサーミスタ１の電気抵抗値から給湯管Ｐ内の湯温を検知することができる。
【００１６】
図２を参照して、サーミスタ１は後端が開口したステンレス製のシース１１を備えており、内部には石英粉末等の絶縁材１２が充填された状態で封止材１３によって封止されている。
【００１７】
シース１１の先端には感熱素子であるサーミスタ素子２が配置されている。このサーミスタ素子２は一般に負特性を備えており、温度の上昇に伴ってサーミスタ素子２の電気抵抗値が低下する。従ってこのサーミスタ素子２の電気抵抗値を計測すれば、サーミスタ１の先端部分の温度を知ることができる。
【００１８】
サーミスタ素子２には電気抵抗値を測定するために１対のリード線２１が相互に対向するように接続されている。この１対のリード線２１は共に細径の単線であり、リード線２１をそのままシース１１の外まで引き出すと、例えば上記制御装置Ｃに接続しづらく、また断線あるいはショートのおそれがある。そこで、シース１１内でリード線２１に撚り線の導線２２を接続し、シース１１の外部へはこの導線２２を引き出すようにした。なお、３はリード線２１と導線２２とを接続するためのアダプタである。
【００１９】
図３および図４を参照して、このアダプタ３は絶縁性の樹脂で形成されており、図において上下に貫通する１対の貫通孔３１を備えている。両貫通孔３１は互いに隔絶されている。両貫通孔３１の各々に対して、前方からはリード線挿入口３２が連通されており、後方からは導線挿入口３３が形成されている。そして、リード線挿入口３２の内部には挿入されたリード線２１を図において下方に偏位させる斜面部３２ａが形成されている。また、導線挿入口３３の内部には上方に偏位させる斜面部３３ａが形成されている。
【００２０】
導線２２は絶縁カバーに覆われた１対の撚り線部２２ａを備えており、各撚り線部２２ａの先端には予め小判型のジョイント２２ｂがロー付けされている。従って、導線挿入口３３にジョイント２２ｂから撚り線部２２ａを挿入すると、ジョイント２２ｂは斜面部３３ａによって上方に偏位される。
【００２１】
リード線挿入口３２に挿入されたリード線２１の先端は斜面部３２ａによって下方に偏位され、貫通孔３１の内周面に当接し、挿入方向の位置決めがされる。同じくジョイント２２ｂは斜面部３３ａで上方に偏位され、貫通孔３１の内周面に当接して挿入方向の位置決めがされる。そして、リード線２１は下方に偏位され、ジョイント２２ｂは上方に偏位されるので、両者が貫通孔３１内で衝突するおそれはない。
【００２２】
そして、リード線２１とジョイント２２ｂが共に貫通孔３１の内周面によって挿入方向の位置決めがされると、図示のように、リード線２１とジョイント２２ｂとが上下方向に重なる。その状態で貫通孔３１に上下方向からコーンの先端部４１を挿入し、リード線２１とジョイント２２ｂとを相互に超音波溶接することによって接続するようにした。
【００２３】
なお、図３に示したものでは、撚り線部２２ａを小判型のジョイント２２ｂにロー付けしたが、図５に示すように、カシメ部２２ｄを備えたジョイント２２Ｃを用いて、撚り線部２２ａの先端にジョイント２２ｃをカシメによって接続してもよい。
【００２４】
一方、サーミスタ素子２は、図６に示すように、直方体に形成されており、相互に対向する１対のリード線接合部２ａには電極層が被着されている。この電極層は、ガラス粉末と金粉末とを混練した金ペーストをリード線接合部２ａに塗布することにより被着させる。そして、予め加熱してガラスを一旦融解し、リード線接合部２ａに電極層が強固に被着されるようにした。なお、金ペーストの塗布厚は薄いので、金ペーストを融解してもリード線接合部２ａから流れ出ることはない。万一流れ出るようであれば、金ペーストを融解したあと、サーミスタ素子２の成形を行い、リード線接合部２ａのみに電極層が形成されるようにすればよい。
【００２５】
また、リード線２１の先端を予めつぶしておき、平坦な当接面２１ａを形成した。そして、この両当接面２１ａをリード線接合部２ａの各々に当接し、その状態で図において上下方向から溶接ガンで挟んでリード線２１をサーミスタ素子２に熱圧着させるようにした。すなわち、溶接ガンで挟んでリード線２１の当接面２１ａをリード線接合部２ａに押し付けた状態で加熱すると、リード線接合部２ａの表面の電極層が部分的に再融解し、当接面２１ａに融解した金ペーストが親和して、金ペーストが再度凝固するとリード線２１がリード線接合部２ａに強固に、そして電気的に接続される。
【００２６】
そして、本図に示した実施の形態では、リード線２１の先端が薄くつぶされているので、サーミスタ素子２に両リード線２１を熱圧着しても、熱圧着方向の厚みがそれほど厚くならず、そのため特にサーミスタ１の受熱部を小さく仕上げることができる。また、リード線の先端が薄くなっているので外部からの熱をリード線で妨げることなくサーミスタ素子にいち早く伝達することができるので、サーミスタ素子による測温時にリード線がサーミスタ素子の受熱を阻害することがない。
【００２７】
ところで、図６に示したものでは、リード線２１の先端をつぶして当接面２１ａを形成したが、図７に示すように、リード線２１の先端の一部を削り取って当接面２１ａを形成してもよい。ただし、その場合には当接面２１ａの背部２１ｂは平坦ではないので、熱圧着用の溶接ガンのチップ５には、背部２１ｂが嵌る凹部５１を形成することが望ましい。
【００２８】
また、上記実施の形態では、サーミスタ素子として直方体のものを用いたが、他の形状のサーミスタ素子を用いてもよい。例えば、図８に示すように中央部分が厚い円板形状のサーミスタ素子２’を用いてもよい。このサーミスタ素子２’はリード線接合部２ａ’が曲面になる。そのため、リード線２１の先端の当接面２１ａ’をリード線接合部２ａ’の曲率に合わせて曲げた。なお、この曲げ加工は、予めリード線の先端がつぶされているリード線であれば、容易に施すことができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、サーミスタ素子にリード線を接続する際に、ハンダや導電性接着剤を用いないので、リード線を接続したあとのリード線間の電気抵抗値がばらつくことがない。これによりサーミスタ素子を組み込んだサーミスタの特性がばらつかず安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す図
【図２】サーミスタの細部構造を示す断面図
【図３】アダプタの縦断面図
【図４】アダプタの横断面図
【図５】ジョイントの他の実施の形態を示す図
【図６】サーミスタ素子とリード線との接続状態を示す図
【図７】サーミスタ素子とリード線との他の接続状態を示す図
【図８】他の形状のサーミスタ素子にリード線を接続する状態を示す図
【符号の説明】
１  サーミスタ
２  サーミスタ素子
３  アダプタ
２ａ  リード線接合部
２１  リード線
２１ａ  当接面
２２  導線
２２ｂ  ジョイント
【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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