JP4891883B2 - リードを有するセンサ素子の固定構造及び固定ユニット - Google Patents

Description

本発明は、センサ素子及び該素子から延びるリードを有する測定体を被測定体に固定する固定構造及び固定ユニットに関し、特に、サーミスタをリアクトルに固定するのに好適な固定構造及び固定ユニットに関する。

例えば、リアクトルは、一般に巻線であるコイルと磁性体のコアを備え、コアにコイルが巻回されることによりインダクタンスを得る。従来、リアクトルは、昇圧回路、インバータ回路、アクティブフィルタ回路等に用いられているが、かかるリアクトルとしては、コアと当該コアに巻回されたコイルとを他の絶縁部材等と共に金属等のケース内に収納する構造のものが多く用いられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、車載用の昇圧回路に用いられるリアクトルにおいては、高電流領域における高いインダクタンス値を得るために所定の巻径と巻数により形成した単独コイル要素を２個並列状に形成し、双方のコイル要素を流れる電流の方向が互いに逆向きになるように連結（接続）した構成のコイルが用いられている。このようなリアクトルでは、高電流を流し続けるとコイルが過熱して電気特性が低下するため、サーミスタにより内部温度を測定してコイルが一定温度以上に発熱しないように制御されている。

特開２００３−１２４０３９号公報

高精度な測温が可能なサーミスタを備えたリアクトルを安定的に製作するには、先端のサーミスタ素子を含む測温部位を同一箇所に毎回位置決めする必要がある。ところが、測温部位を直接固定することがほぼ不可能であることから、測温部位以外の部位をネジ止め固定しているため、測温部位を同一箇所に毎回位置決めすることは困難である。また、測温部位以外の部位にネジ係止構造を設ける必要があり、サーミスタの大幅なコストアップに繋がる。

本発明の目的は、簡易な構成のセンサ素子及び該素子から延びるリードを有する測定体の測定部位を、被測定体に高精度に位置決め固定することができる技術を提供することにある。

本発明者は、高精度な測定が可能なセンサ素子及び該素子から延びるリードを有する測定体を備えた被測定体を安定的に製作するために、簡易な構成のセンサ素子を含む測定部位を、被測定体の同一箇所に毎回位置決め固定することが可能な新規な構成の測定体の固定構造及び固定ユニットを見出した。

即ち、上記目的を達成するため、本発明は、センサ素子及び該素子から延びるリードを有する測定体を被測定体に固定する固定構造であって、前記測定体は、前記センサ素子から前記リードを含む所定長の部分が、前記リードの硬さよりも硬い被覆材により被覆され、当該被覆部分が、該部分から延びる前記リードの残余部分の側に折り返され、当該被覆部分、及び前記リードの残余部分のうち当該被覆部分と略同じ長さの部分とにより構成される測定部位を有し、前記被測定体は、前記測定部位が前記折り返し端部側から挿入される挿入口と、該挿入口から挿入された前記測定部位を収納する収納部と、前記リードが引っ張られたときに前記被覆部分の先端と当接することにより抜け止めする当接部とを有することを特徴とする。

かかる構成によれば、測定部位は被覆及び折り返しにより形成できるので、測定体は簡易な構成となる。また、収納部に一旦収納された測定部位の被覆部分は、リードを引っ張ったときに当接部に当接し、更にリードの硬さよりも硬い材料で成るため変形し難いので、収納部から抜け出てしまうことを防止することができる。そして、収納部に収納された測定部位のセンサ素子は、常に被測定体の同一箇所に位置決めされるので、高精度な測定が可能となる。

また、前記当接部を前記挿入口に形成するようにしたので、測定部位を容易に挿入可能な挿入口及び被覆部分と確実に当接可能な当接部を同時に設計することができる。
また、前記挿入口及び前記収納部の間口を、前記所定長の被覆部分の長さ方向と直交する方向における前記測定部位全体の寸法と略同一となるように形成したので、挿入口を通って収納部に一旦収納された測定部位は強固に保持される。
また、前記収納部の奥行きを、前記測定部位の前記所定長の被覆部分の長さ寸法と略同一となるように形成したので、収納部に一旦収納された測定部位は当接部に確実に当接して抜け止めされる。

また、前記測定部位の前記所定長の被覆部分の長さ寸法を、前記所定長の被覆部分の長さ方向と直交する方向における前記測定部位全体の寸法よりも大きくなるように形成したので、リードを引っ張ったときでも測定部位が収納部内で回転することは無く、測定部位が抜け出てしまうことを防止できる。
また、前記リードを、弾性を有する材料により形成したので、収納部の間口が前記所定長の被覆部分の長さ方向と直交する方向における前記測定部位全体の寸法よりも大きい場合であっても、被覆部分が開いて当接部に確実に当接し、測定部位が抜け出てしまうことを防止できる。

上記目的を達成するため、本発明のセンサ素子及び該素子から延びるリードを有する測定体を被測定体に固定する固定ユニットは、前記センサ素子から前記リードを含む所定長の部分が、前記リードの硬さよりも硬い被覆材により被覆され、当該被覆部分が、該部分から延びる前記リードの残余部分の側に折り返され、当該被覆部分、及び前記リードの残余部分のうち当該被覆部分と略同じ長さの部分とにより構成される測定部位と、該測定部位が前記折り返し端部側から挿入される挿入口と、該挿入口から挿入された前記測定部位を収納する収納部と、前記リードが引っ張られたときに前記被覆部分の先端と当接することにより抜け止めする当接部とを有し、前記測定部位が予め前記挿入口から挿入されて前記収納部に収納されていることを特徴とする。かかる構成により、測定体を備えた固定ユニットとしてパッケージ化することができるので、種々の被測定体に対して汎用することが可能となる。

本発明によれば、測定部位は被覆及び折り返しにより形成できるので、測定体は簡易な構成となり、コストアップを最小限に抑えることができる。また、収納部に一旦収納された測定部位の被覆部分は、リードを引っ張ったときに当接部に当接し、更にリードの硬さよりも硬い材料で成るため変形し難いので、収納部から抜け出てしまうことを防止することができ、ラフなハンドリングに対応することができる。そして、収納部に収納された測定部位のセンサ素子は、常に被測定体の同一箇所に位置決めされるので、高精度な測定が可能となり、かかる測定体を備えた被測定体を安定的に製作することができる。

本発明の実施形態に係るリードを有するセンサ素子の固定構造及び固定ユニットについて図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、サーミスタ（測定体）をリアクトル（被測定体）に固定する場合に適用した。

図１は、本発明の実施形態が適用されたサーミスタが固定されたリアクトルの斜視図、図２は、図１に示すリアクトルの仕切り板での断面図である。
このリアクトル１０は、例えば、強制冷却手段を有する機器の電気回路に使用され、リアクトルコイル１１、コイル仕切り板１３ａ、１３ｂが一体化されたボビン１５ａ、１５ｂ、リアクトルコア１７、サーミスタ２０及び図示しない熱伝導性ケースや絶縁兼放熱シート等を含んでいる。リアクトルコイル１１は、単独コイル要素を２個並列状に形成した構成となっている。ボビン１５ａ、１５ｂは、図４に示すように、フランジ部１５ａａ、１５ｂａと、各フランジ部１５ａａ、１５ｂａに一体化された２つのボス部１５ａｂ、１５ｂｂを備え、各ボス部１５ａｂ、１５ｂｂが対向配置される構成となっている。コイル仕切り板１３ａ、１３ｂは、ボビン１５ａ、１５ｂの２つのボス部１５ａｂ、１５ｂｂ間に配置され、各フランジ部１５ａａ、１５ｂａに一体化された構成となっている。リアクトルコア１７は、上面視略オーバル状となるように形成されており、リアクトルコイル１１内に挿入可能に構成されている。

このリアクトル１０は、リアクトルコイル１１内にボビン１５ａ、１５ｂの２つのボス部１５ａｂ、１５ｂｂが挿入されると共に、リアクトルコイル１１間にコイル仕切り板１３ａ、１３ｂが挿入され、リアクトルコイル１１の両端側がボビン１５ａ、１５ｂの２つのフランジ部１５ａａ、１５ｂａで挟持される。そして、ボビン１５ａ、１５ｂの２つのボス部１５ａｂ、１５ｂｂ内にリアクトルコア１７が挿入され、コイル仕切り板１３ａ、１３ｂにサーミスタ２０が固定される。そして、これらが熱伝導性ケース内に絶縁兼放熱シートを介して収納され、充填材が流し込まれて固定された構成となっている。サーミスタ２０及びコイル仕切り板１３ａ、１３ｂには、本発明の特徴的な固定構造の構成部分が形成されており、以下で更に図面を参照して詳述する。

図３は、図１に示すサーミスタ単体の図、図４は、図１に示すボビン及びコイル仕切り板のみの斜視図、図５は、図４の仕切り板での断面図である。
サーミスタ２０は、図３に示すように、サーミスタ素子２１及び該素子２１から延びるリード２２を有する。更に、サーミスタ素子２１から図示点線で示す所定長のリード２２ａを含む部分が、樹脂チューブ２３により被覆されている。そして、この樹脂チューブ２３で被覆されたサーミスタ素子２１及びリード２２ａの部分が、該チューブ２３から延びるリード２２の側に１８０°の角度に折り返されて、即ちヘアピン形状の折り返し端部２４ａが形成されて、図示一点鎖線で囲まれた測定部位２４を形成している。この測定部位２４の折り返し端部２４ａは、エッジ部分が無いヘアピン形状に形成されているので、断線し難く、挿入口３１に誘い込み易く、かつ収納部３２に挿入し易い。この測定部位２４が、固定構造の一構成部分である。

コイル仕切り板１３ａ、１３ｂには、図４及び図５に示すように、挿入口３１、収納部３２及び当接部３３が設けられている。挿入口３１には、上記測定部位２４が折り返し端部２４ａ側から挿入される。収納部３２には、挿入口３１から挿入された測定部位２４が収納される。当接部３３は、リード２２が引っ張られたときに樹脂チューブ２３の先端と当接することにより測定部位２４を抜け止めする。挿入口３１、収納部３２及び当接部３３が、固定構造の一構成部分である。

挿入口３１は、図５に示すように、コイル仕切り板１３ａの図示左上端部に形成されている。即ち、コイル仕切り板１３ａの図示左上端部が三角状に切り欠かれており、この切り欠き部分が挿入口３１を形成している。収納部３２は、コイル仕切り板１３ａの図示左側部及び図示左下端部とコイル仕切り板１３ｂの図示右側部の間に形成されている。即ち、上記三角状の切り欠き部分と繋がるコイル仕切り板１３ａの図示左側部が矩形状に切り欠かれており、この切り欠き部分とコイル仕切り板１３ｂの図示右側部で囲まれた部分が収納部３２を形成している。当接部３３は、コイル仕切り板１３ｂの図示右上端部に形成されている。即ち、コイル仕切り板１３ｂの図示右上端部が図示右方向へ延びる爪状に突設されており、この突設部分が当接部３３を形成している。

挿入口３１と当接部３３は、図５に示すように、コイル仕切り板１３ａの図示左上端部とコイル仕切り板１３ｂの図示右上端部に形成されている。このため、挿入口３１の間口ａ（当接部３３の先端とコイル仕切り板１３ａの図示左上端部との距離ａ）と、当接部３３の突設長ｂを調整することにより、測定部位２４を容易に挿入可能な挿入口３１及び樹脂チューブ２３の先端と確実に当接可能な当接部３３を同時に設計することができる。

また、挿入口３１の上記間口ａ及び収納部３２の間口ｃ（コイル仕切り板１３ａの図示左側部とコイル仕切り板１３ｂの図示右側部との距離ｃ）は、測定部位２４の軸直交方向の寸法、即ち、所定長の被覆部分２１、２２aの長さ方向と直交する方向における測定部位24全体の寸法ｄ（図３参照）と略同一となるように形成されている。これにより、挿入口３１を通って収納部３２に一旦収納された測定部位２４は、コイル仕切り板１３ａの図示左側部とコイル仕切り板１３ｂの図示右側部とにより軸直交方向に挟持されて強固に保持される。

また、収納部３２の奥行きｅ（当接部３３の下端とコイル仕切り板１３ａの図示左下端部との距離ｅ）は、測定部位２４の軸方向の寸法、即ち、測定部位２４の所定長の被覆部分２１、２２aの長さ寸法ｆ（図３参照）と略同一となるように形成されている。これにより、収納部３２に一旦収納された測定部位２４は、当接部３３とコイル仕切り板１３ａの図示左下端部により軸方向の移動が規制され、樹脂チューブ２３の先端が当接部３３に確実に当接して抜け止めされる。

ここで、測定部位２４の軸方向の寸法、即ち、測定部位２４の所定長の被覆部分２１、２２aの長さ寸法ｆは、該測定部位２４の軸直交方向の寸法、即ち、所定長の被覆部分２１、２２aの長さ方向と直交する方向における測定部位24全体の寸法ｄよりも大きくなるように形成されている。リード２２を引っ張ったときに、測定部位２４の寸法ｆが該測定部位２４の寸法ｄよりも小さいと、当接部３３に当接した樹脂チューブ２３の先端を支点として測定部位２４が収納部３２内で図示左回りに回転して収納部３２から抜け出てしまうおそれがある。測定部位２４の寸法ｆを該測定部位２４の寸法ｄよりも大きくなるように形成することで、リード２２を引っ張ったとき、測定部位２４はコイル仕切り板１３ａの図示左側部とコイル仕切り板１３ｂの図示右側部収納部に当接するので回転することは無く、測定部位２４が収納部３２から抜け出てしまうことを防止できる。

更に、樹脂チューブ２３が柔らかい材料であると、リード２２を引っ張ったときに折れ曲がって収納部３２から抜け出てしまうおそれがある。そこで、樹脂チューブ２３は、少なくともリード２２より硬い材料で形成する必要がある。更に、樹脂チューブ２３は、サーミスタ素子２１を絶縁保護する必要がある。また、樹脂チューブ２３は、挿入口３１から収納部３２へ挿入容易とするために滑り易い材質である必要がある。以上の観点から、樹脂チューブ２３は、例えばフッ素樹脂製であることが望ましい。

上述した実施形態では、収納部３２の間口ｃは、測定部位２４の軸直交方向の寸法ｄと略同一となるように形成されているが、測定部位２４の軸直交方向の寸法ｄよりも大きくなるように形成しても良い。この場合、リード２２は、弾性を有する材料により形成する必要がある。これにより、収納部３２の間口ｃが測定部位２４の軸直交方向の寸法ｄよりも大きい場合であっても、樹脂チューブ２３がコイル仕切り板１３ｂの図示右側部に当接するまで開くので、樹脂チューブ２３の先端は当接部３３に確実に当接し、測定部位２４が収納部３２から抜け出てしまうことを防止できる。

図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、コイル仕切り板にサーミスタを固定する作業手順を示す図である。
先ず、図６（Ａ）に示すように、樹脂チューブ２３で被覆されたサーミスタ素子２１及びリード２２ａの部分を、該チューブ２３から延びるリード２２の側に１８０°の角度、即ちヘアピン形状に折り返して測定部位２４を形成する。そして、この測定部位２４の折り返し端部２４ａをコイル仕切り板１３ａ、１３ｂに形成されている挿入口３１に向ける。

続いて、図６（Ｂ）に示すように、挿入口３１に測定部位２４を折り返し端部２４ａ側から挿入する。このとき、挿入口３１から収納部３２に繋がるコイル仕切り板１３ａの図示左上部は傾斜した面に形成されており、測定部位２４は該傾斜面に案内されるので、測定部位２４を収納部３２内にスムーズに滑り込ませることができる。

最終的に、図６（Ｃ）に示すように、樹脂チューブ２３の先端が当接部３３をクリアするまで押し込んで測定部位２４を収納部３２に収納する。これにより、樹脂チューブ２３の先端が当接部３３に引っ掛かるので、サーミスタ素子２１の位置が固定される。また、リード２２が引っ張られても樹脂チューブ２３の先端が当接部３３と当接しているので、測定部位２４を抜け止めすることができる。以上のように、本実施形態の固定構造によれば、従来必要であったサーミスタのリアクトルからの抜け防止用固着剤の塗布工程、硬化工程が不要となるので、サーミスタ２０が固定されたリアクトル１０の製作作業工程を大幅に簡略化することができ、作業ばらつきを減少させることができる。

図７は、別形態の仕切り板での断面を図５に対応させて示す図である。
このコイル仕切り板１４ａ、１４ｂには、挿入口４１、収納部４２及び当接部４３が設けられている。挿入口４１には、上記測定部位２４が折り返し端部２４ａ側から挿入される。収納部４２には、挿入口４１から挿入された測定部位２４が収納される。当接部４３は、リード２２が引っ張られたときに樹脂チューブ２３の先端と当接することにより測定部位２４を抜け止めする。挿入口４１、収納部４２及び当接部４３が、固定構造の一構成部分である。

図５に示す固定構造とは形成寸法は同一であるが、収納部４２及び当接部４３が傾斜して形成されている点で異なる構成となっている。挿入口４１は、コイル仕切り板１４ａの図示左上端部に形成されている。即ち、コイル仕切り板１４ａの図示左上端部が三角状に切り欠かれており、この切り欠き部分が挿入口４１を形成している。収納部４２は、コイル仕切り板１４ａの図示左側部とコイル仕切り板１４ｂの図示右側部の間に形成されている。即ち、上記三角状の切り欠き部分と繋がるコイル仕切り板１４ａの図示左側部が三角状に切り欠かれていると共に、コイル仕切り板１４ｂの図示右側部が三角状に切り欠かれており、これらの切り欠き部分で囲まれた部分が収納部４２を形成している。当接部４３は、コイル仕切り板１４ｂの図示右上端部に傾斜して形成されている。即ち、コイル仕切り板１４ｂの図示右上端部が図示右斜め下方向へ延びる爪状に突設されており、この突設部分が当接部４３を形成している。

このように収納部４２及び当接部４３を傾斜して形成することにより、小型のリアクトル、即ち高さが低いリアクトルであっても寸法を常に同一で形成することができる。このため、大型のリアクトルから小型のリアクトルまで同一の測定部位２４を使用することができる。

図８は、別形態の固定構造を示す図である。
この固定構造は、コイル仕切り板１３ａ、１３ｂと同様の構造を有する固定プレート６０にサーミスタ２０を予め固定してパッケージ化した固定ユニット５０である。

固定プレート６０には、図５に示す固定構造と形成寸法及び形状が同一の挿入口６１、収納部６２及び当接部６３が形成されている。即ち、挿入口６１には、サーミスタ２０の測定部位２４が折り返し端部２４ａ側から挿入される。収納部６２には、挿入口６１から挿入された測定部位２４が収納される。当接部６３は、リード２２が引っ張られたときに樹脂チューブ２３の先端と当接することにより測定部位２４を抜け止めする。但し、図５に示すコイル仕切り板１３ａの左下端部に該当する部分は、一体的に形成されて収納部６２を構成している。そして、測定部位２４が収納された固定プレート６０の両面には、測定部位２４の外れ防止のために、透明、半透明もしくは不透明の樹脂フィルム６４が貼着されている。

このような固定プレート６０にサーミスタ２０を予め固定してパッケージ化した固定ユニット５０によれば、コイル仕切り板１３ａ、１３ｂに固定構造を形成していないリアクトルであっても適用でき、更にはリアクトルに限定されず、種々の被測定体に対して汎用することが可能となる。尚、図７に示す固定構造をパッケージ化した固定ユニットとしても良く、これによれば小型の被測定体に対しても汎用することが可能となる。

以上のように本実施形態のサーミスタ２０の固定構造２４、３１、３２、３３、４１、４２、４３及び固定ユニット５０によれば、測定部位２４は樹脂チューブ２３の被覆及び折り返しにより形成できるので、サーミスタ２０を簡易な構成とすることができる。また、収納部３２、４２、６２に一旦収納された測定部位２４の樹脂チューブ２３は、リード２２を引っ張ったときに当接部３３、４３、６３に当接し、更にリード２２の硬さよりも硬い材料で成るため変形し難いので、収納部３２、４２、６２から抜け出てしまうことを防止することができる。そして、収納部３２、４２、６２に収納された測定部位２４のサーミスタ素子２１は、常にリアクトル１０の同一箇所に位置決めされるので、高精度な測定が可能となる。

以上、本発明について実施の形態をもとに説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することができる。

本発明は、測定体としてサーミスタを被測定体としてリアクトルに固定する構造について説明したが、これに限定されるものでは無く、例えば測定体として磁気素子等でも良く、被測定体としてトランス等、その他の電子部品にも広く適用可能である。

本発明の実施形態が適用されたサーミスタが固定されたリアクトルの斜視図である。 図１に示すリアクトルの仕切り板での断面図である。 図１に示すサーミスタ単体の図である。 図１に示すボビン及びコイル仕切り板のみの斜視図である。 図４の仕切り板での断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、コイル仕切り板にサーミスタを固定する作業手順を示す図である。 別形態の仕切り板での断面を図５に対応させて示す図である。 別形態の固定構造を示す図である。

符号の説明

１０ リアクトル、 １１ リアクトルコイル、
１３、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ コイル仕切り板、 １５ ボビン、
１７ リアクトルコア、 ２０ サーミスタ、 ２１ サーミスタ素子、
２２、２２ａ リード、 ２３ 樹脂チューブ、 ２４ 測定部位、
２４ａ 折り返し端部、 ３１、４１、６１ 挿入口、３２、４２、６２ 収納部、
３３、４３、６３ 当接部、 ５０ 固定ユニット、 ６０ 固定プレート、
６４ 樹脂フィルム

Claims (7)

1. センサ素子及び該素子から延びるリードを有する測定体を被測定体に固定する固定構造であって、前記測定体は、前記センサ素子から前記リードを含む所定長の部分が、前記リードの硬さよりも硬い被覆材により被覆され、当該被覆部分が、該部分から延びる前記リードの残余部分の側に折り返され、当該被覆部分、及び前記リードの残余部分のうち当該被覆部分と略同じ長さの部分とにより構成される測定部位を有し、前記被測定体は、前記測定部位が前記折り返し端部側から挿入される挿入口と、該挿入口から挿入された前記測定部位を収納する収納部と、前記リードが引っ張られたときに前記被覆部分の先端と当接することにより抜け止めする当接部とを有することを特徴とするリードを有するセンサ素子の固定構造。
2. 前記当接部が、前記挿入口に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリードを有するセンサ素子の固定構造。
3. 前記挿入口及び前記収納部の間口が、前記所定長の被覆部分の長さ方向と直交する方向における前記測定部位全体の寸法と略同一に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリードを有するセンサ素子の固定構造。
4. 前記収納部の奥行きが、前記測定部位の前記所定長の被覆部分の長さ寸法と略同一に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のリードを有するセンサ素子の固定構造。
5. 前記測定部位の前記所定長の被覆部分の長さ寸法が、前記所定長の被覆部分の長さ方向と直交する方向における前記測定部位全体の寸法よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のリードを有するセンサ素子の固定構造。
6. 前記リードが、弾性を有する材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のリードを有するセンサ素子の固定構造。
7. センサ素子及び該素子から延びるリードを有する測定体を被測定体に固定する固定ユニットであって、前記固定ユニットは、前記センサ素子から前記リードを含む所定長の部分が、前記リードの硬さよりも硬い被覆材により被覆され、当該被覆部分が、該部分から延びる前記リードの残余部分の側に折り返され、当該被覆部分、及び前記リードの残余部分のうち当該被覆部分と略同じ長さの部分とにより構成される測定部位と、該測定部位が前記折り返し端部側から挿入される挿入口と、該挿入口から挿入された前記測定部位を収納する収納部と、前記リードが引っ張られたときに前記被覆部分の先端と当接することにより抜け止めする当接部とを有し、前記測定部位が予め前記挿入口から挿入されて前記収納部に収納されていることを特徴とする固定ユニット。

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