JP2001141574A - 表面温度センサ素子およびその製造方法並びにその素子を用いた表面温度センサ - Google Patents

表面温度センサ素子およびその製造方法並びにその素子を用いた表面温度センサ

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JP2001141574A
JP2001141574A JP32798299A JP32798299A JP2001141574A JP 2001141574 A JP2001141574 A JP 2001141574A JP 32798299 A JP32798299 A JP 32798299A JP 32798299 A JP32798299 A JP 32798299A JP 2001141574 A JP2001141574 A JP 2001141574A
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JP
Japan
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temperature sensor
surface temperature
heat
sensor element
resistant insulating
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JP32798299A
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English (en)
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Takashi Tamai
孝 玉井
Yoko Sakota
洋子 迫田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の構成の表面温度センサは熱容量が大き
すぎるため熱応答特性が極めて悪く、しかも検出温度
は、被測定物表面の実際の真の温度より低く検出してし
まうという課題を有していた。 【解決手段】 中央部が細くくびれた耐熱性の絶縁シー
ト3上に一対の薄膜状の電極4a,4bを形成し、前記
耐熱性の絶縁シート3の中央部の電極上に感熱素子2を
設置し、前記電極のリード取り出し部を除いた全体を別
の耐熱性の絶縁シート5で覆い、接着固定して表面温度
センサ素子とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各所の表面温度検
出を行うために用いられる表面温度センサ素子、および
その製造方法並びにその素子を用いた表面温度センサに
関するもので、特に高応答性に優れたものに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、サーミスタを用いた表面温度セン
サは、民生・産業分野で被測温体の表面温度の計測・制
御用として用いられており、自動車分野でも電池の過熱
防止用や将来の燃料電池システムの温度制御用として需
要の増加が期待でき、高信頼性はもとより、安価で高応
答性に優れた表面温度センサが望まれている。
【0003】以下に従来の表面温度センサの一例を説明
する。
【0004】図8(a)は従来の表面温度センサの断面
構造を、図8(b)はその外観を示す図である。図8に
おいて、サーミスタ素子20に一対の素子リード線21
a,21bの一端を各々接続し、この素子リード線21
a,21bの他端を外部引き出しリード線22a,22
bのリード線23a,23bと各々接続部24a,24
bで接続し、サーミスタ素子20、素子リード線及び接
続部24a,24bを樹脂絶縁体25にてコーティング
処理した構成体を、被測定物へ取付けるための取付穴2
8を有する金属板27と一体成形樹脂26とをインサー
ト成形加工した成形体の中に挿入した後、充填用樹脂絶
縁体29を注入し硬化させて固着したものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成の表
面温度センサは、サーミスタ素子20、素子リード線2
1a,21b及び接続部24a,24bを樹脂絶縁体2
5でコーティング処理した構成体をインサート成形で構
成した一体成形樹脂26に挿入し、充填用樹脂29を注
入し固着させた構成であるため、表面温度センサ自体の
体積がきわめて大きくなる。そのため被測定物の表面温
度を測定する場合、表面温度センサの熱容量が大きすぎ
るため熱応答特性が極めて悪く、しかも検出温度は、被
測定物表面の実際の真の温度より低く検出してしまうと
いう問題を有していた。
【0006】本発明は、これらの問題点を解消するた
め、温度検出部の熱容量をできるだけ小さくして熱応答
特性を高めるとともに、安価で、信頼性の高い表面温度
センサ素子とそれを用いた表面温度センサを提供するも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面温度センサ素子は、中央部が細くくび
れた耐熱性の絶縁シート上に一対の薄膜状の電極を形成
し、前記耐熱性の絶縁シートの中央部の電極上に感熱素
子を設置し、前記電極のリード取り出し部を除いた全体
を別の耐熱性の絶縁シートで覆い、接着固定してなるこ
とを特徴とするものである。更に、この表面温度センサ
素子を用いた本発明の表面温度センサは、被測定物に固
定するための穴と側面に外部引き出しリード線を取り出
すための穴を有する取付枠体の片方の表面に前記表面温
度センサ素子のベースになっている耐熱性の絶縁シート
を表側にして接着固定し、前記取付枠体の側面の穴から
外部リード線を挿入して前記表面温度センサ素子の取り
出し部と電気的に接続するとともに、クッション材を設
けたバネ性金属板を前記取付枠体の下面に圧入固定する
ことにより、クッション材にて前記表面温度センサ素子
が前記取付枠体の上部平行面よりわずか上部に加圧され
るように構成したことを特徴とするものである。この構
成により、温度検出部の熱容量は極めて小さくなり、ま
た被測定物の表面と感熱素子の間は耐熱性の絶縁シート
のみで熱抵抗も小さくなるので、熱応答性を飛躍的に向
上させることができるとともに、安価で、信頼性の高い
表面温度検知センサを提供することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、中央部が細くくびれた耐熱性の絶縁シート上に一対
の薄膜状の電極を形成し、前記耐熱性の絶縁シートの中
央部の電極上に感熱素子を設置し、前記電極のリード取
り出し部を除いた全体を別の耐熱性の絶縁シートで覆
い、接着固定して成る表面温度センサ素子であり、温度
検出部の熱容量が極めて小さく、また被測定物の表面と
感熱素子の間は薄い耐熱性の絶縁シートのみで熱抵抗も
小さくなるので、熱応答性を飛躍的に向上させることが
できるという作用を有する。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
発明において、感熱素子として形状の小さなチップサー
ミスタを用いており温度検出部の熱容量が小さくするこ
とにより、安価な構成で熱応答性を向上させることがで
きるという作用を有する。
【0010】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の発明において、チップサーミスタとして、極薄板のア
ルミナ絶縁基板上にサーミスタ素体と電極を薄膜状に形
成した極薄板状の素子で構成するものであり、これによ
り温度検出部の熱容量を極めて小さくできるため、熱応
答性を飛躍的に向上させることができるという作用を有
する。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1記載の
発明において、耐熱性の絶縁シートとしてポリイミド樹
脂で構成するものであり、これにより、検出部温度が3
50℃程度の高い温度領域まで使用できるという作用を
有する。
【0012】請求項5に記載の発明は、帯状の耐熱性の
絶縁シート上に中央部が細くくびれた薄膜状の電極を連
続的に形成し、その中央部の電極上に感熱素子を設置
し、前記電極のリード取り出し部を除いた全体を別の耐
熱性の絶縁シートで覆い接着固定した後、中央部に細い
くびれを有する所定の形状の表面温度センサ素子を打ち
抜きにより連続的に作製する製造方法であり、熱応答性
の優れた安価な表面温度センサ素子を提供できるという
作用を有する。
【0013】請求項6に記載の発明は、被測定物に固定
するための穴と側面に外部引き出しリード線を取り出す
ための穴を有する取付枠体の片方の表面に表面温度セン
サ素子のベースになっている耐熱性の絶縁シートを表側
にして接着固定し、前記取付枠体の側面の穴から外部引
き出しリード線を挿入して前記表面温度センサ素子の取
り出し部と電気的に接続するとともに、クッション材を
付けたバネ性金属板を前記取付枠体の下面に圧入固定す
ることにより、クッション材にて前記表面温度センサ素
子が前記取付枠体の上部平行面よりわずか上部に加圧さ
れるように構成された表面温度センサであり、温度検出
部の熱容量をできるだけ小さくして熱応答特性を高める
とともに、温度センサ素子部を被測定物に常に加圧させ
ているため、温度測定バラツキを抑え、信頼性の高い表
面温度センサを提供できるという作用を有する。
【0014】請求項7に記載の発明は、請求項6記載の
発明において、バネ性金属板がバネ性リン青銅、または
バネ性ステンレス鋼から構成される表面温度センサであ
り、被測定物の検出温度領域により使い分ければ良く、
特に、バネ性ステンレス鋼を用いたものは、高温領域で
長時間の使用に対して信頼性の高い表面温度センサを提
供できるという作用を有する。
【0015】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図7を用いて説明する。
【0016】(実施の形態1)図1は本発明の表面温度
センサ素子の第一の実施の形態を説明するための上面図
であり、図2はそのA−Aの断面図である。図1および
図2において、3は中央部が細くくびれたポリイミド樹
脂からなる耐熱性の絶縁シートで、中央部の横幅は4m
m、リード取り出し部電極4a−1,4b−1を有し取
付枠体に固定する両端部の横幅は20mmで、厚みは
0.2mmである。このシート3上に一対の薄膜状の電
極4a,4bを形成し、細くくびれた中央部に感熱素子
としてのチップサーミスタ2を設置し、お互いの電極が
電気的に接続されるようPtペーストで焼付け固定す
る。この時、チップサーミスタは図3(a),(b),
(c)のいずれを使用しても良い。図3(a)のチップ
サーミスタは0.3mmのアルミナ基板6の上に設けた
サーミスタ素体7に電極8a,8bを蒸着又は厚膜印刷
で形成したものである。図3(b)のチップサーミスタ
はサーミスタ素体7にくし型電極9を設け、一対の電極
10a,10bを設けたものである。図3(c)のチッ
プサーミスタはサーミスタ単板11に電極12a,12
bを設けたものである。この後、前記リード取り出し部
電極4a−1,4b−1を除いた内側全体を別のポリイ
ミド樹脂からなる耐熱性の絶縁シート5で覆い、接着固
定する。
【0017】なお、本実施の形態では、耐熱性の絶縁シ
ートにポリイミド樹脂を、感熱素子にチップサーミスタ
を使用したが、検出する使用温度領域に対してその他の
絶縁シート材料を、また感熱素子にサーミスタ以外の温
度に対して特性の変化する感熱性材料を使用しても良
い。
【0018】また、図4に示すごとく、帯状の耐熱性の
絶縁シート3上に中央部が細くくびれた薄膜電極4a,
4bを連続的に形成し、その中央部の電極上に感熱素子
2を設置し、前記電極のリード取り出し部をのぞいた全
体を別の耐熱性前記シート5で覆い接着固定した後、中
央部が細くくびれるような所定の形状の表面温度センサ
素子を打ち抜きにより連続的に作製することにより、工
法的にも安価に提供することができる利点もある。
【0019】このようにして得られた表面温度センサ素
子1は、温度検出部の熱容量が極めて小さくなり、また
被測定物の表面と感熱素子の間には薄い絶縁シートのみ
で熱抵抗も極めて小さいので、熱応答性を飛躍的に向上
させるとともに、真の温度を検出できる信頼性の高い表
面温度センサ素子を提供することができる。
【0020】(実施の形態2)図5は本発明の表面温度
センサの実施の形態を説明するための上面図であり、図
6はその断面図、図7は下面図である。1は(実施の形
態1)で示した表面温度センサ素子であり、この素子1
のベースになっているポリイミド樹脂からなる耐熱性の
絶縁シート3の電極を形成していない面を表側にして取
付枠体14の両端面部表面に接着により固定させる。こ
の取付枠体14は耐熱性樹脂よりなり、被測定物へ取付
けるための穴14aと、側面に外部引き出し用リード線
を挿入する穴14bを有する。表面温度センサ素子1を
装着した取付枠体14には側面から外部引き出し用リー
ド線13a,13bを挿入し、このリード線の芯線と表
面温度センサ素子1のリード取り出し部電極4a,4b
とを耐熱性半田15で固着した後、耐熱コーティング樹
脂16で絶縁固定する。図5は外部引き出しリード線1
3a,13bを同一方向に出しているが、外部引き出し
リード線の一方を反対側から出すことも可能である。そ
の後、スポンジ等からなるクッション材18を有するリ
ン青銅からなるバネ性金属板17を取付枠体14の下面
に圧入により固定する。この時、クッション材18が前
記表面温度センサ素子1を取付枠体14の上部平行面よ
り0.5から1mm程度上部に加圧されるように固定さ
れる。
【0021】以上の構成により、本実施の形態の表面温
度センサは、温度検出部の熱容量が小さいため、熱応答
性が極めて速く、しかも温度センサ素子部分を被測定物
に常に加圧させた状態で保持しているため、温度測定バ
ラツキが小さく、信頼性の高い表面温度センサを提供す
ることができる。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、中央部が細くくびれた耐熱性の絶縁シート上に
一対の薄膜状の電極を形成し、前記耐熱性の絶縁シート
の中央部の電極上に感熱素子を設置し、前記電極のリー
ド取り出し部を除いた全体を別の耐熱性の絶縁シートで
覆い、接着固定してなる表面温度センサ素子であるた
め、温度検出部の熱容量が極めて小さく、また被測定物
の表面と感熱素子の間は薄い耐熱性の絶縁シートのみで
熱抵抗も小さくなるので、熱応答性を飛躍的に向上させ
ることができる。更に、この素子を用いた本発明の表面
温度センサは、温度検出部の熱容量が小さいため、熱応
答性が極めて速く、しかも温度センサ素子部分を被測定
物に常に加圧させた状態で保持しているため、温度測定
バラツキが小さく、信頼性の高い表面温度センサを提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の表面温度センサ素子の
上面図
【図2】同表面温度センサ素子の断面図
【図3】(a),(b),(c)本発明の実施の形態1
で使用するチップサーミスタの外観図
【図4】同表面温度センサを連続的に作製する手順を説
明するための上面図
【図5】本発明の実施の形態2の表面温度センサの上面
【図6】同表面温度センサの断面図
【図7】同表面温度センサの下面図
【図8】(a)従来の表面温度センサの断面図 (b)同外観図
【符号の説明】
1 表面温度センサ素子 2 感熱素子 3 耐熱性絶縁シート 4a,4b 一対の薄膜状の電極 5 別の耐熱性の絶縁シート 6 アルミナ絶縁基板 7 サーミスタ素体 8a,8b,10a,10b 電極 9 くし型電極 11 サーミスタ単板 12a,12b 電極 13a,13b 外部引き出しリード線 14 取付枠体 15 耐熱性半田 16 絶縁コーティング樹脂 17 バネ性金属板 18 クッション材

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部が細くくびれた耐熱性の絶縁シー
    ト上に一対の薄膜状の電極を形成し、前記耐熱性の絶縁
    シートの中央部の電極上に感熱素子を設置し、前記電極
    のリード取り出し部を除いた全体を別の耐熱性の絶縁シ
    ートで覆い、接着固定して成る表面温度センサ素子。
  2. 【請求項2】 感熱素子が、チップサーミスタで構成さ
    れる請求項1に記載の表面温度センサ素子。
  3. 【請求項3】 チップサーミスタを、極薄板のアルミナ
    絶縁基板上にサーミスタ素体と電極を薄膜状に形成した
    極薄板状の素子で構成される請求項2に記載の表面温度
    センサ素子。
  4. 【請求項4】 耐熱性の絶縁シートがポリイミドで構成
    される請求項1に記載の表面温度センサ素子。
  5. 【請求項5】 帯状の耐熱性の絶縁シート上に中央部が
    細くくびれた薄膜状の電極を連続的に形成し、その中央
    部の電極上に感熱素子を設置し、前記電極のリード取り
    出し部を除いた全体を別の耐熱性の絶縁シートで覆い接
    着固定した後、中央部に細くくびれた部分を有する所定
    の形状の表面温度センサ素子を打ち抜きにより連続的に
    作製することを特徴とする表面温度センサ素子の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 被測定物に固定するための穴と側面に外
    部引き出しリード線を取り出すための穴を有する取付枠
    体の片方の表面に表面温度センサ素子のベースになって
    いる耐熱性の絶縁シートを表側にして接着固定し、前記
    取付枠体の側面の穴から外部引き出しリード線を挿入し
    て前記表面温度センサ素子の取り出し部と電気的に接続
    するとともに、クッション材を付けたバネ性金属板を前
    記取付枠体の下面に圧入固定することにより、クッショ
    ン材にて前記表面温度センサ素子が前記取付枠体の上部
    平行面よりわずか上部に加圧されるように構成された表
    面温度センサ。
  7. 【請求項7】 バネ性金属板がバネ性リン青銅、または
    バネ性ステンレス鋼から構成される請求項6記載の表面
    温度センサ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011530186A (ja) * 2008-08-07 2011-12-15 エプコス アクチエンゲゼルシャフト センサ装置及びその製造方法
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