JP2022123519A - 温度センサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物の温度を精度良く測定することが可能な温度センサユニットを提供すること。【解決手段】温度センサユニット１０は、検出部２２と、検出部２２を内部に含むセンサケース２１と、センサケース２１の少なくとも一部を内部に含み、測定対象物である導体４０の被測定部４１が埋設された外装ケース３０と、を有する。被測定部４１とセンサケース２１との間には、外装ケース３０の充填部３２が充填されている。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、測定対象物の温度を検出する温度センサユニットに関する。

導体等の測定対象物の温度を測定する温度センサユニットして、特許文献１に記載の温度センサユニットが知られている。特許文献１に記載の温度センサユニットには、有底筒形状からなる本体部を有するセンサケースが具備されており、本体部の内部には温度センサが樹脂で固定された状態で挿入されている。センサケースを測定対象物の被測定部に固定し、本体部の側面を測定対象物の表面に接触させることにより、被測定部の熱が温度センサ内の検知部に伝達され、検知部で測定対象物の温度を検出することが可能となっている。

ところで、本体部あるいは測定対象物の表面には微小な凹凸が形成されている場合があり、この場合、本体部の側面を測定対象物の表面に接触させると、その接触部に隙間が形成されることになる。このような隙間が形成されると、隙間が断熱層（断熱空間）として作用する結果、被測定部の熱が断熱層で遮られて検知部に伝達されにくくなる。隙間の形状等は、測定対象物ごとに一様であるとは限らないため、隙間の形状等に応じて、測定対象物ごとに検出温度がばらつくおそれがあるだけでなく、測定対象物の正確な温度を検出することが困難となる。

特開２０２０－１７３１１３号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、測定対象物の温度を精度良く測定することが可能な温度センサユニットを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る温度センサユニットは、
検出部と、
前記検出部を内部に含む第１ケースと、
前記第１ケースの少なくとも一部を内部に含み、測定対象物の被測定部が埋設された第２ケースと、を有し、
前記被測定部と前記第１ケースとの間には、前記第２ケースの一部が充填されている。

本発明に係る温度センサユニットでは、第２ケースには第１ケースの少なくとも一部が内部に含まれているとともに、測定対象物の被測定部が埋設されている。さらに、被測定部と第１ケースとの間には、第２ケースの一部が充填されている。そのため、例えば被測定部あるいは第１ケースの表面に凹凸が形成されている場合であっても、その凹部を塞ぐように第２ケースの一部が凹部内に入り込み、さらに被測定部の表面形状に追随するように被測定部の表面に第２ケースの一部が付着することにより、被測定部と第１ケースとが第２ケースの一部を介して隙間なく接続された状態を形成することが可能である。このような状態においては、被測定部と第１ケースとの間に上記隙間に起因する断熱層（断熱空間）が形成されにくく、測定対象物ごとに凹凸の形状等が異なっていたとしても、その凹部を良好に塞ぐことが可能である。したがって、測定対象物の形状等に依らず、被測定部と第１ケースとの間に隙間が形成されることを有効に防止し、検出温度に個体ばらつきが発生する問題を回避することができる。

また、被測定部と第１ケースとの間では熱結合が良好となり、被測定部の熱は断熱層に遮られることなく第２ケースの一部を介して第１ケースへ良好に伝達される。そのため、測定対象物の正確な温度を検出部で検出することができる。また、第２ケースの一部を介して被測定部と第１ケースとが接続されることにより、第１ケースと被測定部との間の剥離強度（引張強度）を十分に高めることが可能となり、第１ケースが測定対象物に対して剥離あるいは位置ずれすることを有効に防止することができる。以上より、本発明に係る温度センサユニットによれば、測定対象物の温度を精度良く測定することが可能な温度センサユニットを実現することができる。

好ましくは、前記被測定部および前記第１ケースは、前記第２ケースに着脱不能に接合されている。このような構成とした場合、被測定部と第１ケースの間に位置する第２ケースの一部に対して、被測定部および第１ケースが一体的に接合されやすくなり、第２ケースの一部と被測定部とを隙間なく接合することが可能になるとともに、第２ケースの一部と第１ケースとを隙間なく一体的に接合することが可能となる。したがって、被測定部と第１ケースとの間に隙間が形成されることを有効に防止し、測定対象物の温度の検出精度を高めることができる。また、上記のような構成とすることにより、被測定部が第２ケースから離脱あるいは位置ずれすることを有効に防止することができる。なお、被測定部および第１ケースを第２ケースに着脱不能に接合するための方法として、例えばこれらを射出成型等により一体成型する方法が挙げられる。

好ましくは、前記第１ケースと前記第２ケースとは密着している。このような構成とすることにより、被測定部と第１ケースの間に位置する第２ケースの一部と第１ケースとが一体的に接合され、第２ケースの一部と被測定部との間に、断熱層として作用する隙間が形成されることを効果的に防止することができる。また、第２ケースの一部が第１ケースの表面形状に追随するように密着することにより、その凹部を良好に塞ぐことが可能となり、第１ケースの内部に含まれる検出部の温度特性を良好なものとすることができる。

好ましくは、前記第１ケースおよび前記第２ケースはそれぞれ樹脂で形成され、前記第１ケースを形成する材料の主成分と前記第２ケースを形成する材料の主成分とは同一である。このような構成とすることにより、第１ケースおよび第２ケースの熱特性（熱伝導率、線膨張係数等）を近似させることが可能となり、検出部において被測定部の本来の温度を高精度で検出することができる。

好ましくは、前記第１ケースと向き合う前記被測定部の対向面には、前記被測定部の幅方向の一端から他端にかけて延在する第１凹部が形成されている。このような構成とした場合、被測定部が第２ケースに埋設される過程において、第２ケースの一部が第１凹部に入り込み、被測定部と第１ケースとの間に、第２ケースの一部からなるブリッジが形成される。このブリッジは被測定部に対する抜け止めとして機能するため、特に被測定部の幅方向に直交する方向に関して、被測定部が第２ケースから離脱あるいは位置ずれすることを防止することができる。

また、上述した温度センサユニットは、例えば、金型の内部に第１ケースおよび被測定部を配置し、そこに第２ケースを形成する材料を流し込むことにより製造することが可能であるが、上記のような構成とすることにより、第２ケースを形成する材料が、第１凹部を介して、被測定部の幅方向の一端側から流入するとともに、被測定部の幅方向の他端側から流出する。そのため、被測定部と第１ケースとの間に第２ケースの一部を容易に充填する（入り込ませる）ことが可能となり、被測定部と第１ケースとの間に、断熱層として作用する隙間が形成されることを容易に防止することができる。

好ましくは、前記第１ケースは、前記第１凹部を挟んだ一方側および他方側において、前記測定対象物の表面に当接している。このような構成とすることにより、第１ケースが測定対象物に固定され、被測定部に対して、第１ケースの内部に含まれる検出部を良好に位置決めすることができる。

好ましくは、前記検出部は、前記第１凹部に対応する位置に配置されている。前述のとおり、第１凹部の位置では被測定部と第１ケースとの間に隙間が形成されにくくなっているため、上記のような構成とすることにより、被測定部の熱を断熱層に遮られることなく検出部に良好に伝達させ、検出部において被測定部の温度を精度良く検出することができる。

前記被測定部と向き合う前記第１ケースの対向面には、前記第１ケースの幅方向の一端から他端にかけて延在する第２凹部が形成されていてもよい。この場合、被測定部が第２ケースに埋設される過程において、第２ケースを形成する材料が、第２凹部を介して、第１ケースの幅方向の一端側から流入するとともに、第１ケースの幅方向の他端側から流出する。そのため、被測定部と第１ケースとの間に第２ケースの一部を容易に充填する（入り込ませる）ことが可能となり、被測定部と第１ケースとの間に、断熱層として作用する隙間が形成されることを容易に防止することができる。また、上記のような構成とした場合も、被測定部と第１ケースとの間には、第２ケースの一部によって、抜け止めとして機能するブリッジが形成されるため、特に被測定部の幅方向に直交する方向に関して、被測定部が第２ケースから離脱あるいは位置ずれすることを防止することができる。

図１は本発明の第１実施形態に係る温度センサユニットの構成を示す斜視図である。 図２は図１に示す温度センサユニットの内部構成を示す斜視図である。 図３Ａは図２に示す温度センサユニットのIIIA-IIIA線に沿う断面図である。 図３Ｂは図２に示す温度センサユニットのIIIB-IIIB線に沿う断面図である。 図４は本発明の第２実施形態に係る温度センサユニットの構成を示す斜視図である。 図５は図４に示す温度センサユニットの内部構成を示す斜視図である。 図６Ａは図５に示す温度センサユニットのVIA-VIA線に沿う断面図である。 図６Ｂは図５に示す温度センサユニットのVIB-VIB線に沿う断面図である。 図７は本発明の第３実施形態に係る温度センサユニットの内部構成を示す斜視図である。 図８は図７に示す温度センサユニットのVIII-VIII線に沿う断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る温度センサユニット１０は、測定対象物である導体４０の温度を測定するためのものであり、例えば自動車用の三相モータのＹ型結線の中点（中継線）や、回転電機の三相コイルのＹ型結線の中点等に取り付けられて使用される。温度センサユニット１０は、温度センサ２０と、外装ケース３０と、導体４０とを有する。本実施形態における温度センサユニット１０では、その製造段階において、その内部に導体４０が温度センサユニット１０の一部として収容され、導体４０は温度センサ２０とともに外装ケース３０に対して一体となって固定されている。

以下に示す図面において、Ｘ軸は導体４０の長手方向（延在方向）に対応し、Ｙ軸は導体４０の短手方向（幅方向）に対応し、Ｚ軸は導体４０の厚み方向に対応するものとする。以下では、Ｚ軸正方向側を上方と呼び、Ｚ軸負方向側を下方と呼ぶ。

温度センサ２０は、いわゆるサーミスタ式の温度センサで構成されており、図２に示すように、センサケース２１と、検出部２２と、リード保持部材２３とを有する。温度センサ２０は、他の種の温度センサで構成されてもよく、例えばＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ、リニア抵抗器、熱電対等で構成されていてもよい。

検出部２２は、センサケース２１の内部に配置されており、センサケース２１で覆われている。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、検出部２２は、検出素子２２ａと、被覆部２２ｂと、一対のリード線２２ｃ，２２ｃとを有する。検出素子２２ａは、温度の測定を目的とした素子（感熱素子）であり、本実施形態ではサーミスタ素子で構成されている。検出素子２２ａは、検出した温度を示す電気信号を出力する。検出素子２２ａは、被覆部２２ｂの内部に配置され、被覆部２２ｂで覆われている。

一対のリード線２２ｃ，２２ｃの一方の端部は、それぞれ検出素子２２ａのＹ軸方向の一方側および他方側に接続されている。リード線２２ｃ，２２ｃは、例えば銅、鉄、ニッケル、ジュメット線等の導電材料で構成される。図２に示すように、リード線２２ｃ，２２ｃの他方の端部は、センサケース２１の内部において、カシメ等により一対の配線５０，５０に接続されている。

配線５０，５０は、例えば塩ビ電線、ポリエチレン電線、シリコン電線、フッ素電線等の導電材料で構成される。配線５０，５０の芯線は、たとえば銅、鉄、アルミニウム等の導電材料により構成されている。配線５０，５０は、センサケース２１の外側へ引き出され、図示しない回路等に接続されている。リード線２２ｃ，２２ｃおよび配線５０，５０を介して、検出素子２２ａから出力される電気信号を、図示しない制御装置等に送信することが可能となっている。

図３Ａに示すように、被覆部２２ｂは、絶縁性の樹脂あるいはガラス等で構成され、検出素子２２ａを内部に含み、検出素子２２ａを覆っている。被覆部２２ｂは、Ｘ軸方向に長軸を有する略楕円球状に形成されているが、その形状は特に限定されるものではなく、略直方体形状等であってもよい。被覆部２２ｂとセンサケース２１の下面との間の距離は、好ましくは０．５～１ｍｍである。

リード保持部材２３は、センサケース２１の内部に配置されており、検出部２２にＸ軸方向に隣接して配置されている。リード保持部材２３は、検出素子２２ａに接続されたリード線２２ｃ，２２ｃを保持するためのものである。リード線２２ｃ，２２ｃをリード保持部材２３に保持させておくことにより、センサケース２１の内部において、リード線２２ｃ，２２ｃをＸ軸方向に沿って安定して引き出すことが可能となっている。

センサケース（第１ケース）２１は、検出部２２を収容（被覆）し、これを保護するためのものである。センサケース２１の内部には、検出部２２の他に、リード保持部材２３および配線５０，５０の一部等が収容されている（埋め込まれている）。センサケース２１は、Ｘ軸方向に長辺を有する略直方体形状を有する。センサケース２１は、樹脂で形成されており、内側樹脂部２１ａと外側樹脂部２１ｂとを有する。なお、センサケース２１には、内側樹脂部２１ａおよび外側樹脂部２１ｂの他に他の樹脂部が含まれていてもよい。

外側樹脂部２１ｂは、有底筒形状を有し、内側樹脂部２１ａを外側から覆っている。外側樹脂部２１ｂは、例えば熱可塑性樹脂で構成され、ＰＢＴ（polybutylene terephthalate）やＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）等の樹脂で形成されている。外側樹脂部２１ｂは、検出部２２および内側樹脂部２１ａをセンサケース２１の内部に収容するためのケースとして機能する。外側樹脂部２１ｂのＸ軸負方向側の端部には開口が形成されており、該開口を介して、外側樹脂部２１ｂの内部に検出部２２およびリード保持部材２３を配置（挿入）するとともに、内側樹脂部２１ａを形成する樹脂材料を外側樹脂部２１ｂの内部に充填することが可能となっている。

外側樹脂部２１ｂの先端側の一部は、外装ケース３０の内部に埋設されており、外装ケース３０で覆われている。外側樹脂部２１ｂの残りの部分は、外装ケース３０のＸ軸負方向側の端面から突出しており、外装ケース３０の外側に配置されている。外側樹脂部２１ｂの一部は、外装ケース３０の内部においてこれと密着しており、外装ケース３０に着脱不能に接合されている。

内側樹脂部２１ａは、例えば熱硬化性樹脂で構成され、エポキシ樹脂等で形成されている。内側樹脂部２１ａの内部には検出部２２およびリード保持部材２３が埋設されており、内側樹脂部２１ａにより検出部２２等を保護することが可能となっている。

導体４０は、導電性を有する長手状（略直方体形状）の板状部材で構成され、外装ケース３０をＸ軸方向に貫通している。導体４０は、例えば、三相コイルのＵ相、Ｖ相あるいはＷ相に接続される結線導体（バスバー）として機能する。あるいは、導体４０は、それ自体が三相コイルのＵ相、Ｖ相あるいはＷ相として機能するものであってもよい。導体４０は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料等で構成されている。

導体４０は、被測定部４１と、凹部４２と、凸部４３と、当接部４４ａ，４４ｂとを有する。図面において、導体４０の表面のうち、Ｚ軸正方向側の面を上面と呼び、Ｚ軸負方向側の面を下面と呼ぶ。また、センサケース２１（外側樹脂部２１ｂ）の表面のうち、Ｚ軸正方向側の面を上面と呼び、Ｚ軸負方向側の面を下面と呼ぶ。

被測定部４１は、導体４０のうち、温度センサ２０（外側樹脂部２１ｂ）が固定されている部分（当接している部分（センサ固定部））である。被測定部４１の一部は、外装ケース３０の内部に埋設されており、外装ケース３０で覆われている。被測定部４１の当該部分は、外装ケース３０に着脱不能に接合されている。被測定部４１の残りの部分は、外装ケース３０のＸ軸負方向側の端面から突出しており、外装ケース３０の外側に配置されている。

凹部４２は、被測定部４１に形成されており、外装ケース３０の内部に配置されている。凹部４２の一部が、外装ケース３０の外側に露出していてもよい。図示の例では、凹部４２は被測定部４１の一部にのみ形成されており、凹部４２のＸ軸方向の両側では、被測定部４１の上面はフラットになっている。凹部４２は、導体４０の表面のうち、温度センサ２０のセンサケース２１と向き合う面（上面）に形成されている。以下では、このセンサケース２１と向き合う被測定部４１の上面を対向面４１０と呼ぶ場合がある。また、被測定部４１と向き合うセンサケース２１（外側樹脂部２１ｂ）の下面を対向面２１０と呼ぶ場合がある。

図２に示すように、凹部４２は、被測定部４１の幅方向（Ｙ軸方向）の一端から他端にかけて、Ｙ軸方向に延在している。凹部４２は、そのＸ軸方向の一方側と他方側にのみ内壁面（テーパ部４２０，４２０）を有し、そのＹ軸方向の一方側と他方側とには内壁面は形成されていない。すなわち、凹部４２は、その周囲が全範囲にわたって内壁面で包囲された凹部とはなっておらず、導体４０の幅方向に沿って、導体４０のＹ軸方向の一端と他端とを直線的に接続する連通路（導体４０のＹ軸方向の一端と他端とが開放された開放路）が形成されている。なお、この連通路は、後述する温度センサユニット１０の製造過程において、流動樹脂の通過路となる。

図３Ａに示すように、凹部４２は、Ｘ軸方向に所定の長さを有し、そのＸ軸方向の長さは、好ましくはセンサケース２１の外側樹脂部２１ｂのＸ軸方向の長さ以下である。また、凹部４２のＸ軸方向の長さは、好ましくは外装ケース３０のＸ軸方向の長さ以下である。また、図示の例では、凹部４２のＸ軸方向の長さは、検出部２２（被覆部２２ｂ）のＸ軸方向の長さよりも大きくなっている。凹部４２のＸ軸方向の長さは、好ましくは検出部２２のＸ軸方向の長さの１～３倍である。本実施形態では、検出部２２は、特に凹部４２の位置において、被測定部４１の温度を検出する。凹部４２のＸ軸方向の長さを上記範囲に設定することにより、検出部２２により凹部４２の位置における被測定部４１の温度を精度良く検出することが可能となる。なお、凹部４２の位置における被測定部４１の温度は、導体４０の温度を直接的または間接的に示している。

凹部４２は、Ｚ軸方向に所定の深さを有する。凹部４２の深さｄ１は、好ましくは０．１～１ｍｍであり、さらに好ましくは０．２～０．５ｍｍである。凹部４２の深さｄ１と、導体４０のＺ軸方向の厚みｔ１との比ｄ１／ｔ１は、好ましくは１／８～１／２であり、さらに好ましくは１／５～１／３である。凹部４２の深さｄ１は、検出部２２のＺ軸方向の厚みよりも小さくなっている。

凹部４２の深さｄ１は、センサケース２１の外側樹脂部２１ｂのＺ軸方向の厚みｔ２よりも小さくなっている。外側樹脂部２１ｂのＺ軸方向の厚みｔ２は、好ましくは０．３～１．２ｍｍであり、さらに好ましくは０．５～１ｍｍである。凹部４２の深さｄ１と外側樹脂部２１ｂの厚みｔ２との比ｄ１／ｔ２は、好ましくは１／６～５／６であり、さらに好ましくは１／４～３／４である。なお、上記厚みｔ２は、外側樹脂部２１ｂのうち、被測定部４１と対向して配置された部分の厚みである。

凹部４２は、一対のテーパ部４２０，４２０を有する。一方のテーパ部４２０は凹部４２のＸ軸方向の一方側の端部に形成されおり、他方のテーパ部４２０は凹部４２のＸ軸方向の他方側の端部に形成されている。テーパ部４２０，４２０は、上方に向かうにしたがって、凹部４２が幅広となるように形成されている。詳細については後述するが、被測定部４１の上面とセンサケース２１の下面との間には、外装ケース３０の一部（充填部３２）が充填されている。凹部４２にテーパ部４２０，４２０が具備されることにより、凹部４２の位置において、充填部３２と被測定部４１との接触面積を十分に確保することが可能となり、充填部３２と被測定部４１とを強固に接続し、導体４０が外装ケース３０から脱落することを防止することができる。

検出部２２は、Ｘ軸方向に関して、凹部４２に対応する位置に配置されている。より詳細には、検出部２２は、凹部４２の上方に積層されるように配置されている。また、検出部２２は、凹部４２のＸ軸方向の一方側の端部と他方側の端部との間の領域に配置されている。図示の例では、上方から見て、検出部２２の全体が凹部４２のＸ軸方向の内側の領域に配置されているが、検出部２２の一部が凹部４２のＸ軸方向の一方側の端部からはみ出していてもよく、あるいは検出部２２の一部が凹部４２のＸ軸方向の他方側の端部からはみ出していてもよい。すなわち、検出部２２（好ましくは検出素子２２ａ）の少なくとも一部が、Ｘ軸方向に関して、凹部４２に対応する位置（重複する位置）に配置されていることが好ましい。

凸部４３は、被測定部４１の下面に形成されており、凹部４２のＺ軸方向の反対側に配置されている。凸部４３は、温度センサ２０が配置されている側とは反対側（下方）に突出しており、その突出長（凸部４３の高さ）は凹部４２の深さｄ１と略等しくなっている。

凸部４３は、一対のテーパ部４３０，４３０を有する。一方のテーパ部４３０は凸部４３のＸ軸方向の一方側の端部に形成されており、他方のテーパ部４３０は凸部４３のＸ軸方向の他方側の端部に形成されている。詳細については後述するが、外装ケース３０は外装部３１を有しており、外装部３１の一部は凸部４３の下方に及んでいる。凸部４３にテーパ部４３０，４３０が具備されることにより、導体４０の下側において、外装部３１と被測定部４１との接触面積を十分に確保することが可能となり、外装部３１と被測定部４１とを強固に接続し、導体４０が外装ケース３０から脱落することを防止することができる。なお、凸部４３は必須ではなく、省略してもよい。

当接部４４ａは、被測定部４１の上面のうち、凹部４２を挟んでＸ軸正方向側において、センサケース２１の外側樹脂部２１ｂと当接している部分である。当接部４４ａは、センサケース２１の先端部に位置する外側樹脂部２１ｂに当接しており、これを支持する。当接部４４ａは、外装ケース３０の内部に配置されており、外装ケース３０で覆われている。

当接部４４ｂは、被測定部４１の上面のうち、凹部４２を挟んでＸ軸負方向側において、センサケース２１の外装樹脂部２１ｂと当接する部分である。当接部４４ｂは、センサケース２１の基端部（あるいは、略中央部）に位置する外側樹脂部２１ｂに当接しており、これを支持する。当接部４４ｂの一部は、外装ケース３０の内部に配置されており、外装ケース３０で覆われている。当接部４４ｂの残りの部分は、外装ケース３０の外部に配置されている。当接部４４ａのＸ軸方向の長さは、当接部４４ｂのＸ軸方向の長さよりも小さくなっている。

センサケース２１は、凹部４２の位置では、これを跨いで被測定部４１の上方に配置されるのみであり、当接部４４ａ，４４ｂの位置において、被測定部４１の上面に載置されている。当接部４４ａ，４４ｂにセンサケース２１を載置することにより、センサケース２１を安定した状態で被測定部４１の上面に固定（積層）することが可能となっている。また、このようにセンサケース２１が被測定部４１の上面に固定されることにより、被測定部４１（特に凹部４２）に対して、センサケース２１の内部に含まれる検出部２２を良好に位置決めすることができる。

外装ケース（第２ケース）３０は、温度センサ２０および被測定部４１を内部に収容（被覆）し、これらを保護するためのものである。外装ケース３０は、外装部３１と、充填部３２とを有する。

図２に示すように、外装部３１のＹ軸方向およびＺ軸方向の長さはセンサケース２１のＹ軸方向およびＺ軸方向の長さよりも大きくなっており、外装部３１はセンサケース２１の少なくとも一部を内部に含んでいる。図示の例では、センサケース２１の半分以上の領域が外装部３１の内部に収容されており、温度センサ２０の先端部は外装部３１の内部に配置されている。なお、外装ケース３０の内部にセンサケース２１の全部が収容されていてもよい。あるいは、温度センサ２０の先端部が外装ケース３０のＸ軸正方向側の端面から突出し、センサケース２１が外装ケース３０をＸ軸方向に沿って貫通していてもよい。

外装ケース３０は、例えばＰＢＴやＰＰＳ等の熱可塑性樹脂で形成されており、外装ケース３０を形成する材料の主成分は、センサケース２１の外側樹脂部２１ｂを形成する材料の主成分と同一となっている。そのため、センサケース２１と外装ケース３０の熱特性（熱伝導率、線膨張係数等）は近似しており、センサケース２１および外装ケース３０を介して、図３Ａに示す被測定部４１の熱は検出部２２に良好に伝達される。したがって、検出部２２において、被測定部４１の本来の温度を高精度で検出することが可能となっている。

外装部３１は、略直方体形状を有し、被測定部４１とセンサケース２１の一部とを内部に収容する。外装部３１は、被測定部４１とセンサケース２１とに対して一体となっており、被測定部４１とセンサケース２１の一部とを被覆することにより、被測定部４１にセンサケース２１が固定された状態を維持する役割を果たす。なお、外装部３１の形状は図示の形状に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

図３Ｂは温度センサユニット１０を凹部４２の位置においてＹＺ平面に対して平行となるように切ったときの断面図であるが、この図に示すように、外装部３１は、凹部４２の位置において、被測定部４１およびセンサケース２１を全方位的に囲んでおり、外装部３１の内部には空間が形成されていない。外装部３１は、センサケース２１の上方に位置する部分と、被測定部４１の下方に位置する部分と、センサケース２１および被測定部４１の両側方に位置する部分とに大別され、これら各部分は連続的に接続されている（一体となっている）。なお、図３Ａに示すように、外装部３１は、導体４０のうち被測定部４１以外の部分も覆っており、具体的には、センサケース２１の先端部よりも先に位置する導体４０の一部が外装部３１によって覆われている。

充填部３２は、凹部４２の位置において、被測定部４１の上面とセンサケース２０（外側樹脂部２１ｂ）の下面との間に充填（配置）されている。充填部３２は、凹部４２の内部に入り込んでおり、凹部４２の内部形状に対応した形状を有している。充填部３２は、凹部４２の位置において、被測定部４１の上面に接触（接合）している。充填部３２と被測定部４１との接触面において、充填部４２は、被測定部４１に対して、その上面の表面形状に倣うように付着している。

また、充填部３２は、凹部４２の位置において、外側樹脂部２１ｂの下面に対して密着しており、外側樹脂部２１ｂと一体となっている。すなわち、センサケース２１と外装ケース３０とは充填部３２を介して密着しており、これらの接合部には断層を確認することができる。充填部３２と外側樹脂部２１ｂとの接合面において、充填部４２は、外側樹脂部２１ｂに対して、その下面の表面形状に倣うように付着している。

充填部３２の高さは、凹部４２の深さｄ１と略等しくなっている。また、充填部３２のＸ軸方向に沿う長さは、凹部４２のＸ軸方向に沿う長さと略等しくなっており、充填部３２のＹ軸方向に沿う長さは、凹部４２のＹ軸方向に沿う長さと略等しくなっている。なお、凹部４２のＹ軸方向に沿う長さは、導体４０のＹ軸方向幅と等しくなっている。

詳細については後述するが、温度センサユニット１０は、例えば、金型（成形型）の内部にセンサケース２１および被測定部４１を配置し、そこに外装ケース３０を形成する材料を流し込むことにより製造することが可能である。すなわち、外装ケース３０は、センサケース２１および被測定部４１をインサート部品とするインサート成形品であり、あるいはセンサケース２１および被測定部４１を包むモールド成形品である。

この製造過程（被測定部４１が外装ケース３０に埋設される過程）において、凹部４２は流動樹脂の抜け穴（逃げ穴）として機能し、外装ケース３０を形成する材料が、凹部４２のＹ軸方向の一端を介して凹部４２の内部に流入するとともに、凹部４２のＹ軸方向の他端を介して凹部４２の外部に流出する。これにより、被測定部４１とセンサケース２１との間に外装ケース３０一部である充填部３２を充填する（入り込ませる）ことが可能となり、被測定部４１とセンサケース２１との間に断熱層として作用する隙間が形成されることを防止することができる。

図３Ｂに示すように、充填部３２は、被測定部４１のＹ軸方向の一方側と他方側とにおいて、外装部３１に接続されている（一体となっている）。充填部３２は、被測定部４１のＹ軸方向の一方側から他方側にかけて延在するブリッジを形成している。このブリッジは被測定部４１に対する外装ケース３０からの抜け止めとして機能し、アンカー効果により、特にＸ軸方向に関して被測定部４１が外装ケース３０から離脱あるいは位置ずれすることを防止することが可能となっている。

センサケース２１は、Ｚ軸方向に関して、充填部３２と、センサケース２１の上方に位置する外装部３１とで挟まれている。被測定部４１は、Ｚ軸方向に関して、充填部３２と、被測定部４１の下方に位置する外装部３１とで挟まれている。凹部４２の位置では、センサケース２１と被測定部４１とは直接的に接続されてはおらず、充填部３２を介して間接的に接続されている。

次に、図３Ａ等を参照しつつ、温度センサユニット１０の製造方法について説明する。まず、温度センサ２０と、導体４０と、外装ケース３０を成型するための成形型とを用意する。温度センサ２０としては、市場で販売されているものを用いることができる。また、成形型としては、第１型および第２型をそれぞれ上下に配置してなるものを用いることができる。次に、成形型の内部に温度センサ２０の一部と導体４０の一部とを上下に配置した状態で配置する。

より詳細には、温度センサ２０については、その先端部を導体４０の当接部４４ａに載置しておくとともに、その基端部（略中央部）を導体４０の当接部４４ｂに載置しておく。これにより、当接部４４ａと当接部４４ｂとの間に位置する凹部４２の上方がセンサケース２１（外側樹脂部２１ｂ）によって塞がれ、被測定部４１の上面と外側樹脂部２１ｂの下面とで囲まれた空間が形成される。この凹部４２に対応する空間の内部には、後述するように、充填部３２が形成される。なお、被測定部４１のＹ軸方向の両側にはいずれの部材も配置されていないため、上記空間のＹ軸方向の両側には開口部が形成される。

次に、成形型を閉鎖し、成形型の内部に形成されたキャビティに、外装ケース３０を形成する樹脂を流し込む。これにより、センサケース２１の一部と、導体４０の被測定部４１の一部が上記樹脂で覆われ、これが硬化することにより外装部３１が形成される。また、上記樹脂は、被測定部４１の上面と外側樹脂部２１ｂの下面との間に形成された上記空間に対して、Ｙ軸方向の一方側の開口部から流入するとともに、Ｙ軸方向の他方側の開口部から流出する。これにより、上記空間内に上記樹脂が充填され、これが硬化することにより充填部３２が形成される。

次に、成形型を開放し、温度センサ２０および導体４０が一体成形された外装ケース３０（樹脂成形体）を取り出す。このように射出成形によって温度センサユニット１０を製造することにより、被測定部４１およびセンサケース２１が外装ケース３０に着脱不能に接合された温度センサユニット１０を形成することができる。

以上、本実施形態に係る温度センサユニット１０では、図３Ａに示すように、被測定部４１とセンサケース２１（外側樹脂部２１ｂ）との間には、充填部３２が充填されている。そのため、例えば被測定部４１あるいは外側樹脂部２１ｂの表面に凹凸が形成されている場合であっても、その凹部を塞ぐように充填部３２が凹部内に入り込み、さらに被測定部４１の表面形状に追随するように被測定部４１の表面に充填部３２が付着することにより、被測定部４１と外側樹脂部２１ｂとが充填部３２を介して隙間なく接続された状態を形成することが可能である。このような状態においては、被測定部４１と外側樹脂部２１ｂとの間に上記隙間に起因する断熱層（断熱空間）が形成されにくく、測定対象である導体４０ごとに凹凸の形状等が異なっていたとしても（不均一な凹凸が形成されていたとしても）、その凹部を良好に塞ぐことが可能である。したがって、導体４０の表面形状等に依らず、被測定部４１と外側樹脂部２１ｂとの間に隙間が形成されることを有効に防止し、検出温度に個体ばらつきが発生する問題を回避することができる。

また、被測定部４１とセンサケース２１との間では熱結合が良好となり、被測定部４１の熱は断熱層に遮られることなく充填部３２を介してセンサケース２１へ良好に伝達される。そのため、導体４０の正確な温度を検出部２２で検出することができる。また、充填部３２を介して被測定部４１と外側樹脂部２１ｂとが接続されることにより、センサケース２１と被測定部４１との間の剥離強度（引張強度）を十分に高めることが可能となり、センサケース２１が被測定部４１に対して剥離あるいは位置ずれすることを有効に防止することができる。

また、本実施形態では、被測定部４１およびセンサケース２１が、外装ケース３０に着脱不能に接合されている。そのため、被測定部４１とセンサケース２１との間に位置する充填部３２に対して、被測定部４１およびセンサケース２１が一体的に接合されやすくなり、充填部３２と被測定部４１とを隙間なく接合することが可能になるとともに、充填部３２とセンサケース２１とを隙間なく一体的に接合することが可能となる。したがって、被測定部４１とセンサケース２１との間に隙間が形成されることを有効に防止し、導体４０の温度の検出精度を高めることができる。また、上記のような構成とすることにより、被測定部４１が外装ケース３０から離脱あるいは位置ずれすることを有効に防止することができる。

また、本実施形態では、センサケース２１と外装ケース３０とが密着している。そのため、被測定部４１とセンサケース２１の間に位置する充填部３２とセンサケース２１とが一体的に接合され、充填部３２と被測定部４１との間に、断熱層として作用する隙間が形成されることを効果的に防止することができる。また、充填部３２がセンサケース２１の表面形状に追随するように密着することにより、その凹部（センサケース２１の表面に形成され得る凹部）を良好に塞ぐことが可能となり、センサケース２１の内部に含まれる検出部２２の温度特性を良好なものとすることができる。

また、本実施形態では、検出部２２が、凹部４２に対応する位置に配置されている。そのため、被測定部４１の熱を断熱層に遮られることなく検出部２２に良好に伝達させ、検出部２２において被測定部４１の温度を精度良く検出することができる。

第２実施形態
図４に示す本発明の第２実施形態に係る温度センサユニット１１０は、以下に示す点を除いて、第１実施形態に係る温度センサユニット１０と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。図面において、第１実施形態の温度センサユニット１０における各部材と共通する部材には、共通の符号を付し、その説明については省略する。

温度センサユニット１１０は、外装ケース１３０と、導体１４０とを有するという点において、第１実施形態における温度センサユニット１０とは異なる。図５に示すように、導体１４０は、略Ｕ字形状となるように折り曲げられた形状を有しており、下側延在部１４５と、上側延在部１４６と、屈曲部１４７とを有する。屈曲部１４７は、下側延在部１４５と上側延在部１４６とを接続する略Ｕ字形状の部分である。下側延在部１４５は、図２に示す導体４０と同一の形状を有する。上側延在部１４６は、下側延在部１４５と実質的に同一の形状（上下反転させた対称形状）を有し、同一の構成を有する。

下側延在部１４５と上側延在部１４６との間には、温度センサ２０が配置されている。下側延在部１４５と上側延在部１４６との間の距離は、温度センサ２０のセンサケース２１のＺ軸方向の高さと略等しくなっている。そのため、温度センサ２０を導体１４０の内側に固定したとき、センサケース２１（外側樹脂部２１ｂ）の下面および上面は導体１４０の内面に当接する。

より詳細には、図６Ａに示すように、センサケース２１の下面は、下側延在部１４５の被測定部４１ａに形成された当接部４４ａ，４４ｂの位置において、被測定部４１ａに当接し固定される。センサケース２１の上面は、上側延在部１４６の被測定部４１ｂに形成された当接部４４ａ，４４ｂの位置において、被測定部４１ｂに当接し固定される。

また、センサケース２１の下面の一部は、下側延在部１４５の被測定部４１ａに形成された凹部４２ａと向かい合っており、センサケース２１の上面の一部は、上側延在部１４６の被測定部４１ｂに形成された凹部４２ｂと向かい合っている。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、外装ケース１３０は、２つの充填部３２ａ，３２ｂを有するという点において、第１実施形態における外装ケース３０とは異なる。一方の充填部３２ａは、下側延在部１４５の被測定部４１ａの上面とセンサケース２１（外側樹脂部２１ｂ）の下面との間に配置されており、被測定部４１ａとセンサケース２１とを接続している。他方の充填部３２ｂは、上側延在部１４６の被測定部４１ｂの下面とセンサケース２１（外側樹脂部２１ｂ）の上面との間に配置されており、被測定部４１ｂとセンサケース２１とを接続している。

本実施形態では、導体１４０には２つの被測定部４１ａ，４１ｂが具備されており、被測定部４１ａ，４１ｂは、２つの充填部３２ａ，３２ｂを介して、センサケース２１の上面および下面に接続されている。そのため、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態ででは、略Ｕ字形状を有する導体１４０において、検出部２２によって、下側延在部１４５の温度だけでなく、上側延在部１４６の温度も検出する。そのため、下側延在部１４５および上側延在部１４６のいずれか一方のみの検出温度に基づいて導体１４０の温度を測定する場合に比べて、導体１４０の温度の測定性能を高めることができる。

第３実施形態
図７に示す本発明の第３実施形態に係る温度センサユニット２１０は、以下に示す点を除いて、第２実施形態に係る温度センサユニット１１０と同様な構成を有し、同様な作用効果を奏する。図面において、第２実施形態の温度センサユニット１１０における各部材と共通する部材には、共通の符号を付し、その説明については省略する。

温度センサユニット２１０は、導体２４０と、温度センサ２２０とを有するという点において、第２実施形態における温度センサユニット１１０とは異なる。導体２４０は、下側延在部２４５と上側延在部２４６とを有するという点において、第２実施形態における導体１４０とは異なっており、下側延在部２４５と上側延在部２４６とは、それぞれ図５に示す凹部４２ａと凹部４２ｂとを具備していない。すなわち、導体２４０は、その内面および外面がフラットな形状からなる略Ｕ字形状の導体で構成されている。

温度センサ２２０は、センサケース２２１を有するという点において、第１実施形態における温度センサ２０とは異なる。図８に示すように、センサケース２２１は外側樹脂部２２１ｂを有し、外側樹脂部２２１ｂはケース凹部２４ａ，２４ｂを有する。

ケース凹部２４ａ，２４ｂは、センサケース２２１のＺ軸方向の中心部に向かって凹んでいる。ケース凹部２４ａは外側樹脂部２２１ｂの下面に形成されており、ケース凹部２４ｂは外側樹脂部２２１ｂの上面に形成されている。ケース凹部２４ａ，２４ｂは、第２実施形態における凹部４２ａ，４２ｂ（図６Ａ）に対応する形状を有しており、ケース凹部２４ａ，２４ｂのＸ軸方向の長さおよびＺ軸方向の深さは、凹部４２ａ，４２ｂのＸ軸方向の長さおよびＺ軸方向の深さと同様となっている。また、ケース凹部２４ａ，２４ｂと検出部２２との位置関係についても、凹部４２ａ，４２ｂと検出部２２との位置関係と同様である。なお、外側樹脂部２２１ｂの厚みは、第２実施形態における外側樹脂部２１ｂの厚みと同様となっている。

ケース凹部２４ａ，２４ｂは、一対のテーパ部２５，２５を有している。テーパ部２５，２５は、第２実施形態におけるテーパ部４２０，４２０と同様の形状および機能を有する。外側樹脂部２２１ｂは、その上面に当接部２６ａ，２６ｂを有するとともに、その下面にも当接部２６ａ，２６ｂを有する。外側樹脂部２２１ｂの下面に形成された当接部２６ａ，２６ｂは、凹部２４ａのＸ軸方向の外側に形成されており、下側延在部２４５の上面と当接する。外側樹脂部２２１ｂの上面に形成された当接部２６ａ，２６ｂは、凹部２４ｂのＸ軸方向の外側に形成されており、上側延在部２４６の下面と当接する。当接部２６ａは外側樹脂部２２１ｂの先端側に形成されており、当接部２６ｂは外側樹脂部２２１ｂの基端側（あるいは、略中央部）に形成されている。

ケース凹部２４ａの位置において、被測定部４１ａの上面とセンサケース２２１（外側樹脂部２２１ｂ）の下面との間には、充填部３２ａが配置（充填）されている。ケース２４ｂの位置において、被測定部４１ｂの下面とセンサケース２２１（外側樹脂部２２１ｂ）の上面との間には、充填部３２ｂが配置（充填）されている。本実施形態のように、凹部を形成する対象を、導体２４０からセンサケース２２０（外側樹脂部２２１ｂ）に変更した場合であっても、被測定部４１ａ，４１ｂとセンサケース２２１との間に充填部３２ａ，３２ｂを形成することが可能であり、被測定部４１ａ，４１ｂは、２つの充填部３２ａ，３２ｂを介して、センサケース２２１の上面および下面に接続される。したがって、本実施形態においても、第２実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、被測定部４１ａと向き合うセンサケース２２１（外側樹脂部２２１ｂ）の対向面には、センサケース２２１のＹ軸方向の一端から他端にかけて延在するケース凹部２４ａ，２４ｂが形成されている。この場合、被測定部４１ａ，４１ｂが外装ケース１３０に埋設される過程において、外装ケース１３０を形成する材料が、ケース凹部２４ａ，２４ｂを介して、センサケース２２１のＹ軸方向の一端側から流入するとともに、センサケース２２１のＹ軸方向の他端側から流出する。そのため、被測定部４１ａ，４１ｂとセンサケース２２１との間に外装ケース１３０の一部を容易に充填する（入り込ませる）ことが可能となり、被測定部４１ａ，４１ｂとセンサケース２２１との間に、断熱層として作用する隙間が形成されることを容易に防止することができる。また、上記のような構成とした場合も、被測定部４１ａ，４１ｂとセンサケース２２１との間には、外装ケース１３０の一部によって、抜け止めとして機能するブリッジが形成されるため、特に被測定部４１ａ，４１ｂのＸ軸方向に関して、被測定部４１ａが外装ケース１３０から離脱あるいは位置ずれすることを防止することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

上記第１実施形態では、図３Ａに示すように、導体４０には１個の凹部４２が具備されていたが、複数の凹部４２がＸ軸方向に沿って隣接して配置されていてもよい。ただし、検出部２２（好ましくは、検出素子２２ａ）は、凹部４２に対応する位置に配置されていることが好ましく、凹部４２（好ましくは、凹部４２の底面）の上方に積層されていることが好ましい。上記第２実施形態における下側延在部１４５に形成された凹部４２ａあるいは上側延在部１４６に形成された凹部４２ｂについても同様である。また、上記第３実施形態におけるセンサケース２２１に形成されたケース凹部２４ａ，２４ｂについても同様である。

上記第１実施形態において、導体４０、センサケース２１および外装ケース３０の形状は図示の形状に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。上記第２実施形態および上記第３実施形態についても同様である。

上記第１実施形態あるいは上記第２実施形態に、上記第３実施形態に示す技術を適用し、センサケース２１にケース凹部を具備させてもよい。

１０，１１０，２１０…温度センサユニット
２０，２２０…温度センサ
２１，２２１…センサケース
２１ａ…内側樹脂部
２１ｂ，２２１ｂ…外側樹脂部
２１０…対向面
２２…検出部
２２ａ…検出素子
２２ｂ…被覆部
２２ｃ…リード線
２３…リード保持部材
２４ａ，２４ｂ…ケース凹部
２５…テーパ部
２６ａ，２６ｂ…当接部
３０，１３０…外装ケース
３１，１３１…外装部
３２，３２ａ，３２ｂ…充填部
４０，１４０，２４０…導体
４１，４１ａ，４１ｂ…被測定部
４１０…対向面
４２，４２ａ，４２ｂ…凹部
４２０，４３０…テーパ部
４３…凸部
４４ａ，４４ｂ…当接部
１４５，２４５…下側延在部
１４６，２４６…上側延在部
１４７…屈曲部
５０…配線

Claims (8)

1. 検出部と、
   前記検出部を内部に含む第１ケースと、
   前記第１ケースの少なくとも一部を内部に含み、測定対象物の被測定部が埋設された第２ケースと、を有し、
   前記被測定部と前記第１ケースとの間には、前記第２ケースの一部が充填されている温度センサユニット。
2. 前記被測定部および前記第１ケースは、前記第２ケースに着脱不能に接合されている請求項１に記載の温度センサユニット。
3. 前記第１ケースと前記第２ケースとは密着している請求項１または２に記載の温度センサユニット。
4. 前記第１ケースおよび前記第２ケースはそれぞれ樹脂で形成され、
   前記第１ケースを形成する材料の主成分と前記第２ケースを形成する材料の主成分とは同一である請求項１～３のいずれかに記載の温度センサユニット。
5. 前記第１ケースと向き合う前記被測定部の対向面には、前記被測定部の幅方向の一端から他端にかけて延在する第１凹部が形成されている請求項１～４のいずれかに記載の温度センサユニット。
6. 前記第１ケースは、前記第１凹部を挟んだ一方側および他方側において、前記測定対象物の表面に当接している請求項５に記載の温度センサユニット。
7. 前記検出部は、前記第１凹部に対応する位置に配置されている請求項５または６に記載の温度センサユニット。
8. 前記被測定部と向き合う前記第１ケースの対向面には、前記第１ケースの幅方向の一端から他端にかけて延在する第２凹部が形成されている請求項１～７のいずれかに記載の温度センサユニット。

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