JP2023128675A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 サーミスタ素子等の感温素子の測温面からの位置ずれを抑制すると共に高い熱応答性を得ることができる温度センサを提供すること。【解決手段】 感温素子２と、感温素子を内部に収納する筒状の金属製ケース３と、金属製ケース内に充填され感温素子を封止する封止樹脂部４とを備え、金属製ケースが、感温素子が収納されるケース先端部５を有し、ケース先端部が、測定対象物との接触面となる平坦な底面部５ａと、先端に向けて底面部との距離が漸次短くなる傾斜した上面部５ｂとを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、高い熱応答性を有する温度センサに関する。

従来、熱応答性が要求される温度センサとして、自動車用バッテリー等の表面温度を測定するものがある。
例えば、特許文献１には、サーミスタと、サーミスタに接続されるリード部と、リード部に接続される電線と、リード部と電線の導体を加締める加締め部と、サーミスタとリード部と加締め部と電線の一部とを覆う金属の集熱部材とを備えた温度センサが記載されている。

この温度センサでは、金属の集熱部材が箱状とされ、被測定部に当接される測温面に対向する面に、バネ部が一体成形して設けられている。また、集熱部材内のサーミスタ素子等は、エポキシ樹脂によって封止されている。

特開２０１８－１５１３４８号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
特許文献１でも、リード部を加締めて固定しているものの先端のサーミスタが固定されておらず、エポキシ樹脂を充填する際に位置ずれして測温面の底面から離れてしまう不都合があった。さらに、集熱部材の上面が開口されていると共に一体成形されたバネ部がサーミスタから上方に離間しているために、上方からサーミスタへの熱伝導性が低く熱応答性が低下してしまっていた。特に、集熱部材と一体成形されたバネ部が放熱体となって集熱部材の熱を奪ってしまい、高精度な温度測定が困難であった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、サーミスタ素子等の感温素子の測温面からの位置ずれを抑制すると共に高い熱応答性を得ることができる温度センサを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサは、感温素子と、前記感温素子を内部に収納する筒状の金属製ケースと、前記金属製ケース内に充填され前記感温素子を封止する封止樹脂部とを備え、前記金属製ケースが、前記感温素子が収納されるケース先端部を有し、前記ケース先端部が、測定対象物との接触面となる平坦な底面部と、先端に向けて前記底面部との距離が漸次短くなる傾斜した上面部とを有していることを特徴とする。

この温度センサでは、ケース先端部が、測定対象物との接触面となる平坦な底面部と、先端に向けて底面部との距離が漸次短くなる傾斜した上面部とを有しているので、ケース先端部内に挿入され収納される感温素子が、ガイドとして機能する傾斜した上面部によって測温面の底面部側に寄って配置されることで、底面部と感温素子とが近接した状態で位置ずれが生じ難く、高い熱応答性を得ることができる。また、ケース先端部が先端に向けてテーパ状に薄くなっているので、ケース先端部に収納されている感温素子に対して金属の上面部も近接し、この点でも高い熱応答性を得ることができる。

第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記ケース先端部に固定されたバネ台座部と、前記バネ台座部の上部に設けられ上方に向けて付勢力を発生させるバネ部材とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、ケース先端部に固定されたバネ台座部と、バネ台座部の上部に設けられ上方に向けて付勢力を発生させるバネ部材とを備えているので、測定対象物の隙間に差し込んで設置した際に、バネ部材の付勢力によって隙間内に安定して固定できると共に測定対象物に底面部を密着させた状態を良好に保持することができる。
また、ケース先端部がテーパ状に薄くなっているので、バネ台座部及びバネ部材を固定しても厚みが大幅に増えず、比較的狭い隙間にも差し込み可能である。
さらに、バネ部材が、金属製ケースに一体化されていたり接触したりしておらず、別部材であるバネ台座部を介して取り付けられているので、バネ部材から熱が外部に放散されても、金属製ケース内の感温素子への影響を抑制することができる。

第３の発明に係る温度センサは、第２の発明において、前記ケース先端部の先端面に開口部が形成され、前記バネ台座部が、樹脂製であり、前記封止樹脂部と前記バネ台座部とが、前記開口部で互いに接合されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、封止樹脂部とバネ台座部とが、開口部で互いに接合されているので、バネ台座部と封止樹脂部とが密着され、金属製ケースで覆われていない面の樹脂厚みの増加により、外気による外乱を低減し、より高い熱伝導性を得ることができる。また、バネ台座部と金属製ケースとを、開口部の接合により互いに強固に固定することができる。

第４の発明に係る温度センサは、第２又は第３の発明において、前記バネ部材が、コイルバネであり、前記バネ台座部の上部に取り付けられ、前記バネ台座部が、上部に前記バネ部材の下部周囲を囲んで上方に突出した一対の円弧状凸部を有していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、バネ台座部が、上部にバネ部材の下部周囲を囲んで上方に突出した一対の円弧状凸部を有しているので、一対の円弧状凸部によりコイルバネのバネ部材を保持することができ、上方への付勢力を安定して得ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサによれば、ケース先端部が、測定対象物との接触面となる平坦な底面部と、先端に向けて底面部との距離が漸次短くなる傾斜した上面部とを有しているので、傾斜した上面部によって感温素子が底面部側に寄って配置されて位置ずれが生じ難いと共に、テーパ状のケース先端部により金属の上面部も感温素子に近接することで、高い熱応答性を得ることができる。
したがって、本発明の温度センサでは、高い熱応答性を有していると共に、低コストで作製可能であるため、自動車用バッテリーの表面温度などの測定に好適である。

本発明に係る温度センサの一実施形態を示す側面図である。 本実施形態において、温度センサを示す上方から視た斜視図である。 本実施形態において、温度センサを示す下方から視た斜視図である。 本実施形態において、バネ台座部及びバネ部材を示す斜視図である。

以下、本発明に係る温度センサの一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態の温度センサ１は、図１から図４に示すように、感温素子２と、感温素子２を内部に収納する筒状の金属製ケース３と、金属製ケース３内に充填され感温素子２を封止する封止樹脂部４とを備えている。
上記金属製ケース３は、感温素子２が収納されるケース先端部５を有している。
上記ケース先端部５は、測定対象物との接触面となる平坦な底面部５ａと、先端に向けて底面部５ａとの距離が漸次短くなる傾斜した上面部５ｂとを有している。

また、本実施形態の温度センサ１は、ケース先端部５に固定されたバネ台座部６と、バネ台座部６の上部に設けられ上方に向けて付勢力を発生させるバネ部材７とを備えている。
上記ケース先端部５の先端面には、開口部５ｃが形成されている。
上記バネ台座部６は、樹脂製であり、封止樹脂部４とバネ台座部６とが、開口部５ｃで互いに接合されている。

さらに、本実施形態の温度センサ１は、先端部で一対の芯線８ａを露出させた一対のリード線８を備えている。
上記感温素子２は、一対の芯線８ａに接続された状態で周囲を封止樹脂部４に直接封止されている。
なお、感温素子２は、例えばチップサーミスタやフレーク型サーミスタ等のサーミスタ素子であり、一対の芯線８ａに接続された状態でガラス又は樹脂で先端部が封止されている。

上記金属製ケース３は、例えばＡｌ等の金属で断面矩形状に形成されている。
上記封止樹脂部４は、例えばエポキシ樹脂等又は熱伝導性の高いシリコーン樹脂等を採用しても構わない。
上記バネ台座部６は、樹脂成形されており、上部にバネ部材７が取り付けられている。

上記バネ部材７は、コイルバネであり、バネ台座部６の上部に取り付けられている。
バネ台座部６は、上部にバネ部材７の下部周囲を囲んで上方に突出した一対の円弧状凸部６ａを有している。
すなわち、バネ部材７は、下部が一対の円弧状凸部６ａの間に嵌め込まれている。
上記リード線８は、上記芯線８ａと、芯線８ａの外周を覆う樹脂等で形成された絶縁性被覆部８ｂとを備えている。
なお、上記絶縁性被覆部８ｂの先端部までが、金属製ケース３内に配されて封止樹脂部４で覆われている。

このように本実施形態の温度センサ１では、ケース先端部５が、測定対象物との接触面となる平坦な底面部５ａと、先端に向けて底面部５ａとの距離が漸次短くなる傾斜した上面部５ｂとを有しているので、ケース先端部５内に挿入され収納される感温素子２が、ガイドとして機能する傾斜した上面部５ｂによって測温面の底面部５ａ側に寄って配置されることで、底面部５ａと感温素子２とが近接した状態で位置ずれが生じ難く、高い熱応答性を得ることができる。
また、ケース先端部５が先端に向けてテーパ状に薄くなっているので、ケース先端部５に収納されている感温素子２に対して金属の上面部５ｂも近接し、この点でも高い熱応答性を得ることができる。

また、ケース先端部５に固定されたバネ台座部６と、バネ台座部６の上部に設けられ上方に向けて付勢力を発生させるバネ部材７とを備えているので、測定対象物の隙間に差し込んで設置した際に、バネ部材７の付勢力によって隙間内に安定して固定できると共に測定対象物に底面部５ａを密着させた状態を良好に保持することができる。

また、ケース先端部５がテーパ状に薄くなっているので、バネ台座部６及びバネ部材７を固定しても厚みが大幅に増えず、比較的狭い隙間にも差し込み可能である。
さらに、バネ部材７が、金属製ケース３に一体化されていたり接触したりしておらず、別部材であるバネ台座部６を介して取り付けられているので、バネ部材７から熱が外部に放散されても、金属製ケース３内の感温素子２への影響を抑制することができる。

また、封止樹脂部４とバネ台座部６とが、開口部５ｃで接合されているので、バネ台座部６と封止樹脂部４とが密着され、金属製ケース３で覆われていない面の樹脂厚みの増加により、外気による外乱を低減し、より高い熱伝導性を得ることができる。また、バネ台座部６と金属製ケース３とを、開口部５ｃの接合により互いに強固に固定することができる。
また、バネ台座部６が、上部にバネ部材７の下部周囲を囲んで突出した一対の円弧状凸部６ａを有しているので、一対の円弧状凸部６ａによりコイルバネのバネ部材７を保持することができ、上方への付勢力を安定して得ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１…温度センサ、２…感温素子、３…金属製ケース、４…封止樹脂部、５…ケース先端部、５ａ…底面部、５ｂ…上面部、５ｃ…開口部、６…バネ台座部、７…バネ部材、８…リード線、８ａ…芯線

Claims (4)

1. 感温素子と、
   前記感温素子を内部に収納する筒状の金属製ケースと、
   前記金属製ケース内に充填され前記感温素子を封止する封止樹脂部とを備え、
   前記金属製ケースが、前記感温素子が収納されるケース先端部を有し、
   前記ケース先端部が、測定対象物との接触面となる平坦な底面部と、
   先端に向けて前記底面部との距離が漸次短くなる傾斜した上面部とを有していることを特徴とする温度センサ。
2. 請求項１に記載の温度センサにおいて、
   前記ケース先端部に固定されたバネ台座部と、
   前記バネ台座部の上部に設けられ上方に向けて付勢力を発生させるバネ部材とを備えていることを特徴とする温度センサ。
3. 請求項２に記載の温度センサにおいて、
   前記ケース先端部の先端面に開口部が形成され、
   前記バネ台座部が、樹脂製であり、
   前記封止樹脂部と前記バネ台座部とが、前記開口部で互いに接合されていることを特徴とする温度センサ。
4. 請求項２又は３に記載の温度センサにおいて、
   前記バネ部材が、コイルバネであり、前記バネ台座部の上部に取り付けられ、
   前記バネ台座部が、上部に前記バネ部材の下部周囲を囲んで上方に突出した一対の円弧状凸部を有していることを特徴とする温度センサ。

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