JP2023129988A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 円筒状又は円柱状の温度センサ本体を用いても、バッテリー等の平坦な測定面に設置して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】 感温素子と前記感温素子をケース先端部内に収納する円筒状の金属製ケース３とを備えた温度センサ本体４と、ケース先端部の外周面を挟み込んだ金属製クリップ５とを備え、金属製クリップが、測定対象物に対する平坦な接触面を有した平坦板部５ａを有している。また、金属製クリップの外周面を囲い込み固定するクリップ押さえ部材６と、クリップ押さえ部材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。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリー等の表面温度の測定に適しており、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、エアコンや配管等の表面温度を測定するものがある。
このような用途の温度センサでは、例えば特許文献１に、リード線の芯線に直接、チップ型のサーミスタ素子を接着した温度検知用センサが記載されている。
この温度検知用センサでは、上記芯線に接着されたサーミスタ素子を有底筒状の外装ケース内にエポキシ系の絶縁樹脂で埋め込み固着して作製されている。

また、特許文献２には、略円管形状の配管を保持する配管保持部と、配管の温度を測定する略円柱形状の感温部を保持する感温部保持部を有し、配管に感温部を固定するための配管クリップが記載されている。

特許第３５１６２０４号公報 特開２００２－３４０４５３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の温度検知用センサでは、エアコンや配管用であり、また特許文献２の配管クリップも配管用であるため、自動車のバッテリー等の温度測定に適していないという問題があった。すなわち、サーミスタ等の感温素子を収納している温度センサ本体が円筒状又は円柱状であるため、バッテリー等の平坦な測定面に面接触させることができず、良好な熱応答性を得ることができなかった。
また、バッテリーの発熱による数ミリにおよぶ熱膨張収縮に追従し安定した接触力を維持できる押さえつけ機構を組み込むことが困難であった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、円筒状又は円柱状の温度センサ本体を用いても、バッテリー等の平坦な測定面に設置して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ケース先端部内に収納する円筒状の金属製ケースとを備えた温度センサ本体と、前記ケース先端部の外周面を挟み込んだ金属製クリップとを備え、前記金属製クリップが、測定対象物に対する平坦な接触面を有した平坦板部を有していることを特徴とする。

この温度センサでは、金属製クリップが、測定対象物に対する平坦な接触面を有した平坦板部を有しているので、バッテリー等の測定対象物の平坦な測定面に平坦板部が面接触でき、平坦板部から金属製クリップを介してケース先端部の外周面に伝わることで、高い熱応答性を得ることができる。また、温度センサ本体として、従来エアコン用に採用されている円筒状又は円柱状の温度センサをそのまま用いることができ、量産効果により部品コストを低減することが可能である。

第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記金属製クリップが、軸線方向に沿って延在した下部スリット部を有して前記ケース先端部の外周面を覆う略円筒部と、前記下部スリット部の両側に前記軸線方向に直交する方向に沿って拡がった一対の前記平坦板部と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、金属製クリップが、下部スリット部の両側に軸線方向に直交する方向に沿って拡がった一対の平坦板部を有しているので、左右に拡がった一対の平坦板部の広い接触面によって安定して測定対象物に面接触することができ、より高い熱応答性を得ることができる。

第３の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明において、前記金属製クリップの外周面を挟み込んで前記外周面を囲い込み固定するクリップ押さえ部材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、金属製クリップの外周面を囲い込み固定するクリップ押さえ部材を備えているので、金属製クリップをクリップ押さえ部材によって外周から囲い込み固定することで、温度センサ本体が金属製クリップから抜けたりずれたりしてしまうことを防止できる。

第４の発明に係る温度センサは、第３の発明において、前記クリップ押さえ部材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、クリップ押さえ部材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平坦板部を密着させた状態を良好に保持することができる。
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、別部材であるクリップ押さえ部材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５の発明に係る温度センサは、第４の発明において、前記バネ部材が、コイルバネであり、前記クリップ押さえ部材の上部に取り付けられ、前記クリップ押さえ部材が、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、クリップ押さえ部材が、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。

第６の発明に係る温度センサは、第３から第５の発明のいずれかにおいて、前記クリップ押さえ部材が、前記平坦板部の少なくとも一部が嵌め込まれる凹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、クリップ押さえ部材が、平坦板部の少なくとも一部が嵌め込まれる凹部を有しているので、平坦板部が凹部に係止されて金属製クリップが軸線方向等に位置ずれすることを防止できる。

第７の発明に係る温度センサは、第１から第６の発明のいずれかにおいて、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、先端部で一対の芯線を露出させた一対のリード線とを備え、前記感温素子が、前記一対の芯線に接続された状態で周囲を前記封止樹脂部に直接封止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、感温素子が、一対の芯線に接続された状態で周囲を封止樹脂部に直接封止されているので、感温素子を実装する金属ベース基板やＦＰＣ基板を用いず、感温素子の外周が封止樹脂部に直接接触していることで、感温素子への高い熱伝導性が得られると共に量産効果により部品コストの低減を図ることができる。

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、金属製クリップが、測定対象物に対する平坦な接触面を有した平坦板部を有しているので、バッテリー等の測定対象物の平坦な測定面に平坦板部が面接触でき、平坦板部から金属製クリップを介してケース先端部の外周面に伝わることで、高い熱応答性を得ることができる。また、温度センサ本体として、従来エアコン用に採用されている円筒状又は円柱状の温度センサをそのまま用いることができ、その量産効果により部品コストを低減することが可能である。
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、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、温度センサを示す側面図である。 本実施形態において、温度センサ本体を示す斜視図である。 本実施形態において、温度センサ本体を内部構造と共に示す拡大斜視図である。 本実施形態において、クリップ押さえ部材及びバネ部材を示す斜視図である。 本実施形態において、クリップ押さえ部材及びバネ部材を示す正面図である。 本実施形態において、クリップ押さえ部材を示す上方から視た斜視図である。 本実施形態において、金属製クリップを示す下方から視た斜視図である。

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９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５に示すように、感温素子２と感温素子２をケース先端部３ａ内に収納する円筒状の金属製ケース３とを備えた温度センサ本体４と、ケース先端部３ａの外周面を挟み込んだ金属製クリップ５とを備えている。
上記金属製クリップ５は、測定対象物に対する平坦な接触面を有した平坦板部５ａを有している。

金属製クリップ５は、図９に示すように、軸線方向に沿って延在した下部スリット部５ｂを有してケース先端部３ａの外周面を覆う略円筒部５ｃと、下部スリット部５ｂの両側に前記軸線方向に直交する方向に沿って拡がった一対の平坦板部５ａとを有している。
金属製クリップ５は、断面Ｃ字状となった略円筒状とされた上記略円筒部５ｃと、下部スリット部５ｂの下に設けられた上記一対の平坦板部５ａとにより、全体として断面Ω字状に形成されている。

また、本実施形態の温度センサ１は、金属製クリップ５の外周面を囲い込み固定するクリップ押さえ部材６と、クリップ押さえ部材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。
上記バネ部材７は、コイルバネであり、クリップ押さえ部材６の上部に取り付けられている。

上記クリップ押さえ部材６は、図６から図８に示すように、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。
また、クリップ押さえ部材６は、平坦板部５ａの少なくとも一部が嵌め込まれる凹部６ｂを有している。

さらに、本実施形態の温度センサ１は、図５に示すように、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８と、先端部で一対の芯線９ａを露出させた一対のリード線９を備えている。
上記感温素子２は、一対の芯線９ａに接続された状態で周囲を封止樹脂部８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９ａに接続された状態で先端部をガラス封止又は樹脂封止されている。

上記金属製ケース３は、例えばＡｌ，ＳＵＳ等の金属で断面矩形状に形成されている。
金属製ケース３は、先端側が閉塞されている上記ケース先端部３ａと、ケース先端部３ａよりも外径が大きく基端が開口しているケース基端部３ｂとで構成されている。
上記封止樹脂部８は、例えばエポキシ樹脂等であり、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。

上記クリップ押さえ部材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。すなわち、クリップ押さえ部材６は、バネ台座部としても機能している。
また、クリップ押さえ部材６は、下部に金属製クリップ５の略円筒部５ｃを合わせ組込み可能な孔６ｄが形成されており、孔６ｄの下部には押さえ側スリット部６ｃが形成されている。
さらに、押さえ側スリット部６ｃには、両側に一対の上記凹部６ｂが形成されている。

上記一対の平坦板部５ａは、下部スリット部５ｂから下方に突出していると共にさらに互いに反対方向に向けて左右に拡がって断面Ｌ字状に折り曲げられている。すなわち、一対の平坦板部５ａは、左右に拡がった部分の下面に、測定対象物に対する平坦な接触面となる長方形状の平坦面を有している。

上記リード線９は、先端部で露出された上記芯線９ａと、はんだ又は溶接による芯線９ａとの接合部と芯線９ａの外周を覆う樹脂等で形成された絶縁性被覆部９ｂと、を備えている。
なお、上記絶縁性被覆部９ｂ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８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、金属製クリップ５が、測定対象物に対する平坦な接触面を有した平坦板部５ａを有しているので、バッテリー等の測定対象物の平坦な測定面に平坦板部５ａが面接触でき、平坦板部５ａから金属製クリップ５を介してケース先端部３ａの外周面に伝わることで、高い熱応答性を得ることができる。また、温度センサ本体４として、従来エアコン用に採用されている円筒状又は円柱状の温度センサをそのまま用いることができ、量産効果により部品コストを低減することが可能である。

また、金属製クリップ５が、下部スリット部５ｂの両側に軸線方向に直交する方向に沿って拡がった一対の平坦板部５ａを有しているので、左右に拡がった一対の平坦板部５ａの広い接触面によって安定して測定対象物に面接触することができ、より高い熱応答性を得ることができる。
さらに、金属製クリップ５の外周面を囲い込み固定するクリップ押さえ部材６を備えているので、金属製クリップ５がクリップ押さえ部材６によって固定保持され、温度センサ本体４が金属製クリップ５から抜けたりずれたりしてしまうことを防止できる。
なお、金属製クリップ５にバネ材を用いることにより、温度センサ３ａを容易に挿入でき安定した保持が可能となる。

また、クリップ押さえ部材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平坦板部５ａを密着させた状態を良好に保持することができる。
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、別部材であるクリップ押さえ部材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、クリップ押さえ部材６が、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。
また、クリップ押さえ部材６が、平坦板部５ａの少なくとも一部が嵌め込まれる凹部６ｂを有しているので、平坦板部５ａが凹部６ｂに係止されて金属製ケース３が軸線方向等に位置ずれすることを防止できる。

さらに、感温素子２が、一対の芯線９ａに接続された状態で周囲を封止樹脂部８に直接封止され、感温素子２を実装する金属ベース基板やＦＰＣ基板を用いず、金属製ケース３と感温素子２との間の封止樹脂厚みが薄く感温素子２の外周が封止樹脂部８に直接接触していることで、感温素子２への高い熱伝導性が得られると共に基板を用いたセンサに比べ構造が単純で部品コストの低減を図ることができる。

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、３ａ…ケース先端部、４…温度センサ本体、５…金属製クリップ、５ａ…平坦板部、５ｂ…下部スリット部、５ｃ…略円筒部、６…クリップ押さえ部材、６ａ…円弧状凸部、６ｂ…凹部、７…バネ部材、８…封止樹脂部、９…リード線、９ａ…芯線

Claims (7)

1. 感温素子と前記感温素子をケース先端部内に収納する円筒状の金属製ケースとを備えた温度センサ本体と、
   前記ケース先端部の外周面を挟み込んだ金属製クリップとを備え、
   前記金属製クリップが、測定対象物に対する平坦な接触面を有した平坦板部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、
   前記金属製クリップが、軸線方向に沿って延在した下部スリット部を有して前記ケース先端部の外周面を覆う略円筒部と、
   前記下部スリット部の両側に前記軸線方向に直交する方向に沿って拡がった一対の前記平坦板部とを有していることを特徴とする温度センサ。
3. 請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
   前記金属製クリップの外周面を囲い込み固定するクリップ押さえ部材を備えていることを特徴とする温度センサ。
4. 請求項３に記載の温度センサにおいて、
   前記クリップ押さえ部材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を備えていることを特徴とする温度センサ。
5. 請求項４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、前記クリップ押さえ部材の上部に取り付けられ、
   前記クリップ押さえ部材が、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。
6. 請求項３から５のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
   前記クリップ押さえ部材が、前記平坦板部の少なくとも一部が嵌め込まれる凹部を有していることを特徴とする温度センサ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
   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、
   先端部で一対の芯線を露出させた一対のリード線とを備え、
   前記感温素子が、前記一対の芯線に接続された状態で周囲を前記封止樹脂部に直接封止されていることを特徴とする温度センサ。

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