JP6314413B2 - 温度センサ - Google Patents

Description

本発明は、感温素子を用いた温度センサに関する。

検出対象物の表面温度を検知する手段として、感温素子を検知対象物の表面に接触させる方法は一般的である。更に接着剤などで固定する方法もとられるが、接着工程が生じること、表面の材質によっては接着力が不十分であったり、温度サイクルによって経年変化して接着剤が変質して剥離するなどの問題を生じる可能性がある。接着を用いず単に押し当てるだけの押し当て型温度センサは、接着工程も必要なく、組立てやすく、また接着剤の変質なども問題もない。

例えば、押し当て型温度センサとして、特許文献１には、ＦＰＣ（フレキシブル回路基板）を環状に屈曲させ、その内側に感温素子を固定し、環状に屈曲したＦＰＣの外周面を検知対象に押し当てることにより、検知対象の温度を検出する温度センサが示されている。
また、別の押し当て型温度センサとして、特許文献２には、ＦＰＣの帯を検出対象方向に屈曲させ、屈曲の頂点において屈曲の外側のＦＰＣの面の検出対象に押し当て、屈曲の頂点であり屈曲の内側のＦＰＣの面上に配置した感温素子で検知対象の温度を検知する温度センサが示されている。また、感熱素子は弾性体によって覆われている。

特開２００９−２３１００３号公報 特開２０１０−１７５４９４号公報

従来の接触型温度センサにおいては検出対象物の位置ずれ、振動などが加わった場合、安定して押し当て条件が保たれない可能性があり、検知対象物との接触状況が変動すると検知対象物表面から感熱素子への熱の伝達状況が変動し、検出精度が低下する。特許文献１に示された温度センサにおいては、感温素子は底面だけがＦＰＣを通じて検知対象からの熱を受けるが、感温素子の上面および側面は自由空間の雰囲気に接しており、雰囲気温度の影響や気流、対流の影響を受ける。感温素子の６面のうち底面の１つの面だけが検知温度に接するが、他の５つの面は雰囲気に晒されている。特に検知対象温度と雰囲気温度との間に大きな差がある場合、感温素子は雰囲気温度の影響が支配的となる。従って検出精度が低下する。また、環状に屈曲したＦＰＣは垂直方向には変形が容易であるので、検知対象との垂直方向の距離の誤差や振動などによる距離の変化には追従できるが、検知対象物が円筒面に沿って円筒の軸と平行に微小なずれを生じたときは、ＦＰＣはそのずれに対応して動くことは出来ない。従ってその方向に振動などによりずれが生じたときはそのずれに追従できず、ＦＰＣと検知対象物表面との間に擦れが生じる。これは検知対象が硬いものである場合は、ＦＰＣ表面の傷や磨耗となり、検知対象が柔かいものである場合は、検知対象物表面の傷や磨耗となる。また特許文献２に示された温度センサにおいては、第２の弾性体がＦＰＣの上に乗っているだけで、固定部に結合していないので、検知対象物の位置ずれに対して弾性体の位置が不安定になり、検知対象とＦＰＣとの接触条件が変動し、感度が不安定になる。従って検出精度が低下する。また、感温素子の電極に接続される銅箔パターンは単純に直線的なものであるので、銅箔パターンを通じて外部の雰囲気との熱伝導が生じるため、検知温度は外部雰囲気温度の影響を受けやすいものとなる。

本発明は、この問題を鑑みてなされたもので、検知対象物表面の位置の微小な変動があっても安定した接触を保ち、かつ外部雰囲気温度の影響を受けにくい温度センサを実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による温度センサは、第１の支持部に固定される第１の端部と、第１の端部と連続するとともにたるみを持った状態で第１の端部から第１の方向に延在する第１の帯状部と、第１の帯状部と連続するとともに第１の方向とは直交する第２の方向において第１の帯状部より大きな幅を有する幅広部と、を有するフィルムと、幅広部において、フィルムのおもて面の第２の方向における概ね中央部に固定された感温素子と、幅広部において、感温素子を囲むともに、フィルムのおもて面上に配置され、変形の反発力によりフィルムの裏面を検知対象物表面に押付けるとともに、フィルムのおもて面と接する弾性体と、を有する。

このような構成の温度センサを検知対象物に押し当てると、そのフィルムの幅広部は検知対象面に柔かく押し当てられ、検知対象面が取付位置のばらつきや振動により微小に変動しても、弾性体の反発力により安定した接触を保つため、幅広部おもて面の第２の方向における中央部にある感温素子は安定して検知対象物表面の温度を検出できる。また、感温素子を囲む弾性体により、外部雰囲気温度の影響を受けにくくなっている。

また、本発明において、弾性体の底面は、底面の内周側から外周側へ向かう下に凸の凸面であることが望ましい。

また、本発明において、フィルムは、第２の支持部に固定される第２の端部と、幅広部および第２の端部と連続するとともにたるみを持った状態で第２の端部から第１の方向とは逆向きに延在するとともに、第２の方向において幅広部より小さな幅を有する第２の帯状部を有していてもよい。

また、本発明において、弾性体および感温素子は、ケースの内壁とケース内に収納された検知対象物との間に配置されるとともに、弾性体の底面と対向するフィルムの裏面が検知対象である検知対象物表面と接し、弾性体の上部において、第３の支持部から押さえられることにより弾性体が変形し、変形の反発力によりフィルムの裏面を検知対象物表面に押付け、第３の支持部において弾性体がケース内壁に固定されてもよい。

また、本発明において、感温素子と弾性体との接触を避けるための空間が設けられていてもよい。あるいは、発泡性樹脂により感温素子が被覆されるとともに、発泡性樹脂と弾性体とが接していてもよい。

また、本発明において、フィルムのおもて面に形成された感温素子の電極と接合するためのランドパターンと、幅広部および第１の帯状部において、ランドパターンに連結するフィルムのおもて面にフィルムと一体に形成された信号用銅箔パターンまたはフィルムのおもて面に配置された信号用ワイヤーと、を有してもよい。また、感温素子からの信号用銅箔パターンまたは信号用ワイヤーが蛇行する部分を持っていても良い。さらに、信号用銅箔パターンまたは信号用ワイヤーは、感温素子の周囲においては折り返して引き回される、あるいは渦巻状に引き回されていてもよい。

また、本発明において、感温素子周囲の近傍領域にランドパターンに連結している集熱用銅箔パターンを持っていてもよい。集熱用銅箔パターンは向かい合った一対の半円形であり、その中心に感温素子が設けられていても良い。あるいは、集熱用銅箔パターンは電極を中心に放射状に伸びていてもよい。さらに、その集熱用銅箔パターンは放射状に伸びかつ枝分れしていてもよい。さらに、集熱用銅箔パターンがフィルム裏面にも設けられていてもよい。

また、本発明において、弾性体は、信号用銅箔パターンまたは信号用ワイヤーに対向する部分に窪みを有し、信号用銅箔パターンまたは信号用銅箔パターン上のフィルムと一体に形成された保護層または信号用ワイヤーに、弾性体の表面が接触しないようにすることが望ましい。さらに、第１および／または第２の帯状部は弾性体側面からたるみを持った状態で離れて保持されていることが望ましい。さらに、第１および第２の帯状部は、幅広部および感熱素子を挟んで対抗して設けられ、第１および第２の帯状部の中心線同士が段違いであるであってもよい。

また、本発明において、弾性体全体が発泡性樹脂であってもよい。

本発明によれば、検知対象物表面の位置の微小な変動あっても安定した接触を保ち、かつ外部雰囲気温度の影響を受けにくい温度センサを実現できる。

（ａ）実施形態１の外形を示す図である。（ｂ）実施形態１の断面を示す図である。（ｃ）実施形態１のＦＰＣを示す図である。 （ａ）実施形態２の外形を示す図である。（ｂ）実施形態２の断面を示す図である。（ｃ）実施形態２のＦＰＣを示す図である。 実施形態３を示す図である。 （ａ）実施形態４の外形を示す図である。（ｂ）実施形態４の断面を示す図である。（ｃ）実施形態４のＦＰＣを示す図である。 （ａ）実施形態５の外形を示す図である。（ｂ）実施形態５の断面を示す図である。（ｃ）実施形態５のＦＰＣを示す図である。 実施形態６を示す図である。 実施形態７を示す図である。 （ａ）実施形態８の銅箔を折り返す方式を示す図である。（ｂ）実施形態８の銅箔を複数回折り返す方式を示す図である。（ｃ）実施形態８の銅箔を渦巻状にする方式を示す図である。 実施形態９を示す図である。 実施形態１０を示す図である。 実施形態１１を示す図である。 （ａ）実施形態１２のＦＰＣのおもて面を示す図である。（ｂ）実施形態１２のＦＰＣの裏面を示す図である。 （ａ）実施形態１３、１４の外形を示す図である。（ｂ）実施形態１３、１４の断面を示す図である。 （ａ）実施形態１５のＦＰＣのおもて面を示す図である。（ｂ）実施形態１５の断面を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明するが、まず、本実施形態の原理について説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

（実施形態１）
図１は本実施形態の温度センサの原理図である。本実施形態の温度センサ装置１００はＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０４、感温素子１０５、弾性体１０６、固定部１０７、リード線１０８より構成される。ここで、温度センサ１０は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０４、感温素子１０５、弾性体１０６を備えている。ＦＰＣ１０４はポリイミドフィルムなどのしなやかな屈曲性をもつフィルムを基材とするので、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、屈曲して温度センサ装置１００に組み込むことが可能である。ここで、ＦＰＣ１０４が伸展された形は、図１（ｃ）のような形状であり、第１の端部となる端子部１０３から第１の方向に延在する第１の帯状部１０１と、第１の帯状部１０１に連なり、第１の方向と直交する第２の方向において、第１の帯状部１０１より幅の広い幅広部１０２と、第１の帯状部１０１を間に挟んで、幅広部１０２の反対側に連なる第１の端部となる端子部１０３とからなる。第１の帯状部１０１は、幅広部１０２より第２の方向における幅が狭い場所が存在すればよく、狭い幅が同一の幅であってもよく、幅広部１０２より第２の方向における幅が狭い異なる複数の幅が存在してもよい。ここで、第１の方向とは、屈曲して組み込む場合は、伸展された場合の伸展された方向を屈曲した方向を指すものとする。幅広部１０２の第１および第２の方向におけるおもて面中央には感温素子１０５が実装されており、感温素子１０５の信号は、ＦＰＣ１０４のおもて面上に形成または配置された信号線１５０を通じてＦＰＣ１０４の第１の端部となる端子部１０３に形成された端子１５１に出力される。信号線１５０は、感温素子１０５の電極と端子１５１をつなぐＦＰＣ１０４のおもて面上に配置された細くしなやかなワイヤー、あるいはＦＰＣ１０４に形成された銅箔パターンである。第１の端部となる端子部１０３に形成された端子１５１にリード線１０８を接続することにより、感温素子１０５の信号を外部に取出すことができる。端子１５１はリード線１０８と接続可能な金属部分であり、ＦＰＣ１０４のおもて面上に銅箔パターンで形成することも出来る。屈曲して組み込む場合、ＦＰＣ１０４の第１の端部となる端子部１０３が、固定部１０７に設けられた第１の支持部１７１に固定され、第１の帯状部１０１がたるみを持った状態で屈曲されて、幅広部１０２の第１および第２の方向における中心が弾性体１０６の中心と一致するように組み込まれる。端子部１０３の支持部１７１への固定は接着、あるいは熱カシメなどにより行われる。本実施形態では、感温素子１０５は温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタであるとして説明を行うが、金属測温体、あるいは温度に応じた起電力を生じる熱電対でもよい。

図１（ｂ）に示すように、感温素子１０５を囲む弾性体１０６の底面はＦＰＣ１０４の幅広部１０２のおもて面に接しているので、弾性体１０６に接する固定部１０７が検知対象物表面１２０方向に押付けられると、第３の支持部１７３に接する弾性体１０６は圧縮されて弾性変形しその反発力によりＦＰＣ１０４の幅広部１０２の裏面を検知対象物表面１２０に押付ける。つまり、弾性体１０６の変形の反発力によりＦＰＣ１０４の裏面を検知対象物表面１２０に押付けるとともに弾性体１０６の底面がＦＰＣ１０４のおもて面と接することになる。従って、感温素子１０５が実装された幅広部１０２は、検知対象物表面１２０と密着性を保つことが出来る。ＦＰＣ１０４の裏面は検知対象物表面１２０に圧接して熱結合するので、その温度はＦＰＣ１０４に伝導する。ＦＰＣ１０４は厚さが１０〜５０μｍ程度の薄いフィルムであるので、ＦＰＣ１０４の裏面の熱はＦＰＣ１０４のおもて面に容易に伝導しさらに感温素子１０５に伝わる。従って、感温素子１０５は検知対象物表面１２０の温度に応じた信号を出力することになる。また、感温素子１０５は弾性体１０６によって囲まれているので、外部雰囲気温度の影響が低減された状態で検知対象物表面１２０の温度に応じた信号を出力することが可能となっている。

ここで、ＦＰＣ１０４の幅広部１０２の第１および第２の方向における中央部に感温素子１０５が位置するので、第１および第２の方向における中央部を確実に検知対象物表面１２０に押し当てる必要がある。そのためには弾性体１０６の底面の形状は、感温素子１０５を囲む底面の内周側から外周側へ向かう下に凸の凸面であることが望ましい。つまり、弾性体１０６の変形によって、弾性体１０６の底面は内周側からＦＰＣ１０４のおもて面に接し、最終的に外周側がＦＰＣ１０４のおもて面に接することが望ましい。こうすると弾性体１０６の底面の内周側が外周側より大きく圧縮されるのでＦＰＣ１０４の幅広部１０２の第１および第２の方向における中央部へ行くほど反発力が大きくなる。この弾性体１０６の底面が凸面でなく平面であると、外周側のエッジが検知対象物表面１２０に強く当たることになり、相対的に第１および第２の方向における中央部の検知対象物表面１２０との接触する当たりが弱まり、第１および第２の方向における中央部が検知対象物表面１２０から浮き上がる現象がおきる。そうなると、検知対象物表面１２０から感温素子１０５への熱伝導が不安定になる。また、弾性体１０６は変形して底面が広がっても幅広部１０２をはみ出さないことが望ましい。幅広部１０２をはみ出すと、弾性体１０６が直接、検知対象物表面１２０に接触するので、接触面積の異なりに起因して検知対象物表面１２０の温度に影響を与える。また、幅広部１０２周縁部の角が弾性体１０５に押さえつけられるので、検知対象物表面１２０に傷をつけるおそれもある。

なお、幅広部１０２の第１および第２の方向における中央部に感熱素子１０５が実装されることが好ましく、第１および第２の方向における中央部を通る第１および第２の方向のそれぞれの直線に対して、幅広部１０２の外周線は線対称となることが好ましい。特に、幅広部１０２は円状であることが好ましい。同様に、弾性体１０６の底面の内周線および外周線は円状であることが好ましい。幅広部１０２、弾性体１０６の底面の内周線および外周線が円状であれば、ＦＰＣ１０４の熱分布は感熱素子１０５を中心に概ね等方的な熱分布となるため、測定精度を特に上げることが可能となる。

（実施形態２）
実施形態２においては、図２に示すように、温度センサ装置２００では、ＦＰＣ１０４が幅広部１０２を挟んで第１の帯状部１０１に対向してもうひとつの第２の帯状部１４０をもつ。ここで、第２の帯状部１４０は、幅広部１０２より第２の方向における幅が狭い場所が存在すればよく、狭い幅が同一の幅であってもよく、幅広部１０２より第２の方向における幅が狭い異なる複数の幅が存在してもよい。ＦＰＣ１０４の使用面積は増えるが、幅広部１０２が両側から第１および第２の帯状部（１０１、１４０）により支持されるため、幅広部１０２の位置が安定する。ＦＰＣ１０４を伸展した状態を図２（ｃ）に示す。図２（ｃ）においては、幅広部１０２の両側にそれぞれ第１および第２の帯状部（１０１、１４０）が幅広部１０２を挟んで対向して延在する。第２の帯状部１４０の、幅広部１０２と反対側の端には、第２の端部となる係止部１４１があり、固定部１０７に設けられた第２の支持部１７２にＦＰＣ１０４の係止部１４１を係止（固定）する。図２（ｂ）に示すように、ＦＰＣ１０４は第２の端部となる係止部１４１において第２の支持部１７２に係止され、弾性体１０６の底面を通って、第１の端部となる端子部１０３が第１の支持部１７１に固定されるように第１および第２の帯状部（１０１、１４０）が屈曲されてたるみを持った状態で固定部１０７に組み込まれ、温度センサ装置２００として機能する。係止部１４１と第２の支持部１７２との係止および、端子部１０３の支持部１７１への固定は接着、あるいは熱カシメなどにより行われる。なお第１の支持部１７１と第２の支持部１７２は一致していても良い。この場合、第１の端部となる端子部１０３と第２の端部となる係止部１４１は同じ位置で固定される。なお、固定部１０７に第１の支持部１７１および第２の支持部１７２が存在するとして説明したが、固定部が２個存在するものであってもよく、第１の支持部１７１および第２の支持部１７２がそれぞれ別個の固定部（図示せず）に存在してもよい。

（実施形態３）
図３は、本温度センサ装置２００を、ケース３００に内蔵された検知対象物３０１の温度検出において適用した例である。ここで、検知対象物３０１はバッテリ、集積回路などの発熱を伴う電子部品あるいは電気機器などが挙げられるが、その形態は特に問われるものではない。温度センサ装置２００の固定部１０７はケース３００の壁に開けられた穴３０４に挿入されて固定される。第３の支持部１７３は、固定部１０７に設けられ、弾性体１０６の上部を支持するので、ＦＰＣ１０４の幅広部１０２は弾性体１０６が僅かに変形する程度の反発力を受け、検知対象物３０１の検知対象物表面１２０に軽く押付けられる。弾性体１０６の底面は、内周側から外周側へ向かう下に凸の凸面であるため、弾性体１０６の反発力はＦＰＣ１０４の幅広部１０２の第１および第２の方向における中央部が一番強く、周辺（外周側）に向かって軽減する。従って、検知対象物３０１の検知対象物表面１２０の位置が微小に変動しても、弾性体１０６の変形が保たれている限りは、その反発力により、幅広部１０２の第１および第２の方向における中央部と検出対象物３０１の検知対象物表面１２０とは安定した密着状態が保たれる。検知対象物３０１の検知対象物表面１２０の微小な変動とは、垂直方向（幅広部１０２の垂線方向）においては、固定部１０７が固定されたケース３００の壁に開けられた穴３０４を有する壁面と検知対象物３０１の検知対象物表面１２０との距離の変動であり、検知対象物３０１とケース３００との取付位置公差などの静的なばらつきのほか、検知対象物３０１の温度による膨張、ケース３００に振動が加わった場合のケース３００と検知対象物３０１との相対的位置関係の変動などの動的変動などがある。これらの変動に応じて弾性体１０６が変形して幅広部１０２と検知対象物３０１の検知対象物表面１２０との密着状態を保つ。ＦＰＣ１０４の第１および第２の帯状部（１０１、１４０）は、たるみを持っており、固定部１０７から検知対象物３０１の検知対象物表面１２０までの垂直距離の変化に応じて屈曲する。また、これら第１および第２の帯状部（１０１、１４０）は、第２の方向における幅が狭いため、検知対象物３０１の検知対象物表面１２０の表面に沿った方向（水平方向）の変位に対しても、第１および第２の帯状部（１０１、１４０）がねじれを伴い変位するので、幅広部１０２を屈曲させることなく、検知対象物３０１の検知対象物表面１２０の水平方向の変位に応じてしなやかに屈曲する。つまり、第１および第２の帯状部（１０１、１４０）のみがねじれを伴い変位し、幅広部１０２は第１および第２の帯状部（１０１、１４０）のねじれを伴う変位の影響が低減された状態で検知対象物３０１の検知対象物表面１２０への密着状態を保つことになる。なお、弾性体１０６は垂直方向の変形だけでなく、底部の水平方向の移動に応じてずれて変形することも可能である。弾性体１０６が水平方向にも変形可能であり、かつ第１および第２の帯状部（１０１、１４０）がたるみを持つため、検知対象物３０１の水平方向の微小な移動に対し、検知対象物３０１の検知対象物表面１２０に幅広部１０２が密着したまま一緒に移動することが出来る。つまり、幅広部１０２は検知対象３００の垂直方向の微小変位にも水平方向の微小変位にも検知対象物３０１の検知対象物表面１２０に密着性を保つことが出来る。例えば、ケース３００に入れられた検知対象物３０１であるバッテリを車載した場合、車両の振動によりこの様な微小変位が起きるが、本実施形態によれば、検知対象物３０１の検知対象物表面１２０であるバッテリの表面の温度を安定して検出することが出来る。なお、実施形態１に示す幅広部１０２と第１の帯状部１０１が連なる構成であっても、同様な効果を得ることが可能である。

また、検知対象物３０１の検知対象物表面１２０の温度を正確に検知するには、それ以外の周囲の温度の影響を受けにくくする必要がある。感熱素子１０５を囲む弾性体１０６は一部がケース３００外部に露出し、一部がケース３００内に存在するので、ケース３００の外部および内部の雰囲気（３０２、３０３）の影響を受ける。ここで、一般的に感温素子１０５を囲む弾性体１０６はゴムなどの材質であるので断熱性が高いので、ケース３００外部の雰囲気３０３やケース３００内部の雰囲気３０２の温度を感熱素子１０５に伝わりにくくする。このように、感熱素子１０５は薄いＦＰＣ１０４を通じて検出対象物３０１の検知対象物表面１２０と強く熱結合する一方、外部および内部の雰囲気（３０２、３０３）の温度の影響が低減された状態で検知対象物３０１の検知対象物表面１２０の温度を正確に検知できる。

（実施形態４）
図４に示すように、実施形態４においては、温度センサ装置４００では、幅広部１０２と弾性体１０６との間に、感温素子１０５と弾性体１０６との接触を避けるための空間４０１が設けられている。空間４０１のような狭い空間に閉じ込められた空気は対流や気流が起こりにくいため極めて断熱性が高く、ゴムなどの弾性体１０６よりも更に断熱性が高い。従って、より外部および内部の雰囲気（３０２、３０３）の温度の影響を受けにくくなり、感温素子１０５の検知温度の精度が向上する。また、弾性体１０６が感温素子１０５に接していると、感温素子１０５の応答性は弾性体１０６の熱応答性に近いものとなる。弾性体１０６は感温素子１０５よりもはるかに熱容量が大きいので感温素子１０５単独よりも熱応答が遅い。例えば、検知対象物表面１２０の温度が上昇した場合、その熱が弾性体１０６に伝わって弾性体１０６の温度が安定するまで感温素子１０５の温度も安定しない。その後、検知対象物表面１２０の温度が下がっても、弾性体１０６が放熱してゆっくり温度が下がるのに合わせて感温素子１０５の温度もさがる。これに対し、空間４０１があると、弾性体１０６の温度変化に殆ど関係なく、熱容量の小さいＦＰＣ１０４の幅広部１０２の中央部および感温素子１０５の温度変化で応答性が決まる。このように、感温素子１０５の周囲に小さな空間４０１を設けて弾性体１０６との熱結合を遮断すると、検知精度が向上するとともに、応答性の上でも好ましい。

また、第１および第２の帯状部（１０１、１４０）は幅広部１０２より第２の方向における幅が狭いので、幅広部１０２から第１および第２の帯状部（１０１、１４０）への熱放出あるいは第１および第２の帯状部（１０１、１４０）から幅広部１０２への熱流入を低減することも可能となっている。従って、感温素子１０５検知精度が向上するとともに、応答性の上でも好ましい。なお、実施形態１に示す幅広部１０２と第１の帯状部１０１が連なる構成であっても、同様な効果を得ることが可能である。

（実施形態５）
図５に示すように、実施形態５においては、温度センサ装置５００では、実施形態４とは異なり感熱素子１０５周囲に空間を設ける代わりに、発泡性樹脂５０１で感温素子１０５の底面を除いて被覆し、発泡性樹脂５０１が弾性体１０６に接している。発泡性樹脂５０１は多数の気泡を有しており、多数の気泡の中に空気を蓄えている。しかも気泡一つ一つに空気が分断されて移動しにくいので、単なる空間よりさらに対流が起こりにくいため、より高い断熱性が実現できる。あるいは、弾性体の一部を変性させ、弾性体１０６と感熱素子１０５が接する面または弾性体１０６の底面であって感温素子１０５周辺のみが細かい気泡が分布する構造で有ってもよい。また、信号線１５０と対向する領域に細かい気泡が分布する構造とすることで、信号線１５０を弾性体１０６からの熱的影響を受けにくくする点で望ましい。また、弾性体１０６全体が発泡性樹脂５０１であっても同様な効果が得られる。

（実施形態６）
図６は、信号線１５０や端子１５１を銅箔（１１１、１１２）で形成した例である。幅広部１０２のおもて面の第１および第２の方向における中央部には感温素子１０５が実装されており、感温素子１０５の両端の電極はＦＰＣ１０４のおもて面上に形成されたランドパターン１１０とハンダリフロー（図示せず）などで接合されるので、感温素子１０５の信号はＦＰＣ１０４に形成された信号用銅箔パターン１１１を通じてＦＰＣ１０４に形成された端子銅箔パターン１１２に出力される。端子銅箔パターン１１２にリード線１０８を接続することにより、感温素子１０５の信号を外部に取出すことができる。

（実施形態７）
さらに、図７に示すように、ＦＰＣ１０４に形成された信号用銅箔パターン１１１に工夫を加えることにより、検出精度の性能を向上させる方法について述べる。先の図６では、感温素子１０５周辺においてＦＰＣ１０４に形成された信号用銅箔パターン１１１を直近のＦＰＣ１０４のおもて面上に形成されたランドパターン１１０に最短距離（直線）でつなげている。ＦＰＣ１０４に形成された信号用銅箔パターン１１１を第１の帯状部１０１の区間６０１と幅広部１０２の区間６０２に分けて考えると、図６において図７の区間６０２に相当する区間はランドパターン１１０近傍を除き直線的であり最短の距離となっている。電気的な接続だけを考えればそれでよいが、熱的性質を考慮してこの部分を長くする工夫について説明する。感温素子１０５は幅広部１０２の第１および第２の方向における中央部にあり検知対象物表面１２０の温度ともっとも近くなる位置にあるが、端子銅箔パターン１１２には外部に繋がるリード線１０８が接続されるので、第１の帯状部１０１分の信号用銅箔パターン６０１を通じて外部への熱の移動が起きる。つまり外部の雰囲気温度の影響は端子銅箔パターン１１２から信号用銅箔パターン（６０１、６０２）を通じて感温素子１０５の温度に影響を与えることになる。ここで、信号用銅箔パターン（６０１、６０２）の熱抵抗を上げて熱の移動を抑えるとこの影響を軽減できるが、とくに検知対象物表面１２０の温度から近い部分の熱抵抗を上げることが望ましい。信号用銅箔パターンの区間６０２の部分は幅広部１０２から第１の帯状部１０１に連なる部分であるので、図７に示すようにこの区間を蛇行させることにより熱伝導経路を長くすることが出来る。たとえば、信号用銅箔パターン６０２を最短距離で接続した場合に比べて、２倍以上の長さにすることができる。つまり、この区間６０２の熱抵抗が大きくなり外部との熱の移動が幅広部１０２中心部周辺で抑えられるため感熱素子１０５近傍の熱の移動が低減されるので、温度センサ装置（１００、２００、４００、５００）の感度を大きくできる。

（実施形態８）
次に、幅広部１０２の第１および第２の方向における中央部で、より熱抵抗を上げる工夫について述べる。図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、信号用銅箔パターン１１１を感温素子１０５周辺において折り返すあるいは渦巻状にするなどして引き回す信号用銅箔パタンの引回し部８０２を設けると、最短の場合（直線）の倍以上の長さとすることが出来る。つまり電気的な伝導に必要な長さの倍以上にして熱的な伝導条件を有利にする工夫ができる。熱分布が高温となる感温素子１０５周辺領域において信号用銅箔パターン１１１の長さが増加するので、その領域では信号用銅箔パターン１１１が熱を受け、その熱が感熱素子１０５の電極を通じて感熱素子１０５に伝達する。また、感温素子１０５から端子銅箔パターン１１２を通じて外部に流出する熱経路の総合長も増加するため、この経路の熱抵抗が増加し、外部へ流出する熱量を減少させることが出来る。この様な効果により感温素子１０５の温度の低下を低減することが出来、温度センサ装置（１００、２００、４００、５００）の感度を向上する。この様な効果を生むために、図８（ａ）においては、感温素子１０５周辺の信号用銅箔パターン１１１を半円弧状に折り返して信号用銅箔パターンの引回し部８０２としている。ここで、信号用銅箔パターンの引回し部８０２の最外周部は、幅広部１０２の中心を中心として同心円状となっていることが好ましい。信号用銅箔パターンの引回し部８０２最外周部が同心円状となっているので、感熱素子１０５近傍の熱量が概ね等方的に均等に移動することになるので、検出バラツキを低減できることになる。

図８（ｂ）は、半円形の信号用銅箔パターン１１１の半円弧状の折り返しを更に増やし信号用銅箔パターンの引回し部８０２としたもので、さらに熱流出経路の熱抵抗を上げることが出来る。

また、図８（ｃ）のように、感温素子１０５周辺において、渦巻状の信号用銅箔パターン１１１を信号用銅箔パターンの引回し部８０２として設けても良い。

（実施形態９）
信号用銅箔パターン１１１を熱的に引き回す工夫だけでなく、集熱用銅箔パターン８００を設ける実施形態について、説明する。実施形態９においては、図９に示すように、感温素子１０５周囲の近傍領域に半円形の面状に広がる集熱用銅箔パターン８００を有する。集熱用銅箔パターン８００は熱伝導性のよい銅箔であり、またランドパターン１１０を兼ねているため、感熱素子１０５周辺の熱を集め感温素子１０５に伝導する働きをする。また、集熱用銅箔パターン８００の最外周部が同心円状となっているので、感熱素子１０５近傍の熱量が概ね等方的に均等に感熱素子１０５に移動することになるので、検出バラツキを低減できることになる。また、信号用銅箔パターン１１１も感温素子１０５周辺においては、集熱用銅箔パターン８００の周囲を引き出し側（端子銅箔パターン１１２の方向）とは逆側にまで回りこんで信号用銅箔パターンの引回し部８０２として、熱流出経路の長さを稼ぎ、熱抵抗を大きくしている。このように、集熱用銅箔パターン８００と信号用銅箔パターンの引回し部８０２を併用することで、感温素子１０５の温度を高く保ち、温度センサ装置（１００、２００、４００、５００）の感度を高く保つ。

（実施形態１０）
集熱用銅箔パターンは面的な広がりではなく、放射状の線的な広がりであってよい。図１０において、ランドパターン１１０から放射状に集熱用銅箔パターン９００が伸びている。集熱用銅箔パターン９００は放射状であるので、感温素子１０５周辺の熱を短距離で感温素子１０５に伝える。少ない熱抵抗で感温素子１０５周辺の熱を感温素子１０５に伝え、かつ線状であるため面的に広がるよりも熱容量が少ないため、温度センサ装置（１００、２００、４００、５００）の感度の向上に貢献するとともに、応答性の上でも好ましい。集熱用銅箔パターン９００の先端の一対であるランドパターン１１０に接続される銅箔パターン９０１は、信号用銅箔パターン１１１に連結するので、感温素子１０５の出力が端子銅箔パターン１１２に出力される。

（実施形態１１）
放射状に広がる集熱用銅箔パターンは、枝分れするものであっても良い。図１１に示す集熱用銅箔パターンは、ランドパターン１１０から発する太い幹部から細い枝部が枝分れしている。枝分れした集熱用銅箔パターン１１０１により、感温素子１０５近傍領域をきめ細かく覆う、つまり集熱する面積が増える。しかし、枝は先端に行くに従って細くなるため、集熱用銅箔パターン全体の熱容量の増加は抑えられる。従って、温度センサ装置（１００、２００、４００、５００）の感度の向上に貢献するとともに、応答性の上でも好ましい。

（実施形態１２）
これまでは、ＦＰＣ１０４のおもて面のランドパターン１１０、信号用銅箔パターン１１１について説明してきたが、ランドパターン１１０、信号用銅箔パターン１１１とは異なる銅箔パターンがＦＰＣ１０４の裏面にあってもよい。図１２（ａ）はＦＰＣ１０４のおもて面であり実施形態８の図８（ｂ）と同じ銅箔パターンつまり、ランドパターン１１０、信号用銅箔パターン１１１を持つが、図１２（ｂ）はＦＰＣ１０４の裏面であり、感温素子１０５の周辺近傍に対応する領域に接触用銅箔パターン１１００を持つ。熱伝導性の良い銅箔が検知対象物表面１２０に接触するため検知対象物表面１２０の熱がまず接触用銅箔パターン１１００に伝導する。接触用銅箔パターン１１００はＦＰＣ１０４と密接に熱結合しているため、接触用銅箔パターン１１００の熱は効率よくＦＰＣ１０４に伝えられる。ＦＰＣ１０４は薄いのでその熱はおもて面の銅箔に伝わり、感温素子１０５に至る。なお、接触用銅箔パターン１１００の熱量をバラツキなく伝熱するためには接触用銅箔パターン１１００の最外周部は、信号用銅箔パターンの引回し部８０２、集熱用銅箔パターン（８００、９００、１１０１）の最外周部より大きく形成されることが好ましい。また、接触用銅箔パターン１１００の熱量のロスを低減して伝熱するためには接触用銅箔パターン１１００直上のＦＰＣ１０４は弾性体１０６と接触しないことが好ましい。図１２では、おもて面の銅箔パターンつまり、ランドパターン１１０、信号用銅箔パターン１１１は実施形態８の図８（ｂ）と同じものであるが、それ以外の銅箔パターン、例えば実施形態６、７、８の図８（ａ）（ｃ）、９、１０、１１のようなものであっても良い。

（実施形態１３）
以上、銅箔パターンの熱的性質を利用する工夫について説明してきたが、信号用銅箔パターン１１１、信号用銅箔パターンの引回し部８０２、集熱用銅箔パターン（８００、９００、１１０１）が形成されたＦＰＣ１０４は、検知対象物表面１２０に接する以外には、他のものと接しないことが望ましい。他のものと接するとその温度の影響を受けるからである。これまで説明してきたように、信号用銅箔パターン１１１、信号用銅箔パターンの引回し部８０２、集熱用銅箔パターン（８００、９００、１１０１）に熱的な工夫をしても、他のものからの熱的影響を受けると所望の効果が発揮できないおそれがある。弾性体１０６の底面はＦＰＣ１０４に圧接するため、ＦＰＣ１０４おもて面上にある信号用銅箔パターン１１１、信号用銅箔パターンの引回し部８０２、集熱用銅箔パターン（８００、９００、１１０１）にも接触してしまう。弾性体１０６は熱容量が大きいため、温度変化の速度が遅い。従って、それに接している信号用銅箔パターン１１１、信号用銅箔パターンの引回し部８０２、集熱用銅箔パターン（８００、９００、１１０１）も弾性体１０６の温度変化の影響を受け、応答性も遅くなってしまう。あるいは、検知対象物表面１２０の温度が急変しても追従できない。この現象を避けるには、図１３に示すように、信号用銅箔パターン１１１に相当する部分だけに窪み１３００を設け弾性体１０６と信号用銅箔パターン１１１との接触を避けるとよい。実施形態４において空洞４０１により、実施形態８から１２で述べた感熱素子１０５周囲の信号用銅箔パターンの引回し部８０２、集熱用銅箔パターン（８００、９００、１１０１）の弾性体１０６への接触を避けることが可能であり、さらに窪み１３００があれば全ての信号用銅箔パターン１１１は弾性体１０６の底面に接触しない。実施形態２〜１２においては、幅広部１０２の両側に第１および第２の帯状部（１０１、１４０）があるが、信号用銅箔パターン１１１は片方の第１の帯状部１０１にしか存在しない。従って、弾性体１０６の窪みも信号用銅箔パターン１１１がある側の窪み１３００だけでよいが、検知対象物表面１２０への押付け力分布や弾性体１０６の変形の対象性を保つために、窪み１３００と対象の位置にも窪み１３０１が設けることが好ましい。また、弾性体１０６を組立てる際にも、１８０度以内で回転対称位置となるため組立作業がしやすくなる。なお、信号線１５０が銅箔パターンではなく、ワイヤーの場合でも同様に、ワイヤーに相当する部分に窪み１３００を設けて、ワイヤーと弾性体１０６との接触を避けることが可能である。なお、発泡性樹脂５０１で感温素子１０５の底面を除いて被覆し、発泡性樹脂５０１が弾性体１０６に接している場合、発泡性樹脂５０１が実施形態８から１２で述べた感熱素子１０５周囲の信号用銅箔パターンの引回し部８０２、集熱用銅箔パターン（８００、９００、１１０１）と接する構造とすることでも、弾性体１０６との接触を避けることが可能である。なお、少なくとも窪み１３００と対向するＦＰＣ１０４および信号線１５０上には発泡樹脂５０１が存在することが好ましい。発泡樹脂５０１が存在することにより、信号線１５０と弾性体１０６との接触を避けることが可能となる。また、弾性体１０６が発泡樹脂５０１と接することにより、外部からの空気の進入を確実に遮断することが可能となる。窪み１３０１が存在する場合も同様に窪み１３０１と対向するＦＰＣ１０４上には発泡樹脂５０１が存在することが好ましい。

（実施形態１４）
実施形態１３において、信号用銅箔パターン１１１が弾性体１０６の底面に接触しないようにする構造について述べたが、底面以外でも信号用銅箔パターン１１１が弾性体１０６に接触しないことが望ましい。図１３において、第１の帯状部１０１は弾性体１０６側面から離れて保持されており、かつ、たるみを持った状態となっているため弾性体１０６が変形しても、お互いが接触しない。実施形態１４においては第１の帯状部１０１と対称位置にある第２の帯状部１４０も、第１の帯状部１０１と対称になっており、同様に弾性体１０６から離れて保持されており、かつ、たるみを持った状態となっている。これは弾性体１０６が変形すると、第１および第２の帯状部（１０１、１４０）も対称に変形することにより、対象変形の中心部にある幅広部１０２への影響を相殺し、幅広部１０２が検知対象物表面１２０に安定して接触するようにするためである。また第１および第２の帯状部（１０１、１４０）が弾性体１０６側面に接触しないため、弾性体１０６の変形の影響が第１および第２の帯状部（１０１、１４０）の変形に影響を与えない。弾性体１０６と第１および第２の帯状部（１０１、１４０）は独立して変形するため、変形の過程においてお互いの変形に影響を及ぼさない。もし、お互いが干渉するようなことがあると、例えば弾性体１０６の側面の膨らみが第１および第２の帯状部（１０１、１４０）に制限され、弾性体１０６の変形を抑える、あるいは第１および第２の帯状部（１０１、１４０）と擦れる、ＦＰＣ１０４に張力がかかるなどの問題が発生するおそれがある。これを避けるために、第１および第２の帯状部（１０１、１４０）は弾性体１０６側面からたるみを持った状態で離れて保持されている。

（実施形態１５）
実施例１５においては図１４（ａ）に示すように、左右の第１および第２の帯状部（１０１、１４０）の長手方向中心がずれて配置されている。これは、左右の第１および第２の帯状部（１０１、１４０）が撓んだことにより発生する幅広部１０２への圧迫力により幅広部１０２の第１および第２の方向における中央部が浮き上がることを防ぐためである。これまでの実施例のように左右の第１および第２の帯状部（１０１、１４０）の中心が揃っている場合、第１および第２の帯状部（１０１、１４０）の変形による反発力が、幅広部１０２に対し左右から発生し幅広部１０２の中心で拮抗する。この様子を図６を用いて説明する。第１の帯状部１０１がたわんだ事による反発力２０１と、第２の帯状部１４０がたわんだ事による反発力２４０はお互いにほぼ等しい力で反対向きであり、力の中心は一致しているので、幅広部１０２の第２の方向における中央部で拮抗する。結果として幅広部１０２を上部に浮き上がらせる力として働き、幅広部１０２の第２の方向における中央部と検知対象物表面１２０との接触が不安定になり、温度センサ装置（１００、２００、４００、５００）としての検知温度の精度に影響を与えるおそれがある。これに対し、図１４のように左右の第１および第２の帯状部（１０１、１４０）をお互いに段違い、つまり左右の第１および第２の帯状部（１０１、１４０）の延在方向に伸びるそれぞれの中心線を互いにずらせて配置する。つまり、平行な左右の第１および第２の帯状部（１０１、１４０）が同一直線上に存在しないようにお互いに段違いに配置した場合、第２の帯状部１４０のたわみによる反発力２４０と、第１の帯状部１０１のたわみによる反発力２０１とは力の中心がすれ違うため、幅広部１０２中央を押上げる力とならない。従って幅広部１０２と検知対象物表面１２０の接触を安定にすることができる。図１４（ｂ）はこのように、段違いの帯状部を持つＦＰＣを屈曲させて温度センサ装置に組み込んだ様子を示すものであり、図１４（ａ）に示す切断線Ａ−Ａ’に沿って矢印方向に見た断面図である。

本発明に係わる温度センサは、ケースに内蔵されたバッテリセルの温度検出などの機器に利用できる。

１０ 温度センサ
１００、２００、４００、５００ 温度センサ装置
１０１、１４０ 帯状部
１０２ 幅広部
１０３ 端子部（第１の端部）
１０４ ＦＰＣ
１０５ 感温素子
１０６ 弾性体
１０７ 固定部
１０８ リード線
１１０ ランドパターン
１１１ 信号用銅箔パターン
１１２ 端子銅箔パターン
１４１ 係止部（第２の端部）
１５０ 信号線
１５１ 端子
１７１ 第１の支持部
１７２ 第２の支持部
１７３ 第３の支持部
２０１、２４０ 反発力
３００ ケース
３０１ 検知対象物
３０２ ケース内部の雰囲気
３０３ ケース外部の雰囲気
３０４ ケースの壁に開けられた穴
４０１ 空間
５０１ 発泡性樹脂
８００、９００ 集熱用銅箔パターン
９０１ 集熱用銅箔パターンの先端
１１００ 接触用銅箔パターン
１３００、１３０１ 窪み

Claims (18)

1. 第１の支持部に固定される第１の端部と、前記第１の端部と連続するとともにたるみを持った状態で前記第１の端部から第１の方向に延在する第１の帯状部と、前記第１の帯状部と連続するとともに前記第１の方向とは直交する第２の方向において前記第１の帯状部より大きな幅を有する幅広部と、を有するフィルムと、
   前記幅広部において、前記フィルムのおもて面の前記第２の方向における概ね中央部に固定された感温素子と、
   前記幅広部において、前記感温素子を囲むともに、前記フィルムのおもて面上に配置され、変形の反発力により前記フィルムの裏面を検知対象物表面に押付けるとともに、前記フィルムのおもて面と接する弾性体と、を有する温度センサ。
2. 前記弾性体の底面は、前記底面の内周側から外周側へ向かう下に凸の凸面である請求項１に記載の温度センサ。
3. 前記フィルムは、第２の支持部に固定される第２の端部と、前記幅広部および前記第２の端部と連続するとともにたるみを持った状態で前記第２の端部から第１の方向とは逆向きに延在するとともに、前記第２の方向において前記幅広部より小さな幅を有する第２の帯状部と、を有する請求項１または２に記載の温度センサ。
4. 前記弾性体および前記感温素子は、ケースの内壁と前記ケース内に収納された検知対象物との間に配置されるとともに、前記弾性体の前記底面と対向する前記フィルムの裏面が検知対象である前記検知対象物表面と接し、
   前記弾性体の上部において、第３の支持部から押さえられることにより前記弾性体が変形し、変形の反発力により前記フィルムの裏面を前記検知対象物表面に押付け、前記第３の支持部において前記弾性体が前記ケース内壁に固定され請求項１乃至３のいずれか一項に記載の温度センサ。
5. 前記感温素子との前記弾性体との接触を避けるための空間が設けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温度センサ。
6. 発泡性樹脂を有し、
   前記発泡性樹脂により前記感温素子が底面を除いて被覆されるとともに、前記発泡性樹脂と前記弾性体とが接する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温度センサ。
7. 前記フィルムのおもて面に形成された前記感温素子の電極と接合するためのランドパターンと、
   前記幅広部および前記第１の帯状部において、前記ランドパターンに連結する前記フィルムのおもて面に前記フィルムと一体に形成された信号用銅箔パターンまたは前記フィルムのおもて面に配置された信号用ワイヤーと、を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の温度センサ。
8. 前記幅広部において、前記信号用銅箔パターンまたは前記信号用ワイヤーが蛇行する部分を持つ請求項７に記載の温度センサ。
9. 前記信号用銅箔パターンまたは前記信号用ワイヤーは、前記幅広部における前記感温素子の周囲においては折り返して引き回される、あるいは渦巻状に引き回される請求項７または８に記載の温度センサ。
10. 前記幅広部における前記感温素子周囲の近傍領域に前記ランドパターンに連結している集熱用銅箔パターンを持つ請求項７乃至９のいずれか一項に記載の温度センサ。
11. 前記集熱用銅箔パターンは向かいあった一対の半円形であり、其の中心に前記感温素子が位置するよう設けられている請求項１０に記載の温度センサ。
12. 前記集熱用銅箔パターンは前記電極を中心に放射状に伸びる請求項１０に記載の温度センサ。
13. 前記集熱用銅箔パターンは前記電極を中心に放射状に伸びかつ枝分れする請求項１０に記載の温度センサ。
14. 前記フィルムの裏面の前記幅広部における前記感温素子周囲の近傍領域に集熱用銅箔パターンが設けられている請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の温度センサ。
15. 前記弾性体は、前記信号用銅箔パターンまたは前記信号用ワイヤーに対向する部分に窪みを有し、前記信号用銅箔パターンまたは前記信号用銅箔パターン上の前記フィルムと一体に形成された保護層または前記信号用ワイヤーに、前記弾性体の表面が接触しない請求項７乃至１４のいずれか一項に記載の温度センサ。
16. 第１および／または第２の帯状部は前記弾性体側面からたるみを持った状態で離れて保持されている請求項３に記載の温度センサ。
17. 前記第１および第２の帯状部は、前記幅広部および前記感熱素子を挟んで対抗して設けられ、前記第１および第２の帯状部の中心線同士が段違いである請求項３または１６に記載の温度センサ。
18. 前記弾性体は発泡性樹脂である請求項１乃至４のいずれか一項、または、請求項６乃至１７のいずれか一項に記載の温度センサ。

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