JP7190609B1 - 温度センサ - Google Patents
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Abstract
Description
以上より、本発明は、温度測定対象物に固定するために必要な作業工数の少ない温度センサを提供することを目的とする。
第1実施形態に係る温度センサ10Aは、温度測定対象物への固定を担う固定要素の一例として、例えば締結具が挿入される固定孔21を備える。そして、この固定孔21は、温度センサ10Aの感熱体11を直に覆う保護体19に形成される。以下、図1から図7を参照しながら、温度センサ10Aを説明する。
温度センサ10Aは、図1および図2に示すように、感熱体11と、感熱体11の周囲を覆うガラス製の保護層13と、感熱体11に電気的に接続される一対の引出線15,15と、引出線15,15のそれぞれに接続されるリード線17,17と、を備える。引出線15,15とリード線17,17により本発明の一対の電線が構成される。また、温度センサ10Aは、感熱体11、保護層13および引出線15,15のそれぞれの全体ならびにリード線17,17の前端部分を覆う樹脂材料製の保護体19を備える。なお、温度センサ10Aにおいて、図1および図2に示すように、感熱体11が設けられる側を前方(F)と定義し、その逆側を後方(B)と定義する。ただし、この定義は相対的なものとする。また、温度センサ10Aにおいて、図1および図2に示すように、長手方向(L)、幅方向(W)および厚さ方向(T)が定義される。この定義は本実施形態の説明の便宜のために用いられるものであり、本発明を特定するものではない。
感熱体11には、例えば、サーミスタ(thermistor:thermally sensitive resistor)が適用される。サーミスタは、温度によって電気抵抗が変化することを利用して温度を測定する金属酸化物である。
サーミスタは、NTC(negative temperature coefficient)とPTC(positive temperature coefficient)に区分されるが、感熱体11にはいずれのサーミスタをも使用できる。
また、PTCサーミスタとして典型的なペロブスカイト構造を有する複合酸化物、例えばYCrO3を基本構成とする酸化物焼結体を感熱体11に用いることができる。
サーミスタ以外の例えば白金からなる電気的な抵抗要素を感熱体11に用いることもできる。
ガラス製の保護層13は、感熱体11を封止して気密状態に保持することによって、環境条件に基づく感熱体11の化学的、物理的変化を抑えるとともに、感熱体11を機械的に保護する。ガラス製の保護層13は、感熱体11の全体に加えて引出線15,15の前端を覆い、引出線15,15を封着する。
なお、ガラス製の保護層13を設けることは好ましい例にすぎず、本発明において保護層13を設けることは任意である。
引出線15,15は、感熱体11の図示を省略する一対の電極にそれぞれが電気的に接続される。
引出線15,15は、保護層13により封着されるため、好ましくは線膨張係数が保護層13を構成するガラスと近似するジュメット線が用いられる。なお、ジュメット線は、鉄とニッケルを主成分とする合金を導体(芯線)として用い、そのまわりを銅で被覆した導線である。
リード線17,17は、導体からなる芯線17A,17Aと、芯線17A,17Aの周囲を覆う電気的な絶縁被覆17B,17Bと、を備える。リード線17,17の一端側は、所定の範囲で芯線17A,17Aが絶縁被覆17Bから露出している。この芯線17A,17Aの露出した部分と引出線15,15とが電気的に接続される。
本実施形態では、芯線17Aに接続されたパッド17C,17Cに引出線15の端部が溶接等により接合されることで、引出線15,15と芯線17A,17Aとが電気的に接続される。各リード線17,17の他端は、必要に応じて他の電線を介して、図示しない回路基板に接続される。
保護体19Aは、感熱体11と、保護層13と、感熱体11から引き出される引出線15,15と、引出線15,15に接続されるリード線17,17の一部区間とに亘り温度センサ10Aを覆っている。このように保護体19Aは、感熱体11などの温度センサ10Aの要素を外的な要因から保護するために設けられる。
保護体19Aは、感熱体11、引出線15,15およびリード線17,17の芯線17A,17Aを衝撃等の外力から保護する。
保護体19Aは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素系樹脂から形成されるのが好ましい。この保護体19Aは、これらの樹脂材料の他、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を問わず、適宜な樹脂材料を用いて構成することもできる。
保護体19Aが透明な樹脂から構成されていると、保護体19Aの透視による感熱体11の外観検査が可能である。
ここで、厚肉部19A4は感熱体11、引出線15,15などの温度センサ10Aの要素が保持されるセンサ要素保持領域ということができる。また、薄肉部19A3はセンサ要素保持領域からずれる自由領域ということができる。
次に、図3を参照して、温度センサ10Aを温度測定対象物30に固定する手順の一例を説明する。この固定手順は、温度センサ10Aをボルト35とナット37からなる締結具33で温度測定対象物30に固定する。
はじめに、図3(a)に示すように、保護体19Aの固定孔21と温度測定対象物30に形成される固定孔21との位置を合わせる。この位置合わせは、長手方向(L)と幅方向(W)について行われる。またこの例では、温度センサ10Aに向けてボルト35を配置し、温度測定対象物30に向けてナット37を配置する。ボルト35は固定孔21と位置合わせされ、ナット37は固定孔21と位置合わせされる。
温度センサ10Aは、締結具により温度測定対象物30に固定するための固定孔21が保護体19Aに設けられている。保護体19Aは感熱体11などを保護するために設けられているものであり、温度センサ10Aはこの保護体19Aに固定孔21を設ける。このように、温度センサ10Aによれば、固定要素である固定孔21を設けるための個別の部材を作製しこの部材を温度センサ10Aに取り付ける作業を省くことができるので、温度センサ10Aを温度測定対象物30に固定するために必要な作業工数を減らすことができる。
次に、図4~図7を参照して、第1実施形態に係る温度センサ10Aの変形例について説明する。
図4は固定孔21を設ける位置に関する変形例を示している。
図4(a)は、感熱体11よりも後方(B)であって、引出線15,15およびリード線17,17の芯線17A,17Aの間に、固定孔21が設けられる例を示している。また、図4(b)は、感熱体11よりも後方(B)であって、リード線17,17の絶縁被覆17B,17Bの間に、固定孔21が設けられる例を示している。なお、図4(b)は二つの固定孔21を設ける例を示しているが、固定孔21は一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。
以上のように、第1実施形態においては、感熱体11よりも後方(B)であって、引出線15,15およびリード線17,17の一方または双方の間に、固定孔21を設けることによっても、温度センサ10Aを温度測定対象物30に固定するために必要な作業工数を減らすことができる。なお、固定孔21の位置、締結具の寸法などの仕様は、固定孔21に締結具を挿入して締め付けたときに、感熱体11、引出線15,15およびリード線17,17に機械的な圧力が及ぶことがないように適宜設定することが好ましい。
固定片23は射出成形により保護体19Aと一体的に設けることができるので、図5に示される変形例においても、温度センサ10Aを温度測定対象物30に固定するために必要な作業工数を減らすことができる。
つまり、本発明においては、図6(a)に示すように長円形状の固定孔21、図6(b)に示すように矩形形状の固定孔21を採用することができる。ここでいう長円形状については、楕円形状、レーストラック形状を含む概念として定義される。また、ここでいう矩形形状については、正方形を含むひし形、長方形を含む平行四辺形を含む概念として定義される。さらに、本発明においては、図7(a)に示すように三角形状の固定孔21を採用できるのに加えて、図7(b)に示すように不定形形状の固定孔21をも採用することができる。
また、ここまでは固定孔21の厚さ方向(T)の寸法が一定であることを前提に図示および説明したが、固定孔21の厚さ方向(T)の寸法が、例えば一方の面側から他方の面側に向けて小さくなるというように、変化してもよい。
次に、第2実施形態に係る温度センサ10Bは、測定対象物への固定要素の一例として、例えば温度測定対象物30の保持孔31に挿入される固定突起25を備える場合を説明する。この固定突起25は、温度センサ10Bの感熱体11を直に覆う保護体19Bに形成される。以下、図8から図11を参照しながら、温度センサ10Bを説明する。なお、図8から図11において、先に説明した温度センサ10Aと同じ構成要素については温度センサ10Aと同じ符号を用いるとともに、これら構成要素の説明を省略し、以下では保護体19Bに焦点を当てて説明する。
保護体19Bは、感熱体11よりも前方(F)に、おもて面19A1(またはうら面19A2)から厚さ方向(T)に突き出す固定突起25が形成されている。固定突起25は、本発明における固定要素の一例である。図8および図9に示される固定突起25は、横断面形状が円形をなしている。ただし、本発明における固定突起25における横断面形状は円形に限られない。温度センサ10Aの固定孔21について説明したように、その目的を達成できる限り、固定突起25は、種々の形状を採用できる。固定突起25を含む保護体19Bは、前述した樹脂材料から例えば射出成形により一体的に形成される。つまり、保護体19Bにおいて、固定突起25を形成するための個別の作業工数を要しない。なお、図8および図9に示される保護体19Bは、温度センサ10Aが備える薄肉部19A3を有しない厚さ方向(T)の寸法が一定の例に従っているが、固定突起25を薄肉部19A3に設けることを妨げない。
次に、図10を参照して、温度センサ10Bを温度測定対象物30に固定する手順の一例を説明する。この固定手順は、図10(a)に示すように、温度センサ10Bの固定突起25を温度測定対象物30に固定する。
はじめに、図10(a)に示すように、保護体19Aの固定突起25と温度測定対象物30に形成される保持孔31との位置を合わせる。この位置合わせは、長手方向(L)と幅方向(W)について行われる。
温度センサ10Bは、温度測定対象物30に固定するための固定突起25が保護体19Bに設けられている。保護体19Bは感熱体11などを保護するために設けられているものであり、温度センサ10Bはこの保護体19Bに固定突起25を設ける。このように、温度センサ10Bによれば、固定要素である固定突起25を設けるための個別の部材を作製しこの部材を温度センサ10Bに取り付ける作業を省くことができるので、温度センサ10Bを温度測定対象物30に固定するために必要な作業工数を減らすことができる。
次に、図11を参照して、第2実施形態に係る温度センサ10Bの変形例について説明する。
図11に示される温度センサ10Bは、固定突起25が突出する寸法を温度測定対象物30の厚さ方向(T)の寸法よりも大きく設定する。そして、図11(a),(b)に示すように、固定突起25が保持孔31を貫通してその先端が温度測定対象物30のうら面30Bから突出させる。次いで、うら面30Bから突出する部分を例えば加熱することにより軟化させてから押し潰して、係止端27を形成する。この係止端27の形成により、温度センサ10Bは温度測定対象物30に対して固定される。
第1実施形態に係る温度センサ10Aにおいては固定孔21を備え、第2実施形態に係る温度センサ10Bにおいては固定突起25を備えるが、保護体19A,19Bに固定孔21と固定突起25の双方設けることもできる。固定孔21と固定突起25の双方を設ければ、温度センサと温度測定対象物との固定強度を強くできるのに加えて、温度センサと温度測定対象物との相対的な位置関係を正確に特定できる。
11 感熱体
13 保護層
15 引出線
17 リード線
17A 芯線
17B 絶縁被覆
17C パッド
19A,19B 保護体
19A1 おもて面
19A2 うら面
19A3 薄肉部
19A4 厚肉部
21 固定孔
23 固定片
25 固定突起
27 係止端
30 温度測定対象物
30A 支持面
31 保持孔
33 締結具
35 ボルト
35A 頭部
35B ネジ部
37 ナット
Claims (3)
- 感熱体と、
前記感熱体に電気的に接続される一対の電線と、
前記感熱体と一対の前記電線の一部とを覆う樹脂製の保護体と、
前記保護体に一体的に形成される、温度測定対象物への固定を担う固定要素と、を備え、
前記固定要素は、前記感熱体および前記電線が設けられる前記保護体のセンサ要素保持領域からずれる自由領域に設けられる、前記保護体の表裏を貫通する固定孔であることを特徴とする温度センサ。 - 前記自由領域は、
前記センサ要素保持領域よりも厚さ方向の寸法が小さく設定されている、
請求項1に記載の温度センサ。 - 前記固定孔に挿入される締結具によって前記温度測定対象物に固定される、
請求項1または請求項2に記載の温度センサ。
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