JP7396138B2 - 温度センサ - Google Patents

Description

本発明は、測定対象物への取り付けが容易で、温度測定のばらつきが少ない温度センサに関する。

従来、温度センサとして、チップ状やフレーク状のサーミスタ素子を圧着端子に取り付けたものが知られている。
この温度センサでは、いわゆるＲ端子である圧着端子にネジ止め取り付けが可能な円環部が設けられているので、この部分にネジを挿通させた状態で測定対象物の雌ネジ部等に螺着させることで、温度センサを測定対象物に容易にネジ止めすることができる。

例えば、特許文献１には、感熱素子部と、測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部と感熱素子部が取り付けられた底面部とを有した圧着端子とを備えている温度センサが記載されている。
この温度センサでは、感熱素子部が、底面部の上面に接着剤で接着された絶縁性フィルムと、絶縁性フィルムの上面に設けられたサーミスタ素子と、一端がサーミスタ素子に接続され絶縁性フィルムの表面に形成された一対のパターン配線とを備えている。

特開２０１８－１２４１２５号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来、圧着端子の底面部を測定対象物に押し付けるようにして温度センサ１０１を設置して温度を測定しているが、図５に示すように、圧着端子１０５が傾いた状態で測定対象物Ｍに押し付けられたり、測定対象物Ｍの設置面に凹凸等の歪みがあったりすると、圧着端子１０５の底面部１０４と測定対象物Ｍとの間に空気層ＡＲができてしまい熱伝導が低下して温度測定にばらつきが生じてしまう問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、測定対象物との密着性が向上し、温度測定のばらつきを抑え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、感熱素子部と、測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部と前記感熱素子部が取り付けられ前記測定対象物に接触させる底面部とを有した圧着端子とを備え、前記底面部が、前記測定対象物との接触面側に凸状に湾曲していると共に前記測定対象物に対して接触した状態で弾性変形可能であることを特徴とする。

この温度センサでは、底面部が、測定対象物との接触面側に凸状に湾曲していると共に測定対象物に対して接触した状態で弾性変形可能であるので、測定対象物に取り付けた際に、湾曲した底面部が押圧されて測定対象物の形状に対応して弾性変形することで、測定対象物との高い密着性が得られる。
したがって、底面部における接触熱抵抗が一定になると共に熱応答性が向上し、さらに感熱素子部の位置が一定となることで、温度測定のばらつきを抑制することができる。

第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記圧着端子が、前記底面部の両側から立設した一対の側壁部と、一対の前記側壁部の上部から外側に突出した一対の前記ネジ取り付け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、圧着端子が、底面部の両側から立設した一対の側壁部と、一対の側壁部の上部から外側に突出した一対のネジ取り付け部とを有しているので、両側のネジ取り付け部を測定対象物にネジ止めすることで、両側から底面部を測定対象物に確実に押し付けることができる。

第３の発明に係る温度センサは、第２の発明において、前記ネジ取り付け部が、前記側壁部の上部から斜め下方に向けて突出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、ネジ取り付け部が、側壁部の上部から斜め下方に向けて突出しているので、ネジ取り付け部を測定対象物にネジ止めすると、傾斜しているネジ取り付け部が測定対象物に押し付けられて弾性変形することで、底面部も測定対象物に強く押し付けられて弾性変形させることができる。

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、前記底面部が、前記側壁部よりも薄い板材で形成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、底面部が、側壁部よりも薄い板材で形成されているので、底面部が側壁部よりも撓み易く、容易に弾性変形させ易くなる。

第５の発明に係る温度センサは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記感熱素子部が、前記底面部の上面に設置された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの上面に設けられた感熱素子と、一端が前記感熱素子に接続されていると共に他端が一対のリード線に接続され前記絶縁性フィルムの上面に形成された一対のパターン配線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、感熱素子部が、底面部の上面に設置された絶縁性フィルムと、絶縁性フィルムの上面に設けられた感熱素子とを備えているので、弾性変形する底面部に対応して柔軟な絶縁性フィルムも変形することができ、底面部と絶縁性フィルムとの密着性を維持することができる。

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、底面部が、測定対象物との接触面側に凸状に湾曲していると共に測定対象物に対して接触した状態で弾性変形可能であるので、底面部を測定対象物に押し付けて取り付けた際に、測定対象物との高い密着性が得られる。
したがって、本発明の温度センサでは、底面部における接触熱抵抗が一定になると共に熱応答性が向上し、さらに感熱素子部の位置が一定となることで、温度測定のばらつきを抑制することができる。

本発明に係る温度センサの一実施形態を示す断面図である。 本実施形態において、温度センサを測定対象物に取り付けた状態を示す断面図である。 本実施形態において、感熱素子部を示す斜視図である。 本実施形態において、温度センサを示す斜視図である。 本発明に係る温度センサの従来例において、温度センサを測定対象物に取り付けた状態を示す断面図である。

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及び図２に示すように、感熱素子部２と、測定対象物ＭにネジＳで固定可能なネジ取り付け部３と感熱素子部２が取り付けられ測定対象物Ｍに接触させる底面部４とを有した圧着端子５とを備えている。
上記底面部４は、測定対象物Ｍとの接触面（底面部４の下面）側に凸状に湾曲していると共に測定対象物Ｍに対して接触した状態で弾性変形可能である。

上記圧着端子５は、底面部４の両側から立設した一対の側壁部６と、一対の側壁部６の上部から外側に突出した一対のネジ取り付け部３とを有している。
なお、圧着端子５は、底面部４の一端から立設し一対の側壁部６の端部を繋いだ前壁部７を有しており、一対の側壁部６と前壁部７とで平面視コ字状の箱形状となっている。

上記ネジ取り付け部３は、側壁部６の上部から斜め下方に向けて突出している。
ネジ取り付け部３には、ネジ用孔部３ａが形成されている。
上記底面部４は、側壁部６よりも薄い板材で形成されている。
すなわち、圧着端子５は、例えば厚み０．１～５ｍｍのＡｌの板材で形成されており、底面部４だけを板金加工で叩いて薄くしている。

上記感熱素子部２は、図２から図４に示すように、底面部４の上面に設置された絶縁性フィルム８と、絶縁性フィルム８の上面に設けられた感熱素子９と、一端が感熱素子９に接続されていると共に他端が一対のリード線１０に接続され絶縁性フィルム８の上面に形成された一対のパターン配線１１とを備えている。

上記感熱素子９は、両端に端子電極が形成されたチップサーミスタである。なお、感熱素子９として、フレーク状のサーミスタ素子，薄膜サーミスタや焦電素子等を採用しても構わない。
上記絶縁性フィルム８は、金属フィラーを含有した接着剤Ｇで圧着端子５の底面部４に接着されている。
例えば、上記接着剤Ｇとして、銀フィラーを含有した高熱伝導性銀接着剤（５０～９５Ｗ／（ｍ・Ｋ））などが採用可能である。

上記一対のリード線１０は、一対のパターン配線１１の他端にあるパッド部１１ａに半田材、溶接又は導電性接着剤で接合され接続されている。なお、パッド部１１ａは、リード線１０を接続するために、他の部分よりも幅広に形成されている。

上記絶縁性フィルム８は、例えば厚さ７．５～１２５μｍのポリイミド樹脂シートで矩形状に形成されている。
上記一対のパターン配線１１の一端は、感熱素子９の両端の端子電極に接続されている。
これら一対のパターン配線１１は、例えばＣｕ膜等の金属膜でパターン形成されている。

感熱素子９は、底面部４，一対の側壁部６及び前壁部７に囲まれた領域内に充填されたシリコーン樹脂等の封止樹脂部１２で封止されている。
本実施形態の温度センサ１を測定対象物Ｍに取り付けるには、まず測定対象物Ｍの取り付け穴Ｍ１の底部に高熱伝導性の接着剤Ｇ又は樹脂を塗布した状態で、底面部４を取り付け穴Ｍ１の底部に載置する。

次に、一対のネジ取り付け部３のネジ用孔Ｍ２にネジＳを挿通させた状態で、測定対象物Ｍのネジ孔Ｍ２に螺着させる。このとき、ネジＳを締め付けると傾斜していたネジ取り付け部３が測定対象物Ｍに密着するように変形すると共に、同時に生じる弾性により一対の側壁部６及び底面部４が測定対象物Ｍの取り付け穴Ｍ１の底部に押し付けられる。
底面部４は、測定対象物Ｍの取り付け穴Ｍ１の底部に押し付けられると、取り付け穴Ｍ１の底部形状に対応して弾性変形する。本実施形態では、取り付け穴Ｍ１の平坦な底部に合わせて底面部４が湾曲形状から平坦形状に変形する。

このように本実施形態の温度センサ１では、底面部４が、測定対象物Ｍとの接触面側に凸状に湾曲していると共に測定対象物Ｍに対して接触した状態で弾性変形可能であるので、測定対象物Ｍに取り付けた際に、湾曲した底面部４が押圧されて測定対象物Ｍの形状に対応して弾性変形することで、測定対象物Ｍとの高い密着性が得られる。
したがって、底面部４における接触熱抵抗が一定になると共に熱応答性が向上し、さらに感熱素子部２の位置が一定となることで、温度測定のばらつきを抑制することができる。

また、圧着端子５が、底面部４の両側から立設した一対の側壁部６と、一対の側壁部６の上部から外側に突出した一対のネジ取り付け部３とを有しているので、両側のネジ取り付け部３を測定対象物Ｍにネジ止めすることで、両側から底面部４を測定対象物Ｍに確実に押し付けることができる。

特に、ネジ取り付け部３が、側壁部６の上部から斜め下方に向けて突出しているので、ネジ取り付け部３を測定対象物Ｍにネジ止めすると、傾斜しているネジ取り付け部３が測定対象物Ｍに押し付けられて弾性変形することで、底面部４も測定対象物Ｍに強く押し付けられて弾性変形させることができる。

また、底面部４が、側壁部６よりも薄い板材で形成されているので、底面部４が側壁部６よりも撓み易く、容易に弾性変形させ易くなる。
さらに、感熱素子部２が、底面部４の上面に設置された絶縁性フィルム８と、絶縁性フィルム８の上面に設けられた感熱素子９とを備えているので、弾性変形する底面部４に対応して柔軟な絶縁性フィルム８も変形することができ、底面部４と絶縁性フィルム８との密着性を維持することができる。

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。
例えば、上記実施形態では、いわゆる丸形端子（Ｒ端子）の圧着端子を採用したが、ネジ止め可能なネジ取り付け部であればＹ端子等の他の形状の形状としても構わない。

１，１０１…温度センサ、２…感熱素子部、３…ネジ取り付け部、４…底面部、５，１０５…圧着端子、６…側壁部、８…絶縁性フィルム、９…感熱素子、１１…パターン配線、Ｍ…測定対象物、Ｓ…ネジ

Claims (4)

1. 感熱素子部と、
   測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部と前記感熱素子部が取り付けられ前記測定対象物に接触させる底面部とを有した圧着端子とを備え、
   前記底面部が、前記測定対象物との接触面側に凸状に湾曲していると共に前記測定対象物に対して接触した状態で弾性変形可能であり、
   前記圧着端子が、前記底面部の両側から立設した一対の側壁部と、
   一対の前記側壁部の上部から外側に突出した一対の前記ネジ取り付け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、
   前記ネジ取り付け部が、前記側壁部の上部から斜め下方に向けて突出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、
   前記底面部が、前記側壁部よりも薄い板材で形成されていることを特徴とする温度センサ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
   前記感熱素子部が、前記底面部の上面に設置された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの上面に設けられた感熱素子と、一端が前記感熱素子に接続されていると共に他端が一対のリード線に接続され前記絶縁性フィルムの上面に形成された一対のパターン配線とを備えていることを特徴とする温度センサ。

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