TWI479136B - 溫度感測器 - Google Patents

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TWI479136B TW099117138A TW99117138A TWI479136B TW I479136 B TWI479136 B TW I479136B TW 099117138 A TW099117138 A TW 099117138A TW 99117138 A TW99117138 A TW 99117138A TW I479136 B TWI479136 B TW I479136B
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Keisuke Kumano
Yoshihiko Katoh
kenichi Higashijima
Takeru Koorikawa
Sigeyuki Takada
Junichi Komori
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Mitsubishi Materials Corp
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Description

溫度感測器
本發明係關於一種適合用以量測使用於電池組的電池等的表面溫度之溫度感測器。
筆記型個人電腦等中通常搭載有電池組，此電池組係由複數並排狀態的電池(圓柱狀單電池)所並排構成。一般而言，此電池組中，為了進行充放電溫度管理及電池容量管理，會使用熱阻感測器(thermistor sensor)等的溫度感測器進行溫度管理。因此，一個電池組上至少會設置兩個溫度感測器於電池的表面以進行溫度管理。
一種使用這種溫度感測器的習知熱阻感測器，例如專利文獻1(特開2006-308505號公報)提出一種在金屬板的導線架的前端設置薄膜熱敏電阻晶片，並以絕緣被覆膜進行被覆的溫度感測器。
此外，專利文獻2(特開2001-250701號公報)提出一種用於溫度感測之熱感裝置，其利用可變形的絕緣樹脂膜的外部被膜被覆密封以焊接連接於絕緣被覆電線之熱敏元件，且外部被膜的一面具有黏著固定用的黏著劑。
再者，專利文獻3(特開2002-353004號公報)提出一種用於溫度感測之NTC型熱阻器，其以樹脂鑄模連接於絕緣電線的芯線一端之熱敏元件。
上述習知技術尚存在以下問題。
亦即，由於專利文獻1所記載的感測器係製作為薄型的形狀，於量測電池組等的電池的表面溫度時，由於電池的外周面呈曲面，必須使用矽氧樹脂等將感測器前端固定於電池的曲面。
此外，專利文獻2所記載的熱敏元件中，雖然可使感測器前端產生變形以緊密貼合於電池曲面，但變形可能對感測元件與導線間的連接部份(焊接部份)產生應力而導致感測元件與導線間產生斷線。
再者，專利文獻3所記載的熱敏元件中，由於經樹脂鑄模的感測器前端的形狀呈雨滴形狀、漸細的梯形或僅為矩形，設置於電池的曲面時難以進行定位，且感測器的前端與電池曲面的密接性不佳，而具有降低溫度量測精確度的缺點。
有鑑於此，本發明之目的係提供一種不使用矽氧樹脂等，容易定位於電池組內並排的電池等間且可精確量測表面溫度之溫度感測器。
本發明為解決上述問題而採用以下構造。亦即，本發明之溫度感測器設置於軸線彼此相互平行且相鄰配置的兩圓柱狀待測物間並與該等待測物相接觸以量測溫度，包含具有一對電極之一熱敏元件、連接該對電極之一對導線及密封該熱敏元件之一樹脂密封部，其中該樹脂密封部的兩側面沿著相對的該兩圓柱狀待測物的外周面相互傾斜。
此溫度感測器中，由於樹脂密封部的兩側面沿著相對的兩圓柱狀待測物的外周面相互傾斜，樹脂密封部可插入並收納於電池等的兩圓柱狀待測物間所形成的截面大致呈V字形的區域而易於定位。此外，由於樹脂密封部的兩側面分別與兩並排的圓柱狀待測物的外周面大面積接觸來收納，圓柱狀待測物的熱從兩側面被傳導，可精確量測表面溫度。
此外，本發明之溫度感測器之該樹脂密封部形成為下端較窄的梯形截面或三角形截面。
亦即，此溫度感測器中，由於樹脂密封部形成為下端較窄的梯形截面或三角形截面，故容易插入並收納於兩圓柱狀待測物間，且由於其上表面為平坦，當使用固定用膠帶將其貼附於兩圓柱狀待測物間時，可確保與固定用膠帶間的大黏著面積。因此，即使不使用矽氧樹脂等，亦可使用固定用膠帶確實並穩固的進行固定。
此外，本發明之溫度感測器之該樹脂密封部係由聚丙烯或聚乙烯所製成。
亦即，此溫度感測器中，由於樹脂密封部係由熱溶樹脂中較為柔軟的熱塑性樹脂材料的聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)所製成，可增加呈曲面的兩圓柱狀待測物的外周面與樹脂密封部的兩側面間的密接性，以提高熱傳導進而可進行精確的溫度量測。
此外，本發明之溫度感測器之該樹脂密封部的兩側面沿著該圓柱狀待測物的外周面形成曲面狀。
亦即，此溫度感測器中，由於樹脂密封部的兩側面沿著圓柱狀待測物的外周面形成為曲面狀，呈曲面的圓柱狀待測物的外周面與樹脂密封部的兩側面間以大面積相接觸，透過增加接觸面積來得到更穩固的固定狀態，並提高熱傳導進而可進行精確的溫度量測。
此外，本發明之溫度感測器之該樹脂密封部係由包覆於該熱敏元件周圍之一第1樹脂層及堆疊於該第1樹脂層上下之一對第2樹脂層所構成，該第1樹脂層比該第2樹脂層具有更高的熱傳導性且該第1樹脂層裸露於該樹脂密封部的兩側面。
亦即，此溫度感測器中，由於第1樹脂層比第2樹脂層具有更高的熱傳導性且裸露於樹脂密封部的兩側面，透過與圓柱狀待測物的外周面相接觸的第1樹脂層的高熱傳導性，可有效地將熱傳導至熱敏元件，且透過比第1樹脂層的熱傳導性低的第2樹脂層，可抑制從上下表面的熱散失。
此外，本發明之溫度感測器之該樹脂密封部的兩側面以外形成有凹部或通孔。亦即，此溫度感測器中，由於樹脂密封部的兩側面以外形成有凹部或通孔，透過凹部或通孔，即所謂的部份挖除以減少樹脂密封部的體積，可經由降低熱容量以提高熱反應性。
此外，本發明之溫度感測器之該樹脂密封部的內部或外面設置有高熱傳導性板，其係由比該樹脂的熱傳導性還高的材料所製成。
亦即，此溫度感測器中，由於樹脂密封部的內部或外面設置有利用比樹脂的熱傳導性還高的材料所製成之高熱傳導性板，透過高熱傳導性板可增加對熱敏元件的熱傳導效率，可進行更精確且高反應性的溫度量測。
再者，本發明之溫度感測器之該高熱傳導性板的至少一部份裸露於該樹脂密封部的兩側面。
亦即，此溫度感測器中，由於高熱傳導性板的至少一部份裸露於樹脂密封部的兩側面，高熱傳導性板可直接與圓柱狀待測物的外周面相接觸來傳導熱，可進行更精確的溫度量測。
此外，本發明之溫度感測器之該熱敏元件配置於靠近該樹脂密封部的一端面，且該導線自該樹脂密封部的另一端面突出。
亦即，此溫度感測器中，由於熱敏元件配置於靠近樹脂密封部的一端面，且導線自樹脂密封部的另一端面突出，黏著於樹脂密封部的導線部分變長了，可抑制水分等透過導線的插入部侵入以提高可靠度。
此外，本發明之溫度感測器之該樹脂密封部係由密封該熱敏元件之一元件密封部及包覆自該元件密封部突出的該導線的基部之一導線維持部所構成。
亦即，此溫度感測器中，由於導線維持部包覆了自元件密封部突出所形成的導線的基部，透過突出的導線維持部使黏著於樹脂的導線部分變長了，可抑制水分等透過導線的插入部侵入以提高可靠度。
此外，本發明之溫度感測器之該導線從該樹脂密封部的上表面朝向與該圓柱狀待測物的軸線相垂直的方向突出。
亦即，此溫度感測器中，由於導線從樹脂密封部的上表面朝向與圓柱狀待測物的軸線相垂直的方向突出，即使不使導線大幅彎曲亦可越過圓柱狀待測物以進行配線，使設置於圓柱狀待測物另一側的基板與導線的連接更加容易。
本發明具有下列效果。
亦即，根據本發明之溫度感測器，由於樹脂密封部的兩側面沿著相對的兩圓柱狀待測物的外周面相互傾斜，樹脂密封部容易被定位於兩圓柱狀待測物間，且從可大面積接觸的樹脂密封部的兩側面傳導圓柱狀待測物的熱，可進行精確的溫度量測。因此，本發明之溫度感測器適用使用於電池組的電池等作為圓柱狀待測物的溫度量測。
以下，同時參照第1及2圖說明本發明第1實施例之溫度感測器。此外，下列說明所使用的圖示中，為了使各部件成為能夠辨識或容易辨識的尺寸而適當的調整了比例。
如第1及2圖所示，本實施例之溫度感測器1設置於軸線彼此相互平行且相鄰配置的兩電池(圓柱狀待測物)C間並與電池相接觸以量測溫度。溫度感測器1包含具有一對電極2a之一熱敏元件2、連接該對電極2a之一對導線3及密封該熱敏元件2之一樹脂密封部4。
該熱敏元件2可為熱敏電阻(chip thermistor)或薄膜熱敏元件。雖然此熱阻器具有NTC型、PTC型及CTR型等熱阻器，本實施例中熱敏元件2採用例如NTC型熱阻器。此熱阻器例如使用Mn-Co-Cu系材料或Mn-Co-Fe系材料等的熱敏材料所製成。
該導線3例如採用比氯乙烯被覆導線更細的聚氨酯被覆導線等。
該樹脂密封部4形成為下端較窄的梯形截面，其兩側面4a沿著相對的兩電池C的外周面相互傾斜。再者，此樹脂密封部4的兩側面4a的傾斜角度，較佳例如依據所設置電池C的直徑及電池間距等來設定。
此外，樹脂密封部4可由作為熱溶樹脂的聚烯烴樹脂的聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)所製成。例如，樹脂密封部4可使用Shore硬度(25℃)為29的聚丙烯。
再者，樹脂密封部4可以使用的樹脂，除了聚烯烴樹脂以外，還可使用聚醯胺樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚胺酯樹脂、矽氧樹脂、聚氯乙烯樹脂、含氟橡膠、熱可塑性合成橡膠等。
如第1及2圖所示，要將此溫度感測器1設置於兩並排的電池C的曲面間，將樹脂密封部4插入電池C間所形成的截面略呈V字形區域的狀態下，利用固定用膠帶T貼附於樹脂密封部4的上表面及兩電池C的外周面以進行固定。
如此，本實施例之溫度感測器1中，由於樹脂密封部4的兩側面4a沿著相對的兩電池C的外周面相互傾斜，樹脂密封部4可插入並收納於兩電池C間所形成的截面大致呈V字形的區域而於易定位。此外，由於樹脂密封部4的兩側面4a分別與兩並排的電池C的外周面大面積接觸來收納，電池C的熱從兩側面被傳導，可精確量測表面溫度。
此外，由於樹脂密封部4形成為下端較窄的梯形截面，故容易插入並收納於兩電池C間，且由於其上表面為平坦，當使用固定用膠帶T將其貼附於兩電池C間時，可確保與固定用膠帶T間的大黏著面積。因此，即使不使用矽氧樹脂等，亦可使用固定用膠帶T確實並穩固的進行固定。
接著，參照第3至11圖，以下說明本發明第2實施例至第10實施例之溫度感測器。再者，以下各實施例之說明中，與上述實例中所說明的相同構成元件係使用同一標號，並省略其說明。
第2實施例與第1實施例的不同點在於，相對於第1實施中兩側面4a為平面的傾斜面而形成梯形截面的樹脂密封部4，第2實施例之溫度感測器21如第3圖所示，兩側面24a沿電池C的外周面呈曲面狀而形成截面大致呈梯形的樹脂密封部24。此外，第2實施例之溫度感測器21之樹脂密封部24係由包覆於熱敏元件2周圍之一第1樹脂層24A及堆疊於該第1樹脂層24A上下之一對第2樹脂層24B所構成；第1樹脂層24A比第2樹脂層24B具有更高的熱傳導性且裸露於樹脂密封部24的兩側面24a，此點亦與第1實施例不同。
亦即，第2實施例中，樹脂密封部24的兩側面24a分別被形成對應電池C的外周面的曲率的凹面狀，並具有一對第2樹脂層24B包覆於第1樹脂層24A外以形成堆疊的3層構造。
該第1樹脂層24A例如係於第1樹脂層24A中添加比樹脂具有更高熱傳導性的氧化鋁等的添加劑以賦予其具有比第2樹脂層24B更高的熱傳導性。
藉此，第2實施例之溫度感測器21中，由於樹脂密封部24的兩側面24a沿著電池C的外周面形成為曲面狀，呈曲面的電池C的外周面與樹脂密封部24的兩側面24a間以大面積相接觸，透過增加接觸面積來得到更穩固的固定狀態，並提高熱傳導進而可進行精確的溫度量測。
此外，由於第1樹脂層24A比第2樹脂層24B具有更高的熱傳導性且裸露於樹脂密封部24的兩側面24A，透過與電池C的外周面相接觸的第1樹脂層24A的高熱傳導性，可有效地將熱傳導至熱敏元件2，且透過比第1樹脂層24A的熱傳導性低的第2樹脂層24B，可抑制從上下表面的熱散失。
接著，第3實施例與第1實施例的不同點在於，相對於第1實施中樹脂密封部4的上下表面為平坦面的梯形截面，第3實施例之溫度感測器31如第4圖所示，樹脂密封部34的上下表面沿著導線3的延伸方向形成有延伸的溝狀凹部34b。
此外，第4實施例之溫度感測器41如第5圖所示，樹脂密封部44的上表面位於導線3的正上方形成有矩形狀的凹部44b，且樹脂密封部4的前端附近形成有貫通上下表面的通孔44c。
藉此，第3實施例之溫度感測器31及第4實施例之溫度感測器41中，由於樹脂密封部34、44的兩側面4a以外形成有凹部34b、44b或通孔44c，透過凹部34b、44b或通孔44c，即所謂的部份挖除以減少樹脂密封部34、44的體積，可經由降低熱容量以提高熱反應性。
接著，第5實施例與第1實施例的不同點在於，相對於第1實施例中樹脂密封部4僅密封熱敏元件2及導線3，第5實施例之溫度感測器51如第6圖所示，樹脂密封部54的內部同時鑄模而設置有以高於樹脂的熱傳導性的材料所製成的兩片高熱傳導性板55。
亦即，第5實施例中，例如將銅板等的高熱傳導性的板狀高熱傳導性板55，設置於熱敏元件2的上下與其上下表面平行且不相接觸的與樹脂同時鑄模成形而埋設於其中。此外，此高熱傳導板55的兩端部以裸露於樹脂密封部54的兩側面54a來鑄模。
藉此，第5實施例之溫度感測器51中，由於樹脂密封部54的內部設置有利用比樹脂的熱傳導性還高的材料所製成之高熱傳導性板55，透過高熱傳導性板55可增加對熱敏元件2的熱傳導效率，可進行更精確且高反應性的溫度量測。
特別是，由於高熱傳導性板55的一部份係裸露於樹脂密封部54的兩側面54a，高熱傳導性板55可直接與電池C的外周面相接觸來傳導熱，可進行更精確的溫度量測。
接著，第6實施例與第5實施例的不同點在於，相對於第5實施例中兩片高熱傳導性板55埋設於樹脂密封部54內僅兩端部裸露於兩側面54a，第6實施例之溫度感測器61如第7圖所示，兩片高熱傳導性板65則貼附於樹脂密封部64的兩側面64a。
亦即，第6實施例中，高熱傳導性板65設置於樹脂密封部64的兩側面64a，並以高熱傳導性板65寬廣的主面與電池C的外周面相接觸。
藉此，第6實施例之溫度感測器61中，由於高熱傳導性板65設置於樹脂密封部64的外部且高熱傳導性板65的全部主面裸露於樹脂密封部64的兩側面64a，增加了高熱傳導性板65與電池C的外周面間的接觸部份，可進而提高熱傳導性。
接著，第7實施例與第1實施例的不同點在於，相對於第1實施例中導線3沿著樹脂密封部4的兩側面4a的方向(沿著電池C的軸線方向的方向)從樹脂密封部4突出而延伸，第7實施例之溫度感測器71如第8圖所示，導線3從樹脂密封部4的上表面朝向與電池C的軸線相垂直的方向突出。
亦即，第7實施例中，熱敏元件2係相對於第1實施例之熱敏元件2旋轉90°的狀態下被密封於樹脂密封部74中，一端連接於熱敏元件2的電極2a的導線3則朝向側面的斜上方延伸並從樹脂密封部4的上面突出。
藉此，第7實施例之溫度感測器71中，由於導線3從樹脂密封部4的上表面朝向與電池C的軸線(電池C的延伸方向)相垂直的方向突出，即使不使導線3大幅彎曲亦可越過電池C以進行配線，使設置於電池C另一側的基板(圖未示)與導線3的連接更加容易。
接著，第8實施例與第1實施例的不同點在於，相對於第1實施例中熱敏元件2係密封於樹脂密封部4的中央部份，第8實施例之溫度感測器81如第9圖所示，熱敏元件2係密封於樹脂密封部4內的前端。
亦即，第8實施例中，熱敏元件2配置於樹脂密封部4的一端面(前端)附近，且導線3從樹脂密封部4的另一端面突出。
藉此，第8實施例之溫度感測器81中，由於熱敏元件2配置於靠近樹脂密封部4的一端面且導線3從樹脂密封部4的另一端面突出，黏著於樹脂密封部4的導線3部分變長了，可抑制水分等透過導線3的插入部侵入以提高可靠度。
接著，第9實施例與第1實施例的不同點在於，相對於第1實施例中樹脂密封部4僅具有密封熱敏元件2的梯形截面部份，第9實施例之溫度感測器91如第10圖所示，樹脂密封部94係由密封熱敏元件2之一元件密封部94A及包覆自該元件密封部94A突出所形成的導線3的基部之一導線維持部94B所構成。
亦即，第9實施例中，梯形截面的元件密封部94A的基部一體成型有以密封導線3周圍的狀態突出的矩形截面的導線維持部94B。
藉此，第9實施例之溫度感測器91中，由於導線維持部94B包覆了自元件密封部94A突出所形成的導線3的基部，透過突出的導線維持部94B使黏著於樹脂的導線3部分變長了，可抑制水分等透過導線3的插入部侵入以提高可靠度。
接著，第10實施例與第1實施例的不同點在於，相對於第1實施例中樹脂密封部4形成為下端較窄的梯形截面，第10實施例之溫度感測器101如第11圖所示，樹脂密封部104形成為倒三角形截面。
亦即，第10實施例中，樹脂密封部104形成為下端較窄的三角形截面，此外，樹脂密封部104的兩側面104a比第1實施例還要寬。
藉此，第10實施例之溫度感測器101中，由於樹脂密封部104形成為下端較窄的三角形截面，與第1實施例相同容易插入並收納於兩電池C間，且由於上表面為平坦，可確保以固定用膠帶貼附於兩電池C間時與固定用膠帶間的大黏著面積。
此外，本發明的技術範圍並不限於上述各實施例所記載者，在不脫離本發明之精神的範圍內，當可作各種變更。
1、21、31、41、51、61、71、81、91、101．．．溫度感測器
2．．．熱敏元件
2a．．．電極
3．．．導線
4、24、34、44、54、64、94、104．．．樹脂密封部
4a、24a、54a、64a、104a．．．樹脂密封部的兩側面
24A．．．第1樹脂層
24B．．．第2樹脂層
34b．．．凹部
44c．．．通孔
55、65．．．高熱傳導性板
94A．．．元件密封部
94B．．．導線維持部
C．．．電池(圓柱狀待測物)
第1a圖顯示本發明第一實施例之溫度感應器之前視圖。
第1b圖顯示本發明第一實施例之溫度感應器之俯視圖。
第2圖顯示第一實施例中，溫度感測器設置於兩並排的電池間的狀態之俯視圖。
第3圖顯示本發明第二實施例之溫度感應器之前視圖。
第4a圖顯示本發明第三實施例之溫度感應器之前視圖。
第4b圖顯示本發明第三實施例之溫度感應器之俯視圖。
第5圖顯示本發明第四實施例之溫度感應器之俯視圖。
第6圖顯示本發明第五實施例之溫度感應器之前視圖。
第7圖顯示本發明第六實施例之溫度感應器之前視圖。
第8a圖顯示本發明第七實施例之溫度感應器之前視圖。
第8b圖顯示本發明第七實施例之溫度感應器之俯視圖。
第9圖顯示本發明第八實施例之溫度感應器之俯視圖。
第10a圖顯示本發明第九實施例之溫度感應器之前視圖。
第10b圖顯示本發明第九實施例之溫度感應器之側視圖。
第10c圖顯示本發明第九實施例之溫度感應器之俯視圖。
第11a圖顯示本發明第十實施例之溫度感應器之前視圖。
第11b圖顯示本發明第十實施例之溫度感應器之俯視圖。
1．．．溫度感測器
2．．．熱敏元件
2a．．．電極
3．．．導線
4．．．樹脂密封部
4a．．．樹脂密封部的兩側面

Claims (11)

  1. 一種溫度感測器，設置於軸線彼此相互平行且相鄰配置的兩圓柱狀待測物間並與該等待測物相接觸以量測溫度，該溫度感測器包含：一熱敏元件，具有一對電極；一對導線，連接該對電極；及一樹脂密封部，直接密封該熱敏元件；其中該樹脂密封部的兩側面沿著相對的該兩圓柱狀待測物的外周面相互傾斜。
  2. 根據申請專利範圍第1項之溫度感測器，其中該樹脂密封部形成為下端較窄的梯形截面或三角形截面。
  3. 根據申請專利範圍第1項之溫度感測器，其中該樹脂密封部係由聚丙烯或聚乙烯所製成。
  4. 根據申請專利範圍第1項之溫度感測器，其中該樹脂密封部的兩側面沿著該圓柱狀待測物的外周面形成曲面狀。
  5. 根據申請專利範圍第1項之溫度感測器，其中該樹脂密封部係由包覆於該熱敏元件周圍之一第1樹脂層及堆疊於該第1樹脂層上下之一對第2樹脂層所構成，該第1樹脂層比該第2樹脂層具有更高的熱傳導性且該第1樹脂層裸露於該樹脂密封部的兩側面。
  6. 根據申請專利範圍第1項之溫度感測器，其中該樹脂密封部的兩側面以外形成有凹部或通孔。
  7. 根據申請專利範圍第1項之溫度感測器，其中該樹脂密封部的內部或外面設置有高熱傳導性板，其由比該樹脂的熱傳導性還高的材料所製成。
  8. 根據申請專利範圍第7項之溫度感測器，其中該高熱傳導性板的至少一部分裸露於該樹脂密封部的兩側面。
  9. 根據申請專利範圍第1項之溫度感測器，其中該熱敏元件配置於靠近該樹脂密封部的一端面，且該導線自該樹脂密封部的另一端面突出。
  10. 根據申請專利範圍第1項之溫度感測器，其中該樹脂密封部係由密封該熱敏元件之一元件密封部及包覆自該元件密封部突出的該導線的基部之一導線維持部所構成。
  11. 根據申請專利範圍第1項之溫度感測器，其中該導線從該樹脂密封部的上表面朝向與該圓柱狀待測物的軸線相垂直的方向突出。
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