WO2019138729A1 - 温度センサ - Google Patents

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WO2019138729A1
WO2019138729A1 PCT/JP2018/044348 JP2018044348W WO2019138729A1 WO 2019138729 A1 WO2019138729 A1 WO 2019138729A1 JP 2018044348 W JP2018044348 W JP 2018044348W WO 2019138729 A1 WO2019138729 A1 WO 2019138729A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermistor element
thermal conductivity
high thermal
temperature sensor
pair
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/044348
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝昌 窪木
光 植垣
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2019138729A1 publication Critical patent/WO2019138729A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor

Definitions

  • the present invention relates to a temperature sensor.
  • Patent Document 1 JP-A-8-261845
  • the thermistor type temperature detector described in Patent Document 1 includes a metal case, and a first thermistor and a second thermistor.
  • the metal case has a space inside, and further has an opening communicating the space with the outside.
  • the first thermistor and the second thermistor are provided in the internal space of the metal case.
  • the first thermistor is resin-molded.
  • the measured temperature is detected from the potential difference at both ends of the first thermistor, and the measured temperature is detected from the amount of current flowing through the second thermistor. That is, the detection of the measured temperature based on the change in the electrical resistance value of the first thermistor and the detection of the measured temperature based on the change in the electrical resistance value of the second thermistor are separately performed.
  • the measurement required time of the temperature sensor becomes longer due to the influence of the thermal conductivity of the members around the thermistor element. There is a problem of that. Further, since the detection of the measured temperature is separately performed based on the change in the electrical resistance value of each of the two thermistor elements, the configuration of the temperature sensor is complicated.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a temperature sensor with a short measurement time with a simple configuration.
  • a temperature sensor comprises a sealing resin, a high heat conducting portion, and a first thermistor element and a second thermistor element.
  • the high thermal conductivity portion is covered with the sealing resin, and has a higher thermal conductivity than the sealing resin.
  • the first thermistor element and the second thermistor element are covered with the sealing resin to maintain the relative positional relationship with the high heat conducting portion.
  • the high thermal conductivity portion is erected to face each other from the connecting portion, an extending portion extended from a part of the outer edge of the connecting portion, and a portion of the outer edge of the extending portion, and the extending portions are interposed between It includes a pair of standing parts positioned to sandwich. At least a portion of the first thermistor element is located in an area surrounded by the extending portion and the pair of standing portions.
  • the second thermistor element is located outside the area surrounded by the extending portion and the pair of standing portions.
  • a temperature sensor comprises a sealing resin, a high thermal conductivity portion, and a first thermistor element and a second thermistor element.
  • the high thermal conductivity portion is covered with the sealing resin, and has a higher thermal conductivity than the sealing resin.
  • the first thermistor element and the second thermistor element are covered with the sealing resin to maintain the relative positional relationship with the high heat conducting portion.
  • the high thermal conductivity portion is erected to face each other from the connecting portion, an extending portion extended from a part of the outer edge of the connecting portion, and a portion of the outer edge of the extending portion, and the extending portions are interposed between It includes a pair of standing parts positioned to sandwich.
  • the first thermistor element is located in an area surrounded by the extending portion and the pair of standing portions. At least a portion of the second thermistor element is located outside the area surrounded by the extending portion and the pair of standing portions.
  • a temperature sensor comprises a sealing resin, a high thermal conductivity portion, and a first thermistor element and a second thermistor element.
  • the high thermal conductivity portion is covered with the sealing resin, and has a higher thermal conductivity than the sealing resin.
  • the first thermistor element and the second thermistor element are covered with the sealing resin to maintain the relative positional relationship with the high heat conducting portion.
  • the high thermal conductivity portion is erected to face each other from the connecting portion, an extending portion extended from a part of the outer edge of the connecting portion, and a portion of the outer edge of the extending portion, and the extending portions are interposed between It includes a pair of standing parts positioned to sandwich.
  • the first thermistor element is located in an area surrounded by the extending portion and the pair of standing portions.
  • the second thermistor element is located outside the area surrounded by the extending portion and the pair of standing portions.
  • the high thermal conductivity portion further includes a bridge portion connecting the pair of upright portions while facing the extension portion.
  • the high thermal conductivity portion further includes a transverse portion which is erected from the part of the outer edge of the connecting portion and which connects the pair of erecting portions to each other.
  • the high thermal conductivity portion is made of metal. In one aspect of the present invention, the thermal resistance value between the high thermal conductivity portion and the first thermistor element is smaller than the thermal resistance value between the high thermal conductivity portion and the second thermistor element.
  • the measurement required time of the temperature sensor can be shortened with a simple configuration.
  • A is a graph showing the time-dependent change of the temperature of the object to be measured
  • B is a graph showing the time-dependent change of the electrical resistance value of each of the first thermistor element and the second thermistor element
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a temperature measurement device provided with a temperature sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a structure of a temperature sensor corresponding to a part II of the temperature measuring device of FIG.
  • FIG. 3 is a side view of the temperature sensor shown in FIG. 2 as viewed in the direction of arrow III.
  • the temperature measurement device 1 including the temperature sensor 100 includes a bridge circuit and an operation unit 170.
  • the bridge circuit includes a first thermistor element 110, a second thermistor element 120, a first fixed resistor 111, and a second fixed resistor 121.
  • the first voltage dividing circuit 10 is configured by connecting the first thermistor element 110 and the first fixed resistor 111 in series.
  • the second voltage dividing circuit 20 is configured by connecting the second thermistor element 120 and the second fixed resistor 121 in series.
  • the resistance value of each of the first fixed resistor 111 and the second fixed resistor 121 is, for example, 10 k ⁇ .
  • each of the first voltage dividing circuit 10 and the second voltage dividing circuit 20 is connected to the power supply 30.
  • the other end of each of the first voltage dividing circuit 10 and the second voltage dividing circuit 20 is grounded.
  • Power supply voltage Vcc is, for example, 3V.
  • the middle point of the first voltage dividing circuit 10 and the middle point of the second voltage dividing circuit 20 are connected to the calculation unit 170. That is, the computing unit 170 is electrically connected to the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120.
  • Operation unit 170 is, for example, a microcomputer.
  • the temperature sensor 100 includes a sealing resin, a high thermal conductivity portion 130, and a first thermistor element 110 and a second thermistor element 120.
  • the first thermistor element 110 has electrodes at both ends.
  • the first lead 141 is joined to the electrode at one end of the first thermistor element 110
  • the second lead 142 is joined to the electrode at the other end of the first thermistor element 110.
  • each of the first lead 141 and the second lead 142 has a core wire which is coated with insulation.
  • the core wire of the first lead 141 is bonded to the electrode at one end of the first thermistor element 110 by a bonding material.
  • the core wire of the second lead 142 is bonded to the electrode at the other end of the first thermistor element 110 by a bonding material.
  • the core wire is preferably made of a material mainly composed of Cu—Ni or Ni—Cr from the viewpoint of thermal conductivity.
  • the insulating coating is made of, for example, enamel.
  • the bonding material is composed of a solder or a conductive adhesive.
  • the first thermistor element 110, the joint portion between the first lead 141 and the first thermistor element 110, and the joint portion between the second lead 142 and the first thermistor element 110 are sealing resin 151 such as epoxy resin or silicone resin. Molded by. That is, the temperature sensor 100 includes the sealing resin 151.
  • the second thermistor element 120 has electrodes at both ends.
  • the third lead 143 is joined to the electrode at one end of the second thermistor element 120
  • the fourth lead 144 is joined to the electrode at the other end of the second thermistor element 120.
  • each of the third lead 143 and the fourth lead 144 has an insulation coated core wire.
  • the core wire of the third lead 143 is bonded to the electrode at one end of the second thermistor element 120 by a bonding material.
  • the core wire of the fourth lead 144 is bonded to the electrode at the other end of the second thermistor element 120 by a bonding material.
  • the configuration of each of the core wire, the insulation coating and the bonding material is the same as described above.
  • the second thermistor element 120, the joint portion between the third lead 143 and the second thermistor element 120, and the joint portion between the fourth lead 144 and the second thermistor element 120 are sealing resin 152 such as epoxy resin or silicone resin. Molded by. That is, the temperature sensor 100 includes the sealing resin 152.
  • the high thermal conductivity portion 130 has a portion in contact with the object to be measured. Temperature sensor 100 may include a portion in contact with the object to be measured other than high thermal conductivity portion 130.
  • the high thermal conductivity portion 130 includes an annular connection portion 131 connected to the object to be measured, an extension portion 132 extended from a part of the outer edge of the connection portion 131, and an extension portion It includes a pair of standing portions 133 which are erected so as to face each other from a part of the outer edge of 132 and positioned so as to sandwich the extending portion 132 therebetween.
  • the high thermal conductivity portion 130 further includes a bridge portion 134 that connects the pair of upright portions 133 with each other while facing the extension portion 132.
  • the high thermal conductivity portion 130 further includes a horizontal portion 135 which is erected from the part of the outer edge of the connection portion 131 and which connects the pair of erected portions 133 to each other.
  • the bridge portion 134 and the horizontal portion 135 may not necessarily be provided.
  • the shape of the connection portion 131 is not limited to an annular shape, and may be, for example, a C shape, a U shape, or a V shape.
  • the extended portion 132, the pair of upright portions 133, the bridge portion 134, and the horizontal portion 135 form a bottomed cylindrical shape.
  • the shape of the horizontal portion 135 seen from the axial direction of the bottomed cylindrical shape is a rectangle, but it may be a circle, an ellipse, or a polygon other than a rectangle.
  • the high thermal conductivity portion 130 is made of a material such as a metal having a thermal conductivity higher than that of the sealing resin 151, the sealing resin 152, and the sealing resin 160 described later.
  • the first thermistor element 110 is located in a region surrounded by the extending portion 132, the pair of upright portions 133 and the bridge portion 134.
  • the second thermistor element 120 is located outside the area surrounded by the extending portion 132, the pair of upright portions 133 and the bridge portion 134. Note that at least a portion of the first thermistor element 110 is located in a region surrounded by the extending portion 132, the pair of erected portions 133, and the bridge portion 134, and the second thermistor element 120. However, it may be located out of the area
  • the first thermistor element 110 is located in a region surrounded by the extending portion 132, the pair of erected portions 133, and the bridge portion 134, and at least a part of the second thermistor element 120. However, it may be located out of the area
  • the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 are covered with a sealing resin to maintain a relative positional relationship with the high thermal conductivity part 130.
  • the sealing resin 152 is molded with a sealing resin 160 such as an epoxy resin or a silicone resin and fixed to the high thermal conductivity portion 130 outside the region surrounded by the first and second bridge portions 134, whereby the first thermistor The element 110 and the second thermistor element 120 are positioned relative to the high thermal conductivity portion 130.
  • the inside of the region surrounded by the extending portion 132, the pair of upright portions 133, and the bridge portion 134 is filled with the sealing resin 151 and the sealing resin 160 without a gap. That is, the temperature sensor 100 includes the sealing resin 160.
  • sealing resin 151 and the sealing resin 152 may not be provided, and the sealing resin 160 may be integrally sealed.
  • the sealing resin 160 may be made of the same material as at least one of the sealing resin 151 and the sealing resin 152, or may be made of a material different from the sealing resin 151 and the sealing resin 152. It is also good.
  • the first lead 141, the second lead 142, the third lead 143, and the fourth lead 144 are drawn out from the side of the sealing resin 160 opposite to the high thermal conductivity portion 130 side.
  • the temperature sensor 100 uses the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 to bring the high thermal conductivity portion 130 into contact with the object to be measured and bring the high thermal conductivity portion 130 to substantially the same temperature as the object.
  • the temperature of the object to be measured is measured by detecting the temperature of the high thermal conductivity part 130.
  • the first thermal resistance value between the high thermal conductivity portion 130 and the first thermistor element 110 is smaller than the second thermal resistance value between the high thermal conductivity portion 130 and the second thermistor element 120.
  • the thermal resistance value is inversely proportional to the area of the heat transfer path, proportional to the length of the heat transfer path, and inversely proportional to the thermal conductivity of the heat transfer path.
  • the heat transfer path is a path through which heat mainly propagates between the high thermal conductivity portion 130 and the thermistor.
  • the first thermistor element 110 is located inside the region surrounded by the extending portion 132, the pair of upright portions 133 and the bridge portion 134, and the second thermistor element 120 is connected to the extending portion 132. It is located outside the area surrounded by the pair of upright portions 133 and the bridge portion 134. As a result, the first thermistor element 110 has a large area of the heat transfer path from the high thermal conductivity portion 130, a short length of the heat transfer path from the high thermal conductivity portion 130, and a high thermal conductivity as compared to the second thermistor element 120. The thermal conductivity of the heat transfer path from the conductive portion 130 is large.
  • the first thermistor element 110 is surrounded by the extending portion 132, the pair of erected portions 133, and the bridge portion 134, and is further adjacent to the horizontal portion 135.
  • the area of the heat transfer path from the high thermal conductivity portion 130 is large, the length of the heat transfer path from the high thermal conductivity portion 130 is short, and the thermal conduction of the heat transfer path from the high thermal conductivity portion 130 The rate is large.
  • the first thermal resistance value is smaller than the second thermal resistance value. Therefore, the thermal time constant of the first thermistor element 110 is smaller than that of the second thermistor element 120, and the thermal responsiveness is improved.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of the single thermistor element and the electrical resistance value in each of the first thermistor element and the second thermistor element.
  • the vertical axis represents the electrical resistance value (k ⁇ ) of the thermistor element
  • the horizontal axis represents the temperature (° C.) of the thermistor element.
  • the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 are negative characteristic thermistors having the same B constant. Specifically, each of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 has, for example, an electric resistance value of 10 k ⁇ when the temperature of the thermistor element is 25 ° C. The electric resistance value of each of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 decreases as the temperature of the thermistor element increases, and the electric resistance value increases as the temperature of the thermistor element decreases.
  • FIG. 5 is a graph showing a temporal change in temperature of the thermistor element and a thermal time constant due to a change in temperature of the high thermal conductivity portion in each of the first thermistor element and the second thermistor element.
  • the vertical axis indicates the temperature of the high heat conduction portion
  • the horizontal axis indicates the elapsed time.
  • the first thermistor element 110 has higher thermal responsiveness than the second thermistor element 120.
  • the thermal time constant of the thermistor element is the time for the temperature of the thermistor element to reach 63.2% of the change in temperature (t 1 -t 0 ) of the high thermal conductivity part 130.
  • the thermal time constant X 1 of the first thermistor element 110 is smaller than the thermal time constant X 2 of the second thermistor element 120.
  • the thermal time constant X 1 is 3.0 seconds
  • the thermal time constant X 2 is 3.5 seconds.
  • the power supply voltage Vcc is 3 V
  • the resistance value of each of the first fixed resistor 111 and the second fixed resistor 121 is 10 k ⁇ .
  • Each of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 The divided voltage of the first voltage dividing circuit 10 is 1.5 V
  • the divided voltage of the second voltage dividing circuit 20 is 1.5 V, when the temperature is 25 ° C. and the electric resistance value is 10 k ⁇ .
  • the divided voltage of the first voltage dividing circuit 10 decreases. Conversely, when the temperature of the first thermistor element 110 drops from 25 ° C. and the resistance value of the first thermistor element 110 increases, the divided voltage of the first voltage dividing circuit 10 increases.
  • the divided voltage of the second voltage dividing circuit 20 decreases. Conversely, when the temperature of the second thermistor element 120 drops from 25 ° C. and the resistance value of the second thermistor element 120 increases, the divided voltage of the second voltage dividing circuit 20 increases.
  • the divided voltage of the first voltage dividing circuit 10 and the divided voltage of the second voltage dividing circuit 20 are input to the calculation unit 170.
  • the computing unit 170 performs the following information processing when detecting the temperature of the object to be measured.
  • the information processing performed by the calculation unit 170 is not limited to the following, and various methods can be adopted.
  • FIG. 6A is a graph showing time-dependent changes in temperature of the object to be measured
  • FIG. 6B is a graph showing time-dependent changes in electrical resistance value of each of the first thermistor element and the second thermistor element
  • FIG. 6C is a graph showing temporal changes in divided voltages of the first voltage dividing circuit and the second voltage dividing circuit.
  • the ordinate represents the temperature of the object to be measured
  • the abscissa represents the elapsed time.
  • the abscissa represents the elapsed time.
  • the left vertical axis represents voltage (V)
  • the right vertical axis represents voltage difference (V)
  • the horizontal axis represents elapsed time.
  • FIG. 6 (B) the change with time of the correction resistance value derived by the information processing of the calculation unit 170 is indicated by a solid line.
  • FIG. 6C the change with time of the voltage difference between the divided voltage of the first voltage dividing circuit 10 and the divided voltage of the second voltage dividing circuit 20 is indicated by a solid line.
  • the temperature of the first thermistor element 110 rises faster than the temperature of the second thermistor element 120 because the first thermistor element 110 has a smaller thermal resistance value and higher thermal responsiveness than the second thermistor element 120. Do. Therefore, the electric resistance value of the first thermistor element 110 decreases faster than the electric resistance value of the second thermistor element 120. As a result, the divided voltage of the first voltage dividing circuit 10 drops faster than the divided voltage of the second voltage dividing circuit 20, and as shown in FIG. 6C, the divided voltage of the first voltage dividing circuit 10 And a voltage difference between the divided voltage of the second voltage dividing circuit 20.
  • the calculation unit 170 uses the voltage difference between the divided voltage of the first voltage dividing circuit 10 and the divided voltage of the second voltage dividing circuit 20 to calculate the corrected electrical resistance value shown in FIG. 6 (B). As shown in FIG. 6B, the rate of change of the corrected electrical resistance value is faster than the rate of change of the electrical resistance value of each of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120.
  • the electric resistance value of each of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 gradually decreases after the elapsed time T D, but the corrected electric resistance value is immediately after the elapsed time T A after rapidly decreases until the elapsed time T B from decreasing rate toward the elapsed time T C from the elapsed time T B becomes gradual, becomes substantially constant from the time exceeds the elapsed time T C, the elapsed time T D after Is constant.
  • the computing unit 170 measures the temperature t b of the object to be measured by detecting the temperature of the high heat conducting unit 130 based on the corrected electrical resistance value. That is, the operation unit 170 detects the temperature of the high thermal conductivity unit 130 based on the change in the electrical resistance value of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120.
  • the temperature measurement device 1 detects the temperature t b of the object to be measured based on the corrected electrical resistance value, so that the temperature measurement device 1 detects the detection speed faster than the detection speed of each of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120. Have. Thereby, the measurement required time of the temperature measurement apparatus 1 can be shortened.
  • the thermal response of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 is achieved by causing a difference between the first thermal resistance value and the second thermal resistance value.
  • a sex difference can be effectively generated, and as a result, the measurement required time of the temperature sensor 100 can be shortened.
  • the configuration of the temperature sensor 100 is It is simple.
  • the temperature of the object to be measured can be easily measured simply by bringing the high thermal conductivity portion 130 into contact with the object to be measured.
  • temperature sensor 100 can be easily fixed to the object to be measured or in the vicinity thereof.
  • the shape of the high thermal conductivity part 130 is not restricted above, According to the shape of to-be-measured object, it can change suitably.
  • the temperature sensor according to the second embodiment of the present invention is different from the temperature sensor 100 according to the first embodiment of the present invention mainly in that three leads are joined to the first thermistor element and the second thermistor element.
  • the description of the same configuration as that of the temperature sensor 100 according to the first embodiment of the present invention will not be repeated.
  • FIG. 7 is a plan view showing the structure around the high thermal conductivity portion of the temperature sensor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a side view of the temperature sensor shown in FIG. 7 as viewed in the direction of arrow VIII.
  • the tip of the first lead 141 is joined to the electrode at one end of the first thermistor element 110, and the first thermistor
  • the tip of the second lead 142 is joined to the electrode at the other end of the element 110.
  • the middle portion of the second lead 142 is joined to the electrode at one end of the second thermistor element 120, and the third lead 143 is joined to the electrode at the other end of the second thermistor element 120.
  • the insulation coating is peeled off to expose the core wire.
  • the junction with the element 120 and the junction between the third lead 143 and the second thermistor element 120 are molded with a sealing resin 151 such as an epoxy resin or a silicone resin.
  • the sealing resin 160 may not necessarily be provided.
  • the sealing resin 151 is provided so as to be sandwiched between the pair of standing portions 133.
  • the number of leads can be reduced as compared to the temperature sensor 100 according to the first embodiment, and the size, weight and cost of the temperature sensor 100a can be reduced.
  • the temperature sensor according to the third embodiment of the present invention is the same as the temperature sensor 100a according to the second embodiment of the present invention because the shape of the high thermal conductivity portion is mainly different from the temperature sensor 100a according to the second embodiment of the present invention. Description of the configuration will not be repeated.
  • FIG. 9 is a plan view showing the structure around the high thermal conductivity portion of the temperature sensor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view of the temperature sensor shown in FIG. 9 as viewed in the arrow X direction.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the shape of the high thermal conductivity portion of the temperature sensor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the temperature sensor 100b includes a high thermal conductivity portion 130a.
  • the high thermal conductivity part 130 a includes an annular connection part 131 connected to the object to be measured, an extension part 132 extended from a part of the outer edge of the connection part 131, and a part of the outer edge of the extension part 132. It includes a pair of standing portions 133 which are erected to face each other and positioned so as to sandwich the extending portion 132 therebetween.
  • the high thermal conductivity portion 130 a further includes a bridge portion 134 facing the extension portion 132 and connecting the pair of upright portions 133 to each other.
  • the high thermal conductivity portion 130 a further includes a horizontal portion 135 which is erected from the part of the outer edge of the connection portion 131 and which connects the pair of erected portions 133 to each other.
  • the high thermal conductivity portion 130 a extends from the tip of the extending portion 132, and has a bottomed cylindrical shape formed by the extending portion 132, the pair of upright portions 133, the bridge portion 134, and the horizontal portion 135. And an extension 136 projecting from the shape.
  • the first thermistor element 110 is located in a region surrounded by the extending portion 132, the pair of upright portions 133 and the bridge portion 134.
  • the second thermistor element 120 is located outside the region surrounded by the extending portion 132, the pair of upright portions 133, and the bridge portion 134, and is disposed to face the extending portion 136. .
  • the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 are covered with a sealing resin to maintain a relative positional relationship with the high thermal conductivity portion 130a.
  • the sealing resin 151 in the region surrounded by the extending portion 132, the pair of upright portions 133, and the bridge portion 134, and the extending portion 132 with the pair of uprights is molded by the sealing resin 160 such as epoxy resin or silicone resin and fixed to the high heat conduction portion 130 a outside the region surrounded by the installation portion 133 and the bridging portion 134.
  • the sealing resin 160 such as epoxy resin or silicone resin
  • the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 are positioned with respect to the high thermal conductivity portion 130a.
  • the inside of the region surrounded by the extending portion 132, the pair of upright portions 133, and the bridge portion 134 is filled with the sealing resin 151 and the sealing resin 160 without a gap.
  • the first thermal resistance value between the high thermal conductivity portion 130 a and the first thermistor element 110 is smaller than the second thermal resistance value between the high thermal conductivity portion 130 a and the second thermistor element 120.
  • the thermal responsiveness of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 can be obtained by causing a difference between the first thermal resistance value and the second thermal resistance value.
  • the difference can be effectively produced, and as a result, the measurement required time of the temperature sensor 100b can be shortened.
  • the provision of the extension portion 136 facilitates fixing and positioning of the second thermistor element 120 to the high thermal conductivity portion 130 a.
  • the temperature sensor according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the temperature sensor 100a according to the second embodiment of the present invention because the shape of the high thermal conductivity portion is mainly different from the temperature sensor 100a according to the second embodiment of the present invention. Description of the configuration will not be repeated.
  • FIG. 12 is a plan view showing the structure around the high thermal conductivity portion of the temperature sensor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 13 is a side view of the temperature sensor shown in FIG. 12 as viewed in the direction of arrow XIII.
  • the temperature sensor 100 c includes a high heat conduction part 130 b.
  • the high thermal conductivity portion 130 b includes an annular connection portion 131 connected to the object to be measured, an extension portion 132 extended from a part of the outer edge of the connection portion 131, and a part of the outer edge of the extension portion 132. It includes a pair of standing portions 133 which are erected to face each other and positioned so as to sandwich the extending portion 132 therebetween.
  • the high thermal conductivity portion 130 b does not include the bridge portion and the horizontal portion.
  • the first thermistor element 110 is located in an area surrounded by the extending portion 132 and the pair of standing portions 133.
  • the second thermistor element 120 is located outside the area surrounded by the extending portion 132 and the pair of upright portions 133.
  • the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 are covered with a sealing resin to maintain a relative positional relationship with the high thermal conductivity portion 130b.
  • the sealing resin 151 and the extending portion 132 and the pair of upright portions 133 are provided in the region surrounded by the extending portion 132 and the pair of upright portions 133.
  • the remaining portion of the sealing resin 151 is molded by the sealing resin 160 such as epoxy resin or silicone resin outside the enclosed region and fixed to the high thermal conductivity portion 130b, whereby the first thermistor element 110 and the second thermistor element 110 are formed.
  • the thermistor element 120 is positioned with respect to the high thermal conductivity portion 130 b.
  • the inside of the region surrounded by the extending portion 132 and the pair of upright portions 133 is filled with the sealing resin 151 and the sealing resin 160 without a gap.
  • the first thermal resistance value between the high thermal conductivity portion 130 b and the first thermistor element 110 is smaller than the second thermal resistance value between the high thermal conductivity portion 130 b and the second thermistor element 120.
  • the thermal responsiveness of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 can be obtained by causing a difference between the first thermal resistance value and the second thermal resistance value.
  • the difference can be effectively produced, and as a result, the measurement required time of the temperature sensor 100c can be shortened.
  • Embodiment 5 The configuration of the temperature sensor according to the fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • the temperature sensor according to the fifth embodiment of the present invention is the same as the temperature sensor 100c according to the fourth embodiment of the present invention because the shape of the high thermal conductivity portion is mainly different from the temperature sensor 100c according to the fourth embodiment of the present invention. Description of the configuration will not be repeated.
  • FIG. 14 is a plan view showing the structure around the high thermal conductivity portion of the temperature sensor according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 15 is a front view of the temperature sensor shown in FIG. 14 as viewed in the arrow XV direction.
  • the temperature sensor 100d includes a high heat conduction part 130c.
  • the high thermal conductivity portion 130 c includes an annular connection portion 131 connected to the object to be measured, an extension portion 132 extended from a portion of the outer edge of the connection portion 131, and a portion of the outer edge of the extension portion 132. It includes a pair of standing portions 133c which are erected to face each other and positioned so as to sandwich the extending portion 132 therebetween.
  • the high thermal conductivity part 130c does not include the bridge part and the horizontal part.
  • the extended portion 132 and the pair of upright portions 133c have a substantially semi-cylindrical shape as a whole.
  • connection portion 131 may be curved according to the shape of the object to be measured, and the extension portion 132 and the pair of standing portions 133c It may be any shape that can form an area that can enclose the thermistor element 110.
  • the high thermal conductivity part 130 c may further include at least one of the bridge part and the horizontal part.
  • the thermal responsiveness of the first thermistor element 110 and the second thermistor element 120 can be obtained by causing a difference between the first thermal resistance value and the second thermal resistance value.
  • the difference can be effectively produced, and as a result, the measurement required time of the temperature sensor 100d can be shortened.
  • the high thermal conductivity portion in each of the above embodiments may be a contact including a portion to be brought into contact with the object to be measured.

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Abstract

第１サーミスタ素子(１１０)および第２サーミスタ素子(１２０)は、封止樹脂に覆われて高熱伝導部(１３０)に対する相対的な位置関係を保持する。高熱伝導部(１３０)は、接続部(１３１)、接続部(１３１)の外縁の一部から延設された延設部(１３２)、および、延設部(１３２)の外縁の一部から互いに対向するように立設され、延設部(１３２)を間に挟むように位置する１対の立設部(１３３)を含む。第１サーミスタ素子(１１０)は、延設部(１３２)および１対の立設部(１３３)に囲まれた領域内に位置する。第２サーミスタ素子(１２０)は、延設部(１３２)および１対の立設部(１３３)に囲まれた領域外に位置する。

Description

温度センサ
　本発明は、温度センサに関する。
　サーミスタを用いた温度センサの構成を開示した先行文献として、特開平８－２６１８４５号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載されたサーミスタ式温度検出器は、金属ケースと、第１サーミスタおよび第２サーミスタとを備える。金属ケースは、内部に空間を有し、この空間を外部と連通させる開口部をさらに有する。第１サーミスタおよび第２サーミスタは、金属ケースの内部空間に設けられている。第１サーミスタは、樹脂モールドされている。
特開平８－２６１８４５号公報
　特許文献１に記載されたサーミスタ式温度検出器においては、第１サーミスタの両端における電位差から被測定温度を検出するとともに、第２サーミスタを流れる電流量から被測定温度を検出している。すなわち、第１サーミスタの電気抵抗値の変化に基づいた被測定温度の検出と、第２サーミスタの電気抵抗値の変化に基づいた被測定温度の検出とを、別々に行なっている。
　このように、１つのサーミスタ素子の電気抵抗値の変化に基づいて被測定温度の検出を行なった場合、サーミスタ素子の周囲の部材の熱伝導率の影響などにより温度センサの測定所要時間が長くなるという問題点がある。また、２つのサーミスタ素子の各々の電気抵抗値の変化に基づいて、被測定温度の検出を別々に行なっているため、温度センサの構成が複雑である。
　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で測定所要時間の短い温度センサを提供することを目的とする。
　本発明の第１局面に基づく温度センサは、封止樹脂と、高熱伝導部と、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子とを備える。高熱伝導部は、封止樹脂に覆われ、封止樹脂より高い熱伝導率を有する。第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子は、封止樹脂に覆われて高熱伝導部に対する相対的な位置関係を保持する。高熱伝導部は、接続部、接続部の外縁の一部から延設された延設部、および、延設部の外縁の一部から互いに対向するように立設され、延設部を間に挟むように位置する１対の立設部を含む。第１サーミスタ素子の少なくとも一部は、延設部および１対の立設部に囲まれた領域内に位置する。第２サーミスタ素子は、延設部および１対の立設部に囲まれた領域外に位置する。
　本発明の第２局面に基づく温度センサは、封止樹脂と、高熱伝導部と、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子とを備える。高熱伝導部は、封止樹脂に覆われ、封止樹脂より高い熱伝導率を有する。第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子は、封止樹脂に覆われて高熱伝導部に対する相対的な位置関係を保持する。高熱伝導部は、接続部、接続部の外縁の一部から延設された延設部、および、延設部の外縁の一部から互いに対向するように立設され、延設部を間に挟むように位置する１対の立設部を含む。第１サーミスタ素子は、延設部および１対の立設部に囲まれた領域内に位置する。第２サーミスタ素子の少なくとも一部は、延設部および１対の立設部に囲まれた領域外に位置する。
　本発明の第３局面に基づく温度センサは、封止樹脂と、高熱伝導部と、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子とを備える。高熱伝導部は、封止樹脂に覆われ、封止樹脂より高い熱伝導率を有する。第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子は、封止樹脂に覆われて高熱伝導部に対する相対的な位置関係を保持する。高熱伝導部は、接続部、接続部の外縁の一部から延設された延設部、および、延設部の外縁の一部から互いに対向するように立設され、延設部を間に挟むように位置する１対の立設部を含む。第１サーミスタ素子は、延設部および１対の立設部に囲まれた領域内に位置する。第２サーミスタ素子は、延設部および１対の立設部に囲まれた領域外に位置する。
　本発明の一形態においては、高熱伝導部が、延設部と対向しつつ１対の立設部を互いに繋ぐ橋設部をさらに含む。
　本発明の一形態においては、高熱伝導部が、接続部の外縁の上記一部から立設され、１対の立設部を互いに繋ぐ横設部をさらに含む。
　本発明の一形態においては、高熱伝導部は、金属で構成されている。
　本発明の一形態においては、高熱伝導部と第１サーミスタ素子との間の熱抵抗値が、高熱伝導部と第２サーミスタ素子との間の熱抵抗値より小さい。
　本発明によれば、温度センサの測定所要時間を簡易な構成で短くすることができる。
本発明の実施形態１に係る温度センサを備える温度測定装置の構成を示す等価回路図である。 図１の温度測定装置のＩＩ部に対応する温度センサの構造を示す平面図である。 図２に示す温度センサを矢印ＩＩＩ方向から見た側面図である。 第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子の各々における、サーミスタ素子単体の温度と電気抵抗値との関係を示すグラフである。 第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子の各々における、高熱伝導部の温度の変化によるサーミスタ素子の温度の経時的変化および熱時定数を示すグラフである。 (Ａ)は、被測定物の温度の経時変化を示すグラフであり、(Ｂ)は、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子の各々の電気抵抗値の経時変化を示すグラフであり、(Ｃ)は、第１分圧回路および第２分圧回路の分圧電圧の経時変化を示すグラフである。 本発明の実施形態２に係る温度センサの高熱伝導部の周囲の構造を示す平面図である。 図７に示す温度センサを矢印ＶＩＩＩ方向から見た側面図である。 本発明の実施形態３に係る温度センサの高熱伝導部の周囲の構造を示す平面図である。 図９に示す温度センサを矢印Ｘ方向から見た側面図である。 本発明の実施形態３に係る温度センサの高熱伝導部の形状を示す斜視図である。 本発明の実施形態４に係る温度センサの高熱伝導部の周囲の構造を示す平面図である。 図１２に示す温度センサを矢印ＸＩＩＩ方向から見た側面図である。 本発明の実施形態５に係る温度センサの高熱伝導部の周囲の構造を示す平面図である。 図１４に示す温度センサを矢印ＸＶ方向から見た正面図である。
　以下、本発明の各実施形態に係る温度センサについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
　(実施形態１)
　図１は、本発明の実施形態１に係る温度センサを備える温度測定装置の構成を示す等価回路図である。図２は、図１の温度測定装置のＩＩ部に対応する温度センサの構造を示す平面図である。図３は、図２に示す温度センサを矢印ＩＩＩ方向から見た側面図である。
　図１に示すように、本発明の実施形態１に係る温度センサ１００を備える温度測定装置１は、ブリッジ回路および演算部１７０を有している。ブリッジ回路には、第１サーミスタ素子１１０、第２サーミスタ素子１２０、第１固定抵抗１１１および第２固定抵抗１２１が含まれている。
　具体的には、第１サーミスタ素子１１０と第１固定抵抗１１１とが直列に接続されて、第１分圧回路１０が構成されている。第２サーミスタ素子１２０と第２固定抵抗１２１とが直列に接続されて、第２分圧回路２０が構成されている。第１固定抵抗１１１および第２固定抵抗１２１の各々の抵抗値は、たとえば、１０ｋΩである。
　第１分圧回路１０および第２分圧回路２０の各々の一端は、電源３０と接続されている。第１分圧回路１０および第２分圧回路２０の各々の他端は、接地されている。電源電圧Ｖｃｃは、たとえば、３Ｖである。第１分圧回路１０の中点および第２分圧回路２０の中点が、演算部１７０に接続されている。すなわち、演算部１７０は、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０に電気的に接続されている。演算部１７０は、たとえば、マイクロコンピュータである。
　図２および図３に示すように、温度センサ１００は、封止樹脂と、高熱伝導部１３０と、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０とを備える。第１サーミスタ素子１１０は、両端に電極を有している。第１サーミスタ素子１１０の一端の電極に第１リード１４１が接合されており、第１サーミスタ素子１１０の他端の電極に第２リード１４２が接合されている。具体的には、第１リード１４１および第２リード１４２の各々は、絶縁被覆された芯線を有する。第１サーミスタ素子１１０の一端の電極に、第１リード１４１の芯線が接合材によって接合されている。第１サーミスタ素子１１０の他端の電極に、第２リード１４２の芯線が接合材によって接合されている。
　芯線は、Ｃｕ-ＮｉまたはＮｉ-Ｃｒを主成分とする材料で構成されていることが、熱伝導率の観点から好ましい。絶縁被覆は、たとえば、エナメルで構成されている。接合材は、はんだ、または、導電性接着剤で構成されている。
　第１サーミスタ素子１１０、第１リード１４１と第１サーミスタ素子１１０との接合部、および、第２リード１４２と第１サーミスタ素子１１０との接合部は、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの封止樹脂１５１によってモールドされている。すなわち、温度センサ１００は、封止樹脂１５１を備える。
　第２サーミスタ素子１２０は、両端に電極を有している。第２サーミスタ素子１２０の一端の電極に第３リード１４３が接合されており、第２サーミスタ素子１２０の他端の電極に第４リード１４４が接合されている。具体的には、第３リード１４３および第４リード１４４の各々は、絶縁被覆された芯線を有する。第２サーミスタ素子１２０の一端の電極に、第３リード１４３の芯線が接合材によって接合されている。第２サーミスタ素子１２０の他端の電極に、第４リード１４４の芯線が接合材によって接合されている。芯線、絶縁被覆および接合材の各々の構成は、上記と同様である。
　第２サーミスタ素子１２０、第３リード１４３と第２サーミスタ素子１２０との接合部、および、第４リード１４４と第２サーミスタ素子１２０との接合部は、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの封止樹脂１５２によってモールドされている。すなわち、温度センサ１００は、封止樹脂１５２を備える。
　高熱伝導部１３０は、被測定物に接触する部分を有する。なお、温度センサ１００は、高熱伝導部１３０以外に被測定物に接触する部分を含んでいてもよい。本実施形態においては、高熱伝導部１３０は、被測定物に接続される円環状の接続部１３１、接続部１３１の外縁の一部からから延設された延設部１３２、および、延設部１３２の外縁の一部から互いに対向するように立設され、延設部１３２を間に挟むように位置する１対の立設部１３３を含む。高熱伝導部１３０は、延設部１３２と対向しつつ１対の立設部１３３を互いに繋ぐ橋設部１３４をさらに含む。高熱伝導部１３０は、接続部１３１の外縁の上記一部から立設され、１対の立設部１３３を互いに繋ぐ横設部１３５をさらに含む。なお、橋設部１３４および横設部１３５は、必ずしも設けられていなくてもよい。また、接続部１３１の形状は、円環状に限られず、たとえば、Ｃ字状、Ｕ字状またはＶ字状などでもよい。
　延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４と横設部１３５とによって、有底筒状の形状が構成されている。本実施形態においては、有底筒状の形状の軸方向から見た横設部１３５の形状は、矩形であるが、円形、楕円形、または、矩形以外の多角形でもよい。高熱伝導部１３０は、封止樹脂１５１、封止樹脂１５２および後述する封止樹脂１６０より熱伝導率の高い、金属などの材料で構成されている。
　本実施形態においては、第１サーミスタ素子１１０は、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域内に位置している。第２サーミスタ素子１２０は、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域外に位置している。なお、第１サーミスタ素子１１０の少なくとも一部が、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域内に位置しており、かつ、第２サーミスタ素子１２０が、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域外に位置していてもよい。若しくは、第１サーミスタ素子１１０が、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域内に位置しており、かつ、第２サーミスタ素子１２０の少なくとも一部が、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域外に位置していてもよい。
　第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０は、封止樹脂に覆われて高熱伝導部１３０に対する相対的な位置関係を保持する。具体的には、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域の内側において封止樹脂１５１、および、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域の外側において封止樹脂１５２が、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの封止樹脂１６０によってモールドされて高熱伝導部１３０に固定されていることにより、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０が、高熱伝導部１３０に対して位置決めされている。延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域の内側は、封止樹脂１５１および封止樹脂１６０によって隙間の無いように埋められている。すなわち、温度センサ１００は、封止樹脂１６０を備える。
　なお、封止樹脂１５１および封止樹脂１５２が設けられておらず、封止樹脂１６０で一体に封止されていてもよい。また、封止樹脂１６０は、封止樹脂１５１および封止樹脂１５２の少なくとも一方と同じ材料で構成されていてもよいし、封止樹脂１５１および封止樹脂１５２とは異なる材料で構成されていてもよい。
　第１リード１４１、第２リード１４２、第３リード１４３および第４リード１４４は、封止樹脂１６０の高熱伝導部１３０側とは反対側から引き出されている。
　本実施形態に係る温度センサ１００は、高熱伝導部１３０を被測定物に接触させて高熱伝導部１３０を被測定物と略同等の温度にし、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０を用いて高熱伝導部１３０の温度を検出することにより、被測定物の温度を測定する。
　本実施形態においては、高熱伝導部１３０と第１サーミスタ素子１１０との間の第１熱抵抗値は、高熱伝導部１３０と第２サーミスタ素子１２０との間の第２熱抵抗値より小さい。なお、熱抵抗値は、伝熱経路の面積に反比例し、伝熱経路の長さに比例し、伝熱経路の熱伝導率に反比例する。伝熱経路とは、高熱伝導部１３０とサーミスタとの間を熱が主に伝播する経路である。
　第１サーミスタ素子１１０は、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域の内側に位置しており、第２サーミスタ素子１２０は、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域の外側に位置している。これにより、第１サーミスタ素子１１０は、第２サーミスタ素子１２０に比較して、高熱伝導部１３０からの伝熱経路の面積が大きく、高熱伝導部１３０からの伝熱経路の長さが短く、高熱伝導部１３０からの伝熱経路の熱伝導率が大きい。
　具体的には、第１サーミスタ素子１１０は、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれており、さらに、横設部１３５に近接しているため、第２サーミスタ素子１２０に比較して、高熱伝導部１３０からの伝熱経路の面積が大きく、高熱伝導部１３０からの伝熱経路の長さが短く、高熱伝導部１３０からの伝熱経路の熱伝導率が大きい。
　そのため、第１熱抵抗値は、第２熱抵抗値より小さくなる。よって、第１サーミスタ素子１１０は、第２サーミスタ素子１２０に比較して、熱時定数が小さくなり、熱応答性が高くなる。
　以下、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の熱時定数および熱応答性について、詳細に説明する。
　図４は、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子の各々における、サーミスタ素子単体の温度と電気抵抗値との関係を示すグラフである。図４においては、縦軸にサーミスタ素子の電気抵抗値(ｋΩ)、横軸にサーミスタ素子の温度(℃)を示している。
　図４に示すように、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０は、同一のＢ定数を有する、負特性サーミスタである。具体的には、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々は、たとえば、サーミスタ素子の温度が２５℃のときの電気抵抗値が１０ｋΩである。第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々は、サーミスタ素子の温度が上昇するにしたがって電気抵抗値が低下し、サーミスタ素子の温度が降下するにしたがって電気抵抗値が増加する。
　図５は、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子の各々における、高熱伝導部の温度の変化によるサーミスタ素子の温度の経時的変化および熱時定数を示すグラフである。図５においては、縦軸に高熱伝導部の温度、横軸に経過時間を示している。また、高熱伝導部１３０の温度がｔ0であって第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の温度がｔ0となっている状態から、高熱伝導部１３０の温度をｔ1にした場合の、第１サーミスタ素子１１０の温度変化を実線で、第２サーミスタ素子１２０の温度変化を点線で示している。
　図５に示すように、第１サーミスタ素子１１０は、第２サーミスタ素子１２０より高い熱応答性を有する。サーミスタ素子の熱時定数は、サーミスタ素子の温度が高熱伝導部１３０の温度の変化(ｔ1－ｔ0)の６３．２％に達するまでの時間である。第１サーミスタ素子１１０の熱時定数Ｘ1は、第２サーミスタ素子１２０の熱時定数Ｘ2より小さい。たとえば、熱時定数Ｘ1は３．０秒であり、熱時定数Ｘ2は３．５秒である。
　ここで、温度測定装置１が、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の電気抵抗値の変化に基づいて被測定物の温度を測定する際の動作について説明する。
　図１に示すブリッジ回路において、電源電圧Ｖｃｃが３Ｖであり、第１固定抵抗１１１および第２固定抵抗１２１の各々の抵抗値が１０ｋΩであり、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の温度が２５℃であって電気抵抗値が１０ｋΩであるとき、第１分圧回路１０の分圧電圧は１．５Ｖとなり、第２分圧回路２０の分圧電圧は１．５Ｖとなる。
　第１サーミスタ素子１１０の温度が２５℃から上昇して、第１サーミスタ素子１１０の抵抗値が低下すると、第１分圧回路１０の分圧電圧は降下する。逆に、第１サーミスタ素子１１０の温度が２５℃から降下して、第１サーミスタ素子１１０の抵抗値が増加すると、第１分圧回路１０の分圧電圧は上昇する。
　第２サーミスタ素子１２０の温度が２５℃から上昇して、第２サーミスタ素子１２０の抵抗値が低下すると、第２分圧回路２０の分圧電圧は降下する。逆に、第２サーミスタ素子１２０の温度が２５℃から降下して、第２サーミスタ素子１２０の抵抗値が増加すると、第２分圧回路２０の分圧電圧は上昇する。
　第１分圧回路１０の分圧電圧および第２分圧回路２０の分圧電圧は、演算部１７０に入力される。本実施形態においては、演算部１７０は、被測定物の温度を検出する際に、下記の情報処理を行なう。ただし、演算部１７０が行なう情報処理は、下記に限られず、種々の方法を採用することができる。
　図６(Ａ)は、被測定物の温度の経時変化を示すグラフであり、図６(Ｂ)は、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子の各々の電気抵抗値の経時変化を示すグラフであり、図６(Ｃ)は、第１分圧回路および第２分圧回路の分圧電圧の経時変化を示すグラフである。図６(Ａ)においては、縦軸に被測定物の温度、横軸に経過時間を示している。図６(Ｂ)においては、縦軸に電気抵抗値、横軸に経過時間を示している。図６(Ｃ)においては、左側の縦軸に電圧(Ｖ)、右側の縦軸に電圧差(Ｖ)、横軸に経過時間を示している。
　図６(Ｂ)には、演算部１７０の情報処理により導き出された、補正抵抗値の経時変化を実線で示している。図６(Ｃ)には、第１分圧回路１０の分圧電圧と第２分圧回路２０の分圧電圧との電圧差の経時変化を実線で示している。
　温度がｔａである被測定物に高熱伝導部１３０が接触させられると、高熱伝導部１３０の温度が略ｔａとなり、時間が経過するにしたがって、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の温度はｔａに近づいて略一定となる。その結果、図６(Ａ)～図６(Ｃ)に示すように、経過時間ＴＡの直後までは、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の電気抵抗値が安定しているため、第１分圧回路１０の分圧電圧および第２分圧回路２０の各々の分圧電圧は略一定となっている。
　図６(Ａ)に示すように、経過時間ＴＡにおいて、被測定物の温度がｔｂに上昇した場合、高熱伝導部１３０の温度が略ｔｂとなり、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の温度は、高熱伝導部１３０の温度に追随して上昇する。
　第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の温度が上昇するにしたがって、図６(Ｂ)に示すように、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の電気抵抗値が低下する。
　第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の電気抵抗値が低下するにしたがって、図６(Ｃ)に示すように、第１分圧回路１０の分圧電圧および第２分圧回路２０の分圧電圧の各々が降下する。
　第１サーミスタ素子１１０は、第２サーミスタ素子１２０に比較して、熱抵抗値が小さく、熱応答性が高いため、第１サーミスタ素子１１０の温度の方が第２サーミスタ素子１２０の温度より速く上昇する。そのため、第１サーミスタ素子１１０の電気抵抗値は、第２サーミスタ素子１２０の電気抵抗値より速く低下する。その結果、第１分圧回路１０の分圧電圧は、第２分圧回路２０の分圧電圧より速く降下し、図６(Ｃ)に示すように、第１分圧回路１０の分圧電圧と第２分圧回路２０の分圧電圧とに電圧差が生ずる。
　演算部１７０は、第１分圧回路１０の分圧電圧と第２分圧回路２０の分圧電圧との電圧差を用いて、図６(Ｂ)に示す補正電気抵抗値を算出する。図６(Ｂ)に示す通り、補正電気抵抗値の変化速度は、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の電気抵抗値の変化速度より速い。
　具体的には、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の電気抵抗値は、経過時間ＴＤ以後も緩やかに低下しているが、補正電気抵抗値は、経過時間ＴＡの直後から経過時間ＴＢまで急激に低下した後、経過時間ＴＢから経過時間ＴＣに近づくにしたがって低下率が緩やかになり、経過時間ＴＣを超えた時点から略一定となり、経過時間ＴＤ以後は一定になっている。
　演算部１７０は、補正電気抵抗値に基づいて、高熱伝導部１３０の温度を検出することにより、被測定物の温度ｔｂを測定する。すなわち、演算部１７０は、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の電気抵抗値の変化に基づいて、高熱伝導部１３０の温度を検出する。
　演算部１７０が補正電気抵抗値に基づいて被測定物の温度ｔｂを測定することにより、温度測定装置１は、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の各々の検出速度より速い検出速度を有する。これにより、温度測定装置１の測定所要時間を短くすることができる。
　上記のように、本実施形態に係る温度センサ１００においては、第１熱抵抗値と第２熱抵抗値との差異を生じさせることにより、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の熱応答性の差異を効果的に生じさせることができ、その結果、温度センサ１００の測定所要時間を短縮することができる。
　本実施形態に係る温度センサ１００は、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の電気抵抗値の変化に基づいて被測定温度の検出を一元的に行なっているため、温度センサ１００の構成が簡易である。
　また、高熱伝導部１３０を被測定物に接触させるだけで、被測定物の温度を容易に測定することができる。接続部１３１の内周側に、たとえばボルトを挿通し、そのボルトを被測定物に締結することにより、温度センサ１００を被測定物もしくはその近傍に容易に固定することができる。なお、高熱伝導部１３０の形状は、上記に限られず、被測定物の形状に合わせて適宜変更可能である。
　(実施形態２)
　以下、本発明の実施形態２に係る温度センサの構成について図を参照して説明する。本発明の実施形態２に係る温度センサは、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子に３本のリードが接合されている点が主に、本発明の実施形態１に係る温度センサ１００と異なるため、本発明の実施形態１に係る温度センサ１００と同様の構成については、説明を繰り返さない。
　図７は、本発明の実施形態２に係る温度センサの高熱伝導部の周囲の構造を示す平面図である。図８は、図７に示す温度センサを矢印ＶＩＩＩ方向から見た側面図である。
　図７および図８に示すように、本発明の実施形態２に係る温度センサ１００ａにおいては、第１サーミスタ素子１１０の一端の電極に第１リード１４１の先端部が接合されており、第１サーミスタ素子１１０の他端の電極に第２リード１４２の先端部が接合されている。第２サーミスタ素子１２０の一端の電極に第２リード１４２の中間部が接合されており、第２サーミスタ素子１２０の他端の電極に第３リード１４３が接合されている。第２リード１４２の先端部および中間部の各々においては、絶縁被覆が剥離されて芯線が露出している。
　第１サーミスタ素子１１０、第１リード１４１と第１サーミスタ素子１１０との接合部、第２リード１４２と第１サーミスタ素子１１０との接合部、第２サーミスタ素子１２０、第２リード１４２と第２サーミスタ素子１２０との接合部、および、第３リード１４３と第２サーミスタ素子１２０との接合部は、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの封止樹脂１５１によってモールドされている。本実施形態においては、封止樹脂１６０は必ずしも設けられていなくてもよい。封止樹脂１６０が設けられていない場合は、封止樹脂１５１が１対の立設部１３３に挟まれるように設けられる。
　本発明の実施形態２に係る温度センサ１００ａにおいては、実施形態１に係る温度センサ１００に比較して、リードの数を削減することができ、温度センサ１００ａの小型化、軽量化および低コスト化を図ることができる。
　(実施形態３)
　以下、本発明の実施形態３に係る温度センサの構成について図を参照して説明する。本発明の実施形態３に係る温度センサは、高熱伝導部の形状が主に、本発明の実施形態２に係る温度センサ１００ａと異なるため、本発明の実施形態２に係る温度センサ１００ａと同様の構成については、説明を繰り返さない。
　図９は、本発明の実施形態３に係る温度センサの高熱伝導部の周囲の構造を示す平面図である。図１０は、図９に示す温度センサを矢印Ｘ方向から見た側面図である。図１１は、本発明の実施形態３に係る温度センサの高熱伝導部の形状を示す斜視図である。
　図９～図１１に示すように、本発明の実施形態３に係る温度センサ１００ｂは、高熱伝導部１３０ａを備える。高熱伝導部１３０ａは、被測定物に接続される円環状の接続部１３１、接続部１３１の外縁の一部から延設された延設部１３２、および、延設部１３２の外縁の一部から互いに対向するように立設され、延設部１３２を間に挟むように位置する１対の立設部１３３を含む。高熱伝導部１３０ａは、延設部１３２と対向しつつ１対の立設部１３３を互いに繋ぐ橋設部１３４をさらに含む。高熱伝導部１３０ａは、接続部１３１の外縁の上記一部から立設され、１対の立設部１３３を互いに繋ぐ横設部１３５をさらに含む。高熱伝導部１３０ａは、延設部１３２の先端からに延在し、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４と横設部１３５とによって形成された有底筒状の形状から突出している延在部１３６とを含む。
　第１サーミスタ素子１１０は、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域内に位置している。第２サーミスタ素子１２０は、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域外に位置しており、延在部１３６と対向するように配置されている。第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０は、封止樹脂に覆われて高熱伝導部１３０ａに対する相対的な位置関係を保持する。
　具体的には、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域の内側において封止樹脂１５１の一部、および、延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域の外側において封止樹脂１５１の残部が、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの封止樹脂１６０によってモールドされて高熱伝導部１３０ａに固定されていることにより、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０が、高熱伝導部１３０ａに対して位置決めされている。延設部１３２と１対の立設部１３３と橋設部１３４とに囲まれた領域の内側は、封止樹脂１５１および封止樹脂１６０によって隙間の無いように埋められている。
　高熱伝導部１３０ａと第１サーミスタ素子１１０との間の第１熱抵抗値は、高熱伝導部１３０ａと第２サーミスタ素子１２０との間の第２熱抵抗値より小さい。
　本発明の実施形態３に係る温度センサ１００ｂにおいても、第１熱抵抗値と第２熱抵抗値との差異を生じさせることにより、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の熱応答性の差異を効果的に生じさせることができ、その結果、温度センサ１００ｂの測定所要時間を短縮することができる。
　本実施形態においては、延在部１３６を設けていることにより、第２サーミスタ素子１２０の高熱伝導部１３０ａへの固定および位置決めが容易になる。
　(実施形態４)
　以下、本発明の実施形態４に係る温度センサの構成について図を参照して説明する。本発明の実施形態４に係る温度センサは、高熱伝導部の形状が主に、本発明の実施形態２に係る温度センサ１００ａと異なるため、本発明の実施形態２に係る温度センサ１００ａと同様の構成については、説明を繰り返さない。
　図１２は、本発明の実施形態４に係る温度センサの高熱伝導部の周囲の構造を示す平面図である。図１３は、図１２に示す温度センサを矢印ＸＩＩＩ方向から見た側面図である。
　図１２および図１３に示すように、本発明の実施形態４に係る温度センサ１００ｃは、高熱伝導部１３０ｂを備える。高熱伝導部１３０ｂは、被測定物に接続される円環状の接続部１３１、接続部１３１の外縁の一部から延設された延設部１３２、および、延設部１３２の外縁の一部から互いに対向するように立設され、延設部１３２を間に挟むように位置する１対の立設部１３３を含む。高熱伝導部１３０ｂは、橋設部および横設部を含んでいない。
　第１サーミスタ素子１１０は、延設部１３２と１対の立設部１３３とに囲まれた領域内に位置している。第２サーミスタ素子１２０は、延設部１３２と１対の立設部１３３とに囲まれた領域外に位置している。第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０は、封止樹脂に覆われて高熱伝導部１３０ｂに対する相対的な位置関係を保持する。
　具体的には、延設部１３２と１対の立設部１３３とに囲まれた領域の内側において封止樹脂１５１の一部、および、延設部１３２と１対の立設部１３３とに囲まれた領域の外側において封止樹脂１５１の残部が、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの封止樹脂１６０によってモールドされて高熱伝導部１３０ｂに固定されていることにより、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０が、高熱伝導部１３０ｂに対して位置決めされている。延設部１３２と１対の立設部１３３とに囲まれた領域の内側は、封止樹脂１５１および封止樹脂１６０によって隙間の無いように埋められている。
　高熱伝導部１３０ｂと第１サーミスタ素子１１０との間の第１熱抵抗値は、高熱伝導部１３０ｂと第２サーミスタ素子１２０との間の第２熱抵抗値より小さい。
　本発明の実施形態４に係る温度センサ１００ｃにおいても、第１熱抵抗値と第２熱抵抗値との差異を生じさせることにより、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の熱応答性の差異を効果的に生じさせることができ、その結果、温度センサ１００ｃの測定所要時間を短縮することができる。
　(実施形態５)
　以下、本発明の実施形態５に係る温度センサの構成について図を参照して説明する。本発明の実施形態５に係る温度センサは、高熱伝導部の形状が主に、本発明の実施形態４に係る温度センサ１００ｃと異なるため、本発明の実施形態４に係る温度センサ１００ｃと同様の構成については、説明を繰り返さない。
　図１４は、本発明の実施形態５に係る温度センサの高熱伝導部の周囲の構造を示す平面図である。図１５は、図１４に示す温度センサを矢印ＸＶ方向から見た正面図である。
　図１４および図１５に示すように、本発明の実施形態５に係る温度センサ１００ｄは、高熱伝導部１３０ｃを備える。高熱伝導部１３０ｃは、被測定物に接続される円環状の接続部１３１、接続部１３１の外縁の一部から延設された延設部１３２、および、延設部１３２の外縁の一部から互いに対向するように立設され、延設部１３２を間に挟むように位置する１対の立設部１３３ｃを含む。高熱伝導部１３０ｃは、橋設部および横設部を含んでいない。延設部１３２および１対の立設部１３３ｃは全体で、略半円筒状の形状を有している。
　高熱伝導部１３０ｃの形状は、上記に限られず、たとえば、接続部１３１が被測定物の形状に合わせて湾曲していてもよく、延設部１３２および１対の立設部１３３ｃによって、第１サーミスタ素子１１０を囲える領域が形成可能な形状であればよい。また、高熱伝導部１３０ｃが、橋設部および横設部の少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。
　本発明の実施形態５に係る温度センサ１００ｄにおいても、第１熱抵抗値と第２熱抵抗値との差異を生じさせることにより、第１サーミスタ素子１１０および第２サーミスタ素子１２０の熱応答性の差異を効果的に生じさせることができ、その結果、温度センサ１００ｄの測定所要時間を短縮することができる。
　上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。上記の各実施形態における高熱伝導部は、被測定物に接触させられる部分を含む接触子であってもよい。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　温度測定装置、１０　第１分圧回路、２０　第２分圧回路、３０　電源、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ　温度センサ、１１０　第１サーミスタ素子、１１１　第１固定抵抗、１２０　第２サーミスタ素子、１２１　第２固定抵抗、１３０，１３０ａ，１３０ｂ　高熱伝導部、１３１　接続部、１３２　延設部、１３３　立設部、１３４　橋設部、１３５　横設部、１３６　延在部、１４１　第１リード、１４２　第２リード、１４３　第３リード、１４４　第４リード、１５１，１５２，１６０　封止樹脂、１７０　演算部。

Claims (7)

  1. 　封止樹脂と、
    　前記封止樹脂に覆われ、前記封止樹脂より高い熱伝導率を有する高熱伝導部と、
    　前記封止樹脂に覆われて前記高熱伝導部に対する相対的な位置関係を保持する、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子とを備え、
    　前記高熱伝導部は、接続部、該接続部の外縁の一部から延設された延設部、および、該延設部の外縁の一部から互いに対向するように立設され、前記延設部を間に挟むように位置する１対の立設部を含み、
    　前記第１サーミスタ素子の少なくとも一部は、前記延設部および前記１対の立設部に囲まれた領域内に位置し、
    　前記第２サーミスタ素子は、前記延設部および前記１対の立設部に囲まれた領域外に位置する、温度センサ。
  2. 　封止樹脂と、
    　前記封止樹脂に覆われ、前記封止樹脂より高い熱伝導率を有する高熱伝導部と、
    　前記封止樹脂に覆われて前記高熱伝導部に対する相対的な位置関係を保持する、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子とを備え、
    　前記高熱伝導部は、接続部、該接続部の外縁の一部から延設された延設部、および、該延設部の外縁の一部から互いに対向するように立設され、前記延設部を間に挟むように位置する１対の立設部を含み、
    　前記第１サーミスタ素子は、前記延設部および前記１対の立設部に囲まれた領域内に位置し、
    　前記第２サーミスタ素子の少なくとも一部は、前記延設部および前記１対の立設部に囲まれた領域外に位置する、温度センサ。
  3. 　封止樹脂と、
    　前記封止樹脂に覆われ、前記封止樹脂より高い熱伝導率を有する高熱伝導部と、
    　前記封止樹脂に覆われて前記高熱伝導部に対する相対的な位置関係を保持する、第１サーミスタ素子および第２サーミスタ素子とを備え、
    　前記高熱伝導部は、接続部、該接続部の外縁の一部から延設された延設部、および、該延設部の外縁の一部から互いに対向するように立設され、前記延設部を間に挟むように位置する１対の立設部を含み、
    　前記第１サーミスタ素子は、前記延設部および前記１対の立設部に囲まれた領域内に位置し、
    　前記第２サーミスタ素子は、前記延設部および前記１対の立設部に囲まれた領域外に位置する、温度センサ。
  4. 　前記高熱伝導部が、前記延設部と対向しつつ前記１対の立設部を互いに繋ぐ橋設部をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の温度センサ。
  5. 　前記高熱伝導部が、前記接続部の外縁の前記一部から立設され、前記１対の立設部を互いに繋ぐ横設部をさらに含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の温度センサ。
  6. 　前記高熱伝導部は、金属で構成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の温度センサ。
  7. 　前記高熱伝導部と前記第１サーミスタ素子との間の熱抵抗値が、前記高熱伝導部と前記第２サーミスタ素子との間の熱抵抗値より小さい、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の温度センサ。
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