WO2023139652A1 - 温度センサおよび温度センサの製造方法 - Google Patents

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WO2023139652A1
WO2023139652A1 PCT/JP2022/001627 JP2022001627W WO2023139652A1 WO 2023139652 A1 WO2023139652 A1 WO 2023139652A1 JP 2022001627 W JP2022001627 W JP 2022001627W WO 2023139652 A1 WO2023139652 A1 WO 2023139652A1
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layer
accommodation space
temperature sensor
heat
pair
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PCT/JP2022/001627
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Inventor
竜行 鈴木
Original Assignee
株式会社芝浦電子
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Publication date
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Priority to PCT/JP2022/001627 priority patent/WO2023139652A1/ja
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Priority to US17/906,318 priority patent/US20240210251A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
    • 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 thin temperature sensor with a small dimension in the thickness direction.
  • a temperature sensor includes a sensor element that mainly detects temperature, and a protective body that covers the main part of the sensor element.
  • a sensor element basically includes a thermosensitive element, such as a thermistor, and an electric wire connected to the thermosensitive element. Since the thermosensitive element is minute, the size of the temperature sensor in the thickness direction is originally small. However, when the temperature is measured in a small area, a thin temperature sensor with a smaller dimension in the thickness direction is required.
  • Patent Document 2 which will be described later, discloses one having a thickness of 1.5 mm.
  • Patent Literature 1 discloses a thin temperature sensor in which a thermosensitive element and a sensor element having an electric wire connected to the thermosensitive element are covered with a package made of two layers of insulating films.
  • a strong and flexible synthetic resin film such as polyester resin, polyethylene, polypropylene, nylon, fluororesin, styrene resin, vinyl chloride, or the like is used.
  • the two layers of insulating film are bonded with the sensor element in between with an adhesive such as epoxy resin, polyurethane or unsaturated polyester resin.
  • an adhesive such as epoxy resin, polyurethane or unsaturated polyester resin.
  • Patent Document 2 discloses a temperature sensor that can solve this flatness problem.
  • the temperature sensor of Patent Document 2 includes a pair of sheet-like inner layers made of a resin material that are heat-cured or melted and solidified, and an outer layer that is formed of a pair of sheet-like outer layer materials in which both sides of the resin material are flat.
  • the heat sensitive body, the lead wire connected to the heat sensitive body, and the connection portion between the lead wire and the lead wire are covered with an inner layer and sandwiched and covered between a pair of outer layers. According to the temperature sensor of Patent Document 2, the problem of flattening the entire package in Patent Document 1 can be solved.
  • Patent Document 2 shows an example in which the inner layer material is made of fluororesin FEP (perfluoroethylene propene copolymer) and the outer layer material is made of fluororesin PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • FEP perfluoroethylene propene copolymer
  • PTFE fluororesin PTFE
  • an object of the present invention is to provide a thin temperature sensor that has no special restrictions on the resin material used and that can be flattened.
  • a temperature sensor includes a sensor element including a heat-sensitive portion and a pair of electric wires electrically connected to the heat-sensitive portion, and a holder that holds the sensor element.
  • the holder in the present invention comprises a pair of second layers arranged to face each other in the thickness direction T, and a first layer joined to the pair of second layers between the pair of second layers.
  • the first layer in the present invention has a housing space made up of through-holes that are open on the front and back and that house the heat-sensitive portion and the electric wire.
  • the accommodation space in the present invention preferably comprises a first layer in which the accommodation space is formed, and a second layer, and the second layer is provided at a position facing one or both of the openings on the front and back sides of the accommodation space.
  • the accommodation space in the present invention preferably has a volume capable of accommodating at least the entire heat-sensitive portion of the sensor element.
  • the accommodation space in the present invention preferably has an opening shape that follows the shape of the sensor element in plan view.
  • the accommodation space in the present invention preferably includes a first accommodation space that accommodates the heat-sensitive portion and a pair of second accommodation spaces that accommodate the pair of electric wires, and one end of each of the pair of second accommodation spaces is connected to the first accommodation space.
  • the pair of second accommodation spaces in the present invention is preferably provided independently on the first layer except for one end connected to the first accommodation space, and the distance between them increases continuously as they move away from the one end.
  • the adhesive be interposed around the heat-sensitive portion, and that the adhesive be interposed also around the electric wire in each of the second housing spaces.
  • the adhesive body in the present invention is preferably composed of gel-like polyvinyl chloride.
  • a pair of the second layer and the first layer in the present invention is preferably made of plate-like polyvinyl chloride, and the first layer has a thickness dimension larger than that of each of the pair of second layers.
  • the present invention provides a method of manufacturing the temperature sensor described above.
  • a first step of housing the heat-sensitive part and the electric wire in the housing space and a second step of holding the heat-sensitive part and the electric wire in the housing space are provided for a holding body having a housing space formed of a through-hole opening on the front and back sides for housing the heat-sensitive part and the electric wire.
  • the second step in the manufacturing method of the present invention is preferably to supply an adhesive to the accommodation space to hold the heat-sensitive part and the electric wire accommodated in the accommodation space in the accommodation space.
  • the holder in the temperature sensor according to the present invention preferably comprises a first layer in which the accommodation space is formed, and a second layer.
  • the second layer is laminated at a position facing one or both of the openings on the front and back sides of the first layer.
  • a thin temperature sensor that has no particular restrictions on the resin materials used for the first layer (inner layer) and the second layer (outer layer), and that can be flattened including the part where the heat sensitive part is provided.
  • FIG. 3 shows elements of the temperature sensor according to the present embodiment, where (a) is a side view and a plan view showing a second layer, and (b) is a plan view showing electric wires.
  • 1 shows the first layer of the temperature sensor according to the present embodiment, (a) is a side view, (b) is a cross-sectional view of ABA in (d), (c) is a cross-sectional view of ABC in (d), and (d) is a plan view.
  • 3 is a plan view showing sensor elements of the temperature sensor according to the embodiment; FIG. It is a figure which shows the manufacturing procedure of the temperature sensor which concerns on this embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the manufacturing procedure of the temperature sensor according to the embodiment, subsequent to FIG. 5 ; It is a figure for demonstrating the limiting element of the temperature sensor which concerns on this embodiment. It is a figure which shows the modification of a 1st layer.
  • a temperature sensor 1 includes a sensor element 10 mainly responsible for temperature detection and a holder 30 covering a main part of the sensor element 10, as shown in FIG.
  • the temperature sensor 1 includes a holder 30 including a first layer 33 that houses the sensor element 10 and a pair of second layers 31 and 31 that cover the front and back of the first layer 33 .
  • a holder 30 including a first layer 33 that houses the sensor element 10 and a pair of second layers 31 and 31 that cover the front and back of the first layer 33 .
  • the sensor element 10 includes a heat sensitive element 11, a glass protector 13 surrounding the heat sensitive element 11, a pair of first electric wires 15, 15 electrically directly connected to the heat sensitive element 11, and second electric wires 17, 17 electrically connected to the first electric wires 15, 15, respectively.
  • the first electric wires 15, 15 and the second electric wires 17, 17 that are electrically connected constitute a pair of electric wires in the present invention.
  • the side on which the heat sensitive element 11 is provided is defined as the front side F
  • the side from which the second electric wire 17 is led out is defined as the rear side B. As shown in FIG. This definition is relative.
  • a thermistor for example, is preferably used as the heat sensitive element 11 .
  • a thermistor is an abbreviation for thermally sensitive resistor, and is a metal oxide that detects temperature by utilizing the property that electrical resistance changes with temperature.
  • Thermistors are classified into NTC (negative temperature coefficient) thermistors and PTC (positive temperature coefficient) thermistors, but the present embodiment can use any thermistor.
  • An oxide sintered body having a basic composition of manganese oxide (Mn 3 O 4 ) having a typical spinel structure as an NTC thermistor can be used as the heat sensitive element 11 .
  • An oxide sintered body having a composition of M x Mn 3-x O 4 in which M element (one or more of Ni, Co, Fe, Cu, Al and Cr) is added to this basic composition can also be used as the heat sensitive body 11 .
  • M element one or more of Ni, Co, Fe, Cu, Al and Cr
  • one or more of V, B, Ba, Bi, Ca, La, Sb, Sr, Ti and Zr can be added.
  • an oxide sintered body having a basic composition of a complex oxide having a perovskite structure, such as YCrO 3 which is typical for a PTC thermistor, can be used as the heat sensitive element 11 .
  • the glass protector 13 seals the heat sensitive element 11 to keep it airtight, thereby preventing chemical and physical changes in the heat sensitive element 11 caused by environmental conditions in which the temperature sensor 1 is used, and mechanically protecting the heat sensitive element 11.
  • the glass protector 13 covers the front ends of the first electric wires 15 and 15 in addition to the entire heat sensitive element 11 and seals the first electric wires 15 and 15 .
  • the dimension in the thickness direction T (hereinafter referred to as thickness dimension) is not limited as long as a thin temperature sensor 1 can be obtained, but is preferably in the range of 0.3 to 0.8 mm, more preferably in the range of 0.4 to 0.7 mm, and even more preferably in the range of 0.5 to 0.6 mm.
  • the thickness dimension of the protector 13 is typically 0.55 mm. It should be noted that the provision of the protective body 13 made of glass is merely a preferred form in the present invention, and the heat sensitive body 11 alone is sufficient without providing the protective body 13 . Therefore, when the protective body 13 is provided in addition to the heat sensitive element 11, both constitute the heat sensitive section of the present invention, and when only the heat sensitive element 11 is provided, the heat sensitive element 11 alone constitutes the heat sensitive section of the present invention.
  • first electric wire 15 As shown in FIGS. 1 and 4, the first wires 15, 15 are electrically connected to electrodes of the heat sensitive element 11 (not shown). Since the first wires 15, 15 are sealed by the protector 13, Dumet wires having a coefficient of linear expansion close to that of glass are preferably used.
  • a Dumet wire is an electric wire in which an alloy containing iron and nickel as main components is used as a core wire as a conductor and is covered with copper.
  • the first electric wires 15, 15 are continuously spaced apart from the front side F, but extend parallel to the rear B in the range where they are connected to the second electric wires 17, 17. As shown in FIG.
  • the second electric wires 17, 17 include core wires 17A, 17A made of conductors, and insulating coatings 17B, 17B covering the core wires 17A, 17A.
  • the second electric wires 17, 17 are called two-core parallel wires or simply parallel wires.
  • the second electric wires 17, 17 are electrically connected to the first electric wires 15, 15 at core wires 17A, 17A, respectively, by welding, conductive adhesive, or the like.
  • the core wires 17A, 17A of the pair of second electric wires 17, 17 are exposed at the portions connected to the first electric wires 15, 15.
  • Any material can be selected for the second electric wire 17 as long as it has a predetermined heat resistance and durability without being restricted by the coefficient of linear expansion unlike the first electric wire 15 .
  • the holder 30 accommodates and holds the sensor element 10 while ensuring electrical insulation from the outside. Moreover, the holder 30 has no particular restrictions on the material used, and has a configuration that contributes to flattening on the assumption that it is thin.
  • the holder 30 includes a pair of second layers 31, 31 arranged on the front and back in the thickness direction T, and a first layer 33 sandwiched between the second layers 31, 31, as shown in FIG.
  • a receiving space 37 is formed in the first layer 33 , and the main element of the sensor element 10 is held in the first layer 33 while being arranged inside this receiving space 37 .
  • the first layer 33 can be called an inner layer
  • the second layer can be called an outer layer.
  • the pair of second layers 31 , 31 are provided at least at positions facing both the front and back openings of the housing space 37 .
  • the second layer 31 is made of a resin material having a rectangular shape in plan view.
  • the second layer 31 is preferably of polyvinyl chloride (PVC) in sheet form.
  • PVC polyvinyl chloride
  • Polyvinyl chloride has characteristics such as stability to maintain strength over a long period of time, durability to prevent deterioration, and excellent adhesiveness. It also has a feature of having flame retardancy compared to other resin materials.
  • Polyvinyl chloride includes a hard material and a soft material, and it is preferable to use a soft material for the second layer 31 .
  • the soft material has a Shore A hardness of 50 to 100 and is highly flexible.
  • resin materials that can be applied to the second layer 31 include polypropylene, polyethylene, polystyrene, and the like.
  • the dimension in the thickness direction T of the second layer 31 (hereinafter referred to as thickness dimension) is not limited, but in order to obtain a thin temperature sensor 1, the thickness of the second layer 31 is preferably in the range of 0.03 to 0.3 mm, more preferably in the range of 0.05 to 0.2 mm, and further preferably in the range of 0.08 to 0.15 mm.
  • the thickness dimension of the second layer 31 is typically 0.1 mm.
  • the first layer 33 has a rectangular shape in plan view and is made of the same plate-shaped resin material as the second layer 31 .
  • the thickness dimension is different from that of the second layer 31 .
  • the first layer 33 includes a frame 35 made of a resin material and having a rectangular outer shape, and an accommodation space 37 formed inside the frame 35 and formed as a gap.
  • the accommodation space 37 is formed continuously in the thickness direction T through the front and back of the frame 35 as an example.
  • the accommodation space 37 has an opening shape that follows the external shape of the sensor element 10 in plan view, and includes a first accommodation space 37A and a pair of second accommodation spaces 37B, 37B.
  • the first accommodation space 37 ⁇ /b>A is formed in a generally elliptical shape in plan view, and accommodates the glass protector 13 that covers the heat sensitive element 11 .
  • the pair of second accommodation spaces 37B, 37B are formed generally rectangular in plan view, and accommodate the first electric wires 15, 15, respectively.
  • the first housing space 37A is formed on the front side F in the length direction L of the frame 35 and in the center in the width direction W.
  • the first accommodation space 37A is formed to be slightly larger than the protector 13 in all of the length direction L, width direction W, and thickness direction T. As shown in FIG. Therefore, when the protective body 13 is housed in the first housing space 37A, a gap is generated around the protective body 13, but the protective body 13 is held inside the first housing space 37A by interposing the bonding body BL in the gap as will be described later.
  • the first accommodation space 37A has a volume capable of accommodating the entire protective body 13 including the heat sensitive element 11 .
  • the first accommodation space 37A has an elliptical shape corresponding to the protector 13, this is a preferred form, and other forms such as a perfect circle, rectangle, polygon, etc. may be adopted.
  • the thickness of the bonded body BL interposed in the above-described gap can be made uniform. As a result, the protector 13 can be held with a smaller amount of adhesive BL.
  • the second accommodation spaces 37B, 37B extend from the rear B end of the first accommodation space 37A toward the rear B of the frame 35 .
  • the second accommodation spaces 37B, 37B stop before reaching the end of the rear B of the frame 35 .
  • the second accommodation spaces 37B, 37B are formed such that the interval continuously widens toward the rear B from the front F portion connected to the first accommodation space 37A. This corresponds to the fact that the distance between the first electric wires 15, 15 of the sensor element 10 and the heat sensitive element 11 is continuously widened from the front F portion to the rear B.
  • a frame 35 is provided between one second accommodation space 37B and the other second accommodation space 37B. Therefore, the second accommodation spaces 37B, 37B are independent except for the one end portion connected to the first accommodation space 37A. Since the frame 35 exists between the first electric wires 15, 15 accommodated in the second accommodation spaces 37B, 37B, mutual electrical insulation of the first electric wires 15, 15 is ensured. As a preferred form, when the bonded body BL is provided in the second accommodation spaces 37B, 37B around the first electric wires 15, 15, the first electric wires 15, 15 are positioned in the second accommodation spaces 37B, 37B.
  • any method can be used to form the housing space 37 as long as a desired shape can be obtained, but punching using a mold is preferable in consideration of formation cost and formation efficiency.
  • the accommodation space 37 penetrating through the front and back can be easily obtained by punching.
  • Other forming methods include cutting using a knife, cutting using a laser beam, and the like.
  • the first layer 33 has a thickness dimension that allows the protector 13 of the sensor element 10 to be accommodated without protruding from the first accommodation space 37A.
  • the thickness dimension of the protector 13 is as described above, and it must have a thickness dimension that matches or exceeds this thickness dimension. For example, if the thickness dimension of the protector 13 is in the range of 0.55 mm, which is a typical example, the thickness dimension of the first layer 33 may also be 0.55 mm, preferably 0.6 mm with a margin of 0.05 mm.
  • the thickness of the temperature sensor 1 can be suppressed to 1 mm in consideration of the thickness of the adhesive body BL interposed between the second layers 31, 31 and the first layer 33. By doing so, the temperature sensor 1 can be very easily deformed in the thickness direction T in combination with the flexibility of the polyvinyl chloride forming the second layer 31 and the first layer 33 .
  • the state after the adhesive G has hardened is called an adhesive body BL for distinction.
  • FIGS. 5 and 6 Next, the manufacturing procedure of the temperature sensor 1 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. First as shown in FIG. 5, the first layer 33 and the sensor element 10 are placed between the spaced apart second layers 31 , 31 . At this time, the sensor element 10 is positioned with respect to the accommodation space 37 of the first layer 33, the protector 13 is arranged at the position corresponding to the first accommodation space 37A, and the first electric wires 15, 15 are arranged at the positions corresponding to the second accommodation spaces 37B, 37B. It is assumed that the core wires 17A of the first electric wire 15 and the second electric wire 17 are already electrically and mechanically connected.
  • Bonding surfaces 32, 32 which are surfaces of the second layers 31, 31 facing the first layer 33, are coated with an adhesive G indicated by a chain double-dashed line in the figure.
  • the adhesive G may be applied to the front and back bonding surfaces 34 , 34 of the first layer 33 instead of or in addition to the second layers 31 , 31 .
  • the adhesive G can be of any material as long as it can bond the second layers 31 , 31 and the first layer 33 and hold the main part of the sensor element 10 inside the housing space 37 .
  • an adhesive G made of thermosetting polyvinyl chloride is used.
  • Polyvinyl chloride is known as a thermoplastic resin, and as is well known among those skilled in the art, it becomes a sol with excellent fluidity at room temperature by being mixed with a plasticizer, so it can be easily applied as an adhesive G.
  • the sol-like polyvinyl chloride is cured into a gel when heated.
  • a heating temperature for gelation is 200° C. as an example.
  • the first layer 33 is placed on the second layer 31 on the lower side.
  • the protector 13 is accommodated in the first accommodation space 37A of the first layer 33, and the first wire 15 is accommodated in the second accommodation space 37B.
  • the first electric wire 15 protrudes from the second housing space 37B on the rearward B side of the predetermined position.
  • the adhesive G is supplied to the first accommodation space 37A and the second accommodation space 37B.
  • the adhesive G fills the gap between the protective body 13 and the frame 35 in the first accommodation space 37A, and fills the gap between the first wire 15 and the frame 35 in the second accommodation space 37B.
  • the adhesive G is composed of sol-like vinyl chloride, the adhesive G at this point has fluidity.
  • a pressing force accompanied by heating is applied to the second layers 31,31.
  • the adhesive G made of sol-like vinyl chloride is cured into a gel state, and the first layer 33 receives pressing force from the front and back, thereby improving the bonding strength of the adhesive G between the second layers 31, 31 and the first layer 33.
  • FIG. 7A shows the case where the thickness 37T of the first layer 33 is larger than the thickness 13R of the protector 13 (37T>13R)
  • FIG. 37T ⁇ 13R shows the case where the thickness 13R of the protector 13 and the thickness 37T of the accommodation space 37 are equal
  • the temperature sensor 1 is thin, it is used in a narrow space. In this state, an external load may be applied in the thickness direction T to the temperature sensor 1 . This load is applied to the protector 13 and the heat sensitive element 11 through the second layers 31,31. If this load is large, there is a risk that the protector 13 made of glass or the heat sensitive element 11 will be damaged. Therefore, if there is a possibility that a load will be applied during temperature measurement, it is desirable to reduce the load on the protector 13 and the heat sensitive element 11 .
  • the thickness dimension 13R of the protector 13 in the third mode of FIG. 7(c) is larger than the thickness dimension 37T of the accommodation space 37 of the first layer 33, part of the protector 13 protrudes outside the first accommodation space 37A.
  • the second layers 31, 31 are arranged in the portion of the protective body 13 protruding from the first accommodation space 37A, but since the first layer 33 is not interposed between the second layers 31, 31 and the protective body 13, the external load is greater than in the first and second modes.
  • the thickness dimension 13R of the protective body 13 in the first mode of FIG. 7(a) is larger than the thickness dimension 37T of the housing space 37, the entirety of the protective body 13 is housed inside the first housing space 37A.
  • the adhesive bodies BL exist on the upper and lower sides of the protector 13 in the drawing inside the first accommodation space 37A. Therefore, even if a load is applied in the thickness direction T in the first mode, the load is applied to the protector 13 and the heat sensitive element 11 through the adhesive BL in addition to the second layers 31 , 31 .
  • the adhesive BL is gel-like, the adhesive BL functions as a buffer for the load applied to the protector 13, so the load applied to the protector 13 and the heat sensitive element 11 can be reduced compared to the third embodiment.
  • the protective body 13 of the sensor element 10 and the first wires 15 , 15 are housed and held in the housing space 37 of the first layer 33 .
  • the adhesive G it is sufficient to use the adhesive G as necessary, and it is not necessary to melt only the first layer 33 . Therefore, there is no need to consider the relationship between the melting points of the second layers 31 and 31 and the first layer 33, and there are no particular restrictions on the resin materials forming the second layers 31 and 31 and the first layer 33.
  • the diameter R of the protector 13 is set to be equal to or smaller than the thickness T of the first layer 33, so the protector 13 fits inside the first accommodation space 37A and does not protrude. Therefore, the second layers 31, 31 can be formed flat even in the portion of the protective body 13 where the thickness dimension of the sensor element 10 is the largest.
  • the resin materials used for the second layers 31 and 31 and the first layer 33 there is no particular restriction on the resin materials used for the second layers 31 and 31 and the first layer 33, and a thin temperature sensor 1 that can be flattened including the portion where the protector 13 is provided is provided.
  • the accommodation space 37 in this embodiment is composed of a first accommodation space 37A having a shape corresponding to the protector 13 and second accommodation spaces 37B, 37B having a shape corresponding to the first electric wires 15,15. Therefore, by arranging the protector 13 in the first accommodation space 37A and arranging the first electric wires 15, 15 in the second accommodation spaces 37B, 37B, the sensor element 10 can be positioned with respect to the first layer 33, and the heat sensitive element 11, which is particularly important for temperature measurement, can be positioned at a desired position.
  • the temperature sensor 1 has the second layers 31, 31 and the first layer 33 made of highly flexible polyvinyl chloride, and the thickness can be suppressed to, for example, about 1 to 2 mm. Therefore, the temperature sensor 1 is extremely flexible, and elastic deformation in the thickness direction T is easy. Then, when the temperature sensor 1 is provided in a narrow gap, even if the interval of this gap changes somewhat, the thickness of the temperature sensor 1 fluctuates according to this change, so that the state of surface contact with the object to be measured can be maintained.
  • the configurations listed in the above embodiments can be selected or replaced with other configurations without departing from the gist of the present invention.
  • the second accommodation space 37B provided in the first layer 33 may be extended to form an extension chamber 37C that reaches the rear B end of the frame 35 .
  • the first electric wire 15 can be housed in the extension chamber 37C and pulled out from the rear B end.
  • the first accommodation space 37A and the second accommodation space 37B pass through the front and back of the first layer 33, but they may have a groove shape up to a predetermined range in the thickness direction T similarly to the extension chamber 37C.
  • the first accommodation space 37A and the second accommodation space 37B which are similar in shape to the sensor element 10 in plan view, are formed, but the present invention is not limited to this.
  • the top priority is to accommodate the protector 13 and the first wires 15, 15 in the accommodation space 37
  • the shape of the accommodation space 37 in a plan view is arbitrary. Therefore, for example, the accommodation space 37 may be rectangular in plan view.
  • the temperature sensor 1 has a substantially constant thickness dimension from the front F to the rear B
  • the present invention is not limited to this.
  • the diameter of the core wire 17A of the second electric wire 17 is considerably larger than the thickness dimension of the holder 30, the thickness dimension of the portions of the second layers 31, 31 covering the core wire 17A and the insulating coating 17B will be large.
  • the temperature sensor 1 is provided with a pair of second layers 31, 31 on the front and back sides of the first layer 33 as a preferred embodiment, the present invention is not limited to this. In other words, one or both of the second layers 31 and 31 need not be provided if the sensor element 10 can be held to the first layer 33 only with an adhesive, for example.

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Abstract

外層および内層に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、平坦化ができる薄型の温度センサを提供する。本発明の温度センサ（１）は、感熱部（１１，１３）と感熱部（１１）に電気的に接続される一対の電線（１５，１７）とを備えるセンサ素子（１０）と、センサ素子１０を保持する保持体（３０）と、を備える。保持体（３０）は、感熱部（１１，１３）および電線(１５，１７)が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペース（３７）を備える。

Description

温度センサおよび温度センサの製造方法
　本発明は厚さ方向の寸法が小さい薄型の温度センサに関する。
　温度センサは、温度検出の主体を担うセンサ素子と、センサ素子の主要部を覆う保護体とを備える。センサ素子は、例えばサーミスタ（thermistor）からなる感熱体と、感熱体に接続される電線とを基本的な構成として備える。感熱体が微小であることもあり、温度センサはそもそも厚さ方向の寸法が小さい。しかし、温度を測定する部位が狭い場合には、厚さ方向の寸法がより小さい薄型の温度センサが求められる。ちなみに、薄型の温度センサとして、後述する特許文献２は厚さ寸法が１．５ｍｍのものを開示する。
　例えば特許文献１は、感熱体と感熱体に接続される電線とを備えるセンサ素子とを、２層の絶縁フィルムからなるパッケージで被覆する薄型の温度センサを開示する。絶縁フィルムとしては、強度を有する可撓性の合成樹脂フィルム、たとえば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、フッ素樹脂、スチロール樹脂、塩化ビニル等の合成樹脂フィルムが使用される。２層の絶縁フィルムは、接着剤、例えばエポキシ樹脂系、ポリウレタン系、不飽和ポリエステル樹脂系のものでセンサ素子を間において接合される。
　ところが、センサ素子を２層の絶縁フィルムで被覆する特許文献１の温度センサは、感熱体に接する絶縁フィルムの部分が外側に突き出てしまい、パッケージの全体を平坦にできないことがある。
　この平坦に関する課題を解決できる温度センサを特許文献２が開示する。特許文献２の温度センサは、一対のシート状で樹脂材料の内層材を加熱硬化又は溶融凝固させた内層と、一対のシート状で樹脂材料の両面が平坦である外層材によって形成された外層と、を備える。特許文献２の温度センサは、感熱体と、感熱体に接続される引出し線と、引出し線とリード線との接続部位は、内層に被覆されるとともに、一対の外層の間に挟まれて被覆される。特許文献２の温度センサによれば、特許文献１におけるパッケージ全体の平坦化の課題を解決できる。
特開平８－１２８９０１号公報 ＷＯ２０１９－０８７７５５Ａ１号公報
　ところが、特許文献２の温度センサは、一対の内層材を一対の外層材で挟み込んだ状態で内層材を加熱により溶融凝固させることにより形成される。したがって、外層材の方が内層材よりも融点が高い必要があり、内層材と外層材を構成する樹脂材料に制約がある。ちなみに、特許文献２において、内層材はフッ素樹脂のＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）から形成し、外層材はフッ素樹脂のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から形成する例が示されている。
　そこで本発明は、使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、平坦化ができる薄型の温度センサの提供を目的とする。
　本発明の温度センサは、感熱部と感熱部に電気的に接続される一対の電線とを備えるセンサ素子と、センサ素子を保持する保持体と、を備える。
　本発明における保持体は、厚さ方向Ｔに対向して配置される一対の第２の層と、一対の第２の層の間において一対の第２の層と接合される第１の層と、を備える。
　本発明における第１の層は、感熱部および電線が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備える。
　本発明における収容スペースは、好ましくは、収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備え、第２の層は、収容スペースの表裏における開口の一方または双方に対向する位置に設けられる。
　また、本発明における収容スペースは、好ましくは、少なくともセンサ素子の感熱部の全体が収容可能な容積を有する。
　本発明における収容スペースは、好ましくは、センサ素子の平面視した形状に倣った開口形状を有する。
　本発明における収容スペースは、好ましくは、感熱部を収容する第１収容スペースと、一対の電線のそれぞれを収容する一対の第２収容スペースと、を備え、一対の第２収容スペースのそれぞれの一方端は第１収容スペースに連なる。
　本発明における一対の第２収容スペースは、好ましくは、第１収容スペースに連なる一方端を除いて第１の層に独立して設けられ、一方端から離れるのにつれて相互の間隔が連続的に広くなる。
　本発明の第１収容スペースの内部において、感熱部の周囲に接着体が介在し、それぞれの第２収容スペースの内部において、電線の周囲にも接着体が介在することが好ましい。
　本発明における接着体は、好ましくは、ゲル状のポリ塩化ビニルから構成される。
　本発明における一対の第２の層および第１の層は、好ましくは、板状のポリ塩化ビニルから構成され、第１の層は、一対の第２の層のそれぞれより厚さ寸法が大きい。
　本発明は、以上説明した温度センサの製造方法を提供する。
　感熱部および電線が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備える保持体に対して、収容スペースに感熱部および電線を収容する第１ステップと、感熱部および電線を収容スペースに保持する第２ステップと、を備える。
　本発明の製造方法における第２ステップは、好ましくは、収容スペースに接着剤を供給することで、収容スペースに収容される感熱部および電線を収容スペースに保持する。
　本発明にかかる温度センサにおける保持体が、好ましくは、収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備える。この温度センサの製造方法の第２ステップにおいて、好ましくは、第１の層の表裏における開口の一方または双方に対向する位置に第２の層を積層する。
　本発明によれば、第１の層（内層）および第２の層（外層）に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、感熱部が設けられる部位を含めて平坦化ができる薄型の温度センサが提供される。
本実施形態に係る温度センサを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。 本実施形態に係る温度センサの要素を示し、（ａ）は第２の層を示す側面図および平面図であり、（ｂ）は電線を示す平面図である。 本実施形態に係る温度センサの第１の層を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ｄ）のＡ－Ｂ－Ａの矢視断面図、（ｃ）は（ｄ）のＡ－Ｂ－Ｃの矢視断面図線、（ｄ）は平面図である。 本実施形態に係る温度センサのセンサ要素を示す平面図である。 本実施形態に係る温度センサの製造手順を示す図である。 図５に続いて、本実施形態に係る温度センサの製造手順を示す図である。 本実施形態に係る温度センサの限定要素を説明するための図である。 第１の層の変形例を示す図である。
　以下、本発明の温度センサとして好適な実施形態を説明する。
　本実施形態に係る温度センサ１は、図１に示すように、温度検出の主体を担うセンサ素子１０と、センサ素子１０の主要部を覆う保持体３０とを備える。
　温度センサ１は、保持体３０を、センサ素子１０を収容する第１の層３３と、第１の層３３の表裏を覆う一対の第２の層３１，３１を備える。第１の層３３にセンサ素子１０を収容する収容スペース３７を設けることにより、第２の層３１，３１および第１の層３３に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、平坦化ができる薄型の温度センサ１が提供される。以下、温度センサ１の各構成要素について説明したのちに、温度センサ１の製造手順を説明する。
＜センサ素子１０：図１，図４＞
　センサ素子１０は、図１および図４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体１３と、感熱体１１に電気的に直に接続される一対の第１電線１５，１５と、第１電線１５，１５のそれぞれに電気的に接続される第２電線１７，１７と、を備えている。電気的に接続される第１電線１５，１５と第２電線１７，１７により本発明における一対の電線が構成される。　なお、温度センサ１において、図１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、第２電線１７が引き出される側を後方Ｂと定義する。この定義は相対的なものとする。
［感熱体１１］
　感熱体１１は、例えば、サーミスタを用いることが好ましい。サーミスタはthermally sensitive resistorの略称であり、温度によって電気抵抗が変化する性質を利用して温度を検出する金属酸化物である。
　サーミスタは、ＮＴＣ（negative temperature coefficient）サーミスタとＰＴＣ（positive temperature coefficient）に区分されるが、本実施形態はいずれのサーミスタをも使用できる。
　ＮＴＣサーミスタとして典型的なスピネル構造を有するマンガン酸化物（Ｍｎ３Ｏ４）を基本組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。この基本構成にＭ元素（Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、ＡｌおよびＣｒの１種又は２種以上）を加えたＭｘＭｎ３－ｘＯ４の組成を有する酸化物焼結体を感熱体１１に用いることもできる。さらに、Ｖ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｌａ、Ｓｂ、Ｓｒ、ＴｉおよびＺｒの１種又は２種以上を加えることができる。
　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。
［保護体１３：図１，図４］
　ガラス製の保護体１３は、図１および図４に示すように、感熱体１１を封止して気密状態に保持することによって、温度センサ１が用いられる周囲の環境条件に由来する感熱体１１の化学的、物理的変化の発生を防止するとともに、感熱体１１を機械的に保護する。ガラス製の保護体１３は、感熱体１１の全体に加えて第１電線１５，１５の前端を覆い、第１電線１５，１５を封着する。保護体１３において、厚さ方向Ｔの寸法（以下、厚さ寸法）は薄型の温度センサ１が得られる限り限定されないが、０．３～０．８ｍｍの範囲が好ましく、０．４～０．７ｍｍの範囲がより好ましく、０．５～０．６ｍｍの範囲がさらに好ましい。保護体１３の厚さ寸法は典型的には０．５５ｍｍである。
　なお、ガラス製の保護体１３を設けることは、本発明において好ましい形態にすぎず、保護体１３を設けることなく感熱体１１だけでも足りる。したがって、感熱体１１に加えて保護体１３を備えている場合には両者で本発明における感熱部を構成し、感熱体１１だけを備える場合には感熱体１１だけで本発明の感熱部を構成する。
［第１電線１５：図１，図４］
　第１電線１５，１５は、図１および図４に示すように、図示を省略する感熱体１１の電極に電気的に接続される。
　第１電線１５，１５は保護体１３により封着されるため、線膨張係数がガラスと近いジュメット線（Dumet wires）が好適に用いられる。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電体である芯線として用い、そのまわりを銅で覆った電線である。
　第１電線１５，１５は、前方Ｆの側から間隔が連続的に広がるが第２電線１７，１７と接続される範囲においては後方Ｂに向けて平行に延びる。
［第２電線１７：図１，図２（ｂ）］
　第２電線１７，１７は、図１および図２（ｂ）に示すように、導電体からなる芯線１７Ａ，１７Ａと、芯線１７Ａ，１７Ａを覆う絶縁被覆１７Ｂ，１７Ｂと、を備える。第２電線１７，１７は、２芯平行線、または単に平行線と称されている。第２電線１７，１７は、芯線１７Ａ，１７Ａの部分で第１電線１５，１５とそれぞれが溶接、導電性接着剤などにより電気的に接続される。一対の第２電線１７，１７の芯線１７Ａ，１７Ａは、第１電線１５，１５と接続される部分が剥き出しとされている。
　第２電線１７は、第１電線１５のように線膨張係数の制約がなく、所定の耐熱性、耐久性を備えている限り、任意の材質を選択できる。
［保持体３０：図１，図２（ａ），図３］
　次に、保持体３０は、外部に対して電気的な絶縁性を確保した上で、センサ素子１０を収容し、保持する。また、保持体３０は、使用する材料には格別な制約がなく、かつ、薄型を前提として平坦化に寄与する構成を備える。
　保持体３０は、図１に示すように、厚さ方向Ｔの表裏に配置される一対の第２の層３１，３１と、第２の層３１，３１の間に挟まれる第１の層３３と、を備える。第１の層３３には収容スペース３７が形成され、センサ素子１０の主要素はこの収容スペース３７の内部に配置された状態で第１の層３３に保持される。なお、本実施形態場合、第１の層３３は内層ということができ、第２の層は外層ということができる。
［第２の層３１］
　一対の第２の層３１，３１は、少なくとも、収容スペース３７の表裏における開口の双方に対向する位置に設けられる。
　第２の層３１は、図２（ａ）に示すように、平面視した形状が矩形の樹脂材料から構成される。第２の層３１には、好ましくは板状のポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride：ＰＶＣ）が適用される。ポリ塩化ビニルは、長期間にわたり強度を維持できる安定性、劣化しにくい耐久性、優れた接着性などの特徴を有する。また、ほかの樹脂材料にくらべて難燃性を有するという特徴をも有する。ポリ塩化ビニルには、硬質材と軟質材が存在するが、第２の層３１には軟質材を用いるのが好ましい。軟質材は、ショアＡの硬度が５０～１００の範囲を示し、柔軟性に富む。
　ポリ塩化ビニルの他に第２の層３１に適用できる樹脂材料としては、ポリプロピレン（polypropylene）、ポリエチレン（polyethylene）、ポリスチレン(polystyrene)などが掲げられる。
　第２の層３１の厚さ方向Ｔの寸法（以下、厚さ寸法）は限定されないが、薄型の温度センサ１を得るには、第２の層３１の厚さを０．０３～０．３ｍｍの範囲とすることが好ましく、より好ましい厚さ寸法は０．０５～０．２ｍｍの範囲であり、さらに好ましい厚さ寸法は０．０８～０．１５ｍｍの範囲である。第２の層３１の厚さ寸法は典型的には０．１ｍｍである。
［第１の層３３，収容スペース３７］
　次に、第１の層３３は、図１および図３に示すように、平面視した形状が矩形であって、第２の層３１と同様の板状の樹脂材料から構成される。ただし、後述するように、第２の層３１と厚さ寸法が異なる。
　第１の層３３は、樹脂材料から構成される外形が矩形をなす枠体３５と、枠体３５の内側に形成される空隙からなる収容スペース３７と、を備える。収容スペース３７は、一例として枠体３５の表裏を貫通して厚さ方向Ｔに連なって形成される。
　収容スペース３７は、センサ素子１０の平面視した外観形状に倣った開口形状を有しており、第１収容スペース３７Ａと、一対の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂとを備えている。第１収容スペース３７Ａは、平面視で概ね楕円形に形成され、感熱体１１を覆うガラス製の保護体１３が収容される。一対の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、平面視で概ね矩形に形成され、第１電線１５，１５のそれぞれが収容される。
　第１収容スペース３７Ａは、一例として枠体３５の長さ方向Ｌにおける前方Ｆの側であって、幅方向Ｗの中央に形成される。第１収容スペース３７Ａは、長さ方向Ｌ、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔの何れにおいても、保護体１３よりも寸法が微小量だけ大きく形成されている。したがって、第１収容スペース３７Ａに保護体１３が収容されると保護体１３の周囲には隙間が生じるが、この隙間には後述するように接着体ＢＬが介在することで、保護体１３が第１収容スペース３７Ａの内部に保持される。つまり、第１収容スペース３７Ａは、感熱体１１を含む保護体１３の全体が収容可能な容積を有している。第１収容スペース３７Ａは保護体１３に対応して楕円形としているが、これは好ましい一形態であって、他の形態、例えば真円形、矩形、多角形などを採用してもよい。もっとも、保護体１３に対応して、具体的には保護体１３と相似の関係にある第１収容スペース３７Ａとすることにより、上述した隙間に介在される接着体ＢＬの厚さを均等にできる。これにより、より少ない量の接着体ＢＬで保護体１３を保持できる。
　第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、一例として第１収容スペース３７Ａの後方Ｂの端部から、さらに枠体３５の後方Ｂに向けて延びる。ただし、第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、枠体３５の後方Ｂの端部まで至る前で留まる。仮に第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、枠体３５の後方Ｂの端部まで延ばすと、第２収容スペース３７Ｂと第２収容スペース３７Ｂで挟まれる部分が分離してしまうからである。第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、第１収容スペース３７Ａに連なる前方Ｆの部位から後方Ｂに向けて連続的に間隔が広がるように形成されている。これは、センサ素子１０の第１電線１５，１５が感熱体１１に連なる前方Ｆの部位から後方Ｂに向けて連続的に間隔が広がることに対応している。
　一方の第２収容スペース３７Ｂと他方の第２収容スペース３７Ｂとの間には、枠体３５が設けられる。したがって、第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、第１収容スペース３７Ａに連なる一方端の部分を除いて、独立している。第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂのそれぞれに収容される第１電線１５，１５の間には、枠体３５が存在するために、第１電線１５，１５の相互の電気的な絶縁が確保される。好ましい形態として、第１電線１５，１５の周囲の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂに接着体ＢＬが設けられると、第１電線１５，１５の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂにおける位置決めがなされる。
　収容スペース３７を形成する方法は、所望する形態が得られる限り任意であるが、形成コストおよび形成効率を考慮すると、金型を用いた打ち抜き加工が好ましい。表裏を貫通する収容スペース３７は打ち抜き加工により容易に得られる。他の形成方法としては、刃物を用いた切断加工、レーザ光を用いた切断加工などが掲げられる。
　第１の層３３は、センサ素子１０の保護体１３が第１収容スペース３７Ａからはみ出すことなく収容できる厚さ寸法を有する。保護体１３の厚さ寸法は前述した通りであり、この厚さ寸法と一致するかこれを超える厚さ寸法を有する必要がある。例えば、保護体１３の厚さ寸法が典型例である０．５５ｍｍの範囲であるとすれば、第１の層３３の厚さ寸法も０．５５ｍｍとすればよく、好ましくは０．０５ｍｍの余裕をみて０．６ｍｍとする。
　例えば、第２の層３１，３１の厚さがそれぞれ０．１ｍｍ、第１の層３３の厚さが０．６ｍｍとすれば、第２の層３１，３１と第１の層３３の間に介在する接着体ＢＬの厚さを考慮して、温度センサ１の厚さを１ｍｍに抑えることができる。そうすれば、第２の層３１および第１の層３３を構成するポリ塩化ビニルの柔軟性と相まって、温度センサ１は厚さ方向Ｔへの変形が極めて容易である。なお、接着剤Ｇが固まった後の状態を接着体ＢＬと称して区別する。
［製造手順：図５，図６］
　次に、図５および図６を参照して、温度センサ１の製造手順を説明する。
　はじめに、図５に示すように、間隔を空けて設けられる第２の層３１，３１の間に第１の層３３およびセンサ素子１０が配置される。このときセンサ素子１０が第１の層３３の収容スペース３７に対して位置決めされ、保護体１３は第１収容スペース３７Ａに対応する位置、第１電線１５，１５は第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂに対応する位置に配置される。なお、第１電線１５と第２電線１７の芯線１７Ａはすでに電気的および機械的に接続されているものとする。
　第２の層３１，３１の第１の層３３と対向する面である接合面３２，３２には、図中に二点鎖線で示される接着剤Ｇが塗布されている。なお、接着剤Ｇは、第２の層３１，３１に代えて、または、第２の層３１，３１に加えて、第１の層３３の表裏の接合面３４，３４に塗布しておいてもよい。
　接着剤Ｇは、第２の層３１，３１と第１の層３３とを接合し、かつ、センサ素子１０の主要部を収容スペース３７の内部に保持できる限り、材質を問わない。ただし、好ましくは、熱硬化性を有するポリ塩化ビニルからなる接着剤Ｇを用いる。ポリ塩化ビニルは、熱可塑性樹脂として知られるが、当業者間でよく知られるように、可塑剤と混合されることで常温において流動性の優れるゾル状となるので、接着剤Ｇして容易に塗布することができるからである。ゾル状のポリ塩化ビニルは、加熱されるとゲル状に硬化される。ゲル化のための加熱温度は一例として２００℃である。
　次に、図６（ａ）に示すように、下側の第２の層３１の上に第１の層３３を載せる。次いで、第１の層３３の第１収容スペース３７Ａに保護体１３を収容し、第２収容スペース３７Ｂに第１電線１５を収容する。ただし、第１電線１５は所定位置より後方Ｂの側は、第２収容スペース３７Ｂからはみ出している。さらに、図６（ａ）は、第１収容スペース３７Ａおよび第２収容スペース３７Ｂに接着剤Ｇが供給される。接着剤Ｇは、第１収容スペース３７Ａにおいて保護体１３と枠体３５の間の間隙を埋め、第２収容スペース３７Ｂにおいて第１電線１５と枠体３５の間の間隙を埋める。なお、接着剤Ｇがゾル状の塩化ビニルからなる場合、この時点の接着剤Ｇは流動性を備えている。
　次に、図６（ｂ）に示すように、上側の第２の層３１を第１の層３３に載せた後に、加熱を伴う押圧力を第２の層３１，３１に加える。この加熱により、ゾル状の塩化ビニルからなる接着剤Ｇはゲル状に硬化されるとともに、第１の層３３がその表裏から押圧力を受けることで、第２の層３１，３１と第１の層３３との接着剤Ｇによる接合力が向上する。
［保護体１３の径Ｒと第１の層３３の厚さＴとの関係］
　以上の工程を経ることにより図１および図６（ｂ）に示される温度センサ１が得られるが、保護体１３の厚さ寸法１３Ｒと第１の層３３の収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔの関係について、図７を参照して説明する。
　図７（ａ）は保護体１３の厚さ寸法１３Ｒより第１の層３３の厚さ寸法３７Ｔが大きい場合（３７Ｔ＞１３Ｒ）を示し、図７（ｂ）は保護体１３の厚さ寸法１３Ｒと収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔが等しい場合（３７Ｔ＝１３Ｒ）を示し、図７（ｃ）は保護体１３の厚さ寸法１３Ｒが収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔより大きい場合（３７Ｔ＜１３Ｒ）を示している。なお、３７Ｔ＞１３Ｒ、３７Ｔ＝１３Ｒ、３７Ｔ＜１３Ｒのそれぞれを第１態様（３７Ｔ＞１３Ｒ）、第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）、第３態様（３７Ｔ＜１３Ｒ）と称する。なお、ここまでは第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）として温度センサ１が示されている。本実施形態においては、第１態様（３７Ｔ＞１３Ｒ）および第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）が採用されるが、第３態様（Ｔ＜Ｒ）は採用されない。理由は以下の通りである。
　温度センサ１は、薄型であることから狭いスペースに配置されて使用される。この状態で、温度センサ１には厚さ方向Ｔに外部から荷重が加わることがある。この荷重は第２の層３１，３１を通じて保護体１３および感熱体１１に加わる。この荷重が大きいと、ガラスからなる保護体１３が損傷したり、感熱体１１が損傷したりするおそれがある。したがって、温度測定中に荷重が加わるおそれがある場合には、保護体１３および感熱体１１への荷重を抑えることが望まれる。
　しかし、図７（ｃ）の第３態様における保護体１３の厚さ寸法１３Ｒは、第１の層３３の収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔより大きいために、保護体１３の一部が第１収容スペース３７Ａから外にはみ出してしまう。図示を省略しているが、第１収容スペース３７Ａからはみ出した保護体１３の部分には、第２の層３１，３１が配置されているが、第２の層３１，３１と保護体１３との間には第１の層３３は介在しないので、第１態様および第２態様と比較して、外部から加わる荷重が大きくなる。
　これに対して、図７（ａ）の第１態様における保護体１３の厚さ寸法１３Ｒは、収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔよりも大きいために、保護体１３の全体が第１収容スペース３７Ａの内部に収容されるので、図７（ｃ）の第３態様のように保護体１３が収容スペース３７の外にはみ出すのを避けることができる。そして、第１態様は、第１収容スペース３７Ａの内部において、保護体１３の図中の上側および下側に接着体ＢＬが存在する。したがって、第１態様は厚さ方向Ｔに荷重が加わったとしても、第２の層３１，３１に加えて接着体ＢＬを通じて保護体１３および感熱体１１に荷重が加わることになる。しかも、接着体ＢＬがゲル状であれば、接着体ＢＬは保護体１３に対して加わる荷重の緩衝体として機能するので、保護体１３および感熱体１１に対して加わる荷重を第３態様に比べて小さくすることができる。
　なお、温度センサ１には厚さ方向Ｔに外部から加わる荷重の大きさを比較すると、第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）における荷重の大きさは、第１態様（３７Ｔ＞１３Ｒ）と第３態様（３７Ｔ＜１３Ｒ）の中間的な位置付けとなる。
［効　果］
　以下、本実施形態の温度センサ１が奏する効果を説明する。
　温度センサ１は、センサ素子１０の保護体１３と第１電線１５，１５が第１の層３３の収容スペース３７に収容され、かつ保持される。この収容および保持に際して、必要に応じて接着剤Ｇを用いれば足り、第１の層３３だけを溶融する必要がない。したがって、第２の層３１，３１と第１の層３３の融点の関係を考慮する必要がなく、第２の層３１，３１と第１の層３３を構成する樹脂材料に格別な制約がない。
　また、温度センサ１は、保護体１３の径Ｒが第１の層３３の厚さＴと等しいかまたは小さく設定されるので、保護体１３は第１収容スペース３７Ａの内部に収まってはみ出すことがない。したがって、センサ素子１０において厚さ寸法が最も大きい保護体１３の部分においても、第２の層３１，３１を平坦に形成できる。
　以上の通りであり、本実施形態によれば第２の層３１，３１および第１の層３３に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、保護体１３が設けられる部位を含めて平坦化ができる薄型の温度センサ１が提供される。
　本実施形態における収容スペース３７は、保護体１３に対応する形状を有する第１収容スペース３７Ａと第１電線１５，１５に対応する形状の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂから構成される。したがって、第１収容スペース３７Ａに保護体１３を配置し、第１電線１５，１５を第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂに配置すれば、第１の層３３に対するセンサ素子１０の位置決めがなされ、特に温度測定に重要となる感熱体１１を所望の部位に位置決めできる。
　また、温度センサ１は、柔軟性に富むポリ塩化ビニルにより第２の層３１，３１および第１の層３３を構成し、しかも、例えば厚さを１～２ｍｍ程度に抑えることができる。したがって、温度センサ１は極めて柔軟性に富むことになり、厚さ方向Ｔへの弾性変形が容易である。そうすると、温度センサ１が狭い隙間に設けられている場合に、この隙間の間隔が多少変化したとしても、温度センサ１はこの変化に応じて厚さが変動することにより、測定対象物との面接触の状態を維持できる。
　以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に置き換えたりすることができる。
　例えば、図８に示すように、第１の層３３に設けられる第２収容スペース３７Ｂを延ばして枠体３５の後方Ｂの端部まで達する延長室３７Ｃを形成してもよい。そうすれば、第１電線１５を延長室３７Ｃに収容して後方Ｂの端部から引き出すことができる。なお、図８においては、第１収容スペース３７Ａおよび第２収容スペース３７Ｂが第１の層３３の表裏を貫通しているが、延長室３７Ｃと同様に、厚さ方向Ｔの所定範囲までの溝形状とすることもできる。
　次に、温度センサ１は、収容スペース３７の好ましい形態として、センサ素子１０と平面視して相似形の第１収容スペース３７Ａおよび第２収容スペース３７Ｂを形成したが、本発明はこれに限定されない。つまり、収容スペース３７は保護体１３および第１電線１５，１５を収容できることが最優先事項であり、平面視した形状は任意である。したがって、例えば平面視して矩形の収容スペース３７としてもよい。
　また、実施形態に係る温度センサ１は前方Ｆから後方Ｂにわたって厚さ寸法がほぼ一定の例を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２電線１７の芯線１７Ａの径が保持体３０の厚さ寸法よりも相当程度大きければ、芯線１７Ａおよび絶縁被覆１７Ｂを覆う第２の層３１，３１の部分の厚さ寸法が大きくなる。
　実施形態に係る温度センサ１は、好ましい実施形態として第１の層３３の表裏に一対の第２の層３１，３１を設けているが、本発明はこれに限定されない。つまり、例えば接着剤だけでセンサ素子１０を第１の層３３に保持できるのであれば、第２の層３１，３１の一方または双方を設ける必要がない。
１　　　温度センサ
１０　　センサ素子
１１　　感熱体
１３　　保護体
１５　　第１電線
１７　　第２電線
１７Ａ　芯線
１７Ｂ　絶縁被覆
３０　　保持体
３１　　第２の層
３２　　接合面
３３　　第１の層
３４　　接合面
３５　　枠体
３７　　収容スペース
３７Ａ　第１収容スペース
３７Ｂ　第２収容スペース
３７Ｃ　延長室
Ｆ　　　前方
Ｂ　　　後方
Ｇ　　　接着剤
ＢＬ　　接着体

Claims (12)

  1. 　感熱部と前記感熱部に電気的に接続される一対の電線とを備えるセンサ素子と、
    　樹脂材料から構成される前記センサ素子を保持する保持体と、を備え、
    　前記保持体は、
    　前記感熱部および前記電線が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備える、ことを特徴とする温度センサ。
  2. 　前記保持体は、
    　前記収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備え、
    　前記第２の層は、
    　前記収容スペースの表裏における前記開口の一方または双方に対向する位置に設けられる、
    　請求項１に記載の温度センサ。
  3. 　前記収容スペースは、
    　前記センサ素子の平面視した形状に倣った前記開口形状を有する、
    　請求項１または請求項２に記載の温度センサ。
  4. 　前記収容スペースは、
    　少なくとも前記センサ素子の前記感熱部の全体が収容可能な容積を有する、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の温度センサ。
  5. 　前記収容スペースは、
    　前記感熱部を収容する第１収容スペースと、
    　一対の前記電線のそれぞれを収容する一対の第２収容スペースと、を備え、
    　一対の前記第２収容スペースのそれぞれの一方端は前記第１収容スペースに連なる、
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の温度センサ。
  6. 　一対の前記第２収容スペースは、
    　前記第１収容スペースに連なる前記一方端を除いて前記第１の層に独立して設けられ、
    　前記一方端から離れるのにつれて相互の間隔が連続的に広くなる、
    請求項５に記載の温度センサ。
  7. 　前記第１収容スペースの内部において、前記感熱部の周囲に接着体が介在し、
    　それぞれの前記第２収容スペースの内部において、前記電線の周囲に接着体が介在し、
    請求項５または請求項６に記載の温度センサ。
  8. 　前記接着体は、
    　ゲル状のポリ塩化ビニルから構成される、
    請求項７に記載の温度センサ。
  9. 　一対の前記第２の層および前記第１の層は、板状のポリ塩化ビニルから構成され、
    　前記第１の層は、一対の前記第２の層のそれぞれより厚さ寸法が大きい、
    請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の温度センサ。
  10. 　感熱部と前記感熱部に電気的に接続される一対の電線とを備えるセンサ素子と、樹脂材料から構成される前記センサ素子を保持する保持体と、を備える温度センサの製造方法であって、
    　前記感熱部および前記電線が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備える前記保持体に対して、
    　前記収容スペースに前記感熱部および前記電線を収容する第１ステップと、
    　次いで、前記感熱部および前記電線を前記収容スペースに保持する第２ステップと、を備える、ことを特徴とする温度センサの製造方法。
  11. 　前記第２ステップは、
    　前記収容スペースに接着剤を供給することで、前記収容スペースに収容される前記感熱部および前記電線を前記収容スペースに保持する、
    請求項１０に記載の温度センサの製造方法。
  12. 　前記保持体は、前記収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備え、
    　前記第２ステップにおいて、
    　前記第１の層の表裏における前記開口の一方または双方に対向する位置に前記第２の層を積層する、
    請求項１１に記載の温度センサの製造方法。
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