特許 5812077 温度センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5812077

(24)【登録日】2015年10月2日

(45)【発行日】2015年11月11日

(54)【発明の名称】温度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/22 20060101AFI20151022BHJP

   G01K 1/16 20060101ALI20151022BHJP

【ＦＩ】

   G01K7/22 J

   G01K1/16

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-209398(P2013-209398)

(22)【出願日】2013年10月4日

(65)【公開番号】特開2015-75332(P2015-75332A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2014年7月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】若林 裕

(72)【発明者】

【氏名】田中 常喜

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 薫

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６４−００００２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−３６１３７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ ７／２２

Ｇ０１Ｋ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

感熱素子と、
前記感熱素子が収容される外装ケースと、
前記外装ケースの内部で前記感熱素子の周囲に充填される封止樹脂と、を有する温度センサであって、
前記外装ケースが、
前記感熱素子のリード線が引き出される方向に開口部を持つケース側壁と、
前記開口部と反対側に位置する前記ケース側壁の底部に一体に形成してあるケース底壁と、
前記ケース側壁と一体に形成され、前記開口部と反対側に突出する張り出し部と、を有し、
前記ケース底壁が、前記張り出し部に連続する前記ケース側壁に対して、鋭角な所定角度で交わり、前記張り出し部と一体化される温度センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度を検出したい物体に対して容易に取り付けることが可能な温度センサに関する。

【背景技術】

【0002】

温度を検出したい物体に対して容易に取り付けることが可能な温度センサとして、たとえば下記の特許文献１に示す温度センサが知られている。この温度センサでは、熱応答性を向上させるために、熱伝導性に優れた金属板が、感熱素子の周囲を覆っている。

【0003】

しかしながら、従来の温度センサでは、実温度と検知温度において誤差の度合い(温度乖離)が大きく、且つ、感温素子が安定温度へ達する時間(熱応答性)が、依然として遅いという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実登３００７３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、温度を検出したい物体に対して容易に取り付けることが可能で、しかも温度乖離が小さく正確な温度検出が可能であり、さらに熱応答性に優れた温度センサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る温度センサは、
感熱素子と、
前記感熱素子が収容される外装ケースと、
前記外装ケースの内部で前記感熱素子の周囲に充填される封止樹脂と、を有する温度センサであって、
前記外装ケースが、
前記感熱素子のリード線が引き出される方向に開口部を持つケース側壁と、
前記開口部と反対側に位置する前記ケース側壁の底部に一体に形成してあるケース底壁と、
前記ケース側壁と一体に形成され、前記開口部と反対側に突出する張り出し部と、を有し、
前記ケース底壁が、前記張り出し部に連続する前記ケース側壁に対して、鋭角な所定角度で交わり、前記張り出し部と一体化される。

【0007】

本発明に係る温度センサでは、張り出し部を用いて、温度を検出したい物体（測温対象物）またはその付近の取付部に対して容易に取り付けることが可能である。たとえば張り出し部に、ボルト穴を設け、ボルトやねじにより、測温対象物またはその付近の取付部に温度センサを容易に着脱自在に取り付けることができる。あるいは、張り出し部を、測温対象物またはその付近の取付部に具備された差し込み溝に差し込むことで、測温対象物またはその付近の取付部に温度センサを容易に着脱自在に取り付けてもよい。あるいは、張り出し部を測温対象物またはその付近の取付部に接着することで、測温対象物またはその付近の取付部に温度センサを取り付けても良い。

【0008】

また、本発明に係る温度センサでは、従来の温度センサに比べて、実温度と検知温度において誤差の度合い(温度乖離)が小さく正確な温度検出が可能であり、さらに熱応答性にも優れている。その第１の理由としては、軸方向の両端が開口するケース側壁ではなく、一方の端部がケース底壁により閉塞される構造であるためと考えられる。また、第２の理由としては、ケース底壁が、張り出し部に連続する前記ケース側壁に対して、鋭角な所定角度で交わり、前記張り出し部と一体化されるためと考えられる。

【0009】

ケース底壁が、張り出し部に連続するケース側壁に対して、鋭角な所定角度で交わることで、外装ケースの内部に感熱素子を入れて封止樹脂で外装ケースの内部を充填すると、感熱素子の先端頭部は、鋭角な所定角度の底壁と側壁との間に挟まれる構造となり易い。そのため、測温対象物から張り出し部または張り出し部に連続するケース側壁に伝わる熱は、封止樹脂を介さず、あるいは薄い封止樹脂層を介して、感熱素子に伝わることが予想される。このため、本発明に係る温度センサでは、従来の温度センサに比べて、温度乖離が小さく正確な温度検出が可能であり、さらに熱応答性にも優れていると考えられる。

【0010】

また、本発明では、感熱素子の先端頭部は、鋭角な所定角度の底壁と側壁との間に挟まれる構造となり易いため、外装ケースの内部における感熱素子の位置の製品毎のバラツキが少ない。そのため、温度センサの製品毎の特性バラツキも少ない。

【0011】

好ましくは、前記張り出し部は、前記ケース側壁を構成する筒状本体の一方の端部を平板状に加圧成形することで形成され、
平板状に加圧成形された前記張り出し部と、加圧成形されていない前記筒状本体との間に、前記ケース底壁が自動的に形成される。

【0012】

このような構成を採用することで、本発明の温度センサの製造が、きわめて容易となり、しかも、従来の温度センサに比べて、温度乖離が小さく正確な温度検出が可能であり、さらに熱応答性にも優れており、温度センサの製品毎の特性バラツキも少ない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は本発明の一実施形態に係る温度センサの斜視図である。

【図2】図２は図１に示すII−II線に沿う温度センサの概略断面図である。

【図3】図３は図１に示す温度センサの平面図である。

【図4】図４は本発明の比較例（従来例）に係る温度センサの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１および図２に示すように、本発明の一実施形態に係る温度センサ２は、外装ケース１０の内部に、感熱素子４を有している。感熱素子４は、素子本体６と、素子本体６の外周を被覆している被覆層７とを有する。

【0015】

素子本体６としては、温度を検出することができるものであれば、特に限定されないが、たとえばＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタ素子、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ素子などが用いられる。被覆層７は、絶縁性の樹脂あるいはガラスなどで構成される。被覆層７を構成する樹脂としては、特に限定されないが、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ABS樹脂、PPS樹脂、PBT樹脂などが用いられる。また、被覆層７を構成するガラスとしては、特に限定されない。

【0016】

素子本体６には、一対のリード線８が接続してあり、リード線８を通して、素子本体６により検出した温度信号を、測定装置や制御装置などの他の装置に送信可能になっている。リード線８は、外装ケース１０のＸ軸方向の一端に形成してある開口部１２からＸ軸方向に飛び出している。リード線８としては、特に限定されず、たとえば塩ビ電線、ポリエチレン電線、シリコン電線、フッ素電線などが用いられる。

【0017】

外装ケース１０は、感熱素子４のリード線８が引き出される方向に開口部１２を持ち、感熱素子４の周囲（Ｘ軸の回り）を囲むケース側壁１４を有する。本実施形態では、ケース側壁１４は、図１に示すように円筒形状であるが、特に限定されず、三角筒、四角筒、あるいはその他の多角筒形状、あるいは楕円筒形状、あるいはその他の異形筒形状でも良い。

【0018】

ケース側壁１４における開口部１２とＸ軸方向の反対側に位置するケース側壁の底部には、ケース底壁２０が一体に形成してある。また、ケース底壁２０のＸ軸方向の反開口部側には、平板状の張り出し部１６が側壁１４および底壁２０と一体に形成してある。張り出し部１６は、Ｘ−Ｙ軸平面に平行な平面を有し、略中央部に、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔１８を有する。

【0019】

貫通孔１８には、たとえばボルトやねじが通され、測温対象物自体あるいは測温対象物の近くに位置する図２に示す取付用突起４０または取付用平面４２に張り出し部１６を固定するために用いられる。

【0020】

なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直であり、Ｘ−Ｙ軸平面が張り出し部１６の平面と平行になり、Ｘ軸は、外装ケース１０からリード線８が飛び出す方向に一致している。

【0021】

図２に示すように、本実施形態では、Ｙ軸に垂直なＸ−Ｚ平面に平行な断面（張り出し部１６の平面に垂直な断面）において、ケース底壁２０が、張り出し部１６にＸ軸方向に沿って連続するケース側壁１４ａに対して、鋭角な所定角度θで交わり、張り出し部１６と一体化される。鋭角な所定角度θとは、鋭角であれば特に限定されないが、好ましくは、４５〜６０度である。底壁２０および張り出し部１６は、後述するような方法により容易に形成することができる。

【0022】

図３に示すように、張り出し部１６のＹ軸方向の幅ｗ１は、ケース側壁１４の外径ｄ１よりも大きい。ｗ１／ｄ１は、好ましくは１〜２である。ケース底壁２０のＹ軸方向幅は、ケース側壁１４の外径ｄ１から張り出し部１６のＹ軸方向の幅ｗ１となるように徐々に変化する。ケース側壁１４の外径ｄ１は、外装ケース１０の内部に収容される感熱素子４の外径よりも大きく、好ましくは４〜８ｍｍである。

【0023】

ケース側壁１４の周囲におけるＸ軸方向に最も短いケース側壁１４の長さＬ１は、特に限定されないが、感熱素子４のＸ軸方向の長さよりも長いことが好ましく、好ましくは５〜１５ｍｍである。また、ケース底壁２０のＸ軸方向の長さＬ２は、外装ケース１０の外径ｄ１との関係で決定されることが好ましい。ケース側壁１４におけるＸ軸方向に最も長い部分に対応するケース側壁１４ａの長さ（Ｌ１＋Ｌ２）は、感温素子４が外装ケース１０に完全に覆われるように決定される。

【0024】

張り出し部１６のＸ軸方向の長さＬ３は、測温対象物またはその近くに位置する取付部分に応じて決定され、特に限定されない。また、本実施形態では、張り出し部分１６は、図２に示すように、ケース側壁１４の内のＸ軸方向に最も長い位置に対応するケース側壁１４ａに対して一直線上に連続するが、本発明では、これに限定されず、張り出し部１６は、ケース側壁１４ａに対して所定角度で折り曲げられて連続するように構成しても良い。

【0025】

外装ケース１０の内部には、感温素子４が収容してあり、さらに、封止樹脂３０が充填してある。封止樹脂３０としては、特に限定されないが、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂で構成される。被覆層７が樹脂で構成される場合には、被覆層７を構成する樹脂に比較して、封止樹脂３０は、接着特性、熱伝導特性に優れた樹脂が好ましい。封止樹脂３０には、フィラーなどが混入してあっても良い。封止樹脂３０は、外装ケース１０の内部で、感温素子４とケース１０との隙間を埋めるように充填され、開口部１２から多少はみ出して形成されても良い。感温素子４は、外装ケース１０の内部で封止樹脂により完全に埋まるようになっている。

【0026】

本実施形態に係る温度センサ２の外装ケース１０は、たとえば以下のようにして製造することができる。

【0027】

すなわち、まず、ケース側壁１４と同一外径ｄ１を有する筒状本体を準備する。そして、その筒状本体のＸ軸方向の一方の端部（図２に示す開口部１２の反対側）に位置する筒状本体の端部をプレス装置により平板状に加圧成形して張り出し部１６を形成する。そして、その平板状に加圧成形された張り出し部１６と、加圧成形されていない筒状本体との間に、ケース底壁２０が自動的に形成され、加圧成形されていない部分が、そのままケース側壁１４として残る。その後に、必要に応じて、張り出し部１６に貫通孔１８を形成する。

【0028】

本実施形態に係る温度センサ２では、張り出し部１６を用いて、温度を検出したい物体（測温対象物）またはその付近の取付部に対して容易に取り付けることが可能である。たとえば張り出し部１６に、ボルト穴としての貫通孔１８を設け、ボルトやねじにより、図２に示すように、測温対象物自体またはその付近の取付用突起４０または取付用平面４２に温度センサ２を容易に着脱自在に取り付けることができる。

【0029】

また、本実施形態に係る温度センサ２では、従来の温度センサに比べて、実温度と検知温度において誤差の度合い(温度乖離)が小さく正確な温度検出が可能であり、さらに熱応答性にも優れている。その第１の理由としては、たとえば図４に示すような軸方向の両端１２，２０ａが開口するケース側壁１４ａを持つ温度センサとは異なり、本実施形態では、図２に示すように、ケース側壁１４の一方のＸ軸方向端部がケース底壁２０により閉塞される構造であるためと考えられる。また、第２の理由としては、図２に示すように、ケース底壁２０が、張り出し部１６に連続するケース側壁１４ａに対して、鋭角な所定角度θで交わり、張り出し部１６と一体化されるためと考えられる。

【0030】

ケース底壁２０が、張り出し部１６に連続するケース側壁１４に対して、鋭角な所定角度θで交わることで、外装ケース１０の内部に感熱素子４を入れて封止樹脂３０で外装ケース１０の内部を充填すると、図２に示すように、感熱素子４の先端頭部は、鋭角な所定角度θの底壁２０と側壁１４ａとの間に挟まれる構造となり易い。そのため、測温対象物から張り出し部１６または張り出し部１６に連続するケース側壁１４に伝わる熱は、封止樹脂３０を介さず、あるいは薄い封止樹脂層を介して、感熱素子４に伝わることが予想される。このため、図１〜図３に示す本実施形態に係る温度センサ２では、図４に示す従来の温度センサに比べて、温度乖離が小さく正確な温度検出が可能であり、さらに熱応答性にも優れている。

【0031】

より具体的には、図４に示す従来の温度センサ２ａに比較して、図１〜図３に示す実施形態の温度センサ２では、８５℃の測温対象物に対する温度乖離が、２０％以上の割合で改善することができた。

【0032】

また、図４に示す従来の温度センサ２ａに比較して、図１〜図３に示す実施形態の温度センサ２では、８５℃の測温対象物に対する熱応答性が、１５％以上の割合で改善することができた。

【0033】

また、本実施形態では、感熱素子４の先端頭部は、鋭角な所定角度θの底壁２０と側壁１４ａとの間に挟まれる構造となり易いため、外装ケース１０の内部における感熱素子４の位置の製品毎のバラツキが少ない。そのため、温度センサ２の製品毎の特性バラツキも少ない。

【0034】

しかも本実施形態では、上述したように、平板状に加圧成形された張り出し部１６と、加圧成形されていない筒状本体との間に、ケース底壁２０が自動的に形成される。そのため、温度センサ２（外装ケース１０）の製造が、きわめて容易となり、しかも、従来の温度センサに比べて、温度乖離が小さく正確な温度検出が可能であり、さらに熱応答性にも優れており、温度センサ２の製品毎の特性バラツキも少ない。

【0035】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

【0036】

たとえば、張り出し部１６には、必ずしも貫通孔１８を形成する必要はない。たとえば張り出し部１６を、測温対象物またはその付近の取付部４０，４２に具備された差し込み溝に差し込むことで、測温対象物またはその付近の取付部に温度センサを容易に着脱自在に取り付けてもよい。あるいは、張り出し部１６を測温対象物またはその付近の取付部４０，４２に接着することで、測温対象物またはその付近の取付部４０，４２に温度センサ２を取り付けても良い。

【符号の説明】

【0037】

２… 温度センサ
４… 感熱素子
６… 素子本体
７… 被覆層
８… リード線
１０… 外装ケース
１２… 開口部
１４… ケース側壁
１６… 張り出し部
１８… 貫通孔
２０… ケース底壁
３０… 封止樹脂
４０… 取付用突起
４２… 取付用平面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】