特許 6558311 温度検知モジュール

(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】6558311

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】温度検知モジュール

(51)【国際特許分類】

   G01K 1/14 20060101AFI20190805BHJP

【ＦＩ】

   G01K1/14 A

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-124501(P2016-124501)

(22)【出願日】2016年6月23日

(65)【公開番号】特開2017-227557(P2017-227557A)

(43)【公開日】2017年12月28日

【審査請求日】2018年9月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳田 泰次

(72)【発明者】

【氏名】高瀬 慎一

(72)【発明者】

【氏名】下田 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 良典

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０５０８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０６９７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３７２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２２４１８７０（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の温度を検出する温度検知モジュールであって、
温度センサと、
前記温度センサを測定対象から離接させる離接方向に移動可能に保持するホルダと、を備え、
前記温度センサは、
温度検知素子を内部に収容するセンサ本体部と、
前記センサ本体部に対して一体的に設けられると共に、前記離接方向について前記センサ本体部と反対側の端部が連結された２以上のばね部とを備え、
前記ばね部は、
前記離接方向にのみ伸縮する一方向伸縮型のばね部であり、
前記ホルダに対して取り付けられて、検出面が測定対象に接触するように前記温度センサを付勢する、温度検知モジュール。

【請求項2】

前記ホルダは、
前記ばね部の伸縮方向と直交する方向から前記ばね部と係止する係止部を有する、請求項１に記載の温度検知モジュール。

【請求項3】

前記ばね部は、前記センサ本体部の中心に対して回転対称となる位置に配置されている、請求項２に記載の温度検知モジュール。

【請求項4】

前記ホルダと前記温度センサとの間には、
前記温度センサが制限位置まで変位した時に、互いに当接して前記ホルダに対する前記温度センサの位置を規制するストッパが設けられている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の温度検知モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記載された技術は温度検知モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、温度センサを備えた温度検知モジュールとして、特開２０１１−６０６７５号公報に記載のものが知られている。温度検知モジュールは、複数の蓄電素子を有する蓄電素子群に取り付けられている。

【0003】

温度検知モジュールには、温度センサが取り付けられている。温度センサは、サーミスタが収容された本体部から斜め上向きに弾性アームが突出している。弾性アームは弾性変形可能に形成されており、本体部を蓄電素子に向けて付勢している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−６０６７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら上記の構成によると、図１７に示す、弾性アーム（ばね）２００は、測定対象に対する温度センサ２１０の離接方向（図１７のＸ方向）と、離接方向に直交する方向（図１７のＷ方向）の２方向に伸縮する構造になっている。すなわち、弾性アーム（ばね）は、圧縮時にＷ方向に拡がることから、弾性アーム（ばね）のＷ方向の配置スペースを広く確保する必要があり、温度検知モジュールが全体として大型化するという問題があった。

【0006】

本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、温度検知モジュールの小型化に関する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書に記載された技術は、測定対象の温度を検出する温度検知モジュールであって、温度センサと、前記温度センサを測定対象から離接させる離接方向に移動可能に保持するホルダと、を備え、前記温度センサは、温度検知素子を内部に収容するセンサ本体部と、前記センサ本体部に対して一体的に設けられると共に、前記離接方向について前記センサ本体部と反対側の端部が連結された２以上のばね部とを備え、前記ばね部は、前記離接方向にのみ伸縮する一方向伸縮型のばね部であり、前記ホルダに対して取り付けられて、検出面が測定対象に接触するように前記温度センサを付勢する。

【0008】

この構成では、ばね部は一方向にのみ伸縮するタイプであり、圧縮時に一方向以外の方向へは拡がらない。そのため、ばね部の配置スペースを狭くすることが出来ることから、温度検知モジュールを全体として小型化することができる。また、ばね部はセンサ本体部と一体化されているので、部品点数を削減できる。

【0009】

本明細書に開示された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。

【0010】

前記ホルダは、前記ばね部の伸縮方向と直交する方向から前記ばね部と係止する係止部を有する。この構成では、ばね部を、降伏させることなく、ホルダに係止させることが出来る。

【0011】

前記ばね部は、前記センサ本体部の中心に対して回転対称となる位置に配置されている。この構成では、ばね力の偏りにより、温度センサに傾きが生じることを抑制できる。

【0012】

前記ホルダと前記温度センサとの間には、前記温度センサが制限位置まで変位した時に、互いに当接して、前記ホルダに対する前記温度センサの位置を規制するストッパが設けられている。この構成では、ばね部が制限位置を超えて変位することを抑えること、すなわち、過度撓みによりばね部が経たることを抑制することが出来る。

【発明の効果】

【0013】

本明細書に記載された技術によれば、温度検知モジュールを小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態１に係る温度検知モジュールの正面図

【図2】温度検知モジュールの側面図

【図3】温度検知モジュールの平面図

【図4】温度検知モジュールの斜視図

【図5】温度検知モジュールの分解斜視図

【図6】温度センサの斜視図

【図7】温度センサの側面図

【図8】図７のＣ−Ｃ線断面図

【図9】図７のＤ−Ｄ線断面図

【図10】図１のＡ−Ａ線断面図

【図11】図２のＢ−Ｂ線断面図

【図12】センサホルダと温度センサの平面図

【図13】センサホルダに対する温度センサの組み付け手順を示す断面図（図１２のＤ−Ｄ線断面）

【図14】センサホルダに対する温度センサの組み付け手順を示す断面図

【図15】センサホルダに対する温度センサの組み付け手順を示す断面図

【図16】センサホルダに対する温度センサの組み付け手順を示す断面図

【図17】従来形態のばねの断面図

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜実施形態１＞
本明細書に記載された技術の実施形態１を図１〜図１６を参照しつつ説明する。尚、本例では、温度センサ５０が上下方向（Ｘ方向）に移動して測定対象と離接する形態を図として示しており、上下方向（Ｘ方向）が本発明の「離接方向」と対応する関係となる。また、以下の説明にあたり、図１〜図３に示すように、上下方向を「Ｘ方向」とし、それと直交する方向を「Ｗ方向」、「Ｚ方向」としている。また、図２、図１２、図１３の左側を「前側」とし、右側を「後側」とする。

【0016】

図１〜図３に示すように、温度検知モジュール１０は、センサホルダ２０と、温度センサ５０とを備えている。センサホルダ２０は、絶縁性の合成樹脂製である。センサホルダ２０は、ベース部２１と、上壁２３と、収容部３０とを備えている。尚、センサホルダ２０が本発明の「ホルダ」に相当する。上壁２３は、ベース部２１の外周からＸ方向に立ちあがっている。上壁２３はＺ方向の両側にあってＷ方向に沿って形成されており、Ｗ方向の両端側が開口している。センサホルダ２０のうち、上壁２３に囲まれた領域は電線通路（図２、図３参照）２４であり、温度センサ５０から引き出された電線は、上壁２３の一部に形成された挿通溝２３Ａから電線通路２４内をＷ方向に配索される構造となっている。

【0017】

収容部３０は、図４、図５に示すように、ベース部２１の下面側からＸ方向に沿って下向きに延在している。収容部３０は、温度センサ５０の３方を囲っており、前面壁３１とサイド壁３５Ａ、３５Ｂとを備える。前面壁３１は、温度センサ５０の前側に位置しており、温度センサ５０の前方を囲っている。前面壁３１には、ロックアーム３２が設けられている。ロックアーム３２は、Ｚ方向に水平に延びており、先端部に爪部３２Ａを有している。また、ベース部２１には、ロックアーム３２に対応する位置に開口２１Ａが設けられている。これは金型成形上の抜き孔である。尚、ロックアーム３２が本発明の「係止部」に相当する。

【0018】

一対のサイド壁３５Ａ、３５Ｂは、温度センサ５０のＷ方向両側に位置しており、温度センサ５０の両側方を囲っている。尚、収容部３０の下面と後面は壁がなく、開口している。

【0019】

また、図５に示すように、サイド壁３５Ａ、３５Ｂの下部には嵌合部３６が設けられている。嵌合部３６はＷ方向の外側に突出している。嵌合部３６の断面形状は内方に開口するコの字型である。嵌合部３６の内側には、温度センサ５０に設けられた当接部６２が位置する。

【0020】

温度センサ５０は、下部を除く概ね全体が、収容部３０の内側に位置しており、前側、両側面の３方を収容部３０により囲われている。一方、温度センサ５０の下部は、収容部３０から下方に突出している。

【0021】

温度センサ５０は、図６に示すようにセンサ本体部６０とばね部７０とを備えている。ばね部７０は、絶縁性の合成樹脂製であり、センサ本体部６０と一体的に形成されている。ばね部７０は、第１ばね部７０Ａと第２ばね部７０Ｂとを含む。

【0022】

第１ばね部７０Ａ、第２ばね部７０Ｂは、幅一定の板形状である。２つのばね部７０Ａ、７０Ｂは、図６に示すように、センサ本体部６０のＷ方向の両端に位置しており、Ｚ方向に沿って並行に形成されている。２つのばね部７０Ａ、７０Ｂは、Ｚ方向の前端と後端で上方に折り返されつつ、Ｕターン状に複数回巻かれている。２つのばね部７０Ａ、７０ＢはＸ方向に伸縮してＸ方向にばね力を生じさせる。尚、２つのばね部７０Ａ、７０ＢはＸ方向のみ伸縮し、他の方向（Ｗ方向やＺ方向）には伸縮せず、他の方向にばね力を発生しない。

【0023】

図７は温度センサの側面図、図８は温度センサ５０をばね部の基端部で切断した断面図（図７のＣ―Ｃ線断面図）である。尚、基端部とは、センサ本体部６０への連結箇所、すなわち、ばね部の根本部分である。

【0024】

２つのばね部７０Ａ、７０Ｂは、センサ本体部６０の中心Ｏに対して回転対称となる位置に配置されている。具体的に説明すると、図８に示すように、第１ばね部７０Ａの基端部７１Ａと、第２ばね部７０Ｂの基端部７１Ｂは、センサ本体部６０のほぼ対角上に位置しており、中心Ｏに対して回転対称（この例は１８０°の回転対称）となる位置に配置されている。このようにすることで、センサ本体部６０に対する、ばね力の偏りが抑えられることから、センサ本体部６０に傾きが生じることを抑制することが出来る。

【0025】

更に、図９は温度センサ５０を基端部から所定距離の位置で切断した断面図（図７のＤ―Ｄ線断面図）である。図９に示すように、第１ばね部７０Ａと、第２ばね部７０Ｂは、基端部７１Ａ、７１ＢからＸ方向に離れた場所でも、中心Ｏに対して回転対称（この例は１８０°の回転対称）の位置関係である。このようにすることで、センサ本体部６０に傾きが生じることをより一層抑制することが出来る。

【0026】

温度センサ５０は、図６に示すように連結壁７５を有している。連結壁７５はＷ方向に延びている。連結壁７５は、温度センサ５０の概ね中央部分で、第１ばね部７０Ａの上端部と、第２ばね部７０Ｂの上端部とを連結している。そして、ロックアーム３２に対して連結壁７５が係止することで、センサホルダ２０の収容部３０に対して温度センサ５０が保持される構成になっている。

【0027】

また、図１１に示すように、センサ本体部６０の上端部には、当接部６２が設けられている。当接部６２は、センサ本体部（ケース）６０の外面からＷ方向の外側に突出しており、嵌合部３６の内側に位置する。これら「当接部６２」と「嵌合部３６」は、センサホルダ２０に対する温度センサ５０のＸ方向の位置を規制するストッパである。

【0028】

すなわち、温度センサ５０が、図１１の位置から、ばね部７０を縮ませる方向（上方向）に所定量変位して制限位置に達すると、当接部６２が嵌合部３６の天井面３６Ｒに突き当たり、温度センサ５０の移動が制限される。一方、ばね部７０を伸ばす方向（下方向）に所定量変位して制限位置に達すると、当接部６２が嵌合部３６の底面３６Ｂに突き当たり、温度センサ５０の移動が制限される。このように、温度センサ５０の位置を規制するストッパを設けることで、温度センサ５０が制限位置を超えて変位することを抑えることが可能であり、温度センサ５０のばね部７０が過度に撓むことを抑制出来る。

【0029】

センサ本体部６０は、図１０、図１１に示すように、絶縁性の合成樹脂製のケース６１と、接触板６５と、温度検知素子６７と、を備える。ケース６１は上下方向に開口する角筒型である。ケース６１の上面には、上記したばね部７０Ａ、７０Ｂが一体的に形成され、また外面には、上記した当接部６２が一体的に形成されている。

【0030】

接触板６５は、熱伝導率の高い材料（例えば金属、金属酸化物、セラミック等）により形成されている。接触板６５を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。本実施形態においては、接触板６５はアルミニウム又はアルミニウム合金製である。接触板６５は、ケース下面に配置されており、その下面６５Ａは温度センサ５０の検出面である。

【0031】

温度検知素子６７は、接触板６５の上面に配置されている。温度検知素子６７は、例えば、サーミスタにより構成される。サーミスタとしては、ＰＴＣサーミスタ、又はＮＴＣサーミスタを適宜に選択できる。

【0032】

ケース６１内には、温度検知素子６７が収容された状態で充填材６９が充填されている。充填材６９は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、シリコーン樹脂等、必要に応じて任意の充填材６９を適宜に選択することができる。

【0033】

上記温度検知モジュール１０は、図１０、図１１に示すように、測定対象（一例として二次電池などの蓄電素子）８０の温度計測面８０Ａに対して、接触板６５を下方に向けつつ、軸線ＬをＸ方向に向けた状態で取り付けられる。２つのばね部７０Ａ、７０Ｂは、温度センサ５０をＸ方向、すなわち図１０、図１１の例では下向きに付勢するから、接触板６５は測定対象８０の温度計測面８０Ａに面接触する。そのため、温度検知モジュール１０により、測定対象８０の温度を検出することが出来る。

【0034】

尚、温度検知モジュール１０は、不図示の取付手段によりセンサホルダ２０を測定対象８０に固定することにより、測定対象８０に取り付けられる。図１１の例では、電池群を構成する二次電池８０に取り付けられた絶縁プロテクタＰＴに対して、爪などの係合手段を用いてセンサホルダ２０を固定することにより、温度検知モジュール１０は取り付けられている。

【0035】

次に、図１２〜図１６を参照して温度検知モジュール１０の組み付けの手順を説明する。
図１２は、センサホルダと温度センサの平面図、図１３はその断面図である。温度センサ５０をセンサホルダ２０に対して組み付けるには、図１３に示すように、センサホルダ２０の収容部３０の開口面３０Ａに対して温度センサ５０を向かい合わせる。この時、センサ本体部６０を下側に向けた状態とし、センサホルダ２０のロックアーム３２に対して、ばね部７０Ａ、７０Ｂの連結壁７５が向かい合うような状態とする。

【0036】

そして、図１３にてＦ矢印にて示すように、センサホルダ２０の収容部３０に向けて温度センサ５０をＺ方向から挿入する。図１４、図１５に示すように、温度センサ５０を挿入してゆくと、やがて、温度センサ５０側の連結壁７５が、収容部３０側のロックアーム３２に突き当たり、ロックアーム３２を下方に押し下げる。

【0037】

図１５に示すように、温度センサ５０が収容部３０の内側まで差し込まれると、連結壁７５がロックアーム３２の爪部３２Ａを通過する。すると、下に撓んだロックアーム３２が元の状態に弾性的に復帰する。これにより、連結壁７５がロックアーム３２の爪部３２Ａと係止した状態となり、温度センサ５０はセンサホルダ２０に保持される。このように、温度センサ５０は、収容部３０に対してＺ方向から挿入することにより組み付けられる。

【0038】

ここで、センサホルダ２０のロックアーム３２は、温度センサ５０の連結壁７５とＺ方向から係止する構造となっている。Ｚ方向は、ばね部７０Ａ、７０Ｂの伸縮方向であるＸ方向に対して直交しており、ばね部７０Ａ、７０Ｂを撓ませずに、温度センサ５０をセンサホルダ２０に組み付けることが出来る。

【0039】

次に本実施形態の作用および効果について説明する。
実施形態１に記載の温度検知モジュール１０は、温度センサ５０の付勢部材として、ばね部７０Ａ、７０Ｂを用いている。ばね部７０Ａ、７０Ｂは、一方向のみ伸縮し、それ以外の方向へは伸縮しない。すなわち、圧縮した時に、ばねの軸方向であるＸ方向の変位はあるものの、軸方向以外のＷ方向、Ｚ方向への変位がなく、Ｗ方向、Ｚ方向の大きさが、初期状態からほぼ変化がない。

【0040】

そのため、Ｗ方向やＺ方向について、初期状態の大きさ分だけ、ばねの取付スペースを確保しておけばよく、例えば、Ｗ方向やＺ方向などにも変位があるばねと比して、取付スペースを狭くすることが出来る。従って、温度検知モジュール１０を全体として小型化することができる。また、ばね部７０Ａ、７０Ｂは、センサ本体部６０と一体化されているので、部品点数を削減できる。

【0041】

また、センサホルダ２０のロックアーム３２は、Ｚ方向から温度センサ５０の連結壁７５と係止する構造となっている。Ｚ方向は、ばね部７０Ａ、７０Ｂの伸縮方向であるＸ方向に対して直交していることから、ばね部７０Ａ、７０Ｂを降伏させることなく、温度センサ５０をセンサホルダ２０に組み付けることが出来る。

【0042】

また、ばね部７０Ａ、７０Ｂは、センサ本体部６０の中心Ｏに対して回転対称となる位置に配置されている。そのたね、ばね力の偏りにより、温度センサ５０に傾きが生じることを抑制できる。

【0043】

また、センサホルダ２０と温度センサ５０との間には、嵌合部３６と当接部６２とからなるストッパが設けられており、温度センサ５０を制限位置にて位置規制する。そのため、温度センサのばね部７０Ａ、７０Ｂに過度に撓んで劣化することを抑えることが可能である。

【0044】

＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。

【0045】

（１）本実施形態においては、「ばね部」の一例としてＵターン状に折り返した形状を例示した。参考例として、「ばね部」は一方向（Ｘ方向）にのみ伸縮する形状のばねであればよく、必要に応じて任意の形状を適宜に選択することができる。また、参考例として、その個数も２つに限定されるものではない。

【0046】

（２）また、温度検知素子６７としては、サーミスタに限られず、温度を検出可能であれば任意の素子を適宜に選択できる。

【符号の説明】

【0047】

１０：温度検知モジュール
２０：センサホルダ
２１：ベース部
３０：収容部
３２：ロックアーム（係止部）
５０：温度センサ
６０：センサ本体部
７０Ａ、７０Ｂ：ばね部
８０：測定対象

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】