特許 6880487 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】6880487

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】温度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/22 20060101AFI20210524BHJP

   G01K 1/14 20210101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   G01K7/22 J

   G01K1/14 L

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2017-32948(P2017-32948)

(22)【出願日】2017年2月24日

(65)【公開番号】特開2018-138872(P2018-138872A)

(43)【公開日】2018年9月6日

【審査請求日】2019年9月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120396

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】山本 憲治

【審査官】 平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１６１４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０４２９３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−０１５４３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／００−１９／００

Ｈ０１Ｃ ７／０２，７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

感熱素子部と、
測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部を有し前記感熱素子部が取り付けられた圧着端子とを備え、
前記感熱素子部が、前記圧着端子に接着された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの表面に設けられたサーミスタ素子と、前記絶縁性フィルムの表面に形成され一端が前記サーミスタ素子に接続されていると共に他端がリード線接続用のパッド部とされた一対のパターン配線とを備え、
前記絶縁性フィルムが、前記ネジ取り付け部まで延在した座面部を有し、
前記圧着端子及び前記絶縁性フィルムが、前記ネジ取り付け部側の少なくとも一部を除いた前記サーミスタ素子の周囲に表裏に貫通して形成されたスリットを有し、
前記パターン配線が、前記パッド部から前記スリットを避けて前記スリットの外側を介して前記座面部に向けて延在した後に折り返されて前記サーミスタ素子の前記ネジ取り付け部側から前記サーミスタ素子に接続されていることを特徴とする温度センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記座面部の表面に、前記絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い材料で形成された表面集熱膜が設けられ、
前記表面集熱膜が、前記スリット内側の前記サーミスタ素子の近傍まで延在していることを特徴とする温度センサ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記座面部の裏面に、前記絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い材料で形成された裏面集熱膜が設けられ、
前記裏面集熱膜が、前記スリット内側の前記サーミスタ素子の近傍まで延在していることを特徴とする温度センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象物への取り付けが容易で、応答性に優れた温度センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、温度センサとして、チップ状やフレーク状のサーミスタ素子にリード線を取り付けて、リード線の接続部と共にサーミスタ素子を樹脂モールドし、この部分を圧着や接着等で圧着端子に取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この温度センサでは、いわゆるＲ端子である圧着端子にネジ止め取り付けが可能な円環部が設けられているので、この部分にネジを挿通させた状態で測定対象物の雌ネジ部等に螺着させることで、温度センサを測定対象物に容易にネジ止めすることができる。

【0003】

また、特許文献２には、感熱素子部が、圧着端子に取り付けた絶縁性フィルムと、絶縁性フィルム上に形成された薄膜サーミスタ部と、薄膜サーミスタ部に接続され絶縁性フィルム上に形成されたパターン電極とを備えた温度センサが提案されている。この温度センサでは、圧着端子からの熱をガラスや封止樹脂を介さずに絶縁性フィルムで直接受けることで、より高い応答性が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１４１１６４号公報

【特許文献2】特開２０１６−１６１４３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
ネジ止めする取り付け用の圧着端子にサーミスタ素子を固定して作製された温度センサでは、ネジ固定後にリード線が引っ張られて圧着端子が変形した場合、サーミスタ素子直下の温度検知面が測定対象物から浮いてしまい、熱応答性が極端に低下してしまう問題があった。

【0006】

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、圧着端子が変形しても高い熱応答性を維持することができる温度センサ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】

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサは、感熱素子部と、測定対象物にネジで固定可能なネジ取り付け部を有し前記感熱素子部が取り付けられた圧着端子とを備え、前記感熱素子部が、前記圧着端子に接着された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの表面に設けられたサーミスタ素子と、前記絶縁性フィルムの表面に形成され一端が前記サーミスタ素子に接続されていると共に他端がリード線接続用のパッド部とされた一対のパターン配線とを備え、前記絶縁性フィルムが、前記ネジ取り付け部まで延在した座面部を有し、前記圧着端子及び前記絶縁性フィルムが、前記ネジ取り付け部側の少なくとも一部を除いた前記サーミスタ素子の周囲に表裏に貫通して形成されたスリットを有していることを特徴とする。

【0008】

すなわち、この温度センサでは、圧着端子及び絶縁性フィルムが、ネジ取り付け部側の少なくとも一部を除いたサーミスタ素子の周囲に表裏に貫通して形成されたスリットを有しているので、リード線が引っ張られて圧着端子のパッド部側が測定対象物から離間する方向に変形しても、サーミスタ素子の設置部分がスリットでパッド部側と分断されていることで、サーミスタ素子直下の温度検知面が測定対象物から浮かず、安定した熱応答性を維持することができる。また、サーミスタ素子に伝わった熱がパッド部側のリード線へ逃げることを、サーミスタ素子側とパッド部側とを熱的に分断するスリットにより抑制することができる。

【0009】

第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記パターン配線が、前記パッド部から前記スリットを避けて前記スリットの外側を介して前記座面部に向けて延在した後に折り返されて前記サーミスタ素子の前記ネジ取り付け部側から前記サーミスタ素子に接続されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、パターン配線が、パッド部からスリットを避けてスリットの外側を介して座面部に向けて延在した後に折り返されてサーミスタ素子のネジ取り付け部側からサーミスタ素子に接続されているので、スリットを避けつつパターン配線が長く延在することで、サーミスタ素子に伝わった熱がリード線へ逃げることを、さらに抑制することができる。

【0010】

第３の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明において、前記座面部の表面に、前記絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い材料で形成された表面集熱膜が設けられ、前記表面集熱膜が、前記スリット内側の前記サーミスタ素子の近傍まで延在していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、表面集熱膜が、スリット内側のサーミスタ素子の近傍まで延在しているので、表面集熱膜を介して座面部からの熱をサーミスタ素子に伝えることができ、より熱応答性を向上させることができる。また、この表面集熱膜から伝わった熱は、スリットにより断熱されてパッド部側への熱の逃げが抑制され、効率的にサーミスタ素子に伝えることができる。

【0011】

第４の発明に係る温度センサは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記座面部の裏面に、前記絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い材料で形成された裏面集熱膜が設けられ、前記裏面集熱膜が、前記スリット内側の前記サーミスタ素子の近傍まで延在していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、裏面集熱膜が、スリット内側のサーミスタ素子の近傍まで延在しているので、裏面集熱膜を介して座面部からの熱をサーミスタ素子に伝えることができ、より熱応答性を向上させることができる。また、この裏面集熱膜から伝わった熱は、スリットにより断熱されてパッド部側への熱の逃げが抑制され、効率的にサーミスタ素子に伝えることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサによれば、圧着端子及び絶縁性フィルムが、ネジ取り付け部側の少なくとも一部を除いたサーミスタ素子の周囲に表裏に貫通して形成されたスリットを有しているので、パッド部側が変形しても、サーミスタ素子直下の温度検知面が測定対象物から浮かず、安定した熱応答性を維持することができる。また、サーミスタ素子に伝わった熱がパッド部側のリード線へ逃げることを、スリットにより抑制することができる。
したがって、本発明の温度センサは、測定対象物に取り付ける必要がある装置、例えばエンジンやインバータのアルミブロック等において、リード線が引っ張られてパッド部側が変形した場合でも、応答性が速く、ばらつきの小さい温度検知が可能になり、異常加熱防止に好適である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る温度センサの一実施形態において、温度センサを示す平面図（ａ）、裏面図（ｂ）及び感熱素子を示す裏面図（ｃ）である。

【図2】本実施形態において、温度センサを測定対象物にネジ止めした状態でリード線を引っ張り上げた状態を示す図１のＡ−Ａ線での断面図である。

【図3】本実施形態において、温度センサを測定対象物にネジ止めした状態でリード線を引っ張り上げた状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る温度センサの本実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

【0015】

本実施形態の温度センサ１は、図１から図３に示すように、感熱素子部２と、測定対象物ＭにネジＳで固定可能なネジ取り付け部３ａを有し感熱素子部２が取り付けられた圧着端子３とを備えている。
なお、測定対象物Ｍは、例えばエンジンやインバータのアルミブロック等である。
上記ネジ取り付け部３ａは、ネジ取付孔３ｂを有している。

【0016】

上記感熱素子部２は、圧着端子３に接着された絶縁性フィルム４と、絶縁性フィルム４の表面に設けられたサーミスタ素子５と、絶縁性フィルム４の表面に形成され一端がサーミスタ素子５に接続されていると共に他端がリード線Ｌ接続用のパッド部６ａとされた一対のパターン配線６とを備えている。

【0017】

上記絶縁性フィルム４は、ネジ取り付け部３ａまで延在した座面部４ａを有している。
上記座面部４ａは、円環状のネジ取り付け部３ａと同形状の円環状に形成されている。
圧着端子３及び絶縁性フィルム４は、ネジ取り付け部３ａ側の少なくとも一部を除いたサーミスタ素子５の周囲に表裏に貫通して形成されたスリットＳＬを共に有している。すなわち、本実施形態では、圧着端子３と絶縁性フィルム４とのスリットＳＬは、互いに同じ位置で平面視コ字状に形成され、コ字状の開口部を座面部４ａ側に向けて配されている。

【0018】

上記パターン配線６は、パッド部６ａからスリットＳＬを避けてスリットＳＬの外側を介して座面部４ａに向けて延在した後に折り返されてサーミスタ素子５のネジ取り付け部３ａ側からサーミスタ素子５に接続されている。すなわち、パターン配線６は、パッド部６ａからサーミスタ素子５まで延在した折り返し延在部６ｂを有している。

【0019】

上記座面部４ａの表面には、絶縁性フィルム４よりも熱伝導性の高い材料で形成された表面集熱膜７が設けられている。この表面集熱膜７は、スリットＳＬ内側のサーミスタ素子５の近傍まで延在している。
すなわち、表面集熱膜７は、座面部４ａに沿って円環状に形成された表面側円環部７ａと、表面側円環部７ａに基端が接続され先端がサーミスタ素子５の近傍に配されて延在した表面側延在部７ｂとを有している。この表面側延在部７ｂは、スリットＳＬのコ字状の開口側からスリットＳＬ内に延在している。

【0020】

また、座面部４ａの裏面には、絶縁性フィルム４よりも熱伝導性の高い材料で形成された裏面集熱膜８が設けられている。この裏面集熱膜８は、スリットＳＬ内側のサーミスタ素子５の近傍まで延在している。
すなわち、裏面集熱膜８は、座面部４ａに沿って円環状に形成された裏面側円環部８ａと、裏面側円環部８ａに基端が接続され先端がサーミスタ素子５の直下に配されて延在した裏面側延在部８ｂとを有している。この裏面側延在部８ｂは、スリットＳＬのコ字状の開口側からスリットＳＬ内に延在している。

【0021】

なお、パターン配線６、表面集熱膜７及び裏面集熱膜８は、例えばＣｕ膜等の金属膜でパターン形成されている。また、表面集熱膜７及び裏面集熱膜８は、ネジ取付孔３ｂ内面をスルーホールとしてつながっている。さらに、パターン配線６、表面集熱膜７及び裏面集熱膜８は、図示しない薄い絶縁性保護膜で表面が覆われている。

【0022】

上記リード線Ｌは、パッド部６ａに半田材、溶接又は導電性接着剤で接合され接続されている。なお、本実施形態では、半田材でリード線Ｌを接続している。また、パッド部６ａは、リード線Ｌを接続するために、他の部分よりも幅広に形成されている。
上記圧着端子３は、金属板で形成されている。

【0023】

上記絶縁性フィルム４は、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで形成されている。
また、絶縁性フィルム４は、サーミスタ素子５が設けられている素子設置部４ｂと、パッド部６ａが設けられているリード線接続部４ｃとを有している。
上記サーミスタ素子５は、例えばチップ状やフレーク状のサーミスタ素子等が採用可能である。
なお、リード線Ｌの接続部は、リード線接続部４ｃ上でエポキシ樹脂等の封止樹脂９により封止される。

【0024】

このように本実施形態の温度センサ１では、圧着端子３及び絶縁性フィルム４が、ネジ取り付け部３ａ側の少なくとも一部を除いたサーミスタ素子５の周囲に表裏に貫通して形成されたスリットＳＬを有しているので、図２及び図３に示すように、リード線Ｌが引っ張られて圧着端子３のパッド部６ａ側が測定対象物Ｍから離間する方向に変形しても、サーミスタ素子５の設置部分がスリットＳＬでパッド部６ａ側と分断されていることで、サーミスタ素子５直下の温度検知面が測定対象物Ｍから浮かず、安定した熱応答性を維持することができる。また、サーミスタ素子５に伝わった熱がパッド部６ａ側のリード線Ｌへ逃げることを、サーミスタ素子５側とパッド部６ａ側とを熱的に分断するスリットＳＬにより抑制することができる。

【0025】

また、パターン配線６が、パッド部６ａからスリットＳＬを避けてスリットＳＬの外側を介して座面部４ａに向けて延在した後に折り返されてサーミスタ素子５のネジ取り付け部３ａ側からサーミスタ素子５に接続されているので、スリットＳＬを避けつつパターン配線６が長く延在することで、サーミスタ素子５に伝わった熱がリード線Ｌへ逃げることを、さらに抑制することができる。

【0026】

また、表面集熱膜７が、スリットＳＬ内側のサーミスタ素子５の近傍まで延在しているので、表面集熱膜７を介して座面部４ａからの熱をサーミスタ素子５に伝えることができ、より熱応答性を向上させることができる。また、この表面集熱膜７から伝わった熱は、スリットＳＬにより断熱されてパッド部６ａ側への熱の逃げが抑制され、効率的にサーミスタ素子５に伝えることができる。

【0027】

さらに、裏面集熱膜８が、スリットＳＬ内側のサーミスタ素子５の近傍まで延在しているので、裏面集熱膜８を介して座面部４ａからの熱をサーミスタ素子５に伝えることができ、より熱応答性を向上させることができる。また、この裏面集熱膜８から伝わった熱は、スリットＳＬにより断熱されてパッド部６ａ側への熱の逃げが抑制され、効率的にサーミスタ素子５に伝えることができる。

【0028】

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0029】

例えば、上記実施形態では、いわゆる丸形端子のＲ端子を圧着端子として採用したが、ネジ止め可能なネジ取り付け部であれば他の形状のネジ取り付け部の形状としても構わない。
また、上記サーミスタ素子は、チップ状やフレーク状のサーミスタ素子を採用しているが、サーミスタ素子として、薄膜サーミスタ等を採用しても構わない。

【符号の説明】

【0030】

１…温度センサ、２…感熱素子部、３…圧着端子、３ａ…ネジ取り付け部、４…絶縁性フィルム、４ａ…座面部、５…サーミスタ素子、６…パターン配線、６ａ…パッド部、７…表面集熱膜、８…裏面集熱膜、Ｍ…測定対象物、Ｓ…ネジ、ＳＬ…スリット

【図1】

【図2】

【図3】