特開 2022-140633 温度センサの配管取付構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022140633

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】温度センサの配管取付構造

(51)【国際特許分類】

   G01K 13/02 20210101AFI20220915BHJP

   G01K 1/08 20210101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

G01K13/02

G01K1/08 N

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022123367

(22)【出願日】2022-08-02

(62)【分割の表示】P 2019106165の分割

【原出願日】2019-06-06

(31)【優先権主張番号】P 2018124588

(32)【優先日】2018-06-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001472

【氏名又は名称】特許業務法人かいせい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 善文

(72)【発明者】

【氏名】大野 和幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 大介

(72)【発明者】

【氏名】若杉 亮太

(72)【発明者】

【氏名】青木 文明

(57)【要約】

【課題】配管を流れる測定対象の温度を測定するように構成された温度センサの配管取付構造において、測定対象の温度検出応答遅れを改善すること。
【解決手段】ハウジング１１０は、管部１１３と、底部１１４と、管部１１３に設けられていると共に管部１１３の外部から内部に測定対象を流入させる第１開口部１１１ａと、管部１１３に設けられていると共に管部１１３の内部から外部に測定対象を流出させる第２開口部１１１ｂと、が形成された有底管状の突出部１１１を有する。突出部１１１は、配管２００の内壁面２０３のうち突出部１１１が突出する設置壁面２０４から当該設置壁面２０４に対向する対向壁面２０５までの長さの４／５以上の長さが設置壁面２０４から突出するように形成される。突出部１１１の底部１１４は、半球状である。
【選択図】図２

【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出部（１５２）を有するセンサチップ（１５０）と、
一端部（１４１）と、前記一端部とは反対側の他端部（１４２）と、を有する柱状であって、前記センサチップのうち前記温度検出部に対応する部分が露出するように、前記センサチップを前記一端部側に封止したモールド樹脂部（１４０）と、
管部（１１３）と、底部（１１４）と、前記管部に設けられていると共に前記管部の外部から内部に前記測定対象を流入させる第１開口部（１１１ａ）と、前記管部に設けられていると共に前記管部の内部から外部に前記測定対象を流出させる第２開口部（１１１ｂ）と、が形成された有底管状の突出部（１１１）を有し、前記センサチップの前記温度検出部が前記管部の内部に位置するように前記モールド樹脂部を保持し、前記管部の一部が取付対象である配管（２００）に固定されることで前記突出部の前記底部側を前記配管の内部に位置させる保持部（１１０、１２０、１３０）と、
を備えた温度センサ（１００）と、
前記温度センサの前記管部の一部が固定される前記配管と、
を含み、
前記突出部は、前記配管の内壁面（２０３）のうち前記突出部が突出する設置壁面（２０４）から当該設置壁面に対向する対向壁面（２０５）までの長さの４／５以上の長さが前記設置壁面から突出するように形成され、
前記突出部の前記底部は、半球状である温度センサの配管取付構造。

【請求項2】

前記第１開口部は、前記突出部の突出方向に垂直な方向において、前記配管の内壁面（２０３）のうち前記設置壁面に重なるように前記管部に形成されている請求項１に記載の温度センサの配管取付構造。

【請求項3】

前記保持部は、前記配管の内部における前記突出部の位置を調整するためのストッパ（１１７）を有する請求項１または２に記載の温度センサの配管取付構造。

【請求項4】

前記突出部は、前記温度検出部が前記測定対象の上流側に向けられた状態で前記配管に固定される請求項１ないし３のいずれか１つに記載の温度センサの配管取付構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度センサの配管取付構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、測定対象の温度を検出するセンサが、例えば特許文献１で提案されている。測定対象は配管を流れる。センサは、配管の通路に突出する有底管状の突出部と、突出部に収容されたセンサ部と、を有する。突出部は、当該突出部の中に測定対象を流入させるための開口部を有する。開口部は、突出部が配管に取り付けられた際、測定対象の上流側に向けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２００４５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の技術では、測定対象が開口部を介して突出部の中に流入するものの、測定対象が突出部内に滞留しているので、突出部内を流れにくい。このため、配管を流れる測定対象の温度と突出部内の測定対象の温度との乖離が大きくなり、温度検出応答遅れが発生してしまう。その結果、測定対象の温度を正確に測定できないという問題がある。

【0005】

本発明は上記点に鑑み、配管を流れる測定対象の温度を測定するように構成された温度センサの配管取付構造において、測定対象の温度検出応答遅れを改善することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、温度センサの配管取付構造は、温度センサ（１００）及び配管（２００）を含む。温度センサは、測定対象の温度を検出する温度検出部（１５２）を有するセンサチップ（１５０）を含んでいる。

【0007】

温度センサは、一端部（１４１）と、一端部とは反対側の他端部（１４２）と、を有する柱状であって、センサチップのうち温度検出部に対応する部分が露出するように、センサチップを一端部側に封止したモールド樹脂部（１４０）を含んでいる。

【0008】

温度センサは、管部（１１３）と、底部（１１４）と、管部に設けられていると共に管部の外部から内部に測定対象を流入させる第１開口部（１１１ａ）と、管部に設けられていると共に管部の内部から外部に測定対象を流出させる第２開口部（１１１ｂ）と、が形成された有底管状の突出部（１１１）を有し、センサチップの温度検出部が管部の内部に位置するようにモールド樹脂部を保持し、管部の一部が取付対象である配管に固定されることで突出部の底部側を配管の内部に位置させる保持部（１１０、１２０、１３０）を含んでいる。配管は、温度センサの管部の一部が固定される。

【0009】

突出部は、配管の内壁面（２０３）のうち突出部が突出する設置壁面（２０４）から当該設置壁面に対向する対向壁面（２０５）までの長さの４／５以上の長さが設置壁面から突出するように形成され、突出部の底部は、半球状である。

【0010】

これによると、測定対象が管部の内部に滞留しにくくなるので、配管に流れる測定対象の温度と管部の内部の測定対象の温度との乖離を小さくすることができる。したがって、測定対象の温度検出応答遅れを改善することができる。

【0011】

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る温度センサの断面図である。

【図2】管部の内部の測定対象の流速を比較するための図であり、（ａ）は従来品、（ｂ）は第１開口部を設置壁面側に移動させた構造、（ｃ）は突出部を配管内の対向壁面に近づけた構造、（ｄ）は第１開口部を設置壁面側に移動させ、かつ、突出部を配管内の対向壁面に近づけた構造を示した図である。

【図3】図２（ａ）の従来品における温度検出応答遅れを示した図である。

【図4】図２に示された各構造において、センサチップの温度検出部を基準として上流側の流速と下流側の流速とを示した図である。

【図5】温度検出部周囲の流速の最大値と、センサ出力と配管内の測定対象の温度との最大温度差と、の関係を示した図である。

【図6】第２実施形態に係る温度センサの断面図であり、突出部の突出方向及び測定対象の流れ方向に平行な断面図である。

【図7】第２実施形態に係る温度センサの断面図であり、測定対象の流れ方向に垂直な断面図である。

【図8】第３実施形態に係る温度センサの断面図である。

【図9】第４実施形態に係る温度センサの断面図である。

【図10】図９のX－X断面図である。

【図11】図９のXI－XI断面図である。

【図12】第４実施形態に係る温度センサに対する測定対象の流れを示した一部断面図である。

【図13】測定対象の流れに対するセンサチップの温度検出部の向きと第４開口部及び第５開口部の向きを４パターンに変化させた場合の突出部の突出方向に垂直な方向における断面図である。

【図14】図１３に示された４パターンにおけるセンサチップの温度検出部付近の測定対象の流速を示した図である。

【図15】第４実施形態に係る温度センサの変形例を示した一部断面図である。

【図16】第４実施形態に係る温度センサの変形例を示した一部断面図である。

【図17】第４実施形態に係る温度センサの変形例を示した一部断面図である。

【図18】第４実施形態に係る温度センサの変形例を示した一部断面図である。

【図19】第５実施形態に係る温度センサの一部断面図である。

【図20】中心間距離×Ｄとセンサチップの温度検出部付近の流速との関係を示した図である。

【図21】第６実施形態に係る温度センサの一部断面図である。

【図22】壁面距離×Ｄとセンサチップの温度検出部付近の流速との関係を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

【0014】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る温度センサは、測定対象の圧力及び温度の両方を検出可能に構成されたものである。温度センサは配管に固定され、配管内の測定対象の圧力及び温度を検出する。測定対象は、例えばオイルである。もちろん、測定対象は他の液体や気体等の他の流体の場合もある。

【0015】

図１に示されるように、温度センサ１００は、ハウジング１１０、センサボディ１２０、ポッティング部１３０、モールド樹脂部１４０、及びセンサチップ１５０を備えている。

【0016】

ハウジング１１０は、ＳＵＳ等の金属材料が切削等により加工された中空形状のケースである。ハウジング１１０は、一端側に突出部１１１を有し、他端側に開口部１１２を有している。突出部１１１は管部１１３及び底部１１４が形成された有底管状の部分であり、管部１１３は開口部１１２に連通している。突出部１１１のうちの開口部１１２側の外周面には、取付対象である配管２００にネジ結合可能な雄ネジ部１１５が形成されている。

【0017】

ハウジング１１０の開口部１１２は周壁１１６に囲まれることで構成されている。ハウジング１１０は、管部１１３の一部が取付対象である配管２００の肉厚部２０１に設けられた貫通ネジ穴２０２に固定される。これにより、突出部１１１の底部１１４側が配管２００の内部に位置することになる。

【0018】

また、突出部１１１は、第１開口部１１１ａ、第２開口部１１１ｂ、及び第３開口部１１１ｃを有する。第１開口部１１１ａは、管部１１３に設けられていると共に、管部１１３の外部から内部に測定対象を流入させる部分である。第１開口部１１１ａは、測定対象の上流側に向けられる。管部１１３の外部は配管２００の内部である。

【0019】

第２開口部１１１ｂは、管部１１３に設けられていると共に、管部１１３の内部から外部に測定対象を流出させる部分である。管部１１３の内部から測定対象をスムーズに流出させるために、第２開口部１１１ｂは測定対象の下流側に向けられる。第２開口部１１１ｂは、第１開口部１１１ａに対向する位置に形成されていても良い。

【0020】

第３開口部１１１ｃは、第１開口部１１１ａ及び第２開口部１１１ｂ以外の測定対象を流出入させる部分である。第３開口部１１１ｃは管部１１３に複数形成されている。

【0021】

センサボディ１２０は、温度センサ１００と外部装置とを電気的に接続するためのコネクタを構成する部品である。センサボディ１２０は、例えばＰＰＳ等の樹脂材料で形成されており、一端側がハウジング１１０の開口部１１２に固定される固定部１２１として形成され、他端側がコネクタ部１２２として形成されている。固定部１２１はコネクタ部１２２側に凹んだ凹部１２３を有している。

【0022】

また、センサボディ１２０は、ターミナル１２４がインサート成形されている。ターミナル１２４の一端側は固定部１２１に封止され、他端側はコネクタ部１２２の内側に露出するようにセンサボディ１２０にインサート成形されている。ターミナル１２４の一端側は、モールド樹脂部１４０の一部が凹部１２３に収容されることでモールド樹脂部１４０の電気的部品に接続される。

【0023】

そして、センサボディ１２０は、固定部１２１がＯリング１２５を介してハウジング１１０の開口部１１２に嵌め込まれた状態で、ハウジング１１０の周壁１１６の端部が当該固定部１２１を押さえるようかしめ固定されている。

【0024】

ポッティング部１３０は、センサボディ１２０の凹部１２３とモールド樹脂部１４０との隙間に充填されたシール用の部品である。ポッティング部１３０は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料で形成されている。ポッティング部１３０は、測定対象であるオイルからモールド樹脂部１４０の一部やターミナル１２４の接合部等をシール及び保護する役割を果たす。

【0025】

モールド樹脂部１４０は、センサチップ１５０を保持する部品である。モールド樹脂部１４０は、一端部１４１と、一端部１４１とは反対側の他端部１４２と、を有する柱状に構成されている。モールド樹脂部１４０は、一端部１４１側にセンサチップ１５０を封止している。

【0026】

また、モールド樹脂部１４０は、リードフレーム１４３の一部及び回路チップ１６０を封止している。リードフレーム１４３は、センサチップ１５０及び回路チップ１６０が実装されるベースとなる部品である。リードフレーム１４３の一端側にはセンサチップ１５０が実装され、他端側には回路チップ１６０が実装されている。

【0027】

リードフレーム１４３の他端側の先端部分は、モールド樹脂部１４０の他端部１４２から露出していると共に、ターミナル１２４の一端側に接続されている。なお、リードフレーム１４３は、複数に分割されていても良い。この場合、ボンディングワイヤによって電気的接続を行えば良い。リードフレーム１４３とターミナル１２４ともボンディングワイヤで接続されていても良い。

【0028】

回路チップ１６０は、メモリ等の半導体集積回路が形成されたＩＣチップである。回路チップ１６０は、半導体基板等を用いて形成されている。回路チップ１６０は、センサチップ１５０への電源として定電流の供給や、センサチップ１５０から圧力信号及び温度信号を入力して予め設定された信号処理値に基づいて各信号の信号処理を行う。信号処理値とは、各信号の信号値を増幅や演算等するための調整値である。回路チップ１６０は、図示しないボンディングワイヤによってリードフレーム１４３を介してセンサチップ１５０と電気的に接続されている。

【0029】

センサチップ１５０は、測定対象の温度を検出する電子部品である。センサチップ１５０は、例えば銀ペースト等でリードフレーム１４３に実装されている。図示しないが、センサチップ１５０は、複数の層が積層されて構成された板状の積層基板を有して構成されている。複数の層は、ウェハレベルパッケージとして複数のウェハが積層され、半導体プロセス等で加工された後、センサチップ１５０毎にダイシングカットされる。

【0030】

センサチップ１５０は、薄肉状のダイヤフラム１５１を有する。ダイヤフラム１５１には複数のゲージ抵抗１５２が形成されている。各ゲージ抵抗１５２は、半導体層に対するイオン注入により形成された拡散抵抗である。各ゲージ抵抗１５２はダイヤフラム１５１の上に形成された薄膜抵抗として構成されていても良い。なお、センサチップ１５０には、各ゲージ抵抗１５２に接続された図示しない配線部やパッド等も形成されている。

【0031】

各ゲージ抵抗１５２は、ダイヤフラム１５１の歪みに応じて抵抗値が変化する抵抗素子である。また、各ゲージ抵抗１５２は温度に応じて抵抗値が変化する素子である。各ゲージ抵抗１５２は、ホイートストンブリッジ回路を構成するように電気的に接続されている。ホイートストンブリッジ回路は、回路チップ１６０から定電流の電源が供給される。これにより、各ゲージ抵抗１５２のピエゾ抵抗効果を利用して、ダイヤフラム１５１の歪みや温度に応じた電圧をセンサ信号として検出することができる。

【0032】

具体的には、センサチップ１５０は、ダイヤフラム１５１の歪みに応じた複数のゲージ抵抗１５２の抵抗変化をホイートストンブリッジ回路の中点電圧の変化として検出し、当該中点電圧を圧力信号として出力する。一方、センサチップ１５０は、測定対象から受ける熱に応じた複数のゲージ抵抗１５２の抵抗変化をホイートストンブリッジ回路のブリッジ電圧として検出し、当該ブリッジ電圧を温度信号として出力する。

【0033】

したがって、本実施形態では、各ゲージ抵抗１５２は、圧力検出部及び温度検出部の両方の機能を有する。センサチップ１５０は、圧力検出部及び温度検出部に対応した部分が露出するように、モールド樹脂部１４０の一端部１４１側に封止されている。

【0034】

そして、モールド樹脂部１４０は、センサチップ１５０の圧力検出部及び温度検出部が管部１１３の内部に位置するように、センサボディ１２０及びポッティング部１３０に保持される。以上が、温度センサ１００の全体構成である。

【0035】

次に、管部１１３の内部に流れる測定対象の流速を向上させるための具体的な手段及びその効果について説明する。まず、突出部１１１は、センサチップ１５０の温度検出部が測定対象の上流側に向けられた状態で配管２００に固定される。これにより、温度検出部に測定対象を直接当てやすくすることができる。

【0036】

第１開口部１１１ａは、突出部１１１の突出方向に垂直な方向において、配管２００の内壁面２０３のうち突出部１１１が突出する設置壁面２０４に重なるように管部１１３に形成されている。「第１開口部１１１ａと設置壁面２０４とが重なる」とは、設置壁面２０４と第１開口部１１１ａの開口面とが交差することである。

【0037】

このような配置関係により、配管２００から第１開口部１１１ａを介して温度検出部に至るまでの経路が最短距離になるので、配管２００の流れに影響されて温度検出部の周囲の測定対象が流動しやすくなる。また、配管２００内のうち設置壁面２０４側を流れる測定対象が突出部１１１すなわち管部１１３に衝突することなく第１開口部１１１ａを介して管部１１３の内部に流れ込むので、管部１１３の内部に流れ込む測定対象の流速が遅くなってしまうことはない。したがって、第１開口部１１１ａを通過する測定対象の流速を確保することができる。

【0038】

そして、第１開口部１１１ａを設置壁面２０４と重なる位置に配置させるために、ハウジング１１０はストッパ１１７を有している。ストッパ１１７は、配管２００の内部における突出部１１１の底部１１４の位置を調整するための部品である。このストッパ１１７により、温度センサ１００が規定トルク以上で配管２００に取り付けられたとしても、第１開口部１１１ａが設置壁面２０４から離れた位置に配置されないようにすることができる。

【0039】

発明者らは、図２（ａ）～図２（ｄ）に示されるように、突出部１１１の突出長さ及び第１開口部１１１ａの位置を変化させた４つの構造を用意し、各構造について温度検出応答遅れについて調べた。試験は、自動車のエンジンオイルを対象とした。

【0040】

図２（ａ）は、突出部１１１の突出長さが配管２００の内径の４／５未満であり、かつ、第１開口部１１１ａの位置が設置壁面２０４から底部１１４までの間に位置する従来品を示している。図２（ｂ）は、第１開口部１１１ａが設置壁面２０４に重なる構造を示しており、図１に対応している。

【0041】

図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、突出部１１１は、配管２００の内壁面２０３のうち突出部１１１が突出する設置壁面２０４から当該設置壁面２０４に対向する対向壁面２０５までの長さの４／５以上の長さが設置壁面２０４から突出するように形成されたものである。

【0042】

配管２００が円筒の場合、設置壁面２０４から対向壁面２０５までの長さは、配管２００の内径に対応する。配管２００が楕円筒の場合、設置壁面２０４から対向壁面２０５までの長さは、例えば、突出部１１１の中心軸を基準として、中心軸と設置壁面２０４との交点から中心軸と対向壁面２０５との交点までの長さである。突出部１１１の中心軸は突出部１１１の突出方向に平行な軸である。配管２００が四角筒等の場合、設置壁面２０４から対向壁面２０５までの長さは、設置壁面２０４と対向壁面２０５との対向長さである。

【0043】

また、突出部１１１の底部１１４は、半球状になっている。ハウジング１１０はストッパ１１７を有しているので、温度センサ１００が規定トルク以上で配管２００に取り付けられたとしても、突出部１１１の底部１１４がストッパ１１７によって対向壁面２０５に接触しないようにすることができる。

【0044】

上記の構成によると、突出部１１１が配管２００の一部を塞ぐことになるので、測定対象が第１開口部１１１ａに入り込みやすくなる。言い換えると、突出部１１１の底部１１４と対向壁面２０５との隙間が狭いので、当該隙間を通過する測定対象の流速よりも、第１開口部１１１ａを介して突出部１１１の管部１１３に流入する測定対象の流速が速くなる。

【0045】

さらに、上記の突出部１１１の突出長さに加え、図２（ｃ）では第１開口部１１１ａの位置が設置壁面２０４から底部１１４までの間に位置する構造を示し、図２（ｄ）では第１開口部１１１ａが設置壁面２０４に重なる構造を示している。

【0046】

まず、発明者らは、図２（ａ）に示された従来品の温度検出応答遅れを調べた。その結果を図３に示す。図３に示されるように、エンジンの始動後、エンジン回転数は一定値になる。配管２００内のエンジンオイルの温度は上昇していくが、センサチップ１５０の温度検出部で検出される温度は上昇しにくくなっている。すなわち、測定対象の実際の温度と測定温度とに乖離が生じている。これは、管部１１３の内部の測定対象が滞留しているからである。よって、温度検出応答遅れが発生している。

【0047】

続いて、発明者らは、図２に示された各構造においてセンサチップ１５０の温度検出部を基準として上流側の流速と下流側の流速とを調べた。その結果を図４に示す。配管２００を流れるエンジンオイルの粘度を９．０Ｐａ・ｓ、流速を０．５ｍ／ｓとした。図４において、マイナスの距離はセンサチップ１５０の上流側に対応し、プラスの距離はセンサチップ１５０の下流側に対応する。

【0048】

図４に示されるように、図２（ａ）の従来品におけるセンサチップ１５０の上流側及び下流側の流速は、４つの構造の中で最も小さい値であった。これに対し、図２（ｂ）～（ｄ）に示された構造では、管部１１３の内部の測定対象の流速が向上した。

【0049】

具体的には、図２（ｂ）の第１開口部１１１ａを移動させた構造では、センサチップ１５０の上流側の流速は、従来品に対して１．４倍になった。また、図２（ｃ）の突出部１１１の突出長さを長くした構造では、センサチップ１５０の上流側の流速は、従来品に対して１８倍になった。さらに、図２（ｄ）の第１開口部１１１ａを移動させて突出部１１１の突出長さを長くした構造では、センサチップ１５０の上流側の流速は、従来品に対して２６倍になった。

【0050】

このように、第１開口部１１１ａを移動させた構造や、突出部１１１の突出長さを長くした構造では、それぞれセンサチップ１５０の上流側の流速が向上したが、これらを組み合わせることで流速がさらに向上する結果になった。

【0051】

通常、突出部１１１が配管２００に突き出ただけの状態では、突出部１１１が流路抵抗になるので、エンジンオイルは流路抵抗の少ない突出部１１１の底部１１４側や突出部１１１の側面を速い流速で通過する。しかし、突出部１１１の底部１１４を対向壁面２０５に近づけることで、突出部１１１の底部１１４側の流路抵抗が増加し、突出部１１１の底部１１４側よりも突出部１１１の側面や第１開口部１１１ａでの流速が速まる。これに伴い、温度検出部周辺の流速もつられて速くなった。

【0052】

発明者らは、図２（ｄ）の構造において、温度検出部周囲の流速の最大値と、センサ出力と配管２００内の測定対象の温度との最大温度差と、の関係を調べた。その結果を図５に示す。図５に示されるように、温度検出部周囲の流速の最大値が大きくなると、センサ出力と配管２００内の測定対象の温度との最大温度差が小さくなるという結果になった。この結果からも、配管２００内の測定対象の流速が向上したことで、温度検出応答遅れが改善されていると言える。なお、図２（ｂ）及び図２（ｃ）の構造においても、図５と同じ結果が得られた。

【0053】

以上説明したように、第１開口部１１１ａを設置壁面２０４側に移動させた構造とすることで、管部１１３の内部の測定対象の流速を向上させることができる。その結果、配管２００に流れる測定対象の温度と管部１１３の内部の測定対象の温度との乖離を小さくすることができ、ひいては測定対象の温度検出応答遅れを改善することができる。

【0054】

また、管部１１３の内部の測定対象の流速が向上することで、センサチップ１５０を配管２００の内部に位置させずに済む。これにより、センサチップ１５０の圧力検出部や温度検出部が測定対象の動圧を受けないようにすることができる。

【0055】

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ゲージ抵抗１５２が特許請求の範囲の「温度検出部」に対応する。また、ハウジング１１０、センサボディ１２０、及びポッティング部１３０が特許請求の範囲の「保持部」に対応する。

【0056】

上述のように、第１開口部１１１ａを設置壁面２０４側に移動させた構造の他に、あるいは、突出部１１１の突出長さを長くした構造や、第１開口部１１１ａを設置壁面２０４側に移動させ、かつ、突出部１１１の突出長さを長くした構造としても良い。この場合も、管部１１３の内部の測定対象の流速が向上している。したがって、変形例として、第１開口部１１１ａを移動させずに突出部１１１の突出長さだけを延長しても良いし、第１開口部１１１ａの移動と突出部１１１の突出長さの延長とを組み合わせても良い。

【0057】

別の変形例として、第２開口部１１１ｂは、第１開口部１１１ａに対向する位置に形成されていても良い。これにより、管部１１３の内部の測定対象の流れをスムーズにすることができる。

【0058】

別の変形例として、突出部１１１の先端形状は半球状に限られず、例えば平面や台形状等の他の形状になっていても良い。

【0059】

（第２実施形態）
本実施形態では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。図６に示されるように、モールド樹脂部１４０は、突出部１１１の底部１１４側の先端部１４５が突出部１１１の突出方向すなわち中心軸に垂直な方向において第１開口部１１１ａの少なくとも一部に重なっている。モールド樹脂部１４０の先端部１４５は、管部１１３の内部に配置されていると共に、センサチップ１５０よりも底部１１４側の部分である。

【0060】

図６及び図７に示されるように、本実施形態では、突出部１１１の中心軸に垂直な方向すなわち測定対象の流れ方向に、第１開口部１１１ａの開口部分の一部がモールド樹脂部１４０の先端部１４５に重なっている。これにより、第１開口部１１１ａを介して管部１１３の内部に流入する測定対象は、モールド樹脂部１４０の先端部１４５に当たると共にセンサチップ１５０側に流れを変える。センサチップ１５０側に流れた測定対象はモールド樹脂部１４０の周囲を流れて下流側に移動し、管部１１３の内部を底部１１４側に流れ、第２開口部１１１ｂから配管２００に流出する。

【0061】

このように、センサチップ１５０を保持するモールド樹脂部１４０の先端部１４５が突出部１１１の底部１１４まで延長されている。このため、第１開口部１１１ａを介して管部１１３の内部に流入する測定対象の流れを強制的にセンサチップ１５０側の流れに変更させることができる。すなわち、測定対象の流れが垂直に変化する。したがって、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0062】

変形例として、突出部１１１の中心軸に垂直な方向において、第１開口部１１１ａの開口部分の全体がモールド樹脂部１４０の先端部１４５に重なっていても良い。また、本実施形態においても、ストッパ１１７を用いても良い。

【0063】

（第３実施形態）
本実施形態では、主に第２実施形態と異なる部分について説明する。図８に示されるように、センサボディ１２０は、管部１１３の内部に配置された板部１２６を有する。板部１２６は、モールド樹脂部１４０よりも第２開口部１１１ｂ側に位置する柱状に形成されている。つまり、板部１２６はモールド樹脂部１４０よりも測定対象の流れの下流側に位置する。

【0064】

また、板部１２６は、モールド樹脂部１４０の先端部１４５よりも底部１１４側に突出している。さらに、板部１２６の先端部分は、突出部１１１の中心軸に垂直な方向において第１開口部１１１ａに重なっている。言い換えると、突出部１１１の中心軸に垂直な方向すなわち測定対象の流れ方向に、第１開口部１１１ａの開口部分の一部が板部１２６の先端部分に重なっている。

【0065】

以上の構成により、第２実施形態と同様に、管部１１３の内部の測定対象の流れを強制的に変更することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0066】

変形例として、第１開口部１１１ａの開口部分の一部ではなく、第１開口部１１１ａの開口部分の全体が、突出部１１１の中心軸に垂直な方向において板部１２６に重なっていても良い。

【0067】

（第４実施形態）
本実施形態では、主に上記各実施形態と異なる部分について説明する。図９に示されるように、本実施形態に係る温度センサ１００において、突出部１１１は、第４開口部１１１ｄ及び第５開口部１１１ｅを有する。なお、本実施形態では、測定対象の流れが上記各実施形態とは逆方向になっている。すなわち、測定対象は紙面の右側から左側に流れるようになっている。

【0068】

図１０に示されるように、第４開口部１１１ｄは、３個設けられている。また、図１１に示されるように、第５開口部１１１ｅは、３個設けられている。つまり、突出部１１１は、６個の開口部１１１ｄ、１１１ｅを有する。

【0069】

各開口部１１１ｄ、１１１ｅは、長軸が突出部１１１の突出方向に沿った楕円形状の貫通孔である。各開口部１１１ｄ、１１１ｅは、全て同じ形状及びサイズである。測定対象は、各開口部１１１ｄ、１１１ｅ通過することで管部１１３に流入あるいは流出する。

【0070】

そして、各開口部１１１ｄ、１１１ｅは、突出部１１１の突出方向において、隣同士の開口部１１１ｄ、１１１ｅの開口中心の位置が異なっている。本実施形態では、第４開口部１１１ｄの開口中心が、隣の第５開口部１１１ｅの開口中心よりもセンサチップ１５０側に位置している。

【0071】

開口中心とは、開口部１１１ｄ、１１１ｅの開口形状の中心位置である。各開口部１１１ｄ、１１１ｅは楕円形状であるので、開口中心は長軸と短軸とが交差する楕円の中心位置である。例えば、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの開口形状が円形の場合、開口中心は円の中心位置である。

【0072】

本実施形態では、３個の第４開口部１１１ｄは、開口中心が突出部１１１の中心軸を中心とした周方向に１２０度の等間隔で配置されている。同様に、３個の第５開口部１１１ｅは、開口中心が突出部１１１の中心軸を中心とした周方向に１２０度の等間隔で配置されている。したがって、６個の開口部１１１ｄ、１１１ｅは、突出部１１１の周方向に６０度毎に配置されている。上述のように、隣同士の第４開口部１１１ｄ及び第５開口部１１１ｅは、開口中心の位置が突出部１１１の突出方向において異なっているので、６個の開口部１１１ｄ、１１１ｅは突出部１１１の周方向に千鳥状に配置されている。

【0073】

また、図９に示されるように、各第４開口部１１１ｄは、突出部１１１の突出方向に垂直な方向において、配管２００の内壁面２０３のうち突出部１１１が突出する設置壁面２０４に重なるように管部１１３に形成されている。

【0074】

上記の構成によると、図１２に示されるように、第４開口部１１１ｄから管部１１３の内部に流入した測定対象は、下流側の第５開口部１１１ｅから流出するように流れる。このとき、突出部１１１の突出方向において第４開口部１１１ｄと第５開口部１１１ｅとの位置が異なっているので、管部１１３の内部における測定対象の流れの方向を変化させやすくすることができる。このため、測定対象がセンサチップ１５０の温度検出部に流れやすくなり、管部１１３の内部に滞留しにくくなる。したがって、温度検出部の温度応答性を向上させることができる。

【0075】

発明者らは、図９に示された温度センサ１００において、センサチップ１５０の温度検出部に対応したゲージ抵抗１５２付近の測定対象の流速をシミュレーションによって調べた。測定対象をエンジンオイルとし、油温を－３０℃、オイルの密度を８７６ｋｇ／ｍ^３、オイルの粘度を９Ｐａ・ｓ、配管２００を流れるオイルの流速を１．５ｍ／ｓとした。

【0076】

また、図１３に示されるように、配管２００におけるオイルの流れに対して各開口部１１１ｄ、１１１ｅの位置を４パターンに変化させた。なお、図１３の各図では第４開口部１１１ｄに対応する位置の断面を示しているが、上述の通り、各第４開口部１１１ｄと各第５開口部１１１ｅとの位置関係から、第５開口部１１１ｅの位置も確定している。

【0077】

図１３（ａ）は、センサチップ１５０の温度検出部と１個の第４開口部１１１ｄとが配管２００の上流側に向けられた場合を示している。図１３（ｂ）は、センサチップ１５０の温度検出部と１個の第５開口部１１１ｅとが配管２００の上流側に向けられた場合を示している。

【0078】

図１３（ｃ）は、センサチップ１５０の温度検出部が測定対象の流れに対して４５度傾けられ、２個の第４開口部１１１ｄが配管２００の上流側に向けられた場合を示している。図１３（ｄ）は、センサチップ１５０の温度検出部が測定対象の流れに対して９０度傾けられ、１個の第５開口部１１１ｅが配管２００の上流側に向けられた場合を示している。

【0079】

図１３（ａ）～図１３（ｄ）の各パターンに対するシミュレーション結果を図１４に示す。図１４に示されるように、４パターンのすべてについて、センサチップ１５０の温度検出部付近における測定対象の流速が充分とされる０．０２５ｍ／ｓ以上を確保することができた。また、測定対象の流れに対する各開口部１１１ｄ、１１１ｅの位置による違いは無く、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの突出方向における位置関係によって流速の確保が可能になっていることがわかる。さらに、管部１１３の内部において、測定対象の流れに対するセンサチップ１５０の温度検出部の向きの違いが流速に影響ないこともわかった。

【0080】

以上説明したように、突出部１１１の突出方向において、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの隣同士の開口中心の位置を異ならせることで、管部１１３の内部における測定対象の流速を確保することができる。

【0081】

変形例として、突出部１１１に設けられる各開口部１１１ｄ、１１１ｅの数は６個に限られない。例えば、第４開口部１１１ｄが１個、第５開口部１１１ｅが１個でも構わない。つまり、突出部１１１には少なくとも２個の開口部１１１ｄ、１１１ｅが設けられていれば良い。突出部１１１の突出方向において、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの隣同士の開口中心の位置が異なっていれば良いので、各開口部１１１ｄ、１１１ｅは３個等の奇数個でも構わない。突出部１１１には、４個～６個の開口部１１１ｄ、１１１ｅが設けられていることが望ましい。

【0082】

変形例として、各開口部１１１ｄ、１１１ｅのサイズは、全て同じでなくても良い。例えば、３個の第４開口部１１１ｄは全て同じサイズであり、３個の第５開口部１１１ｅは第４開口部１１１ｄのサイズとは異なるが全て同じサイズとしても良い。各開口部１１１ｄ、１１１ｅは全て異なるサイズでも構わない。

【0083】

変形例として、図１５に示されるように、各第４開口部１１１ｄは、突出部１１１の突出方向に垂直な方向において、配管２００の内壁面２０３のうち突出部１１１が突出する設置壁面２０４に重ならないように管部１１３に形成されていても良い。すなわち、突出部１１１の突出方向において、第４開口部１１１ｄの全体が設置壁面２０４よりも底部１１４側に位置していても良い。

【0084】

変形例として、図１６に示されるように、各開口部１１１ｄ、１１１ｅは四角形状でも良い。この場合、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの開口中心は、四角形の中心位置である。もちろん、各開口部１１１ｄ、１１１ｅは四角形以外の多角形状でも良い。

【0085】

また、図１７に示されるように、各第４開口部１１１ｄのうちの少なくとも１つと各第５開口部１１１ｅのうちの少なくとも１つとが、突出部１１１の周方向において重なるように設けられていても良い。各第４開口部１１１ｄが突出部１１１において異なる位置に配置されていても良い。

【0086】

さらに、図１８に示されるように、各開口部１１１ｄ、１１１ｅは、突出部１１１の突出方向に沿って設けられた切り欠き部１１１ｆを有していても良い。切り欠き部１１１ｆは、例えばセンサチップ１５０側に設けられている。切り欠き部１１１ｆは、全ての開口部１１１ｄ、１１１ｅに設けられていても良い。切り欠き部１１１ｆは、１個の開口部１１１ｄ、１１１ｅに複数設けられていても良い。各開口部１１１ｄ、１１１ｅにおいて、切り欠き部１１１ｆの形状や個数が異なっていても構わない。各開口部１１１ｄ、１１１ｅに切り欠き部１１１ｆが設けられている場合、開口中心は切り欠き部１１１ｆの形状を含んだ全体の形状の中心位置である。図１８に示された例では、突出部１１１の突出方向において、開口中心は切り欠き部１１１ｆのうちのセンサチップ１５０側の端から開口部１１１ｄ、１１１ｅのうちの底部１１４側の端までの長さの中央の位置となる。

【0087】

図示しないが、第４開口部１１１ｄと第５開口部１１１ｅとは、開口形状が異なっていても構わない。複数の第４開口部１１１ｄの開口形状が異なっていても構わないし、複数の第５開口部１１１ｅの開口形状が異なっていても構わない。

【0088】

なお、発明者らは、図１６～図１８に示された各開口部１１１ｄ、１１１ｅを持つものや、各開口部１１１ｄ、１１１ｅが異なる形状を持つものについて、上記と同様にセンサチップ１５０の温度検出部付近の流速をシミュレーションによって調べた。それによると、図１４に示された結果と同様に、充分な流速を得ることができた。この結果から、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの隣同士の配置関係が流速に与える影響は大きく、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの形状の違いが流速に与える影響は小さいと言える。

【0089】

（第５実施形態）
本実施形態では、主に第４実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、突出部１１１の突出方向における各開口部１１１ｄ、１１１ｅの位置関係を具体的に規定する。まず、各開口部１１１ｄ、１１１ｅは、突出部１１１の突出方向における開口長さが同じであるとする。また、開口長さをＤと定義する。

【0090】

そして、発明者らは、図１９に示されるように、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの中心間距離を変化させたときのセンサチップ１５０の温度検出部付近の流速を第４実施形態と同じ条件でシミュレーションによって調べた。中心間距離とは、具体的には、隣同士の開口部１１１ｄ、１１１ｅのうちの一方の開口中心と、隣同士の開口部１１１ｄ、１１１ｅのうちの他方の開口中心と、の突出部１１１の突出方向における距離である。

【0091】

図２０のシミュレーション結果に示されるように、中心間距離×Ｄが０．６Ｄ以上の場合、センサチップ１５０の温度検出部付近における測定対象の流速が充分とされる０．０２５ｍ／ｓ以上を確保することができることがわかった。したがって、中心間距離×Ｄが０．６Ｄ以上となるように、各開口部１１１ｄ、１１１ｅを管部１１３に設けることで、管部１１３の内部における測定対象の流速を確保することができる。

【0092】

なお、発明者らは、第４実施形態と同様に、各開口部１１１ｄ、１１１ｅが様々な形状を持つものについて、上記と同様に中心間距離×Ｄとセンサチップ１５０の温度検出部付近の流速との関係をシミュレーションによって調べた。その結果、図２０に示された結果と同様に、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの形状の違いにかかわらず、充分な流速を得ることができた。

【0093】

（第６実施形態）
本実施形態では、主に第４、第５実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、突出部１１１の突出方向におけるセンサチップ１５０側の第４開口部１１１ｄの位置を具体的に規定する。

【0094】

まず、第５実施形態と同様に開口長さをＤと定義する。また、配管２００の内壁面２０３のうち突出部１１１が突出する設置壁面２０４を基準として突出部１１１の突出方向における底部１１４側の距離をＬと定義する。距離Ｌがマイナスの場合は、第４開口部１１１ｄの開口中心が設置壁面２０４よりもセンサチップ１５０側に位置することを意味している。

【0095】

そして、発明者らは、図２１に示されるように、設置壁面２０４から第４開口部１１１ｄまでの壁面距離Ｌを変化させたときのセンサチップ１５０の温度検出部付近の流速を第４実施形態と同じ条件でシミュレーションによって調べた。その結果を図２２に示す。

【0096】

図２２に示されるように、壁面距離Ｌが－０．３Ｄよりも大きい場合、及び、壁面距離Ｌが０．４Ｄよりも小さい場合、センサチップ１５０の温度検出部付近における測定対象の流速が充分とされる０．０２５ｍ／ｓ以上を確保することができることがわかった。言い換えると、第４開口部１１１ｄがセンサチップ１５０に近づきすぎては流速を確保できないし、センサチップ１５０から離れてしまっても流速を確保できないと言える。つまり、壁面距離Ｌが－０．３Ｄ＜Ｌ＜０．４Ｄを満たすように、第４開口部１１１ｄの位置を調整すれば良い。

【0097】

以上のように、突出部１１１の突出方向において、隣同士の開口部１１１ｄ、１１１ｅのうちセンサチップ１５０に近い第４開口部１１１ｄを、－０．３Ｄ＜Ｌ＜０．４Ｄを満たすように、管部１１３に設けることが望ましい。これにより、管部１１３の内部における測定対象の流速を確保することができる。

【0098】

なお、発明者らは、第４実施形態と同様に、各開口部１１１ｄ、１１１ｅが様々な形状を持つものについて、上記と同様に壁面距離Ｌとセンサチップ１５０の温度検出部付近の流速との関係をシミュレーションによって調べた。その結果、図２２に示された結果と同様に、各開口部１１１ｄ、１１１ｅの形状の違いにかかわらず、－０．３Ｄ＜Ｌ＜０．４Ｄの範囲において充分な流速を得ることができた。

【0099】

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された温度センサ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、複数のゲージ抵抗１５２が圧力と温度の両方を検出するように構成されているが、圧力を検出する素子と温度を検出する素子とは別々に構成されていても良い。つまり、圧力検出部と温度検出部とがセンサチップ１５０に別々に設けられていても良い。また、温度センサ１００は、圧力検出部を有していなくても良い。

【0100】

回路チップ１６０とセンサチップ１５０との電気接続部品はリードフレーム１４３に限られない。例えば、回路チップ１６０及びセンサチップ１５０はプリント基板に実装されていても構わない。

【0101】

各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。例えば、第４実施形態に係る温度センサ１００について、第１実施形態に係るストッパ１１７を採用することができる。このように、各実施形態で示された構成の組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

【符号の説明】

【0102】

１１０ ハウジング、１１１ 突出部、１１１ａ 第１開口部、１１１ｂ 第２開口部、１１１ｄ 第４開口部、１１１ｅ 第５開口部、１１３ 管部、１１４ 底部、１２０ センサボディ、１２６ 板部、１３０ ポッティング部、１４０ モールド樹脂部、１４１ 一端部、１４２ 他端部、１４５ 先端部、１５０ センサチップ、１５２ ゲージ抵抗

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】