特開 2024-68268 温度センサ

(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】P2024068268

(43)【公開日】2024-05-20

(54)【発明の名称】温度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/22 20060101AFI20240513BHJP

   G01K 1/16 20060101ALI20240513BHJP

【ＦＩ】

G01K7/22 L

G01K1/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178576

(22)【出願日】2022-11-08

(71)【出願人】

【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】乾 信一郎

(72)【発明者】

【氏名】杉山 達雄

【テーマコード（参考）】

2F056

【Ｆターム（参考）】

2F056DA02

2F056QF04

2F056QF08

(57)【要約】

【課題】 より高い温度測定性能（より小さい温度差、高い熱応答性及び熱追従性）を得ることができる温度センサを提供すること。
【解決手段】 筒状のセンサケース２と、センサケース内に収納されたセンサ本体３と、センサ本体に接続された一対のリード線４とを備え、センサ本体が、絶縁性フィルム５と、絶縁性フィルムの表面に設けられた感熱素子６と、絶縁性フィルムの表面に形成され一端が感熱素子に接続されていると共に他端が一対のリード線４に接続される一対の配線７とを備え、少なくとも感熱素子が設けられた部分の絶縁性フィルムが、センサケースの内面に密着して配されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のセンサケースと、
前記センサケース内に収納されたセンサ本体と、
前記センサ本体に接続された一対のリード線とを備え、
前記センサ本体が、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感熱素子と、
前記絶縁性フィルムの表面に形成され一端が前記感熱素子に接続されていると共に他端が前記一対のリード線に接続される一対の配線とを備え、
少なくとも前記感熱素子が設けられた部分の前記絶縁性フィルムが、前記センサケースの内面に密着して配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、
前記絶縁性フィルムの全体が、前記センサケースの内面に密着して配され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、
前記絶縁性フィルムが、前記感熱素子が設置されている部分を有する素子設置部と、
前記一対のリード線が接続されている部分を有するリード線接続部とを有し、
前記素子設置部が、前記センサケースの先端側に配されて前記センサケースの内周面の少なくとも半周以上にわたって接触し、
前記リード線接続部が、前記素子設置部の基端側に先端が接続され前記センサケースの基端側に向けて軸線方向に沿って延在し、前記リード線接続部の基端側に前記一対のリード線が接続されていることを特徴とする温度センサ。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記センサケース内に充填され前記絶縁性フィルム及び前記感熱素子を樹脂で封止する樹脂封止部を備えていることを特徴とする温度センサ。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記絶縁性フィルムの裏面かつ前記感熱素子の直下に設けられ前記絶縁性フィルムよりも熱伝導率の高い材料で形成された集熱膜を備え、
前記集熱膜が、前記センサケースの内面に密着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、例えば大電力を給電するためのコネクタ等に使用される温度センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、温度センサとして、充電用のコネクタ部に用いられるピン状の充電プラグ等に内蔵されて温度を測定するものが知られている。例えば、特許文献１には、充電ピンのセンサ空洞に内蔵された円柱状又は円筒状の温度センサユニットが記載されている。この温度センサユニットは、セラミックス材料等の電気絶縁性の円筒状外被内に温度センサ素子が配置され、後方領域にリード線を有したものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実用新案登録第３２２５１４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
充電用コネクタ部等の温度監視の目的は、コネクタ部の許容上限以下での運用とするための電流値の調整、接点の異常過熱時のシャットダウンなどがある。一般的に充電経路で最も抵抗値の高い端子の接触箇所から測温部が離れているため、発熱部と測温部との温度差や異常過熱の際の遅れ時間などを考慮して、温度のマージンを取る必要があり、最大電流値を低くせざるを得なかった。上記特許文献１では、充電ピンの中にセンサ空洞を形成して温度センサ素子を内蔵することで、発熱部と測温部との温度差を小さくしようとしている。しかしながら、円筒状外被内の中央に温度センサ素子が配置されているため、温度センサ素子が円筒状外被から離れていることで、円筒状外被と温度センサ素子との温度差が少なからず生じてしまうと共に、熱応答性や熱追従性も低下してしまう問題があった。

【0005】

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、より高い温度測定性能（より小さい温度差、高い熱応答性及び熱追従性）を得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】

【0006】

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、筒状のセンサケースと、前記センサケース内に収納されたセンサ本体と、前記センサ本体に接続された一対のリード線とを備え、前記センサ本体が、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感熱素子と、前記絶縁性フィルムの表面に形成され一端が前記感熱素子に接続されていると共に他端が前記一対のリード線に接続される一対の配線とを備え、少なくとも前記感熱素子が設けられた部分の前記絶縁性フィルムが、前記センサケースの内面に密着して配されていることを特徴とする。

【0007】

この温度センサでは、少なくとも感熱素子が設けられた部分の絶縁性フィルムが、センサケースの内面に密着して配されているので、フレキシブルで弾性を有する絶縁性フィルムを筒状のセンサケースの内面に沿って湾曲又は丸めて挿入し、感熱素子が設けられた部分をセンサケースに密着させることで、センサケースに感熱素子が近接する。したがって、センサケースと感熱素子との温度差をさらに低減することができると共に、高い熱応答性を得ることができる。

【0008】

第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記絶縁性フィルムの全体が、前記センサケースの内面に密着して配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、絶縁性フィルムの全体が、センサケースの内面に密着して配されているので、センサケースに密着した絶縁性フィルム全体でセンサケースからの熱を感熱素子に伝達することができ、より高い精度で温度計測が可能になる。

【0009】

第３の発明に係る温度センサは、第１又は２の発明において、前記絶縁性フィルムが、前記感熱素子が設置されている部分を有する素子設置部と、前記一対のリード線が接続されている部分を有するリード線接続部とを有し、前記素子設置部が、前記センサケースの先端側に配されて前記センサケースの内周面の少なくとも半周以上にわたって接触し、前記リード線接続部が、前記素子設置部の基端側に先端が接続され前記センサケースの基端側に向けて軸線方向に沿って延在し、前記リード線接続部の基端側に前記一対のリード線が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、素子設置部が、センサケースの先端側に配されてセンサケースの内周面の少なくとも半周以上にわたって接触しているので、素子設置部がセンサケースの先端側で内周面の半周以上から熱を受けることができ、センサケースの先端側からの熱を高い応答性を有して受けることができる。
また、リード線接続部が、素子設置部の基端側に先端が接続されセンサケースの基端側に向けて軸線方向に沿って延在し、リード線接続部の基端側に一対のリード線が接続されているので、リード線の接続部分が感熱素子から遠ざかり、センサケースから受けた熱がリード線を介して外部に放熱してしまうことを抑制できる。

【0010】

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、前記センサケース内に充填され前記絶縁性フィルム及び前記感熱素子を樹脂で封止する樹脂封止部を備えていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、センサケース内に充填され絶縁性フィルム及び感熱素子を樹脂で封止する樹脂封止部を備えているので、樹脂封止部によりセンサケース内の絶縁性フィルム及び感熱素子を固定、封止することができ、センサケースとの密着状態を安定して保持すると共に、センサケース内への水分の侵入を防ぎ高い絶縁性を保持することができる。

【0011】

第５の発明に係る温度センサは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記絶縁性フィルムの裏面かつ前記感熱素子の直下に設けられ前記絶縁性フィルムよりも熱伝導率の高い材料で形成された集熱膜を備え、前記集熱膜が、前記センサケースの内面に密着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、絶縁性フィルムの裏面かつ感熱素子の直下に設けられ絶縁性フィルムよりも熱伝導率の高い材料で形成された集熱膜を備え、集熱膜が、センサケースの内面に密着しているので、熱伝導性の高い金属膜等の集熱膜を介してセンサケースの熱を絶縁性フィルム及び感熱素子に効率的にかつ高い応答性を有して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、少なくとも感熱素子が設けられた部分の絶縁性フィルムが、センサケースの内面に密着して配されているので、センサケースに感熱素子が近接しており、センサケースと感熱素子との温度差をさらに低減することができると共に、高い熱応答性を得ることができる。
したがって、本発明の温度センサでは、例えば主な発熱部である充電ピンの温度上昇に対して、温度差を非常に小さくできると共に、より高い熱応答性での温度測定が可能になり、温度制御や異常過熱時のシャットダウンに関してマージンを大幅に減らすことができ、充電の効率を向上させることができる。

【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、内部を透視して示す温度センサの平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。

【図2】本実施形態において、センサ本体及びリード線を示す斜視図である。

【図3】本実施形態において、温度センサを示す斜視図である。

【図4】本実施形態において、リード線が接続されたセンサ本体を示す平面図である。

【図5】本実施形態において、内部を透視して示す温度センサの要部の斜視図である。

【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一実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。

【0015】

本実施形態の温度センサ１は、図１から図５に示すように、筒状のセンサケース２と、センサケース２内に収納されたセンサ本体３と、センサ本体３に接続された一対のリード線４とを備えている。
上記センサ本体３は、絶縁性フィルム５と、絶縁性フィルム５の表面に設けられた感熱素子６と、絶縁性フィルム５の表面に形成され一端が感熱素子６に接続されていると共に他端が一対のリード線４に接続される一対の配線７とを備えている。なお、絶縁性フィルム５表面の感熱素子６及びリード線４の接続部以外の部分には、その上に絶縁性カバーフィルムが重ねて付設されている。

【0016】

上記少なくとも感熱素子６が設けられた部分の絶縁性フィルム５は、センサケース２の内面に密着して配されている。なお、本実施形態では、絶縁性フィルム５は、センサケース２の内周面に密着して設置されている。特に、本実施形態では、上記絶縁性フィルム５の全体が、センサケース２の内面に密着して配されている。

【0017】

すなわち、絶縁性フィルム５は、円筒状のセンサケース２内に丸めた形又は湾曲させた形で挿入され、絶縁性フィルム５は、センサケース２の内周面に密着して設置されている。
また、絶縁性フィルム５は、感熱素子６が設置されている部分を有する素子設置部５ａと、一対のリード線４が接続されている部分を有するリード線接続部５ｂとを有している。

【0018】

上記素子設置部５ａは、図５に示すように、センサケース２の先端側に配されてセンサケース２の内周面の少なくとも半周以上にわたって接触している。
上記リード線接続部５ｂは、素子設置部５ａの基端側に先端が接続されセンサケース２の基端側に向けて軸線方向に沿って延在し、リード線接続部５ｂの基端側に一対のリード線４が接続されている。

【0019】

また、本実施形態の温度センサ１は、上記絶縁性フィルム５の裏面かつ感熱素子６の直下に設けられ絶縁性フィルム５よりも熱伝導率の高い材料で形成された集熱膜９を備えている。
上記集熱膜９は、図５に示すように、センサケース２の内面に密着している。すなわち、集熱膜９は、センサケース２の先端側の内周面に密着している。
また、本実施形態の温度センサ１は、センサケース２内に充填され絶縁性フィルム５及び感熱素子６を樹脂で封止する樹脂封止部８を備えている。

【0020】

上記センサケース２は、先端が閉塞された円筒状であり、例えば銅やステンレス等の金属、セラミックス又は熱伝導性樹脂等で形成されている。
上記絶縁性フィルム５は、ポリイミドフィルム（ポリイミド樹脂シート）で形成され、センサケース２に挿入する前の状態では、図２及び図４に示すように、素子設置部５ａとリード線接続部５ｂとにより略Ｌ字状とされている。

【0021】

上記集熱膜９は、例えば銅箔等の金属層で長方形状にパターン形成されている。
上記一対の配線７は、例えば銅箔等でパターン形成されている。
一対の配線７は、絶縁性フィルム５の延在方向に沿って延在し先端に感熱素子６が接続された一対の主配線部７ａと、一対の主配線部７ａの基端に接続されリード線４の芯線４ａがはんだ付け部１０で固定された一対のリード用パッド部７ｂとを有している。
上記一対のリード用パッド部７ｂは、リード線接続部５ｂの基端側に配されている。

【0022】

上記感熱素子６は、例えばチップサーミスタ、フレーク型サーミスタ、薄膜サーミスタ等である。なお、本実施形態では、チップサーミスタの感熱素子６を採用している。
この感熱素子６は、素子設置部５ａの先端側かつ一対の主配線部４ａの先端間にはんだ接合等で設置されている。
上記樹脂封止部８は、例えばエポキシ樹脂等で形成されている。

【0023】

このように本実施形態の温度センサ１では、少なくとも感熱素子６が設けられた部分の絶縁性フィルム５が、センサケース２の内面に密着して配されているので、フレキシブルで弾性を有する絶縁性フィルム５を筒状のセンサケース２の内面に沿って湾曲又は丸めて挿入し、感熱素子６が設けられた部分をセンサケース２に密着させることで、センサケース２に感熱素子６が近接する。したがって、センサケース２と感熱素子６との温度差をさらに低減することができると共に、高い熱応答性を得ることができる。

【0024】

特に、絶縁性フィルム５の全体が、センサケース２の内面に密着して配されていることで、センサケース２に密着した絶縁性フィルム５全体でセンサケース２からの熱を感熱素子６に伝達することができ、より高い精度で温度計測が可能になる。
また、素子設置部５ａが、センサケース２の先端側に配されてセンサケース２の内周面の少なくとも半周以上にわたって接触しているので、素子設置部５ａがセンサケース２の先端側で内周面の半周以上から熱を受けることができ、センサケース２の先端側からの熱を高い応答性を有して受けることができる。

【0025】

また、リード線接続部５ｂが、素子設置部５ａの基端側に先端が接続されセンサケース２の基端側に向けて軸線方向に沿って延在し、リード線接続部５ｂの基端側に一対のリード線４が接続されているので、リード線４の接続部分が感熱素子６から遠ざかり、センサケース２から受けた熱がリード線４を介して外部に放熱してしまうことを抑制できる。

【0026】

また、センサケース２内に充填され絶縁性フィルム５及び感熱素子６を樹脂で封止する樹脂封止部８を備えているので、樹脂封止部８によりセンサケース２内の絶縁性フィルム５及び感熱素子６を固定、封止することができ、センサケース２との密着状態を安定して保持すると共に、センサケース２内への水分の侵入を防ぎ高い絶縁性を保持することができる。

【0027】

さらに、絶縁性フィルム５の裏面かつ感熱素子６の直下に設けられ絶縁性フィルム５よりも熱伝導率の高い材料で形成された集熱膜９を備え、集熱膜９が、センサケース２の内面に密着しているので、熱伝導性の高い金属膜等の集熱膜９を介してセンサケース２の熱を絶縁性フィルム５及び感熱素子６に効率的にかつ高い応答性を有して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。
例えば、上記実施形態では、感熱素子が設けられた部分の絶縁性フィルムを、センサケースの内周面に密着させているが、感熱素子が設けられた部分の絶縁性フィルムを、センサケースの閉塞された先端の内面に密着させて配しても構わない。

【符号の説明】

【0029】

１…温度センサ、２…センサケース、３…センサ本体、４…リード線、５…絶縁性フィルム、５ａ…素子設置部、５ｂ…リード線接続部、６…感熱素子、７…配線、８…樹脂封止部、９…集熱膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】