(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-01
(45)【発行日】2022-07-11
(54)【発明の名称】温度センサおよび温度センサの製造方法
(51)【国際特許分類】
G01K 1/08 20210101AFI20220704BHJP
G01K 7/22 20060101ALI20220704BHJP
【ＦＩ】
G01K1/08 C
G01K7/22 L
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2022518276
(86)(22)【出願日】2022-01-18
(86)【国際出願番号】 JP2022001627
【審査請求日】2022-03-22
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000145242
【氏名又は名称】株式会社芝浦電子
(74)【代理人】
【識別番号】100100077
【弁理士】
【氏名又は名称】大場 充
(74)【代理人】
【識別番号】100136010
【弁理士】
【氏名又は名称】堀川 美夕紀
(74)【代理人】
【識別番号】100130030
【弁理士】
【氏名又は名称】大竹 夕香子
(74)【代理人】
【識別番号】100203046
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 聖子
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 竜行
【審査官】岩本 太一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－２１９１７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２６２５５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２１１７９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０４８６５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１４５５２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２１００３６９８６（ＣＮ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｋ １／００－１９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
感熱部と前記感熱部に電気的に接続される一対の電線とを備えるセンサ素子と、樹脂材料から構成される前記センサ素子を保持する保持体と、を備え、
前記保持体は、
幅方向と、前記幅方向と直交する長さ方向と、前記幅方向よりも寸法の小さい厚さ方向とを有し、
前記感熱部および前記電線が収容される、前記厚さ方向の表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備え、
前記収容スペースは、前記長さ方向に延びる、ことを特徴とする温度センサ。
【請求項2】
前記保持体は、前記収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備え、
前記第２の層は、
前記収容スペースの表裏における前記開口の一方または双方に対向する位置に設けられる、
請求項１に記載の温度センサ。
【請求項3】
前記収容スペースは、前記センサ素子の平面視した形状に倣った前記開口形状を有する、
請求項１または請求項２に記載の温度センサ。
【請求項4】
前記収容スペースは、少なくとも前記センサ素子の前記感熱部の全体が収容可能な容積を有する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項5】
前記収容スペースは、前記感熱部を収容する第１収容スペースと、
一対の前記電線のそれぞれを収容する一対の第２収容スペースと、を備え、
一対の前記第２収容スペースのそれぞれの一方端は前記第１収容スペースに連なる、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項6】
前記保持体は、
前記収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備え、
前記第２の層は、
前記収容スペースの表裏における前記開口の一方または双方に対向する位置に設けられ、
一対の前記第２収容スペースは、
前記第１収容スペースに連なる前記一方端を除いて前記第１の層に独立して設けられ、
前記一方端から離れるのにつれて相互の間隔が連続的に広くなる、
請求項５に記載の温度センサ。
【請求項7】
前記第１収容スペースの内部において、前記感熱部の周囲に接着体が介在し、それぞれの前記第２収容スペースの内部において、前記電線の周囲に接着体が介在する、
請求項５または請求項６に記載の温度センサ。
【請求項8】
前記接着体は、ゲル状のポリ塩化ビニルから構成される、
請求項７に記載の温度センサ。
【請求項9】
前記保持体は、
前記収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備え、
前記第２の層は、
前記収容スペースの表裏における前記開口の一方または双方に対向する位置に設けられ、
一対の前記第２の層および前記第１の層は、板状のポリ塩化ビニルから構成され、
前記第１の層は、一対の前記第２の層のそれぞれより厚さ寸法が大きい、
請求項３から請求項８のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項10】
感熱部と前記感熱部に電気的に接続される一対の電線とを備えるセンサ素子と、樹脂材料から構成される前記センサ素子を保持する保持体と、を備える温度センサの製造方法であって、前記感熱部および前記電線が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備える前記保持体に対して、
前記収容スペースに前記感熱部および前記電線を収容する第１ステップと、
次いで、前記感熱部および前記電線を前記収容スペースに保持する第２ステップと、を備え、
前記保持体は、幅方向と、前記幅方向と直交する長さ方向と、前記幅方向よりも寸法の小さい厚さ方向とを有し、
前記貫通孔は、厚さ方向の表裏に開口し、
前記収容スペースは、前記長さ方向に延びることを特徴とする温度センサの製造方法。
【請求項11】
前記第２ステップは、前記収容スペースに接着剤を供給することで、前記収容スペースに収容される前記感熱部および前記電線を前記収容スペースに保持する、
請求項１０に記載の温度センサの製造方法。
【請求項12】
前記保持体は、前記収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備え、前記第２ステップにおいて、
前記第１の層の表裏における前記開口の一方または双方に対向する位置に前記第２の層を積層する、
請求項１１に記載の温度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は厚さ方向の寸法が小さい薄型の温度センサに関する。
【背景技術】
【0002】
温度センサは、温度検出の主体を担うセンサ素子と、センサ素子の主要部を覆う保護体とを備える。センサ素子は、例えばサーミスタ（thermistor）からなる感熱体と、感熱体に接続される電線とを基本的な構成として備える。感熱体が微小であることもあり、温度センサはそもそも厚さ方向の寸法が小さい。しかし、温度を測定する部位が狭い場合には、厚さ方向の寸法がより小さい薄型の温度センサが求められる。ちなみに、薄型の温度センサとして、後述する特許文献２は厚さ寸法が１．５ｍｍのものを開示する。
【0003】
例えば特許文献１は、感熱体と感熱体に接続される電線とを備えるセンサ素子とを、２層の絶縁フィルムからなるパッケージで被覆する薄型の温度センサを開示する。絶縁フィルムとしては、強度を有する可撓性の合成樹脂フィルム、たとえば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、フッ素樹脂、スチロール樹脂、塩化ビニル等の合成樹脂フィルムが使用される。２層の絶縁フィルムは、接着剤、例えばエポキシ樹脂系、ポリウレタン系、不飽和ポリエステル樹脂系のものでセンサ素子を間において接合される。
ところが、センサ素子を２層の絶縁フィルムで被覆する特許文献１の温度センサは、感熱体に接する絶縁フィルムの部分が外側に突き出てしまい、パッケージの全体を平坦にできないことがある。
ところが、センサ素子を２層の絶縁フィルムで被覆する特許文献１の温度センサは、感熱体に接する絶縁フィルムの部分が外側に突き出てしまい、パッケージの全体を平坦にできないことがある。
【0004】
この平坦に関する課題を解決できる温度センサを特許文献２が開示する。特許文献２の温度センサは、一対のシート状で樹脂材料の内層材を加熱硬化又は溶融凝固させた内層と、一対のシート状で樹脂材料の両面が平坦である外層材によって形成された外層と、を備える。特許文献２の温度センサは、感熱体と、感熱体に接続される引出し線と、引出し線とリード線との接続部位は、内層に被覆されるとともに、一対の外層の間に挟まれて被覆される。特許文献２の温度センサによれば、特許文献１におけるパッケージ全体の平坦化の課題を解決できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平８－１２８９０１号公報
【文献】ＷＯ２０１９－０８７７５５Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところが、特許文献２の温度センサは、一対の内層材を一対の外層材で挟み込んだ状態で内層材を加熱により溶融凝固させることにより形成される。したがって、外層材の方が内層材よりも融点が高い必要があり、内層材と外層材を構成する樹脂材料に制約がある。ちなみに、特許文献２において、内層材はフッ素樹脂のＦＥＰ（パーフルオロエチレンプロペンコポリマー）から形成し、外層材はフッ素樹脂のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から形成する例が示されている。
【0007】
そこで本発明は、使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、平坦化ができる薄型の温度センサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の温度センサは、感熱部と感熱部に電気的に接続される一対の電線とを備えるセンサ素子と、センサ素子を保持する保持体と、を備える。
本発明における保持体は、厚さ方向Ｔに対向して配置される一対の第２の層と、一対の第２の層の間において一対の第２の層と接合される第１の層と、を備える。
本発明における第１の層は、感熱部および電線が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備える。
本発明における保持体は、厚さ方向Ｔに対向して配置される一対の第２の層と、一対の第２の層の間において一対の第２の層と接合される第１の層と、を備える。
本発明における第１の層は、感熱部および電線が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備える。
【0009】
本発明における収容スペースは、好ましくは、収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備え、第２の層は、収容スペースの表裏における開口の一方または双方に対向する位置に設けられる。
また、本発明における収容スペースは、好ましくは、少なくともセンサ素子の感熱部の全体が収容可能な容積を有する。
また、本発明における収容スペースは、好ましくは、少なくともセンサ素子の感熱部の全体が収容可能な容積を有する。
【0010】
本発明における収容スペースは、好ましくは、センサ素子の平面視した形状に倣った開口形状を有する。
【0011】
本発明における収容スペースは、好ましくは、感熱部を収容する第１収容スペースと、一対の電線のそれぞれを収容する一対の第２収容スペースと、を備え、一対の第２収容スペースのそれぞれの一方端は第１収容スペースに連なる。
【0012】
本発明における一対の第２収容スペースは、好ましくは、第１収容スペースに連なる一方端を除いて第１の層に独立して設けられ、一方端から離れるのにつれて相互の間隔が連続的に広くなる。
【0013】
本発明の第１収容スペースの内部において、感熱部の周囲に接着体が介在し、それぞれの第２収容スペースの内部において、電線の周囲にも接着体が介在することが好ましい。
【0014】
本発明における接着体は、好ましくは、ゲル状のポリ塩化ビニルから構成される。
【0015】
本発明における一対の第２の層および第１の層は、好ましくは、板状のポリ塩化ビニルから構成され、第１の層は、一対の第２の層のそれぞれより厚さ寸法が大きい。
【0016】
本発明は、以上説明した温度センサの製造方法を提供する。
感熱部および電線が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備える保持体に対して、収容スペースに感熱部および電線を収容する第１ステップと、感熱部および電線を収容スペースに保持する第２ステップと、を備える。
感熱部および電線が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペースを備える保持体に対して、収容スペースに感熱部および電線を収容する第１ステップと、感熱部および電線を収容スペースに保持する第２ステップと、を備える。
【0017】
本発明の製造方法における第２ステップは、好ましくは、収容スペースに接着剤を供給することで、収容スペースに収容される感熱部および電線を収容スペースに保持する。
【0018】
本発明にかかる温度センサにおける保持体が、好ましくは、収容スペースが形成される第１の層と、第２の層と、を備える。この温度センサの製造方法の第２ステップにおいて、好ましくは、第１の層の表裏における開口の一方または双方に対向する位置に第２の層を積層する。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、第１の層（内層）および第２の層（外層）に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、感熱部が設けられる部位を含めて平坦化ができる薄型の温度センサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本実施形態に係る温度センサを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図2】本実施形態に係る温度センサの要素を示し、（ａ）は第２の層を示す側面図および平面図であり、（ｂ）は電線を示す平面図である。
【図3】本実施形態に係る温度センサの第１の層を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ｄ）のＡ－Ｂ－Ａの矢視断面図、（ｃ）は（ｄ）のＡ－Ｂ－Ｃの矢視断面図線、（ｄ）は平面図である。
【図4】本実施形態に係る温度センサのセンサ要素を示す平面図である。
【図5】本実施形態に係る温度センサの製造手順を示す図である。
【図7】本実施形態に係る温度センサの限定要素を説明するための図である。
【図8】第１の層の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の温度センサとして好適な実施形態を説明する。
本実施形態に係る温度センサ１は、図１に示すように、温度検出の主体を担うセンサ素子１０と、センサ素子１０の主要部を覆う保持体３０とを備える。
温度センサ１は、保持体３０を、センサ素子１０を収容する第１の層３３と、第１の層３３の表裏を覆う一対の第２の層３１，３１を備える。第１の層３３にセンサ素子１０を収容する収容スペース３７を設けることにより、第２の層３１，３１および第１の層３３に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、平坦化ができる薄型の温度センサ１が提供される。以下、温度センサ１の各構成要素について説明したのちに、温度センサ１の製造手順を説明する。
本実施形態に係る温度センサ１は、図１に示すように、温度検出の主体を担うセンサ素子１０と、センサ素子１０の主要部を覆う保持体３０とを備える。
温度センサ１は、保持体３０を、センサ素子１０を収容する第１の層３３と、第１の層３３の表裏を覆う一対の第２の層３１，３１を備える。第１の層３３にセンサ素子１０を収容する収容スペース３７を設けることにより、第２の層３１，３１および第１の層３３に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、平坦化ができる薄型の温度センサ１が提供される。以下、温度センサ１の各構成要素について説明したのちに、温度センサ１の製造手順を説明する。
【0022】
＜センサ素子１０：図１，図４＞
センサ素子１０は、図１および図４に示すように、感熱体１１と、感熱体１１の周囲を覆うガラス製の保護体１３と、感熱体１１に電気的に直に接続される一対の第１電線１５，１５と、第１電線１５，１５のそれぞれに電気的に接続される第２電線１７，１７と、を備えている。電気的に接続される第１電線１５，１５と第２電線１７，１７により本発明における一対の電線が構成される。 なお、温度センサ１において、図１に示すように、感熱体１１が設けられる側を前方Ｆと定義し、第２電線１７が引き出される側を後方Ｂと定義する。この定義は相対的なものとする。
センサ素子１０は、図１および図４に示すように、感熱体１１と、感熱体１１の周囲を覆うガラス製の保護体１３と、感熱体１１に電気的に直に接続される一対の第１電線１５，１５と、第１電線１５，１５のそれぞれに電気的に接続される第２電線１７，１７と、を備えている。電気的に接続される第１電線１５，１５と第２電線１７，１７により本発明における一対の電線が構成される。 なお、温度センサ１において、図１に示すように、感熱体１１が設けられる側を前方Ｆと定義し、第２電線１７が引き出される側を後方Ｂと定義する。この定義は相対的なものとする。
【0023】
［感熱体１１］
感熱体１１は、例えば、サーミスタを用いることが好ましい。サーミスタはthermally sensitive resistorの略称であり、温度によって電気抵抗が変化する性質を利用して温度を検出する金属酸化物である。
サーミスタは、ＮＴＣ（negative temperature coefficient）サーミスタとＰＴＣ（positive temperature coefficient）に区分されるが、本実施形態はいずれのサーミスタをも使用できる。
感熱体１１は、例えば、サーミスタを用いることが好ましい。サーミスタはthermally sensitive resistorの略称であり、温度によって電気抵抗が変化する性質を利用して温度を検出する金属酸化物である。
サーミスタは、ＮＴＣ（negative temperature coefficient）サーミスタとＰＴＣ（positive temperature coefficient）に区分されるが、本実施形態はいずれのサーミスタをも使用できる。
【0024】
ＮＴＣサーミスタとして典型的なスピネル構造を有するマンガン酸化物（Ｍｎ３Ｏ４）を基本組成とする酸化物焼結体を感熱体１１に用いることができる。この基本構成にＭ元素（Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、ＡｌおよびＣｒの１種又は２種以上）を加えたＭｘＭｎ３－ｘＯ４の組成を有する酸化物焼結体を感熱体１１に用いることもできる。さらに、Ｖ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｌａ、Ｓｂ、Ｓｒ、ＴｉおよびＺｒの１種又は２種以上を加えることができる。
また、ＰＴＣサーミスタとして典型的なペロブスカイト構造を有する複合酸化物、例えばＹＣｒＯ３を基本構成とする酸化物焼結体を感熱体１１に用いることができる。
また、ＰＴＣサーミスタとして典型的なペロブスカイト構造を有する複合酸化物、例えばＹＣｒＯ３を基本構成とする酸化物焼結体を感熱体１１に用いることができる。
【0025】
［保護体１３：図１，図４］
ガラス製の保護体１３は、図１および図４に示すように、感熱体１１を封止して気密状態に保持することによって、温度センサ１が用いられる周囲の環境条件に由来する感熱体１１の化学的、物理的変化の発生を防止するとともに、感熱体１１を機械的に保護する。ガラス製の保護体１３は、感熱体１１の全体に加えて第１電線１５，１５の前端を覆い、第１電線１５，１５を封着する。保護体１３において、厚さ方向Ｔの寸法（以下、厚さ寸法）は薄型の温度センサ１が得られる限り限定されないが、０．３～０．８ｍｍの範囲が好ましく、０．４～０．７ｍｍの範囲がより好ましく、０．５～０．６ｍｍの範囲がさらに好ましい。保護体１３の厚さ寸法は典型的には０．５５ｍｍである。
なお、ガラス製の保護体１３を設けることは、本発明において好ましい形態にすぎず、保護体１３を設けることなく感熱体１１だけでも足りる。したがって、感熱体１１に加えて保護体１３を備えている場合には両者で本発明における感熱部を構成し、感熱体１１だけを備える場合には感熱体１１だけで本発明の感熱部を構成する。
ガラス製の保護体１３は、図１および図４に示すように、感熱体１１を封止して気密状態に保持することによって、温度センサ１が用いられる周囲の環境条件に由来する感熱体１１の化学的、物理的変化の発生を防止するとともに、感熱体１１を機械的に保護する。ガラス製の保護体１３は、感熱体１１の全体に加えて第１電線１５，１５の前端を覆い、第１電線１５，１５を封着する。保護体１３において、厚さ方向Ｔの寸法（以下、厚さ寸法）は薄型の温度センサ１が得られる限り限定されないが、０．３～０．８ｍｍの範囲が好ましく、０．４～０．７ｍｍの範囲がより好ましく、０．５～０．６ｍｍの範囲がさらに好ましい。保護体１３の厚さ寸法は典型的には０．５５ｍｍである。
なお、ガラス製の保護体１３を設けることは、本発明において好ましい形態にすぎず、保護体１３を設けることなく感熱体１１だけでも足りる。したがって、感熱体１１に加えて保護体１３を備えている場合には両者で本発明における感熱部を構成し、感熱体１１だけを備える場合には感熱体１１だけで本発明の感熱部を構成する。
【0026】
［第１電線１５：図１，図４］
第１電線１５，１５は、図１および図４に示すように、図示を省略する感熱体１１の電極に電気的に接続される。
第１電線１５，１５は保護体１３により封着されるため、線膨張係数がガラスと近いジュメット線（Dumet wires）が好適に用いられる。なお、ジュメット線は、鉄とニッケルを主成分とする合金を導電体である芯線として用い、そのまわりを銅で覆った電線である。
第１電線１５，１５は、前方Ｆの側から間隔が連続的に広がるが第２電線１７，１７と接続される範囲においては後方Ｂに向けて平行に延びる。
第１電線１５，１５は、図１および図４に示すように、図示を省略する感熱体１１の電極に電気的に接続される。
第１電線１５，１５は保護体１３により封着されるため、線膨張係数がガラスと近いジュメット線（Dumet wires）が好適に用いられる。なお、ジュメット線は、鉄とニッケルを主成分とする合金を導電体である芯線として用い、そのまわりを銅で覆った電線である。
第１電線１５，１５は、前方Ｆの側から間隔が連続的に広がるが第２電線１７，１７と接続される範囲においては後方Ｂに向けて平行に延びる。
【0027】
［第２電線１７：図１，図２（ｂ）］
第２電線１７，１７は、図１および図２（ｂ）に示すように、導電体からなる芯線１７Ａ，１７Ａと、芯線１７Ａ，１７Ａを覆う絶縁被覆１７Ｂ，１７Ｂと、を備える。第２電線１７，１７は、２芯平行線、または単に平行線と称されている。第２電線１７，１７は、芯線１７Ａ，１７Ａの部分で第１電線１５，１５とそれぞれが溶接、導電性接着剤などにより電気的に接続される。一対の第２電線１７，１７の芯線１７Ａ，１７Ａは、第１電線１５，１５と接続される部分が剥き出しとされている。
第２電線１７は、第１電線１５のように線膨張係数の制約がなく、所定の耐熱性、耐久性を備えている限り、任意の材質を選択できる。
第２電線１７，１７は、図１および図２（ｂ）に示すように、導電体からなる芯線１７Ａ，１７Ａと、芯線１７Ａ，１７Ａを覆う絶縁被覆１７Ｂ，１７Ｂと、を備える。第２電線１７，１７は、２芯平行線、または単に平行線と称されている。第２電線１７，１７は、芯線１７Ａ，１７Ａの部分で第１電線１５，１５とそれぞれが溶接、導電性接着剤などにより電気的に接続される。一対の第２電線１７，１７の芯線１７Ａ，１７Ａは、第１電線１５，１５と接続される部分が剥き出しとされている。
第２電線１７は、第１電線１５のように線膨張係数の制約がなく、所定の耐熱性、耐久性を備えている限り、任意の材質を選択できる。
【0028】
［保持体３０：図１，図２（ａ），図３］
次に、保持体３０は、外部に対して電気的な絶縁性を確保した上で、センサ素子１０を収容し、保持する。また、保持体３０は、使用する材料には格別な制約がなく、かつ、薄型を前提として平坦化に寄与する構成を備える。
次に、保持体３０は、外部に対して電気的な絶縁性を確保した上で、センサ素子１０を収容し、保持する。また、保持体３０は、使用する材料には格別な制約がなく、かつ、薄型を前提として平坦化に寄与する構成を備える。
【0029】
保持体３０は、図１に示すように、厚さ方向Ｔの表裏に配置される一対の第２の層３１，３１と、第２の層３１，３１の間に挟まれる第１の層３３と、を備える。第１の層３３には収容スペース３７が形成され、センサ素子１０の主要素はこの収容スペース３７の内部に配置された状態で第１の層３３に保持される。なお、本実施形態場合、第１の層３３は内層ということができ、第２の層は外層ということができる。
【0030】
［第２の層３１］
一対の第２の層３１，３１は、少なくとも、収容スペース３７の表裏における開口の双方に対向する位置に設けられる。
第２の層３１は、図２（ａ）に示すように、平面視した形状が矩形の樹脂材料から構成される。第２の層３１には、好ましくは板状のポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride：ＰＶＣ）が適用される。ポリ塩化ビニルは、長期間にわたり強度を維持できる安定性、劣化しにくい耐久性、優れた接着性などの特徴を有する。また、ほかの樹脂材料にくらべて難燃性を有するという特徴をも有する。ポリ塩化ビニルには、硬質材と軟質材が存在するが、第２の層３１には軟質材を用いるのが好ましい。軟質材は、ショアＡの硬度が５０～１００の範囲を示し、柔軟性に富む。
一対の第２の層３１，３１は、少なくとも、収容スペース３７の表裏における開口の双方に対向する位置に設けられる。
第２の層３１は、図２（ａ）に示すように、平面視した形状が矩形の樹脂材料から構成される。第２の層３１には、好ましくは板状のポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride：ＰＶＣ）が適用される。ポリ塩化ビニルは、長期間にわたり強度を維持できる安定性、劣化しにくい耐久性、優れた接着性などの特徴を有する。また、ほかの樹脂材料にくらべて難燃性を有するという特徴をも有する。ポリ塩化ビニルには、硬質材と軟質材が存在するが、第２の層３１には軟質材を用いるのが好ましい。軟質材は、ショアＡの硬度が５０～１００の範囲を示し、柔軟性に富む。
【0031】
ポリ塩化ビニルの他に第２の層３１に適用できる樹脂材料としては、ポリプロピレン（polypropylene）、ポリエチレン（polyethylene）、ポリスチレン(polystyrene)などが掲げられる。
【0032】
第２の層３１の厚さ方向Ｔの寸法（以下、厚さ寸法）は限定されないが、薄型の温度センサ１を得るには、第２の層３１の厚さを０．０３～０．３ｍｍの範囲とすることが好ましく、より好ましい厚さ寸法は０．０５～０．２ｍｍの範囲であり、さらに好ましい厚さ寸法は０．０８～０．１５ｍｍの範囲である。第２の層３１の厚さ寸法は典型的には０．１ｍｍである。
【0033】
［第１の層３３，収容スペース３７］
次に、第１の層３３は、図１および図３に示すように、平面視した形状が矩形であって、第２の層３１と同様の板状の樹脂材料から構成される。ただし、後述するように、第２の層３１と厚さ寸法が異なる。
第１の層３３は、樹脂材料から構成される外形が矩形をなす枠体３５と、枠体３５の内側に形成される空隙からなる収容スペース３７と、を備える。収容スペース３７は、一例として枠体３５の表裏を貫通して厚さ方向Ｔに連なって形成される。
次に、第１の層３３は、図１および図３に示すように、平面視した形状が矩形であって、第２の層３１と同様の板状の樹脂材料から構成される。ただし、後述するように、第２の層３１と厚さ寸法が異なる。
第１の層３３は、樹脂材料から構成される外形が矩形をなす枠体３５と、枠体３５の内側に形成される空隙からなる収容スペース３７と、を備える。収容スペース３７は、一例として枠体３５の表裏を貫通して厚さ方向Ｔに連なって形成される。
【0034】
収容スペース３７は、センサ素子１０の平面視した外観形状に倣った開口形状を有しており、第１収容スペース３７Ａと、一対の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂとを備えている。第１収容スペース３７Ａは、平面視で概ね楕円形に形成され、感熱体１１を覆うガラス製の保護体１３が収容される。一対の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、平面視で概ね矩形に形成され、第１電線１５，１５のそれぞれが収容される。
【0035】
第１収容スペース３７Ａは、一例として枠体３５の長さ方向Ｌにおける前方Ｆの側であって、幅方向Ｗの中央に形成される。第１収容スペース３７Ａは、長さ方向Ｌ、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔの何れにおいても、保護体１３よりも寸法が微小量だけ大きく形成されている。したがって、第１収容スペース３７Ａに保護体１３が収容されると保護体１３の周囲には隙間が生じるが、この隙間には後述するように接着体ＢＬが介在することで、保護体１３が第１収容スペース３７Ａの内部に保持される。つまり、第１収容スペース３７Ａは、感熱体１１を含む保護体１３の全体が収容可能な容積を有している。第１収容スペース３７Ａは保護体１３に対応して楕円形としているが、これは好ましい一形態であって、他の形態、例えば真円形、矩形、多角形などを採用してもよい。もっとも、保護体１３に対応して、具体的には保護体１３と相似の関係にある第１収容スペース３７Ａとすることにより、上述した隙間に介在される接着体ＢＬの厚さを均等にできる。これにより、より少ない量の接着体ＢＬで保護体１３を保持できる。
【0036】
第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、一例として第１収容スペース３７Ａの後方Ｂの端部から、さらに枠体３５の後方Ｂに向けて延びる。ただし、第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、枠体３５の後方Ｂの端部まで至る前で留まる。仮に第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、枠体３５の後方Ｂの端部まで延ばすと、第２収容スペース３７Ｂと第２収容スペース３７Ｂで挟まれる部分が分離してしまうからである。第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、第１収容スペース３７Ａに連なる前方Ｆの部位から後方Ｂに向けて連続的に間隔が広がるように形成されている。これは、センサ素子１０の第１電線１５，１５が感熱体１１に連なる前方Ｆの部位から後方Ｂに向けて連続的に間隔が広がることに対応している。
【0037】
一方の第２収容スペース３７Ｂと他方の第２収容スペース３７Ｂとの間には、枠体３５が設けられる。したがって、第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂは、第１収容スペース３７Ａに連なる一方端の部分を除いて、独立している。第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂのそれぞれに収容される第１電線１５，１５の間には、枠体３５が存在するために、第１電線１５，１５の相互の電気的な絶縁が確保される。好ましい形態として、第１電線１５，１５の周囲の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂに接着体ＢＬが設けられると、第１電線１５，１５の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂにおける位置決めがなされる。
【0038】
収容スペース３７を形成する方法は、所望する形態が得られる限り任意であるが、形成コストおよび形成効率を考慮すると、金型を用いた打ち抜き加工が好ましい。表裏を貫通する収容スペース３７は打ち抜き加工により容易に得られる。他の形成方法としては、刃物を用いた切断加工、レーザ光を用いた切断加工などが掲げられる。
【0039】
第１の層３３は、センサ素子１０の保護体１３が第１収容スペース３７Ａからはみ出すことなく収容できる厚さ寸法を有する。保護体１３の厚さ寸法は前述した通りであり、この厚さ寸法と一致するかこれを超える厚さ寸法を有する必要がある。例えば、保護体１３の厚さ寸法が典型例である０．５５ｍｍの範囲であるとすれば、第１の層３３の厚さ寸法も０．５５ｍｍとすればよく、好ましくは０．０５ｍｍの余裕をみて０．６ｍｍとする。
【0040】
例えば、第２の層３１，３１の厚さがそれぞれ０．１ｍｍ、第１の層３３の厚さが０．６ｍｍとすれば、第２の層３１，３１と第１の層３３の間に介在する接着体ＢＬの厚さを考慮して、温度センサ１の厚さを１ｍｍに抑えることができる。そうすれば、第２の層３１および第１の層３３を構成するポリ塩化ビニルの柔軟性と相まって、温度センサ１は厚さ方向Ｔへの変形が極めて容易である。なお、接着剤Ｇが固まった後の状態を接着体ＢＬと称して区別する。
【0041】
［製造手順：図５，図６］
次に、図５および図６を参照して、温度センサ１の製造手順を説明する。
はじめに、図５に示すように、間隔を空けて設けられる第２の層３１，３１の間に第１の層３３およびセンサ素子１０が配置される。このときセンサ素子１０が第１の層３３の収容スペース３７に対して位置決めされ、保護体１３は第１収容スペース３７Ａに対応する位置、第１電線１５，１５は第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂに対応する位置に配置される。なお、第１電線１５と第２電線１７の芯線１７Ａはすでに電気的および機械的に接続されているものとする。
次に、図５および図６を参照して、温度センサ１の製造手順を説明する。
はじめに、図５に示すように、間隔を空けて設けられる第２の層３１，３１の間に第１の層３３およびセンサ素子１０が配置される。このときセンサ素子１０が第１の層３３の収容スペース３７に対して位置決めされ、保護体１３は第１収容スペース３７Ａに対応する位置、第１電線１５，１５は第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂに対応する位置に配置される。なお、第１電線１５と第２電線１７の芯線１７Ａはすでに電気的および機械的に接続されているものとする。
【0042】
第２の層３１，３１の第１の層３３と対向する面である接合面３２，３２には、図中に二点鎖線で示される接着剤Ｇが塗布されている。なお、接着剤Ｇは、第２の層３１，３１に代えて、または、第２の層３１，３１に加えて、第１の層３３の表裏の接合面３４，３４に塗布しておいてもよい。
接着剤Ｇは、第２の層３１，３１と第１の層３３とを接合し、かつ、センサ素子１０の主要部を収容スペース３７の内部に保持できる限り、材質を問わない。ただし、好ましくは、熱硬化性を有するポリ塩化ビニルからなる接着剤Ｇを用いる。ポリ塩化ビニルは、熱可塑性樹脂として知られるが、当業者間でよく知られるように、可塑剤と混合されることで常温において流動性の優れるゾル状となるので、接着剤Ｇして容易に塗布することができるからである。ゾル状のポリ塩化ビニルは、加熱されるとゲル状に硬化される。ゲル化のための加熱温度は一例として２００℃である。
接着剤Ｇは、第２の層３１，３１と第１の層３３とを接合し、かつ、センサ素子１０の主要部を収容スペース３７の内部に保持できる限り、材質を問わない。ただし、好ましくは、熱硬化性を有するポリ塩化ビニルからなる接着剤Ｇを用いる。ポリ塩化ビニルは、熱可塑性樹脂として知られるが、当業者間でよく知られるように、可塑剤と混合されることで常温において流動性の優れるゾル状となるので、接着剤Ｇして容易に塗布することができるからである。ゾル状のポリ塩化ビニルは、加熱されるとゲル状に硬化される。ゲル化のための加熱温度は一例として２００℃である。
【0043】
次に、図６（ａ）に示すように、下側の第２の層３１の上に第１の層３３を載せる。次いで、第１の層３３の第１収容スペース３７Ａに保護体１３を収容し、第２収容スペース３７Ｂに第１電線１５を収容する。ただし、第１電線１５は所定位置より後方Ｂの側は、第２収容スペース３７Ｂからはみ出している。さらに、図６（ａ）は、第１収容スペース３７Ａおよび第２収容スペース３７Ｂに接着剤Ｇが供給される。接着剤Ｇは、第１収容スペース３７Ａにおいて保護体１３と枠体３５の間の間隙を埋め、第２収容スペース３７Ｂにおいて第１電線１５と枠体３５の間の間隙を埋める。なお、接着剤Ｇがゾル状の塩化ビニルからなる場合、この時点の接着剤Ｇは流動性を備えている。
【0044】
次に、図６（ｂ）に示すように、上側の第２の層３１を第１の層３３に載せた後に、加熱を伴う押圧力を第２の層３１，３１に加える。この加熱により、ゾル状の塩化ビニルからなる接着剤Ｇはゲル状に硬化されるとともに、第１の層３３がその表裏から押圧力を受けることで、第２の層３１，３１と第１の層３３との接着剤Ｇによる接合力が向上する。
【0045】
［保護体１３の径Ｒと第１の層３３の厚さＴとの関係］
以上の工程を経ることにより図１および図６（ｂ）に示される温度センサ１が得られるが、保護体１３の厚さ寸法１３Ｒと第１の層３３の収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔの関係について、図７を参照して説明する。
図７（ａ）は保護体１３の厚さ寸法１３Ｒより第１の層３３の厚さ寸法３７Ｔが大きい場合（３７Ｔ＞１３Ｒ）を示し、図７（ｂ）は保護体１３の厚さ寸法１３Ｒと収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔが等しい場合（３７Ｔ＝１３Ｒ）を示し、図７（ｃ）は保護体１３の厚さ寸法１３Ｒが収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔより大きい場合（３７Ｔ＜１３Ｒ）を示している。なお、３７Ｔ＞１３Ｒ、３７Ｔ＝１３Ｒ、３７Ｔ＜１３Ｒのそれぞれを第１態様（３７Ｔ＞１３Ｒ）、第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）、第３態様（３７Ｔ＜１３Ｒ）と称する。なお、ここまでは第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）として温度センサ１が示されている。本実施形態においては、第１態様（３７Ｔ＞１３Ｒ）および第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）が採用されるが、第３態様（Ｔ＜Ｒ）は採用されない。理由は以下の通りである。
以上の工程を経ることにより図１および図６（ｂ）に示される温度センサ１が得られるが、保護体１３の厚さ寸法１３Ｒと第１の層３３の収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔの関係について、図７を参照して説明する。
図７（ａ）は保護体１３の厚さ寸法１３Ｒより第１の層３３の厚さ寸法３７Ｔが大きい場合（３７Ｔ＞１３Ｒ）を示し、図７（ｂ）は保護体１３の厚さ寸法１３Ｒと収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔが等しい場合（３７Ｔ＝１３Ｒ）を示し、図７（ｃ）は保護体１３の厚さ寸法１３Ｒが収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔより大きい場合（３７Ｔ＜１３Ｒ）を示している。なお、３７Ｔ＞１３Ｒ、３７Ｔ＝１３Ｒ、３７Ｔ＜１３Ｒのそれぞれを第１態様（３７Ｔ＞１３Ｒ）、第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）、第３態様（３７Ｔ＜１３Ｒ）と称する。なお、ここまでは第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）として温度センサ１が示されている。本実施形態においては、第１態様（３７Ｔ＞１３Ｒ）および第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）が採用されるが、第３態様（Ｔ＜Ｒ）は採用されない。理由は以下の通りである。
【0046】
温度センサ１は、薄型であることから狭いスペースに配置されて使用される。この状態で、温度センサ１には厚さ方向Ｔに外部から荷重が加わることがある。この荷重は第２の層３１，３１を通じて保護体１３および感熱体１１に加わる。この荷重が大きいと、ガラスからなる保護体１３が損傷したり、感熱体１１が損傷したりするおそれがある。したがって、温度測定中に荷重が加わるおそれがある場合には、保護体１３および感熱体１１への荷重を抑えることが望まれる。
【0047】
しかし、図７（ｃ）の第３態様における保護体１３の厚さ寸法１３Ｒは、第１の層３３の収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔより大きいために、保護体１３の一部が第１収容スペース３７Ａから外にはみ出してしまう。図示を省略しているが、第１収容スペース３７Ａからはみ出した保護体１３の部分には、第２の層３１，３１が配置されているが、第２の層３１，３１と保護体１３との間には第１の層３３は介在しないので、第１態様および第２態様と比較して、外部から加わる荷重が大きくなる。
【0048】
これに対して、図７（ａ）の第１態様における保護体１３の厚さ寸法１３Ｒは、収容スペース３７の厚さ寸法３７Ｔよりも大きいために、保護体１３の全体が第１収容スペース３７Ａの内部に収容されるので、図７（ｃ）の第３態様のように保護体１３が収容スペース３７の外にはみ出すのを避けることができる。そして、第１態様は、第１収容スペース３７Ａの内部において、保護体１３の図中の上側および下側に接着体ＢＬが存在する。したがって、第１態様は厚さ方向Ｔに荷重が加わったとしても、第２の層３１，３１に加えて接着体ＢＬを通じて保護体１３および感熱体１１に荷重が加わることになる。しかも、接着体ＢＬがゲル状であれば、接着体ＢＬは保護体１３に対して加わる荷重の緩衝体として機能するので、保護体１３および感熱体１１に対して加わる荷重を第３態様に比べて小さくすることができる。
なお、温度センサ１には厚さ方向Ｔに外部から加わる荷重の大きさを比較すると、第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）における荷重の大きさは、第１態様（３７Ｔ＞１３Ｒ）と第３態様（３７Ｔ＜１３Ｒ）の中間的な位置付けとなる。
なお、温度センサ１には厚さ方向Ｔに外部から加わる荷重の大きさを比較すると、第２態様（３７Ｔ＝１３Ｒ）における荷重の大きさは、第１態様（３７Ｔ＞１３Ｒ）と第３態様（３７Ｔ＜１３Ｒ）の中間的な位置付けとなる。
【0049】
［効 果］
以下、本実施形態の温度センサ１が奏する効果を説明する。
温度センサ１は、センサ素子１０の保護体１３と第１電線１５，１５が第１の層３３の収容スペース３７に収容され、かつ保持される。この収容および保持に際して、必要に応じて接着剤Ｇを用いれば足り、第１の層３３だけを溶融する必要がない。したがって、第２の層３１，３１と第１の層３３の融点の関係を考慮する必要がなく、第２の層３１，３１と第１の層３３を構成する樹脂材料に格別な制約がない。
また、温度センサ１は、保護体１３の径Ｒが第１の層３３の厚さＴと等しいかまたは小さく設定されるので、保護体１３は第１収容スペース３７Ａの内部に収まってはみ出すことがない。したがって、センサ素子１０において厚さ寸法が最も大きい保護体１３の部分においても、第２の層３１，３１を平坦に形成できる。
以上の通りであり、本実施形態によれば第２の層３１，３１および第１の層３３に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、保護体１３が設けられる部位を含めて平坦化ができる薄型の温度センサ１が提供される。
以下、本実施形態の温度センサ１が奏する効果を説明する。
温度センサ１は、センサ素子１０の保護体１３と第１電線１５，１５が第１の層３３の収容スペース３７に収容され、かつ保持される。この収容および保持に際して、必要に応じて接着剤Ｇを用いれば足り、第１の層３３だけを溶融する必要がない。したがって、第２の層３１，３１と第１の層３３の融点の関係を考慮する必要がなく、第２の層３１，３１と第１の層３３を構成する樹脂材料に格別な制約がない。
また、温度センサ１は、保護体１３の径Ｒが第１の層３３の厚さＴと等しいかまたは小さく設定されるので、保護体１３は第１収容スペース３７Ａの内部に収まってはみ出すことがない。したがって、センサ素子１０において厚さ寸法が最も大きい保護体１３の部分においても、第２の層３１，３１を平坦に形成できる。
以上の通りであり、本実施形態によれば第２の層３１，３１および第１の層３３に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、保護体１３が設けられる部位を含めて平坦化ができる薄型の温度センサ１が提供される。
【0050】
本実施形態における収容スペース３７は、保護体１３に対応する形状を有する第１収容スペース３７Ａと第１電線１５，１５に対応する形状の第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂから構成される。したがって、第１収容スペース３７Ａに保護体１３を配置し、第１電線１５，１５を第２収容スペース３７Ｂ，３７Ｂに配置すれば、第１の層３３に対するセンサ素子１０の位置決めがなされ、特に温度測定に重要となる感熱体１１を所望の部位に位置決めできる。
【0051】
また、温度センサ１は、柔軟性に富むポリ塩化ビニルにより第２の層３１，３１および第１の層３３を構成し、しかも、例えば厚さを１～２ｍｍ程度に抑えることができる。したがって、温度センサ１は極めて柔軟性に富むことになり、厚さ方向Ｔへの弾性変形が容易である。そうすると、温度センサ１が狭い隙間に設けられている場合に、この隙間の間隔が多少変化したとしても、温度センサ１はこの変化に応じて厚さが変動することにより、測定対象物との面接触の状態を維持できる。
【0052】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に置き換えたりすることができる。
例えば、図８に示すように、第１の層３３に設けられる第２収容スペース３７Ｂを延ばして枠体３５の後方Ｂの端部まで達する延長室３７Ｃを形成してもよい。そうすれば、第１電線１５を延長室３７Ｃに収容して後方Ｂの端部から引き出すことができる。なお、図８においては、第１収容スペース３７Ａおよび第２収容スペース３７Ｂが第１の層３３の表裏を貫通しているが、延長室３７Ｃと同様に、厚さ方向Ｔの所定範囲までの溝形状とすることもできる。
例えば、図８に示すように、第１の層３３に設けられる第２収容スペース３７Ｂを延ばして枠体３５の後方Ｂの端部まで達する延長室３７Ｃを形成してもよい。そうすれば、第１電線１５を延長室３７Ｃに収容して後方Ｂの端部から引き出すことができる。なお、図８においては、第１収容スペース３７Ａおよび第２収容スペース３７Ｂが第１の層３３の表裏を貫通しているが、延長室３７Ｃと同様に、厚さ方向Ｔの所定範囲までの溝形状とすることもできる。
【0053】
次に、温度センサ１は、収容スペース３７の好ましい形態として、センサ素子１０と平面視して相似形の第１収容スペース３７Ａおよび第２収容スペース３７Ｂを形成したが、本発明はこれに限定されない。つまり、収容スペース３７は保護体１３および第１電線１５，１５を収容できることが最優先事項であり、平面視した形状は任意である。したがって、例えば平面視して矩形の収容スペース３７としてもよい。
【0054】
また、実施形態に係る温度センサ１は前方Ｆから後方Ｂにわたって厚さ寸法がほぼ一定の例を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２電線１７の芯線１７Ａの径が保持体３０の厚さ寸法よりも相当程度大きければ、芯線１７Ａおよび絶縁被覆１７Ｂを覆う第２の層３１，３１の部分の厚さ寸法が大きくなる。
【0055】
実施形態に係る温度センサ１は、好ましい実施形態として第１の層３３の表裏に一対の第２の層３１，３１を設けているが、本発明はこれに限定されない。つまり、例えば接着剤だけでセンサ素子１０を第１の層３３に保持できるのであれば、第２の層３１，３１の一方または双方を設ける必要がない。
【符号の説明】
【0056】
１ 温度センサ
１０ センサ素子
１１ 感熱体
１３ 保護体
１５ 第１電線
１７ 第２電線
１７Ａ 芯線
１７Ｂ 絶縁被覆
３０ 保持体
３１ 第２の層
３２ 接合面
３３ 第１の層
３４ 接合面
３５ 枠体
３７ 収容スペース
３７Ａ 第１収容スペース
３７Ｂ 第２収容スペース
３７Ｃ 延長室
Ｆ 前方
Ｂ 後方
Ｇ 接着剤
ＢＬ 接着体
１０ センサ素子
１１ 感熱体
１３ 保護体
１５ 第１電線
１７ 第２電線
１７Ａ 芯線
１７Ｂ 絶縁被覆
３０ 保持体
３１ 第２の層
３２ 接合面
３３ 第１の層
３４ 接合面
３５ 枠体
３７ 収容スペース
３７Ａ 第１収容スペース
３７Ｂ 第２収容スペース
３７Ｃ 延長室
Ｆ 前方
Ｂ 後方
Ｇ 接着剤
ＢＬ 接着体
【要約】
外層および内層に使用される樹脂材料に格別な制約がなく、かつ、平坦化ができる薄型の温度センサを提供する。本発明の温度センサ（１）は、感熱部（１１，１３）と感熱部（１１）に電気的に接続される一対の電線（１５，１７）とを備えるセンサ素子（１０）と、センサ素子１０を保持する保持体（３０）と、を備える。保持体（３０）は、感熱部（１１，１３）および電線(１５，１７)が収容される、表裏に開口する貫通孔からなる収容スペース（３７）を備える。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】