特許 7414021 センサ装置、および、センサ装置の製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】センサ装置、および、センサ装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01K 17/20 20060101AFI20240109BHJP

【ＦＩ】

G01K17/20

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021001433

(22)【出願日】2021-01-07

(65)【公開番号】P2022106439

(43)【公開日】2022-07-20

【審査請求日】2023-03-09

(73)【特許権者】

【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】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】郷古 倫央

(72)【発明者】

【氏名】谷口 敏尚

(72)【発明者】

【氏名】岡本 圭司

(72)【発明者】

【氏名】井村 友弘

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－００４４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６６３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６７４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－０８１３８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－０７２４０１（ＪＰ，Ａ）

(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】

弾性変形可能であって、弾性変形により発熱または吸熱する弾性部（４０、５０）と、
前記弾性部の変形により生じた熱流を検出可能な熱流センサであるセンサ本体（１１、１６）、および、前記センサ本体と配線接続部（１３９）で接続される配線部（１３）を有するセンサ部（１０、１５）と、
を備え、
前記センサ本体および前記配線接続部は、前記弾性部により直接的に封止されており、前記配線部の一端側が前記弾性部から取り出されているセンサ装置。

【請求項2】

前記弾性部の外側に設けられ、導電材料で形成されている保護プレート（２０、２５、３０、３５）をさらに備え、
前記配線部は、前記センサ本体を接続される信号線（１３１、１３２）、外部グランドと接続されるアース線（１３８）、ならびに、前記信号線および前記アース線を覆う被膜（１３５）を有し、
前記センサ本体側にて前記被膜から取り出された前記アース線は、前記保護プレートと導通可能に当接している請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項3】

前記保護プレートは、前記センサ本体を保持するセンサ保持部（２１、２６、３１、３６）、および、前記センサ保持部から突出し、前記配線部を囲むように折り曲げられている折曲部（２４、３４）が形成される配線保持部（２２、２７、３２、３７）を有し、
前記センサ本体側にて前記被膜から取り出された前記アース線は、折り返されて、前記被膜と前記折曲部との間に配置される請求項２に記載のセンサ装置。

【請求項4】

前記弾性部は、前記センサ本体側から前記折曲部の少なくとも一部に至る領域に形成されている請求項３に記載のセンサ装置。

【請求項5】

前記保護プレートには、スリット（２１１、２６１、３１１、３６１）が形成されており、
前記弾性部は、前記スリットに入り込んでいる請求項２～４のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項6】

弾性変形可能であって、弾性変形により発熱または吸熱する弾性部（４０、５０）と、
前記弾性部の変形により生じた熱流を検出可能な熱流センサであるセンサ本体（１１、１６）、および、前記センサ本体と配線接続部（１３９）で接続される配線部（１３）を有するセンサ部（１０、１５）と、
を備えるセンサ装置の製造方法であって、
弾性材プレート（４１～４７）に挟まれ、前記配線部が外部に取り出された状態にて、前記センサ本体を型（８０、８５）に配置する部品配置工程と、
真空環境下において熱プレスを行い、複数の前記弾性材プレートを一体化させることで前記弾性部を形成し、前記センサ本体および前記配線接続部を前記弾性部でモールドする熱プレス工程と、
を含むセンサ装置の製造方法。

【請求項7】

前記弾性材プレートには、前記センサ本体を挟んで配置される底面プレート（４１）および上面プレート（４６）、ならびに、前記センサ本体の側面に配置される側面プレート（４２～４５）が含まれる請求項６に記載のセンサ装置の製造方法。

【請求項8】

前記弾性材プレートには、前記センサ本体に対応する凹部（４７１）が形成されている箱形プレート（４７）、および、上面プレート（４６）が含まれる請求項６に記載のセンサ装置の製造方法。

【請求項9】

前記部品配置工程において、スリット（２１１、２６１、３１１、３６１）が設けられている保護プレート（２０、２５、３０、３５）を前記弾性材プレートの外側に配置し、
前記熱プレス工程において、前記弾性材プレートが軟化し前記スリットに入り込むことで、前記弾性部および前記保護プレートが一体化される請求項７または８に記載のセンサ装置の製造方法。

【請求項10】

前記部品配置工程には、前記保護プレートを折り曲げることで前記配線部を挟持するプレート折り曲げ工程が含まれる請求項９に記載のセンサ装置の製造方法。

【請求項11】

前記配線部は、前記センサ本体と接続される信号線（１３１、１３２）、外部グランドと接続されるアース線（１３８）、ならびに、前記信号線および前記アース線を覆う被膜（１３５）を有し、
前記保護プレートは、導電性材料により形成されており、
前記プレート折り曲げ工程において、前記配線部の前記被膜で覆われている部分とともに前記センサ本体側にて前記被膜から取り出された前記アース線を挟持する請求項１０に記載のセンサ装置の製造方法。

【請求項12】

前記センサ本体および前記弾性材プレートには、位置決めピン（８８）が挿通される孔部（１６５、５１５、５２５）が形成されており、
前記部品配置工程において、前記センサ本体と、前記型（８５）および前記位置決めピンとの間には、隙間が形成されている請求項６～１１のいずれか一項に記載のセンサ装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサ装置、および、センサ装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、基準に対する部材の位置変化を検出可能な位置検出装置が知られている。例えば特許文献１では、弾性部材の発熱または吸熱による熱流束の変化を検出することで、被検出体のベースに対する位置変化を検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１２４８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

熱流束変化による位置検出装置では、弾性体として熱弾性係数の大きい樹脂が用いられることが多く、例えば両面テープや接着剤等の接着部材を用いて弾性体と熱流センサとが接着される。弾性体と熱流センサとを接着部材を用いて接着した場合、接着部材が熱の流れを阻害するため、応答性が低下する。また、接着部材が徐々に圧縮されて厚みが変化するため、変化が終わりきるまで、センサ出力が安定しない。

【0005】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、接着部材を使用せずに製造可能なセンサ装置、および、センサ装置の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のセンサ装置は、弾性部（４０）と、センサ部（１０、１５）と、を備える。弾性部は、弾性変形可能であって、弾性変形により発熱または吸熱する。センサ部は、弾性部の変形によって生じた熱流を検出可能な熱流センサであるセンサ本体（１１、１６）、および、センサ本体と配線接続部（１３９）で接続される配線部（１３）を有する。センサ本体および配線接続部は、弾性部により直接的に封止されており、配線部の一端側が弾性部から取り出されている。

【0007】

本発明のセンサ装置の製造方法は、部品配置工程と、熱プレス工程と、を含む。部品配置工程では、センサ本体が弾性材プレート（４１～４７）に挟まれ、配線部が外部に取り出された状態にて、型（８０、８５）に配置する。熱プレス工程は、真空条件下において熱プレスを行い、複数の弾性材プレートを一体化させることで弾性部を形成し、センサ本体および配線接続部を弾性部でモールドする。これにより、接着剤等の接着部材を用いることなく、センサ部および配線接続部を直接的にモールドすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態による状態監視センサの平面図である。

【図2】図１のＩＩ方向矢視図である。

【図3】図１のＩＩＩ方向矢視図である。

【図4】図１のＩＶ方向矢視図である。

【図5】図１のＶ方向矢視図である。

【図6】図５のＶＩ部を拡大した図である。

【図7】図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。

【図8】第１実施形態による配線部の側面図である。

【図9】第１実施形態によるモールドされていない状態のセンサ部を示す平面図である。

【図10】図９のＸ方向矢視図である。

【図11】図９のＸＩ方向矢視図である。

【図12】第１実施形態による折り曲げ前の下保護プレートを示す平面図である。

【図13】第１実施形態による折り線を折り曲げた状態の下保護プレートを示す平面図である。

【図14】図１３のＸＩＶ方向矢視図である。

【図15】図１３のＸＶ方向矢視図である。

【図16】第１実施形態による折り曲げ前の上保護プレートを示す平面図である。

【図17】第１実施形態による折り線を折り曲げた状態の上保護プレートを示す平面図である。

【図18】図１７のＸＶＩＩＩ方向矢視図である。

【図19】図１７のＸＩＸ方向矢視図である。

【図20】第１実施形態による状態監視センサの製造方法を説明するフローチャートである。

【図21】第１実施形態による型を示す斜視図である。

【図22】第１実施形態による型を示す平面図である。

【図23】図２２のＸＸＩＩＩ方向矢視図である。

【図24】図２２のＸＸＩＶ方向矢視図である。

【図25】第１実施形態による下押さえブロックを示す平面図である。

【図26】第１実施形態において、型に下押さえブロックを配置した状態を示す平面図である。

【図27】図２６のＸＸＶＩＩ方向矢視図である。

【図28】図２６のＸＸＶＩＩＩ方向矢視図である。

【図29】第１実施形態において、型に下保護プレートを配置した状態を示す平面図である。

【図30】図２９のＸＸＸ方向矢視図である。

【図31】図２９のＸＸＸＩ方向矢視図である。

【図32】第１実施形態において、型に底面プレートおよび側面プレートを配置した状態を示す平面図である。

【図33】図３２のＸＸＸＩＩＩ方向矢視図である。

【図34】図３２のＸＸＸＩＶ方向矢視図である。

【図35】第１実施形態において、型にセンサ部を配置した状態を示す平面図である。

【図36】図３５のＸＸＸＶＩ方向矢視図である。

【図37】図３５のＸＸＸＶＩＩ方向矢視図である。

【図38】第１実施形態において、下保護プレートの折り線ｆ３を折り曲げた状態を示す平面図である。

【図39】図３８のＸＸＸＩＸ方向矢視図である。

【図40】図３８のＸＬ方向矢視図である。

【図41】第１実施形態において、型に上面プレートを配置した状態を示す平面図である。

【図42】図４１のＸＬＩＩ方向矢視図である。

【図43】第１実施形態において、型に上保護プレートを配置した状態を示す平面図である。

【図44】図４３のＸＬＩＶ方向矢視図である。

【図45】図４３のＸＬＶ方向矢視図である。

【図46】第１実施形態において、型に上押さえブロックを配置した状態を示す平面図である。

【図47】図４６のＸＬＶＩＩ方向矢視図である。

【図48】図４６のＸＬＶＩＩＩ方向矢視図である。

【図49】第１実施形態において、真空熱プレスを行う状態を示す模式図である。

【図50】第１実施形態において、真空熱プレス後の状態を示す平面図である。

【図51】図５０のＬＩ方向矢視図である。

【図52】図５０のＬＩＩ方向矢視図である。

【図53】（ａ）は第１実施形態のセンサ部の状態を示す模式図であり、（ｂ）は参考例によるセンサ部の状態を示す模式図である。

【図54】第２実施形態による箱形プレートの成形に用いる上押さえブロックを示す平面図である。

【図55】図５４のＬＶ方向矢視図である。

【図56】図５４のＬＶＩ方向矢視図である。

【図57】第２実施形態において、型に上押さえブロックを配置した状態を示す側面図である。

【図58】第２実施形態の箱形プレートの成形において、真空熱プレスを行う状態を示す模式図である。

【図59】第２実施形態による箱形プレートを示す平面図である。

【図60】図５９のＬＸ方向矢視図である。

【図61】図５９のＬＸＩ方向矢視図である。

【図62】第３実施形態による状態監視センサの平面図である。

【図63】図６２のＬＸＩＩＩ方向矢視図である。

【図64】図６２のＬＸＩＶ方向矢視図である。

【図65】第３実施形態によるモールドされていない状態のセンサ部を示す平面図である。

【図66】図６５のＬＸＶＩ方向矢視図である。

【図67】第３実施形態による折り曲げ前の下保護プレートを示す平面図である。

【図68】第３実施形態による折り線を折り曲げた状態の下保護プレートを示す側面図である。

【図69】第３実施形態による折り曲げ前の上保護プレートを示す平面図である。

【図70】第３実施形態による折り線を折り曲げた状態の上保護プレートを示す側面図である。

【図71】第３実施形態による樹脂プレートを示す平面図である。

【図72】第３実施形態による型を示す平面図である。

【図73】（ａ）は上押さえブロックおよび下押さえブロックを示す平面図であり、（ｂ）は位置決めピンを示す平面図である。

【図74】第３実施形態において、型に下押さえブロックを配置した状態を示す平面図である。

【図75】図７４のＬＸＸＶ方向矢視図である。

【図76】第３実施形態において、型に位置決めピンを配置した状態を示す平面図である。

【図77】図７６のＬＸＸＶＩＩ方向矢視図である。

【図78】第３実施形態において、型に下保護プレートを配置した状態を示す平面図である。

【図79】第３実施形態において、型に樹脂プレートを配置した状態を示す平面図である。

【図80】第３実施形態において、型にセンサ部を配置した状態を示す平面図である。

【図81】図８０のＬＸＸＸＩ方向矢視図である。

【図82】第３実施形態において、下保護プレートの折り線ｆ８を折り曲げた状態を示す平面図である。

【図83】図８２のＬＸＸＸＩＩＩ方向矢視図である。

【図84】第３実施形態において、型に樹脂プレートを配置した状態を示す平面図である。

【図85】第３実施形態において、型に上保護プレートを配置した状態を示す平面図である。

【図86】第３実施形態において、型に上押さえブロックを配置した状態を示す平面図である。

【図87】図８６のＬＸＸＸＶＩＩ方向矢視図である。

【図88】第３実施形態において、真空熱プレスを行う状態を示す模式図である。

【図89】第３実施形態において、真空熱プレス後の状態を示す平面図である。

【図90】図８９のＸＣ方向矢視図である。

【図91】参考例による状態監視センサを示す平面図である。

【図92】参考例による状態監視センサを示す側面図である。

【図93】参考例による状態監視センサが設備に配置された状態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（第１実施形態）
以下、本発明による状態監視センサ、および、その製造方法を図面に基づいて説明する。第１実施形態を図１～図５３に示す。図１～図５に示すように、状態監視センサ１は、センサ部１０、下保護プレート２０、上保護プレート３０、および、弾性部４０等を備える。

【0010】

図９～図１１に示すように、センサ部１０は、センサ本体１１、および、配線部１３を有する熱流センサであって、熱の流れを電圧信号に変換して出力する。本実施形態のセンサ部１０は、平面視略矩形に形成され、熱プレス加工工程を経て製造されたものを用いる。センサ本体１１は、弾性部４０により封止されている（図１～図５参照）。弾性部４０は、センサ本体１１の全面を封止している。弾性部４０には、熱弾性係数が大きい樹脂、例えばＵＰＥ（超高分子ポリエチレン）が用いられる。

【0011】

図７および図８に示すように、配線部１３は、所謂２芯シールド線であって、それぞれ被膜１３３、１３４で覆われた信号線１３１、１３２、配線外被膜１３５、および、アース線１３８を有する。信号線１３１、１３２は、センサ部１０側の先端にて被膜１３３～１３５が剥かれ、配線接続部１３９にてセンサ本体１１に接続される。本実施形態では、はんだにより、信号線１３１、１３２とセンサ本体１１とが接続される。

【0012】

アース線１３８は、配線外被膜１３５の内側にて網状に形成されている。アース線１３８は、センサ部１０側にて、配線外被膜１３５から取り出され、撚って線状に形成される。センサ部１０側にて取り出されたアース線１３８は、折り返されて、配線外被膜１３５で覆われている配線部１３とともに保護プレート２０、３０に挟持される。これにより、アース線１３８は、保護プレート２０、３０と導通可能な状態にて当接する。図８では、アース線１３８が網状に構成されている状態を、二点鎖線の斜線にて示した。

【0013】

下保護プレート２０を図１２～図１５に示す。図１２は折り曲げ前の状態を示しており、図１３～図１５は折り線ｆ１、ｆ２を折り曲げた状態を示している。なお図１３～図１５では、折り線ｆ３は折り曲げられていない。本実施形態では、下保護プレート２０は、例えば厚さ０．１ｍｍのアルミまたはステンレス等の導電性の金属により形成される。下保護プレート２０の厚みは、弾性部４０の弾性変形を阻害せず、かつ、弾性部４０の変形により破断しない程度の厚みに設計される。上保護プレート３０も同様である。

【0014】

下保護プレート２０は、本体保持部２１、配線保持部２２、折曲部２３、２４を有する。本体保持部２１は、センサ部１０のセンサ本体１１に応じた形状（本実施形態では略矩形）に形成される。配線保持部２２は、センサ本体１１に対する配線部１３の配置に応じ、本体保持部２１から突出して形成される。

【0015】

折曲部２３は、本体保持部２１の各辺に突出して形成され、折り線ｆ１にて折り曲げられる。折曲部２４は、配線保持部２２の両側に突出して形成され、折り線ｆ２、ｆ３にて略垂直に折り曲げられる。図中、折り線を一点鎖線で示した。

【0016】

上保護プレート３０を図１６～図１９に示す。図１６は折り曲げ前の状態を示しており、図１７～図１９は折り曲げ後の状態を示している。上保護プレート３０は、例えば厚さ０．１ｍｍのアルミまたはステンレス等の導電性の金属により形成される。上保護プレート３０は、本体保持部３１、配線保持部３２、および、折曲部３３を有する。

【0017】

本体保持部３１は、センサ部１０のセンサ本体１１に応じた形状（本実施形態では略矩形）に形成され、スリット３１１が形成される。配線保持部３２は、センサ本体１１に対する配線部１３の配置に応じ、本体保持部３１から突出して形成される。配線保持部３２は、配線保持部２２より短く、積層したときに先端が折曲部２４よりもセンサ本体１１側となる。

【0018】

折曲部３３は、本体保持部３１の各辺に突出して形成され、折り線ｆ４にて略垂直に折り曲げられる。折曲部３４は、配線保持部３２の両側に突出して形成され、折り線ｆ５にて略垂直に折り曲げられる。折曲部２３、３３は、それぞれが折り曲げたときに干渉しないように形成されており、弾性部４０の４側面を支える役目を果たす。また、折曲部２４、２４は、折り曲げることで配線部１３を挟持する。ここで、折曲部３４は、下保護プレート２０側が開放された状態となっているが、このような状態も「配線部を囲むように折り曲げられている」の概念に含むものとする（図７参照）。

【0019】

本実施形態の状態監視センサ１は、熱プレスにより、センサ本体１１が弾性部４０により封止されており、弾性部４０の外側に保護プレート２０、３０が設けられている。状態監視センサ１は、弾性部４０が若干圧縮された状態にて、設備や治具の隙間に配置される。例えば、状態監視センサ１の厚みが３ｍｍであれば、弾性部４０を０．５ｍｍ圧縮し、２．５ｍｍの隙間に配置する、といった具合である。

【0020】

状態監視センサ１が配置された設備や治具の構造が歪むと、弾性部４０が圧縮または膨張し、熱弾性効果により発熱または吸熱する。このときに発生する熱の流れを熱流センサであるセンサ部１０により検出し、電圧信号に変換する。状態監視センサ１は、例えば０．１μｍ以下の歪みに対して、数μＶの電圧信号を出力する。これにより、稼働中の設備の状態を、僅かな構造体の変形で捉えることで、設備状態の異常や機械寿命のような長期的な変化が検出可能となる。

【0021】

ところで、図９１～図９３に示す参考例による状態監視センサ９０では、センサ部９１と弾性部９２とが、両面テープや接着剤等である接着部材９３により固定されている。センサ部９１への弾性部９２の取り付けに接着部材９３を用いると、接着部材９３が熱の流れを阻害するため、応答性が低下する虞がある。また、ブロック矢印および破線で示すように、設備１００の構造が歪むと、接着部材９３が徐々に圧縮され厚みが変化するため、接着部材９３の変化が終わりきるまでの期間（例えば数時間～１日）、センサの出力が安定しない。

【0022】

また、センサ部９１の端子９１１と配線９５の信号線９５１とをはんだ９６で接続する場合、端子９１１、信号線９５１やはんだ９６が設備１００の金属部に触れると、ノイズの原因となるため、絶縁処理が必要となる。

【0023】

さらにまた、熱流センサは、特性上、取り付ける相手の電波ノイズを受けやすい。そのため、配線９５にはシールド線を用い、アース線９５２の一端をセンサ部９１に可及的近い箇所に接触させ、他端をアンプ等のグランドに接続することで、電波ノイズをキャンセルすることが望ましい。しかしながら、センサ部９１の周囲の空間は限られていることが多く、センサ部９１に近い箇所でアース線９５２を接触させることが構造上困難な場合がある。また、センサ部９１から離れた箇所にアース線９５２を接触させた場合、センサ部９１との電位差によりノイズをキャンセルすることができない。

【0024】

そこで本実施形態では、センサ部１０を弾性部４０および保護プレート２０、３０でモールドすることで、接着部材を使用せずにセンサ本体１１に弾性部４０を密着させるとともに、端子部分も弾性部４０でモールドすることで端子の絶縁を確保する。また、保護プレート２０、３０を導電性の金属で形成し、アース線１３８と接触させることで、ノイズをキャンセル可能である。

【0025】

本実施形態の状態監視センサ１の製造方法を図２０のフローチャート、および、図２１～図５２に基づいて説明する。フローチャートにおいて、ステップＳ１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様である。

【0026】

Ｓ１では、型８０の貫通穴８０１に下押さえブロック８１を配置する。図２１～図２４に示すように、型８０には、貫通穴８０１、および、配線取出溝８０２が形成されている。貫通穴８０１は、センサ本体１１に応じた形状に形成される。配線取出溝８０２は、型８０に配置されたセンサ部１０の配線部１３を位置決め可能に設けられ、配線部１３の先端側を型８０の外部に取り出す。

【0027】

図２５に示すように、下押さえブロック８１は、貫通穴８０１に嵌まり合う形状に形成される。例えば、センサ本体１１の厚みが薄い場合には高さが大きいものを用いる、といった具合に、センサ本体１１の大きさに応じたものを用いる。型８０に下押さえブロック８１を配置した状態を、図２６～図２８に示した。

【0028】

Ｓ２では、下押さえブロック８１が配置された型８０に、下保護プレート２０を配置する。型８０に下保護プレート２０を載せた状態を図２９～図３１に示す。下保護プレート２０は、本体保持部２１が下押さえブロック８１の上、配線保持部２２が配線取出溝８０２となるように、型８０に配置される。このとき、下保護プレート２０は、折り線ｆ１、ｆ２が折り曲げられており、折り線ｆ３は折り曲げられていない。折り線ｆ２を折り曲げることで、折曲部２４は、配線取出溝８０２の側壁に沿った状態で配置される。

【0029】

Ｓ３では、５枚の樹脂プレートである底面プレート４１および側面プレート４２～４５を下保護プレート２０内に配置する。型８０にプレート４１～４５が配置された状態を図３２～図３４に示す。底面プレート４１は本体保持部２１に載せ置かれ、側面プレート４２～４５は折曲部２３に沿うように側面に配置される。

【0030】

Ｓ４では、センサ部１０を型８０に配置する。型８０にセンサ部１０が配置された状態を図３５～図３７に示す。センサ本体１１は底面プレート４１の上に載せ置かれ、センサ本体１１の外縁に側面プレート４２～４５が配置される。すなわち、センサ本体１１の下側および４側面は、５枚のプレート４１～４５により囲まれている状態となる。また、配線部１３は、配線保持部２２に載せ置かれるとともに、配線取出溝８０２により型８０の外部へ延びた状態となる。

【0031】

配線外被膜１３５から取り出されたアース線１３８は、Ｕターンするように、配線外被膜１３５に沿い、先端が配線外被膜１３５と下保護プレート２０の折曲部２４との間に挟まれる。

【0032】

Ｓ５では、折り線ｆ３にて、折曲部２４を折り曲げ、折曲部２４を配線部１３に巻き付ける。折り線ｆ３を折り曲げて折曲部２４が配線部１３に巻き付けられた状態を図３８～図４０に示した。このとき、アース線１３８も一緒に折曲部２４により巻き付けられることで、アース線１３８と下保護プレート２０とが当接する。これにより、アース線１３８と下保護プレート２０とが電気的に接続される。

【0033】

Ｓ６では、上面プレート４６をセンサ本体１１の上に配置する。上面プレート４６が配置された状態を図４１および図４２に示す。これにより、センサ本体１１は６面がプレート４１～４６で囲まれた状態となる。また、上面プレート４６は、信号線１３１、１３２とセンサ本体１１とを接続するはんだの高さにより、斜めになっている。

【0034】

Ｓ７では、折り線ｆ４、ｆ５が折り曲げられた状態の上保護プレート３０を上面プレート４６の上に配置する。上保護プレート３０が配置された状態を、図４３～図４５に示す。プレス前において、配線保持部３２は、配線部１３から浮いた状態となっている。

【0035】

Ｓ８では、上押さえブロック８２を上保護プレート３０の上に置く。上押さえブロックが配置された状態を図４６～図４８に示す。上押さえブロック８２は、プレス前において、型８０から突出する。この突出部分がプレスにより押し込まれることで、樹脂が隙間に埋まる。また、状態監視センサ１が設置される設備の隙間寸法等に応じ、寸法を変更したい場合は、下押さえブロック８１および上押さえブロック８２に加え、シムプレート等を適宜用いてもよい。

【0036】

Ｓ９では、真空熱プレスを行う。図４９に示すように、真空環境下で熱プレスをかけることで、６枚のプレート４１～４６が隙間を埋めて一体の弾性部４０となる。プレス装置Ｐにて熱プレスを行う状態をブロック矢印で示した。図５８および図８８も同様である。弾性部４０により、センサ本体１１の全面が樹脂により封止される。熱プレス後の状態を図５０～図５２に示した。Ｓ１０では、熱プレスにより形成された状態監視センサ１を型８０から取り出す。

【0037】

本実施形態では、センサ部１０自体も熱プレスにより製造されており、状態監視センサ１のモールド加工における熱プレス条件は、センサ部１０の製造条件よりも緩やかな条件とする。また、プレート４１～４６の融点を超えると、スリット２１１等から樹脂が抜けてしまうため、プレート４１～４６が軟化する程度の条件（例えば１５０℃、１ｋＮにて１５０秒）にて熱プレスを行う。

【0038】

保護プレート２０、３０には、スリット２１１、３１１が形成されており、スリット２１１、３１１に軟化した樹脂が流れ込むことで、保護プレート２０、３０は、弾性部４０と密着する。スリット２１１、３１１は、成形条件にて樹脂が入り込めるように形成されていればよく、形状や数は、任意に設計可能である。

【0039】

また、軟化した樹脂は、配線取出溝８０２側まで吹き流れ、折曲部３３まで到達するように、プレート４１～４６の容積を設計する。これにより、配線接続部１３９、および、被膜１３３～１３５から銅線が露出している箇所が弾性部４０で覆われるので、絶縁を確保することができる。また、配線強度を高めることができる。

【0040】

図５３（ｂ）に示す参考例のように、センサ本体１１の一部が弾性部４０から露出していると、弾性部４０に覆われていない箇所から樹脂が剥離したり、油等の異物が弾性部４０とセンサ本体１１との間に侵入したりする虞がある。本実施形態では、プレート４１～４６を６面に配置して熱プレスを行うことで、センサ本体１１の全体が確実に弾性部４０で封止されるようにしている（図５１（ａ）参照）。

【0041】

また、弾性部４０とセンサ本体１１との間に空気が入り込むと、センサ本体１１への熱伝導が阻害され、センサ性能が低下する虞がある。そこで本実施形態では、センサ本体１１と弾性部４０との間に空気が入り込まないように、真空下での熱プレスを行うことで、空気の混入によるセンサ性能の低下を防ぐことができる。

【0042】

以上説明したように、本実施形態のセンサ装置としての状態監視センサ１は、弾性部４０と、センサ部１０と、を備える。弾性部４０は、熱弾性効果を有し、弾性変形可能であって、弾性変形により発熱または吸熱する。センサ部１０は、弾性部４０の変形により生じた熱流を検出可能な熱流センサであるセンサ本体１１、および、センサ本体１１と配線接続部１３９で接続される配線部１３を有する。

【0043】

センサ本体１１および配線接続部１３９は、弾性部４０により直接的に封止されており、配線部１３の一端側が弾性部４０から取り出されている。ここで、「直接的に封止されている」とは、接着剤等の接着部材を用いることなく、弾性部４０にて封止されている、ということである。本実施形態では、接着剤等の接着部材を用いることなく、センサ本体１１および配線接続部１３９を弾性部により直接的に封止しているので、接着剤等を用いる場合と比較し、応答性や検出精度を向上させることができる。また、配線接続部１３９をモールドすることで、絶縁を確保することができる。

【0044】

状態監視センサ１は、弾性部４０の外側に設けられ、導電材料で形成される保護プレート２０、３０をさらに備える。配線部１３は、センサ本体１１と接続される信号線１３１、１３２、外部グランドと接続されるアース線１３８、ならびに、信号線１３１、１３２およびアース線１３８を覆う被膜１３５を有する。センサ本体１１側にて被膜１３５から取り出されたアース線１３８は、保護プレート２０、３０と導通可能に当接している。これにより、状態監視センサ１を検出対象の装置や治具に設置したとき、アース線１３８は、保護プレート２０、３０を経由して検出対象の装置等と導通するため、電波ノイズを適切にキャンセルすることができる。

【0045】

保護プレート２０、３０は、センサ本体１１を保持する本体保持部２１、３１、および、本体保持部２１、３１から突出し、配線部１３を囲むように折り曲げられている折曲部２４、３４が形成される配線保持部２２、３２を有する。センサ本体１１側にて被膜１３５から取り出されたアース線１３８は、折り返されて、被膜１３５と折曲部２４、３４との間に配置される。また、弾性部４０は、センサ本体１１側から折曲部２４、３４の少なくとも一部に至る領域に形成されている。

【0046】

これにより、アース線１３８と保護プレート２０、３０との導通を確保しつつ、配線部１３を適切に保持することができる。また、弾性部４０が折曲部３４まで形成されていることで、配線部１３が引っ張られた場合であっても、信号線１３１、１３２が被膜１３３～１３５から露出している箇所や配線接続部１３９に加わる力を低減可能である。

【0047】

保護プレート２０、３０には、スリット２１１、３１１が形成されている。弾性部４０は、スリット２１１、３１１に入り込んでいる。これにより、保護プレート２０、３０と弾性部４０とを密着させることができる。

【0048】

本実施形態における状態監視センサ１の製造方法は、部品配置工程と、熱プレス工程と、を含む。部品配置工程では、プレート４１～４６に挟まれ、配線部１３が外部に取り出された状態にて、センサ本体１１を型８０に配置する。熱プレス工程では、真空条件下において熱プレスを行い、複数のプレート４１～４６を一体化させることで弾性部４０を形成し、センサ本体１１および配線接続部１３９を弾性部４０でモールドする。これにより、接着剤等の接着部材を用いることなく、熱流センサであるセンサ本体１１と弾性部４０とを直接的に封止することができる。また、真空条件下で熱プレス工程を行うことで、センサ本体１１と弾性部４０との間に空気が入らない状態にて密着させることができる。

【0049】

樹脂プレートには、センサ本体１１を挟んで配置される底面プレート４１および上面プレート４６、ならびに、センサ本体１１の側面に配置される側面プレート４２～４５が含まれる。本実施形態では、センサ本体１１の６面にプレート４１～４６を配置した状態にて熱プレスを行うことで、プレス中にセンサ本体１１が型８０の中で動いて端に寄って弾性部４０からはみ出るのを防ぎ、センサ本体１１の全面を弾性部４０にて確実に封止することができる。

【0050】

部品配置工程において、スリット２１１、３１１が設けられている保護プレート２０、３０をプレート４１～４６の外側に配置する。熱プレス工程において、プレート４１～４６が軟化しスリットに入り込むことで、弾性部４０と保護プレート２０、３０とが一体化される。これにより、保護プレート２０、３０と弾性部４０とを適切に密着させることができる。

【0051】

部品配置工程には、保護プレート２０を折り曲げることで配線部１３を挟持するプレート折り曲げ工程が含まれる。センサ部１０を配置後に折り線ｆ３を折り曲げることで、保護プレート２０により配線部１３を適切に保持することができる。

【0052】

保護プレート２０、３０は、導電材料により形成されており、プレート折り曲げ工程において、配線部１３の被膜１３５で覆われている部分とともにセンサ本体１１側にて被膜１３５から取り出されたアース線１３８を挟持する。これにより、保護プレート２０、３０とアース線１３８とが導通し、ノイズを適切にキャンセルすることができる。

【0053】

（第２実施形態）
第２実施形態を図５４～図６１に示す。本実施形態では、センサ本体１１の底面および側面に配置される５枚のプレート４１～４５に替えて、予めセンサ本体１１の形状に応じて成形された箱形プレート４７を用いる。

【0054】

図５４～図５６に示すように、箱形プレート４７の成形には、センサ部１０の形状に応じた凸部８３１が形成されている上押さえブロック８３を用いる。図５７に示すように、型８０に下押さえブロック８１、板状の樹脂プレート４７５、および、上押さえブロック８３を設置する。そして、図５８に示すように、プレス装置Ｐにより真空熱プレスを行う。図５８では（ａ）が熱プレス前、（ｂ）が熱プレス後の状態を示している。

【0055】

図５９～図６１に示すように、成形後の箱形プレート４７は、センサ部１０の形状に応じた凹部４７１が形成された箱形プレートである。センサ本体１１が、例えば三角形、台形、または、くびれのある形状等、複数のプレートで側面を囲うことが難しい場合であっても、本実施形態のように、予めセンサ形状に応じて成形された箱形プレート４７を用いることで、上記実施形態と同様に状態監視センサ１を製造することができる。また、センサ本体１１の保護プレート３０側には、上記実施形態と同様の上面プレート４６を配置して熱プレスを行う。

【0056】

本実施形態の樹脂プレートには、センサ本体１１に対応する凹部４７１が形成されている箱形プレート４７、および、上面プレート４６が含まれる。これにより、形状に応じ、センサ本体１１を弾性部４０により適切に封止することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0057】

（第３実施形態）
第３実施形態を図６２～図９０に示す。図６２～図６４に示すように、本実施形態のセンサ装置としての状態監視センサ２は、センサ部１５、下保護プレート２５、上保護プレート３５、および、弾性部５０等を備える。

【0058】

図６５および図６６に示すように、センサ部１５は、センサ本体１６、および、配線部１３を有する。センサ本体１６は、平面視略円形に形成される。センサ本体１６には、位置決めピン８８（図７２（ｂ）参照）が挿入される孔部１６５が略中央に形成される。センサ本体１６は、全面が弾性部５０に封止される。センサ部１５は、センサ本体１６の形状が異なる点を除き、上記実施形態のセンサ部１０と概ね同様である。弾性部５０は、センサ本体１６の全面を封止している。

【0059】

図６７および図６８に示すように、下保護プレート２５は、本体保持部２６、配線保持部２７、および、折曲部２８を有する。本体保持部２６には、スリット２６１、および、位置決めピン８８が挿入される孔部２６５が形成される。配線保持部２７は、本体保持部２６から突出して形成される。折曲部２８は、配線保持部２７の両側から突出して形成され、折り線ｆ７、ｆ８にて折り曲げられる。なお、図６８では、折り線ｆ７が折り曲げられており、折り線ｆ８が折り曲げられていない状態を示している。

【0060】

図６９および図７０に示すように、上保護プレート３５は、本体保持部３６、配線保持部３７、および、折曲部３８を有する。本体保持部３６には、スリット３６１、および、位置決めピン８８が挿入される孔部３６５が形成される。配線保持部３７は、本体保持部３６から突出して形成される。折曲部３８は、配線保持部３７の両側から突出して形成され、折り線ｆ９にて折り曲げられる。保護プレート２５、３５は、本体保持部２６、３６が略円形である点、および、本体保持部２６、３６の外縁に折曲部が設けられていない点を除き、上記実施形態の保護プレート２０、３０と概ね同様である。

【0061】

図７１に示すように、樹脂プレート５１、５２は、円環状に形成され、略中央に孔部５１５、５２５が形成される。樹脂プレート５１、５２は、熱プレスにより一体となり、弾性部５０を構成する。

【0062】

図７２に示すように、状態監視センサ２の製造に用いる型８５には、貫通穴８５１、および、配線取出溝８５２が形成される。図７３（ａ）に示すように、下押さえブロック８６には、図７３（ｂ）に示す位置決めピン８８が挿入される孔部８６５が形成される。また、上押さえブロック８７には、位置決めピン８８が挿入される孔部８７５が形成される。孔部８６５、８７５は、位置決めピン８８が挿入されたとき、位置決めピン８８との間に隙間がないように形成される。ここでは、軟化した樹脂が流れ出さない状態を、隙間がない、とみなす。

【0063】

図７４および図７５に示すように、型８５に下押さえブロック８６を配置する。また、図７６および図７７に示すように、下押さえブロック８６に形成される孔部８６５に、位置決めピン８８を挿入する。これにより、位置決めピン８８は下押さえブロック８６に固定される。

【0064】

図７８に示すように、下押さえブロック８６および位置決めピン８８が配置された型８５に、下保護プレート２５を配置する。位置決めピン８８は、孔部２６５に挿通される。このとき、下保護プレート２５は、折り線ｆ７が折り曲げられており、折り線ｆ８は折り曲げられていない。

【0065】

図７９に示すように、孔部５１５に位置決めピン８８を挿入し、樹脂プレート５１を下保護プレート２５に載置する。また、図８０および図８１に示すように、孔部１６５に位置決めピン８８を挿入し、センサ部１５を樹脂プレート５１に載置する。孔部１６５の内径（例えば４ｍｍ）は、位置決めピン８８の外径（例えば３ｍｍ）より大きいため、この段階では、センサ部１５の位置は固定できない。また、型８５の貫通穴８５１の内径は、センサ本体１６の外径より大きく、センサ本体１６と型８５との間には隙間が形成される。

【0066】

図８２および図８３に示すように、折り線ｆ８にて折曲部２８を折り曲げ、折曲部２８を配線部１３に巻き付ける。このとき、アース線１３８も一緒に巻き付けることで、アース線１３８と下保護プレート２５とが当接する。これにより、アース線１３８と下保護プレート２５とが電気的に接続される。

【0067】

また、折曲部２８を配線部１３に巻き付けることで、下保護プレート２５に対し、センサ部１５の位置が固定される。このとき、センサ部１５の孔部１６５の中心と、位置決めピン８８の中心とが合うように、センサ位置を合わせておく。

【0068】

図８４に示すように、孔部５２５に位置決めピン８８を挿入し、樹脂プレート５２をセンサ部１５に載置する。図８５に示すように、孔部３５６に位置決めピン８８を挿入し、折り線ｆ９を折り曲げた状態の上保護プレート３５を樹脂プレート５２に載置する。

【0069】

図８６および図８７に示すように、孔部８７５に位置決めピン８８を挿入し、上押さえブロック８７を樹脂プレート５２に載置する。上押さえブロック８７は、プレス前において、型８５から突出する。この突出部分がプレスにより押し込まれることで、樹脂が隙間に埋まる。

【0070】

図８８に示すように、真空熱プレスを行うと、樹脂プレート５１、５２が隙間を埋めて、一体の弾性部５０となり、センサ本体１６は、弾性部５０により隙間なく全面が封止される。また、センサ本体１６の孔部１６５は、位置決めピン８８より大きいため、孔部１６５と位置決めピン８８と隙間にも樹脂が回り、内径側も弾性部５０で封止される。熱プレス後の状態を図８９および図９０に示した。

【0071】

本実施形態では、センサ本体１６および樹脂プレート５１、５２には、位置決めピン８８が挿通される孔部１６５、５１５、５２５が形成されている。部品配置工程において、センサ本体１１と、型８５および位置決めピン８８との間には、隙間が形成されている。熱プレスにおいて、この隙間に軟化した樹脂が流れ込むことで、センサ本体１１を弾性部５０にて、確実に封止することができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0072】

（他の実施形態）
第１実施形態では、熱プレス工程前、センサ本体の６面に樹脂プレートを配置する。他の実施形態では、樹脂プレートは、センサの全面に回り込む容量があれば、上下２枚としてもよい。上記実施形態では、センサ本体は、平面視略矩形または略円形である。他の実施形態では、センサ本体の形状は異なっていてもよい。上記実施形態では、信号線とセンサ本体とは、はんだにより接続される。他の実施形態では、はんだ付け以外の方法にて、信号線とセンサ本体とを導通可能に接続してもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0073】

１、２・・・状態監視センサ（センサ装置）
１０、１５・・・センサ部
１１、１６・・・センサ本体
１３・・・配線部 １３１、１３２・・・信号線
１３８・・・アース線 １３９・・・配線接続部
２０、２５・・・下保護プレート（保護プレート）
２４、２８・・・折曲部
３０、３５・・・上保護プレート（保護プレート）
２１１、２６１、３１１、３６１・・・スリット
４０、５０・・・弾性部
８０、８５・・・型 ８８・・・位置決めピン

【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】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】

【図60】

【図61】

【図62】

【図63】

【図64】

【図65】

【図66】

【図67】

【図68】

【図69】

【図70】

【図71】

【図72】

【図73】

【図74】

【図75】

【図76】

【図77】

【図78】

【図79】

【図80】

【図81】

【図82】

【図83】

【図84】

【図85】

【図86】

【図87】

【図88】

【図89】

【図90】

【図91】

【図92】

【図93】