特許 7524622 表面温度センサの取付構造

(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】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】表面温度センサの取付構造

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/22 20060101AFI20240723BHJP

【ＦＩ】

G01K7/22 J

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020100818

(22)【出願日】2020-06-10

(65)【公開番号】P2021196197

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2022-09-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 智

(72)【発明者】

【氏名】稲吉 信行

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】実開平０３－０６８０７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－１０８５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－００６０７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－００７３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０４５９３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－１２１２６８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｋ １／００－１９／００

Ｈ０１Ｒ ４／２４－４／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測温対象物の温度を測定するための表面温度センサの取付構造であって、
測温対象物と、前記測温対象物の温度を測定するための表面温度センサとを備え、
前記表面温度センサは、
測温部を有するサーミスタと、
前記測温部を保持する保持部と、前記保持部に隣接して設けられた取付部とを有する、１つの金属板と、を含み、
前記測温対象物は、第１外表面部と、前記第１外表面部の延設方向において前記第１外表面部と隣接するとともに前記第１外表面部の延設方向と交差する方向において前記第１外表面部と離間する位置に配置された第２外表面部と、を有し、
前記金属板の前記取付部は、前記第２外表面部上に取り付けられ、
前記金属板の前記保持部は、前記第１外表面部に間隔をあけて対向しており、
前記測温対象物は、前記測温対象物の外表面から突出するボス部を有し、
前記第２外表面部は、前記ボス部の突出方向における先端面により形成されており、
前記測温対象物の前記外表面は、冷却器の筐体における外表面であり、
前記ボス部に、締結具が螺合される、
表面温度センサの取付構造。

【請求項2】

前記保持部は、前記取付部から離れる方向である第１方向に延設する平板形状であって、
前記測温対象物は、前記第１方向及び前記保持部の厚み方向である第２方向に延設する前記保持部の側面と隣り合って配置される、少なくとも１つの回転抑制部を有する、
請求項１に記載の表面温度センサの取付構造。

【請求項3】

前記回転抑制部は、前記測温対象物の外表面から突出する凸部である、
請求項２に記載の表面温度センサの取付構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、測温対象物の温度を測定するための表面温度センサの取付構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特開平１０－２７４５６７号公報（特許文献１）に開示されているように、表面温度センサは、測温対象物に取り付けられ、測温対象物の温度を測定する。具体的には、表面温度センサは、サーミスタおよび金属板を有する。サーミスタは、金属板を介して測温対象物に取り付けられ、サーミスタは、金属板を介して測温対象物の温度を測定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２７４５６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

金属板は、金属板を測温対象物に取り付ける（たとえばネジ止めする）ための取付部と、サーミスタを保持する部分である保持部と、を有する。金属板の保持部が測温対象物に接触していない場合には、熱伝達経路は少なくとも、測温対象物、金属板における取付部、金属板における保持部、およびサーミスタによって構成され、サーミスタは、この熱伝達経路を介して測温対象物から伝達された熱エネルギーに基づき測温対象物の温度を測定する。

【0005】

一方で、金属板の保持部が測温対象物に接触している場合には、熱伝達経路は少なくとも、測温対象物、金属板における保持部、およびサーミスタによって構成され、金属板における取付部を介さない分だけ、上記の場合に比べてサーミスタは、高い精度、あるいは高い反応速度で測温対象物の温度を測定することが可能になる。

【0006】

測温対象物は、金属板の取付部が取り付けられる部分と、金属板の保持部に対向して配置される部分とを有する。ここで、これらの部分が同一平面上に位置しているとする。この場合、金属板の取付部が測温対象物に取り付けられることにより、金属板の保持部も、測温対象物に近接して対向する。この状態では、たとえば振動などが発生することによって、金属板の保持部が測温対象物に接触したり接触しなかったりするという現象が発生し、ひいては上記のような２つの熱伝達経路で測温が行われることになり、同一の温度に対して、異なる測温結果が得られることが生じ得る。

【0007】

本明細書は、繰り返し測温したとしても、測温結果にばらつきが生じにくい構成を備えた、表面温度センサの取付構造を開示することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に基づく表面温度センサの取付構造は、測温対象物の温度を測定するための表面温度センサの取付構造であって、上記表面温度センサは、測温部を有するサーミスタと、上記測温部を保持する保持部と、上記保持部に隣接して設けられた取付部とを有する、金属板と、を含み、上記測温対象物は、第１外表面部と、上記第１外表面部の延設方向において上記第１外表面部と隣接するとともに上記第１外表面部の延設方向と交差する方向において上記第１外表面部と離間する位置に配置された第２外表面部と、を有し、上記金属板の上記取付部は、上記第２外表面部上に取り付けられ、上記金属板の上記保持部は、上記第１外表面部に間隔をあけて対向している。

【0009】

上記表面温度センサの取付構造においては、上記測温対象物は、上記測温対象物の外表面から突出するボス部を有し、上記第２外表面部は、上記ボス部の突出方向における先端面により形成されていてもよい。

【0010】

上記表面温度センサの取付構造においては、上記保持部は、上記取付部から離れる方向である第１方向に延設する平板形状であって、上記測温対象物は、上記第１方向及び上記保持部の厚み方向である第２方向に延設する上記保持部の側面と隣り合って配置される、少なくとも１つの回転抑制部を有していてもよい。

【0011】

上記表面温度センサの取付構造においては、上記回転抑制部は、上記測温対象物の外表面から突出する凸部であってもよい。

【発明の効果】

【0012】

本明細書に開示された技術的思想によれば、繰り返し測温したとしても、測温結果にばらつきが生じにくい構成を備えた、表面温度センサの取付構造を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】表面温度センサの取付構造３０の分解した状態を示す斜視図である。

【図2】図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った矢視断面図であり、表面温度センサの取付構造３０の分解した状態を示している。

【図3】表面温度センサの取付構造３０を示す断面図である。

【図4】比較例における表面温度センサの取付構造３０Ｚの分解した状態を示す斜視図である。

【図5】図４におけるＶ－Ｖ線に沿った矢視断面図であり、表面温度センサの取付構造３０Ｚの分解した状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0014】

実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下の説明において同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

【0015】

［表面温度センサの取付構造３０］
図１～図３を参照して、測温対象物１０の温度を測定するための表面温度センサ２０の取付構造（表面温度センサの取付構造３０）について説明する。図１は、表面温度センサの取付構造３０の分解した状態を示す斜視図である。図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った矢視断面図であり、表面温度センサの取付構造３０の分解した状態を示している。図３は、表面温度センサの取付構造３０を示す断面図である。

【0016】

（測温対象物１０）
測温対象物１０は、たとえば冷却器の一部から構成される。測温対象物１０は、第１外表面部１１および第２外表面部１２を有する。第１外表面部１１および第２外表面部１２は、たとえば冷却器の筐体における一つの側壁に設けられており、この筐体の内部１０Ｗ（図２，図３）には、たとえば冷却水が流れる。

【0017】

表面温度センサ２０によって測温対象物１０の表面温度に関する情報、典型的には測温対象物１０の温度が取得できる。取得した測温対象物１０の表面温度に関する情報に基づいて、たとえば、筐体の内部１０Ｗを流れる冷却水の温度や、冷却水の温度変化を推定することができる。したがってここで言う「測温対象物１０の温度を測定する」とは、測温対象物１０の温度に関する情報を取得することを意味しており、広義には、測温対象物１０の内部を流れる冷却水などの温度を、取得した情報に基づいて推定することをも含む技術的概念である。

【0018】

ここで、第２外表面部１２は、第１外表面部１１の延設方向において第１外表面部１１と隣接するとともに、第１外表面部１１の延設方向と交差する方向において第１外表面部１１と離間する位置に配置されている。ここでは、第２外表面部１２は、第１外表面部１１が延びて設けられている方向に対して交差する方向（ここでは直交する方向）において、第１外表面部１１の外側の位置に配置されている。換言すると、たとえば冷却器の筐体の内部１０Ｗに対して、第２外表面部１２は、第１外表面部１１に比べてより外側の位置に設けられている。第１外表面部１１に対して交差する方向の位置を「高さ」と定義した場合には、第２外表面部１２の方が、第１外表面部１１よりも高い位置に設けられている。

【0019】

測温対象物１０は、測温対象物１０の外表面から突出するボス部１３を有しており、第２外表面部１２は、ボス部１３の突出方向における先端面により形成されている。ボス部１３の内側に、締結具４０を螺合させるためのネジ穴１２ｈが設けられている。

【0020】

本実施の形態では、第１外表面部１１は、対向領域１１ａおよび非対向領域１１ｂを含んでいる。対向領域１１ａは、第１外表面部１１のうち、後述する金属板２５の保持部２７に対向する領域である。非対向領域１１ｂは、第１外表面部１１のうち、後述する金属板２５の保持部２７に対向しない領域である。

【0021】

対向領域１１ａは、非対向領域１１ｂに対して交差する方向（ここでは直交する方向）において、非対向領域１１ｂの外側の位置に配置されている。換言すると、たとえば冷却器の筐体の内部１０Ｗに対して、対向領域１１ａは、非対向領域１１ｂに比べてより外側の位置に設けられている。非対向領域１１ｂに対して交差する方向の位置を「高さ」と定義した場合には、対向領域１１ａの方が非対向領域１１ｂよりも高い位置に設けられている。

【0022】

第２外表面部１２は、対向領域１１ａに比べて、より外側の位置に設けられている。第２外表面部１２は、非対向領域１１ｂに比べても、より外側の位置に設けられている。本実施の形態では、測温対象物１０は、測温対象物１０の外表面から膨出する膨出部１１ｃを有しており、対向領域１１ａは、膨出部１１ｃの膨出方向における先端面により形成されている。非対向領域１１ｂは、膨出部１１ｃの周囲を囲むように位置している。

【0023】

測温対象物１０は、測温対象物１０の外表面から突出する凸部１５ａ，１５ｂを有する。凸部１５ａ，１５ｂは、各々の側面１４ａ，１４ｂ同士が間隔をあけて相互に対向するように配置されている。凸部１５ａ，１５ｂは、回転抑制部として機能できる。第１外表面部１１における凸部１５ａ，１５ｂの側面１４ａ，１４ｂの間の位置に、対向領域１１ａが設けられている。

【0024】

（表面温度センサ２０）
表面温度センサ２０は、サーミスタ２１および金属板２５を含む。サーミスタ２１は、測温部２２と、測温部２２から突出する一対のリード２３，２４とを有する。金属板２５は、サーミスタ２１の測温部２２を保持する保持部２７と、保持部２７に隣接して設けられた取付部２６とを有している。保持部２７はたとえば、取付部２６から離れる方向である第１方向に延設する平板形状である。測温対象物１０に設けられた凸部１５ａ，１５ｂは、この第１方向（保持部２７が取付部２６から離れる方向）および保持部２７の厚み方向である第２方向に延設する保持部２７の側面と隣り合って配置されている。取付部２６には、締結具４０を挿通させるための貫通孔２６ｈが形成されている。図１に示すように、保持部２７の両側方に、一対の起立壁２８ａ，２８ｂが設けられていてもよい。測温部２２は、保持部２７上の起立壁２８ａ，２８ｂの間の位置に絶縁樹脂２９によって保持される。

【0025】

（表面温度センサの取付構造３０）
表面温度センサ２０を測温対象物１０に取り付けるためには、サーミスタ２１と金属板２５とが絶縁樹脂２９によって一体化された状態で、貫通孔２６ｈとネジ穴１２ｈとが一致するように、表面温度センサ２０における金属板２５の取付部２６が測温対象物１０の第２外表面部１２の上に載置される。締結具４０が貫通孔２６ｈに挿通されてネジ穴１２ｈに螺合することで、表面温度センサ２０における金属板２５の取付部２６が第２外表面部１２上に締結される。これにより、表面温度センサ２０が測温対象物１０に取り付けられることとなる。

【0026】

図３に示すように、この状態では、金属板２５の保持部２７は、第１外表面部１１に、間隔Ｓをあけて対向している。ここでは、保持部２７は第１外表面部１１の対向領域１１ａに間隔Ｓ（図３）をあけて対向している。この構成によって得られる作用および効果について、次述する比較例と対比しながら説明する。

【0027】

［比較例における表面温度センサの取付構造３０Ｚ］
図４は、比較例における表面温度センサの取付構造３０Ｚの分解した状態を示す斜視図であり、図５は、図４におけるＶ－Ｖ線に沿った矢視断面図であり、表面温度センサの取付構造３０Ｚの分解した状態を示している。

【0028】

表面温度センサの取付構造３０Ｚにおいては、測温対象物１０が、測温対象物１０の外表面１７から膨出する膨出部１８を有しており、膨出部１８の膨出方向における先端面に、第１外表面部１９ａと第２外表面部１９ｂとが形成されている。第１外表面部１９ａは、実施の形態における第１外表面部１１（特に、対向領域１１ａ）に対応しており、第２外表面部１９ｂは、実施の形態における第２外表面部１２に対応している。

【0029】

上述の実施の形態では、第１外表面部１１に対して第２外表面部１２が外側に位置していたのに対して、ここでは、第１外表面部１９ａと第２外表面部１９ｂとが同一平面上に位置している。表面温度センサ２０が測温対象物１０に取り付けられた状態では（図５参照）、金属板２５の保持部２７が第１外表面部１９ａに近接して対向している。

【0030】

この状態では、たとえば振動などが発生することによって、金属板２５の保持部２７が測温対象物１０に接触したり接触しなかったりするという現象が発生し、ひいては、冒頭でも述べたような２つの熱伝達経路で測温が行われることになり、同一の温度に対して、異なる測温結果が得られることが生じ得る。

【0031】

これに対して上述の実施の形態に基づく表面温度センサの取付構造３０によれば、表面温度センサ２０が測温対象物１０に取り付けられた状態で（図３参照）、金属板２５の保持部２７は、第１外表面部１１の対向領域１１ａに間隔Ｓ（図３）をあけて対向している。間隔Ｓは、相応に大きいほうが好ましいが、金属板２５にもっとも大きなたわみが生じた場合であっても保持部２７が対向領域１１ａに接触しないような大きさに設定されるとよい。間隔Ｓを大きく確保できない場合には、金属板２５の剛性を向上させてたわみ難くするために、金属板２５の材質をより硬いものにしたり、金属板２５にリブなどを設けたりしてもよい。

【0032】

以上のような実施の形態の構成が採用されることによって、たとえば振動などが発生したとしても、金属板２５の保持部２７が測温対象物１０に接触したり接触しなかったりするという現象が発生する可能性を低くすることが可能となり、すなわち、金属板２５の保持部２７が測温対象物１０に接触していない可能性が高くなる。金属板２５の保持部２７が測温対象物１０に接触していない場合には、熱伝達経路は主として、測温対象物１０、取付部２６、保持部２７、およびサーミスタ２１によって構成され、サーミスタ２１は、この熱伝達経路を介して測温対象物１０から伝達された熱エネルギーに基づき測温対象物１０の温度を測定する。

【0033】

繰り返し測温したとしても、測温対象物１０、取付部２６、保持部２７、およびサーミスタ２１による熱伝達経路に基づく測温が高い可能性で行われるため、繰り返し測温したとしても、測温結果にばらつきが生じにくい構成とすることが可能になる。たとえば、繰り返し測温した結果を積分して、測温対象物１０や、測温対象物１０内部の冷却水の温度を推定するような場合にも、より高い精度を有する温度推定結果を得ることが可能になる。

【0034】

本実施の形態では上述のとおり、第１外表面部１１と第２外表面部１２との間でいわゆる段差構造を構成するために、測温対象物１０の外表面から突出するようにボス部１３が設けられており、第２外表面部１２は、ボス部１３の突出方向における先端面により形成されている。外部から第２外表面部１２への良好なアクセスを得やすくなっており、第２外表面部１２に対して表面温度センサ２０を容易に取り付けることが可能になっている。このような構成に限られず、第１外表面部１１に相当する部分を第２外表面部１２に対して上述の場合とは逆に凹ますような設計および加工を行って、これによって第１外表面部１１と第２外表面部１２との間でいわゆる段差構造を構成してもよい。

【0035】

本実施の形態では上述の通り、測温対象物１０が、一対の凸部１５ａ，１５ｂ（回転抑制部）を有している。一対の凸部１５ａ，１５ｂは、金属板２５の取付部２６に側方から隣り合って配置されている。凸部１５ａ，１５ｂの側面１４ａ，１４ｂが取付部２６に側方から接触することによって、取付部２６を中心として金属板２５が側方向に向かって回転することが規制される。いわゆる回り止めの構造が実現されており、測温精度の向上や、製品としての長寿命化を図ることが可能になっている。凸部１５ａ，１５ｂは、いずれか一方が設けられていてもよいし、両方が設けられていてもよい。

【0036】

上述の実施の形態においては、測温対象物１０の外表面から突出するように、凸部１５ａ，１５ｂが形成されている。回転抑制部としての凸部は、たとえば第１外表面部１１の周囲に設けられた側壁１６ａ，１６ｂ（図１）を利用して形成することも可能であるが、凸部１５ａ，１５ｂの側面１４ａ，１４ｂを回転抑制部として機能さることで、凸部１５ａ，１５ｂの大きさをより小さくすることができ、凸部１５ａ，１５ｂおよびその周辺構造の熱容量をより小さく構成することで、測温精度の向上や反応速度の向上を図ることが可能になる。

【0037】

上述の実施の形態においては、第１外表面部１１は、対向領域１１ａと非対向領域１１ｂとを含んでおり、対向領域１１ａは、非対向領域１１ｂに対して外側の位置に配置されている。対向領域１１ａが非対向領域１１ｂに対して一段高い位置に設けられていることで、たとえば対向領域１１ａの上に手指を置くといった仮保持機能を実現することが可能になり、第２外表面部１２に表面温度センサ２０を取り付ける際の作業性を向上させることができる。

【0038】

以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0039】

１０ 測温対象物、１０Ｗ 内部、１１，１９ａ 第１外表面部、１１ａ 対向領域、１１ｂ 非対向領域、１１ｃ，１８ 膨出部、１２，１９ｂ 第２外表面部、１２ｈ ネジ穴、１３ ボス部、１４ａ，１４ｂ 当接部、１５ａ，１５ｂ 凸部、１６ａ，１６ｂ 側壁、１７ 外表面、２０ 表面温度センサ、２１ サーミスタ、２２ 測温部、２３，２４ リード、２５ 金属板、２６ 取付部、２６ｈ 貫通孔、２７ 保持部、２８ａ，２８ｂ 起立壁、２９ 絶縁樹脂、３０，３０Ｚ 表面温度センサの取付構造、４０ 締結具、Ｓ 間隔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】