JP2018077095A - Temperature sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度を検出したい物体に対して容易に取り付けることが可能で、感熱素子が剥がれにくい温度センサ装置に関する。 The present invention relates to a temperature sensor device that can be easily attached to an object whose temperature is to be detected, and a thermal element is difficult to peel off.
温度を検出したい物体に対して容易に取り付けることが可能な温度センサ装置として、たとえば下記の特許文献1に示す温度センサ装置が知られている。この温度センサ装置では、金属板が感熱素子に絶縁性樹脂を用いて取り付けられ、その金属板が、温度測定対象物に取り付けられる。 As a temperature sensor device that can be easily attached to an object whose temperature is to be detected, for example, a temperature sensor device shown in Patent Document 1 below is known. In this temperature sensor device, the metal plate is attached to the thermal element using an insulating resin, and the metal plate is attached to the temperature measurement object.
しかしながら、従来の温度センサ装置では、感熱素子が絶縁性樹脂と共に、素子取付部としての金属板から剥がれやすいという課題を有している。 However, the conventional temperature sensor device has a problem that the thermal element is easily peeled off from the metal plate as the element mounting portion together with the insulating resin.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、温度を検出したい物体に対して容易に取り付けることが可能で、しかも感熱素子が剥がれにくい温度センサ装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a temperature sensor device that can be easily attached to an object whose temperature is to be detected and in which a thermal element is not easily peeled off.
上記目的を達成するために、本発明に係る温度センサ装置は、
感熱素子と、
前記感熱素子が取り付けられる素子取付部と、
前記素子取付部と前記感熱素子との間の隙間に充填される接着用樹脂と、を有する温度センサ装置であって、
前記素子取付部が、当該素子取付部の内面から前記接着用樹脂に向けて突出する内側凸部を有する。
In order to achieve the above object, a temperature sensor device according to the present invention includes:
A thermal element;
An element mounting portion to which the thermosensitive element is mounted;
A temperature sensor device having an adhesive resin filled in a gap between the element mounting portion and the thermosensitive element,
The element mounting portion has an inner convex portion that protrudes from the inner surface of the element mounting portion toward the adhesive resin.
本発明の温度センサ装置では、素子取付部を温度測定対象物に、ねじやボルトあるいはクリップなどの締結具などで容易に取り付けることができる。また、素子取付部が、当該素子取付部の内面から接着用樹脂に向けて突出する内側凸部を有するため、その内側凸部が接着用樹脂の抜け止めとなり、接着用樹脂が感熱素子と共に素子取付部から容易に剥がれることはなくなる。なお、感熱素子の表面には、樹脂などで構成してある被覆層が形成してあることから、感熱素子と接着用樹脂との接続は強固であり、その界面で剥がれるおそれは少ない。 In the temperature sensor device of the present invention, the element attachment portion can be easily attached to the temperature measurement object with a fastener such as a screw, bolt or clip. In addition, since the element mounting portion has an inner convex portion that protrudes from the inner surface of the element mounting portion toward the adhesive resin, the inner convex portion serves to prevent the adhesive resin from coming off, and the adhesive resin together with the thermal element is an element. It will not be easily peeled off from the mounting portion. In addition, since the coating layer comprised with resin etc. is formed in the surface of a thermal element, the connection of a thermal element and adhesive resin is strong, and there is little possibility of peeling at the interface.
好ましくは、前記素子取付部の内面からの前記内側凸部の突出高さは、前記素子取付部の厚みの4/5以下、さらに好ましくは2/5〜4/5である。このような範囲で内側凸部を形成することで、内側凸部に沿って貫通孔が形成されることはなく、貫通孔を通して接着用樹脂が素子取付部の外面に漏れ出すことはない。 Preferably, the protruding height of the inner convex portion from the inner surface of the element mounting portion is 4/5 or less, more preferably 2/5 to 4/5 of the thickness of the element mounting portion. By forming the inner convex portion in such a range, the through hole is not formed along the inner convex portion, and the adhesive resin does not leak to the outer surface of the element mounting portion through the through hole.
好ましくは、前記素子取付部は、板状部材で構成してあり、
底壁と、前記底壁の側端から立ち上げて形成してある側壁とを有し、
前記内側凸部は、前記底壁または側壁の内面に形成してある。
Preferably, the element mounting portion is constituted by a plate-shaped member,
A bottom wall and a side wall formed by rising from a side end of the bottom wall;
The inner convex portion is formed on the inner surface of the bottom wall or side wall.
内側凸部の形成位置は特に限定されないが、たとえば温度測定対象物に近い底壁に内側凸部が形成されることで、内側凸部を通しての感熱素子への伝熱経路も加わり、感熱応答性が向上することも期待できる。また、感熱素子の外形状に合わせて内側凸部の数を増やしたり、配置位置を工夫することで、接着用樹脂が感熱素子と共に素子取付部から容易に剥がれるおそれをさらに少なくすることができる。 The formation position of the inner convex part is not particularly limited, but for example, the inner convex part is formed on the bottom wall close to the temperature measurement object, so that a heat transfer path to the thermal element through the inner convex part is also added, and the heat sensitive response Can also be expected to improve. Further, by increasing the number of the inner convex portions according to the outer shape of the thermal element or by devising the arrangement position, it is possible to further reduce the possibility that the adhesive resin is easily peeled off from the element mounting portion together with the thermal element.
また、前記板状部材は、前記感熱素子の周囲を覆う筒状部を有し、前記筒状部の内面に、前記内側凸部が形成してあってもよい。内側凸部は、筒状部の内面に、周方向に沿って複数配置することもできる。 The plate-shaped member may have a cylindrical portion that covers the periphery of the thermosensitive element, and the inner convex portion may be formed on the inner surface of the cylindrical portion. A plurality of inner convex portions can be arranged on the inner surface of the cylindrical portion along the circumferential direction.
好ましくは、前記内側凸部は、前記接着用樹脂には接触するが、前記感熱素子には、直接的には接触しない。内側凸部は、感熱素子を傷つけないように配置してあることが好ましい。内側凸部が感熱素子を傷つけない限りは、内側凸部は、感熱素子に接触していてもよい。 Preferably, the inner convex portion contacts the adhesive resin, but does not directly contact the thermal element. The inner convex portion is preferably arranged so as not to damage the thermal element. As long as the inner convex portion does not damage the thermal element, the inner convex portion may be in contact with the thermal element.
好ましくは、前記内側凸部は、前記感熱素子のリード線が伸びる方向に向けて傾斜する緩傾斜面と、前記感熱素子のリード線が伸びる方向と反対方向に向けて傾斜する急傾斜面とを有し、前記急傾斜面の傾斜角度が、前記緩傾斜面の傾斜角度よりも大きい。 Preferably, the inner convex portion includes a gently inclined surface that is inclined toward a direction in which the lead wire of the thermal element extends, and a steeply inclined surface that is inclined in a direction opposite to the direction in which the lead wire of the thermal element extends. And the inclination angle of the steeply inclined surface is larger than the inclination angle of the gently inclined surface.
このように構成することで、特にリード線が引っ張られる方向に感熱素子に外力が作用しても、急傾斜面が接着用樹脂との間で楔のように作用し、接着用樹脂が素子取付部から、さらに剥がれにくくなる。 With this configuration, even if an external force is applied to the thermal element, particularly in the direction in which the lead wire is pulled, the steeply inclined surface acts like a wedge between the adhesive resin and the adhesive resin is attached to the element. It becomes more difficult to peel from the part.
好ましくは、前記内側凸部に対応して、前記素子取付部の外面には、外側凹部が形成してある。このような構成の内側凸部は、素子取付部の外側から外面を押圧加工することで、容易に成形することができる。また、好ましくは、外側凹部は、前記素子取付部の内側に貫通していない。このように構成することで、接着用樹脂が貫通孔を通して素子取付部の外面に漏れ出すおそれがない。 Preferably, an outer concave portion is formed on the outer surface of the element mounting portion corresponding to the inner convex portion. The inner convex portion having such a configuration can be easily formed by pressing the outer surface from the outside of the element mounting portion. Preferably, the outer concave portion does not penetrate inside the element mounting portion. With this configuration, there is no possibility that the adhesive resin leaks to the outer surface of the element mounting portion through the through hole.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
第1実施形態
図1および図2に示すように、本発明の一実施形態に係る温度センサ装置2は、感熱素子4を有している。感熱素子4は、素子本体6と、素子本体6の外周を被覆している被覆層7とを有する。
First Embodiment As shown in FIGS. 1 and 2, a
素子本体6としては、温度を検出することができるものであれば、特に限定されないが、たとえばNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタ素子、PTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタ素子などが用いられる。被覆層7は、絶縁性の樹脂あるいはガラスなどで構成される。被覆層7を構成する樹脂としては、特に限定されないが、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ABS樹脂、PPS樹脂、PBT樹脂などが用いられる。また、被覆層7を構成するガラスとしては、特に限定されない。
The element body 6 is not particularly limited as long as it can detect the temperature. For example, an NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor element, a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor element, or the like is used. The covering
図2に示すように、素子本体6には、一対のリード線8の芯線8aがそれぞれ接続してあり、リード線8の芯線8aを通して、素子本体6により検出した温度信号を、測定装置や制御装置などの他の装置に送信可能になっている。リード線8の先端は、素子本体6および芯線8aの先端と共に被覆層7により覆われ、リード線8の後端側は、被覆層7からX軸方向に飛び出している。
As shown in FIG. 2, a
リード線8としては、特に限定されず、たとえば塩ビ電線、ポリエチレン電線、シリコン電線、フッ素電線などが用いられる。図4に示すように、一対のリード線8の芯線8aの相互は絶縁被膜8bによりそれぞれ覆われて絶縁されている。各リード線8の絶縁被膜8bは、図示するように連結部8cで長手方向に沿って連結してあってもよいし、相互に分離して構成してあってもよい。芯線8aは、たとえば銅線などの導電性材料により構成してある。
The lead wire 8 is not particularly limited, and for example, a polyvinyl chloride wire, a polyethylene wire, a silicon wire, a fluorine wire, or the like is used. As shown in FIG. 4, the
図2に示すように、被覆層7で覆われた素子本体6から成る感熱素子4は、板状部材から成る素子取付部としての取付金具10に取り付けられる。取付金具10は、感熱素子4がZ軸方向の上部に位置する底壁12と、底壁12のY軸方向の両端からZ軸方向の上部に一体的に立上げられる側壁14と、底壁12のX軸方向の前方に底壁12と略面一で突出している張り出し部16とを有する。
As shown in FIG. 2, the
平板状の張り出し部16は、底壁12および側壁14と一体に形成してある。張り出し部16は、X−Y軸平面に平行な平面を有し、略中央部に、Z軸方向に貫通する貫通孔18を有する。貫通孔18には、たとえばボルトやねじが通され、測温対象物自体あるいは測温対象物の近くに位置する取付用突起または取付用平面に張り出し部16を固定するために用いられる。なお、図面において、X軸とY軸とZ軸は、相互に略垂直であり、本実施形態では、X軸がリード線8の延びる方向に一致しているが、特に限定されない。
The flat plate-like
本実施形態では、一対の側壁14は、底壁12から略直角よりも狭い角度でZ軸方向の上部にそれぞれ立ち上げられ、図4に示すように、側壁14のZ軸方向の上端部でのY軸方向の開口幅W1は、底壁12のY軸方向の幅W2よりも狭く構成してある。また、本実施形態では、開口幅W1は、感熱素子4における被覆層7のY軸方向の最大幅W3よりも大きいことが好ましい。接着用樹脂30を充填する前に、感熱素子4を側壁14のZ軸方向の上方開口部14aから取り付け易くするためである。
In the present embodiment, the pair of
なお、感熱素子4を、図1に示す一対の側壁14間のX軸方向の前方開口部14bまたは後方開口部14cから、底壁12と一対の側壁14とで3方が囲まれる空間に取り付ける場合には、図4に示す開口幅W1は最大幅W3よりも小さくてもよい。ただし、側壁14のZ軸方向の高さH1は、感熱素子4(被覆層7)のZ軸方向高さH2の1/2よりも大きいことが好ましく、各側壁14の内面14dの大部分は、感熱素子4(被覆層7)の外周面に接触せずに隙間を有することが好ましい。これらの隙間に接着用樹脂30が充填されるからである。
The
本実施形態では、H1/H2は、好ましくは0.6〜0.8である。この比率を上記範囲内とすることで、十分な量の接着用樹脂30を充填することができると共に、温度センサ装置2のZ軸方向高さをコンパクトにすることができる。
In the present embodiment, H1 / H2 is preferably 0.6 to 0.8. By setting this ratio within the above range, a sufficient amount of the
接着用樹脂30としては、特に限定されないが、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂で構成される。被覆層7が樹脂で構成される場合には、被覆層7を構成する樹脂に比較して、接着用樹脂30は、接着特性、熱伝導特性に優れた樹脂が好ましい。接着用樹脂30には、フィラーなどが混入してあっても良い。
Although it does not specifically limit as
接着用樹脂30は、素子取付部としての取付金具10と感温素子4との隙間を埋めるように充填され、図1に示す開口部14a,14bおよび14cから多少はみ出して形成されても良い。感温素子4は、取付金具10の底壁12および一対の側壁14で3方が囲まれた空間の内部に存在する接着用樹脂30により取付金具10に取り付けられている。なお、感温素子4のX軸方向の後方に位置するリード線8の先端部を覆う被覆層7は、取付金具10の底壁12および一対の側壁14で3方が囲まれた空間の内部に位置する接着用樹脂30からX軸方向の後ろ側にはみ出していてもよい。
The
図4に示すように、本実施形態では、各側壁14の内面14dまたは底壁12の内面12dにおいて、感熱素子4(被覆層7)の外周面との隙間が最大になる位置またはその近くに、内側凸部20が形成してある。図4では、各側壁14の内面14dにのみ内側凸部20が形成してあるが、底壁12の内面12dにも、感熱素子4(被覆層7)の外周面との隙間が最大になる位置の近くに、内側凸部20を一体的に成形しても良い。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the
図5に示すように、各内側凸部20に対応して、側壁14の外面14eには、外側凹部22が形成してある。各内側凸部20は、X軸方向の前方(張り出し部16の方向)に向けて傾斜する急傾斜面24と、それに隣接してX軸方向の後方(図1に示すリード線8が延びる方向)に向けて傾斜する緩傾斜面26とを有する。内面14dに対する急傾斜面24の傾斜角度が、緩傾斜面26の傾斜角度よりも大きい。
As shown in FIG. 5, an
内面14dからの内側凸部20の突出高さは、側壁14の厚みtの4/5以下、さらに好ましくは2/5〜4/5である。このような範囲で内側凸部20を形成することで、内側凸部20に沿って内面14dと外面14eとの間で貫通孔が形成されることはなく、貫通孔を通して接着用樹脂30が外面14eに漏れ出すことはない。
The protruding height of the inner
また、本実施形態に示す構成の内側凸部20は、側壁14の外側から外面14eをプレス加工具などで押圧加工することで、容易に成形することができる。また、内側凸部20と同時に形成される外側凹部22は、側壁14の内面14dにに対して貫通せずに形成することができる。
Moreover, the inner side
取付金具10は、たとえば銅、黄銅などの銅合金、鉄、アルミニウム、SUSなどのステンレスなどの金属、あるいはその他の導電性材で構成される板材をブレス加工および折り曲げ加工して形成することができる。取付金具10の底壁12および一対の側壁14で三方が囲まれた空間内に感熱素子4を配置した後に、感熱素子4の外周面と、底壁12の内面12dおよび側壁14の内面14dとの隙間に接着用樹脂を充填して硬化させる。あるいは、接着用樹脂を塗布した後に、感熱素子4を取り付けて樹脂を硬化させてもよい。このようにして図1に示す温度センサ装置2を製造することができる。
The mounting
本実施形態に係る温度センサ装置2では、張り出し部16を用いて、温度を検出したい物体(測温対象物)またはその付近の取付部に対して容易に取り付けることが可能である。たとえば張り出し部16に、ボルト穴としての貫通孔18を設け、ボルトやねじあるいはクリップなどにより、測温対象物自体またはその付近の取付用突起または取付用平面に温度センサ装置2を容易に着脱自在に取り付けることができる。
In the
また、本実施形態では、素子取付部としての取付金具10が、接着用樹脂30に向けて突出する内側凸部20を有するため、その内側凸部20が接着用樹脂30の抜け止めとなり、接着用樹脂30が感熱素子4と共に取付金具10から容易に剥がれることはなくなる。なお、感熱素子4の表面には、樹脂などで構成してある被覆層7が形成してあることから、感熱素子4と接着用樹脂30との接続は強固であり、その界面で剥がれるおそれは少ない。
Further, in this embodiment, the mounting
さらに本実施形態では、図3に示すように、内側凸部20の急傾斜面24が、リード線8が延びる方向と反対側を向いている。このために、特にリード線8がX軸の後ろ方向に引っ張られるように感熱素子4(図2参照)に外力が作用しても、急傾斜面24が接着用樹脂30との間で楔のように作用し、接着用樹脂30が取付金具10から、さらに剥がれにくくなる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the steeply
特に本実施形態では、各側壁14の内面14dにおいて、感熱素子4(被覆層7)の外周面との隙間が最大になる位置またはその近くに、内側凸部20が形成してあるために、十分に大きな内側凸部20を形成しやすく、この点でも、接着用樹脂30が取付金具10から、さらに剥がれにくくなる。
In particular, in the present embodiment, because the inner
また、本実施形態では、内側凸部20は、接着用樹脂30には接触するが、感熱素子4には、直接的には接触しない。本実施形態では、内側凸部20は、感熱素子4を傷つけないように配置してある。なお、内側凸部20が感熱素子4を傷つけない限りは、内側凸部20は、感熱素子4に接触していてもよい。
Further, in the present embodiment, the inner
第2実施形態
図6に示すように、本実施形態の温度センサ装置2aは、取付金具10aの構成が第1実施形態と異なるのみであり、以下に示す構成と作用効果以外は、第1実施形態の温度センサ装置2と同様であり、共通する部分には共通する符号を付し、共通する部分の図示と説明は省略する。
Second Embodiment As shown in FIG. 6, the
図6に示すように、本実施形態では、取付金具10aは、感熱素子4の周囲4方を覆うように、一対の側壁14の上端部が上壁15で一体的に連結してある筒状部17を有する。筒状部17の内面には、内側凸部20が形成してある。本実施形態では、内側凸部は、側壁14の内面14dのみではなく、底壁12の内面12dと上壁15の内面15dにも、筒状部17の内面に、周方向に沿って複数配置してある。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the mounting
本実施形態では、たとえば温度測定対象物に近い底壁12に内側凸部20が形成されることで、内側凸部20を通しての感熱素子4(その被覆層7)への伝熱経路も加わり、感熱応答性が向上することも期待できる。また、感熱素子4の外形状に合わせて内側凸部20の数を増やしたり、配置位置を工夫することで、接着用樹脂30が感熱素子4と共に取付金具10aから容易に剥がれるおそれをさらに少なくすることができる。
In the present embodiment, for example, by forming the inner
第3実施形態
図7に示すように、本実施形態の温度センサ装置2bは、取付金具10に対する感熱素子4およびリード線8の傾斜角度θが第1実施形態と異なるのみであり、以下に示す構成と作用効果以外は、第1実施形態または第2実施形態と同様であり、共通する部分には共通する符号を付し、共通する部分の図示と説明は省略する。
Third Embodiment As shown in FIG. 7, the
図7に示すように、本実施形態では、取付金具10の底板12の平面に対して、感熱素子4およびリード線8の傾斜角度θが、たとえば0〜30度程度に傾斜している。その状態で、感熱素子4の先端部が、取付金具10の底壁12および一対の側壁14で3方が囲まれた空間の内部に存在する接着用樹脂30により取付金具10に取り付けられている。本実施形態においても、第1実施形態または第2実施形態と同様な作用効果を奏することができる。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the inclination angle θ of the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.
たとえば、張り出し部16には、必ずしも貫通孔18を形成する必要はない。たとえば張り出し部16を、測温対象物またはその付近の取付部に具備された差し込み溝に差し込むことで、測温対象物またはその付近の取付部に温度センサ装置を容易に着脱自在に取り付けてもよい。あるいは、張り出し部16を測温対象物またはその付近の取付部に接着することで、測温対象物またはその付近の取付部に温度センサ装置2を取り付けても良い。
For example, the through
また、図6に示す実施形態では、筒部17の横断面形状が台形筒形状であるが、特に限定されず、三角筒、四角筒、あるいはその他の多角筒形状、円筒あるいは楕円筒形状、あるいはその他の異形筒形状でも良い。
In the embodiment shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of the
2,2a,2B… 温度センサ
4… 感熱素子
6… 素子本体
7… 被覆層
8… リード線
8a… 芯線
8b… 絶縁被膜
8c… 連結部
10,10a… 取付金具(素子取付部)
12… 底壁
12d… 内面
14… 側壁
14a… 上方開口部
14b… 前方開口部
14c… 後方開口部
14d… 内面
14e… 外面
15… 上壁
15d… 内面
16… 張り出し部
17… 筒状部
18… 貫通孔
20… 内側凸部
22… 外側凹部
24… 急傾斜面
26… 緩傾斜面
30… 接着用樹脂
2, 2a, 2B ...
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記感熱素子が取り付けられる素子取付部と、
前記素子取付部と前記感熱素子との間の隙間に充填される接着用樹脂と、を有する温度センサ装置であって、
前記素子取付部が、当該素子取付部の内面から前記接着用樹脂に向けて突出する内側凸部を有する温度センサ装置。 A thermal element;
An element mounting portion to which the thermosensitive element is mounted;
A temperature sensor device having an adhesive resin filled in a gap between the element mounting portion and the thermosensitive element,
The temperature sensor device, wherein the element mounting portion includes an inner convex portion that protrudes from an inner surface of the element mounting portion toward the adhesive resin.
底壁と、前記底壁の側端から立ち上げて形成してある側壁とを有し、
前記内側凸部は、前記底壁または側壁の内面に形成してある請求項1または2に記載の温度センサ装置。 The element mounting portion is composed of a plate-shaped member,
A bottom wall and a side wall formed by rising from a side end of the bottom wall;
The temperature sensor device according to claim 1, wherein the inner convex portion is formed on an inner surface of the bottom wall or the side wall.
前記板状部材は、前記感熱素子の周囲を覆う筒状部を有し、前記筒状部の内面に、前記内側凸部が形成してある請求項1または2に記載の温度センサ装置。 The element mounting portion is composed of a plate-shaped member,
3. The temperature sensor device according to claim 1, wherein the plate-shaped member has a cylindrical portion that covers the periphery of the thermal element, and the inner convex portion is formed on an inner surface of the cylindrical portion.
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