JP6341136B2 - 温度センサ - Google Patents

Description

本発明は、サーミスタ素子を用いた温度センサに関する。

トランジスタのような電子部品やその他の装置の温度状態を検出するために、サーミスタ素子を用いた温度センサが用いられている。従来の温度センサでは、ビス等による他の装置への固定に用いる孔が形成された金属端子に、サーミスタ素子が設置されており、設置されたサーミスタ素子が樹脂で覆われた構造を有している。

しかしながら、温度センサでは、他の装置へ固定する際の外力や、他の装置から伝えられる熱等により、金属端子を変形させる力が作用する場合がある。従来の温度センサでは、そのような外力によって金属端子が変形すると、金属端子と樹脂の接合部分に亀裂が入る問題や、金属と樹脂の接合部分が破断する問題が生じる場合がある。金属端子と樹脂の接合強度を高めてこのような問題を解決するものとして、インサート成形により樹脂と金属端子とを一体に成形する技術が提案されている（特許文献１参照）。

実用新案登録第２５０４９７７号

しかしながら、インサート成形によって樹脂と金属端子を一体に成形した従来技術であっても、固定時に加えられる外力によって金属端子が変形すると、金属端子と樹脂とを引き剥がす力が接合部分に加えられ、接合部分が損傷する場合がある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、端子部と樹脂部との接合部分に損傷が生じ難く、良好な検出特性を得られる温度センサに関する。

上記目的を達成するために、本発明に係る温度センサは、
サーミスタ素子を有し温度を検知するセンサ部と、
前記センサ部が設置される設置面を有する設置部と、固定に用いる孔が形成された固定部と、前記設置部と前記固定部とを接続する接続部と、を有する端子部と、
前記センサ部及び前記設置部の少なくとも一部を被覆する樹脂部と、を有しており、
前記設置面に垂直な方向に関して、前記設置面から前記センサ部へ向かう方向を上方向とした場合、前記接続部は、前記設置面より前記上方向に位置する上方凸部を有し、
前記上方凸部は、前記樹脂部に被覆される第１部分と、前記第１部分より前記固定部の近くに位置しており前記樹脂部から露出している第２部分と、を有することを特徴とする。

本発明に係る温度センサにおいて、端子部の接続部は、設置面より上方向に位置する上方凸部を有し、その上方凸部は、樹脂部に被覆される第１部分と、樹脂部から露出している第２部分とを有する。上方凸部は、設置面より上方に位置しているため、固定部や設置部に対して屈曲部分を介して接続されることになり、固定部や設置部が変形した場合でも、上方凸部の変形は抑制される。また、上方凸部は、設置部や固定部ほど広い平坦面を有しないため、外力が加えられた場合にも、設置部や固定部より変形しにくい。したがって、上方凸部の第１部分は、これを被覆する樹脂部との接合が解除され難く、第１部分を被覆する樹脂部は、接続端子に対して強固に接合される。したがって、本発明に係る温度センサは、端子部と樹脂部との接合部分に損傷が生じ難く、良好な検出特性を有する。

また、上方凸部を有する端子部は、センサ部に対して効率的に熱を伝えることができるため、このような温度センサは、熱応答性に優れており、良好な検出特性を有する。

また、例えば、前記設置面に垂直な方向に関して、前記センサ部から前記設置面へ向かう方向を下方向とした場合、前記第１部分を被覆する前記樹脂部の少なくとも一部は、前記第１部分より前記下方向に位置してもよい。

このような温度センサにおける樹脂部は、端子部の上方向に位置してセンサ部や設置部を被覆する部分と、端子部の下方向に位置して上方凸部の第１部分を被覆する部分とを有している。すなわち、樹脂部が端子部の上下両方向から端子部を被覆することにより、このような温度センサでは、端子部と樹脂部との接合部分に損傷が生じる問題を効果的に防止できる。

また、例えば、前記樹脂部は、前記設置部、前記接続部及び前記固定部の配列方向に直交する断面において、前記第１部分の外周を囲んでいてもよい。

樹脂部が第１部分の外周を囲んでいると、樹脂部と端子部の接合がより強固になり、端子部と樹脂部との接合部分に損傷が生じる問題を、さらに効果的に防止できる。

また、例えば、前記上方凸部の前記上方向の端部は、前記設置面に垂直な方向に関して、前記センサ部の中心より前記上方向に位置してもよい。

このような温度センサは、上方凸部からセンサ部に対して効率的に熱を伝えることができるため、良好な熱応答性を奏する。

また、例えば、前記センサ部は、前記設置面に接していても良い。
また、例えば、前記センサ部は、前記上方凸部に接していても良い。

このような温度センサは、センサ部が端子部に接触しているため、端子部からセンサ部へ効率的に熱を伝えることができ、良好な熱応答性を奏する。

また、例えば、前記センサ部は、前記樹脂部を介して間接的に前記設置面に設置されていてもよい。

このような温度センサは、センサ部が樹脂部を介して間接的に設置面に設置されているため、センサ部と端子部の絶縁距離が大きくなり、絶縁特性のマージンを広げることができる。

また、例えば、前記設置部、前記接続部及び前記固定部の配列方向に平行であって前記設置面に垂直な断面において、前記第１部分はＬ字状であり、前記第２部分は前記第１部分に対して対称なＬ字状であってもよい。

このような温度センサでは、樹脂部に被覆されている第１部分と樹脂部から露出している第２部分との境界が、上方凸部における上方向の端部中央に位置する。ここで、樹脂部の損傷は、樹脂部による被覆・露出境界近傍で生じ易い傾向にあるが、上方凸部における上方向の端部中央は、固定部及び設置部のいずれが外力を受けた場合であっても変形し難い位置である。したがって、このような温度センサでは、端子部と樹脂部との接合部分に損傷が生じる問題を、さらに効果的に防止できる。

また、例えば、前記設置部は、前記設置面とは反対方向を向く端子底面を有してもよく、
前記固定部は、前記端子底面と同一平面上に位置する固定底面を有していてもよく、
前記端子底面及び前記固定底面は、前記樹脂部から露出していてもよい。

このような温度センサは、温度センサを取り付ける装置の表面と端子部との接触面積を広く確保することができるため、熱応答性に優れており、良好な検出特性を有する。

また、前記端子部は、前記設置部に対して、前記接続部とは反対側に接続しており、前記設置面に垂直な方向に関して、前記設置面より前記上方向に位置する端子壁部を有してもよい。

このような端子壁部を有する温度センサは、端子部における上方凸部、設置部及び端子壁部が、３方向からセンサ部を囲む構造となる。したがって、このような温度センサは、端子部からセンサ部へ効率的に熱を伝えることが可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る温度センサを表す概略斜視図である。 図２は、図１に示す温度センサの断面図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る温度センサの概略斜視図である。 図４は、図３に示す温度センサの断面図である。 図５は、図３に示す温度センサの他の断面図である。 図６は、変形例に係る温度センサを示す断面図である。 図７は、実施例及び参考例に係る温度センサを示す断面図である。 図８は、実施例及び参考例の温度シミュレーション結果を示す図である。 図９は、実施例及び参考例の応力シミュレーション結果を示す図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る温度センサ１０を表す概略斜視図である。温度センサ１０は、トランジスタ等の他の電子部品や、その他の装置、若しくは温度センサ１０が設置された空間の温度を測定するセンサとして使用される。温度センサ１０は、例えば、端子部３０に形成された固定用孔３４ｃにビスを通すことにより、そのビスと一緒に基板等の固定対象にねじ止めされる。固定対象が熱源であったり、熱源からの熱を伝え易い放熱板等である時は、温度センサ１０は固定対象の表面温度を測定する表面温度センサとして機能する。その反対に、固定対象が熱源からの熱を伝えにくいものである場合は、温度センサ１０は、温度センサ１０が設置された空間の温度を測定する空間温度センサとして機能する。なお、温度センサ１０の固定方法は、固定用孔３４ｃを用いたねじ止めに限定されず、接着剤その他による固定方法を採用してもよい。

図１に示すように、温度センサ１０は、端子部３０と樹脂部４０とを有している。また、端子部３０及び樹脂部４０によって覆われており、外部からは視認できないが、温度センサ１０は、内部に収納されたセンサ部２０（図２（ａ）参照）を有している。樹脂部４０から露出している導線５２は、センサ部２０から引き出されたものである。

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、温度センサ１０の断面図である。図２（ａ）は、図１の平面IIａによる断面図であり、図２（ｂ）は、図１の平面IIｂによる断面図であり、図２（ｃ）は図１の平面IIｃによる断面図である。図２（ａ）から図２（ｃ）に示すように、温度センサ１０の内部には、温度を検知するセンサ部２０を有する。センサ部２０は、サーミスタ素子２１を有する。センサ部２０が有するサーミスタ素子２１としては、例えばＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタ、ＣＲＴサーミスタが挙げられるが、特に限定されない。

図２（ｂ）に示すように、サーミスタ素子２１を有するセンサ部２０は、端子部３０における設置部３２の設置面３２ａに設置されている。なお、温度センサ１０の説明では、設置面３２ａからセンサ部２０へ向かう方向を上方向、センサ部２０から設置面３２ａへ向かう方向を下方向と定義して説明を行う。上方向と下方向は、互いに反対を向く方向である。

図２（ａ）に示すように、サーミスタ素子２１は、保持部２２によって両側から保持されており、サーミスタ素子２１及び保持部２２は、第１被覆部２６によって被覆されている。保持部２２はジュメット、第１被覆部２６はガラス等で構成されるが、特に限定されない。センサ部２０は、サーミスタ素子２１、保持部２２及び第１被覆部２６の他に、引き出し部２４と、第２被覆部２７とを有する。

引き出し部２４は、保持部２２を介してサーミスタ素子２１の両側から引き出されている。それぞれの引き出し部２４は、保持部２２を介してサーミスタ素子２１に電気的に接続されている。第２被覆部２７は、サーミスタ素子２１、保持部２２及び第１被覆部と、引き出し部２４の一部とを被覆している。引き出し部２４において、第２被覆部２７から露出する端部は、保持部２２に接続される端部とは反対側の端部である。引き出し部２４は、第２被覆部２７から露出する端部で、導線５２に接続されている。引き出し部２４としては、例えばＣＰ線のような腰の強い電線を採用することができるが、特に限定されない。また、第２被覆部２７は、サーミスタ素子２１等を絶縁被覆できる樹脂等で構成されるが、特に限定されない。

図２（ｂ）に示すように、端子部３０は、固定部３４と、接続部３６と、設置部３２と、端子壁部３３とを有する。図２（ｃ）に示すように、固定部３４は、略矩形平板上であり、固定部３４には、温度センサ１０の固定に用いる固定用孔３４ｃが形成されている。温度センサ１０において、固定用孔３４ｃは固定部３４を上下方向に貫通する円形の貫通孔であるが、温度センサ１０の固定に用いる孔であれば固定用孔３４ｃの形状は特に限定されない。固定部３４は樹脂部４０に被覆されておらず、固定部３４の全体が、樹脂部４０から露出している。

図２（ｂ）に示すように、設置部３２は、センサ部２０が設置される設置面３２ａを有する。センサ部２０のサーミスタ素子２１は、設置面３２ａの直上に配置される。温度センサ１０の設置部３２は、固定部３４と同様に平板状であるが、屈曲部分や凹凸部分を有していても構わない。設置部３２は、上述した設置面３２ａの他に、設置面３２ａとは反対方向を向く端子底面３２ｂを有する。設置面３２ａは、固定部３４が有する面のうち上方向を向く面である固定上面３４ａと同一面上に位置している。また、端子底面３２ｂは、固定部３４が有する面のうち下方向を向く固定底面３４ｂと同一面上に位置している。

設置部３２のうち、設置面３２ａは樹脂部４０によって被覆されているが、端子底面３２ｂは樹脂部４０から露出している。端子底面３２ｂが樹脂部４０から露出しており、固定底面３４ｂと同一面上に位置していることにより、温度センサ１０を表面温度センサとして使用する際、端子部３０は、固定対象の熱をセンサ部２０に対して効率的に伝えることができる。

図２（ｂ）に示すように、端子部３０の一部である接続部３６は、端子部３０の他の一部である固定部３４と設置部３２とを接続する。接続部３６は、設置部３２の設置面３２ａより上方向に位置する上方凸部３７を有する。また、上方凸部３７は、樹脂部４０に被覆される第１部分３７ａと、第１部分３７ａより固定部３４の近くに位置しており樹脂部４０から露出する第２部分３７ｂとを有する。第１部分３７ａは設置部３２に接続しており、第２部分３７ｂは固定部３４に接続している。設置部３２、接続部３６及び固定部３４の配列方向に平行であって設置面３２ａに垂直な断面（図２（ｂ）の断面）において、第１部分３７ａ及び第２部分３７ｂはＬ字状である。また、第２部分３７ｂは第１部分３７ａに対して対称な形状を有しており、第１部分３７ａと第２部分３７ｂとは、上方凸部３７の中央部分で接続している。

図２（ｂ）に示すように、上方凸部３７の上方向の端部である凸部上端部３７ｃは、設置面３２ａに垂直な方向に関して、センサ部２０の中心（本実施形態ではサーミスタ素子２１が配置されており、そのサーミスタ素子２１の中心と同位置）より上方向に位置している。なお、本実施形態において、上方凸部３７は、略対称な第１部分３７ａと第２部分３７ｂとを組み合わせたコの字状であるが、上方凸部３７の形状はこれに限定されず、上方向に突出するＵ字状や、中央に凹みを有するＭ字状であってもよい。また、本実施形態では、接続部３６の全体が上方凸部３７で構成されているが、接続部３６の一部は設置面３２ａと同じか、設置面３２ａより下方向に位置していてもよい。また、上方凸部３７における第１部分３７ａと第２部分３７ｂとは、図２（ｂ）に示すように直接接続されていてもよいが、接続部３６に含まれる他の部分を介して接続されていても良い。

図２（ｂ）に示すように、第１部分３７ａを被覆する樹脂部４０の一部は、第１部分３７ａより下方向に配置されている。また、第１部分３７ａの上方向にも、樹脂部４０の他の一部が配置されており、第１部分３７ａは、上下方向から樹脂部４０に挟まれている。さらに、図２（ｃ）に示すように、設置面３２ａに平行であって第１部分３７ａと第２部分３７ｂとの接続部分を通る断面においても、第１部分３７ａは、両側から樹脂部４０に挟まれている。すなわち、設置部３２、接続部３６及び固定部３４の配列方向に直交し、第１部分３７ａにおける第２部分３７ｂとの接続部３６近傍を通る断面（図１における面IIaに平行であって、面IIａより固定部３４に近い樹脂部４０を通る面による断面）において、樹脂部４０は、第１部分３７ａの外周を囲んでいる。

図２（ｂ）に示すように、端子部３０の端子壁部３３は、設置部３２に接続している。ただし、設置部３２に対する端子壁部３３の接続位置は、設置部３２、接続部３６及び固定部３４の配列方向に関して、接続部３６とは反対側である。端子壁部３３は、設置面３２ａより上方向に位置している。したがって、設置面３２ａに設置されたセンサ部２０は、設置部３２、接続部３６及び固定部３４の配列方向に関して両方向を、接続部３６の第１部分３７ａと、端子壁部３３によって挟まれている。なお、端子壁部３３も、第１部分３７ａと同様に、樹脂部４０に被覆されている。

端子部３０の材質は特に限定されないが、熱伝導性の観点から、金属材料で作製されることが好ましい。また、端子部３０は、金属の板材をプレス加工等することにより作製されており、固定部３４、接続部３６、設置部３２及び端子壁部３３は一体に形成されているが、端子部３０の製造方法は特に限定されない。

樹脂部４０は、センサ部２０の全体と、端子部３０における設置部３２の一部を被覆している。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、設置部３２のうち設置面３２ａは樹脂部４０に被覆されており、端子底面３２ｂは樹脂部４０から露出している。

図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、樹脂部４０は、フレーム樹脂部４４と外装樹脂部４２とを有する。フレーム樹脂部４４は、外装樹脂部４２によって最終的な固定を行う前に、端子部３０に対して、センサ部２０を位置決めする役割を有する。図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、フレーム樹脂部４４は、端子部３０の端子壁部３３が係合する係合孔４４ｃを有している。また、フレーム樹脂部４４には、センサ部２０のサーミスタ素子２１周辺を配置する配置溝４４ａと、センサ部２０の引き出し部２４と導線５２との接続部分を配置するガイド溝４４ｂとが形成されている。

図２（ａ）に示すように、センサ部２０のうちサーミスタ素子２１の周辺部分は楕円体状の外形状を有しているため、この部分を安定して設置するために、フレーム樹脂部４４における配置溝４４ａの底部には段差が形成されている。また、センサ部２０と端子部３０の設置面３２ａとの間には、フレーム樹脂部４４における配置溝４４ａの底部があり、センサ部２０は、設置面３２ａに直接接触しない。すなわち、センサ部２０は、フレーム樹脂部４４を介して間接的に、設置面３２ａに設置されている。なお、センサ部２０と上方凸部３７との間にもフレーム樹脂部４４が配置されており、センサ部２０が端子部３０に直接接触しない構造となっている。このような温度センサ１０は、センサ部２０と端子部３０の絶縁距離が大きくなり、絶縁特性のマージンを広げることができる。

外装樹脂部４２は、センサ部２０及びフレーム樹脂部４４と、端子部３０の一部とを被覆している。また、外装樹脂部４２は、センサ部２０と導線５２の接続部分も被覆している。図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、樹脂部４０の固定部側の端部である固定側樹脂端面４０ｂの位置は、端子部３０における上方凸部３７の第１部分３７ａと第２部分３７ｂとの境界位置に相当する。

樹脂部４０の材質は樹脂であれば特に限定されないが、例えば、フレーム樹脂部４４としてはＰＰＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂等を採用することができ、外装樹脂部４２としてはＰＰＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂等を採用することができる。

図１及び図２に示す温度センサ１０は、例えば以下のような方法で製造される。まず、端子部３０に対して、フレーム樹脂部４４、センサ部２０及び導線５２を配置する。この際、センサ部２０と導線５２とは、センサ部２０及び導線５２をフレーム樹脂部４４に配置する前に接合される。

次に、フレーム樹脂部４４及びセンサ部２０等を配置した端子部３０を、所定の金型に設置する。さらに、金型内に外装樹脂部４２の原材料である溶融状態の樹脂組成物を導入する。このように、インサート成形により外装樹脂部４２を端子部３０と一体に形成し、温度センサ１０を得る。

以上のように、温度センサ１０の端子部３０は、接続部３６としての上方凸部３７を有しており、上方凸部３７は、樹脂部４０に被覆される第１部分３７ａと、樹脂部４０から露出している第２部分３７ｂとを有する。上方凸部３７は、設置面３２ａや固定上面３４ａより上方に位置しているため、固定部３４や設置部３２に対して屈曲部分（第１部分３７ａと設置部３２との接続部分や、第２部分３７ｂと固定部３４との接続部分など）を介して接続されることになる。したがって、固定部３４や設置部３２が外力を受けて変形した場合でも、上方凸部３７の変形は抑制される。特に、固定部３４をねじ止めする際に、固定部３４や設置部３２は捻じり方向の変形力を受ける場合があるが、このような場合にも上方凸部３７の変形は抑制されるため、温度センサ１０は、端子部３０と樹脂部４０との接合部分に損傷が生じる問題を防止できる。

また、上方凸部３７は、設置部３２や固定部３４ほど広い平坦面を有しないため、外力が加えられた場合にも設置部３２や固定部３４より変形しにくい。したがって、上方凸部３７の第１部分３７ａは、これを被覆する樹脂部４０との接合が解除され難く、第１部分３７ａを被覆する樹脂部４０は、端子部３０に対して強固に接合される。したがって、係る温度センサ１０は、端子部３０と樹脂部４０との接合部分に損傷が生じ難く、安定した精度の高い検出特性を奏することができる。

また、樹脂部４０の損傷は、樹脂部４０による端子部３０の被覆・露出境界近傍で生じ易い傾向にあるが、上方凸部３７の凸部上端部３７ｃは、固定部３４及び設置部３２のいずれが外力を受けた場合であっても変形し難い位置である。したがって、Ｌ字状の第１部分３７ａと第２部分３７ｂとを対称に組み合わせた形状の上方凸部３７を有する温度センサ１０は、樹脂部４０の損傷や端子部３０からの剥離を効果的に防止できる。また、上方凸部３７をこのような形状とすると樹脂で被覆すべき部分とそうでない部分の境界が平坦部分となる。したがって、このような温度センサ１０は、インサート成形時において、端子部３０を金型に対して配置することが容易となるため、温度センサ１０は製造が容易である。ただし、上方凸部３７の変形を抑制して樹脂部４０の剥離を防止する観点及び小型化の観点から、凸部上端部３７ｃに形成される平坦面の面積は、固定上面３４ａや設置面３２ａの面積より小さいことが好ましい。

また、上方凸部３７はセンサ部２０におけるサーミスタ素子２１の近くに配置されるため、センサ部２０のサーミスタ素子２１には、設置面３２ａだけでなく、上方凸部３７からも効率的に熱が伝えられる。さらに、端子部３０が端子壁部３３を有するため、サーミスタ素子２１は、上方凸部３７、設置面３２ａ及び端子壁部３３の３方向から、熱伝導性の良好な端子部３０に囲まれる。したがって、温度センサ１０は、従来の温度センサより良好な熱応答性を奏する。なお、温度センサ１０の熱応答性を高める観点から、上方凸部３７の上方向の端部３７ｃは、センサ部２０の中心より上方向に位置していることが好ましい。

第２実施形態
図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る温度センサ１００を表す概略斜視図である。温度センサ１００は、温度センサ１０と同様に、端子部１３０と樹脂部１４０と、これらに内蔵されるセンサ部２０（図４（ａ）参照）とを有する。温度センサ１００の説明は、温度センサ１０との相違点を中心に行い、共通点については適宜説明を省略する。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、温度センサ１００の断面図である。図４（ａ）は、図３の平面IVａによる断面図であり、図４（ｂ）は、図３の平面IVｂによる断面図であり、図４（ｃ）は図３の平面IVｃによる断面図である。温度センサ１００は、第１実施形態に係る温度センサ１０とは樹脂部１４０の形成方法が異なる。また、温度センサ１００は、端子部１３０及び樹脂部１４０の形状が、第１実施形態に係る温度センサ１０とは異なる。ただし、温度センサ１００に含まれるセンサ部２０は、第１実施形態に係る温度センサ１０に含まれるものと同様であるため、センサ部２０の説明は省略する。

図４（ｂ）に示すように、端子部１３０は、固定部１３４と、接続部１３６と、設置部１３２とを有する。図４（ｃ）と図２（ｃ）との比較から理解できるように、固定部１３４は、第１実施形態に係る固定部３４と同様の形状を有しており、固定部１３４の中央には、温度センサ１００の固定に用いる固定用孔１３４ｃが形成されている。また、固定部１３４は樹脂部１４０に被覆されておらず、固定部１３４の全体が、樹脂部１４０から露出している。

図４（ｂ）に示すように、設置部１３２は、センサ部２０が設置される設置面１３２ａを有する。センサ部２０のサーミスタ素子２１は、設置面１３２ａの直上に配置される。設置部１３２の設置面１３２ａと端子底面１３２ｂとが、固定部１３４の固定上面１３４ａと固定底面１３４ｂとに対して、それぞれ同一面上に位置している点は、第１実施形態に係る温度センサ１０と同様である。図４（ａ）及び図４（ｃ）に示すように、温度センサ１００では、設置面１３２ａの一部が樹脂部１４０から露出している。樹脂部１４０から露出している露出部１３２ａａは、注型樹脂部１４６を形成する際、端子部１３０を精度良く位置決めするために設けられたものである。

図４（ｂ）に示すように、端子部１３０の一部である接続部１３６は、第１実施形態に係る接続部３６と同様に、端子部１３０の他の一部である固定部１３４と設置部１３２とを接続する。接続部１３６は、設置面１３２ａ及び固定面上面１３４ａより上方向に位置する上方凸部１３７によって構成されており、樹脂部１４０に被覆される第１部分１３７ａと、第１部分１３７ａより固定部１３４の近くに位置しており樹脂部１４０から露出する第２部分１３７ｂとを有する。第１部分１３７ａ及び第２部分１３７ｂを有する上方凸部１３７の形状は、第１実施形態に係る上方凸部３７の形状と同様である。また、上方凸部１３７の上方向の端部である凸部上端部１３７ｃは、設置面１３２ａに垂直な方向に関して、センサ部２０の中心より上方向に位置している。また、図４（ｂ）におけるV-V線に沿う断面図である図５に示すように、設置部１３２、接続部１３６及び固定部１３４の配列方向に直交し、第１部分１３７ａにおける第２部分１３７ｂとの接続部近傍を通る断面において、樹脂部１４０は、第１部分１３７ａの外周を囲んでいる。

図４（ｂ）に示すように、端子部１３０は、第１実施形態に係る端子部３０における端子壁部３３に相当する部分を有しない。したがって、端子部１３０の製造の際には、端子部１３０の周りに外装樹脂部１４２を形成した後、外装樹脂部１４２に設けられた後方開口１４２ａを介して設置面１３２ａの直上位置まで、外装樹脂部１４２の内部にセンサ部２０を挿入できる。端子部１３０は、端子部３０と同様に、金属等の熱伝導性の良い材料等で作製されることが好ましい。

図４（ｂ）に示すように、樹脂部１４０は、注型樹脂部１４６と、外装樹脂部１４２とを有する。注型樹脂部１４６は、外装樹脂部１４２に形成された収容凹部１４２ｂに充填された樹脂で構成される。注型樹脂部１４６は、収容凹部１４２ｂに収納されたセンサ部２０と、センサ部２０と導線５２の接続部分とを被覆している。また、注型樹脂部１４６は、センサ部２０等を被覆した状態で、収容凹部１４２ｂの内部で固化している。注型樹脂部１４６の一部は、収容凹部１４２ｂの後方開口１４２ａから一部がはみ出した状態で固化している。

外装樹脂部１４２は、センサ部２０を被覆した注型樹脂部１４６と、端子部１３０の一部とを被覆している。外装樹脂部１４２は、端子部１３０のうち、設置面１３２ａの一部と、上方凸部１３７の第１部分１３７ａとを被覆している。

先述したように、外装樹脂部１４２の内部には、注型樹脂部１４６及びセンサ部２０等を収容する収容凹部１４２ｂが形成されている。収容凹部１４２ｂの開口である後方開口１４２ａは、外装樹脂部１４２における固定側樹脂端面１４０ｂとは反対側の端面に形成されている。収容凹部１４２ｂは、固定部１３４、接続部１３６及び設置部１３２の配列方向に直交する断面における断面積が、端子部１３０に近い側から後方開口１４２ａに向かって徐々に拡大するテーパー状となっている。このような形状とすることにより、外装樹脂部１４２の成形の際、収容凹部１４２ｂの内部に挿入されていた金型を、外装樹脂部１４２から容易に取り外すことが可能となる。

樹脂部１４０の材質は、樹脂であれば特に限定されないが、例えば、注型樹脂部１４６としてはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等を採用することができ、外装樹脂部１４２としてはＰＰＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂等を採用することができる。

図３及び図４に示す温度センサ１００は、例えば以下のような方法で製造される。まず、金型内に端子部１３０を設置し、外装樹脂部１４２をインサート成形により端子部１３０と一体に形成する。これにより、収容凹部１４２ｂが形成された外装樹脂部１４２が、端子部１３０に接合した状態で形成される。

次に、外装樹脂部１４２に形成された収容凹部１４２ｂ内に注型樹脂部１４６の原材料である溶融状態の樹脂組成物を導入した後、さらにセンサ部２０及び導線５２を収容凹部１４２ｂ内に挿入及び配置する。最後に、収容凹部１４２ｂに導入された樹脂組成物を固化させることにより注型樹脂部１４６が形成され、温度センサ１００を得る。なお、センサ部２０等の収容凹部１４２ｂへの配置と、収容凹部１４２ｂ内への樹脂組成物の導入は、いずれが先であっても良い。このように、温度センサ１００では、まず外装樹脂部１４２を形成した後、外装樹脂部１４２の内部に注型樹脂部１４６を形成する。

以上のような第２実施形態に係る温度センサ１００は、第１実施形態に係る温度センサ１０と同様の効果を奏する。また、温度センサ１００は、外装樹脂１４０内に注型樹脂部１４６を形成する注型工程によって、センサ部２０等を外装樹脂部１４２及び外装樹脂部１４２と接続する端子部１３０に対して固定するため、構造がシンプルであり製造が容易である。

上述した実施形態は、本発明に含まれる実施形態の一部にすぎず、これらの実施形態に含まれる構成部品の一部を変更した変形例の多くが、本発明に含まれることは言うまでもない。例えば、上述した実施形態に係る温度センサ１０、１００では、センサ部２０は端子部３０、１３０に直接接触しないように設置されているが、センサ部２０の配置態様はこれに限定されない。

図６は、本発明の変形例に係る温度センサ２００の断面図である。温度センサ２００において、センサ部２０は端子部３０における設置面３２ａに接している。また、センサ部２０は、端子部３０における上方凸部３７の第１部分３７ａにも接している。このような温度センサ２００は、センサ部２０が、樹脂部２４０より熱伝導性の高い端子部３０に接触しているため、端子部３０からセンサ部２０（サーミスタ素子２１）に効率的に熱を伝えることができる。

また、温度センサ２００に含まれるセンサ部２０の形状も、引き出し部２４が保持部２２から両サイドに（同軸上に）引き出されるアキシャル型に限定されない。たとえば、センサ部は、引き出し部が保持部から平行又は放射状に引き出されるラジアル型であってもよく、センサ部の具体的な形状は特に限定されない。

実施例
以下、熱応答性のシミュレーション及び樹脂部にかかる応力に関するシミュレーションを実施した実施例を示し、本発明を説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。

図７（ａ）は、実施例に係るシミュレーションモデルとしての温度センサ３００の概略断面図であり、第２実施形態の温度センサ１００における図４（ｂ）に相当する断面を表す図である。温度センサ３００の端子部３３０は、固定部３３４と、接続部３３６と、設置部３３２とを有する。また、接続部３３６は、樹脂部３４０に被覆されている第１部分３３７ａと樹脂部３４０から露出している第２部分３３７ｂとを有する上方凸部３３７を有している。

センサ部２０は、設置部３３２の設置面３３２ａに接するように設置されており、サーミスタ素子２１は設置面３３２ａの直上に位置する。センサ部２０は、設置面３３２ａと、上方凸部３３７における第１部分３３７ａとの双方に接している。

熱応答性のシミュレーションでは、固定部３３４に接する熱源の温度が、温度センサ３００が置かれている環境温度である２５℃から、８５℃に変化した条件で行った。シミュレーションでは、サーミスタ素子２１の到達温度（平衡温度）と、サーミスタ素子２１が初期温度の２５℃から４８．６℃に達するまでの所要時間（熱応答性）と、所用時間経過後における温度センサ３００内の温度分布を算出した。なお、端子部３３０の材質は黄銅、樹脂部３４０の材質はＰＰＳ樹脂としてシミュレーションを行った。また、温度センサ３００の外形寸法は、１３×２６×４．５ｍｍとしてシミュレーションを行った。

応力状態に関するシミュレーションは、熱応答性のシミュレーションで用いたものと同様の温度センサ３００を用いて実施した。応力状態に関するシミュレーションでは、図９（ａ）において矢印で示すように、端子部３３０における固定部３３４の端部に下方向（Ｚ軸負方向）の捻り荷重（２０Ｎ）が加えられた状態を想定し、その場合に端子部３３０に掛かる応力と、端子部３３０に接続する樹脂部３４０に掛かる応力とを算出した。

図７（ｂ）は、参考例に係るシミュレーションモデルとしての温度センサ４００の概略断面図である。温度センサ４００の端子部４３０は、接続部４３６と、設置部４３２とを有する。また、端子部４３０の接続部４３６は、実施例の上方凸部３３７に相当する部分を有しておらず、端子部４３０全体が平板状である。

温度センサ４００に含まれるセンサ部２０は、実施例に係る温度センサ３００に含まれるものと同様である。温度センサ４００でも、センサ部２０は設置面４３２ａに接するように設置されており、サーミスタ素子２１は設置面４３２ａの直上に位置する。

温度センサ４００を用いたシミュレーションの条件は、端子部４３０の形状が異なることを除き、温度センサ３００を用いた場合と同様である。また、温度センサ４００を用いた参考例に係るシミュレーションでも、サーミスタ素子２１の到達温度（平衡温度）と、サーミスタ素子２１が初期温度の２５℃から４８．６℃に達するまでの所要時間（熱応答性）と、所用時間経過後における温度センサ４００内の温度分布を算出した。応力状態に関するシミュレーションについても、図９（ｃ）に示すように、実施例と同様、端子部４３０における固定部４３４の端部に下方向（Ｚ軸負方向）の捻り荷重（２０Ｎ）が加えられた状態を想定して行った。

表１は、実施例に係る温度センサ３００のシミュレーション結果と、参考例に係る温度センサ４００のシミュレーション結果とを、対比して示したものである。温度シミュレーションに関して、端子部３３０が上方凸部３３７を有する実施例の温度センサ３００は、端子部４３０全体が平板状である参考例に係る温度センサ４００に比べて、到達温度及び熱応答性の双方が向上していた。また、応力シミュレーションに関して、実施例の温度センサ３００は、参考例に係る温度センサ４００に比べて、樹脂にかかる最大応力が半分以下に減少していた。

図８（ａ）は、温度シミュレーションで算出された温度センサ３００内の温度分布（平衡到達時）を示しており、図７（ａ）に示す断面の各部分を、到達温度の高低に応じて塗り分けたものである。図８（ｂ）は、図７（ｂ）の参考例に係る温度センサ４００についてのシミュレーション結果を、同様に示したものである。図８（ａ）と図８（ｂ）との比較から理解できるように、実施例に係る温度センサ３００では、参考例に係る温度センサ４００に比べて、サーミスタ素子２１の到達温度が上昇している。このような違いは、実施例に係る温度センサ３００において、樹脂部３４０に被覆され設置面３３２ａより上方に位置している上方凸部３３７の第１部分３３７ａから、サーミスタ素子２１へ効率的に熱が伝達されたことに起因するものであると考えられる。

図９（ａ）及び（ｂ）は、応力シミュレーションによる実施例の算出結果を図示したものであり、図９（ａ）は端子部３３０にかかる応力を、図９（ｂ）は樹脂部３４０にかかる応力を、応力の大きさに応じて塗り分けたものである。同様に、図９（ｃ）及び（ｄ）は、参考例の端子部４３０にかかる応力と、樹脂部４４０にかかる応力とを表したものである。図９（ｂ）と図９（ｄ）の比較から理解できるように、実施例の温度センサ３００における樹脂部３４０では、端子部３３０の周りの比較的広い範囲に、弱い応力がかかっている。これに対して、参考例の温度センサ４００における樹脂部４４０では、端子部４３０の端部に隣接する狭い範囲に、強い応力がかかっている。このような差から、実施例の温度センサ３００では、端子部３３０と、これを被覆する樹脂部３４０との接合が解除され難く、端子部３３０と樹脂部３４０との接合部分に損傷が生じ難いことが確認された。

１０、１００…温度センサ
２０、１２０…センサ部
２１…サーミスタ素子
３０、１３０…端子部
３２、１３２…設置部
３２ａ、１３２ａ…設置面
３２ｂ、１３２ｂ…端子底面
３３ …端子壁部
３４、１３４…固定部
３４ｂ、１３４ｂ…固定底面
３４ｃ、１３４ｃ…固定用孔
３６、１３６…接続部
３７、１３７…上方凸部
３７ａ、１３７ａ…第１部分
３７ｂ、１３７ｂ…第２部分
３７ｃ…凸部上端部
４０、１４０…樹脂部
４２、１４２…外装樹脂部

Claims (9)

1. サーミスタ素子を有し温度を検知するセンサ部と、
   前記センサ部が設置される設置面を有する設置部と、固定に用いる孔が形成された固定部と、前記設置部と前記固定部とを接続する接続部と、を有する端子部と、
   前記センサ部及び前記設置部の少なくとも一部を被覆する樹脂部と、を有しており、
   前記設置面に垂直な方向に関して、前記設置面から前記センサ部へ向かう方向を上方向とした場合、前記接続部は、前記設置面より前記上方向に位置する上方凸部を有し、
   前記上方凸部は、前記樹脂部に被覆される第１部分と、前記第１部分より前記固定部の近くに位置しており前記樹脂部から露出している第２部分と、を有し、
   前記設置面に垂直な方向に関して、前記センサ部から前記設置面へ向かう方向を下方向とした場合、前記第１部分を被覆する前記樹脂部の少なくとも一部は、前記第１部分より前記下方向に位置することを特徴とする温度センサ。
2. サーミスタ素子を有し温度を検知するセンサ部と、
   前記センサ部が設置される設置面を有する設置部と、固定に用いる孔が形成された固定部と、前記設置部と前記固定部とを接続する接続部と、を有する端子部と、
   前記センサ部及び前記設置部の少なくとも一部を被覆する樹脂部と、を有しており、
   前記設置面に垂直な方向に関して、前記設置面から前記センサ部へ向かう方向を上方向とした場合、前記接続部は、前記設置面より前記上方向に位置する上方凸部を有し、
   前記上方凸部は、前記樹脂部に被覆される第１部分と、前記第１部分より前記固定部の近くに位置しており前記樹脂部から露出している第２部分と、を有し、
   前記樹脂部は、前記設置部、前記接続部及び前記固定部の配列方向に直交する断面において、前記第１部分の外周を囲んでいることを特徴とする温度センサ。
3. サーミスタ素子を有し温度を検知するセンサ部と、
   前記センサ部が設置される設置面を有する設置部と、固定に用いる孔が形成された固定部と、前記設置部と前記固定部とを接続する接続部と、を有する端子部と、
   前記センサ部及び前記設置部の少なくとも一部を被覆する樹脂部と、を有しており、
   前記設置面に垂直な方向に関して、前記設置面から前記センサ部へ向かう方向を上方向とした場合、前記接続部は、前記設置面より前記上方向に位置する上方凸部を有し、
   前記上方凸部は、前記樹脂部に被覆される第１部分と、前記第１部分より前記固定部の近くに位置しており前記樹脂部から露出している第２部分と、を有し、
   前記センサ部は、前記上方凸部に接していることを特徴とする温度センサ。
4. サーミスタ素子を有し温度を検知するセンサ部と、
   前記センサ部が設置される設置面を有する設置部と、固定に用いる孔が形成された固定部と、前記設置部と前記固定部とを接続する接続部と、を有する端子部と、
   前記センサ部及び前記設置部の少なくとも一部を被覆する樹脂部と、を有しており、
   前記設置面に垂直な方向に関して、前記設置面から前記センサ部へ向かう方向を上方向とした場合、前記接続部は、前記設置面より前記上方向に位置する上方凸部を有し、
   前記上方凸部は、前記樹脂部に被覆される第１部分と、前記第１部分より前記固定部の近くに位置しており前記樹脂部から露出している第２部分と、を有し、
   前記設置部、前記接続部及び前記固定部の配列方向に平行であって前記設置面に垂直な断面において、前記第１部分はＬ字状であり、前記第２部分は前記第１部分に対して対称なＬ字状であることを特徴とする温度センサ。
5. 上方凸部の前記上方向の端部は、前記設置面に垂直な方向に関して、前記センサ部の中心より前記上方向に位置していることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の温度センサ。
6. 前記センサ部は、前記設置面に接していることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の温度センサ。
7. 前記センサ部は、前記樹脂部を介して間接的に前記設置面に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の温度センサ。
8. 前記設置部は、前記設置面とは反対方向を向く端子底面を有し、
   前記固定部は、前記端子底面と同一平面上に位置する固定底面を有しており、
   前記端子底面及び前記固定底面は、前記樹脂部から露出していることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の温度センサ。
9. 前記端子部は、前記設置部に対して、前記接続部とは反対側に接続しており、前記設置面に垂直な方向に関して、前記設置面より前記上方向に位置する端子壁部を有することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の温度センサ。

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