温度センサ
【課題】熱応答性を改善し、温度精度の良好な温度センサを提供すること。
【解決手段】本発明の温度センサは、感熱部とリード部とで構成された感熱素子と、前記感熱部を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板と、前記有底金属板の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板と前記感熱素子を封止する成型体とから構成されている。
【解決手段】本発明の温度センサは、感熱部とリード部とで構成された感熱素子と、前記感熱部を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板と、前記有底金属板の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板と前記感熱素子を封止する成型体とから構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被測定物の表面温度を検知する温度センサに関し、特にハイブリッド車に搭載する二次電池の表面温度を検知するための温度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車に搭載される二次電池には、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池などがある。例えばニッケル水素電池は、正極に水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液にアルカリ電解液とで構成されており、更に詳しくは、電解液中のＯＨ−の移動を共用するセパレーターを介して組合された電極が複数組積層されて構成されたものである。電池ケースは、鉄やニッケルなどの金属材料で作られており、温度センサが、電池ケースの内部に作られた空間部に嵌合するように取り付けられている。ニッケル水素電池においては、充電完了間際に電圧が急上昇するため、電池内のセルが発熱するという現象が起こる。このため、電池内の各セルの温度を監視し、電池の異常発熱を防止するために温度センサが取り付けられている。
【０００３】
この温度センサは、図９に示すように、電池ケースＢの内部に作られた凹陥部ｂ１の形状に嵌合するように感熱素子５１を樹脂で封止した成型体５２によって構成されているものが広く知られている。この温度センサ５０は、感熱素子５１が封止された先端部が測温面（５３）となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図９に示した温度センサ５０は、測温面５３で電池ケースＢの熱を吸収するのであるが、測温面５３で吸収した熱は、感熱素子５１へ熱伝導し、同時に成型体５２へも放熱される。したがって、感熱素子５１へ十分に熱が伝わらず、充電検知回路では、まだ充電完了でないと誤って判断し、本来充電を停止しなければならないタイミングでも充電され続けてしまう恐れがあった。また、図９に示した温度センサ５０は、成型金型で成型体を形成する際に感熱素子５１が樹脂の注入圧力で移動してしまい、感熱素子５１が成型体５２の中で常に定まった位置に配置できず、感熱素子５１と測温面５３との距離ばらつきを生じ、温度センサの熱応答性のばらつきを生じる恐れがあった。また、図９に示した温度センサ５０の測温面５３には、ヒケ（凹痕）を生じることがあり、測温面５３は、被測温面との接触面積が減少して、電池ケースからの時間当たりの熱エネルギーが減少し、温度センサ５０の応答速度が遅くなる問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、熱応答性を改善し、温度精度の良好な温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項１の発明は、感熱部とリード部とで構成された感熱素子と、前記感熱部を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板と、前記有底金属板の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板と前記感熱素子を封止する成型体とから構成されていることを特徴とする温度センサである。
【０００７】
本発明の請求項２に係わる発明は、前記有底金属板が、コの字型、Ｕ字型、平鍋型、エンボス型の何れかで板金加工されていることを特徴とする請求項１に記載の温度センサである。
【０００８】
本発明の請求項３に係わる発明は、前記有底金属板が、銅、リン青銅、銅合金、アルミニウム、ステンレスの何れかで出来ていることを特徴とする請求項１，２に記載の温度センサである。
【０００９】
本発明の請求項４に係わる発明は、前記有底金属板に、ニッケルめっきが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の温度センサである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の温度センサは、有底金属板の内底部に感熱素子の感熱部が位置精度良く配置できるので、熱応答速度のばらつきの少ない温度検知が実現できる。
【００１１】
本発明の温度センサは、樹脂に覆われた感熱部を有する従来の温度センサよりも、熱伝導率の良い有底金属板の内底部に感熱部を接触させて配置させることにより熱応答性が良く被測温面の温度が急変しても応答速度が速く、温度精度の良い検知ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係わる温度センサの一実施例を図１〜図８を参照して説明する。図１は、本発明に係わる温度センサＳを表す図である。図１において、本発明の温度センサＳは、感熱部１とリード部２とで構成された感熱素子１２と、前記感熱部1を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板３と、前記有底金属板３の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板３と前記感熱素子１２を封止する成型体４と、感熱素子１２を電気的に外部へ引き出す引出線５とから構成されている。
【００１３】
図２に示すように、感熱部１は、金属酸化物を主原料とし高温にて焼結して得られるサーミスタエレメント１ａと、サーミスタエレメント１ａに銀ペーストを焼成して焼き付けられた電極１ｂと、エポキシ系の絶縁材料からなるコーティング材１ｃとで構成されている。リード部２は、鉄ニッケル合金で、リード形状に加工されている。感熱素子１２は、電極１ｂとリード部２の先端をはんだにより電気的に接続されている。更に、リード部２の他端には、はんだにより引出線５が接続されている。
【００１４】
有底金属板３は、図３に示すように、アルミニウム製で、内底部３ａに感熱部１を配置できるようにコの字型に板金されている。内底部３ａの反対面は、被測温体の面と接触させる測温面３ｂとなっている。成型体４は、図１に示すように、樹脂によって成型されており、電池ケースに形成された空間部に嵌合するように成型されている。本実施例では、円柱の形状に成型されている。
【００１５】
なお、有底金属板３の表面にはニッケルなどのめっきをして腐食防止処理を行っても良い。更に、本発明に係わる一実施例では、コの字型の有底金属板３を開示したが、有底金属板３の形状は、Ｕ字型、平鍋型、エンボス型の形状でもよい。図４は、本発明に係わる他の実施例で、有底金属板３の形状がエンボス型の温度センサである。また、有底金属板の材質は、熱伝導性が良好な金属であれば良く、アルミニウム以外に銅やリン青銅や銅合金やステンレスであっても良いし、これに限定されるものではない。
【００１６】
次に、本発明に係わる温度センサＳの製造方法を説明する。まず始めに、図３で示した感熱部１を有底金属板３の内底部３ａに接触するように嵌め合うように挿入する。次に図５に示すように、感熱部１に有底金属板３を嵌合した感熱素子１２及び引出線５を整形型１０１のキャビティ１０２内に配置する。次にキャビティ１０２内に液状合成樹脂材料を充填させて固化し、成型体４が形成され、整形型１０１から脱型して温度センサＳが完成する。温度センサＳは、有底金属板３の内底部３ａの反対面が成型体４から露出した構造となり、この露出した測温面３ｂで、被測温面からの熱を効率良く吸収し、感熱部１へ熱伝導させる構造となっている。
【００１７】
次に、本発明に係わる温度センサの取り付けの一例を説明する。図６は、本発明に係わる温度センサＳを電池ケースの凹陥部へ挿入した断面図である。図６において、Ｂは被検知体である電池ケース、ｂ１は電池ケースＢに形成された凹陥部である。温度センサＳは、凹陥部ｂ１に挿入されている。温度センサの有底金属板３の測温面３ｂは、凹陥部ｂ１の底面に面接触させる構造となっている。有底金属板３は、電池ケースＢからの熱を測温面３ｂで効率よく吸収し、感熱部１へ熱応答よく熱伝導させている。
【００１８】
次に、本発明における温度センサと従来の温度センサとの温度追従性を比較した。図７に示すように、１２０ＷのヒータＨを内蔵した５０ｍｍ×９０ｍｍ、厚み２０ｍｍのアルミブロックＡＢには、ヒータのコントロール用の熱電対ＨＣとアルミブロックの表面温度を計測する熱電対ＡＴとがテープによって表面に貼り付けられている。更に本発明の温度センサＳと従来の温度センサ５０とが、熱電対ＡＴの近傍のアルミブロック表面に測温面を接触させて配置されている。図８は、ヒータを加熱させて、本発明の温度センサＳと従来の温度センサ５０とアルミブロックＡＢの表面温度を計測した結果である。図８に示すとおり、アルミブロックＡＢの表面温度Ｔａｂが上昇するに従い、本発明の温度センサＳの検知温度Ｔｓと従来の温度センサ５０の検知温度Ｔ５０とも上昇しているが、従来の温度センサ５０よりも本発明の温度センサＳの方が、アルミブロックＡＢの表面温度をより正確に検知しているのがわかる。更に、アルミブロックＡＢの表面温度変化に対しても熱応答性良く追従しているのがわかる。
【００１９】
本発明の温度センサは、熱伝導率の良い有底金属板の内底部に感熱部を接触させて配置させることにより、被測温面からの熱を効率良く有底金属板が集熱し、感熱素子へ伝達することが出来るので熱応答性が良く被測温面の温度が急変しても熱応答性良く追従して正確に検知できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、ハイブリッド車に搭載する二次電池の温度検知のほかに、各種産業機器、家電、ＯＡ機器の表面温度の検知を必要とする箇所に実装可能な温度センサである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係わる温度センサＳの一実施例を説明する説明図である。
【図２】図２は、本発明に係わる温度センサＳの一実施例を説明する説明図である。
【図３】図３は、本発明に係わる温度センサＳの一実施例を説明する説明図である。
【図４】図４は、本発明に係わる温度センサの他の実施例を説明する説明図である。
【図５】図５は、本発明に係わる温度センサＳの製造方法を説明する説明図である。
【図６】図６は、本発明に係わる温度センサＳの取り付けを説明する説明図である。
【図７】図７は、本発明に係わる温度センサＳと従来の温度センサ５０との温度追従性を比較するために実施した試験方法を説明する説明図である。
【図８】図８は、本発明に係わる温度センサＳと従来の温度センサ５０との温度追従性を比較したグラフである。
【図９】図９は、従来の温度センサの一実施例を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｓ 温度センサ
１ 感熱部
２ リード部
３ 有底金属板
４ 成型体
５ 引出線
１２ 感熱素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は被測定物の表面温度を検知する温度センサに関し、特にハイブリッド車に搭載する二次電池の表面温度を検知するための温度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車に搭載される二次電池には、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池などがある。例えばニッケル水素電池は、正極に水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液にアルカリ電解液とで構成されており、更に詳しくは、電解液中のＯＨ−の移動を共用するセパレーターを介して組合された電極が複数組積層されて構成されたものである。電池ケースは、鉄やニッケルなどの金属材料で作られており、温度センサが、電池ケースの内部に作られた空間部に嵌合するように取り付けられている。ニッケル水素電池においては、充電完了間際に電圧が急上昇するため、電池内のセルが発熱するという現象が起こる。このため、電池内の各セルの温度を監視し、電池の異常発熱を防止するために温度センサが取り付けられている。
【０００３】
この温度センサは、図９に示すように、電池ケースＢの内部に作られた凹陥部ｂ１の形状に嵌合するように感熱素子５１を樹脂で封止した成型体５２によって構成されているものが広く知られている。この温度センサ５０は、感熱素子５１が封止された先端部が測温面（５３）となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図９に示した温度センサ５０は、測温面５３で電池ケースＢの熱を吸収するのであるが、測温面５３で吸収した熱は、感熱素子５１へ熱伝導し、同時に成型体５２へも放熱される。したがって、感熱素子５１へ十分に熱が伝わらず、充電検知回路では、まだ充電完了でないと誤って判断し、本来充電を停止しなければならないタイミングでも充電され続けてしまう恐れがあった。また、図９に示した温度センサ５０は、成型金型で成型体を形成する際に感熱素子５１が樹脂の注入圧力で移動してしまい、感熱素子５１が成型体５２の中で常に定まった位置に配置できず、感熱素子５１と測温面５３との距離ばらつきを生じ、温度センサの熱応答性のばらつきを生じる恐れがあった。また、図９に示した温度センサ５０の測温面５３には、ヒケ（凹痕）を生じることがあり、測温面５３は、被測温面との接触面積が減少して、電池ケースからの時間当たりの熱エネルギーが減少し、温度センサ５０の応答速度が遅くなる問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、熱応答性を改善し、温度精度の良好な温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項１の発明は、感熱部とリード部とで構成された感熱素子と、前記感熱部を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板と、前記有底金属板の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板と前記感熱素子を封止する成型体とから構成されていることを特徴とする温度センサである。
【０００７】
本発明の請求項２に係わる発明は、前記有底金属板が、コの字型、Ｕ字型、平鍋型、エンボス型の何れかで板金加工されていることを特徴とする請求項１に記載の温度センサである。
【０００８】
本発明の請求項３に係わる発明は、前記有底金属板が、銅、リン青銅、銅合金、アルミニウム、ステンレスの何れかで出来ていることを特徴とする請求項１，２に記載の温度センサである。
【０００９】
本発明の請求項４に係わる発明は、前記有底金属板に、ニッケルめっきが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の温度センサである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の温度センサは、有底金属板の内底部に感熱素子の感熱部が位置精度良く配置できるので、熱応答速度のばらつきの少ない温度検知が実現できる。
【００１１】
本発明の温度センサは、樹脂に覆われた感熱部を有する従来の温度センサよりも、熱伝導率の良い有底金属板の内底部に感熱部を接触させて配置させることにより熱応答性が良く被測温面の温度が急変しても応答速度が速く、温度精度の良い検知ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係わる温度センサの一実施例を図１〜図８を参照して説明する。図１は、本発明に係わる温度センサＳを表す図である。図１において、本発明の温度センサＳは、感熱部１とリード部２とで構成された感熱素子１２と、前記感熱部1を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板３と、前記有底金属板３の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板３と前記感熱素子１２を封止する成型体４と、感熱素子１２を電気的に外部へ引き出す引出線５とから構成されている。
【００１３】
図２に示すように、感熱部１は、金属酸化物を主原料とし高温にて焼結して得られるサーミスタエレメント１ａと、サーミスタエレメント１ａに銀ペーストを焼成して焼き付けられた電極１ｂと、エポキシ系の絶縁材料からなるコーティング材１ｃとで構成されている。リード部２は、鉄ニッケル合金で、リード形状に加工されている。感熱素子１２は、電極１ｂとリード部２の先端をはんだにより電気的に接続されている。更に、リード部２の他端には、はんだにより引出線５が接続されている。
【００１４】
有底金属板３は、図３に示すように、アルミニウム製で、内底部３ａに感熱部１を配置できるようにコの字型に板金されている。内底部３ａの反対面は、被測温体の面と接触させる測温面３ｂとなっている。成型体４は、図１に示すように、樹脂によって成型されており、電池ケースに形成された空間部に嵌合するように成型されている。本実施例では、円柱の形状に成型されている。
【００１５】
なお、有底金属板３の表面にはニッケルなどのめっきをして腐食防止処理を行っても良い。更に、本発明に係わる一実施例では、コの字型の有底金属板３を開示したが、有底金属板３の形状は、Ｕ字型、平鍋型、エンボス型の形状でもよい。図４は、本発明に係わる他の実施例で、有底金属板３の形状がエンボス型の温度センサである。また、有底金属板の材質は、熱伝導性が良好な金属であれば良く、アルミニウム以外に銅やリン青銅や銅合金やステンレスであっても良いし、これに限定されるものではない。
【００１６】
次に、本発明に係わる温度センサＳの製造方法を説明する。まず始めに、図３で示した感熱部１を有底金属板３の内底部３ａに接触するように嵌め合うように挿入する。次に図５に示すように、感熱部１に有底金属板３を嵌合した感熱素子１２及び引出線５を整形型１０１のキャビティ１０２内に配置する。次にキャビティ１０２内に液状合成樹脂材料を充填させて固化し、成型体４が形成され、整形型１０１から脱型して温度センサＳが完成する。温度センサＳは、有底金属板３の内底部３ａの反対面が成型体４から露出した構造となり、この露出した測温面３ｂで、被測温面からの熱を効率良く吸収し、感熱部１へ熱伝導させる構造となっている。
【００１７】
次に、本発明に係わる温度センサの取り付けの一例を説明する。図６は、本発明に係わる温度センサＳを電池ケースの凹陥部へ挿入した断面図である。図６において、Ｂは被検知体である電池ケース、ｂ１は電池ケースＢに形成された凹陥部である。温度センサＳは、凹陥部ｂ１に挿入されている。温度センサの有底金属板３の測温面３ｂは、凹陥部ｂ１の底面に面接触させる構造となっている。有底金属板３は、電池ケースＢからの熱を測温面３ｂで効率よく吸収し、感熱部１へ熱応答よく熱伝導させている。
【００１８】
次に、本発明における温度センサと従来の温度センサとの温度追従性を比較した。図７に示すように、１２０ＷのヒータＨを内蔵した５０ｍｍ×９０ｍｍ、厚み２０ｍｍのアルミブロックＡＢには、ヒータのコントロール用の熱電対ＨＣとアルミブロックの表面温度を計測する熱電対ＡＴとがテープによって表面に貼り付けられている。更に本発明の温度センサＳと従来の温度センサ５０とが、熱電対ＡＴの近傍のアルミブロック表面に測温面を接触させて配置されている。図８は、ヒータを加熱させて、本発明の温度センサＳと従来の温度センサ５０とアルミブロックＡＢの表面温度を計測した結果である。図８に示すとおり、アルミブロックＡＢの表面温度Ｔａｂが上昇するに従い、本発明の温度センサＳの検知温度Ｔｓと従来の温度センサ５０の検知温度Ｔ５０とも上昇しているが、従来の温度センサ５０よりも本発明の温度センサＳの方が、アルミブロックＡＢの表面温度をより正確に検知しているのがわかる。更に、アルミブロックＡＢの表面温度変化に対しても熱応答性良く追従しているのがわかる。
【００１９】
本発明の温度センサは、熱伝導率の良い有底金属板の内底部に感熱部を接触させて配置させることにより、被測温面からの熱を効率良く有底金属板が集熱し、感熱素子へ伝達することが出来るので熱応答性が良く被測温面の温度が急変しても熱応答性良く追従して正確に検知できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、ハイブリッド車に搭載する二次電池の温度検知のほかに、各種産業機器、家電、ＯＡ機器の表面温度の検知を必要とする箇所に実装可能な温度センサである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係わる温度センサＳの一実施例を説明する説明図である。
【図２】図２は、本発明に係わる温度センサＳの一実施例を説明する説明図である。
【図３】図３は、本発明に係わる温度センサＳの一実施例を説明する説明図である。
【図４】図４は、本発明に係わる温度センサの他の実施例を説明する説明図である。
【図５】図５は、本発明に係わる温度センサＳの製造方法を説明する説明図である。
【図６】図６は、本発明に係わる温度センサＳの取り付けを説明する説明図である。
【図７】図７は、本発明に係わる温度センサＳと従来の温度センサ５０との温度追従性を比較するために実施した試験方法を説明する説明図である。
【図８】図８は、本発明に係わる温度センサＳと従来の温度センサ５０との温度追従性を比較したグラフである。
【図９】図９は、従来の温度センサの一実施例を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｓ 温度センサ
１ 感熱部
２ リード部
３ 有底金属板
４ 成型体
５ 引出線
１２ 感熱素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感熱部とリード部とで構成された感熱素子と、前記感熱部を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板と、前記有底金属板の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板と前記感熱素子を封止する成型体とから構成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
前記有底金属板が、コの字型、Ｕ字型、平鍋型、エンボス型の何れかで板金加工されていることを特徴とする請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
前記有底金属板が、銅、リン青銅、銅合金、アルミニウム、ステンレスの何れかで出来ていることを特徴とする請求項１，２に記載の温度センサ。
【請求項４】
前記有底金属板に、ニッケルめっきが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の温度センサ。
【請求項１】
感熱部とリード部とで構成された感熱素子と、前記感熱部を内底部に接触させて位置決めさせる有底金属板と、前記有底金属板の内底部の反対面を露出させて前記有底金属板と前記感熱素子を封止する成型体とから構成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
前記有底金属板が、コの字型、Ｕ字型、平鍋型、エンボス型の何れかで板金加工されていることを特徴とする請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
前記有底金属板が、銅、リン青銅、銅合金、アルミニウム、ステンレスの何れかで出来ていることを特徴とする請求項１，２に記載の温度センサ。
【請求項４】
前記有底金属板に、ニッケルめっきが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の温度センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−７４９４６（Ｐ２００９−７４９４６Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４４６１０（Ｐ２００７−２４４６１０）
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（３９００２４７２９）石塚電子株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（３９００２４７２９）石塚電子株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
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