(57)【要約】【課題】  絶縁性フィルムを十分な圧力で測定対象物に密着させることができると共に、安定した接触状態を保持することが可能な温度センサ装置等のセンサ装置を提供すること。【解決手段】  センサ本体２と、センサ本体を上面に設けセンサ本体の直下であって下面側に測定対象物が配される帯状の絶縁性フィルム３と、絶縁性フィルムを支持するフィルム支持機構５とを備え、フィルム支持機構が、絶縁性フィルムのセンサ本体が設けられた部分又はその周囲を上面側から下方に付勢する付勢機構７を備え、絶縁性フィルムのセンサ本体が設けられた部分を上下動可能に支持している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ本体と、
前記センサ本体を上面に設け前記センサ本体の直下であって下面側に測定対象物が配される帯状の絶縁性フィルムと、
前記絶縁性フィルムを支持するフィルム支持機構とを備え、
前記フィルム支持機構が、前記絶縁性フィルムの前記センサ本体が設けられた部分又はその周囲を上面側から下方に付勢する付勢機構を備え、
前記絶縁性フィルムの前記センサ本体が設けられた部分を上下動可能に支持していることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ装置において、
前記フィルム支持機構が、前記絶縁性フィルムの前記付勢機構で付勢される部分以外を上方に延在させた状態で支持し、前記上方に延在させた部分の途中に撓み部を設けていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ装置において、
前記フィルム支持機構が、前記絶縁性フィルムの前記撓み部よりも下部で上下に延在した部分をガイドするガイド部を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記付勢機構が、前記絶縁性フィルムの前記センサ本体が設けられた部分又はその周囲を直接又は他の部材を介して上方から下方に向けて付勢する弾性部材を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ装置において、
前記センサ本体が、感熱素子であることを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物に接触させた際でも高い絶縁性が得られる温度センサ装置等のセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度センサとして、チップ状や薄膜状のサーミスタ素子を絶縁性フィルムに設けたものが知られている。
例えば、特許文献１には、帯状の絶縁性フィルムと、絶縁性フィルムの表面の中央部に形成された薄膜サーミスタ部と、絶縁性フィルムの表面にパターン形成された一対のパターン電極とを備え、絶縁性フィルムが略Ｕ字状に曲げられた状態で薄膜サーミスタ部を先端部に配した温度センサが提案されている。
【０００３】
この温度センサは、Ｕ字状に曲げられた絶縁性フィルムの先端部を測定対象物に押し当てることで、絶縁性フィルムの弾性と柔軟性とによって測定対象物を傷付けずに温度測定が可能になるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４９１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来のように、センサ本体を上面に搭載した絶縁性フィルムを曲げて測定対象物に下面側を押し当てて測定を行うが、絶縁性フィルムの弾性が弱く、十分な圧力で測定対象物に密着させることが難しい場合があった。また、絶縁性フィルムが柔軟なため、押し当てる際に押し当て方向とは異なる方向に変形し易く、安定した接触状態を保持することが難しいという不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、絶縁性フィルムを十分な圧力で測定対象物に密着させることができると共に、安定した接触状態を保持することが可能な温度センサ装置等のセンサ装置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】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るセンサ装置は、センサ本体と、前記センサ本体を上面に設け前記センサ本体の直下であって下面側に測定対象物が配される帯状の絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムを支持するフィルム支持機構とを備え、前記フィルム支持機構が、前記絶縁性フィルムの前記センサ本体が設けられた部分又はその周囲を上面側から下方に付勢する付勢機構を備え、前記絶縁性フィルムの前記センサ本体が設けられた部分を上下動可能に支持していることを特徴とする。
【０００８】
このセンサ装置では、フィルム支持機構が、絶縁性フィルムのセンサ本体が設けられた部分又はその周囲を上面側から下方に付勢する付勢機構を備えているので、絶縁性フィルムの弾性ではなく、付勢機構による付勢力で絶縁性フィルムが測定対象物に向けて押し付けられることで、高い密着性を得ることができる。また、絶縁性フィルムのセンサ本体が設けられた部分が上下動可能に支持されていることで、測定対象物に押し付けられた際にスムーズに上下動でき、安定した接触状態を保持することができる。
【０００９】
第２の発明に係るセンサ装置は、第１の発明において、前記フィルム支持機構が、前記絶縁性フィルムの前記付勢機構で付勢される部分以外を上方に延在させた状態で支持し、前記上方に延在させた部分の途中に撓み部を設けていることを特徴とする。
すなわち、このセンサ装置では、フィルム支持機構が、絶縁性フィルムの付勢機構で付勢される部分以外を上方に延在させた状態で支持し、上方に延在させた部分の途中に撓み部を設けているので、上下動した際に、絶縁性フィルムが撓み部で柔軟に変形して安定した上下動が得られる。また、撓み部が上下動によるストレスを緩和するため、絶縁性フィルムの固定された部分等に負荷が掛かり難く、繰り返しの上下動に対しても高い信頼性を得ることができる。
【００１０】
第３の発明に係るセンサ装置は、第２の発明において、前記フィルム支持機構が、前記絶縁性フィルムの前記撓み部よりも下部で上下に延在した部分をガイドするガイド部を備えていることを特徴とする。
すなわち、このセンサ装置では、フィルム支持機構が、絶縁性フィルムの撓み部よりも下部で上下に延在した部分を上下方向にガイドするガイド部を備えているので、ガイド部が絶縁性フィルムをスムーズにガイドすることで、よりスムーズな上下動が可能になる。
【００１１】
第４の発明に係るセンサ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記付勢機構が、前記絶縁性フィルムの前記センサ本体が設けられた部分又はその周囲を直接又は他の部材を介して上方から下方に向けて付勢する弾性部材を備えていることを特徴とする。
すなわち、このセンサ装置では、付勢機構が、絶縁性フィルムのセンサ本体が設けられた部分又はその周囲を直接又は他の部材を介して上方から下方に向けて付勢する弾性部材を備えているので、弾性部材の付勢力を適宜設定することができ、絶縁性フィルムの測定対象物への押し当てを調整することができる。
【００１２】
第５の発明に係るセンサ装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記センサ本体が、感熱素子であることを特徴とする。
すなわち、このセンサ装置では、センサ本体が、感熱素子であるので、測定対象物に対して安定した密着性による高精度な温度測定が可能な温度センサ装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るセンサ装置によれば、フィルム支持機構が、絶縁性フィルムのセンサ本体が設けられた部分又はその周囲を上面側から下方に付勢する付勢機構を備え、絶縁性フィルムのセンサ本体が設けられた部分が上下動可能に支持されているので、高い密着性を得ることができると共に、測定対象物に押し付けた際に安定した接触状態を保持することができる。
したがって、本発明のセンサ装置では、測定対象物に対して確実に密着して安定した接触状態を保持できることで、精度の高い温度測定等の測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るセンサ装置の一実施形態において、センサ装置を示す縦に破断した際の斜視図である。
【図２】本実施形態において、センサ装置を示す斜視図である。
【図３】本実施形態において、第１及び第２絶縁性フィルムを取り付けた下部筐体を上方から視た斜視図である。
【図４】本実施形態において、第１及び第２絶縁性フィルムを取り付けた下部筐体を下方から視た斜視図である。
【図５】本実施形態において、センサ本体を取り付けた第１絶縁性フィルムとフィルム押さえ部材とで第１組立体とする際の組立前（ａ）と、組立後（ｂ）とを示す斜視図である。
【図６】本実施形態において、下部筐体と第２絶縁性フィルムとで第２組立体とする際の取り付けを工程順に示す斜視図である。
【図７】本実施形態において、第１組立体と第２組立体との組立前の状態を示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図８】本実施形態において、第１組立体と第２組立体とで第３組立体とした組立後を示す斜視図である。
【図９】本実施形態において、第３組立体と上部筐体との組立前を示す正面図である。
【図１０】本実施形態において、第３組立体と上部筐体との組立前を示す斜視図（ａ）及び縦に破断した際の斜視図（ｂ）である。
【図１１】本実施形態において、第３組立体と上部筐体との組立途中の状態を示す斜視図（ａ）及び縦に破断した際の斜視図（ｂ）である。
【図１２】本実施形態において、第３組立体と上部筐体との組立途中の状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るセンサ装置の一実施形態を、図１から図１２を参照しながら説明する。
【００１６】
本実施形態のセンサ装置１は、図１から図４に示すように、センサ本体２と、センサ本体２を上面に設けセンサ本体２に接続されたパターン配線３ａが上面に形成された帯状の第１絶縁性フィルム３と、少なくともセンサ本体２の直下であって第１絶縁性フィルム３の下面に配されると共に下面が測定対象物に対向配置される帯状の第２絶縁性フィルム４とを備えている。
【００１７】
上記第２絶縁性フィルム４は、第１絶縁性フィルム３の幅方向に第１絶縁性フィルム３の幅よりも長く延在して第１絶縁性フィルム３の下面に重ねられている。
すなわち、第１絶縁性フィルム３と第２絶縁性フィルム４とは、センサ本体２がある中央で互いに直交して重なっている。
【００１８】
また、本実施形態のセンサ装置１は、第１絶縁性フィルム３及び第２絶縁性フィルム４を支持するフィルム支持機構５とを備えている。
上記フィルム支持機構５は、第１絶縁性フィルム３のセンサ本体２が設けられた部分又はその周囲を上面側から第２絶縁性フィルム４側に付勢する付勢機構７を備えている。
また、フィルム支持機構５は、第１絶縁性フィルム３のセンサ本体２が設けられた部分を上下動可能に支持している。
【００１９】
また、フィルム支持機構５は、第２絶縁性フィルム４を延在方向に張設して支持している。
上記付勢機構７は、第１絶縁性フィルム３のセンサ本体２が設けられた部分又はその周囲を直接又は他の部材を介して上方から下方に向けて付勢する弾性部材８を備えている。
本実施形態では、コイルバネの弾性部材８が、フィルム挟持部材１０を介してセンサ本体２が設けられた部分の周囲を付勢している。
なお、本実施形態では上記弾性部材８としてコイルバネを採用しているが、スポンジ部材等の弾性部材を採用しても構わない。
【００２０】
上記フィルム支持機構５は、第１絶縁性フィルム３のセンサ本体２を設けた部分の周囲を底板部９ａ上に配した下部筐体９を備えている。
上記下部筐体９は、センサ本体２の直下に貫通孔Ｈを底板部９ａに有している。
上記貫通孔Ｈは、センサ本体２を中心部に配し、第１絶縁性フィルム３の幅よりも若干広い幅を有した矩形状に形成されている。
【００２１】
上記フィルム支持機構５は、下部筐体９の下面に貫通孔Ｈを閉塞した状態で第２絶縁性フィルム４を配すると共に、第２絶縁性フィルム４の両端部を下部筐体９との間で挟持する上記フィルム挟持部材１０を備えている。
本実施形態のセンサ装置１は、下部筐体９の底板部９ａ上にフィルム挟持部材１０が配され、さらに下部筐体９及びフィルム挟持部材１０上に上部筐体１４が設置されている。
なお、下部筐体９，フィルム挟持部材１０及び上部筐体１４は、いずれも樹脂で成形されている。
【００２２】
上記センサ本体２は、感熱素子である。すなわち、本実施形態のセンサ装置１は、温度センサ装置である。
本実施形態では、センサ本体２としてチップサーミスタを採用しているが、フレーク状，ディスク型，ビード型又は薄膜のサーミスタや焦電素子等を採用しても構わない。
第１絶縁性フィルム３及び第２絶縁性フィルム４は、例えば帯状のポリイミド樹脂シートである。
また、一対のパターン配線３ａは、例えばＣｕ膜等の金属膜でパターン形成されている。
【００２３】
第１絶縁性フィルム３は、図５に示すように、帯状に長く延在しており、上面の中央にセンサ本体２が実装され、一対のパターン配線３ａが延在方向に沿って両端部まで延在している。
第１絶縁性フィルム３の両端部には、それぞれ金属製の端子部材１１が取り付けられており、それぞれ対応するパターン配線３ａと接続されている。
一対の上記端子部材１１は、上部筐体１４の上部に固定されている。
【００２４】
端子部材１１が両端部に取り付けられた第１絶縁性フィルム３は、上面を内側にして中央部分がＵ字状に曲げられ、その間にフィルム挟持部材１０が挿通されている。
上記フィルム支持機構５は、第１絶縁性フィルム３のセンサ本体２が設けられた部分を上下動可能に支持している。
フィルム支持機構５は、第１絶縁性フィルム３の付勢機構７で付勢される部分以外を上方に延在させた状態で支持し、上方に延在させた部分の途中に撓み部３ｂを設け、撓み部３ｂよりも上部の第１絶縁性フィルム３の両端部（端子部材１１）を上部筐体１４に固定している。
【００２５】
上記フィルム挟持部材１０は、図３及び図５に示すように、第１絶縁性フィルム３の中央上方に配される主板部１０ａと、主板部１０ａから下方に突出して第１絶縁性フィルム３の上面を押さえる一対のフィルム押さえ部１０ｂと、主板部１０ａから下方に突出して下部筐体９の一対の固定用孔９ｅに差し込まれる一対の差し込み用突出部１０ｃと、主板部１０ａ上の四隅から上方に突出して延在している４本の支柱部１０ｄと、曲げられた第１絶縁性フィルム３の外側に配された両側の支柱部１０ｄに架け渡された一対のガイド部１０ｅとを備えている。
【００２６】
すなわち、フィルム支持機構５は、第１絶縁性フィルム３の撓み部３ｂよりも下部で上下に延在した部分をガイドする一対のガイド部１０ｅを備えている。
上記主板部１０ａは、図９に示すように、中央にコイルバネである弾性部材８の下端部内に嵌め込み可能な中央凸部１０ｆを有している。
【００２７】
上記下部筐体９は、図６に示すように、底板部９ａの外周を囲んで立設された４つの壁部９ｂと、底板部９ａから上方に突出した一対のフック状突起部９ｃと、互いに対向した一対の壁部９ｂの上部に立設され上部が互いに反対方向に９０度屈曲した一対のＬ字状部９ｄとを備えている。
なお、主板部１０ａには、一対の上記フック状突起部９ｃが挿通可能な一対のフック用孔１０ｇが形成されている。
【００２８】
上記上部筐体１４は、図３及び図４に示すように、上部両端に一対の端子部材１１を嵌め込み可能な一対の端子支持部１４ａと、第１絶縁性フィルム３の両端部が挿通可能な一対のフィルム用孔１４ｂと、弾性部材８を上方から押さえるバネ押さえ部１４ｃとを備えている。
バネ押さえ部１４ｃは、弾性部材８を下方に押さえつける付勢機構７の一部として機能する。
【００２９】
次に、本実施形態のセンサ装置１の組立方法を、以下に工程順に説明する。
まず、図５の（ａ）に示すように、中央部にセンサ本体２を実装した第１絶縁性フィルム３を、上面を内側にしてＵ字状に曲げた状態で、その間にフィルム挟持部材１０の主板部１０ａを挿入する。このとき、図５の（ｂ）に示すように、第１絶縁性フィルム３のセンサ本体２が設けられた部分の周囲にフィルム押さえ部１０ｂの先端が当接する位置までフィルム挟持部材１０を挿入する。また、一対のガイド部１０ｅは、Ｕ字状の第１絶縁性フィルム３の外側に配されるようにする。このようにして第１組立体Ａ１が構成される。
【００３０】
一方、下部筐体９に第２絶縁性フィルム４を取り付ける。すなわち、図６の（ａ）に示すように、下部筐体９の底板部９ａ下面に第２絶縁性フィルム４を配す。このとき、第２絶縁性フィルム４は、第１絶縁性フィルム３の中央部の幅方向に延在させた状態で配する。なお、第２絶縁性フィルム４を底板部９ａに接着しても構わない。
さらに、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第２絶縁性フィルム４の中央部を底板部９ａの下面に当てた状態で両側を互いに壁部９ｂに沿って上方に曲げると共に壁部９ｂの上端でさらに内側に曲げることで、一対の壁部９ｂ上に第２絶縁性フィルム４の両端部が折り返した状態とする。このようにして第２組立体Ａ２が構成される。
【００３１】
次に、上記第２組立体Ａ２に第１組立体Ａ１を嵌め込んで第３組立体Ａ３を構成する。図７に示すように、第２組立体Ａ２の下部筐体９の上方から第１組立体Ａ１の下部を壁部９ｂ内側に挿入する。このとき、図８に示すように、下部筐体９の一対のフック状突起部９ｃを主板部１０ａの一対のフック用孔１０ｇに差し込んで先端の鉤状部を突出させると共に、一対の固定用孔９ｅに一対の差し込み用突出部１０ｃを差し込んで、第２組立体Ａ２と第１組立体Ａ１とを互いに固定する。
【００３２】
この状態で、貫通孔Ｈにおいてセンサ本体２が実装された第１絶縁性フィルム３の中央部が、一対のフィルム押さえ部１０ｂにより第２絶縁性フィルム４に押し付けられて重ねられる。なお、第１絶縁性フィルム３の中央部と第２絶縁性フィルム４とを、両面接着テープ等で互いに接着しても構わない。
また、第２絶縁性フィルム４の両端部が、壁部９ｂの上部と主板部１０ａとの間で挟持されることで、貫通孔Ｈ下において張設状態が保持される。
【００３３】
次に、図９及び図１０に示すように、第３組立体Ａ３を上部筐体１４の下部に弾性部材８と共に嵌め込む。このとき、バネ押さえ部１４ｃが、弾性部材８の上端部内に嵌め込まれると共に弾性部材８を下方に押さえつけ、弾性部材８の付勢力によってフィルム挟持部材１０と共に下部筐体９が下方に向けて付勢される。
【００３４】
なお、下部筐体９の下面側を測定対象物に押し付けた際に、弾性部材８の付勢力に反して下部筐体９が上部筐体１４に対して一定範囲で上下動可能に支持されている。
すなわち、一対のＬ字状部９ｄが上部筐体１４の側壁部１４ｄにガイドされて下部筐体９が上下動可能に支持されている。
また、４本の支柱部１０ｄの鉤状上部が一対のフィルム用孔１４ｂに差し込まれることで、フィルム用孔１４ｂも下部筐体９及びフィルム挟持部材１０の上下動のガイドとして機能する。
【００３５】
また、図１１に示すように、一対の端子部材１１を含む第１絶縁性フィルム３の両端部を、上部筐体１４の一対のフィルム用孔１４ｂに下方から上方に向けて挿通させる。
さらに、図１２に示すように、上部筐体１４の上方に突出した一対の端子部材１１を含む第１絶縁性フィルム３の両端部を両側に曲げ、図３及び図４に示すように、一対の端子部材１１を一対の端子支持部１４ａに嵌め込んで固定する。このとき、上部筐体１４の内部で、一対の第１絶縁性フィルム３の途中を折り返すように曲げて収納し、撓み部３ｂを形成しておく。
このようにして、図３及び図４に示すセンサ装置１が作製される。
【００３６】
このように本実施形態のセンサ装置１では、フィルム支持機構５が、第１絶縁性フィルム３のセンサ本体２が設けられた部分又はその周囲を上面側から下方に付勢する付勢機構７を備えているので、第１絶縁性フィルム３の弾性ではなく、付勢機構７による付勢力で第１絶縁性フィルム３及び第２絶縁性フィルム４が測定対象物に向けて押し付けられることで、高い密着性を得ることができる。また、第１絶縁性フィルム３のセンサ本体２が設けられた部分が上下動可能に支持されていることで、測定対象物に押し付けられた際にスムーズに上下動でき、安定した接触状態を保持することができる。
特に、センサ本体２が、感熱素子であるので、測定対象物に対して安定した密着性による高精度な温度測定が可能な温度センサ装置とすることができる。
【００３７】
また、フィルム支持機構５が、第１絶縁性フィルム３の付勢機構７で付勢される部分以外を上方に延在させた状態で支持し、上方に延在させた部分の途中に撓み部３ｂを設けているので、上下動した際に、第１絶縁性フィルム３が撓み部３ｂで柔軟に変形して安定した上下動が得られる。また、撓み部３ｂが上下動によるストレスを緩和するため、第１絶縁性フィルム３の固定された部分等に負荷が掛かり難く、繰り返しの上下動に対しても高い信頼性を得ることができる。
【００３８】
さらに、フィルム支持機構５が、第１絶縁性フィルム３の撓み部３ｂよりも下部で上下に延在した部分を上下方向にガイドするガイド部１０ｅを備えているので、ガイド部１０ｅが第１絶縁性フィルム３をスムーズにガイドすることで、よりスムーズな上下動が可能になる。
【００３９】
また、付勢機構７が、第１絶縁性フィルム３のセンサ本体２が設けられた部分又はその周囲を直接又は他の部材（フィルム挟持部材１０）を介して上方から下方に向けて付勢する弾性部材８を備えているので、弾性部材８の付勢力を適宜設定することができ、第１絶縁性フィルム３及び第２絶縁性フィルム４の測定対象物への押し当てを調整することができる。
【００４０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記実施形態は、第１絶縁性フィルムの両側をＵ字状に曲げた状態で第１絶縁性フィルムを支持しているが、第１絶縁性フィルムの片側のみ上方に曲げて延在させたＪ字状又はＬ字状の第１絶縁性フィルムを支持する構造としても構わない。
【符号の説明】
【００４１】
１…センサ装置、２…センサ本体、３…第１絶縁性フィルム、３ａ…パターン配線、３ｂ…撓み部、４…第２絶縁性フィルム、５…フィルム支持機構、７…付勢機構、８…弾性部材、９…下部筐体、９ａ…底板部、１０…フィルム挟持部材、１０ｅ…ガイド部、Ｈ…貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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