(57)【要約】      （修正有）【課題】製作数量の少ない機器への応用において、低いトータル製造コストで、被測温物から温度センサへ良好に熱を伝導する温度測定装置および構造を提供する。【解決手段】温度検出ＩＣ（温度センサ）１が実装されたプリント回路基板（基板）２と被測温物３の間に、温度検出ＩＣ（温度センサ）１を配置するための隙間となる貫通穴７を有するガラスエポキシ板（板状スペーサ）４を設け、被測温物３とガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の開口部の側壁面とで形成される開口部に塗布された縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０に温度検出ＩＣ（温度センサ）１が接触するようにプリント回路基板（基板）２を取り付けることにより、金型および加熱工程が不要で且つ、伝熱材と被測温物および伝熱材と温度センサを良好に密着させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度センサが取り付けられた基板と、
前記温度センサにより測温すべき被測温物に対向して前記基板との間に設けられ、前記温度センサを配置するための隙間となる貫通穴を有する所定の厚みの板状スペーサと、
を備え、
前記基板は、前記板状スペーサを介して前記被測温部表面に対向して設けられ、
前記被測温物表面と前記板状スペーサの貫通穴にて形成される開口部に、前記温度センサを固定するとともに前記被測温物の熱を伝導するための伝熱材を注入し前記温度センサを前記開口部に収納して前記基板を前記被測温物に固定することを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
前記伝熱材が縮合硬化型シリコーンであることを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記基板は、前記板状スペーサの開口部に対応する部分に余分な伝熱材を逃がすための貫通穴を有することを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項４】
温度センサが取り付けられた基板と、
前記温度センサにより測温すべき被測温物表面に対向して配置される所定の厚みを有する板状スペーサと、
を備え、
前記基板は、前記板状スペーサを介して前記被測温部表面に対向して設けられ、
前記板状スペーサは、前記温度センサを配置するための前記被測温物表面との間で所定の隙間を形成する貫通穴を有し、
前記被測温物表面と前記板状スペーサの貫通穴にて形成される開口部に、前記温度センサを固定するとともに前記被測温物の熱を伝導するための伝熱材を注入し前記温度センサを前記開口部に収納して前記基板を前記被測温物に固定することを特徴とする温度測定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度測定装置および温度測定構造に関し、より詳細には、温度測定装置および温度測定構造において、被測温物から基板に取り付けられた温度センサへ良好に熱を伝導する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の温度測定装置および構造は、被測温物から温度センサの間に熱伝導率の高い伝熱材を配し、その伝熱材の形状を、被測温物および温度センサに接触する部分の形状に沿ったものとしている。伝熱材をその形状とするために、被測温物の接触部分と同形状の金型を用意し、その金型に温度センサが取り付けられた基板を装着し、金型と基板との間に液状の伝熱材を注入した後、硬化させている。それにより、所望形状の伝熱材で温度センサが覆われた基板を得て、密着性良く被測温物へ取り付けている（例えば、特許文献１参照。特許文献１では、基板に実装された電子部品が発した熱を基台へ伝導し放熱する技術として示されているが、ふたつの物質間の熱伝導を良好に行うという観点からは本質的に同等である。）。
【特許文献１】特開２００３−１０１２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、被測温物の接触部分と同形状の金型を用意する必要があるので、産業用機器など製作数量の少ないものへの応用では総合的にコスト高となるという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、製作数量の少ない機器への応用において、低いトータル製造コストで、被測温物から温度センサへ良好に熱を伝導する温度測定装置および構造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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の温度測定装置は、温度センサが取り付けられた基板と、前記温度センサにより測温すべき被測温物に対向して前記基板との間に設けられ、前記温度センサを配置するための隙間となる貫通穴を有する所定の厚みの板状スペーサと、を備え、前記基板は、前記板状スペーサを介して前記被測温部表面に対向して設けられ、前記被測温物表面と前記板状スペーサの貫通穴にて形成される開口部に、前記温度センサを固定するとともに前記被測温物の熱を伝導するための伝熱材を注入し前記温度センサを前記開口部に収納して前記基板を前記被測温物に固定することを特徴としたものである。
【０００６】
さらに、温度測定装置において、前記伝熱材が縮合硬化型シリコーンであることを特徴としたものである。
【０００７】
さらに、温度測定装置において、前記基板は、前記板状スペーサの開口部に対応する部分に余分な伝熱材を逃がすための貫通穴を有することを特徴としたものである。
【０００８】
また、本発明は、温度センサが取り付けられた基板と、前記温度センサにより測温すべき被測温物表面に対向して配置される所定の厚みを有する板状スペーサと、を備え、前記基板は、前記板状スペーサを介して前記被測温部表面に対向して設けられ、前記板状スペーサは、前記温度センサを配置するための前記被測温物表面との間で所定の隙間を形成する貫通穴を有し、前記被測温物表面と前記板状スペーサの貫通穴にて形成される開口部に、前記温度センサを固定するとともに前記被測温物の熱を伝導するための伝熱材を注入し前記温度センサを前記開口部に収納して前記基板を前記被測温物に固定する温度測定構造であることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の装置および構造によれば、製作数量の少ない機器への応用において低いトータル製造コストで、被測温物から温度センサへ良好に熱を伝導する温度測定装置および構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の温度測定装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１における温度測定装置の構造を説明するための分解斜視図を示す。
【００１２】
図１において、温度検出ＩＣ（温度センサ）１は、ＩＣチップの温度に対応する出力がなされる半導体集積回路であり、回路パターンが形成されたプリント回路基板（基板）２にはんだ付けで実装されている。プリント回路基板（基板）２の、温度検出ＩＣ（温度センサ）１が実装されている面とは反対側の面には、温度検出ＩＣ（温度センサ）１の信号出力や電源供給のためのコネクタや抵抗器などの回路部品（図示せず）が実装されている。
【００１３】
プリント回路基板（基板）２と被測温物３との間には、温度検出ＩＣ（温度センサ）１を配置するための隙間となる貫通穴７を有し、さらにねじの軸部を貫通させるための穴を有するガラスエポキシ板（板状スペーサ）４が設けられており、被測温物３に設けられたねじ穴に合わせて位置決めされ、スペーサ固定ねじ５で被測温物３に取り付け固定される。
【００１４】
被測温物３の表面上で且つ、ガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の貫通穴７によって晒されている部分、すなわち、被測温物３とそれに取り付けられたガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の貫通穴７の側壁面とで形成され上方が開放された空間に、縮合硬化型シリコーン（伝熱材、図示せず）が塗布される。
【００１５】
シリコーンは電気特性、耐熱・耐寒性、絶縁性などに優れた特性を持つので、アルミナや窒化ホウ素などのフィラーを添加し熱伝導性を高めて、伝熱材としてよく用いられる。そのうち、縮合硬化型は、室温で空気中の湿気と反応し、アセトンや酢酸など微量の副生成物を放出しながら硬化して、硬化後はゴム弾性体となって優れた接着性を示す。常温で硬化するため、硬化のために加熱する必要がない。
【００１６】
プリント回路基板（基板）２は、温度検出ＩＣ（温度センサ）１が実装された面をガラスエポキシ板（板状スペーサ）４側に向け、温度検出ＩＣ（温度センサ）１がガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の貫通穴７に収まるよう、基板固定ねじ６でガラスエポキシ板（板状スペーサ）４に取り付けられる。このとき、スペーサ固定ねじ５の頭部が干渉しないよう、プリント回路基板（基板）２のふたつの隅に切り欠きを設けているので、プリント回路基板（基板）２とガラスエポキシ板（板状スペーサ）４は隙間が開くことなく、ほぼ密着した状態で取り付けられる。
【００１７】
図２は、本発明の実施例１における温度測定装置の板状スペーサの形状図を示す。
【００１８】
図２において、貫通穴７は、ガラスエポキシ板（板状スペーサ）４がプリント回路基板（基板）２と被測温物３とで挟まれるように取り付けられた際、温度検出ＩＣ（温度センサ）１に対応する位置に設けられており、温度検出ＩＣ（温度センサ）１が収まる空間（開口部）となる。
【００１９】
スペーサ固定ねじ用穴８、基板固定ねじ用穴９は、それぞれスペーサ固定ねじの軸と基板固定ねじの軸が貫通する。
【００２０】
図３は、本発明の実施例１における温度測定装置の構造を説明するための、基板取り付け前の断面図を示す。
【００２１】
図３において、縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０は、被測温物３とそれに取り付けられたガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の貫通穴の側壁面とで形成され上方が開放された空間に塗布されている。
【００２２】
図４は、本発明の実施例１における温度測定装置の構造を説明するための、基板取り付け後の断面図を示す。
【００２３】
図４において、被測温物３と、ガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の貫通穴の側壁面と、プリント回路基板（基板）２とで縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０を封じ込むような状態となるので、縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０は温度検出ＩＣ（温度センサ）１および被測温物３に密着している。
【００２４】
伝熱用シリコーンとしてはシート状に加工されたものやコンパウンド状のものもあるが、縮合硬化型シリコーンを用いれば、塗布時の未硬化状態ではペースト状であるので温度検出ＩＣ（温度センサ）１および被測温物３との密着性を良好にすることが可能で、また硬化後はゴム弾性体となるので温度変化時の応力による温度検出ＩＣ（温度センサ）１の損傷を防止することができ、伝熱材自体が飛散することもない。また、縮合硬化型であるので空気中の湿気と反応し常温で硬化するため、被測温物３にガラスエポキシ板（板状スペーサ）４およびプリント回路基板（基板）２を取り付けた状態での縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０への加熱工程が必要なく、被測温物３等に与える影響も少ない。
【００２５】
プリント回路基板（基板）２を取り付ける際の被測温物３との干渉による温度検出ＩＣ（温度センサ）１の損傷を避けるため、ガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の厚みは、温度検出ＩＣ（温度センサ）１自体の高さ（厚み）の最大値と、はんだ付けによるプリント回路基板（基板）２からの温度検出ＩＣ（温度センサ）１の浮きの最大値とを足し合わせた寸法よりも大きければよいが、より良好な熱伝導のために、その寸法よりもわずかに大きくすることが好ましい。
【００２６】
以上のように、本実施例１においては、温度検出ＩＣ（温度センサ）１が実装されたプリント回路基板（基板）２と被測温物３の間に、温度検出ＩＣ（温度センサ）１を配置するための隙間となる貫通穴を有するガラスエポキシ板（板状スペーサ）４を設け、被測温物３とガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の貫通穴の側壁面とで形成される空間（開口部）に塗布された縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０に温度検出ＩＣ（温度センサ）１が接触するようにプリント回路基板（基板）２を取り付けることにより、金型および常温で硬化するので加熱工程が不要で且つ、伝熱材と被測温物および伝熱材と温度センサを良好に密着させることが可能となり、製作数量の少ない機器への応用において低いトータル製造コストで、被測温物から温度センサへ良好に熱を伝導する温度測定装置および構造を提供することができる。
【００２７】
なお、本実施例１では、温度センサとして、ＩＣチップの温度に対応する出力がなされる温度検出ＩＣを用いているが、その出力はアナログ、デジタルのいずれでもよい。さらに、温度閾値がＩＣ製造時に設定されているか、または外付け抵抗などで設定可能な温度閾値を持つ温度スイッチ型のものでもよい。さらに、ＩＣでなくサーミスタのような感温素子を用いてもよい。
【００２８】
また、プリント回路基板（基板）２において、コネクタや抵抗器などの回路部品は、温度検出ＩＣ（温度センサ）１が実装されている面とは反対側の面に実装されているが、チップ型抵抗器など、ガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の貫通穴と温度検出ＩＣ（温度センサ）１の隙間に入るような小型のものであれば、温度検出ＩＣ（温度センサ）１が実装されている面の、ガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の貫通穴に対応する場所に実装されていてもよい。
【００２９】
また、板状スペーサ４としてガラスエポキシ板を用いているが、加工が容易なものであればこれに限定されるものではないけれども、正確な測温のため、被測温物３から熱を奪いにくい、熱伝導率の低いものが望ましい。また、プリント回路基板（基板）２の回路と被測温物３の間に絶縁が必要であれば、絶縁抵抗の大きなものを用いなければならない。
【００３０】
また、プリント回路基板（基板）２の形状として、スペーサ固定ねじ５の頭部の干渉を避けるために切り欠きを設けているが、切り欠きは必ずしも必要ではなく、プリント回路基板（基板）２の大きさ自体をスペーサ固定ねじ５の頭部と干渉しないような小型にし、より単純な形状とすることもできる。
【実施例２】
【００３１】
図５は、本発明の実施例２の温度測定装置の基板の形状図を示す。図５において、基板固定ねじ用穴９が設けられたプリント回路基板（基板）２に温度検出ＩＣ（温度センサ）１がはんだ付けされている。実施例1の基板と異なるところは伝熱材緩衝用穴１１を設けた点である。
【００３２】
伝熱材緩衝用穴１１は、プリント回路基板（基板）２と重ねられるガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の温度検出ＩＣ（温度センサ）１を配置するための隙間となる貫通穴に対応する範囲（破線部の内側）で、温度検出ＩＣ（温度センサ）１の実装や回路パターンの邪魔にならない場所に設けられている。
【００３３】
縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０の塗布量は、ガラスエポキシ板（板状スペーサ）４に重ねてプリント回路基板（基板）２を取り付けた状態で、温度検出ＩＣ（温度センサ）１への熱伝導が十分に行われるだけの接触面積が確保できればよく、予め試行などによって適量を決定しておき、組み立て時にはその所定量（適量）を塗布するようにすることが好ましい。
【００３４】
しかし、試行などによる適量決定を予め行わなかったり、何らかの理由で塗布量が多くなり、被測温物３とガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の貫通穴の側壁面とプリント回路基板（基板）２と温度検出ＩＣ（温度センサ）１とで形成される空間の容量を超えてしまっている場合に、縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０がプリント回路基板（基板）２とガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の隙間から漏れたり、はみ出したりする恐れがあるが、伝熱材緩衝用穴１１から縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０の過多分が逃げるので、そのような恐れがない。
【００３５】
図６は、本発明の実施例２における伝熱材過多時の状態を説明するための、基板取り付け後の断面図を示す。
【００３６】
図６において、縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０の過多分は、伝熱材緩衝用穴１１を通してプリント回路基板（基板）２側に逃げている。
【００３７】
以上のように、本実施例２においては、プリント回路基板（基板）２に対して、ガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の温度検出ＩＣ（温度センサ）１を配置するための隙間となる貫通穴に対応する範囲で且つ、温度検出ＩＣ（温度センサ）１の実装や回路パターンの邪魔にならない場所に伝熱材緩衝用穴１１を設けることにより、縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０の過多分の緩衝空間が確保でき、縮合硬化型シリコーン（伝熱材）１０を過剰に塗布した場合でもプリント回路基板（基板）２とガラスエポキシ板（板状スペーサ）４の隙間から漏れたり、はみ出したりする恐れのない温度測定装置および構造を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明にかかる温度測定装置および温度測定構造は、低いトータル製造コストで被測温物と温度センサとを良好に熱的結合させることができ、産業用機器など製作数量の少ない機器へ応用する温度測定装置および構造として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１における温度測定装置の構造を説明するための分解斜視図
【図２】本発明の実施例１における温度測定装置の板状スペーサの形状図
【図３】本発明の実施例１における温度測定装置の構造を説明するための、基板取り付け前の断面図
【図４】本発明の実施例１における温度測定装置の構造を説明するための、基板取り付け後の断面図
【図５】本発明の実施例２における温度測定装置の基板の形状図
【図６】本発明の実施例２における伝熱材過多時の状態を説明するための、基板取り付け後の断面図
【符号の説明】
【００４０】
１  温度検出ＩＣ（温度センサ）
２  プリント回路基板（基板）
３  被測温物
４  ガラスエポキシ板（板状スペーサ）
５  スペーサ固定ねじ
６  基板固定ねじ
７  温度検出ＩＣ（温度センサ）１を配置するための隙間となる貫通穴
８  スペーサ固定ねじ用穴
９  基板固定ねじ用穴
１０  縮合硬化型シリコーン（伝熱材）
１１  伝熱材緩衝用穴
【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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