(57)【要約】  温度センサ２０−３の温度検出素子３２はプリント基板３１のプリント配線３４及び３本の入出力用のプリント配線３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）に接続され、プリント配線３５の接続電極３６に外部回路に接続用のリード線２２の一端が半田３８で接続固定され、他端は硬化性樹脂４１の封止材を通って外部に引き出されている。筐体２１の内部ではプリント基板３１は下面全面を下固定部材４６で支持され、筐体２１の開口部２９に近い方のプリント基板３１の端部は上固定部材４７と下固定部材４６とで挟持されて固定されている。筐体２１は温度制御素子の筐体と同一材質・同一寸法で構成され、内部の温度検出素子３２の配置は温度制御素子の熱応動素子の配置に近似する位置に配置されている。熱伝導率の異なる接着剤４８を使用することで温度センサ２０−３の熱特性を変えることができる。
2014083888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲温度を電気的温度情報信号に変換する温度検出素子と、
金属製又は樹脂製の対向する広面積上面及び広面積下面並びに対向する左右の狭面積側面とで形成される直方形の残る対向する小面積の対向する一方の面を形成する小側面と該小側面に対向する部位にある開口部とを有する筐体と、
該筐体の内部において前記温度検出素子をプリント配線に接続され前記温度検出素子の複数の入出力端子を入出力プリント配線にそれぞれ接続され該入出力プリント配線の端部にそれぞれ接続電極を形成されたプリント基板と、
前記接続電極にそれぞれ一端を接続され他端側を前記筐体の外部へ引き出されたリード線と、
前記プリント基板の前記開口部に近い方の端部側を上から押さえて前記筐体の前記広面積下面に固定する固定部材と、
前記開口部から前記固定部材までの間の空間に充填され前記接続電極に接続された前記リード線の前記接続電極との接続部と該接続部側のリード線被覆部とを封止する硬化性樹脂と、
前記温度検出素子の前記プリント基板に接続された面を除く周囲五面と前記筐体の内面との間に形成された空間部と、
を有し、
前記プリント基板は、前記温度検出素子を接続された上面の反対側面となる下面全面を前記筐体の前記広面積下面に密着させて配置されている、
ことを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
前記プリント基板は、０．８ｍｍ以上の厚さを有する、ことを特徴とする請求項１記載の温度センサ。
【請求項３】
前記プリント基板は、前記温度検出素子の中心に対応する位置に上下に貫通する所定の大きさの貫通孔を形成され、該貫通孔には前記温度検出素子の下面と前記筐体の底面との間に所定の熱伝導率を有する接着剤を充填されている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の温度センサ。
【請求項４】
前記貫通孔の大きさ、及び前記熱伝導率は、前記筐体の周囲環境の計測すべき温度に応じて予め設定される、ことを特徴とする請求項３記載の温度センサ。
【請求項５】
周囲温度を電気的温度情報信号に変換する温度検出素子と、
金属製又は樹脂製の対向する広面積上面及び広面積下面並びに対向する左右の狭面積側面とで形成される直方形の残る対向する小面積の対向する一方の面を形成する小側面と該小側面に対向する部位にある開口部とを有する筐体と、
該筐体の内部において前記温度検出素子をプリント配線に接続され前記温度検出素子の複数の入出力端子を入出力プリント配線にそれぞれ接続され該入出力プリント配線の端部にそれぞれ接続電極を形成され該接続電極と前記温度検出素子との間に貫通孔を形成されたプリント基板と、
前記接続電極にそれぞれ一端を接続され他端側を前記筐体の外部へ引き出されたリード線と、
前記プリント基板の前記貫通孔を貫通する支柱を備え該支柱により前記プリント基板を位置決めし該プリント基板の前記温度検出素子を接続された上面の反対側面となる下面を支持する下固定部材と、
該下固定部材と前記プリント基板の前記下固定部材が支持する面との間に所定の面積と厚みを有して介装された接着剤と、
前記支柱に外嵌し前記プリント基板の前記開口部に近い方の端部側を上から押さえて前記下固定部材と共に前記プリント基板を固定する上固定部材と、
前記開口部から前記上固定部材及び前記下固定部材までの間の空間に充填され前記接続電極に接続された前記リード線の前記接続電極との接続部と該接続部側のリード線被覆部とを封止する硬化性樹脂と、
前記温度検出素子の前記プリント基板に接続された面を除く周囲五面と前記筐体の内面との間に形成された空間部と、
を有し、
前記下固定部材は、前記プリント基板を支持する上面の反対側面となる下面全面を前記筐体の前記広面積下面に密着させて配置されている、
ことを特徴とする温度センサ。
【請求項６】
前記プリント基板の厚さは、０．１ｍｍ以下である、ことを特徴とする請求項５記載の温度センサ。
【請求項７】
前記接着剤は所定の熱伝導率を有し、該熱伝導率は、前記接着剤の面積と厚さと共に、前記筐体の周囲環境の計測すべき温度に応じて予め設定される、ことを特徴とする請求項５記載の温度センサ。
【請求項８】
前記プリント基板は、前記温度検出素子の中心に対応する位置に上下に貫通する所定の大きさの貫通孔を形成され、該貫通孔には前記接着剤の前記貫通孔に対応する部分が盛り上がって充填されている、ことを特徴とする請求項５又は６記載の温度センサ。
【請求項９】
前記接着剤は所定の熱伝導率を有し、該熱伝導率は、前記接着剤の面積と厚み及び前記貫通孔の大きさと共に、前記筐体の周囲環境の計測すべき温度に応じて予め設定される、ことを特徴とする請求項８記載の温度センサ。
【請求項１０】
前記温度検出素子は、検出した温度を抵抗値又は電圧値に変換し、該変換した抵抗値又は電圧値をアナログ信号として前記リード線に送出する、ことを特徴とする請求項１又は５記載の温度センサ。
【請求項１１】
前記温度検出素子は、検出した温度を抵抗値又は電圧値に変換し、該変換した抵抗値又は電圧値をデジタル信号として前記リード線に送出する、ことを特徴とする請求項１又は５記載の温度センサ。
【請求項１２】
前記筐体は、当該温度センサが動作温度を測定する対象となる温度制御素子の筐体と、同一材質かつ同一寸法で構成され、
前記温度検出素子は、前記温度制御素子の筐体内部における温度応動素子の配置位置と同様の態様で当該温度センサの筐体内部に配置される、ことを特徴とする請求項１又は５記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度センサに関わり、更に詳しくは例えばサーモスタットのような温度制御素子の動作温度を正しく検出する温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーミスタや半導体を用いた温度センサが知られている。例えば、温度計素子の電極部と配線部との接合部における膨張・収縮による剥離に基づく抵抗値の変化を防止するために、基板上に実装した温度計素子の出力端子を導体箔で形成し、この出力端子に重ねるように絶縁被覆電線の芯線を接続して、信頼性を高めた温度センサが提案されている。（例えば、日本国、特開２００６−０６６７５１号公報を参照。）【０００３】
また、例えば、熱応答性に優れた温度センサの例として、複写機などの定着ローラの温度計測用の温度センサの例では、２枚の板バネの先端部に感熱素子としてチップサーミスタを取り付けて定着ローラの表面への追従性を高めた構造とし、チップサーミスタを含む部分にカバーシートを密着させて覆ったものが提案されている。（例えば、日本国、特開２０００−１６２０５２号公報を参照。）【０００４】
また、感度よく正確に温度の測定が行える半導体温度センサとして、ピエゾ抵抗素子を気密空間に配置し、ピエゾ抵抗素子の上部には中空部が存在するが、素子としては全体がベース部に密着して、体積膨張と薄肉部での歪みを電気信号として取出し、温度データに変換するものが提案されている。（例えば、日本国、特開平１０−１７６９５８号公報を参照。）【０００５】
ところで、一般的な温度センサは温度センサ自体の熱容量を最小化し、正確に温度を測定するように作られている。ところが、一方で温度を制御するための温度制御素子を例えば電気機器内に組み込む場合、温度制御素子と温度センサとの熱容量等の差に起因して両者の熱応答性にも差が生じ、このため温度センサを用いて温度制御素子に対する正確な動作温度の設定が出来ないという解決すべき課題があった。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、温度制御素子の動作温度を正しく検出する温度センサを提供することを目的とする。
【０００７】
第１の発明の温度センサは、周囲温度を電気的温度情報信号に変換する温度検出素子と、金属製又は樹脂製の対向する広面積上面及び広面積下面並びに対向する左右の狭面積側面とで形成される直方形の残る対向する小面積の対向する一方の面を形成する小側面と該小側面に対向する部位にある開口部とを有する筐体と、該筐体の内部において上記温度検出素子をプリント配線に接続され上記温度検出素子の複数の入出力端子を入出力プリント配線にそれぞれ接続され該入出力プリント配線の端部にそれぞれ接続電極を形成されたプリント基板と、上記接続電極にそれぞれ一端を接続され他端側を上記筐体の外部へ引き出されたリード線と、上記プリント基板の上記開口部に近い方の端部側を上から押さえて上記筐体の上記広面積下面に固定する固定部材と、上記開口部から上記固定部材までの間の空間に充填され上記接続電極に接続された上記リード線の上記接続電極との接続部と該接続部側のリード線被覆部とを封止する硬化性樹脂と、上記温度検出素子の上記プリント基板に接続された面を除く周囲五面と上記筐体の内面との間に形成された空間部と、を有し、上記プリント基板は、上記温度検出素子を接続された上面の反対側面となる下面全面を上記筐体の上記広面積下面に密着させて配置されている、ことを特徴とする。
【０００８】
この温度センサにおいて、例えば、上記プリント基板は、上記温度検出素子の中心に対応する位置に上下に貫通する所定の大きさの貫通孔を形成され、該貫通孔には上記温度検出素子の下面と上記筐体の底面との間に所定の熱伝導率を有する接着剤を充填されている、ことを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明の温度センサは、周囲温度を電気的温度情報信号に変換する温度検出素子と、金属製又は樹脂製の対向する広面積上面及び広面積下面並びに対向する左右の狭面積側面とで形成される直方形の残る対向する小面積の対向する一方の面を形成する小側面と該小側面に対向する部位にある開口部とを有する筐体と、該筐体の内部において上記温度検出素子をプリント配線に接続され上記温度検出素子の複数の入出力端子を入出力プリント配線にそれぞれ接続され該入出力プリント配線の端部にそれぞれ接続電極を形成され該接続電極と上記温度検出素子との間に貫通孔を形成されたプリント基板と、上記接続電極にそれぞれ一端を接続され他端側を上記筐体の外部へ引き出されたリード線と、上記プリント基板の上記貫通孔を貫通する支柱を備え該支柱により上記プリント基板を位置決めし該プリント基板の上記温度検出素子を接続された上面の反対側面となる下面を支持する下固定部材と、該下固定部材と上記プリント基板の上記下固定部材が支持する面との間に所定の面積と厚みを有して介装された接着剤と、上記支柱に外嵌し上記プリント基板の上記開口部に近い方の端部側を上から押さえて上記下固定部材と共に上記プリント基板を固定する上固定部材と、上記開口部から上記上固定部材及び上記下固定部材までの間の空間に充填され上記接続電極に接続された上記リード線の上記接続電極との接続部と該接続部側のリード線被覆部とを封止する硬化性樹脂と、上記温度検出素子の上記プリント基板に接続された面を除く周囲五面と上記筐体の内面との間に形成された空間部と、を有し、上記下固定部材は、上記プリント基板を支持する上面の反対側面となる下面全面を上記筐体の上記広面積下面に密着させて配置されている、ことを特徴とする。
【００１０】
この温度センサにおいて、例えば、上記プリント基板は、上記温度検出素子の中心に対応する位置に上下に貫通する所定の大きさの貫通孔を形成され、該貫通孔には上記接着剤の上記貫通孔に対応する部分が盛り上がって充填されている、ことを特徴とする。
【００１１】
以上のように、本発明によれば、例えばサーモスタットのような温度制御素子の動作温度を正しく検出する温度センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の実施例１〜４に係る温度センサによる正しい動作温度の検出対象となる温度制御素子の外観斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの筐体内に収納されている内部構成を示す斜視図である。
【図２】実施例１〜４に係る温度センサの外観斜視図である。
【図３Ａ】実施例１及び２に係る温度センサの筐体内に収納される内部構成を組み立て順に示す斜視図である。
【図３Ｂ】実施例１及び２に係る温度センサの筐体内に収納される内部構成を組み立て順に示す斜視図である。
【図３Ｃ】実施例１及び２に係る温度センサの筐体内に収納される内部構成を組み立て順に示す斜視図である。
【図４Ａ】実施例１に係る温度センサの内部構成を裏面から見た図である。
【図４Ｂ】図４Ａの内部構成を筐体の内部に収納した完成品の側断面図である。
【図５Ａ】実施例２に係る温度センサの内部構成を裏面から見た図である。
【図５Ｂ】図５Ａの内部構成を筐体に収納した完成品の側断面図である。
【図６Ａ】実施例３に係る温度センサの内部構成を上面から見た図である。
【図６Ｂ】図６Ａの内部構成を裏面から見た図である。
【図６Ｃ】図６Ａ及び図６Ｂに示す内部構成を筐体に収納して筐体の上面部を取り除いた内部の上面図である。
【図６Ｄ】図６Ｃに上面部が付いた状態の完成品の側断面図である。
【図７Ａ】実施例４に係る温度センサの内部構成を裏面から見た図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示す内部構成を筐体に収納して筐体の上面部を取り除いた内部の上面図である。
【図７Ｃ】図７Ｂに上面部が付いた状態の完成品の側断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  温度制御素子
２  筐体
３（３ａ、３ｂ）  リード線
４（４ａ、４ｂ）  絶縁性被覆材
５  サーモスタット
６  バイメタル
７  可動板
８  爪
９  上支持部材
１１  下支持部材
１２  貫通孔
１３  支柱
１４  熱伝導部材
１５  固定板
１５ａ  一端
１６  固定接点
２０、２０−１、２０−２、２０−３、２０−４  温度センサ
２１  筐体
２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）  リード線
２２ａ−１、２２ｂ−１、２２ｃ−１  接続端部
２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）  絶縁性被覆材
２４  上面
２４ａ  内部上面
２５  下面
２５ａ  内部下面
２６  左側面
２７  右側面
２８  小側面
２９  開口部
３１  プリント基板
３２  温度検出素子
３３  リード
３４  接続用のプリント配線
３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）  入出力用のプリント配線
３６  接続電極
３７  接続用差込孔
３８  半田
３９  固定部材
４１  硬化性樹脂
４２  空間部
４３  貫通孔
４４  接着剤
４５  貫通孔
４６  下固定部材
４６ａ  支柱
４７  上固定部材
４８  接着剤
４９  貫通孔
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１Ａは、本発明の詳しくは後述する実施例１〜４に係る温度センサによる正しい動作温度の検出対象となる温度制御素子の外観斜視図であり、図１Ｂは図１Ａに示す筐体の内部に収納されている内部構成を示す斜視図である。【００１５】
図１Ａに示すように、温度制御素子１は、金属製又は樹脂製の部材からなる筐体２と、図では陰になって見えないが、筐体の開口部を封止する封止剤を貫通して外部に延び出す２本のリード線３（３ａ、３ｂ）を備えている。リード線３は両端部を除いて全体が絶縁性被覆材４（４ａ、４ｂ）で被覆されている。【００１６】
この筐体２の内部には、図１Ｂに示すサーモスタット５が収納されている。サーモスタット５は、平常時には図のように上に凸状に反っている反り方向を所定の温度で反転させるバイメタル６を備えている。【００１７】
このバイメタル６は、その自由端部（図１Ｂでは斜め左下方向の端部）を、可動板７の一端に形成されている爪８により保持され、反対側の端部を、可動板７の他端と共に、上下から絶縁性の上支持部材９及び下支持部材１１により支持されて下支持部材１１に固定されている。【００１８】
上支持部材９の中央には貫通孔１２が形成されている。下支持部材１１には中央に支柱１３が立設されている。支柱１３は、図では隠れて見えない可動板７の他端に形成されている貫通孔を貫通して更に上支持部材９の貫通孔１２に嵌入し、部材間の相互位置を位置決めしている。【００１９】
上支持部材９及び下支持部材１１から外部方向（図１Ｂでは斜め右上方向）に２本のリード線３（３ａ、３ｂ）が延び出している。下支持部材１１には、リード線３とは反対方向に延び出す所定の熱伝導率を有する板状の熱伝導部材１４が一体化して形成されている。【００２０】
熱伝導部材１４の延びだした先端の更に先に、鉤型に形成されている（図１Ｂでは陰になって見えない）固定板１５の一端１５ａが配置されている。固定板１５の一端１５ａには固定接点１６が形成されている。固定板１５の他端は固定板部材１４の側面を回り込んで下支持部材１１まで延びだし、リード線３ａの端部に接続されている。【００２１】
固定板１５の固定接点１６に対応する可動板７の端部下面には、図１Ｂでは陰になって見えないが、可動接点が形成されている。可動接点は常態時にはバイメタル６の反りの付勢力によって固定接点に圧接している。可動板７の上支持部材９及び下支持部材１１に支持される端部にはリード線３ｂの端部に接続されている。【００２２】
温度制御素子１は、熱を発生する電子機器の熱発生部の近傍に配設され、電子機器の内部配線のいずれかの配線と直列にリード線３ａ及び３ｂが接続される。電子機器の内部温度が所定の温度を超えると、その温度に応動してバイメタル６が上に凹状に反り方向を反転させ、固定接点１６と可動接点が開き、リード線３ａ及び３ｂ間の通電が遮断される。【００２３】
図２は、本発明の詳しくは後述する実施例１〜４に係る温度センサの外観斜視図である。同図に示すように、温度センサ２０は、金属製又は樹脂製からなる筐体２１と、筐体２１の開口部から外部に延び出す３本のリード線２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）を備え、リード線２２は両端部を除いて全体が絶縁性被覆材２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）で被覆されている。【００２４】
筐体２１は、上下で対向する広面積の上面２４及び下面２５と、左右で対向する狭面積の左側面２６及び右側面２７と、前後で対向する一方の面を形成する小側面２８及び他方の面に当たる部位に形成された開口部２９とで直方形に形成されている。この筐体２１の寸法及び材質は、温度制御素子１の筐体２の寸法及び材質と同一に作られている。【００２５】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは実施例１及び２に係る温度センサの筐体２１内に収納される内部構成を組み立て順に示す斜視図である。図３Ａは、プリント基板３１と、プリント基板３１に搭載された温度検出素子３２を示している。このプリント基板３１は０．８ｍｍ以上の厚さを持っている。【００２６】
温度検出素子３２は、側面から出ている複数のリード３３により、プリント基板３１の複数の接続用のプリント配線３４に接続されている。また、プリント基板３１には３本の入出力用のプリント配線３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）が配線されている。【００２７】
プリント配線３５ａは例えば温度検出素子３２からの出力用配線であり、プリント配線３５ｂは例えば接地配線であり、プリント配線３５ｃは例えば外部からの駆動制御信号の入力用配線である。これらのプリント配線３５はプリント基板３１の外側（図３Ａの斜め右上側）端部まで延びだして、それぞれ接続電極３６を形成されている。【００２８】
接続電極３６には、それぞれ接続用差込孔３７が形成され、これらの接続用差込孔３７に、図３Ｂに示すように、リード線２２の下に折り曲げられた一端２２ａ−１、２２ｂ−１、及び２２ｃ−１が差し込まれる。【００２９】
そして、これら接続電極３６の接続用差込孔３７に差し込まれたリード線２２の下に折り曲げられた一端２２ａ−１、２２ｂ−１、及び２２ｃ−１の部分は、図３Ｃに示すように、半田３８によって固定され、接続電極３６に確実に接続される。【００３０】
温度検出素子３２は、周囲温度を電気的温度情報信号に変換する素子であり、制御回路を内蔵し、例えばプリント配線３５ｂ、３５ｃを介して外部のホスト機器から入力される指示信号に応じて、電気的温度情報信号をプリント配線３５ａ、３５ｂを介して外部に送出する。【００３１】
このとき、温度検出素子３２は、外部からの指示がアナログ出力を指示しているときは電気的温度情報信号をアナログ信号として出力し、外部からの指示がデジタル出力を指示しているときは電気的温度情報信号をデジタル信号として出力する。【００３２】
実施例１
図４Ａは、実施例１において、図３Ｃの構成を裏面から見た図である。図４Ｂは図４Ａに示す内部構成を、筐体２１の内部に収納した完成品の側断面図である。この実施例１に係る温度センサ２０−１の外観は図２に示したものと同一である。【００３３】
なお、図４Ａ、図４Ｂには、図２又は図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃと同一の構成部分には、図２又は図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃと同一の番号を付与して示している。図４Ｂに示すように、プリント基板３１は、開口部２９に近い方の端部側を、固定部材３９により上から押さえられて、筐体２１の内部下面２５ａに固定されている。【００３４】
また、プリント基板３１は、温度検出素子３２を接続された上面の反対側面となる下面全面を筐体２１の内部下面２５ａに密着させて配置されている。また、開口部２９から固定部材３９までの間の空間には硬化性樹脂４１が充填されている。この硬化性樹脂４１は、充填された液状樹脂が硬化したものである。【００３５】
硬化性樹脂４１は、開口部２９を外部から封止すると共に、接続電極３６（以下、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃも参照）に接続されたリード線２２の接続電極３６との接続部２２ａ−１、２２ｂ−１、２２ｃ−１と、これら接続部側のリード線被覆部２３ａ、２３ｂ、２３ｃとを封止している。【００３６】
接続電極３６にそれぞれ一端を接続されたリード線２２の他端側は、硬化性樹脂４１を貫通する状態で筐体２１の外部へ引き出されている。また、温度検出素子３２のプリント基板３１に接続された面を除く周囲五面と筐体２１の内面との間には空間部４２が形成されている。【００３７】
上述した温度センサ２０−１の筐体２１の内部における温度検出素子３２の配置態様は、図１Ａに示した温度制御素子１の筐体２の内部における図１Ｂに示したバイメタル６の配置態様に可及的に近似させるための配置態様である。【００３８】
前述したように、温度制御素子１の筐体２と温度センサ２０−１の筐体２１の寸法と材質を同一としたことにより温度制御素子１と温度センサ２０−１の熱容量の差は可及的に小さくなっている。【００３９】
このように、両者の熱容量の差が可及的に小さくなると共に、バイメタル６の配置態様と温度検出素子３２の配置態様を近似させたことにより、バイメタル６と温度検出素子３２の熱感応位置の差が可及的に小さくなる。【００４０】
このように、熱容量の差と熱感応位置の差が可及的に小さくなったことにより、温度制御素子１と温度センサ２０−１の熱応答性に生じる差が可及的に小さくなる。換言すれば、温度制御素子と同等の熱特性を有する温度センサが実現する。【００４１】
これにより、温度制御素子１の動作温度を測定又は設定する試験のために、温度センサ２０−１を温度制御素子１に近接させて、電子機器内に配置したときは、温度制御素子１が動作したときの温度と、そのとき温度センサ２０−１が出力した電気的温度情報信号が示す温度とが正確に一致するようになる。【００４２】
なお、一般に温度制御素子は内部に流れる電流による発熱つまり筐体内部で発生するジュール熱によって、内部に流れる電流が無い場合の動作温度と、実装状態で内部に流れる電流が生じた場合の動作温度に差を生じる。この差は標準のデータを基にしたデジタル情報である。【００４３】
一方、温度センサは筐体内部において流れる電流が無いからジュール熱は発生せず、したがって正確に環境温度を測定できる。したがって、温度センサの出力がデジタル信号であれば、この温度センサの出力を受けるコントローラ側で、温度制御素子の電流通電のジュール熱による動作温度の変化の程度を把握することができる。【００４４】
温度制御素子の電流通電のジュール熱による動作温度の変化の程度を把握することができれば、温度制御素子が動作する実際の動作温度データの補正を行うことができる。また、温度制御素子と共に温度センサを組み込んで電子機器を運転することにより温度制御素子のシミュレーションを行うことができる。【００４５】
また、このようなシミュレーションにより、さまざまな組込みの機器における正常な動作範囲、この正常な動作範囲を越える異常な動作条件などにより、温度制御素子の温度設定が正しいか否かの検証が容易になる。【００４６】
従来、一般的な温度センサは熱伝導性は等方性が重要で、熱容量的にも最小化が望ましいとされてる。これに対して、一般の温度制御素子は温度感知素子であるバイメタルが筐体内で一方の面に偏って組み込まれていることと、このようにバイメタルとスイッチ機構が内蔵されることにより、熱容量が大きくなり感熱異方性が存在する。【００４７】
これらの温度制御素子のシミュレーションを行う場合、温度センサには温度制御素子と同等の熱特性が求められる。本発明の実施例の温度センサを用いれば、熱容量も温度感知位置も温度制御素子と同等であるので、熱特性も同等となる。【００４８】
温度センサから直接温度データが出力されると、いわゆるデジタル家電のように、マイクロプロセッサを電子機器側が持っている場合、温度データの扱いが容易になるだけでなく、二重安全として機構的なスイッチによる保護をあわせて持つ場合の条件設定や検証が非常に容易になり、最終的な安全性も向上する。【００４９】
実施例２
図５Ａは実施例２に係る温度センサの内部構成を裏面から見た図である。図５Ｂは図５Ａの内部構成を筐体に収納した完成品の側断面図である。なお、図５Ａ、図５Ｂには、図２ないし図４に示した構成と同一の構成部分には図２ないし図４と同一の番号を付与して示している。【００５０】
また、図５Ａは、図４Ａに示した温度検出素子３２の中央に対応するプリント基板３１の部分に、上下に貫通する直径ａの大きさの貫通孔４３が形成された状態を示している。本例においては、貫通孔４３の内部に所定の熱伝導率を有する接着剤４４が充填される。【００５１】
なお、この実施例２に係る温度センサ２０−２の外観は図２に示したものと同一である。また、この温度センサ２０−２の動作、機能、及び作用・効果は、図４に示した温度センサ２０−１の場合と同様である。【００５２】
ただし、本例の場合は、検出温度を予め可変させることができる。すなわち、貫通孔４３の大きさ（直径ａの大きさ）や、接着剤４４の熱伝導率を、組み立て完成前に予め選択して、温度センサ２０−２の検出温度を所望の検出温度に予め設定することができる。【００５３】
これにより、温度センサ２０−２の筐体２１の周囲環境の計測すべき温度に応じて温度センサ２０−２の検出温度を設定することができる。この設定は、複数回の実験結果に基づいて貫通孔４３の大きさ（直径ａ）、接着剤４４の熱伝導率、検出温度との関係式を作成し、この関係式に基づいて設定することができる。【００５４】
実施例３
図６Ａは、実施例３に係る温度センサの内部構成を上面から見た図である。図６Ｂは図６Ａに示す内部構成を裏面から見た図である。図６Ｃはその内部構成を筐体に収納してその筐体の図２に示した広面積の上面２４を取り除いて内部を示す上面図である。図６Ｄは上面２４の付いた状態の完成品の側断面図である。【００５５】
なお、図６Ａ〜図６Ｄには、図２ないし図５に示した構成と同一の構成又は機能部分には図２ないし図５と同一の番号を付与して示している。また、本例ではプリント基板３１を図３ないし図５と同一の番号で示しているが、厚さは０．１ｍｍ以下のもので構成されている。【００５６】
また、本例では、温度検出素子３２と接続電極２６との中間に支柱用の貫通孔４５が形成されているため、入出力用のプリント配線３５の内、接地用のプリント配線３５ｂは、貫通孔４５を避けるように大きく屈曲して配線されている。【００５７】
上記の内部構成が、図６Ｃ、図６Ｄに示すように筐体２１の内部に収納されたときは、プリント基板３１は、温度検出素子３２を接続された上面の反対側面となる下面を下固定部材４６によって支持される。【００５８】
下固定部材４６には、プリント基板３１の貫通孔４５に対応する位置に支柱４６ａが立設されている。支柱４６ａは、貫通孔４５を貫通して上面を筐体２１の内部上面２４ａに当接させて、プリント基板３１を位置決めしている。【００５９】
また、プリント基板３１の筐体２１の開口部２９に近い方の端部側は、上固定部材４７によって上から押さえられて、下固定部材４６と共に筐体２１の内部下面２５ａに固定されている。上固定部材４７は、支柱４６ａに外嵌した形状で配置され、プリント基板３１の開口部２９に近い方の端部を上から押圧している。【００６０】
上記の下固定部材４６は、プリント基板３１を支持する上面の反対側面となる下面全面を筐体２１の内部下面２５ａに密着させて配置されている。また、本例では、下固定部材４６とプリント基板３１の下面との間に、所定の面積と厚みを有した接着剤４８が介装されている。【００６１】
本例の場合も、開口部２９から上固定部材４７及び下固定部材４６までの間の空間には硬化性樹脂４１が充填されている。硬化性樹脂４１は、接続電極３６に接続されたリード線２２の半田３８による接続電極３６との接続部と、この接続部側のリード線被覆部を形成する絶縁性被覆材２３を外部から封止している。【００６２】
また、本例の場合も、接続電極３６にそれぞれ一端を接続されたリード線２２の他端側は、硬化性樹脂４１を貫通する状態で筐体２１の外部へ引き出されている。また、温度検出素子３２のプリント基板３１に接続された面を除く周囲五面と筐体２１の内面との間には空間部４２が形成されている。【００６３】
本例の場合も、上述した温度センサ２０−３の筐体２１の内部における温度検出素子３２の配置態様は、図１Ａに示した温度制御素子１の筐体２の内部における図１Ｂに示したバイメタル６の配置態様に可及的に近似させるための配置態様である。【００６４】
なお、この実施例３に係る温度センサ２０−３の外観は図２に示したものと同一である。また、この温度センサ２０−３の動作、機能、及び作用・効果は、図５に示した温度センサ２０−２の場合と同様である。【００６５】
本例の場合も、検出温度を予め可変させることができる。本例において、下固定部材４６の熱伝導率を変えることは比較的大きな部材の材質を変更することになるため困難を伴うが、接着剤４８を熱伝導率の異なる他の接着剤４８に変更することは容易である。また、接着剤４８の塗布面積を変更することも容易である。【００６６】
接着剤４４の塗布面積や熱伝導率を、組み立て完成前に予め選択して、温度センサ２０−３の筐体２１の周囲環境の計測すべき温度に応じて温度センサ２０−３の検出温度を所望の検出温度に予め設定することができる。【００６７】
実施例４
図７Ａは、実施例４に係る温度センサの内部構成を裏面から見た図である。図７Ｂはその内部構成を筐体に収納してその筐体の図２に示した広面積の上面２４を取り除いて内部を示す上面図である。図７Ｃは図７Ｂに上面２４が付いた状態の完成品の側断面図である。【００６８】
なお、図７Ａ〜図７Ｃには、図６に示した構成と同一の構成部分には図６と同一の番号を付与して示している。また、本例の場合もプリント基板３１は、厚さが０．１ｍｍ以下のもので構成されている。【００６９】
また、この実施例４に係る温度センサ２０−４の外観は図２に示したものと同一である。また、この温度センサ２０−４の動作、機能、及び作用・効果は、図６に示した温度センサ２０−３の場合と同様である。【００７０】
ただし、本例の場合、図６の場合と異なるのは、温度検出素子３２の中央に対応するプリント基板３１の部分に上下に貫通する直径ｂの大きさの貫通孔４９が形成されていること、及び接着剤４８が貫通孔４９を介して温度検出素子３２の底面に直接接着していることである。【００７１】
図６の場合では、熱伝導率を変化させた接着剤４８の熱伝導はプリント基板３１を介して温度検出素子３２の底面に伝達されるが、本例の場合は接着剤４８が貫通孔４９を介して温度検出素子３２の底面に直接接着しているので、熱伝導率を変化させた接着剤４８の熱伝導を直接温度検出素子３２の底面に伝達させることができる。【００７２】
これにより、接着剤４４の塗布面積や熱伝導率を、組み立て完成前に予め選択することで、より一層、温度センサ２０−４の筐体２１の周囲環境の計測すべき温度に応じて温度センサ２０−４の検出温度を所望の検出温度に予め設定することが容易となる。【００７３】
なお、上記の説明では、温度制御素子と温度センサの筐体がともに同一の直方形である場合について説明したが、これに限ることなく、温度センサの筐体の外観形状と材質を、温度制御素子の筐体の外観形状と材質に近似させた構成であればよいことはいうまでもない。【００７４】
例えば、温度制御素子の中には、筐体が円筒状のものもあるが、この場合は、温度センサの筐体も円筒状に作成すればよい。そして、筐体内部に設けた付勢部材で、プリント基板３１を裏面から押圧し、プリント基板３１に搭載した温度検出素子３２を円筒状の筐体の金属キャップ内面に押圧するように組み込む。【００７５】
プリント基板３１の接続電極と外部接続端子とは、筐体内で変形可能なように屈曲した形状の配線で接続する。金属キャップを感熱部材とし、この金属キャップの外面を、熱感知が必要な面に当接させて、この温度センサを取り付ける。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように本発明の温度センサは、例えばサーモスタットのような温度制御素子の動作温度を正しく検出する温度センサを必要とする全ての業界において利用することが可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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