(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に接触するように配置される樹脂製のハウジング部を有するセンサ本体と、
当該ハウジング部の内部に配設され、且つ前記被検体から前記ハウジング部の内部に伝達される熱の温度に応じた検出信号を出力する測温素子と、
前記被検体と前記測温素子との間に位置するように前記ハウジング部に設けられた、前記測温素子への前記熱の伝達効率を高めるための金属製の熱伝達向上部材と、を備え、
前記熱伝達向上部材の少なくとも一部が、インサート成形により、前記ハウジング部に埋設され、前記ハウジング部の断面側面視で略コ字状に形成されており、
前記熱伝達向上部材は、
底平板部を前記ハウジング部の表面から露出させて、前記被検体に接触させる被検体接触部と、
前記底平板部以外を前記ハウジング部に埋設し、前記底平板部の両縁部から延出された一対の側平板に前記測温素子を挟んだ埋設伝熱部と、を有し、
前記測温素子と前記底平板部との間には、前記ハウジング部を形成する樹脂層が位置していることを特徴とする温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバッテリーセル等の被検体に当接又は近接配置されて、この被検体の温度測定に用いるのに好適な温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハイブリッド車や電気自動車等の車両に搭載されるバッテリー（二次電池）として、ニッケル−水素電池、ニッケル−金属水素化物電池、リチウムイオン二次電池等、各種の電池が開発されている。
この種のバッテリーは、通常、出力電圧を高めるために、複数個のバッテリーセルをバスバーにより直列に接続した構成をなしている。また、この種のバッテリーでは、各バッテリーセルの過充電、過放電を防止するために、バッテリーセルの温度を測定するための温度センサが取り付けられる。
【０００３】
図４（ａ）は前述のバッテリーセルの温度測定に使用される温度センサの従来例を示したもので、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した温度センサをバッテリーセルに取り付けた状態を示している。
【０００４】
ここに示した温度センサ１０１は、特許文献１に開示されたものであり、バッテリーセル１２１に近接するように配置される樹脂製のハウジング部１１３を有するセンサ本体１０１ａと、このハウジング部１１３の内部に配設され、且つバッテリーセル１２１からハウジング部１１３に伝達される熱の温度に応じた検出信号を出力するサーミスタ１１１と、を備えている。
【０００５】
サーミスタ１１１は、所定の電極に接続されたリード線１１４と、このリード線１１４から引き出された引き出し線１１５とを経て検出信号を外部の検出装置（不図示）に出力する。
【０００６】
そして、前述の樹脂製のハウジング部１１３は、サーミスタ１１１及びリード線１１４と前述の引き出し線１１５の被覆１１５ａの一部とを液密状態に覆うための内側合成樹脂層１４１と、この内側合成樹脂層１４１の周囲を覆う略有底筒状構造の外側合成樹脂層１４３とから構成されている。また、外側合成樹脂層１４３の先端には平坦な凸面部１３１が形成されており、この平坦な凸面部１３１が被検体であるバッテリーセル１２１に近接するように配置されることになる。
【０００７】
ハウジング部１１３を構成している２つの樹脂層１４１，１４３の内、内側合成樹脂層１４１はサーミスタ１１１やリード線１１４の周囲に防水性を確保する目的で装備されており、一方、外側合成樹脂層１４３はバッテリーセル１２１への取り付け性が良い一定の形態、形状を付与する目的で装備されている。
【０００８】
以上の温度センサ１０１は、図４（ｂ）に示すように、バッテリーセル１２１を収容するバッテリーケース１５１の上蓋１５３に装備されたセンサ取付筒１５５に装着される。なお、センサ取付筒１５５は、底壁をバッテリーセル１２１に接触させた有底円筒状の樹脂製筒体である。
【０００９】
図４（ｂ）に示したように、温度センサ１０１は、その凸面部１３１がセンサ取付筒１５５の底壁に接触するように、センサ取付筒１５５に収容される。そして、温度センサ１０１は、センサ取付筒１５５に収容された時、外側合成樹脂層１４３の基端部に一体形成された弾性係合突起である一対のクランプ１４３ａが上蓋１５３の止め具１５３ａに係合することで、バッテリーケース１５１に固定されることになる。
このように固定されることにより、バッテリーケース１５１に固定された温度センサ１０１は、センサ取付筒１５５の底壁を介して測定用受熱面部１３１に伝達されるバッテリーセル１２１の温度を検出することになる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１８９０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前述した従来の温度センサ１０１の場合、バッテリーセル１２１とサーミスタ１１１との間には、ハウジング部１１３を構成している内側合成樹脂層１４１と外側合成樹脂層１４３とが位置しており、バッテリーセル１２１から凸面部１３１に伝達された熱の一部が前述の各合成樹脂層１４１，１４３に拡散することにより、サーミスタ１１１への熱伝達効率が低減して、温度の測定精度が低下するおそれがあり、改善の余地があった。
【００１２】
また、前述の各合成樹脂層１４１，１４３は金属等と比較すると熱伝達効率が低く、その影響でサーミスタ１１１への熱伝導が遅れて、測定に応答遅れが生じ易いという問題も発生していた。
【００１３】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定用受熱面部からサーミスタ等の測温素子への熱伝導性を高めると共に、被検体と測温素子との間に位置する樹脂層への熱の拡散を抑止して、これにより、温度測定精度を向上させ、且つ測定の応答性を向上させることができる温度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の前述した目的は、下記（１）の構成により達成される。
（１）被検体に接触するように配置される樹脂製のハウジング部を有するセンサ本体と、
当該ハウジング部の内部に配設され、且つ前記被検体から前記ハウジング部の内部に伝達される熱の温度に応じた検出信号を出力する測温素子と、
前記被検体と前記測温素子との間に位置するように前記ハウジング部に設けられた、前記測温素子への前記熱の伝達効率を高めるための金属製の熱伝達向上部材と、を備え、
前記熱伝達向上部材の少なくとも一部が、インサート成形により、前記ハウジング部に埋設され、前記ハウジング部の断面側面視で略コ字状に形成されており、
前記熱伝達向上部材は、
底平板部を前記ハウジング部の表面から露出させて、前記被検体に接触させる被検体接触部と、
前記底平板部以外を前記ハウジング部に埋設し、前記底平板部の両縁部から延出された一対の側平板に前記測温素子を挟んだ埋設伝熱部と、を有し、
前記測温素子と前記底平板部との間には、前記ハウジング部を形成する樹脂層が位置していることを特徴とする温度センサ。
【００１５】
上記（１）の構成によれば、測温素子への熱の伝達効率を高めるための金属製の熱伝達向上部材が被検体と測温素子との間に位置するようにセンサ本体のハウジング部に設けられている。これにより、被検体から測温素子への熱伝導性が高められると共に、被検体と測温素子との間に位置するハウジング部の樹脂層への熱の拡散が抑制される。したがって、温度センサにおける温度測定精度を向上させ、且つ測定の応答性を向上させることができる。さらに、熱伝達向上部材が被検体接触部と埋設伝熱部とを有しているので、被検体の熱が、この被検体に直に接触している被検体接触部を介して直に熱伝達向上部材に伝わり、この熱伝達向上部材から効率良く測温素子に伝達されるため、被検体から測温素子への熱伝達率を高めることができ、温度センサにおける温度測定精度を向上させると共に、測定の応答性を更に向上させることができる。
また、熱伝達向上部材の少なくとも一部が、インサート成形により、センサ本体のハウジング部に埋設されているので、被検体と測温素子との間に位置するハウジング部の樹脂層内での熱伝達向上部材の位置決め精度を向上させると共に、熱伝達向上部材の固定強度を高めることができ、測定精度にばらつきの無い高品位の温度センサを量産することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、測定用受熱面部からサーミスタ等の測温素子への熱伝導性を高めると共に、被検体と測温素子との間に位置する樹脂層への熱の拡散を抑止して、これにより、温度測定精度を向上させ、且つ測定の応答性を向上させることができる温度センサ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】
【００１７】
以下、本発明に係る温度センサの好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る温度センサの一実施の形態の概略構成を示す斜視図である。図２（ａ）は図１に示した温度センサがバッテリーケースに取り付けられた状態の正面図である。図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３は図１に示した温度センサの測定用受熱面部がバッテリーケース内のバッテリーセルに当接している状態を示す正面図である。
【００１８】
本実施形態に係る温度センサ１は、被検体であるバッテリーセル９（図３参照）に当接するように配置される樹脂製のハウジング部５を有するセンサ本体１ａと、このハウジング部５の内部に配設され、且つバッテリーセル９からハウジング部５の内部に伝達される熱の温度に応じた検出信号を出力するサーミスタ（測温素子）３と、バッテリーセル９とサーミスタ３との間に位置するようにハウジング部５に設けられた、サーミスタ３への熱の伝達効率を高めるための金属製の熱伝達向上部材４１と、サーミスタ３の電極に接続されてハウジング部５の基端側から延出する引き出し線（電線）７ａ，７ｂと、を主に備えている。
【００１９】
また、本実施形態では、複数個のバッテリーセル９は図３に示すようにバッテリーケース１３内の各セル収容部１３ａに収納されており、バッテリーケース１３の上部には、モジュール部品１５が取り付けられることになる。
このモジュール部品１５は、各バッテリーセル９の上方を覆う板状のモジュール本体２１を有しており、このモジュール本体２１には温度センサ１を取り付けるための取付穴２３がバッテリーセル９に向かうように貫通形成されている。
【００２０】
温度センサ１のハウジング部５の基端側の両側には、取付穴２３の周縁部に係合可能な一対の弾性係止片３１と、この弾性係止片３１の基端部から分岐して後方（温度センサ１の取付穴２３への挿入方向に対して後方、即ち図中、上方向）に延設された一対の操作受片３３と、がそれぞれ温度センサ１に一体形成されている。
【００２１】
一対の弾性係止片３１は、それらの先端部に向かうに従って互いに離反するように傾斜しており、それらの先端部の間隔が取付孔２３の穴径よりも大きくなるように形成されている。そして、この一対の弾性係止片３１は、それらの先端部の間隔を狭め、若しくは広げる向きにそれ自体が弾性変形可能である。
【００２２】
また、一対の操作受片３３は、一対の弾性係止片３１の間に形成されている。また、この一対の操作受片３３は、それらの先端部に向かうに従って互いに離反するように傾斜して、それらの先端部の間隔が取付孔２３の穴径よりも大きくなるように形成されている。また、一対の操作受片３３自体が弾性変形しにくいように、リブ３３ａがそれぞれ形成されている。
【００２３】
そして、温度センサ１をモジュール本体２１の取付穴２３に取り付ける際には、一対の操作受片３３を互いに接近する方向に挟み付けてハウジング部５の中心軸側にその基端部（根元部）を中心として撓ませる。このとき、一対の操作受片３３に設けられたリブ３３ａの作用により、この撓みに伴って、一対の弾性係止片３１もこの一対の操作受片３３と共にハウジング部５の中心軸側にその基端部（根元部）を中心として撓むことになり、この状態で、温度センサ１をモジュール本体２１の取付穴２３に挿入すると、一対の弾性係止片３１は、取付穴２３の周縁部との摺接により両先端部の間隔が狭まるようにさらに弾性変形して、取付穴２３を通過することになる。
【００２４】
そして、取付穴２３を通過した一対の弾性係止片３１は、弾性変形から開放されて元の形状に復元されて取付穴２３の周縁部の裏面側に係合することになる。一方、一対の操作受片３３は、取付穴２３を通過することなく、取付穴２３の表面側に係合することになる。
【００２５】
このように、取付孔２３に挿入された温度センサ１は、図２（ａ）に示すように、一対の弾性係止片３１及び一対の操作受片３３との間に取付孔２３の周縁部を挟み込み、モジュール部品１５の取付孔２３の周縁部に係止されることになる。そして、この状態で、図３に示すように、モジュール部品１５が複数のバッテリーセル９に跨って装着されたとき、温度センサ１は、そのハウジング部５に設けられた熱伝達向上部材４１の被検体接触部４３（後述）を所定のバッテリーセル９に接触させることになる。
なお、このときには、弾性係止片３１は、図３に示すように、取付穴２３の裏面側の周縁部に係合することで、熱伝達向上部材４１の被検体接触部４３を、取付穴２３に対向しているバッテリーセル９に対し、所定の押圧力で接触させる付勢部材としても機能することになる。
【００２６】
ここで、熱伝達向上部材４１は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、バッテリーセル９とサーミスタ３との間に位置するようにハウジング部５に設けられ、且つバッテリーセル９に接触するようにハウジング部５の表面から露出された平板状の被検体接触部４３と、ハウジング部５に埋設されて、この被検体接触部４３に伝達された熱をサーミスタ３に伝達するための一対の埋設伝熱部４５と、を有している。
【００２７】
即ち、熱伝達向上部材４１は、例えば、一枚の平板を金属板のプレス成形により側面視でコ字状に形成されたプレス成形品であり、図２（ｂ）に示すように、被検体接触部４３はそのプレス成形品の略矩形状の底平板部によりなり、バッテリーセル９はこの底平板部全体にわたって接触されることになる。そして、埋設伝熱部４５は、この被検体当接部４３の両縁部から直行方向（図中上下方向）に延出された一対の側平板によりなり、サーミスタ３はこの一対の側平板により挟まれて位置することになる。このような、被検体接触部４３と埋設伝熱部４５とを有した熱伝達向上部材４１は、インサート成形により、被検体接触部４３のみをセンサ本体１ａのハウジング部５の表面から露出させた状態で、このハウジング部５に埋設されることになる。
【００２８】
さらに、熱伝達向上部材４１は、被検体であるバッテリーセル９の接触する部分と同一の金属材料により形成されている。例えば、バッテリーセル９のその接触部分がアルミニウム製とされる場合には、熱伝達向上部材４１もアルミニウム製となる。
【００２９】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、サーミスタ３への熱の伝達効率を高めるための金属製の熱伝達向上部材４１がサーミスタ３との間に位置するようにセンサ本体１ａのハウジング部５に設けられている。これにより、被検体であるバッテリーセル９からサーミスタ３への熱伝導性が高められると共に、バッテリーセル９とサーミスタ３との間に位置するハウジング部５の樹脂層への熱の拡散が抑制される。したがって、温度センサ１における温度測定精度を向上させ、且つ測定の応答性を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、熱伝達向上部材４１が、インサート成形により、センサ本体１ａのハウジング部５に埋設されているので、バッテリーセル９とサーミスタ３との間に位置するハウジング部５の樹脂層内での熱伝達向上部４１の位置決め精度を向上させると共に、熱伝達向上部４１の固定強度を高めることができ、測定精度にばらつきの無い高品位の温度センサ１を量産することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態によれば、熱伝達向上部４１が、図２（ｂ）にも示したように、被検体接触部４３と埋設伝熱部４５とを有しているので、バッテリーセル９の熱が、このバッテリーセル９に直に接触している被検体接触部を介して直に熱伝達向上部４１に伝わり、この熱伝達向上部４１から効率良くサーミスタ３に伝達されるため、バッテリーセル９からサーミスタ３への熱伝達率を高めることができ、温度センサ１における温度測定精度を向上させると共に、測定の応答性を更に向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、熱伝達向上部４１を、バッテリーセル９の接触する部分と同一の金属材料で形成しているので、被検体であるバッテリーセル９と熱伝達向上部４１との間の接触が同一金属同士の接触となり、異種金属の接触に起因する電食の発生を避けることができ、電食によるバッテリーセル９や熱伝達向上部材４１の腐食を防止することができる。
【００３３】
なお、本発明に係る温度センサの用途は、前述した実施形態に示したバッテリーセルの温度検出に限るものではなく、各種の温度測定に利用可能であることは言うまでもない。
【００３４】
また、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
例えば、前述した実施形態では、熱伝達向上部４１の一部がハウジング部５の表面から露出した構成として説明したが、その表面から露出されないように全体がハウジング部５内に埋設されるように構成してもよい。また、前述した実施形態では、ハウジング部５がバッテリーセル等の被検体と当接するとして説明したが、近接するように配置してもよく、この場合においても本発明の前述した目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る温度センサの一実施の形態の概略構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１に示した温度センサがバッテリーケースに取り付けられた状態の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示した温度センサの測定用受熱面部がバッテリーケース内のバッテリーセルに当接している状態を示す正面図である。
【図４】（ａ）は従来の温度センサの概略構成を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の温度センサをバッテリーセルに取り付けた状態の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    温度センサ
１ａ  センサ本体
３    サーミスタ（測温素子）
５    ハウジング部
７ａ，７ｂ  引き出し線
９    バッテリーセル（被検体）
１３  バッテリーケース
１３ａ  セル収容部
１５  モジュール部品
２１  モジュール本体
２３  取付穴
３１  弾性係止片
３３  操作受片
４１  熱伝達向上部材
４３  被検体接触部
４５  埋設伝熱部
【図１】
0005173540.tif 000002
【図２】
0005173540.tif 000003
【図３】
0005173540.tif 000004
【図４】
0005173540.tif 000005