(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス測定技術の接触式温度計のための温度検出器（１）であって、カバー管（２）を有していて、該カバー管のプロセス側端部（３）に配置された少なくとも１つの熱センサエレメント（４）と、少なくとも１つの電気的な接続手段（５）とを有しており、該電気的な接続手段（５）は第１の接続側（６）で熱センサエレメント（４）に接続されており、カバー管（２）内で、カバー管（２）の少なくとも評価側端部（７）にまで延びており、これにより熱センサエレメント（４）は、電気的な接続手段（５）の第２の接続側（８）を介して電気的にコンタクト可能である形式のものにおいて、
電気的な接続手段（５）が、導体路（９）を備えたプリント配線板、即ち接続プリント配線板（１０）から形成されており、電気的な接続手段（５）の第２の接続側（８）が、プリント配線板、即ちコンタクトプリント配線板（１１）上に形成されたコンタクト手段（１２）に接続されており、接続プリント配線板（１０）とコンタクトプリント配線板（１１）とが別個のプリント配線板として形成されていて、特に互いに垂直に配置されており、コンタクトプリント配線板（１１）が、接続プリント配線板（１０）を受容するための切欠（１４）を有していることを特徴とする、プロセス測定技術の接触式温度計のための温度検出器。
【請求項２】
熱センサエレメント（４）が接続プリント配線板（１０）に配置されており、熱センサエレメント（４）は特に、温度に依存した抵抗体又は熱電対である、請求項１記載の温度検出器。
【請求項３】
コンタクト手段（１２）がコンタクトプリント配線板（１１）に、ねじ端子、又は差込端子、又は圧接端子により形成されている、請求項１又は２記載の温度検出器。
【請求項４】
接続プリント配線板（１０）とコンタクトプリント配線板（１１）とが共通の接続個所の領域で、互いに対峙する導体面（１５ａ，１５ｂ）を有しており、互いに対峙する導体面（１５ａ，１５ｂ）は互いに電気的に接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の温度検出器。
【請求項５】
接続プリント配線板（１０）とコンタクトプリント配線板（１１）の、互いに対峙する、互いに電気的に接続されている導体面（１５ａ，１５ｂ）が、接続プリント配線板（１０）の電気的な接続手段（５）をコンタクトプリント配線板（１１）へと接続するために働く、請求項４記載の温度検出器。
【請求項６】
接続プリント配線板（１０）が耐熱性のプリント配線板材料、特に、３００℃を上回る温度に対して安定的なプリント配線板材料、有利にはポリイミドから成っている、請求項１から５までのいずれか１項記載の温度検出器。
【請求項７】
コンタクトプリント配線板（１１）が、３００℃未満、特に２５０℃未満、有利には２３０℃未満の温度のもとで長時間安定的なプリント配線板材料、特に、エポキシ樹脂を含浸されたガラス繊維マットのような標準的なプリント配線板材料から成っている、請求項１から６までのいずれか１項記載の温度検出器。
【請求項８】
接続プリント配線板が、カバー管に平行に延びる縁部に、広幅個所を有しており、この広幅個所により、接続プリント配線板がカバー管内で真ん中に位置決めされる、請求項１から７までのいずれか１項記載の温度検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス測定技術の接触式温度計のための温度検出器であって、カバー管を有していて、該カバー管のプロセス側端部に配置された少なくとも１つの熱センサエレメントと、少なくとも１つの電気的な接続手段とを有しており、該電気的な接続手段は第１の接続側で熱センサエレメントに接続されており、カバー管内で、カバー管の少なくとも評価側端部にまで延びており、これにより熱センサエレメントは、電気的な接続手段の第２の接続側を介して電気的にコンタクト可能である形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような形式の温度検出器は、数年来、実際に公知であり、冒頭で述べた形式の温度検出器は直接又は間接的に、媒体に接触してその温度を検出することができる。即ち接触式温度計とはここでは、媒体から発せられる熱放射を専ら検出するような温度計とは区別している。温度検出器のカバー管は熱センサエレメントを取り囲んでおり、熱センサエレメントは通常、カバー管の閉じられた端部の近傍に配置されている。熱センサエレメントはしばしば伝熱媒体、例えば伝熱ペースト又は熱伝導性の良い接着剤によってカバー管内で固定されている。カバー管は従って、プロセス側の端部で閉じられていて、熱センサエレメントをプロセスに対してシールドしている。しかしながら冒頭で述べた形式の温度検出器はしばしば、別の保護管内の挿入体としても使用される。この場合、保護管はプロセス内に突入し、プロセスを周囲に対してシールドする。この場合、温度センサのカバー管は付加的な保護管内に導入される。カバー管の評価側の他端部は、いずれにせよ往々にしてケーシングで終わっており、ここで測定信号の評価若しくはさらなる処理が行われる。
【０００３】
熱センサエレメントは通常、温度依存性の抵抗体又は熱電対であり、これはカバー管の外側から電気的な接続手段を介して電気的にコンタクト可能である。ケーシングは、モジュール式のコンパクトな構成ではコンタクトヘッドであって、その内部では、外部とセンサエレメントとの間の電気的な接続が、電気的な接続手段を介して間接的に行われている。しかしながらコンタクトヘッドは送信器を有していても良く、この送信機は、センサエレメントから発せられた信号を、標準化された信号に変換し、この信号をフィルタリングして、直線化し、より上位のプロセス観察のために提供するという役目を担う。
【０００４】
電気的な接続手段は通常、熱センサエレメントと、カバー管の外側に位置する接続部との間に、少なくとも２つの導電的な経路を形成する。熱センサエレメントが温度依存性の抵抗体として形成されている場合には、熱的な抵抗体には電圧又は電流がかけられ、その結果生じる電流若しくは電圧を検出し、これにより生じる抵抗値から温度を求める。最も簡単に形成された導電的な２つの経路を有する電気的な接続手段では、変化する導体抵抗を補償することはできない。従って、電気的な接続手段が３つ又は４つの導電体を参照抵抗として有していると有利である。
【０００５】
先行技術により公知の温度検出器は比較的高価であり、これは一つには製造に比較的手間がかかるためであり、また一つには加工材料自体によるものである。先行技術により公知の温度検出器はしばしば、カバー管内に電気的な接続手段の鉱物絶縁体を有している。この場合、電気的な接続手段は、例えば、鉱物粉体若しくはセラミックパウダ内に配置され、この鉱物粉体若しくはセラミックパウダを乾燥させ硬化させるために、温度検出器には熱センサエレメントの組み付け後に熱処理を施さなければならない。鉱物絶縁体を有した電気的な接続手段が高価であるということ以外に、製造プロセスにおける取り扱いも手間がかかる。何故ならば、熱センサエレメントを取り付ける際に鉱物絶縁体が維持されることに注意を払わなければならず、このようなことは、カバー管の直径が数ミリメータから数ミクロメータの場合には困難であり、実際には自動化で行うのは困難であるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、簡単かつ安価な構造を有する温度検出器を提供することである。これにより温度検出器は大量利用においても使用することができ、特に、例えば３００℃までの比較的低い温度範囲での利用を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために本発明の構成では、電気的な接続手段が、導体路を備えたプリント配線板、即ち接続プリント配線板から形成されているようにした。
【発明の効果】
【０００８】
「接続プリント配線板」の用語は、以下では、電気的な手段を実現するために用いられるプリント配線板又はプリント配線区分を意図し、「接続プリント配線板」の用語は、一般的な「プリント配線板」の概念からより明確に区別し、明りょうにするために使用している。先行技術により公知のような電気的な接続手段を形成する代わりに、本発明のように、プリント配線板を電気的な接続手段として利用することにより、組み付けが著しく簡単であるという利点が得られる。このような組み付けは自動化可能でもあり、プリント配線板自体は、特別な温度的な要求を満たさなければならない場合であっても、公知のものに比べて比較的安価である。
【０００９】
接続プリント配線板は、その都度の使用例に関して耐熱性である材料から製造されなければならない。しかしながら基本的には、本発明による温度検出器を形成するためには公知の全てのプリント配線板が適している。フェノール樹脂又はエポキシ樹脂を主体とした公知のプリント配線板以外に、テフロン又はセラミックを主体としたプリント配線板でも良い。接続プリント配線板によって電気的な接続手段を形成することは有利である。何故ならばプリント配線板は実際に任意の形状に簡単に形成することができ、かつ、電気的な導体を任意の形式で、このようなプリント配線板の片面、又は両面、又は中間層に形成することができるからである。
【００１０】
本発明の有利な構成では、熱センサエレメントが接続プリント配線板に配置されていて、特に、温度に依存した抵抗体として接続プリント配線板上に形成されており、ここで導体路に電気的に接続、特にろう接されている。
【００１１】
本発明の特に有利な構成では、さらに、電気的な接続手段の第２の接続側が、プリント配線板、即ちコンタクトプリント配線板上に形成されたコンタクト手段に接続されている。「コンタクトプリント配線板」の用語は、上記コンタクト手段が設けられているプリント配線板又はプリント配線板領域を明確に特定するために使用しており、この用語は明確化のために用いている。本発明のこのような別の構成は著しく有利である。先行技術により公知のコンタクト手段は主として、極めて手間の掛かる構造のセラミックヘッドにより形成されている。このセラミックヘッドは、センサエレメントに電気的な接続手段を介して外部からコンタクトするために、ねじ結合部を有していることが多い。このようなセラミックヘッドは専ら外部のコンタクトのために働くが、送信機として形成されている場合には付加的に信号適合のためにも働く。本発明による温度検出器は、このような手間のかかる構造を省いており、その代わりに簡単なコンタクトプリント配線板を有している。このコンタクトプリント配線板にはコンタクト手段が設けられており、このコンタクト手段により有利には、外部の導体に対してねじ接続、差込接続、圧接接続が行われている。このようなことも、プリント配線板の実装のための標準的なコンタクト手段を使用して可能である。本発明のこのような構成は、温度検出器の全てのエレメントが、あり得る最大の要求を満たさなければならないという数十年来主流であった構想を克服するものである。
【００１２】
有利な実施例では、接続プリント配線板とコンタクトプリント配線板とが一体的に形成されていて、従って、接続プリント配線板とコンタクトプリント配線板とは共通のプリント配線板の異なる領域である。このような構成の利点は、組み付けを最小限にまで減じることができることにあり、即ち、組み合わされた接続プリント配線板とコンタクトプリント配線板とをカバー管内に導入するだけで、電気的な接続手段の評価側端部を外部にコンタクトさせることもできる。
【００１３】
本発明による温度検出器の選択的な極めて有利な構成では、接続プリント配線板とコンタクトプリント配線板とが別個のプリント配線板として形成されている。これにより、接続プリント配線板とコンタクトプリント配線板のために異なるプリント配線板材料を使用することができるという利点が得られる。このような構成により、接続プリント配線板、即ち、媒体温度に少なくとも所定の領域で晒されるプリント配線板のために、より高い耐熱性を有するプリント配線板材料、例えば３００℃を上回る温度に適した、特にポリイミドから成るプリント配線板材料を使用することができる。
【００１４】
別の有利な実施例では、コンタクトプリント配線板が、比較的低い温度、特に３００℃未満の、特に２５０℃未満の、有利には２３０℃未満の温度のもとで長期の安定性を有するようなプリント配線板材料から成っている。コンタクトプリント配線板は、温度検出器のプロセスとは反対側の端部に設けられており、従って耐熱性に関しては極めて僅かな要求を満たすだけで良いので、このようなことも危険はない。これには高い温度要求のためのものよりも著しく安価なプリント配線板材料を使用することができるという利点がある。これにより、本発明による温度検出器のためのコストをさらに減じることができる。
【００１５】
別の有利な構成では、接続プリント配線板が、カバー管に平行に延びる縁部に、広幅個所を有しており、この広幅個所により、接続プリント配線板がカバー管内で真ん中に位置決めされる。広幅個所を設けることにより、接続プリント配線板とカバー管との間の接触面を減じることができ、これによりカバー管への接続プリント配線板の押込みが簡単になる。
【００１６】
別の実施例では、接続プリント配線板上に電気的な装置、特に、カバー管の漏れを検出するための電気的な装置を形成することができる。このようなことは先行技術においては、著しい手間をかけてしか実現可能ではない。このような電気的な装置は、最も単純な構成では、例えば、互いに向かい合って位置するコンタクト面から成っていて良く、この場合、漏れの検出のために、これらのコンタクト面の間のインピーダンスが評価される。
【００１７】
別の有利な構成では、電気的な回路が、特に送信電子機器が、接続プリント配線板及び／又はコンタクトプリント配線板上に、有利にはコンタクトプリント配線板上に、直接設けられている。プリント配線板構造により、このようなことは極めて簡単かつ安価に可能である。何故ならば、回路のために別個の回路支持体を必要としないからである。さらに、このような形式の回路を上記のように形成した場合、従来の形式の温度検出器の場合よりもスペースを節約することができ、これにより細い構造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】先行技術の形式のコンタクト手段を有した温度検出器を示した図である。
【図２】本発明によるコンタクト手段を有した温度検出器の第１の実施例を示した斜視図である。
【図３】図２の本発明による温度検出器を示した第１の側方図である。
【図４】図２の本発明による温度検出器を示した第２の側方図である。
【図５】第１の実施例による温度検出器のコンタクト手段を示した平面図である。
【図６】本発明による温度検出器の別の実施例をケーシングとカバー管と共に示した分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に図面につき本発明による温度検出器の実施の形態を詳しく説明する。
【００２０】
図１には、先行技術により公知の、プロセス測定技術の接触式温度計のための温度検出器１が示されている。温度検出器１はカバー管２を有しており、カバー管２のプロセス側端部３には熱センサエレメントが配置されている。これは図１には示されておらず、図４と図６において符号４で示されている。
【００２１】
温度検出器１はさらに電気的な接続手段５として導電体を有しており、この電気的な接続手段５は、図２〜図４、図６に示したように本発明の実施例では、第１の接続側６で熱センサエレメント４に接続されている。電気的な接続手段５はカバー管２内で、カバー管２の評価側端部７にまで延びている。これにより熱センサエレメント４は基本的に、電気的な接続手段５の第２の接続側８を介して電気的に接触可能である。図１に示したように、電気的な接続手段５は先行技術では、複数の導電体、この図では３つの導電体から成っている。この場合、これらの導電体のうち２つは熱センサエレメントの一方の接続部に接続されていて、別の１つの導電体は熱センサエレメントの第２の端部に接続されている。
【００２２】
図１に示した先行技術の実施例では、導体としての電気的接続手段５には、カバー管２内で鉱物質絶縁体が設けられている。このような絶縁体は特に、センサエレメントと電気的な接続手段５との間の電気的な接続部を形成する際に問題となる。即ち、熱処理が必要であり、コストがかかる。
【００２３】
図２、図３、図４、図６に示した温度検出器１では、電気的な接続手段５が導体路９を備えたプリント配線板から形成されている。この場合、接続手段５を形成するこのようなプリント配線板を以下では、接続プリント配線板１０と記載する。接続プリント配線板１０は各側にそれぞれ２つの導体路９を有しており、この導体路９により、センサエレメント４のコンタクトは、第２の接続側８、即ち、カバー管２の評価側端部７の近傍に位置する接続側を介して電気的にコンタクト可能である。
【００２４】
熱センサエレメント４は接続プリント配線板１０上に直接配置可能であると、又は配置されていると特に実用的であり、本発明では、熱センサエレメント４は、タイプＰＴ１００の温度依存型抵抗体として形成されている。
【００２５】
特に有利には、図２〜図６に示した温度検出器１の実施例では、電気的な接続手段５の第２の接続側８が、プリント配線板１１上に形成されたコンタクト手段１２に接続されている。コンタクト手段１２を備えたこのようなプリント配線板１１はコンタクトプリント配線板１１と記載する。図２〜図５の実施例ではコンタクト手段１２はねじ技術により形成されている。ねじ結合は先行技術においても公知であり、これについて再度、図１に示した先行技術を参照する。先行技術では、コンタクト手段１２は、極めて手間をかけて形成されるセラミックヘッド１３とともに形成されており、このセラミックヘッド１３は組み付けるためにしばしば、極めて手間のかかる予負荷可能なばね機構を有している。このような構造は確かに、様々な観点で堅牢であるが、具体的な使用例ではしばしば極めて手間がかかり、困難であり、高価である。これに対して、コンタクトプリント配線板１１上に設けられたコンタクト手段１２を形成するのは極めて簡単であり安価である。これは特に、全て標準的な部材を使用することができるからである。
【００２６】
図６に示した実施例では、コンタクト手段１２は差込技術により実現されている。従って外部の導体は簡単にコンタクト手段１２内に導入することができ、コンタクト手段１２においてクランプ機構を介して確実に保持される。
【００２７】
図２〜図６に示した実施例においてさらに共通であるのは、接続プリント配線板１０とコンタクトプリント配線板１１とが別個のプリント配線板として構成されていて、互いにほぼ垂直に配置されていることである。接続プリント配線板１０とコンタクトプリント配線板１１との間の確実な接続は、図示した実施例では、コンタクトプリント配線板１１が切欠１４を有しており、この切欠１４を、接続プリント配線板１０の対応する区分を収容するために用いることにより得られる。接続プリント配線板１０とコンタクトプリント配線板１１とが互いに係合することにより、両プリント配線板は互いに支持し合う。コンタクトプリント配線板１１の切欠１４は、軽度のプレス嵌めが行われる程度に狭く製作することができる。
【００２８】
図示の実施例では、接続プリント配線板１０とコンタクトプリント配線板１１とは、共通の接続個所の領域で、互いに対峙する導体面１５ａ，１５ｂを有している。この対峙する導体面１５ａ，１５ｂは互いに電気的に接続されており、この場合、ろう接されている。従って、接続プリント配線板１０とコンタクトプリント配線板１１との間の接続はさらに安定化されている。
【００２９】
接続プリント配線板１０とコンタクトプリント配線板１１の、互いに対峙する、ろう接により互いに電気的に接続されている導体面１５ａ，１５ｂは、図示の温度検出器１では、電気的な接続手段５若しくは接続プリント配線板１０の電気的な導体路９をコンタクトプリント配線板１１に接続させるためにも働き、これにより極めて簡単な形式で、コンタクト手段１２への電気的な接続部も形成されている。
【００３０】
図２〜図６に示した実施例では接続プリント配線板１０は標準的なプリント配線板材料から製造されていて、コンタクトプリント配線板１１は耐熱性の材料、この場合、Ｅガラスにより強化された高強度のポリイミドから成っている。
【００３１】
図示した記載の温度検出器１はとりわけ、例えば２００℃までの比較的低い温度測定範囲での使用に適している。例えば図６に示したような、１つの温度検出器を備え、記載したプリント配線板を使用して形成されたプロセス温度計は、コスト的に著しく有利であり、従ってとりわけ、自動化された大量生産や、例えば家庭における、例えば地域暖房供給ステーションにおける暖房技術の範囲等で大量利用に適している。
【符号の説明】
【００３２】
１  温度検出器、  ２  カバー管、  ３  プロセス側端部、  ４  センサエレメント、  ５  接続手段、  ６  第1の接続側、  ７  評価側端部、  ８  第２の接続側、  ９  導体路、  １０  接続プリント配線板、  １１  コンタクトプリント配線板、  １２  コンタクト手段、  １３  セラミックヘッド、  １４  切欠、  １５ａ，１５ｂ  導体面
【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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