(57)【要約】【課題】組み立て作業性を向上させ、激しい振動でも断線せずに、耐久性を向上させる。【解決手段】振動する環境下で周囲の温度を測定する耐振型温度センサである。外側を覆ってその内部を保護すると共に外部の温度を内部へ伝達する保護管部７と、この保護管部内に装着されて外部の温度を検出する素子本体８と、この素子本体８及びそのリード線４を一体的に支持する素子本体支持手段とを備えた。この素子本体支持手段は、保護管部７の内径とほぼ同じ幅寸法の平板状に形成されてその表面に素子本体８、温度測定用白金細線１０及びリード線４を固定した状態で保護管部７内に隙間無く挿入された支持板部９で構成した。支持板部９には、巻き付けられることで、素子本体８、温度測定用白金細線１０又はリード線４を支持板部９に固定すると共に支持板部９と保護管部７の内壁との間に介在して支持板部９を支持する支持部材１１を設けた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動する環境下で周囲の温度を測定する耐振型温度センサにおいて、
外側を覆ってその内部を保護すると共に外部の温度を内部へ伝達する保護管部と、
この保護管部内に装着されて外部の温度を検出する素子本体と、
この素子本体及びその引き出し線を一体的に支持する素子本体支持手段とを備え、
上記素子本体支持手段が、上記保護管部の内側の最大寸法とほぼ同じ幅寸法の平板状に形成されてその表面に上記素子本体及びその引き出し線を固定した状態で上記保護管部内に隙間無く挿入された支持板部を備えて構成されたことを特徴とする耐振型温度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の耐振型温度センサにおいて、
上記支持板部に巻き付けて、上記素子本体又はその引き出し線の一方又は両方を上記支持板部に固定すると共に、上記支持板部が上記保護管部内に挿入された状態でこれら支持板部と保護管部内壁との間に介在して支持板部を支持する支持部材を備えたことを特徴とする耐振型温度センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の耐振型温度センサにおいて、
上記支持板部が熱伝導率の高い金属で成形され、上記固定帯部が耐熱性及び弾性に優れた合成樹脂で成形されたことを特徴とする耐振型温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば衝撃波が伝搬することのある流体配管内を流れる流体の温度測定等のように、測定に際して激しく振動されることのある環境下で用いて好適な耐振型温度センサに関する。具体的には、蒸気やガスに高い圧力をかけて間欠的に送り出す場合のように、間欠的に送り出す時に激しい衝撃波が発生する蒸気やガスの温度測定等に用いて好適な耐振型温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体配管内を流れる蒸気やガス等の流体の温度測定等に用いられる耐振型温度センサは一般に知られている。この耐振型温度センサとしては、保護管内に検出素子が装着され、内部に合成樹脂等が充填されて、検出素子を保護管内に固定するのが一般的である。例えば、本出願人が先に提案した特許文献１記載の「温度センサ装置」がある。
【０００３】
この温度センサ装置では、筒状のケース内に素子本体を装着し、その周囲に樹脂被服を充填する。これにより、素子本体及びこの素子本体から延びるリード線をケース内に固定している。この結果、素子本体及びリード線は樹脂被服によって堅固に支持され、十分な耐振性を有している。即ち、流体配管内を流れる液体等によって温度センサ装置が激しく振動した場合でも、素子本体及びリード線は樹脂被服によって堅固に支持されているため、リード線が切れることはない。
【０００４】
また、本出願人は、上記特許文献１の改良発明として、二重管で構成した発明を特許文献２で提案した。
【特許文献１】実用新案登録第３０６０４９０号公報
【特許文献２】特開２００２−６２１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで上述のように、樹脂被服によって素子本体及びリード線を支持する場合、通常の状態での使用においては、樹脂被服によって素子本体及びリード線が堅固に支持されて、断線することはない。
【０００６】
しかし、樹脂被服はある程度の柔軟性を有するため、温度センサ装置が限度を超えて激しく振動した場合は、その振動で素子本体とリード線との間に相対運動が生じて断線することがある。また、温度センサ装置が限度を超えて高温になった場合は、樹脂被服の柔軟性が増し、振動で素子本体とリード線との間に相対運動が生じて断線することもある。
【０００７】
この点を改良して二重管構造にしたのが特許文献２であるが、二重管構造にしたことに伴って組み立て作業が複雑になった。即ち、素子本体を管内に挿入する際に、素子本体とリード線との付け根部分の温度測定用白金細線が撓みやすくなった。温度測定用白金細線は非常に細くて柔らかい材料であるため、管内に素子本体を挿入する際に、温度測定用白金細線に弱い力が加わるだけで撓んでしまう。そして、温度測定用白金細線が撓んだまま管内に装着されてしまうと、外部からの激しい振動によってその部分に応力が集中して切れやすくなる。このため、素子本体と温度測定用白金細線とリード線の管内への挿入の際は細心の注意を払わなければならず、組み立て作業性が悪いという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る耐振型温度センサは、激しい振動が伝わる等の厳しい環境下で、断線することなく正確にかつ確実に周囲の温度を検出することができると共に、組み立て作業性を向上させた耐振型温度センサである。このため、外側を覆ってその内部を保護すると共に外部の温度を内部へ伝達する保護管部と、この保護管部内に装着されて外部の温度を検出する素子本体と、この素子本体及びその引き出し線を一体的に支持する素子本体支持手段とを備え、上記素子本体支持手段が、上記保護管部の内側の最大寸法とほぼ同じ幅寸法の平板状に形成されてその表面に上記素子本体及びその引き出し線を固定した状態で上記保護管部内に隙間無く挿入された支持板部を備えて構成されたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、上記素子本体の上記保護管部内への挿入が、上記支持板部を上記保護管部内へ挿入するだけで済む。
【００１０】
この場合において、上記支持板部に支持部材を巻き付けて、上記素子本体及びその引き出し線を上記支持板部に固定すると共に、上記支持部材を支持板部と保護管部内壁との間に介在させて、支持板部を支持することが望ましい。このとき、上記支持板部はステンレス鋼で成形し、上記固定帯部は耐熱性に優れた合成樹脂で成形することが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の耐振型温度センサによれば、上記保護管部内に挿入する支持板部を備えたので、組み立て作業性が向上すると共に、激しい振動が伝わる等の厳しい環境下で、断線することなく正確にかつ確実に周囲の温度を検出することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本実施形態に係る耐振型温度センサを示す斜視図、図２は本実施形態に係る耐振型温度センサを示す全体構成図、図３は本実施形態に係る耐振型温度センサの先端部を示す要部拡大図、図４は素子本体及びその引き出し線を支持板部に固定した状態を示す平面図である。
【００１４】
本実施形態に係る耐振型温度センサ１は、工場等における流体配管（図示せず）内を流れる流体の温度を直接測定する場合に用いる温度測定手段である。例えば、流体配管内に挿入されて、内部を流れる流体と直に接する温度センサの場合は、流体の影響を直接に受けてしまう。また、流体配管内を流れる流体の中には衝撃波が伝わるものがある。衝撃波は強大なエネルギーを有しているため、流体配管内に装着された温度センサがその衝撃波に直接当たってしまうと、激しく振動することになる。さらに、流体自体が高温になる場合もある。本実施形態に係る耐振型温度センサ１は、このような厳しい環境下で、流体温度を測定する場合に用いる温度センサである。
【００１５】
この耐振型温度センサ１は、図２に示すように主に、センサ本体部２と、固定部３と、引き出し線としてのリード線４と、圧着端子５とから構成されている。
【００１６】
センサ本体部２は、工場等の流体配管内に直接挿入されて流体の温度を測定する部分である。このセンサ本体部２は、図１、図３及び図４に示すように主に、保護管部７と、素子本体８と、支持板部９とから構成されている。
【００１７】
保護管部７は、耐振型温度センサ１の最外側を覆ってその内部を保護すると共に外部の温度を内部へ伝達するための部材である。この保護管部７は、その先端部が塞がれた、中空円筒状の金属管で構成されている。この金属管の材料としては、ステンレス鋼等を使用する。保護管部７の内径は、その先端から基端まで同一寸法に設定されている。保護管部７の先端部は塞がれており、基端部は素子本体８等が装着された後、合成樹脂で塞がれる。
【００１８】
素子本体８は、保護管部７内に装着されて、外部の温度を検出するための部材である。この素子本体８は、コイル状に巻かれた温度測定用白金細線の周囲をセラミックで固めて、円筒状に形成されている。この素子本体８の一端からは上記温度測定用白金細線１０の両端が引き出されている。この温度測定用白金細線１０は、１本のリード線４と２本のリード線４にそれぞれ接続されている。なお、一方の温度測定用白金細線１０を２本のリード線４に接続するのは、リード線の導線抵抗をキャンセルするためである。
【００１９】
支持板部９は、素子本体８及びそのリード線４を一体的にかつ堅固に支持するための素子本体支持手段である。この支持板部９は、保護管部７の内側の最大寸法とほぼ同じ幅寸法の平板状に形成されている。ここでは、保護管部７は円筒形状であるため、支持板部９の幅寸法は保護管部７の内径とほぼ同じ寸法になる。具体的には、保護管部７の内径よりも僅かに小さい幅寸法に設定されている。これは、支持板部９を保護管部７内に挿入しやすくして、かつ固定しやすくするためである。理想的には、支持板部９の幅寸法を保護管部７の内径と同じにするのが望ましいが、この場合は、支持板部９の保護管部７内への挿入が堅くなるため、スムーズに挿入できて、がたつきがない程度の寸法に設定する。このとき、支持板部９の両側と保護管部７との間で支持部材１１が介在するため、保護管部７の内径と支持板部９の幅寸法との差を、支持部材１１が支持板部９の両側と保護管部７との間で押しつぶされたときの厚さに設定する。これにより、支持板部９を保護管部７に挿入するときは、支持部材１１を押しつぶしてスムーズに挿入され、挿入し終わったところで、支持部材１１の復元力で支持板部９が保護管部７内で固定されるようになっている。支持板部９の全長は保護管部７の長さに応じて設定される。基本的には、支持板部９が保護管部７内に確実に支持できる長さであればよい。あまり短すぎると、支持板部９が保護管部７内で安定しないため、実際に製造される寸法との関係で、確実に支持できる長さに設定する。この支持板部９の最長の寸法は、保護管部７の全長になる。この範囲内で適宜設定する。これにより、支持板部９は細長い長方形の平板状に形成されている。
【００２０】
支持板部９の材料は、保護管部７と同じステンレス鋼等で構成されている。これは、保護管部７と同様に、熱伝導率の高い金属材料で成形して、流体配管内の流体温度を迅速に且つ正確に測定するためである。この支持板部９が、保護管部７内にほぼ隙間無く挿入され、その後、保護管部７と支持板部９との隙間にセラミックスパウダーＳの粉末を充填して合成樹脂で塞がれる。支持板部９を保護管部７に直接的に固定する接着剤等の固定手段は使用しない。
【００２１】
支持部材１１は、支持板部９に巻き付けられることで、素子本体８及びリード線４を支持板部９に支持して固定すると共に、支持板部９を保護管部７内に支持するためのものである。支持部材１１は、広い帯状に形成され、素子本体８及びリード線４を覆うように支持板部９に巻き付けて、素子本体８とリード線４を支持板部９に固定している。この支持部材１１の材料としては、耐熱性、絶縁性及び弾性に優れた合成樹脂を用いる。具体的には、２００°以下の温度下で使用される場合は、例えばテフロン（登録商標）製のテープを使用する。２００°以上の温度下で使用される場合は、例えば住友スリーエム社製のカプトンテープを使用する。
【００２２】
さらに、支持部材１１は、支持板部９が保護管部７内に挿入されるときに、保護管部７と支持板部９との間に介在して押しつぶされることで、支持板部９の保護管部７内へのスムーズな挿入を助けると共に、設定位置まで挿入された後に支持部材１１の弾性、即ち復元力で支持板部９を支持するようになっている。
【００２３】
リード線４は、センサ本体部２で検出した信号を外部に取り出すための信号線である。このリード線４は、素子本体８の口出し線である２本の温度測定用白金細線１０にそれぞれ接続されている。具体的には、一方の温度測定用白金細線１０に１本の信号線４Ａが、他方の温度測定用白金細線１０に２本の信号線４Ｂ，４Ｃがそれぞれ接続されている。３本の信号線４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、１本にまとめられ、その基端部で３本に分けられている。各信号線４Ａ，４Ｂ，４Ｃの端部には圧着端子５がそれぞれ取り付けられている。この圧着端子５は、外部装置（図示せず）の接続端子に固定するための部材である。
【００２４】
［動作］
以上のように構成された耐振型温度センサ１は、次のようにして組み立てる。
【００２５】
支持板部９に素子本体８及びリード線４を、それらの接続部分である温度測定用白金細線１０が撓まないようにまっすぐ延ばした状態で置いて、支持部材１１を素子本体８の部分、リード線４の部分等に複数箇所巻き付ける。この巻き付ける箇所は、必要に応じて１箇所又は２箇所以上設定する。これにより、素子本体８、温度測定用白金細線１０及びリード線４が撓みのない状態で支持板部９に固定される。
【００２６】
この状態で、支持板部９を保護管部７内に設定位置まで挿入し、セラミックスパウダーＳを充填して合成樹脂で塞ぐ。これだけで、センサ本体部２の組み立てが終了する。次いで、センサ本体部２を固定部３に取り付けて、全体を組み立てる。
【００２７】
このようにして組み立てた耐振型温度センサ１を流体通路のセンサ取付部（図示せず）に取り付ける。具体的には、センサ本体部２を流体通路内に挿入し、固定部３で耐振型温度センサ１を流体通路側に固定する。リード線４は外部機器に接続される。
【００２８】
流体通路内を流れる流体は、耐振型温度センサ１のセンサ本体部２に当たりながら流れていく。これにより、センサ本体部２の保護管部７が流体の温度に熱せられる。保護管部７の熱は、支持板部９及びセラミックスパウダーＳに伝わり、素子本体８を加熱する。
【００２９】
これにより、素子本体８内の温度測定用白金細線１０の抵抗が変化して、電圧値（電流値）が変化する。この電圧値はリード線４を介して外部機器に取り込まれ、流体の温度が演算される。
【００３０】
このとき、流体の速度が速かったり、衝撃波が伝わってきたりして、センサ本体部２が激しく振動される場合がある。この場合は、保護管部７から支持板部９を介して素子本体８、温度測定用白金細線１０及びリード線４が激しく振動するが、これら素子本体８、温度測定用白金細線１０及びリード線４は撓んだ部分がないため、振動による応力の集中がなくなって、振動によるエネルギーが分散される。この結果、温度測定用白金細線１０及びリード線４が切断することがなくなる。
【００３１】
本出願人は、本実施形態に係る耐振型温度センサと従来の耐振型温度センサとを流体通路に取り付けて、実際に試験を行った。この実験を、本実施形態に係る耐振型温度センサ及び従来の耐振型温度センサ複数本に対して行った。これにより、従来の耐振型温度センサがその温度測定用白金細線１０の断線により数本機能停止した時点でも、本実施形態に係る耐振型温度センサは１本も断線せずに正常に機能し、耐久性が非常に高いことが分かった。
【００３２】
［効果］
以上のように、素子本体８の保護管部７内への挿入が、支持板部９を保護管部７内へ挿入するだけで、温度測定用白金細線１０が撓むことなく素子本体８を挿入することができる。さらに、支持板部９に支持部材１１を巻き付けているため、支持板部９を保護管部７内に容易に挿入できると共に、支持板部９を支持部材１１内において確実に固定することができる。
【００３３】
この結果、耐振型温度センサ１を容易に組み立てることができる。さらに、温度測定用白金細線１０が撓むことがないため、耐振型温度センサの使用中の激しい振動に対しても、温度測定用白金細線１０が断線することがなく、耐振型温度センサ１の耐久性が向上して信頼性が向上する。
【００３４】
［変形例］
上記実施形態では、支持板部９を保護管部７に挿入した状態で、そのまま組み付けたが、支持板部９を保護管部７に接着剤で固定してもよい。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００３５】
上記実施形態では、支持部材１１を幅広い帯状にしたが、幅の狭い帯状又は紐状でもよい。これらの場合は、必要に応じて数回巻き付けることになる。また、素子本体８及びリード線４を接着剤等の他の手段で支持板部９に固定できる場合は、支持部材１１を設けない場合もある。この場合、支持板部９の幅寸法は、保護管部７との隙間がほとんどない程度に設定される。
【００３６】
上記実施形態では、支持部材１１が、素子本体８及びリード線４の全体を覆う程度の幅に巻き付けて構成したが、使用態様に応じて、素子本体８及びリード線４のいずれか一方又は両方に適宜巻き付けるようにしてもよい。
【００３７】
上記実施形態では、保護管部７内にセラミックスパウダーＳを充填したが、酸化マグネシウムでもよい。
【００３８】
上記実施形態では、支持板部９の断面形状を長方形状にしたが、図５及び図６に示すように、幅方向両端部を折り曲げて形成しても良い。具体的には、支持板部１３を、素子本体８等を支持する平板部１３Ａと、この平板部１３Ａの幅方向両端部に形成された折り返し部１３Ｂとから構成してもよい。折り返し部１３Ｂは、保護管部７の内側面に沿って湾曲して形成されて保護管部７の内側面と広い範囲で当接して、保護管部７に確実に支持される。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る耐振型温度センサを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る耐振型温度センサを示す全体構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る耐振型温度センサの先端部を示す要部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係る耐振型温度センサの素子本体及びその引き出し線を支持板部に固定した状態を示す平面図である。
【図５】本発明の変形例に係る支持板部を示す斜視図である。
【図６】本発明の変形例に係る支持板部を保護管部に装着した状態で示す正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：耐振型温度センサ、２：センサ本体部、３：固定部、４：リード線、５：圧着端子、７：保護管部、８：素子本体、９：支持板部、１０：温度測定用白金細線、１１：支持部材、１３：支持板部、１３Ａ：平板部、１３Ｂ：折り返し部。
【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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