JPH02128127A - 液浸電子温度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液浸電子温度計に係り、特に、好ましくはねじ
止め式の取付台と、好ましくは管状であって取付台に嵌
合され被測定媒体（以下単に「媒体」という）中にさし
込まれるハウジングと、ハウジング中に配設された温度
センサとを有し、ハウジング中の温度センサは媒体と電
気的に絶縁され、かつ熱を伝達するようハウジングを通
して媒体と接触し、温度センサは、好ましくは半導体よ
りなるセンサ素子及びハウジング中を通って取付台に達
する接続線を有する液浸電子温度計に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする課題液浸電子温
度計は種々の形式のものが古くから知られている（Ｌｕ
ｅａｅｒ　、　Ｌｅｘｉｋｏｎ　ｄｅｒ　　Ｔｅｃｈｎ
ｉｋ、　ｖｏｌ　、　４．　Ｌｅｘｉｋｏｎ　ｄｅｒ　
　Ｆｅｉｎｗｃｒｋｔｅｃ　−ｈｎｉｋ　　Ｌ−Ｚ、　
ＤＶＡ、　５ｔｕｔｔａａｒｔ　　１９６９゜ａｔ″Ｔ
　ｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ”　ａｎｄ　　Ｗ　ｉｄｅｒＳ
ｔａｎｄＳｔｈＱｒｍ０＋１０ｔｅｒ　”。液浸温度計
は、内部に温度センサを有するハウジングが媒体中に挿
入され熱が伝達するよう媒体に接触される。

本発明のもととなる従来より知られた液浸温度計（ｌ　
ｕｅｇｅｒ　、　ＩＯｃ　、　ｃｉｔ　、　、Ｗｉｄａ
ｒｓｔａｎｄｓｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ”）は、長く伸
びた棒状の温度センサが絶縁性の挿入デユープ中に保持
されこれが管状の金属性ハウジング中に設けられてその
一端が閉じられ、更に他端が取付台に固定される。この
挿入ブユーブは取付台にある絶縁性の円形ヘッドプレー
トまで届き、そこへ温度センサ接続線のための端子が設
置される。温度セン−りのセンサ素子は正の温度係数を
有する金属抵抗、負の温度係数を有する半導体抵抗、又
は熱雷対、その他同様のものを用いることができる。

周知の液浸温度計は、管状のハウジングが金属製であり
、また温度センサぞれ自身は更に内部の絶縁性の挿入チ
ューブによって保護されるため、かなりの機械的な強度
がある。しかしながらこのような設計のために、従来の
液浸温度ｉ１は、第１にかなりの大きさとなり、第２に
膨服し易い。また、更に大きい問題は相対的に検出時間
が遅れることである。これは第１に媒体からセンサ素子
へ伝達する熱が少ないこと、第２にハウジング、挿入チ
ューブ及び温度センサ自身の熱容ｊが大きいことによる
。

従来より多くの分野、その中でも特に混合給水設備のた
めの電子臼ｖＪｆＡ度調節器（サーモスタット）の分野
において、小型で反応速度が速くかつ経済的な液浸温度
計が望まれているが、前述の周知の液浸温度計又は同様
の液浸温度泪によってはこの要求は満たされなかった。

そこで本発明の目的は、特に小型化され、経済的に製造
され、反応速度が非常に速く、更に混合給水設備のため
の電子サーモスタットにおいて好適に用いられる液浸電
子温度計を提供することである。

課題を解決するための手段及び作用 上記目的を達成する本発明の液浸電子温度計は、ハウジ
ングがセンサ素子及び接続線上に直接配置され、接続線
の両端子部のみを露出する被覆手段であり、これは高い
熱伝導性を有し媒体によって損傷を受けにくく好ましく
は機械的に強固な絶縁材よりなることを特徴とする。本
発明によれば、非常に多くの分野で使用される最近の保
護材はその機械的な強度を増しており、従来技術におけ
るように挿入チューブ及びハウジングを２層構造とする
必要がなくなったため、温度センサに対しては絶縁材よ
りなる甲−のハウジングで十分である。

本発明によれば、この単一のハウジングは被電手段とし
てセンサ素子及び接続線上に直接置けられ、センサ素子
と接続線とを夫々別々に被覆する。このような被覆手段
は本来的に熱容量が低く、この熱容量の大きさは被覆手
段の材質の選択の仕方に大ぎく左右される。被覆手段の
材質及び厚さの選び方によって機械的強度だけでなくそ
の他の保護機能、例λば絶縁抵抗、破壊電圧、種々の媒
体に対する耐性などが決定される。被覆手段を用いるこ
とによって、媒体とセンサ素子との間の熱伝導に対する
抵抗は数学的な最小値に接近する値にまで低減すること
ができ、同時に装置全体の熱容量も最小となる。更に、
このような被覆手段は非常に経済的に温度センサに適用
でき、また装置の全体的な大きさも可能な限り大幅に小
型化される。

本発明の他の好ましい具体例は、請求項１以下の特許請
求の範囲の記載、及び図面を参照しながら以下に述べる
本発明の好ましい具体例の説明がら明らかである。

実施例 第１図は、静止した又は流動する媒体、特に水に対して
用いることを意図した液浸電子温度計の好ましい具体例
の１１要を示す。この液浸電子温度計は全ての分野にお
ける全ての静止した又は流動する媒体に対して非常に広
く好適に応用することができるが、その構造が非常に小
型であることから混合給水設備の電子サーモスタットに
対して使用することが最も適している。特にこのような
応用の場合には、液浸電子温度計が受ける機械的圧力は
相対的に小さく、また材質が受ける化学的な損傷もそれ
程大きくはない。

第１図に示す液浸電子温度計は、ここではねじ止め式と
される取付台１．取付台１に取り付けられ媒体中にさし
込まれるハウジング２．及びハウジング２の中に設けら
れた温度センサ３よりなる。

ハウジング２の中の温度センサ３は媒体とは電気的に絶
縁されているが、熱を伝達するようハウジング２を介し
て媒体と接している。第２図に特に好ましい具体例とし
て示すように、温度センサ３は半導体よりなるセンサ素
子４及び電気的な接続線５を有している。取付台１及び
密封のために取付台１上に設けられた０−リング６によ
って、液浸温度計は媒体のタンクの壁面に設けられたソ
ケットとなる、例えば混合給水設備のサーモスタットの
ハウジング中に全体的に挿入され、外側のねじでねじ止
めされる。その他の設置方法としては、例えば挿入器具
又は環状の接続フランジを用いた器具、その他のものが
容易に考えられる。

本発明における重要な点は、ハウジングがセンサ素子４
及び接続線５の上に直接置かれ、接続線５の両側端子の
みを露出していることである。被覆手段２は言うまでも
なく熱伝導度が高く媒体より損傷を受けにくい絶縁材よ
りなる。この材質の機械的強度は、特別の液浸温度計の
使用の際に必要とされる機械的強度と同程度にすべきで
ある。

この被覆技術は特に第２図において明らかに示され、被
覆手段２はセンサ索ｆ４及び接続線５をこじんまりと別
々に包んでいる。この材質及び厚さの選択の仕方によっ
て、被覆手段２は所望の効果、例えば十分に大きい絶縁
の強さ（例えばここで考えているようなサーモスタット
に対し５００ボルト）が得られるよう調整される。

本発明の教示するところによれば、まず第１に、ハウジ
ングが、センサ素子４及び接続線５との接触が可能な限
り最も良くなるようにこれらの上に直接配置される被覆
手段となっていることが重要である。これによって熱容
量を非常に低く、媒体とセンサ素子４との間の熱伝導に
対する抵抗を小さく、また希望の容積にまで小さくでき
る。

被覆手ｔｕ２をセンサ素子４及び接続線５に対し如何に
適用するかについては以下においてより詳しく説明する
。まず、例えば温度計１において行なわれているように
センサ及び接続線をガラスのカプセル中に封入するとい
う可能性が考えられる。

しかしこの場合にたとえ高級なガラスを用いたとしても
機械的な強度がここでの応用に対し十分とはいえない。

従って最初の可能な改良として、被覆手段としてコーテ
ィング、例えばプラスチックのコーティングを行なうこ
とが考えられる。種々のよく知られたプラスチック、例
えばＰＴＦＥ（商標ｒＴｅｒｌｏｎ　Ｊ　ｒＨｏｓｔａ
ｆｌｏｎＪなど）ポリアミドなどがコーテイング材とし
て使用できる。小型のセンサ素子及び軽渚な接続線に対
して適用でき、上記のような構造を実現できる適当な注
入埋め込み技術は当該技術分野において知られている。

被覆手段２をセンサ素子４及び接続線５上で収縮成形さ
れる収縮チューブの形態とすれば特に右利である。収縮
チューブとしては、例えばポリテトラフルオロエチレン
、ポリアミド、シリコン、ポリオレフィンなどが使用で
きる。材質の選択は液浸温度計の応用分野によって異な
り、特に媒体の化学的性質及び温度範囲が考慮される。

被覆手段２を収縮チューブの形態に収縮成形することは
、被覆手段２を湿度センサ３に密着させ熱伝導の抵抗を
できるだけ小さくできるという点で非常に有利である。

同様に被覆手段２は温度センサ３に対し非常に簡単にか
ぶせることができる。

即ち被覆手段２をまだ収縮されない状態で温度センサ３
上にすべらせ、或いはセンサを被覆手段２中に押入し、
そのあと収縮成形作業を行なう。

現在使用されているセンサ素子４は絶え間ない改良によ
って非常に小型化され、これらの接続線５の重ωも非常
に軽く押さえられている。たとえ、例えば収縮チューブ
の形態の被１手段２を用いたとしてもこのような湿度セ
ンサ３は機械的に非常に安定であるとはいえず、長く伸
ばされると特にねじれるなどの問題が生じる。故に取付
台１に被覆された温度センサ３の形に合わせたブラケッ
ト７を設けることが望ましい。このブラケット７は好ま
しくは熱容けの小さい絶縁性のプラスチックよりなって
温度センサ３を機械的に支持し、また好ましくは被覆さ
れたセンサ素子４及び接続線５に対して外側が半開きと
なった適合挿入溝８を有している。ブラケット７の形状
は可能な限りの機械的な安定性を有する形状とすべきで
あると同時に、ブラケット７の熱容量は測定装置全体の
性能を落とさないようできるだけ小さくすべきである。

このブラケット７の材質としては例えば７セタ一ル共重
含体（商標ｒ　Ｈｏｓｔａｆｏｒａ＋　Ｊ　）などが使
用できる。

混合給水設備のサーモスタット中で流動媒体、特に水に
対して適用する場合には、被覆手段２で被覆された温度
センサ２を長く伸びた０字型とし、その両端を取付台１
に取り付けるという方法が特に可能である。ここでの具
体例ではそれに対応してブラケット７は長く伸びた棒状
とされその上下に形成された挿入溝８を有し、実際上温
度セン勺３の接続線５の間に配置される。これは特に第
３図及び第４図に示されている。これらの図はまた、こ
こで示したブラケット７に対し挿入溝８の間の先端部に
接続用のとめ溝９が設番プられ、ここへ第１図に示すよ
うに被覆手段２で被覆された接続線５が嵌合されること
を示している。このように温度センサ３はブラケット７
にしっかりと固定される。

第３図は更に、ブラケット７の先端部の挿入溝８がセン
サ素子４を受は入れるために広げられている状態を示す
。言（＼換えると、ここでの好ましい具体例では被覆手
段２で被覆されたセンサ素子４はブラケット７の先端部
に配置される。これは第１図においてよりはっきりと示
される。このような配置にするとしばしば長さ方向のセ
ンサ素子４の大きさがブラケット７の先端部に取り付け
るには大き過ぎる場合が生じ、この場合には流体力学的
な考慮によりセンか素子４をブラケット７の先端又は下
部において媒体の流れに合わせて配置する。ここで示さ
れる具体例（第３図）ではブラケット７の取付台１と結
合する端部において、被覆された接続線５を通すための
２つの開口部１１が設けである。

第１図及び第５図は本発明になる液浸温度計の他の好ま
しい具体例を示しており、取付台１中で被覆手段２の両
端部がシール１２内に配置され、好ましくは２つのＯ−
リングで固定されることを特徴とする。これは特に単純
で効果的な形態であり、温度センサ３を取付台１へ密封
して組み立てることが簡便となる。

第１図は更に、ここでの具体例において、センサ素子３
の接＃に線５の端部と外部へ接続するためのコネクタ１
４とを接触させるための精巧な接触素子１３が取付台１
に設けられていることを示している。本発明になる液浸
温度計の非常に小形な構造により、接続線５を通常のね
じ式のコネクタで固定するのではなく、これを精巧な接
触素子１３により取付台１中で簡便に外部へ接続するた
めのコネクタ１４と接触させることができる。

本発明になる液浸温度計の製造を簡単化するために、こ
れをいくつかの部分に分けて構成することが望ましい。

特に本発明を構成するにあたりもしブラケット７がホル
ダ１５中に挿入され、接触手段１６により固定されるの
であれば、またもし接触手段１６がシール１２．１ａ巧
な接触素子１３及びコネクタ１４を有しているのであれ
ば、取付台１には環状のホルダ１５及びこのホルダに挿
入される接触手段１６が含まれる。ホルダ１５中の接触
手段１６も同様にできればブラケット７と同じか又は類
似の絶縁材によって簡便に構成される。

ホルダ１５は適当な形状の金属部品、例えば真鍮、アル
ミニウムなどでつくられ、例えばねじ止めするのに必要
な強度を有している。接触手段１６中には配置される幾
つかの部品が前もって組み立てられて調整され、従って
、接触手段１６はそのままホルダ１５中に挿入される。

ここに示す好ましい具体例では、接触手段１６はばねリ
ング１７によってホルダ１５中に支持されている。これ
によって組み立てが非常に簡単となり、小型化された本
実施例中でも僅かな空間を占めるにすぎない。

言うまでもなくねじ止め又は単にプレス加工された台座
を使用することも考えられる。第５図は付随的に特に配
置されるべき幾つかの部品を受は入れる前の接触手段１
６をより詳しく示す。

第１図はまたここでの具体例において媒体を通さないよ
う接触手段１６がホルダ１５から密閉され、この目的の
ために好ましくは環状のシール１８、特にＯ−リングが
接触手段１６とホルダ１５との間に配置されている様子
を示している。

ここでの好ましい具体例において、ホルダ１５は付随的
に一部が内側に突出する環状フランジ１９を有しこれに
対向してブラケット７が設置され、接触手段１６が導入
されてばねリング１７によって保持されたときはこのブ
ラケット７はこの接触手段１６により環状フランジ１９
に押圧される。これによって液浸温度５１の全ての部品
が全体として互いにしっかりと固定され、またここで問
題となる全体の寸法が非常に小さくなることも見逃すこ
とができない。

従来の技術において説明したように、温度センサ３のた
めの種々のタイプのセン’を素子が知られている。特に
本発明になる液浸温度計を適用するのに好ましい分野に
ついてはセンサ素子４を半導体抵抗、好ましくは伝導モ
ードに接続されたダイオード、更に詳しくいえばシリコ
ンのプレーナダイオードを用いることが簡便である。こ
のようなセンサ素子４．特にシリコンのブレーナダイオ
ードは非常に小さく、また温度測定に適した［な性質を
有している。センサ素子４としてダイオードを用いる場
合には、このダイオードが測定の目的のために正しく伝
導モードとなるように接続線５の接続を正しい極性で行
なうよう注意する。

第１図に示す具体例において、液浸温度３１全体の長さ
は僅かに３０Ｍ１であり、取付台１の部分の外側の最大
直径は１２ｍ＋、温度センサ３又はブラケット７の部分
は５ｓ１強である。収縮チューブとされた被覆手段２の
外側直径は収縮前においては２履強、収縮後は約１．２
．ｗである。これは接続線５の部分の直径が約１．２ａ
ｍ、センサ素子４の部分の直径が約１．８ｆｉであるブ
ラケット７上の半円形の挿入溝８にはめ込まれる。

図中センサ素子４上のダイオードの伝導方向の極性を示
す黒い輪はダイオードのカソード側であることを示し、
接続線５は負のｗＪｔ！′Ｉとする。接続糸子１４の対
応するカラーコード及び挿入経路の非対称性より幾つか
の部品間の位置関係は明らかであり、センサ素子４の配
置位置は例えばＵ合給水設備中においても一義的に再現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる液浸電子温度計の好ましい具体例
の縦断面図、第２図は第１図の液浸電子温度計の被覆さ
れた温度センサの一部を示す図、第３図は第１図に示す
ユニットのためのブラケットの縦断面図、第４図は第３
図に示すブラケットの平面図、第５図は第１図に示すユ
ニットの接触手段を第１図よりも相対的に拡大した断面
図である。 １・・・取付台、２・・・被覆手段、３・・・温度セン
υ、４・・・センサ素子、５・・・接続線、７・・・ブ
ラケット、８・・・嵌合溝（挿入溝）、１２・・・シー
ル、１３・・・接触素子、１４・・・接続素子、１５・
・・ホルダ、１６・・・コネクタ（接触手段）、１８・
・・環状シール。 特許出願人　アメリカン　スタンダードインコーボレー
テッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ねじ止め式の取付台と、該取付台に嵌合され被測
   定媒体中にさし込まれる好ましくは管状のハウジングと
   、該ハウジング中に配設された温度センサとを有し、該
   ハウジング中の温度センサは前記被測定媒体と電気的に
   絶縁され、熱を伝達するよう前記ハウジングを通して前
   記被測定媒体と接触するとともに、該温度センサは、好
   ましくは半導体よりなるセンサ素子及び前記ハウジング
   中を通つて前記取付台に達する電気的な接続線を有する
   液浸電子温度計であって、前記ハウジングはセンサ素子
   （４）及び接続線（５）上に直接配置される被覆手段（
   ２）であつて前記接続線の接続端のみを露出させ、良好
   な熱伝導性を有する電気絶縁材よりなり、前記被測定媒
   体によって損傷を受けにくく好ましくは機械的に強固で
   あることを特徴とする、静止した又は流動する被測定媒
   体、特に水のための液浸電子温度計。 （２）前記被覆手段は薄層構造、好ましくはプラスチッ
   クの薄層構造よりなることを特徴とする請求項１記載の
   液浸電子温度計。 （３）前記被覆手段は前記センサ素子（４）及び接続線
   （５）上で収縮される収縮管の形状よりなることを特徴
   とする請求項１記載の液浸電子温度計。 （４）前記取付台（１）は、好ましくは低熱容量の電気
   絶縁プラスチックよりなる前記温度センサ（３）の機械
   的な支持のためのブラケット（７）を有し、該ブラケッ
   ト（７）は好ましくは前記被覆手段（２）中にある前記
   センサ素子（４）及び接続線（５）を配置するために外
   側が半開された嵌合溝（８）を有することを特徴とする
   請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の液浸電子温度
   計。 （５）前記被覆手段（２）が設けられた前記温度センサ
   （３）は長く伸びたＵ字形とされ、該Ｕ字形の上端部が
   前記取付台（１）中に配置されてなることを特徴とする
   請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の液浸電子温度
   計。 （６）前記被覆手段（２）は前記取付台（１）中の自由
   端がシール（１２）中に配置され、好ましくは該シール
   （１２）中に２つのＯ−リングが挿着されてなることを
   特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の液
   浸電子温度計。 （７）前記取付台（１）中の接触素子（１３）が、前記
   温度センサ（３）の前記接続線（５）と外部への接続端
   子（１４）とを接続するよう設けられてなることを特徴
   とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の液浸電
   子温度計。 （８）前記取付台（１）は好ましくは環状のホルダ（１
   ５）及び好ましくは円柱状の接触部材（１６）を有し、
   好ましくは前記ブラケット（７）は該ホルダ（１５）中
   に挿入されて該接触部材（１６）により該ホルダ中に固
   定され、該接触部材（１６）はシール（１２）、接触素
   子（１３）及び／又は接続端子（１４）を収容してなる
   ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記
   載の液浸電子温度計。 （９）前記接触部材（１６）は前記被測定媒体が侵入し
   ないよう前記ホルダ（１５）より密封され、この目的の
   ために好ましくは円形シール（１８）、特にＯ−リング
   が前記接触部材 （１６）と前記ホルダとの間に配設されてなることを特
   徴とする請求項８記載の液浸電子温度計。 （１０）前記センサ素子（４）は半導体抵抗、好ましく
   は導通モードで接続されたダイオード、好ましくはプレ
   ーナシリコンダイオードであることを特徴とする請求項
   １乃至９のうちいずれか一項記載の液浸電子温度計。