JPH04309825A - 接触式温度センサー - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は接触式温度センサーに関
し、更に詳しくは被測定物である移動体の表面の温度を
接触式で正確に測定するためのセンサーを提供するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の表面に直接に接触させたその
温度を測定する表面温度センサーとしては例えば、実開
昭５７−２０１９４０　号公報、特開昭５４−６２８７
７号公報、実公昭５８−２８１９５公報等が提案されて
いる。しかし、これらは何れも静止した被測定物の表面
の温度を測定するためのものであって、移動体に接触さ
せると感温部が表面に正確に当接せず、表面温度の測定
に対応することは出来ないものである。

【０００３】一方、移動体の表面温度を測定する直接接
触式の表面温度センサーとしては、例えば特公昭５４−
１８５８０号公報が提案されている。この発明は金属薄
板を略コ字形に形成した接触板を取付具に上下移動可能
に取付け、更にこの接触板の内側の中央部分に半円状に
した熱電対の頂部を固定し、接触板の内側の熱電対の側
方に支持棒を内部に挿入した蔓巻ばねを設けたものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この表面温度センサー
は、接触板が上下移動可能に支持され、更に蔓巻ばねに
よって裏面が支持されている関係で被測定物に接触し易
い構造となっているが、被測定物が移動すると、これに
つられてコ字形の接触板が恰もマッチ箱を潰したように
菱形に変形してしまう。このように接触板が変形すると
、この接触板の中央部の接触面が移動体の表面から浮き
上がってこの接触面の中央部に設けてある測温部に正確
な温度が伝達されず、測定された温度に誤差を生ずるこ
ととなる。

【０００５】また、この構造の表面温度センサーは部品
点数が多いために製造コストに問題がある上に、調整誤
差を発生し易く、更に小型の装置を製作することは困難
である。

【０００６】別の移動体の表面温度を測定する方法とし
ては、移動体の表面に温度センサーを接近させ、移動体
の赤外線放射を利用して非接触式に測定する方法がある
。しかし、この測定方法は被測定物の放射率を定めるこ
とができないために、正確な温度の測定が困難である。 即ち、被測定物や雰囲気から発生する煙、測温体の表面
処理の程度、反射率、被測定物を照明する光源の状態等
によって測定値が大幅に変化すると言う問題があり、こ
の被測定物が移動体である場合にはこれらの欠点が更に
顕著になると言う問題がある。しかし、大量に赤外線放
射のある高温の移動体の温度測定の場合には、他にこれ
に代わる優れた温度測定方法がないと言う理由から、測
定誤差が大きいことを承知しながらもこの方法を採用す
ることは止むを得ないとして利用されている。このよう
な事情から、移動体に直接に接触してその表面温度を測
定する温度センサーの出現が望まれていた。

【０００７】本発明は、従来の接触式の移動表面温度測
定用の温度センサーの問題点を解消するために得られた
ものであって、その目的とするところは、被測定物であ
る移動体の表面に滑るように接触させながらその表面の
温度を測定するができ、その際に接触板が移動体より浮
き上がることがなく、従って、測温部ないしはセンサー
体が設けられている部分が移動体の表面よりの浮き上が
りがなく、正確に接触片を接触させることができる温度
センサーを提供することにある。

【０００８】更に別の目的は、温度センサーに対して被
測定物が強く当接しても、破壊されることが少なく、耐
久性に優れた表面温度センサーを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る接触式温度
センサーは、測温体１と、これを支持する支持部材８と
からなり、測温体１は接触板２と、この接触板２の両端
近傍に固定された２枚の補助板３とから成り、この接触
板２は平板状の接触部２ａと、この接触部２ａの両端部
を屈曲して形成された係合部２ｂとを有し、補助板３は
接触部２ａに対して凸形に湾曲した弾性変形部３ｂと、
この弾性変形部３ｂの端部を曲げて延長されたテコ部３
ａから成り、弾性変形部３ｂの端部を接触板２の接触面
２ａの端部近傍の背面に固定し、更に接触部２ａの中央
部背面にセンサー体４を固定しており、支持部材８に測
温体１を組込んだ状態で二枚のテコ部３ａを接近させて
弾性変形部３ｂが伸びる方向に変形させ、それによって
接触部２ａの両端部に曲げモーメントを発生させて成る
ものである。

【００１０】

【作　　用】平板状の接触部２ａは、二枚の補助板３の
テコ部３ａを合わせて支持部材８に組込む時に、この補
助板３の弾性変形部３ｂで横方向に張出き力を与え、更
にテコ部３ａを起こす際に発生するテコの作用で接触部
２ａの両端部を引上げるように曲げモーメントを作用さ
せ、それによってその長さ方向に張力を作用させており
、その結果、接触部２ａの中央部は凸形に突出する形状
となっている。

【００１１】従って接触部２ａが被測定物１２の表面に
接触して押されても、この接触部２ａの中央部のセンサ
体４を設けてある部分は浮上がることがなく、正確に被
測定物１２の表面に接触して測温することができる。

【００１２】

【実　　施　　例】次に図面を参照して本発明の実施例
を説明する。図〜図１１は本発明の実施例に係る温度セ
ンサーの組立て順序を示している。〔測温体の構造〕　
　測温体１は、図１に示すように被測温体に接触する摩
擦板を構成する接触板２と、この接触板２の両端近傍に
一端が固定された２枚の補助板３から構成されている。 そしてこの測温体１は本体等の支持部材に弾性変形を加
えながら組み込まれて完成する。

【００１３】組み込み前の接触板２は、図１及び図２に
示すように、平坦な接触部２ａとこれの両端をカギ形に
曲げて形成された係合部２ｂより構成されている。そし
て２枚の補助板３は直線状のテコ部３ａとこれの端部を
Ｊ形に曲げて形成された弾性変形部３ｂより構成され、
この弾性変形部３ｂの先端部３ｃが接触部２ａの端部に
スポット溶接等で固定されている。そして接触部２ａの
裏面の中央部にサーミスタ等のセンサ体４が固定され、
これよりリード線５ａ，　５ｂが引出され、補助板３の
先端部３ｃの近傍まで引回され、テコ部３ａに沿って延
長されている。

【００１４】この測温体１の『基本的な設計思想』は、
組立てられた状態で接触部２ａに弓形ないしは凸レンズ
形にプラス側の曲げモーメントを発生させる。一方、補
助板３の弾性変形部３ｂには元のＪ形を平坦化しようと
するマイナスサイドの曲げモーメントを発生させている
ことである。このようにプラスサイドの曲げモートント
とマイナスサイドの曲げモーメントとを組合わせること
によって、被測温体と接触する接触部２ａは常時凸レン
ズ形に膨出する形となるのである。接触部２ａが曲げモ
ーメントによって凸レンズ形になっていると、これが被
測温体に接触して突出した部分が後退した場合には接触
部２ａの中央部に両側より押圧する力が作用してこの中
央部の浮き上がりを防止することができることである。

【００１５】更に本発明の理解を助けるために、測温体
１に発生する曲げモーメントについて追加の説明をする
。原形において図１及び図２のように伸展状態に構成さ
れた測温体１を支持部材８（ガード）に組込む際には、
図３のように補助板３のテコ部３ａが測温体１の中心部
で対面するように矢印Ａ−Ａ方向に引き起こす。すると
図４に示すように弾性変形部３ｂが接触部２ａ側に弓形
になって膨出させると共に、この弾性変形部３ｂが固定
されている接触部２ａの端部を起こすような力を発生さ
せる。

【００１６】このようになると図２に示すようにＪ形に
形成されていた弾性変形部３ｂは、この変形とは逆方向
に変形させようとする曲げモーメントが作用してこの弾
性変形部３ｂに変曲点３ｄが形成され、図３のように伸
びたＳ字形に近い形に変形する。その結果、補助板３の
弾性変形部３ｂの先端部３ｃによって接触部２ａの両端
部に、この接触板２ａをプラスサイドに弓形に曲げよう
とする曲げモーメントが作用することになるのである。

【００１７】〔測温体の組立方法〕図５は支持部材（ガ
ード）８に測温体１を組込んだ状態を示しており、そし
て図４は測温体１の要部を拡大してそれぞれ示している
が、この図は測温体１の挙動を説明する都合上、ピン支
持を採用している。接触板２の端部に延長された係合部
２ｂは、支持部材８に測温体１を組込んだ状態で直立し
てこの支持部材８に植立されたピン６によって上方に移
動できるが、下方に移動しないように係止される。また
、弾性変形部３ｂとテコ部３ａとの境界部分はピン７に
よってそれぞれ係止されている。従って、このピン７に
よって弾性変形部３ｂの端部に押し下げ力Ｆ１　を発生
させている。そして弓形に膨出した接触部２ａの中心部
とピン６の中心との間の距離はＬＯ　とナッテイル。な
お、ピン６，７は、係合部２ｂ及び弾性変形部３ｂとテ
コ部３ａとの境界部分を保持する部材を示しており、実
際にはピン状のものでなくても、同様な作用をする部材
ないしは部分であれば良いことは明らかである。

【００１８】以上が接触式温度センサーの組立て状態を
示すものであるが、これを更に図６ないし図９を参照し
て実際の組立状況を説明する。測温体１を支持する支持
部材８としては各種の構造のものがあるが、図６の内部
構造のものは、図９のように３個の部品が一組で構成さ
れている。この支持部材８には接触板２の側部に折り曲
げて形成された係合部２ｂを挿入する溝部８ａと、補助
板３のテコ部３ａを挿入する溝部８ｂと、接触板２の接
触部２ａを運動を許容しながら収容する凹部８ｃ等が形
成されている。そして凸部８ｄに形成された角部Ｍは図
４のピン６に、また、角部Ｎはピン７にそれぞれ相当す
る部分である。

【００１９】図７のように下方の支持部材８の所定の位
置に測温体１を嵌合させたならば、支持部材８に一対と
なっている支持部材８’を合わせて図８の状態とし、更
にこれらの支持部材８，８’の背面の突起部に支持部材
８”を嵌合させる。そしてこの背面が平坦な支持部材８
”の背後に保持部９を固定して接触式温度センサーを完
成するのである。

【００２０】この組立が完成した状態を図１０に示して
いるが、支持部材８，８’で前面の凹部８ｃによって形
成された空間部内に測温体１が収容され、接触板２が弓
形になって先端面より突出している。なお、支持部材８
，８’　の前面は被測定物に接触する部分であるので、
少なくとも被測定物に接触する部分の摩擦抵抗を減少さ
せる意味で例えば、四弗化エチレン樹脂等の耐熱性のあ
る低摩擦性材料からなる表面材料をコーテイングするか
、あるいはフイルム状のものをラミネートしておく。特
に高温の被測定物の表面温度を測定する用途の表面材料
としてセラミック、あるいはポリイミド樹脂から成るシ
ート状物であっても良い。

【００２１】〔測温体の挙動〕　　次に、前記のように
構成された温度の測定時の測温体１の変形状態について
説明する。図１０に示すように接触部２ａが凸レンズ状
に突出していた測温体１は、図１１に示すように被測温
体１２の表面に接触板２の接触部２ａを接触させると、
支持部材８，８’の前面８ｍもこの被測温体１２の表面
に接触する。すると接触部２ａは空間部内に押込まれて
この接触部２ａの中央部が押し戻された状態に変形する
。この測温体１が変形した状態は、図１２に拡大して示
すように接触部２ａの弓形がやゝ偏平となり、弾性変形
部３ｂの曲率が更に増大した形となっている。

【００２２】接触板２の接触部２ａが被測定物１２に接
触することは、図４の位置にあったピン７と６が下降し
て図１２の状態となり、この被測定物１２の表面とピン
６の中心との間の距離Ｌ１　は前記元の距離Ｌ０　より
かなり減少していることになる。この状態となるとピン
６と係合部２ｂとの間の係合が解除され、ピン７で補助
板３の弾性変形部３ｂの端部、即ち曲がり部を下方に押
し下げたことになる。このように弾性変形部３ｂの端部
をピン７によって押下げることによって弾性変形部３ｂ
の先端部３ｃの根本部に曲げモーメントが作用して接触
部２ａを両方より引張って緊張させるように変形するこ
とになる。

【００２３】このような測温体１の変形によって図１２
に示すように斜め方向に押圧力Ｆ２　が発生し、その分
力Ｆ４　で接触部２ａを被測温体１２の表面に押圧する
。また分力Ｆ３　は接触部２ａを両方より引張る力であ
って、この接触部２ａを緊張する力を与えている。この
ように表面温度センサーを被測温体１２に接触させるこ
とによって接触部２ａをＦ４　の力で被測定体１２の表
面に押圧し、この接触部２ａにはＦ３　の大きさの張力
が発生させることができるのである。従って、センサ体
４が設けられている接触部２ａの中央部の浮き上がりは
完全に防止することができる。

【００２４】図１３は測温体１が大きく変形した状態を
示すものであって、ピン７が被測温体１２の表面まで押
圧されると、弾性変形部３ｂは接触部２ａに重なった状
態となる。この場合、図１のようにもともと平らであっ
た接触部２ａはこの状態に返ったことになる。一方、補
助板３は図１及び図２のようなＪ形の弾性変形部３ｂと
この弾性変形部３ｂの端部より延長されたテコ部３ａよ
り形成されているので、この弾性変形部３ｂが接触部２
ａに沿って伸びることになる。そして押圧力を除去する
と図５あるいは図１０の状態に復元することになる。

【００２５】測温体１が被測定物１２の表面に接触して
押圧されて変形する際には、図４に示すように補助板３
の弾性変形部３ｂと接触板２の接触部２ａとの間には曲
線ａ，ｂ，ｃと次々に変化して接触点、即ち二枚の板が
積層される位置が端部より中央部に向かって次第に移動
することになる。このように弾性変形部３ｂが偏平にな
ると接触部２ａの背面を上方に移動することになる。こ
のように弾性変形部３ｂが偏平になると接触部２ａの背
面を上方に反らせるように補助板３が作用することにな
る。このことは図１３のように測温体１が極端に変形さ
れた場合でもこの接触部２ａの中央部は被測温体１２の
表面に正確に接触することができることを意味するので
ある。

【００２６】なお、接触板２を接触部２ａのみとし、こ
れにテコ部３ａと弾性変形部３ｂと係合部２ｂとを一体
化した補助板とを組合わせて測温体１を構成した場合で
も、ほぼ前記と同様な作用を奏することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る接触式温度センサーは、測
温体１と、これを支持する支持部材８とからなり、測温
体１は接触板２と、この接触板２の両端近傍に固定され
た２枚の補助板３とから成り、接触板２は平板状の接触
部２ａとこの接触部２ａの両端部を屈曲して形成された
係合部２ｂとを有し、補助板３は接触部２ａに対して凸
形に湾曲した弾性変形部３ｂと、この弾性変形部３ｂの
端部を曲げて延長されたテコ部３ａから成り、弾性変形
部３ｂの端部を接触板２の接触面の端部近傍の背面に固
定し、更に接触部２ａの中央部背面にセンサー体４を固
定しており、支持部材８に測温体１を組込んだ状態で二
枚のテコ部３ａを接近させて弾性変形部３ｂが伸びる方
向に変形させ、それによって接触部３の両端部に曲げモ
ーメントが発生させるように構成されている。

【００２８】従って、測温体１は著しく偏平化されてお
り、接触板２の両端部に形成されている係合部２ｂを支
持部材８に係止させることによってこの測温体１の横移
動を防止することができる。また、測温体１の変形する
部分は図３、図５等のように凸レンズ形をしており、こ
れが温度測定に際して大きく変形しても接触部２ａは凸
形を保とうとするので、センサ体４を被測温体１２に正
確にあてることができ、正確に表面温度を測定すること
ができる。

【００２９】また、測温体１を偏平に形成することがで
きるので、支持部材８にこの測温体１を収容する空間部
の容積を著しく小さくすることができ、それに伴なって
熱容量を縮小することができ、その結果、感度の良い接
触式温度センサーを得ることができる。温度センサーは
、全体がばね状の測温体１と、これを支持する支持部材
８から構成されているので、強く被測温体１２の表面に
に接触させてもこれが破損する危険性は全くことはない
。

【図面の簡単な説明】

【図１】外力を負荷させていない測温体の正面図である
。

【図２】接触板と補助板の弾性変形前の形状を示す拡大
図である。

【図３】支持部材に支持された場合の測温体の形状を示
す図である。

【図４】図３の測温体の一部の拡大図である。

【図５】支持部材に収容された測温体の形状を示す図で
ある。

【図６】接触式温度センサーの組立順序の第１段階を示
す斜視図である。

【図７】接触式温度センサーの組立順序の第２段階を示
す斜視図である。

【図８】接触式温度センサーの組立順序の第３段階を示
す斜視図である。

【図９】接触式温度センサーを示す斜視図である。

【図１０】接触式温度センサーの内部構造を示す正面図
である。

【図１１】被測温体の表面に接触させた測温体の挙動を
示す正断面図である。

【図１２】図１１の要部の拡大図である。

【図１３】最も変形された測温体の形状を示す図である
。

【符号の説明】

１　　測温体　　　　２　　接触板　　　　２ａ　　接
触部　　　　２ｂ　　係合部 ３　　補助板　　　　３ａ　　テコ部　　　　３ｂ　　
弾性変形部　　　　３ｃ　　先端部 ３ｄ　　変曲点　　　　４　　センサ体　　６，７　　
ピン　　８　　支持部材 ８ａ　　溝部　　　　　　８ｂ　　溝部　　　　　　８
ｃ　　凹部　　　　８ｄ　凸部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　測温体と、これを支持する支持部材と
   からなり、測温体は接触板と、この接触板の両端近傍に
   固定された２枚の補助板とから成り、接触板は平板状の
   接触部とこの接触部の両端部を屈曲して形成された係合
   部とを有し、補助板は接触部に対して凸形に湾曲した弾
   性変形部と、この弾性変形部の端部を曲げて延長された
   テコ部から成り、弾性変形部の端部を接触板の接触面の
   端部近傍の背面に固定し、更に接触部の中央部背面にセ
   ンサー体を固定しており、支持部材に測温体を組込んだ
   状態で二枚のテコ部を接近させて弾性変形部が伸びる方
   向に変形させ、それによって接触部の両端部に曲げモー
   メントが発生させて成る接触式温度センサー。