JPH05164624A - シース形熱電対装置およびカートリッジヒータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、シースの熱伝達性を高めたシース形
熱電対装置およびカートリッジヒータ装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】第一の発明であるシース形熱電対装置では、シ
ース形熱電対１のシース３の先端部に着脱可能に熱伝達
部材２が取付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシース形熱電対装置およ
びカートリッジヒータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シース形熱電対は、先端を閉塞し基端を
開放したシースの内部に、熱電対素子をその感熱端をシ
ースの先端に位置させて挿入するとともにシースの内部
に熱電対素子を支える絶縁物を組み込んで構成したもの
である。この形式の熱電対は、例えば樹脂モ−ルド用金
型に形成した孔に挿入して、この金型の温度を測定する
ために用いられている。

【０００３】カートリッジヒータは、先端を閉塞し基端
を開放したシースの内部に発熱体およびこの発熱体を支
える絶縁物を組み込み、発熱体のリードをシースの基端
開口から外部に引き出して構成したものである。このヒ
ータは、その構成の特徴から例えば樹脂モールド用金型
に形成した孔に挿入して、この金型を加熱するために使
用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】シース形熱電対には次
に述べる問題がある。

【０００５】シース形熱電対は、シースの外部からシー
スを介してその内部に伝達した熱を、シースの先端部に
位置する熱電対素子の感熱端が感熱して温度測定を行う
ので、応答性および測定精度を高める上でシースの先端
部における熱伝達性が高いことが要求される。このた
め、前記のようにシース形熱電対を金型の孔に挿入して
使用する場合、シースの先端部の熱伝達性を高めるため
にはシースの外面を孔の内面に密接することが好まし
い。

【０００６】ところで、シース形熱電対は熱電対素子お
よび絶縁物を組み込んだシースに転打加工を施して製造
する。しかし、この転打加工によって得られるシースの
外径は経済上の理由からある程度の種類に限られる。こ
のため、シース外径を金型の孔の高精度でさまざまの種
類の内径に適切に合せることが難しいために、シースの
外径は孔の内径より小さいサイズの標準品が用いられて
いる。このため、シース形熱電対を金型の孔に挿入する
と、シースの外面と孔部の内面との間に隙間が存在す
る。従って、この間隙により金型の熱がシースの先端部
に直接伝達することが阻害され、シースの先端部におけ
る熱伝達性が低下する原因となっている。カートリッジ
ヒータには次に述べる問題がある。

【０００７】カートリッジヒータは、発熱体が発する熱
をシースを介して外部に放出して加熱を行うので、シー
スから外部への熱伝達性が高いことが要求される。この
ため、前記のようにカートリッジヒータを金型の孔に挿
入して使用する場合には、シースの熱伝達性を高めるた
めにシースの外面を孔の内面に密接することが必要であ
る。しかし、この場合には発熱体が熱を発生した時に、
この熱により加熱されて膨脹したシースが金型の孔に強
固に組合さって孔から抜けなくなるという短所がある。

【０００８】このため、カートリッジヒータで金型を加
熱している時に、もし発熱体が断線してカートリッジヒ
ータを交換する必要がある場合には、カートリッジヒー
タを金型の孔からすぐに抜出すことができず交換が困難
になる。そこで、一般的にはシースの外径を孔の内径よ
り小さく設定してシースと孔との間に隙間を持たせシー
スの熱膨張を逃げている。この場合には、シースから金
型へ熱を伝達する上での熱伝達性が低い。

【０００９】なお、シースの熱伝達性を高めるために、
発熱体のリードをシースの両端から引出す形式のヒータ
を二つ折りにして弾性を持たせ、この二つ折りしたもの
を孔に挿入して孔の内面に接触させるようにものある
が、この場合にはカートリッジヒータが極めて高価にな
る。以上に述べたシース形熱電対とカートリッジヒータ
が有する問題は、相互に同様の問題を生じるものであ
る。

【００１０】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、シースにおける熱伝達性を高めたシース形熱電対装
置およびカートリッジヒータ装置を安価に提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明のシース形熱電対装置は、先端を閉塞し基端を
開放したシースの内部に、熱電対素子をその感熱端を前
記シースの先端に位置させて挿入するとともに前記シー
スの内部に前記熱電対素子を支える絶縁物を組み込んだ
シース形熱電対と、前記シースの先端部の外側を囲む形
状をなし前記シースの先端部に着脱可能に取り付けられ
る熱伝達部材とを具備してなることを特徴とする。

【００１２】前記目的を達成するために本発明のカート
リッジヒータ装置は、先端を閉塞し基端を開放したシー
スの内部に発熱体およびこの発熱体を支える絶縁物を組
み込んだカートリッジヒータと、前記シースにその外側
を囲んで設けられた可撓性を有する熱伝達部材とを具備
したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】シース形熱電対装置を、物品の孔に挿入して使
用する場合に、孔の内面に密接する大きさの外径を有す
る熱伝達部材をシースの先端部に取付ける。そして、シ
ースを物品の孔に挿入すると、シースに取付けた熱伝達
部材の外面が孔の内周面に密接する。これにより物品の
熱が熱伝達部材を介してシースの先端部に充分に伝達す
る。このため、シースの先端部における熱伝達性が高ま
る。

【００１４】また、シース形熱電対装置を流体の温度測
定に使用する場合には、フィンなどを有する熱伝達部材
をシースの先端部に取付ける。これによりシースの先端
部における熱伝達性を高めることができる。

【００１５】カートリッジヒータ装置を物品の孔に挿入
して使用する場合に、シースの周囲を囲む可撓性を有す
る熱伝達部材が孔部の内面に接触し、発熱体の熱をシー
スから熱伝達部材を介して物品に充分に伝達する。この
ため、シースの先端部における熱伝達性が高まる。そし
て、物品の孔の内面に密接する外面を持ったシースを用
いる必要がない。

【００１６】

【実施例】本願の第一の発明であるシース形熱電対装置
の一実施例について図１ないし図３を参照して説明す
る。図１および図２は一実施例を示している。この実施
例はシース形熱電対を樹脂モールド金型の温度測定に使
用する例に適用したものである。

【００１７】図中１はシース形熱電対（以下熱電対と略
称する。）、２は熱伝達部材である。熱電対１は図２に
示すように先端が閉塞され基端が開放された金属製のシ
ース３、このシース３の内部に挿入された熱電対素子
４、シース３の内部に充填されて熱電対素子４を支える
耐熱性を有する絶縁粉末５で構成されている。シース３
の基端開口は防湿シール（図示せず）で閉塞されてい
る。熱電対素子４は一対の素線を一端で接続したもの
で、これら素線の接続端が感熱端４ａとされている。熱
電対素子４の感熱端４ａはシース３の先端に位置され、
熱電対素子４の各素線の他端に接続されたリード（図示
しない）はシース３の基端開口から外部に引出されてい
る。そして、シース３の先端部の外面に、熱伝達部材２
を取付けるためのねじ部６が形成されている。なお、シ
ース３の外径は後述する金型１１の孔１２の内径に比較
して小さい。

【００１８】熱伝達部材２は図１に示すように先端が閉
塞された円筒形をなすもので、熱伝達部材２の外径は外
面が後述する金型１１の孔１２の内面に密接する大きさ
であり、熱伝達部材２の内径はシース３を挿入できる大
きさであり、熱伝達部材２の長さはシース３の先端部を
十分カバーできる大きさである。熱伝達部材２の内面に
はシース３のねじ部６に螺合するねじ部７が形成されて
いる。熱伝達部材２は熱伝達性が良好な金属からなるも
ので、旋盤などの機械加工を施されて高い寸法精度で仕
上げられている。熱伝達部材２は熱電対１のシース３の
先端部に嵌合され、ねじ部６とねじ部７との螺合により
シース３に着脱可能に取り付けられている。

【００１９】このように構成された熱電対装置を用い
て、樹脂モールド成形に用いる金型の温度を測定する場
合について説明する。図１に示すように金型１１には熱
電対装置用の孔１２が形成されている。孔１２の内径は
熱伝達部材２の外面が孔１２の内面に密接する大きさで
ある。図１に示すように熱電対１はシース３の先端部か
ら孔１２の内部に挿入する。シース３の先端部に取付け
た熱伝達部材２はシース３とともに孔１２の内部に挿入
され、熱伝達部材２の外面が孔１２の内面に密接する。
シース３の基端部は孔１２の外部に位置し、シース３の
基端から突出するリードは測定回路の導線（図示せず）
に接続する。

【００２０】金型１１の熱は孔１２の内面から熱伝達部
材２に伝達し、次に熱伝達部材２から熱電対１のシース
３の先端部に伝達し、さらにシース３から絶縁粉末５を
経て熱電対素子４の感熱端４ａに伝達する。この場合、
熱伝達部材２はシース３の先端部を囲む形で孔１２の内
面に密接しているので、従来のようにシース３と孔１２
の内面との間に隙間がある場合に比較して、金型１１の
熱が極めて充分な量で且つ迅速にシース３に伝達し、熱
電対素子４の感熱端４ａに達する。このため、熱電対１
の応答特性が向上し、金型１１の真の温度に近い温度を
測定することができる。

【００２１】なお、熱伝達部材２は簡単な構成であり、
熱伝達部材２をシース３に取付ける構成も簡素であり、
さらに熱伝達部材２の製作も容易である。そして、熱電
対１は従来と同様に製作することができる。

【００２２】金型１１の仕様に応じて金型１１に形成す
る孔１２の内径が異なることがある。このため、孔１２
の内径の種類に応じて外径が異なる複数種類の熱伝達部
材２を製作し用意しておき、使用する孔１２の内径に応
じて適合する外径を有する熱伝達部材２を選択して熱電
対１のシース３に取付けて使用する。このようにすれ
ば、１種類の熱電対１で、内径の大きさが異なる複数種
類の孔１２に対応することができる。

【００２３】熱電対装置を金型の温度測定以外の用途の
温度測定に使用することもできる。この場合にはその温
度測定に適した熱伝達部材を用意してシース３の先端部
に取付ける。

【００２４】図３はこの場合の実施例を示している。こ
の実施例は管１３を流れる気体などの流体の温度を測定
する場合に適用したものである。熱電対１は気体を流す
管１３の内部に配置されて管１３に装着される。熱電対
１のシース３の先端部には熱伝達部材８が取付けられて
いる。熱伝達部材８は熱伝達性が良好な金属からなるも
ので、円筒部８ａと、円筒部８ａの外周部に形成された
複数のフイン部８ｂとで形成され、円筒部８ａの内面に
はねじ部８ｃが形成されている。熱伝達部材８はシース
３の先端部に嵌合され、円筒部８ａのねじ部８ｃとシー
ス３のねじ部６との螺合により取付けられている。この
熱伝達部材８はフイン部８ｂの存在により管１３を流れ
る気体に広い面積で接触して、気体の熱を充分且つ迅速
にシース３に伝達し、さらに熱電対素子４に伝達するこ
とができる。本願の第二の発明であるカートリッジヒー
タ装置の一実施例について図４および図５を参照して説
明する。この実施例はカートリッジヒータを樹脂モール
ド金型の加熱用として使用する例に適用したものであ
る。

【００２５】図中２１はカートリッジヒータ、２２は熱
伝達部材の一例である金網である。カートリッジヒータ
２１は、先端が閉塞され基端が開放された金属製のシー
ス２３、このシース２３の内部に挿入された発熱線２
４、シース２３の内部に充填されて発熱線２４を支える
耐熱性を有する絶縁粉末２５で構成されている。シース
２３の外径はカートリッジヒータ２１が挿入される金型
３１の孔３２の内径より小さい。シース２３の基端開口
は防湿シール（図示せず）で閉塞されている。発熱線２
４の両端に接続されたリード２６はシース２３の基端開
口の防湿シールを通して外部に引出されている。

【００２６】金網２２は矩形をなすもので、その対向す
る一対の辺がカートリッジヒータ２１のシース２３の長
さに等しい長さを有し、対向する他の一対の辺がシース
２３の周囲を複数回巻回できる長さを有している。金網
２２がシース２３の周囲を巻回する数は、カートリッジ
ヒータ２１が挿入される金型３１の孔３２の内径の大き
さに応じて設定される。金網２２は熱伝達性に優れた金
属の素線を編んで形成され、全体として可撓性をもたさ
れている。そして、金網２２におけるシース２３の長さ
に等しい長さを有する一対の辺の一方がシース２３の外
周部にその軸方向に沿って当接され溶接を施して固定さ
れている。金網２２はシース２３の周囲に緩く巻回され
ている。金網２２におけるシース２３の長さに等しい長
さを有する他方の辺は例えば固定されない。

【００２７】このように構成されたカートリッジヒータ
装置を用いて、樹脂モールド成形に用いる金型の温度を
測定する場合について説明する。図５に示すように金型
３１にはカートリッジヒータ装置用の孔３２が形成され
ている。

【００２８】図５に示すようにカートリッジヒータ２１
のシース２３は金型３１の孔３２の内部に先端部から挿
入され、シース２３の基端部から突出するリ−ド２６は
図示しない電源回路の導線に接続される。シース２３に
周囲に巻回された金網２２はシース２３とともに孔３２
の内部に挿入される。金網２２はその可撓性によりシー
ス２３の外面と孔１２の内面との間の隙間に重なり合っ
て位置する。すなわち、金網２２の最内周部はシース２
３の外面に接触し、金網２２の最外周部は孔１２の内面
に接触し、さらに金網２２の最内周部、最外周部および
これらの間に位置する部分は相互に重なり合って接触し
ている。

【００２９】そして、カートリッジヒータ２１の発熱線
２４が通電されて発熱すると、その熱は絶縁粉末２５を
介してシース２３に伝達する。次いで、熱は金網２２の
最内周部から相互に重なり合う金網２２の中間部を経て
最外周部に伝達し、さらに最外周部に伝達する孔３２の
内面に伝達する。このため、カートリッジヒータ２１の
発熱線２４の熱を金網２２により金型３１に直接伝達し
て金型３１を充分加熱することができる。

【００３０】また、カートリッジヒータ２１のシース２
３は発熱線２４の熱により膨脹しても、金型３１の孔３
２の密着して抜き出すことが困難になることがない。従
って、カートリッジヒータ２１で金型３１を加熱してい
る最中に発熱線２４が断線し他場合に、カートリッジヒ
ータ２１を孔３２から抜き出して新しいカートリッジヒ
ータ２１と交換することができる。

【００３１】さらに、金網２２がシース２３の周囲を巻
回する数は、カートリッジヒータ２１が挿入される金型
３１の孔３２の内径の大きさに応じて設定することによ
り、１種類のカートリッジヒータ２１で、内径の大きさ
が異なる複数種類の孔３２に対応することができる。

【００３２】なお、本願の第一の発明および第二の発明
はそれぞれ前述した実施例に限定されずに種々変形して
実施することができるものであり、夫々の実施例を相互
に使用することも可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本願の第一の発明に
よれば、シース形熱電対のシースの先端部に着脱可能に
熱伝達部材を取付けてシースの熱伝達性を高めることに
より、応答性を向上させ、特にシース形熱電対を対象物
に形成された孔に挿入して用いる場合に適したシース形
熱電対装置を得ることができる。

【００３４】また、本願の第二の発明によれば、カート
リッジヒータのシースにその周囲を囲む金網のような可
撓性を有する熱伝達部材を取付けてシースの熱伝達性を
高めることにより、カートリッジヒータから加熱すべき
対象物に確実に熱を伝達でき、特にカートリッジヒータ
を対象物に形成された孔に挿入して用いる場合に適した
カートリッジヒータ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の第一の発明であるシース形熱電対装置の
使用状態の一実施例を示す断面図。

【図２】同シース形熱電対を示す断面図。

【図３】同シース形熱電対装置の使用状態の他の実施例
を示す断面図。

【図４】本願の第二の発明であるカートリッジヒータ装
置の一実施例を示す斜視図。

【図５】同カートリッジヒータ装置の使用状態を示す断
面図。

【符号の説明】

１…シース形熱電対、２…熱伝達部材、２１…カートリ
ッジヒータ、２２…金網。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端を閉塞し基端を開放したシースの内
   部に、熱電対素子をその感熱端を前記シースの先端に位
   置させて挿入するとともに前記シースの内部に前記熱電
   対素子を支える絶縁物を組み込んだシース形熱電対と、
   前記シースの先端部の外側を囲む形状をなし前記シース
   の先端部に着脱可能に取り付けられる熱伝達部材とを具
   備してなるシース形熱電対装置。
2. 【請求項２】 先端を閉塞し基端を開放したシースの内
   部に発熱体およびこの発熱体を支える絶縁物を組み込ん
   だカートリッジヒータと、前記シースにその外側を囲ん
   で設けられた可撓性を有する熱伝達部材とを具備してな
   るカートリッジヒータ装置。