JPH0648218B2 - 接触式温度センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は接触式温度センサに関し、更に詳しくは検出端
を構成する接触片を被測温体の表面に接触させた場合
に、自動的にその接触片の姿勢、特に接触部の姿勢を被
測温体の表面に沿わせることができ、正確な温度を測定
することができる温度センサに関するものである。

〔従来の技術〕

検出端として、リボン状の弾性を有する金属板からなる
接触片の接触部の背後に熱電対の熱接点を固定し、前記
接触部を被測温体に接触させるようにした熱電温度計は
知られいてる。

この熱電温度計は例えば、実公昭46-17197号公報に示す
ように、保護ストッパの前方に接触片をＵ形ないしはコ
字形に配置しており、測温時にはこの保護ストッパを被
測温体の表面に接触させ、これと同時に接触片を接触さ
せるようにしている。

一方、実公昭45-15988号公報に示された測温部は、細棒
の先端に形成された溝内に２個の端縁で接触片の接触部
の両端を支承するようにしている。

〔発明が解決すべき課題〕 第８図に示すように、一般に使用されている接触式温度
計の接触片30の幅は約１〜５mm程度の薄いステンレス板
や熱電対薄板等を使用し、側面視において接触部31を中
心に、その両側の弾性変形部32、33を対称的に延長して
コ字形ないしはＵ字形に形成され、その両端を固定部な
いしは本体34に固定している。そして接触部31の中央部
に熱電対の熱接点等の感温部35を設けている。

そして測温の際には接触部31を被測温体36の表面に接触
させ、前記本体34を押圧して距離ｌだけ接触片30を弾性
変形させると、この接触片30は点線で示したように盛上
がり状態で変形し、接触部31の中央部が非測温体36の表
面より距離δだけ上昇し、その結果、正確な温度の測定
が困難となると言う現象がある。

前記接触部31の盛上がり現象を考察するに、弾性変形部
32,33に圧縮力が作用すると両者は外方に膨らんで変形
する。そしてこの弾性変形部32,33に支持されている接
触部31には圧縮力が作用し、その結果、感温部35が設け
られている部分が浮上するものと考えられる。

前記接触部31の盛上がり変形は、通常の大きさのものに
比較して小型化されるに従って顕著となり、小型化され
たものを使用して短時間に測温する際には大きな誤差を
生ずる欠点がある。

一方、測温時の温度計の姿勢については次の事項が指摘
できる。

測温に際して、測定者が把手部を持ち、保護管あるいは
本体（即ち把手）を被測温体の表面に直交させて接触片
の接触部を押付ける場合、その接触部が被測温体の表面
に平行に接触すると正常な温度測定が可能である。

この場合は被測温体の表面積が比較的広く、被測温体の
表面に対する保護管の姿勢がこの表面に対して直交して
いるか、あるいは傾斜しているかを感覚的に確認するこ
とが可能である。しかし、被測温体の表面が半導体装置
のように微小なものであると、接触部をこの表面に当て
がうことが精一杯であって、この表面に対して接触部の
姿勢が平行であるか、あるいは傾斜しているかどうかを
感覚的に確認することは極めて困難となる。この問題は
被測温体の数量が多くなる程発生しやすい。

前記したように、接触片は全体的にコ字状に成形されて
保護管ないしは本体に固定されているために、接触部は
保護管の姿勢に従がわざるを得ないことになり、測定者
の持つ姿勢次第では、正確な測温をすることが困難とな
る。

一方、コ字状の接触片を小型化するために接触部とその
両側に延びる変形部を縮小していくと、接触片は次第に
柔軟性を欠き、被測温体の表面に追従させて接触部を正
確に当接させることが困難となる。そのために測定され
た温度の誤差が大きくなる傾向があり、実際上はこの接
触片を小型化するには限界があったのである。

本発明は、前記従来の温度センサにおいては接触片を小
型化した場合に柔軟性が失なわれる点と、本質的に接触
部の姿勢を自動的に被測温体の表面に合わせて調節する
機能を持たないために温度誤差を生じ易いと言う点を解
消した接触式温度センサを提供するものである。

〔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接触式温度センサ
は、弾性体からなり、接触部とこの接触部の両端より延
長された弾性変形部とからなるリング状の接触片と、前
記接触部に感温部を設けた温度センサであって、前記弾
性変形部は前記接触片の中心線を越えて互いに延長さ
れ、少なくとも中心線近傍において重合され、かつ端部
は支持体に対して非固定状態で支持されていることを特
徴とするものである。

好ましくは、前記弾性変形部は第一変形部と第二変形部
を有し、第２変形部はリング状の接触片の中心線を越え
て互いに反対方向に延長され、この第２変形部が互いに
正面視において重なり合い、そして第２変形部の端部は
ピンその他の固定以外の方法によって曲げモーメントを
発生しないような構造で支持されていることを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明は温度センサは、一部が重合するようにリングに
成形した接触片の両端をピンその他の曲げモーメントが
発生しないような方法で支持しているので、被測温体の
表面に接触部が追従しながら全体として変形する。

従って、接触部には、従来の温度センサのように圧縮力
によって浮上がるようなことがなく、従来の温度センサ
の場合とは正反対の引張力が作用する。そして接触部が
浮上がることを防止でき、非測温体の表面に正確に沿わ
せることが可能であり、その結果、正確な温度を測定す
ることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかる接触式温度センサを分解して示
す斜視図、第２図はその組立図である。

温度センサ１は把手に固定された接続管２の先端に検出
端３を取付けたものであって、検出端３は取付部４に２
本の接続片支持ピン５を植立させ、このピン５に接触片
６の係合部を嵌合させている。

そして接触片６の接触部6aの中央部に設けた感熱部6bに
熱電対７の熱接点を固定し、この熱電対７のリード線7b
を耐熱性のある固定部８に固定している。なお、この固
定部８は頭部支持部９に別体あるいは一体的に接続さ
れ、この頭部支持部９より延長された円筒部10に前記接
続管２を先端部を嵌合している。なお、図示されていな
いが、この接続管２には把手部が固定されている。

前記取付部４は、この実施例においては金属板を断面が
Ｌ形に曲げて形成され、これをベースにして前記各部品
が組上げられている。そしてこの取付部４の開口面は同
様に断面をＬ形に成形した蓋体11によって閉止されてい
る。

接触片６は、第３図に示した展開形状に0.03〜0.3mmの
厚さのステンレス板、燐青銅板等をプレス加工によっ形
成したものであって、この接触片６は中央部に接触部6a
を、その両側に第一変形部部6c,6c′を、更にこの第一
変形部6c,6c′より第二変形部6d,6d′をそれぞれ延長し
ており、この第二変形部6d,6d′の端部には取付部6e,6
e′が形成されている。

なお、本発明において弾性変形部は接触部6aを除いた部
分であって、接触部6aが測温に際して被測温体の表面に
接触した際に、変形する部分に意味し、本実施例におい
ては便宜的に第１部6c,6c′と第２変形部6d,6d′として
表しているが、接触片６が全体的に丸みを持って形成さ
れている場合には変形部を区別することができないこと
になる。このような場合であっても、弾性変形部の一部
が接触片の中心線を越えて互いに反対方向に延長され、
一部が重なっていることが必要である。

このように、接触片の一部を中心線を越えて延長する意
味は、この接触片が測温に際して変形した場合に接触部
に張力が作用するようにするためである。

さて、前記取付部6e,6e′は前記第一変形部6c,6c′の一
部と、第二変形部6d,6d′の一部を切除して切除部6f,6
f′して形成したものであって、これらの取付部6e,6e′
と切除部6f,6f′は接触片６の中心線を境に、互いに反
対向きに形成されている。

前記のように形成された接触片６は、第４図に示すよう
に第二変形部6d,6d′が平行に重なり、この第二変形部6
d,6d′の先端部に形成されている取付部6e,6e′が互い
に隣接するように配置する。そして取付部４に植立した
接触片支持ピン5a,5bに前記取付部6e,6e′の孔6g,6g′
をそれぞれ嵌合させてこの取付部に曲げモーメントが発
生しないように配慮している。

本実施例においては、接触片６は略四角形のリング状に
形成され、第二変形部6d,6d′が互いに平行に重なるよ
うに延長され、取付部6e,6e′は四角形に曲げられた接
触片６の内側に位置しており、この取付部6e,6e′は中
心線Ｃ（第５図参照）を越えて配置されている。

次に、第５図ないし第７図を参照して本発明にかかる接
触式温度センサの動作を説明する。

第５図(a),(b)は、被測温体20が水平な場合、ないしは
被測温体20の表面に対して把手部に固定された接続管２
を直角に保持した状態を示しており、いわゆる正常位に
おける測温状態である。この状態における測温は通常の
接触式温度センサと変わりがない。

第６図は前後〔(b)図〕と左右〔(a)図〕に傾斜した被測
温体20に対して、接続管２を垂直に保持した状態、ある
いは接続管２を被測温体20の表面に対して左右と前後に
傾斜させて保持した状態を示している。この状態におい
ては２本のピン5a,5b中心軸（5a-5b線）が被測温体20の
表面に対して左右と前後に傾斜しており、第一変形部6c
より別の第一変形部6c′が上方に位置し、それと共に第
二変形部6dよりも別の第二変形部6d′の方が上方に位置
している。

この場合の変形（撓み）部分は、第一変形部6cと第二変
形部6dの接合点Ｐが最も撓み、これに次いで第二変形部
6dが撓み、更に第一変形部6cも撓むがその量は少ない。

第７図は被測温体20の表面に接触片６を押圧接触させた
場合の力の関係を示す図であって、ピン5a,5bに対して
押圧力G₁,G₂が作用すると、この押圧力Ｇ_１は、Ｈ_１と
Ｊ_１とに、また、他の押圧力Ｇ_２はＨ_２とＪ_２とにそれ
ぞれ分解される。

前記分力Ｊ_１とＪ_２は接触部6a上に作用する水平力であ
って、その向きは互いに反対方向であり、かなり大きな
値のものである。従って、この分力Ｊ_１とＪ_２の作用に
よって接触部6aには張力が作用していることになる。

第８図のように、従来のセンサにおいては接触部30に弾
性変形部32,33から接触部31側に向かう圧縮力が作用す
るので、点線で示すように接触部30の中央部が盛り上っ
て感温部35が被測温体36より離れることになる。

しかし、本発明に係るセンサにおいては第７図(a)に示
すように接触部6aに分力Ｊ_１とＪ_２からなる張力が作用
するので、この接触部6aは平坦な状態に保持され、被測
温体36に密着することができる。

〔発明の効果〕

本発明にかかる接触式温度センサは、弾性体からなり、
接触部とこの接触部の両端より延長された弾性変形部と
からなるリング状の接触片と、前記接触部に感温部を設
けた温度センサにおいて、前記弾性変形部は前記接触片
の中心線を越えて互いに延長され、少なくとも中心線近
傍において重合され、かつ端部は支持体に対して非固定
状態で支持されている。従って、本発明にかかる接触式
温度センサは次の効果を奏することができる。

(1)接触部は弾性変形部の変形に伴なって発生する分力
が従来のセンサのように圧縮力ではなく、引張力とな
る。また、接触片の取付部は固定としておらず、この部
分には曲げモーメントの発生を防止しているので、接触
部の盛上がりが防止され、その結果、感温部を被測温体
の表面に密着させることができ、正確な温度を測定する
ことができる。

(2)弾性変形部は、実施例に示すように第一変形部と第
二変形部とから構成されており、従来のセンサに比較し
て著しく長いものとなっているので、小型の接触片であ
っても大きな弾性変形量を得ることができる。従って、
小型化に適したセンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであって、第１図は接触
式温度センサの検出端を分解して部品を分かり易く描い
た分解斜視図、第２図は検出端の斜視図である。 第３図は接触片の平面図、第４図は接触片を環状に成形
し、ピンとの関係を示した図である。 第５図(a),(b)、第６図(a),(b)及び第７図(a),(b)は被
測温体と環状の接触片との関係を示す動作説明図であ
る。第８図は従来の接触式温度センサの要部を示す説明
図である。 １……温度センサ、２……接続管、３……検出端、４…
…取付部、５……接触片支持ピン、６……接触片、6a…
…接触部、6b……感熱部、6c……第一変形部、6d……第
二変形部、6e……取付部、6g……孔。30……接触片、31
……接触部、32,33……弾性変形部、34……本体、35…
…感温部、36……被測温体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性体からなり、接触部とこの接触部の両
   端より延長された弾性変形部とからなるリング状の接触
   片と、前記接触部に感温部を設けた温度センサにおい
   て、 前記弾性変形部は前記接触片の中心線を越えて互いに延
   長され、少なくとも中心線近傍において重合され、かつ
   端部は支持体に対して非固定状態で支持されて成る接触
   式温度センサ。