JP2002062193A - 耐震型温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 激しい振動及び高熱に耐えるセンサを提供す
る。 【解決手段】 振動する環境下で周囲の温度を測定する
耐震型温度センサ１１である。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保護管部
１７と、保護管部１７内に装着されて外部温度を検出す
る素子本体１８と、この素子本体１８及びそのリード線
１４を一体的にかつ堅固に支持する細管１９と、この細
管１９を保護管部１７内に吊った状態で弾性的に支持す
る変径スプリング２０とを備えて構成した。変径スプリ
ング２０は、拡大部２０Ａと縮小部２０Ｂとからなり、
拡大部２０Ａで保護管部１７側に支持された状態で縮小
部２０Ｂによって細管１９を弾性的に支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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液体の温度測定等
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震型温度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】流体配管内を流れる液体の温度測定等に
用いられる耐震型温度センサは一般に知られている。こ
の耐震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
が先に提案した実用新案登録第３０６０４９０号公報記
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５
内に素子本体１ａを装着し、その周囲に樹脂被服８を充
填する。これにより、素子本体１ａ及びこの素子本体１
ａから延びるリード線をケース５内に固定している。こ
の結果、素子本体１ａ及びリード線は樹脂被服８によっ
て堅固に支持され、十分な耐震性を有している。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１ａ及びリード線は樹
脂被服８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】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述のよう
に、樹脂被服８によって素子本体１ａ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
８によって素子本体１ａ及びリード線２ａ１，２ａ２，
２ａ３が堅固に支持されて、断線することはない。

【０００５】しかし、樹脂被服８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１ａとリード線２ａ
１，２ａ２，２ａ３との間に相対運動が生じて断線する
ことがある。

【０００６】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８の柔軟性が増し、振動で素
子本体１ａ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。

【０００７】本発明は上述した点に鑑みてなされたもの
で、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
できる耐震型温度センサを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第１の発明に係る耐震型温度センサは、振動する環境
下で周囲の温度を測定する耐震型温度センサにおいて、
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かつ堅固に支持する素子本体
支持手段と、この素子本体支持手段を上記保護管部内に
吊った状態で弾性的に支持する弾性支持手段とを備えた
ことを特徴とする。

【０００９】上記構成により、耐震型温度センサが流体
配管等に挿入されて内部の流体の温度を測定する。具体
的には、流体の熱が保護管部を介して内部に伝達し、素
子本体を温める。これにより、素子本体が流体の温度に
なって抵抗値等の電気的数値が変化する。この数値がリ
ード線を介して外部に取り出されて、流体温度が計算さ
れる。このとき、流れる流体が保護管部に直接当たって
耐震型温度センサが振動することがある。具体的には、
保護管部が振動するが、この振動は弾性支持手段で吸収
される。このとき、素子本体支持手段は弾性支持手段で
吊られた状態になっているため、振動は弾性支持手段で
ほとんど吸収されてしまい、素子本体支持手段はほとん
ど振動しない。弾性支持手段が振動を吸収できずに素子
本体支持手段が振動する場合でも、緩やかに振動する程
度で済み、素子本体及びそのリード線を激しく振動させ
ることはない。

【００１０】第２の発明に係る耐震型温度センサは、第
１の発明に係る耐震型温度センサにおいて、上記弾性支
持手段が、コイルスプリングで構成され、このコイルス
プリングが、上記保護管部の内側寸法と同じ寸法の拡大
部と、上記素子本体支持手段の外側寸法と同じ寸法の縮
小部とから構成され、上記拡大部で保護管部側に支持さ
れた状態で上記縮小部によって素子本体支持手段を弾性
的に支持することを特徴とする。

【００１１】上記構成により、コイルスプリングが保護
管部内に挿入された状態で、その拡大部が保護管部側に
支持され、縮小部が素子本体支持手段を支持する。これ
により、素子本体支持手段がコイルスプリングによって
吊られた状態で保護管部側に支持される。

【００１２】第３の発明に係る耐震型温度センサは、第
１又は第２の発明に係る耐震型温度センサにおいて、上
記保護管部が熱伝導性に優れた金属製管で構成されると
共に、上記素子本体支持手段が熱伝導性に優れた金属製
の細管で構成されたことを特徴とする。

【００１３】上記構成により、保護管部及び素子本体支
持手段を熱伝導性に優れた金属製の管によって構成する
ことで、流体の温度を素子本体まで速やかに伝えると共
に、流体による振動に十分に耐えることができる。

【００１４】第４の発明に係る耐震型温度センサは、第
３の発明に係る耐震型温度センサにおいて、上記保護管
部及び素子本体支持手段内にセラミックスパウダー又は
酸化マグネシウムを充填したことを特徴とする。

【００１５】上記構成により、保護管部に伝わった熱
は、セラミックスパウダー又は酸化マグネシウムを介し
て素子本体支持手段に伝わり、さらにセラミックスパウ
ダー又は酸化マグネシウムを介して素子本体に伝わる。

【００１６】

【発明の実施の形態】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。

【００１７】図１は素子本体を示す要部拡大断面図、図
３は本実施形態に係る耐震型温度センサを示す正面図、
図４は素子本体及びその引き出し線に接続されたリード
線を示す正面図、図５は変径スプリングを示す正面図で
ある。

【００１８】本実施形態に係る耐震型温度センサ１１
は、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
形態に係る耐震型温度センサ１１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。

【００１９】この耐震型温度センサ１１は、図３に示す
ように主に、センサ本体部１２と、固定部１３と、引き
出し線としてのリード線１４と、圧着端子１５とから構
成されている。

【００２０】センサ本体部１２は、流体配管内に直接挿
入されて流体の温度を直接に測定する部分である。この
センサ本体部１２は、図１に示すように主に、保護管部
１７と、素子本体１８と、素子本体支持手段としての細
管１９と、弾性支持手段としての変径スプリング２０と
から構成されている。

【００２１】保護管部１７は、耐震型温度センサ１１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１７
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。この金属管としては、ステンレス鋼等を使
用する。保護管部１７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１７の先端部は塞
がれている。保護管部１７の基端部は、細管１９等が装
着された後、合成樹脂で塞がれる。

【００２２】素子本体１８は、保護管部１７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１８は、図１及び図４に示すように、コイル状に
巻かれた温度測定用白金細線２２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１８の
一端からは上記温度測定用白金細線２２の両端が引き出
されている。この温度測定用白金細線２２は、１本のリ
ード線１４と２本のリード線１４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２２を２本のリ
ード線１４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。

【００２３】細管１９は、図１及び図４に示すように、
素子本体１８、その口出し線である温度測定用白金細線
２２及びリード線１４を一体的にかつ堅固に支持するた
めの部材である。細管１９の内径は、素子本体１８及び
リード線１４の外径に合わせて設定される。この細管１
９は、保護管部１７と同じ材質の金属管で構成されてい
る。例えば、ステンレス鋼等で構成されている。細管１
９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。細管１９の先端部は塞がれている。細管１９の
内径寸法は、素子本体１８の個数に応じて適宜設定す
る。素子本体１８の外径は変化しないが、リード線１４
の本数が変化することがある。具体的には、１個の素子
本体１８を細管１９内に装着する場合は、３本のリード
線１４が素子本体１８と共に細管１９内に挿入されるた
め、３本のリード線１４を束ねたときの外径に合わせた
内径寸法に設定する。これは、素子本体１８の外径より
も３本のリード線１４の外径の方が大きいためである。
２個の素子本体１８を直列にして細管１９内に装着する
場合は、６本のリード線１４が細管１９内に挿入される
ため、細管１９の内径寸法を６本のリード線１４を束ね
たときの外径に合わせなければならない。３個以上の素
子本体１８を直列にして細管１９内に装着する場合は、
９本以上のリード線１４の束の外径に合わせて細管１９
の内径寸法を設定しなければならない。

【００２４】細管１９内には、素子本体１８及びリード
線１４が装着された状態で、これらの隙間にセラミック
スパウダーの粉末が充填される。このセラミックスパウ
ダーとしては、耐熱性及び熱伝導性に優れたものを用い
る。細管１９の基端部は、素子本体１８等が装着された
後、合成樹脂で塞がれる。

【００２５】変径スプリング２０は、細管１９を保護管
部１７内に吊った状態で弾性的に支持するための部材で
ある。この変径スプリング２０は、図１及び図５に示す
ように、拡大部２０Ａと、縮小部２０Ｂとから構成され
ている。拡大部２０Ａは、保護管部１７の内側寸法と同
じ寸法に設定されている。これにより、変径スプリング
２０が保護管部１７内に正確にはまり合って、がたつか
ないようになっている。縮小部２０Ｂは、細管１９の外
側寸法と同じ寸法に設定されている。これにより、細管
１９が変径スプリング２０内に正確にはまり合って、が
たつかないようになっている。変径スプリング２０のう
ち、拡大部２０Ａと縮小部２０Ｂは交互に設けられてい
る。拡大部２０Ａは、最低でも変径スプリング２０の両
端位置に２カ所は設けられている。縮小部２０Ｂは、１
又は複数個が適宜設けられる。この拡大部２０Ａ及び縮
小部２０Ｂの個数は、細管１９を支持する強度との関係
で設定する。強い衝撃波を受けるような環境で使用され
る耐震型温度センサ１１の場合は、強く支持する必要が
あるため、拡大部２０Ａ及び縮小部２０Ｂの個数を増や
す。緩やかに支持するだけで済む場合は、拡大部２０Ａ
を２個、縮小部２０Ｂを１個又は拡大部２０Ａを３個、
縮小部２０Ｂを２個程度に設定する。なお、図５では、
拡大部２０Ａが３個、縮小部２０Ｂが２個に設定されて
いる。

【００２６】拡大部２０Ａは、保護管部１７の内側には
まり合って変径スプリング２０を保護管部１７に支持す
る。縮小部２０Ｂは、はめ込まれた細管１９を支持す
る。これにより、細管１９は、変径スプリング２０によ
って吊られた状態で保護管部１７内に弾性的に支持され
ている。しかも、変径スプリング２０によって常に保護
管部１７内の中央部に位置するように支持されている。

【００２７】また、変径スプリング２０には固有振動数
が存在するが、この固有振動数が実際の流体通路で使用
される場合に発生しうる振動数から離れた領域になるよ
うに設定する。

【００２８】固定部１３は、耐震型温度センサ１１を流
体配管に固定するための部分である。この固定部１３
は、図３に示すように、コンプレッションネジ２３で構
成されている。

【００２９】リード線１４は、センサ本体部１２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１４は、図３及び図４に示すように、素子本体１
８の口出し線である２本の温度測定用白金細線２２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２２に１本の信号線１４Ａが、他方の温度測定
用白金細線２２に２本の信号線１４Ｂ，１４Ｃがそれぞ
れ接続されている。さらに、温度測定用白金細線２２と
各信号線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとの接続部には絶縁用
の絶縁テープ２４が巻かれている。最初に、温度測定用
白金細線２２と２本の信号線１４Ｂ，１４Ｃ側に巻い
て、そのまま絶縁テープ２４を延ばして温度測定用白金
細線２２と１本の信号線１４Ａを一緒に巻いている。こ
れにより、温度測定用白金細線２２と各信号線１４Ａ，
１４Ｂ，１４Ｃとの間をある程度固定している。３本の
信号線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ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１４Ａ，
１４Ｂ，１４Ｃの端部には圧着端子１５がそれぞれ取り
付けられている。この圧着端子１５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。

【００３０】［動作］以上のように構成された耐震型温
度センサ１１は、次のようにして使用される。

【００３１】耐震型温度センサ１１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１２を流体通路内に挿入し、固定部１３で耐震型
温度センサ１１を流体通路側に固定する。リード線１４
は外部機器に接続される。

【００３２】流体通路内を流れる流体は、耐震型温度セ
ンサ１１のセンサ本体部１２に当たりながら流れてい
く。これにより、センサ本体部１２の保護管部１７が流
体の温度に熱せられる。保護管部１７の熱は、内部に充
填されたセラミックスパウダーに伝わり、細管１９を加
熱する。さらに、加熱された細管１９は、内部のセラミ
ックスパウダーを介して素子本体１８を加熱する。

【００３３】これにより、素子本体１８内の温度測定用
白金細線２２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１４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。

【００３４】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１２が激しく振
動される場合がある。この場合は、保護管部１７が直接
振動され、変径スプリング２０に伝わる。変径スプリン
グ２０では拡大部２０Ａが振動され、減衰しながら縮小
部２０Ｂに伝わる。保護管部１７での振動が比較的小さ
い場合は、拡大部２０Ａから縮小部２０Ｂに伝わる前に
減衰してしまい、細管１９が振動されることはない。一
方、激しい振動の場合は、その振動が縮小部２０Ｂまで
伝わって細管１９を振動させる場合もあるが、細管１９
は変径スプリング２０によって吊られた状態で支持され
ているため、激しく振動することはなく、緩やかに振動
する。

【００３５】これにより、細管１９内の素子本体１８と
リード線１４とが相対的に振動を起こすことはなく、温
度測定用白金細線２２が断線することはない。

【００３６】また、流体が高温の場合は、センサ本体部
１２も高温になるが、その熱によって保護管部１７、細
管１９及び変径スプリング２０が柔らかくなることはな
い。さらに、細管１９は変径スプリング２０に支持され
た状態で保護管部１７の中央部に確実に支持される。こ
の結果、保護管部１７が激しく振動しても、細管１９が
激しく振動することはない。

【００３７】［効果］以上のように、細管１９は変径ス
プリング２０によって保護管部１７内に吊られた状態で
弾性的に支持されるため、変径スプリング２０で振動を
効率的に吸収して、細管１９が激しく振動することはな
い。耐震型温度センサ１１が高温に晒された場合も同様
に、細管１９が激しく振動することはない。さらに、細
管１９は常に保護管部１７の中央部に位置するように支
持される。この結果、素子本体１８とリード線１４との
間が断線することなく、正確にかつ確実に耐震型温度セ
ンサ１１の周囲の流体温度を検出することができる。

【００３８】［変形例］ （１） 上記実施形態では、長い寸法の変径スプリング
２０を１本設けたが、短い寸法の変径スプリング２０を
複数本設けてもよい。耐震型温度センサ１１の大きさ等
の種々の条件に応じて適宜設定する。

【００３９】変径スプリング２０の弾性力も、受ける振
動の程度等の諸条件に応じて適宜設定する。これらの場
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。

【００４０】（２） 上記実施形態では、弾性支持手段
として変径スプリング２０を用いたが、本発明はこれに
限らず、シリコン樹脂等の弾性を有する部材を用いても
よい。なおこの場合は、流体の熱を考慮して材料を選択
する。流体の熱がが高すぎると、柔らかく成りすぎるも
のもあるため、使用用途に応じて適宜選択する。

【００４１】（３） 上記実施形態では、保護管部１７
及び細管１９内にセラミックスパウダーを充填したが、
酸化マグネシウムでもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の中継プラ
グによれば次のような効果を奏する。

【００４３】（１） 素子本体と引き出し線を一体的に
かつ堅固に支持した素子本体支持手段を、弾性支持手段
で弾性的に支持して振動を効率的に吸収するので、耐震
型温度センサが激しく振動したり、高温に晒されたりし
ても、断線することなく、正確にかつ確実に耐震型温度
センサの周囲の流体温度を検出することができる。

【００４４】（２） 弾性支持手段を拡大部と縮小部と
から構成して、拡大部で保護管部側に支持された状態で
縮小部によって素子本体支持手段を吊った状態で弾性的
に支持するため、保護管部側が激しく振動しても、素子
本体支持手段が激しく振動することはなく、断線を確実
に防止することができる。

【００４５】（３） 保護管部を熱伝導性に優れた金属
製管で構成すると共に、素子本体支持手段を熱伝導性に
優れた金属製の細管で構成したので、流体の温度を素子
本体まで速やかに伝えると共に、流体による振動に十分
に耐えることができる。

【００４６】（４） 保護管部及び素子本体支持手段内
にセラミックスパウダーを充填したので、保護管部に伝
わった熱を素子本体まで速やかに伝達することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る耐震型温度センサの素
子本体を示す要部拡大断面図である。

【図２】従来の耐震型温度センサを示す要部拡大断面図
である。

【図３】本発明の実施形態に係る耐震型温度センサを示
す正面図である。

【図４】本発明の実施形態に係る耐震型温度センサの素
子本体及びその引き出し線に接続されたリード線を示す
正面図である。

【図５】本発明の実施形態に係る耐震型温度センサの変
径スプリングを示す正面図である。

【符号の説明】

１１：耐震型温度センサ、１２：センサ本体部、１３：
固定部、１４：リード線、１５：圧着端子、１７：保護
管部、１８：素子本体、１９：細管、２０：変径スプリ
ング、２２：温度測定用白金細線、２３：コンプレッシ
ョンネジ、２４：絶縁テープ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動する環境下で周囲の温度を測定する
   耐震型温度センサにおいて、 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かつ堅固に
   支持する素子本体支持手段と、 この素子本体支持手段を上記保護管部内に吊った状態で
   弾性的に支持する弾性支持手段とを備えたことを特徴と
   する耐震型温度センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の耐震型温度センサにお
   いて、 上記弾性支持手段が、コイルスプリングで構成され、 このコイルスプリングが、上記保護管部の内側寸法と同
   じ寸法の拡大部と、上記素子本体支持手段の外側寸法と
   同じ寸法の縮小部とから構成され、 上記拡大部で保護管部側に支持された状態で上記縮小部
   によって素子本体支持手段を弾性的に支持することを特
   徴とする耐震型温度センサ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の耐震型温度セン
   サにおいて、 上記保護管部が熱伝導性に優れた金属製管で構成される
   と共に、上記素子本体支持手段が熱伝導性に優れた金属
   製の細管で構成されたことを特徴とする耐震型温度セン
   サ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の耐震型温度センサにお
   いて、 上記保護管部及び素子本体支持手段内にセラミックスパ
   ウダー又は酸化マグネシウムを充填したことを特徴とす
   る耐震型温度センサ。