JP2002527733A - 表面温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 表面温度センサは、熱的に測定される表面を接触させるための熱伝導性表面接触手段ならびにコイルを備える。コイルは、この表面接触手段と熱的に接触した、絶縁された熱検知要素を備え、そして表面接触手段に対する支持を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 (発明の技術分野) 本発明は、一般に表面温度センサに関し、より詳細には、コイル状温度感知要
素により支持された熱伝導表面を有するセンサに関する。

【０００２】 （発明の背景） 表面温度センサは、当該分野に公知であり、接触型表面温度センサは、表面の
温度を測定するために、表面と接触するように設計される。例えば、米国特許第
４，８５９，０８１号は、その中央部に熱電対接合部を備える薄い板バネを備え
る、１つの型の表面温度センサを記載する。この板バネがその端部の両方におい
て、この板バネが温度感知部を形成するために側部高さ方向に準円周状に放射す
るように、支持部材へ固定される。この板バネおよび熱電対接合部は、測定され
る表面と接触し、この板バネの準円周状部をわずかに平坦化するように表面に対
して押される。その結果、この板バネの一部、および熱電対接合部は、測定され
る表面と押されて接触する状態で、近接して係合される。

【０００３】 英国出願第９３２，２６０号（Ｐｅａｒｃｅ）は、絶縁されたディスクにより
支持され、次にこのディスクが２つの熱伝対材料の１つからなるコイルにより支
持された、熱電対リングを有する別のタイプの表面温度センサに関連する。この
センサは、測定される表面に対して押され、それにより、この熱電対リングが、
表面へ直接接触する。この熱電対リングおよび絶縁されたディスク配置は、この
コイルのために、表面に垂直の方向に移動し得る。この移動の距離は、熱電対リ
ングを包囲する外部ケーシングにより制限される。

【０００４】 別のタイプの表面温度センサが、米国特許第４，４５４，３７０号（Ｖｏｚｎ
ｉｃｋ）に開示され、これは熱電対接合部を形成するために、それらの末端にお
いて互いに接触する一対の並んだ細長コイルを示す。この表面温度センサは、安
全な接触の割合を確実にするために、熱電対接合に先だって測定される表面と係
合するコイルにより支持された保護スリーブをさらに含み、これによりダメージ
から熱電対を保護する。表面と一旦接触すると、熱電対接合は、二次コイルを介
して、表面との直接の押し接触を得るために、この表面へ垂直な方向に移動させ
ようにさらに操作可能である。

【０００５】 上述された従来の接型触表面温度センサに関して、いくつかの欠点がある。上
記のセンサの各々において、熱電対接合は、測定される表面と直接に接触する。
熱電対に対して従来の重ね継ぎ（この重ね継ぎにおいては、熱電対材料の１つが
、別の材料に重なり、熱電対接合を形成する）を使用すると、この重ね継ぎは、
接合部を測定される表面に均一に接触することから阻止し、それにより測定誤差
を導入する。あるいは、従来の突合せ接合を使用して熱電対接合を形成するとき
、スパッタリング、フラッシュなどが、接合部におけるビルドアップを生成し得
、またはばりなどの不均一物が、表面上に形成し得、この熱電対接合部が測定さ
れる表面と均一に係合することを阻止する。このような熱電対接合部の測定され
る表面への直接接触が、実質的な熱接触抵抗という結果となる。任意のこのよう
な接触抵抗は、別の熱抵抗と一連となって、測定される表面とセンサとの間の熱
伝達を不所望に減少させる。

【０００６】 従来の表面温度センサに伴う別の欠点は、熱電対接合部と接合保持装置との間
の電気絶縁層の使用である。この絶縁層は、電気的に絶縁性であるが、実質的な
熱量（ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｓｓ）を含み、それにより熱電対接合部に熱負荷効
果を提供し、それにより熱電対測定誤差、および遅い応答時間という結果となり
、このことは従って、測定される表面との接触が、正確な熱的測定を確実にする
ために不所望に長い時間維持されることが要求される。

【０００７】 従来の接触型表面温度センサに関連するさらに別の欠点は、トラベルストップ
に起因する過剰な熱負荷である。このような先行技術の防止装置は、熱電対接合
部を実質的に取り囲む半円形のハウジング壁を備える。このハウジング壁は、弾
性熱電対接合部が大きな表面に押しつけられた場合、反らされ得る距離を制限す
る。このハウジング壁は測定されるべき表面に接触するようになり、そしてこの
ハウジング壁の実質的な熱量のため、表面温度を変え得る。従って、このような
先行技術の設計は、ハウジング壁が測定誤差を生じ得るため、望ましくない。

【０００８】 従来の接触型表面温度センサに関連する上記の欠点を考慮すると、伝熱誤差を
減らし、小型化を提供する凹凸のある表面の温度センサの必要性が当該分野にあ
る。

【０００９】 （発明の要旨） 本発明は、表面の温度を測定するための接触型表面温度センサに関する。この
センサは、測定されるべき表面を係合する熱伝導性表面接触部材を備える。接触
部材は、その中に熱電対接合部を形成する熱検知要素を有するコイルによって支
持される。本発明のセンサは、熱検知要素をコイルに組み込むことによって、セ
ンサの小型化を可能にする。

【００１０】 熱伝導性接触部材の使用は、熱電対接合部の保護を助けるのに役立ち、従来技
術の保護ハウジングの必要性を排除し、従って、センサの熱負荷を減少し、それ
に関連する測定誤差を減らす。さらに、センサは絶縁性ディスクを組み込まず、
むしろコイルによって最初にまたは全体的に支持されるため、熱負荷および伝熱
に起因する測定誤差は、従来技術よりさらに減らされる。

【００１１】 本発明の１つの局面によると、熱伝導性表面接触部材は、それぞれその下面に
沿ってステップを付けられるかまたは凹部を付けられ、それによりコイルの表面
接触部材に対する係合を容易にする。従って、コイルは改良された凹凸性（ｒｕ
ｇｇｅｄｎｅｓｓ）のによって接触部材に固定され得る。さらに、接触部材から
コイルが次第に出ること（ｇｒａｎｕａｌ ｅｘｉｔ）は、熱分流に起因する伝
熱誤差を減少する。熱分流はセンサにおける温度勾配の関数であるため、このコ
イルが次第に出ることは、温度勾配を熱電対接合部から離れた距離にコイルに沿
って存在させることによって、熱電対接合部から熱分流を分離する。

【００１２】 本発明の別の局面によると、このセンサはコイルが取り付けられた基部を備え
る。この基部は支持部材を備え、この支持部材の周りに１ターン以上のコイルが
取り付けられ得、これにより改良された凹凸性および耐久性のため、さらなる支
持をコイルに提供する。支持部材は、この支持部材から接触部材まで延びたオー
バートラベル防止部材をさらに備え得る。このオーバートラベル防止部材は、測
定されるべき物体がセンサの直径より大きい場合、トラベルストップとして保護
を提供するにすぎない従来技術のセンサと対照的に小さな物体または表面が測定
されなければいけない場合にさえ、センサを有利に保護する。

【００１３】 上記の目的および関連の目的の達成のため、本発明は、本明細書中以下で十分
に記載され、特に特許請求の範囲において示される特徴を含む。以下の記載およ
び添付の図面は、本発明の特定の例示の実施態様を詳細に示す。しかし、これら
の実施態様は本発明の原理が用いられ得る様々な方法のうちの数個のみを示す。
本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、図面と共に考察した場合、以下の
本発明の詳細な説明から明らかになる。

【００１４】 （好ましい実施態様の説明） 本発明の表面温度センサを、ここで図面を参照して説明する。この図面におい
て、類似の参照番号は一貫して類似の要素を示す。本発明は、測定されるべき表
面と係合する、伝導性ディスクなどの熱伝導性接触部材を備える表面温度センサ
に関する。このセンサは、この接触部材をコイルにより支持し、このコイルはま
た、接触部材において温度を検知する、熱伝対ワイヤなどの熱検知要素を収容す
る。コイルを、主要なまたは唯一の支持機構として使用することは、その接触部
材が測定されるべき表面と係合するよう操作する際の融通性を有利に可能とする
。さらに、主要な支持機構として作用するコイルは、センサの小型化を容易にし
、それによってこのセンサが利用され得る応用の数を増加させる。

【００１５】 上記利点に加えて、コイルを接触部材の主要な支持として有することにより、
絶縁ディスクなどを組み込む先行技術のセンサとは対照的に、伝熱誤差の実質的
な減少を提供する。なぜなら、このコイルの断面積が実質的ではなく、これが熱
負荷を最小にするからである。さらに、このコイルは次第に熱伝導性接触部材の
表面を離れ、このことは実質的に、熱分流による伝熱誤差を排除する。このコイ
ルが接触部材から次第に離れることによって、このコイルのかなりの部分がこの
接触部材と熱的に接触し、従って、熱伝対接合部がコイルに沿った熱勾配（これ
が熱分流を引き起こす）から分離される。その結果、本発明は、先行技術よりさ
らに改良された性能を提供する。

【００１６】 熱検知要素を収容するコイルは、接触部材を基部に接続し、これによってその
コイルに構造的支持が提供される。この基部は、好ましくは、支持部材を含み、
その周囲に、そのコイルの一部（例えば、１回転以上のターン）が係合して、そ
のセンサにさらなる構造的支持を提供する。さらに、あるいは代替的に、この基
部は、オーバートラベル防止部材を含み、これは、同軸状コイルを通って接触部
材の方へと延びる。このオーバートラベル防止部材は、最大偏向（これを越えて
はコイルが収縮しない）を設定することによって、このセンサ、および特にコイ
ルに保護を提供し、それによってそのコイルがダメージを受けることを防止する
。

【００１７】 図１を参照して、表面温度センサ１０が提示される。表面温度センサ１０は、
表面接触部分１２および基部１４を備える。表面接触部分１２は、熱伝導性接触
部材１６（好ましくはディスク）を備え、この熱伝導性接触部材１６は、コイル
１８に結合され、このコイル１８は、その中に備えられる熱電対ワイヤのような
熱検知要素２４を有する。コイル１８は、接触部材１６の下面２０に連接される
。コイル１８および接触部材１６が係合する結合メカニズムは、例えば、にかわ
、樹脂、パテまたはハンダ、あるいはコイル１８および接触部材１６を互いに熱
伝達するように配置する他の機能的に等価な手段のような、熱伝導性接着剤を使
用して達成される。例えば、コイル１８は、接触部材１６との係合を達成するた
めに、ろう付けされるか、溶接されるか、機械的に留められる（ｆａｓｔｅｎ）
か、圧着されるか、または接続され得る。任意のこのような装着メカニズムは、
本発明の範囲内であると意図される。さらに、熱伝導性接触部材１６は電気的に
伝導性であり得るが、あるいは、接触部材１６は、電気的に絶縁性であり得る。

【００１８】 基部１４は、例えば、接続表面２２として役立つ伸張部材に結合されるセンサ
ハンドル２３を備える。コイル１８の末端ターン２５は、接続表面２２に部分的
に巻かれ、これに連接され、接続表面２２の直径が好ましくはコイル１８の内径
と同様であり、接続表面２２とコイル１８との間での確実な締りばめまたは摩擦
ばめを容易にする。あるいは、コイル１８は、フランジの穴を通してクランプ留
めされ得るか、またはスリットなどに、はめられ得る。コイル１８が接続表面２
２に固定される任意の構造またはメカニズムが利用され得、本発明の範囲内であ
ると意図される。検知要素２４の終端リード（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｎｇ ｌｅａ
ｄ）は、一端においてコイル１８を出て、電圧メーター（図示されず）などのよ
うな電気的測定デバイスに接続される。ハンドル２３が図１に示されるが、ハン
ドル２３は、必要ではなく、種々の支持構造またはメカニズムが利用され得、こ
れらの多くが携帯型でなくても良い。コイル１８に結合され、コイル１８に支持
を提供する任意の構造は、本発明の範囲内であると意図される。

【００１９】 コイル１８の他の終端リードは、コイル１８の末端において互いに接触し、好
ましくはコイル１８内で、熱電対接合部を形成する。次いで、対象表面２６の温
度が、表面２６を熱的に係合するように、表面２６に対して熱伝導性接触部材１
６を押すことによって測定される。あるいは、しかし、熱電対接合部は、露出し
た接合部であり得、コイル１８の外側に存在する。このような場合、熱電対ワイ
ヤは、直接一緒に接続されて熱電対接合部を形成し得るか、あるいは、接触部材
１６が電気的に伝導性である場合、熱電対接合部は、接触部材１６を通して電気
的接触を介して形成され得る。しかし、このような構成は熱分流効果を熱電対接
合部から完全には分離しないので、このような代替の実施態様は、好ましい実施
態様ではない。

【００２０】 本発明の１つの例示的な実施態様に従って、接触部材１６（例えば、図１に示
されるディスク）は、熱伝導性材料（例えば、銅、アルミニウム、銀などの金属
、合金または窒化アルミニウムのようなセラミック）から形成される。任意の熱
伝導性材料が利用され得、本発明の範囲内であると意図される。接触部材１６の
好ましい形状は、円柱状であるが、接触部材１６は、所望であり得るように、四
角形、楕円などの他の断面形状を有し得、任意の形状の接触部材１６が本発明の
範囲内であると意図される。

【００２１】 好ましくは、ディスク１６の高さまたは厚さは、その熱容量を最小限にするた
め、その表面直径よりも実質的に小さい。このディスクの上部表面２７（測定さ
れるべき表面２６と接触する）は、好ましくは平坦で、均一で、そして滑らかで
あり、２つの表面の間の物理的接触および熱的接触を最大にすることを確実にす
る。しかし、あるいは、非平坦な接触部材１６は、所望され得る場合、測定され
るべき非平坦表面を係合するために利用され得る。さらに、接触部材１６の表面
領域は、測定されるべき表面の実質的な領域から熱を集めることにより熱入力対
熱出力の比を増大するためコイル１８内の熱電対接合部よりも、好ましくは大き
い。

【００２２】 本発明に従って、その下面２０上で形成される熱電対接合部を有する接触部材
１６は、測定されるべき表面２６に対して熱電対接合部を直接接触させる代わり
に、ダメージから熱電対接合部を保護し、そしてこれにより表面温度センサ１０
の耐久性、耐久度および信頼性を改善する。さらに、熱電対接合部は測定される
べき表面２６に直接接触せず、むしろ表面２６に接触する非常に熱伝導性の接触
部材１６に接触するので、センサ１０は、接触抵抗に影響を受けにくい。先行技
術では、熱電対接合部領域の整列の角度および直線性におけるわずかな変化が、
熱接触抵抗および熱電対接合部と表面２６との間の接触領域における大きい変化
を生じる。本発明の接触部材１６は、表面２６と自己整列し、そしてその高い熱
伝導性に起因して、先行技術を上回る接触抵抗に対する感受性を実質的に減少す
る。

【００２３】 図１に示すように、コイル１８は、多数の電気的絶縁材料から構成され得る。
１つの例示的材料は、Ｗａｔｌｏｗ Ｇｏｒｄｏｎにより製造されたＸＡＣＴＰ
ＡＫ（登録商標）のような金属シース付き鉱物絶縁（ｍｅｔａｌ ｓｈｅａｔｈ
ｅｄ ｍｉｎｅｒａｌ ｉｎｓｕｌａｔｅｄ）（ＭＳＭＩ）ケーブルである。こ
のＭＳＭＩケーブルは、一緒に接続されて、表面温度を測定するために熱接合を
形成する電気的絶縁熱電対ワイヤを含む。熱電対接合部は好ましくは、コイル１
８を形成し、そして接触部材１６の下面２０に結合されている、ＭＳＭＩケーブ
ル内に形成される。あるいは、その中に挿入された絶縁熱電対ワイヤを有するチ
ューブが利用され得る。任意のこのような絶縁コイル材料または形状が用いられ
得、そして本発明の範囲内におさまると解釈される。いずれにしても、コイル１
８は、所定の適用のために所望される程度の弾力性を提供するように形成される
。

【００２４】 当業者により周知のように、コイル１８の弾力性（または剛性）は、コイルの
数に逆比例するコイルのバネ定数により決定される。従って、ＭＳＭＩのような
所定のコイル材料については、コイル１８の弾力性は、コイルの数を増加するこ
とによりカスタマイズされ得る。あるいは、またはさらに、コイル１８の弾力性
は、コイル１８を形成するために用いられる材料を変更することによりカスタマ
イズされ得る。あるいは、コイルの直径またはＭＳＭＩケーブルの直径などがコ
イルの弾力性を調節するために変更され得る。コイル１８の外シースは、好まし
くは、コイルの弾力性を補助する金属材料である。しかし、その中の伝導性ワイ
ヤは互いに電気的に絶縁されており、そして任意の電気的に絶縁性の材料がコイ
ル１８内で利用され得、そしてこのような材料は本発明の範囲内におさまると解
釈される。好ましくは、コイル１８は、表面２６と接触部材１６を容易に自己整
列させるのに十分弾力性であり（例えば、接触部材またはディスク１６を、測定
されるべき表面１６内のフラッシュ接触に傾けることにより）、表面２６の正確
な熱測定を達成する。

【００２５】 本発明の好ましい実施態様に従って、コイル１８は、図１に示すように環状に
らせんである。あるいは、コイル１８は、四角らせんコイル、三角らせんコイル
、または逆転コイルのような種々の形状で形成され得る。さらに、任意の弾力的
に付勢された構造または機構は、コイル１８として利用され得、そしてこのよう
な構造は、本発明の範囲内におさまると解釈される。

【００２６】 熱検知要素２４（例えば、熱電対ワイヤ）は、好ましくは、円形ワイヤである
が、あるいは、Ｋ型、Ｅ型、Ｊ型およびＴ型材料のようなリボン材料を含む。し
かし、他の材料および他の材料形状がまた、用いられ得、そして任意のこのよう
な熱検知材料が用いられ得、そして本発明の範囲内におさまると解釈される。

【００２７】 ここで図２を参照すると、伝導性ディスク１６の下面２０が、ディスク１６に
連結されたコイル１８の最終ターン部分にそって例示される。結果的に、ディス
ク１６の直径は、好ましくは、連結を容易にするためにコイル１８の直径と同じ
サイズかまたはそれより大きい。本発明の好ましい実施態様に従って、コイル１
８は、接触部材１６から次第に抜け出る。この特質を特徴付けるための別の方法
は、接触部材１６から分離する前に、コイル１８の実質的な部分またはその長さ
２８が、接触部材と接触することであると言われる。この特質により、以下によ
り詳細に記載されるように、熱分流効果から熱電対接合部を分離することによる
、熱移動に起因する測定誤差を実質的に減少させる。

【００２８】 熱分流は、２種の方法で本発明に関連する。第１に、熱分流は、熱電対接合部
を形成する従来のセンサ中の熱電対ワイヤに沿って一般に生じる。このワイヤは
、典型的に、測定されるべき表面とは異なる温度であるので、熱移動は、センサ
チップにより熱電対ワイヤに生じるか、またはそのワイヤから生じる（測定され
るべきワイヤまたは表面が、どちらが高温であるかに依存する）。このセンサの
形状に依存して、熱移動により、センサチップが測定される表面の温度に達する
のを可能にしないかもしれず、従って測定誤差を生じる。このような誤差は有意
であり得、３０％の温度差、または測定される表面と周囲温度との間の勾配まで
、容易になり得る。第２に、少ない熱量または低い熱伝導性をそれ自体が有する
表面を測定する場合、熱分流効果は、測定されるべき表面の温度を有意に変化さ
せ得る。

【００２９】 本発明は、接触部材から抜け出る前に、接触部材１６と接触したコイル１８の
実質的部分または長さ２８を有することによって熱伝対接合部から熱分流効果を
分離する。結果的に、末端点または末端部分２９ａまたはそこ付近の、コイル１
８内にある熱接合部は、コイル１８が接触部材１６を抜け出る点２９ｂからかな
り離れた距離にある。従って、点２９ａの熱電対結合部は、熱伝導性接触部材１
６の温度であり、そしてコイル１８に沿った点２９ｂの温度勾配は、熱電対接合
部または熱電対チップから離れている。熱分流による熱移動は、コイル１８の有
意な長さ２８である点２９ｂで生じるので、この熱電導接合部は、実質的に熱分
流から分離され、そして伝熱誤差は、実質的に減少される。

【００３０】 コイル部分２８の長さは、センサ１０のサイズおよびその種々の成分に依存し
て変化し得る。本発明の好ましい実施態様に従って、長さ２８は、熱電対接合部
の温度を、接触部材１６と実質的に同じ温度にするのに十分な長さである。結果
的に、コイル１８に沿った勾配は、コイル１８内の熱電対に実質的に影響を与え
ず、従って、熱電対を熱分流効果から実質的に分離する。

【００３１】 さらに、例示されるようにコイルバネ構成を使用することにより、接触部材１
６と接触する構造は、典型的にコイル１８のみである。コイル１８の断面積は、
実質的に小さいので、その熱量、従ってその熱充填がまた小さく、これによりさ
らに熱分流を減少させる。コイル１８は、このように接触部材１６に対して強壮
な支持を提供するが、一方同時に小さな熱充填を示す。

【００３２】 図３ａおよび３ｂは、本発明の例示的な実施態様に従う表面接触部材３０を例
示する。この接触部材３０は、好ましくは、ディスク３０の下面３２およびステ
ップ状表面３４を備える熱伝導性ディスクであり、ここで、このステップ状部分
３４は、コイル１８を伝導性ディスク３０に接合させるための係合表面として使
用される。図３ｂに例示されるように、コイル１８の末端ターンの部分は、ステ
ップ状部分３４の周りに巻き付けられ、そしてそこに連結される。このステップ
状部分３４は、好ましくは、ディスク３２の直径よりも小さく、そしてステップ
状部分３４の厚さまたは高さは、好ましくは、コイル１８の厚さの半分と少なく
とも等しい。上述および図３ｂに例示されるように、コイル１８の実質的な部分
は、熱移動による測定誤差の減少を提供するステップ状部分３４と接触する。

【００３３】 図４ａおよび図４ｂは、本発明による、なお別の例示的表面接触部材４０を示
す。この表面接触部材４０（例えば、熱伝導性ディスク）は、下面４２を有し、
この下面は、係合表面としてその中に形成された凹部分４４を有する。この凹部
分４４は、好ましくは、ほぼそのコイル１８の直径のサイズであり、そしてこの
コイル１８を接触部材またはディスク４０に固定するように作用する。この凹部
分４４のサイズおよび長さは、所望され得るように変化し得る。しかし、好まし
くは、この凹部分４４の長さは十分に長く、このコイル１８のかなりの部分がそ
の中に配置され（ｒｅｃｅｓｓ）、それにより上記の熱分流から熱電対接合部を
分離することが、可能になる。

【００３４】 上記のように、図３ａ〜図３ｂおよび図４ａ〜４ｂにおいて、このコイル１８
とこの熱伝導性表面接触部材１６との間の接続は、種々の手段を介して達成され
得る。図５ａ〜５ｃは、本発明のさらなる例示的実施態様を示す。この実施態様
において、このコイル１８は、この接触部材に接続される。図５ａに示されるよ
うに、表面接触部材３０’は、ステップ状部分３４’を有し、このステップ状部
分は、図３ａおよび図３ｂのステップ状部分３４よりも厚い。より厚いステップ
状表面３４’を有することは、有利である。なぜなら、さらなるターンのコイル
１８が、このステップ状部分に結合し得、そしてこれは、さらにその熱分流効果
を低減させ、そしてこのセンサ１０の製造を容易にする。なぜなら、このコイル
１８は、ステップ状部分３４と同じ程度に高い正確さでステップ３４’上に配置
される必要はないからである。

【００３５】 図５ｂは、本発明の別の例示的実施態様を示す。この実施態様は、このセンサ
１０のさらなる小型化を容易にし得る、表面接触部材１６’を有する。この接触
部材１６’は、ステップ状部分を有さず、そしてこのコイル１８の内径と係合す
る形状およびサイズを有する。最後に、図５は、接触部材１６’’を示す。この
接触部材は、ステップ状でないし、凹状でもないが、このコイル１８の長さを単
に適合させる。このコイル１８は、この接触部材１６’’に、例えば、ろう付け
結合、接着剤、ファスナーなどによって固定される。

【００３６】 上記のように、この熱電対接合部は、好ましくは、ＭＳＭＩケーブルのような
コイル１８内に形成される。種々の異なる熱接合部または熱電対の配置が、この
コイル１８内に形成され得る。そしてこのような配置の各々は、本発明の範囲内
にあると考えられる。図６ａ〜図６ｄは、本発明による例示的な熱電対接合部の
配置を示す。接地接合型熱電対４５が、図６ａに示される。接地熱電対接合部４
５において、コイル１８のシース４６が溶接されるか、またはコンダクター４７
とともに接合されて、完全密封接合部４５が形成される。図６ｂにおいて、非接
地接合部４８が、このシース４６から絶縁され、そしてしばしば、漂遊ＥＭＦが
温度読み取りに作用し得る適用において使用される。さらに、図６ｃに示される
ように、複数の非接地熱電対接合部４８ａおよび４８ｂがこのシース４６内で使
用され得、その結果、このコイル１８が、種々の適用において所望され得るかま
たは必要とされ得る、固有のリダンダンシーを提供し得る。最後に、図６ｄに示
されるように、二重共通型（ｄｕａｌ ｃｏｍｍｏｎ ｔｙｐｅ）熱電対接合部
４９が提供され得る。この二重共通型熱電対接合部において、コンダクター４７
が、接地熱電対適用または非接地電対適用のいずれかのために、ともに溶接され
ている。

【００３７】 図７は、本発明の別の例示的実施態様による、表面温度センサ５０を示す。こ
のセンサ５０は、図１のセンサ１０と実質的に類似している。しかし、このセン
サ５０は、基部１４に支持部材５２を備える。この基部において、コイル１８が
、この支持部材５２の周囲に数回の末端ターンを巻きつけることによって、この
基部１４にさらに固定されている。この支持部材５２は、このセンサ５０に、さ
らなる支持、耐久度および耐久性を提供する。これらの性質は、種々の適用、例
えば、熱測定を必要とする高い振動環境（例えば、工業機械）において所望され
得る。他の型のさらなる固定機構または係留機構が、このコイル１８を固定する
ために代替的に使用され得る。そしてこのような機構のいずれもが、本発明の範
囲内にあることが意図される。例えば、この支持部材５２は、中空管で有り得、
この中空管において、このコイル１８の外径が、この管の内径と係合して、締り
ばめを形成する。

【００３８】 図８は、本発明の別の例示的実施態様を明らかにする。ここで、センサ６０は
、表面接触部分１２および基部１４を備える。この基部１４は、センサハンドル
２３および支持部材６２を備え、そしてこの支持部材６２は、さらに、接触基部
６４（これは、図５の支持部材５２に類似の様式で作動する）、およびオーバー
トラベル防止部材６６を備える。このオーバートラベル防止部材６６は、好まし
くは、接触基部６４のステップ状部分であり、これは、好ましくは、接触基部６
４より直径がより小さく、そしてコイル１８によって形成される同心領域を通っ
て、熱伝導性ディスク１６に向かって延びる。このコイル１８は、接触基部６４
の周囲に末端ターンを数回巻きつけることによって基部１４に連結される。この
伝導性ディスク１６は、コイル１８によって物理的に支持され、そしてオーバー
トラベル防止部材６６は、コイル１８の圧縮範囲を距離「ｄ」に制限することに
よって、コイル１８に対するダメージ（例えば、永久的なコイルの変形）を防止
する。

【００３９】 本発明に従うさらに別の例示的表面温度センサ７０を、図９に示す。このセン
サ７０において、コイル状支持要素７４が、図１〜８のコイル１８と置き換わる
。コイル１８と異なり、このコイル状支持要素７４は、熱検知要素を保持しない
。これは、このコイル状支持要素７４のさらなるカスタマイズ化を可能にし、所
望の強度およびたわみを提供する。この基部１４は、ハンドル２３および管状支
持部材７２を備え、この管状支持部材７２は、その内部に中空部分７８を有する
。この中空部分７８は、好ましくは、円筒状であり、そしてハンドル２３および
管状支持部材７４と同心である。対検知要素７６の終止端は、伝導性ディスク１
６に連結され、一方、中空シリンダー７８の内部の他端では、熱検知要素７６が
、センサ７０の底部から抜け出て、そして好ましくは、電気変換回路（ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）（示さず）への連
結のためにハンドル２３内に送り込まれる。あるいは、センサ７０の要素７６は
、一本の熱電対ワイヤからなるが、一方別の熱電対ワイヤが、コイル１８内に形
成される。

【００４０】 本発明は、熱電対型センサである熱検知要素を有する好ましい実施態様で上記
に議論されてきた。あるいは、しかし、他の型の熱検知デバイスが利用され得、
そして本発明の範囲内にあることが意図される。例えば、抵抗型温度デバイス（
ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｖｉｓｅ）（ＲＴＤ）また
はサーミスターが使用され得る。このような代替的実施態様において、コイル１
８内の伝導性ワイヤは、熱検知要素の部分または部品として考えられ得る。

【００４１】 本発明は、特定の好ましい実施態様に関して示され、そして記載されてきたが
、等価的な変更および改変が、本明細書および添付の図面を読み、そして理解す
ることによって、当業者に想到されることが明らかである。上記に記載の要素（
アセンブリ、デバイス、回路など）によって実行される種々の機能に特に関して
、このような要素を記載するために使用される用語（「意味」についての言及を
含む）は、他に示されない限り、たとえ、本明細書中で示された本発明の例示的
実施態様での機能を実行する開示された構造に構造的に等価ではないとしても、
記載される要素の特定化された機能を実行する（すなわち、機能的に等価である
）任意の要素に対応することが意図される。さらに、本発明の特定の特徴は、い
くつかの実施態様のただ１つに関して開示されているかもしれないが、このよう
な特徴は、任意の所定または特定の適用に所望され得るか、有利であり得るよう
に、他の実施態様の１以上の他の特徴と組み合わせられ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明による接触型表面温度センサの側面図である。

【図２】 図２は、本発明による伝導性ディスクの下面部の平面図である。

【図３】 図３ａおよび図３ｂは、本発明による、ステップ状部分を有する伝導性ディス
クの下面部の斜視図である。

【図４】 図４ａおよび図４ｂは、本発明による、凹部を有する伝導性ディスクの代替の
下面部の斜視図である。

【図５】 図５ａ〜図５ｃは、それぞれ、本発明による、コイルを表面接触部材に接続す
るための、代替の接触方法論を図示する、斜視図および側面図である。

【図６】 図６ａ〜図６ｄは、本発明による様々な種類の熱伝対接合部の側面切取り図で
ある。

【図７】 図７は、本発明による別の接触型温度センサの側面斜視図である。

【図８】 図８は、本発明によるなお別の接触型温度センサの側面斜視図である。

【図９】 図９は、本発明による、さらに別の接触型温度センサの側部斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 5710 Ｋｅｎｏｓｈａ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｒｉｃｈｍｏｎｄ， Ｉｌｌｉｎｏｉｓ 60071，Ｕ．Ｓ．Ａ．

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面温度センサであって、以下： 熱的に測定される表面を接触させるための熱伝導性表面接触部材；および 該表面接触部材と熱的に接触した絶縁された熱検知要素を備えたコイル、 を備え、該コイルが該表面接触手段のための支持を提供する、表面温度センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の表面温度センサであって、前記温度検知要
   素が、前記接触部材と熱的に接触した前記コイルの末端部分において熱電対接合
   部を形成する一対の熱電対ワイヤを備える、センサ。
3. 【請求項３】 請求項１または２のいずれか１項に記載の表面温度センサで
   あって、前記コイルが、前記接触部材から次第に伸び、それによって、熱分流効
   果から該熱電対接合部を実質的に分離する、センサ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面温度センサであっ
   て、前記表面接触部材が熱伝導性ディスクを備える、センサ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面温度センサであっ
   て、前記コイルが、前記表面接触部材に熱伝導性の接着剤、溶接、ろう付け結合
   、またはファスナーで接続される、センサ。
6. 【請求項６】 前記接着剤が、にかわ、樹脂、パテまたはハンダのうち１つ
   を含む、請求項５に記載の表面温度センサ。
7. 【請求項７】 前記コイルが、前記表面接触部材に圧着されるか、または接
   続される、請求１〜６のいずれか１項に記載の表面温度センサ。
8. 【請求項８】 前記表面接触部材が前記コイルに接続するための係合表面を
   備えた下面部を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面温度センサ。
9. 【請求項９】 前記係合表面が、前記下面部のステップ状表面または該下面
   部の凹部のうちの１方である、請求項８に記載の表面温度センサ。
10. 【請求項１０】 さらに支持部材を備えた、請求項１〜９のいずれか１項に
    記載の表面温度センサであって、前記コイルの他端が該支持部材に取り付けられ
    ている、センサ。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の表面温度センサであって、１回転以上
    のターンの前記コイルが前記支持部材と係合する、センサ。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表面温度センサで
    あって、さらに、前記支持部材に接続されたオーバートラベル防止部材を備え、
    該オーバートラベル防止部材は、該支持部材に対する前記表面接触手段のオーバ
    ートラベルに起因するダメージから前記コイルを保護するために、該表面接触手
    段に向かって延びる、センサ。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の表面温度センサであって、前記オーバ
    ートラベル防止部材が、前記コイルによって形成される同軸領域内で前記表面接
    触手段に向かって延びる、センサ。
14. 【請求項１４】 前記温度検知要素が、接地熱電対接合部、非接地熱電対接
    合部、複数の非接地熱電対接合部、複数の共通タイプの熱電対接合部および露出
    した熱電対接合部のいずれか１種を含む配置を有する熱電対センサを備える、請
    求項１〜１３のいずれか１項に記載の表面温度センサ。