JP2005189242A - 水温測定用センサー - Google Patents

Abstract

【課題】正確な水温測定が可能で、各種要因による故障を最小限に止め、安全で效率的に使用できる水温測定用センサーを提供する。
【解決手段】前方に水温感知部が形成されて、後方外周縁には結合部が突出したパイプ形態の胴体を有する函体形ケースで、前記水温感知部の内部には温度センサーが設置され、前記リード線の端の部分が後方カバーを通じて外部に延長設置され、前記函体形ケースの胴体の前部で水温感知部までは傾斜した肩部を形成し、前記水温感知部は肩部から前方に突出して胴体の直径より細く形成し、水温感知部から肩部まで充填物によって位置固定するように挿入設置し、前記函体形ケースの内部に充填物を充填した胴体の後部分にはセンサー用リード線挿入空間を形成し、前記センサー用リード線挿入空間にはリード線がジグザグ形態、または螺旋形で絡められた状態で挿入されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は水温測定に使用されるセンサーに関し、詳しくは、リード線と電線で連結される温度感知センサーが函体形ケースの先端に形成される水温感知部に充填物と共に挿入固定される水温測定用センサーに関する。
温度感知センサーと連結されるリード線は函体形ケースの内部の挿入空間にリード線をジグザグ形態または螺旋形の状態で挿入して函体形ケースの外部に延長することで、温度感知センサーが水分との接触を完全に遮断できると同時に外部温度がリード線を伝って温度感知センサーに到達する時間を最大限遅延させて外部温度が温度感知センサーに直接影響を及ぼさないようにする。これによって各種要因による温度感知センサーの故障を最小限に止めるとともに温度感知センサーによるより正確な水温測定ができるようにすることで、各種実験装置や熱交換装置のように精密な水温測定及びその制御が要求される装置をより安全で效率的に使用できるようにするものである。

一般的に温度感知センサーに主に使用されるものとしては、コバルトや銅またはマンガンや鉄、ニッケル、チタンなどの酸化物のうちで２〜３種類を混合及び焼結させて適当な抵抗率と温度係数を有するようにしたサーミスター（Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）や、半導体ダイオード（Ｄｉｏｄｅ）または白金などのような種々の種類がある。このような温度感知センサーは熱容量が非常に少なく、微細な温度変化にも急激な抵抗変化を発生させることから、各種温度測定やその制御のための装置に広く使用されている。

前記のような温度感知センサーを利用して水温を測定する際には、温度感知センサーを、リード線と電線とで連結した後に温度感知センサー及びリード線との連結部分を防水物質でモールディングして、水温の測定が要求される装置の内部に温度感知センサーを挿入する。このような場合、モールディング部の防水性能が十分でないため、水分に敏感な温度感知センサーが故障する問題点があった。これを防止するために腐蝕に強いＳＵＳ（ステンレススチール）キャップやＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂材質の射出キャップを使って温度感知センサーをケーシングの形態で封じた後、このケーシングの先端部を水温測定が要求される装置の内部に挿入すると同時にその後段部を装置の壁面上に締結するものが知られている。

前記のような従来の水温測定用センサーは、温度感知センサーをケーシングの形態で密封することで、防水の問題点はある程度解決できた。しかし、ＳＵＳキャップの場合温度感知センサーを電線によってリード線と連結した後に、温度感知センサーとキャップとの間に空間が発生する。また、温度感知センサーの回路が短絡しないようにＳＵＳキャップを温度感知センサーとリード線に固定する作業が非常に困難になる問題点があった。さらに、ＡＢＳ射出キャップの場合にも射出キャップをリード線と共に射出する過程でその射出圧力によって温度感知センサーとリード線を連結する電線が短絡するか、またはショットされる問題点があり、これによって水温測定用センサーの製作に多大の労力と時間が費やされるにもかかわらず、不良品が多量発生してセンサーの生産能率が大きく低下する問題点があった。

従来の水温測定用センサーは、特開平１−１９１０２５号公報（１９８９．０８．０１公開）に掲載されている感温素子のように水温の測定が要求される装置の内部に約５０〜１００ｍｍ程度挿入する。このようにセンサーを設置する場合に、温度感知センサーを囲む各種充填物によってセンサー周辺の熱が温度感知センサーに伝達するのに多少時間がかかるだけでなく、熱交換装置のようにセンサーによる温度測定部とその外部の温度差が普通５０〜８０℃程度ある場合には外部に延長されたリード線を伝って外部温度が非常に速い速度で温度感知センサー側に伝達する。従って、温度感知センサーがセンサー周辺の温度を感知する前に外部の温度がリード線を伝って入って来て、温度感知センサーに影響を及ぼすし、温度感知センサーによる正確な水温測定が難しくなる。これを防止するためには約５００〜１０００ｍｍ程度の長さを有するリード線を水温測定が要求される装置の内部に挿入する必要があるが、温度感知センサーの水分遮断の問題と長いリード線を装入しにくい問題点があった。

したがって、従来の水温測定用センサーを各種実験装置や熱交換装置などに設置して使用する際は、温度感知センサーの防水問題及び外部の熱がリード線を伝って入って来て、温度感知センサーに影響を及ぼす問題などによって水温測定用センサーに頻繁な故障が発生するだけでなく、装置の誤作動により測定設備や熱交換設備の全体的な故障をもたらすなどの深刻な問題点、さらには、不正確な水温の測定によって各種実験装置や熱交換装置の信頼を損なう問題があった。そのため、温度感知センサーの完璧な防水と共に外部の温度がリード線に乗って温度感知センサーに伝達することをより效果的に遮断できる新しいセンサーの開発が求められているのが実情である。
特開２００２−３０１２９３号公報

本発明は、温度感知センサーと水分との接触を完全に遮断すると同時に外部温度がリード線を伝わって温度感知センサーに影響を及ぼさないようにし、正確な水温測定が可能で、各種要因による故障を最小限に止め、安全で效率的に使用できる水温測定用センサーを提供することを目的とする。

本発明による水温測定用センサーは、前方に水温感知部が形成されて、後方外周縁には結合部が突出したパイプ形態の胴体を有する函体形ケースで、前記水温感知部の内部にはリード線と電線とによって連結された温度センサーが設置され、前記リード線の端の部分が後方カバーを通じて外部に延長設置されたものにおいて、前記函体形ケースの胴体の前部で水温感知部までは傾斜した肩部を形成し、前記水温感知部は肩部から前方に突出して胴体の直径より細く形成し、前記水温感知部の内部にリード線と電線に接続される温度感知センサーが挿入されている水温感知部から肩部まで充填物によって位置固定するように挿入設置し、前記函体形ケースの内部に充填物を充填した胴体の後部分にはセンサー用リード線挿入空間を形成し、前記センサー用リード線挿入空間には温度感知センサーと接続される５００〜１０００ｍｍ長さのリード線がジグザグ形態、または螺旋形で絡められた状態で挿入されていることを特徴とし、前記函体形ケースの後方結合部はねじ締結用の締結部で形成されることを特徴とする。

本発明による水温測定用センサーでは、外部温度がリード線を伝わって温度感知センサーに影響を及ぼすことがなく、また、温度感知センサーと水分の接触を完全に遮断できるため、温度感知センサーの誤作動や故障を最小限に止めると同時に温度感知センサーによるより正確な水温測定ができる效果がある。
また、本発明の水温測定用センサーを適用した各種実験装置や熱交換装置のように精密な水温測定及びその制御が要求される装置をより安全で效率的に使用できるようにする效果がある。
さらに、各種衝撃や振動下でも温度感知センサー及びその電線連結部の短絡を防止してセンサーの故障をさらに最小限に止めることのほか、センサー製造時の不良率を低減することで、センサーの生産能率を大幅向上できる效果がある。
併せて、熱交換機で発生する凝縮水の排水路であるドレイン板の表面には無機殺菌剤を塗布するか、銅（Ｃｕ）成分のコーティング膜を形成することにより、ドレイン板に残る凝縮水による菌の発生を抑制し、ファンコイルユニットの殺菌效果を極大化させるようになるものである。

以下、本発明を添付された図面を参照して詳細に説明する。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）は本発明による水温測定用センサーの望ましい実施例を示す側断面図であり、図２の（Ａ）及び（Ｂ）は本発明による水温測定用センサーの他の実施例を示す側断面図である。
本発明による水温測定用センサーの望ましい実施例は図１の（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示すように、パイプ状胴体の前方に水温感知部１１が一体で形成され、水温感知部１１の内部にはリード線１６と電線１５ａによって連結された温度感知センサー１５が設置される。胴体の後方外周縁には水温測定が要求される各種装置に差し込み固定するための結合部１２が段になるように突出して函体形ケース１０を形成している。函体形ケース１０の後方開口部には後方カバー１３が差し込み設置されて、リード線１６の端部が後方カバー１３を貫通して外部に延伸している。

函体形ケース１０の前部は水温感知部１１まで傾斜した肩部１０ｂを形成している。水温感知部１１は肩部１０ｂから前方に突出し、胴体の直径より細く形成する。函体形ケース１０の内部には充填物１４を充填し、胴体の後部分にはリード線１６を装入する挿入空間１０ａを形成する。水温感知部１１には、温度感知センサー１５が挿入され、リード線１６と電線１５ａに接続され、水温感知部１１から肩部１０ｂまで充填物１４によって位置固定される。

そして、水温感知部１１は肩部１０ｂから前方に突出して胴体直径より細く形成される。水温感知部１１から肩部１０ｂまで充填された充填物１４は、水温感知部１１の内部に挿入される温度感知センサー１５を一次的に保護する。温度感知センサー１５が、胴体に比べて細く形成されている関係で、温度が速かに感知できるとともに水分も遮断できる。耐腐蝕性が強く、各種模様での成形が容易であり、熱伝逹性能が優秀な材質であれば、従来の水温測定用のセンサーに使用されたＳＵＳ（ステンレススチール）材質やＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂材質を含むどのような種類の材質を使っても構わない。その先端に形成されている水温感知部１１を通じた温度感知センサー１５の挿入状態とその胴体の内部を通じたリード線１６の挿入状態をより容易に確認することができるように透明な材質の合成樹脂（プラスチック）を使うことも望ましい。

函体形ケース１０の先端に突出し、胴体直径より細く形成される水温感知部１１の内側には、電線１５ａを介してリード線１６接続される温度感知センサー１５を充填物１４によって固定する。温度感知センサー１５を固定する充填物１４はエポキシ系樹脂のように、最初液体状態であるが硬化剤を使わないで温度感知センサー１５、電線１５ａ、リード線１６を硬化、固定することが出来、硬化時の揮発性物質の発生や嵩の収縮が少なくて、機械的性質及び電気絶縁性がすぐれたものならどのような種類を使ってもよい。

また、充填物１４は温度感知センサー１５と水温感知部１１との間に隙間が発生しないようにしてセンサーの外部から温度感知センサー１５に速やかに水温が伝達されるようにするとともに、温度感知センサー１５への水分浸透を遮断し、同時にセンサーに加えられる各種衝撃から温度感知センサー１５、温度感知センサー１５とリード線１６の連結部、すなわち、電線１５ａ部分を保護する役割を果たす。充填物１４は最小限、温度感知センサー１５と電線１５ａを固定するが、回路の短絡を防止するためにリード線１６も一部固定することが望ましい。充填物１４を過度に注入することは、充填物１４の乾燥によるセンサーの製造時間遅延を招き、資材の無駄使いになるため望ましくない。

リード線１６の１端は、電線１５ａを介して温度感知センサー１５と連結され、他端は５００〜１０００ｍｍ長さで、図１の（Ａ）のようにジグザグ形態で紐やワイヤの結束口１７によって結束され、あるいは、図２の（Ｂ）のように螺旋形態で函体形ケース１０の胴体内部のセンサー用リード線挿入空間１０ａに挿入される。
センサー用リード線挿入空間１０ａに挿入されたリード線１６の一端は函体形ケース１０の後方カバー１３を通じて外部に延伸することで、図示のない水温標示器や各種制御装置と接続する。

函体形ケース１０の内部にリード線１６をジグザグ形態、または螺旋形態で配列する理由は、函体形ケース１０の内部に装入されるリード線１６の長さを約５００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度にして、外部温度がリード線１６を伝って温度感知センサー１５に伝達する時間を最大限遅延させためである。
併せて、リード線挿入空間１０ａ内部に伝達された外部温度が装置の内部温度に吸収されるか、または放出されるようにして、外部温度が温度感知センサー１５に直接影響を及ぼすことを防ぐほか、リード線１６が占める嵩も最小化する狙いもある。
ジグザグ形態や螺旋形以外の他の挿入構造を選択することもできるが、これは本発明が追い求める技術的思想の範疇内に当然含まれるものである。

図２の（Ａ）及び（Ｂ）には本発明による水温測定用センサーの他の実施例を示す。水温センサー１の全体的な技術的構成は本発明の一実施例と同一であり、単に、差がある点は本発明の一実施例では函体形ケース１０の後方外周縁に函体形ケース１０を差し込み式で結合できるように結合部１２を形成したことに対して、本発明の他の実施例では函体形ケース１０を螺糸式で締結できるように締結部１２’を形成したものである。

以下、図３及び図４を参照して本発明の水温測定用センサーを熱交換機の熱交換タンク内部に保存された流体の温度測定に使った実施例を説明する。本発明の水温測定用センサーは、水温やその他流体の温度測定が必要な場合、どのような装置であっても設置及び使用が可能であることを明らかにしておく。
先ず、図３に示すのは、リード線１６がジグザグ形態で配列されて函体形ケース１０の胴体内部に挿入され、その後方外周縁には差し込み結合用の結合部１２が形成された本発明の水温測定用センサーを、熱交換機２の壁面に形成されたセンサー挿入部５を通じて熱交換タンク３の内部に挿入及び差し込み結合させたものである。函体形ケース１０の結合部１２と熱交換機２のセンサー挿入部５との間には漏水防止のためのパッキング部１８を形成する。

また、図４に示すのは、リード線１６が螺旋形態で配列されて函体形ケース１０の胴体内部に挿入され、その後方外周縁にはねじ締結部１２’が形成された本発明の他の水温測定用センサーを、熱交換機２の壁面に形成されたセンサー挿入部５を通じて熱交換タンク３の内部に挿入及び締結させたものである。熱交換機２のセンサー挿入部５の内周面にも函体形ケース１０を締結させることができるようにねじ部が形成されている。このような函体形ケース１０の締結過程でセンサー挿入部５と締結部１２’の締結面に漏水防止用パッキング処理をすることもでき、センサー挿入部５と締結部１２’との間に漏水防止用オ−リングを介在させることもできる。

本発明による水温測定用センサーを熱交換タンク３に挿入すると同時に、函体形ケース１０の後方カバー１３を通じて延伸するリード線１６を図示しない水温標示器や制御装置と連結する。
熱交換機２の内部に設置された熱交換パイプ４を通じてガスや液体形態の熱交換流体を流動させると、熱交換タンク３に保存された流体の温度が熱交換流体との熱交換作用を通じて変化し、本発明による水温測定用センサーがこれを感知して水温標示器に該当温度を示すか、または制御装置に信号を送って熱交換機１の作動を自動的に制御できる。

温度感知センサー１５は水温感知部１１で流体温度を速かに感知し、外部温度に影響されることがなく、函体形ケース１０及び充填物１４によって二重で保護されるため、熱交換タンク３の流体と接触することもないため、温度感知センサー１５の誤作動や故障も発生せず流体の温度をより精密に測定できる。
また、熱交換機２のような装置に各種衝撃や振動などが加えられても温度感知センサー１５及びその電線１５ａ連結部が充填物１４によって安全で堅固に支持されているため、水温測定用センサーの故障をさらに減らすことが出来る。

以上で、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

（Ａ）及び（Ｂ）は本発明による水温測定用センサーの望ましい実施例を示す側断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明による水温測定用センサーの他の実施例を示す側断面図である。 本発明による水温測定用センサーの使用状態図である。 本発明による水温測定用センサーの使用状態図である。

符号の説明

１ 水温センサー
２ 熱交換機
３ 熱交換タンク
４ 熱交換パイプ
５ センサー挿入部
１０ 函体形ケース
１０ａ 挿入空間
１０ｂ 肩部
１１ 水温感知部
１２ 結合部
１２’ 締結部
１３ 後方カバー
１４ 充填物
１５ 温度感知センサー
１５ａ 電線
１６ リード線
１７ 結束口
１８ パッキング部

Claims (2)

1. 前方に水温感知部が形成されて、後方外周縁には結合部が突出したパイプ形態の胴体を有する函体形ケースで、前記水温感知部の内部にはリード線と電線とによって連結された温度センサーが設置され、前記リード線の端の部分が後方カバーを通じて外部に延長設置されたものにおいて、
   前記函体形ケースの胴体の前部で水温感知部までは傾斜した肩部を形成し、前記水温感知部は肩部から前方に突出して胴体の直径より細く形成し、
   前記水温感知部の内部にリード線と電線に接続される温度感知センサーが挿入されている水温感知部から肩部まで充填物によって位置固定するように挿入設置し、
   前記函体形ケースの内部に充填物を充填した胴体の後部分にはセンサー用リード線挿入空間を形成し、
   前記センサー用リード線挿入空間には温度感知センサーと接続される５００〜１０００ｍｍ長さのリード線がジグザグ形態、または螺旋形で絡められた状態で挿入されていることを特徴とする水温測定用センサー。
2. 前記函体形ケースの後方結合部はねじ締結用の締結部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の水温測定用センサー。

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