JP2016130633A - 温度センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】温度センサの温度変化への応答性を低下させることなく、腐食性の環境における故障が抑制できるようにする。【解決手段】保護管１０１、温度検出素子１０２、配線１０３、ガスバリア層１０４を備える。ガスバリア層１０４は、温度検出素子１０２および配線１０３と保護管１０１との間に配置され、保護管１０１内部で温度検出素子１０２および配線１０３を覆い、ガスバリア層１０４は保護管１０１を構成する材料よりガス透過性が低い材料から構成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、温度検出素子が保護管で保護されている温度センサに関する。
流体の温度測定には、例えば、熱電対および測温抵抗体などの温度検出素子を用いた温度センサが用いられている。例えば、温度センサは、ダクト、配管、タンク内の流体温度の測定に用いられている。このような使用において、特に被測定流体の温度が外気の温度より低い場合には、温度検出素子に結露が生じ、正確な温度データが得られなくなる場合がある。これを防ぐため、温度検出素子を合成樹脂で封止して保護管に挿入して用いている（特許文献１参照。）。
また、温度測定対象が腐食性溶液の場合、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（パーフルオロアルコキシアルカン：ＰＦＡ）やテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂（パーフルオロエチレン-プロペンコポリマー：ＦＥＰ）などの、耐薬品性の高いフッ素樹脂から保護管を構成している。
特許第３２１５３０１号公報
http://www.soarnol.com/jpn/solution/solution050303.html ダイキン工業株式会社、「ネオフロンTMフィルム ＰＦＡ・ＦＥＰ・ＥＴＦＥ・ＰＣＴＦＥ」、ＤＡＩＫＩＮ 技術資料、ＧＸ−２７ｅ、２００３年。
しかしながら、測定環境によっては、様々なガスが発生するが、フッ素樹脂の保護管ではガスの透過を完全に防止できず、保護管内にガスが侵入する状態となる。この結果、長期間にわたり少しずつ透過した腐食性ガスや再度液化した薬液により、温度検出素子や配線などが腐食し、結果として故障に繋がることになる。特に高温プロセスでは、薬液のガスが大量に発生するため、より短期間で上述した故障に至ることになる。
保護管の肉厚を厚くすることで、ガスの侵入を低減させることができるが、肉厚を倍にしても、ガスの侵入を半分程度に抑制できる程度であり、著しい効果は期待できない。さらに、肉厚を厚くすると温度検出素子の温度変化への応答性が低下し、かつ屈曲性が低下するため温度センサの設置に支障がでる。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、温度センサの温度変化への応答性を低下させることなく、腐食性の環境における故障が抑制できるようにすることを目的とする。
本発明に係る温度センサは、フッ素樹脂から構成されて一端に収容部を備える保護管と、保護管の収容部に収容された温度検出素子と、温度検出素子に接続して保護管の他端より取り出される配線と、温度検出素子および配線と保護管との間に配置されて保護管内部で温度検出素子および配線を覆うガスバリア層とを備え、ガスバリア層は保護管を構成する材料よりガス透過性が低い材料から構成されている。
上記温度センサにおいて、温度検出素子、温度検出素子の端子部、および端子部と配線との電気的接続部を覆うフッ素樹脂からなる樹脂モールド部を備え、樹脂モールド部を覆ってガスバリア層が形成されているようにしてもよい。また、温度検出素子および配線は、チューブ状のガスバリア層に緊縛されているとよい。なお、保護管は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂またはテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂から構成され、ガスバリア層は、ポリビニリデンフルオライドから構成されていればよい。
以上説明したように、本発明によれば、温度検出素子および配線と保護管との間に配置されて保護管内部で温度検出素子および配線を覆うガスバリア層を備えるようにしたので、温度センサの温度変化への応答性を低下させることなく、腐食性の環境における故障が抑制できるようになるという優れた効果が得られる。
図１は、本発明の実施の形態における温度センサの構成を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における温度センサの構成を示す断面図である。図１において、（ａ）は全体を示し、（ｂ）は、一部構成を拡大して示している。この温度センサは、保護管１０１、温度検出素子１０２、配線１０３、ガスバリア層１０４を備える。
保護管１０１は、フッ素樹脂から構成されて一端に収容部１０５を備える。温度検出素子１０２は、保護管１０１の収容部１０５に収容されている。温度検出素子１０２は、例えば、測温抵抗体や熱電対などから構成されている。配線１０３は、温度検出素子１０２に接続して保護管１０１の他端１０６より取り出されている。ガスバリア層１０４は、温度検出素子１０２および配線１０３と保護管１０１との間に配置され、保護管１０１内部で温度検出素子１０２および配線１０３を覆っている。ここで、ガスバリア層１０４は保護管１０１を構成する材料よりガス透過性が低い材料から構成されていることが重要である。
また、温度センサは、温度検出素子１０２、温度検出素子１０２の端子部１０７、および端子部１０７と配線との電気的接続部１０８を覆うフッ素樹脂からなる樹脂モールド部１０９を備える。樹脂モールド部１０９を覆ってガスバリア層１０４が形成されている。また、温度検出素子１０２および配線１０３は、チューブ状に形成されているガスバリア層１０４に緊縛されている。実施の形態では、樹脂モールド部１０９を備えているので、温度検出素子１０２の部分は、樹脂モールド部１０９を介してガスバリア層１０４に緊縛されている。また、保護管１０１の配線１０３が挿入される他端１０６では、熱収縮チューブ１１０により、配線１０３を固定している。
例えば、保護管１０１は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）またはテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）から構成されていればよい。例えば、外形４ｍｍ，内径３ｍｍ、長さ１０００ｍｍ程度とされていれば良い。例えば、ニチアス株式会社製ナフロン（登録商標）ＰＦＡ−ＨＧチューブを用いることができる。
また、ガスバリア層１０４は、ポリビニリデンフルオライド（PolyVinylidene DiFluoride：ＰＶＤＦ）から構成されていればよい。ＰＶＤＦは、ＰＦＡやＦＥＰに比較して、ガスの透過係数が２桁以上小さい（非特許文献１，２参照）。また、熱収縮タイプのＰＶＤＦチューブからガスバリア層１０４を構成すれば、ガスバリア層１０４内に温度検出素子１０２，配線１０３などを収容した後で加熱することで、ガスバリア層１０４が収縮し、収容した温度検出素子１０２，配線１０３などを締め付けて（緊縛して）一体とした状態とすることができる。チューブ構造は、一端が閉じていると良い。例えば、アルケマ社製のＫＹＮＡＲ（登録商標）から作製することができる。なお、ガスバリア層１０４は、厚さ０．２５ｍｍ程度であれば、ガスの侵入を十分低減することが可能である。
実施の形態によれば、ガスバリア層１０４を備えているので、温度検出素子１０２および配線１０３に対する外部からのガスの侵入が抑制できるようになる。このため、実施の形態における温度センサは、腐食性雰囲気で使用していても、温度検出素子１０２および配線１０３に対する腐食性ガスの侵入が、保護管１０１の肉厚を厚くすることなく抑制できるようになる。この結果、温度センサの温度変化への応答性を低下させることなく、腐食性の環境における故障が抑制できる。
また、実施の形態によれば、樹脂モールド部１０９を備えているので、さらに、温度検出素子１０２、端子部１０７、および電気的接続部１０８に対するガスの侵入が防止できるようになる。
実施の形態では、温度検出素子１０２および配線１０３は、チューブ状のガスバリア層１０４に緊縛され、これらが一体とされているようにしたので、温度センサの組み立てが容易にできるようになる。温度センサの組み立てにおいては、温度検出素子１０２に配線１０３を接続した状態で、保護管１０１の他端１０６より差し込んでいる。このとき、温度検出素子１０２および配線１０３がガスバリア層１０４により緊縛されて一体とされていれば、これらを個別に保護管１０１の中へ挿入するよりも、ガスバリア層１０４と配線１０３とがずれることなく、円滑に保護管１０１の先端部まで挿入することができるようになる。例えば、保護管１０１の長さが径の１００倍以上であっても、上述したように、温度検出素子１０２および配線１０３がガスバリア層１０４内で固定されていれば、支障なく挿入することができる。
なお、ガスバリア層１０４の内側で、温度検出素子１０２、配線１０３などが移動自在な状態では、保護管１０１の長さを径の２５倍程度にしておくと良い。この程度であれば、温度検出素子１０２、配線１０３がバスバリア層１０４の内部で固定されていなくても、あまり支障なくこれらを保護管１０１内に挿入可能である。
以上に説明したように、本発明によれば、温度検出素子および配線と保護管との間に配置されて保護管内部で温度検出素子および配線を覆うガスバリア層を設けるようにしたので、温度センサの温度変化への応答性を低下させることなく、また、温度センサの設置に支障を与えることなく、腐食性の環境における故障が抑制できるようになる。
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
１０１…保護管、１０２…温度検出素子、１０３…配線、１０４…ガスバリア層、１０５…収容部、１０６…他端、１０７…端子部、１０８…電気的接続部、１０９…樹脂モールド部、１１０…熱収縮チューブ。

Claims (4)

  1. フッ素樹脂から構成されて一端に収容部を備える保護管と、
    前記保護管の前記収容部に収容された温度検出素子と、
    前記温度検出素子に接続して前記保護管の他端より取り出される配線と、
    前記温度検出素子および前記配線と前記保護管との間に配置されて前記保護管内部で前記温度検出素子および前記配線を覆うガスバリア層と
    を備え、
    前記ガスバリア層は前記保護管を構成する材料よりガス透過性が低い材料から構成されている
    ことを特徴とする温度センサ。
  2. 請求項１記載の温度センサにおいて、
    前記温度検出素子、前記温度検出素子の端子部、および端子部と前記配線との電気的接続部を覆うフッ素樹脂からなる樹脂モールド部を備え、
    前記樹脂モールド部を覆って前記ガスバリア層が形成されている
    ことを特徴とする温度センサ。
  3. 請求項１または２記載の温度センサにおいて、
    前記温度検出素子および前記配線は、チューブ状の前記ガスバリア層に緊縛されていることを特徴とする温度センサ。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の温度センサにおいて、
    前記保護管は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂またはテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂から構成され、
    前記ガスバリア層は、ポリビニリデンフルオライドから構成されている
    ことを特徴とする温度センサ。
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