JP2019529956A - 接触温度測定プローブ - Google Patents

Abstract

接触温度測定プローブ（１）は、接触体（３）を備える。接触体は、接触温度測定プローブ（１）を検査体（７）に接触させるために底壁部（３１）を備える。さらに、接触体（３）は、それぞれ、底壁部（３１）の、検査体（７）に対向する側に配置され、検査対象に接触体（３）を接触させる際に、それぞれ検査体（７）の表面形状に適合するように形成された、熱伝導板（３３）又は熱伝導フィルムを含む。さらに、接触体（３）は温度センサ素子（３０）及び熱伝導パッド（３９）を備える。熱伝導パッド（３９）は、温度センサ素子（３０）と熱伝導板（３３）又は熱伝導フィルムとが熱的に結合するように配置され形成されており、熱伝導パッド（３９）はそれぞれ、熱伝導板（３３）及び温度センサ素子（３０）と直接熱的に結合している。

Description

本発明は、温度を特定するための温度センサ素子を有する接触温度測定プローブに関する。

検査対象と測定プローブとの間の熱伝達が所定の接触面を介してのみ行われる電気的温度プローブは、接触温度測定プローブと称される。接触温度測定プローブは、管内の流体の間接的な温度測定にしばしば使用される。接触温度測定プローブが熱伝導の悪い管に接触すると、接触温度プローブのセンサ素子の応答時間（die Ansprechzeit）は高められ、例えば白物家電領域の所定の用途に対する予め定められた応答時間要件は満たされることができない。

本発明の基礎となる課題は、検査体から接触温度測定プローブのセンサ素子への十分良好な熱移送（Waermetransport ）を実現する接触温度測定プローブを得ることである。

課題は独立請求項の特徴によって解決される。本発明の有利な発展形態は従属請求項において特徴づけられる。

本発明は、接触体を有する接触温度測定プローブによって特徴づけられる。接触体は、接触温度測定プローブを検査体に接触させるための底壁部を備える。さらに、接触体は、底壁部の、検査体に対向する側に配置され、接触体を検査体に接触させる際に、検査体の表面形状に適合するように形成された熱伝導板又は熱伝導フィルムを備える。さらに接触体は温度センサ素子及び熱伝導パッドを有する。熱伝導パッドは、温度センサ素子と熱伝導板又は熱伝導フィルムとが熱的に結合するように配置されるように、配置され、形成されており、熱伝導パッドは熱伝導板及び温度センサ素子とそれぞれ直接熱的に結合している。

検査体は例えば管を含む。管内には、例えば冷却剤等の流体が流れて又は静止して存在することができる。

熱伝導板は、特に、管形状の検査体の異なるアーチに適合するように形成されている。このことは、接触体が、異なる管直径を有する検査体に対して使用されることができるという利点を備える。

熱伝導板は、有利には、検査体の表面から熱伝導パッドへの面状の熱伝達可能にし、それによって検査体から熱伝導パッドへの迅速な熱移送が可能になる。好ましくは、熱伝導板の面積及び／又は厚さは、熱伝導板の熱容量が急速な熱移送の利点を過剰に補償（ueberkompensiert）しないように選択される。

熱伝導パッドは特にクッション状に形成されており、形成可能な熱伝導性材料を有する。熱伝導ペーストと比較して、熱伝導パッドの材料は硬化しない。熱伝導パッドは例えば跳ね返るように形成されている。熱伝導パッドの形状及び厚さに関する各寸法及び熱伝導パッドの材料特性に依存して、接触温度測定プローブの所要の又は所望の応答時間が実現されることができる。

従って、熱伝導パッドだけでなく熱伝導板も、その形状が検査体の表面形状に適合するように形成される。特に、この適合は繰り返し行われることができる。熱伝導パッドは接触温度測定プローブの組付けられた状態においてもフレキシブルさを保つことができるので、熱伝導板及び熱伝導パッドは共に、例えば検査体の熱膨張又は収縮に基づく、試料体の表面形状の、特に繰り返される、変化（an eine, insbesondere wiederholte,
Aenderung）にも適合することができる。

検査体の表面からサーモセンサ素子への改善された熱伝達（Waermeuebergang）によって、接触温度測定プローブのより速い応答時間が実現されることができる。

有利な形態において、温度センサ素子は熱伝導パッドに挿しこまれて（eingesteckt）いる。好ましくは温度センサ素子は熱伝導パッドに挿しこまれているだけであり、つまり、例えば接着接続等の素材結合の継ぎ合わせ方法によって製造される（die durch ein stoffschluessiges
Fuegeverfahren hergestellt wird）接続を用いることなく、熱伝導パッドと接続されている。このことは、検査体の表面形状への接触体のフレキシブルな適合を可能にする。なぜなら、熱伝導板と熱パッドとの形状の適合に加えて、例えば接触体を検査体に押圧する際に、サーモセンサ素子の位置及び／又は配置の適合が熱伝導パッド内で行われることができるからである。

さらなる有利な形態において、接触体は、開口を有する中空空間を備える。開口は底壁部に配置され、少なくとも部分的に熱伝導板によって覆われている。温度センサ素子及び熱伝導パッドは、少なくとも部分的に中空空間内に配置され、一部では（zu einem Teil）熱伝導パッドによって直接包まれ、その他では（ansonsten）中空空間において空気によって包まれる。空気は断熱体として作用し、従って温度センサ素子の熱エネルギーは最小限しか排出されない

空気で充填された中空空間の残りの空間の体積（einem Volumen des verbleibenden Raumes des
Hohlraumes, der mit Luft gefuellt ist）に依存して、接触温度測定プローブの異なる応答時間が実現されることができる。空気で充填された中空空間の残りの空間の体積は、エアギャップ寸法（Luftspaltmass）とも称されることができる。エアギャップ寸法は所要の又は所望の応答時間にそれぞれ依存して変化されることができる。

さらなる有利な形態において、温度センサ素子はサーミスタを備える。サーミスタはＮＴＣ抵抗（負温度係数抵抗（Negative-Temperature-Coefficient-Widerstand））とも称されることができる。サーミスタは負の温度係数を有する抵抗を備える。サーミスタは、有利な方法で検査対象の表面の温度又は温度変化を非常に簡単に安価に特定できることを可能にする。

さらなる有利な形態において、温度センサ素子は、ガラスコーティングされ又はエポキシ樹脂コーティングされたサーミスタを備える。サーミスタのガラスコーティングは、好ましくは、サーミスタが湿気及び／又は他の環境影響に対して抵抗性であり、従って温度センサ素子が高められた信頼性を有するように形成されている。特に、ガラスコーティングは、サーミスタへの湿気の侵入を防ぐ。

さらなる有利な形態において、熱伝導板は予め屈曲され、従って所定の半径を有するアーチを備え、バネ特性を有する。予め丸められた弾性の熱伝導板は、異なる管直径を有する管にちょうど密着させることができるという利点を有する。所定のアーチは好ましくは検査体のアーチよりも大きい。

さらなる有利な形態において、接触温度プローブはサーミスタに対する保持クリップを備え、保持クリップは、接触体の中空空間内に配置され、温度センサ素子を所定の位置に保持するように配置され形成されている。

さらなる有利な形態において、保持クリップは弾性的に形成されている。これは、サーミスタ、特に、抵抗材料及び／又は抵抗構造を含むサーミスタの部分を、測定技術的に最適な位置に保持することが可能になる。サーミスタの抵抗材料及び／又は抵抗構造を含むサーミスタの部分は、ＮＴＣヘッドとも称されることができる。

本発明の実施形態は、以下では模式的な図面を参照して説明される。

接触温度測定プローブの実施形態の断面を示す図である。 接触温度測定プローブの接触体の実施形態の第１断面を示す図である。

同一の構造又は機能の要素は図面を通して同一の符号で示される。

図１は、接触温度測定プローブ１の一実施形態の断面を示す。接触温度測定プローブ１は、接触体３及び例えばテンションクランプ５を備える。テンションクランプ５の端部は例えば接触体３に機械的に結合されている。テンションクランプ５は、接触体３を検査体７に押圧し、接触体３を検査体７に固定するように、配置され構成されている。あるいは、接触温度測定プローブ１は、テンションストリップ（ein Spannband）を備え、テンションストリップはその両端でそれぞれ接触体３に取り付けられている。好ましくはテンションストリップの長さは調節可能である。

図示された実施形態において、接触温度測定プローブ１は、管９の形態の検査体７に組立て又は組付けれて（montiert）いる。管９の内部にはここでは図示されていない流体、例えば冷却剤が流れて又は静止して存在することができる。接触温度測定プローブは、流体の温度を求めるために使用されることができる。接触温度測定プローブ１は、管９と熱的に接触する温度センサ素子３０を含む。接触体３はコネクタハウジング１３を備える。コネクタハウジング１３の内部にはコンタクトピン１５が配置されており、コンタクトピン１５は伝導接続を介して温度センサ素子３０と接続されている。

図２は、接触体３の実施形態の断面を詳細に示す。接触体３は、検査体７への接触温度測定プローブ１の接触のための底壁部３１を備える。底壁部３１の検査体７に対向する側に、熱伝導板３３が配置されている。好ましくは、熱伝導板３３は、底壁部３１が検査体７に直接接触せず、熱伝導板３３だけが接触するように底壁部に配置されている。あるいは、底壁部３１の検査体７に対向する側に、熱伝導フィルムが配置されている。熱伝導板３３は好ましくは銅を含むか又は銅から成る。例えば、熱伝導板は、銅を有するコーティングを含む。例えば、熱伝導板はニッケルコーティングを備える。熱伝導板３３はフレキシブルに形成されており、従って、検査体７の表面に少なくとも部分的に密着させる（anschmiegen）ことができる。熱伝導板３３は例えば、異なる管直径を有する管形状の検査体７のアーチ（die Rundung）に密着するように構成され、配置されている。ここで熱伝導板３３は予め屈曲されて形成されることができ、熱伝導板３３は所定の半径を有するアーチを有する。熱伝導板３３の板強度（Blechstaerke）は、好ましくは、熱伝導板３３がばね特性を有するように選択される。

接触体３は開口を有する中空空間３５を備え、中空空間３５内には、熱伝導パッド３９及び温度センサ素子３０が少なくとも部分的に配置されている。開口は、接触体３の底壁部３１に配置され、熱伝導板３３によって、少なくとも部分的に覆われているか又は閉鎖されている。

好ましくは、温度センサ素子３０は熱伝導パッド３９に挿入されている。所望の測定点に温度センサ素子３０を保持するために、接触体３には例えば１つ以上の保持クリップが配置されている。保持クリップは、例えばくちばし状（schnabelartig）に形成され、プラスチックから成るか又は部分的にプラスチックから成る。それぞれの保持クリップ、特に「くちばし」の壁強度に応じて、それぞれの保持クリップも弾性的に作用することができる。

温度センサ素子３０は挿込領域の外部にあり、その中で熱伝導パッド３９に直接接触し、好ましくは空気によって包まれる。従って、中空空間３５は、温度センサ素子３０に対する空気チャンバを形成する。空気は、断熱体（thermischer Isolator）として作用し、従って、温度センサ素子３０の熱エネルギーは最小限にしか排出（abtransportiert）されない。

熱伝導パッド３９は特にクッション状に形成されており、柔らかく成形可能な熱伝導性材料を有する。熱伝導パッド３９は、例えば跳ね返る（rueckfedernd）ように形成されている。

温度センサ素子３０は、接触温度測定プローブ１が検査体７に接触する組付けられた状態（montierten Zustand）において、熱伝導パッド３９及び熱伝導板３３を介して検査体７と熱的に結合されている。

熱伝導パッド３９は部分的に接触体３の底壁部３１の開口内に配置され、熱伝導板３３は温度センサ素子３０と熱的に結合されている。

好ましくは、熱伝導板３３の検査体７の反対側は、少なくとも部分的に熱伝導パッド３９と直接コンタクトしており、従って熱伝導パッド３９は好ましくは熱伝導板３３と熱的に直接結合されている。熱的に直接結合されているとは、熱伝導性パッド３９と熱伝導板３３との間に、熱流に影響を与える又は著しく影響を与える層、例えば接着剤層及び／又は熱伝導ペーストが配置されないことを意味する。

温度センサ素子３０は、好ましくはNTC抵抗（NTC-負温度係数（Negative Temperature Coefficient））とも称されるサーミスタを含む。温度センサ素子３０は、例えばガラスコーティングされたサーミスタを含む。
あるいは温度センサ素子３０は、エポキシ樹脂でコーティングされたサーミスタを含むことができる。

１ 接触温度測定プローブ（Anlegetemperaturmessfuehler）
３ 接触体（Anlegekoerper）
５ テンションクランプ（Spannklemme）
７ 検査体（Pruefkoerper）
９ 管（Rohr）
１３ コネクタハウジング（Steckergehaeuse）
１５ コンタクトピン（Kontaktstifte）
３０ 温度センサ素子（Temperatursensorelement）
３１ 底壁部（Bodenwandung）
３３ 熱伝導板（Waermeleitblech）
３５ 中空空間（Hohlraum）
３７ 保持クリップ（Halteklammer）
３９ 熱伝導パッド（Waermeleitpad）

Claims (8)

1. 接触体を有する接触温度測定プローブであって、
   前記接触体は、
   前記接触温度測定プローブを検査体に接触させるための底壁部と、
   前記底壁部の検査体に対向する側にそれぞれ配置され、前記接触体が検査対象に接触する際に、前記検査体の表面形状にそれぞれ適合するように構成された熱伝導板又は熱伝導フィルムと、
   温度センサ素子と、
   前記温度センサ素子と前記熱伝導板又は熱伝導フィルムと熱的に結合させるように配置され形成された熱伝導パッドと、
   を備え、
   前記熱伝導パッドは、前記熱伝導板又は熱伝導フィルムと前記温度センサ素子とにそれぞれ熱的に直接結合している、
   接触温度測定プローブ。
2. 前記温度センサ素子は前記熱伝導パッドに挿しこまれている、
   請求項１記載の接触温度測定プローブ。
3. 前記接触体は開口を有する中空空間を備え、
   前記開口は前記底壁部に配置され、前記熱伝導板によって少なくとも部分的に覆われており、
   前記温度センサ素子及び前記熱伝導パッドは少なくとも部分的に前記中空空間内に配置されており、
   前記温度センサ素子は一部が前記熱伝導パッドによって囲まれ、その他は前記中空空間内で空気によって囲まれている、
   請求項１又は２記載の接触温度測定プローブ。
4. 前記温度センサ素子はサーミスタを含む、
   請求項１乃至３いずれか１項記載の接触温度測定プローブ。
5. 前記温度センサ素子はガラスコーティングされた又はエポキシ樹脂コーティングされたサーミスタを含む、
   請求項１乃至４いずれか１項記載の接触温度測定プローブ。
6. 前記熱伝導板は予め屈曲されており、従って所定の半径を有するアーチを備え、かつバネ特性を備える、
   請求項１乃至５いずれか１項記載の接触温度測定プローブ。
7. 前記温度センサ素子のための保持クリップを備え、
   前記保持クリップは、前記接触体の中空空間内に配置されており、
   前記温度センサ素子を所定の位置において保持するように配置され、構成されている、
   請求項１乃至６いずれか１項記載の接触温度測定プローブ。
8. 前記保持クリップは弾性的に形成されている、
   請求項７記載の接触温度測定プローブ。

Images