JP3365467B2 - 貼付け形表面温度測定装置 - Google Patents

貼付け形表面温度測定装置

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JP3365467B2 JP17545696A JP17545696A JP3365467B2 JP 3365467 B2 JP3365467 B2 JP 3365467B2 JP 17545696 A JP17545696 A JP 17545696A JP 17545696 A JP17545696 A JP 17545696A JP 3365467 B2 JP3365467 B2 JP 3365467B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は熱電対を用いた貼付
け形表面温度測定装置に係り、特に、金属材料からなる
被測定物の表面に接触させてその表面温度を測定する貼
付け形表面温度測定装置の改良に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、この種の貼付け形表面温度測定装
置としては、例えば実公昭55−13694号のような
構成が提案されている。すなわち、図6および図7に示
すように、一対の絶縁性テープ1、3を貼り合わせて熱
電対5をその間に保持するとともに、テープ1の先端部
分に対してテープ3の先端部分をずらせ、熱電対5の接
合部5a近傍とともにテープ1上の接着層7を露出させ
る一方、接続電極9を形成した端子板11をそれらテー
プ1、3の他端間に挟持させ、熱電対5の素線5bをそ
れら接続電極9に接続した構成を有している。なお、図
6では接着層7の図示を、図7では熱電対5の図示を省
略した。 【0003】このような測定装置では、図8に示すよう
に、テープ1の先端部分の接着層7が熱電対5の接合部
5aとともに露出されるから、図9に示すように、被測
定物13の表面にそのテープ1の先端部分を接着層7で
貼付けて熱電対5の接合部5aを直接被測定物13に接
触させることができるし、絶縁性テープ1、3の電気的
絶縁が良好で熱容量も小さいうえ、熱電対5の接合部5
aを被測定物13の表面にできる限り密着させて熱伝導
誤差を最少にすることが可能であるから、比較的測定精
度も良好で測定作業も簡単であると考えられている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た貼付け形表面温度測定装置は、低温域では比較的検出
温度誤差が小さいが、例えば150℃を越える高温域に
なるにつれて被測定物13の検出温度誤差が大きくなる
傾向にある。すなわち、高温域になるにつれて検出温度
が実際の値よりも低下する傾向にある。この現象は、1
50℃を越える高温域になるにつれて、絶縁性テープ
1、3の表面から熱放射によって逸散する熱量が大きく
なるため検出温度が低下すると考えられており、改良す
る余地がある。 【0005】そのため、本発明者は、金属材料からなる
被測定物について、その表面の温度状態について種々の
検討および実験を繰返した結果、本発明を完成させた。
本発明はこのような状況の下になされたもので、金属材
料からなる被測定物に対し、高温域でも温度測定誤差が
小さく、広範囲にわたって正確な温度測定が可能で、構
成も簡単な貼付け形表面温度測定装置の提供を目的とす
る。 【0006】 【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、接着層を介して一対の絶縁性テープ
を貼り合わせた間に熱電対を保持し、この熱電対の接合
部近傍にてそれら絶縁性テープの一方を除去して接着層
とともに熱電対の接合部を露出させ、その他方の絶縁性
テープを背面側へ伝導する熱を反射させる金属層を、そ
他方の絶縁性テープの背面側にてその熱電対の接合部
に重なるように形成してなるものである。 【0007】しかも、本発明は、上記金属層を被測定物
と同種の金属材料から3mm 2 以上の面積に形成し、そ
の中心部が上記熱電対の接合部に重なるようになってい
る。 【0008】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には
同一の符号を付す。 【0009】図1および図2は本発明に係る貼付け形表
面温度測定装置の一形態例を示す平面図および側面図で
あり、図3はその要部拡大底面図である。図1および図
2において、例えばガラス繊維にシリコーンワニス処理
を施した細長い絶縁性テープ1、3は、互いの片面に接
着層7が形成されており、これら絶縁性テープ1、3の
間に例えばK形熱電対5を挟んで接着層7どうしを貼り
合わせることによって一体的に止着されるとともに、そ
の間に熱電対5を長手方向に沿って保持している。 【0010】熱電対5の接合点5a側において、絶縁性
テープ1に対して絶縁性テープ3がずらして貼付けられ
ており、絶縁性テープ1の一端(図1中左)側にて接着
層7とともに熱電対5の接合点5aとその近傍が絶縁テ
ープ1に止着されて露出している。すなわち、絶縁性テ
ープ1は絶縁性テープ3よりも長手方向に長く形成さ
れ、他端(図1中右)側が揃っており、絶縁性テープ3
の一端側から絶縁性テープ1がせり出している。 【0011】接着層7は絶縁性テープ1、3の双方に形
成させる必要はなく、少なくとも長い方の絶縁性テープ
1の片面に形成されていれば良い。絶縁性テープ1、3
の他端側には、一対の接続電極9の形成された端子板1
1が挿入され、絶縁性テープ1、3によって挟持される
ようにして端子板11が固定されている。 【0012】それら接続電極9には、熱電対5の素線5
bの先端が半田付けされて外部接続可能になっている。
絶縁性テープ3の一端からせり出した絶縁性テープ1に
おいて、熱電対5の止着された側に対向する背面側(図
2中上側)には、金属層15が適当な接着剤(図示せ
ず)で貼付けられている。 【0013】金属層15は、絶縁性テープ3の一端から
せり出した絶縁性テープ1領域より小さい面積、例えば
四角形状で20μm程度の薄いアルミニウム箔からな
り、その中心部を熱電対5の接合部5aに重ねるように
して形成されている。この貼付け形表面温度測定装置
は、上述した図9に示したように、金属製の被測定物1
3の表面にそのテープ1の接着層7を貼付けて熱電対5
の接合部5aを直接接触させ、その表面温度を測定する
のは従来例と同様である。 【0014】このように構成された本発明の貼付け形表
面温度測定装置では、絶縁性テープ1自体を挟んでこの
背面側に、金属層15がこの中心部を熱電対5の接合部
5aに重ねるようにして形成されているから、絶縁性テ
ープ1を背面側へ伝導する熱がその金属層15によって
絶縁性テープ1側へ反射されて絶縁性テープ1自体が保
温されるとともに、金属層15の外表面からの熱放射量
が被測定物13の表面と同じようになるから、高温域に
おける被測定物13の表面温度測定の誤差を小さく抑え
ることが可能となる。 【0015】すなわち、本発明の貼付け形表面温度測定
装置を用いて金属製の被測定物13の表面温度を測定す
る場合、その被測定物13の表面に着目すると次の様な
温度状態となる。一般に、被測定物13の表面に測定装
置を接触させない状態でその表面が一定温度を示してい
る場合、被測定物13の表面温度は、この内部からの熱
補給と外気への熱逸散のやり取りである定常的な熱授受
の結果で決定されるから、測定装置を被測定物13の表
面に接触させると、熱の授受関係が変わってその定常状
態が崩れる。 【0016】ここで、被測定物13の表面境界面におい
て、熱電対5の接合部5aでの熱量授受関係と測定温度
との関係を考えると、被測定物13から接合部5aへ補
給される補給熱量Qinと接合部5aから熱伝導や熱放
射によって逸散する逸散熱量Qoutの比率Aは、A=
Qin/Qoutで表され、A<1(Qin<Qou
t)となって差引熱量(Qin−Qout)分だけ熱電
対5が低めに温度を検出することになるのが一般的であ
る。 【0017】そこで、金属材料からなる被測定物13に
対して本発明の貼付け形表面温度測定装置を用いると、
補給熱量Qinと逸散熱量Qoutの比Aが「1」に近
づき、検出誤差が小さくなる。この場合、測定装置を貼
付けた面と貼付けない面の温度差は、被測定物13内で
の熱伝導率が比較的大きいので、各面における逸散熱量
に違いがあってもその間の金属表面差は小さい。換言す
れば、絶縁性テープ1の背面側に金属層15を形成する
と、熱電対5の接合部5aおよびこの近傍が被測定物1
3中に配置された状態に近くなると考えられる。 【0018】ところで、上述した形態例における金属層
15の形状は四角形であったが、絶縁性テープ1の保温
効果を高めるとともに外表面からの熱放射量を小さくし
て、熱電対5の接合部5aやこの近傍を被測定物13中
に配置された状態に近くするには、図4のように円形の
金属層17であっても良いし、図示はしないが多角形の
金属層15であっても良い。また、絶縁性テープ1に形
成する金属層15は、上述した例えばアルミニウム箔に
限らず銅箔等でも良く、形成方法も貼付け以外に蒸着
等、従来公知の手法で形成することが可能である。 【0019】図5は、上述したようにK形熱電対をガラ
ス繊維性のテープ1、3の間に挟むとともに20μmの
アルミニウム箔からなる金属層15を貼付けた温度測定
装置を用い、アルミニウム材料からなる被測定物13の
表面温度を測定した場合の金属層15の面積と検出誤差
の関係を示すものである。なお、この図中の実線は複数
の測定点を仮想的に結んだものである。これによれば、
直径2mm程度の円形の金属層15を貼付けると、従来
製品に比べて150℃程度でもその誤差が約27%程度
向上し、200℃を超えると金属層15を貼付けたこと
による誤差がより小さくなっており、直径3mmおよび
6mmの円形の金属層15を貼付けると更に誤差が小さ
くなるうえ、7×8mmの方形の金属層15を貼付けて
も誤差が小さくなっている。 【0020】そのため、本発明の貼付け形表面温度測定
装置では、金属層15の面積を3mm2 以上に選定すれ
ば、金属材料からなる被測定物13について、低温域か
ら高温域までその表面温度を小さな誤差で測定可能とな
る。もっとも、熱電対5の接合部5aはほぼ点である
が、絶縁性テープ1、3の長手方向に延びる熱電対5の
素線5b部分も受熱や放熱の影響を受けるから、実施に
当っては金属層15は所定の面積に選定する方が好まし
いであろう。なお、図5中の誤差とは、既知の試験温度
に対する熱電対5の起電力を温度変換した変換温度との
差、又は既知の試験温度に対するその変換温度を熱電対
5自体の誤差で補正した後の補正温度との差である。 【0021】他方、金属層15の面積を30mm2 程度
から更に大きくしてもあまり測定温度誤差に変化が見ら
れなかった。これは、金属層15の面積を大きくする
と、熱電対5の接合部5aが被測定物13中に配置され
た状態により一層近くなるからである。この点からも、
絶縁性テープ1の背面側に金属層15を形成すると、本
発明の温度測定装置が被測定物13中に配置されたのと
等価的になる考え方の合理性が確かめられる。 【0022】従って、温度測定装置が被測定物13中に
配置されたのと等価的にするには、絶縁性テープ1の背
面側に形成する金属層15の材料を、被測定物13、少
なくともその表面の金属材料と同種に選定する方が好ま
しく、これによれば一層の誤差低減を図ることが可能で
ある。さらに、本発明の貼付け形表面温度測定装置で
は、絶縁性テープ1、3の端部で熱電対5の接合部5a
とこの近傍を露出させる構成に限定されず、絶縁性テー
プ1、3の途中において熱電対5の接合部5aとこの近
傍を露出させるように絶縁性テープ3を部分的に除去す
る構成も可能である。 【0023】 【発明の効果】以上説明したように本発明の貼付け形表
面温度測定装置は、接着層を介して一対の絶縁性テープ
を貼り合わせてこの間に熱電対を保持し、この熱電対の
接合部近傍にてそれら絶縁性テープの一方を除去して接
着層を部分的に露出させ、その他方の絶縁性テープを背
面側へ伝導する熱を反射させる金属層をその他方の絶縁
性テープの背面側に形成し、その金属層を被測定物と同
種の金属材料から3mm 2 以上の面積に形成するととも
にその中心部が熱電対の接合部に重なるようにしたか
ら、金属材料からなる被測定物に熱電対付き絶縁性テー
プを貼付けても、被測定物の表面における熱補給と熱逸
散関係を損わずに維持され易く、高温域でも温度測定誤
差が小さく、低温域から高温域まで広範囲にわたって正
確な温度測定が可能となるし、簡単な構成も維持でき
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の貼付け形表面温度測定装置に係る一形
態例を示す平面図である。 【図2】図1の貼付け形表面温度測定装置の側面図であ
る。 【図3】図1の貼付け形表面温度測定装置の要部を示す
要部拡大底面図である。 【図4】本発明に係る貼付け形表面温度測定装置の他の
形態例を示す要部拡大底面図である。 【図5】本発明の貼付け形表面温度測定装置で被測定物
の表面温度を測定した場合の測定結果を示す図である。 【図6】従来の貼付け形表面温度測定装置を示す平面図
である。 【図7】図6の貼付け形表面温度測定装置の側面図であ
る。 【図8】図6の貼付け形表面温度測定装置の要部を示す
要部拡大底面図である。 【図9】貼付け形表面温度測定装置を用いて被測定物の
表面温度を測定する例を示す図である。 【符号の説明】 1、3 テープ 5 熱電対 5a 接合部 5b 素線 7 接着層 9 接続電極 11 端子板 13 被測定物 15、17 金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−191626(JP,A) 特開 平1−145537(JP,A) 実開 昭59−112125(JP,U) 実公 昭55−13694(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01K 1/14 G01K 7/02 - 7/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 熱電対と、接着層を介して貼り合わせて
    間に前記熱電対を保持した一対の絶縁性テープとを有
    し、前記熱電対の接合部近傍にて一方の前記絶縁性テー
    プを除去し、前記接着層とともに前記熱電対の接合部を
    露出させてなる貼付け形表面温度測定装置において、 他方の前記絶縁性テープの背面側に、3mm 2 以上の面
    積に選定されるとともに被測定物と同種の金属材料から
    なり、前記絶縁性テープを前記背面側へ伝導する熱を反
    射させる金属層を、この中心部が前記熱電対の接合部に
    重なるよう形成してなることを特徴とする貼付け形表面
    温度測定装置
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