JP3380025B2 - 接触式表面温度センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、外力に弱い被測温体や
移動中の被測温体などの測定時に、最適な接圧で接触さ
せ、計測できる接触式表面温度センサに関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】物体の表面温度を計測する際、センサの
感温部を被測温体に完全に接触させることが測定誤差を
最小にする上で重要である。しかし、センサの感温部を
被測温体に直接接触させるためには、前記感温部がセン
サ本体の外部に露出した状態でなければならず、その場
合、計測者は前記感温部を被測温体に上手に接触させる
技術を要する。又、直接接触させることによって感温部
の消耗が早く、耐久性にも問題を生じる。 【０００３】そこで、熱容量の大きい金属を接触板とし
て使用し、その接触板に感温部を密着させ、一体化した
ものをセンサとし、計測者が特別な技術を必要としなく
ても計測できるように、図18〜図20に示すようなセンサ
１が提案されている。これは、ケーシング２の支持部３
に弾性金属板からなる接触板４を係止させ、この接触板
４の裏側の中央部に、図23に示す熱電対などの熱電素子
９の感温部10を接合したものである。 【０００４】この接触板４は、図21に示すように、長手
方向中央部に接触部５を配置し、その両側に連続して第
１変形部６と第２変形部７を配置し、更にその両側に取
付部８を配置し、これら各部を鎖線で示す部分で折り曲
げ、図22に示すような形状に形成したものであり、図23
及び図24に示すように取付部８をケーシング２の支持部
３に係止した上で、第１変形部６及び第２変形部７の弾
性力を利用して、図25に示すように接触部５を被測温体
の表面に押し付けて計測するものである。 【０００５】また、この変形例として、図26に示すよう
に各部間を折り曲げずに、両端の取付部８を固定した上
で、全体を湾曲させた接触板４を使用するものも提案さ
れている。これらのセンサ１を使用することによって、
直接熱電素子９の感温部10を被測温体に接触させるので
はなく、接触板４を介して被測温体に接触させることに
より、センサ１の耐久性を向上させ、また、帯状の接触
板４をＣ形またはΩ形に曲げ、復元弾性をもたせること
により、被測温体との密着性の向上を図っている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触板
の復元弾性を高めることにより被測温体との密着性を高
めるということは、被測温体に大きな押圧力を与えてい
ることであり、例えば、被測温体が外力に弱いものであ
る場合（豆腐、パンなどの測温時）や、被測温体が移動
中である場合（圧延工程におけるアルミニウム、溶融し
たプラスチックなどの測温時）など、被測温体の計測が
難しい状況である場合には、前記押圧力が計測に悪影響
を与え、正確な計測が困難になるという問題がある。 【０００７】また、図26に示すような接触板４を使用し
た場合には、両端の取付部８を固定する構造であるた
め、被測温体に押しつけると、中央部が図27に示すよう
に浮き上がり、接触板４と被測温体との間に空気層がで
きるため、正確な温度測定ができなくなるという問題が
あった。本発明は以上の問題点に鑑みて、外力に弱い被
測温体や移動中の被測温体などの測定時に、最適な接圧
で接触させることができると共に、接触板の浮き上がり
を防止して、正確な温度を計測できる接触式表面温度セ
ンサを提供することを目的とするものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の接触式表面温度センサは、熱電素子と、この
熱電素子の感温部を中央部の裏側に接合した接触板と、
この接触板が露出する状態で前記熱電素子を収容するケ
ーシングとからなり、前記接触板 を、この接触板の長手
方向中央部に配し、被測温体に接触させる接触部と、 こ
の接触部の両側に配し、この接触部よりも弾性を低下さ
せた変形部と、両 端部の取付部とで構成すると共に、前
記取付部を前記ケーシングの支持部に 係止させて、前記
接触部を前記ケーシングの外部に露出させたことを特徴
とするものである。 【０００９】前記変形部の弾性を低下させるためには、
この変形部にスリットなどの開口部を形成したり、変形
部の肉厚を局部的に薄く形成したりする手段があり、要
は、この接触板を長手方向に直交する断面にした場合
に、変形部の断面積が接触部の断面積よりも小さくなる
ようにして、変形部の弾性を相対的に弱めるように構成
する。 【００１０】尚、変形部の弾性を弱めるためには、接触
板の幅を狭くすることも考えられるが、そのようにする
と幅方向の剛性が低下して、例えば、被測温体が移動中
に横揺れを起こした場合には、被測温体の表面に接触さ
せた接触部の安定を損なう恐れがあるので、外形の幅は
変えずに、上述したようにスリットを形成したり、肉圧
を薄くしたりするのが好ましい。 【００１１】 【作 用】本発明の接触式表面温度センサは以上の構成
を有しており、前記変形部の弾性を接触部の弾性よりも
低下させることにより、接触板を被測温体に接触させた
時、接触部を被測温体の表面に密着させた状態で変形部
にかかる力の反力、即ち、復元弾性力は、従来に比して
低減し、接触部を被測温体に押し付ける力は減少する。 【００１２】 【実施例】次に図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１〜図５は本発明の実施例１を示しており、図18
〜図20に示すセンサ１のケーシング２に係止する接触板
４を改良したものである。この実施例では、先ず図１に
示すように、接触板４を便宜的に７つの領域に分けて考
え、中央部に接触部５を、その両側に第１変形部６を、
更にその両側に第２変形部７を配し、両端部を取付部８
としたものである。各領域を構成する接触板４の幅、厚
み、及び材質は均一であるが、接触部５を挟んで両側の
第１変形部６のみに、中心線Ｃを挟んで各々２つの長円
形のスリット11を形成している。 【００１３】また、接触板４の中央部の裏側に図２に示
すような熱電素子９の感温部10（本実施例では熱電対の
熱接点）を接合し、感温部10以外の部分は絶縁体を介し
て、前記中心線Ｃに沿って接触板４の裏側に密着させて
いる。そして、図３に示すように折り曲げ、図２又は図
４に示すように取付部８をケーシング２の支持部３に係
止させて、接触部５をケーシング２の外部に露出させて
いる。 【００１４】この接触板４を使用して物体の表面温度を
測定する際に、接触部５を被測温体の表面に密着させる
ために押し付けると、接触部５は被測温体の表面形状に
沿って当接し、図５に示すように第１変形部６の部分が
撓んで外側に湾曲する。尚、この時、第２変形部７は第
１変形部６に比して剛性が高いので、余り撓みが生じな
い。 【００１５】これは、第１変形部６にスリット11を形成
したために、この第１変形部６において生じる弾性復元
力が、スリット11を形成しない場合に比して減少したた
めであり、これによって、接触部５を被測温体の表面に
押し付ける力が減少する。その結果、外力に弱く、損傷
を受け易い物体の表面温度を測定する場合であっても、
その物体に与える接圧を、温度測定に支障を及ぼさない
範囲内で可及的に減少させることができるのである。 【００１６】図６〜図10は本発明の実施例２であり、図
６に示すように上述した第１変形部６の他に、第２変形
部７にも同様なスリット12を形成したものである。この
実施例の場合も、接触板４をセンサ１のケーシング２に
取り付けただけの状態は、図７〜図９に示すように実施
例１のものと殆ど変わりないが、温度測定時に被測温体
の表面に接触部５を当接すると、図10に示すように弾性
変形する。 【００１７】この場合、スリット11，12を形成したこと
によって、第１変形部６のみならず第２変形部７の部分
も撓んで外側に膨らみ、実施例１の場合に比して、接触
板４の弾性復元力が更に低下するので、被測温体と接触
部５との間の接触面積を減少させることなく、接触部５
が被測温体の表面に与える押圧力を一層減少させること
ができる。従って、移動中の物体の表面温度を測定する
場合には、その表面に傷を付ける恐れがなくなり、ま
た、被測温体と接触板４との間に生じる摩擦は著しく減
少するので、摩擦熱による測定誤差も大幅に減少するこ
とになる。 【００１８】図11〜図13は本発明の実施例３を示してお
り、これは、上述した実施例１，２とは異なり、接触部
５、変形部13、取付部８の各領域の間に折り目がなく、
全体を滑らかに湾曲させたものである。この実施例で
は、図11に示すように変形部13にスリット14を形成して
おり、被測温体に押し付ける前の接触板４の状態は、図
12に示す形状をしているが、これを被測温体に当接させ
た状態は、図13に示す通り変形部13の部分で大きく撓
み、接触部５の部分は被測温体の表面に密着し、中央部
が被測温体の表面から浮き上がることが無い。 【００１９】また、本発明の接触式表面温度センサは上
述した実施例に限定されるものではなく、例えば、図14
〜図17に示すように、スリット11の形状、大きさ、個数
などを、必要とする接圧に応じて適宜設計変更すること
ができる。図14はスリット11の形状を長方形とした実施
例であり、図15は実施例１〜３に記載したものと同じ長
円形とすることによって、測定時の応力の集中を防止
し、図14の実施例に比して耐久性を向上させた実施例で
ある。 【００２０】更に、図16はスリット11の両端を細く絞り
込んだ形状として、スリット11の全体に応力が行き渡る
ようにした実施例であり、図17はスリット11を多数の孔
として形成し、全体に応力を拡散するようにした実施例
である。尚、上述した各実施例のようにスリット11，1
2，14を形成する他に、スリット11，12，14に相当する
部分の肉厚を薄くして弾性を低下させるようにしても構
わない。 【００２１】 【発明の効果】本発明の接触式温度センサは、熱電素子
と、この熱電素子の感温部を中央 部の裏側に接合した接
触板と、この接触板が露出する状態で前記熱電素子を収
容するケーシングとからなり、前記接触板を、この接触
板の長手方向中央 部に配し、被測温体に接触させる接触
部と、この接触部の両側に配し、この 接触部よりも弾性
を低下させた変形部と、両端部の取付部とで構成すると
共 に、前記取付部を前記ケーシングの支持部に係止させ
て、前記接触部を前記 ケーシングの外部に露出させたこ
とを特徴とするので、以下の効果を奏することができ
る。 【００２２】前記変形部の弾性を接触部の弾性よりも低
下させることにより、接触板を被測温体に接触させた
時、接触部を被測温体の表面に密着させた状態で変形部
にかかる力の反力、即ち、復元弾性力を、従来に比して
低減することができ、接触部を被測温体に押し付ける力
を減少させることができる。従って、外力に弱い被測温
体に損傷を与える恐れがなくなり、移動中の被測温体な
どの測定時に、被測温体の状態に最適な接圧で接触させ
ることが可能となり、センサとの間の摩擦が減少するの
で、摩擦熱による誤差を著しく低減することができ、正
確な温度を計測することができる。更に、従来に比して
接触部の平面性が保たれ、接触率の向上による正確な温
度測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例１における接触式表面温度セン
サに使用する接触板の斜視図である。 【図２】図１に示す接触板を熱電素子に接合し、センサ
のケーシングの支持部に係止させた状態を示す斜視図で
ある。 【図３】図１に示す接触板をセンサのケーシングの支持
部に係止させた状態を示す側面図である。 【図４】図１に示す接触板をセンサのケーシングの支持
部に係止させた状態を示す斜視図である。 【図５】図１に示す接触板を被測温体に当接させた状態
を示す側面図である。 【図６】本発明の実施例２における接触式表面温度セン
サに使用する接触板の斜視図である。 【図７】図６に示す接触板をセンサのケーシングの支持
部に係止させた状態を示す側面図である。 【図８】図６に示す接触板をセンサのケーシングの支持
部に係止させた状態を示す斜視図である。 【図９】図６に示す接触板を熱電素子に接合し、センサ
のケーシングの支持部に係止させた状態を示す斜視図で
ある。 【図10】図６に示す接触板を被測温体に当接させた状態
を示す側面図である。 【図11】本発明の実施例３における接触式表面温度セン
サに使用する接触板の斜視図である。 【図12】図11に示す接触板をセンサのケーシングの支持
部に係止させた状態を示す側面図である。 【図13】図12に示す接触板を被測温体に当接させた状態
を示す側面図である。 【図14】本発明の実施例４における接触式表面温度セン
サに使用する接触板を熱電素子に接合し、センサのケー
シングの支持部に係止させた状態を示す斜視図である。 【図15】本発明の実施例５における接触式表面温度セン
サに使用する接触板を熱電素子に接合し、センサのケー
シングの支持部に係止させた状態を示す斜視図である。 【図16】本発明の実施例６における接触式表面温度セン
サに使用する接触板を熱電素子に接合し、センサのケー
シングの支持部に係止させた状態を示す斜視図である。 【図17】本発明の実施例７における接触式表面温度セン
サに使用する接触板を熱電素子に接合し、センサのケー
シングの支持部に係止させた状態を示す斜視図である。 【図18】接触式表面温度センサの斜視図である。 【図19】図18に示す接触式表面温度センサのケーシング
の要部切開斜視図である。 【図20】図18に示す接触式表面温度センサの要部切開斜
視図である。 【図21】従来の接触式表面温度センサに使用する接触板
の斜視図である。 【図22】図21に示す接触板を折り曲げた状態を示す側面
図である。 【図23】図21に示す接触板を熱電素子に接合し、センサ
のケーシングの支持部に係止させた状態を示す斜視図で
ある。 【図24】図21に示す接触板をセンサのケーシングの支持
部に係止させた状態を示す側面図である。 【図25】図21に示す接触板を被測温体に当接させた状態
を示す側面図である。 【図26】従来の接触式表面温度センサに使用する接触板
をセンサのケーシングの支持部に係止させた状態を示す
側面図である。 【図27】図26に示す接触板を被測温体に当接させた状態
を示す側面図である。 【符号の説明】 １ センサ ２ ケーシング ４ 接触板 ５ 接触部 ６ 第１変形部 ７ 第２変形部 ８ 取付部 ９ 熱電素子 10 感温部 13 変形部

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 熱電素子と、この熱電素子の感温部を中
   央部の裏側に接合した接触板と、この接触板が露出する
   状態で前記熱電素子を収容するケーシングとからなり、
   前記接触板を、この接触板の長手方向中央部に配し、被
   測温体に接触させる接触部と、この接触部の両側に配
   し、この接触部よりも 弾性を低下させた変形部と、両端
   部の取付部とで構成すると共に、前記取付 部を前記ケー
   シングの支持部に係止させて、前記接触部を前記ケーシ
   ングの 外部に露出させたことを特徴とする接触式表面温
   度センサ。