JP3833651B2

JP3833651B2 - 複合型温度センサ

Info

Publication number: JP3833651B2
Application number: JP2003411418A
Authority: JP
Inventors: 忠明早川; 幸二木村
Original assignee: 日本工営パワー・システムズ株式会社
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: JP2005172550A

Description

本発明は、圧力式温度計と金属抵抗温度センサを具備した複合型温度センサに関するものである。

圧力式温度計は、液体又は気体を感温筒に封じ込め、圧力の変化又は体積の温度による変化を毛細管により変換器に伝え、この変換器の変化を直接又は拡大して指針に伝えることにより温度を示すものである。
また、金属抵抗温度センサは、白金、ニッケル、銅などのように、電気抵抗の温度係数が大きくて、広い温度範囲で抵抗変化に直線性のあるものが用いられ（非特許文献１）、この温度変化を抵抗変化として捉え、電気信号に変換して出力するもので、温度による制御やディジタル表示に好適なものである。

このような圧力式温度計と金属抵抗温度センサを具備した従来の複合型の温度計を、図２及び図３に基づき説明する。
図３は、温度表示部分を除いた温度計全体を示すもので、先端部に円筒形の従来の感温部１０があり、この従来の感温部１０は、取り付け部１２，分岐部１３を介して圧力導管１４とリード線１５に分岐している。このうち、圧力導管１４は、ブルドン管や歯車を介して指針を駆動するアナログの表示部に導かれ、リード線１５は、温度による制御やディジタル表示のための制御回路へ導かれる。
前記従来の感温部１０の内部の圧力式温度センサの部分は、図２に示すように、銅、ステンレスなどからなる円筒形の流体封入筒１８内に有機液体からなる感温流体１７が充填され、先端の蓋１９で封じ込められる。この流体封入筒１８の基端部には、銅、ステンレスなどの毛細管からなる流体導管２１が連結され前記圧力導管１４に連通している。

また、前記従来の感温部１０の内部の金属抵抗温度センサの部分は、図２に示すように、前記流体封入筒１８の基端部における流体導管２１との連結部の外周に白金などからなるサーチコイルといわれる測温抵抗体２０が設けられ、この測温抵抗体２０は白金などの導線２２を経て前記リード線１５に接続され、この測温抵抗体２０部分は、前記流体封入筒１８と同一外径の連結管２３で被覆されている。
初版発行：１９８９年４月２０日、編集：センサ応用技術便覧編集委員会編、発行所：工業資料センター。

従来の感温部１０の内部に、感温流体１７と測温抵抗体２０を具備したものにおいて、測温抵抗体２０は、感温流体１７を収納した流体封入筒１８の基端部に感温流体１７と距離をもって配置されていたため、従来の感温部１０の被測定物１６への浸漬深さ、すなわち被測定物１６の熱源の位置からの距離によって、圧力式温度計と金属抵抗温度センサの指示値に大きな差を生じていた。例えば、被測定物１６が図２の被測定物１６ａのように浅く浸漬されていた場合にはもちろんのこと、被測定物１６ｂのように深く浸漬されていても、両者の温度差が１０度以上になることがあった。
また、測温抵抗体２０は、感温流体１７を収納した流体封入筒１８の延長線上である基端部に距離をもって配置されていたため、従来の感温部１０の長さが長くなり、図２の被測定物１６ａのように被測定物１６の測定位置が浅い場合には、使用できないか、使用したとしても温度差が大きくなり、被測定物１６の測定個所が限定されていた。
これらが本発明の解決しようとする問題点である。

本発明は、感温部の被測定物への浸漬深さに拘わらず、圧力式温度計と金属抵抗温度センサの温度指示値に差が生じないような複合型温度センサを提供することを目的とするものである。

本発明は、熱伝導性の優れた流体封入筒１８内に、圧力式温度計の感温流体１７と金属抵抗温度センサの測温抵抗体２０を収納した複合型温度センサにおいて、先端部を密閉した前記流体封入筒１８内に感温流体１７を充填し、この感温流体１７の略中央に位置するように前記測温抵抗体２０を挿入し、この測温抵抗体２０に接続した導線２２を前記流体封入筒１８の基端部の蓋２５から導出したものである。

請求項１記載の発明によれば、流体封入筒１８内に、圧力式温度計の感温流体１７と金属抵抗温度センサの測温抵抗体２０を収納した複合型温度センサにおいて、前記流体封入筒１８の基端部における蓋２５の略中心位置を貫通して流体封入筒１８の先端部の蓋１９まで達するように熱伝導率の優れた金属からなる筒状カバー２４を挿入し、この筒状カバー２４と位置をずらして前記蓋２５を貫通して流体導管２１を連結し、前記流体封入筒１８と筒状カバー２４の間と、毛細管からなる前記流体導管２１とに感温流体１７を充填し、前記筒状カバー２４内であって前記感温流体１７の略中間位置に前記測温抵抗体２０を挿入し、この測温抵抗体２０に接続した導線２２を前記筒状カバー２４から導出し、前記流体封入筒１８の先端部を蓋１９で密閉した後、流体封入筒１８と筒状カバー２４とを銀ろう２７により固着したので、感温流体１７の温度が測温抵抗体２０に速やかに伝わり、両者の温度差を極力少なくすることができる。また、複合型温度センサの長さを短くすることができる。
特に、筒状カバー２４は、前記流体封入筒１８の基端部における蓋２５の略中心位置を貫通して流体封入筒１８の先端部の蓋１９まで達するように熱伝導率の優れた金属からなるので、感温流体１７の温度変化が熱伝導性の優れた金属からなる筒状カバー２４全体に伝わり、この筒状カバー２４の温度が測温抵抗体２０に伝わり、感温流体１７に局部的に温度変化の違いがあっても平均化されて伝達され、より正確な温度を測定できる。
さらに、流体封入筒１８内に、圧力式温度計の感温流体１７と金属抵抗温度センサの測温抵抗体２０を収納した複合型温度センサを簡単な構成とすることができる。ちなみに、従来の複合型温度センサの長さは、約７５ｍｍであったものが、本発明によれば、約５０ｍｍとすることができた。

熱伝導性の優れた細長い円筒形の流体封入筒内に、圧力式温度計の感温流体と金属抵抗温度センサの測温抵抗体を収納した複合型温度センサにおいて、前記流体封入筒の基端部における蓋に、その略中心位置を貫通し、かつ流体封入筒の先端部まで延長して熱伝導性の優れた筒状カバーを挿入固着するとともに、この筒状カバーの挿入位置から少し位置をずらして流体導管を貫通連結し、前記流体封入筒と筒状カバーの間と前記流体導管とに感温流体を充填し、前記筒状カバー内であって前記感温流体の略中間位置に前記測温抵抗体を挿入し、この測温抵抗体に接続した導線を前記筒状カバーから導出し、前記流体封入筒の先端部を蓋で密閉した後、流体封入筒と筒状カバーとを銀ろうにより固着したものである。

本発明による複合型温度センサの実施例を図１（ａ）（ｂ）に基づき説明する。
２６は、本発明による感温部で、この感温部２６は、ステンレスや真鍮などからなる熱伝導性の優れた細長い円筒形の流体封入筒１８に、感温流体１７を充填し、先端部の蓋１９と基端部の蓋２５にて封じ込め、この蓋２５の中心から外れた位置に、銅、ステンレスなどの毛細管からなる流体導管２１が連通している。この圧力温度センサ９は、水銀又は有機液体を用いた液体充満圧力式、窒素、ヘリウムなどのガス状気体を用いた気体膨脹式、温度範囲に応じた種々の沸点を持つ液と蒸気を利用した蒸気圧式などがあり、本発明はいずれの方式であってもよい。

前記流体封入筒１８の基端部には、蓋２５を嵌め込み、この蓋２５の中心部を貫通して先端部の蓋１９まで達するように熱伝導率の優れた金属からなる筒状カバー２４が気密、液密に取り付けられる。この筒状カバー２４内には、白金からなる測温抵抗体２０が封入され、この測温抵抗体２０の導線２２が筒状カバー２４から導管部１１の内部に導出されている。この測温抵抗体２０は、感温流体１７による検出温度との差が出ないように、感温流体１７の略中心に位置して設けられている。
なお、測温抵抗体２０は、感温流体１７の中心位置に固定できる構造であれば、必ずしも筒状カバー２４の内部に収納する必要がなく、直接感温流体１７内に収納するようにしてもよい。
前記流体封入筒１８の先端部は、蓋１９，筒状カバー２４とともに銀ろう２７により密閉され、また、流体封入筒１８の基端部は、導管部１１と連結されている。

以上のような構成において、測温抵抗体２０が感温流体１７に包まれた状態にあるので、被測定物が１６ｂのように深い場合はもちろんのこと、１６ａのように浅い場合でも、感温流体１７の温度の変化を測温抵抗体２０に伝達される。
感温流体１７では、温度の変化による膨張又は収縮が流体導管２１を介して圧力導管１４に伝達され、この圧力導管１４は、ブルドン管や歯車を介して指針を駆動しアナログの表示部にて測定温度が表示される。
測温抵抗体２０では、温度変化による抵抗値の変化が電気抵抗の変化として検出され、図示しない検出回路へ送られる。測温抵抗体２０から導線２２，リード線１５などの導線抵抗による検出誤差は、公知の３導線式や４導線式などの接続法により除かれる。このようにして得られた電気信号は、温度による制御やディジタル表示に利用される。

本発明による複合型温度センサは、モータの軸受け、鉄心、オイルなどの温度を測定する複合型温度計の温度センサとして利用できる。

本発明による複合型温度センサの一実施例を示す要部の断面図である。従来の複合型温度センサの要部の断面図である。従来の複合型温度センサの全体を示す正面図である。

符号の説明

９…複合型温度センサ、１０…従来の感温部、１１…導管部、１２…取り付け部、１３…分岐部、１４…圧力導管、１５…リード線、１６…被測定物、１７…感温流体、１８…流体封入筒、１９…蓋、２０…測温抵抗体、２１…流体導管、２２…導線、２３…連結管、２４…筒状カバー、２５…蓋、２６…本発明の感温部、２７…銀ろう。

Claims

流体封入筒１８内に、圧力式温度計の感温流体１７と金属抵抗温度センサの測温抵抗体２０を収納した複合型温度センサにおいて、前記流体封入筒１８の基端部における蓋２５の略中心位置を貫通して流体封入筒１８の先端部の蓋１９まで達するように熱伝導率の優れた金属からなる筒状カバー２４を挿入し、この筒状カバー２４と位置をずらして前記蓋２５を貫通して流体導管２１を連結し、前記流体封入筒１８と筒状カバー２４の間と、毛細管からなる前記流体導管２１とに感温流体１７を充填し、前記筒状カバー２４内であって前記感温流体１７の略中間位置に前記測温抵抗体２０を挿入し、この測温抵抗体２０に接続した導線２２を前記筒状カバー２４から導出し、前記流体封入筒１８の先端部を蓋１９で密閉した後、流体封入筒１８と筒状カバー２４とを銀ろう２７により固着したことを特徴とする複合型温度センサ。