JPH07100895A - 温度センサーおよび温度測定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測温体から受ける熱のリーク量を小さく抑
え、被測温体に対して平坦な接触面を有する温度センサ
ーを得る。 【構成】 ホルダー３１は貫通孔２９を有し、可動側背
板２５に重ねる。ホルダー３１の先端面には貫通孔２９
を塞ぐように金属製の受熱板３９を固定する。受熱板３
９の内側に熱電対線５１の先端を固着し、貫通孔２９お
よび可動側背板２５の挿通孔２７を介し熱電対線５１を
外部へ導出する。ホルダー３１は、受熱板３９より大幅
に熱伝導率の小さい無機材料からなり、受熱板３９の周
囲を囲み、受熱板３９とともに溶融樹脂４１に平らな面
で接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は温度センサーおよび温度
測定構造に係り、特に粘性流体や樹脂成形品の温度測定
に好適する温度センサーおよびこれを用いた温度測定構
造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の温度センサーとしては、
熱膨張型、熱電対型、抵抗型、熱放射型等があるが、構
造が簡単で安価であるとの理由から熱電対型や抵抗型の
ものが多用されており、例えば熱電対型の構成は図２に
示すようになっている。この構成は、先端を塞いだステ
ンレス製の細い保護管１内に熱電対線３を挿通してその
先端部５を保護管１の先端内側に接続してなり、この保
護管１を金属製の成形金型７（一部のみ示す）に支持さ
せるとともにその先端を成形金型７のキャビティ９内に
突出させ、被測温体である溶融樹脂１１からの熱を保護
管１を介して熱電対線３が受熱し、熱電対３に対する溶
融樹脂１１からの負荷圧力や流体混入を保護管１で防ぎ
ながら温度検知する、いわゆるシース型のものである。

【０００３】ところが、この構成では、熱伝導率の大き
い保護管１が成形金型７に支持されているから、保護管
１を介して成形金型７へリークする熱量が大きく、正確
に温度測定するためにはそのリーク熱量以上に保護管１
で受熱する必要があり、保護管１の外径を広げたり突出
長を長くして溶融樹脂１１と保護管１の接触面積を広く
する必要がある。例えば、外径１ｍｍ程度の保護管１を
用いた場合、それを１０ｍｍ以上も成形金型７から突出
させる必要がある。そのため、溶融樹脂１１の樹脂圧に
よって保護管１が曲がり易くなるし、シート状の薄い成
形品を成形する成形金型７ではキャビティ９が偏平にな
って保護管１の先端が対面する成形金型７部分にぶつか
って使用できなくなるとか、樹脂成形品の固化後に保護
管１の跡が穴となって残り易い等の欠点があった。

【０００４】このような欠点を解消するために、図３に
示すような温度センサーも提案されている。すなわち、
細い保護管１３の先端開放部にステンレス製の受熱板１
５を冠着し、保護管１３内に挿通した熱電対線１７の先
端部１９を受熱板１５の裏面に接続し、受熱板１５の外
表面を成形金型２１（一部のみ示す）のキャビティ面２
３に揃えるにようにしてその保護管１３を受熱板１５ご
と成形金型２１に固定し、そのキャビティ面２３をフラ
ットにするとともに受熱面積を低下させないようにした
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図３の構成では、受熱板１５の周囲が成形金型２１に
接しているから、依然としてリーク熱量が大きいと言う
欠点が残り、特に熱容量が小さく温度変化が速い溶融樹
脂や油等の液体（図３では図示せず）の温度を正確に測
定することが困難であった。本発明は上述した欠点を解
決するためになされたもので、溶融樹脂等の被測温体に
対して平坦な接触面が得られ、リーク熱量を小さく抑え
ることが容易で測定精度を向上させた温度センサーおよ
び温度測定構造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
るために本発明の温度センサーは、被測温体に接触する
金属製の受熱板と、この受熱板より小さい熱伝導率の無
機材料から貫通孔を有してなるホルダーであって、その
貫通孔を塞ぎその受熱板の周縁を囲むようにしてその被
測温体との接触面側でその受熱板を支持固定し、その接
触面を受熱板のそれに揃えたホルダーと、その貫通孔に
相当するその受熱板の裏面に接続されその貫通孔を介し
て導出した測温体とを具備している。

【０００７】また、本発明の温度測定構造は、被測温体
が接触する接触基体と、その被測温体に接触する金属製
受熱板と、この受熱板より小さい熱伝導率の無機材料か
ら貫通孔を有してなりその接触基体に支持されたホルダ
ーであって、その貫通孔を塞ぎその受熱板の周縁を囲む
ようにしてその被測温体との接触面側でその受熱板を支
持固定したホルダーと、その貫通孔に相当する受熱板の
裏面に接続されその貫通孔を介して導出された測温体と
を具備し、それら受熱板、ホルダーおよび接触基体の上
記被測温体との接触面を揃えて構成している。そして、
それら温度センサーおよび温度測定構造において、上記
受熱板はホルダーに耐熱性無機接着剤で固定したり、上
記受熱板およびホルダー間における被測温体に面する部
分を上記接着剤で埋めてそれら受熱板およびホルダー間
を平に形成すると良い。

【０００８】

【作用】このような手段を備えた本発明に係る温度セン
サーでは、受熱板を支持固定するホルダーがその受熱板
の熱伝導率より小さい無機材料から形成され、受熱板の
周囲にその熱伝導率より小さいホルダーが位置している
から、その受熱板からホルダーを介してリークする熱量
が抑えられ、被測温体の温度変化が正確に測温体に伝わ
るし、被測温体との接触面が平になる。また、本発明に
係る温度測定構造では、その受熱板からホルダーを介し
て接触基体にリークする熱量が抑えられ、被測温体の温
度変化が正確に測温体へ伝わるし、それら受熱板、ホル
ダーおよび接触基体の上記被測温体との接触面が平にな
る。

【０００９】そして、それら温度センサーおよび温度測
定構造において、上記受熱板を耐熱性無機接着剤でホル
ダーに固定する構成では、接着剤についても熱伝導率が
小さくなるとともに、十分な耐熱性や、セラミックスに
近い耐磨耗性および強度が得られる。さらに、上記被測
温体との接触面における受熱板およびホルダー間をその
接着剤で埋める構成では、作成上からそれら受熱板およ
びホルダー間に隙間が生じても被測温体との接触面が平
となる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図は本発明に係る温度センサーおよび温度測定
構造の一実施例を示す断面図であり、便宜上温度測定構
造を説明する過程で温度センサーを合わせて説明する。
第１図において、通常の成形金型等を形成するような金
属材料からなる可動側背板２５には挿通孔２７が形成さ
れており、貫通孔２９を有する筒型のホルダー３１がそ
の挿通孔２７に貫通孔２９を連通させた状態で可動側背
板２５に重ねられている。ホルダー３１は、基部外周に
形成したフランジ３３を可動側背板２５に当接させてお
り、可動側背板２５とは反対側の先端面（図１中上側）
には貫通孔２９を同心円状に囲む凹溝３５が形成され、
可動側背板２５とは反対側の先端面より若干内側に窪ん
だ凸部３７が貫通孔２９に臨むように形成されている。

【００１１】ホルダー３１の貫通孔２９は、可動側背板
２５の挿通孔２７と同じ内径で連通するとともに途中で
小径となって可動側背板２５とは反対側の先端面まで延
びており、凹溝３５には偏平な円形キャップ状の受熱板
３９が遊びを持ってはめられ、受熱板３９の少なくとも
裏面がホルダー３１によって支持されている。この受熱
板３９は、後述する溶融樹脂４１の負荷圧力によって容
易に変形しないようになっており、その溶融樹脂４１が
貫通孔２９内へ混入するのを防いでいる。なお、受熱板
３９の形状は円形キャップ状に限定されず、例えば単純
な平板等でもよい。受熱板３９は、熱伝導率が良好で温
度変化を敏感に伝える硬い金属材料、例えば０．１ｍｍ
〜０．３ｍｍ程度の厚さで、ロックウェル硬さ（ＨＲ
Ｃ）６０程度の硬さのステンレス板を屈曲成形加工して
形成されている。

【００１２】また、受熱板３９を支持する上述したホル
ダー３１は、受熱板３９の材料より熱伝導率が少なくと
も０．０１（ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）以下の加工容
易な材料、例えばマシーナブルセラミックス、ジルコニ
ア、ガラス又は水晶等の無機絶縁材料を成形加工して形
成されている。すなわち、受熱板３９よりホルダー３１
の熱伝導率が大幅に小さくなっている。受熱板３９の側
壁４３には、小孔４５が周方向に間隔を置いて複数個貫
通形成されており、ホルダー３１の凹溝３５に満たされ
た耐熱性接着剤４７によって受熱板３９が貫通孔２９を
塞ぐようにしてホルダー３１に固着されるとともに、ホ
ルダー３１の先端面および受熱板３９の外表面が同一平
面上に位置している。

【００１３】接着剤４７は、所定温度例えば１５０℃以
上でセラミック化する液体又は流体状の無機材料からな
る装着手段であり、受熱板３９の側壁４３に設けた小孔
４５にも流れて受熱板３９のホルダー３１による支持固
定を確実にしている。さらに、接着剤４７は、ホルダー
３１の先端面側において、ホルダー３１と受熱板３９の
周囲間に充填されて隙間の発生をさせず、凹凸を形成し
ないように平にしている。可動側背板２５の挿通孔２７
およびホルダー３１の貫通孔２９には、その途中までス
テンレスからなる保護管４９が挿入されている。この保
護管４９には測温体としての熱電対線５１が挿通されて
受熱板３９の内面まで延び、熱電対線５１の先端部が受
熱板３９の裏面における貫通孔２９に相当する領域で溶
接等によって接続されている。

【００１４】保護管４９およびこれから延びる挿通孔２
７の小径部には、受熱板３９の裏面まで絶縁材料例えば
酸化マグネシウムやアルミナの粉末が充填されている。
測温体としては、熱電対線５１以外に微小抵抗体もしく
は薄膜状の抵抗体等を用いることが可能であり、受熱板
３９の裏面に接続されたそれら微小抵抗体や薄膜状抵抗
体からのリード線を保護管４９を介して外部へ導出し、
図示しない変換器や温度調節計等に接続することも可能
である。ホルダー３１の周囲は、可動側背板２５に重ね
るようにして可動側型板５３がはめられている。この可
動側型板５３は、従来公知の金型用金属材料、例えばＳ
４５Ｃ鉄鋼等によって形成されており、図中上面は上述
したホルダー３１の先端面および受熱板３９の外表面と
ともに同一平面上に位置しており、更に同様な金属材料
等によって形成された固定側型板５５が重ねられ、これ
ら可動側型板５３および５５によって樹脂成形用のキャ
ビティ５７が形成されている。

【００１５】もっとも、可動側型板５３および５５とと
もにホルダー３１の先端面および受熱板３９の外表面も
キャビティ面５９を形成している。なお、ホルダー３１
は、実施例の可動側背板２５による固定以外に、図示は
しないが通常のねじやコンプレッションフィッティング
と呼ばれる特殊ねじによって可動側背板２５に固定され
るが、固定構造はこれ以外に種々の方法があることは言
うまでもない。このような構成の温度測定構造におい
て、キャビティ５７内に溶融樹脂４１を流し込めば、溶
融樹脂４１がキャビティ５７の形状に応じた外形に成形
されるし、溶融樹脂４１の熱がこれに接触する受熱板３
９を介して熱電対線５１に伝えられ、温度測定される。

【００１６】このように本発明では、金属製の受熱板３
９をこれより熱伝導率の大幅に小さいホルダー３１でそ
の周縁を囲むように支持固定してホルダー３１の貫通孔
２９をその受熱板３９で塞ぎ、この受熱板３９に接続し
た熱電対線５１をホルダー３１の貫通孔２９を介して外
部へ導出するとともに、溶融樹脂４１に対するそれら受
熱板３９およびホルダー３１の接触面を揃えて温度セン
サーを構成したから、熱伝導率の大きい受熱板３９の周
囲がこれより熱伝導率の小さいホルダー３１に囲まれる
ように支持され、受熱板３９で受けた熱が周囲の部材に
リークするのを抑えることができるうえ、受熱領域も大
きく維持できる。そのため、溶融樹脂４１の温度変化に
追従して熱が熱電対線５１に速やかに伝導され、熱容量
が小さく温度変化が速い溶融樹脂４１の温度測定が正確
になるし、溶融樹脂４１との接触面が平であるから成形
品の外形形状を阻害することがないうえ、構造も簡単で
ある。

【００１７】そして、ホルダー３１を介してリークされ
る熱量を小さく抑える観点から、ホルダー３１の熱伝導
率が受熱板３９のそれよりも１／８、好ましくは約１／
１０よりも小さくなる材料を選定すると良いであろう。
また、本発明では、上述した温度センサーを用い、受熱
板３９およびホルダー３１の溶融樹脂４１との接触面に
対し、可動側型板５３のキャビティ面５９も揃えて温度
測定構造を構成したから、例えば可動側型板５３におい
てキャビティ面５９が平になり、成形品の外形形状品位
を高く維持した状態で正確な温度測定できる。さらに、
受熱板３９を耐熱性接着剤４７によってホルダー３１に
固定したから、数百℃の高温測定も可能となるし、耐熱
性接着剤４７によって受熱板３９の周囲とホルダー３１
間を埋めて溶融樹脂４１に対して平なキャビティ面５９
としたから、成形品の外形品位を一層向上させることが
できる。

【００１８】しかも、無機材料からなる接着剤４７は、
接着性が高く、熱伝導率が低く、耐熱温度が１０００℃
程度と高く、金属材料に近い熱膨張率を有するうえ、耐
磨耗性も良好であるから、成形品を取り出す際に樹脂等
の剥離力が接着剤４７へ働いてもこれが剥がれ難いし、
リークする熱量を小さくすることが可能であるうえ、Ｐ
ＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）のようなガラス入
り成形材料を含む溶融樹脂４１を成形する場合に、溶融
樹脂４１によって接着剤４７が削られ難い。なお、接着
剤４７は耐熱性が良好であれば良く、耐熱３００℃ぐら
いのものであれば、耐熱性無機材料以外にエポキシ系接
着剤のような有機接着剤等の使用が実用上可能である。
そして、ホルダー３１をマシーナブルセラミックスを用
いて形成すると、ホルダー３１の外形形状、特に角部を
正確に成形できるから、例えばホルダー３１と可動側型
板５３との接触部に隙間等が生じ難くなり、成形品にバ
リがなくなる利点がある。

【００１９】上述した実施例では、本発明の温度センサ
ーを可動側型板５３に組込んで温度測定構造を構成した
が、本発明ではこれに限定されない。図示はしないが、
例えば押出機におけるシリンダ部に本発明の温度センサ
ーを配置して温度測定構造を構成することも可能であ
る。要は、成形樹脂に接触する接触基体に温度センサー
のホルダーを固定させるとともに、受熱板と成形樹脂と
の接触面、受熱板を支持しこの周囲で成形樹脂と接触す
るホルダーの接触面、並びに接触基体における樹脂との
接触面を同一面上に位置させれば、本発明の目的達成が
可能である。さらに、本発明の実施に当っては、溶融樹
脂に限らず、種々の流体、更には固体等の被測温体の温
度測定にも応用可能である。さらにまた、上述した図１
の可動側型板５３および固定側型板５５は可動側および
固定側を入替えて実施可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の温度センサ
ーは、被測温体に接触する金属製の受熱板と、この受熱
板より小さい熱伝導率の無機材料から貫通孔を有してな
るホルダーとを有し、その受熱板における被測温体との
接触面に当該表面を合わせてその周縁を囲むとともにそ
の貫通孔を塞ぐように受熱板をそのホルダーで支持固定
し、その受熱板の裏面に接続した測温体をその貫通孔か
ら導出する構成としたから、受熱板からのリーク熱量が
少なくなって温度変化が測温体へ速やかに伝わり、被測
温体の温度変化に対して正確な温度測定が可能となる
し、被測温体の外形表面品位を維持することができるう
え、受熱面積も大きく維持できる。そのため、本発明
は、特に熱容量が小さく温度変化が速い被測温体（被測
定物）の温度測定に好適する。また、本発明では、上述
した温度センサーのホルダーを接触基体で支持固定する
とともに、それら受熱板、ホルダーおよび接触基体の被
測温体に対する接触面を同一面に揃えて温度測定構造を
構成したから、接触基体例えば成形金型において被測温
体の外形表面品位を維持した状態で正確な温度測定がで
きる。そして、それら温度センサーおよび温度測定構造
において、上記受熱板をホルダーに耐熱性無機接着剤で
固定する構成では、十分な耐熱性が得られ、セラミック
スに近い耐磨耗性および強度が得られる等の利点があ
る。さらに、上記被測温体との接触面におけるそれら受
熱板およびホルダー間をその接着剤で埋める構成では、
被測温体の外形表面品位を一層向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の温度センサーおよび温度測定構造の一
実施例を示す断面図である。

【図２】従来の温度センサーを示す断面図である。

【図３】従来の温度センサーの別の構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】 １、１３、４９ 保護管 ３、１７、５１ 熱電対線（測温体） ５、１９ 先端部 ７、２１ 成形金型 ９、５７ キャビティ １１、４１ 溶融樹脂（被測温体） １５、３９ 受熱板 ２３、５９ キャビティ面 ２５ 可動側背板 ２７ 挿通孔 ２９ 貫通孔 ３１ ホルダー ３３ フランジ ３５ 凹溝 ３７ 凸部 ４３ 側壁 ４５ 小孔 ４７ 接着剤 ５３ 可動側型板（接触基体） ５５ 固定側型板（接触基体）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測温体に接触する金属製受熱板と、 この受熱板より小さい熱伝導率の無機材料から貫通孔を
   有して形成されたホルダーであって、前記貫通孔を塞ぎ
   前記受熱板の周縁を囲むようにして前記被測温体との接
   触面側で前記受熱板を支持固定し、当該接触面を前記受
   熱板の接触面に揃えてなるホルダーと、 前記貫通孔に相当する前記受熱板の裏面に接続され前記
   貫通孔を介して導出された測温体と、 を具備することを特徴とする温度センサー。
2. 【請求項２】 前記受熱板は前記ホルダーに耐熱性無機
   接着剤で固定された請求項１記載の温度センサー。
3. 【請求項３】 前記受熱板およびホルダー間における前
   記被測温体に面する部分が前記接着剤で埋められて平に
   形成されてなる請求項２記載の温度センサー。
4. 【請求項４】 被測温体が接触する接触基体と、 前記被測温体に接触する金属製受熱板と、 この受熱板より小さい熱伝導率の無機材料から貫通孔を
   有して形成され前記接触基体に支持されたホルダーであ
   って、前記貫通孔を塞ぎ前記受熱板の周縁を囲むように
   して前記被測温体との接触面側で前記受熱板を支持固定
   したホルダーと、 前記貫通孔に相当する前記受熱板の裏面に接続され前記
   貫通孔を介して導出された測温体と、 を具備してなる温度測定構造であり、 前記受熱板、ホルダーおよび接触基体の前記被測温体と
   の接触面を揃えてなることを特徴とする温度測定構造。
5. 【請求項５】 前記受熱板は前記ホルダーに耐熱性無機
   接着剤で固定されてなる請求項４記載の温度測定構造。
6. 【請求項６】 前記受熱板およびホルダー間における前
   記被測温体に面する部分が前記接着剤で埋められて平に
   形成されてなる請求項５記載の温度センサー。