JPH08285701A - 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抑えて温
度測定精度を向上させるとともに、その被測温体に対し
て平坦な接触面を得る。 【構成】 支柱２５に第１のホルダー２７を連結する。
第１のホルダー２７の挿入孔２７ａ内に第２のホルダー
３１を支持する。第１のホルダー２７の挿入孔２７ｂで
受熱板３３の周縁を支持し、第２のホルダー３１で受け
るとともに、被測温体に対する第１のホルダー２７や受
熱板３３の接触面を揃える。第１、第２のホルダー２
７、３１は受熱板３３の熱伝導率より大幅に低い材料で
形成する。受熱板３３の裏面に第１の熱電対３５を、第
２のホルダー３１の貫通孔３１ａの下部に第２の熱電対
３７を、第２のホルダー３１の外周に第３の熱電対３９
を各々固定し、それら第２、第３の熱電対３７、３９を
補償素子として機能させる。

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１１
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、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、熱電対線３に対する溶融樹脂１
１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の外径を広げたり長く
突出させ、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。

【０００４】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。

【０００５】このような欠点を解消するために、図１２
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１５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２３に平に揃える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２
３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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図１２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１２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。

【０００７】本発明はそのような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て温度測定特
性を著しく向上させた温度センサーおよびこれを用いた
温度測定構造の提供を目的とする。

【０００８】

【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、外表面が被測温体に
接触する受熱板と、この受熱板より小さい熱伝導率の耐
熱材料から挿入孔を有して形成され、この挿入孔を塞ぐ
ように受熱板を支持するとともに被測温体との接触面を
受熱板の接触面に揃えてなる第１のホルダーと、その受
熱板より小さい熱伝導率の耐熱材料から貫通孔を有し挿
入孔内にて支持されるとともにその受熱板の裏面を受け
る第２のホルダーと、その受熱板の外表面から露出しな
いように配置され挿入孔を介して導出された第１の測温
体と、その貫通孔の下方に配置されるとともに挿入孔を
介して導出された第２の測温体と、その第２のホルダー
の外周に配置され挿入孔を介して導出された第３の測温
体とを備えている。

【０００９】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、外表面がその被測温体に接触す
る受熱板と、この受熱板より小さい熱伝導率の耐熱材料
から挿入孔を有してその接触基体に支持され、この挿入
孔を塞ぐように受熱板を支持するとともに被測温体との
接触面を受熱板の接触面に揃えてなる第１のホルダー
と、その受熱板より小さい熱伝導率の耐熱材料から貫通
孔を有し挿入孔にて支持されるとともに受熱板の裏面を
受ける第２のホルダーと、その受熱板の外表面から露出
しないように配置され挿入孔を介して導出された第１の
測温体と、その貫通孔の下方に配置されるとともに挿入
孔を介して導出された第２の測温体と、第２のホルダー
の外周に配置され挿入孔を介して導出された第３の測温
体とを備え、その被測温体に対して接触基体、受熱板お
よび第１のホルダーの各接触面を揃えている。

【００１０】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、上記受熱板の裏面側に開口する複数の
孔を第２のホルダーに設けたり、上記受熱板の裏面側か
ら突設させた突出部をそれら第１のホルダー又は第１、
第２のホルダー間にはめるようにして上記受熱板を支持
する構成も可能である。さらに、当該外周に形成された
凸部を介して上記第１のホルダーの挿入孔の内壁に上記
第２のホルダーを当接させ、上記第３の測温体をその凸
部に直接又は間接的に固定させたり、少なくとも部分的
に上記第２のホルダーから複数の耐熱性小玉を介して上
記受熱板を当接させたり、少なくとも部分的に上記第２
のホルダーの間に熱絶縁性シートを介して受熱板を当接
させる構成も可能である。

【００１１】

【作用】このような手段を備えた本発明に係る温度セン
サーおよび温度測定構造では、受熱板より熱導率の小さ
い耐熱性材料から形成された第１、第２のホルダーにそ
の受熱板が支持されるとともに、その受熱板の周囲にそ
のホルダーが位置しているから、その受熱板からホルダ
ーを介して例えば接触基体へリークする熱量が抑えられ
る一方、被測温体の温度変化が正確に上記測温体に伝わ
る。

【００１２】また、被測温体との接触面が平坦になる一
方、被測温体に近い第１の測温体からの測定温度に対し
て、その受熱板から離れた第２、第３の測温体からの測
定温度によってリーク熱量の補償が可能となる。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、
上記受熱板の裏面側に開口する複数の孔を第２のホルダ
ーに設ける構成では、第２のホルダー側への熱リーク量
が一層抑えられるし、上記受熱板の裏面側から突設させ
た突出部をそれら第１のホルダー又は第１、第２のホル
ダー間にはめるようにして上記受熱板を支持する構成で
は、受熱板が所定位置に位置決めされる。

【００１３】また、凸部を介して上記第１のホルダーの
挿入孔の内壁に上記第２のホルダーを当接させ、上記第
３の測温体をその凸部に直接又は間接的に固定させる
と、その第３の測温体の配置が容易となる。さらに、少
なくとも部分的に上記第２のホルダーから複数の耐熱性
小玉を介して上記受熱板を当接させたり、少なくとも部
分的に上記第２のホルダーの間に熱絶縁性シートを介し
て受熱板を当接させる構成でも、第２のホルダー側への
熱リーク量を大きく抑えることができる。

【００１４】

【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縦断面図であり、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、耐熱性の金属材料、例えばステン
レス材料から円筒状に形成された支柱２５には第１のホ
ルダー２７が耐熱性ねじ棒２９により、棒状に連結され
ている。

【００１５】すなわち、支柱２５の内側は、大径の挿入
孔２５ａの途中から先端側（図１中の上側）が小径の挿
入孔２５ｂとなっており、第１のホルダー２７の内側も
大径の挿入孔２７ａと小径の挿入孔２７ｂとなって貫通
しており、それら支柱２５と第１のホルダー２７の小径
の挿入孔２５ｂ、２７ｂの内壁に形成されたねじ溝（図
示せず）に筒型のねじ棒２９がねじ込まれて連結され、
支柱２５がねじ棒２９を介して第１のホルダー２７を支
持している。なお、支柱２５の挿入孔２５ａ、２５ｂ、
第１のホルダー２７の挿入孔２７ａ、２７ｂおよびねじ
棒２９の中空部２９ａは共軸的な位置関係になってい
る。

【００１６】第１のホルダー２７は、無機絶縁材料や耐
熱性有機絶縁材料を成形加工して筒型に形成されてお
り、大径の挿入孔２７ａには第１のホルダー２７と同材
料から成形加工された第２のホルダー３１が挿入されて
支持されている。この第２のホルダー３１は、第１のホ
ルダー２７の挿入孔２７ａの内径よりも多少小さな外径
を有し、挿入孔２７ａの深さよりも多少短い縦方向寸法
を有する円柱体からなり、図２に示すように、この円柱
体の中央に貫通孔３１ａを、この貫通孔３１ａの回りに
はこれを囲むように複数の盲孔３１ｂを、この盲孔３１
ｂの回りにはこれを囲むように複数の貫通孔３１ｃを縦
方向に備えている。

【００１７】この第２のホルダー３１の縦方向中程の外
周には、環状の凸部３１ｄが突設されており、この凸部
３１ｄが挿入孔２７ａの内壁に当接し、第２のホルダー
３１が第１のホルダー２７に支持されている。そのた
め、第２のホルダー３１の外周と第１のホルダー２７の
挿入孔２７ａの内壁との間には、凸部３１ｄの突出相当
分の空隙が形成されている。

【００１８】図１に戻り、第１のホルダー２７におい
て、挿入孔２７ａの開口端は段になって広がり、後述す
る受熱板３３の支え部２７ｃが形成されている。この受
熱板３３は、ステンレス板を円板状に成形加工して形成
され、図３に示すように、裏面側に一体的又は溶接等に
よって突設された環状の突出部３３ａを有しており、第
１のホルダー２７と第２のホルダー３１間の空隙に突出
部３３ａをはめ込み、図示を省略した耐熱性接着剤によ
って第１のホルダー２７の支え部２７ｃと第２のホルダ
ー３１の上端面に固定されるとともに、第１のホルダー
２７の端面と受熱板３３の外表面が揃って平坦になって
いる。

【００１９】すなわち、第１のホルダー２７の挿入孔２
７ａに第２のホルダー３１を挿入し、第１のホルダー２
７の支え部２７ｃに受熱板３３を支持させたとき、第２
のホルダー３１が受熱板３３を受けるとともに、第１の
ホルダー２７の端面と受熱板３３の外表面が揃うような
寸法および位置関係になっている。もっとも、受熱板３
３の形状は任意であり、例えば図４に示すように、カッ
プ状に形成して周縁突出部３３ｂを、第１のホルダー２
７の支え部２７ｃに形成された凹溝２７ｄにはめ込むよ
うにして支持させたり、図５に示すように、カップ状の
受熱板３３の周縁突出部３３ｂを第１、第２のホルダー
２７、３１間の空隙に圧入し、挿入孔２７ａの内壁で支
持させ、各々第１のホルダー２７の端面と受熱板３３の
外表面を揃える構成も可能である。

【００２０】このように、受熱板３３の裏面側から突出
する突出部３３ｂを、第１のホルダー２７の凹溝２７ｄ
や第１、第２のホルダー２７、３１間の空隙に圧入する
と、受熱板３３の位置決めが簡単となるうえ、受熱板３
３が剥がれ難い。しかも、この受熱板３３は、後述する
溶融樹脂５１の負荷圧力によって容易に変形したり摩耗
しないような材料からなっており、例えば、熱伝導率が
良好で温度変化を敏感に伝える金属材料、例えば０．１
ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の厚さで、ロックウェル硬さ（Ｈ
ＲＣ）６０程度の硬さのステンレス板や鋼板を円板状に
成形加工して形成されており、その溶融樹脂５１が挿入
孔２７ａ内へ混入するのを防ぐ蓋となっている。

【００２１】また、受熱板３３を支持する第１、第２の
ホルダー２７、３１は、受熱板３３より熱伝導率が少な
くとも０．０１（ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）以下の機
械加工容易な材料、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や、ポリ
ベンゾイミダソール（ＰＢＩ）、ポリエーテルエーテル
ケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）、ポ
リイミド（ＰＩ）、ポリフェニールサレファイド（ＰＰ
Ｓ）等の耐熱性有機絶縁材料を成形加工して形成されて
いる。例えば、ポリイミド（ＰＩ）は熱伝導率が０．０
００９（ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）程度のものもあ
る。

【００２２】すなわち、第１および第２のホルダー２
７、３１の熱伝導率が受熱板３３のそれより１／４〜１
／５程度と言ったように大幅に小さくなっている。ま
た、受熱板３３を固定する接着剤は、例えば１５０℃以
上でセラミック化する液体又は流体状の耐熱性無機材料
からなり、第１のホルダー２７と受熱板３３間や、第２
のホルダー３１と受熱板３３の間に充填されて隙間を発
生させず、支え部２７ｃから端面側へはみ出さないよう
になっている。ねじ棒２９の中空部２９ａには測温体と
しての第１、第２および第３の熱電対線３５、３７、３
９が挿通されている。

【００２３】第１の熱電対線３５は第２のホルダー３１
の貫通孔３１ａを通って先端部が受熱板３３の裏面中央
部まで延び、受熱板３３の裏面中央部に溶接等によって
接続されている。なお、第１の熱電対線３５は貫通孔３
１ｃを通しても良く、熱電対線３５〜３９の導出経路と
して挿入孔２７ａは貫通孔３１ａ、３１ｃを含むもので
ある。

【００２４】第２の熱電対線３７は、先端部が第２のホ
ルダー３１の貫通孔３１ａの下部に延び、上述した接着
剤にて固定されている。もっとも、第２の熱電対線３７
の先端部は第２のホルダー３１の貫通孔３１ａより下っ
た位置に配置する等、貫通孔３１ａの下方に配置するこ
とが可能である。さらに、第３の熱電対線３９は、先端
部がねじ棒２９と第２のホルダー３１の下端面間から第
２のホルダー３１の外周まで延び、第２のホルダー３１
の下側（ねじ棒２９側）からはめられるとともに凸部３
１ｄに位置決めされたステンレス製のリング４１に上述
した接着剤にて固定されている。

【００２５】なお、第１〜第３の熱電対線３５〜３９
は、貫通孔３１ａ、２７ａ内に充填された絶縁材料例え
ば酸化マグネシウムやアルミナ粉末の固化によって固定
させても良い。もっとも、熱伝導率を小さくする点から
第１および第２の熱電対線３５、３７の間は中空が好ま
しい。第１〜第３の熱電対線３５〜３９は、これ以外に
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、図示しない変換器や温度調節計等に接続され
る。これら熱電対線３５〜３９の機能は後述する。

【００２６】第１のホルダー２７は、キャビティ４３を
形成する可動側型板４５に挿通支持されており、上側端
面が可動側型板４５の内側面すなわちキャビティ面４７
に揃うように配置されている。この可動側型板４５は、
従来公知の金型用金属材料例えばＳ４５Ｃ鉄鋼等によっ
て形成されており、図中上面は上述した第１のホルダー
２７の先端面や受熱板３３の外表面とともに同一平面上
に位置しており、同様な金属材料等によって形成された
固定側型板４９が重ねられ、樹脂成形用のキャビティ４
３が形成されている。もっとも、可動側型板４５ととも
に第１のホルダー２７の先端面および受熱板３３の外表
面もキャビティ面４７を形成している。

【００２７】次に、図１に示した構成の温度測定構造に
おける第１〜第３の熱電対線３５〜３９の使用例を説明
する。第１の熱電対線３５による測定温度（受熱板３３
の裏面の測定温度）をＴ0 とし、第２の熱電対線３７に
よる測定温度（第２のホルダー３１の下方の測定温度）
をＴ1 とし、第３の熱電対線３９による測定温度（第
１、２のホルダー２７、３１間の側壁部温度）をＴ2 、
被測温体の温度をＴとし、受熱板３３に流入してくる熱
量をＱ、この熱伝達率をＡとし、第２の熱電対線３７の
測定点側にその受熱板３３から流出していく熱量をＱ1
、この熱伝達率をＡ1とし 、第３の熱電対線３９の測
定点側にその受熱板３３から流出していく熱量をＱ2 、
この熱伝達率をＡ2 とすると、逃げてゆく熱量Ｑ〜Ｑ2
は次の式で示される。

【００２８】Ｑ ＝Ｑ1 ＋Ｑ2 …（１） Ｑ ＝（Ｔ−Ｔ0 ）Ａ …（２） Ｑ1 ＝（Ｔ0 −Ｔ1 ）Ａ1 …（３） Ｑ2 ＝（Ｔ0 −Ｔ2 ）Ａ2 …（４） ここで（１）式に（２）〜（４）式を代入すると、 （Ｔ−Ｔ0 ）Ａ＝（Ｔ0 −Ｔ1 ）Ａ1 ＋（Ｔ0 −Ｔ2 ）Ａ2 Ｔ＝Ｔ0 ＋（Ｔ0 −Ｔ1 ）Ａ1 ／Ａ＋（Ｔ0 −Ｔ2 ）Ａ2 ／Ａ …（５）

【００２９】この（５）式において、第２の熱電対線３
７の測定点側にその受熱板３３から流出していく熱量Ｑ
1 に対する補正係数をＡ1 ／Ａ＝Ｋ1 、第３の熱電対線
３９の測定点側にその受熱板３３から流出していく熱量
Ｑ2 に対する補正係数をＡ2／Ａ＝Ｋ2 とすると、次の
ようになる。 Ｔ＝Ｔ0 ＋（Ｔ0 −Ｔ1 ）Ｋ1 ＋（Ｔ0 −Ｔ2 ）Ｋ2 …（６） よって、（６）式のような演算を変換器や温度調節計等
で行えば、受熱板３３の下方へ逃げる熱と、受熱板３３
から第１のホルダー２７側へ逃げる熱とを補償して正確
な温度測定演算ができるし、補償応答速度が速くなる。
すなわち、第２および第３の熱電対線３７、３９は補償
素子として機能させることが可能である。

【００３０】もちろん、変換器や温度調節計において補
正係数Ｋ1 、Ｋ2 は被測温体の種類や測定状況に応じて
可変される。そして、このような構成の温度測定構造に
おいて、キャビティ４３内に被測温体としての溶融樹脂
５１を流し込めば、溶融樹脂５１がキャビティ４３の形
状に応じた外形に成形される。

【００３１】このような本発明では、金属製の受熱板３
３をこれより熱伝導率の大幅に小さい第１のホルダー２
７でその周縁を囲み、第１、第２のホルダー２７、３１
で支持固定するとともに、受熱板３３の外表面や第１の
ホルダー２７の端面を平坦に揃えたから、受熱板３３で
受けた熱が周囲の部材にリークするのを小さく抑えるこ
とができるうえ、受熱領域も大きく維持できるし、成形
品の外形形状を阻害することがなく、構造も簡単であ
る。

【００３２】また、受熱板３３の裏面に接続した第１の
熱電対線３５と、第２のホルダー３１の下部付近の第２
の熱電対線３７と、第１、第２のホルダー３１、３９間
の第３の熱電対線３９を有するので、溶融樹脂５１に近
い受熱板３３からの温度信号を第１の熱電対線３５から
出力させ、受熱板３３の下方へ逃げる熱を第２の熱電対
線３７で測定するとともに受熱板３３から第２、第１の
ホルダー３１、２７側へ逃げる熱を第３の熱電対線３９
で測定し、そのリーク温度を補償することが可能とな
り、正確な温度測定ができるうえ補償応答速度も速く、
温度測定特性が向上する。

【００３３】例えば、上述した図１の実施例に示した温
度センサーを比較的大きな疑似金型（図示省略）に固定
し、その疑似金型内を約１５０℃のオイルで満たすとと
もに受熱板３３に接触しないように疑似金型内に別の温
度センサー（図示省略）を配置して受熱板３３付近のオ
イル温度を測定すると、図６のようになった。

【００３４】この図６によれば、受熱板３３から少なく
とも数ｍｍ以内のオイル温度は、温度センサー周囲の疑
似金型に熱を奪われ、温度が急激に低下しているが、補
償した温度変化も同様な変化を示しており、第１〜第３
の熱電対線３５〜３９による測定温度Ｔ0 、Ｔ1 、Ｔ2
の変化と、上述した演算式を用いて補償したときの温度
変化が極めて安定であることが分る（Ｋ1 ＝Ｋ2 ＝１の
場合）。なお、図６において横軸は時間、縦軸は測定温
度であり、実線が補償された合成温度変化、破線が測定
温度Ｔ0 の変化、一点鎖線が測定温度Ｔ1 の変化、２点
鎖線が測定温度Ｔ2 の変化である。

【００３５】ところで、第１、第２のホルダー２７、３
１を介してリークされる熱量を小さく抑える観点から、
それら第１、第２のホルダー２７、３１の熱伝導率は、
上述したように受熱板３３のそれよりも１／４から１／
５程度小さく、更に好ましくは１／８、一層好ましくは
約１／１０より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３３および第１、第２のホルダー２７、３１の溶
融樹脂５１との接触面に対し、可動側型板４５のキャビ
ティ面４７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４５においてキャビティ面４７が平坦にな
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。

【００３６】さらに、第１、第２のホルダー２７、３１
間および第２のホルダー３１と受熱板３３間を耐熱性接
着剤で固定するとともに、第１、第２のホルダー２７、
３１間およびこの第２のホルダー３１と受熱板３３の周
囲間を埋めても溶融樹脂５１に対して平坦なキャビティ
面４７となるように形成したから、数百℃の高温測定も
可能となるうえ、成形品の外形品位を一層向上させるこ
とができる。しかも、無機材料からなる接着剤は、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
離力が接着剤へ働いてもこれが剥がれ難いし、リーク熱
量を小さくすることが可能であるうえ、ＰＰＳ（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５１を成形する場合に、溶融樹脂５１によ
って接着剤が削られ難い。

【００３７】なお、接着剤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。また、第１のホルダー２７の先端
をマシーナブルセラミックスを用いて形成すると、溶融
樹脂５１が接触しても十分な強度を保つことが可能であ
る。

【００３８】そして、第２のホルダー３１には、中央部
の貫通孔３１ａの他、これを囲むように盲孔３１ｂや貫
通孔３１ｃが形成されているから、第２のホルダー３１
の熱容量が小さくなり、受熱板３３から第２のホルダー
３１を介して逃げる熱量が抑えられ、補償された測定温
度が正確になる利点がある。もっとも、熱容量を小さく
する観点から、全て貫通孔とすれば良いが、第２のホル
ダー３１の機械的強度を確保するために、適当に盲孔３
１ｂを配置することが好ましい場合が多い。

【００３９】さらに、第２のホルダー３１の外周に環状
の凸部３１ｄを突設して第１のホルダー２７との間に空
隙を形成しているから、受熱板３３の突出部３３ａ、３
３ｂをその空隙にはめ込めば、受熱板３３の位置合せが
簡単となるし、第３の測温体３９を配置し易い。しか
も、第２のホルダー３１と第１のホルダー２７との間の
空隙にリング４１をはめ込む構成では、第２のホルダー
３１の外周や凸部３１ｄ又は第１のホルダー２７の挿入
孔２７ａ内壁に直接固定する構成に比べ、リング４１に
第３の測温体３９を所望の位置に配置し易いから、組立
てが簡単で温度補償特性も安定する。

【００４０】次に、本発明に係る温度センサーおよび温
度測定構造の他の実施例を図７〜図１０を参照して説明
する。なお、図１の構成と類似する部分には同一の符号
を付す。図７において、第１のホルダー５３は、上述し
た第１のホルダー２７と同様な材料から形成されてお
り、小径の挿入孔５３ｂ近傍から漏斗状に拡開する大径
の挿入孔５３ａが先端側に向けて垂直に立上げ形成され
るとともに、開口部にて支え部５３ｃとなっており、こ
の挿入孔５３ａ内には下部が漏斗状になり上述した第２
のホルダー３１と同様な材料からなる第２のホルダー５
５が挿入支持されており、この第２のホルダー５５の中
央部には貫通孔５５ａが形成されている。

【００４１】この第２のホルダー５５は、受熱板３３に
面する位置に収納凹部５５ｂを有しており、この収納凹
部５５ｂには無機材料又は耐熱性有機材料からなるビー
ズ５７が複数個収納されて受熱板３３の裏面に均一に当
っており、第１のホルダー５３の端面と受熱板３３の外
表面が平坦に揃っている。便宜上、第２のホルダー５５
には中央の貫通孔５５ａのみ示したが、図１のように他
の貫通孔や盲孔を形成することは任意であるし、図を見
やすくするために第１〜第３の熱電対３５〜３９はその
先端部のみ示した（以下同じ。）。

【００４２】この構成でも、この受熱板３３が第１のホ
ルダー５３に支持されるとともに複数のビーズ５７を介
して第２のホルダー５５に当接支持されている。このよ
うな構成の温度センサーでは、受熱板３３が複数のビー
ズ５７によってほぼ点接触状態で第２のホルダー５５に
支持されるから、受熱板３３から第２のホルダー５５側
へ逃げるリーク熱量が小さくなり、温度測定特性が向上
する。

【００４３】また、図８に示す構成は、第２のホルダー
５５の収納凹部５５ｃに熱絶縁性シート５９を収納し、
部分的にその熱絶縁性シート５９を介して受熱板３３を
受け、第１のホルダー５３の端面と受熱板３３の外表面
を平坦に揃えた構成となっている。なお、その熱絶縁性
シート５９は、シリカ系の微粒子樹脂を固化してシート
状に成形したものが好ましく、大気より熱伝導率が低い
ものもある。この構成でも、この受熱板３３が第１のホ
ルダー５３に支持されるとともに熱絶縁性シート５９に
部分的に面接触した状態で第２のホルダー５５に当接さ
れるから、受熱板３３から第２のホルダー５５側へ逃げ
るリーク熱量が小さくなり、温度測定特性が向上する。

【００４４】さらに、図９および図１０の構成は、受熱
板３３の外表面側に形成した凹部６１に第１の熱電対線
３５の先端部を収納して裏面側へ素線（図９では図示せ
ず。）３５ａを導出し、受熱板３３の外表面を熱伝導の
比較的良好な耐熱性セラミック材料のコーティング層６
３を形成し、第１のホルダー５３の端面と平坦にしたも
のである。

【００４５】このように、本発明の温度センサーおよび
温度測定構造では、第１の熱電対３５の配置位置は、受
熱板３３の裏面側に限らず外表面側でも良いものの、外
表面側で露出しないように工夫する必要がある。さら
に、図７〜図９の構成では、第２のホルダー５５が第１
のホルダー５３の挿入孔５３ａの傾斜面で支えられてい
るから、受熱板３３や第２のホルダー５５に対して大き
な圧力が加わってもそれらが損傷し難い。なお、これら
図７〜図９の構成においても、上述した図１の構成を組
合せることができることは言うまでもない。

【００４６】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４５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。また、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良い。

【００４７】さらに、上述した図１の可動側型板４５お
よび固定側型板４９は可動側および固定側を入替えて実
施可能である。さらにまた、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。

【００４８】

【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受熱板と、この受熱板より小
さい熱伝導率の耐熱材料から挿通孔を有して形成されそ
の受熱板を支持するとともに被測温体との接触面を受熱
板の接触面に揃えた第１のホルダーと、その受熱板より
小さい熱伝導率の耐熱材料から形成され挿入孔内にて支
持されるとともにその受熱板の裏面を受ける第２のホル
ダーと、その受熱板に配置された第１の測温体と、その
貫通孔の下方に配置された第２の測温体と、その第２の
ホルダーの外周に配置された第３の測温体とを備えたの
で、その受熱板からのリーク熱量が少ないうえ、温度変
化が第１の測温体へ速やかに伝わり、被測温体の温度変
化に対して温度測定特性が向上し、被測温体の外形表面
品位を維持することができるし、受熱面積も大きく維持
できる。しかも、被測温体に近い第１の側温体からの測
定温度に対して、その受熱板の下方に位置する第２の測
温体や第１のホルダー側に配置された第３の測温体から
の測定温度によってリーク熱量の補償が可能となり、極
めて正確な温度測定が可能となる。また、温度センサー
の第１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、上述した効果に加えて、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、上記受熱板の裏面側に開口する
複数の孔を第２のホルダーに設ける構成では、第２のホ
ルダー側への熱リーク量が大幅に抑えられ、より正確な
温度測定が可能となるし、上記受熱板の裏面側から突設
させた突出部をそれら第１のホルダー又は第１、第２の
ホルダー間にはめるようにして上記受熱板を支持する構
成では、受熱板が所定位置に位置決めされるから、組立
てが簡単であるうえ、温度測定特性も安定である。ま
た、外周の凸部を介して上記第１のホルダーの挿入孔の
内壁に上記第２のホルダーを当接させ、上記第３の測温
体をその凸部に直接又は間接的に固定させる構成では、
第３の測温体を配置し易く、所望の位置に正確に配置可
能で、この点からも温度測定特性が安定する。さらに、
上記第２のホルダーから複数の耐熱性小玉を介して上記
受熱板を当接させたり、上記第２のホルダーの間に熱絶
縁性シートを介して受熱板を当接させる構成では、第２
のホルダー側への熱リーク量が大幅に抑えられ、より正
確な温度測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度センサーおよび温度測定構造
の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１中の第２のホルダーの平面図Ａおよび縦断
面図Ｂ（Ａ中のｂ−ｂ間断面）である。

【図３】図１中の受熱板の縦断面図である。

【図４】図１中の第１、第２のホルダーおよび受熱板の
他の例を示す概略縦断面図である。

【図５】図１中の第１、第２のホルダーおよび受熱板の
更に別の例を示す概略縦断面図である。

【図６】図１の温度測定構造における測定温度特性を示
す図である。

【図７】本発明に係る温度センサーおよび温度測定構造
の他の実施例を示す要部縦断面図である。

【図８】本発明に係る温度センサーおよび温度測定構造
の他の実施例を示す要部縦断面図である。

【図９】本発明に係る温度センサーおよび温度測定構造
の他の実施例を示す要部縦断面図である。

【図１０】図９に示す温度センサーおよび温度測定構造
の受熱板を示す平面図である。

【図１１】従来の温度センサーを示す断面図である。

【図１２】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 保護管 ３、１７ 熱電対線 ５、１９ 先端部 ７、２１ 成形金型 ９、４３ キャビティ １１、５１ 溶融樹脂（被測温体） １５、３３ 受熱板 ２３、４７ キャビティ面 ２５ 支柱 ２５ａ、２５ｂ、２７ａ、２７ｂ、５３ａ、５３ｂ 挿
入孔 ２７、５３ 第１のホルダー ２７ｃ、５３ｃ 支え部 ２７ｄ 凹溝 ２９ ねじ棒 ２９ａ 中空部 ３１、５５ 第２のホルダー ３１ａ、３１ｃ、５５ａ 貫通孔 ３１ｂ 盲孔 ３１ｄ 凸部 ３３ａ、３３ｂ 突出部 ３５ 第１の熱電対線（第１の測温体） ３５ａ 素線 ３７ 第２の熱電対線（第２の測温体） ３９ 第３の熱電対線（第３の測温体） ４１ リング ４５ 可動側型板（接触基体） ４７ キャビティ面 ４９ 固定側型板（接触基体） ５５ｂ、５５ｃ 収納凹部 ５７ ビーズ（小玉） ５９ 熱絶縁性シート ６１ 凹部 ６３ コーティング層

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外表面が被測温体に接触する受熱板と、 この受熱板より小さい熱伝導率の耐熱材料から挿入孔を
   有して形成され、この挿入孔を塞ぐように前記受熱板を
   支持するとともに前記被測温体との接触面を前記受熱板
   の接触面に揃えてなる第１のホルダーと、 前記受熱板より小さい熱伝導率の耐熱材料から貫通孔を
   有し、前記挿入孔内にて支持されるとともに前記受熱板
   の裏面を受ける第２のホルダーと、 前記受熱板の外表面から露出しないように配置され前記
   挿入孔を介して導出された第１の測温体と、 前記貫通孔の下方に配置されるとともに前記挿入孔を介
   して導出された第２の測温体と、 前記第２のホルダーの外周に配置され前記挿入孔を介し
   て導出された第３の測温体と、 を具備することを特徴とする温度センサー。
2. 【請求項２】 前記第２のホルダーは、前記受熱板の裏
   面側に開口する複数の孔を有する請求項１記載の温度セ
   ンサー。
3. 【請求項３】 前記受熱板の裏面側から突設させた突出
   部を前記第１のホルダー又は第１、第２のホルダー間に
   はめ込むようにして前記受熱板が支持されてなる請求項
   １又は２記載の温度センサー。
4. 【請求項４】 前記第２のホルダーが当該外周に形成さ
   れた凸部を介して前記挿入孔の内壁に当接しており、前
   記第３の測温体が前記凸部に直接又は間接的に固定され
   てなる請求項１〜３のいずれか一項記載の温度センサ
   ー。
5. 【請求項５】 前記受熱板が少なくとも部分的に前記第
   ２のホルダーから複数の耐熱性小玉を介して当接されて
   なる請求項１〜４のいずれか一項記載の温度センサー。
6. 【請求項６】 前記受熱板が少なくとも部分的に前記第
   ２のホルダーとの間に熱絶縁性シートを介して当接され
   てなる請求項１〜５のいずれか一項記載の温度センサ
   ー。
7. 【請求項７】 被測温体が接触する接触基体と、 外表面が前記被測温体に接触する受熱板と、 この受熱板より小さい熱伝導率の耐熱材料から挿入孔を
   有し前記被測温体に支持され、この挿入孔を塞ぐように
   前記受熱板を支持するとともに前記被測温体との接触面
   を前記受熱板の接触面に揃えてなる第１のホルダーと、 前記受熱板より小さい熱伝導率の耐熱材料から貫通孔を
   有し、前記挿入孔内にて支持されるとともに前記受熱板
   の裏面を受ける第２のホルダーと、 前記受熱板の外表面から露出しないように配置され前記
   挿入孔を介して導出された第１の測温体と、 前記貫通孔の下方に配置されるとともに前記挿入孔を介
   して導出された第２の測温体と、 前記第２のホルダーの外周に配置され前記挿入孔を介し
   て導出された第３の測温体と、 を具備し、 前記被測温体に対して前記接触基体、受熱板および第１
   のホルダーの各接触面を揃えてなることを特徴とする温
   度測定構造。
8. 【請求項８】 前記第２のホルダーは、前記受熱板の裏
   面側に開口する複数の孔を有する請求項７記載の温度測
   定構造。
9. 【請求項９】 前記受熱板の裏面側から突設させた突出
   部を前記第１のホルダー又は第１、第２のホルダー間に
   はめ込むようにして前記受熱板が支持されてなる請求項
   ７又は８記載の温度測定構造。
10. 【請求項１０】 前記第２のホルダーが当該外周に形成
    された凸部を介して前記挿入孔の内壁に当接しており、
    前記第３の測温体が前記凸部に直接又は間接的に固定さ
    れてなる請求項７〜９のいずれか一項記載の温度測定構
    造。
11. 【請求項１１】 前記受熱板が少なくとも部分的に前記
    第２のホルダーから複数の耐熱性小玉を介して当接され
    てなる請求項７〜１０のいずれか一項記載の温度測定構
    造。
12. 【請求項１２】 前記受熱板が少なくとも部分的に前記
    第２のホルダーの間に熱絶縁性シートを介して当接され
    てなる請求項７〜１１のいずれか一項記載の温度測定構
    造。