JPH0854289A - センサ取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサを内蔵した保護部を取付具を介して測
定対象に確実かつ簡単に固定できるようにする。 【構成】 測定対象としての加熱筒３３はヒータを内蔵
するとともに化学繊維糸を加工する通過孔３５を有す
る。センサ取付具４５は、対向するばね部４７と、熱電
対センサ素線４１を内蔵する保護管３９を保持するセン
サ保持部４９と、ばね部４７の両先端から拡開する折曲
部５１を有する。センサ保持部４７に保護管３９を差込
んだ状態で、センサ取付具４５の折曲部５１間を加熱筒
３３に当てて押圧すると、センサ取付具４５が加熱筒３
３にはまってこれに固定される。センサ取付具４５が保
護管３９を加熱筒３３に当接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセンサ取付構造に係り、
測定対象の物理量を測定するセンサ、例えば温度センサ
をその測定対象へ取付けるセンサ取付構造の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、押出成形機、射出成形機、又は化
学繊維製造工程の延伸機や仮より機等には筒型の加熱部
が配置されている場合が多く、このような加熱筒に対し
てはこれに取付けた温度サンサからの測定値に基づき温
度制御装置や操作器を介してヒータ制御するのが一般的
である。

【０００３】例えば化学繊維製造工程の高速延伸仮より
機（図示省略）に内蔵される加熱筒１は、図１０に示す
ように、長さ約３００ｍｍ、直径約８φ〜１５φの円筒
形状を有し、この内部にヒータ３（破線で示す。）を螺
旋状に埋設し、その長手方向の両端にヒータ用端子５を
形成するとともに途中に温度センサ７を取付けた構成と
なっており、温度センサ７で直接測定した加熱筒１の測
定値ＰＶ（温度）と予め設定した例えば８００℃と言っ
た目標値ＳＶから温度制御装置９でＰＩＤ演算等を行
い、その演算結果に基づき操作器１１でヒータ３がオン
オフ制御される。

【０００４】そして、高速延伸仮より機では、このよう
に温度制御された加熱筒１を貫通する通過孔１３に化学
繊維糸１５を高速で通過させながら、加熱、延伸するよ
うになっている。このように加熱筒１の温度を測定する
温度センサ７は、例えば図１１に示すように、熱電対等
のセンサ素線１７をステンレス鋼からなる保護部として
の保護管１９内に挿通し、ステンレス鋼からなり途中を
分離したリング２１にセンサ素線１７の先端２３をろう
付け接続するとともに、保護管１９の途中をリング２１
に溶着し、リング２１の分離部から対向して突出させた
締付片２５間に締付用ねじ２７を貫通するようにねじ込
んだ構成となっている。

【０００５】なお、符号２９はセンサ素線１７の他端に
設けられた端子板であり、上述した図１０の温度制御装
置９等に接続される。そして、この温度センサ７は、ね
じ２７を締付片２５から外してリング２１を開いて加熱
筒（図１１では図示省略）１の外周に通した後、ねじ２
７を締付けることによってリング２１を加熱筒１に固定
するようになっている。

【０００６】また、温度センサ７の別の構成としては、
図１２に示すように、保護管１９の先端３１をく字状に
折曲させるとともにリング２１を貫通させて内部方向へ
突出させ、保護管１９とリング２１をろう接又は溶接し
た構成も知られている。この図１２の温度センサ７は、
ねじ２７を締付片２５から外してリング２１を開いて加
熱筒（図１２では図示省略）１の外周に通すとともに、
リング２１の内側へ突出した保護管１９の先端３１を加
熱筒１に設けた挿入孔（図示せず）に挿入し、ねじ２７
を締付けることによってリング２１を加熱筒１に固定し
て使用される。

【０００７】もっとも、図１２の温度センサ７は、保護
管１９の先端３１をリング２１の内側から突出させない
構成のものもあり、この構成では先端３１がリング２１
の外周表面に溶接されている。ところが、そのような温
度センサ７では、保護管１９が主にステンレス鋼からな
るので、高温下で使用すると金属ガスを発生し易く、セ
ンサ素線１７に対して化学的浸食や金属疲労等の悪影響
を与える場合がある。

【０００８】そのため、最近では高温測定を意図する温
度センサ７にあっては、内部のセンサ素線１７と化学組
成の近い金属材料で保護管１９を形成し、この保護管１
９をリング２１に溶接固定したものを使用する傾向にあ
る。例えば、Ｎ熱電対やＫ熱電対（ＩＥＣ）に対して
は、貴金属ニッケルを主体としてシース合金（例えばナ
イクロベル：商標名）を保護管１９として使用すれば、
高温環境下で使用しても安定した特性が得られるし、経
時的変化も少なく、かつ長寿命であることが分ってい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようにセンサ素線１７と同種の金属材料を保護管１９
に使用した温度センサ７では、一般に、その金属材料の
融点がステンレス鋼のそれより高いため、保護管１９を
リング２１にうまく溶接できなかったり溶接に手間取る
ことがあるうえ、高い溶接温度によって保護管１９内の
センサ素線１７等に変質や断線が生じる心配もあり、セ
ンサ素線１７に近い金属材料で保護管１９を形成してリ
ング２１に溶接することには難点がある。

【００１０】また、上述した図１１又は図１２に示した
センサ取付具としてのリング２１は、ねじ２７で締付け
る構成となっているが、高温環境下で使用し続けると、
ねじ２７がリング２１に焼付き易く、経時的な耐久性に
も改善の余地があるうえ、小型の加熱筒１に対してはね
じ２７自体が非常に小さなものとなるため、取り付ける
作業も煩雑であった。

【００１１】そのため、熱電対のセンサ素線１７の化学
的浸食や金属疲労を防ぐために選択した材料が巧く生か
されない状況にあり、高温測定を目的とする温度センサ
７の保護管１９として内部のセンサ素線１７に近い金属
材料を用いた構成において、保護管１９を測定対象に確
実かつ簡単に固定できる構成が望まれていた。本発明は
このような状況の下になされたもので、センサを内蔵し
た保護部を測定対象に確実かつ簡単に固定できるセンサ
取付構造の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明のセンサ取付構造は、測定対象と、この
測定対象の物理量を測定するセンサを内蔵した長尺状セ
ンサ保護部と、開放する両先端部間からその測定対象の
外周に弾性的に挟み込まれるセンサ取付具と、このセン
サ取付具に形成されセンサ保持部であって、差込まれた
そのセンサ保護部をその測定対象の外周に当接するよう
に保持するセンサ保持部を有する構成となっている。

【００１３】そして、本発明は、上記測定対象の外周に
挿入孔を形成し、上記センサ保持部に保持された状態で
その挿入孔に挿入される挿入部を上記センサ保護部に形
成すると良い。また、本発明は、上記センサ保持部に係
止されこれからの抜けを抑える係止部を上記センサ保護
部に形成すると良い。さらに、本発明は、上記センサ取
付具の両先端に拡開方向に折曲する折曲部を形成し、こ
れら折曲部にはめられて拡開を抑える拡開防止部材を具
備する構成も可能である。

【００１４】

【作用】このような手段を備えた本発明では、センサを
内蔵したセンサ保護部をセンサ保持部に保持させた状態
でセンサ取付具の両先端部間を測定対象の外周に合せて
挟み込めば、センサ取付具が測定対象を挟んでこの外周
に固定されるとともに、センサ保護部が測定対象の外周
に当接される。そして、上記測定対象の外周に挿入孔を
形成する一方、挿入部をセンサ保護部に形成する構成で
は、センサ取付具を測定対象に固定させた状態でセンサ
保護部の一部が測定対象内に挿入される。

【００１５】また、係止部を上記センサ保護部に形成す
る構成では、その係止部がセンサ保持部に係止されてそ
のセンサ保護部が上記センサ取付具から抜け難い。さら
に、折曲部を上記センサ取付具に形成するとともに拡開
防止部材を具備する構成では、先端部間を開いてセンサ
取付具を測定対象の外周に挟み込んだ状態で、その拡開
防止部材によって両先端部間の拡開が抑えられる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１および図２は本発明に係るセンサ取付構造の一
実施例を示す分解斜視図および斜視図である。図１およ
び図２において、測定対象としての小型の加熱筒３３
は、例えば図１０の加熱筒１と同様に化学繊維糸の製造
工程で使用される高速延伸仮より機（図示せず。）等に
配置されており、その長手方向に貫通する通過孔３５を
有し、図１や図２では図示しない化学繊維糸が通過する
ようになっている。なお、図１および図２では図１０に
示したヒータや端子の図示も省略した。

【００１７】加熱筒３３の温度を直接測定する温度セン
サ３７は、細長い保護管３９とこの内部に挿入された２
本の熱電対センサ素線４１から形成されてシース状構成
を有し、保護管３９の先端がＬ字形に折曲して加熱筒３
３との当接部４３となっており、保護管３９の先端すな
わち当接部４３の内部で２本のセンサ素線４１が接続さ
れている。保護管３９の他方の端には上述した図１１の
ように外部接続用の端子板が接続されるが、図示を省略
する。

【００１８】センサ素線４１を保護する保護管３９は、
センサ素線４１に対して化学組成の近い金属材料、例え
ばＮ熱電対やＫ熱電対（ＩＥＣ）に対して貴金属ニッケ
ルを主体としてシース合金材料でそれ自体又は外周が形
成されている。温度センサ３７を加熱筒３３に取付ける
センサ取付具４５は、ばね部４７、センサ保持部４９お
よび折曲部５１を有し、ステンレス鋼、りん青銅、ベリ
リウム銅合金、黄銅、洋白等のように加工が容易で弾性
に富む材料から打ち抜き、折曲成形されている。

【００１９】すなわち、帯状の弾性材料を加熱筒３３の
外形形状に合せて横断面Ｃ字状に湾曲形成し、この湾曲
部の途中を半円状に小さく突出させるとともに湾曲部の
両先端を外側へ若干折曲させた形状を有し、半円状の突
出部が保護管３９の差込まれるセンサ保持部４９とな
り、このセンサ保持部４９の両側の湾曲部が対向するば
ね部４７となり、このばね部４７の開放先端が折曲部５
１となっている。そして、センサ保持部４９に保護管３
９の当接部４３を差込んだ状態で、センサ取付具４５の
折曲部５１間を加熱筒３３に当てて押し付ければ、ばね
部４７間が弾性的に広がって加熱筒３３の外周にはま
り、ばね部４７間で加熱筒３３が弾性的に挟まれる。

【００２０】そのため、ばね部４７間で加熱筒３３を確
実又は強く挟むために、センサ取付具４５の内形状は保
護管３９の外形形状に近く加熱筒３３の直径より若干小
径にすると良い。さらに、保護管３９の当接部４３を加
熱筒３３へ十分に当接させ、センサ素線４１への熱伝導
を向上させるとともに保護管３９の移動や抜けを防止す
るためには、センサ保持部４９の内形形状を保護管３９
の外形形状とほぼ同じようにすると良い。

【００２１】このようなセンサ取付構造では、センサ保
持部４９に保護管３９の当接部４３を差込んだ状態で、
センサ取付具４５の折曲部５１間を加熱筒３３に当てて
押し付ければ、ばね部４７間が弾性的に広がって加熱筒
３３の外周にはまり、その後はばね部４７間で加熱筒３
３が弾性的に挟まれてセンサ取付具４５が加熱筒３３の
外周に固定される一方、センサ保持部４９によって保護
管３９の当接部４３が固定されるとともに加熱筒３３へ
当接され、加熱筒３３からの熱が保護管３９を介してセ
ンサ素線４１へ伝導される。なお、温度センサ３７の当
接部４３は、センサ取付具４５を加熱筒３３にはめた後
にセンサ保持部４９に圧入することも可能である。

【００２２】このように本発明のセンサ取付構造は、セ
ンサ取付具４５の折曲部５１間を加熱筒３３に当てて押
し付けるだけで、センサ取付具４５の加熱筒３３への固
定、並びに保護管３９の固定および加熱筒３３への当接
が確保される一方、温度センサ３７とこれを加熱筒３３
へ取り付けるセンサ取付具４５とが独立した状態で差込
みやはめ込み等によって組立てられるから、温度センサ
３７をセンサ取付具４５へ溶接する必要がなく、内部の
センサ素線４１に近い金属材料で保護管３９を形成して
も支障がない。しかも、従来例のようにリング２１を締
付けるねじ２７が不要であるから、高温環境下で長期間
使用しても不都合はなく、耐久性が良好である。

【００２３】図３は、温度センサ３７を測定対象である
加熱筒３３に取り付けた状態を示した横断面図であり、
同図からも加熱筒３３の外周にセンサ取付具４５が巻き
付くようにしっかりと固定されるとともに、保護管３９
が加熱筒３３に圧接されていることが分る。しかも、セ
ンサ取付具４５の先端が折曲部５１となって拡開方向に
折れ曲っているから、センサ取付具４５を加熱筒３３に
当て易いうえ押し付け易い。なお、センサ取付具４５を
加熱筒３３にはめこむ際に、加熱筒３３を傷つけないよ
うに折曲部５１の内側を滑らかな曲面にすると良いであ
ろう。もっとも、本発明において、センサ取付具４５の
折曲部５１は必須ではない。

【００２４】また、温度センサ３７の当接部４３を保持
するセンサ保持部４９は、図１や図２に示したように、
センサ取付具４５の中央上部とすれば、センサ取付具４
５を加熱筒３３へ取付け易いし、加熱筒３３へ強く接触
させることが容易となるが、ばね部４７の何れの箇所に
形成するかは任意であり、折曲部５１付近に設けること
も可能である。さらに、センサ保持部４９の横断面形状
は、温度センサ３７の当接部４３の外形形状に合せて任
意に選択可能であるが、確実な保持や加熱筒３３への圧
接を確保する観点から、横断面形状を半円状や楕円状と
することが好ましい。

【００２５】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
４および図５は、本発明に係るセンサ取付構造の他の実
施例を説明する分解斜視図および斜視図である。この構
成は、上述した図１および図２の構成に対し、温度セン
サ３７の当接部４３の先端を更にＬ字形に加熱筒３３方
向へ折曲した挿入部５３を形成し、この挿入部５３の内
部で２本のセンサ素線４１を接続する一方、加熱筒３３
の外周にその挿入部５３の挿入される挿入孔５５を形成
したものであり、センサ保持部４９に保護管３９の当接
部４３を差込み、センサ取付具４５を加熱筒３３の外周
にはめる過程で、温度センサ３７の挿入部５３を加熱筒
３３の挿入孔５５へ差込むようにしてセンサ取付具４５
で加熱筒３３を挟むものである。

【００２６】このようなセンサ取付構造では、上述した
効果に加えて、温度センサ３７の先端の挿入部５３が加
熱筒３３の挿入孔５５に係止された状態となるから、振
動等によって温度センサ３７がセンサ取付具４５から外
れ難くなるうえ、温度センサ３７の先端、すなわち熱電
対の主要部としてのセンサ素線４１の接続部が加熱筒３
３の内部に位置するから、加熱筒３３の温度をより一層
正確かつ直接的に測定できる。なお、加熱筒３３の挿入
孔５５はその加熱筒３３自体に設ける他、加熱筒３３の
周囲に配置した保温帯や保護具等に設けても良く、挿入
孔５５の形状や形成方向は任意であるが、温度センサ３
７の挿入部５３の外形に合わせた方が好ましいし、斜方
向や曲線状に凹設することが可能である。

【００２７】さらに、図６および図７は、本発明の他の
実施例を示す分解斜視図および斜視図である。この構成
は、温度センサ３７の当接部４３の先端部をＬ字形に加
熱筒３３から離れる方向例えば上方向へ折曲させ、セン
サ取付具４５に係止される係止部５７を当接部４３の先
端に形成したものであり、センサ保持部４９からその係
止部５７を突出させるように当接部４３をセンサ保持部
４９に差込んだ状態でセンサ取付具４５を加熱筒３３に
挟む構成である。なお、２本のセンサ素線４１の接続部
は係止部５７に至らないセンサ保持部４９部分で当接部
４３の内部に位置している。

【００２８】このようなセンサ取付構造では、温度セン
サ３７の先端部がセンサ取付具４５に係止される係止部
５７を有するから、上述した図１や図２の構成による効
果に加えて、振動等によって温度センサ３７がセンサ取
付具４５から外れ難い。このような図６および図７の構
成において、温度センサ３７の係止部５７は、加熱筒３
３に対して垂直方向に立上げ折曲する必要はなく、鈍角
や鋭角方向に折曲しても良いし、折曲せずに温度センサ
３７の当接部４３の先端をセンサ保持部４９の内径より
大きな外形の例えば球状の如き係止部としても良い。そ
して、温度センサ３７の当接部４３の先端には、図４お
よび図５の挿入部５３および係止部５７の両方を形成し
て実施可能である。

【００２９】さらに、図８および図９は本発明に係る他
の実施例を示す分解斜視図および断面図であり、上述し
た図１〜図７に示す構成に対し、センサ取付具４５の両
先端部に形成した折曲部５１の根元、すなわちばね部４
７から折曲部５１に移る狭作部５９に、折曲部５１間の
拡開を防止する拡開防止ばね６１のはめ込みを可能にし
た構成となっている。この拡開防止ばね６１は、針金状
にしてセンサ取付具４５と同様な金属材料を例えばＣ字
状に曲げ加工して形成されたばね性の良好なものであ
り、両折曲部５１の根元間（狭作部５９）に１ターン又
は数ターン巻いて先端を締付けて使用される。もっと
も、先端を締付けないで単にはめこむ構成も可能であ
る。

【００３０】このように拡開防止ばね６１を用いる構成
では、加熱筒３３にはめたセンサ取付具４５の折曲部５
１間の拡開が防止され、加熱筒３３に対するセンサ取付
具４５が強固に締付け固定できる。なお、上述した各実
施例において、測定対象としての加熱筒３３は横断面円
形であるとして説明したが、本願はこれに限定されな
い。例えば、断面楕円や多角形断面の加熱筒でも実施可
能であり、ばね部４７の形状を測定対象の外周形状に合
せて形成すれば良い。

【００３１】ところで、上述した各実施例では、センサ
として温度センサ３７を例にして説明したが、本発明で
はこれに限定されず、各種のセンサを測定対象に固定す
る構成で実施可能であるし、上述した各実施例を各々組
合せて実施可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のセンサ取付
構造には、開放する両先端部間からその測定対象の外周
に弾性的に挟み込まれるセンサ取付具にセンサ保持部を
形成し、センサを内蔵したセンサ保護部をその測定対象
の外周に当接させた状態でそのセンサ保持部に保持させ
る構成としたから、測定対象の物理量を測定するセンサ
と、これを取付けるセンサ取付具が独立し、センサをセ
ンサ取付具に溶接する必要がなくなり、高い溶接温度に
よって保護部内のセンサ素線等に変質や断線が生じな
い。しかも、センサ取付具を測定対象の外周に当てて押
込むだけで挟むように固定されるから、確実かつ簡単に
固定できるうえ、測定対象への取付用ねじが不要である
から、高温環境下で使用しても経時的な耐久性が良好で
ある。特に、本発明のセンサ取付構造は、高温測定を目
的とする温度センサの保護部に内部センサ素線に近い金
属材料を用いた構成において有用である。そして、上記
測定対象の外周に挿入孔を形成し、この挿入孔に挿入す
る挿入部をセンサ保護部に形成する構成では、センサ取
付具を測定対象に固定させた状態でセンサ保護部の先端
を測定対象内に挿入できるから、上述した効果に加え
て、センサの先端が測定対象の内部に位置するためより
正確な温度測定が可能になるうえ、センサ保護部が機械
の振動等によってセンサ取付具から容易に外れ難く、信
頼性が高い。また、係止部をセンサ保護部に形成する構
成では、その係止部がセンサ保持部に係止されてセンサ
保護部がセンサ取付具から抜け難くなり、機械の振動等
によって容易にセンサ保護部がセンサ取付具から抜けな
くなり、機械的な信頼性が向上する。さらに、折曲部を
センサ取付具に形成するとともに拡開防止部材を具備す
る構成では、先端部間を開いてセンサ取付具を測定対象
の外周に挟み込んだ状態で、拡開防止部材によって両先
端部間の拡開を抑えることができるから、例えば高温の
環境下でセンサ取付具のばね性が多少弱くなっても、セ
ンサ取付具が測定対象から外れ難く、信頼性が高くな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセンサ取付構造の一実施例を示す
分解斜視図である。

【図２】図１のセンサ取付構造を示す斜視図である。

【図３】図１のセンサ取付構造を示す横断面図である。

【図４】本発明に係るセンサ取付構造の別の実施例を示
す分解斜視図である。

【図５】図４のセンサ取付構造を示す斜視図である。

【図６】本発明に係るセンサ取付構造の別の実施例を示
す分解斜視図である。

【図７】図６のセンサ取付構造を示す斜視図である。

【図８】本発明に係るセンサ取付構造の更に他の実施例
を示す要部分解斜視図である。

【図９】図８のセンサ取付構造の横断面図である。

【図１０】加熱筒とこれを温度制御する制御系を示すブ
ロック図である。

【図１１】従来の温度センサを示す正面図である。

【図１２】従来の別の温度センサを示す正面図である。

【符号の説明】

１、３３ 加熱筒（測定対象） ３ ヒータ ５ 端子 ７、３７ 温度センサ（センサ） ９ 温度制御装置 １１ 操作器 １３、３５ 通過孔 １５ 化学繊維糸 １７、４１ センサ素線 １９、３９ 保護管（保護部） ２１ リング ２３、３１ 先端 ２５ 締付片 ２７ ねじ ２９ 端子板 ４３ 当接部 ４５ センサ取付具 ４７ ばね部 ４９ センサ保持部 ５１ 折曲部 ５３ 挿入部 ５５ 挿入孔 ５７ 係止部 ５９ 狭作部 ６１ 拡開防止ばね（拡開防止部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象と、 この測定対象の物理量を測定するセンサを内蔵した長尺
   状センサ保護部と、 開放する両先端部間から前記測定対象の外周に弾性的に
   挟み込まれるセンサ取付具と、 このセンサ取付具に形成され、差込まれた前記センサ保
   護部を前記測定対象の外周に当接するよう保持するセン
   サ保持部と、 を具備することを特徴とするセンサ取付構造。
2. 【請求項２】 前記測定対象は外周に挿入孔を有し、前
   記センサ保護部はセンサ保持部に保持された状態で前記
   挿入孔に挿入される挿入部を有する請求項１記載のセン
   サ取付構造。
3. 【請求項３】 前記センサ保護部は前記センサ保持部に
   係止されこれからの抜けを抑える係止部を有する請求項
   １又は２記載のセンサ取付構造。
4. 【請求項４】 前記センサ取付具は拡開方向に折曲する
   折曲部を前記開放先端部に有し、これら折曲部にはめら
   れて拡開を抑える拡開防止部材を有する請求項１〜３の
   いずれか１項記載のセンサ取付構造。