JPWO2016151760A1 - マグネット吸着式温度センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

測定対象に磁力により吸着する温度センサであって、皿型の接触部材１４と、皿型接触部材１４の内面側に熱電対部分が接続される熱電対ケーブル１３と、皿型接触部材１４の底面部が露呈するようにして皿型接触部材１４を保持する下側本体ケース１１Ｂと、磁石１２と、下側本体ケース１１Ｂと嵌合され、下側本体ケース１１Ｂとの間で内部に磁石１２を保持する上側本体ケース１１Ａと、を備えるマグネット吸着式温度センサにより、部品点数の削減、組立作業の簡素化を図る。

Description

本発明は、測定対象に磁力により吸着する温度センサに関する。

温度を測定する温度センサには様々なものがあり、センサの種別によって測定方法も異なるものであるが、ある対象の温度を測定する場合、基本的には被測定物に温度センサを接触させて測定させた方が精度がよい。
被測定物に温度センサを接触させる際において、被測定物が強磁性体である場合、磁石を用いることで、これに対する取り付けや取り外しが非常に簡便となるため、磁力により吸着する温度センサが用いられている。
このような磁石を用いた温度センサに関する技術が特許文献１によって開示されている。

特開２００５−３１５５９１号公報

図１１〜図１３に従来のマグネット吸着式温度センサを示した。図１１は分解斜視図であり、図１２（ａ）、（ｂ）は接触板１０１と熱電対１０２部分の形成工程を示す図、図１３（ａ）〜（ｃ）はマグネット吸着式温度センサ１００の組み立て工程を示す図である。
図１３（ｃ）に示されるように、従来のマグネット吸着式温度センサ１００は、頭頂部に裏面に熱電対１０２が接続されている接触板１０１を有し、内部に磁石１０３を備えることで、磁力により強磁性体の被測定物に吸着するもの、即ち、裏面に熱電対が接続されている接触板１０３が被測定物に接触するものである。

このようなマグネット吸着式温度センサ１００においては、図１２（ａ）に示されるように板バネ状の接触板１０１に対して、熱電対１０２を溶接Ｗにより接続し、これを曲げ加工する（図１２（ｂ））という煩雑な作業が必要となる。
また、図１３（ｂ）に示されるように、曲げ加工により図１２（ｂ）のように形成された部材の内側に磁石１０３を配することとなり、熱電対１０２と磁石１０３との接触をさけるため、図１３（ｂ）中のｘの距離をある程度設ける必要がある。熱電対１０２と磁石１０３との接触をさけるのは、接触すると温度測定精度が低くなる恐れがあるためである。その結果として、被測定物と磁石１０３との距離が長くなるため吸引力が弱くなってしまう。従来のマグネット吸着式温度センサ１００では、このような磁力不足を補うために、ヨーク部材１０５を設けることで磁力を集中させているが、これによって部品点数が増加してしまう問題と、図１３（ａ）〜（ｃ）から理解されるように、各部材の組み付け作業が煩雑となる問題があった。即ち、図１３（ａ）に示されるように、ヨーク部材１０５内に磁石１０３を載置する必要があり、且つ、図１３（ｂ）に示されるように、接触板１０１と磁石１０３を共にヨーク部材１０５内に挿入するという煩雑な作業が必要なものであった。また、熱電対１０２に接続されて引き出される線材１０８の処理にも煩雑な作業を要するものであった。

本発明は、上記の点に鑑み、測定対象に磁力により吸着する温度センサであって、部品点数の削減、組立作業の簡素化が図られたマグネット吸着式温度センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。

（構成１）
測定対象に磁力により吸着するマグネット吸着式温度センサであって、前記測定対象に接触する皿型接触部材と、前記皿型接触部材の内面側に熱電対部分が接続される熱電対ケーブルと、磁石と、前記磁石を保持するとともに、前記皿型接触部材の底面部が露呈するようにして前記皿型接触部材を保持する本体ケースと、を備えることを特徴とするマグネット吸着式温度センサ。

（構成２）
前記皿型接触部材と、前記磁石との間に所定間隔を形成するための間隔形成部材を有することを特徴とする構成１に記載のマグネット吸着式温度センサ。

（構成３）
前記本体ケースが、前記皿型接触部材の底面部が露呈するようにして前記皿型接触部材を保持する下側本体ケースと、前記下側本体ケースと嵌合され、当該下側本体ケースとの間で内部に前記磁石を保持する上側本体ケースと、を備えることを特徴とする構成１または構成２に記載のマグネット吸着式温度センサ。

（構成４）
前記上側本体ケースに、間隔形成部材と、前記磁石を保持するための係合部材と、が形成されていることを特徴とする構成３に記載のマグネット吸着式温度センサ。

（構成５）
前記熱電対ケーブルに被係合部が形成され、当該被係合部と係合する係合部が前記本体ケースまたは前記皿型接触部材の何れかに形成されていることを特徴とする構成１から構成４の何れかに記載のマグネット吸着式温度センサ。

（構成６）
前記本体ケースに、前記熱電対ケーブルを引き出すための開口部が形成され、前記本体ケースに、前記引き出された熱電対ケーブルの引出方向を変更して保持するケーブル保持部を備えることを特徴とする構成１から構成５の何れかに記載のマグネット吸着式温度センサ。

（構成７）
測定対象に磁力により吸着するマグネット吸着式温度センサの製造方法であって、皿型接触部材の内面側に前記熱電対ケーブルの熱電対部分を接続する工程と、当該熱電対ケーブルが接続された皿型接触部材の底面部が露呈するようにして下側本体ケースに取り付け、当該下側本体ケースが備える係合部に前記熱電対ケーブルが備える被係合部を係合させる工程と、上側本体ケースに磁石を嵌め込む工程と、当該磁石を内蔵する上側本体ケースと、前記下側本体ケースを嵌合する工程と、を備えることを特徴とするマグネット吸着式温度センサの製造方法。

上記構成の本発明のマグネット吸着式温度センサ及びその製造方法によれば、部品点数の削減、組立作業の簡素化が図られる。

本発明に係るマグネット吸着式温度センサを示す図であり、（ａ）：下側斜視図、（ｂ）：上側斜視図 本発明に係るマグネット吸着式温度センサの分解斜視図 皿型接触部材を示す図であり、（ａ）：斜視図、（ｂ）：上面図、（ｃ）：側面図 上側本体ケースを示す斜視図 上側本体ケースを示す図であり、（ａ）：上面図、（ｂ）：側面図、（ｃ）：底面図、（ｄ）：他の側面図 下側本体ケースを示す斜視図 下側本体ケースを示す図であり、（ａ）：上面図、（ｂ）：側面図、（ｃ）：底面図、（ｄ）：他の側面図 本発明に係るマグネット吸着式温度センサの組み立て工程を示す図 熱電対ケーブルの引出しについて説明する図であり、（ａ）：側面方向への引出しを示す図、（ｂ）：上面方向への引出しを示す図 皿型接触部材の他の例を示す図 従来のマグネット吸着式温度センサを示す分解斜視図 従来のマグネット吸着式温度センサの製造工程を説明する図 従来のマグネット吸着式温度センサの製造工程を説明する図

以下、本発明の実施態様について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。

図１は、本発明に係るマグネット吸着式温度センサを示す図であり、図１（ａ）は下側斜視図、図１（ｂ）は上側斜視図である。また、図２は、同マグネット吸着式温度センサの分解斜視図である。
マグネット吸着式温度センサ１は、測定対象に磁力により吸着する温度センサであって、図１〜図２に示されるように、皿型接触部材１４と、皿型接触部材１４の内面側に熱電対部分が接続される熱電対ケーブル１３と、磁石１２と、本体ケース１１と、を備える。
本体ケース１１は、皿型接触部材１４の底面部が露呈するようにしてこれを保持する下側本体ケース１１Ｂと、下側本体ケース１１Ｂと嵌合され、内部に磁石１２を保持する上側本体ケース１１Ａとによって構成される。

図３は、皿型接触部材１４を示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は上面図、図３（ｃ）は側面図である。
図に示されるように、本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１に備えられる皿型接触部材１４は、基本的態様が皿型に形成される。即ち、円形の底面部１４１と、側面部１４２と、鍔部１４３を備える。皿型接触部材１４は、熱伝導率の高い素材（本実施形態ではステンレス）を用いて形成される。皿型形状としていることにより、プレス加工にて簡便に形成することができる。換言すれば、本実施形態における皿型接触部材１４は、１回のプレス加工で形成できる形状で構成されるものである。

図４〜図５は、本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１に備えられる上側本体ケース１１Ａを示す図であり、図４は斜視図、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は側面図、図５（ｃ）は底面図、図５（ｄ）は他の側面図である。
上側本体ケース１１Ａは、磁石１２を保持するための係合部材１１Ａ１と、下側本体ケース１１Ｂと嵌合する嵌合部材１１Ａ２と、側面に引き出される熱電対ケーブル１３の引出方向を変更して保持するケーブル保持部１１Ａ３と、側面壁１１Ａ４と、を有する。
係合部材１１Ａ１は、本実施形態においては３つ形成され、上面視円形形状の上側本体ケース１１Ａの外周部分において均等の位置関係（約１２０°間隔）となるように配される。係合部材１１Ａ１は、その先端部において内周側に突出する爪が形成され、当該爪によって磁石１２を保持する。また、後に説明するように、この係合部材１１Ａ１は、皿型接触部材１４と磁石１２との間に所定間隔を形成するための間隔形成部材としても機能するものである。
嵌合部材１１Ａ２は、本実施形態においては２つ形成され、上面視円形形状の上側本体ケース１１Ａの外周部分において約１８０°間隔となるように配される。嵌合部材１１Ａ２は、その先端部において外周側に突出する爪が形成され、当該爪によって下側本体ケース１１Ｂと嵌合する。
側面壁１１Ａ４は、後に説明する下側本体ケース１１Ｂに形成される切欠部１１Ｂ５に対向する位置に形成され、熱電対ケーブル１３の幅と略同一か、これよりやや広い幅に形成される。
ケーブル保持部１１Ａ３は、側面壁１１Ａ４が形成される箇所の側面に形成され、本実施形態では断面略Ｌ字状で対称に配される２つのリブによって形成される。

図６〜図７は、本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１に備えられる下側本体ケース１１Ｂを示す図であり、図６は斜視図、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は側面図、図７（ｃ）は底面図、図７（ｄ）は他の側面図である。
下側本体ケース１１Ｂは、皿型接触部材１４の底面部１４１を露呈させる孔１１Ｂ１と、皿型接触部材１４が脱落しないように皿型接触部材１４の鍔部１４３を支持する底面縁部１１Ｂ２と、熱電対ケーブル１３の穴１３Ｂと係合する係合部１１Ｂ３と、上側本体ケース１１Ａの嵌合部材１１Ａ２と嵌合する嵌合穴１１Ｂ４と、側面部の一部が切り欠かれた切欠部１１Ｂ５と、を有する。
孔１１Ｂ１は、皿型接触部材１４の底面部１４１を露呈させるものであり、本実施形態では皿型接触部材１４の底面部１４１が円形であるため、当該底面部１４１が挿通されるだけの直径をもった円形の穴として形成される。また、これによって底面縁部１１Ｂ２も形成される。即ち、孔１１Ｂ１は、皿型接触部材１４の底面部１４１より大きく、皿型接触部材１４の鍔部１４３より小さく形成される。
係合部１１Ｂ３は、切欠部１１Ｂ５が形成される位置において形成され、本実施形態においては円筒状の突起であり、その高さは少なくとも熱電対ケーブル１３の厚みより高く形成される。
嵌合穴１１Ｂ４は、上側本体ケース１１Ａの嵌合部材１１Ａ２の先端部に形成されている爪が引っ掛かるように構成される。
切欠部１１Ｂ５は、上面視円形形状の下側本体ケース１１Ｂの外周部分に形成される側面部の一部を切り欠いて形成され、上側本体ケース１１Ａの側面壁１１Ａ４の幅と略同一か、これよりやや広い幅に形成される。

次に、以上の構成部品を有するマグネット吸着式温度センサ１の組み立て工程について説明する。図８（ａ）〜（ｆ）は、マグネット吸着式温度センサ１の組み立て工程を示す図である。
先ず、先端部に熱電対１３Ａを有する熱電対ケーブル１３に、下側本体ケース１１Ｂの係合部１１Ｂ３と系合する被係合部である穴１３Ｂを形成する（工程（ａ））。なお、本実施形態の熱電対ケーブル１３の熱電対１３Ａは、線径が100μm以下の細い熱電対線を用いている。
次に、熱電対ケーブル１３の先端部にある熱電対１３Ａを、皿型接触部材１４の内面側に溶接によって接合する（工程（ｂ））。
次に、熱電対ケーブル１３が接続された皿型接触部材１４の底面部１４１が露呈するように、底面部１４１を孔１１Ｂ１に挿通して下側本体ケース１１Ｂに載置し、当該下側本体ケース１１Ｂが備える係合部１１Ｂ３に熱電対ケーブル１３に形成した穴１３Ｂを係合させる（工程（ｃ））。これにより、熱電対ケーブル１３が引っ張られたような場合においても、熱電対１３Ａと皿型接触部材１４の接合部分に力が加わることが抑止される。
次に、上側本体ケース１１Ａに磁石１２を嵌め込む（工程（ｄ））。前述のごとく、係合部材１１Ａ１の先端部に形成された爪によって磁石１２が保持される。
次に、上記工程で各部材が取り付けられた上側本体ケース１１Ａと下側本体ケース１１Ｂとを嵌合させる（工程（ｅ））。前述のごとく上側本体ケース１１Ａの嵌合部材１１Ａ２の先端部に形成されている爪が、下側本体ケース１１Ｂの嵌合穴１１Ｂ４に嵌合するものである。
上側本体ケース１１Ａと下側本体ケース１１Ｂとを嵌合の際、上側本体ケース１１Ａの係合部材１１Ａ１の先端部が、皿型接触部材１４の鍔部１４３に当接する。これにより、皿型接触部材１４と磁石１２との接触が抑止されるものであり、従って、係合部材１１Ａ１は、間隔形成部材としても機能するものである。
また、上側本体ケース１１Ａと下側本体ケース１１Ｂとの嵌合の際、下側本体ケース１１Ｂの切欠部１１Ｂ５部分を埋める形で、上側本体ケース１１Ａの側面壁１１Ａ４が配されることとなり、その下端側において熱電対ケーブル１３が引き出されるだけのスペース（開口部）が形成される。これにより、図８（ｆ）に示されるように、熱電対ケーブル１３が、本体ケース１１の側面方向に引き出される。

図９は、熱電対ケーブル１３の引出しについて説明する図であり、図９（ａ）は熱電対ケーブル１３を側面方向引出す場合を示す図、図９（ｂ）は上面方向に引出す場合を示す図である。
側面方向への引出し（図９（ａ））については上記説明の通りである。これに対し、被測定物に対する取り付けの際の熱電対ケーブル１３の取り回しの都合等により、熱電対ケーブル１３を上面方向に引出したい場合には、ケーブル保持部１１Ａ３に熱電対ケーブル１３を係止することにより、図９（ｂ）に示されるように、熱電対ケーブル１３の引出し方向を上面方向に変更することができる。

以上のごとく、本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１によれば、部品点数が削減され、非常に簡便な作業により組み立てることができる。

即ち、図２と図１１を比べれば明らかなように、従来のマグネット吸着式温度センサ１００に比して、本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１では大幅に部品点数が削減されている。
本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１では、上記説明した構成により、被測定物に対する磁石１２の距離を小さくすることができるため、従来のマグネット吸着式温度センサ１００で必要だったヨーク部材１０５を不要とできる。また、上記説明したごとく、基本的に上側本体ケース１１Ａと下側本体ケース１１Ｂとによってのみ各部材を適切に保持できる構成としているため、部品点数の削減が可能となっている。

組み立て作業としても、従来のマグネット吸着式温度センサ１００に比して、非常に簡便な作業により、本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１を組み立てることができる。従来のマグネット吸着式温度センサ１００においては、溶接の作業性の観点から、曲げ加工後に溶接することが困難であるため、板バネ状の接触板１０１に対して熱電対１０２を溶接Ｗにより接続した後に曲げ加工する（図１２（ａ）、（ｂ））という煩雑な作業が必要であったが、本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１によれば、プレス加工により皿型接触部材１４を形成した後に、熱電対１３Ａを容易に溶接することができる。
また、従来のマグネット吸着式温度センサ１００では、図１３（ａ）に示されるように、ヨーク部材１０５内に磁石１０３を載置する必要があり、且つ、図１３（ｂ）に示されるように、接触板１０１と磁石１０３を共にヨーク部材１０５内に挿入するという煩雑な作業が必要なものであり、熱電対１０２に接続されて引き出される線材１０８の処理にも煩雑な作業を要するものであったが、本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１によれば、上記説明したごとく、基本的に各部材を嵌め込んでいくだけの作業で容易に組み立てることができる。且つ、下側本体ケース１１Ｂの嵌合穴１１Ｂ４から、上側本体ケース１１Ａの嵌合部材１１Ａ２の爪部分を押し戻すこと等により、マグネット吸着式温度センサ１を容易に分解することができるため、熱電対（熱電対ケーブル１３）等の部品の交換も容易に行うことができる。

加えて、図９で説明したごとく、被測定物に対する取り付けの際の熱電対ケーブル１３の取り回しの都合等に鑑みて熱電対ケーブル１３の引出し方向を変更することができるため、利便性が高い。

さらに、測定対象に接触する部材である皿型接触部材１４を、皿形状としていることにより、測定対象に安定的に接触する面積を大きくすることができるため、正確な温度計測をすることができる。
従来の板バネ状の接触板１０１（図１１〜１３）の場合、接触片その物自体で支える構造（自立した構造）となっていないことから、その物自体では安定した接触とすることができず、安定的な接触を得るために、接触片の周囲にガイド１０６等の別の構造体を設ける必要があった（このことは部品点数の増加にもつながるものであった）。これに対し本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１では、自立した構造特徴を有する皿形状に接触片を形成することにより（皿型接触部材１４）、測定対象に安定的に接触する面積を大きくすることができるため、部品点数を削減しつつ、正確な温度計測をすることができる。
また、本実施形態のマグネット吸着式温度センサ１では、熱電対１３Ａに細い熱電対線（φ100μm以下）を用いているため、熱電対１３Ａにおける放熱量を抑制することができる。これにより、測定対象の温度を下げる作用をより少なくでき、正確な温度計測が可能となる。
上記の、接触片を皿形状としていることと、細い熱電対線（φ100μm以下）を用いることにより、相乗的に温度計測の精度を高くすることができる。つまり、皿状接触片構造により、多くの面積にて測定対象からの熱を受けることができ、それにより、皿型接触部材１４自体が測定対象の温度に近づくことができる。その熱を熱電対１３Ａにて電気変換するものであるが、熱電対１３Ａ自体から放熱してしまうと、測定対象の温度を下げ、温度測定精度を低下させる要素となるが、細い熱電対線を使用することで放熱を少なくできる。
この二つを併せ持つことで、熱を多く受け、放熱は少なくすることができ、測定対象の温度をより正確に捉えることができる。

なお、本実施形態では、本体ケースの基本態様が円筒形であるものを例として説明したが、これに限られるものではなく、例えば基本態様が四角柱状のものであってもよい。同様に、皿型接触部材も円形状のものに限られるものではなく、例えば四角形状のものであってもよい。
また、本実施形態では、上側本体ケースに磁石が保持されるものを例としたが、下側本体ケースに磁石が保持されるようなものであってもよい。
加えて、本実施形態では、本体ケースが上下に分割されるもの、即ち、上側本体ケースと下側本体ケースを備えるものを例としたが、これに限られるものではなく、例えば左右に分割されるようなものであってもよい。

本実施形態では、上側本体ケースの係合部材が間隔形成部材としても機能も併せ持つものを例としているが、間隔形成部材を別部材として形成するようなもの、例えば、皿型接触部材１４と磁石１２との間に配するスペーサー等であってもよい。間隔形成部材は断熱性部材にて形成される。

本実施形態では、ケーブル保持部を、熱電対ケーブルの引出し方向を上面方向に変更するものとして説明したが、これに限るものではなく、上面方向以外の方向に熱電対ケーブルの引出し方向を変更・保持するものであってよい。

皿型接触部材について、図１０で示したように、プレス加工を容易にする等のために鍔部１４３に切り込み１４３ａを設けるようにしてもよい。また、さらに側面部１４２にも切り込みを形成するものであってもよい。

１．．．マグネット吸着式温度センサ
１１．．．本体ケース
１１Ａ．．．上側本体ケース
１１Ａ１．．．係合部材（間隔形成部材）
１１Ａ２．．．嵌合部材
１１Ａ３．．．ケーブル保持部
１１Ｂ．．．下側本体ケース
１１Ｂ１．．．孔
１１Ｂ２．．．底面縁部
１１Ｂ３．．．係合部
１１Ｂ４．．．嵌合穴
１１Ｂ５．．．切欠部
１２．．．磁石
１３．．．熱電対ケーブル
１３Ａ．．．熱電対
１３Ｂ．．．穴（被係合部）
１４．．．皿型接触部材
１４１．．．底面部
１４２．．．側面部
１４３．．．鍔部

Claims (7)

1. 測定対象に磁力により吸着するマグネット吸着式温度センサであって、
   前記測定対象に接触する皿型接触部材と、
   前記皿型接触部材の内面側に熱電対部分が接続される熱電対ケーブルと、
   磁石と、
   前記磁石を保持するとともに、前記皿型接触部材の底面部が露呈するようにして前記皿型接触部材を保持する本体ケースと、
   を備えることを特徴とするマグネット吸着式温度センサ。
2. 前記皿型接触部材と、前記磁石との間に所定間隔を形成するための間隔形成部材を有することを特徴とする請求項１に記載のマグネット吸着式温度センサ。
3. 前記本体ケースが、
   前記皿型接触部材の底面部が露呈するようにして前記皿型接触部材を保持する下側本体ケースと、
   前記下側本体ケースと嵌合され、当該下側本体ケースとの間で内部に前記磁石を保持する上側本体ケースと、
   を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマグネット吸着式温度センサ。
4. 前記上側本体ケースに、
   間隔形成部材と、
   前記磁石を保持するための係合部材と、
   が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のマグネット吸着式温度センサ。
5. 前記熱電対ケーブルに被係合部が形成され、当該被係合部と係合する係合部が前記本体ケースまたは前記皿型接触部材の何れかに形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のマグネット吸着式温度センサ。
6. 前記本体ケースに、前記熱電対ケーブルを引き出すための開口部が形成され、
   前記本体ケースに、前記引き出された熱電対ケーブルの引出方向を変更して保持するケーブル保持部を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のマグネット吸着式温度センサ。
7. 測定対象に磁力により吸着するマグネット吸着式温度センサの製造方法であって、
   皿型接触部材の内面側に前記熱電対ケーブルの熱電対部分を接続する工程と、
   当該熱電対ケーブルが接続された皿型接触部材の底面部が露呈するようにして下側本体ケースに取り付け、当該下側本体ケースが備える係合部に前記熱電対ケーブルが備える被係合部を係合させる工程と、
   上側本体ケースに磁石を嵌め込む工程と、
   当該磁石を内蔵する上側本体ケースと、前記下側本体ケースを嵌合する工程と、
   を備えることを特徴とするマグネット吸着式温度センサの製造方法。

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