JP4891797B2 - 接触式温度計 - Google Patents

Description

本発明は、温度測定の対象物に直接に接触して温度を測定する接触式温度計に関するものである。

温度測定の対象物（被測温体）の表面温度を測定する温度計として、被測温体の表面に直接接触して温度を測定する接触式温度計がある。この接触式温度計は、熱電対等の測温部（感温部）を接触板を介して被測温体の表面に当接するように構成されているが、接触板自体の弾性変形力を利用して接触板を被測温体に押圧する弾性接触板タイプのものと、接触板と押圧力を発生する弾性体（押圧部材）とを組み合わせて、接触板の背後を押圧する弾性体押圧タイプのものとがある。

この弾性接触板タイプにおいては、接触板をコの字状弾性枠体で形成し、この接触板の中央部を被測温体に当接したり、また、中空円筒の先端に皿状の接触板を被冠させて、この皿の中央部を被測温体に当接したりしている（例えば、特許文献１、２参照。）。

また、弾性体押圧タイプにおいては、テコ部を有する補助板を接触板の両端近傍に固定し、補助板の弾性力により接触板の両端部に曲げモーメントを発生させて、センサー体を背面に固定した接触板の中央部を凸状に膨出させたり、また、支持バーを長孔のガイド孔に遊嵌して接触板の両端を移動可能に保持し、接触板の中央部を環状弾性体で押圧したりしている（例えば、特許文献３、４、５参照。）。

また、背面に感温部を有し、被測温体に接触する接触板の両端部分で、接触面に垂直な方向に移動可能にケース本体に支持して、押圧手段により感温部を囲む三点以上の箇所で接触面を押圧する接触式温度センサも提案されている（例えば、特許文献６参照。）。

しかし、使用目的によっては、計測部分が小さかったり、温度変化があって測定時に迅速な応答性が求められたりして、接触板等の熱容量に制限が生じて、接触板の面積を大きくとれない場合がある。このような微小型の接触式温度センサでは、接触板の面積を小さくする必要があり、それに伴って、接触板を被測温体に押圧するための押圧手段も小さくする必要がある。この場合には、接触板が小さいため、測定時には、押圧力が大きいと被測温体に圧痕が生じるので、小さい押圧力で接触板を被測温体に正確に面接触させる必要がある。

実開昭５７−２０１９４０号公報 実公昭５８−２８１９５号公報 特許第２９７９２６４号公報 特開平１０−３１８８６４号公報 特開２００３−８３８１７号公報 特開２００５−３１５５９１号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小さい面積の接触板を正確に被測温体の表面に面接触させることができると共に、測定時の応答性に優れた接触式温度計を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の接触式温度計は、被測温体の温度を測定するための測温部と、被測温体の表面に押圧されて被測温体と前記測温部との間の熱伝達を行う接触板と、該接触板を被測温体に押圧する付勢力を発生するための押圧部材とを有する接触式温度計において、前記測温部を前記接触板に配置すると共に、前記接触板と接触コマとの間に空隙を設けて、前記接触板に設けた支柱で前記接触板を前記接触コマに結合し、前記押圧部材で前記接触コマを押圧することにより前記接触板を被測温体に押圧するように構成される。

この構成によれば、接触板と接触コマの間に空隙を設けて接触板と接触コマとを支柱で結合しているので、接触板から接触コマへの熱移動の横断面積を小さくすることができ、熱移動量を少なくすることができる。また、測温部に対する支柱からの熱影響を少なくするために、測温部と支柱はできるだけ離して設けることが好ましく、例えば、測温部を接触板の中央部分に設け、支柱を接触板の周縁部に配置する。

また、押圧部材で直接接触板を押圧せずに、接触コマを介して間接的に好ましくは複数本の支柱で接触板を押圧するので、押圧力が均等化すると共に、接触板の構造を単純化することができる。また、接触板の周縁部に支柱を設けることにより、接触板の剛性を強化できるので、接触板の面積を小さく、また、厚さを薄くすることができ、被測温体に直接接する部分である接触板の熱容量を小さくすることが可能となる。

更に、支柱の配置を接触板の中央に対して点対称に配置したり、接触板の中央を通過する直線に対して線対称に配置したり、接触板の中央を通過し、直交する２直線に対して線対称に配置したりすることにより、接触板の剛性を均等化できると共に、接触板を支柱でより均等に押圧することが出来るようになり、接触板の捩れ変形等を防止することができ、より正確に接触板を被測温体に面接触させることが出来るようになる。

上記の接触式温度計において、前記測温部と前記接触板と前記支柱と前記接触コマとが一体化した頭部を、筒形状のガイド部材の内部に首振り自在に遊嵌するように構成すると、頭部を覆うガイド部材により、頭部と外部との熱移動、特に放射伝熱を減少できる。また、遊嵌、即ち、遊びがある状態で嵌め込んでいるので、言い換えれば、嵌めたものである頭部と嵌められたものであるガイド部材との間に間隔があるので、頭部とガイド部材とが接触する面積が非常に小さくなり頭部とガイド部材との間の熱移動を小さくすることができる。

また、頭部がガイド部材の内部にあるので、ガイド部材により頭部を保護することができる。また、頭部の首振り自在の構成により、被測温体とガイド部材との相対角度が多少変化しても、被測温体に接触板を正確に面接触させることができる。この頭部の首振り自在とは、頭部とガイド部材との相対的な角度関係が所定の範囲内で変化できることを意味する。例えば、ガイド部材を鉛直方向（上下方向：Ｚ方向）に配置した時に、頭部が下向きから水平方向（前後左右：ＸＹ平面内の方向）に関して全方位又は所定の方位の範囲内で、鉛直方向に対して所定の角度の範囲内で傾斜することができることをいう。これにより、接触板が所定の角度の範囲内で鉛直方向に対して傾斜できる。

また、頭部が首振り自在に加えて、押圧力が所定の大きさを超えた場合に所定の範囲内で押圧方向に移動可能に構成すると、過大な押圧力が被測温体に加わることを防止することができる。

更に、頭部を独立部品にして、ガイド部材に対して脱着可能に取り付けると、修理や特殊用途に対応する場合にこの頭部のみを交換すればよいので、柔軟な対応が出来るようになる。

上記の接触式温度計において、前記押圧部材が前記接触コマの一点を押圧するように構成すると、一点での押圧であるため、押圧部材と接触コマとの接触面積が非常に小さくなるので、押圧部材と接触コマとの間の熱移動を小さくすることができる。従って、この押圧部材は、必ずしも耐熱性を有する必要がなくなるので、より広範な材料や既存の器具を使用することができるようになる。また、その大きさも直接接触板を押圧するのではないため、比較的自由になる。

また、前記押圧部材の押圧により前記接触コマの首振りが制約を受けるという影響を少なくできるので、接触板を被測温体により正確に面接触させることができる。また、この一点で押圧可能なものとしては、電気回路の導通・機能検査に使用されるスプリングピン（スプリングブローブ、コンタクトピン）等がある。更に、この押圧部材が接触コマを押圧する点を頭部の重心位置にすると、押圧により頭部が傾斜しないので、より好ましい。

上記の接触式温度計において、前記接触コマを、支持部材から突出して対をなして配置された挟持部を有する保持部材で挟持すると共に、該挟持部の係止部材で、前記接触板が被測温体側へ移動する方向に対して、前記接触コマが所定の位置以上に移動しないように拘束すると、接触コマは挟持部で挟持されるために、挟持部の面内方向には関しては接触コマと保持部材とが滑ることにより、面内方向に移動可能となり、この面内方向の首振りも可能となる。その上、係止部材により接触コマが所定の位置以上に移動しないようにすることができ、また、係止部材の位置設定により接触板の被測温体側への移動限界の位置を容易に設定できる。

更に、接触コマと支持部材との間に空隙を設け、保持部材の挟持部がその面に垂直な方向に弾性的な曲げ変形をするように形成すると、挟持部の面内方向のみならず、曲げ方向にも移動及び首振り可能となる。従って、この構成によれば、容易に各方向への移動と首振りが可能となり、より正確に接触板を被測温体の表面に面接触出来るようになる。

あるいは、上記の接触式温度計において、前記接触コマをガイド部材の内部に遊嵌すると共に、前記接触コマに前記押圧部材の押圧方向と垂直な方向に貫通孔を設けて、該貫通孔に遊嵌状態で挿通した支持バーを、前記ガイド部材に前記押圧部材の押圧方向と垂直な方向に固定して、前記接触コマを前記支持バーで首振り可能に支持すると、接触コマは支持バーで遊嵌状態で支持されるために、接触コマと支持バーとの接触部分が小さくなるので、接触コマと支持バーとの間の熱移動量を少なくすることができる。その上、更に、貫通孔の大きさと支持バーの太さにより、接触コマが所定の位置内で移動可能にすることも容易にできるので、接触板の移動限界を貫通孔の大きさと支持バーの太さにより容易に設定できる。従って、容易に各方向への首振りと移動が可能となるので、より正確に接触板を被測温体の表面に面接触出来るようになる。

また、貫通孔を円筒状ではなく、楕円形にすることにより、押圧方向の移動量や押圧方向と貫通孔の軸方向と垂直な方向の移動量とを異ならせることができ、また、貫通孔を両側に拡径させたり、縮径させることにより、首振りの傾斜角の大きさと移動量とを個別に設定することができる。

本発明の接触式温度計によれば、測温部が配置された接触板からの熱移動を少なくすることができ、また、接触板を正確に被測温体の表面に面接触で当接することができるので、接触板の大きさを小さくして熱容量を小さくすることができ、測定時の応答性を向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明を容易にするために、ＸＹＺの直交座標を設けている。

図１〜図６に示すように、この本発明の第１の実施の形態の接触式温度計１は、頭部１０と支持部材２０とガイド部材３０とからなり、頭部１０は支持部材２０に支持された状態で、支持部材２０と共にガイド部材３０に収容される。

最初に，頭部１０について説明する。図１〜図３及び図５に示すように、頭部１０は極細の熱電対１１、接触板１２、支柱１３、接触コマ１４で構成される。熱電対１１は、径が例えば０．１ｍｍφ程度の非常に細い熱電対で形成し、熱電対１１の熱容量を少なくして、被測温体５０へ与える熱の影響を減少する。この熱電対１１の熱接点である測温部１１ａは接触板１２の中央（例えば、重心位置等）に配置され、スポット溶接や接着等で固定される。この熱電対１１の熱電対線１１ｂ，１１ｃは接触板１２に沿って接触板１２の周縁側に導かれる。このとき、熱電対１１の熱電対線１１ｂ，１１ｃが接触板１２から離れると、熱電対線１１ｂ、１１ｃからの放射伝熱が大きくなり測定誤差を生じる原因となるので、熱電対線１１ｂ，１１ｃを接触板１２に絶縁状態を保ちながら接触させて沿わす。

接触板１２は、ＸＹ平面に平行に設けられ、被測温体５０に接触して、熱を熱電対１１の測温部１１ａに伝達する役割を持つ。この接触板１２は、測定時の変形を低減させるために、弾性及び耐熱性を有するニッケル系金属で、０．３ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度の極薄い面状体に形成される。この接触板１２はフラットな表面、又は、被測温体５０の表面に沿った面形状に仕上げ、密着性を上げることにより被測温体５０からの熱吸収率を向上させる。つまり、接触板１２に板状（面状）に加工した金属を使用することにより、接触面積を確保すると共に、熱伝導率の高い金属材料により被測温体５０との間の熱移動が効率よく行われるようにする。

この接触板１２は、板厚を薄く、また、面積も小さくして、熱容量を小さくする。これにより、被測温体５０から受け取る熱量を少なくして、被測温体５０からの熱を受けて瞬時に被測温体５０と同じ温度になり、測温時の応答性を高める。また、これにより、温度測定の応答性を良くし、また、被測温体５０側に測温による被測定体５０へ与える熱の影響を低減させる。

また、形状は、支柱１３との関係にもよるが、通常はこの支柱１３の数に合わせて形成され、支柱１３の数が４本の場合には、正方形や円形に形成される。この接触板１２の大きさの関しては、例えば１辺２ｍｍ〜４ｍｍの正方形や、例えば２ｍｍφ〜４ｍｍφの円形で形成される。

支柱１３は、複数本で、Ｚ方向に伸びるように配置され、接触板１２を支持して接触板１２を接触コマ１４に固定する役割を有する。この支柱１３は、熱容量を小さくして測温の応答性を良くすると共に、熱伝達や放熱量を少なくするために、ステンレス等の薄板で構成される。この支柱１３は、接触板１２に溶接や接着等により固定されて、接触板１２の周縁部で接触板１２を支持することにより、接触板１２の面を接触コマ１４に対して一定距離離間した状態に保持する。この接触板１２を固定する支柱１３は、測温部１１ａへの熱影響を少なくするために測温部１１ａから出来るだけ離れた周縁部に設置する。

また、この支柱１３を接触板１２の中心に対して点対象に配置して、中心に対して支柱１３の位置が均等になるように配置する、これにより、接触板１２の捩れ等の変形が少なくなる安定した支持方法となる。被測温体５０に対する接触板１２の動きを考慮すると、支柱１３は３本以上を用いて、中心からある程度の距離を持たせて安定性を確保すると共に、ある程度の厚みを持たせて外力に対する抵抗力を持つように構成するが、特に、支柱１３を４本とすると工作もし易くなるので、より好ましい。

接触コマ１４は、金属等で形成される。この接触コマ１４は、接触板１２と横断面が同じ形状の角柱、例えば円柱や正四角柱に形成されるのが好ましいが、接触板１２と横断面が異なる形状の角柱でも良く、また、必ずしも角柱である必要もない。要は、接触板１２を支柱１３で支持でき、後述するように、ガイド部材３０の内部で円滑に首振り及び移動できればよい。この接触コマ１４は、下部側に接触板１２を支柱１３を介して空隙を設けて即ち距離を開けて固定支持する。

この接触コマ１４は、この実施の形態では、Ｚ方向に伸びる角柱形状に形成され、支柱１３が接触コマ１４の側面の平坦部１４ｃにスポット溶接等により固定される。この時、接触コマ１４の下面と接触板１２とが平行になるように組み付ける。つまり、接触板１２と接触コマ１４を測定時に平行が維持される一体化された部品とする。この構成により、接触板１３の熱放射面と接触コマ１４の熱放射面とが対面するので、放射伝熱の熱移動が接触板１３と接触コマ１４の間で行われるようになる。そのため、接触板１３からガイド部材３０への熱移動が少ない状態となる。

また、支柱１３からの熱伝達量を小さくするため、各支柱１３の横断面積が最小部分の横断面積の合計値を接触板１２の面積に比べて適切な範囲になるようにする。支柱１３の横断面積が小さい程熱伝導や放熱も小さくなるが、接触板１２を支持するための剛性が必要であるので、実験等の結果から適切な範囲を求める。つまり、小さ過ぎると支持強度が小さくなりすぎ、大き過ぎると熱移動量と放熱量が大きくなり過ぎ、測温時の応答性が悪くなったり、測定誤差が大きくなる。

接触コマ１４の上部中心には、受圧用穴１４ａが設けられ、側面には、導線溝１４ｂと平坦部１４ｃが設けられる。この受圧用穴１４ａは、Ｚ方向に配置される押圧部材であるスプリングピン（スプリングブローブ，コンタクトピン）４０の先端（押圧点）が入る穴であり、円形又は円錐状等に形成される。また、その深さ、即ち、スプリングピン４０が接触コマ１４を押圧するＺ方向の位置は、頭部１０の重心位置とすることが好ましい。重心位置とすることにより、頭部の首振りが少ない力やモーメントでより容易に振れるようになる。

導線溝１４ｂは接触板１２の側方から立ち上がる熱電対１１の熱電対線１１ｂ，１１ｃを収納するため溝であり、熱電対線１１ｂ，１１ｃを挿通するための絶縁チューブ１５が設けられる。この絶縁チューブ１５は絶縁機能に加えて断熱機能も有する場合が多いので、導線溝１４ｂの部分よりも下方まで延長し、接触板１２から立ち上がってくる熱電対線１１ｂ，１１ｃを収納して、放熱等の熱移動を防止することが好ましい。平坦部１４ｃは、支持部材２０のＬ字形ガイド２３の挟持部である平行部２３ｂが外側から接触する部分である。この平行部２３ｂが平坦部１４ｃに当接して、支持部材２０に対して固定されず、可動状態で接触コマ１４を挟持する。

なお、この接触コマは図７に示す接触コマ１０’のように、平坦部１４ｃを持たない形状とすることもできる。この場合には、Ｌ字形ガイド２３の平行部２３ｂは円柱面を挟持するので、挟持による固定度合は多少弱くなるが、接触コマ１０’は、ガイド部材３０によって遊嵌されており、移動範囲や首振り範囲が制限されているので問題ない。この場合は、平坦部１４ｃの加工が無くなる分だけ、工作性が良くなる。

次に、支持部材２０について説明する。この支持部材２０は、図１、図４及び図６に示すように、頭部１０（１０’）の先端の接触板１２の位置を、測温計の基準位置となるように接触コマ１４を非固定状態で支持するものである。この支持部材２０は柱状体２１で形成され、中央部分には、スプリングピン４０を挿通するための貫通穴２１ａがスプリングピン４０の押圧方向即ちＺ方向に設けられ、また、側面には、熱電対線１１ｂ，１１ｃを沿わせる導線溝２１ｂが設けられる。更に、側面の平坦部２１ｃの２箇所にはＬ字形ガイド（保持部材）２２が向き合うようにスポット溶接等により対をなして取り付けられる。

このＬ字形ガイド２２は、柱状体２１に接触コマ１４を空隙を介して非固定状態で一定の範囲内に保持するための保持部材であり、先端部（係止部材）２２ａと平行部（挟持部）２２ｂを有して、弾性の有る金属板で形成される。先端部２２ａは平行部２２ｂを形成する板をＸ方向に直角に曲げて形成し、先端部２２ａと平行部２２ｂとでＬ字形を形成する。このＬ字形ガイド２２は対になって配置され、先端部２２ａがそれぞれ内側に向くように配置される。この先端部２２ａは、接触板１２が被測温体５０側へ移動する方向、即ち、Ｚ方向に対して、接触コマ１４が所定の位置以上に移動しないように拘束する係止部材となる。このＬ字形ガイド２２の間に、接触コマ１４が配置され、この接触コマ１４は平行部２２ｂに挟持され、非固定状態で保持される。

また、柱状体２１の上部には、貫通ネジ孔２１ｄが設けられ、雄ネジ部材３１等によりガイド部材３０に固定される。この固定位置により、接触板１２がガイド部材３０に対して所定の位置に配置されることになる。

次に、ガイド部材３０について説明する。図１〜図４に示すように、このガイド部材３０は、頭部１０（１０’）と支持部材２０の上下や頭振りを多少許容した状態で、頭部１０と支持部材２０を保持すると共に、頭部１０と支持部材２０を覆って外部との間の断熱効果を発揮する部分であり、ステンレス管等で、頭部１０が遊嵌状態で、また、支持部材２０が固定状態で入る筒状に形成される。そして、手動による測定の場合には、このガイド部材３０を持って先端側に配置された接触板１２を被測温体５０に押圧することになる。また、自動計測等では、このガイド部材３０が各種の装置に係合され、ガイド部材３０が移動することにより、接触板１２が被測温体５０に接触及び押圧されることになる。

次に、スプリングピン４０について説明する。このスプリングピン４０は接触コマ１４を介して接触板１２に接触圧に関係する押圧力を与える押圧部材である。スプリングピン４０においては、シリンダ４１内よりピストン４２が出入すると共に、このシリンダ４１内のスプリング（図示しない）によりピストン４２は出る方向に付勢されている。このスプリングピン４０の先端部４３の付勢力により、接触コマ１４は常時Ｚ方向に関して被測温体５０側に押し出される力が作用している状態となる。

また、このスプリングピン４０は、接触コマ１４を介して接触板１２に押圧力を加えるため、所定の範囲内の押圧力を発揮できれば良いので、押圧する押圧部材の種類や構造、形状、材質等が異なっても、測定に影響しない。そのため、スプリングピン４０に限定する必要はなく、コイルバネ、空気圧等の広範な押圧部材を使用することができる。

次に、組み立てについて説明する。頭部１０と支持部材２０との組み付けは、スプリングピン４０を支持部材２０の設置穴２１ａに挿入して、支持部材２０のＬ字形ガイド２２の先端部２２ａをＸ方向に関して開いて、頭部１０を先端部２２ａよりも接触コマ１４の下面が上側になるようにその間に入れて、スプリングピン４０の先端部４３を接触コマ１４の受圧用穴１４ａの底部に当接させた状態にし、先端部２２ａを元に戻すことにより、接触コマ１４を平行部２２ｂで挟持させる。この構成により、先端部２２ａにより接触コマ１４が更にＺ方向に関して下にずり落ちるのが防止されるので、接触板１２の下端位置を支持部材２０やガイド部材３０に対して一定の位置に固定できる。その後、頭部１０と組み合わされた支持部材２０を、ガイド部材３０内に挿入し、頭部１０は遊嵌状態となるようにしながら、支持部材２０をガイド部材３０の所定の位置に固定する。

この組み立て状態においては、接触板１２のＺ方向に関する可動範囲の下限はＬ字形ガイド２２の先端部２２ａで制限される。測温時は、ガイド部材３０を被測温体５０に押し付けることにより、スプリングピン４０の付勢力で下方に押圧されている頭部１０が被測温体５０側に押圧され、接触板１２が被測温体５０に当接する。また、Ｌ字形ガイド２３はガイド部材３０の内部に挿入されているため、先端部２２ａを適当な大きさにしておけば、Ｌ字形ガイド２３は開こうとしてもガイド部材３０の内壁に当たり、大きく開くことが出来ないので、接触コマ１４が外れることはない。

このスプリングピン４０は、その先端部４３で頭部１０の受圧用穴１４ａの一点を下側に押しているため、この点を中心にして頭部１０の首振りが僅かな力やモーメントで可能となる。そのため、測温時に、被測温体５０に対するガイド部材３０の角度が垂直から多少ずれて、ガイド部材３０が正しく被測温体５０の表面に垂直に支持されなくても、即ち、ガイド部材３０の姿勢誤差があっても、頭部１０の首振りにより、接触板１２は、被測温体５０の表面に正確に面接触させることができる。

また、スプリングピン４０の付勢力よりも押圧力が大きくなると、接触コマ１４が被測温体５０から離間する方向に移動するので、被測温体５０を接触板１２が押圧する力はこの付勢力で決まり、過大な押圧力が発生するのを防止できる。この上方への移動は、接触板１２がガイド部材３０の下端３０ａと同じ位置になると止まる。つまり、ガイド部材３０の下端３０ａが頭部１０の移動の上限のストッパーとなっている。この上方への移動に際しては、Ｌ字形ガイド２２の平行部２２ｂに沿って、また、ガイド部材３０の内壁に沿って、接触コマ１４が移動するので、円滑に上下し、拗れたりしない。 更に、頭部１０と支持部材２０がＬ字形ガイド２２によって組付けられていることにより、ＹＺ平面に平行な方向に関しては、Ｌ字形状ガイド２１とＹＺ平面に平行な平面同士の接触により相互に滑って相対的移動ができる。また、ＸＺ平面に平行な方向に関しては、接触コマ１４と柱状体２１の間隙部分でＬ字形状ガイド２２の平行部２２ｂがＸ方向に曲げ変形して、接触コマ１４と柱状体２１の相対的移動ができる。このＹＺ平面に平行な相対的移動の許容とＸＺ平面に平行な相対的移動の許容により、接触板１２が被測温体５０の面に対してより正確に面接触できる。

上記の構成によれば、測温部１１ａを配設した接触板１２を空隙を設けて複数の支柱１３で接触コマ１４に固定支持しているので、接触板１２から接触コマ１４への熱伝達量を著しく小さくすることができる。また、接触コマ１４を空隙を設けてＬ字形ガイド２２で支持部材２０に係合しているので、接触コマ１４から支持部材２０への熱伝達量も小さくすることができる。更に、接触コマ１４と支持部材２０をガイド部材３０内に収納しているので、ガイド部材３０の断熱効果により、接触コマ１４や支持部材２０と外部との熱交換量が少なくなる。従って、接触板１２の熱が逃げ難く、測温時の応答性を向上することができ、測定誤差も小さくすることができる。

また、接触コマ１４をスプリングピン４０の付勢力により、一点で首振り可能に被測温体５０側に押圧し、更に、接触コマ１４をＬ字形ガイド２２により接触コマ１４の首振り可能の状態で支持部材２０に係合しているので、接触板１２を被測温体５０の表面に正確に面接触させることができる。従って、被測温体５０から接触板１２への熱伝達が安定するので、この面からも、測温時の応答性を向上することができ、測定誤差も小さくすることができる。

また、頭部１０を極細の熱電対１１、接触板１２、支柱１３、接触コマ１４で一体的に形成した独立部品とし、しかも、容易に脱着可能であるので、修理ではこの頭部１０のみを交換することで柔軟に対応できるようになる。また、特殊品に対して、単独部品で利用できる。

また、熱電対１１に関しては、例えば０．１ｍｍφ等の極細の熱電対を使用すると共に、放熱を回避するため接触板１２に沿って配線し、接触板１２の周辺部から立ち上げて接触コマ１４の側面の導線溝１４ｂに沿わせた絶縁チューブ１５に通して外部に取り出す構成としているので、熱電対１１による熱伝達及び放熱を少なくすることができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。図８及び図９に示すように、この本発明の第２の実施の形態の接触式温度計１Ａは、頭部１０Ａと押圧部２０Ａとガイド部材３０Ａとからなり、頭部１０Ａはガイド部材３０Ａに係合された状態で、押圧部２０と共にガイド部材３０に収容される。

図８及び図９に示すように、頭部１０Ａは極細の熱電対１１、接触板１２、支柱１３、接触コマ１４Ａで構成される。熱電対１１、接触板１２、支柱１３の構成は、第１の実施の形態と同じである。接触コマ１４Ａは、第１の実施の形態と同様に角柱形状や円柱形状に形成され、支柱１３が接触コマ１４の側面に固定される。また、導線溝１４ｂが設けられる。

しかしながら、この第２の実施の形態の接触コマ１４Ａは、図８及び図９に示すように、ガイド部材３０Ａに対して固定されず、可動状態で支持バー３１Ａによってガイド部材３０Ａに保持される。この保持には、接触コマ１４Ａの中心部（又は、頭部の重心）を通る貫通穴１４ＡａがＸ方向に設けられ、この貫通穴１４Ａａに支持バー３２が挿通され、この支持バー３２はガイド部材３０にネジ止めやピン止め等により着脱自在に固定支持される。この貫通穴１４Ａａの径方向の大きさを支持バー３２の径方向の大きさよりも大きく形成し、接触コマ１４Ａが首振り移動及び上下移動できるように構成する。また、接触コマ１４Ａの上面は、平坦に形成され、コイルバネ（押圧部材）４０Ａの先端が当接する。

押圧部２０Ａは、頭部１０Ａの接触コマ１４Ａの上方に配置されるコイルバネ４０Ａを保持するためのものであり、円柱等の柱体で形成される。この押圧部２０Ａは、コイルバネ４０Ａの上に配置され、コイルバネ４０Ａの上端を固定する。

ガイド部材３０Ａは、頭部１０Ａの上下や頭振りを多少許容した状態で、頭部１０Ａと押圧部２０Ａを保持すると共に、頭部１０Ａと押圧部２０Ａを覆って外部との間の断熱効果を発揮する部分であり、頭部１０Ａと押圧部２０Ａが入る円筒等の筒状に形成される。このガイド部材３０Ａは、ステンレス管等で形成される。

コイルバネ４０Ａは接触コマ１４Ａを介して接触板１２に接圧を与える押圧部材であり、このコイルバネ４０Ａの付勢力により、頭部１０Ａは常時Ｚ方向に関して被測温体５０側に押し出される状態となる。なお、この押圧部材は、コイルバネ４０Ａに限らず、押圧力を発生できるものであれば良く、例えば、シリコンスポンジやゴム等の弾性体で形成してもよい。

次に、組み立てについて説明する。頭部１０Ａと押圧部２０Ａとガイド部材３０Ａの組み付けは、押圧部２０Ａをガイド部材３０Ａに挿入して固定した後、コイルバネ４０ＡをＺ方向から挿入し、更に、頭部１０Ａを挿入する。ガイド部材３０Ａの内部に挿入された頭部１０Ａの貫通穴１４Ａａを通過するように支持バー３１ＡをＸ方向から挿入し、支持バー３２の両端をガイド部材３０Ａに着脱自在に固定する。この固定は例えば、ネジ締めやピン止め等で行う。

この組み立て状態においては、接触板１２のＺ方向に関する可動範囲の下限は貫通穴１４Ａａの下側に支持バー３２が当接する時であり、可動範囲の上限は貫通穴１４Ａａの上側に支持バー３２が当接する時である。測温時は、ガイド部材３０Ａを被測温体５０に押し付けることにより、コイルバネ４０Ａの付勢力で下方に押圧されている頭部１０Ａが被測温体５０側に押圧され、接触板１２が被測温体５０に当接する。

このコイルバネ４０Ａは、その下端部で頭部１０Ａの接触コマ１４Ａの上面を下側に押しているため、第１の実施の形態に比べれば首振りがし難くなっているが、コイルバネ４０Ａの押圧力が接触コマ１４Ａの上面の周縁部分に分散しているため、首振りが可能となる。そのため、測温時に、被測温体５０とガイド部材３０の角度が多少ずれて、ガイド部材３０が正しく被測温体５０の表面に垂直に支持されなくても、頭部１０Ａの首振りにより、接触板１２は、被測温体５０の表面に正確に面接触できる。

また、コイルバネ４０Ａの付勢力よりも押圧力が大きくなると、接触コマ１４Ａが上方（被測温体５０から離間する方向）に移動するので、被測温体５０を接触板１２が押圧する力はこの付勢力で決まり、過大な押圧力が発生するのを防止できる。この上方への移動は、接触板１２Ａがガイド部材３０の下端３０ａと同じ位置になるか、支持バー３２が貫通穴１４Ａａの上端と当接すると止まる。つまり、ガイド部材３０Ａの下端３０ａ、又は、貫通穴１４Ａａの上端が頭部１０Ａの移動の上限のストッパーとなっている。

この接触コマ１４Ａのガイド部材３０Ａに対する相対移動は、貫通穴１４Ａａと支持バー３２の隙間と、接触コマ１４Ａとガイド部材３０Ａとの隙間があるので、上下動や首振り（傾斜）を所定の範囲内で行うことができる。この移動途中では、接触板１２Ａをコイルバネ４０Ａが押圧しているだけで、第１の実施の形態のＬ字形ガイド２２のような積極的に案内（ガイド）が無いので、多少ガタつき易い面がある。しかしながら、接触コマ１４Ａの工作が第１の実施の形態の接触コマ１４よりも容易であり、しかも、被測温体５０の種類、即ち、測温対象によって、押圧力や大きさや移動範囲が異なるので、この第２の実施の形態の利用分野も大きい。

上記の第２の実施の形態の接触式温度計１Ａの構成によれば、測温部１１ａを配設した接触板１２を空隙を設けて複数の支柱１３で接触コマ１４Ａに固定支持しているので、接触板１２から接触コマ１４Ａへの熱伝達量を著しく小さくすることができる。また、接触コマ１４Ａを支持バー３２でガイド部材３０Ａに係合しているので、接触コマ１４Ａからガイド部材３０Ａへの熱伝達量も小さくすることができる。更に、接触コマ１４Ａと押圧部２０Ａをガイド部材３０Ａ内に収納しているので、ガイド部材３０Ａの断熱効果により、接触コマ１４Ａや押圧部２０Ａと外部との熱交換量が少なくなる。従って、接触板１２の熱が逃げ難く、測温時の応答性を向上することができ、測定誤差も小さくすることができる。

また、接触コマ１４Ａをコイルバネ４０Ａの付勢力により、被測温体５０側に押圧し、更に、接触コマ１４Ａを支持バー３２により接触コマ１４Ａの首振り可能の状態でガイド部材３０Ａに係合しているので、接触板１２を被測温体５０の表面に正確に面接触させることができる。従って、被測温体５０から接触板１２への熱伝達が安定するので、この面からも、測温時の応答性を向上することができ、測定誤差も小さくすることができる。また、その他にも、第１の実施の形態と同じ構成の部分は、その部分について第１の実施の形態で説明した作用効果を奏することができる。

なお、第１の実施の形態と第２の実施の形態では、頭部の支持方法及び構成と頭部への押圧力の与える方法及び構成を変えているが、第１の実施の形態の頭部支持方法及び構成と第２の実施の形態の押圧力を与える方法及び構成とを組み合わせて第３の実施の形態とすることもでき、第２の実施の形態の頭部支持方法及び構成と第１の実施の形態の押圧力を与える方法及び構成とを組み合わせて第４の実施の形態とすることもできる。

本発明の第１の実施の形態の接触式温度計の構成を示す側断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 図１のＢ−Ｂ矢視図である。 図１のＣ−Ｃ矢視図である。 本発明の第１の実施の形態の接触式温度計の頭部の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の接触式温度計の支持部材の構成を示す斜視図である。 接触式温度計の頭部の別の構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態の接触式温度計の構成を示す側断面図である。 図８のＡ−Ａ矢視図である。

符号の説明

１，１Ａ 接触式温度計
１０，１０’，１０Ａ 頭部
１１ 熱電対
１１ａ 測温部
１２ 接触板
１３ 支柱
１４，１４Ａ 接触コマ
１４ａ 受圧用穴
１４ｃ 平坦部
１４Ａａ 貫通穴
２０ 支持部材
２０Ａ 押圧部
２１，２１Ａ 柱状体
２２ Ｌ字形ガイド（保持部材）
２２ａ 先端部（係止部材）
２２ｂ 平行部（挟持部）
３０，３０Ａ ガイド部材
４０ スプリングピン（押圧部材）
４０Ａ コイルバネ（押圧部材）
５０ 被測温体

Claims (4)

1. 被測温体の温度を測定するための測温部と、被測温体の表面に押圧されて被測温体と前記測温部との間の熱伝達を行う接触板と、該接触板を被測温体に押圧する付勢力を発生するための押圧部材とを有し、前記測温部を前記接触板に配置すると共に、前記接触板と接触コマとの間に空隙を設けて、前記接触板に設けた支柱で前記接触板を前記接触コマに結合し、前記押圧部材で前記接触コマを押圧することにより前記接触板を被測温体に押圧する接触式温度計において、
   前記接触コマを、支持部材から突出して対をなして配置された挟持部を有する保持部材で挟持すると共に、該挟持部の係止部材で、前記接触板が被測温体側へ移動する方向に対して、前記接触コマが所定の位置以上に移動しないように拘束することを特徴とする接触式温度計。
2. 被測温体の温度を測定するための測温部と、被測温体の表面に押圧されて被測温体と前記測温部との間の熱伝達を行う接触板と、該接触板を被測温体に押圧する付勢力を発生するための押圧部材とを有し、前記測温部を前記接触板に配置すると共に、前記接触板と接触コマとの間に空隙を設けて、前記接触板に設けた支柱で前記接触板を前記接触コマに結合し、前記押圧部材で前記接触コマを押圧することにより前記接触板を被測温体に押圧する接触式温度計において、
   前記接触コマをガイド部材の内部に遊嵌すると共に、前記接触コマに前記押圧部材の押圧方向と垂直な方向に貫通孔を設けて、該貫通孔に遊嵌状態で挿通した支持バーを、前記ガイド部材に前記押圧部材の押圧方向と垂直な方向に固定して、前記接触コマを前記支持バーで首振り可能に支持したことを特徴とする接触式温度計。
3. 前記測温部と前記接触板と前記支柱と前記接触コマとが一体化した頭部を、筒形状のガイド部材の内部に首振り自在に遊嵌することを特徴とする請求項１又は２に記載の接触式温度計。
4. 前記押圧部材が前記接触コマの一点を押圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接触式温度計。

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