(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-08
(45)【発行日】2024-04-16
(54)【発明の名称】温度センサ
(51)【国際特許分類】
G01K 1/143 20210101AFI20240409BHJP
【FI】
G01K1/143
(21)【出願番号】P 2021520708
(86)(22)【出願日】2020-05-11
(86)【国際出願番号】 JP2020018797
(87)【国際公開番号】W WO2020235374
(87)【国際公開日】2020-11-26
【審査請求日】2023-02-17
(31)【優先権主張番号】P 2019094307
(32)【優先日】2019-05-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2019208627
(32)【優先日】2019-11-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000231512
【氏名又は名称】日本精機株式会社
(72)【発明者】
【氏名】和田 涼介
【審査官】平野 真樹
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2016/151760(WO,A1)
【文献】特開2005-315591(JP,A)
【文献】実開平6-25739(JP,U)
【文献】登録実用新案第3164702(JP,U)
【文献】中国特許出願公開第108680270(CN,A)
【文献】米国特許第4282754(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01K 1/00-19/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
温度を検出する検出部と、
前記検出部を保護するキャップと、
被測定物に固定するための磁石と、
前記磁石を保持する取付部材と、を備え
前記取付部材は、前記検出部と前記キャップにより挟んで保持される、
温度センサ。
【請求項2】
前記磁石は、円環形状であり、
前記取付部材は、蓋形状であり、
前記磁石は、前記取付部材の壁部に吸着する、
請求項1に記載の温度センサ。
【請求項3】
前記キャップはフランジを有し、
前記フランジは、前記磁石と前記取付部材によって形成される空間に収納される、
請求項2に記載の温度センサ。
【請求項4】
前記磁石の内径は、前記フランジの直径よりも小さい、
請求項3に記載の温度センサ。
【請求項5】
前記取付部材は、前記磁石を覆う外縁を更に有する、
請求項1から4のいずれか1つに記載の温度センサ。
【請求項6】
前記外縁は、前記磁石との間に隙間を有する、
請求項5に記載の温度センサ。
【請求項7】
前記キャップはボルト部とフランジを有し、
前記磁石の内径は、前記フランジの直径以上である、
請求項2に記載の温度センサ。
【請求項8】
前記取付部材は、前記磁石を覆う外縁を更に有する、
請求項7に記載の温度センサ。
【請求項9】
前記取付部材は、前記蓋形状の天井から前記壁部を貫通するねじ穴を有する、
請求項2に記載の温度センサ。
【請求項10】
前記取付部材は、前記ねじ穴を等間隔及び/又は等角度に複数設ける、
請求項9に記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は温度センサに関する。
【背景技術】
【0002】
プラントに設置されるスチームトラップや空調設備等の機器の監視のため、機器の温度を検出することが行われる。このような機器に対して、磁石による固定を用いた温度センサを設置する場合がある。
例えば特許文献1に開示された表面温度センサーは、熱電対を収めた保護管の周囲にリング状の磁石を接着剤で固着して構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、プラントには屋外に設置される機器も有り、それに設置される温度センサも屋外に位置する。このような環境では、日光に含まれる紫外線や風雨による湿度等によって接着剤が劣化するという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構造で磁石を保持する温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明に係る温度センサは、
温度を検出する検出部と、
前記検出部を保護するキャップと、
被測定物に固定するための磁石と、
前記磁石を保持する取付部材と、を備え
前記取付部材は、前記検出部と前記キャップにより挟んで保持される。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、簡易な構造で磁石を保持する温度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本発明の第1の態様に係る温度センサの正面図である。
【
図2】本発明の第1の態様に係る温度センサの分解斜視図である。
【
図3】本発明の第1の態様に係る温度センサの断面図である。
【
図4】本発明の第1の態様に係る温度センサの磁束線のイメージを示す図である。
【
図5】本発明の第2の態様に係る温度センサの正面図である。
【
図6】本発明の第2の態様に係る温度センサの分解斜視図である。
【
図7】本発明の第2の態様に係る温度センサの断面図である。
【
図8】本発明の第2の態様に係る温度センサの磁束線のイメージを示す図である。
【
図9】本発明の第3の態様に係る温度センサの正面図である。
【
図10】本発明の第3の態様に係る温度センサの分解斜視図である。
【
図11】本発明の第3の態様に係る温度センサの断面図である。
【
図12】本発明の第3の態様に係る温度センサの磁束線のイメージを示す図である。
【
図13】本発明の第4の態様に係る温度センサの正面図である。
【
図14】本発明の第4の態様に係る温度センサの分解斜視図である。
【
図15】本発明の第4の態様に係る温度センサの取付部材の斜視図である。
【
図16】本発明の第4の態様に係る温度センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本発明の第1の態様に係る温度センサ1を添付図面に基づいて説明する。
図1は、第1の態様に係る温度センサ1の正面図を、
図2は、第1の態様に係る温度センサ1の分解斜視図を、
図3は、第1の態様に係る温度センサ1の断面図を示す。
【0010】
温度センサ1は、被測定物が発生させる温度を検出する検出部10と、検出部10を保護するキャップ20と、温度センサ1を被測定物に固定する磁石30と、磁石30を保持する取付部材40と、を備えて構成される。
【0011】
検出部10は、温度を検出する熱電対101、キャップ20を接続するためのねじ穴102、多角形状の台部103、電気コード104を備える。
【0012】
熱電対101は、2種類の金属線の先端同士を接触させ、2つの接合点の間の異なる温度に応じた起電力が発生する原理(ゼーベック効果)を利用した温度センサである。熱電対101は、少なくともその先端がキャップ20に収納可能に構成される。熱電対101の種類は、温度センサ1の設置環境や被測定物の温度範囲に応じて適宜選択することができる。
【0013】
ねじ穴102は、検出部10とキャップ20を固定するためのものであり、内面に雌ねじが形成されている。
【0014】
台部103は、耐食性に優れたステンレス、チタン等の金属材料で構成され、取付部材40を台部103とキャップ20の後述するフランジ203で挟んで保持する。
【0015】
電気コード104は、熱電対101が発生させた電力を外部に取り出す。
【0016】
キャップ20は、耐食性に優れたステンレス、チタン等の金属材料で形成され、検出部10の熱電対101を内部に収納して保護する。キャップ20は、先端部201、ボルト部202、フランジ203、円筒部204を有する。
【0017】
先端部201は、平坦になっており、被測定物と接触してその温度を熱電対101に伝導する。先端部201は、後述する磁石30と段差がなく平坦、又はわずかに突出するように構成される。この先端部201が突出する長さは、先端部201が被測定物に確実に接触し、尚且つ磁石30の磁力が弱まらないように、極力小さい方が望ましい。
なお、先端部201は、熱電対101の検出精度を高めるため、熱伝導性の高い材質を用いることができる。
【0018】
ボルト部202は、例えば六角ボルトであり、キャップ20をレンチやスパナで締緩可能にする。
【0019】
フランジ203は、キャップ20に設けられた鍔であり、取付部材40を台部103とフランジ203で挟んで保持する。
【0020】
円筒部204は、キャップ20の先端部201の反対側に設けられた円筒形状の端部であり、検出部10とキャップ20を固定するため、外周に雄ねじが形成されている。
【0021】
磁石30は、磁力が強く、温度による減磁が少ないサマリウムコバルト(Sm-Co)磁石やアルニコ(Al-Ni-Co)磁石が好ましい。磁石30は、円環形状に形成され、その内径は、先端部201より大きく、フランジ203の外径より小さい。
磁石30は、その磁力により後述する取付部材40に吸着して保持され、且つ被測定物に吸着する。
【0022】
取付部材40は、鉄などの軟磁性材料からなり、ヨークとして機能して磁石30と磁気回路を形成し、磁石30の磁束を集中する。取付部材40は、蓋形状であり、天井401、天井穴402、壁部403を有する。
【0023】
天井401は、取付部材40の上部に設けられた辺である。
【0024】
天井穴402は、熱電対101及び円筒部204を通すため天井401に設けられた穴であり、その直径は円筒部204と同等であり、フランジ203より小さい。
【0025】
壁部403は、天井401から突出して設けられており、その外径は磁石30と同等である。壁部403は、磁石30を吸着して保持する。また壁部403の内径は、フランジ203より大きく、高さはフランジ203を覆うように構成される。フランジ203は、磁石30と取付部材40によって形成される空間Rに収納される。
これにより、温度センサ1に力がかかった場合であっても、フランジ203が磁石30及び/又は取付部材40に引っかかることによりキャップ20が固定され、先端部201が被測定物から外れることを防止する。
【0026】
図4を併せて参照する。
図4は、第1の態様に係る温度センサ1の磁束線のイメージを示す。なお、図中のN,Sは、N極、S極を示している。
磁石30の被測定物側の極(例えばS極)は、被測定物Mを引き付ける。また取付部材40は、磁石30の被測定物側の極(例えばS極)とは反対側の極(例えばN極)が構成され、被測定物Mを引き付ける。
これにより、温度センサ1を被測定物に固定することができる。
【0027】
第2の態様に係る温度センサ1を添付図面に基づいて説明する。
図5は、第2の態様に係る温度センサ1の正面図を、
図6は、第2の態様に係る温度センサ1の分解斜視図を、
図7は、第2の態様に係る温度センサ1の断面図を示す。
なお、第1の態様と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0028】
第2の態様において、温度センサ1は、取付部材40が外縁404をさらに有し、磁石30と外縁404の間に隙間Dが構成される。
上述の点で第2の態様の温度センサ1は、第1の態様に係る温度センサ1と異なり、他の点で第1の態様に係る温度センサ1と同様である。
【0029】
外縁404は、取付部材40の外側に設けられた張り出しであり、その直径は磁石30より大きく、その高さは壁部403を覆い、且つ磁石30と平坦となるように構成される。
【0030】
隙間Dは、磁石30を取付部材40から取り外しやすくするため、磁石30と外縁404の間に、例えば指が入る程度の空間を有して構成される。
【0031】
図8を併せて参照する。
図8は、第2の態様に係る温度センサ1の磁束線のイメージを示す。なお、図中のN,Sは、N極、S極を示している。
磁石30の被測定物側の極(例えばS極)は、被測定物Mを引き付ける。また取付部材40の外縁404は、磁石30の被測定物側の極(例えばS極)とは反対側の極(例えばN極)が構成され、磁束が外縁404の先端に集中して被測定物Mへの吸着をより強力にする。
これにより、温度センサ1を被測定物Mにより強力に固定することができる。
【0032】
次に、第1及び第2の態様に係る温度センサ1の設置方法について、
図2及び
図6を参照して説明する。
【0033】
第1の手順は、検出部10の台部103とキャップ20のフランジ203で取付部材40の天井401を挟む。
【0034】
第2の手順は、検出部10のねじ穴102とキャップ20の円筒部204をねじ作用で嵌め合わせる。
【0035】
第3の手順は、磁石30を取付部材40の壁部403に吸着させる。
【0036】
第4の手順は、温度センサ1を被測定物に設置する。温度センサ1は、磁石30の磁力により被測定物に吸着する。
なお、温度センサ1を被測定物から取り外す場合は、上述の手順を逆に行う。
【0037】
第3の態様に係る温度センサ1を添付図面に基づいて説明する。
図9は、第3の態様に係る温度センサ1の正面図を、
図10は、第3の態様に係る温度センサ1の分解斜視図を、
図11は、第3の態様に係る温度センサ1の断面図を示す。
なお、第1の態様と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0038】
第3の態様において、温度センサ1は、取付部材40が外縁404をさらに有し、磁石30の内径は、キャップ20のフランジ203の直径以上である。
上述の点で第3の態様の温度センサ1は、第1の態様に係る温度センサ1と異なり、他の点で第1の態様に係る温度センサ1と同様である。
【0039】
外縁404は、取付部材40の外側に設けられた張り出しであり、その直径は磁石30以上であり、その高さは壁部403を覆い、且つ磁石30と平坦となるように構成される。
【0040】
磁石30の内径は、キャップ20のフランジ203の直径以上に構成される。
これにより、温度センサ1は、キャップ20のボルト部202をソケットレンチ等で緩めて台部103と分離することにより、取付部材40を磁石30を吸着させたまま取り外しでき、取付部材40を図示しない別の形状の取付部材と交換することを容易にする。
【0041】
図12を併せて参照する。
図12は、第3の態様に係る温度センサ1の磁束線のイメージを示す。なお、図中のN,Sは、N極、S極を示している。
磁石30の被測定物側の極(例えばS極)は、被測定物Mを引き付ける。また取付部材40の外縁404は、磁石30の被測定物側の極(例えばS極)とは反対側の極(例えばN極)が構成され、磁束が外縁404の先端に集中して被測定物Mへの吸着をより強力にする。
これにより、温度センサ1を被測定物Mにより強力に固定することができる。
【0042】
次に、第3の態様に係る温度センサ1の設置方法について、
図10を参照して説明する。
【0043】
第1の手順は、検出部10の台部103とキャップ20のフランジ203で取付部材40の天井401を挟む。
【0044】
第2の手順は、キャップ20のボルト部202をソケットレンチ等で締めることで、検出部10のねじ穴102とキャップ20の円筒部204をねじ作用で嵌め合わせる。
【0045】
第3の手順は、磁石30を取付部材40の壁部403に吸着させる。
【0046】
第4の手順は、温度センサ1を被測定物に設置する。温度センサ1は、磁石30の磁力により被測定物に吸着する。
【0047】
なお、温度センサ1を被測定物から取り外した後、キャップ20のボルト部202をソケットレンチ等で緩めることで検出部10とキャップ20を分離することができ、取付部材40を図示しない別の形状の取付部材と交換することを容易にする。
また、温度センサ1の設置手順において、第3の手順を第1の手順の前に行ってもよい。
【0048】
第4の態様に係る温度センサ1を添付図面に基づいて説明する。
図13は、第4の態様に係る温度センサ1の正面図を、
図14は、第4の態様に係る温度センサ1の分解斜視図を、
図15は、第4の態様に係る温度センサ1の取付部材40の斜視図を、
図16は、第4の態様に係る温度センサ1の断面図を示す。
なお、第1の態様と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0049】
第4の態様において、温度センサ1は、取付部材40の天井401から壁部403を貫通するねじ穴405を有する。また、取付部材40は、ねじ穴405を等間隔及び/又は等角度に複数設けることが好ましい。
上述の点で第4の態様の温度センサ1は、第1の態様に係る温度センサ1と異なり、他の点で第1の態様に係る温度センサ1と同様である。なお、
図13乃至
図16においては、取付部材40に外縁404をさらに備えて図示している。
【0050】
ねじ穴405は、取付部材40の天井401から壁部403を貫通して構成される。これにより、温度センサ1は、ねじ穴405より長いねじ50をねじ穴405に締め込む事により、ねじ50に押された磁石30を取付部材40から浮かすことができ、磁石30の取り外しを容易にする。温度センサ1は、さらに好ましくはねじ穴405が取付部材40に等間隔及び/又は等角度で複数設けられる。これにより、磁石30がねじ50に均等に押されると共に複数個所を取付部材40から浮かすことができ、磁石30の取り外しをさらに容易にする。
【0051】
以上に説明した本発明は、以下の効果を奏する。
【0052】
温度センサ1は、
温度を検出する検出部10と、
検出部10を保護するキャップ20と、
被測定物に固定するための磁石30と、
磁石30を保持する取付部材40と、を備え
取付部材40は、検出部10とキャップ20により挟んで保持される。
【0053】
温度センサ1は、磁石30を保持した取付部材40を検出部10とキャップ20により挟むことで、簡易に磁石30を保持することができる。
【0054】
温度センサ1において、
磁石30は、円環形状であり、
取付部材40は、蓋形状であり、
磁石30は、取付部材40の壁部403に吸着する。
【0055】
温度センサ1は、磁石30を取付部材40の壁部403に吸着することにより、簡易に磁石30を保持することができる。
【0056】
温度センサ1において、
キャップ20はフランジ203を有し、
フランジ203は、磁石30と取付部材40によって形成される空間Rに収納される。
【0057】
温度センサ1は、温度センサ1に力がかかった場合であっても、フランジ203が取付部材40に引っかかることによりキャップ20が固定され、先端部201が被測定物から外れることを防止する。
【0058】
温度センサ1において、
磁石30の内径は、フランジ203の外径よりも小さい。
【0059】
温度センサ1は、温度センサ1に力がかかった場合であっても、フランジ203が磁石30に引っかかることによりキャップ20が固定され、先端部201が被測定物から外れることを防止する。
【0060】
温度センサ1において、
取付部材40は、磁石30を覆う外縁404を更に有する。
【0061】
温度センサ1は、外縁404に磁石30の被測定物側の極(例えばS極)とは反対側の極(例えばN極)が構成され、磁束が外縁404の先端に集中して被測定物Mへの吸着をより強力にする。
【0062】
温度センサ1において、
外縁404は、磁石30との間に隙間Dを有する。
【0063】
温度センサ1は、外縁404は、磁石30との間に隙間Dを有することにより、磁石30を取付部材40から取り外しやすくする。
【0064】
温度センサ1において、
キャップ20はボルト部202とフランジ203を有し、
磁石30の内径は、フランジ203の直径以上である。
【0065】
温度センサ1は、磁石30の内径がフランジ203の直径以上であることにより、ボルト部202をソケットレンチ等で緩めることで検出部10とキャップ20を分離することができ、取付部材40を図示しない別の形状の取付部材と交換することを容易にする。
【0066】
温度センサ1において、
取付部材40は、磁石30を覆う外縁404を更に有する。
【0067】
温度センサ1は、外縁404に磁石30の被測定物側の極(例えばS極)とは反対側の極(例えばN極)が構成され、磁束が外縁404の先端に集中して被測定物Mへの吸着をより強力にする。
【0068】
温度センサ1において、
取付部材40は、前記蓋形状の天井401から壁部403を貫通するねじ穴405を有する。
【0069】
温度センサ1は、ねじ50をねじ穴405に締め込む事により、ねじ50に押された磁石30を取付部材40から浮かすことができ、磁石30の取り外しを容易にする。
【0070】
温度センサ1において、
取付部材40は、ねじ穴405を等間隔及び/又は等角度に複数設ける。
【0071】
温度センサ1は、ねじ穴405が取付部材40に等間隔及び/又は等角度で複数設けられることにより、磁石30がねじ50に均等に押されると共に複数個所を取付部材40から浮かすことができ、磁石30の取り外しをさらに容易にする。
【0072】
なお、上述の態様において、磁石30の直径と壁部403の直径を同等としたが、磁石30の取付部材40への吸着力が保たれる範囲で、磁石30の直径と壁部403の直径を異ならせてもよい。
【0073】
なお、上述の第4の態様において、第1乃至第3の態様のいずれかと組み合わせてもよい。
【0074】
なお、本発明は、以上の態様及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。
【符号の説明】
【0075】
1 温度センサ
10 検出部
101 熱電対
103 台部
20 キャップ
201 先端部
202 ボルト部
203 フランジ
30 磁石
40 取付部材
401 天井
403 壁部
404 外縁
405 ねじ穴
50 ねじ
D 隙間
M 被測定物
R 空間