JPH01109266A - 自己加熱式温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱式電子風速計等の受感部として使用して好
適な自己加熱式温度センサに関する。

〔従来の技術〕

従来の熱式電子風速計における自己加熱式温度センサに
は、大別して、半導体式と熱線式とがある。

半導体式は、サーミスタやトランジスタを用いたもので
、２５０℃以下の低温度雰囲気の測定に限り使用されて
いる。

熱線式には、白金抵抗線をステム（支持柱）に直線張り
したものと、同じく白金線を、コイル状に巻回してから
、ステムに掛は渡したものとがある、〔発明が解決しよ
うとする問題点〕 熱線式温度センサで、白金線をステムに直線張すしたも
のでは、白金線の長さが、ステムの間隔によって限定さ
れてしまうので、高抵抗値のものが得られない。抵抗値
を上げるためには、白金線を細くすればよいが、細くす
ると断線し易くなり。

また細くするにも限度がある。

白金線をコイル張りしたものでは、直線張りのものより
も白金線を長くして、高抵抗が得られるが、これにも限
度がある。

すなわち、コイル張りにおいては、自己の重さを、自己
自身でステムの両端に支持しなければならないが、線を
長くシソコイル部を多くすると、自重により断線し易く
なり、また衝撃を受けると、容易に断線するようになる
。

また、コイル部の重量が大きくなると、コイル部の形状
を維持することが困難となって、変形し易くなり、その
ため、コイル部の形状によって。

風速の感度に影響が生じ、測定誤差を生じる。

このようなことから、細いガラス捧等の支持体に白金線
を巻回して、その支持体をステムに固着することが考え
られている。

しかし、自己加熱する白金線は、支持体にきつく巻き付
けておいても、熱ヒステリシスにより緩むため、その巻
きピッチを、裸コイルと同程度にしか、小さくすること
はできず、線長を、裸コイルのみの場合に比して十分に
長くすることは望めない。

一方、熱式風速計における受感部の白金線は、電子制御
によって定温度（定抵抗）制御等の自動平衡制御がなさ
れるため、風速に応じて、自己の抵抗値を計りながら、
自己加熱電力は変化させられる。

しかし、支持体に巻回されたコイル状の白金線に風を当
てると、支持体は風の遮蔽体であるので、風上側のコイ
ルの半分は良く熱放散して冷却されるが、風下側のコイ
ルの半分は十分に冷却されないことになる。

そのため、風の影響を受ける風上側の温度は低く、その
反対側の風下側の温度は高くなる。

しかして、白金の温度係数は正であるため、温度の低い
風上側の抵抗値は低く、温度の高い風下側の抵抗値は高
くなる。

これに、定温度制御を行なうための自己加熱の増加、す
なわち、風によって冷却された分の熱量を補充するため
に電流を増加すると、その電流増加分による電力増加は
、抵抗値の低い風上側で小さく、抵抗値の高い風下側で
大きくなる。

その結果、加熱を望む温度の低い風上側では温度上昇が
小さく、逆に風下側では温度上昇が大となる。しかし、
白金線の抵抗値は、風上側と風下側の抵抗分の直列抵抗
で計られているため、白金線の局部に温度偏倚が生じて
いても、平均的な温度として、見掛上の定温度制御は正
しく行なわれる。しかし、風と相対関係をなす風上側の
白金線の温度と、その風の温度は、正しく定温度差に制
御されないこととなる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、軸線方向の多数の細孔を貫通した細長
い電気絶縁性の細線支持体と、該細線、支持体における
前記細孔を縫うようにして挿通された自己加熱を兼ねる
測温抵抗線と、前記細線支持体の外周面に形成した熱良
導層とからなるよう番こ４、自己加熱式温度センサを構
成することにより、上記問題点は解決される。

（作　　用〕 気流等の外部雰囲気と接触する境界部分が熱良導体であ
るため、自己加熱し、かつ温度を計る抵抗線に、温度分
布の偏倚を生じることはない、従って、抵抗線の抵抗値
に基き、境界部分に所要の温度を得るための自動平衡制
御を正確に行いうる。

〔実　施　例〕

第１図及び第２図は、本発明の一実施例を示すもので、
第１図は芯部の構造、第２図は、第１図の芯部をもって
構成した風速計の受感部における自己加熱式温度センサ
を示す。

（１）は、円柱状の電気絶縁材に、軸線方向の多数の細
孔（２）を貫通させた細線支持体である。

細線支持体（１）は、耐熱性の高い電気絶縁材であるセ
ラミック製と量るのが望ましく、その直径は、例えば、
１．５ｍ程度、長さは約２０＋＋ｓ、細孔（２）は、直
径的０．２■のもので、円柱の周辺近くに１０個１等間
隔をもって配列されている。

各細孔（２）には、線径３０μｍ程度の白金線からなる
１本の抵抗線（３）が、各細孔（２）を順次縫うように
して挿通されている。すなわち、細線支持体（１）の両
端面（ｌａ）（ｌｂ）で、相互に隣接する細孔（２）間
において折り返えされて、挿通されている。

各細孔（２）の中を通る抵抗線（３ａ）と、細孔（２）
の壁（２ａ）とのｎＲ隙内には、耐熱性及び電気絶縁性
の高い微小粉体（４）１例えばマグネシア（ＭｇＯ）を
充填し、細線支持体（１）と抵抗線（３）の熱結合を良
くするとともに、空気層を遮断しておくのが望ましい。

第１図示のように、抵抗線（３）が挿通された細線支持
体（１）の両端面（ｌａ）　（ｌｂ）において、細孔（
２）の各開口（２ｂ）とその開口（２ｂ）から突出する
抵抗線（３）の折曲部（３ｂ）の部分は、釉薬（５）で
固めることにより、芯部が形成されている。

なお、使用雰囲気温度が４００℃以上の高温の場合には
、熱ヒステリシスの影響を受は難くするため、支持体（
１）の端面（ｌａ）　（ｌｂ）のいずれか一方を、釉薬
（５）で固めない方がよい。

芯部における細線支持体（１）の外周面（１ｃ）を熱良
導層（６）で覆うことにより、風速計用受感部の自己加
熱式温度センサが形成される。

この熱良導層（６）は、細線支持体（１）へ金属管を嵌
合するか、あるいは金属メツキを施こすことによって形
成することができる。

第２図においては、金又は銀製の有頂筒体（７）を、細
線支持体（１）の外周に緊密に被嵌し、その有頂筒体（
７）の胴部（７ａ）をもって、熱良導Ｍ（６）としであ
る。

有頂筒体（７）の長さは、これを細線支持体（１）に被
嵌したときに、その下端が細線支持体（１）の下端部よ
り若干上位となるように定めである。支持体（１）の下
端部の残された部分には、有頂筒体（７）と同径の延長
管（８）を被嵌し、有頂筒体（７）と延長管（８）の突
き合せ部は、銀ロウ等でロウ付け（９）しである。

延長管（８）は、ステンレス環の中空管で、その中には
、１対のリード線（１０）を電気絶縁して挿通した碍管
（１１）が挿通されている。

リード線（１０）は、抵抗線（３）の両端（３ｂ）　（
３ｃ）を接続するための接続端（ｌｏａ）を反転折曲し
た往復線（ｆｏｂ）　（１０ｃ）からなり、その往復線
（１０ｂ）　（１０ｃ）の一方（１０ｂ）は、抵抗線（
３）に電流を流す回路に、他方（１０ｃ）は、抵抗線（
３）の両端電圧を計る回路に、それぞれ接続されている
。

上記、抵抗線（３）は、比較的大きな電流が流されて自
己加熱する状態で使用され、かつ、その加熱温度は、抵
抗線（３）の両端電圧で計られる。

抵抗線（３）が自己加熱した際、熱は、細線支持体（１
）を加熱するとともに、有頂筒体（７）の胴部（７ａ）
に伝達され、胴部（７ａ）の外周の気流雰囲気に応じて
、気中に放散される。

胴部（７ａ）に風が当たった場合、胴部（７ａ）は熱良
導層（６）であるため、風上、風下にかかわらず、胴部
（７ａ）はほぼ均一な温度に冷却され、かつ細線支持体
（１）も１周辺から中心に向けて均一に冷、却される。

その結果、抵抗１！（３）も、全長に亘って均一に冷却
されることとなる。

そのため、抵抗線（３）に局部的な温度偏倚は生ぜず、
自動制御がかけられて、自己加熱の電力を増加しても、
電力損失の大きさは、抵抗線全体に均一になる。従って
、風上の有頂筒体（７）の表面温度を、風の温度に対し
て常に一定の差を有するように制御を行なうことが可能
となる。

第３図は、高温度用の場合に、細線支持体（１）の一方
の端面、例えば上端面（１ｂ）を釉薬（５）で固めない
で、有頂筒体（７）を被嵌した芯部の例を示すもので、
この場合には、有頂筒体（７）の頂壁（７ｂ）と細線支
持体（１）の上端面（１ｂ）の間の空間に、細孔（２）
へ充填したマグネシア等と同じ微小粉体（４）を充填し
ておく。

このようにすると、細線支持体（１）と抵抗線（３）の
熱膨張率の相違による抵抗線（３）の引張り等が生じな
いので、熱ヒステリシスによる抵抗線（３）の断線が防
止される。

また、抵抗線（３）をループ状に折り返えした折曲部（
３ｂ）も、固定されておらず、幅広い使用温度範囲に亘
って、熱ヒステリシスの影響を防止するようにしである
。

〔他の実施例〕

第４図は、芯部の他の実施例を示すもので、細線支持体
（２１）には、周辺部の細孔（２）に加えて、中心部に
も複数の細孔（２２）が設けられ、この各細孔（２）　
（２２）の全部に、１本の抵抗線（３）が、各細孔（２
）（２２）を縫うようにして、挿通されている。

第５図は、芯部のさらに別の実施例を示すものである。

細線支持体（３１）の中心部には、４個の細孔（３２）
が設けられ、第３図のリード線（１０）と同様の１対の
リード線（１０）における折り返えした接続端（１０ａ
’）の下方に続く往復線（１０ｂ’　）　（１０ｅ’　
）を、各細孔（３２）　へ上方から挿入し、かつその上
端の接続端（１０ａ’）に１周辺部の細孔（２）を縫う
ようにして挿通した抵抗線（３）の両端（３ｂ）　（３
ｃ）が接続されている。

この実施例の場合、リード線（１０’）を細孔（３２）
にきつく挿通するか、又は、その下端部を釉薬（５）で
固めるかして、リード線（１０’）を細線支持体（３１
）に固定することにより、微く細い抵抗線（３）とリー
ド線（１０）の接続端（１０ａ’　）とは固定され、セ
ンサとして組み立てるに際して、その部分の断線の恐れ
が少なくなる。

本発明による自己加熱温度センサは、部側抵抗体を自己
加熱させているときの抵抗値から、温度を計るような使
用目的に適するものであるが、自己加熱させないで、温
度を計る使用目的にも適することは言うまでもない。

〔発明の効果〕

抵抗線が測定雰囲気であるガス体や液体等の物質と直接
に接触することのない密閉構造が得られ、かつ外形の維
持、及び表面の安定性の維持が容易である。

従って、熱式風速計の受感部として使用すると。

測定値の経時変化を少くすることができる。

また、自己加熱させたとき、外部雰囲気によって抵抗線
の温度分布が偏倚しないため、抵抗線の抵抗値に基いて
、正確な制御温度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の実施例を示すもので、 第１図は、芯部の実施例を示す斜視図。 第２図は、第１図の芯部を利用して形成された風速計の
受感部における自己加熱式温度センサの中央縦断面図。 第３図は、芯部の他の実施例を示す斜視図。 第４図は、芯部のさらに別の実施例を示す頂部の斜視図
、 第５図は、芯部のさらに別の実施例を示す斜視図である
。 （１）（２）（３）細線支持体（２）（２２）　（３２
）細孔（３）抵抗線　　　　　　（４）微小粉体（５）
釉薬　　　　　　　（６）熱良導層（７）有頂筒体　　
　　　（８）延長管（９）ロウ付　　　　　　　（１０
）　Ｏｏ′）リード線（１１）碍管 第５図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸線方向の多数の細孔を貫通した細長い電気絶縁
   性の細線支持体と、該細線支持体における前記細孔を縫
   うようにして挿通された自己加熱を兼ねる測温抵抗線と
   、前記細線支持体の外周面に形成した熱良導層とからな
   ることを特徴とする自己加熱式温度センサ。
2. （２）細線支持体がセラミックである特許請求の範囲第
   （１）項に記載の自己加熱式温度センサ。
3. （３）測温抵抗線が、細線支持体の周辺部の細孔を、１
   本の測温抵抗線で縫うように、各細孔に挿通されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項もしくは第
   （２）項に記載の自己加熱式温度センサ。
4. （４）測温抵抗線が、細線支持体の横断面において、ほ
   ぼ均等に配置された多数の細孔のすべてを縫うようにし
   て各細孔に挿通されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の自己
   加熱式温度センサ。
5. （５）測温抵抗線が、細線支持体における複数の細孔の
   いずれかに挿通された１対のリード線に接続されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第（４
   ）項のいずれかに記載の自己加熱式温度センサ。
6. （６）測温抵抗線が、細線支持体の横断面の中心部にお
   ける細孔に、中央部を反転し折曲して、両端が貫通され
   た１対のリード線における前記反転折曲部の中央に、そ
   れぞれに接続されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項乃至第（４）項のいずれかに記載の自己加
   熱式温度センサ。
7. （７）測温抵抗線を挿通した細孔が、耐熱性と電気絶縁
   性を有する微粉末をもって充填されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項乃至第（６）項のいずれ
   かに記載の自己加熱式温度センサ。
8. （８）細線支持体の複数の細孔を縫うようにして、適数
   の細孔に挿通された測温抵抗線を備える細線支持体の両
   端、もしくはいずれか一端における前記細孔より突出す
   る部分を、釉薬によって固めてあることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項乃至第（７）項のいずれかに記
   載の自己加熱式温度センサ。