JPH0529872B2 - - Google Patents

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、ステムに掛け渡したものとがあ
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
りしたものでは、白金線の長さが、ステムの間隔
によつ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、線を長くして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つて、変形し
易くなり、そのため、コイル部の形状によつて、
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、細いガラス棒等の支持体
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、その巻ピツチを、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、
電子制御によつて定温度（定抵抗）制御等の地蔵
平衡制御がなされるため、風速に応じて、自己の
抵抗値を図りながら、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、風によつ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、見掛上の低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、正しく低温度差に制
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
に、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
つて、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
の芯部をもつ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
るセラミツク製とするのが望ましく、その直径
は、例えば、1.5mm程度、長さは約20mm、細孔２
は、直径約0.2mmのもので、円柱の周辺近くに10
個、等間隔をもつて配列されている。

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、各細個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１ａ，１ｂ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との間隙内には、耐熱性及び電気絶縁性の高
い微小粉体４、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１ａ，１ｂ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け難くするた
め、支持体１の端面１ａ，１ｂ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
つ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をもつて、熱良導層６として
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てある。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してある。

延長管８は、ステンレス製の中空管で、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１０ａを反転折曲した往復
線１０ｂ，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に風が当たつた場合、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、周辺から中心に向けて均一に冷却され
る。その結果、抵抗線３も、全長に亘つて均一に
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。従つて、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
いので、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
囲に亘つて、熱ヒステリシスの影響を防止するよ
うにしてある。

〔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１０
a′の下方に続く往復線１０b′，１０c′を、各細孔
３２へ上方から挿入し、かつその上端の接続端１
０a′に、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，３ｃ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３
１に固定することにより、微く長い抵抗線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、温測抵抗
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。

従つて、熱式風速計の受感部として使用する
と、測定値の径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、外部雰囲気によつ
て抵抗線の温度分布が偏倚しないため、抵抗線の
抵抗値に基づいて、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……微良導層、７……有頂筒体、８……
延長管、９……ロウ付、１０，１０′……リード
線、１１……碍管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 細線支持体がセラミツ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 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 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 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 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 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つ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 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、釉薬によつて固めて
   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。