JP2003166882A - 接続装置および熱電対装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の接続装置の課題とするところは、第
1の被接続体および第２の被接続体の芯線を容易且つ高
い信頼性をもって接続することにある。 【解決手段】 外部被覆の内部に芯線を挿通してなる熱
電対（第１の被接続体）１における外部被覆から露出し
た素線１２Ａ、１２Ｂと、外部被覆の内部に芯線を挿通
してなる補償導線２Ａ、２Ｂ（第２の被接続体）におけ
る外部被覆から露出した芯線２２とを接続する装置にお
いて、熱電対１の芯線１２Ａ、１２Ｂと補償導線２Ａ、
２Ｂが配置された絶縁材料からなる基板３と、熱電対１
の芯線１２Ａ、１２Ｂと補償導線２Ａ，２Ｂの芯線２２
を互いに接続して基板３に固定する芯線接続手段（例え
ば基板３の表面に形成された導電金属層３１Ａ、３１に
素線と芯線をろう付けにより接続固定する）とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は接続装置およびこの
接続装置を用いてシース形熱電対と補償導線とを接続す
る熱電対装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シース形熱電対は小形化を図れることか
ら温度測定の用途に広く採用されている。このシース形
熱電対は補償電線を介して測定回路に接続して用いてお
り、測定した温度情報を補償導線を介して測定回路に伝
えるようにしている。

【０００３】シース形熱電対と補償導線とは次に述べる
構成で接続されている。

【０００４】シース形熱電対は、金属からなるシース
(外部被覆)の内部に一対の熱電対素線（芯線）が挿通さ
れて耐熱性絶縁粉末が充填されたものである。熱電対素
線の端末はシースから外部に露出されている。補償導線
は外部被覆の内部に一対の芯線が挿通されたもので、芯
線の端末が外部被覆の外部に露出されている。

【０００５】そして、熱電対素線の端末と補償導線の芯
線とはろう付けにより接続される。熱電対素線と芯線と
の接続部を囲んで金属製のスリーブが配置され、このス
リーブの両端がシース形熱電対のシースと補償導線の外
部被覆に夫々固定されている。スリーブの内部には絶縁
樹脂が充填されて熱電対素線と芯線の接続部が樹脂の内
部に埋められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなシース形熱
電対と補償導線とを接続する接続装置においては、熱電
対素線と補償導線の芯線との接続部は絶縁樹脂によって
囲まれて押えられているだけで、剛性的に直接固定、支
持されていない。このため、熱電対素線と補償導線の芯
線とを接続する作業は空中で不安定な状態で行わなけれ
ばならないとともに、熱電対素線と補償導線の芯線を折
って断線させる危険性も高いので、接続作業が面倒で確
実な接続を行うために高い技術を要している。また、シ
ース形熱電対と補償導線との接続部の信頼性についても
接続作業を行う人の技術に依存するところが大きく信頼
性についても不安があった。

【０００７】原子力関係ではシースの外径が小さいもの
が用いられるが、シース形熱電対のシースの外径１．５
ｍｍ以下（素線直径０．１ｍｍ以下）、なかでもシース
１１の外径が０．５ｍｍ以下（素線直径０．０８ｍｍ以
下）である場合の接続作業では、作業中に熱電対素線が
僅かな外力でも断線することがあり、接続作業にはかな
り高い技術と集中力を必要とし、接続部の信頼性に関し
ても作業に依るところが一層大きかった。

【０００８】本発明は、第1の被接続体の芯線と第２の
被接続体の芯線とを容易且つ高い信頼性をもって接続で
きる接続装置を提供することを目的とする。

【０００９】本発明は前記接続装置を用いてシース形熱
電対の素線と補償導線とを容易且つ高い信頼性をもって
接続できる熱電対装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の接続装
置は、外部被覆の内部に芯線を挿通してなる第１の被接
続体における前記外部被覆から露出した前記芯線と、外
部被覆の内部に芯線を挿通してなる第２の被接続体にお
ける前記外部被覆から露出した前記芯線とを接続する装
置において、前記第１の被接続体の芯線と前記第２の被
接続体の芯線が配置された絶縁材料からなる基板と、前
記第１の被接続体の芯線と前記第２の被接続体の芯線と
を互いに接続して前記基板に固定する芯線接続手段とを
具備することを特徴とする。

【００１１】この発明によれば、第1の被接続体の芯線
と第２の被接続体の芯線とを剛性的に直接固定、支持す
るので、両方の芯線を容易且つ高い信頼性を持って接続
することができる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１に記載の接続
装置において、前記芯線接続手段は、前記基板の表面に
金属層を形成し、前記第１の被接続体の芯線と前記第２
の被接続体の芯線を前記金属層にろう付けするものであ
ることを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１に記載の接続
装置において、前記芯線接続手段は、前記基板にねじを
螺挿し、このねじで前記第１の被接続体の芯線と前記第
２の被接続体の芯線を押えるものであることを特徴とす
る。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１に記載の接続
装置において、前記基板は、前記第１の被接続体を固定
する固定部と前記第２の被接続体を固定する固定部を有
していることを特徴とする。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１に記載の接続
装置において、前記第１の被接続体、前記第２の被接続
体、前記基板および前記芯線接続手段がシースの内部に
配置され、このシースに鞘体の内部に充填された絶縁樹
脂により支持されていることを特徴とする。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１に記載の接続
装置において、前記第１の被接続体、前記第２の被接続
体の芯線、前記基板および前記芯線接続手段が絶縁樹脂
で被覆されていることを特徴とする。

【００１７】請求項７の発明の熱電対装置は、外部被覆
の内部に芯線を挿通してなるシース形熱電対と、外部被
覆の内部に芯線を挿通してなる補償導線と、前記シース
形熱電対の芯線と前記導線の芯線とを接続する請求項１
ないし６のいずれかに記載の接続装置とを具備すること
を特徴とする。

【００１８】請求項８の発明は、請求項７の熱電対装置
において、前記シース形熱電対は外部被覆の外径が１．
５ｍｍ以下のものであることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態につい
て図１および図２を参照して説明する。

【００２０】この実施の形態はシース形熱電対と補償導
線とを接続するシース形熱電対装置に適用したものであ
る。図１はこの接続装置のおよびシース形熱電対装置を
示す平面図、図2は同側面図である。

【００２１】図において１は単一のシース形熱電対、２
Ａ、２Ｂは一対の補償導線、３は接続用の基板である。

【００２２】シース形熱電対１は、外部被覆である金属
からなるシース１１の内部に一対の熱電対素線１２Ａ、
１２Ｂが挿通されて耐熱絶縁粉末（図示せず）が充填さ
れたもので、一対の熱電対素線１２Ａ、１２Ｂの端末が
シース１１の開口端部から外部に露出されている。一対
の補償導線２Ａ、２Ｂは、夫々外部被覆２１の内部に芯
線２２が挿通されたもので、この芯線２２が外部被覆２
１の開口端部から外部に露出されている。

【００２３】基板３は絶縁性合成樹脂や絶縁性セラミッ
クスなどの絶縁材料により形成されたもので、後述する
ようにシース形熱電対１の熱電対素線１２Ａ、１２Ｂと
補償導線２Ａ、２Ｂの芯線２２とを直線状に配置して接
続するために適する長さおよび幅寸法を有する長方形を
なしている。図中３ａは基板３の一方の表面、３ｂは基
板３の他方の表面である。

【００２４】基板３の一方の表面３ａにおける長さ方向
中央部には、一対の導線金属層３１Ａ、３１Ｂが基板幅
方向に並べて形成されている。一対の導線金属層３１
Ａ、３１Ｂは公知のプリント配線と同じ方法により形成
されたもので、シース形熱電対１の熱電対素線１２Ａ、
１２Ｂと補償導線２Ａ、２Ｂの芯線２２との接続に必要
な大きさを有している。

【００２５】また、基板３の一方の端部には、基板の両
方の表面３ａ、３ｂを貫通する一対の固定孔３２Ａ、３
２Ｂが基板幅方向に間隔を存して形成されており、この
一対の固定孔３２Ａ、３２Ｂはシース形熱電対１を挿通
できる直径を有している。基板３の他方の端部には、基
板の両方の表面３ａ、３ｂを貫通する一対の固定孔３３
Ａ、３３Ｂが基板幅方向に間隔を存して形成されてお
り、この一対の固定孔３３Ａ、３３Ｂは補償導線２Ａ、
２Ｂを挿通できる直径を有している。

【００２６】そして、シース形熱電対１は、基板３の一
方の端部における一方の固定孔３２Ａに一方の表面３ａ
側から他方の表面３ｂ側へ挿通され、さらに基板は場方
向に沿って折り曲げられた後、他方の固定孔３２Ｂに他
方の表面３ｂ側から一方の表面３ａ側へ挿通されてい
る。シース形熱電対１は、基板３の一方の表面３ａ側に
おいて、シース形熱電対１の開口端部から一対の熱電対
素線１２Ａ、１２Ｂの端末が露出されている。これによ
りシース形熱電対１は基板３に直接固定され、接続作業
時および製品（シース形熱電対）使用時にシース形熱電
対１に加わる外力をこの固定部分で受止めて補償導線２
Ａ、２Ｂとの接続部に直接加わることを回避して接続部
を保護している。

【００２７】一対の補償導線２Ａ，２Ｂは、基板３の他
方の端部における一対の固定孔３３Ａ、３３Ｂに他方の
表面３ｂ側から一方の表面３ａ側へ挿通され、一方の表
面３ａ側において外部被覆２１から芯線２２の端末が露
出されている。これにより補償導線２Ａ、２Ｂは基板３
に直接固定され、接続作業時および製品（シース形熱電
対）使用時に補償導線２Ａ、２Ｂに加わる外力をこの固
定部分で受止めてシース形熱電対１との接続部に直接加
わることを回避して接続部を保護している。

【００２８】基板３の一方の表面３ａにおいて，シース
形熱電対１の一方の熱電対素線１２Ａの端末と一方の補
償導線２Ａの芯線２２の端末とが一方の導電金属層３１
Ａ上に向き合って配置され、これら熱電対素線１２Ａと
芯線２２とがろう材４を用いたろう付けにより互いに接
合されるとともに導電金属層３１Ａに固着されている。
基板３の一方の表面３ａにおいて，シース形熱電対１の
他方の熱電対素線１２Ｂの端末と他方の補償導線２Ｂの
芯線２２の端末とが他方の導電金属層３１Ｂ上に向き合
って配置され、これら熱電対素線１２Ｂと芯線２２とが
ろう材４を用いたろう付けにより互いに接合されるとと
もに導電金属層３１Ｂに固着されている。この実施の形
態では芯線接続手段として導線金属層およびろう材が用
いられているなお、一対の熱電対素線１２Ａ、１２Ｂの
端末と一対の芯線２２の端末の隣合うもの同志は互いに
接触しないように直径方向に間隔が開けられている。

【００２９】このようにしてシース形熱電対１の熱電対
素線１２Ａ、１２Ｂ（第1の被接続体の芯線）と一対の
補償導線２Ａ，２Ｂの芯線２２（第２の被接続体の芯
線）が剛性部材である基板３上に直接固定、支持されて
互いに電気的に接続されている。このため、シース形熱
電対１の熱電対素線１２Ａ、１２Ｂと補償導線２Ａ，２
Ｂの芯線２２を剛性的に直接固定、支持するので、両方
の芯線を容易に接続できるとともに、熱電対素線１２
Ａ、１２Ｂの接続作業時における断線を防止して接続す
ることができる。また、シース形熱電対１の熱電対素線
１２Ａ、１２Ｂと補償導線２の芯線２２を確実に接続し
て、製品（シース形熱電対装置）使用時に接続が外れた
り、断線する事故が発生することがなく、接続部の信頼
性を高めることができる。

【００３０】特にシース形熱電対１のシース１１の外径
１．５ｍｍ以下（素線直径０．１ｍｍ以下）、なかでも
シース１１の外径が０．５ｍｍ以下（素線直径０．０８
ｍｍ以下）の条件の場合の接続作業を容易且つ確実に行
うことができる。

【００３１】そして、この接続装置を用いてシース形熱
電対１と補償導線２Ａ、２Ｂを接続したシース形熱電対
装置は、高い生産性と信頼性を備えることができ、特に
シース外径が小さいシース形熱電対を用いた装置に適し
ている。

【００３２】第２の実施の形態について図３および図４
を参照して説明する。図３は接続装置およびシース形熱
電対装置を示す平面図、図４は同側面図である。図３お
よび図４において図１および図２（第１の実施の形態）
と同じ符号を付して示している。

【００３３】この実施の形態は、シース形熱電対１の熱
電対素線１２Ａ、１２Ｂと一対の補償導線２Ａ，２Ｂの
芯線２２とを基板３に接続する芯線接続手段として例え
ば一対ねじ４１Ａ、４１Ｂを用いたものである。すなわ
ち、例えば皿ねじからなる一対のねじ４１Ａ、４１Ｂは
導電性金属により形成されている。基板３の長さ方向中
央部には基板幅方向に間隔を置いて一対のねじ固定孔４
２Ａ、４２Ｂが基板厚さ方向に形成されている。一対の
ねじ４１Ａ、４１Ｂは基板３の表面３ａ側から一対のね
じ固定孔４２Ａ、４２Ｂに螺挿するものである。

【００３４】基板３の表面３ａの中央部において，シー
ス形熱電対１の一方の熱電対素線１２Ａの端末と一方の
補償導線２Ａの芯線２２の端末とが一方のねじ固定孔４
２Ａを囲んで接触した状態で配置され、ねじ４１Ａが基
板３の表面３ａ側からねじ固定孔４２Ａに螺挿されてい
る。ねじ４１Ａはその頭部で熱電対素線１２Ａと芯線２
２を基板３の表面３ａに押え付けて、その頭部および軸
部が熱電対素線１２Ａと芯線２２に接触している。

【００３５】基板３の表面３ａの中央部において，シー
ス形熱電対１の他方の熱電対素線１２Ｂの端末と他方の
補償導線２Ｂの芯線２２の端末とが他方のねじ固定孔４
２Ｂを囲んで接触した状態で配置され、ねじ４１Ｂが基
板３の表面３ａ側からねじ固定孔４２ＢＢに螺挿されて
いる。ねじ４１Ｂはその頭部で熱電対素線１２Ｂと芯線
２２を基板３の表面３ａに押え付けて、その頭部および
軸部が熱電対素線１２Ｂと芯線２２に接触する。

【００３６】このようにシース形熱電対１の熱電対素線
１２Ａ、１２Ｂ（第1の被接続体の芯線）と一対の補償
導線２Ａ，２Ｂの芯線２２（第２の被接続体の芯線）と
が剛性部材である基板３上に直接固定、支持されて互い
に電気的に接続される。この実施の形態でも第１の実施
の形態と同様の効果を得ることができる。

【００３７】前述した第１の実施の形態と第２の実施の
形態は、シース形熱電対１の熱電対素線１２Ａ、１２Ｂ
（第1の被接続体の芯線）と一対の補償導線２Ａ，２Ｂ
の芯線２２を剛性的に接続する構成として大変適してい
る。

【００３８】図５は第１の実施の形態における接続装置
をスリーブの内部に収納した第３の実施の形態を示して
いる。図５において図１と同じ部分は同じ符号を付して
示している。なお、この実施の形態では図１で示すよう
なシース形熱電対と補償導線を基板で固定する構成を採
用していない。

【００３９】図５において５１は金属からなるスリーブ
で、第１の実施の形態におけるシース形熱電対１と補償
導線２Ａ，２Ｂとの接続装置を収納できる内径を有する
円筒形をなし、一端が開放され、他端にはシース挿通固
定孔５２が中心軸線に沿って形成されている。スリーブ
５１は第１の実施の形態における接続装置を同心円状に
囲んで配置され、シース挿通固定孔５２にシース形熱電
対１のシース１１が挿通されている。スリーブ５１はシ
ース形熱電対１のシース１１にろう付けされている。

【００４０】スリ−ブ５１の内部には絶縁性をもった熱
硬化性樹脂５３、例えばエポキシ樹脂が充填されてい
る。すなわち、熱硬化性樹脂５３は軟化した状態でスリ
ーブ５１の内部に充填された後に硬化されている。熱硬
化性樹脂５３はスリーブ５１の内部の空間部全体を埋
め、シース形熱電対１のシース１１および補償導線２
Ａ、２Ｂの外部被覆２１に固着し、熱電対素線１２Ａ、
１２Ｂの端末と芯線２２の端末に固着し、また基板３に
固着している。これによりシース１１、外部被覆２１、
熱電対素線１２Ａ、１２Ｂ、芯線２２およびスリーブ５
１が一体に固定される。なお、基板３は熱硬化性樹脂５
３、例えばエポキシ樹脂と密着性の良い樹脂、例えばベ
ークライトで形成すると、熱硬化性樹脂５３が基板３に
密着して包囲する。

【００４１】この構成によれば第１の実施の形態におけ
る接続装置を保護してその機械強度面、絶縁面および耐
環境面で性能を高めることができる。

【００４２】図６は第１の実施の形態における接続装置
を絶縁樹脂で直接被覆した第４の実施の形態を示してい
る。図６において図１と同じ部分は同じ符号を付して示
している。なお、この実施の形態では図１で示すような
シース形熱電対と補償導線を基板で固定する構成を採用
していない。

【００４３】図６において６１は絶縁性をもった熱硬化
性樹脂、例えばエポキシ樹脂で、この樹脂６１は第１の
実施の形態における接続装置（第１の被接続体、前記第
２の被接続体の芯線、前記基板および前記芯線接続手
段）の周囲全体に密着して被覆している。熱硬化性樹脂
６１を第１の実施の形態における接続装置の周囲全体に
密して被覆させるためには、樹脂６１をコーティングす
る方法、あるいは熱収縮チューブを被せて加熱し収縮さ
せる方法がある。この構成によれば第１の実施の形態に
おける接続装置を保護してその機械強度面、絶縁面およ
び耐環境面で性能を高めることができる。

【００４４】図７は第２の実施の形態における接続装置
をスリーブ５１の内部に収納して樹脂５３を充填した第
５の実施の形態を示している。図７において図３および
図５と同じ部分は同じ符号を付して示している。なお、
この実施の形態では図３で示すようなシース形熱電対と
補償導線を基板で固定する構成を採用していない。

【００４５】図８は第２の実施の形態における接続装置
を絶縁樹脂６１で直接被覆した第６の実施の形態を示し
ている。図８において図３および図６と同じ部分は同じ
符号を付して示している。なお、この実施の形態では図
３で示すようなシース形熱電対と補償導線を基板で固定
する構成を採用していない。

【００４６】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
ず、種々変形して実施することができる。例えば、本発
明の接続装置はシース形熱電対の素線と補導線との接続
に限定されず、第1の被接続体の芯線と第２の被接続体
の芯線とを接続する装置に広く適用できる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の発明の接続装置によれば、第
1の被接続体の芯線と第２の被接続体の芯線とを剛性部
材である基板に直接固定、支持するので、両方の芯線を
容易且つ断線事故を発生させることなく接続することが
でき、しかも両方の芯線を確実に接続して接続部に高い
信頼性をもたせることができる。

【００４８】請求項２および請求項３の発明によれば、
請求項１における芯線接続手段を効果的な形態で実現す
ることができる。

【００４９】請求項４の発明によれば、基板に第1の被
接続体と第２の被接続体を固定するので、第1の被接続
体の芯線と第２の被接続体の芯線に外力が加わることを
阻止することができる。

【００５０】請求項５および請求項６の発明によれば、
請求項１の発明の接続装置を保護して機械的強度、絶縁
性および耐環境性を高めることができる。

【００５１】請求項７および請求項８の発明のによれ
ば、請求項１ないし５に記載された接続装置を用いて、
高い生産性と信頼性を備えたシース形熱電対装置を得る
ことができ、特にシース外径が小さいシース形熱電対を
用いたシース形熱電対装置に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における接続装置を
示す平面図。

【図２】同実施の形態における接続装置を示す側面図。

【図３】第２の実施の形態における接続装置を示す平面
図。

【図４】同実施の形態における接続装置を示す側面図。

【図５】第３の実施の形態における接続装置を示す断面
図。

【図６】第４の実施の形態における接続装置を示す断面
図。

【図７】第５の実施の形態における接続装置を示す断面
図。

【図８】第6の実施の形態における接続装置を示す断面
図。

【符号の説明】

１…シース形熱電対（第1の被接続体） ２Ａ…補償導線（第２の被接続体） ２Ｂ…補償導線（第２の被接続体） ３…基板 １１…シース １２Ａ…熱電対素線 １２Ｂ…熱電対素線 ２１…外部被覆 ２２…芯線 ３１Ａ…導電金属層 ３１Ｂ…導電金属層 ３２Ａ…固定孔 ３２Ｂ…固定孔 ３３ａ…固定孔 ３３ｂ…固定孔 ４１Ａ…ねじ ４１Ｂ…ねじ ４２Ａ…ねじ孔 ４２Ｂ…ねじ孔 ５１…スリーブ ５３…樹脂 ６１…樹脂

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部被覆の内部に芯線を挿通してなる第
   １の被接続体における前記外部被覆から露出した前記芯
   線と、外部被覆の内部に芯線を挿通してなる第２の被接
   続体における前記外部被覆から露出した前記芯線とを接
   続する装置において、 前記第１の被接続体の芯線と前記第２の被接続体の芯線
   が配置された絶縁材料からなる基板と、前記第１の被接
   続体の芯線と前記第２の被接続体の芯線とを互いに接続
   して前記基板に固定する芯線接続手段とを具備すること
   を特徴とする接続装置。
2. 【請求項２】 前記芯線接続手段は、前記基板の表面に
   金属層を形成し、前記第１の被接続体の芯線と前記第２
   の被接続体の芯線を前記金属層にろう付けするものであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
3. 【請求項３】 前記芯線接続手段は、前記基板にねじを
   螺挿し、このねじで前記第１の被接続体の芯線と前記第
   ２の被接続体の芯線を押えるものであることを特徴とす
   る請求項１に記載の接続装置。
4. 【請求項４】 前記基板は、前記第１の被接続体を固定
   する固定部と前記第２の被接続体を固定する固定部を有
   していることを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
5. 【請求項５】 前記第１の被接続体、前記第２の被接続
   体、前記基板および前記芯線接続手段がスリーブの内部
   に配置され、このスリーブの内部に充填された絶縁樹脂
   により支持されていることを特徴とする請求項１に記載
   の接続装置。
6. 【請求項６】 前記第１の被接続体、前記第２の被接続
   体の芯線、前記基板および前記芯線接続手段が絶縁樹脂
   で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の接
   続装置。
7. 【請求項７】 外部被覆の内部に芯線を挿通してなるシ
   ース形熱電対と、外部被覆の内部に芯線を挿通してなる
   補償導線と、前記シース形熱電対の芯線と前記導線の芯
   線とを接続する請求項１ないし６のいずれかに記載の接
   続装置とを具備することを特徴とする熱電対装置。
8. 【請求項８】 前記シース形熱電対は外部被覆の外径が
   １．５ｍｍ以下のものであることを特徴とする請求項７
   に記載の熱電対装置。