JP2007078420A

JP2007078420A - Ｐｆａ樹脂被覆細径熱電対及びその製造方法

Info

Publication number: JP2007078420A
Application number: JP2005264118A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yamana; 勝山名; Koji Takashima; 晃二高島
Original assignee: Okazaki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Okazaki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】狭隘な場所に熱電対が設置できることが求められている。
【解決手段】並列に配置した一対のＫ熱電対素線の＋側素線および−側素線をそれぞれＰＦＡ樹脂で被覆を施し、ＰＦＡ樹脂で被覆した２本の＋側素線と−側素線を束ねた外側にＰＦＡ樹脂の被覆を施した径方向断面の外形寸法を幅０．５ｍｍ以下で高さ０．２５ｍｍ以下の扁平状断面に形成したＰＦＡ樹脂被覆細径熱電対とした。
【選択図】図１

Description

狭隘な場所に設置する必要がある熱電対に関する。

熱電対は、＋側素線と−側素線が先端の測温部以外で接触すると、測温部の温度が測定できなくなり、また測温部以外で外部の電気導体と接触すると測定誤差や測定ノイズを誘起する。

このため、熱電対は一般的に＋側素線と−側素線が先端以外では接触しないように、各素線を絶縁材で被覆しており、さらに、熱電対を据え付ける際の引き回しを容易にするため、被覆された一対の＋素線及び−素線を束ね、その外側にも絶縁材を被覆して１本の形状にしているのが用いられることが多い。

図１にその径方向断面形状を示す。＋側熱電対素線１と−側熱電対素線２はそれぞれ絶縁材３で被覆されており、これらの外側には外皮絶縁材４がさらに被覆されている。

このように絶縁材で被覆されているため、燃料電池等の電位を有する測定対象物であっても、電位によりセンサに不要な電流が流れることがなく、測定対象物に悪影響を及ぼすことがないことや、電位によって不要な電流が発生して測定信号にノイズが加わることがないことなどの特長も有している。

絶縁材３及び外皮絶縁材４として、ビニルを使用することもあるが、特に燃料電池等の化学装置のような腐食性を持つ雰囲気で使用する場合には、耐腐食性の高いフッ素樹脂、なかでもＰＦＡ樹脂（フッ素樹脂のひとつで、Tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinyl ether copolymer を略して一般にこう呼ばれている) を使用したものが広く用いられている。
実開平０２−０９９３３０

前述の、ＰＦＡで被覆された一対の＋側素線及び−側素線を束ね、その外側にさらにＰＦＡ樹脂を被覆して１本の形状にした熱電対で、特に熱電対素線に JIS C 1602 に示されるＫ熱電対素線を用いたものに関し、燃料電池などの狭隘部の温度測定や、狭隘部での引き回しのために、細径化の必要が高まっている。

即ち、従来は、径方向断面の外径寸法は、幅（図１のＡ）約０．６ｍｍ、高さ（図１のＢ）約０．３ｍｍが最小であったが、さらに細径化することが求められている。

従来、細径化に関して、細い熱電対素線に薄くＰＦＡ樹脂を被覆することができないという技術的制限があり、例えば、外径φ０．１ｍｍ以下の熱電対素線に被覆されるＰＦＡ樹脂の厚さを８０μｍ以下にしようとすると、ＰＦＡ樹脂に穴などの欠損が生じていた。

一対のＫ熱電対素線の＋側素線及び−側素線にそれぞれＰＦＡ樹脂で被覆を施し、さらに、これら被覆した２本の素線を束ねた外側にＰＦＡ樹脂の被覆を施したＰＦＡ樹脂被覆細径熱電対の細径化は、細い熱電対素線に薄くＰＦＡ樹脂を被覆することを可能にしたことにより達成された。

細いＫ熱電対素線にＰＦＡ樹脂を薄く被覆することは、素線にＰＦＡ樹脂を被覆加工する際に、ＰＦＡ樹脂に穴などの欠損が生じるために、従来は外径φ０．１ｍｍ以下の熱電対素線に対し、被覆されるＰＦＡ樹脂の厚さは８０μｍが限度であった。この被覆は、下面と上面にノズルが設けられた容器内でＰＦＡ樹脂を加熱して溶融させ、下面ノズルから熱電対素線を入れて上面ノズルから引上げ、熱電対素線外面に付着したＰＦＡ樹脂を冷却して固化することにより行われるが、試行錯誤の結果、製作条件を以下のように改善することにより、外径φ０．１ｍｍ以下の熱電対素線に被覆されるＰＦＡ樹脂の厚さを、穴などの欠損を生じさせることなく６０μｍ以下とすることを可能にした。

従来、容器内のＰＦＡ温度は、容器の形状や雰囲気温度などにより異なるが３５０乃至し４００℃とするのが一般的であった。

本発明では、温度を約２０℃下げて、３３０乃至し３８０℃とし、これにより液状態でのＰＦＡ樹脂の粘度等の物性を変えた。

従来、被覆を施す線状対象物熱の引上げ速度は１６〜１７ｃｍ／秒とするのが一般的であったが、本発明ではこれを２０〜２８ｃｍ／秒と速くした。

この２点の相乗効果によって、厚さ６０μｍ以下のＰＦＡ樹脂被覆が可能になり、径方向断面の外径寸法が、幅（図１のＡ）０．５ｍｍ以下でかつ高さ（図１のＢ）０．２５ｍｍ以下のＰＦＡ樹脂被覆細径熱電対を実現した。

なお、外径のＰＦＡ樹脂被覆は、内側の熱電対素線への被覆に比べて被覆対象が太いため、従来より、６０μｍ以下の厚さとすることは可能であった。

本発明は、並列に配置した一対のＫ熱電対素線の＋側素線および−側素線をそれぞれＰＦＡ樹脂で被覆を施し、ＰＦＡ樹脂で被覆した２本の＋側素線と−側素線を束ねた外側にＰＦＡ樹脂の被覆を施した径方向断面の外形寸法を幅０．５ｍｍ以下で高さ０．２５ｍｍ以下の扁平状断面に形成したＰＦＡ樹脂被覆細径熱電対であるので、熱電対を細径化でき、熱電対を狭隘な場所への設置を可能とした。

また、本発明は、外径φ０．１ｍｍ以下の熱電対素線へのＰＦＡ樹脂の被覆を、下面と上面にノズルが設けられた容器内でＰＦＡ樹脂を約３３０〜３８０℃に加熱して溶融させ、下面ノズルから熱電対素線を入れて上面ノズルからの熱電対素線の引上げを２０〜２８ｃｍ／秒の速度で引上げ、熱電対素線外側に付着したＰＦＡ樹脂を冷却して固化することにより、被覆されるＰＦＡ樹脂の厚さを６０μｍ以下としたＰＦＡ樹脂被覆細径熱電対の製造方法であるので、細径な熱電対素線に穴などの欠損を生じることなく、ＰＦＡ樹脂の被膜が可能となった。

図１に径方向断面形状を、図２に全体の形状を示す。

図１、図２の＋側熱電対素線１と、−側熱電対素線２はそれぞれ JIS C 1602 に示されるＫ熱電対の＋側素線と−側素線である。熱電対素線被覆絶縁材３及び外皮絶縁材４はＰＦＡ樹脂である。

熱電対素線１及び熱電対素線２の外径寸法はφ０．０６ｍｍ、被覆絶縁材３と外皮絶縁材４の厚さはともに０．０４ｍｍ（４０μｍ）で、径方向断面の外径寸法は、幅（図１のＡ）０．３６ｍｍ、高さ（図１のＢ）０．２２ｍｍであり、従来のものより細径化が図られ、より狭隘部の温度測定や、狭隘部での引き回しが可能になっている。ちなみに従来の最小径のものは、熱電対素線１及び熱電対素線２の外径寸法がφ０．０８ｍｍ、被覆絶縁材３の厚さが０．０８ｍｍ（８０μｍ）、外皮絶縁材４の厚さが０．０４ｍｍ（４０μｍ）で、径方向断面の外径寸法は幅（図１のＡ）０．５６ｍｍ、高さ（図１のＢ）０．３２ｍｍであった。

全体形状に関しては、図２に示すように、温度を測定する先端部（図２の先端）は、外皮絶縁材４から熱電対素線被覆絶縁材３が露出しており、熱電対素線被覆絶縁材からは＋側熱電対素線１と−側熱電対素線２が露出している。

この＋側熱電対素線１と−側熱電対素線２の先端は溶接されて測温部５を形成し、その外側には機械的、化学的に先端部を保護するためと電気的絶縁のために、シリコンゴムモールド６が被せられている。

また、後端部（図２の右端）も、外皮絶縁材４から熱電対素線被覆絶縁材３が露出しており、熱電対素線被覆絶縁材からは、＋側熱電対素線１と−側熱電対素線２が露出している。これらの素線は熱電対信号受信器や端子台、補償導線などに接続される。

なお、シリコンゴムモールド６は、機械的、化学的な先端部保護および電気的絶縁が必要なければ設ける必要はなく、また、外部環境によってはＰＦＡ樹脂やＦＥＰ樹脂（Fluorinated ethylene propylene copolymer) でモールドしてもよい。

本発明は、ＰＦＡ樹脂をＫ熱電対素線の被覆に実施したが、他の熱電対素線の被覆の可能性もある。

本発明の径方向断面形状を示す断面図である。本発明の全体の概要を示す側面図である。

符号の説明

１…＋側熱電対素線
２…−側熱電対素線
３…熱電対素線被覆絶縁材
４…外皮絶縁材
５…測温部
６…シリコンゴムモールド

Claims

並列に配置した一対のＫ熱電対素線の＋側素線および−側素線をそれぞれＰＦＡ樹脂で被覆を施し、ＰＦＡ樹脂で被覆した２本の＋側素線と−側素線を束ねた外側にＰＦＡ樹脂の被覆を施した径方向断面の外形寸法を幅０．５ｍｍ以下で高さ０．２５ｍｍ以下の扁平状断面に形成したＰＦＡ樹脂被覆細径熱電対。
外径φ０．１ｍｍ以下の熱電対素線へのＰＦＡ樹脂の被覆を、下面と上面にノズルが設けられた容器内でＰＦＡ樹脂を約３３０〜３８０℃に加熱して溶融させ、下面ノズルから熱電対素線を入れて上面ノズルからの熱電対素線の引上げを２０〜２８ｃｍ／秒の速度で引上げ、熱電対素線外側に付着したＰＦＡ樹脂を冷却して固化することにより、被覆されるＰＦＡ樹脂の厚さを６０μｍ以下とした請求項１記載のＰＦＡ樹脂被覆細径熱電対の製造方法。