JP2008128694A

JP2008128694A - 測温センサ及びその設置方法

Info

Publication number: JP2008128694A
Application number: JP2006311058A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kimura; 秀雄木村; Koji Okabe; 浩司岡部
Original assignee: Yamari Industries Ltd
Current assignee: Yamari Industries Ltd
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】測温対象の内部空間が複雑な構造を有していたり、外部の壁面に他の部品が存在するような場合にも適正な測温位置にシース熱電対の測温部を位置させることができるとともに、周囲の他部品の取り付けの妨げにもならず、広い用途に用いることができる保護管付きの測温センサ及びその設置方法を提供せんとする。
【解決手段】長手方向に沿って所定の形状に屈曲して構成された保護管３に対し、可撓性を有するシース熱電対２を保護管基端部３０側から該保護管の内面形状に沿って屈曲させながら挿入し、所定の挿入位置にて金属シース外周面２０ａを前記保護管の基端部３０に固定した。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属シース内に少なくとも一対の熱電対素線を収容してなるシース熱電対と該シース熱電対を収容する保護管とより構成される測温センサに係わり、たとえば産業用の各種燃焼関連装置などの複雑な装置に設置するのに好適な測温センサ及びその設置方法に関する。

この種の測温センサとしては、たとえば特許文献１には、熱電対部をシース管で覆ったシース熱電対部を、保護管内に収容した構成とされ、シース管の先端よりもさらに先端側の保護管の部分に、開放端として内径が４．０ｍｍの開口を設け、シース管と開口の先端との間隔を１０ｍｍにしたものが提案されている。また、特許文献２には、シース熱電対の筒状母材の基端側にフランジが形成され、フランジよりも先端側における筒状母材の外周面部に、１５．５Ｃｒ−７６Ｎｉ−８Ｆｅの組成を有する高合金材料のプラズマ粉末肉盛溶接部が肉盛溶接されたものが提案されている。さらに、特許文献３には、一端が閉じた黒鉛製保護管の開口端に、一端にフランジを設けた金属製保護管の他端を螺合して一体とした保護管の外周を、さらに金属製保護管で保護し、前記一体とした保護管内にシース熱電対を挿入固定してなる炉内温度連続測温センサが提案されている。

これらシース熱電対と保護管よりなる従来の測温センサは、いずれも測温対象の測定位置まで保護管をストレートに挿入し、その内部にシース熱電対を挿着して構成されるものである。しかしながら、測温対象の内部空間が複雑な構造を有していたり、外部の壁面に他の部品が存在するような場合には、測温センサの取付に対する自由度が小さくなり、本来測定したい測温位置からずれてしまう、あるいは他の部品等の位置を設計変更せざるを得ないといった状況が生じていた。たとえば、産業用の各種燃焼関連装置などでは、外部壁面に多くの関連部品が存在するとともに複雑な内部構造を有し、かつ多くの測温位置を有する場合もあることから、上記保護管で適正な測温位置にシース熱電対を至らしめることは非常に困難である。

よって、従来、このような取付けの自由度の小さい箇所に用いる測温センサは、保護管を用いることなく、屈曲容易なシース熱電対を直接、取り付けることにより狙いとする測温位置に設けることも為されていた。しかし、シース熱電対からはリード線などが延びていることから周囲の部品の取り付けの邪魔となり、自動化の妨げとなったり、シース熱電対単独で用いることから使用できる用途も限定されるといった問題があった。

特開２００４−３７３８１号公報特開平１０−１６０５８６号公報特開平９−１８９６１６号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、測温対象の内部空間が複雑な構造を有していたり、外部の壁面に他の部品が存在するような場合にも適正な測温位置にシース熱電対の測温部を位置させることができるとともに、周囲の他部品の取り付けの妨げにもならず、広い用途に用いることができる保護管付きの測温センサ及びその設置方法を提供する点にある。

本発明は、前述の課題解決のために、金属シース内に少なくとも一対の熱電対素線を収容してなるシース熱電対と、該シース熱電対を収容する保護管とより構成される測温センサであって、前記シース熱電対が可撓性を有するとともに、前記保護管を長手方向に沿って所定の形状に屈曲させて構成し、前記シース熱電対を、保護管の基端側から該保護管の内面形状に沿って屈曲させながら挿入し、所定の挿入位置において、金属シース外周面を前記保護管の基端部に固定してなることを特徴とする測温センサを構成した。

ここで、前記保護管を、長手方向に沿って単または複数の方向に屈曲させることにより所定形状に構成したものが好ましい。

また、前記保護管の屈曲の最小半径を、１．０ｍｍ以上としたものが好ましい。

さらに、前記金属シース外周面を、保護管の基端部に設けた取付部材を介して着脱可能に固定するものが好ましい。

また、本発明は、これら測温センサの設置方法であって、被測温部の壁面に形成された取付孔に、前記所定の形状に屈曲させて構成した保護管を挿入して、その基端側を壁面に固定し、固定された前記保護管の基端側の開口部より、前記可撓性を有するシース熱電対を該保護管の内面形状に沿って屈曲させながら挿入し、所定の挿入位置において、金属シース外周面を前記保護管の基端部に固定してなることを特徴とする上記測温センサの設置方法をも提供する。

ここで、保護管の基端部に、前記金属シース外周面を着脱可能に固定するための取付部材を設け、該取付部材を前記被測温部の壁面に固定する方法が好ましい。

以上にしてなる本願発明に係る測温センサによれば、保護管を長手方向に沿って所定の形状に屈曲させて構成し、シース熱電対を保護管の基端側から該保護管の内面形状に沿って屈曲させながら挿入し、所定の挿入位置において、金属シース外周面を前記保護管の基端部に固定するので、測温対象の内部空間が複雑な構造を有していたり、外部の壁面に他の部品が存在するような場合にも、これらの構造に応じて屈曲させた保護管を構成して取り付けることにより、該保護管の内面をガイド部としてシース熱電対を狙いとする測温位置まで案内し、適正な位置にシース熱電対の測温部を位置させることができる。

また、本発明によれば、保護管を有することから広い用途に用いることができることは勿論のこと、このような屈曲させた保護管を用いることにより、周囲の他部品との間隔を取るなど、取付位置に関する設計上の自由度が高まることから、他部品等の構造や取付けなども容易となり、自動化が可能となるなど、コスト削減が容易となる。

保護管は、長手方向に沿って単または複数の方向に屈曲させることにより、測温対象の構造に応じた適宜な形状に自由に構成することができ、とくに屈曲の最小半径を１．０ｍｍ以上としたのでシース熱電対の挿着が容易となる。

また、金属シース外周面を、保護管の基端部に設けた取付部材を介して着脱可能に固定したので、シース熱電対の点検や交換の際の着脱作業が容易となる。

また、設置方法としては、被測温部の壁面に形成された取付孔に所定形状に屈曲させて構成した保護管を挿入して、その基端側を壁面に固定し、固定された前記保護管の基端側の開口部より、前記可撓性を有するシース熱電対を該保護管の内面形状に沿って屈曲させながら挿入し、所定の挿入位置において、金属シース外周面を前記保護管の基端部に固定するので、周囲の他部品などを取り付けた後にシース熱電対を取り付けることができ、他部品取付けの際にシース熱電対のリード線などが邪魔になるといったことが回避でき、他部品等の自動化、とくに自動溶接なども可能となる。

また、保護管の基端部に金属シース外周面を着脱可能に固定するための取付部材を設け、該取付部材を前記被測温部の壁面に固定するので、予め設定された保護管基端部の取付部材に対して、シース熱電対を容易に取り付けることができる。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係る測温センサを構成するシース熱電対および保護管を示し、図２はその設置手順を示している。図中符号１は測温センサ、２はシース熱電対、３は保護管をそれぞれ示している。

本発明の測温センサ１は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、長手方向に沿って所定の形状に屈曲して構成された保護管３に対し、可撓性を有するシース熱電対２を保護管基端部３０側から該保護管の内面形状に沿って屈曲させながら挿入し、所定の挿入位置にて金属シース外周面２０ａを前記保護管の基端部３０に固定したものである。

なお、本発明の測温センサ１を設置する測温対象としては、たとえば産業用の各種燃焼関連装置など、構造が複雑で取付位置が限られるものが好適であるが、本発明はとくに測温対象を限定するものではなく、その他の対象にも用いることができることは勿論である。

シース熱電対２は、図１（ａ）にも示すように、金属シース２０の内部に、測温部Ｂとなる温接点２１ａを備えた少なくとも一対の熱電対素線２１、２１およびこれら熱電対素線と金属シースとの隙間を埋める無機絶縁物２２を収容して構成された従来から用いられているシース熱電対を用いることができる。本例では温接点が非接触型とされているが接触型等として構成してもよい。金属シース２０は、たとえばオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）やニッケルクローム系耐熱合金（インコネル）等を用いることができ、シース内に充填する無機絶縁物２２は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を用いることができる。

また、熱電対素線２１は、たとえばプラス側素線にニッケル−クロム合金、マイナス側素線にニッケル合金が用いることができるが、これも特に限定されるものではない。また、本例では、熱電対素線２１，２１を一対のみ収容したもの例示しているが、複数対内挿したものでも勿論よい。また、シース熱電対２の基端側において接続部５によりリード線６，６に接続され、該リード線６，６の先端に脱着コネクタ７が設けられているが、このような構造に何ら限定されず、たとえばスリーブ状の保護管で支持し、端子箱から延出した補償導線で測定器に接続される耐圧防爆型としたものなど、接続構造は用途等に応じて種々の構造を採用できる。

このようなシース熱電対２は、金属シースの素材や外径、肉厚等に応じた可撓性を有しており、本発明はこの可撓性を利用して、屈曲させた保護管３に対してシース熱電対２を挿着する。なお、金属シースの素材や外径等の寸法などは、測温する対象、すなわち用途に応じて適宜設定され、それにより可撓性もほぼ決まるが、その可撓性の程度に応じて、保護管３の屈曲のさせ方（屈曲半径等）や寸法（保護管３とシース熱電対２との隙間、内部の隙間など）を適宜設定すればよい。

保護管３は、シース熱電対２を収容することにより測温対象である雰囲気ガスの腐食成分による熱電対素線２１等の腐食を防止したり、シース熱電対２の物理的破損を防止するためのものであり、例えば耐蝕性を備えたステンレス鋼製パイプなどを用いることができる。また、保護管３の先端側は気密封止したもの以外に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、先端を開放させたもの、とくに開放端にシース先端部を位置させたものや、シース熱電対２の先端部を突出させたものなど、使用状況に応じて種々の形態を広く採用できる。

本発明は、このような保護管３を基端側の取付位置Ａから測温位置Ｌに向けて単または複数の方向に屈曲させ、所定形状に構成される。本例では、図２に示すように他の部品８２の位置を避けた取付位置Ａから、測温位置Ｌに向けて一方向に屈曲させているが、屈曲のさせ方に特に限定はなく、たとえば図４に示すように複数の方向に屈曲させてもよく、同一平面上で屈曲させるだけでなく３次元的に屈曲させてもよい。

すなわち本発明は、障害となる壁や他部品の存在等により、取付位置Ａから測温位置Ｌまでストレートで伸ばすことができない状況、あるいは他の部品の取付け等の関係でストレートの位置を避けたいような状況において、保護管を屈曲形成することにより取付位置Ａについての設計自由度を高めたものであり、その屈曲の形態については取付位置Ａと測温位置Ｌの関係、障害となる壁等の位置などに応じて適宜設定すればよい。屈曲の最小半径は、シース熱電対２をスムーズに案内できる程度、具体的には１．０ｍｍ以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上とすることが好ましい。

本実施形態に係る測温センサの設置手順は、図２（ａ）に示すように、まず前記保護管３が被測温部の壁面８に形成された取付孔８０に挿入されて基端部３０側を壁面８に固定した後、その基端部３０側の開口部よりシース熱電対２を挿入し、図２（ｃ）に示すように温接点を有する先端の測温部Ｂが測温位置Ｌに至った所定の挿入位置にて、金属シース外周面２０ａを保護管３の基端部３０に固定することにより測温センサ１が設置される。より詳しくは、保護管３の基端部３０に、金属シース２０の外周面２０ａを着脱可能に固定するための取付部材４が設けられており、保護管３は該取付部材４を介して壁面８に固定されている。

取付部材４は、図１（ｂ）にも示すように、保護管３の基端部３０に溶接等で固定される筒状本体４０と、該筒状本体４０の内周面に形成されたテーパー面４０ａに当接する傾斜面４２ａを外周に備えた筒状のコッター４２と、前記筒状本体４０の端部に螺着され、コッター４２を前記テーパー面に押付けて金属シース外周面２０ａに圧着させるための締付ネジ４１とよりなるコンプレッション・フィッティングが用いられている。

そして、保護管基端部３０に固定された筒状本体４０が取付孔８０に溶接等で固定されることにより、保護管３は間接的に取付孔８０に一端支持され、該筒状本体４０にコッター４２および締付ネジ４１をゆるく装着した状態で、当該取付部材４にシース熱電対２を挿入し、上述の所定の挿入位置にて締付ネジ４１を締付けることにより、金属シース外周面２０ａが当該取付部材４を介して保護管３の基端部３０に着脱可能に固定されるのである。

本例では、取付部材４としてコンプレッション・フィッティングを用いたが、その他の取付部材を用いることも勿論可能である。このような取付部材を用いることによりシース熱電対を点検又は交換する際には、シース熱電対２のみ取り外し、点検あるいは新しいシース熱電対に容易に交換することが可能となる。また、保護管３の基端部３０を直接取付孔８０に溶接等で固定してもよく、シース熱電対２と保護管３の接続についても、取付部材を設けずに直接ネジ込み、カシメ止め、溶接等により接続してもよい。

図４は、取付孔８０周辺に障害となる壁があるだけでなく、内部の測温位置Ｌの手前側にも障害となる壁８１があることから、保護管３を２度屈曲させ、障害壁８１を迂回して測温位置Ａに至らしめる例を示している。図４（ａ）は保護管３を取付部材４を介して取付孔８０に固定した状態、図４（ｂ）は固定された保護管３に対してシース熱電対２を挿通させている状態、図４（ｃ）はシース熱電対２が保護管３の内面に案内されて先端の測温部Ｂが測温位置Ａに至り、その位置で取付部材４により保護管３に固定された状態をそれぞれ示している。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

（ａ）は、本発明の代表的実施形態に係る測温センサに用いるシース熱電対を示す説明図、（ｂ）は、同じく保護管と取付部材を示す説明図。（ａ）〜（ｃ）は、同じく測温センサの設置手順を示す説明図。（ａ），（ｂ）は、保護管先端の変形例を示す説明図。（ａ）〜（ｃ）は、測温センサの変形例についての設置手順を示す説明図。

符号の説明

１測温センサ
２シース熱電対
３保護管
４取付部材
５接続部
６リード線
７脱着コネクタ
８壁面
２０金属シース
２０ａ外周面
２１熱電対素線
２１ａ温接点
２２無機絶縁物
３０基端部
４０筒状本体
４０ａテーパー面
４１締付ネジ
４２コッター
４２ａ傾斜面
８０取付孔
Ａ取付位置
Ｂ測温部
Ｌ測温位置

Claims

金属シース内に少なくとも一対の熱電対素線を収容してなるシース熱電対と、該シース熱電対を収容する保護管とより構成される測温センサであって、前記シース熱電対が可撓性を有するとともに、前記保護管を長手方向に沿って所定の形状に屈曲させて構成し、前記シース熱電対を、保護管の基端側から該保護管の内面形状に沿って屈曲させながら挿入し、所定の挿入位置において、金属シース外周面を前記保護管の基端部に固定してなることを特徴とする測温センサ。
前記保護管を、長手方向に沿って単または複数の方向に屈曲させることにより所定形状に構成してなる請求項１記載の測温センサ。
前記保護管の屈曲の最小半径を、１．０ｍｍ以上としてなる請求項１又は２記載の測温センサ。
前記金属シース外周面を、保護管の基端部に設けた取付部材を介して着脱可能に固定してなる請求項１〜３の何れか１項に記載の測温センサ。
被測温部の壁面に形成された取付孔に、前記所定の形状に屈曲させて構成した保護管を挿入して、その基端側を壁面に固定し、
固定された前記保護管の基端側の開口部より、前記可撓性を有するシース熱電対を該保護管の内面形状に沿って屈曲させながら挿入し、
所定の挿入位置において、金属シース外周面を前記保護管の基端部に固定してなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の測温センサの設置方法。
保護管の基端部に、前記金属シース外周面を着脱可能に固定するための取付部材を設け、該取付部材を前記被測温部の壁面に固定してなる請求項５記載の測温センサの設置方法。