JP2010286442A - 管路内流体の温度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空間部の真空を確実に保持することにより、長期に亘り高い測定精度で以て管路内流体の温度測定を行うことができる管路内流体の温度測定装置を提供すること。
【解決手段】外管２に接続したリード線導出管５を介して温度センサ４のリード線６を取り出すようにした管路内流体の温度測定装置において、リード線６の一部を露出した単線からなる導電線７により構成するとともに、リード線導出管５の導電線７の挿通部８に合成樹脂材料９を気密に充填する。
【選択図】図２

Description

本発明は、管路内流体の温度測定装置に関し、特に、内管と外管の間に形成した真空の空間部に温度センサを配設した温度測定装置において、空間部の真空を確実に保持することにより、長期に亘り高い測定精度で以て管路内流体の温度測定を行うことができる管路内流体の温度測定装置に関するものである。

管路内流体の温度測定装置としては、例えば、管路の一部に貫通孔を形成し、この貫通孔に棒状の温度センサを挿入して固定した形式のものが一般的に用いられている。
この温度センサは、その先端部が管路内に突出するように配設され、管路内を流れる流体に直接接触することにより、管路内流体の温度測定を高い精度で行うことができる。

ところが、上記従来の管路内流体の温度測定装置では、棒状の温度センサが管路内に突出することから、流体の流れに変化が生じて渦が発生し、温度センサ付近に流体が滞留しやすくなるという問題を有している。

そこで、本件出願人は、先に、管路内への温度センサの突出をなくして管路内を平滑に形成する管路内流体の温度測定装置を提案している（特許文献１参照）。
この管路内流体の温度測定装置は、管路の一部を形成する内管と、内管の外側に配設した外管と、内管と外管の間に形成した空間部と、該空間部を区画する内管の外周面に配設した温度センサとを備え、前記空間部を真空状態にしている。

ところで、この従来の管路内流体の温度測定装置は、外管にリード線導出管を気密に溶接し、このリード線導出管を介して、温度センサのリード線を取り出すとともに、リード線導出管の部分から空間部の真空状態が破られることがないように、リード線導出管のリード線の挿通部を、樹脂製の栓体とエポキシ樹脂等の硬化性の合成樹脂材料とによって遮断している。

しかしながら、この従来の管路内流体の温度測定装置は、リード線導出管のリード線の挿通部を遮断するようにしているが、リード線は、絶縁体被覆の内部に複数の導電線（より線）を配設しているため、絶縁体被覆と導電線の間や導電線同士の間に微少な隙間があり、この隙間を通じて空気が侵入し、外管空間部の真空状態が破られるという問題があった。

特開２００１−１５３７３１号公報

本発明は、従来の温度測定装置が有する問題点に鑑み、内管と外管の間に形成した真空の空間部に温度センサを配設した温度測定装置において、空間部の真空を確実に保持することにより、長期に亘り高い測定精度で以て管路内流体の温度測定を行うことができる管路内流体の温度測定装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の管路内流体の温度測定装置は、管路の一部を形成する内管と、内管の外側に配設した外管と、内管と外管の間に形成した真空状態の空間部と、該空間部を区画する内管の外周面に配設した温度センサとを備えるとともに、外管に接続したリード線導出管を介して温度センサのリード線を取り出すようにした管路内流体の温度測定装置において、リード線の一部を露出した単線からなる導電線又はフィルム被覆を施した単線からなる導電線により構成するとともに、リード線導出管の導電線の挿通部に合成樹脂材料を気密に充填又は装填したことを特徴とする。

ここで、「フィルム被覆を施した単線からなる導電線」とは、単線からなる導電線に、エナメル、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等の薄層の絶縁被膜を施したものをいう。

この場合において、空間部にガス吸着材を挿入することができる。

本発明の管路内流体の温度測定装置によれば、管路の一部を形成する内管と、内管の外側に配設した外管と、内管と外管の間に形成した真空状態の空間部と、該空間部を区画する内管の外周面に配設した温度センサとを備えるとともに、外管に接続したリード線導出管を介して温度センサのリード線を取り出すようにした管路内流体の温度測定装置において、リード線の一部を露出した単線からなる導電線又はフィルム被覆を施した単線からなる導電線により構成するとともに、リード線導出管の導電線の挿通部に合成樹脂材料を気密に充填又は装填することにより、露出した単線からなる導電線又はフィルム被覆を施した単線からなる導電線の周囲に充填又は装填した合成樹脂材料により、導電線の挿通部を隙間なく遮断することができ、これにより、空間部の真空を確実に保持して、長期に亘り高い測定精度で以て管路内流体の温度測定を行うことができる。

さらに、リード線の一部をフィルム被覆を施した単線からなる導電線により構成することにより、導電線がショートすることを確実に防止でき、合成樹脂材料を充填又は装填する際の作業性を向上することができる。

また、前記空間部にガス吸着材を挿入することにより、内管及び外管を構成する材料組織から放出されるガスを吸着し、空間部の真空状態を長期間に亘って維持することができる。

本発明の管路内流体の温度測定装置の一実施例を示す断面図である。 同温度測定装置の要部を示す拡大断面図である。 同温度測定装置の変形実施例の要部を示す拡大図で、（ａ）は正面縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

以下、本発明の管路内流体の温度測定装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の管路内流体の温度測定装置の一実施例を示す。
この温度測定装置は、管路の一部を形成する内管１と、軸方向両端部の内周面を内管１の外周面に当接して、内管１の外側に配設した外管２と、内管１と外管２の間に形成した環状の空間部３と、この空間部３を区画する内管１の外周面に配設した温度センサ４とを備えている。
そして、この温度測定装置は、外管２に接続したリード線導出管５を介して温度センサ４のリード線６を取り出すようにしており、このリード線６の一部を露出した単線からなる導電線７により構成するとともに、リード線導出管５の導電線７の挿通部８にエポキシ樹脂等の硬化性の合成樹脂材料９を気密に充填している。

内管１は、通常、耐薬品性、防錆性に優れたステンレス等の金属管で以て構成し、その内径は他の管路部分の内径と同一となっており、また、この内管１は、他の管路部分の内周面と面一に連続する内周面形状を有している。

外管２は、他の管路部分と同様の剛性を保つのに十分な肉厚で、耐薬品性、防錆性に優れたステンレス等の金属管からなり、本実施例では、筒状の外管本体部２ａ及びその両端の異径管部２ｂとを、２つの部材が接する部分１２を電子ビーム溶接によって気密に溶接することによって製作するようにしているが、外管２の製作方法は、これに限定されず、例えば、１つの部材や３つ以上の部材から製作することもできる。
そして、異径管部２ｂは、それぞれ外管本体部２ａの端部から縮径して、内管１の外周面に沿う筒状部を形成するとともに、筒状部の先端部に、管路の他の部分との接続のためにフランジ部２ｃを形成するようにしている。

内管１と外管２は、それらの内・外周面が相互に接する部分１０を、両管１、２の端面側から電子ビーム溶接によって気密に溶接している。
この電子ビーム溶接は、真空中で発生させた高速の電子ビームを当て、その衝撃発熱を利用して溶接を行う方法であるため、この溶接に必要となる真空の雰囲気を利用して、空間部３内を容易に真空にすることができる。
なお、特に限定されるものではないが、本実施例では、まず、一方の内管１と外管２の内・外周面が相互に接する部分１０の溶接を行い、その後、外管２の２つの部材が接する部分１２、他方の内管１と外管２の内・外周面が相互に接する部分１０の順に溶接を行うようにしている。

空間部３は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、内管１の外周を取り囲む環状に形成され、空間部３を区画する内管１の外周面に、温度センサ４が配設されている。
なお、温度センサ４は、本実施例では、内管１の外周面に断面半円状の凹溝１ａを周方向に設け、この凹溝１ａ内に埋設されており、これにより、より高精度に管路内流体の温度測定を行うことができるようにしている。

一方、空間部３には、外管２に形成した貫通孔に気密に溶接されたリード線導出部１１のリード線導出管５を接続し、このリード線導出管５を介して、温度センサ４のリード線６を取り出すようにしている。
そして、リード線導出管５の部分から空間部３の気密状態が破られることがないように、リード線６の一部を露出した単線からなる導電線７により構成するとともに、リード線導出管５の導電線７の挿通部８にエポキシ樹脂等の硬化性の合成樹脂材料９を気密に充填している。
導電線７の挿通部８は、他の部分より内径が小さく設けられるとともに、その上下部を逆テーパ状に広く形成し、合成樹脂材料９の接着性を高めている。

露出した単線からなる導電線７には、合成樹脂材料からなる絶縁体被覆を有しない単線からなる導電線（絶縁体被覆をはがした単線からなる導電線）を用いるほか、これに代えて、フィルム被覆を施した単線からなる導電線、具体的には、単線からなる導電線に、エナメル、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等の薄層の絶縁被膜を施した導電線（絶縁被膜が導電線に密着し、絶縁被膜と導電線の間に微少な隙間が存在しない導電線）を用いることができる。
この場合、リード線導出管５の導電線７の挿通部８に充填する合成樹脂材料９には、絶縁被膜に用いられている材料と接着性を有する材料、例えば、エポキシ樹脂等の硬化性の合成樹脂材料を用いるようにする。
そして、フィルム被覆を施した単線からなる導電線を用いることにより、導電線７がショートすることを確実に防止でき、合成樹脂材料９を充填する際の作業性を向上することができる。

なお、本実施例では、挿通部８以外は、通常の絶縁体被覆を有するリード線６を用いており、挿通部８の上下で露出した単線からなる導電線７（又はフィルム被覆を施した単線からなる導電線）と、ハンダ付等によって電気的に接続するようにしている。

ところで、合成樹脂材料９は、リード線導出管５の導電線７の挿通部８に、合成樹脂材料９を流動性を有する状態で直接流し込むことにより充填することもできるが、図３に示す変形実施例のように、予め挿通部８の形状に合わせて成形した合成樹脂材料９を装填するようにすることもできる。
この場合、合成樹脂材料９は、導電線７の挿通孔９ａ１を形成した位置決め用スペーサ９ａを用いて成形することによって、導電線７の位置決めを正確に行うことができる。
また、合成樹脂材料９は、合成樹脂材料９の性状等に合わせて、必要に応じて、Ｏリング９ｂ等のシール部材を介して、挿通部８に装填するようにすることができる。
そして、合成樹脂材料９に、予め挿通部８の形状に合わせて成形した合成樹脂材料９を用いることによって、作業性を向上することができる。

また、空間部３に、ガス吸着材１３を挿入することができる。
このガス吸着材１３は、内管１及び外管２を構成する材料組織から放出される、例えば、酸素ガス等のガス（いわゆる、アウトガス）を吸着するためのもので、特に限定されるものではないが、放出されることが予想されるガスの種類に応じて、例えば、酸素ガスの場合には、チタン、アルミニウム、鉄等の酸化しやすい金属の箔体や粉体（粉体の場合は、通気性のある袋に入れた状態で挿入するようにすることが好ましい。）を用いることができる。
これにより、一旦真空状態にした空間部３の真空状態を長期間に亘って維持することができる。

かくして、本実施例の管路内流体の温度測定装置は、管路の一部を形成する内管１と、内管１の外側に配設した外管２と、内管１と外管２の間に形成した真空状態の空間部３と、該空間部３を区画する内管１の外周面に配設した温度センサ４とを備えるとともに、外管２に接続したリード線導出管５を介して温度センサ４のリード線６を取り出すようにした管路内流体の温度測定装置において、リード線６の一部を露出した単線からなる導電線７（又はフィルム被覆を施した単線からなる導電線）により構成するとともに、リード線導出管５の導電線７の挿通部８に合成樹脂材料９を気密に充填又は装填することから、露出した単線からなる導電線７（又はフィルム被覆を施した単線からなる導電線）の周囲に充填又は装填した合成樹脂材料９により、導電線７の挿通部８を隙間なく遮断することができ、これにより、空間部３の真空を確実に保持して、長期に亘り高い測定精度で以て管路内流体の温度測定を行うことができる。

また、リード線の一部をフィルム被覆を施した単線からなる導電線により構成することにより、導電線７がショートすることを確実に防止でき、合成樹脂材料９を充填又は装填する際の作業性を向上することができる。

また、この管路内流体の温度測定装置では、内管１により管路を形成するとともに、内管１と外管２の間に形成した空間部３を真空状態にし、この空間部３を区画する内管１の外周面に温度センサ４を配設するようにしているので、温度センサ４が管路内に突出することがなく、また、温度センサ４が外部温度の影響を受けにくいため、高い測定精度で以て管路内流体の温度測定を行うことができる。

また、空間部３にガス吸着材１３を挿入することにより、内管１及び外管２を構成する材料組織から放出されるガスを吸着し、空間部３の真空状態を長期間に亘って維持することができ、長期に亘り高い測定精度で以て管路内流体の温度測定を行うことができる。

以上、本発明の管路内流体の温度測定装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の管路内流体の温度測定装置は、内管と外管の間に形成した真空の空間部に温度センサを配設した温度測定装置において、空間部の真空を確実に保持することにより、長期に亘り高い測定精度で以て管路内流体の温度測定を行えるという特性を有していることから、各種流体の温度測定装置として広く好適に用いることができる。

１ 内管
１ａ 凹溝
２ 外管
３ 空間部
４ 温度センサ
５ リード線導出管
６ リード線
７ 露出した単線からなる導電線（又はフィルム被覆を施した単線からなる導電線）
８ 導電線の挿通部
９ 合成樹脂材料
１０ 内管と外管の内・外周面が相互に接する部分（溶接部）
１１ リード線導出部
１２ 外管の２つの部材が接する部分（溶接部）
１３ ガス吸着材

Claims (3)

1. 管路の一部を形成する内管と、内管の外側に配設した外管と、内管と外管の間に形成した真空状態の空間部と、該空間部を区画する内管の外周面に配設した温度センサとを備えるとともに、外管に接続したリード線導出パイプを介して温度センサのリード線を取り出すようにした管路内流体の温度測定装置において、リード線の一部を露出した単線からなる導電線により構成するとともに、リード線導出パイプの導電線の挿通部に合成樹脂材料を気密に充填又は装填したことを特徴とする管路内流体の温度測定装置。
2. 管路の一部を形成する内管と、内管の外側に配設した外管と、内管と外管の間に形成した真空状態の空間部と、該空間部を区画する内管の外周面に配設した温度センサとを備えるとともに、外管に接続したリード線導出パイプを介して温度センサのリード線を取り出すようにした管路内流体の温度測定装置において、リード線の一部をフィルム被覆を施した単線からなる導電線により構成するとともに、リード線導出パイプの導電線の挿通部に合成樹脂材料を気密に充填又は装填したことを特徴とする管路内流体の温度測定装置。
3. 前記空間部にガス吸着材を挿入したことを特徴とする請求項１又は２記載の管路内流体の温度測定装置。

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