JP2011158424A - 熱電対の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｐｔ製ガラス溶解用装置における測定対象部位に熱電対を直接溶接して取り付ける際、熱電対が断線することを防止する熱電対の取付技術を提案する。
【解決手段】本発明は、Ｐｔ製ガラス溶解用装置の測定対象部位に熱電対を接合して取り付ける熱電対の取付構造において、測定対象部位の上部または近傍に、接合された熱電対の素線を固定するための補強部材を設けたことを特徴とする。この補強部材はＰｔプレートであることが好ましい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、熱電対の取付構造に関し、特に、Ｐｔ製ガラス溶解用装置の温度測定を行う際に貴金属熱電対を取り付ける場合の熱電対の取付構造に関する。

産業界で最も多く使用されている温度センサとして熱電対がある。この温度センサとしての熱電対は、多数の種類が存在し、測定対象の温度範囲に適合したものが使用され、高温域の温度測定には、Ｐｔ対Ｐｔ−Ｒｈ合金のような貴金属熱電対が使用される（非特許文献１参照）。

この貴金属熱電対は、例えば、ガラス製造業におけるＰｔ製ガラス溶解用装置などにおいて、装置の各測定対象部位の温度を測定する場合に使用される。

このＰｔ製ガラス溶解用装置において熱電対を使用する場合、一般的には、熱電対を測定対象部位に直接溶接するか、或いは測定対象部位に予め溶接して取り付けたプレートに熱電対を溶接して取付られていた（例えば、特許文献１参照）。具体的には、図１に示すように、Ｐｔ製ガラス溶解用装置１の測定対象部位に、熱電対Ｃの素線（２，３）を溶接して接合される。そして、図２に示すように、素線（２，３）に絶縁管５を通し、図示せぬ温度モニター装置などに接続される。

このように、各測定対象部位に熱電対を直接溶接する場合、絶縁管の通し作業の際や、Ｐｔ製ガラス溶解用装置の設置作業、ガラス溶解操業中などに、熱電対の断線トラブルが生じることがある。そのため、断線トラブルが生じた熱電対に対しては、再度、溶接し直すというメインテナンス作業が必要となる。

特開平５−１７５５５５号公報

貴金属の化学 応用編 改訂版 ２００１年１２月１５日改訂版発行、発行所 田中貴金属工業株式会社、１２１頁から１３１頁

本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、Ｐｔ製ガラス溶解用装置における測定対象部位に、熱電対を直接溶接して取り付ける場合、熱電対が断線することを防止する熱電対の取付技術を提案することを目的とする。

本発明は、Ｐｔ製ガラス溶解用装置の測定対象部位に熱電対を接合して取り付ける熱電対の取付構造において、測定対象部位の上部または近傍に、接合された熱電対の素線を固定するための補強部材を設けたことを特徴とする。

熱電対の素線は、その線径が小さく細線であるため、溶接部分自体も小さく、この溶接部分の強度はあまり大きくない傾向がある。また、溶接により熱が加わると、熱電対の素線の溶接部分では、素線の金属組織に結晶粒の粗大化が生じて、溶接部分以外の素線の金属組織と異なる傾向となり、粗大な結晶粒界から切断されやすくなる。また、Ｐｔ系貴金属熱電対のＰｔ対Ｐｔ−Ｒｈ合金の場合では、Ｐｔ素線の方がＰｔ−Ｒｈ合金素線よりも引っ張り強度が小さいため、Ｐｔ素線が切断されやすい傾向がある。このようなことから、本発明では、熱電対の溶接部分に直接外力が加わらないように、熱電対の素線を、測定対象部位の上部または近傍に、補強部材により固定することによって、熱電対の断線を確実に防止することができる。

本発明の熱電対の取付構造における補強部材はＰｔプレートであることが好ましい。本発明における補強部材は、その形状や材質等には特に制限はないが、熱電対の温度測定特性に大きな影響を与えないものがよく、特に溶接部分と補強部材との間の温度差が可能な限り小さいことが好ましい。補強部材として板状のＰｔプレートを用いると、Ｐｔ製ガラス溶解用装置の構成材料と同じであり、熱電対の温度測定特性に与える影響が少ない。また、Ｐｔプレートにより熱電対を固定する方法についても特に制限はないが、例えば、測定対象部位に熱電対を直接溶接して接合し、その接合部分から延びる熱電対の素線の一部を、測定対象部位近傍の表面に這わせるようにし、表面に這った素線をＰｔプレートで覆うようにして配置し、そのＰｔプレートの端部を溶接等により固定することができる。

本発明の熱電対の取付構造では、熱電対の種類には特に制限はないが、高温域測定に使用される貴金属熱電対を使用する場合に有効である。貴金属熱電対としては、Ｐｔ系のものがあり、具体的には、Ｐｔ対Ｐｔ−Ｒｈ１０％、Ｐｔ対Ｐｔ−Ｒｈ１３％、Ｐｔ−Ｒｈ６％対Ｐｔ−Ｒｈ３０％、Ｐｔ−Ｒｈ２０％対Ｐｔ−Ｒｈ４０％などがある。本発明は、Ｐｔ対Ｐｔ−Ｒｈ合金の熱電対を使用する際に特に有効である。

本発明によれば、Ｐｔ製ガラス溶解用装置における測定対象部位に、熱電対を直接溶接して取り付けても、熱電対が断線することを確実に防止することが可能となる。

従来の熱電対の取付状態を示す側面図（Ａ）と平面図（Ｂ）。 従来の熱電対の取付状態を示す側面図。 実施例１の熱電対の取付状態を示す側面図（Ａ）と平面図（Ｂ）。 実施例１の熱電対の取付状態を示す側面図。 実施例２の熱電対の取付状態を示す側面図（Ａ）と平面図（Ｂ）。 実施例２の熱電対の取付状態を示す側面図。

以下、本発明の実施形態について、実施例１及び実施例２を参照しながら詳説する。

図３には、実施例１の熱電対の取付状態を示す側面図（Ａ）と平面図（Ｂ）を示す。この実施例１では、温度測定を行うＰｔ製ガラス溶解用装置１の測定対象部位に、熱電対Ｃを直接溶接して接合した。この熱電対Ｃは、線径φ１ｍｍのＰｔ素線２と同線径のＰｔ−Ｒｈ１３％素線とからなる。

熱電対の先端側の溶接後、溶接部４の近傍に、厚み０．５ｍｍで一辺１ｃｍ角のＰｔ板６を補強材として用い、Ｐｔ素線２及びＰｔ−Ｒｈ１３％素線３の一部を覆うように配置して、Ｐｔ板６の四隅を溶接して固定した。

そして、図４に示すように、Ｐｔ板６の固定後、Ｐｔ素線２及びＰｔ−Ｒｈ１３％素線３にアルミナ製の絶縁管５を複数通し、熱電対の取付を行った。

この実施例１の熱電対の取付構造と、従来の熱電対の取付構造（図１、図２参照）とを比較した場合、従来の取付構造では絶縁管の通し作業際に、溶接部分４が切断してしまうトラブルが発生したが、実施例１の場合では、断線トラブルは全く生じなかった。

また、Ｐｔ製ガラス溶解用装置における測定対象部位５０個所に、５０組の熱電対を取り付けたところ、従来の取付構造では５０組中５組の熱電対が、装置組立作業中、或いはガラス溶解操業中に断線するトラブルが発生した。これに対して、実施例１の取付構造では、５０組の熱電対のすべてにおいて、断線トラブルは発生しなかった。

図５には、実施例２の熱電対の取付状態を示す側面図（Ａ）と平面図（Ｂ）を示す。この実施例２についても、実施例１と同様に温度測定を行うＰｔ製ガラス溶解用装置１の測定対象部位に、熱電対Ｃを直接溶接して接合した。この熱電対Ｃは上記実施例１と同じものである。

熱電対の先端側の溶接後、厚み０．５ｍｍで一辺１ｃｍ角のＰｔ板６を補強材として用い、溶接部４の上部に、溶接部４が補強材の中央に位置するように溶接部４を覆うようにＰｔ板６を配置して、Ｐｔ板６の四隅を溶接して固定した。

そして、図５に示すように、Ｐｔ板６の固定後、Ｐｔ素線２及びＰｔ−Ｒｈ１３％素線３にアルミナ製の絶縁管５を複数通し、熱電対の取付を行った。

この実施例２の熱電対の取付構造と、従来の熱電対の取付構造（図１、図２参照）とを比較した場合、従来の取付構造では絶縁管の通し作業の際に、溶接部分４が切断してしまうトラブルが発生したが、実施例２の場合では、断線トラブルは全く生じなかった。

また、Ｐｔ製ガラス溶解用装置における測定対象部位５０個所に、５０組の熱電対を取り付けたところ、従来の取付構造では５０組中５組の熱電対が、装置組立作業中、或いはガラス溶解操業中に断線するトラブルが発生した。これに対して、実施例２の取付構造では、５０組の熱電対のすべてにおいて、断線トラブルは発生しなかった。

本発明によれば、Ｐｔ製ガラス溶解用装置に、直接熱電対を溶接して取り付ける場合において、熱電対の断線トラブルが防止できるため、Ｐｔ製ガラス溶解用装置のメインテナンス作業が軽減され、安定したガラス溶解操業を実現することが可能となる。

Claims (3)

1. Ｐｔ製ガラス溶解用装置の測定対象部位に熱電対を接合して取り付ける熱電対の取付構造において、
   測定対象部位の上部または近傍に、接合された熱電対の素線を固定するための補強部材を設けたことを特徴とする熱電対の取付構造。
2. 補強部材はＰｔプレートである請求項１に記載の熱電対の取付構造。
3. 熱電対は、Ｐｔ対Ｐｔ−Ｒｈ合金である請求項１または請求項２に記載の熱電対の取付構造。

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