JP2014098646A

JP2014098646A - 保護管劣化検知装置及び該方法

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Publication number: JP2014098646A
Application number: JP2012251008A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Fukui; 利英福井; Chitaka Manabe; 知多佳真鍋; Eiji Takahashi; 英二高橋; Yasuaki Yamane; 泰明山根; Yusuke Tanaka; 雄介田中
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-29
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: TW201423070A; KR101777931B1; EP2921849B1; JP5810065B2; AR093401A1; KR20150065892A; TWI506255B; US20150233849A1; EP2921849A1; EP2921849A4; CN104755916B; CN104755916A; WO2014076871A1; US9897491B2; ES2749210T3

Abstract

【課題】保護管式熱電対の保護管の劣化を、容易に検知できる保護管劣化検知装置及び該方法を提供することを目的とする。
【解決手段】保護管劣化検知装置は、測定対象の保護管付き熱電対に所定の電流を所定の時間印加し、前記熱電対の温度上昇量を算出し、算出した温度上昇量が所定の閾値を越えた場合に、前記保護管が劣化していると判断する。
【選択図】図３

Description

本発明は、保護管式熱電対の故障診断技術に関する。

従来から、工業用の温度計として熱電対が多く用いられ、測定する温度の範囲、測定箇所の状況、必要な精度などに応じて、さまざまな熱電対が用いられている。

熱電対は、加熱炉等の温度測定にも利用され、このような高温雰囲気において長時間使用され、温度の上昇下降を繰り返すことで熱電対自体が劣化してくるおそれがある。

そこで、容易に熱電対の劣化を検知、予知する技術が提案されている。例えば、熱電対に電流を供給し、熱電対による熱起電力から温度を測定し、あらかじめ記憶された温度と熱電対の抵抗値との関係から算出した温度に対応する抵抗値と、前記熱電対に電流を供給したときの電圧降下から測定した熱電対の抵抗値とを比較して、熱電対の劣化を検知する技術である（特許文献１参照）。また、測定対象に近い第１の熱電対と、この第１の熱電対に近接し、且つ、第１の熱電対よりも測定対象から遠い第２の熱電対とを設け、この第１の熱電対の出力と第２の熱電対の出力とを比較し、両熱電対の出力差が所定の値を越えたときに、第１の熱電対が劣化したと判断する技術である（特許文献２参照）。

特開平８−３１３４６６号公報特開平９−２１８１０７号公報

ここで、ゴムやプラスチックといった粘度の高い材料の混練においては、混練具合のセンシングが重要であり、その混練具合（混練度）を示す指針として、混練物の温度が計測されている。このような混練物の温度の計測は、保護管式熱電対（保護管付き熱電対）が多く用いられている。保護管式熱電対とは、例えば、金属製の保護管によって、熱電対素線を測定対象の雰囲気から保護した温度計である。

このように、混練物の温度は混練度を示す指針となる為、混練中に、保護管に磨耗や曲がり、折損などが発生した場合には、いち早く取り換える必要がある。また、折損などによる破片が混練材料に混じって、製品に悪影響を及ぼすといった問題も発生し得る。

このような問題を発生させないためには、保護管が劣化していないことが確認できればよい。言い換えれば、保護管の摩耗や破損等の劣化をいち早く検知し、保護管の取り替えタイミングを適切に見極めることができればよい。

そこで、本発明は、保護管式熱電対の保護管の劣化を、容易に検知できる保護管劣化検知装置及び該方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる一態様では、保護管付き熱電対に電流を印加する電源部と、前記電源部に所定の電流を前記熱電対に所定の時間印加させ、前記熱電対の温度上昇量を算出する温度上昇量算出部と、前記温度上昇量算出部が算出した温度上昇量が所定の閾値を越えた場合に、前記保護管が劣化していると判断する劣化検出部とを備えることを特徴とする。

そして、本発明の他の一態様に係る保護管劣化検知方法は、保護管付き熱電対の保護管劣化検知方法であって、所定の電流を前記熱電対に所定の時間印加し、前記熱電対の温度上昇量を算出する温度上昇量算出ステップと、前記温度上昇量が所定の閾値を越えた場合に、前記保護管が劣化していると判断する劣化検出ステップとを備えることを特徴とする。

このような構成の保護管劣化検知装置及び保護管劣化検知方法によれば、検査対象の保護管付き熱電対（保護管式熱電対）に所定の電流を所定時間印加した場合の、当該熱電対の温度上昇量を算出することで、保護管の劣化を判断することが可能となる。保護管の劣化とは、メッキ剥がれ、摩耗、破損等により保護管の体積が減少することをいうものとする。

本発明に係る保護管劣化検知装置により保護管の劣化の度合い（摩耗量）を容易に検査することができるので、頻繁に、例えば、保護管式熱電対により温度の測定をする都度、保護管の劣化の度合いを検査することができる。つまり、保護管の劣化の状況による保護管式熱電対（温度計）の寿命を推定し、適切なタイミングで温度計の取替えを行うことが可能となる。温度計を適切なタイミングで交換することができるので、製造工程の処理において適切な温度管理が可能となり、また、破損による破片等が混入する等の製品への悪影響を及ぼすことを防ぐことが可能となる。

また、簡便に且つ正確に保護管の劣化を判断でき、保護管の破損等を容易に見つけることが可能となるので、従来では破損の危険があり実用困難であった体積の小さい（肉厚の薄い）保護管を用いた保護管式熱電対を採用することが可能になる。すなわち、温度測定の応答性を向上させた保護管式熱電対を作成して、使用することが可能となる。

また、上述の保護管劣化検知装置において、前記熱電対による熱起電力から温度を検出する温度検出部を更に備え、前記温度上昇量算出部は、前記熱電対に電流を印加する前と後とのそれぞれの温度を前記温度検出部に検出させ、検出された温度に基づいて、前記温度上昇量を求めることが好ましい。

この構成により、所定の電流を所定時間印加する前と、印加した後とに温度を検出するので、熱電対の温度の変化を確実に検出することが可能となる。

また、上述の保護管劣化検知装置において、前記所定の閾値は、前記熱電対に、前記所定の電流を前記所定の時間印加した場合の温度上昇量の許容値であることが好ましい。

この構成により、保護管の劣化を確実に検出することが可能となる。

本発明にかかる保護管劣化検知装置は、保護管式熱電対の保護管の劣化を、容易に検知することができる。

実施形態における保護管劣化検知装置の構成を示す図である。保護管式熱電対の先端部の断面図である。図１に示す保護管劣化検知装置の劣化検出部の機能ブロック図である。図１に示す保護管劣化検知装置の判定条件テーブルの構成及び内容の例を示す図である。図１に示す保護管劣化検知装置の劣化検知処理のフローチャートである。図１に示す保護管劣化検知装置の劣化検知処理の方法を説明するための図である。図１に示す保護管劣化検知装置の劣化検知処理の方法を説明するための図である。応答性を向上させた保護管式熱電対のバリエーションを示す図である。

＜実施形態＞
ゴムやプラスチックといった粘度の高い材料の混練においては、混練物の温度が混練具合（混練度）を示す指針となる為、混練物の温度を測定する温度計は、精度の高さと応答性の良さが望まれる。保護管式熱電対により測定する温度の測定精度、及び、応答性を改善する方法として、保護管の体積を小さくすれば熱容量が小さくなり応答性が改善すると考えられる。

しかし、保護管の体積を小さくする、例えば、保護管の厚みを薄くすると強度が低くなり、混練中に保護管に磨耗や曲がり、折損などが発生する可能性が高くなる。そして、折損などによる破片が混練材料に混じって、製品に悪影響を及ぼすといった問題が発生し得る。

このような問題を発生させずに、混練物の温度の測定精度が高く、応答性の良い保護管式熱電対の使用を続けるには、保護管が劣化していないことが確認できればよい。言い換えれば、保護管の摩耗や破損等の劣化をいち早く検知し、保護管の取り替えタイミングを適切に見極めることができればよい。

実施形態の保護管劣化検知装置は、保護管式熱電対の保護管自体の劣化具合を、容易に検知するものである。この保護管劣化検知装置を用いて保護管式熱電式を適時に検査することにより、劣化が進んだり破損等が発生する前に保護管式熱電対を取り換えることができるので、保護管の厚みを薄くして測定精度が高く、応答性の良くした保護管式熱電対を用いることが可能となる。

＜構成＞
図１は、実施形態に係る保護管劣化検知装置１の構成を示す図である。保護管式熱電対１０は、検査対象の保護管式熱電対（保護管付き熱電対）である。保護管劣化検知装置１は、電源２、温度検出部３、劣化検出部４、スイッチ５を備える。保護管式熱電対１０の熱電対１１は、素線１１１と素線１１２とで構成され、それぞれ温度検出部３に接続されている。また、温度検出部３と劣化検出部４は通信可能に接続されている。劣化検出部４は、スイッチ５をＯＮ／ＯＦＦし、電源２を制御して所望のアンペアの電流を所望時間、熱電対１１に印加する。

図２は、保護管式熱電対１０の先端部の断面図である。保護管式熱電対１０は、熱電対１１と保護管１２とを備える。熱電対１１を構成する素線１１１、１１２は、空洞部１３内に通され、保護管１２の先端部内で接合されている。保護管１２は、例えば、ステンレス等により作成され、先端の円錐部１４の外側には、例えば、０．１ｍｍ（ミリメートル）程度の厚さにクロム等のメッキがなされている。尚、空洞部１３内には絶縁物が充填され、素線１１１、１１２の周りが絶縁物で覆われていても良い。

熱電対１１は、種類の異なった２本の金属線である素線１１１と素線１１２との両端を接合して閉回路を構成したものであり、この両端の接点に温度差が生じたときに、この閉回路に熱起電力が発生して、閉回路に電流が流れる。

温度検出部３は、この閉回路に発生する熱起電力の電圧を測定する。そして、予め内部のメモリ（不図示）に記憶されている熱電対１１の熱起電力と温度との所定の関係を用い、測定した電圧から温度に換算する演算を行って温度を算出する。

保護管式熱電対１０を温度計として使用する場合は、保護管１２の先端部を混練物に挿入し、接触することで熱電対１０に熱が伝わり、発生する熱起電力の電圧から温度を測定する。すなわち、保護管式熱電対１０、及び、温度検出部３が、温度計として機能する。この場合、温度検出部３は、算出した温度を温度検出部３に接続された所定の表示装置（不図示）に表示する。

劣化検出部４は、保護管式熱電対１０の保護管が劣化しているか否かの判断を行う。具体的には、保護管の劣化の度合いを検出し、許容範囲の劣化度であるか否かを判断する。図３に、劣化検出部４の機能ブロック図を示す。劣化検出部４は、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路等を備えて構成されたパソコン等であり、機能的に、劣化検知制御部４０、操作部４５、表示部４６を備える。

操作部４５は、劣化検知処理の開始を指示するコマンド、劣化検知処理を行う上で必要な各種データを劣化検出部４に入力する機器であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等である。

表示部４６は、劣化検知処理の結果を表示（出力）する機器である。操作部４５から入力されたコマンドやデータを出力してもよい。例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、及び、プラズマディスプレイ等の表示装置である。

劣化検知制御部４０は、温度上昇量算出部４１、劣化判定部４２、電流印加部４４、及び、判定条件記憶部４３を備え、劣化検出部４が備える各機能部を制御し、劣化検知処理を行わせる。

電流印加部４４は、電源２を制御し、また、スイッチ５をＯＮにして、所定の電流を所定時間、熱電対１１に印加する。印加する電流量と時間は、後述するように判定条件記憶部４３に記憶されている。

温度上昇量算出部４１は、温度検出部３から温度を取得し、温度の上昇量を算出する。具体的には、温度検出部３から温度を取得するタイミングは、電流印加部４４が熱電対１１に電流を印加する前と後の２回である。

劣化判定部４２は、温度上昇量算出部４１が算出した温度上昇量と、判定条件記憶部４３に記憶されている閾値とを比較して保護管１２の劣化を判断する。

判定条件記憶部４３は、劣化検知処理を行う際に用いるデータを記憶しておく。図５に、判定条件記憶部４３が記憶している判定条件テーブル４３０の構成例及びその内容例を示す。判定条件テーブル４３０は、劣化検知処理を行う前に、予め記憶されている。判定条件テーブル４３０は、電流項目４３１、印加時間項目４３２、及び、閾値項目４３３で構成される。

電流項目４３１は、検査対象の保護管式熱電対１０に印加する電流（単位：アンペア）を示す。

印加時間項目４３２は、検査対象の保護管式熱電対１０に、電流項目４３１で示される電流を印加する時間（単位：秒）を示す。

閾値項目４３３は、検査対象の保護管式熱電対１０に、電流項目４３１で示される電流を、印加時間項目４３２で示す時間の間印加した場合に、保護管１２が劣化していると判断するための温度上昇量の閾値（単位：度）を示す。検査対象の保護管式熱電対１０に、電流項目４３１で示される電流を、印加時間項目４３２で示す時間の間印加した場合の温度上昇量が、閾値項目４３３で示す閾値を越えている場合に、保護管１２は劣化していると判断される。すなわち、閾値は、温度上昇量の許容値である。

＜劣化検知方法＞
ここで、保護管劣化検知装置１の保護管の劣化の検知方法について説明する。

保護管式熱電対１０の熱電対１１に電流を流すと、温度計の先端部分の温度が上昇する。その温度上昇量と、先端の熱容量、すなわち、保護管１２の摩耗量とには相関がある。従って、温度上昇量から保護管１２の磨耗量（劣化の度合い）を推定することができる。

保護管式熱電対１０の熱電対１１に電流を印加すると、熱電対１１の先端が発熱する。発熱した熱は、保護管式熱電対１０の先端部分に拡散し温度を上昇させる。この温度上昇量を基に、保護管１２の摩耗量を判断する。

まず、保護管１２が劣化（摩耗）していない保護管式熱電対１０に対して、所定の電流を所定時間、熱電対１１に印加し、温度上昇量を算出する。算出した温度上昇量から、劣化を判断するための閾値を決定し、判定条件記憶部４３に記憶しておく。

そして、測定対象の保護管式熱電対１０に対して、保護管１２が劣化していない保護管式熱電対１０に対して印加した場合と同様に、所定の電流を所定時間、熱電対１１に印加し、温度上昇量を算出する。算出した温度上昇量と、判定条件記憶部４３に記憶されている閾値とを比較して、劣化しているか否かを判断する。

測定対象の保護管式熱電対１０の温度上昇量と、劣化していない保護管式熱電対１０の温度上昇量との差分が、保護管１２の先端部の体積の減少量、すなわち、劣化度（磨耗量）を示すことになる。保護管１２が正常、すなわち、摩耗が少なければ、温度上昇量は小さいが、劣化度が大きくなるにつれて温度上昇量が大きくなる。

従って、許容できる劣化度（摩耗量）を示す温度上昇量の差分を用いて、検査対象の保護管式熱電対１０の保護管１２の劣化度を判断する。具体的には、検査対象の保護管式熱電対１０の温度上昇量と、保護管１２が劣化していない保護管式熱電対１０の温度上昇量との差が、この差分を越えた場合には、検査対象の保護管式熱電対１０の保護管１２の劣化は、許容できない程度の劣化であると判断する。

図６、図７に、厚さ約０．１２ｍｍ（ミリメートル）のアルミ箔を保護管式熱電対１０の先端部分にとりつけ、磨耗の有無を模擬して行った実験の結果を示す。アルミ箔を、保護管１２の先端の円錐部１４の外側に施されたメッキと想定する。すなわち、アルミ箔を取り付けていない場合は、メッキがはがれて保護管１２が摩耗した状態を示す。

図６は、アルミ箔を取り付けていない保護管式熱電対に、電流１Ａを印加した場合の温度測定結果のグラフである。図６において、横軸は分単位で表す印加時間を示し、縦軸は度（℃）単位で表す温度を示す。縦軸の温度は、温度検出部３により測定された温度である。

例えば、保護管式熱電対に１Ａの電流を２秒間印加した時には約３１度が測定され（矢印１０参照）、５．５秒間印加した時には約３１．５度が測定されている（矢印１１参照）。同様の温度測定を、アルミ箔を取り付けた保護管式熱電対に対しても行う。

図７は、保護管式熱電対に電流１Ａを印加した際の温度上昇量の変化を説明するためのグラフである。図７において、横軸は秒単位で表す印加時間を示し、縦軸は度（℃）単位で表す温度変化（温度上昇量）を示す。縦軸の温度変化量は、横軸で示す秒数の間電流を印加した場合の温度変化量である。グラフα１は、アルミ箔を取り付けた保護管式熱電対に１Ａの電流を印加したときの、温度上昇量の推移を示すグラフであり、グラフα２は、アルミ箔を外した保護管式熱電対に１Ａの電流を印加したときの、温度上昇量の推移を示すグラフである。点線で示すグラフはそれぞれ、グラフα１及びグラフα２の線形近似曲線である。

例えば、１Ａの電流を２秒間印加した時に測定された温度が３１度であり（図６の矢印１０参照）、電流を印加する前に温度検出部３によって測定された温度が３０．５度である場合は、温度変化量０．５度が、温度上昇量となる（図７の矢印２０参照）。

図７において、１Ａの電流を１０秒流した場合には、アルミ箔外した保護管式熱電対の方が、アルミ箔を取り付けた保護管式熱電対に比べ、０．２度ほど温度上昇量の変化が見られる（矢印２１参照）。詳細には、グラフα１における印加時間（横軸）が１０秒の時の温度変化（縦軸）は、約１．０度であり、グラフα２における印加時間（横軸）が１０秒の時の温度変化（縦軸）は、約１．２５度である。グラフα１は、アルミ箔を取り付けた保護管式熱電対の温度上昇量の推移を示すグラフであり、グラフα２は、アルミ箔を外した保護管式熱電対の温度上昇量の推移を示すグラフであるので、アルミ箔を外した保護管式熱電対の温度上昇量の方が、アルミ箔を取り付けた保護管式熱電対の温度上昇量より、約０．２度高いことになる。

アルミ箔をメッキに見立てているので、アルミ箔を外した保護管式熱電対は、アルミ箔の厚さ分に相当する量が摩耗した、すなわち、約０．１ｍｍの厚さのメッキが摩耗した（剥がれた）保護管式熱電対と考えることができる。従って、メッキが摩耗した保護管式熱電対の方が、温度上昇量が０．２度高いことになる。

例えば、許容できる摩耗の厚さが０．１ｍｍである保護管式熱電対であって、混練物の温度を測定する保護管式熱電対の保護管の劣化を検出する場合は、混練物を排出した段階（混練中は、混練対象物と温度計の接触の有無で温度が変化するため）で、保護管式熱電対に１Ａの電流を１０秒間印加して、温度上昇量を測定する。温度上昇量が、劣化していない状態である初期状態の保護管式熱電対の温度上昇量と比べ、０．２度以上の差が出れば磨耗量０．１ｍｍと判断して、保護管式熱電対（温度計）を交換する。例えば、初期状態の保護管式熱電対の温度上昇量が「１．０」度である場合には、差分「０．２」度を加えた「１．２」度を、検査対象の保護管式熱電対の温度上昇量が超えた場合に、保護管式熱電対を交換する。

この場合、電流項目４３１として「１」アンペアを設定し、印加時間項目４３２として「１０」秒を設定し、閾値項目４３３として「１．２」度を設定した判定条件テーブル４３０を、判定条件記憶部４３に記憶させる。

また、温度上昇量を測定するプロセスは、１回だけではなく数回行って、劣化度を推定することとしてもよい。

尚、上述のように、保護管熱電対の温度上昇量を閾値とするほかに、図７の点線で示したグラフα１及びグラフα２の線形近似曲線の傾きを用いてもよい。例えば、図７において、アルミ箔を取り付けた保護管式熱電対のグラフα１の線形近似曲線は、ｙ＝０．１００４ｘで示される。また、アルミ箔を外した保護管式熱電対のグラフα２の線形近似曲線は、ｙ＝０．１３３３ｘで示される。つまり、線形近似曲線の傾きは、グラフα２の方が、グラフα１よりも大きい。すなわち、保護管が劣化したグラフの方が、保護管が劣化していないグラフに比べて傾きは大きくなる。従って、線形近似曲線の傾きを閾値とし、例えば、傾きが「０．１３３３」を越えた場合に、保護管が劣化したと判断することとしてもよい。

＜動作＞
以下、保護管劣化検知装置１の動作について、図５を用いて説明する。図５は、保護管劣化検知装置１の劣化検知処理のフローチャートである。

まず、ユーザは、検査対象の保護管式熱電対１０を保護管劣化検知装置１に接続し、劣化検出部４の操作部４５を操作して、劣化検知処理の開始を指示するコマンドを入力する。尚、事前に、判定条件記憶部４３には判定条件テーブル４３０（図４参照）が記憶されているものとする。

操作部４５が操作されてコマンドが入力されたことを、劣化検知制御部４０を介して検知した温度上昇量算出部４１は、温度検出部３に温度測定を指示する。

指示を受けた温度検出部３は、保護管式熱電対１０の温度を測定し、測定した温度を温度上昇量算出部４１に渡す（ステップＳ１０）。温度を渡された温度上昇量算出部４１は、渡された温度を、電流印加前の温度として作業領域に記憶する。

次に、電流印加部４４は、判定条件記憶部４３に記憶されている判定条件テーブル４３０を参照し、電流項目４３１として設定されているアンペアの電流の値「１」と、印加時間項目４３２として設定されている時間「１０」を読み出す。そして、電流印加部４４は、スイッチ５をＯＮにし、電源２を制御して、「１」アンペアの電流を「１０」秒の間、熱電対１１に印加する（ステップＳ１１）。

そして、熱電対１１への印加後、温度上昇量算出部４１は、温度検出部３に温度測定を指示する。

指示を受けた温度検出部３は、保護管式熱電対１０の温度を測定し、測定した温度を温度上昇量算出部４１に渡す（ステップＳ１２）。温度を渡された温度上昇量算出部４１は、渡された温度と作業領域に記憶してある電流印加前の温度との差を温度上昇量として算出する（ステップＳ１３）。温度上昇量算出部４１は、算出した温度上昇量を劣化判定部４２に渡す。

温度上昇量算出部４１から温度上昇量を渡された劣化判定部４２は、判定条件記憶部４３の判定条件テーブル４３０から閾値項目４３３として設定されている閾値「１．２」度を読み出す。劣化判定部４２は、温度上昇量算出部４１から渡された温度上昇量と、閾値とを比較し、温度上昇量が閾値よりも大きい場合は、保護管式熱電対１０の保護管１２が劣化したと判断し（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、劣化検知制御部４０を介して、保護管１２が劣化した旨を、表示部４６に表示させ、処理を終了する。一方、温度上昇量が閾値以下の場合は、保護管式熱電対１０の保護管１２の劣化の度合いは許容範囲であると判断し（ステップＳ１４：ＮＯ）、劣化検知制御部４０を介して、保護管１２は劣化していない旨を、表示部４６に表示させ、処理を終了する。

このように、容易に、保護管１２の劣化度を判断できるので、的確な温度計の取り換えタイミングを知ることが可能となる。すなわち、取替えタイミングが適切に行なえることで、破損による製造工程の処理内容や製品への悪影響がなくなる。

＜保護管式熱電対のバリエーション＞
上述のように、保護管劣化検知装置１によって、保護管の劣化の検出が容易に可能となったことから、頻繁に、保護管式熱電対の保護管のメッキ剥がれ等の状況による劣化の度合いを検査できる。つまり、適切な時に容易に、保護管式熱電対の温度計としての寿命を推定することができるので、適切なタイミングで、保護管式熱電対を取り替えることが可能となる。従って、従来では磨耗や破損の可能性が高く実用が難しかった、体積が小さい（肉厚が薄い）保護管を採用することが可能となる。その結果、応答性の優れた温度計が実現できることとなる。

図８に、保護管式熱電対のバリエーションを示す。図８では、保護管式熱電対の先端部分の断面図を示す。図８（ａ）は、従来の保護管式熱電対の先端部の形状を示し、図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、応答性の優れた温度計を実現する保護管式熱電対の先端部の形状の例を示す。

図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の保護管式熱電対は、図８（ａ）の従来の保護管式熱電対にくらべて、保護管１２の体積が小さくなっている。従って、保護管の熱容量が小さくなり、応答性が良い温度計が実現できる。

詳細には、図８（ｂ）の保護管式熱電対の空洞部１３ｂが、図８（ａ）の保護管式熱電対の空洞部１３ａに比べて、より先端部にまで広がっている（矢印８１参照）。従って、熱を発生させる熱電対の先端（接合部）の周囲の保護管１２ｂの体積が、従来の保護管１２ａに比べて小さくなっている。

図８（ｃ）の保護管式熱電対の保護管１２ｃは、図８（ａ）の保護管式熱電対の保護管１２ｃに比べて細くなり、結果として保護管１２ｃの厚さが薄くなり（矢印８２参照）、空洞部１３ｃが先端から離れている。従って、先端部の保護管１２ｃの厚みが、従来の保護管１２ａに比べて薄くなり、熱電対の先端の周囲の厚みが薄く、熱が伝わりやすくなっている。

図８（ｄ）の保護管式熱電対の保護管１２ｄは、図８（ａ）の保護管式熱電対の保護管１２ｃと太さは同じであるが、厚さが薄くなっている。すなわち、空洞部１３ｄが、従来の空洞部１３ａよりも太くなり、先端部分で保護管１２ｄの厚みが薄くなるように傾斜がつけられている。従って、先端部の保護管１２ｄの体積が、従来の保護管１２ａに比べて小さくなっている。

図８（ｂ）〜（ｄ）に示すように保護管１２の体積を小さくすることにより、保護管劣化検知装置１によって保護管の劣化を検知する場合に、より精密な磨耗量検査が可能となる。保護管１２の体積が異なる２つの保護管式熱電対それぞれに、同じ電流を、同じ時間印加した場合、保護管１２の体積が小さい保護管式熱電対の方が、温度上昇量が大きくなからである。例えば、体積が大きい保護管１２と体積が小さい保護管１２との磨耗量が同じである保護管式熱電対を考える。保護管１２が摩耗している保護管式熱電対それぞれの温度上昇量と、それぞれの摩耗していない保護管１２の温度上昇量との差分を算出すると、体積が小さい保護管１２の方が差分は大きくなる。従って、同じように温度の上昇量を測定した場合に、保護管１２の体積の小さい方が、より精密な摩耗量を検出できることになる。

実施形態では、判定条件記憶部４３に閾値項目４３３を記憶しておき、閾値よりも温度上昇量が大きい場合に、保護管が劣化したと判断して、保護管が劣化した旨の表示を行っているが、閾値以下の場合であっても、閾値との差の大きさに応じて、劣化度を判断することとしてもよい。例えば、「劣化度５０％」、「劣化度１０％」などである。また、この劣化度に応じたメッセージを表示してもよい。例えば、「もうすぐ交換時期が来ます。頻繁に検査してください。」等である。

また、実施形態では、保護管式熱電対に電流の印加を開始する前と、所定時間印加した後に、熱電対の温度を検出することとしているが、電流の印加している途中で温度を検出し、その時点から所定時間後に再度温度を検出することとしてもよい。

また、実施形態では、保護管式熱電対を例に説明したが、シース熱電対など、素線を保護するための何らかのカバーが装着されているものであれば、実施形態の保護管劣化検知装置によって劣化の検知が可能である。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

１保護管劣化検知装置
２電源
３温度検出部
４劣化検出部
５スイッチ
１０保護管式熱電対
１１熱電対
１１１、１１２素線
４０劣化検知制御部
４１温度上昇量算出部
４２劣化判定部
４３判定条件記憶部
４４電流印加部
４３０判定条件テーブル

Claims

保護管付き熱電対に電流を印加する電源部と、
前記電源部に所定の電流を前記熱電対に所定の時間印加させ、前記熱電対の温度上昇量を算出する温度上昇量算出部と、
前記温度上昇量算出部が算出した温度上昇量が所定の閾値を越えた場合に、前記保護管が劣化していると判断する劣化検出部と
を備えることを特徴とする保護管劣化検知装置。
前記熱電対による熱起電力から温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記温度上昇量算出部は、前記熱電対に電流を印加する前と後とのそれぞれの温度を前記温度検出部に検出させ、検出された温度に基づいて、前記温度上昇量を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の保護管劣化検知装置。
前記所定の閾値は、前記熱電対に、前記所定の電流を前記所定の時間印加した場合の温度上昇量の許容値である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の保護管劣化検知装置。
保護管付き熱電対の保護管劣化検知方法であって、
所定の電流を前記熱電対に所定の時間印加し、前記熱電対の温度上昇量を算出する温度上昇量算出ステップと、
前記温度上昇量が所定の閾値を越えた場合に、前記保護管が劣化していると判断する劣化検出ステップと
を備えることを特徴とする保護管劣化検知方法。