JP2977351B2

JP2977351B2 - 熱電対装置

Info

Publication number: JP2977351B2
Application number: JP3310908A
Authority: JP
Inventors: 唯治岡崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1999-11-15
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JPH05142054A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシース型熱電対を備えた
熱電対装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シース型熱電対は熱電対素子を絶縁物を
介してシースの内部に挿入して形成したものである。こ
のシース型熱電対において高応答性、高強度、高寿命を
要求される場合には、スウェージング加工されたものが
一般に使用されている。

【０００３】スウェージ加工されたシース型熱電対は図
３に示す構成をなしている。すなわち、図中１は金属か
らなるシース、２は熱電対素子、３は絶縁物であり、熱
電対素子２は絶縁物３を介してシース１の内部に挿入さ
れている。そして、この熱電対はシース１の先端すなわ
ち感熱部１ｂがスウェージング加工（減径圧縮加工）に
よりシース１の外径Ｄより小さな外径ｄに減径されてい
る。すなわち、この熱電対は、シース１の感熱部１ａの
外径ｄが細く仕上げられているために応答性が良く、ま
た感熱部１ａを除く他の部分すなわち標準部１ｂの外径
Ｄが太く仕上げられているために強度が高く、高い耐久
性を有している。また、シース１の標準部１ｂの外径Ｄ
に対して感熱部１ａの外径ｄを任意に選べるために必要
な応答性を得やすいという長所がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の熱電
対は次にのべる問題がある。

【０００５】図３に示すようにシース１の外径Ｄの標準
部１ｂと感熱部１ａとの間はシース１の強度を低下させ
ないためにテーパ部１ｃとして形成されている。ところ
がこのテーパ部１ｃはスウェージング加工によって一度
に形成することができないために、スウェージング加工
によって標準部１ｂから感熱部１ａにかけて外径が順次
小さくなるように階段状に形成する加工を繰り返して、
ほぼテーパ状に形成するようにしている。このため、こ
のシース１の内部にある熱電対素子２のうちテーパ部１
ｃの内部に位置する部分は、シース１のテーパ部１ｃの
段階的な加工に伴い一様な加工を受けにくい。従って、
熱電対素子２に凹凸状の傷が付いたり、熱電対素子１が
捩じれたりすることがある。

【０００６】また、シース１の標準部１ｂに対する感熱
部１ａの減面率が大きい場合、具体的には約５０％以上
の場合、スウェージ加工の途中で熱処理を行いシースに
発生した加工歪みを除去している。ところが、この加工
歪が不適なものであった場合には、逆にシースの加工歪
が増大する。

【０００７】これらのことが原因になり、熱電対が温度
測定中に対象物の温度変化によりシース１のテーパ部１
ｃの内側に位置する熱電対素子２が断線する場合があ
る。この断線は感熱部１ａの減面率が大きい程発生しや
すい傾向にある。この点で従来の熱電対の信頼性に問題
がある。

【０００８】本発明は前記事情に基いてなされたもの
で、スウェージング加工に伴う熱電対素子の断線の発生
を抑え信頼性の高いシース型熱電対を用いた熱電対装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【問題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の熱電対装置は、熱電対素子を絶縁物を介して
シースの内部に挿入するとともに前記熱電対素子をシー
スの開放端から引き出して形成されたシース型熱電対
と、このシース型熱電対の前記シースの外径より大きい
内径を有し前記シース型熱電対の感熱部を外部に露出さ
せて前記シース型熱電対が内部に絶縁物を介して挿入さ
れた保護管と、一端部に前記保護管が挿通固定されたア
ダプタと、このアダプタの内部に配置され前記シース型
熱電対の前記シースから引き出された前記熱電対素子に
接続するとともに前記アダプタの他端部から引き出され
たリード線とを具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】シース型熱電対と保護管とが内外に組合せられ
て、シース型熱電対が感熱部を受持ち、保護管が強度を
受持っている。シース型熱電対のシースの外径は、従来
のシース型熱電対におけるシースの感熱部の外径と同じ
大きさにすることにより、従来のシース型熱電対におけ
る感熱と同等の高い応答性を確保できる。保護管の外径
を従来のシース型熱電対におけるシースの普通部の外径
と同じ大きさにすることにより、従来のシース型熱電対
における同じ高い強度を確保できる。シース型熱電対の
シースに対してはスウェージング加工を行う必要がない
ので、シース型熱電対の熱電対素子を損傷させることが
なく、熱電対素子の断線を防止できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１および
図２を参照して説明する。

【００１２】図１は熱電対装置の全体を示し、図１は熱
電対装置の感熱部を示している。

【００１３】図中１１はシース型熱電対で、金属からな
るシース１２の内部に熱電対素子１３が挿通され、シー
ス１２の内部に熱電対素子１３を囲む耐熱性絶縁物１
４、例えば粉末が充填されて構成されている。シース１
２の外径ｄは、従来のシース型熱電対におけるシースの
感熱部の外径に相当するもので、高い応答性を得ること
ができる大きさを有している。シース１２の感熱部１２
ａである先端部は閉塞され、基端は開放されて熱電対素
子１３が引出されている。

【００１４】シース型熱電対１１は金属からなる保護管
１５の内部に挿通され、保護管１５の内部に入れられた
耐熱性絶縁物１６、例えば粉末に囲まれて保持されてい
る。保護管１５の内径はシース型熱電対１１のシース１
２の外径より大きく、保護管１５の内周面とシース１２
の外周面との間には絶縁物１６を必要量入れることがで
きる空間部が形成されている。保護管１５の外径Ｄは、
従来のシース型熱電対におけるシースの普通部の外径に
相当するもので、高い強度および耐久性を得ることがで
きる大きさを有している。

【００１５】保護管１５はシース型熱電対１１のシース
１２より短い長さを有し、その両端が開放されている。
このため、シース１２の先端部である感熱部１２ａは保
護管１５の一端開口から外部に露出している。保護管１
５の一端には金属からなるテーパ形キャップ１７が溶接
により取付けられている。シース１２の感熱部１２ａ
は、テーパ形キャップ１７に形成された孔１７ａに挿通
されて保持されている。保護管１５の他端部は金属から
なる両端が開放された円筒形をなすアダプタ１８の一端
部に挿通固定されている。保護管１５の他端はシ−ル部
材１５ａで封止されている。アダプタ１８の内部には気
密端子１９が設けられている。この気密端子１９は封着
金属ケース２０とセラミックス体２１とを組合せて形成
されたもので、シース型熱電対１１のシース１２から引
出された熱電対素子１３と、アダプタ１８の内部に配置
されるとともにその他端部を介して外部へ引き出された
一対のリ−ド線２２とが接続されている。また、アダプ
タ１８の内部にはエポキシ樹脂などの絶縁樹脂２３が充
填され、この絶縁樹脂２３により気密端子１９が包囲さ
れるとともに、シース１２およびリ−ド線２２が保持さ
れている。

【００１６】このように構成された熱電対装置では、シ
ース型熱電対１１と保護管１５とが内外に組合せられ
て、シース型熱電対１１が感熱部を受持ち、保護管１５
が強度を受持っている。シース型熱電対１１のシース１
２の外径は、従来のシース型熱電対におけるシースの感
熱部の外径と同じ大きさにすることにより、従来のシー
ス型熱電対におけるシースの感熱部と同等の高い応答性
を確保できる。保護管１５の外径を従来のシース型熱電
対におけるシースの普通部の外径と同じ大きさにするこ
とにより、従来のシース型熱電対におけるシースの強度
と高い強度を確保できる。そして、シース型熱電対１１
のシース１２に対しては、外径Ｄのものを外径ｄに減径
するためのスウェージング加工を行う必要がないので、
シース型熱電対の熱電対素子１３を損傷させることがな
く、これにより熱電対素子１３の断線を防止できる。

【００１７】また、アダプタ１８の内部に気密端子１９
を設け、この気密端子１９の内部でシース型熱電対１１
の熱電対素子１３とリ−ド線２２とを接続しているの
で、シース型熱電対１１に設けられる絶縁物１４が外部
の湿気に触れることを阻止し、吸湿による絶縁物１４の
絶縁低下を防止できる。

【００１８】具体的な一例について説明する。

【００１９】図１に示す熱電対装置（本発明例）とし
て、シースにステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）、絶縁物に
マグネシア、熱電対素子にＫ型熱電対素子（アルメルー
クロメル）からなるシース型熱電対を用いた。そして、
シース型熱電対１１のシース１２の外径ｄ１．６mm，保
護管１５の外径Ｄ４．８mm，シース１２の露出長さＬ1
ｌ１６mm、シース１２先端からアダプタ１８までの長さ
Ｌ2 ３０００mmの仕様の製品を製作した。また、図３に
示すシース型熱電対（比較例）として、シース１の感熱
部１ａの外径ｄ１．６mm、標準部１ｂの外径Ｄ４．８mm
のものを製作した。本発明例の熱電対装置と比較例のシ
ース型熱電対を夫々５本ずつ用意し、４００℃×１時
間、８００℃×１時間の熱サイクルの条件で使用した。
使用開始して１５６時間経過した時点で断線の状態を調
べた結果、本発明例の熱電対装置は全く断線が発生しな
かったが、比較例のシース型熱電対では２本が断線して
いた。

【００２０】なお、本発明は前記実施例に限定されず
に、種々変形して実施することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ウェージング加工に伴う熱電対素子の断線の発生を抑え
信頼性の高いシース型熱電対を用いた熱電対装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の熱電対装置を示す断面図。

【図２】同熱電対装置における先端部を拡大して示す断
面図。

【図３】従来の熱電対装置の一例を示す断面図。

【符号の説明】

１１…シース型熱電対、１２…シース、１３…熱電対素
子、１４…絶縁物、１５…保護管、１６…絶縁物、１８
…アダプタ、２２…リード線。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱電対素子を絶縁物を介してシースの内
部に挿入するとともに前記熱電対素子をシースの開放端
から引き出して形成されたシース型熱電対と、このシー
ス型熱電対の前記シースの外径より大きい内径を有し前
記シース型熱電対の感熱部を外部に露出させて前記シー
ス型熱電対が内部に絶縁物を介して挿入された保護管
と、一端部に前記保護管が挿通固定されたアダプタと、
このアダプタの内部に配置され前記シース型熱電対の前
記シースから引き出された前記熱電対素子に接続すると
ともに前記アダプタの他端部から引き出されたリード線
とを具備することを特徴とする熱電対装置。