JP3341153B2 - 熱電対補償導線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導体芯線が複層絶
縁層で被覆されている熱電対補償導線に関する。特に、
火力発電所におけるガスタービン用燃焼器（ボイラー）
内の燃焼温度を測定するために使用する熱電対の補償導
線として好適な熱電対補償導線に関する。

【０００２】

【背景技術】火力発電所におけるガスタービン用ボイラ
ーＢには、各燃焼器１１（図例では１０個）の各温度を
測定するために、熱電対１３をそれぞれの燃焼器１１に
取付けている。図例では代表的に一個の燃焼器１１のみ
に熱電対１３の表示がしてあるが、実際は全ての燃焼器
１１に熱電対１３が取付られている。そして、熱電対１
１は熱電対／補償導線結線用ボックス１６を介して補償
導線束２４に接続され、該補償導線束２４は、更に、ケ
ーシング１２上を複数の補償導線サポート金具１４で支
持されて補償導線／補償導線結線用ボックス２０に接続
されている。図例中、図符号１８は、グレーチング（格
子床）である。

【０００３】補償導線束２４は、複数本（図例では５
本）の補償導線２２を結合させものである。当該補償導
線束２４は、耐熱性及び耐擦傷性等を確保するために、
通常、ステンレス製等の金属フレキシブルチューブ（ス
ワーリングメタル）２６で被覆されて配線される。

【０００４】即ち、当該補償導線束２４は、図４に示す
ように、第一絶縁層２８で被覆された少なくとも一対の
導線２２ａ、２２ｂが第二絶縁層３０で被覆されている
補償導線２２が、図５で示すように、第三絶縁層３２で
被覆されているものである。

【０００５】そして、これらの絶縁層は、高度の耐熱性
が要求されている。高度の耐熱性に対応できる絶縁層の
材料としては、従来、ガラス繊維を用いていた（JIS C
16106.3 表５参照）。

【０００６】なお、高耐熱用として、四フッ化エチレン
系素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）が
使用されることもあるが（同表５参照）、繊維体は存在
せず、絶縁層を形成するために、圧縮成形後燒結する方
法しかなく、上記ガスタービンに適用するような長尺の
補償導線には不適であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、耐熱ガラス繊
維で絶縁層を形成した補償導線は、上記のようなガスタ
ービン用燃焼器においては、十分な耐熱絶縁性及び耐湿
絶縁安定性が得難かった。

【０００８】本発明は、上記にかんがみて、十分な耐熱
絶縁性とともに高度の耐湿絶縁安定性を有する複層絶縁
層を備えた熱電対補償導線を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、鋭意開発に努力をする過程で、補償
導線の第一・第二絶縁層を耐熱有機繊維及び／又はセラ
ミック繊維で形成し、かつ、特定の耐熱性防湿塗料を組
み合わせた場合、高湿度雰囲気放置後における絶縁安定
性を確保できるとともに、高温雰囲気放置後における絶
縁安定性にも優れていることを見出し、下記構成の熱電
対補償導線に想到した。

【００１０】本発明は、第一絶縁層で被覆された少なく
とも一対の導線が第二絶縁層で被覆されている熱電対補
償導線において、第一・第二絶縁層が耐熱有機繊維及び
／又はセラミック繊維で形成され、第二絶縁層が防湿性
塗料で塗布処理され、雰囲気温度２８℃、相対湿度９５
％の空気雰囲気中２８５ｈ加湿試験後の、及び、３６０
℃雰囲気中７ｈ加熱試験後の、５００Ｖ絶縁抵抗計によ
る導線／導線間の絶縁抵抗値がそれぞれ５０ＭΩ／ｍ以
上を示すものとされていることを特徴とする。

【００１１】上記において、耐熱防湿性塗料としては、
ポリアミドイミド系ワニスを使用することが望ましい。

【００１２】上記耐熱有機繊維としては、ポリベンザゾ
ール繊維が好適に使用でき、特に、ポリパラフェニレン
ベンゾビスオキサゾール繊維が好ましい。

【００１３】上記セラミック繊維としては、アルミナ繊
維が好ましい。

【００１４】

【構成の詳細の説明】以下、本発明の熱電対補償導線の
構成（課題を解決するための手段）について、詳細に説
明をする。以下の説明で「％」は、特に断らない限り、
重量単位である。

【００１５】(1) 本発明の熱電対補償導線２２は、第一
絶縁層２８で被覆された少なくとも一対の導線２２ａ，
２２ｂが第二絶縁層３０で被覆されていることを、上位
概念的構成とする（図４参照）。

【００１６】上記において一対の導線２２ａ、２２ｂ
は、例えば、３００℃以上の高温用熱電対であるアルメ
ルクロメル熱電対を使用する場合、アルメル側をアルメ
ル（Ｎｉ約９５％、残りＡｌ、Ｍｎ、Ｓｉ）、クロメル
側をクロメル（Ｎｉ約９０％、Ｃｒ約１０％）の導線と
する。この通常の形態は、０．６５mmφの単線とする。

【００１７】(2) 当該構成において第一・第二絶縁層２
８、３０が耐熱有機繊維及び／又はセラミック繊維で形
成されていることを第一の特徴的要件とする。

【００１８】ここで、上記のような要件（高温時におけ
る大きな絶縁抵抗値）を満足させることができる耐熱有
機繊維としては、例えば、ポリベンザゾール繊維が挙げ
られる。ここで、ポリベンザゾール繊維とは、ポリベン
ズオキサゾール若しくはポリベンズチアゾール、または
それらのランダム若しくはブロック共重合体からなる繊
維を言うが、特にポリパラフェニレンベンゾビスオキサ
ゾール繊維（ＰＢＯ繊維）が望ましい。

【００１９】具体的には、東洋紡績株式会社から「ザイ
ロン：ZYLON 」の商品名で市販されているものを使用で
きる。

【００２０】なお、該「ZYLON 」の５００℃空気雰囲気
中２．５ｈ加熱後の重量保持率は、約４０〜６０％であ
り、５００℃空気雰囲気中でも熱分解が徐徐にしか進行
しないことが裏付けられる。

【００２１】セラミック繊維の形成材としては、アルミ
ナ、ガラス、シリカ、ジルコニア、アルミニウムシリケ
ート等を挙げることができるが、耐熱性及び後述のポリ
アミドイミド系防湿塗料との密着性の見地から、アルミ
ナが望ましい。

【００２２】上記耐熱有機繊維及び／又はセラミック繊
維で形成される第一・第二絶縁層２８、３０の形態は、
通常、編組体とするが、編物や織布からなる円筒状のス
リーブや、テープを導線２２ａ、２２ｂ上に巻き回して
形成してもよい。紡績糸やフィラメントヤーンを用いて
形成する編組体が、導線２２ａ、２２ｂとの及び絶縁層
相互との密着性に優れ、また、絶縁層の表面平滑性及び
被覆作業性に優れているため望ましい。

【００２３】また、セラミック繊維より、耐熱有機繊維
の方が、耐屈曲性等の見地から望ましい。編組糸は、耐
熱有機繊維とセラミック繊維の混紡糸であってもよい。

【００２４】(3) そして、第二絶縁層３０が防湿性塗料
で塗布処理されて、雰囲気温度２８℃、相対湿度９５％
の空気雰囲気中２８５ｈ加湿試験後の、及び、及び、３
６０℃雰囲気中７ｈ加熱試験後の、５００Ｖ絶縁抵抗計
による導線／導線間の絶縁抵抗値が５０ＭΩ／ｍ以上、
望ましくは１０００ＭΩ／ｍ以上を示すものとされてい
ることを第二の特徴的要件とする。

【００２５】ここで当該耐熱性・絶縁性及び絶縁安定性
は、上記耐熱繊維で形成した第二絶縁層３０を形成する
とともに、下記防湿性塗料で塗布処理することにより容
易に、達成することができる。

【００２６】上記防湿性塗料としては、下記構造式で示
されるポリアミドイミド系ワニス（下記構造式で示され
る樹脂分を２５〜４０wt％含む。）を、濃度３〜２０wt
％となるように、Ｎ−メチル２ピロリドン等のアミン系
有機溶剤に溶解させたものを好適に使用できる。

【００２７】

【化１】

【００２８】具体的には、東洋紡績株式会社から、「耐
熱性ポリマーワニスＮ１００」の商品名で市販されてい
るものを好適に使用できる。

【００２９】塗布処理の態様は、スプレー、刷毛塗り等
であってもよいが、浸漬塗布が望ましい。例えば、ポリ
アミドイミド系ワニスのＮ−メチル２ピロリドン４wt％
のとき、浸漬時間１〜２秒（浸漬スピード１２ｍ／分）
とする。

【００３０】この塗布処理は、通常、図４に示す状態の
一対の補償導線の形態で行うが、図５に示す如く、５対
補償導線からなる複線補償導線の形、又は、第一絶縁層
を被覆した単線の形態で行ってもよく、さらには、これ
らを組み合わせて行ってもよい。

【００３１】なお、絶縁層としてセラミック繊維を使用
する場合は、セラミック繊維が柔軟性がなく真円状に編
組するため、図６や図７に示す如く、第一絶縁層２８と
第二絶縁層３０との間や、更には、第二絶縁層３０と第
三絶縁層３２との間に、同類セラミック繊維からなる、
補填紐３４又は補填ロープ３６を配する。

【００３２】

【発明の効果】本発明の熱電対補償導線は、上記の如
く、第一絶縁層で被覆された少なくとも一対の導線が第
二絶縁層で被覆されている熱電対補償導線において、第
二絶縁層が耐熱有機繊維又はセラミック繊維で形成さ
れ、第二絶縁層が防湿性塗料で塗布処理され、雰囲気温
度２８℃、相対湿度９５％の空気雰囲気中２８５ｈ加湿
試験後の、及び、３６０℃雰囲気中７ｈ加熱試験後の、
５００Ｖ絶縁抵抗計による導線／導線間の絶縁抵抗値が
それぞれ５０ＭΩ／ｍ以上を示すものとされている構成
により、優れた耐熱絶縁性とともに高度の耐湿絶縁安定
性を有する複層絶縁層を備えた熱電対補償導線を提供す
ることが可能となる。

【００３３】特に、絶縁層を耐熱有機繊維で形成した場
合は、セラミック繊維で形成した場合に比して屈曲性に
優れる。また、第二絶縁層を耐熱有機繊維で形成した場
合は、セラミック繊維で形成する場合のような毛羽立ち
がなく、補償導線の取扱性にも優れている。

【００３４】即ち、本発明の熱電対補償導線の、上記の
ような、絶縁特性は、従来にない新規なものである。

【００３５】

【試験例】以下に、本発明の効果を確認するために、実
施例及び比較例に基づいて行った試験例について説明を
する。

【００３６】＜サンプルの調製＞ (1) 実施例１．線径０．６５mmφのアルメル導線２２ａ
及びクロメル導線２２ｂを、それぞれ、５００ｄザイロ
ン二本撚り糸を用いて８本給糸で編組して、第一絶縁層
２８を形成したものを、更に、１５００ｄザイロン一本
撚り糸を用いて８本給糸で編組して第二絶縁層３０を形
成して１ｍの補償導線を調製した。

【００３７】該各補償導線を、２５０℃×４ｈの条件で
乾燥後、絶縁抵抗値を、５００Ｖ絶縁抵抗計（測定限界
１０００ＭΩ）による導線／導線間の絶縁抵抗値を測定
した結果、「∞ＭΩ」（指示針が振り切れて「∞」表示
の位置を指すときの抵抗値を意味する。以下同じ。）で
あることを確認した。

【００３８】その後、防湿性塗料として、耐熱性ポリマ
ーワニス「Ｎ１００」（東洋紡績株式会社製ポリアミド
イミド系ワニス（固形分濃度３０wt％））の４wt％Ｎメ
チル２ピロリドン溶液を用いて、浸漬時間１〜２秒の条
件で浸漬塗布した。そして天日干し後、２１０℃×１５
時間の条件で乾燥を行い、試験片（１ｍ）を調製した。

【００３９】(2) 実施例２．防湿性塗料としてポリマー
ワニス「Ｎ１００」の１０wt％Ｎメチル２ピロリドン溶
液を用いた以外は、実施例１と同様にして調製した。

【００４０】(3) 比較例３．防湿性塗料として、シリコ
ーンワニスの６０％キシレン溶液を用い、１４７℃×１
５時間、溶剤乾燥を行った以外は、実施例１と同様にし
て調製した。

【００４１】(4) 実施例３．補償導線として、下記の如
く調製した図６に示す構成の１ｍのものを使用した以外
は、実施例１と同様にして調製した。

【００４２】線径０．６５mmφのアルメル導線２２ａ及
びクロメル導線２２ｂを、それぞれ、３６００ｄアルミ
ナ繊維糸を用いて８本給糸で編組して第一絶縁層２８を
形成し、さらに８本の３６００ｄアルミナ繊維糸を補填
紐３４として介在さたものを、１５００ｄザイロン一本
撚り糸を用いて８本給糸で編組して第二絶縁層３０を形
成して調製した。

【００４３】＜絶縁特性試験＞上記の様にして調製した
各サンプルについて、下記各項目の試験を行った。６に
示すような原理図に従って、絶縁特性を、温度２５℃、
湿度６５％の条件で、表示の各時間経過毎に測定した。

【００４４】(1) 加湿試験後絶縁特性：雰囲気温度２８
℃、相対湿度９５％の空気雰囲気中に、２８５ｈに放置
後に、図８に示す原理図にしたがって、温度２５度×湿
度６５％の雰囲気で測定した。なお、コアむき出し量は
約５mm、第一絶縁層むきだし量は約２０mmとした。

【００４５】測定結果は、１ｍ当たりの抵抗値である。

【００４６】表１にその結果を示すが、各実施例の絶縁
抵抗値は、２８５時間経過後でも∞ＭΩであり、良好な
耐湿絶縁安定性に優れていることがわかる。それに対し
て、比較例の場合、４８時間後では１００ＭΩ／ｍを示
すが、７３時間後には、基準値５０ＭΩ／ｍを下回り、
耐湿絶縁安定性に劣ることが分かる。

【００４７】(2) 耐熱絶縁特性：電気炉内に格納された
長さ４２０mmの各実施例のサンプル（２個ずつ）に対し
て、表示の各雰囲気温度での各時間経過後の絶縁抵抗値
を、上記と同様にして測定した。

【００４８】表２にその結果を示すが、２００〜３６０
℃の温度範囲において外観が良好で、かつ絶縁抵抗値も
∞ＭΩ／ｍ（１０００ＭΩ／ｍ以上）であり、耐熱絶縁
性に優れていることが分かる。なお、３７０℃では、い
ずれも繊維が崩れて、抵抗値測定不能であった。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】熱電対補償導線の配設態様の一例を示すガスタ
ービン燃焼器の概略側面図

【図２】図１の２−２線矢視図

【図３】熱電対補償導線束を金属フレキシブルチューブ
で被覆した状態を示す側面図

【図４】絶縁層が耐熱有機繊維の場合の熱電対補償導線
のモデル断面図

【図５】同じく熱電対補償導線対束のモデル断面図

【図６】絶縁層がセラミック繊維の場合の熱電対補償導
線のモデル断面図

【図７】同じく熱電対補償導線対束のモデル断面図

【図８】絶縁抵抗特性の測定方法を示す概略図

【符号の説明】

２２ 補償導線対 ２２ａ 導線 ２２ｂ 導線 ２４ 補償導線対束 ２６ 金属フレキシブルチューブ ２８ 第一絶縁層 ３０ 第二絶縁層 ３２ 第三絶縁層 ３４ 補填紐

フロントページの続き (72)発明者 梅村 佳邦 愛知県名古屋市中村区沖田町230番地 中部助川興業株式会社内 (72)発明者 船田 敏秋 山口県柳井市大字柳井字宮本塩浜1578− ９ 中電プラント株式会社内 (72)発明者 向井 弘 山口県柳井市大字柳井字宮本塩浜1578− ９ 中電プラント株式会社内 (72)発明者 片岡 俊也 山口県柳井市大字柳井字宮本塩浜1578− ９ 中電プラント株式会社内 (72)発明者 佐伯 徳文 山口県柳井市大字柳井字宮本塩浜1578− ９ 中電プラント株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−105844（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−96175（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−228171（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−25665（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−78011（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01K 7/02 H01L 35/00 - 35/34

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一絶縁層で被覆された少なくとも一対
   の導線が第二絶縁層で被覆されている熱電対補償導線に
   おいて、 前記第一・第二絶縁層が耐熱有機繊維及び／又はセラミ
   ック繊維で形成され、 前記第二絶縁層が防湿性塗料で塗布処理され、雰囲気温
   度２８℃、相対湿度９５％の空気雰囲気中２８５ｈ加湿
   試験後の、及び、３６０℃雰囲気中７ｈ加熱試験後の、
   ５００Ｖ絶縁抵抗計による導線／導線間の絶縁抵抗値が
   それぞれ５０ＭΩ／ｍ以上を示すものとされていること
   を特徴とする熱電対補償導線。
2. 【請求項２】 雰囲気温度２８℃、相対湿度９５％の空
   気雰囲気中２８５ｈ加湿試験後の、及び、３６０℃雰囲
   気中７ｈ加熱試験後の、５００Ｖ絶縁抵抗計による導線
   ／導線間の絶縁抵抗値がそれぞれ１０００ＭΩ／ｍ以上
   を示すものとされていることを特徴とする請求項１記載
   の熱電対補償導線。
3. 【請求項３】 前記防湿性塗料が、ポリアミドイミド系
   ワニスであることを特徴する請求項１又は２記載の熱電
   対補償導線。
4. 【請求項４】 前記耐熱有機繊維がポリベンザゾール繊
   維であることを特徴とする請求項３記載の熱電対補償導
   線。
5. 【請求項５】 前記耐熱有機繊維がポリパラフェニレン
   ベンゾビスオキサゾール繊維であることを特徴とする請
   求項４記載の熱電対補償導線。
6. 【請求項６】 前記セラミック繊維がアルミナ繊維であ
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の熱電対補償導
   線。
7. 【請求項７】 前記防湿性塗料が、ポリアミドイミド系
   ワニスであることを特徴する請求項６記載の熱電対補償
   導線。