JP5522006B2 - 温度センサーの端部保持部材の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、温度センサーの端部保持部材の取付構造に関するものである。

従来、保護管を備えた熱電対又は測温抵抗体よりなる温度センサーは、各種の炉や配管などの設備壁に各種の端部保持部材などを介して取り付けられ、設備内の被測温体の温度の測定に供されてきた。しかし、このような温度センサーを、例えば自動注湯炉のような溶融金属が過度の流動状態であるような測定環境で使用したり、焼成炉などの高温雰囲気中で使用した場合に、保護管などが破損するなどの事故が発生すると、これらの設備に内在する被測温体である溶融金属や高温ガスが、端部保持部材などから外部へ漏出するという問題があった。

また、保護管が破損しない場合でも、特に高温ガスに使用する場合は、保護管と端部保持部材の隙間から高温ガスが保護管内部に侵入し、温度センサーを損傷する場合があった。

更に、前記保護管の外側に更に他の保護管（外部保護管）を設ける場合があるが、当該外部保護管の構成材料によっては、高温に曝された結果、前記外部保護管の内部において腐食性ガスが発生し、外部保護管内に配された保護管（内部保護管）と端部保持部材の隙間から内部保護管内に腐食性ガスが侵入して温度センサーを損傷するおそれがあった。

加えて、特に高炉付帯設備の熱風炉、その他のコークス炉において用いられる温度センサーは、１０００℃を超える測温条件になるため、一般的にセラミック製の保護管が使用されるが、セラミックは脆性材料であるため、一般的に使用される金属などでの強固なシール固定を行うことができず、セメント固定が広く行われている。しかし、セメント固定では、気密性が十分ではなく、被測温体である高温ガスが保護管内に浸入し、温度センサーが損傷するおそれがあった。

このような問題点に対しては、温度センサーの端部保持部材の取付構造の改善策が提案されている（特許文献１〜３）。例えば、特許文献１には、ターミナル本体、ソケット、保護管、保護管に収納された絶縁管、絶縁管に収納された熱電対を備える熱電形温度計において、耐熱性と弾性を有するシリコンゴム製栓体で保護管の基端面開口を塞ぐと共に、同栓体に設けた中心穴に絶縁管を気密に挿入し、かつ絶縁管の基端側開口をシール材で塞ぐことにより、保護管や絶縁管の破損事故により管内に侵入した高温ガスが炉外へ漏出しないようにした熱電形温度計が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の構成では、シール材により絶縁管の基端側開口が塞がれるものの、シリコンゴム製栓体は、単にソケットの基端面開口に圧入されるのみで、必ずしも固定強度や気密性が十分ではなく、前記栓体の外周部分から高温ガスなどが炉外へ漏出するというおそれは依然として残存していた。

また、特許文献２には、シース熱電対を挿通する透孔を有するホルダーの前端面を、ブッシング側に形成されている擂り鉢状の傾斜面に対応した傾斜面に形成したシース熱電対のホルダーにおいて、前記傾斜面の先端に突出部を設け、締付部材による締め付け動作に伴って前記突出部の先端を前記傾斜面よりも先行して前記擂り鉢状の傾斜面に対して接触させ、該突出部をシース熱電対が挿通されている透孔の内径を小さくする方向に変形させる構成であることにより、シールに問題を生じさせることなく作業を行うことができる熱電温度計におけるシース熱電対のホルダーが記載されている。
しかし、特許文献２に記載のホルダーはブッシングを構成する金属より軟質の銅或いは銅合金などにより構成されるものであり、透孔を縮径するように変形しても、ある程度の固定強度は確保できるものの、高温ガスなどに対するシール性の面では必ずしも十分とはいえない。尚、シース熱電対を構成するシースは、保護管にあたる。

更に、特許文献３には、絶縁管に熱電対を内挿して成る測温素子の尾端部を端子箱に組付けた構成の測温装置において、端子箱に固着されるソケットと、該ソケットに進退自在に螺着される締付部材と、圧縮変形可能な耐熱材により一体成形されると共にソケットの被保持部と締付部材の間に挟着される連結部材とを備え、前記連結部材の保持部に設けた保持穴に絶縁管を嵌入すると共に、該連結部材のシール部に設けた一対の挿通孔に熱電対素線を挿通せしめた状態で、前記締付部材を締着することにより、保持部を圧縮し保持穴を絶縁管に密着させると共に、シール部を圧縮し挿通孔を熱電対素線に密着させる構成とすることにより、測温装置において端子箱のソケットに測温素子を強固かつ気密シール状態で組付けることが可能な測温装置における測温素子の組付構造が記載されている。

しかし、特許文献３に記載の連結部材の好適例は、耐熱性樹脂を一体成形したものであり、このような耐熱性樹脂をソケットの被保持部と締付部材の間に挟着させた場合、締付部材により過剰に締め付けると、測温素子などの固定強度は得られる可能性はあるものの、連結部材のシール部の樹脂の変形が著しくなり、シール部での一様な密着状態が保持できず、締付部材ないしソケットの被保持部と締付部材との接触面において部分的な隙間が生じて、高温ガスなどに対する気密性（シール性）を確保できなくなるおそれがある。

以上のように、特許文献１、３に記載の取付構造における主要な構成は、保護管を端部保持部材に取り付けるものではなく、また、特許文献１〜３に記載の取付構造は、何れもシール性が十分ではないおそれがあり、十分な固定強度と高いシール性（気密性）とを両立しうる、保護管を備えた温度センサーと端部保持部材との取付構造が求められている。

特開２００８−３９６６１号公報 特許第４５０２４３１号公報 特許第３６９６７１１号公報

上記のような問題点に鑑み、本発明の目的とするところは、十分な固定強度と高いシール性（気密性）とを両立しうる、保護管を備えた熱電対又は測温抵抗体よりなる温度センサーと端部保持部材との取付構造を提供することにある。

本発明者は、上記課題の解決のため鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。

（１）本発明は、保護管を備えた熱電対又は測温抵抗体よりなる温度センサーの前記保護管の基端側に取り付けられ、被測温体が内在する設備壁を貫通して前記温度センサーを配設するための端部保持部材の取付構造であって、
前記端部保持部材に、先端開口部から前記保護管を軸方向に受け入れる取付け穴を設けるとともに、
該取付け穴の内周面と前記保護管の外周面との間の隙間に、基端側から順に環状シール部材、シール用環状押込み部材、環状固定部材及び固定用環状押込み部材を設け、
前記取付け穴の内周面の軸方向所定位置に、前記環状シール部材を圧縮して変形させる前記シール用環状押込み部材の基端側への移動を規制する係止用段部を設け、
該係止用段部で移動規制されたシール用環状押込み部材と前記固定用環状押込み部材との間で前記環状固定部材が圧縮力を受けて、前記保護管の外周面を挟持することを特徴とする温度センサーの端部保持部材の取付構造に関する。

（２）本発明は、前記シール用環状押込み部材の外周面の基端側に、前記取付け穴の内周面の係止用段部に係合する縮径部を設けてなる前記（１）記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造に関する。

（３）本発明は、前記取付け穴に、前記係止用段部を構成する第１の縮径段部と、前記環状シール部材の基端側への移動を規制する第２の縮径段部と、前記保護管の基端面を係止する第３の縮径段部とを設けてなる前記（１）又は（２）記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造に関する。

（４）本発明は、前記環状固定部材の先端面に、先端側に向けて次第に縮径する傾斜面を形成するとともに、前記固定用環状押込み部材の基端面に、前記環状固定部材の傾斜面に当接する略平行な傾斜面を形成してなり、これにより当該固定用環状押込み部材の軸方向基端側への押圧力が前記各傾斜面を通じて前記環状固定部材を縮径させる方向に作用し、保護管の外周面を挟持する前記（１）〜（３）の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造に関する。

（５）本発明は、前記取付け穴の内周面に、前記固定用環状押込み部材の外周面に形成した雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を形成し、前記固定用環状押込み部材を前記取付け穴に螺合させて軸方向基端側に押圧移動可能とした前記（１）〜（４）の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造に関する。

（６）本発明は、前記環状固定部材が、塑性変形又は弾性変形により前記保護管の外周面を挟持する部材よりなる前記（１）〜（５）の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造に関する。

（７）前記環状シール部材が、圧縮されて弾性変形する前記（１）〜（６）の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造に関する。

（８）本発明は、前記環状シール部材が、弾性体からなる複数の弾性環状シール部材と、該弾性環状シール部材の間に配される非弾性体からなる非弾性環状部材とにより構成される前記（１）〜（７）の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造に関する。

以上にしてなる本願発明に係る温度センサーの端部保持部材の取付構造によれば、保護管と端部保持部材との十分な固定強度および高いシール性（気密性）を確保することが可能となる。またその結果として、温度センサーおよびそれを備えた測温装置の長期間の使用が可能となる。

本発明に係る温度センサーの端部保持部材の取付構造の一実施形態を含む測温装置の一例において、温度センサーに備えられた保護管と端部保持部材とが気密に固定された状態を模式的に示す部分断面図である。 本発明に係る温度センサーの端部保持部材の取付構造の一実施形態において、温度センサーに備えられた保護管と端部保持部材とが気密に固定される前の状態を説明するための部分拡大断面図である。 図２に示す温度センサーの端部保持部材の取付構造の一実施形態において、端部保持部、環状固定部材、固定用環状押込み部材の構造を説明するための説明図である。 本発明に係る温度センサーの端部保持部材の取付構造の一実施形態を含む測温装置の他の例において、保護管と端部保持部材とが気密に固定された状態を模式的に示す部分断面図である。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係る、温度センサーの端部保持部材の取付構造の一実施形態を含む測温装置の一例を示したものであり、保護管（内部保護管）１と端部保持部材２とが気密に固定された状態を模式的に示したものである。図２は、本発明に係る温度センサーの端部保持部材の取付構造の一実施形態において、温度センサーに備えられた保護管と端部保持部材とを固定する前の状態を模式的に示したものである。

本発明に係る温度センサーの端部保持部材の取付構造の一実施形態では、図１および図２に示す例のように、端部保持部材２は、保護管（内部保護管）１の基端側（図１、２の右側）に取り付けられる。また、端部保持部材２には、その先端側（図１、２の左側）の端部に設けられた先端開口部３から保護管１を軸方向に受け入れる取付け穴４が設けられている。本実施形態では、取付け穴４は先端開口部３から端部保持部材２の基端に設けられた基端開口部５に亘り連通しており、保護管１の内部に挿入された絶縁管６が基端開口部５から突出可能となるように構成されている。尚、本実施形態では保護管１は基端開口部５から突出するように構成されていないが、必要により、基端開口部５から突出するように構成し、保護管１の基端側に取り付けられるような構造にしても良い。

また本例では、端部保持部材２の取付け穴４に保護管１の基端側が挿入されて、取付け穴４の内周面７と保護管１の外周面８との間に形成された隙間９には、基端側から順に環状シール部材１０、シール用環状押込み部材１１、環状固定部材１２及び固定用環状押込み部材１３が設けられている。このように本実施形態では、隙間９が保護管１および端部保持部材２の軸方向に平行する壁面を有する略環状の空間を形成し、この略環状の空間に概ね対応した符号１０〜１３で示される環状の各部材が配されている。また、これら各部材は、一定以上の応力が負荷される前は、隙間９において、保護管１および端部保持部材２の軸方向に平行に移動可能ないし摺動可能となっている。

また、端部保持部材２の取付け穴４の内周面７の軸方向の所定位置には、係止用段部（第１の縮径段部）１４を設け、シール用環状押込み部材１１の基端側への移動を規制可能としている。本発明では、端部保持部材２の取付け穴４の構造としては、このように内周面７に、シール用環状押込み部材１１の基端側への移動を規制する係止用段部１４を設ければ、その他の構成は特に限定はない。但し、後述するように、保護管１と端部保持部材２との固定とシール性（気密性）をより向上する観点から、図１および２に示す例では、取付け穴４に、係止用段部１４としての第１の縮径段部１４と、環状シール部材１０の基端側への移動を規制する第２の縮径段部１５と、保護管１の基端面１６を係止する第３の縮径段部１７とを設けている。また、第２の縮径段部１５は、基端側に向けて次第に縮径する傾斜面を形成し、環状シール部材１０の基端部（図１、２の例では、弾性環状シール部材１８ａ）が縮径する方向に押圧力が作用するように構成している。この第２の縮径段部１５の傾斜面により、環状シール部材１０の基端部（図１、２の例では、弾性環状シール部材１８ａ）との接触面積が増加し、シール性（気密性）を向上させる。尚、第２の縮径段部１５を構成する面の角度（θ１、図３参照）は、特に限定はないが、シール性（気密性）の観点から、保護管１の軸方向に対して４０〜９０°が好ましい。図１および図２（図３）は、当該傾斜面の角度が４５°の例を示している。

本発明では、端部保持部材の材質は、被測温体の温度により、耐熱性などを考慮して適宜選択すればよく、ステンレスなどの金属、セラミックなどの非金属無機系物質、各種の耐熱性樹脂などを用いればよい。

本実施形態では、環状シール部材１０は、弾性体からなる複数の弾性環状シール部材１８と、弾性環状シール部材１８の間に配される非弾性体からなる非弾性環状部材１９とにより構成されている。この構成の場合、複数の弾性環状シール部材がそれぞれ圧縮変形して複数のシール部分を個別に形成するため、保護管１と端部保持部材２とのシール性（気密性）をより向上することができる。また、弾性環状シール部材１８の数は、シール用環状押込部材１１が係止用段部１４にて係止した状態で各弾性環状シール部材１８（図１および２では符号１８ａ〜１８ｃ）を圧縮可能であれば、特に限定はない。また、非弾性環状部材１９の数は、弾性環状シール部材１８の数により決定される。

本実施形態では、環状シール部材１０として、上記の構成を例示しているが、本発明では、環状シール部材の構成は、このような構成に限定されるものではない。保護管１と端部保持部材２とのシール性（気密性）を確保可能な構成、即ち、隙間９に配され、圧縮されて変形し、保護管１の外周面８と端部保持部材２の内周面７とに一様に密着することが可能な環状のシール部材であれば、特に限定はなく、例えば、圧縮されて変形可能な１つ以上の断面が略円である環状シール部材、同じく断面が略多角形である環状シール部材などが挙げられる。

本発明では、環状シール部材の材質は、圧縮されて変形可能なものである必要があり、また、被測温体の温度により、耐熱性などを考慮する必要がある。このような観点からは、耐熱性が高く、弾性変形可能なエラストマー、例えば、フッ素系エラストマーや、シリコーン系ゴムなどが挙げられる。そのほか、エラストマーより塑性変形しやすいテフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂、その他の塑性変形する材質を用いても良い。また、実施形態における弾性環状シール部材１８の材質は、弾性を有する材質であれば良く、弾性変形可能なエラストマーなどが例示できるが、耐熱性を考慮すると、例えば、フッ素系エラストマーや、シリコーン系ゴムなどが挙げられる。また、非弾性環状部材１９の材質は、耐熱性を考慮して、ステンレスなどの金属、セラミックなどの非金属無機系物質、各種の耐熱性樹脂などから適宜選択すればよい。

本発明では、シール用環状押込み部材は、取付け穴の内周面と前記保護管の外周面との間の隙間において、環状シール部材を押込可能、環状固定部材を圧縮可能で、かつ、取付け穴の内周面の軸方向所定位置に設けられた係止用段部に係止可能な形状であれば、特に限定はなく、例えば、内外径が一定の円筒、その他の略円筒状のものや、小片を組合せた略円筒状のものなどが挙げられる。

本実施形態では、図１、２に示す例のように、シール用環状押込み部材１１は、略円筒状で、その外周面の基端側に、取付け穴４の内周面７の係止用段部（第１の縮径段部）１４に係合する縮径部２０を設けている。これにより、縮径部２０と取付け穴４の係止用段部１４との係合によりシール用環状押込み部材１１の基端側への移動が規制されるとともに、縮径した部分が第１の縮径段部１４から第２の縮径段部１５へ至る隙間９に入り込んで、必要以上に圧縮することなく環状シール部材１０を押し込むことが可能となり、さらに、環状シール部材１０の先端側、本例では弾性環状シール部材１８ｃが第１の縮径段部１４に引っかかることなく圧縮され、弾性環状シール部材１８ａ〜１８ｃの全てにおいて、より安定したシール性（気密性）を提供することが可能となる。特に弾性環状シール部材１８ｃが第１の縮径段部１４に引っかかった状態で更に押し込むと、弾性環状シール部材１８ｃが損傷して、当該部分でのシール性に影響を与える場合がある。もっとも、弾性環状シール部材１８ａ、１８ｂによりシール性（気密性）の確保は可能である。
また、本実施形態では、シール用環状押込み部材１１の両端面（符号２１、２２）は、保護管１および端部保持部材２の軸方向に対して垂直な面で構成され、環状シール部材１０と環状固定部材１２を軸方向に平行に押圧するように構成している。

本発明では、シール用環状押込部材の材質は、被測温体の温度により、耐熱性などを考慮して適宜選択すればよく、ステンレスなどの金属、セラミックなどの非金属無機系物質、各種の耐熱性樹脂などを用いればよい。

本発明では、環状固定部材は、端部保持部材の取付け穴の内周面の所定位置に設けられた係止用段部で移動規制されたシール用環状押込み部材と固定用環状押込み部材との間で環状固定部材が圧縮力を受けて、保護管の外周面を挟持することが可能なものであれば、特に限定はない。その構造としては、例えば、内外径が一定の円筒、その他の略円筒状のものや、略扇形断面を有する棒状小片などを組合せて略円筒状となるものなどが挙げられるが、これに限定されない。またその両端面の構成としても、特に限定はなく、保護管などの軸方向に対して垂直な面であっても良いし、傾斜した面であっても良いが、応力伝達の観点から、シール用環状押込み部材および固定用環状押込み部材と当接する面に対応した面構造を採用するのが好ましい。

本実施形態では、図１、２に示す例のように、環状固定部材１２は、円筒形状の部材である。また、その基端面２４は、シール用環状押込部材１１の先端側の先端面２２に対応して、端部保持部材２の軸方向に対して垂直な面となっている。一方、環状固定部材１２の先端面２５は、先端側に向けて次第に縮径する傾斜面を形成しており、後述する固定用環状押込み部材１３の基端面２６に対応した構造としている。尚、環状固定部材１２の先端面１２の保護管１の軸方向に対する角度（θ２、図３参照）は、上述のように、固定用環状押込み部材１３と当接する面に対応した面構造であれば、特に限定はないが、保護管１の軸方向に対して４０〜９０°が好ましい。図１および図２（図３）は、角度θ２が４５°の例を示したものである。

本発明では、環状固定部材の材質としては、所定の圧縮力を受けて、保護管の外周面を挟持することが可能であれば、弾性変形するもの、塑性変形するもの何れでも良いが、被測温体の温度によっては、耐熱性などを考慮する必要がある。このような観点から、例えば、テフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂、滑石（タルク）などの粘土鉱物、セラミック系無機物質などのクラッシャブルビーズなどが挙げられるが、これに限定されない。

本発明では、固定用環状押込み部材は、端部保持部材の取付け穴の内周面と保護管の外周面との間の隙間に配されて、環状固定部材を押込み可能な構造であれば特に限定はない。その構造としては、例えば、内外径が一定の円筒、その他の略円筒状のもの、押込みの際の作業者の把持を容易にするための拡径部を備えた略円筒状のもの、押込み状態を保持するための機構を備えたものなどが挙げられる。また、固定用環状押込み部材の両端面の構成としても、特に限定はなく、保護管などの軸方向に対して垂直な面であっても良いし、傾斜した面であっても良いが、応力伝達の観点から、基端側の基端面は、その当接する前述の固定用環状押込部材の先端面に対応した面構造を採用するのが好ましい。

本実施形態では、図１および２に示すように、固定用環状押込み部材１３は、略円筒状であり、その先端側の外周に、拡径部２７を設けている。また、固定用環状押込み部材１３は、その基端側から先端側の所定位置に亘る外周面に雄ネジ部２８を設けている。雄ネジ部２８は、端部保持部材２の取付け穴４の先端開口部から基端側の所定位置に亘り形成された雌ネジ部２９に螺合し、固定用環状押込み部材１３が保護管１および端部保持部材２の軸方向基端側に押圧移動可能となっているとともに、押込み状態を保持することが可能となる。

さらに、固定用環状押込み部材１３の基端側の基端面２６は、環状固定部材１２の先端面２５に形成された傾斜面に当接する略平行な傾斜面を形成するように構成されている。このような基端面２６と先端面２５の構成により固定用環状押込み部材１３の軸方向基端側への押圧力が各傾斜面を通じて環状固定部材１２を縮径させる方向に作用し、保護管１の外周面８を挟持することができる。尚、固定用環状押込み部材１３の基端面２６の保護管１の軸方向に対する角度（θ３、図３参照）は、上述のように、環状固定部材１２の当接する面（図２、３の符号２５）に対応した面構造であれば、特に限定はないが、保護管１の軸方向に対して９０〜１４０°が好ましい。また、固定用環状押込み部材１３と当接する面に対応した面構造とする観点から、θ２とθ３の和が１８０°となるのが好ましい。図１および図２（図３）は、角度θ３が１３５°の例を示したものである。

尚、本実施形態では、図示しないが、環状固定部材１２が保護管１の外周面８を挟持する構成としては、上記の他、係止用段部１４で移動規制されたシール用環状押込み部材１１と固定用環状押込み部材１３との間で環状固定部材１２が圧縮力を受けて、環状固定部材１２が塑性変形または弾性変形し、端部保持部材２の内周面７と保護管１の外周面８とを同時に押圧することで、環状固定部材１２が保護管１の外周面８をより強力に挟持するように構成することができる。その結果、保護管１と端部保持部材２がより強力に固定される。

本実施形態では、図１に示すように、保護管１内に配された絶縁管６の内部に図示しない熱電対又は測温抵抗体を配置して温度センサーを構成している。また、絶縁管６の基端側には、外周部に雄ネジ部５２を備えるフィッティング５１を設けている。また、端部保持部材２の内周面７の基端側には、基端開口部５から先端側の所定距離に亘り雌ネジ部５３を設け、フィッティング５１の雄ネジ部５２と雌ネジ部５３が螺合して、絶縁管６を端部固定部材２に固定可能としている。また、螺合部のシール性（気密性）を確保するための構成は、フッ素系樹脂テープを雄ネジ部５２に巻き付けて雌ネジ部５３と螺合させるなど、公知のものを採用すれば良い。

本発明では、温度センサーの構成は、このような実施形態の構成に限定されず、一般に使用される、保護管を備えた熱電対又は測温抵抗体よりなる温度センサーを適宜選択して使用することができる。

次に、保護管を備えた温度センサーを端部保持部材に取付ける際の作用を図１および２に示す実施形態の例に基づいて説明する。

本実施形態では、図２に示すように、端部保持部材２の取付け穴４の先端開口部３から保護管１を軸方向に挿入して、その基端面１６が第３の縮径段部の面に当接させて配置する。弾性環状シール部材１８ａ〜ｃとその間に１つずつ配される非弾性環状部材１９ａ、ｂとで構成される弾性シール部材１０は、第１の縮径段部１４から第２の縮径段部１５に亘る内周面７と保護管１の外周面８とで構成される隙間９に配される。またこの部分の内周面７と外周面８とは、保護管１および端部保持部材２の軸方向に略平行に形成されている。また、弾性シール部材１０の先端側で、先端開口部３から係止用段部（第１の縮径段部）１４に亘る内周面７と保護管１の外周面８とで構成される隙間９には、基端側から順にシール用環状押込み部材１１、環状固定部材１２が配される。また、端部保持部材２の先端開口部３より先端側で保護管１の外周面８に、固定用環状押込み部材１３が配されている。また、絶縁管６が基端開口部５から保護管１の内部に挿入されている。

このような図２に示す状態から、保護管１の基端面１６が第３の縮径段部１７と当接した状態を保持しつつ、絶縁管６を更に先端側に挿入して、端部保持部材２の基端側の雌ネジ部５３とフィッティング５１の雄ネジ部５２とを螺合して、絶縁管６を端部保持部材２に固定するとともに、固定用環状押込み部材１３の基端側に設けられた雄ネジ部２８と端部保持部材２の先端側に設けられた雌ネジ部２９とを螺合させて、固定用環状押込み部材１３を基端側に移動させる。

固定用環状押込み部材１３を基端側に移動させると、その先端面２６が、環状固定部材１２の先端面２５に当接する。さらに固定用環状押込み部材１３を基端側に移動させると、それと供に環状固定部材１２も基端側に移動して環状固定部材１２の基端面２４が、シール用環状押込み部材１１の先端面２２に当接する。さらに続けて、固定用環状押込み部材１３を基端側に移動させると、それと供に環状固定部材１２およびシール用環状押込み部材１１が基端側に移動し、シール用環状押込み部材１１の先端面２１が弾性環状シール部材１８ｃに当接する。またさらに続けて、固定用環状押込み部材１３を基端側に移動させて、シール用環状押込み部材１１の先端面２１により押込まれた環状シール部材１０を構成する弾性環状シール部材１８ｃ、１８ｂ、１８ａが、それぞれ当接する先端面２１、非弾性環状部材１９ｂ、１９ａ、第２の縮径段部１５の傾斜面のいずれか２つに挟まれて圧縮され、弾性環状シール部材１８ｃ、１８ｂ、１８ａが、内周面７と外周面８との接触部において全周に亘り一様に密着する。

そして、固定用環状押込み部材１３を基端側にさらに続けて移動させても、取付け穴４の内周面７の軸方向所定位置に設けられた係止用段部１４に、シール用環状押込み部材１１の外周面の基端側に設けられた縮径部２０が係合すると、シール用環状押込み部材１１の基端側への移動が規制され、シール用環状押込み部材１１の先端面２１による所定構造を有する環状シール部材１０の圧縮が必要以上に行われることがない。そのため、環状シール部材１０を構成する弾性環状シール部材１８ａ〜ｃの行き過ぎた変形が起こり、内周面７と外周面８との接触部において全周に亘り一様に密着した状態が破壊されること、即ち、シール性（気密性）が確保できなくなることを防止することが可能となる。
尚、係止用段部１４が配される位置は、環状シール部材１０およびシール用環状押込み部材１１の構成により変動するため、一概に決定することはできないが、本実施形態の図１および２に示す例では、概ね、端部保持部材の長手方向の中央部付近である。

取付け穴４の内周面７の軸方向所定位置に設けられた係止用段部１４に、シール用環状押込み部材１１の外周面の基端側に設けられた縮径部２０が係合した後、さらに続けて、固定用環状押込み部材１３を基端側に移動させると、係止用段部１４で移動規制されたシール用環状押込み部材１１の先端面２２と固定用環状押込み部材１３の基端面２６との間で環状固定部材１２が圧縮力をより強く受けることになる。また、本例では、環状固定部材１２の先端面２５に、先端側に向けて次第に縮径する傾斜面が形成されるとともに、固定用環状押込み部材１３の基端面２６に、環状固定部材１２の傾斜面に当接する略平行な傾斜面が形成されおり、これにより固定用環状押込み部材１３の軸方向基端側への押圧力が各傾斜面を通じて環状固定部材１２を縮径させる方向に作用し、保護管１の外周面８を挟持する強度が向上する。図１は、この時の状態を示したものである。

また、固定用環状押込み部材１３を基端側にさらに移動させることが可能な場合は、環状固定部材１２が変形して端部保持部材２の内周面７と保護管１の外周面８とを同時に押圧し、端部保持部材２に対する保護管１の固定強度が更に向上することも可能である。

上記の温度センサーの端部保持部材の取付構造は、例えば、図１に示すような構造の測温装置に用いることができる。

図１に示すように、端部保持部材２に、環状シール部材１０、シール用環状押込み部材１１、環状固定部材１２および固定用環状押込み部材１３により保護管１が取り付けられるとともに、絶縁管６が取り付けられた状態の組立体５０は、その先端側の外側に外部保護管３１が配され、さらに外部保護管３１の外側に、その基端側から所定距離に亘る長さの中間層３２および第１外套管３０が配されるとともに、その基端側の外側には第２外套管４０が配され、さらに第２外套管４０の基端側には端子箱６０が配されている。また、中間層３２および第１外套管３０の最先端部の基端側からの位置（前記所定距離）は、特に限定はなく、外部保護管３１の先端部近傍にまで至らない位置であればよい。また、第１外套管３０の基端側の基端面３５と第２外套管４０の先端側の外側先端面４１とを当接して、溶接により接合されている。このように、図１に例示する測温装置７０では、組立体５０は、その全体が、外部保護管３１、第１外套管３０（中間層３２）、第２外套管４０、端子箱６０により覆われている。

第１外套管３０は、その先端側を構成する第１外套管先端部３０ａと、その基端側を構成する第１外套管基端部３０ｂとから構成されるとともに、それらの連結部分には、貫通した複数のネジ穴３３を備えるフランジ部３４が配されている。本例では、第１外套管先端部３０ａ、第１外套管基端部３０ｂ、フランジ部３４は溶接により接合されている。外部保護管３１、中間層３２、第１外套管３０の構成材質は、被測温体により適宜選択すればよいが、外部保護管３１としては、例えばＳｉＣなどが例示でき、中間層３２としては、例えば耐熱セメントなどが例示でき、第１外套管３０としては、例えば、ステンレスなどが例示できるが、これらに限定されない。また、フランジ部３４の構成材質は、ステンレスなどの金属が例示できる。

また、図１および２に示す例では、第１外套管３０には、その外側と保護管１が配されている内側とは連通することなく、閉じた状態であるが、外部保護管３１の先端部に、その外側と内側とが連通する穴（図示せず）を設けても良い。これにより、保護管１内に配された熱電対又は測温抵抗体により測定時の応答速度が向上する。また、このように穴を設けた場合でも、組立体５０は本発明の特定の取付構造を備えることから、被測温体の浸入などにより熱電対や測温抵抗体が損傷することを防止することができる。

第２外套管４０は、図１、２に示すように、その先端側を構成する第２外套管先端部４０ａと、第２外套管基端部４０ｂから構成されている。また、第２外套管４０は、組立体５０の端部保持部材２を固定する構造を備えている。即ち、端部保持部材２の外周面の軸方向所定位置に配されたフランジ部５４を、第２外套管先端部４０ａの内周面に設けられた縮径段部４２と、第２外套管基端部４０ｂの先端側の先端面４３との間に挟み込んで固定する構造である。本例では、縮径段部４２とフランジ部５４との間にはパッキン４４を配して、シール性（気密性）を確保している。また、第２外套管先端部４０ａの基端側の内周面に軸方向所定範囲に設けられた雌ネジ部４６と、第２外套管基端部４０ｂの先端側外周面の軸方向所定範囲に設けられた雄ネジ部４５とを螺合し、第２外套管基端部４０ｂを先端側に移動させて、縮径段部４２と先端面４３との間でフランジ部５４とパッキン４４を挟み込んでシール性（気密性）を確保しつつ、第２外套管４０に組立体５０を固定している。尚、シール性（気密性）をより確実に担保するため、雄ネジ部４５と雌ネジ部４６とが螺合した部分をフッ素系樹脂のシール材により封止してもよい。

第２外套管先端部４０ａ、第２外套管先端部４０ｂを構成する材質としては、特に限定はなく、ステンレスなどの金属を用いることができる。またパッキン４４を構成する材質としては、シール性（気密性）を確保可能な材質であれば特に限定はなく、アルミニウム、銅、テフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂などを用いることができる。

図１に示した測温装置７０は、図示しないが、外部保護管３１を、被測温体が内在する容器や管などの設備の壁に設けられた貫通穴に挿入し、第１外套管３０に配されたフランジ部３４を、そのネジ穴３４を通してボルトなどを用いて設備壁外面にネジ止めし、固定することで、温度センサーが、被測温体が内在する設備の壁に貫通して配設される。

そして、測温装置７０には、本発明に係る特定の取付構造を有するため、外部保護管３１などが、被測温体の流動などにより損傷した場合でも、保護管１と端部保持部材２との固定強度が確保されていることから、それらが不意に外れることを防止することが可能であり、また、保護管１と端部保持部材２の間から保護管１内に被測温体が浸入することを防止することができるため、熱電対や測温抵抗体が被測温体により損傷することを防止することができる。さらに、外部保護管３１から腐食性ガスが発生したとしても、同じく、保護管１内に腐食性ガスが浸入することを防止することができる。また、図１に示す形態とは異なり、外部保護管３１にその内外を連通する穴が設けられていた場合でも、同じく、被測温体が保護管内に浸入することを防止することが可能である。
また、このように、被測温体の保護管内への浸入を防止できることから、その内部に配されている温度センサーが保護され、ひいては、温度センサーおよび測温装置の長期間の使用が可能となる。

本発明の温度センサーの端部保持部材の取付構造の上述の実施形態は、上記の図１に示す測温装置７０の他、図４に示すような構造の測温装置７１にも適用することができる。

図４に示す測温装置７１は、図１に示す測温装置７０とは、図１に示す例における外部保護管３１、中間層３２、第１外套管３０およびフランジ部３４を用いない点、第２外套管先端部４０ａの先端側にフランジ部を設けた点で異なるが、他の構成は同一である。従って、相違点について説明し、他の構成については図４において、図１の場合と同じ符号を付して、説明は省略する。

上記のように、図４に示す測温装置７１では、図１における外部保護管３１、中間層３２、第１外套管３０および第１外套管３０に備えられたフランジ部３４を用いない構造である。従って、本例では、保護管１が被測温体に直接接する構造となる。

また、本例では、図４に示すように、図１に示す第２外套管先端部４０ａの先端部にフランジ部４７を溶接により接合したものを採用している。また、フランジ部４７には、後述するように、測温装置７１を設備壁外面にネジ止めするための複数のネジ穴４８が配されている。

図４に示す測温装置７１は、図１に示す測温装置７０と同様に、図示しないが、保護管１を、被測温体が内在する容器や管などの設備の壁に設けられた貫通穴に挿入し、第２外套管先端部４０ａに配されたフランジ部４７を、そのネジ穴４８を通してボルトなどを用いて設備壁外面にネジ止めし、固定することで、温度センサーが、被測温体が内在する設備の壁に貫通して配設される。本例では、図１に示す例の場合と異なり、被測温体が、直接、保護管１に接するとともに、保護管１と端部保持部材２の間に被測温体、特に高温ガスが浸入する可能性が高くなる。しかし、本発明の特定の取付構造を有することから、保護管１と端部保持部材２との固定強度が高いため、被測温体の流動によって、保護管１と端部保持部材２とが不意に外れることが無く、また、保護管１と端部保持部材２の間から被測温体が保護管１内部に浸入することを防止することができるため、熱電対や測温抵抗体が被測温体により損傷することを防止することができる。従って、図１に示す測温装置７０の場合と同様に、温度センサーおよび測温装置の長期間の使用が可能となる。

１ 保護管
２ 端部保持部材
３ 先端開口部
４ 取付け穴
５ 基端開口部
６ 絶縁管
７ 内周面
８ 外周面
９ 隙間
１０ 環状シール部材
１１ シール用環状押込み部材
１２ 環状固定部材
１３ 固定用環状押込み部材
１４ 係止用段部（第１の縮径段部）
１５ 第２の縮径段部
１６ 基端面
１７ 第３の縮径段部
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 弾性環状シール部材
１９、１９ａ、１９ｂ 非弾性環状部材
２０ 縮径部
２１ 基端面
２２ 先端面
２４ 基端面
２５ 先端面
２６ 基端面
２７ 拡径部
２８ 雄ネジ部
２９ 雌ネジ部
３０ 第１外套管
３０ａ 第１外套管先端部
３０ｂ 第１外套管基端部
３１ 外部保護管
３２ 中間層
３３ ネジ穴
３４ フランジ部
３５ 基端面
４０ 第２外套管
４０ａ 第２外套管先端部
４０ｂ 第２外套管基端部
４１ 外側先端面
４２ 縮径段部
４３ 先端面
４４ パッキン
４５ 雄ネジ部
４６ 雌ネジ部
４７ フランジ部
４８ ネジ穴
５０ 組立体
５１ フィッティング
５２ 雄ネジ部
５３ 雌ネジ部
５４ フランジ部
６０ 端子箱
７０ 測温装置
７１ 測温装置

Claims (8)

1. 保護管を備えた熱電対又は測温抵抗体よりなる温度センサーの前記保護管の基端側に取り付けられ、被測温体が内在する設備壁を貫通して前記温度センサーを配設するための端部保持部材の取付構造であって、
   前記端部保持部材に、先端開口部から前記保護管を軸方向に受け入れる取付け穴を設けるとともに、
   該取付け穴の内周面と前記保護管の外周面との間の隙間に、基端側から順に環状シール部材、シール用環状押込み部材、環状固定部材及び固定用環状押込み部材を設け、
   前記取付け穴の内周面の軸方向所定位置に、前記環状シール部材を圧縮して変形させる前記シール用環状押込み部材の基端側への移動を規制する係止用段部を設け、
   該係止用段部で移動規制されたシール用環状押込み部材と前記固定用環状押込み部材との間で前記環状固定部材が圧縮力を受けて、前記保護管の外周面を挟持することを特徴とする温度センサーの端部保持部材の取付構造。
2. 前記シール用環状押込み部材の外周面の基端側に、前記取付け穴の内周面の係止用段部に係合する縮径部を設けてなる請求項１記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造。
3. 前記取付け穴に、前記係止用段部を構成する第１の縮径段部と、前記環状シール部材の基端側への移動を規制する第２の縮径段部と、前記保護管の基端面を係止する第３の縮径段部とを設けてなる請求項１又は２記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造。
4. 前記環状固定部材の先端面に、先端側に向けて次第に縮径する傾斜面を形成するとともに、前記固定用環状押込み部材の基端面に、前記環状固定部材の傾斜面に当接する略平行な傾斜面を形成してなり、これにより当該固定用環状押込み部材の軸方向基端側への押圧力が前記各傾斜面を通じて前記環状固定部材を縮径させる方向に作用し、保護管の外周面を挟持する請求項１〜３の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造。
5. 前記取付け穴の内周面に、前記固定用環状押込み部材の外周面に形成した雄ネジ部に螺合する雌ネジ部を形成し、前記固定用環状押込み部材を前記取付け穴に螺合させて軸方向基端側に押圧移動可能とした請求項１〜４の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造。
6. 前記環状固定部材が、塑性変形又は弾性変形により前記保護管の外周面を挟持する部材よりなる請求項１〜５の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造。
7. 前記環状シール部材が、圧縮されて弾性変形する請求項１〜６の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造。
8. 前記環状シール部材が、弾性体からなる複数の弾性環状シール部材と、該弾性環状シール部材の間に配される非弾性体からなる非弾性環状部材とにより構成される請求項１〜７の何れか１項に記載の温度センサーの端部保持部材の取付構造。
   
   

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