JPH01267427A - 表面温度監視用温度検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野）　　・ 本発明は表面温度監視用温度検知装置に関する。

特に、熱交換器の表面温度の監視に適した抵抗温度検知
装置と、抵抗温度検知装置を作る方法と、該装置を赤熱
した交換器の高温表面上に据え付ける方法に関する。

（従来技術とその課題） 熱交換器の表面は、水によって接触されそこに熱が伝達
されるべき表面の反対側に位置する燃料燃焼手段によっ
て最も頻繁に温度的に刺激される。

そのような交換器の一例は、外側が加熱されその中を加
熱されるべき流体が通過する管である。他の例は、そこ
に熱エネルギが分は与えられる一つの表面、及び加熱さ
れるべき液体又は気体によって接触された反対側の表面
を有するダイヤプラム又は壁である。

熱エネルギが使用される多くの方法では、熱エネルギが
加えられる表面の温度を監視することが望ましい。しか
し、温度エネルギを受は取る表面は、交換器の材料に最
も有害な状態に晒されている表面でもある。この表面の
温度を監視する目的は、該表面温度の見本である正確な
信号を提供し、もって交換器材料を過度に加熱すること
なく、またそれにより交換器を劣化させることなく、最
高の熱交換効率が得られるようにすることにある。

従って交換器材料の限界を越えずに最も高い熱交換効率
を得るには、該交換器に入れられる一定の温度エネルギ
を維持することが重要であることが理解されよう。前記
の交換効率は、高い正確性と信頼性を有する温度検知器
を使用することによってのみ得られる。

従来は、熱交換器表面の温度は熱電対の手段によって普
通に監視されていた。しかし、熱電対を使用すると該熱
電対を装置の他の部分に接続する合金の導線は勿論のこ
と、高価な信号変換装置及びその関連接続を使用するこ
とが必要になる。

抵抗温度検知装置（通常ＲＴＤという）は正確な温度測
定を行うのに使用されてきた。該装置は抵抗が周囲温度
によって正確かつ公知の態様で変化する抵抗要素を利用
している。抵抗温度検知装置は、抵抗要素の温度を示す
ように目盛られた表示装置を駆動するブリッジ回路に関
係することができる。しかし、１８００”Ｆを越える温
度が当たり前の赤熱した熱交換器の高温側の周囲温度の
ような極端に高い温度に抵抗要素が晒されると、ＲＴＤ
の使用寿命が短縮される。また抵抗要素を燃焼製品との
直接接触から隔絶することが非常に重要である。さもな
ければ抵抗要素の抵抗安定性が変化し、これによりＲＴ
Ｄ装置の正確性に悪い影響を与える。

（発明の構成及び効果） 簡単にいうと、本発明に従って、熱交換器の熱受取面に
直接溶接され、燃焼ガスから抵抗素子を保護し、離れて
位置する電気回路の構成要素に結合するため、ＲＴＤに
電気的に接続する被覆されたケーブルの被覆から抵抗素
子を温度的に隔絶するＲＴＤ装置が提供される。抵抗素
子は、交換器の熱受取面の温度の正確な測定がなされる
ように、該熱受取面との直接接触が維持されている。Ｒ
ＴＤセンサの使用により、高価なリード線及び熱電対セ
ンサに従来必要とされていた接続機器の必要性が減少す
る。

（実施例） 本発明は添付の図面との関係で以下の詳細な説明により
、より理解されよう。

第１図を参照すると、熱交換器１２の外側面に溶接され
た抵抗温度検知装置１０が示されている。

該熱交換器１２は、その外側に燃焼ガスが加えられ、ま
たその内側面に沿って液体又はガスのような流体が熱交
換器１２によって加熱されるべく通過する金属管の形状
を成している。装置１０は交換器１２の外側面に直接溶
接付けされ、またその前端部が第１図に示す如く装置１
０の後端部に接続された被覆された電気ケーブル１４が
、両端が交換器に溶接されている金属の帯金１６によっ
て交換器１２に取り付けられている。

装置１０は、完成品の状態では被覆ケーブル１４の外側
金属被覆２４と一直線になる、円筒状の孔２２を持った
円筒状端部を有する金属ボディ部材１８を有する。ボデ
ィ１８の底部には、第２．３及び５図で最も良く示され
るように、適当な抵抗温度検知装置の抵抗素子２８を収
容するための細長の凹部２６が形成されている。抵抗素
子２８はワイヤ巻線型又は薄膜型のような通常の構造で
よい。一対のリード線３０．３１が抵抗素子１８の一端
から延び、孔２２と凹部２６との間で延びている通路３
３の中に位置した絶縁体３２の中の各通路を通って延び
ている。第３図で最もよく示されるように、リード線３
０．３１は機械的及び電気的に被覆ケーブル１４の中の
一対のリード線３４．３５に溶接、半田付け、又は硬質
半田付けによって接続されている。リード線３４．３５
は、被覆２４を埋めるアルミニュウム酸化物のような鉱
物酸化物や他の適当な絶縁材料３６によって、互いに且
つ金属被覆２４から絶縁されている。本発明の図示の実
施例は２つのリード線３４．３５を含んでいるが、リー
ド線３０．３１を離れて位置する電気回路構成要素に接
続するため追加のリード線を被覆を通して延ばしてよい
。例えば、ｌ又はそれ以上のリード線を、リード線シス
テムの中の抵抗変化に関連した温度の影響を減少させる
ために補正回路網の中に使用してよい。

抵抗素子装置２８は凹部２６内の所定位置に適当な高温
セメント、例えばボディ１８内の所定位置に絶縁体３２
を固定するのにも機能する放電プラグセメントのような
高温セメントによって固定されている。ボディ１８の円
筒部２０は、ボディ１８の底面１８ａによって規定され
た平面から、連続した周囲の溶接部４０の配設のために
十分な距離だけ離れている。溶接部４０は、周囲ガスか
ら素子２８を密封的にシールするためボディ１８と交換
器１２の全結合部の回りに完全に伸びている。このよう
に完全にシールしないとガスによって使用寿命が短くな
ったり温度の読みの正確性に影響が出たりする。第３図
に最も良く示されているように、被覆２４の末端はボデ
ィ１８の円筒部２０の対応する端部に対して突き尚てら
れ、被覆２４と円筒部２０との間の密封シールを図るた
めに該端部に対して４２で示されるように溶接されてい
る。

溶接部４０は、周囲ガスからＲＴＤ装置をシールする密
封シールを作るために複数の溶接路を有している。該溶
接路は初めの根元の溶接路４１と、次に続く最終溶接路
を含む二次溶接路を有する。

第２．３図から分かるように、抵抗素子２８の底面は、
装置１０が交換器１２に溶接された時に素子２８が熱交
換器１２の外側面に直接接触するようにボディ１８の底
面１８ａの平面内にある。

ボディ部材１８だけが燃焼ガスに晒されてるいのではな
く、被覆ケーブル１４もまた燃焼ガスに直接晒されてい
る。それ故、交換器の表面は連続的に熱を交換器の反対
側に沿って流れている低温の流体に引き渡しているので
、被覆の操業温度は交換器のそれよりも高温である。そ
れ故、ＲＴＤ装置２８によって測定される温度に影響を
及ぼすように被覆からの熱が直接に抵抗素子２８に伝達
することのないようにすることが特に重要である。

素子２８を被覆２４から熱的に隔絶するために、素子２
８が取り付けられているボディ１８の細長の部分が、被
覆２４とＲＴＤ装置２８との間の熱伝達障害を作るため
の、ボディ１８の断面の大きさを減少させる複数の平ら
な面４４．４５及び４６を有する、中間のほぼテーパ状
ないしネックダウン状部分によって、円筒状端部２０に
結合されている。従って、ＲＴＤ装置はそれが直接に接
している交換器１２の表面温度を測定し、該温度は被覆
２４のより高い温度によって変化せさられない。ボディ
１８の最低壁厚さは、ネックダウン領域でボディ１８が
破損するのを避けるために、被覆２４の厚さよりも薄く
しないことに注意すべきである。

第６．７及び８図を参照すると、被覆ケーブル５４が、
該ケーブルが結合されるべき熱交換器５２の表面に垂直
に伸びているところの、それらの応用の中の使用を見い
出しＩ；抵抗温度検知装置５０が示されている。図示の
如く、装置５０は金属管の形態で熱交換器の外側面に溶
接され、該金属管の外側面には熱い燃焼ガスが作用し、
内側面に沿って液体又はガスのような流体が交換器１２
の熱い内側面によって加熱されるように通過させられて
いる。装置５０は交換器５２の外側面に直接溶接され、
被覆された電気ケーブル５４が第７及び８図に最も良く
示されるように、機械的かつ電気的に抵抗温度検知装置
５０に結合されている。

本発明のこの実施例では、装置５０は細長の部分を持っ
た金属ボディ部材５６と、中央に立設配置された管状部
６０とを有する。細長の凹部６２は細長の抵抗素子６４
又はＲＴＤを収容するためボディ部５８の底面内に配設
されている。抵抗素子６４は凹部６２内の所定位置に高
温セラミックセメントによって固定され、素子６４の各
端部から伸びているリード線は、ボディ５８の中の孔６
８内に取り付けられた絶縁体６６の中に明けられた通路
に挿通されている。リード線はそれぞれ一対の被覆ケー
ブル５４の中の絶縁被覆されたり一導線７０及び７２に
接続されている。被覆ケーブル５４は更に外側金属被覆
７２と、導線７０と７２を互いに及び被覆７３から絶縁
する鉱物酸化物充填剤７４を有する。被覆７３の下端は
、７６で示すように管状結合部５０の上端部に溶接され
ている。

第９及び１０図を参照すると、熱交換器８２の外側面に
溶接された抵抗温度検知装置８０が示されている。該装
置の上面には熱い燃焼ガスが作用し、またその内面に沿
って液体又はガスのような流体が熱交換器８２によって
加熱されるように通過する。装置８０は、第１図の実施
例で装置ｌＯが熱交換器１２に溶接されるのと同様の方
法で、熱交換器８２に溶接されている。

ＲＴＤ装置８０は、細長の抵抗素子８８が取り付けられ
高温セラミックセメント又は他の高温セメントによって
所定位置に固定されている細長の凹部８６が配設された
ボディ８４を有する。素子８８からのリード線は、上端
の管状結合部９４とボディの細長の部分との間に位置す
る孔９２内に取り付けられている孔明きの絶縁体９０を
通って上方に伸びている。ボディは、結合部９４と細長
のボディ部との間の９６の部分で、被覆ケーブル９８の
被覆から抵抗素子８８への熱移動を減少させるのに必要
な熱伝導障害を起こすために、不ツタダウンしているの
が分る。

第１１及び１２図を参照すると、熱交換器１０２の外側
面に溶接された抵抗温度検知装置１００が示されている
。熱い燃焼ガスは第１２図で見られるように熱交換器の
上面に作用し、加熱されるべき液体又はガスが下面に沿
って流れる。装置１００は、第１図に示された実施例の
如く、該装置１００の基部を完全に囲む連続した溶接部
によって、熱交換器の上面に溶接されているのを見るこ
とができる。

装置１００は、中間環状壁部１０８を作るための外周環
状溝１０６を持ったほぼ円筒状の管状ボディ１０４を有
する。抵抗素子１１０は平らな円盤状に形成され、ボデ
ィ１０４の底部内の円筒状凹部１１２内に、素子１１０
の底面をボディ１０４の底部環状面１１４と面一状にし
て取り付けられている。素子１１０は適当な高温セメン
ト１１６によってボディ１０４内の所定位置に固定され
ている。

素子１１０からの一対のリード線１１８は、ボディ１０
４の中の孔の小径中間部に取り付けられｔ；絶縁体１２
０の中の間隔をあけた一対の通路内を通って伸びている
。このリード線１１８は、−対の外側金属被覆１２６と
、リード線１２２を互いに且つ被覆１２６から絶縁する
鉱物酸化物充填剤１２８とを更に有する被覆ケーブル１
２４のリード線１２２にそれぞれ溶接されている。被覆
１２６の下端部１２６はボディ１０４の上端部に１３０
で示すように溶接されている。

本発明はその各実施例との関連で説明してきたが、本発
明の真の思想及び範囲から離れることなく、多くの変更
及び変形が可能であることが当業者によって理解される
べきである。それ故、本発明の思想及び範囲内に来るそ
れら全ての変更及び変形を包含することが請求の範囲に
よって意図されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱交換器の温度を監視するために熱交換器の表
面に取り付けられたＲＴＤ装置の斜視図、第２図は第１
図の２−２線断面図、！３図は装置全体を示す第２図の
３−３線断面図、第４図は第１図のＲＴＤ装置のボディ
要素の上面図、第５図は第４図に示されたボディ要素の
底面図、第６図は本発明を実施例化する他のＲＴＤ装置
の斜視図、第７図１；［６Ｑｉｌ’）７−７線断面図、
Ｍ８図ハ＄６図の８−８線断面図、第９図は本発明の更
に他の実施例の斜視図、第１０図は第９図の１０−１０
線断面図、第１１図は本発明の更に他の実施例の斜視図
、第１２図は第１１図の１２−１２線に沿った縦断面図
である。 １０．５０，８０．１００・・・抵抗温度検知装置１２
．５２．８２．１０２・・・熱交換器１４．５４．９８
・・・被覆電気ケーブル１８・・・ボディ、２０・・・
円筒部 ２４・・・外側金属被覆 ２８．６４ｊＯ１８ｇ、１１０・・・抵抗温度素子（Ｒ
ＴＤ装置）３０，３１，３４．３５．１１８．１２２・
・・リード線３２．６６．９０・・・絶縁体、３ｉ・・
・絶縁材料４０・・・溶接部、１１６・・・高温セメン
ト第６図 第７図 第８図 第９図 第１１図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 その一面に凹部を有する金属ボディと、 上記凹部に取り付けられた抵抗素子と、 上記ボディと上記抵抗素子との間に配置された熱絶縁手
   段と、 上記ボディは該ボディの一端から伸び上記凹部に連通し
   た孔を有し、 上記抵抗素子から伸び上記孔に至る第１の複数の伝導性
   リード線と、 金属被覆を通って伸びる第２の複数の伝導性リード線を
   有する被覆ケーブルと、 上記被覆は上記ボディの一端に溶接され、 上記第１及び第２の複数の伝導性リード線は互いに接続
   され、 上記第１の複数の伝導性リード線を互いに且つ上記ボデ
   ィから絶縁する手段と、 上記ボディは、上記一端と上記凹部が位置する部分との
   間に熱伝達抑制部を有し、上記熱伝達抑制部は、上記ボ
   ディの上記一端における断面積よりも小さい断面積を有
   する、 表面温度監視用温度検知装置。