JPH023312B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、ポリ四フツ化エチレン被覆熱電対、
特にポリ四フツ化エチレンの均一で一体化した被
覆層を備えたデユープレツクタイプ、つまり、正
極導体と負極導体とを接合してなる熱電対および
製造法に関する。 ポリ四フツ化エチレンは化学的に安定であると
ともに、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、電気特性
にすぐれ、また摩擦係数も他のプラスチツク材料
より小さいので電線の絶縁材料として今日広く使
用されている。しかしながら、ポリ四フツ化エチ
レンは融点が高く、さらに溶融粘度も非常に高い
ため、流動性に乏しいので、他の熱可塑性樹脂の
ように容易に押出成形を行うことができない。 本件特許出願人は先きに特開昭56−22007号と
してポリ四フツ化エチレン被覆電線の製造方法を
提案したが、熱電対の場合、特にデユープレツク
ルタイプの熱電対にあつては、正極および負極を
構成する異種の導線をその先端に接合しなければ
ならず、そのため先端の接合部がむき出しになる
のは避けられず、したがつてその部分は再び同一
被覆材料を使つて押出成形その他によつて被覆す
る必要がある。しかし、そのような押出成形法に
よつては一様な厚さの被覆層を設けることは困難
である。特にポリ四フツ化エチレンは非粘着性で
ある密着性が悪いために熱電対としての検出器先
端部の被覆を除去した個所の同一素材による再被
覆は著しくは困難であり、たとえ被覆が行われた
としても非常に厚いものとなつて、被覆層の割
れ、剥離の原因となり、したがつて素材のもつ優
れた特性が失われてしまう。そのため現在はポリ
四フツ化エチレン被覆を行う場合でも熱電対の検
出器先端部分は被覆しない状態で使用されている
のがほとんどである。 かくして、本発明の目的とするところは、ポリ
四フツ化エチレン被覆熱電対として検出器先端部
も含めて全体に均一で一体化した被覆層を設け
た、耐熱性、耐薬品性、防水性、非粘着性および
電気的特性が良好で且つ、可撓性の富み応答速度
の速い優れたデユープレツクルタイプの熱電対を
提供することである。 ここに、本発明はその１つの特徴によれば、正
極導体と負極導体とをその一端において接合して
成り、ポリ四フツ化エチレン繊維を巻回・融着し
て得たあるいは溶融ポリ四フツ化エチレンを前記
導体を中心に押出・成形して得た少なくとも一層
の均一で一体化した被覆層を備えたことを特徴と
する、ポリ四フツ化エチレン被覆熱電対である。 さらに別の特徴によれば、本発明は、正極導体
と負極導体とを交互に各先端部において順次接合
して連続導体を得る工程、該連続導体にポリ四フ
ツ化エチレンの均一で一体化した被覆層を設ける
工程、および得られた被覆連続導体を適宜切断す
ることによつて正極導体と負極導体がその一端に
おいて接合されている熱電対を得る工程から成
る、ポリ四フツ化エチレン被覆熱電対の製造法で
ある。 なお、上記のポリ四フツ化エチレンの均一で一
体化した被覆を設ける工程は、ポリ四フツ化エチ
レン繊維を少なくとも１層巻回する工程、および
このポリ四フツ化エチレン繊維の巻回層を加熱・
融着する工程によつて行なつてもよく、あるいは
このポリ四フツ化エチレン繊維の巻回・加熱そし
て融着に代えて、溶融ポリ四フツ化エチレンの押
出成形により均一で一体化した被覆層を得てもよ
い。 また、そのような巻回・加熱そして融着は２回
以上繰り返し、被覆層の厚膜化を図つてもよい。 本発明は、さらに他の特徴によれば、正極導体
と負極導体とを交互に各先端部において順次接合
して連続導体を得る工程、該連続導体にポリ四フ
ツ化エチレンの均一で一体化した被覆層を設ける
得る工程；得られた被覆連続導体を適宜切断する
ことによつて正極導体と負極導体がその一端にお
いて接合されている熱電対を得る工程；かくして
得られた複数の熱電対を１の熱電対の先端と他の
熱電対の脚部とを絶縁状態で結合することによつ
て連続線状体とする工程；該連続線状体にポリ四
フツ化エチレンの均一で一体化した被覆層を設け
る工程；得られた被覆連続線状体を各熱電対の結
合部で切断して一端において接合された正極およ
び負極の各導体が一体的に被覆固定された熱電対
を得る工程から成る、ポリ四フツ化エチレン被覆
熱電対の製造法である。 なお、少なくとも一方の前記のポリ四フツ化エ
チレンの均一で一体化した被覆層を設ける工程
は、繊維の巻回・加熱・融着工程によつて行つて
もよく、あるいはそれに代えて溶融ポリ四フツ化
エチレンの押出・成形により均一で一体化した被
覆層を得てもよい。その場合、同じ工程を２回と
も繰り返してもあるいはそれぞれ別の工程によつ
て上記被覆層を設けるようにしてもよい。そし
て、いずれの場合にあつてもこれらの被覆層を設
ける工程は２回以上繰り返すことによつて得られ
る被覆層の厚膜化を図つてもよい。 このように、本発明にあつては、熱電対導体の
検出器先端は、溶接と初めに行つてからポリ四フ
ツ化エチレン繊維を巻回層にして次いで熱融着を
行うことにより、または押し出し加工により均一
で一体化した被覆層が成形される仕上り寸法が均
一な被覆層をもつたものが製造でき、さらに検出
端も一体成形された被覆層を有しているので耐水
性、非粘着性、耐薬品性、耐熱性、電気的特性、
可撓性について、優れた特性をもつ製品が製造で
きるのである。 しかも、従来の熱電対のように、一旦組立てて
からの押出加工法による先端加工方法では押出成
形技術上の制限から被覆層を0.3mm以下にできず、
一般には数mmという厚さにしかできないため検出
先端の応答速度に問題があるが、本発明では被覆
厚さを0.3mm以下にすることが可能なため応答性
の良いポリ四フツ化エチレン被覆熱電対の製造が
可能となる。 さらに、本発明の別の特徴によれば、先ずポリ
四フツ化エチレン被覆熱電対に用いる素線の正極
導体および負極導体を設定長さに予め切断し、次
いでこれらを交互に各先端を接合し、これを連続
的に繰り返し、正極および負極導体が交互に接合
された所望長さの一条の素線を得る。このように
接合、一般には溶接の完了した素線としての連続
導体に、溶融ポリ四フツ化エチレンの押出法によ
りまたはポリ四フツ化エチレン繊維を巻回し、次
いで加熱・融着させる方法で絶縁被覆層を形成さ
せる。かくして、均一で一体化した絶縁被覆層を
成形後、予め設定された長さに正極および負極導
体が一対となるよう連続被覆導体を切断し、正極
導体および負極導体がその一端において接合さ
れ、かつ均一で一体化した被覆層を備えた熱電対
が得れらる。 このようにして製造された熱電対は、先端まで
同一寸法、同一組成、かつ無欠点な超薄被覆層を
備えており、したがつて熱応答が早く、可撓性が
良好で耐水性、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性、非
粘着性そして電気的特性がすぐれており、しかも
その被覆層厚さは、繊維の巻回・融着による場
合、ポリ四フツ化エチレン繊維の巻回層の厚さ、
つまり繊維の太さあるいは巻回数を変えることに
よつて適宜調節できる。 次に、添付図面に関連させてさらに本発明を説
明するが、第１図は本発明に係る方法を実施する
場合のフローシート、第２図は、本発明に係る熱
電対が製造される様子を示す略式説明図である。 接合工程： これは正極導体１０と負極導体１２とを交互に
各先端部１４において順次接合して連続導体１６
を得る工程であり、各導体とも所要熱電対長さの
２倍、末端の導体（第２図に示す例では正極導体
１０）は所要熱電対長さと同じにするのが好まし
く、後述する切断工程ではこの２倍長さの部分を
その中心部１８で切断することによつて所要長さ
の熱電対を得ることができる。このように所定長
さに切断された正極導体、負極導体は好ましくは
溶接（例：スポツト溶接）あるいはロウ付け等に
より接合される。なお、導体の種類、形状は特に
制限されず、また正極導体、負極導体の具体的組
合せも当業者が任意に選択し得るものであつても
よい。 巻回工程： これは、同じく第２図にも示すように、前記連
続導体１６にポリ四フツ化エチレン繊維２０を少
なくとも１層巻回する工程であつて、後述する融
着工程とともに、前述の特開昭56−22007号に開
示された方法によつて実施してもよく、したがつ
て説明を簡略化するためにその内容をここに援用
する。 なお、巻回する繊維としてのポリ四フツ化エチ
レン繊維２０には各種の商品名で市販されている
多くのものが包含されるが、本発明の目的に反し
ない限りそれらのうちの特定のものに制限されず
広義に解すべきである。また、この巻回は通常、
横巻に密に巻回される必要があるが、この巻回被
覆層は少なくとも２層以上設けられ、各層はその
巻回方向が互いに逆方向に施されることが望まし
い。第２図に示す例ではポリ四フツ化エチレン繊
維２０の巻回は模式的に描いてある。実際にはこ
れよりはるかに密に巻回する。 融着工程： これは、図示しない前記のポリ四フツ化エチレ
ン繊維の巻回層を加熱・融着して均一で一体化し
た被覆層を得る工程であり、この加熱融着処理は
ポリ四フツ化エチレンの融点以上、例えば380〜
420℃程度の温度に、30〜300秒程度加熱すること
によつて行われる。このような条件で加熱融着処
理を行うと、巻回被覆されたポリ四フツ化エチレ
ン繊維は互に融着され、また巻回した繊維層の収
縮力も作用して融着被覆層は導体に密着される。 なお、前記のポリ四フツ化エチレン繊維の巻
回・融着を行う工程を第１図中点線で示すように
少なくとも１回繰り返してもよく、それにより２
層以上の被覆層を設けることができる。 前記の巻回工程および融着工程に代えて溶融ポ
リ四フツ化エチレンの押出・成形を行つてもよ
く、ここに、これらで例示される処理工程を「均
一で一体化した被覆層を設ける工程」と称する。 切断工程： これは、前述のようにして得られた被覆連続導
体を、例えば第２図中、点線で示す中心部１８で
適宜切断することによつて正極導体１０と負極導
体１２がその先端部１４において接合されている
熱電対を得る工程であり、このようにして製造さ
れた熱電対は両導体の接合部で折り曲げて検出先
端としてそのまま製品としてもよく、必要により
後述する結合工程に送つて再び巻回・融着工程を
経てさらに加工を加えてもよい。 なお、すでに述べたように切断個所を各導体の
中心部とすることによつて同一長さの正極・負極
導体を備えた熱電対が得られる。このように、本
発明によれば、その厚さを適宜調節できる、均一
で一体化した被覆層を備えた熱電対が連続的にか
つ大量に製造できる。 結合工程： これは、第３図に示すように、前述のようにし
て得た複数の熱電対２４を１の熱電対の先端部２
６と他の熱電対の脚部２８とを適宜手段で絶縁状
態で結合することによつて連続線状体２９とする
工程であり、例えば、第３図に示す例では、前記
先端部２６と脚部２８とを、図中、点線で示すよ
うに、ポリ四フツ化エチレン繊維３０の糸で結び
付けることによつてそれらを結合してもよい。 なお、第３図は一部誇張して一部省略して描い
てあり、実際には熱電対２４の両脚部２８は密着
しており、各導体は全体的に均一で一体化した被
覆層が設けられている。 ここで、熱電対の先端部とは、正極導体と負極
導体との接合部であつて、折り曲げられて熱電対
の検出先端となる部位であり、一方、脚部とは折
り曲げられた各導体の末端部位という。 このようにして連続線状体２９となつた一連の
熱電対２４（互いに絶縁状態で結合されている）
は、再び第１図に示すように前述の巻回・融着工
程に送られ、同様の操作を経て、均一かつ一体的
に被覆された連続線状体となる。この場合も、巻
回・融着工程は所望により１回以上繰り返して行
つてもよい。 すでに述べたようにこの場合の均一でかつ一体
化した被覆層を設ける工程も溶融ポリ四フツ化エ
チレンの押出・成形工程で行つてもよい。 次いで、これらの被覆連続線状体は切断され、
目的製品としての熱電対が得られるが、前述の結
合箇所で切断することによつて一端において接合
された正極および負極の各導体が一体的に被覆・
固定された熱電対が得られる。第４図はこのとき
得られた熱電対の略式断面図であり、正極導体１
０および負極導体１２の周囲にはそれぞれ被覆層
１３が設けられており、その周囲にはさらに被覆
層１５が設けられており、かくして各導体１０，
１２は一体的に固定被覆されている。 以上はポリ四フツ化エチレン繊維の巻回層を
化・融着して被覆層を形成する例を示すものであ
るが、このポリ四フツ化エチレン繊維の巻回・融
着工程による被覆工程に代えて、連続導体およ
び／または連続線状体に溶融ポリ四フツ化エチレ
ンを押出し成形してその周囲に超薄の被覆層を形
成する押出・成形工程による被覆工程を設けても
よい。この押出成形工程は従来のものと違つて、
組立完了後の個々の熱電対に対して行うものでは
なく、連続導体および／または連続線状体に対し
て行うものであるため、押出しダイ等の設計も容
易であり、均一で一体化した被覆層が効率的に得
られる。また、前述の結合工程を実施する場合に
は少なくともいずれか一方の巻回・融着工程を上
記押出・成形工程に代えてもよい。 次に、本発明を実施例に関連させてさらに説明
する。 実施例： 第１図に示す方法によつて下記の熱電対合金を
使つてポリ四フツ化エチレン被覆熱電対を製造し
た。 熱電対合金： 正極用導体…銅線 負極用導体…銅―ニツケル合金線 直径0.05mmの単線 先ず、前記銅線（長さ２ｍ）と銅ニツケル合金
線（長さ４ｍ）を接合し、次に導線（4m）、さら
に銅ニツケル合金線（４ｍ）……最後に胴線（２
ｍ）の順に交互に連続的にスポツト溶接し、一条
の連続導体として順にコイルに巻き上げて行き、
末端の長さ２ｍの銅線を溶接した所で溶接作業を
終了した。次いで、この連続導体はコイルに巻き
換え、銅―銅ニツケル合金の交互に連続して連な
つている連続導体上にポリ四フツ化エチレン繊維
を連続的に巻きつけた。かかるポリ四フツ化エチ
レン繊維からなる巻回層をその巻付方向が相互対
方向になるよう二重に設けた。次いでそれらを一
体化すべく、加熱・融着処理を炉温400℃±５℃
で120秒連続的に加熱することによつて行つた。
加熱・融着処理終了後、連続被覆導体の末端の銅
線の端から４ｍずつ切断し、２ｍの対になつた熱
電対を得た。 このようにして得られた熱電対は下記要領の常
態試験、加熱試験および水中試験に供し、絶縁特
性を評価した。 常態試験： 常態試験は巻き板（3.2mm幅×0.25mm厚）に荷
重20ｇで30回密巻きし、そのときの巻板と導体間
の絶縁抵抗を測定する試験法である。 加熱試験： 常態試験において密巻き後、210℃で３時間加
熱してから巻板と導体間の絶縁抵抗を測定する試
験法である。 水中試験： 常態試験における密巻き後、水中に24時間浸漬
してから巻板と導体との間の絶縁抵抗を測定する
試験法である。 なお、いずれの場合も、絶縁抵抗は500Vメガ
ーで測定したものであり、一方、絶縁破壊電圧は
絶縁抵抗試験終了後交流電圧をゼロＶから約10秒
でそれぞれの電圧に上げ巻板と導体との間の絶縁
が破壊した時の電圧を測定したものである。 以上の試験結果を次表にまとめて示す。これか
らも分かるように、0.08mmという厚さの被覆で十
分実用的な絶縁特性が得られることが分かる。

【表】 なお、本例は被覆層を１層とした例であるが、
複数の被覆層を設けること、さらには本例で得ら
れた熱電体の対になつた導体部分をさらに被覆し
てそれらを一体化して固定した被覆を設けること
によつても、同様のすぐれた効果が得られること
は当業者にとつては明らかであろう。 以上、本発明について詳述したきたが、これか
らも分かるように、本発明によれば従来不可能と
された検出先部まで均一で一体化された欠点のな
い極薄ポリ四フツ化エチレン被覆層を設けること
ができ、これにより一体成形された良好な可撓性
をもつ極薄ポリ四フツ化エチレン被覆熱電対の製
造が可能となつたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るポリ四フツ化エチレン
被覆熱電対の製造法のフロート；第２図および第
３図は、本発明にかかる熱電対の製造過程の略式
説明図；および第４図は、熱電対の先端部および
脚部をさらに被覆して一体的に固定被覆して得た
ポリ四フツ化エチレン被覆熱電対の略式断面図で
ある。 １０：正極導体、１２：負極導体、１３：被覆
層、１４：先端部、１５：被覆層、１６：連続導
体、１８：中心部、２０：ポリ四フツ化エチレン
繊維、２４：熱電対、２６：先端部、２８：脚
部、２９：連続線状体、３０：ポリ四フツ化エチ
レン繊維。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正極導体と負極導体とをその一端において接
   合して成り、ポリ四フツ化エチレン繊維を巻回・
   融着して得たあるいは溶融ポリ四フツ化エチレン
   を前記導体を中心に押出・成形して得た少なくと
   も一層の均一で一体化した被覆層を備えたことを
   特徴とする、ポリ四フツ化エチレン被覆熱電対。 ２ 正極導体と負極導体とを交互に各先端部にお
   いて順次接合して連続導体を得る工程；該連続導
   体にポリ四フツ化エチレンの均一で一体化した被
   覆層を設ける工程；得られた被覆連続導体を適宜
   切断することによつて正極導体と負極導体がその
   一端において接合されている熱電対を得る工程か
   ら成る、ポリ四フツ化エチレン被覆熱電対の製造
   法。 ３ 前記連続導体にポリ四フツ化エチレンの均一
   で一体化した被覆層を設ける前記工程が、前記連
   続導体にポリ四フツ化エチレン繊維を少なくとも
   １層巻回する工程および該ポリ四フツ化エチレン
   繊維の巻回層を加熱・融着する工程から成る、特
   許請求の範囲第２項記載の製造法。 ４ 前記連続導体にポリ四フツ化エチレンの均一
   で一体化した被覆層を設ける前記工程が、前記連
   続導体に溶融ポリ四フツ化エチレンの押出・成形
   により均一で一体化した被覆層を得る工程である
   特許請求の範囲第２項記載の製造法。 ５ 正極導体と負極導体とを交互に各先端部にお
   いて順次接合して連続導体を得る工程；該連続導
   体にポリ四フツ化エチレンの均一で一体化した被
   覆層を設ける得る工程；得られた被覆連続導体を
   適宜切断することによつて正極導体と負極導体が
   その一端において接合されている熱電対を得る工
   程；かくして得られた複数の熱電対を１の熱電対
   の先端部と他の熱電対の脚部とを絶縁状態で結合
   することによつて連続線状体とする工程；該連続
   線状体にポリ四フツ化エチレンの均一で一体化し
   た被覆層を設ける工程；得られた被覆連続線状体
   を各熱電対の結合部で切断して一端において接合
   された正極および負極の各導体が一体的に被覆固
   定された熱電対を得る工程から成る、ポリ四フツ
   化エチレン被覆熱電対の製造法。 ６ 前記連続導体および連続線状体にポリ四フツ
   化エチレンの均一で一体化した被覆層を設ける工
   程が、溶融ポリ四フツ化エチレンの押出・成形に
   より均一で一体化した被覆層を設ける工程または
   ポリ四フツ化エチレン繊維を少なくとも１層巻回
   し、このポリ四フツ化エチレン繊維の巻回層を加
   熱・融着して均一な一体化した被覆層を設ける工
   程である特許請求の範囲第５項記載の製造法。 ７ 前記連続導体および連続線状体にポリ四フツ
   化エチレンの均一で一体化した被覆層を設ける工
   程がそれぞれ別種の工程によつて行われる、特許
   請求の範囲第６項記載の製造法。