JPH03257785A

JPH03257785A - 温度制御装置

Info

Publication number: JPH03257785A
Application number: JP5377490A
Authority: JP
Inventors: Tokuyuki Takeshima; 徳幸竹島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1990-03-07
Publication date: 1991-11-18
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2714209B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は例えば高速増殖炉におけるナトリウム容器、機
器、配管等の予熱制御に使用する感熱抵抗素子を用いた
温度制御装置に関する。

（従来の技術）高速増殖炉では冷却材として通常液体ナトリウムか使用
されている。ナトリウムは９８℃以下では固体であるた
め、通常２００°Ｃ以上に加熱して液体ナトリウムとし
て使用されている。ナトリウム自体はダンプタンクで加
熱されるが、原子炉各種容器や機器、配管等のナトリウ
ムを充填、循環する部分は、ナトリウムの充填状態に応
して所定の変化率で均一に加熱していく必要がある。こ
の場合、加熱源としては通常電気ヒータが用いられる。

上記容器、機器、配管等の温度制御を行なうために、容
器、機器、配管に設置した電気ヒータに対応して温度を
検出する熱電対を設け、さらにこの熱電対を制御室に設
けた温度制御器に接続し、容器、機器、配管等の温度が
温度設定値以下であれば、電気ヒータの電源投入信号を
、以上であれば電気ヒータの電源遮断信号を温度制御器
から出力するようにしている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の温度制御装置では、温
度検出器、電気ヒータ、温度制御器等の予熱制御設備が
膨大なものとなり、経済性向上の観点から、設備のコン
パクト化、合理化が強く要望されていた。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、温度検
出器、温度検出用ケーブル、温度制御器等を削減してコ
ンパクト化、合理化を図り、経済性を向上させることが
でき、しかも、容器、機器、配管等を所定の温度変化率
で昇温することができる温度制御装置を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明は被加熱物の温度が
設定値以下のときは抵抗が小さく、設定値以上のときは
抵抗が急峻に増大する正の温度特性を持つ感熱抵抗素子
を設定値を変えて複数個並列に接続して感熱抵抗素子部
を形成し、この感熱抵抗素子部と発熱線とを直列に接続
したものを、耐熱性絶縁材を充填した金属製シース内に
組み込んで電気ヒータを構成し、この電気ヒータに電力
を供給する電源と、上記設定値の異なる感熱抵抗素子を
切換える切換回路とを備えたものである。

（作用）本発明は温度制御機能を有する感熱抵抗素子を備えたか
ら、熱電対等の温度検出器、温度検出用ケーブル、温度
制御器等を削減することが可能となる。

また、本発明は設定値が異なる複数個の感熱抵抗素子を
並列に接続し、これらの感熱抵抗素子と発熱線とを直列
に接続したから、切換回路によって設定値の異なる感熱
抵抗素子に切換えることにより、容器、機器、配管等を
所定の温度変化率で昇温することが可能となる。

（実施例）以下、本発明に係る温度制御装置の一実施例について添
付図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明に係る温度制御装置を高速
増殖炉において液体ナトリウムを流す配管を加熱する温
度制御装置に適用した例を示すものである。第１図にお
いて、ステンレス鋼等の金属から成る配管１内には液体
ナトリウム等が流れるようになっており、この配管１の
周囲に保温材２が覆設される。配管１の近傍には電気ヒ
ータ３が配置される。電気ヒータ３は保温材２の内部に
おいて配管１の表面に接触あるいは近接して配置され、
その両端部は保温材２の外部へ突出している。

電気ヒータ３は金属製のシース４内に耐熱性絶縁粉末あ
るいは耐熱性絶縁ペースト等の絶縁材５が充填され、シ
ース４の両端部は封止材６て封止されている。シース４
内には感熱抵抗素子（Ｐｏｓｌｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅ＋ａ
ｌｕ＋ｅ　Ｃｏｅｌｌｉｃｉｅｎｔ　Ｔｈｅｎｎｉｓｌ
ｅｒ、以下ＰＴＣという）部７と、発熱線８とが直列に
接続されて組み込まれている。発熱線８からは１本のリ
ード線９が外部へ延びている。また、ＰＴＣ部７からは
複数本のリード線９が外部へ延びている。

ＰＴＣ部７は、第２図に示すように、複数個例えば５個
のＰＴＣｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｉｅ、１１ｄ、ｌｉｅがシ
ース４の軸方向に沿って間隔を置いて配置されている。

これらのＰＴＣ１１ａ〜１１ｅは後述するようにそれぞ
れキュリー点が異なるもので、キュリー点が最も高いＰ
ＴＣｌｌａから最も低いＰＴＣｌｌｅまでキュリー点が
低くなる順で並んでいる。これらＰＴＣ１１ａ〜１１ｅ
の一方の面にはＣｕ、Ｎｉ等の金属から成る長い共通リ
ード板１２が例えば耐熱性同位体接着剤により共通に接
合してあり、他方の面にはそれぞれ個別に個別リード板
１３が例えば耐熱性導電接着剤により接合されている。

共通リード板１２は発熱線８に例えば銀ろう付げにより
接合される。また、各個別リード板１３はそれぞれ個別
にリード線９に例えば銀ろう付げにより接合される。こ
れらのリード線９はシース４の内部に軸方向に挿通して
設けられると共に、封止材６を経て外部に延出されてい
る。このようにして複数のＰＴＣＩＩａ〜１１ｅは互い
に並列に接続されている。

ここで、ＰＴＣ１１ａ〜ｌｉｅについて説明する。

ＰＴＣ１１ａ〜ｌｉｅはチタン酸バリウム等の半導体の
セラミックスから成るもので、温度上昇と共に抵抗値が
増大する正の抵抗温度特性を有している。この実施例で
用いるＰＴＣ１１ａ〜１１ｅは第３図の特性図で示す抵
抗温度特性を有している。すなわち、ＰＴＣ１１ａ〜ｌ
ｉｅはその組成によって決まるキュリー点を設定値とし
て、この設定値以下では抵抗値が発熱線８の抵抗値に比
して充分小さく、上記設定値を超えると急峻に抵抗値が
増大する特性を有している。この実施例では、ＰＴＣ１
１ａのキュリー点を３００℃とし、以下ＰＴＣ１１ｂ、
ｌｉｅ、ｌｉｄ、ｌｉｅのキュリー点をそれぞれ２５０
℃、２００℃、１５０℃、１００℃としている。

これらのＰＴＣ１１ａ〜ｌｉｅに電気的に接続された各
リード線９は、第１図に示すように、ＰＴＣ切換回路１
５に設けた複数のリレー１６ａ。

１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１．６ｅの一方の端子にそれ
ぞれ接続される。発熱線８側のリード線９は交流電源１
８に接続されている。各リレー１６ａ〜１６ｅは各ＰＴ
Ｃ１１ａ〜１１ｅに対応して設けられており、各リレー
１６ａ〜１６ｅの他方の端子は共通に接続され、電源盤
１７の交流電源１８に接続される。ＰＴＣ切換回路１５
の各リレー１６ａ〜１６ｅは温度設定回路１９からの切
換信号により切換動作か行なわれるようになっている。

温度設定回路１９はキュリー点の低いＰＴＣＩＩｅに対
応するリレー１６ｅからリレー１６ｄ、１６　ｃ、　　
１６　ｂ、　　１６　ａの順で閉となるようにＰＴＣ切
換回路１５に切換信号を与えるようになっている。

次に作用について説明する。

例えば、高速増殖炉では容器、機器、配管等を所定の温
度に予熱する必要があるが、これは電気ヒータ３の発熱
線８およびＰＴＣ１１ａを直列に接続して電源盤１７か
ら交流電源を供給することによって実現される。つまり
、配管１の温度がＰＴＣｌｌａの組成によって決まるキ
ュリー点（第３図の場合は３００℃）以下であれば、Ｐ
ＴＣｌｌａの抵抗値は比較的小さ（、したがって大きな
電流が流れて発熱線８が発熱し、配管１が加熱される。

配管１の温度が３００°Ｃ以上となると、ＰＴＣｌｌａ
の抵抗値は急峻に増大し、電流が遮断されたと同様の状
態に制限されて発熱線８は発熱を中止し、放熱によって
配管１の温度は低下する。以上の繰返しにより、温度検
出器、温度検出用ケーブル、温度制御器等が無くても配
管１の予熱、温度保持が可能となる。

ＰＴＣｌｌａによる自己温度制御を採用した場合に配慮
が必要となる事項は、所定の温度変化率で昇温を行なう
構成を備えることである。第４図は横軸が時間ｔ１縦軸
が温度Ｔであり、配管１の昇温特性を示したものである
。ここで３００℃のキュリー点を持つＰＴＣｌｌａを使
用すると、破線Ａで示す昇温特性となり、非常に短時間
で室温から３００℃まで昇温され、配管１に熱的ストレ
スを与える。

このような熱的ストレスの発生を防止し、所定の温度変
化率で昇温させるために、ＰＴＣｌｌ、ａに並列にＰＴ
Ｃｌｌ、ｂ、ｌｉｅ、ｌｌｄ、ｌｉｅを設けている。つ
まり、最初に温度設定回路１９からの切換信号により、
ＰＴＣ切換回路１５のリレー１６ｅだけを閉として、Ｐ
ＴＣＩ−１６を介して発熱線８に電源を供給する。Ｐ　
Ｔ　Ｃｉ　］−ｅは第３図に示すように、１００℃のキ
ュリー点を持つため、第４図の実線Ｂで示す昇温特性に
より配管１は１００℃まで昇温される。

ル−１６ｅ閉後、予め定められた時間後に温度設定回路
１９からの切換信号によりリレー１６ｄが閉となる。こ
の時点でリレー１６ｄ、］、６ｅが閉となり、ＰＴＣｌ
ｌｄ、ｌｌｅに電力か供給されているが、第３図に示す
ように、ＰＴＣｌ】ｄはキュリー点が１５０℃、ＰＴＣ
Ｉ　１　ｅはキュリー点が１００℃であるため、既にＰ
ＴＣｌｌｅは高抵抗状態であり、電流はＰＴＣｌｌａ側
より供給され、第４図の実線Ｂて示す昇温特性により配
管１は１５０℃まで昇温される。

このように、温度設定回路１９からの切換信号により順
次リレー１６ｃ、１６ｂ、１６ａを閉として行くと、第
４図の実ｍＢで示す昇温特性により、配管１は３００℃
までほぼ一定の温度変化率で昇温しでいく。

なお、上記実施例においては被加熱物として高速増殖炉
の配管１を例に採り説明したが、本発明はこれに限定さ
れず、その他のナトリウム、容器、機器等に適用しても
よく、また本発明は高速増殖炉以外の設備の被加熱物に
も同様に適用することができる。

また、作用の説明において、リレー１６ｅ、１６ｄ、１
６ｃ、１．６ｂ、１６ａを順次閉として行く方法で説明
したが、これはより低いキュリー点のＰＴＣをバックア
ップとして使用するためであり、どれか単独のリレーの
みを閉とする方法を用いてもよい。

このように上記実施例によれば、ＰＴＣ１１ａ〜ｌｉｅ
は温度検出器と温度制御器の機能を併せ持っており、温
度検出器、温度検出用ケーブル、温度制御器等を削減す
ることが可能となるため、設備のコンパクト化、合理化
を図ることにより、経済性を向上させることができる。

また、キュリー点の異なるＰＴＣ１１ａ〜１１ｅを並列
に接続し、低キユリー点のものから順次投入することに
より、所定の変化率で昇温することが可能であり、容器
、機器、配管等に加わる熱ストレスを小さくすることが
可能となる。

さらに、発熱線８とキュリー点の異なるＰＴＣ１１ａ〜
ｌｉｅを一体構造とした電気ヒータ３は極めてコンパク
トなものとなり、別置きの温度検出器および温度制御器
を使用したものと比較すると、経済的に優れ、また施工
上、保守上も有利となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は被加熱物の温度が設定値
以下のときは抵抗が小さく、設定値以上のときは抵抗が
急峻に増大する正の温度特性を持つ感熱抵抗素子を設定
値を変えて複数個並列に接続して感熱抵抗素子部を形成
し、この感熱抵抗素子部と発熱線とを直列に接続したも
のを、耐熱性絶縁材を充填した金属製シース内に組み込
んで電気ヒータを構成し、この電気ヒータに電力を供給
する電源と、上記設定値の異なる感熱抵抗素子を切換え
る切換回路とを備えたから、温度検出器、温度検出用ケ
ーブル、温度制御器等を削減し、設備のコンパクト化、
合理化を図ることにより経済性を向上させることができ
ると共に、容器、機器、配管等の被加熱物を所定の温度
変化率で昇温することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る温度制御装置の一実施例を示す構
成図、第２図は上記実施例における電気ヒータを示す拡
大断面図、第３図は上記実施例におけるＰＴＣの抵抗温
度特性図、第４図は上記実施例におけるＰＴＣの昇温特
性図である。１・・・配管、２・・・保温材、３・・・電気ヒータ、
４・・・シース、５・・・絶縁材、７・・・ＰＴＣ部、
８・・・発熱線、９・・・リード線、ｌｌａ、ｌｌｂ、
ｌｌｃ、１１　ｄ、１１　ｅ−−−ＰＴＣ，１２−共通
リード板、１３・・・個別リード板、１５・・・ＰＴＣ
切換回路、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ−
・・リレー１７・・電源盤、１８・・・交流電源、１９
・・温度設定回路。

Claims

【特許請求の範囲】

被加熱物の温度が設定値以下のときは抵抗が小さく、設
定値以上のときは抵抗が急峻に増大する正の温度特性を
持つ感熱抵抗素子を設定値を変えて複数個並列に接続し
て感熱抵抗素子部を形成し、この感熱抵抗素子部と発熱
線とを直列に接続したものを、耐熱性絶縁材を充填した
金属製シース内に組み込んで電気ヒータを構成し、この
電気ヒータに電力を供給する電源と、上記設定値の異な
る感熱抵抗素子を切換える切換回路とを備えたことを特
徴とする温度制御装置。