JPH04191626A - 表面温度測定センサ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、表面温度測定センサ、特に流動する流体との
対流熱伝達を行う熱交換器、蒸気タービン、反応容器等
の伝熱表面温度を測定するに用いられる温度センサに関
する。

従来の技術 流動流体に接する伝熱表面の温度を熱電対で測定する場
合の温度センサを形成するのに、従来は、第５図、第６
図及び第７図に示すような３つの異なる方法が採られて
いる。

第５図に示すものは□、被測温体１の裏面から伝熱表面
２に向かって貫通孔３を穿設し、この貫通孔３に通常の
シース熱電対４の一端部を挿入するとともに、伝熱表面
２の近傍で銀ろう付５をする方法である。

また、第６図に示すものは、被測温体１の伝熱表面２に
シース熱電対４を沿わせて配置し、シース熱電対４の一
端部を銀ろう付５とするとともに、その外部を伝熱セメ
ント６で覆い、さらにステンレス金属箔７でカバーする
方法である。

さらに、第７図に示すものは、被測温体１の伝熱表面２
に形成した溝にシース熱電対４の一端部を嵌め込むとと
もに、該溝の空隙部を銀ろう付５で埋め込む方法である
。

発明が解決しようとする課題 以上述べた従来の３つの表面温度測定センサの形成方法
は、しかしながら、次のような問題点があった。

すなわち、第５図に示す方法の場合では、被測温体１が
厚板であったり、強度的制約を受ける場合には、貫通孔
３の孔あけ加工が極めて困難であり、またシース熱電対
４の熱伝導測温誤差が大きい。

また、第６図に示す方法の場合では、被覆部６゜７の高
さと広さが大きくなると、流体流れの乱れ、直下伝熱面
の断熱面積増大等で伝熱現象が変化して、側温誤差が大
きくなる。

さらに、第７図に示す方法の場合では、銀ろう付５の加
工の際に極細のシース熱電対４が焼損しやすい。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
なされたもので、流動する流体との熱伝達現象を変化さ
せたり、被測温体の内部温度分布を乱したりする障害を
取り除き、かつ加工面でも小径の長い貫通孔の孔あけ加
工を不要にし、加工容易で精度の高い表面温度測定セン
サを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために、本発明は、極薄のシース
熱電対の一端を内部に挿入圧着した微小薄形の銅円板を
、被測温体の伝熱表面に形成した平底穴に叩嵌めし、か
つ該銅円板の表面に耐熱コーティング薄膜を施して、表
面温度測定センサを形成したものである。

作用 銅円板は一般に被測温体に比べて材質が軟かく、また熱
伝導率は士数倍大きい。したがって、銅円板を被測温体
に叩嵌めすることによって両者間の接触熱抵抗は無視で
きるほど小さくなり、被測温体伝熱表面の内側近傍には
、銅円板と同体積で温度分布がほとんど生じない、すな
わち伝熱表面温度に等しくなる良熱伝導部分が形成され
るので、銅円板の内部に挿入圧着した極細のシース熱電
対で伝熱表面温度を精度良く測定できる。

また、銅円板の埋込みによる流体との熱伝達や被測温体
の温度分布等の変化に起因する測温誤差は、銅円板の表
面を耐熱コーティング薄膜で被覆することによって減少
させることができる。

実施例 以下第１図〜第４図を参照して本発明の好適な３一 実施例について詳述する。

本実施例は本発明を極厚平板の表面温度測定に適用した
例であって、その実施条件は約１９０１厚さの幅広平板
を高温に一様加熱後、片表面を低温水で急冷却して板厚
方向にきつい温度分布を生ぜしめたときの伝熱表面の過
渡温度変化を測定することである。

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本実施例で用いられる銅円
板付の極細シース熱電対の平面図及び断面図であり、本
実施例では直径ｄが３　ｓｕ＋、厚さｔｏがｌｔ＋＋の
銅円板１１と直径０．６■のシース熱電対１２が用いら
れている。

そして、この微小薄形の銅円板１１には、その板厚中央
部の直径方向に穴１３が穿設され、この穴１３に極薄シ
ース熱電対１２の一端が挿入圧着されている。

一方、第２図（ａ）及び（ｂ）は本実施例によって表面
温度を測定しようとする被測温体の伝熱表面部の平面図
及び断面図であり、被測温体１４の伝熱表面１５には平
底穴１６及びこの平底穴１６から延びる狭浅のシースケ
ーブル部取出溝１７が加工形成されている。

この場合、平底穴１６の直径りは前述した銅円板１１の
直径ｄよりも約０．０２＋＋ｍ小さくされ、また平底穴
１７の深さｔは銅円板１１の厚さｔ。と実質的に等しく
されている。

次に、第３図は本実施例にしたがって形成された表面温
度測定センサの構造を示す断面図であり、第１図に示し
た銅円板１１が第２図に示した伝熱表面１５の平底穴１
６に軽く叩嵌めされている。

そして、極薄のシース熱電対１２のシースケーブル部が
伝熱表面１５のシースケーブル取出溝１７に嵌め込みさ
れながら伝熱表面１５へ導き出され、該溝１７の空隙部
には伝熱セメント１８が充填されて固定される。

それから、銅円板１１と伝熱セメント１８の表面は、そ
れぞれ、被測温体１４の伝熱表面１５と実質的に同一面
になるように研削された後、銅円板１１の表面には耐熱
・熱絶縁性のある約２００μ肩のコーティング薄膜１９
が施工され、また伝熱セメント１８の表面にはステンレ
ス金属箔２０が被覆される。

以上述べたような構造の表面温度測定センサにおいて、
銅円板１１は一般に被測温体１４に比べて材質が軟らか
（、また熱伝導率は十数倍大きい。したがって、銅円板
１１を被測温体Ｉ４に叩嵌めすることによって両者間の
接触熱抵抗は無視できるほど小さ（なり、被測温体１４
の伝熱表面１５の内側近傍には、銅円板１１と同体積で
温度分布がほとんど生じない、すなわち伝熱表面温度に
等しくなる良熱伝導部分が形成されるので、銅円板１１
の内部に挿入圧着した極細のシース熱電対１２で伝熱表
面温度を精度良く測定できる。

また、銅円板１１の埋込みによる流体との熱伝達や被測
温体の温度分布等の変化に起因する測温誤差は、銅円板
１１の表面を耐熱・熱絶縁性のコーティング薄膜１９で
また伝熱セメント１８の表面をステンレス金属箔２０で
それぞれ被覆することによって減少させることができる
。

このような本発明による表面温度測定センサによる伝熱
表面温度の測定精度を第４図を参照して説明する。

第４図は初期温度がθ。に−様加熱されている厚板を、
−様温度θ。の冷却水で片側表面を急冷却し、他の表面
は断熱の条件で冷却したときの板厚的温度分布の時間的
変化の計算値を模式的に表したものである。

第４図において、冷却開始後の時間がｊｌ＋　ｔ２゜・
・ｔ７と経過するにつれ、本発明による表面温度測定セ
ンサ埋込みによる伝熱表面温度θ＋、（点線表示）と実
際の伝熱表面温度θ、（実線表示）との差４θ１は減少
していく。図示した計算例は、θｏ＝３２０℃の厚板を
θ。＝５７℃、熱伝達率８００Ｋｃａｌ／ｍ２ｈ℃の条
件で冷却した場合のもので、ｔ＋＝１０秒でへ〇直に１
．５ｄｅｇ、　　ｈ＝　３０秒でΔθ２＝　１　ｄｅｇ
、　　ｔ、＝　１８００秒で八〇。＝　０．５ｄｅｇ程
度である。このことは、計算条件に類似した数例の実験
下で多数点の伝熱表面温度を実測して確認している。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、非常に熱伝導率の
大きな微小薄形銅円板を温接点化した極細シース熱電対
を被測温体の伝熱表面に叩嵌めて埋込むことにより接触
熱抵抗を無視し得るものとしたことと、埋込後に銅円板
表面を耐熱コーティング薄膜で被覆して伝熱表面を実質
的に同一面に仕上げることにより、流体との熱伝達現象
を変化させたり、被測温体の内部温度分布を乱したりす
る障害を取り除き、また加工面でも小径の長い貫通孔の
孔あけ加工を不要にし、加工容易で精度の高い表面温度
測定センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例で用いられ
る銅円板付の極薄シース熱電対の平面図及び断面図、第
２図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例によって表面
温度を測定しようとする被測温体の平面図及び断面図、
第３図は本発明の一実施例にしたがって形成された表面
温度測定センサの構造を示す断面図、第４図は本発明に
よる表面温度測定センサの測温精度を説明するための図
、第５図、第６図及び第７図はそれぞれ従来の３つの異
なる表面温度測定センサを示す断面図である。 １１・・銅円板、１２・・シース熱電対、１３・・穴、
１４・・被測温体、１５・・伝熱表面、１６・・平底穴
、１７・・シースケーブル取出溝、１８・・伝熱セメン
ト、１９・・耐熱コーティング薄膜、２０・・ステンレ
ス金属箔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 極薄のシース熱電対の一端を内部に挿入圧着した微小薄
   形の銅円板を、被測温体の伝熱表面に形成した平底穴に
   叩嵌めし、かつ該銅円板の表面に耐熱コーティング薄膜
   を施したことを特徴とする表面温度測定センサ。