JPH04216424A - ガスパージ型熱電対 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス化炉等の高温雰囲
気の炉内の温度を計測する熱電対に係り、特に保護管内
に収容された熱電対素線の劣化を防止するガスパージ型
熱電対に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、炉内が約１２００〜１６００℃
の高温となる炉の温度を計測するには、保護管を有する
熱電対が用いられている。その保護管は、耐熱性を有す
るセラミックスで形成され、その先端が炉内の温度測定
箇所に臨むように設けられていると共に、内部に熱電対
素線が収容されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の熱電
対にあっては、保護管がセラミックスで形成されている
ために、保護管内を気密にすることが困難であるので、
炉内のガスが保護管内に侵入し、そのガスによっては熱
電対素線が劣化し易くなる問題があった。

【０００４】また、熱電対が石炭ガス化炉のように炉内
が予熱運転時酸化雰囲気に、ガス化運転時還元雰囲気に
なるような酸化・還元双方の雰囲気となる炉に用いられ
る場合、熱電対素線は、酸化又は還元どちらかの雰囲気
に強く逆の雰囲気には弱い問題があった。すなわち、酸
化雰囲気に強い熱電対素線を用いた場合、炉内が酸化雰
囲気となりそのガスが侵入しても支障はないが、還元雰
囲気となると侵入した還元ガスにより素線が劣化し、ま
た逆に還元雰囲気に強い素線を用いた場合には、酸化雰
囲気に劣化してしまう問題がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記課題を解決すべく
なされたものであり、熱電対素線の劣化を防止すること
を可能にしたガスパージ型熱電対を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、高温雰囲気の炉内の温度測定箇所に、セ
ラミック製の保護管の先端が臨むように設けられると共
に、その内部に熱電対素線を収容した熱電対において、
上記保護管の後端に設けられ、保護管内にパージガスを
導入するための導入口と、その導入口からのパージガス
を保護管内の先端付近に導くパージガス通路と、上記保
護管の後端に設けられ、保護管内のパージガスを排出す
るための排出口と、上記導入口にパージガスを間欠的に
供給するガス供給手段とを備えたものである。

【０００７】また、上記炉内が酸化・還元双方の雰囲気
になる場合、上記熱電対素線を、白金−白金ロジウム等
の高温酸化雰囲気に強い熱電対素線で構成し、少なくと
も炉内が還元雰囲気のときに、酸化ガスをパージガスと
して保護管内に供給したものであり、また、熱電対素線
を、タングステン−レニウム等の高温還元雰囲気に強い
熱電対素線で構成し、少なくとも炉内が酸化雰囲気のと
きに、還元ガスをパージガスとして保護管内に供給した
ものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、間欠的に供給されたパージ
ガスは、保護管内の先端付近から後端へと流れて、排出
口から管外に排出されることで、保護管内のガスをパー
ジすると共に炉内のガスの保護管内への侵入を抑える。

【０００９】また、炉内が酸化・還元双方の雰囲気にな
る場合、白金−白金ロジウム等の高温酸化雰囲気に強い
熱電対素線を用いたとき、酸化ガスのパージガスで保護
管内がパージされるために、還元雰囲気下の炉内の還元
ガスが保護管内に侵入しても、これをパージして管内が
常に酸化雰囲気に維持されるので、熱電対素線の劣化が
防止されることになる。

【００１０】さらに、タングステン−レニウム等の高温
還元雰囲気に強い熱電対素線を用いたとき、パージガス
に還元ガスを用いることで、酸化雰囲気下の炉内の酸化
ガスが保護管内に侵入しても、これをパージして管内が
常に還元雰囲気に維持されるので、熱電対素線の劣化が
防止されることになる。

【００１１】

【実施例】本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１２】図１において、１は高温雰囲気の炉２内の
温度を計測する熱電対であり、内部に熱電対素線３が収
容された保護管４を有している。

【００１３】保護管４は、先端が閉塞された耐熱性を有
するセラミックスで形成され、その後端に実質的に保護
管４であるサポートチューブ５の先端が嵌合されている
。このサポートチューブ５の後端には、保護管４の先端
が炉２内の温度測定箇所に臨むように保護管４を炉壁６
に固定させるためのフランジ７が設けられている。この
フランジ７には、保護管４内にパージガスを導入するた
めの導入口８が設けられ、この導入口８から導入される
パージガスを、保護管４内に設けられたパージガス通路
９によって保護管４内の先端付近に導いている。そのパ
ージガス通路９は、図示していないが保護管４を２重管
構造に形成したとき内管であり、この内管内に熱電対素
線３を収容し、導入口８からのパージガスが内管内を後
端から先端へ流れ、そして外管である保護管４と内管と
の間を後端へと流れるようにする。また、保護管４の後
端のサポートチューブ５には、保護管４内のパージガス
を排出するための排出口１１が設けられている。さらに
、上記導入口８には、ガス供給手段１２が接続され、ガ
ス供給手段１２によってパージガスが間欠的に導入口８
に供給されるようになっている。

【００１４】ガス供給手段１２は、所定圧のパージガス
を貯溜するパージガスタンク１３と、そのパージガスタ
ンク１３内のパージガスを間欠的に導入口８に供給する
制御装置１４とから主に構成されている。

【００１５】窒素（Ｎ２　）ガス等の不活性ガスは、圧
縮機１５、逆止弁１６を介してパージガスタンク１３に
供給されるよう不活性ガス供給ライン１７で接続される
。 パージガスタンク１３に供給される不活性ガスは、不活
性ガス供給ライン１７の逆止弁１６の下流側に設けられ
た圧力スイッチ１８により、圧縮機１５のモータ１９が
作動して、所定圧すなわち炉２内の圧力より少し高い圧
力に維持されるようになっている。また、空気等の酸化
ガス又は水素等の還元ガスは、圧縮機２０、ドラム２１
、流量調節器２２、流量コントロールバルブ２３を介し
てパーシガスタンク１３に供給されるようガス供給ライ
ン２４で接続される。パージガスタンク１３に供給され
る空気等の酸化ガス又は水素等の還元ガスは、上記ドラ
ム２１に設けられた圧力スイッチ２５により、圧縮機２
０のモータ２６が作動して、上述同様に炉２内の圧力よ
り少し高い圧力に維持されるようになっている。上記パ
ージガスタンク１３には、酸素又は水素の不活性ガスに
対する濃度を検出するガス検出器２７が設けられている
。このガス検出器２７により、流量調節器２２が流量コ
ントロールバルブ２３を制御して、パーシガスタンク１
３内に貯溜されるパージガスに含まれる酸素又は水素の
濃度を制御するようになっている。

【００１６】パージガスタンク１３内のパージガスは、
遮断弁２８、リストリクションオリフィス２９、逆止弁
３０を介して上記導入口８に供給されるようパージガス
供給ライン３１で接続される。上記遮断弁２８は、制御
装置１４を構成するタイマ３２により作動される電磁弁
３３によって制御されるようになっている。すなわち、
タイマ３２により所定時間をおいて電磁弁３３が開いた
り閉じたりして、その電磁弁３３を介し計装空気を間欠
的に遮断弁２８に供給し、遮断弁２８を間欠的に開閉す
るようになっている。

【００１７】次に本実施例の作用について説明する。

【００１８】炉２が運転状態に入ると、圧力スイッチ１
８，２５により圧縮機１５，２０のモータ１９，２６が
作動して、パージガスタンク１３内のパージガスの圧力
が炉２内圧力より少し高い圧力に維持されるように圧縮
機１５，２０が起動すると共に、タイマ３２により電磁
弁３３が作動して計装空気を間欠的に遮断弁２８に供給
し、遮断弁２８を間欠的に開閉する。この遮断弁２８の
開閉により、パージガスタンク１３内の所定圧のパージ
ガスは、遮断弁２８、リストリクションオリフィス２９
及び逆止弁３０を介して間欠的に導入口８に供給され、
そこからパージガス通路９を介して保護管４内の先端付
近に導かれる。このとき、パージガスの圧力が炉２内圧
力より少し高いので、パージガスは保護管４内に容易に
導入される。

【００１９】保護管４内の先端付近のパージガスは、そ
こから後端へ流れて排出口１１から保護管４外に排出さ
れる。このように、先端付近のパージガスが後端の排出
口１１から排出されることにより、保護管４内のガスが
パージガスによって後端に導かれてパージガスと共に排
出口１１から排出されるので、保護管４内のガスが効果
的にパージされることになる。

【００２０】このように、保護管４内に炉２内圧力より
少し高い圧力のパージガスが間欠的に供給されることに
より、炉２内が高温高圧下になっても、炉２内ガスの保
護管４内への侵入が抑えられると共に、保護管４内に炉
２内ガスが侵入しても、そのガスがパージされるために
、パージガスが熱電対素線３を炉２内ガスから保護する
ので、熱電対素線３の劣化が防止されることになる。 また、炉２内が高圧になっても、保護管４内に供給され
るパージガスの圧力が炉２内圧力より少し高いので、保
護管４の機械的強度が保たれる。さらに、パージガスの
温度は、炉２内より低い（通常は常温）が、制御装置１
４によりパージガスを間欠的に供給することで、保護管
４内の温度が低くなり過ぎないようにしているために、
熱電対１の温度指示に影響を及ぼすことがほとんどなく
、熱電対１は正しい温度指示を行うことができる。また
、保護管４内のガスのパージを間欠的に行うことによっ
て、パージガスの消費量を削減することができる。

【００２１】また、炉２内が石炭ガス化炉のように酸化
・還元双方の雰囲気になる場合に、白金−白金ロジウム
等の高温酸化雰囲気に強い熱電対素線３を用いたときに
は、窒素（Ｎ２　）ガスを不活性ガス供給ライン１７を
介してパージガスタンク１３に供給すると共に、パージ
ガスタンク１３内の酸素濃度が３％以下になるようにガ
ス検出器２７によりガス供給ライン２４の流量コントロ
ールバルブ２３を制御して、空気をガス供給ライン２４
を介してパージガスタンク１３に供給するようにする。

【００２２】このようにすれば、パージガスタンク１３
内のガスは、酸素濃度が３％以下の酸化ガス（空気混合
Ｎ２　ガス）となり、この酸化ガスがパージガスとして
保護管４内に間欠的に供給され、保護管４内が常に酸化
雰囲気に維持される。このため、還元雰囲気下の炉２内
（ガス化炉の場合ガス化運転時）の還元ガスが保護管４
内に侵入しても、この還元ガスが酸化ガスによってパー
ジされると共に、還元ガスと酸化ガスが反応するので、
還元ガスによる素線３の劣化がほとんどなくなることに
なる。

【００２３】従って、保護管４内を常に酸化雰囲気に維
持することにより、酸化ガスによって白金−白金ロジウ
ム等の熱電対素線３が常に還元ガスから保護されるので
、素線３の劣化が可及的に防止され、熱電対素線３の寿
命が延びる。また、パージガスに酸素濃度が３％以下の
酸化ガスを用いているために、酸化ガスと還元ガスが反
応しても、酸素濃度が爆発限界域を越えることがないの
で、爆発が起ることなく、熱電対素線３を保護できる。 なお、酸化ガスを常時保護管内に間欠的に供給するよう
にしたが、炉内が還元雰囲気の場合のみ酸化ガスを保護
管内に供給するようにしてもよい。

【００２４】さらに、炉２内が酸化・還元双方の雰囲気
になる場合に、タングステン−レニウム等の高温還元雰
囲気に強い熱電対素線３を用いたときには、窒素（Ｎ２
　）ガスを不活性ガス供給ライン１７を介してパージガ
スタンク１３に供給すると共に、パージガスタンク１３
内の水素濃度が３％以下になるようにガス検出器２７に
よりガス供給ライン２４の流量コントロールバルブ２３
を制御して、水素をガス供給ライン２４を介してパージ
ガスタンク１３に供給するようにする。

【００２５】このようにすれば、パージガスタンク１３
内のガスは、水素濃度が３％以下の還元ガス（還元ガス
混合Ｎ２　ガス）となり、この還元ガスがパージガスと
して保護管４内に間欠的に供給され、保護管４内が常に
還元雰囲気に維持される。このため、酸化雰囲気下の炉
２内（ガス化炉の場合予熱運転時）の酸化ガスが保護管
４内に侵入しても、この酸化ガスが還元ガスによってパ
ージされると共に、酸化ガスと還元ガスが反応するので
、酸化ガスによる素線３の劣化がほとんどなくなる。

【００２６】従って、保護管４内を常に還元雰囲気に維
持することにより、還元ガスによってタングステン−レ
ニウム等の熱電対素線３が常に酸化ガスから保護される
ので、素線３の劣化が可及的に防止され、熱電対素線３
の寿命が延びる。また、パージガスに水素濃度が３％以
下の還元ガスを用いているために、還元ガスと酸化ガス
が反応しても、水素濃度が爆発限界域を越えることがな
いので、爆発が起ることなく、熱電対素線３を保護でき
る。なお、還元ガスを常時保護管内に間欠的に供給する
ようにしたが、炉内が酸化雰囲気の場合のみ還元ガスを
保護管内に供給するようにしてもよい。また、還元ガス
は、水素に限定されるものではなく、一酸化炭素又は水
素と一酸化炭素との混合ガス等を用いてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、保護管内
のガスを間欠的にパージするようにしたので、熱電対素
線の劣化を防止できるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部断面構成図である
。

【符号の説明】

２　　炉 ３　　熱電対素線 ４　　保護管 ８　　導入口 ９　　パージガス通路 １１　　排出口 １２　　ガス供給手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高温雰囲気の炉内の温度測定箇所に、
   セラミック製の保護管の先端が臨むように設けられると
   共に、その内部に熱電対素線を収容した熱電対において
   、上記保護管の後端に設けられ、保護管内にパージガス
   を導入するための導入口と、該導入口からのパージガス
   を保護管内の先端付近に導くパージガス通路と、上記保
   護管の後端に設けられ、保護管内のパージガスを排出す
   るための排出口と、上記導入口にパージガスを間欠的に
   供給するガス供給手段とを備えたことを特徴とするガス
   パージ型熱電対。
2. 【請求項２】　　上記炉内が酸化・還元双方の雰囲気に
   なる場合、上記熱電対素線を、白金−白金ロジウム等の
   高温酸化雰囲気に強い熱電対素線で構成し、少なくとも
   炉内が還元雰囲気のときに、上記ガス供給手段により酸
   化ガスをパージガスとして保護管内に供給した請求項１
   記載のガスパージ型熱電対。
3. 【請求項３】　　上記炉内が酸化・還元双方の雰囲気に
   なる場合、上記熱電対素線を、タングステン−レニウム
   等の高温還元雰囲気に強い熱電対素線で構成し、少なく
   とも炉内が酸化雰囲気のときに、上記ガス供給手段によ
   り還元ガスをパージガスとして保護管内に供給した請求
   項１記載のガスパージ型熱電対。