JPS5852501Y2 - 温度測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はたとえば電気機器等のタンクの如く内外温度
差の大きい壁面を貫通して熱電対線を引出す装置゛の改
良に関するものである。

一般に電気的信号を導線によってタンク外に引出す際は
たとえば第１図に示すような装置が用いられている。

第１図に訃いて１はタンク壁訃よび引出し部フランジ、
２はタンク内の測定リード線、３はタンク外に引出され
たリード線、４は黄銅等の材質よりなる植込みボルト（
スタッド）、５はリート導線を締め付は保持するナツト
座金類、６はスタッドを保持し、かつ液密乃至は気密で
あることを要するタンク壁の一部を構成する非導電性ポ
ート、７はこの貫通装置のケース、８はパツキン、９は
取付ボルトナツトである。

スタット１よ一般に多数あってよいが第１図には１対の
み示した。

さて熱電対線による温度測定に訃いても場合によっては
、これと同じ装置を使用することができる。

しかしたとえば油入電気機器の如くタンク内外の温度差
が大きく異なるような場合は以下に述べる理由によって
第１図に示す貫通部に誤差の熱起電力が発生する。

第１図の装置を用いて熱電対により温度を測定する原理
図を第２図に示す。

第２図に訃いて１０は温度測定点１１（十極性）１２（
−極性）はタンク内熱電対線、１５訃よび１６は貫通ス
タッド１９（＋極性）２０（−極性）はタンク外熱電対
線、２１は温度既知の冷接点、２２は冷接点の恒温装置
、２３はリード線、２４は温度計である。

一般にスタッド１５および１６は熱電対線と異なる材質
である場合がほとんどであるから上記装置に訃いては熱
起電力を生ずる異金属の接合点は第２図の１０の測定点
２１の冷接点の他に熱電対線とスタッドの接点１３．１
４、訃よび１７，１８が増えて計６点となる。

い１第２図に訃いてθＸ：Ｘ：タンク内点定点温度〕、
θ１ ：タンク内のスタッドと熱電対線の接続点温度〔
℃〕１３および１４で同一温度とする。

θ２ ：タンク外のスタッドと熱電対線の接続点温度〔
℃〕１７および１８で同一温度とする。

θ。

：冷接点温度（’Ｃ）とし、かつに１：熱電対の単位温
度差当りの熱起電力（ｍｖ／’Ｃ）ただし温接点におけ
る起電力方向は（−極性）−→（十極性）十 ｋ２：熱
電対線（＋極性）とスタツド１５の材料金属（合金）の
間の熱起電力（ｍｗ／℃〕ただし温接点における起電力
方向は（スタッド）−→（熱電対＋極性）＋、ｋ３：熱
電対線（−極性）とスタッド１６の材料金属（合金）の
間の熱起電力（ｍｖ／’Ｃ）ただし温接点に訃げる起電
力方向は（熱電対−極性）−→（スタッド）＋とすると
第２図の６接点に訃ける起電力方向は仮想の基準温度（
たとえば０℃としてよい）に対して図中矢印の如くなり
温度計２４に現われる電圧ｖ１は接点２１．１８．１４
．１０，１３．１７゜２１の順にループをたどるとｖｌ
” ｋ１θ０十に３θ２−に３θ１＋に１θｘ−に２
θ１＋に２θ２＝に１（θＸ−０２）＋（ｋ２＋に３）
（θ２−θｘ）（ｍｖ） （ｉ）つぎに熱電対線の途
中に異金属が介在しない理想的な温度測定では温度計に
現われる電圧ｖ２はｖ２＝に１（θＸ−θｏ ） （ｍ
ｖ ） （２）であるから結局スタッド１５ｐよび１６
があるために生ずる誤差起電力（残留電圧）△Ｖは△Ｖ
＝ＶＩ Ｖ２＝（ｋ２＋に３）（θ２−θ、 ＞ （
３）ところで熱起電力の性質については一般にに１＋に
３（４）であることが知られているから△ｖ＝に１（θ
２−θ１ ） （５）となる。

上式は感度に１に相当する目盛を有するところの温度計
２４に対して誤差がちょうどスタッド１５訃よび１６と
熱電対とのタンク内、外での接合点の温度差に等しい値
として現われθ１〉θ２の場合には正しい温度より低目
に測定されることを示している。

スタッド１５ｊ？よび１６は熱の良導体ではあるが電気
機器等の如くタンク内外の温度差が数十℃以上あるもの
では、スタッドの両端に温度差が現われることは１ぬが
れない。

試験によれば直径６７７ｍ、長さ７５７７Ｘ＋７１の黄
銅製スタッドの中央を厚さ３５ｍｍのエポキシ樹脂注型
ボードで固定保持した第１図に相当する装置に３いて鉄
−コンスタンタン熱電対で温度を測定したときタンク内
外温度差（平均）５１．５℃のときの誤差起電力（平均
）は、３．５℃に相当する値であった。

このように電気機器の如くタンク内外の温度差の大きい
部分に異金属の貫通装置を介在させて温度を測定するこ
とは大きな誤差の原因となる。

誤差起電力を全く生じないようにするためには熱電対線
の途中に異金属を介在させない構造として第３図ａの如
く熱電対線２，３を直接エポキシ系樹脂等で注型固定し
てボード６を構成するか、または同図すの如く金属リン
グ２５をポー１６℃司定し、上記金属リング２５の穴を
熱電対２．３を貫通させ、上記穴はエポキシ系接着剤２
６等で閉塞して液密性乃至は気密性を保持する構造が考
えられる。

しかし、いずれの場合も経済的に問題があり熱電対材料
によっては、機械的な耐久性に劣り、また場合によって
は液密性乃至は気密性の保持が困難であるという欠点が
ある。

１だ、たとえば熱電対線による電気炉内の温度測定装置
として従来第４図の構造のものが用いられている。

図においてａは熱電対接点、ｂは熱電対線、Ｃは熱電対
線絶縁用碍管、ｄは熱電対線中継端子板、ｅは中継端子
、ｆは炉外に引出された熱電対線・ｇは熱電対線保護用
金属管、ｈは耐火レンガ等よりなる炉壁である。

このような構造の装置も材質を考慮すればたとえば油入
電気機器の温度測定に適用できないこともないがその際 １、測温点ａ付近のかなり広い範囲が等温の場でないと
装置の熱容量が大きいことから正しい測定ができず局部
温度の測定にはむかないこと。

２、保護管ｇと接点ａとの間の熱伝導の訃くれにより過
渡的な温度の測定には誤差が生じること。

３、保護管を用いるために寸法が大きくなりまた可撓性
のある保護管を作ることが困難なために機器タンク内の
任意の狭い位置に接点ａをもって行くことが困難なこと
。

４、保護管があるために接点ａは、構造的には炉壁を貫
通していないから熱電対のある狽駄 すなわちタンク外
とタンク内との間に液密性乃至は気密性を保持しようと
すれば依然として密封問題が残ること等、種々の問題点
がある。

したがって、端子板ｄ耘よび端子ｅが、温度一定の雰囲
気まで引出されたとしても、上に述べたような制約のた
めに、たとえば油入電気機器のタンク内の各点の温度測
定に使用することは困難である。

この考案は以上述べた誤差起電力を極力訃さえるととも
に経済性、耐久性、機械的強度の点でもすぐれた熱電対
線貫通装置を得ることを目的とするものである。

この考案の各実施例における温度測定装置を第５図に示
す。

先ず最初の実施例同図ａにおいて２はタンク内の熱電対
線、３はタンクの熱電対線、６はエポキシ系樹脂等を注
型した非導電性ボード、２７′：Ｊ、−よび２９は熱電
対線と異なる材質の金属（合金）からなる端子部、２８
は上記両端子部を接続するために設けられ熱電対線と同
材質の中継リードである。

中継リード２８はスポット溶接等により端子部２７′Ｊ
＝−よび２９に接続されており、タンク内外の熱電対線
２耘よび３は、本貫通装置使用時に・・ンダ付３０によ
り端子部に接続される。

な訃当然のことであるが本貫通装置は正極性の熱電対２
乃至３を接続する端子２７乃至２９は、正極性の中継リ
ード２８で中継しなげればならず、負極性の熱電対を接
続する端子は負極性の中継リードで中継しなげればなら
ない。

上記正、負極性の一対で７組の貫通装置が構成される。

したがって端子部または、ボード上に極性の表示をする
必要がある。

またこれを多数個同一ボード上に並べて貫通装置を構成
することができることは言う１でもない。

第５図ａに耘いて端子部２７訃よび２９が熱電対線と異
なる材質である場合、また熱電対線２および３を端子部
２７＄−よび２９にノ・／ダ付３０したことにより誤差
起電力を生ずる異金属接合点は、２−３０−２７−２８
間訃よび２Ｂ−２９−３０−３間にできる。

しかし端子部を貫通面の両側に二分割し、これを熱電対
線中継リードで接続したことと端子部の熱伝導性のよさ
によりタンク内側の端子部２−３０−２７−２８は、全
体がタンク内温度に近い一定温度、タンク外側の端子部
２８−２９−３０−３は全体がタンク外温度に近い一定
温度となる。

すると、熱電対線の任意の二点間が均一温度の場合、こ
の二点の内側に何種類の異金属接合点が存在しても、誤
差起電力すなわち残留電圧が発生しないという原理によ
り２−３０−２７−２８問および２８−２９−３０−３
間には。

誤差起電力が発生せず精度の高い測定が可能になる。

この場合、中継リード２８には長さ方向に温度勾配があ
ることは勿論であるがこれはなんら誤差起電力発生の原
因にはならないのである。

第５図ｂ−ｆに示す他の実施態様例に訃いても端子部を
二分割しその間を熱電対線と同材質のリードで中継する
ことにより誤差起電力をほとんどなくすことができるこ
とは上記説明例と全く同様テアって単に構造上の相違の
みである。

このうち、第５図すは端子部にネジ孔をあげ、タンク内
外の熱電対線をビス止めするもの、Ｃは端子部にネジを
切りスタッド状とし、これに熱電対線をナツト締めする
ものｄは、端子部と中継リードのスポット溶接を容易に
するため、端子部内側先端を細くして断面積を小さくし
たもの。

ｅは貫通面の液密性乃至は気密性を向上させるために端
子部内側先端を太くして非導電性ボードとの接触面積を
広げたもの。

ｆは上記ｄｙｅを同時に行なうため端子部中央を太くし
たものである。

なお第５図には端子部構造を貫通両面側で全く同一とし
た例のみをあげたが同図ａｚｆを組み合せてたとえばタ
ンク内側はａのタイプ、タンク外側はｂのタイプの端子
部とすることは自由にできることは言う渣でもない。

以上のように、この考案は熱電対線が隔壁を貫通する部
分の両側部に、熱電対線と異なる金属からなる接続端子
を設けたことにより、誤差起電力を極力おさえるととも
に経済性、耐久性、機械的強度の点でも優れた温度測定
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気信号引出し装置の断面図、第２図は
第１図の装置を用いて温度を測定する場合の測定系の原
理図、第３図は接点を有しない熱電対線貫通装置の概念
図、第４図は他の従来装置を示す概念図、第５図ａ ”
ｆはこの考案の各実施例をそれぞれ示す断面図である
。 図に訃いて、１はタンク壁訃よび引出し部７ランジ、２
はタンク内の測定リード線または熱電対線、３はタンク
外に引出されたリード線または熱電対線、４は植込みボ
ルト（スタッド）、５はナツト座金類、６は非導電性ボ
ード、７は貫通装置のケース、８はパツキン、９は取付
ボルトナツト、２５は中心に穴を有する金属棒乃至は金
属リン久２６は充てん接着剤、２７はタンク内側端子、
２８は熱電対材料からなる中継リード、２９はタンク外
側端子、３０はノ・ンダ付部分、３１はビス、３２はナ
ツトである。 な訃各図中同−符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 隔壁を貫通する熱電対線により温度を測定するようにし
   たものにおいて、上記熱電対線の上記隔壁を貫通する部
   分の両側部に上記熱電対線と異なる金属からなる接続端
   子を設けたことを特徴とする温度測定装置。