JPS5916816Y2 - 温度分布検知センサ− - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は物体内部例えば炉壁内における特定方向の温度
分布を高精度に検知する為のセンサーに関するものであ
る。

高炉の炉壁は、鉄皮の内面に厚い耐火材層を形成してな
るものであるが、長期間の連続使用による損耗は避は得
す、炉壁の残存量検出は操炉上必要欠くべからざる管理
項目である。

又連続鋳造設備における鋳型内の溶鋼レベル検出は、溶
鋼のオーバーフロー事故や該レベルの異常低下による鋳
片品質の劣化等を防止する上で重要な管理項目の１つに
なっている。

この様に内部を直視できない装置類において、内部の状
況や壁面の損耗具合を推察することが必要な場合には、
壁面内部に何らかのセンサーを埋め込んで、センサーか
らの情報によって判断する方法を採用することがある。

シース型熱電対又はシース型抵抗温度計の利用はその一
例で、幾つかの具体例が提案されているが、特にこれら
を複数本埋め込んで壁面内の温度分布を検知する方法は
有用な手段と考えられている。

実公昭５３−８３７０（実開昭４９−１２１５８４）公
報に記載されているシース型多点式測温体はその一例で
ある。

この測温体は、シース型熱電対或はシース型測温体の複
数本を、保護管内に感温部をたがえて収納するに当り、
各感温部の先端に所要長さの線材を接合しておくと共に
、該保護管外径を減径加工して全体を同一体に成形して
なるものである。

従ってこのセンサーでは、接合された線材が良熱伝導体
として作用し、最先端からの入熱が金属線材を伝わって
高感度で各感温部に伝えられるので、折角感温部を長さ
方向にたがえて耐火壁厚さ方向の各部における温度分布
を測定しようとしているにもかかわらず先端部からの伝
達熱がこれに対してじよう乱的に作用することが分かっ
た。

又隣接し合う熱電対同士が相互に密着し合う為、横断す
る方向への熱流も形成され、これが原因になって測温精
度が更に低いものになるという欠陥がある。

しかも本装置の構成によると、シース型熱電対等を収納
する保護管は内部に相当の空間を残したままで密閉され
るが、その結果、 ■ 残留空気の対流によって測温値に誤差が生じる。

■ 残留空気が多いので、特に高温時はシース材の侵食
が起こり易く、測温精度の経時的低下が生じる。

■ 万が一保護管が破損すると、測温環境に存在する流
体（ガスや液体）が浸入し、前記と同様にして測温誤差
が生じたりシース材の侵食や破損を招く他、シース材や
リード線部を通じて、流体が外部へ流出するという危検
もある。

■ 熱電対等の相互の位置関係を保持するものがないか
らこれらを正しい配置に固定することができない。

等の欠点がある。

これに対し本出願人は、実開昭５３−３１４７９号に記
載した如きセンサーを提案している。

本センサーは、前記感温部にシース熱電対と同径のダミ
ー棒を接続し、ケーシング内に挿入固着したものである
が、特に実施例図面に示した通り、測温体とダミー棒の
連結物は、いずれも銅製であるケーシング、充填材及び
芯材によって囲まれ、且つスェージング等により一体化
されているので、ケーシング内には殆んど空間が残らず
、前記■〜■の如き欠点は生じない。

従って測温値の信頼性やセンサーの耐久性は格段に改良
されたが、尚問題が残された、即ちケーシングや芯材等
として良伝熱材（銅）を利用しているので、センサーの
長さ方向及び横断方向への熱伝達が良好であり、熱流の
短絡回路が形成され易い。

その為長さ方向における温度分布の測温精度は前記実公
昭５３−８３７０と同様極めて低い。

しかも、感温部に接続される金属線材やダミー棒の素材
や形状が不特定である為、センサーの断面構成が場所に
よって異なり、各感温部における測温条件が一定になら
ないという問題もあり、尚改善の余地を残している。

本考案はこれらの状況に着目してなされたもので、公知
の各センサーが有する欠点を解消し、測温条件の統一、
測温精度の確保、センサーとしての耐久性向上等を達成
できる様な温度分布検知センサーを提供しようとするも
のである。

しかして本考案に係るセンサーとは、２本の導線が絶縁
的に平行して埋設され前方端側に感温部を有するシース
型熱電対又はシース型抵抗温度計の複数本を、夫々の感
温部が長さ方向の異なる部位に配置される様に平行配す
ると共に、２本の導線が絶縁的に平行して埋設され前記
熱電灯又は抵抗温度計と実質的に同一の熱伝導性を有す
るシース型ダミー棒を前記各感温部の先端に接続してこ
れらの最先端を揃え、これら熱電灯又は抵抗温度計を絶
縁材で相互に非接触に保ちつつ該当シース管内に収納し
た点に要旨が存在する。

従って外套シース管内の残留ガス量は極めて少なくなる
と共に、該管内における長さ方向及び横断方向への熱伝
達を遮断して測温精度を高め、更に長さ方向に見た各感
温部における断面構成が同一になって測温条件の統一化
が画れることにもなった。

以下実施例を示す図面に基づいて本考案の構成と作用効
果を更に具体的に述べるが、前・後記の趣旨に徴して設
計変更を加えることは本考案の技術的範囲に属するとこ
ろである。

第１図は本考案のセンサーを示す一部破断見取図で、充
填されるべき絶縁材は便宜上表わしていない。

第２図はシース型熱電対を６本収納する場合の実施例で
、第３図のＩＩ −ＩＩ線断面に相当し、第３図は第２
図の展開断面図に相当する。

図中１は外套シース管でセンサー全体の保護管としての
役割りを果す。

２ａはシース型熱電対で、勿論シース型抵抗温度計に置
き換えることも可能である。

該熱電対２ａに挿通されているのは、熱電効果を示す１
対の金属線４，４′で、その先端はシース内において測
定接点５（感温部）を構成する。

そしてこの感温部５は長さ方向において異なる位置を占
める様に構成され、図ではほぼ等ピッチで長さ方向の位
置を変更しているが、このピッチは任意であり、勿論無
作為であってもよい。

そして感温部５の先端には、シース型熱電対２ａと全く
同一素材からなるシース型熱電対２ｂをダミーとして接
続する。

図中の６は接続部で接続手段は問わないが、金属線４，
４′を接続しなくともよいのは言うまでもない。

尚第３図の最上位に示した熱電対２ａにはダミーを接続
していないが、これはその最先端を一番深い位置まで埋
込み到達させる為であって、この様な例が本考案に含ま
れるのは当然であるし、場合によっては外套シース管１
を更に長くして第３図の右方向へ延長すると共に最上位
の熱電対２ａにもダミーを接続し、第２位以下に接続さ
れたダミーの熱電対２ｂをその分長く形成させることが
可能であることも当然である。

３は絶縁材で構成される充填物であり、適用個所が高炉
である様な場合は、マグネシアの如き耐天性のものが好
まれる。

これによってシース型熱電対２ａの耐久性が確保される
と共に、センサー内における長さ方向への熱伝達が少な
くなり、長さ方向における温度分布についての測温精度
が高まる。

尚この長さ方向への熱伝達をより小さなものにする為、
外套シース管１の材質を低熱伝導率の素材からなる薄肉
管にすることも推奨され、更に耐食性も考慮すれば、ス
テンレス鋼やインコネル等が望まれる。

以上で本考案のセンサーを構造的に説明したが、絶縁材
の充填密度を高めて残存空気量をより少ないものにする
手段として、外套シース管を更に減径加工に付する方法
がある。

これによって前記センサーの一体性は極めて高いものに
なり、シース型熱電対２ａの相互の位置関係が一層堅固
に保持される。

本考案に係るセンサーの構成は以上の通りであるから、
各感温部における断面構成が同一となって測温条件が一
定になり、又センサーの長さ方向へ及び横断方向の熱伝
達を小さくすることにより、長さ方向における温度分布
の測定が高精度に行なわれ、例えば高炉や転炉等の高温
炉の炉壁損耗状況検知用センサーとして利用すると、温
度分布の変化を連続的に観察することによって、損耗時
期を予測することすら可能になる。

又センサー内の残存空気量は極めて少なく、ガスの対流
による測温精度の低下や、保護管の破損による測温環境
の流体流入等も防止でき、測温値の信頼性向上及び安全
性の向上等が遠戚できる様になった。

尚本考案センサーは前述した炉壁耐大物層等の固体に限
らず、液体や気体の温度分布の測定にも適用できること
はいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案センサーの一部破断見取図で絶縁材の記
載は省略している。 第２図は横断面図、第３図は展開断面図である。 １・・・・・・外套シース管、２ａ・・・・・・シース
型熱電対、３・・・・・・絶縁材、５・・・・・・感温
部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２本の導線が絶縁的に平行して埋設され前方端側に感温
   部を有するシース型熱電対又はシース型抵抗温度計の複
   数本を、夫々の感温部が長さ方向の異なる部位に配置さ
   れる様に平行配列すると共に、２本の導線が絶縁的に平
   行して埋設され前記熱電灯又は抵抗温度計と実質的に同
   一の熱伝導性を有するシース型ダミー棒を前記各感温部
   の先端に接続してこれらの最先端を揃え、これら熱電灯
   又は抵抗温度計を絶縁材で相互に非接触に保ちつつ該当
   シース管内に収納してなることを特徴とする温度分布検
   知センサー