JPS6124288A - 熱電対組立体 - 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】 本発明は一般に熱電対組立体に係り、更に詳細にいえば
、温度を検知される表面に装着する熱電対組立体に係り
、更に詳細にいえば、温度を検知される表面に溶接して
固定すると温度を非常に正確に測定できるよう熱接合点
を配置する熱電対に係るものである。

（ロ）従来の技術 本発明は米国特許第３，８７４，２３９号に記載されだ
熱電対組立体の改良に係９、本発明の熱電対組立体は非
常に安価に製造でき、しかもそれを装着する表面の温度
をきわめて正確に測定できる構造にしである。前記米国
特許の熱電対組立体はそれを装着する表面の温度を正確
に測定することはできるが、熱、電対導体のシースの端
部に対して特殊な金属切削および機械加工作業を行い、
接合部に壕で導体間を絶縁状態に保持し、シースに溶接
物を加え、次いでナイフェツジの形状にするため溶接物
を機械加工する必要があるので製造費が高くつく。従っ
て、前記米国特許の組立体における熱電対ハツト構造体
の製造は容易でなくまだ費用がかさむ。

本発明はこれまでに経験しだ困難を克服し少なくとも前
記した特許はどに正確であるばかりでなく寸だ一層容易
に経才的に製造できそれにより組立費を可成り低くする
熱電対を提供する。更に詳細にいえば、本発明の組立体
は自動的機械加工装置忙より機械加工できる標準の棒材
で大量生産できる中実の熱電対ヘッドを含んでいる。機
械加工作業はナイフェツジを形成することと、ヘッドに
開口と孔とを形成してヘッドに熱電対導体を組合せでき
るようにし、また、ナイフェツジにおける溶接した接合
部を成形することとを含んでいる〇あるいはまた、ヘッ
ドを所定の外形に押し出して機械加工できるかまたは焼
流し鋳造できる。その後、被覆導体をヘッドと溶接され
た接合部の端部とに接続できる。従って、前記特許に記
載した組立体の如く溶接物によりシースに金属を加えそ
の後この溶接物を機械加工してナイフェツジを成形する
必要はない。しかも、本発明の構造体においては、接合
部はナイフェツジに配置し温度を測定される表面に係合
し、従って、熱電対組合せ体はこの表面のきわめて正確
な読み値を生じる。このような構造にすると熱電対組立
体を装着する管への熱エネルギー経路を改善しそれによ
り温度測定の精度を向上する。本発明の熱電対組立体の
製造費は前記特許における如き熱電対組立体の製造費の
約半分である。

従って、本発明の１つの目的は従来技術の熱電対組合せ
体よりも可成り安価に製造できる表面温度検知用の新規
にして改良されだ熱電対組合せ体を提供することである
。

本発明の他の１つの目的は上に熱電対導体を装着しまだ
温度を測定される表面に係合して固定されるナイフェツ
ジに沿い、熱接合部を配置するよう準備した中実の金属
ヘッドを含んでいる熱電対組立体を提供することである
。

本発明の更に他の１つの目的は測定される表面への改良
された熱エネルギー経路を有し、それにより熱測定の精
度を向上する新規にして改良された熱電対組合せ体を提
供することである。

に）実施例 添付図面、特に第１図ないし第３図を参照すると、総体
的に符号１５で示した本発明の熱電対組立体は、一般に
ナイフェツジ１７と時には熱電対シースと呼称する被覆
導体線路１８とを有する熱゛電対ヘッド１６を含んでい
る。シース１８が熱電対組立体を内部の管に装着する炉
の壁を通り適当な温度読取計器にまで延びることは理解
できよう。

計器における導体が熱電対組立体の冷接点端を構成して
いる。特に第１図に示しであるように、熱電対ヘッド１
６は熱交換管２′０の外面にナイフェツジが管の長さ方
向軸線に平行に延びるよう装着するが、第９図に示した
如く他の方法で装着することもでき、またシース１８は
ヘッドにその上側から入るが、・第１０図に示した如く
管の横方向に延びることもできる。クリップ２２がシー
スを管に保持し、クリップとヘッドとの間にはループ部
分が設けてあシ、従って、シースはヘッドに垂直に入る
ことができる。ヘッドは管の全周に溶接物２３によシ前
記特許に示しであるように熱電対組立体を管壁に溶接す
ると同様な方法で溶接する。

燃料の節約を図るため熱電対組立体が炉を好適な効率で
運転できまた過熱による熱交換管の損傷を回避できそれ
によシ熱交換管の耐用寿命を延ばすように熱交換管の温
度を監視するだめのものであることを理解する必要があ
る。従って、加熱器または炉内に位置決めされ高温の燃
焼ガスまたは炎にさらされる熱交換管をできるだけ安全
にまた効率的に作用させることになシ、熱交換管を介し
て何にでも熱を伝達することが目的である〇熱電対ヘッ
ド１６は細長いＶ−字ブロックの形式であシおおった導
体用の入口を形成するものに適当な長さを有するよう丸
い棒材を機械加工するか、押し出してから機械加工する
か鋳造できる適当な形式の中実の金属である。このヘー
ツドの製造方法によりヘッドを最も安価に大量生産でき
るようにする。ナイフェツジは上方に行くに従い外方に
傾斜している下面２６により形成され、この下面は丸い
半円形面２８に合体する短かい垂直面２７に合体してい
る。両端部壁すなわち端面２９によりヘッドの形成を完
了する。傾斜面２６を設ける代シにナイフェツジの断面
は所望の形状にできる。ヘッドは機械加工することもま
だは比較的に安価に大量生産できるよう複数個を押し出
し成形することもできる。特に第４図、第５図、第６図
および第８図に示しであるように、この具体例において
シールの入る孔３２はシール１８の外面に合いの手とな
る寸法にしである。特に、第３図に示しであるように、
被覆導体１８は外側の金属シース３５を含み、このシー
ス内には１対の適当な熱電対導体３６が含まれ、これら
導体は酸化マグネシウム、酸化アルミニウムまた酸化ベ
リリウムの如き適当な絶縁材３７により互いに電気的に
絶縁されている。そのような絶縁酸化物は最初は粒状ま
たは粉末状にして供給され、シース内で導体のまわシに
固められ１．これら導体は相互にとシースとに相対的に
十分に支持され、シース内には導体と接合点とを劣化さ
せるガ２を通過させるスペースを排除する。

シース１８の入る孔３２は第３図に示しであるようにヘ
ッドの両端間と上面とナイフェツジとの間のほぼ中心位
置に、座部すなわち肩部３２ａを形成する。孔３２から
その中心で下方に第１の座ぐシ孔４０が延び、この座ぐ
シ孔は肩部４０αで終シ適当な酸化絶縁材４１によシ互
いに絶縁された導体３６を収容する個所を形成している
。座ぐり孔４０が絶縁を有して示しであるが、導体が空
隙によってのみ絶縁されるように酸化絶縁材を省略する
こともできる。第２の座ぐり孔４２が座ぐシ孔４０から
下方に延びナイフェツジと傾斜面２６とを貫通して形成
した横方向の溶接台スロット４３に開口している。

被覆導体を熱電対ヘッドと熱電対組立体とに組み合せる
には、ある長さの被覆導体を入手し、それを一端からシ
ースを通し切シ詰めて導体をある長さにわたりむき出し
、絶縁材を取り除き、第３図に示した如くシースが入り
孔の肩部３２ｃＬに着座するまで被覆導体を入り孔に差
し込む。その後シースを円周溶接４６によシ熱電対ヘッ
ドに溶接する。次に、粒状酸化材を被覆導体組合せ体の
端部と第１の座ぐり孔４０とが形成する空所に詰め込み
、絶縁相４１が第１の座ぐり孔を通る導体部分を相互に
と熱電対ヘッドとから電気的に絶縁するようにする。あ
るいはまた、絶縁は導体孔を有する手作されたガス化し
た絶縁材の形式を有していて被覆導体を入り孔に差し込
む以前に詰めることもできる。更にまだ、前にも述べた
ように、絶縁材を省略することもできる。第２の座ぐり
孔を通る導体部分を次いで相互にと座ぐシ孔の壁とから
間隔をおいて保持しこの個所で導体は空気によってのみ
互いに絶縁される。次いで、導体の端部を互いに溶接し
てスロット４３に溶接物を満たし導体の端部のまわシに
溶接された熱接合部を形成する。第２の座ぐシ孔に自由
に配置された導体は絶縁材によシ上方から溶接された接
合部により下方から支持され従って導株は相互にと一ツ
ドとから間隔を保つ。その後、下面２６を越えて延びる
余分の溶接材をこの下面を平たくするだめ適当に取り除
くことができる。しかしながら、熱電対組立体を管に装
着する時下面に沿うすべての面積が第１図に示した如く
結局熱交換管に溶接されるので余分な溶接材を取り除く
必要はない。更にまた、端面２９の一部も・また熱交換
管に溶接される。

第１図に示した具体例では熱電対ヘッドへのシースムシ
孔がヘッドのＶ−字形部分とナイフェツジ１７と正反対
であることが理解できよう。このシースムシ孔はまたそ
れが第３図で示しである第１０図の具体例について後記
する如くＶ−字形部分ニ相対的に異なる配置にすること
もできる。更にまた、第１図に示した具体例ではおおっ
た導体は熱電対ヘッド１６に相対的にシース１８がヘッ
ドと平行な関係にして延びるようにしである。しかしな
がら、シース入り孔は第１０図に示した如くヘッドに相
対的に他の配置にすることもできる。

シースとヘッドとの間の関係は炉の構造により決まる熱
電対ヘッドの取付は位置に左右される第１図の具体例を
熱交管に装着する際にと、ヘッドを管の長さ方向軸線に
平行な関係に配置する。その後ヘッドを管に最大の′溶
接物を傾斜した溶接面すなわち下面２Ｇと管との間に位
置させて管に溶接する。ヘッドを溶接して固定した後、
シースを折り曲げてループ部分を形成し次いで管に沿い
配置してクリップ２２で固定する。

別の装着方法が第１０図に示してあり、この場合には熱
電対組立体は総体的に符号１５Ａで示してあり、シース
のムシ孔は第１図の具体例に実線で示したと同じ位置に
あるが、シースは熱電対ヘッド１６（Ｚに相対的に垂直
に曲げてあり、従って、シース１８αは熱交換管の側部
に沿い下方に延びクリップ２２によシ管の側部に締め付
ける。この第１０図の具体例の場合にもクリップ２２と
熱電対ヘッド１６ｃＬのムシ孔との間に形成される。あ
るいはまた、熱電対ヘッドのムシ孔はループの寸法が影
図で示した如くシースに対して減少するよう管の側部に
設けることもでき、その場合には導体はヘッドを貫通し
て熱接合部にまで延びるよう折）曲げる。

第９図には本発明の１つの変形例が示してあシ、この図
には熱電対組立体が総体的に符号１５Ｂで示してあり、
中実の熱電対ヘッド１６ｂを含んでいる。このヘッドは
ナイフェツジが半径方向に延び熱交換管２０の半径に合
いの手口なりヘッドが管の円周方向に配置されるか管の
長さ方向軸線に対し垂直位置になるようにする点でヘッ
ド１６とは相違している。シース１８ｂの入ＩＬはナイ
フェツジと正反対であるが実線で示した如く熱電対ヘッ
ド姥垂直な関係にか影図で示した如く鋭角になるかして
から管に沿い下方に１わしでクリップ２２ｂによシ管に
固定する。この変形例でも、クリップは熱をシースから
管に伝達して熱電対組立体の精度に及はす影響とシース
に対する熱のレベルを減少するため、シースを管を接触
した状態に保持する目的に使用する。また、クリップが
シースの機械的応力を軽減するにも役立つことが理解で
きよう。他の具体例におけると同様に、熱電対１６ｂは
ヘッドを管に溶接する傾斜した溶接面すなわち一重部を
含んでいる。

第１ノ図には変形したヘッド１６αが示してあり、この
ヘッドは両上端が受は面積を減少しエネルギー受はフィ
ンを有効に取除くように変更しである。従って、角は取
り除いて反対方向に■゛方に傾斜した表面５０を形成し
ている。エネルギー受けを取り除くことにより、燃焼ガ
スと炎とからのエネルギーを受ける面積は可成り減少し
それにより熱接合部における管面の温度をひずませる傾
向のあるヘッドへのエネルギーの伝達を減少する。

従って、読み結果は実際の表面温度を一層良く表わす。

（ホ）発明の効果 前記したように、熱交換管は熱電対管と同様に高温の燃
焼ガスと炎とにさらされる。熱電対を熱交換管に装着す
る方法が、熱エネルギー経路を制御して熱エネルギーが
シースに接続された個所の１わりのヘッドと溶接個所と
を直進する際に前記米国特許の熱電対組立体よりも径路
の面積を増大するよう忙熱交換管への熱の伝達を助け、
従って熱エネルギー経路がナイフェツジに位置した熱接
合部に及ぼす影響を極減しそれにより熱交換管の壁の実
際の温度の表示に熱接合部が応答できるようにする。従
って、きわめて正確に管壁温度を測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は部分的に示した熱交換管の表面にヘッドを管の
長さ方向軸の方向に配置して装着して取り付けて示した
本発明の熱電対組立体の斜視図。 第２図は第１図の熱電対組立体を第１図の２−２線に沿
い切断して熱接合部に管と溶接物とを省略して示す横断
面図。第３図は熱接合部に沿い、はぼ第１図の３−３線
に沿い、特に被覆導体を配置した個所に沿い熱接合部も
また示す第１図の組立体の縦断面図。第４図はシース開
口と孔とを被覆導体の装着以前の状態で影図で部分的に
示す熱電対ヘッドの拡大斜視図。第５図は第４図に示し
だ熱電対ヘッドの上面図。第６図は熱電対ヘッドの側面
図。第７図は熱電対ヘッドの端面図。第８図は第６図σ
）１１ぼ８−８線に沿い切断して示した断面図。第９図
はヘッドを熱交換管の円周方向にその長さ方向軸線に対
し垂直に延ばしシースの熱電対ヘッドへの別の入り孔も
示す変形した熱電対組立体を装着して示す熱交換管の断
面図。第１０図は第９図に似ているがシースを第１図に
示した長さ方向にではなく熱交換管に垂直に延ばしまだ
シースに対する熱電対ヘッドの別の入り孔も示す別の装
着方法を示す熱交換管の断面図。第１１図は熱愛は面積
を減少するため変形した両上端を有する変形した熱電対
ヘッドの斜視図。 １５：熱電対組立体　　１６：熱電対ヘッド１７：ナイ
フェツジ　　１８：シース （外５名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱接合部およびそれから遠隔位置に位置決めされ
   読取機器に接続されている冷接合部を有していて高温の
   燃焼ガスと炎とにさらされる熱交換管（２０）の温度を
   測定する熱電対組立体（１５、１５Ａ、１５Ｂ）であつ
   て、該組立体が管に係合するようにした細長い熱伝達面
   （１７）および該熱伝達面付近にあり管に溶接されるよ
   うにした複数の溶接面（１６）を有する細長い熱電対ヘ
   ッド（１６、１６Ａ、１６Ｂ）と、ヘッドに接続された
   おおわれている熱電対導体組合せ体（１８、１８Ａ、１
   ８Ｂ）とを備え、熱電対導体組合せ体がシース（３５）
   と１対の熱電対導体（３６）と導体を相互にかつシース
   から絶縁する手段（３７）とを有し、ヘッドがシースが
   貫通して延びるシース組合せ体入り開口（３２）と溶接
   面を介して入り開口に連通する開口（４１、４３）と、
   溶接面における開口（４１、４３）にあり導体の端部を
   互いに溶接し固定して熱接合部を形成する溶接物とを有
   し、それにより熱接合部を管の表面に配置するようにし
   てあることを特徴とする熱電対組立体。
2. （２）自体が取り付けられる表面の温度を監視するもの
   であり、一端が読取機器に接続される冷接続部であり、
   他端が熱接続端である表面熱電対組立体（１５、１５Ａ
   、１５Ｂ）であつて、細長い金属のシース（３５）と、
   表面に装着できる細長いＶ−字形ブロック（１６、１６
   ａ、１６ｂ）と、シース内の１対の間隔をあけた熱電対
   導体（３６）と、シース内に導体を相互にかつシースか
   ら絶縁関係に間隔をあけて支持する電気的絶縁材（３７
   ）とを備え、冷接合部における導体が読取計器に接続さ
   れるようにしてあり、Ｖ−字形ブロックが管（２０）の
   第１の側に係合する細長い熱伝達面（１７）を形成する
   Ｖ−字形の関係した装着面（２６）と、シースを収容す
   るためブロックの熱伝達面にまで横方向に延びている入
   り開口（３２）と、入り開口に連通して表面を貫通して
   いる開口（４１、４３）と、該開口内にあり熱接合部を
   形成する溶接々合部（４８）とを有していることを特徴
   とする表面熱電対組立体。