JPS6332693A

JPS6332693A - 熱電対警報システム

Info

Publication number: JPS6332693A
Application number: JP62169579A
Authority: JP
Inventors: ジョージ・ブラウン・ジュニアー
Original assignee: Emhart Industries Inc
Current assignee: Emhart Industries Inc
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1987-07-07
Publication date: 1988-02-12
Also published as: EP0252692A3; US4724428A; EP0252692A2

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】ｌｌ二立■皿豆Ｉ本発明は、融解物質の温度を測定するため使用される熱
電対に関する。特に、熱電対が破損して交換を必要とす
ることを熱電対または熱電対と関連して使用される装置
のオペレータに通知するための警報機構を含むジャケッ
トを備えた熱電対について記述する。

′°来の　′および　　しようとする用１占熱電対は、
ガラスの如き融解物質の温度を測定するため広く使用さ
れている。ガラス産業は、基本的には２つの形式の熱電
対、即ち密閉されたセラミック熱電対または密閉された
プラチナ・ロジウム熱電対を使用している。セラミック
熱電対は、高温度に対して良好な抵、抗力を存するが、
融解ガラスの腐食に対する抵抗力は低い。セラミック熱
電対は比較的安価であるが、長い期間にわたってこの種
の熱電対を使用するのはその寿命が短いため高価につく
。プラチナ・ロジウム熱電対は、高い温度に対しては良
好な抵抗力を有し、また融解ガラスに対し高い腐食抵抗
力を有する。しかし、プラチナ・ロジウム熱電対は、そ
の金属コストの故に高価となる。

ガラスの製造過程の間融解したガラスの温度を測定する
ため、熱電対は融解ガラス中に設置される。ある期間に
わたって、融解ガラスが熱電対を包囲する物質を腐食し
て熱電対と接触することになり、その結果熱電回路を損
傷して誤った信号の生成を招く。米国特許第３，５８０
，０７８号は、保護筐体内部の熱電対の導線に接して配
置された警報回路を含む熱電対の故障表示装置を開示し
ている。融解ガラスが保護筐体を腐食すると、融解物質
が破砕されたセラミック絶縁体を保存する筐体の内部を
充填する。絶縁体は融解ガラスで飽和状態となり、その
結果警報器の導線の電気的接続部が警報回路を付勢させ
、この状態が電気的出力を生じる。この電気的出力は熱
電対の故障状態をオペレータに通知して該熱電対が交換
できるようにする。米国特許第３，５８０，０７８号に
開示された熱電対の警報回路が付勢される時までに、熱
電対は完全に破壊されてしまい、簡単な修復で済む場合
でもそうではなくなる。

他の従来例としては、融解ガラスの腐食効果に抵抗力を
有する金属または金属の合金で耐火物質を覆うかあるい
は密閉することにより、融解ガラスと接触状態となる耐
火物質に対して付加的な保護を提供することもまた公知
である。

米国特許第３，４２６．２０：］号は、２つの層で耐火
物質を被覆することを開示している。第１の塗布された
層は、導電性を有する金属酸化物膜である。この第１の
層上には、プラチナまたはプラチナ・ロジウム合金の如
き貴金属もしくは貴金属合金の薄いコーティングまたは
箔が望ましくはフレーム溶射によフて付着される。フレ
ーム溶射法は、公知のメツキまたはクラツデイング（ｃ
ｌａｄｄｉｎｇ）法よりも望ましいものとして開示され
ているが、これはフレーム溶射法がセラミック材料に対
する良好な結合を提供するとされる故である。前記米国
特許によれば、メツキおよびタラワディング法は、融解
ガラスが耐火物質と接触し得るピン・ポール即ち微細な
穴を生じるおそれがある。米国特許第４，４２８，６８
６号は、熱電対を含む高温測定ロッドを開示している。

このロッドの本体は耐火性金属から作られており、グロ
ーブの指の形状を有する短い保護用先端部内に挿入され
る。この保護先端部は、融解ガラスに対し抵抗力を有す
る金属または１０％のロジウムを含むプラチナ合金の如
き金属の合金からなっている。

この技術は、熱電対の修復不能な破損もしくは誤動作に
先立ち付勢される警報手段を備えた熱電対は開示してい
ない。

「８１ｆｆｒｉ占を　　するための二Ｆ従って、本発明
の目的は、一体となった警報器を備えたジャケット付き
熱電対の提供にあり、この警報器は融解物質によりジャ
ケット付き熱電対が１損した時付勢される。

本発明の別の目的は、熱電対の修復不能な破損もしくは
誤動作に先立ち付勢されるジャケット付き熱電対におけ
る警報器の提供にある。

本発明の更に別の目的は、高価な修復不能な破損もしく
は誤動作が、熱電対に対しあるいは熱電対により監視さ
れつつある過程に対して生じる前に、熱的な問題につい
て熱電対のオペレータに通知する安全手段を確保する２
つの別個のＷ　＋ｔａシステムを用いることによりジャ
ケット付き熱電対に対して付加的な保護を提供すること
にある。

本発明による第１の望ましいジャケット付き熱電対にお
いては、内側および外側の両方のジャケットが薄い保護
用の金属または金属の合金のコーティングを有する。両
方金属コーティングをコンデンサの監視回路に結合する
ことにより、外側のコーティング＠域は如何なる損傷に
ついても連続的に監視することができる。

これら２つの金属で覆われた＠域は、コンデンサの極板
を形成し、外側のコーティングの小さな部分がコンデン
サ極板の面積を変化させるだけ充分に腐食される時、警
報器が熱電対の問題についてオペレータに通知すること
になる。この警報システムは、熱電対から離れた位置に
置かれ、あるいは熱電対の頭部に置かれた視覚的および
（または）音響的な警報装置から構成することができる
。内側のコーティングは、金属または金属の合金の片あ
るいは導線により警報器回路に対して直接結合されてい
る。外側のジャケットは、融解ガラスを介して金属プロ
ーブに至る電気的経路によって、警報器回路に対して接
続されている。

本発明の第２の望ましい熱電対のジャケット・モニター
においては、内側ジャケットは、検出素子から絶縁され
たジャケット先端部にわたり内側面上で長平方向に延び
る薄い導電性金属または金属の合金片または導線を有す
る。警報器回路は、熱電対装置の頭部もしくは離れた位
置に配置され、この導電性金属片と接続されている。外
側ジャケットの一部もしくは全てがガラスの同様に融解
物質に長い間露出されたため腐食する時、金属片は融解
物質に対して露出され、これにより金属のプローブおよ
び連続性モニター間の電気的回路を完成する。この電気
的回路の完成は警報器を付勢させることになり、オペレ
ータに熱電対の間通を通知する。もし２つの経路の連続
的な警報器が用いられるならば、第２の連続回路が破壊
されると金属片の小さな部分が完全に腐食あれる時警報
器を発光させる。この第２の警報器の状態も、オペレー
タに対して熱電対を取外すことを必要とする旨通知する
ことになる。

破損した熱電対は、充分に冷却した後に、外側ジャケッ
ト、内側ジャケット、あるいは必要に応じて導電性金属
片を交換することができる。

修復されあるいは再構成された熱電対は再び使用するこ
とができる。

蕊ムあ本発明の熱電対ジャケット・モニターの望ましい実施態
様が第１図、第２図および第３図において示されている
。熱電対に対するジャケットは、２つの個々の部分、即
ち内側の保護チューブ即ちジャケット１と、外側の保護
チューブ即ちジャケット２とから構成されている。この
ジャケットは、アルミナの如きセラミック材料製である
ことが望ましい、内側のジャケット１は、熱電対の接合
部６のための支持カラーおよびスロットを有１゛る絶縁
体５を囲繞している。絶縁体５は好ましくはアルミナで
ある。交換できる薄い導電性を有する金属片３は、第１
図乃至第３図に示す如く、絶縁体５の外表面の周囲およ
び絶縁体５の先端部にわたって長手方向に延在している
。

導電性金属部材３は、約２．５４ｓｓｓ　　（０，１０
０インチ）巾Ｘ約０．１２７ｍ５　（０，００５インチ
）厚さであることが望ましい、導電性金属部材の寸法は
１本発明のジャケット・モニターに嵌込まれる熱電対の
寸法に従９て変更することができる。この金ａｍ材は１
種々の導電性金属、即ち銅、５Ｌｒ１ａ飴、ａ、卸、木
端静からも作番巳≧がｆ口る。導電性金属片３は、ジャ
ケットｌと絶縁体５との間に挟持され、温度センサとは
接触していない。

第１図、第２図および第３図はまた。２つの導電性金属
または金属の合金の被ｆｉ（コーティング）　１３．１
３’を示し、これらはジャケット１および２上に配置さ
れている。内側ジャケットｌと外側ジャケット２の双方
は、同し方法で金属または金属の合金で被覆されている
。コーティング１３．１３°は、融解ガラス水準線目（
第１図、第４図乃至第６図）の上方に約２５．４ｓｍ＋
　（１インチ）しか突出しておらず、また同じ材料から
作られる必要もない、内側のコーティング１３は導電性
金属片８に接続され、この金属片８は更にヘッド７に配
置された警報器回路４と接続されている。

熱電対ジャケットの望ましい外側のコーティング璽３は
非多孔性のコーティングであり、これによりコーティン
グの孔の発生を避けて線孔を介して融解ガラスがジャケ
ット材料と接触するのを防止する。このコーティングは
、金属または金属の合金であるが、望ましくはプラチナ
あるいはプラチナ・ロジウムである。

第２図は、熱電対ジャケット・モニターの２つのコーテ
ィングを施した保護チューブ組立体を示し、これにおい
ては外側の保護チューブ即ちジャケット２が金属または
金属の合金１３により被覆されている。内側の保護チュ
ープロ１ちジャケット１もまた。外側の保護チューブ２
と同じ方法で金属または金属の合金ｌコ°で被覆されて
いる。コーティング！３、＋３°は、上記の如く、保護
チューブ１および２に対して保護を行なうため、融解ガ
ラス水準線Ｈの上方に約約２５４ｍ■（１インチ）しか
突出する必要がない、熱電対の導線６および絶縁体５は
。

この保護チューブ１および２によって包囲されている。

第３図は、これまた第１図に示される如き熱電対システ
ムの保護用の被覆領域１３および１３゜上方の断面を示
している。第３図は第２図とは異なり、接続する金属片
８が導電性金属または金属の合金のコーティング１３を
熱電対のヘッド７に置かれた警報器回路４に対して接続
することを示している。

保護用の！Ａ電対チューブの外先端部をコーティングす
る１つの望ましい方法としては、プラチナまたはプラチ
ナ・ロジウムのインク、ペースト、ペイント等を融解ガ
ラス水準線上方に約２５．４ｍｎ＋（１インチ）突出す
るジャケットの先端部に対して塗イ［すればよい。この
コーティングを施したジャケットは次いでキルンまたは
オーブン内に置かれ、固いコーティングが得られるまで
焼成される。この焼成工程は、固い非多孔質のコーティ
ングが望ましくは約０．０７６ｍｍ　（０，００３イン
チ）の厚さで得られるまで数回反復されねばならない。

保護用の熱電対チューブの内側と外側の両方のジャケッ
トにコーティングを施っす他の方法としては、薄い金属
または金属の合金の箔片を巻付けるか、あるいは薄い肉
厚の深絞りされた金属または金属の合金のシェルを用い
て、融解ガラス水準線の上方約２５．４ｍｍ　（１イン
チ）突出するチューブ部分を被覆するればよい。高温接
着剤を用いて前記筒またはシェルをチューブ上の所定位
置に保持する。次いでコーティングを施した組立体はキ
ルンまたはオーブン内に置かれ、非多孔質の薄い硬質金
属コーティング内に溶は込む。

第４図、第５図はそれぞれ、２つの警報器回路２０およ
び３０の各ブロック図を示し、また第６図は該各回路２
０および３０が一緒に接続されてなる警％１回路４０の
ブロック図を示している。また第５図に示されるように
、この２つの別々にコーティングを施した領域１３．１
３°は、生じ得る容量的な変化に感応する電気的回路３
０と接続される時、コンデンサとして機能する。

更に技術的に見れば、このシステムは下記の如くに機能
する。即ち、薄い非導電性即ち絶縁性の材料（誘電体）
１により分離された２枚の平行な導電性を有する電極１
３および１３°が、コンデンサとして知られる基本的な
簡単な電子素子を構成している。コンデンサは、電気エ
ネルギを蓄え、直流電流を阻止し、交流電流を主として
キャパシタンスＣおよび周波数ｆに応じである程度まで
許容する。容量装置が交流に対して示す抵抗は容量性リ
アクタンスＸｃと呼ばれ、１／（２ｆｃ）に等しい。こ
のＸ。がら、式ｘ０はＣまたはｆの値を変えることによ
り変化し得るが、本発明の構成の場合は、Ｃのみを変化
させｆは一定に保持する。キャパシタンスＣは、１枚の
極板Ａの面積に正比例し、誘電体の厚さｄに反比例し、
即ち式ｃ　＝　Ａ　／　ｄで表わされる。ｘｅの式をＣ
の式と組合せると、式Ｘｃ＝ｄ／２・ｆ−Ａを得る。値
ｆおよびｄを一定に保持すると、Ａが変化させられる時
は常にＸｃは変化し、更にＸ、またはＣをその監視パラ
メータとして用いる監視回路は警報条件をトリガーする
ことになる。

外側コーティング１３の小さな部分が腐食されることに
よりコンデンサの有効極板面積Ａが変化してしまう時、
この変化は監視回路３２（第５図）により検出され、こ
れか警報器回路３３を付勢する。警報器回路３３が始動
されると、この回路は熱電対のヘッドまたは制御パネル
３５、あるいはその双方における視覚的警報灯３４また
は音響的素子のスイッチをオンとさせる。警報器３イは
、熱電対あるいは熱電対と関連して用いられる装置のオ
ペレータに対して、熱電対が破損し交換を必要とする旨
を通知する。従って、オペレータは、熱電対により誤っ
た信号が生じる餌に、破損した熱電対についての通知を
受ける。

第４図に略図的に示される第２の警報システムは、２路
の連続警報器回路２０である。熱電対の２つのコーティ
ングを施したジャケット１および２の一部または全てが
腐食した結果導電性金属片３が露出されると、融解ガラ
スと金属片３との接触が警報器回路２２を完成すること
になる。警報器は、熱電対もしくは熱電対と関連して用
いられる素子のオペレータに対し、熱電対が破損して交
換を必要としている旨を通知する。第４図に示される如
き２路の連続警報器回路２０においては、導電性金属片
３のどこか一部が金属部材と融解ガラスとの間の長い接
触により完全に腐食する時、第２の警報器回路２３が完
成する。この第２の連続回路２３が完成されると同じ警
報器が付勢される。第２の連続回路２３は、第１の連続
警報信号のバック・アップとして作用し、また更に熱電
対の誤動作に先立って破壊した熱電対のオペレータに対
する通報を確実にする。これらの警報器はまた、これが
温度に感応するため、プロセスが危険に瀕している旨を
オペレータに警報する。

単一の警報器回路も使用でき、これは即ち最初の警報信
号の後二次的な警報器を具有しない警報器回路である。

しかし、２路の連続警報器においては、第１の警報信号
に障害を生じた場合、あるいは第１の警報信号が生じな
いかあるいはオペレータに行過される場合に、バックア
ップ警報を与えることができる攻に望ましい。この第２
の警報信号は、誤！１１ノ作もしくは熱電対に対する修
復不能な破損に先立ち、オペレータに対して別の通報を
与える。

当業者には明らかなように、本文に述べた範囲内で種々
の変更が可能である。当業者の能力に含まれるこのよう
な変更は本発明の一部を構成し、頭書の特許請求の範囲
に包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図°は本発明の熱電対ジャケット・モニターの構造
を示す図、第２図は第１図の線２−２に関する断面図、第３図は′
ｉＳ１図の１ｌＡ３−３に関する断面図。第４図は第１の警報器回路即ち連続性モニターの概略配
線図、第５図は第２の警報器回路即ちコンデンサ・モニターの
概略配線図、および第６図は′ｆｒｊ４図および第５図の組合された２つの
警報器回路の概略配線図である。１・・・内側ジャケット、２・・・外側ジャケット、３
・・・導電性金属部材、４・・・警報器回路、５・・・
絶縁体、６・・・熱電対の接合部、７・・・熱電対ヘッ
ド、８・・・導電性金属片、９・・・容量素子、１３．
１３”・・・コーティング、１４・・・融解ガラス水準
線、２０・・・警報器回路、２２・・・２路の連続警報
器回路、２３．３０・・・警報器回路、３２・・・監視
回路、３４・・・視覚的警報灯。

Claims

【特許請求の範囲】１、（Ａ）２つの警報器回路（２０、３０および（また
は）４０）と、（Ｂ）熱電対素子（６）を囲む絶縁体（５）と、（Ｃ）該絶縁体の周囲において長手方向に延在しかつ該絶縁体の先端部を覆い、しかも前記警報器
回路に接続された導電性金属部材（３）と、（Ｄ）前記金属部材および前記絶縁体を包む内側ジャケ
ット（１）と、（Ｅ）前記内側ジャケットを包む外側ジャケット（２）
と、を設けてなることを特徴とする熱電対警報システム。２、前記２つの警報器回路の第１のものが容量型のモニ
ター（３０）であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の警報システム。３、前記２つの警報器回路の第２のものが２路の連続警
報器回路（２０）であることを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載の警報システム。４、前記の内側と外側のジャケット（１、２）がセラミ
ック材料からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の警報システム。５、前記セラミック材料がアルミナであることを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載の警報システム。６、前記導電性金属部材（３）が約２．５４ｍｍ（０．
１００インチ）巾×約０．１２７ｍｍ（０．００５イン
チ）厚さの金属部材であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の警報システム。７、前記内側ジャケット（１）が金属または金属の合金
（１３’）でコーティングされることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の警報システム。８、前記コーティングが耐高温金属または合金からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の警報シス
テム。９、前記内側ジャケット（１）が接続される前記２つの
警報器回路の一方が、容量性の警報モニター（３０）で
あることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の警報
システム。１０、前記金属部材が導電性を有する金属導線または金
属片であることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載
の警報システム。１１、前記外側ジャケット（２）が金属または金属の合
金（１３）によりコーティングされることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の警報システム。１２、前記コーティング（１３）がプラチナまたはプラ
チナ・ロジウムからなることを特徴とする特許請求の範
囲第１１項記載の警報システム。１３、前記内側ジャケット（１）および外側ジャケット
（２）が金属または金属の合金（１３’、１３）でコー
ティングされることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の警報システム。１４、前記コーティング（１３、１３’）が、プラチナ
、またはプラチナ・ロジウム、または耐高温金属または
合金からなることを特徴とする特許請求の範囲第１３項
記載の警報システム。１５、前記のコーティングは、コーティング材料をその
外表面に塗布された前記ジャケット（１）を熱に曝して
得られる固い非多孔質のコーティングであることを特徴
とする特許請求の範囲第７項記載の熱電対警報システム
。１６、前記のコーティングは、コーティング材料をその
外表面に塗布された前記ジャケット（２）を熱に曝して
得られる固い非多孔質のコーティングであることを特徴
とする特許請求の範囲第１１項または第１３項に記載の
熱電対警報システム。１７、前記のコーティングは、その外表面に高温接着剤
を塗布されかつ該接着剤上に箔または深絞りのシェルの
形態のコーティング材料を置かれたジャケット（１）を
熱に曝して得られるものであることを特徴とする特許請
求の範囲第７項、第１１項、または第１３項のいずれか
に記載の熱電対警報システム。