JP2002107233A - 熱電対装置 - Google Patents
熱電対装置Info
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Abstract
下させることなく、シース形熱電対と保護管との熱接触
を向上させ、これにより温度測定精度を高める。 【解決手段】 複数のシース形熱電対3、3…は保護管
2内に収納されている。保護管2は複数のシース形熱電
対3、3…の各温度測定側接点3a、3a…がそれぞれ
位置する感熱領域Xを有する。この感熱領域Xにおい
て、保護管2と複数のシース形熱電対3、3…との間に
はスペーサ11が配置されている。そして、複数のシー
ス形熱電対3、3…が収納された保護管2を縮径するこ
とによって、感熱領域Xにおける保護管2と複数のシー
ス形熱電対3、3…とはスペーサ11を介して密着され
ている。
Description
用いた熱電対装置に関する。
ら、温度測定の用途に幅広く採用されている。シース形
熱電対は通常保護管内に収納された状態で、温度測定環
境に配置される。保護管内に収納されるシース形熱電対
は一本に限られるものではなく、例えば多点の温度を同
時測定するような場合には、複数本のシース形熱電対を
保護管内に収納して熱電対装置を構成している。
えば液体や気体などの各種環境の温度分布を測定する場
合などに使用されており、温度の測定個所に応じた複数
本のシース形熱電対の接点(先端部)位置を順にずらし
た状態で、保護管内に収納することにより構成されてい
る。
いては、正確な温度測定を行うために、シース形熱電対
と保護管とを密着させて熱接触を良好に保つ必要があ
る。一方、シース形熱電対を保護管内に収納するにあた
っては、これらの間に熱電対挿入用の隙間を形成してお
くことが不可欠であり、このままではシース形熱電対と
保護管とを密着させることができない。
隙間を小さくすることによって、それらの間の熱接触を
比較的高めることはできるものの、これではシース形熱
電対を挿入する際の摩擦抵抗が増え、熱電対装置の組立
て作業性を大幅に低下させることになってしまう。多点
測定用の熱電対装置は、例えば複数本のシース形熱電対
を束ねた状態で保護管内に挿入しているため、隙間の減
少による挿入抵抗の増大は顕著となる。特に、挿入長が
長い熱電対装置ほど、組立て作業性が低下する傾向にあ
る。
電対と保護管との密着性の改善には、保護管内にシース
形熱電対を挿入した後に、保護管を縮径(例えば圧縮減
径)することが考えられるが、単に保護管全体を縮径し
てしまうと、シース形熱電対の断線などを招くおそれが
大きい。このようなことから、熱電対装置の組立て作業
性を低下させることなく、シース形熱電対と保護管とを
密着させて、熱接触を良好に保つことを可能にした多点
測定用熱電対装置が求められている。
は補償導線を介して測定回路に接続されている。このよ
うなシース形熱電対の熱電対素子と補償導線との接続は
ろう付けにより行うことが一般的である。ただし、単に
ろう付け接続しただけでは接続部の強度不足などが懸念
されることから、接続部の周囲にスリーブを配置し、こ
のスリーブ内に絶縁性樹脂を充填することによって、接
続部を保護している。
したシース形熱電対と補償導線とを固定体により固定し
た後に、その周囲に配置したスリーブ内に絶縁性樹脂を
充填する接続装置が開示されている。固定体を用いた接
続装置によれば、シース形熱電対と補償導線の回転を抑
えることができることから、断線や短絡の抑制に対して
効果を示すものの、固定体の収納スペース分だけスリー
ブ径を大きくしなければならないという問題がある。
付けスペースの削減などが求められることから、スリー
ブ径の減少を図った上で、シース形熱電対と補償導線と
の接続部の断線や短絡を抑制することが望まれている。
特に、多点測定用熱電対装置においては、複数本のシー
ス形熱電対を個々に補償導線と接続しなければならない
ため、スリーブの小型化が望まれている。
測定用熱電対装置においては、シース形熱電対を保護管
内に挿入する際の組立て作業性を低下させることなく、
シース形熱電対と保護管との熱接触(密着性)を向上さ
せることが望まれている。
と補償導線との接続部の小型化を図る上で、スリーブの
径を減少させることが求められている。特に、多点測定
用熱電対装置においては、複数本のシース形熱電対を個
々に補償導線と接続しなければならないため、スリーブ
の小型化が強く望まれている。
なされたもので、熱電対装置の組立て作業性を低下させ
ることなく、シース形熱電対と保護管との熱接触を向上
させることを可能にした多点測定用の熱電対装置を提供
することを目的としている。本発明の他の目的は、シー
ス形熱電対と補償導線との接続部の断線や短絡を抑制し
た上で、接続装置の小型化を図ることを可能にした熱電
対装置を提供することを目的としている。
置は、請求項1に記載したように、複数のシース形熱電
対と、前記複数のシース形熱電対が収納され、前記複数
のシース形熱電対の温度測定側接点がそれぞれ位置する
感熱領域を有する保護管と、前記感熱領域における前記
保護管と前記複数のシース形熱電対との間に配置された
スペーサとを具備し、前記複数のシース形熱電対が収納
された前記保護管を縮径することにより、前記感熱領域
における前記保護管と前記複数のシース形熱電対とを前
記スペーサを介して密着させたことを特徴としている。
のシース形熱電対は請求項2に記載したように芯材の周
囲に配置することが好ましい。また、請求項3に記載し
たように、複数のシース形熱電対は感熱領域を除く領域
をより線構造、特に芯材を中心としたより線構造とする
ことが好ましい。
護管と複数のシース形熱電対との間にスペーサを介在さ
せており、このスペーサは感熱領域にのみ配置してい
る。このような構造においては、まずスペーサ内に複数
のシース形熱電対を配置した後に、これらを保護管内に
挿入することができるため、スペーサの直径や長さなど
を調整することによって、保護管内に挿入する際の挿入
抵抗を大幅に低減することができる。言い換えると、熱
電対装置の組立て加工性を向上させることが可能とな
る。スペーサ内への複数のシース形熱電対の挿入は、ス
ペーサの長さが保護管の全長に比べて十分に短いため、
良好に挿入することができる。
れた保護管を縮径することによって、保護管と複数のシ
ース形熱電対とをスペーサを介して良好に密着させるこ
とができる。この際、スペーサを介して保護管を複数の
シース形熱電対に密着させているため、複数のシース形
熱電対の断線などを招くこともない。このように、保護
管とシース形熱電対との間の熱接触(密着性)を向上さ
せることによって、各シース形熱電対により測定環境の
温度を正確に測定することができる。すなわち、測定環
境の温度を複数点で同時にかつ正確に測定することが可
能となる。
項4に記載したように、シース形熱電対と、前記シース
形熱電対に接続された補償導線と、前記シース形熱電対
と補償導線との接続部分を保護する接続部とを具備する
熱電対装置において、前記接続部は、前記シース形熱電
対と補償導線の各接続側端部が挿入配置されると共に、
前記接続側端部がそれぞれ固定され、かつ前記接続部分
の近傍位置に開口された開口部を有するスリーブと、前
記開口部を介して前記スリーブ内に充填された絶縁性樹
脂とを備えることを特徴としている。
求項5に記載したように、シース形熱電対の接続側端部
をスリーブにろう付け固定し、かつ補償導線の接続側端
部をスリーブをかしめることにより固定することが好ま
しい。このような第2の熱電対装置は、請求項6に記載
したように、シース形熱電対を複数具備する多点測定用
の熱電対装置に対して特に効果を示すものである。
ース形熱電対と補償導線の各接続側端部をスリーブに直
接固定しているため、これらの回転による断線や短絡の
発生を抑制した上で、スリーブの小径化(小型化)を図
ることができる。その上で、スリーブの周方向に開口部
を設けているため、スリーブ内への絶縁性樹脂の充填性
を良好に保つことが可能となる。すなわち、シース形熱
電対と補償導線との接続部分での断線や短絡などの抑制
した上で、スリーブ(接続装置)の小型化を図ることが
可能となる。
態について説明する。
置の概略構成を示す断面図、図2はその要部を拡大して
示す断面図、図3は横断面図である。これらの図に示す
多点測定用熱電対装置1は、温度測定環境に配置される
測定側端部が閉塞された管状の保護管2を有している。
この保護管2の構成材料にはステンレス鋼などの各種金
属材料を使用することができ、例えば温度測定環境に応
じた耐食性を有する金属材料からなるパイプなどが用い
られる。
形熱電対3、3…が収納されており、これら複数本のシ
ース形熱電対3、3…により多点(複数点)での同時温
度測定が可能とされている。各シース形熱電対3、3…
は、それぞれ図3に示すように、金属シース4の内部に
一対の熱電対素子5、5を挿通すると共に、その周囲に
耐熱性絶縁粉末6を充填した構造を有している。
ぞれ一対の熱電対素子5、5の温度測定部となる接点
(先端部)が温度測定環境内に位置するように、保護管
2内に収納されている。一対の熱電対素子5、5の端末
は、金属シース4の開口端部から外部に導出されてい
る。そして、図1に示したように、保護管1の開放側端
部(温度測定側端部とは反対側の端部)に設けられたア
ダプタ7内において、シース形熱電対3の端末は接続部
としての接続装置8を介して補償導線9に接続されてい
る。
電対3、3…は、図2および図3に示したように、芯材
10の周囲に均等に配置することにより一体化されてい
る。芯材10の直径は、温度測定数に応じて配置される
シース形熱電対3、3…の本数により決定される。ここ
で、芯材10はその機能だけを持たせた金属棒で構成し
てもよいし、あるいは図4に示すように、同径のシース
形熱電対3で構成することも可能である。
に示したように、温度の測定個所に応じて各温度測定側
接点3a、3a…の位置を順にずらした状態で芯材10
の周囲に配置されており、この状態で保護管2内に収納
されている。このような複数本のシース形熱電対3、3
…が収納された保護管2は、上記した各接点(温度測定
部)3a、3a…が配置された領域を感熱領域(感熱
部)Xとして有するものである。
ース形熱電対3、3…は芯材10の長手方向に沿って配
置されている。感熱領域X以外の領域Yについては、複
数本のシース形熱電対3、3…は芯材10を中心とした
より線構造とされている。感熱領域Xにおける複数本の
シース形熱電対3、3…の配列構造は、それらと保護管
2との密着性を高めるものである。一方、それ以外の領
域Yでは、複数本のシース形熱電対3、3…がばらける
ことを防止するようにより線構造としており、この構造
により複数本のシース形熱電対3、3…の保護管2内へ
の挿入性、言い換えると多点測定用熱電対装置1の組立
て性が高められている。
保護管2と複数本のシース形熱電対3、3…との間にス
ペーサ11が介在されている。このスペーサ11は、例
えば熱伝導性に優れる金属管からなるものであり、複数
本のシース形熱電対3、3…の保護管2内への挿入抵抗
を低減した上で、感熱領域Xにおける保護管2と複数本
のシース形熱電対3、3…との間の密着性を高め、これ
らの熱接触を良好に保つものである。
3、3…の保護管2内への挿入工程(組立て工程)につ
いて説明する。まず、図5(a)に示すように、複数本
のシース形熱電対3、3…を感熱領域Xに相当する部位
については、芯材10の長手方向に沿って配置する。こ
の際、複数本のシース形熱電対3、3…の各温度測定側
接点3a、3a…が、所定の温度測定箇所(例えば温度
分布の測定においては所定の間隔でずらした各位置)に
対応するように、複数本のシース形熱電対3、3…を芯
材10の周囲に配置する。
3a、3a…は、例えば芯材10に対して溶接などによ
り仮固定しておく。また、感熱領域X以外の領域Yに対
応する複数本のシース形熱電対3、3…については、芯
材10を中心としてより線として、それらがばらけるこ
とを防止しておく。この状態で、複数本のシース形熱電
対3、3…を管状のスペーサ(例えば金属パイプ)11
内に挿入する。例えば、芯材10の周囲に配置した複数
本のシース形熱電対3、3…の外径(束ねた状態での外
径)が2.4mmだとした場合、内径が2.8mmで外径が3mmと
いうような管状のスペーサ11が用いられる。
た長さとされている。言い換えると、スペーサ11は保
護管2の全長に比べて十分に短い長さとされているた
め、多点測定用の複数本のシース形熱電対3、3…であ
っても、作業性を損なうことなくスペーサ11内に良好
に挿入することができる。例えば、保護管2の全長が10
〜15mというような長さを有する場合であっても、感熱
領域Xに対応するスペーサ11の長さは例えば3〜5m程
度である。従って、複数本のシース形熱電対3、3…を
スペーサ11内に良好に挿入することができる。
挿入にあたっては、例えば芯材10をスペーサ11の長
さ分だけ長くしておき、この芯材10の延長部分(ダミ
ー部)をスペーサ11内に挿入した後、芯材10のダミ
ー部を引くことによって、一層容易に複数本のシース形
熱電対3、3…をスペーサ11内に配置することができ
る。スペーサ11を複数本のシース形熱電対3、3…に
密着させるように、この段階で予めスペーサ11を縮径
しておいてもよい。
a、3a…がスペーサ11内に配置された状態の複数本
のシース形熱電対3、3…を、スペーサ11と共に保護
管2内に挿入する。保護管2の内径は、スペーサ11の
外径に応じて適宜に設定することができる。例えば、上
述したようにスペーサ11の外径が3mmというような場
合には、外径6mm、内径3.2mmというような保護管2が用
いられる。
ス形熱電対3、3…の各接点部分はスペーサ11内に配
置されているため、保護管2の内径に対するスペーサ1
1の外径を調整することによって、複数本のシース形熱
電対3、3…を保護管2内に良好に収納することができ
る。言い換えると、複数本のシース形熱電対3、3…を
保護管2内に収納する際の挿入抵抗を大幅に低減するこ
とができる。
うな長さを有する場合であっても、複数本のシース形熱
電対3、3…の挿入抵抗が大幅に低減されることから、
そのような全長の長い多点測定用熱電対装置1の組立て
性を大幅に向上させることが可能となる。
シース形熱電対3、3…がスペーサ11を介して収納さ
れた保護管2を、例えばその直径方向から圧縮して減径
することにより、感熱領域Xにおける保護管2と複数の
シース形熱電対3、3…とをスペーサ11を介して密着
させる。この際、複数のシース形熱電対3、3…は予め
スペーサ11内に配置されているため、このスペーサ1
1を介して保護管2を複数のシース形熱電対3、3…に
密着させることによって、複数のシース形熱電対3、3
…の断線などを招くことなく、良好な熱接触状態を得る
ことができる。
径)にあたって、感熱領域X以外の領域Yについては、
スペーサ11が存在していない分の空間が存在すること
になるため、保護管2全体を縮径しても複数のシース形
熱電対3、3…に断線を生じさせるようなこともない。
すなわち、複数のシース形熱電対3、3…の断線などを
防止し、かつ多点測定用熱電対装置1の良好な組立て作
業性を維持した上で、保護管2とシース形熱電対3、3
…との間の熱接触を向上させることができる。
複数のシース形熱電対3、3…とをスペーサ11を介し
て密着させた多点測定用熱電対装置1によれば、例えば
全長が10〜15mというように長い場合であっても、複数
のシース形熱電対3、3…を保護管2内に配置する際の
挿入抵抗を大幅に低減し、良好な組立て作業性を確保し
た上で、保護管2とシース形熱電対3、3…との間の熱
接触(スペーサ11を介した密着性)を向上させること
ができる。従って、測定環境から各シース形熱電対3、
3…に良好に熱伝達させることができるため、各シース
形熱電対3、3…により測定環境の温度を正確に測定す
ることが可能となる。すなわち、測定環境の温度を多点
(複数点)で同時にかつ正確に測定することができる。
おけるシース形熱電対3と補償導線9との接続構造につ
いて説明する。
接続構造の一実施形態を示す断面図である。シース形熱
電対3の接続側端部は一対の熱電対素子5、5が露出さ
れており、この状態で円筒状のスリーブ12の一端側か
ら挿入配置されている。スリーブ12の熱電対側端部に
はシース挿通孔12aが設けられており、このシース挿
通孔12aからシース形熱電対3は挿入されている。シ
ース形熱電対3の接続側端部は、例えばスリーブ12の
シース挿通孔12aにろう付けすることにより固定され
ている。
が挿入配置されており、この補償導線9の接続側端部は
一対の芯線13が露出されている。補償導線9は例えば
スリーブ12の端部12bをかしめることによって、ス
リーブ12に固定されている。この状態で、シース形熱
電対3の一対の熱電対素子5と補償導線9の一対の芯線
13とが接続されている。一対の熱電対素子5と一対の
芯線13とは、例えばろう付けにより接続(接続部分1
4)されている。
られた開口部15を有している。この開口部15は、熱
電対素子5と芯線13との接続部分14の近傍位置に開
口されている。そして、この開口部15を介して、スリ
ーブ12内にはエポキシ樹脂のような絶縁性樹脂16が
充填されている。絶縁性樹脂16はシース形熱電対3と
補償導線9との接続部分14を保護すると共に、接続部
分14での断線や短絡などを抑制するものである。
ス形熱電対3と補償導線9との接続部となる接続装置8
が構成されている。このような接続装置8によれば、シ
ース形熱電対3と補償導線9の各接続側端部をスリーブ
12に直接固定しているため、これらの回転による断線
や短絡の発生を抑制した上で、スリーブ12の小径化
(小型化)を図ることができる。例えば、外径が1mmと
いうような細径のシース形熱電対3を用いる場合に、ス
リーブ12の外径を4mmというように小型化することが
可能となる。
径化を図っているにもかかわらず、スリーブ12の周方
向に開口部15を設けているため、スリーブ12内に絶
縁性樹脂16を確実にかつ良好に充填することができ
る。例えば、従来のスリーブ12と同様に、スリーブ1
2の端部側から絶縁性樹脂16を充填しようとすると、
スリーブ12を小径化しているために、絶縁性樹脂16
の充填性が大幅に低下してしまう。
12の円筒面上のシース形熱電対3と補償導線9との接
続部分14の近傍に、絶縁性樹脂16の充填口となる開
口部15を設けているため、スリーブ12内に開口部1
5から絶縁性樹脂16を確実にかつ良好に充填すること
ができる。これはシース形熱電対3と補償導線9との接
続部分14の保護性を高めるだけでなく、接続部分14
での断線や短絡などの抑制に対しても大きく寄与するも
のである。
い換えると接続装置8の小型化は、特に多点測定用熱電
対装置1に対して有効である。すなわち、多点測定用熱
電対装置1においては、複数本のシース形熱電対3、3
…を個々に補償導線9、9…と接続しなければならず、
さらにこれらをアダプタ7内に配置しなければならない
ため、接続装置8の小型化を図ることで装置全体として
小型化することが可能となる。これは多点測定用熱電対
装置1の設置環境などの関係から取付けスペースの削減
などが求められる場合に有効である。
化を図った接続装置8を多点測定用熱電対装置1におけ
るシース形熱電対3と補償導線9との接続に使用した場
合について説明したが、上記した本発明による接続装置
8は多点測定用熱電対装置1に限られるものではなく、
通常の一点測定型の熱電対装置においても有効に機能す
るものである。
電対装置によれば、その組立て作業性を低下させること
なく、シース形熱電対と保護管との熱接触を向上させる
ことができ、これにより測定環境の温度を複数点で同時
にかつ正確に測定することが可能となる。また、本発明
の第2の熱電対装置によれば、シース形熱電対と補償導
線との接続部分での断線や短絡を抑制した上で、接続部
(接続装置)の小型化を図ることができる。
装置の概略構成を示す断面図である。
大して示す断面図である。
に切断した際の要部拡大断面図である。
を示す断面図である。
程の一例を示す図である。
ース形熱電対と補償導線との接続構造の一例を示す断面
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 複数のシース形熱電対と、 前記複数のシース形熱電対が収納され、前記複数のシー
ス形熱電対の温度測定側接点がそれぞれ位置する感熱領
域を有する保護管と、 前記感熱領域における前記保護管と前記複数のシース形
熱電対との間に配置されたスペーサとを具備し、 前記複数のシース形熱電対が収納された前記保護管を縮
径することにより、前記感熱領域における前記保護管と
前記複数のシース形熱電対とを前記スペーサを介して密
着させたことを特徴とする熱電対装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の熱電対装置において、 前記複数のシース形熱電対は、芯材の周囲に配置されて
いることを特徴とする熱電対装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の熱電対装置において、 前記複数のシース形熱電対は、前記感熱領域を除く領域
がより線構造とされていることを特徴とする熱電対装
置。 - 【請求項4】 シース形熱電対と、前記シース形熱電対
に接続された補償導線と、前記シース形熱電対と補償導
線との接続部分を保護する接続部とを具備する熱電対装
置において、 前記接続部は、前記シース形熱電対と補償導線の各接続
側端部が挿入配置されると共に、前記接続側端部がそれ
ぞれ固定され、かつ前記接続部分の近傍位置に開口され
た開口部を有するスリーブと、前記開口部を介して前記
スリーブ内に充填された絶縁性樹脂とを備えることを特
徴とする熱電対装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の熱電対装置において、 前記シース形熱電対の接続側端部は前記スリーブにろう
付け固定されており、かつ前記補償導線の接続側端部は
前記スリーブをかしめることにより固定されていること
を特徴とする熱電対装置。 - 【請求項6】 請求項4記載の熱電対装置において、 前記シース形熱電対を複数具備し、かつ前記複数のシー
ス形熱電対は個々に前記接続部を介して前記補償導線と
接続されていることを特徴とする熱電対装置。
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