JPH0364810B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はシーズ型の熱電対を保護外管の内部に
装着した熱電対装置に関する。 例えば航空機エンジンにおいて排気ガス温度を
測定するために用いられる熱電対装置は、厳しい
振動や衝撃に耐えることが必要なために、金属製
の保護管内に線材とこの素線を埋込む絶縁粉末を
設けたシーズ型の熱電対を金属製の保護外管の内
部に装着した構造のものが用いられている。 しかして、この種熱電対装置は航空機エンジン
の排気ガス通路のように振動，衝撃とともに高温
雰囲気の個所に用いられることが多く、高温条件
下においても振動，衝撃に対して熱電対を保護外
管内に強固に装着保護できることが要求されてい
る。 本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、高
温条件下にてシーズ型熱電対を保護外管内に強固
に装着保持でき耐振動性および耐衝撃性に優れた
熱電対装置を提供することを目的とするものであ
る。 本発明の熱電対装置の特徴とするところは、シ
ーズ型熱電対の保護管の熱膨脹係数が保護外管の
それに比して大であり、保護管が熱膨脹により保
護外管に対して緊着して保持が強固になることに
ある。 以下本発明を図面で示す実施例について説明す
る。 第１図は本発明の熱電対装置の一実施例を示し
ている。図中１は保護外管で、これは耐食性，耐
熱性に優れた金属例えばステンレス鋼の一種であ
るハステロイＸで形成されている。この保護外管
１は先端部を閉塞するとともに基端部を開放した
円筒体をなしている。なお、保護外管１の先端部
の周壁には温度測定する対象である例えば排気ガ
スが管内を通過するための孔２，２が対向して形
成されている。保護外管１の内部にはシーズ型の
熱電対３が挿入して装着されている。この熱電対
３は保護管４の内部に検出素子である線材５，６
と絶縁粉末７，８を収納して一体的に加圧成形し
たものである。保護管４は保護外管１を形成する
金属の熱膨脹係数に比して大なる熱膨脹係数を有
する金属であつて好ましくは耐食性，耐熱性を有
する金属、例えばインコネル600で形成されてい
る。保護管４は円筒体をなすもので、保護外管１
の先端部内に位置する温度検出側先端部４ａが他
の部分に比して小径をなす、先細り部として形成
され、他端部は開放されている。保護管４の先端
部４ａは線材５，６の温度検出端を包囲する部分
で、線材５，６の温度検出端の応答性を考慮して
外径を設定し、線材５，６の温度検出端およびそ
の付近を包囲する長さを有している。なお、保護
管４を製作する上で先端部４ａの端壁４ｂは別体
として製作し先端部４ａに溶接により接合するよ
うにしてもよい。線材５，６は保護管４内部に軸
方向全体にわたり配置され、その温度検出端は保
護管４の先端部４ａ内に位置して溶接により接続
されている。線材５，６は例えば白金−白金ロジ
ウムあるいはアルメル−クロメルなどの金属の組
合せからなつている。絶縁粉末７は保護管４の先
端部４ａを除く内部全体および先端部４ａの首部
分（線材５，６の検出端は存在しない）内部に充
填され、検出端を除く線材５，６全体を埋込んで
保持している。この絶縁粉末７は例えばマグネシ
ア粉末（MgO）を用いる。絶縁粉末８は保護管
４の先端部４ａにおいて線材５，６の検出端が位
置する頭部分内部に充填され、線材５，６の検出
端を埋込んで保持している。この絶縁粉末８は窒
化ほう素（BN）あるいはベリリヤ（BeO）を主
体とする粉末を用いる。この窒化ほう素等はマグ
ネシアなどの一般の絶縁紛末に比して熱伝導性が
良好である性質を有している。また、保護管４の
基端部はガラス，シリコーンなどからなる封着部
材９により封着され、線材５，６が封着部分９を
介して外部へ延出している。一般に熱電対では、
基端部の封着は必要ないが、本発明の構造とする
ことによりオイルミストが飛散するような悪環境
でも使用可能となる。そして、熱電対３は保護外
管１の内部に挿入し、管端１０を溶接または保護
外管１を減径することにより保持固定して装着す
る。これにより熱電対３の保護管４は先端部４ａ
を除いた部分が保護外管１に密接して嵌着固定さ
れる。 そして、この熱電対装置は例えば航空機エンジ
ンの排気ガス通路に設置して排気ガスの温度測定
に使用する。排気ガスは孔２，２から保護外管１
の先端部におる内部空間に入り、この内部空間に
位置する熱電対３の保護管４の先端部４ａを包囲
する。排気ガスの熱は保護管４の先端部４ａと窒
化ほう素からなる絶縁粉末８を介して線材５，６
の検出端に伝導し、これにより線材５，６間に起
電力が生じて線材５，６に接続した計器で排気ガ
スの温度を測定する。 しかして、この熱電対装置は熱膨脹差により保
護管４が保護外管１内に強固に嵌着して、熱電対
３は保護外管１内に強固に装置保持されている
の、航空機エンジンにおける振動，衝撃が加わつ
た場合にも熱電対３を保護外管１内部に確実に装
着保持できる。また、この熱電対装置は−50℃〜
700℃程度の高温を有する排気ガスの雰囲気中で
使用するために、保護外管１と熱電対３の保護管
４が排気ガスの熱により加熱され熱膨脹する。し
かるに、この熱電対装置では保護管４の熱膨脹係
数を保護外管１の熱膨脹係数に比して大きく設定
してある。このため、保護管４は保護外管１に比
して大きく膨脹し、保護管４と保護外管１との隙
間をなくして保護外管１の内部に通常の状態に比
して一層強固に密着して嵌合するので、熱電対３
がより確実に保護外管１内に装着保持できる。従
つて、この熱電対装置は高温条件下において振
動，衝撃に充分耐えるように熱電対３を保護外管
１内に安定して装着できる。一般にこの種熱電対
装置では高温条件下で振動，衝撃が加わると、断
線，熱電対素子の変形及び変形による絶縁不良と
いう問題が生じているが、この熱電対装置ではこ
の問題を解決できる。しかも、この熱電対装置で
は保護外管１内に熱電対３を保持するために支持
部材を介在させておらず構造がシンプルである。 保護外管と保護管の実用的な組合せ例を第１表
に示す。

【表】 第１表の組合せ例からみると、保護外管は保護
管より熱膨張係数が２〜10×10^-6／℃程度大きい
ことが好ましく、更に好ましくは３〜８×10^-6／
℃程度大きいことである。 前述した一実施例における熱電対３について説
明を加える。保護管４における線材５，６の検出
端を包囲する先端部４ａを先細状をなすように小
径部としているので、先端部４ａの外表面と線材
５，６との矩離が縮少され、排気ガスの熱が極め
て短時間で線材５，６の検出端に伝導する。この
ため、熱電対３は迅速に温度を検出することがで
き応答性が向上する。また、窒化ほう素からなる
絶縁粉末８は熱伝導性に優れており、このため排
気ガスの熱がさらに迅速に線材５，６の検出端に
伝導するので、熱電対３の応答性が向上する。な
お、窒化ほう素を用いた絶縁粉末８は先端部４ａ
に限らず、保護管４内部の他の部分に充填するこ
とも可能である。 熱電対３を製造する場合には、第３図ａで示す
ように小径部４ａの端壁４ｂを外した状態で保護
管４の内部に線材５，６を配置するとともに絶縁
粉末７を充填する。線材５，６の検出端は保護管
４の先端部４ａの頭部内を通り端壁４ａを除いた
開放部に位置している。この状態で線材５，６の
検知端同志を溶接により接続するが、この作業は
保護管４の開放部で溶接を行ない、線材５，６は
絶縁粉末７に埋込み保持されて安定しているので
作業性が良い。次いで、第３図ｂで示すように保
護管４における先端部４ａの頭部内に開放部から
絶縁粉末８を充填し、その後に端壁４ｂを先端部
４の開放部に被せて溶接により固定する。この場
合、絶縁粉末８は先端部４ａ内の、限られた個所
に開放部を介して容易に充填することができる。 本発明の熱電対装置は以上説明したように、保
護外管とシーズ型熱電対の保護管の各熱膨脹係数
を異ならせることにより、保持部材を用いないシ
ンプルな構造でありながら、高温条件下において
振動，衝撃に対して充分な強度をもつて熱電対を
保護外管内に強固に装着保持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱電対装置の一実施例を示す
縦断面図、第２図は熱電対装置の先端部を拡大し
て示す断面図、第３図ａ，ｂは夫々熱電対の製造
過程を示す断面図である。 １…保護外管、２…孔、３…熱電対、４…保護
管、４ａ…先端部、４ｂ…端壁、５，６…線材、
７，８…絶縁粉末。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属製の保護外管と、金属製の保護管の内部
   に絶縁物および線材を設けた熱電対とからなり、
   この熱電対を前記保護外管の内部に挿入して前記
   保護管を前記保護外管に嵌着固定したものにおい
   て、前記熱電対の保護管の熱膨脹係数が、前記保
   護外管の熱膨脹係数に比して大であることを特徴
   とする熱電対装置。 ２ 熱電対の保護管は、温度検出側先端部が他の
   部分に比して小径である特許請求の範囲第１項記
   載の熱電対装置。 ３ 熱電対の保護管の温度検出側先端部内には、
   線材の検出端を埋設する窒化ほう素粉末が充填さ
   れてなる特許請求の範囲第１項記載の熱電対装
   置。