JPH0460209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として、伝熱管の加熱表面の温度を
測定する改良された熱電対組立体に関する。より
詳細には、加熱された伝熱管の管表面の温度を、
より正確に測定することのできる熱電対に関する
ものであり、さらに詳細には、改良された熱電対
を製造する方法、および該熱電対を伝熱管に取付
ける方法に関する。

従来から、熱電対を利用して、加熱された伝熱
管の表面温度を測定することは周知である。正確
に温度測定を行い、しかも寿命の長い熱電対を提
供するために、ずつと以前から種々の試みがなさ
れ、様々な構造の熱電対が登場した。しかしなが
ら、１つとして究極的な精度と、期待された寿命
を備えるものはなかつた。特に、信頼性が問題と
なつていた。

本発明におけるような熱電対の用途として、特
記すべきものに、石油精製工場があり、ここで、
原油が約2500乃至3000PSIG（175〜210Kg／cm²）の
高圧で、ヒーターあるいは火炉の伝熱管を通じて
汲み上げられる。この場合、伝熱管は、約1600〓
（871℃）の温度の燃焼ガスと接触して、約1150〓
になり、原油を加熱する。伝熱管の表面が炉火で
接触する、このようなヒーターにおいては、伝熱
管壁の温度をできる限り正確に且つ信頼性をもつ
て測定することが重要で、それによつて、生産高
を最大にし、安全性および効率性において最適条
件下で精製工程を進め、伝熱管の損傷または破裂
を防止することができる。従つて、伝熱管の表面
温度を正確に測定することで、ヒーターの許容運
転温度を越えないように維持し、よつて、ヒータ
ーのエネルギー消費率を向上させ、運転効率を最
大にすることが特に重要である。この為、ヒータ
ーの燃焼をほぼ一定の水準で行うことが望まれる
が、これは伝熱管の温度測定に使用する熱電対の
精度および信頼性によつて決まる。

さらに、熱電対の寿命はおおむね、その熱電対
がさらされる最高温度によつて決まるため、正確
且つ信頼できる測定を行うことができれば、その
熱電対自身の寿命を引き延ばし、その結果、熱電
対は可能な限り長期開、使用することができる。

伝熱管の表面温度を測定する熱電対は、外側す
なわち火炉側の伝熱管表面に取付けなければなら
ない以上、熱電対から火炉の外側および温度読出
装置まで伸長する熱電対線は、燃焼ガスにさらさ
れることは避けられない。上記のような高温状態
で使用する場合、一般に、無機酸化物で絶縁さ
れ、金属で外装された熱電対線を使用する。従つ
て、伝熱管壁はそこを通つて汲み上げられる温度
の低い流体に絶えず熱を奪われ、燃料ガスの温度
より相当低くなつているので、伝熱管壁よりも外
装の方が温度が高い。この過剰な熱は、外装材で
吸収しなければならないが、この熱が熱電対の熱
接点に向けられないようにすることで、この接点
で測定する温度に影響を与えないようにすること
が特に重要である。

従つて、従来から公知の熱電対のうち最も正確
なものはナイフの刃型式のもので、この場合、接
点を収容する熱電接点の末端あるいは先端が、伝
熱管に嵌合可能で且つ伝熱管に溶接されたナイフ
状部分を備えている。上記熱電対は、米国特許第
3874239号、第3939554号、および第4043200号に
開示されている。上記熱電対においては、接点は
伝熱管壁に、より接近した位置になり、実際の伝
熱管壁面の温度に、より正確に感応することがで
きる。外装材から出る熱エネルギー経路のほとん
どは、溶接部を通り、ナイフの刃の各側部に沿つ
ていく。イリノイ州、ウインフイールドのサー
モ・カツプル・プロダクツ・コンパニー・インコ
ーポレイテツド（Thermo Couple Products
Company、Inc.、）が製造する熱電対は通常の燃
焼状態で、実際の表面温度±15〓の測定精度を与
える。しかし、この接点は溶接部分から分離され
ていないので、熱エネルギーの幾分かは溶接部分
を通過し、この接点で測定される温度に影響を及
ぼす。

ナイフの刃型式の別のメーカーによる熱電対で
は、上記米国特許による配置の場合より、接点を
伝熱管表面からさらに間隔をおいて配設してある
ため、伝熱管表面と接点との間の温度勾配が大き
くなる。これまで周知の他の熱電対における欠点
は上記米国特許に記載してある。

本発明は、著しく向上した精度と信頼性を有す
る、上記高温度測定用の熱電対組立体を提供する
ことにより、従来の熱電対における不正確さと信
頼性の問題を解消するものである。該熱電対組立
体は、無機酸化物で絶縁され、金属で外装された
熱電対線の末端に、伝熱管壁に取付けることので
きる接点部材を備える。該接点部材により該熱接
点は外装から分離され、伝熱管壁とじかに圧縮嵌
合される。熱接点は、外装された熱電対線の末端
から伸長し、且つその構造上、外装から熱的に分
離されるようにしてある。接点部材は、伝熱管に
嵌合し、外装および絶縁材と、伝熱管壁との間隔
を離す。外装をじかに伝熱壁に溶接することによ
り、外装よりの熱エネルギーは、溶接領域を通つ
て、じかに伝熱管に達するので、熱接点を迂回す
る。導体は外装に対し自在に動くことが不可能
で、熱接点部材に接続されており、また外装は伝
熱管の表面と嵌合しないため、溶接部分の自然な
収縮により、接点と伝熱管の温度測定面との間に
圧縮状態が生ずる。このため、接点と温度測定面
との間の空隙がなくなり、最適な熱的接触状態
で、接点はじかに温度測定面に対し、位置決めさ
れる。

従つて、外装内の熱をじかに伝熱管壁に伝達
し、同時に接点を迂回させることによつて、接点
が外装のより高い温度に影響されないで、伝熱管
壁の温度をより正確に測定することができるよう
にすることが重要である。外装と伝熱管との間に
熱が封鎖されないようにするため、外装と伝熱管
を連接する溶接材の断面を外装の肉厚より大きく
することが重要である。このようにすれば、伝熱
が妨害されることなく、従つて、外装内の熱は温
度のより低い伝熱管表面に容易に伝わる。

また、熱電接点の先端から伸長する外装が可能
ならば、伝熱管の表面と接触するようにし、外装
が火炉壁またはヒーター壁まで伸長し熱が外装か
ら、接点の前方の伝熱管に伝えられるように、熱
電対組立体を取付けることも望ましい。熱電対の
先端が伝熱管壁に対し、ほぼ鉛直に伸長するよう
に、接点を伝熱管壁に取付けた場合、その接点か
ら伝熱管表面まで、できるだけ最も短い距離で曲
げ、外装から伝熱管への伝熱ができるだけ効率的
に行われ、よつて、熱電対の構造および外装が劣
化するのを防止することが重要である。さらに、
外装の温度値をできる限り低く保つことによつ
て、接点に対する悪影響を少なくすることができ
る。熱電対の先端を伝熱管に対し、角度を持たせ
て取付けた別の配設方法において、ループの長さ
（熱電対の先端と伝熱管との接続箇所と、伝熱管
壁と嵌合する接点の前方にある、外装線に沿つた
点との間の外装線部分）を短くすることによつ
て、外装はより早く、伝熱管壁と接触することが
できる。これによつて、最終的には、外装によつ
て放出されるべき熱量が少なくなる。

従つて、本発明の目的は加熱伝熱管の温度を測
定する新しく且つ改良された熱電対組立体であつ
て、より信頼でき、より正確に温度測定ができ、
より使用寿命の長い、熱電対組立体を提供するこ
とである。

本発明のもう１つの目的は接点を測定表面に極
めて接近させて、測定精度を大幅に向上させるこ
とのできる新しく且つ改良された熱電対組立体を
提供することである。

本発明のもう１つの目的は加熱伝熱管の比較的
高い温度を測定する新しく且つ改良された熱電対
組立体を提供し、堅牢な壁外装、強く圧縮された
絶縁材、および漏れのない取付溶接部を使用する
ことにより、燃焼ガスが熱電対の導体に接触する
のを防止することである。

本発明のもう１つの目的は熱電接点を伝熱管壁
から電気的に分離し、鋭感且つ正確な温度測定を
行い得る新しく且つ改良された熱電対組立体を提
供することである。

本発明のもう１つの目的は、加熱伝熱管の温度
測定をより精密に行う熱電対組立体の、新しく且
つ改良された製造方法を提供することである。

本発明のさらにもう１つの目的は加熱伝熱管に
熱電対を取付ける改良された方法を提供し、伝熱
管の測定をより精密且つ信頼性を持つて行い得る
ようにすることである。

本発明のさらにもう１つの目的は、新しく且つ
改良された熱電対組立体および加熱された伝熱管
上への該熱電対組立体の取付方法であつて、接点
へのリード材のより高い温度値から接点を分離す
る該取付方法、を提供することである。

本発明の他の目的、特徴および利点は添付図面
を参照しながら、次の詳細な説明を読むことによ
つて、明らかになるであろう。添付図面におい
て、同一部分は同一参照番号で示してある。

添付図面、特に第１図乃至第７図を参照する
と、全体として番号２０で示した本発明によるナ
イフの刃型式の熱電接点の先端が伝熱管２２の加
熱表面２１に取付けられた状態が示してある。該
熱電接点の先端２０は図示したように、伝熱管２
２の縦方向に沿つて取付けることができるばかり
でなく、米国特許第3874239号に示してあるよう
に、伝熱管２２の直角方向に取付けることもでき
る。温度を測定する、伝熱管の表面２１に隣接す
る、熱電対の面の形状は、以下詳細に説明する第
５図、第６図および第７図を参照すれば了知でき
る。熱電対システム全体は熱電接点の先端または
接点の末端を備え、該末端から図２に示すよう
に、本実施態様では参照番号２３とした外装構造
体の中で絶縁状態にある熱電対線つまり導体が伸
長し、該接点の末端から、熱電対が取付けられた
ヒーター壁または火炉壁の外側まで達している。
ヒーター壁は番号２４で示してあり、外装構造体
２３は端子頭部２６に接続された取付具２５を有
し、該端子頭部２６は１対のリード線２８を介し
て、温度読出装置２７に連接されている。

外装構造体２３はヒーター壁２４内に適切に支
持され、管状外装３３を備え、該管状外装３３内
には、１対の熱電対線つまり導体３４および３５
が相互におよび外装から間隔を離した状態で配設
されており、また適切な高温度用絶縁材３６によ
つて、相互におよび外装から絶縁されている。該
絶縁材３６は、酸化マグネシウム、酸化アルミニ
ウム、または酸化ベリウムのような適切な無機酸
化物とすることができ、先ず、粒状または粉末状
態に形成したものを外装内で圧縮して固体にし、
導体が、相互におよび外装に対して、絶縁状態で
完全に支持され、また絶縁材が、結合剤を使用し
なくとも、固体状態で相互に結合し合うことがで
きるようにする。さらに、圧縮された絶縁材３６
は、外装内の間隙を全てなくし、導体および接点
の劣化をもたらす外装内でのガスの通過を防止す
る。金属外装は、インコネル（inconel：登録商
標）、ステンレス鋼、あるいは特定の環境内で生
ずる高温にも耐えることのできる他の金属とする
ことができる。

熱電対の導体３４および３５は、米国特許第
3874239号における組立法と同様の方法で、熱電
接点の先端２０内で直角に曲げられ、外装壁の開
口部を通つて伸長している。セラミツク製の絶縁
材３７が導体に設けられ、熱電接点の先端の面３
８まで伸長している。熱接点部材３９（ここでは
円盤状としたが、後述するように棒状にすること
もできる）は、溶接のような方法で熱電対の導体
３４および３５の末端に適切に接続され、従つて
熱電接点の先端の面３８から外側に突出してい
る。該接点部材３９は、導体に完全に連結するよ
う、寸法が決められているが、外装壁３９の伸長
部分である、熱電接点の先端の金属部分から間隔
を置いた外周縁３９ａを持つため、接点部材３９
は外装壁３３の温度による影響を受けない。図示
するように、接点部材の外面４０は平坦で、伝熱
管２２の表面２１の平坦表面４１と契合し、嵌合
する。第３図および第４図に示すように、接点が
嵌合する伝熱管表面４１は、平坦な表面２１から
くぼんでいるため、接点部材３９と伝熱管２２の
測定面とは可能な限り、最も良い状態で契合する
ようにすることが重要である。もつとも、熱電接
点部材３９が、弧状の表面を有するように形成さ
れれば、伝熱管２２の弧状の表面２１上にじかに
取付けられることが了知されよう。平坦表面４１
を有する該凹面の深さは、接点部材３９の高さよ
り浅く、従つて接点部材３９の表面４０を伝熱管
２２の平坦表面４１と嵌合させた場合、熱電接点
の先端２０の面３８が、伝熱管２２の表面２１か
ら間隔を置いた状態となるようにする。熱電接点
の先端２０を、溶接によつて伝熱管壁上に取付け
る場合、接点部材の表面４０と伝熱管２２の測定
表面４１との間の接触面を圧縮するため、以下に
説明するように、この間隔があることが重要であ
る。該凹面は座ぐりによつて形成されるのが適当
で、その結果、平坦で且つくぼんだ表面が形成さ
れる。さらに、座ぐりによれば、外装３３と伝熱
管壁の間の間隔が最小となり、よつて、溶接部が
より短くなり、溶接部の熱伝達路を短くすること
ができる。第４図乃至第７図において、側壁は平
坦に示されているが、第７Ａ図に示されるよう
に、湾曲させることもできる。

第７図に示すように、熱電接点の先端２０の面
３８は、ほぼ平坦でひし形の形状をしている。勾
配面は、外装３３に対して上向きに規定され、熱
電接点の先端２０を伝熱管２２に固着する溶接部
を最終的に受け止めている。接点部材３９の連結
点における表面３８の幅は、セラミツク製の絶縁
材３７を受ける開口部より、若干大きい。絶縁材
３７の断面は接点部材３９と同様に、円形である
が、第７図Ａに示すように、熱電接点の先端２０
Ａに合わせて楕円形とすることもできる。第７図
Ａの接点部材３９もまた第１４図に示すように、
棒状とし、第７図Ａの点線で示されるように、外
装２３の縦軸に平行に伸長させることができる。
本実施態様のために平坦な表面３８Ａの幅は、円
盤状の接点部材を使用する場合より狭い。このこ
とが結果として、溶接パスを受ける両側の表面
を、面３８Ａにおいて、より狭く束ねることがで
き、よつて、非溶接部分が減り、両側の溶接部が
ともにより狭くなるので、接点の先端と伝熱管２
２との間の熱伝達が速くなる。

熱電接点の先端２０を、伝熱管２２の表面２１
に取付ける場合、勾配表面に沿つて両側に複数回
の溶接パスを施し、第１図および第３図に示すよ
うに、空隙および漏れのない溶接部４６および４
７を形成させる。溶接部４６および４７の断面
は、外装３３の肉厚より大きいので、外装壁から
伝熱管２２まで熱エネルギーは妨害されずに伝達
する。さらに、溶接部４６および４７は、熱電対
の接点頭部を伝熱管に完全に密封させるため、燃
焼ガスが熱接点に達することがない。溶接部４６
および４７の両端は一体化し、熱電接点の先端２
０と伝熱管２２の間を完全に周縁密封する。接点
部材３９が、外装壁あるいはその伸長部分から絶
縁され且つ、外装壁から伝熱管２２までの熱伝達
路が、溶接部４６および４７を通るために、接点
は外装壁のいかなる熱からも分離される。従つ
て、外装の中のより高い温度の熱は、溶接部４６
および４７を通つて、温度のより低い伝熱管壁の
表面に伝達され、よつて、接点部材３９を迂回
し、接点部材３９が伝熱管２２の表面の温度に、
より正確に応答することを可能にする。溶接部４
６および４７が、溶接施工後の自然の収縮係数を
有するために、これら溶接部４６および４７は接
点部材３９の接触表面と伝熱管壁との間に圧縮状
態をつくり出し、この接点部材３９と伝熱管壁と
の間に間隙が存在するのを防止し、よつて最も正
確な温度測定を行うことを可能にする。さらに、
接点は絶縁材３７を越え、接点部材３９において
存在するので、熱電対の接点は可能な限り、伝熱
管壁に接近している。

本発明による熱電接点の変形例は第８図乃至第
１４図に示してあり、この場合、熱接点は外装の
末端に、じかに形成されている。本実施態様によ
る熱電対を加熱伝熱管に取付ける方法は、伝熱管
に対して、垂直または角度をつけて取付ける様々
な形態とすることができる。熱電対は第９図、第
１０図および第１１図に示す任意の方法で取付け
ることができ、伝熱管２２に対し、角度を付けて
取付ける場合の方法は、第１３図に示してある。
さらに、上述の変形例の棒状接点部材６０は第１
４図に示されている。

第８図乃至第１２図に示したように、伝熱管２
２に対し、垂直に取付けた熱電接点の先端は全体
として、参照番号５０で示してあり、外装５１の
末端に形成されている。該先端の形状はおおむね
円筒状である。外装５１は、第９図、第１０図、
および第１１図に詳細に示すように、外装５２お
よび１対の熱電対線導体５３，５４（外装壁５２
内で伸長し、且つ圧縮された無機酸化物の絶縁材
５５により相互に、また外装５２から絶縁されて
いる）を備える点で外装２３と同じである。第１
の実施態様と同様に、外装は高温状態に耐えるこ
とのできる適切な金属でできている。熱電接点の
先端５０における外装部材の末端は、外装５１の
軸に対し垂直に切り取られ、円形面をしている。
その後、導体５３および５４の末端に、適当な接
点部材を溶接するような方法によつて、接点部材
５６を適切に固着あるいは形成されることができ
る。外装壁５２の末端表面は、参照番号５７で示
されるように、絶縁材の末端表面５８とほぼ同一
平面であり、両端面は、熱電接点の先端の面を形
成し、接点部材５６は第９図乃至第１１図に詳細
に示すように、これらの末端表面を越えて伸長
し、熱電接点の先端５０から突出する。第９図乃
至第１２図に示すように、接点部材５６は円盤状
の形状をしているが、第１４図に示した接点部材
６０のように、棒状の形状とすることもできる。
いずれの場合でも、伝熱管２２に嵌合すべき接点
部材の外側表面は、伝熱管２２の表面と契合する
ように形成され、伝熱管２２上に取付けた場合、
接点部材と温度測定する伝熱管２２の表面との間
で、可能な限り完全に接触し得るようにすること
が望ましい。

第８図乃至第１１図に示すように、熱電接点の
先端５０が伝熱管２２に対し、ほぼ垂直になるよ
うに取付けた場合、外装５１は可能な限り最も小
さく曲げ、またはループ状にし、外装材が伝熱管
２２の表面にできるだけ早く、戻るようにする。
この曲げは可能な限り鋭角にするが、外装構造の
もとの状態を損なわないようにすることを要す
る。第８図で、この曲げた部分は参照番号６２で
示してあり、外装５１は保持部材、即ちクリツプ
６３を使用して、伝熱管２２の表面に戻され、そ
の面上に保持されている。第８図には、外装５１
は伝熱管２２に沿つて、縦方向に伸長している状
態が示してある。該外装を伝熱管に対し、垂直に
伸長させようとする場合には、可能であれば、外
装５１さらに曲げて、伝熱管２２の表面の一部に
戻るようにし、クリツプ６３で保持し、再び外装
の熱可能な限り最大範囲で、伝熱管壁にじかに消
散されるようにする。

第９図、第１０図および第１１図には、熱電接
点の先端５０を伝熱管表面２１に取付ける３つの
異なる方法が図示してある。第９図で、伝熱管２
２の表面は元の状態のままであり、熱電接点の先
端５０は接点部材５６が伝熱管表面と契合する表
面に対して取付けられている。その後、熱電接点
の周縁に、複数回の溶接パス６５が施され、外装
５０を伝熱管２２の表面２１に溶接している。こ
こでも、溶接材の断面は外装壁５２の断面より大
きくし、外装壁５２から伝熱管表面に、じかに効
率的な熱エネルギーの伝達が行われるようにする
することが重要である。接点部材５６が熱電接点
の先端５０から突出し且つ熱電接点の先端に対し
剛性であることによつて、該接点部材５６は熱電
接点の先端の縦方向に動かず、外装壁および絶縁
材の両末端表面５７および５８は伝熱管表面から
間隔を置いた状態にある。これは、溶接材の収縮
を利用する上で重要である。さらに、接点部材５
６は絶縁材５５を横切つて伸長したり、外装と接
触したりしないように寸法が決められている。従
つて、接点は外装から熱的に分離され、外装と伝
熱管表面の間のエネルギー伝達は、接点部材を迂
回して行われる。

熱電接点の先端を伝熱管壁に取付ける方法は、
第１０図のようにして行つてもよい。この場合、
伝熱管２２を座ぐりし、盲穴６８の形態による凹
面を先ず、伝熱管の表面２１に形成し、次いで、
伝熱管表面に合わせ、接点部材に凹面を形成す
る。しかし、接点部材の末端表面が外装および絶
縁材の末端から伸長する距離は、外装を伝熱管表
面２１に溶接した場合、外装壁および絶縁材の末
端表面５７および５８と伝熱管表面との間に依然
として、間隙が生ずるようにするため、ここでも
外装壁と伝熱管２２との間の熱伝達は、接点５６
を迂回させることができる。

接点部材５６を伝熱管２２から電気的に分離、
即ち電気的に絶縁しようとする場合、第１１図に
示すように、セラミツク、あるいは他の絶縁材で
できた絶縁キヤツプ７０を、接点部材の末端にか
ぶせたり、接点部材と伝熱管との間や、伝熱管に
おいて凹面が設けられたところに設ける。このよ
うな絶縁材はまた、分離した要素であるセラミツ
ク・キヤツプの他に、火焔あるいはプラズマのセ
ラミツクコーテイングの形状にして、接点部材に
施すことができることを了知し得よう。このよう
な絶縁材はまた、第９図に示すように、伝熱管表
面に凹面が形成されていないところに熱電接点の
先端を伝熱管に取付ける方法においても使用する
ことができる。

第１４図で実施態様５０Ａで示されるように、
棒状の接点部材を有する熱電接点の先端を取付け
る方法は、第９図、第１０図および第１１図に示
す方法とし、この場合、伝熱管表面に凹面を設け
るかどうかは任意とし、接点部材を上述したと同
じ方法で伝熱管表面から電気的に絶縁することが
できる。さらに、第１図乃至第７図に示した実施
態様はまた、伝熱管表面に設けられた凹面を使わ
ずに、あるいは第９図乃至第１１図に関し、上述
したように、接点部材を伝熱管表面から電気的に
絶縁するための絶縁材を用いて、伝熱管表面上に
取付け得ることはさらに自明である。

本発明による熱電対はまた、第１３図で詳細に
図解し、第８図において点線で示したように、外
装材の末端に形成され、外装材が伝熱管表面に対
し、ある角度をなして、熱電対が伝熱管表面に取
付けることもできる。全体として、参照番号５０
Ｂで示したこの熱電接点の先端は、外装５１に対
し垂直でなく、外装の軸心に対し角度をつけて外
装を薄く切り取ることによつて形成することがで
きる。該先端５０Ｂはおおむね楕円状の面を有す
る円筒状である。次いで、第１３図に示すよう
に、溶接等により、接点部材７２は導体５３ａお
よび５４ａの末端に適切に固着してある。このと
きも、絶縁材５５ａの外装５２ａおよび外装５８
ａの末端表面５７ａを包含する面を外装の末端か
ら突出する接点部材７２によつて、伝熱管表面２
１に対し間隔を置いた状態で取付ける。外装５１
を同様に、６５ａで示すように、複数回の溶接パ
スを行つて、伝熱管表面２１に溶接される。この
場合、溶接材は外装５１の周縁に沿つて伸長し、
その断面は外装５２ａの断面より大きいため、外
装と伝熱管との間の熱エネルギー伝達は自由に行
い得る。第８図では点線で示すように、熱電接点
の先端を伝熱管に角度をもたせて取付けることに
より、外装は伝熱管壁に、より早く取付けること
ができ、あるいは結果的に、ループの長さを短く
することができ、よつて外装と伝熱管とが接続す
る箇所で、外装が放出すべき熱量が少なくて済
む。また、熱電接点の先端の接続箇所から伝熱管
へ戻る箇所で、伝熱管壁と嵌合する外装から、伝
熱管壁に、熱がじかに放出される。接続領域にお
いて、熱電接点の先端と伝熱管との間の角度は、
依然として外装壁を伝熱管表面に完全に溶接し得
る点まで小さくすることができる。即ち、溶接材
はその全周縁末端に亘つて、外装と完全に沿うこ
とを要する。

以上の説明から、本発明による熱電接点の先端
は無機酸化物で絶縁され、金属で外装された熱電
対線の本体から作られ、第１図乃至第７図に示し
たナイフの刃の形状、または第８図乃至第１４図
に示した円筒状の形状とすることができることを
了知し得よう。従つて、接点部材は、熱電接点の
先端の末端から伸長し、外装壁あるいは他の金属
支持材から分離することができる。また、熱電対
を伝熱管に取付ける方法は、熱電対の頭部面を伝
熱管表面から間隔を置いて配設し、よつて、接点
部材が外装あるいは周囲の金属製支持構造体と伝
熱管表面との間を通過する熱エネルギーから熱的
に分離されて、該接点部材が伝熱管と圧縮嵌合す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一形態の熱電対組立体を
取付けた、伝熱管の略斜視図。第２図は熱電対組
立体の読出装置の末端、およびそれが、熱電対を
内部に取付けたヒーター壁または火炉壁を通つて
伸長する状態を示した斜視図。第３図は第１図に
示した熱電対組立体の接点の末端の、ほぼ線３−
３に関する拡大断面図。第４図は、第１図に示し
た熱電対組立体のほぼ線４−４および第３図の線
４−４に関する垂直横断面図。第５図は第１図の
熱電対組立体を伝熱管に取付ける前の組立体の熱
電接点の先端の側面図。第６図は第５図に示した
熱電接点の先端の端面図。第７図は第５図に示し
た熱電接点の先端の底面図。第７Ａ図は接点およ
び絶縁材を実線で示す楕円形とし、接点部材を点
線で示す棒状とした変形例を示す第７図と同様の
図。第８図は本発明による伝熱管に取付ける際に
変形された熱電対組立体およびもう１つの変形例
を点線で示した斜視図。第９図は第８図の熱電対
組立体の垂直断面図、および熱電接点の先端を伝
熱管に取付ける一方法を示した図。第１０図は第
９図と同様であるが、熱電接点の先端を伝熱管に
取付ける別の方法、つまり伝熱管表面に、接点を
嵌入させる凹面を設けた場合の図。第１１図は第
１０図と同様であるが、熱電接点の先端を取付け
るもう１つ別の方法、つまり接点が伝熱管から電
気的に絶縁されている場合の図。第１２図は、接
点と外装末端との関係をさらに示す第８図から第
１１図までの熱電接点先端の接点末端に関する斜
視断面図。第１３図は第８図と同様の熱電対組立
体であるが、熱電接点の先端を伝熱管表面に対し
て勾配させた、つまり第８図で点線で示した状態
の垂直断面図。第１４図は接点部材を棒状の形態
とした変形例の第１２図と同様の図。 ２０：熱電接点の先端、２２：伝熱管、２１：
伝熱管表面、２３：外装構造体、２４：ヒーター
壁、３４および３５：熱電対導体、３６：絶縁
材、３７：絶縁材、３９：熱接点部材、４０：熱
接点部材の外面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 伝熱管の加熱表面温度を測定する熱電対組立
   体において、 該熱電対組立体は、温度読出装置を有する冷接
   点の末端と、温度感知接点部材を有する熱接点の
   末端とを備え、該両末端は、外装された熱電対導
   体で接続され、該外装された熱電対導体は、細長
   い管状の金属外装を有し、該外装内には、間隔を
   置いて配設した１対の熱電対導体があり、 該熱電対導体は、該外装内で絶縁材により相互
   に且つ該外装から絶縁状態で、間隔を置いて支持
   され、該熱接点の末端は、熱電接点の先端によつ
   て形成され、 該熱電接点の先端は、該導体の末端、絶縁材お
   よび外装がほぼ同一平面にある面を備え、 接点部材は、該熱電接点の先端の面に接して該
   導体に接続され、該熱伝接点の先端の面から突出
   し、且つ該外装から間隔が置かれ、測定表面に取
   付けられた場合、接点部材を該外装から熱的に分
   離し得るようにしたことを特徴とする熱電対組立
   体。 ２ 前記熱電接点の先端をナイフ状の形状とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載し
   た熱電対組立体。 ３ 前記熱電接点の先端の面を菱形の形状とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２に記載した
   熱電対組立体。 ４ 前記絶縁材を円形状の形状とし、前記接点部
   材を円盤状の形状としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項に記載した熱電対組立体。 ５ 前記絶縁材を楕円形の形状とし、前記接点部
   材を楕円形の形状としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項に記載した熱電対組立体。 ６ 前記絶縁材を楕円形の形状とし、前記接点部
   材を棒状としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第３項に記載した熱電対組立体。 ７ 前記熱電接点の先端を円筒状の形状とし、前
   記熱電接点の先端の面が前記外装の軸心にほぼ垂
   直に伸長することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載した熱電対組立体。 ８ 前記熱電接点の先端の面を円形状の形状とし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   した熱電対組立体。 ９ 前記熱電接点の先端を円筒状の形状とし、前
   記熱電接点の先端の面が前記外装の軸心に充分に
   角度をつけて伸長することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載した熱電対組立体。 １０ 前記熱電接点の先端の面を楕円形の形状と
   したことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記
   載した熱電対組立体。 １１ 前記接点部材が取付けられる伝熱管の表面
   に契合するように、ほぼ平坦な外面を備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した熱
   電対組立体。 １２ 前記接点部材を円盤状の形状としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した熱電
   対組立体。 １３ 前記接点部材を棒状の形状としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載した熱電対
   組立体。 １４ 前記接点部材を楕円形の形状としたことを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載した熱
   電対組立体。 １５ 前記接点対部材の外面が、前記測定表面か
   ら電気的に絶縁されるための電気絶縁手段を備え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   した熱電対組立体。 １６ 無機酸化物で絶縁され、金属外装された熱
   電対線の本体から熱電対組立体を製造する方法に
   おいて、 該本体は、細長い管状金属外装と、該外装内に
   間隔を置いて配設した１対の熱電対導体とを備
   え、該無機酸化物絶縁材は、該外装内で、該導体
   を相互に且つ該外装から電気的および熱的絶縁状
   態で該導体を間隔を置いて配設し且つ支持し、 熱電接点の先端は、菱形状の面を形成するナイ
   フ形に刃形状の金属外装を備える該本体の末端に
   形成され、該菱形面において開口部は、絶縁材に
   よつて相互に且つ該外装から間隔を置いた状態で
   保持された熱電対導体を有するよう備えられ、該
   導体の末端、該菱形面および絶縁材はほぼ同一平
   面に形成され、 該製造方法は、接点部材を製造し且つ該導体に
   固定する段階とを含み、 該接点部材は、該熱電接点の先端の面から突出
   するが、該絶縁材を該接点部材と該外装との間で
   露出させる大きさであることを特徴とする熱電対
   組立体の製造方法。 １７ 前記接点部材の製造がそれを円盤状の形状
   に形成する段階を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１６項に記載した方法。 １８ 前記接点部材の製造がそれを楕円形の形状
   に形成する段階を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１６項に記載した方法。 １９ 前記接点部材の製造がそれを棒状の形状に
   形成する段階を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第１６項に記載した方法。 ２０ 無機酸化物で絶縁され、金属で外装された
   熱電対線の本体から熱電対組立体を製造する方法
   において、 該本体は、細長い管状金属外装と、該外装内に
   間隔を置いて配設した１対の熱電対導体とを備
   え、該無機酸化物絶縁材は、該外装内で、該導体
   を相互に且つ該外装から電気的および熱的絶縁状
   態で間隔を置いて配設し且つ支持し、 該製造方法は、該外装、絶縁材、および熱電対
   線の末端がほぼ同一平面にある面を形成する該本
   体の末端上に、熱電接点の先端を形成し、また該
   熱電対線を横切り該絶縁材に接するが、該外装に
   対し、間隔を置いた状態で接点部材を固着させ、
   該接点部材が該熱電接点の先端の面から突出する
   ようにしたことを特徴とする熱電対組立体の製造
   方法。 ２１ 前記熱電接点の先端を形成する方法がそれ
   を菱形の形状面を有するナイフ状の形状とする段
   階を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第２
   ０項に記載した製造方法。 ２２ 前記熱電接点の先端を形成する方法がそれ
   を円形の形状面を有する円筒状の形状とする段階
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２０項
   に記載した製造方法。 ２３ 前記熱電接点の先端を形成する方法がそれ
   を楕円形の形状面を有する円筒状の形状とする段
   階を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２０
   項に記載した製造方法。 ２４ 接点部材を円盤状の形状とする段階をさら
   に含むことを特徴とする、特許請求の範囲第２０
   項に記載した製造方法。 ２５ 接点部材を棒状の形状とする段階をさらに
   含むことを特徴とする、特許請求の範囲第２０項
   に記載した製造方法。 ２６ 接点部材を楕円形の形状とする段階をさら
   に含むことを特徴とする、特許請求の範囲第２０
   項に記載した製造方法。 ２７ 熱電対組立体を伝熱管の加熱表面に取付け
   る方法において、 該伝熱管は、外部が高温ガスにさらされ、加熱
   圧力下において流体を運び、 該熱電対組立体は、温度読出装置を接続可能な
   冷接点の末端および温度感知接点部材を有する熱
   接点の先端とを備え、該両末端は、外装された熱
   電対導体により接続され、 該外装された熱電対導体は、細長い管状金属外
   装と、該外装内で間隔を置いて配設した１対の熱
   電対導体を有し、電気絶縁材は、該外装内で該導
   体を相互に且つ該外装から絶縁状態で間隔を置い
   て配設して支持し、該熱接点の末端は、熱電接点
   の先端により形成され、 該熱電接点の先端は、該導体の末端、絶縁材お
   よび外装がほぼ同一平面である面を備え、 接点部材は、該熱電接点の先端の面に接して該
   導体に接続され、該熱電接点の先端の面から伸長
   し且つ該外装から間隔を置いて配設されて、該測
   定表面に取付けられた場合、該外装から熱的に分
   離されるようにしており、 該取付方法は、該熱電接点の先端を該伝熱管の
   表面上に位置させて、該接点部材の外面が該伝熱
   管表面と契合するようにし、該熱電接点の先端の
   面が該伝熱管表面に対し間隔を置いて配設される
   ようにする段階と、該外装の周縁と該伝熱管との
   間に複数回の溶接を行い、空隙、漏れのない溶接
   材を形成することによりガスと該導体との接触を
   防止する段階とを含み、 該溶接パスの回数は、該溶接材の断面が外装壁
   の断面より大きく、外装と伝熱管との間の熱伝達
   経路が阻害されないような回数とし、よつて該溶
   接材の自然な収縮が、該伝熱管表面に対して該接
   点部材を圧迫し、該熱電接点の先端の面が該伝熱
   管表面に対し間隔が置かれた状態にあつて、該外
   装の熱エネルギーが該溶接材を通つて該伝熱管に
   達し、該接点部材を迂回するようにするようにし
   たことを特徴とする熱電対組立体の取付方法。 ２８ 前記伝熱管表面内に凹面を形成して、その
   中に接点部材を配設する段階をさらに含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第２７項に記載した取
   付方法。 ２９ 前記接点部材を該伝熱管から電気的に絶縁
   するための、電気絶縁手段を施す段階をさらに含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第２７項に記
   載した取付方法。 ３０ 前記接点部材を該伝熱管から電気的に絶縁
   するための、電気絶縁手段を施す段階をさらに含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第２８項に記
   載した取付方法。 ３１ 前記外装が該伝熱管へ熱を放出させる助け
   となるよう、可能な限り早く該外装された導体を
   該接点から離し、該伝熱管表面に戻して取付ける
   段階をさらに含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第２７項に記載した取付方法。 ３２ 熱電対組立体を伝熱管の加熱表面上に取付
   ける方法において、 該伝熱管は、外側が高温ガスにさらされ、加熱
   圧力下において流体を運び、 該熱電対組立体は、無機酸化物で絶縁され、金
   属で外装された熱電対線の本体を有し、 該本体は、細長い管状金属外装と、該外装内で
   間隔を置いて配設した１対の熱電対線とを備え、
   該無機酸化物絶縁材は、該外装内で該導体を相互
   に且つ該外装から電気的および熱的絶縁状態で間
   隔を置いて配設し且つ支持し、 熱電接点の先端は、該外装、絶縁材および熱電
   対線の末端をほぼ同一平面にした面を形成する該
   本体の末端上に形成され、 接点部材は、該絶縁材に接して該熱電対線に接
   続されるが、該外装に対し間隔を置いた状態で該
   熱電接点の先端の面から突出しており、 該取付方法は、該熱電接点の先端を該伝熱管の
   表面上に位置させて、該接点部材の外面が該伝熱
   管表面と契合するようにし、該熱電接点の先端の
   面が該伝熱管表面に対し間隔を置いて配設される
   ようにする段階と、該外装の周縁と該伝熱管との
   間に複数回の溶接パスを施して、空隙、漏れのな
   い溶接材を形成することによりガスと該導体との
   接触を防止する段階とを含み、 該溶接パスの回数は、該溶接材の断面が外装壁
   の断面より大きく、外装と伝熱管との間の熱伝達
   経路が阻害されないような回数とし、よつて該溶
   接材の自然な収縮が該伝熱管表面に対して該接点
   部材を圧迫し、該外装の面が該伝熱管表面に対し
   間隔が置かれた状態にあつて、該外装の熱エネル
   ギーが該溶接材を通つて該伝熱管に達し、該接点
   部材を迂回するようにするようにすることを特徴
   とする熱電対組立体の取付方法。 ３３ 前記接点部材を前記伝熱管から電気的に絶
   縁する段階をさらに含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第３２項に記載した取付方法。 ３４ 前記接点部材を受けるために、前記伝熱管
   に座ぐりする段階をさらに含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第３２項に記載した取付方法。