JPH088430Y2 - 温度分布検知センサ - Google Patents

温度分布検知センサ

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JPH088430Y2
JPH088430Y2 JP1989062496U JP6249689U JPH088430Y2 JP H088430 Y2 JPH088430 Y2 JP H088430Y2 JP 1989062496 U JP1989062496 U JP 1989062496U JP 6249689 U JP6249689 U JP 6249689U JP H088430 Y2 JPH088430 Y2 JP H088430Y2
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利武 岡田
隆 森山
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、物体内部、例えば工業炉炉壁内における特
定方向の温度分布、さらには炉内へ突出させて非水冷で
継続的に炉内温度までもを検知するための温度分布検知
センサに関する。
[従来の技術] この種の従来の温度分布検知センサとしては、例えば
第3〜6図に示すようなものがある。第3図はその一部
を破断して示す斜視図、第4図はその縦断面図、第5図
は第4図のV−V矢視拡大断面図、第6図はその感温機
構部材を一部破断して示す斜視図である。
これらの図において、Sは感温機構部材であり、第6
図に示すごとく構成されている。即ち感温機構部材Sで
は、第6図に示すように、熱電効果をもつ一対の金属線
3a,3bを絶縁的に平行配列・挿通されたシース型熱電対
(またはシース型抵抗温度計)4が、複数本(ここでは
6本)外套シース管1内に絶縁材を介して収納されてい
る。各熱電対4において、金属線3a,3bの先端はそのシ
ース内で感温部2を構成している。そして、各熱電対4
の感温部2は、長さ方向において異なる位置を占めるよ
うに配置される。また、感温部2の先端には、熱電対4
と全く同質の材料からなるシース型ダミー部材4aが配設
されており、これらの熱電対4とダミー部材4aとをすべ
て絶縁的に外套シース管1内に収納することによって、
感温機構部材Sが構成されている。
そして、第3〜5図に示すように、上述のごとく構成
された感温機構部材Sは、保護外管12内に収納されると
ともに、感温機構部材Sの外套シース管1と保護外管12
との間には断熱材13が充填されている。また、感温機構
部材S内の各感温部2の位置に対応するように、金属製
の円盤状フィン10が感温機構部材Sに外接直交してそれ
ぞれ設けられており、且つ、各円盤状フィン10は、4個
のピン11を介して保護外管12に溶接固着されている。こ
のため、保護外管12およびフィン10には、ピン11挿入の
穴が形成されている。
なお、第3〜5図中において、符号14は上述のごとく
構成されたセンサが長期間にわたって使用された場合の
曲がり度合いや測温出力の劣化度合いを把握するために
設けられた監視管、15は保護外管12の炉内側先端を密閉
するめくら板である。
上述の構成により、感温機構部材S内の各感温部2に
対応して円盤状フィン10を設けるとともに、各円盤状フ
ィン10の相互間を絶縁材13で遮蔽したことにより、測温
応答感度が向上する。また、保護外管12として耐熱高強
度材を使用することで、炉内の高温や炉内装入物の自重
にも十分耐えることができる。
[考案が解決しようとする課題] しかしながら、上述のような従来の温度分布検知セン
サでは、保護外管12には、ピン11挿入用の穴を多数あけ
たものを準備する必要があるほか、製造時には、最先端
の感温部2の位置に円盤状フィン10をセットし、2番目
の感温部2の位置まで絶縁材13を注意深く充填してか
ら、その感温部2の位置に円盤状フィン10をセットする
といった作業を感温部2の数だけ繰り返した後、フィン
10と保護外管12とをピン11により溶接固着する。このよ
うに、用意すべき部品(保護外管12)が複雑なものにな
るだけでなく、センサの製造工程が極めて煩雑であるほ
か、フィン10の位置決めに労力を要するため、手作りと
なり大量生産できずコスト高となる。
また、フィン10の位置決めにピン11を使用するため
に、前述したように保護外管12に多数の穴を設ける必要
がある。従って、この穴が、センサ本体を炉内に突出配
置した場合に装入物自重による曲げ応力集中の場とな
り、折損したり折れ曲がり易くなるなどの課題がある。
本考案は、上述した課題を解消しようとするもので、
製造工程の簡素化をはかり大量生産を可能にしコストの
大幅削減を実現しながら、測温応答感度、測温精度や信
頼性ともに優れた温度分布検知センサを提供することを
目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本考案に係る請求項1記載
の温度分布検知センサは、 ,前方端部に感温部を有するシース型熱電対またはシ
ース型抵抗温度計の複数本を、それぞれの前記感温部が
長さ方向の異なる部位に配置されるように長さを調整し
て平行配列し、前記の熱電対または抵抗温度計の各長さ
を最長のものに揃えるようにシース型ダミー部材を前記
の各感温部の先端に同軸に接続してなること、 ,これら熱電対または抵抗温度計とシース型ダミー部
材とを挿通する孔を備えた厚さが薄い円盤状の多孔金属
製フィンと、この各多孔金属製フィンと同様の孔を備
え、隣合う前記感温部の間隔及び前記多孔金属製フィン
の厚さに見合った長さを持つ円柱状の多孔絶縁耐火物と
を外套シース管内に順次積層して収納するとともに、前
記挿通孔に前記熱電対または抵抗温度計を挿入してなる
こと、 ,各多孔金属製フィンが各感温部の周りに、各多孔絶
縁耐火物が隣合う感温部間にそれぞれ配置されるよう
に、前記金属製フィンと前記外套シース管、該金属製フ
ィンと熱電対または抵抗温度計,シース型ダミー部材と
を、外套シース管の減径加工によって密着・固定して感
温機構部材が構成されること、 ,該感温機構部材を耐熱セメントの介在下で金属製鞘
内に収納したことを特徴とする。
また、本考案に係る請求項2記載の温度分布検知セン
サは、前記金属製鞘が、外周面にセラミック材の溶射に
よる被膜層を有することを特徴としている。
[作用] 上述した本考案に係る請求項1記載の温度分布検知セ
ンサでは、金属製フィン、多孔絶縁耐火物、熱電対等の
所要部材の一式を外套シース管内に収納・一体化した感
温機構部材が予め形成され、これを金属製鞘内に収納す
るだけで、センサを製造することができる。また、感温
機構部材は、外套シース管の減径加工によって、該シー
ス管、金属製フィン、熱電対または抵抗温度計、シース
型ダミー部材が密着・固定されているので、金属製フィ
ンが、炉内横断方向の測温応答感度を高めるための熱伝
達部材としてだけでなく、感温機構部材に対する機械的
強度保持のための補強部材並びに内部気密性保持のため
の遮蔽部材として機能するので、検知器に対する信頼性
を頓に向上し得る。
また、本考案に係る請求項2記載の温度分布検知セン
サでは、金属製鞘の外周面にセラミック材が溶射されて
いるので、アルカリ性蒸気やCOガスが存在する悪環境下
における耐久性が大幅に高められる。
また、従来のごとく、ピン挿入用の穴を金属製鞘に設
ける必要がなく、炉内に突出配置した状態でも曲げ応力
集中の場が発生せず、十分な強度が得られる。
[考案の実施例] 以下、図面により本考案の一実施例としての温度分布
検知センサについて説明すると、第1図(a)はその一
部を破断して示す斜視図、第1図(b)はその縦断面
図、第2図(a)〜(d)はその感温機構部材の製造手
順を説明するためのもので、第2図(a)〜(c)は各
構成要素を示す斜視図、第2図(d)はその感温機構部
材を示す縦展開断面図である。なお、本実施例では、第
1図(a),(b)には測温点が6点のものを示し、第
2図(a)〜(d)には測温点が4点のものを示すが、
通常は2〜8点の中から選択されるが、高炉炉壁に適用
する場合には、6点が標準的である。
まず、第2図(a)〜(d)により、本実施例におけ
る感温機構部材S1の構成および製造手順を説明する。第
2図(d)に示すように、第6図に示した従来のものと
同様に、本実施例でも、熱電効果をもつ一対の金属線3
a,3bを絶縁的にシース内において平行配列・挿通され構
成されたシース型熱電対4が、複数本(ここでは4
本)、外套シース管1内に多孔絶縁耐火物(絶縁材;例
えばMgO,AlZO3等)5で相互に絶縁・隔離されて収納さ
れている。各熱電対4において、金属線3a,3bの先端
は、そのシース内で感温部2を構成している。そして、
各熱電対4の感温部2は、長さ方向において異なる位置
を占めるように配置されるとともに、感温部2の先端に
は、熱電対4と全く同質の材料からなるシース型ダミー
部材(同一の熱伝導性を確保するための感温部をもたな
いシース型熱電対)4aが配設されており、これらの熱電
対4とダミー部材4aとがすべて絶縁的に外套シース管1
内に収納されている。
ここで、外套シース管1としては、通常、耐熱性,耐
久性を考慮してSUS310S,インコネル等が利用される。
そして、本実施例では、各感温部2の位置において、
金属製の円盤状フィン6が、外套シース管1内に内接固
定されて設けられており、各円盤状フィン6は、各熱電
対4やダミー部材4aの通過を許容しながら各感温部2の
直上に設定される。また、フィン6の外周面と外套シー
ス管1の内周面との間、および、フィン6の内面と熱電
対4,ダミー部材4aの外周面との間は、後述する減径加工
により密着嵌合されている。ここで、フィン6として
は、伸線加工が可能で且つ高応答性(良熱伝性)の材質
であればよいが、耐食性を考慮して外套シース管1と同
一材質のSUS310S,インコネル等よりなる厚さ5〜10mm程
度のものが用いられる。なお、耐食性を考慮しなけれ
ば、SS,Ptなどでもよい。
上述のごとく構成される感温機構部材S1の製造手順を
第2図(a)〜(d)により説明する。
まず、第2図(a)に示すように、4本の熱電対4
を、それぞれの感温部2が長さ方向の異なる位置になる
ように、シース型ダミー部材4aを感温部2の先端側に接
続して最先端を揃える。そして、第2図(b)に示すよ
うな多孔絶縁耐火物5と厚さ5〜10mm程度の円盤状フィ
ン6とを準備し、耐火物5およびフィン6に形成された
穴に、第2図(a)に示した熱電対4およびダミー部材
4aを挿通させる。このとき、円盤状フィン6を、各感温
部2の中心位置になるように配置する。
ここで、円盤状フィン6の厚さは、ある程度の熱容量
を必要とするので厚い方が好ましいが、本センサの感温
点2,2間の距離が50〜100mm程度であることから厚すぎる
とセンサ長さ方向の熱伝導を遮蔽することができなくな
るため、5〜10mm程度とされる。
熱電対4,ダミー部材4a,耐火物5およびフィン6の位
置決め・配置を終えると、その全体の位置関係を固定し
たまま、第2図(c)に示すような外套シース管1内へ
挿入する。
この後、そのアセンブル全体を、減径加工(スエージ
ング等)によりセンサ全体を一体化し、第2図(d)に
示すように、円盤状フィン6の外周面と外套シース管1
の内周面との間、および、フィン6の内面と熱電対4,ダ
ミー部材4aの外周面との間を密着嵌合させる。
さて、以上のように構成・製造された感温機構部材S1
は、第1図(a),(b)に示すように、さらに、耐熱
高強度材からなる保護外管(金属製鞘)7内に収納され
る。このとき、感温機構部材S1の外套シース管1と保護
外管7との間には、その空隙を埋めるために、耐熱セメ
ント8が塗布される。ここで、保護外管7としては、Su
pertherm(0.5C−25Cr−35Ni−15Co−5W),NA−22H(0.
5C−28Cr−48Ni−5W)などの鋳造管が最適である。
さらに、本実施例では、保護外管7の外周面に、セラ
ミック材(例えばZrO2,Al2O3等)の溶射が施されてい
る。
なお、第1図(a),(b)中において、符号9は本
実施例のセンサ取付用のフランジ部を示す。
上述のごとく構成された本実施例の温度分布検知セン
サでは、感温機構部材S1内において各感温部2位置直上
に配置された金属製の円盤状フィン6により、感温機構
部材S1を保護外管7内に収納しながら、炉内横断方向の
高い測温応答感度や測温精度を得ることができる。
また、フィン6,絶縁材5,熱電対4等の一式を外套シー
ス管1内に収納し減径加工により予め一体化して感温機
構部材S1を構成しておき、この感温機構部材S1を保護外
管7内に収納するだけで、本実施例のセンサが製造され
る。従って、製造工程が簡素になり、センサの大量生産
が可能で製造コストを大幅に削減することができる。
さらに、本実施例では、保護外管7の外周面に溶射され
たセラミック材により、アルカリ性蒸気(Ca,Pb,Zn,Dl,
F等)やCOガスの存在する悪環境下でも耐久性を大幅に
高めることができるほか、保護外管7で覆われているた
めに、炉内に突出して高温,悪環境の状況で装入物の荷
重に耐えながら且つ非水冷で炉内温度を測定できるよう
になっている。また、従来のごとく、ピン挿入用の穴を
保護外管7に設ける必要がなく、炉内に突出配置した状
態でも曲げ応力集中の場が発生せず十分な強度が得ら
れ、長期信頼性が大幅に向上する。
また、本実施例のごとく設けた円盤状フィン6は、遮
蔽部材としても機能しうる。つまり、万一、本実施例の
センサが最悪事故のために炉内で溶損あるいは折損した
場合には、円盤状フィン6により、炉内ガスがセンサ内
へ侵入するのを阻止することができる。
なお、上記実施例では、シース型熱電対を用いた場合
について説明したが、これに代えてシース型抵抗温度計
を用いてもよく、上記実施例と同様の作用効果が得られ
る。また、上記実施例では、熱電対4を4本あるいは6
本としたが、本発明のセンサはこれに限定されるもので
はない。
[考案の効果] 以上詳述したように、本考案の温度分布検知センサに
よれば、シース型熱電対またはシース型抵抗温度計、シ
ース型ダミー部材、金属製フィン、多孔絶縁耐火物を外
套シース管内に収納してなる感温機構部材を予め形成
し、この感温機構部材を塗布等による耐熱セメントの介
在下で金属製鞘内に収納するだけで、センサを製造する
ことができるため製造工程が簡素化され、センサを大量
生産することができるようになり、製造コストを大きく
削減することができる。さらに、感温機構部材は、外套
シース管の減径加工によって、該シース管、金属製フィ
ン、熱電対または抵抗温度計、シース型ダミー部材が密
着・固定されているので、金属製フィンが、炉内横断方
向の測温応答感度及び測温精度を高めるための熱伝達部
材としてだけでなく、感温機構部材に対する機械的強度
保持のための補強部材並びに内部気密性保持のための遮
蔽部材として機能するので、外套シース管が原形のまま
で応力集中個所が皆無で機械的強度が大きいことと相俟
って、強度的にも信頼のおけるものとすることができ
る。
また、金属製鞘の外周面にセラミック材が溶射されて
いるので、アルカリ性蒸気やCOガスが存在する悪環境下
における耐久性を大幅に高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)は本考案の一実施例としての温度
分布検知センサを示すもので、第1図(a)はその一部
を破断して示す斜視図、第1図(b)はその縦断面図、
第2図(a)〜(d)はその感温機構部材の製造手順を
説明するためのもので、第2図(a)〜(c)は各構成
要素を示す斜視図、第2図(d)はその感温機構部材を
示す縦展開断面図、第3〜6図は従来の温度分布検知セ
ンサを示すもので、第3図はその一部を破断して示す斜
視図、第4図はその縦断面図、第5図は第4図のV−V
矢視拡大断面図、第6図はその感温機構部材を一部破断
して示す斜視図である。 図において、1……外套シース管、2……感温部、3a,3
b……金属線、4……シース型熱電対、4a……シース型
ダミー部材、5……多孔絶縁耐火物(絶縁材)、6……
円盤状フィン、7……保護外管(金属製鞘)、8……耐
熱セメント、9……フランジ部、S1……感温機構部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 新井 明男 兵庫県神戸市須磨区中島町2丁目2―5 (56)参考文献 実開 昭57−81531(JP,U) 実開 昭60−162896(JP,U) 実開 昭63−47242(JP,U) 実開 昭63−75826(JP,U) 実公 昭61−45462(JP,Y2) 実公 昭59−16816(JP,Y2)

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】前方端部に感温部を有するシース型熱電対
    またはシース型抵抗温度計の複数本を、それぞれの前記
    感温部が長さ方向の異なる部位に配置されるように長さ
    を調整して平行配列し、前記の熱電対または抵抗温度計
    の各長さを最長のものに揃えるようにシース型ダミー部
    材を前記の各感温部の先端に同軸に接続してなり、 これら熱電対または抵抗温度計とシース型ダミー部材と
    を挿通する孔を備えた厚さが薄い円盤状の多孔金属製フ
    ィンと、この各多孔金属製フィンと同様の孔を備え、隣
    合う前記感温部の間隔及び前記多孔金属製フィンの厚さ
    に見合った長さを持つ円柱状の多孔絶縁耐火物とを外套
    シース管内に順次積層して収納するとともに、前記挿通
    孔に前記熱電対または抵抗温度計を挿入し、 各多孔金属製フィンが各感温部の周りに、各多孔絶縁耐
    火物が隣合う感温部間にそれぞれ配置されるように、前
    記金属製フィンと前記外套シース管、該金属製フィンと
    熱電対または抵抗温度計,シース型ダミー部材とを、外
    套シース管の減径加工によって密着・固定して感温機構
    部材となし、 該感温機構部材を耐熱セメントの介在下で金属製鞘内に
    収納したことを特徴とする温度分布検知センサ。
  2. 【請求項2】前記金属製鞘が、外周面にセラミック材の
    溶射による被膜層を有することを特徴とする請求項1記
    載の温度分布検知センサ。
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