JPH0979914A - 熱電対保護管の連結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁器質保護管の外径のバラツキを許容でき、
かつ保護管以外の部品の交換を必要としない熱電対保護
管の連結構造を提供する。 【解決手段】 熱電対２１を内装する磁器質保護管２２
をソケット２３に内挿し、ねじ式巻き金具２５をソケッ
ト２３の内端部に螺合し、この金具２５の切欠とソケッ
ト２３の孔２９とにコイルスプリング２６の両端を係止
し、巻き金具２５によるコイルスプリング２６の縮径動
作でスプリング２６を保護管２２に密着して固定し、ス
プリング２６の拡径動作でスプリング２６を保護管２２
から離して保護管２２をソケット２３から抜き出し可能
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、温度測定などに
使用される熱電対と外部導線とを電気的に接続する構造
において、熱電対を保護する保護管をソケットに連結す
る構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の熱電対を用いた温度測定装置に
おいては、熱電対の劣化を防止するために、これを保護
する磁器質の保護管を用いているのが通常である。図６
に従来の保護管付きの温度測定装置を示す。図６のごと
く、この温度測定装置１においては、熱電対の磁器質保
護管２を金属製ソケット３に嵌合し、保護管２とソケッ
ト３との間に耐熱性接着剤４を注入することにより、保
護管２をソケット３に連結固定していた。

【０００３】ところが、磁器質保護管であっても炉内の
腐食ガスなどが発生する高温雰囲気下に晒されると劣化
するため、これを交換しなければならないが、前述のよ
うに、保護管２はソケット３に固定されているため、保
護管２のみの交換はできないことになる。

【０００４】この問題点を解決するため、磁器質保護管
のソケットへの連結を接着剤ではなく、コッターを用い
て交換可能に連結する技術が出現している。図４及び図
５はコッターを用いた温度測定装置の断面図である。図
のごとく、この温度測定装置５は、磁器質保護管６に内
蔵された熱電対７の素線が、筒状のソケット８の内部を
通してコネクタ９に接続され、保護管６には押しねじ１
０が外嵌され、この押しねじ１０とソケット８の端部の
雌ねじ部１１の内端テーパ部１２との間に内端が先細の
コッター１３が介在され、前記押しねじ１０を締め付け
ることによってコッター１３の先細部１３ａが内端テー
パ部１２で押し潰され、これにより保護管６がソケット
８に連結固定される構造とされている。従って、磁器質
保護管６の劣化寿命の場合、押しねじ１０を弛めること
によって保護管６が交換可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４及び図
５に示すコッターを用いた磁器質保護管６の連結構造で
は次のような問題点がある。第一に磁器質保護管６の外
径がコッター１３の寸法によって影響を受けるために、
保護管６の外径公差が厳しいものが要求される。図４及
び図５において、磁器質保護管６の外径を６ｍｍのもの
を使用した場合、コッター１３は磁器質保護管６の公差
（±０．４ｍｍ）を考慮して内径６．１ｍｍのものを使
用している。この場合、コッター１３は、金属製のもの
を使用しており、製造加工が容易であるため、製品のバ
ラツキが少ない一方、保護管６は磁器質であるため、そ
の製造工程からかなりのバラツキがある。従って、コッ
ター１３を使用して保護管６を連結する場合、公差以内
のものを選択して使用しなければならず、製品歩留まり
の上からも好ましいものではない。また、たとえ公差以
内の保護管を使用した場合であっても、保護管６の押し
ねじ１０による締め付け時に、その締め付け度合いと、
保護管６の外径のバラツキとで、コッター１３の押し潰
し方が異なり、保護管６が割れやすくなるといった難点
があった。

【０００６】第二に、コッター１３は押し潰して使用す
るため、磁器質保護管６の交換時にコッター１３も消耗
品として、その都度交換しなければならず、コストが高
くなるといった難点があった。

【０００７】この発明は、上記の点に鑑み、磁器質の保
護管の外径のバラツキを許容でき、かつ保護管以外の部
品の交換を必要としない熱電対保護管の連結構造を提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は、図５に示すコッターに代わり、コイル
スプリングの性質を利用することに着眼した。コイルス
プリングは、伸縮するのみならず、巻き絞ることによっ
て、スプリングの内径が小さくなる性質もある。この性
質を利用してコイルスプリングを保護管に外嵌し、コイ
ルスプリングを巻き絞ることによってスプリングのコイ
ル径を縮径して保護管に密着させ、コイルスプリングの
両端をソケット側に固定すれば、外径寸法にバラツキの
ある磁器質保護管でも強固に連結固定でき、また、逆に
コイルスプリングのコイル径を拡径すれば保護管から離
れ、コッターのように保護管の交換時にスプリングも取
り換える必要がなくなるとの知見が得られた。

【０００９】そこで、この発明では、熱電対の素線が内
蔵された保護管が筒状のソケットに取換え可能に連結固
定された熱電対保護管の連結構造において、保護管に外
嵌されソケットの端部に設けられた巻き金具と、この巻
き金具とソケットの内部とに両端が係止されかつ保護管
に外嵌されたコイルスプリングとを備え、巻き金具の回
転動作により、コイルスプリングを縮径動作させて保護
管に密着させ、保護管をソケットに連結固定させた構成
とし、保護管の外径寸法のバラツキを許容し、かつ従来
のコッターのような保護管以外の部品の取り換えを不要
とした。

【００１０】上記保護管としては、あらゆる材質のもの
に、この発明を適用できるが、特に外径寸法にバラツキ
のある磁器質保護管に適用すれば、その効果が大であ
る。また、縮径動作を行う部材としては、上記のコイル
スプリング以外に弾性のないコイル線材を用いてもよい
が、次に述べるスプリング効果を考慮すれば、コイルス
プリングが最適である。

【００１１】すなわち、コイルスプリングの拡縮動作
は、これを巻き動作させる巻き金具で行うが、この巻き
金具としては、保護管に外嵌されソケットの端部に螺合
されるねじ式の巻き金具を使用するのが最適であると考
えられる。巻き金具は、ねじ式でない場合、スプリング
の巻き絞り後の保護管への密着を継続維持させるため
に、何らかの巻き金具回転ストッパが必要となるが、こ
の巻き金具をねじ式とすれば、ねじ面の摩擦抵抗によ
り、ストッパなどの部品が不要となるからである。しか
も、ねじ式の巻き金具の場合、その回転により軸方向へ
移動するため、スプリングの圧縮又は引張動作を伴うこ
とになり、これにより、巻き金具の緩み止めも可能とな
るからである。

【００１２】そこで、この発明では、巻き金具として
は、ねじ式のものを採用し、これをソケットの端部に螺
合する構成とし、スプリングの縮径動作維持のためのス
トッパなどの別部材を不要とし、また、このねじ式巻き
金具の緩み止めとしてスプリングの付勢力を利用できる
ようにした。

【００１３】また、コイルスプリングは、引張スプリン
グあるいは圧縮スプリングのいずれの形式であってもよ
いが、ねじ式の巻き金具を使用する場合、特に圧縮スプ
リングを使用した方がスプリングの動作範囲も短くて済
み、コンパクトな温度測定装置を提供する上で有利であ
る。そこで、この発明においては、コイルスプリングを
圧縮スプリングから構成し、保護管の連結固定に要する
スプリング長さを短縮させた。

【００１４】次に、コイルスプリングを巻き絞り保護管
に密着保持させるためには、スプリングの一端を巻き金
具に、他端をソケットに係止固定しなければならない。
これは圧縮ばね、引張りばねを問わず必要な条件である
が、スプリングを巻き戻した際に巻き金具から外れるよ
うにするか、常時巻き金具に係止しておく形式にするか
は適宜の選択事項である。

【００１５】ただ、引張スプリングの場合、一端を巻き
金具から外れるように構成すると、保護管の交換時にお
ける巻き金具に対するスプリングの係止操作が煩雑とな
る。従って、引張スプリングの場合、巻き金具から外れ
ないようにスプリングの一端を係止しておくのが望まし
い。一方、圧縮スプリングの場合、引張スプリングのよ
うな係止操作の煩雑さがないため、スプリングの一端が
巻き金具から外れる構成であってもよい。逆に、スプリ
ングの一端が巻き金具に外れるようにした方が保護管の
交換時に保護管をソケットに内挿後に、巻き金具を保護
管の先端から挿入してソケットに螺合することができる
ため、交換作業が容易に行える点で有利である。ただ、
巻き金具の回転動作を伴うことから、巻き金具の先端に
おいて斜めに切り取られた切欠にスプリングの一端を係
止する構成が望ましい。

【００１６】また、ソケットの内部に保護管が嵌合され
るので、これに干渉されずにコイルスプリングの他端を
固定するには、ソケットの壁面に孔を形成し、この孔に
コイルスプリングの他端が係止される構成が望ましい。

【００１７】そこで、この発明においては、コイルスプ
リングの一端が巻き金具の先端部に形成された切欠に係
止され、他端がソケットに形成された孔に係止され、切
欠は、巻き金具の縮径方向への回転方向で下流側の切欠
面がスプリング係止部に向かって斜めに形成された構成
を採用し、圧縮スプリングを使用した場合に巻き金具を
スプリングから外れるようにし、かつ巻き金具の縮径方
向への回転動作時にスプリングの一端を係止し易いよう
にした。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１ないし図３に基づいてこの発
明の実施の形態を説明する。図１はこの発明を炉内の温
度を測定する温度測定装置に適用した実施の形態を示す
断面図、図２はその分解断面図、図３はその分解斜視図
である。

【００１９】図のごとく、この温度測定装置２０は、基
本的には、熱電対２１と、この熱電対２１を内蔵する磁
器質保護管２２と、熱電対２１の素線を保護管ごと嵌合
する筒状のソケット２３と、ソケット２３の一端部を固
定して熱電対２１の素線を電気的に接続するコネクタ２
４とを備えている。

【００２０】そして、前記保護管２２をソケット２３に
取り換え可能に連結するために、前記保護管２２に外嵌
されソケット２３の端部に螺合されるねじ式の巻き金具
２５と、この金具２５とソケット２３の内部とに両端が
係合され、かつ前記保護管２２に外嵌されたコイルスプ
リング２６とを備えている。

【００２１】熱電対２１は、２種の金属素線を環状に接
合して両接合点に温度差を与え、発生した熱起電力を測
定することにより温度を測定するもので、白金ロジウム
ー白金、クロメルーアルメル、鉄ーコンスタンタン、銅
ーコンスタンタンなどの異種金属素線が利用される。こ
の熱電対２１の素線にはその接合部を除いて絶縁碍子２
７が外嵌されており、さらに、その外側に磁器質保護管
２２が外嵌される。

【００２２】保護管２２は、磁器質のものであって、熱
電対２１の接合部をも含んで全体を熱雰囲気から保護す
るもので、その長さはソケット２３の中央部まで差し込
み可能な長さに設定されている。

【００２３】ソケット２３は、金属製のもの、例えばス
テンレス製のものであって、保護管２２を内嵌可能な径
を有する円筒管から構成され、内端部には巻き金具２５
を螺合する雌ねじ２８が形成されている。また、コイル
スプリング２６の他端２６ｂを係合するための小孔２９
が形成されている。この小孔２９に代え、ソケット２３
の内面の一部に溝を形成し、この溝にスプリング２６の
他端を係止する構成であってもよいが、スプリング２６
の拡縮動作時に確実に他端を係止する構成であることを
考慮すれば小孔が最適である。また、ソケット２３の外
周部には炉壁などに固定するためのコンプレッションフ
ィッティング３０が外嵌固定されている。

【００２４】コネクタ２４は、その内端部まで延設され
たソケット２３の端部から熱電対素線を引き出し、素線
の端部を電気的に接続するものであり、その構造は図４
に示す従来のコネクタと同様である。このコネクタ２４
は、ターミナル端子、スリーブタイプの外部導線であっ
てもよい。

【００２５】ねじ式の巻き金具２５は、金属製のもので
あって、ソケット２３の内径よりも小径の円筒状に形成
され、外周部にソケット２３の雌ねじ２８に螺合する雄
ねじ３１が形成され、この雄ねじ３１に調整ナット３２
が螺合されている。また、巻き金具２５の先端には、切
欠３３が形成されており、この切欠３３にコイルスプリ
ング２６の一端２６ａが係止されている。切欠３３は、
巻き金具の縮径方向への回転方向で下流側の切欠面３３
ａがスプリング係止部３３ｂに向かって斜めに形成され
て全体として三角形状に切り取られており、圧縮スプリ
ングを使用した場合に巻き金具をスプリングから外れる
ようにし、かつ巻き金具の縮径方向への回転動作時にス
プリングの一端を係止し易いようにしている。

【００２６】コイルスプリング２６は、圧縮スプリング
であって、自由状態でコイル径がソケット２３の内径よ
りも小でかつ保護管２２の外径よりも大に形成され、一
端２６ａが巻き金具２５の切欠３３に係止すべく軸方向
へ延設され、他端２６ｂがソケット２３の小孔２９に係
合すべく半径方向へ延設されている。

【００２７】このコイルスプリング２６の巻き方向は、
巻き金具２５のねじ方向と関連付けられており、巻き金
具２５の締め付け方向への回転によりコイルスプリング
２６が縮径するよう、両者のねじ方向及び巻き方向が関
連付けられている。例えば、コイルスプリング２６を左
巻きとすると、巻き金具２５の雄ねじ３１が右ねじに設
定されている。

【００２８】上記構造の温度測定装置２０においては、
ソケット２３内に予めコイルスプリング２６の他端部２
６ｂを係止しておき、次に熱電対２１の素線を巻き金具
２５、コイルスプリング２６及びソケット２３内を通し
てコネクタ２４に接続し、その後、保護管２２を熱電対
２１に被覆して巻き金具２５、コイルスプリング２６の
コイル内部、及びソケット２３の内部を通す。次に、ソ
ケット２３の雌ねじ２８に螺合した巻き金具２５を締め
付け方向に回転させると、コイルスプリング２６が圧縮
されながらコイル径の縮径方向に巻き絞られる。

【００２９】このコイルスプリング２６の縮径動作によ
り、スプリング２６が保護管２２に密着し、保護管２２
がソケット２３に連結される。さらに、スプリング２６
の圧縮動作により、巻き金具２５の雄ねじとソケット２
３の雌ねじとのねじ山同士が密着するため、巻きねじ金
具２５の緩み止め効果も発揮し、保護管２２の抜け止め
も可能となる。

【００３０】保護管２２が劣化して寿命がきた場合、巻
き金具２５を弛める方向に回転させると、コイルスプリ
ング２６が伸長するとともに拡径し、保護管２２から離
れるので、保護管２２の抜け出しが容易に行える。交換
する保護管２２は、上記接続方法と同様な方法でソケッ
ト２３に容易に接続することができる。

【００３１】この場合、コイルスプリング２６の拡縮動
作で保護管２２をソケット２３に連結保持する構成であ
るため、保護管２２の外径寸法にバラツキがあっても十
分対応できる。また、保護管２２の交換時には、保護管
２２のみの取り換えで対応でき、コスト的にも有利であ
る。なお、ソケット２３、巻き金具２５、調整ナット３
２、コイルスプリング２６は、熱的影響を受けるため、
耐熱鋼であることが望ましい。また、コイルスプリング
２６に代わり、スプリング力のない金属製コイル線材を
使用することも可能であり、この場合は、少なくともコ
イル線材の拡縮動作で保護管を連結保持できる。

【００３２】また、ソケット２３は、内部が同径の円筒
管から構成すると、保護管２２を適宜の箇所で固定する
ことができ、保護管の長さ方向の寸法誤差も許容できる
利点がある。勿論、図５に示すように、内部に保護管止
め用の段差１４のあるソケットにこの発明を適用しても
よい。

【００３３】

【実施例】図１ないし図３に基づいてこの発明の実施例
を説明する。

【００３４】熱電対２１は、長さ約５００ｍｍのクロメ
ルーアルメル素線を使用し、素線の接合部を除いて絶縁
碍子２７が外嵌され、さらに、その外側に外径が６ｍｍ
で公差が±０．４ｍｍ、内径が４ｍｍの磁器質保護管２
２が外嵌されている。

【００３５】ソケット２３は、内径６ｍｍ、外径１２ｍ
ｍで長さ９０ｍｍの円筒状のシームレス管であり、内端
部に１０ｍｍの幅で雌ねじ２８が形成され、また、内端
から３５ｍｍの位置にコイルスプリング２６の一端を係
合するための小孔２９が形成されている。このソケット
２３の外周部のほぼ中央に炉壁に固定するための長さ４
３ｍｍの金属製コッター３０が外嵌固定されている。

【００３６】巻き金具２５は、長さ３０ｍｍの円筒状の
もので、外周部にソケット２３の雌ねじ２８に螺合する
幅１５ｍｍの雄ねじ３１と、先端の４ｍｍの切欠３３と
が形成され、この雄ねじ３１に幅４ｍｍの調整ナット３
２が螺合されている。雄ねじ３１は右ねじで所望のピッ
チで刻設されている。

【００３７】コイルスプリング２６は、線径０．７ｍｍ
でコイル内径が６．５ｍｍ、ピッチが４ｍｍで長さ３０
ｍｍに形成されている。このコイルスプリング２６の一
端２６ａが巻き金具２５の切欠３３に係止すべく、軸方
向へ５ｍｍ延設され、他端２６ｂがソケット２３の孔２
９に係合すべく、半径方向へ約３ｍｍ延設されている。
このコイルスプリング２６の巻き方向は、左巻きとされ
ている。また、このソケット２３、巻きねじ金具２５、
コイルスプリング２６、調整ナット３２の材質は、ステ
ンレス鋼（ＳＵＳ３０４）である。

【００３８】上記構造の温度測定装置２０においては、
ソケット２３内に予めコイルスプリング２６の他端部２
６ｂを係止しておき、次に熱電対２１の素線を巻き金具
２５、コイルスプリング２６及びソケット２３内を通し
てコネクタ２４に接続し、その後、保護管２２を熱電対
２１に被覆して巻き金具２５、コイルスプリング２６の
コイル内部、及びソケット２３の内部を通す。次に、ソ
ケット２３の雌ねじ２８に螺合した巻き金具２５を締め
付け方向に右回転させると、コイルスプリング２６が右
回転しながら圧縮する。このとき、コイルスプリング２
６の一端２６ａが右回転するため、コイル径が縮径方向
に巻き絞られる。

【００３９】巻きねじ金具２５を弛める方向に左回転さ
せると、コイルスプリング２６の一端２６ａが左回転し
て拡径するため、コイルスプリング２６が保護管２２か
ら離れ、保護管２２の抜け出しが容易に行える。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、この発明
によると、従来のコッターに代わり、コイルスプリング
の縮径動作により保護管をソケットに接続する構成を採
用したから、交換作業が容易で、かつ保護管のみを交換
すればよく、他の部品の交換を必要としないので、コス
トの低減が可能となる。しかも、スプリングの拡縮動作
で保護管を固定するため、磁器質保護管の外径寸法にバ
ラツキがあってもこれに対応できる。

【００４１】また、ねじ式の巻き金具を使用すれば、ス
プリングの縮径動作維持のためのストッパなどの別部材
が不要となり、このねじ式巻き金具とスプリングを組み
合わせれば、巻き金具の緩み止めと効果も発揮し得る。
また、コイルスプリングを圧縮スプリングから構成すれ
ば、保護管の連結固定に要するスプリング長さを短縮で
き、コンパクトな連結構造が実現できる。

【００４２】さらにまた、コイルスプリングの一端を係
止する切欠は、巻き金具の縮径方向への回転方向で下流
側の切欠面がスプリング係止部に向かって斜めに形成さ
れているので、保護管の交換時に巻き金具をスプリング
から外すことができ、かつ巻き金具の縮径方向への回転
動作時にスプリングの一端を係止し易いようにでき、保
護管の交換と保護管の連結操作が容易に行えるといった
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を炉内の温度を測定する温度測定装置
に適用した実施の形態を示す断面図

【図２】その分解断面図

【図３】その分解斜視図

【図４】従来のコッター付き保護管連結構造を示す断面
図

【図５】その分解断面図

【図６】従来の接着剤による保護管連結構造を示す斜視
図

【符号の説明】

２１ 熱電対 ２２ 磁器質保護管 ２３ ソケット ２４ コネクタ ２５ 巻き金具 ２６ コイルスプリング ２７ 絶縁碍子 ２９ 小孔 ３３ 切欠

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱電対の素線が内蔵された保護管が筒状
   のソケットに取換え可能に連結固定された熱電対保護管
   の連結構造において、 前記保護管に外嵌されソケットの端部に設けられた巻き
   金具と、この巻き金具とソケットの内部とに両端が係止
   されかつ前記保護管に外嵌されたコイルスプリングとを
   備え、巻き金具の回転動作により、コイルスプリングを
   縮径動作させて保護管に密着させ、保護管をソケットに
   連結固定させたことを特徴とする熱電対保護管の連結構
   造。
2. 【請求項２】 巻き金具がねじ式とされてソケットの端
   部に螺合された請求項１記載の熱電対保護管の連結構
   造。
3. 【請求項３】 コイルスプリングが圧縮スプリングから
   構成された請求項２記載の熱電対保護管の連結構造。
4. 【請求項４】 コイルスプリングの一端が巻き金具の先
   端部に形成された切欠に係止され、他端がソケットに形
   成された孔に係止され、前記切欠は、巻き金具の縮径方
   向への回転方向で下流側の切欠面が切欠のスプリング係
   止部に向かって斜めに形成された請求項３記載の熱電対
   保護管の連結構造。