JPH11183271A - 測温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱電対を用いた測温装置であって、電気炉や
灰溶融炉等の電気的雰囲気において炉壁や炉底を連続測
温するために使用する測温装置を提供する。 【構成】 熱電対を内挿したセンサーユニットと、絶縁
管により被覆されたリード線を被覆チューブに挿通せし
めて成る延長ケーブルとを接続して成る構成において、
リード線の絶縁管と被覆チューブの間に導電性のシール
ド材を介装したシールド付ケーブルにより延長ケーブル
を構成し、延長ケーブルの先端部とセンサーユニットの
尾端部との間に、絶縁空間を形成すると共に、延長ケー
ブルの先端部からリード線を含んで延長せしめられた絶
縁管延長部を被覆する非導電性の絶縁スペーサ手段を前
記絶縁空間に介装した構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱電対を用いた測
温装置に関し、特に、電気炉や灰溶融炉等の電気的雰囲
気において炉壁や炉底の温度を測定するために使用され
る測温装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種炉の炉壁や炉底の温度を測定
するための熱電対を用いた測温装置が公知であり、この
ような測温装置は、センサーユニットと、延長ケーブル
とから構成されている。

【０００３】前記センサーユニットは、熱電対を内装し
た金属製保護管の尾端に金属製スリーブを連結し、熱電
対の素線を金属製スリーブ内に延長せしめることにより
構成されており、延長ケーブルは、絶縁管により被覆さ
れたリード線を被覆チューブに挿通せしめることにより
構成されている。

【０００４】そこで、センサーユニットと延長ケーブル
を接続するに際しては、延長ケーブルの先端部と金属製
スリーブの尾端部とを金属製の継手管により連結し、延
長ケーブルの先端部から延出したリード線を金属製スリ
ーブの内部で熱電対の素線に結線している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電気炉や灰溶融炉等の
ように、炉内に電極を挿入して物質を溶融せしめる設備
においては、測定環境が高度に電気的雰囲気であるた
め、誘導ノイズが温度信号の送信に悪影響を与える。即
ち、従来の測温装置では、延長ケーブルにノイズ対策が
施されていないため、安定した測温を行うことが困難で
ある。

【０００６】そこで、本発明者は、シールド付の延長ケ
ーブルを用いることが有利であることを知見した。この
ようなケーブルは、それ自体は市販のものを使用するこ
とが可能であり、リード線の絶縁管と被覆チューブの間
に導電性のシールド材が介装されている。

【０００７】ところが、このようなシールド付の延長ケ
ーブルとセンサーユニットを組合せて測温装置を構成す
ると、ノイズカットの点では前記問題を解決できるが、
測温作業中、極めて危険な状態を招来し、安全を保証で
きないことが知見された。即ち、前述のような電極によ
るスパークを利用した炉設備においては、電極に高電圧
が印加されるため、炉体を流れる高電流が測温装置を通
電する危険がある。特に、熱電対を使用した接触式の測
温装置は、炉壁の測温に際しては、センサーユニットを
鉄皮の挿入口から挿入して該ユニットの先端部を炉壁に
接触せしめることにより連続測温し、炉底の測温に際し
ては、センサーユニットの先端部を鉄皮の底部に接触せ
しめることにより連続測温するものであるから、該ユニ
ットを構成する金属製保護管及び金属製スリーブに高電
流が通電する。従って、該ユニットにシールド付の延長
ケーブルを金属製継手管により連結した従来構造によれ
ば、センサーユニットを通電する高電流が、継手管から
シールドを介して延長ケーブルの尾端まで通電し、測定
機器を破損したり、作業者の人身事故を招来する危険が
ある。

【０００８】この点について、金属製継手管によりセン
サーユニットとシールド付の延長ケーブルを連結するに
際し、該継手管とセンサーユニット及び／又は延長ケー
ブルとの間に絶縁シールを介装した構成とすることが考
えられるが、単なる絶縁シールを介装しても、導電性を
有するセンサーユニットと延長ケーブルのシールドとが
相互に近接配置されている限り、前述のような高電圧を
受けると、絶縁シールを越えて電流を通電せしめてしま
う虞れがある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決した測温装置を提供するものであり、その手段として
構成したところは、熱電対を内装した金属製保護管の尾
端に金属製スリーブを連結すると共に前記熱電対の素線
を金属製スリーブ内に延長せしめて成るセンサーユニッ
トと、絶縁管により被覆されたリード線を被覆チューブ
に挿通せしめて成る延長ケーブルとから成り、前記金属
製スリーブの内部でリード線と熱電対素線を結線して成
る測温装置において、前記延長ケーブルにおけるリード
線の絶縁管と被覆チューブの間に導電性のシールド材を
介装して成り、延長ケーブルの先端部におけるシールド
材及び被覆チューブの端面と、センサーユニットにおけ
る金属製スリーブの尾端部との間に、絶縁空間を形成す
ると共に、延長ケーブルの先端部からリード線を含んで
絶縁管を延出せしめることにより前記絶縁空間を通過す
る絶縁管延長部を備え、前記絶縁空間において絶縁管延
長部を被覆する非導電性の絶縁スペーサ手段を延長ケー
ブルの先端部と金属製スリーブの尾端部の間に介装して
成る点にある。

【００１０】前記絶縁スペーサ手段は、絶縁管延長部に
外挿された可撓性を有する非導電性の耐熱筒部材により
構成することができる。或いは、絶縁空間に充填される
と共に、絶縁管延長部を埋入せしめた非導電性の耐熱樹
脂材により構成することができる。

【００１１】更に、安全性を確保するため、延長ケーブ
ルの先端部と金属製スリーブの尾端部の両者に跨がり外
挿された可撓性を有する非導電性の耐熱チューブを設
け、該耐熱チューブにより絶縁空間を水密的に被覆する
ことが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の好ま
しい実施形態を詳述する。

【００１３】（全体的構成）図１は、本発明の実施形態
の全体を示しており、測温装置１は、センサーユニット
２と延長ケーブル３とから構成されている。

【００１４】測温装置１を炉壁の測温のために使用する
場合は、例えば、図１の（Ａ）部分に示すように、延長
ケーブル３の尾端に、ステンレス等の金属製のサポート
パイプ４を介してネジ付金具５を設けて、該ネジ付金具
５を鉄皮の挿入口に螺入することによりセンサーユニッ
ト２の先端部を炉内壁、例えば、耐火レンガ内に接触せ
しめられる。尚、ネジ付金具５には端子箱６が連結され
ており、延長ケーブル３の内部に挿通されたリード線を
所定の端子に接続している。

【００１５】一方、測温装置１を炉底の測温のために使
用する場合は、例えば、図１の（Ｂ）部分に示すよう
に、延長ケーブル３を長く延長せしめ、尾端から挿出せ
しめられた一対のリード線と、シールドから延長された
アース線のそれぞれに端子７を設けても良い。延長ケー
ブル３は、全体的に可撓性を有し屈曲自在に構成されて
おり、センサーユニット２の先端部を炉底に接触せしめ
た状態で、該ユニット２を炉底の近傍部に適宜固定し、
炉底の下方の狭小な空間を通じて延長ケーブル３を配線
し、炉の外方に導出する。

【００１６】図２は本発明の第１実施形態を示し、図３
は本発明の第２実施形態を示しているが、そこに図示す
るように、センサーユニット２は、先端を閉塞した有底
管状に形成したステンレス等から成る金属製保護管８の
尾端に、ステンレス等から成る径大の金属製スリーブ９
を連結し、該金属製スリーブ９の径小部１０を金属製保
護管８にカシメ又は銀ろう等により固着している。一対
の熱電対素線１１、１１を有する熱電対は、温接点部１
１ａを金属製保護管８の先端内部に配置し、金属製スリ
ーブ９の尾端近傍にまで延長されている。金属製保護管
８には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等から成る充填剤１
２が充填され、熱電対素線１１、１１を金属製保護管８
の内部に固定している。また、金属製スリーブ９には絶
縁性を有する充填剤１３が充填され、熱電対素線１１、
１１を金属製スリーブ９の内部に固定している。充填剤
１３としては、耐火セメントを用いることもできるが、
水分を含有しないエポキシ等の樹脂剤を用いることが好
ましい。

【００１７】延長ケーブル３は、それぞれ絶縁管１４に
より被覆されたリード線１５の一対をシールド材１６に
より被覆すると共に、更に、シールド材１６を被覆チュ
ーブ１７により被覆することにより構成されている。延
長ケーブル３は、補償導線又は被覆熱電対の何れにより
構成しても良い。絶縁管１４は、図例の場合、リード線
１５を挿通せしめたセラミックス製の複数の細管を数珠
状に列設した構成とされているが、リード線１５を被覆
する可撓性のある耐熱性樹脂等により構成しても良い。
シールド材１６は、導電性に優れた金属から成り、細線
を編織したチューブや、薄板を成形したチューブ等によ
り構成することができる。被覆チューブ１７は、ＰＶＣ
等の樹脂チューブ、ガラス繊維の編織チューブ、天然又
は合成ゴムのチューブ等から選択することができる。
尚、一対のリード線１５、１５は、金属製スリーブ９の
内部で熱電対素線１１、１１に溶接等の結線部１５ａ、
１５ａを介して接続されており、充填剤１３に埋入され
ている。

【００１８】以上のような構成において、延長ケーブル
３の先端部におけるシールド材の先端面１６ａ及び被覆
チューブの先端面１７ａと、センサーユニット２におけ
る金属製スリーブ９の尾端面９ａとの間には、絶縁空間
Ｓが形成されている。そして、延長ケーブル３の先端部
からはリード線１５、１５を含んで絶縁管１４、１４を
延長せしめることにより前記絶縁空間Ｓを通過する絶縁
管延長部１４ａ、１４ａを具備せしめ、該絶縁空間Ｓに
おいて絶縁管延長部１４ａ、１４ａを被覆する非導電性
の絶縁スペーサ手段１８を延長ケーブル３の先端部と金
属製スリーブ９の尾端部の間に介装している。

【００１９】（第１実施形態）図２に示す第１実施形態
において、絶縁スペーサ手段１８は、絶縁管延長部１４
ａ、１４ａに外挿された可撓性を有する非導電性の耐熱
筒部材１９、１９により構成されている。この耐熱筒部
材１９は、好ましくはシリコン又はフッ化樹脂（商品
名：テフロン）等の可撓性かつ耐熱性のある樹脂により
予めチューブ状に成形されており、延長ケーブル３の先
端部（図例の場合、シールド材１６の先端面１６ａ）
と、センサーユニット２の尾端部（図例の場合、金属製
スリーブ９の尾端面９ａ及び／又は充填剤１３の尾端
面）との間に介装され、前記絶縁空間Ｓが規定されるよ
うに延長ケーブル３とセンサーユニット２の相互を位置
決めし屈曲自在に固定する。

【００２０】更に、第１実施形態では、可撓性を有する
非導電性の耐熱チューブ２０が延長ケーブル３の先端部
と金属製スリーブ９の尾端部の両者に跨がり外挿され、
該耐熱チューブ２０により絶縁空間Ｓを水密的に被覆し
ている。この耐熱チューブ２０は、好ましくはシリコン
又はフッ化樹脂（商品名：テフロン）等の可撓性かつ耐
熱性のある樹脂により予めチューブ状に成形されてお
り、先端部を金属製スリーブ９の尾端部に外嵌すると共
に、尾端部を延長ケーブル３の先端部に外嵌せしめてい
る。両端部の外嵌部分のそれぞれは、耐熱チューブ２０
の弾力性により金属スリーブ９及び延長ケーブル３の外
周面に弾着され密着しており、測定装置１を高温雰囲気
に置いたとき、熱収縮して更に強く密着し、絶縁空間Ｓ
に炉体冷却水等の水が炉壁及び金属管８を伝わり浸入す
ることを防止する。

【００２１】そこで、センサーユニット２と延長ケーブ
ル３は、絶縁スペーサ手段１８を介装することにより離
間状態で位置決めされ、これにより金属製スリーブ９の
尾端面９ａとシールド材１６の先端面１６ａを離隔する
絶縁空間Ｓを規定しているので、連続測温中、万一、セ
ンサーユニット２の金属製保護管８から金属製スリーブ
９に高電流が通電した場合でも、該電流がシールド材１
６に通電することを確実に防止し、安全性を保証する。

【００２２】この際、第１実施形態の構成によれば、絶
縁スペーサ手段１８を構成する耐熱筒部材１９と、絶縁
空間Ｓを被覆する耐熱チューブ２０が、何れも、可撓性
を有するので、延長ケーブル３を屈曲しつつ配線する際
の屈曲性を損なわないので、フレキシブルに配線ができ
る。しかも、耐熱チューブ２０は、絶縁空間Ｓを水密的
に被覆し、該空間内部に対する浸水を防止しているの
で、炉体冷却水等の水による漏電を生じる虞れもない。

【００２３】更に、耐熱筒部材１９は、リード線１５を
含んで延出せしめられた絶縁管延長部１４ａに外挿され
ており、延長ケーブル３を屈曲しつつ配線する際、該延
長ケーブル３の先端部と金属製スリーブ９の間において
剪断方向に働く応力を、該耐熱筒部材１９に内挿した絶
縁管延長部１４ａと協働して受止めるので、該耐熱筒部
材１９が軸線に交差する方向に移動してリード線１５を
断線せしめてしまう虞れはない。

【００２４】（第２実施形態）図３に示す第２実施形態
において、絶縁スペーサ手段１８は、絶縁空間Ｓに充填
され、絶縁管延長部１４ａを埋入せしめた非導電性の耐
熱樹脂材２１により構成されている。この耐熱樹脂材２
１は、流動性のある熱硬化性樹脂を絶縁空間Ｓに充填し
た後、熱硬化せしめることにより形成したり、塑性変形
自在な樹脂を絶縁空間Ｓに充填することにより形成して
も良いが、シリコンを用いることが好ましい。従って、
絶縁空間Ｓに充填形成された耐熱樹脂材２１は、延長ケ
ーブル３の先端部（図例の場合、シールド材１６の先端
面１６ａ及び被覆チューブ１７の先端面１７ａ）と、セ
ンサーユニット２の尾端部（図例の場合、金属製スリー
ブ９の尾端面９ａ及び充填剤１３の尾端面）との間に介
装されると共に、絶縁管延長部１４ａ、１４ａを該耐熱
樹脂材２１の内部に完全に埋入せしめ、前記絶縁空間Ｓ
が規定されるように延長ケーブル３とセンサーユニット
２の相互を位置決めし屈曲自在に固定する。

【００２５】尚、第２実施形態では、絶縁空間Ｓに充填
された耐熱樹脂材２１が延長ケーブル３の先端部の端面
と、センサーユニット２の尾端部の端面のそれぞれに密
着するので、第１実施形態について説明した耐熱チュー
ブ２０を設ける必要はないが、敢えて同様の耐熱チュー
ブを設けても良い。

【００２６】そこで、第２実施形態においても、センサ
ーユニット２と延長ケーブル３は、絶縁スペーサ手段１
８を介装することにより離間状態で位置決めされ、これ
により金属製スリーブ９の尾端面９ａとシールド材１６
の先端面１６ａを離隔する絶縁空間Ｓを規定するので、
連続測温中、万一、センサーユニット２の金属製保護管
８から金属製スリーブ９に高電流が通電した場合でも、
該電流がシールド材１６に通電することはなく、安全性
を保証する。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、延長ケーブル３にシー
ルド材１６を設けているので、電気炉や灰溶融炉等のよ
うな高度な電気的雰囲気にある炉の炉壁や炉底を連続測
温するに際し、誘導ノイズを好適にカットし、安定した
測温を可能にする。

【００２８】この点に関し、シールド付の延長ケーブル
を用いた場合、センサーユニット２の先端部から高電流
がシールド材１６を通電し、測定機器を破損したり、作
業者の人身事故を招来する危険があるのに対して、本発
明によれば、センサーユニット２と延長ケーブル３は、
絶縁スペーサ手段１８を介装することにより離間状態で
位置決めされ、これにより金属製スリーブ９の尾端面９
ａとシールド材１６の先端面１６ａを離隔する絶縁空間
Ｓを規定するので、連続測温中、万一、センサーユニッ
ト２の金属製保護管８から金属製スリーブ９に高電流が
通電した場合においても、該電流がシールド材１６に通
電することを確実に防止し、安全性を保証できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】測温装置の実施形態の外観を示しており、
（Ａ）部分は延長ケーブルの尾端部構成の１例を示す外
観図、（Ｂ）部分は延長ケーブルの尾端部構成の他例を
示す外観図である。

【図２】本発明の第１実施形態の要部を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の第２実施形態の要部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 測温装置 ２ センサーユニット ３ 延長ケーブル ８ 金属製保護管 ９ 金属製スリーブ ９ａ 金属製スリーブの尾端面 １１ 熱電対素線 １４ 絶縁管 １４ａ 絶縁管延長部 １５ リード線 １５ａ 結線部 １６ シールド材 １７ 被覆チューブ １８ 絶縁スペーサ手段 １９ 耐熱筒部材 ２０ 耐熱チューブ ２１ 耐熱樹脂材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱電対を内装した金属製保護管の尾端に
   金属製スリーブを連結すると共に前記熱電対の素線を金
   属製スリーブ内に延長せしめて成るセンサーユニット
   と、絶縁管により被覆されたリード線を被覆チューブに
   挿通せしめて成る延長ケーブルとから成り、前記金属製
   スリーブの内部でリード線と熱電対素線を結線して成る
   測温装置において、 前記延長ケーブルにおけるリード線の絶縁管と被覆チュ
   ーブの間に導電性のシールド材を介装して成り、 延長ケーブルの先端部におけるシールド材及び被覆チュ
   ーブの端面と、センサーユニットにおける金属製スリー
   ブの尾端部との間に、絶縁空間を形成すると共に、延長
   ケーブルの先端部からリード線を含んで絶縁管を延出せ
   しめることにより前記絶縁空間を通過する絶縁管延長部
   を備え、前記絶縁空間において絶縁管延長部を被覆する
   非導電性の絶縁スペーサ手段を延長ケーブルの先端部と
   金属製スリーブの尾端部の間に介装して成ることを特徴
   とする測温装置。
2. 【請求項２】 前記絶縁スペーサ手段が、絶縁管延長部
   に外挿された可撓性を有する非導電性の耐熱筒部材から
   成ることを特徴とする請求項１に記載の測温装置。
3. 【請求項３】 前記絶縁スペーサ手段が、絶縁空間に充
   填されると共に、絶縁管延長部を埋入せしめた非導電性
   の耐熱樹脂材から成ることを特徴とする請求項１に記載
   の測温装置。
4. 【請求項４】 延長ケーブルの先端部と金属製スリーブ
   の尾端部の両者に跨がり外挿された可撓性を有する非導
   電性の耐熱チューブを設け、該耐熱チューブにより絶縁
   空間を水密的に被覆して成ることを特徴とする請求項
   １、２又は３に記載の測温装置。