JP3177887U

JP3177887U - シース型測温装置

Info

Publication number: JP3177887U
Application number: JP2012003486U
Authority: JP
Inventors: 光正松本
Original assignee: Yamari Industries Ltd
Current assignee: Yamari Industries Ltd
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2022-06-11

Abstract

【課題】実際に劣化してしまう前に劣化を予知することで、正確な温度測定を効率良く継続することができるシース型測温装置を提供する点にある。
【解決手段】先端封止型の外側保護管２と、これに内装される測温用の熱電対温度センサ４及び劣化検知用の熱電対温度センサ５とよりなり、熱電対温度センサ４は、同じく先端封止型の内側保護管３で測温部４ａが更に封止されており、熱電対温度センサ５は、測温部５ａが先端封止型の内側保護管で封止されておらず、熱電対温度センサ４と熱電対温度センサ５との出力差に基づき、劣化判断を可能とした
【選択図】図１

Description

本考案は、保護管（シース）内に測温用センサを内装してなるシース型測温装置に関し、より詳しくは測温用センサの劣化を予見することにより適時に交換を行い、正確な温度測定を継続することが可能なシース型測温装置に関する。

一般に、高温炉や製造ライン等における温度情報は、動作の確認やシステム制御を行うための情報として利用されるので、これが誤った情報であると重大な事故等に直接結びつくことが多く、常に正確な温度の測定が求められる。しかしながら、測温装置は他の機器と同様、環境や使用状況による劣化が避けられないものであり、特に熱電対や測温抵抗体は外部からの熱損傷や化学反応物による損傷で電気的性質が徐々に変化してしまう。このため、劣化の予想が難しく、正確な温度測定を継続する為には測定の異変に気付く前に早めに交換することが必要である。したがって、定めた期間が来れば正確に温度測定ができる装置も交換しており、効率が悪いという問題があった。

このような問題に対して、保護管の内部の熱電対温度センサの劣化を検知することで交換時期を判断し、効率良く正確な温度測定を継続させるための熱電対劣化検知装置として、先端部が測定対象に設けられた第１の熱電対温度センサと、この第１の熱電対温度センサより長さの短い第２の熱電対温度センサと、第１の熱電対温度センサの出力と短い第２の熱電対温度センサの出力とを比較し両熱電対温度センサの出力差が所定の値を超えたとき第１の熱電対温度センサが劣化したと判断し劣化検知信号を発生する処理手段とを備えるようにした熱電対劣化検知装置が提案されている（特許文献１参照）。

この熱電対劣化検知装置は、測温用の第１の熱電対温度センサよりも劣化し難いように短く構成した第２の熱電対温度センサを有し、これらの出力差に基づいて測定用の熱電対温度センサの劣化を検知するものであるが、この装置によって劣化が検知されたときには測温用の第１の熱電対温度センサが既に正確な温度を測定しておらず、正確さに欠けるという課題がある。
また、保護管が破損した場合には双方の熱電対温度センサがほぼ同時に故障し、出力差によって劣化又は故障を検知することができないという問題もあった。

特開平９−２１８１０７号公報

そこで、本考案が前述の状況に鑑み解決しようとするところは、実際に劣化してしまう前に劣化を予知できるとともに、保護管が破損してもこれによる故障を検知することが可能であることにより、正確な温度測定を効率良く継続することができるシース型測温装置を提供する点にある。

すなわち本考案に係るシース型測温装置は、先端封止型の外側保護管と、これに内装される測温用センサ及び劣化検知用センサとよりなり、測温用センサは、同じく先端封止型の内側保護管で測温部が更に封止されたものとし、劣化検知用センサは、測温部が先端封止型の内側保護管で封止されていないものとし、測温用センサと劣化検知用センサの出力差に基づき、劣化判断を可能としたことを特徴とするものである。

ここで、前記測温用センサの測温部と劣化検知用センサの測温部とが前記外側保護管の軸方向に沿った略同一深さ位置に設定されてなるものが好ましい。

また、前記測温用センサが二本の素線よりなる熱電対温度センサであり、前記劣化検知用センサが前記測温用センサと同一の素材及び太さの素線よりなる熱電対温度センサであるものが好ましい。

本考案に係るシース型測温装置によれば、外側保護管内において測温用センサの測温部が先端封止型の内側保護管で更に封止され、且つ劣化検知用センサはこの様な封止がされていないので、測温用センサが外部からの熱損傷や化学反応物による損傷を受け難く、劣化検知用センサが先に劣化することで、測温用センサと劣化検知用センサとの出力差を測温用センサが劣化する前に事前に確認することができる。したがって、測温用センサを劣化直前まで効率良く用いて正確な温度測定を行い、劣化検知を受けて交換することにより、新たな装置で正確な測温を継続することができる。
また、外側保護管が破損した場合にも、測温用センサの測温部のみ内側保護管で更に封止されているため、封止されていない劣化検知用センサが先に劣化ないし故障し、双方の温度差に基づいて異常を検知して、上記劣化検知時と同様、異常検知を受けて両センサを適切に交換することができる。

さらに、前記測温用センサの測温部と劣化検知用センサの測温部とが略同一深さ位置に設定されているので、計測対象となる位置が略同一となり、劣化前には双方のセンサから測温対象の温度情報を同じように得ることができ、劣化検知の精度を高めることができる。

さらにまた、前記測温用センサが二本の素線よりなる熱電対温度センサであり、前記劣化検知用センサが前記測温用センサと同一の素材及び太さの素線の熱電対温度センサを有してなるものとしたので、互いに同じ温度特性を示し、劣化検知の精度をより高めることができるとともに、共通部品として製造コスト及び管理コストを低廉化することができる。

本考案の第１実施形態に係る測温装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ横断面図である。同じく測温装置の他の変形例を示す横断面図である。本考案の第２実施形態に係る測温装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ横断面図である。本考案の第３実施形態に係る測温装置を示す縦断面図である。

次に、図１〜図４に基づき、本考案の実施形態に係る測温装置の構造を詳細に説明する。
なお、以下の各実施形態の説明においては、測温用センサ及び劣化検知センサとして熱電対温度センサ又は測温抵抗体温度センサを用いた例について説明するが、本考案はこれになんら限定されず、他の温度センサを用いたものであっても勿論よい。

図１に示すように、本考案の第１実施形態に係るシース型測温装置１は、先端封止型の外側保護管２と、これに内装される測温用の熱電対温度センサ４及び劣化検知用の熱電対温度センサ５とよりなり、熱電対温度センサ４は、同じく先端封止型の内側保護管３で測温部４ａが更に封止されており、熱電対温度センサ５は、測温部５ａが先端封止型の内側保護管で封止されておらず、熱電対温度センサ４と熱電対温度センサ５との出力差に基づき、劣化判断を可能としたものである。
また、測温装置１は、基端側において図示しないスリーブ状の保護管で支持されて測定器に接続されている。

外側保護管２は、先端が封止された細長い円筒形状に形成されている。この外側保護管２内には、測温用の熱電対温度センサ４と劣化検知用の熱電対温度センサ５とが、各々測温部４ａ、５ａの位置が測温装置１の先端部近傍の位置（深さ）となるように挿入され、熱電対温度センサ４は内側保護管３を備え、外側保護管２内の残余空間には絶縁体６が充填されている。

測温用の熱電対温度センサ４の内側保護管３は、外側保護管２と同様に先端が封止された細長い円筒形状であり、この内側保護管３内には熱電対４０が挿入され、残部に絶縁体７が充填されている。

外側保護管２及び内側保護管３の素材としては、クロム‐ニッケル合金やフェルライト系ステンレス鋼を用いることで高温域且つ炭素活量の多い状況の温度測定においても侵炭やメタルダスティングに耐え得るものとして構成することができるが、これらに限定されず、チタン、アルミナ等の他の金属や硬質ガラス、ＰＴＦＥ等の非金属を採用してもよい。
また、使用状況に応じて外側保護管２と内側保護管３とを異なる素材によって構成してもよく、例えば外側保護管２を侵炭やメタルダスティングを有効に防止することができるものとしてＣｒ含有量の多いＩＮＣＯＮＥＬ６９０やＡｌ含有量の多いＩＮＣＯＬＯＹ９５６で構成し、内側保護管３を防爆仕様として実績のあるＩＮＣＯＮＥＬ６００で構成することで、内側保護管３内の測温用熱電対温度センサ４を確実に保護することもできる。

このように測温用の熱電対温度センサ４は内側保護管３に熱電対４０を内装したシース型熱電対温度センサであり、更にその外側を外側保護管２よって二重で保護されており、一般的な二重シース型の熱電対温度センサと同様に高い耐久性を有するものとして構成されている。劣化検知用の熱電対温度センサ５は、外側保護管２内に内装される熱電対５０であり、外側保護管２と併せて、一般的な一重シース型の熱電対温度センサと同様の耐久性を有するものとして構成されている。
つまり、測温用の熱電対温度センサ４及び劣化検知用の熱電対温度センサ５は、内側保護管３の有無で意図的に耐久時間差を有するものとして構成されている。
また、化学反応等の異常で外側保護管２が破損することも考えられるが、このような場合であっても測温用の熱電対温度センサ４の測温部４ａは更に内側保護管３で封止され、且つ、劣化検知用の熱電対温度センサ５の測温部５ａは封止されていないため、双方に生じた温度差に基づいて異常を検知することができる。
さらに、熱電対温度センサ４と熱電対温度センサ５の各熱電対４０、５０は、同一の素材及び寸法とされ、それぞれの測温部４ａ、５ａである素線の接点は上記の通り外側保護管２の先端部近傍の同一位置に固定されているため、同じ温度特性を示し、劣化検知精度を高めることができる。
ここで、熱電対温度センサ４及び熱電対温度センサ５は何れか一方又は双方を二つ以上として構成してもよく、例えば図２に示すように、二つ以上の熱電対温度センサ４、４を用いて構成することで、何らかの原因によって熱電対温度センサ５よりも一方の熱電対温度センサ４が先に劣化するような事態が生じても残りの熱電対温度センサ４によって正確な温度測定を継続することが可能となる。
また、図示しないが劣化検知用の熱電対温度センサ５を二つ以上設けておくことで、測温用の熱電対温度センサ４の劣化の予知をより正確に行うことができ、使用効率を高めることができる。

本実施形態では熱電対４０、５０のプラス側素線にニッケル‐クロム合金、マイナス側素線にニッケル合金を用いたものとしているが、特にこれに限定されない。
また、外側保護管２及び内側保護管３に充填される絶縁体６、７は酸化マグネシウムを用いているが、他の絶縁体を用いてもよく、また、外側保護管２の内部に充填される絶縁体６と内側保護管３の内部に充填される絶縁体７とが異なるものであってもよい。

外側保護管２や測温用の熱電対温度センサ４、劣化検知用の熱電対温度センサ５、絶縁体６の素材については、上記のもの以外にも、従来の一重型又は二重型のシース熱電対温度センサと同様のものを採用することができる。

次に、図３に基づき第２実施形態を説明する。

本実施形態のシース型測温装置１Ｂは、図３に示すように、測温用の熱電対温度センサ４が、先端封止型の内側保護管３に熱電対４０を内装した構造で且つ熱電対５０先端の測温部５ａは内側保護管８の先端開放された開口部から先端側の外側に突出して外側保護管２の内部に飛び出て封止されていない構造である。これにより劣化検知用の熱電対温度センサ５をより劣化しやすく構成し、熱電対温度センサ４と熱電対温度センサ５との出力差に基づき、劣化判断を可能としたものである。

但し、先端開放型の内側保護管８で熱電対５０が保護されていることにより、第１実施形態に比べて劣化検知用熱電対温度センサ５の耐久性が向上し、結果として測温装置１Ｂの長期間の使用が可能となる。

なお、本実施形態では内側保護管８の開口部から測温部５ａが完全に突出した位置に設定されているが、突出させずに開口部の位置に設けたものや、開口部よりも内側保護管８内に埋設したものでもよい。

更に、図４に基づき第３実施形態を説明する。

シース型測温装置１Ｃは、図４に示すように、先端封止型の外側保護管２に内装される測温用の測温抵抗体温度センサ４Ｃ及び劣化検知用の測温抵抗体温度センサ５Ｃとよりなり、測温抵抗体温度センサ４Ｃの測温部４ａである測温素子は先端封止型の内側保護管３で保護されており、測温抵抗体温度センサ５Ｃの測温部５ａである測温素子は先端開放型の内側保護管８で保護されている。
なお、測温抵抗体温度センサ４Ｃ及び測温抵抗体温度センサ５Ｃは、上記の測温用の熱電対温度センサ４及び劣化検知用の熱電対温度センサ５と同様に素材については限定されず、また、構造についても二線式、三線式、四線式のうちの何れかであってもよく、他の種類のものであってもよい。さらに、測温抵抗体温度センサ５Ｃの内側保護管８を省略し、測温部５ａを外側保護管の内部に露出させたものも好ましい。

第２実施形態及び第３実施形態のその他の構成については、上記第１実施形態と同様であり、同一構造については同一の符号を付してその説明を省略する。

以上本考案の各実施形態について説明したが、本考案はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃシース型測温装置
２外側保護管
３内側保護管
４熱電対温度センサ
４Ｃ測温抵抗体温度センサ
４ａ測温部
５熱電対温度センサ
５Ｃ測温抵抗体温度センサ
５ａ測温部
６絶縁体（外側保護管内）
７絶縁体（内側保護管内）
８内側保護管
４０熱電対
５０熱電対

Claims

先端封止型の外側保護管と、
これに内装される測温用センサ及び劣化検知用センサとよりなり、
測温用センサは、同じく先端封止型の内側保護管で測温部が更に封止されたものとし、
劣化検知用センサは、測温部が先端封止型の内側保護管で封止されていないものとし、
測温用センサと劣化検知用センサの出力差に基づき、劣化判断を可能としたことを特徴とするシース型測温装置。
前記測温用センサの測温部と劣化検知用センサの測温部とが前記外側保護管の軸方向に沿った略同一深さ位置に設定されてなる請求項１記載のシース型測温装置。
前記測温用センサが二本の素線よりなる熱電対温度センサであり、
前記劣化検知用センサが前記測温用センサと同一の素材及び太さの素線よりなる熱電対温度センサである請求項１又は２記載のシース型測温装置。