(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器に設けられたレセプタクルに対応するコネクターを介して電気配線を行う電気機器の接続機構であって、
前記レセプタクル及び前記コネクターに、前記電気機器内に制御媒体を送る連通する第１、第２の挿通孔を設け、
前記コネクターに接続される信号線の外側に、基端側から前記電気機器内に前記制御媒体を流す隙間を有してフレキシブルチューブを被せていることを特徴とする電気機器の接続機構。
【請求項２】
請求項１記載の電気機器の接続機構において、前記制御媒体は冷媒であって、前記電気機器は測温プローブであることを特徴とする電気機器の接続機構。
【請求項３】
請求項２記載の電気機器の接続機構において、前記フレキシブルチューブの基端側には前記フレキシブルチューブと前記信号線の隙間に前記冷媒となる圧縮空気を導入する接続口が設けられていることを特徴とする電気機器の接続機構。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気機器の接続機構において、前記レセプタクル及び前記コネクターは何れか一方に雄型ピンを、他方には該雄型ピンが嵌入する雌孔を備えていることを特徴とする電気機器の接続機構。
【請求項５】
上部に端子ボックスを有し、該端子ボックスにはレセプタクルが設けられた測温プローブと、該端子ボックスのレセプタクルに接続されるコネクターが一端に設けられた接続ケーブルとを有する温度測定装置において、
前記レセプタクル及び前記コネクターに、前記端子ボックスに冷媒を送る連通する第１、第２の挿通孔を設け、前記コネクターに接続される信号線の外側に、基端側から前記測温プローブ内に前記冷媒を流す隙間を有してフレキシブルチューブを被せていることを特徴とする温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機器に取付けられたレセプタクル及びこれに接続されるコネクターを介して機器内に空気等の冷媒を送り、機器内と冷媒通路の信号線ケーブルや信号線の接続部の温度上昇及び雰囲気の変化を防止する電気機器の接続機構及びこれを用いた温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉等で使用される高温型の測温プローブは、熱電対が内部に配置されたプローブ本体と上部の端子ボックスとを備えている。この測温プローブの使用にあっては、プローブ本体からの伝熱又は周囲からの伝熱によって端子ボックスが高温になる。熱電対と接続ケーブル内の信号線との結合部分は補償導線の接点部になり、この部分が加熱されると測定誤差を招く恐れがあるので、適当に冷却して高温環境での温度測定に使用されていた。
図５（Ａ）、（Ｂ）に従来例に係る端子ボックスの冷却方法を示すが、図５（Ａ）に示す方法においては、測温プローブ７０の端子ボックス７１の一方に信号線の接続端子であるレセプタクル７２を、他方側に冷却ガスである空気を送る配管７３の連結口（例えば、ソケットやニップル）７４を設けていた。使用にあっては、熱電対からの信号はレセプタクル７２に連結される接続端子であるコネクター７５を介して信号線ケーブル７６に送信し、配管７３と連結口７４から冷却空気を端子ボックス７１に導入して、端子ボックス７１を冷却していた。
また、図５（Ｂ）おける従来例に係る端子ボックスの冷却方法においては、測温プローブ７８の端子ボックス７９の一方側にレセプタクル８０を支持部材８１を介して端子ボックス７９から突出して設けると共に、該レセプタクル８０の接続線８２を中心にして十分直径の大きい配管８３の連結口（例えば、ソケットやニップル）８４を設け、熱電対に連結される接続ケーブル８５はレセプタクル８０とこれに連結されるコネクター８６を介して通常のコネクター接続で接続され、冷却ガスは配管８３とその連結口８４を介して端子ボックス７９内に導入されて内部を冷却している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５（Ａ）の方法においては、端子ボックス７１に接続ケーブル７６の接続口であるレセプタクル７２と、冷却ガスを送る配管７３の連結口７４を設ける必要があり、工事に手間取るという問題があった。
更には、信号線（補償導線）が、例えば、高温、酸化性ガス又は還元性ガス等の特殊な雰囲気に曝された場合には、信号線の劣化及び絶縁力低下の原因と成りやすいという問題があった。
また、図５（Ｂ）の方法では、端子ボックス７９の一方側に接続ケーブル８５の接続口であるレセプタクル８０と配管８３の連結口８４が設けられて、信号線の冷却という点では優れているが、接続点数は実質的に図５（Ａ）の場合と変わりはなく、工事に手間取るという問題があった。
特に、冷却ガスを送る配管７３、８３の接続工事においては、ネジを利用した継手（ニップル、ソケット、ユニオン）や場合によってはフランジを使用する必要があり、極めて設置作業が面倒であり、比較的短期間のうちに消耗する測温プローブ７０、７８の取替えに時間と手間がかかるという問題があった。
また、このような問題は測温プローブだけでなく、高温雰囲気で使用する電気機器においては一般的に生ずる問題であった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、信号線の取付けと冷却ガス等の冷媒配管の取付けが極めて容易に行える電気機器の接続機構及びこれを用いた温度測定装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る電気機器の接続機構は、電気機器に設けられたレセプタクルに対応するコネクターを介して電気配線を行う電気機器の接続機構であって、
前記レセプタクル及び前記コネクターに、前記電気機器内に制御媒体を送る連通する第１、第２の挿通孔を設け、前記コネクターに接続される信号線の外側に、基端側から前記電気機器内に前記制御媒体を流す隙間を有してフレキシブルチューブを被せている。ここで、制御媒体とは、機器内を冷却する冷媒の他に機器内の例えば腐食性雰囲気、酸化性雰囲気、還元性雰囲気等より保護する気体又は液体からなるシール材も含まれる。
第２の発明に係る電気機器の接続機構は、第１の発明の電気機器の接続機構において、前記制御媒体は冷媒であって、前記電気機器は測温プローブである。前記レセプタクル及び前記コネクターを通じて流れる前記冷媒は、前記測温プローブの端子ボックス及び媒体通路の前記信号線や該信号線の接続部を冷却している。
【０００５】
第３の発明に係る電気機器の接続機構は、第２の発明の電気機器の接続機構において、前記フレキシブルチューブの基端側には前記フレキシブルチューブと前記信号線の隙間に前記冷媒となる圧縮空気を導入する接続口が設けられている。
第４の発明に係る電気機器の接続機構は、第１〜第３の発明の電気機器の接続機構において、前記レセプタクル及び前記コネクターは何れか一方に雄型ピンを、他方には該雄型ピンが嵌入する雌孔を備えている。
【０００６】
そして、前記目的に沿う第５の発明に係る電気機器の接続機構を用いた温度測定装置は、上部に端子ボックスを有し、該端子ボックスにはレセプタクルが設けられた測温プローブと、該端子ボックスのレセプタクルに接続されるコネクターが一端に設けられた接続ケーブルとを有する温度測定装置において、
前記レセプタクル及び前記コネクターに、前記端子ボックスに冷媒を送る連通する第１、第２の挿通孔を設け、前記コネクターに接続される信号線の外側に、基端側から前記測温プローブ内に前記冷媒を流す隙間を有してフレキシブルチューブを被せている。
冷媒が、信号線とフレキシブルチューブとの隙間を経由して、レセプタクル及びコネクターの第１、第２の挿通孔を通り、端子ボックス内に入り、これによって信号線、コネクター、レセプタクルを冷却している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る電気機器の接続機構を用いた温度測定装置の端子ボックス回りの断面図、図２は同温度測定装置の全体図、図３は同温度測定装置の部分断面図、図４（Ａ）〜（Ｄ）はレセプタクル及びコネクターの説明図である。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る電気機器の接続機構を用いた温度測定装置１０は、上部に端子ボックス１１が設けられ高温状態で使用される電気機器の一例である測温プローブ１２と、端子ボックス１１のレセプタクル１３に接続されるコネクター１４が一端に設けられた接続ケーブル１５とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。
【０００８】
測温プローブ１２は、フランジ１６の下部にそれぞれ保護管となる耐火物製の、例えば、外管１７、中管１８、内管１９を備え、内管１９の内部に熱電対が配置されている。この熱電対を構成する線材（例えば白金線）２０、２１は上部の端子ボックス１１に導かれ、上部のレセプタクル１３の接続ピン２２、２３に接続されている。端子ボックス１１は金属製の容器からなって、一方の突出部２４に前記レセプタクル１３が取付けられている。このレセプタクル１３は雄型接続端子であって、端子ボックス１１は斜め上部にねじによって開閉する蓋２５を有し、蓋２５を開けて内部の点検ができるようになっている。
レセプタクル１３は、図１、図４（Ａ）に示すように、周囲の金属製の取付け金具２６の内側に絶縁体である例えば、セラミックス又は樹脂等からなる支持部材２７に複数の挿通孔２８〜３２が設けられ、挿通孔２８、２９に前記した接続ピン２２、２３が外部に所定長さ突出状態で固定されている。なお、３３は取付け金具２６のストッパーであり、３４は支持部材２７が取付け金具２６から抜けるのを防止するストップリングであり、３４ａ、３５ａは熱電対の絶縁管を示す。
支持部材２７に設けられている挿通孔３０〜３２（第１の挿通孔の一例）には、接続ピンはなく外部から内部まで連通状態となって、制御媒体であって冷媒の一例である空気等の冷却ガスが自由に端子ボックス１１の内部に入り、端子ボックス１１の一部に形成された排出口３５から排気されるようになっている。
【０００９】
前記レセプタクル１３と対となるコネクター１４は、図１に示すように、金属製の取付け金具３６とその内側に固定配置されている絶縁性を有するセラミックス又はプラスチックからなる支持部材３７とを有している。支持部材３７は図４（Ｂ）に示すように、前記挿通孔２８〜３２に符合して５つの挿通孔３８〜４２が形成され、挿通孔３８、３９には前記した突出型の接続ピン２２、２３が嵌入する雌型の接続ピン４３、４４が配置され、レセプタクル１３とコネクター１４との電気的接続が行えるようになっている。挿通孔４０〜４２（第２の挿通孔の一例）は、それぞれレセプタクル１３の挿通孔３０〜３２に符合し、挿通孔４０〜４２を通じて冷却ガスがコネクター１４からレセプタクル１３に流れるようになっている。なお、取付け金具３６には取付け金具２６の端部に当たるストッパー４５が設けられ、また、コネクター１４をレセプタクル１３に取付けた場合に、取付け金具２６の端部に形成されている雄ねじ４６に螺合する雌ねじ４７が内側に形成された固定キャップ４８を備えている。
【００１０】
前記雌型の接続ピン４３、４４の内側端部には、補償導線からなる信号線５０が接続され、その外側を隙間を有して被覆するフレキシブルチューブ５１が固定金具５２を介して取付けられている。前記した挿通孔４０〜４２、前記フレキシブルチューブ５１と信号線５０との隙間部分は連通し、フレキシブルチューブ５１と信号線５０の間を流れる冷却ガスが挿通孔４０〜４２を介して放出される構造となっている。
【００１１】
更には、前記レセプタクル１３及びコネクター１４に形成された挿通孔３０〜３２、４０〜４２は、市販のレセプタクル及びコネクターの特定の接続ピンを除去することによって形成することもできる。
また、前記実施の形態においては、レセプタクル１３及びコネクター１４の支持部材２７、３７に５個の挿通孔２８〜３２、３８〜４２を設けたが、図４（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、レセプタクル１３の支持部材２７に大径の挿通孔５３（第１の挿通孔の一例）を設け、コネクター１４の支持部材３７にこれに符合する大径の挿通孔５４（第２の挿通孔の一例）を設け、フレキシブルチューブ５１の内側を流れる冷却ガスを挿通孔５４から挿通孔５３に流して、コネクター１４からレセプタクル１３への冷却ガスの流路を形成することもできる。
【００１２】
次に、フレキシブルチューブ５１の基端側に設けられている冷却ガスの導入口回りについて、図２、図３を参照しながら説明する。
図２、図３に示すように、フレキシブルチューブ５１の基端側は、接続金具５５を介してＴ型継手５６の一方側の接続口５７に取付けられている。Ｔ型継手５６の他方側の接続口５８にはシール金具５９を介して信号線５０が引き出され、Ｔ型継手５６の中間接続口６０には、異形エルボ６１を介してエア用ワンタッチカプラーの雄継手（冷媒入口となる接続口の一例）６２が取付けられている。雄継手６２と対となるワンタッチカプラーの雌継手６３はエアホース６４を介してコンプレッサー６５に接続されている。
一方、前記シール金具５９を出た信号線５０の端部には連結端子の一例であるコネクター６６が設けられ、温度測定装置本体６７に接続されている。
なお、この実施の形態では、Ｔ型継手５６の中間接続口６０に異形エルボ６１を介してエア用ワンタッチカプラーの雄継手６２を取付けたが、異形エルボ６１を使用することなく、その他の中間継手（レデューサ、ニップル等）を介してワンタッチカプラーの雄継手やホースニップル等を取付けるようにすることも可能である。
【００１３】
続いて、本発明の一実施の形態に係る電気機器の接続機構を用いた温度測定装置１０の使用方法について説明する。
まず、所定位置に配置されている測温プローブ１２の端子ボックス１１の一方側の側部に設けられているレセプタクル１３に接続ケーブル１５の先部に設けられているコネクター１４を取付ける。Ｔ型継手５６に取付けられているワンタッチカプラーの雄継手６２にワンタッチカプラーの雌継手６３を取付ける。Ｔ型継手５６から導出されている信号線５０の端部に設けられているコネクター６６は温度測定装置本体６７に接続する。
この状態ではコンプレッサー６５から冷却ガスの一例であるエアが、Ｔ型継手５６を介して接続ケーブル１５内、即ち、フレキシブルチューブ５１と信号線５０との隙間部分を流れ、コネクター１４の挿通孔４０〜４２から、レセプタクル１３の挿通孔３０〜３２に入り、端子ボックス１１内に入り、排出口３５から外部に排出される。この場合、接続ケーブル１５の長さにもよるが、コンプレッサー６５の圧力は１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度としておく。フレキシブルチューブ５１はこの圧力に十分耐えうるものを使用する。
【００１４】
以上の操作によって、冷却ガスであるエア（圧縮空気）が接続ケーブル１５内、コネクター１４並びにレセプタクル１３内、及び端子ボックス１１内を流れるのでこの部分を冷却し、温度上昇及び雰囲気変化を防止する。
測温プローブ１２を交換する場合には、コネクター１４の固定キャップ４８を回してコネクター１４をレセプタクル１３から引き抜き、接続ケーブル１５と測温プローブ１２を切り離す。そして、新しい測温プローブを取付けた後、コネクター１４とレセプタクル１３を接続する。以上の簡単な動作によって信号線５０と冷却ガスの配管の取付け取外しができ、作業が簡略化する。
実際に使用した実績では、コンプレッサー６５からの圧縮空気は除湿されて２ｋｇｆ／ｃｍ2 程度となってＴ型継手５６に入り、フレキシブルチューブ５１を通ってコネクター１４、レセプタクル１３に入る。これによって、媒体通路の信号線５０、信号線５０の接続部であるコネクター１４、レセプタクル１３及び端子ボックス１１が冷却され、端子ボックス１１の周囲温度が３００℃程度であっても、端子ボックス１１の内部、すなわち内部機器の温度は最高でも１００℃程度であり、十分に使用できることが確認された。なお、当然のことながら、常温（３０〜４０℃）では支障なく使用できる。
【００１５】
前記実施の形態においては、レセプタクル１３に雄型ピンである接続ピン２２、２３を用いて、コネクター１４に雌孔の接続ピン（接続端子）４３、４４を用いているが、コネクターに雄型の接続ピンをレセプタクルに雌型の接続ピンを用いることもできる。
また、レセプタクル１３及びコネクター１４は本実施の形態に示したものに限定されず、要は、その接続及び取外しが容易に行えるものであれば、他の形式の接続器具を用いてもよい。
また、前記実施の形態においては、本発明の一実施の形態に係る電気機器の接続機構を測温プローブ１２に適用した例について説明したが、他の高温又は特殊な環境下で使用する機器であっても本発明は適用される。
更に、前記実施の形態においては、冷媒としてエア（圧縮空気）を用いたが、その他のガス（例えば、窒素ガス）又は水等であってよい。冷媒として水を使用する場合には、電気機器から垂れ流しであってもよいし、場合によっては、水の帰りの通路をレセプタクル、コネクター及び接続ケーブル内に設けてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の電気機器の接続機構においては、レセプタクル及びコネクターに、電気機器内に制御媒体を送る連通する第１、第２の挿通孔を設け、コネクターに接続される信号線の外側に、基端側から電気機器内に制御媒体を流す隙間を有してフレキシブルチューブを被せているので、電気機器内を制御媒体で冷却又は保護することができる。
そして、コネクターに対するレセプタクルの取付け取り外しはワンタッチで行えるので、信号線の取付け取り外しに合わせて制御媒体の媒体通路の取付け取り外しも行える。
特に、請求項２記載の電気機器の接続機構においては、コネクターに接続される信号線の外側に隙間を有してフレキシブルチューブを被せ、フレキシブルチューブの基端側から隙間に冷媒を送り、レセプタクル及びコネクターに設けられた連通する第１、第２の挿通孔から電気機器内に冷媒を送って、電気機器の内部を冷却しているので、信号線、コネクター、レセプタクル及び接続する電気機器の冷媒による冷却が行われて、これらの温度上昇及び雰囲気変化を防止できることは当然として、フレキシブルチューブで被覆された信号線と電気機器の接続及び取外しが簡単に行え、作業性が向上する。更には、信号線、コネクター、レセプタクルを含む各機器の熱雰囲気による劣化を防止でき、これによって長期の寿命を得ることができる。
【００１７】
そして、電気機器は測温プローブであって、レセプタクル及びコネクターを通じて流れる冷媒は、測温プローブの端子ボックスを冷却しているので、例えば、高炉や電気炉等で使用する測温プローブの取付け、取外しが容易となる。
請求項３記載の電気機器の接続機構において、フレキシブルチューブの基端側から圧縮空気を導入しているので、信号線の全長に渡って温度上昇が抑えられ、更に冷媒に圧縮空気を用いているので、片側通行のみで、しかも途中で圧縮空気が漏れても何の支障もない。
請求項４記載の電気機器の接続機構においては、レセプタクル及びコネクターは何れか一方に雄型ピンを他方には雄型ピンが嵌入する雌孔を備えているので、電気的接続が安定し接続部分の温度が均一となるので、測定誤差が生じにくい。
【００１８】
そして、請求項５記載の電気機器の接続機構を用いた温度測定装置においては、接続ケーブルを測温プローブからの電気信号を送る信号線と、信号線を隙間を有して被覆するフレキシブルチューブによって構成し、更に、レセプタクル及びコネクターに連通する第１、第２の挿通孔を設け、フレキシブルチューブの基端側に設けた接続口からの冷媒が、信号線とフレキシブルチューブとの隙間を経由して、レセプタクル及びコネクターの第１、第２の挿通孔を通り、端子ボックス内に入って内部を冷却しているので、フレキシブルチューブ内の信号線、レセプタクル及びコネクターの冷却が確実に行われ、更に端子ボックスの冷却も行われるので、温度上昇による測定誤差や劣化等のトラブルが防止できるほか、測温プローブと信号線及び冷媒を流す通路との接続が極めて容易となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電気機器の接続機構を用いた温度測定装置の端子ボックス回りの断面図である。
【図２】同温度測定装置の全体図である。
【図３】同温度測定装置の部分断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）はレセプタクル及びコネクターの説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は従来例に係る測温プローブの電気配線回りの説明図である。
【符号の説明】
１０：電気機器の接続機構を用いた温度測定装置、１１：端子ボックス、１２：測温プローブ、１３：レセプタクル、１４：コネクター、１５：接続ケーブル、１６：フランジ、１７：外管、１８：中管、１９：内管、２０、２１：線材、２２、２３：接続ピン、２４：突出部、２５：蓋、２６：取付け金具、２７：支持部材、２８〜３２：挿通孔、３３：ストッパー、３４：ストップリング、３５：排出口、３６：取付け金具、３７：支持部材、３８〜４２：挿通孔、４３、４４：接続ピン、４５：ストッパー、４６：雄ねじ、４７：雌ねじ、４８：固定キャップ、５０：信号線、５１：フレキシブルチューブ、５２：固定金具、５３、５４：挿通孔、５５：接続金具、５６：Ｔ型継手、５７、５８：接続口、５９：シール金具、６０：中間接続口、６１：異形エルボ、６２：雄継手、６３：雌継手、６４：エアホース、６５：コンプレッサー、６６：コネクター、６７：温度測定装置本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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