(57)【要約】      （修正有）【課題】安価で信頼性の高い温度測定ができ、少量多品種の用途に採用することができる温度センサ用保護管を提供する。【解決手段】温度センサ用保護管は、いずれもステンレス鋼からなるチューブ、レデューサおよびジョイントが同一の中心軸上に位置するように組み合わされ、チューブの先端部が隙間なく封止され、構成部材が隙間なく接合された構成とし、かつ、封止された部分および接合された部分がステンレス鋼のみからなる。【選択図】図１
0003176202.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
先端部および基端部を有する１本のチューブと、
小径部の外径が前記チューブの外径と同一で、大径部の外径が前記チューブの外径よりも大きく、小径部と大径部との間に外径の段差部が設けられている１個のレデューサと、
内径が前記チューブの外径および前記レデューサの小径部の外径よりも大きく、ガスケットと隙間なく接合可能なシール部および外径が前記レデューサの大径部の外径と同一である接合部を有する１個のジョイントと、
が同一の中心軸上に位置するように組み合わされてなり、
前記チューブの先端部が隙間なく封止され、
前記チューブの基端部と前記レデューサの小径部とが隙間なく接合され、
前記ジョイントの内径に前記チューブの基端部と前記レデューサの小径部との接合された部分が挿入された状態で、前記ジョイントの接合部と前記レデューサの段差部とが隙間なく接合され、
前記チューブ、前記レデューサおよび前記ジョイントならびにこれらの封止された部分および接合された部分がステンレス鋼のみからなる
ことを特徴とする温度センサ用保護管。
【請求項２】
前記チューブ、前記レデューサおよび前記ジョイントの組合せが汎用部品として市場に流通しているもののみからなる組合せである
ことを特徴とする請求項１に記載の温度センサ用保護管。
【請求項３】
前記レデューサの大径部にこれと同一の外径を有する１本のパイプがさらに接合されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の温度センサ用保護管。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、温度センサ用保護管に関するものであり、特に、温度計測の対象となるガスまたは液体への異物の混入または溶出が忌避される半導体、医薬品または食品の製造プロセス等における温度測定に好適に用いることができるステンレス鋼からなる温度センサ用保護管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体、医薬品または食品などの製造プロセスにおいては、製品の原料となるガスまたは液体の温度を正しく測定することが必要不可欠である。この目的のためには、ガスまたは液体の輸送ラインや貯蔵タンクの内部に温度センサを設けて、そのガスまたは液体の温度を直接測定することが一般に行われている。温度センサとしては、測定点の温度の情報を電気的信号に変換することができる熱電対、白金測温抵抗体またはサーミスタが用いられている。そして、温度センサがこれらのガスまたは液体と反応して正しい温度が測定できなくなったり、温度センサに起因する不純物がガスまたは液体に混入したりすることを防止するため、温度センサは保護管と呼ばれるチューブ内に挿入された状態で使用される。すなわち、温度センサ用保護管とは、温度センサを被覆して、温度センサがガスまたは液体と直接に接触することを妨げる機能を有する部材である。
【０００３】
温度センサ用保護管を構成する部材には、耐熱性、耐腐食性、機械的強度等の観点から公知のステンレス鋼（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ）が好適に用いられている。ステンレス鋼からなる温度センサ用保護管の構造として、例えば、特許文献１および特許文献２には、自動車の排気ガスの温度を計測するための温度センサ用保護管の構造が開示されている。これらによれば、温度センサ用保護管は、大まかに言えば、チューブと、ジョイントと、ジョイントから見てチューブと反対側に位置するパイプとから構成されている。チューブは、先端部が封止されたステンレス鋼製の管であり、先端部に温度センサが挿入され、温度センサと排気ガスとが直接に接触することを防止しながら、排気ガス配管内で温度を測定したい位置に温度センサを固定する機能を有している。ジョイントは、チューブと隙間なく接合され、排気ガス配管に設けられたねじ穴にチューブを差し込んだ状態でジョイントをねじ穴にねじ止めすることにより、温度センサ用保護管を隙間なく着脱可能に取り付ける機能を有している。温度センサ用保護管を着脱可能としているのは、温度センサまたは温度センサ用保護管が故障した場合に点検したり交換したりすることができるようにするためである。パイプは、温度センサのケーブルを収納する部分であり、このためにパイプの内径はチューブの内径よりも大きくなるように構成されている。
【０００４】
また、特許文献３には、合金鉄用電気炉内の溶融金属の温度測定に用いられる温度センサ用保護管の構造が開示されている。ここに開示されている温度センサ用保護管では、ジョイントの電気炉壁面への取り付けはねじ止めによらずに、ジョイントと電気炉壁面に挟まれたガスケットをボルトとナットで締め付けるという構造を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１５７０５２号公報
【特許文献２】特開２００５−２８３４２５号公報
【特許文献３】特開平９−１８９６１６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案者は、半導体の製造プロセスに用いられる気化器を開発する過程において従来技術に係る温度センサ保護管を気化器の温度センサに採用している。気化器とは、半導体の製造プロセスに用いられる液体成膜材料を加熱、気化して、半導体製造装置に供給するための装置である。気化器の内部には、液体成膜材料を貯蔵するためのタンクが設けられている。温度センサ保護管で被覆された温度センサはタンクに設けられた穴から内部に向かって挿入され、温度センサ保護管の先端部が液体成膜材料の液面よりも下に位置するように固定されている。このような構成を採ることにより、タンク内部に貯蔵されている液体成膜材料の温度を温度センサにより常時監視することができるようになっている。
【０００７】
図２は、従来技術に係る温度センサ用保護管の構造を示している。
この温度センサ用保護管は、１本のチューブと、１個のレデューサと、１個のジョイントとが同一の中心軸上に配置されるように組み合わされて構成されている。チューブ、レデューサおよびジョイントはいずれもステンレス鋼からなる。チューブの先端部は隙間なく封止されており、チューブの基端部とレデューサの小径部とが隙間なく接合されている。また、チューブはジョイントの内径を貫通しており、チューブの外周面はレデューサとの接合位置からやや離れた位置でジョイントの内周面のうちレデューサに近い側の内周面と接合されている。ジョイントの端部のうちレデューサと反対側の端部には、ビードと呼ばれる円周状の突起を設けられており、貯蔵タンクに設けられた対となる部材の図示されていないビードと共にガスケットを挟み込んで塑性変形させ、隙間のない着脱可能な接合を実現する。チューブの先端部には温度センサが収納され、温度センサのリード線はチューブ内を通ってレデューサに至り、ここで束ねられて外被材によって覆われ、ケーブルを構成する。
【０００８】
図２に示す従来技術に係る温度センサ用保護管において、チューブとジョイント、チューブとレデューサは、それぞれ銀ろうを用いたろう接により接合されている。ろう接は、溶接と比べて作業が容易であり、接合しようとする部材同士の隙間に溶融したろう材が侵入して接合が行われるため、隙間のない確実な接合を行うことができるという利点がある。また、銀ろうの融点は、材質にもよるがおよそ６００〜９００℃であり、はんだと比べて融点が高い。このため、気化器の加熱温度が１００℃以下である場合は、接合された部分からろう材が液体成膜原料の中に混入したり溶出したりする可能性は極めてわずかである。
【０００９】
しかしながら、半導体の製造プロセスにおいてはわずかな異物の混入が品質不良の発生原因となり得る。したがって、温度センサ用保護管の接合された部分がステンレス鋼よりも融点の低いろう材で形成されていることは、本質的にあまり好ましいことではない。同様の理由により、ろう接ではなく溶接によって接合する場合でも、溶接棒やワイヤー等による溶加材（ｆｉｌｌｅｒ  ｍｅｔａｌ）を加えて溶接金属を形成する方式の溶接であれば、接合された部分の組成が元のステンレス鋼の組成と異なり、融点や化学的安定性が低下する懸念があるため、やはり好ましくない。
【００１０】
このような懸念は、気化のための加熱温度が１００℃を超えて、例えば１７０〜１８０℃であるような液体成膜材料を使用する場合に、特に顕著となる。したがって、接合された部分も含めた全体がステンレス鋼のみで構成された温度センサ用保護管は、半導体の製造プロセスの分野で特に強いニーズがある。本考案は、構成部材および接合された部分がすべてステンレス鋼のみからなる温度センサ用保護管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】
【００１１】
本考案者は、温度センサ用保護管における接合部からステンレス鋼以外の成分を排除するため、接合の手段として溶加材を用いない方式による溶接を採用し、この方式による溶接に適した構成部材の形状とその組合せを種々検討した。その結果、一般に入手することが容易な構成部材のある特定の形状とその組合せにおいて、構成部材間に信頼性の高い溶接による接合が行えることを知見し、本考案に到達した。
【００１２】
すなわち、本考案は、先端部および基端部を有する１本のチューブと、小径部の外径が前記チューブの外径と同一で、大径部の外径が前記チューブの外径よりも大きく、小径部と大径部との間に外径の段差部が設けられている１個のレデューサと、内径が前記チューブの外径および前記レデューサの小径部の外径よりも大きく、ガスケットと隙間なく接合可能なシール部および外径が前記レデューサの大径部の外径と同一である接合部を有する１個のジョイントと、が同一の中心軸上に配置されるように組み合わされてなり、前記チューブの先端部が封止され、前記チューブの基端部と前記レデューサの小径部とが隙間なく接合され、前記ジョイントの内径に前記チューブの基端部と前記レデューサの小径部との接合された部分が挿入された状態で、前記ジョイントの接合部と前記レデューサの段差部とが隙間なく接合され、前記チューブ、前記レデューサおよび前記ジョイントならびにこれらの封止された部分および接合された部分がステンレス鋼のみからなることを特徴とする温度センサ用保護管の考案である。
【００１３】
本考案の一の実施態様においては、前記チューブ、前記レデューサおよび前記ジョイントの組合せが汎用部品として市場に流通しているもののみからなる組合せである。また、本考案の他の実施態様においては、前記レデューサの大径部にこれと同一の外径を有する１本のパイプがさらに接合されている。
【考案の効果】
【００１４】
本考案によれば、温度センサ用保護管全体をステンレス鋼のみから構成することが可能であるため、温度センサ用保護管に起因するガスまたは液体への不純物の混入リスクを著しく低減することができる。また、本考案に係る温度センサ用保護管は一般に容易に入手することができる構成部材のみで構成され、溶接の手段も高度な技術を要するものではないため、安価で信頼性の高い温度測定の手段を提供することができ、大量生産による製造コストの低減が見込めないような少量多品種の用途に対しても広く採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本考案の実施例に係る温度センサ用保護管の断面図である。
【図２】従来技術に係る温度センサ用保護管の断面図である。
【図３】比較例１に係る温度センサ用保護管の断面図である。
【図４】比較例２に係る温度センサ用保護管の断面図である。
【図５】比較例３に係る温度センサ用保護管の断面図である。
【図６】本考案の実施例に係る温度センサ用保護管のカットサンプルの図面代用写真である。
【図７】本考案に係る温度センサ用保護管のタンクへの取り付け手順の一実施例を説明する分解図である。
【図８】本考案に係る温度センサ用保護管をタンクに取り付けた状態の一実施例を説明する断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１６】
まず、本考案に係る温度センサ用保護管の基本的構成について説明する。
本考案に係る温度センサ用保護管は、１本のチューブと、１個のレデューサと、１個のジョイントとから構成されている。これらの構成部材はいずれも中心軸を有している。本考案に係る温度センサ用保護管は、すべての構成部材が同一の中心軸上に位置するように組み合わされ、互いに不可分に接合された構造を有している。
チューブおよびレデューサは、互いに接合されて温度センサ用保護管の本体を構成する部材である。
ジョイントは、チューブとレデューサのほぼ中間に位置し、温度センサ用保護管を配管やタンク等に固定するための部材である。
【００１７】
次に、本考案に係る温度センサ用保護管がどのような材料でなるかについて説明する。
チューブ、レデューサおよびジョイントは、いずれも公知のステンレス鋼からなる。これらの構成部材に係る公知のステンレス鋼には、成分元素としてクロムを１２質量パーセント以上含む鋼であればどのような公知のステンレス鋼でも用いることができるが、耐腐食性と耐熱性の観点からはオーステナイト系ステンレス鋼が好ましく、中でも、例えば日本工業規格ＪＩＳ  Ｇ４３０３に規定されるＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３１６等の鋼種を用いることがより好ましい。
【００１８】
次に、チューブについて説明する。
チューブは、その一方の端を先端部とし、他方の端を基端部とする管である。
チューブには温度センサとそのリード線（ワイヤーを絶縁物で被覆したもの。）が挿入される。リード線は通常２本または３本で構成される。チューブは、温度センサをガスまたは液体から隔離して保護するとともに、温度センサに起因する不純物がガスまたは液体に混入したり溶出したりすることを防止する機能を有している。
【００１９】
チューブには、板材の端部を接合して製造された鋼管と、継ぎ目のない継目無鋼管（ｓｅａｍｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ  ｐｉｐｅ）とのいずれをも使用することができるが、信頼性の観点からは継目無鋼管を使用することが好ましい。板材の端部を接合して製造された鋼管を使用する場合は、板材と接合された部分のいずれもがステンレス鋼のみからなる鋼管を使用する必要がある。
チューブの断面形状は、真円が好ましい。チューブの内径は、温度センサとリード線を挿入するのに十分な大きさであればよく、２．０ｍｍから５．０ｍｍの範囲が好ましい。また、チューブの厚みは、あまり薄いと取扱い時に変形したり破損したりするおそれがあり、厚すぎると熱容量が大きくて温度センサがガスまたは液体の温度変化を即座に検知することができなくなるので、０．３ｍｍから０．５ｍｍの範囲が好ましい。
チューブの長さは、温度を測定したい位置と温度センサ用保護管を固定する位置との距離によって定まるが、あまり長いとガスまたは液体の流動によって曲がったり折れたりするおそれがあるため、およそ１ｍ以下の長さが好ましい。より好ましい長さは５００ｍｍ以下である。また、チューブの形状は、取り付けおよび交換の便宜から直線状であることが好ましい。
【００２０】
チューブの先端部は、隙間なく封止される。本明細書において「隙間なく」とは、隙間や貫通穴がなく、完全な気密状態を保っていることをいう。封止は、例えば、チューブの先端部を溶融しながら半球状に溶接する方法によって隙間なく実施することができる。また、封止は、チューブとは別に栓部材を用意し、これをチューブの先端部に接合する方法によっても隙間なく実施することができるが、この方法だと先端部の熱容量が大きくなるので、好ましくない。いずれの封止方法を採用する場合も、封止された部分がステンレス鋼のみからなることが必要である。
【００２１】
チューブの基端部とは、封止された先端部とは反対側に位置する端をいう。チューブの基端部は、チューブの中心軸に垂直に切断されていることが好ましい。また、切断面は、できるだけ滑らかで、切断によるバリなどの発生がないことが好ましい。これは、レデューサとの接合を隙間なく実施するためである。
【００２２】
次に、レデューサについて説明する。
レデューサは、その一方の端を小径部とし、他方の端を大径部とする異径継手である。
レデューサは、小径部においてチューブの基端部と隙間なく接合されて温度センサ用保護管の本体を構成する。本考案におけるレデューサの機能のひとつは、保護管の径を拡張して、その拡張された空間内に温度センサのケーブル（リード線を複数束ねて外被材で覆ったもの。）を収納することである。ケーブルの外径はリード線の束の太さよりも大きいため、ケーブルをチューブに収納することはできない。ケーブルは、例えば接着剤を用いて、レデューサの大径部に固定される。
本考案におけるレデューサのもうひとつの機能は、ジョイントとの接合部分として機能する段差部を提供することである。
【００２３】
レデューサの小径部の外径は、チューブの外径と同一である。この構成により、チューブの基端部とレデューサの小径部との間に外径の段差がない接合が可能となり、当該接合された部分をジョイントの内径に容易に挿入することが可能となる。また、レデューサの大径部の外径は、チューブの外径よりも大きい。この構成により、チューブから連続する保護管の内径を拡張して、ケーブルを内蔵することが可能となる。なお、大径部の外径は、後述するようにジョイントの接合部の外径と同一である。
【００２４】
レデューサの小径部と大径部との間には外径の段差部が設けられている。段差部は、中心軸に垂直なステップ状のものであってもよいし、また、移行部を設けて外径が円錐状または曲面状に変化するものであってもよい。ただし、移行部の幅は、あまり大きくすると後述するジョイントとの接合が困難になるため、１．０ｍｍ以下であることが好ましく、移行部のないステップ状の段差部がより好ましい。
【００２５】
レデューサの長さについては特に制限はないが、厚さについては、大径部にケーブルを収納できるだけのスペースを確保しつつ、機械的強度をも確保するため、最も薄い部分においても０．３ｍｍから１．０ｍｍの範囲の厚さとすることが好ましい。
段差部の内径についても特に制限はないが、市販のレデューサを使用する場合は流体の流れを考慮して移行部が設けられていることが多い。しかし、本考案の目的の達成に内径の移行部は必須ではない。
レデューサの端部は、小径部についても大径部についても、チューブの中心軸に垂直に切断されていることが好ましく、また、切断面はできるだけ滑らかで、切断によるバリなどの発生がないことが好ましい。
【００２６】
次に、ジョイントについて説明する。
ジョイントは、全体が略円筒形状の配管継手である。
ジョイントは、内径に温度センサ用保護管の本体が挿入された状態で、これを配管やタンクに固定する機能を有している。
ジョイントの内径は、チューブの外径およびレデューサの小径部の外径よりも大きい。これは、チューブおよびレデューサの小径部の挿入を可能とするためである。
【００２７】
ジョイントの一方の端部はシール部と呼ばれる。シール部は、ジョイントの中心軸に垂直な端面を有し、その端面にはガスケットに圧入可能なビードと呼ばれる円周状の突起が設けられている。ビードは、ジョイントの相手方となる他のジョイントに設けられた同形状のビードと共にガスケットを両側から挟みこみ、ジョイント同士を例えばねじによって強く締め付けることによりガスケットの端面に塑性変形を起こしながら圧入され、ガスケットとジョイントを隙間なく着脱可能に接合する機能を有している。ビードの断面の形状は、ガスケットに圧入可能な形状であれば特に制限はないが、半円形または三角形のものが一般的に用いられる。
また、ジョイントの締め付けによって、ジョイントおよびこれと接合された温度センサ用保護管全体が相手方となる他のジョイントおよびこれと接合された配管やタンクに着脱可能な状態で固定される。
【００２８】
ジョイントの両端部のうちシール部のある端部と反対側の端部は接合部と呼ばれる。接合部は、レデューサの段差部と隙間なく接合される。このため、接合部の外径はレデューサの大径部の外径と同一とする。接合部は、ジョイントの中心軸に垂直に切断されていることが好ましく、また、切断面はできるだけ滑らかで、切断によるバリなどの発生がないことが好ましい。
【００２９】
ガスケットは、本考案に係る温度センサ用保護管の構成部材ではないが、ジョイントと協働して本考案に係る温度センサ用保護管を取り付け位置に隙間なく着脱可能に接合する機能を有する部材であるため、ここで説明する。
ガスケットは、板材をドーナッツ形状に打ち抜いた形状をしており、２個のジョイントのシール部に挟まれて使用される部材である。ガスケットの材料には一般にゴム、銅、ステンレス鋼等が用いられるが、本考案に係る温度センサ用保護管の使用目的からはステンレス鋼からなるガスケットを使用する必要がある。ガスケットのステンレス鋼には、チューブ、レデューサおよびジョイントに用いられるステンレス鋼と同じ種類の公知のステンレス鋼を用いることができるが、ビードの圧入を容易にするため、焼鈍によって硬度を低下させた状態のものが用いられる。ガスケットの内径はチューブの外径およびレデューサの小径部の外径よりも大きく、ガスケットの外径はジョイントのシール部の外径と同一またはこれよりも小さい。そして、ジョイントのシール部に設けられたビードは、その径がガスケットの外径と内径のちょうど中間程度の大きさとなるように設けられている。
なお、ガスケットは塑性変形するために繰り返し使用することはできず、ジョイントの接合のたびに新品と交換すべき消耗品である。
【００３０】
次に、本考案に係る温度センサ用保護管における接合について説明する。
本考案に係る温度センサ用保護管では、構成部材同士が接合された部分が２個所ある。ひとつはチューブの基端部とレデューサの小径部とが接合された部分であり、もうひとつはジョイントの接合部とレデューサの段差部とが接合された部分である。いずれの接合部分においても、構成部材が隙間なく接合されている必要がある。隙間があると、そこを通ってガスまたは液体に不純物が混入したり溶出したりして製造物の不良の原因になる。また、逆に、ガスまたは液体が配管やタンクの外部に漏れ出したりチューブ内に入り込んだりして温度センサの故障の原因ともなり得る。
【００３１】
接合された部分は、ステンレス鋼のみからなる。銀ろうなどのろう材を用いたろう接だと、接合された部分にステンレス鋼以外の材料が存在することになるので、本考案の目的を達成することができない。ろう接ではなく溶接によって接合する場合でも、溶加材を加えて溶接金属を形成する方式の溶接の場合は、接合された部分の組成が元のステンレス鋼の組成と異なり、融点や化学的安定性が低下する可能性があるため、やはり本考案の目的を達成することができない。
【００３２】
本明細書において「ステンレス鋼のみからなる」とは、接合された部分の組成が元のステンレス鋼の組成と大きく異ならないことをいう。溶接では、溶融した金属に雰囲気中の酸素、窒素、炭素等の金属元素以外の不純物元素が取り込まれたり、溶融した金属の成分のうち蒸気圧の高い成分が雰囲気中に蒸発したりして、厳密に言えば接合された部分の組成が元のステンレス鋼の組成とわずかに異なることがある。しかし、仮にそのような接合部分があったとしても、本考案の目的達成の妨げとはならないので、前記接合部分は本考案にいう「ステンレス鋼のみからなる」の要件を具備する。
また、溶接では、溶接金属の周囲に溶接熱によって熱処理を受けた熱影響部（ｈｅａｔ−ａｆｆｅｃｔｅｄ  ｚｏｎｅ）が形成されるが、熱影響部の組成は元のステンレス鋼の組成と全く同じであるから、前記熱影響部は本考案にいう「ステンレス鋼のみからなる」の要件を具備する。
接合を行う構成部材の材質は、ステンレス鋼であれば互いに異なる材質であってもよい。この場合、接合された部分の組成は異なる材質の組成を平均したものになるが、ステンレス鋼であることには変わりないので、異なる材質のステンレス鋼同士を接合した部分は本明細書にいう「ステンレス鋼のみからなる」の要件を具備する。
【００３３】
本考案に係る温度センサ用保護管の接合された部分をステンレス鋼のみで隙間なく形成するにはさまざまな方法を用いることができる。
例えば、ＴＩＧ溶接（ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｉｎｅｒｔ  ｇａｓ  ｗｅｌｄｉｎｇ）は、接合しようとする構成部材の端部を突き合わせた状態で、不活性ガス中で裸のタングステン棒をひとつの電極として構成部材との間にアークを発生させて両方の端部を溶かし、溶融金属を生成させる接合方法である。なお、ＴＩＧ溶接では、生成させたアークの中に溶加材を突っ込んで溶融金属を生成させることが一般に行われているが、本考案の場合はこのような溶加材を用いずにステンレス鋼からなる構成部材のみで接合を行う必要がある。
【００３４】
一方、レーザ溶接（ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｗｅｌｄｉｎｇ）は、レーザービームを熱源とする接合方法であり、溶加材を用いない接合方法としては有効であるが、レーザービームの集光部の面積が極めて小さいため、構成部材の寸法精度を高めて突合せ部分の隙間を一定の誤差範囲内に制御しなければ信頼性の高い接合を行うことができないという難点がある。このため、構成部材の製造コストが余計にかかるので、本考案に係る温度センサ用保護管の接合方法としては好ましくない。
【００３５】
溶接による接合を行う場合に、いわゆる自動溶接（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｗｅｌｄｉｎｇ）によって接合部分を形成することは、本考案における接合を行う上で好ましい方法である。本明細書において「自動溶接」とは、作業者が操作をしなくても自動的に溶接が進行する装置を用いて行う溶接方法をいい、より具体的には、固定された溶接トーチに対して構成部材の接合部分を一定の速度で回転させたり、逆に、固定された接合部分の回りに溶接トーチを一定の速度で回転させたりして、均質で信頼性の高い接合部分を安定的に形成する溶接方法をいう。
なお、本考案における接合は、ここに例示された具体的な接合方法に限定されることはなく、接合された部分をステンレス鋼のみで隙間なく形成することができる接合方法であれば、どのような接合方法を用いてもよい。
【００３６】
接合を行う順序は、チューブの基端部とレデューサの小径部とを先に接合し、次にこの接合された部分がジョイントの内径に挿入された状態でジョイントの接合部とレデューサの段差部とを接合することが好ましい。逆の順序だと、チューブとレデューサの接合しようとする部分がジョイントで隠れてしまうので、接合が極めて困難になる。
【００３７】
次に、本考案に係る温度センサ用保護管の構成部材の調達について説明する。
本考案の一の実施態様において、チューブ、レデューサおよびジョイントの組合せは、汎用部品として市場に流通しているもののみからなる組合せである。本明細書において「汎用部品」とは、部品製造業者が需要者の注文に応じて特別に製造、供給するような部品ではなく、部品製造業者が予め材質、形状および寸法の異なる部品のシリーズを設計し、在庫として製造、保管し、需要者の注文に応じてこれを供給するような部品をいう。一般に、汎用部品は、特別に注文して作られた部品に比べて大量に生産されるため、製造に係るコストが低く、少量であっても安価に取引される傾向があり、しかも品質が安定しているというメリットがある。また、一般に配管部品は管の異なる呼び径ごとに製品化されているので、温度センサ用保護管の径を変更する必要が生じた場合であっても異なる径の構成部材を容易に揃えることができるので、設計変更に対して柔軟に対応することができるというメリットもある。
【００３８】
本明細書において「市場に流通しているもの」とは、需要者が部品製造業者や問屋に照会したり、部品製造業者のウェブサイトを検索したりして、汎用部品の仕様に関する情報を容易に入手することができ、かつ、必要な個数を注文して容易に購入することができるものをいう。このように、汎用部品が市場に流通しているものであれば、製造を計画してから部品が納入されるまでの期間が短いので、温度センサ用保護管やこれが搭載された機器の納期を短縮することができ、設計変更の場合にも迅速に対応することができる。
市場に流通しているチューブ、レデューサおよびジョイントを製造、販売している部品製造業者の具体例を挙げれば、スウェイジロック  カンパニー（「スウェイジロック」はスウェイジロック  カンパニーの登録商標である。）、株式会社キッツ（「ＫＩＴＳ  ＳＣＴ」は株式会社キッツの登録商標である。）など、がある。
【００３９】
本明細書において「市場に流通しているもののみからなる」とは、チューブ、レデューサおよびジョイントの全てが市場に流通しているのであることをいうが、これらのうちの一部が市場に流通しているものであった場合でも、その部品については「市場に流通しているもの」の有するメリットを享受することができる。
【００４０】
次に、パイプについて説明する。
パイプは、チューブよりも太い管である。
本考案の一の実施態様において、レデューサの大径部に１本のパイプがさらに接合されている。パイプは、レデューサの大径部の長さが短い場合に、これを延長して、ケーブルの収納および固定を可能にする機能を有する。レデューサとの接合のため、パイプの外径はレデューサの大径部の外径と同一とする。また、パイプの内径も、レデューサの大径部の内径と同一であることが好ましい。
【００４１】
パイプおよびそのレデューサとの接合部分は、ガスまたは液体と接触しないので、パイプの材質はステンレス鋼でなくてもよく、接合部分もステンレス鋼のみからなる必要はなく、例えば銀ろうによるろう接であってもよい。もちろん、他の部分と同じく、パイプとそのレデューサとの接合部分をステンレス鋼で構成してもよい。
【００４２】
次に、本考案に係る温度センサ用保護管の使用の態様について、液体を貯蔵するタンクへの適用例を用いて説明する。
図７は、本考案に係る温度センサ用保護管のタンクへの取り付け手順の一実施例を説明する分解図である。
図７に示すとおり、タンクの上面には温度センサを挿入するための穴が設けられ、そこにタンク側のジョイントが隙間なく接合されている。また、タンク側のジョイントの周囲にはめすナットが設けられている。また、温度センサ側のジョイントの周囲にはおすナットが設けられている。
チューブ内には、測温部分が先端部にくるように温度センサが収納されている。温度センサのケーブルは、レデューサの大径部において接着剤を用いてレデューサに固定されている。ケーブルの先端では、温度センサのリード線と結合端子のリード線とが互いに結線されており、結線部分はケーブルよりもさらに太いケーブルによって被覆されている。
【００４３】
温度センサ用保護管のタンクへの取り付けに際しては、チューブをガスケットの穴に貫通させた状態でタンク側のジョイントに挿入し、おすナットをめすナットにねじ込む。これにより、タンク側のジョイントと温度センサ側のジョイントの端面に設けられたビードがガスケットの端面に強く押し付けられ、ビードがガスケットの端面に塑性変形を起こしながら圧入されることにより隙間のない接合が実現される。
【００４４】
図８は、本考案に係る温度センサ用保護管をタンクに取り付けた状態の一実施例を説明する断面図である。
図８に示すとおり、タンク内に貯蔵された液体と温度センサとは、温度センサ用保護管およびその付属部品によって互いに完全に隔離されている。隔壁を構成する部材をチューブの先端部からタンクにかけて順番に挙げると、チューブの先端部の封止された部分、チューブ、チューブの基端部とレデューサの小径部との接合された部分、レデューサ、レデューサの段差部とジョイントの接合部とが接合された部分、温度センサ側のジョイント、ガスケット、タンク側のジョイント、タンク側のジョイントとタンクとの接合された部分、タンク、という構成となる。
【００４５】
これらの構成部材および封止または接合された部分はいずれもステンレス鋼のみからなるため、上記のような使用の態様であれば、温度センサ用保護管だけでなくその取り付け部分およびタンクも含めてステンレス鋼のみで構成することが可能となり、本考案の目的をより完全に達成することができる。
【００４６】
また、温度センサまたは温度センサ用保護管のいずれかに不具合が発生した場合は、めすナットとおすナットの締結を解除することにより温度センサ用保護管をタンクから簡単に取り外して点検することができる。そして、点検、修理が終了すれば、ガスケットを交換するだけで温度センサを再びタンクに取り付けることができる。すなわち、温度センサ用保護管は、タンクに着脱可能に接合される。
【実施例】
【００４７】
本考案を、温度センサ用保護管の実施例を用いてさらに詳細に説明する。
なお、本考案は実施例に記載された範囲に限定されるものではない。
【００４８】
図１は、本考案の実施例に係る温度センサ用保護管の断面図である。
チューブ１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）からなる継目無鋼管であり、外径が３．１８ｍｍ、内径が２．３８ｍｍ、長さが３２０ｍｍである。レデューサ２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）からなり、小径部は外径がチューブ１の外径と同一の３．１８ｍｍ、厚さが０．７０ｍｍであり、大径部は外径が６．３５ｍｍ、厚さが１．００ｍｍである。また、全長は１９．０５ｍｍである。ジョイント３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）からなり、接合部の外径がレデューサ２の大径部の外径と同一の６．３５ｍｍ、厚さが１．００ｍｍである。また、全長は１５．２０ｍｍである。パイプ４は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）からなり、外径が６．３５ｍｍ、厚さが１．００ｍｍであり、レデューサ２の大径部の外形および厚さと同一である。また、全長は２０．００ｍｍである。
【００４９】
チューブ１の基端部とレデューサ２の小径部、および、レデューサ２の大径部とパイプ４の端部は、それぞれ溶加材を用いないＴＩＧ溶接による自動溶接によって隙間なく接合されている。ジョイント３の接合部とレデューサ２の段差部は、ジョイント３の内径にチューブ１の基端部とレデューサ２の小径部との接合された部分が挿入された状態で、溶加材を用いないＴＩＧ溶接による自動溶接によって隙間なく接合されている。チューブ１は、ジョイント３のシール部から１４０ｍｍの位置で切断され、溶加材を用いない溶接によって半円形に隙間なく封止されている。これらの封止された部分および接合された部分は、ステンレス鋼のみからなる。
【００５０】
接合されたチューブ１、レデューサ２、ジョイント３およびパイプ４は、同一の中心軸上に位置するように不可分に組み合わされている。また、これらのチューブ１、レデューサ２およびジョイント３の組合せは、汎用部品として市場に流通しているもののみからなる組合せである。
【００５１】
図６は、本考案の実施例に係る温度センサ用保護管のカットサンプルの図面代用写真である。
図６に示された断面から、チューブ１およびチューブと同径のレデューサ２の小径部は隙間なく接合されていることがわかる。また、ジョイント３の接合部とレデューサ２の段差部も隙間なく接合されていることがわかる。
【００５２】
以上の構成により、実施例に係る温度センサ用保護管では、全体がステンレス鋼のみから構成されているので、本考案の目的が達成されている。また、一般に容易に入手することができる構成部材のみで構成され、溶接の手段も高度な技術を要するものではないため、安価で信頼性の高い温度測定の手段を提供することができる。
【００５３】
次に、本考案に係る温度センサ用保護管とは異なる構成による温度センサ用保護管の３つの比較例を示し、本考案に係る温度センサ用保護管との作用効果の相違点を説明する。
図３は、比較例１に係る温度センサ用保護管の断面図である。
比較例１に係る温度センサ用保護管では、レデューサを廃し、チューブ１とジョイント３とをレーザ溶接によって直接接合することにより、接合された部分がステンレス鋼のみからなる構成となっている。また、ジョイント３の接合部とパイプ４の端部とをろう材を用いてろう接している。ろう接された部分はガスまたは液体と直接接することはない。
しかしながら、先に述べたとおり、レーザ溶接では、チューブ１とジョイント３との隙間を一定の誤差範囲内に制御しなければ信頼性の高い接合を行うことができない。このため、信頼性の高い接合を行おうとすれば、ジョイント３の内径の寸法公差を汎用部品と比べて特に厳しくした特別仕様のジョイントを用いなければならず、ジョイント３の加工にかかるコストが高くなってしまったり、径の変更などの仕様変更に柔軟に対応できなかったりする、といった問題がある。
【００５４】
図４は、比較例２に係る温度センサ用保護管の断面図である。
比較例２に係る温度センサ用保護管では、レーザ溶接を廃し、レデューサとジョイントの機能を兼ね備えた特別仕様のジョイント３を自動溶接によりチューブ１と接合している。部品点数が少なくて済み、自動溶接によって信頼性の高い接合が行えるという長所がある。
しかしながら、ジョイント３が特別仕様であるため、比較例１と同様の問題がある。さらに、ジョイント３のビード部分を加工するための特別な治具が必要となるといった問題もある。
【００５５】
図５は、比較例３に係る温度センサ用保護管の断面図である。
比較例３に係る温度センサ用保護管では、比較例２と同様にレーザ溶接を廃し、パイプの機能を兼ね備えたような特別に製造されたレデューサ２を使用している。このレデューサ２は、チューブ１と同一の外径を有する小径部と、ジョイント２の接合部と同一の外径を有する中径部と、中径部よりも径の大きな大径部とを有する一体構造を有している。チューブ１の基端部はレデューサ２の小径部と自動溶接で隙間なく接合されている。ジョイント３の接合部はレデューサ２の小径部と中径部の間にある段差部と自動溶接で隙間なく接合されている。いずれの接合部においても、自動溶接によって信頼性の高い接合が行えるという長所がある。また、レデューサ２の大径部は、実施例のパイプ４に相当する部分で、温度センサのケーブルを接着剤で固定する部分である。
しかしながら、レデューサが三つの異なる径を有する特別な形状であるため、比較例１や比較例２と同様に、部品の調達コストが高くなったり、仕様変更への対応が困難であったり、といった問題がある。
【００５６】
以上に述べた比較例１、比較例２および比較例３に係る温度センサ用保護管は、いずれも全体がステンレス鋼のみから構成されている。しかしながら、これらの比較例に係る温度センサ用保護管においては、構成部品の一部が特別な形状を有していたり、レーザ溶接のための特別な寸法公差を要したりするため、実施例に係る温度センサ用保護管に比べて部品の調達コストが高くなったり、寸法仕様の変更に対応できないといった問題がある。
【符号の説明】
【００５７】
１  チューブ
２  レデューサ
３  ジョイント
４  パイプ
５  めすナット
６  ガスケット
７  おすナット
８  ケーブル
９  結合端子
１０  タンク
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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