(57)【要約】【課題】熱電対を取り外すことなく、保護管の腐食及び磨耗を確認できる熱電対を提供する。【解決手段】熱電対１０は、温度センサ１を保護する内部が中空の長尺の保護管２と管継手３を備える。保護管２は、温度検出部１ａが先端部に位置するように、温度センサ１を収容する。管継手３は、保護管２と接続し、保護管２の内部と連通する貫通穴３４を中心部に有する。保護管２の内部は、温度センサ１の外径より大きい内径を有し、管継手３は、外部に面して開口し、貫通穴３４に連通して、保護管２の内部の圧力を検査可能な検査孔３ａを有する。磨耗により保護管２に穴が貫通した場合に、保護管２の内部圧力が大気圧より高くなるので、熱電対１０を取り外すことなく、保護管２の内部に連通する検査孔３ａから検査できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉塵を含む熱流体の温度を測定するために、この熱流体が流動する通風路を囲う側壁に取り付けた熱電対であって、
温度検出部を先端部に有する長尺の温度センサと、
前記温度検出部が先端部に位置するように前記温度センサを内部に収容し、この先端部が前記通風路の内部に突出するように基端部を前記側壁に取り付けた内部が中空の長尺の保護管と、
この保護管の基端部に先端部が接続し、前記温度センサが挿通されると共に、前記保護管の内部と同軸状に連通する貫通穴を中心部に有する管継手と、
この管継手の基端部に先端部が接続し、この先端部から前記温度センサを突出するように当該温度センサの基端部側を内装するニップルと、を備え、
前記保護管の内部は、前記温度センサの外径より大きい内径を有し、
前記管継手は、外部に面して開口し、前記保護管の内部に連通して、前記保護管の内部の圧力を検査可能な検査孔を有する熱電対。
【請求項２】
前記温度センサを中心部に挿通すると共に、前記保護管の内壁と所定の間隙を有して、この間隙が前記貫通穴を介して前記検査孔に連通するように、前記保護管の内部に同軸状に配置される内部保護管を更に備える請求項１記載の熱電対。
【請求項３】
前記検査孔の開口を封止可能な栓を備える請求項１又は２記載の熱電対。
【請求項４】
前記検査孔に接続して、前記保護管の内部の圧力と大気圧とを比較する比較検査器を更に備え、
前記比較検査器は、
内部が中空の透明管と、
この透明管に収容されて軸方向に転動可能な軽量のボールと、
このボールが脱落しないように前記透明管の一方の端部を封止すると共に、前記検査孔に接続して当該検査孔と前記透明管の内部を連通する第１連通孔を設ける第１ブッシングと、
このボールが脱落しないように前記透明管の他方の端部を封止すると共に、大気と前記透明管の内部を連通する第２連通孔を設ける第２ブッシングと、を有し、
前記透明管を水平状態に設置すると共に、前記ボールを前記透明管の中央部に配置して、当該ボールの挙動の有無を検査する、請求項１から３のいずれかに記載の熱電対。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電対に関する。特に、石炭を燃料とする火力発電所などにおいて、粉塵を含む排ガスなどの熱流体の温度を測定するために好適な熱電対の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、石炭を燃料とする火力発電所の構成の一例を示す配置図である。図４を参照すると、火力発電所Ｐｓは、ボイラ８１、タービン８２、発電機８３、及び復水器８４を備えている。ボイラ８１の内部には、過熱器８１ａを配置している。過熱器８１ａは、ボイラ８１に接続している。そして、ボイラ８１で加熱された過熱蒸気がタービン８２に供給される。
【０００３】
図４を参照すると、タービン８２は、過熱器８１ａから供給された過熱蒸気が内部の羽根車に吹き付けられて、この羽根車が回転する。そして、タービン８２に連結した発電機８３を動かし、発電できる。なお、発電機８３には、励磁機８３ａを連結している。発電機８３で発生した電気は、変圧器８３ｂ、開閉所８３ｃ、送電鉄塔８３ｄを経て外部に送電される。
【０００４】
図４を参照すると、タービン８２を駆動した後の蒸気は、復水器８４に供給されて、冷却及び凝縮される。復水器８４には、この蒸気を冷却及び凝縮するために、海水が取水されて供給され、復水器８４の内部を循環した後に、海に放水される。そして、凝縮された水（純水）は、再び過熱器８１ａに供給される。なお、復水器８４には、純水を補給するために純水タンク８４ａを接続している。
【０００５】
又、図４を参照すると、火力発電所Ｐｓは、バンカ９１と微粉炭機９２を備えている。バンカ９１には、図示しない石炭サイロから運炭設備によって石炭が供給される。この石炭は、微粉炭機９２に供給され、微粉炭になるまで粉砕される。そして、この微粉炭がボイラ８１の火炉８０に供給され、燃焼される。
【０００６】
一方、図４を参照すると、ボイラ８１で燃焼後の排ガスは、排気通風路９３を経て、一部の排ガスが空気と混合されて、火炉８０に循環される。又、大部分の排ガスは、集塵機９４から煙突９５を経て、大気に排出される。そして、排気通風路９３を流動する排ガスの温度を測定するための熱電対７を排気通風路９３に設けている。なお、図４において、脱硫装置などは、図示を省略している。
【０００７】
図５は、排気通風路９３の一部に設置された熱電対の一例を示す斜視図である。図５に示された熱電対７は、後述する端子箱付ねじ込みタイプの熱電対であって、熱電対７の先端部を排気通風路９３の内部に突出するように配置している。
【０００８】
図５を参照すると、排気通風路９３の外壁には、熱電対７を保持するための取付け板９３ａを固定している。そして、熱電対７の基端部側に設けた接続ねじ部７２ｂ（図６参照）を回転することにより、熱電対７を取付け板９３ａから取り外すことができる。
【０００９】
図６は、従来技術による熱電対７の構成を示す正面図であり、要部を断面図で示している。図６を参照すると、熱電対７は、比較的細径の温度センサ７１、長尺の保護管７２、及びニップル７３を備えている。温度センサ７１は、異種金属線を内装し、その先端部には、これらの異種金属線を接合した温度検出部７１ａを有している。
【００１０】
図６を参照すると、保護管７２は、温度センサ７１を挿入して、温度検出部７１ａが先端部に位置するように、中心部に挿入穴７２ａを穿設している。保護管７２は、温度検出部７１ａを保護するために、挿入穴７２ａを貫通することなく閉塞している。又、保護管７２は、接続ねじ部７２ｂを基端部に有している。
【００１１】
図６を参照すると、接続ねじ部７２ｂは、六角柱状の頭部７２１とテーパ雄ねじ部７２２を形成している。頭部７２１をスパナなどの工具で回転して、テーパ雄ねじ部７２２を取付け板９３ａ（図５参照）に設けたテーパ雌ねじ部（図示せず）に螺合することにより、排気通風路９３の内部の排ガスが外に漏れないように密封できる。
【００１２】
又、図６を参照すると、接続ねじ部７２ｂは、テーパ雌ねじ部７２３を中心部に形成している。テーパ雌ねじ部７２３は、後述するテーパ雄ねじ部７３２を気密可能に接続できる。又、テーパ雌ねじ部７２３は、挿入穴７２ａに連通している。
【００１３】
図６を参照すると、ニップル７３は、接続ねじ部７３ａを先端部に有している。接続ねじ部７３ａは、六角柱状の頭部７３１とテーパ雄ねじ部７３２を形成している。頭部７３１をスパナなどの工具で回転して、テーパ雄ねじ部７３２をテーパ雌ねじ部７２３に螺合することにより、ニップル７３を保護管７２に接続すると共に、接続ねじ部７２ｂを密封できる。又、頭部７３１をスパナなどの工具で回転して、保護管７２とニップル７３を分離できる。そして、保護管７２から温度センサ７１を引き抜くことができる。
【００１４】
又、図６を参照すると、ニップル７３は、端子箱７３ｂを基端部に有している。端子箱７３ｂは、温度センサ７１となる異種金属線と補償導線７ｗとを内部で接続している。そして、端子箱７３ｂは、温度検出部７１ａでの温度検出信号を伝える信号線となる補償導線７ｗを延出している。例えば、この補償導線７ｗは、図示しない集中監視盤に接続されている。
【００１５】
図４から図６を参照して、保護管７２は、排気通風路９３の排ガスが流れる方向（流路）と直交するように、配置されている。又、保護管７２は、通常、耐熱性のステンレスを使用している。しかし、前記の排ガスには、煤塵や微粉炭が含まれており、これらの粒子が保護管７２に激突するので、保護管７２の特定部位が損傷し、温度センサ７１に至るまで穴が開くというケースも考えられた。つまり、従来の保護管は、耐用期間が短いという不具合があった。
【００１６】
このような不具合を解消するため、熱伝導性能が低減することなく、耐用期間が大幅に延長できる熱電対用の保護管が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１７】
特許文献１による保護管は、耐熱合金を基体とする熱電対用の保護管であって、この保護管の少なくとも高度の高温耐蝕・耐磨耗性を要求される部位がコバルト系の合金製の基体で形成されると共に、この基体の表面に耐熱塗料で封孔処理された炭化タングステン（ＷＣ）系溶射被膜を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００１−２０１４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、特許文献１による保護管は、耐用期間を大幅に延長できるという利点があるが、この耐用期間は、排ガスの温度や流量などの諸条件によって異なっている。このため、石炭を燃料とする火力発電所などでは、保護管７２の磨耗を確認するために（図６参照）、定期的又は不定期に保護管７２の外観を検査している。
【００２０】
この場合、図４を参照すると、ボイラ８１の稼動を停止して（火力発電所の操業を停止して）、排気通風路９３の側壁から熱電対７を取り外す必要があるので（図５参照）、不便であるという問題があった。排気通風路９３の側壁から熱電対７を取り外すことなく、保護管７２の磨耗を判断できると便利である。
【００２１】
又、図５又は図６を参照すると、保護管７２を取り外して、保護管７２の外観を目視で確認した結果、磨耗により保護管７２に穴が貫通していない場合であっても、使用中に保護管７２にこの穴が貫通する心配があることから、保護管７２を新品に交換していた。つまり、結果的に耐用期間を短縮させていたという問題がある。
【００２２】
更に、図５又は図６を参照すると、温度センサ７１の異常を検知したときも、磨耗により保護管７２に穴が開き、これに起因して、温度センサ７１を損傷したのであるか、又、温度センサ７１自身の故障によるものであるかは、排気通風路９３の側壁から熱電対７を取り外すまで判断できないという、不便な問題があった。排気通風路９３の側壁から熱電対７を取り外すことなく、温度センサ７１の異常の原因を判断できれば、便利である。そして、以上のことが本発明の課題といってよい。
【００２３】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、排気通風路などの側壁から熱電対を取り外すことなく、保護管の腐食及び磨耗の進行を確認でき、又は温度センサの異常の原因を判断できる熱電対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】
【００２４】
本発明者は、ボイラが稼動中の排気通風路などの内部圧力は、大気圧より高いことに着目して、保護管の内部に連通する検査孔を外部に開口するように熱電対に設け、検査孔を介して保護管の内部圧力を検査することにより、これらの課題が解決可能なことを見出し、これに基づいて、以下のような新たな熱電対を発明するに至った。
【００２５】
（１）本発明による熱電対は、粉塵を含む熱流体の温度を測定するために、この熱流体が流動する通風路を囲う側壁に取り付けた熱電対であって、温度検出部を先端部に有する長尺の温度センサと、前記温度検出部が先端部に位置するように前記温度センサを内部に収容し、この先端部が前記通風路の内部に突出するように基端部を前記側壁に取り付けた内部が中空の長尺の保護管と、この保護管の基端部に先端部が接続し、前記温度センサが挿通されると共に、前記保護管の内部と同軸状に連通する貫通穴を中心部に有する管継手と、この管継手の基端部に先端部が接続し、この先端部から前記温度センサを突出するように当該温度センサの基端部側を内装するニップルと、を備え、前記保護管の内部は、前記温度センサの外径より大きい内径を有し、前記管継手は、外部に面して開口し、前記保護管の内部に連通して、前記保護管の内部の圧力を検査可能な検査孔を有する。
【００２６】
（２）本発明による熱電対は、前記温度センサを中心部に挿通すると共に、前記保護管の内壁と所定の間隙を有して、この間隙が前記貫通穴を介して前記検査孔に連通するように、前記保護管の内部に同軸状に配置される内部保護管を更に備えることが好ましい。
【００２７】
（３）本発明による熱電対は、前記検査孔の開口を封止可能な栓を備えることが好ましい。
【００２８】
（４）本発明による熱電対は、前記検査孔に接続して、前記保護管の内部の圧力と大気圧とを比較する比較検査器を更に備え、前記比較検査器は、内部が中空の透明管と、この透明管に収容されて軸方向に転動可能な軽量のボールと、このボールが脱落しないように前記透明管の一方の端部を封止すると共に、前記検査孔に接続して当該検査孔と前記透明管の内部を連通する第１連通孔を設ける第１ブッシングと、このボールが脱落しないように前記透明管の他方の端部を封止すると共に、大気と前記透明管の内部を連通する第２連通孔を設ける第２ブッシングと、を有し、前記透明管を水平状態に設置すると共に、前記ボールを前記透明管の中央部に配置して、当該ボールの挙動の有無を検査することが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明による熱電対は、磨耗により保護管に穴が貫通した場合に、保護管の内部圧力は、通風路の内部圧力と略同一になる。この場合、保護管の内部圧力は、保護管の内部に連通する検査孔から検査できるので、通風路の側壁から熱電対を取り外すことなく、保護管の磨耗を判断できる。
【００３０】
又、本発明による熱電対は、温度センサの異常を検知した場合に、保護管の内部に連通する検査孔を通じて、保護管の内部圧力を検査することにより、温度センサの異常の原因が保護管の磨耗によるものか、他の原因であるかを通風路の側壁から熱電対を取り外すことなく判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態による熱電対の構成を示す正面図であり、要部を断面図で示している。
【図２】前記実施形態による熱電対の構成を示す斜視分解組立図であり、検査孔の開口を封止する栓を配置した状態図である。
【図３】前記実施形態による熱電対の構成を示す斜視分解組立図であり、検査孔に接続する比較検査器を配置した状態図である。
【図４】石炭を燃料とする火力発電所の構成の一例を示す配置図である。
【図５】排気通風路の一部に設置された熱電対の一例を示す斜視図である。
【図６】従来技術による熱電対の構成を示す正面図であり、要部を断面図で示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
［熱電対の構成］
最初に、本発明の一実施形態による熱電対の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態による熱電対の構成を示す正面図であり、要部を断面図で示している。
【００３３】
図２は、前記実施形態による熱電対の構成を示す斜視分解組立図であり、検査孔の開口を封止する栓を配置した状態図である。図３は、前記実施形態による熱電対の構成を示す斜視分解組立図であり、検査孔に接続する比較検査器を配置した状態図である。なお、従来技術で使用した符号と同じ符号を有する構成品は、その作用を同一とするので、以下の説明では割愛する場合がある。
【００３４】
図１から図３を参照すると、本発明の一実施形態による熱電対１０は、比較的細径の長尺の温度センサ１、内部が中空の長尺の保護管２、管継手３、内部保護管４、及びニップル７３を備えている。温度センサ１は、異種金属線を内装し、その先端部には、これらの異種金属線を接合した温度検出部１ａを有している。
【００３５】
図１を参照すると、保護管２は、温度検出部１ａが先端部に位置するように、先端部の中心部に挿入穴２ａを穿設している。保護管２は、温度検出部１ａを保護するために、挿入穴２ａを貫通することなく閉塞している。
【００３６】
又、図１から図３を参照すると、保護管２は、内部保護管４を収容するために、収容穴２ｂを穿設している。内部保護管４は、中心部に貫通穴４ａを有している。内部保護管４は、温度センサ１を貫通穴４ａに挿通している。そして、内部保護管４は、温度検出部１ａを先端縁から僅かに突出した状態で、収容穴２ｂに配置されている。
【００３７】
又、図１を参照すると、内部保護管４は、収容穴２ｂと同軸状に配置されている。保護管２の内径は、内部保護管４の外径より大きく形成されている。そして、保護管２の内壁と内部保護管４の外壁とは、所定の間隙Ｍを有している。つまり、内部保護管４は、保護管２と所定の間隙Ｍを有して、収容穴２ｂに収容されている。
【００３８】
図２又は図３を参照すると、内部保護管４は、フランジ４ｆを基端部に形成している。フランジ４ｆの外径は、収容穴２ｂの内径より大きく形成している。そして、収容穴２ｂの入口側に設けた段差にフランジ４ｆが当接して、内部保護管４の基端部側が保持されている（図１参照）。又、フランジ４ｆには、放射状に複数の切り欠き溝４１を設けており、保護管２の内部（間隙Ｍ）と後述する貫通穴３４と連通している（図１参照）。
【００３９】
図１から図３を参照すると、保護管２は、接続ねじ部２ｃを基端部に有している。接続ねじ部２ｃは、六角柱状の頭部２１とテーパ雄ねじ部２２を形成している。頭部２１をスパナなどの工具で回転して、テーパ雄ねじ部２２を取付け板９３ａ（図５参照）に設けたテーパ雌ねじ部（図示せず）に螺合することにより、排気通風路９３の内部の排ガスが外に漏れないように密封できる。
【００４０】
又、図１から図３を参照すると、接続ねじ部２ｃは、テーパ雌ねじ部２３を中心部に形成している。テーパ雌ねじ部２３は、後述するテーパ雄ねじ部３２を気密可能に接続できる。又、テーパ雌ねじ部２３は、収容穴２ｂに連通している。
【００４１】
図１から図３を参照すると、管継手３は、一端側に六角柱状の頭部３１を形成し、他端側にテーパ雄ねじ部３２を形成している。頭部３１をスパナなどの工具で回転して、テーパ雄ねじ部３２を保護管２に設けたテーパ雌ねじ部２３に螺合することにより、管継手３を保護管２に接続すると共に、保護管２の内部を密封できる。
【００４２】
図２又は図３を参照すると、管継手３は、テーパ雌ねじ部３３を一端側の中心部に形成している。テーパ雌ねじ部３３は、ニップル７３に形成したテーパ雄ねじ部７３２を気密可能に接続できる（図１参照）。
【００４３】
図１を参照すると、管継手３は、貫通穴３４を中心部に有している。貫通穴３４は、テーパ雌ねじ部３３に連通している。又、管継手３を保護管２に接続した状態では、貫通穴３４は、保護管２の内部（間隙Ｍ）と同軸状に連通している。
【００４４】
図１を参照すると、貫通穴３４の内径は、温度センサ１の外径より十分に大きく形成されている。貫通穴３４に温度センサ１を挿通した状態では、貫通穴３４の内壁に検査孔３ａが斜めに穿孔されている。そして、検査孔３ａは、貫通穴３４を介して保護管２の内部に連通すると共に、頭部３１の表面（外部）に開口している。
【００４５】
図１を参照すると、管継手３の頭部３１には、検査孔３ａを設けている。検査孔３ａは、貫通穴３４に連通している。そして、検査孔３ａは、外部に面して開口している。図２を参照して、通常、検査孔３ａは、その開口が栓５で封止されている。図３を参照して、比較検査器６を検査孔３ａに接続して、保護管２の内部の圧力と大気圧とを比較できる。
【００４６】
図３を参照すると、比較検査器６は、透明管６１、軽量のボール６２、第１ブッシング６３、及び第２ブッシング６４で構成されている。透明管６１は、内部が中空になっている。ボール６２は、透明管６１に収容され、軸方向に転動できる。
【００４７】
図３を参照すると、第１ブッシング６３は、ボール６２が脱落しないように、透明管６１の一方の端部を封止している。又、第１ブッシング６３は、第１連通孔６３ａを開口している。第１ブッシング６３を検査孔３ａに接続して、検査孔３ａと透明管６１の内部を連通できる。第２ブッシング６４は、ボール６２が脱落しないように、透明管６１の他方の端部を封止している。又、第２ブッシング６４は、第２連通孔６４ａを開口している。第２連通孔６４ａは、大気と透明管６１の内部を連通している。
【００４８】
［熱電対の作用］
次に、実施形態による熱電対１０の作用及び効果を説明する。図１を参照して、粉塵を含む排ガスの磨耗により保護管２に穴が貫通した場合、保護管２の内部圧力は、排気通風路９３の内部圧力と略同一になる（図４参照）。この場合、保護管２の内部圧力は、保護管２の内部に連通する検査孔３ａから検査できるので、排気通風路９３の側壁から熱電対１０を取り外すことなく（図５参照）、保護管２の磨耗を判断できる。
【００４９】
又、図１を参照すると、実施形態による熱電対１０は、温度センサ１の異常を検知した場合に、保護管２の内部に連通する検査孔３ａを通じて、保護管２の内部圧力を検査することにより、温度センサ１の異常の原因を保護管２の磨耗によるものか、他の原因であるかを排気通風路９３の側壁から熱電対１０を取り外すことなく判断できる。
【００５０】
図３を参照して、例えば、保護管２の内部圧力は、比較検査器６を検査孔３ａに接続して、大気圧と比較して検査できる。この場合、透明管６１を水平状態に設置すると共に、ボール６２を透明管６１の中央部に配置しておく。そして、ボール６２が第２ブッシング６４に向かって移動した場合は、保護管２の内部圧力が大気圧より高いことが判り、磨耗により保護管２に穴が貫通していることが判る。一方、ボール６２が静止しているときは、保護管２はまだ健全であることが判る。このように、比較検査器６は、ボール６２の挙動の有無を検査することで、保護管２の穴あきの有無を判定できる。
【００５１】
又、図１から図３を参照すると、実施形態による熱電対１０は、保護管２の内部に同軸状に配置される内部保護管４を更に備えている。実施形態による熱電対１０は、保護管２と内部保護管４とで、温度センサ１を二重に保護することにより、保護管２に穴あきが生じても、温度センサ１を内部保護管４で保護でき、温度センサ１の損傷などのリスクを低減できる。
【００５２】
実施形態による熱電対１０は、ボイラ８１（図４参照）の稼動を停止することなく（火力発電所の操業を停止することなく）、保護管２の磨耗を判断できるので便利である。又、実施形態による熱電対１０は、排気通風路９３の側壁から熱電対１０を取り外すことなく、温度センサ１の異常の原因を判断できるので、便利である。
【００５３】
実施形態による熱電対１０は、熱電対１０を取り外すことなく、保護管２の穴あきを特定できるので、速やかに保護管２を交換することができる。又、実施形態による熱電対１０は、保護管２の内部に更に内部保護管４を備えているので、従来のように頻繁に保護管を交換することを緩和できる。
【００５４】
本発明による熱電対は、石炭を燃料とする火力発電所などにおいて、粉塵を含む排ガスなどの熱流体の温度を測定するために好適な構造を開示したが、本発明による熱電対の用途は、火力発電所に限定されない。本発明による熱電対は、コークス炉又は熱風炉などの高温大型炉に使用することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１  温度センサ
１ａ  温度検出部
２  保護管
３  管継手
３ａ  検査孔
１０  熱電対
３４  貫通穴
７３  ニップル
９３  排気通風路（通風路）
【図１】
2012132763.tif 000003
【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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