JP2000055741A

JP2000055741A - 連続測温装置

Info

Publication number: JP2000055741A
Application number: JP10235006A
Authority: JP
Inventors: Nobumasa Yoshino; 伸正吉野; Hisafumi Sakurai; 寿文桜井; Kentaro Tanaka; 謙太郎田中; Satoru Maejima; 悟前島
Original assignee: KAWASO DENKI KOGYO; KAWASOU DENKI KOGYO KK; Daido Steel Co Ltd; Hitachi Zosen Corp
Current assignee: KAWASO DENKI KOGYO; KAWASOU DENKI KOGYO KK; Daido Steel Co Ltd; Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】ゴミ焼却炉等のような化学的、熱的、機械的
に過酷な環境とされた炉内に使用される連続測温装置を
提供する。【構成】先端に閉塞部を備えた耐熱保護管に熱電対を
挿入し、熱電対の温接点部を前記閉塞部の内側に臨まし
めて成る連続測温装置において、前記耐熱保護管が、Ｃ
ｒ及びＦｅを含有する耐熱合金から成る管材により形成
され、前記閉塞部が、前記管材の先端部を絞り加工する
ことにより中心部に小孔を残して膨出する底壁部と、前
記小孔に充填溶接された溶接金属により形成されて成
り、前記溶接金属が、Ｃｏを含有するＦｅ−Ｃｒ系合金
で且つ低炭素の耐熱合金から成る構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ焼却炉等のよ
うな化学的、熱的、機械的に非常に過酷な環境とされた
炉内に使用される連続測温装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、先端に閉塞部を備えた耐熱保護管
に熱電対を挿入し、熱電対の温接点部を前記閉塞部の内
側に臨ましめて成る連続測温装置が公知である。高炉や
加熱炉等の高温環境下での使用を可能にするため、前記
耐熱保護管は、ＳＵＳ３１０、３０４、３１６等のステ
ンレス鋼や、サンドビックＰ−４（Ｃｒ系）、インコネ
ル（Ｎｉ−Ｃｒ）等の金属管、或いは、アルミナ、マグ
ネシア等の非金属管により形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、ダイオキシン問
題によりクローズアップされているゴミ焼却炉は、ダイ
オキシン等の有害ガスの発生を防止するために炉内温度
の管理が極めて重要であるにも拘わらず、適切な連続測
温装置が提供されていないのが現状である。

【０００４】このような焼却炉は、炉内で何が燃えてい
るのか検討もつかず、極めて高温で且つ酸化性、硫化性
が非常に強い環境であると言われている。本発明者らの
経験においても、例えば、ステンレス鋼により形成した
耐熱保護管を使用した測温装置を炉内に挿入して連続測
温を行うと、短時間で耐熱保護管が垂れ曲がり、使用に
耐えないことが確認されている。

【０００５】ところで、このような焼却炉の環境に耐え
る金属材料、即ち、高温耐熱性と、高温耐蝕性及び機械
的強度を満足する金属材料として、Ｃｒを１０〜４０重
量％、Ａｌを１０重量％以下、Ｔｉを５重量％以下、高
融点金属酸化物を０．１〜２重量％、残部を実質的にＦ
ｅとした酸化物分散強化型耐熱合金が提案されている
（特開平８−２４７８５６号）。そして、この合金素材
により連続測温装置の耐熱保護管を製作し、１３２０度
Ｃに加熱した酸化性の雰囲気の焼却炉において実験した
結果、１６８時間後においても、全く変形がなく、しか
も、酸化量も僅かであると報告されている。

【０００６】このような酸化物分散強化型耐熱合金は、
ＭＡ９５６の製品名の下で市販されており、本発明者ら
が本発明の実験のために市場で入手した製品の化学成分
は、次の〔表１〕の通りである。

【表１】

【０００７】然しながら、連続測温装置として使用する
ためには耐熱保護管を前述のような酸化物分散強化型耐
熱合金から成る管材により製作する場合でも、管材の先
端を確実に閉塞しなければならない。この点について、
前記特開平８−２４７８５６号は、管材の先端に、同じ
酸化物分散強化型耐熱合金により別体に形成した底部材
を溶接により接合する方法を開示しているが、この場
合、溶接温度によりＹ₂Ｏ₃及びＡｌが表面に溶出し、
内部での成分を少なくし強度不足を生じることになる。
特に、Ｙ₂Ｏ₃は、高温強度を向上させるために添加さ
れたものであるが、これが溶接温度を受けると合金内で
の分散を乱し、高温強度を低下せしめてしまう。

【０００８】そこで、溶接に代わるものとして、本発明
者らは、前記底部材を管材の先端に圧接することを試み
たが、接合強度の点で溶接に比して難点があり、しか
も、完全な気密状態での接合が困難であるため、連続測
温中に、炉内ガスが耐熱保護管に浸入して熱電対を劣化
せしめたり、最悪の場合、底部材が脱落し、炉外ガスが
耐熱保護管を経て端子箱から作業者に向けて噴出すると
いう危険がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは、耐熱保護管を前述のＭＡ９５６のよ
うな酸化物分散強化型耐熱合金から成る管材により形成
する一方において、該管材の先端部に閉塞部を形成する
に際し、該管材の先端部を絞り加工することにより中心
部に小孔を残して膨出する底壁部を形成せしめ、前記小
孔に溶接金属を充填溶接することが有利であることを知
得した（第一の知見）。これによれば、耐熱保護管を構
成する酸化物分散強化型耐熱合金が、該耐熱保護管から
一体の状態で先端に底壁部を形成するので、該底壁部が
脱落する虞れは全くなく、しかも、酸化物分散強化型耐
熱合金の優れた特性を具備している。

【００１０】或いは、管材の先端部に閉塞部を形成する
に際し、管材の先端開口部に栓部材を嵌入し、溶接金属
により栓部材を管材に気密的に溶接せしめることが有利
であることも知見した（第二の知見）。この際、栓部材
は、一端の径小部と他端の径大部の間で周面にテーパ面
を備えた断面台形状に形成し、前記径小部が管材の内径
よりも径小で且つ前記径大部が管材の内径と同径又は径
大となるように形成すれば、栓部材が管材の先端開口部
に強固に嵌入されると共に溶接され、脱落する虞れはな
い。

【００１１】ところで、前記第一の知見における溶接金
属について、本発明者らは、Ｃｏを含有するＦｅ−Ｃｒ
系合金で且つ低炭素の耐熱合金を使用すれば、底壁部に
対する接合強度が極めて高く、しかも、前述したような
溶接温度による高温強度の低下を底壁部に生じることが
ないという結果を確認した。実験は、耐熱製品用に開発
された市販の製品名ＵＭＣＯ−５０を溶接金属として使
用することにより行ったが、本発明者らが本発明の実施
のために市場で入手した製品の化学成分は、次の〔表
２〕の通りである。

【表２】

【００１２】耐熱製品の母材のために開発されたＵＭＣ
Ｏ−５０をそれが本来予期していない溶接金属として使
用したとき、好結果が確認された理由を理論的に探究す
ると、先ず、耐熱保護管から絞り加工により一体成形し
た底壁部の酸化物分散強化型耐熱合金（Ｃｒ、Ｆｅを含
有）に対して、溶接金属として用いるＵＭＣＯ−５０
（Ｆｅ−Ｃｒ系合金）がＦｅ及びＣｒと固溶体或いは全
率固溶体を形成せしめるため、強固な溶接強度が得られ
たものと考えられる。次に、溶接時の熱により底壁部に
おけるＹ₂Ｏ₃が合金内での分散を乱し、高温耐蝕強度
を低下する傾向を示すことは前述の通りであるが、溶接
金属としたＵＭＣＯ−５０に含まれているＣｏが高温強
度の低下を補い、その結果、溶接後の高温耐蝕強度を保
持できたものと考えられる。更に、溶接金属が炭素を多
く含む場合は、溶接個所に炭化物を形成して脆くなり、
接合強度を著しく低下するのに対して、溶接金属として
用いるＵＭＣＯ−５０は、低炭素（１％未満）であるた
め、このような強度低下をほとんど生じないからである
と考えられる。

【００１３】従って、このような理論的解明によれば、
本発明において、ＵＭＣＯ−５０のそれ自体でなくて
も、Ｃｏを含有するＦｅ−Ｃｒ系合金で且つ低炭素の耐
熱合金であれば、これを底壁部の小孔に充填溶接する溶
接金属として使用することにより、本発明の所期の目的
を達し得ることが理解される。

【００１４】ところで、絞り加工という作業性の手間を
改善するためには、前記第二の知見に関して述べたよう
に、溶接による強度低下を発生せしめないＵＭＣＯ−５
０により断面台形状の栓部材を製作し、管材の先端に切
落とし状に形成された開口部に栓部材を嵌入せしめ、隙
間を同じくＵＭＣＯ−５０から成る溶接金属により溶接
封じすることにより、手軽な構造で高温耐蝕強度を保持
せしめることが可能になる。この場合も、栓部材及び溶
接金属は、ＵＭＣＯ−５０のそれ自体でなくても、Ｃｏ
を含有するＦｅ−Ｃｒ系合金で且つ低炭素の耐熱合金で
あれば良い。

【００１５】更に、本発明者らは、研究と実験を重ねた
結果、耐熱保護管を前述のＭＡ９５６のような酸化物分
散強化型耐熱合金により形成する以外に、ＵＭＣＯ−５
０のようなＣｒ、Ｆｅ、Ｃｏを含有する耐熱合金により
形成した場合においても、ＭＡ９５６に比して遜色のな
い耐用性を満足できることを知見した。この場合におい
ても、耐熱合金（ＵＭＣＯ−５０）により構成した管材
の先端部に閉塞部を形成するに際しては、前記第一の知
見に基づいて、該管材の先端部を絞り加工することによ
り中心部に小孔を残して膨出する底壁部を形成せしめ、
前記小孔に同材の耐熱合金（ＵＭＣＯ−５０）から選ば
れた溶接金属を充填溶接することにより、充填された溶
接金属がＦｅ及びＣｒと固溶体或いは全率固溶体を形成
せしめ、本発明の所期の目的を達し得ることが確認され
た。また、前記第二の知見に基づいて、管部材の先端に
耐熱合金（ＵＭＣＯ−５０）により構成した断面台形状
の栓部材を嵌入し、隙間を同じく耐熱合金（ＵＭＣＯ−
５０）から成る溶接金属により溶接封じすることによ
り、手軽な構成で本発明の所期目的を達し得ることが確
認された。

【００１６】そこで、本発明が第一の手段として構成し
たところは、先端に閉塞部を備えた耐熱保護管に熱電対
を挿入し、熱電対の温接点部を前記閉塞部の内側に臨ま
しめて成る連続測温装置において、前記耐熱保護管が、
Ｃｒ及びＦｅを含有する耐熱合金から成る管材により形
成され、前記閉塞部が、前記管材の先端部を絞り加工す
ることにより中心部に小孔を残して膨出する底壁部と、
前記小孔に充填溶接された溶接金属により形成されて成
り、前記溶接金属が、Ｃｏを含有するＦｅ−Ｃｒ系合金
で且つ低炭素の耐熱合金から成る点にある。

【００１７】前記第一の手段において、前記底壁部を備
えた管材を構成する耐熱合金は、Ｃｒを１０〜４０重量
％、Ａｌを１０重量％以下、Ｔｉを５重量％以下、高融
点金属酸化物を０．１〜２重量％、残部を実質的にＦｅ
とする酸化物分散強化型耐熱合金から成り、前記小孔に
充填溶接された溶接金属は、Ｃｒを２０〜４０重量％、
Ｆｅを１０〜３０重量％、Ｃｏを３０〜５０重量％とし
て含有する耐熱合金から成ることが好ましい。

【００１８】更に、前記小孔に充填溶接された溶接金属
は、該小孔から底壁部の内側に向けて突出する隆起部を
備えていることが好ましく、これにより測温時の応答性
を良好にする。

【００１９】また、本発明が第二の手段として構成した
ところは、先端に閉塞部を備えた耐熱保護管に熱電対を
挿入し、熱電対の温接点部を前記閉塞部の内側に臨まし
めて成る連続測温装置において、前記耐熱保護管が、Ｃ
ｒ及びＦｅを含有する耐熱合金から成る管材により形成
され、前記閉塞部が、前記管材の先端開口部に嵌入され
た栓部材と、該栓部材を管材に気密的に溶接せしめた溶
接金属により形成されて成り、前記栓部材及び溶接金属
が、Ｃｏを含有するＦｅ−Ｃｒ系合金で且つ低炭素の耐
熱合金から成る点にある。

【００２０】前記第二の手段において、前記管材を構成
する耐熱合金は、Ｃｒを１０〜４０重量％、Ａｌを１０
重量％以下、Ｔｉを５重量％以下、高融点金属酸化物を
０．１〜２重量％、残部を実質的にＦｅとする酸化物分
散強化型耐熱合金から成り、前記栓部材及び溶接金属
は、Ｃｒを２０〜４０重量％、Ｆｅを１０〜３０重量
％、Ｃｏを３０〜５０重量％として含有する耐熱合金か
ら成ることが好ましい。

【００２１】更に、前記管材の先端開口部に嵌入された
栓部材は、一端の径小部と他端の径大部の間で周面にテ
ーパ面を備えた断面台形状に形成され、前記径小部が管
材の内径よりも径小で且つ前記径大部が管材の内径と同
径又は径大であることが好ましい。

【００２２】

【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。以下に説明する第一発明は前
記第一の知見に基づくものであり、第二発明は前記第二
の知見に基づくものである。

【００２３】〔第一発明〕図１（Ａ）は、連続測温装置
の全体を示している。図例において、耐熱保護管１は、
尾端に端子箱２を備えると共に軸方向中途部にフランジ
３を備えた尾端側保護管１ａと、先端に閉塞部４を備え
た先端側保護管１ｂとに分割され、両保護管１ａ、１ｂ
を継手５により同心状に連結することにより構成されて
いる。然しながら、図例のように分割することなく、耐
熱保護管１を１本の管材により一体に形成しても良い。

【００２４】耐熱保護管１には、短尺筒状の碍子を軸方
向に列設して成る絶縁手段６が内装されており、該絶縁
手段６に熱電対７が挿入され、図１（Ｂ）（Ｃ）に示す
ように、熱電対７の温接点部８を閉塞部４の内側に臨ま
しめている。

【００２５】このような連続測温装置は、ゴミ焼却炉等
の炉壁に貫通して設けられた測温開口部に挿入され、フ
ランジ３を炉壁の外側面に取付固着することにより、耐
熱保護管１の先端領域（図例では先端側保護管１ｂ）を
炉内に延出せしめ、熱電対７の温接点部８により感知さ
れる温度を連続的に測温する。

【００２６】図１（Ｂ）は、閉塞部４に関する第１実施
形態を示し、図１（Ｃ）は、閉塞部４に関する第２実施
形態を示しているが、何れの実施形態においても、閉塞
部４は、耐熱保護管１（図例では先端側保護管１ｂ）を
構成する管材の先端部を絞り加工することにより中心部
に小孔１０を残してほぼ球面状に膨出する底壁部１１を
形成した後、前記小孔１０に溶接金属１２を充填溶接す
ることにより形成される。これにより、耐熱保護管１の
先端部は、閉塞部４により内部を外気から気密的に絶縁
せしめられる。溶接金属１２は、小孔１０から底壁部１
１の内側に向けてほぼ球面状に突出する隆起部１２ａを
備えており、これにより、炉内で加熱される閉塞部４の
熱が、溶接金属１２を介して隆起部１２ａに熱伝導さ
れ、熱電対７の温接点部８に近づくので、熱電対７の熱
感度と応答性が良好になる。

【００２７】（第一発明の閉塞部に関する第１実施形
態）図１（Ｂ）に示す第１実施形態において、底壁部１
１は、耐熱保護管１を構成する管材の先端部を絞り加工
する際、該管材の肉を先端に向けて移動せしめることに
より、小孔１０に向けて次第に肉厚を増すように形成さ
れる。例えば、外径２２mm、内径１６mmの管材を絞り加
工する際に、底壁部１１の肉厚を小孔１０に向けて次第
に増加せしめることにより、該小孔１０の部分における
肉厚（小孔１０の軸長に相当する）を管材の肉厚３mmを
超える厚さ（例えば約４mm〜約６mm）に増加している。
従って、溶接金属１２を充填溶接する際、小孔１０の内
周面に対する溶融金属１２の溶接面積が広くなり、充分
な接続強度が確保される。しかも、該小孔１０に充填溶
接した溶接金属１２の軸長も長くなり、隆起部１２ａを
含むと更に長く形成されるので、分厚い強固な溶接金属
１２が形成される。

【００２８】図２は、前記第１実施形態に係る閉塞部４
を形成する際の工程を示している。図２（Ａ）に示すよ
うに、耐熱保護管１（図例では先端側保護管１ｂ）の素
材は、外径２２mm、内径１６mmの管材１３から成り、先
端部１４を切り落とされ、開口せしめている。

【００２９】適宜洗浄液により洗浄された管材１３は、
図２（Ｂ）に示すように、先端部１４を専用ローラによ
りほぼ球面状に膨出するように絞り加工され、これによ
り、次第に肉厚を増す底壁部１１を形成すると共に、中
心部に小孔１０を形成する。小孔１０の内径は、約３mm
〜約４mmである。

【００３０】引き続き、図２（Ｃ）に示すように、ＴＩ
Ｇ溶接、その他の溶接法により、前記小孔１０に溶接金
属１２を充填溶接する。この際、管材１３の尾端側から
挿入された冷し金１５が底壁部１１の内側面に密接さ
れ、該冷し金１５の先端面に小孔１０に臨むほぼ球面状
の凹部１６を備えている。そこで、溶接金属１２の溶融
池が凹部１６に浸入せしめられ、底壁部１１の内側に向
けて突出する隆起部１２ａを形成する。底壁部１１の内
面から肉盛り状に突出する隆起部１２ａの高さは、約
０．５mm〜約２mmである。尚、小孔１０から外側に向け
て溶接金属１２の余肉１２ｂが隆起する。

【００３１】その後、管材１３から冷し金１５を抜出し
た後、前記余肉１２ｂを管材１３の軸線に直交する方向
に研磨して除去すれば、図２（Ｄ）に示すような閉塞部
４を備えた耐熱保護管１が得られる。

【００３２】（第一発明の閉塞部に関する第２実施形
態）図１（Ｃ）に示す第２実施形態において、底壁部１
１は、耐熱保護管１を構成する管材の先端部を絞り加工
すことにより、中心部に小孔１０を残してほぼ半球状に
膨出するように形成される際、その肉厚に増減を有せ
ず、ほぼ均一な肉厚のまま形成される。例えば、外径２
２mm、内径１６mmの管材を絞り加工するすることにより
形成された底壁部１１の肉厚は、管材の肉厚３mmとほぼ
同一肉厚であり、小孔１０の部分における肉厚（小孔１
０の軸長に相当する）もほぼ同一肉厚である。そして、
小孔１０に溶接金属１２を充填溶接すると共に、該溶接
金属１２に底壁部１１の内側に向けて突出する隆起部１
２ａを形成せしめ、これにより、閉塞部４を形成する。

【００３３】図３は、前記第２実施形態に係る閉塞部４
を形成する際の工程を示している。図３（Ａ）に示すよ
うに、耐熱保護管１（図例では先端側保護管１ｂ）の素
材は、外径２２mm、内径１６mmの管材１３から成り、先
端部１４を切り落とされ、開口せしめている。

【００３４】適宜洗浄液により洗浄された管材１３は、
図３（Ｂ）に示すように、先端部１４を専用ローラによ
りほぼ半球状に膨出するように絞り加工され、これによ
り、底壁部１１を形成すると共に、中心部に内径が約３
mm〜約４mmの小孔１０を形成する。前述のように、底壁
部１１の肉厚は、管材１３から小孔１０に至る全体がほ
ぼ均一な肉厚を有する。

【００３５】引き続き、図３（Ｃ）に示すように、ＴＩ
Ｇ溶接、その他の溶接法により、前記小孔１０に溶接金
属１２を充填溶接する。この際、管材１３の尾端側から
挿入された冷し金１５が底壁部１１の内側面に密接さ
れ、該冷し金１５の先端面に小孔１０に臨むほぼ球面状
の凹部１６を備えている。そこで、溶接金属１２の溶融
池が凹部１６に浸入せしめられ、底壁部１１の内側に向
けて突出する隆起部１２ａを形成する。底壁部１１の内
面から肉盛り状に突出する隆起部１２ａの高さは、約
０．５mm〜約２mmである。尚、小孔１０から外側に向け
て溶接金属１２の余肉１２ｂが隆起する。

【００３６】その後、管材１３から冷し金１５を抜出し
た後、前記余肉１２ｂ及び底壁部１１を、該底壁部１１
のほぼ半球状の外側表面に沿って研磨することにより前
記余肉１２ｂを除去すれば、図３（Ｄ）に示すような閉
塞部４を備えた耐熱保護管１が得られる。

【００３７】〔第二発明〕図４は、閉塞部４に関する第
二発明を示しており、図４（Ａ）に示すような栓部材１
２Ｘが用いられる。栓部材１２Ｘは、一端の径小部１７
と他端の径大部１８の間で周面にテーパ面１９を備えた
断面台形状に形成され、前記径小部１７の外径が管材１
３（保護管１ｂ）の内径よりも径小に形成され、前記径
大部１８が管材１３（保護管１ｂ）の内径と同径又は径
大に形成されている。

【００３８】このような栓部材１２Ｘを用いて形成した
閉塞部４について、図４（Ｂ）は第１実施形態を示し、
図４（Ｃ）は第２実施形態を示している。何れの実施形
態においても、閉塞部４は、耐熱保護管１（図例では先
端側保護管１ｂ）を構成する管材の先端部を切落とし、
形成された開口部２０に栓部材１２Ｘを嵌入せしめると
共に、該栓部材１２Ｘと保護管の開口縁の間の隙間に溶
接金属１２Ｙを充填溶接することにより形成される。こ
れにより、耐熱保護管１の先端部は、閉塞部４により内
部を外気から気密的に絶縁せしめられる。

【００３９】（第二発明の閉塞部に関する第１実施形
態）図４（Ｂ）に示す第１実施形態において、栓部材１
２Ｘは、径小部１７を保護管１の開口部２０の内方に向
けて嵌入せしめられる。保護管１の内径よりも径小とさ
れた径小部１７を開口部２０に導入した状態で、ハンマ
ーその他の打撃手段により径大部１８を殴打すれば、テ
ーパ面１９が開口部２０に圧入され、栓部材１２Ｘがテ
ーパ面１９を介して保護管１の内面に楔状に打込まれ
る。このため、栓部材１２Ｘの径大部１８は、保護管１
の内径よりも径大に形成されている。その後、保護管１
の開口縁と径大部１８の周縁との間に溶接金属１２Ｙを
充填溶接せしめている。

【００４０】（第二発明の閉塞部に関する第２実施形
態）図４（Ｃ）に示す第２実施形態において、栓部材１
２Ｘは、径大部１８を保護管１の開口部２０の内方に向
けて嵌入せしめられる。このため、栓部材１２Ｘの径大
部１８は、保護管１の内径と同径に形成されている。径
大部１８を開口部２０に臨ましめた状態で、ハンマーそ
の他の打撃手段により径小部１７を殴打すれば、栓部材
１２Ｘは開口部２０に圧入される。この状態で、保護管
１の開口内縁と径小部１７の間には隙間が形成されるの
で、該隙間に溶接金属１２Ｙを充填溶接せしめている。
この際、溶接金属により、更に、保護管１の開口縁から
径小部１７の端面を覆うように肉盛部１２Ｙａを形成し
ても良い。

【００４１】〔耐熱保護管及び溶接金属の材質に関する
第１実施例〕

【００４２】耐熱保護管１（図例の尾端側保護管１ａと
先端側保護管１ｂの両者）の材質として、前述の〔表
１〕に示すＭＡ９５６を選択し、第一発明の溶接金属１
２、第二発明の栓部材１２Ｘ及び溶接金属１２Ｙの材質
として、前述の〔表２〕に示すＵＭＣＯ−５０を選択す
ることにより、第一発明における第１実施形態及び第２
実施形態、第二発明における第１実施形態及び第２実施
形態のような閉塞部４を備えた耐熱保護管１を形成し
た。

【００４３】この耐熱保護管１を使用した連続測温装置
を炉内温度が約８００〜約１０００度Ｃのゴミ焼却炉に
装着して実験したところ、耐熱保護管の曲がりや、溶接
金属や栓部材の剥離や脱落がなく、従来のＳＵＳ等の金
属保護管に比して長期間の延命が見られた。

【００４４】ＭＡ９５６が驚異的な耐熱性、高温強度及
び耐蝕性を満足するのは、次の化学成分に依拠している
ためであり、従って、本発明の耐熱保護管１を形成する
ための素材は、Ｃｒを１０〜４０重量％、Ａｌを１０重
量％以下、Ｔｉを５重量％以下、高融点金属酸化物を
０．１〜２重量％、残部を実質的にＦｅとした酸化物分
散強化型耐熱合金であれば良いと理解される。

【００４５】Ｃｒは、耐熱性を高めるために添加されて
おり、Ｃｒ含有量が不足すると所望の耐熱性を得られな
いため、１０重量％以上が必要である。一方、多過ぎる
とσ相を生成し脆化するから、４０重量％以下にする必
要がある。好ましくは、２０〜３５重量％である。

【００４６】Ａｌは、耐酸化性を高めるために添加され
ており、１０重量％を超えると有害な大型介在部の生成
を引き起こすので、１０重量％以下、好ましくは５重量
％である。

【００４７】Ｔｉは、耐酸化性を高めるために添加さ
れ、５重量％を超えると有害な大型介在部の生成を引き
起こすので、５重量％以下にする必要がある。

【００４８】高融点金属酸化物は、Ｙ₂Ｏ₃、Ｚｒ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃から選ばれる１種以上を用いるが、合
金を高温で安定化するために添加され、０．１重量％よ
りも少ないとその効果がなく、２重量％を超えると脆化
するので、０．１〜２重量％にする必要がある。

【００４９】一方、ＵＭＣＯ−５０が溶接金属１２並び
に栓部材１２Ｘ及び溶接金属１２Ｙとして耐熱性、接合
性、機械的強度及び耐蝕性を満足するのは、前述したよ
うに、保護管１を構成する酸化物分散強化型耐熱合金
（Ｃｒ、Ｆｅを含有する）に対して、溶接金属１２並び
に栓部材１２Ｘ及び溶接金属１２Ｙ（Ｆｅ−Ｃｒ系合
金）がＦｅ及びＣｒと固溶体或いは全率固溶体を形成せ
しめ、強固な溶接強度を可能にすること、溶接時の熱に
より保護管１を構成する酸化物分散強化型耐熱合金にお
けるＹ₂Ｏ₃の分散が乱れ高温強度を低下せしめるが、
溶接金属１２並びに栓部材１２Ｘ及び溶接金属１２Ｙに
含まれるＣｏがその高温強度の低下を補うことにより、
溶接後の高温強度を保持すること、更に、溶接時に溶接
個所に炭化物を形成し脆くなり接合強度を低下しないよ
うに低炭素とされていること、にあると考えられる。

【００５０】従って、本発明の溶接金属１２並びに栓部
材１２Ｘ及び溶接金属１２Ｙを形成するための素材は、
Ｃｒを２０〜４０重量％、Ｆｅを１０〜３０重量％、Ｃ
ｏを３０〜５０重量％として含有する耐熱合金であり、
低炭素（１重量％未満、好ましくは実質的に０％）であ
れば良いと理解される。

【００５１】〔耐熱保護管及び溶接金属の材質に関する
第２実施例〕

【００５２】耐熱保護管１（図例の尾端側保護管１ａと
先端側保護管１ｂの両者）の材質として、前述の〔表
１〕に示すＭＡ９５６を選択し、第一発明の溶接金属１
２、第二発明の栓部材１２Ｘ及び溶接金属１２Ｙの材質
ととして、前述の〔表２〕に示すＵＭＣＯ−５０を選択
することにより、第一発明における第１実施形態及び第
２実施形態、第二発明における第１実施形態及び第２実
施形態のような閉塞部４を備えた耐熱保護管１を形成
し、更に、閉塞部４の外側表面を含む耐熱保護管１の外
側表面にＣｏＣｒＭｏ系の酸腐蝕防止剤を溶射加工し
た。

【００５３】この溶射層を有する耐熱保護管１を使用し
た連続測温装置を炉内温度が約８００〜約１０００度Ｃ
のゴミ焼却炉に装着して実験したところ、耐熱保護管の
曲がりがなく、溶接金属や栓部材の剥離や脱落もなく、
更には炉内壁を伝わり保護管表面に接触する腐蝕性の液
体による保護管の腐蝕によるわん曲折損からも保護する
ことができ、更なる延命効果が見られた。

【００５４】〔耐熱保護管及び溶接金属の材質に関する
第３実施例〕

【００５５】耐熱保護管１（図例の尾端側保護管１ａと
先端側保護管１ｂの両者）の材質として、前述の〔表
２〕に示すＵＭＣＯ−５０を選択し、第一発明の溶接金
属１２、第二発明の栓部材１２Ｘ及び溶接金属１２Ｙの
材質として、同じく〔表２〕に示すＵＭＣＯ−５０を選
択することにより、第一発明における第１実施形態及び
第２実施形態、第二発明における第１実施形態及び第２
実施形態のような閉塞部４を備えた耐熱保護管１を形成
した。

【００５６】この耐熱保護管１を使用した連続測温装置
を炉内温度が約８００〜約１０００度Ｃのゴミ焼却炉に
装着して実験したところ、ＭＡ９５６に比べると寿命は
短いが、所望の測定期間では、溶接金属や栓部材の剥離
や脱落はなく、耐熱保護管の表面は健全であることが確
認された。

【００５７】このように耐熱保護管１と、溶接金属１２
並びに栓部材１２Ｘ及び溶接金属１２Ｙとの双方を形成
する同材の耐熱合金は、Ｃｒの添加によりσ相を生成し
ない範囲で耐熱性を高め、Ｃｏの添加により脆化しない
範囲で高温強度を高め、更に、溶接金属１２及び１２Ｙ
がＦｅ及びＣｒと固溶体或いは全率固溶体を形成せしめ
ることを目的としているため、Ｃｒを２０〜４０重量
％、Ｆｅを１０〜３０重量％、Ｃｏを３０〜５０重量％
として含有する耐熱合金であれば良いと理解される。

【００５８】

【発明の効果】請求項１及び２に記載の本発明によれ
ば、先端に閉塞部４を備えた耐熱保護管１に熱電対７を
挿入し、熱電対の温接点部８を前記閉塞部４の内側に臨
ましめて成る連続測温装置において、耐熱保護管１を構
成する管材が、Ｃｒ及びＦｅを含有するＭＡ９５６やＵ
ＭＣＯ−５０のような特定の化学成分とした耐熱合金か
ら選ばれ、前記閉塞部４が、前記管材の先端部を絞り加
工することにより中心部に小孔１０を残してほぼ球面状
その他の突出形状に膨出する底壁部１１と、該小孔１０
に充填溶接された溶接金属１２により形成され、しか
も、該溶接金属１２が、Ｃｏを含有するＦｅ−Ｃｒ系合
金で且つ低炭素とされたＵＭＣＯ−５０のような特定の
化学成分とした耐熱合金から選ばれたものであるから、
ゴミ焼却炉のような化学的、熱的、機械的に過酷な環境
下において、長時間にわたる連続測温を可能にする効果
がある。

【００５９】そして、請求項３に記載の本発明によれ
ば、小孔１０に充填溶接した溶接金属１２により該小孔
から底壁部１１の内側に向けて突出する隆起部１２ａを
形成せしめることにより、炉内で加熱される閉塞部４の
熱が、溶接金属１２を介して隆起部１２ａに熱伝導さ
れ、熱電対７の温接点部８に近づくので、熱電対７の熱
感度と応答性が良好になるという効果がある。

【００６０】また、請求項４及び５に記載の本発明によ
れば、耐熱保護管１を構成する管材が、Ｃｒ及びＦｅを
含有するＭＡ９５６やＵＭＣＯ−５０のような特定の化
学成分とした耐熱合金から選ばれ、前記閉塞部４が、保
護管１の先端開口部２０に嵌入された栓部材１２Ｘと、
該栓部材１２Ｘを保護管１の開口縁に気密的に溶接せし
めた溶接金属１２Ｙにより形成され、しかも、栓部材１
２Ｘ及び溶接金属１２Ｙが、Ｃｏを含有するＦｅ−Ｃｒ
系合金で且つ低炭素とされたＵＭＣＯ−５０のような特
定の化学成分とした耐熱合金から選ばれたものであるか
ら、ゴミ焼却炉のような化学的、熱的、機械的に過酷な
環境下において、長時間にわたる連続測温を可能にする
効果がある。

【００６１】そして、請求項６に記載の本発明によれ
ば、栓部材１２Ｘが、一端の径小部１７と他端の径大部
１８の間で周面にテーパ面１９を備えた断面台形状に形
成され、前記径小部１７が保護管１の内径よりも径小で
且つ前記径大部１８が保護管１の内径と同径又は径大に
形成された構成であるから、該栓部材１２Ｘを保護管の
開口部２０に強固に嵌入せしめることが可能であり、手
軽な構成で所期の閉塞部４を容易に形成することができ
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続測温装置を示しており、（Ａ）は
該装置の一つの実施形態を示す全体図、（Ｂ）は耐熱保
護管の閉塞部に関する第一発明の第１実施形態を示す断
面図、（Ｃ）は耐熱保護管の閉塞部に関する第一発明の
第２実施形態を示す断面図である。

【図２】第一発明の第１実施形態に係る閉塞部を形成す
る工程を示しており、（Ａ）〜（Ｄ）は、工程を時系列
的に示す断面図である。

【図３】第一発明の第２実施形態に係る閉塞部を形成す
る工程を示しており、（Ａ）〜（Ｄ）は、工程を時系列
的に示す断面図である。

【図４】耐熱保護管の閉塞部に関する第二発明を示して
おり、（Ａ）は栓部材の実施形態を示す斜視図、（Ｂ）
は第二発明の第１実施形態を示す断面図、（Ｃ）は第二
発明の第２実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１耐熱保護管４閉塞部７熱電対８温接点部１０小孔１１底壁部１２溶接金属１２Ｘ栓部材１２Ｙ溶接金属１２ａ隆起部１７径小部１８径大部１９テーパ面２０開口部

フロントページの続き (72)発明者吉野伸正大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内 (72)発明者桜井寿文大阪市西区西本町１丁目７番10号川惣電機工業株式会社内 (72)発明者田中謙太郎大阪市西区西本町１丁目７番10号川惣電機工業株式会社内 (72)発明者前島悟東京都町田市鶴間1480−１スカイプラザ鶴間Ａ−１号Ｆターム(参考） 2F056 BP01 BP03 CL13 KC01 KC06 KC08 KC12 KC18 WA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に閉塞部を備えた耐熱保護管に熱電
対を挿入し、熱電対の温接点部を前記閉塞部の内側に臨
ましめて成る連続測温装置において、前記耐熱保護管が、Ｃｒ及びＦｅを含有する耐熱合金か
ら成る管材により形成され、前記閉塞部が、前記管材の
先端部を絞り加工することにより中心部に小孔を残して
膨出する底壁部と、前記小孔に充填溶接された溶接金属
により形成されて成り、前記溶接金属が、Ｃｏを含有するＦｅ−Ｃｒ系合金で且
つ低炭素の耐熱合金から成ることを特徴とする連続測温
装置。
【請求項２】前記底壁部を備えた管材を構成する耐熱
合金が、Ｃｒを１０〜４０重量％、Ａｌを１０重量％以
下、Ｔｉを５重量％以下、高融点金属酸化物を０．１〜
２重量％、残部を実質的にＦｅとする酸化物分散強化型
耐熱合金から成り、前記小孔に充填溶接された溶接金属が、Ｃｒを２０〜４
０重量％、Ｆｅを１０〜３０重量％、Ｃｏを３０〜５０
重量％として含有する耐熱合金から成ることを特徴とす
る請求項１に記載の連続測温装置。
【請求項３】前記小孔に充填溶接された溶接金属が、
該小孔から底壁部の内側に向けて突出する隆起部を備え
て成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続測
温装置。
【請求項４】先端に閉塞部を備えた耐熱保護管に熱電
対を挿入し、熱電対の温接点部を前記閉塞部の内側に臨
ましめて成る連続測温装置において、前記耐熱保護管が、Ｃｒ及びＦｅを含有する耐熱合金か
ら成る管材により形成され、前記閉塞部が、前記管材の
先端開口部に嵌入された栓部材と、該栓部材を管材に気
密的に溶接せしめた溶接金属により形成されて成り、前記栓部材及び溶接金属が、Ｃｏを含有するＦｅ−Ｃｒ
系合金で且つ低炭素の耐熱合金から成ることを特徴とす
る連続測温装置。
【請求項５】前記管材を構成する耐熱合金が、Ｃｒを
１０〜４０重量％、Ａｌを１０重量％以下、Ｔｉを５重
量％以下、高融点金属酸化物を０．１〜２重量％、残部
を実質的にＦｅとする酸化物分散強化型耐熱合金から成
り、前記栓部材及び溶接金属が、Ｃｒを２０〜４０重量％、
Ｆｅを１０〜３０重量％、Ｃｏを３０〜５０重量％とし
て含有する耐熱合金から成ることを特徴とする請求項４
に記載の連続測温装置。
【請求項６】前記管材の先端開口部に嵌入された栓部
材が、一端の径小部と他端の径大部の間で周面にテーパ
面を備えた断面台形状に形成され、前記径小部が管材の
内径よりも径小で且つ前記径大部が管材の内径と同径又
は径大であることを特徴とする請求項４又は５に記載の
連続測温装置。