JP2000213997A - 熱電対装置 - Google Patents
熱電対装置Info
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- JP2000213997A JP2000213997A JP11012523A JP1252399A JP2000213997A JP 2000213997 A JP2000213997 A JP 2000213997A JP 11012523 A JP11012523 A JP 11012523A JP 1252399 A JP1252399 A JP 1252399A JP 2000213997 A JP2000213997 A JP 2000213997A
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Abstract
な熱電対装置を提供すること。 【解決手段】熱電対装置は、先端が閉鎖部10で閉鎖さ
れた挿入孔2を備え耐熱性をもつ材料で形成された外側
保護管1と、外側保護管1の挿入孔2に挿入され熱電対
挿入孔60を備え電気絶縁性をもつ材料で形成され絶縁
管6と、絶縁管6の熱電対挿入孔60に挿入され絶縁管
6の先端6k側に測温接点を備えた熱電対71,72
と、絶縁管6の先端6k側を外側保護管1の閉鎖部10
に向けて付勢する付勢力を発揮する付勢手段39とをも
つ。付勢手段39により、熱電対71,72をもつ絶縁
管6の先端6k側を外側保護管1の閉鎖部10に向けて
付勢する。
Description
に関する。本発明は、例えば、金属溶湯(鋳鉄溶湯、鋳
鋼溶湯、銅溶湯、アルミ溶湯、亜鉛溶湯など)やガスの
温度を測定する際に使用できる。
れている(特開昭60−198423号公報など)。こ
の熱電対装置は、先端が閉鎖された挿入孔を備え耐熱性
をもつ材料で形成された外側保護管と、外側保護管の挿
入孔に挿入され電気絶縁性をも材料で形成された絶縁管
と、絶縁管の熱電対挿入孔に挿入され先端側に測温接点
を備えた熱電対とをもつ。
測温対象物の温度を測定する。
ては、測温の際の時定数は大きく、熱電対による測温応
答性は必ずしも満足できるものできるものではなかっ
た。更に、外側保護管の閉鎖部と熱電対の測温接点との
間の間隔が変動するため、熱電対による測温精度も必ず
しも満足できるものではなかった。
であり、測温応答性および測温精度を改善するのに有利
な熱電対装置を提供することを課題とするにある。
は、先端が閉鎖部で閉鎖された挿入孔を備え耐熱性をも
つ材料で形成された外側保護管と、外側保護管の挿入孔
に挿入され熱電対挿入孔を備え電気絶縁性をもつ材料で
形成され絶縁管と、絶縁管の熱電対挿入孔に挿入され絶
縁管の先端側に測温接点を備えた熱電対と、絶縁管の先
端側を外側保護管の閉鎖部に向けて付勢する付勢力を発
揮する付勢手段とをもつことを特徴とするものである。
電対をもつ絶縁管の先端側を外側保護管の閉鎖部に向け
て付勢する。そのため外側保護管の内壁面と熱電対の測
温接点との間の間隔が低減または消失化する。故に、熱
電対の測温接点による測温応答性が改善される。本発明
装置によれば、付勢手段により、外側保護管の内壁面と
熱電対の測温接点との間の間隔のバラツキが低減または
消失化する。そのため、熱伝達のバラツキも低減され
る。故に、熱電対の測温接点による測温精度が改善され
る。
ば、付勢手段としてはバネを採用できる。バネとしては
コイルバネ、板バネ、皿バネ等の公知のバネを適宜選択
できる。バネの材質としては金属でも良いし、セラミッ
クスでも良い。本発明装置の好ましい態様によれば、付
勢手段は保護筒体の収容室に配置されており、保護筒体
は、その周壁に開口すると共に付勢手段の近傍に設けら
れた開口窓をもつ構成を採用できる。開口窓により、付
勢手段の冷却、付勢手段の状態の認識などを図り得る。
管の基端は、第1バネ着座部をもつ保持部を備えてお
り、保護筒体は、保持部の第1バネ着座部に対面する第
2バネ着座部をもつ固定部とを備えた構成を採用するこ
とができる。熱電対としては、測温できるものであれば
良く、使用条件によって適宜選択でき、白金-白金ロジ
ウム系であっても、アルメル-クロメル系であっても、
クロメル-コンスタンタン系であっても、鉄-コンスタン
タン系であっても、銅-コンスタンタン系であっても良
い。
の測温対象物に先端が接触するものであり、耐熱性をも
つ材料で形成されている。外側保護管を構成する材料と
しては、サーメット材料、セラミックス材料などを採用
できる。サーメット材料は、金属相に粒子状の耐火物相
を分散させて構成されている。本発明装置は、測温対象
物に外側保護管の先端部を接触させ、測温対象物の温度
を測定する。測温対象物としては、金属溶湯などの液
体、雰囲気ガスなどの気体、金属物や耐火物等の固体な
どを採用できる。
温する場合には、金属溶湯等の液体の液面に上方から、
本発明装置の先端を浸漬させても良い。あるいは、金属
溶湯などの液体を貯留している容器の壁部(例えば底部
または側壁部)から、本発明装置の先端を浸漬させても
良い。
第1実施例を説明する。本実施例に係る熱電対装置にお
いては、円筒有底パイプ状をなす外側保護管1が軸長方
向に延設されて設けられている。外側保護管1は、耐熱
性をもつ材料の1種であるサーメット材料により形成さ
れている。サーメット材料は、金属相に粒子状の耐火物
相を分散させて構成されている。本実施例では、モリブ
デン相に粒子状のジルコニア相を分散させて構成されて
いる。つまりMo相−ZrO2相の混合材料で構成され
ている。これは耐溶損性、耐高温性、熱伝導性等の特性
の確保を考慮したものである。外側保護管1は外壁面1
a及び内壁面1cをもつ。
挿入孔2が軸長方向に沿って延設されて形成されてい
る。外側保護管1の挿入孔2の先端(上端)は、閉鎖部
10により閉鎖されている。閉鎖部10は、ほぼ球状面
をもつ外壁面10aと、ほぼ球状面をもつ内壁面10c
とを備えている。外側保護管1の肉厚t1は、外側保護
管1の閉鎖部10の肉厚t2とほぼ相応し、肉厚変動を
抑制している。
入孔2の内径は実質的に同一とされているが、場合によ
っては、先端2kから離れるにつれて内径が僅かに拡径
するように僅かに傾斜していても良い。外側保護管1の
挿入孔2には、軸長方向に延設された絶縁管6が中間保
護管9とともに挿入されて配置されている。絶縁管6は
電気絶縁性をもつ材料(例えばアルミナ耐火材料)で形
成されている。絶縁管6には、互いに独立して軸長方向
に沿って並走された2個の熱電対挿入孔60が形成され
ている。
の熱電対71,72(白金-白金ロジウム)が個々に挿
入されており、熱電対71,72の途中部は互いに短絡
することが防止されている。図2に示すように、熱電対
71,72の先端側(上端側)には、両者を接合した測
温接点73が設けられている。図2に示すように、外側
保護管1と中間保護管9との間の隙間9xには、耐火物
粉末としてのアルミナ粉末粒子9yが装填されている。
このアルミナ粉末粒子9yは熱伝導性が良好であるた
め、測温応答性の向上に貢献できる。更に外側保護管1
と中間保護管9との間のガタを抑え得る。またアルミナ
粉末粒子9yは湯漏れにも対処し易い。
熱電対71,72を劣化させる性質をもつシリコンなど
の不純物が低減されるため、好ましく、重量比で95%
以上、例えば99.7%にできる。シリコンが増すと、
低融点化及び高温における組織の安定性の低下が起こ
り、中間保護管9への固着、反応が進み、中間保護管9
が損傷し易くなるおそれがある。
は適宜選択でき、300μm以下、200μm以下、1
00μm以下にできる。図1に示すように、外側保護管
1の基端1e側には保持金具3が設けられている。保持
金具3は、外側保持管1の後方に同軸的に延設された通
孔30をもつ金属製の主筒部31と、主筒部31の半径
方向外方に延設された金属製のフランジ部32と、フラ
ンジ部32の外周に設けられたリング状をなす金属製の
係合部33と、フランジ部32の後方に配置された螺孔
34をもつ金属製の径小筒部35と、主筒部31の後方
に同軸的に連結された金属製の保護筒体36とを備えて
いる。
に、その周壁36bに開口する開口窓36cと、凹状の
第2バネ着座部37eをもつ固定部として機能する固定
蓋部37ともつ。図3に示すように、前記した絶縁管6
の基端6eには保持部67が取着されている。保持部6
7は、絶縁管6の基端6eに嵌合されて被着されたキャ
ップ形状の被着筒部67aと、被着筒部67aに形成さ
れた凹状の第1バネ着座部67cとをもつ。被着筒部6
7aは、絶縁管6の基端6eに嵌合された円筒部67m
と、半径方向外方に延設されたフランジ部67nと、熱
電対71,72を導出する透孔67sとをもつ。被着筒
部67aの構成材料は炭素鋼(S45C相当品)である
が、これに限定されるものではない。
37とは互いに対面している。故におり、保持部67の
第1バネ着座部67cと固定蓋部37の第2バネ着座部
37eとは互いに対面している。保持部67の第1バネ
着座部67cと固定蓋部37の第2バネ着座部36eと
の間には、付勢手段としての圧縮コイル状をなすバネ3
9が介在している。バネ39は所要のバネ定数をもち、
絶縁管6の基端6eを矢印X1方向に付勢する。
の収容室36aに収容されている。開口窓36cは冷却
窓機能をもつ通気窓を兼ねるものであり、バネ39の近
傍に設けられており、バネ39に対面している。図1に
示すように、保持金具3の主筒部31の通孔30の基端
31e側には、アルミナ繊維などで形成されたシール材
47が装填されている。更に、主筒部31の基端31e
側には蓋板48が当てがわれ、蓋板48が基端31e側
に取付具49で取付られている。これによりアルミナ粉
末粒子9yの脱落が防止されている。
eと保持金具3との間には、アルミナリング4が設けら
れている。アルミナリング4は厚肉リング形状をなして
おり、外側保護管1や保持金具3とに同軸的に設けられ
ている。アルミナリング4は、圧縮成型及び焼成工程を
経た緻密な焼成れんがである定形れんがで構成されてい
るものである。アルミナリング4は、外側保護管1の基
端1eに対面する第1軸端面41と、保持金具3の主筒
部31の軸端面31pに対面する第2軸端面42と、軸
長方向に突出する環状嵌合部43とをもつ。環状嵌合部
43は、外側保護管1の基端1e及び保持金具3の主筒
部31の軸端を同軸的に嵌合しており、位置決め機能を
奏している。
を除いた外周面には、流動性をもつキャスタブル材料
(例えばアルミナ耐火材料)を外側保護管1に鋳包んで
固化成形した円筒状の保護スリーブ5が被覆されてい
る。保護スリーブ5は、外側保護管1等を包囲する内周
面5aと、円錐面形状の外周面5bと、端面5cとをも
つ。
管1の先端1kは、金属溶湯Mなどの測温対象物に接触
する。本実施例装置を使用する際には、金属溶湯Mを保
持した貯留容器W(溶解炉、タンディッシュ、取鍋な
ど)の底部W1の取付孔W2に嵌合して取り付ける。外
側保護管1の先端部である閉鎖部10の側は、測温対象
物である金属溶湯Mに触れる。これにより測温対象物で
ある金属溶湯Mの温度が測定される。
においては、前述したように、付勢手段であるバネ39
の付勢力により、絶縁管6の基端6eを矢印X1方向に
付勢する。従って、絶縁管6の先端6k側は外側保護管
1の閉鎖部10に向けて付勢される。そのため熱電対7
1,72の測温接点73と外側保護管1の閉鎖部10と
の間の間隔が小さくなり、あるいは、消失する。この結
果、熱電対71,72の測温接点73による測温応答性
が改善される。
の測温接点73と外側保護管1の閉鎖部10との間の間
隔が安定化し、この間隔のバラツキは低減される。この
結果、熱電対71,72の測温接点73による測温精度
が改善され、測温精度が安定化される。更に使用の際に
は、金属溶湯Mの重力負荷を外側保護管1の先端1kが
受ける。この点本実施例では、金属溶湯Mの重力負荷を
受けた外側保護管1の変位を、緻密な焼成れんがである
アルミナリング4によって受ける。そのため外側保護管
1の取付部分の変形を抑制するのに有利となる。
り外側保護管1が加熱され、高温化される。この点本実
施例では、加熱された外側保護管1の熱が保持金具3に
伝達されることは、アルミナリング4によって抑制され
る。アルミナリング4が良好なる断熱性をもつからであ
る。よって、保持金具3等の金属部品の熱変形、熱損
傷、熱劣化等を抑えるのに貢献できる。
照して説明する。第2実施例は第1実施例と基本的には
同様の構成である。従って同一機能を奏する部位には同
一の符号を付する。本実施例においても、前記した第1
実施例の場合と同様に、保持部67の第1バネ着座部6
7cと固定蓋部37の第2バネ着座部37eとの間に
は、所要のバネ定数をもつ付勢手段としての圧縮コイル
状をなすバネ39が介在している。前記した第1実施例
の場合と同様に、バネ39は絶縁管6の基端6eを矢印
X1方向に付勢している。このバネ39は保持筒体36
の収容室36aに収容されている。開口窓36cは通気
窓を兼ねるものであり、バネ39の近傍に設けられてお
り、バネ39に対面している。
に、外側保護管1の基端1eと保持金具3との間にはア
ルミナリング4が設けられている。更に本実施例におい
ては、外側保護管1の挿入孔2は、外側保護管1の先端
側に設けられた径小孔20と、径小孔20に連通する主
孔25とで構成されている。径小孔20と主孔25とは
同軸的に形成されている。
25の内径をD2として示す。径小孔20の内径D1は
主孔25の内径D2よりも小さい。径小孔20の長さを
L1として示す。L1にわたり、径小孔20の内径は実
質的に同一とされているが、場合によっては、挿入孔2
の先端2kから離れるにつれて内径が僅かに拡径するよ
うに僅かに傾斜していても良い。
は、径小孔20に向かうにつれて内径が次第に縮径する
円錐壁面27が形成されている。円錐壁面27は、後述
する絶縁管6の先端6kを径小孔20に挿入する際のガ
イド作用を期待できる。本実施例においては、前記した
ように、外側保護管1の挿入孔2の先端側は、内径が大
きい主孔25ではなく、内径が小さい径小孔20である
ため、外側保護管1の径小孔20の内壁面と中間保護管
9の先端9kの外壁面との間の隙間を低減または消失化
できる。故に、熱電対71,72の測温接点73による
測温応答性の改善、測温精度の改善に有利となる。
実施例を説明する。第3実施例は第2実施例と基本的に
は同様の構成である。従って同一機能を奏する部位には
同一の符号を付する。本実施例においても、前記した第
2実施例の場合と同様に、外側保護管1の挿入孔2は、
外側保護管1の先端側に設けられた径小孔20と、径小
孔20に連通する主孔25とで構成されている。径小孔
20の内径をD1として示す。主孔25の内径をD2と
して示す。径小孔20の内径D1は、主孔25の内径D
2よりも小さい。
は、径小孔20に向かうにつれて内径が次第に縮径する
円錐壁面27が形成されている。円錐壁面27は、後述
する絶縁管6の先端を径小孔20に挿入する際のガイド
作用を期待できる。本実施例においても、前記したよう
に、外側保護管1の挿入孔2の先端側は、内径が大きい
主孔25ではなく、内径が小さい径小孔20であるた
め、径小孔20の内壁面と絶縁管6の先端6kの外壁面
との隙間幅を小さくすることができる。そのため、熱電
対71,72の測温接点73による測温応答性、測温精
度の改善に有利となる。
先端1kには、外径E4が小さい径小筒部15が形成さ
れている。外側保護管1の先端1kである径小筒部15
の外径は径小であるため、径小筒部15の熱容量は小さ
くて済む。よって熱電対71,72の測温接点73によ
る測温応答性を向上させるのに有利となる。本実施例に
おいては、図5に示すように、外側保護管1の挿入孔2
の径小孔20の内壁面と絶縁管6の先端6kの外壁面と
の間には、伝熱金属キャップ8が配置されている。伝熱
金属キャップ8は、伝熱金属層として機能するものであ
り、金属製つまり白金製の円筒パイプ形状をなす。伝熱
金属キャップ8の先端は閉鎖部80で閉鎖されている。
伝熱金属キャップ8の閉鎖部80の近傍に、熱電対7
1,72の測温接点73が位置している。従って、熱電
対71,72の測温接点73が外側保護管1に直接的に
接触することは抑えられている。
め、熱電対71,72による測温応答性の向上を図り得
る。更に伝熱金属キャップ8は耐高温性に優れており、
ガスバリヤ性も高いため、熱電対71,72の先端や測
温接点73を伝熱金属キャップ8を効果的に保護でき
る。そのため、伝熱金属キャップ8が熱電対71,72
の劣化を抑える役割を果たすことを期待できる。
の、保持部の第1バネ着座部と固定蓋部の第2バネ着座
部との間には、所要のバネ定数をもつ付勢手段としての
コイル状をなすバネが介在している。バネは保持筒体の
収容室に収容されている。開口窓は通気窓を兼ねるもの
であり、バネの近傍に設けられており、バネに対面して
いる。
を用いて形成されているが、これに限らず、使用環境に
応じて、炭素鋼系、合金鋼系、ステンレス鋼系、ニッケ
ル系、銅系、アルミ系等の他の金属で形成されていても
良いものである。伝熱保護キャップ8は有底形状キャッ
プ形状であるが、これに限らず、上記した白金などの金
属で形成したテープや箔などの帯状物を用い、帯状物を
絶縁管6の先端、あるいは、測温接点73等に巻回し、
これにより伝熱金属保護層を構成しても良いものであ
る。
した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱
しない範囲内で必要に応じて適宜変更して実施できるも
のである。例えば、上記した寸法サイズは上記した値や
範囲に限定されるものではなく、また上記した材料に限
定されるものではなく、使用状況に応じて適宜選択でき
ることは勿論である。
絶縁管の先端側を外側保護管の閉鎖部に向けて付勢す
る。この結果、外側保護管の内壁面と熱電対の測温接点
との間の間隔を低減または消失化させるのに有利とな
る。更に間隔のバラツキを低減して安定化させるのに有
利である。そのため熱電対の測温接点による測温応答性
の向上、測温精度の向上を図ることができる。
る。
端付近を示す構成図である。
構成図である。
る。
図である。
は保持金具、39はバネ(付勢手段)、6は絶縁管、6
0は熱電対挿入孔、71,72は熱電対、73は測温接
点を示す。
Claims (4)
- 【請求項1】先端が閉鎖部で閉鎖された挿入孔を備え耐
熱性をもつ材料で形成された外側保護管と、前記外側保
護管の挿入孔に挿入され熱電対挿入孔を備え電気絶縁性
をもつ材料で形成され絶縁管と、前記絶縁管の熱電対挿
入孔に挿入され前記絶縁管の先端側に測温接点を備えた
熱電対と、前記絶縁管の先端側を前記外側保護管の閉鎖
部に向けて付勢する付勢力を発揮する付勢手段とをもつ
ことを特徴とする熱電対装置。 - 【請求項2】請求項1において前記付勢手段はバネであ
ることを特徴とする熱電対装置。 - 【請求項3】請求項1において前記付勢手段は保護筒体
の収容室に配置されており、前記保護筒体は、その周壁
に開口すると共に前記付勢手段の近傍に設けられた開口
窓をもつことを特徴とする熱電対装置。 - 【請求項4】請求項2において前記絶縁管の基端は、第
1バネ着座部をもつ保持部を備えており、前記保護筒体
は、前記保持部の第1バネ着座部に対面する第2バネ着
座部をもつ固定部とを備えていることを特徴とする熱電
対装置。
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JP01252399A JP3571951B2 (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 熱電対装置 |
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