JP2002013984A - 熱電対 - Google Patents

熱電対

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 保護管が金属溶湯との反応による浸食されな
いようにした、耐久性に優れる熱電対を得る。 【解決手段】 融点が１２００℃以下の金属溶湯の温度
測定に使用する熱電対であつて、セラミツク製の保護管
３の内部に、１２００℃を超えない温度域で使用できる
一対の合金素線５，６を埋設し、一対の合金素線５，６
の先端を互いに結合してなる測定接点２を、耐熱性セラ
ミツク粉末、脱水縮合型ガラスなどの無機化合物の充填
材４により保護管３に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は融点が１２００℃以
下のアルミニウム溶湯、アルミニウム合金溶湯などの金
属溶湯の温度測定に使用する熱電対に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】融点が１２００℃以下のアルミニウム溶
湯、アルミニウム合金溶湯などの金属溶湯の温度測定に
使用される従来の熱電対は、ステンレスなどの耐熱性合
金製のシースの内部に、温度検知体としてのクロメルア
ルメル線、鉄コンスタンタンなどの一対の合金素線を収
容し、シースの内部の空隙にマグネシア（MgO ）粉末を
スクイーズ法により充填したものや、セラミツク製の保
護管の内部に一対の合金素線を埋設したものが一般的で
ある。
【０００３】耐熱性合金製のシースは金属溶湯と反応
し、使用回数につれて侵食が進行するので、耐久寿命が
短い。耐熱性合金製のシースと金属溶湯との反応を抑制
するために、温度測定の際に、耐熱性合金製のシースに
セラミツク粉末を塗布することもあるが、これはセラミ
ツク粉末が飛散し、現場環境の悪化を来す。また、セラ
ミツク製の保護管の内部に一対の合金素線を埋設したも
のは、温度変化に対する応答性が良くない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上述の
問題に鑑み、保護管が金属溶湯との反応による浸食され
ないようにした、耐久性に優れる熱電対を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の構成は融点が１２００℃以下の金属溶湯の
温度測定に使用する熱電対であつて、セラミツク製の保
護管の内部に、１２００℃を超えない温度域で使用でき
る一対の合金素線を埋設し、一対の合金素線の先端を互
いに結合してなる測定接点を、耐熱性セラミツク粉末、
脱水縮合型ガラスなどの無機化合物により前記保護管に
固定したことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明では熱電対として、金属溶
湯に濡れにくい窒化珪素セラミツク製の保護管の内部
に、クロメルアルメル線などの合金素線を収容し、保護
管の内部の空隙にマグネシア（MgO ）を含む脱水縮合型
のガラスを充填するか、または合金素線を収容埋設する
耐熱性合金製のシースを、窒化珪素セラミツク製の保護
管に挿入したものである。窒化珪素セラミツクは金属溶
湯と濡れないので、侵食が遅く、寿命が延びる。
【０００７】
【実施例】図１に示すように、本発明による熱電対は、
セラミツク製の保護管３の内部に、クロメルアルメル、
クロメルコンスタンタン、鉄コンスタンタン、銅コンス
タンタンなどの一対の合金素線５，６を埋設し、保護管
３の内部の空隙に耐熱性セラミツク粉末、脱水縮合型ガ
ラスなどの無機化合物の充填材４を充填して、一対の合
金素線５，６の先端を互いに結合してなる測定接点２を
保護管３の端部３ａに固定したものである。合金素線
５，６の基端は基準接点とされ、電位差計を接続され
る。
【０００８】保護管３を形成するセラミツクは、出発原
料として窒化珪素（Si3N4 ）にアルミナ（Al2O3 ）、イ
ツトリア（Y2O3）、酸化タンタル（Ta2O5 ）の内の少く
とも１つまたは複合物を添加したものを、好ましくは、
さらに少くとも酸素（O ）とマグネシウム（Mg）を添加
したもの（具体的にはマグネシア（MgO ）を用いる）を
焼結したものである。上述の脱水縮合型ガラスは酸素
（O ）、マグネシウム（Mg）、アルミニウム（Al）、燐
（P ）を含んでいる。
【０００９】図２に示す実施例では、クロメルアルメ
ル、クロメルコンスタンタン、鉄コンスタンタン、銅コ
ンスタンタンなどの一対の合金素線５，６を、マグネシ
ア（MgO ）粉末などの充填材１０と一緒に埋設した耐熱
性合金製のシース９を、セラミツク製の保護管３の内部
に挿入したものである。耐熱性合金製のシース９の先端
部はセラミツク製の保護管３の先端部３ａに当接され
る。耐熱性合金製のシース９の内周面とセラミツク製の
保護管３の外周面との空隙には、マグネシア（MgO）粉
末、リン酸アルミニウム［Al2(PO3)3 ］などの充填材８
が充填される。一対の合金素線５，６の先端を互いに結
合してなる測定接点２は、シース９の内端部に充填材４
により固定される。
【００１０】図１に示す実施例と同様に、保護管３を形
成するセラミツクは、出発原料として窒化珪素（Si3N
4 ）にアルミナ（Al2O3 ）、イツトリア（Y2O3）、酸化
タンタル（Ta2O5 ）の内の少くとも１つまたは複合物を
添加したものを、好ましくは、さらに少くとも酸素（O
）とマグネシウム（Mg）を添加したものを焼結したも
のである。上述の脱水縮合型ガラスは酸素（O ）、マグ
ネシウム（Mg）、アルミニウム（Al）、燐（P ）を含ん
でいる。
【００１１】［実施例１］窒化珪素に少量の焼結助剤を
添加した粉末から、保護管３を押出成形機にて成形し、
温度約１８５０℃の窒素雰囲気で焼成した。得られた高
靭性窒化珪素セラミツクからなる保護管３の内部にクロ
メルアルメル線５，６を挿入し、保護管３の内部の空隙
にリン酸アルミニウム［Al2(PO3)3 ］とマグネシア（Mg
O ）との耐熱性の脱水縮合ガラス４を充填して封止固定
した。
【００１２】得られた本発明の熱電対を、温度７００℃
のアルミニウム溶湯に浸漬して温度測定試験を行つた。
検出された起電力が安定化するまでの時間は５秒であ
り、４０００回の繰返し使用が可能であることを確認し
た。この熱電対は温度７００℃のアルミニウム溶湯に浸
漬後も、保護管３に溶湯が付着することはなかつた。
【００１３】［実施例２］窒化珪素セラミツク製の保護
管３の内部に、ステンレス製のシース９の内部にクロメ
ルアルメル線５，６を埋設したものを挿入し、両者の空
隙に脱水縮合型ガラス８を充填した。得られた熱電対
を、温度７００℃のアルミニウム溶湯に浸漬して温度測
定試験を行つた。検出された起電力が安定化するまでの
時間は６秒であり、４０００回の繰返し使用が可能であ
ることを確認した。この熱電対は温度７００℃のアルミ
ニウム溶湯に浸漬後も、保護管３に溶湯が付着すること
はなかつた。
【００１４】［実施例３］窒化珪素セラミツク製の保護
管３の内部に、ニツケル合金製のシース９の内部に鉄コ
ンスタンタン線５，６を埋設したものを挿入し、両者の
空隙に脱水縮合型ガラス８を充填した。得られた熱電対
を、温度５００℃の金属溶湯に浸漬して温度測定試験を
行つた。検出された起電力が安定化するまでの時間は６
秒であり、６０００回の繰返し使用が可能であることを
確認した。この熱電対は温度５００℃の金属溶湯に浸漬
後も、保護管３に溶湯が付着することはなかつた。
【００１５】［比較例１］従来のステンレス製のシース
の内部に合金素線を埋設してなる熱電対では、検出され
た起電力が安定化するまでの時間は５秒であるが、繰返
し使用可能の回数は４００回が限界であつた。
【００１６】
【発明の効果】本発明は上述のように、融点が１２００
℃以下の金属溶湯の温度測定に使用する熱電対であつ
て、セラミツク製の保護管の内部に、１２００℃を超え
ない温度域で使用できる一対の合金素線を埋設し、一対
の合金素線の先端を互いに結合してなる測定接点を、耐
熱性セラミツク粉末、脱水縮合型ガラスなどの無機化合
物により前記保護管に固定したものであり、窒化珪素セ
ラミツクは金属溶湯と濡れないので、侵食が遅く、寿命
が延びる。
【００１７】従来の耐熱性合金製のシースのように、使
用の際にセラミツク粉末を塗布する必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る熱電対の側面断面図
である。
【図２】本発明の第２実施例に係る熱電対の側面断面図
である。
【符号の説明】
２：測定接点 ３：セラミツク製保護管 ３ａ：端部
４：充填材 ５：金属素線 ６：金属素線 ８：空隙
９：耐熱合金製保護管 １０：充填材

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】融点が１２００℃以下の金属溶湯の温度測
    定に使用する熱電対であつて、セラミツク製の保護管の
    内部に、１２００℃を超えない温度域で使用できる一対
    の合金素線を埋設し、一対の合金素線の先端を互いに結
    合してなる測定接点を、耐熱性セラミツク粉末、脱水縮
    合型ガラスなどの無機化合物により前記保護管に固定し
    たことを特徴とする熱電対。
  2. 【請求項２】前記保護管の内部に、前記一対の合金素線
    を埋設する耐熱性合金製のシースをとともに前記測定接
    点を固定した、請求項１に記載の熱電対。
  3. 【請求項３】前記耐熱性合金製のシースの内部に、前記
    一対の合金素線を脱水縮合型ガラスなどの無機化合物に
    より埋設した、請求項２に記載の熱電対。
  4. 【請求項４】前記合金素線はクロメルアルメル、クロメ
    ルコンスタンタン、鉄コンスタンタン、銅コンスタンタ
    ンの内の少くとも１つである、請求項１に記載の熱電
    対。
  5. 【請求項５】前記保護管を形成するセラミツクは、窒化
    珪素（Si3N4 ）にアルミナ（Al2O3）、イツトリア（Y2O
    3）、酸化タンタル（Ta2O5 ）の内の少くとも１つまた
    は複合物を添加してなる、請求項１に記載の熱電対。
  6. 【請求項６】前記脱水縮合型ガラスは酸素（O ）、マグ
    ネシウム（Mg）、アルミニウム（Al）、燐（P ）を含ん
    でいる、請求項１に記載の熱電対。
  7. 【請求項７】前記保護管を形成するセラミツクは、少く
    とも酸素（O ）とマグネシウム（Mg）を含んでいる、請
    求項５に記載の熱電対。
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