JP2004163109A - Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＰｔおよびＰｄ−Ａｕ を素線とした熱電対用の補償導線を提供する。
【解決手段】Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ： ０．５ 〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成る正極材と、Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金から成る負極材との組合せを用いる。
【解決手段】Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ： ０．５ 〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成る正極材と、Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金から成る負極材との組合せを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電対用の補償導線、特に、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱電対は、原理的には、異種金属導線を２点で接続し、これらの接合点が異なった温度に置かれるときにその温度差に応じた起電力が起こり、これを計測するとともに、一方の接合点の温度を基準点として、これに基づいて他方の接合点における温度を決定する素子である。
【０００３】
熱電対の用途には各種のものがあり、それらの環境に応じた最適の熱電対がこれまでにも多く開発されてきた。各種機器あるいは装置において、より正確な温度が知りたい場合に、熱電対を利用した温度計測技術は信頼性のある手段と云える。
【０００４】
原理的には不用であるが、通常、実用化されている熱電対には、補償導線というのが付随して使用されている。この補償導線は、熱電対による温度計測に際しての基準温度点は、通常、離れた位置におかれるため、熱電対とその離れた基準点との間を連結する導体が必要となり、これを補償導線と呼んでいる。熱電対を構成する導線をそのまま利用してもよいが、通常、熱電対線には高価な材料が用いられているため、補償導線として、常により安価な材料による代替が求められている。
【０００５】
また、補償導線は、熱電対との接続点においても熱起電力が発生する可能性もあり、正極、負極のそれぞれに対応して別々の補償導線が使用されるのであり、これは正極用補償導線または単に正極材および負極用補償導線または単に負極材とそれぞれ呼ばれており、それらを総称して補償導線と称することもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近、自動車の排気ガス用の温度センサーとしてＰｔおよび Ｐｄ−Ａｕ（Ａｕ：５０〜７５％） を素線とした熱電対が開発されている。Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対は、排気ガス雰囲気に耐えられる特性を持つ熱電対であるが、高価なため、その使用にあたって実用性のある補償導線の開発が望まれる。
【０００７】
ここに、本発明の課題は、上記ＰｔおよびＰｄ−Ａｕ を素線とした熱電対に対する補償導線を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ここに、本発明者らは、かかる課題を解決すべく、まず、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線として、満足すべき特性をまとめてみたところ、次のような点が挙げられる。すなわち、（ｉ） Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対の発生熱起電力がほぼ直線的に変化するから、補償導線の熱起電力の補償温度範囲で上記熱電対と近似の熱起電力を有すること、（ｉｉ）上記熱電対と補償導線が使用される環境に対する耐腐食性、耐酸化性が良好なこと、そして（ｉｉｉ） 上記熱電対に対して正極および負極のいずれに用いる補償導線も上記（ｉ） 、（ｉｉ）の特性を満足することが挙げられ、これらの特性を満足する材料が初めて補償導線として用いることができる。
【０００９】
本発明者らは、次いで、これらの特性を満足する材料に付いて種々の検討を重ね、以下に規定する合金材料がＰｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対に対する負極材としての Ｆｅ−Ｎｉ系アンバー合金線と組合せたときの正極用補償導線として好適であることを知り、本発明を完成した。
【００１０】
質量％で、Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ： ０．５ 〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成るＮｉ−Ｃｒ−Ｍｎ−Ｓｉ 系合金。
ここに、本発明は次の通りである。
【００１１】
（１）質量％で、
Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ： ０．５ 〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成る、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用正極用補償導線。
【００１２】
（２）質量％で、
Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ： ０．５ 〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成る正極用補償導線と、Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金から成る負極用補償導線との組合せを特徴とする、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線。
【００１３】
（３）前記Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金が、質量％で、
Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．５０ ％以下、Ｎｉ：３５．５ 〜３７．０％、Ｆｅ： 残部、から成る、上記 （２）に記載のＰｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明において合金組成を上述のように規定した理由を述べる。なお、本明細書において合金組成はとくにことわりがない限り、「質量％」でもって示す。
【００１５】
まず、本発明において正極用補償導線についてその組成成分を上述のように限定した理由は次の通りである。
Ｃｒ ： ６．５ 〜 ８．５ ％
Ｃｒは耐食性および機械的特性とともに所定の起電力レベルを確保し、同時に起電力の直線的変化を生じさせるために配合するが、好ましくは、７．０ 〜７．５ ％である。
【００１６】
Ｍｎ ： １．５ ％以下
ＭｎはＣｒと同様に起電力特性を改善するために配合するが、Ｍｎの場合はさらに加工性および耐食性を改善するためにも配合する。好ましくはその下限は０．５ ％であり、さらに好ましくは０．５ 〜１．０ ％である。
【００１７】
Ｓｉ ： １．０ ％以下
合金の溶製の段階で脱酸材として添加され、また、電気特性（ 抵抗） を改善するために配合される。好ましくは０．７０％以下配合される。
【００１８】
Ｃｕ ： ０．５ 〜 ２．０ ％
Ｃｕは本発明にかかるＮｉ−Ｃｒ−Ｍｎ−Ｓｉ 系合金の起電力を微少に変化させるために配合する元素であり、好ましくは１．０ 〜１．５ ％配合することで、後述するＦｅ／Ｎｉ 系アンバー合金と組み合わせて使用する場合、ほぼ４．４８０ｍＶ の起電力を得ることができる。
【００１９】
本発明にかかる正極用補償導線は、残部はＮｉの合金から構成される。その他、不可避不純物としてのＦｅ、Ｐ、Ｍｇ等の存在は合計量が０．５ ％以下程度は許容される。
【００２０】
次に、負極用補償導線としては、本発明にあっては、Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金が用いられるが、その組成を限定した理由は次の通りである。
Ｓｉ ： ０．５ ％以下
Ｓｉは合金の溶製の際に脱酸材として添加され、通常は、０．５ ％以下の範囲で配合される。好ましくは０．３ ％以下配合する。
【００２１】
Ｍｎ ： １．５０ ％以下
Ｍｎは上記アンバー合金の場合、起電力特性とともに加工性を確保するために配合するものであり、好ましくは１．０ ％以下である。
【００２２】
Ｎｉ ： ３５．５ 〜 ３７．０ ％
所定の起電力レベルを確保するとともに加工性、耐食性など本系合金の主要特性を確保するために３５．５〜３７．０％配合される。好ましくは、３６〜３７％である。
【００２３】
本発明において用いる負極用補償導線を構成する合金組成は、残部がＦｅであるが、その他不可避不純物として、Ｆｅ、Ｐ、Ｍｇなどは合計で０．５ ％程度以下は許容される。
【００２４】
補償導線としての形態、その製作方法は、本発明においても従来のそれをそのまま採用することで問題なく、その限りにおいて特に制限されない。
ここで、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に述べる。
【００２５】
【実施例】
本例では、正極用補償導線として表１にその組成を示すＮｉ−Ｃｒ−Ｃｕ合金を、負極用補償導線として表２にその組成を示すＦｅ−Ｎｉ 合金をそれぞれ用いた。
【００２６】
表３にこれらの合金の機械的特性をまとめて示す。
使用したＰｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対の具体的組成は、Ｐｔは白金線であるが、Ｐｄ−Ａｕ 合金の組成は、Ｐｄ−Ａｕ（Ａｕ：５０〜７５％） であった。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用補償導線として直径０．４５ｍｍの単線で使用した場合の正極用および負極用にそれぞれ本発明合金およびＦｅ−Ｎｉ 系アンバー合金を用いた場合のカップル熱起電力を、ＪＩＳ Ｃ１６０２ の測定方法に準じて測定した。表４にそのときの測定結果を示す。
【００３１】
熱起電力測定は、０〜５０℃、０〜１００ ℃、０〜１５０ ℃、０〜２１８ ℃の各温度範囲でそれぞれ行った。同表には、参考までに、対銅熱起電力をも示す。
【００３２】
【表４】
【００３３】
これらの結果からも分かるように、正極材としては、本発明にかかるＮｉ−Ｃｒ−Ｃｕ合金が好ましいことがわかる。そのときの負極材としてはＦｅ／Ｎｉ 系アンバー合金である。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用補償導線として、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｕ系合金がＮｉ／Ｆｅ 系アンバー合金とともに使用することができ、ほぼ０〜１５０ ℃で上記熱電対により得られる熱起電力にほぼ一致した熱起電力が得られることが分かった。しかも、本発明にかかる合金の材料は特に高価な元素を用いることもなく構成できることから、本発明は、実用上も優れた発明であることが分かる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電対用の補償導線、特に、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱電対は、原理的には、異種金属導線を２点で接続し、これらの接合点が異なった温度に置かれるときにその温度差に応じた起電力が起こり、これを計測するとともに、一方の接合点の温度を基準点として、これに基づいて他方の接合点における温度を決定する素子である。
【０００３】
熱電対の用途には各種のものがあり、それらの環境に応じた最適の熱電対がこれまでにも多く開発されてきた。各種機器あるいは装置において、より正確な温度が知りたい場合に、熱電対を利用した温度計測技術は信頼性のある手段と云える。
【０００４】
原理的には不用であるが、通常、実用化されている熱電対には、補償導線というのが付随して使用されている。この補償導線は、熱電対による温度計測に際しての基準温度点は、通常、離れた位置におかれるため、熱電対とその離れた基準点との間を連結する導体が必要となり、これを補償導線と呼んでいる。熱電対を構成する導線をそのまま利用してもよいが、通常、熱電対線には高価な材料が用いられているため、補償導線として、常により安価な材料による代替が求められている。
【０００５】
また、補償導線は、熱電対との接続点においても熱起電力が発生する可能性もあり、正極、負極のそれぞれに対応して別々の補償導線が使用されるのであり、これは正極用補償導線または単に正極材および負極用補償導線または単に負極材とそれぞれ呼ばれており、それらを総称して補償導線と称することもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近、自動車の排気ガス用の温度センサーとしてＰｔおよび Ｐｄ−Ａｕ（Ａｕ：５０〜７５％） を素線とした熱電対が開発されている。Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対は、排気ガス雰囲気に耐えられる特性を持つ熱電対であるが、高価なため、その使用にあたって実用性のある補償導線の開発が望まれる。
【０００７】
ここに、本発明の課題は、上記ＰｔおよびＰｄ−Ａｕ を素線とした熱電対に対する補償導線を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ここに、本発明者らは、かかる課題を解決すべく、まず、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線として、満足すべき特性をまとめてみたところ、次のような点が挙げられる。すなわち、（ｉ） Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対の発生熱起電力がほぼ直線的に変化するから、補償導線の熱起電力の補償温度範囲で上記熱電対と近似の熱起電力を有すること、（ｉｉ）上記熱電対と補償導線が使用される環境に対する耐腐食性、耐酸化性が良好なこと、そして（ｉｉｉ） 上記熱電対に対して正極および負極のいずれに用いる補償導線も上記（ｉ） 、（ｉｉ）の特性を満足することが挙げられ、これらの特性を満足する材料が初めて補償導線として用いることができる。
【０００９】
本発明者らは、次いで、これらの特性を満足する材料に付いて種々の検討を重ね、以下に規定する合金材料がＰｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対に対する負極材としての Ｆｅ−Ｎｉ系アンバー合金線と組合せたときの正極用補償導線として好適であることを知り、本発明を完成した。
【００１０】
質量％で、Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ： ０．５ 〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成るＮｉ−Ｃｒ−Ｍｎ−Ｓｉ 系合金。
ここに、本発明は次の通りである。
【００１１】
（１）質量％で、
Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ： ０．５ 〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成る、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用正極用補償導線。
【００１２】
（２）質量％で、
Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ： ０．５ 〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成る正極用補償導線と、Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金から成る負極用補償導線との組合せを特徴とする、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線。
【００１３】
（３）前記Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金が、質量％で、
Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．５０ ％以下、Ｎｉ：３５．５ 〜３７．０％、Ｆｅ： 残部、から成る、上記 （２）に記載のＰｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明において合金組成を上述のように規定した理由を述べる。なお、本明細書において合金組成はとくにことわりがない限り、「質量％」でもって示す。
【００１５】
まず、本発明において正極用補償導線についてその組成成分を上述のように限定した理由は次の通りである。
Ｃｒ ： ６．５ 〜 ８．５ ％
Ｃｒは耐食性および機械的特性とともに所定の起電力レベルを確保し、同時に起電力の直線的変化を生じさせるために配合するが、好ましくは、７．０ 〜７．５ ％である。
【００１６】
Ｍｎ ： １．５ ％以下
ＭｎはＣｒと同様に起電力特性を改善するために配合するが、Ｍｎの場合はさらに加工性および耐食性を改善するためにも配合する。好ましくはその下限は０．５ ％であり、さらに好ましくは０．５ 〜１．０ ％である。
【００１７】
Ｓｉ ： １．０ ％以下
合金の溶製の段階で脱酸材として添加され、また、電気特性（ 抵抗） を改善するために配合される。好ましくは０．７０％以下配合される。
【００１８】
Ｃｕ ： ０．５ 〜 ２．０ ％
Ｃｕは本発明にかかるＮｉ−Ｃｒ−Ｍｎ−Ｓｉ 系合金の起電力を微少に変化させるために配合する元素であり、好ましくは１．０ 〜１．５ ％配合することで、後述するＦｅ／Ｎｉ 系アンバー合金と組み合わせて使用する場合、ほぼ４．４８０ｍＶ の起電力を得ることができる。
【００１９】
本発明にかかる正極用補償導線は、残部はＮｉの合金から構成される。その他、不可避不純物としてのＦｅ、Ｐ、Ｍｇ等の存在は合計量が０．５ ％以下程度は許容される。
【００２０】
次に、負極用補償導線としては、本発明にあっては、Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金が用いられるが、その組成を限定した理由は次の通りである。
Ｓｉ ： ０．５ ％以下
Ｓｉは合金の溶製の際に脱酸材として添加され、通常は、０．５ ％以下の範囲で配合される。好ましくは０．３ ％以下配合する。
【００２１】
Ｍｎ ： １．５０ ％以下
Ｍｎは上記アンバー合金の場合、起電力特性とともに加工性を確保するために配合するものであり、好ましくは１．０ ％以下である。
【００２２】
Ｎｉ ： ３５．５ 〜 ３７．０ ％
所定の起電力レベルを確保するとともに加工性、耐食性など本系合金の主要特性を確保するために３５．５〜３７．０％配合される。好ましくは、３６〜３７％である。
【００２３】
本発明において用いる負極用補償導線を構成する合金組成は、残部がＦｅであるが、その他不可避不純物として、Ｆｅ、Ｐ、Ｍｇなどは合計で０．５ ％程度以下は許容される。
【００２４】
補償導線としての形態、その製作方法は、本発明においても従来のそれをそのまま採用することで問題なく、その限りにおいて特に制限されない。
ここで、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に述べる。
【００２５】
【実施例】
本例では、正極用補償導線として表１にその組成を示すＮｉ−Ｃｒ−Ｃｕ合金を、負極用補償導線として表２にその組成を示すＦｅ−Ｎｉ 合金をそれぞれ用いた。
【００２６】
表３にこれらの合金の機械的特性をまとめて示す。
使用したＰｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対の具体的組成は、Ｐｔは白金線であるが、Ｐｄ−Ａｕ 合金の組成は、Ｐｄ−Ａｕ（Ａｕ：５０〜７５％） であった。
【００２７】
【表１】
【表２】
【表３】
Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用補償導線として直径０．４５ｍｍの単線で使用した場合の正極用および負極用にそれぞれ本発明合金およびＦｅ−Ｎｉ 系アンバー合金を用いた場合のカップル熱起電力を、ＪＩＳ Ｃ１６０２ の測定方法に準じて測定した。表４にそのときの測定結果を示す。
【００３１】
熱起電力測定は、０〜５０℃、０〜１００ ℃、０〜１５０ ℃、０〜２１８ ℃の各温度範囲でそれぞれ行った。同表には、参考までに、対銅熱起電力をも示す。
【００３２】
【表４】
これらの結果からも分かるように、正極材としては、本発明にかかるＮｉ−Ｃｒ−Ｃｕ合金が好ましいことがわかる。そのときの負極材としてはＦｅ／Ｎｉ 系アンバー合金である。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用補償導線として、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｃｕ系合金がＮｉ／Ｆｅ 系アンバー合金とともに使用することができ、ほぼ０〜１５０ ℃で上記熱電対により得られる熱起電力にほぼ一致した熱起電力が得られることが分かった。しかも、本発明にかかる合金の材料は特に高価な元素を用いることもなく構成できることから、本発明は、実用上も優れた発明であることが分かる。
Claims (3)
- 質量％で、
Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ：０．５〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成る、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の正極用補償導線。 - 質量％で、
Ｃｒ：６．５〜８．５ ％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０ ％以下、Ｃｕ： ０．５ 〜２．０ ％、Ｎｉ： 残部、から成る正極用補償導線と、Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金から成る負極用補償導線との組合せを特徴とする、Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線。 - 前記Ｎｉ／Ｆｅ 系アンバー合金が、質量％で、
Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．５０ ％以下、Ｎｉ：３５．５ 〜３７．０％、Ｆｅ： 残部、から成る、請求項２に記載のＰｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002325668A JP2004163109A (ja) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002325668A JP2004163109A (ja) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004163109A true JP2004163109A (ja) | 2004-06-10 |
Family
ID=32804819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002325668A Withdrawn JP2004163109A (ja) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | Ｐｔ／Ｐｄ−Ａｕ熱電対用の補償導線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004163109A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011501180A (ja) * | 2007-10-24 | 2011-01-06 | ヘレーウス エレクトロ−ナイト インターナシヨナル エヌ ヴイ | 熱電対の延長ワイヤ |
-
2002
- 2002-11-08 JP JP2002325668A patent/JP2004163109A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011501180A (ja) * | 2007-10-24 | 2011-01-06 | ヘレーウス エレクトロ−ナイト インターナシヨナル エヌ ヴイ | 熱電対の延長ワイヤ |
| KR101286346B1 (ko) | 2007-10-24 | 2013-07-15 | 헤라우스 일렉트로-나이트 인터내셔날 엔. 브이. | 열전쌍 연장용 와이어 |
| US8608377B2 (en) | 2007-10-24 | 2013-12-17 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Thermocouple extension wire |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |