JP2006349475A - Fixed point crucible for thermometer calibration - Google Patents
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Description
本発明は、例えば高温域(例えば1100〜2300℃前後)の温度測定を行う温度計の校正用定点ルツボに係り、被校正温度計を挿入するウェル部の破損を防止する温度計校正用定点ルツボに関するものである。 The present invention relates to a fixed point crucible for calibration of a thermometer that measures temperature in, for example, a high temperature range (for example, around 1100 to 2300 ° C.), and relates to a fixed point crucible for thermometer calibration that prevents damage to a well portion into which a thermometer to be calibrated is inserted. It is about.
従来から温度計を校正する際、常温域以上では金属の凝固点もしくは融点が温度の定義定点として採用され、その実現方法として温度定点ルツボが用いられる。温度定点ルツボは通常、純度の高い黒鉛(一般に純度99.99%以上)で作製されたルツボ本体と、被校正温度計挿入部であるウェル部(以下、ウェル部と記す)とからなる。 Conventionally, when a thermometer is calibrated, the solidification point or melting point of a metal is adopted as a temperature-defined fixed point above the room temperature range, and a temperature fixed point crucible is used as a method for realizing it. A temperature fixed point crucible usually comprises a crucible body made of high-purity graphite (generally having a purity of 99.99% or more) and a well portion (hereinafter referred to as a well portion) which is a thermometer insertion portion.
そして、この種の温度定点ルツボを用いた温度計校正用の装置としては、例えばルツボ本体の中に定点物質として純金属を鋳込んだものを収納し、ウェル部を取り付けて断熱材を詰め、酸化防止のための不活性ガス注入口を有する蓋を付けた定点セルが知られている。この定点セルを電気炉で加熱してその内部の温度を温度計で測定し、温度定点ルツボを温度可変の炉の内部に置き環境温度を昇温・降温させたときのルツボの温度変化を観測、定点物質の液相・固相が共存する状態において温度変化がなくなることを利用して温度計の校正を行うものである( (社)日本電気計測器工業会編「新編温度計の正しい使い方」、第7章、日本工業出版社(1997)参照) 。 And, as a thermometer calibration device using this type of temperature fixed point crucible, for example, a crucible body containing pure metal cast as a fixed point material is stored, a well portion is attached, and a heat insulating material is packed, A fixed-point cell with a lid having an inert gas inlet for preventing oxidation is known. This fixed-point cell is heated in an electric furnace and the temperature inside is measured with a thermometer, and the temperature change of the crucible is observed when the temperature of the environment is raised and lowered by placing the temperature fixed-point crucible inside a temperature-variable furnace. , The thermometer is calibrated by taking advantage of the fact that the temperature change disappears in the state where the liquid phase and solid phase of the fixed point substance coexist. "See Chapter 7, Nippon Kogyo Publishing (1997)).
しかし、このような黒鉛を用いて純金属を鋳込んだ温度定点ルツボにおいて、より高温の融点をもつ金属を黒鉛ルツボで溶解した場合、黒鉛が金属中に溶出し金属の純度が下がり、凝固点降下をもたらすため、1085℃の銅点が最高温度となっている。また、金属−金属の共晶組織を定点物質として使用して定点を実現する報告がされているが、やはり定点物質として金属を使用しているため、銅点の1085℃が最高温度となる。 However, in a temperature fixed point crucible in which pure metal is cast using such graphite, when a metal having a higher melting point is dissolved in the graphite crucible, the graphite is eluted into the metal, the metal purity is lowered, and the freezing point drop is reduced. Therefore, the copper temperature of 1085 ° C. is the highest temperature. Moreover, although it has been reported that a fixed point is realized by using a metal-metal eutectic structure as a fixed point material, since a metal is also used as a fixed point material, the maximum temperature is 1085 ° C. of the copper point.
そこで、近年、1100℃以上の温度域での定点を実現するため、下記特許文献1に開示されるような温度計校正用定点ルツボの研究が進められている。この温度計校正用定点ルツボは、定点物質として銅よりも融点が高い金属と炭素の共晶組織を形成するものを定点物質として用いている。これにより、放射温度計、熱電対、その他の高温域で使用されるあらゆる温度計の校正の高精度化を達成することができるようになった。
ところで、上記のように温度計校正用定点ルツボに金属と炭素からなる共晶組織で構成された定点物質を使用する場合、定点物質がルツボ部やウェル部に張りついた状態で降温時や相転移時(融解又は凝固)に定点物質が収縮すると、ルツボ部に圧縮応力、ウェル部に引張応力が加わる。このため、ルツボ部とウェル部とが一体或いは固定された構造のまま使用すると、定点物質の収縮によって加わる応力を緩和することができず、その結果ウェル部が破損してしまうという問題があった。 By the way, when using a fixed point material composed of a eutectic structure consisting of metal and carbon for the fixed point crucible for thermometer calibration as described above, the fixed point material is stuck to the crucible part or the well part when the temperature is lowered. When the fixed point material contracts during the transition (melting or solidification), compressive stress is applied to the crucible portion and tensile stress is applied to the well portion. For this reason, if the crucible part and the well part are used in a structure in which the crucible part and the well part are integrated or fixed, the stress applied by the contraction of the fixed point substance cannot be relieved, resulting in a problem that the well part is damaged. .
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、金属−炭素からなる共晶組織で構成された定点物質を使用した場合でもウェル部の破損を防止する温度計校正用定点ルツボを提供することを目的とするものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and a fixed point crucible for thermometer calibration that prevents breakage of a well portion even when a fixed point material composed of a eutectic structure composed of metal-carbon is used. It is intended to provide.
上記した目的を達成するために、請求項1記載の温度計校正用定点ルツボは、定点物質を納めるルツボ本体と、該ルツボ本体に収装され、前記定点物質の相平衡の状態である温度定点により校正される被校正温度計を挿入するウェル部とで構成される温度計校正用定点ルツボにおいて、
前記ルツボ本体と前記ウェル部は炭素を主成分とし、
前記ウェル部を前記ルツボ本体に収装したときの接触面が、前記ウェル部の挿入方向に向かって徐々にテーパ状に狭まって形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a fixed point crucible for thermometer calibration according to
The crucible body and the well part are mainly composed of carbon,
The contact surface when the well portion is housed in the crucible body is formed to be gradually tapered in the insertion direction of the well portion.
請求項2記載の温度計校正用定点ルツボは、請求項1記載の温度計校正用定点ルツボにおいて、前記被校正温度計が、熱電対、抵抗温度計、光ファイバ放射温度計であることを特徴とする。
The fixed point crucible for thermometer calibration according to
請求項3記載の温度計校正用定点ルツボは、請求項1又は2記載の温度計校正用定点ルツボにおいて、前記定点物質が、金属と炭素の共晶組織であることを特徴とする。
The fixed point crucible for thermometer calibration according to claim 3 is the fixed point crucible for thermometer calibration according to
本発明の温度計校正用定点ルツボによれば、ルツボ本体とウェル部とが別体で構成され、ルツボ本体にウェル部を収装したときに接触する接触面がウェル部挿入方向に向かって徐々にテーパ状に狭まるように形成されていることにより、温度校正時にルツボ本体やウェル部に張り付く定点物質の収縮によって生じる引張応力や圧縮応力を分散緩和するため、ウェル部の破損を防止することができる。 According to the fixed point crucible for thermometer calibration of the present invention, the crucible main body and the well portion are configured separately, and the contact surface that comes into contact when the well portion is accommodated in the crucible main body gradually moves toward the well portion insertion direction. In order to reduce the tensile and compressive stress caused by the shrinkage of the fixed point material that sticks to the crucible body and well during temperature calibration, the well can be prevented from being damaged. it can.
以下、本発明の実施の形態について、添付した図面を参照しながら具体的に説明する。図1は本発明に係る温度計校正用定点ルツボの各構成を示した全断面図、図2は図1中におけるS部分の詳細断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a full sectional view showing each configuration of a thermometer calibration fixed point crucible according to the present invention, and FIG. 2 is a detailed sectional view of a portion S in FIG.
本例の温度計校正用定点ルツボは、定点物質を収納した温度定点ルツボを温度可変の炉の内部に置き環境温度を昇温・降温させたときのルツボの温度変化を観測、定点物質の液相・固相が共存する状態において温度変化がなくなることを利用して高温域(例えば1100〜2300℃前後)の温度測定を行う各種温度計の校正を行うものである。 The fixed point crucible for thermometer calibration in this example is a temperature fixed point crucible containing a fixed point material placed inside a temperature variable furnace, and the temperature change of the crucible when the ambient temperature is raised or lowered is observed. Various thermometers that measure the temperature in a high temperature range (for example, around 1100 to 2300 ° C.) are calibrated by utilizing the fact that the temperature change disappears in the state where the phase and the solid phase coexist.
そして、本例では温度計校正用定点ルツボを構成するウェル部とルツボ本体とが別体で構成され、ウェル部とルツボ本体の接触面が温度計挿入口から挿入方向に向かって徐々に所定角度をなして狭まるようテーパ状に形成されることで温度を昇降させた際にルツボ本体に対してウェル部が僅かに移動し、ウェル部の破損を防止するものである。 In this example, the well portion and the crucible body constituting the thermometer calibration fixed point crucible are configured separately, and the contact surface of the well portion and the crucible body is gradually inclined from the thermometer insertion port toward the insertion direction by a predetermined angle. Thus, when the temperature is raised or lowered, the well portion slightly moves with respect to the crucible body to prevent breakage of the well portion.
まず、添付した図面を参照しながら、本例の温度計校正用定点ルツボの構成について説明する。図1に示すように、温度計校正用定点ルツボ1は、高純度の黒鉛で作製されたルツボ本体2と、金属と炭素の共晶組織からなる定点物質3と、ルツボ本体2と同素材で、被校正温度計を保持するためにルツボ本体2に挿入されるウェル部4とがそれぞれ別体で構成される。
First, the configuration of the thermometer calibration fixed point crucible of this example will be described with reference to the attached drawings. As shown in FIG. 1, a thermometer calibration
定点物質3は、炭素と共晶組織を形成するものを使用し、この共晶するための材料としては以下のものを使用する。金属材料としては、銅点より融点が高い炭素共晶を形成するものを用いる。具体的には鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、ロジウム、白金、ルテニウム、イリジウム、レニウム、オスミウムが挙げられる。 As the fixed-point substance 3, a material that forms a eutectic structure with carbon is used, and the following materials are used as materials for the eutectic crystal. As the metal material, a material that forms a carbon eutectic having a melting point higher than the copper point is used. Specific examples include iron, cobalt, nickel, palladium, rhodium, platinum, ruthenium, iridium, rhenium, and osmium.
被校正温度計としては、温度計校正用定点ルツボ1のウェル部4に挿入することができる温度計であれば特に限定されることはなく、例えば熱電対、抵抗温度計、光ファイバ放射温度計(ロッド形、消耗形、黒体形)などを用いる。
The thermometer to be calibrated is not particularly limited as long as it is a thermometer that can be inserted into the
次に、上記構成の温度計校正用定点ルツボ1におけるルツボ本体2とウェル部4の詳細な形状について、図1と図2を参照しながら説明する。なお、以下に説明する形状における各径の中心は、図中の中心線Lを基準とする。
Next, detailed shapes of the
図1に示すように、ルツボ本体2は、有底円筒形状をなし、ウェル収納部2Aとウェル接触部2Bとを一体に有している。ウェル収納部2Aは、外径a1、内径a2、厚みXで、底部側にあるルツボ閉塞部の内側部分が断面すり鉢状に形成されている。ウェル接触部2Bは、ルツボ本体2にウェル部4を収装した際にウェル部4と接触する部分であり、接触面がウェル収納部2Aの上端からウェル部挿入口に向かって内径がa2からa3、厚さがXからZとなるように角度αをなして徐々に拡がるように所定距離形成されている。
As shown in FIG. 1, the crucible
ウェル部4は、有底円筒形状をなし、ルツボ挿入部4Aとルツボ接触部4Bとフランジ部4Cとを一体に有している。ルツボ挿入部4Aは、外径b1、内径b2、厚みYで、底部側にあるウェル閉塞部の形状が外側、内側共に断面すり鉢状に形成され、さらに所定位置から温度計挿入口方向に向かって外径がb1からa2となるように角度βをなして徐々に拡がるように所定距離形成されている。ルツボ接触部4Bは、ルツボ本体2にウェル部4を収装した際にルツボ本体2と接触する部分であり、接触面がルツボ挿入部4Aの上端から温度計挿入口に向かってウェル接触部2Bと面接触するように所定距離形成されている。フランジ部4Cは、外径a1、鍔長がウェル接触部2Bの上端と略同等の長さを有し、ウェル部4をルツボ本体2に収装した際にウェル部4とルツボ本体2との間が所定距離空くように一体形成されている。
また、ウェル部4は、ルツボ接触部4Bの内側の所定位置から温度計挿入口に向かって内径b2からb3になるように角度γをなして徐々に拡がるように所定距離形成されている。
The
Further, the
なお、フランジ部4Cは、ルツボ本体2からウェル部4の着脱を容易にする効果を奏する部位であるため、特に着脱が不自由でなければ特に形成する必要はなく、またフランジ部を形成する場合は、環境温度を昇温・降温させてもフランジ部4Cとルツボ本体2とが接しない程度に、ルツボ本体2とウェル部4との間に所定間隔の空間Eを設ける必要がある。また、ウェル接触部2B、ルツボ接触部4Bの接触面の傾斜角度αは鋭角であればよいが、ルツボ本体2に対するウェル部4の移動を容易にするため、角度を30°よりも鋭角にする方がより好適である。
In addition, since the
そして、上記のように形成された温度計校正用定点ルツボ1は、まずルツボ本体2の中に金属と炭素の共晶組織からなる定点物質3を所定量納める。そして、ウェル部4をルツボ本体2に挿入して温度計校正用定点ルツボ1が構成される。被校正温度計をウェル部4に挿入して温度可変の炉の内部に置き、環境温度を昇温・降温させたときのルツボの温度変化を観測、定点物質3の液相・固相が共存する状態において温度変化がなくなることを利用して温度計の校正を行う。
In the thermometer calibration
この際、定点物質3がルツボ本体2やウェル部4に張り付き、この状態で降温時や融解又は凝固による相転移が生じた場合、定点物質3の収縮によりウェル接触部2Bとルツボ接触部4Bとの接触面に引張応力や圧縮応力が加わる。しかし、ルツボ本体2のウェル接触部2Bとウェル部4のルツボ接触部4Bは、それぞれの接触面が一致するようテーパ状に形成されているため、ルツボ本体2に対してウェル部4が僅かに移動する。従って、ウェル部4に加わる引張応力や圧縮応力を分散緩和することができる。
At this time, when the fixed point substance 3 sticks to the
ところで、本発明の温度計校正用定点ルツボ1の形状について、図1及び図2に基づいて説明したが、これに限定されることはなく、ルツボ本体2とウェル部4の接触面がウェル部4の挿入方向に向かって徐々にテーパ上に狭まるように形成されていればよいので、ルツボ本体2とウェル部4の他の部分の形状については図示に限定されることはない。
By the way, although the shape of the thermometer calibration fixed
このように、上述した温度計校正用定点ルツボ1は、ルツボ本体2とウェル部4とが別体で構成され、温度計校正時に定点物質3がルツボ本体2やウェル部4に張り付き、降温時や融解又は凝固による相転移が生じた場合、定点物質3の収縮によりウェル接触部2Bとルツボ接触部4Bとの接触面に加わる引張応力や圧縮応力によりウェル部4が軸方向に僅かに移動することにより、ウェル部4に加わる引張応力や圧縮応力を分散緩和する。
これにより、金属と炭素からなる共晶組織で構成された定点物質を使用した場合であってもウェル部の破損を防止する効果を奏する。
As described above, the above-described thermometer calibration fixed
Thereby, even if it is a case where the fixed point substance comprised by the eutectic structure which consists of a metal and carbon is used, there exists an effect which prevents the damage of a well part.
以上、本発明を用いて最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。 As mentioned above, although the best form was demonstrated using this invention, this invention is not limited with the description and drawing by this form. That is, it is a matter of course that all other forms, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on this form are included in the scope of the present invention.
1 温度計校正用定点ルツボ
2 ルツボ本体
3 定点物質
4 ウェル部
1 Fixed point crucible for
Claims (3)
前記ルツボ本体と前記ウェル部は炭素を主成分とし、
前記ウェル部を前記ルツボ本体に収装したときの接触面が、前記ウェル部の挿入方向に向かって徐々にテーパ状に狭まって形成されていることを特徴とする温度計校正用定点ルツボ。 For thermometer calibration consisting of a crucible body that contains a fixed-point substance and a well portion that is inserted into the crucible body and into which a thermometer to be calibrated is calibrated by a temperature fixed point that is in a phase equilibrium state of the fixed-point substance. In the fixed point crucible,
The crucible body and the well part are mainly composed of carbon,
A fixed point crucible for thermometer calibration, characterized in that a contact surface when the well portion is housed in the crucible body is gradually narrowed in a taper shape in the insertion direction of the well portion.
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