JP3183860B2 - 高純度アルミナ管の封止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば溶融ガラス
や溶融金属、１０００℃以上の高温で使用される高温用
温度計等の製造に用いる高純度アルミナ管の封止方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】はじめに、本発明の製造対象物の一例に
ついて説明する。

【０００３】従来から一般に使用されている白金または
白金ロジウム線からなる高温用温度計の保護管は主とし
て９９．７％以下の純度のアルミナを主成分とするもの
が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アルミナの
純度が９９．７％以下のものはアルミナとアルミナの接
合剤として主にシリカ等を使用して固形化していた。こ
のため、これを８００℃以上に加熱すると、不純物から
ガスが発生し、白金または白金ロジウム線が汚染されて
その温度特性が損なわれていた。

【０００５】そこで、高純度のアルミナにより保護管を
作成しようとすると、両端開放のパイプは製造できる
が、アルミナにバインダが混入していないため、その端
部を歩留りよく封止することができないという問題点が
あった。

【０００６】また、アルミナにバインダを混入すると、
高温下で曲がるとともに急熱，急冷には特に弱く、さら
に、アルミナどうしの結合が弱く、保護管の内部と外部
とが呼吸して白金抵抗線を汚染する等の問題点があっ
た。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、歩留りのよい高純度アルミナ管の封止
方法を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る高純度アル
ミナ管の封止方法は、９９．９％以上の純度のアルミナ
を主成分とした両端開放の高純度アルミナ管を内側と
し、この内側の高純度アルミナ管の外径より大きな内径
を有するホルダ内に挿入し、このホルダ内に挿入された
内側の高純度アルミナ管の一端部をホルダの一端部から
所要の長さだけ突出させて突出部を形成し、次いで、ホ
ルダの外周を加熱することにより、高純度アルミナ管を
所定の温度に保温し、次いで、高純度アルミナ管の他端
部から高純度アルミナ管内の空気を吸引しながら高純度
アルミナ管の突出部をバーナで加熱して溶融することに
より突出部を封止するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の製造対象物の一例
を示す側断面図、図２（ａ）〜（ｃ）は、図１の測温抵
抗素子を示すもので、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）
は左側面図、図２（ｃ）は右側面図である。これらの図
において、１は高温用温度計、２は測温抵抗素子、３は
測温抵抗線として線径０．１５ｍｍの白金または白金ロ
ジウム線、４は口出線、５は９９．９％以上の純度のア
ルミナを主成分とする保持体、６は９９．９％以上の純
度のアルミナを主成分とする保護管、７は前記保護管６
の一端部を封止した封止部、８は前記保護管６内に測温
抵抗素子２を挿入してから固定するために充填する粉体
で、９９．９％以上の純度のアルミナの主成分を有して
いる。９は前記白金または白金ロジウム線３および口出
線４を装着するため、保持体５の長手方向に形成した透
孔である。

【００１０】測温抵抗素子２の製作に際しては、保持体
５よりも少し長めの白金または白金ロジウム線３と口出
線４とを各透孔９に挿入し、次いで、各透孔９から出て
いる白金または白金ロジウム線３と口出線４とを、図２
に示すように溶接して１本の線となるように直列に接続
する。なお、接続部分は黒丸で表示してある。

【００１１】このようにして作成された測温抵抗素子２
は保護管６内に挿入され、次いで、粉体８を充填して固
定することにより高温用温度計１が形成される。

【００１２】この構成によれば、白金または白金ロジウ
ム線３を支持するものはすべて９９．９％以上の純度の
アルミナ材からなるため、高温になっても有害なガスの
発生がなく、白金または白金ロジウム線３の特性が変化
することがない。

【００１３】なお、粉体８の充填は必ずしも行わなくて
もよい。

【００１４】次に、上記高温用温度計１に使用される保
護管６、つまり本発明の一実施形態である高純度アルミ
ナ管の封止方法について説明する。

【００１５】図３（ａ），（ｂ）は、図１の９９．９％
以上の高純度のアルミナを主成分とした保護管６の封止
部７を形成する工程を示す断面図で、図１と同一符号は
同一部分を示し、１１は前記保護管６を支持する支持
具、１２は前記保護管６を挿入して覆うホルダで、通常
のアルミナ管が使用される。１３は前記ホルダ１２の外
周を保温してクラックの入るのを防止するバーナ、１４
は前記保護管６の一端部６ａを溶融して封止部７を形成
するバーナである。

【００１６】このように、両端が開放された保護管６の
一端部６ａを封止するため、他端部６ｂを支持具１１に
支持しホルダ１２の中に挿入した後、保護管６の一端部
６ａを所要の長さだけ突出させて突出部６ｃを形成し、
次いで、保護管６にクラックの入るのを防止するためホ
ルダ１２の外周をバーナ１３で加熱して保温しながら保
護管６の他端側から矢印Ａ方向に吸引して保護管６内の
空気を吸引させる。同時に、保護管６の一端部６ａをバ
ーナ１４により加熱して保護管６を溶融すると、前記吸
引により溶融したアルミナは全周が内方に向くため、保
護管６の溶融したアルミナで一端部６ａが包まれて塞が
れ、図３（ｂ）に示すように封止部７が形成される。

【００１７】図４は、保護管６の封止部７を形成する他
の工程を示す断面図で、保護管６の一端部６ａに９９．
９％以上の純度のアルミナのキャップ１５をかぶせた
後、一端から内部空気を吸引しつつバーナ１４で溶接す
るものである。

【００１８】なお、保護管６内の空気を吸引しないで溶
接した場合は、バーナ１３から噴射する炎で溶けたアル
ミナが保護管６の外側にこびりついてしまい、一端部６
ａの封止が不可能になる。また、一端部６ａにキャップ
１５をかぶせて封止する場合に、もし空気の吸引を行わ
ないと溶接部分が表面だけで深く溶接ができない。

【００１９】しかし、保護管６内の空気を吸引して溶接
する本発明の場合は、保護管６の一端部６ａとキャップ
１５との隙間に吸引力が働くので、深く溶接することが
できる。すなわち、ホルダ１２の加熱と保護管６の溶接
個所のバーナ１４の火炎が吸引されて保護管６の内部ま
で熱が加わり、効率よくすばやく溶接ができ、容易に封
止することができる。また、吸引することにより溶けた
アルミナが保護管６の外側にだれることもなく、溶接後
の補修の手数が省ける。

【００２０】次に、上記実施形態例の実験結果について
説明する。

【００２１】実験の条件として、 材質：白金線 線径＝０．１５ｍｍ 初期抵抗値＝１００．０００Ω／０℃ の白金を１１００℃で３時間加熱した後、０℃に冷却し
たときの抵抗値を測定したところ、１３８．５Ωであっ
た。

【００２２】上記加熱，冷却した白金線を９９．５％，
９９．７％および９９．９％のアルミナ管に挿入してそ
れぞれ１１００℃に加熱したあと、１００℃に冷却した
ときの抵抗値を測定し、かつ温度係数を求めた。

【００２３】(1) アルミナ管の成分：９９．５％の場
合 １１００℃に３時間加熱後、 第１回目（表１に示す） 第２回目 上記実験した各試料を再び１１００℃に３時間加熱し、
１００℃に冷却したところいずれも測定不能であった。

【００２４】(2) アルミナ成分：９９．７％の場合 １１００℃に３時間加熱後、 第１回目（表２に示す） 第２回目 上記実験した各試料を再び１１００℃に３時間加熱し、
１００℃に冷却したところいずれも不安定であった。

【００２５】(3) アルミナ成分：９９．９％以上の場
合 １１００℃に３時間加熱後、 第１回目（表３に示す） 第２回目以降 上記実験した各試料を再び１１００℃に３時間加熱し、
０℃に冷却する操作を繰り返し行ったが初期抵抗値およ
び高温時における抵抗値に安定しており、その変化は
０．０００１〜０．０００５Ωの間で僅少であった。

【００２６】以上の実験では、ＪＩＳ規格の白金線を使
用したが、白金ロジウム線の場合も同様の結果であっ
た。

【００２７】以上の実験の結果、アルミナの成分が９
９．５％，９９．７％のアルミナ管は高温度の温度計と
しては全く使用できないことが判明した。また、白金が
汚染しはじめる温度は約６００℃から始まって温度が高
くなるにしたがって汚染がひどくなり、白金の性質が変
化して白金の性質が無くなり、抵抗値の測定不能や断線
事故となる。

【００２８】図５は表１〜表３に示す実験結果について
温度と抵抗値との関係を表した図である。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る高純度アルミナ管の封止方
法は、９９．９％以上の純度のアルミナを主成分とした
両端開放の高純度アルミナ管を内側とし、この内側の高
純度アルミナ管の外径より大きな内径を有するホルダ内
に挿入し、このホルダ内に挿入された内側の高純度アル
ミナ管の一端部をホルダの一端部から所要の長さだけ突
出させて突出部を形成し、次いで、ホルダの外周を加熱
することにより、高純度アルミナ管を所定の温度に保温
し、次いで、高純度アルミナ管の他端部から高純度アル
ミナ管内の空気を吸引しながら高純度アルミナ管の突出
部をバーナで加熱して溶融することにより突出部を封止
するようにしたので、従来の方法では封止できない９
９．９％以上のアルミナを主成分とするアルミナ管の端
部の封止を容易におこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造対象物の一例を示す側断面図であ
る。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１の測温抵抗素子を示す
もので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背
面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態を示すも
ので、図１の保護管の封止部を形成する工程を示す断面
図である。

【図４】保護管の封止部を形成する他の工程を示す断面
図である。

【図５】本発明の実施形態の実験結果について温度と抵
抗値との関係を表した図である。

【符号の説明】

１ 高温用温度計 ２ 測温抵抗素子 ３ 白金または白金ロジウム線 ４ 口出線 ５ 保持体 ６ 保護管 ７ 封止部 ８ 粉体 ９ 透孔 １１ 支持具 １２ ホルダ １３，１４ バーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 諭 埼玉県川越市新宿町５−11−３ (72)発明者 今村 友亮 埼玉県入間郡三芳町上富2079−７ (56)参考文献 特開 昭61−179502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−15592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−26149（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01C 1/00 - 1/16 C03B 23/09

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ９９．９％以上の純度のアルミナを主成
   分とした両端開放の高純度アルミナ管を内側とし、この
   内側の高純度アルミナ管の外径より大きな内径を有する
   ホルダ内に挿入し、このホルダ内に挿入された前記内側
   の高純度アルミナ管の一端部を前記ホルダの一端部から
   所要の長さだけ突出して突出部を形成し、次いで、前記
   ホルダの外周を加熱することにより、前記高純度アルミ
   ナ管を所定の温度に保温し、次いで、前記高純度アルミ
   ナ管の他端部から前記高純度アルミナ管内の空気を吸引
   しながら前記高純度アルミナ管の突出部をバーナで加熱
   して溶融することにより前記突出部を封止することを特
   徴とする高純度アルミナ管の封止方法。