JP3398105B2 - 熱電対 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，特に，銅溶湯等
の金属溶湯の温度を測定するのに適している熱電対に関
する。
の金属溶湯の温度を測定するのに適している熱電対に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に，熱電対は，２種の合金等の温度
検知体に発生する熱起電力を利用して，物体の温度や熱
の測定を行うものである。シース型熱電対は，保護管中
に温度検知体の素線を収容し，そのまわりにＭｇＯ，Ａ
ｌ2 Ｏ3 等の無機絶縁物を充填した構造を有しており，
温度検知体の素線を保護すると共に，測温応答時間を短
縮せんとするものである。
検知体に発生する熱起電力を利用して，物体の温度や熱
の測定を行うものである。シース型熱電対は，保護管中
に温度検知体の素線を収容し，そのまわりにＭｇＯ，Ａ
ｌ2 Ｏ3 等の無機絶縁物を充填した構造を有しており，
温度検知体の素線を保護すると共に，測温応答時間を短
縮せんとするものである。
【０００３】また，特開昭６１−２４６６３６号公報に
開示されている溶鋼連続測温用保護管は，嵩密度２．６
ｇ／ｃｍ3 より大きい反応焼結窒化ケイ素から成る外管
と，緻密なセラミックスから成る内管から構成されてい
る。また，特開平９−８９６８３号公報に開示されてい
る熱電対は，耐熱性で耐熱ショック性のセラミックスか
ら成る保護パイプ，該保護パイプ内に隔置して一端から
他端へ長手方向に延びる種類の異なる一対のプリント
帯，保護パイプの先端部に形成された感温部を構成する
薄膜，及び保護パイプ内に嵌入されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉ
Ｎから成る複合材から成る絶縁体から構成されている。
開示されている溶鋼連続測温用保護管は，嵩密度２．６
ｇ／ｃｍ3 より大きい反応焼結窒化ケイ素から成る外管
と，緻密なセラミックスから成る内管から構成されてい
る。また，特開平９−８９６８３号公報に開示されてい
る熱電対は，耐熱性で耐熱ショック性のセラミックスか
ら成る保護パイプ，該保護パイプ内に隔置して一端から
他端へ長手方向に延びる種類の異なる一対のプリント
帯，保護パイプの先端部に形成された感温部を構成する
薄膜，及び保護パイプ内に嵌入されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉ
Ｎから成る複合材から成る絶縁体から構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで，従来の熱電
対では，約１３００℃の無酸素の銅溶湯等を測温するに
は，比較的に融点が高く，また，大気中で安定なＰｔ−
Ｒｈ素線を使用し，これを紙製パイプに固定したものが
使用されているが，測温回数は１回又は２回程度であっ
た。そのため，無酸素の銅溶湯等の測温の度に，熱電対
を新しい別のものと交換しなければならず，熱電対の交
換作業や搬送作業に手間やコストがかかるという問題が
あった。
対では，約１３００℃の無酸素の銅溶湯等を測温するに
は，比較的に融点が高く，また，大気中で安定なＰｔ−
Ｒｈ素線を使用し，これを紙製パイプに固定したものが
使用されているが，測温回数は１回又は２回程度であっ
た。そのため，無酸素の銅溶湯等の測温の度に，熱電対
を新しい別のものと交換しなければならず，熱電対の交
換作業や搬送作業に手間やコストがかかるという問題が
あった。
【０００５】また，熱電対をセラミック製保護管により
保護している熱電対は，保護管をＭｇＯ製にすると，Ｍ
ｇＯは耐熱衝撃性が低いので，溶湯浸漬時の熱衝撃で破
損する。また，熱電対の保護管をＳｉＯ2 で作製する
と，ＳｉＯ2 は銅溶湯によって腐食を受けて破損すると
いう問題がある。
保護している熱電対は，保護管をＭｇＯ製にすると，Ｍ
ｇＯは耐熱衝撃性が低いので，溶湯浸漬時の熱衝撃で破
損する。また，熱電対の保護管をＳｉＯ2 で作製する
と，ＳｉＯ2 は銅溶湯によって腐食を受けて破損すると
いう問題がある。
【０００６】また，熱電対によって物質の温度を測温す
る場合に，各種の金属溶湯の中でも無酸素銅溶湯では，
銅溶湯に不純物が混入すると，電気抵抗が変化し，銅溶
湯の品質が低下するため，熱電対の保護管についても，
保護管の溶損に伴う溶湯中へ，熱電対を構成する材料の
混入或いは反応等が生じない材質で構成しなければなら
ない。
る場合に，各種の金属溶湯の中でも無酸素銅溶湯では，
銅溶湯に不純物が混入すると，電気抵抗が変化し，銅溶
湯の品質が低下するため，熱電対の保護管についても，
保護管の溶損に伴う溶湯中へ，熱電対を構成する材料の
混入或いは反応等が生じない材質で構成しなければなら
ない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決することであり，保護管を耐熱衝撃性に優
れた窒化ケイ素系セラミックスを基材として作製し，保
護管の外側に耐銅溶湯腐食性に優れたＭｇＯ層を配置し
た構造に構成することによって，耐熱衝撃性と耐銅溶湯
腐食性を有する熱電対を提供することである。
の課題を解決することであり，保護管を耐熱衝撃性に優
れた窒化ケイ素系セラミックスを基材として作製し，保
護管の外側に耐銅溶湯腐食性に優れたＭｇＯ層を配置し
た構造に構成することによって，耐熱衝撃性と耐銅溶湯
腐食性を有する熱電対を提供することである。
【０００８】この発明は，金属溶湯を測温する測温部を
備えた一端側が閉鎖端部に形成されたセラミック製保護
管，前記保護管内に内包され且つ端部が結合された組成
の異なる一対の素線から成る温度検知体，前記保護管内
の前記素線との空隙部に充填された充填材，前記保護管
の他端の開放端部を封止した封止部材，及び前記保護管
の外側に配置されたＭｇＯ層を有し，前記保護管は窒化
ケイ素，サイアロン，炭化ケイ素及びそれらの複合物か
ら選択された何れかの材料から形成され，前記保護管と
前記ＭｇＯ層との間にはＭｇＯ，ＳｉＯ 2 及びＡｌ 2 Ｏ
3 の成分比が段階的に又は連続的に変化している傾斜組
成を有する中間層が介在されていることから成る熱電対
に関する。
備えた一端側が閉鎖端部に形成されたセラミック製保護
管，前記保護管内に内包され且つ端部が結合された組成
の異なる一対の素線から成る温度検知体，前記保護管内
の前記素線との空隙部に充填された充填材，前記保護管
の他端の開放端部を封止した封止部材，及び前記保護管
の外側に配置されたＭｇＯ層を有し，前記保護管は窒化
ケイ素，サイアロン，炭化ケイ素及びそれらの複合物か
ら選択された何れかの材料から形成され，前記保護管と
前記ＭｇＯ層との間にはＭｇＯ，ＳｉＯ 2 及びＡｌ 2 Ｏ
3 の成分比が段階的に又は連続的に変化している傾斜組
成を有する中間層が介在されていることから成る熱電対
に関する。
【０００９】また，前記中間層は，前記保護管側に配置
されたＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 から成る酸化物層と，前記
ＭｇＯ層を形成するため前記酸化物層に対してＭｇＯ溶
射を行って形成されたＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 か
ら成る反応層とから構成されている。また，前記中間層
の前記反応層は，前記ＭｇＯの溶射によって前記ＭｇＯ
が前記ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 に外部側から内部側へ傾斜
状に存在する構造を有するものである。
されたＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 から成る酸化物層と，前記
ＭｇＯ層を形成するため前記酸化物層に対してＭｇＯ溶
射を行って形成されたＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 か
ら成る反応層とから構成されている。また，前記中間層
の前記反応層は，前記ＭｇＯの溶射によって前記ＭｇＯ
が前記ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 に外部側から内部側へ傾斜
状に存在する構造を有するものである。
【００１０】また，前記酸化物層が，酸化物換算でＳｉ
Ｏ2 が３０ｗｔ％以上，及びＡｌ2Ｏ3 が２０ｗｔ％以
上含まれている。また，前記ＭｇＯ層が５０〜４００μ
ｍ，前記反応層が５〜５０μｍ，及び前記酸化物層が２
０μｍ以下の厚みで形成されている。
Ｏ2 が３０ｗｔ％以上，及びＡｌ2Ｏ3 が２０ｗｔ％以
上含まれている。また，前記ＭｇＯ層が５０〜４００μ
ｍ，前記反応層が５〜５０μｍ，及び前記酸化物層が２
０μｍ以下の厚みで形成されている。
【００１１】この熱電対は，上記のように構成されてい
るので，ＭｇＯ層が保護管の金属溶湯，特に，銅溶湯に
よる腐食を防ぎ，また，保護管を構成する基材の窒化ケ
イ素等のセラミックスが測温部の銅溶湯への浸漬時にお
ける熱衝撃に対して耐熱衝撃性を発揮して保護管の破損
を防止することができる。また，保護管とＭｇＯ層との
間には傾斜材料から成る中間層が介在しているので，セ
ラミックスとＭｇＯとの熱膨張の違いを中間層で緩和さ
れ，ＭｇＯ層の中間層への溶射膜が粒子間で化学結合し
ていない積層構造であるので，更に良好に緩和され，Ｍ
ｇＯ層の溶射膜が剥離することがなく，保護管の長寿命
化が図られている。
るので，ＭｇＯ層が保護管の金属溶湯，特に，銅溶湯に
よる腐食を防ぎ，また，保護管を構成する基材の窒化ケ
イ素等のセラミックスが測温部の銅溶湯への浸漬時にお
ける熱衝撃に対して耐熱衝撃性を発揮して保護管の破損
を防止することができる。また，保護管とＭｇＯ層との
間には傾斜材料から成る中間層が介在しているので，セ
ラミックスとＭｇＯとの熱膨張の違いを中間層で緩和さ
れ，ＭｇＯ層の中間層への溶射膜が粒子間で化学結合し
ていない積層構造であるので，更に良好に緩和され，Ｍ
ｇＯ層の溶射膜が剥離することがなく，保護管の長寿命
化が図られている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による熱電対の実施例を説明する。図１はこの発明によ
る熱電対の一実施例を示す断面図，及び図２は図１の熱
電対の保護管の詳細な構造を示す断面図である。
による熱電対の実施例を説明する。図１はこの発明によ
る熱電対の一実施例を示す断面図，及び図２は図１の熱
電対の保護管の詳細な構造を示す断面図である。
【００１３】この熱電対は，銅溶湯等の金属溶湯を測温
する測温部１３を備えた一端が閉鎖端部１１に形成され
たセラミック製保護管１，保護管１内に内包され且つ端
部が符号１２で示すように結合された組成の異なる一対
の素線７，８から成る温度検知体６，保護管１内の素線
７，８との空隙部に充填されたセラミックス充填材５，
保護管１の開放端部を封止した封止部材（図示せず），
及び保護管１の外側に配置されたＭｇＯ層４から構成さ
れている。保護管１は，窒化ケイ素，サイアロン，炭化
ケイ素，及びそれらの複合物から選択された何れかのセ
ラミックス材料から形成されている。保護管１は，測温
部１３を備えた第１保護管２と，第１保護管２の測温部
１３を除いた領域の外側に固定された第２保護管３とか
ら構成されており，場合によっては，特に，第２保護管
３を積層構造に構成し，遮熱度をアップすることもでき
る。第１保護管２の測温部１３とは反対側の端部には開
放端部が形成されており，第１保護管２内に開放端部を
通じて温度検知体６が配置され，セラミックス充填材５
が充填された後に，第１保護管２の開放端部は，例え
ば，緻密質ガラス等の封止部材によって封止される。
する測温部１３を備えた一端が閉鎖端部１１に形成され
たセラミック製保護管１，保護管１内に内包され且つ端
部が符号１２で示すように結合された組成の異なる一対
の素線７，８から成る温度検知体６，保護管１内の素線
７，８との空隙部に充填されたセラミックス充填材５，
保護管１の開放端部を封止した封止部材（図示せず），
及び保護管１の外側に配置されたＭｇＯ層４から構成さ
れている。保護管１は，窒化ケイ素，サイアロン，炭化
ケイ素，及びそれらの複合物から選択された何れかのセ
ラミックス材料から形成されている。保護管１は，測温
部１３を備えた第１保護管２と，第１保護管２の測温部
１３を除いた領域の外側に固定された第２保護管３とか
ら構成されており，場合によっては，特に，第２保護管
３を積層構造に構成し，遮熱度をアップすることもでき
る。第１保護管２の測温部１３とは反対側の端部には開
放端部が形成されており，第１保護管２内に開放端部を
通じて温度検知体６が配置され，セラミックス充填材５
が充填された後に，第１保護管２の開放端部は，例え
ば，緻密質ガラス等の封止部材によって封止される。
【００１４】この熱電対では，図２に示すように，保護
管１とＭｇＯ層４との間には，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 及びＡ
ｌ2 Ｏ3 の成分比が段階的に又は連続的に変化している
傾斜組成を有する中間層（９，１０）が介在されてい
る。中間層（９，１０）は，保護管１側に配置されたＳ
ｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 から成る酸化物層１０と，ＭｇＯ層
４を形成するため酸化物層１０に対してＭｇＯの溶射を
行って形成されたＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 から成
る反応層９とから構成されている。従って，この熱電対
では，保護管１の表面から酸化物層１０，反応層９，そ
して最も外側にはＭｇＯ層４が形成されている。この熱
電対は，図２に示すように，保護管１の表面上に，酸化
物層１０，反応層９及びＭｇＯ層４が段階的に変化して
いるが，酸化物層１０，反応層９及びＭｇＯ層４が連続
的に傾斜組成をもった構造に構成することもできる。
管１とＭｇＯ層４との間には，ＭｇＯ，ＳｉＯ2 及びＡ
ｌ2 Ｏ3 の成分比が段階的に又は連続的に変化している
傾斜組成を有する中間層（９，１０）が介在されてい
る。中間層（９，１０）は，保護管１側に配置されたＳ
ｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 から成る酸化物層１０と，ＭｇＯ層
４を形成するため酸化物層１０に対してＭｇＯの溶射を
行って形成されたＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 から成
る反応層９とから構成されている。従って，この熱電対
では，保護管１の表面から酸化物層１０，反応層９，そ
して最も外側にはＭｇＯ層４が形成されている。この熱
電対は，図２に示すように，保護管１の表面上に，酸化
物層１０，反応層９及びＭｇＯ層４が段階的に変化して
いるが，酸化物層１０，反応層９及びＭｇＯ層４が連続
的に傾斜組成をもった構造に構成することもできる。
【００１５】中間層の反応層９は，ＭｇＯの溶射によっ
てＭｇＯがＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 に外部側から内部側へ
傾斜状に存在する構造を有している。また，酸化物層１
０が，酸化物換算でＳｉＯ2 が３０ｗｔ％以上，及びＡ
ｌ2 Ｏ3 が２０ｗｔ％以上含まれている。この熱電対で
は，ＭｇＯ層４が５０〜４００μｍ，反応層９が５〜５
０μｍ，及び酸化物層１０が２０μｍ以下の厚みで形成
されている。また，充填材５は，窒化ケイ素系等のセラ
ミックスから構成されている。
てＭｇＯがＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 に外部側から内部側へ
傾斜状に存在する構造を有している。また，酸化物層１
０が，酸化物換算でＳｉＯ2 が３０ｗｔ％以上，及びＡ
ｌ2 Ｏ3 が２０ｗｔ％以上含まれている。この熱電対で
は，ＭｇＯ層４が５０〜４００μｍ，反応層９が５〜５
０μｍ，及び酸化物層１０が２０μｍ以下の厚みで形成
されている。また，充填材５は，窒化ケイ素系等のセラ
ミックスから構成されている。
【００１６】また，第１保護管２内に配置された温度検
知体６を構成する合金素線は，Ｗ−５Ｒｅ合金素線７と
Ｗ−２６Ｒｅ合金素線８とから構成され，充填材５によ
って第１保護管２内に互いに絶縁されて短絡するのが防
止するように配置されている。温度検知体６は，例え
ば，素線７，８の線径が０．２５ｍｍであり，長さが３
００ｍｍであり，測温部即ち結合部１２で溶接等で結合
されている。素線７と素線８との結合部１２は，第１保
護管２の先端部１１の内面に密着して温度検知体６を構
成している。
知体６を構成する合金素線は，Ｗ−５Ｒｅ合金素線７と
Ｗ−２６Ｒｅ合金素線８とから構成され，充填材５によ
って第１保護管２内に互いに絶縁されて短絡するのが防
止するように配置されている。温度検知体６は，例え
ば，素線７，８の線径が０．２５ｍｍであり，長さが３
００ｍｍであり，測温部即ち結合部１２で溶接等で結合
されている。素線７と素線８との結合部１２は，第１保
護管２の先端部１１の内面に密着して温度検知体６を構
成している。
【００１７】この熱電対は，上記の構成を有しており，
次のようにして作製することができる。まず，保護管１
は主成分である窒化ケイ素に所定量の焼結助剤（例え
ば，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ）を添加した原料を，混合
し，混練した後に，押出成形機を用いて保護管１の形状
に成形し，成形した成形体を所定の温度で所定の雰囲気
中で脱脂し，焼成を行って基材となる窒化ケイ素系のセ
ラミック製保護管１を作製した。ここで，保護管１は，
第１保護管２と，第１保護管２の先端部以外の領域に第
２保護管３を配置した形状の成形体に成形する。
次のようにして作製することができる。まず，保護管１
は主成分である窒化ケイ素に所定量の焼結助剤（例え
ば，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ）を添加した原料を，混合
し，混練した後に，押出成形機を用いて保護管１の形状
に成形し，成形した成形体を所定の温度で所定の雰囲気
中で脱脂し，焼成を行って基材となる窒化ケイ素系のセ
ラミック製保護管１を作製した。ここで，保護管１は，
第１保護管２と，第１保護管２の先端部以外の領域に第
２保護管３を配置した形状の成形体に成形する。
【００１８】次に，保護管１の表面にプラズマ火炎を照
射してＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 から成る酸化物層１０を生
成した。次いで，第１保護管２の表面に形成した酸化物
層１０の表面に，プラズマ溶射によってＭｇＯ層４の膜
を形成した。次いで，酸化物層１０を介在してＭｇＯ層
４が形成された保護管１をＡｒの雰囲気で熱処理し，そ
れによってＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の酸化物層１０とＭｇ
Ｏ層４との界面層を，ＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 か
らなる反応層９に転化させ，本発明のＭｇＯ層４，反応
層９及び酸化物層１０から成る皮膜層を備えた保護管１
を作製した。
射してＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 から成る酸化物層１０を生
成した。次いで，第１保護管２の表面に形成した酸化物
層１０の表面に，プラズマ溶射によってＭｇＯ層４の膜
を形成した。次いで，酸化物層１０を介在してＭｇＯ層
４が形成された保護管１をＡｒの雰囲気で熱処理し，そ
れによってＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 の酸化物層１０とＭｇ
Ｏ層４との界面層を，ＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 か
らなる反応層９に転化させ，本発明のＭｇＯ層４，反応
層９及び酸化物層１０から成る皮膜層を備えた保護管１
を作製した。
【００１９】以上の工程によって作製した保護管１の第
１保護管２内に，窒化ケイ素粉末を含むリン酸アルミ溶
液を充填した後に，線径が０．２５ｍｍで長さが３００
ｍｍで先端１１の結合部１２で溶接されたＷ−５Ｒｅ合
金素線７とＷ−２６Ｒｅ合金素線８とから成る温度検知
体６を挿入した。次に，保護管２内の測温部とは反対側
の端部は緻密質ガラスから成る封止部材によって封止
し，本発明による熱電対を作製した。
１保護管２内に，窒化ケイ素粉末を含むリン酸アルミ溶
液を充填した後に，線径が０．２５ｍｍで長さが３００
ｍｍで先端１１の結合部１２で溶接されたＷ−５Ｒｅ合
金素線７とＷ−２６Ｒｅ合金素線８とから成る温度検知
体６を挿入した。次に，保護管２内の測温部とは反対側
の端部は緻密質ガラスから成る封止部材によって封止
し，本発明による熱電対を作製した。
【００２０】本発明の熱電対を他の熱電対と比較するた
め，比較の熱電対として窒化ケイ素系セラミックスによ
って保護管（図示せず）を作製し，同一の充填材５と温
度検知体６とから成る第１比較品の熱電対を作製した。
また，比較の他の熱電対としてＭｇＯによって保護管
（図示せず）を作製し，同一の充填材５と温度検知体６
とから成る第２比較品の熱電対を作製した。
め，比較の熱電対として窒化ケイ素系セラミックスによ
って保護管（図示せず）を作製し，同一の充填材５と温
度検知体６とから成る第１比較品の熱電対を作製した。
また，比較の他の熱電対としてＭｇＯによって保護管
（図示せず）を作製し，同一の充填材５と温度検知体６
とから成る第２比較品の熱電対を作製した。
【００２１】そこで，本発明品，第１比較品及び第２比
較品を用いて，１３００℃の無酸素銅溶湯の温度の測温
試験を繰り返し測温する試験を行った。その結果は，次
のとおりであった。本発明品は，破損までの測温回数が
５００回であった。窒化ケイ素系セラミック製の保護管
で作製した第１比較品は，破損までの測温回数が５０回
であり，その状態は保護管が溶損状態を示していた。ま
た，ＭｇＯ製の保護管で作製した第２比較品は，破損ま
での測温回数が５回であり，その状態は保護管が熱衝撃
によって破損した状態であった。
較品を用いて，１３００℃の無酸素銅溶湯の温度の測温
試験を繰り返し測温する試験を行った。その結果は，次
のとおりであった。本発明品は，破損までの測温回数が
５００回であった。窒化ケイ素系セラミック製の保護管
で作製した第１比較品は，破損までの測温回数が５０回
であり，その状態は保護管が溶損状態を示していた。ま
た，ＭｇＯ製の保護管で作製した第２比較品は，破損ま
での測温回数が５回であり，その状態は保護管が熱衝撃
によって破損した状態であった。
【００２２】これらの熱電対による銅溶湯の測温試験に
よって以下のことが分かった。ＭｇＯ製の保護管は，耐
熱衝撃性が低いために，銅溶湯への繰り返しの浸漬時に
受ける熱衝撃によって破損したものであった。また，窒
化ケイ素系セラミック製の保護管は，銅溶湯によって窒
化ケイ素が腐食を受け，保護管が徐々に減肉していき，
保護管に孔があき，孔から保護管内部へ銅溶湯が侵入
し，素線が断線し，破損に至った。これに対して，本発
明品は，外側のＭｇＯ層４が銅溶湯による窒化ケイ素の
保護管基材の腐食を防ぎ，浸漬時の熱衝撃に対しては保
護管基材の窒化ケイ素が耐熱衝撃性によって破損するこ
とを防いでいるものと考えられる。特に，ＭｇＯと窒化
ケイ素との熱膨張の相違は，中間に反応層９と酸化物層
１０とが介在していること，及びＭｇＯの溶射によるＭ
ｇＯ層４の溶射膜が粒子間に化学的結合がないラミナー
構造即ち積層構造であることによって緩和され，それに
よってＭｇＯ層４の膜の剥離が起こらず，保護管１の長
寿命化が図られている。
よって以下のことが分かった。ＭｇＯ製の保護管は，耐
熱衝撃性が低いために，銅溶湯への繰り返しの浸漬時に
受ける熱衝撃によって破損したものであった。また，窒
化ケイ素系セラミック製の保護管は，銅溶湯によって窒
化ケイ素が腐食を受け，保護管が徐々に減肉していき，
保護管に孔があき，孔から保護管内部へ銅溶湯が侵入
し，素線が断線し，破損に至った。これに対して，本発
明品は，外側のＭｇＯ層４が銅溶湯による窒化ケイ素の
保護管基材の腐食を防ぎ，浸漬時の熱衝撃に対しては保
護管基材の窒化ケイ素が耐熱衝撃性によって破損するこ
とを防いでいるものと考えられる。特に，ＭｇＯと窒化
ケイ素との熱膨張の相違は，中間に反応層９と酸化物層
１０とが介在していること，及びＭｇＯの溶射によるＭ
ｇＯ層４の溶射膜が粒子間に化学的結合がないラミナー
構造即ち積層構造であることによって緩和され，それに
よってＭｇＯ層４の膜の剥離が起こらず，保護管１の長
寿命化が図られている。
【００２３】
【発明の効果】この発明による熱電対は，上記のように
構成されているので，保護管の表面を構成するＭｇＯ層
が銅溶湯からのセラミック製保護管基材の腐食を防ぎ，
また，耐熱衝撃は保護管基材の窒化ケイ素系のセラミッ
クスによって確保され，外層のＭｇＯと基材の窒化ケイ
素との熱膨張差は中間層，即ち，反応層と酸化物層とに
よって緩和され，極めて耐久性に富んだものとなる。ま
た，中間層は，反応層と酸化物層とから成る傾斜材であ
り，ＭｇＯと窒化ケイ素との熱膨張差を良好に緩和する
ことができる。従って，この熱電対は，金属溶湯，特
に，銅溶湯の温度を測定するものとして好ましいもので
あり，耐熱衝撃性と耐銅溶湯腐食性との特性を備えたも
のである。
構成されているので，保護管の表面を構成するＭｇＯ層
が銅溶湯からのセラミック製保護管基材の腐食を防ぎ，
また，耐熱衝撃は保護管基材の窒化ケイ素系のセラミッ
クスによって確保され，外層のＭｇＯと基材の窒化ケイ
素との熱膨張差は中間層，即ち，反応層と酸化物層とに
よって緩和され，極めて耐久性に富んだものとなる。ま
た，中間層は，反応層と酸化物層とから成る傾斜材であ
り，ＭｇＯと窒化ケイ素との熱膨張差を良好に緩和する
ことができる。従って，この熱電対は，金属溶湯，特
に，銅溶湯の温度を測定するものとして好ましいもので
あり，耐熱衝撃性と耐銅溶湯腐食性との特性を備えたも
のである。
【図１】この発明による熱電対の一実施例を示す断面図
である。
である。
【図２】図１の熱電対の保護管の詳細な構造を示す断面
図である。
図である。
１ 保護管
２ 第１保護管
３ 第２保護管
４ ＭｇＯ層
５ 充填材
６ 温度検知体
７ Ｗ−５Ｒｅ線
８ Ｗ−２６Ｒｅ線
９ 反応層
１０ 酸化物層
１１ 閉鎖端部
１２ 結合部
１３ 測温部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−89682（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−288983（ＪＰ，Ａ)
実開 昭58−79238（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭62−126736（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01K 7/02
G01K 1/08
Claims (5)
- 【請求項１】 金属溶湯を測温する測温部を備えた一端
側が閉鎖端部に形成されたセラミック製保護管，前記保
護管内に内包され且つ端部が結合された組成の異なる一
対の素線から成る温度検知体，前記保護管内の前記素線
との空隙部に充填された充填材，前記保護管の他端の開
放端部を封止した封止部材，及び前記保護管の外側に配
置されたＭｇＯ層を有し，前記保護管は窒化ケイ素，サ
イアロン，炭化ケイ素及びそれらの複合物から選択され
た何れかの材料から形成され，前記保護管と前記ＭｇＯ
層との間にはＭｇＯ，ＳｉＯ 2 及びＡｌ 2 Ｏ 3 の成分比
が段階的に又は連続的に変化している傾斜組成を有する
中間層が介在されていることから成る熱電対。 - 【請求項２】 前記中間層は，前記保護管側に配置され
たＳｉＯ2 −Ａｌ2Ｏ3 から成る酸化物層と，前記Ｍｇ
Ｏ層を形成するため前記酸化物層に対してＭｇＯの溶射
を行って形成されたＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 から
成る反応層とから構成されていることから成る請求項１
に記載の熱電対。 - 【請求項３】 前記中間層の前記反応層は，前記ＭｇＯ
の溶射によって前記ＭｇＯが前記ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3
に外部側から内部側へ傾斜状に存在する構造を有するこ
とから成る請求項２に記載の熱電対。 - 【請求項４】 前記酸化物層が，酸化物換算でＳｉＯ2
が３０ｗｔ％以上，及びＡｌ2 Ｏ3 が２０ｗｔ％以上含
まれていることから成る請求項２に記載の熱電対。 - 【請求項５】 前記ＭｇＯ層が５０〜４００μｍ，前記
反応層が５〜５０μｍ，及び前記酸化物層が２０μｍ以
下の厚みで形成されていることから成る請求項２に記載
の熱電対。
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| JP36416699A JP3398105B2 (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 熱電対 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36416699A JP3398105B2 (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 熱電対 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001183240A JP2001183240A (ja) | 2001-07-06 |
| JP3398105B2 true JP3398105B2 (ja) | 2003-04-21 |
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ID=18481139
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36416699A Expired - Fee Related JP3398105B2 (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 熱電対 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3398105B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5937506B2 (ja) * | 2012-12-27 | 2016-06-22 | 京セラ株式会社 | セラミック部材および熱伝導部材 |
| CN110657897A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-01-07 | 衡阳凯新特种材料科技有限公司 | 一种氮化硅热电偶保护管 |
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1999
- 1999-12-22 JP JP36416699A patent/JP3398105B2/ja not_active Expired - Fee Related
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