JPH02287126A - 温度測定のための測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一方の端部が閉じた管からなる、温度を測定
するための測定装置とその使用方法に関する。

熱電要素が２２００℃までの温度を測定するために使用
されている。圧力、衝撃、摩損又は振動による機械的応
力に対して熱電要素の十分な保護を与え且つ化学的影響
に対して熱電要素を保護するために、熱電要素は保護管
によって取り囲まれ、熱電要素がさらされる特定の応力
に基いて保護管が選択される。熱電要素が厳しい機械的
及び化学的影響にさらされやすいならば、使用される盲
の保護管は、熱電要素とは独立に容器、炉内等に設置す
ることができるように設計される。

放射高温計は、約５０００　’Ｏまでの温度を測定する
ために使用されている。温度は、本体によって発せられ
た放射から決定される。

高温計が動作するスペクトル領域において放射を吸収す
るガス、霧又は煙のような媒体が、温度をユ１１定すべ
き物体と高温計との間に位置するならば、測定に誤差が
発生する。温度測定がそのような介在する媒体によって
影響されることを防止するために、一端部が閉じた検査
管が使用される。

検査管の底部は高温温度測定が行われる点である。

黒鉛、モリブデン及び酸化ベリリウム（Ｂｅｄ）と同様
に、酸化アルミニウム（ＡＩ□０３）、炭化シリコン（
Ｓｉｎ）、窒化シリコン（Ｓ１４Ｎ４）及び窒化はう素
（ＢＮ）のようなセラミック材料が、今日、約１０．０
０°Ｃを超える温度に対して、圧力容器、ガス圧力焼結
設備（ｇａｓ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ
　ｐｌａｎｔ）及び熱間等静圧圧縮成形（ｈｏｔ−ｉｓ
ｏｓｔａＬｉｃ　ｐｒｅｓｓ）において検査管のための
保護材料として使用されている。ＡＩ、０．、ＳｉＣ及
びＳｉ、Ｎ、は１７００〜１８００℃までの温度におい
て使用することができ、そして酸化ベリリウムは、可能
ならば、有毒性のために使用すべきでない・ Ａ’＋２０３、Ｓ　ｉＣ％　Ｓ　ｒ　ｓ　Ｎ　４及びＢ
ｅＯは、これらの材料から作製された管の使用寿命を相
当に短縮する熱衝撃に対して一般に鋭敏である。重いセ
ラミックの管は熱衝撃に特に鋭敏であり、その結果、そ
れらの使用は、高費用とは別に、この理由のみにより勧
められない。このことは、特に、断続的に動作されこの
ため絶えず加熱及び冷却される装置において使用される
管に当て嵌まる。多孔性材料は使用においてより弾力性
があるが、測定装置が不活性ガスの流れによって広範に
保護されるとしても、「腐食性」ガス又は液体による熱
電要素の化学的侵食及び／又は高温計検査管への望まし
くない媒体の浸透により、測定における誤差が不可避的
に発生するという不都合を有する。

このことは、高いガス圧力の下で高温において動作する
設置に特に当て嵌まる。そのような場合に、散乱によっ
て高温測定に偽りを生じさせるガス線が、６ｘｌＯ５Ｐ
ａを超える圧力及び１４００°Ｃを超える温度において
発生するという付加的な困難がある。

黒鉛は多孔性材料であり、そしてその結果生じる温度測
定における問題は多孔性セラミック材料における問題と
類似する。黒鉛は３０００°Ｃまでの温度において保護
ガスの下で使用することができる。

窒化はう素（ＢＮ）は、この材料から作製された管を圧
力容器、ガス圧力焼結設備及び熱間等静圧圧縮成形にて
使用するのならば、機械的強度の低さにより、相当な壁
厚を有さなければならないという不都合を有し、その結
果、保護管又は検査管を通しての熱の移動により測定に
おいて相当の誤差を防ぐことができない。

モリブデンは約２２００℃までの温度において保護ガス
の下で使用することができるが、約１２００°Ｃよりも
高温において（特殊合金は約１７００°Ｃにおいて）再
結晶化する。この再結晶化は、強度と硬さの著しい低下
を伴い、その結果、モリブデン管も又、ガス圧力焼結設
備及び熱間等静圧圧縮成形におけると同様に圧力容器に
おいて使用されるならば、厚い壁厚を有さなければなら
ず、そしてこのため、熱損失により測定において相当の
誤差を又生ずる。

上記の理由により、過度の圧力の下で動作している装置
における高温の測定は、技術プロセスにおいて使用され
る過度の圧力の下の大気がトレース量の「熱電に対する
毒物」により一般に汚染されているために、今まで満足
的に解決されていない。従って、現行技術において、温
度測定を断念し加熱手段の電力消費に応答して設備の温
度を調整するか、あるいは短い間隔で熱電要素を交換す
ることが、必要である。これら解決法の内筒１の解決法
は、温度が加熱要素及び絶縁材料のエージングによって
ドリフトするために、正確な温度制御を必要としないプ
ロセスに対してのみ使用することができる。第２の解決
法は、１８００℃を超える温度において特に相当の費用
を伴い、この温度においては極めて高価な熱電要素（例
えば、Ｗ／　Ｒｅ熱電対）のみを使用するこ七ができる
。

従って、上記の不都合を・伴わない測定装置を提供する
ことが本発明の目的である。

この目的は、熱電要素又は高温計検査管のための保護管
としてガラス状炭素管（ｇｌａｓｓｙ　ｃａｒｂｏｎｔ
ｕｂｅ）を使用することにより達成できることが、驚く
べきことに見い出された。ガラス状炭素管は、技術的目
的のために必要とされる寸法及び比較的安い費用で入手
できる。大気圧力における温度」り定に対する保護管と
してガラス状炭素の使用は既に現行技術にあるが故に、
この単純な測定が過度の圧力における温度測定を障害な
く且つ低費用で実施可能にすることは、驚くべきことで
ある。この応用分野は、すでにこの材料の製造会社によ
って出版されたカタログにおいて宣伝されている。

一端部が閉じた管から成る本発明による温度測定装置は
、ガラス状炭素が管の材料として使用されることを特徴
とする。温度の増加による強度の僅かな変動と組み合わ
されたガス及び液体を材料が絶対的に浸透しないことは
、非酸化雰囲気において約２５００°Ｃまでの領域の温
度における熱電要素及び／又は高温計による正確な温度
測定を実施可能にする。異種イオンの浸透による熱電要
素のエージング及び介在する媒体の浸透による高温測定
における誤差は、今までのところ観察されていない。ガ
ラス状炭素の高強度により、大気圧力が、測定が行われ
る側において一般に許容され得る。本発明による測定装
置として使用される装置の費用はこのため最少である。

壁の厚さは非常に薄く、概ね１〜３ｍｍであり、熱損失
による測定の誤差を許容範囲内とすることができる。

温度変化に対する測定装置の非常に優れた耐性は、ガス
圧力焼結設備及び熱間等静圧圧縮成形における温度測定
のために使用されると同様に、頻繁且つ短い加熱及び冷
却サイクルを有する装置においても本発明の装置を使用
可能にする。ガス圧力焼結設備において、セラミック及
び粉末冶金モールド部品が、約１０’Ｐａまでのガス圧
力及び２５００°Ｃまでの温度において、生産される。

２ｘｌｏ”Ｐａまでの圧力が、熱間等静圧圧縮成形にお
いて到達される。焼結プロセスは、高性能材料からのモ
ールド部品の生産のために使用される。

本発明によるプロセスは、温度処理中多くの場合非常に
正確な温度制御を必要とする装置での使用のために特に
都合が良い。

本明細書及び特許請求の範囲は、制限としてではなく例
示として記載され、そして多様な修正と変形が本発明の
精神と範囲を逸脱することなしに行われることが認識さ
れよう。

実施例 ４ｄｃｍ３の容積を有する圧力焼結炉において、ガラス
状炭素管ｌを、第１図に示されたように、高温測定用の
検査管として使用した。管の内部２は、０リング３を用
いて気密式に炉室から分離されている。管ｌは炉室に垂
直に突出している。

高温での酸化からガラス状炭素を保護するために、管の
内部２は窒素で満たされ、モしてＯリング５を用いて気
密式に検査窓４で閉鎖されている。

炉の上方に設置された放射高温計のレンズ系は、検査管
ｌの基部（測定点）に焦点が合わされている。炉を２０
００℃まで加熱しモして３ｘｌＯ’Ｐａの窒素圧力をか
けた。

高温計に表示された温度を調べると、最大１％の偏差が
１８００°〜２０００℃の温度範囲において見い出され
た。

測定は、５０回の圧力及び温度サイクルの後、等しく信
頼性があった。

比較例 検査管ｌを、上記の実施例において記載した測定配置か
ら除去した。放射高温計の焦点を、炉室の黒鉛試料上に
合わせた。検査管ｌの基部が上記実施例において配置さ
れたと同一のレベルに試料を配置した。１０００°Ｃの
温度及び５ｘｌＯ’Ｐａの゛圧力における放射高温計の
温度の読取り値は、試料区画室におけるガスのかげろう
効果の結果としてかなり変動し始めた。１８００°Ｃ〜
２０００℃の温度及び３ｘｌＯ’Ｐａの圧力範囲におけ
る放射高温計測定の温度の読取り値は、実際の値よりも
１００℃上又は下に変動した。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、測定点又は測定点の保護管として使用される、高圧
力において温度を測定するための一端部が閉した管から
成る測定装置であって、ガラス状炭素から該管を形成し
て成ることを特徴とする測定装置。

２、ガス圧力焼結設備における温度の測定方法において
、上記１による測定装置によりそのような測定を行うこ
とから成る方法。

３　熱間等静圧圧縮成形における温度の測定方法におい
て、上記ｌによる測定装置によりそのような測定を行う
ことから成る方法。

【図面の簡単な説明】

図面は、高温測定用の検査管の図である。 図中、ｌ・・・ガラス状炭素管、２・・・管の内部、３
゜５・・・Ｏリング、４・・・検査窓、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、測定点又は測定点の保護管として使用される、高圧
   力において温度を測定するための一端部が閉じた管から
   成る測定装置であつて、ガラス状炭素から該管を形成し
   て成ることを特徴とする測定装置。