JPH0648893Y2 - ガラス状カーボン―黒鉛系の熱電対 - Google Patents
ガラス状カーボン―黒鉛系の熱電対Info
- Publication number
- JPH0648893Y2 JPH0648893Y2 JP12941689U JP12941689U JPH0648893Y2 JP H0648893 Y2 JPH0648893 Y2 JP H0648893Y2 JP 12941689 U JP12941689 U JP 12941689U JP 12941689 U JP12941689 U JP 12941689U JP H0648893 Y2 JPH0648893 Y2 JP H0648893Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- graphite
- thermocouple
- tube
- element tube
- rod
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、腐食性雰囲気において室温から2000℃まで
の広温度範囲を測温することができ、かつ長期間に亘り
安定した測温が保証される管型構造の熱電対に関する。
の広温度範囲を測温することができ、かつ長期間に亘り
安定した測温が保証される管型構造の熱電対に関する。
熱電対は、異種の線状素子を先端部で接合し、一方の接
点を定温に保持しながら他方の接点温度を変化させ、生
じる熱起電力の測定値から測温する熱電力温度計の構成
部材として古くから適用されている。線状素子には主に
金属が用いられ、通常、円筒状の保護管にセットして使
用に供されるが、測温の範囲は組み合わせる素材材料に
よって多様に変化する。
点を定温に保持しながら他方の接点温度を変化させ、生
じる熱起電力の測定値から測温する熱電力温度計の構成
部材として古くから適用されている。線状素子には主に
金属が用いられ、通常、円筒状の保護管にセットして使
用に供されるが、測温の範囲は組み合わせる素材材料に
よって多様に変化する。
ところが、現在市販されている熱電対の測温上限は、最
も高性能とされているPR熱電対で1600℃程度が限界とさ
れている。このため、例えば2000℃付近の高温度を測定
するには、放射温度計あるいは光高温計のような高温度
測定器具を用いる必要があった。また、従来使用されて
いる熱電対の保護管は、非金属系のものであっても耐用
温度はせいぜい1700℃程度であり、そのうえ腐食性雰囲
気、とくに弗素系ガスに浸食され易い欠点があった。
も高性能とされているPR熱電対で1600℃程度が限界とさ
れている。このため、例えば2000℃付近の高温度を測定
するには、放射温度計あるいは光高温計のような高温度
測定器具を用いる必要があった。また、従来使用されて
いる熱電対の保護管は、非金属系のものであっても耐用
温度はせいぜい1700℃程度であり、そのうえ腐食性雰囲
気、とくに弗素系ガスに浸食され易い欠点があった。
上記の欠点を解消した熱電対として、素子管および素子
棒をガラス状カーボン−黒鉛系の材質で構成した管型構
造のものが本出願人によって開発されている（実開昭62
-5664号公報）。
棒をガラス状カーボン−黒鉛系の材質で構成した管型構
造のものが本出願人によって開発されている（実開昭62
-5664号公報）。
上述した実開昭62-5664号に係るガラス状カーボン−黒
鉛系の熱電対は、有底先端部の内面に接続手段を有し基
端部に導線ターミナルを設けたガラス状カーボン質の素
子管と、前記接続手段に先端取付部を止着した状態で素
子管内に直延する基端部に導線ターミナルを備えた黒鉛
質の素子棒と、前記素子管および素子管および素子棒の
基端部位を被包保持する水冷ジャケットとから構成され
ていることを特徴とするもので、優れた耐腐食性と室温
から2000℃までの広温度範囲を測温することができる特
徴がある。
鉛系の熱電対は、有底先端部の内面に接続手段を有し基
端部に導線ターミナルを設けたガラス状カーボン質の素
子管と、前記接続手段に先端取付部を止着した状態で素
子管内に直延する基端部に導線ターミナルを備えた黒鉛
質の素子棒と、前記素子管および素子管および素子棒の
基端部位を被包保持する水冷ジャケットとから構成され
ていることを特徴とするもので、優れた耐腐食性と室温
から2000℃までの広温度範囲を測温することができる特
徴がある。
しかしながら、この構造では素子管を構成するガラス状
カーボン材と素子棒を構成する黒鉛材の熱膨張差に基づ
き長期間に亘る昇温・降温の繰り返しによって両素子の
接点止着部分に破損あるいは弛緩が生じて機能を喪失す
ることがある。
カーボン材と素子棒を構成する黒鉛材の熱膨張差に基づ
き長期間に亘る昇温・降温の繰り返しによって両素子の
接点止着部分に破損あるいは弛緩が生じて機能を喪失す
ることがある。
この考案は、この問題点を解決するために実開昭62-566
4号の考案構造を改良し、長期間に亘って常に安定した
測温操作が可能なガラス状カーボン−黒鉛系の熱電対を
提供するものである。
4号の考案構造を改良し、長期間に亘って常に安定した
測温操作が可能なガラス状カーボン−黒鉛系の熱電対を
提供するものである。
すなわち、この考案によるガラス状カーボン−黒鉛系の
熱電対は、有底先端部の内面に接続手段を基端部に導線
ターミナルを設けたガラス状カーボン質の素子管と、前
記接続手段に先端取付部を止着した状態で素子管内を直
延し基端部に導線ターミナルを備えた黒鉛質の素子棒
と、前記素子管および素子棒の基端部位を被包保持する
水冷ジャケットとからなる熱電対において、素子棒を熱
膨張係数が３×10-6／℃以下の黒鉛材料で構成し、かつ
素子管の接続手段と素子棒の先端取付部とを多孔質カー
ボン接着層を介して固定した構造を備えることを特徴と
している。
熱電対は、有底先端部の内面に接続手段を基端部に導線
ターミナルを設けたガラス状カーボン質の素子管と、前
記接続手段に先端取付部を止着した状態で素子管内を直
延し基端部に導線ターミナルを備えた黒鉛質の素子棒
と、前記素子管および素子棒の基端部位を被包保持する
水冷ジャケットとからなる熱電対において、素子棒を熱
膨張係数が３×10-6／℃以下の黒鉛材料で構成し、かつ
素子管の接続手段と素子棒の先端取付部とを多孔質カー
ボン接着層を介して固定した構造を備えることを特徴と
している。
ガラス状カーボン材の熱膨張係数は、通常、２×10-6／
℃程度であるのに対し黒鉛材料の熱膨張係数は0.5〜5.0
×10-6／℃とばらつきがある。したがって、素子管のガ
ラス状カーボン材と素子棒の黒鉛材料との熱膨張係数に
差異がある場合には、昇温・降温の過程で接合部分に応
力が掛かり破損、弛緩などの事態が発生する。
℃程度であるのに対し黒鉛材料の熱膨張係数は0.5〜5.0
×10-6／℃とばらつきがある。したがって、素子管のガ
ラス状カーボン材と素子棒の黒鉛材料との熱膨張係数に
差異がある場合には、昇温・降温の過程で接合部分に応
力が掛かり破損、弛緩などの事態が発生する。
この考案においては、素子棒を熱膨張係数３×10-6／℃
以下の黒鉛材料で構成しているため、素子管を構成する
ガラス状カーボン材との熱膨張係数は僅少となり接合部
分の応力集中は軽減される。さらに素子管の接続手段と
素子棒の先端取付部との間に介在する多孔質カーボン接
着層が応力を緩和する緩衝材的な機能を果たすととも
に、接合部を効果的に固定する接着作用を営む。
以下の黒鉛材料で構成しているため、素子管を構成する
ガラス状カーボン材との熱膨張係数は僅少となり接合部
分の応力集中は軽減される。さらに素子管の接続手段と
素子棒の先端取付部との間に介在する多孔質カーボン接
着層が応力を緩和する緩衝材的な機能を果たすととも
に、接合部を効果的に固定する接着作用を営む。
これら作用が相乗して接合部分の破損、弛緩等の事態を
有効に防止し、均一な接触および固定状態を形成して長
期間の安定な測温機能を発揮させる。
有効に防止し、均一な接触および固定状態を形成して長
期間の安定な測温機能を発揮させる。
以下、この考案を図示の実施例に基づいて説明する。
第１図はこの考案に係るガラス状カーボン−黒鉛系の熱
電対を示した全体の縦断面図で、１はガラス状カーボン
質の素子管、２は黒鉛質の素子棒、そして３は水冷ジャ
ケットである。
電対を示した全体の縦断面図で、１はガラス状カーボン
質の素子管、２は黒鉛質の素子棒、そして３は水冷ジャ
ケットである。
素子管１を構成するガラス状カーボンは、フラン系樹
脂、フェノール系樹脂などの高炭化性熱硬化性樹脂を焼
成炭化して得られる組織的に極めて緻密かつ均質な巨視
構造を呈するカーボン材で、予め体積収縮を考慮して形
成した素子管形状の樹脂成形体を非酸化性雰囲気中で10
00〜2000℃の温度域で焼成炭化することにより素子管と
される。このガラス状カーボン質素子管の熱膨張係数
は、２×10-6／℃である。
脂、フェノール系樹脂などの高炭化性熱硬化性樹脂を焼
成炭化して得られる組織的に極めて緻密かつ均質な巨視
構造を呈するカーボン材で、予め体積収縮を考慮して形
成した素子管形状の樹脂成形体を非酸化性雰囲気中で10
00〜2000℃の温度域で焼成炭化することにより素子管と
される。このガラス状カーボン質素子管の熱膨張係数
は、２×10-6／℃である。
素子管１の構造は有底の先端部を有する円筒形で、その
有底先端部の内面に図示のようなねじ止めのほか嵌合、
歯合など適宜な接合手段４が介設されている。また、基
端部には導線ターミナル５が設置されている。
有底先端部の内面に図示のようなねじ止めのほか嵌合、
歯合など適宜な接合手段４が介設されている。また、基
端部には導線ターミナル５が設置されている。
素子棒２を構成する黒鉛材料は、接合形状に沿って形成
された先端取付部６を接続手段４に止着した状態で素子
管１内の中心部を直延するようにセットされ、その基端
部には導線ターミナル７が設置されている。
された先端取付部６を接続手段４に止着した状態で素子
管１内の中心部を直延するようにセットされ、その基端
部には導線ターミナル７が設置されている。
水冷ジャケット３は、素子管１および素子棒２の基端部
位を被包しかつ絶縁的に保持する構造形態を備えてお
り、この部位の温度を一定に維持する機能をはたす。
位を被包しかつ絶縁的に保持する構造形態を備えてお
り、この部位の温度を一定に維持する機能をはたす。
８、８′は各導線ターミナル５および７から図示しない
計器に接続するリード線である。
計器に接続するリード線である。
この考案は上記の熱電体構造において、素子棒２を熱膨
張係数が３×10-6／℃以下の黒鉛材料で構成するととも
に、第２図に拡大図示したように素子管の接続手段４と
素子棒の先端取付部６とを多孔質カーボン接合層９を介
して固定した点に構成上の要部がある。
張係数が３×10-6／℃以下の黒鉛材料で構成するととも
に、第２図に拡大図示したように素子管の接続手段４と
素子棒の先端取付部６とを多孔質カーボン接合層９を介
して固定した点に構成上の要部がある。
素子棒２を構成する熱膨張係数３×10-6／℃以下の黒鉛
材料は、炭素質焼成体を2500℃以上の温度で黒鉛化処理
した高密度の人造黒鉛材から選定される。
材料は、炭素質焼成体を2500℃以上の温度で黒鉛化処理
した高密度の人造黒鉛材から選定される。
多孔質カーボン接合層９は、例えばフェノール系樹脂ま
たはフラン系樹脂などの熱硬化性樹脂液と平均粒子径10
μｍ以下の黒鉛微粉末を混合したペーストを非酸化性雰
囲気中で焼成炭化することによって形成することができ
る。このようにして形成される多孔質カーボン接合層９
は概２〜３×10-6／℃の熱膨張係数を有しているが、形
成に際しては、用いる素子棒の熱膨張係数を考慮してそ
の黒鉛材料と素子管ガラス状カーボン材との中間に位置
する熱膨張係数になるように熱硬化性樹脂を黒鉛微粉末
の配合比を設定することが望ましい。
たはフラン系樹脂などの熱硬化性樹脂液と平均粒子径10
μｍ以下の黒鉛微粉末を混合したペーストを非酸化性雰
囲気中で焼成炭化することによって形成することができ
る。このようにして形成される多孔質カーボン接合層９
は概２〜３×10-6／℃の熱膨張係数を有しているが、形
成に際しては、用いる素子棒の熱膨張係数を考慮してそ
の黒鉛材料と素子管ガラス状カーボン材との中間に位置
する熱膨張係数になるように熱硬化性樹脂を黒鉛微粉末
の配合比を設定することが望ましい。
多孔質カーボン接合層９を形成するための具体的手段と
しては、素子管の接続手段４と素子棒の先端取付部６を
接合するにあたり界面に前記したペーストを介在させて
接着し、この状態で全体をアルゴン、窒素などの非酸化
性ガス雰囲気下で2000℃付近の温度で焼成炭化するほ採
られる。
しては、素子管の接続手段４と素子棒の先端取付部６を
接合するにあたり界面に前記したペーストを介在させて
接着し、この状態で全体をアルゴン、窒素などの非酸化
性ガス雰囲気下で2000℃付近の温度で焼成炭化するほ採
られる。
熱膨張係数２×10-6／℃のガラス状カーボン材により構
成された素子管１のねじ込み接続手段４に、熱膨張係数
2.5×10-6／℃の黒鉛材料で構成した素子棒２の先端取
付部６を多孔質カーボン接合層９（熱膨張係数2.2×10
-6／℃）を介して接合固定した構造の熱電対につき、室
温から2000℃までの温度範囲を100℃/hrの昇降温度で50
回繰り返した際の接合部分の状態、測定の状況および接
合部分の外観を観察し、その結果を表１に示した。
成された素子管１のねじ込み接続手段４に、熱膨張係数
2.5×10-6／℃の黒鉛材料で構成した素子棒２の先端取
付部６を多孔質カーボン接合層９（熱膨張係数2.2×10
-6／℃）を介して接合固定した構造の熱電対につき、室
温から2000℃までの温度範囲を100℃/hrの昇降温度で50
回繰り返した際の接合部分の状態、測定の状況および接
合部分の外観を観察し、その結果を表１に示した。
なお、比較のために素子棒２に熱膨張係数５×10-6／℃
の黒鉛材料を用いて上記実施例と同様に構成した熱電対
（比較例１）、および上記実施例において多孔質カーボ
ン接合層９を介在させないで構成した熱電対（比較例
２）についても同様の観察をおこない、結果を表１に併
載した。
の黒鉛材料を用いて上記実施例と同様に構成した熱電対
（比較例１）、および上記実施例において多孔質カーボ
ン接合層９を介在させないで構成した熱電対（比較例
２）についても同様の観察をおこない、結果を表１に併
載した。
また、実施例の熱電対について温度変化に対する起電力
値を測定したところ、表２のように広い温度域で良好な
対応値を示した。
値を測定したところ、表２のように広い温度域で良好な
対応値を示した。
〔考案の効果〕 この考案に係るガラス状カーボン−黒鉛系の熱電対は上
記の構造機能を有するから、室温から2000℃に至る広温
度範囲の測温を長期間に亘り極めて安定しておこなうこ
とができる。そのうえ、構成材料が全て耐腐食性に優れ
るカーボン質であるため、弗素ガス系にような腐食性雰
囲気においても材質損傷を受けることない等の実用的効
果がもたらされる。
記の構造機能を有するから、室温から2000℃に至る広温
度範囲の測温を長期間に亘り極めて安定しておこなうこ
とができる。そのうえ、構成材料が全て耐腐食性に優れ
るカーボン質であるため、弗素ガス系にような腐食性雰
囲気においても材質損傷を受けることない等の実用的効
果がもたらされる。
第１図はこの考案に係る熱電対の全体を示した縦断面
図、第２図は接合部分を拡大して示した縦断面図であ
る。 １……素子管、２……素子棒 ３……水冷ジャケット、４……接続手段 5,7……導線ターミナル、６……先端取付部 8,8′……リード線 ９……多孔質カーボン接合層
図、第２図は接合部分を拡大して示した縦断面図であ
る。 １……素子管、２……素子棒 ３……水冷ジャケット、４……接続手段 5,7……導線ターミナル、６……先端取付部 8,8′……リード線 ９……多孔質カーボン接合層
Claims (1)
- 【請求項１】有底先端部の内面に接続手段を有し基端部
に導線ターミナルを設けたガラス状カーボン質の素子管
と、前記接続手段に先端取付部を止着した状態で素子管
内を直延し基端部に導線ターミナルを備えた黒鉛質の素
子棒と、前記素子管および素子棒の基端部位を被包保持
する水冷ジャケットとからなる熱電対において、素子棒
を熱膨張係数が３×10-6／℃以下の黒鉛材料で構成し、
かつ素子管の接続手段と素子棒の先端取付部とを多孔質
カーボン接合層を介して固定した構造を備えるガラス状
カーボン−黒鉛系の熱電対。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12941689U JPH0648893Y2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | ガラス状カーボン―黒鉛系の熱電対 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12941689U JPH0648893Y2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | ガラス状カーボン―黒鉛系の熱電対 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0367464U JPH0367464U (ja) | 1991-07-01 |
| JPH0648893Y2 true JPH0648893Y2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=31677045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12941689U Expired - Lifetime JPH0648893Y2 (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | ガラス状カーボン―黒鉛系の熱電対 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648893Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007024830A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Okazaki Mfg Co Ltd | 表面温度計の取付構造 |
-
1989
- 1989-11-06 JP JP12941689U patent/JPH0648893Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007024830A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Okazaki Mfg Co Ltd | 表面温度計の取付構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0367464U (ja) | 1991-07-01 |
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