JPH0989682A - 熱電対の構造 - Google Patents
熱電対の構造Info
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- JPH0989682A JPH0989682A JP7269062A JP26906295A JPH0989682A JP H0989682 A JPH0989682 A JP H0989682A JP 7269062 A JP7269062 A JP 7269062A JP 26906295 A JP26906295 A JP 26906295A JP H0989682 A JPH0989682 A JP H0989682A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、耐熱性で耐熱ショック性の熱電対
の構造を提供する。 【解決手段】 この熱電対の構造は、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１、保護パイ
プ１内に隔置して一端から他端へ長手方向に延びる種類
の異なる一対の線材２，３、保護パイプ１の先端部に形
成された感温部４を構成する蓋部材７、及び保護パイプ
１内に充填されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮから成る混合粉末
から成る充填部材９から構成されている。
の構造を提供する。 【解決手段】 この熱電対の構造は、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１、保護パイ
プ１内に隔置して一端から他端へ長手方向に延びる種類
の異なる一対の線材２，３、保護パイプ１の先端部に形
成された感温部４を構成する蓋部材７、及び保護パイプ
１内に充填されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮから成る混合粉末
から成る充填部材９から構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高温高精度の熱電対
の構造に関する。
の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱電対は、高温度の液体や気体の
温度を正確に計測するため開発されている。熱電対は、
３００℃〜１４００℃の温度範囲の温度を計測するた
め、各種の測定材を適合させている。熱電対の素線は、
酸化性又は還元性の雰囲気に対して弱い場合が多く、一
般的には素線を保護パイプに入れて使用されている。
温度を正確に計測するため開発されている。熱電対は、
３００℃〜１４００℃の温度範囲の温度を計測するた
め、各種の測定材を適合させている。熱電対の素線は、
酸化性又は還元性の雰囲気に対して弱い場合が多く、一
般的には素線を保護パイプに入れて使用されている。
【０００３】また、従来の熱電対を収容する保護管とし
ては、次のような材料を用いて作製されている。即ち、
従来の保護管は、ＢＮ（耐熱温度：１０００℃）、磁器
（耐熱温度：１４００℃）、アルミナ（耐熱温度：１６
００℃）、高クロム鋼（耐熱温度：１０５０℃）、アラ
ンダム（耐熱温度：１４００℃）等の各種の保護管が使
用されている。このような保護管で作製されている熱電
対は、耐熱温度まで使用すると、１回の測定で破損し、
再度使用できなくなるので、通常、温度測定として６０
０℃〜８００℃程度、高温としても１０００℃程度の温
度雰囲気で使用されているのが現状である。
ては、次のような材料を用いて作製されている。即ち、
従来の保護管は、ＢＮ（耐熱温度：１０００℃）、磁器
（耐熱温度：１４００℃）、アルミナ（耐熱温度：１６
００℃）、高クロム鋼（耐熱温度：１０５０℃）、アラ
ンダム（耐熱温度：１４００℃）等の各種の保護管が使
用されている。このような保護管で作製されている熱電
対は、耐熱温度まで使用すると、１回の測定で破損し、
再度使用できなくなるので、通常、温度測定として６０
０℃〜８００℃程度、高温としても１０００℃程度の温
度雰囲気で使用されているのが現状である。
【０００４】また、Ｓｉ3 Ｎ4 を保護パイプに構成した
熱電対は、例えば、特開昭５５−１２１９７２号公報、
特開昭６１−２４６６３６号公報、特開平２−２１７３
６１号公報に開示されたものがある。
熱電対は、例えば、特開昭５５−１２１９７２号公報、
特開昭６１−２４６６３６号公報、特開平２−２１７３
６１号公報に開示されたものがある。
【０００５】特開昭５５−１２１９７２号公報に開示さ
れた気密化窒化珪素焼結体は、熱電対の保護管に適用で
き、反応焼結法で生成された限定量の嵩比重を持つＳｉ
3 Ｎ 4 焼結体を加湿Ｎ2 雰囲気で特定の露点になるよう
に加湿し、１２５０〜１５００℃で加熱処理して表面を
気密化したものである。
れた気密化窒化珪素焼結体は、熱電対の保護管に適用で
き、反応焼結法で生成された限定量の嵩比重を持つＳｉ
3 Ｎ 4 焼結体を加湿Ｎ2 雰囲気で特定の露点になるよう
に加湿し、１２５０〜１５００℃で加熱処理して表面を
気密化したものである。
【０００６】また、特開昭６１−２４６６３６号公報に
開示された溶鋼連続測温用保護管は、熱電対の保護管と
して使用でき、反応焼結窒化ケイ素から成る保護管とア
ルミナ内管との間にＡｌＮ粉を充填し、ＡｌＮ粉の上部
にアルミナウールを更に充填した保護管を作ったもので
あり、溶鋼による侵食速度が低減され、長時間の溶鋼温
度の測定を可能にしたものである。
開示された溶鋼連続測温用保護管は、熱電対の保護管と
して使用でき、反応焼結窒化ケイ素から成る保護管とア
ルミナ内管との間にＡｌＮ粉を充填し、ＡｌＮ粉の上部
にアルミナウールを更に充填した保護管を作ったもので
あり、溶鋼による侵食速度が低減され、長時間の溶鋼温
度の測定を可能にしたものである。
【０００７】更に、特開平２−２１７３６１号公報に開
示された反応焼結窒化ケイ素セラミックスは、熱電対の
保護管として使用でき、Ｓｉ粉末を成形した成形体を、
Ｎ2雰囲気中で１２００〜１６００℃程度で反応焼結さ
せたものである。
示された反応焼結窒化ケイ素セラミックスは、熱電対の
保護管として使用でき、Ｓｉ粉末を成形した成形体を、
Ｎ2雰囲気中で１２００〜１６００℃程度で反応焼結さ
せたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱電対を保護する保護管は、実際には、１０００℃以上
の温度では保護管には相当の損傷が発生する。そのた
め、従来の熱電対は、高温炉や溶湯の温度の測定には困
難性があるのが現状である。例えば、熱電対を細い径の
パイプ形状に構成した場合に、熱電対を保護する保護管
の強度、保護管内の充填材の密度を適正に調整するため
に、製造上の問題が存在する。また、ＢＮで保護管を作
製した熱電対は、Ｏ2 の存在下では酸化するため、炉内
のＯ2 を排気してから使用しているのが現状である。
熱電対を保護する保護管は、実際には、１０００℃以上
の温度では保護管には相当の損傷が発生する。そのた
め、従来の熱電対は、高温炉や溶湯の温度の測定には困
難性があるのが現状である。例えば、熱電対を細い径の
パイプ形状に構成した場合に、熱電対を保護する保護管
の強度、保護管内の充填材の密度を適正に調整するため
に、製造上の問題が存在する。また、ＢＮで保護管を作
製した熱電対は、Ｏ2 の存在下では酸化するため、炉内
のＯ2 を排気してから使用しているのが現状である。
【０００９】また、熱電対を保護管内に配置した構造に
ついて、保護管を反応焼結の窒化ケイ素を用いて作製し
た場合でも、保護管内には一端から他端へ長手方向に延
びる種類の異なる一対の線材を配置するが、保護管内に
充填させる充填部材として適正な材料を選定しないと、
保護管内面と充填部材との間に隙間が発生し、線材が保
護管内に存在するＯ2 と酸化して断線したり、或いは熱
ショックを受けて破損するという問題がある。
ついて、保護管を反応焼結の窒化ケイ素を用いて作製し
た場合でも、保護管内には一端から他端へ長手方向に延
びる種類の異なる一対の線材を配置するが、保護管内に
充填させる充填部材として適正な材料を選定しないと、
保護管内面と充填部材との間に隙間が発生し、線材が保
護管内に存在するＯ2 と酸化して断線したり、或いは熱
ショックを受けて破損するという問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決することであり、Ｓｉ3 Ｎ4 やＳｉＣのような耐
熱性のセラミックスで保護パイプを形成し、タングステ
ン（Ｗ）−レニウム（Ｒｅ）合金、又は白金（Ｐｔ）−
ロジウム（Ｒｈ）から熱電対素線を作製し、熱電対素線
の外側にＴｉＮ等を合成させて保護パイプ内に熱電対素
線を封じ込めることにより、耐熱性で耐熱ショック性に
優れ、耐久性に富んだ熱電対の構造を提供することであ
る。
を解決することであり、Ｓｉ3 Ｎ4 やＳｉＣのような耐
熱性のセラミックスで保護パイプを形成し、タングステ
ン（Ｗ）−レニウム（Ｒｅ）合金、又は白金（Ｐｔ）−
ロジウム（Ｒｈ）から熱電対素線を作製し、熱電対素線
の外側にＴｉＮ等を合成させて保護パイプ内に熱電対素
線を封じ込めることにより、耐熱性で耐熱ショック性に
優れ、耐久性に富んだ熱電対の構造を提供することであ
る。
【００１１】この発明は、耐熱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導体線材、前記
保護パイプの一端部に形成された前記線材の両端を接続
した導体感温部、前記保護パイプの他端部から突出した
前記線材にそれぞれ設けたコネクタ、及び前記保護パイ
プ内に充填されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとの混合材から成
る充填部材から構成した熱電対の構造に関する。
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導体線材、前記
保護パイプの一端部に形成された前記線材の両端を接続
した導体感温部、前記保護パイプの他端部から突出した
前記線材にそれぞれ設けたコネクタ、及び前記保護パイ
プ内に充填されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとの混合材から成
る充填部材から構成した熱電対の構造に関する。
【００１２】また、前記保護パイプはＹ2 Ｏ3 ，Ａｌ2
Ｏ3 ，ＳｉＯ2 を含むＳｉ3 Ｎ4 から成り、前記保護パ
イプの長手方向に隔置して孔が開けられ、前記孔に侵入
した前記充填部材の表面にはＳｉ3 Ｎ4 がコーティング
され、コーティング層によって前記孔を通じての前記保
護パイプの内外の通気が防止されている。或いは、前記
保護パイプは、ＳｉＣから作製することもできる。前記
保護パイプをＳｉＣで作製した場合には、前記コーティ
ング層もＳｉＣで作製した方が接合や熱膨張係数の点か
らも好ましい。
Ｏ3 ，ＳｉＯ2 を含むＳｉ3 Ｎ4 から成り、前記保護パ
イプの長手方向に隔置して孔が開けられ、前記孔に侵入
した前記充填部材の表面にはＳｉ3 Ｎ4 がコーティング
され、コーティング層によって前記孔を通じての前記保
護パイプの内外の通気が防止されている。或いは、前記
保護パイプは、ＳｉＣから作製することもできる。前記
保護パイプをＳｉＣで作製した場合には、前記コーティ
ング層もＳｉＣで作製した方が接合や熱膨張係数の点か
らも好ましい。
【００１３】また、一方の前記線材はＷ−５％Ｒｅから
成り、他方の前記線材はＷ−２６％Ｒｅから成り、前記
線材の何れか一方の外周面にはセラミックス粉末から成
る絶縁層がコーティングされている。また、前記線材は
前記充填部材との間の熱膨張差を吸収するためスパイラ
ル状に曲げられている。
成り、他方の前記線材はＷ−２６％Ｒｅから成り、前記
線材の何れか一方の外周面にはセラミックス粉末から成
る絶縁層がコーティングされている。また、前記線材は
前記充填部材との間の熱膨張差を吸収するためスパイラ
ル状に曲げられている。
【００１４】また、前記保護パイプの端部に形成された
前記感温部は、前記保護パイプの端部を閉鎖する蓋部材
によって構成され、前記蓋部材は前記保護パイプと同一
の材質から作製されている。
前記感温部は、前記保護パイプの端部を閉鎖する蓋部材
によって構成され、前記蓋部材は前記保護パイプと同一
の材質から作製されている。
【００１５】また、前記保護パイプの端部には取付金具
を固定するため、前記保護パイプに形成された前記孔に
露出した前記充填部材にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉末を塗布し
て前記取付金具と前記充填部材とを固着したものであ
る。即ち、Ｓｉ3 Ｎ4 とＴｉＮの混合材は、Ａｇ−Ｃｕ
−Ｔｉに良好に拡散し、良好な結合状態を得ることがで
きる。
を固定するため、前記保護パイプに形成された前記孔に
露出した前記充填部材にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉末を塗布し
て前記取付金具と前記充填部材とを固着したものであ
る。即ち、Ｓｉ3 Ｎ4 とＴｉＮの混合材は、Ａｇ−Ｃｕ
−Ｔｉに良好に拡散し、良好な結合状態を得ることがで
きる。
【００１６】前記コネクタ側の端部にはＳｉ3 Ｎ4 と馴
染み性が良いＹ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3，ＳｉＯ2 を含むガ
ラス層を塗布して前記保護パイプの端部が密封されてい
る。
染み性が良いＹ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3，ＳｉＯ2 を含むガ
ラス層を塗布して前記保護パイプの端部が密封されてい
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による熱電対の構造の実施例を説明する。図１はこの発
明による熱電対の構造の一実施例を示す断面図、図２は
図１の熱電対の構造の端部を示す拡大断面図、及び図３
は図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。
による熱電対の構造の実施例を説明する。図１はこの発
明による熱電対の構造の一実施例を示す断面図、図２は
図１の熱電対の構造の端部を示す拡大断面図、及び図３
は図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。
【００１８】この熱電対の構造は、主として、耐熱性で
耐腐食性のセラミックスから成る保護パイプ１、保護パ
イプ１内に隔置して一端から他端へ長手方向に延びる種
類の異なる一対の導体線材２，３、保護パイプ１の一端
部に形成された線材２，３の両端を接続した導体感温部
４、保護パイプ１の他端部から突出した線材２，３にそ
れぞれ設けたコネクタ１１、及び保護パイプ１内に充填
されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとの混合材から成る充填部材
９から構成されている。保護パイプ１の先端部には端部
を閉鎖する蓋部材７が固定され、蓋部材７は感温部４を
構成している。保護パイプ１の他端部には、他の部品に
熱電対を取り付けるため取付金具１０が固定されてい
る。取付金具１０側の突出した線材２，３の端部の取付
部１４には、コネクタ１１が設けられている。コネクタ
１１は、温度測定機器の端子に接続されるように構成さ
れている。線材２，３の取付部１４は、絶縁部材１２に
よって互いに絶縁されている。
耐腐食性のセラミックスから成る保護パイプ１、保護パ
イプ１内に隔置して一端から他端へ長手方向に延びる種
類の異なる一対の導体線材２，３、保護パイプ１の一端
部に形成された線材２，３の両端を接続した導体感温部
４、保護パイプ１の他端部から突出した線材２，３にそ
れぞれ設けたコネクタ１１、及び保護パイプ１内に充填
されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとの混合材から成る充填部材
９から構成されている。保護パイプ１の先端部には端部
を閉鎖する蓋部材７が固定され、蓋部材７は感温部４を
構成している。保護パイプ１の他端部には、他の部品に
熱電対を取り付けるため取付金具１０が固定されてい
る。取付金具１０側の突出した線材２，３の端部の取付
部１４には、コネクタ１１が設けられている。コネクタ
１１は、温度測定機器の端子に接続されるように構成さ
れている。線材２，３の取付部１４は、絶縁部材１２に
よって互いに絶縁されている。
【００１９】この熱電対の構造において、保護パイプ１
は、耐熱性、耐腐食性で耐熱ショック性に優れたＳｉ3
Ｎ4 又はＳｉＣ（炭化ケイ素）から作製されている。保
護パイプ１をＳｉ3 Ｎ4 で作製した場合には、保護パイ
プ１内にＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮ（窒化チタン）から成る混
合材から成る充填部材９を充填する。Ｓｉ3 Ｎ4 の保護
パイプ１内にＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとの混合材の充填部材
９を配置した場合には、混合材が焼結することによって
無収縮性セラミックスから成る充填部材９を構成し、保
護パイプ１と充填部材９との間に隙間等が発生すること
なく、極めて安定した熱電対の構造を提供することがで
きる。
は、耐熱性、耐腐食性で耐熱ショック性に優れたＳｉ3
Ｎ4 又はＳｉＣ（炭化ケイ素）から作製されている。保
護パイプ１をＳｉ3 Ｎ4 で作製した場合には、保護パイ
プ１内にＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮ（窒化チタン）から成る混
合材から成る充填部材９を充填する。Ｓｉ3 Ｎ4 の保護
パイプ１内にＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとの混合材の充填部材
９を配置した場合には、混合材が焼結することによって
無収縮性セラミックスから成る充填部材９を構成し、保
護パイプ１と充填部材９との間に隙間等が発生すること
なく、極めて安定した熱電対の構造を提供することがで
きる。
【００２０】この熱電対の構造では、例えば、充填部材
９としては、Ｓｉ粉末９０ｗｔ％とＴｉ粉末１０ｗｔ％
との混合粉末、場合によっては、該混合粉末に若干の窒
化ケイ素粉末を混合した混合粉末を窒化ケイ素の保護パ
イプ１内に充填し、Ｎ2 雰囲気で一体焼結する。この
時、ＳｉとＴｉとの粉末を保護パイプ１に収容して一体
焼結する場合に、保護パイプ１の長手方向に多数の孔１
５を明けておけば、ＳｉとＴｉとは反応してＳｉ3 Ｎ4
とＴｉＮとから成る無収縮性セラミックスの複合材がで
きる。即ち、焼結縮みのないＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮから成
る無収縮性セラミックスの複合材に生成される。次い
で、保護パイプ１の一端に取付金具１０及びガラス層１
６を取り付け、他端に蓋部材７に取り付けて熱電対を作
製することができる。焼結後に、孔１５はＳｉ3 Ｎ4 の
コーティング層１７で塞げばよく、複合材は線材２，３
の保護膜を構成することになる。この場合、上記混合粉
末に種類の異なる一対の線材２，３を配置し、Ｎ2 雰囲
気で一体焼結して構成することができる。場合によって
は、充填部材９を作製した後に、充填部材９の一端部か
ら他端部へ貫通孔を穿孔し、該貫通孔に種類の異なる一
対の線材２，３に挿通して構成してもよい。
９としては、Ｓｉ粉末９０ｗｔ％とＴｉ粉末１０ｗｔ％
との混合粉末、場合によっては、該混合粉末に若干の窒
化ケイ素粉末を混合した混合粉末を窒化ケイ素の保護パ
イプ１内に充填し、Ｎ2 雰囲気で一体焼結する。この
時、ＳｉとＴｉとの粉末を保護パイプ１に収容して一体
焼結する場合に、保護パイプ１の長手方向に多数の孔１
５を明けておけば、ＳｉとＴｉとは反応してＳｉ3 Ｎ4
とＴｉＮとから成る無収縮性セラミックスの複合材がで
きる。即ち、焼結縮みのないＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮから成
る無収縮性セラミックスの複合材に生成される。次い
で、保護パイプ１の一端に取付金具１０及びガラス層１
６を取り付け、他端に蓋部材７に取り付けて熱電対を作
製することができる。焼結後に、孔１５はＳｉ3 Ｎ4 の
コーティング層１７で塞げばよく、複合材は線材２，３
の保護膜を構成することになる。この場合、上記混合粉
末に種類の異なる一対の線材２，３を配置し、Ｎ2 雰囲
気で一体焼結して構成することができる。場合によって
は、充填部材９を作製した後に、充填部材９の一端部か
ら他端部へ貫通孔を穿孔し、該貫通孔に種類の異なる一
対の線材２，３に挿通して構成してもよい。
【００２１】一方の線材２はＷ−５％Ｒｅから成り、他
方の線材３はＷ−２６％Ｒｅから成り、更に、線材２又
は３の何れか一方の外周面にはセラミックス粉末から成
る絶縁層がコーティングされている。線材２，３のリー
ド部材には、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を樹脂材や油脂材に溶かし
たペーストから成る絶縁層１３がコーティングされてい
る。また、タングステンＷ線は高融点の材料であり、そ
の熱膨張係数が４．６×１０- 6 ／Ｋである。また、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 の熱膨張係数が３．１×１０- 6 ／Ｋであるの
で、Ｓｉ3 Ｎ4 とＷとは、熱膨張係数が近似しており、
従って、両者の組み合わせによって熱電対を構成する場
合には、熱膨張係数から考慮して好ましいものである。
しかし、充填部材９と線材２，３とはわずかではあるが
熱膨張係数が異なるので、高温時に熱膨張差によって熱
膨張量が変化し、線材２，３が断線することがあるの
で、線材２，３を熱膨張差を吸収できるようにスパイラ
ル状に曲げた形状に構成しておくことが好ましい。
方の線材３はＷ−２６％Ｒｅから成り、更に、線材２又
は３の何れか一方の外周面にはセラミックス粉末から成
る絶縁層がコーティングされている。線材２，３のリー
ド部材には、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を樹脂材や油脂材に溶かし
たペーストから成る絶縁層１３がコーティングされてい
る。また、タングステンＷ線は高融点の材料であり、そ
の熱膨張係数が４．６×１０- 6 ／Ｋである。また、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 の熱膨張係数が３．１×１０- 6 ／Ｋであるの
で、Ｓｉ3 Ｎ4 とＷとは、熱膨張係数が近似しており、
従って、両者の組み合わせによって熱電対を構成する場
合には、熱膨張係数から考慮して好ましいものである。
しかし、充填部材９と線材２，３とはわずかではあるが
熱膨張係数が異なるので、高温時に熱膨張差によって熱
膨張量が変化し、線材２，３が断線することがあるの
で、線材２，３を熱膨張差を吸収できるようにスパイラ
ル状に曲げた形状に構成しておくことが好ましい。
【００２２】保護パイプ１は、Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，
ＳｉＯ2 を含むＳｉ3 Ｎ4 から作製されている。保護パ
イプ１の長手方向には、隔置状態に多数の孔１５が開け
られ、孔１５内に侵入した充填部材９の表面にはＳｉ3
Ｎ4 のコーティング層１７がコーティングされ、コーテ
ィング層１７によって孔１５を通じての保護パイプ１の
内外の通気が阻止され、保護パイプ１と充填部材９との
隙間或いは充填部材９中にＯ2 の侵入が防止されてい
る。
ＳｉＯ2 を含むＳｉ3 Ｎ4 から作製されている。保護パ
イプ１の長手方向には、隔置状態に多数の孔１５が開け
られ、孔１５内に侵入した充填部材９の表面にはＳｉ3
Ｎ4 のコーティング層１７がコーティングされ、コーテ
ィング層１７によって孔１５を通じての保護パイプ１の
内外の通気が阻止され、保護パイプ１と充填部材９との
隙間或いは充填部材９中にＯ2 の侵入が防止されてい
る。
【００２３】保護パイプ１の端部には、取付金具１０を
固定するため、保護パイプ１に形成された孔１５に露出
した充填部材９にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉末の充填材５を塗
布し、取付金具１０と充填部材９とが固着されている。
場合によっては、保護パイプ１と取付金具１０との嵌合
面において、保護パイプ１の孔１５には充填部材９を構
成する充填材５が埋め込まれた状態になり、一体焼結に
よって充填材５が複合材となって保護パイプ１と取付金
具１０とを堅固に密着して固着させることができる。コ
ネクタ１１側の端部には、Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ
Ｏ2 を含むガラス層１６を塗布して保護パイプ１の端部
が密封されている。
固定するため、保護パイプ１に形成された孔１５に露出
した充填部材９にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉末の充填材５を塗
布し、取付金具１０と充填部材９とが固着されている。
場合によっては、保護パイプ１と取付金具１０との嵌合
面において、保護パイプ１の孔１５には充填部材９を構
成する充填材５が埋め込まれた状態になり、一体焼結に
よって充填材５が複合材となって保護パイプ１と取付金
具１０とを堅固に密着して固着させることができる。コ
ネクタ１１側の端部には、Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ
Ｏ2 を含むガラス層１６を塗布して保護パイプ１の端部
が密封されている。
【００２４】また、線材２，３としては、Ｗ−Ｒｅの他
に、白金と白金ロジウムとの組み合わせ、或いはＷとＷ
Ｍｏ（Ｍｏ：２５％）との組み合わせから作製すること
もできる。蓋部材７は、炭化ケイ素ＳｉＣ或いはＳｉ3
Ｎ4 から作製されている。蓋部材７がＳｉ3 Ｎ4 で作製
される場合には、Ｓｉ3 Ｎ4 の他にＴｉＮ粉を混入し、
無収縮性セラミックスとして構成することが好ましい。
に、白金と白金ロジウムとの組み合わせ、或いはＷとＷ
Ｍｏ（Ｍｏ：２５％）との組み合わせから作製すること
もできる。蓋部材７は、炭化ケイ素ＳｉＣ或いはＳｉ3
Ｎ4 から作製されている。蓋部材７がＳｉ3 Ｎ4 で作製
される場合には、Ｓｉ3 Ｎ4 の他にＴｉＮ粉を混入し、
無収縮性セラミックスとして構成することが好ましい。
【００２５】
【発明の効果】この発明による熱電対の構造は、上記の
ように、セラミックスから成る保護パイプで構成され、
その先端部には窒化ケイ素の蓋部材で密封された導体感
温部が形成されているので、耐熱性で耐腐食性であり、
特に、耐熱ショック性に優れ、溶融金属炉、プラズマ溶
融炉、電気炉等の高温炉の温度管理、温度測定に適して
いる。前記保護パイプの端部に固定された取付金具は、
絶縁体保護パイプに強固に固定されているので、耐熱性
で耐熱ショック性に優れ、耐久性に富む熱電対を提供で
きる。
ように、セラミックスから成る保護パイプで構成され、
その先端部には窒化ケイ素の蓋部材で密封された導体感
温部が形成されているので、耐熱性で耐腐食性であり、
特に、耐熱ショック性に優れ、溶融金属炉、プラズマ溶
融炉、電気炉等の高温炉の温度管理、温度測定に適して
いる。前記保護パイプの端部に固定された取付金具は、
絶縁体保護パイプに強固に固定されているので、耐熱性
で耐熱ショック性に優れ、耐久性に富む熱電対を提供で
きる。
【００２６】特に、この熱電対の構造では、保護パイプ
内に充填された充填部材は、ＳｉとＴｉを反応焼結して
できたＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮとの複合材から構成され、該
充填部材は焼結時に焼結縮みがなく無収縮性セラミック
スを形成し、線材が保護パイプ内で充填部材で強固に保
持され、Ｏ2 等のガスが存在しない雰囲気に封入されて
いるので、保護パイプ内に緻密な構造を形成し、保護パ
イプと充填部材との間に隙間を形成することがなく、保
護パイプ内へのＯ2 等のガスの侵入がなく、線材が酸化
して断線することがない。しかも、線材を充填部材で強
固に保持して保護パイプで保護するので、耐久性に優
れ、温度測定精度が高精度となり、安定した信頼性のあ
る熱電対を提供でき、特に、酸化・還元性の雰囲気中で
高温度を測定するのに適している。
内に充填された充填部材は、ＳｉとＴｉを反応焼結して
できたＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮとの複合材から構成され、該
充填部材は焼結時に焼結縮みがなく無収縮性セラミック
スを形成し、線材が保護パイプ内で充填部材で強固に保
持され、Ｏ2 等のガスが存在しない雰囲気に封入されて
いるので、保護パイプ内に緻密な構造を形成し、保護パ
イプと充填部材との間に隙間を形成することがなく、保
護パイプ内へのＯ2 等のガスの侵入がなく、線材が酸化
して断線することがない。しかも、線材を充填部材で強
固に保持して保護パイプで保護するので、耐久性に優
れ、温度測定精度が高精度となり、安定した信頼性のあ
る熱電対を提供でき、特に、酸化・還元性の雰囲気中で
高温度を測定するのに適している。
【００２７】この熱電対の構造は、耐熱性で耐熱ショッ
ク性に優れているので、反復して使用可能であり、従来
のＮＢ等の材料を用いて作製したものに比較して製造コ
スト、ランニングコスト等を大幅に低減できる。
ク性に優れているので、反復して使用可能であり、従来
のＮＢ等の材料を用いて作製したものに比較して製造コ
スト、ランニングコスト等を大幅に低減できる。
【図１】この発明による熱電対の構造の一実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】図１の熱電対の構造における端部の一実施例を
示す拡大断面図である。
示す拡大断面図である。
【図３】図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図４】図１の熱電対の構造における線材の一部を示す
拡大断面図である。
拡大断面図である。
１ 保護パイプ ２，３ 線材 ４ 感温部 ５ 充填材 ７ 蓋部材 ９ 充填部材 １１ コネクタ １２ 絶縁部材 １３ 被覆層 １５ 孔 １７ コーティング層
Claims (8)
- 【請求項１】 耐熱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導体線材、前記保護パイプ
の一端部に形成された前記線材の両端を接続した導体感
温部、前記保護パイプの他端部から突出した前記線材に
それぞれ設けたコネクタ、及び前記保護パイプ内に充填
されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとの混合材から成る充填部材
から構成した熱電対の構造。 - 【請求項２】 前記保護パイプはＹ2 Ｏ3 ，Ａｌ
2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 を含むＳｉ3 Ｎ4 から成り、前記保護
パイプの長手方向に隔置して孔が開けられ、前記孔に侵
入した前記充填部材の表面にはＳｉ3 Ｎ4 がコーティン
グされ、コーティング層によって前記孔を通じての前記
保護パイプの内外の通気が防止されている請求項１に記
載の熱電対の構造。 - 【請求項３】 一方の前記線材はＷ−５％Ｒｅから成
り、他方の前記線材はＷ−２６％Ｒｅから成り、前記線
材の何れか一方の外周面にはセラミックス粉末から成る
絶縁層がコーティングされている請求項１又は２に記載
の熱電対の構造。 - 【請求項４】 前記保護パイプの端部に形成された前記
感温部は、前記保護パイプの端部を閉鎖する蓋部材によ
って構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載
の熱電対の構造。 - 【請求項５】 前記保護パイプの端部には取付金具を固
定するため、前記保護パイプに形成された前記孔に露出
した前記充填部材にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉末を塗布して前
記取付金具と前記充填部材とを固着した請求項１〜４の
いずれか１項に記載の熱電対の構造。 - 【請求項６】 前記コネクタ側の端部にはＹ2 Ｏ3 ，Ａ
ｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2を含むガラス層を塗布して前記保護
パイプの端部が密封されている請求項１〜５のいずれか
１項に記載の熱電対の構造。 - 【請求項７】 前記保護パイプと前記充填部材のコーテ
ィング層とはＳｉＣから作製されている請求項１〜６の
いずれか１項に記載の熱電対の構造。 - 【請求項８】 前記線材は熱膨張差を吸収するためスパ
イラル状に曲げられている請求項１〜７のいずれか１項
に記載の熱電対の構造。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26906295A JP3627317B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電対の構造 |
| EP96306578A EP0764837A1 (en) | 1995-09-25 | 1996-09-11 | Thermocouple structure |
| US08/710,416 US5696348A (en) | 1995-09-25 | 1996-09-17 | Thermocouple structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26906295A JP3627317B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電対の構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989682A true JPH0989682A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3627317B2 JP3627317B2 (ja) | 2005-03-09 |
Family
ID=17467129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26906295A Expired - Fee Related JP3627317B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電対の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3627317B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002013984A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd | 熱電対 |
| JP4623481B2 (ja) * | 2000-12-21 | 2011-02-02 | いすゞ自動車株式会社 | 熱電対 |
| CN112697292A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-23 | 中国人民解放军63653部队 | 一种用于强冲击动载环境的快响应热电偶 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5547672U (ja) * | 1978-09-26 | 1980-03-28 | ||
| JPS61246636A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-01 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 溶鋼連続測温用保護管 |
| JPS62170656U (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-29 | ||
| JPH06104493A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆熱電対 |
| JPH0755586A (ja) * | 1993-08-17 | 1995-03-03 | Meidensha Corp | シース熱電対 |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP26906295A patent/JP3627317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5547672U (ja) * | 1978-09-26 | 1980-03-28 | ||
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| JP4623481B2 (ja) * | 2000-12-21 | 2011-02-02 | いすゞ自動車株式会社 | 熱電対 |
| CN112697292A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-23 | 中国人民解放军63653部队 | 一种用于强冲击动载环境的快响应热电偶 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3627317B2 (ja) | 2005-03-09 |
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