JPH1114465A - 熱電対の構造 - Google Patents
熱電対の構造Info
- Publication number
- JPH1114465A JPH1114465A JP9179127A JP17912797A JPH1114465A JP H1114465 A JPH1114465 A JP H1114465A JP 9179127 A JP9179127 A JP 9179127A JP 17912797 A JP17912797 A JP 17912797A JP H1114465 A JPH1114465 A JP H1114465A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protective tube
- thermocouple
- structure according
- graphite
- heat
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、耐熱性を向上させた熱電対の構造
を提供する。 【解決手段】 この熱電対の構造は、測温点となる先端
部４が閉鎖されているグラファイトから成る保護管１，
保護管１の内部に配置された互いに結合された異なる組
成の一対のＷ−Ｒｅ素線６，７，Ｗ−Ｒｅ素線６，７を
内包するように保護管１内に充填された非導電性セラミ
ック粉末から成る充填部材３，保護管１の開放端部に配
置された保護管１内を密封するシール部材８，及び保護
管１の表面を被覆する耐熱性複合部材２から構成されて
いる。複合部材２は，Ａｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複合化し
た複合材から成る被膜である。
を提供する。 【解決手段】 この熱電対の構造は、測温点となる先端
部４が閉鎖されているグラファイトから成る保護管１，
保護管１の内部に配置された互いに結合された異なる組
成の一対のＷ−Ｒｅ素線６，７，Ｗ−Ｒｅ素線６，７を
内包するように保護管１内に充填された非導電性セラミ
ック粉末から成る充填部材３，保護管１の開放端部に配
置された保護管１内を密封するシール部材８，及び保護
管１の表面を被覆する耐熱性複合部材２から構成されて
いる。複合部材２は，Ａｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複合化し
た複合材から成る被膜である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，鉄の溶湯等の高
温物質を測温できる耐熱性に富んだ複合材で被覆された
保護管を持つ熱電対の構造に関する。
温物質を測温できる耐熱性に富んだ複合材で被覆された
保護管を持つ熱電対の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，シース型熱電対は，ステンレスス
チール（ＳＵＳ）等の金属で作製された保護管を備えた
ものがある。また，シース型熱電対は，１０００℃以上
の雰囲気で使用されるものがあり，その場合には，イン
コネル等の特殊耐熱合金で作製されている。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。また，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
いので，一般的には保護パイプ内に配置して使用されて
いる。従来の熱電対の構造として，通気用の孔を側面に
形成した窒化珪素製保護管内に，Ｗ−Ｒｅ素線を内包
し，それらの空間をＴｉＮが分散した反応焼結窒化珪素
を充填した構造のものが知られている。
チール（ＳＵＳ）等の金属で作製された保護管を備えた
ものがある。また，シース型熱電対は，１０００℃以上
の雰囲気で使用されるものがあり，その場合には，イン
コネル等の特殊耐熱合金で作製されている。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。また，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
いので，一般的には保護パイプ内に配置して使用されて
いる。従来の熱電対の構造として，通気用の孔を側面に
形成した窒化珪素製保護管内に，Ｗ−Ｒｅ素線を内包
し，それらの空間をＴｉＮが分散した反応焼結窒化珪素
を充填した構造のものが知られている。
【０００３】また，特開平６−１６０２００号公報に
は，気密端子付シース型熱電対が開示されている。該熱
電対は，過渡的な温度変化等により，端子部に温度勾配
が生じても測定誤差を生じさせないものであり，アルメ
ル線とクロメル線の異種金属線からなる熱電対素線をス
テンレス製シース内に無機絶縁材と共に，相互に絶縁し
て収納し，シースの基端側を気密端子部により気密に封
止する。気密端子部のセラミック端板に取り付けられた
２本のコパール製の貫通パイプの内部に絶縁スリーブが
挿入され，各熱電対素線はその内部を通って貫通パイプ
と直接接触せずに外部に引き出されている。
は，気密端子付シース型熱電対が開示されている。該熱
電対は，過渡的な温度変化等により，端子部に温度勾配
が生じても測定誤差を生じさせないものであり，アルメ
ル線とクロメル線の異種金属線からなる熱電対素線をス
テンレス製シース内に無機絶縁材と共に，相互に絶縁し
て収納し，シースの基端側を気密端子部により気密に封
止する。気密端子部のセラミック端板に取り付けられた
２本のコパール製の貫通パイプの内部に絶縁スリーブが
挿入され，各熱電対素線はその内部を通って貫通パイプ
と直接接触せずに外部に引き出されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
保護管をＳＵＳで作製した場合には，保護管はその耐熱
使用限界温度が９００℃程度と低い耐熱温度である上，
硫黄ガス中での使用では保護管の金属が硫黄ガスに侵さ
れるので，硫黄ガス中での使用が困難である。従って，
熱電対によって鉄の溶湯の温度を測定するには，溶湯が
１４５０℃という高温であるため，非常に困難である。
また，保護管をインコネル等の特殊耐熱合金で作製した
場合には，その保護管はＳＵＳの保護管に比較して耐熱
温度が高くなるが，コストが約２倍とアップすることに
なる。
保護管をＳＵＳで作製した場合には，保護管はその耐熱
使用限界温度が９００℃程度と低い耐熱温度である上，
硫黄ガス中での使用では保護管の金属が硫黄ガスに侵さ
れるので，硫黄ガス中での使用が困難である。従って，
熱電対によって鉄の溶湯の温度を測定するには，溶湯が
１４５０℃という高温であるため，非常に困難である。
また，保護管をインコネル等の特殊耐熱合金で作製した
場合には，その保護管はＳＵＳの保護管に比較して耐熱
温度が高くなるが，コストが約２倍とアップすることに
なる。
【０００５】ところで，鉄の溶湯のような高温の物質の
温度を測定する熱電対の材料として，高温に耐える材料
は，グラファイト，カーボン，ＴｉＣ−Ｍｏ（Ｍｏ
2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉ，Ａｌ
2 Ｏ3 とＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネ
ット，Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12）とを複合化した複合材が考えら
れる。熱電対をＳｉＣで作製し，鉄の溶湯を測定しよう
とすると，ＳｉＣが鉄の溶湯と反応し，耐久性に問題が
発生する。また，カーボン，グラファイトは，強度が弱
く，酸素の触れると酸化するので，熱電対の保護管を構
成する構造材としては問題がある。しかしながら，グラ
ファイトは，酸素雰囲気では酸化して耐久性がないが，
酸素が存在しなければ，耐熱性は極めて高く，３０００
℃の高温でも耐えることができる。また，ＴｉＣ−Ｍｏ
（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉ
等のサーメット材，アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）とＹＡＧを
複合化した複合材は，焼結温度が２０００℃であり，ホ
ットプレスで均質に作るには困難性があると共に，極め
て高価なものとなって問題がある。即ち，上記複合材
は，耐熱温度が１７００℃程度であり，上記複合材に結
晶化するためには，２５００℃の高温に晒さなければな
らないので，上記複合材で熱電対の保護管を形成するの
は困難である。
温度を測定する熱電対の材料として，高温に耐える材料
は，グラファイト，カーボン，ＴｉＣ−Ｍｏ（Ｍｏ
2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉ，Ａｌ
2 Ｏ3 とＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネ
ット，Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12）とを複合化した複合材が考えら
れる。熱電対をＳｉＣで作製し，鉄の溶湯を測定しよう
とすると，ＳｉＣが鉄の溶湯と反応し，耐久性に問題が
発生する。また，カーボン，グラファイトは，強度が弱
く，酸素の触れると酸化するので，熱電対の保護管を構
成する構造材としては問題がある。しかしながら，グラ
ファイトは，酸素雰囲気では酸化して耐久性がないが，
酸素が存在しなければ，耐熱性は極めて高く，３０００
℃の高温でも耐えることができる。また，ＴｉＣ−Ｍｏ
（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉ
等のサーメット材，アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）とＹＡＧを
複合化した複合材は，焼結温度が２０００℃であり，ホ
ットプレスで均質に作るには困難性があると共に，極め
て高価なものとなって問題がある。即ち，上記複合材
は，耐熱温度が１７００℃程度であり，上記複合材に結
晶化するためには，２５００℃の高温に晒さなければな
らないので，上記複合材で熱電対の保護管を形成するの
は困難である。
【０００６】また，上記熱電対の構造は，高温大気中で
使用した場合に，保護管に形成した通気孔から内部への
酸素の侵入によってＷ−Ｒｅ素線が劣化するという問題
がある。更に，Ｗ−Ｒｅ素線の熱膨張係数は４．８×１
０- 6 ／℃であり，Ｗ線の熱膨張係数より更に大きく，
繰り返しの使用によって周囲を形成する材料との熱膨張
係数差に起因する応力により劣化する可能性がある。
使用した場合に，保護管に形成した通気孔から内部への
酸素の侵入によってＷ−Ｒｅ素線が劣化するという問題
がある。更に，Ｗ−Ｒｅ素線の熱膨張係数は４．８×１
０- 6 ／℃であり，Ｗ線の熱膨張係数より更に大きく，
繰り返しの使用によって周囲を形成する材料との熱膨張
係数差に起因する応力により劣化する可能性がある。
【０００７】また，前掲特開平６−１６０２００号公報
に開示された気密端子付シース型熱電対は，保護管とし
てステンレススチール製シースを用いているが，該ステ
ンレススチール製シースは外部雰囲気中に直接晒された
状態であり，例えば，雰囲気中に硫黄ガス等のガスが存
在する場合には，シース自体に腐食が発生し，耐久性が
低下するという問題を有している。
に開示された気密端子付シース型熱電対は，保護管とし
てステンレススチール製シースを用いているが，該ステ
ンレススチール製シースは外部雰囲気中に直接晒された
状態であり，例えば，雰囲気中に硫黄ガス等のガスが存
在する場合には，シース自体に腐食が発生し，耐久性が
低下するという問題を有している。
【０００８】
【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，グラファイトから成る保
護管の外面に耐熱性の複合コーティング層を形成し，保
護管内に充填したセラミック粉末から成る充填部材部中
にＷ−Ｒｅ素線を配置し，保護管の端部をシール部材で
密封し，耐熱性を向上させた熱電対の構造を提供するこ
とである。
の課題を解決することであり，グラファイトから成る保
護管の外面に耐熱性の複合コーティング層を形成し，保
護管内に充填したセラミック粉末から成る充填部材部中
にＷ−Ｒｅ素線を配置し，保護管の端部をシール部材で
密封し，耐熱性を向上させた熱電対の構造を提供するこ
とである。
【０００９】この発明は，測温点となる先端部が閉鎖さ
れているグラファイトから成る保護管，前記保護管の内
部に配置され且つ前記保護管の前記先端部の領域で互い
に結合された異なる組成の一対のＷ−Ｒｅ素線，前記Ｗ
−Ｒｅ素線を内包するように前記保護管内に充填された
非導電性セラミック粉末から成る充填部材，前記保護管
の開放端部に配置された前記保護管内を密封するシール
部材，及び前記保護管の外面を被覆する耐熱性複合部材
から成る熱電対の構造に関する。
れているグラファイトから成る保護管，前記保護管の内
部に配置され且つ前記保護管の前記先端部の領域で互い
に結合された異なる組成の一対のＷ−Ｒｅ素線，前記Ｗ
−Ｒｅ素線を内包するように前記保護管内に充填された
非導電性セラミック粉末から成る充填部材，前記保護管
の開放端部に配置された前記保護管内を密封するシール
部材，及び前記保護管の外面を被覆する耐熱性複合部材
から成る熱電対の構造に関する。
【００１０】前記耐熱性複合部材は，前記保護管の外
面，又は前記保護管の外面と内面とに被覆されている。
面，又は前記保護管の外面と内面とに被覆されている。
【００１１】前記耐熱性複合部材は，Ａｌ2 Ｏ3 とＹＡ
Ｇとを複合化した複合材，或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉから
成るＴｉＣ−Ｍｏ（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）
−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉから成る複合材から成る。前記複合部
材は，前記グラファイトの前記保護管の外面にＡｌ2 Ｏ
3 とＹ2 Ｏ3 或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉの混合材から成る
スラリーを塗布し，不活性ガス雰囲気で前記保護管に通
電して加熱焼結して形成された被膜である。
Ｇとを複合化した複合材，或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉから
成るＴｉＣ−Ｍｏ（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）
−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉから成る複合材から成る。前記複合部
材は，前記グラファイトの前記保護管の外面にＡｌ2 Ｏ
3 とＹ2 Ｏ3 或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉの混合材から成る
スラリーを塗布し，不活性ガス雰囲気で前記保護管に通
電して加熱焼結して形成された被膜である。
【００１２】前記保護管の内側には，窒化ケイ素，サイ
アロン及び炭化ケイ素から選択される材料から成るセラ
ミックパイプが配置されている。更に，前記保護管の端
部には，ＳｉＣ又はＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉのサーメットから
成るコーティング層が被覆されている。
アロン及び炭化ケイ素から選択される材料から成るセラ
ミックパイプが配置されている。更に，前記保護管の端
部には，ＳｉＣ又はＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉのサーメットから
成るコーティング層が被覆されている。
【００１３】前記充填部材は，窒化ケイ素粉末とカーボ
ン粉末から構成されている。更に，前記充填部材には，
Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ，ＡｌＮが含まれている。
ン粉末から構成されている。更に，前記充填部材には，
Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣ，ＡｌＮが含まれている。
【００１４】前記シール部材は，前記保護管内の端部に
位置する固体シール層と前記固体シール層と前記充填部
材との間に設けられた液体シール層から構成されてい
る。
位置する固体シール層と前記固体シール層と前記充填部
材との間に設けられた液体シール層から構成されてい
る。
【００１５】前記各Ｗ−Ｒｅ素線の端部は，前記シール
部材を貫通したＮｉ線に接続されている。更に，前記各
Ｗ−Ｒｅ素線の表面には，カーボンやグラファイトがコ
ーティングされている。前記Ｗ−Ｒｅ素線にカーボンや
グラファイトを塗布しておけば，Ｃの反応温度が６００
℃であり，Ｗ−Ｒｅ素線の反応温度が９００℃であるの
で，まず，Ｏ2 はＣと反応してＣＯ2 になり，該ＣＯ2
は前記保護管内に封入され，前記充填部材等に含まれて
前記保護管内に存在するＯ2 は無くなり，前記Ｗ−Ｒｅ
素線は酸化することが無くなり，耐久性を向上できるこ
とになる。
部材を貫通したＮｉ線に接続されている。更に，前記各
Ｗ−Ｒｅ素線の表面には，カーボンやグラファイトがコ
ーティングされている。前記Ｗ−Ｒｅ素線にカーボンや
グラファイトを塗布しておけば，Ｃの反応温度が６００
℃であり，Ｗ−Ｒｅ素線の反応温度が９００℃であるの
で，まず，Ｏ2 はＣと反応してＣＯ2 になり，該ＣＯ2
は前記保護管内に封入され，前記充填部材等に含まれて
前記保護管内に存在するＯ2 は無くなり，前記Ｗ−Ｒｅ
素線は酸化することが無くなり，耐久性を向上できるこ
とになる。
【００１６】この熱電対の構造は，上記のように，グラ
ファイトから成る保護管の外面を，Ａｌ2 Ｏ3 とＹＡＧ
とを複合化した複合材（ＭＣＧ），或いはＴｉ−Ｍｏ−
Ｎｉから成るＴｉＣ−Ｍｏ（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ
（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉから成る複合材で被覆したの
で，複合材の耐熱温度が１７００℃であり，グラファイ
トの耐熱温度が３０００℃であり，耐熱性が極めて高
く，例えば，鉄の溶湯の温度測定が可能であり，反復使
用を可能にし，コストを低減できる。また，Ｗ−Ｒｅ素
線は密封状態で保護管内に配置されているので，Ｗ−Ｒ
ｅ素線が酸化することがなく，耐久性を向上できる。更
に，充填部材中にはカーボンが含有されているので，カ
ーボンは保護管内の充填部材中に残存するＯ2 と反応し
てＣＯ2 となって封入されるので，Ｗ−Ｒｅ素線がＯ2
と酸化することが避けられる。更に，Ｗ−Ｒｅ素線の外
面にグラファイトをコーティングしておけば，Ｗ−Ｒｅ
素線の酸化防止を一層確実に達成できる。
ファイトから成る保護管の外面を，Ａｌ2 Ｏ3 とＹＡＧ
とを複合化した複合材（ＭＣＧ），或いはＴｉ−Ｍｏ−
Ｎｉから成るＴｉＣ−Ｍｏ（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ
（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉから成る複合材で被覆したの
で，複合材の耐熱温度が１７００℃であり，グラファイ
トの耐熱温度が３０００℃であり，耐熱性が極めて高
く，例えば，鉄の溶湯の温度測定が可能であり，反復使
用を可能にし，コストを低減できる。また，Ｗ−Ｒｅ素
線は密封状態で保護管内に配置されているので，Ｗ−Ｒ
ｅ素線が酸化することがなく，耐久性を向上できる。更
に，充填部材中にはカーボンが含有されているので，カ
ーボンは保護管内の充填部材中に残存するＯ2 と反応し
てＣＯ2 となって封入されるので，Ｗ−Ｒｅ素線がＯ2
と酸化することが避けられる。更に，Ｗ−Ｒｅ素線の外
面にグラファイトをコーティングしておけば，Ｗ−Ｒｅ
素線の酸化防止を一層確実に達成できる。
【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。この熱電対の
構造は，特に，耐熱性に富んだ保護管１及び保護管内に
充填された充填部材に特徴を有するものである。
による熱電対の構造の実施例を説明する。この熱電対の
構造は，特に，耐熱性に富んだ保護管１及び保護管内に
充填された充填部材に特徴を有するものである。
【００１８】まず，図１を参照して，この発明による熱
電対の構造の第１実施例を説明する。図１はこの熱電対
の構造の第１実施例を示す断面図である。
電対の構造の第１実施例を説明する。図１はこの熱電対
の構造の第１実施例を示す断面図である。
【００１９】図１に示すように，この熱電対の構造は，
測温点となる先端部４が閉鎖されているグラファイトか
ら成る保護管１，保護管１の内部に配置され且つ保護管
１の先端部４の領域における結合点５で互いに結合され
た異なる組成の一対のＷ−Ｒｅ素線６，７，Ｗ−Ｒｅ素
線６，７を内包するように保護管１内に充填された非導
電性セラミック粉末から成る充填部材３，保護管１の開
放端部に配置された保護管１内を密封するシール部材
８，及び保護管１の外面を被覆する耐熱性複合部材２か
ら構成されている。また，保護管１の端部には，ＳｉＣ
コーティング層１１が被覆されている。
測温点となる先端部４が閉鎖されているグラファイトか
ら成る保護管１，保護管１の内部に配置され且つ保護管
１の先端部４の領域における結合点５で互いに結合され
た異なる組成の一対のＷ−Ｒｅ素線６，７，Ｗ−Ｒｅ素
線６，７を内包するように保護管１内に充填された非導
電性セラミック粉末から成る充填部材３，保護管１の開
放端部に配置された保護管１内を密封するシール部材
８，及び保護管１の外面を被覆する耐熱性複合部材２か
ら構成されている。また，保護管１の端部には，ＳｉＣ
コーティング層１１が被覆されている。
【００２０】この熱電対の構造において，耐熱性複合部
材２は，Ａｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複合化した複合材（Ｍ
ＣＧ），或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉから成るＴｉＣ−Ｍｏ
（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉ
等のサーメットの複合材から成る。ＹＡＧは，イットリ
ウム−アルミニウム−ガーネットから成るＹ3 Ａｌ5Ｏ
1 2 から成る材料である。特に，複合部材２は，グラフ
ァイトから成る保護管１の表面にＡｌ2 Ｏ3 とＹ
2 Ｏ3 ，或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉ粉末から成るスラリー
を塗布し，不活性ガス雰囲気で保護管１に通電して加熱
焼結して形成された被膜である。
材２は，Ａｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複合化した複合材（Ｍ
ＣＧ），或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉから成るＴｉＣ−Ｍｏ
（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉ
等のサーメットの複合材から成る。ＹＡＧは，イットリ
ウム−アルミニウム−ガーネットから成るＹ3 Ａｌ5Ｏ
1 2 から成る材料である。特に，複合部材２は，グラフ
ァイトから成る保護管１の表面にＡｌ2 Ｏ3 とＹ
2 Ｏ3 ，或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉ粉末から成るスラリー
を塗布し，不活性ガス雰囲気で保護管１に通電して加熱
焼結して形成された被膜である。
【００２１】複合部材２は，例えば，次のようにして作
製できる。まず，グラファイトによって成形したパイプ
状の保護管１の外表面に，Ａｌ2 Ｏ3 の８０ｍｏｌ％と
Ｙ2Ｏ3 の２０ｍｏｌ％の混合粉末から成る泥漿即ちス
ラリーを膜状に塗布し，これをＮ2 ，Ａｒ等の不活性ガ
ス雰囲気５００ｋｇ／ｃｍ2 中で，２２００〜２５００
℃で焼結させることによってＡｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複
合化した複合材の被膜即ち複合部材２が保護管１に形成
される。スラリーの焼結時には，グラファイトの保護管
１に結線し，保護管１に電流を流せば，保護管１自体が
加熱して高温になり，スラリーが結晶化して焼結されて
被膜に転化される。一方，Ｍｏ：５〜１５％，Ｎｉ：１
５〜２５％，Ｔｉ：６０〜８０％の粉末から成るスラリ
ーをグラファイトから成る保護管１上に塗布し，アルゴ
ン又はＮ2 ガス中で２０００℃に加熱して焼結させる
と，ＴｉＣ−Ｍｏ（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉのサーメット被膜
が構成され，耐熱性をアップできる。
製できる。まず，グラファイトによって成形したパイプ
状の保護管１の外表面に，Ａｌ2 Ｏ3 の８０ｍｏｌ％と
Ｙ2Ｏ3 の２０ｍｏｌ％の混合粉末から成る泥漿即ちス
ラリーを膜状に塗布し，これをＮ2 ，Ａｒ等の不活性ガ
ス雰囲気５００ｋｇ／ｃｍ2 中で，２２００〜２５００
℃で焼結させることによってＡｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複
合化した複合材の被膜即ち複合部材２が保護管１に形成
される。スラリーの焼結時には，グラファイトの保護管
１に結線し，保護管１に電流を流せば，保護管１自体が
加熱して高温になり，スラリーが結晶化して焼結されて
被膜に転化される。一方，Ｍｏ：５〜１５％，Ｎｉ：１
５〜２５％，Ｔｉ：６０〜８０％の粉末から成るスラリ
ーをグラファイトから成る保護管１上に塗布し，アルゴ
ン又はＮ2 ガス中で２０００℃に加熱して焼結させる
と，ＴｉＣ−Ｍｏ（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉのサーメット被膜
が構成され，耐熱性をアップできる。
【００２２】保護管１を構成するグラファイトは，Ｏ2
が存在しなければ，３０００℃の耐熱温度を有するの
で，グラファイトを複合部材２で被覆して密封すること
によって耐熱性を向上させることができる。また，複合
部材は，Ａｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複合化した材料（ＭＣ
Ｇ）であるので，耐熱温度が１７００℃である。従っ
て，この熱電対の構造は，１４５０℃の鉄の溶湯に対し
ても十分に温度を測定することができ，反復使用が可能
になり，低コストの製品になる。
が存在しなければ，３０００℃の耐熱温度を有するの
で，グラファイトを複合部材２で被覆して密封すること
によって耐熱性を向上させることができる。また，複合
部材は，Ａｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複合化した材料（ＭＣ
Ｇ）であるので，耐熱温度が１７００℃である。従っ
て，この熱電対の構造は，１４５０℃の鉄の溶湯に対し
ても十分に温度を測定することができ，反復使用が可能
になり，低コストの製品になる。
【００２３】充填部材３は，窒化ケイ素粉末とカーボン
から構成されており，場合によっては，ＳｉＣ，ＡｌＮ
を添加してもよいものである。また，シール部材８は，
保護管１内の端部に位置する固体シール層１０と，固体
シール層１０と充填部材３との間に設けられた液体シー
ル層９から構成されている。更に，各Ｗ−Ｒｅ素線６，
７の端部は，シール部材８の液体シール層９と固体シー
ル層１０とを貫通して外部に延びる端子を構成するＮｉ
線１５に連結部１４でそれぞれ接続されている。また，
各Ｗ−Ｒｅ素線６，７の表面には，グラファイトやカー
ボンがコーティングされてもよい。Ｗ−Ｒｅ素線６，７
の表面にグラファイトやカーボンをコーティングするこ
とによって，充填部材３に含まれるＯ2 がグラファイト
やカーボンと反応しＣＯ2 になり，Ｗ−Ｒｅ素線６，７
が酸化することが防止される。
から構成されており，場合によっては，ＳｉＣ，ＡｌＮ
を添加してもよいものである。また，シール部材８は，
保護管１内の端部に位置する固体シール層１０と，固体
シール層１０と充填部材３との間に設けられた液体シー
ル層９から構成されている。更に，各Ｗ−Ｒｅ素線６，
７の端部は，シール部材８の液体シール層９と固体シー
ル層１０とを貫通して外部に延びる端子を構成するＮｉ
線１５に連結部１４でそれぞれ接続されている。また，
各Ｗ−Ｒｅ素線６，７の表面には，グラファイトやカー
ボンがコーティングされてもよい。Ｗ−Ｒｅ素線６，７
の表面にグラファイトやカーボンをコーティングするこ
とによって，充填部材３に含まれるＯ2 がグラファイト
やカーボンと反応しＣＯ2 になり，Ｗ−Ｒｅ素線６，７
が酸化することが防止される。
【００２４】この熱電対を作製するには，まず，グラフ
ァイトによって保護管１を成形し，保護管１の外面に上
記のようにして耐熱性複合部材２を被覆する。保護管１
の内部に，Ｎｉ線１５をそれぞれ結線したＷ−Ｒｅ素線
６，７を挿入すると共に，Ｗ−Ｒｅ素線６，７を内包す
るように，窒化ケイ素粉末と数％のカーボン１３を混合
した粉体から成る充填部材３を充填する。この時，Ｗ−
Ｒｅ素線６，７の外面にグラファイトやカーボンを塗布
してもよい。次いで，保護管１の端部に液体シール材を
充填して液体シール層９を形成すると共に，保護管１の
端部に固体シール材を詰めて固体シール層１０を形成す
る。更に，保護管１と固体シール層１０との境界にＳｉ
Ｃコーティング層１１を配置して保護管１の端部を密封
し，保護管１内に空気，酸素が進入するのを防止する。
ァイトによって保護管１を成形し，保護管１の外面に上
記のようにして耐熱性複合部材２を被覆する。保護管１
の内部に，Ｎｉ線１５をそれぞれ結線したＷ−Ｒｅ素線
６，７を挿入すると共に，Ｗ−Ｒｅ素線６，７を内包す
るように，窒化ケイ素粉末と数％のカーボン１３を混合
した粉体から成る充填部材３を充填する。この時，Ｗ−
Ｒｅ素線６，７の外面にグラファイトやカーボンを塗布
してもよい。次いで，保護管１の端部に液体シール材を
充填して液体シール層９を形成すると共に，保護管１の
端部に固体シール材を詰めて固体シール層１０を形成す
る。更に，保護管１と固体シール層１０との境界にＳｉ
Ｃコーティング層１１を配置して保護管１の端部を密封
し，保護管１内に空気，酸素が進入するのを防止する。
【００２５】次に，図２を参照して，この発明による熱
電対の構造の第２実施例を説明する。図２はこの熱電対
の構造の第２実施例を示す断面図である。第２実施例
は，第１実施例と比較して，保護管１の内側にも複合部
材２が配置されている以外は，同一の構成及び同一の機
能を有するので，同一の部材には同一の符号を付し，重
複する説明を省略する。
電対の構造の第２実施例を説明する。図２はこの熱電対
の構造の第２実施例を示す断面図である。第２実施例
は，第１実施例と比較して，保護管１の内側にも複合部
材２が配置されている以外は，同一の構成及び同一の機
能を有するので，同一の部材には同一の符号を付し，重
複する説明を省略する。
【００２６】第２実施例の熱電対の構造は，耐熱性複合
部材２は，保護管１の外面と内面とに被覆されている。
保護管１の内外面に複合部材２を被覆するには，グラフ
ァイトの保護管１の内外面にＡｌ2 Ｏ3 とＹ2 Ｏ3 ，或
いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉから成るスラリーを塗布し，不活
性ガス雰囲気で保護管１に通電して加熱焼結することに
よってＭＣＧ被膜が形成される。
部材２は，保護管１の外面と内面とに被覆されている。
保護管１の内外面に複合部材２を被覆するには，グラフ
ァイトの保護管１の内外面にＡｌ2 Ｏ3 とＹ2 Ｏ3 ，或
いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉから成るスラリーを塗布し，不活
性ガス雰囲気で保護管１に通電して加熱焼結することに
よってＭＣＧ被膜が形成される。
【００２７】次に，図３を参照して，この発明による熱
電対の構造の第３実施例を説明する。図３はこの熱電対
の構造の第３実施例を示す断面図である。第３実施例
は，第１実施例と比較して，保護管１の内側にセラミッ
クパイプ１２が配置されている以外は，同一の構成及び
同一の機能を有するので，同一の部材には同一の符号を
付し，重複する説明を省略する。
電対の構造の第３実施例を説明する。図３はこの熱電対
の構造の第３実施例を示す断面図である。第３実施例
は，第１実施例と比較して，保護管１の内側にセラミッ
クパイプ１２が配置されている以外は，同一の構成及び
同一の機能を有するので，同一の部材には同一の符号を
付し，重複する説明を省略する。
【００２８】保護管１の内側には，窒化ケイ素，サイア
ロン及び炭化ケイ素から選択される材料から成るセラミ
ックパイプ１２が配置されている。保護管１の内側にセ
ラミックパイプ１２を配置するには，グラファイトから
成る保護管１の外面を複合部材２で被覆した後に，保護
管１内にセラミックパイプ１２を挿入することによって
形成できる。保護管１の内側にセラミックパイプ１２を
配置すれば，保護管１の強度をアップできる。しかも，
セラミックパイプ１２は，金属溶湯には触れることがな
いので，金属溶湯と反応することがなく，耐久性をアッ
プできる。
ロン及び炭化ケイ素から選択される材料から成るセラミ
ックパイプ１２が配置されている。保護管１の内側にセ
ラミックパイプ１２を配置するには，グラファイトから
成る保護管１の外面を複合部材２で被覆した後に，保護
管１内にセラミックパイプ１２を挿入することによって
形成できる。保護管１の内側にセラミックパイプ１２を
配置すれば，保護管１の強度をアップできる。しかも，
セラミックパイプ１２は，金属溶湯には触れることがな
いので，金属溶湯と反応することがなく，耐久性をアッ
プできる。
【００２９】次に，図４を参照して，この発明による熱
電対の構造の第４実施例を説明する。図４はこの熱電対
の構造の第４実施例を示す断面図である。第４実施例
は，第２実施例と比較して，保護管１の内側と外側とに
複合部材２を介してセラミックパイプ１２が配置されて
いる以外は，同一の構成及び同一の機能を有するので，
同一の部材には同一の符号を付し，重複する説明を省略
する。
電対の構造の第４実施例を説明する。図４はこの熱電対
の構造の第４実施例を示す断面図である。第４実施例
は，第２実施例と比較して，保護管１の内側と外側とに
複合部材２を介してセラミックパイプ１２が配置されて
いる以外は，同一の構成及び同一の機能を有するので，
同一の部材には同一の符号を付し，重複する説明を省略
する。
【００３０】保護管１の外面と内面とには，耐熱性の複
合部材２が被覆されている。保護管１の内外面に複合部
材２を配置するには，保護管１を構成するグラファイト
の成形体の内外面にＡｌ2 Ｏ3 とＹ2 Ｏ3 のスラリー，
或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉのスラリーを塗布し，グラファ
イトに通電して加熱することによって，ＴｉＣ−Ｍｏ
（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎ
ｉ，或いはＡｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複合化でき，保護管
１の内外面に複合部材２が固定される。更に，保護管１
の内側には，耐熱性複合部材２を介して窒化ケイ素（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ），サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）及び炭
化ケイ素（ＳｉＣ）から選択される材料から成るセラミ
ックパイプ１２が配置されている。保護管１の内側にセ
ラミックパイプ１２を配置すれば，保護管１の強度をア
ップできる。
合部材２が被覆されている。保護管１の内外面に複合部
材２を配置するには，保護管１を構成するグラファイト
の成形体の内外面にＡｌ2 Ｏ3 とＹ2 Ｏ3 のスラリー，
或いはＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉのスラリーを塗布し，グラファ
イトに通電して加熱することによって，ＴｉＣ−Ｍｏ
（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎ
ｉ，或いはＡｌ2 Ｏ3 とＹＡＧとを複合化でき，保護管
１の内外面に複合部材２が固定される。更に，保護管１
の内側には，耐熱性複合部材２を介して窒化ケイ素（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ），サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）及び炭
化ケイ素（ＳｉＣ）から選択される材料から成るセラミ
ックパイプ１２が配置されている。保護管１の内側にセ
ラミックパイプ１２を配置すれば，保護管１の強度をア
ップできる。
【００３１】
【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，グラファイトから成る保護管の表面，即ち，外
面及び外面と内面とにＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉ，或いはＡｌ2
Ｏ3 とＹＡＧとを複合化した複合部材が被覆されている
ので，複合部材自体の耐熱温度は高く，また，前記保護
管を構成するグラファイトは，空気に晒されることがな
く，極めて高い耐熱温度となり，耐熱性をアップでき，
例えば，鉄の溶湯のような高温物質の温度を測定するこ
とができる。しかも，この熱電対の構造は，高温に耐え
ることができるので，１度の測温で損傷することがな
く，反復使用が可能になり，実質的に安価な熱電対を提
供できるようになる。また，前記保護管を構成するグラ
ファイトの表面への複合部材の被覆は，単に通電等の加
熱によって容易に達成することができる。また，Ｗ−Ｒ
ｅ素線は，充填部材にカーボンを混合したり，或いは前
記Ｗ−Ｒｅ素線自体にグラファイトやカーボンを付着さ
せておけば，Ｃが周囲の酸素と反応してＣＯ2 となるの
で，前記Ｗ−Ｒｅ素線が酸化して腐食することがなく，
耐久性をアップできる。更に，前記保護管の端部は，固
体シール層と液体シール層とで二重にシールされ，前記
保護管内が良好に密封され，前記Ｗ−Ｒｅ素線の酸化を
防止できる。
ように，グラファイトから成る保護管の表面，即ち，外
面及び外面と内面とにＴｉ−Ｍｏ−Ｎｉ，或いはＡｌ2
Ｏ3 とＹＡＧとを複合化した複合部材が被覆されている
ので，複合部材自体の耐熱温度は高く，また，前記保護
管を構成するグラファイトは，空気に晒されることがな
く，極めて高い耐熱温度となり，耐熱性をアップでき，
例えば，鉄の溶湯のような高温物質の温度を測定するこ
とができる。しかも，この熱電対の構造は，高温に耐え
ることができるので，１度の測温で損傷することがな
く，反復使用が可能になり，実質的に安価な熱電対を提
供できるようになる。また，前記保護管を構成するグラ
ファイトの表面への複合部材の被覆は，単に通電等の加
熱によって容易に達成することができる。また，Ｗ−Ｒ
ｅ素線は，充填部材にカーボンを混合したり，或いは前
記Ｗ−Ｒｅ素線自体にグラファイトやカーボンを付着さ
せておけば，Ｃが周囲の酸素と反応してＣＯ2 となるの
で，前記Ｗ−Ｒｅ素線が酸化して腐食することがなく，
耐久性をアップできる。更に，前記保護管の端部は，固
体シール層と液体シール層とで二重にシールされ，前記
保護管内が良好に密封され，前記Ｗ−Ｒｅ素線の酸化を
防止できる。
【図１】この発明による熱電対の構造の第１実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】この発明による熱電対の構造の第２実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】この発明による熱電対の構造の第３実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】この発明による熱電対の構造の第４実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
１ 保護管 ２ 複合部材 ３ 充填部材 ４ 先端部 ６，７ Ｗ−Ｒｅ素線 ８ シール部材 ９ 液体シール層 １０ 固体シール層 １１ ＳｉＣコーティング層 １２ セラミックパイプ １３ カーボン １５ Ｎｉ線
Claims (13)
- 【請求項１】 測温点となる先端部が閉鎖されているグ
ラファイトから成る保護管，前記保護管の内部に配置さ
れ且つ前記保護管の前記先端部の領域で互いに結合され
た異なる組成の一対のＷ−Ｒｅ素線，前記Ｗ−Ｒｅ素線
を内包するように前記保護管内に充填された非導電性セ
ラミック粉末から成る充填部材，前記保護管の開放端部
に配置された前記保護管内を密封するシール部材，及び
前記保護管の表面を被覆する耐熱性複合部材から成る熱
電対の構造。 - 【請求項２】 前記耐熱性複合部材は，前記保護管の外
面に被覆されている請求項１に記載の熱電対の構造。 - 【請求項３】 前記耐熱性複合部材は，前記保護管の外
面と内面とに被覆されている請求項１に記載の熱電対の
構造。 - 【請求項４】 前記耐熱性複合部材は，Ａｌ2 Ｏ3 とＹ
ＡＧとを複合化した複合材から成る請求項１に記載の熱
電対の構造。 - 【請求項５】 前記耐熱性複合部材は，Ｔｉ−Ｍｏ−Ｎ
ｉから成るＴｉＣ−Ｍｏ（Ｍｏ2 Ｃ）−Ｎｉ又はＴｉ
（ＣＮ）−Ｍｏ2 Ｃ−Ｎｉから成る複合材である請求項
１に記載の熱電対の構造。 - 【請求項６】 前記複合部材は，前記グラファイトの前
記保護管の表面にＡｌ2 Ｏ3 とＹ2 Ｏ3 ，又はＴｉ−Ｍ
ｏ−Ｎｉ粉末から成るスラリーを塗布し，不活性ガス雰
囲気で前記保護管に通電して加熱焼結して形成された被
膜である請求項１に記載の熱電対の構造。 - 【請求項７】 前記保護管の内側には，窒化ケイ素，サ
イアロン及び炭化ケイ素から選択される材料から成るセ
ラミックパイプが配置されている請求項１に記載の熱電
対の構造。 - 【請求項８】 前記保護管の端部には，ＳｉＣ又はＴｉ
−Ｍｏ−Ｎｉのサーメットから成るコーティング層が被
覆されている請求項１に記載の熱電対の構造。 - 【請求項９】 前記充填部材は，窒化ケイ素粉末とカー
ボン粉末から構成されている請求項１に記載の熱電対の
構造。 - 【請求項１０】 前記充填部材には，Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ
Ｃ，ＡｌＮが含まれている請求項１に記載の熱電対の構
造。 - 【請求項１１】 前記シール部材は，前記保護管内の端
部に位置する固体シール層と前記固体シール層と前記充
填部材との間に設けられた液体シール層から構成されて
いる請求項１に記載の熱電対の構造。 - 【請求項１２】 前記各Ｗ−Ｒｅ素線の端部は，前記シ
ール部材を貫通したＮｉ線に接続されている請求項１に
記載の熱電対の構造。 - 【請求項１３】 前記各Ｗ−Ｒｅ素線の表面には，グラ
ファイトやカーボンがコーティングされている請求項１
に記載の熱電対の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179127A JPH1114465A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 熱電対の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179127A JPH1114465A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 熱電対の構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114465A true JPH1114465A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=16060471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9179127A Pending JPH1114465A (ja) | 1997-06-20 | 1997-06-20 | 熱電対の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1114465A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002156288A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd | 溶解炉用熱電対及びそれを用いた温度測定方法 |
| JP2010054491A (ja) * | 2008-07-30 | 2010-03-11 | Saginomiya Seisakusho Inc | 温度測定センサーおよび温度測定センサーを用いた温度測定装置 |
| CN113008399A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-22 | 松诺盟科技有限公司 | 高温耐腐蚀热电偶及其加工方法 |
-
1997
- 1997-06-20 JP JP9179127A patent/JPH1114465A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002156288A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd | 溶解炉用熱電対及びそれを用いた温度測定方法 |
| JP2010054491A (ja) * | 2008-07-30 | 2010-03-11 | Saginomiya Seisakusho Inc | 温度測定センサーおよび温度測定センサーを用いた温度測定装置 |
| CN113008399A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-22 | 松诺盟科技有限公司 | 高温耐腐蚀热电偶及其加工方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5696348A (en) | Thermocouple structure | |
| US6102565A (en) | Ceramic sheath type thermocouple | |
| US6190038B1 (en) | Thermocouple lance with alternating molybdenum layered sheath for measuring temperature in molten metal bath | |
| JP4437592B2 (ja) | 高速応答性熱電対 | |
| JPH09105677A (ja) | セラミックシース型部品及びその製造方法 | |
| JP3572312B2 (ja) | セラミックシース型熱電対 | |
| JP3306427B2 (ja) | シース構造体 | |
| JP4832626B2 (ja) | 熱電対 | |
| JPH1114465A (ja) | 熱電対の構造 | |
| JP3603557B2 (ja) | 金属溶湯測温用セラミック熱電対 | |
| JP3550915B2 (ja) | 高温測温用セラミック熱電対 | |
| JP3603614B2 (ja) | 熱電対 | |
| JP3306426B2 (ja) | 金属溶湯測温用熱電対 | |
| JP3952132B2 (ja) | 金属溶湯用熱電対 | |
| JP3329189B2 (ja) | セラミックシース型熱電対 | |
| JP3306425B2 (ja) | 高温測温用セラミック熱電対 | |
| JP3550828B2 (ja) | 熱電対の構造 | |
| JP4484129B2 (ja) | 熱電対 | |
| JP3627316B2 (ja) | 熱電対の構造 | |
| JP3398105B2 (ja) | 熱電対 | |
| JP3355166B2 (ja) | 金属溶湯測温用熱電対 | |
| JP2000088667A (ja) | 繊維補強型熱電対 | |
| JPH0755586A (ja) | シース熱電対 | |
| JPH0989682A (ja) | 熱電対の構造 | |
| JPS62274071A (ja) | 高温用保護管及び熱電対 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040304 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040330 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040803 |