JPH11330566A - 破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造 - Google Patents
破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造Info
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- JPH11330566A JPH11330566A JP10138290A JP13829098A JPH11330566A JP H11330566 A JPH11330566 A JP H11330566A JP 10138290 A JP10138290 A JP 10138290A JP 13829098 A JP13829098 A JP 13829098A JP H11330566 A JPH11330566 A JP H11330566A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造
は，保護管を絶縁層で多層の多重構造に構成し，絶縁層
の破壊状態を検出することができる。 【解決手段】 保護管１は，金属溶湯６の測温領域を構
成する先端部２が閉鎖されている。保護管１内には充填
材８が充填され，一対の温度検知用金属素線９，１０が
充填材８中に配置されている。保護管１は，組成の異な
る絶縁層３，４が交互に積層された積層構造から構成さ
れている。保護管１の先端部２の後方の絶縁層３，４間
には，金属線７から成る導電層が隔置して順次に挿入積
層されている。導電層には，電流を流すためにリード線
１２から成る電極部が設けられている。
は，保護管を絶縁層で多層の多重構造に構成し，絶縁層
の破壊状態を検出することができる。 【解決手段】 保護管１は，金属溶湯６の測温領域を構
成する先端部２が閉鎖されている。保護管１内には充填
材８が充填され，一対の温度検知用金属素線９，１０が
充填材８中に配置されている。保護管１は，組成の異な
る絶縁層３，４が交互に積層された積層構造から構成さ
れている。保護管１の先端部２の後方の絶縁層３，４間
には，金属線７から成る導電層が隔置して順次に挿入積
層されている。導電層には，電流を流すためにリード線
１２から成る電極部が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，金属溶湯等を測
温する保護管を備えた破壊検知機能付き熱電対用保護管
の構造に関する。
温する保護管を備えた破壊検知機能付き熱電対用保護管
の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，アルミニウム，銅，鉄等の金属の
溶湯を測温する熱電対は，その保護管の材料として，カ
ーボン，窒化ケイ素，アルミナ或いはＳｉＣが使用され
ている。また，約１７００℃の製鋼溶湯を測温するため
の熱電対は，材料として比較的に融点が高く，大気中で
安定であるＰｔ−Ｒｈを素線とし，該Ｐｔ−Ｒｈ素線を
アルミナシリカファイバー製のパイプに固定した構造の
ものが使用されている。このような熱電対は，製鋼溶湯
の測温を約１〜２回程度行った後に，正確な温度の測定
が不能となり，廃棄しているのが現状であり，熱電対を
多数回にわたって反復利用できずに熱電対そのものが極
めて高価なものになっている。
溶湯を測温する熱電対は，その保護管の材料として，カ
ーボン，窒化ケイ素，アルミナ或いはＳｉＣが使用され
ている。また，約１７００℃の製鋼溶湯を測温するため
の熱電対は，材料として比較的に融点が高く，大気中で
安定であるＰｔ−Ｒｈを素線とし，該Ｐｔ−Ｒｈ素線を
アルミナシリカファイバー製のパイプに固定した構造の
ものが使用されている。このような熱電対は，製鋼溶湯
の測温を約１〜２回程度行った後に，正確な温度の測定
が不能となり，廃棄しているのが現状であり，熱電対を
多数回にわたって反復利用できずに熱電対そのものが極
めて高価なものになっている。
【０００３】また，シース型熱電対は，Ｗ−Ｒｅを素線
とし，高温で使用される金属シース型部品の保護管とし
て使用され，ステンレススチール（ＳＵＳ）等の金属で
作製されたものが知られている。ＳＵＳ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。或いは，熱電対として，保護管をサーメットで
作製して，保護管の内部にＰｔ−Ｒｈを素線とした構造
のものも知られている。
とし，高温で使用される金属シース型部品の保護管とし
て使用され，ステンレススチール（ＳＵＳ）等の金属で
作製されたものが知られている。ＳＵＳ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。或いは，熱電対として，保護管をサーメットで
作製して，保護管の内部にＰｔ−Ｒｈを素線とした構造
のものも知られている。
【０００４】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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，熱電対
は，溶解炉の湯面から溶湯へ差し込んで溶湯温度を測温
するタイプと，炉底面から炉壁を通して突き出して溶湯
を測温するタイプとがあるが，特に，後者の炉底面から
炉壁を通して突き出して測温するタイプでは，溶湯の測
温中に熱電対が破損すると，破損した熱電対を通じて湯
が溶解炉から外部へ流れ出す現象が発生し，極めて危険
な状態になる。
は，溶解炉の湯面から溶湯へ差し込んで溶湯温度を測温
するタイプと，炉底面から炉壁を通して突き出して溶湯
を測温するタイプとがあるが，特に，後者の炉底面から
炉壁を通して突き出して測温するタイプでは，溶湯の測
温中に熱電対が破損すると，破損した熱電対を通じて湯
が溶解炉から外部へ流れ出す現象が発生し，極めて危険
な状態になる。
【０００６】また，サーメット保護管の耐熱衝撃性はＳ
ｉ3 Ｎ4 保護管の１．５倍の強度であり，また，Ｓｉ3
Ｎ4 保護管の熱電対を１７００℃を越える鉄溶湯に直接
浸した場合には，比較的に短時間のうちに保護管に亀裂
等が発生し，破損に至る。また，Ｐｔ−Ｒｈ熱電対は，
不活性ガス雰囲気での使用はできず，大気中での使用可
能温度は１５００℃が限界温度である。また，Ｗ−Ｒｅ
熱電対は，大気中及び不活性ガス雰囲気中での使用が可
能であり，大気中での使用可能温度は４００℃が限界温
度であり，不活性ガス雰囲気中での使用可能温度は２３
００℃が限界温度である。
ｉ3 Ｎ4 保護管の１．５倍の強度であり，また，Ｓｉ3
Ｎ4 保護管の熱電対を１７００℃を越える鉄溶湯に直接
浸した場合には，比較的に短時間のうちに保護管に亀裂
等が発生し，破損に至る。また，Ｐｔ−Ｒｈ熱電対は，
不活性ガス雰囲気での使用はできず，大気中での使用可
能温度は１５００℃が限界温度である。また，Ｗ−Ｒｅ
熱電対は，大気中及び不活性ガス雰囲気中での使用が可
能であり，大気中での使用可能温度は４００℃が限界温
度であり，不活性ガス雰囲気中での使用可能温度は２３
００℃が限界温度である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決するため，熱電対を構成する保護管を積層
構造に構成し，積層構造を絶縁層と導電層との交互の積
層によって構成し，導電層に電極部を接続して導電層が
金属溶湯に接することによって外周から何層目が溶損し
たかを検出し，熱電対の交換時期を認識できる破壊検知
機能付き熱電対用保護管の構造を提供することである。
の課題を解決するため，熱電対を構成する保護管を積層
構造に構成し，積層構造を絶縁層と導電層との交互の積
層によって構成し，導電層に電極部を接続して導電層が
金属溶湯に接することによって外周から何層目が溶損し
たかを検出し，熱電対の交換時期を認識できる破壊検知
機能付き熱電対用保護管の構造を提供することである。
【０００８】この発明は，金属溶湯の測温領域を構成す
る先端部が閉鎖された保護管，前記保護管内に充填され
た充填材，及び前記充填材中に配置され且つ端部が互い
に結合された異なる組成の一対の温度検知用金属素線か
ら成る熱電対において，前記保護管は組成の異なる絶縁
層が交互に積層された積層構造から構成され，前記絶縁
層間には導電層が隔置して順次に挿入積層され，前記導
電層には電流を流すために電極部が設けられていること
を特徴とする破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造に
関する。
る先端部が閉鎖された保護管，前記保護管内に充填され
た充填材，及び前記充填材中に配置され且つ端部が互い
に結合された異なる組成の一対の温度検知用金属素線か
ら成る熱電対において，前記保護管は組成の異なる絶縁
層が交互に積層された積層構造から構成され，前記絶縁
層間には導電層が隔置して順次に挿入積層され，前記導
電層には電流を流すために電極部が設けられていること
を特徴とする破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造に
関する。
【０００９】一方の前記絶縁層はＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3 Ｎ
4 又はＳｉＣの材料とＣとの複合材から構成され，他方
の前記絶縁層はＭｇＯから構成されている。或いは，一
方の前記絶縁層はＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣの
材料とＣとの複合材から構成され，他方の前記絶縁層は
Ｓｉ3 Ｎ4 から構成されている。
4 又はＳｉＣの材料とＣとの複合材から構成され，他方
の前記絶縁層はＭｇＯから構成されている。或いは，一
方の前記絶縁層はＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣの
材料とＣとの複合材から構成され，他方の前記絶縁層は
Ｓｉ3 Ｎ4 から構成されている。
【００１０】前記導電層は，Ｃ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ又はＣ
ｒから成る金属線から構成されている。ここで，測温対
象の金属溶湯が銅溶湯である場合には，前記金属線は，
Ｃｕの融点よりも高く，反応によって溶損しない金属か
ら構成されている。
ｒから成る金属線から構成されている。ここで，測温対
象の金属溶湯が銅溶湯である場合には，前記金属線は，
Ｃｕの融点よりも高く，反応によって溶損しない金属か
ら構成されている。
【００１１】前記保護管は，表面にアルミナが溶射され
た前記導電層を前記絶縁層間に順次挿入した状態で焼結
されている。
た前記導電層を前記絶縁層間に順次挿入した状態で焼結
されている。
【００１２】前記絶縁層に対する前記導電層の容積は，
５〜１５ｖｏｌ％の範囲に設定されている。
５〜１５ｖｏｌ％の範囲に設定されている。
【００１３】この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構
造は，測温対象の金属溶湯が前記導電層に接することに
よって前記電極部を通じて導通状態になり，前記保護管
の破壊状態を検知できるものである。
造は，測温対象の金属溶湯が前記導電層に接することに
よって前記電極部を通じて導通状態になり，前記保護管
の破壊状態を検知できるものである。
【００１４】この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構
造は，前記導電層にそれぞれ設けた前記電極部のうちか
ら二本を選択してセンサによって導通状態を測定するこ
とによって前記保護管の破壊状態を検知し，破壊してい
ない残りの前記絶縁層の形成数が所定の形成数以下に達
した時点で前記熱電対の交換時期を判定するものであ
る。即ち，この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造
は，積層構造の積層の形成数に対して，残りの形成層が
予め設定した形成数になった時に，熱電対が破損したと
して新しい熱電対と交換することを決定するものであ
る。
造は，前記導電層にそれぞれ設けた前記電極部のうちか
ら二本を選択してセンサによって導通状態を測定するこ
とによって前記保護管の破壊状態を検知し，破壊してい
ない残りの前記絶縁層の形成数が所定の形成数以下に達
した時点で前記熱電対の交換時期を判定するものであ
る。即ち，この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造
は，積層構造の積層の形成数に対して，残りの形成層が
予め設定した形成数になった時に，熱電対が破損したと
して新しい熱電対と交換することを決定するものであ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造の実施例
を説明する。図１はこの破壊検知機能付き熱電対用保護
管を金属溶湯に浸漬した測温状態を示す概略説明図，図
２はこの破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造の実施
例を示す断面図，及び図３は図１の保護管における絶縁
層に対する導電層の体積％と焼結密度との関係を示すグ
ラフである。
による破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造の実施例
を説明する。図１はこの破壊検知機能付き熱電対用保護
管を金属溶湯に浸漬した測温状態を示す概略説明図，図
２はこの破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造の実施
例を示す断面図，及び図３は図１の保護管における絶縁
層に対する導電層の体積％と焼結密度との関係を示すグ
ラフである。
【００１６】この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構
造を組み込んだ熱電対は，金属溶湯の測温領域を構成す
る先端部２が閉鎖された保護管１，保護管１内に充填さ
れた充填材８，及び充填材８中に配置され且つ端部が互
いに結合された異なる組成の一対の温度検知用金属素線
９，１０から構成されている。充填材８は，例えば，耐
熱多孔質セラミックスから成り，保護管１の開口部が緻
密な耐熱部材及びガラスから成る封止部材（図示せず）
で封止されている。保護管１は，測温領域を構成する先
端部２が閉鎖され，後方部５の端部が開放した構造（図
示せず）を有している。
造を組み込んだ熱電対は，金属溶湯の測温領域を構成す
る先端部２が閉鎖された保護管１，保護管１内に充填さ
れた充填材８，及び充填材８中に配置され且つ端部が互
いに結合された異なる組成の一対の温度検知用金属素線
９，１０から構成されている。充填材８は，例えば，耐
熱多孔質セラミックスから成り，保護管１の開口部が緻
密な耐熱部材及びガラスから成る封止部材（図示せず）
で封止されている。保護管１は，測温領域を構成する先
端部２が閉鎖され，後方部５の端部が開放した構造（図
示せず）を有している。
【００１７】この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構
造は，特に，測温領域の保護管１が積層構造に構成さ
れ，特に，先端部２が組成の異なる絶縁層３，４のみが
交互に積層された積層構造と，後方部５が積層構造の絶
縁層３，４間に導電層７が順次に複数本（図２では４
本）挿入された積層構造とから構成されていることを特
徴とする。即ち，保護管１は，先端部２の積層構造が組
成の異なる絶縁層３（一方の絶縁層）と絶縁層４（他方
の絶縁層）とが交互に積層されており，先端部２の後方
の後方部５の積層構造は絶縁層３，４との間に導電層７
とが順次に積層されている。図２では，導電層７として
は金属線が使用されている。金属線の導電層７の端部に
は電流を流すためにリード線１２から成る電極部が設け
られている。４本のリード線１２には，センサＳが接続
されている。
造は，特に，測温領域の保護管１が積層構造に構成さ
れ，特に，先端部２が組成の異なる絶縁層３，４のみが
交互に積層された積層構造と，後方部５が積層構造の絶
縁層３，４間に導電層７が順次に複数本（図２では４
本）挿入された積層構造とから構成されていることを特
徴とする。即ち，保護管１は，先端部２の積層構造が組
成の異なる絶縁層３（一方の絶縁層）と絶縁層４（他方
の絶縁層）とが交互に積層されており，先端部２の後方
の後方部５の積層構造は絶縁層３，４との間に導電層７
とが順次に積層されている。図２では，導電層７として
は金属線が使用されている。金属線の導電層７の端部に
は電流を流すためにリード線１２から成る電極部が設け
られている。４本のリード線１２には，センサＳが接続
されている。
【００１８】一方の絶縁層３はＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3 Ｎ4
又はＳｉＣから選択された材料とＣとの複合材から成
り，他方の絶縁層４はＭｇＯから構成することができ
る。或いは，一方の絶縁層３はＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3 Ｎ4
又はＳｉＣから選択された材料とＣとの複合材から成
り，他方の絶縁層４はＳｉ3 Ｎ4 から構成することがで
きる。
又はＳｉＣから選択された材料とＣとの複合材から成
り，他方の絶縁層４はＭｇＯから構成することができ
る。或いは，一方の絶縁層３はＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3 Ｎ4
又はＳｉＣから選択された材料とＣとの複合材から成
り，他方の絶縁層４はＳｉ3 Ｎ4 から構成することがで
きる。
【００１９】また，導電層７は，Ｃ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ又
はＣｒから構成することができる。この時，導電層７の
表面にアルミナが溶射し，その導電層７を絶縁層３，４
間に挿入して順次に挿入して積層し，その積層状態で焼
結することによって保護管１が作製される。更に，絶縁
層３，４に対する導電層７の容積は，５〜１５ｖｏｌ％
の範囲に設定することが焼結密度の関係で好ましいもの
である。
はＣｒから構成することができる。この時，導電層７の
表面にアルミナが溶射し，その導電層７を絶縁層３，４
間に挿入して順次に挿入して積層し，その積層状態で焼
結することによって保護管１が作製される。更に，絶縁
層３，４に対する導電層７の容積は，５〜１５ｖｏｌ％
の範囲に設定することが焼結密度の関係で好ましいもの
である。
【００２０】熱電対によって金属溶湯６を測温する場合
には，図１に示すように，熱電対の保護管１を湯面ＭＳ
より所定の深さまで金属溶湯６中に浸漬させる。金属溶
湯６の測温時に，保護管１の外面の絶縁層３，４から損
傷していくが，その時，測温対象の金属溶湯６が導電層
７に接した時点で，導通状態になり，保護管１の破壊状
態を検知することができる。導電層７にそれぞれ設けた
電極部に接続するリード線１２のうちから二本を選択し
てセンサＳによって導通状態を測定することによって保
護管１の破壊状態を検知することができる。
には，図１に示すように，熱電対の保護管１を湯面ＭＳ
より所定の深さまで金属溶湯６中に浸漬させる。金属溶
湯６の測温時に，保護管１の外面の絶縁層３，４から損
傷していくが，その時，測温対象の金属溶湯６が導電層
７に接した時点で，導通状態になり，保護管１の破壊状
態を検知することができる。導電層７にそれぞれ設けた
電極部に接続するリード線１２のうちから二本を選択し
てセンサＳによって導通状態を測定することによって保
護管１の破壊状態を検知することができる。
【００２１】温度検知用金属素線９，１０は，例えば，
タングステン−レニウム線であり，一方の素線９の組成
がＷ−５Ｒｅであり，他方の素線１０の組成がＷ−２６
Ｒｅである。Ｗ−５Ｒｅ素線９とＷ−２６Ｒｅ素線１０
は，保護管１内の充填材８に埋設された状態で隔置して
延びるように配置されている。Ｗ−５Ｒｅ素線９とＷ−
２６Ｒｅ素線１０の一端部は，測温領域に位置する端部
が互いに結合されて結合部１１を構成している。Ｗ−５
Ｒｅ素線９とＷ−２６Ｒｅ素線１０の他端部は，保護管
１の端部の封止部材から延び出すように構成されてい
る。
タングステン−レニウム線であり，一方の素線９の組成
がＷ−５Ｒｅであり，他方の素線１０の組成がＷ−２６
Ｒｅである。Ｗ−５Ｒｅ素線９とＷ−２６Ｒｅ素線１０
は，保護管１内の充填材８に埋設された状態で隔置して
延びるように配置されている。Ｗ−５Ｒｅ素線９とＷ−
２６Ｒｅ素線１０の一端部は，測温領域に位置する端部
が互いに結合されて結合部１１を構成している。Ｗ−５
Ｒｅ素線９とＷ−２６Ｒｅ素線１０の他端部は，保護管
１の端部の封止部材から延び出すように構成されてい
る。
【００２２】充填材８は，例えば，耐熱多孔質セラミッ
クスから成り，該耐熱多孔質セラミックスはＴｉが添加
された反応焼結窒化ケイ素，或いは，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を
含む有機ケイ素ポリマーから転化した無機物と耐熱セラ
ミック粉末との混合物で構成され，その熱伝導率が小さ
く構成されている。例えば，充填材８は，空隙が多い構
造に構成することによって熱伝導率を小さく構成するこ
とができる。従って，この破壊検知機能付き熱電対用保
護管の構造を組み込んだ熱電対は，鉄等の金属の溶湯に
入れられる保護管１が位置する測温領域の熱容量を小さ
く構成でき，該測温領域から後方の領域への熱の伝導を
阻止できる。
クスから成り，該耐熱多孔質セラミックスはＴｉが添加
された反応焼結窒化ケイ素，或いは，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を
含む有機ケイ素ポリマーから転化した無機物と耐熱セラ
ミック粉末との混合物で構成され，その熱伝導率が小さ
く構成されている。例えば，充填材８は，空隙が多い構
造に構成することによって熱伝導率を小さく構成するこ
とができる。従って，この破壊検知機能付き熱電対用保
護管の構造を組み込んだ熱電対は，鉄等の金属の溶湯に
入れられる保護管１が位置する測温領域の熱容量を小さ
く構成でき，該測温領域から後方の領域への熱の伝導を
阻止できる。
【００２３】また，積層構造の保護管１は，耐熱性，耐
溶損性に優れ，しかも，多重構造であるので熱衝撃で最
外殻層に亀裂が発生しても内部層へは緩やかに破壊する
ので，例えば，従来のセラミックスから成る外殻のよう
な壊滅的な破壊に至ることがない。また，鉄溶湯の測温
を行なう場合には，保護管１の最外殻層にＭｏを母相と
するサーメット層で構成することによって，鉄の溶湯が
付着することがなく，反復使用が可能になる。更に，保
護管１の内部には，充填材８を充填して製造する時にＮ
2 やＡｒの不活性ガスを封入することもでき，その状態
で保護管１の端部に封止部材が嵌合して密閉状態に構成
することができる。
溶損性に優れ，しかも，多重構造であるので熱衝撃で最
外殻層に亀裂が発生しても内部層へは緩やかに破壊する
ので，例えば，従来のセラミックスから成る外殻のよう
な壊滅的な破壊に至ることがない。また，鉄溶湯の測温
を行なう場合には，保護管１の最外殻層にＭｏを母相と
するサーメット層で構成することによって，鉄の溶湯が
付着することがなく，反復使用が可能になる。更に，保
護管１の内部には，充填材８を充填して製造する時にＮ
2 やＡｒの不活性ガスを封入することもでき，その状態
で保護管１の端部に封止部材が嵌合して密閉状態に構成
することができる。
【００２４】この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構
造は，次のようにして作製できる。アルミナを主成分と
し，該アルミナに少量の焼結助材を添加した混合粉末を
作る。この混合粉末をドクターブレード装置を用いてシ
ートを作製し，該シートを用いて層状，即ち，絶縁層
３，４から成る積層構造の保護管１を成形し，ＣＩＰに
より二次成形を行なった。保護管１の成形に当たって，
絶縁層３，４間には，鋼の融点より高い融点を持つ材
料，例えば，Ｃ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ又はＣｒから成る金属
線７を挿入した。金属線７は，積層構造の積層数の半分
よりも内側に挿入して積層した。
造は，次のようにして作製できる。アルミナを主成分と
し，該アルミナに少量の焼結助材を添加した混合粉末を
作る。この混合粉末をドクターブレード装置を用いてシ
ートを作製し，該シートを用いて層状，即ち，絶縁層
３，４から成る積層構造の保護管１を成形し，ＣＩＰに
より二次成形を行なった。保護管１の成形に当たって，
絶縁層３，４間には，鋼の融点より高い融点を持つ材
料，例えば，Ｃ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ又はＣｒから成る金属
線７を挿入した。金属線７は，積層構造の積層数の半分
よりも内側に挿入して積層した。
【００２５】保護管１を作製するに当たって，積層構造
中に金属線７を挿入積層するため，焼結密度が上がら
ず，強度の低下が発生する。そこで，金属線７の表面に
アルミナ１３を溶射し，アルミナ１３を被覆した金属線
７をシートの積層間に挿入し，焼結を行なった。絶縁層
３，４間に挿入する金属線７の絶縁層３，４に対する体
積量（ｖｏｌ％）と焼結密度との関係は，図３に示すよ
うになった。保護管１の所定以上の強度を確保するため
には，焼結密度は，３．５ｇ／ｃｍ3 以上の値が必要で
あるが，該値に対応する金属線７の絶縁層３，４の体積
量は１５ｖｏｌ％以下であることが必要であり，また，
絶縁層３，４に挿入された金属線７がその強度を確保す
るためには金属線７の絶縁層３，４の体積量は５ｖｏｌ
％以上であることが必要である。従って，金属線７の絶
縁層３，４の体積量は，５〜１５ｖｏｌ％の範囲内であ
ることが適正であることが分かった。
中に金属線７を挿入積層するため，焼結密度が上がら
ず，強度の低下が発生する。そこで，金属線７の表面に
アルミナ１３を溶射し，アルミナ１３を被覆した金属線
７をシートの積層間に挿入し，焼結を行なった。絶縁層
３，４間に挿入する金属線７の絶縁層３，４に対する体
積量（ｖｏｌ％）と焼結密度との関係は，図３に示すよ
うになった。保護管１の所定以上の強度を確保するため
には，焼結密度は，３．５ｇ／ｃｍ3 以上の値が必要で
あるが，該値に対応する金属線７の絶縁層３，４の体積
量は１５ｖｏｌ％以下であることが必要であり，また，
絶縁層３，４に挿入された金属線７がその強度を確保す
るためには金属線７の絶縁層３，４の体積量は５ｖｏｌ
％以上であることが必要である。従って，金属線７の絶
縁層３，４の体積量は，５〜１５ｖｏｌ％の範囲内であ
ることが適正であることが分かった。
【００２６】この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構
造は，次のようにして使用することができる。図２に示
すように，保護管１に配置された４本の金属線７は，セ
ンサＳに接続されている。センサＳは，４本のうちから
２本を選択して電流を流して導通状態を繰り返して検出
しているが，絶縁層３，４が外周から順次破損して金属
線３，４が挿入されてある導電層に達すると，金属溶湯
６が金属線７に接することになり，選択された一方の金
属線７→金属溶湯６→選択された他方の金属線７の経路
で導通することになり，積層構造の残りの層が何層目に
なったかを検出することができる。そこで，予め決定し
ていた積層の形成数に達したときに，新しい熱電対に交
換すればよいことになる。
造は，次のようにして使用することができる。図２に示
すように，保護管１に配置された４本の金属線７は，セ
ンサＳに接続されている。センサＳは，４本のうちから
２本を選択して電流を流して導通状態を繰り返して検出
しているが，絶縁層３，４が外周から順次破損して金属
線３，４が挿入されてある導電層に達すると，金属溶湯
６が金属線７に接することになり，選択された一方の金
属線７→金属溶湯６→選択された他方の金属線７の経路
で導通することになり，積層構造の残りの層が何層目に
なったかを検出することができる。そこで，予め決定し
ていた積層の形成数に達したときに，新しい熱電対に交
換すればよいことになる。
【００２７】
【発明の効果】この発明による破壊検知機能付き熱電対
用保護管の構造は，上記のように積層構造に構成したの
で，耐久性を向上できると共に，熱電対の劣化状態を検
知することができ，それによって交換時期を迅速に認識
できるので，熱電対の破損による金属溶湯の溶融炉から
の漏洩を防止できると共に，熱電対の内部の溶解物が金
属溶湯に混入することを避けることができ，金属溶湯の
信頼性に富んだ測温を可能にし，しかも異物の混入がな
い高精度の金属溶湯を生成することができる。
用保護管の構造は，上記のように積層構造に構成したの
で，耐久性を向上できると共に，熱電対の劣化状態を検
知することができ，それによって交換時期を迅速に認識
できるので，熱電対の破損による金属溶湯の溶融炉から
の漏洩を防止できると共に，熱電対の内部の溶解物が金
属溶湯に混入することを避けることができ，金属溶湯の
信頼性に富んだ測温を可能にし，しかも異物の混入がな
い高精度の金属溶湯を生成することができる。
【図１】この破壊検知機能付き熱電対用保護管を金属溶
湯に浸漬した測温状態を示す概略説明図である。
湯に浸漬した測温状態を示す概略説明図である。
【図２】この破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造の
実施例を示す断面図である。
実施例を示す断面図である。
【図３】図２の保護管における絶縁層に対する導電層の
体積比（ｖｏｌ％）と焼結密度との関係を示すグラフで
ある。
体積比（ｖｏｌ％）と焼結密度との関係を示すグラフで
ある。
１ 保護管 ２ 先端部 ３，４ 絶縁層 ５ 後方部 ６ 金属溶湯 ７ 金属線（導電層） ８ 充填材 ９，１０ 金属素線 １１ 結合部 １２ リード線 １３ アルミナ
Claims (8)
- 【請求項１】 金属溶湯の測温領域を構成する先端部が
閉鎖された保護管，前記保護管内に充填された充填材，
及び前記充填材中に配置され且つ端部が互いに結合され
た異なる組成の一対の温度検知用金属素線から成る熱電
対において，前記保護管は組成の異なる絶縁層が交互に
積層された積層構造から構成され，前記絶縁層間には導
電層が隔置して順次に挿入積層され，前記導電層には電
流を流すために電極部が設けられていることを特徴とす
る破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造。 - 【請求項２】 一方の前記絶縁層はＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3
Ｎ4 又はＳｉＣの材料とＣとの複合材から成り，他方の
前記絶縁層はＭｇＯから成ることを特徴とする請求項１
に記載の破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造。 - 【請求項３】 一方の前記絶縁層はＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ3
Ｎ4 又はＳｉＣの材料とＣとの複合材から成り，他方の
前記絶縁層はＳｉ3 Ｎ4 から成ることを特徴とする請求
項１に記載の破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造。 - 【請求項４】 前記導電層は，Ｃ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ又は
Ｃｒから成る金属線から構成されていることを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項に記載の破壊検知機能付
き熱電対用保護管の構造。 - 【請求項５】 前記保護管は，表面にアルミナが溶射さ
れた前記導電層を前記絶縁層間に順次挿入した状態で焼
結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１項に記載の破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造。 - 【請求項６】 前記絶縁層に対する前記導電層の容積
は，５〜１５ｖｏｌ％の範囲に設定されていることを特
徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の破壊検知
機能付き熱電対用保護管の構造。 - 【請求項７】 測温対象の金属溶湯が前記導電層に接す
ることによって前記電極部を通じて導通状態になり，前
記保護管の破壊状態を検知できることを特徴とする請求
項１〜６のいずれか１項に記載の破壊検知機能付き熱電
対用保護管の構造。 - 【請求項８】 前記導電層にそれぞれ設けた前記電極部
のうちから二本を選択してセンサによって導通状態を測
定することによって前記保護管の破壊状態を検知し，破
壊していない残りの前記絶縁層の形成数が所定の形成数
以下に達した時点で前記熱電対の交換時期を判定するこ
とを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の破
壊検知機能付き熱電対用保護管の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13829098A JP3533944B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13829098A JP3533944B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330566A true JPH11330566A (ja) | 1999-11-30 |
| JP3533944B2 JP3533944B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=15218444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13829098A Expired - Fee Related JP3533944B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3533944B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100414277C (zh) * | 2003-11-14 | 2008-08-27 | 刘元庆 | 热电偶保护套管的制造方法 |
| WO2014076871A1 (ja) * | 2012-11-15 | 2014-05-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 保護管劣化検知装置及び該方法 |
| KR101416577B1 (ko) * | 2012-10-04 | 2014-07-07 | 한국타이어 주식회사 | 혼합기용 온도계 |
-
1998
- 1998-05-20 JP JP13829098A patent/JP3533944B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100414277C (zh) * | 2003-11-14 | 2008-08-27 | 刘元庆 | 热电偶保护套管的制造方法 |
| KR101416577B1 (ko) * | 2012-10-04 | 2014-07-07 | 한국타이어 주식회사 | 혼합기용 온도계 |
| WO2014076871A1 (ja) * | 2012-11-15 | 2014-05-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 保護管劣化検知装置及び該方法 |
| JP2014098646A (ja) * | 2012-11-15 | 2014-05-29 | Kobe Steel Ltd | 保護管劣化検知装置及び該方法 |
| EP2921849A1 (en) * | 2012-11-15 | 2015-09-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Device and method for detecting degradation of protective tube |
| TWI506255B (zh) * | 2012-11-15 | 2015-11-01 | Kobe Steel Ltd | Protection tube deterioration detection device and method |
| EP2921849A4 (en) * | 2012-11-15 | 2016-06-22 | Kobe Steel Ltd | DEVICE AND METHOD FOR DETECTING WEAR PROBLEMS ON A PROTECTION TUBE |
| CN104755916B (zh) * | 2012-11-15 | 2016-12-28 | 株式会社神户制钢所 | 保护管劣化感测装置及该方法 |
| US9897491B2 (en) | 2012-11-15 | 2018-02-20 | Kobe Steel, Ltd. | Protecting tube deterioration detecting apparatus and method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3533944B2 (ja) | 2004-06-07 |
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