JPH1164115A - 金属溶湯測温用セラミック熱電対 - Google Patents
金属溶湯測温用セラミック熱電対Info
- Publication number
- JPH1164115A JPH1164115A JP9227072A JP22707297A JPH1164115A JP H1164115 A JPH1164115 A JP H1164115A JP 9227072 A JP9227072 A JP 9227072A JP 22707297 A JP22707297 A JP 22707297A JP H1164115 A JPH1164115 A JP H1164115A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protective tube
- temperature
- thermocouple
- measuring
- tube
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は，測温応答性及び測温精度を向上さ
せ，反復使用可能にした長寿命の金属温測温用セラミッ
ク熱電対を提供する。 【解決手段】 本発明は，窒化ケイ素又はサイアロンか
ら成る第１保護管１内に異なる組成の一対のタングステ
ン−レニウム合金製素線６，７が配置され，第１保護管
１の内部には多孔質窒化ケイ素系セラミックスから成る
充填部材３が充填され，第１保護管１の外側にはＭｏを
ベースにしたサーメットから成る第２保護管２がその開
放端部１０が第１保護管１から突出した状態で配置さ
れ，及び第１保護管１の端部１５は封止部材８で封止さ
れている。第２保護管２の外周面には，熱膨張係数が小
さく且つ鉄と反応し難いＺｒＢ2 及び／又はＺｒＮを分
散したＭｏをベースにした材料から成る被膜４が形成さ
れている。
せ，反復使用可能にした長寿命の金属温測温用セラミッ
ク熱電対を提供する。 【解決手段】 本発明は，窒化ケイ素又はサイアロンか
ら成る第１保護管１内に異なる組成の一対のタングステ
ン−レニウム合金製素線６，７が配置され，第１保護管
１の内部には多孔質窒化ケイ素系セラミックスから成る
充填部材３が充填され，第１保護管１の外側にはＭｏを
ベースにしたサーメットから成る第２保護管２がその開
放端部１０が第１保護管１から突出した状態で配置さ
れ，及び第１保護管１の端部１５は封止部材８で封止さ
れている。第２保護管２の外周面には，熱膨張係数が小
さく且つ鉄と反応し難いＺｒＢ2 及び／又はＺｒＮを分
散したＭｏをベースにした材料から成る被膜４が形成さ
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，鉄の溶湯を測温
する保護管を備えた金属溶湯測温用セラミック熱電対に
関する。
する保護管を備えた金属溶湯測温用セラミック熱電対に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，約１５００℃の鋳鉄溶湯を測温す
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，鋳
鉄溶湯の測温を約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
電対を多回数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。
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，鋳
鉄溶湯の測温を約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
電対を多回数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．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４
００℃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２３００℃が限界温度である。更に，Ｐｔ−
Ｒｈ素線を用いたＰＲ熱電対について，ＰＲ熱電対の熱
起電力は，ＣＡ熱電対の約１／１５であり，Ｗ−Ｒｅ熱
電対の約１／７と小さいため，それらの熱電対に比較し
て測温の精度が劣り，応答性が悪いという問題を有して
いる。そのため，現場においては，溶鉱炉の溶湯を測温
するため，溶解炉の近傍で作業者が温度が安定するまで
の約８秒間，その測定場所に居ることを余儀なくされ
る。
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４
００℃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２３００℃が限界温度である。更に，Ｐｔ−
Ｒｈ素線を用いたＰＲ熱電対について，ＰＲ熱電対の熱
起電力は，ＣＡ熱電対の約１／１５であり，Ｗ−Ｒｅ熱
電対の約１／７と小さいため，それらの熱電対に比較し
て測温の精度が劣り，応答性が悪いという問題を有して
いる。そのため，現場においては，溶鉱炉の溶湯を測温
するため，溶解炉の近傍で作業者が温度が安定するまで
の約８秒間，その測定場所に居ることを余儀なくされ
る。
【０００６】また，熱電対による溶湯の測温に際して，
熱電対のＰｔ−Ｒｈ素線に鋳鉄が付着し，それを除去す
るための工程は煩雑になり，しかも現行品は寿命が２回
程度の測温であり，熱電対の交換作業も手間がかかると
いう問題がある。また，熱電対におけるＷ−Ｒｅ素線
は，大気中では酸化し易く，鋳鉄溶湯の温度測定には使
用できないものである。しかも，外側の保護管には，鉄
溶湯が付着し易いという問題を有している。
熱電対のＰｔ−Ｒｈ素線に鋳鉄が付着し，それを除去す
るための工程は煩雑になり，しかも現行品は寿命が２回
程度の測温であり，熱電対の交換作業も手間がかかると
いう問題がある。また，熱電対におけるＷ−Ｒｅ素線
は，大気中では酸化し易く，鋳鉄溶湯の温度測定には使
用できないものである。しかも，外側の保護管には，鉄
溶湯が付着し易いという問題を有している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決することであり，一対のタングステン−レ
ニウム合金製素線の先端部を結合して測温点を構成し，
これを多孔質セラミックスからなる充填部材を充填した
セラミック製の第１保護管内にタングステン−レニウム
合金製素線を配置し，更に前記第１保護管の測温端部を
Ｍｏをベースとする第２保護管で覆い，それによって，
金属溶湯と第２保護管との反応付着を阻止し，耐熱性，
耐溶損性及び耐腐食性を向上させると共に，反復使用を
可能にした金属溶湯測温用セラミック熱電対を提供する
ことである。
の課題を解決することであり，一対のタングステン−レ
ニウム合金製素線の先端部を結合して測温点を構成し，
これを多孔質セラミックスからなる充填部材を充填した
セラミック製の第１保護管内にタングステン−レニウム
合金製素線を配置し，更に前記第１保護管の測温端部を
Ｍｏをベースとする第２保護管で覆い，それによって，
金属溶湯と第２保護管との反応付着を阻止し，耐熱性，
耐溶損性及び耐腐食性を向上させると共に，反復使用を
可能にした金属溶湯測温用セラミック熱電対を提供する
ことである。
【０００８】この発明は，窒化ケイ素又はサイアロンか
ら成る第１保護管，前記第１保護管内に配置され且つ先
端部で結合された測温部を構成する異なる組成の一対の
タングステン−レニウム合金製素線，前記第１保護管の
内部で前記素線を埋設した状態で充填された多孔質窒化
ケイ素系セラミックスから成る充填部材，前記第１保護
管から開放端部が突出した状態で前記第１保護管の前記
測温部の外側に配置され且つ耐溶損性のＭｏをベースに
したサーメットから成る第２保護管，及び前記第１保護
管の端部を封止した緻密な耐熱部材と耐熱ガラスから成
る封止部材から構成されている金属溶湯測温用セラミッ
ク熱電対に関する。
ら成る第１保護管，前記第１保護管内に配置され且つ先
端部で結合された測温部を構成する異なる組成の一対の
タングステン−レニウム合金製素線，前記第１保護管の
内部で前記素線を埋設した状態で充填された多孔質窒化
ケイ素系セラミックスから成る充填部材，前記第１保護
管から開放端部が突出した状態で前記第１保護管の前記
測温部の外側に配置され且つ耐溶損性のＭｏをベースに
したサーメットから成る第２保護管，及び前記第１保護
管の端部を封止した緻密な耐熱部材と耐熱ガラスから成
る封止部材から構成されている金属溶湯測温用セラミッ
ク熱電対に関する。
【０００９】前記第２保護管の外周面には，熱膨張係数
が小さく且つ鉄と反応し難いＺｒＢ2 及び／又はＺｒＮ
を分散したＭｏをベースにした材料から成る被膜が形成
されている。
が小さく且つ鉄と反応し難いＺｒＢ2 及び／又はＺｒＮ
を分散したＭｏをベースにした材料から成る被膜が形成
されている。
【００１０】前記第１保護管と前記第２保護管との隙間
には，ＳｉＯ2 を主成分とするガラスから成る中間層が
形成されている。
には，ＳｉＯ2 を主成分とするガラスから成る中間層が
形成されている。
【００１１】前記第１保護管内には，前記タングステン
−レニウム合金製素線の酸化を防ぐため不活性ガスが封
入されている。
−レニウム合金製素線の酸化を防ぐため不活性ガスが封
入されている。
【００１２】前記第１保護管の端部から突出した前記第
２保護管の前記開放端部内に存在する空気は，鉄溶湯中
に浸した状態で前記開放端部内に密封され，前記開放端
部内に鉄溶湯の侵入が阻止される。
２保護管の前記開放端部内に存在する空気は，鉄溶湯中
に浸した状態で前記開放端部内に密封され，前記開放端
部内に鉄溶湯の侵入が阻止される。
【００１３】この金属溶湯測温用セラミック熱電対は，
測温領域の先端部を前記第１保護管と前記第１保護管の
外側に配置した前記第２保護管の二重構造に構成し，前
記先端部の熱容量と熱通過面積を可及的に小さく構成し
て前記第１保護管の後部への熱の伝達を低減したもので
ある。
測温領域の先端部を前記第１保護管と前記第１保護管の
外側に配置した前記第２保護管の二重構造に構成し，前
記先端部の熱容量と熱通過面積を可及的に小さく構成し
て前記第１保護管の後部への熱の伝達を低減したもので
ある。
【００１４】この金属溶湯測温用セラミック熱電対は，
上記のように，窒化ケイ素又はサイアロンから成る第１
保護管の測温領域を，Ｍｏをベースにしたサーメットか
ら成る第２保護管で覆い，更に前記第２保護管の外周面
を熱膨張係数が小さく且つ鉄と反応し難いＺｒＢ2 及び
／又はＺｒＮを分散したＭｏをベースにした材料から成
る被膜で覆ったので，第１保護管のセラミックスが鉄溶
湯と反応せず，耐熱性，耐溶損性を向上できる。しか
も，前記第１保護管と前記第２保護管との間にはガラス
層が配置されているので，たとえ前記第２保護管のサー
メットに亀裂等が発生しても，該亀裂による隙間を前記
耐熱ガラス層が埋め，しかもサーメットに熱衝撃による
亀裂が発生しても，壊滅的な破壊が発生することがな
い。しかも．セラミックスの前記第１保護管が鉄の溶湯
に直接接触せず，耐熱性，耐溶損性を向上できる。ま
た，タングステン−レニウム合金製素線は不活性ガス中
に封入されているので，Ｗ−Ｒｅ線の熱起電力が比較的
に大きく，温度への応答性が良好になり，しかもＷ−Ｒ
ｅ線の融点が３０００℃であり，鋳鉄溶湯中で溶けるこ
とはない。
上記のように，窒化ケイ素又はサイアロンから成る第１
保護管の測温領域を，Ｍｏをベースにしたサーメットか
ら成る第２保護管で覆い，更に前記第２保護管の外周面
を熱膨張係数が小さく且つ鉄と反応し難いＺｒＢ2 及び
／又はＺｒＮを分散したＭｏをベースにした材料から成
る被膜で覆ったので，第１保護管のセラミックスが鉄溶
湯と反応せず，耐熱性，耐溶損性を向上できる。しか
も，前記第１保護管と前記第２保護管との間にはガラス
層が配置されているので，たとえ前記第２保護管のサー
メットに亀裂等が発生しても，該亀裂による隙間を前記
耐熱ガラス層が埋め，しかもサーメットに熱衝撃による
亀裂が発生しても，壊滅的な破壊が発生することがな
い。しかも．セラミックスの前記第１保護管が鉄の溶湯
に直接接触せず，耐熱性，耐溶損性を向上できる。ま
た，タングステン−レニウム合金製素線は不活性ガス中
に封入されているので，Ｗ−Ｒｅ線の熱起電力が比較的
に大きく，温度への応答性が良好になり，しかもＷ−Ｒ
ｅ線の融点が３０００℃であり，鋳鉄溶湯中で溶けるこ
とはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下，図１を参照して，この発明
による金属溶湯測温用セラミック熱電対の実施例を説明
する。図１はこの金属溶湯測温用セラミック熱電対の実
施例を示す断面図，図２は図１の金属溶湯測温用セラミ
ック熱電対の先端部の拡大断面図，及び図３は本発明品
と比較品との応答性を示すグラフである。
による金属溶湯測温用セラミック熱電対の実施例を説明
する。図１はこの金属溶湯測温用セラミック熱電対の実
施例を示す断面図，図２は図１の金属溶湯測温用セラミ
ック熱電対の先端部の拡大断面図，及び図３は本発明品
と比較品との応答性を示すグラフである。
【００１６】図１に示すように，この金属溶湯測温用セ
ラミック熱電対は，測温領域の外側保護管として第１保
護管１の測温領域を，第２保護管２で覆って耐熱性，耐
溶損性を向上させたものである。タングステン−レニウ
ム合金製素線（Ｗ−Ｒｅ素線）６，７は，Ｗ−５Ｒｅ素
線６とＷ−２６Ｒｅ素線７から構成され，第１保護管１
内に隔置して延びるように配置されている。タングステ
ン−レニウム合金製素線６，７は，一端部が第１保護管
１で測温部９を構成するように結線され，他端部が第１
保護管１の端部から延び出した端子１２，１３に結線さ
れている。Ｗ−Ｒｅ素線６，７の酸化腐食による断線を
阻止するため，第１保護管１には，多孔質の窒化ケイ素
系セラミックスから成る充填部材３が充填されている。
ラミック熱電対は，測温領域の外側保護管として第１保
護管１の測温領域を，第２保護管２で覆って耐熱性，耐
溶損性を向上させたものである。タングステン−レニウ
ム合金製素線（Ｗ−Ｒｅ素線）６，７は，Ｗ−５Ｒｅ素
線６とＷ−２６Ｒｅ素線７から構成され，第１保護管１
内に隔置して延びるように配置されている。タングステ
ン−レニウム合金製素線６，７は，一端部が第１保護管
１で測温部９を構成するように結線され，他端部が第１
保護管１の端部から延び出した端子１２，１３に結線さ
れている。Ｗ−Ｒｅ素線６，７の酸化腐食による断線を
阻止するため，第１保護管１には，多孔質の窒化ケイ素
系セラミックスから成る充填部材３が充填されている。
【００１７】この金属溶湯測温用セラミック熱電対は，
主として，第１保護管１，第１保護管１内に配置された
異なる組成の一対のタングステン−レニウム合金製素線
６，７，第１保護管１の内部でタングステン−レニウム
合金製素線６，７を埋設した状態で充填された多孔質の
窒化ケイ素系セラミックスから成る充填部材３，第１保
護管１から開放端部１０が突出した状態で第１保護管１
の測温部９の外側に配置され且つ耐溶損性のＭｏをベー
スにしたサーメットから成る第２保護管２，及び第１保
護管１の端部を封止した緻密な耐熱部材と耐熱ガラスか
ら成る封止部材８から構成されている。
主として，第１保護管１，第１保護管１内に配置された
異なる組成の一対のタングステン−レニウム合金製素線
６，７，第１保護管１の内部でタングステン−レニウム
合金製素線６，７を埋設した状態で充填された多孔質の
窒化ケイ素系セラミックスから成る充填部材３，第１保
護管１から開放端部１０が突出した状態で第１保護管１
の測温部９の外側に配置され且つ耐溶損性のＭｏをベー
スにしたサーメットから成る第２保護管２，及び第１保
護管１の端部を封止した緻密な耐熱部材と耐熱ガラスか
ら成る封止部材８から構成されている。
【００１８】第１保護管１は，窒化ケイ素（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）又はサイアロン（ｓｉａｌｏｎ），場合によっ
ては炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択されるセラミックス
によって作製されている。また，第２保護管２は，Ｍｏ
をベースにした炭化物系サーメント（Ｍｏ−ＺｒＯ2 ）
から作製されている。また，第２保護管２の外周面に
は，ＺｒＮ及び／又はＺｒＢ2 が分散したＭｏをベース
にした複合材で形成されている被膜４が溶射によって配
置されている。
3 Ｎ4 ）又はサイアロン（ｓｉａｌｏｎ），場合によっ
ては炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択されるセラミックス
によって作製されている。また，第２保護管２は，Ｍｏ
をベースにした炭化物系サーメント（Ｍｏ−ＺｒＯ2 ）
から作製されている。また，第２保護管２の外周面に
は，ＺｒＮ及び／又はＺｒＢ2 が分散したＭｏをベース
にした複合材で形成されている被膜４が溶射によって配
置されている。
【００１９】第１保護管１と第２保護管２との隙間に
は，ＳｉＯ2 を主成分とするガラスから成る中間層５が
形成されている。それ故に，第２保護管２のサーメット
に亀裂等が発生しても，該亀裂による隙間を中間層５の
ガラスが埋め，しかもサーメットに熱衝撃による亀裂が
発生しても，壊滅的な破壊が発生することがない。
は，ＳｉＯ2 を主成分とするガラスから成る中間層５が
形成されている。それ故に，第２保護管２のサーメット
に亀裂等が発生しても，該亀裂による隙間を中間層５の
ガラスが埋め，しかもサーメットに熱衝撃による亀裂が
発生しても，壊滅的な破壊が発生することがない。
【００２０】第１保護管１内には，タングステン−レニ
ウム合金製素線６，７の酸化を防ぐため，Ａｒ，Ｎ2 等
の不活性ガスが封入されている。
ウム合金製素線６，７の酸化を防ぐため，Ａｒ，Ｎ2 等
の不活性ガスが封入されている。
【００２１】第１保護管１の先端部１４から突出した第
２保護管２の開放端部１０内に存在する空気は，鉄溶湯
中に浸した状態で開放端部１０内に密封され，開放端部
１０内に鉄溶湯の侵入が阻止される。
２保護管２の開放端部１０内に存在する空気は，鉄溶湯
中に浸した状態で開放端部１０内に密封され，開放端部
１０内に鉄溶湯の侵入が阻止される。
【００２２】先端部の測温領域を，第１保護管１と第１
保護管１の外側に配置した第２保護管２で二重構造に構
成し，先端部１４の熱容量と熱通過面積を可及的に小さ
く構成して第１保護管１の後端部１５への熱の伝達を低
減したものである。
保護管１の外側に配置した第２保護管２で二重構造に構
成し，先端部１４の熱容量と熱通過面積を可及的に小さ
く構成して第１保護管１の後端部１５への熱の伝達を低
減したものである。
【００２３】この金属溶湯測温用セラミック熱電対にお
いて，特に，サーメットから作製された第２保護管２
は，耐熱性，耐溶損性に優れ，しかも，熱衝撃で亀裂が
発生しても緩やかに破壊に至り，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。第２保護管２内に封入された第１保護管１は，窒
化ケイ素を主成分とするセラミックスから作製され，鉄
溶湯に露出されると，窒化ケイ素は鉄と反応し，溶損が
激しく，サーメットに比較して熱衝撃性が劣るが，この
発明による第１保護管１は鉄の溶湯に直接接触すること
がないので，熱伝達率を小さくすることができ，従っ
て，第１保護管１が熱衝撃で破損することが防止され
る。
いて，特に，サーメットから作製された第２保護管２
は，耐熱性，耐溶損性に優れ，しかも，熱衝撃で亀裂が
発生しても緩やかに破壊に至り，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。第２保護管２内に封入された第１保護管１は，窒
化ケイ素を主成分とするセラミックスから作製され，鉄
溶湯に露出されると，窒化ケイ素は鉄と反応し，溶損が
激しく，サーメットに比較して熱衝撃性が劣るが，この
発明による第１保護管１は鉄の溶湯に直接接触すること
がないので，熱伝達率を小さくすることができ，従っ
て，第１保護管１が熱衝撃で破損することが防止され
る。
【００２４】この金属溶湯測温用セラミック熱電対は，
第１保護管１，第２保護管２及び被膜４の合計の熱容量
を小さく構成できるので，測温領域の先端部を二重構造
に構成しても，温度測定の応答性を低下させることはな
い。更に，第１保護管１と第２保護管２との間には，ガ
ラス層５が設けられている。従って，ガラス層５は，第
１保護管１と第２保護管２との固定温度熱伝導性を向上
させることができ，特に，第２保護管２に亀裂が発生し
た場合には，ガラスがその亀裂の部分へ浸入し，亀裂に
よる隙間を埋める作用をし，第２保護管２の壊滅的な破
壊を阻止することができる。
第１保護管１，第２保護管２及び被膜４の合計の熱容量
を小さく構成できるので，測温領域の先端部を二重構造
に構成しても，温度測定の応答性を低下させることはな
い。更に，第１保護管１と第２保護管２との間には，ガ
ラス層５が設けられている。従って，ガラス層５は，第
１保護管１と第２保護管２との固定温度熱伝導性を向上
させることができ，特に，第２保護管２に亀裂が発生し
た場合には，ガラスがその亀裂の部分へ浸入し，亀裂に
よる隙間を埋める作用をし，第２保護管２の壊滅的な破
壊を阻止することができる。
【００２５】第１保護管１の後端部に設けられた封止部
材８は，窒化ケイ素等の緻密な耐熱部材と耐熱部材に接
して配置された耐熱ガラス部材から二重構造に構成され
ている。第１保護管１の内部には，充填部材３を充填し
て製造する時にＮ2 やＡｒの不活性ガスを封入し，第１
保護管１の端部に封止部材８が嵌合して密閉状態に構成
することができる。
材８は，窒化ケイ素等の緻密な耐熱部材と耐熱部材に接
して配置された耐熱ガラス部材から二重構造に構成され
ている。第１保護管１の内部には，充填部材３を充填し
て製造する時にＮ2 やＡｒの不活性ガスを封入し，第１
保護管１の端部に封止部材８が嵌合して密閉状態に構成
することができる。
【００２６】また，第１保護管１内に充填された充填部
材３は，Ｓｉ3 Ｎ4 系反応焼結セラミックスから構成さ
れた多孔質構造に構成し，その熱伝導率が小さく構成さ
れている。例えば，充填部材３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，この金属溶湯測温用セラミック熱電対
は，鉄等の金属の溶湯に入れられる第１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。
材３は，Ｓｉ3 Ｎ4 系反応焼結セラミックスから構成さ
れた多孔質構造に構成し，その熱伝導率が小さく構成さ
れている。例えば，充填部材３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，この金属溶湯測温用セラミック熱電対
は，鉄等の金属の溶湯に入れられる第１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。
【００２７】−実施例− 実施例では，一対のＷ−Ｒｅ素線６，７は，互いに異な
った組成を有するＷ−５ＲｅとＷ−２６Ｒｅからそれぞ
れ構成され，それぞれ線径が０．５ｍｍであり，長さが
３００ｍｍであり，先端部が互いに溶接で結合されてい
る結合部１６を備えている。Ｗ−Ｒｅ素線６，７を窒化
ケイ素を主成分とする原料粉末で着肉した。一方，第１
保護管１としては，外径が６．５ｍｍで長さが１２０〜
１５０ｍｍであり，先端部１４が閉鎖され，後端部１５
が開放した形状を有している窒化ケイ素製のものを使用
した。上記の原料粉末が着肉したＷ−Ｒｅ素線６，７
を，第１保護管１の開放した後端部１５から挿入して第
１保護管１内に配置した。更に，第１保護管１内の隙間
には，上記原料粉末を充填した。第１保護管１内に，Ａ
ｒやＮ2 の不活性ガスを注入して第１保護管１の後端部
１５を耐熱ガラスから成る封止部材８で密封した。
った組成を有するＷ−５ＲｅとＷ−２６Ｒｅからそれぞ
れ構成され，それぞれ線径が０．５ｍｍであり，長さが
３００ｍｍであり，先端部が互いに溶接で結合されてい
る結合部１６を備えている。Ｗ−Ｒｅ素線６，７を窒化
ケイ素を主成分とする原料粉末で着肉した。一方，第１
保護管１としては，外径が６．５ｍｍで長さが１２０〜
１５０ｍｍであり，先端部１４が閉鎖され，後端部１５
が開放した形状を有している窒化ケイ素製のものを使用
した。上記の原料粉末が着肉したＷ−Ｒｅ素線６，７
を，第１保護管１の開放した後端部１５から挿入して第
１保護管１内に配置した。更に，第１保護管１内の隙間
には，上記原料粉末を充填した。第１保護管１内に，Ａ
ｒやＮ2 の不活性ガスを注入して第１保護管１の後端部
１５を耐熱ガラスから成る封止部材８で密封した。
【００２８】また，第２保護管２を，Ｍｏをベースにし
たＺｒＯ2 から成るサーメットによって内径７ｍｍのサ
イズに形成した。第２保護管２の外周面に，ＺｒＮ及び
／又はＺｒＢ2 を分散させたＭｏをベースにした複合材
から成る被膜４として溶射によって形成した。被膜４を
溶射した第２保護管２に，第１保護管１を挿入した。こ
の時，第２保護管２は，その端部１０が第１保護管１の
先端部１４から突き出し，開放した空気室１１が形成さ
れる状態に配置した。次いで，第１保護管１と第２保護
管２との隙間に，耐熱ガラスから成るガラス層５を充填
して両者を固定し，端部をガラスを用いて固定封止処理
を行った。
たＺｒＯ2 から成るサーメットによって内径７ｍｍのサ
イズに形成した。第２保護管２の外周面に，ＺｒＮ及び
／又はＺｒＢ2 を分散させたＭｏをベースにした複合材
から成る被膜４として溶射によって形成した。被膜４を
溶射した第２保護管２に，第１保護管１を挿入した。こ
の時，第２保護管２は，その端部１０が第１保護管１の
先端部１４から突き出し，開放した空気室１１が形成さ
れる状態に配置した。次いで，第１保護管１と第２保護
管２との隙間に，耐熱ガラスから成るガラス層５を充填
して両者を固定し，端部をガラスを用いて固定封止処理
を行った。
【００２９】上記のように構成した金属溶湯測温用セラ
ミック熱電対（本発明品）を使用して，約１４５０℃の
鋳鉄溶湯の測温を行ったところ，原料粉末が焼成され，
安定化するまでの時間は約８秒かかったが，鉄溶湯の測
温を５００サイクル繰り返した。第２保護管２には，亀
裂が認められたが，鉄溶湯の測温性能には問題がなく，
その状態で更に鉄溶湯の測温を１０００回以上の鋳鉄溶
湯の測温を行ったが，金属溶湯測温用セラミック熱電対
の起電力の変化はなく，安定して測温することができ
た。
ミック熱電対（本発明品）を使用して，約１４５０℃の
鋳鉄溶湯の測温を行ったところ，原料粉末が焼成され，
安定化するまでの時間は約８秒かかったが，鉄溶湯の測
温を５００サイクル繰り返した。第２保護管２には，亀
裂が認められたが，鉄溶湯の測温性能には問題がなく，
その状態で更に鉄溶湯の測温を１０００回以上の鋳鉄溶
湯の測温を行ったが，金属溶湯測温用セラミック熱電対
の起電力の変化はなく，安定して測温することができ
た。
【００３０】また，鋳鉄溶湯の測温とは別に，上記の金
属溶湯測温用セラミック熱電対を使用して，約１５００
℃の金属溶湯の連続測温を行ったところ，５００時間以
上経過した時点においても，この金属溶湯測温用セラミ
ック熱電対の起電力の変化等の異常は確認できなかっ
た。即ち，この金属溶湯測温用セラミック熱電対は，耐
熱性，耐溶損性が良好であることが分かった。
属溶湯測温用セラミック熱電対を使用して，約１５００
℃の金属溶湯の連続測温を行ったところ，５００時間以
上経過した時点においても，この金属溶湯測温用セラミ
ック熱電対の起電力の変化等の異常は確認できなかっ
た。即ち，この金属溶湯測温用セラミック熱電対は，耐
熱性，耐溶損性が良好であることが分かった。
【００３１】この金属溶湯測温用セラミック熱電対（本
発明品）を別の熱電対と比較するため，比較例として，
窒化ケイ素から成る内径７ｍｍの保護管内に，上記の原
料粉末が着肉したＷ−Ｒｅ素線を挿入した構造を持つ熱
電対（比較品）を作製した。比較品の応答性，鉄溶湯の
付着性，及び耐久性の評価を行ったところ，本発明品に
比較して．図３に示すように応答性が悪く，また，鉄が
窒化ケイ素性保護管に付着し易いことが分かった。
発明品）を別の熱電対と比較するため，比較例として，
窒化ケイ素から成る内径７ｍｍの保護管内に，上記の原
料粉末が着肉したＷ−Ｒｅ素線を挿入した構造を持つ熱
電対（比較品）を作製した。比較品の応答性，鉄溶湯の
付着性，及び耐久性の評価を行ったところ，本発明品に
比較して．図３に示すように応答性が悪く，また，鉄が
窒化ケイ素性保護管に付着し易いことが分かった。
【００３２】
【発明の効果】この発明による金属溶湯測温用セラミッ
ク熱電対は，上記のように，窒化ケイ素製第１保護管が
Ｍｏをベースにしたサーメット等の複合材から成る第２
保護管で保護されているので，耐熱性，耐溶損性を向上
でき，反復使用しても，鉄溶湯等の金属溶湯の温度を高
精度に且つ迅速に測定でき，その寿命を向上させること
ができる。しかも，第２保護管の表面に，熱膨張係数が
小さく且つ鉄と反応し難いＺｒＢ2 及び／又はＺｒＮを
分散したＭｏをベースにした材料から成る被膜を形成す
ることによって，更に性能をアップできる。また，測温
領域の温度は，第１保護管内の多孔質セラミックスから
成る充填部材によってその領域が制限され，前記第１保
護管内を通じて後方へ熱が逃げ難くなり，測温領域の熱
容量を小さく構成でき，熱電対の測温応答性を向上させ
ることができる。
ク熱電対は，上記のように，窒化ケイ素製第１保護管が
Ｍｏをベースにしたサーメット等の複合材から成る第２
保護管で保護されているので，耐熱性，耐溶損性を向上
でき，反復使用しても，鉄溶湯等の金属溶湯の温度を高
精度に且つ迅速に測定でき，その寿命を向上させること
ができる。しかも，第２保護管の表面に，熱膨張係数が
小さく且つ鉄と反応し難いＺｒＢ2 及び／又はＺｒＮを
分散したＭｏをベースにした材料から成る被膜を形成す
ることによって，更に性能をアップできる。また，測温
領域の温度は，第１保護管内の多孔質セラミックスから
成る充填部材によってその領域が制限され，前記第１保
護管内を通じて後方へ熱が逃げ難くなり，測温領域の熱
容量を小さく構成でき，熱電対の測温応答性を向上させ
ることができる。
【図１】この発明による金属溶湯測温用セラミック熱電
対の実施例を示す断面図である。
対の実施例を示す断面図である。
【図２】図１の金属溶湯測温用セラミック熱電対の先端
部の拡大断面図である。
部の拡大断面図である。
【図３】本発明品と比較品との応答性を示すグラフであ
る。
る。
１ 第１保護管 ２ 第２保護管 ３ 充填部材 ４ 被膜 ５ ガラス層 ６，７ タングステン−レニウム合金製素線 ８ 封止部材 ９ 測温部 １０ 開放端部 １１ 空気室 １２，１３ 端子 １４ 先端部 １５ 後端部 １６ 接合部
Claims (6)
- 【請求項１】 窒化ケイ素又はサイアロンから成る第１
保護管，前記第１保護管内に配置され且つ先端部で結合
された測温部を構成する異なる組成の一対のタングステ
ン−レニウム合金製素線，前記第１保護管の内部で前記
素線を埋設した状態で充填された多孔質窒化ケイ素系セ
ラミックスから成る充填部材，前記第１保護管から開放
端部が突出した状態で前記第１保護管の前記測温部の外
側に配置され且つ耐溶損性のＭｏをベースにしたサーメ
ットから成る第２保護管，及び前記第１保護管の端部を
封止した緻密な耐熱部材と耐熱ガラスから成る封止部材
から構成されている金属溶湯測温用セラミック熱電対。 - 【請求項２】 前記第２保護管の外周面には，熱膨張係
数が小さく且つ鉄と反応し難いＺｒＢ2 及び／又はＺｒ
Ｎを分散したＭｏをベースにした材料から成る被膜が形
成されている請求項１に記載の金属溶湯測温用セラミッ
ク熱電対。 - 【請求項３】 前記第１保護管と前記第２保護管との隙
間には，ＳｉＯ2 を主成分とするガラスから成る中間層
が形成されている請求項１に記載の金属溶湯測温用セラ
ミック熱電対。 - 【請求項４】 前記第１保護管内には，前記タングステ
ン−レニウム合金製素線の酸化を防ぐため不活性ガスが
封入されている請求項１に記載の金属溶湯測温用セラミ
ック熱電対。 - 【請求項５】 前記第１保護管の端部から突出した前記
第２保護管の前記開放端部内に存在する空気は，鉄溶湯
中に浸した状態で前記開放端部内に密封され，前記開放
端部内に鉄溶湯の侵入が阻止される請求項１に記載の金
属溶湯測温用セラミック熱電対。 - 【請求項６】 測温領域の先端部を前記第１保護管と前
記第１保護管の外側に配置した前記第２保護管の二重構
造に構成し，前記先端部の熱容量と熱通過面積を可及的
に小さく構成して前記第１保護管の後部への熱の伝達を
低減した請求項１に記載の金属溶湯測温用セラミック熱
電対。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22707297A JP3603557B2 (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 金属溶湯測温用セラミック熱電対 |
| EP98304965A EP0887632A1 (en) | 1997-06-24 | 1998-06-24 | A ceramic thermocouple for measuring temperature of molten metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22707297A JP3603557B2 (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 金属溶湯測温用セラミック熱電対 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164115A true JPH1164115A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3603557B2 JP3603557B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=16855095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22707297A Expired - Fee Related JP3603557B2 (ja) | 1997-06-24 | 1997-08-11 | 金属溶湯測温用セラミック熱電対 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3603557B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001135715A (ja) * | 1999-08-24 | 2001-05-18 | Ibiden Co Ltd | 測温素子および半導体製造装置用セラミック基材 |
| JP2002013984A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd | 熱電対 |
| JP2006138647A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Ricoh Co Ltd | 熱電対及び反応系及び結晶成長装置 |
| JP4567131B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2010-10-20 | 川惣電機工業株式会社 | 連続測温装置 |
| US7820118B2 (en) | 2005-08-09 | 2010-10-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus having covered thermocouple for enhanced temperature control |
-
1997
- 1997-08-11 JP JP22707297A patent/JP3603557B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001135715A (ja) * | 1999-08-24 | 2001-05-18 | Ibiden Co Ltd | 測温素子および半導体製造装置用セラミック基材 |
| JP4567131B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2010-10-20 | 川惣電機工業株式会社 | 連続測温装置 |
| JP2002013984A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd | 熱電対 |
| JP2006138647A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Ricoh Co Ltd | 熱電対及び反応系及び結晶成長装置 |
| US7820118B2 (en) | 2005-08-09 | 2010-10-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus having covered thermocouple for enhanced temperature control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3603557B2 (ja) | 2004-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0887632A1 (en) | A ceramic thermocouple for measuring temperature of molten metal | |
| US6190038B1 (en) | Thermocouple lance with alternating molybdenum layered sheath for measuring temperature in molten metal bath | |
| US6102565A (en) | Ceramic sheath type thermocouple | |
| US5696348A (en) | Thermocouple structure | |
| JP2001304977A (ja) | 高速応答性熱電対 | |
| JP3306427B2 (ja) | シース構造体 | |
| JP4832626B2 (ja) | 熱電対 | |
| JP3603557B2 (ja) | 金属溶湯測温用セラミック熱電対 | |
| JP3572312B2 (ja) | セラミックシース型熱電対 | |
| JP3306426B2 (ja) | 金属溶湯測温用熱電対 | |
| JP3603614B2 (ja) | 熱電対 | |
| JP3550915B2 (ja) | 高温測温用セラミック熱電対 | |
| JP3306425B2 (ja) | 高温測温用セラミック熱電対 | |
| JP3952132B2 (ja) | 金属溶湯用熱電対 | |
| JP3627317B2 (ja) | 熱電対の構造 | |
| JP4484129B2 (ja) | 熱電対 | |
| JP3533944B2 (ja) | 破壊検知機能付き熱電対用保護管の構造 | |
| JP3355166B2 (ja) | 金属溶湯測温用熱電対 | |
| JP2000088667A (ja) | 繊維補強型熱電対 | |
| JP4416146B2 (ja) | 熱電対 | |
| JPH11201831A (ja) | 金属溶湯測温用熱電対 | |
| JPH11311574A (ja) | 銅溶湯用セラミック熱電対 | |
| JP3603582B2 (ja) | 金属溶湯測温用熱電対 | |
| JP2002223009A (ja) | 金属溶湯用熱電対 | |
| JP3329189B2 (ja) | セラミックシース型熱電対 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040826 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040907 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040920 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |