JPS5819524A - シ−ス型熱電対とその製造方法 - Google Patents

シ−ス型熱電対とその製造方法

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JPS5819524A
JPS5819524A JP11821881A JP11821881A JPS5819524A JP S5819524 A JPS5819524 A JP S5819524A JP 11821881 A JP11821881 A JP 11821881A JP 11821881 A JP11821881 A JP 11821881A JP S5819524 A JPS5819524 A JP S5819524A
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thermocouple
oxygen
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helium
type thermocouple
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Shoji Shibata
昌治 柴田
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Yamari Industries Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/04Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples the object to be measured not forming one of the thermoelectric materials

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はV−ス型熱電対とその製造方法に関し、更に詳
しくは860〜1,000℃の温度範囲の酸化又は還元
雰囲気下で有効に使用することができ、しかも振動を−
う争件下でも熱電対緊線が断線することなく長時間に亘
って安定した測温を可能にし良熱電対とその製法に関す
る。
従来のV−ス型熱電対例えばクロメlv/アpメμ或ハ
クロメμ/コンスタンクンからなる素線を用いた熱電対
の場合酸化雰囲気下では約t、o o o℃まで有効に
測温することができるが、反面還元雰囲気、特に水素を
含む条件下ではV−ス壁を拡散侵入する水・素の作用に
よってクロメμ緊線が急速に選択酸化されて熱起電力値
が不安定になるばかりか、場合によっては断線に至ると
いった欠点を有している。一方還元雰囲気下で使用し得
る熱電対素線としては鉄/コンスタンタン及び銅/コン
スタンタンが公知であるが鉄、銅素線共に耐酸化性に劣
り、しかも鉄素線の場合には770℃付近に磁気変級点
を有し、銅素線の場合には通常0.02〜0.06重量
%の酸素を含有しておシ、このため850℃以上の還元
雰囲気−1特に水素を含む条件下では水素脆化が著しく
、熱起電力値が不安定になるばかりか振動を伴う使用条
件下では短時間で容易に断線する欠点を有することから
最萬使用温度は鉄素線の場合で750℃、銅素線の場合
で850℃以下に制限されている。以上5合すれば従来
のシース型熱電対では850 ’c以上特に760〜t
、o o o℃の高温の酸化、還元両軍囲気下で長時間
に亘って測温することは夫々固有の問題を有していた。
本発明は以上のような従来の欠点、問題点を解決すべく
開発し丸もので、その要旨とするところは鋼/ランスタ
ンタン等の熱電対素線の銅素線に無酸素鋼(以下酸素含
有量が略0.006重量%以下の銅を無酸素銅と指称す
る)を用い、真空或はアfiefン、ヘリウム等の不活
性ガス雰囲気中で温接点を形成し、温接点をV−ス先端
封じ部と分離して配置し又シース内部を真空となすか或
はアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを充填してシース
開放端を気密封じし、これを850−1,000℃の酸
化、還元の両軍囲気下で使用することを特徴とするシー
ス型熱電対に関するものである。
以下本発明熱電対の具体例を図面に基づいて説明すれば
、第1図中(1)はステンレス、インコネル等の耐熱合
金からなる金属V−スを示し先端(図中左端)を溶接封
じ部(6)にて閉止するとと4に内部を真空となすか又
はアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを充填した状態で
他の一端(図中右端)の開口をエボキyst脂等からな
る封止材(7)で密閉して、V−ス内部への空気等の酸
化性ガスの侵入を防止している。(2)はMgO等から
なる無機絶縁体ものであり、熱電対銅素線(3)は酸素
含有量を略0.005重量九以下よシ好ましくは0.0
004〜0.0009重量%に制限し九無酸素鋼からな
り、コンスタンタンその他の従来公知の熱電対素線(4
)とによって上記溶接封じ部(6)と分離させて温接点
(5)を形成して−るもので、本発明の熱電対は以上の
ように構成されている。
そしてこのような本発明シース型熱電対は更に以下の製
造方法によって製造され志のが望まれる。即ち熱電対銅
素線(3)に酸素含有量を略0.006重量九以量、好
ましくは0.0004〜0.0009電量%に制限した
無酸素鋼を用い、この鋼索線(3)と他の熱電対素線(
4)例えばコンスタンタンをV−ス(1)内に禅通し、
かつMgO等の無機絶縁体(2)を充填した状態で当該
シース先端部内の無機絶縁体(2)を取り除き画素線(
3) (4)による温接点(5)を形成可能な空間を設
けておき、この温接点(5)の形成は真空中成はアルゴ
ン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気中において行うもの
とする。次いでV−ス(1)先一部の空間内に再び無機
絶縁体(2)を充填した後、先端部を適宜の手段を利用
した溶接封じ部(6)にて閉止するとともにこの溶接封
じ部(6)を前記温接点(5)と分離した状態となし、
其後シース(1)内゛の残留空気を除去し、若しく紘ア
μゴン、ヘリウム等の不活性ガス・で置換し、V−ス(
1)の開放端を封止材(7)でもって気密を確保して密
閉して熱電対を得るものである。
尚温接点(5)の形成時の雰囲気を真空或は不活性ガス
雰囲気となし、又封止材(7)で開放端を密閉するに先
立ってシース(1]内の残留空気を除去し、着しくけ不
活性ガスで置換する場合の1例としては、所定容量の容
器内を真空となすか若しくはアルゴン、ヘリウム等の不
活性ガスを充填した雰囲気となし、この容器内で温接点
(5)の形成及び封止材(7)によるV−ス(1)開放
端の密閉を行うものとする。
尚又本発明は上述の如きシース型熱電対のみに限定され
るものではなく、例えに前記した無酸素銅からなる熱電
対鋼索線(3)とコンスタンタン等の他の熱電対素線(
4)を絶縁碍子を介して一端封じの保護管に内装し、前
記の製造方法と同様に製作したものについても本発明は
適用されることは当然である。
以上のように構成され、又製造される本発明の熱電対唸
、熱電対銅素線(3)に酸素含有量が0.005重門、
ユ下、より好ましくは0.0004〜。、。009重量
%の所謂無酸素鋼を用いることによって当該鋼索線(3
)の耐水素脆化性を飛躍的に向上させることができ、従
って還元界囲気特に水素を含む条件下でも安定した熱起
電力値が得られるばかりでなく繰返し曲げ強度等の機械
強度に優れ九熱電対銅素線となすことができ、加えてこ
の熱電対銅素線(3)とコンスタンタン等の他の熱電対
素線(4)とによって形成される温接点(5)を真空或
はアルゴン、゛ヘリウム等の不活性ガス雰囲気中で形成
したので、温接点(5)の形成時に雰囲気中からの酸素
吸収を無くして該温接点(5)の水素脆化を防止するこ
とができた。
又この温接点(5)をシース(1)の端部の溶接封じ部
(6)と分離して配置したのでl、ooo℃ といった
高@域での使用に際し、シース材質を例えばステンレス
、インコjμ等の耐熱合金で構成する場合でもこれ等の
耐熱合金と熱電対素線との接合上の整合性等の問題を考
慮する必要が全くなく、加えてシース(1)内部を真空
となすか或はアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを充填
するものとなしたことによって高温使用条件下において
熱電対銅素線(3)及び温接点(5)の酸化を防止する
ことが可能となり、もって酸化雰囲気でも長時間に亘っ
て安定した測温が行えるのである。
以下本発明に係る熱電対についての各種実験結果を記す
。先づ下記の第1表は銅素線の繰返し曲げ強度の比較実
験値を示すもので各銅素線を850℃、9601:0夫
々の温度の水素雰囲気下に1時間保持し死後、常温での
繰返し曲げ強度を比較したものである。
m l)上表の数値は各銅素線5本の実験平拘値を示す
2)繰返し曲げ回数とは、素線の一端を万力で固定し左
右90°づつ曲げ九時点を1回とする。
この第1表から明らかなように、従来の熱電対銅素線は
水素脆化が著しく、1110曲けに4耐え得ず断線に至
るのに比べ、本発明に係る熱電対銅素線は最も苛酷な9
50t−の条件下でも最低8回の繰返し曲げが可能であ
シ、又酸素含有量0.0006重量%の銅素線の場合9
回もの繰返し曲げが可能となることから、本発明の銅素
線は従来品に比して極めて優れ九耐水素脆化性を有する
ことが確認され、この銅素線を用いた熱電対煤850℃
以上少なくとも5sot 4での水素を含む塀元雰囲気
下で尚且つ振動を伴う条件下でも断線することなく長時
間に亘りて安定した測温が可能となる。
次にV−ス(1)の外゛iを6.4Mmとなし、酸素含
有量がo、o o s重量%の無酸素鋼からなる銅素線
(3)及びコンスタンタン素線(4)の径をt、 l鵬
となした本発明のV−ス型熱電対を環状電気炉内に配置
し、酸化算囲気下で炉内温度を760t、850℃、9
60℃の一定温度に保持し、各温度における熱起電力値
の変化について実験を行い、その結果を第2図に示す0
図中のグツ7の曲線Aは760℃、Bは850t’、C
は660℃での結果を表わしており、このグラフから明
らかなように、本発明のV−ス型熱電対アi各温度に訃
ける初期の熱起電力値に対する500時間後の熱起電力
変化が温度換算で760℃で+0.7℃、860℃で+
1.0℃、960℃で+1.2 tのように憚く僅かな
ものであり1、約、i、ooo tの高温域まで長時間
に亘って安定した熱起電力値を示すことが確認された。
このように本発明の熱電対は本来の目的である850−
1,0001:’の高温の酸化、還元の何れの雰囲気中
でも長時間に亘って安定し九測温を行うことを可能にし
、特に水素を含む雰囲気で且つ振動を伴う使用条件下に
おいても何等支障なく使用することができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1例を示すV−X!II熱電対の断面
図、第2図は本発明熱電対の所定温度における熱起電力
値の経時変化を示すグラフである。 !=金属V−ス、2:無機絶縁体、8:熱電対鋼素線、
4:熱電対素線、5:温接点、6:溶接封じ部、7:封
止材 特許出願人 山里産業株式会社 代理人 弁理士  柳  野  隆  化第1図 第2図 時wA(I() 手続補正書 昭和56年 2327日 特許庁長官  島 1)春 樹 殿 1.41件の表示 昭和56年特許願 第ttsgta号 2、@明の名称  V−ス型熱電対とその吸造方法3、
補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所   大阪市西区江戸堀1丁目26番16号氏 
名(名称) 山凰産業株式会社 代表取締役 則 武 輝 邦 4、代 理 人 住 所   大阪市**用区東中島1丁@18誉6号新
大阪丸ビμ 6、補正の対象 7、補正の内容 (1)明棚書中第4頁18行目の記載を以下の通り補正
する。 「−ス型熱電対でbる。」

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)850〜i、o o o℃の酸化或は還元の両雰囲
    気下で使用され、一対の熱電対素線を無機絶縁体を介し
    て金属V−スに収納して表るV−ス型熱電対であって、
    一方の熱電対素線に無酸素鋼を用い他方の熱電対素線に
    コンスタンタンその他の一般的熱電対素線材料を用い九
    ことを特徴とするV−ス型熱電対。 2)無酸素鋼として酸素含有量が略0.006重量、%
    以下の銅を利用してなる特許請求の範囲第1項記載のV
    −ス型熱電対。 3)無酸素銅として酸素含有量が略0.0004 〜o
    、o o o s  重量%の銅を利用してなる特許請
    求の範囲第1項記載のり一ス型熱電対。 4)金属シース内の残留空気を除去して真空となすか若
    しくは不活性ガスを充填してなる特許請求の範囲第1項
    又は第2項又は第8項記載のシース型熱電対。 6)850−1,000℃の酸化或は還元の両雰囲気下
    で用いる一対の熱電対緊線を無機絶縁体を介して金属V
    −ス内に収納してなるV−ス型熱電対の製造方法であっ
    て、一方の熱電対素線に略0.005重量%以下の酸素
    含有量となした無酸素鋼を用い、真空或はアμゴン、ヘ
    リウム等の不活性ガス雰囲気中で温接点を形成し、次い
    で咳温接点と分離させてV−ス先端を封じた後y−ス内
    部の残留空気を除去し或紘除去後アルゴン、ヘリウム等
    の不活性ガスを充填し、V−ス開放端部を気密に封じて
    なるV−ス型熱電対の製造方法。
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