JPS597654B2 - ガラス繊維紡糸用ブッシングに使用する熱電対の測定目盛を維持する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガラス繊維の紡糸に使用する白金、ロジウム
製ブッシングと共に用いる改良された熱電対接手に関し
、特に、該ブッシングの全耐用期間を通じてその測定目
盛を正しく維持する熱電対接手に向けられる。

従来技術では、ガラス繊維の紡糸に使用するブッシング
の温度を監視するために一般に熱電対が使用されている
。

これ等のブッシングは、制御装置に接続され、該制御装
置は、ブッシングを抵抗加熱する電流を供給する電力変
圧器に接続される。理想的には、熱電対の出力は、ブッ
シングの温度を一定に維持する如く制御装置で使用され
る。実際上、従来技術の熱電対制御回路は、実際にブッ
シング温度を一定に維持しないことが判明した。該回路
は、ブッシングが時を経るに従いむしろ次第にブッシン
グ温度を上昇させる。これは、紡糸されるガラス繊維の
物理的特性（即ち、繊維の太さ）を変化させる望ましく
ない作用を有する。これは、又ブッシングの生産量にも
影響を及ぼす。上述の問題を矯正するため、従来技術の
熱電対の目盛較正をすることは可能であるが、これは、
熱電対出力の変化が次第に連続的に生じる性質のもので
あるため、実際問題として非常に困難なことがわかる。
本発明は、従来技術に生じる目盛較正の問題が熱電対の
異なる材料間の界面の原子移動のために生ずるとの発見
に基づく。

原子移動は、熱電対の１つのリードが、純白金または高
白金合金であり、熱電対の他のリードが、白金・ロジウ
ム合金（例えば、８７％白金と、１３％ロジウム）であ
り、ブツシングが比較的大きなシンク（Ｓｉｎｋ； 空
孔の吸込源）の白金・ロジウム合金（例えば、８０％白
金と、２０％ロジウム）であることによつて説明される
。使用の際、ロジウムは、ブツシングから熱電対の白金
リードへ原子移動し、従つて、熱電対の継目がブツシン
グから離れて低温度領域へ移動する。低温度領域への継
目の移動は、熱電対の出力を低下し、従つて、ブツシン
グ温度の測定値から外れた読みを生じる。熱電対の継目
の原子移動が継目を低温度領域へ移動する如く作用する
理由は、通常の熱電対接手がブツシングに対してほ〜直
角に熱電対のリードを延ばすためである。

従つて、継目の移動は、必ずブツシングから離れて低温
度領域へ向う。本発明の熱電対接手は、ブツシングから
直接熱電対のリードをブツシングに非常に近接してある
長さにわたり延長し、従つて、その長さにわたるリード
の温度がブツシングの温度にほｇ等しくなることにより
、従来技術の較正問題を排除する。この結果、原子移動
が生じても、継目は、臭のブツシング温度が検出される
領域内に維持される。本発明の主な目的は、ガラス繊維
などを紡糸するために使用する合金ブツシング用の熱電
対接手において、熱電対の測定目盛が、ブツシングの耐
用期間中ほｇ一定に維持される熱電対接手を提供するこ
とである。本発明の他の一層一般的な目的は、合金ブツ
シングの温度制御回路に使用する熱電対接手において、
該回路が、ブツシングの耐用期間中一定のブツシング温
度を維持する熱電対接手を提供することである。

本発明の更に他の目的は、監視すべき合金部材に直接結
合され、時の経過に従つて較正を必要としない熱電対接
手を提供することである。

本発明の他の目的は、ガラス繊維の製造作業において品
質管理上の点検の所要頻度を低減する熱電対制御装置を
提供することである。

本発明のこれ等の目的と、その他の目的とは、添附図面
を参照する下記の説明によつて明瞭になるであろう。

第１図は、直接溶融フオアハースの下に位置するブツシ
ングに組込まれた本発明の改良された熱電対接手を示す
。

図示のフオアハースとブツシングとは、米国特許第３９
８８１３５号に開示されている型式のものである。図示
のフオアハースの下側は、白金箔ライニング１４で内張
りされた流路１２の貫通する耐火材料の積層で構成され
る流れプロツク１０を備えている。１６で示すブツシン
グ組立体は、プロツク１０の下側に並置されてプロツク
の下に着脱可能に支持される。

組立体１６の支持は、流路１２に対し整合した位置に組
立体を維持する如く組立体の下面の横向端縁に係合する
アングル部材１８で構成される枠組で行われる。図示の
実施例では、ブツシング組立体１６は、内部にチヤンバ
２２の形成されたプロツク２０を備え、チヤンバ２２は
、プロツク２０の土下面を通して開口する。

チヤンバ２２は、ブツシング組立体が所定の位置にある
ときに流路１２に整合する。プロツク２０は、耐火材料
から作られ、チャンバないし流路２２の内部は、８０％
白金と２０％ロジウムとを有する合金のライニング２４
で内張りされる。オリフイスプレート２６は、流路２２
の底に拡がり、ライニング２４に一体に結合される。オ
リフイスプレート２６は、ライニング２４の如く、８０
％白金と２０％ロジウムとを有する合金で作られる。ブ
ツシング組立体１６の詳細な構造と、作用の態様とは、
上述の米国特許第３９８８１３５号に示されている。電
極端子２８，３０は、オリフイスプレート２６の抵抗加
熱を行うためにオリフイスプレート２６の対向側に結合
される。

これ等の端子は、夫夫リード３４，３６で電力変圧器３
２に接続される。電力は、電源３３で変圧器３２に供給
される。変圧器３２は、制御装置３７で制御される。こ
の制御装置と、変圧器と、電極回路とは、通常のもので
あり、オリフイスプレート２６を抵抗加熱してその温度
をほ〜一定に維持する如く設けられる。リード３８は、
制御装置を変圧器に接続する。本発明がその対象とする
熱電対接手は、ブツシング（即ち、組立体１６の白金、
ロジウム要素）に結合され、オリフイスプレートに隣接
するブツシングの温度を検出して制御装置３７に制御信
号を送る。図示の実施例では、該接手ぱ、オリフイスプ
レート２６の長さのほＫ中心に位置する個所でオリフイ
スプレート２６に密接するライニング２４を貫通して形
成された接近する孔４０，４２と、孔４０を貫通する８
７％白金と１３％ロジウムとから成る白金・ロジウム合
金のリード４４と、孔４２を貫通する純白金のリード４
６と、リード４４，４６間の溶接継目４８と、リード４
４，４６を夫々ライニング２４に結合する溶接部４４ａ
，４６ａと、オリフイスプレート２６とライニング２４
の外面とに非常に近接してある長さにわたりリード４４
，４６から直接延び従つてその部分の温度が継目４８の
温度にほ〜等しい延長部分４４ｂ，４６ｂとを備えてい
る。この新規な接手は、第３Ａ図および第３Ｂ図に詳細
に示されている。

これ等の図では、継目４８における内部ブツシング温度
は、Ｔ１で示され、延長部分４４ｂ，４６ｂの温度は、
Ｔ２で示される。第３Ａ図は、新しい状態の際の接手を
示し、熱電対の異なる金属間の界面は、継目４８にある
。第３Ｂ図は、老化状態での接手を示し、熱電対の異な
る金属間の界面は、温度Ｔ２の所に位置する如く部分４
６ｂへ原子移動している。第３Ｂ図に示す原子移動は、
ブツシングにより与えられる白金・ロジウム合金のシン
クから白金リード４６へのロジウムの原子移動の結果で
ある。

この原子移動の結果として、熱電対で温度を検出される
個所は、リード４６に沿つて移動する。これは、温度が
熱電対の異なる金属の界面で検出されるために生じる。
しかしながら、温度Ｔ，，Ｔ２は、本発明では殆んど等
しいので、位置のこの変化は、誤つた読取りを生じない
。本発明の一実施例では、オリフイスプレートは、約２
５４ｍｍ（１０インチ）の長さであり、部分４４ｂ，４
６ｂは、この長さの約半分（即ち、約１２７ｍ１Ｌ〔５
インチ〕）にわたつて延びる。

部分４４ｂ，４６ｂとライニング２４の外部との間の間
隔は、約３．２ｍｍ（％インチ）である。ブツシングの
組立ての際、この間隔は、リード部分にガラス玉のスペ
ーサを設けることで維持されてもよい。このリード部分
は、プロツク２０の耐火材料中に鋳込まれ、オリフイス
プレート２６よりも約６，４ｍｍ（皆インチ）上に位置
する。リード部分４４ｂ，４６ｂは、接続リード５０，
５２で制御装置３７に夫々接続される。第２Ａ図、第２
Ｂ図は、通常の従米技術の熱電対接手を示す。

図示してはいないが、この接手は、ブツシングの温度を
制御する目的で第１図のものと同様な制御装置を変圧器
との回路に接続されるものである。これ等の図における
ブツシングのライニング壁は、符号５４で示され、一対
の熱電対リード５６，５８を貫通させるものとして図示
されている。本発明の上述の実施例の如く、壁５４は、
８０％白金と２０％ロジウムから成る合金で構成されて
もよく、リード５６は、８７％白金と、１３％ロジウム
から成る合金でもよく、リード５８は、純白金でもよい
。リード５８，５６は、ブツシング内で溶接継目６０で
結合されると共に、溶接部５６ａ，５８ａで夫々ライニ
ング５４の内面に溶接される。本発明の接手とは異なり
、第２Ａ図および第２Ｂ図に示す従米技術の配置におけ
る熱電対のリードの延長部分は、ブツシングのライニン
グからほＫ直角に延びている。

これ等の延長部は５６ｂ，５８ｂで示される。第２Ｂ図
は、ブツシングの老化の結果として、ブツシングからの
ロジウムがリード５６ｂへ原子移動したときに生じる状
態を示す。この図に示す如く、原子移動は、温度Ｔ１の
継目６０の個所から温度Ｔ２のライニング壁５４より離
れた位置へ生じている。リード５６ｂがブツシングから
ほ〜直角に延びているため、温度Ｔ２は、温度Ｔ１より
もかなり低く、その結果、熱電対の出力は、ブツシング
の温度を正確にぱ反映しない。第２Ａ図および第２Ｂ図
に示す従来技術の配置での経験により、Ｒ型熱電対では
、熱電対による温度の読みが、１日当り約０．４２℃（
０．７５′Ｆ）衰える（即ち、低下する）ことが判明し
た。

これは、熱電対の出力の減少のためである。熱電対の出
力は、使用される熱電対の型式に従つて変化する。下記
は、１２６０℃（２３００′Ｆ）での代表的な出力の読
みである。こＸで関連する型式のブツシングの耐用期間
は、約９ケ月である。

熱電対の異なる金属間の界面の原子移動は、この期間に
わたり６．４乃至１２．７ｍｍ（％乃至％インチ）であ
ると見積られる。従つて、約１２７ｍｍ（５インチ）の
長さの延長部分４４ｂ，４６ｂにより、本発明の接手は
、ブツシングの通常の耐用期間中一定の測定目盛を提供
する。本発明の好適実施例を図示説明したが、本発明を
この実施例に限定しようとするものでないことを理解す
べきである。例えば、本発明は、型式ＲｌｔＳｌまたは
Ｂの熱電対に使用されてもよく、ブツシングの白金・ロ
ジウム合金は、この実施例と異なつてもよい（例えば、
ブツシングは、９０％白金と１０％ロジウムとの合金で
もよい）ことが予期される。

また、本発明は、熱電対がブツシングに結合され、熱電
対の少くとも１つのリードがブツシングの材料と合金を
作る特性を有し、これにより、熱電対のリード間の界面
が原子移動する任意の金属ブツシングと熱電対との組合
わせに適用し得ることが予想される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱電対接手を使用するブツシングを一
部断面し、て示す斜視図とブツシングを抵抗加熱する制
御回路の概要図であり、第２Ａ図は代表的な従来技術の
熱電対接手の新しいときの断面図、第２Ｂ図は、第２Ａ
図のものと同様な接手の老化後の断面図、第３Ａ図は本
発明の熱電対接手の新しいときの断面図、第３Ｂ図は同
上の接手の老化後の断面図を示す。 ２０・・・・・・プロツク、２４・・・・・・ライニン
グ、２６・・・・・・オリフイスプレート、４０，４２
・・・・・・孔、４４，４６・・・・・・リード、４４
ａ，４６ａ・・・・・・溶接部、４４ｂ，４６ｂ・・・
・・・リードの延長部分、４８・・・・・・溶接継目。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス繊維紡糸用金属ブッシングと組合され該ブッ
   シングの温度を検出する熱電対接手にして、前記熱電対
   接手が互いに異種の金属から成り前記ブッシングに結合
   される第１および第２のリードを有し、少なくとも前記
   第１リードが前記ブッシングを構成する合金の成分の一
   つが原子移動を起すような特性の金属から成りかくして
   前記両リード間の界面が前記第１リードに沿つて原子移
   動を起すようなものにおいて、前記ブッシングから直接
   延びるリードの延長部分のうち少なくとも前記第１リー
   ドの延長部分はある長さにわたり前記ブッシングに非常
   に近接して配置され、かくして前記第１リードの温度は
   前記長さにわたり前記ブッシングの温度にほぼ等しくな
   されることを特徴とする熱電対接手。 ２ 前記ブッシングが白金・ロジウム合金製であり、前
   記第２リードが前記第１リードより高いロジウム成分を
   有する特許請求の範囲第１項記載の熱電対接手。 ３ 前記第１リードが白金から成り、前記第２リードが
   白金・ロジウム合金から成る特許請求の範囲第２項記載
   の熱電対接手。 ４ 前記ブッシングが８０％白金と２０％ロジウムとか
   ら成る合金であり、前記第２リードが８７％白金と１３
   ％ロジウムとから成る合金である特許請求の範囲第３項
   記載の熱電対接手。 ５ 前記両リードの延長部分が共に前記ブッシングに近
   接配置されている特許請求の範囲第１項より第４項のい
   ずれかに記載の熱電対接手。