TWI720434B - 耐超高溫熱電偶構造 - Google Patents

Abstract

本發明至少包括有：一具有熱溫差所產生微電壓用的熱電偶、以及一具有耐超高溫(即650℃以上)暨熱傳導至該熱電偶處的超耐熱導件；其中：該超耐熱導件，其至少包括一供火燄燃燒用的燒灼桿部、一自該燒灼桿部往下延伸形成一基部、自該基部端面向內形成有一中空凹陷狀容室、以及至少設有一個以上能連通至該容室處的透氣孔；再者，該基部表面以焊接方式、或以卡合方式、或以螺合方式連接至該熱電偶處，以確保該超耐熱導件的表面能緊密連接接觸於該熱電偶之頭端部處。

Description

耐超高溫熱電偶構造

本發明係關於一種耐超高溫熱電偶；特別關於一種能適用於耐超高溫度(即650℃以上)的爐火場域使用暨提升其使用壽命的耐超高溫熱電偶構造。

按，習用之爐火用熱電偶構造，請參閱第1圖，其主要包括：一熱電偶1，其至少係由一具有中空內凹狀空間部102的耐熱金屬外殼10、一容置貫穿凸出於該耐熱金屬外殼10之空間部102頂緣處的耐熱金屬線材11、一焊接於該耐熱金屬線材11另端處的中心導線12、以及一組設於該耐熱金屬外殼10近底端緣處的外側導線13，其中，該耐熱金屬線材11與該耐熱金屬外殼10為二種不同膨脹係數的材質，且使該耐熱金屬線材11係直接焊接於該耐熱金屬外殼10處而形成一整體狀，並使該焊合處會形成熱電偶的發電來源之處；基此，當爐火直接燒灼於該熱電偶1之耐熱金屬外殼10及耐熱金屬線材11的焊合處時，方能在同一時間點下，使已位於焊合處的不同膨脹係數之耐熱金屬外殼10及耐熱金屬線材11就會直接產生微電壓(或微電流)，而作為該電磁閥組(圖中未示)之閥門板(圖中未示)產生啟閉與否的控制燃氣供應量之用。

上述創作案雖能達成原先所設定之創作目的，而深受業界及一般操作者所讚許，惟鑑於業界對技術之研發日新月異，不餘遺力，故本申請人乃更再努力研究改良，使其臻於完美實用；且近來，創作人在歷經無數次更新實驗測試以及歸納消費者之實際操作使用上的回應意見，發現尚有下列問題猶待進一步改善： 由於一般家庭用瓦斯爐具所噴出燃燒的爐火溫度約略為300℃至600℃左右，以致使爐火直接燃燒於該熱電偶處時，該熱電偶依然保有正常的操作功能；然，若將該熱電偶應用於商用爐具或鼓風式爐具時，往往會因該爐具的燃燒溫度會提升至650℃以上，以致使耐超高熱溫度(即650℃以上)直接燃燒於該熱電偶之頭端部處，會使該熱電偶因長時間直接受高熱燃燒而產生碎裂，且無法再持續使用，並降低其使用壽命外，同時，亦必需停止生產，再另行維修更新，而大大地提高其人力維修及停機生產所損耗的總成本為其一大困擾。

因此，如何開發出一種能使該熱電偶應用於超高溫度的工作場域，且能大大地提高其使用壽命者，此乃為業者當前極需優先解決的技術課題。

本發明之耐超高溫熱電偶構造的主要內容係在於提供一種藉由該超耐熱導件一端係緊密組設固定於該熱電偶處，且使該超耐熱導件一端能確實連結接觸至已位於該熱電偶處的頭端部處，再使超高溫爐火火燄直接燃燒於該超耐熱導件之燒灼桿部處(即不 會使爐火直接燃燒至該熱電偶之頭端部處)，以使得該燒灼桿部能吸收超高爐火熱能(或熱值)而直接經由該基部之熱傳導作用再導熱至該熱電偶之頭端部處，且使該熱電偶得以產生微電壓(或微電流)，進而作為啟閉該電磁閥組之閥門板是否能有效地被吸附的控制操作之用，如此一來，其不但能大大地改善超高溫(即650℃以上)爐火直接燃燒於該熱電偶後而產生質變或損壞就無法再繼續使用的問題，以大大地提升該熱電偶的使用壽命及維修人力暨停機生產的總體成本外，同時，亦使該熱電偶能被應用於工作溫度更高的場域中使用，而大大地增加其市場佔有率及競爭力者為其進步性功效之主張。

為達到上述創作的目的，本發明的主要技術手段，其至少包括：一具有熱溫差所產生微電壓用的熱電偶、以及一具有耐超高溫(即650℃以上)暨傳導至該熱電偶處的超耐熱導件；其中：該超耐熱導件至少包括一供火燄燃燒用的燒灼桿部、一自該燒灼桿部往下延伸形成一基部、自該基部端面向內形成有一中空凹陷狀容室、以及至少設有一個以上能連通至該容室處的透氣孔；再者，該基部以焊接方式(即基部端面焊合於該熱電偶之頭端部處)、或以卡合方式(該超耐熱導件之基部壁面因變形而卡抵於該熱電偶之環凹槽處)、或以螺合方式(即該超耐熱導件之內螺紋及反制螺帽能依序緊密螺合於該熱電偶之螺紋段處、或該超耐熱導件之內螺紋能螺合於供該熱電偶定位用的一限位座之外螺紋處)連接至該熱電偶處，以確保該超耐熱導件的表面能緊密連接接觸於該熱電偶之頭端 部處；藉由上述構造，當超高溫(即650℃以上)爐火直接燃燒該超耐熱導件之燒灼桿部(即超高溫火燄不會直接燒灼於該熱電偶之頭端部)處，以使燒灼後的該燒灼桿部會產生超高溫之熱能直接經由基部處而熱傳導至該熱電偶之頭端部段，從而使該熱電偶之頭端部因同一瞬間時點的溫差作用而產生微電壓(或微電流)，以作為啟閉電磁閥組的控制之用。

2‧‧‧熱電偶

20‧‧‧耐熱金屬外殼

201‧‧‧空間部

21‧‧‧導熱管件

22‧‧‧環凹槽

23‧‧‧耐熱金屬線材

24‧‧‧中心導線

25‧‧‧外側導線

26‧‧‧頭端部

27‧‧‧螺紋段

3‧‧‧超耐熱導件

30‧‧‧燒灼桿部

31‧‧‧基部

32‧‧‧容室

33‧‧‧透氣孔

34‧‧‧內螺紋

35‧‧‧焊接點

37‧‧‧限位座

370‧‧‧外螺紋

371‧‧‧定位孔

38‧‧‧彈簧

4‧‧‧反制螺帽

40‧‧‧螺紋部

第1圖係為習用爐火用熱電偶構造的立體外觀示意圖。

第2圖係為本發明之立體分解局部剖面示意圖。

第3圖係為第2圖的立體組合局部剖面示意圖。

第4圖係為第2圖的組合剖面示意圖。

第5圖係為本發明之第二實施例之組合剖面示意圖。

第6圖係為本發明之第三實施例之組合剖面示意圖。

第7圖係為本發明之第四實施例之組合剖面示意圖。

本發明係有關於一種耐超高溫熱電偶構造，請參閱第2圖至第4圖所示，其至少包括：一具有熱溫差所產生微電壓用的熱電偶2、以及一具有耐超高熱溫(即650℃以上)暨傳導至該熱電偶2處的超耐熱導件3；其中：本次實施例中的該熱電偶2，乃為目前市售之熱電偶2，且其構造及其原理均屬習知技術，故不在此贅述之；又，該熱 電偶2至少係由一具有中空內凹狀空間部201的耐熱金屬外殼20、一供該耐熱金屬外殼20組設固定用的中空狀導熱管件21、環設於該導熱管件21處暨供該耐熱金屬外殼20卡合用的環凹槽22、一容置貫穿凸出於該耐熱金屬外殼20之空間部201頂緣處的耐熱金屬線材23、一焊接於該耐熱金屬線材23另端處的中心導線24、以及一組設於該導熱管件21近底端緣處的外側導線25，其中，該耐熱金屬線材23與該耐熱金屬外殼20為二種不同膨脹係數的材質，且使該耐熱金屬線材23係直接焊接於該耐熱金屬外殼20處而形成一整體狀，並使該耐熱金屬線材23及該耐熱金屬外殼20的焊合處會形成一頭端部26，基此，當該頭端部26受熱作用而膨脹時會作為該熱電偶2產生微電壓(或微電流)的發電來源之處；該超耐熱導件3，其至少包括一供火燄燃燒用的燒灼桿部30、一自該燒灼桿部30往下延伸形成一基部31、自該基部31端面向內形成有一中空凹陷狀容室32、以及至少設有一個以上能連通至該容室32處的透氣孔33；其中，該中空凹陷狀容室32係套置組設固定於該熱電偶2處，且使該中空凹陷狀容室32內壁面係能與該熱電偶2之頭端部26形成緊密接觸後，再將對準已位於該熱電偶2之環凹槽22處的該基部31外周側直接進行朝向內部方向施力擠壓，直至該基部31因受力壓迫變形而卡抵於該環凹槽22內，而達到使該超耐熱導件3能確實組設固定(即卡合方式組設)於該熱電偶2處，且能確保該超耐熱導件3內壁面能 緊密接觸於該熱電偶2之頭端部26處；而上述之該透氣孔33係作為該超耐熱導件3內部(即容室32)快速散熱的降溫之用；而上述之該超耐熱導件3係為具有導熱暨耐高溫的金屬材質所製，尤其是以鎳鉻絲、或鎳鉻合金、或不銹鋼、或白鐵合金等材質為最佳；當使用時，由於該超耐熱導件3係固定結合位於該熱電偶2之環凹槽22處，且使該超耐熱導件3之容室32內壁面係緊密連接接觸於該熱電偶2之頭端部26(如第3圖)，再將已組設於該熱電偶2處的該超耐熱導件3之燒灼桿部30凸伸安裝於該鼓風爐具(圖中未示)或商業用爐具(圖中未示)之火燄燃燒區(圖中未示)處；此時，若啟動鼓風爐具或商業用爐具進行點火燃燒，將會使已位於該火燄燃燒區內的爐火火燄溫度就會立即一路快速地狂飆至650℃以上的超高溫狀態，且使已位於該火燄燃燒區內的超高溫(即650℃以上)爐火就會直接持續燒灼於該超耐熱導件3之燒灼桿部30處(但不會直接燒灼於該熱電偶2之頭端部26處，如第4圖)，以致使該燒灼桿部30的瞬間溫度及熱能均會被快速地被往上提升，且經由該超耐熱導件3自身材質的導熱作用下，方能使已吸附於該燒灼桿部30處的超高溫(即650℃以上)熱能在經由該基部31處的熱傳導作用後而直接再熱傳導至該熱電偶2之頭端部26處，以致使該頭端部26會產生微電壓(或微電流)，且使該微電壓(或微電流)能確實作為連結至電磁閥組(圖中未示)的閥門板(圖中未示)啟動或關閉控制之用，再藉由該電磁閥組的閥門板的啟閉作用來作為控制該鼓風爐具或商業用爐具所需燃氣供應與 否的依據；反之，當爐火熄滅時，就不會有爐火再持續對該超耐熱導件3進行加熱，而使得已處於超高溫(即650℃以上)的該超耐熱導件3之外、內表面分別優先地將其自身所吸收的超高熱溫(即650℃以上)直接以熱輻射對流方式傳導散播於該鼓風爐具(圖中未示)或商業用爐具(圖中未示)之火燄燃燒區(圖中未示)處、以及傳導散播於該容室32內(再經由該透氣孔33熱輻射傳導於該超耐熱導件3的外部空氣中)，以使得該超耐熱導件3能達到快速散熱降溫的功效；此時，該熱電偶2之頭端部26則會持續接收到來自於已降溫後的該超耐熱導件3的熱能溫度，直至該耐熱金屬外殼20與該耐熱金屬線材23之間的熱膨脹位移量相近下，其所能產生的更微小電壓(或更微小電流)已無法使該熱電偶2之閥門板被持續吸附打開(即更微小電流所能趨動該熱電偶2之閥門板被吸附的磁吸力會遠遠小於已位於該熱電偶2之閥門板處的彈簧反彈力)，而達到確實阻斷該鼓風爐具或商業用爐具所需供應燃氣的依據；如此一來，其不但能大大地改善超高溫(即650℃以上)爐火直接燃燒於該熱電偶2處後所產生的質變或熱膨脹的損壞就無法再繼續使用的問題，以大大地提升該熱電偶2的使用壽命及維修人力暨停機生產的總體成本外，同時，亦使該熱電偶2能被應用於工作溫度更高的場域中使用，而大大地增加其市場佔有率及競爭力者。

請參閱第5圖，其乃為本發明之第二實施例圖，其主要的改變在於：將原來的該超耐熱導件3之基部31係因套合後的 受壓變形而卡扣於該熱電偶2之環凹槽22處的結合方式，改變為，該超耐熱導件3之基部31係以焊合(或熱熔合)方式直接焊接於該熱電偶2之耐熱金屬外殼20(或頭端部26)處(即該基部31和該耐熱金屬外殼20之間形成有至少一個以上的焊接點35)，且使該超耐熱導件3之基部31能因該焊接點35的焊合作用而確實緊密接觸於該熱電偶2之頭端部26處，而使該頭端部26能保持與該超耐熱導件3之基部31形成緊密接觸，再利用已位於該火燄燃燒區內的超高溫(即650℃以上)爐火直接持續燒灼於該超耐熱導件3之燒灼桿部30處(但不會直接燒灼於該熱電偶2之頭端部26處)，而使得該燒灼桿部30處所吸收的超高溫(即650℃以上)熱能在經由該基部31處後再一併熱傳導至該熱電偶2之頭端部26處，以致使在同一時間點下，該頭端部26會有較大的溫度差變化以產生微電壓(或微電流)，而作為連結傳送至電磁閥組(圖中未示)處的閥門板啟閉控制之用；至於上述之該熱電偶2及該超耐熱導件3等構造，已於上述內容詳加描述，故不在此贅述。

請參閱第6圖，其乃為本發明之第三實施例圖，其主要的改變在於：將原來的該超耐熱導件3之基部31係因套合後的受壓變形而卡扣於該熱電偶2之環凹槽22處的結合方式，改變為，該超耐熱導件3之基部31係以螺合方式直接鎖固於該熱電偶2之導熱管件21處，簡言之，該超耐熱導件3之基部31內側壁面設有內螺紋34(即該內螺紋34係位於中空凹陷狀該容室32的內壁面處)，且該內螺紋34至該燒灼桿部30之間設有至少一 個以上連通該容室32至其外側處的透氣孔33，並在相對於該內螺紋34處的該熱電偶2之導熱管件21外周側設有螺紋段27，以致使該螺紋段27能依序供一反制螺帽4之螺紋部40及該超耐熱導件3之內螺紋34螺合鎖固之用，且使該超耐熱導件3之容室32的內頂壁面確實緊密連接接觸於該熱電偶2之頭端部26處，利用已位於該火燄燃燒區內的超高溫(即650℃以上)爐火直接持續燒灼於該超耐熱導件3之燒灼桿部30處(但不會直接燒灼於該熱電偶2之頭端部26處)，而使得該燒灼桿部30處所吸收的超高溫(即650℃以上)熱能在經由該基部31處後再一併熱傳導至該熱電偶2之頭端部26處，以致使在同一時間點下，該頭端部26會有較大的溫度差變化以產生微電壓(或微電流)，而作為連結傳送至電磁閥組(圖中未示)處的閥門板啟閉控制之用；至於上述之該熱電偶2及該超耐熱導件3等構造，已於上述內容詳加描述，故不在此贅述。

請參閱第7圖，其乃為本發明之第四實施例圖，其主要的改變在於：將原來的該超耐熱導件3之基部31係因套合後的受壓變形而卡扣於該熱電偶2之環凹槽22處的結合方式，改變為，該超耐熱導件3之基部31係以螺合方式直接鎖固於該限位座37處，且使該熱電偶2被夾置於該超耐熱導件3至該限位座37之間，簡言之，該超耐熱導件3之基部31端面向內形成有中空凹陷狀容室32，且於該容室32內側壁面形成有內螺紋34，以致使該內螺紋34能螺合於一中空凹陷狀的限位座37之外螺紋37 0處，且於該限位座37的凹陷狀區域設有一供該外側導線25及該中心導線24貫穿用的定位孔371，以致使該熱電偶2能確實被夾置於該超耐熱導件3之容室32內頂壁面至該限位座37之間，且於該熱電偶2底端面至中空凹陷狀該限位座37內壁面之間夾置有一彈簧38，以作為吸收該超耐熱導件3因長時間受超高溫爐火直接噴燒的熱變形量，而能確保已位於該熱電偶2處的頭端部26能緊密連接接觸於該超耐熱導件3之容室32的內壁面處；又，該超耐熱導件3之基部31另設有至少一個以上的透氣孔33，且該透氣孔33係能與該容室32呈連通，並使該透氣孔33位於該燒灼桿部30下方，以作為該超耐熱導件3內部的熱能及該熱電偶2的熱能得以快速散熱降溫之用；基此，利用已位於該火燄燃燒區內的超高溫(即650℃以上)爐火直接持續燒灼於該超耐熱導件3之燒灼桿部30處(但不會直接燒灼於該熱電偶2之頭端部26處)，而使得該燒灼桿部30處所吸收的超高溫(即650℃以上)熱能在流經該基部31及中空凹陷狀容室32內頂壁面處後而一併再熱傳導至該熱電偶2的頭端部26處，以致使在同一時間點下，該頭端部26會有較大的溫度差變化以產生微電壓(或微電流)，而作為連結傳送至電磁閥組(圖中未示)處的閥門板啟閉控制之用；至於上述之該熱電偶2及該超耐熱導件3等構造，已於上述內容詳加描述，故不在此贅述。

以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍；故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

2‧‧‧熱電偶

20‧‧‧耐熱金屬外殼

201‧‧‧空間部

21‧‧‧導熱管件

22‧‧‧環凹槽

23‧‧‧耐熱金屬線材

24‧‧‧中心導線

25‧‧‧外側導線

26‧‧‧頭端部

3‧‧‧超耐熱導件

30‧‧‧燒灼桿部

31‧‧‧基部

32‧‧‧容室

33‧‧‧透氣孔

Claims (10)

1. 一種耐超高溫熱電偶構造，其至少包括：一具有熱溫差所產生微電壓用的熱電偶、以及一具有耐超高溫暨傳導至該熱電偶處的超耐熱導件；其中：該超耐熱導件，其至少包括一供火燄燃燒用的燒灼桿部、以及自該燒灼桿部往下延伸形成的基部，該基部係連接接觸至該熱電偶處；藉由上述構造，當超高溫火力直接燃燒該超耐熱導件之燒灼桿部(即火燄不會直接燒灼於該熱電偶之頭端部)處，會使燒灼後的該燒灼桿部所產生的超高溫(即650℃以上)熱能直接傳導至該熱電偶處，從而在同一瞬間時間點下，該熱電偶就會產生微電壓(或微電流)，以致使一電磁閥組之閥門板被有效啟動控制之用；如此一來，方能使該熱電偶被應用於工作溫度更高的場域使用，且亦能大大地提升該熱電偶的使用壽命。
2. 如申請專利範圍第1項所述之耐超高溫熱電偶構造，其中，該熱電偶形成有一頭端部，且該頭端部係能與該基部保持連接接觸。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之耐超高溫熱電偶構造，其中，該熱電偶設有至少一個以上的環凹槽；又，該超耐熱導件之基部端面向內形成有中空凹陷狀容室，以使得該容室能套置於該熱電偶處，且使得該容室的頂內壁面能緊密連接接觸於該熱電偶之頭端部處，並利用該超耐熱導件之基部壁面因受壓變形而卡抵固定於該環凹槽處。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之耐超高溫熱電偶構造，其中，該超耐熱導件之基部端面向內形成有中空凹陷狀容室，且於該容室內壁面形成有內螺紋；又，該熱電偶的外周側處設有螺旋狀螺紋段，以供該超耐熱導件之內螺紋及反制螺帽能依序緊密螺合於該熱電偶之螺紋段處，且使該超耐熱導件之容室的內壁面能緊密連接接觸於該熱電偶之頭端部處。
5. 如申請專利範圍第4項所述之耐超高溫熱電偶構造，其中，該超耐熱導件之基部另設有至少一個以上的透氣孔，且該透氣孔係能與該容室呈連通，以作為超耐熱導件內部快速散熱的降溫之用。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之耐超高溫熱電偶構造，其中，該超耐熱導件之基部端面向內形成有中空凹陷狀容室，且於該容室內壁面形成有內螺紋，以致使該內螺紋能螺合於一限位座之外螺紋處，而使該熱電偶被夾置於該超耐熱導件至該限位座之間，且使該超耐熱導件之容室的內壁面能緊密連接接觸於該熱電偶之頭端部處；又，該限位座設有供一中心導線及一外側導線貫穿用的定位孔。
7. 如申請專利範圍第6項所述之耐超高溫熱電偶構造，其中，該熱電偶至該限位座之間夾置有一彈簧，以確保已凸伸位於該熱電偶處的頭端部受彈簧反彈力作用而使其能緊密連接接觸於該超耐熱導件之容室的內壁面處。
8. 如申請專利範圍第7項所述之耐超高溫熱電偶構造，其中，該超耐熱導件之基部另設有至少一個以上的透氣孔，且該透氣孔係能與該容室呈連通，以作為超耐熱導件內部快速散熱的降溫之用。
9. 如申請專利範圍第2項所述之耐超高溫熱電偶構造，其中，該超耐熱導件之基部端面係焊接方式固定於該熱電偶之耐熱金屬外殼或頭端部處。
10. 如申請專利範圍第9項所述之耐超高溫熱電偶構造，其中，該超耐熱導件之基部端面向內形成有中空凹陷狀容室，以致使該容室的內壁面能緊密接觸於該熱電偶之頭端部處。

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