JPH0989681A - 熱電対の構造 - Google Patents
熱電対の構造Info
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- JPH0989681A JPH0989681A JP7269061A JP26906195A JPH0989681A JP H0989681 A JPH0989681 A JP H0989681A JP 7269061 A JP7269061 A JP 7269061A JP 26906195 A JP26906195 A JP 26906195A JP H0989681 A JPH0989681 A JP H0989681A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高温度を高精度に計測できる熱電
対の構造を提供する。 【解決手段】 この熱電対の構造は、耐熱性のセラミッ
クスから成る保護パイプ１、保護パイプ１内に隔置して
一端から他端へ長手方向に延びる種類の異なる一対の線
材２，３、保護パイプ１の先端部に配置され且つ線材
２，３にそれぞれ接続したタングステン合金から成る感
温部を構成する薄膜４、及び薄膜４を外部に露出しない
ように被覆した耐熱性のセラミックスから成る被覆層５
から構成されている。保護パイプ１は、Ｓｉ3 Ｎ4 から
成り、保護パイプ１内にはＳｉ3 Ｎ4とＴｉＮから成る
混合粉末から成る充填部材９が充填されている。
対の構造を提供する。 【解決手段】 この熱電対の構造は、耐熱性のセラミッ
クスから成る保護パイプ１、保護パイプ１内に隔置して
一端から他端へ長手方向に延びる種類の異なる一対の線
材２，３、保護パイプ１の先端部に配置され且つ線材
２，３にそれぞれ接続したタングステン合金から成る感
温部を構成する薄膜４、及び薄膜４を外部に露出しない
ように被覆した耐熱性のセラミックスから成る被覆層５
から構成されている。保護パイプ１は、Ｓｉ3 Ｎ4 から
成り、保護パイプ１内にはＳｉ3 Ｎ4とＴｉＮから成る
混合粉末から成る充填部材９が充填されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高温高精度の熱電対
の構造に関する。
の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱電対は、高温度の液体や気体の
温度を正確に計測するため開発されたものであり、２本
の種類の異なった導体の線材の両端を接続し、それを温
度測定領域に置くと、２点間の温度差によって起電力が
発生する原理を利用して温度を測定している。このよう
な熱電対は、３００℃〜１４００℃の温度範囲の温度を
計測するため、各種の測定材を適合させている。熱電対
の素線は、酸化性又は還元性の雰囲気に対して弱い場合
が多く、一般的には素線を保護管に入れて使用されてい
る。
温度を正確に計測するため開発されたものであり、２本
の種類の異なった導体の線材の両端を接続し、それを温
度測定領域に置くと、２点間の温度差によって起電力が
発生する原理を利用して温度を測定している。このよう
な熱電対は、３００℃〜１４００℃の温度範囲の温度を
計測するため、各種の測定材を適合させている。熱電対
の素線は、酸化性又は還元性の雰囲気に対して弱い場合
が多く、一般的には素線を保護管に入れて使用されてい
る。
【０００３】また、従来の熱電対を収容する保護管とし
ては、次のような材料を用いて作製されている。即ち、
従来の保護管は、ＢＮ（耐熱温度：１０００℃）、磁器
（耐熱温度：１４００℃）、アルミナ（耐熱温度：１６
００℃）、高クロム鋼（耐熱温度：１０５０℃）、アラ
ンダム（耐熱温度：１４００℃）等の各種の保護管が使
用されている。このような保護管で作製されている熱電
対は、耐熱温度まで使用すると、１回の測定で破損し、
再度使用できなくなるので、通常、温度測定としては６
００℃〜８００℃程度、高温としても１０００℃程度の
温度雰囲気で使用されているのが現状である。
ては、次のような材料を用いて作製されている。即ち、
従来の保護管は、ＢＮ（耐熱温度：１０００℃）、磁器
（耐熱温度：１４００℃）、アルミナ（耐熱温度：１６
００℃）、高クロム鋼（耐熱温度：１０５０℃）、アラ
ンダム（耐熱温度：１４００℃）等の各種の保護管が使
用されている。このような保護管で作製されている熱電
対は、耐熱温度まで使用すると、１回の測定で破損し、
再度使用できなくなるので、通常、温度測定としては６
００℃〜８００℃程度、高温としても１０００℃程度の
温度雰囲気で使用されているのが現状である。
【０００４】また、Ｓｉ3 Ｎ4 を保護パイプに構成した
熱電対は、例えば、特開昭５５−１２１９７２号公報、
特開昭６１−２４６６３６号公報、特開平２−２１７３
６１号公報に開示されたものがある。
熱電対は、例えば、特開昭５５−１２１９７２号公報、
特開昭６１−２４６６３６号公報、特開平２−２１７３
６１号公報に開示されたものがある。
【０００５】特開昭５５−１２１９７２号公報に開示さ
れた気密化窒化珪素焼結体は、熱電対の保護管に適用で
き、反応焼結法で生成された限定量の嵩比重を持つＳｉ
3 Ｎ4 焼結体を加湿Ｎ2 雰囲気で特定の露点になるよう
に加湿し、１２５０〜１５００℃で加熱処理して表面を
気密化したものである。
れた気密化窒化珪素焼結体は、熱電対の保護管に適用で
き、反応焼結法で生成された限定量の嵩比重を持つＳｉ
3 Ｎ4 焼結体を加湿Ｎ2 雰囲気で特定の露点になるよう
に加湿し、１２５０〜１５００℃で加熱処理して表面を
気密化したものである。
【０００６】また、特開昭６１−２４６６３６号公報に
開示された溶鋼連続測温用保護管は、熱電対の保護管と
して使用でき、反応焼結窒化ケイ素から成る保護管とア
ルミナ内管との間にＡｌＮ粉を充填し、ＡｌＮ粉の上部
にアルミナウールを更に充填した保護管を作ったもので
あり、溶鋼による侵食速度が低減され、長時間の溶鋼温
度の測定を可能にしたものである。
開示された溶鋼連続測温用保護管は、熱電対の保護管と
して使用でき、反応焼結窒化ケイ素から成る保護管とア
ルミナ内管との間にＡｌＮ粉を充填し、ＡｌＮ粉の上部
にアルミナウールを更に充填した保護管を作ったもので
あり、溶鋼による侵食速度が低減され、長時間の溶鋼温
度の測定を可能にしたものである。
【０００７】更に、特開平２−２１７３６１号公報に開
示された反応焼結窒化ケイ素セラミックスは、熱電対の
保護管として使用でき、Ｓｉ粉末を成形した成形体を、
Ｎ2雰囲気中で１２００〜１６００℃程度で反応焼結さ
せたものである。
示された反応焼結窒化ケイ素セラミックスは、熱電対の
保護管として使用でき、Ｓｉ粉末を成形した成形体を、
Ｎ2雰囲気中で１２００〜１６００℃程度で反応焼結さ
せたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱電対を保護する保護管は、実際には、１０００℃以上
の温度で使用すると、保護管には相当の損傷が発生す
る。そのため、従来の熱電対は、高温炉や溶湯の温度の
測定には困難性があるのが現状である。例えば、熱電対
を細い径のパイプ形状に構成した場合に、熱電対を保護
する保護管の強度、保護管内の充填材の密度を適正に調
整するために、製造上の問題が存在する。また、ＢＮで
保護管を作製した熱電対は、Ｏ2 の存在下では酸化する
ため、温度測定のため炉内のＯ2 を排気してから使用し
ているのが現状である。
熱電対を保護する保護管は、実際には、１０００℃以上
の温度で使用すると、保護管には相当の損傷が発生す
る。そのため、従来の熱電対は、高温炉や溶湯の温度の
測定には困難性があるのが現状である。例えば、熱電対
を細い径のパイプ形状に構成した場合に、熱電対を保護
する保護管の強度、保護管内の充填材の密度を適正に調
整するために、製造上の問題が存在する。また、ＢＮで
保護管を作製した熱電対は、Ｏ2 の存在下では酸化する
ため、温度測定のため炉内のＯ2 を排気してから使用し
ているのが現状である。
【０００９】また、熱電対の構造として、保護管を反応
焼結の窒化ケイ素を用いて作製した場合でも、保護管内
には一端から他端へ長手方向に延びる種類の異なる一対
の線材を配置するが、保護管内に充填させる充填部材と
して適正な材料を選定しないと、保護管内面と充填部材
との間に隙間が発生したり、充填部材にＯ2 が侵入し、
線材が保護管内に存在するＯ2 と酸化して断線したり、
或いは熱ショックを受けて破損するという問題がある。
焼結の窒化ケイ素を用いて作製した場合でも、保護管内
には一端から他端へ長手方向に延びる種類の異なる一対
の線材を配置するが、保護管内に充填させる充填部材と
して適正な材料を選定しないと、保護管内面と充填部材
との間に隙間が発生したり、充填部材にＯ2 が侵入し、
線材が保護管内に存在するＯ2 と酸化して断線したり、
或いは熱ショックを受けて破損するという問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決することであり、Ｓｉ3 Ｎ4 のような耐熱性のセ
ラミックスから保護パイプを形成し、タングステン
（Ｗ）−レニウム（Ｒｅ）合金又は白金（Ｐｔ）−ロジ
ウム（Ｒｈ）から熱電対素線を作製し、熱電対素線の外
側にＴｉＮ等を合成させて保護パイプ内に熱電対素線を
封じ込めることにより、耐熱性で耐熱ショック性に優
れ、特に、高温高精度で高感度に温度測定が可能な熱電
対の構造を提供することである。
を解決することであり、Ｓｉ3 Ｎ4 のような耐熱性のセ
ラミックスから保護パイプを形成し、タングステン
（Ｗ）−レニウム（Ｒｅ）合金又は白金（Ｐｔ）−ロジ
ウム（Ｒｈ）から熱電対素線を作製し、熱電対素線の外
側にＴｉＮ等を合成させて保護パイプ内に熱電対素線を
封じ込めることにより、耐熱性で耐熱ショック性に優
れ、特に、高温高精度で高感度に温度測定が可能な熱電
対の構造を提供することである。
【００１１】この発明は、耐熱性のセラミックスから成
る保護パイプ、該保護パイプ内に隔置して一端から他端
へ長手方向に延びる種類の異なる一対の導体線材、前記
保護パイプの先端部に配置され且つ前記線材にそれぞれ
接続したタングステン合金から成る感温部を構成する導
体薄膜、及び前記薄膜を外部に露出しないように被覆し
た耐熱性のセラミックスから成る被覆層から構成した熱
電対の構造に関する。
る保護パイプ、該保護パイプ内に隔置して一端から他端
へ長手方向に延びる種類の異なる一対の導体線材、前記
保護パイプの先端部に配置され且つ前記線材にそれぞれ
接続したタングステン合金から成る感温部を構成する導
体薄膜、及び前記薄膜を外部に露出しないように被覆し
た耐熱性のセラミックスから成る被覆層から構成した熱
電対の構造に関する。
【００１２】また、前記保護パイプはＳｉ3 Ｎ4 から成
り、前記保護パイプ内にＳｉ3 Ｎ4とＴｉＮとから成る
充填部材が充填されている。
り、前記保護パイプ内にＳｉ3 Ｎ4とＴｉＮとから成る
充填部材が充填されている。
【００１３】また、前記保護パイプの先端部には前記線
材の先端をそれぞれ嵌入する孔部が形成された蓋材が固
定され、前記蓋材には前記孔部に嵌入された前記線材の
先端を接続するように前記薄膜が取り付けられ且つ前記
薄膜を被覆するように前記被覆層がコーティングされて
いる。
材の先端をそれぞれ嵌入する孔部が形成された蓋材が固
定され、前記蓋材には前記孔部に嵌入された前記線材の
先端を接続するように前記薄膜が取り付けられ且つ前記
薄膜を被覆するように前記被覆層がコーティングされて
いる。
【００１４】また、前記薄膜は前記蓋材にタングステン
製粉ペーストを塗布し、前記保護パイプにペースト材を
介在して前記蓋材を取り付けて一体焼結されている。
製粉ペーストを塗布し、前記保護パイプにペースト材を
介在して前記蓋材を取り付けて一体焼結されている。
【００１５】また、前記薄膜に面する前記被覆層の厚さ
は、０．５ｍｍ以下に加工され、高感度に対応できる構
造に構成されている。
は、０．５ｍｍ以下に加工され、高感度に対応できる構
造に構成されている。
【００１６】また、一方の前記線材はＷ−５％Ｒｅから
成り、他方の前記線材はＷ−２６％Ｒｅから成り、前記
薄膜はＷにＭｏやＴｉを混合した粉末のペースト状のコ
ーティング層から成る。
成り、他方の前記線材はＷ−２６％Ｒｅから成り、前記
薄膜はＷにＭｏやＴｉを混合した粉末のペースト状のコ
ーティング層から成る。
【００１７】また、前記線材のリード部材にはＳｉ3 Ｎ
4 粉末を樹脂材や油脂材に溶かしたペーストがコーティ
ングされている。
4 粉末を樹脂材や油脂材に溶かしたペーストがコーティ
ングされている。
【００１８】或いは、前記線材のリード部材をＳｉ3 Ｎ
4 にＴｉＮを含有した仮焼部材に穿孔した一対の貫通孔
に挿入し、前記線材を前記貫通孔に挿入した前記仮焼部
材を前記保護パイプに嵌合して一体焼結したものであ
る。
4 にＴｉＮを含有した仮焼部材に穿孔した一対の貫通孔
に挿入し、前記線材を前記貫通孔に挿入した前記仮焼部
材を前記保護パイプに嵌合して一体焼結したものであ
る。
【００１９】又は、この熱電対の構造は、前記線材をピ
ッチの大きい螺旋状としてＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮから成る
棒状部材に収納して成形した後に、前記棒状部材を仮焼
し、これを前記保護パイプ内に嵌合して一体焼結したも
のである。
ッチの大きい螺旋状としてＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮから成る
棒状部材に収納して成形した後に、前記棒状部材を仮焼
し、これを前記保護パイプ内に嵌合して一体焼結したも
のである。
【００２０】この熱電対の構造は、保護パイプの先端部
に感温部を構成する導体薄膜が配置され、該感温部が薄
い被覆層で被覆されている構造であるので、極めて高感
度に高精度に高温度を計測することができる。しかも、
この熱電対の構造は、保護パイプ内の導体線材は保護パ
イプとその先端の薄膜で封入され、しかも保護パイプ内
が線材と線膨張係数がほぼ同一で、焼結時に前記保護パ
イプと線材間を隙間を埋める無収縮性セラミックスで充
填されているので、線材は安定して保護パイプ内に保持
され、Ｏ2 の侵入もなく、線材が酸化して断線すること
がなく、耐熱性で耐熱ショック性に優れ、耐久性に富む
熱電対を提供できる。また、この熱電対の構造は、例え
ば、高温炉、セラミックス焼結、高圧ガス熱処理、鉄の
溶解炉、Ａｌ等の溶融炉等の温度測定として使用でき
る。
に感温部を構成する導体薄膜が配置され、該感温部が薄
い被覆層で被覆されている構造であるので、極めて高感
度に高精度に高温度を計測することができる。しかも、
この熱電対の構造は、保護パイプ内の導体線材は保護パ
イプとその先端の薄膜で封入され、しかも保護パイプ内
が線材と線膨張係数がほぼ同一で、焼結時に前記保護パ
イプと線材間を隙間を埋める無収縮性セラミックスで充
填されているので、線材は安定して保護パイプ内に保持
され、Ｏ2 の侵入もなく、線材が酸化して断線すること
がなく、耐熱性で耐熱ショック性に優れ、耐久性に富む
熱電対を提供できる。また、この熱電対の構造は、例え
ば、高温炉、セラミックス焼結、高圧ガス熱処理、鉄の
溶解炉、Ａｌ等の溶融炉等の温度測定として使用でき
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による熱電対の構造の実施例を説明する。図１はこの発
明による熱電対の構造の一実施例を示す断面図、図２は
図１の熱電対の構造の端部を示す拡大断面図、図３は図
１の熱電対の構造の感温部側の端面を示す側面図、及び
図４は図１の熱電対の構造における線材の一部を示す拡
大断面図である。
による熱電対の構造の実施例を説明する。図１はこの発
明による熱電対の構造の一実施例を示す断面図、図２は
図１の熱電対の構造の端部を示す拡大断面図、図３は図
１の熱電対の構造の感温部側の端面を示す側面図、及び
図４は図１の熱電対の構造における線材の一部を示す拡
大断面図である。
【００２２】この熱電対の構造は、主として、耐熱性、
耐腐食性及び耐熱ショック性に優れたのセラミックスか
ら成る保護パイプ１、保護パイプ１内に隔置して一端か
ら他端へ長手方向に延びる種類の異なる一対の導体線材
２，３、保護パイプ１の一端部に配置され且つ線材２，
３にそれぞれ接続したタングステン合金から成る感温部
を構成する導体薄膜４、及び薄膜４を外部に露出しない
ように被覆した耐熱性で且つ緻密なセラミックスから成
る被覆層５から構成されている。保護パイプ１の他端部
には、他の部品に熱電対を取り付けるため取付金具１０
が固定されている。取付金具１０側には、線材２，３の
端部の取付部１１が突出し、取付部１１が温度測定機器
の端子に接続されるように構成されている。線材２，３
の取付部１１は、絶縁部材１２によって互いに絶縁され
ている。
耐腐食性及び耐熱ショック性に優れたのセラミックスか
ら成る保護パイプ１、保護パイプ１内に隔置して一端か
ら他端へ長手方向に延びる種類の異なる一対の導体線材
２，３、保護パイプ１の一端部に配置され且つ線材２，
３にそれぞれ接続したタングステン合金から成る感温部
を構成する導体薄膜４、及び薄膜４を外部に露出しない
ように被覆した耐熱性で且つ緻密なセラミックスから成
る被覆層５から構成されている。保護パイプ１の他端部
には、他の部品に熱電対を取り付けるため取付金具１０
が固定されている。取付金具１０側には、線材２，３の
端部の取付部１１が突出し、取付部１１が温度測定機器
の端子に接続されるように構成されている。線材２，３
の取付部１１は、絶縁部材１２によって互いに絶縁され
ている。
【００２３】この熱電対の構造において、保護パイプ１
は、耐熱性で耐熱ショック性に優れたＳｉ3 Ｎ4 又は炭
化ケイ素ＳｉＣから作製され、長手方向に隔置して多数
の孔１５が形成されている。保護パイプ１をＳｉ3 Ｎ4
で作製した場合には、保護パイプ１内にＳｉとＴｉから
成る混合粉末の複合材から成る充填部材９を充填する。
Ｓｉ3 Ｎ4 の保護パイプ１内にＳｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ及びＴ
ｉとの混合粉末を充填した場合には、混合粉末は焼結す
ることによって無収縮性セラミックスの複合材から成る
充填部材９を構成し、保護パイプ１と充填部材９との間
に隙間等が発生することなく、極めて安定した熱電対の
構造を提供することができる。
は、耐熱性で耐熱ショック性に優れたＳｉ3 Ｎ4 又は炭
化ケイ素ＳｉＣから作製され、長手方向に隔置して多数
の孔１５が形成されている。保護パイプ１をＳｉ3 Ｎ4
で作製した場合には、保護パイプ１内にＳｉとＴｉから
成る混合粉末の複合材から成る充填部材９を充填する。
Ｓｉ3 Ｎ4 の保護パイプ１内にＳｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ及びＴ
ｉとの混合粉末を充填した場合には、混合粉末は焼結す
ることによって無収縮性セラミックスの複合材から成る
充填部材９を構成し、保護パイプ１と充填部材９との間
に隙間等が発生することなく、極めて安定した熱電対の
構造を提供することができる。
【００２４】この熱電対の構造では、例えば、充填部材
９としては、Ｓｉ粉末９０ｗｔ％とＴｉ粉末１０ｗｔ％
との混合粉末、場合によっては、該混合粉末に若干のＳ
ｉ3Ｎ4 粉末を混合した混合粉末を窒化ケイ素の保護パ
イプ１内に充填し、Ｎ2 雰囲気で一体焼結する。この
時、ＳｉとＴｉとの粉末を保護パイプ１に収容して一体
焼結する場合に、保護パイプ１の長手方向に多数の孔１
５を明けておけば、ＳｉとＴｉとは反応してＳｉ3 Ｎ4
とＴｉＮとから成る無収縮性セラミックスの複合材がで
きる。即ち、焼結縮みのないＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮから成
る無収縮性セラミックスの複合材に生成される。この
時、保護パイプ１の一端に取付金具１０及びガラス層１
６を取り付け、他端に蓋材７に取り付けておくことがで
きる。取付金具１０は、保護パイプ１に形成した孔１５
に上記混合粉末が侵入して充填されているので、一体焼
結によって保護パイプ１に強固に固着される。
９としては、Ｓｉ粉末９０ｗｔ％とＴｉ粉末１０ｗｔ％
との混合粉末、場合によっては、該混合粉末に若干のＳ
ｉ3Ｎ4 粉末を混合した混合粉末を窒化ケイ素の保護パ
イプ１内に充填し、Ｎ2 雰囲気で一体焼結する。この
時、ＳｉとＴｉとの粉末を保護パイプ１に収容して一体
焼結する場合に、保護パイプ１の長手方向に多数の孔１
５を明けておけば、ＳｉとＴｉとは反応してＳｉ3 Ｎ4
とＴｉＮとから成る無収縮性セラミックスの複合材がで
きる。即ち、焼結縮みのないＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮから成
る無収縮性セラミックスの複合材に生成される。この
時、保護パイプ１の一端に取付金具１０及びガラス層１
６を取り付け、他端に蓋材７に取り付けておくことがで
きる。取付金具１０は、保護パイプ１に形成した孔１５
に上記混合粉末が侵入して充填されているので、一体焼
結によって保護パイプ１に強固に固着される。
【００２５】一方、この熱電対の構造は、線材をピッチ
の大きい即ちゆるやかな螺旋状として、保護パイプ１と
ほぼ同径を持つ石膏型に、Ｓｉ、Ｔｉの混合粉を泥状に
し、棒状部材に成形して乾燥させ、該棒状部材を仮焼
し、これを前記保護パイプ内に嵌合して一体焼結して構
成することができる。
の大きい即ちゆるやかな螺旋状として、保護パイプ１と
ほぼ同径を持つ石膏型に、Ｓｉ、Ｔｉの混合粉を泥状に
し、棒状部材に成形して乾燥させ、該棒状部材を仮焼
し、これを前記保護パイプ内に嵌合して一体焼結して構
成することができる。
【００２６】また、一体焼結後に、外部に露出している
孔１５内に充填された複合材は、Ｓｉ3 Ｎ4 のコーティ
ング層１７で塞げばよく、保護パイプ１内の複合材即ち
充填部材９は線材２，３の保護膜を構成することにな
る。この場合、上記混合粉末に種類の異なる一対の線材
２，３を配置し、Ｎ2 雰囲気で一体焼結して構成するこ
とができる。場合によっては、充填部材９を作製した後
に、充填部材９の一端部から他端部へ貫通孔を穿孔し、
該貫通孔に種類の異なる一対の線材２，３に挿通して構
成してもよい。
孔１５内に充填された複合材は、Ｓｉ3 Ｎ4 のコーティ
ング層１７で塞げばよく、保護パイプ１内の複合材即ち
充填部材９は線材２，３の保護膜を構成することにな
る。この場合、上記混合粉末に種類の異なる一対の線材
２，３を配置し、Ｎ2 雰囲気で一体焼結して構成するこ
とができる。場合によっては、充填部材９を作製した後
に、充填部材９の一端部から他端部へ貫通孔を穿孔し、
該貫通孔に種類の異なる一対の線材２，３に挿通して構
成してもよい。
【００２７】また、タングステンＷ線は、高融点の材料
であり、その熱膨張係数が４．６×１０- 6 ／Ｋであ
る。また、Ｓｉ3 Ｎ4 の熱膨張係数が３．１×１０- 6
／Ｋであるので、Ｓｉ3 Ｎ4 とＷとは、熱膨張係数が近
似しており、従って、両者の組み合わせによって熱電対
を構成する場合には、熱膨張係数から考慮しても好まし
いものである。
であり、その熱膨張係数が４．６×１０- 6 ／Ｋであ
る。また、Ｓｉ3 Ｎ4 の熱膨張係数が３．１×１０- 6
／Ｋであるので、Ｓｉ3 Ｎ4 とＷとは、熱膨張係数が近
似しており、従って、両者の組み合わせによって熱電対
を構成する場合には、熱膨張係数から考慮しても好まし
いものである。
【００２８】保護パイプ１の先端部には、線材２，３の
先端をそれぞれ嵌入する孔部８が形成された蓋材７が固
定され、蓋材７には孔部８に導体薄膜６を介して嵌入さ
れた線材２，３の先端を接続するように、導体薄膜４が
取り付けられ且つ薄膜４を被覆するように被覆層５がコ
ーティングされている。薄膜４は、蓋材７にタングステ
ン製粉ペーストを塗布し、保護パイプ１にペースト材を
介在して蓋材７を取り付けて一体焼結されている。更
に、薄膜４に面する被覆層５の厚さは、０．５ｍｍ以下
に加工されている。
先端をそれぞれ嵌入する孔部８が形成された蓋材７が固
定され、蓋材７には孔部８に導体薄膜６を介して嵌入さ
れた線材２，３の先端を接続するように、導体薄膜４が
取り付けられ且つ薄膜４を被覆するように被覆層５がコ
ーティングされている。薄膜４は、蓋材７にタングステ
ン製粉ペーストを塗布し、保護パイプ１にペースト材を
介在して蓋材７を取り付けて一体焼結されている。更
に、薄膜４に面する被覆層５の厚さは、０．５ｍｍ以下
に加工されている。
【００２９】また、一方の線材２はＷ−５％Ｒｅから成
り、他方の線材３はＷ−２６％Ｒｅから作製されてい
る。線材２，３としては、Ｗ−Ｒｅの他に、白金と白金
ロジウムの組み合わせ、或いはＷとＷＭｏ（Ｍｏ：２５
％）の組み合わせから作製することもできる。薄膜４，
６は、ＷにＭｏ（モリブデン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｔ
ｉ（チタン）を混合した粉末のペースト状のコーティン
グ層から構成され、焼結によって線材２と線材３とを電
気的に接続している。蓋材７は、炭化ケイ素ＳｉＣ或い
はＳｉ3 Ｎ4 から作製されている。蓋材７がＳｉ3 Ｎ4
で作製される場合には、Ｓｉ3 Ｎ4 の他にＴｉ粉を混入
し、Ｓｉ3 Ｎ4 とＴｉＮの合成材として無収縮性セラミ
ックスに構成することが接合上好ましい。また、線材
２，３のリード部材には、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を樹脂材や油
脂材に溶かしたペーストから成るコーティング層１３が
コーティングされ、コーティング層１３は保護パイプ１
内での線材２，３のショートを防止する。
り、他方の線材３はＷ−２６％Ｒｅから作製されてい
る。線材２，３としては、Ｗ−Ｒｅの他に、白金と白金
ロジウムの組み合わせ、或いはＷとＷＭｏ（Ｍｏ：２５
％）の組み合わせから作製することもできる。薄膜４，
６は、ＷにＭｏ（モリブデン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｔ
ｉ（チタン）を混合した粉末のペースト状のコーティン
グ層から構成され、焼結によって線材２と線材３とを電
気的に接続している。蓋材７は、炭化ケイ素ＳｉＣ或い
はＳｉ3 Ｎ4 から作製されている。蓋材７がＳｉ3 Ｎ4
で作製される場合には、Ｓｉ3 Ｎ4 の他にＴｉ粉を混入
し、Ｓｉ3 Ｎ4 とＴｉＮの合成材として無収縮性セラミ
ックスに構成することが接合上好ましい。また、線材
２，３のリード部材には、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を樹脂材や油
脂材に溶かしたペーストから成るコーティング層１３が
コーティングされ、コーティング層１３は保護パイプ１
内での線材２，３のショートを防止する。
【００３０】或いは、この熱電対の構造は、次のように
構成することもできる。まず、導体線材２，３のリード
部材をＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮを含有した仮焼部材に穿孔し
た一対の貫通孔に挿入し、線材２，３を貫通孔に挿入し
た仮焼部材を保護パイプ１に嵌合して一体焼結するこに
よって作製することができる。この時、仮焼部材の表面
にＳｉとＴｉとの粉末のペーストを塗布して保護パイプ
１に挿入し、その状態で一体焼結すると、仮焼部材は充
填部材９に転化すると共に、充填部材９と保護パイプ１
とは強固に密着して固着される。仮焼部材は、加圧無し
で焼成することができ、焼成時にその粉末の配合比によ
って若干膨張するＳｉ3 Ｎ4 −ＴｉＮ系セラミックス即
ち無収縮セラミックスから構成されている。
構成することもできる。まず、導体線材２，３のリード
部材をＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮを含有した仮焼部材に穿孔し
た一対の貫通孔に挿入し、線材２，３を貫通孔に挿入し
た仮焼部材を保護パイプ１に嵌合して一体焼結するこに
よって作製することができる。この時、仮焼部材の表面
にＳｉとＴｉとの粉末のペーストを塗布して保護パイプ
１に挿入し、その状態で一体焼結すると、仮焼部材は充
填部材９に転化すると共に、充填部材９と保護パイプ１
とは強固に密着して固着される。仮焼部材は、加圧無し
で焼成することができ、焼成時にその粉末の配合比によ
って若干膨張するＳｉ3 Ｎ4 −ＴｉＮ系セラミックス即
ち無収縮セラミックスから構成されている。
【００３１】
【発明の効果】この発明による熱電対の構造は、上記の
ように構成したので、耐熱性で耐熱ショック性のセラミ
ックスから成る保護パイプの先端部には感温部を構成す
る薄膜が配置され、該感温部が薄い被覆層でコーティン
グされているので、測温する気体或いは液体の対象物に
対して、対象物が高温度であっても極めて高感度に高精
度に温度を計測することができると共に、耐熱性で耐熱
ショック性に優れ、耐久性に富む熱電対を提供できる。
また、この熱電対の構造は、耐熱性で耐熱ショック性に
優れているので、反復使用可能であり、従来のＮＢ等の
材料を用いて作製したものに比較して製造コスト、ラン
ニングコスト等を大幅に低減できる。
ように構成したので、耐熱性で耐熱ショック性のセラミ
ックスから成る保護パイプの先端部には感温部を構成す
る薄膜が配置され、該感温部が薄い被覆層でコーティン
グされているので、測温する気体或いは液体の対象物に
対して、対象物が高温度であっても極めて高感度に高精
度に温度を計測することができると共に、耐熱性で耐熱
ショック性に優れ、耐久性に富む熱電対を提供できる。
また、この熱電対の構造は、耐熱性で耐熱ショック性に
優れているので、反復使用可能であり、従来のＮＢ等の
材料を用いて作製したものに比較して製造コスト、ラン
ニングコスト等を大幅に低減できる。
【００３２】また、この熱電対の構造は、窒化ケイ素の
保護パイプ内にＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮを含有した仮焼部材
が充填され、該仮焼部材が焼結して複合材の無収縮性セ
ラミックスの充填部材を充填されているので、保護パイ
プと充填部材とは密着して接合され、充填部材が保護パ
イプとの間に隙間が発生せず、Ｏ2 の侵入が発生せず、
しかも、異なる一対の線材を保護パイプ内に堅固に保持
し、耐久性に富んだ熱電対を提供できる。
保護パイプ内にＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮを含有した仮焼部材
が充填され、該仮焼部材が焼結して複合材の無収縮性セ
ラミックスの充填部材を充填されているので、保護パイ
プと充填部材とは密着して接合され、充填部材が保護パ
イプとの間に隙間が発生せず、Ｏ2 の侵入が発生せず、
しかも、異なる一対の線材を保護パイプ内に堅固に保持
し、耐久性に富んだ熱電対を提供できる。
【図１】この発明による熱電対の構造の一実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】図１の熱電対の構造における端部の一実施例を
示す拡大断面図である。
示す拡大断面図である。
【図３】図１の熱電対の構造の端面を示す側面図であ
る。
る。
【図４】図１の熱電対の構造における線材の一部を示す
拡大断面図である。
拡大断面図である。
１ 保護パイプ ２，３ 線材 ４，６ 薄膜 ５ 被覆層 ７ 蓋材 ８ 貫通孔 ９ 充填部材 １１ 取付部 １３ 被覆層
Claims (9)
- 【請求項１】 耐熱性のセラミックスから成る保護パイ
プ、該保護パイプ内に隔置して一端から他端へ長手方向
に延びる種類の異なる一対の導体線材、前記保護パイプ
の先端部に配置され且つ前記線材にそれぞれ接続したタ
ングステン合金から成る感温部を構成する導体薄膜、及
び前記薄膜を外部に露出しないように被覆した耐熱性の
セラミックスから成る被覆層、から構成した熱電対の構
造。 - 【請求項２】 前記保護パイプはＳｉ3 Ｎ4 から成り、
前記保護パイプ内にはＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮから成る充填
部材が充填されている請求項１に記載の熱電対の構造。 - 【請求項３】 前記保護パイプの先端部には前記線材の
先端をそれぞれ嵌入する孔部が形成された蓋材が固定さ
れ、前記蓋材には前記孔部に嵌入された前記線材の先端
を接続するように前記薄膜が取り付けられ且つ前記薄膜
を被覆保護する前記被覆層がコーティングされている請
求項１又は２に記載の熱電対の構造。 - 【請求項４】 前記薄膜は前記蓋材にタングステン製粉
ペーストを塗布し、前記保護パイプにペースト材を介在
して前記蓋材を取り付けて一体焼結されている請求項３
に記載の熱電対の構造。 - 【請求項５】 前記薄膜に面する前記被覆層の厚さが
０．５ｍｍ以下に加工されている請求項１〜４のいずれ
か１項に記載の熱電対の構造。 - 【請求項６】 一方の前記線材はＷ−５％Ｒｅから成
り、他方の前記線材はＷ−２６％Ｒｅから成り、前記薄
膜はＷにＭｏやＴｉを混合した粉末のペースト状のコー
ティング層から成る請求項１〜５のいずれか１項に記載
の熱電対の構造。 - 【請求項７】 前記線材のリード部材にはＳｉ3 Ｎ4 粉
末を樹脂材や油脂材に溶かしたペーストがコーティング
されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱電対
の構造。 - 【請求項８】 前記線材のリード部材をＳｉ3 Ｎ4 にＴ
ｉＮを含有した仮焼部材に穿孔した一対の貫通孔に挿入
し、前記線材を前記貫通孔に挿入した前記仮焼部材を前
記保護パイプに嵌合して一体焼結した請求項１〜６のい
ずれか１項に記載の熱電対の構造。 - 【請求項９】 前記線材をピッチの大きい螺旋状として
Ｓｉ3 Ｎ4 にＴｉＮから成る棒状部材に収納して成形し
た後に、前記棒状部材を仮焼し、これを前記保護パイプ
内に嵌合して一体焼結した請求項１〜８のいずれか１項
に記載の熱電対の構造。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26906195A JP3627316B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電対の構造 |
| EP96306578A EP0764837A1 (en) | 1995-09-25 | 1996-09-11 | Thermocouple structure |
| US08/710,416 US5696348A (en) | 1995-09-25 | 1996-09-17 | Thermocouple structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26906195A JP3627316B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電対の構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989681A true JPH0989681A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3627316B2 JP3627316B2 (ja) | 2005-03-09 |
Family
ID=17467114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26906195A Expired - Fee Related JP3627316B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電対の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3627316B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009075076A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-04-09 | Yamari Sangyo Kk | 温度計測器の耐熱保護ボックス及びこれを用いた温度計測装置、並びに温度計測方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS554581A (en) * | 1979-03-28 | 1980-01-14 | Fujikura Ltd | Production of thermocouple |
| JPS5547672U (ja) * | 1978-09-26 | 1980-03-28 | ||
| JPS61246636A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-01 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 溶鋼連続測温用保護管 |
| JPS61182828U (ja) * | 1986-04-30 | 1986-11-14 | ||
| JPS62170656U (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-29 | ||
| JPS63200734U (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-23 | ||
| JPH01233332A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Furuya Kinzoku:Kk | 熱電対 |
| JPH06104493A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆熱電対 |
| JPH0755586A (ja) * | 1993-08-17 | 1995-03-03 | Meidensha Corp | シース熱電対 |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP26906195A patent/JP3627316B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5547672U (ja) * | 1978-09-26 | 1980-03-28 | ||
| JPS554581A (en) * | 1979-03-28 | 1980-01-14 | Fujikura Ltd | Production of thermocouple |
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| JPH01233332A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Furuya Kinzoku:Kk | 熱電対 |
| JPH06104493A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆熱電対 |
| JPH0755586A (ja) * | 1993-08-17 | 1995-03-03 | Meidensha Corp | シース熱電対 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009075076A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-04-09 | Yamari Sangyo Kk | 温度計測器の耐熱保護ボックス及びこれを用いた温度計測装置、並びに温度計測方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3627316B2 (ja) | 2005-03-09 |
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