JPH0989683A - 熱電対の構造 - Google Patents
熱電対の構造Info
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- JPH0989683A JPH0989683A JP7269063A JP26906395A JPH0989683A JP H0989683 A JPH0989683 A JP H0989683A JP 7269063 A JP7269063 A JP 7269063A JP 26906395 A JP26906395 A JP 26906395A JP H0989683 A JPH0989683 A JP H0989683A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、耐熱性で耐熱ショック性の熱電対
の構造を提供する。 【解決手段】 この熱電対の構造は、耐熱性で耐熱ショ
ック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
の異なる一対のプリント帯２，３、保護パイプ１の先端
部に形成された感温部４を構成する薄膜７、及び保護パ
イプ１内に嵌入されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮから成る複合
材から成る絶縁体９から構成されている。
の構造を提供する。 【解決手段】 この熱電対の構造は、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
の異なる一対のプリント帯２，３、保護パイプ１の先端
部に形成された感温部４を構成する薄膜７、及び保護パ
イプ１内に嵌入されたＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮから成る複合
材から成る絶縁体９から構成されている。
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ている。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パイプに入れて使用している。従来
の熱電対は、例えば、Ａｌ2 Ｏ3 の保護パイプに熱電対
を構成するＷ−Ｒｅ材から成る線材を隔置状態に一端か
ら他端へ通し、線材の先端を結合させると共に、線材を
伸長させた保護パイプ内にＭｇＯ等の絶縁材を充填し、
それによって線材の保護、線材の互いの接触を防止して
耐熱性を確保していた。
温度を正確に計測するため開発されている。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パイプに入れて使用している。従来
の熱電対は、例えば、Ａｌ2 Ｏ3 の保護パイプに熱電対
を構成するＷ−Ｒｅ材から成る線材を隔置状態に一端か
ら他端へ通し、線材の先端を結合させると共に、線材を
伸長させた保護パイプ内にＭｇＯ等の絶縁材を充填し、
それによって線材の保護、線材の互いの接触を防止して
耐熱性を確保していた。
【０００３】また、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、耐熱シース管（耐熱温度：６００℃）、ＢＮ
（耐熱温度：１０００℃）、磁器（耐熱温度：１４００
℃）、アルミナ（耐熱温度：１６００℃）、高クロム鋼
（耐熱温度：１０５０℃）、アランダム（耐熱温度：１
４００℃）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、６００℃〜８００℃程度、高温としても１
０００℃程度の温度測定として使用されているのが現状
である。
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、耐熱シース管（耐熱温度：６００℃）、ＢＮ
（耐熱温度：１０００℃）、磁器（耐熱温度：１４００
℃）、アルミナ（耐熱温度：１６００℃）、高クロム鋼
（耐熱温度：１０５０℃）、アランダム（耐熱温度：１
４００℃）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、６００℃〜８００℃程度、高温としても１
０００℃程度の温度測定として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
の雰囲気温度では保護管に相当の損傷が発生したり、或
いは、従来の熱電対では一回の使用で廃棄されるものも
ある。そのため、従来の熱電対は、コスト高になった
り、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ものは、Ｏ
2 の存在下では酸化するため、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
の雰囲気温度では保護管に相当の損傷が発生したり、或
いは、従来の熱電対では一回の使用で廃棄されるものも
ある。そのため、従来の熱電対は、コスト高になった
り、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ものは、Ｏ
2 の存在下では酸化するため、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】従来の熱電対について、上記のように、Ａ
ｌ2 Ｏ3 で保護パイプを作製した熱電対では、Ａｌ2 Ｏ
3 の耐熱温度は８００℃程度である。即ち、Ａｌ2 Ｏ3
の保護パイプは封入されたＭｇＯが多孔質であり、Ｍｇ
Ｏの多孔質内部にＯ2 が侵入し易く、高温の熱電対とし
て使用されているＷ−５％ＲｅやＷ−２６％Ｒｅは、Ｏ
2 の存在によって容易に酸化され、断線するという問題
がある。それ故に、上記のようなＡｌ2 Ｏ3 製保護パイ
プで作製した熱電対では、８００℃以上の温度雰囲気に
おける温度測定では、熱電対の耐久性を犠牲にせざるを
得ず、温度測定に特殊な技術を用いる等の多くの問題を
有していた。
ｌ2 Ｏ3 で保護パイプを作製した熱電対では、Ａｌ2 Ｏ
3 の耐熱温度は８００℃程度である。即ち、Ａｌ2 Ｏ3
の保護パイプは封入されたＭｇＯが多孔質であり、Ｍｇ
Ｏの多孔質内部にＯ2 が侵入し易く、高温の熱電対とし
て使用されているＷ−５％ＲｅやＷ−２６％Ｒｅは、Ｏ
2 の存在によって容易に酸化され、断線するという問題
がある。それ故に、上記のようなＡｌ2 Ｏ3 製保護パイ
プで作製した熱電対では、８００℃以上の温度雰囲気に
おける温度測定では、熱電対の耐久性を犠牲にせざるを
得ず、温度測定に特殊な技術を用いる等の多くの問題を
有していた。
【００１０】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、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、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。
【００１１】
【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 やＳｉＣのような耐
熱性のセラミックスで保護パイプを形成し、該保護パイ
プ内に空間を緻密に埋設するようなセラミックスの絶縁
体を配置し、該絶縁体の外面にタングステン（Ｗ）−レ
ニウム（Ｒｅ）合金、又は白金（Ｐｔ）−ロジウム（Ｒ
ｈ）から熱電対プリント帯を配置し、保護パイプ内に熱
電対プリント帯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、耐久性に富んだ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 やＳｉＣのような耐
熱性のセラミックスで保護パイプを形成し、該保護パイ
プ内に空間を緻密に埋設するようなセラミックスの絶縁
体を配置し、該絶縁体の外面にタングステン（Ｗ）−レ
ニウム（Ｒｅ）合金、又は白金（Ｐｔ）−ロジウム（Ｒ
ｈ）から熱電対プリント帯を配置し、保護パイプ内に熱
電対プリント帯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、耐久性に富んだ熱電対の構造を提供
することである。
【００１２】この発明は、耐熱性のセラミックスから成
る保護パイプ、該保護パイプ内に嵌入されたＴｉＮとＳ
ｉ3 Ｎ4 との複合材から成る柱状の絶縁体、該絶縁体の
外面に一端から他端へ長手方向に隔置して延びるように
プリントされた種類の異なる一対のプリント帯、前記保
護パイプの一端部に形成された前記プリント帯の両端を
接続した感温部、及び前記保護パイプの他端部に設けた
前記プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから構成し
た熱電対の構造に関する。
る保護パイプ、該保護パイプ内に嵌入されたＴｉＮとＳ
ｉ3 Ｎ4 との複合材から成る柱状の絶縁体、該絶縁体の
外面に一端から他端へ長手方向に隔置して延びるように
プリントされた種類の異なる一対のプリント帯、前記保
護パイプの一端部に形成された前記プリント帯の両端を
接続した感温部、及び前記保護パイプの他端部に設けた
前記プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから構成し
た熱電対の構造に関する。
【００１３】或いは、この発明は、耐熱性のセラミック
スから成る保護パイプ、該保護パイプ内に嵌入された柱
状の基体と該基体の外周を被覆するＴｉＮとＳｉ3 Ｎ4
との複合材から成る絶縁被覆体とから成る絶縁体、該絶
縁体の外面に一端から他端へ長手方向に隔置して延びる
ようにプリントされた種類の異なる一対のプリント帯、
前記保護パイプの一端部に形成された前記プリント帯の
両端を接続した感温部、及び前記保護パイプの他端部に
設けた前記プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから
構成した熱電対の構造に関する。
スから成る保護パイプ、該保護パイプ内に嵌入された柱
状の基体と該基体の外周を被覆するＴｉＮとＳｉ3 Ｎ4
との複合材から成る絶縁被覆体とから成る絶縁体、該絶
縁体の外面に一端から他端へ長手方向に隔置して延びる
ようにプリントされた種類の異なる一対のプリント帯、
前記保護パイプの一端部に形成された前記プリント帯の
両端を接続した感温部、及び前記保護パイプの他端部に
設けた前記プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから
構成した熱電対の構造に関する。
【００１４】また、一方の前記プリント帯はＷ−５％Ｒ
ｅから成り、他方の前記プリント帯はＷ−２６％Ｒｅか
ら成るものである。また、前記感温部は、前記保護パイ
プの端部にコーティングされたＳｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣの
薄膜を焼結して構成されている。また、前記保護パイプ
はＳｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣから作製されている。
ｅから成り、他方の前記プリント帯はＷ−２６％Ｒｅか
ら成るものである。また、前記感温部は、前記保護パイ
プの端部にコーティングされたＳｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣの
薄膜を焼結して構成されている。また、前記保護パイプ
はＳｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣから作製されている。
【００１５】また、前記保護パイプの端部に設けた前記
コネクタは、前記プリント帯にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉でメ
タライズされてそれぞれ接続されたリード線から構成さ
れている。更に、前記保護パイプから突出する前記絶縁
体の部分の外面に配置されたＡｌ2 Ｏ3 製筒体上で互い
にショートしないように前記プリント帯と前記リード線
とがそれぞれ接合されている。
コネクタは、前記プリント帯にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉でメ
タライズされてそれぞれ接続されたリード線から構成さ
れている。更に、前記保護パイプから突出する前記絶縁
体の部分の外面に配置されたＡｌ2 Ｏ3 製筒体上で互い
にショートしないように前記プリント帯と前記リード線
とがそれぞれ接合されている。
【００１６】また、前記プリント帯がプリントされずに
前記絶縁体の表面が露出している部分は前記保護パイプ
の内面に接着されている。
前記絶縁体の表面が露出している部分は前記保護パイプ
の内面に接着されている。
【００１７】この熱電対の構造は、熱電対を保護する保
護管の材料として、Ｓｉ3 Ｎ4 を選定して保護パイプを
作製し、一方、Ｓｉ3 Ｎ4 とＴｉＮを混合した複合材で
絶縁体を作製し、絶縁体の外面にＷ−Ｒｅを粉砕して微
粒化した粉体のペーストを周囲の１／２以下の面に一端
から他端へプリントして二条のプリント帯を印刷し、絶
縁体の先端部の全周を前記ペーストでプリントして前記
二条のプリント帯を接続し、プリント帯を印刷した前記
絶縁体を前記保護パイプに嵌入して焼結したので、高温
雰囲気での耐久性、信頼性に極めて優れた熱電対を提供
できる。また、Ｓｉ3 Ｎ4 にＴｉＮを１０〜１５％混合
した複合材は、焼結による縮みが発生せず、むしろわず
かに膨張し、Ｓｉ3 Ｎ4 の保護パイプに絶縁体が密着し
て前記保護パイプと前記絶縁体との間に位置するプリン
ト帯の領域にＯ2 の侵入を阻止するので、熱電対プリン
ト帯を酸化によって断線させることがなく、耐久性を向
上できる。
護管の材料として、Ｓｉ3 Ｎ4 を選定して保護パイプを
作製し、一方、Ｓｉ3 Ｎ4 とＴｉＮを混合した複合材で
絶縁体を作製し、絶縁体の外面にＷ−Ｒｅを粉砕して微
粒化した粉体のペーストを周囲の１／２以下の面に一端
から他端へプリントして二条のプリント帯を印刷し、絶
縁体の先端部の全周を前記ペーストでプリントして前記
二条のプリント帯を接続し、プリント帯を印刷した前記
絶縁体を前記保護パイプに嵌入して焼結したので、高温
雰囲気での耐久性、信頼性に極めて優れた熱電対を提供
できる。また、Ｓｉ3 Ｎ4 にＴｉＮを１０〜１５％混合
した複合材は、焼結による縮みが発生せず、むしろわず
かに膨張し、Ｓｉ3 Ｎ4 の保護パイプに絶縁体が密着し
て前記保護パイプと前記絶縁体との間に位置するプリン
ト帯の領域にＯ2 の侵入を阻止するので、熱電対プリン
ト帯を酸化によって断線させることがなく、耐久性を向
上できる。
【００１８】
【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の線Ａ−Ａにおける拡大断面図、及び図３は図１の
熱電対の構造におけるプリント帯を印刷した絶縁体を示
す斜視図である。
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の線Ａ−Ａにおける拡大断面図、及び図３は図１の
熱電対の構造におけるプリント帯を印刷した絶縁体を示
す斜視図である。
【００１９】この熱電対の構造は、主として、耐熱性で
耐腐食性のセラミックスから成る保護パイプ１、保護パ
イプ１内に嵌入されたＴｉＮとＳｉ3 Ｎ4 との複合材か
ら成る柱状の絶縁体９、絶縁体９の外面１６に一端から
他端へ長手方向に隔置して延びるようにプリントされた
種類の異なる一対の導体プリント帯２，３、保護パイプ
１の一端部に形成されたプリント帯２，３の両端を接続
した感温部４を構成する導体プリント環８、及び保護パ
イプ１の他端部に設けたプリント帯２，３にそれぞれ接
続するコネクタ１１を構成する接続線５から構成されて
いる。一方のプリント帯２はＷ−５％Ｒｅ材から成り、
他方のプリント帯３はＷ−２６％Ｒｅから構成され、プ
リント環８はＷ−Ｒｅから構成されている。また、プリ
ント帯２，３及びプリント環８としては、Ｗ−Ｒｅの他
に、白金と白金ロジウムとの組み合わせ、或いはＷとＷ
Ｍｏ（Ｍｏ：２５％）との組み合わせから作製すること
もできる。また、感温部４は、保護パイプ１の端部にコ
ーティングされたＳｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣの薄膜７を焼結
して構成されている。
耐腐食性のセラミックスから成る保護パイプ１、保護パ
イプ１内に嵌入されたＴｉＮとＳｉ3 Ｎ4 との複合材か
ら成る柱状の絶縁体９、絶縁体９の外面１６に一端から
他端へ長手方向に隔置して延びるようにプリントされた
種類の異なる一対の導体プリント帯２，３、保護パイプ
１の一端部に形成されたプリント帯２，３の両端を接続
した感温部４を構成する導体プリント環８、及び保護パ
イプ１の他端部に設けたプリント帯２，３にそれぞれ接
続するコネクタ１１を構成する接続線５から構成されて
いる。一方のプリント帯２はＷ−５％Ｒｅ材から成り、
他方のプリント帯３はＷ−２６％Ｒｅから構成され、プ
リント環８はＷ−Ｒｅから構成されている。また、プリ
ント帯２，３及びプリント環８としては、Ｗ−Ｒｅの他
に、白金と白金ロジウムとの組み合わせ、或いはＷとＷ
Ｍｏ（Ｍｏ：２５％）との組み合わせから作製すること
もできる。また、感温部４は、保護パイプ１の端部にコ
ーティングされたＳｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣの薄膜７を焼結
して構成されている。
【００２０】また、保護パイプ１の端部に設けたコネク
タ１１は、プリント帯２，３に銀ろう材、Ａｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ粉でメタライズしてそれぞれ接続された接続線即ち
リード線５から構成されている。保護パイプ１から突出
する絶縁体９の部分の外面１６に配置されたＡｌ2 Ｏ3
製筒体１４には、プリント帯２，３が互いにショートし
ないようにプリント帯２，３とリード線５とがそれぞれ
接合されている。更に、絶縁体９上にプリント帯２，３
がプリントされずに、絶縁体９の表面即ち外面１６が露
出している部分６は、保護パイプ１の内面に接着されて
いる。
タ１１は、プリント帯２，３に銀ろう材、Ａｇ−Ｃｕ−
Ｔｉ粉でメタライズしてそれぞれ接続された接続線即ち
リード線５から構成されている。保護パイプ１から突出
する絶縁体９の部分の外面１６に配置されたＡｌ2 Ｏ3
製筒体１４には、プリント帯２，３が互いにショートし
ないようにプリント帯２，３とリード線５とがそれぞれ
接合されている。更に、絶縁体９上にプリント帯２，３
がプリントされずに、絶縁体９の表面即ち外面１６が露
出している部分６は、保護パイプ１の内面に接着されて
いる。
【００２１】また、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側の突出したリード線５の端部の取
付部がコネクタ１１を構成している。コネクタ１１は、
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。取付金具１０と保護パイプ１との接合は、保護パイ
プ１の孔１５に充填されたＳｉとＴｉとの粉末のペース
トが焼結によって複合材に転化し、両者は複合材で強固
に密着して固着される。
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側の突出したリード線５の端部の取
付部がコネクタ１１を構成している。コネクタ１１は、
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。取付金具１０と保護パイプ１との接合は、保護パイ
プ１の孔１５に充填されたＳｉとＴｉとの粉末のペース
トが焼結によって複合材に転化し、両者は複合材で強固
に密着して固着される。
【００２２】この熱電対の構造において、保護パイプ１
は、耐熱性、耐腐食性で耐熱ショック性に優れたＳｉ3
Ｎ4 又は炭化ケイ素ＳｉＣから作製されている。保護パ
イプ１をＳｉ3 Ｎ4 で作製した場合に、保護パイプ１内
に嵌入する絶縁体９をＳｉ3Ｎ4 と窒化チタンＴｉＮか
ら成る混合材から作製することが好ましい。Ｓｉ3 Ｎ4
の保護パイプ１内にＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとの混合材の充
填部材の絶縁体９を配置した場合には、混合材が焼結す
ることによって無収縮性セラミックスから成る絶縁体９
を構成し、保護パイプ１と絶縁体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。更に、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好ま
しいものである。
は、耐熱性、耐腐食性で耐熱ショック性に優れたＳｉ3
Ｎ4 又は炭化ケイ素ＳｉＣから作製されている。保護パ
イプ１をＳｉ3 Ｎ4 で作製した場合に、保護パイプ１内
に嵌入する絶縁体９をＳｉ3Ｎ4 と窒化チタンＴｉＮか
ら成る混合材から作製することが好ましい。Ｓｉ3 Ｎ4
の保護パイプ１内にＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとの混合材の充
填部材の絶縁体９を配置した場合には、混合材が焼結す
ることによって無収縮性セラミックスから成る絶縁体９
を構成し、保護パイプ１と絶縁体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。更に、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好ま
しいものである。
【００２３】また、保護パイプ１は、Ｓｉ3 Ｎ4 の他、
Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 を含むＳｉ3 Ｎ4 から
作製することができる。保護パイプ１の長手方向には、
隔置状態に多数の孔１５が開けられ、孔１５内にはＳｉ
とＴｉとを主成分とする混合粉末を充填してＮ2 雰囲気
で一体焼結することによって無収縮性セラミックスに転
化し、保護パイプ１と絶縁体９とが強固に接合される。
この場合には、充填した複合材の充填部材の表面にはＳ
ｉ3 Ｎ4 をコーティングし、コーティング層によって孔
１５を通じての保護パイプ１の内外の通気が防止され
る。
Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 を含むＳｉ3 Ｎ4 から
作製することができる。保護パイプ１の長手方向には、
隔置状態に多数の孔１５が開けられ、孔１５内にはＳｉ
とＴｉとを主成分とする混合粉末を充填してＮ2 雰囲気
で一体焼結することによって無収縮性セラミックスに転
化し、保護パイプ１と絶縁体９とが強固に接合される。
この場合には、充填した複合材の充填部材の表面にはＳ
ｉ3 Ｎ4 をコーティングし、コーティング層によって孔
１５を通じての保護パイプ１の内外の通気が防止され
る。
【００２４】保護パイプ１の端部には、取付金具１０を
固定するため、保護パイプ１に形成された孔１５に露出
した絶縁体９にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉末を塗布し、取付金
具１０と絶縁体９とが固着されている。コネクタ１１側
の端部には、Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 を含むガ
ラス層１３を塗布して保護パイプ１の端部が密封されて
いる。
固定するため、保護パイプ１に形成された孔１５に露出
した絶縁体９にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉末を塗布し、取付金
具１０と絶縁体９とが固着されている。コネクタ１１側
の端部には、Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 を含むガ
ラス層１３を塗布して保護パイプ１の端部が密封されて
いる。
【００２５】この熱電対の構造では、例えば、コアに成
る絶縁体９としては、Ｓｉ粉末９０ｗｔ％とＴｉ粉末１
０ｗｔ％との混合粉末、場合によっては、該混合粉末に
若干の窒化ケイ素粉末を混合した混合粉末を、Ｎ2 雰囲
気で焼結すると、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。次いで、
絶縁体９の外面に異なる種類の導体プリント帯２，３を
印刷すると共に、絶縁体９の端部には導体プリント環８
を印刷する。次いで、導体膜が印刷された絶縁体９の表
面に、Ｓｉ粉末９０ｗｔ％とＴｉ粉末１０ｗｔ％との混
合粉末のペーストを塗布し、これを窒化ケイ素から成る
保護パイプ１内に嵌入し、Ｎ2 雰囲気で一体焼結するこ
とによって、ペーストが焼結縮みのないＳｉ3 Ｎ4 とＴ
ｉＮから成る無収縮性セラミックスの複合材に転化し、
絶縁体９が保護パイプ１に固着される。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１５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。焼結
後に、孔１５はＳｉ3 Ｎ4 のコーティング層１７で塞げ
ばよく、保護パイプ１内の複合材の絶縁体９は線材２，
３の保護膜を構成することになる。
る絶縁体９としては、Ｓｉ粉末９０ｗｔ％とＴｉ粉末１
０ｗｔ％との混合粉末、場合によっては、該混合粉末に
若干の窒化ケイ素粉末を混合した混合粉末を、Ｎ2 雰囲
気で焼結すると、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。次いで、
絶縁体９の外面に異なる種類の導体プリント帯２，３を
印刷すると共に、絶縁体９の端部には導体プリント環８
を印刷する。次いで、導体膜が印刷された絶縁体９の表
面に、Ｓｉ粉末９０ｗｔ％とＴｉ粉末１０ｗｔ％との混
合粉末のペーストを塗布し、これを窒化ケイ素から成る
保護パイプ１内に嵌入し、Ｎ2 雰囲気で一体焼結するこ
とによって、ペーストが焼結縮みのないＳｉ3 Ｎ4 とＴ
ｉＮから成る無収縮性セラミックスの複合材に転化し、
絶縁体９が保護パイプ１に固着される。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１５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。焼結
後に、孔１５はＳｉ3 Ｎ4 のコーティング層１７で塞げ
ばよく、保護パイプ１内の複合材の絶縁体９は線材２，
３の保護膜を構成することになる。
【００２６】次に、図４を参照して、この発明による熱
電対の構造の別の実施例を説明する。この実施例の熱電
対の構造は、上記実施例と比較して絶縁体の構造が相違
する以外は同一の構成を有するので、同一の部品には同
一の符号を付して重複する説明を省略する。この実施例
の熱電対の構造では、絶縁体９に相当する絶縁体１９
は、保護パイプ１内に嵌入される柱状の基体２０と基体
２０の外周を被覆するＴｉＮとＳｉ3 Ｎ4 との複合材か
ら成る絶縁被覆体１８から構成されている。また、絶縁
体１９の絶縁被覆体１８の外面には、種類の異なる一対
のプリント帯２，３が一端から他端へ長手方向に隔置し
て延びるようにプリントされている。プリント帯２，３
が印刷された絶縁体１９を保護パイプ１に嵌入して一体
焼結することによって、絶縁体１９と保護パイプ１とが
固着される。
電対の構造の別の実施例を説明する。この実施例の熱電
対の構造は、上記実施例と比較して絶縁体の構造が相違
する以外は同一の構成を有するので、同一の部品には同
一の符号を付して重複する説明を省略する。この実施例
の熱電対の構造では、絶縁体９に相当する絶縁体１９
は、保護パイプ１内に嵌入される柱状の基体２０と基体
２０の外周を被覆するＴｉＮとＳｉ3 Ｎ4 との複合材か
ら成る絶縁被覆体１８から構成されている。また、絶縁
体１９の絶縁被覆体１８の外面には、種類の異なる一対
のプリント帯２，３が一端から他端へ長手方向に隔置し
て延びるようにプリントされている。プリント帯２，３
が印刷された絶縁体１９を保護パイプ１に嵌入して一体
焼結することによって、絶縁体１９と保護パイプ１とが
固着される。
【００２７】
【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、セラミックスから成る保護パイプで構成され、
その先端部には感温部が形成されているので、耐熱性で
耐腐食性であり、特に、耐熱ショック性に優れ、溶融金
属炉、プラズマ溶融炉、電気炉等の高温炉の温度管理、
温度測定に適している。この熱電対の構造は、特に、酸
化・還元性の雰囲気中で高温度を測定するのに適してい
る。また、前記保護パイプの端部に固定された取付金具
は強固に固定されているので、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。特に、保護
パイプ内に充填された絶縁体は、ＳｉとＴｉを反応焼結
してできたＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮとの複合材から構成さ
れ、該絶縁体は焼結時に焼結縮みがなく無収縮性セラミ
ックスを形成するので、保護パイプ内に緻密な構造を形
成し、プリント帯を強固に保持してＯ2 の侵入を防止し
た構造で保護することができ、耐久性に優れ、温度測定
精度が高精度となり、安定した信頼性のある熱電対を提
供できる。
ように、セラミックスから成る保護パイプで構成され、
その先端部には感温部が形成されているので、耐熱性で
耐腐食性であり、特に、耐熱ショック性に優れ、溶融金
属炉、プラズマ溶融炉、電気炉等の高温炉の温度管理、
温度測定に適している。この熱電対の構造は、特に、酸
化・還元性の雰囲気中で高温度を測定するのに適してい
る。また、前記保護パイプの端部に固定された取付金具
は強固に固定されているので、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。特に、保護
パイプ内に充填された絶縁体は、ＳｉとＴｉを反応焼結
してできたＳｉ3 Ｎ4 にＴｉＮとの複合材から構成さ
れ、該絶縁体は焼結時に焼結縮みがなく無収縮性セラミ
ックスを形成するので、保護パイプ内に緻密な構造を形
成し、プリント帯を強固に保持してＯ2 の侵入を防止し
た構造で保護することができ、耐久性に優れ、温度測定
精度が高精度となり、安定した信頼性のある熱電対を提
供できる。
【００２８】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、反復して使用可能であり、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。
ク性に優れているので、反復して使用可能であり、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。
【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の線Ａ−Ａにおける一実施例を示す拡大断
面図である。
面図である。
【図３】図１の熱電対の構造における表面にプリント帯
が印刷された絶縁体と該絶縁体に接合されたリード線と
を示す斜視図である。
が印刷された絶縁体と該絶縁体に接合されたリード線と
を示す斜視図である。
【図４】図１の線Ａ−Ａにおける別の実施例を示す拡大
断面図である。
断面図である。
１ 保護パイプ ２，３ プリント帯 ４ 感温部 ５ リード線 ６ 隙間 ７ 薄膜 ８ プリント環 ９，１９ 絶縁体 １０ 取付金具 １１ コネクタ １５ 孔 １７ コーティング層 １８ 絶縁被覆体 ２０ 基体
Claims (8)
- 【請求項１】 耐熱性のセラミックスから成る保護パイ
プ、該保護パイプ内に嵌入されたＴｉＮとＳｉ3 Ｎ4 と
の複合材から成る柱状の絶縁体、該絶縁体の外面に一端
から他端へ長手方向に隔置して延びるようにプリントさ
れた種類の異なる一対の導体プリント帯、前記保護パイ
プの一端部に形成された前記プリント帯の両端を接続し
た導体感温部、及び前記保護パイプの他端部に設けた前
記プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから構成した
熱電対の構造。 - 【請求項２】 耐熱性のセラミックスから成る保護パイ
プ、該保護パイプ内に嵌入された柱状の基体と該基体の
外周を被覆するＴｉＮとＳｉ3 Ｎ4 との複合材から成る
絶縁被覆体とから成る絶縁体、該絶縁体の外面に一端か
ら他端へ長手方向に隔置して延びるようにプリントされ
た種類の異なる一対の導体プリント帯、前記保護パイプ
の一端部に形成された前記プリント帯の両端を接続した
導体感温部、及び前記保護パイプの他端部に設けた前記
プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから構成した熱
電対の構造。 - 【請求項３】 一方の前記プリント帯はＷ−５％Ｒｅか
ら成り、他方の前記プリント帯はＷ−２６％Ｒｅから成
る請求項１又は２に記載の熱電対の構造。 - 【請求項４】 前記保護パイプはＳｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣ
から作製されている請求項１〜３のいずれか１項に記載
の熱電対の構造。 - 【請求項５】 前記感温部は、前記保護パイプの端部に
コーティングされたＳｉ3 Ｎ4 又はＳｉＣの薄膜を焼結
して構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載
の熱電対の構造。 - 【請求項６】 前記保護パイプの端部に設けた前記コネ
クタは、前記プリント帯にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ粉でメタラ
イズされてそれぞれ接続されたリード線から構成されて
いる請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱電対の構
造。 - 【請求項７】 前記保護パイプから突出する前記絶縁体
の部分の外面に配置されたＡｌ2 Ｏ3 製筒体上で互いに
ショートしないように前記プリント帯と前記リード線と
がそれぞれ接合されている請求項６に記載の熱電対の構
造。 - 【請求項８】 前記プリント帯がプリントされずに前記
絶縁体の表面が露出している部分は前記保護パイプの内
面に接着されている請求項１〜７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 |
|---|---|---|---|
| JP26906395A JP3550828B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP26906395A JP3550828B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電対の構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989683A true JPH0989683A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3550828B2 JP3550828B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=17467144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26906395A Expired - Fee Related JP3550828B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 熱電対の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3550828B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119426143A (zh) * | 2025-01-09 | 2025-02-14 | 厦门大学 | 一种喷印方法、钨铼超高温辐射温度传感器及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55121972A (en) * | 1979-03-09 | 1980-09-19 | Ngk Spark Plug Co | Airtightened silicon nitride sintered body |
| JPS55141035U (ja) * | 1979-03-30 | 1980-10-08 | ||
| JPS61246636A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-01 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 溶鋼連続測温用保護管 |
| JPS62170656U (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-29 | ||
| JPH02217361A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-08-30 | Bayer Ag | 反応―焼結された窒化ケイ素セラミックの製造方法、このようにして得られた窒化ケイ素セラミック、およびそれらの使用 |
| 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 JP26906395A patent/JP3550828B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPS55121972A (en) * | 1979-03-09 | 1980-09-19 | Ngk Spark Plug Co | Airtightened silicon nitride sintered body |
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| JPH02217361A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-08-30 | Bayer Ag | 反応―焼結された窒化ケイ素セラミックの製造方法、このようにして得られた窒化ケイ素セラミック、およびそれらの使用 |
| 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 |
|---|---|---|---|---|
| CN119426143A (zh) * | 2025-01-09 | 2025-02-14 | 厦门大学 | 一种喷印方法、钨铼超高温辐射温度传感器及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3550828B2 (ja) | 2004-08-04 |
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