JPH11166865A

JPH11166865A - 温度測定器

Info

Publication number: JPH11166865A
Application number: JP33411597A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suzuki; 洋鈴木; Sadakazu Takayama; 定和高山
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】熱電対の寿命が長い温度測定器を提供するこ
と。【解決手段】本発明の温度測定器は、耐火物からなる
先端閉止のパイプ状の外周保護管１と、外周保護管１の
内部に挿入され先端閉止のパイプ状のアルミナ内周保護
管２と、アルミナ内周保護管２の内部に挿入され軸長方
向に二本の挿通孔を持つアルミナ絶縁管３と、同挿通孔
に挿入され先端から突出した測温接点４１を持つ熱電対
４とを有する。アルミナ絶縁管３およびアルミナ内周保
護管２は、途中に継ぎ目が無く、一体成形されている。
それゆえ、アルミナ絶縁管３およびアルミナ内周保護管
２の継ぎ目を通して、熱電対４を劣化させる不純物ガス
が熱電対４まで侵入しないので、熱電対４は長寿命を発
揮する。なお、アルミナ内周保護管２およびアルミナ絶
縁管３を形成しているアルミナ材料の純度が、９９．５
％以上の高純度であれば、熱電対４の寿命はさらに延び
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属などの温
度を計測する温度測定器の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２に示すように、先端が閉じた
パイプ状の外周保護管１と、その内部に挿入された先端
が閉じたパイプ状のアルミナ内周保護管２と、アルミナ
内周保護管２の内部に挿入されたアルミナ絶縁管３’
と、アルミナ絶縁管３’に保持されている熱電対４とを
有する温度測定器がある。

【０００３】この温度測定器では、アルミナ内周保護管
２は、外周保護管１と同程度の長さの一体成形物であ
る。一方、アルミナ絶縁管３’は、熱電対４を通す二本
の挿通孔（図略）を持つ所定の長さの複数のアルミナパ
イプ３１〜３４・・・が軸方向に当接した状態で形成さ
れている。そして、アルミナ絶縁管３’のこれらの当接
部には、それぞれアルミナパイプ３１〜３４・・・の断
面（端面）Ｃが位置している。

【０００４】断面Ｃについて明示はされていないが、以
上のような構成に近い温度測定器の一例が、特許公報第
２５９６７８９号に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが前述の従来技
術の温度測定器では、アルミナ内周保護管２’およびア
ルミナ絶縁管３’が断面Ｃを持っていたので、断面Ｃか
ら外周保護管１などから発生する不純物のガスが内部に
侵入してしまっていた。それゆえ、熱電対４の白金など
が劣化して温度測定が不正確になったり、さらには熱電
対４が断線したりしてしまっており、熱電対４の寿命が
短かった。

【０００６】そこで本発明は、熱電対の寿命が長い温度
測定器を提供することを解決すべき課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の温度測定器は、
耐火物からなり先端閉止のパイプ状の外周保護管と、外
周保護管の内部に挿入され先端閉止のパイプ状のアルミ
ナ内周保護管と、アルミナ内周保護管の内部に挿入され
軸長方向に二本の挿通孔を持つアルミナ絶縁管と、挿通
孔に挿入され挿通孔の先端から突出した測温接点を持つ
熱電対とを有する。本発明の温度測定器の特徴は、アル
ミナ絶縁管およびアルミナ内周保護管には途中に断面が
無く、両者がそれぞれ一体成形されていることである。

【０００８】本発明の温度測定器では、アルミナ絶縁管
およびアルミナ内周保護管は、それぞれ途中に断面が無
い一体成形物であるので、断面から熱電対を劣化させる
ガスが侵入されることが防止されている。それゆえ、本
発明の温度測定器によれば、他の条件が同じであれば、
従来技術の断面Ｃがある温度測定器よりも長寿命が得ら
れるという効果がある。

【０００９】

【発明の実施の形態】ここで、アルミナ内周保護管およ
びアルミナ絶縁管を形成しているアルミナ材料の純度
は、できるだけ高い方が良く、少なくとも９９．５％以
上であることが望ましい。すると、アルミナ材料から放
出されるシリコン系の不純物ガス（熱電対の白金を劣化
させる）が減少するので、熱電対の劣化が防止され、温
度測定器はさらに長寿命になる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の温度測定器の実施例を複数示
し、本発明をさらに具体的に説明する。［実施例１］（実施例１の構成）本発明の実施例１の温度測定器は、
図１に示すように、外周側から中心に向かって順に、外
周保護管１、アルミナ内周保護管２、アルミナ絶縁管３
および熱電対４を有する。

【００１１】外周保護管１は、耐火物であるサーメット
（具体的にはＭｏＺｒＯ₂）からなり、先端が閉じてい
るパイプ状の保護管であって、その外径は２０ｍｍ、内
径は１０ｍｍ、全長は１０００ｍｍである。アルミナ内
周保護管２は、途中に断面がない一体成形物からなる先
端が閉じているパイプ状の保護管であって、外周保護管
１の内部に挿入されている。アルミナ内周保護管２の全
長は約１０００ｍｍであって、基端部（図１中の上端
部）で外周保護管１に対して保持されている。なお、ア
ルミナ内周保護管２の外径は８ｍｍ、内径は５ｍｍであ
る。

【００１２】アルミナ絶縁管３は、アルミナ内周保護管
２の内部に挿入されており、途中に断面がない一体成形
物であって、軸長方向に内径１ｍｍの二本の挿通孔（図
略）を持つ絶縁性の管である。アルミナ絶縁管３の全長
は約１０００ｍｍであって、基端部（図１中の上端部）
で外周保護管１およびアルミナ内周保護管２に対して保
持されている。なお、アルミナ絶縁管３の外径は４ｍｍ
である。

【００１３】ここで、アルミナ内周保護管３およびアル
ミナ絶縁管３を形成しているアルミナ材料は、純度９
９．７％のアルミナＡｌ₂Ｏ₃である。熱電対４は、線径
０．５ｍｍのＲタイプ（白金−白金ロジウム）の熱電対
である。熱電対４の陽脚および陰脚は、アルミナ絶縁管
３の二本の挿通孔にそれぞれ挿入されており、熱電対４
の測温接点４１はアルミナ絶縁管３の先端から突出して
いる。

【００１４】なお、外周保護管１、アルミナ内周保護管
２およびアルミナ絶縁管３とは、必ずしも互いに同軸で
あるとは限らず、多少は互いに偏っていることもある。
また、熱電対４に、Ｒタイプに替えてＢタイプ（Ｐｔ−
３０％Ｒｈ／Ｐｔ−６％Ｒｈ）を採用すれば、さらに高
温の計測にも対応できるようになる。（実施例１の作用効果）本実施例の温度測定器は、以上
のように構成されているので、以下のような作用効果を
発揮する。

【００１５】本実施例の温度測定器では、アルミナ内周
保護管２ばかりではなく、アルミナ絶縁管３も、途中に
断面が無い一体成形物であるので、断面から熱電対４を
劣化させるガスが侵入されることが防止されている。そ
れゆえ、本実施例の温度測定器によれば、他の条件が同
じであれば、従来技術のアルミナ絶縁管３’に断面Ｃが
ある温度測定器（図２参照）よりも、長寿命が得られる
という効果がある。

【００１６】また、この効果は、アルミナ内周保護管２
およびアルミナ絶縁管３を形成しているアルミナ材料の
純度が９９．７％と高いことによっても、助長されてい
る。［実施例２および実施例３］本発明の実施例２および実
施例３として、アルミナ内周保護管２およびアルミナ絶
縁管３を形成しているアルミナ材料の純度を実施例１よ
りも落とし、それぞれ９９．５％および９６．０％とし
た温度測定器を製作した。実施例２および実施例３にお
いて、その他の条件は全て実施例１と同一である。

【００１７】［比較例１および比較例例２］以上の各実
施例の温度測定器と異なる温度測定器との比較をして、
本発明の各実施例の効果を確認する目的で、比較例１お
よび比較例２の温度測定器を製作した。比較例１および
比較例２では、アルミナ内周保護管２およびアルミナ絶
縁管３を形成しているアルミナ材料の純度は、いずれも
９９．５％であって、前述の実施例２と同様である。

【００１８】比較例１の温度測定器では、アルミナ内周
保護管２は実施例２と同様に断面のない一体成型物であ
るが、アルミナ絶縁管３’は長さ１００ｍｍの管が１０
本つなげられて形成されている。それゆえ、アルミナ絶
縁管３’には、両端面の他に途中に９ヶ所の断面Ｃがあ
る。また、比較例２の温度測定器では、アルミナ内周保
護管２’（図略）およびアルミナ絶縁管３’の両方が、
それぞれ長さ１００ｍｍの管が１０本つなげられて形成
されている。それゆえ、両者２’，３’には、両端面の
他に途中にそれぞれ９ヶ所の断面Ｃがある。

【００１９】［各実施例等の比較検討］発明者らは、以
上の実施例１〜３および比較例１，２をそれぞれ１０本
ずつ製作し、１５５０℃の溶鋼に深さ２００ｍｍまで１
０時間連続して浸漬させ、その後大気中に１４時間以上
放置する試験を繰り返し行った。熱電対４の寿命（累積
浸漬時間）については、１０本の試料の平均値が取られ
た。その結果をまとめて次の表１に示す。

【００２０】

【表１】ただし、断面なし：全長１０００ｍｍにわたって一体成形断面あり：１００ｍｍの管を１０本つないで９ヶ所に断面熱電対の寿命：１０回の試験の平均値上記表１の実験結果から、実施例１の温度測定器は、従
来技術に相当する比較例１の温度測定器に比べて、熱電
対４の寿命が二倍に延びていることが分かる。

【００２１】また、実施例２と比較例１，２との比較に
より、同じ純度（９９．５％）のアルミナ材料からなる
アルミナ内周保護管２，２’およびアルミナ絶縁管３，
３’をもつ温度測定器であっても、断面Ｃの有無で寿命
が大幅に異なることが分かる。すなわち、アルミナ内周
保護管２の断面Ｃを無くして一体成形することにより、
熱電対４の寿命は比較例２の８０時間から比較例１の１
００時間に若干延びることが分かる。さらに、アルミナ
絶縁管３の断面Ｃをも無くして一体成形することによ
り、熱電対４の寿命は、比較例２の８０時間から実施例
２の１５０時間に大幅に延びることが分かる。

【００２２】そのうえ、アルミナ内周保護管２およびア
ルミナ絶縁管３のアルミナ材料の純度を９９．７％にま
で高めれば、実施例１のように熱電対４の寿命を２００
時間にまで延ばすことができる。以上の比較検討結果か
ら、本発明の温度測定器によれば、熱電対４の寿命を延
命することが可能であるという効果があることが明らか
にされた。

【００２３】［実施例１の変形態様］実施例１の変形態
様１として、外周保護管１とアルミナ内周保護管２との
隙間、およびアルミナ内周保護管２とアルミナ絶縁管３
との隙間に、純度９９．７％以上のアルミナＡｌ₂Ｏ₃か
らなるアルミナ粉末を充填した温度測定器の実施が可能
である。アルミナ粉末５の平均粒径は、例えば３００μ
ｍのように、４５μｍより大きく１０００μｍ未満であ
ることが望ましい。

【００２４】アルミナ粉末は熱伝導度が高いので、外周
保護管１からの熱はアルミナ内周保護管２へ速やかに伝
導され、同様にアルミナ内周保護管２からの熱は熱電対
４の測温接点４１に速やかに伝導される作用がある。そ
れゆえ、本変形態様の温度測定器によれば、熱電対４の
応答時間が短くなり、より短時間のうちに溶融金属等の
温度測定が可能になるという効果がある。

【００２５】ここで、上記アルミナ粉末の純度は９９．
７％以上であるから、アルミナ粉末に含まれるシリコン
等の不純物によって熱電対４が劣化することがほとんど
無い。それゆえ、本変形態様の温度測定器は、前述の実
施例１の温度測定器と同様に長寿命である。また、アル
ミナ粉末の平均粒径が４５μｍより大きく１０００μｍ
未満であるから、熱電対４の応答時間が長くなることな
しに、アルミナ粉末の熱膨張による破損が防止される
（前述の実施例１の温度測定器では、アルミナ粉末がな
いのでその熱膨張による破損もない）。

【００２６】したがって、本変形態様の温度測定器によ
れば、前述の実施例１の温度測定器よりも短時間のうち
に溶融金属等の温度測定を可能としながら、熱電対４の
寿命が短くなることがないという効果がある。［各実施例の変形態様］前述の実施例１〜３の変形態様
として、熱電対４の測温接点４１のある先端部付近で
は、アルミナ内周保護管２およびアルミナ絶縁管３に所
定区間にわたって断面Ｃがなく、逆の基端部付近にだけ
断面Ｃがある温度測定器の実施も可能である。ここで、
上記先端部から少なくとも室温に近い部分か、室温に近
い補償接点の付近までは断面Ｃが無く、アルミナ内周保
護管２およびアルミナ絶縁管３は一体成形されているこ
とが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の温度測定器の構成を示す側断面図

【図２】従来技術の温度測定器の構成を示す側断面図

【符号の説明】

１：外周保護管２：アルミナ内周保護管３：ア
ルミナ絶縁管４：熱電対４１：測温接点Ｃ：断面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火物からなる先端閉止のパイプ状の外
周保護管と、該外周保護管の内部に挿入され先端閉止の
パイプ状のアルミナ内周保護管と、該アルミナ内周保護
管の内部に挿入され軸長方向に二本の挿通孔を持つアル
ミナ絶縁管と、該挿通孔に挿入され該挿通孔の先端から
突出した測温接点を持つ熱電対とを有する温度測定器に
おいて、前記アルミナ内周保護管および前記アルミナ絶縁管は、
途中に断面が無く、それぞれ一体成形されていることを
特徴とする温度測定器。
【請求項２】前記アルミナ内周保護管および前記アル
ミナ絶縁管を形成しているアルミナ材料の純度は、９
９．５％以上である、請求項１記載の温度測定器。