JPH1123374A - Thermometer for heat treatment furnace - Google Patents

Thermometer for heat treatment furnace

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Publication number
JPH1123374A
JPH1123374A JP18749197A JP18749197A JPH1123374A JP H1123374 A JPH1123374 A JP H1123374A JP 18749197 A JP18749197 A JP 18749197A JP 18749197 A JP18749197 A JP 18749197A JP H1123374 A JPH1123374 A JP H1123374A
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JP
Japan
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platinum
heat treatment
thermometer
treatment furnace
tube
Prior art date
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Pending
Application number
JP18749197A
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Japanese (ja)
Inventor
Masamitsu Ueno
正光 上野
Kazuhiko Kato
和彦 加藤
Keiichiro Matsushita
桂一郎 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Furuya Metal Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Furuya Metal Co Ltd
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Publication date
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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温でも長時間使用可能な熱処理炉用温度計
を提供する。 【解決手段】 先端部に白金と白金ロジウムからなる熱
電対19を配した絶縁管18を炭化ケイ素からなる保護
管20内に収容してなる熱処理炉用温度計16Aにおい
て、上記絶縁管18の先端部に、上記熱電対19を覆う
白金または白金ロジウムからなるキャップ本体25と、
このキャップ本体25の外面を被覆するイリジウムまた
はイリジウム合金からなる被覆層26とを有する保護キ
ャップ21を取付けている。
[PROBLEMS] To provide a thermometer for a heat treatment furnace which can be used for a long time even at a high temperature. SOLUTION: In a heat treatment furnace thermometer 16A in which an insulating tube 18 provided with a thermocouple 19 made of platinum and platinum rhodium at a tip portion in a protective tube 20 made of silicon carbide, a tip of the insulating tube 18 is provided. A cap body 25 made of platinum or platinum rhodium covering the thermocouple 19;
A protective cap 21 having a coating layer 26 made of iridium or an iridium alloy that covers the outer surface of the cap body 25 is attached.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理炉用温度計
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermometer for a heat treatment furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造においては、被処理体
である半導体ウエハに酸化、拡散、アニールなどの熱処
理を施すために、各種の熱処理炉が使用されている。そ
して、この熱処理炉の炉内温度を測定するために、図1
0に示すような温度計16が使用されている。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, various heat treatment furnaces are used to perform heat treatment such as oxidation, diffusion and annealing on a semiconductor wafer to be processed. In order to measure the temperature inside the heat treatment furnace, FIG.
A thermometer 16 as shown in FIG.

【0003】この温度計16は、絶縁管18と、この絶
縁管18の先端部に配した熱電対19と、この熱電対1
9を含む絶縁管18を収容する保護管20とから主に構
成されている。上記熱電対19としては、高温領域例え
ば1050〜1250℃での温度測定が可能な熱電対、
例えば白金と白金ロジウムからなる熱電対が好ましい。
また、上記保護管20の材料としては、石英材の常用温
度以上の高温領域で安定した性能で使用できる材料とし
て半導体製造装置等に使用されている炭化ケイ素が好ま
しい。
The thermometer 16 comprises an insulating tube 18, a thermocouple 19 disposed at the tip of the insulating tube 18, and a thermocouple 1.
And a protection tube 20 for accommodating the insulating tube 18 including the insulating tube 9. As the thermocouple 19, a thermocouple capable of measuring a temperature in a high temperature region, for example, 1050 to 1250 ° C.,
For example, a thermocouple made of platinum and platinum rhodium is preferable.
The material of the protective tube 20 is preferably silicon carbide which is used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like as a material which can be used with a stable performance in a high temperature region higher than a normal temperature of a quartz material.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記熱
処理炉用温度計においては、1050〜1250℃の高
温領域では熱電対19の白金または白金ロジウムが保護
管20の成分であるケイ素と反応して低融点合金化す
る。このため、熱電対19が短時間で起電力低下や断線
を引き起こしやすくなり、温度測定ができなくなる場合
がある。
However, in the above-mentioned thermometer for a heat treatment furnace, in a high temperature range of 1050 to 1250 ° C., platinum or platinum rhodium of the thermocouple 19 reacts with silicon which is a component of the protection tube 20 to lower the temperature. Alloy to melting point. For this reason, the thermocouple 19 tends to cause a decrease in electromotive force or disconnection in a short period of time, and may not be able to perform temperature measurement.

【0005】そこで、本発明は、上記課題を解決すべく
なされたものである。本発明の目的は、高温でも長時間
使用可能な熱処理炉用温度計を提供することにある。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems. An object of the present invention is to provide a thermometer for a heat treatment furnace that can be used for a long time even at a high temperature.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のうち請求項1に係る発明は、先端部に白金と
白金ロジウムからなる熱電対を配した絶縁管を炭化ケイ
素からなる保護管内に収容してなる熱処理炉用温度計に
おいて、上記絶縁管の先端部に、上記熱電対を覆う白金
または白金ロジウムからなるキャップ本体と、このキャ
ップ本体の外面を被覆するイリジウムまたはイリジウム
合金からなる被覆層とを有する保護キャップを取付けた
ことを特徴とする。上記温度計によれば、絶縁管の先端
部に取付けた保護キャップが熱電対と同じ材質である白
金または白金ロジウムからなるキャップ本体の外面に、
保護管の成分であるケイ素に対して化学的に安定なイリ
ジウムまたはイリジウム合金からなる被覆層を設けてな
るため、熱処理炉の使用温度が1250℃と高温になっ
ても、ケイ素と白金または白金ロジウムが反応すること
がなく、熱電対の低融点合金化を防止することができ、
高温での長期使用が可能となる。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is a method for protecting an insulating tube made of silicon carbide having a thermocouple made of platinum and platinum rhodium at the tip. In a thermometer for a heat treatment furnace housed in a tube, a tip body of the insulating tube is made of platinum or platinum rhodium covering the thermocouple, and iridium or an iridium alloy covering the outer surface of the cap body. A protective cap having a coating layer is attached. According to the thermometer, the protective cap attached to the distal end of the insulating tube has an outer surface of a cap body made of platinum or platinum rhodium, which is the same material as the thermocouple,
Since a coating layer made of iridium or an iridium alloy that is chemically stable with respect to silicon as a component of the protective tube is provided, even if the operating temperature of the heat treatment furnace is as high as 1250 ° C., silicon and platinum or platinum rhodium are used. Does not react, it can prevent the low melting point alloying of the thermocouple,
Long-term use at high temperatures becomes possible.

【0007】請求項2に係る発明は、先端部に白金と白
金ロジウムからなる熱電対を配した絶縁管を炭化ケイ素
からなる保護管内に収容してなる熱処理炉用温度計にお
いて、上記絶縁管の先端部に、上記熱電対を覆う白金ま
たは白金ロジウムからなる内側キャップと、この内側キ
ャップの外側を覆うイリジウムまたはイリジウム合金か
らなる外側キャップとを有する二重の保護キャップを取
付けたことを特徴とする。上記温度計によれば、絶縁管
の先端部に取付けた保護キャップが熱電対と同じ材質で
ある白金または白金ロジウムからなる内側キャップと、
保護管の成分であるケイ素に対して化学的に安定なイリ
ジウムまたはイリジウム合金からなる外側キャップとの
二重構造からなるため、熱処理炉の使用温度が1250
℃と高温になっても、ケイ素と白金または白金ロジウム
が反応することがなく、熱電対の低融点合金化を防止す
ることができ、高温での長期使用が可能となる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a thermometer for a heat treatment furnace in which an insulating tube having a thermocouple made of platinum and platinum-rhodium at its tip is housed in a protective tube made of silicon carbide. A double protective cap having an inner cap made of platinum or platinum-rhodium covering the thermocouple and an outer cap made of iridium or an iridium alloy covering the outside of the inner cap is attached to the tip. . According to the thermometer, an inner cap made of platinum or platinum rhodium, which is the same material as the thermocouple, has a protective cap attached to the distal end of the insulating tube,
Since the protective cap has a dual structure with an outer cap made of iridium or an iridium alloy that is chemically stable to silicon as a component of the protective tube, the operating temperature of the heat treatment furnace is 1250.
Even at temperatures as high as ° C., silicon and platinum or platinum rhodium do not react, preventing the low melting point alloying of thermocouples and allowing long-term use at high temperatures.

【0008】請求項3に係る発明は、先端部に白金と白
金ロジウムからなる熱電対を配した絶縁管を炭化ケイ素
からなる保護管内に収容してなる熱処理炉用温度計にお
いて、上記絶縁管の先端部に、上記熱電対を覆う白金ま
たは白金ロジウムからなるキャップ本体と、このキャッ
プ本体の外面を被覆するアルミナからなる被覆層とを有
する保護キャップを取付けたことを特徴とする。上記温
度計によれば、絶縁管の先端部に取付けた保護キャップ
が熱電対と同じ材質である白金または白金ロジウムから
なるキャップ本体の外面に、保護管の成分であるケイ素
に対して化学的に安定なアルミナからなる被覆層を設け
てなるため、熱処理炉の使用温度が1250℃と高温に
なっても、ケイ素と白金または白金ロジウムが反応する
ことがなく、熱電対の低融点合金化を防止することがで
き、高温での長期使用が可能となる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a thermometer for a heat treatment furnace in which an insulating tube having a thermocouple made of platinum and platinum rhodium disposed at a tip portion is housed in a protective tube made of silicon carbide. A protective cap having a cap body made of platinum or platinum rhodium covering the thermocouple and a coating layer made of alumina covering the outer surface of the cap body is attached to the tip. According to the thermometer, the protective cap attached to the tip of the insulating tube is formed on the outer surface of the cap body made of platinum or platinum rhodium, which is the same material as the thermocouple, chemically with respect to silicon, which is a component of the protective tube. Since a coating layer made of stable alumina is provided, even if the operating temperature of the heat treatment furnace is as high as 1250 ° C., silicon and platinum or platinum rhodium do not react, preventing the low-melting alloy of the thermocouple. And can be used for a long time at a high temperature.

【0009】[0009]

【実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添付図面
に基づいて詳述する。図1は本発明の第1の実施の形態
に係る熱処理炉用温度計を示す一部断面側面図、図2は
図1の熱処理炉用温度計が使用される熱処理炉の一例を
示す断面図、図3は図1の熱処理炉用測温計の要部拡大
断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional side view showing a thermometer for a heat treatment furnace according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a heat treatment furnace using the thermometer for a heat treatment furnace of FIG. FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the thermometer for a heat treatment furnace in FIG.

【0010】先ず、本発明の実施の形態に係る熱処理炉
用温度計が使用される熱処理炉の一例について説明す
る。図2において、1は被処理体である半導体ウエハW
を高温下で処理する縦型の熱処理炉で、この熱処理炉1
は下端が開口した縦長円筒状の反応管2を有している。
この反応管2は、例えば石英により形成されており、そ
の下端側面部には、処理ガスを導入する導入管部3と、
処理後の廃ガスを排出する図示しない排出管部が設けら
れている。上記反応管2は、中央に開口部を有するベー
スプレート4に取付具5を介して取付けられている。な
お、反応管2は、内管と外管の二重管構造になっていて
もよい。
First, an example of a heat treatment furnace using the heat treatment furnace thermometer according to the embodiment of the present invention will be described. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a semiconductor wafer W as an object to be processed.
Is a vertical heat treatment furnace for treating
Has a vertically long cylindrical reaction tube 2 whose lower end is open.
The reaction tube 2 is formed of, for example, quartz, and has an introduction tube portion 3 for introducing a processing gas at a lower side surface thereof,
A not-shown discharge pipe for discharging the waste gas after the treatment is provided. The reaction tube 2 is attached via a fixture 5 to a base plate 4 having an opening at the center. The reaction tube 2 may have a double tube structure of an inner tube and an outer tube.

【0011】上記反応管2の周囲には、反応管2内を加
熱するヒータ6が設けられている。このヒータ6は、反
応管2の周囲を取り囲む断熱材7と、この断熱材7の内
周に螺旋状等に配設された抵抗発熱線8とから主に構成
されている。ヒータ6には、温度センサ9が設けられて
いる。ヒータ6は、高さ方向に複数のゾーンに分割さ
れ、各ゾーン毎に独立して温度制御されるように構成さ
れていることが好ましい。上記ヒータ6は、上記ベース
プレート4上に設置されている。反応管2とヒータ6の
間には、均熱管10が設けられていることが好ましい。
A heater 6 for heating the inside of the reaction tube 2 is provided around the reaction tube 2. The heater 6 mainly includes a heat insulating material 7 surrounding the periphery of the reaction tube 2 and a resistance heating wire 8 spirally arranged on the inner periphery of the heat insulating material 7. The heater 6 is provided with a temperature sensor 9. It is preferable that the heater 6 is divided into a plurality of zones in the height direction, and that the temperature is controlled independently for each zone. The heater 6 is provided on the base plate 4. It is preferable that a soaking tube 10 is provided between the reaction tube 2 and the heater 6.

【0012】上記反応管2の下方には、その開口端を開
閉する蓋体11が配置され、この蓋体11上には多数枚
の半導体ウエハWを水平状態で上下方向に所定間隔で多
段に支持するウエハボート12が保温筒13を介して載
置されている。上記蓋体11は、昇降機構14の昇降台
15上に取付けられている。この昇降機構14により、
反応管2内へのウエハボート12の搬入搬出、及び上記
蓋体11の開閉が行われる。
A lid 11 for opening and closing the open end of the reaction tube 2 is disposed below the reaction tube 2. On the lid 11, a large number of semiconductor wafers W are horizontally arranged at predetermined intervals in multiple stages. A supporting wafer boat 12 is placed via a heat retaining tube 13. The lid 11 is mounted on a lift 15 of a lift 14. With this elevating mechanism 14,
The loading and unloading of the wafer boat 12 into and from the reaction tube 2 and the opening and closing of the lid 11 are performed.

【0013】このように構成された熱処理炉1の炉内の
温度を検出するために、反応管2内や反応管2と均熱管
10の間に熱処理炉用温度計(熱処理炉用温度センサと
もいう。以下、単に温度計という。)16Aが挿入配置
される。図2には、反応管2と均熱管10の間に挿入配
置するタイプと、反応管2内に下方から蓋体11を貫通
して挿入配置するタイプの温度計16Aが示されてい
る。後者のタイプの温度計16Aは、昇降台15にブラ
ケット17を介して取付けられている。上記温度計16
Aは、炉内の温度を計測する場合の他に、ヒータ6に設
けられた温度センサ9の検査や較正を行う場合にも使用
可能である。
In order to detect the temperature in the furnace of the heat treatment furnace 1 configured as described above, a thermometer for the heat treatment furnace (also a temperature sensor for the heat treatment furnace) is used in the reaction tube 2 or between the reaction tube 2 and the soaking tube 10. Hereinafter, simply referred to as a thermometer.) 16A is inserted and arranged. FIG. 2 shows a thermometer 16 </ b> A inserted between the reaction tube 2 and the soaking tube 10 and a thermometer 16 </ b> A inserted into the reaction tube 2 from below through the lid 11. The latter type of thermometer 16 </ b> A is mounted on a lift 15 via a bracket 17. The thermometer 16
A can be used not only for measuring the temperature inside the furnace, but also for inspecting and calibrating the temperature sensor 9 provided in the heater 6.

【0014】上記温度計16Aは、図1に示すように、
長尺な絶縁管18と、この絶縁管18の先端部に配した
熱電対19と、この熱電対19を含む絶縁管18を収容
する保護管20とを備えており、その絶縁管18の先端
部に後述する如く熱電対19を覆って保護する保護キャ
ップ21を取付けたことを特徴としている。上記絶縁管
18は、絶縁性および耐熱性に優れた材料例えばアルミ
ナ(Al23)のセラミックにより形成されていること
が好ましい。この絶縁管18には、熱電対19の素線1
9a,19bを個別に挿通する挿通孔22が軸方向に設
けられている。絶縁管18の先端部には、熱電対19と
保護キャップ21とが直接触れないように熱電対19を
収容する凹部23または切欠部が形成されていることが
好ましい。
The thermometer 16A is, as shown in FIG.
It has a long insulating tube 18, a thermocouple 19 disposed at the tip of the insulating tube 18, and a protective tube 20 for housing the insulating tube 18 including the thermocouple 19. A protection cap 21 for covering and protecting the thermocouple 19 is attached to the portion as described later. The insulating tube 18 is preferably formed of a material having excellent insulation and heat resistance, for example, alumina (Al 2 O 3 ) ceramic. The insulating tube 18 has a wire 1 of a thermocouple 19 attached thereto.
Insertion holes 22 for individually inserting 9a and 19b are provided in the axial direction. It is preferable that a concave portion 23 or a cutout for accommodating the thermocouple 19 is formed at the distal end of the insulating tube 18 so that the thermocouple 19 does not directly touch the protective cap 21.

【0015】上記熱電対19としては、高温領域を安定
して精度よく測定することができる白金と白金ロジウム
からなる熱電対、具体的には、純白金線と白金(Pt)
87%、ロジウム(Rh)13%の合金線の組合せから
なるR熱電対が用いられる。上記保護管20は、石英よ
りも高い温度領域での使用に耐え、かつ半導体ウエハに
対して汚染源にならない材料として炭化ケイ素(Si
C)により形成されている。保護管20は、一端が開口
しており、その開口端より上記絶縁管18が保護管20
と非接触状態で挿入される。温度計16Aが反応管2と
均熱管10の間に挿入配置されるタイプの場合、保護管
20の開口端は、例えばアルミナ接着剤(商品名:アロ
ンセラミック、スミセラム等)よりなる封止材24によ
り封止されることが好ましい。
As the thermocouple 19, a thermocouple made of platinum and platinum rhodium capable of stably and accurately measuring a high-temperature region, specifically, a pure platinum wire and platinum (Pt)
An R thermocouple composed of a combination of alloy wires of 87% and rhodium (Rh) 13% is used. The protective tube 20 is made of silicon carbide (Si) as a material that withstands use in a temperature range higher than quartz and does not become a contamination source for a semiconductor wafer.
C). One end of the protective tube 20 is open, and the insulating tube 18 is connected to the protective tube 20 from the open end.
Is inserted in a non-contact state. In the case of the type in which the thermometer 16A is inserted and arranged between the reaction tube 2 and the soaking tube 10, the opening end of the protection tube 20 is made of a sealing material 24 made of, for example, an alumina adhesive (trade name: Aron Ceramic, Sumiceram, etc.). It is preferable to seal with.

【0016】上記絶縁管18の先端部に被せて取付けら
れる保護キャップ21は、図3にも示すように、熱電対
19と同じ材質である白金または白金ロジウムからなる
キャップ本体25と、このキャップ本体25の外面に被
覆されたイリジウムまたはイリジウム合金からなる被覆
層26とから主に構成されている。上記保護キャップ2
1の母材であるキャップ本体25は、絶縁管18の先端
部に嵌合被冠されるキャップ状に形成されている。
As shown in FIG. 3, the protective cap 21 attached to the distal end of the insulating tube 18 includes a cap main body 25 made of the same material as the thermocouple 19, such as platinum or platinum rhodium. And an outer layer 25 made of iridium or an iridium alloy. The above protective cap 2
The cap body 25, which is the first base material, is formed in a cap shape fitted and covered with the tip of the insulating tube 18.

【0017】このキャップ本体25の外表面にイリジウ
ムまたはイリジウム合金の被覆層26を形成する方法と
しては、例えばスパッタや蒸着により膜付けする方法
や、イリジウム化合物を塗布する方法が好適である。こ
のように構成された保護キャップ21を上記絶縁管18
の先端部に嵌合装着したなら、保護キャップ21の脱落
防止、キャップ本体25の露出端面の保護およびケイ素
の浸入防止のために、保護キャップ21の端縁部を絶縁
管18上に接着材27で接着封止しておくことが好まし
い。
As a method of forming the coating layer 26 of iridium or an iridium alloy on the outer surface of the cap body 25, a method of applying a film by, for example, sputtering or vapor deposition, or a method of applying an iridium compound is preferable. The protective cap 21 configured as described above is attached to the insulating tube 18.
Of the protective cap 21 on the insulating tube 18 to prevent the protective cap 21 from falling off, protect the exposed end face of the cap body 25 and prevent silicon from entering. It is preferable to seal and bond with.

【0018】このように構成された第1の実施の形態に
係る熱処理炉用温度計16Aによれば、絶縁管18の先
端部に取付けた保護キャップ21が熱電対19と同じ材
質である白金または白金ロジウムからなるキャップ本体
25の外面に、保護管20の成分であるケイ素に対して
化学的に安定な性質を有するイリジウムまたはイリジウ
ム合金からなる被覆層26を設けてなるため、熱処理炉
1の使用温度が1250℃と高温になっても、ケイ素と
白金または白金ロジウムが反応することがなく、熱電対
19の低融点合金化を防止することができ、高温での長
期使用が可能となる。なお、上記被覆層26により、熱
電対19だけでなく、保護キャップ21のキャップ本体
25自体の低融点合金化をも防止することができ、耐久
性の向上が図れる。
According to the heat treatment furnace thermometer 16A according to the first embodiment thus configured, the protection cap 21 attached to the tip of the insulating tube 18 is made of platinum or the same material as the thermocouple 19. Since a coating layer 26 made of iridium or an iridium alloy having a property chemically stable with respect to silicon as a component of the protective tube 20 is provided on an outer surface of a cap body 25 made of platinum rhodium, the heat treatment furnace 1 is used. Even when the temperature is as high as 1250 ° C., silicon and platinum or platinum rhodium do not react with each other, so that the low-melting alloy of the thermocouple 19 can be prevented, and long-term use at high temperature is possible. The covering layer 26 can prevent not only the thermocouple 19 but also the cap body 25 of the protective cap 21 itself from being alloyed with a low melting point, thereby improving durability.

【0019】図4および図5は、本発明の第2および第
3の実施の形態に係る熱処理炉用温度計を示す要部拡大
断面図であり、これらの図において上記図3と同一部分
には同一参照符合を付してある。先ず、図4の熱処理炉
用温度計16Bにおいては、絶縁管18の先端部に取付
けられる保護キャップ21が、熱電対19と同じ材質で
ある白金または白金ロジウムからなるキャップ本体25
と、このキャップ本体25の外面を被覆するアルミナか
らなる被覆層26とから主に構成されている。上記キャ
ップ本体25の外表面にアルミナ(Al23)からなる
被覆層26を形成する方法としては、ペースト状のアル
ミナであるアルミナペーストを塗布する方法が好適であ
る。
FIGS. 4 and 5 are enlarged cross-sectional views showing the main parts of a thermometer for a heat treatment furnace according to the second and third embodiments of the present invention. Have the same reference numerals. First, in the thermometer 16B for the heat treatment furnace shown in FIG.
And a coating layer 26 made of alumina for coating the outer surface of the cap body 25. As a method of forming the coating layer 26 made of alumina (Al 2 O 3 ) on the outer surface of the cap main body 25, a method of applying an alumina paste, which is a paste-like alumina, is preferable.

【0020】上述の第2の実施の形態に係る熱処理炉用
温度計16Bにおいても、絶縁管18の先端部に取付け
た保護キャップ21が熱電対19と同じ材質である白金
または白金ロジウムからなるキャップ本体25の外面
に、保護管20の成分であるケイ素に対して化学的に安
定な性質を有するアルミナからなる被覆層26を設けて
なるため、熱処理炉1の使用温度が1250℃と高温に
なっても、ケイ素と白金または白金ロジウムが反応する
ことがなく、熱電対19の低融点合金化を防止すること
ができ、高温での長期使用が可能となる。なお、上記保
護キャップ21の外径が大きくなるのを防止するため
に、絶縁管18の先端部に絶縁管18の外径よりも小さ
い小径部28を形成し、この小径部28に対応する大き
さの保護キャップ21を形成して取付けるようにしても
よい。
In the thermometer 16B for the heat treatment furnace according to the second embodiment, the protective cap 21 attached to the distal end of the insulating tube 18 is also made of the same material as the thermocouple 19, such as platinum or platinum rhodium. Since the outer surface of the main body 25 is provided with the coating layer 26 made of alumina chemically stable to silicon as a component of the protective tube 20, the operating temperature of the heat treatment furnace 1 becomes as high as 1250 ° C. However, silicon and platinum or platinum rhodium do not react with each other, so that the low-melting alloy of the thermocouple 19 can be prevented, and long-term use at a high temperature becomes possible. In order to prevent the outer diameter of the protective cap 21 from increasing, a small-diameter portion 28 smaller than the outer diameter of the insulating tube 18 is formed at the distal end of the insulating tube 18, and a size corresponding to the small-diameter portion 28 is formed. The protective cap 21 may be formed and attached.

【0021】図5の熱処理炉用温度計16Cにおいて
は、絶縁管18の先端部に取付けられる保護キャップ2
1が、熱電対19と同じ材質の白金または白金ロジウム
からなる内側キャップ21aと、この内側キャップ21
aの外側を覆うイリジウムまたはイリジウム合金からな
る外側キャップ21bとを有する二重の保護キャップと
して形成されている。内側キャップ21aと外側キャッ
プ21bは、それぞれ0.1〜0.3mmの薄肉キャッ
プとして作製し、その外側キャップ21b内に内側キャ
ップ21aを挿入して溶接により接合することが好まし
い。
In the thermometer 16C for the heat treatment furnace shown in FIG.
1 is an inner cap 21a made of platinum or platinum rhodium of the same material as the thermocouple 19;
a is formed as a double protective cap having an outer cap 21b made of iridium or an iridium alloy that covers the outside of a. The inner cap 21a and the outer cap 21b are preferably formed as thin caps each having a thickness of 0.1 to 0.3 mm, and the inner cap 21a is preferably inserted into the outer cap 21b and joined by welding.

【0022】上記第3の実施の形態に係る熱処理炉用温
度計16Cによれば、絶縁管18の先端部に取付けた保
護キャップ21が熱電対19と同じ材質である白金また
は白金ロジウムからなる内側キャップ21aと、保護管
20の成分であるケイ素に対して化学的に安定な性質を
有するイリジウムまたはイリジウム合金からなる外側キ
ャップ21bとの二重構造からなるため、熱処理炉1の
使用温度が1250℃と高温になっても、ケイ素と白金
または白金ロジウムが反応することがなく、熱電対19
の低融点合金化を防止することができ、高温での長期使
用が可能となる。
According to the thermometer 16C for the heat treatment furnace according to the third embodiment, the protective cap 21 attached to the tip of the insulating tube 18 is made of the same material as the thermocouple 19, such as platinum or platinum rhodium. Since it has a double structure of the cap 21a and the outer cap 21b made of iridium or an iridium alloy having a property chemically stable to silicon as a component of the protective tube 20, the operating temperature of the heat treatment furnace 1 is 1250 ° C. And platinum or platinum rhodium do not react even when the temperature becomes high, and the thermocouple 19
Can be prevented from being alloyed at a low melting point, and can be used for a long time at a high temperature.

【0023】熱電対劣化比較試験用として図6ないし図
7に示すような熱処理炉用温度計16Tを作製し、この
熱処理炉用温度計16Tを用いて大気中1250℃にて
熱起電力劣化試験を行い、それらを比較した。この熱処
理炉用温度計16Tは、一つの保護管20内に上記第1
〜第3の実施の形態に係る温度計16A〜16Cの保護
キャップ21を有する3本の絶縁管18と従来の温度計
16の保護キャップを有しない絶縁管18とを挿入して
構成されている。上記熱電対劣化試験の結果、図8に示
すように、従来の熱処理炉用温度計16は、1250℃
に到達してから3.5時間後に起電力劣化が見られ、4
時間後に断線してしまった。これに対して、上記第1〜
第3の実施の形態に係る熱処理炉用温度計16A〜16
Cの方は、1250℃で1000時間の使用においても
起電力の値はほとんど一定であり、断線もなかった。な
お、試験終了後の熱処理炉用温度計の状態については、
保護キャップ21の被覆層26表面や二重キャップの外
側キャップ21b表面に若干の変色が見られたが、熱電
対への影響はほとんどなかった。
A thermometer 16T for a heat treatment furnace as shown in FIGS. 6 and 7 was prepared for a thermocouple deterioration comparison test, and a thermoelectromotive force deterioration test was performed at 1250 ° C. in the atmosphere using the thermometer 16T for the heat treatment furnace. And compared them. The thermometer 16T for the heat treatment furnace is provided with the first
The third embodiment is configured by inserting three insulating tubes 18 having the protective caps 21 of the thermometers 16A to 16C according to the third embodiment and the insulating tube 18 of the conventional thermometer 16 without the protective cap. . As a result of the thermocouple deterioration test, as shown in FIG.
3.5 hours after reaching, the electromotive force degradation was observed,
After an hour, it was disconnected. In contrast, the above first to first
Heat treatment furnace thermometers 16A to 16A according to third embodiment
In the case of C, the value of the electromotive force was almost constant even after use at 1250 ° C. for 1000 hours, and there was no disconnection. In addition, about the state of the thermometer for the heat treatment furnace after the test,
Some discoloration was observed on the surface of the coating layer 26 of the protective cap 21 and the surface of the outer cap 21b of the double cap, but there was almost no effect on the thermocouple.

【0024】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の
設計変更等が可能である。例えば、絶縁管18の先端部
には、熱電対19を収容する凹部23ないし切欠部が設
けられていることが望ましいが、設けられていなくても
よい。
The embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes and the like can be made without departing from the gist of the present invention. Is possible. For example, it is desirable that a concave portion 23 or a notch portion for accommodating the thermocouple 19 is provided at the distal end portion of the insulating tube 18, but it is not necessary to provide the concave portion 23.

【0025】上記実施の形態では、反応管2と均熱管1
0の間に挿入するタイプとして保護管20の開口端を封
止材24で封止した温度計が示されているが、反応管2
内に挿入するタイプの場合には、図9に示すように、例
えばシリコン系の素材からなる第1の熱収縮チューブ3
0で保護管20の開口端を封止するように絶縁管18を
被覆し、更にブラケット17と保護管20と第1の熱収
縮チューブ30を同様に第2の熱収縮チューブ31で被
覆し、保護管20の開口端と絶縁管18およびブラケッ
ト17を封止固定することが好ましい。
In the above embodiment, the reaction tube 2 and the soaking tube 1
A thermometer in which the opening end of the protective tube 20 is sealed with a sealing material 24 is shown as a type inserted between the reaction tubes 2 and 0.
In the case of a type inserted into the first heat-shrinkable tube 3 as shown in FIG.
0, the insulating tube 18 is covered so as to seal the open end of the protection tube 20, and the bracket 17, the protection tube 20, and the first heat shrink tube 30 are similarly covered with the second heat shrink tube 31, It is preferable to seal and fix the opening end of the protection tube 20 with the insulating tube 18 and the bracket 17.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な効果を奏することができる。
In summary, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0027】(1)請求項1の熱処理炉用温度計によれ
ば、絶縁管の先端部に取付けた保護キャップが熱電対と
同じ材質である白金または白金ロジウムからなるキャッ
プ本体の外面に、保護管の成分であるケイ素に対して化
学的に安定なイリジウムまたはイリジウム合金からなる
被覆層を設けてなるため、熱処理炉の使用温度が125
0℃と高温になっても、ケイ素と白金または白金ロジウ
ムが反応することがなく、熱電対の低融点合金化を防止
することができ、高温での長期使用が可能となる。
(1) According to the thermometer for a heat treatment furnace of the first aspect, the protective cap attached to the tip of the insulating tube is protected on the outer surface of the cap body made of platinum or platinum rhodium, which is the same material as the thermocouple. Since a coating layer made of iridium or an iridium alloy that is chemically stable to silicon as a component of the tube is provided, the operating temperature of the heat treatment furnace is 125.
Even at a high temperature of 0 ° C., silicon and platinum or platinum rhodium do not react, preventing the thermocouple from being alloyed at a low melting point, and allowing long-term use at a high temperature.

【0028】(2)請求項2の熱処理炉用温度計によれ
ば、絶縁管の先端部に取付けた保護キャップが熱電対と
同じ材質である白金または白金ロジウムからなる内側キ
ャップと、保護管の成分であるケイ素に対して化学的に
安定なイリジウムまたはイリジウム合金からなる外側キ
ャップとの二重構造からなるため、熱処理炉の使用温度
が1250℃と高温になっても、ケイ素と白金または白
金ロジウムが反応することがなく、熱電対の低融点合金
化を防止することができ、高温での長期使用が可能とな
る。
(2) According to the thermometer for a heat treatment furnace of the present invention, the protective cap attached to the tip of the insulating tube is made of platinum or platinum rhodium, which is the same material as the thermocouple, Since it has a double structure with an outer cap made of iridium or an iridium alloy that is chemically stable to silicon as a component, even when the operating temperature of the heat treatment furnace is as high as 1250 ° C., silicon and platinum or platinum rhodium are used. Does not react, it is possible to prevent the thermocouple from being alloyed at a low melting point, and it is possible to use the thermocouple for a long time at a high temperature.

【0029】(3)請求項3の熱処理炉用温度計によれ
ば、絶縁管の先端部に取付けた保護キャップが熱電対と
同じ材質である白金または白金ロジウムからなるキャッ
プ本体の外面に、保護管の成分であるケイ素に対して化
学的に安定なアルミナからなる被覆層を設けてなるた
め、熱処理炉の使用温度が1250℃と高温になって
も、ケイ素と白金または白金ロジウムが反応することが
なく、熱電対の低融点合金化を防止することができ、高
温での長期使用が可能となる。
(3) According to the thermometer for a heat treatment furnace of the third aspect, the protective cap attached to the tip of the insulating tube is protected on the outer surface of the cap body made of platinum or platinum rhodium, which is the same material as the thermocouple. Because a coating layer made of alumina that is chemically stable to silicon, which is a component of the tube, is provided, silicon and platinum or platinum rhodium react even when the operating temperature of the heat treatment furnace is as high as 1250 ° C. Therefore, alloying of the thermocouple with a low melting point can be prevented, and long-term use at a high temperature becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る熱処理炉用温
度計を示す一部断面側面図である。
FIG. 1 is a partially sectional side view showing a thermometer for a heat treatment furnace according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の熱処理炉用温度計が使用される熱処理炉
の一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of a heat treatment furnace in which the heat treatment furnace thermometer of FIG. 1 is used.

【図3】図1の熱処理炉用測温計の要部拡大断面図であ
る。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the thermometer for a heat treatment furnace in FIG.

【図4】本発明の第2の実施の形態に係る熱処理炉用温
度計を示す要部拡大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part showing a thermometer for a heat treatment furnace according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態に係る熱処理炉用温
度計を示す要部拡大断面図である。
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part showing a thermometer for a heat treatment furnace according to a third embodiment of the present invention.

【図6】熱電対劣化比較試験用に作製した熱処理炉用温
度計を示す一部断面側面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional side view showing a thermometer for a heat treatment furnace manufactured for a thermocouple deterioration comparison test.

【図7】図6の熱処理炉用温度計の先端部側から見た平
面図である。
FIG. 7 is a plan view of the thermometer for the heat treatment furnace of FIG. 6 as viewed from the tip end side.

【図8】熱起電力劣化試験の試験結果を示すグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing test results of a thermoelectromotive force deterioration test.

【図9】熱処理温度計における基端部の封止構造の他の
例を示す一部断面側面図である。
FIG. 9 is a partial cross-sectional side view showing another example of the sealing structure of the base end portion in the heat treatment thermometer.

【図10】従来の熱処理炉用温度計の一例を示す一部断
面側面図である。
FIG. 10 is a partial cross-sectional side view showing an example of a conventional thermometer for a heat treatment furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱処理炉 16A〜16C 熱処理炉用温度計 18 絶縁管 19 熱電対 20 保護管 21 保護キャップ 25 キャップ本体 26 被覆層 21a 内側キャップ 21b 外側キャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat treatment furnace 16A-16C Thermometer for heat treatment furnace 18 Insulation tube 19 Thermocouple 20 Protective tube 21 Protective cap 25 Cap body 26 Coating layer 21a Inner cap 21b Outer cap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 桂一郎 茨城県下館市大字森添島字森添島1915 株 式会社フルヤ金属つくば工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Keiichiro Matsushita 1915, Morizoe-jima, Shimodate-shi, Ibaraki Pref.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 先端部に白金と白金ロジウムからなる熱
電対を配した絶縁管を炭化ケイ素からなる保護管内に収
容してなる熱処理炉用温度計において、上記絶縁管の先
端部に、上記熱電対を覆う白金または白金ロジウムから
なるキャップ本体と、このキャップ本体の外面を被覆す
るイリジウムまたはイリジウム合金からなる被覆層とを
有する保護キャップを取付けたことを特徴とする熱処理
炉用温度計。
1. A thermometer for a heat treatment furnace comprising an insulating tube having a thermocouple made of platinum and platinum-rhodium disposed at a tip end thereof in a protective tube made of silicon carbide. A thermometer for a heat treatment furnace, comprising a protective cap having a cap body made of platinum or platinum rhodium covering a pair and a coating layer made of iridium or an iridium alloy covering an outer surface of the cap body.
【請求項2】 先端部に白金と白金ロジウムからなる熱
電対を配した絶縁管を炭化ケイ素からなる保護管内に収
容してなる熱処理炉用温度計において、上記絶縁管の先
端部に、上記熱電対を覆う白金または白金ロジウムから
なる内側キャップと、この内側キャップの外側を覆うイ
リジウムまたはイリジウム合金からなる外側キャップと
を有する二重の保護キャップを取付けたことを特徴とす
る熱処理炉用温度計。
2. A thermometer for a heat treatment furnace in which an insulating tube having a thermocouple made of platinum and platinum-rhodium disposed at a tip thereof is housed in a protective tube made of silicon carbide. A thermometer for a heat treatment furnace, comprising: a double protective cap having an inner cap made of platinum or platinum rhodium covering a pair and an outer cap made of iridium or an iridium alloy covering the outside of the inner cap.
【請求項3】 先端部に白金と白金ロジウムからなる熱
電対を配した絶縁管を炭化ケイ素からなる保護管内に収
容してなる熱処理炉用温度計において、上記絶縁管の先
端部に、上記熱電対を覆う白金または白金ロジウムから
なるキャップ本体と、このキャップ本体の外面を被覆す
るアルミナからなる被覆層とを有する保護キャップを取
付けたことを特徴とする熱処理炉用温度計。
3. A thermometer for a heat treatment furnace in which an insulating tube having a thermocouple made of platinum and platinum rhodium disposed in a tip thereof is housed in a protective tube made of silicon carbide. A thermometer for a heat treatment furnace, comprising a protective cap having a cap body made of platinum or platinum rhodium covering a pair and a coating layer made of alumina covering the outer surface of the cap body.
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