JPS6016476A - 炭化珪素系熱電素子 - Google Patents
炭化珪素系熱電素子Info
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- JPS6016476A JPS6016476A JP58123461A JP12346183A JPS6016476A JP S6016476 A JPS6016476 A JP S6016476A JP 58123461 A JP58123461 A JP 58123461A JP 12346183 A JP12346183 A JP 12346183A JP S6016476 A JPS6016476 A JP S6016476A
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- Japan
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- terminal
- gas
- silicon carbide
- silicide
- thermoelectric element
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
- G05D23/22—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element being a thermocouple
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1906—Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device
- G05D23/1909—Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device whose output amplitude can only take two discrete values
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、耐酸化性、高起電力を有する高温用熱電対に
関する。
関する。
従来より、温度の測定及び制御には、二つの異った材質
間に生じる熱起電力を利用した熱電対を用いる方法が、
広く行なわれている。上記熱電対の材質の組合せは、大
別して金属−金属系、金属−非金属系、非金属−非金属
系の三種からなる。
間に生じる熱起電力を利用した熱電対を用いる方法が、
広く行なわれている。上記熱電対の材質の組合せは、大
別して金属−金属系、金属−非金属系、非金属−非金属
系の三種からなる。
即ち、上記三種材質の代表的なものとして、金属−金属
系ではアルメル−クロメル、白金−白金ロジウム、金属
−非金属系ではタングステン−炭化珪素、タングステン
−黒鉛、非金属−非金属系では炭化珪素−黒鉛等があげ
られる。
系ではアルメル−クロメル、白金−白金ロジウム、金属
−非金属系ではタングステン−炭化珪素、タングステン
−黒鉛、非金属−非金属系では炭化珪素−黒鉛等があげ
られる。
熱電対は、精度及び感度上また検出器による装置の制御
上、熱起電力が大きい程より効果的であることはいうま
でもないが、実用上かなりの高温に接触するので耐酸化
性も必須条件とされる。従って従来より高起電力に加え
、耐酸化性を有する熱電対が各面から強（要望されてい
た。
上、熱起電力が大きい程より効果的であることはいうま
でもないが、実用上かなりの高温に接触するので耐酸化
性も必須条件とされる。従って従来より高起電力に加え
、耐酸化性を有する熱電対が各面から強（要望されてい
た。
本発明の目的は、前述の各面からの要望に答えた熱電対
、即ち耐酸化性で高熱起電力の熱電対を提供することで
ある。加えて、該熱電対に発熱機能をもたせることによ
り、ヒータまたは点火器としての機能を具備するもので
ある。
、即ち耐酸化性で高熱起電力の熱電対を提供することで
ある。加えて、該熱電対に発熱機能をもたせることによ
り、ヒータまたは点火器としての機能を具備するもので
ある。
即ち本発明は、熱電対の一方の端子に炭化珪素を用い、
他端子が金属珪素、珪化モリブデン、珪化鉄、珪化クロ
ム、珪化コバルト、珪化マンガン等の内いずれか一つま
たは一つ以上の材質からなることを特徴とし、更に加え
該熱電対の一端子に用いた炭化珪素の特性を活かして、
該炭化珪素端子を発熱させることにより、ヒータまたは
点火器とする機能と熱電対としての機能の両機能を備え
た熱電素子である。
他端子が金属珪素、珪化モリブデン、珪化鉄、珪化クロ
ム、珪化コバルト、珪化マンガン等の内いずれか一つま
たは一つ以上の材質からなることを特徴とし、更に加え
該熱電対の一端子に用いた炭化珪素の特性を活かして、
該炭化珪素端子を発熱させることにより、ヒータまたは
点火器とする機能と熱電対としての機能の両機能を備え
た熱電素子である。
即ち、本発明の熱電対は前記三種の分類によれば、金属
−非金属系に属することになるが、炭化珪素と金属珪素
または金属珪化物の組合せからなる熱電対は、これまで
未知のものである。
−非金属系に属することになるが、炭化珪素と金属珪素
または金属珪化物の組合せからなる熱電対は、これまで
未知のものである。
本発明による熱電素子の第一の長所は、現在広く実用さ
れている金属−金属系の熱電対に比べ、約１０倍もの高
起電力を有することである。即ち、（表−１）は各端子
材質組合せ別の温度に対する起電力を示すが、例えば１
０００℃の起電力において、炭化珪素−金属珪素の値は
４４５ ｍＶであるのに対し、汎用のアルメル−クロメ
ルは４１ｍＶで約１／１０である。
れている金属−金属系の熱電対に比べ、約１０倍もの高
起電力を有することである。即ち、（表−１）は各端子
材質組合せ別の温度に対する起電力を示すが、例えば１
０００℃の起電力において、炭化珪素−金属珪素の値は
４４５ ｍＶであるのに対し、汎用のアルメル−クロメ
ルは４１ｍＶで約１／１０である。
（表−１）
次に、本発明による熱電素子の第二の長所は、前述のよ
うに高起電力に加え、空気中及び酸化雰囲気中での使用
に耐える事である。従来、高起電力を有する熱電対は金
属−非金属系または非金属−非金属系に属し、該端子材
質としては黒鉛やタングステンが使用されているが、該
材料は高温では極めて酸化されやすい。従って、金属−
非金属系及び非金属−非金属系の熱電対は、酸化雰囲気
中での使用は不可能で、アルゴンガス等の保護ガスを必
要とするが、本発明にょる熱電素子は、炭化珪素と金属
珪素または金属珪化物で、黒鉛、タングステンに比べ極
めて耐酸化性に優れていることから、高起電力を有しか
つ酸化雰囲気中での長時間安定使用が可能である。
うに高起電力に加え、空気中及び酸化雰囲気中での使用
に耐える事である。従来、高起電力を有する熱電対は金
属−非金属系または非金属−非金属系に属し、該端子材
質としては黒鉛やタングステンが使用されているが、該
材料は高温では極めて酸化されやすい。従って、金属−
非金属系及び非金属−非金属系の熱電対は、酸化雰囲気
中での使用は不可能で、アルゴンガス等の保護ガスを必
要とするが、本発明にょる熱電素子は、炭化珪素と金属
珪素または金属珪化物で、黒鉛、タングステンに比べ極
めて耐酸化性に優れていることから、高起電力を有しか
つ酸化雰囲気中での長時間安定使用が可能である。
更に本発明の特徴は、従来の熱電対の機能に加え、該熱
電対の炭化珪素端子部を発熱体として兼用可能なことで
あえ。即ち、炭化珪素は従来より発熱体として広く利用
されているが、本発明は炭化珪素が有している上記特性
を十分に利用しようとするものである。
電対の炭化珪素端子部を発熱体として兼用可能なことで
あえ。即ち、炭化珪素は従来より発熱体として広く利用
されているが、本発明は炭化珪素が有している上記特性
を十分に利用しようとするものである。
例えば、点火器としては都市ガス、プロパンガス、灯油
等の着火源とすることにある。従来の炭化珪素質点火器
では、単に着火源としての機能のみであったのに対し、
本発明は炭化珪素端子が赤熱することにより、例えばガ
スを着火させ、その後引続き熱電対の機能を活して、ガ
ス炎を監視する、センサー的用法も可能である。
等の着火源とすることにある。従来の炭化珪素質点火器
では、単に着火源としての機能のみであったのに対し、
本発明は炭化珪素端子が赤熱することにより、例えばガ
スを着火させ、その後引続き熱電対の機能を活して、ガ
ス炎を監視する、センサー的用法も可能である。
他方ヒータとしては、炭化珪素端子の発熱により、炉室
内や局所部の加熱源として用いられ、前記点火器の場合
と同様に、温度測定及び制御は熱電対としての機能によ
るものである。上記のように、本発明は従来までみられ
なかった発熱機能とセンサー機能を具備する極めて画期
的な熱電素子である。
内や局所部の加熱源として用いられ、前記点火器の場合
と同様に、温度測定及び制御は熱電対としての機能によ
るものである。上記のように、本発明は従来までみられ
なかった発熱機能とセンサー機能を具備する極めて画期
的な熱電素子である。
以下、本発明を図面により説明する。第１図は本発明の
一実施例であるが、炭化珪素からなる端子（１）と金属
珪素または金属珪化物からなる端子（２）が接合部（３
）で接している。即ち、接合部（３）は熱電対の接点と
なる。上記炭化珪素端子（１）に電力を負荷することに
より該端子（１）を構成する光熱部（ｉｆ）が赤熱する
。その後ガスが点火または炉室内が加熱され、接合部（
３）により熱起電力を発生ずる事になる。前述のように
本発明による熱電素子は高起電力を有し、かつ空気中高
温下で使用可能な熱電対として全く新しい型の熱電対で
ある。更に該熱電索子はこれまでヒータと熱電対を個々
の素子を使用していたものが同一の素子で、加熱、着火
ならびに測温制御等の両機能用として使用することが可
能になった。
一実施例であるが、炭化珪素からなる端子（１）と金属
珪素または金属珪化物からなる端子（２）が接合部（３
）で接している。即ち、接合部（３）は熱電対の接点と
なる。上記炭化珪素端子（１）に電力を負荷することに
より該端子（１）を構成する光熱部（ｉｆ）が赤熱する
。その後ガスが点火または炉室内が加熱され、接合部（
３）により熱起電力を発生ずる事になる。前述のように
本発明による熱電素子は高起電力を有し、かつ空気中高
温下で使用可能な熱電対として全く新しい型の熱電対で
ある。更に該熱電索子はこれまでヒータと熱電対を個々
の素子を使用していたものが同一の素子で、加熱、着火
ならびに測温制御等の両機能用として使用することが可
能になった。
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
前述の第１図により、炭化珪素と珪化鉄の組合せについ
て説明する。
て説明する。
炭化珪素端子（１）は一般的な炭化珪素発熱体と同様に
発熱部（１１）と端部（功からなる。該発熱部（旬は特
開昭５４−１０１５２５により、即ち有機珪素高分子化
合物とその仮焼物を原料とし成形後高温にて焼結させた
ものである。また該発熱部（１υは、コイル状炭化珪素
質で直径ｆｊ ０．６ ｔａｎ、コイル径０３゜４ ｖ
ａ 、ピッチ１．９ｍｍ、巻数１４、線長１６０瓢、の
ものであり、該端部（功は棒状炭化珪素質で直径０２ｗ
＋ｍ、長さ５０ｆｆｉ＋＋＋のもノヲ用イタ。
発熱部（１１）と端部（功からなる。該発熱部（旬は特
開昭５４−１０１５２５により、即ち有機珪素高分子化
合物とその仮焼物を原料とし成形後高温にて焼結させた
ものである。また該発熱部（１υは、コイル状炭化珪素
質で直径ｆｊ ０．６ ｔａｎ、コイル径０３゜４ ｖ
ａ 、ピッチ１．９ｍｍ、巻数１４、線長１６０瓢、の
ものであり、該端部（功は棒状炭化珪素質で直径０２ｗ
＋ｍ、長さ５０ｆｆｉ＋＋＋のもノヲ用イタ。
珪化鉄端子部（２）は、絶縁性無機酸化物の棒に珪化鉄
を含浸させたものである。珪化鉄端子部（２）の基体は
上記のような酸化物に限らず、窒化珪素や炭化珪素を用
いても差しつかえない。
を含浸させたものである。珪化鉄端子部（２）の基体は
上記のような酸化物に限らず、窒化珪素や炭化珪素を用
いても差しつかえない。
接合部（３）は、炭化珪素端子部（１）の発熱部（１１
）と珪化鉄端子部（２）と接合したものである。即ち、
該接合部（３）は、熱電対の接点として作用する。該接
合部（３）は特開昭５５−１６３７０２の方法、即ち金
属珪化物または金属粉末と金属珪素を主原料とした糊状
混合物を用い、加熱溶着する方法により接着されている
。
）と珪化鉄端子部（２）と接合したものである。即ち、
該接合部（３）は、熱電対の接点として作用する。該接
合部（３）は特開昭５５−１６３７０２の方法、即ち金
属珪化物または金属粉末と金属珪素を主原料とした糊状
混合物を用い、加熱溶着する方法により接着されている
。
該熱電素子の起電力は前述の（表−１）に記載のように
１０００℃で３７３ｍＶであった。また、点火し−タと
しての特性は下記の通りである。即ち、電圧９６．９
Ｖ、電流１．１１Ａ、抵抗８７．７Ω、電力１０７．６
Ｗ（７）時、表面温度は１３５０℃で商用電圧１００Ｖ
を負荷した時約３秒後にヒータの表面温度が１３００℃
に達した。
１０００℃で３７３ｍＶであった。また、点火し−タと
しての特性は下記の通りである。即ち、電圧９６．９
Ｖ、電流１．１１Ａ、抵抗８７．７Ω、電力１０７．６
Ｗ（７）時、表面温度は１３５０℃で商用電圧１００Ｖ
を負荷した時約３秒後にヒータの表面温度が１３００℃
に達した。
次に上記熱電素子を、ガス安全装置に適用ずべ（第２図
の系統図に組み込んだ。即ち、ガスの着火、ガス炎の検
出及び消炎時のガスの遮断に該熱電素子を用いて作動さ
せた。第２図において、熱電素子（４）に商用電圧１０
０Ｖの負荷をがけ、都市ガスを着火させた。電圧負荷後
３〜４秒で着火したのち、通常の切換スイッチ（７）に
より１００Ｖ電源を切り、熱電素子の端子をガス遮断器
（６）に接続させた。該ガス遮断器（６）は、家庭用風
呂釜等で一般に用いられている種火安全用ガス遮断器で
ある。
の系統図に組み込んだ。即ち、ガスの着火、ガス炎の検
出及び消炎時のガスの遮断に該熱電素子を用いて作動さ
せた。第２図において、熱電素子（４）に商用電圧１０
０Ｖの負荷をがけ、都市ガスを着火させた。電圧負荷後
３〜４秒で着火したのち、通常の切換スイッチ（７）に
より１００Ｖ電源を切り、熱電素子の端子をガス遮断器
（６）に接続させた。該ガス遮断器（６）は、家庭用風
呂釜等で一般に用いられている種火安全用ガス遮断器で
ある。
ガスはバーナー（５）に定常的に送られており、熱電素
子はバーナーの火炎により十分高温に保持される。従っ
て高温保持中の熱起電力により、ガス遮断器（６）のガ
スバルブを開放させるが、失火、消火時には、熱起電力
の減少により自動的に上記バルブは閉止し、ガスが遮断
されて安全が確保された。
子はバーナーの火炎により十分高温に保持される。従っ
て高温保持中の熱起電力により、ガス遮断器（６）のガ
スバルブを開放させるが、失火、消火時には、熱起電力
の減少により自動的に上記バルブは閉止し、ガスが遮断
されて安全が確保された。
次に、上記熱電素子の寿命は、７００℃のガス炎中で、
１０００時間経過した後の起電力の変化は２％以内また
点火ヒータとしての抵抗増加は５％以内で良好であった
。
１０００時間経過した後の起電力の変化は２％以内また
点火ヒータとしての抵抗増加は５％以内で良好であった
。
以上のように本発明の熱電素子は同一素子でガス着火及
び温度センサーの両機能を具備し、レンジ、風呂釜等家
電製品の安全装置に適用される。
び温度センサーの両機能を具備し、レンジ、風呂釜等家
電製品の安全装置に適用される。
即ち、本発明によりこれまで高起電力を発生する熱電対
は酸化され易く、空気中での使用は不可能であったが、
長期安定使用が可能となり、更に熱電対とヒータの両機
能を有することにより、用途に応じた使用が可能となり
その応用分野は広く、産業上極めて有効である。
は酸化され易く、空気中での使用は不可能であったが、
長期安定使用が可能となり、更に熱電対とヒータの両機
能を有することにより、用途に応じた使用が可能となり
その応用分野は広く、産業上極めて有効である。
図面は本発明に係る具倖例を示すもので、第１図は熱電
素子の正面図であり、第２図は一実施例の系統図である
。 （１）・・・・・・炭化珪素端子部 （旬・・・・・・発熱部 叫・・・・・・端部 （２）・・・・・・珪化鉄端子部 （３）・・・・・・接合部 （４）・・・・・・本発明の熱電素子 （５）・・・・・・ バ − ブー −（６）・・・・
・・ガス遮断器 特許出願人 東海高熱工業株式会社
素子の正面図であり、第２図は一実施例の系統図である
。 （１）・・・・・・炭化珪素端子部 （旬・・・・・・発熱部 叫・・・・・・端部 （２）・・・・・・珪化鉄端子部 （３）・・・・・・接合部 （４）・・・・・・本発明の熱電素子 （５）・・・・・・ バ − ブー −（６）・・・・
・・ガス遮断器 特許出願人 東海高熱工業株式会社
Claims (2)
- （１）、温度測定、制御用の熱電対で、該熱電対の一端
子が炭化珪素からなり、他の端子が金属珪素、珪化モリ
ブデン、珪化鉄、珪化クロム、珪化コバルト、珪化マン
ガン等の内、いずれか一つ、または一つ以上の材質から
なることを特徴とする炭化珪素系熱電素子。 - （２）、該炭化珪素端子が発熱機能をもつことにより、
ヒータまたは点火器と熱電対の兼用型である特許請求範
囲第（１）項記載の炭化珪素系熱電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58123461A JPS6016476A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 炭化珪素系熱電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58123461A JPS6016476A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 炭化珪素系熱電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016476A true JPS6016476A (ja) | 1985-01-28 |
Family
ID=14861201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58123461A Pending JPS6016476A (ja) | 1983-07-08 | 1983-07-08 | 炭化珪素系熱電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016476A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100506023B1 (ko) * | 1997-03-14 | 2005-10-28 | 학꼬 가부시키가이샤 | 히터-센서복합체 |
| JP2008520517A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | オーチス エレベータ カンパニー | エレベータシステムにおけるガイドレールの据付 |
| JP2024537281A (ja) * | 2022-03-30 | 2024-10-10 | チョンチン リ－マーク テクノロジー カンパニー リミテッド | オールセラミック発熱体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50158380A (ja) * | 1974-06-01 | 1975-12-22 |
-
1983
- 1983-07-08 JP JP58123461A patent/JPS6016476A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50158380A (ja) * | 1974-06-01 | 1975-12-22 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100506023B1 (ko) * | 1997-03-14 | 2005-10-28 | 학꼬 가부시키가이샤 | 히터-센서복합체 |
| JP2008520517A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | オーチス エレベータ カンパニー | エレベータシステムにおけるガイドレールの据付 |
| JP2024537281A (ja) * | 2022-03-30 | 2024-10-10 | チョンチン リ－マーク テクノロジー カンパニー リミテッド | オールセラミック発熱体 |
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