JPS6197876A - 熱電対を作る方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 熱電対装置は、例えば米国特許第４．４０６．　　　　
　′１０１１号に記載される様に、原子炉用を含む種々
の用途に使われており、この為米国特許第３．９３９．
５５４号及び同第４，２７７．８８６号に記載される様
な設計の組合せが開発されている。

発明の要約 この発明は核分裂性物質の中にカプセル封じされた金属
接点で構成される特定の熱電対構造を対象とし、この様
な熱電対装置を作る独特で改良された手段を提供する。

特にこの発明は１９８３年１２月１２日に出願された係
属中の米国特許出願通し番号第５６０゜１２２号に記載
された形式の熱電対の製造に関する。

フイッションカップル・センサ素子を製造するこの発明
の方法は、高度の制御作用並びに再現性を持って、熱電
対のワイヤの接点を核分裂性物質の球の中に同心に包み
込み、こうして製品に一貫性及び精度を持たせる。

発明の目的 この発明の主な目的は、金属の球の中にカプセル封じさ
れた熱電対を作る改良された有効な方法を提供すること
である。

この発明の別の目的は、金属の球にカプセル封じされた
熱電対を作る方法として、カプセル封じの組成、その密
度並びに一様性、その寸法と球形度、及びその構成部品
の同心度並びに対称性を有効に制御することが出来る様
にする方法を提供することである。

この発明の別の目的は、ワイヤの接点が核分裂性物質の
球の中にカプセル封じされていて、この球は空所がなく
、密度が一様で、接点を同心に取囲む様な熱電対装置を
作る方法を提供することである。

この発明の別の目的は、包み込まれた接点の周りに一様
に近い半径並びに同心度を持つ球形の核分裂性物質の本
体の中にワイヤの接点がカプセル封じされている熱電対
装置を作る方法を提供することである。

好ましい実施例の詳しい説明 この発明は、ワイヤ接点が核分裂物質の球の中にカプセ
ル封じされていて、原子炉並びに放射能の環境を持つ同
様な役目に役立つ改良された熱電対装置を作る独特な方
法を提供する。この熱電対装置の典型的な構造を説明す
る。

第１図について説明すると、好ましい実施例となる普通
に使われるクロメル及びアルメルの様な熱電対合金で典
型的に構成された第１のワイヤ１４及び第２のワイヤ１
６を公知の方法で結合することにより、接点１２に熱電
対効果が生ずる。両方のワイヤは直径が非常に小さく、
１乃至２ミル程度である。

熱電対接点１２が金属ウランの様な核分裂性物質の球１
８の公称中心にカプセル封じされ、金属めっき等により
、貴金属のさや層２０が設けられている。

装置１０を構成する全体的な球は典型的には直径が３５
乃至４０ミルの範囲内であり、中性子を吸収した時に熱
を発生するウラン、トリウム又はプルトニウムの様な核
分裂性物質で構成される。

中性子の作用によって球１８の核分裂性物質が加熱され
ると、熱電対接点１２が普通の様に作用して、出力ワイ
ヤ１４．１６の間に電圧を発生する。

この電圧は熱電対接点の温度に対して関数関係を持って
いる。

球１８を包み込むさや層２０は厚さ１ミル未満の金メ薄
層で構成することが好ましい。薄いさや層２０は、金、
白金及びパラジウムの様に、熱結合が出来る一群の貴金
属から選ばれる。一般的にさや層の厚さは０．１乃至０
．３ミルであり、約０．２ミルであることが好ましく、
典型的には電解沈積の様な普通の金属めっき方法によっ
て適用される。

この発明の方法の好ましい手順を実施する適当な手段が
第２図に示す装置であり、これはるつぼ集成体２２で構
成される。

るつぼ集成体２２が金属カップ２４及びキャラ７２６を
持っていて、金属カップを加熱し、こうしてるつぼ及び
その中味を加熱する為の無線周波コイル２８によって取
巻かれている。カップ２４　　　　　・。

及びキャップ２６はモリブデンの様な耐火金属で構成さ
れる。

金属カップ２４の中にはアルミナ又はマグネシアの様な
結晶粒の細かい高級な耐火セラミックで形成されたセラ
ミックのるつぼ３０が入っている。

セラミックのるつぼ３０は適当な寸法の円錐形を持つ内
部空所３２を有し、この空所は精密に予定の球の半径を
持つ半球形頂点３４を有する。この頂点が、底又は下向
きに収斂する空所３２の末端を形成する。

るつぼ３０の円錐形空所３２の中に環状ブラケッ１−３
６を設けて、導線１４．１６の様な熱電対のワイヤを予
定の配置で支持して、熱電対接点１２を形成するそれら
の相接する端が円錐形空所３２の半球形頂点３４内に同
心に配置されるようにすることが好ましい。カップ２４
に対する金属キャップ２６も、仮付は溶接部３８−３８
’又はその他の取付は方法等により、導線のワイヤを一
定位置に一時的に固定するのに適切な構造になる。

この発明の方法の好ましい実施例では、細いクロメル・
ワイヤ及び細いアルメル・ワイヤの様なワイヤ導線１４
．１６がその一端で互いに結合されて典型的な熱電対接
点１２を形成するが、セラミンクのるつぼ３０の内部空
所３２内に降りて、上に述べた様にその中に固定される
様に適切に位置ぎめされる。ワイヤ１４及び１６は、熱
電対接点１２を形成するそれらの相接する端が、るつぼ
３０の円錐形内部空所３２の半球形頂点３４内に同心に
配置される様に、対称的に配置され且つ位置ぎめされる
。即ち、接点１２は頂点３４の半球形の面のあらゆる部
分から略同じ距離の所にある。

熱電対接点１２をこの様に中心合才したら、それから伸
びるワイヤ導線１４．１６は、残りの製造手順全体に亘
り、接点１２の精密な位置を保つ様に適当に固定される
。例えば、好ましい実施例では、第２図に示すように、
ワイヤ１４．１６は、円錐形の空所３２の壁と全体的に
平行に、上向き及び外向きに対称的に伸ばされる。この
様に配置して位置ぎめした時、ワイヤ１４．１６は仮付
は溶接部３８−３８’　によって金属キャップ２６に、
又は適当な手段によってブラケット３６に固定すること
ができ、キャップ２６とブラケット３６の両方に固定す
ることが好ましい。

熱電対接点１２及びそれに関連するワイヤ導線１４．１
６を位置ぎめして固定したら、半球形頂点３４の中にそ
れと同心に固定された熱電対接点１２を取巻く様に、る
つぼの空所３２の半球形頂点３４の中に、細かい粉末状
の酸化ウランの様な核分裂性金属の酸化物の計量した量
を沈積する。

粉末金属酸化物の量は、この酸化物が還元された時、半
球形頂点３４の設計した通りの直径と大体対応する、設
計した直径を持つ金属の球が出来る様に予め決定される
。

るつぼ集成体２２及びその中味の粉末酸化物を無線周波
コイル２８を用いて予定の温度まで加熱することにより
、熱電対接点１２を取囲んだまＡ、金属酸化物か還元さ
れて金属が溶融する。半球形頂点３４内にこの結果でき
る溶融金属の表面張力により、溶融物は、熱電対接点１
２を同心に取囲む略一様な質量の略精密な球に収縮する
。勿論、るつぼ３０及びその中で溶融する核分裂性物質
の夫々の組成は、表面張力によって、溶融金属の球形の
湾曲及び形が達成され且つ維持される様に、溶融物がる
つぼの材料を濡らさない様に選ばなければならない。

還元及び溶融の後、るつぼ３０及びその球形の溶融物を
徐々に冷却して、金属を、空所がなく、熱電対接点１２
を同心に取囲む一様な密度を持つ球として凝固させる。

凝固して、周囲温度状態の近くまで冷却した時、ワイヤ
導線１４．１６を任意の固定手段から離し、核分裂性物
質の球１８の公称中心の中にカプセル封じされた接点１
２を持つ複合熱電対装置をるつぼ装置２２から取出す。

その後、普通の金属めっき手順の様な適当な方法により
、例えば金の様な貴金属の薄層２０から成る保護さやを
核分裂性物質の球１８を取囲む様に適用する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法によって作られたカプセル封じ
された熱電対装置の一例の構造を示す簡Ｉ 略断面図、第２図はこの発明の方法を実施するのに用い
ることが好ましいるつぼ集成体の簡略断面図である。 主な符号の説明 １２：熱電対接点 １４、’１６：ワイヤ １８：核分裂性物質の球 ２８：無線周波コイル ３０：るつぼ ３２：内部空所 ３４：半球形頂点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱電対を作る方法に於て、その底に半球形頂点を持
   つ円錐形の内部空所を有する耐火るつぼを用意し、前記
   半球形頂点に隣接して接点を形成する様にその両端を接
   するようにして、一対の熱電対ワイヤを前記るつぼの空
   所内に位置ぎめし、前記位置ぎめしたワイヤの相接する
   端の周りで、るつぼの空所の半球形頂点の中に或る量の
   粉末金属酸化物を沈積し、前記るつぼ及びその中味を加
   熱して、粉末金属酸化物を還元並びに溶融することによ
   り、表面張力によつて、その結果出来た溶融金属を前記
   熱電対のワイヤの相接する端を囲む球に収縮させ、前記
   るつぼ並びに該るつぼの空所の半球形頂点内にある溶融
   金属の球を冷却して、熱電対のワイヤの相接する端を取
   囲む金属の球を凝固させる工程を含む方法。 ２）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記粉
   末金属酸化物が核分裂性物質である方法。 ３）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記粉
   末金属酸化物が酸化ウランである方法。 ４）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、熱電対
   のワイヤの相接する端を取囲む凝固した金属の球を貴金
   属でめつきする方法。 ５）熱電対を作る方法に於て、その底に半球形頂点を持
   つ円錐形の内部空所を有する耐火るつぼを用意し、前記
   半球形頂点内に中心合せされた接点を形成する様にその
   端が相接するように、前記るつぼの空所内に一対の熱電
   対ワイヤを位置ぎめし、前記位置ぎめしたワイヤの相接
   する端の周りで、前記るつぼの空所の半球形頂点の中に
   予定量の核分裂性金属の粉末状酸化物を沈積し、前記る
   つぼ及びその中味を加熱して、前記粉末状金属酸化物を
   還元並びに溶融することにより、表面張力によって、そ
   の結果出来た溶融金属が、熱電対のワイヤの相接する端
   がその中心に来る様な球に収縮するようにし、前記るつ
   ぼ及び該るつぼの空所の半球形頂点内にある溶融金属の
   球を冷却して、その中に中心合せされた熱電対のワイヤ
   の相接する端を取囲む核分裂性金属の球を凝固させる工
   程を含む方法。 ６）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、核分裂
   性金属の粉末状酸化物が酸化ウランである方法。 ７）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、熱電対
   のワイヤの相接する端を取囲む凝固した核分裂性金属の
   球を貴金属でめっきする方法。 ８）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、熱電対
   のワイヤの相接する端を取囲む凝固した核分裂性金属の
   球を金でめっきする方法。 ９）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、接点を
   形成する熱電対のワイヤの相接する端が、半球形頂点の
   中に、従つて凝固した金属の球の中に同心に位置ぎめさ
   れ且つ対称的に位置ぎめされて、それから外向きに伸び
   ている方法。 １０）熱電対を作る方法に於て、その底に予定の寸法を
   持つ半球形頂点を持つ円錐形の内部空所を有する耐火る
   つぼを用意し、対称的にるつぼの空所の中に入つて、そ
   の端が相接して前記半球形頂点の中に同心に配置された
   接点を形成する様に一対の熱電対のワイヤを位置ぎめし
   、該接点を形成する位置ぎめされた熱電対のワイヤの端
   の周りで、るつぼの空所の半球形頂点内に予定量の粉末
   酸化ウランを沈積し、るつぼ及びその中味を加熱して粉
   末酸化ウランを還元並びに溶融することにより、表面張
   力によって、その結果出来た溶融金属が、半球形頂点の
   中に同心に配置された接点を形成する熱電対のワイヤの
   相接する端を囲む球に収縮するようにし、前記るつぼ及
   び該るつぼの空所の半球形頂点内にある溶融金属の球を
   冷却して、接点を形成する熱電対のワイヤの相接する端
   を同心に取囲む金属ウランの球を凝固させ、凝固した金
   属ウランの球に金をめっきする工程を含む方法。