(57)【要約】      （修正有）【課題】紙菅と被覆菅との一体性が高く、製造が単純で容易な消耗型熱電対を提供する。【解決手段】この消耗型熱電対は、紙菅1とセラミックフイルム2とチップ3と保護菅4と一対の端子5と熱電対線6と鋳込みで作られた耐熱被覆体7とからなる。耐熱被覆体7が紙管1の外周面とその下端に固定されたチップ3とチップ3より突出している保護管4の上側部分を一体的に覆っており、しかも耐熱被覆体7が全体として一体として鋳込み成形された一体性が高いために、耐熱被覆体7の損傷が少なく、耐久性が高いものとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙菅と該紙菅の一端に設けられたチップと、該チップの一端側に突設された保護菅と、該チップの他端側に設けられた一対の端子と、該端子の一方に一端が該端子の他方に他端が電気的に接続され該保護菅内に保持された熱電対線と、該保護菅の先端部分を突出した状態で該チップの一端側と該紙菅の一端側外周面とを覆う耐熱被覆体と、からなる消耗型熱電対であって、
前記耐熱被覆体は、前記紙菅の一端側外周面および前記チップの一端側の端面を覆うように鋳込まれた型成形体であることを特徴とする消耗型熱電対。
【請求項２】
前記紙菅の外周面にはセラミックシートが被覆され、前記耐熱被覆体を構成する前記型成形体は該セラミックシートを覆う状態で鋳込まれたものである請求項1に記載の消耗型熱電対。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶けた金属等の温度を測るために使用される消耗型の熱電対に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、消耗型熱電対は、図3に示すように、 紙菅101とこの紙菅101の一端に設けられたチップ102とこのチップ102の一端側に突設された保護菅103とこのチップ102の他端側に設けられた一対の端子104とこれらの端子104の一方に一端が、これらの端子104の他方に他端が、電気的に接続され、保護菅103内に保持された熱電対線105と、紙菅101の一端側に突出しかつ一端側外周面を覆う耐熱被覆菅106と保護菅103の先端部分が突出した状態でチップ102の一端側の耐熱被覆菅106の一端側軸孔を埋める耐熱栓部107とからなる。この耐熱被覆菅106は無機接着液を含むセラミック繊維シートを紙菅106の外周面に巻き重ね所定の厚さを持つものとし、その後加熱して一体化している。耐熱栓部107はセラミックの短繊維を充填することにより形成している（特許文献1）。
【０００３】
この消耗型熱電対にはその紙菅101の他端側の開口端より熱電対プラグ（図示せず）が挿入される。熱電対プラグの一端に設けられた電極端子接点とチップ102の端子104が当接する。この状態で消耗型熱電対の一端側の保護菅103を含む部分を金属等の溶湯に接触させると熱電対線105に起電力が発生し、溶湯の温度が測定される。
【０００４】
なお、従来より耐熱被覆菅あるいは耐熱被覆菅と耐熱栓部とをセラミック等の耐熱材で別にそれのみを形成した筒状あるいは有底筒状の被覆菅をチップを有する紙菅の一端側に被せる消耗型熱電対も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平10-197358
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
消耗型熱電対の紙菅の一端側にセラミックシートを巻き重ねて耐熱被覆菅を形成し、さらにセラミックの短繊維を充填して耐熱栓部を形成するのは製造が複雑である。その上、耐熱被覆菅と耐熱栓部とが2部分にわかれているため一体性に欠ける。別途形成された被覆菅を被せる消耗型熱電対は紙菅と被覆菅との一体性に欠ける。
【０００７】
本発明は紙菅と被覆菅との一体性が高く、製造が単純で容易な消耗型熱電対を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明者は鋳型を使用して紙菅の一端側に鋳込み方法で耐熱被覆菅と耐熱栓部とを形成することに想い至り、本発明を完成したものである。すなわち、本発明の消耗型熱電対は、紙菅と該紙菅の一端に設けられたチップと、該チップの一端側に突設された保護菅と、該チップの他端側に設けられた一対の端子と、該端子の一方に一端が該端子の他方に他端が電気的に接続され該保護菅内に保持された熱電対線と、該保護菅の先端部分を突出した状態で該チップの一端側と該紙菅の一端側外周面とを覆う耐熱被覆体と、からなる消耗型熱電対であって、前記耐熱被覆体は、前記紙菅の一端側外周面および前記チップの一端側の端面を覆うように鋳込まれた型成形体であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の消耗型熱電対は、その耐熱被覆体が紙菅の一端側外周面を覆うように鋳込まれている。このため、耐熱被覆体と紙菅との一体性が高い。さらに被覆菅と耐熱栓部とが一度に形成されるために製造が単純で容易である。
【００１０】
本発明の消耗型熱電対を構成する紙菅、チップ、保護菅、熱電対線等は従来、と同一のものが、少なくとも同一の機能を持つものを使用できる。本発明で特徴的なのは、耐熱被覆体にある。この耐熱被覆体は紙菅の一端側外周面およびチップの一端側の端面を覆い溶湯等の高熱を遮蔽している。これにより紙菅の一端側外周面およびチップが高熱より保護される。この耐熱被覆体は従来の耐熱被覆菅と耐熱栓部とを一体化したものである。さらにこの耐熱被覆体は紙菅の一端側外周面およびチップの一端面を覆うように鋳込みで形成された型成形体である。鋳込み材としては耐火物を製造するために使用されるキャスタブルを採用することができる。キャスタブルとしては、シリカ、アルミナ、マグネシア等の耐熱粒子や耐熱繊維を液状の接着材でゾル化したものが使用できる。耐熱粒子や耐熱繊維の種類や形状については温度が測定される対象に応じて選択できる。
【００１１】
耐熱被覆体の鋳込みにあたっては型を使用できる。型は成形される耐熱被覆体の外周面を区画形成するものである。なお、熱電対線を内部に収納保持する保護菅の先端部分は耐熱被覆体より外側に突出した状態である必要がある。また、埋設されている保護菅の根本部分は隙間なく耐熱被覆体で覆われていなければならない。保護菅の先端部分が突出する耐熱被覆体の一端側は紙菅の延びる方向と直交する平面でも、その平面の外周角を取った円錐台形状でも、半球状形状でもよい。
【００１２】
なお、紙菅の外周面には耐熱性のセラミックフイルムを巻き付けておくのが好ましい。このセラミックフイルムは温度測定時に遭遇する熱で紙菅の外周面が燃えるのを抑制する。セラミックフイルムの更なる機能は耐熱被覆体が鋳込まれるときにキャスタブルに含まれる液体例えば水が紙菅に吸収されるのを抑制する機能である。紙菅に吸収された水等の液体は、紙菅が厚いために乾燥に多大の時間を取る。紙菅への水等の吸収はキャスタブルが接触する全ての面で起こる。紙菅のチップが組み込まれた端面およびその近くの内周面もセラミックフイルムで覆いキャスタブルの接触を避けるのが好ましい。
【００１３】
セラミックフイルムに代えて、予め紙菅の表面を水等が浸透しない不浸透とすることも好ましい。不浸透とするには、例えばシリコン樹脂皮膜を形成しておく等が考えられる。
【００１４】
紙菅が不浸透となっていると耐熱被覆体が形成された紙菅の乾燥が容易となる。
【００１５】
なお、耐熱被覆体とチップの一端側の端面との間に耐熱性の断熱材を設けることもできる。断熱材としては、セラミック繊維を採用できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は紙菅の一端側外周面とチップの一端側とを覆う耐熱性被覆体がその外周面およびチップの一端面を覆うようにして鋳込み成形されている。このため、耐熱性被覆体と紙菅との一体性が高くかつ構成が単純で製造が容易となる。予め紙菅の表面にセラミックフイルムを設けたり、紙菅の表面を不浸透性とすることにより鋳込みに伴う紙菅への吸湿を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態1の消耗型熱電対の縦断面図である。
【図２】実施形態1の型成形時の縦断面図である。
【図３】従来例として示した消耗型熱電対の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態の消耗型熱電対の縦断面図を図1に示す。この消耗型熱電対は、紙菅1とセラミックフイルム2とチップ3と保護菅4と一対の端子5と熱電対線6と鋳込みで作られた耐熱被覆体7とからなる。紙菅1は従来の紙菅と同じく紙シートを巻き重ねて肉厚の筒状としたものである。セラミックフイルム2はセラミックで作られた薄いシートで紙菅1の外周面に巻き付け全外周面を覆うように一体的に接合固定されている。チップ3はセラミック製の焼結体で、紙菅1と同じ外周径を持つ円盤状である。このチップ3の下端面の中央部には保護菅4が固定されている。この保護菅4はシリカガラス菅よりなるU字形状で、両端部分がチップ3の下端面より突き刺さった状態でチップ3に固定されている。チップ3には保護菅4の両端部分の各軸孔と同軸的に延びる通孔が設けられ、チップ3の上端面に開口している。
【００１９】
一対の端子5はチップ3の上端面の中央部に間隔を隔て固定された2枚の金属板からなる。熱電対線6はその一端が一方の端子5に接合され、その他端はチップ3の一方の通孔を通り保護菅4の一方の端部分の開口より軸孔に入り、その軸孔を通り他方の端部分の開口よりチップ3の他方の通孔を通り、他方の端子5接合されている。
【００２０】
耐熱被覆体7は、セラミックフイルム2で覆われた紙菅１の一端側外周面およびチップ3の一端側の端面を型面として鋳込まれた型成形体である。鋳込み材としては耐火物を製造するために使用されるキャスタブル(セメント)を採用した。なお、耐熱被覆体7の外側にある面は、後で説明するように、型の型面で成形されている。この耐熱被覆体7は鋳込みで成形されているため、紙管1の外周面を覆うセラミックフイルム2の外周面と耐熱被覆体7は一体的に形成されている。従って、耐熱被覆体7とセラミックフイルム2との間には隙間が存在せず一体化されている。チップ3の一端側の端面に突出する保護菅4の回りもキャスタブルが隙間無く鋳込まれ、チップ3と耐熱被覆体7は一体化されている。
【００２１】
次に、本実施形態の消耗型熱電対の製造方法を説明する。紙管1は従来から使用されているもので所定長さのものをそのまま使用している。セラミックフイルム2は、無機接着剤が含浸されている繊維質の薄いシートを用いた。このシートで紙管1の外周面を覆うように貼り付け、その後乾燥機内で加熱し、接着剤を固化すると共に紙管1の湿りも除き、乾燥した。この後、紙管1の一端面に、保護管4、一対の端子5及び熱伝対線4が組み込まれたチップ3を無機接着剤で固定した。保護管4、一対の端子5及び熱伝対線4が組み込まれたチップ3は従来から知られているもので、特に新しいものではない。本実施態様では、紙管1の一端面をチップ3で覆い、紙管1の一端面に隙間ができないように、すなわち後でキャスタブルが紙管1に接触しないようにした。
【００２２】
耐熱被覆体7は、図2に模式的に示す、金属型8を用いた。この金属型8は複数の部分から構成され、図2に示すように組み合わされている。この金属型8は、有底の筒状で、上端が開口している。金属型8の軸孔は、下部分が細く、上部分が広い2段形状になっている。軸孔の下部分は、図2に示すように、セラミックフイルム2を持つ紙管1の他端部分が挿入されて嵌着できる形状となっている。軸孔の上部分は、耐熱被覆体7の外径と同じ内径で、紙管1が嵌着された状態で、紙管1に固定されたチップ3の保護管4が軸孔内にとどまるに十分な深さを持つ。
【００２３】
この金属型8の軸孔の下部分に、図2に示すように、一端面にチップ3を外周面にセラミックフイルム2が貼り付けられた紙管1を挿入し、金属型8の軸孔と同軸となるように嵌着した。この状態で紙管1の外周面と軸孔の内集面との間に所定量のキャスタブルを流し込んだ。流し込まれたキャスタブルは、図2で上側となるチップ３の上端面を覆い、チップ3より突出しているＵ字形状の保護管4の長さの1/2程度まで満たした。この状態で、図2に示す、蓋型9を鋳込まれたキャスタブルの上面に被せた。この蓋型9は、その周縁部が下方に突出し、突出した部分の内集面が傾斜面となり、蓋型9の下面が台形状の空間を形成している。蓋型9の中央部は保護管4が通る貫通孔となっている。キャスタブルの上面に乗せられた蓋型9をその上端面を押し付け、蓋型9の突出した周縁部をキャスタブルの中に沈み込ませ、キャスタブルの上面が蓋型9の貫通孔の下側の開口に上がる状態とした。この状態で、キャスタブルを固化させ、乾燥前の耐熱被覆体7を型成形した。鋳込み成形時に紙管1に浸透したキャスタブルの水分はわずかであった。この後、耐熱被覆体7を持つ紙管1を金属型8より取り出し、乾燥機に入れて耐熱被覆体7及び紙管1を乾燥させ、本実施態様の消耗型熱電対を製造した。乾燥も短時間で行うことができた。
【００２４】
本実施態様の消耗型熱電対は、図1の上端開口より、図示しない通常のプラグを指し込んで固定し、この状態で通常の金属溶湯の液面より保護管4及び保護管4を覆う耐熱被覆体7の下端部をわずかに金属溶湯に浸し、保護管4内の熱電対線6を金属溶湯の温度に加熱して金属溶湯の温度を測定した。本実施態様の消耗型熱電対はその耐熱被覆体7が紙管1の外周面とその下端に固定されたチップ3とチップ3より突出している保護管4の上側部分を一体的に覆っており、しかも耐熱被覆体7が全体として一体として鋳込み成形された一体性が高いために、耐熱被覆体7の損傷が少なく、耐久性が高いものであった。
【００２５】
なお、本実施態様では、紙管1の外周面にセラミックフィルム2を貼り付けているが、セラミックフィルム2を使用しなくても消耗型熱電対とすることもできる。この場合には、キャスタブルに含まれる液体成分が紙管に浸透し、紙管の乾燥に時間が必要となるとか、液体成分の少ないキャスタブルを使用する、紙管の外周面に液体が浸透しない表面処理を施す等が求められる場合もある。
【００２６】
また、本実施態様ではチップ3を紙管1の端面に接合固定しているが、チップを紙管の軸孔内に固定しても良い。また、チップをその上部分が紙管の軸孔に収納され、下部分が紙管の端面を覆うような形状とすることもできる。
【００２７】
さらには、チップと型成形された耐熱性被覆体の間にセラミック短繊維等の断熱耐火物層を設けることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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