(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点が１２００℃以下の金属溶湯の温度測定に使用する熱電対であつて、耐熱性合金製のシースの内部に、１２００℃を超えない温度域で使用できる一対の合金素線を埋設し、一対の合金素線の先端を互いに結合してなる測定接点を、第一の充填材により前記シースの先端部の内端部に固定してなる前記耐熱性合金製のシースをセラミツク製の保護管の内部に挿入するとともに、前記シースの外周面と前記保護管の内周面との間に設けた空隙に一種類の第二の充填材を充填することで、前記シースのお椀型に形成された先端部の外面全体を前記保護管の先端部の内面に直接当接させて固定したことを特徴とする熱電対。
【請求項２】
前記第一の充填材がマグネシア（ＭｇＯ）粉末である、請求項１に記載の熱電対。
【請求項３】
前記合金素線はクロメルアルメル、クロメルコンスタンタン、鉄コンスタンタン、銅コンスタンタンの内の１つである、請求項１に記載の熱電対。
【請求項４】
前記保護管を形成するセラミツクは、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イツトリア（Ｙ2Ｏ3）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）の内の少くとも１つまたは複合物を添加してなる、請求項１に記載の熱電対。
【請求項５】
前記保護管を形成するセラミツクは、少くとも酸素（Ｏ）とマグネシウム（Ｍｇ）を含んでいる、請求項４に記載の熱電対。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は融点が１２００℃以下のアルミニウム溶湯、アルミニウム合金溶湯などの金属溶湯の温度測定に使用する熱電対に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
融点が１２００℃以下のアルミニウム溶湯、アルミニウム合金溶湯などの金属溶湯の温度測定に使用される従来の熱電対は、ステンレスなどの耐熱性合金製のシースの内部に、温度検知体としてのクロメルアルメル線、鉄コンスタンタンなどの一対の合金素線を収容し、シースの内部の空隙にマグネシア（MgO ）粉末をスクイーズ法により充填したものや、セラミツク製の保護管の内部に一対の合金素線を埋設したものが一般的である。
【０００３】
耐熱性合金製のシースは金属溶湯と反応し、使用回数につれて侵食が進行するので、耐久寿命が短い。耐熱性合金製のシースと金属溶湯との反応を抑制するために、温度測定の際に、耐熱性合金製のシースにセラミツク粉末を塗布することもあるが、これはセラミツク粉末が飛散し、現場環境の悪化を来す。また、セラミツク製の保護管の内部に一対の合金素線を埋設したものは、温度変化に対する応答性が良くない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、保護管が金属溶湯との反応による浸食されないようにした、耐久性に優れる熱電対を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成は融点が１２００℃以下の金属溶湯の温度測定に使用する熱電対であつて、耐熱性合金製のシースの内部に、１２００℃を超えない温度域で使用できる一対の合金素線を埋設し、一対の合金素線の先端を互いに結合してなる測定接点を、第一の充填材により前記シースの先端部の内端部に固定してなる前記耐熱性合金製のシースをセラミツク製の保護管の内部に挿入するとともに、前記シースの外周面と前記保護管の内周面との間に設けた空隙に一種類の第二の充填材を充填することで、前記シースのお椀型に形成された先端部の外面全体を前記保護管の先端部の内面に直接当接させて固定したことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
参考例の熱電対としては、金属溶湯に濡れにくい窒化珪素セラミツク製の保護管の内部に、クロメルアルメル線などの合金素線を収容し、保護管の内部の空隙にマグネシア（ＭｇＯ）を含む脱水縮合型のガラスを充填したもので、本発明の熱電対としては、合金素線を収容埋設する耐熱性合金製のシースを、窒化珪素セラミツク製の保護管に挿入したものである。窒化珪素セラミツクは金属溶湯と濡れないので、侵食が遅く、寿命が延びる。
【０００７】
【実施例】
図１に示す参考例の熱電対は、セラミツク製の保護管３の内部に、クロメルアルメル、クロメルコンスタンタン、鉄コンスタンタン、銅コンスタンタンなどの一対の合金素線５，６を埋設し、保護管３の内部の空隙に耐熱性セラミツク粉末、脱水縮合型ガラスなどの無機化合物の充填材４を充填して、一対の合金素線５，６の先端を互いに結合してなる測定接点２を保護管３の端部３ａに固定したものである。合金素線５，６の基端は基準接点とされ、電位差計を接続される。
【０００８】
保護管３を形成するセラミツクは、出発原料として窒化珪素（Si3N4 ）にアルミナ（Al2O3 ）、イツトリア（Y2O3）、酸化タンタル（Ta2O5 ）の内の少くとも１つまたは複合物を添加したものを、好ましくは、さらに少くとも酸素（O ）とマグネシウム（Mg）を添加したもの（具体的にはマグネシア（MgO ）を用いる）を焼結したものである。上述の脱水縮合型ガラスは酸素（O ）、マグネシウム（Mg）、アルミニウム（Al）、燐（P ）を含んでいる。
【０００９】
図２に示す本発明の実施例では、クロメルアルメル、クロメルコンスタンタン、鉄コンスタンタン、銅コンスタンタンなどの一対の合金素線５，６を、マグネシア（ＭｇＯ）粉末などの充填材１０と一緒に埋設した耐熱性合金製のシース９を、セラミツク製の保護管３の内部に挿入したものである。耐熱性合金製のシース９の先端部はセラミツク製の保護管３の先端部３ａに当接される。耐熱性合金製のシース９の外周面とセラミツク製の保護管３の内周面との空隙には、マグネシア（ＭｇＯ）粉末、リン酸アルミニウム［Ａｌ2（ＰＯ3）3］などの充填材８が充填される。一対の合金素線５，６の先端を互いに結合してなる測定接点２は、シース９の内端部に充填材１０により固定される。
【００１０】
図１に示す参考例と同様に、保護管３を形成するセラミツクは、出発原料として窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、イツトリア（Ｙ2Ｏ3）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）の内の少くとも１つまたは複合物を添加したものを、好ましくは、さらに少くとも酸素（Ｏ）とマグネシウム（Ｍｇ）を添加したものを焼結したものである。
【００１１】
［参考例］
窒化珪素に少量の焼結助剤を添加した粉末から、保護管３を押出成形機にて成形し、温度約１８５０℃の窒素雰囲気で焼成した。得られた高靭性窒化珪素セラミツクからなる保護管３の内部にクロメルアルメル線５，６を挿入し、保護管３の内部の空隙にリン酸アルミニウム［Ａｌ2（ＰＯ3）3］とマグネシア（ＭｇＯ）との耐熱性の脱水縮合ガラス４を充填して封止固定した。
【００１２】
得られた本発明の熱電対を、温度７００℃のアルミニウム溶湯に浸漬して温度測定試験を行つた。検出された起電力が安定化するまでの時間は５秒であり、４０００回の繰返し使用が可能であることを確認した。この熱電対は温度７００℃のアルミニウム溶湯に浸漬後も、保護管３に溶湯が付着することはなかつた。
【００１３】
［実施例１］
窒化珪素セラミツク製の保護管３の内部に、ステンレス製のシース９の内部にクロメルアルメル線５，６を埋設したものを挿入し、両者の空隙に脱水縮合型ガラス８を充填した。得られた熱電対を、温度７００℃のアルミニウム溶湯に浸漬して温度測定試験を行つた。検出された起電力が安定化するまでの時間は６秒であり、４０００回の繰返し使用が可能であることを確認した。この熱電対は温度７００℃のアルミニウム溶湯に浸漬後も、保護管３に溶湯が付着することはなかつた。
【００１４】
［実施例２］
窒化珪素セラミツク製の保護管３の内部に、ニツケル合金製のシース９の内部に鉄コンスタンタン線５，６を埋設したものを挿入し、両者の空隙に脱水縮合型ガラス８を充填した。得られた熱電対を、温度５００℃の金属溶湯に浸漬して温度測定試験を行つた。検出された起電力が安定化するまでの時間は６秒であり、６０００回の繰返し使用が可能であることを確認した。この熱電対は温度５００℃の金属溶湯に浸漬後も、保護管３に溶湯が付着することはなかつた。
【００１５】
［比較例１］
従来のステンレス製のシースの内部に合金素線を埋設してなる熱電対では、検出された起電力が安定化するまでの時間は５秒であるが、繰返し使用可能の回数は４００回が限界であつた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は上述のように、融点が１２００℃以下の金属溶湯の温度測定に使用する熱電対であつて、耐熱性合金製のシースの内部に、１２００℃を超えない温度域で使用できる一対の合金素線を埋設し、一対の合金素線の先端を互いに結合してなる測定接点を、第一の充填材により前記シースの先端部の内端部に固定してなる前記耐熱性合金製のシースをセラミツク製の保護管の内部に挿入するとともに、前記シースの外周面と前記保護管の内周面との間に設けた空隙に一種類の第二の充填材を充填することで、前記シースのお椀型に形成された先端部の外面全体を前記保護管の先端部の内面に直接当接させて固定したものであり、窒化珪素セラミツクは金属溶湯と濡れないので、侵食が遅く、保護管の寿命が延びる。さらに、シースが保護管で覆われているので、シースの寿命も延びる。
【００１７】
従来の耐熱性合金製シースのように、使用の際にセラミツク粉末を塗布する必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例に係る熱電対の側面断面図である。
【図２】  本発明の実施例に係る熱電対の側面断面図である。
【符号の説明】
２：測定接点 ３：セラミツク製保護管 ３ａ：端部 ４：充填材 ５：金属素線 ６：金属素線 ８：充填材 ９：シース １０：充填材
【図１】
0004832626.tif 000002
【図２】
0004832626.tif 000003