(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対の先端部に位置する測温部先端をダイヤモンド焼結体により形成された感熱体を介して被測定体に接するように形成し、さらに前記熱電対の測温部の周囲に、少なくともダイヤモンドの微粒とタングステンカーバイドの微粉末とが容量比で１対１の割合で配合されてなるダイヤモンド焼結体により形成された保護体を設けたことを特徴とするダイヤ熱電対温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤ熱電対温度センサに係り、特に、耐摩耗性および応答性に優れた安価なダイヤ熱電対温度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から接触式の温度センサの一種として熱電対温度センサが、アスファルト製造装置、加熱炉、重油燃焼炉、薄膜形成装置などの各種の装置における温度測定に用いられている。
【０００３】
このような従来の熱電対温度センサの一種として、熱電対の先端部に位置する測温部をダイヤモンドにより形成された感熱体を介して被測定体に接するように形成したダイヤ熱電対温度センサが、熱伝導率が高く応答速度が速いので正確な温度測定を行うことができるなどの理由により提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のダイヤ熱電対温度センサにおいては、ダイヤモンドとして単結晶のダイヤモンドが用いられており、熱伝導率が高く応答速度が速いので正確な温度測定を行うことができるものの、ダイヤモンドそのものの価格が高く、ダイヤモンドの加工に時間を要し製造コストが高いという問題点があった。
【０００５】
そこで、耐摩耗性および応答性に優れた安価なダイヤ熱電対温度センサが求められている。
【０００６】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性および応答性に優れた安価なダイヤ熱電対温度センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため特許請求の範囲の請求項１に記載の本発明のダイヤ熱電対温度センサの特徴は、熱電対の先端部に位置する測温部先端をダイヤモンド焼結体により形成された感熱体を介して被測定体に接するように形成し、さらに前記熱電対の測温部の周囲に、少なくともダイヤモンドの微粒とタングステンカーバイドの微粉末とが容量比で１対１の割合で配合されてなるダイヤモンド焼結体により形成された保護体を設けた点にある。ここでいうダイヤモンド焼結体とは、ダイヤモンドの微粒を硬質要素材料とし、金属、セラミックスなどの微粉末とともに、高温高圧条件にて焼結したもので、例えば、米国ＧＥ社のコンパックス（商品名）や南アフリカのデ・ビアス社のシンダイト（商品名）工具素材のようにダイヤモンド砥粒の含有比率が極めて高く、砥粒同士の直接結合により機械的な強度を有するものである。そして、このような構成を採用したことにより、ダイヤモンド焼結体により形成された感熱体は、熱伝導率が高く応答速度が速いので正確な温度測定を行うことができるとともに、焼結により形成されるので加工を容易に行うことができ、その結果、耐摩耗性および応答性に優れた安価なものを容易に得ることができる。また、保護体は、耐摩耗性に優れているので、被測定体が熱電対の測温部を摩耗させやすいものである場合においても、熱電対の測温部が被測定体と直接接触するのを防止することができるので、熱電対の測温部の摩耗を長期間に亘り確実に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【００１０】
図１は本発明に係るダイヤ熱電対温度センサの実施形態の要部を示す拡大縦断面図である。
【００１１】
本実施形態のダイヤ熱電対温度センサ１は、アスファルト製造プラントのミキサーの内部で混練りするアスファルト合材の温度測定に用いるものである。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態のダイヤ熱電対温度センサ１は、熱電対２と、感熱体３と、保護体４と、取付体５とを有している。
【００１３】
前記熱電対２は、ＣＡ（クロメル・アルメル）の熱電対素線（図示せず）を具備し、例えば直径３．２ｍｍ程度の棒状に形成されたシース熱電対と称されるものであり、熱電対２の図１左方に示す先端部が測温部７とされている。なお、熱電対２としては、一般的な素線により形成されたものでもよい。また、熱電対素線としては、ＣＡ（クロメル・アルメル）の熱電対素線だけでなく、各種のものから測定対象温度などの必要に応じて選択することができる。
【００１４】
前記感熱体３は、ダイヤモンド焼結体により、例えば直径６ｍｍ程度、厚さ０．７ｍｍ程度の円盤状に形成されており、この感熱体３の右端面には、熱電対２の先端部に位置する測温部７の先端が当接されており、感熱体３の左端面は、図示しない被測定体が接するようになっている。
【００１５】
すなわち、本実施形態のダイヤ熱電対温度センサ１は、熱電対２の先端部に位置する測温部７の先端をダイヤモンド焼結体により形成された感熱体３を介して被測定体に接するように形成されている。
【００１６】
また、ここでいうダイヤモンド焼結体とは、ダイヤモンドの微粒を硬質要素材料とし、金属、セラミックスなどの微粉末とともに、高温高圧条件にて焼結したもので、例えば、米国ＧＥ社のコンパックス（商品名）や南アフリカのデ・ビアス社のシンダイト（商品名）工具素材のようにダイヤモンド砥粒の含有比率が極めて高く、砥粒同士の直接結合により機械的な強度を有するものである。
【００１７】
前記保護体４は、少なくともダイヤモンドの微粒とタングステンカーバイドの微粉末とが容量比で１対１の割合で配合されてなるダイヤモンド焼結体により、リング状に形成されており、この保護体４の軸心部には、感熱体が固着される取付孔１２が形成されている。この取付孔１２は、図１左方に示す左端側に位置する小径部１３と、図１右方に示す右端側に位置する大径部１４とにより２段に形成されている。この小径部１３は、例えば直径４ｍｍ程度、長さ１．５ｍｍ程度に形成されており、大径部１４は、例えば直径６．２ｍｍ程度に形成されている。そして、大径部１４の底部分に前記感熱体３が配設されている。また、大径部１４には、前記熱電対２が感熱体３の図１右方に示す右端面に測温部７の先端が当接するようにして配設されており、感熱体３の図１左方に示す左端面には、被測定体が接するようになっている。
【００１８】
すなわち、熱電対２の先端部に位置する測温部７の周囲に保護体４が設けられている。
【００１９】
本実施形態における感熱体３と保護体４とは、それぞれ個別に形成された後、ロー付けなどにより固着されて、全体として一体化されている。
【００２０】
前記取付体５は、熱電対２を図示しないアスファルト製造プラントのミキサーに取着するためのものであり、例えば、ＳＳ４００（ＪＩＳ  Ｇ  ３１０１  １９９５）などの素材により形成されている。そして、本実施形態における取付体５は、ミキサーのミキサーライナーを固定するねじ孔（図示せず）に螺合されるねじ部１０と、ミキサー（図示せず）の内部に配設される皿状の頭部１１とにより全体として皿ボルト状に形成されている。
【００２１】
前記取付体５の軸心部には、前記熱電対２が装着される貫通孔１５が形成されている。この貫通孔１５の直径は、前記保護体４の大径部１４とほぼ同一寸法に形成されている。
【００２２】
また、少なくとも保護体４の大径部１４および取付体５の貫通孔１５のそれぞれの内面と、熱電対２の外周面との間に形成される隙間には、例えばシリコン樹脂などの封止材１６が充填されて密封されており、保護体４の小径部１３内を通過して感熱体３に接した被測定体が大径部１４を通過して外部へ漏洩するのを確実に防止するとともに、熱電対２を保護体４の大径部１４および取付体５の貫通孔１５内に固定することができるようになっている。
【００２３】
なお、取付体５の外径形状は、ダイヤ熱電対温度センサ１の取付部位の形状などの必要に応じて、棒状などの各種の形状に変更することができる。
【００２４】
さらに、感熱体３および保護体４の形状は、ダイヤ熱電対温度センサ１の取付位置や被測定体の種類などの必要に応じて変更することができる。
【００２５】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【００２６】
本実施形態のダイヤ熱電対温度センサ１は、図示しないアスファルト製造プラントのミキサーのミキサーライナーを固定するねじ孔に取付体５のねじ部１０をミキサーの内部側から螺合することにより、保護体４および取付体５の頭部１１がミキサーの内部に位置するように取り付けられて設置が終了する。このダイヤ熱電対温度センサ１の取り付けは、アスファルト製造プラントの運転停止状態において行う。
【００２７】
そして、アスファルト製造プラントが運転されると、ミキサーの内部で混練りされる被測定体としてのアスファルト合材（図示せず）が保護体４の小径部１３を介して感熱体３に接触し、アスファルト合材の温度が感熱体３を介して熱電対２の先端部に位置する測温部７に伝達し温度測定がなされる。
【００２８】
この時、ダイヤモンド焼結体により形成された感熱体３は、熱伝導率が５４０Ｗｍ-1Ｋ-1であり、従来の単結晶のダイヤモンドにより形成された感熱体の熱伝導率とほぼ同等なので、熱伝導率が高く応答速度が速いので正確な温度測定を行うことができる。
【００２９】
図２は本発明のダイヤモンド焼結体によって形成された感熱体３を用いたダイヤ熱電対温度センサ１の熱応答性を示すものである。この図２においては、アスファルト製造時のミキサー内部の温度を、ミキサー内部に設置した温度計によって測定した実際温度と、本発明のダイヤ熱電対温度センサ１によって測定した本発明品温度と、従来のタングステンカーバイドを感熱体として用いた熱電対温度センサによって測定した従来品温度とを時間経過とともに示している。
【００３０】
この図２からわかるように、従来品の熱電対温度センサは、実際温度への追随性が非常に悪いが、本発明品のダイヤ熱電対温度センサ１は、実際温度にほぼ追随して温度を検出でき、非常に熱応答性が高く、精度の高い温度測定を行うことができる。
【００３１】
なお、タングステンカーバイドの熱伝導率は１００Ｗｍ-1Ｋ-1であり、単結晶ダイヤモンドの熱伝導率は５００〜２０００Ｗｍ-1Ｋ-1である。
【００３２】
さらに、ダイヤモンド焼結体により形成された感熱体３、および、少なくともダイヤモンドの微粒とタングステンカーバイドの微粉末とが容量比で１対１の割合で配合されてなるダイヤモンド焼結体により形成された保護体４は、両者ともに焼結により容易かつ精度良く形成することができるので、製造コストを低減することができるし、ダイヤモンドの微粒からなる素材自身のコストは、使用量が多くても従来の単結晶のダイヤモンドのコストより低廉である。
【００３３】
したがって、本実施形態のダイヤ熱電対温度センサ１のダイヤモンド焼結体により形成された感熱体３は、熱伝導率が高く応答速度が速いので正確な温度測定を行うことができるとともに、焼結により形成されるので加工を容易に行うことができ、その結果、耐摩耗性および応答性に優れた安価なものを容易に得ることができる。
【００３４】
また、本実施形態のダイヤ熱電対温度センサ１の保護体４によれば、保護体４自身が耐摩耗性に優れており、しかも熱伝導性も優れているので、被測定体が熱電対２の測温部７を摩耗させやすいものである場合においても、熱電対２の測温部７が被測定体と直接接触するのを防止することができるので、熱電対２の測温部７の摩耗を長期間に亘り確実に防止することができる。したがって、被測定体が熱電対２の測温部７を摩耗しやすいものである場合においても、ダイヤ熱電対温度センサ１の長寿命化を容易に図ることができ、その結果、ダイヤ熱電対温度センサ１の交換頻度を少なくすることができるので、交換に要する時間およびコストを低減することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態のダイヤ熱電対温度センサ１は、アスファルト製造プラントにおいては、ミキサー部だけでなく、ホットビン部、ホットシュート部、合材サイロ部などの各種の部分に温度測定に用いることができる。
【００３８】
さらにまた、本実施形態のダイヤ熱電対温度センサ１は、アスファルト製造プラント以外にも、例えばアスファルトフィニッシャーで道路の路面を舗装した直後の路面温度の測定や、薄膜製造装置における内部温度の測定などの多種多様の温度測定に用いることができる。
【００３９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の本発明のダイヤ熱電対温度センサによれば、ダイヤモンド焼結体により形成された感熱体は、熱伝導率が高く応答速度が速いので正確な温度測定を行うことができるとともに、焼結により形成されるので加工を容易に行うことができ、その結果、耐摩耗性および応答性に優れた安価なものを容易に得ることができるなどの極めて優れた効果を奏する。さらに、保護体は、耐摩耗性に優れているので、被測定体が熱電対の測温部を摩耗させやすいものである場合においても、熱電対の測温部が被測定体と直接接触するのを防止することができるので、熱電対の測温部の摩耗を長期間に亘り確実に防止することができるなどの極めて優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るダイヤ熱電対温度センサの実施形態の要部を示す拡大縦断面図
【図２】  実際温度と、本発明のダイヤ熱電対温度センサによって測定した本発明品温度と、従来のタングステンカーバイドを感熱体として用いた熱電対温度センサによって測定した従来品温度とを時間経過とともに示す線図
【符号の説明】
１  ダイヤ熱電対温度センサ
２  熱電対
３  感熱体
４  保護体
５  取付体
７  測温部
【図１】
0004250730.tif 000002
【図２】
0004250730.tif 000003