JPH0989683A - Structure of thermocouple - Google Patents
Structure of thermocoupleInfo
- Publication number
- JPH0989683A JPH0989683A JP7269063A JP26906395A JPH0989683A JP H0989683 A JPH0989683 A JP H0989683A JP 7269063 A JP7269063 A JP 7269063A JP 26906395 A JP26906395 A JP 26906395A JP H0989683 A JPH0989683 A JP H0989683A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- protective pipe
- printed
- thermocouple
- insulator
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、高温高精度の熱電対
の構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high temperature and high precision thermocouple structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の熱電対は、高温度の液体や気体の
温度を正確に計測するため開発されている。熱電対は、
300℃〜1400℃の温度範囲の温度を計測するた
め、各種の測定材を適合させている。熱電対の素線は、
酸化性又は還元性の雰囲気に対して弱い場合が多く、一
般的には素線を保護パイプに入れて使用している。従来
の熱電対は、例えば、Al2 O3 の保護パイプに熱電対
を構成するW−Re材から成る線材を隔置状態に一端か
ら他端へ通し、線材の先端を結合させると共に、線材を
伸長させた保護パイプ内にMgO等の絶縁材を充填し、
それによって線材の保護、線材の互いの接触を防止して
耐熱性を確保していた。2. Description of the Related Art Conventional thermocouples have been developed for accurately measuring the temperature of high temperature liquids and gases. Thermocouple
Various measuring materials are adapted to measure the temperature in the temperature range of 300 ° C to 1400 ° C. The wires of the thermocouple are
In many cases, it is weak against an oxidizing or reducing atmosphere, and in general, wires are put in a protective pipe for use. In the conventional thermocouple, for example, a wire made of a W-Re material that constitutes the thermocouple is passed through one end from the other end in a protective pipe of Al 2 O 3 in a separated state, the tip of the wire is joined, and the wire is Fill the extended protective pipe with insulating material such as MgO,
This protects the wire rods and prevents the wire rods from contacting each other to ensure heat resistance.
【0003】また、熱電対を収容する保護管としては、
次のような材料を用いて作製されている。即ち、従来の
保護管は、耐熱シース管(耐熱温度:600℃)、BN
(耐熱温度:1000℃)、磁器(耐熱温度:1400
℃)、アルミナ(耐熱温度:1600℃)、高クロム鋼
(耐熱温度:1050℃)、アランダム(耐熱温度:1
400℃)等の各種の保護管が使用されている。このよ
うな保護管で作製されている熱電対は、耐熱温度まで使
用すると、1回の測定で破損し、再度使用できなくなる
ので、通常、600℃〜800℃程度、高温としても1
000℃程度の温度測定として使用されているのが現状
である。Further, as the protective tube for accommodating the thermocouple,
It is manufactured using the following materials. That is, the conventional protection tube is a heat-resistant sheath tube (heat-resistant temperature: 600 ° C), BN
(Heat-resistant temperature: 1000 ° C), porcelain (heat-resistant temperature: 1400)
℃), alumina (heat resistant temperature: 1600 ℃), high chrome steel (heat resistant temperature: 1050 ℃), alundum (heat resistant temperature: 1)
Various protective tubes such as 400 ° C.) are used. A thermocouple made of such a protective tube is damaged by one measurement and cannot be used again when used up to a heat resistant temperature. Therefore, it is usually about 600 ° C. to 800 ° C.
At present, it is used as a temperature measurement of about 000 ° C.
【0004】また、Si3 N4 を保護パイプに構成した
熱電対は、例えば、特開昭55−121972号公報、
特開昭61−246636号公報、特開平2−2173
61号公報に開示されたものがある。A thermocouple having a protective pipe made of Si 3 N 4 is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 55-121972.
JP-A-61-246636, JP-A-2-2173
No. 61 has disclosed.
【0005】特開昭55−121972号公報に開示さ
れた気密化窒化珪素焼結体は、熱電対の保護管に適用で
き、反応焼結法で生成された限定量の嵩比重を持つSi
3 N4 焼結体を加湿N2 雰囲気で特定の露点になるよう
に加湿し、1250〜1500℃で加熱処理して表面を
気密化したものである。The airtight silicon nitride sintered body disclosed in JP-A-55-121972 can be applied to a protective tube of a thermocouple, and Si produced by the reaction sintering method has a limited bulk specific gravity.
A 3 N 4 sintered body is humidified in a humidified N 2 atmosphere to a specific dew point, and heat-treated at 1250 to 1500 ° C. to hermetically seal the surface.
【0006】また、特開昭61−246636号公報に
開示された溶鋼連続測温用保護管は、熱電対の保護管と
して使用でき、反応焼結窒化ケイ素から成る保護管とア
ルミナ内管との間にAlN粉を充填し、AlN粉の上部
にアルミナウールを更に充填した保護管を作ったもので
あり、溶鋼による侵食速度が低減され、長時間の溶鋼温
度の測定を可能にしたものである。Further, the protective tube for continuous temperature measurement of molten steel disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-246636 can be used as a protective tube for a thermocouple, and comprises a protective tube made of reaction-sintered silicon nitride and an alumina inner tube. This is a protective tube made by filling AlN powder between them, and further filling alumina wool on top of the AlN powder, which reduces the erosion rate by molten steel and enables measurement of molten steel temperature for a long time. .
【0007】更に、特開平2−217361号公報に開
示された反応焼結窒化ケイ素セラミックスは、熱電対の
保護管として使用でき、Si粉末を成形した成形体を、
N2雰囲気中で1200〜1600℃程度で反応焼結さ
せたものである。Furthermore, the reaction-sintered silicon nitride ceramics disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-217361 can be used as a protective tube for a thermocouple, and a compact formed by molding Si powder can be used.
It is a product obtained by reaction sintering at about 1200 to 1600 ° C. in an N 2 atmosphere.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱電対を保護する保護管は、実際には、1000℃以上
の雰囲気温度では保護管に相当の損傷が発生したり、或
いは、従来の熱電対では一回の使用で廃棄されるものも
ある。そのため、従来の熱電対は、コスト高になった
り、高温炉や溶湯の温度の測定には困難性があるのが現
状である。例えば、熱電対を細い径のパイプ形状に構成
した場合に、熱電対を保護する保護管の強度、保護管内
の充填材の密度を適正に調整するために、製造上の問題
が存在する。また、BNで保護管を作製したものは、O
2 の存在下では酸化するため、炉内のO2 を排気してか
ら使用しているのが現状である。However, in the conventional protective tube for protecting the thermocouple, the protective tube is actually damaged considerably at an ambient temperature of 1000 ° C. or higher, or the conventional thermocouple is damaged. Then, some of them are discarded after one use. Therefore, the conventional thermocouples are currently high in cost and difficult to measure the temperature of the high temperature furnace or the molten metal. For example, when the thermocouple is formed in the shape of a pipe having a small diameter, there is a manufacturing problem in order to properly adjust the strength of the protective tube that protects the thermocouple and the density of the filler in the protective tube. In addition, if the protective tube is made of BN,
Since it oxidizes in the presence of 2 , O 2 in the furnace is exhausted before use.
【0009】従来の熱電対について、上記のように、A
l2 O3 で保護パイプを作製した熱電対では、Al2 O
3 の耐熱温度は800℃程度である。即ち、Al2 O3
の保護パイプは封入されたMgOが多孔質であり、Mg
Oの多孔質内部にO2 が侵入し易く、高温の熱電対とし
て使用されているW−5%ReやW−26%Reは、O
2 の存在によって容易に酸化され、断線するという問題
がある。それ故に、上記のようなAl2 O3 製保護パイ
プで作製した熱電対では、800℃以上の温度雰囲気に
おける温度測定では、熱電対の耐久性を犠牲にせざるを
得ず、温度測定に特殊な技術を用いる等の多くの問題を
有していた。Regarding the conventional thermocouple, as described above, A
In the thermocouple in which the protective pipe was made of l 2 O 3 , Al 2 O
The heat resistant temperature of 3 is about 800 ° C. That is, Al 2 O 3
In the protective pipe of, the enclosed MgO is porous and
O 2 easily penetrates inside the porous O, and W-5% Re and W-26% Re used as high temperature thermocouples are
There is a problem that the presence of 2 easily oxidizes and breaks the wire. Therefore, in the thermocouple made of the Al 2 O 3 protective pipe as described above, the durability of the thermocouple must be sacrificed in the temperature measurement in the temperature atmosphere of 800 ° C. or higher, which is a special temperature measurement. There were many problems such as using technology.
【0010】また、熱電対の構造として、保護管を反応
焼結の窒化ケイ素を用いて作製した場合でも、保護管内
には一端から他端へ長手方向に延びる種類の異なる一対
の線材を配置するが、保護管内に充填させる充填部材と
して適正な材料を選定しないと、保護管内面と充填部材
との間に隙間が発生し、線材が保護管内に存在するO2
と酸化して断線したり、或いは熱ショックを受けて破損
するという問題がある。Further, as a thermocouple structure, even when the protective tube is made of reaction-sintered silicon nitride, a pair of different kinds of wires extending in the longitudinal direction from one end to the other end are arranged in the protective tube. O 2 but unless select an appropriate material as a filling member for filling the protective tube, a gap is generated between the protective tube inner surface and the filling member, the line material present in the protective tube
There is a problem that it will be oxidized and broken, or it will be damaged by heat shock.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決することであり、Si3 N4 やSiCのような耐
熱性のセラミックスで保護パイプを形成し、該保護パイ
プ内に空間を緻密に埋設するようなセラミックスの絶縁
体を配置し、該絶縁体の外面にタングステン(W)−レ
ニウム(Re)合金、又は白金(Pt)−ロジウム(R
h)から熱電対プリント帯を配置し、保護パイプ内に熱
電対プリント帯を封じ込めることにより、耐熱性で耐熱
ショック性に優れ、耐久性に富んだ熱電対の構造を提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve the above-mentioned problems. A protective pipe is formed of a heat-resistant ceramic such as Si 3 N 4 or SiC, and a space is formed in the protective pipe. A ceramic insulator that is densely embedded is arranged, and a tungsten (W) -rhenium (Re) alloy or platinum (Pt) -rhodium (R) is provided on the outer surface of the insulator.
By providing the thermocouple printed band from h) and enclosing the thermocouple printed band in the protective pipe, it is possible to provide a thermocouple structure having excellent heat resistance, heat shock resistance, and durability.
【0012】この発明は、耐熱性のセラミックスから成
る保護パイプ、該保護パイプ内に嵌入されたTiNとS
i3 N4 との複合材から成る柱状の絶縁体、該絶縁体の
外面に一端から他端へ長手方向に隔置して延びるように
プリントされた種類の異なる一対のプリント帯、前記保
護パイプの一端部に形成された前記プリント帯の両端を
接続した感温部、及び前記保護パイプの他端部に設けた
前記プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから構成し
た熱電対の構造に関する。The present invention is a protective pipe made of heat-resistant ceramics, and TiN and S fitted in the protective pipe.
A columnar insulator made of a composite material with i 3 N 4 , a pair of different printed strips printed on the outer surface of the insulator so as to extend longitudinally from one end to the other end, the protection pipe The present invention relates to a thermocouple structure composed of a temperature-sensing part formed at one end of the printed strip and connected to both ends of the printed strip, and a connector provided at the other end of the protective pipe to be connected to the printed strip.
【0013】或いは、この発明は、耐熱性のセラミック
スから成る保護パイプ、該保護パイプ内に嵌入された柱
状の基体と該基体の外周を被覆するTiNとSi3 N4
との複合材から成る絶縁被覆体とから成る絶縁体、該絶
縁体の外面に一端から他端へ長手方向に隔置して延びる
ようにプリントされた種類の異なる一対のプリント帯、
前記保護パイプの一端部に形成された前記プリント帯の
両端を接続した感温部、及び前記保護パイプの他端部に
設けた前記プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから
構成した熱電対の構造に関する。Alternatively, according to the present invention, a protective pipe made of heat-resistant ceramics, a columnar base body fitted in the protective pipe, and TiN and Si 3 N 4 coating the outer periphery of the base body.
And an insulating cover made of a composite material of a composite material, and a pair of printed bands of different types printed so as to extend longitudinally from one end to the other end on the outer surface of the insulator,
The present invention relates to a thermocouple structure including a temperature-sensing portion formed at one end of the protective pipe, the thermosensitive portion being connected to both ends of the printed strip, and a connector provided at the other end of the protective pipe to be connected to the printed strip.
【0014】また、一方の前記プリント帯はW−5%R
eから成り、他方の前記プリント帯はW−26%Reか
ら成るものである。また、前記感温部は、前記保護パイ
プの端部にコーティングされたSi3 N4 又はSiCの
薄膜を焼結して構成されている。また、前記保護パイプ
はSi3 N4 又はSiCから作製されている。One of the print bands is W-5% R.
e, and the other of the printed bands is W-26% Re. Further, the temperature sensing portion is formed by sintering a thin film of Si 3 N 4 or SiC coated on the end portion of the protection pipe. The protective pipe is made of Si 3 N 4 or SiC.
【0015】また、前記保護パイプの端部に設けた前記
コネクタは、前記プリント帯にAg−Cu−Ti粉でメ
タライズされてそれぞれ接続されたリード線から構成さ
れている。更に、前記保護パイプから突出する前記絶縁
体の部分の外面に配置されたAl2 O3 製筒体上で互い
にショートしないように前記プリント帯と前記リード線
とがそれぞれ接合されている。The connector provided at the end of the protective pipe is composed of lead wires which are metallized with Ag-Cu-Ti powder and connected to the printed strip. Further, the printed strip and the lead wire are joined together so as not to short-circuit with each other on the Al 2 O 3 cylinder arranged on the outer surface of the portion of the insulator protruding from the protection pipe.
【0016】また、前記プリント帯がプリントされずに
前記絶縁体の表面が露出している部分は前記保護パイプ
の内面に接着されている。Further, a portion where the surface of the insulator is exposed without printing the printed band is adhered to the inner surface of the protective pipe.
【0017】この熱電対の構造は、熱電対を保護する保
護管の材料として、Si3 N4 を選定して保護パイプを
作製し、一方、Si3 N4 とTiNを混合した複合材で
絶縁体を作製し、絶縁体の外面にW−Reを粉砕して微
粒化した粉体のペーストを周囲の1/2以下の面に一端
から他端へプリントして二条のプリント帯を印刷し、絶
縁体の先端部の全周を前記ペーストでプリントして前記
二条のプリント帯を接続し、プリント帯を印刷した前記
絶縁体を前記保護パイプに嵌入して焼結したので、高温
雰囲気での耐久性、信頼性に極めて優れた熱電対を提供
できる。また、Si3 N4 にTiNを10〜15%混合
した複合材は、焼結による縮みが発生せず、むしろわず
かに膨張し、Si3 N4 の保護パイプに絶縁体が密着し
て前記保護パイプと前記絶縁体との間に位置するプリン
ト帯の領域にO2 の侵入を阻止するので、熱電対プリン
ト帯を酸化によって断線させることがなく、耐久性を向
上できる。In this thermocouple structure, Si 3 N 4 is selected as the material of the protective tube for protecting the thermocouple to produce a protective pipe, while insulating with a composite material in which Si 3 N 4 and TiN are mixed. A body is prepared, W-Re is pulverized on the outer surface of the insulator, and the finely divided powder paste is printed from one end to the other on a surface of 1/2 or less of the circumference to print two strips. Since the entire circumference of the tip of the insulator was printed with the paste to connect the two printed strips and the printed strip was inserted into the protective pipe and sintered, it was durable in a high temperature atmosphere. It is possible to provide a thermocouple with extremely excellent reliability and reliability. Further, the composite material in which 10 to 15% of Si 3 N 4 is mixed with TiN does not cause shrinkage due to sintering, but rather expands slightly, and the insulator adheres to the protective pipe of Si 3 N 4 , and the above-mentioned protection is performed. O 2 is prevented from entering the area of the printed strip located between the pipe and the insulator, so that the printed strip of the thermocouple is not broken by oxidation and the durability can be improved.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による熱電対の構造の実施例を説明する。図1はこの発
明による熱電対の構造の一実施例を示す断面図、図2は
図1の線A−Aにおける拡大断面図、及び図3は図1の
熱電対の構造におけるプリント帯を印刷した絶縁体を示
す斜視図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a thermocouple structure according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a sectional view showing an embodiment of the structure of a thermocouple according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a printed band printed on the structure of the thermocouple of FIG. It is a perspective view which shows the insulated body.
【0019】この熱電対の構造は、主として、耐熱性で
耐腐食性のセラミックスから成る保護パイプ1、保護パ
イプ1内に嵌入されたTiNとSi3 N4 との複合材か
ら成る柱状の絶縁体9、絶縁体9の外面16に一端から
他端へ長手方向に隔置して延びるようにプリントされた
種類の異なる一対の導体プリント帯2,3、保護パイプ
1の一端部に形成されたプリント帯2,3の両端を接続
した感温部4を構成する導体プリント環8、及び保護パ
イプ1の他端部に設けたプリント帯2,3にそれぞれ接
続するコネクタ11を構成する接続線5から構成されて
いる。一方のプリント帯2はW−5%Re材から成り、
他方のプリント帯3はW−26%Reから構成され、プ
リント環8はW−Reから構成されている。また、プリ
ント帯2,3及びプリント環8としては、W−Reの他
に、白金と白金ロジウムとの組み合わせ、或いはWとW
Mo(Mo:25%)との組み合わせから作製すること
もできる。また、感温部4は、保護パイプ1の端部にコ
ーティングされたSi3 N4 又はSiCの薄膜7を焼結
して構成されている。The structure of this thermocouple is mainly composed of a protection pipe 1 made of heat-resistant and corrosion-resistant ceramics, and a columnar insulator made of a composite material of TiN and Si 3 N 4 fitted in the protection pipe 1. 9, a pair of different conductor printed strips 2 and 3 printed on the outer surface 16 of the insulator 9 so as to extend longitudinally from one end to the other end, and a print formed on one end of the protective pipe 1. From the conductor print ring 8 that constitutes the temperature-sensitive portion 4 in which both ends of the belts 2 and 3 are connected, and the connection line 5 that constitutes the connector 11 that is connected to the printed belts 2 and 3 provided at the other end of the protective pipe It is configured. One printed strip 2 is made of W-5% Re material,
The other print band 3 is made of W-26% Re, and the print ring 8 is made of W-Re. Further, as the print bands 2 and 3 and the print ring 8, in addition to W-Re, a combination of platinum and platinum rhodium, or W and W
It can also be produced from a combination with Mo (Mo: 25%). The temperature sensitive portion 4 is formed by sintering a thin film 7 of Si 3 N 4 or SiC coated on the end portion of the protective pipe 1.
【0020】また、保護パイプ1の端部に設けたコネク
タ11は、プリント帯2,3に銀ろう材、Ag−Cu−
Ti粉でメタライズしてそれぞれ接続された接続線即ち
リード線5から構成されている。保護パイプ1から突出
する絶縁体9の部分の外面16に配置されたAl2 O3
製筒体14には、プリント帯2,3が互いにショートし
ないようにプリント帯2,3とリード線5とがそれぞれ
接合されている。更に、絶縁体9上にプリント帯2,3
がプリントされずに、絶縁体9の表面即ち外面16が露
出している部分6は、保護パイプ1の内面に接着されて
いる。Further, the connector 11 provided at the end of the protective pipe 1 has the printed bands 2 and 3 made of a silver brazing material and Ag-Cu-.
It is composed of connecting wires, that is, lead wires 5, which are metallized with Ti powder and connected to each other. Al 2 O 3 arranged on the outer surface 16 of the portion of the insulator 9 protruding from the protective pipe 1.
The printed bands 2 and 3 and the lead wire 5 are joined to the cylindrical body 14 so that the printed bands 2 and 3 do not short-circuit with each other. Further, printed strips 2, 3 are formed on the insulator 9.
The part 6 where the surface of the insulator 9, that is, the outer surface 16 is exposed without being printed, is adhered to the inner surface of the protective pipe 1.
【0021】また、保護パイプ1の他端部には、他の部
品に熱電対を取り付けるため取付金具10が固定されて
いる。取付金具10側の突出したリード線5の端部の取
付部がコネクタ11を構成している。コネクタ11は、
温度測定機器の端子に接続されるように構成されてい
る。取付金具10と保護パイプ1との接合は、保護パイ
プ1の孔15に充填されたSiとTiとの粉末のペース
トが焼結によって複合材に転化し、両者は複合材で強固
に密着して固着される。A mounting bracket 10 is fixed to the other end of the protective pipe 1 for mounting a thermocouple on another component. The mounting portion at the end of the protruding lead wire 5 on the mounting bracket 10 side forms the connector 11. The connector 11 is
It is configured to be connected to a terminal of a temperature measuring device. The fitting 10 and the protective pipe 1 are joined together by converting the powder paste of Si and Ti filled in the hole 15 of the protective pipe 1 into a composite material by sintering, and both are firmly adhered by the composite material. It is fixed.
【0022】この熱電対の構造において、保護パイプ1
は、耐熱性、耐腐食性で耐熱ショック性に優れたSi3
N4 又は炭化ケイ素SiCから作製されている。保護パ
イプ1をSi3 N4 で作製した場合に、保護パイプ1内
に嵌入する絶縁体9をSi3N4 と窒化チタンTiNか
ら成る混合材から作製することが好ましい。Si3 N4
の保護パイプ1内にSi3 N4 とTiNとの混合材の充
填部材の絶縁体9を配置した場合には、混合材が焼結す
ることによって無収縮性セラミックスから成る絶縁体9
を構成し、保護パイプ1と絶縁体9との間に隙間等が発
生することなく、極めて安定した熱電対の構造を提供す
ることができる。更に、タングステンW線は、高融点の
材料であり、その熱膨張係数が4.6×10- 6 /Kで
ある。また、Si3 N4 の熱膨張係数が3.1×10
- 6 /Kであるので、Si3 N4 とWとは、熱膨張係数
が近似しており、従って、両者の組み合わせによって熱
電対を構成する場合には、熱膨張係数から考慮して好ま
しいものである。In this thermocouple structure, the protective pipe 1
Is Si 3 with excellent heat resistance, corrosion resistance and heat shock resistance.
Made from N 4 or Silicon Carbide SiC. When the protective pipe 1 is made of Si 3 N 4 , it is preferable that the insulator 9 fitted in the protective pipe 1 is made of a mixed material of Si 3 N 4 and titanium nitride TiN. Si 3 N 4
When the insulator 9 of the filling material of the mixed material of Si 3 N 4 and TiN is arranged in the protective pipe 1 of 1., the insulator 9 made of non-shrinkable ceramic is obtained by sintering the mixed material.
It is possible to provide an extremely stable structure of the thermocouple without forming a gap or the like between the protective pipe 1 and the insulator 9. Further, tungsten (W) line is a high-melting material, its thermal expansion coefficient of 4.6 × 10 - is a 6 / K. In addition, the coefficient of thermal expansion of Si 3 N 4 is 3.1 × 10
-6 / K, Si 3 N 4 and W have similar thermal expansion coefficients. Therefore, when a thermocouple is formed by a combination of both, it is preferable in consideration of the thermal expansion coefficient. Is.
【0023】また、保護パイプ1は、Si3 N4 の他、
Y2 O3 ,Al2 O3 ,SiO2 を含むSi3 N4 から
作製することができる。保護パイプ1の長手方向には、
隔置状態に多数の孔15が開けられ、孔15内にはSi
とTiとを主成分とする混合粉末を充填してN2 雰囲気
で一体焼結することによって無収縮性セラミックスに転
化し、保護パイプ1と絶縁体9とが強固に接合される。
この場合には、充填した複合材の充填部材の表面にはS
i3 N4 をコーティングし、コーティング層によって孔
15を通じての保護パイプ1の内外の通気が防止され
る。The protective pipe 1 is made of Si 3 N 4 ,
It can be manufactured from Si 3 N 4 containing Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , and SiO 2 . In the longitudinal direction of the protection pipe 1,
A large number of holes 15 are formed in a spaced state, and Si is filled in the holes 15.
The powder mixture containing Ti and Ti as the main components is filled and integrally sintered in an N 2 atmosphere to be converted into non-shrinkable ceramics, and the protective pipe 1 and the insulator 9 are firmly bonded.
In this case, the surface of the filling member of the filled composite material is S
i 3 N 4 is coated, and the coating layer prevents ventilation inside and outside the protective pipe 1 through the holes 15.
【0024】保護パイプ1の端部には、取付金具10を
固定するため、保護パイプ1に形成された孔15に露出
した絶縁体9にAg−Cu−Ti粉末を塗布し、取付金
具10と絶縁体9とが固着されている。コネクタ11側
の端部には、Y2 O3 ,Al2 O3 ,SiO2 を含むガ
ラス層13を塗布して保護パイプ1の端部が密封されて
いる。In order to fix the mounting member 10 to the end portion of the protection pipe 1, Ag-Cu-Ti powder is applied to the insulator 9 exposed in the hole 15 formed in the protection pipe 1 to form the mounting member 10. The insulator 9 is fixed. A glass layer 13 containing Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , and SiO 2 is applied to the end portion on the connector 11 side to seal the end portion of the protective pipe 1.
【0025】この熱電対の構造では、例えば、コアに成
る絶縁体9としては、Si粉末90wt%とTi粉末1
0wt%との混合粉末、場合によっては、該混合粉末に
若干の窒化ケイ素粉末を混合した混合粉末を、N2 雰囲
気で焼結すると、SiとTiとは反応してSi3 N4 と
TiNとから成る無収縮性セラミックスの複合材ができ
る。即ち、焼結縮みのないSi3 N4 とTiNから成る
無収縮性セラミックスの複合材に生成される。次いで、
絶縁体9の外面に異なる種類の導体プリント帯2,3を
印刷すると共に、絶縁体9の端部には導体プリント環8
を印刷する。次いで、導体膜が印刷された絶縁体9の表
面に、Si粉末90wt%とTi粉末10wt%との混
合粉末のペーストを塗布し、これを窒化ケイ素から成る
保護パイプ1内に嵌入し、N2 雰囲気で一体焼結するこ
とによって、ペーストが焼結縮みのないSi3 N4 とT
iNから成る無収縮性セラミックスの複合材に転化し、
絶縁体9が保護パイプ1に固着される。この時、Siと
Tiとの粉末を保護パイプ1に収容して一体焼結する場
合に、保護パイプ1の長手方向に多数の孔15を明けて
おけば、SiとTiとは反応してSi3 N4 とTiNと
から成る無収縮性セラミックスの複合材ができる。焼結
後に、孔15はSi3 N4 のコーティング層17で塞げ
ばよく、保護パイプ1内の複合材の絶縁体9は線材2,
3の保護膜を構成することになる。In the structure of this thermocouple, for example, the insulator 9 forming the core is 90 wt% of Si powder and 1 wt of Ti powder.
When a mixed powder with 0 wt% or, in some cases, a mixed powder obtained by mixing a small amount of silicon nitride powder with the mixed powder is sintered in an N 2 atmosphere, Si and Ti react with each other to form Si 3 N 4 and TiN. A non-shrinkable ceramic composite material composed of That is, it is formed into a non-shrinkable ceramic composite material composed of Si 3 N 4 and TiN without sintering shrinkage. Then
Different kinds of conductor print bands 2 and 3 are printed on the outer surface of the insulator 9, and the conductor print ring 8 is attached to the end of the insulator 9.
Print. Then, a paste of a mixed powder of 90 wt% of Si powder and 10 wt% of Ti powder is applied to the surface of the insulator 9 on which the conductor film is printed, and the paste is fitted into the protective pipe 1 made of silicon nitride, and N 2 By integrally sintering in an atmosphere, the paste will not sinter and shrink Si 3 N 4 and T
Converted to a non-shrinkable ceramic composite composed of iN,
The insulator 9 is fixed to the protective pipe 1. At this time, when powder of Si and Ti is housed in the protective pipe 1 and integrally sintered, if a large number of holes 15 are opened in the longitudinal direction of the protective pipe 1, Si and Ti react with each other and Si A non-shrinkable ceramic composite material composed of 3 N 4 and TiN is produced. After sintering, the holes 15 may be closed with the coating layer 17 of Si 3 N 4 , and the insulator 9 of the composite material in the protective pipe 1 may be the wire rod 2,
3 will constitute the protective film.
【0026】次に、図4を参照して、この発明による熱
電対の構造の別の実施例を説明する。この実施例の熱電
対の構造は、上記実施例と比較して絶縁体の構造が相違
する以外は同一の構成を有するので、同一の部品には同
一の符号を付して重複する説明を省略する。この実施例
の熱電対の構造では、絶縁体9に相当する絶縁体19
は、保護パイプ1内に嵌入される柱状の基体20と基体
20の外周を被覆するTiNとSi3 N4 との複合材か
ら成る絶縁被覆体18から構成されている。また、絶縁
体19の絶縁被覆体18の外面には、種類の異なる一対
のプリント帯2,3が一端から他端へ長手方向に隔置し
て延びるようにプリントされている。プリント帯2,3
が印刷された絶縁体19を保護パイプ1に嵌入して一体
焼結することによって、絶縁体19と保護パイプ1とが
固着される。Next, another embodiment of the structure of the thermocouple according to the present invention will be described with reference to FIG. Since the structure of the thermocouple of this embodiment has the same structure as that of the above embodiment except that the structure of the insulator is different, the same parts are designated by the same reference numerals and the duplicate description will be omitted. To do. In the structure of the thermocouple of this embodiment, the insulator 19 corresponding to the insulator 9 is used.
Is composed of a columnar substrate 20 fitted in the protective pipe 1 and an insulating coating 18 made of a composite material of TiN and Si 3 N 4 coating the outer periphery of the substrate 20. On the outer surface of the insulating cover 18 of the insulator 19, a pair of different print bands 2 and 3 are printed so as to extend from one end to the other in the longitudinal direction at a distance. Print obi 2,3
By inserting the insulator 19 on which is printed into the protective pipe 1 and integrally sintering the same, the insulator 19 and the protective pipe 1 are fixed to each other.
【0027】[0027]
【発明の効果】この発明による熱電対の構造は、上記の
ように、セラミックスから成る保護パイプで構成され、
その先端部には感温部が形成されているので、耐熱性で
耐腐食性であり、特に、耐熱ショック性に優れ、溶融金
属炉、プラズマ溶融炉、電気炉等の高温炉の温度管理、
温度測定に適している。この熱電対の構造は、特に、酸
化・還元性の雰囲気中で高温度を測定するのに適してい
る。また、前記保護パイプの端部に固定された取付金具
は強固に固定されているので、耐熱性で耐熱ショック性
に優れ、耐久性に富む熱電対を提供できる。特に、保護
パイプ内に充填された絶縁体は、SiとTiを反応焼結
してできたSi3 N4 にTiNとの複合材から構成さ
れ、該絶縁体は焼結時に焼結縮みがなく無収縮性セラミ
ックスを形成するので、保護パイプ内に緻密な構造を形
成し、プリント帯を強固に保持してO2 の侵入を防止し
た構造で保護することができ、耐久性に優れ、温度測定
精度が高精度となり、安定した信頼性のある熱電対を提
供できる。As described above, the structure of the thermocouple according to the present invention comprises the protective pipe made of ceramics,
Since the temperature sensitive part is formed at its tip, it is heat resistant and corrosion resistant, and in particular it has excellent heat shock resistance, temperature control of high temperature furnaces such as molten metal furnace, plasma melting furnace, electric furnace,
Suitable for temperature measurement. This thermocouple structure is particularly suitable for measuring high temperatures in an oxidizing / reducing atmosphere. Further, since the mounting metal fitting fixed to the end of the protection pipe is firmly fixed, it is possible to provide a thermocouple having excellent heat resistance, excellent heat shock resistance, and durability. In particular, the insulator filled in the protective pipe is composed of a composite material of Si 3 N 4 and TiN formed by reacting and sintering Si and Ti, and the insulator has no sintering shrinkage during sintering. Since non-shrinkable ceramics are formed, a dense structure can be formed inside the protective pipe, and the printed strip can be firmly held and protected by a structure that prevents O 2 from entering, providing excellent durability and temperature measurement. The accuracy is high, and a stable and reliable thermocouple can be provided.
【0028】この熱電対の構造は、耐熱性で耐熱ショッ
ク性に優れているので、反復して使用可能であり、従来
のNB等の材料を用いて作製したものに比較して製造コ
スト、ランニングコスト等を大幅に低減できる。Since the structure of this thermocouple is heat resistant and excellent in heat shock resistance, it can be used repeatedly, and the manufacturing cost and running are higher than those of conventional ones made of materials such as NB. The cost etc. can be reduced significantly.
【図1】この発明による熱電対の構造の一実施例を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the structure of a thermocouple according to the present invention.
【図2】図1の線A−Aにおける一実施例を示す拡大断
面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing one embodiment taken along line AA in FIG.
【図3】図1の熱電対の構造における表面にプリント帯
が印刷された絶縁体と該絶縁体に接合されたリード線と
を示す斜視図である。3 is a perspective view showing an insulator having a printed band printed on its surface and a lead wire joined to the insulator in the structure of the thermocouple of FIG. 1. FIG.
【図4】図1の線A−Aにおける別の実施例を示す拡大
断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view showing another embodiment taken along line AA in FIG.
1 保護パイプ 2,3 プリント帯 4 感温部 5 リード線 6 隙間 7 薄膜 8 プリント環 9,19 絶縁体 10 取付金具 11 コネクタ 15 孔 17 コーティング層 18 絶縁被覆体 20 基体 1 Protective Pipe 2, 3 Printed Band 4 Temperature Sensitive Part 5 Lead Wire 6 Gap 7 Thin Film 8 Printed Ring 9, 19 Insulator 10 Mounting Bracket 11 Connector 15 Hole 17 Coating Layer 18 Insulation Cover 20 Base
Claims (8)
プ、該保護パイプ内に嵌入されたTiNとSi3 N4 と
の複合材から成る柱状の絶縁体、該絶縁体の外面に一端
から他端へ長手方向に隔置して延びるようにプリントさ
れた種類の異なる一対の導体プリント帯、前記保護パイ
プの一端部に形成された前記プリント帯の両端を接続し
た導体感温部、及び前記保護パイプの他端部に設けた前
記プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから構成した
熱電対の構造。1. A protective pipe made of heat-resistant ceramics, a columnar insulator made of a composite material of TiN and Si 3 N 4 fitted in the protective pipe, and one end to the other end on the outer surface of the insulator. A pair of conductor printed strips of different types printed so as to be spaced apart in the longitudinal direction, a conductor temperature-sensing portion formed at one end of the protective pipe, the conductor temperature-sensing portion being connected to both ends, and the protective pipe. A structure of a thermocouple composed of connectors which are respectively connected to the printed strips provided at the other end.
プ、該保護パイプ内に嵌入された柱状の基体と該基体の
外周を被覆するTiNとSi3 N4 との複合材から成る
絶縁被覆体とから成る絶縁体、該絶縁体の外面に一端か
ら他端へ長手方向に隔置して延びるようにプリントされ
た種類の異なる一対の導体プリント帯、前記保護パイプ
の一端部に形成された前記プリント帯の両端を接続した
導体感温部、及び前記保護パイプの他端部に設けた前記
プリント帯にそれぞれ接続するコネクタから構成した熱
電対の構造。2. A protective pipe made of heat-resistant ceramics, a columnar base body fitted in the protective pipe, and an insulating coating body made of a composite material of TiN and Si 3 N 4 coating the outer periphery of the base body. An insulating body, a pair of conductor printed strips of different types printed on the outer surface of the insulator so as to extend longitudinally from one end to the other end, and the printed strip formed on one end of the protective pipe A thermocouple structure composed of a conductor temperature-sensing portion having both ends thereof connected, and a connector provided at the other end of the protective pipe and connected to the printed strip respectively.
ら成り、他方の前記プリント帯はW−26%Reから成
る請求項1又は2に記載の熱電対の構造。3. The thermocouple structure according to claim 1, wherein one of the printed bands is made of W-5% Re and the other printed band is made of W-26% Re.
から作製されている請求項1〜3のいずれか1項に記載
の熱電対の構造。4. The protective pipe is made of Si 3 N 4 or SiC.
The thermocouple structure according to any one of claims 1 to 3, which is manufactured from.
コーティングされたSi3 N4 又はSiCの薄膜を焼結
して構成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載
の熱電対の構造。5. The temperature sensing part is formed by sintering a thin film of Si 3 N 4 or SiC coated on the end of the protective pipe. Thermocouple structure.
クタは、前記プリント帯にAg−Cu−Ti粉でメタラ
イズされてそれぞれ接続されたリード線から構成されて
いる請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱電対の構
造。6. The connector according to claim 1, wherein the connector provided at the end of the protective pipe is composed of lead wires which are metalized with Ag—Cu—Ti powder and connected to the printed band. The structure of the thermocouple according to item 1.
の部分の外面に配置されたAl2 O3 製筒体上で互いに
ショートしないように前記プリント帯と前記リード線と
がそれぞれ接合されている請求項6に記載の熱電対の構
造。7. The printed strip and the lead wire are joined together so as not to be short-circuited with each other on an Al 2 O 3 cylindrical body arranged on the outer surface of the portion of the insulator protruding from the protection pipe. The structure of the thermocouple according to claim 6.
絶縁体の表面が露出している部分は前記保護パイプの内
面に接着されている請求項1〜7のいずれか1項に記載
の熱電対の構造。8. The thermocouple according to claim 1, wherein a portion where the surface of the insulator is exposed without printing the printed band is adhered to an inner surface of the protective pipe. Structure.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26906395A JP3550828B2 (en) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | Thermocouple structure |
EP96306578A EP0764837A1 (en) | 1995-09-25 | 1996-09-11 | Thermocouple structure |
US08/710,416 US5696348A (en) | 1995-09-25 | 1996-09-17 | Thermocouple structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26906395A JP3550828B2 (en) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | Thermocouple structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0989683A true JPH0989683A (en) | 1997-04-04 |
JP3550828B2 JP3550828B2 (en) | 2004-08-04 |
Family
ID=17467144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26906395A Expired - Fee Related JP3550828B2 (en) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | Thermocouple structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3550828B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN119426143A (en) * | 2025-01-09 | 2025-02-14 | 厦门大学 | A printing method, tungsten-rhenium ultra-high temperature radiation temperature sensor and preparation method thereof |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55121972A (en) * | 1979-03-09 | 1980-09-19 | Ngk Spark Plug Co | Airtightened silicon nitride sintered body |
JPS55141035U (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-08 | ||
JPS61246636A (en) * | 1985-04-25 | 1986-11-01 | Japan Metals & Chem Co Ltd | Protective tube for continuously measuring temperature of molten steel |
JPS62170656U (en) * | 1986-04-17 | 1987-10-29 | ||
JPH02217361A (en) * | 1988-12-21 | 1990-08-30 | Bayer Ag | Preparation of reaction-sintered silicon nitride ceramic, silicone nitride ceramic made thereby,and use thereof |
JPH06104493A (en) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coated thermocouple |
JPH0755586A (en) * | 1993-08-17 | 1995-03-03 | Meidensha Corp | Sheathed thermocouple |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP26906395A patent/JP3550828B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55121972A (en) * | 1979-03-09 | 1980-09-19 | Ngk Spark Plug Co | Airtightened silicon nitride sintered body |
JPS55141035U (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-08 | ||
JPS61246636A (en) * | 1985-04-25 | 1986-11-01 | Japan Metals & Chem Co Ltd | Protective tube for continuously measuring temperature of molten steel |
JPS62170656U (en) * | 1986-04-17 | 1987-10-29 | ||
JPH02217361A (en) * | 1988-12-21 | 1990-08-30 | Bayer Ag | Preparation of reaction-sintered silicon nitride ceramic, silicone nitride ceramic made thereby,and use thereof |
JPH06104493A (en) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coated thermocouple |
JPH0755586A (en) * | 1993-08-17 | 1995-03-03 | Meidensha Corp | Sheathed thermocouple |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN119426143A (en) * | 2025-01-09 | 2025-02-14 | 厦门大学 | A printing method, tungsten-rhenium ultra-high temperature radiation temperature sensor and preparation method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3550828B2 (en) | 2004-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5696348A (en) | Thermocouple structure | |
US6102565A (en) | Ceramic sheath type thermocouple | |
US6280083B2 (en) | Thermocouple lance with layered sheath for measuring temperature in molten metal | |
JP3306427B2 (en) | Sheath structure | |
JP3572312B2 (en) | Ceramic sheath type thermocouple | |
JP3627317B2 (en) | Thermocouple structure | |
JPH0989683A (en) | Structure of thermocouple | |
JP3306426B2 (en) | Thermocouple for measuring molten metal temperature | |
JP3603614B2 (en) | thermocouple | |
US7915994B2 (en) | Thermal variable resistance device with protective sheath | |
JP3550915B2 (en) | Ceramic thermocouple for high temperature measurement | |
JP3627316B2 (en) | Thermocouple structure | |
US7061364B2 (en) | Thermal variable resistance device with protective sheath | |
JP3603557B2 (en) | Ceramic thermocouple for measuring molten metal temperature | |
US7026908B2 (en) | Extended temperature range thermal variable-resistance device | |
JP3355166B2 (en) | Thermocouple for measuring molten metal temperature | |
CA2501260A1 (en) | Extended temperature range emf device | |
JP3398105B2 (en) | thermocouple | |
JP2001183239A (en) | Continuous temperature measuring device | |
JP3533944B2 (en) | Structure of thermocouple protection tube with destruction detection function | |
JP3306425B2 (en) | Ceramic thermocouple for high temperature measurement | |
JPS63300924A (en) | Thermoelectric thermometer | |
JP3329189B2 (en) | Ceramic sheath type thermocouple | |
JP2003004546A (en) | Thermocouple for molten metal | |
JPH1114465A (en) | Structure of thermocouple |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040304 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040330 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040412 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |