特許 6740328 温度計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6740328

(24)【登録日】2020年7月28日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】温度計

(51)【国際特許分類】

   G01K 1/08 20060101AFI20200730BHJP

   G01K 7/02 20060101ALI20200730BHJP

【ＦＩ】

   G01K1/08 P

   G01K7/02 C

【請求項の数】2

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-231570(P2018-231570)

(22)【出願日】2018年12月11日

(62)【分割の表示】特願2015-530965(P2015-530965)の分割

【原出願日】2014年8月7日

(65)【公開番号】特開2019-35778(P2019-35778A)

(43)【公開日】2019年3月7日

【審査請求日】2018年12月11日

(31)【優先権主張番号】特願2013-165040(P2013-165040)

(32)【優先日】2013年8月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000136561

【氏名又は名称】株式会社フルヤ金属

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(74)【代理人】

【識別番号】100128107

【弁理士】

【氏名又は名称】深石 賢治

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 厚

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 恭寛

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 智明

(72)【発明者】

【氏名】丸子 智弘

【審査官】 平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−０３８１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３００９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１０１７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０７−５０１１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−１８７０１８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−１０２１３３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／０８，７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の素線と前記素線それぞれ同士の測温接点と前記素線を被覆する絶縁体とを有する熱電対と、
前記熱電対の前記素線、前記測温接点及び前記絶縁体から少なくとも一部分を離隔しつつ、前記熱電対の前記素線、前記測温接点及び前記絶縁体を囲繞する第１保護管と、
前記第１保護管の熱電対の測温接点が設けられる側の先端と向かい合う内側の面全体にわたって前記第１保護管との間に空間が設けられて、前記第１保護管から少なくとも一部分を離隔しつつ前記第１保護管を囲繞する第２保護管と、を備え、
前記第１保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかを含み、前記第２保護管は、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛及びガラス状炭素被覆黒鉛のいずれかを含む、温度計。

【請求項2】

前記第１保護管の内部及び前記第１保護管と前記第２保護管との間の少なくともいずれかには、不活性ガスが封入されている、請求項１に記載の温度計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度計に関し、特に、熱電対と保護管とを備えた温度計に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、輸送関連部門や航空宇宙分野において、軽量化による省エネルギーやＣＯ_２排出抑制を目的とし、炭素をベースとした材料開発が盛んに進められている。また、炭素と珪素の化合物であるＳｉＣもエンジニアリングセラミックスやパワー半導体として非常に高い特性が認められており、既に実用化のレベルまで達している。炭素をベースとした材料の利点は、軽量で高強度であり比強度が高いこと、熱伝導性が良いこと、及び炭素自体が高融点であることから耐熱性が高いことが挙げられる。

【0003】

このような材料は一般的に１８００℃を超える高温域で製造される。その際、製造時の温度管理を行うことで歩留まり良く安定した製造が可能となるため、高温域での測温方法の開発が急務となっている。従来の測温方法として放射温度計を用いる方法が知られている。しかし、放射温度計と測温対象との間に障害物がある場合には、測温は不可能となる。また、測温対象の発する赤外線がガスなどにより吸収された場合には、著しく測温精度が悪くなるといった問題がある。

【0004】

このような放射温度計の問題を解決する方法として、熱電対を用いた温度計を利用する方法がある。熱電対による測温は、異なる材質の線材を組み合わせ、回路内の温度差により生じる熱起電力を測定する方法である。熱電対による測温は、熱電対が線材であることから測温対象付近に設置することが可能であり、精度良く測温することができる。

【0005】

高温測定用の熱電対として、タングステンレニウム（ＷＲｅ）熱電対が知られており、真空・還元・不活性雰囲気において３０００℃付近の超高温を測定することができる。また、イリジウム‐イリジウムロジウム（Ｉｒ‐ＩｒＲｈ）熱電対は真空・還元・不活性雰囲気の他、短時間であれば酸化雰囲気でも２２００℃付近まで測温することができる。しかしながら、高温において熱電対が炭素存在雰囲気に晒される状況下や、高温において熱電対が炭素に接触する状況下では、熱電対の素線と炭素とが反応し、熱起電力が変化してしまうため、素線を保護せずに使用することは困難である。

【0006】

そこで、熱電対を囲繞する保護管を設けることにより、熱電対を保護することが行われている。例えば、特許文献１には、熱電対を囲繞する保護管であって、保護管の内周壁と外周壁を構成する部分が異なる組成を有し、二層の構造を有する保護管が開示されている。特許文献１の保護管では、保護管の内周壁は、耐熱性に優れ熱伝導率が大きい窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などの材料から構成されている。保護管の外周壁は、測温体との反応性が乏しいマグネシア（ＭｇＯ）粒子と炭素（Ｃ）粒子との混合物などのセラミックス材料から構成されている。保護管の内周壁及び外周壁はそれぞれ焼結体からなり、一体焼成されることにより、内側焼結体と外側焼結体とが互いに密着させられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０００−５５７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献１のような多層の構造の保護管では、特に高温域においては、外周壁の材料と内周壁の材料との間に反応が生じるため、長期間にわたり、熱電対の素線を保護することが困難である。

【0009】

本発明は上記課題を考慮してなされたものであり、保護管の各層同士が反応することを防ぎつつ、熱電対を外界から保護することが可能な温度計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】

【0010】

本発明の一実施形態は、一対の素線と素線それぞれ同士の測温接点と素線を被覆する絶縁体とを有する熱電対と、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体から少なくとも一部分を離隔しつつ、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体を囲繞する第１保護管と、第１保護管の熱電対の測温接点が設けられる側の先端と向かい合う内側の面全体にわたって第１保護管との間に空間が設けられて、第１保護管から少なくとも一部分を離隔しつつ第１保護管を囲繞する第２保護管とを備えた温度計である。

【0011】

この構成によれば、温度計は、一対の素線と素線それぞれ同士の測温接点と素線を被覆する絶縁体とを有する熱電対と、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体から少なくとも一部分を離隔しつつ、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体を囲繞する第１保護管と、第１保護管から少なくとも一部分を離隔しつつ第１保護管を囲繞する第２保護管とを備える。第１保護管は、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体から少なくとも一部分を離隔しつつ、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体を囲繞する。このため、熱電対が第１保護管と反応することを防ぎつつ、熱電対を外界から保護することが可能となる。また、第２保護管は、第１保護管から少なくとも一部分を離隔しつつ第１保護管を囲繞する。このため、第１保護管が第２保護管と反応することを防ぎつつ、熱電対及び第１保護管を外界から保護することが可能となる。

【0012】

また、第１保護管と第２保護管とを備えた上記温度計において、第１保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかを含み、第２保護管は、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛及びガラス状炭素被覆黒鉛のいずれかを含む。

【0013】

この場合、第１保護管の内部及び第１保護管と第２保護管との間の少なくともいずれかには、不活性ガスが封入されていることとしてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一実施形態に係る温度計によれば、保護管同士が反応することを防ぎつつ、熱電対を外界から保護することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係る炭素雰囲気用温度計を示す部分断面図である。

【図2】図１の絶縁管の熱電対測温接点付近の変形例を示す部分断面図である。

【図3】図１の絶縁管の熱電対測温接点付近の変形例を示す部分断面図である。

【図4】第２実施形態に係る炭素雰囲気用温度計を示す部分断面図である。

【図5】図４の絶縁管の熱電対測温接点付近の変形例を示す部分断面図である。

【図6】図４の絶縁管の熱電対測温接点付近の変形例を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の第１実施形態の温度計は、特に１７００℃を超える高温において炭素が存在する雰囲気下で測温可能な熱電対を用いた温度計である。熱電対を外部の炭素雰囲気から保護し、且つ、炉内や製品への悪影響を及ぼすことを防止するため、多重の保護管が用いられる。

【0017】

図１に示すように、本実施形態の炭素雰囲気用温度計１０ａは、絶縁管１２、熱電対測温接点１４、熱電対素線１６，１８、第１保護管２０及び第２保護管２２を備えている。一対の熱電対素線１６，１８と、熱電対素線１６，１８それぞれ同士の熱電対測温接点１４と、熱電対素線１６，１８を被覆する絶縁管１２とにより、熱電対が構成される。

【0018】

熱電対素線１６，１８は、それぞれ、例えば、タングステン（Ｗ）及びＷ−２６％レニウム（Ｒｅ）、Ｗ−５％Ｒｅ及びＷ−２６％Ｒｅ、あるいはＷ−３％Ｒｅ及びＷ−２５％Ｒｅから構成することができる。あるいは、熱電対素線１６，１８は、それぞれ、例えばイリジウム（Ｉｒ）からなる熱電対素線１６と、イリジウム及びロジウム（ＩｒＲｈ）とからなる熱電対素線１８とで構成することができる。絶縁管１２には、熱電対素線１６，１８が個別に挿通する挿通孔部１３が軸方向に設けられている。絶縁管１２は、絶縁性および耐熱性に優れた材料により形成され、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、マグネシア（ＭｇＯ）、ベリリア（ＢｅＯ）、ハフニア（ＨｆＯ_２）等のセラミックにより構成することができる。熱電対測温接点１４は、絶縁管１２の先端から露出している。なお、図１では、熱電対測温接点１４が絶縁管１２により保護されていない形態を示したが、図２に示すように、熱電対測温接点１４の周囲を囲繞し、端面が開放されている中空状の絶縁管開放先端部１５ａが設置されていても良い。あるいは、図３に示すように、熱電対測温接点１４の周囲を囲繞し、端面が閉鎖されている中空状の絶縁管閉鎖先端部１５ｂが設置されていても良い。また、熱電対測温接点１４とは反対側の端部にある絶縁管１２の挿通孔部１３は封止材４０によって封止されている。

【0019】

第１保護管２０は、熱電対の熱電対素線１６，１８、熱電対測温接点１４及び絶縁管１２から間隔をおいて少なくとも一部分を離隔しつつ、熱電対の熱電対素線１６，１８、熱電対測温接点１４及び絶縁管１２を囲繞する。第１保護管２０は、内側の熱電対の熱電対素線１６，１８等や外側の第２保護管２２との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかから構成される。第１保護管２０の一端は閉鎖されている。熱電対の熱電対測温接点１４が、第１保護管２０の閉鎖された端部の内面に接触しないようにして第１保護管２０に挿入されている。第１保護管２０の熱電対測温接点１４とは反対側の端部からは熱電対の絶縁管１２が露出している。第１保護管２０の内部には、Ａｒ等の不活性ガスが封入されている。絶縁管１２が露出している第１保護管２０の端部において、第１保護管２０と絶縁管１２との間の間隔は、封止材３１により封止されている。

【0020】

第２保護管２２は、第１保護管２０から間隔をおいて少なくとも一部分を離隔しつつ、第１保護管２０を囲繞する。第２保護管２２は、内側の第１保護管２０や外側の炭素雰囲気との反応性が低い気密性を有する黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかから構成される。また、第２保護管２２は、上記の黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮと同様の効果を有するＡｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかから構成される。即ち、第２保護管２２は、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ、ＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛及びＰＢＮのいずれかを含むこととしてもよい。第２保護管２２の熱電対測温接点１４の側の一端は閉鎖されているが、温度の測定や第１保護管２０に影響を及ぼさなければ、第２保護管２２の熱電対測温接点１４とは反対側等については、閉鎖されずに開口されている箇所があってもよい。第１保護管２０が、第１保護管２０の外面が第２保護管２２の内面に接触しないようにして第２保護管２２の内部に挿入されている。第１保護管２０と第２保護管２２との間の空間には、Ａｒ等の不活性ガスが封入されている。第１保護管２０及び第２保護管２２の熱電対測温接点１４とは反対側の端部において、第１保護管２０と第２保護管２２との間の間隔は、封止材３３により封止されている。

【0021】

本実施形態によれば、炭素雰囲気用温度計１０ａは、一対の熱電対素線１６，１８と熱電対素線１６，１８それぞれ同士の熱電対測温接点１４と熱電対素線１６，１８を被覆する絶縁管１２とを有する熱電対と、熱電対の熱電対素線１６，１８、熱電対測温接点１４及び絶縁管１２から少なくとも一部分を離隔しつつ、熱電対の熱電対素線１６，１８、熱電対測温接点１４及び絶縁管１２を囲繞する第１保護管２０と、第１保護管２０から少なくとも一部分を離隔しつつ第１保護管２０を囲繞する第２保護管２２とを備える。第１保護管２０は、熱電対の熱電対素線１６，１８、熱電対測温接点１４及び絶縁管１２から少なくとも一部分を離隔しつつ、熱電対の熱電対素線１６，１８、熱電対測温接点１４及び絶縁管１２を囲繞する。このため、熱電対が第１保護管２０と反応することを防ぎつつ、熱電対を外界から保護することが可能となる。また、第２保護管２２は、第１保護管２０から少なくとも一部分を離隔しつつ第１保護管２０を囲繞する。このため、第１保護管２０が第２保護管２２と反応することを防ぎつつ、熱電対及び第１保護管２０を外界から保護することが可能となる。

【0022】

また、第１保護管２０の内部及び第１保護管２０と第２保護管２２との間には、不活性ガスが封入されている。第１保護管２０の内部に不活性ガスを封入することにより、絶縁管１２の内部、つまり、熱電対素線１６，１８の周囲の雰囲気も不活性ガスとなる。熱電対測温接点１４の周囲に端面が開放されている中空の部材である絶縁管開放先端部１５ａあるいは端面が閉鎖されている中空の部材である絶縁管閉鎖先端部１５ｂが配置されていても、熱電対測温接点１４や熱電対素線１６，１８の周囲の雰囲気は不活性ガスとなる。このため、熱電対と第１保護管２０との反応及び第１保護管２０と第２保護管２２との反応を効果的に防止することができる。

【0023】

また、第１保護管２０は熱電対及び第２保護管２２との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかを含むため、熱電対を外界から確実に保護しつつ熱電対の寿命を向上させることができる。また、第２保護管２２は、雰囲気中の炭素及び第１保護管２０との反応性が低い黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかを含むか、上記の黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮと同様の効果を有するＡｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛及びＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対及び第１保護管２０を外界から確実に保護することができる。

【0024】

熱電対の素線を外部環境から保護する目的で、特に高温域においては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯのような安定酸化物の保護管を使用することが旧来から行われている。しかし、高温炭素雰囲気においては酸化物が還元され保護管が劣化するため、長期間にわたって、熱電対の素線を保護することが不可能である。また、酸化物保護管の劣化や、酸化物の還元による金属成分の露出により、熱処理炉内や熱処理工程における製品に悪影響を及ぼすことがある。このように、従来の手法では、超高温で炭素が存在する雰囲気において、長期間にわたって安定して精度良く測温することができない。しかしながら、本実施形態の炭素雰囲気用温度計１０ａは、従来の温度計では測定が困難である高温炭素雰囲気において、長期間にわたり安定して精度良く測温可能であり、且つ保護管の成分が被熱処理材へ影響を及ぼさない温度計を提供することができる。

【0025】

以下、本発明の第２実施形態について説明する。図４に示すように、本実施形態の炭素雰囲気用温度計１０ｂでは、熱電対素線１６，１８等の熱電対の構成、第１保護管２０の組成以外の構成及び第２保護管２２の構成は上記第１実施形態と同様であるが、第１保護管２０の外側であって第２保護管２２の内側に位置し、第１保護管２０及び第２保護管２２から少なくとも一部分を離隔しつつ、第１保護管２０を囲繞する第３保護管２４をさらに備える点が上記第１実施形態と異なっている。本実施形態では、第１保護管２０は、内側の熱電対の熱電対素線１６，１８等や外側の第３保護管との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかから構成される。第３保護管２４は、内側の第１保護管２０や外側の第２保護管２２との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒのいずれかから構成される。また、第３保護管２４は、上記のＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒと同様の効果を有する黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかから構成される。即ち、第３保護管２４は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｉｒ、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかを含むこととしてもよい。

【0026】

あるいは、本実施形態では、第１保護管２０は、内側の熱電対の熱電対素線１６，１８等や外側の第３保護管２４との反応性が低い安定酸化物であるＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ_２及びＨｆＯ_２のいずれかから構成されていても良い。この場合、第３保護管２４は、内側の第１保護管２０や外側の第２保護管２２との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒのいずれかから構成される。また、第３保護管２４は、上記のＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒと同様の効果を有する黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかから構成される。即ち、第３保護管２４は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｉｒ、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかを含む、こととしてもよい。第３保護管２４の熱電対測温接点１４の側の一端は閉鎖されているが、第２保護管２２が閉鎖されていれば、第３保護管２４の当該一端は、閉鎖されず、開口となっていてもよい。また、熱電対測温接点１４とは反対側の第３保護管２４と第２保護管２２との少なくとも１つの端部は、閉鎖されずに開口されている箇所があってもよい。即ち、温度の測定や第１保護管２０に影響を及ぼさなければ、熱電対測温接点１４とは反対側の第３保護管２４と第２保護管２２とのうち少なくとも１つの端部は、開口となっていてもよい。

【0027】

第１保護管２０と第３保護管２４との間の空間及び第２保護管２２と第３保護管２４との間の空間には、Ａｒ等の不活性ガスが封入されている。第１保護管２０及び第３保護管２４の熱電対測温接点１４とは反対側の端部において、第１保護管２０と第３保護管２４との間の間隔は、封止材３３により封止されている。第２保護管２２及び第３保護管２４の熱電対測温接点１４とは反対側の端部において、第２保護管２２と第３保護管２４との間の間隔は、封止材３５により封止されている。なお、上記第１実施形態と同様に、第１保護管２０の内部には、Ａｒ等の不活性ガスが封入されている。絶縁管１２が突出している第１保護管２０の端部において、第１保護管２０と絶縁管１２との間の間隔は、封止材３１により封止されている。また、図４では、熱電対測温接点１４が絶縁管１２により保護されていない形態を示したが、図５に示すように、熱電対測温接点１４の周囲を囲繞し、端面が開放されている中空状の絶縁管開放先端部１５ａが設置されていても良い。あるいは、図６に示すように、熱電対測温接点１４の周囲を囲繞し、端面が閉鎖されている中空状の絶縁管閉鎖先端部１５ｂが設置されていても良い。また、熱電対測温接点１４とは反対側の端部にある絶縁管１２の挿通孔部１３は封止材４０によって封止されている。

【0028】

本実施形態では、第１保護管２０の外側であって第２保護管２２の内側に位置し、第１保護管２０及び第２保護管２２から少なくとも一部分を離隔しつつ、第１保護管２０を囲繞する第３保護管２４をさらに備える。このため、第１保護管２０及び第２保護管２２が第３保護管２４と反応することを防ぎつつ、第１保護管２０が第２保護管２２と反応することを効果的に防止することができる。

【0029】

また、本実施形態では、第１保護管２０の内部、第１保護管２０と第３保護管２４との間及び第２保護管２２と第３保護管２４との間には、不活性ガスが封入されている。上述したように、第１保護管２０の内部に不活性ガスを封入することにより、絶縁管１２の内部、つまり、熱電対素線１６，１８の周囲の雰囲気も不活性ガスとなる。熱電対測温接点１４の周囲に端面が開放されている中空の部材である絶縁管開放先端部１５ａあるいは端面が閉鎖されている中空の部材である絶縁管閉鎖先端部１５ｂが配置されていても、熱電対測温接点１４や熱電対素線１６，１８の周囲の雰囲気は不活性ガスとなる。このため、熱電対と第１保護管２０との反応、第１保護管２０と第３保護管２４との反応及び第２保護管２２と第３保護管２４との反応を効果的に防止することができる。

【0030】

また、本実施形態では、第１保護管２０は、熱電対及び第３保護管２４との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれを含むため、熱電対の寿命を向上させることができる。また、第２保護管２２は、雰囲気中の炭素及び第３保護管２４との反応性が低い黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかを含むか、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対、第１保護管２０及び第３保護管２４を外界から確実に保護することができる。さらに、第３保護管２４は、第１保護管２０及び第２保護管２２との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒのいずれかを含むか、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対及び第１保護管２０を外界から確実に保護することができる。

【0031】

あるいは、第１保護管２０は、熱電対及び第３保護管２４との反応性が低い安定酸化物であるＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ_２及びＨｆＯ_２のいずれかを含むため、熱電対の寿命を向上させることができる。また、第２保護管２２は、雰囲気中の炭素及び第３保護管２４との反応性が低い黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかを含むか、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対、第１保護管２０及び第３保護管２４を外界から確実に保護することができる。さらに、第３保護管２４は、第１保護管２０及び第２保護管２２との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒのいずれかを含むか、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対及び第１保護管２０を外界から確実に保護することができる。

【0032】

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。例えば、上記実施形態では、熱電対を囲繞する第１保護管２０と第１保護管を囲繞する第２保護管２２との二重の保護管を備えた態様と、熱電対を囲繞する第１保護管２０と第１保護管を囲繞する第３保護管２４と第３保護管２４を囲繞する第２保護管２２との三重の保護管を備えた態様との二態様を中心に説明したが、本発明はこれらに限定されることがなく、さらに四重以上の保護管を備えた態様も本発明の範囲に含まれる。また、各保護管の肉厚や長さ、組成も自在に変更可能である。肉厚や長さの変更可能な理由としては、保護管の肉厚が薄いと、熱が伝わりやすくなり温度応答性を向上させることができる。反対に、肉厚を厚くすると、特に隣り合う保護管の材質が異なるときには、反応の進行をより遅延させることができる。また、保護管の長さに関して、必要な部位のみに必要な長さ分の保護管を配置することで、製造が容易になりコストを抑えることができる。例えば、測温対象炉の特定の部分において、熱電対に対して劣化、汚染等の異常が起こりやすい場合、その影響が及ぶ範囲にのみ各保護管を配置させることで、その影響を抑制することができ、かつ製造が容易になり、コストを抑えることができる。

【実施例】

【0033】

次に、高温において炭素が存在する雰囲気を本発明の熱電対を用いて測温した実験結果を示した実施例と従来の熱電対を用いて測温した実験結果を示した比較例とを比較して、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。なお、２０００℃近傍でＣやＳｉが存在する雰囲気は、ほとんどの金属が炭化や低融点化し劣化する非常に過酷な雰囲気である。白金を用いた熱電対の場合、大気雰囲気でさえ、上限温度付近の過酷な環境で使用されると、５０時間程度まで寿命が短くなることがあることから、使用可能時間の判断の目安を５０時間とした。このような雰囲気を測温するためには、適切な熱電対を選択するのはもちろんであるが、構成部材となる保護管の選択が重要である。過酷な雰囲気でも測温を可能とする保護管及びその構造を明らかにした。

【0034】

（実施例１）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成する黒鉛（第２保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液温度測定を実施した。なお、黒鉛（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が１．７５ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、黒鉛（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において、温度測定を開始し、６３．７時間経過したところで、熱電対において熱起電力異常が生じたため、測定を中断した。この熱電対は、測温可能時間の目安となる５０時間を越えても使用することができた。この熱電対を取り外し、部材の状態を確認したところ、Ｉｒ（第１保護管）の先端から２０ｍｍ程度において、表面の荒れを確認した。

【0035】

（実施例２）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成するガラス状炭素（第２保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液温度測定を実施した。なお、ガラス状炭素（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が１．７５ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、ガラス状炭素（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、Ｉｒ（第１保護管）先端部から２０ｍｍの範囲で若干の変色（薄茶褐色）が見られたものの、その他の異常は確認されなかった。

【0036】

（実施例３）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成する熱分解炭素被覆黒鉛（第２保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、熱分解炭素被覆黒鉛（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が１．７５ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、熱分解炭素被覆黒鉛（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、Ｉｒ（第１保護管）先端部から２０ｍｍの範囲で若干の変色（薄茶褐色）及び表面の荒れが見られたものの、その他の異常は確認されなかった。

【0037】

（実施例４）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成するガラス状炭素被覆黒鉛（第２保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、ガラス状炭素被覆黒鉛（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が１．７５ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、ガラス状炭素被覆黒鉛（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、Ｉｒ（第１保護管）先端部から２０ｍｍの範囲で若干の変色（薄茶褐色）及び表面の荒れが見られたものの、その他の異常は確認されなかった。

【0038】

（実施例５）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成するＢＮ（第２保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、ＢＮ（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が１ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、ＢＮ（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、特に異常は確認されなかった。

【0039】

（実施例６）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成するＡｌ_２Ｏ_３（第２保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１８００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、Ａｌ_２Ｏ_３（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が２ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、Ａｌ_２Ｏ_３（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、Ｉｒ（第１保護管）先端部から２０ｍｍの範囲で若干の変色（薄茶褐色）及び表面の荒れが見られたものの、その他の異常は確認されなかった。

【0040】

（実施例７）
本実施例では、第２実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成する黒鉛（第２保護管）／ガラス状炭素（第３保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、黒鉛（第２保護管）は外径が３０ｍｍ、肉厚が１０ｍｍ、ガラス状炭素（第３保護管）は外径が８ｍｍ、肉厚が１ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、黒鉛（第２保護管）及びガラス状炭素（第３保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、特に異常は確認されなかった。

【0041】

（実施例８）
本実施例では、第２実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成する黒鉛（第２保護管）／熱分解炭素被覆黒鉛（第３保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、黒鉛（第２保護管）は外径が３０ｍｍ、肉厚が１０ｍｍ、熱分解炭素被覆黒鉛（第３保護管）は外径が８ｍｍ、肉厚が１ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、黒鉛（第２保護管）及び熱分解炭素被覆黒鉛（第３保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、Ｉｒ（第１保護管）先端部から２０ｍｍの範囲で若干の変色（薄茶褐色）が見られたものの、その他の異常は確認されなかった。

【0042】

（実施例９）
本実施例では、第２実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成する黒鉛（第２保護管）／ガラス状炭素被覆黒鉛（第３保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、黒鉛（第２保護管）は外径が３０ｍｍ、肉厚が１０ｍｍ、ガラス状炭素被覆黒鉛（第３保護管）は外径が８ｍｍ、肉厚が１ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、黒鉛（第２保護管）及びガラス状炭素被覆黒鉛（第３保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、Ｉｒ（第１保護管）先端部から２０ｍｍの範囲で若干の変色（薄茶褐色）が見られたものの、その他の異常は確認されなかった。

【0043】

（実施例１０）
本実施例では、第２実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成する黒鉛（第２保護管）／ＢＮ（第３保護管）／Ｉｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、黒鉛（第２保護管）は外径が３０ｍｍ、肉厚が１０ｍｍ、ＢＮ（第３保護管）は外径が８ｍｍ、肉厚が０．８ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、黒鉛（第２保護管）及び熱分解炭素被覆黒鉛（第３保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、特に異常は確認されなかった。

【0044】

（実施例１１）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成するガラス状炭素（第２保護管）／Ｍｏ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、ガラス状炭素（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が１．７５ｍｍ、Ｍｏ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、ガラス状炭素（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｍｏ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においては、Ｍｏ（第１保護管）先端部から２０ｍｍの範囲で、ガラス状炭素（第２保護管）に起因する黒色異物の付着が確認されたが、Ｍｏ（第１保護管）のリークは確認されなかった。

【0045】

（実施例１２）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成するＢＮ（第２保護管）／Ｍｏ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、ＢＮ（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が１ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、ＢＮ（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｍｏ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においては、先端部から２０ｍｍの範囲で若干の表面の荒れが見られたものの、その他の異常は確認されなかった。

【0046】

（実施例１３）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成するガラス状炭素（第２保護管）／Ｔａ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、ガラス状炭素（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が１．７５ｍｍ、Ｔａ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、ガラス状炭素（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｔａ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、特に異常は確認されなかった。

【0047】

（実施例１４）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計を用いた。当該温度計を構成するＢＮ（第２保護管）／Ｔａ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、ＢＮ（第２保護管）は外径が１０ｍｍ、肉厚が１ｍｍ、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、ＢＮ（第２保護管）は内外が隔離されておらず、内部雰囲気は炉内雰囲気と同じであった。加えて、Ｔａ（第１保護管）内部はＡｒを充填し、外部と隔離した。上記の条件において温度測定を開始し、１００時間経過したところで温度測定を終了した。その間、熱起電力の異常は確認されなかった。また、測定後の外観観察においても、特に異常は確認されなかった。

【0048】

（比較例１）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計から第２保護管を外した温度計を用いた。当該温度計を構成するＩｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１９００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填した。上記の条件において、温度測定を開始し、７．６時間経過したところで、熱電対において熱起電力異常が生じたため、測定を中断した。その後、熱電対を取り外し、部材の状態を確認したところ、Ｉｒ（第１保護管）の先端から２０ｍｍ程度において、表面の荒れを確認した。

【0049】

（比較例２）
本実施例では、第１実施形態に係る温度計から第２保護管を外した温度計を用いた。当該温度計を構成するＩｒ（第１保護管）／ＨｆＯ_２（絶縁管）／Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）の熱電対を、黒鉛を炉材とする炉内で、Ｓｉを主成分とする融液に対して２０ｍｍ挿入し、Ａｒ雰囲気において１８００℃でこの融液の温度測定を実施した。なお、Ｉｒ（第１保護管）は外径４．８ｍｍ、肉厚が０．５ｍｍ、ＨｆＯ_２（絶縁管）は外径３．２ｍｍ、内径０．９ｍｍの２穴管、Ｉｒ及びＩｒ−４０ｗｔ％Ｒｈ（素線）は線径がいずれも０．５ｍｍである。また、Ｉｒ（第１保護管）内部はＡｒを充填した。上記の条件において、温度測定を開始し、８．１時間経過したところで、熱電対において熱起電力異常が生じたため、測定を中断した。その後、熱電対を取り外し、部材の状態を確認したところ、Ｉｒ（第１保護管）の先端から２０ｍｍ程度において、表面の荒れを確認した。

【0050】

本発明の一実施形態は、一対の素線と素線それぞれ同士の測温接点と素線を被覆する絶縁体とを有する熱電対と、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体から少なくとも一部分を離隔しつつ、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体を囲繞する第１保護管と、第１保護管から少なくとも一部分を離隔しつつ第１保護管を囲繞する第２保護管とを備えた温度計である。

【0051】

この構成によれば、温度計は、一対の素線と素線それぞれ同士の測温接点と素線を被覆する絶縁体とを有する熱電対と、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体から少なくとも一部分を離隔しつつ、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体を囲繞する第１保護管と、第１保護管から少なくとも一部分を離隔しつつ第１保護管を囲繞する第２保護管とを備える。第１保護管は、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体から少なくとも一部分を離隔しつつ、熱電対の素線、測温接点及び絶縁体を囲繞する。このため、熱電対が第１保護管と反応することを防ぎつつ、熱電対を外界から保護することが可能となる。また、第２保護管は、第１保護管から少なくとも一部分を離隔しつつ第１保護管を囲繞する。このため、第１保護管が第２保護管と反応することを防ぎつつ、熱電対及び第１保護管を外界から保護することが可能となる。

【0052】

この場合、第１保護管の内部及び第１保護管と第２保護管との間の少なくともいずれかには、不活性ガスが封入されていることとしてもよい。

【0053】

この構成によれば、第１保護管の内部及び第１保護管と第２保護管との間の少なくともいずれかには、不活性ガスが封入されている。例えば、第１保護管の内部に不活性ガスを封入することにより、素線を被覆する絶縁体である絶縁管の内部、つまり、素線の周囲の雰囲気も不活性ガスとなる。測温接点の周囲に端面が開放あるいは閉鎖されている中空の部材が配置されていても、測温接点や素線の周囲の雰囲気は不活性ガスとなる。このため、熱電対と第１保護管との反応あるいは第１保護管と第２保護管との反応を効果的に防止することができる。

【0054】

また、第１保護管の外側であって第２保護管の内側に位置し、第１保護管及び第２保護管から少なくとも一部分を離隔しつつ、第１保護管を囲繞する第３保護管をさらに備えることとしてもよい。

【0055】

この構成によれば、第１保護管の外側であって第２保護管の内側に位置し、第１保護管及び第２保護管から少なくとも一部分を離隔しつつ、第１保護管を囲繞する第３保護管をさらに備える。このため、第１保護管及び第２保護管が第３保護管と反応することを防ぎつつ、第１保護管が第２保護管と反応することを効果的に防止することができる。

【0056】

この場合、第１保護管の内部、第１保護管と第３保護管との間及び第２保護管と第３保護管との間の少なくともいずれかには、不活性ガスが封入されていることとしてもよい。

【0057】

この構成によれば、第１保護管の内部、第１保護管と第３保護管との間及び第２保護管と第３保護管との間の少なくともいずれかには、不活性ガスが封入されている。上述したように、例えば、第１保護管の内部に不活性ガスを封入することにより、素線を被覆する絶縁体である絶縁管の内部、つまり、素線の周囲の雰囲気も不活性ガスとなる。測温接点の周囲に端面が開放あるいは閉鎖されている中空の部材が配置されていても、測温接点や素線の周囲の雰囲気は不活性ガスとなる。このため、熱電対と第１保護管との反応、第１保護管と第３保護管との反応あるいは第２保護管と第３保護管との反応を効果的に防止することができる。

【0058】

また、第１保護管と第２保護管とを備えた上記温度計において、第１保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかを含み、第２保護管は、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかを含むこととしてもよい。

【0059】

この構成によれば、第１保護管は熱電対及び第２保護管との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかを含むため、熱電対を外界から確実に保護しつつ熱電対の寿命を向上させることができる。また、第２保護管は、雰囲気中の炭素及び第１保護管との反応性が低い黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかを含むため、熱電対や第１保護管を外界から確実に保護することができる。

【0060】

また、第１保護管と第２保護管とを備えた上記温度計において、第１保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかを含み、第２保護管は、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ、ＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛及びＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）のいずれかを含むこととしてもよい。

【0061】

この構成によれば、第１保護管は熱電対及び第２保護管との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかを含むため、熱電対を外界から確実に保護しつつ熱電対の寿命を向上させることができる。また、第２保護管は、上記の黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮの何れかを含むか、それらと同様の効果を有するＡｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛及びＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対や第１保護管を外界から確実に保護することができる。

【0062】

また、第１保護管と第２保護管と第３保護管とを備えた上記温度計において、第１保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかを含み、第２保護管は、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかを含み、第３保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒのいずれかを含むこととしてもよい。

【0063】

この構成によれば、第１保護管は、熱電対及び第３保護管との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれを含むため、熱電対の寿命を向上させることができる。また、第２保護管は、雰囲気中の炭素及び第３保護管との反応性が低い黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかを含むため、熱電対、第１保護管及び第３保護管を外界から確実に保護することができる。さらに、第３保護管は、第１保護管及び第２保護管との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒのいずれかを含むため、熱電対及び第１保護管を外界から確実に保護することができる。

【0064】

また、第１保護管と第２保護管と第３保護管とを備えた上記温度計において、第１保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれかを含み、第２保護管は、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ、ＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛及びＰＢＮのいずれかを含み、第３保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｉｒ、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかを含むこととしてもよい。

【0065】

この構成によれば、第１保護管は、熱電対及び第３保護管との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ及びＩｒのいずれを含むため、熱電対の寿命を向上させることができる。また、第２保護管は、上記の黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮの何れかを含むか、それらと同様の効果を有するＡｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛及びＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対、第１保護管及び第３保護管を外界から確実に保護することができる。さらに、第３保護管は、上記のＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒの何れかを含むか、それらと同様の効果を有する黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対及び第１保護管を外界から確実に保護することができる。

【0066】

また、第１保護管と第２保護管と第３保護管とを備えた上記温度計において、第１保護管は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ_２及びＨｆＯ_２のいずれかを含み、第２保護管は、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかを含み、第３保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒのいずれかを含むこととしてもよい。

【0067】

この構成によれば、第１保護管は、熱電対及び第３保護管との反応性が低い安定酸化物であるＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ_２及びＨｆＯ_２のいずれかを含むため、熱電対の寿命を向上させることができる。また、第２保護管は、雰囲気中の炭素及び第３保護管との反応性が低い黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮのいずれかを含むため、熱電対、第１保護管及び第３保護管を外界から確実に保護することができる。さらに、第３保護管は、第１保護管及び第２保護管との反応性が低いＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒのいずれかを含むため、熱電対及び第１保護管を外界から確実に保護することができる。

【0068】

また、第１保護管と第２保護管と第３保護管とを備えた上記温度計において、第１保護管は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ_２及びＨｆＯ_２のいずれかを含み、第２保護管は、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ、ＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛及びＰＢＮのいずれかを含み、第３保護管は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｉｒ、黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかを含むこととしてもよい。

【0069】

この構成によれば、第１保護管は、熱電対及び第３保護管との反応性が低い安定酸化物であるＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ_２及びＨｆＯ_２のいずれかを含むため、熱電対の寿命を向上させることができる。また、第２保護管は、上記の黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、グラッシーカーボン、ＳｉＣ及びＢＮの何れかを含むか、それらと同様の効果を有するＡｌ_２Ｏ_３、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛及びＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対、第１保護管及び第３保護管を外界から確実に保護することができる。さらに、第３保護管は、上記のＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＩｒの何れかを含むか、それらと同様の効果を有する黒鉛、Ｃ／Ｃコンポジット、ＳｉＣ、グラッシーカーボン、ガラス状炭素、熱分解炭素被覆黒鉛、ガラス状炭素被覆黒鉛、ＢＮ及びＰＢＮのいずれかを含むため、熱電対及び第１保護管を外界から確実に保護することができる。

【符号の説明】

【0070】

１０ａ，１０ｂ…炭素雰囲気用温度計、１２…絶縁管、１３…挿通孔部、１４…熱電対測温接点、１５ａ…絶縁管開放先端部、１５ｂ…絶縁管閉鎖先端部、１６，１８…熱電対素線、２０…第１保護管、２２…第２保護管、２４…第３保護管、３１，３３，３５…封止材、４０…封止材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】