特許 7319685 熱電対

(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】

(24)【登録日】2023-07-25

(45)【発行日】2023-08-02

(54)【発明の名称】熱電対

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/02 20210101AFI20230726BHJP

【ＦＩ】

G01K7/02 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020195002

(22)【出願日】2020-11-25

(65)【公開番号】P2022083591

(43)【公開日】2022-06-06

【審査請求日】2022-09-29

(73)【特許権者】

【識別番号】390007744

【氏名又は名称】山里産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074561

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 隆生

(74)【代理人】

【識別番号】100177264

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 嘉秀

(74)【代理人】

【識別番号】100124925

【弁理士】

【氏名又は名称】森岡 則夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141874

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 久由

(74)【代理人】

【識別番号】100163577

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 正人

(72)【発明者】

【氏名】阿南 邦義

(72)【発明者】

【氏名】垣手 龍

(72)【発明者】

【氏名】藤室 孝之

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１５８４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１０２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２３４９６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｋ １／００－１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１本の白金ロジウム合金製線材からなる正極（＋）側素線と、複数本の白金ロジウム合金製線材、または複数本の白金製線材からなる負極（－）側素線とを備えた熱電対であって、前記一本の正極（＋）側素線は、前記熱電対の長さ方向に沿って配設された筒状碍子に挿入された状態で設置され、前記複数本の負極（－）側素線は、均一な撚りピッチで撚り合わされている熱電対。

【請求項2】

前記負極（－）側素線の撚りピッチと、前記負極（－）側素線の直径との比率は、１０倍から４０倍の範囲内である請求項１記載の熱電対。

【請求項3】

前記負極（－）側素線の本数は、２本から６本の範囲内である請求項１または２記載の熱電対。

【請求項4】

前記正極（＋）側素線は、Ｐｔ－Ｒｈ３０％合金製線材であり、前記負極（－）側素線は、Ｐｔ－Ｒｈ６％合金製線材である請求項１～３のいずれか１項に記載の熱電対。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高炉および各種燃焼炉等の高温に加熱される設備の熱風温度測定に好適に用いられる熱電対に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、温度測定用の熱電対としては、種類の異なる二本の熱電対素線を先端で互いに接続し、この接続部（温接点）間に温度差が生じたときに熱起電力が閉回路に発生し、回路に電流が流れるゼーベック効果を利用して温度を測定するものが知られている。そして、高温下の温度測定には、Ｓ熱電対（Ｐｔ対Ｐｔ－Ｒｈ１０％合金）や、Ｒ熱電対（Ｐｔ対Ｐｔ－Ｒｈ１３％合金）、またはＢ熱電対（Ｐｔ－Ｒｈ６％合金対Ｐｔ－Ｒｈ３０％合金）等のようなＰｔ対Ｐｔ－Ｒｈ系熱電対が用いられている。

【0003】

このような白金を主体とした熱電対では、高純度の白金を有する負極（－）側の線が、Ｒｈの含有量が多い正極（＋）側の素線に比べて低強度であるため、使用時に熱電対の断線は、負極（－）側の素線側で生じることが多い。特に、高炉の熱風炉等に熱電対を設置した場合には、１０００℃以上の高温下において、負極（－）側の素線に軸方向応力や振動等が作用することによるクリープ破断が生じ易く、熱電対の寿命が極めて短いという問題があった。

【0004】

すなわち、高温下の使用状況において、負極（－）側の素線に軸方向応力や振動等が作用することによる素線の変形が時間とともに徐々に増大した後、素線の応力がクリープ限度に達した時点で、素線の変形が急激に増大して破断するというクリープ破断現象が生じ易く、１カ月程度の寿命しか得られないこともあった。

【0005】

このため、例えば特許文献１に開示されているように、Ｐｔ素線を構成するＰｔ純度５Ｎ以上の原料に、Ｚｒ換算で０．０２～０．５質量％のＺｒ酸化物を分散させることにより、負極（－）側のＰｔ素線の熱起電力値をほとんど低下させることなく、そのクリープ強度を高めて、その破断を防止することが行われている。しかし、このように特殊な加工が施されたＰｔ素線を用いた場合には、製品価格が高価になるという問題がある。特に、近年では、ロジウム（Ｒｈ）等からなる貴金属の価格が顕著に高騰しているため、優れた耐久性を有する熱電対を安価に製造することが望まれている。

【0006】

また、特許文献２に開示されているように、熱電対において、負極（－）側の素線および正極（＋）側の素線の先端部をそれぞれ所定の長さに折り曲げて、この折り曲げ部を各素線からなる芯線にスパイラル状に巻き付けて二重構造とする等により、装置本体取り付け部付近に位置する素線の機械的強度を高め、高温下においても、劣化、脆化による破断を抑制したものが知られている。しかし、このように、各素線の芯線に折り曲げ部をスパイラル状に巻き付けるようにした構成では、高温下で作用する引張応力等の大部分が中心部の芯線に集中して、この芯線がクリープ破断し易い傾向がある。このため、各素線を二重構造としたにも拘わらず、熱電対の通電信頼性を確保することができず、その寿命をそれほど長くすることができなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許５３０８４９９号

【文献】特許３０２６５４１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、高温下の使用状況においても素線が短期間で破断することがなく、優れた耐久性を有するとともに、安価に製造することができる熱電対を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、以下の発明を包含する。
（１） １本の白金ロジウム合金製線材からなる正極（＋）側素線と、複数本の白金ロジウム合金製線材、または複数本の白金製線材からなる負極（－）側素線とを備えた熱電対であって、前記一本の正極（＋）側素線は、前記熱電対の長さ方向に沿って配設された筒状碍子に挿入された状態で設置され、前記複数本の負極（－）側素線は、均一な撚りピッチで撚り合わされている熱電対。
（２） 前記負極（－）側素線の撚りピッチと、前記負極（－）側素線の直径との比率は、１０倍から４０倍の範囲内である（１）記載の熱電対。
（３） 前記負極（－）側素線の本数は、２本から６本の範囲内である（１）または（２）熱電対。
（４） 前記正極（＋）側素線は、Ｐｔ－Ｒｈ３０％合金製線材であり、前記負極（－）側素線は、Ｐｔ－Ｒｈ６％合金製線材である（１）～（３）のいずれかに記載の熱電対。

【発明の効果】

【0010】

本発明による熱電対、およびこの熱電対を備えた温度測定装置によれば、複数本の負極（－）側素線を設けることにより、その１本当たりに作用する荷重及び応力を低減することができる。また、複数本の負極（－）側素線を均一な撚りピッチで撚り合わせたため、この素線を並列状態で設置したり、不均一な撚りピッチで撚り合わせたりした場合のように、特定の素線に過大な荷重及び応力が作用するのを防止することができる。したがって、複数本の負極（－）側素線を一体に撚り合わせることによる相互補強作用が十分に発揮され、各負極（－）側の素線のクリープ破断等が効果的に防止されることにより、高温下の使用状況においても、熱電対の寿命を効果的に伸ばすことができる。しかも、特許文献１に開示されているように、特殊な加工が施されたＰｔ素線を用いた場合に比べて、熱電対の製造コストを効果的に低減することができる。

【0011】

また、負極（－）側の素線に比べて強度が高い正極（＋）側素線の本数を１本に設定し、この正極（＋）側素線を、熱電対の長さ方向に沿って配設された筒状碍子に挿入したため、この筒状碍子により、正極（＋）側素線の絶縁性及び耐熱度を確保して、正極（＋）側素線の損傷を防止できるとともに、複数本の正極（＋）側素線を設けた場合や、素線の直径を拡大する場合に比べて、熱電対の製造コストを大幅に低減できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】温度測定装置の実施形態を示す部分断面説明図である。

【図2】本発明に係る熱電対の実施形態を示す断面図である。

【図3】図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ線断面図である。

【図4】負極（－）側素線の撚り合わせ状態を示す説明図である。

【図5】高炉用熱風炉の配置図である。

【図6】素線の本数および線径と素線価格との相関関係を示すグラフである。

【図7】負極（－）側素線の撚り合わせ状態の変形例を示す写真である。

【図8】負極（－）側素線の撚り合わせ状態の別の変形例を示す写真である。

【図9】図７の写真を図面化した模式図。

【図10】図８の写真を図面化した模式図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0014】

図１に示すように、本発明に係る熱電対１を備えた温度測定装置１０は、例えば１ｍ程度の全長を有する熱電対１を収容する内側保護管２と、この内側保護管２を収容する外側保護管３と、この外側保護管３を包持するソケット４と、このソケット４の基端部に設けられた取付フランジ５を備えている。前記ソケット４および取付フランジ５は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼からなり、この取付フランジ５を介して温度測定装置１０が、後述の温度測定部に取り付けられるように構成されている。また、温度測定装置１０の基端部には、端子箱６が設けられている。

【0015】

熱電対１は、図２および図３に示すように、０．５ｍｍ程度の直径を有する白金ロジウム合金製線材からなる１本の正極（＋）側素線１１と、０．５ｍｍ程度の直径を有する複数本の白金ロジウム合金製線材、または複数本の白金製線材からなる負極（－）側素線１２とを備えている。

【0016】

前記正極（＋）側素線１１としては、高温の温度測定が可能で高強度のＰｔ－Ｒｈ３０％合金製線材が好適に使用される。この正極（＋）側素線１１は、熱電対１の長さ方向に沿って配設された筒状碍子１３に挿入された状態で、内側保護管２内に収容されている。この筒状碍子１３は、例えば１．２ｍｍ程度の外径と、０．８ｍｍ程度の内径と、５ミリ程度の全長を有する硬質磁器製の筒状体からなっている。そして、熱電対１の長さ方向に沿って配設された複数個の筒状碍子１３に、正極（＋）側素線１１が順次挿入されることにより、各筒状碍子１３が、いわゆる数珠状に連結されるように構成されている。

【0017】

なお、正極（＋）側素線１１を長尺の筒状碍子内に挿入するように構成した場合、温度測定装置１０を垂直に設置した際に、長尺の筒状碍子の全重量が正極（＋）側素線１１の下端に加わり、通常の温度変動や振動等の応力に加えて、さらに荷重が増大するために寿命が短くなることが避けられない。したがって、上述のように正極（＋）側素線１１は、少し緩めに素線を配置できるように短い複数の筒状碍子１３内に挿入した構成とすることが必要である。

【0018】

一方、前記負極（－）側素線１２としては、上述のＰｔ－Ｒｈ３０％合金製線材よりも低強度のＰｔ－Ｒｈ６％合金製線材が好適に使用される。そして、複数本の負極（－）側素線、図例では２本の負極（－）側素線１２が均一な撚りピッチで螺旋状に捩じられることにより、一体に撚り合わされている。なお、負極（－）側素線１２の本数は、２本に限らず３本以上であってもよいが、負極（－）側素線１２の本数が多すぎると、各負極（－）側素線１２を均一な撚りピッチで撚り合わせることが困難となり、また素線の材料費も高額となる。このため、負極（－）側素線１２の本数は、２本から６本の範囲内に設定することが好ましい。

【0019】

負極（－）側素線１２の撚りピッチ、つまり図４（ａ）～（ｃ）に示すように、１本の素線１２が完全な螺旋を作って撚り線の周りを一回転する長さＬと、負極（－）側素線１２の直径ｄとの比率（Ｌ／ｄ）は、素線１２の本数、および各素線１２の巻き固め度合いによっても異なるが、１０倍から４０倍の範囲内であることが好ましい。

【0020】

例えば、図４（ａ）に示すように、０．５ｍｍの直径ｄを有する２本の負極（－）側素線１２を、少し固めに捩じって螺旋状に撚り合わせた場合、撚りピッチＬは１０ｍｍから１３ｍｍとなり、撚りピッチＬと直径ｄとの比率（Ｌ／ｄ）は、２０倍から２６倍となる。また、図４（ｂ）に示すように、０．５ｍｍの直径ｄを有する３本の負極（－）側素線１２を、少し固め捩じって螺旋状に撚り合わせた場合、撚りピッチＬは１３ｍｍから１６ｍｍとなり、撚りピッチＬと直径ｄとの比率（Ｌ／ｄ）は、２６倍から３２倍となる。図４（ｃ）に示すように、０．５ｍｍの直径ｄを有する４本の負極（－）側素線１２を、少し固め捩じって螺旋状に撚り合わせた場合、撚りピッチＬは１６ｍｍから１８ｍｍとなり、撚りピッチＬと直径ｄとの比率（Ｌ／ｄ）は、３２倍から３６倍となる。

【0021】

上述のデータから、負極（－）側素線１２の撚りピッチＬと直径ｄとの比率（Ｌ／ｄ）が４０倍よりも大きくなると、各素線１２がばらばらになって、複数本の負極（－）側素線１２を一体に撚り合わせることによる相互補強作用が十分に得られなくなることがわかる。一方、上記の比率（Ｌ／ｄ）が１０倍未満になると、各素線１２を均一に撚り合せるためには、素線本数に応じて撚り加工時に作用させる外力を大きくする必要がある。その加工外力で素線内部に残留応力が生じ、高温時におけるクリープ強度の低下を招くために、各素線１２が破断し易くなる。したがって、上記の比率（Ｌ／ｄ）を、１０倍から４０倍の範囲内に設定することが好ましい。

【0022】

熱電対１の先端部には、図２に示すように、正極（＋）側素線１１の先端部と、負極（－）側素線１２の先端部とを捩じって結合した状態で、この結合部を溶接する等により一体化した温接点（温度測定部）１４が形成されている。そして、熱電対１を内側保護管２内に挿入して、温接点１４を内側保護管２の先端部近傍に位置させることにより、熱電対１が内側保護管２内に収容されるようになっている。

【0023】

内側保護管２は、高純度アルミナからなるセラミック材により形成された有底筒状体からなり、その先端部には半球状の内側封止部２１が設けられている。そして、内側保護管２内には、耐熱性粒状物２２が充填され、この耐熱性粒状物２２により熱電対１と内側保護管２との隙間が埋められている。この耐熱性粒状物２２は、使用温度や使用目的等に応じて、熱伝導性に優れるアルミナや窒化アルミニウム、マグネシア、ボロンナイトライド等のセラミック破砕粉又は成形粒子を用いることが好ましく、その形状や大きさは特に限定されない。

【0024】

また、外側保護管３は、窒化珪素を結合体とした炭化珪素材により形成された有底筒状体からなり、その先端部には、図１に示すように円板状の外側封止部３１が設けられている。そして、外側保護管３を内側保護管２に外嵌することにより、外側保護管３の先端部近傍に内側保護管２の先端部を位置させた状態で、内側保護管２が外側保護管３内に収容される。なお、外側保護管３の材質は、窒化珪素を結合体とした炭化珪素材に限られない。

【0025】

外側保護管３と内側保護管２との間には、図１に示すように、１０００℃以上の高温域でも 安定して使用可能なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とシリカ（ＳｉＯ２）等を主成分としたセラミックファイバー等からなる耐火繊維材３２と、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末等からなる耐熱性粒状物３３とが配置されている。

【0026】

次に、本実施形態の熱電対１および温度測定装置１０の製造方法を説明する。まず、熱電対１の長さ方向に沿って配設された筒状碍子１３に挿入された一本の正極（＋）側素線１１と、均一な撚りピッチで螺旋状に撚り合わされた複数本の負極（－）側素線１２と、上述の温接点１４とを備えた熱電対１を作製する。この熱電対１を、図２に示すように内側保護管２内に挿入して収容するとともに、内側保護管２内に耐熱性粒状物２２を充填し、この耐熱性粒状物２２により熱電対１の周囲を覆うように配置する。この際に、図２に示すように、正極（＋）側素線１１は、波打つように蛇行するように少し緩めに配置された状態で固定され、負極（－）側素線１２は、略直線的に配置された状態で固定される。

【0027】

そして、図１に示すように、内側保護管２を外側保護管３内に挿入するとともに、外側保護管３と内側保護管２との間において、その最先端部近傍に耐火繊維材３２を充填して、クッション性を持たせるとともに、他の内側保護管２の外周部には耐熱性粒状物２２を充填することで略固定状態とする。このようにして、上述の熱電対１と、この熱電対１を収容する内側保護管２と、この内側保護管２を収容する外側保護管３とを備え、前記内側保護管２内に耐熱性粒状物２２が充填され、かつ外側保護管３と内側保護管２との間において、その最先端部近傍に耐火繊維材３２が配設されるとともに、他の内側保護管２の外周部には、耐熱性粒状物３３が配設された温度測定装置１０が製造される。

【0028】

図５は、高炉用熱風炉の配置図を示し、複数の熱風炉から熱風本管７１を介して高炉７に送風される熱風の温度を測定する高炉送風温度測定部７２と、各熱風炉の蓄熱室７３で加熱された熱風を燃焼室７４および混冷室７５を経て熱風本管７１に供給する混冷室出口部７６とに、本発明に係る熱電対１を備えた温度測定装置１０が配置されている。

【0029】

前記高炉送風温度測定部７２は、１２００℃前後の高温下に晒されるとともに、各熱風炉で略一定の温度に調整された熱風が極めて高速で流動するために、この高炉送風温度測定部７２に配置された従来の熱電対では寿命が短く、６カ月～１４カ月程度で断線していた。

【0030】

一方、混冷室出口部７６は、蓄熱室７３から燃焼室７４を経た高温（１１５０℃～１３００℃）の熱風に、必要に応じて所定温度（５０℃～８０℃）の冷風が混入されるため、顕著な温度変動が生じるとともに、極めて高い流速下で各熱風炉の切替弁（図示せず）が開閉されることによる機械振動が加わるという条件下にある。したがって、前記混冷室出口部７６に配置された従来の熱電対は、１カ月～２カ月程度の寿命しかなかった。

【0031】

本発明の実施形態に係る熱電対１は、上述のように１本のＰｔ－Ｒｈ３０％合金製線材からなる正極（＋）側素線１１が熱電対１の長さ方向に沿って配設された筒状碍子１３に挿入された状態で設置され、かつ複数本のＰｔ－Ｒｈ６％合金製線材からなる負極（－）側素線１２が均一な撚りピッチで撚り合わされているため、上述の高炉送風温度測定部７２および混冷室出口部７６等に配置した場合においても、優れた耐久性を有するとともに、安価に製造することができるという利点がある。

【0032】

すなわち、図５に示す高炉用熱風炉の配置図において、高炉送風温度測定部７２および混冷室出口部７６に温度測定装置１０を取り付けた場合、この取付部の温度変化等に応じた軸方向応力と、各熱風炉に設けられた切替弁が開閉されることによる機械的振動に応じた曲げ応力や送風振動等とが熱電対１に作用するため、熱電対１を構成する素線、特にＲｈの含有量が少ない低強度の負極（－）側の素線１２にクリープ破断が生じ易い傾向がある。このため、当実施形態では、Ｐｔ－Ｒｈ６％合金製線材からなる複数本の負極（－）側素線１２を設けることにより、負極（－）側素線１２の１本当たりに作用する荷重及び応力を低減するようにしている。

【0033】

そして、上述のように複数本の負極（－）側素線１２を均一な撚りピッチで撚り合わせた構成としたため、各負極（－）側素線１２を並列状態で設置したり、各負極（－）側素線１２を不均一な撚りピッチで撚り合わせたりした場合のように、特定の負極（－）側素線１２に過大な荷重及び応力が作用するのを防止することができる。この結果、複数本の負極（－）側素線１２を一体に撚り合わせることによる相互補強作用が十分に発揮され、各負極（－）側の素線１２のクリープ破断等が効果的に防止される。したがって、本発明の熱電対１を、例えば高温下で顕著な温度変動と、機械振動が加わる混冷室出口部７６の温度測定に使用した場合に、従来、１カ月～２カ月程度であった寿命を、１年以上あるいは数年以上に伸ばすことが可能である。

【0034】

なお、上述の実施形態に示すように０．５ｍｍの直径ｄを有する複数本のＰｔ－Ｒｈ６％合金製線材からなる負極（－）側素線１２を設けた構成に代え、負極（－）側素線１２の直径ｄを１ｍｍに増大することによっても、負極（－）側の素線１２のクリープ破断を、ある程度は抑制することができる。しかし、２０２０年６月の時点における直径１ｍｍのＰｔ－Ｒｈ６％合金製線材の価格は、直径０．５ｍｍのＰｔ－Ｒｈ６％合金製線材の約４倍である。したがって、一本の太い負極（－）側素線１２を用いる場合に比べて、複数本の細い負極（－）側素線１２を用いた方が、熱電対１の製造コストを安価に抑えることが可能である。

【0035】

２０２０年６月の時点における素線単価に基づき、素線の本数および線径に応じて素線価格がどのように変化するかを検証したところ、図６に示すようなデータが得られた。この図６において、線Ａは、０．５ｍｍの直径ｄを有する１本のＰｔ－Ｒｈ３０％合金製線材からなる正極（＋）側素線１１の価格を示し、線Ｂは、本数に応じて変化するＰｔ－Ｒｈ６％合金製線材からなる負極（－）側素線１２の価格を示している。

【0036】

図６において、線Ｃは、線Ａに示す正極（＋）側素線１１の価格と、線Ｂに示す負極（－）側素線１２の価格と合計金額、つまり負極（－）側素線１２の本数に応じて変化する本実施形態における熱電対１の価格を示している。なお、図６において、線Ｄは、１ｍｍの直径を有する１本のＰｔ－Ｒｈ３０％合金製線材からなる正極（＋）側素線１１と、１ｍｍの直径を有する１本のＰｔ－Ｒｈ６％合金製線材からなる負極（－）側素線１２とを用いた場合の合計金額、つまり本発明の比較例における熱電対１の価格を示している。図６に示すデータから、線Ｃで示す本実施形態における熱電対１は、負極（－）側素線１２の本数が８本を超えない限り、線Ｄで示す比較例よりも安価に製造できることがわかる。

【0037】

また、本発明では、上述のように負極（－）側の素線１２に比べてＲｈの含有量が多く、強度が高い正極（＋）側素線１１の本数を１本に設定し、この正極（＋）側素線１１を、熱電対１の長さ方向に沿って配設された筒状碍子１３に挿入している。この筒状碍子１３により、正極（＋）側素線１１の絶縁性及び耐熱度を確保して、正極（＋）側素線１１の損傷を防止することができる。また、複数本の正極（＋）側素線を設けた場合に比べて、熱電対１の製造コストを大幅に低減できるという利点がある。

【0038】

図２に示すように、熱電対１を内側保護管２内に挿入して収容する際に、一本の正極（＋）側素線１１を波打つように蛇行させるとともに、複数本の負極（－）側素線１２を均一な撚りピッチで螺旋状に撚り合わされせた状態で設置した場合、高温下の使用状態で生じる温度変化等に応じ、正極（＋）側素線１１に大きな引っ張り力が作用するのを抑制することができるとともに、負極（－）側の各素線１２に引っ張り力を分散させて支持させることができる。このため、熱電対１の損傷を、より効果的に防止して、その長寿命化を図ることができるという利点がある。

【0039】

なお、図４に示すように、複数本の負極（－）側素線１２を螺旋状に撚り合わせてなる上記実施形態に代え、図７（ａ）～（ｃ）に示すように、複数本の負極（－）側素線１２を、三つ編み、四つ編み、もしくは五つ編み等からなる丸編み状に撚り合わせ、または図８（ａ）～（ｃ）に示すように、複数本の負極（－）側素線１２を、平編み状（ミサンガ編みともいう）に撚り合わせてもよい。

【0040】

上記のように複数本の負極（－）側素線１２を丸編み状、または平編み状に撚り合わせた場合には、各負極（－）側素線１２がばらつくのを、より効果的に防止できるという利点がある。しかし、細径の負極（－）側素線１２を丸編み状、または平編み状に撚り合わせた場合、複数本の素線を複雑に絡ませる必要があるため、作業は煩雑で製造コストが高くなり、さらには編み加工時の外力による内部残留応力も大きくなり、その分クリープ強度が低下するという欠点がある。したがって、熱電対１の製造コストを効果的に低減するためには、図４に示すように、複数本の負極（－）側素線１２を螺旋状に撚り合わせた構成とすることが好ましい。

【0041】

また、上述の実施形態では、負極（－）側素線１２の撚りピッチＬと、その直径ｄとの比率は、１０倍から４０倍の範囲内としている。このため、負極（－）側素線１２の撚りピッチＬと直径ｄとの比率（Ｌ／ｄ）が大きくなすぎることによる弊害、つまり各素線１２がばらばらになって、複数本の負極（－）側素線１２を一体に撚り合わせることによる相互補強作用が十分に得られなくなることを防止しつつ、上記の比率（Ｌ／ｄ）が小さくなりすぎて、負極（－）素線１２の撚り合せ加工時に内部残留応力が上昇して各素線１２が破断し易くなるのを防止できるという利点がある。

【0042】

さらに、上記実施形態に示すように、負極（－）側素線１２の本数を、２本から６本の範囲内に設定した場合には、負極（－）側素線１２を均一な撚りピッチで撚り合わせることで加工時における内部残留応力の上昇を極めて小さくすることができ、複数本の負極（－）側素線１２を一体に撚り合わせることによる相互補強作用が十分に得られるという利点がある。

【0043】

なお、複数本のＰｔ－Ｒｈ６％合金製線材等が均一な撚りピッチで撚り合わされてなるなる負極（－）側素線１２の絶縁性及び耐熱度を、より向上させるために、上記正極（＋）側素線１１と同様に、負極（－）側素線１２も熱電対１の長さ方向に沿って配設された筒状碍子に挿入した状態とすることも考えられる。しかし、複数本の白金ロジウム合金製線材が撚り合わされてなる負極（－）側素線１２を、筒状碍子に挿入するのは極めて困難であるため、現実的ではない。

【0044】

上記実施形態に示すように、正極（＋）側素線１１をＰｔ－Ｒｈ３０％合金製線材により構成するとともに、負極（－）側素線１２をＰｔ－Ｒｈ６％合金製線材により構成した場合には、熱起電力が極めて低く、高温の温度側定に向いているという利点がある。なお、上述の構成に代え、Ｐｔ－Ｒｈ１３％合金製線材で正極（＋）側素線１１を構成するとともに、Ｐｔ製線材で負極（－）側素線１２を構成することも可能である。さらに、Ｐｔ－Ｒｈ１０％合金製線材で正極（＋）側素線１１を構成するとともに、Ｐｔ製線材で負極（－）側素線１２を構成することも可能である。

【0045】

また、上述の構成を有する熱電対１と、これを収容する内側保護管２と、この内側保護管２を収容する外側保護管３とを備え、内側保護管２内に耐熱性粒状物２２が充填された温度測定装置１０によれば、前記耐熱性粒状物２２、内側保護管２および外側保護管３により、熱電対１の絶縁性及び耐熱度を効果的に確保して、高温下の使用時における熱電対１の損傷を効果的に防止しつつ、熱電対１の温接点１４に対する熱伝導性を良好に維持できるという利点がある。

【0046】

さらに上述の実施形態に示すように、外側保護管３と内側保護管２との間において、その最先端部近傍に耐火繊維材３２を充填するとともに、他の内側保護管２の外周部に耐熱性粒状物２２を充填した構成によれば、温度測定部から外側保護管３に伝達された振動を耐火繊維材３２等により吸収して内側保護管２に伝達されるのを防止できるとともに、外側保護管３内に内側保護管２を安定して支持させることができる。したがって、高温下の使用状況下において熱電対１に振動等が作用することに起因するクリープ破断の発生を効果的に防止することができる。

【符号の説明】

【0047】

１ 熱電対
２ 内側保護管
３ 外側保護管
１０ 温度測定装置
１１ 正極側（＋）素線
１２ 負極側（－）素線
１３ 筒状碍子
２２ 耐熱性粒状物
３２ 耐火繊維材
３３ 耐熱性粒状物
Ｌ 撚りピッチ
ｄ 素線の直径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】