JP2002022553A - 温度差センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱電対材料を薄膜パターンで形成して、温度
差を測定すべき２箇所において接点を形成するととも
に、相互に直列接続した従来の温度差センサに比して、
同等の感度で温度差を検出でき、しかも熱電対を構成す
る２種の材料に制約がなく、かつ、構造が簡単でコスト
の低い温度差センサを提供する。 【解決手段】 温度差を測定すべき２箇所の位置Ａ，Ｂ
のそれぞれに複数個の導電プレート１を配置し、その各
導電プレート１の表面および裏面に、それぞれ互いに異
なる２種の熱電対線２，３を溶接し、この各熱電対線に
より２箇所の導電プレート１を交互に、かつ、直列に接
続した構造を採用することにより、導電プレート１の厚
さにより熱電対線２と３の間に空間を形成してこれらが
相互に接触することを防止し、熱電対線２，３として素
線のまま用いることを可能とし、構造の簡素化を達成
し、使用材料の制約をなくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は互いに離れた２箇所
の温度差を検出するための温度差センサに関し、例えば
ＤＳＣ（示差走査熱量計）等の熱分析装置に用いるのに
適した温度差センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＳＣ等の熱分析装置においては、一般
に、被測定試料と熱的に安定な参照試料を所定の速度で
加熱しつつ両者の温度差を測定し、被測定試料の相転移
や分解等の熱的性質を解析する。

【０００３】このような熱分析装置のうち、特にＤＳＣ
に用いられる温度差センサとして、熱電対を構成する２
種の材料をそれぞれ線状の薄膜パターンによって複数対
を基板上に形成するとともに、その２種複数対の材料
を、温度差を測定すべき被測定試料が載せられる位置と
参照試料が載せられる位置のそれぞれにおいて形成され
た複数の接点で、交互に、かつ、直列に接続した構成を
採る（米国特許第５０３３８６６号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な基板上に熱電対材料からなる薄膜を形成した従来の温
度差センサにおいては、その薄膜は蒸着等によって形成
する必要があり、使用できる材料が限られるという欠点
がある。

【０００５】また、熱電対を構成する２種の材料からな
る薄膜が、接点以外の箇所において相互に接触しないよ
うにするために、２種の薄膜の間に絶縁膜を形成する必
要があるため、実質的に薄膜の多層構造とする必要があ
るなど、その製造工程が煩雑でコストが高くなるという
問題もある。

【０００６】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、上記した薄膜からなる従来の温度差センサと同
等の感度のもとに２箇所の温度差を検出することが可能
でありながら、熱電対を構成する２種の材料に制約がな
く、また、構造が簡単で容易に製造することができ、コ
スト的にも有利な温度差センサの提供を目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の温度差センサは、互いに離れた２箇所の温
度差を検出するためのセンサであって、温度差を検出す
べき２箇所にそれぞれ複数個ずつ配置される導電プレー
トと、その各導電プレートの表面および裏面にそれぞれ
一端が溶接により接続された互いに材質の異なる２種複
数対の熱電対線とを有し、その各熱電対線により、上記
２箇所の各導電プレートが交互、かつ、直列に接続され
ていることによって特徴づけられる。

【０００８】ここで、本発明において用いられる導電プ
レートの材質としては特に限定されるものではなく、２
種の熱電対線のいずれかの材質としてもよいし、他の材
質としてもよいが、複数の導電プレートについては全て
同一の材質とすることが望ましい。

【０００９】また、導電プレートに対する各熱電対線の
溶接には、例えば電子ビーム溶接やレーザ溶接等を用い
ることができる。

【００１０】本発明は、温度差を測定すべき２箇所のそ
れぞれに、複数の熱電対の接点を設けて、その各接点に
おいて熱電対の２種の材料を交互に、かつ、直列に接続
する点は前記した従来の薄膜からなる温度差センサと同
じであるが、その各熱電対材料を線材とし、かつ、各接
点にそれぞれ導電プレートを介在させることにより、所
期の目的を達成しようとするものである。

【００１１】すなわち、２種の熱電対線の複数対を、温
度差を測定すべき２箇所において交互、かつ、直列に接
続するための複数の接点にそれぞれ導電プレートを配置
し、その表裏において２種の熱電対線を接合すると、そ
の２種の熱電対線の間に導電プレートの厚み分だけの物
理的空間が生じ、この空間の存在によって２種の熱電対
線が相互に接触することがなくなる。従って本発明の温
度差センサは、２種の熱電対線の素線をそのまま導電プ
レートに溶接するだけで、温度差センサを製造すること
ができ、構造が簡単で容易に製造することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施の形態について説明する。図１は本発明の実
施の形態の構成を示す模式的斜視図である。

【００１３】温度差を測定すべき２つの位置ＡとＢに
は、それぞれ複数の導電プレート１が配置されており、
その各導電プレート１には、互いに異なる２種の熱電対
線２および３が表面および裏面に電子ビーム溶接もしく
はレーザ溶接により接合されている。各熱電対線２およ
び３の材質は、例えば、一方の熱電対線２が鉄、他方の
熱電対線３がコンスタンタン（商品名、Ｎｉ４５％，Ｃ
ｕ５５％からなる合金）である。また、各導電プレート
１の材質は、これらのいずれか一方、例えばコンスタン
タンである。

【００１４】温度差を測定すべき２つの位置ＡおよびＢ
における各導電プレート１は、交互に、かつ、直列に接
続されている。すなわち、一方の位置Ａの一つの導電プ
レート１の表面に一端が溶接された熱電対線２は、その
他端が他方の位置Ｂの一つの導電プレート１の表面に溶
接されており、その位置Ｂの導電プレート１の裏面には
熱電対線３の一端が溶接されており、その熱電対線３の
他端は位置Ａの上記とは別の導電プレート１の裏面に溶
接されている。そして、その導電プレート１の表面には
熱電対線２の一端が溶接され、その熱電対線２の他端は
位置Ｂの上記とは別の導電プレート１の表面に溶接さ
れ、全体として位置ＡとＢの各導電プレート１は、前記
したように熱伝導線２および３によって交互、かつ、直
列に接続された状態となっている。そして、この直列接
続の始端と終端の導電プレート１の裏面と表面は、例え
ば補償導線２０および３０によって、熱起電力を計測す
るための計測回路（図示せず）に導かれている。

【００１５】この実施の形態においては、位置Ａおよび
Ｂにおける各導電プレート１の配設領域は直径１０ｍｍ
程度であり、各導電プレート１はその各領域に円形に配
置されている。そして、各導電プレート１は、その直径
が１ｍｍ程度、厚さは０．５ｍｍ程度である。また、各
熱電対線２，３の直径は０．３ｍｍ程度である。

【００１６】以上の実施の形態によると、位置Ａと位置
Ｂの温度が相違したとき、熱電対線２と３の接点である
位置Ａの各導電プレート１と位置Ｂの各導電プレート１
との間にゼーベック効果による起電力が発生する。各導
電プレート１は直列接続されてその両端が補償導線２
０，３０によって起電力を計測するための計測回路に導
かれているため、位置Ａと位置Ｂの温度差を高感度のも
とに測定することができる。

【００１７】そして、この実施の形態において特に注目
すべき点は、熱電対線２および３が、それぞれ導電プレ
ート１の表面および裏面に溶接されている点であり、こ
れにより、図２に模式的側面図を示すように、熱電対線
２と３との間には、導電プレート１の厚さｔ分だけの物
理的空間が形成されることになり、各熱電対線２および
３を相互に絶縁する必要がなく、熱電対線２，３は素線
のまま使用して導電プレート１に溶接することができる
とともに、素線のままで用いるために、熱電対線２，３
の材質は任意の公知の組み合わせを用いることができ
る。

【００１８】ここで、以上の本発明の実施の形態は、各
導電プレート１を、例えばＤＳＣの被測定試料が載置さ
れる位置と参照試料が載置される位置にそれぞれ直接的
に貼着して使用してもよいし、あるいは、その全体を例
えばセメント等によってモールドして使用してもよく、
あるいは、全体をフィルム等でラミネートして用いるこ
ともできる。

【００１９】また、以上の実施の形態においては、温度
差を測定すべき位置ＡとＢに各導電プレート１を円形に
配置した例を示したが、本発明においては各位置Ａ，Ｂ
における導電プレートの配列は特に限定されるものでは
なく、図３に模式的平面図を例示するように、位置Ａと
Ｂに複数の導電プレート１を複列の直線上に配置する等
の変形が可能であることは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
温度差を測定すべき２箇所にそれぞれ複数の導電プレー
トを配置するとともに、その各導電プレートの表裏に対
して２種の熱電対線を溶接することにより、各２箇所の
導電プレートを交互、かつ、直列に接続しているので、
導電プレートの厚さによって２種の熱電対線の間に物理
的空間が形成されることになり、各熱電対線は特に絶縁
等を考慮することなく素線のままで各導電プレートに対
して溶接することができる。従って、２種の熱電対材料
を薄膜パターンで形成して、温度を測定すべき２箇所に
おいて接合した従来の温度差センサに比して、同様な感
度のもとに温度差の測定が可能であり、しかもその製造
が簡単でコストを削減することができ、更には熱電対の
材料として薄膜化できないものを含めて任意のものを用
いることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示す模式的斜視図
である。

【図２】本発明の実施の形態における熱電対線２，３の
間に形成される空間を説明するための模式的側面図であ
る。

【図３】本発明の他の実施の形態を示す模式的平面図
で、導電プレート１の他の配列例を示す図である。

【符号の説明】

１ 導電プレート ２，３ 熱電対線 ２０，３０ 補償導線 Ａ，Ｂ 温度差を測定すべき２箇所の位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに離れた２箇所の温度差を検出する
   ためのセンサであって、 温度差を検出すべき２箇所にそれぞれ複数個ずつ配置さ
   れる導電プレートと、その各導電プレートの表面および
   裏面にそれぞれ一端が溶接により接続された互いに材質
   の異なる２種複数対の熱電対線とを有し、その各熱電対
   線により、上記２箇所の各導電プレートが交互、かつ、
   直列に接続されていることを特徴とする温度差センサ。