JP2013040885A - 温度測定装置およびゼーベック係数算出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷接点を第1温度t1aに加熱し、冷接点が第1温度t1aのときの熱電対の熱起電力電圧値ΔV1を検出する。次に、冷接点を第1温度t1aより高温の第2温度t1bに加熱し、冷接点が第2温度t1bのときの熱電対の熱起電力電圧値ΔV2を検出する。そして、ΔV1=S×(t2−t1a)からなる第1式と、ΔV2=S×(t2−t1b)からなる第2式との連立解から上記ゼーベック係数Sを求める。
【選択図】図9
Description
ΔV1=S×(t2−t1a)・・・・(1)
上記t1aは、冷接点の第1温度であり、上記t2は、温接点の温度(測定対象物)の温度である。
また、冷接点の温度が第2温度のときの熱電対の出力値(熱起電力)をΔV2とすると、次の式が成り立つ。
ΔV2=S×(t2−t1b)・・・・(2)
上記t1bは、冷接点の第2温度である。
上記ΔV1、上記ΔV2、上記t1a、上記t1bは、既知であるので、上記式(1)、上記式(2)の連立方程式を解くことにより、ゼーベック係数Sを求めることができる。また、上記式(1)、上記式(2)の連立方程式を解くことにより、測定対象物の温度t2も求めることができる。これにより、測定対象物の温度測定時におけるゼーベック係数Sを求めることができる。その結果、熱電対が経時変化して特性が変化したときのゼーベック係数Sで、測定対象物の温度t2を求めることができ、精度の高い温度測定を行うことができる。また、交換する熱電対のゼーベック係数Sが、交換前の熱電対のゼーベック係数Sと異なっても、精度よく、測定対象物の温度t2を測定することができ、装置の利便性を高めることができる。
図1は、温度測定装置100のシース部101の概略構成図であり、図2は、温度測定装置100の温度計測部110の概略構成図であり、図3は、温度計測部110の基板1の概略構成図である。
温度測定装置100は、熱電対の温接点を備えたシース部101と、冷接点を備えた温度計測部110とを有している。図1に示すように、温度測定装置100のシース部101は、金属保護管102(シース管)内に第1熱電材料103aと第2熱電材料103bとが接合された温接点Wを備えた熱電対103を有しており、セラミックなどの無機物質104が高圧充填されている。熱電対103の第1熱電材料103aの端部113aと、第2熱電材料103bの端部113bは、金属保護管102から露出している。
信号処理回路部20は、冷接点温度測定部5の温度キャリブレーションを行う温度較正手段としての機能、熱電対103の熱起電力を検出して、測定対象物30の温度を計測する機能、熱電対103のゼーベック係数を算出する機能などを有している。
図4に示すように、信号処理回路部20は、冷接点温度測定部5に交流バイアスを印加するための電源201と発振回路208を有している。また、冷接点温度測定部5の抵抗値を検出する抵抗値検出部202、相転移温度とそのときの冷接点温度測定部5の抵抗値などを記憶するため記憶手段たるレジスタ203、測定対象物30の温度計測を行うための熱起電力電圧検出部204、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのΔΣA/D変換器205、ゼーベック係数Sを算出するためのゼーベック係数算出手段としてのゼーベック係数算出回路206、ゼーベック係数S、冷接点Cの温度、熱起電力などに基づいて、測定対象物の温度を計測する温度変換部207、各回路を制御する制御回路209などを有している。
ΔV1=S×(t2−t1a)・・・(a)
ΔV2=S×(t2−t1b)・・・(b)
なお、上記t2は、温接点Wの温度である。
図5は時間推移における相変化物質の温度変化と、冷接点温度測定部5の抵抗変化とを示す特性図である。図5に示すように、相変化物質6を加熱していき、相変化物質6が相転移温度(融点(凝固点):Mpa)になると吸熱反応が生じる。相変化物質が固体であれば温度が上がっていくと相転移温度にて液体となりはじめ、全てが液体となる期間は相転移温度MPaを維持し、全てが液体となった以降は再び温度が上昇する。そのため、冷接点温度測定部5の電気抵抗値が不連続な傾向となる部分が出現する。すなわち、図5に示すように、冷接点温度測定部5の電気抵抗値R2のとき、温度が相転移温度であると判定できる。よって、温度依存性を有する抵抗体である冷接点温度測定部5の抵抗値を測定しておき、測定抵抗値が抵抗値R2となったときの温度を既知の相転移温度とする温度較正を行う。このように、相転移温度と電気抵抗値との関係が1対1の関係となり、この関係を用いることによりキャリブレーションを行うことができる。
図7に示す温度依存性を示す関係式:(抵抗値R、温度S、温度係数(TCR)α
R=R0*(1+α*S)・・・・(式1)
例えば、温度測定部が白金抵抗体の場合、温度係数(TCR)αは、α=3.9083E−03(0℃〜850℃)となる。
温度キャリブレーションにおいては、上述の抵抗値R2と温度MPaとの関係に基づいて、上記R0が補正される。
R=R0*(1+α*S+β*S2)・・・・(式)
例えば、白金抵抗体の温度係数(TCR)は
α=3.9083E−03、β=−5.7750E−07(0℃〜850℃)
所定期間経過すると、制御回路209からキャリブレーション実行の信号が、出力される。キャリブレーション実行の信号が出力されたら(S1のYES)、レジスタ203に記憶されている前回のキャリブレーションで検出された相転移温度MPaのときの冷接点温度測定部5の電気抵抗値R2を消去する(S2)。次に、冷接点温度測定部5にバイアスを印加する電源201が起動し(S3)、冷接点温度測定部5に相変化物質を加熱するための加熱電流Icが印加され、相変化物質6が加熱される。また、抵抗値検出部202で電圧値Vcを検出して、抵抗値が算出され、算出された抵抗値は、レジスタ203に記憶される。また、算出した抵抗値と、これよりもひとつ前に算出した抵抗値とから差分値ΔRを算出する(S5)。
t2=(ΔV+St1)/S・・・・(c)
図10は、変形例1の温度測定装置100Aの冷接点Cが設けられた基板1の概略平面図である。
図10に示すように、この変形例1の湿度測定装置100Aは、冷接点温度測定部5と、加熱部とを別々に設けたものである。図に示すように、加熱部は、温度測定部と相変化物質との間に並列配置した。また、この図において、信号処理回路部20は、省略している。
図11は、変形例2の温度測定装置100Bの冷接点Cが設けられた基板の概略平面図であり、図12は、図11のA−A断面図である。
この変形例2の温度測定装置100は、相変化物質6を、相変化物質6を加熱する冷接点温度測定部上に積層したものである。相変化物質6が導電性材料あれば図12に示すように、電気絶縁層3を冷接点温度測定部5上に設けて、電気絶縁層3を介して相変化物質6を冷接点温度測定部に積層させる。
図13、図14は、変形例3の温度測定装置100Cの冷接点Cが設けられた基板の概略平面図である。また、図15は、図14のB−B断面図である。
この変形例3の温度測定装置100Cは、互いに異なる相変化物質6A,6Bを、相変化物質を加熱する冷接点温度測定部5近傍に分散配置したものである。図13は、基板1に信号処理回路部20を設けており、相変化物質6A,6Bを冷接点温度測定部近傍に並列に配置したものである。
図20は、変形例4の温度測定装置100Dの冷接点Cが設けられた基板の概略平面図であり、図21は、変形例4の温度測定装置の制御ブロック図である。
この変形例4の温度測定装置100Dは、相変化物質6を導電性とし、相変化したときの相変化物質6の抵抗値変化、電気容量変化などの電気的特性の変化を電気的に検知することで、相変化物質6の相変化を検知するものである。
相変化物質としては、V2O5などの相転移すると、電気伝導度(抵抗値)や電気容量が大きく変動する物質を用いる。
まず、冷接点温度測定部5に加熱電流を印加して、相変化物質6A,6Bを加熱する。また、これと同時に、検出リード線16に検出電流を印加し、検出部210で抵抗値を算出する。相変化物質6Aが相変化すると、相変化物質6Aの電気伝導度が急激に変化し、抵抗値の値が変化する。これにより、相変化物質6Aが、相変化したことを検知することができる。また、相変化物質6Aが、相変化したことを検知したら、このとき抵抗値検出部202で算出された、冷接点温度測定部5の抵抗値を、相転移温度MPaにおける冷接点温度測定部5の電気抵抗値Raとして設定する。
図22は、相変化したときの相変化物質6の流動(粘性)変化を電気的に検知するメカニズムについて説明する図である。同図では相変化物質6が固体から液体への相転移に伴う相変化物質6の流動(粘性)変化に伴う形状変化を説明している。
図22(a)に示すように、相変化物質6が固体の状態のときは、相変化物質6は、検出用リード線16a,16bに接しており、導通している。冷接点温度測定部5の加熱により、固体の相変化物質6が既知の相転移温度になると、液化によって表面張力が発生し、同図の(b)に示すように中央へ凝集する。すると、相変化物質6が、各検出用リード線16a,16bから離れ、その結果2つの検出用リード間の電気接続がOFFになる。このように、相変化物質6の導通状態を検出することで相変化物質6の相転移を検出できる。この場合、相変化物質6としては、表面張力が大きく、相変化物質6の下層との付着力が小さいものが好ましく、Snを用いるのが好適である。
図23(a)に示すように、相変化物質6が固体ときは、相変化物質6は2つの検出リード線間にまたがって連続して配置され、検出リード間の電気接続がONとなっている。そして、冷接点温度測定部5の加熱により、固体の相変化物質6が既知の相転移温度になり液化すると、同図の(b)に示すように液化によって流動し、各検出リード16a、16bに相変化物質6が凝集し、相変化物質6が分離して、検出リード線間の電気接続がOFFになる。よって、検出リード間の電気接続がOFFとなったときの温度が既知の相転移温度となる。相変化物質6としては、表面張力が小さく、検出リード、相変化物質6の下層の電気絶縁層3との濡れ性が大きい材質のものが好ましく、Inが適する。
図24(a)に示すように、相変化物質6が固体のときは、電気絶縁層3上の相変化物質は、2つの分離しており、相変化物質6は2つの検出リード16a,16b間にまたがって断続している。その結果、検出用リード16aと16bとの間の電気接続がOFFとなっている。冷接点温度測定部5の加熱により、固体の相変化物質6が既知の相転移温度になると、図の(b)に示すように液化によって流動し、電気絶縁層上の相変化物質6が一つとなり、相変化物質6は2つの検出リード16a,16b間にまたがって連続する。これにより、検出用リード16aと16bとの間の電気接続がOFFからONに切り替わり、相変化物質6の相転移を検出することができる。この場合も、図23の構成と同様、相変化物質6としては、表面張力が小さく、検出リード、相変化物質6の下層の電気絶縁層3との濡れ性が大きい材質のものが好ましく、Inが適する。相変化物質6が冷えて、固化するときは、相変化物質6が収縮することにより、電気絶縁層3上の相変化物質6は、再び2つの分離する。また、図22、図23の構成においては、一度、固体から液体に相変化してしまった後、再び、液体から固体に相変化物質6が相変化しても、始めの状態に戻って、検出用リード16aと16b間の電気接続がONとなることはないが、図24に示す構成においては、液体から固体に相変化物質6が相変化すると、始めの状態に戻るので、何度も温度キャリブレーションを行うことができる。
図25は、変形例5の温度測定装置100Eの冷接点Cが設けられた基板の概略平面図であり、図26は、図25のD−D断面図であり、図27は、変形例5の温度測定装置の制御ブロック図である。
この変形例5の温度測定装置100Eは、相変化物質6A,6Bの下に圧電膜17を設けて、圧電膜17で、相変化物質6A,6Bの相変化に伴う体積変化、剛性変化、固有振動数変化などを検出して、相変化物質6A,6Bの相変化を検出するものである。
この図28、図29においては、相変化物質6の相変化に伴う剛性変化による圧電膜17の抵抗値変化(電圧変化)を検出することにより、相変化を検出するものである。
熱電対と、熱電対の冷接点の温度を測定する冷接点温度測定部5などの冷接点温度測定手段と、熱電対の出力値と、冷接点温度測定手段の測定結果と、ゼーベック係数とに基づいて測定対象物の温度を測定する温度測定装置において、冷接点を加熱する加熱部15などの加熱手段と、加熱手段で冷接点を加熱し、冷接点の温度が第1温度ときの熱電対の出力値と、第1温度とは異なる第2温度ときの熱電対の出力値とを検出し、第1温度、第1温度ときの熱電対の出力値、第2温度および第2温度ときの熱電対の出力値に基づいて、ゼーベック係数を算出するゼーベック係数S算出回路206などのゼーベック係数算出手段を備えた。
かかる構成を備えることで、上述したように、熱電対が経時使用で劣化し、ゼーベック係数Sが変化しても、精度の高い温度測定を行うことができる。その結果、経時にわたり、精度の高い温度測定を行うことができる。また、ゼーベック係数の異なる熱電対を用いることができ、装置の利便性を向上することができる。
上記(1)に記載の態様の温度測定装置において、ゼーベック係数算出手段は、冷接点の温度が第1温度のときの熱電対の出力値と、冷接点の温度が上記第2温度のときの熱電対の出力値とを複数回計測し、第1温度のときの熱電対の出力値の誤差、第2温度のときの熱電対の出力値の誤差が、閾値以下のとき、ゼーベック係数を算出する。
かかる構成を備えることにより、温接点の温度が一定であることを検証して、ゼーベック係数を算出するので、精度の高いゼーベック係数を算出することができる。
上記(1)または(2)に記載の態様の温度測定装置において、冷接点温度測定手段を、温度依存性を有する抵抗体とで構成し、冷接点温度測定手段を、加熱手段として用いた。
かかる構成を備えることで、加熱手段と冷接点温度測定手段とを別々に設けた場合に比べて、コストを安価にすることができる。また、基板の熱容量を少なくすることができ、迅速に冷接点を第1温度、第2温度に加熱することができる。
上記(1)乃至(3)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、冷接点が設けられた基板は、ベース材上に積層された絶縁層が設けられており、絶縁層にベース材と接していない非接触領域を設け、上記非接触領域に、上記冷接点と、上記加熱手段と、上記冷接点温度測定手段とを設けた。
かかる構成を備えることにより、基板の上記冷接点、上記加熱手段、上記冷接点温度測定手段が配置された領域(計測領域)の熱容量を少なくなることがでる。これにより、迅速に冷接点を第1温度、第2温度に加熱することができる。
上記(4)に記載の態様の温度測定装置において、上記絶縁層の上記非接触領域の近傍に貫通孔を設けた。
かかる構成を備えることにより、非接触領域に設けられた加熱手段の熱が、基板の非接触領域以外の箇所に伝播するのを抑制することができ、効率よく冷接点を加熱することができる。よって、迅速に冷接点を第1温度、第2温度に加熱することができる。
上記(1)乃至(5)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、既知の相転移温度を持つ相変化物質と、温度の変化に伴って上記相変化物質の相転移が起きたことを検出する相転移検出手段と、相転移が起きたことを上記相転移検出手段が検出したときの上記冷接点温度測定手段の検知結果を、既知の上記相転移温度とする上記冷接点温度測定手段の温度較正を行う制御回路209などの温度較正手段とを備えた。
かかる構成を備えることで、温度測定装置の製造工程において、温度測定装置を恒温環境槽内へ搬送して冷接点温度測定手段の温度較正を行う温度較正工程が必要なくなり、コストを抑えることができる。また、温度測定装置自身で冷接点温度測定手段の温度較正を行うことができるので、温度測定装置が取り付けられた機器から温度測定装置を取り外して、恒温環境槽内に温度測定装置を持ち込んで冷接点温度測定手段の温度較正を行う場合に比べて、随時簡便に冷接点温度測定手段の温度較正を実施することができる。これにより、冷接点温度測定手段の温度較正が必要なときに、冷接点温度測定手段の温度較正を行うことができるので、高い精度を維持することができる。このように冷接点の温度を高い精度で測定することができるので、温接点(測定対象物)の温度測定を高精度に行うことができる。
上記(6)に記載の態様の温度測定装置において、上記冷接点と、上記相変化物質と、上記加熱手段と、上記冷接点温度測定手段とを同じ基板に設けた。
かかる構成を備えることにより、上記相変化物質と上記冷接点温度測定手段の温度とを、ほぼ同じにすることができ、精度よく冷接点温度測定手段の温度較正を行うことができる。また、冷接点温度測定手段の温度を冷接点の温度とほぼ同じにでき、冷接点温度測定手で、冷接点の温度を精度よく測定することができる。また、加熱手段で、冷接点および相変化物質を良好に加熱することもできる。
上記(6)または(7)に記載の態様の温度測定装置において、上記相転移検出手段、上記温度較正手段、上記ゼーベック係数算出手段を上記冷接点が設けられた基板に設けた。
かかる構成により、上記相転移検出手段と、上記温度較正手段と、上記ゼーベック係数算出手段との配線長を短くすることができ、ノイズを受け難く高精度に相変化物質の相転移などを検出することができる。
上記(6)乃至(8)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相転移検出手段は、上記冷接点温度測定手段が測定した温度変化に基づいて、相転移が起きたことを検出する。相変化物質が相変化すると、吸熱作用が生じたり、熱容量が小さくなったりするので、相変化するとき、温度変化が相変化前と異なる。よって、冷接点温度測定手段で温度変化を監視することにより、精度よく相変化物質の相転移を検知することができる。
上記(6)乃至(8)いずれかの温度測定装置において、上記相転移検出手段は、上記相変化物質を積層させた圧電膜などの圧電体を有し、上記圧電体で上記相変化物質の体積、剛性および固有振動数のいずれかの変化を検出して、相転移が起きたことを検出する。相変化物質が相転移して、体積や剛性が変化すると、相変化物質に積層の圧電体に対する応力が変化する。その結果、圧電体の抵抗が変化する。よって、圧電体の抵抗変化を検知することにより、上記圧電体で上記相変化物質の相変化に伴う体積や剛性の変化を検知することができ、精度よく相変化物質の相転移を検知することができる。また、圧電体を振動させて相変化物質を振動させることで、相変化物質が相転移して、固有振動数が変化し、圧電体の振幅が変化する。よって、圧電体の振幅変化を検知することにより、上記圧電体で、相変化物質の相転移に伴う固有振動数の変化を検知することができ、精度よく相変化物質の相転移を検知することができる。
上記(6)乃至(8)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相変化物質は、導電性であって、上記相転移検出手段は、上記相変化物質の電気特性の変化に基づいて、相転移が起きたことを検出する。相変化物質によっては、相変化に伴って抵抗値や電気容量などの電気特性が変化する。よって、上記相変化物質の相変化に伴う抵抗値や電気容量などの電気特性を検知することで、精度よく相変化物質の相転移を検知することができる。
上記(6)乃至(11)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相変化物質を、国際温度目盛ITS−90に定義されている物質にした。これにより、精度の高い冷接点温度測定手段の温度キャリブレーションを行うことができる。
上記(6)乃至(12)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に積層させた。これにより、相変化物質と加熱手段との伝熱効率が良くなり、迅速に相変化物質を相変化温度にまで加熱することができる。これにより、冷接点温度測定手段の温度キャリブレーションを迅速に行うことができる。
上記(6)乃至(12)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に並列に配置した。上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に積層させる場合は、加熱手段を基板に形成した後、加熱手段の上に絶縁層を積層させ、その上に相変化物質を設ける必要がある。一方、上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に並列に配置することにより、基板に加熱手段と相変化物質とを形成することができ、上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に積層させる場合に比べて、製造工程を減らすことができ、その結果、製造コストを抑えることができる。
上記(6)乃至(14)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記冷接点が設けられた基板に、上記相変化物質と、上記加熱手段とが設けられており、上記相変化物質を、上記加熱手段に隣接する箇所に分散配置した。これにより、各相変化物質の熱容量を少なくすることができ、迅速に相変化物質を相転移温度にまで加熱することができる。
上記(6)乃至(15)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段と上記冷接点温度測定手段とを、一対の冷接点の間に形状と配置が対称となるように上記冷接点が設けられた基板に設けた。これにより、一対の冷接点を加熱手段で均一に加熱することができ、ゼーベック係数を精度よく算出することができる。また、冷接点の周囲の熱容量がほぼ同じとなるので、測定対象物の温度を高精度に測定することができる。
上記(6)乃至(16)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相変化物質、上記加熱手段および上記冷接点温度測定手段のいずれかが導電性部材で構成されており、導電性部材で構成された部材を電気絶縁材で他の部材間で電気的に絶縁した。これにより、電気的な短絡によるノイズを抑制することができ、冷接点温度測定手段で高精度に冷接点の温度を測定することができる。
上記(6)乃至(17)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相変化物質を相転移させるときの上記加熱手段の加熱温度を、上記相転移物質の相転移温度付近にした。これにより、温度キャリブレーション時の無駄な電力消費を抑えることができる。
上記(6)乃至(18)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記冷接点が設けられた基板に、互いに異なる2種類以上の相変化物質を分散配置し、上記相転移検出手段は、各相変化物質の相転移をそれぞれ検出し、上記温度較正手段は、上記相転移検出手段が検出した各相変化物質が相転移したときの上記冷接点温度測定手段の検知結果を、各相変化物質の既知の相転移温度として上記冷接点温度測定手段の温度較正を行う。
かかる構成を備えることで、上記冷接点温度測定手段の温度依存性の関数を求めるので、上記冷接点温度測定手段として、未知の抵抗温度係数(TCR)の抵抗体材料を用いることができる。
上記(6)乃至(19)いずれかに記載の態様の温度測定装置において、少なくとも上記相変化物質の周囲を絶縁材で覆う表面保護膜を形成する。これにより、相変化物質の化学的変化などを抑制することができ、相転移温度が変化してしまうのを抑制することができる。また、圧力変化に伴う相変化温度の変動を防ぐこともできる。これにより、長期にわたり安定した温度キャリブレーションを行うことができる。
熱電対の温度測定方法において、上記冷接点の温度が第1温度t1aときの上記熱電対の出力値ΔV1を計測するステップと、上記第1の温度t1aとは異なる第2温度t1bときの上記熱電停の出力値ΔV2を計測するステップと、上記ゼーベック係数をS、温接点の温度をt2としたとき、ΔV1=S×(t1a−t2)からなる第1式と、ΔV2=S×(t1b−t2)からなる第2式との連立解から上記ゼーベック係数Sと、温接点の温度t2とを求めるステップとを有する。これにより、熱電対のゼーベック係数がわからずとも、温接点の温度を測定することができる。
2:ベース材
3:電気絶縁層
5:冷接点温度測定部
6:相変化物質
7:回路接続電極
9:貫通孔
10:第1接続電極
11:第2接続電極
15:加熱部
16:検出リード線
17:圧電膜
20:信号処理回路部
21:空洞部
22:計測領域
30:測定対象物
100:温度測定装置
101:シース部
102:金属保護管
103:熱電対
103a:第1熱電材料
103b:第2熱電材料
104:無機物質
110:温度計測部
111:ケース
111a:接続口
112:加圧板バネ
114:スライドノブ
201:電源
202:抵抗値検出部
203:レジスタ
204:熱起電力電圧検出部
206:ゼーベック係数算出回路
207:温度変換部
209:制御回路
C:冷接点
S:ゼーベック係数
t1a:第1温度
t1b:第2温度
t2:温接点温度
W:温接点
Claims (21)
- 熱電対と、
上記熱電対の冷接点の温度を測定する冷接点温度測定手段と、
上記熱電対の出力値と、上記冷接点温度測定手段の測定結果と、ゼーベック係数とに基づいて測定対象物の温度を測定する温度測定装置において、
上記冷接点を加熱する加熱手段と、
上記加熱手段で冷接点を加熱し、上記冷接点の温度が第1温度ときの上記熱電対の出力値と、上記第1温度とは異なる第2温度ときの上記熱電対の出力値とを検出し、
上記第1温度、上記第1温度ときの上記熱電対の出力値、上記第2温度および上記第2温度ときの上記熱電対の出力値に基づいて、上記ゼーベック係数を算出するゼーベック係数算出手段を備えたことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項1の温度測定装置において、
上記ゼーベック係数算出手段は、上記冷接点の温度が上記第1温度のときの上記熱電対の出力値と、上記冷接点の温度が上記第2温度のときの上記熱電対の出力値とを複数回計測し、上記第1温度のときの上記熱電対の出力値の誤差、上記第2温度のときの上記熱電対の出力値の誤差が、閾値以下のとき、上記ゼーベック係数を算出することを特徴とする温度測定装置。 - 請求項1または2の温度測定装置において、
上記冷接点温度測定手段を、温度依存性を有する抵抗体で構成し、
上記冷接点温度測定手段を、上記加熱手段として用いたことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項1乃至3いずれかの温度測定装置において、
上記冷接点が設けられた基板は、ベース材上に積層された絶縁層が設けられており、
上記絶縁層に上記ベース材と接していない非接触領域を設け、上記非接触領域に、上記冷接点と、上記加熱手段と、上記冷接点温度測定手段とを設けたことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項4の温度測定装置において、
上記絶縁層の上記非接触領域の近傍に貫通孔を設けたことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項1乃至5いずれかの温度測定装置において、
既知の相転移温度を持つ相変化物質と、
温度の変化に伴って上記相変化物質の相転移が起きたことを検出する相転移検出手段と、
相転移が起きたことを上記相転移検出手段が検出したときの上記冷接点温度測定手段の検知結果を、既知の上記相転移温度とする上記冷接点温度測定手段の温度較正を行う温度較正手段とを備えたことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6の温度測定装置において、
上記冷接点と、上記相変化物質と、上記加熱手段と、上記冷接点温度測定手段とを同じ基板に設けたことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6または7の温度測定装置において、
上記相転移検出手段、上記温度較正手段、上記ゼーベック係数算出手段とを上記冷接点が設けられた基板に設けたことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至8いずれかの温度測定装置において、
上記相転移検出手段は、上記冷接点温度測定手段が測定した温度変化に基づいて、相転移が起きたことを検出することを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至8いずれかの温度測定装置において、
上記相転移検出手段は、上記相変化物質に積層させた圧電体を有し、上記圧電体で上記相変化物質の体積、剛性および固有振動数のいずれかの変化を検出して、相転移が起きたことを検出することを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至8いずれかの温度測定装置において、
上記相変化物質は、導電性であって、
上記相転移検出手段は、上記相変化物質の電気特性の変化に基づいて、相転移が起きたことを検出することを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至11いずれかの温度測定装置において、
上記相変化物質は、国際温度目盛ITS−90に定義されている物質であることを特徴する温度測定装置。 - 請求項6乃至12いずれかの温度測定装置において、
少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に積層させたことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至12いずれかの温度測定装置において、
少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に並列に配置したことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至14いずれかの温度測定装置において、
上記冷接点が設けられた基板に、上記相変化物質と、上記加熱手段とが設けられており、
上記相変化物質を、上記加熱手段に隣接する箇所に分散配置したことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至15いずれかの温度測定装置において、
少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段と上記冷接点温度測定手段とを、一対の冷接点の間に形状と配置が対称となるように上記冷接点が設けられた基板に設けたことを特徴とする冷却点温度測定装置。 - 請求項6乃至16いずれかの温度測定装置において、
上記相変化物質、上記加熱手段および上記冷接点温度測定手段のいずれかが導電性部材で構成されており、導電性部材で構成された部材を電気絶縁材で他の部材間で電気的に絶縁したことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至17いずれかの温度測定装置において、
上記相変化物質を相転移させるときの上記加熱手段の加熱温度を、上記相転移物質の相転移温度付近にしたことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至18いずれかの温度測定装置において、
上記冷接点が設けられた基板に、互いに異なる2種類以上の相変化物質を分散配置し、上記相転移検出手段は、各相変化物質の相転移をそれぞれ検出し、
上記温度較正手段は、上記相転移検出手段が検出した各相変化物質が相転移したときの上記冷接点温度測定手段の検知結果を、各相変化物質の既知の相転移温度として上記冷接点温度測定手段の温度較正を行うことを特徴とする温度測定装置。 - 請求項6乃至19いずれかの温度測定装置において、
少なくとも上記相変化物質の周囲を絶縁材で覆う表面保護膜を形成することを特徴とする
温度測定装置。 - 熱電対のゼーベック係数算出方法において、
上記冷接点の温度が第1温度t1aときの上記熱電対の出力値ΔV1を計測するステップと、
上記第1の温度t1aとは異なる第2温度t1bときの上記熱電停の出力値ΔV2を計測するステップと、
上記ゼーベック係数をS、温接点の温度をt2としたとき、ΔV1=S×(t2−t1a)からなる第1式と、ΔV2=S×(t2−t1b)からなる第2式との連立解から上記ゼーベック係数Sを求めるステップとを有することを特徴とするゼーベック係数算出方法。
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