JP4518226B2 - 示差走査熱量計用温度差センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明はＤＳＣ（示差走査熱量計）に用いるための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、示差走査熱量計における被測定試料の載置位置と参照試料の載置位置との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、本発明の示差走査熱量計用温度差センサは、示差走査熱量計の被測定試料の載置位置と、参照試料の載置位置との２箇所の温度差を検出するためのセンサであって、上記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上面および下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、その各熱電対線のうち一方の種類の熱電対線は上記各導電プレートの表面に、他方の種類の熱電対線は上記各導電プレートの裏面にそれぞれ接続され、これらの各熱電対線は上記各導電プレートの厚さ分だけの空間を介して相互に接触せず、かつ、これらの各熱伝導線により、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】
ＤＳＣにおける被測定試料の載置位置と参照試料の載置位置との、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％，Ｃｕ５５％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２０，３０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、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、示差走査熱量計における被測定試料の載置位置と参照試料の載置位置との、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
本発明はＤＳＣ（示差走査熱量計）に用いるための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、示差走査熱量計における被測定試料の載置位置と参照試料の載置位置との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、本発明の示差走査熱量計用温度差センサは、示差走査熱量計の被測定試料の載置位置と、参照試料の載置位置との２箇所の温度差を検出するためのセンサであって、上記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上面および下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、その各熱電対線のうち一方の種類の熱電対線は上記各導電プレートの表面に、他方の種類の熱電対線は上記各導電プレートの裏面にそれぞれ接続され、これらの各熱電対線は上記各導電プレートの厚さ分だけの空間を介して相互に接触せず、かつ、これらの各熱伝導線により、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】
ＤＳＣにおける被測定試料の載置位置と参照試料の載置位置との、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％，Ｃｕ５５％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２０，３０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、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、示差走査熱量計における被測定試料の載置位置と参照試料の載置位置との、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)
- 示差走査熱量計の被測定試料の載置位置と、参照試料の載置位置との２箇所の温度差を検出するためのセンサであって、
上記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上面および下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、その各熱電対線のうち一方の種類の熱電対線は上記各導電プレートの表面に、他方の種類の熱電対線は上記各導電プレートの裏面にそれぞれ接続され、これらの各熱電対線は上記各導電プレートの厚さ分だけの空間を介して相互に接触せず、かつ、これらの各熱伝導線により、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示差走査熱量計用温度差センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000206921A JP4518226B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 示差走査熱量計用温度差センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000206921A JP4518226B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 示差走査熱量計用温度差センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002022553A JP2002022553A (ja) | 2002-01-23 |
| JP4518226B2 true JP4518226B2 (ja) | 2010-08-04 |
Family
ID=18703765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000206921A Expired - Lifetime JP4518226B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 示差走査熱量計用温度差センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4518226B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102661815B (zh) * | 2012-05-15 | 2014-04-30 | 苏州大学 | 一种非固定触点式热电偶 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4731777U (ja) * | 1971-05-04 | 1972-12-09 | ||
| JPS6072538U (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-22 | 理学電機株式会社 | 多重熱電対 |
| JPH0969654A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Paloma Ind Ltd | 直列型熱電対 |
-
2000
- 2000-07-07 JP JP2000206921A patent/JP4518226B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4731777U (ja) * | 1971-05-04 | 1972-12-09 | ||
| JPS6072538U (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-22 | 理学電機株式会社 | 多重熱電対 |
| JPH0969654A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Paloma Ind Ltd | 直列型熱電対 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002022553A (ja) | 2002-01-23 |
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