JP5992194B2 - Thermoelectric material measuring device - Google Patents

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賢次 島田
賢次 島田
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Description

本発明は、熱電材料のゼーベック係数、電気抵抗率などの熱物性値を測定する熱電
材料特性測定装置に関するものである。
The present invention relates to a thermoelectric material property measuring apparatus for measuring thermophysical values such as Seebeck coefficient and electric resistivity of a thermoelectric material.

熱電変換材料はゼーベック効果およびペルチェ効果を発現して熱と電気の間の相互エネルギー変換をおこなう物質の総称である。この特殊な材料に温度差を与えると材料内部には電位差が発生し、この電位差を外部回路に取り出すことで、外部負荷の部分で電力を取り出すことができるため、温度差を利用した発電システムを構成することができる。このため、同じ温度差で高い発電性能を有する熱電材料を開発することが、今日の当該分野における重要な課題となっている。   The thermoelectric conversion material is a general term for substances that express the Seebeck effect and the Peltier effect and perform mutual energy conversion between heat and electricity. When a temperature difference is applied to this special material, a potential difference is generated inside the material, and by extracting this potential difference to an external circuit, power can be extracted at the external load part. Can be configured. For this reason, developing a thermoelectric material having high power generation performance at the same temperature difference is an important issue in the field today.

熱電材料の性能は、一般的に熱電性能指数Zは、
Z=α/(λ・ρ)
で表現される。
ここで、αはゼーベック係数(VK−1)、ρは電気抵抗率、λは熱伝導率である。熱電性能指数Zが大きいと発電性能が高く、同じ熱入力に対してより多くの発電をすることができるため、熱電能や抵抗率、熱伝導率の微妙な調整を行って、材料を最適化する実験が多く試みられている。
The performance of thermoelectric materials is generally the thermoelectric figure of merit Z
Z = α 2 / (λ · ρ)
It is expressed by
Here, α is the Seebeck coefficient (VK −1 ), ρ is the electrical resistivity, and λ is the thermal conductivity. A large thermoelectric figure of merit Z has high power generation performance and can generate more power for the same heat input, so the thermoelectric power, resistivity, and thermal conductivity can be finely adjusted to optimize the material. Many experiments have been attempted.

ここでのゼーベック係数αや熱伝導率λは、熱電性能指数を決定する重要な因子である。すなわち、熱電材料の性能評価では、ある温度において、これらの物性値を定量的に決定する必要があり、一般的には、例えば、熱電能に関しては定常2端子法によって決定する。
このような熱電材料である試料の性能評価は、当該試料上の2点に高精度に位置決めして、当該2点の電圧と温度を計測する必要がある。
The Seebeck coefficient α and the thermal conductivity λ here are important factors that determine the thermoelectric performance index. That is, in the performance evaluation of thermoelectric materials, it is necessary to quantitatively determine these physical property values at a certain temperature. Generally, for example, thermoelectric power is determined by a steady two-terminal method.
In order to evaluate the performance of a sample which is such a thermoelectric material, it is necessary to position the two points on the sample with high accuracy and measure the voltage and temperature at the two points.

従来では、被測定対象の2つの測定点の間隔は固定であったが、近年、ハイブリッド材料の評価等で、2点の測定点の間隔を変化させたいという要請がある。
また、従来では、被測定対象が置かれる空間の雰囲気温度が−80〜1000°の範囲で測定を行っていたが、さらなる低温および高温にして測定を行いたいという要請がある。
しかしながら、温度を1000°以上にすると、被測定対象が膨張し、熱電対の導線の先端との接触位置(測定点)の位置決めが難しくなるという問題がある。
Conventionally, the interval between the two measurement points of the object to be measured has been fixed, but in recent years, there is a demand for changing the interval between the two measurement points due to evaluation of a hybrid material or the like.
Conventionally, the measurement has been performed in the range where the atmospheric temperature of the space in which the measurement target is placed is in the range of −80 to 1000 °. However, there is a demand for the measurement to be performed at lower and higher temperatures.
However, when the temperature is set to 1000 ° or more, there is a problem that the object to be measured expands and it is difficult to position the contact position (measurement point) with the tip of the thermocouple lead.

本発明は、試料の2つの測定点の位置、並びに間隔を柔軟に変更することができる熱電特性測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、測定温度が高温になった場合でも、高精度な測定が可能な熱電特性測定装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a thermoelectric characteristic measuring apparatus capable of flexibly changing the position and interval of two measurement points of a sample.
Another object of the present invention is to provide a thermoelectric characteristic measuring apparatus capable of performing highly accurate measurement even when the measurement temperature becomes high.

上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の熱電特性測定装置は、被測定対象の第1の測定点に第1のプローブの第1の先端部を接触させ、前記被測定対象の第2の測定点に第2のプローブの第2の先端部を接触させ、前記第1の測定点と前記第2の測定点との温度差と、前記第1の測定点と前記第2の測定点との間の電圧とを検出する熱電特性測定装置であって、前記第1のプローブおよび前記第2のプローブの少なくとも一方は、可動プローブであり、当該可動プローブは、当該可動プロ―ブを固定し、当該可動プローブの先端が前記被測定対象と遠近する方向に移動可能となるように、当該先端を前記被測定対象に押し当てる向きである第1の回転方向に付勢された状態で、所定の回転軸を中心に回転する台座と、前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に前記台座を回転させる回転操作手段と、前記第1の測定点と前記第2の測定点とを結ぶ方向に前記可動プローブを移動させる移動手段とを有する。
本発明の熱電特性測定装置では、回転操作手段を操作して、前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に前記台座を回転させる。そして、この状態で、移動手段を操作して、可動プローブを被測定対象に対して移動して、所定の測定位置に合わせる。
そして、回転操作手段を操作して、第1の回転方向に前記台座を回転させて、可動プローブの先端を付勢力によって被測定対象に押し付ける。そして、その状態で測定を行う。
測定を終了すると、再度、回転操作手段を操作して、前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に前記台座を回転させて、可動プローブの先端を被測定対象から離す。
In order to solve the above-described problems of the prior art and achieve the above-described object, the thermoelectric characteristic measuring apparatus of the present invention includes a first tip of a first probe at a first measurement point of a measurement target. The second tip of the second probe is brought into contact with the second measurement point of the object to be measured, the temperature difference between the first measurement point and the second measurement point, and the first A thermoelectric characteristic measuring apparatus for detecting a voltage between the measurement point and the second measurement point, wherein at least one of the first probe and the second probe is a movable probe, and the movable probe The probe fixes the movable probe, and the first probe has a direction in which the tip is pressed against the measurement target so that the tip of the movable probe can move in a direction away from the measurement target. Rotate around a specified axis of rotation while biased in the direction of rotation And a movable operating means for rotating the pedestal in a second rotational direction opposite to the first rotational direction, and a direction connecting the first measurement point and the second measurement point. Moving means for moving the probe.
In the thermoelectric property measuring apparatus according to the present invention, the pedestal is rotated in the second rotation direction opposite to the first rotation direction by operating the rotation operation means. Then, in this state, the moving means is operated to move the movable probe with respect to the object to be measured and set it at a predetermined measurement position.
Then, the rotation operation means is operated to rotate the pedestal in the first rotation direction, and the tip of the movable probe is pressed against the object to be measured by the urging force. And it measures in that state.
When the measurement is completed, the rotation operation unit is operated again to rotate the pedestal in the second rotation direction opposite to the first rotation direction, thereby separating the tip of the movable probe from the measurement target.

好適には、本発明の熱電特性測定装置は、前記第1のプローブおよび前記第2のプローブの双方が、前記可動プローブである。
好適には、本発明の熱電特性測定装置では、前記第1の測定点と前記第2の測定点とを結ぶ方向から見て、前記被測定対象の前記第1の測定点に前記第1のプローブの前記第1の先端部が延びる方向と、前記第2の測定点に前記第2のプローブの前記第2の先端部が先端が延びる方向とは所定の角度を有している。
Preferably, in the thermoelectric property measuring apparatus of the present invention, both the first probe and the second probe are the movable probes.
Preferably, in the thermoelectric characteristic measuring apparatus of the present invention, the first measurement point of the measurement target is the first measurement point when viewed from the direction connecting the first measurement point and the second measurement point. The direction in which the first tip of the probe extends and the direction in which the tip of the second tip of the second probe extends at the second measurement point have a predetermined angle.

好適には、本発明の熱電特性測定装置の前記第1のプローブおよび前記第2のプローブの少なくとも一方は、前記第1の測定点と前記第2の測定点とを結ぶ方向に延び、記第1の先端部または前記第2の先端部側の所定の位置で前記被測定対象に向けて略90°曲げられた通電部材と、前記通電部材の前前記第1の測定点と前記第2の測定点とを結ぶ方向に延びる部分を、前記曲げられた部分付近の一部を残して覆う保護部材とを有する。 Preferably, at least one of the first probe and the second probe of the thermoelectric characteristic measuring apparatus of the present invention extends to a direction connecting the second measuring point and the first measuring point, before Symbol A current-carrying member bent by approximately 90 ° toward the object to be measured at a predetermined position on the first tip part or the second tip part side, the first measurement point before the current-carrying member, and the second And a protective member that covers a portion extending in the direction connecting the measurement points, leaving a portion near the bent portion.

好適には、本発明の熱電特性測定装置は、前記被測定対象を被加熱雰囲気内に位置させる加熱手段と、前記被測定対象の一端に接合し、当該一端を冷却する冷却手段とを有する。
好適には、本発明の熱電特性測定装置は、前記被測定対象を冷却雰囲気内に位置させる冷却手段と、前記被測定対象の一端に接合し、当該一端を加熱する加熱手段とをさらに有する。
Preferably, the thermoelectric characteristic measuring apparatus of the present invention includes a heating unit that positions the measurement target in a heated atmosphere, and a cooling unit that joins one end of the measurement target and cools the one end.
Preferably, the thermoelectric characteristic measuring apparatus of the present invention further includes a cooling unit that positions the measurement target in a cooling atmosphere, and a heating unit that joins one end of the measurement target and heats the one end.

本発明によれば、試料の2つの測定点の位置、並びに間隔を柔軟に変更することができる熱電特性測定装置を提供することができる。
また、本発明によれば、測定温度が高温になった場合でも、高精度な測定が可能な熱電特性測定装置を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermoelectric property measuring apparatus which can change the position of two measuring points of a sample, and a space | interval flexibly can be provided.
In addition, according to the present invention, it is possible to provide a thermoelectric property measuring apparatus capable of performing highly accurate measurement even when the measurement temperature becomes high.

図1(A),(B)は、本発明の実施形態に係る熱電特性測定装置1の概念図である。1A and 1B are conceptual diagrams of a thermoelectric characteristic measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す熱電特性測定装置1の側面側の構成図である。FIG. 2 is a side view of the thermoelectric property measuring apparatus 1 shown in FIG. 図3は、図2に示す均熱キャップ13内の試料3の保持機構の側面側の構成を説明するための図である。FIG. 3 is a view for explaining the configuration of the side surface side of the holding mechanism for the sample 3 in the soaking cap 13 shown in FIG. 図4は、図2に示す均熱キャップ13内の試料3の保持機構の側面側の構成を説明するための図である。FIG. 4 is a view for explaining the configuration of the side surface side of the holding mechanism for the sample 3 in the soaking cap 13 shown in FIG. 図5は、図4に示す上部電極17の動作を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the upper electrode 17 shown in FIG. 図6は、プローブユニットの上下動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the vertical movement of the probe unit. 図7は、プローブユニットの上下動作を説明するための図である。FIG. 7 is a view for explaining the vertical movement of the probe unit. 図8は、プローブユニットの上下動作を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the vertical movement of the probe unit. 図9は、2つのプローブユニットの位置関係を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the positional relationship between two probe units. 図10は、プローブユニット61の導線の回転動作を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the rotating operation of the conducting wire of the probe unit 61. 図11は、プローブユニット61の導線の回転動作を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the rotation operation of the conducting wire of the probe unit 61. 図12は、プローブユニット61.63、並びにその周辺構成の分解斜視図である。FIG. 12 is an exploded perspective view of the probe unit 61.63 and its peripheral configuration. 図13は、プローブユニット63の上下移動機構を説明するための図である。FIG. 13 is a view for explaining a vertical movement mechanism of the probe unit 63. 図14は、プローブユニット61とプローブユニット63との一体となった上下移動機構を説明するための図である。FIG. 14 is a view for explaining an up-and-down movement mechanism in which the probe unit 61 and the probe unit 63 are integrated. 図15は、プローブユニットの上下移動を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the vertical movement of the probe unit. 図16は、プローブユニットの上下移動を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the vertical movement of the probe unit. 図17は、プローブユニットの上下移動を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining the vertical movement of the probe unit. 図18は、本発明の第2実施形態を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. 図19は、本発明の第3実施形態を説明するための図である。FIG. 19 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention. 図20は、本発明の第4実施形態を説明するための図である。FIG. 20 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態に係る熱電特性測定装置について説明する。
本実施形態の熱電特性測定装置は、試料の2つの測定点の位置を上下方向に任意に変更可能であることを一つの特徴としている。
Hereinafter, a thermoelectric property measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
One feature of the thermoelectric property measuring apparatus of the present embodiment is that the positions of two measurement points on the sample can be arbitrarily changed in the vertical direction.

図1(A),(B)は、本発明の実施形態に係る熱電特性測定装置1の概念図である。
図1(A)に示すように、熱電特性測定装置1は、雰囲気温度制御用ヒータ11で加熱される雰囲気内の均熱キャップ13内で、下部電極15の上に載置した試料3をその上方から上部電極17によって押圧した状態で保持する。
1A and 1B are conceptual diagrams of a thermoelectric characteristic measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1 (A), the thermoelectric characteristic measuring apparatus 1 has a sample 3 placed on a lower electrode 15 in a soaking cap 13 in an atmosphere heated by an atmosphere temperature control heater 11. The upper electrode 17 is held in a pressed state from above.

下部電極15と上部電極17とは、定電流発生器19に接続されており、試料3を保持した状態で、下部電極15および上部電極17を介して、試料3に定電流が供給される。
均熱キャップ13と下部電極15とを結ぶ方向(上下方向)における試料3の表面の2点のうち、下部電極15側の測定点31にプローブユニット61の先端部65が接触し、上部電極17側の測定点33にプローブユニット63の先端部67が接触している。
プローブユニット61は、測定点31の温度T2と、電位V2とを検出するために用いられる。
プローブユニット63は、測定点33の温度T1と、電位V1とを検出するために用いられる。
図1(B)に示すように、温度T2とT1の差分と、電位V2とV1との差分からゼーベック係数αが算出される。
The lower electrode 15 and the upper electrode 17 are connected to a constant current generator 19, and a constant current is supplied to the sample 3 through the lower electrode 15 and the upper electrode 17 while holding the sample 3.
Of the two points on the surface of the sample 3 in the direction (vertical direction) connecting the soaking cap 13 and the lower electrode 15, the tip portion 65 of the probe unit 61 contacts the measurement point 31 on the lower electrode 15 side, and the upper electrode 17. The distal end portion 67 of the probe unit 63 is in contact with the measurement point 33 on the side.
The probe unit 61 is used to detect the temperature T2 at the measurement point 31 and the potential V2.
The probe unit 63 is used to detect the temperature T1 of the measurement point 33 and the potential V1.
As shown in FIG. 1B, the Seebeck coefficient α is calculated from the difference between the temperatures T2 and T1 and the difference between the potentials V2 and V1.

図2は、図1に示す熱電特性測定装置1の側面側の構成図である。
図1に示すように、熱電特性測定装置1は、赤外線による雰囲気温度制御用ヒータ11で加熱される雰囲気内に保護管39が配設されている。
保護管39内は、シールド板37等によって外部とシールドされている。
保護管39内に、均熱キャップ13が配設されている。均熱キャップ13は、計測系における加熱の均一化の機能を有する。
FIG. 2 is a side view of the thermoelectric property measuring apparatus 1 shown in FIG.
As shown in FIG. 1, in the thermoelectric characteristic measuring apparatus 1, a protective tube 39 is disposed in an atmosphere heated by an infrared temperature control heater 11.
The inside of the protective tube 39 is shielded from the outside by a shield plate 37 or the like.
A soaking cap 13 is disposed in the protective tube 39. The soaking cap 13 has a function of uniformizing heating in the measurement system.

図3および図4は、図2に示す均熱キャップ13内の試料3の保持機構の側面側の構成を説明するための図である。
図3および図4に示すように、下部電極15は、下サンプルホルダ41の上端面と、その周囲の外周を覆うように形成されている。
下部電極15の材質として、ニッケルが用いられる。
3 and 4 are views for explaining the configuration of the side surface side of the holding mechanism for the sample 3 in the heat equalizing cap 13 shown in FIG.
As shown in FIGS. 3 and 4, the lower electrode 15 is formed to cover the upper end surface of the lower sample holder 41 and the outer periphery around it.
Nickel is used as the material of the lower electrode 15.

下サンプルホルダ41内には、冷却管45が設置されている。
下サンプルホルダ41は、上サンプルホルダ43の内側に設置されている。
下サンプルホルダ41の材質しては、石英が用いられる。
下サンプルホルダ41は、膨張率が小さく、下部電極15は膨張率が大きい。そのため、下サンプルホルダ41と下部電極15は密着せず隙間が生じるが、下部電極15をキャップ状にして下サンプルホルダ41に装着することで、水平方向のずれを抑制できる。
また、下サンプルホルダ41と下部電極15との間には、非加熱雰囲気内に充填されているヘリウムが存在し、比較的高い熱伝達効率を得ることができる。
A cooling tube 45 is installed in the lower sample holder 41.
The lower sample holder 41 is installed inside the upper sample holder 43.
Quartz is used as the material of the lower sample holder 41.
The lower sample holder 41 has a small expansion coefficient, and the lower electrode 15 has a large expansion coefficient. For this reason, the lower sample holder 41 and the lower electrode 15 are not in close contact with each other, and a gap is formed. However, by mounting the lower electrode 15 on the lower sample holder 41 with a cap shape, horizontal displacement can be suppressed.
In addition, helium filled in the non-heated atmosphere exists between the lower sample holder 41 and the lower electrode 15, and a relatively high heat transfer efficiency can be obtained.

下サンプルホルダ41の下部電極15と接触する部分は、熱伝達効率を高めるため、他の部分に比べて薄く形成されている。
上サンプルホルダ43は、上部電極17を支持する機能を有する。
The portion of the lower sample holder 41 that comes into contact with the lower electrode 15 is formed thinner than the other portions in order to increase the heat transfer efficiency.
The upper sample holder 43 has a function of supporting the upper electrode 17.

上部電極17の上方側の背後には、ヒータユニット51が配設されている。ヒータユニット51は、上部電極17を加熱し、その熱が試料3の上部電極17側の端面に伝達される。
上部電極17およびヒータユニット51は、移動板53に固定されている。
移動板53は、バネ55の弾性力によって下部電極15の向きに付勢されている。
A heater unit 51 is arranged behind the upper side of the upper electrode 17. The heater unit 51 heats the upper electrode 17 and the heat is transmitted to the end surface of the sample 3 on the upper electrode 17 side.
The upper electrode 17 and the heater unit 51 are fixed to the moving plate 53.
The moving plate 53 is biased toward the lower electrode 15 by the elastic force of the spring 55.

図5は、図4に示す上部電極17の動作を説明するための図である。
図5(A)に示すように、移動板53は、手動あるいは図示しない駆動手段によって上下方向に移動可能である。
下部電極15の上面に試料3を設置する場合に、図5(B)に示すように、移動板53は上部電極17と一体となって上方に移動される。
そして、保護管39および均熱キャップ13に設けられた試料出し入れ窓(図示せず)を開状態にして、試料3を均熱キャップ13内に入れ、その一端を下部電極15の上面に載置する。
次に、図5(C)に示すように、移動板53を、手動あるいは自動で下部電極15に向けて移動し、上部電極17の下面が所定の圧力で試料3の上面を下方に押圧した状態で停止する。
これにより、下部電極15と上部電極17との間で、試料3が安定した状態で保持される。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the upper electrode 17 shown in FIG.
As shown in FIG. 5A, the moving plate 53 can be moved in the vertical direction manually or by a driving means (not shown).
When the sample 3 is installed on the upper surface of the lower electrode 15, the moving plate 53 is moved upward together with the upper electrode 17 as shown in FIG.
And the sample taking-in / out window (not shown) provided in the protective tube 39 and the soaking cap 13 is opened, the sample 3 is put into the soaking cap 13, and one end thereof is placed on the upper surface of the lower electrode 15. To do.
Next, as shown in FIG. 5C, the moving plate 53 is moved manually or automatically toward the lower electrode 15, and the lower surface of the upper electrode 17 presses the upper surface of the sample 3 downward with a predetermined pressure. Stop in state.
Accordingly, the sample 3 is held in a stable state between the lower electrode 15 and the upper electrode 17.

下部電極15が取り付けられた下サンプルホルダ41内には、冷却管45が設置されている。
冷却管45の下部電極15側の先端部には、ノズル45aが設けられている。
冷却媒体(冷却気体)が、冷却管45内の流路(第1の流路)を下方から上方に向けて流入し、ノズル45aから下サンプルホルダ41の下部電極15側の下面に噴射される。
当該冷却媒体は、下サンプルホルダ41内の冷却管45との間に形成された筒状の流路(第2の流路)を介して、下方の流出口に向けて流れる。
A cooling pipe 45 is installed in the lower sample holder 41 to which the lower electrode 15 is attached.
A nozzle 45 a is provided at the tip of the cooling pipe 45 on the lower electrode 15 side.
The cooling medium (cooling gas) flows in the flow path (first flow path) in the cooling pipe 45 from the lower side to the upper side, and is injected from the nozzle 45a to the lower surface of the lower sample holder 41 on the lower electrode 15 side. .
The cooling medium flows toward a lower outlet through a cylindrical flow path (second flow path) formed between the cooling pipe 45 in the lower sample holder 41.

図6に示すように、下部電極15は、下サンプルホルダ41の上面と、その周囲の外周にわたって形成されているため、熱交換可能な面積を広くすることができ、高い冷却効率を得ることができる。   As shown in FIG. 6, since the lower electrode 15 is formed over the upper surface of the lower sample holder 41 and the outer periphery around it, the heat exchangeable area can be widened and high cooling efficiency can be obtained. it can.

[プローブユニット]
図4および図7に示すように、均熱キャップ13内の試料3が載置される位置の周辺には、プローブユニット61の先端部65と、プローブユニット63の先端部67とが位置している。
プローブユニット61の先端部65は導線85の一端にあり、導線85は水平方向に延びた部分と、くの字状に約90°だけ折れ曲がり下方に延びた部分とを有する。
導線85の素材としては、タングステンが用いられる。このようにタングステンは白金と比較すると高温における反応性において高い安定度を有するため、試料3と導線85とが高温で反応することを回避でき、1000°以上の温度でも高い測定精度を得ることができる。
[Probe unit]
As shown in FIGS. 4 and 7, the distal end portion 65 of the probe unit 61 and the distal end portion 67 of the probe unit 63 are located around the position where the sample 3 in the soaking cap 13 is placed. Yes.
A tip portion 65 of the probe unit 61 is at one end of the conducting wire 85, and the conducting wire 85 has a portion extending in the horizontal direction and a portion extending downward by bending about 90 ° in a dogleg shape.
Tungsten is used as a material for the conductive wire 85. As described above, tungsten has higher stability in reactivity at high temperatures than platinum, so that it is possible to avoid the reaction between the sample 3 and the conductive wire 85 at a high temperature and to obtain high measurement accuracy even at a temperature of 1000 ° or more. it can.

導線85の上下方向に延びる部分のうち、上記折れ曲がる部分付近から先端部65までの一部を残して、導線85を覆う保護部材91が形成されている。
保護部材91としては、酸化アルミニウムあるはアルミナが用いられる。
保護部材91を上述したように形成することで、高温によって保護部材91が膨張しても、先端部65の位置に影響を及ぼさないようにすることができる。
導線85の他端は、下方において、保護部材91を介して台座73に固定されている。
プローブユニット61の台座73は、図2に示す下部ケース71内に位置している。
Of the portion extending in the vertical direction of the conducting wire 85, a protective member 91 that covers the conducting wire 85 is formed, leaving a part from the vicinity of the bent portion to the distal end portion 65.
As the protective member 91, aluminum oxide or alumina is used.
By forming the protection member 91 as described above, even if the protection member 91 expands due to a high temperature, the position of the tip portion 65 can be prevented from being affected.
The other end of the conducting wire 85 is fixed to the pedestal 73 via the protective member 91 at the lower side.
The base 73 of the probe unit 61 is located in the lower case 71 shown in FIG.

図8に示すように、台座73は、導線85および保護部材91と一体となって上下方向に移動可能である。
これに伴い、プローブユニット61の先端部65は、試料3に対して上下方向に移動する。
As shown in FIG. 8, the pedestal 73 is movable in the vertical direction integrally with the conducting wire 85 and the protection member 91.
Accordingly, the tip 65 of the probe unit 61 moves in the vertical direction with respect to the sample 3.

図9は、先端部65と先端部67とを結ぶ方向の上側から見た導線85と導線87との位置関係を説明するための図である。
図8に示すように、先端部65と先端部67とを結ぶ方向の上側から見ると、導線85と導線87とは異なる角度から、先端部65と先端部67とを試料3の側面に接触している。
すなわち、導線85の先端部65側の部分と、導線87の先端部67側の部分とは、約30°の角度を持って配置されている。
FIG. 9 is a diagram for explaining the positional relationship between the conducting wire 85 and the conducting wire 87 as viewed from the upper side in the direction connecting the distal end portion 65 and the distal end portion 67.
As shown in FIG. 8, when viewed from the upper side in the direction connecting the distal end portion 65 and the distal end portion 67, the distal end portion 65 and the distal end portion 67 are brought into contact with the side surface of the sample 3 from an angle different from the conducting wire 85 and the conducting wire 87. doing.
That is, the portion of the conducting wire 85 on the distal end portion 65 side and the portion of the conducting wire 87 on the distal end portion 67 side are disposed with an angle of about 30 °.

図10および図11は、導線85の回転動作を説明するための図である。
図10に示すように、台座73は、例えば、下部ケース71内の固定部材105に固定された回転軸97を中心に回転可能に設置されている。
台座73は、バネ99によって、先端部65を試料3の側面に押圧する向き(図9に示す矢印の向きき)に付勢されている。
固定部材105には、表裏を貫通したねじ溝が形成されており、当該ねじ溝にねじ101の先端部が嵌め込まれている。
10 and 11 are diagrams for explaining the rotating operation of the conducting wire 85.
As shown in FIG. 10, the pedestal 73 is installed so as to be rotatable about a rotation shaft 97 fixed to the fixing member 105 in the lower case 71, for example.
The pedestal 73 is urged by a spring 99 in a direction (the direction of the arrow shown in FIG. 9) to press the tip 65 against the side surface of the sample 3.
The fixing member 105 is formed with a thread groove penetrating the front and back, and the tip of the screw 101 is fitted into the thread groove.

図11に示すように、ユーザが指などでねじ101の上側端部(操作部)を時計回りに回転すると、ねじ101が台座73に向けて移動し、その先端部で台座73を矢印の向きに押し、これにより台座73が回転軸97を中心にバネ99の弾性力に抗して、先端部65を試料3から離す向きに回転する。当該動作は、試料3を均熱キャップ13内の下部電極15に載置する前、あるいは測定後に試料3を取り出す際に行われる。   As shown in FIG. 11, when the user rotates the upper end portion (operation unit) of the screw 101 clockwise with a finger or the like, the screw 101 moves toward the pedestal 73, and the pedestal 73 is moved in the direction of the arrow at the distal end portion. As a result, the pedestal 73 rotates about the rotation shaft 97 in a direction to separate the tip 65 from the sample 3 against the elastic force of the spring 99. This operation is performed before the sample 3 is placed on the lower electrode 15 in the soaking cap 13 or when the sample 3 is taken out after the measurement.

逆に、ユーザが指などでねじ101の上側端部を反時計回りに回転すると、ねじ101が台座73から離れる向き(上方)に移動する。これにより台座73が、バネ99の弾性力によって、回転軸97を中心に先端部65を試料3に押しつける向きに回転する。当該動作は、試料3を均熱キャップ13内の下部電極15に載置した後に行われる。
プローブユニット63の回転機構を、上述したプローブユニット61と基本的に同じである。
Conversely, when the user rotates the upper end of the screw 101 counterclockwise with a finger or the like, the screw 101 moves in a direction away from the pedestal 73 (upward). As a result, the pedestal 73 is rotated by the elastic force of the spring 99 in the direction of pressing the tip 65 against the sample 3 around the rotation shaft 97. This operation is performed after placing the sample 3 on the lower electrode 15 in the soaking cap 13.
The rotation mechanism of the probe unit 63 is basically the same as that of the probe unit 61 described above.

図12は、プローブユニット61.63、並びにその周辺構成の分解斜視図である。
図13は、プローブユニット63の上下移動機構を説明するための図である。
図14は、プローブユニット61とプローブユニット63との一体となった上下移動機構を説明するための図である。
図12に示すように、上下方向に延びるレール229に移動部材225および移動部材227が移動可能に取り付けられている。
移動部材225には、部材221を介してプローブユニット61の固定部材105が取り付けられ、部材221は部材251の部分253に固定されている。
FIG. 12 is an exploded perspective view of the probe unit 61.63 and its peripheral configuration.
FIG. 13 is a view for explaining a vertical movement mechanism of the probe unit 63.
FIG. 14 is a view for explaining an up-and-down movement mechanism in which the probe unit 61 and the probe unit 63 are integrated.
As shown in FIG. 12, a moving member 225 and a moving member 227 are movably attached to a rail 229 extending in the vertical direction.
A fixing member 105 of the probe unit 61 is attached to the moving member 225 via a member 221, and the member 221 is fixed to a portion 253 of the member 251.

図12に示すように、移動部材227には、部材223を介してプローブユニット63の固定部材107が取り付けられ、部材223は部材251の部分255に固定されている。
図12および図13に示すように、部材235の操作部を時計回りに回転すると、部分255が部分253に対して相対的に上方に移動し、それと一体となってプローブユニット63の固定部材107および移動部材227が、プローブユニット61および移動部材225に対して相対的に上方に移動する。
これによりプローブユニット63の導線87の先端部67が、プローブユニット61の導線85の先端部65に対して相対的に上方に移動し、先端部65と先端部67との間隔が広がる。
As shown in FIG. 12, the fixed member 107 of the probe unit 63 is attached to the moving member 227 via the member 223, and the member 223 is fixed to the portion 255 of the member 251.
As shown in FIGS. 12 and 13, when the operation portion of the member 235 is rotated clockwise, the portion 255 moves relatively upward with respect to the portion 253, and is integrated with the portion 255 to fix the fixing member 107 of the probe unit 63. The moving member 227 moves relatively upward with respect to the probe unit 61 and the moving member 225.
As a result, the distal end portion 67 of the conducting wire 87 of the probe unit 63 moves relatively upward with respect to the distal end portion 65 of the conducting wire 85 of the probe unit 61, and the interval between the distal end portion 65 and the distal end portion 67 increases.

逆に、部材235の操作部を反時計回りに回転すると、部分255が部分253に対して相対的に下方に移動し、それと一体となってプローブユニット63の固定部材107および移動部材227が、プローブユニット61および移動部材225に対して相対的に下方に移動する。
これによりプローブユニット63の導線87の先端部67が、プローブユニット61の導線85の先端部65に対して相対的に下方に移動し、先端部65と先端部67との間隔が狭められる。
On the contrary, when the operation portion of the member 235 is rotated counterclockwise, the portion 255 moves relatively downward with respect to the portion 253, and the fixing member 107 and the moving member 227 of the probe unit 63 are integrated with the portion 255. It moves downward relative to the probe unit 61 and the moving member 225.
As a result, the distal end portion 67 of the conducting wire 87 of the probe unit 63 moves downward relative to the distal end portion 65 of the conducting wire 85 of the probe unit 61, and the interval between the distal end portion 65 and the distal end portion 67 is narrowed.

図14に示すように、部材231の上端の操作部と反対の下方では、部材253と係合しており、部材231が時計回りに回転操作されると、部材253が図12に示すように部材251と一体となって上方に移動する。
これにより、プローブユニット61とプローブユニット63とが上下方向の距離を保ちながら、一体となって上方に移動する。
As shown in FIG. 14, in the lower part opposite to the operation part at the upper end of the member 231, the member 253 is engaged. When the member 231 is rotated clockwise, the member 253 is moved as shown in FIG. It moves upward together with the member 251.
As a result, the probe unit 61 and the probe unit 63 move together upward while maintaining a distance in the vertical direction.

図15に示すように、部材231の操作部を反時計回りに最大の回転位置に保持し、部材235を時計回りの最大の回転位置に保持すると、プローブユニット61の先端部65は試料3の最下点を測定し、プローブユニット63の先端部67は試料3の最上点を測定することができる。   As shown in FIG. 15, when the operation portion of the member 231 is held at the maximum rotation position counterclockwise and the member 235 is held at the maximum rotation position clockwise, the distal end portion 65 of the probe unit 61 is attached to the sample 3. The lowest point is measured, and the tip portion 67 of the probe unit 63 can measure the highest point of the sample 3.

図16に示すように、部材231の操作部を時計回りに最大の回転位置に保持し、部材235を時計回りの最大の回転位置に保持すると、プローブユニット61の先端部65は試料3の最上点付近(最上点よりわずかに下の位置)を測定し、プローブユニット63の先端部67は試料3の最上点を測定することができる。   As shown in FIG. 16, when the operation portion of the member 231 is held at the maximum rotation position in the clockwise direction and the member 235 is held at the maximum rotation position in the clockwise direction, the distal end portion 65 of the probe unit 61 is positioned at the top of the sample 3. The vicinity of the point (position slightly below the uppermost point) is measured, and the tip 67 of the probe unit 63 can measure the uppermost point of the sample 3.

図17に示すように、部材231の操作部を反時計回りに最大の回転位置に保持し、部材235を反時計回りの最大の回転位置に保持すると、プローブユニット61の先端部65は試料3の最下点を測定し、プローブユニット63の先端部67は試料3の最下点(最下点よりわずかに上の位置)を測定することができる。   As shown in FIG. 17, when the operation portion of the member 231 is held at the maximum counterclockwise rotation position and the member 235 is held at the maximum counterclockwise rotation position, the tip portion 65 of the probe unit 61 becomes the sample 3. The tip 67 of the probe unit 63 can measure the lowest point of the sample 3 (a position slightly above the lowest point).

熱電特性測定装置1の動作例を説明する。
熱電特性測定装置1では、保護管39および均熱キャップ13に設けられた試料出し入れ窓を開けて、試料3を入れる。
このとき、上部電極17は、図5(B)に示す位置にある。また、プローブユニット61の先端部65およびプローブユニット63の先端部67は、図11に示す姿勢になっている。
An operation example of the thermoelectric characteristic measuring apparatus 1 will be described.
In the thermoelectric characteristic measuring apparatus 1, a sample 3 is inserted by opening a sample loading / unloading window provided in the protective tube 39 and the soaking cap 13.
At this time, the upper electrode 17 is in the position shown in FIG. Moreover, the front-end | tip part 65 of the probe unit 61 and the front-end | tip part 67 of the probe unit 63 are the attitude | positions shown in FIG.

そして、試料3の一端を下部電極15の上面に載置した後に、図5(C)に示すよう上部電極17を試料3の上面を押圧する位置に移動する。
これにより、下部電極155と上部電極17との間に試料3を安定して保持できる。
そして、プローブユニット61およびプローブユニット63を上下方向に位置決めして、試料3上の所定の測定点31,33に、先端部65,67を接触させる。
そして、雰囲気温度制御用ヒータ11で加熱した状態で、冷却管45によって下部電極15を冷却すると共に、必要に応じてヒータユニット51で上部電極17を加熱する。
これにより、試料3の上下両端部に所定の温度差が生じる。
そして、この状態で測定点31,33の温度、電位を検出する。
Then, after placing one end of the sample 3 on the upper surface of the lower electrode 15, the upper electrode 17 is moved to a position where the upper surface of the sample 3 is pressed as shown in FIG.
Thereby, the sample 3 can be stably held between the lower electrode 155 and the upper electrode 17.
Then, the probe unit 61 and the probe unit 63 are positioned in the vertical direction, and the tip portions 65 and 67 are brought into contact with predetermined measurement points 31 and 33 on the sample 3.
The lower electrode 15 is cooled by the cooling pipe 45 while being heated by the atmospheric temperature control heater 11, and the upper electrode 17 is heated by the heater unit 51 as necessary.
As a result, a predetermined temperature difference occurs between the upper and lower ends of the sample 3.
In this state, the temperature and potential at the measurement points 31 and 33 are detected.

以上説明したように、熱電特性測定装置1では、図3および図4等に示すように、試料3の一端面を下部電極15に載置し、試料3の他端面を上方から上部電極17によって押圧することで、試料3を固定する。そのため、下部電極15および上部電極17が、試料3の固定機能も同時に発揮し、固定手段を個別に設ける必要がない。
そのため、被加熱雰囲気となる保護管39の体積を小さくでき、加熱雰囲気内の温度バラツキを抑え、温度を短時間で変化させることができ、温度設定精度を高め、加熱・冷却のエネルギロスを小さくできる。
また、熱電特性測定装置1のサイズを小さくできる。
As described above, in the thermoelectric characteristic measuring apparatus 1, as shown in FIGS. 3 and 4, one end surface of the sample 3 is placed on the lower electrode 15, and the other end surface of the sample 3 is placed from above with the upper electrode 17. The sample 3 is fixed by pressing. Therefore, the lower electrode 15 and the upper electrode 17 simultaneously exhibit the fixing function of the sample 3, and there is no need to provide fixing means individually.
Therefore, the volume of the protective tube 39 that becomes the heated atmosphere can be reduced, the temperature variation in the heated atmosphere can be suppressed, the temperature can be changed in a short time, the temperature setting accuracy is improved, and the energy loss of heating and cooling is reduced. it can.
Moreover, the size of the thermoelectric characteristic measuring apparatus 1 can be reduced.

また、熱電特性測定装置1によれば、雰囲気温度制御用ヒータ11によって保護管39内に加熱雰囲気をつくると共に、移動板53によって試料3の移動板53側を加熱し、冷却管45によって試料3の下部電極15側を冷却するため、試料3の下部電極15側と上部電極17側との間の温度差を大きく設定することができる。特に、このような構成をとることで、低い温度における測定において、試料3の下部電極15側と上部電極17側との間の温度差を高精度に設定することができる。
また、このように冷却管45による冷却機能を設けることがで、高温測定時に、試料3の下部電極15側と上部電極17側との間の温度差を比較的に小さなエネルギで与えることができる。
Further, according to the thermoelectric characteristic measuring apparatus 1, a heating atmosphere is created in the protective tube 39 by the atmosphere temperature control heater 11, the moving plate 53 side of the sample 3 is heated by the moving plate 53, and the sample 3 is heated by the cooling tube 45. Therefore, the temperature difference between the lower electrode 15 side and the upper electrode 17 side of the sample 3 can be set large. In particular, with such a configuration, the temperature difference between the lower electrode 15 side and the upper electrode 17 side of the sample 3 can be set with high accuracy in measurement at a low temperature.
Further, by providing the cooling function by the cooling pipe 45 in this way, a temperature difference between the lower electrode 15 side and the upper electrode 17 side of the sample 3 can be given with relatively small energy at the time of high temperature measurement. .

また、熱電特性測定装置1では、上述したようにプローブユニット61およびプローブユニット63を個別に上下方向に移動可能にしたことで、先端部65および先端部67の上下方向の各々の位置および間隔を変更することができ、試料3の上下方向の任意の2点の測定点を測定できる。
これにより、ハイブリッド素材等の位置によって特性が異なる試料3の測定をすることが可能になる。
Moreover, in the thermoelectric characteristic measuring apparatus 1, since the probe unit 61 and the probe unit 63 can be individually moved in the vertical direction as described above, the positions and intervals of the tip portion 65 and the tip portion 67 in the vertical direction can be set. The measurement point can be changed, and arbitrary two measurement points in the vertical direction of the sample 3 can be measured.
This makes it possible to measure the sample 3 having different characteristics depending on the position of the hybrid material or the like.

また、熱電特性測定装置1では、図10および図11等を用いて説明したように、先端部65および先端部67を、測定点に対して当該測定点に向けて付勢した状態で接触させることができる。
そのため、加熱された試料3が多少変形した場合であっても、先端部65および先端部67を測定点に対して適度な摩擦力を生じた状態で位置ずれをすることなく、安定した状態で接触させることができる。これにより、測定位置のずれがない、高精度な測定が可能になる。
Further, in the thermoelectric property measuring apparatus 1, as described with reference to FIGS. 10 and 11, the tip portion 65 and the tip portion 67 are brought into contact with the measurement point while being biased toward the measurement point. be able to.
Therefore, even when the heated sample 3 is somewhat deformed, the tip 65 and the tip 67 are kept in a stable state without being displaced in a state where an appropriate frictional force is generated with respect to the measurement point. Can be contacted. As a result, it is possible to perform highly accurate measurement without any deviation of the measurement position.

<第2実施形態>
本実施形態では、試料3として、薄膜試料を使う場合を説明する。
この場合には、例えば、図18(A),(B)に示すように、略直方体の支持台501の一端面に、薄膜531を形成したシリコン基板505を取り付け、上下両側からニッケル製の断面コの字型の保持手段511と513とで挟み込んで試料モジュール503を得る。このとき、シリコン基板505と、プレート511と513の測定点側の端部との間に、銀製のペースト521と523を付着させ、これらを固定する。
その後、試料モジュール503の保持手段513の側を下部電極15に載置して、する。
そして、保持手段511側を上部電極17によって上方から押圧して試料モジュール503を固定する。当該固定した状態で、プローブユニット61の先端部65とプローブユニット63の先端部67とを薄膜531の表面に接触させて測定を行う。
Second Embodiment
In the present embodiment, a case where a thin film sample is used as the sample 3 will be described.
In this case, for example, as shown in FIGS. 18A and 18B, a silicon substrate 505 on which a thin film 531 is formed is attached to one end surface of a substantially rectangular parallelepiped support base 501, and a nickel cross section is formed from both upper and lower sides. A sample module 503 is obtained by being sandwiched between U-shaped holding means 511 and 513. At this time, silver pastes 521 and 523 are attached between the silicon substrate 505 and the measurement point side ends of the plates 511 and 513 to fix them.
Thereafter, the holding means 513 side of the sample module 503 is placed on the lower electrode 15.
Then, the sample module 503 is fixed by pressing the holding means 511 side from above with the upper electrode 17. In the fixed state, the tip portion 65 of the probe unit 61 and the tip portion 67 of the probe unit 63 are brought into contact with the surface of the thin film 531 to perform measurement.

支持台501は、例えば、酸化アルミニウムで構成され、4mm×3mm×20mmのサイズである。
また、シリコン基板505のサイズは、例えば、4mm×0.5mm×18mmである。
The support base 501 is made of, for example, aluminum oxide and has a size of 4 mm × 3 mm × 20 mm.
The size of the silicon substrate 505 is, for example, 4 mm × 0.5 mm × 18 mm.

本実施形態によれば、薄膜531の測定を行うことができる。   According to this embodiment, the thin film 531 can be measured.

<第3実施形態>
上述した実施形態では、雰囲気温度制御用ヒータ11で加熱される雰囲気内に均熱キャップ13を入れて測定を行う場合を例示したが、低温雰囲気内で測定を行う場合には、例えば、図19に示すように、液体窒素が充填された容器601内に、先端部分の外周にヒータ602が配置された加熱・冷却室605を形成し、加熱・冷却室605内に均熱キャップ13を配置してもよい。
これにより、例えば、−150°の低温雰囲気を実現することができる。
<Third Embodiment>
In the above-described embodiment, the case where measurement is performed by putting the soaking cap 13 in the atmosphere heated by the atmosphere temperature control heater 11 is illustrated, but when measurement is performed in a low temperature atmosphere, for example, FIG. As shown in FIG. 2, a heating / cooling chamber 605 having a heater 602 disposed on the outer periphery of the tip portion is formed in a container 601 filled with liquid nitrogen, and the soaking cap 13 is disposed in the heating / cooling chamber 605. May be.
Thereby, for example, a low temperature atmosphere of −150 ° can be realized.

<第4実施形態>
本実施形態では、図6および図20を用いて上述した冷却管45に流入する冷却媒体の生成について説明する。
圧縮空気供給口801からの圧縮空気はゼネレーターと外廓本体の間にあるリング状の部屋に入る。
そして、この空気は音速又は音速に近い速度でノズルに入り、拡大してその圧力の一部を失う。当該ノズルは、空気流が旋回室の周壁に向け、接線方向に噴出するように設定されている。
噴出した空気はすべて、旋回室に続くホット・チューブに流入する。当該流入した空気流はチューブの暖気吐出口と冷気吐出口の間で熱の分離を行う。
<Fourth embodiment>
In the present embodiment, generation of the cooling medium flowing into the cooling pipe 45 described above will be described with reference to FIGS. 6 and 20.
Compressed air from the compressed air supply port 801 enters a ring-shaped room between the generator and the outer casing main body.
This air then enters the nozzle at or near the speed of sound and expands to lose some of its pressure. The nozzle is set so that the air flow is ejected in a tangential direction toward the peripheral wall of the swirl chamber.
All of the blown air flows into the hot tube that follows the swirl chamber. The inflowing air stream separates heat between the warm air outlet and the cold air outlet of the tube.

旋回室を介して対極にあるホット・チューブの内径は、冷気吐出口の内径より常に大きくなっており、旋回空気流がホット・チューブの端にあるバルブ803に向かって流れるときに遠心力の働きで管壁の近くに空気を押し付ける。
当該空気流はバルブに届く時間まで、ノズルの噴出圧力より少し低い圧力を持ち、大気よりも高い(冷気吐出口805の圧力が大気圧と仮定)圧力をもつ。さらにバルブ803の背後の圧力は冷気吐出口805の圧力より常に高くなる。熱い空気と冷たい空気を分離するためには、この空気の一部を逃がす必要がる。
The inner diameter of the hot tube at the counter electrode through the swirl chamber is always larger than the inner diameter of the cold air outlet, and the centrifugal force works when the swirling air flow flows toward the valve 803 at the end of the hot tube. Press the air near the tube wall.
The air flow has a pressure slightly lower than the jetting pressure of the nozzle and a pressure higher than the atmosphere (assuming that the pressure of the cold air discharge port 805 is atmospheric pressure) until reaching the valve. Further, the pressure behind the valve 803 is always higher than the pressure of the cold air outlet 805. In order to separate hot and cold air, it is necessary to let some of this air escape.

そのため、バルブ803の開閉によって、空気が暖気吐出口から出て行く量を決める。
ホット・チューブの中心へ押しもどされ、旋回しながらホット・チューブと旋回室の中心を通過して冷気吐出口805に向かって流れる。これは旋回室からホット・チューブに流入した最初の空気流と反対の流れであるが、最初の空気流入が遠心力の働きでチューブの中心を占めなかったことで、反転流が通過する理想的な通路であることを意味する。
また前述したように、バルブ803と冷気吐出口805の間の圧力差と関連して、一つ
の流れは他の流れの内側に存在し、ホット・チューブの中では反対の方向に移動する2つの回転流ができる。
Therefore, the amount of air exiting from the warm air discharge port is determined by opening and closing the valve 803.
It is pushed back to the center of the hot tube and flows toward the cold air outlet 805 through the center of the hot tube and the swirl chamber while swirling. This is the opposite of the initial air flow that entered the hot tube from the swirl chamber, but the initial air inflow did not occupy the center of the tube due to the centrifugal force, making it ideal for the reverse flow to pass through. It means that it is a simple passage.
Also, as described above, in connection with the pressure difference between the valve 803 and the cold outlet 805, one flow exists inside the other flow and moves in the opposite direction in the hot tube. Rotating flow is possible.

外側の空気流は暖気吐出口807に向かって移動しており、内芯の空気流は冷気吐出口805に向かって移動している。
さらに、この双方の空気流は同じ方向に回転している。ここで、双方の空気流が同じ角速度で回転していることで、これらは2つの流れの間の境界の端から端までに起きる強烈な乱流が、回転運動に関する限り、この二つの流れをそれぞれ閉じ込めて単一の塊にする。
この内側の空気流は強制渦と呼ばれ、これは自由渦とは区別される。この内側の渦の回転運動が角運動量の保存よりも外側の空気量の影響によって制御されているためである。すなわち、内側の空気の流れは外気の暖気の流れによって一定の角速度で強制的に回転させられて強制渦となる。運動エネルギーは線速度の2乗に比例するので、強制渦の線速度が1/2に、自由渦の線速度が2倍になる場合、強制渦は自由渦の運動エネルギーの1/16の運動エネルギーを持っていることになる。このエネルギーの差により、エネルギーは熱となって内側の空気流から外側へと運ばれる。
The outer airflow is moving toward the warm air outlet 807, and the inner airflow is moving toward the cold air outlet 805.
In addition, both air streams rotate in the same direction. Here, because both airflows are rotating at the same angular velocity, these are the two turbulent flows that occur across the boundary between the two flows as far as rotational motion is concerned. Each is confined into a single lump.
This inner air flow is called a forced vortex, which is distinguished from a free vortex. This is because the rotational motion of the inner vortex is controlled by the influence of the outer air amount rather than the preservation of the angular momentum. That is, the inner air flow is forcibly rotated at a constant angular velocity by the warm air flow of the outside air to form a forced vortex. Since the kinetic energy is proportional to the square of the linear velocity, when the forced vortex linear velocity is halved and the free vortex linear velocity is doubled, the forced vortex is 1/16 of the kinetic energy of the free vortex. You have energy. Due to this energy difference, the energy is transferred from the inner air stream to the outside as heat.

本実施形態によれば、熱電特性測定装置1内で冷却媒体を圧縮空気から生成することができる。   According to the present embodiment, the cooling medium can be generated from the compressed air in the thermoelectric property measuring apparatus 1.

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above.
That is, those skilled in the art may make various modifications, combinations, subcombinations, and alternatives regarding the components of the above-described embodiments within the technical scope of the present invention or an equivalent scope thereof.

本発明は、熱電材料の熱物性値を測定する熱電材料測定装置に適用可能である。   The present invention is applicable to a thermoelectric material measuring apparatus that measures thermophysical values of thermoelectric materials.

1…熱電特性測定装置
3…試料
11…雰囲気温度制御用ヒータ
13…均熱キャップ
15…下部電極
17…上部電極
39…保護管
61,65…プローブユニット
85,87…導線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermoelectric characteristic measuring device 3 ... Sample 11 ... Heater for atmosphere temperature control 13 ... Soaking cap 15 ... Lower electrode 17 ... Upper electrode 39 ... Protection tube 61, 65 ... Probe unit 85, 87 ... Conductor

Claims (6)

被測定対象の第1の測定点に第1のプローブの第1の先端部を接触させ、前記被測定対象の第2の測定点に第2のプローブの第2の先端部を接触させ、前記第1の測定点と前記第2の測定点との温度差と、前記第1の測定点と前記第2の測定点との間の電圧とを検出する熱電特性測定装置であって、
前記第1のプローブおよび前記第2のプローブの少なくとも一方は、可動プローブであり、
当該可動プローブは、
当該可動プロ―ブを固定し、当該可動プローブの先端が前記被測定対象と遠近する方向に移動可能となるように、当該先端を前記被測定対象に押し当てる向きである第1の回転方向に付勢された状態で、所定の回転軸を中心に回転する台座と、
記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に前記台座を回転させる回転操作手段と、
前記第1の測定点と前記第2の測定点とを結ぶ方向に前記可動プローブを移動させる移動手段と
を有する熱電特性測定装置。
The first tip of the first probe is brought into contact with the first measurement point of the object to be measured, the second tip of the second probe is brought into contact with the second measurement point of the object to be measured, A thermoelectric characteristic measurement device that detects a temperature difference between a first measurement point and the second measurement point and a voltage between the first measurement point and the second measurement point,
At least one of the first probe and the second probe is a movable probe;
The movable probe is
The movable probe is fixed, and the tip of the movable probe is moved in a direction away from the object to be measured, so that the tip is pressed against the object to be measured in the first rotation direction. A pedestal that rotates about a predetermined rotation axis in a biased state;
A rotation operating means for rotating the base in a second rotational direction opposite to the previous SL first rotational direction,
A thermoelectric characteristic measurement apparatus comprising: a moving unit that moves the movable probe in a direction connecting the first measurement point and the second measurement point.
前記第1のプローブおよび前記第2のプローブの双方が、前記可動プローブである
請求項1に記載の熱電特性測定装置。
The thermoelectric characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein both the first probe and the second probe are the movable probes.
前記第1の測定点と前記第2の測定点とを結ぶ方向から見て、前記被測定対象の前記第1の測定点に前記第1のプローブの前記第1の先端部が延びる方向と、前記第2の測定点に前記第のプローブの前記第2の先端部が先端が延びる方向とは所定の角度を有している
請求項1または請求項2に記載の熱電特性測定装置。
A direction in which the first tip of the first probe extends to the first measurement point of the object to be measured, as viewed from the direction connecting the first measurement point and the second measurement point; The thermoelectric characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein the second measurement point has a predetermined angle with respect to a direction in which the second tip of the second probe extends.
前記第1のプローブおよび前記第2のプローブの少なくとも一方は、
前記第1の測定点と前記第2の測定点とを結ぶ方向に延び、記第1の先端部または前記第2の先端部側の所定の位置で前記被測定対象に向けて略90°曲げられた通電部材と、
前記通電部材の前前記第1の測定点と前記第2の測定点とを結ぶ方向に延びる部分を、前記曲げられた部分付近の一部を残して覆う保護部材と
を有する請求項3に記載の熱電特性測定装置。
At least one of the first probe and the second probe is:
The first and the measurement points extending in the direction connecting the second measuring point, before Symbol approximately 90 ° toward the object to be measured at a predetermined position of the first tip portion or the second distal end side A bent energization member;
Claim 3 and a protective member in which the front of the first measuring point and the second measuring point and the portion extending in the direction connecting the current-carrying member, covers leaving a portion of said bent around portions Thermoelectric property measuring device.
前記被測定対象を被加熱雰囲気内に位置させる加熱手段と、
前記被測定対象の一端に接合し、当該一端を冷却する冷却手段と
を有する請求項1〜のいずれかに記載の熱電特性測定装置。
Heating means for positioning the object to be measured in a heated atmosphere;
The joined to one end of the object to be measured, the thermoelectric characteristic measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4 having a cooling means for cooling the end.
前記被測定対象を冷却雰囲気内に位置させる冷却手段と、
前記被測定対象の一端に接合し、当該一端を加熱する加熱手段と
を有する請求項1〜のいずれかに記載の熱電特性測定装置。
Cooling means for positioning the object to be measured in a cooling atmosphere;
The joined to one end of the object to be measured, the thermoelectric characteristic measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4 having a heating means for heating the end.
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