JP6159900B1 - Flat sheet interface sensor - Google Patents
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Abstract
【課題】流動体の浸漬状況を的確に検知することができる平型シート状界面センサーを提供する。【解決手段】シート状の基板１０の表面に、熱電対の第１の接点部１４と第２の接点部１５を、相互に離して形成し、かつ、第１の接点部１４又は第２の接点部１５と接続されている電極１７〜１９と、第２の接点部１５を加熱するヒータと接続されている電極１６及び２０を設け、基板１０の裏面に、ヒータを設けた平型シート状界面センサーにおいて、電極１６〜２０は、コンスタンタンで形成されている構成とした。【選択図】図１A flat sheet-like interface sensor capable of accurately detecting the immersion state of a fluid is provided. A first contact portion and a second contact portion of a thermocouple are formed on the surface of a sheet-like substrate so as to be separated from each other, and the first contact portion or the second contact portion is formed. A flat sheet shape in which electrodes 17 to 19 connected to the contact portion 15 and electrodes 16 and 20 connected to a heater for heating the second contact portion 15 are provided, and a heater is provided on the back surface of the substrate 10. In the interface sensor, the electrodes 16 to 20 are made of constantan. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、流動体中に埋没してその浸漬状況を検知する平型シート状界面センサーに関するものである。 The present invention relates to a flat sheet-like interface sensor that is buried in a fluid and detects its immersion state.
コンクリートの打込状況を把握する場合等、流動体の浸漬状況を検知する方法の一つとして界面センサーを用いる。この界面センサーは、従来、熱電対によって構成され、温度に基づいて流動体の到達を検知することができ、この界面センサーを鉄筋等の充填施工部に配設することにより、施工部分の細部まで流動体の浸漬状況を検知することができる。特に、コンクリートの打ち込み部の天端を閉じる成形上枠や埋設部材の埋設部の下面部等、充填が困難な充填施工部の端部は、その充填不足を回避して施工品質を確保するために、界面センサーを配設して浸漬状況を把握する必要がある。 An interface sensor is used as one of the methods for detecting the immersion state of the fluid, such as when grasping the concrete placement state. This interface sensor is conventionally composed of a thermocouple and can detect the arrival of a fluid based on temperature. By installing this interface sensor in a refilling section such as a reinforcing bar, the details of the construction part can be obtained. The immersion state of the fluid can be detected. In particular, in order to ensure the construction quality by avoiding insufficient filling, such as the upper part of the molding that closes the top edge of the concrete placing part and the lower part of the buried part of the buried member, the end of the filled construction part is difficult to fill. In addition, it is necessary to provide an interface sensor to grasp the immersion status.
特許文献１では、熱電対によって構成された従来の界面センサーの構成が示されている。図８は、従来の界面センサーの平面図である。界面センサー１は、シート状の絶縁基板をなす絶縁シート２上に熱電対の接点部材３、４を交互に接続して薄膜状に形成して構成する。これらの接点部材３、４は、端部の接点部材３とこれに接続する接点部材４とによって第１の接点部５を形成し、この接点部材４と次に接続する接点部材３との間に第２の接点部６を形成し、これらの隣接する接点部５、６によって一組の示差熱電対回路を形成し、これを構成単位として多段に直列接続する熱電対を形成する。 Patent Document 1 shows a configuration of a conventional interface sensor configured by a thermocouple. FIG. 8 is a plan view of a conventional interface sensor. The interface sensor 1 is configured by forming a thin film by alternately connecting thermocouple contact members 3 and 4 on an insulating sheet 2 forming a sheet-like insulating substrate. These contact members 3 and 4 form a first contact portion 5 by the contact member 3 at the end and the contact member 4 connected thereto, and between the contact member 4 and the contact member 3 connected next. A second contact portion 6 is formed, and a pair of differential thermocouple circuits is formed by the adjacent contact portions 5 and 6, and a thermocouple that is connected in series as a structural unit is formed.
上記第１の接点部５…と第２の接点部６…は互いに離れた位置に形成するとともに、第１の接点部５相互については同一の温度になる様に近接し、また、第２の接点部６相互についても同一の温度になる様に近接して形成し、かつ、第２の接点部６を加熱するヒータ７を絶縁シート２の下面側に薄膜状に形成する。 The first contact portions 5 and the second contact portions 6 are formed at positions separated from each other, and the first contact portions 5 are close to each other so as to have the same temperature. The contact portions 6 are also formed close to each other so as to have the same temperature, and the heater 7 for heating the second contact portion 6 is formed in a thin film on the lower surface side of the insulating sheet 2.
また、ゼーベック効果により生じた熱起電力の出力を受けるため、接点部材３、４の端部からリード線８、９、５０を導出している。また、ヒータ７に電力を供給するため、ヒータ７からリード線７a、７aを導出している。 Moreover, in order to receive the output of the thermoelectromotive force generated by the Seebeck effect, the lead wires 8, 9, 50 are led out from the end portions of the contact members 3, 4. Further, lead wires 7 a and 7 a are led out from the heater 7 in order to supply electric power to the heater 7.
そして、接点部材３、４とリード線８、９、５０は、電極５４を介して接続され、ヒータ７とリード線７aも電極５４を介して接続されている。 The contact members 3, 4 and the lead wires 8, 9, 50 are connected via the electrode 54, and the heater 7 and the lead wire 7 a are also connected via the electrode 54.
しかしながら、特許文献１の構成では、電極５４が絶縁シート２上にパターンとして銅箔で形成されるため、ヒータ７の熱が、第２の接点部６のみならず、電極５４又は電極５４を介してリード線８、９、５０に拡散してしまう。 However, in the configuration of Patent Document 1, since the electrode 54 is formed of a copper foil as a pattern on the insulating sheet 2, the heat of the heater 7 passes through the electrode 54 or the electrode 54 as well as the second contact portion 6. As a result, the lead wires 8, 9, and 50 are diffused.
また、電極５４は、図９に示すように、絶縁シート２上に銅箔で形成された銅パターン上に導電性ペーストを焼結した構成であるため、電極５４は長期保管時における耐腐食性（酸化）が懸念される。 Further, as shown in FIG. 9, since the electrode 54 has a structure in which a conductive paste is sintered on a copper pattern formed of a copper foil on the insulating sheet 2, the electrode 54 is resistant to corrosion during long-term storage. There is concern about (oxidation).
また、電極５４は、銅パターン上に導電性ペーストを焼結した構成であるため、接着性が弱い。また、リード線８、９、５０やリード線７aを電極５４にハンダ付けする際、ハンダごてにより、過度の焼結を生じさせてしまう。その結果、銅パターンと導電性ペースト間、あるいは導電性ペーストとリード線８、９、５０又はリード線７a間で剥離が生じ、センサーの断線を引き起こしてしまう。 Moreover, since the electrode 54 has a configuration in which a conductive paste is sintered on a copper pattern, the adhesion is weak. Further, when the lead wires 8, 9, 50 and the lead wire 7a are soldered to the electrode 54, the soldering iron causes excessive sintering. As a result, peeling occurs between the copper pattern and the conductive paste, or between the conductive paste and the lead wires 8, 9, 50 or the lead wire 7a, thereby causing disconnection of the sensor.
更に、電極５４は、銅パターン上に導電性ペーストを積層するためには、導電性ペーストを銅パターン上に塗布した上で、焼結させる必要があるが、その場合には、位置合わせの工程が夫々必要となる。また、導電性ペーストを塗布する際には、所定の位置に塗布するための型枠となるマスクが必要となるが、マスクを使って塗布すると、電極５４の近傍でマスクと絶縁シート２の間から微量な導電性ペーストが漏れ出し、隣り合う電極５４間でショート（＝短絡）してしまう可能性も生じる。 Furthermore, in order to laminate the conductive paste on the copper pattern, the electrode 54 needs to be sintered after applying the conductive paste on the copper pattern. Is required. Further, when applying the conductive paste, a mask serving as a mold for applying at a predetermined position is required. However, when applying using the mask, the mask and the insulating sheet 2 are disposed in the vicinity of the electrode 54. Therefore, there is a possibility that a small amount of conductive paste leaks out and short-circuits between adjacent electrodes 54 (= short circuit).
また、導電性ペーストは、一般的に樹脂溶液を含有しているため、電極５４におけるハンダの濡れ性を悪化させる。そのため、リード線８、９、５０又はリード線７aを電極５４にハンダ付けする際に、製作工数を増加させてしまう。 In addition, since the conductive paste generally contains a resin solution, the wettability of the solder in the electrode 54 is deteriorated. Therefore, when the lead wires 8, 9, 50 or the lead wire 7a are soldered to the electrode 54, the number of manufacturing steps is increased.
そこで、この発明は、上述の課題を解決した上で、流動体の浸漬状況を的確に検知することができる平型シート状界面センサーを提供することを目的としたものである。 Then, this invention aims at providing the flat sheet-like interface sensor which can detect the immersion condition of a fluid exactly, after solving the above-mentioned subject.
請求項１の発明は、
シート状の基板表面に、熱電対の第１の接点部と第２の接点部を、相互に離して形成し、かつ、前記第１の接点部と接続されている第１の電極と、前記第２の接点部と接続されている第２の電極を設け、
前記基板裏面に、前記第２の接点部を加熱するヒータを設けた平型シート状界面センサーにおいて、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、コンスタンタンで形成されている、平型シート状界面センサーとした。
The invention of claim 1
On the surface of the sheet-like substrate, a first contact part and a second contact part of a thermocouple are formed apart from each other, and the first electrode connected to the first contact part , Providing a second electrode connected to the second contact portion;
In the flat sheet-like interface sensor provided with a heater for heating the second contact portion on the back surface of the substrate,
The first electrode and the second electrode are flat sheet-like interface sensors formed of constantan.
また、請求項２の発明は、
前記第１の電極は、前記第１の接点部とリードを介して接続され、
前記第２の電極は、前記第２の接点部と前記リードを介して接続され、
全ての又は一部の前記リードは、コンスタンタンで形成されている、請求項１に記載の平型シート状界面センサーとした。
The invention of claim 2
It said first electrode is connected via the first contact portion and the lead,
The second electrode is connected to the second contact portion through the lead,
The flat sheet-like interface sensor according to claim 1, wherein all or some of the leads are made of constantan.
また、請求項３の発明は、
前記第１の接点部、前記第２の接点部、前記第１の電極、及び前記第２の電極を、前記基板表面に夫々薄膜状に形成し、
前記ヒータを、前記基板裏面に薄膜状に設けた、請求項１に記載の平型シート状界面センサーとした。
また、請求項４の発明は、
前記第１の接点部、前記第２の接点部、前記リード、前記第１の電極、及び前記第２の電極を、前記基板表面に夫々薄膜状に形成し、
前記ヒータを、前記基板裏面に薄膜状に設けた、請求項２に記載の平型シート状界面センサーとした。
The invention of claim 3
Forming the first contact portion, the second contact portion, the first electrode, and the second electrode in a thin film on the substrate surface,
The flat sheet-like interface sensor according to claim 1 , wherein the heater is provided in a thin film shape on the back surface of the substrate.
The invention of claim 4
Forming the first contact portion, the second contact portion, the lead, the first electrode, and the second electrode in a thin film on the substrate surface,
The flat sheet-like interface sensor according to claim 2, wherein the heater is provided in a thin film on the back surface of the substrate.
また、請求項５の発明は、
前記基板表面に、前記ヒータと接続するヒータ用電極を形成し、
前記ヒータ用電極には、前記基板の裏まで貫通するスルーホールが設けられ、
前記ヒータ用電極は、前記スルーホールを通じて、前記ヒータと接続されている、請求項１〜４のいずれかに記載の平型シート状界面センサーとした。
The invention of claim 5
Forming a heater electrode connected to the heater on the substrate surface;
The heater electrode is provided with a through hole that penetrates to the back of the substrate.
The heater electrode, through the through hole, wherein is connected to the heater, and the flat sheet-like interface Sensor according to any one of claims 1-4.
請求項１〜５の発明によれば、熱電対の第１の接点部に接続されている第１の電極と第２の接点部に接続されている第２の電極が、コンスタンタンで形成されているため、熱伝導率が低くなり、従来のセンサーと比較して、電極からの熱拡散を抑制できる。そのため、ヒータの熱を効率よく第２の接点部に伝達することができ、センサーの感度が向上する。また、電極がコンスタンタンで形成されているため、耐腐食性が大幅に向上する。 According to the invention of claim 1 to 5, a first electrode and a second electrode connected to the second contact portion connected to the first contact portion of the thermocouple, formed by constantan Therefore, the thermal conductivity is lowered, and the thermal diffusion from the electrode can be suppressed as compared with the conventional sensor. Therefore, the heat of the heater can be efficiently transmitted to the second contact portion, and the sensitivity of the sensor is improved. Further, since the electrode is formed of constantan, the corrosion resistance is greatly improved.
＜平型シート状界面センサー１の構造＞
以下、この発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。図１はこの発明の平型シート状界面センサー１の平面図である。なお、平型シート状界面センサー１は、基板１０上に熱電対の接点部材１２、１３を交互に接続して薄膜状に形成して構成する。基板１０には、シート状の絶縁基板を用いることが望ましい。シート状の絶縁基板を用いることによって、平型シート状界面センサー１は、フィルム状となり可撓性を有する為、平面のみならず、曲面等の様々な形状に対応して設置することが可能となる。例えば、平型シート状界面センサー１をより強固に対象に固定する必要がある場合には、平型シート状界面センサー１を鉄板等に貼り付け、鉄板等と組み合わせた状態で、対象に固定することもできる。
<Structure of flat sheet-shaped interface sensor 1>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a flat sheet-like interface sensor 1 of the present invention. The flat sheet-shaped interface sensor 1 is configured by forming thermocouple contact members 12 and 13 alternately on a substrate 10 to form a thin film. As the substrate 10, it is desirable to use a sheet-like insulating substrate. By using a sheet-like insulating substrate, the flat sheet-like interface sensor 1 is in the form of a film and has flexibility, so that it can be installed not only on a flat surface but also on various shapes such as a curved surface. Become. For example, when it is necessary to more firmly fix the flat sheet-like interface sensor 1 to the object, the flat sheet-like interface sensor 1 is attached to an iron plate or the like, and is fixed to the object in combination with the iron plate or the like. You can also.
次に、平型シート状界面センサー１の構成について、以下詳しく説明する。これらの接点部材１２、１３は、端部の接点部材１２が、第１の接点部１４を介して接点部材１３に接続され、この接点部材１３が、第２の接点部１５を介して次の接点部材１２と接続され、これらの第１の接点部１４、第２の接点部１５によって一組の示差熱電対回路を形成し、これを構成単位として多段に直列接続する熱電対を形成する。なお、図１では、第１の接点部１４及び第２の接点部１５は、各接点部が付番されているわけではなく、基板１０上の全ての第１の接点部１４と、全ての第２の接点部１５を点線で囲って示している。 Next, the configuration of the flat sheet-shaped interface sensor 1 will be described in detail below. These contact members 12, 13 are connected to the contact member 13 through the first contact portion 14 at the end contact member 12, and the contact member 13 is connected to the next contact member 13 through the second contact portion 15. Connected to the contact member 12, a set of differential thermocouple circuits is formed by the first contact portion 14 and the second contact portion 15, and a thermocouple is formed in series as a structural unit. In FIG. 1, the first contact portion 14 and the second contact portion 15 are not numbered, and all the first contact portions 14 on the substrate 10 and all the contact portions are not numbered. The second contact portion 15 is shown surrounded by a dotted line.
第１の接点部１４と第２の接点部１５は互いに離れた位置に形成するとともに、第１の接点部１４相互については同一の温度になる様に近接し、また、第２の接点部１５相互についても同一の温度になる様に近接して形成する。 The first contact portion 14 and the second contact portion 15 are formed at positions separated from each other, and the first contact portions 14 are close to each other so as to have the same temperature, and the second contact portion 15 They are also formed close to each other so that they have the same temperature.
そして、図１に示されている基板１０の一側縁（図１の上側）に最も近い接点部材１２に係る第２の接点部１５からリード（＝リード線、導線）２３が導出され、薄膜状の電極１７と接続されている。また、図１に示されている基板１０の他側縁（図１の下側）に最も近い接点部材１２に係る第２の接点部１５からリード２４が導出され、薄膜状の電極１８と接続されている。更に、図１に示されている基板１０の他側縁（図１の下側）に最も近い接点部材１３からリード２５が導出され、薄膜状の電極１９と接続されている。 Then, a lead (= lead wire, conductive wire) 23 is led out from the second contact portion 15 related to the contact member 12 closest to one side edge (upper side in FIG. 1) of the substrate 10 shown in FIG. The electrode 17 is connected. Further, the lead 24 is led out from the second contact portion 15 related to the contact member 12 closest to the other side edge (lower side in FIG. 1) of the substrate 10 shown in FIG. Has been. Furthermore, a lead 25 is led out from the contact member 13 closest to the other side edge (lower side in FIG. 1) of the substrate 10 shown in FIG. 1 and connected to the thin film electrode 19.
また、図２に示すように、第２の接点部１５を加熱するヒータ２６を基板１０の裏面側に薄膜状に設ける。なお、ヒータ２６は、基板１０の裏面側から基板１０上の全ての第２の接点部１５について温度差を生じさせることなく、均一に加熱可能な位置に設けられることが望ましい。また、ヒータ２６は、金属線３６によって構成され、金属線３６に電力を供給すると発熱する、いわゆる電気ヒータを用いる。ヒータ２６の金属線３６の両端からは、夫々リード３７が導出されている。 Further, as shown in FIG. 2, a heater 26 for heating the second contact portion 15 is provided on the back side of the substrate 10 in a thin film shape. The heater 26 is desirably provided at a position where it can be heated uniformly without causing a temperature difference for all the second contact parts 15 on the substrate 10 from the back side of the substrate 10. The heater 26 is formed of a metal wire 36 and uses a so-called electric heater that generates heat when electric power is supplied to the metal wire 36. Leads 37 are led out from both ends of the metal wire 36 of the heater 26, respectively.
また、図１に示すように、電極１７に隣接する、基板１０の一側縁（図１の上側）の位置に、薄膜状の電極１６が形成され、電極１９に隣接する、基板１０の他側縁（図１の下側）の位置に、薄膜状の電極２０が形成されている。電極１６の適宜の箇所と、電極２０の適宜の箇所には、電極１６又は電極２０、基板１０、リード３７を貫通するスルーホール（通り孔）２２が夫々設けられている（図３参照）。そして、このスルーホール２２には、引き出し線（図示省略）等が通され、基板１０の表面側に設けられている電極１６又は電極２０と、基板１０の裏面側に設けられているリード３７が電気的に接続されている。 Further, as shown in FIG. 1, a thin film electrode 16 is formed at a position on one side edge (upper side in FIG. 1) adjacent to the electrode 17, and the substrate 10 is adjacent to the electrode 19. A thin film electrode 20 is formed at the position of the side edge (lower side in FIG. 1). Through holes (through holes) 22 penetrating the electrode 16 or the electrode 20, the substrate 10, and the leads 37 are provided at appropriate positions of the electrode 16 and at appropriate positions of the electrode 20 (see FIG. 3). A lead wire (not shown) or the like is passed through the through hole 22, and the electrode 16 or the electrode 20 provided on the front surface side of the substrate 10 and the lead 37 provided on the back surface side of the substrate 10. Electrically connected.
また、電極１６の適宜の箇所と、電極２０の適宜の箇所に夫々設けられるスルーホール２２は、図４に示すように電極１６又は電極２０の一端側（図４の左側）の、絶縁フィルム１１（後述）によって被覆される箇所に設けられる。 Moreover, the through-hole 22 provided in the appropriate location of the electrode 16 and the appropriate location of the electrode 20 is the insulating film 11 on one end side (left side in FIG. 4) of the electrode 16 or the electrode 20 as shown in FIG. (It will be described later).
なお、上述した電極１６〜２０は、ケーブル等がハンダ付けされ、外部機器との接続を可能にする役割を果たす。 Note that the electrodes 16 to 20 described above have a role of enabling connection with an external device by soldering a cable or the like.
また、接点部材１２及び１３、第１の接点部１４、第２の接点部１５、及びリード２３〜２５は、銅箔のあるいはコンスタンタン箔のパターンとして、基板１０の表面側に、接着層（図５を参照）を介して、例えばエッチング工法若しくは印刷工法によって薄膜状に形成される。 Further, the contact members 12 and 13, the first contact portion 14, the second contact portion 15, and the leads 23 to 25 are formed on the surface side of the substrate 10 as a pattern of copper foil or constantan foil (see FIG. 5), for example, by an etching method or a printing method.
例えば、本実施の形態例では、接点部材１２はコンスタンタン箔で形成され、接点部材１３は銅箔で形成される。そして、リード２３は銅箔で形成され、リード２４はコンスタンタン箔で形成され、リード２５は銅箔で形成される。 For example, in the present embodiment, the contact member 12 is formed of a constantan foil, and the contact member 13 is formed of a copper foil. The lead 23 is formed of copper foil, the lead 24 is formed of constantan foil, and the lead 25 is formed of copper foil.
また、ヒータ２６、及びリード３７は、ニクロム等の金属箔のパターンとして、基板１０の裏面側に、接着層（図５を参照）を介して、例えばエッチング工法若しくは印刷工法によって薄膜状に形成される。 Further, the heater 26 and the lead 37 are formed in a thin film shape on the back side of the substrate 10 as a pattern of a metal foil such as nichrome through an adhesive layer (see FIG. 5), for example, by an etching method or a printing method. The
なお、上述したように、本実施の形態例では、接点部材１２及び１３、第１の接点部１４、第２の接点部１５、及びリード２３〜２５は、銅箔のあるいはコンスタンタン箔のパターンとして、例えばエッチング工法若しくは印刷工法によって薄膜状に形成される構成を示したが、同等の機能が得られれば、これらの部材の材料やこれらの部材を形成させる工法は、これに限定されるわけではない。 As described above, in this embodiment, the contact members 12 and 13, the first contact portion 14, the second contact portion 15, and the leads 23 to 25 are formed as a copper foil or constantan foil pattern. Although, for example, a structure formed in a thin film by an etching method or a printing method has been shown, the material of these members and the method of forming these members are not limited to this as long as an equivalent function is obtained. Absent.
また、図５に示すように、電極１６〜２０は、コンスタンタン箔で、基板１０の表面側に、接着層を介して、例えばエッチング工法若しくは印刷工法によって薄膜状に形成される。 As shown in FIG. 5, the electrodes 16 to 20 are constantan foils, and are formed in a thin film shape on the surface side of the substrate 10 through an adhesive layer, for example, by an etching method or a printing method.
なお、上述したように、本実施の形態例では、電極１６〜２０は、コンスタンタン箔で、例えばエッチング工法若しくは印刷工法によって薄膜状に形成される構成を示したが、同等の機能が得られれば、これらの部材を形成させる工法は、これに限定されるわけではない。 Note that, as described above, in the present embodiment, the electrodes 16 to 20 are made of constantan foil and formed into a thin film by, for example, an etching method or a printing method, but an equivalent function can be obtained. The method of forming these members is not limited to this.
また、図３に示すように、基板１０の表面側の接点部材１２及び１３、第１の接点部１４、第２の接点部１５、リード２３〜２５、及びリード２３〜２５側の電極１６〜２０の一部は、絶縁フィルム１１によって被覆され、基板１０の裏面側のヒータ２６、及びリード３７は、絶縁フィルム２７によって被覆されている。そして、絶縁フィルム１１及び絶縁フィルム２７は貼り合わされている。そのため、平型シート状界面センサー１は、完全防水構造となっている。 Further, as shown in FIG. 3, the contact members 12 and 13 on the surface side of the substrate 10, the first contact portion 14, the second contact portion 15, the leads 23 to 25, and the electrodes 16 to 25 on the leads 23 to 25 side. A part of 20 is covered with the insulating film 11, and the heater 26 and the lead 37 on the back side of the substrate 10 are covered with the insulating film 27. And the insulating film 11 and the insulating film 27 are bonded together. Therefore, the flat sheet-like interface sensor 1 has a completely waterproof structure.
＜平型シート状界面センサー１の動作＞
平型シート状界面センサー１に検出対象が接していない状態、あるいは平型シート状界面センサー１に何も接していない状態で、直流電源等から、電極１６及び電極２０を介して所定の電力を供給して、基板１０の裏面側に設けられているヒータ２６を発熱させる。ヒータ２６を発熱させると、基板１０の表面側に設けられている全ての第２の接点部１５が加熱される。一方、基板１０の表面側に設けられている全ての第１の接点部１４は、ヒータ２６を発熱させても、加熱されない。
<Operation of flat sheet-shaped interface sensor 1>
In a state where the detection target is not in contact with the flat sheet-shaped interface sensor 1 or in a state where nothing is in contact with the flat sheet-shaped interface sensor 1, predetermined power is supplied from the DC power source or the like via the electrode 16 and the electrode 20. Then, the heater 26 provided on the back side of the substrate 10 generates heat. When the heater 26 generates heat, all the second contact portions 15 provided on the surface side of the substrate 10 are heated. On the other hand, all the first contact portions 14 provided on the surface side of the substrate 10 are not heated even when the heater 26 generates heat.
その結果、第１の接点部１４と第２の接点部１５間で温度差が生じ、ゼーベック効果によって、その温度差に応じた熱起電力が電極１７と電極１９間で発生する。 As a result, a temperature difference is generated between the first contact portion 14 and the second contact portion 15, and a thermoelectromotive force corresponding to the temperature difference is generated between the electrode 17 and the electrode 19 due to the Seebeck effect.
一方、平型シート状界面センサー１に検出対象が接している状態で、ヒータ２６を発熱させると、ヒータ２６から出力された熱は、検出対象を通じて拡散する。そのため、第１の接点部１４と第２の接点部１５間で生じる温度差は、平型シート状界面センサー１に検出対象が接していない状態や平型シート状界面センサー１に何も接していない状態と比較して減少する。温度差の減少に伴い、発生する起電力も減少する。そのため、発生する起電力の減少の有無を確認することで、平型シート状界面センサー１に検出対象が接しているか否かを確認することができる。 On the other hand, when the heater 26 is heated while the detection target is in contact with the flat sheet-shaped interface sensor 1, the heat output from the heater 26 diffuses through the detection target. Therefore, the temperature difference generated between the first contact portion 14 and the second contact portion 15 is in a state where the detection target is not in contact with the flat sheet-shaped interface sensor 1 or nothing is in contact with the flat sheet-shaped interface sensor 1. Reduced compared to no state. As the temperature difference decreases, the generated electromotive force also decreases. Therefore, it is possible to confirm whether or not the detection target is in contact with the flat sheet-shaped interface sensor 1 by confirming whether or not the generated electromotive force is reduced.
なお、図１に示されているように、基板１０の他側縁（図１の下側）に最も近い接点部材１２の一端と、基板１０の他側縁（図１の下側）に最も近い接点部材１３の一端は、第１の接点部１４を構成する中の１つの接点部２１を介して接続されている。そして、この接点部材１２は第２の接点部１５及びリード２４を介して電極１８と接続され、この接点部材１３はリード２５を介して電極１９と接続されている。そのため、電極１８と電極１９間で発生する起電力を計測することで、接点部２１の温度を測定することもできる。 As shown in FIG. 1, one end of the contact member 12 closest to the other side edge of the substrate 10 (lower side of FIG. 1) and the other side edge of the substrate 10 (lower side of FIG. 1) One end of the close contact member 13 is connected via one contact portion 21 in the first contact portion 14. The contact member 12 is connected to the electrode 18 via the second contact portion 15 and the lead 24, and the contact member 13 is connected to the electrode 19 via the lead 25. Therefore, the temperature of the contact part 21 can also be measured by measuring the electromotive force generated between the electrode 18 and the electrode 19.
＜平型シート状界面センサー１の使用状態＞
平型シート状界面センサー１は、例えば、橋梁工事におけるＰＣケーブル工法のグラウト充填確認に使用される。図６（a）及び（b）に示すように、平型シート状界面センサー１は、シース管３８に開口部を設け、当該開口部にセンサー検知面(図３で示す表側)がシース管３８の内側を向くように設置される。シース管３８は、管内を空洞に保ったまま、コンクリートを打設する。その後、シース管３８内に流動状のグラウトを注入する。なお、グラウトとは、土木工事において、基礎や岩盤の割れ目や隙間等に、支持力増大・漏水防止等のために注入する、セメントペースト・モルタル・薬液等を指し、流動状で注入し、時間の経過と共に硬化する。コンクリートが打設された後のシース管３８の内部における目視が不可能な箇所に、平型シート状界面センサー１を設けることによって、流動状のグラウトがシース管３８内に充填されたか否かを確認することができる。
<Use state of flat sheet-like interface sensor 1>
The flat sheet-shaped interface sensor 1 is used, for example, for confirming the grout filling of a PC cable method in bridge construction. As shown in FIGS. 6A and 6B, the flat sheet-shaped interface sensor 1 is provided with an opening in the sheath tube 38, and the sensor detection surface (front side shown in FIG. 3) is the sheath tube 38 in the opening. It is installed to face the inside. The sheath tube 38 casts concrete while keeping the inside of the tube hollow. Thereafter, a fluid grout is injected into the sheath tube 38. Grout refers to cement paste, mortar, chemicals, etc. that are injected into the foundations and bedrock cracks and gaps in civil engineering work to increase bearing capacity and prevent water leakage. Hardens as the process progresses. By providing the flat sheet-like interface sensor 1 at a position where visual inspection is impossible in the sheath tube 38 after the concrete is placed, it is determined whether or not the fluid grout is filled in the sheath tube 38. Can be confirmed.
なお、本実施の形態例では、シース管３８等に開口部を設け、当該開口部にセンサー検知面がシース管３８の内側を向くように、平型シート状界面センサー１を設置する構成を示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、絶縁フィルム２７によって被覆されている、基板１０の裏面側に、熱伝導率が低い粘着剤と剥離紙による取り付け部（図示省略）を設け、当該取り付け部を通じて、平型シート状界面センサー１をシース管３８の内側面に貼りつける構成としても良い。 In the present embodiment, a configuration is shown in which the flat sheet-like interface sensor 1 is provided so that an opening is provided in the sheath tube 38 and the sensor detection surface faces the inside of the sheath tube 38 in the opening. However, it is not limited to this configuration. For example, an attachment portion (not shown) made of an adhesive having a low thermal conductivity and release paper is provided on the back side of the substrate 10 covered with the insulating film 27, and the flat sheet-shaped interface sensor 1 is provided through the attachment portion. May be attached to the inner surface of the sheath tube 38.
＜平型シート状界面センサー１の効果＞
本実施の形態例に係る平型シート状界面センサー１は、上述したように電極１６〜２０を、コンスタンタン箔で形成した。そのため、熱伝導率が低くなり、従来のセンサーと比較して、電極からの熱拡散を抑制できる。そのため、ヒータ２６の熱を効率よく第２の接点部１５に伝達することができ、センサーの感度が大幅に向上する。
<Effect of flat sheet-shaped interface sensor 1>
In the flat sheet-shaped interface sensor 1 according to this embodiment, the electrodes 16 to 20 are formed of constantan foil as described above. For this reason, the thermal conductivity is lowered, and the thermal diffusion from the electrode can be suppressed as compared with the conventional sensor. Therefore, the heat of the heater 26 can be efficiently transmitted to the second contact portion 15 and the sensitivity of the sensor is greatly improved.
また、コンスタンタンは、耐腐食性が非常に優れている。上述したように、本実施の形態例に係る平型シート状界面センサー１は、電極１６〜２０を、基板１０上に接着層を介して、コンスタンタン箔で形成させる構成であるため、従来のセンサーの電極と比較して、耐腐食性が大幅に向上する。 Constantan also has very good corrosion resistance. As described above, the flat sheet-shaped interface sensor 1 according to the present embodiment has a configuration in which the electrodes 16 to 20 are formed of constantan foil on the substrate 10 via an adhesive layer. Compared with these electrodes, the corrosion resistance is greatly improved.
また、上述したように、本実施の形態例に係る平型シート状界面センサー１は、電極１６〜２０を、基板１０上に接着層を介して、コンスタンタン箔で形成させる構成であるため、銅パターン上に導電性ペーストを焼結して形成する、従来のセンサーの電極に比較して、過度の焼結の発生を防止すると同時に、接着層による接着力が加わるため、電極の剥離強度が向上し、電極の剥離によるセンサーの動作不良の発生を防止する。更に、本実施の形態例に係る平型シート状界面センサー１の接点部材１２又は接点部材１３のいずれか、及びリード２３〜２５のうち全ての又は一部のリードがコンスタンタン箔で形成されている構成の場合に、電極１６〜２０についても、コンスタンタン箔で形成させることで、センサーの構造の単純化・製造工程の削減が図れ、低コストでの製造が可能となる。 In addition, as described above, the flat sheet-shaped interface sensor 1 according to the present embodiment has a configuration in which the electrodes 16 to 20 are formed of constantan foil on the substrate 10 via an adhesive layer. Compared to conventional sensor electrodes, which are formed by sintering conductive paste on the pattern, it prevents over-sintering and at the same time increases the peel strength of the electrodes because of the adhesive force applied by the adhesive layer. In addition, the malfunction of the sensor due to electrode peeling is prevented. Furthermore, any or all of the contacts 23 or 25 of the contact member 12 or the contact member 13 of the flat sheet-shaped interface sensor 1 according to the present embodiment are formed of constantan foil. In the case of the configuration, the electrodes 16 to 20 are also formed of constantan foil, so that the structure of the sensor can be simplified and the manufacturing process can be reduced, and manufacturing at low cost is possible.
また、上述したように、電極１６〜２０を、コンスタンタン箔で形成させる構成とすることにより、外部機器と接続するため、電極１６〜２０に、ケーブル等をハンダ付けする際に、ハンダの濡れ性を飛躍的に向上させ、銅パターン上に導電性ペーストを焼結して形成する、従来のセンサーの電極の場合と比較して、製作工数が半分以下となる。 In addition, as described above, the electrodes 16 to 20 are formed of constantan foil, so that the electrodes 16 to 20 are connected to an external device. Therefore, when soldering a cable or the like to the electrodes 16 to 20, solder wettability is achieved. As compared with the case of a conventional sensor electrode formed by sintering a conductive paste on a copper pattern, the number of manufacturing steps is reduced to half or less.
また、上述したように、電極１６〜２０を、コンスタンタン箔で形成させる構成とすることにより、導電性ペーストが不要となるため、導電性ペーストの塗布及び焼結の際に夫々必要な位置合わせの工程が不要となり、低コストでの製造が可能となる。また、導電性ペーストを塗布する際には、型枠となるマスクを用いる必要があり、その際に、マスクと基板の間から微量な導電性ペーストが漏れ出し、隣り合う電極間でショート（＝短絡）してしまう可能性も生じていたが、電極１６〜２０を、エッチング工法によりコンスタンタン箔で形成させる構成とした場合、エッチング精度を考慮すると、隣り合う電極間でショート（＝短絡）してしまう可能性は皆無となる。 Further, as described above, by forming the electrodes 16 to 20 with a constantan foil, the conductive paste becomes unnecessary, so that the necessary alignment is performed at the time of applying and sintering the conductive paste. No process is required, and manufacturing at low cost is possible. In addition, when applying the conductive paste, it is necessary to use a mask as a mold, and at that time, a small amount of the conductive paste leaks from between the mask and the substrate, and a short (= However, when the electrodes 16 to 20 are formed of a constantan foil by an etching method, in consideration of etching accuracy, a short (= short circuit) occurs between adjacent electrodes. There is no possibility of ending up.
また、本実施の形態例に係る平型シート状界面センサー１では、電極１６と、電極２０に夫々設けられるスルーホール２２は、上述したように、電極１６又は電極２０の一端側（図４の左側）の絶縁フィルム１１によって被覆される箇所に設けられる。従来のセンサーでは、図１０に示すように、スルーホール２２は絶縁フィルム１１によって被覆されない、電極１６又は電極２０の中心の位置に設けられていた。そのため、電極１６、２０にケーブル等をハンダ付けする際に、ハンダ付けの面積が減少し、十分な接着強度を確保できない。また、スルーホール２２にハンダごてが当たると、熱によってスルーホール２２が破壊される危険性があった。そこで、本実施の形態例に係る平型シート状界面センサー１のように、スルーホール２２を、電極１６又は電極２０の一端側の絶縁フィルム１１によって被覆される箇所に設ける構成とすることによって、電極１６及び電極２０に、ケーブル等をハンダ付けする場所を確保し、スルーホール２２がハンダ付けによる熱の影響を受けないようにした。その結果、電極１６及び電極２０に、ケーブル等をハンダ付けした際に、容易に十分な接着強度を確保することができる。 Further, in the flat sheet-shaped interface sensor 1 according to the present embodiment, the through-hole 22 provided in each of the electrode 16 and the electrode 20 is, as described above, one end side of the electrode 16 or the electrode 20 (in FIG. It is provided at a location covered with the insulating film 11 on the left side). In the conventional sensor, as shown in FIG. 10, the through hole 22 is provided at the center of the electrode 16 or the electrode 20 that is not covered with the insulating film 11. For this reason, when a cable or the like is soldered to the electrodes 16 and 20, the soldering area is reduced, and sufficient adhesive strength cannot be ensured. Further, when the soldering iron hits the through hole 22, there is a risk that the through hole 22 is destroyed by heat. Thus, as in the flat sheet-like interface sensor 1 according to the present embodiment, the through hole 22 is provided at a location covered with the insulating film 11 on one end side of the electrode 16 or the electrode 20, A place where a cable or the like is soldered to the electrode 16 and the electrode 20 is secured, so that the through hole 22 is not affected by heat due to soldering. As a result, when a cable or the like is soldered to the electrode 16 and the electrode 20, sufficient adhesive strength can be easily ensured.
＜変形例＞
上述した本実施の形態例では、接点部２１の温度を測定することができるように、図１に示されている基板１０の他側縁（図１の下側）に最も近い接点部材１２に係る第２の接点部１５からリード２４が導出され、電極１８と接続されている。しかし、この構成に限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、リード２４及び電極１８を設けない構成としても良い。
<Modification>
In the present embodiment described above, the contact member 12 closest to the other side edge (lower side in FIG. 1) of the substrate 10 shown in FIG. 1 can be measured so that the temperature of the contact portion 21 can be measured. A lead 24 is led out from the second contact portion 15 and connected to the electrode 18. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 7, the lead 24 and the electrode 18 may not be provided.
例えば、この変形例では、接点部材１２はコンスタンタン箔で形成され、接点部材１３は銅箔で形成される。そして、リード２３及びリード２５はコンスタンタン箔で形成される。 For example, in this modification, the contact member 12 is formed of a constantan foil, and the contact member 13 is formed of a copper foil. The lead 23 and the lead 25 are formed of constantan foil.
１：平型シート状界面センサー、
１０：基板、１１：絶縁フィルム、１２：接点部材、１３：接点部材、１４：第１の接点部、１５：第２の接点部、１６：電極、１７：電極、１８：電極、１９：電極、２０：電極、２１：接点部、２２：スルーホール、２３：リード、２４：リード、２５：リード、２６：ヒータ、２７：絶縁フィルム、
３６：金属線、３７：リード、３８：シース管
1: Flat sheet-shaped interface sensor,
10: substrate, 11: insulating film, 12: contact member, 13: contact member, 14: first contact portion, 15: second contact portion, 16: electrode, 17: electrode, 18: electrode, 19: electrode 20: electrode, 21: contact portion, 22: through hole, 23: lead, 24: lead, 25: lead, 26: heater, 27: insulating film,
36: Metal wire, 37: Lead, 38: Sheath tube
Claims (5)
前記基板裏面に、前記第２の接点部を加熱するヒータを設けた平型シート状界面センサーにおいて、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、コンスタンタンで形成されていることを特徴とする、平型シート状界面センサー。 On the surface of the sheet-like substrate, a first contact part and a second contact part of a thermocouple are formed apart from each other, and the first electrode connected to the first contact part , Providing a second electrode connected to the second contact portion;
In the flat sheet-like interface sensor provided with a heater for heating the second contact portion on the back surface of the substrate,
The flat sheet-like interface sensor, wherein the first electrode and the second electrode are formed of constantan.
前記第２の電極は、前記第２の接点部と前記リードを介して接続され、
全ての又は一部の前記リードは、コンスタンタンで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の平型シート状界面センサー。 It said first electrode is connected via the first contact portion and the lead,
The second electrode is connected to the second contact portion through the lead,
2. The flat sheet-like interface sensor according to claim 1, wherein all or some of the leads are formed of constantan.
前記ヒータを、前記基板裏面に薄膜状に設けたことを特徴とする、請求項１に記載の平型シート状界面センサー。 Forming the first contact portion, the second contact portion, the first electrode, and the second electrode in a thin film on the substrate surface,
2. The flat sheet-like interface sensor according to claim 1 , wherein the heater is provided in a thin film shape on the back surface of the substrate.
前記ヒータを、前記基板裏面に薄膜状に設けたことを特徴とする、請求項２に記載の平型シート状界面センサー。 Forming the first contact portion, the second contact portion, the lead, the first electrode, and the second electrode in a thin film on the substrate surface,
The flat sheet-shaped interface sensor according to claim 2 , wherein the heater is provided in a thin film shape on the back surface of the substrate .
前記ヒータ用電極には、前記基板の裏まで貫通するスルーホールが設けられ、The heater electrode is provided with a through hole that penetrates to the back of the substrate.
前記ヒータ用電極は、前記スルーホールを通じて、前記ヒータと接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の平型シート状界面センサー。The flat sheet-like interface sensor according to claim 1, wherein the heater electrode is connected to the heater through the through hole.
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