JP6871012B2 - 熱電対装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱電対装置に関する。

温度測定のために用いられる熱電対は、互いに異なる材質からなる第一素線と第二素線とから構成されている。この熱電対は、第一素線と第二素線とを温度測定対象部位（以下、これを測定点と適宜称する）で接続することで接点を形成し、第一素線と第二素線との間の電位差を測定することで、測定点の温度を測定する。
このような熱電対を用いて、複数の測定点で温度測定を同時に行うには、第一素線と第二素線とを二本一対として、測定点の数に応じた複数対の熱電対が必要となる。このため、例えば多数の測定点の温度測定を行うには、多数の素線を配置するスペースが必要となる。素線を配置するスペースに限りが有る場合、素線同士の隙間が小さくなるため、素線の本数、すなわち測定点の数に限りが生じる。

特許文献１、２には、一本の第一素線に対し、第一素線の長さ方向に間隔をあけた複数の接点で複数の第二の素線を接続する構成の熱電対が開示されている。このような構成によれば、第一素線に対して各第二素線が接続された複数の接点を測定点として、温度測定を行うことができる。このような構成によれば、第二素線は測定点の数に応じた本数が必要となるものの、第一素線が一本で済み、熱電対を構成する素線の本数が少なくて済む。

特許第５６１９１８３号公報 特開平４−２１３０３４号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に開示されたような構成においては、一本の第一素線に対して複数の第二素線を接続して接点（測定点）を形成するため、測定点は、第一素線の長さ方向に沿った位置に限られる。このため、第一素線の長さ方向以外の、例えば第一素線の長さ方向に交差する方向に離間した位置に測定点がある場合、測定を行うことができない。この測定点の温度測定を行うには、他の第一素線とこれに接続される第二素線が必要となり、素線の本数が増えてしまう。このようにして、特許文献１、２に開示されたような構成では、複数の測定点の位置が制限される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の測定点の温度測定を、少ない本数の素線で行うことができ、しかも測定点の位置の自由度を高めることができる熱電対装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一の態様の熱電対装置は、複数の正素線、及び前記正素線とは異なる材料から形成される複数の負素線とを電気的に接続することで形成される複数の接点での温度測定を行うための熱電対回路を有する熱電対装置であって、前記熱電対回路は、第一の正素線と、前記第一の正素線とは異なる材料から形成され、前記第一の正素線に接続される第一の負素線と、前記第一の負素線とは異なる位置で、前記第一の正素線に接続される第二の負素線と、前記第一の正素線とは異なる位置で、前記第二の負素線に接続される第二の正素線と、
を備え、互いに接続された前記正素線及び前記負素線は、これら正素線及び負素線が接続されることで形成された一の前記接点でのみ互いに電気的に接続されている。

このような構成によれば、第一の正素線と第一の負素線、第一の正素線と第二の負素線、第二の負素線と第二の正素線とによって、少なくとも３つの接点を設けることができる。このようにして、少ない本数の正素線及び負素線によって、複数の接点（測定点）での温度測定を行うことができる。また、第一の正素線に第一の負素線及び第二の負素線を接続するのに加え、第二の負素線に第二の正素線を接続することで、測定点の位置は、第一の正素線の長さ方向に沿った位置に限定されず、測定点の位置の自由度を高めることができる。

本発明の第二の態様では、上記第一の態様において、前記熱電対回路は、前記第二の負素線とは異なる位置で、前記第二の正素線に接続される第三の負素線をさらに備えてもよい。

このような構成によれば、第二の正素線と第三の負素線とを接続することで、さらに多くの測定点を設けることができる。

本発明の第三の態様では、上記第二の態様において、前記熱電対回路は、前記第二の正素線とは異なる位置で、前記第三の負素線に接続される第三の正素線をさらに備えてもよい。

このような構成によれば、第三の負素線と第三の正素線とを接続することで、さらに多くの測定点を設けることができる。

本発明の第四の態様では、上記第一から第三の態様において、前記熱電対回路は、前記第一の正素線とは異なる位置で、前記第一の負素線に接続される第四の正素線と、前記第一の負素線とは異なる位置で、前記第四の正素線に接続される第四の負素線と、をさらに備えるようにしてもよい。

このように構成することで、第一の負素線と第四の正素線、第四の正素線と第四の負素線とを接続することで、さらに多くの測定点を設けることができる。

本発明の第五の態様によれば、上記第四の態様において、前記熱電対回路は、前記第四の正素線とは異なる位置で、前記第四の負素線に接続される第五の正素線をさらに備えてもよい。

このように構成することで、第四の負素線と第五の正素線とを接続することで、さらに多くの測定点を設けることができる。

本発明の第六の態様によれば、上記第五の態様において、前記熱電対回路は、前記第四の負素線とは異なる位置で、前記第五の正素線に接続される第五の負素線をさらに備えてもよい。

このように構成することで、第五の正素線と第五の負素線とを接続することで、さらに多くの測定点を設けることができる。

本発明の第七の態様の熱電対装置は、複数の正素線、及び前記正素線とは異なる材料から形成される複数の負素線とを接続することで形成される複数の接点での温度測定を行うための熱電対回路を有する熱電対装置であって、前記熱電対回路は、第一の正素線と、前記第一の正素線とは異なる材料から形成され、前記第一の正素線に接続される第一の負素線と、前記第一の負素線とは異なる位置で、前記第一の正素線に接続される第二の負素線と、前記第一の正素線とは異なる位置で、前記第一の負素線に接続される第二の正素線と、を備え、互いに接続された前記正素線及び前記負素線は、これら正素線及び負素線が接続されることで形成された一の前記接点でのみ互いに電気的に接続されている。

このような構成によれば、第一の正素線と第一の負素線、第一の正素線と第二の負素線、第一の負素線と第四の正素線とによって、少なくとも３つの接点を測定点として設けることができる。このようにして、少ない本数の正素線及び負素線によって、複数の測定点での温度測定を行うことができる。また、第一の正素線に第一の負素線及び第二の負素線を接続するのに加え、第一の負素線に第四の正素線を接続することで、測定点の位置は、第一の正素線の長さ方向に沿った位置に限定されず、測定点の位置の自由度を高めることができる。

本発明の第八の態様によれば、上記第一から第七の態様において、前記正素線及び前記負素線が交差するように配置され、交差点で互いに接続されてもよい。

このように正素線と負素線とを交差点で接続することで、この交差点を測定点とすることができる。よって、同じ本数の素線を用いてより多くの測定点を設けることが可能となる。

本発明の第九の態様によれば、上記第一から第八の態様において、前記正素線と前記負素線との接点で、各々の前記正素線及び前記負素線上で一つずつのみ、電圧を増幅する増幅回路が設けられていてもよい。

このように、増幅回路を設けることで、正素線と負素線との電圧差を増幅し、高感度な温度測定を行うことができる。また、各素線で一つのみの増幅回路が設けられていることで、各接点での計測値同士で影響を及ぼし合うことを回避できる。

本発明の第十の態様によれば、上記第一から第九の態様において、複数の前記正素線と複数の前記負素線とが互いに接続される接点が、グリッド状に配置されていてもよい。

このような構成により、グリッド状に配置された複数の接点を測定点とした温度測定を行うことが可能となる。

本発明の第十一の態様によれば、上記第一から第十の態様において、前記正素線及び前記負素線は、それぞれ前記基板上に形成され、前記正素線及び前記負素線に、筒状のシースに収容された二本一対の線材を有する熱電対が接続されていてもよい。

このような構成により、基板上の正素線及び負素線に、熱電対の線材を接続することで、熱電対装置と、外部の電位差計等との接続を容易に行うことができる。

本発明の第十二の態様によれば、上記第一から第十一の態様において、前記熱電対回路を、基板の第一面及び第二面の少なくとも一方に設けてもよい。

熱電対回路を基板の第一面又は第二面のみに設ければ、この基板を温度測定対象部位に設置することで、複数の接点（測定点）における温度測定を行うことができる。
また、熱電対回路を基板の第一面と第二面とに設ければ、第一面側における正素線と負素線との各接点と、第二面側における正素線と負素線との各接線との間の温度差を測定し、熱流束を検出することが可能となる。

本発明に係る熱電対装置によれば、複数の測定点の温度測定を、少ない本数の素線で行うことができ、しかも測定点の位置の自由度を高めることが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る熱電対装置の構成を示す平面図である。 本発明の第二実施形態に係る熱電対装置の構成を示す平面図である。 本発明の第三実施形態に係る熱電対装置の構成を示す平面図である。 本発明の第三実施形態に係る熱電対装置における増幅回路を示す平面図である。 本発明の第四実施形態に係る熱電対装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態の第一変形例に係る熱電対装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態の第二変形例に係る熱電対装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る熱電対装置を図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る熱電対装置の構成を示す平面図である。
図１に示すように、この実施形態の熱電対装置１Ａは、熱電対回路２Ａと、を備えている。
熱電対回路２Ａは、複数の正素線１０と負素線２０とを互いに電気的に接続し、その接点Ｐ１〜Ｐ２１を測定点として温度測定を行う。正素線１０は、熱電対の＋（プラス）脚を形成し、負素線２０は、熱電対の−（マイナス）脚を形成する。正素線１０と負素線２０とは、互いに異なる金属材料から形成されている。正素線１０、負素線２０の材料としては、ゼーベック効果により起電力を発生し、温接点の温度を推定することが可能な異種金属の組み合わせを適宜採用することができる。このような正素線１０、負素線２０の材料の組み合わせとしては、例えば、クロメル−アルメル、鉄−コンスタンタン、銅−コンスタンタン、クロメル−コンスタンタン、白金ロジウム合金−白金等がある。
このような正素線１０、負素線２０は、例えば基板３Ａ上に、蒸着、溶射、３Ｄプリンティング等の配線パターン形成手法によって形成される。また正素線１０、負素線２０は単に導線等であってもよい。

熱電対回路２Ａは、正素線１０として、第一の正素線１１、第二の正素線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ、第三の正素線１３、第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、第五の正素線１５Ａ，１５Ｂ、を備えている。また、熱電対回路２Ａは、負素線２０として、第一の負素線２１、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、第三の負素線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ、第四の負素線２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、第五の負素線２５、を備えている。

第一の正素線１１は、その先端部が第一の負素線２１の先端部に接続され、接点Ｐ４を形成している。この第一の正素線１１には、第一の負素線２１以外に、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが接続されている。第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、第一の負素線２１とは異なる位置で、第一の正素線１１に接続され、接点Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７を形成している。第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、第一の負素線２１に対し、その長さ方向に互いに間隔をあけた位置で接続されている。

第二の正素線１２Ａ，１２Ｂは、その先端部が、第一の正素線１１とは異なる位置で、第二の負素線２２Ａに接続され、接点Ｐ１１，Ｐ１８を形成している。第二の正素線１２Ａ，１２Ｂは、第二の負素線２２Ａに対し、その長さ方向に互いに間隔をあけた位置で接続されている。
さらに、第二の正素線１２Ａには、第二の負素線２２Ａとは異なる位置で、第三の負素線２３Ａ，２３Ｂが接続され、接点Ｐ１２，Ｐ２０を形成している。第三の負素線２３Ａ，２３Ｂは、第二の負素線２２Ａに対し、その長さ方向に互いに間隔をあけた位置で接続されている。
第二の正素線１２Ｃ，１２Ｄは、その先端部が、第一の正素線１１とは異なる位置で、第二の負素線２２Ｂに接続され、接点Ｐ１３，Ｐ２１を形成している。第二の正素線１２Ｃ，１２Ｄは、第二の負素線２２Ｂに対し、その長さ方向に互いに間隔をあけた位置で接続されている。
さらに、第二の正素線１２Ｃには、第二の負素線２２Ｂとは異なる位置で、第三の負素線２３Ｃが接続され、接点Ｐ１４を形成している。

第三の正素線１３は、第二の正素線１２Ａとは異なる位置で、第三の負素線２３Ａに接続され、接点Ｐ１９を形成している。

第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、それぞれの先端部が、第一の正素線１１とは異なる位置で、第一の負素線２１に接続され、接点Ｐ３，Ｐ２，Ｐ１を形成している。第四の正素線１４Ａには、第一の負素線２１とは異なる位置で、第四の負素線２４Ａ，２４Ｂが接続され、接点Ｐ１０，Ｐ１７を形成している。第四の負素線２４Ａ，２４Ｂは、第四の正素線１４Ａに対し、その長さ方向に互いに間隔をあけた位置で接続されている。
第四の正素線１４Ｂには、第一の負素線２１とは異なる位置で、第四の負素線２４Ｃが接続され、接点Ｐ８を形成している。

第五の正素線１５Ａ，１５Ｂは、第四の正素線１４Ａとは異なる位置で、第四の負素線２４Ａに接続され、接点Ｐ９，Ｐ１５を形成している。第五の正素線１５Ａ，１５Ｂは、第四の負素線２４Ａに対し、その長さ方向に互いに間隔をあけた位置で接続されている。
さらに、第五の正素線１５Ａには、第四の負素線２４Ａとは異なる位置で、第五の負素線２５が接続され、接点Ｐ１６を形成している。

また、第一の正素線１１、第二の正素線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ、第三の正素線１３、第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、第五の正素線１５Ａ，１５Ｂ、第一の負素線２１、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、第三の負素線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ、第四の負素線２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、第五の負素線２５は、それぞれ、基板３Ａ〜３０Ｄの外周部に、端子部Ｔ１〜Ｔ１１、Ｔ２１〜Ｔ３１を有している。

上記熱電対回路２Ａは、上記のようにして、第一の正素線１１、第二の正素線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ、第三の正素線１３、第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、第五の正素線１５Ａ，１５Ｂと、第一の負素線２１、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、第三の負素線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ、第四の負素線２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、第五の負素線２５と、を接続することで、測定点となる接点Ｐ１〜Ｐ２１を形成している。
ここで、接点Ｐ１〜Ｐ７、Ｐ８〜Ｐ１４、Ｐ１５〜Ｐ２１は、それぞれ、第一の方向Ｄ１に沿って等間隔に配置されている。また、接点Ｐ１〜Ｐ７、Ｐ８〜Ｐ１４、Ｐ１５〜Ｐ２１は、第一の方向Ｄ１に直交する第二の方向Ｄ２に等間隔をあけて配置されている。これによって、これら接点Ｐ１〜Ｐ２１は、基板３Ａ上に、グリッド状に配置されている。

このような熱電対装置１Ａにおいては、接点Ｐ１〜Ｐ２１のそれぞれで温度測定を行うには、接点Ｐ１〜Ｐ２１のそれぞれにおいて互いに接続されている正素線１０と負素線２０との電位差を、電位差計１００で測定する。
例えば、接点Ｐ１０の温度測定を行うには、第四の正素線１４Ａの端子部Ｔ７と、第四の負素線２４Ａの端子部Ｔ２８と、の間の電位差を電位差計１００で測定する。同様に、例えば接点Ｐ２１の温度測定を行うには、第二の正素線１２Ｄの端子部Ｔ５と、第二の負素線２２Ｂの端子部Ｔ２３と、の間の電位差を測定する。

上述したような熱電対回路２Ａと、を備える熱電対装置１Ａによれば、第一の正素線１１、第二の正素線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ、第三の正素線１３、第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、第五の正素線１５Ａ，１５Ｂと、第一の負素線２１、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、第三の負素線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ、第四の負素線２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、第五の負素線２５とを接続するようにした。これによって、合計２１か所の接点Ｐ１〜Ｐ２１を、合計２２本の正素線１０及び負素線２０によって形成することができる。すなわち、少ない本数の正素線１０及び負素線２０によって、複数の接点Ｐ１〜Ｐ２１を測定点とした温度測定を行うことができる。また、接点Ｐ１〜Ｐ２１の位置は、第一の正素線１１の長さ方向に沿った位置に限定されず、接点Ｐ１〜Ｐ２１の位置の自由度を高めることができる。また、接点Ｐ１〜Ｐ２１をグリッド状に配置することで、点状ではなく面状の領域の温度測定を行うことも可能となる。さらに、正素線１０及び負素線２０の本数が少ないので、素線間の干渉が減り、接点Ｐ１〜Ｐ２１の間隔を縮めることも可能である。

（第二実施形態）
次に、本発明にかかる熱電対装置の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態に対し、シース３３で束ねた熱電対を用いる構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。

図２は、本発明の第二実施形態に係る熱電対装置の構成を示す平面図である。
図２に示すように、この実施形態における熱電対装置１Ｂは、基板３Ｂと、基板３Ｂ上に形成された熱電対回路２Ｂと、を備えている。
熱電対回路２Ｂは、複数の正素線１０と負素線２０とを互いに接続し、その接点Ｐ１〜Ｐ２１を測定点として温度測定を行う。

熱電対回路２Ｂは、正素線１０として、第一の正素線１１、第二の正素線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ、第三の正素線１３、第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、第五の正素線１５Ａ，１５Ｂ、を備えている。また、熱電対回路２Ｂは、負素線２０として、第一の負素線２１、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、第三の負素線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ、第四の負素線２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、第五の負素線２５、を備えている。

また、第一の正素線１１、第二の正素線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ、第三の正素線１３、第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、第五の正素線１５Ａ，１５Ｂ、第一の負素線２１、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、第三の負素線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ、第四の負素線２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、第五の負素線２５には、それぞれ、基板３Ｂの外周部において、熱電対３０が接続されている。熱電対３０は、互いに異なる金属材料からなる一対の線材３１、３２と、これら線材３１，３２を収容する筒状のシース３３と、を備える。

このようにして、基板３Ｂに対して、複数本、この実施形態では１１本の熱電対３０を接続することで、基板３Ｂと電位差計１００とを接続することができ、配線作業を容易に行うことができる。

（第三実施形態）
次に、本発明にかかる熱電対装置の第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態においては、第一、第二実施形態に対し、増幅回路４０を備えている構成のみが異なるので、第一、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。

図３は、本発明の第三実施形態に係る熱電対装置の構成を示す平面図である。
図３に示すように、この実施形態における熱電対装置１Ｃは、基板３Ｃと、基板３Ｃ上に形成された熱電対回路２Ｃと、を備えている。
熱電対回路２Ｃは、複数の正素線１０と負素線２０とを互いに接続し、その接点Ｐ１〜Ｐ２１を測定点として温度測定を行う。

熱電対回路２Ｃは、正素線１０として、第一の正素線１１、第二の正素線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ、第三の正素線１３、第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ、第五の正素線１５Ａ，１５Ｂ、を備えている。また、熱電対回路２Ｂは、負素線２０として、第一の負素線２１、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、第三の負素線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ、第四の負素線２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、第五の負素線２５、を備えている。

熱電対回路２Ｃは、正素線１０の長さ方向の中間部に接続される負素線２０と、負素線２０の長さ方向の中間部に接続される正素線１０とに、それぞれ増幅回路４０が設けられている。詳しくは、第一の正素線１１の長さ方向の中間部に接続される第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃには、第一の正素線１１との接続部（接点）に、それぞれ、増幅回路４０が設けられている。また、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの長さ方向の中間部に接続される第二の正素線１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄには、第二の負素線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃとの接続部（接点）に、それぞれ増幅回路４０が設けられている。第二の正素線１２Ａ，１２Ｃの長さ方向の中間部に接続される第三の負素線２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃには、第二の正素線１２Ａ，１２Ｃとの接続部（接点）に、それぞれ増幅回路４０が設けられている。第三の負素線２３Ａの長さ方向の中間部に接続される第三の正素線１３には、第三の負素線２３Ａとの接続部（接点）に、増幅回路４０が設けられている。

第一の負素線２１の長さ方向の中間部に接続される第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃには、第一の負素線２１との接続部（接点）に、それぞれ、増幅回路４０が設けられている。第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの長さ方向の中間部に接続される第四の負素線２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃには、第四の正素線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとの接続部（接点）に、それぞれ、増幅回路４０が設けられている。第四の負素線２４Ａの長さ方向の中間部に接続される第五の正素線１５Ａ，１５Ｂには、第四の負素線２４Ａとの接続部（接点）に、それぞれ、増幅回路４０が設けられている。第五の正素線１５Ａの長さ方向の中間部に接続される第五の負素線２５には、第五の正素線１５Ａとの接続部（接点）に、それぞれ、増幅回路４０が設けられている。
このように、増幅回路４０は、各々の正素線１０及び負素線２０上で一つずつのみが設けられている。

上述したように、増幅回路４０を設けることで、各接点Ｐ１〜Ｐ２１における正素線１０と負素線２０との電圧差を増幅し、高感度な温度測定を行うことが可能となる。また、各々の素線１０、２０に二つ以上が設けられることがないので、各接点Ｐ１〜Ｐ２１での計測値同士で影響を及ぼし合うことを回避できる。

ここで図４に示すように増幅回路４０の具体例として、正素線１０と負素線２０とを交互に複数直列に接続し、これら正素線１０と負素線２０とが例えば円周面を形成するようにした構造を適用可能である。このような増幅回路４０を設けることで、電圧が増幅されるようになっている。この場合、図４に示すように円の径方向の外側の端部に周方向に間隔をあけて複数の正素線１０を配置し、周方向に隣接する正素線１０同士を接続するように、正素線１０から径方向内側に向かって延びるように負素線２０を配置してもよい。ただし、このような増幅回路４０は一例であってその他の増幅回路を採用してもよい。他の増幅回路の例としては、熱電対を直列に、又は並列に接続したサーモパイルが挙げられる。

（第四実施形態）
次に、本発明にかかる熱電対装置の第四実施形態について説明する。以下に説明する第四実施形態においては、第一〜第三実施形態に対し、熱電対回路２Ｄを、基板３Ｄの両面に備えている構成のみが異なるので、第一〜第三実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。

図５は、本発明の第四実施形態に係る熱電対装置の構成を示す断面図である。
図５に示すように、この実施形態における熱電対装置１Ｄは、物性が既知である基板３Ｄと、基板３Ｄの第一面３ｆと第二面３ｇとにそれぞれ形成された熱電対回路２Ｄ，２Ｅと、を備えている。
ここで、基板３Ｄの第一面３ｆと第二面３ｇとにそれぞれ形成した熱電対回路２Ｄ，２Ｅは、上記第一〜第三実施形態で示した熱電対回路２Ａ〜２Ｃのいずれか一つと同様の構成を有している。

このような熱電対装置１Ｄにおいて、基板３Ｄの第一面３ｆに形成された熱電対回路２Ｄと、第二面３ｇに形成された熱電対回路２Ｅとでは、それぞれの接点Ｐ１〜Ｐ２１が、基板３Ｄを挟んだその板厚方向において、互いに対向するよう設けられている。

上記熱電対装置１Ｄは、基板３Ｄの第一面３ｆに形成された熱電対回路２Ｄの接点Ｐ１〜Ｐ２１と、第二面３ｇに形成された熱電対回路２Ｅの接点Ｐ１〜Ｐ２１とで、上記第一実施形態と同様、電位差計１００によって温度を測定する。これによって、基板３Ｄを挟んで互いに対向する両面の接点Ｐ１〜Ｐ２１における温度差から、局所的な熱流束を検出することができる。

なお、上記第四実施形態において、基板３Ｄの第一面３ｆに形成された熱電対回路２Ｄと、第二面３ｇに形成された熱電対回路２Ｅとで、接点Ｐ１〜Ｐ２１の位置が基板３Ｄの板厚方向で互いに対向していれば、熱電対回路２Ｄと、熱電対回路２Ｅの配線パターンは異なっていても良い。

なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。即ち、各実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態およびその変形例で説明した構成は適宜組み合わせ可能である。
例えば、上記各実施形態およびその変形例では、熱電対回路２Ａ〜２Ｅにおける正素線１０，負素線２０のレイアウトを例示したが、例示した以外のレイアウトに変更してもよい。例えば、温度測定対象に突起等の障害物がある場合、障害物を避けるように正素線１０、負素線２０を配索してもよい。

また図６に示すように、一つの正素線１０と一つの負素線２０とからなる基本の熱電対を基準に左右に対称となるように、この基本の熱電対の正素線１０の中途位置（接点Ｐ）から別の負素線２０が分岐し、かつ、この基本の熱電対の負素線２０の中途位置（接点Ｐ）から別の正素線１０が分岐し、熱電対回路全体として左右対称となる形状に形成されてもよい。この場合、図６とは異なり、基本の熱電対の正素線１０の中途位置から分岐する負素線２０からは、さらに別の正素線１０が分岐する必要はない。また、基本の熱電対の負素線２０の中途位置から分岐する正素線１０からは、さらに別の負素線２０が分岐する必要はない。

また図７のＺ部に示すように、正素線１０及び負素線２０が交差するように配置され、交差点Ｘで互いに電気的に接続されていてもよい。この場合、接点Ｐ１１、Ｐ１２を形成する第二の正素線１２Ａに、第二の負素線２０（第二の負素線２２Ａ及び第三の負素線２３Ａを一つの負素線としたもの）を交差させる。これにより交差点Ｘ（接点Ｐ１２）が形成される。なお、図７の例では複数の正素線１０及び複数の負素線２０を設けた例を示しているが、これら正素線１０及び負素線２０は少なくとも一つずつ設けられていればよい。

また、上記の実施形態では合計２１個所の接点Ｐ１〜Ｐ２１を形成したが、接点の数や配置は、例示したものに限らない。

１Ａ〜１Ｄ 熱電対装置
２Ａ〜２Ｅ 熱電対回路
３Ａ〜３Ｄ 基板
３ｆ 第一面
３ｇ 第二面
１０ 正素線
１１ 第一の正素線
１２Ａ〜１２Ｄ 第二の正素線
１３ 第三の正素線
１４Ａ〜１４Ｃ 第四の正素線
１５Ａ、１５Ｂ 第五の正素線
２０ 負素線
２１ 第一の負素線
２２Ａ〜２２Ｃ 第二の負素線
２３Ａ〜２３Ｃ 第三の負素線
２４Ａ〜２４Ｃ 第四の負素線
２５ 第五の負素線
３０ 熱電対
３１、３２ 線材
３３ シース
４０ 増幅回路
１００ 電位差計
Ｄ１ 第一の方向
Ｄ２ 第二の方向
Ｐ１〜Ｐ２１ 接点
Ｔ１〜Ｔ１１ 端子部
Ｔ２１〜Ｔ３１ 端子部
Ｘ…交差点

Claims (12)

1. 複数の正素線、及び前記正素線とは異なる材料から形成される複数の負素線とを電気的に接続することで形成される複数の接点での温度測定を行うための熱電対回路を有する熱電対装置であって、
   前記熱電対回路は、
   第一の正素線と、
   前記第一の正素線とは異なる材料から形成され、前記第一の正素線に接続される第一の負素線と、
   前記第一の負素線とは異なる位置で、前記第一の正素線に接続される第二の負素線と、
   前記第一の正素線とは異なる位置で、前記第二の負素線に接続される第二の正素線と、
   を備え、
   互いに接続された前記正素線及び前記負素線は、これら正素線及び負素線が接続されることで形成された一の前記接点でのみ互いに電気的に接続されている熱電対装置。
2. 前記熱電対回路は、
   前記第二の負素線とは異なる位置で、前記第二の正素線に接続される第三の負素線をさらに備える請求項１に記載の熱電対装置。
3. 前記熱電対回路は、
   前記第二の正素線とは異なる位置で、前記第三の負素線に接続される第三の正素線をさらに備える請求項２に記載の熱電対装置。
4. 前記熱電対回路は、
   前記第一の正素線とは異なる位置で、前記第一の負素線に接続される第四の正素線と、
   前記第一の負素線とは異なる位置で、前記第四の正素線に接続される第四の負素線と、
   をさらに備える請求項１から３の何れか一項に記載の熱電対装置。
5. 前記熱電対回路は、
   前記第四の正素線とは異なる位置で、前記第四の負素線に接続される第五の正素線をさらに備える請求項４に記載の熱電対装置。
6. 前記熱電対回路は、
   前記第四の負素線とは異なる位置で、前記第五の正素線に接続される第五の負素線をさらに備える請求項５に記載の熱電対装置。
7. 複数の正素線、及び前記正素線とは異なる材料から形成される複数の負素線とを接続することで形成される複数の接点での温度測定を行うための熱電対回路を有する熱電対装置であって、
   前記熱電対回路は、
   第一の正素線と、
   前記第一の正素線とは異なる材料から形成され、前記第一の正素線に接続される第一の負素線と、
   前記第一の負素線とは異なる位置で、前記第一の正素線に接続される第二の負素線と、
   前記第一の正素線とは異なる位置で、前記第一の負素線に接続される第二の正素線と、
   を備え、
   互いに接続された前記正素線及び前記負素線は、これら正素線及び負素線が接続されることで形成された一の前記接点でのみ互いに電気的に接続されている熱電対装置。
8. 前記正素線及び前記負素線が交差するように配置され、交差点で互いに接続される請求項１から７のいずれか一項に記載の熱電対装置。
9. 前記正素線と前記負素線との接点で、各々の前記正素線及び前記負素線上で一つずつのみ、電圧を増幅する増幅回路が設けられている請求項１から８の何れか一項に記載の熱電対装置。
10. 複数の前記正素線と複数の前記負素線とが互いに接続される接点が、グリッド状に配置されている請求項１から９の何れか一項に記載の熱電対装置。
11. 前記正素線及び前記負素線は、それぞれ前記基板上に形成され、
    前記正素線及び前記負素線に、筒状のシースに収容された二本一対の線材を有する熱電対が接続されている請求項１から１０の何れか一項に記載の熱電対装置。
12. 前記熱電対回路は、基板の第一面及び第二面の少なくとも一方に設けられている請求項１から１１の何れか一項に記載の熱電対装置。

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