JPH03268469A

JPH03268469A - 熱電対

Info

Publication number: JPH03268469A
Application number: JP2068777A
Authority: JP
Inventors: Masashi Komabayashi; 正士駒林; Kenichi Hijikata; 土方　研一
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1991-11-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は網目状に配設した複数の測定点を有し、面内の
温度分布の測定に用いて好適な熱電対に関する。

〈従来の技術〉体表面等の温度分布を測定といった面内の温度分布測定
には、一般に赤外線検出器を利用したサーモグラフィ装
置が用いられている。

しかしながら、撮影用カメラが必要となる等して装置が
大がかり且つ高価なものとなっていた。

〈発明が解決しようとする課題〉サーモグラフィ装置に代えて、第８図に示すように、多
数の熱電対１１を基板１２の面内に網目状に配設し、こ
れを被測定物に接触させて面内の温度分布を測定するよ
うにすれば、簡便に測定を行うことができる。

しかしながら、単に多数の熱電対１１を配設するだけて
は、各々の熱電対１１から端子１１ａ、１１ｂを引き出
し、各々の端子に対して測定用の計器１１ｃを接続しな
ければならない。このため、構造が複雑となって、装置
の組立が困難となるばかりか、測定作業も極めて煩雑と
なるという問題があった。

本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、構造簡
単にして取り扱いが容易である面内測定用の熱電対を提
供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉本発明に係る熱電対は、熱電対を構成する第１の物質か
ら成る複数の第り線材と第２の物質から成る１本の第２
線材とを櫛形に配設した絶縁基板を、第１線材と第２線
材との交点が基板間で互いにずれるように複数枚重ね合
わせ、測定点となる第１線材と第２線材との交点を網目
状に復数配したことを特徴とする。

また、上記の発明において、第１線材と第２線材とをｐ
型ＦｅＳｉ２、ｎ型ＦｅＳｉ２の薄膜から形成したこと
を特徴とする。

また、上記の発明において、第１線材と第２線材とを、
Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｐｂの単体あるいは化合物の内から
選択して形成したことを特徴とする。

また、上記の発明において、絶縁基板を可接性を有する
ものとしたことを特徴とする。

〈作用〉櫛形に配設した複数の第１線材と１本の第２線材との各
交点が測定点となり、これら測定点からの計測は第１線
材から各々引き出した端子と第２線材から引き出した１
本の端子から行う。すなわち、各測定点て第２線材側の
端子を共用する。

また、上記の発明において、第１線材と第２線材とをｐ
型ＦｅＳｉ２、ｎ型ＦｅＳｉ２の薄膜から形成し、ある
いは、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｐｂの単体若しくは化合物の
内から選択して形成し、感度及び応答性の高い計測を実
現する。

また、上記の発明において、絶縁基板を可接性を有する
ものとし、曲面内の温度分布測定を容易とする。

〈実施例〉本発明に係る熱電対を実施例に基づいて具体的に説明す
る。

第１図及び第２図に示すように、本発明の一実施例に係
る熱電対は、複数の第１線材と１本の第２線材とを櫛形
に配設した絶縁基板を複数枚重ねた積層構造となってい
る。すなわち、絶縁基板３上に熱電対を構成する第１の
物質から成る複数の第１線材１と第２の物質から成る１
本の第２線材２とを櫛形に配設し、この絶縁基板３を第
１線材１と第２線材２との交点４が基板間で互いにずれ
るように複数枚重ね合わせ、第１線材と第２線材との交
点４を網目状に復数配した構造となっている。従って、
網目状に配設された第１線材と第２線材との交点４が熱
電対としての測定点となっており、この測定点４が加熱
されることにより当該交点４て交わっている第１線材１
と第２線材２とに熱起電力が発生する。

そして、各基板３において、第１線材１の交点４から遠
い側の端部を一方の電極Ｂ、　　Ｃ，Ｄ。

・・　ＢＺＣ′、Ｄｔ、　　・・・、・・とじ、第２線
材２の交点４から遠い側の端部を他方の電極Ａ。

Ａ’　、・・・とじである。従って、これら電極から各
熱電対の起電力を測定することができる。

次に、本実施例の熱電対について、製法及び更に詳しい
構造を第３図〜第５図を参照して説明する。

まず、第３図゛に示すように、絶縁基板３上に熱電対を
成す第１の物質から成る第１線材１を複数本間隔を隔て
て平行に配設し、更に、第２の物質から成る１本の第２
線材２を第１の線材１の一端に交差させて設け、これら
線材を全体として櫛形に配設する。熱電対を構成する物
質としては、例えば、ｐ型ＦｅＳｉ２とｎ型ＦｅＳｉ２
との緒合せ、あるいは、Ｂ１、Ｔｅ、ＳｂＳ　Ｐｂの単
体若しくは化合物の内から選択した組合せ等を用いる。

また、線材を薄膜で形成する場合にはスパッタリング、
真空蒸着等を用い、厚膜で形成する場合にはスクリーン
印刷等を用いる。

次いて、第４図に示すように、第１線材１と第２線材２
の電極となる端部な除いて、絶縁基板３上に２Ｎ目の絶
縁基板となる絶縁膜３′を形成する。絶縁膜３′はＳｉ
３Ｎ４．５ｉ０２等を用いて成膜するが、十分な絶縁性
を有すればその材料に特に限定はない。

次いて、絶縁膜３′上に上記と同様にして第１線材１と
第２線材２とを櫛形に配設する。ここて、この第２線材
２は前記第１層目の第２線材２に対して平行な方向へず
れて配設され、第２層目となるこれら線材１．２の交点
４は第１層目の線材の交点４とずれている。ここで、第
１線材１も前記第１層目の第１線材１に対して平行な方
向へ線材の幅程度ずれて配設され、電極部が各層間で横
方向にずれるようにしてリード線の接続の便宜を図フて
いる。尚、リード線の接続が可能であれば各層間で第１
線材をずらせる必要はなく、第７図に示すように、各層
の第１線材１が絶縁基板３を挟んで重なるようにしても
よい。

次いで、これら線材の電極となる端部を除いてこの上に
第３Ｎ目の絶縁基板となる絶縁膜を上記と同様にして形
成し、更に、第３Ｎ目の第１線材と第２線材とをその交
点が第２層目の線材の交点４とずれるように櫛形に配設
する。そして、上記のような工程を繰り返し行って幾層
も重ね、平面視した状態で線材の交点が網目状に配設さ
れた積層構造とする。

次いで、第１線材１と第２線材２とを結晶化させるため
にアニールを行い、網目状熱電対を完成させる。例えば
、線材をＦｅＳｉ２で形成し・た場合には、６００℃で
３０分間のアニールを行う。

このようにして得られた網目状熱電対に対し、各々の線
材の電極部にリード線５をハンダ付けする（第５図参照
）。そして、これらリート線を電圧測定器に接続し、そ
の測定値をインターフェイスを介してコンピュータに入
力すれば、面内の温度分布を画像として捉えることがで
きる。

すなわち、説明を明確化するため簡単な構造の網目状熱
電対を示している第６図において、測定器６て、ＡＢ間
の起電力を測定すると交点（測定点）ａの温度が判り、
ＡＣ間の起電力を測定すると交点すの温度が判り、Ａ’
Ｂ’間の起電力を測定すると交点ａ′の温度が判り、Ａ
’Ｃ’間の起電力を測定すると交点ｂ′の温度が判る。

そして、この操作を短時間で行うことにより温度分布を
画像化して捉えることができる。尚、第６図において、
各櫛形の線材は符号にダッシュ（′）を付すか否かで区
別し、また、図中で線材が重なる部分＊は線材間で互い
に導通がないものとする。

次に、本発明を適用して作製した熱電対の具体例を説明
する。

〈具体例１　〉縦Ｘ横が３００ｍｍＸ　２００ｍｍ、厚さ２ｍｍのガラ
ス基板（絶縁基板）上にスパッタリング法により幅１ｍ
ｍ、長さ１８０ｍｍのＦ　ｅ　０．９０Ｍ　ｎ　０．１
０Ｓ　ｉ　２薄膜（第１線材）を１０ｍｍ間隔て互いに
平行に２０本成膜した。このスパッタリング条件は、Ａ
ｒ圧３Ｘ　１０−３Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ、電圧ＤＣＩＫＶで
あり、膜厚を３μｍであった。そして、上記薄膜列と直
角に幅１ｍｍ、　長さ２６０ｍｍのＦ　ｅ　０．９７Ｃ
ｏ　Ｏ，０３５ｉ　２薄膜（第２線材）を同様なスパッ
タリングにより成膜して第１Ｎ目の櫛形線材を形成した
。

次いて、各線材の電極部を除いてガラス基板上にＳｉ３
Ｎ４薄膜（第２Ｎ目の絶縁基板）を成膜した。そして、
この５ｉ３Ｎ４ｉ膜上において第１Ｎ目の第１線材に対
して０．　５ｍｍの間隔を隔てた位置に、上記と同様な
スパッタリング法により幅１ｍｍ、長さ１７４ｍｍのＦ
　ｅ　０．９０Ｍ　ｎ　０．１０Ｓ　ｉ　２薄膜（第１
線材）を１０ｍｍ間隔で互いに平行に２０本成膜した。

そして、第１Ｎ目の第２線材に対して１０ｍｍずらした
位置に、上記薄膜列と直角に幅１ｍｍ。

長さ２６０ｍｍのＦ　ｅｏ、９７ｃ　ｏＯ，０３ｓ　ｉ
　２Ｗｊ膜（第２線材）を同様なスパッタリングにより
成膜して第２Ｎ目の櫛形線材を形成した。

このように下層の線材に対してずらしながら櫛形線材を
積層するという工程を更に１４回繰り返して行い、線材
の交点（測定点）が１０ｍｍ角の網目状に分布した構造
とした。そして、上記のようにして形成したＦｅＳｉ２
系薄膜からなる線材はこのままではアモルファスであり
、熱起電力も数１０μＶ／ｄｅｇと低いものであるので
、成膜後にＡｒ中において６００°Ｃて３０分間アニー
ルすることにより結晶化させて、熱起電力を数１００μ
Ｖ／ｄｅｇに向上させた。

次いて、各線材の電極部に超音波ハンダごてを用いてイ
ンジウムハンダでリード線を接続し、起電力測定器、更
にはインターフェイスを介してパーソナルコンピュータ
を接続した。

上記のようにして製作した熱電対で、室温（２５℃）下
において測定点の配設部分を指で触ったところ、触った
部分の熱電対から１ｍＶ程度の出力が得られ、面内温度
分布の計測が十分に可能なことを確認した。

〈具体例２〉厚さ５０μｍのプラスチックフィルム（可撓性を有する
絶縁基板）上に蒸着法によって幅０．　２ｍｍ。

長さ１８０ｍｍのＢｉｉ膜（第１線材）を１０ｍｍ間隔
て互いに平行に２０本成膜した。そして、上記薄膜列と
直角に幅０．　２ｍｍ、長さ２６０　ｍｍのｓｂ薄Ｍ（
第２線材）を蒸着法により成膜してプラスチックフィル
ム上に櫛形線材を形成した。

上記のように櫛形線材を形成したプラスチックフィルム
を複数枚用意し、上記した具体例１と同じように、線材
の交点（測定点）が１０ｍｍ角の網目状に分布した構造
となるように下層の線材に対してずらしながらプラスチ
ックフィルムをずらしながら重ね合わせて貼着した。尚
、フィルムを重ね合わせる際、上層のフィルムによって
下層側の線材の電極部が隠れてしまわないように、フィ
ルムには下層側の電極部に対応した位置に予め孔を形成
しておいた。

このようにして製作した網目状熱電対に、上記具体例１
と同様にして測定器、パーソナルコンピュータを接続し
、室温（２５℃）下において測定点の配役部分を指て触
ったところ、触った部分の熱電対から０．５ｍＶ程度の
出力が得られ、面内温度分布の計測が十分に可能なこと
を確認した。

尚、上記の説明において、第１線材と第２線材とを直交
させて形成した例を示したが、第１線材と第２線材との
交差のさせ方は特に限定はない。

また、上記の説明において、第１線材と第２線材とを直
線状に形成した例を示したが、これら線材は曲線状や折
れ線状等の種々の形状とすることもてきる。

〈効果〉以上説明したように、本発明は、熱電対を構成する複数
の第１線材と１本の第２線材とを櫛形に配設した絶縁基
板を、第１線材と第２線材との交点が基板間で互いにず
れるように複数枚重ね合わせ、網目状に複数の測定点を
配した板状の熱電対としたため、サーモグラフィ等の大
がかりな装置を使用せずとも、１枚の板状の熱電対を被
測定物に接触させることで簡便に面内の温度分布の測定
を行うことができる。そして、従来からある熱電対を単
に面内に多数配設する場合に較べ、第２線材が複数の第
１線材に対して共用される分、電極端子の数が減少し、
構造が簡単となってＨ置の朝立が容易となり、測定作業
も極めて簡単となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る熱電対の正面図、第２
図はその平面図、第３図はその絶縁基板を示す斜視図、
第４図はその絶縁基板を示す斜視図、第５図はその端子
部分を示す斜視図、第６図はその作用の説明図、第７図
は本発明の他の一実施例に係る熱電対の端子部分を示す
斜視図、第８図は従来の熱電対を用いた装置の斜視図で
ある。図中、１は第１線材、２は第２線材、３．３′は絶縁基
板、４は交点く測定点）である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱電対を構成する第１の物質から成る複数の第１
線材と第２の物質から成る１本の第２線材とを櫛形に配
設した絶縁基板を、第１線材と第２線材との交点が基板
間で互いにずれるように複数枚重ね合わせ、測定点とな
る第１線材と第２線材との交点を網目状に復数配したこ
とを特徴とする熱電対。
（２）第１線材と第２線材とをｐ型ＦｅＳｉ２、ｎ型Ｆ
ｅＳｉ２の薄膜から形成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の熱電対。
（３）第１線材と第２線材とを、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｐ
ｂの単体あるいは化合物の内から選択して形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱電対。
（４）絶縁基板を可撓性を有するものとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項記載
の熱電対。