JPH0668517B2 - 多熱電対式熱電型交直流変換器 - Google Patents
多熱電対式熱電型交直流変換器Info
- Publication number
- JPH0668517B2 JPH0668517B2 JP62064591A JP6459187A JPH0668517B2 JP H0668517 B2 JPH0668517 B2 JP H0668517B2 JP 62064591 A JP62064591 A JP 62064591A JP 6459187 A JP6459187 A JP 6459187A JP H0668517 B2 JPH0668517 B2 JP H0668517B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermocouple
- thin film
- contact
- film element
- metal
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、電気測定のうち低周波交流電流・電圧の実
効値の測定に適し、交流電流・電圧精密測定器の主要構
成要素や、これを試験するための標準器に利用できる多
数の熱電対を使用した多熱電対式熱電型交直流変換器に
関する。
効値の測定に適し、交流電流・電圧精密測定器の主要構
成要素や、これを試験するための標準器に利用できる多
数の熱電対を使用した多熱電対式熱電型交直流変換器に
関する。
〈従来の技術〉 交流電流の精密測定に用いられる熱電型交直流変換器
は、一般にヒータの温度上昇を熱電対により測って測定
交流電流と等価な直流電流を求めるための装置であっ
て、使用する熱電対の数によって単一熱電対式と多数熱
電対式とに分類される。上記単一熱電対式熱電型交直流
変換器に使用される熱電対は真空熱電対とも称され、直
線上に支持されたヒータの中点に一対の熱電対の高温接
点を電気的に絶縁を保って固定したものであり、トムソ
ン効果やペルチェ効果の影響を受けやすいので高精度を
得難い。また製作には繊細な手作業を伴うので製作は極
めて困難である。これに対し多熱電対式熱電型交直流変
換器の熱電対はトムソン効果やペルチェ効果の影響を受
け難く、高精度を実現できる。
は、一般にヒータの温度上昇を熱電対により測って測定
交流電流と等価な直流電流を求めるための装置であっ
て、使用する熱電対の数によって単一熱電対式と多数熱
電対式とに分類される。上記単一熱電対式熱電型交直流
変換器に使用される熱電対は真空熱電対とも称され、直
線上に支持されたヒータの中点に一対の熱電対の高温接
点を電気的に絶縁を保って固定したものであり、トムソ
ン効果やペルチェ効果の影響を受けやすいので高精度を
得難い。また製作には繊細な手作業を伴うので製作は極
めて困難である。これに対し多熱電対式熱電型交直流変
換器の熱電対はトムソン効果やペルチェ効果の影響を受
け難く、高精度を実現できる。
〈発明が解決しようとする問題点〉 従来は多熱電対式熱電型交直流変換器に使用される熱電
対は二種類ある。その一つは、一本の金属細線を均等に
螺旋上に多数回巻き、その螺旋のどのひと巻きに付いて
も一部分を異種の金属で被い、その被金属の端部の一つ
を低温接点とし、他の一つの端部にヒータを接着して高
温接点として多数の熱電対を等価的に直列接続したもの
であって、製作には主体となる金属細線の一部を異種金
属で被うことが困難であるばかりでなく、繊細な手作業
を要する部分が多く製作が極めて困難である。他の一つ
は二種類の金属で作った箔片の端部同志を交互に溶接
し、一つおきの溶接点を低温接点、他の溶接点には箔状
のヒータを接着して高温接点として多数の熱電対の直列
回路としたものであって、熱電対を通しての熱伝導が著
しく電流−熱起電力変換係数が小さく、時定数は大き
く、ヒータの温度上昇が不均一であり、又、製作には繊
細な手作業を要する。
対は二種類ある。その一つは、一本の金属細線を均等に
螺旋上に多数回巻き、その螺旋のどのひと巻きに付いて
も一部分を異種の金属で被い、その被金属の端部の一つ
を低温接点とし、他の一つの端部にヒータを接着して高
温接点として多数の熱電対を等価的に直列接続したもの
であって、製作には主体となる金属細線の一部を異種金
属で被うことが困難であるばかりでなく、繊細な手作業
を要する部分が多く製作が極めて困難である。他の一つ
は二種類の金属で作った箔片の端部同志を交互に溶接
し、一つおきの溶接点を低温接点、他の溶接点には箔状
のヒータを接着して高温接点として多数の熱電対の直列
回路としたものであって、熱電対を通しての熱伝導が著
しく電流−熱起電力変換係数が小さく、時定数は大き
く、ヒータの温度上昇が不均一であり、又、製作には繊
細な手作業を要する。
このように、従来の多熱電対式熱電型交直流変換器の熱
電対は、製作には十分な熟練と長時間を要し、しかも製
品の特性、歩留りを良くできない欠点がある。
電対は、製作には十分な熟練と長時間を要し、しかも製
品の特性、歩留りを良くできない欠点がある。
一方、第１，２図に示す様に、断熱性及び電気絶縁性を
有する基板１、例えば長方形のマイカ板上にマスクを用
い、等間隔離れて互いに平行な同幅、同長の直線部を備
えた例えばビスマスの薄膜素子２と、アンチモンの薄膜
素子３を交互に列をなして蒸着した多熱電対が従来から
公知である。
有する基板１、例えば長方形のマイカ板上にマスクを用
い、等間隔離れて互いに平行な同幅、同長の直線部を備
えた例えばビスマスの薄膜素子２と、アンチモンの薄膜
素子３を交互に列をなして蒸着した多熱電対が従来から
公知である。
上記薄膜素子の一方２は直線部２′の上端に右向きの張
出部2R、下端に左向きの張出部2Lを有するＳ形であり、
他方３は直線部３′の上端に左向きの張出部3L、下端に
右向きの張出部3Rを有するＺ形であり、薄膜素子２，３
のどちらか一方、例えば２を先に蒸着し、他方３を次に
蒸着する際に、第２図に示す如くその左向きの張出部3L
が先に蒸着した薄膜素子２の右向きの張出部2Rの一部の
上に重なり、同様に右向きの張出部3Rが素子２の左向き
の張出部2Lの一部の上に重なる様に蒸着を行い、隣接し
た交互の薄膜素子２と３を相互に直列に接続する一端側
接点４…の列と他端側接点５…の列としてある。
出部2R、下端に左向きの張出部2Lを有するＳ形であり、
他方３は直線部３′の上端に左向きの張出部3L、下端に
右向きの張出部3Rを有するＺ形であり、薄膜素子２，３
のどちらか一方、例えば２を先に蒸着し、他方３を次に
蒸着する際に、第２図に示す如くその左向きの張出部3L
が先に蒸着した薄膜素子２の右向きの張出部2Rの一部の
上に重なり、同様に右向きの張出部3Rが素子２の左向き
の張出部2Lの一部の上に重なる様に蒸着を行い、隣接し
た交互の薄膜素子２と３を相互に直列に接続する一端側
接点４…の列と他端側接点５…の列としてある。
従って、先に蒸着する素子、例えば２の各張出部2L，2R
は、素子２と３の直線部２′，３′間の間隔Ｌの1/2以
上、後から蒸着する素子３の各張出部3L，3RはＬの1/2
とすることにより図示の如く接点４と５で重ね、薄膜素
子２…と３…は全体として直列に接続される。
は、素子２と３の直線部２′，３′間の間隔Ｌの1/2以
上、後から蒸着する素子３の各張出部3L，3RはＬの1/2
とすることにより図示の如く接点４と５で重ね、薄膜素
子２…と３…は全体として直列に接続される。
一例として長さ45mmのマイカ基板１上に薄膜素子２と３
からなる熱電対が44対蒸着され、接点４と５の間隔、つ
まり各素子の直線部２′，３′の長さは10mmである。こ
の多熱電対は、従来は接点列の一方の高周波導波管内に
位置させ、高周波電流により熱起電力を発生させるのに
使用されている。
からなる熱電対が44対蒸着され、接点４と５の間隔、つ
まり各素子の直線部２′，３′の長さは10mmである。こ
の多熱電対は、従来は接点列の一方の高周波導波管内に
位置させ、高周波電流により熱起電力を発生させるのに
使用されている。
〈問題点を解決するための手段〉 国家標準としても使用可能な程に性能の良い多熱電対式
熱電型交直流変換器の製作には、各熱電対が等間隔でヒ
ータに接していること、ならびにヒータからの熱伝導が
可能な限り小さいこと、多数の安定な熱電対を構成する
ことなどが不可欠である。
熱電型交直流変換器の製作には、各熱電対が等間隔でヒ
ータに接していること、ならびにヒータからの熱伝導が
可能な限り小さいこと、多数の安定な熱電対を構成する
ことなどが不可欠である。
そこで本発明者等は、前記第１，２図に示す多熱電対の
構成要素である個々の素子が同一の形状・寸法に蒸着法
によって正確に作られ、その各素子は蒸着した薄膜で構
成されているので、その熱抵抗が高く、熱容量は小さ
く、変換器に用いた場合の時定数が小さいことに着目
し、この多熱電対を利用して新規な熱電型交直流変換器
を完成したのであって； 本発明の多熱電対式熱電型交直流変換器は、上記多熱電
対の一端側又は他端側のどちらか一方の接点列上に、該
接点列を横切って熱容量の大きい一連の金属ブロックを
当接し、又、前記他方の接点列上には、中点で折り曲げ
て互いに密着させた直線状の絶縁被覆抵抗線を、該接点
列を横切って接着したことを特徴とする。
構成要素である個々の素子が同一の形状・寸法に蒸着法
によって正確に作られ、その各素子は蒸着した薄膜で構
成されているので、その熱抵抗が高く、熱容量は小さ
く、変換器に用いた場合の時定数が小さいことに着目
し、この多熱電対を利用して新規な熱電型交直流変換器
を完成したのであって； 本発明の多熱電対式熱電型交直流変換器は、上記多熱電
対の一端側又は他端側のどちらか一方の接点列上に、該
接点列を横切って熱容量の大きい一連の金属ブロックを
当接し、又、前記他方の接点列上には、中点で折り曲げ
て互いに密着させた直線状の絶縁被覆抵抗線を、該接点
列を横切って接着したことを特徴とする。
本発明のもう一つの多熱電対式熱電型交直流変換器は、
上記多熱電対の一端側と他端側の各接点列上に、夫々中
点で折り曲げて互いに密着させた同一形状、同一寸法で
直線状の絶縁被覆抵抗線を、夫々の接点列を横切って接
着したことを特徴とする。
上記多熱電対の一端側と他端側の各接点列上に、夫々中
点で折り曲げて互いに密着させた同一形状、同一寸法で
直線状の絶縁被覆抵抗線を、夫々の接点列を横切って接
着したことを特徴とする。
〈作用〉 絶縁被覆抵抗線であるヒータから熱電対を通しての熱損
失を小さくして、ヒータの温度分布を不均一にする大き
な原因を除くことができる。これによってトムソン効果
や、ペルチェ効果の影響を受けにくゝ、高精度の交直流
変換器が可能となる。
失を小さくして、ヒータの温度分布を不均一にする大き
な原因を除くことができる。これによってトムソン効果
や、ペルチェ効果の影響を受けにくゝ、高精度の交直流
変換器が可能となる。
又、特許請求の範囲(1)の交直流変換器によると絶縁被
覆抵抗線に電流を流すことによってその実効値の二乗に
応じた熱起電力、すなわち出力電圧を得ることができ
る。
覆抵抗線に電流を流すことによってその実効値の二乗に
応じた熱起電力、すなわち出力電圧を得ることができ
る。
特許請求の範囲(2)の交直流変換器によると各抵抗線に
夫々電流を流し、両電流の実効値の二乗の差に応じた出
力電圧を得ることができる。
夫々電流を流し、両電流の実効値の二乗の差に応じた出
力電圧を得ることができる。
〈実施例〉 第３，４図は前記多熱対を、その基板１よりも大きな硬
質絶縁材料、例えばアクリル平板の台板６上に固定して
構成した熱電型交直流変換器の一実施例を示す。
質絶縁材料、例えばアクリル平板の台板６上に固定して
構成した熱電型交直流変換器の一実施例を示す。
上記台板６には多熱電対からの熱の散逸を避けるために
基板１よりも少し幅が広く、上下方向の長さは基板より
も小さい窓孔７を開設し、この窓孔７の上辺はビニール
シート８、これと対向した下辺はアルミ箔９で夫々くる
む。
基板１よりも少し幅が広く、上下方向の長さは基板より
も小さい窓孔７を開設し、この窓孔７の上辺はビニール
シート８、これと対向した下辺はアルミ箔９で夫々くる
む。
そして多熱電対の基板１は、接点４の列が窓孔７の内部
に位置し、接点５の列が上記アルミニウム箔９上に位置
する様に台板６上に置き、接点５の列上にはビニールシ
ート10でくるんだ一連の厚さ２mmの銅板11を載せ、この
銅板11をねじ止めで台板６に締付けて台板６との間に接
点５の列を挟むことにより銅板11をヒートシンクとして
接点５の列を低温接点列とする。又、ビニールシート８
でくるんだ台板６上に乗っている基板１の部分には、ビ
ニールシート12でくるんだ絶縁性の、例えばテフロンの
一連の平板13を載せ、ねじ止めで台板６上に締付ける。
に位置し、接点５の列が上記アルミニウム箔９上に位置
する様に台板６上に置き、接点５の列上にはビニールシ
ート10でくるんだ一連の厚さ２mmの銅板11を載せ、この
銅板11をねじ止めで台板６に締付けて台板６との間に接
点５の列を挟むことにより銅板11をヒートシンクとして
接点５の列を低温接点列とする。又、ビニールシート８
でくるんだ台板６上に乗っている基板１の部分には、ビ
ニールシート12でくるんだ絶縁性の、例えばテフロンの
一連の平板13を載せ、ねじ止めで台板６上に締付ける。
そして、絶縁被覆された細い抵抗線14、例えば直径25μ
ｍのニクロタール絶縁線を中点14′で折り返し状に曲げ
て密に撚り合わせるか、或いは平行に密着させ、これを
窓孔７上に位置する接点４…列上に一連に瞬間接着剤な
どで接着し、この接点４の列を高温接点列とする。
ｍのニクロタール絶縁線を中点14′で折り返し状に曲げ
て密に撚り合わせるか、或いは平行に密着させ、これを
窓孔７上に位置する接点４…列上に一連に瞬間接着剤な
どで接着し、この接点４の列を高温接点列とする。
こうして構成した熱電型交直流変換器は、抵抗線14の各
端を入力端子14a，14bとし、これに電流Ｉを供給すると
抵抗線14は発熱して接点４の列からなる高温接点列の温
度を上昇させるので、室温に保たれている接点５の列か
らなる低温接点列との間に熱起電力が生じ、各電熱対の
起電力は加算され、最左端の薄膜素子２−１と、最右端
の薄膜素子３−ｎに接続した出力端子15a，15bに現われ
る。
端を入力端子14a，14bとし、これに電流Ｉを供給すると
抵抗線14は発熱して接点４の列からなる高温接点列の温
度を上昇させるので、室温に保たれている接点５の列か
らなる低温接点列との間に熱起電力が生じ、各電熱対の
起電力は加算され、最左端の薄膜素子２−１と、最右端
の薄膜素子３−ｎに接続した出力端子15a，15bに現われ
る。
第５図は前述の多熱電対を使用した熱電型交直流変換器
の他の一実施例である。
の他の一実施例である。
この実施例でも前記実施例と同様な窓孔７を有する台板
６上に多熱電対の基板１を置くが、この場合は窓孔７の
上辺と下辺は前記実施例と異なり何もくるまず、且つ接
点４…の列と、接点５…の列は窓孔７上に位置させる。
６上に多熱電対の基板１を置くが、この場合は窓孔７の
上辺と下辺は前記実施例と異なり何もくるまず、且つ接
点４…の列と、接点５…の列は窓孔７上に位置させる。
そして、窓孔７上の上辺と下辺に乗っている基板１の部
分に夫々ビニールシート16でくるんだ一連のテフロン板
17を載せ、ねじ止めで基板１の上下を窓孔７の上辺と、
下辺上に締付けると共に、前述の実施例と同様な中点1
8′，19′で折り曲げて密に撚り合わせるか、或いは平
行に密着させた同一形状、同一寸法の２本の絶縁被覆抵
抗線18と19を、一方は接点４…の列上に、他方は接点５
…の列上に夫々瞬間接着剤などで接着する。
分に夫々ビニールシート16でくるんだ一連のテフロン板
17を載せ、ねじ止めで基板１の上下を窓孔７の上辺と、
下辺上に締付けると共に、前述の実施例と同様な中点1
8′，19′で折り曲げて密に撚り合わせるか、或いは平
行に密着させた同一形状、同一寸法の２本の絶縁被覆抵
抗線18と19を、一方は接点４…の列上に、他方は接点５
…の列上に夫々瞬間接着剤などで接着する。
これにより接点４…の列上を横切る抵抗線18の両端に入
力端子18a，18bを設け、これに一つの電源から電流Ｉ１
を供給し、又、接点５…の列を横切る抵抗線19の両端に
入力端子19a，19bを設け、これに別の電源から電流Ｉ２
を供給すると、一般に最左端の薄膜素子２−１と、最右
端の薄膜素子２−ｎに接続した出力端子20a，20bには両
電流の実効値の二乗の差に応じた熱起電力が得られる。
特に、両電流Ｉ１，Ｉ２の実効値が等しいか、ほゞ等し
い場合にはそれらの差に比例する出力電圧が得られる。
従って、この実施例の熱電型交直流変換器は差動型とい
うことができる。
力端子18a，18bを設け、これに一つの電源から電流Ｉ１
を供給し、又、接点５…の列を横切る抵抗線19の両端に
入力端子19a，19bを設け、これに別の電源から電流Ｉ２
を供給すると、一般に最左端の薄膜素子２−１と、最右
端の薄膜素子２−ｎに接続した出力端子20a，20bには両
電流の実効値の二乗の差に応じた熱起電力が得られる。
特に、両電流Ｉ１，Ｉ２の実効値が等しいか、ほゞ等し
い場合にはそれらの差に比例する出力電圧が得られる。
従って、この実施例の熱電型交直流変換器は差動型とい
うことができる。
両実施例の熱電型交直流変換器は、従来の熱電型交直流
変換器と同様に遮光、断熱、静電シールドされた真空容
器内に収め、振動を避け、温度変化の少ない環境内で用
いる。
変換器と同様に遮光、断熱、静電シールドされた真空容
器内に収め、振動を避け、温度変化の少ない環境内で用
いる。
〈発明の効果〉 本発明による熱電型交直流変換器は電流−熱起電力変換
の時定数が小さく、変換係数が大きくて、しかも交直差
が小さいという利点を有する。更に、製作も極めて容易
である。
の時定数が小さく、変換係数が大きくて、しかも交直差
が小さいという利点を有する。更に、製作も極めて容易
である。
第１図は本発明に使用する従来から公知の多熱電対の一
例の平面図、第２図は第１図のII−II線での拡大断面
図、第３図は本発明による熱電型交直流変換器の一実施
例の平面図、第４図は第３図のIV−IV線での拡大断面
図、第５図は本発明による熱電型交直流変換器の他の一
実施例の一部を破断した平面図である。 図中、１は多熱電対の基板、２と３は異種金属の薄膜素
子、２′と３′は該素子の各直線部分、４と５は薄膜素
子２と３を相互に直列に接続する接点、11は金属ブロッ
クとしての銅板、14と、18、19は絶縁被覆抵抗線を示
す。
例の平面図、第２図は第１図のII−II線での拡大断面
図、第３図は本発明による熱電型交直流変換器の一実施
例の平面図、第４図は第３図のIV−IV線での拡大断面
図、第５図は本発明による熱電型交直流変換器の他の一
実施例の一部を破断した平面図である。 図中、１は多熱電対の基板、２と３は異種金属の薄膜素
子、２′と３′は該素子の各直線部分、４と５は薄膜素
子２と３を相互に直列に接続する接点、11は金属ブロッ
クとしての銅板、14と、18、19は絶縁被覆抵抗線を示
す。
Claims (2)
- 【請求項１】断熱性及び電気絶縁性を有する基板上に、
左右に等間隔離れた互いに平行な同幅、同長の直線部を
有する二種類の熱電対用金属からなる薄膜素子を交互に
蒸着すると共に、上記一方の金属の薄膜素子の一端部を
相互に左に隣接した他方の金属の薄膜素子の一端部上に
重ねた一端側接点列と、上記一方の金属の薄膜素子の他
端部を相互に右に隣接した他方の金属の薄膜素子の他端
部上に重ねた他端側接点列とを有する多熱電対を備え； 上記多熱電対の一端側又は他端側のどちらか一方の接点
列上に、該接点列を横切って熱容量の大きい一連の金属
ブロックを当接し、又、前記他方の接点列上には、中点
で折り曲げて互いに密着させた直線状の絶縁被覆抵抗線
を、該接点列を横切って接着したことを特徴とする多熱
電対式熱電型交直流変換器。 - 【請求項２】断熱性及び電気絶縁性を有する基板上に、
左右に等間隔離れた互いに平行な同幅、同長の直線部を
有する二種類の熱電対用金属からなる薄膜素子を交互に
蒸着すると共に、上記一方の金属の薄膜素子の一端部を
相互に左に隣接した他方の金属の薄膜素子の一端部上に
重ねた一端側接点列と、上記一方の金属の薄膜素子の他
端部を相互に右に隣接した他方の金属の薄膜素子の他端
部上に重ねた他端側接点列とを有する多熱電対を備え； 上記多熱電対の一端側と他端側の各接点列上に、夫々中
点で折り曲げて互いに密着させた同一形状、同一寸法の
直線状の絶縁被覆抵抗線を、夫々の接点列を横切って接
着したことを特徴とする多熱電対式熱電型交直流変換
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62064591A JPH0668517B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 多熱電対式熱電型交直流変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62064591A JPH0668517B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 多熱電対式熱電型交直流変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63231271A JPS63231271A (ja) | 1988-09-27 |
| JPH0668517B2 true JPH0668517B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=13262651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62064591A Expired - Lifetime JPH0668517B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 多熱電対式熱電型交直流変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668517B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0736027B2 (ja) * | 1990-11-01 | 1995-04-19 | 工業技術院長 | 交直流変換器 |
| JPH0750132B2 (ja) * | 1991-07-03 | 1995-05-31 | 工業技術院長 | Ｕ字状抵抗式熱電型交直流変換器による交直差比較測定方法 |
| ATE210819T1 (de) * | 1997-12-30 | 2001-12-15 | Qualiflow S A | Verfahren zur schaffung eines mikro-thermoelement-sensors für die massendurchflussmessung und entsprechende vorrichtung dazu |
| JP2012026811A (ja) * | 2010-07-22 | 2012-02-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 交直変換素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60160185A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-21 | Anritsu Corp | 差動形熱電対素子 |
-
1987
- 1987-03-19 JP JP62064591A patent/JPH0668517B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63231271A (ja) | 1988-09-27 |
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