JPH11258066A - 温度測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナの反射面に用いられる、金薄膜が表
面に形成された細線によるメッシュが輻射熱を受けたと
きの温度を正確に測定できるようにする。 【解決手段】 熱電対１０２の測温部である接続点１０
２ａにおいて、少なくともその接合部分が全て覆われる
ように金薄膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アンテナの電波
反射面に用いられる金メッキされた細い素線を編むこと
で形成されたメッシュが受ける輻射熱の温度を測定する
温度測定システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】人工衛星で用いられるパラボラアンテナ
は、それを大型化しようとすればより軽量に構成する必
要がある。このため、そのようなアンテナでは、図３に
示すように、細線を編むことで作製されたメッシュ３０
１を電波の反射面として用いるようにしている。そし
て、そのメッシュ３０１の所定の位置にワイヤーを接続
し、そのワイヤーを所定方向に引っ張るなどのことによ
り、メッシュ３０１の面が所定の曲率となるようにして
いる。そのメッシュ３０１は、例えば、図３（ｂ）の拡
大図に示すように、モリブデン線の表面に金の薄膜（金
メッキ）を形成した細線３０２により、メッシュサイズ
が例えば２ｍｍ程度となるように編まれている。なお、
網の目（メッシュ）のサイズは、アンテナが対称とする
電波の波長により適宜変更されるものである。

【０００３】この反射面を構成するメッシュは、上述し
たようにメッシュ（網の目）サイズが２ｍｍ程度に金属
細線を編んでいくため、まず、細線表面の滑りが悪いと
メッシュを均一に編み上げることが困難になる。また、
メッシュを構成する細線の交差点においては、交差して
いる細線同士が電気的に接続した状態となっている必要
があり、その交差点における接触状態も良好である必要
がある。従って、上述したように、金属細線表面にメッ
キなどにより金薄膜が形成された状態としておく必要が
ある。金のメッキ膜を形成しておくことで、その細線間
で滑りがよくなり、メッシュを均一に編み上げることが
容易になる。また、金表面には自然酸化膜などが形成さ
れないため、メッシュ交差点における接触も常に良好な
状態が得られる。すなわち、メッシュを編みやすく（作
製しやすく）なるように細線表面をなめらかな状態にす
るため、かつ、メッシュ交差点における細線同士の接触
状態を常に良好に保つために、細線表面に金薄膜を形成
するようにしている。

【０００４】ところで、そのようなアンテナは、大気圏
外の宇宙空間で使用されるため、そのメッシュには、太
陽からの輻射による熱入力があり、太陽光を直接受けて
いるときは２３０℃程度の高温となっているものと見積
もられる。このように、メッシュが高温となると、メッ
シュ面の形状を保つために接続しているケーブルなどが
溶けてしまい、メッシュ面の形状が調整でき無くなる場
合がある。また、メッシュ温度が高くなるため、メッシ
ュからの輻射熱の影響が他の機器へ作用し、それらの温
度を高くしてしまう場合もある。このため、金薄膜が形
成された細線によるメッシュが、大気圏外で太陽光を受
けたときに、そのメッシュがどれくらいの高温になるの
かを、前もって測定しておく必要がある。この温度測定
では、メッシュを構成している細線と可能な限り同一の
径の熱電対を用意し、その熱電対をアンテナに用いるも
のと同様のメッシュに絡めるように配置した実験装置を
作製し、温度測定を行うようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、メッシュの温度が正確に測定できないという問題が
あった。メッシュは金薄膜が形成された細線により構成
されているが、熱電対の表面が金ではない異なる金属で
ある。このため、これに太陽光が当たった場合、表面特
性が異なっているので、測定される温度が実際のメッシ
ュ温度と大きく異なる。そして、熱電対線とメッシュ素
線との間で熱交換が行われてしまい、測定される温度と
しては２つの温度の中間値を示すためにその問題が発生
する。

【０００６】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、アンテナの反射面に用い
られる、金薄膜が表面に形成された細線によるメッシュ
が輻射熱を受けたときの温度を正確に測定できるように
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の温度測定シス
テムは、所定の線径とされ表面に金薄膜が形成された細
線を編むことで構成されたメッシュと、細線と同様の線
径に形成されて温度測定部となる接続点部分が覆われる
ように金薄膜が形成された熱電対とを備え、接続点がメ
ッシュの面に位置するように熱電対を配置し、熱電対の
熱起電力を測定することで細線が受けた輻射熱の温度を
計測するようにした。以上のように構成したので、熱電
対の接続点が輻射熱を受ける状態が、メッシュを構成す
る細線が輻射熱を受ける状態とほぼ同一となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は、この発明の実施の形態にお
ける温度測定システムを説明するための説明図である。
この実施の形態では、まず、図１に示すように温度測定
用の実験機器を作製する。この実験機器は、枠１００に
アンテナの電波反射面と同様に編まれたメッシュ１０１
が取り付けられている。そして、そのメッシュ１０１に
熱電対１０２が絡めて配置されている。そして、メッシ
ュ１０１は、径が３０μｍ程度のモリブデン線表面にメ
ッキなどにより金薄膜を形成してある細線を、網の目の
サイズが２ｍｍ程度に編んで形成したものであり、アン
テナの電波反射面と同様の構成である。

【０００９】また、熱電対１０２は、ターミナル１０３
において補償導線１０４に接続され、図示していないが
その先において熱起電力を計測する機器（熱電対電位測
定機器）に接続されて用いられることとなる。また、タ
ーミナル１０３には、その箇所の温度を測定するための
熱電対１０５が配置されている。そして、この実施の形
態では、熱電対１０２の測温部である接続点１０２ａに
おいて、少なくともその接合部分が全て覆われるように
金薄膜を形成するようにした。この金薄膜は、例えばメ
ッキにより形成すればよい。そして、金薄膜は、熱電対
の径の１／１０以下の厚さに形成する。熱電対１０２の
接続点１０２ａにあまり厚く金薄膜を形成すると、熱起
電力に誤差が生じてしまうが、上述のように薄く形成す
れば、その誤差が生じないことが実験の結果判明した。

【００１０】ところで、熱電対は２種類の金属線を溶接
することで作製できるが、メッシュ１０１の細線と同程
度の細さの金属線を溶接することは容易ではない。この
ような細い金属線を溶接するためには、溶接時に溶解す
る金属量をμｍ単位で制御しなくてはならない。また、
溶接できたとしても、その溶接部は玉状となってしま
い、その玉状の溶接部分の付け根で金属線が折れやすい
状態となっている。これに対して、次に示すように熱電
対を作製することで、細線と同程度の細さとすることが
容易に可能になる。

【００１１】以下、銅−コンスタンタン熱電対を例に取
り、その作製方法に関して説明する。まず、図２（ａ）
に示すように、それぞれ長方形に成形した銅板２０１と
Ｎｉ４５％，Ｃｕ５５％の合金であるコンスタンタン板
２０２とを所定の１辺において溶接する。ここで、溶接
したことにより、溶接境界２０３部分は盛り上がる。次
に、図２（ｂ）に示すように、盛り上がっている箇所を
切削するなどにより、銅−コンスタンタン板２０４表面
をほぼ平坦な状態とする。

【００１２】次に、図２（ｃ）に示すように、圧延する
ことで、銅−コンスタンタン板２０４の厚さを３０μｍ
程度にする。ついで、図２（ｄ）に示すように、銅−コ
ンスタンタン板２０４をその溶接境界２０３の線分に対
して垂直な方向に幅３０μｍ程度に切り出せば、線径が
３０μｍ程度となった銅−コンスタンタン線２０５が形
成される。また、この銅−コンスタンタン線２０５の接
続点２０３ａは玉状にならず、導線の部分からコンスタ
ンタン線の部分にかけて線径３０μｍの状態が切れ目無
く形成される。

【００１３】そして、得られた銅−コンスタンタン線２
０５表面に、膜厚が３μｍ程度となるように金メッキを
形成し、熱電対として用いればよい。なお、この金メッ
キは、少なくとも接続点２０３ａ部分が被膜されるよう
に形成すればよいが、銅−コンスタンタン線２０５全域
に金メッキを施す方がよい。得られた銅−コンスタンタ
ン線２０５における接続点２０３ａの部分を判別するの
は簡単ではないため、その接続点２０３ａ部分だけに金
メッキを施す方が難しい。また、銅−コンスタンタン線
２０５全域に金メッキを施すようにすれば、銅−コンス
タンタン線２０５の銅線の部分とコンスタンタン線の部
分が接続点２０３ａ以外で接触しても、銅−コンスタン
タン接続点は形成されなくなる。

【００１４】ところで、銅−コンスタンタン線２０５は
その線径が３０μｍ程度と非常に細い。このため、この
銅−コンスタンタン線２０５による熱電対を、ある程度
離れた熱起電力計測箇所にまで引き延ばすことは現実的
ではない。従って、前述したように、途中から補償導線
に置き換えて熱起電力の計測箇所まで導くようにした方
がよい。以下、図１に示した実験機器を用い、熱電対１
０２には全域金メッキがされ、かつ、補償導線１０４を
用いた場合の温度測定に関して説明する。まず、図１に
示した実験機器のメッシュ１０１が直接太陽光線に当た
るように配置し、また、補償導線１０４および熱電対１
０５を熱電対電位測定機器に接続する。

【００１５】以上に示した実験機器の構成において、熱
電対１０２は、測温部となる接続点１０２ａと熱電対１
０２が補償導線１０４に接続する基準点との温度差に比
例した熱起電力を発生する。ここで、基準点は熱電対電
位測定器内に仮想的に設けられており、この仮想的な基
準点において０℃における熱電対の熱起電力が設定され
ている。そして、その熱起電力差を温度に換算すること
によって、その熱接続点が太陽から受けた輻射熱の温度
を測定することができる。

【００１６】まず、接続点１０２ａにおける熱電対１０
２の起電力はＥ１＝Ｅｂ（ＴＨ−ＴＭ）であり、熱電対
１０２と補償導線１０４と接続点における起電力はＥ２
＝Ｅａ（ＴＭ−ＴＣ）である。ここで、ＴＣは基準点に
おける温度でありここでは０℃である。また、ＴＭは熱
電対１０２と補償導線１０４との接続点（ターミナル１
０３の位置）における温度、ＴＨは接続点１０２ａにお
ける温度である。また、Ｅａは熱電対１０２と補償導線
１０４との間における温度差と起電力との間の関係であ
り、Ｅｂは熱電対１０２の接続点１０２ａにおける温度
と起電力との間の関係である

【００１７】従って、熱電対電位測定器においては、補
償導線１０４から得られる電位Ｅは、Ｅ＝Ｅ１＋Ｅ２＝
Ｅｂ（ＴＨ−ＴＭ）＋Ｅａ（ＴＭ−０）となる。ここ
で、熱電対１０２と補償導線１０４と接続点における起
電力Ｅ２＝Ｅａ（ＴＭ−０）は、熱電対１０５の測温点
（接続点）における起電力でもある。従って、熱電対１
０５の電位測定により、「Ｅ２＝Ｅａ（ＴＭ−０）」を
用いることで、ターミナル１０３の位置における温度Ｔ
Ｍが求められる。そして、熱電対１０５の電位測定結果
とその温度ＴＭと、補償導線１０４から得られる電位と
により、「Ｅ＝Ｅｂ（ＴＨ−ＴＭ）＋Ｅ２」であるの
で、接続点１０２ａの温度は「ＴＨ＝（Ｅ−Ｅ２）／Ｅ
ｂ＋ＴＭ」により求められる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、所
定の線径とされ表面に金薄膜が形成された細線を編むこ
とで構成されたメッシュと、細線と同様の線径に形成さ
れて温度測定部となる接続点部分が覆われるように金薄
膜が形成された熱電対とを備え、接続点がメッシュの面
に位置するように熱電対を配置し、熱電対の熱起電力を
測定することで細線が受けた輻射熱の温度を計測するよ
うにした。以上のように構成したので、熱電対の接続点
が輻射熱を受ける状態が、メッシュを構成する細線が輻
射熱を受ける状態とほぼ同一となる。この結果、この発
明によれば、アンテナの反射面に用いられる、金薄膜が
表面に形成された細線によるメッシュが輻射熱を受けた
ときの温度を正確に測定できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態における温度測定シス
テムを説明するための斜視図である。

【図２】 熱電対の作製方法を説明する説明図である。

【図３】 パラボラアンテナの電波反射面に用いられる
メッシュを示す説明図である。

【符号の説明】

１００…枠、１０１…メッシュ、１０２…熱電対、１０
２ａ…接続点、１０３…ターミナル、１０４…補償導
線、１０５…熱電対。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の線径とされ表面に金薄膜が形成さ
   れた細線を編むことで構成されたメッシュと、 前記細線と同様の線径に形成されて温度測定部となる接
   続点部分が覆われるように金薄膜が形成された熱電対と
   を備え、 前記接続点が前記メッシュの面に位置するように前記熱
   電対を配置し、 前記熱電対の熱起電力を測定することで前記細線が受け
   た輻射熱の温度を計測することを特徴とする温度測定シ
   ステム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の温度測定システムにおい
   て、 前記熱電対に接続する補償導線を備え、 前記熱電対の起電力を前記補償導線を介して測定するこ
   とを特徴とする温度測定システム。