JPS59228139A - 薄膜温度測定素子 - Google Patents
薄膜温度測定素子Info
- Publication number
- JPS59228139A JPS59228139A JP10456983A JP10456983A JPS59228139A JP S59228139 A JPS59228139 A JP S59228139A JP 10456983 A JP10456983 A JP 10456983A JP 10456983 A JP10456983 A JP 10456983A JP S59228139 A JPS59228139 A JP S59228139A
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- Japan
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- temperature
- thin film
- constant
- constant temperature
- temperature heating
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、薄膜温度測定素子に関し、さらに詳しくはゼ
ーベフク効果により一対の電極間に熱起電力を発生する
薄膜感熱素子（以下、薄膜感熱素子と略す。）と温度を
一定に自動制御する定温度発熱体（以下、定温度発熱体
と略す。）とからなる薄膜温度測定素子に関するもので
ある。
ーベフク効果により一対の電極間に熱起電力を発生する
薄膜感熱素子（以下、薄膜感熱素子と略す。）と温度を
一定に自動制御する定温度発熱体（以下、定温度発熱体
と略す。）とからなる薄膜温度測定素子に関するもので
ある。
温度測定素子としては、従来から金属熱電対や感熱半導
体が用いられている。金属熱電対を用いて温度を測定す
るには９通常、測温接点部分と。
体が用いられている。金属熱電対を用いて温度を測定す
るには９通常、測温接点部分と。
均質な導線が必要であるが、もし、導線の中間が不均質
になっていて、そこに温度勾配があと寄生起電力が発生
ずるという問題があった。したがって、実験室などで断
えず曲げたり伸ばしたりする使い方の場合には、屈曲部
が変質し、このため正確な温度が測定できなくなるとい
う欠点を有していた。しかも、このような素子を用いる
場合には必ず基準接点を必要とするうえ、たとえ基準接
点を設けてもこの寄生起電力が一旦発生すると、基準接
点だけの校正では正確な温度を測定することができない
という欠点を有していた。感熱半導体においても同じよ
うな欠点があるうえ、さらにＰＮ接合部の形成が煩雑で
あって、特に焼結を用いる方法では形状に自在性がなく
、測定に際しても測定の対象が限られるという欠点を有
していた。
になっていて、そこに温度勾配があと寄生起電力が発生
ずるという問題があった。したがって、実験室などで断
えず曲げたり伸ばしたりする使い方の場合には、屈曲部
が変質し、このため正確な温度が測定できなくなるとい
う欠点を有していた。しかも、このような素子を用いる
場合には必ず基準接点を必要とするうえ、たとえ基準接
点を設けてもこの寄生起電力が一旦発生すると、基準接
点だけの校正では正確な温度を測定することができない
という欠点を有していた。感熱半導体においても同じよ
うな欠点があるうえ、さらにＰＮ接合部の形成が煩雑で
あって、特に焼結を用いる方法では形状に自在性がなく
、測定に際しても測定の対象が限られるという欠点を有
していた。
又、薄膜感熱素子と言われるものでも、基準接点を必要
とするという問題があった。
とするという問題があった。
本発明は、基準接点の代わりに定温度発熱体を用いるこ
とにより従来の温度測定素子のごとく導線や基準接点の
必要性をなりシ、また薄膜感熱素子を用いることにより
、製造が容易で形状にも自在性がある温度測定素子の提
供を可能にし、かつ簡便にしかも精度のよい温度測定を
行なえるようになしたものである。
とにより従来の温度測定素子のごとく導線や基準接点の
必要性をなりシ、また薄膜感熱素子を用いることにより
、製造が容易で形状にも自在性がある温度測定素子の提
供を可能にし、かつ簡便にしかも精度のよい温度測定を
行なえるようになしたものである。
すなわち本発明は、薄膜感熱素子と、定温度発熱体とを
有し、前記薄膜感熱素子の一方の感熱部を測温部とし、
他方の感熱部をｆｉｉｊ記定温度発熱体と重ね合わせて
定温部として、前記定温度発熱体の標準温度と測温部で
の被測定温度との差により前記薄膜感熱素子に発生ずる
熱起電力と、前記定温度発熱体の標準温度とから測温部
での絶対温度を測定するようになしたことを特徴とする
薄ＩＱ ｉ１１度測定素子である。
有し、前記薄膜感熱素子の一方の感熱部を測温部とし、
他方の感熱部をｆｉｉｊ記定温度発熱体と重ね合わせて
定温部として、前記定温度発熱体の標準温度と測温部で
の被測定温度との差により前記薄膜感熱素子に発生ずる
熱起電力と、前記定温度発熱体の標準温度とから測温部
での絶対温度を測定するようになしたことを特徴とする
薄ＩＱ ｉ１１度測定素子である。
以下１本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。
第１図、第２図は本発明に係る薄膜温度素子の基本的な
構成を示すための模式図であり、第１図（ｉ）は薄膜感
熱素子を示す。基板１上に熱電素子を構成する物質２．
３を薄膜形成する。次ぎに薄膜感熱素子の電極４を形成
する。５は熱電素子の接合部、すなわち一方の感熱部を
表し、このものものが測温部となる。第１図（ｉｉ）は
（ｉ）の薄膜感熱素子の上の、 （ｉ）の点線に示す位
置に形成される定温度素子を表し、詳しくは定温度発熱
体７及びこの定温度発熱体７の基板となる絶縁性をもつ
中間Ｎ６を表す。第１図の（ｉ）と（ｉｉ ）を重ね合
わせることにより、薄膜感熱素子の他方の感熱部に定温
部が形成される。定温度発熱体７は、第１図（ｉ）の薄
膜感熱素子とは中間層によって電気的に絶縁されるが、
このように定温度発熱体７と薄膜感熱素子との間に中間
層を設けると熱を平均化できるので好ましい。温度測定
素子全体を薄膜化するためには、第１図（ｉｉ ）の部
分も薄膜形成法によって作成することがのぞましいが。
構成を示すための模式図であり、第１図（ｉ）は薄膜感
熱素子を示す。基板１上に熱電素子を構成する物質２．
３を薄膜形成する。次ぎに薄膜感熱素子の電極４を形成
する。５は熱電素子の接合部、すなわち一方の感熱部を
表し、このものものが測温部となる。第１図（ｉｉ）は
（ｉ）の薄膜感熱素子の上の、 （ｉ）の点線に示す位
置に形成される定温度素子を表し、詳しくは定温度発熱
体７及びこの定温度発熱体７の基板となる絶縁性をもつ
中間Ｎ６を表す。第１図の（ｉ）と（ｉｉ ）を重ね合
わせることにより、薄膜感熱素子の他方の感熱部に定温
部が形成される。定温度発熱体７は、第１図（ｉ）の薄
膜感熱素子とは中間層によって電気的に絶縁されるが、
このように定温度発熱体７と薄膜感熱素子との間に中間
層を設けると熱を平均化できるので好ましい。温度測定
素子全体を薄膜化するためには、第１図（ｉｉ ）の部
分も薄膜形成法によって作成することがのぞましいが。
焼結法によって作成した定温度素子を接着する方法でも
よい。又第１図（ｉ）の基本構成を持つ薄膜感熱素子を
集積したものを薄膜感熱素子として用いてもよいし、こ
れを複数個結合したものでもよい。第２図は、第１図の
（ｉ）と（ｉｉ）を組合せたものの断面図を示す。
よい。又第１図（ｉ）の基本構成を持つ薄膜感熱素子を
集積したものを薄膜感熱素子として用いてもよいし、こ
れを複数個結合したものでもよい。第２図は、第１図の
（ｉ）と（ｉｉ）を組合せたものの断面図を示す。
又、定温度発熱体７を平面上にタテ、ヨコに複数個マト
リックス状に配設し、この定温度発熱体７と定温部との
中間層６として金属酸化物薄膜のような比較的熱伝導率
の低い絶縁膜を設けると。
リックス状に配設し、この定温度発熱体７と定温部との
中間層６として金属酸化物薄膜のような比較的熱伝導率
の低い絶縁膜を設けると。
定温度発熱体７のオン、オフに伴う温度変動を特に小さ
くすることができるので好ましい。
くすることができるので好ましい。
又薄膜感熱素子の基板１としては熱容量の低いものの方
が感度向上の点で有利であるが１更に被測定物と定温部
との間の熱絶縁性を向上するために、定温部がその上に
形成せれる基板１上に熱伝導率の低い薄膜を形成してお
くと、より感度を向上することができるので好ましい。
が感度向上の点で有利であるが１更に被測定物と定温部
との間の熱絶縁性を向上するために、定温部がその上に
形成せれる基板１上に熱伝導率の低い薄膜を形成してお
くと、より感度を向上することができるので好ましい。
又薄膜感熱素子の基板１として５たとえばポリエステル
フィルム、ポリアミドフィルム等の可撓性フィルムを用
いれば、可撓性薄膜感熱素子として用いることができる
ので好ましい。
フィルム、ポリアミドフィルム等の可撓性フィルムを用
いれば、可撓性薄膜感熱素子として用いることができる
ので好ましい。
以下１本発明をさらに具体的に説明する。
先ず、ポリエステルフィルム上の、定温部がその上に設
けられる部分に、定温部〔第１図（ｉ）の６にあたる部
分〕と被測定物との間の熱絶縁性を向上させるために、
５ｉｆｔ薄膜（図示せず）をイオンブレーティング法に
より形成した。Ｓｉ０２膜を作成するためのターゲット
としては１重量比でＳｔとＳｉ０２が１：２の混合粉末
に、微量の水を添加し、′）いで打錠したのち、およそ
１０−” Ｔｏｒｒ程度の真空中、３００℃で焼成した
ものを用いた。このターゲットをイオンブレーティング
装置の真空チャンバーの中で電子銃による電子衝撃法で
加熱した。電子衝撃の条件は、加速電圧が６ ＫＶ、エ
ミッション電流が数十ｍＡであった。この加熱により。
けられる部分に、定温部〔第１図（ｉ）の６にあたる部
分〕と被測定物との間の熱絶縁性を向上させるために、
５ｉｆｔ薄膜（図示せず）をイオンブレーティング法に
より形成した。Ｓｉ０２膜を作成するためのターゲット
としては１重量比でＳｔとＳｉ０２が１：２の混合粉末
に、微量の水を添加し、′）いで打錠したのち、およそ
１０−” Ｔｏｒｒ程度の真空中、３００℃で焼成した
ものを用いた。このターゲットをイオンブレーティング
装置の真空チャンバーの中で電子銃による電子衝撃法で
加熱した。電子衝撃の条件は、加速電圧が６ ＫＶ、エ
ミッション電流が数十ｍＡであった。この加熱により。
ターゲットが白熱し、イオンブレーティング蒸着を行う
のに十分な温度に達した。蒸着時には、ガス分圧にして
１０’ Ｔｏｒｒ台の微量の０２ガスをイオン・ブレ
ーティング装置真空系内に導入し、電圧２ ＫＶ、周波
数１３．５６ Ｍｌｌｚの交流高周波電界を印加して、
０２プラズマを発生させた。印加プラスマの有効電力は
２００−であった。
のに十分な温度に達した。蒸着時には、ガス分圧にして
１０’ Ｔｏｒｒ台の微量の０２ガスをイオン・ブレ
ーティング装置真空系内に導入し、電圧２ ＫＶ、周波
数１３．５６ Ｍｌｌｚの交流高周波電界を印加して、
０２プラズマを発生させた。印加プラスマの有効電力は
２００−であった。
このようにして付着力の優れた密度の高い薄膜をポリニ
スチクフィルムの一部に形成することができた。一般に
は膜厚は数μが望ましい。
スチクフィルムの一部に形成することができた。一般に
は膜厚は数μが望ましい。
以上を基板１として、薄膜感熱素子を以下のようにして
形成した。まず、基板１の上にＰ型の熱電素子薄膜２を
イオン・ブレーティング法により蒸着した。すなわち、
Ｓｉ約９５重量部、 Ｍｎ約５重量部を相溶させて
破砕し、平均粒径的１μのパウダーを得、そのパウダー
を打錠し、電子銃のターゲット・ペレットとして用いて
約１３００ ′ｃ −１４００℃の温度で蒸発させ基板
１上に成膜した。次に。
形成した。まず、基板１の上にＰ型の熱電素子薄膜２を
イオン・ブレーティング法により蒸着した。すなわち、
Ｓｉ約９５重量部、 Ｍｎ約５重量部を相溶させて
破砕し、平均粒径的１μのパウダーを得、そのパウダー
を打錠し、電子銃のターゲット・ペレットとして用いて
約１３００ ′ｃ −１４００℃の温度で蒸発させ基板
１上に成膜した。次に。
Ｓｉ約９７重量％、 Ｇｏ３重量％よりなるＮ型の熱電
素子薄膜３を上記と同様の方法で形成するとともにＰ型
の熱電素子薄膜２とＮ型の熱電素子薄膜３が積層した構
造の接合部５を形成した。次に電極として肋薄膜４を形
成した。肋薄膜４の形成は。
素子薄膜３を上記と同様の方法で形成するとともにＰ型
の熱電素子薄膜２とＮ型の熱電素子薄膜３が積層した構
造の接合部５を形成した。次に電極として肋薄膜４を形
成した。肋薄膜４の形成は。
通常の真空蒸着で行い、真空度は、１．０〜１．５×１
０’ Ｔｏｒｒに保った。このＡｑ組電極導電塗料を塗
り。
０’ Ｔｏｒｒに保った。このＡｑ組電極導電塗料を塗
り。
Ｃｕ先をリードを付して電極とした。
次に定温度素子を形成するために、まず５ｉ０２絶縁膜
６を第１図（ｉ）の点線で示した部分に形成した。膜厚
は先の熱絶縁膜のほぼ１０分の１とした。さらに、Ｓｉ
０ｇ絶縁膜６の上に定温度発熱体７として正特性サーミ
スターを形成した本発明。
６を第１図（ｉ）の点線で示した部分に形成した。膜厚
は先の熱絶縁膜のほぼ１０分の１とした。さらに、Ｓｉ
０ｇ絶縁膜６の上に定温度発熱体７として正特性サーミ
スターを形成した本発明。
実施例ではよく知られるＢａＴｉＯ３を用いた。これは
１２０°Ｃ付近でキュリ一点をもち２一定の電圧をかけ
ておくと精度のよい定温度発熱体となるものである。本
発明実施例ではＳｒをドープし、その組成はＢａ Ｏ，
９５Ｓｒ Ｏ，０５ＴｉＯ３とした。以上のようにして
作成した薄膜温度測定素子のポリエステルフィルム側を
、１００℃の被測定物に押しあてて電極４の電圧を測定
し、その値と標準温度１２３℃とから被測定物の温度を
算出した所、その精度はおよそ±０．１℃であった。又
、応答速度は通常のよく知られたＣａＯ系のサーミスタ
に比べて数倍速い応答が得られた。
１２０°Ｃ付近でキュリ一点をもち２一定の電圧をかけ
ておくと精度のよい定温度発熱体となるものである。本
発明実施例ではＳｒをドープし、その組成はＢａ Ｏ，
９５Ｓｒ Ｏ，０５ＴｉＯ３とした。以上のようにして
作成した薄膜温度測定素子のポリエステルフィルム側を
、１００℃の被測定物に押しあてて電極４の電圧を測定
し、その値と標準温度１２３℃とから被測定物の温度を
算出した所、その精度はおよそ±０．１℃であった。又
、応答速度は通常のよく知られたＣａＯ系のサーミスタ
に比べて数倍速い応答が得られた。
なお、上記した実施例では薄膜を形成するのに。
反応性ＲＦイオン・ブレーティング法を用いた。
この方法によると密度も高く、高性能指数をもつアモル
ファス薄膜感熱素子を形成できる。薄膜温度測定素子を
作成する上で必要な性能を満たすものであれば、薄膜形
成法としては実施例で示すイオンブレーティング法以外
によく知られるＩＣＢ法。
ファス薄膜感熱素子を形成できる。薄膜温度測定素子を
作成する上で必要な性能を満たすものであれば、薄膜形
成法としては実施例で示すイオンブレーティング法以外
によく知られるＩＣＢ法。
蒸着法、スパッタリング法などの薄膜形成法を用いても
よい。
よい。
本発明により次のような効果を得ることができる。
＋１１素子内に定温度発熱体を有するため、基準接点を
用いる必要があく、製造が容易で、かつ節単に精度よく
温度の測定が行なえる。
用いる必要があく、製造が容易で、かつ節単に精度よく
温度の測定が行なえる。
＋２１ 薄ｌ１ｔｉ 状のため応答が速い。
（３）薄膜形成法により素子を作成できるため、形状に
自在性がある。
自在性がある。
（４）薄膜コンデンサなどに用いられる公知の電極作技
術を用いることにより、その積層化が容易である。
術を用いることにより、その積層化が容易である。
第１図、第２図は本発明に係る薄膜温度測定素子の基本
的な構成を示すための模式図であり、第１図（ｉ）は薄
膜感熱素子、（ｉｉ）は（ｉ）の上に形成される定温度
素子の平面図を示し、第２図は第１図の（１）と（ｉｉ
）とを組み合わせたものの断面図を示す。 １：基板、２．３：薄膜感熱素子を構成する物質２４：
電極、５：熱電素子の接合部（測定部）。 ６：定温度素子を構成する基板、７：定温度発熱体。 特許出願人 ユニチカ株式会社
的な構成を示すための模式図であり、第１図（ｉ）は薄
膜感熱素子、（ｉｉ）は（ｉ）の上に形成される定温度
素子の平面図を示し、第２図は第１図の（１）と（ｉｉ
）とを組み合わせたものの断面図を示す。 １：基板、２．３：薄膜感熱素子を構成する物質２４：
電極、５：熱電素子の接合部（測定部）。 ６：定温度素子を構成する基板、７：定温度発熱体。 特許出願人 ユニチカ株式会社
Claims (5)
- （１）ゼーベツク効果により一対の電極間に熱起電力を
発生ずる薄膜感熱素子と、温度を一定に自動制御する定
温度発熱体とを有し、前記薄膜感熱素子の一方の感熱部
を測温部とし、他方の感熱部を前記定温度発熱体と重ね
合わせて定温部として、前記定温度発熱体の標準温度と
測温部での被測定温度との差により前記薄膜感熱素子に
熱化ずる熱起電力と、前記定温度発熱体の標準温度とか
ら測温部での絶対温度を測定するようになしたことを特
徴とする薄膜温度測定素子。 - （２）定温度発熱体と薄膜感熱素子との間に中間層を設
けた特許請求の範囲第１項記載の薄膜温度測定素子。 - （３）感温半導体素子を薄膜化した定温度発熱体を平面
上にタテ、ヨコに複数個マトリンクス状態に配設し、該
低温度発熱体と薄膜感熱素子との間に中間層を設けた特
許請求の範囲第１項記載の薄膜温度測定素子。 - （４）定温部と薄膜感熱素子の基板との間に熱伝導率の
低い膜を設けた特許請求の範囲第１項記載の薄膜温度測
定素子。 - （５）薄膜感熱素子の基板が可撓性フィルムである特許
請求の範囲第１ないし４項のいずれか記載の薄膜温度測
定素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10456983A JPS59228139A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 薄膜温度測定素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10456983A JPS59228139A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 薄膜温度測定素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59228139A true JPS59228139A (ja) | 1984-12-21 |
Family
ID=14384074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10456983A Pending JPS59228139A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 薄膜温度測定素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59228139A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0228525A (ja) * | 1988-07-19 | 1990-01-30 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 薄膜熱電対 |
| JP2018197696A (ja) * | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 株式会社Kri | 温度センサー |
-
1983
- 1983-06-10 JP JP10456983A patent/JPS59228139A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0228525A (ja) * | 1988-07-19 | 1990-01-30 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 薄膜熱電対 |
| JP2018197696A (ja) * | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 株式会社Kri | 温度センサー |
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