JPS63188730A - 熱電対式薄膜温度計とその製造法 - Google Patents

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、熱電対式薄膜温度計とその製造法に関する。

〈従来の技術〉 熱電対式薄膜温度計は、特開昭５５−１４９０２７号公
報の第７図と第８図又は本願の第８図と第９図に示すよ
うに、円筒形状の第１熱電対金属体１１の中心孔に円筒
形状のセラミックスの電気絶縁体１２を、電気絶縁体１
２の中心孔に丸軸状の第２熱電対金属体１３をそれぞれ
嵌着して基体を形成し、基体の先端面に金属薄膜１４を
付着して第１熱電対金属体１１と第２熱電対金属体１３
の先端面を導通し１両熱電対金属体１１．１３の先端面
を熱電対の測定用接点にし、両熱電対金屈体１１．１３
の基端部にそれぞれ熱電対線１５．１６を接続している
。

また、他の熱電対式薄膜温度計は、上記の公報の第１図
又は本願の第１０図に示すように、ステンレス鋼の円筒
体２０内に一対の熱電対線３０．４０を間隔を設けて並
列して挿通し、一対の熱電対線３０．４０を配置した円
筒体２０内に電気絶縁材のセラミックス５０を充填して
、円筒体２０内のセラミックスの電気絶縁体５０に一対
の熱電対線３０．４０を挿通した基体を形成し、基体の
先端面に金属薄膜６０を付着して一対の熱電対線３０．
４０の先端面を導通し、両熱電対線３０．４０の先端面
を熱電対の測定用接点にしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、前者の熱電対式薄膜温度計においては、被測
定体の測定個所に取り付ける基体は、材料が主に熱電対
金属であり、被測定体の一般金属とは熱伝導率や比熱等
の熱的性質が異なる。

また、後者の熱電対式薄膜温度計においては、基体は、
材料が主にセラミックスであり、被測定体の一般金属と
は熱的性質が異なる。

従って、両者の熱電対式薄膜温度計においては、基体の
熱的性質が被測定体の熱的性質とは異なるので、被測定
体の測定個所は、基体を取り付けることによって温度が
変化し、基体の取付によって変化した温度を測定するこ
とになり、測定誤差が生ずる。

更に、＃者の熱電対式薄膜温度計においては、基体は１
円筒形状の第１熱電対金属体１１と円筒形状の電気絶縁
体１２及び丸軸状の′第２熱電対金属体１３の三重構造
になっているので、小型化が困難であり、局所の温度測
定が困難である。

また、後者の熱電対式薄膜温度計においては、基体は、
円筒体２０内の電気絶縁体５０内に一対の熱電対線３０
．４０を間隔を設けて配置しているので、小型化が困難
であり、局所の温度測定が困難である。

本発明の目的は、上記のような従来の問題点を解決する
ことである。

く問題点を解決するための手段〉 第１発明は、被測定体と同一又はほぼ同一の熱的性質を
有する基体を形成し、基体に貫通した取付孔に、電気絶
縁膜を被覆した対の熱電対線を挿通して嵌着し、基体の
先端面に金属ｐｊＷ１を付着して対の熱電対線の先端面
を導通し、対の熱電対線の先端面を熱電対の測定用接点
にしたことを特徴とする熱電対式薄膜温度計である。

第２発明は、第１発明の熱電対式ＦＭ膜温度計において
、基体は、円筒形状であり、取付孔は、円筒形状の基体
の中心孔であり、対の熱電対線は、一対の半円形断面の
熱電対線であって、その外周面の平面部を向い合せて並
列していることを特徴とする熱電対式薄膜温度計である
。

第３発明は、被測定体と同一又はほぼ同一の熱的性質を
有する金属製の円筒形状の基体の中心孔に、電気絶縁膜
を被覆した一対の半円形断面の熱電対線をその外周面の
平面部を向い合せて並列して挿通し、基体をかしめて基
体の中心孔に一対の熱電対線をその外周の電気絶縁膜を
介して嵌着し、 基体の先端面をこの先端面に突出した一対の熱電対線の
先端と共に研磨して、基体の先端面に一対の熱電対線の
先端面を配置し、 基体の先端面に金属薄膜を付着して一対の熱電対線の先
端面を導通し、両熱電対線の先端面を熱電対の測定用接
点にすることを特徴とする熱電対式薄膜温度計の製造法
である。

〈発明の効果〉 第１発明の熱電対式薄膜温度計においては、基体は、被
測定体と同一又はほぼ同一の熱的性質を有するので、被
測定体の測定個所は、基体を取り付けることによって温
度が変化せず、測定精度が高い。

第２発明の熱電対式薄膜温度計においては、第１発明の
熱電対式ＦｔＪ膜温度計におけるのと同様に測定精度が
高い上に、円筒形状の基体の中心孔に、電気絶縁膜を被
覆した一対の半円形断面の熱電対線をその外周面の平面
部を向い合せて並列して嵌着しているので、小型化が容
易であり、局所の温度測定が容易である。

第３発明の熱電対式薄膜温度計の製造法においては、金
属製の円筒形状の基体の中心孔に、電気絶縁膜を被覆し
た一対の半円形断面の熱電対線をその外周面の平面部を
向い合せて並列して挿通し、基体をかしめて基体の中心
孔に一対の熱電対線をその外周の電気絶縁膜を介して嵌
着するので、基体に熱電対線を均等に嵌着するのが容易
であり、第２発明の熱電対式薄膜温度計を能率よく製造
することができる。

〈実施例〉 第１図と第２図に示す本例の熱電対式薄膜温度計を製造
する場合、被測定体、例えばアルミニウム合金製又は鋳
鉄製の内燃機関と同一の熱的性質を有する金属、例えば
アルミニウム合金又は鋳鉄によって、第３図（ａ）に示
すように１円筒形状の基体ｌを製作する。

また、一対の熱電対全屈、例えばアルメルとクロメル、
白金とロジウム、鉄とコンスタンタンによって、第３図
（ｂ）に示すように、一対の半円形断面の熱電対線３．
４を製作する。半円形断面の熱電対線３．４は、重版の
円形断面の熱電対線を研削又は圧延によって半円形断面
に成形する。

次に、半円形断面の各熱電対線３．４は、テフロンとい
う米国デュポン社の商標名で知られている四フフ化エチ
レン粉末を混入したエナメル液に浸漬して、テフロンと
エナメルを付着し、これを２００〜３００℃の温度に加
熱して、電気絶縁材のテフロンとエナメルを熱電対線３
．４の外周面に焼き付ける。この焼付作業は、数回繰り
返す。

各熱電対線３，４には、第３図（Ｃ）に示すように、そ
れぞれ、テフロンとエナメルからなる所望の厚さの電気
絶縁膜５を被覆する。

電気絶縁材としてテフロンを用いたのは、テフロンが耐
熱性と機械的強度及び柔軟性に優れているからである。

電気絶縁膜５を被覆した一対の半円形断面の熱電対線３
．４は、その外周面の平面部を向い合せて並列し、これ
を基体ｌに貫通した中心孔の取付孔２に挿通し、基体１
をその外周面から中心軸方向に均等に加圧してかしめ、
基体の取付孔２の径を縮小して、第３図（ｄ）に示すよ
うに、基体の取付孔２に一対の熱電対線３．４をその外
周の電気絶縁膜５を介して嵌着する。

基体ｌの先端面に突出した一対の熱電対線３．４の先端
の大部分は、ベンチやヤスリ等によって切り落し、基体
ｌの先端面をこの先端面に少し突出している一対の熱電
対線３．４の先端と共に、第３図（ｅ）に示すように、
パフ研磨や紙ヤスリ等によって研磨して、基体ｌの先端
面に一対の熱電対線３．４の先端面を配置する。基体ｌ
と熱電対線３．４の研磨先端面は、有機溶剤とアルコー
ルを順次用いて超音波洗浄を行う。

次に、基体ｌの先端面には、第３図（ｆ）に示すように
、金やニッケル等の金属のＦＭ膜６を真空蒸着、スパッ
タリング、電気メッキや化学メッキによって付着し、金
属薄膜６によって両熱電対線３．４の先端面を導通し、
両熱電対線３．４の先端面を熱電対の温接点即ち測定接
点とする。

ＦｔＪ膜６の金属の種類は、測定個所の状態に応じて、
耐食性のある金属や耐熱性のある金属を使用する。

金属薄膜６の厚さは、測定個所や使用状態に応じて、数
百オングストロームから数十ミクロン程度の範囲で設定
する。

熱電対の測定用接点を被覆している金属薄ＩＰ！！６は
、薄いので、熱容量が小さく、温度測定の応答性が良い
。

基体１は、長さが４璽鵬位であり、外径が２態量位であ
って、非常に小型であり、局所の温度を測定することが
できる。

本例の熱電対式薄膜温度計を使用する場合、第４図（ａ
）に示すように、被測定体の測定個所、例えば内燃機関
の冷却水通路の周壁Ｗに、本例の熱電対式ｇ膜温度計の
基体１より少し小径の収納孔Ｈを貫設し、周壁Ｗの収納
孔Ｈ近傍を加熱して、収納孔Ｈの径を拡大し、拡大した
収納孔Ｈに基体１を挿嵌し、基体１の金属薄膜６面を温
度測定位置の周壁Ｗ９内面に配置し、周壁Ｗの収納孔Ｈ
近傍を冷却して、収納孔Ｈの径を縮小し、周壁Ｗと同一
金属の基体１を収納孔Ｈに密嵌して固定する。

又は、第４図（ｂ）に示すように、周壁Ｗに基体ｌより
少し大径の収納孔Ｈを貫設し、収納孔Ｈに基体１を耐熱
性の接着剤Ａを介して挿嵌し、周壁Ｗと同一金属の基体
ｌを収納孔Ｈに接着して固定する。

基体ｌは、測定個所と同一の金属であり、測定個所と同
一の熱的性質を有するので、基体１を測定個所に埋設す
ることによって測定個所の温度が変化せず、測定精度が
高い。

く変形例１〉 本例の熱電対式薄膜温度計は、第５図に示すように、被
測定体と同一又はほぼ同一の熱的性質を有する金属製の
基体１の中心部に貫通した取付孔２を矩形断面形状にし
、一対の熱電対ｊｉ３．４をそれぞれ矩形断面形状にし
、取付孔２に一対の熱電対線３．４を並列して種通し、
基体ｌをかしめて、取付孔２に一対の熱電対線３．４を
その外周の電気絶縁膜５を介して嵌着している。

その他の点は、上記の実施例におけるのと同様である。

く変形例２〉 本例の熱電対式薄膜温度計は、第６図に示すように、被
測定体と同一又はほぼ同一の熱的性質を有する金属製の
基体ｌに貫通した取付孔２を２本にし、一対の熱電対線
３．４をそれぞれ円形断面形状にし、円形断面の各取付
孔２にそれぞれ熱電対線３．４を１本ずつ挿通し、基体
ｌをかしめて、各取付孔２にそれぞれ１本の熱電対線３
．４をその外周の電気絶縁膜５を介して嵌着している。

その他の点は、上記の実施例におけるのと同様である。

く変形例３〉 本例の熱電対式薄膜温度計は、第７図（ａ）（ｂ）に示
すように、被測定体と同一又はほぼ同一の熱的性質を有
する金属製の基体１の先端面と基端面間に第１取付孔２
１を貫設し、また、基体１の基端面に有底の第２取付孔
２２を基体１の先端面に向けて穿設している。

第１取付孔２１には、電気絶縁膜５を被覆した一対の半
円形断面の第１熱電対線３１．４１をその外周面の平面
部を向い合せて並列して挿通している。

また、第２取付孔２２には、電気絶縁膜５を被覆した一
対の半円形断面の第２熱電対線３２．４２をその外周面
の平面部を向い合せて並列して挿入し、第２熱電対線３
２．４２の先端面を第２取付孔２２の底に当接して導通
している。

基体ｌはかしめて、第１取付孔２１に一対の第１熱電対
線３１．４１をその外周の電気絶縁膜５を介して嵌着す
ると共に、第２取付孔２２に一対の第２熱電対線３２．
４２をその外周の電気絶縁膜５を介して嵌着している。

基体ｌの先端面には、一対の第１熱電対線３１．４１の
先端面を配置し、基体ｌの先端面に金属薄膜６を付着し
て、一対の第１熱電対線３１．４１の先端面を導通して
いる。　　゛その他の点は、上記の実施例におけるのと
同様である。

本例の熱電対式薄膜温度計においては、第１熱電対線３
１．４１の先端面と第２熱電対ＭＡ３２．４２の先端面
の２個所において温度を測定することができる。

また、２個所の温度差から熱流束を算出することができ
、熱流束計にもなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の熱電対式ＦＩ膜温度計の縦
断側面図である。 第２図は、同然電対式薄膜温度計の背面図である。 第３図（ａ）乃至（ｆ）は、同然電対式ＦＪＩ膜温度計
の製造工程を示す略図である。 第４図（ａ）（ｂ）は、同然電対式薄膜温度計の使用例
を示す縦断面図である。 第弓図は、変形例１の熱電対式薄膜温度計の背面図であ
る。 第６図は、変形例２の熱電対式薄膜温度計の背面図であ
る。 第７図（ａ）（ｂ）は、変形例３の熱電対式薄膜温度計
の縦断側面図と背面図である。 ｌ：基体 ２．２１．２２　：　取付孔（中心孔）３．３１．３２
　：　熱電対線 ４．４１．４２　：　熱電対線 ５　：　電気絶縁膜 ６　：　金属薄膜 特許出願人　株式会社豊田中央研究所 代　　理　　人　　　弁理士　　水　　野　　　桂７′
１　　図　　　　　　　　　７′２　　図７′３図 （ｄ）　　　　　　　　　　　（ｅ） ７′４　　図 （ａ）　　　　　　　　　　（ｂ） ７′５図　　　７′６図 ７′７図 （ａ）　　　　　　　　　（ｂ） ７８図 ７′９図 ７１０口 手　続　補　正　古（方式） 昭和６２年５月２２日 ！、小事件表示 昭和６２年　特　許　願　第２１１７４号２、発明の名
称 熱電対式薄膜温度計とその製造法 ３、補正をする渚 事件との関係　特許出願人 愛知県愛知郡長久手町大字長鍬字横道４１番地の１（３
６Ｇ）株式会社豊田中央研究所 代表者小松　登 ４、代理人 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄　　　　　　〜、、。 ８、補正の内容　　　　　　　　　　　　　　　　６２
．５．　、’）５明細書第１５頁第６行と第７行の間に
次の文を挿入する。 「第８図は、従来例の熱電対式薄膜温度計の縦断側面図
である。 第９図は、同然電対式薄膜温度計の一部破断斜視図であ
る。 第１０図は、他の従来例の熱電対式薄膜温度計の縦断側
面図である。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被測定体と同一又はほぼ同一の熱的性質を有する基
   体を形成し、基体に貫通した取付孔に、電気絶縁膜を被
   覆した対の熱電対線を挿通して嵌着し、基体の先端面に
   金属薄膜を付着して対の熱電対線の先端面を導通し、対
   の熱電対線の先端面を熱電対の測定用接点にしたことを
   特徴とする熱電対式薄膜温度計。 ２）基体は、円筒形状であり、取付孔は、円筒形状の基
   体の中心孔であり、対の熱電対線は、一対の半円形断面
   の熱電対線であって、その外周面の平面部を向い合せて
   並列していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の熱電対式薄膜温度計。 ３）被測定体と同一又はほぼ同一の熱的性質を有する金
   属製の円筒形状の基体の中心孔に、電気絶縁膜を被覆し
   た一対の半円形断面の熱電対線をその外周面の平面部を
   向い合せて並列して挿通し、基体をかしめて基体の中心
   孔に一対の熱電対線をその外周の電気絶縁膜を介して嵌
   着し、基体の先端面をこの先端面に突出した一対の熱電
   対線の先端と共に研磨して、基体の先端面に一対の熱電
   対線の先端面を配置し、 基体の先端面に金属薄膜を付着して一対の熱電対線の先
   端面を導通し、両熱電対線の先端面を熱電対の測定用接
   点にすることを特徴とする熱電対式薄膜温度計の製造法
   。