JPS63304124A - 温度感知器 - 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、温度感知器に係り、特に低温における温度測
定に好適な温度計に関する。

更に５本発明は温度変化を検出するサーモスタットにか
かり、特に室温以下の温度を検出するに好適なサーモス
タットに関する。

〔従来の技術〕

従来の温度計は、アルコールや水銀の液体を細管に封入
したものや、熱膨張率の異なる金属を貼り合せたいわゆ
るバイメタルが用いられていた。

また、従来のサーモスタットは、熱膨張率の異なる異種
の金属を貼り合せてバイメタルを構成し、このバイメタ
ルが温度変化によって変形することを利用して、電気接
点の開閉を行なっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の液体を用いた温度計は、液体が固体になる温
度以下では用いることができず、またバイメタルを用い
た温度計でも、指示精度に問題があった。

本発明の目的は、極低温の温度を感知できる装置を提供
することにある。

更に前述の従来のサーモスタットはおおよそ温度変化に
比例した変位かえられるが、ある特定の温度の近辺で大
きな変位かえられないので、相対する二つの電気接点の
距離が経時変化すると、設定温度が変化するなどの問題
があった。

本発明の他の目的は、特定温度で急激な変化の得られる
サーモスタットを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、臨界温度（以下Ｔｃと略記する）の異なる
超電導体を配置し、これに磁石を配した構成により達成
される。

上記他の目的は、超電導体と磁石を利用することにより
達成される。

〔作用〕

Ｔ、が離散的にあるいは連続的に異なる超電導体は、あ
る温度ＴではＴよりＴｃが高い部分が超電導状態になっ
て完全反磁性を示すので、これに近接した磁石が反発す
る。これにより温度Ｔを知ることができる。

更に、超電導体は臨界温度（以下Ｔ。と略記する）以下
で完全反磁性を示し、磁石を遠ざけようとする。これを
利用して、変位する磁石で電気接点の開閉を行う。超電
導体の形状により、磁石の変位を極めて大きくすること
ができるので、サーモスタットの設定温度の経時変化も
原理的に極めて小さくできる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図により説明する。

温度計の筐体３中に、温度の高い方から順にＴｃ　ｘ　
＋　Ｔｃ　２１　”””ｌ　Ｔｃ　（ｎ）の臨界温度Ｔ
ｃをもつおわん型の超電導体１−１．１−２゜・・・・
・・、１−ｎが配置され、それぞれに永久磁石２−１．
２−２．・・・・・・、　２−　（ｎ）が、おわんの凹
みにはめ込んである。周囲温度ＴがＴｃ（ｎ−１）≧Ｔ
　＞　Ｔ　ｃ　（ｎ　）の関係であると第１図に示すよ
うに超電導体１−１から１−（ｎ−１）が反磁性を示し
、磁石２−１から２−（ｎ−１）が上方に押し上げら九
る。この状態を透視板４を通して眺めると、周囲温度Ｔ
がＴＣ（ｎ−１）とＴ。（ｎ）の間にあることがわかる
。つまり温度計となる。

また本発明の他の一実施例を第２図に示す。これは磁石
２に、表示板５を付着し、これらを回転軸６を中心に回
転するようにしたものである。周囲温度Ｔが上記の関係
のとき同様に磁石２−１から２−（ｎ−１）までが超電
導体１−１から１−（ｎ−］）と反発して表示板５−１
から５−（ｎ−１）までが透視板４面に近接し、上部か
ら眺めると表示板の面種が異なって見えるので温度Ｔが
Ｔｃ（ｎ−］）とＴ。（ｎ）までの間にあることがわか
り温度計となる。

第１図、第２図とも水平に設置すれば動との釣り合いで
磁石２が上下する。また磁石２が超電導状態にないとき
に常に下方に配置されるようにバネなどで押しつけてお
けば筐体３が水平でなくても用いることができる。

第３図に本発明の他の一実施例を示す。上記第１図２第
２図に示した本発明の実施例では超電導体１は離散して
設けられていたが、第３図に示すように連続体の超電導
体１を配置し、熱処理の違いや組成を連続的に変えるこ
とによってＴｃを連続的に変化させればよい、磁石２は
ガイド７におさめ、バネ８によって下方に押しておけば
、水平でなくとも用いることができる。

第４図に本発明の他の一実施例を示す。第１図から第３
図までに示した実施例では目盛の数に応じた磁石２が必
要となるが、第４図に示すように、離散して設けられた
複数の超電導体１−１から１−（ｎ）に対し磁石２は１
ケでよい。現在超電導体１−１から１−（ｎ−１）まで
が反磁性状態であるから磁石２は、超電導体１−（ｎ−
１）と１−（ｎ）との間に浮んでいる。すなわちその位
置で温度を示し、温度計となる。この場合、磁石２は球
形が円滑な移動のために有利であり、バネなどで磁石２
を下方に押しつけない場合にはこの温度計は水平にして
用いることはできない。第４図の実施例の場合も第３図
と同様に連続体の超電導体を用いることができる。

本発明の他の一実施例を第５図に示す。第１図から第４
図に示した実施例では温度変化に応じてその時点の温度
を指示するが、第５図に示すものは、過去の温度履歴の
中で最低温度を示すものである。

すなわち、第５図に示すように１周囲温度Ｔが、Ｔｃ（
ｎ３）とＴＣ（ｎ−２）の間にあり、磁石が超電導体１
−（ｎ−２）の場所にあった場合、この後ＴがＴｃ（ｎ
−２）より下がると超電導体１−（ｎ−２）と磁石２は
反発し、下方にころがり落ちて超電導体１−（ｎ−１）
の部分のストッパで止まる。この後温度Ｔが上昇して超
電導体１−（ｎ−２）が磁石と反発しなくなっても磁石
２は超電導体］−（ｎ−１）の部分に留まっている。す
なわち磁石２は過去の温度履歴の中で最低の温度を示し
ていることになる。

第５図は磁石が左、右と移動するが、第６図に本発明の
他の一実施例を示すように片側に超電導体１を配置する
こともできる。この場合、磁石２が一番下まで落ちない
ようにガイド７を設け、磁石２が下に落ちた場合、一部
分しか落ちないようにする。第６図では超電導体２は離
散化して設けたが、第３図に示すような連続体にするこ
とも容易である。第５図、および第６図は、透視板４は
紙面と平行に配置されているので図中には示していない
。

第７図に本発明の他の実施例を示す。第６図までに述べ
てきた実施例は単に温度を示す温度計１０であったが、
温度によって磁石２が移動することを利用して、電気ス
イッチを形成することができる。原理は、磁石２の位置
を感知する装置があればよい。たとえば第７図に示すご
とく、いわゆる感応磁石１２をもったリードスイッチ１
１であり、磁石２が近接することによって感応磁石１２
が押し上げられるように磁石２の位置を設定すれば、２
つの電極１３は互いに電気的に接触し。

スイッチは閉の状態にすることができる。

ここではリードスイッチを用いたが、磁気に感応するも
のなら何でもよく、半導体トランジスタ。

磁気抵抗素子、ホール効果素子などを用いることができ
る。

本発明で用いた超電導体は、指示させる温度領域によっ
て適当な材料を選べばよい、２０″に以下ならＮｂ系の
金属を用いることができるし、それ以上、常温までの間
ならペロブスカイト型結晶構造を有するＢａＰｂＯ，フ
ｓ　Ｂｉｏ、　ｘ　ｓ○３や、Ｎ１Ｆ４型結晶構造を有
する （ＳｒＯ５ｏ　ｓ　Ｌａｏ、　９　ｓ　）　ｚ　Ｃｕ０
４などを用いればよく、その材質を問わない。二九らの
材料の組成を変化させるか、あるいは熱処理などを変化
させてＴ。を変化すればよい。

以下本発明の他の実施例を第８図により説明する。おわ
ん状の超電導体１の開口部に磁石２を入れ、この磁石と
第１電極５を接続体７で繋げる。

接続体７は乍なる薄い接着材でもよい。第１の電極には
金や白金などを代表とする第１接点３が接着され、これ
に相対して第２電極５と第２電極６は互いに絶縁支持体
８で互いに固定されている。

これらの構造体と支持台９でサーモスタットを構成する
。

このサーモスタンドは、超電導体１の温度がＴＣ以下に
なると完全反磁性を示し、第１図の上方に変位しようと
する。一般に第１電極５と第２電極６は、柔軟性のある
リン青銅などのバネ材で作るので、第１電極５は上方に
押し上げられ第１接点３は第２接点４と電気的に接触し
、第１電極５と第２電極６を二端子電極とするスイッチ
が閉の状態となる。

超電導体１の形状を適切に選ぶことにより変位は充分大
きくとれるので、第１接点、第２接点の間の距離の設定
は多少荒くてもよい。

また本発明の他の１実施例を第９図に示す。これは第１
図に示した超電導体Ｉと磁石２を入れ換えたもので、可
動部を超電導体Ｉとしたものである。原理的に同じ動作
を行う。

本発明の他の１実施例を第１０図に示す。一般に電気接
点は大電流が流れて発熱したり、高電圧のアーク、ある
いは空気中の酸素や水蒸気などと反応などにより経時的
に損傷する。

このため、ガラスやセラミックの封入管ＩＯによって、
第１および第２電極５および６、第１および第２接点３
および４．および磁石２を封じる。

封入管１０の内部は、電気アークを防ぐため、高圧の不
活性ガスを封入するか、あるいは真空とすればよい。こ
の封入管１０の中の磁石２の周囲を。

封入管１０の外側から超電導体１０で囲む。動作は第１
図に説明したものと同じである。これら第８図から第１
０図で説明したサーモスタットは第１１図にその原理図
を示すようにＴ。以下で接点が閉となる。

本発明の他の１実施例を第１２図に示す。これはＴｃよ
り高温度では接点は閉の状態で、Ｔｃ以下になると第２
電極６を上方に押し上げるために接点は開となるもので
ある。

本発明の他の１実施例を第１３図に示す。これはＴＣの
異なる二つの超電導体１−１および１−２を第６図のよ
うに構成したものでＴ　ｃ　ｚ　＜ＴＣｌとする。この
場合第１４図に示すようし二Ｔｏ１より高い温度で接点
は開、Ｔｃ１より低くかつＴＣ２より高い場合には超電
導体１−１のみ反磁性となり、第１接点３を押し上げて
、接点は閉となる。温度がＴ。２以下になると、超電導
体１−２が反磁性となり、第２電極６を押し上げて接点
は開となる。

また第６図の構成で、Ｔ　ｃ　１＜　Ｔ　Ｃ２とし、か
つＴｃ２より高い温度で接点を閉としておけば、第１５
図に示すように、ＴｏｌとＴｃ２の間だけ接点が開とな
るサーモスタットを構成することができる。第１２図、
第１３図の構成も、第１０図と同様に封入管を用いるこ
ともできる。

また第１０図、第１２図、第１３図に示した本発明の実
施例の構成で、第９図の構成と同様に超電導体１と磁石
２を入れ換えることもできる。動作は全く同様である。

以上本発明の実施例で示した磁石２は通常よく用いられ
る永久磁石の他に、電流を流して磁石とする電磁石を用
いることもできる。

また超電導体１は、Ｎｂ系の金属の他に、ペロブスカイ
ト型結晶構造を有する ＢａＰｂ□、　７５　Ｂｉ、）、　２５０３やＫ　２Ｎ
ＩＦ　４型結晶構造を有する（Ｓｒ□、Ｏｓ　Ｌａ□、
ｇ　５）２ｃｕｏ４などをスパッタ法などを用いて形成
すれば、液体窒素温度以上のＴｃをもった超電導体を用
いることもできる。この場合は超電導体１は、全体が超
電導体である必要はなく、プラスチックやセラミック、
あるいは他の金属の表面に超電導体を被着すればよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、超電導体の臨界温度により温度を検出
できるので広い範囲にわたって低温の測定ができる。

更に１本発明によれば、超電導体の反磁性を利用してＴ
。の上下で接点に極めて大きな変位を与えられるので、
信頼性の高いサーモスタットが構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図は本発明の一実施例の断面図、第８図
、第９図、第１０図、第１２図、第１３図は本発明の他
の一実施例を示す図、第１１図、第１４図、第１５図は
その動作を示す図である。 １・・超電導体、２・・石、１１・・・リードスイッチ
、１２・・・感応磁石、１３・・・劃Ｌ 滲１図 隼Ｚ目 ７Ｃ＜ｒ−ｔ！ノ　　　Ｔ　Ｃ（九−７）　　　　　　
　７（！入子、３　区 早卒図 ＋３猛林　２バネ キ７図 卓′？区 竿１０国 多ｌＩ図 ！ 渣７ｊ区 ３竿）耳ｙ−４ネＬ電１シ　ゾ（椅ら 竿神図 を１５図 ７Ｃ，、二叉 γごｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、臨界温度の異なる超電導体の部分を連続的に配置し
   、超電導状態となっている部分と、これに接している超
   電導状態になっていない部分の境界を磁石によって指示
   することによって温度を指示することを特徴とした温度
   感知器。 ２、第１項において、上記磁石の位置を検出し、これに
   よって電気の開閉を行うスイッチを付加したことを特徴
   とした温度感知器。 ３、超電導体と磁石をそなえ、該超電導体の臨界温度以
   下では該超電導体が反磁性になることを利用して、上記
   磁石を動かすことにより電気接点の開閉を行わせる温度
   感知器。 ４、第１項のサーモスタットにおいて臨界温度が異なる
   二種の超電導体を用いることにより、二種の臨界温度の
   間で開閉を行わせる温度感知器。