(57)【要約】  本開示は、ドリフト現象による測定温度のズレが生じにくく、保護管又は保護膜の表面への付着堆積物による保護管又は保護膜の割れ破壊が生じにくく、さらに、熱電対の振動等による測温接点の移動を防止する構造を有した熱電対構造及びその製造方法を提供することを目的とする。本開示に係る熱電対構造１００は、正極素線１ａの一端と負極素線１ｂの一端とが接合された熱電対１と、１本の柱状ガラス体２と、を有し、熱電対の接点１ｃを含む正極素線１ａと負極素線１ｂとが、熱電対の接点１ｃ以外は互いに接触することなく並列に柱状ガラス体２の長さ方向に沿って埋め込まれた状態となっており、かつ、正極素線１ａの他端側と負極素線１ｂの他端側とが柱状ガラス体２の外側に引き出されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極素線の一端と負極素線の一端とが接合された熱電対と、１本の柱状ガラス体と、を有し、
前記熱電対の接点を含む前記正極素線と前記負極素線とが、前記接点以外は互いに接触することなく並列に前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って埋め込まれた状態となっており、かつ、前記正極素線の他端側と前記負極素線の他端側とが前記柱状ガラス体の外側に引き出されていることを特徴とする熱電対構造。
【請求項２】
前記正極素線の他端側と前記負極素線の他端側とが前記柱状ガラス体の一方の端面から両方とも引き出されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電対構造。
【請求項３】
前記柱状ガラス体が非晶質石英ガラスからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱電対構造。
【請求項４】
前記熱電対が白金又は白金合金からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱電対構造。
【請求項５】
前記正極素線の側面と前記柱状ガラス体のガラスとは隙間なく接触し合っており、かつ、前記負極素線の側面と前記柱状ガラス体のガラスとは隙間なく接触し合っていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱電対構造。
【請求項６】
前記柱状ガラス体の長さは、前記熱電対の被加熱領域よりも長いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の熱電対構造。
【請求項７】
前記熱電対が複数の熱電対であり、
前記柱状ガラス体の中に複数の熱電対が互いに接触することなく並列に前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って埋め込まれた状態となっており、かつ、熱電対の接点が前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って互いにずれた状態で配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の熱電対構造。
【請求項８】
正極素線の一端と負極素線の一端とが接合している熱電対の前記正極素線及び前記負極素線をガラス部材で前記正極素線と前記負極素線を非接触にする第１工程と、
第１工程で作製した熱電対を、中空ガラス管に差し込んだ状態とする第２工程と、
前記中空ガラス管の端のうち、前記熱電対の接点に近い端を加熱して軟化させ、次いで、前記中空ガラス管の長さ方向に沿って、前記中空ガラス管の中空を無くしながら軟化し次いで冷却を進めて、柱状ガラス体を形成する第３工程と、を有することを特徴とする熱電対構造の製造方法。
【請求項９】
前記中空ガラス管は、一端が解放されており、他端が閉じられており、
第３工程において、前記中空ガラス管の内部を減圧状態としながら、軟化し次いで冷却を行うことを特徴とする請求項８に記載の熱電対構造の製造方法。
【請求項１０】
第１工程で正極素線と負極素線を非接触にした熱電対を複数作製し、第２工程において、第１工程で作製した複数の熱電対をそれぞれ他の熱電対の正極素線及び負極素線と非接触の状態で前記中空ガラス管に差し込み、かつ、熱電対の接点を互いにずらした状態とし、その後第３工程で柱状ガラス体を形成することを特徴とする請求項８又は９に記載の熱電対構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば半導体製造装置の熱処理成膜装置に用いられる熱電対構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電対は、測定雰囲気に直接露呈される構造を採用するものが多い。熱電対が裸のまま測定雰囲気に晒されると、熱電対の酸化や腐食により測定精度の低下や断線等が発生し、使用寿命が短くなる。また、半導体製造工程等の製造雰囲気が極めて清浄であることが要求される環境では熱電対からの構成金属の揮発による汚染や保護管に含有される金属不純物の揮発による汚染が問題となる。【０００３】
そこで熱電対の保護または測定環境の汚染の抑制をするために、熱電対を清浄な保護管に入れる形態（例えば特許文献１〜３を参照。）、熱電対を、接点を中心に正極素線と負極素線とを一直線状に伸ばしたのち石英ガラス管に入れて、接点のところで石英ガラス管を折り曲げて、石英ガラス管を折り返し構造とする形態（例えば特許文献４を参照。）、熱電対の素線を所定の熱膨張係数を有するガラスで被覆する形態（例えば特許文献５を参照。）の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９‐１１３３７２号公報
【特許文献２】特開２０１５-２１５２２０号公報
【特許文献３】実用新案登録３０１４０９３号公報
【特許文献４】特開２００９‐７４９９７８号公報
【特許文献５】特開昭５９−５８８８２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】浜田 登喜夫、工業加熱 Vol.44, No.5, 36-42（2007）、"白金系熱電対の校正とドリフト・不均質"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３に開示された発明、すなわち熱電対を高温で長期間使用した場合、熱電対の素線成分の揮発が生じ、正極素線の構成元素が負極素線の表面に付着し、あるいは、負極素線の構成元素が正極素線の表面に付着して、ドリフト現象による測定温度のズレ（起電力のズレ）が生じるおそれがある。例えば、Ｐｔ−Ｐｔ−Ｒｈ熱電対では、Ｒｈの揮発と純Ｐｔ線への付着がドリフト現象の主要因であると報告されている（例えば、非特許文献１を参照。）。【０００７】
特許文献４に開示された発明、すなわち一直線状に伸ばした熱電対を入れた石英ガラス管を折り返し構造とする形態では、熱電対の接点以外の部分において、素線と石英ガラス管との間に空間があるため、石英ガラス管が割れやすく、素線の汚染が生じやすい。また、石英ガラス管が折り返し構造を有しているため、折り返しにより近接した石英ガラス管の端部同士が近づき、または遠ざかることによって、折り返し部において応力が集中しやすく、破損しやすい。さらに構造上熱電対の接点は折り返し部の一点に限定され、複数点の測定に対応できない。【０００８】
特許文献５に開示された発明、すなわち、熱電対の素線を所定の熱膨張係数を有するガラスで被覆する形態では、熱電対の接点はガラスに密に接していて、熱電対の素線成分の揮発が生じにくいため、ドリフト現象による測定温度のズレも生じにくい。しかし、特許文献５の発明では、結晶化ガラスで熱電対を一本ずつ被覆し、プラス線とマイナス線が一体化していないため、熱電対の接点において応力が集中しやすく、外力によりガラス被膜が破損しやすい。また、ガラス被膜が薄いと、ガラス被膜の表面に付着した堆積物によって、膜応力起因の保護膜の割れ破壊が生じるおそれがある。【０００９】
さらに、特許文献１、２及び４には、多点測温素子を開示する。しかし、振動等による測温接点の移動を完全に防止することが好まれる。【００１０】
そこで、本開示は、ドリフト現象による測定温度のズレが生じにくく、保護管又は保護膜の表面への付着堆積物による保護管又は保護膜の割れ破壊が生じにくく、さらに、熱電対の振動等による測温接点の移動を防止する構造を有した熱電対構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討したところ、熱電対の接点を含む正極素線と負極素線とが、接点以外は互いに接触することなく並列に柱状ガラス体の長さ方向に沿って埋め込まれた構造とすることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る熱電対構造は、正極素線の一端と負極素線の一端とが接合された熱電対と、１本の柱状ガラス体と、を有し、前記熱電対の接点を含む前記正極素線と前記負極素線とが、前記接点以外は互いに接触することなく並列に前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って埋め込まれた状態となっており、かつ、前記正極素線の他端側と前記負極素線の他端側とが前記柱状ガラス体の外側に引き出されていることを特徴とする。【００１２】
本発明に係る熱電対構造では、前記正極素線の他端側と前記負極素線の他端側とが前記柱状ガラス体の一方の端面から両方とも引き出されていることが好ましい。柱状ガラス体によって保護される熱電対の長さを最大とすることができる。また、取り扱いが容易となる。【００１３】
本発明に係る熱電対構造では、前記柱状ガラス体が非晶質石英ガラスからなることが好ましい。熱電対を外部環境から保護する能力が高く、電気的絶縁機能が高い。また、室温及び高温での機械的信頼性が高い。【００１４】
本発明に係る熱電対構造では、前記熱電対が白金又は白金合金からなることが好ましい。白金又は白金合金熱電対とすることで、１１００℃までの高温領域で使用することができる。【００１５】
本発明に係る熱電対構造では、前記正極素線の側面と前記柱状ガラス体のガラスとは隙間なく接触し合っており、かつ、前記負極素線の側面と前記柱状ガラス体のガラスとは隙間なく接触し合っていることが好ましい。正極素線と負極素線との接触が完全に防止されるとともに、機械的強度に優れる。【００１６】
本発明に係る熱電対構造では、前記柱状ガラス体の長さは、前記熱電対の被加熱領域よりも長いことが好ましい。熱電対の素線の加熱による揮発が防止され、熱電対の耐久性が向上する。【００１７】
本発明に係る熱電対構造では、前記熱電対が複数の熱電対であり、前記柱状ガラス体の中に複数の熱電対が互いに接触することなく並列に前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って埋め込まれた状態となっており、かつ、熱電対の接点が前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って互いにずれた状態で配置されていることが好ましい。測定点のズレがない多点測温素子を提供できる。【００１８】
本発明に係る熱電対構造の製造方法は、正極素線の一端と負極素線の一端とが接合している熱電対の前記正極素線及び前記負極素線をガラス部材で前記正極素線と前記負極素線を非接触にする第１工程と、第１工程で作製した熱電対を、中空ガラス管に差し込んだ状態とする第２工程と、前記中空ガラス管の端のうち、前記熱電対の接点に近い端を加熱して軟化させ、次いで、前記中空ガラス管の長さ方向に沿って、前記中空ガラス管の中空を無くしながら軟化し次いで冷却を進めて、柱状ガラス体を形成する第３工程と、を有することを特徴とする。【００１９】
本発明に係る熱電対構造の製造方法では、前記中空ガラス管は、一端が解放されており、他端が閉じられており、第３工程において、前記中空ガラス管の内部を減圧状態としながら、軟化し次いで冷却を行うことが好ましい。柱状ガラス体の内部から空気層を除くことができる。【００２０】
本発明に係る熱電対構造の製造方法では、第１工程で正極素線と負極素線を非接触にした熱電対を複数作製し、第２工程において、第１工程で作製した複数の熱電対をそれぞれ他の熱電対の正極素線及び負極素線と非接触の状態で前記中空ガラス管に差し込み、かつ、熱電対の接点を互いにずらした状態とし、その後第３工程で柱状ガラス体を形成することが好ましい。測定点のズレがない多点測温素子を提供できる。
【発明の効果】
【００２１】
本開示によれば、ドリフト現象による測定温度のズレが生じにくく、保護管又は保護膜の表面への付着堆積物による保護管又は保護膜の割れ破壊が生じにくく、さらに、熱電対の振動等による測定点のズレがない熱電対構造及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る熱電対構造の概略図である。
【図２】Ａ−Ａ断面図である。
【図３】本実施形態に係る熱電対構造を加熱炉にて使用したときの概略図である。
【図４】本実施形態に係る多点測温式の熱電対構造の概略図である。
【図５】Ｂ−Ｂ断面図である。
【図６】本実施形態に係る熱電対構造の製造方法の説明図である。
【図７】本実施形態に係る多点測温式の熱電対構造の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
【００２４】
図１及び図２を参照して、本実施形態に係る熱電対構造について説明する。本実施形態に係る熱電対構造１００は、正極素線１ａの一端と負極素線１ｂの一端とが接合された熱電対１と、１本の柱状ガラス体２と、を有し、熱電対の接点１ｃを含む正極素線１ａと負極素線１ｂとが、熱電対の接点１ｃ以外は互いに接触することなく並列に柱状ガラス体２の長さ方向に沿って埋め込まれた状態となっており、かつ、正極素線１ａの他端側と負極素線１ｂの他端側とが柱状ガラス体２の外側に引き出されている。
【００２５】
熱電対１は、白金又は白金合金からなることが好ましい。例えば、（正極素線１ａ，
負極素線１ｂ）の組み合わせが、（ＰｔＲｈ１３％，Ｐｔ）、（ＰｔＲｈ１０％、Ｐｔ）、（ＰｔＲｈ３０％、ＰｔＲｈ６％）である。
【００２６】
柱状ガラス体２を構成するガラスは、外気環境から熱電対を十分に保護することができる保護機能および熱電対の起電力の安定のために電気的絶縁機能が高いことが望まれる。具体的には、柱状ガラス体２を構成するガラスは、３００℃〜１１００℃で軟化しない電気絶縁性を有するガラスであることが好ましい。軟化点は３００℃以上、好ましくは５００℃以上、より好ましくは７００℃以上であり、軟化点の上限は特に制限がないが、例えば１１００℃である。また、電気抵抗度は、１×１０１０〜７．５×１０１７（Ω・ｍ）であることが好ましい。このような特性を満たすガラスは限定されており、例えば、非晶質石英ガラスが用いられている。非晶質石英ガラスは、熱電対を外部環境から保護する能力が高く、電気的絶縁機能が高い。また、室温及び高温での機械的信頼性が高い。非晶質石英ガラスの熱膨張係数は、約４．５×１０−７／℃〜約６．０×１０−７／℃である。この範囲の熱膨張係数は、特許文献５に記載の発明の被覆用ガラスの熱膨張係数（約５．０×１０−６／℃〜約４０×１０−６／℃）よりも一桁程度小さい。
【００２７】
柱状ガラス体２は、中空ガラス管のように中空状のガラス体ではなく、図２に示すように、長さ方向に沿った中空部を内部に有さない構造を有する。なお、製造時に残存した空気泡を有する場合がある。柱状ガラス体２は棒状の形状を有し、その断面は、円形、角形、楕円形であることが好ましい。また、柱状ガラス体２が棒状であるとき、直線状であることが好ましいが、必要に応じて、弓状に湾曲していてもよく、また、Ｌ型のように角度を持って曲げられていてもよい。素材がガラスであることから、適宜、変形させることができる。柱状ガラス体２は、熱電対の接点１ｃから棒の長さ方向に沿って、同一の直径又は同一の断面積を有することが好ましい。柱状ガラス体２は、熱電対の接点１ｃから棒の長さ方向に沿って、徐々に太くなる形態又は徐々に細くなる形態としてもよい。柱状ガラス体２の長さは、図３に示すように、熱電対１の被加熱領域３よりも長いことが好ましい。熱電対の素線の加熱による揮発が防止され、熱電対の耐久性が向上する。図３では、電気炉等の加熱炉５の内部空間５ａの中に、熱電対構造１００の一部が配置されている。柱状ガラス体２は被加熱領域３と非加熱領域４とを有する。被加熱領域３は、加熱炉５によって昇温されうる領域であり、非加熱領域４は、加熱炉５によって昇温されない領域である。被加熱領域３は、従来の熱電対構造において、保護管に相当する領域ともいうことができる。柱状ガラス体２の外側に引き出されている正極素線１ａの他端側は、起電力測定器６の端子と接続され、負極素線１ｂの他端側も起電力測定器６の端子と接続される。
【００２８】
図１に示すように、柱状ガラス体２には熱電対１が埋め込まれている。すなわち、１本の柱状ガラス体２に、熱電対の接点１ｃを含む正極素線１ａと負極素線１ｂとが、熱電対の接点１ｃ以外は互いに接触することなく並列に柱状ガラス体２の長さ方向に沿って埋め込まれている。柱状ガラス体２に埋め込まれている熱電対１は可動域がない。本実施形態には、正極素線と負極素線とが一直線状に伸ばされた状態で柱状ガラス体に埋め込まれて、さらにその柱状ガラス体が接点付近で折り曲げられて正極素線と負極素線とを並列にした形態（以降、折り曲げられた形態Ａという。）は含まれない。折り曲げられた形態Ａでは、柱状ガラス体の折り曲げ部分が応力集中によって折れるおそれがある。これに対して、本実施形態に係る熱電対構造のように埋め込まれていれば、柱状ガラス体２のうち熱電対の接点１ｃの付近の箇所において、応力が集中するということはなく、折り曲げられた形態Ａと比較して柱状ガラス体を相対的に太くすることも可能であり、強度確保の面においてさらに有利となる。「並列」とは、正極素線１ａと負極素線１ｂとが平行であることまでは要さず、熱電対の接点１ｃ以外は相互に接触することがなく、幅をあけて並んでいることを意味する。
【００２９】
本実施形態に係る熱電対構造１００では、図２に示すように、正極素線１ａの側面と柱状ガラス体２のガラスとは隙間なく接触し合っており、かつ、負極素線１ｂの側面と柱状ガラス体２のガラスとは隙間なく接触し合っていることが好ましい。正極素線と負極素線との接触が完全に防止されるとともに、機械的強度に優れる。正極素線１ａの側面と柱状ガラス体２のガラスとの接触は、全面接触が好ましいが、本実施形態では製造誤差に起因する非接触箇所を有する形態を包含し、例えば、正極素線１ａの長さ方向に対して９５％以上接触している形態を包含する。負極素線１ｂの側面と柱状ガラス体２のガラスとの接触についても全面接触が好ましいが、本実施形態では製造誤差に起因する非接触箇所を有する形態を包含し、例えば、負極素線１ｂの長さ方向に対して９５％以上接触している形態を包含する。
【００３０】
さらに熱電対１では正極素線１ａの他端側と負極素線１ｂの他端側とが柱状ガラス体２の外側に引き出されている。ここで熱電対１では、正極素線１ａの他端側と負極素線１ｂの他端側とが柱状ガラス体の一方の端面２ａから両方とも引き出されていることが好ましい。柱状ガラス体２によって保護される熱電対１の長さを最大とすることができる。また、取り扱いが容易となる。本実施形態では、変形例として、正極素線１ａの他端側と負極素線１ｂの他端側を両方とも柱状ガラス体２の側面から引き出してもよく、あるいは、いずれか一方を柱状ガラス体の一方の端面２ａから引き出し、他方を柱状ガラス体２の側面から引き出してもよい。
【００３１】
次に図４及び図５を参照して、多点測温式の熱電対構造について説明する。本実施形態に係る熱電対構造２００では、熱電対１１，１２が複数の熱電対であり、柱状ガラス体１３の中に複数の熱電対１１，１２が互いに接触することなく並列に柱状ガラス体１３の長さ方向に沿って埋め込まれた状態となっており、かつ、熱電対１１，１２の接点１１ｃ，１２ｃが柱状ガラス体１３の長さ方向に沿って互いにずれた状態で配置されていることが好ましい。耐久性が良好で、測定点のズレがない多点測温素子を提供できる。図５に示すように、熱電対の素線１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは相互に接触することなく、柱状ガラス体１３に埋め込まれている。本形態においても、熱電対の素線１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの側面と柱状ガラス体１３のガラスとの接触はそれぞれ全面接触が好ましいが、本実施形態では製造誤差に起因する非接触箇所を有する形態を包含し、例えば、各素線の長さ方向に対して９５％以上接触している形態を包含する。
【００３２】
図４では、熱電対が２つの形態を示したが、３つ以上としてもよい。熱電対を３つ以上とした場合、熱電対の接点の間隔は等間隔としてもよく、また、適宜、間隔を異なるものとしてもよい。
【００３３】
（熱電対構造の製造方法）
次に本実施形態に係る熱電対構造の製造方法について説明する。図６は、図１に示した熱電対構造の製造方法を説明する図である。本実施形態に係る熱電対構造の製造方法は、（１）正極素線１ａの一端と負極素線１ｂの一端とが接合している熱電対１の正極素線１ａ及び負極素線１ｂをガラス部材３０で正極素線１ａと負極素線１ｂを非接触にする第１工程と、（２）第１工程で作製した熱電対を、中空ガラス管３１に差し込んだ状態とする第２工程と、（３）中空ガラス管３１の端のうち、熱電対の接点１ｃに近い端を加熱して軟化させ、次いで、中空ガラス管３１の長さ方向に沿って、中空ガラス管３１の中空を無くしながら軟化し次いで冷却を進めて、柱状ガラス体（図１の符号２）を形成する第３工程と、を有する。
【００３４】
（第１工程）
ガラス部材３０は、正極素線１ａと負極素線１ｂを非接触にする限り、形状については特に制限はなく、棒状のガラス片、ガラスウールなどが例示でき、確実に非接触にするという点で図６に示すように中空ガラス管が好ましい。ガラス部材３０のガラス組成は、中空ガラス管３１と異なる組成でもよいが、同組成であることが好ましい。中空ガラス管３１は非晶質石英ガラスで形成されていることがより好ましい。なお、第１工程において、「正極素線と負極素線を非接触にする」とは、正極素線と負極素線の接点以外を非接触にすることを意味する。
【００３５】
（第２工程）
第１工程で作製した熱電対とは、図６では中空ガラス管であるガラス部材３０を負極素線１ｂに通して正極素線１ａとの接触が防止されている熱電対１であるが、正極素線１ａに通して負極素線１ｂとの接触を防止してもよい（不図示）。この熱電対１を中空ガラス管３１に差し込んだ状態とする。
【００３６】
（第３工程）
中空ガラス管３１の端のうち、熱電対の接点１ｃに近い端を火炎バーナーなどの加熱器３２で加熱する。加熱によって中空ガラス管３１及び中空ガラス管であるガラス部材３０が軟化し、融着し合って一体化する。そして、中空ガラス管３１の長さ方向に沿って、中空ガラス管３１の中空（内部空間３１ａ）を無くしながら軟化し次いで冷却を進めて、柱状ガラス体（図１の符号２）を形成する。柱状ガラス体２は、中空ガラス管３１及び中空ガラス管であるガラス部材３０が、融着して一体化されることによって形成される。
【００３７】
中空ガラス管３１は、一端が解放されており、他端が閉じられている、有底タイプの中空管が好ましい。本実施形態では、第３工程において中空ガラス管３１の内部を排気ポンプなどの排気手段４０によって減圧状態としながら、軟化し次いで冷却を行うことが好ましい。図１に示した柱状ガラス体２の内部から空気層を除くことができる。また、ガラス細工により、中空ガラス管３１の内部空間３１ａを縮小させてもよい。また、軟化したガラスの表面張力により内部空間３１ａを縮小させてもよい。
【００３８】
（多点測温式の熱電対構造の製造方法）
次に本実施形態に係る多点測温式の熱電対構造の製造方法について説明する。図７は、図４に示した多点測温式の熱電対構造の製造方法を説明する図である。本実施形態に係る熱電対構造の製造方法は、（１）第１工程で正極素線と負極素線を非接触にした熱電対を複数作製し、（２）第２工程において、第１工程で作製した複数の熱電対をそれぞれ他の熱電対の正極素線及び負極素線と非接触の状態で前記中空ガラス管に差し込み、かつ、熱電対の接点を互いにずらした状態とし、（３）その後第３工程で柱状ガラス体を形成することが好ましい。耐久性が良好で、測定点のズレがない多点測温素子を提供できる。
【００３９】
（第１工程）
第１工程で正極素線と負極素線を非接触にした熱電対を複数作製する。図７では、熱電対１２について一方の素線を中空ガラス管であるガラス部材３４に挿入して、熱電対１１について正極素線１１ａと負極素線１１ｂの両方を中空ガラス管であるガラス部材３３，３５に挿入している。このようにすることで、正極素線１１ａ、負極素線１１ｂ、正極素線１２ａ及び負極素線１２ｂが相互に接触することが防止される。熱電対１２において他方の素線である正極素線１２ａを中空ガラス管であるガラス部材に挿入してもよい。
【００４０】
（第２工程）
図７に示すように、第１工程で作製した複数の熱電対１１，１２をそれぞれ他の熱電対の正極素線及び負極素線と非接触の状態で中空ガラス管３６に差し込み、かつ、熱電対の接点１１ｃ，１２ｃを互いにずらした状態とする。中空ガラス管３６の内部空間３６ａに複数の熱電対１１，１２が挿入されたとき、ガラス部材３３，３４，３５によって、素線同士が相互に接触することが防止される。
【００４１】
（第３工程）
その後、第３工程で柱状ガラス体を形成することが好ましい。耐久性が良好で、測定点のズレがない多点測温素子を提供できる。中空ガラス管３６の端のうち、熱電対１１の接点１１ｃに近い端を火炎バーナーなどの加熱器３２で加熱する。加熱によって中空ガラス管３６及び中空ガラス管であるガラス部材３３，３４，３５が軟化し、融着し合って一体化する。そして、中空ガラス管３６の長さ方向に沿って、中空ガラス管３６の中空（内部空間３６ａ）を無くしながら軟化し次いで冷却を進めて、柱状ガラス体（図４の符号１３）を形成する。柱状ガラス体１３は、中空ガラス管３６及び中空ガラス管であるガラス部材３３，３４，３５が、融着して一体化されることによって形成される。
【００４２】
中空ガラス管３６は、一端が解放されており、他端が閉じられている、有底タイプの中空管が好ましい。本実施形態においても、第３工程において中空ガラス管３６の内部を排気手段４０によって減圧状態としながら、軟化し次いで冷却を行うことが好ましい。また、ガラス細工により、中空ガラス管３６の内部空間３６ａを縮小させてもよい。また、軟化したガラスの表面張力により内部空間３６ａを縮小させてもよい。
【００４３】
図１及び図４に示した熱電対構造において、柱状ガラス体を得た後、火炎バーナーなどの加熱によって、柱状ガラス体を軟化させ、Ｌ型などに形状を変形させることもできる。
【符号の説明】
【００４４】
１００，２００  熱電対構造
１，１１，１２  熱電対
１ａ，１１ａ，１２ａ  正極素線
１ｂ，１１ｂ，１２ｂ  負極素線
１ｃ，１１ｃ、１２ｃ  熱電対の接点
２，１３  柱状ガラス体
２ａ，１３ａ  柱状ガラス体の一方の端面
２ｂ，１３ｂ  柱状ガラス体の先端
３  熱電対の被加熱領域
４  熱電対の非加熱領域
５  加熱炉
５ａ  加熱炉の内部空間
６  起電力測定器
３０，３３，３４，３５  ガラス部材
３１，３６  中空ガラス管
３１ａ，３６ａ  中空ガラス管の内部空間
３２  加熱器
４０  排気手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月2日(2019.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
正極素線の一端と負極素線の一端とが接合された熱電対と、１本の柱状ガラス体（但し、柱状ガラス体の表面が被測定物と接合している形態を除く。）と、を有し、
前記熱電対の接点を含む前記正極素線と前記負極素線とが、前記接点以外は互いに接触することなく並列に前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って該柱状ガラス体内に埋め込まれた状態となっており、かつ、前記正極素線の他端側と前記負極素線の他端側とが前記柱状ガラス体の外側に引き出されていることを特徴とする熱電対構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
正極素線の一端と負極素線の一端とが接合している熱電対の前記正極素線及び前記負極素線をガラス部材で前記正極素線と前記負極素線を非接触にする第１工程と、
第１工程で作製した熱電対を、中空ガラス管に差し込んだ状態とする第２工程と、
前記中空ガラス管の端のうち、前記熱電対の接点に近い端を加熱して軟化させつつ前記中空ガラス管の内部空間を縮小させ、次いで、前記中空ガラス管の長さ方向に沿って、前記中空ガラス管を加熱して軟化させつつ前記中空ガラス管の内部空間を縮小させ、次いで冷却を進めて、柱状ガラス体を形成する第３工程と、を有することを特徴とする熱電対構造の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討したところ、熱電対の接点を含む正極素線と負極素線とが、接点以外は互いに接触することなく並列に柱状ガラス体の長さ方向に沿って埋め込まれた構造とすることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る熱電対構造は、正極素線の一端と負極素線の一端とが接合された熱電対と、１本の柱状ガラス体（但し、柱状ガラス体の表面が被測定物と接合している形態を除く。）と、を有し、前記熱電対の接点を含む前記正極素線と前記負極素線とが、前記接点以外は互いに接触することなく並列に前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って該柱状ガラス体内に埋め込まれた状態となっており、かつ、前記正極素線の他端側と前記負極素線の他端側とが前記柱状ガラス体の外側に引き出されていることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明に係る熱電対構造の製造方法は、正極素線の一端と負極素線の一端とが接合している熱電対の前記正極素線及び前記負極素線をガラス部材で前記正極素線と前記負極素線を非接触にする第１工程と、第１工程で作製した熱電対を、中空ガラス管に差し込んだ状態とする第２工程と、前記中空ガラス管の端のうち、前記熱電対の接点に近い端を加熱して軟化させつつ前記中空ガラス管の内部空間を縮小させ、次いで、前記中空ガラス管の長さ方向に沿って、前記中空ガラス管を加熱して軟化させつつ前記中空ガラス管の内部空間を縮小させ、次いで冷却を進めて、柱状ガラス体を形成する第３工程と、を有することを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月4日(2019.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極素線の一端と負極素線の一端とが接合された熱電対と、１本の柱状ガラス体（但し、柱状ガラス体の表面が被測定物と接合している形態を除く。）と、を有し、
前記熱電対の接点を含む前記正極素線と前記負極素線とが、前記接点以外は互いに接触することなく並列に前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って該柱状ガラス体内に埋め込まれた状態となっており、かつ、前記正極素線の他端側と前記負極素線の他端側とが前記柱状ガラス体の外側に引き出されていることを特徴とする熱電対構造。
【請求項２】
前記正極素線の他端側と前記負極素線の他端側とが前記柱状ガラス体の一方の端面から両方とも引き出されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電対構造。
【請求項３】
前記柱状ガラス体が非晶質石英ガラスからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱電対構造。
【請求項４】
前記熱電対が白金又は白金合金からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱電対構造。
【請求項５】
前記正極素線の側面と前記柱状ガラス体のガラスとは隙間なく接触し合っており、かつ、前記負極素線の側面と前記柱状ガラス体のガラスとは隙間なく接触し合っていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱電対構造。
【請求項６】
前記柱状ガラス体の長さは、前記熱電対の被加熱領域よりも長いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の熱電対構造。
【請求項７】
前記熱電対が複数の熱電対であり、
前記柱状ガラス体の中に複数の熱電対が互いに接触することなく並列に前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って埋め込まれた状態となっており、かつ、熱電対の接点が前記柱状ガラス体の長さ方向に沿って互いにずれた状態で配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の熱電対構造。
【請求項８】
正極素線の一端と負極素線の一端とが接合している熱電対の前記正極素線及び前記負極素線をガラス部材で前記正極素線と前記負極素線を非接触にする第１工程と、
第１工程で作製した熱電対を、中空ガラス管に差し込んだ状態とする第２工程と、
前記中空ガラス管の端のうち、前記熱電対の接点に近い端を加熱して軟化させつつ前記中空ガラス管の内部空間を縮小させかつ該中空ガラス管の外径を縮小させ、次いで、前記中空ガラス管の長さ方向に沿って、前記中空ガラス管を加熱して軟化させつつ前記中空ガラス管の内部空間を縮小させかつ該中空ガラス管の外径を縮小させ、次いで冷却を進めて、柱状ガラス体を形成する第３工程と、を有することを特徴とする熱電対構造の製造方法。
【請求項９】
前記中空ガラス管は、一端が解放されており、他端が閉じられており、
第３工程において、前記中空ガラス管の内部を減圧状態としながら、軟化し次いで冷却を行うことを特徴とする請求項８に記載の熱電対構造の製造方法。
【請求項１０】
第１工程で正極素線と負極素線を非接触にした熱電対を複数作製し、第２工程において、第１工程で作製した複数の熱電対をそれぞれ他の熱電対の正極素線及び負極素線と非接触の状態で前記中空ガラス管に差し込み、かつ、熱電対の接点を互いにずらした状態とし、その後第３工程で柱状ガラス体を形成することを特徴とする請求項８又は９に記載の熱電対構造の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明に係る熱電対構造の製造方法は、正極素線の一端と負極素線の一端とが接合している熱電対の前記正極素線及び前記負極素線をガラス部材で前記正極素線と前記負極素線を非接触にする第１工程と、第１工程で作製した熱電対を、中空ガラス管に差し込んだ状態とする第２工程と、前記中空ガラス管の端のうち、前記熱電対の接点に近い端を加熱して軟化させつつ前記中空ガラス管の内部空間を縮小させかつ該中空ガラス管の外径を縮小させ、次いで、前記中空ガラス管の長さ方向に沿って、前記中空ガラス管を加熱して軟化させつつ前記中空ガラス管の内部空間を縮小させかつ該中空ガラス管の外径を縮小させ、次いで冷却を進めて、柱状ガラス体を形成する第３工程と、を有することを特徴とする。
【国際調査報告】
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