(57)【要約】【課題】  製造やメンテナンスコストが安く、寸法などの現場合わせなども容易な熱電対を提供する。【解決手段】  正極となり得る正極用撚り線(11)およびその正極用撚り線(11)を被覆した被覆パイプ(19)からなる正極用線(10)と、負極となり得る撚り線(21)およびその負極用撚り線(21)を被覆した被覆パイプ(29)からなる負極用線(20)と、を用いた熱電対である。正極用線(10)および負極用線(20)の両端(12,13,22,23)から所定寸法にて被覆パイプ(19)を剥がし、むき出した撚り線(11,21)から一本の単線(12A,22B)を選ぶ。単線(12A,22B)の根本を半田付け(14,15)する。単線(12A,22A)の先端は、スポット溶接して接続し、感温部(16)とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極となり得る正極用撚り線およびその正極用撚り線を被覆した被覆パイプからなる正極用線と、負極となり得る負極用撚り線およびその負極用撚り線を被覆した被覆パイプからなる負極用線と、を用いた熱電対であって、
正極用線における一端付近から任意の長さで被覆パイプを剥がしてむき出しとしたむき出し正極用撚り線から任意に選んだ一本の正極用単線と、
その正極用単線以外のむき出し正極用撚り線を被覆パイプ側でカットしたむき出し正極用撚り線の端部が電気的に一体となるように処理した電気的端部と、
前記の負極用線における一端付近から任意の長さで被覆パイプを剥がしてむき出しとしたむき出し負極用撚り線から任意に選んだ一本の負極用単線と、
その負極用単線以外のむき出し負極用撚り線を被覆パイプ側でカットしたむき出し負極用撚り線の端部が電気的に一体となるように処理した電気的端部と、
前記の正極用単線の先端および負極用単線の先端を接続して形成した感温部と、を備え、
前記の正極用線における感温部とは反対端付近から任意の長さで被覆パイプを剥がしてむき出しとしたむき出し正極用撚り線の先端には正極端子を、
前記の負極用線における感温部とは反対端付近から任意の長さで被覆パイプを剥がしてむき出しとしたむき出し負極用撚り線の先端には負極端子を、電気的に接続可能とした熱電対。
【請求項２】
正極となり得る正極用撚り線およびその正極用撚り線を被覆した被覆パイプからなる正極用線と、負極となり得る負極用撚り線およびその負極用撚り線を被覆した被覆パイプからなる負極用線と、を用いた熱電対の製造方法であって、
正極用線および負極用線の両端を任意の長さでそれぞれの被覆パイプを剥がして正極用撚り線および負極用撚り線をむき出しとする端部むき出し工程と、
その端部むき出し工程にてむき出しとしたむき出し部分について、感温部となる側において任意に選んだ一本の単線を残して他の正極用撚り線および負極用撚り線を被覆パイプ側でカットする単線形成工程と、
前記の単線の根元部分となる被覆パイプの端部と被覆パイプに覆われた正極用撚り線および負極用撚り線とが確実に通電するように電気的に一体となる処理を施す端部電気的処理工程と、
前記の単線形成工程にて形成された単線の先端を接続して感温部を形成する感温部形成工程と、
を備えた熱電対の製造方法。
【請求項３】
前記の感温部とは反対側のむき出し部分の各先端には、それぞれ端子を接続する端子接続工程を備えた請求項２に記載の熱電対の製造方法。
【請求項４】
正極用線および負極用線が一体となった複合線を用いることとした請求項２または請求項３のいずれかに記載の熱電対の製造方法。
【請求項５】
正極用線および負極用線が別体である場合においては、前記の感温部形成工程の前に、別体である正極用線の被覆パイプ部分および負極用線の被覆パイプ部分を一体化させる一体化工程を備えることとした請求項２または請求項３のいずれかに記載の熱電対の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の気体や気流の温度計測に適した熱電対の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電対とは、異なる二種の金属を接合すると、それぞれの熱電能の違いから2つの接合点を異なる温度に応じた電圧が発生し一定の方向に電流が流れる。異種金属の２接点間の温度差によって熱起電力が生じる現象（ゼーベック効果）を利用した温度センサである。
接点の一端（冷接点）の温度を別の手段で把握しておき、ゼーベック効果による起電力の電圧を測定し既知の起電力表と対比することで、測定対象となる他端（熱接点）の温度を測定するものである。
負極にはコンスタンタン、正極には銅または鉄を採用したものが多い。正極に白金ロジウム合金、負極に白金を用いたものは、安定性に優れているが、還元性雰囲気や金属製ガスには極めて弱いので、気流温度の測定には不向きである。
正極に鉄を用いたものは錆びやすい。正極に銅を用いたものは、熱伝導による誤差が生じやすく、起電力特性が最も高くて電気抵抗も最も高いため、計器の選択に充分な注意が必要となっている。
【０００３】
特許文献１に開示された熱電対センサは、半田ごてに於けるシンプルな構造の熱電対センサを構成することを解決する技術である。半田ごてのこて先温度を確実に管理できるようにすることを目的としている。
特許文献２に開示された技術は、プローブヘッドが板状体の重さを受けてスムーズに角度変更（相対回転移動）して追従し、密着させることができ、その回転移動の際にもセンサ線にまったく負担がかからず、より細い感度のよいセンサ線を用いることも可能なる温度測定用プローブを開示している。
【０００４】
また、非特許文献１には、直径０．０５ミリメートルの正極となる銅線４１および負極となるコンスタンタン線４２を用いた気流温度計測の実例が開示されている。
【０００５】
気流温度を計測するために製品化された熱電対について、図４に基づいて説明する。
正極となる銅線４１および負極となるコンスタンタン線４２に酸化マグネシウム５１を充填したステンレス製のシース５０にて、本体部分が覆われている。シース５０の直径が２〜３ミリメートル前後であり、銅線４１およびコンスタンタン線４２の直径が０．１〜０．３ミリメートル前後である。
【０００６】
前記の本体部分の両端からは、銅線４１およびコンスタンタン線４２を引き出し、一方を感温部、他方を計測部としている。感温部は、銅線４１Ａの先端およびコンスタンタン線４２Ａの先端をスポット溶接にて結線して感温端部４３を形成している。
計測部は、銅線４１Ｂの先端およびコンスタンタン線４２Ｂの先端に、それぞれ端子６１，６２を接続し、それら端子６１，６２を、図示を省略した計測機器へ接続し、ゼーベック効果による起電力に基づく感温端部４３の温度を算出したり、出力したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３９１６７公報
【特許文献２】特開２０１０−１５１７３３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日本機械学会論文集（Ｂ編）58巻547号（1992-3）    論文No.91-0488B  P249-255 「下面加熱の水平長方形管内複合対流中のベナード渦の生成制御に関する研究」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
測定対象が空気、気流などの場合には、熱容量が小さいので、感温端部４３はできる限り小さく、銅線４１の先端およびコンスタンタン線４２も、できる限り細く形成されている。そのため、物理的に弱い。
また、コンスタンタン線は電気抵抗が大きいので、細く形成することで電気抵抗が上昇してしまう。それが測定誤差（あるいは誤差を減らすための補正工程の必要性）を生じさせることになってしまっている。
【００１０】
本体部分の長さは、現場によって異なる。すなわち、測定したい対象と、計測機器を設置できる場所とが、どのくらいの距離であるかによって決定される。コンスタンタン線は抵抗値が高いため、無駄に長いと測定精度が落ちてしまうため、余裕を持たせることは望ましくないからである。そのため、図２にて示した熱電対は特注品になることがほとんどであり、コストや納期に問題があった。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、コストが安く、現場合わせも容易な熱電対を供給可能とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（第一の発明）
第一の発明は、正極となり得る正極用撚り線(11)およびその正極用撚り線(11)を被覆した被覆パイプ(19)からなる正極用線(10)と、負極となり得る負極用撚り線(21)およびその負極用撚り線(21)を被覆した被覆パイプ(29)からなる負極用線(20)と、を用いた熱電対に係る。
すなわち、正極用線(10)における一端付近から任意の長さで被覆パイプ(19)を剥がしてむき出しとしたむき出し正極用撚り線(12)から任意に選んだ一本の正極用単線(12A)と、  その正極用単線(12A)以外のむき出し正極用撚り線(12)を被覆パイプ(19)側でカットしたむき出し正極用撚り線(12)の端部が電気的に一体となるように処理した電気的端部(14)と、  前記の負極用線(20)における一端付近から任意の長さで被覆パイプ(29)を剥がしてむき出しとしたむき出し負極用撚り線(22)から任意に選んだ一本の負極用単線(22A)と、  その負極用単線(22A)以外のむき出し負極用撚り線(22)を被覆パイプ(29)側でカットしたむき出し負極用撚り線(22)の端部が電気的に一体となるように処理した電気的端部(24)と、  前記の正極用単線(12A)の先端および負極用単線(22A)の先端を接続して形成した感温部(16)と、を備える。
また、前記の正極用線(10)における感温部(16)とは反対端付近から任意の長さで被覆パイプ(19)を剥がしてむき出しとしたむき出し正極用撚り線(13) の先端には正極端子(31)を、  前記の負極用線(20)における感温部(16)とは反対端付近から任意の長さで被覆パイプ(29)を剥がしてむき出しとしたむき出し負極用撚り線(23)の先端には負極端子(32)を、それぞれ電気的に接続可能とした熱電対である。
【００１３】
（用語説明）
「正極用撚り線(11)」とは、直径が０．１〜０．３ミリメートルの金属線を複数本、撚り合わせて形成したものである。金属としては、たとえば、銅や鉄鋼がある。
「負極用撚り線(21)」とは、直径が０．１〜０．３ミリメートルの金属線を複数本、撚り合わせて形成したものである。金属としては、合金、たとえば、コンスタンタンなどがある。
【００１４】
「電気的端部(14,24)」は、通電可能な処理であり、銀ロウなどによる半田付け、スポット溶接などがある。この電気的端部(14,24)の存在により、被覆パイプ(19,29)に覆われた部位では、単線ではなく撚り線(11,21)となるため、電気抵抗を小さくすることに寄与する。
「感温部(16)」は、スポット溶接など、小さく形成できる製法が望ましい。
【００１５】
（第二の発明）
第二の発明は、正極となり得る正極用撚り線(11)およびその正極用撚り線(11)を被覆した被覆パイプ(19)からなる正極用線(10)と、負極となり得る負極用撚り線(21)およびその負極用撚り線(21)を被覆した被覆パイプ(29)からなる負極用線(20)と、を用いた熱電対の製造方法に係る。
すなわち、正極用線(10)および負極用線(20)の両端を任意の長さでそれぞれの被覆パイプ(19,29)を剥がして正極用撚り線(11)および負極用撚り線(21)をむき出しとする端部むき出し工程と、  その端部むき出し工程にてむき出しとしたむき出し部分(12,22)について、感温部(16)となる側において任意に選んだ一本の単線(12A,22A)を残して他の正極用撚り線(11)および負極用撚り線(21)を被覆パイプ(19,29)側でカットする単線形成工程と、  前記の単線(12A,22A)の根元部分となる被覆パイプ(19,29)の端部と被覆パイプ(19,29)に覆われた正極用撚り線(11)および負極用撚り線(21)とが確実に通電するように電気的に一体となる処理を施す端部電気的処理工程と、  前記の単線形成工程にて形成された単線(12A,22A)の先端を接続して感温部(16)を形成する感温部形成工程と、を備える。
【００１６】
（第二の発明のバリエーション１）
第二の発明は、以下のようにしても良い。すなわち、前記の感温部(16)とは反対側のむき出し部分(13,23)の各先端には、それぞれ端子(正極用端子31,負極用端子32)を接続する端子接続工程を備えることとしてもよい。
【００１７】
（第二の発明のバリエーション２）
第二の発明について、正極用線(10)および負極用線(20)が一体となった複合線を用いると、製造が合理的である。
【００１８】
（第二の発明のバリエーション３）
第二の発明について、正極用線および負極用線が別体である場合においては、以下のようにすると、製造が合理的である。
すなわち、前記の感温部形成工程の前に、別体である正極用線の被覆パイプ(19)部分および負極用線の被覆パイプ(29)部分を一体化させる一体化工程を備えることとするのである。
一体化させるには、たとえば、被覆パイプ(19,29)の両端および中間部分を束ねる、たとえば結束バンド(28)にて固定する手段がある。
【発明の効果】
【００１９】
第一の発明によれば、コストが安く、現場合わせも容易な熱電対を提供することができる。
第二の発明によれば、コストが安く、現場合わせも容易な熱電対の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る第一の実施形態を示す製造手順の概念図である。
【図２】本発明に係る第一の実施形態が破損した場合の修繕手順を示した概念図である。
【図３】本発明に係る第二の実施形態を示す製造手順の概念図である。
【図４】本発明との比較のために図示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ここで使用する図面は、図１から図３である。図１は、第一の実施形態に係る熱電対の製造方法を示し、図２は、熱電対の修繕手順を示す。図３は、第二の実施形態に係る熱電対の製造方法を示す。
【００２２】
（図１）
第一の実施形態に係る熱電対は、正極用線１０および負極用線２０が一体となった複合線を用いて、熱電対を製造する。
図１（ａ）に示すように、正極用線１０としては、それぞれが直径０．１から０．３ミリメートルの複数本（たとえば７本、ただし図中では、図示の都合で３本としている）の銅線を撚り線１１とし、その撚り線１１を絶縁体である熱可塑性樹脂、たとえば塩化ビニルなどの被覆パイプ１９で覆ったものである。
負極用線２０としては、それぞれが直径０．１から０．３ミリメートルの複数本（たとえば７本、ただし図中では、図示の都合で３本としている）のコンスタンタン線を撚り線２１とし、同じくその撚り線２１を被覆パイプ１９で覆ったものである。
このような複合線は、１メートルあたり２００円程度で入手可能である。
【００２３】
上記のような複合線について、図１（ｂ）に示すような加工を施す。
まず、正極用線１０における一端付近から任意の長さで被覆パイプ１９を剥がし（図中では左側）、むき出しとしたむき出し正極用撚り線１２を形成する。同じく、負極用線２０における一端付近から任意の長さで被覆パイプ２９を剥がしてむき出しとしたむき出し負極用撚り線２２を形成する。
【００２４】
複合線の他端（図中では右側）の任意長さで、正極用線１０と負極用線２０とを分離し、二股にする。そして、その二股を形成した部分の一部にて、正極用線１０では被覆パイプ１９を、負極用線２０では被覆パイプ２９をそれぞれ剥がしてむき出しとし、むき出し正極用撚り線１３およびむき出し負極用撚り線２３を形成する。
【００２５】
続いて、図１（ｃ）に示すような加工を施す。
まず、むき出し正極用撚り線１２を形成する撚り線から任意に選んで一本の正極用単線１２Ａとする。同様に、むき出し負極用撚り線２２を形成する撚り線から任意に選んで一本の負極用単線２２Ａとする。正極用単線１２Ａおよび負極用単線２２Ａの長さは、１センチメートル程度でよい。
【００２６】
正極用単線１２Ａ以外のむき出し正極用撚り線１２は、被覆パイプ１９側で、若干の余裕を残してカットする。同様に、負極用単線２２Ａ以外のむき出し負極用撚り線２２は、被覆パイプ２９側で、若干の余裕を残してカットする。前記の余裕部分は、後に行う半田付けのためである。
【００２７】
正極用単線１２Ａの根元部分、すなわち、被覆パイプ１９における正極用単線１２Ａ側の端部は、半田付けなどの処理によって電気的端部１４を形成する。すなわち、正極用単線１２Ａと被覆パイプ１９に被覆された正極用撚り線１１とが電気的に一体となるように処理する。
同様に、負極用単線２２Ａの根元部分、すなわち、被覆パイプ２９における負極用単線２２Ａ側の端部は、半田付けなどの処理によって電気的端部２４を形成する。すなわち、負極用単線２２Ａと被覆パイプ２９に被覆された負極用撚り線２１とが電気的に一体となるように処理する。
【００２８】
正極用単線１２Ａにおける電気的端部１４とは反対側の先端部と、負極用単線２２Ａにおける電気的端部２４とは反対側の先端部とは、スポット溶接をして接続し、感温部１６を形成する。
【００２９】
感温部１６とは反対側となるむき出し正極用撚り線１３においては、そのむき出し正極用撚り線１３を形成する撚り線のまま、正極端子３１へ接続する。同様に、むき出し負極用撚り線２３を形成する撚り線のまま負極端子３２へ接続する。
感温部１６、正極用単線１２Ａ、電気的端部１４、むき出し正極用撚り線１３、および正極端子３１は、通電可能である。同様に、感温部１６、負極用単線２２Ａ、電気的端部２４、むき出し負極用撚り線２３、および負極端子３２は、通電可能である。
【００３０】
正極端子３１および負極用端子３２は、温度を計測したい空間や場所へ設置した感温部１６におけるゼーベック効果による起電力の電圧を測定するための測定機器へ接続するために用いる。
正極端子３１は、電気的には正極用単線１２Ａと通電するものの、単線ではなく撚り線（むき出し正極用撚り線１３）と接続されているので、単線よりも破損（断線）しにくい。負極用端子３２も同様である。
【００３１】
図１（ａ）から（ｃ）の手順にて形成した熱電対は、正極端子３１および負極用端子３２から、感温部１６までの距離を事前に計測することが困難な場合に、現場合わせで製造することが可能である。
また、従来の熱電対（図４参照）に比べて、安価に製造できる。
更に、負極用単線２２Ａ以外の部位、すなわち、一方の電気的端部２４からむき出し負極用撚り線２３までの部位が単線ではなく撚り線２１にて形成されることとなるので、単線であった従来の熱電対（図４参照）と比べて電気抵抗が小さくて済む。
【００３２】
（図２）
図２に示すのは、第一の実施形態に係る熱電対において、負極用単線２２Ａが破損してしまった様子（図２（ａ））と、それを修繕した様子（図２（ｂ））を示す。
前述したように、正極用単線１２Ａや負極用単線２２Ａは、直径０．１から０．３ミリメートルであり、物理的な強度が低い。そのため、外力によって図２（ａ）に示すような破損状態となることがある。
【００３３】
こうした場合、図１（ｂ）に示したように、破損した単線２２Ａ側の被覆パイプ２９を一部剥がし、撚り線２３を露出させる。そして、新たな負極用単線２２Ｂを残して撚り線１３をカットし、端部を半田付けする（電気的端部２４Ａを作製する）。その後、感温部１６を形成し、負極用単線２２Ｂと負極端子３２とを接続する。
図４に示した従来の熱電対であれば、感温部４３の破損を修繕することは困難であった。端子６１，６２との接続部位の破損修繕も困難であった。
【００３４】
（図３）
図３に示すのは、第一の実施形態に係る熱電対において用いた複合線ではなく、正極用線１０と負極用線２０とが別々になっている場合における熱電対の製造方法である。
製造における大きな流れは、図１と変更されることはない。正極用線１０と負極用線２０とが別々なので、図３（ｂ）に示したように、感温部１６の形成工程の前に、正極用線１０と負極用線２０とを固定する固定工程が入ることとなる。
固定工程において用いるのは、たとえば結束バンド２８である。
【００３５】
図３に示した第二の実施形態では、正極用線１０や負極用線２０を、測定対象の物理的性質や、求める測定精度に応じて別々に選択できる、というメリットがある。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、温度測定機器の製造業、温度測定のデータ収集管理など運営するデータサービス業、測定データに関するソフトウェア開発業などにおいて、利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ；正極用線                    １１  ；正極用撚り線
１２  ；むき出し正極用撚り線        １２Ａ；正極用単線
１３  ；むき出し正極用撚り線
１４  ；電気的端部（半田付け）        １４Ａ；電気的端部（修繕）
１６  ；感温部
１９  ；被覆パイプ
２０  ；負極用撚り線                  ２１  ；負極用撚り線
２２  ；むき出し負極用撚り線          ２２Ａ；負極用単線
２２Ｂ；負極用単線（修繕）
２３  ；むき出し負極用撚り線          ２３Ｃ；負極用単線
２８  ；結束バンド
２９  ；被覆パイプ
３１；  正極端子                      ３２；  負極端子
４１；  銅線                          ４１Ａ；銅線
４２；  コンスタンタン線              ４２Ａ；コンスタンタン線
４３；  感温部
５０；  シース                        ５１；  酸化マグネシウム
６１；  端子                          ６２；  端子
【図１】
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【図２】
2015178973.tif 000004
【図３】
2015178973.tif 000005
【図４】
2015178973.tif 000006