(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対と、
上記熱電対の冷接点の温度を測定する冷接点温度測定手段と、
上記熱電対の出力値と、上記冷接点温度測定手段の測定結果と、ゼーベック係数とに基づいて測定対象物の温度を測定する温度測定装置において、
上記冷接点を加熱する加熱手段と、
上記加熱手段で冷接点を加熱し、上記冷接点の温度が第１温度ときの上記熱電対の出力値と、上記第１温度とは異なる第２温度ときの上記熱電対の出力値とを検出し、
上記第１温度、上記第１温度ときの上記熱電対の出力値、上記第２温度および上記第２温度ときの上記熱電対の出力値に基づいて、上記ゼーベック係数を算出するゼーベック係数算出手段を備えたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
請求項１の温度測定装置において、
上記ゼーベック係数算出手段は、上記冷接点の温度が上記第１温度のときの上記熱電対の出力値と、上記冷接点の温度が上記第２温度のときの上記熱電対の出力値とを複数回計測し、上記第１温度のときの上記熱電対の出力値の誤差、上記第２温度のときの上記熱電対の出力値の誤差が、閾値以下のとき、上記ゼーベック係数を算出することを特徴とする温度測定装置。
【請求項３】
請求項１または２の温度測定装置において、
上記冷接点温度測定手段を、温度依存性を有する抵抗体で構成し、
上記冷接点温度測定手段を、上記加熱手段として用いたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかの温度測定装置において、
上記冷接点が設けられた基板は、ベース材上に積層された絶縁層が設けられており、
上記絶縁層に上記ベース材と接していない非接触領域を設け、上記非接触領域に、上記冷接点と、上記加熱手段と、上記冷接点温度測定手段とを設けたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項５】
請求項４の温度測定装置において、
上記絶縁層の上記非接触領域の近傍に貫通孔を設けたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかの温度測定装置において、
既知の相転移温度を持つ相変化物質と、
温度の変化に伴って上記相変化物質の相転移が起きたことを検出する相転移検出手段と、
相転移が起きたことを上記相転移検出手段が検出したときの上記冷接点温度測定手段の検知結果を、既知の上記相転移温度とする上記冷接点温度測定手段の温度較正を行う温度較正手段とを備えたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項７】
請求項６の温度測定装置において、
上記冷接点と、上記相変化物質と、上記加熱手段と、上記冷接点温度測定手段とを同じ基板に設けたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項８】
請求項６または７の温度測定装置において、
上記相転移検出手段、上記温度較正手段、上記ゼーベック係数算出手段とを上記冷接点が設けられた基板に設けたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項９】
請求項６乃至８いずれかの温度測定装置において、
上記相転移検出手段は、上記冷接点温度測定手段が測定した温度変化に基づいて、相転移が起きたことを検出することを特徴とする温度測定装置。
【請求項１０】
請求項６乃至８いずれかの温度測定装置において、
上記相転移検出手段は、上記相変化物質に積層させた圧電体を有し、上記圧電体で上記相変化物質の体積、剛性および固有振動数のいずれかの変化を検出して、相転移が起きたことを検出することを特徴とする温度測定装置。
【請求項１１】
請求項６乃至８いずれかの温度測定装置において、
上記相変化物質は、導電性であって、
上記相転移検出手段は、上記相変化物質の電気特性の変化に基づいて、相転移が起きたことを検出することを特徴とする温度測定装置。
【請求項１２】
請求項６乃至１１いずれかの温度測定装置において、
上記相変化物質は、国際温度目盛ＩＴＳ−９０に定義されている物質であることを特徴する温度測定装置。
【請求項１３】
請求項６乃至１２いずれかの温度測定装置において、
少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に積層させたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項１４】
請求項６乃至１２いずれかの温度測定装置において、
少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に並列に配置したことを特徴とする温度測定装置。
【請求項１５】
請求項６乃至１４いずれかの温度測定装置において、
上記冷接点が設けられた基板に、上記相変化物質と、上記加熱手段とが設けられており、
上記相変化物質を、上記加熱手段に隣接する箇所に分散配置したことを特徴とする温度測定装置。
【請求項１６】
請求項６乃至１５いずれかの温度測定装置において、
少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段と上記冷接点温度測定手段とを、一対の冷接点の間に形状と配置が対称となるように上記冷接点が設けられた基板に設けたことを特徴とする冷却点温度測定装置。
【請求項１７】
請求項６乃至１６いずれかの温度測定装置において、
上記相変化物質、上記加熱手段および上記冷接点温度測定手段のいずれかが導電性部材で構成されており、導電性部材で構成された部材を電気絶縁材で他の部材間で電気的に絶縁したことを特徴とする温度測定装置。
【請求項１８】
請求項６乃至１７いずれかの温度測定装置において、
上記相変化物質を相転移させるときの上記加熱手段の加熱温度を、上記相転移物質の相転移温度付近にしたことを特徴とする温度測定装置。
【請求項１９】
請求項６乃至１８いずれかの温度測定装置において、
上記冷接点が設けられた基板に、互いに異なる２種類以上の相変化物質を分散配置し、上記相転移検出手段は、各相変化物質の相転移をそれぞれ検出し、
上記温度較正手段は、上記相転移検出手段が検出した各相変化物質が相転移したときの上記冷接点温度測定手段の検知結果を、各相変化物質の既知の相転移温度として上記冷接点温度測定手段の温度較正を行うことを特徴とする温度測定装置。
【請求項２０】
請求項６乃至１９いずれかの温度測定装置において、
少なくとも上記相変化物質の周囲を絶縁材で覆う表面保護膜を形成することを特徴とする
温度測定装置。
【請求項２１】
熱電対のゼーベック係数算出方法において、
上記熱電対の冷接点の温度が第１温度ｔ１ａときの上記熱電対の出力値ΔＶ１を計測するステップと、
上記第１の温度ｔ１ａとは異なる第２温度ｔ１ｂときの上記熱電対の出力値ΔＶ２を計測するステップと、
上記ゼーベック係数をＳ、温接点の温度をｔ２としたとき、ΔＶ１＝Ｓ×（ｔ２−ｔ１ａ）からなる第１式と、ΔＶ２＝Ｓ×（ｔ２−ｔ１ｂ）からなる第２式との連立解から上記ゼーベック係数Ｓを求めるステップとを有することを特徴とするゼーベック係数算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度測定装置およびゼーベック係数算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱電対を使用して、測定対象物の温度を測定する温度測定装置が知られている（例えば、特許文献１、２）。熱電対を使用した温度測定装置は、熱電対の一方の接合点である温接点を測定対象物に接触または近づけ、熱電対の他方の接合点である冷接点との温度差により生じる熱起電力ΔＶ１０（ゼーベック効果）を計測する。また、これと同時に冷接点温度測定手段としての温度センサ（感温素子、サーミスタなど）により冷接点の温度ｔ１を測定する。そして、不揮発性メモリに記憶されているゼーベック係数Ｓと、熱起電力ΔＶ１０と、冷接点の温度ｔ１とから、測定対象物の温度である温接点の温度ｔ２を求める（ｔ２＝（ΔＶ１０＋Ｓ×ｔ１）／Ｓ）
【０００３】
上記ゼーベック係数Ｓは、熱電対の材質や形状毎に異なる値であり、装置の不揮発性メモリには、熱電対に対応する上記ゼーベック係数Ｓが記憶されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
経時使用によって熱電対が劣化（酸化、金属構造の変化など）すると、熱電対の特性が変化して、ゼーベック係数Ｓが変化してしまう。その結果、不揮発性メモリに記憶されているゼーベック係数と、使用されている熱電対のゼーベック係数とが異なってしまい、経時にわたり、良好な温度測定を行うことができないという課題がある。
【０００５】
また、従来、劣化した熱電対を交換する際は、ゼーベック係数Ｓが同じ熱電対を用意する必要があり、利便性が悪いという課題もあった。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、経時わたり良好な温度測定を行うことができ、かつ、利便性を向上することができる温度測定装置およびゼーベック係数算出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、熱電対と、上記熱電対の冷接点の温度を測定する冷接点温度測定手段と、上記熱電対の出力値と、上記冷接点温度測定手段の測定結果と、ゼーベック係数とに基づいて測定対象物の温度を測定する温度測定装置において、上記冷接点を加熱する加熱手段と、上記加熱手段で冷接点を加熱し、上記冷接点の温度が第１温度ときの上記熱電対の出力値と、上記第１温度とは異なる第２温度ときの上記熱電対の出力値とを検出し、上記第１温度、上記第１温度ときの上記熱電対の出力値、上記第２温度および上記第２温度ときの上記熱電対の出力値に基づいて、上記ゼーベック係数を算出するゼーベック係数算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、第１温度と、冷接点の温度が第１温度のときの熱電対の出力値と、第２温度と、冷接点が第２温度のときの熱電対の出力値とに基づいて、ゼーベック係数を算出する。冷接点の温度が第１温度のときの熱電対の出力値（熱起電力）をΔＶ１とすると、次の式が成り立つ。
ΔＶ１＝Ｓ×（ｔ２−ｔ１ａ）・・・・（１）
上記ｔ１ａは、冷接点の第１温度であり、上記ｔ２は、温接点の温度（測定対象物）の温度である。
また、冷接点の温度が第２温度のときの熱電対の出力値（熱起電力）をΔＶ２とすると、次の式が成り立つ。
ΔＶ２＝Ｓ×（ｔ２−ｔ１ｂ）・・・・（２）
上記ｔ１ｂは、冷接点の第２温度である。
上記ΔＶ１、上記ΔＶ２、上記ｔ１ａ、上記ｔ１ｂは、既知であるので、上記式（１）、上記式（２）の連立方程式を解くことにより、ゼーベック係数Ｓを求めることができる。また、上記式（１）、上記式（２）の連立方程式を解くことにより、測定対象物の温度ｔ２も求めることができる。これにより、測定対象物の温度測定時におけるゼーベック係数Ｓを求めることができる。その結果、熱電対が経時変化して特性が変化したときのゼーベック係数Ｓで、測定対象物の温度ｔ２を求めることができ、精度の高い温度測定を行うことができる。また、交換する熱電対のゼーベック係数Ｓが、交換前の熱電対のゼーベック係数Ｓと異なっても、精度よく、測定対象物の温度ｔ２を測定することができ、装置の利便性を高めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱電対が経時変化して特性が変化しても、良好に測定対象物の温度を測定することができる。また、異なるゼーベック係数の熱電対を交換することができ、装置の利便性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の温度測定装置のシース部の概略構成図。
【図２】同温度測定装置の温度計測部の概略構成図。
【図３】同温度計測部の基板の概略構成図。
【図４】温度測定装置の制御ブロック図。
【図５】時間推移における相変化物質の温度変化と、冷接点温度測定部の抵抗変化とを示す特性図。
【図６】相変化物質を加熱するときに冷接点温度測定部に流す電流に対する温度変化及び冷接点温度測定部の抵抗値変化を示す特性図。
【図７】冷接点温度測定部の抵抗値−温度特性を示すグラフ。
【図８】温度キャリブレーション、ゼーベック係数算出および測定対象物の温度測定のタイミングチャート。
【図９】温度キャリブレーション、ゼーベック係数算出および測定対象物の温度測定のフローチャート。
【図１０】変形例１の温度測定装置の冷接点が設けられた基板の概略平面図。
【図１１】変形例２の温度測定装置の冷接点が設けられた基板の概略平面図。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図。
【図１３】変形例３の温度測定装置の冷接点が設けられた基板の一例を示す概略平面図。
【図１４】変形例３の温度測定装置の冷接点が設けられた基板の他の例を示す概略平面図。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ断面図。
【図１６】異なる相転移温度の２つの相変化物質において時間推移に対する温度変化を示す特性図。
【図１７】変形例３の温度測定装置の温度キャリブレーションのタイミングチャート。
【図１８】変形例３の温度測定装置の温度キャリブレーション、ゼーベック係数算出、測定対象物の温度測定のフローチャート。
【図１９】冷接点温度測定部の抵抗値−温度特性を示すグラフ。
【図２０】変形例４の温度測定装置の冷接点が設けられた基板の概略平面図。
【図２１】変形例４の温度測定装置の制御ブロック図。
【図２２】相変化したときの相変化物質の流動（粘性）変化を電気的に検知するメカニズムについて説明する図。
【図２３】相変化したときの相変化物質の流動（粘性）変化を電気的に検知するメカニズムの他の構成例について説明する図。
【図２４】相変化したときの相変化物質の流動（粘性）変化を電気的に検知するメカニズムのさらに他の構成例について説明する図。
【図２５】変形例５の温度測定装置の冷接点が設けられた基板の概略平面図。
【図２６】図２５のＤ−Ｄ断面図。
【図２７】変形例５の温度測定装置の制御ブロック図。
【図２８】変形例５の温度測定装置の温度キャリブレーションのタイミングチャート。
【図２９】変形例５の温度測定装置の温度キャリブレーション、ゼーベック係数算出、測定対象物の温度測定のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した温度測定装置の一実施形態について説明する。
図１は、温度測定装置１００のシース部１０１の概略構成図であり、図２は、温度測定装置１００の温度計測部１１０の概略構成図であり、図３は、温度計測部１１０の基板１の概略構成図である。
温度測定装置１００は、熱電対の温接点を備えたシース部１０１と、冷接点を備えた温度計測部１１０とを有している。図１に示すように、温度測定装置１００のシース部１０１は、金属保護管１０２（シース管）内に第１熱電材料１０３ａと第２熱電材料１０３ｂとが接合された温接点Ｗを備えた熱電対１０３を有しており、セラミックなどの無機物質１０４が高圧充填されている。熱電対１０３の第１熱電材料１０３ａの端部１１３ａと、第２熱電材料１０３ｂの端部１１３ｂは、金属保護管１０２から露出している。
【００１２】
図２に示すように、温度計測部１１０は、本体ケース内にベース材２と、電気絶縁層３とからなる図３に示す基板１を有している。基板１には、上記熱電対１０３の第１熱電材料１０３ａと同じ熱電材料で構成された第１接続電極１０と、上記熱電対１０３の第２熱電材料１０３ｂと同じ熱電材料の構成された第２接続電極１１とを備えている。この第１接続電極１０および第２接続電極１１は、基板１の略中央部まで延びており、そこで、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉなどの金属材料などの導電性材料からなり、信号処理回路部２０と接続する回路接続電極７と接合されており、熱電対の一対の冷接点Ｃを形成している。
【００１３】
第１接続電極１０の冷接点と、第２接続電極１１の冷接点との間には、冷接点の温度を測定する冷接点温度測定手段としての冷接点温度測定部５と、温度キャリブレーションのための相変化物質６とが図の２点鎖線Ａを基準線として線対称、かつ、２点鎖線Ｂを基準線として線対称に配置されている。このように、冷接点温度測定部５と、相変化物質６とを一対の冷接点の間に対称配置することにより、一対の冷接点の温度を高精度に測定することができる。
【００１４】
冷接点温度測定部５は、Ｐｔ、ＮｉＣｒ、ＳｉＣ，Ｃなどの温度依存性を持つ抵抗体であり、信号処理回路部２０でこの抵抗体の抵抗値を求めることにより、温度が検知される。また、この実施形態においては、この抵抗体からなる冷接点温度測定部５を発熱させて相変化物質６を加熱する加熱手段としての機能を有している。
【００１５】
温度キャリブレーションの標準物質である相変化物質６は、狭い温度範囲を再現性良く高い精度で相転移するものであり、相転移前後において、温度（熱）、電気抵抗値、熱容量、粘性（流動性）、質量、固有振動数、誘電率いずれかの変化を伴うものである。本実施形態においては、その変化を検出することで、相変化物質６の相変化を検出する。相変化物質６はある温度で相転移する物質であればよい。特に、高精度に温度が決められている国際温度目盛として定められる温度を示す物質を用いれば高精度にキャリブレーションでき、好ましい。また、相変化物質６としては、固体と液体、液体と気体などの間で再現性よく可逆的に相転移する条件や材料を選択することが好ましい。これにより、いつでも、温度キャリブレーションを行い、いつでも精度が維持された温度測定が可能となる。また、高精度にキャリブレーションするためには、相変化物質６は、利用する温度に近い相転移温度を有するものを用いるのが好ましい。また、相変化物質６としてパラフィンや酢酸ナトリウムなどを用い、既知の温度における過冷却温度に基づいて、温度キャリブレーションを行ってもよい。
【００１６】
相変化物質６の（熱）、粘性（流動性）や固有振動数の変化を検出して、相変化物質６の相変化を検出する場合は、次の材料を好適に用いることができる。すなわち、国際温度目盛ＩＴＳ―９０の定義定点であるＧａ：２９.７６４６℃、Ｉｎ：１５６.５９８５℃、Ｓｎ：２３１.９２８℃、Ｚｎ：４１９.５２７℃、Ａｌ：６６０.３２３℃、Ａｇ：９６１.７８℃、Ａｕ：１０６４.１８℃、Ｃｕ：１０８４.６２℃などである。これらの材料は、融点（凝固点）が、特に高精度であり、好ましい。また、Ｂｉ：２７１．３ ℃や合金であるＳｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ａｇや、Ｂｉ−Ｓｎ合金は混合比率によって１３０℃から１７０℃の範囲の加熱に際して、特定温度にて溶融させることができる。
【００１７】
また、相変化物質６の相転移を、質量や熱容量の変化で検出する場合は、酸化物であるＢｉ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＭｏＯ３、Ｐ２Ｏ５などは固体から気体へ既知の狭い温度範囲で相転移するので、相転移温度における質量や熱容量の変化を良好に検知することができ、好ましい。
【００１８】
また、相変化物質６の相転移を、電気伝導度の変化で検出する場合は、ＣＴＲサ−ミスタにも用いられているＶ２Ｏ５が好ましい。Ｖ２Ｏ５は、の結晶の構造変化による相転移が生じる相転移温度（８０℃）よりも低いときは、単斜晶系で、抵抗が負の温度係数を持った半導体であるが、相転移温度（８０℃）を超えると、ルチル構造・正方晶系となり、電気伝導度が２桁増加（抵抗が急激に減少）する。よって、相変化物質６の相転移を、電気伝導度の変化で検出する場合、相変化物質６として、Ｖ２Ｏ５を用いることにより、相変化物質６の相転移を良好に検出することができる。また、チタン酸バリウムを主成分とするＰＴＣサ−ミスタも好適である。ＰＴＣサ−ミスタは、キュリー温度を超えると、結晶系は正方晶系から立方晶系へと相転移するため、それにともなって電気抵抗値が急激に上昇する。このように、既知の相転移温度で結晶性の変化に伴う電気伝導度の変化を生じる材料を、相変化物質６として用いることにより、相変化物質６の相転移を、電気伝導度の変化で良好に検出することができる。
【００１９】
また、相変化物質６の相転移を、誘電率の変化で検出する場合、光学的に相変化物質６の相転移を検出する場合、および、固有振動数の変化で検出する場合は、相変化物質６として、タンタル酸ニオブ酸カリウム（KTa1-xNbxO3）を好適に用いることができる。タンタル酸ニオブ酸カリウムは、相転移温度にて結晶の構造相転移を生じ、誘電率と二次電気光学定数（Kerr定数）が最大となり、固有振動数が相転移温度（３５.６℃）付近で急激に変化する。よって、相変化物質６の相転移を、誘電率の変化を検出する場合、光学的に相変化物質６の相転移を検出する場合、および、固有振動数の変化を検出する場合は、相変化物質６として、タンタル酸ニオブ酸カリウム（KTa1-xNbxO3）を用いることにより、良好に相変化物質６の相転移を検出することができる。
【００２０】
基板１のベース材２は、Ａｌ、Ｎｉ、Ｓｉなどの金属材料などの導電性材料で構成される。電気絶縁層３は、相変化物質６の相転移温度よりも低いと、相転移してしまうので、相変化物質６よりも高い相転移温度の材料を選択する必要があり、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等の耐熱性材料が用いられる。本実施形態においては、導電性材料で形成されたベース材２上に形成された電気絶縁層３上に、第１、第２接続電極１０、１１、冷接点温度測定部５、相変化物質６などを設けているが、ベース材２をガラスやセラミックなど電気絶縁性材料で構成した場合は、ベース材２上に第１、第２接続電極１０、１１、冷接点温度測定部５、相変化物質６などを設けてもよい。
【００２１】
電気絶縁層３はＣＶＤ、スパッタリングやゾルゲル法および各種薄膜製造方法により成膜する。その電気絶縁層３上にフォトリソグラフにより第１、第２接続電極１０、１１、冷接点温度測定部５、信号処理回路部２０の回路などをパターン形成する。また、形成される冷接点温度測定部５、第１、第２接続電極１０、１１、信号処理回路部２０の回路などの導電性、相変化物質６の相転移に伴う液化流動性、周囲雰囲気との化学反応などを考慮して、適宜、部材を電気絶縁層３で覆って保護するのが好ましい。例えば、冷接点温度測定部５や相変化物質６が、相変化物質６を加熱するときの熱により高温度になるため表面が周囲雰囲気により酸化したり腐食したりする場合、耐久性を高めるために、冷接点温度測定部５や相変化物質全体を耐熱性の酸化物や窒化物の電気絶縁層３で被覆し不活性化（パッシベーション）する。具体的には、金属材料などの相変化物質６の場合、相変化物質６が表面に露出していると、周囲雰囲気によって金属酸化物に変化して、相転移温度が変化するおそれがある。また、相変化物質６が液化する場合は流動変形によって、温度分布が変わるおそれがある。その結果、これらは相転移を繰り返すと再現性が得られない場合がある。従って、相変化物質６が周囲雰囲気により化学変化するのを防止するために相変化物質６を周囲雰囲気に接しないように電気絶縁層３でパッシベーションしたり、相変化物質６が液化する場合の流動変形を防止するため相変化物質６を電気絶縁層３で包囲したりする。さらに、国際温度目盛の定義定点を用い高精度にキャリブレーションする場合には、標準気圧下（１０.１３２５Ｐａ）にて相変化物質６の凝固点（融点）を検出する必要がある。相変化物質６は、上述したように、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等の耐熱性材料からなる耐熱性電気絶縁層３を被覆した剛性を有する構造にすることにより、耐熱性電気絶縁層３の内部は一定圧力に維持される。これにより、周囲雰囲気の気圧が変化しても、相変化物質６Ａ，６Ｂが影響を受けず後述する温度キャリブレーションの精度を高くすることができる。
【００２２】
また、半導体微細加工のフォトエッチング技術によって電気絶縁層３上にパターン形成する場合には積層段差が加工寸法精度に影響を与える。よって、冷接点と冷接点温度測定部５と相変化物質６とをそれぞれ離間させて隣接配置する場合は、並列に同一平面上に配置する。これにより、積層段差を小さくし精度ばらつきが小さくできる。また、冷接点温度測定部５と相変化物質６との間に間隔ができ、冷接点温度測定部５と相変化物質６とは電気的に絶縁され、相変化物質６が導電性を有する場合であっても冷接点温度測定部５との電気的影響をなくせる。
【００２３】
また、図２、図３に示すように、ベース材２の電気絶縁層３に形成された冷接点Ｃ、相変化物質６、冷接点温度測定部５が設けられた領域２２（以下、計測領域という）と対向する箇所は、エッチング処理により除去され、空洞部２１となっている。これにより、冷接点Ｃ、冷接点温度測定部５、相変化物質６が形成された電気絶縁層３の計測領域２２は、ベース材２と非接触となるので、冷接点温度測定部５、相変化物質６付近の熱容量を少なくすることができる。これにより、冷接点温度測定部５で発熱させて、すばやく相変化物質６を加熱することができる。また、測定領域の熱容量が少ないので、冷接点温度測定部５の温度応答を鋭敏にすることができ、冷接点Ｃの温度や、相変化物質６の温度を精度よく測定することができる。
【００２４】
図２に示すように、温度計測部１１０のケース１１１には、シース部１０１が、温度計測部１１０から抜き差し可能な、ソケット上の接続口１１１ａを有している。また、ケース１１１の第１、第２接続電極の接続部１０ａ，１０ｂと対向する箇所には、加圧板バネ１１２が設けられている。加圧板バネ１１２には、接続口１１１ａから差し込まれた熱電対の第１熱電材料の端部１１３ａと、第２熱電材料の端部１１３ｂとが突き当る突き当て部１１２ａと、第１、第２熱電材料の端部１１３ａ，１１３ｂの第１、第２接続電極の接続部１０ａ，１０ｂと対向面と反対側の面を加圧する加圧部１１２ｂと有している。
【００２５】
また、ケース１１１には、ケース１１１に対してスライド可能に設けられたスライドノブ１１４が設けられている。スライドノブ１１４には、加圧板バネ１１２に当接して、加圧板バネ１１２を、基板側へ押圧する押圧突起１１４ａが設けられている。
【００２６】
ケース１１１の接続口１１１ａに熱電対の第１熱電材料の端部１１３ａと、第２熱電材料の端部１１３ｂとを差し込んでいくと、第１、第２の熱電材料の端部１１３ａ，１１３ｂが、加圧板バネ１１２の突き当て部１１２ａと突き当たり、第１熱電材料の端部１１３ａが、第１接続電極の接続部１０ａと対向し、第２熱電材料の端部１１３ｂが、第２接続電極の接続部１１ａと対向する。次に、スライドノブ１１４を、図中右側へスライドさせると、スライドノブ１１４の押圧突起１１４ａが、加圧板バネ１１２と当接して、加圧板バネ１１２を基板側へ押圧する。加圧板バネ１１２が押圧突起１１４ａに押圧されると、加圧板バネ１１２が基板側に撓んで、加圧板バネの加圧部１１２ｂが、第１、第２の熱電材料の第１、第２接続電極の接続部と対向面と反対側の面を加圧する。これにより、第１熱電材料の端部１１３ａが、第１接続電極の接続部１０ａに当接し、第２熱電材料の端部１１３ｂが、第２接続電極の接続部１１ａに当接した状態で、シース部１０１が、温度計測部１１０に固定される。
【００２７】
シース部１０１を温度計測部１１０から取り外すときは、スライドノブ１１４を図中左側（シース部側）へスライドさせることにより、第１、第２の熱電材料の端部１１３ａ，１１３ｂの基板側への加圧が解除され、容易に第１、第２の熱電材料の端部１１３ａ，１１３ｂを、接続口１１１ａから抜き出すことができる。
【００２８】
また、ベース材２がＳｉであれば、信号処理回路部２０の各回路を集積しやすい。例えば、Ｓｉベース材を熱酸化させることにより表面にＳｉＯ２を形成するか、Ｓｉベース材２上にＣＶＤやスパッタリングによりＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等の単層または複層の電気絶縁層３を形成する。次に、ポリシリコン層および酸化膜を形成後、酸化膜をマスクとしてポリシリコン層に冷接点温度測定部５と信号処理回路部２０の回路となる不純物拡散領域を形成する。次に、電気絶縁層３上にＡｌ（アルミ）回路接続電極７、第１、第２接続電極１０，１１、相変化物質６などをＣＶＤ、スパッタリングやゾルゲル法および各種薄膜製造方法により成膜、フォトリソグラフによりパターン形成する。この場合、同一のＳｉベース材２、電気絶縁層３、ポリシリコン層、酸化膜および配線材料によりＣＭＯＳ素子構造として、同一のチップ内に周辺回路を集積することができる。また、ＳＯＩ（Ｓｉ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造の基板を用いる場合は、ＢＯＸ層を電気絶縁層３とし、ＳＯＩ層に冷接点温度測定部５と信号処理回路部２０の回路となる不純物拡散領域を形成する。次にＢＯＸ層上に回路接続電極７、第１、第２接続電極１０，１１、相変化物質６などをＣＶＤ、スパッタリングやゾルゲル法および各種薄膜製造方法により成膜、フォトリソグラフによりパターン形成する。このように、Ｓｉベース材２、ＢＯＸ層やＳＯＩ層によりＣＭＯＳ素子構造として、同一のチップ内に周辺回路を集積することができる。
【００２９】
冷接点温度測定部５と信号処理回路部２０の回路に設けられる冷接点温度測定部５の温度較正を行うためのプログラムや、熱電対による温度測定を行うためのプログラムなどの制御プログラムを記憶した記憶メモリ（Ｐ-ＲＯＭ）を、相変化物質６と同じ材料からなる相変化記憶メモリ（Ovonic Unified Memory）としてもよい。この相変化メモリは、急速な熱変化によって結晶相をアモルファス相に遷移させることによって、情報を記憶させるものである。具体的には、相変化メモリを構成する相変化物質をヒーターで加熱して冷却するときの温度と時間を制御することで、結晶状態あるいはアモルファス状態を作る。結晶状態のときは、電気抵抗値が低く、アモルファス状態のときは、電気抵抗が高くなる。この電気抵抗値の違いを用いて、情報を読み出すことができるのである。また、レジスタ等の記憶部にも上記相変化メモリを用いてもよい。このように、信号処理回路部２０の記憶メモリとして、相変化物質６と同一の材料からなる相変化メモリを用いることにより、相変化部と、信号処理回路部２０の記憶メモリとを同時にパターン形成することができ、製造工程を簡略化することができる。
【００３０】
また、図３に示すように、電気絶縁層３の冷接点Ｃ、冷接点温度測定部５、相変化物質６が設けられた計測領域２２の周囲には、貫通孔９が設けられている。これにより、冷接点温度測定部５で相変化物質６を加熱する際の熱が、計測領域以外へ伝播するのを抑制することができ、相変化物質６を効率よく加熱することができる。
【００３１】
また、信号処理回路部２０には、熱電対の出力値に基づいて、測定対象物の温度を測定するためのインターフェイス、制御回路、レジスタ、ΔΣＡ／Ｄ、発信回路などを備えている。また、基板１の図中左側の端部には、アドレス入力用端子、ＧＮＤ用端子、クロック入力用端子、データ入出力用端子、電源入力用端子などの各端子が設けられている。端子８は、例えば、図２に示すように、配線ワイヤ１２、リードピン１３を介して、電源や外部装置などに接続されている。このように、信号処理回路部２０を冷接点Ｃが設けられた基板と同一基板に形成することで、冷接点温度測定部５、熱電対からの信号をΔΣＡ／Ｄへ電送させる配線長を短くでき、ノイズを受け難く高精度に冷接点Ｃの温度測定ができる。
【００３２】
図４は、温度測定装置１００の制御ブロック図である。
信号処理回路部２０は、冷接点温度測定部５の温度キャリブレーションを行う温度較正手段としての機能、熱電対１０３の熱起電力を検出して、測定対象物３０の温度を計測する機能、熱電対１０３のゼーベック係数を算出する機能などを有している。
図４に示すように、信号処理回路部２０は、冷接点温度測定部５に交流バイアスを印加するための電源２０１と発振回路２０８を有している。また、冷接点温度測定部５の抵抗値を検出する抵抗値検出部２０２、相転移温度とそのときの冷接点温度測定部５の抵抗値などを記憶するため記憶手段たるレジスタ２０３、測定対象物３０の温度計測を行うための熱起電力電圧検出部２０４、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのΔΣＡ／Ｄ変換器２０５、ゼーベック係数Ｓを算出するためのゼーベック係数算出手段としてのゼーベック係数算出回路２０６、ゼーベック係数Ｓ、冷接点Ｃの温度、熱起電力などに基づいて、測定対象物の温度を計測する温度変換部２０７、各回路を制御する制御回路２０９などを有している。
【００３３】
制御回路２０９からキャリブレーション実行の信号が、電源２０１に入力されると、加熱部としての冷接点温度測定部５が発熱する。同時に、冷接点温度測定部５の抵抗値が抵抗値検出部２０２で算出され、時刻と冷接点温度測定部５の抵抗値をレジスタ２０３に収納する。そして、冷接点温度測定部５の抵抗値によって相変化物質６の相転移を検出し、その時の冷接点温度測定部５の抵抗値を相変化物質６の既知の相転移温度として、温度依存性を示す関係式を求め、レジスタ２０３に記憶する。
【００３４】
制御回路２０９から温度測定実行の信号が、電源２０１に入力されると、冷接点温度測定部５の抵抗値が抵抗値検出部２０２で算出され、算出された抵抗値と、先の温度依存性を示す関係式とを用いて、冷接点温度測定値として温度変換部２０７に出力される。また、熱起電力電圧検出部で検出された熱起電力が、温度変換部に出力される。温度変換部２０７は、後述するゼーベック係数算出回路により算出されたゼーベック係数Ｓと、熱起電力とに基づいて、温接点と冷接点との温度差を求める。次いで、求めた温接点と冷接点との温度差と、冷接点温度測定部５で測定された冷接点温度とに基づいて、温接点温度（測定対象物）の温度が求められ、温度測定値として、出力される。
【００３５】
また、制御回路２０９からゼーベック係数算出実行の信号が、電源２０１に入力されると、加熱部としての冷接点温度測定部５を発熱させ、冷接点温度を予め決められた第１の温度に加熱する。冷接点温度測定部５の抵抗値が抵抗値検出部２０２で算出され、算出された抵抗値と、先の温度依存性を示す関係式とを用いて、冷接点温度が算出され、算出された冷接点温度が、上記第１の温度となったら、熱起電力電圧検出部２０４で熱電対１０３の熱起電力を検出する。次に、加熱部としての冷接点温度測定部５を発熱させ、冷接点温度を予め決められた第１の温度とは異なる第２の温度に加熱する。次に、算出された冷接点温度が、上記第２の温度となったら、熱起電力電圧検出部２０４で熱電対１０３の熱起電力を検出する。そして、第１の温度ｔ１ａ、このときの熱起電力ΔＶ１から得られる下記式（ａ）の関係式、第２の温度ｔ１ｂ、このときの熱起電力ΔＶ２から得られる下記式（ｂ）の関係式との連立解から、ゼーベック係数Ｓを算出する。
ΔＶ１＝Ｓ×（ｔ２−ｔ１ａ）・・・（ａ）
ΔＶ２＝Ｓ×（ｔ２−ｔ１ｂ）・・・（ｂ）
なお、上記ｔ２は、温接点Ｗの温度である。
【００３６】
次に、本実施形態の温度測定装置１００における相変化物質の相転移を用いたキャリブレーションの原理について概説する。ここでは相変化物質の相転移を相変化物質の温度（熱）変化で検出する場合について、説明する。
図５は時間推移における相変化物質の温度変化と、冷接点温度測定部５の抵抗変化とを示す特性図である。図５に示すように、相変化物質６を加熱していき、相変化物質６が相転移温度（融点（凝固点）：Ｍｐａ）になると吸熱反応が生じる。相変化物質が固体であれば温度が上がっていくと相転移温度にて液体となりはじめ、全てが液体となる期間は相転移温度ＭＰａを維持し、全てが液体となった以降は再び温度が上昇する。そのため、冷接点温度測定部５の電気抵抗値が不連続な傾向となる部分が出現する。すなわち、図５に示すように、冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒ２のとき、温度が相転移温度であると判定できる。よって、温度依存性を有する抵抗体である冷接点温度測定部５の抵抗値を測定しておき、測定抵抗値が抵抗値Ｒ２となったときの温度を既知の相転移温度とする温度較正を行う。このように、相転移温度と電気抵抗値との関係が１対１の関係となり、この関係を用いることによりキャリブレーションを行うことができる。
【００３７】
相変化物質６を加熱する加熱部（本実施形態においては、冷接点温度測定部５）の熱容量を小さくし、かつ均一な温度領域に形成することにより、相変化の時点をより正確に検出できる。また、本実施形態においては、相変化物質６を加熱する加熱手段として、冷接点温度測定部５を用いている。相変化物質６を加熱するときは、冷接点温度測定部５にジュール熱が生じるような大きな電流を冷接点温度測定部５に流す。図５に示すように、相変化物質６が固体から液体へ相転移が発生すると、相変化物質６が吸熱反応を示し、相変化開始から終了まで温度が変化しないので温度が維持され、冷接点温度測定部５でもある抵抗体の電気抵抗値の増加傾向が平行状態へ変化する。相変化物質６の転移熱量（潜熱）が大きく、検出領域全体の熱容量に対して相変化物質６の熱容量が占める割合が大きいほど、この吸熱反応の時間（温度が変化しない時間）を長くすることができ、確実に相変化物質６の相変位を検出することができ、好ましい。信号処理回路部２０の抵抗値検出部は、冷接点温度測定部５に印加した電圧値と、冷接点温度測定部５に流れた電流値とから、時刻Ｔ０の冷接点温度測定部５の電気抵抗値と、時刻Ｔ１の冷接点温度測定部５の電気抵抗値とを推移データとして記憶する。そして、時刻Ｔ０の電気抵抗値と時刻Ｔ１の電気抵抗値とから、抵抗値Ｒと時刻Ｔとの関数（一次関数：Ｒ＝ａＴ＋ｂ）が演算される。この関数により求められた時刻Ｔ１後の抵抗値と、測定した時刻Ｔ１後の抵抗値Ｒとを比較していく。すると、時刻Ｔ２後で関数にフィットしないデータが生じ、相変化物質６が相転移したことを検知することができる。
【００３８】
相変化物質６の相転移を検知したら、冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒ２が既知の温度Ｍｐａとしてメモリに保存し、図７に示すような温度依存性を示す関係式を補正する。冷接点温度測定部５で、冷接点の温度を測定するときは、冷接点温度測定部５に対しジュール発熱させないように微弱な電流を供給して、そのときの冷接点温度測定部５の電気抵抗値を測定する。そして、メモリに記憶されている図７に示すような温度依存性を示す関係式と、冷接点温度測定部５の既知の抵抗温度係数ＴＣＲとを用いることによって、冷接点温度測定部５の抵抗値から、温度を検出する。
図７に示す温度依存性を示す関係式：（抵抗値Ｒ、温度Ｓ、温度係数（ＴＣＲ）α
Ｒ＝Ｒ０*(１+α*Ｓ)・・・・（式１）
例えば、温度測定部が白金抵抗体の場合、温度係数（ＴＣＲ）αは、α＝３.９０８３Ｅ−０３(０℃〜８５０℃)となる。
温度キャリブレーションにおいては、上述の抵抗値Ｒ２と温度ＭＰａとの関係に基づいて、上記Ｒ０が補正される。
【００３９】
また、本実施形態の温度の実用に必要な精度は、０〜８５０℃の範囲で±０．１℃の精度で十分であるので、下記式の温度依存性を示す関係式のβ×Ｓ２を０として線形な一次関数を、温度依存性を示す関係式として用いているが、下記式に示す２次関数の温度依存性を示す関係式を用いてもよい。下記式に示す２次関数の温度依存性を示す関係式を用いることで、０〜４１９．５２７℃の範囲で±０．０１の精度を得ることができ、抵抗値−温度特性の精度を更に高めることもできる。
Ｒ＝Ｒ０＊（１＋α＊Ｓ＋β＊Ｓ２）・・・・（式）
例えば、白金抵抗体の温度係数（ＴＣＲ）は
α＝３．９０８３Ｅ−０３、β＝−５．７７５０Ｅ−０７（０℃〜８５０℃）
【００４０】
図６は、相変化物質６を加熱するときに冷接点温度測定部５に流す電流に対する温度変化及び冷接点温度測定部５の抵抗値変化を示す特性図である。この図６においては、相変化物質６が液体から気体に相変化する例であり、熱容量の変化で相転移を検知する例である。図６に示すように、冷接点温度測定部５へ流す電流値を増加させ、沸点Ｂｐに達した時に相変化物質６が相転移する。相変化物質６が液体から気体へ既知の温度（昇華点又は沸点：Ｂｐ）で相転移すると、相変化物質６は蒸散が完了するまで、吸熱反応により温度上昇しない不連続な特性として現れる。しかし、蒸散により相変化物質６の質量が減少してゆくため、上記温度上昇しない不連続な特性は、図６に現れないほど、ごく短時間である。このため、相変化物質６が液体から気体に相変化する場合は、相変化物質６が固定から液体へ相変化する場合のように、吸熱反応により温度上昇しない不連続な特性を検出することは難しい。そこで、相変化物質６が液体から気体に相変化する場合は、蒸散前の温度上昇と、蒸散後の温度上昇の違いに基づいて、相転移温度を検知する。具体的には、相変化物質６が蒸散すると、検出領域の温度測定部周辺の熱容量が相変化物質の分減少する。相変化物質の蒸散により熱容量が減少することにより、温度上昇および冷接点温度測定部５の増加量（傾き）が、相変化物質６が蒸散する前に比べて大きくなり、図６に示すように、温度（電気抵抗値）は、不連続な特性として顕著に現れるので、この不連続開始点（ごくわずかな温度上昇しない領域における後端）を検出する。よって、この場合も、相変化物質加熱直後に得られたデータから、冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒと時刻Ｔの関数（一次関数：Ｒ＝ａＴ＋ｂ）を演算し、この関数にフィットしないデータが生じれば相変化物質６が相転移したことを検知することができる。相変化物質６の相転移を検知したら、冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒ２が既知の温度Ｍｐａとしてメモリに保存する。冷接点温度測定部５で、冷接点の温度を測定するときは、冷接点温度測定部５に対しジュール発熱させないように微弱な電流を供給して、そのときの冷接点温度測定部５の電気抵抗値を測定する。そして、上述同様、温度キャリブレーションにより補正された温度依存性を示す関係式を用いて、冷接点の温度が演算される。
【００４１】
図８は、温度キャリブレーション、ゼーベック係数算出および測定対象物の温度測定のタイミングチャートであり、図９は、フローチャートである。
所定期間経過すると、制御回路２０９からキャリブレーション実行の信号が、出力される。キャリブレーション実行の信号が出力されたら（Ｓ１のＹＥＳ）、レジスタ２０３に記憶されている前回のキャリブレーションで検出された相転移温度ＭＰａのときの冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒ２を消去する（Ｓ２）。次に、冷接点温度測定部５にバイアスを印加する電源２０１が起動し（Ｓ３）、冷接点温度測定部５に相変化物質を加熱するための加熱電流Ｉｃが印加され、相変化物質６が加熱される。また、抵抗値検出部２０２で電圧値Ｖｃを検出して、抵抗値が算出され、算出された抵抗値は、レジスタ２０３に記憶される。また、算出した抵抗値と、これよりもひとつ前に算出した抵抗値とから差分値ΔＲを算出する（Ｓ５）。
【００４２】
図８に示すように、時刻Ｔ２において、相変化物質６が相変化し冷接点温度測定部５の抵抗値Ｒの差分値（時間微分）ΔＲ＝０となる。制御回路２０９は、算出したΔＲが、０か否かをチェックする（Ｓ６）。差分値ΔＲが０であったら（Ｓ６のＹＥＳ）、制御回路２０９は、算出した抵抗値を、相転移温度ＭＰａにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒａに設定し（Ｓ７）、相転移温度ＭＰａにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒａとに基づいて、温度依存性の関数を求めレジスタ２０３に記憶する（Ｓ８）。そして、冷接点温度測定部５への加熱電流の印加をＯＦＦにして、温度キャリブレーションが終了する。
【００４３】
このように、本実施形態においては、冷接点温度測定部５、抵抗値検出部２０２、制御回路２０９で相転移検出手段が構成されており、制御回路２０９で温度較正手段が構成されている。
【００４４】
温度キャリブレーションが終了したら、フラグが立ち、冷接点の温度が、常温に戻ったタイミングで、制御回路２０９からゼーベック係数算出実行の信号が出力される。経時使用により、第１熱電材料１０３ａ、第２熱電材料１０３ｂが、酸化したり、金属構造が変化したりして熱電対１０３のゼーベック係数Ｓが、変動する。このため、初期から同じゼーベック係数Ｓを用いた場合、経時使用により、測定対象物の温度測定値に誤差が生じてしまう。よって、所定のタイミングで、ゼーベック係数Ｓを算出して、第１熱電材料１０３ａ、第２熱電材料１０３ｂの劣化状態に対応したゼーベック係数Ｓを算出する（Ｓ９）。
【００４５】
制御回路２０９からゼーベック係数算出実行の信号が出力されると、冷接点温度測定部５にバイアスを印加する電源２０１が起動し、冷接点を第１の温度ｔ１ａに加熱するための加熱電流が印加される。抵抗値検出部２０２で抵抗値が算出される。次に、温度依存性の関数と算出された抵抗値とから、冷接点温度を算出する。算出した冷接点温度が第１温度ｔ１ａであったら、熱起電力電圧検出部で、熱電対の熱起電力電圧値を検出し、ΔＶ１としてレジスタに記憶する。次に、冷接点温度測定部に印加する加熱電流を上げて、冷接点を第１温度より高温の第２温度ｔ１ｂに加熱する。次に、抵抗値検出部２０２で抵抗値を算出し、温度依存性の関数と算出された抵抗値とから、冷接点温度を算出する。算出した冷接点温度が第２温度ｔ１ｂであったら、熱起電力電圧検出部２０４で、熱電対の熱起電力電圧値を検出し、ΔＶ２としてレジスタ２０３に記憶する。そして、第１温度ｔ１ａと、このときの熱起電力ΔＶ１とから上記関係式（ａ）を求め、第２温度ｔ１ｂと、このときの熱起電力ΔＶ２とから上記関係式（ｂ）を求め、上記式（ａ）と式（ｂ）との連立解から、ゼーベック係数Ｓを算出し、算出したゼーベック係数Ｓを、レジスタ２０３に記憶し、ゼーベック係数算出処理が終了する。
【００４６】
なお、図８に示すように、冷接点を第１温度にする制御を開始してから、冷接点が第２温度のときの熱起電力を検出するまでの時間（時刻Ｔ６−時刻Ｔ４）は、１．０μｓｅｃ程度であり、ごく短時間である。よって、図８に示すように、ゼーベック係数算出時に、温接点の温度ｔ２は、ほぼ同一の温度である。よって、ゼーベック係数Ｓは、精度よく算出できる。さらに、精度を上げたい場合は、図８に示すように、もう一度、第１温度ｔ１ａにおける熱起電力ΔＶ１、第２温度ｔ１ｂにおける熱起電力ΔＶ２を検出して、熱起電力ΔＶ１やΔＶ２の値に誤差があるか否かを検証してもよい。誤差が所定値以上ある場合は、再度、ΔＶ１、ΔＶ２を検出して、前回のΔＶ１、ΔＶ２に対する誤差が所定値以下であるか否かを検証する制御を繰り返し行う。そして、前回のΔＶ１、ΔＶ２に対する誤差が所定値以下であれば、前回のΔＶ１、ΔＶ２を用いて、ゼーベック係数Ｓを算出するようにしてもよい。また、複数回、ΔＶ１、ΔＶ２を検出して、その平均値に基づいて、ゼーベック係数Ｓを算出するようにしてもよい。
【００４７】
そして、制御回路２０９に、測定対象物の温度測定実行信号が入力される（Ｓ１０）と、冷接点温度測定部５にバイアスを印加する電源２０１が起動し（Ｓ１１）、冷接点温度測定部５に冷接点の温度を検出するための検出電流が印加され、温度依存性の関数と算出された抵抗値とから、冷接点温度が算出され、温度変換部２０７へ入力される（Ｓ１２）。また、熱起電力電圧検出部で、熱電対の熱起電力が検出され、温度変換部２０７へ入力される（Ｓ１３）。温度変換部２０７は、算出されたゼーベック係数Ｓ、熱起電力、冷接点の温度に基づいて、温接点の温度である測定対象物の温度を算出して（Ｓ１４）、出力する（Ｓ１５）。具体的には、冷接点の温度ｔ１、熱起電力ΔＶとすると、温接点（測定対象物）の温度ｔ２は、次の式で求めることができる。
ｔ２＝（ΔＶ＋Ｓｔ１）／Ｓ・・・・（ｃ）
【００４８】
本実施形態においては、所定のタイミングでゼーベック係数Ｓを算出するので、熱電対が経時使用で劣化し、ゼーベック係数Ｓが変化しても、精度の高い温度測定を行うことができる。また、本実施形態においては、図２に示すように、シース部１０１が、温度計測部１１０に対して、着脱可能となっている。シース部１０１の熱電材料の大きさや長さが異なると、ゼーベック係数Ｓが異なるが、本実施形態においては、ゼーベック係数Ｓを算出するので、ゼーベック係数Ｓが異なるシース部１０１が、温度計測部１１０に装着されても、精度の高い温度測定を行うことができる。これにより、用途に合わせて、熱電対の長さや大きさの異なるシース部１０１を温度計測部１１０に装着して、温度測定を行うことができ、利便性が向上する。具体的には、温度計測部１１０に以前装着したシース部１０１とはゼーベック係数が異なるシース部１０１が装着されたときは、ゼーベック係数Ｓ算出を実行し、ゼーベック係数Ｓを算出する。このときのゼーベック係数Ｓの算出は、手動で行うようにしてもよいし、シース部１０１の着脱を検知する検知手段を設け、シース部１０１が装着されたことを検知したら、ゼーベック係数Ｓの算出を実行してもよい。
【００４９】
また、本実施形態においては、温度計測部１１０の基板１に、熱電対１０３の一部を構成する部分（第１接続電極１０、第２接続電極１１）を設けて、基板１に設けた第１接続電極１０と、第２接続電極１１とを回路接続電極７に接続させて冷接点を形成している。しかし、この場合、第１熱電材料１０３ａが第１接続電極１０と同一の材料、第２熱電材料１０３ｂが第２接続電極１１と同一の材料のシース部１０１を用いる必要があり、用いることのできるシース部１０１が限定されてしまう。そのため、シース部１０１の第１熱電材料の端部１１３ａと、第２熱電材料の端部１１３ｂとを、回路接続電極７に直接接触するように構成し、シース部１０１の第１熱電材料の端部１１３ａと回路接続電極７との接続箇所、第２熱電材料の端部１１３ｂと回路接続電極７との接続箇所を冷接点にしてもよい。このように構成することにより、シース部１０１の第１熱電材料１０３ａ、第２熱電材料１０３ｂにも制限がなくなり、用いることのできるシース部１０１を増やすことができ、さらに利便性を高めることができる。この場合も、シース部１０１の第１熱電材料と第２熱電材料とが、以前装着されていたシース部の熱電材料と異なると、ゼーベック係数Ｓが異なるので、以前装着されていたシース部の熱電材料と異なる熱電材料が用いられたシース部１０１が温度計測部１１０に装着された場合は、ゼーベック係数Ｓを算出する。
【００５０】
また、本実施形態においては、ゼーベック係数の算出と、測定対象物３０の温度測定とを分けているが、上記した式（ａ）、式（ｂ）の連立方程式を解くことで、ゼーベック係数だけでなく、温接点の温度を算出することができる。よって、ゼーベック係数の算出と、測定対象物３０の温度測定とを同時に行ってもよい。しかし、この場合は、冷接点を第１温度に加熱して、そのときの熱起電力と、冷接点を第２温度に加熱して、そのときの熱起電力とを検出する必要があるため、測定対象物の温度が出力されるまでの時間がかかる。しかしながら、測定時の熱電対の劣化状態に対応したゼーベック係数で、測定対象物の温度が算出されるので、精度の高い温度検出を行うことができる。よって、例えば、精度の高い温度測定を行う高精度モードと、通常モードとを備えておき、高精度モードが選択された場合は、冷接点を第１温度に加熱して、そのときの熱起電力と、冷接点を第２温度に加熱して、そのときの熱起電力とを検出し、ゼーベック係数Ｓと、測定対象物の温度とを算出できるようにしてもよい。
【００５１】
また、本実施形態においては、測定対象物３０の温度測定時は、冷接点温度測定部５に検出電流を印加して、そのときの冷接点の温度を検出しているが、例えば、冷接点温度測定部に加熱電流を流し、冷接点温度を所定の温度にして、測定対象物３０の温度測定を行ってもよい。特に、冷接点を相変化物質６が溶融する温度にまで加熱するのが好ましい。これは、そのとき検出される冷接点温度測定部５の抵抗値は、相変化物質が相変化する温度Ｍｐａであるので、冷接点の温度の誤差をほぼ無くすことができる。これにより、測定対象物の温度を高精度に検出することができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、相変化物質６を基板１に設けて、相変化物質を加熱して相変化させ、相変化が起きたときの冷接点温度測定部５の出力値（抵抗値）を、既知の相転移温度とする温度較正を行うので、精度のよく冷接点の温度を検出することができる。その結果、精度よく温接点（測定対象物３０）の温度を測定することができる。また、随時簡便に冷接点温度測定部５の温度キャリブレーションを実施することができるので、精度の高い冷接点温度の測定結果を維持することができる。
【００５３】
また、冷接点温度測定部５のキャリブレーションを行うことができるので、冷接点温度測定部５や冷接点が設けられた基板１に信号処理回路部２０を設けることができる。すなわち、従来は、信号処理回路部２０も含めてひとつの基板に集積すると、冷接点温度測定部５の精度に影響する要素が多くなり、かえって冷接点温度測定部５の出力値のばらつき範囲が拡大してしまい、精度よく冷接点の温度を測定できない。また、特別な設計上の工夫や高精度の製造条件で製造することで、冷接点温度測定部５の検知結果のばらつきを抑えることができるが、規格合格品の歩留まりが低くなり、冷接点が設けられた基板と、信号処理回路部が設けられた基板とを別々に設けたものに比べて、製造コストが高くなる。しかし、本実施形態においては、信号処理回路部２０の個々の回路に特性ばらつきがあって、冷接点温度測定部５の出力値にばらつきがあっても、上述した温度キャリブレーションを行うことで、精度よく冷接点の温度を測定することができる。また、特別な設計上の工夫や高精度の製造条件で製造する必要がないため、製造コストを抑えて、信号処理回路部２０を、冷接点が設けられた基板に集積することができる。また、信号処理回路部２０を冷接点が設けられた基板に集積することで、信号処理回路部の各回路に接続するための配線を短くできノイズを受け難く高精度に相変化物質の相転移や、冷接点の温度測定、測定対象物の温度測定を行うことができる。
【００５４】
次に、本実施形態の変形例について、説明する。
【００５５】
［変形例１］
図１０は、変形例１の温度測定装置１００Ａの冷接点Ｃが設けられた基板１の概略平面図である。
図１０に示すように、この変形例１の湿度測定装置１００Ａは、冷接点温度測定部５と、加熱部とを別々に設けたものである。図に示すように、加熱部は、温度測定部と相変化物質との間に並列配置した。また、この図において、信号処理回路部２０は、省略している。
【００５６】
温度キャリブレーションを実行する場合は、加熱部に加熱電流を印加して、相変化物質を加熱するとともに、冷接点温度測定部５には、微弱な検出電流を印加して、抵抗値を算出し、上記のようにΔＲを求める。ゼーベック係数Ｓ算出時においても、加熱部には、加熱電流を印加して、冷接点を加熱し、冷接点温度測定部５には、微弱な検出電流を印加して、冷接点の温度を検出する。
【００５７】
冷接点温度測定部５を、相変化物質を溶融するための加熱手段や、ゼーベック係数Ｓを算出するために冷接点を加熱手段として用いた場合、冷接点温度測定部５に大電流を印加する必要がある。その結果、冷接点温度測定部５が、エレクトロマイグレーションにより抵抗温度係数のα、βが変化し易い。そのために、冷接点温度測定部５の材料や寸法や加熱部表面へのパッシベーション膜の被覆などの条件を工夫したり、精度を維持するために温度キャリブレーションの頻度を多めにしたりする必要がある。しかし、冷接点温度測定部５とは別に加熱部を設けることにより、冷接点温度測定部５には、微弱な検出用電流しか流れないので、抵抗温度係数のα、βの変化を抑えることができ、温度キャリブレーションの頻度が少なくても冷接点温度測定部５の冷接点温度測定の安定性を保つことができる。
【００５８】
［変形例２］
図１１は、変形例２の温度測定装置１００Ｂの冷接点Ｃが設けられた基板の概略平面図であり、図１２は、図１１のＡ−Ａ断面図である。
この変形例２の温度測定装置１００は、相変化物質６を、相変化物質６を加熱する冷接点温度測定部上に積層したものである。相変化物質６が導電性材料あれば図１２に示すように、電気絶縁層３を冷接点温度測定部５上に設けて、電気絶縁層３を介して相変化物質６を冷接点温度測定部に積層させる。
【００５９】
また、この変形例２においても、ベース材２の計測領域２２と対向する箇所を、エッチング処理により除去し、空洞部２１を形成している。また、計測領域２２の周囲に貫通孔９を設けた。これにより、冷接点温度測定部５で相変化物質６を加熱する際の熱が、計測領域以外へ伝播するのを抑制することができ、相変化物質６や冷接点を効率よく加熱することができる。
【００６０】
相変化物質６を冷接点温度測定部５上に積層することで、相変化物質６を加熱する冷接点温度測定部５と相変化物質６とが極近接し、冷接点温度測定部５と相変化物質６との伝熱も等距離で均等になる。これにより、図３に示すように、相変化物質６を加熱する冷接点温度測定部５と相変化物質６とを並列配置したものに比べて、相変化物質６を配置する面積分削減される。よって、図３に示す構成に比べて、計測領域２２の熱容量が小さくなるため、計測領域の熱応答速度が早くなる。その結果、温度キャリブレーションを迅速に行うことができる。また、冷接点温度測定部５と冷接点とを近接配置することができ冷接点の温度測定精度が高めることができる。また、冷接点を所定の第１温度、第２温度にすばやく加熱することができ、ゼーベック係数を迅速に算出することができる。
【００６１】
［変形例３］
図１３、図１４は、変形例３の温度測定装置１００Ｃの冷接点Ｃが設けられた基板の概略平面図である。また、図１５は、図１４のＢ−Ｂ断面図である。
この変形例３の温度測定装置１００Ｃは、互いに異なる相変化物質６Ａ，６Ｂを、相変化物質を加熱する冷接点温度測定部５近傍に分散配置したものである。図１３は、基板１に信号処理回路部２０を設けており、相変化物質６Ａ，６Ｂを冷接点温度測定部近傍に並列に配置したものである。
【００６２】
図１４、図１５に示す基板１は、信号処理回路部２０を設けず、２種類の相変化物質６Ａ，６Ｂを、冷接点温度測定部５上に積層配置したものである。また、この図１４、図１５に示す基板１は、計測領域２２周囲に貫通孔９を設けたものである。
【００６３】
２種類の相変化物質６Ａ，６Ｂは、互いの相変化温度が異なる物質である。各相変化物質６Ａ，６Ｂは、互いに接触していると相互に拡散し新たな合金や化合物に変化し相変化温度が変化してしまう。そのため、異なる相変化温度の複数の相変化物質を互いに分離させて形成する。このように、相転移温度が互いに異なる２種類の相変化物質６Ａ，６Ｂを用いることにより、冷接点温度測定部の抵抗温度係数ＴＣＲをメモリに記憶しておく必要がなくなる。以下に、具体的説明する。
【００６４】
図１６は異なる相転移温度の２つの相変化物質６Ａ,６Ｂにおいて時間推移に対する温度変化を示す特性図であり、図１７は、変形例３の温度測定装置１００Ｃの温度キャリブレーションの入出力信号のタイミングチャートであり、図１８は、変形例３の温度測定装置１００Ｃの温度キャリブレーション、ゼーベック係数算出、測定対象物の温度測定のフローチャートである。
【００６５】
図１８に示すように、キャリブレーション実行の信号が出力される（Ｓ２１）と、メモリに記憶された温度依存性の関数を消去し（Ｓ２２）し、冷接点温度測定部５に相変化物質を加熱するための加熱電流が印加され、各相変化物質６Ａ,６Ｂが加熱される（Ｓ２４）。そして、図１７に示すように、時刻Ｔ２で一方の相変化物質６Ａが相転移する温度（相変化物質６Ａ固有の既知の値である融点（凝固点）：Ｍｐａ）になる。更に、加熱電流を供給し続けて温度を上昇させると、時刻Ｔ４で他方の相変化物質６Ｂが相転移する温度（相変化物質６Ｂ固有の既知の値である融点（凝固点）：Ｍｐｂ（＞Ｍｐａ））になる。
【００６６】
このように相変化物質が２種類あるときは、以下のようにして、２種類の相変化物質６Ａ,６Ｂの相変化を検知する。すなわち、固体から液体へ相転移を完了するまでは吸熱反応によって印加電力を増しても温度の上昇はなくΔＲ＝０であるので、時刻Ｔ２において一方の相変化物質６Ａは既知の相転移温度Ｍｐａになったことを検出することができる。同様に、時刻Ｔ４において他方の相変化物質６Ｂは既知の相転移温度Ｍｐｂになったと検出することができる。
【００６７】
上述と同様にして、ΔＲを算出して（Ｓ２５）、ΔＲが０か否かをチェックする（Ｓ２６）ΔＲが、０となったら、制御回路２０９は、算出した抵抗値を、相転移温度ＭＰａにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒａに設定する（Ｓ２７）。さらに、加熱電流を上げていき、吸熱反応（ΔＲ＝０）でなくなり、冷接点温度測定部５の抵抗値が上昇を開始したら、再び、ΔＲ＝０であるか否かをチェックする（Ｓ２８〜Ｓ３０）。ΔＲが、０となったら、制御回路２０９は、算出した抵抗値を、相転移温度ＭＰｂにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒｂに設定する（Ｓ３１）。
【００６８】
次に、図１９に示すように、相転移温度ＭＰａにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒａと、相転移温度ＭＰｂにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒｂとに基づいて、温度依存性の関数を求め、メモリに記憶する。そして、冷接点温度測定部５への加熱電流の印加をＯＦＦにして、温度キャリブレーションが終了する（Ｓ３２）。その後のゼーベック係数の算出のフロー、測定対象物の温度測定のフローは、上述と同じであるので、説明は、省略する。
【００６９】
このように、２つの異なる相変化物質６Ａ,６Ｂを用いて、温度キャリブレーションが行われることにより、高精度の温度目盛が付与できる。また、温度依存性の関数を求めるので、未知の抵抗温度係数（ＴＣＲ）の抵抗体材料を用いることができる。
【００７０】
また、より高精度な測定値を得るためには、国際温度目盛り（ＩＴＳ-９０）に示されている標準物質の凝固点の中でも、温度検出範囲に対してできるだけ相転移温度が近いことが好ましい。例えば、一般電子機器に用いられているＩＣ温度センサの測定範囲である−４０から＋１２５℃に相当する用途であれば、相変化物質６ＡにＩｎ（Ｍｐａ＝１５６．５９８５℃）相変化物質６ＢにＳｎ（Ｍｐｂ＝２３１．９２８℃）を選択し、冷接点温度測定部５にＰｔ（０℃〜８５０℃では線形）を用いることで、ＭｐａからＭｐｂまでの範囲以外の温度領域でも高精度な測定値を得ることができる。また、この変形例３では、２種類の相変化物質を６Ａ，６Ｂ用いているが、温度依存性を示す関係式として、２次関数を用いる場合、温度係数（ＴＣＲ）α、βを用いずに、温度依存性を示す関数を算出するには少なくとも、３点の異なる既知の相転移温度が必要となる。この場合は、互いの相転移温度が異なる３種類以上の相変化物質を備えればよい。
【００７１】
また、上記では、異なる相転移温度の複数の相変化物質６Ａ，６Ｂが混ざりあわないように構成しているが、各相変化物質を互いに接触させて新たな合金や化合物を形成させて、この合金や化合物の既知の相転移温度で、温度キャリブレーションを行ってもよい。例えば、相変化物質６ＡにＩｎを、相変化物質６ＢにＳｎをそれぞれ選択し、Ｉｎ−Ｓｎ合金を形成させ、ＩｎとＳｎの混合比率により融点（凝固点）は２元合金の状態図を参照することにより得られる。そこで、例えば、Ｉｎの相変化物質６Ａからなる相変化部と、Ｓｎの相変化物質６Ｂからなる相変化部と、相変化物質６Ａ上に相変化物質６Ｂが積層された相変化部とを、冷接点温度測定部５の近傍に並列配置する。そして、温度キャリブレーションを行う際、あるいは事前に、冷接点温度測定部５で加熱して、相変化物質６Ａと相変化物質６Ｂとを溶融させ、相変化物質６Ａ上に相変化物質６Ｂが積層された相変化部において、これら２つの金属を混ざりあわせ、Ｉｎ−Ｓｎ合金からなる相変化物質６ＡＢを生成する。これにより、２種類の物質で、互いの相転移温度が異なる３種類の相変化物質を、基板に形成することができる。さらに、積層厚みの比率により、ＩｎとＳｎの混合比率が変わり、相変化温度が変わるので、積層させる相変化物質の厚みの比率が異なる相変化部を複数設けることにより、２種類の物質で、異なる相転移温度の相変化部を更に多数形成することができる。
【００７２】
［変形例４］
図２０は、変形例４の温度測定装置１００Ｄの冷接点Ｃが設けられた基板の概略平面図であり、図２１は、変形例４の温度測定装置の制御ブロック図である。
この変形例４の温度測定装置１００Ｄは、相変化物質６を導電性とし、相変化したときの相変化物質６の抵抗値変化、電気容量変化などの電気的特性の変化を電気的に検知することで、相変化物質６の相変化を検知するものである。
【００７３】
この変形例４の温度測定装置１００Ｄにおいては、冷接点温度測定部５の近傍に一対の検出用リード線１６が設けられており、この一対の検出リード線間に２つの異なる相変化温度の導電性の相変化物質６Ａ，６Ｂが並列に配置され、検出リード線１６間を接続している。
相変化物質としては、Ｖ２Ｏ５などの相転移すると、電気伝導度（抵抗値）や電気容量が大きく変動する物質を用いる。
【００７４】
図２１に示すように、信号処理回路部２０には、検出リード線に検出電流を流して、抵抗値や電気容量を検出する検出部２１０を有している以外は、先の図４と同じである。
【００７５】
この変形例４の温度測定装置１００Ｄにおける冷接点温度測定部５の温度キャリブレーションは、次のように行う。
まず、冷接点温度測定部５に加熱電流を印加して、相変化物質６Ａ，６Ｂを加熱する。また、これと同時に、検出リード線１６に検出電流を印加し、検出部２１０で抵抗値を算出する。相変化物質６Ａが相変化すると、相変化物質６Ａの電気伝導度が急激に変化し、抵抗値の値が変化する。これにより、相変化物質６Ａが、相変化したことを検知することができる。また、相変化物質６Ａが、相変化したことを検知したら、このとき抵抗値検出部２０２で算出された、冷接点温度測定部５の抵抗値を、相転移温度ＭＰａにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒａとして設定する。
【００７６】
さらに、冷接点温度測定部５により、相変化物質を加熱していくと、相変化物質６Ｂが相変化して、相変化物質６Ｂの電気伝導度が急激に変化し、検出部２１０で算出された抵抗値の値が変化する。これにより、相変化物質６Ｂが、相変化したことを検知することができる。また、相変化物質６Ｂが、相変化したことを検知したら、このとき抵抗値検出部２０２で算出された、冷接点温度測定部５の抵抗値を、相転移温度ＭＰｂにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒｂとして設定する。
【００７７】
すなわち、この変形例４では、検出部２１０で検出された抵抗値の時間微分ΔＲＬが、所定値以上の値となったこと制御回路２０９が検知したら、抵抗値検出部２０２で検出された冷接点温度測定部５の抵抗値を、相転移温度ＭＰａにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒａとしてレジスタ２０３に記憶する。そして、再び、検出部２１０で検出された抵抗値の時間微分ΔＲＬが、所定の値以上となったこと制御回路２０９が検知したら、抵抗値検出部２０２で検出された冷接点温度測定部５の抵抗値を、相転移温度ＭＰｂにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒｂとしてレジスタ２０３に記憶する。
【００７８】
そして、変形例３と同様にして、相転移温度ＭＰａにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒａと、相転移温度ＭＰｂにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒｂとに基づいて、温度依存性の関数を求め、メモリに記憶する。そして、冷接点温度測定部５への加熱電流の印加をＯＦＦにし、検出リード線１６への検出電流をＯＦＦにして温度キャリブレーションが終了する。
【００７９】
上記では、相変化物質６Ａ，６Ｂの相変化時の電気抵抗の変化を検出して、相変化物質６Ａ，６Ｂが、相変化したことを検知しているが、相変化物質の相変化物質の電気容量変化を検出して、相変化物質６Ａ，６Ｂが、相変化したことを検知してもよい。
【００８０】
また、相変化したときの相変化物質６の流動（粘性）変化を電気的に検知することで、相変化物質の相変化を検知することもできる。
図２２は、相変化したときの相変化物質６の流動（粘性）変化を電気的に検知するメカニズムについて説明する図である。同図では相変化物質６が固体から液体への相転移に伴う相変化物質６の流動（粘性）変化に伴う形状変化を説明している。
図２２（ａ）に示すように、相変化物質６が固体の状態のときは、相変化物質６は、検出用リード線１６ａ,１６ｂに接しており、導通している。冷接点温度測定部５の加熱により、固体の相変化物質６が既知の相転移温度になると、液化によって表面張力が発生し、同図の（ｂ）に示すように中央へ凝集する。すると、相変化物質６が、各検出用リード線１６ａ,１６ｂから離れ、その結果２つの検出用リード間の電気接続がＯＦＦになる。このように、相変化物質６の導通状態を検出することで相変化物質６の相転移を検出できる。この場合、相変化物質６としては、表面張力が大きく、相変化物質６の下層との付着力が小さいものが好ましく、Ｓｎを用いるのが好適である。
【００８１】
また、次のようにして、検出用リード間の電気接続をＯＮからＯＦＦに切り替えることもできる。
図２３（ａ）に示すように、相変化物質６が固体ときは、相変化物質６は２つの検出リード線間にまたがって連続して配置され、検出リード間の電気接続がＯＮとなっている。そして、冷接点温度測定部５の加熱により、固体の相変化物質６が既知の相転移温度になり液化すると、同図の（ｂ）に示すように液化によって流動し、各検出リード１６ａ、１６ｂに相変化物質６が凝集し、相変化物質６が分離して、検出リード線間の電気接続がＯＦＦになる。よって、検出リード間の電気接続がＯＦＦとなったときの温度が既知の相転移温度となる。相変化物質６としては、表面張力が小さく、検出リード、相変化物質６の下層の電気絶縁層３との濡れ性が大きい材質のものが好ましく、Ｉｎが適する。
【００８２】
上記では、相変化物質６の相変化によって、検出用リード１６ａと１６ｂ間の電気接続がＯＦＦになることで、相変化物質の相転移を検知する場合について、説明したが、これとは逆に、相変化物質６の相変化によって、検出用リード１６ａと１６ｂ間の電気接続がＯＦＦからＯＮに切り替わる構成にすることもできる。
【００８３】
図２４は、検出用リード１６ａと１６ｂ間の電気接続がＯＦＦからＯＮに切り替わる構成を説明する図である。
図２４（ａ）に示すように、相変化物質６が固体のときは、電気絶縁層３上の相変化物質は、２つの分離しており、相変化物質６は２つの検出リード１６ａ,１６ｂ間にまたがって断続している。その結果、検出用リード１６ａと１６ｂとの間の電気接続がＯＦＦとなっている。冷接点温度測定部５の加熱により、固体の相変化物質６が既知の相転移温度になると、図の（ｂ）に示すように液化によって流動し、電気絶縁層上の相変化物質６が一つとなり、相変化物質６は２つの検出リード１６ａ,１６ｂ間にまたがって連続する。これにより、検出用リード１６ａと１６ｂとの間の電気接続がＯＦＦからＯＮに切り替わり、相変化物質６の相転移を検出することができる。この場合も、図２３の構成と同様、相変化物質６としては、表面張力が小さく、検出リード、相変化物質６の下層の電気絶縁層３との濡れ性が大きい材質のものが好ましく、Ｉｎが適する。相変化物質６が冷えて、固化するときは、相変化物質６が収縮することにより、電気絶縁層３上の相変化物質６は、再び２つの分離する。また、図２２、図２３の構成においては、一度、固体から液体に相変化してしまった後、再び、液体から固体に相変化物質６が相変化しても、始めの状態に戻って、検出用リード１６ａと１６ｂ間の電気接続がＯＮとなることはないが、図２４に示す構成においては、液体から固体に相変化物質６が相変化すると、始めの状態に戻るので、何度も温度キャリブレーションを行うことができる。
【００８４】
また、相変化物質６が固体から液体に相転移することによる流動性（粘性）の変化を電気的に検知することで、相変化を検知する場合、相変化物質６を電気絶縁層で覆ってしまうと、相変化物質６の流動性を阻害して、流動変形しないおそれがある。よって、図２２〜図２４の構成を採用する場合は、相変化物質６は電気絶縁層を被覆せず露出させる。また、相変化物質６の量を少なくして、相変化物質６がすばやく相転移温度にまで加熱されるようにするのが好ましい。
【００８５】
［変形例５］
図２５は、変形例５の温度測定装置１００Ｅの冷接点Ｃが設けられた基板の概略平面図であり、図２６は、図２５のＤ−Ｄ断面図であり、図２７は、変形例５の温度測定装置の制御ブロック図である。
この変形例５の温度測定装置１００Ｅは、相変化物質６Ａ，６Ｂの下に圧電膜１７を設けて、圧電膜１７で、相変化物質６Ａ，６Ｂの相変化に伴う体積変化、剛性変化、固有振動数変化などを検出して、相変化物質６Ａ，６Ｂの相変化を検出するものである。
【００８６】
冷接点温度測定部５に隣接して設けられた一対の圧電駆動電極１８間に圧電膜１７を形成し電気絶縁層３を介して相変化物質６Ａ，６Ｂが積層されている。図２７に示すように、信号処理回路部２０には、圧電膜１７からの電圧や周波数を検出する検出部２１１が設けられている以外は、先の図４と同じである。
【００８７】
まず、圧電膜１７で相変化物質６の相変化に伴う固有振動数変化を検出する方法について説明する。周期的に力の周波数を試料に加え、その応答を測定する方法、すなわちメカニカルスペクトロスコピー(動的粘弾性測定：ＤＭＡ)を適用することで、相変化物質６の相変化に伴う固有振動数変化を検出することができる。具体的には、圧電膜１７に交流電圧を印加して、圧電膜１７を所定の周波数で振動させる。例えば、相変化物質６が相変化して固有振動数が変化したとき、相変化物質６が圧電膜１７の振動に共振するような周波数で、圧電膜１７を振動させる。このように、圧電膜１７を振動させることにより、圧電膜１７上の相変化物質６が振動し、圧電膜１７に対して、相変化物質６から応力が加わり、圧電膜１７から所定の交流波が出力される。相変化物質６が相転移して、固有振動数が変化すると、相変化物質６が、圧電膜１７の振動に共振して、大きく振動する。その結果、相変化物質６から圧電膜１７に加わる力が増加し、圧電膜１７ら出力される交流波の振幅が増大する。制御回路２０９では、圧電膜１７から出力された交流波の振幅（電圧）の時間微分値ΔＶを監視し、時間微分値ΔＶが０でない値をとったら、相変化物質６が相変化したことを検知することができる。上記では、相変化物質６の相変化によって、相変化物質６が圧電膜１７の振動に共振させているが、これとは逆に、相変化前の相変化物質６が、圧電膜１７の振動に共振するよう、圧電膜１７を振動させてもよい。また、図２６に示すように、相変化物質６や圧電膜１７は、基板１の空洞部２１上に設けているので、圧電膜１７が振動しやすく、高感度で相転移を検出することができる。
【００８８】
次に、圧電材料を用いた相変化物質６の体積変化や剛性変化の検知について説明する。これは、相変化物質６から圧電膜１７に加わる機械的な応力による圧電膜の抵抗変化である所謂ピエゾ抵抗効果を用いて、相変化物質６の体積変化や剛性変化を検知するものである。具体的には、圧電膜に検知用の電流を印加する。相変化物質６が加熱されて、固体から液体に相変化すると、電気絶縁層３に覆われている相変化物質６の体積が増加する。これにより、相変化物質６の圧電膜に対する応力が増加し、圧電膜の抵抗値が変化する。よって、制御回路２０９において、電圧変化や、圧電膜の抵抗値変化を検知することにより、相変化物質６の相変化を検知することができる。一方、相変化物質６の剛性変化を検知する場合は、相変化物質６が固体から液体に相変化すると、相変化物質６の剛性が低下し、圧電膜１７に加わる応力が低下する。その結果、圧電膜の抵抗値が変化するので、制御回路２０９において、電圧変化や、圧電膜１７の抵抗値変化を検知することにより、相変化物質の相変化を検知することができる。
【００８９】
図２８は、変形例５の温度測定装置１００Ｅの温度キャリブレーションの入出力信号のタイミングチャートであり、図２９は、変形例５の温度測定装置１００Ｅの温度キャリブレーション、ゼーベック係数算出、測定対象物の温度測定のフローチャートである。
この図２８、図２９においては、相変化物質６の相変化に伴う剛性変化による圧電膜１７の抵抗値変化（電圧変化）を検出することにより、相変化を検出するものである。
【００９０】
図２９に示すように、キャリブレーション実行の信号が出力される（Ｓ４１）と、メモリに記憶された温度依存性の関数を消去し（Ｓ４２）し、冷接点温度測定部５に相変化を加熱するための加熱電流が印加され、各相変化物質６Ａ,６Ｂが加熱される（Ｓ４４）。また、圧電膜１７に検知電流を印加し、検出部２１１で電圧値を検出する。そして、図２８に示すように、時刻Ｔ２で一方の相変化物質６Ａが相転移する温度（相変化物質６Ａ固有の既知の値である融点（凝固点）：Ｍｐａ）になる。そのとき、相変化物質６Ａが固相から液相に相転移することにより、相変化物質６Ａの剛性が変化し、圧電膜１７に加わる応力が低下する。その結果、電圧値Ｖｆが低下し、相変化物質６Ａが相変化したことを検知することができる。
【００９１】
よって、図２９に示すように、電圧値Ｖｆが変化したことを検知（Ｓ４６のＹＥＳ）したら、制御回路２０９は、算出した抵抗値を、相転移温度ＭＰａにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒａに設定する（Ｓ４７）。さらに、加熱電流を上げていくと、図２８に示すように、時刻Ｔ４で他方の相変化物質６Ｂが相転移する温度（相変化物質６Ｂ固有の既知の値である融点（凝固点）：Ｍｐｂ）になる。そのとき、相変化物質６Ｂが固相から液相に相転移することにより、相変化物質６Ｂの剛性が変化し、圧電膜１７に加わる応力がさらに低下する。その結果、電圧値Ｖｆがさらに低下し、相変化物質６Ｂが相変化したことを検知することができる。
【００９２】
よって、図２９に示すように、再度、電圧値Ｖｆが変化したことを検知（Ｓ５０のＹＥＳ）したら、制御回路２０９は、算出した抵抗値を、相転移温度ＭＰｂにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒｂに設定する（Ｓ５１）。
【００９３】
次に、先の図１９に示すように、相転移温度ＭＰａにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒａと、相転移温度ＭＰｂにおける冷接点温度測定部５の電気抵抗値Ｒｂとに基づいて、温度依存性の関数を求め、メモリに記憶する。そして、冷接点温度測定部５への加熱電流の印加をＯＦＦにして、温度キャリブレーションが終了する（Ｓ５２）。その後のゼーベック係数の算出のフロー、測定対象物の温度測定のフローは、上述と同じであるので、説明は、省略する。
【００９４】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の（１）〜（２１）態様毎に特有の効果を奏する。
【００９５】
（１）
熱電対と、熱電対の冷接点の温度を測定する冷接点温度測定部５などの冷接点温度測定手段と、熱電対の出力値と、冷接点温度測定手段の測定結果と、ゼーベック係数とに基づいて測定対象物の温度を測定する温度測定装置において、冷接点を加熱する加熱部１５などの加熱手段と、加熱手段で冷接点を加熱し、冷接点の温度が第１温度ときの熱電対の出力値と、第１温度とは異なる第２温度ときの熱電対の出力値とを検出し、第１温度、第１温度ときの熱電対の出力値、第２温度および第２温度ときの熱電対の出力値に基づいて、ゼーベック係数を算出するゼーベック係数Ｓ算出回路２０６などのゼーベック係数算出手段を備えた。
かかる構成を備えることで、上述したように、熱電対が経時使用で劣化し、ゼーベック係数Ｓが変化しても、精度の高い温度測定を行うことができる。その結果、経時にわたり、精度の高い温度測定を行うことができる。また、ゼーベック係数の異なる熱電対を用いることができ、装置の利便性を向上することができる。
【００９６】
（２）
上記（１）に記載の態様の温度測定装置において、ゼーベック係数算出手段は、冷接点の温度が第１温度のときの熱電対の出力値と、冷接点の温度が上記第２温度のときの熱電対の出力値とを複数回計測し、第１温度のときの熱電対の出力値の誤差、第２温度のときの熱電対の出力値の誤差が、閾値以下のとき、ゼーベック係数を算出する。
かかる構成を備えることにより、温接点の温度が一定であることを検証して、ゼーベック係数を算出するので、精度の高いゼーベック係数を算出することができる。
【００９７】
（３）
上記（１）または（２）に記載の態様の温度測定装置において、冷接点温度測定手段を、温度依存性を有する抵抗体とで構成し、冷接点温度測定手段を、加熱手段として用いた。
かかる構成を備えることで、加熱手段と冷接点温度測定手段とを別々に設けた場合に比べて、コストを安価にすることができる。また、基板の熱容量を少なくすることができ、迅速に冷接点を第１温度、第２温度に加熱することができる。
【００９８】
（４）
上記（１）乃至（３）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、冷接点が設けられた基板は、ベース材上に積層された絶縁層が設けられており、絶縁層にベース材と接していない非接触領域を設け、上記非接触領域に、上記冷接点と、上記加熱手段と、上記冷接点温度測定手段とを設けた。
かかる構成を備えることにより、基板の上記冷接点、上記加熱手段、上記冷接点温度測定手段が配置された領域（計測領域）の熱容量を少なくなることがでる。これにより、迅速に冷接点を第１温度、第２温度に加熱することができる。
【００９９】
（５）
上記（４）に記載の態様の温度測定装置において、上記絶縁層の上記非接触領域の近傍に貫通孔を設けた。
かかる構成を備えることにより、非接触領域に設けられた加熱手段の熱が、基板の非接触領域以外の箇所に伝播するのを抑制することができ、効率よく冷接点を加熱することができる。よって、迅速に冷接点を第１温度、第２温度に加熱することができる。
【０１００】
（６）
上記（１）乃至（５）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、既知の相転移温度を持つ相変化物質と、温度の変化に伴って上記相変化物質の相転移が起きたことを検出する相転移検出手段と、相転移が起きたことを上記相転移検出手段が検出したときの上記冷接点温度測定手段の検知結果を、既知の上記相転移温度とする上記冷接点温度測定手段の温度較正を行う制御回路２０９などの温度較正手段とを備えた。
かかる構成を備えることで、温度測定装置の製造工程において、温度測定装置を恒温環境槽内へ搬送して冷接点温度測定手段の温度較正を行う温度較正工程が必要なくなり、コストを抑えることができる。また、温度測定装置自身で冷接点温度測定手段の温度較正を行うことができるので、温度測定装置が取り付けられた機器から温度測定装置を取り外して、恒温環境槽内に温度測定装置を持ち込んで冷接点温度測定手段の温度較正を行う場合に比べて、随時簡便に冷接点温度測定手段の温度較正を実施することができる。これにより、冷接点温度測定手段の温度較正が必要なときに、冷接点温度測定手段の温度較正を行うことができるので、高い精度を維持することができる。このように冷接点の温度を高い精度で測定することができるので、温接点（測定対象物）の温度測定を高精度に行うことができる。
【０１０１】
（７）
上記（６）に記載の態様の温度測定装置において、上記冷接点と、上記相変化物質と、上記加熱手段と、上記冷接点温度測定手段とを同じ基板に設けた。
かかる構成を備えることにより、上記相変化物質と上記冷接点温度測定手段の温度とを、ほぼ同じにすることができ、精度よく冷接点温度測定手段の温度較正を行うことができる。また、冷接点温度測定手段の温度を冷接点の温度とほぼ同じにでき、冷接点温度測定手で、冷接点の温度を精度よく測定することができる。また、加熱手段で、冷接点および相変化物質を良好に加熱することもできる。
【０１０２】
（８）
上記（６）または（７）に記載の態様の温度測定装置において、上記相転移検出手段、上記温度較正手段、上記ゼーベック係数算出手段を上記冷接点が設けられた基板に設けた。
かかる構成により、上記相転移検出手段と、上記温度較正手段と、上記ゼーベック係数算出手段との配線長を短くすることができ、ノイズを受け難く高精度に相変化物質の相転移などを検出することができる。
【０１０３】
（９）
上記（６）乃至（８）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相転移検出手段は、上記冷接点温度測定手段が測定した温度変化に基づいて、相転移が起きたことを検出する。相変化物質が相変化すると、吸熱作用が生じたり、熱容量が小さくなったりするので、相変化するとき、温度変化が相変化前と異なる。よって、冷接点温度測定手段で温度変化を監視することにより、精度よく相変化物質の相転移を検知することができる。
【０１０４】
（１０）
上記（６）乃至（８）いずれかの温度測定装置において、上記相転移検出手段は、上記相変化物質を積層させた圧電膜などの圧電体を有し、上記圧電体で上記相変化物質の体積、剛性および固有振動数のいずれかの変化を検出して、相転移が起きたことを検出する。相変化物質が相転移して、体積や剛性が変化すると、相変化物質に積層の圧電体に対する応力が変化する。その結果、圧電体の抵抗が変化する。よって、圧電体の抵抗変化を検知することにより、上記圧電体で上記相変化物質の相変化に伴う体積や剛性の変化を検知することができ、精度よく相変化物質の相転移を検知することができる。また、圧電体を振動させて相変化物質を振動させることで、相変化物質が相転移して、固有振動数が変化し、圧電体の振幅が変化する。よって、圧電体の振幅変化を検知することにより、上記圧電体で、相変化物質の相転移に伴う固有振動数の変化を検知することができ、精度よく相変化物質の相転移を検知することができる。
【０１０５】
（１１）
上記（６）乃至（８）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相変化物質は、導電性であって、上記相転移検出手段は、上記相変化物質の電気特性の変化に基づいて、相転移が起きたことを検出する。相変化物質によっては、相変化に伴って抵抗値や電気容量などの電気特性が変化する。よって、上記相変化物質の相変化に伴う抵抗値や電気容量などの電気特性を検知することで、精度よく相変化物質の相転移を検知することができる。
【０１０６】
（１２）
上記（６）乃至（１１）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相変化物質を、国際温度目盛ＩＴＳ−９０に定義されている物質にした。これにより、精度の高い冷接点温度測定手段の温度キャリブレーションを行うことができる。
【０１０７】
（１３）
上記（６）乃至（１２）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に積層させた。これにより、相変化物質と加熱手段との伝熱効率が良くなり、迅速に相変化物質を相変化温度にまで加熱することができる。これにより、冷接点温度測定手段の温度キャリブレーションを迅速に行うことができる。
【０１０８】
（１４）
上記（６）乃至（１２）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に並列に配置した。上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に積層させる場合は、加熱手段を基板に形成した後、加熱手段の上に絶縁層を積層させ、その上に相変化物質を設ける必要がある。一方、上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に並列に配置することにより、基板に加熱手段と相変化物質とを形成することができ、上記相変化物質と上記加熱手段とを上記冷接点が設けられた基板に積層させる場合に比べて、製造工程を減らすことができ、その結果、製造コストを抑えることができる。
【０１０９】
（１５）
上記（６）乃至（１４）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記冷接点が設けられた基板に、上記相変化物質と、上記加熱手段とが設けられており、上記相変化物質を、上記加熱手段に隣接する箇所に分散配置した。これにより、各相変化物質の熱容量を少なくすることができ、迅速に相変化物質を相転移温度にまで加熱することができる。
【０１１０】
（１６）
上記（６）乃至（１５）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、少なくとも上記相変化物質と上記加熱手段と上記冷接点温度測定手段とを、一対の冷接点の間に形状と配置が対称となるように上記冷接点が設けられた基板に設けた。これにより、一対の冷接点を加熱手段で均一に加熱することができ、ゼーベック係数を精度よく算出することができる。また、冷接点の周囲の熱容量がほぼ同じとなるので、測定対象物の温度を高精度に測定することができる。
【０１１１】
（１７）
上記（６）乃至（１６）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相変化物質、上記加熱手段および上記冷接点温度測定手段のいずれかが導電性部材で構成されており、導電性部材で構成された部材を電気絶縁材で他の部材間で電気的に絶縁した。これにより、電気的な短絡によるノイズを抑制することができ、冷接点温度測定手段で高精度に冷接点の温度を測定することができる。
【０１１２】
（１８）
上記（６）乃至（１７）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記相変化物質を相転移させるときの上記加熱手段の加熱温度を、上記相転移物質の相転移温度付近にした。これにより、温度キャリブレーション時の無駄な電力消費を抑えることができる。
【０１１３】
（１９）
上記（６）乃至（１８）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、上記冷接点が設けられた基板に、互いに異なる２種類以上の相変化物質を分散配置し、上記相転移検出手段は、各相変化物質の相転移をそれぞれ検出し、上記温度較正手段は、上記相転移検出手段が検出した各相変化物質が相転移したときの上記冷接点温度測定手段の検知結果を、各相変化物質の既知の相転移温度として上記冷接点温度測定手段の温度較正を行う。
かかる構成を備えることで、上記冷接点温度測定手段の温度依存性の関数を求めるので、上記冷接点温度測定手段として、未知の抵抗温度係数（ＴＣＲ）の抵抗体材料を用いることができる。
【０１１４】
（２０）
上記（６）乃至（１９）いずれかに記載の態様の温度測定装置において、少なくとも上記相変化物質の周囲を絶縁材で覆う表面保護膜を形成する。これにより、相変化物質の化学的変化などを抑制することができ、相転移温度が変化してしまうのを抑制することができる。また、圧力変化に伴う相変化温度の変動を防ぐこともできる。これにより、長期にわたり安定した温度キャリブレーションを行うことができる。
【０１１５】
（２１）
熱電対の温度測定方法において、上記冷接点の温度が第１温度ｔ１ａときの上記熱電対の出力値ΔＶ１を計測するステップと、上記第１の温度ｔ１ａとは異なる第２温度ｔ１ｂときの上記熱電停の出力値ΔＶ２を計測するステップと、上記ゼーベック係数をＳ、温接点の温度をｔ２としたとき、ΔＶ１＝Ｓ×（ｔ１ａ−ｔ２）からなる第１式と、ΔＶ２＝Ｓ×（ｔ１ｂ−ｔ２）からなる第２式との連立解から上記ゼーベック係数Ｓと、温接点の温度ｔ２とを求めるステップとを有する。これにより、熱電対のゼーベック係数がわからずとも、温接点の温度を測定することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１：基板
２：ベース材
３：電気絶縁層
５：冷接点温度測定部
６：相変化物質
７：回路接続電極
９：貫通孔
１０：第１接続電極
１１：第２接続電極
１５：加熱部
１６：検出リード線
１７：圧電膜
２０：信号処理回路部
２１：空洞部
２２：計測領域
３０：測定対象物
１００：温度測定装置
１０１：シース部
１０２：金属保護管
１０３：熱電対
１０３ａ：第１熱電材料
１０３ｂ：第２熱電材料
１０４：無機物質
１１０：温度計測部
１１１：ケース
１１１ａ：接続口
１１２：加圧板バネ
１１４：スライドノブ
２０１：電源
２０２：抵抗値検出部
２０３：レジスタ
２０４：熱起電力電圧検出部
２０６：ゼーベック係数算出回路
２０７：温度変換部
２０９：制御回路
Ｃ：冷接点
Ｓ：ゼーベック係数
ｔ１ａ：第１温度
ｔ１ｂ：第２温度
ｔ２：温接点温度
Ｗ：温接点
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１７】
【特許文献１】特開２００２−１５６２７９号公報
【特許文献２】特許第３６９２９０８号公報
【図１】
0005835650.tif 000002
【図２】
0005835650.tif 000003
【図３】
0005835650.tif 000004
【図４】
0005835650.tif 000005
【図５】
0005835650.tif 000006
【図６】
0005835650.tif 000007
【図７】
0005835650.tif 000008
【図８】
0005835650.tif 000009
【図９】
0005835650.tif 000010
【図１０】
0005835650.tif 000011
【図１１】
0005835650.tif 000012
【図１２】
0005835650.tif 000013
【図１３】
0005835650.tif 000014
【図１４】
0005835650.tif 000015
【図１５】
0005835650.tif 000016
【図１６】
0005835650.tif 000017
【図１７】
0005835650.tif 000018
【図１８】
0005835650.tif 000019
【図１９】
0005835650.tif 000020
【図２０】
0005835650.tif 000021
【図２１】
0005835650.tif 000022
【図２２】
0005835650.tif 000023
【図２３】
0005835650.tif 000024
【図２４】
0005835650.tif 000025
【図２５】
0005835650.tif 000026
【図２６】
0005835650.tif 000027
【図２７】
0005835650.tif 000028
【図２８】
0005835650.tif 000029
【図２９】
0005835650.tif 000030