(57)【要約】  熱伝対装置が提供される。熱伝対装置は、正側リード及び負側リードを有する熱電対を含む。第１接点位置で正側リードに正側ワイヤの第１端部が連結され、正側ワイヤの第２端部が第２接点に連結される。第３接点位置で負側リードに負側ワイヤの体１端部が連結され、負側ワイヤの第２端部が第４接点に連結される。第２接点及び第４接点は基準接点を構成する。正側ワイヤ及び負側ワイヤの少なくとも一方における熱伝導度及び太さの少なくとも一方が、第１接点から基準接点への熱流と、第３接点から基準接点への熱流との間の差が所定量未満となるように管理されるように選択される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対装置であって、
測温接点で相互連結された正側リード及び負側リードを有する熱電対と、
正側リードに第１接点で第１端部を連結し、第２端部を第２接点に連結した少なくとも１つの正側ワイヤ及び、負側リードに第３接点で第１端部を連結し、第２端部を第４接点に連結した少なくとも１つの負側ワイヤを含み、
第２接点及び第４接点が基準接点を構成し、該基準接点の温度が測温接点の温度未満であり、少なくとも１つの正側ワイヤ及び少なくとも１つの負側ワイヤの少なくとも一方における熱伝導度及び直径の少なくとも一方を、第１接点から基準接点への熱流量と、第３接点から基準接点への熱流量とにおける熱流量差が所定量未満であるように管理されるよう選択した熱電対装置。
【請求項２】
少なくとも１つの正側ワイヤを通る熱流量と、少なくとも１つの負側ワイヤを通る熱流量とが実質的に等しい請求項１の熱電対装置。
【請求項３】
少なくとも１つの正側ワイヤが、正側連結ワイヤ及び正側延長ワイヤを含み、正側延長ワイヤが少なくとも１つの正側ワイヤを通る熱流量を管理する請求項１の熱電対装置。
【請求項４】
少なくとも１つの正側ワイヤが正側連結ワイヤ及び正側延長ワイヤを含み、正側連結ワイヤが少なくとも１つの正側ワイヤを通しての熱流量を管理する請求項１の熱電対装置。
【請求項５】
少なくとも１つの正側ワイヤが正側連結ワイヤ及び正側延長ワイヤを含み、正側連結ワイヤが非合金銅製とされ、正側延長ワイヤが銅−マンガン合金製とされる請求項１の熱電対装置。
【請求項６】
少なくとも１つの正側ワイヤが、正側連結ワイヤ及び正側延長ワイヤを含み、正側連結ワイヤが銅−マンガン合金製とされ、正側延長ワイヤが非合金銅製とされる請求項１の熱電対装置。
【請求項７】
少なくとも１つの正側ワイヤが正側連結ワイヤ及び正側延長ワイヤを含み、正側連結ワイヤが銅−マンガン合金製とされ、正側延長ワイヤが銅−マンガン合金とされる請求項１の熱電対装置。
【請求項８】
熱電対装置であって、
正側リード及び負側リードを有するタイプＲまたはタイプＳ熱電対と、
０．６５〜１．３５パーセントのマンガン及びその他の銅から本来成り、タイプＲまたはタイプＳ熱電対の正側リードに本来連結される正側ワイヤと、
を含む熱電対装置。
【請求項９】
正側ワイヤが熱電対の正側リードに直結される請求項７の熱電対装置。
【請求項１０】
熱電対が、コネクタを有するセンサに収納され、正側ワイヤが該コネクタを介して熱電対の正側リードに連結される請求項７の熱電対装置。
【請求項１１】
プラチナ／プラチナ−ロジウム製熱電対装置内で銅−ニッケル製熱電対の負側連結／延長ワイヤと共に使用するための、熱電対の正側連結／延長ワイヤの組成であって、
熱電対装置の熱電対の正側リードが、プラチナ１０パーセント含有ロジウム及びプラチナ１３パーセント含有ロジウムから成る群から選択したプラチナ−ロジウム合金製とされ、熱電対の正側連結／延長ワイヤ組成が、マンガン０．６５〜１．３５重量パーセント及びその他の銅から本来成る熱電対の正側連結／延長ワイヤ組成。
【請求項１２】
プラチナ／プラチナ−ロジウム製熱電対装置内で熱電対延長ワイヤとして使用するための熱電対の正側連結／延長ワイヤの組成であって、
熱電対装置の熱電対における正側リードが、プラチナ１０パーセント含有ロジウム及びプラチナ１３パーセント含有ロジウムから成る群から選択したプラチナ−ロジウム合金であり、負側リードがプラチナ製であり、負側延長ワイヤが、公称、０．５〜１．５％のニッケル、０．２５〜０．４０％のマンガン、その他の銅、から成り、熱電対の正側連結／延長ワイヤの組成が、０℃〜２０４．４℃（３２〜４００°Ｆ）の温度範囲に渡り１００−２５０Ｗ（ｍＫ）の熱伝導度を有する熱電対の正側連結／延長ワイヤの組成。
【請求項１３】
０℃〜２０４．４℃（３２〜４００°Ｆ）の温度範囲に渡り１４５−１９０Ｗ（ｍＫ）の熱伝導度を有する請求項１１の熱電対の正側連結／延長ワイヤの組成。
【請求項１４】
重量パーセントにおけるマンガン０．６５〜１．３５及びその他の銅から成る請求項１１の熱電対の正側連結／延長ワイヤの組成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は米国特許法１１９条による米国仮出願特許第６０／９８２，２９２号に基づく優先権を主張するものである。当該文献の記載内容はここに引用することにより本明細書中に含まれるものとする。
本発明は高温測定用の熱電対に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温測定用の熱電対は一般に、プラチナやプラチナの合金の如き貴金属製である。熱電対として最も一般的なものは、（１）プラチナ及び１３％ロジウム製の正側リードと、プラチナ製の負側リードとを備えるタイプＲ熱電対と、（２）プラチナ及び１０％ロジウム製の正側リードと、プラチナ製負側リードとを備えるタイプＳ熱電対とである。
貴金属製熱電対は高コストであるのが欠点である。コストはプラチナ及びプラチナ／ロジウム熱電対のワイヤ長に正比例する。
【０００３】
工業環境では基準接点を配置する機器は代表的には熱電対から遠ざけて配置される。詳しくは、溶湯測温では熱電対からの起電出力を測定する機器は代表的には熱電対の基準接点から非常に遠い、例えば約３０ｍ（１００フィート）離れた位置に配置される。貴金属製の熱電対を基準接点から３０ｍ（１００フィート）あるいはそれ以上に延長する必要経費は法外なものとなろう。熱電対を、例えば代表的には溶湯測温においてそうである如く、一回もしくは数回しか使用しない場合、貴金属製熱電対を基準接点から３０ｍ（１００フィート）あるいはそれ以上延長して使用する場合は更に高く付くことになる。
【０００４】
溶湯測温を貴金属製熱電対で行う測温装置では、一般に、熱電対を遠方の測定用機器に接続するずっと安価な金属／金属合金製の連結用ワイヤを、しばしばセンサまたはプローブと参照される連結装置内に取り付けて貴金属製熱電対長を短くする。そうした連結用ワイヤは一般に延長ワイヤと参照される。
【０００５】
延長ワイヤは、熱電対を遠方の機器に連結するために使用され得、その間、当該延長ワイヤの、（１）動作温度範囲における熱電特性を、延長ワイヤを装着する貴金属製熱電対のそれと実質的に同じになるよう選択すること、（２）熱電対の正側リードと正側延長ワイヤとの接点温度を、熱電対の負側リードと負側延長ワイヤとの接点温度と同じに維持すること、により、大抵の用途において受け入れ可能な測定精度を維持し得る。当該条件下では、基準接点での測定電圧は、熱電対の各リードと延長ワイヤとの連結位置に形成される接点の温度とは無関係に、測温接点と基準接点との間の温度差のみの関数であることが理想である。従来、貴金属製熱電対の正側リードに接続する延長ワイヤは純銅製とされ、負側リードに接続する延長ワイヤは銅ニッケル合金製とされていた。あるタイプの延長ワイヤ用に特定タイプの材料を選択して当該延長ワイヤの熱電特性を貴金属製熱電対のそれと一致させ、かくして熱電対と延長ワイヤとの間の熱電特性不一致に基づくエラーを最小化することが、米国特許第３，９２６，６８１号及び同第４，００２，５００号に記載される。熱電対と延長ワイヤとの接点での、熱電対要素に対する延長ワイヤの熱電特性不一致による温度差に基づく測定エラーについては、“Ｍａｎｕａｌ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅｓ  ｉｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”、ＡＳＴＭ  Ｐｕｂ．４７０Ｂ，１９８１，第２７〜３５頁に議論されている。
【０００６】
上述した如く、熱電対と延長ワイヤとにおける正側及び負側における各接点（以下、中間接点とも称する）間に生ずる温度差により、熱電対起電力の測定エラーが発生する。正側の中間接点からの、相当するより低温の基準接点への熱流量と、負側の中間接点からの、相当するもっと低温の基準接点への熱流量との間に差が生じることで温度差が生じ得る点は従来技術では議論されていない。熱流量差があると両接点の受容熱入力が等しい条件下では一方の接点温度が明らかに低下する。この温度差は、熱電対、詳しくは、熱を漸進的に取得する高温環境への中間接点の露呈時間に比例して拡大する。
貴金属製熱電対による測温精度を高め、詳しくは、溶湯測温精度を高めることで工業上の経済性が得られよう。従って、熱電対と延長ワイヤとの接点からの熱流量差を熱電対延長ワイヤを介して低減させることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国仮出願特許第６０／９８２２９２号明細書
【特許文献２】米国特許第３９２６６８１号明細書
【特許文献３】米国特許第４００２５００号明細書
【特許文献４】英国特許第７１９０２６号明細書
【特許文献５】米国特許第２９９３９４４号明細書
【特許文献６】米国特許第２９９９１２１号明細書
【特許文献７】米国特許第３２９８８７４号明細書
【特許文献８】米国特許第４２２９２３０号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“Ｍａｎｕａｌ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅｓ  ｉｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”、ＡＳＴＭ  Ｐｕｂ．４７０Ｂ，１９８１，第２７〜３５頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
貴金属製熱電対の測温精度を高め、詳しくは、溶湯測温精度を高めることで、工業上の経済性が得られ、熱電対と延長ワイヤとの接点からの熱流量差を、熱電対延長ワイヤを介して低減させる熱電対延長ワイヤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、正側及び負側の各リードを有する熱電対を含む熱電対装置が提供される。正側リードに第１接点位置で正側ワイヤの第１端部が接続され、第２端部が第２接点に接続される。負側リードに第３接点位置で負側ワイヤの第１端部が接続され、第２端部が第４接点に接続される。第２接点及び第４接点は基準接点を構成する。正側ワイヤ及び負側ワイヤの少なくとも一方における熱伝導度及び直径の少なくとも一方が、第１接点から基準接点への熱流量と、第３接点から基準接点への熱流量との熱流量差が所定量未満となるよう管理されるように選択される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、熱電対Ａ、Ｂ、Ｃの概略ダイヤグラム図である。
【図２】図２は、熱電対回路の概略ダイヤグラム図である。
【図３】図３は、熱電対回路の起電力対温度のプロット図である。
【図４】図４は、既知の温度センサのダイヤグラム図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明の第１実施例のダイヤグラム図である。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の第２実施例のダイヤグラム図である。
【図５ｃ】図５ｃは、本発明の第３実施例のダイヤグラム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照するに、熱電特性が同じである２つの熱電対が示される。ＴR＝０℃（３２°Ｆ）の基準接点及び、ある中間温度の測温接点ＩIを持つ第１熱電対Ａと、中間温度の基準接点ＩI及び測温用の測温接点ＴMを持つ第２熱電対Ｂとの組み合わせは、ＴR＝０℃（３２°Ｆ）の基準接点及び被測定温度、即ち、ｅｍｆA＋ｅｍｆB＝ｅｍｆC（ここで、ｅｍｆは単数または複数の熱電対の発生する起電力とする）の測温接点ＴMを持つ単独の熱電対と等価のものである。略記すれば、仮に１つの基準温度に対する熱電対のｅｍｆに対する温度の関係を知れば、任意のその他の基準温度下に発生するｅｍｆを予測できる。
【００１３】
実際は、一対の熱電対Ｂにおけるそれと同じ熱電特性を持つが材質の異なる一対の延長ワイヤＡを、完全な熱電対Ｃで測定可能な正味のｅｍｆに影響を与えることなく、熱電対回路に挿通し得る（例えば、ＴRとＩIとの間で）。
ハウジング内の熱電対に接続する延長ワイヤを使用し、測温接点での温度が約１３７１．１℃（２５００°Ｆ）を超え得る工業用途の多くでは、中間接点はハウジング内に設置されるため、当該中間接点の温度は約２０４．４℃（４００°Ｆ）を超えず、同様に、測定機器位置に配置した基準接点は０℃（３２°Ｆ）以下には下がらない。従って、延長ワイヤの動作温度範囲は限定されるため、工業用途では貴金属製熱電対よりずっと安価な材料製の延長ワイヤを使用して熱電対を基準接点まで延長させている。精度低下防止上、０℃〜２０４．４℃（３２〜４００°Ｆ）の任意の温度範囲で２本の延長ワイヤ同士間に生じる起電力、即ち、ｅｍｆの差が、２本の貴金属製熱電対リード同士間に生じるｅｍｆの差と、その極性及び大きさにおいて共に実質的に等しくなるよう延長ワイヤと貴金属製熱電対との熱電特性を一致させるのが理想である。
【００１４】
図２にはタイプＳ及びタイプＲの各熱電対回路での延長ワイヤ（Ｐｘ、Ｎｘ）の使用例が示される。貴金属製熱電対Ｐ、Ｎが中間接点ＴIに接続され、延長ワイヤＰｘ、Ｎｘが、中間接点ＴIと、基準接点ＴRとの間に介挿されている。この熱電対アセンブリの出力は、例えば以下の如く、全接点の各先端位置での各温度間の電圧を合算することで算出され得る。
【数１】
2011501180.tif 000003
ここで、ＥPXは接点ＴI及びＴR間のｅｍｆに等しく、
ＥPは接点ＴM及びＴI間のｅｍｆに等しく、
ＥNは接点ＴI及びＴM間のｅｍｆに等しく、
ＥNXは接点ＴR及びＴI間のｅｍｆに等しいものとする。
【００１５】
熱電対による測温上、延長ワイヤの熱電特性（ｅｍｆ）の不一致を原因として生じる以外のエラー源が存在することが分かった。これらのエラーを低減させれば、延長ワイヤと熱電対とのｅｍｆ特性を一致させる場合に勝る大きな恩恵が得られよう。本発明の課題ともするそれらのエラーの１つは、各熱電対リードを各延長ワイヤに接続する接点間に温度差がある場合は、各温度における熱電ｅｍｆを正確に一致させた場合でさえも発生した。
図２の実施例は
【数２】
2011501180.tif 000004
とする。
【００１６】
図３には、各熱電対リードＰ及びＮ及び相当する延長ワイヤＰX及びＮXの正側（Ｐ）及び負側（Ｎ）における温度の、ｅｍｆに関するプロット図（“Ｍａｎｕａｌ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅｓ  ｉｎ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”，ＡＳＴＭ  Ｐｕｂ．４７０Ｂ，１９８１，第３４頁を参照されたい）が示される。延長ワイヤの動作範囲内での任意温度Ｔにおける関係は以下の式の如くである。
熱電対出力＝延長ワイヤ対の出力；
【数３】
2011501180.tif 000005
書き換えると；
【数４】
2011501180.tif 000006
２つの接点、即ち、ＰをＰＸに接続する接点ＴPと、ＮをＮＸに接続する接点ＴNとの間に温度差がある、即ち、ＴP≠ＴNであると、２つの接点を横断するある程度の所望されざるｅｍｆが発生する。
【数５】
2011501180.tif 000007
【００１７】
ＴP≠ＴNの場合、記号ΔＥは、エラーの正負側偏倚に拘わらずＴP≠ＴNの程度と、Ｐ及びＮに対するＰX及びＮXにおけるｅｍｆとの関係次第のものとなる。
市販の熱電対アセンブリに固有の条件、即ちＴP≠ＴNであることによりエラーが発生する理由は幾つかある。熱電対アセンブリにおいてＴP≠ＴNであると、エラーは延長ワイヤが貴金属製熱電対リードと比較して不相応に長い場合に生じ易くなることが分かった。当該状況は、プラチナベース金属のコストを延長ワイヤのそれと比較した結果として、貴金属製熱電対を可能な限り短くしたプラチナベースの貴金属製熱電対装置では極めて一般的なものである。
【００１８】
ＴP≠ＴNである熱電対アセンブリでは、延長ワイヤと貴金属製熱電対リードとの各直径が不一致であるとエラーが増大することが分かった。この点は、例えば、英国特許第７１９０２６号、米国特許第２，９９３，９４４号、同第２，９９９，１２１号、同第３，２９８，８７４号に記載される形式の使い捨て式熱電対装置において明示される。
ＴP≠ＴNである熱電対アセンブリでは、温度回路の中間にあって熱電対回路の各パーツを瞬時断続する手段を提供する、延長ワイヤ材料からなる導体同士間でワイヤの物理径が一致していないとエラーが増大することが分かった。米国特許第４，２２９，２３０号には連結用部材のそうした非対称性が例示される。本発明により解決される問題を説明する上で、一次元安定伝熱則について略記する。
【００１９】
上述したｅｍｆの作用とは別に、高温の中間接点から低温の基準接点に向かう延長ワイヤＰX及びＮXにおける熱流量差が、熱電対回路での延長ワイヤ使用に関する測温上の他のエラー源となる。熱流量差があると、正負各側の中間接点間での熱伝導度が無限ではない場合に正負各側の中間接点同士間に温度差が生じる。
【００２０】
延長ワイヤの如き胴部内に温度勾配が存在すると、熱エネルギーは高温部分から低温部分に移動する。この現象は熱伝導として既知であり、フーリエの法則により説明される。一次熱流量は以下の式で表される。
【数６】
2011501180.tif 000008
ここで、熱流量束（ワット／ｍ2）は所定温度プロファイルＴに依存し、熱伝導率ｋ（ワット／ｍ−ケルビン）は、伝導方向に直交する単位面積当たりの伝熱速度である。マイナス記号は熱が温度勾配を降下することの表記である。
【００２１】
ワット値での測定熱流量が定義断面積Ａを通るものとした場合の式は以下の如きである。
材料厚Δｘを通過する熱流量式は、
【数７】
2011501180.tif 000009
となる。
ここで、Ｔ1及びＴ2は胴部の２つの境界位置での各温度である。
伝熱に関する以上の点を理解すれば、延長ワイヤの伝導度の相違が実際の温度エラーを引き起こす理由が分かる。
【００２２】
例えば、貴金属製熱電対装置の多くでは、測温接点を持つ貴金属製熱電対を、銅や銅−ニッケル製の延長ワイヤ対を、基準接点を持つ測定機器に中間接点で接続させる。中間接点及び基準接点は、正負各側の中間接点を実質的に同温度に維持する構造に設計される。しかしながら、正負各側の中間接点を電気的に隔離させる必要上、各中間接点同士間の熱伝導度は有限であるため、正負各側の中間接点は全く同じ温度には維持され得ない。
【００２３】
貴金属製熱電対の正側リードの延長ワイヤとして国内及び国際的な標準化機構が指定する銅製ワイヤの、約２０℃（６８°Ｆ）における熱伝導率ｋは約３９０Ｗ（ｍＫ）であり、負側リード延長用の銅−ニッケル製延長ワイヤのそれは約８５Ｗ（ｍＫ）である。２本の各延長ワイヤの高温側端部への熱入力を同値に維持し且つ各延長ワイヤの断面積を同じにすると、延長ワイヤの高伝導度の高温側端部の温度は、低温側端部（基準接点）に向かう際の伝熱損失によって次第に低伝導度の延長ワイヤよりも低温化され、高伝導度の延長ワイヤの低温側端部に向かう熱流量が相当量増大することで、当該低温側端部の温度が、低伝導度の延長ワイヤのそれよりも若干高くなる。この効果は、一般に各ワイヤの周囲に配置されて各ワイヤを周囲熱交換環境から分離し且つ電気的隔離を促進する熱及び電気的絶縁体により増長される。各ワイヤの高温側端部に熱が継続的に入力すると、分離された各ワイヤの高温側及び低温側の各端部間の延長ワイヤに沿った温度勾配が徐々に非類似化し、かくして図３を参照して説明した如き測温上の大きなエラーが生じる。
【００２４】
延長ワイヤにおける熱流量はワイヤの熱伝導率及び直径の関数である。従って、各延長ワイヤにおける熱流量を、ワイヤに関する特定直径及び各ワイヤまたは両ワイヤの特定熱伝導率を選択することで管理し得る。実際上、貴金属製熱電対装置の場合、各延長ワイヤ通路での熱流量を等価とするに十分な程度において、貴金属製熱電対で従来から使用される銅製の延長ワイヤ及び銅−ニッケル合金製の延長ワイヤの直径を夫々単に増減させるのは非実用的であることが分かった。なぜなら、細い銅製ワイヤは破損し易く及びまたは太い銅−ニッケル合金製ワイヤは受け入れざる程に高価なためである。結局、受け入れ可能な直径範囲及び伝熱特性の範囲内で熱伝導率に基づく熱等価を提供する如き代替延長ワイヤ材料を選択することが望ましい。
【００２５】
図４を参照するに、既知の熱電対装置１０が例示され、測温接点１６、正負各側の熱電対リード１４ａ、１４ｂを有する貴金属製熱電対１４、を含むセンサ１２と、基準接点２６ａ、２６ｂを含む測定機器２８と、センサ１２を測定機器２８に連結する延長ワイヤ２４ａ、２４ｂと、を含んでいる。センサ１２は、低温側接点１８ａ、１８ｂと、コネクタ接点２２ａ、２２ｂと、をも含む。連結ワイヤ２０ａ、２０ｂは正負各側の熱電対リード１４ａ、１４ｂをコネクタ接点２２ａ、２２ｂに連結する。延長ワイヤ２４ａ、２４ｂは連結ワイヤ２０ａ、２０ｂを基準接点２６ａ、２６ｂに連結する。
【００２６】
図４の既知の熱電対装置１０の場合、連結ワイヤ２０ａと延長ワイヤ２４ａとは熱電対１４の正側リード１４ａに接続され、従来通り銅（Ｃｕ）製とされ、約２０℃（６８°Ｆ）でのその公称熱伝導率は略３９０Ｗ／（ｍＫ）である。熱電対１４の負側リード１４ｂに接続する連結ワイヤ２０ｂと延長ワイヤ２４ｂとは銅−ニッケル合金（ＣｕＮｉ）製であり、約２０℃（６８°Ｆ）でのその公称熱伝導率は８５Ｗ／（ｍＫ）である。連結ワイヤ２０ｂ及び延長ワイヤ２４ｂが、理想的には同じ伝熱特性を有し、連結ワイヤ２０ａ及び延長ワイヤ２４ａの伝熱特性が同じであることから、当該熱電対装置による測温は、接点１８ｂ及び２６ｂ間に、また同様に接点１８ａ及び２６ａ間に単一の導体を有するそれと同様のものとなる。しかしながら、既知の装置では、先に議論した如く、正側の連結ワイヤ２０ａ及び延長ワイヤ２４ａを通しての基準接点２６ａへの熱流量は、各延長／連結ワイヤの熱伝導度及び放熱性にどうしても差があることから、負側の連結ワイヤ２０ｂ及び延長ワイヤ２４ｂを通しての参照接点２６ｂへの熱流量とは相違する。熱流量差は接点１８ａ、１８ｂ位置で生じるｅｍｆの差に基づいて発生し得る。
【００２７】
図５ａを参照するに、本発明の好ましい第１実施例が示される。本第１実施例は延長ワイヤ２４ａとは異なるセグメントとしての正側の延長ワイヤ２４ａ’を有し、その他の部分は特に断りの無い限り図４に示す既知の装置と同じである。本第１実施例では、延長ワイヤ２４ａ’用に好ましい材料は銅及びマンガン合金（ＣｕＭｎ）であり、約２０℃（６８°Ｆ）でのその公称熱伝導率は１５５Ｗ／（ｍＫ）であるが、０℃〜２０４．４℃（３２〜４００°Ｆ）の温度範囲内で１４５及び１９０Ｗ／（ｍＫ）の間を可変である。延長ワイヤ２４ａ’のマンガンの割合は１％±０．３５％であることが好ましい。本第１実施例では、延長ワイヤ２４ａ’、２４ｂの熱伝導度及びまたは直径は、各低温側接点１８ａ、１８ｂから測温接点２６ａ、２６ｂへの熱流量が、接点１８ａから基準接点２６ａへの熱流量と、接点１８ｂから基準接点２６ｂへの熱流量との差を所定量未満とし且つ好ましくは実質的に等量となるように管理する目的で選択される。
【００２８】
図５ｂを参照するに、本発明の好ましい第２実施例が示される。本第２実施例は連結ワイヤ２０ａとは異なる正側の連結ワイヤ２０ａ’を有し、その他の部分は特に断りの無い限り図４に示す既知の装置と同じである。本第２実施例では、低熱伝導度の連結ワイヤ２０ａ’が伝熱防止体として作用する。本第２実施例では、連結ワイヤ２０ａ’用として好ましい材料は銅及びマンガン合金（ＣｕＭｎ）であり、その公称熱伝導率は１５５Ｗ／（ｍＫ）であるが、０℃〜２０４．４℃（３２〜４００°Ｆ）の温度範囲内で１４０及び１９０Ｗ／（ｍＫ）の間を可変である。連結ワイヤ２０ａ’のマンガンの割合は１％±０．３５％であることが好ましい。本第２実施例では、連結ワイヤ２０ａ’、２０ｂの熱伝導度及びまたは直径は、各低温側接点１８ａ、１８ｂから連結ワイヤ２０ａ’、２０ｂを通しての延長ワイヤ２４ａ、２４ｂへの熱流量が、好ましくは、しかし必ずしもそうでなくて良いが、Ｃｕ／ＣｕＮｉ製の延長ワイヤ２４ａ、２４ｂを基準接点２６ａ、２６ｂに連結した場合に実質的に等量となるように管理する目的で選択される。連結ワイヤ２０ａ’、２０ｂはセンサ１２の内部に例示したが、センサ１２の外側であっても良い。
【００２９】
図５ｃを参照するに、本発明の好ましい第３実施例が示される。本第３実施例は連結ワイヤ２０ａとは異なる連結ワイヤ２０ａ’及び正側の延長ワイヤ２４ａ’を有し、その他の部分は特に断りの無い限り図４に示す既知の装置と同じである。本第３実施例では、連結ワイヤ２０ａ’及び延長ワイヤ２４ａ’用として好ましい材料は銅及びマンガン合金であり、その公称熱伝導率は１５５Ｗ／（ｍＫ）であるが、０℃〜２０４．４℃（３２〜４００°Ｆ）の温度範囲内で１４５及び１９０Ｗ／（ｍＫ）の間を可変である。連結ワイヤ２０ａ’及び延長ワイヤ２４ａ’のマンガンの割合は１％±０．３５％であることが好ましい。本第３実施例では、各接点位置で、連結ワイヤ２０ａ’、２０ｂと、各延長ワイヤ２４ａ’、２４ｂとの間が同一金属で連接される。連結ワイヤ２０ａ’、２４ｂの熱伝導度及びまたは直径は、各低温側接点１８ａ、１８ｂから測温接点２６ａ、２６ｂへの熱流量が、接点１８ａから基準接点２６ａへの熱流量及び接点１８ｂから基準接点２６ｂへの熱流量における各熱流量差を所定量未満とし且つ好ましくは実質的に等量となるように管理する目的で選択される。連結ワイヤ２０ａ’及び延長ワイヤ２４ａ’の一方または両方の直径を調節することで熱流量が制御され得ることから、各ワイヤの直径選択上の融通性がずっと大きくなる。
【００３０】
本発明は貴金属熱電対及びＣｕＮｉ合金製の負側の延長ワイヤを用いる熱電対装置に限定されるものではない。好ましい実施例で使用するＣｕＭｎ合金を、従来の正側の延長ワイヤが非合金銅である任意の熱電対装置に等しく適用し得るものとする。そうした熱電対装置には、これに限定しないが、タイプＢ、Ｋ、Ｔの熱電対、のみならずタイプＲ及びタイプＳ熱電対を使用するものが含まれる。また、延長ワイヤの組成を選択することで延長ワイヤの熱流量を等価させる概念は、任意タイプの熱電対装置に適用し得るものであり、延長ワイヤ用に特に選択した任意材料に対して限定されるものではない。
【００３１】
理想的には、低温の接点から各延長ワイヤを介して測温接点に発生する熱流量はエラー源完全排除のために等しくされるべきである。しかしながら、特には同じ熱電対を用いて連続的測定を実施する場合は、エラーを相当に低減させる上で熱流量を完全に等量化させる必要はない。また、本発明における経済性に関する利点は、貴金属製熱電対を用いる使い捨て型温度センサに対して特に適用性があり、中間接点から基準接点への熱量を等価させる概念は、延長ワイヤを通しての不等熱流量に基づくエラーにより測温エラーが生じる任意の熱電対装置において等しく適用し得るものである。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  熱電対装置
１２  センサ
１４  貴金属製熱電対
１４ａ  正側リード
１４ｂ  負側リード
１６  測温接点
１８ａ、１８ｂ  接点
２０ａ、２０ｂ  連結ワイヤ
２４ａ、２４ｂ  延長ワイヤ
２６ａ、２６ｂ  測温接点
２８  測定機器
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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