(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対を形成する２種類の異なる金属丸線と、
前記２種類の異なる金属丸線の一端同士がＸ字形に接続され、且つリボン状になった温接点部と、
前記温接点部と密着被覆される耐熱合成樹脂製または天然マイカ製の透明フィルム状被膜と、
を含む表面温度測定用透明フィルム状耐熱保護被膜付き熱電対。
【請求項２】
熱電対を形成する２種類の異なる金属丸線を準備する工程と、
前記２種類の異なる金属丸線をＸ字形に溶接する工程と、
前記金属丸線の溶接部付近をプレスしてリボン状にすることによって、温接点部を形成する工程と、
前記温接点部を耐熱合成樹脂製または天然マイカ製の透明フィルム状被膜で被覆する工程と、
を含む表面温度測定用透明フィルム状耐熱保護被膜付き熱電対の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小試料の表面温度を正確に測定するための、繊細な高感度熱電対に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板配線される小さな電子部品類の使用中の自己発熱表面温度や、米粒大以下の灸用もぐさ燃焼時の体感温度を測定したりするのに、従来は熱電対を出来るだけ細くしたり薄くしたりして、熱電対自身の熱容量をなるべく小さくするか、又は非接触の赤外線式放射温度計を使用するなどの方法が取られてきたものであるが、それぞれ次のような問題点が提起されていたものである。
先ず、熱電対自身を出来るだけ細くしたり薄くしたりする方法であるが、これは最も単純な発想で確かに熱電対の感度を向上させる事は出来るものの、試料表面の樹脂類が溶けたり、試料の燃焼後にヤニが生じたりする場合、それらが熱電対に付着して急速に測定精度が低下し、信頼出来る測定結果を得るのは困難となるため、熱電対に付着する前述の樹脂類やヤニなどを絶えず除去し続けなければならなかった。ところが、元々出来るだけ細くしたり薄くしたりして形成された熱電対であるため、綿棒の先に有機溶剤などを染み込ませて拭き取ろうとする時にひっかけて、しばしば熱電対を折損させてしまうような事が避けられなかったものである。
また、熱電対の感度の向上と小型化を図るものとして、近年、スパッタリングその他の薄膜形成技術を応用して、絶縁基板上に２種類の金属の薄膜を順次形成積層させて製作した薄膜状の熱電対も出て来てはいるが、元々ミクロン単位の薄膜であり、温接点部に溶けて付着した樹脂類や燃焼後に付着したヤニなどを拭き取ろうとすれば磨耗或いは剥離して、そのままではとても長期の使用には耐えられず、従ってコスト的にも高くつき、自ずとその用途も限られた物とならざるを得なかったものである。
次に、赤外線式放射温度計による場合であるが、何と言っても高価であり、数十台も必要とされるような現場ではとても十分に購入出来るような物ではない。それに、放射温度計では見える部分の温度を測定する事は出来ても、灸用もぐさ燃焼時の体感温度等、見えない部分の裏側の温度などはとても的確に測定出来る物ではない。さらに、余程しっかり焦点を合わせないと、一体どの部分の温度を測定したのか自分でもよく分からないと言うような事が稀ではなかった。
現在、一般に広く行われている微小試料の表面温度測定法は上述の通りであるが、過去の発明を振り返って見た場合、幾つかの改良は散見されるものの、高精度で測定出来、しかも耐久性に富み、補修も容易で、その上低コストで市場に供給出来そうな本使用目的に合う物はやはり見当たらないのが実態である。以下、参考までにそれらの公開番号を付記しておく。（実開平０３−５１３３６、特開昭６１−６２８３２、特開平０３−１５６３３１、特開平０６−１０４４９４、特開平０６−１６０２０２、特開平１１−２１１５７６）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、前述の通り多くの問題点がある事に触れたが、それらの問題点を解消するには、次のような課題の解決が不可欠な事と考えられる。
【０００４】
高精度で測定出来、しかも耐久性に富み、補修も容易で、その上低コストで市場に供給出来そうな物を作り上げる事が最大の課題であり、具体的には測定精度を向上させるため、出来るだけ細くされたり薄くされたりした熱電対を、その性能を低下させずに無難に保護維持する事。次に米粒大以下の極めて小さな試料の場合、熱電対の真の温接点部から少し位置がずれただけで測定値がかなり変化してしまうため、真の温接点部と試料が常に正しく接触させられるよう、見定め易い定点の様な物を熱電対上に消滅する恐れの無い方法で形成する事。本発明は、以上の課題を解決しようと試みたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
先ず、表面温度計測用熱電対材料として最も広く使用されているＣＡリボン線は使用せず、安価で入手し易い細いＣＡ丸線を敢えて使用、適当な長さに切断されたＣＡ線夫々の一方をＸ字形に溶接して繋いだ後、溶接部付近をプレスしてリボン状とし、Ｘ字形リボン状熱電対を形成する。これは予めリボン状に加工済みのＣＡリボン線夫々を突き合わせるようにして溶接する方法より簡単で、従ってそれだけ安く出来るためだけでなく、後でコネクターの雄側上に組み立てられる際、プレスされずに残っているＣＡ線の丸線部がコネクターのリードピン内に挿入され、リード部のハンダ付けなどが実施される時にも能率良く作業出来るように配慮したものである。
【０００６】
次に、試料表面の溶けた樹脂類や燃焼後に生じるヤニなどが繊細な熱電対の温接点部に付着する恐れがあるような場合にも、常に高精度の測定が安定して繰り返し行えるよう、熱電対の外面即ち試料と接する側に極めて薄い透明フィルム状被膜として耐熱性に優れている合成樹脂製のフィルムや天然マイカを適用し、溶けた樹脂類や燃焼後のヤニなどの付着物が簡単に拭き取れるようにしたものである。なお、熱電対への被膜を透明フィルム状としたのは、被覆される熱電対の真の温接点部を見誤る恐れが無いように配慮したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
図１は３ピン型合成樹脂製コネクターの雄側基台６上に耐熱シリコンゴム製台座３とワッシャ５を敷き、耐熱ポリエステル製又は天然マイカ製のフィルム状被膜１との間に本発明におけるＸ字形リボン状熱電対２をサンドイッチ状に挟み込んで、フィルム状被膜１とリボン状熱電対２との間に隙間が生じないよう、押さえリング４に押圧を加えながら基台６を接着部１０によって接着し、脱着交換容易なコネクター型として組み立てた実施例の断面構造図を示したものである。
なお、リードピン（＋）側７中のテフロン被覆１２はプレスされずに残っている熱電対線の丸線部が先端のハンダ付け部１１以外、リードピン（＋）側７の内壁と接触しないよう絶縁被覆したものである。図面では省略されているが、リードピン（−）側８の方もピン内に同様の絶縁被覆を実施している。
【０００８】
図２は上記実施例の下面図を示したもので、リードピン（＋）側７と（−）側８とが配置され、さらにコネクター雌側３６と接続される時にピンの挿入間違いが生じる事の無いようガイドピン９が取り付けられている事を示している。
【０００９】
図３は上記実施例の部分断面図付き上面図を描いたもので、Ｘ字形に溶接形成されたリボン状熱電対２の基台６上の配置が耐熱シリコンゴム製台座３やワッシャ５と共に示され、それらがポリエステル製又は天然マイカ製の透明フィルム状被膜１で被覆され、さらに押さえリング４にて周辺部が保護されるように組み立てられている姿を示したものであるが、真の温接点部１３が一目瞭然に見定め易く構成されている事が明らかである。
【００１０】
図４はまた上記実施例の外観を描いた立面図で、リードピン（＋）側７やガイドピン９と押さえリング４とが整然と配置された、本発明のコネクター型熱電対のシンプルで丈夫な姿を示したものである。
【００１１】
図５は従来広く用いられて来た表面温度計測用直線型リボン状熱電対２２でも２ピン型合成樹脂製コネクター雄側の上部に取り付け可能である事を示したもので、台座２３やワッシャ２５、フィルム状被膜２１、押さえリング２４等と共に配置される際の部分断面図付き上面図を描いたものである。但し、真の温接点部３３は前記のＸ字形温接点部１３の場合に比べると幾分見定め難くなる。
なおまた、図５中の台座２３をセラミック製とし、その上に熱電対２２をスパッタリングを主とする方法で薄膜状に形成した物と、前述のリボン状の物とを置き換える事も可能である。
【００１２】
図６は上記実施例の断面構造図を示したものであるが、既述の図１には無い耐熱テフロン製断熱台１６を合成樹脂製基台２６上に設け、その上部には耐熱性や断熱性が特に優れている機械加工も容易な材料としての集成マイカ製台座２３やワッシャ２５を置き、直線型リボン状熱電対２２を天然マイカ製フィルム状被膜２１で被覆して、それらを既述の図１の時よりは長いスカート部を有する押さえリング２４で全体をしっかり包み込むように接着部３０でもって接着固定したものである。また、リードピン（＋）側２７はリードピン（−）側２８より太くされ、コネクターの雌側に接続される際にピンの挿入間違いが起きないよう配慮されている。なお、リード（＋）側１４とリード（−）側１５には、夫々、直線型リボン状熱電対２２を構成する２種類の金属と同じ金属からなる線が採用され、同じ金属同士で溶接されている。
この実施例で断熱台１６を設けたのは、図１ではせいぜい１５０℃位までの表面温度を測定出来るに過ぎないのに対して、最高４００℃位まで測定出来るような耐熱構造とした為である。換言すれば、測定温度により、より安価な図１のような構造の物と耐熱性の優れた図６のような構造の物とを使い分ければ良いとしたものである。
【００１３】
図７は本発明を卓上据え置き型として、箱型ケース３４に固定ナット３５を締め付けて３ピン型コネクター雌側３６を取り付けた後、その上にＸ字形リボン状熱電対２が押さえリング４でもって組み込まれている図１の３ピン型コネクター雄側式の物を接続し、さらにその上に小さな試料を乗せて測定出来る事を示したものである。コネクター雌側３６の端子部３７及び３８には夫々熱電対式温度計又は記録計へと接続される補償導線３９が接続されており、さらにケース３４内の通気を良くして熱がこもらない様にする通気孔４０が設けられ、滑り止めのゴム足４１が取り付けられた物である。
【００１４】
図８は本発明を柄付き型として、支持柄４２の一方に開口部を設け、その開口部には雌ねじを切り、外面に雄ねじが切ってある３ピン型コネクター雌側３６をねじ込む様にして取り付け、その上に押さえリング４付きの図１型の物を接続して使用する事も可能である例を示したもので、うっかり落しても減多に故障しない丈夫な表面温度測定用柄付き熱電対として構成された物である。
なお、熱電対式温度計に接続される補償導線３９はコネクター雌側３６の端子部３７及び３８と接続された後、外部へと引き出されており、通気孔４３は支持柄４２内に熱がこもらない様配慮されたものである。
【００１５】
本発明の重要要素である透明フィルム状被膜１及び２１に関しては、ポリエステル製フィルムや天然マイカなどが適用出来る事を既に述べたが、１５０℃位までの比較的低い温度領域では図１のように厚さ０．０２５ｍｍのポリエステル製フィルム又は厚さ０．０３ｍｍの天然マイカを使用し、４００℃位までの比較的広い温度領域では図６のようにして、専ら厚さ０．０３ｍｍの天然マイカを使用すれば良いとしたものである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１７】
予めリボン状に圧延加工された２種類の金属線、例えばＣＡ線を突き合わせるように溶接して熱電対を構成しようとする場合、厚さ０．１ｍｍ×幅１．６ｍｍ位の断面積を有するものしか容易に製作出来なかった従来法のリボン状熱電対に対して、直径０．３２ｍｍのＣＡ線をＸ字形に溶接してからプレスする本発明の新方法では、実に厚さ０．１ｍｍ×幅０．８ｍｍの繊細なリボン状熱電対が簡単に製作可能で、同様の方法で直径０．３２ｍｍ以下のＣＡ線を使用すればさらに断面積を小さくされた繊細なリボン状熱電対が簡単に製作出来る。
【００１８】
上記の様にして作られる繊細なＸ字形リボン状熱電対は薄い耐熱ポリエステル製フィルムや天然マイカ等によって被覆保護されているため、温度測定時に微小試料の表面の樹脂類が溶けたり、燃焼後にヤニ等が生じたりしても、それらの付着物はリボン状熱電対を被覆保護している上記のフィルム状被膜上に付着するだけであり、綿棒に適当な溶剤を染み込ませて簡単に拭き取る事が出来る。換言すれば、極めて繊細な熱電対が全く損傷する恐れなく、しかも付着物にその測定精度を低下させられる事無く、常に安定使用出来る事が確認されたものである。
【００１９】
耐熱合成樹脂としての前記ポリエステル製フィルムは厚さ０．０２５ｍｍの物が入手も容易で、安価であり、その均一性が優れているだけでなく、１５０℃位までは難なく使用出来る耐熱性を保持しているため、比較的低い温度領域で使用される場合には大いにコストダウンの実を上げる事が可能である。また、天然マイカは本来工業製品では無いため、その均一性を保つためには厳しい選別が不可欠ではあるが、厚さ０．０３ｍｍの物で４００℃以上の耐熱性を有し、しかも殆どの溶剤に侵される恐れも無いため、本発明に最も適した材料と言える物で、当方の実験では０．２秒の応答速度が必要とされる高精度の温度測定に対して、熱電対を露出させて測定した場合と比べ、何ら有意差の無い好結果を得る事が出来たものである。
【００２０】
なお、繊細なリボン状熱電対がＸ字形に構成されている事で、真の温接点部を前記透明フィルム状被膜としての極薄天然マイカを通して容易に見定める事が出来、遂に、最もその測定が困難と思われていた半米粒と呼ばれる米粒の半分程度の大きさの灸用もぐさが燃焼する際の体感温度をも難なく連続的に測定、記録する事が可能となったものである。
【００２１】
なおまた、本発明は既述の通り、卓上型としても柄付き型としても使用可能であり、その構成の堅牢さと相まって、試験用としてだけでなく、現場の工程管理用としても無難に使用出来る応用の広さを実現し得たものである。
【００２１】
さらにまた、本発明はセラミック製等の絶縁基板上に形成される既述の薄膜状熱電対にも難なく適用可能であり、ミクロン単位の薄膜の熱電対であっても、その磨耗や剥離を完全に防止出来る事から、その耐久性を飛躍的に向上させ得る事が明らかにされたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】３ピン付きコネクター型実施例の内部構造を示す縦断面図である。
【図２】３ピン付きコネクター型実施例の下面図である。
【図３】３ピン付きコネクター型実施例の部分断面図付き上面図である。
【図４】３ピン付きコネクター型実施例の外観を示す立面図である。
【図５】２ピン付きコネクター型実施例の部分断面図付き上面図である。
【図６】２ピン付きコネクター型実施例の内部構造を示す縦断面図である。
【図７】卓上据え置き型として使用される際の例を示す部分断面図付き立面図である。
【図８】柄付き型として使用される際の例を示す部分断面図付き平面図である。
【符号の説明】
１、２１  フィルム状被膜
２、２２  熱電対
３、２３  台座
４、２４  押さえリング
５、２５  ワッシャ
６、２６  基台
７、２７  リードピン（＋）側
８、２８  リードピン（−）側
９  ガイドピン
１０、３０  接着部
１１、３１  ハンダ付け部
１２、３２  テフロン被覆
１３、３３  温接点部
１４  リード（＋）側
１５  リード（−）側
１６  断熱台
３４  ケース
３５  固定ナット
３６  コネクター雌側
３７  端子部（＋）側
３８  端子部（−）側
３９  補償導線
４０、４３  通気孔
４１  ゴム足
４２  支持柄
【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】
0003943317.tif 000008
【図８】
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