JP3498222B2 - Thermopile - Google Patents
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は熱電対列、より詳細に
は多数の熱電対を直列に接続配列した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱電対列は冷却、加熱または電気エネル
ギーの発生に使用され、日常生活、貿易、計測器工業、
エレクトロニックス、コンピュータその他各方面の技術
分野、たとえば空調機の熱電加熱、温度制御装置、さら
には諸目的の熱電源として使用することができる。
【０００３】従来の熱電対列はｎ−型の半導体の複数個
の腕とｐ−型の半導体の複数個の腕と、熱電対列を外部
回路に接続するリード線と、半導体の腕を相互に接続す
る接合板と、同じく熱電対列にリード線を接続する接合
板と、接合板を固定するために金属被覆したパッドを設
けた長方形の熱伝導性の絶縁板とから成っている。
【０００４】このような熱電対列は、アメリカ特許第５
０６４４７６号、英国特許公開公報第２２４７３４８Ａ
号、欧州特許公開公報第０４５５０５１Ａ２号、アメリ
カ特許第５１７１３７２号の明細書、およびアメリカ合
衆国テキサス州のマルロウ、インダスッリーズ、インコ
ーポレテッド（Ｍａｒｌｏｗ ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩ
ｎｃ．）の製品目録に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の技術に最も
近似するものとしては、前記マルロウ社によって製造さ
れているＭＩ１０６３熱電対列である。この熱電対列は
接合板と接続するために金属被覆を施したパッドを具備
する熱伝導性のセラミックス製の長方形の熱伝導性絶縁
板を備えて成るものであるが、このセラミック板の同一
の端部に熱電対列の２本のリード線が配置してある。と
ころが、このように２本の熱電対列のリード線を同一の
端部に配列すると、そのリード線と熱電対列の腕とを的
確に電気的に接続することができないこともあり、それ
によって故障を生じるおそれもあるので、熱電対列に必
要とする高度な信頼性を発揮することができない。
【０００６】この発明は、以上の問題点を考慮して、熱
電対列のリード線と熱電対列の腕との電気的な接続上の
支障を除いて、信頼性に富む熱電対列を提供することを
目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明の熱電対列はｎ−型の熱半導体とｐ−型の
半導体の腕と、熱電対列を外部回路に接続する２本のリ
ード線と、熱電対列の腕を相互に接続する接合板と、同
じく熱電対列の複数個の腕の中の最初の腕と最後の腕と
にそれぞれ１本のリード線を接続する接合板と、表面に
接合板を固定するために金属被覆したパッドを備える２
枚の長方形のセラミック板とから成り、しかもこれら金
属被覆パッドを備えたセラミック板の少なくとも一方の
板に熱電対列のリード線を固定するための金属被覆した
パッドを固定したものであって、セラミック板の対向す
る両端部の各々に、少なくとも２個の金属被覆パッドを
相互に離して配置し、その一方端部に配したパッドの一
方に１本のリード線を接続する結合板を固定し、他方の
パッドに直列に接続した熱電対列の腕の最初の腕の接合
板とを固定し、他方の端部に配した金属被覆パッドの一
方に残る１本のリード線を接続する結合板を固定し、他
方のパッドに直列に接続した熱電対列の腕の最後の腕の
接合板を固定することによって、熱電対列とリード線と
の接続を確実なものにし、熱電対列装置の信頼性を高め
るものである。
【０００８】このようにセラミック板の両端部のそれぞ
れに離して配置した金属被覆したパッドに熱電対列のリ
ード線と直列接続した熱電対列の最初の腕の接合板と最
後の腕の接合板とを固定することによって、熱電対列の
取り付け作業時および作動時における機械的負荷の変動
を相当に軽減することができて、熱電対列の信頼性を一
段と高めるのである。
【０００９】
【実施例】この発明を添付図面について詳細に説明す
る。
【００１０】図に示すように、この発明の熱電対列１０
は、たとえばビスマス−テルル系の合金製で、電気回路
に直列または並列／直列接続したｎ−型およびｐ−型の
半導体の腕１２と、熱電対列１０を外部回路に接続する
リード線１４、１６とから成っている。
【００１１】熱電対列の腕１２は高導電性の物質、たと
えば銅製の接合板１８で相互に接続してある。接合板１
８と類似の接合板２０、２２は熱電対列の腕１２の最初
の腕１２（１）と最後の腕１２（ｎ）とをそれぞれのリ
ード線１４、１６に電気接続するものである。導電性の
接合板１８によって接続してある熱電対の腕１２は２枚
の長方形のセラミック板２４、２６の間に配列してあ
る。これらのセラミック板２４、２６は、高熱伝導性の
絶縁体、たとえば酸化アルミニウムセラミックス製とす
る。
【００１２】各セラミック板２４、２６の内側面には金
属、たとえば銅、を被覆したパッド２８が配置してあ
る。金属被覆したパッド２８には接合板１８がはんだ付
けしてある。
【００１３】この発明によれば、２枚のセラミック板の
一方の板、たとえば下方の板２６の一方の端部Ｌには、
図に示すように、金属被覆した２枚のパッド３０、３２
が相互に離隔して配置してあり、このパッド３０にリー
ド線１４を接続する接合板２０がはんだ付け等で固定し
てあり、他方のパッド３２に直列に接続してある熱電対
列の腕の最初の腕１２（１）の接合板３４がはんだ付等
で固定してある。同様に、セラミック板２６の他方の端
部Ｒには金属被覆した２枚のパッド３６、３８が相互に
離隔して配置してあり、パッド３６にはリード線１６と
接続する接合板２２が、そしてパッド３８には直列接続
した熱電対の腕の最後の腕１２（ｎ）の接合板４０が、
たとえば、はんだ付け等で固定してある。
【００１４】
【発明の作用と効果】この発明の熱電対列１０の作動は
熱電対列を電流が流れるときの熱電対列の接合部におけ
る放熱と吸熱に基づくものであって、周知のペルチエ効
果を利用する熱電対列の装置の作動と同様である。
【００１５】しかしながら、この発明の熱電対列におい
ては、前述したように、セラミック板２６の対向する両
端部ＬとＲに、それぞれ２個の金属被覆パッド３０、３
２；３６、３８が相互に離して配置してあり、Ｌ側の一
方のパッド３０に熱電対のリード線１４を接続する固定
板２０が取り付けてあり、Ｌ側の他方のパッド３２に直
列接続した熱電対列の最初の腕１２（１）の接合板３４
が取り付けてあり、反対側の端部Ｒの２個の金属被覆パ
ッド３６、３８の一方のパッド３６に熱電対列のリード
線１６を接続する結合板２２が取り付けてあり、Ｒ側の
他方のパッド３８に直列接続した熱電対列の最後の腕１
２（ｎ）の接合板４０が取り付けてあるので、熱電対列
とリード線との接続を確実に行うことができ、熱電対列
装置の作動の信頼性を高めることができるものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermocouple array, and more particularly to an apparatus in which a large number of thermocouples are connected in series. [0002] Thermopile is used for cooling, heating or generating electric energy, and is used in daily life, trade, instrument industry,
It can be used as electronics, computers and other technical fields such as thermoelectric heating of air conditioners, temperature control devices, and heat sources for various purposes. A conventional thermopile has a plurality of arms of an n-type semiconductor, a plurality of arms of a p-type semiconductor, a lead wire for connecting the thermocouple to an external circuit, and a semiconductor arm. , A bonding plate for connecting lead wires to a thermocouple array, and a rectangular heat conductive insulating plate provided with metal-coated pads for fixing the bonding plate. [0004] Such a thermopile is disclosed in US Pat.
No. 064476, British Patent Publication No. 2247348A
No. 4,455,051 A2, U.S. Pat. No. 5,171,372, and Marlow Industries I, Inc., Marlow, Ind.
nc. ) In the product inventory. The closest approximation to the technology of the present invention is the MI1063 thermopile manufactured by Marlow. The thermopile comprises a heat conductive ceramic rectangular heat conductive insulating plate with metallized pads for connection with the bonding plate, but with the same ceramic plate. At the end, two lead wires of a thermopile are arranged. However, if the lead wires of the two thermopile trains are arranged at the same end in this way, the lead wires and the arms of the thermopile train may not be accurately electrically connected. Since a failure may occur, a high degree of reliability required for a thermopile cannot be exhibited. The present invention has been made in view of the above problems, and provides a highly reliable thermopile except for a problem in electrical connection between a thermopile lead and a thermopile arm. It is intended to do so. In order to achieve this object, a thermopile of the present invention comprises an n-type semiconductor and a p-type semiconductor arm, and a thermopile connected to an external circuit. Two lead wires to be connected, a joint plate for mutually connecting the arms of the thermocouple train, and one lead wire for each of the first arm and the last arm of the plurality of arms of the thermocouple train. 2 provided with a bonding plate for connecting the bonding plate and a metal-coated pad for fixing the bonding plate on the surface.
A plurality of rectangular ceramic plates, and a metal-coated pad for fixing a lead wire of a thermocouple array is fixed to at least one of the ceramic plates provided with the metal-coated pads. At least two metallized pads are arranged on each of opposite ends of the plate, separated from each other, and a bonding plate for connecting one lead wire to one of the pads arranged on one end thereof is fixed. A bonding plate for fixing the bonding plate of the first arm of the thermocouple train connected in series to the other pad and connecting one lead wire remaining on one of the metal-coated pads arranged on the other end. By fixing and fixing the joint plate of the last arm of the thermopile arm connected in series to the other pad, the connection between the thermopile and the lead wire is secured, and the reliability of the thermopile device is It enhances the nature. [0008] Thus, the first arm joint plate and the last arm joint plate of the thermopile are connected in series with the lead wire of the thermopile on the metal-coated pad arranged at each of both ends of the ceramic plate. By fixing, the fluctuation of the mechanical load during the work of attaching and operating the thermopile can be considerably reduced, and the reliability of the thermopile can be further enhanced. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG.
Are made of, for example, a bismuth-tellurium alloy and connected in series or in parallel / series to an electric circuit, n-type and p-type semiconductor arms 12, a lead wire 14 for connecting the thermopile 10 to an external circuit, It consists of 16. The thermopile arms 12 are connected to each other by a bonding plate 18 made of a highly conductive material, for example, copper. Joining plate 1
Bonding plates 20, 22 similar to 8 electrically connect the first arm 12 (1) and the last arm 12 (n) of the arms 12 of the thermopile to their respective leads 14,16. Thermocouple arms 12 connected by conductive bonding plates 18 are arranged between two rectangular ceramic plates 24,26. These ceramic plates 24 and 26 are made of an insulator having high thermal conductivity, for example, aluminum oxide ceramics. A pad 28 coated with a metal, for example, copper, is disposed on the inner surface of each of the ceramic plates 24, 26. The bonding plate 18 is soldered to the metal-coated pad 28. According to the present invention, one of the two ceramic plates, for example, one end L of the lower plate 26,
As shown, the two metalized pads 30, 32
Are arranged apart from each other, a bonding plate 20 for connecting the lead wire 14 to the pad 30 is fixed by soldering or the like, and an arm of a thermocouple train connected in series to the other pad 32. The joint plate 34 of the first arm 12 (1) is fixed by soldering or the like. Similarly, at the other end R of the ceramic plate 26, two metal-coated pads 36 and 38 are arranged separately from each other, and the bonding plate 22 connected to the lead wire 16 is provided on the pad 36. The bonding plate 40 of the last arm 12 (n) of the thermocouple arm connected in series is connected to the pad 38.
For example, it is fixed by soldering or the like. The operation of the thermopile 10 of the present invention is based on heat dissipation and heat absorption at the junction of the thermopile when current flows through the thermopile, and the Peltier effect is well known. Is the same as the operation of the thermopile device using However, in the thermopile according to the present invention, as described above, two metal-coated pads 30, 3 are provided on both ends L and R of the ceramic plate 26, respectively.
2: 36, 38 are arranged apart from each other, a fixing plate 20 for connecting the lead wire 14 of the thermocouple is attached to one pad 30 on the L side, and connected in series to the other pad 32 on the L side. Plate 34 of the first arm 12 (1) of the thermocouple train
A bonding plate 22 for connecting the lead wire 16 of the thermocouple array is mounted on one of the two metal-coated pads 36, 38 at the opposite end R, and the other side on the R side is mounted. Last arm 1 of thermocouple connected in series to pad 38
Since the 2 (n) bonding plates 40 are attached, the connection between the thermopile and the lead wire can be reliably performed, and the operation reliability of the thermopile can be enhanced.
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の熱電対列を説明するための一部を切
り欠いて示す略図である。
【符号の説明】
１０ 熱電対列
１２ ｎ−型およびｐ−型半導体の腕
１２（１） 最初の半導体の腕
１２（ｎ） 最後の半導体の腕
１４、１６ リード線
１８、２０、２２、３４、４０ 接合板
２４、２６ セラミック板
２８、３０、３２、３６、３８ 金属被覆を施したパッ
ド
Ｌ セラミック板の一方の端部
Ｒ セラミック板の他方の端部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partially cutaway schematic view for explaining a thermopile according to the present invention. DESCRIPTION OF THE SYMBOLS 10 Thermopile 12 N-type and p-type semiconductor arms 12 (1) First semiconductor arms 12 (n) Last semiconductor arms 14,16 Lead wires 18,20,22,34 , 40 Bonding plates 24, 26 Ceramic plates 28, 30, 32, 36, 38 Pads L with metal coating One end of ceramic plate R The other end of ceramic plate
Claims (1)
導体の腕と、前記腕より成る熱電対列を外部回路に接続
する２本のリード線と、前記熱電対列の腕を相互に接続
する接合板および熱電対列のリード線を熱電対の腕の内
の１本の腕に接続する接合板と、前記接合板を接続する
ために金属被覆を施したパッドを表面に固定した２枚の
長方形のセラミック板とから成る熱電対列において、前
記セラミック板の少なくとも一方の板の対向する両端部
の各々に２個の金属被覆したパッドを相互に離隔して配
置したことと、前記両端部の一方の端部の第一のパッド
に前記リード線の一方を接続する接合板を固定したこと
と、前記一方の端部の第二のパッドに前記直列に接続し
た半導体の腕の最初の腕の接合板を固定したことと、前
記両端部の他方の端部の第一のパッドに前記リード線の
他方を接続する接合板を固定したことと、前記他方の端
部の第二のパッドに前記直列に接続した半導体の腕の最
後の腕の接合板を固定したこととを特徴とする熱電対
列。(57) Claims 1. An n-type and p-type semiconductor arm connected in series, and two lead wires connecting a thermocouple train composed of the arm to an external circuit. A joining plate for connecting the arms of the thermopile and a joining plate for connecting the lead wire of the thermopile to one of the arms of the thermocouple; and a metal coating for connecting the joining plate. A pair of rectangular ceramic plates having a pad provided with a surface fixed to the surface thereof, wherein at least one of the ceramic plates is provided with two metal-coated pads on opposite ends thereof. That the bonding plate connecting one of the lead wires is fixed to a first pad at one end of the both ends, and that the second pad at the one end is fixed to the second pad at the one end. Fixing the joining plate of the first arm of the semiconductor arm connected in series and A bonding plate connecting the other of the lead wires is fixed to a first pad at the other end of the both ends, and a semiconductor arm connected in series to the second pad at the other end is A thermopile characterized by fixing the joining plate of the last arm.
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