JP2001099720A - 端子台の温度補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト、高精度、高速処理が出来る端子台
の温度補償装置を提供する。 【解決手段】 複数の熱電対が端子接続される端子台を
具備する端子台の温度補償装置において、端子台に設け
られ端子台の全ての端子の温度を類推できるように配置
された複数の温度センサと、この複数の温度センサから
の信号から前記端子台の各端子の温度分布を類推し各端
子に接続された熱電対の温度補償を行う補間演算回路と
を具備した事を特徴とする端子台の温度補償装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低コスト、高精
度、高速処理が出来る端子台の温度補償装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】熱電対による温度測定を行う場合、熱電
対の出力は基準接点からの温度差に起因する熱起電力と
して検出されるため、基準接点をある一定温度に保ち、
或いは基準接点の温度を別途検出し、熱起電力より得ら
れた温度を補償する必要がある。

【０００３】熱電対を用いて温度を測定する機器の中で
も、温調計やシングルループコントローラのように熱電
対入力が１チャンネルのみの機器では、サーミスタや測
温抵抗体等のセンサを、入力端子に接触もしくは近傍に
配置し、入力端子の温度を測定し、基準接点温度として
いる例が一般的である。

【０００４】ところが、記録計や工業用信号変換器など
の多くは、熱電対の多点入力機能を備えており、これら
の機器で温度補償を行う場合は、入力端子台の代表する
一点を測定し、基準接点温度とし温度補償を行うか、も
しくは、温度補償を必要とする入力端子の基準接点温度
をそれぞれ全点、各点毎に測定し、温度補償を実施して
いる。

【０００５】これら熱電対の多点入力機能を有する機器
において、熱電対は多極の端子台に接続されるのが一般
的である。端子台についてはさまざまな形状，サイズ，
方式のものが市販されているが、端子台の機能上、各端
子毎に電気的に絶縁されている必要があり、端子台本体
の材料には、熱伝導性が低いプラスチック樹脂等を用い
るのが一般である。

【０００６】そのため、端子台が取付けられる機器に対
する配置、もしくは機器全体の置かれる環境等によっ
て、端子台の一端と反対側の端では大きな温度差を生じ
ることが少なくない。

【０００７】また、各端子間温度差は、隣接する機器自
身の内部発熱や、機器が設置された場合の周辺の熱源等
によっても均一な温度分布とはならないことが多い。従
って、入力端子台の代表一点を測定し、基準接点温度と
し、熱電対の温度補償を行う方法では、機器の測定値に
対し大きな誤差要因となり、測定器の精度に多大な影響
をもたらすことになる。

【０００８】上記の問題に対する対策として、端子台の
各点の温度を均一化させるために、端子台の裏側に板金
を配したり、端子台の基板に金属コアのプリント板を用
いるなどの方法を用いた例がある。しかし、いずれも、
これらの対策を施しても、代表温度による１点測定で
は、測定精度には自ずから限界がある。

【０００９】したがって、高精度の温度補償を必要とす
る場合、従来より取られてきた手法では、入力端子各点
毎に温度補償用のセンサを取り付け、全点の温度を測定
し、各入力端子毎に互いに独立に温度補償を行う方法が
取られてきた。

【００１０】図４は、従来より一般に使用されている従
来例の、各入力端子毎の温度の測定手順の流れを示す要
部説明図で、例えば、実開平５−３６３２９号公報に示
されている。

【００１１】図において、１ａ，１ｂ……１Ｎは、全入
力端子各点毎に取り付けられた温度補償用のセンサの出
力である。２ａ，２ｂ……２Ｎは、温度補償用のセンサ
１ａ，１ｂ……１Ｎからの出力信号から、端子の温度３
ａ，３ｂ……３Ｎを得るための演算処理であり、表の参
照もしくは、高次の多項式演算処理を行い、求められた
各端子の温度を示す。

【００１２】このように、従来は、高精度の温度補償を
行うためには、全端子（１〜Ｎ個）に組み込まれた、各
々の温度補償用のセンサ１ａ，１ｂ……１Ｎのすべての
出力から、各端子毎の温度への演算処理のために、換算
表２ａ，２ｂ……２Ｎを参照、もしくは、高次の多項式
演算を用いて、全点数分の処理を施さなければならなか
った。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、精度を向上させるために、入力点数と同数の温
度補償用のセンサを、それぞれの、端子台金具に接触さ
せて配置する。もしくは、端子台金具の近傍に配置する
事を必要とし、高コストになると言う問題点が有る。

【００１４】また、全センサの数だけ、測定演算を行わ
なければならないので、演算処理時間が長くなり高速で
多くの点数を測定する際の大きな障害要因のひとつにも
なっていた。

【００１５】次に、これらの温度補償用のセンサが、何
らかの要因で故障した際には、例えば、実装されている
温度補償用のセンサが１個の場合には、端子台全体の温
度補償機能を失うことになる、

【００１６】また、全端子に、センサが実装されている
場合でも、故障した温度補償用のセンサが測定している
端子につながれている測定値に対しては、温度補償をす
ることができないため、信頼性の点で大きな問題となっ
ていた。

【００１７】本発明の目的は、上記の課題を解決するも
ので、低コスト、高精度、高速処理が出来る端子台の温
度補償装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明では、請求項１の端子台の温度補償装
置においては、複数の熱電対が端子接続される端子台を
具備する端子台の温度補償装置において、端子台に設け
られ端子台の全ての端子の温度を類推できるように配置
された複数の温度センサと、この複数の温度センサから
の信号から前記端子台の各端子の温度分布を類推し各端
子に接続された熱電対の温度補償を行う補間演算回路と
を具備した事を特徴とする。

【００１９】本発明の請求項２においては、請求項1記
載の端子台の温度補償装置において、前記複数の温度セ
ンサの出力信号の内の異常出力信号を検出し当該温度セ
ンサの出力信号に替えて当該温度センサに隣接する温度
センサの出力信号を用いて各端子に接続された熱電対の
温度補償を行うようにされた温度補償回路を具備した事
を特徴とする。

【００２０】本発明の請求項３においては、請求項1又
は請求項2記載の端子台の温度補償装置において、前記
端子台に設けられこの端子台の局所的温度分布変化を緩
和するように配置された温度変化緩和板を具備したこと
を特徴とする。

【００２１】本発明の請求項４においては、請求項３記
載の端子台の温度補償装置において、前記温度変化緩和
板が、前記端子台と熱源とを遮断するように配置された
ことを特徴とする。

【００２２】本発明の請求項５においては、請求項３又
は請求項４記載の端子台の温度補償装置において、前記
温度変化緩和板として、前記端子台を囲むように形成さ
れたことを特徴とする。

【００２３】本発明の請求項６においては、請求項３乃
至請求項５の何れかに記載の端子台の温度補償装置にお
いて、前記温度変化緩和板として、金属板が使用された
ことを特徴とする。

【００２４】本発明の請求項７においては、請求項３乃
至請求項５の何れかに記載の端子台の温度補償装置にお
いて、前記温度センサとして、サーミスタが使用された
ことを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図2は図1のＡ−Ａ断面図、図３は図１の動作説明図であ
る。

【００２６】図において、図４と同一記号の構成は同一
機能を表す。以下、図４と相違部分のみ説明する。

【００２７】１１は端子ブロックケースである。端子ブ
ロックケース１１には、９極の押し締め端子台ブロック
１２が２段２列に配置されている。

【００２８】４個の温度センサ１３が、全３６端子のう
ち４端子１２ａ，１2ｂ，１2ｃ，１２ｄの端子金具と熱
が充分伝達されるように接して配置されている。この場
合は、サーミスタが使用されている。そして、温度セン
サ１３は、プリント基板１４に、半田付けにより電気的
に接続されている。

【００２９】９極の押し締め端子台ブロック１２もプリ
ント基板１４に、半田付けにより電気的に接続されてい
る。なお、図２においては、端子台ブロック１２と温度
センサ１３との、位置関係が分かり易いように、端子台
ブロック１２の部分は、断面で示さず、温度センサ１３
の部分のみが断面で示されている。

【００３０】この場合は、４個の温度センサ１３からの
信号は、プリント基板１４を経て、ケーブルもしくはコ
ネクタ等を介して補間演算回路に接続され、端子台１２
の各端子の温度分布を類推し、各端子に接続された熱電
対の温度補償を行う。

【００３１】補間演算回路は、この場合は、類推された
温度分布曲線を、直線補間近似式を用いて、各端子の温
度分布を類推し、各端子に接続された熱電対の温度補償
を行う。

【００３２】また、この場合の補間演算回路１５は、４
個の温度センサ１３の出力信号の内の異常出力信号を検
出し、当該温度センサ１３の出力信号に替えて、当該温
度センサ１３に隣接する別の温度センサの出力信号を用
いて、各端子に接続された熱電対の温度補償を行うよう
にされている。

【００３３】温度変化緩和板１６は、端子台１２に設け
られ、この端子台の局所的温度分布変化を緩和するよう
に配置されている。この場合は、温度変化緩和板１６
は、熱伝導性が良好な金属板よりなり、特に、軽量化の
観点からアルミニウムが使用されている。

【００３４】また、温度変化緩和板１６は、端子台１２
と熱源とを遮断するように配置され、端子台１２を囲む
ように形成されており、この場合は、コの字状に形成さ
れている。

【００３５】以上の構成において、それぞれ直接接触さ
れている入力端子１２ａ，１2ｂ，１2ｃ，１２ｄの温度
に応じて、各温度センサ１３から出力された電気信号
は、プリント基板１４を経て機器内に取り込まれ、それ
ぞれの端子に接続された熱電対の温度補償に利用され
る。

【００３６】温度センサ１３が取付けられていない端子
の温度は、４つの温度センサ１３から得られた端子台１
２の温度データを基に、端子台１２全体の温度分布を、
補間演算回路により、演算処理することにより温度分布
曲線を求め、その曲線から各端子の温度を推定する。こ
の推定された値を基に、温度補償を行うことが可能とな
る。

【００３７】図３に、全部の各端子１〜１Ｎの温度の測
定手順の流れを示す。図において、１３ａ，１３ｂ……
１３ｎは、所定の入力端子に取り付けられた温度補償用
のセンサの出力である。この場合は、ｎ＝４となる。

【００３８】２１ａ，２１ｂ……２１ｎは、温度補償用
のセンサ１３ａ，１３ｂ……１３ｎからの出力信号を、
端子の温度への演算処理するための換算のための表の参
照のための演算処理である。

【００３９】２２ａ，２２ｂ……２２ｎは、換算表２１
ａ，２１ｂ……２１ｎにより求められたｎ個の端子の温
度を示す。１５は前述した補間演算回路である。２３
ａ，２３ｂ……２３Ｎは、補間演算回路15を利用して、
求められた各端子の温度を示す。

【００４０】次に、例えば、４個の温度センサ１３の内
の１個が、断線状態やショート，その他隣接する前後の
センサ出力に比べ著しく出力値が突変している等など
の、故障等の要因により異常出力を検出した場合、隣接
する別の温度センサ１３の出力値を用いて補完すること
が可能となり、温度補償において非常に高い信頼性の確
保が実現可能となる。

【００４１】次に、従来は、高精度の温度補償を行うた
め、全端子（１〜Ｎ個）にセンサを組み込んだ場合、各
々の温度センサ１３（１〜Ｎ個）すべての出力から、端
子の温度への演算処理を、換算のための表への参照や高
次の多項式演算を用いて全点数分の処理を施さなければ
ならなかった。

【００４２】しかし、本発明装置では、温度センサ１３
の個数分（１〜ｎ個、但し、１個≦ｎ≦Ｎ個）の上記演
算を行い、各温度センサ１３の配置位置での温度データ
から得られる温度分布曲線を基に、直線補間近似式を使
用して全点の温度を、補間演算回路１５により算出でき
るため、大幅な演算時間処理の短縮が図れ、大容量の測
定データを高速に処理することが可能となる。

【００４３】次に、端子台１２の近くに局所的な発熱源
などがある場合、上記温度分布曲線での近似精度が著し
く劣化することが想定される。このような場合、発熱源
の影響を排除するため、端子台１２と発熱源との間に熱
的な絶縁を施すことが望ましいが、完全な熱的な絶縁は
事実上不可能である。

【００４４】このような場合、例えば、金属板よりなる
熱伝導性の高い板状の温度変化緩和板１６を、端子台１
２と熱源との間にはさむことにより、端子台１２と熱源
とを遮断するように配置する。あるいは、端子台１２を
囲むように形成する。

【００４５】この事により、熱源と端子台１２の各端子
間の温度差を小さくすることができる。この結果、この
ような処理を行うことによって、実際の端子温度と演算
により推定される端子の温度との誤差を小さくできる。

【００４６】しかし、それだけでなく、端子間の温度差
をより一層滑らかな変化とすることにより、実際の端子
台１２の温度分布を、低次の温度分布曲線に近づけるこ
とができ、より一層の補償精度の向上や処理時間の短縮
が期待できる。

【００４７】このような温度変化緩和板１６の効果は、
端子台１２が設置される環境によっては、例えば、一部
に強い光で熱せられたり、また逆に、一部にのみ風が当
たることにより冷やされるといった場合など、外部環境
による影響に対しても有効である。

【００４８】なお、前述の実施例においては、端子台１
２に高密度実装を必要とする機器で多く用いられる、押
し締め端子台を使用した例について説明したが、これに
限る事は無く、たとえば、ネジ端子台でも良く、要する
に、複数の熱電対が端子接続される端子台であれば良
い。

【００４９】また、組み込まれる温度センサ１３の数や
配置については、その端子台１２や端子台１２が実装さ
れる機器、および、設置される環境等によって最適な数
および配置を決定する必要がある。

【００５０】端子温度分布が非常に緩やかな曲線で描か
れる場合などは、少ない温度センサ１３でも端子温度を
十分な精度で推定することが出来る。また、構造上、特
異的な温度を示す端子が、あらかじめ特定できる場合
は、その部分を独立して測定したり、温度センサ１３の
配置を、その部分だけ密にするなどの対応をすれば良
い。

【００５１】温度センサ１３のデータを基に、温度分布
曲線を推定し、各端子の温度を算出する方法について
は、その演算の手段である補間演算回路１５は、ハード
ウェアとしての電気回路的な手段でも、ソフトウェアで
も可能で有る。

【００５２】また、温度分布曲線は、必要とする測定精
度や組み込まれる温度センサ１３の精度，数，配置など
により、例えば１次の直接近似でもよいし、高次のスプ
ライン曲線などを用いても良い。

【００５３】また、前述の実施例では、図１の左右での
端子台１２の温度が、ほぼ均一であり、図１の上下方向
に温度勾配を生じる場合について述べたため、温度分布
を曲線で近似すると説明した。

【００５４】しかし、平面的な広がりを持つ端子台１２
の配置の場合には、想定される温度分布は、２次元的な
広がりを持つ温度分布曲面という形での演算処理を施す
ことになる。

【００５５】あまり実施例としては多くないと考えられ
るが、３次元的な端子台１２の配置の場合にも、３次元
的な温度分布曲面という形での演算処理を施せば良い。

【００５６】温度変化緩和板１６については、従来例に
おいては、多極の端子台の温度測定に際し、わずか１点
で代表する事を採用した場合に、端子台全体の温度の均
一化を図る目的で、等温板を使用している。

【００５７】しかしながら、等温板の使用目的は、「端
子台全体の温度を一定の温度範囲内に抑える」ことを目
的としている。これに対して、本発明装置の温度変化緩
和板１６は「局所的な端子温度分布変化を抑制する」こ
とを目的とし、考え方を異にするものである。

【００５８】要するに、端子台１２に取付けられる温度
センサ１３の配置と数、およびそれらから得られた値か
ら、各端子の温度を推定する演算方法、ならびに温度変
化緩和板１６の有無や形状・配置などは、使用する温度
センサ１３の精度や、端子台１２を実装する測定器等に
要求される精度，およびその設置環境などによって、幅
広い様々な選択が可能である。

【００５９】従って、各々について、何を選択するか
は、機器の特性やコストなどを加味して決定することが
出来る。

【００６０】なお、以上の説明は、本発明の説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、次のような効果がある。複数の温度センサ
と、この複数の温度センサからの信号から前記端子台の
各端子の温度分布を類推し各端子に接続された熱電対の
温度補償を行う補間演算回路とを具備した事を特徴とす
る端子台の温度補償装置を構成した。

【００６２】この結果、 （１）温度センサは、端子台の全ての端子の温度を類推
できるように配置された複数の温度センサで良いので、
部品コストを低減でき、製造コストが低減できる端子台
の温度補償装置が得られる。

【００６３】（２）複数の温度センサと補間演算回路と
を使用したので、高精度に熱電対の温度補償を行う事が
出来る端子台の温度補償装置が得られる。

【００６４】（３）補間演算回路による演算処理を行う
ようにしたので、高速処理が出来る端子台の温度補償装
置が得られる。

【００６５】本発明の請求項２によれば、次のような効
果がある。前記複数の温度センサの出力信号の内の異常
出力信号を検出し当該温度センサの出力信号に替えて当
該温度センサに隣接する温度センサの出力信号を用いて
各端子に接続された熱電対の温度補償を行うようにされ
た温度補償回路を具備した事を特徴とする請求項１記載
の端子台の温度補償装置を構成した。

【００６６】この結果、異常出力信号が検出された温度
センサを基に、温度補償がなされる端子の使用を排除す
ることなく継続使用することが出来、高信頼性が確保出
来る端子台の温度補償装置が得られる。

【００６７】本発明の請求項３によれば、次のような効
果がある。前記端子台に設けられこの端子台の局所的温
度分布変化を緩和するように配置された温度変化緩和板
を具備した事を特徴とする請求項１又は請求項２記載の
端子台の温度補償装置を構成した。

【００６８】この結果、温度変化緩和板が設けられたの
で、各端子間の温度差を小さくすることが出来る。この
ような処理を行うことによって、実際の端子温度と演算
により推定される端子の温度との誤差を小さく出来る。

【００６９】しかし、それだけでなく、端子間の温度差
をより一層滑らかな変化とすることにより、実際の端子
台温度分布を低次の温度分布曲線に近づけることがで
き、少ないセンサで、より一層の補償精度の向上や処理
時間の短縮が期待出来る端子台の温度補償装置が得られ
る。

【００７０】本発明の請求項４によれば、次のような効
果がある。前記温度変化緩和板が、前記端子台と熱源と
を遮断するように配置された事を特徴とする請求項３記
載の端子台の温度補償装置を構成した。

【００７１】この結果、温度変化緩和板が、端子台と熱
源との間に配置されるため、端子台に局所的に熱が伝わ
ることを防止し、端子台の局所的温度分布変化を緩和す
る事が出来、より一層の補償精度の向上や処理時間の短
縮が期待できる端子台の温度補償装置が得られる。

【００７２】本発明の請求項５によれば、次のような効
果がある。前記温度変化緩和板として、前記端子台を囲
むように形成された事を特徴とする請求項３又は請求項
４記載の端子台の温度補償装置を構成した。

【００７３】この結果、温度変化緩和板が、端子台を囲
むように形成されたので、端子台の局所的温度分布変化
をより確実に有効に緩和する事が出来、より一層の補償
精度の向上や処理時間の短縮が期待できる端子台の温度
補償装置が得られる。

【００７４】本発明の請求項６によれば、次のような効
果がある。前記温度変化緩和板として、金属板が使用さ
れたことを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れかに
記載の端子台の温度補償装置を構成した。この結果、金
属板は熱伝導性が良好であるので、効率的な端子台の温
度補償装置が得られる。

【００７５】本発明の請求項７によれば、次のような効
果がある。前記温度センサとして、サーミスタが使用さ
れたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに
記載の端子台の温度補償装置を構成した。この結果、サ
ーミスタは市場性があるので、安価に入手し易い、した
がって、安価な端子台の温度補償装置が得られる。

【００７６】従って、本発明によれば、低コスト、高精
度、高速処理が出来る端子台の温度補償装置を実現する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１の動作説明図である。

【図４】従来より一般に使用されている従来例の要部構
成説明図である。

【符号の説明】

１１ 端子ブロックケース １２ 端子台ブロック １２ａ 端子 １２ｂ 端子 １２ｃ 端子 １２ｄ 端子 １３ 温度センサ １４ プリント基板 １５ 補間演算回路 １６ ケーブル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の熱電対が端子接続される端子台を具
   備する端子台の温度補償装置において、 端子台に設けられ端子台の全ての端子の温度を類推でき
   るように配置された複数の温度センサと、 この複数の温度センサからの信号から前記端子台の各端
   子の温度分布を類推し各端子に接続された熱電対の温度
   補償を行う補間演算回路とを具備した事を特徴とする端
   子台の温度補償装置。
2. 【請求項２】前記複数の温度センサの出力信号の内の異
   常出力信号を検出し当該温度センサの出力信号に替えて
   当該温度センサに隣接する温度センサの出力信号を用い
   て各端子に接続された熱電対の温度補償を行うようにさ
   れた温度補償回路を具備した事を特徴とする請求項1記
   載の端子台の温度補償装置。
3. 【請求項３】前記端子台に設けられこの端子台の局所的
   温度分布変化を緩和するように配置された温度変化緩和
   板を具備した事を特徴とする請求項1又は請求項2記載の
   端子台の温度補償装置。
4. 【請求項４】前記温度変化緩和板が、前記端子台と熱源
   とを遮断するように配置されたことを特徴とする請求項
   ３記載の端子台の温度補償装置。
5. 【請求項５】前記温度変化緩和板として、前記端子台を
   囲むように形成されたことを特徴とする請求項３又は請
   求項４記載の端子台の温度補償装置。
6. 【請求項６】前記温度変化緩和板として、金属板が使用
   されたことを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか
   に記載の端子台の温度補償装置。
7. 【請求項７】前記温度センサとして、サーミスタが使用
   されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか
   に記載の端子台の温度補償装置。