JP2002071469A - 温度測定装置および温度調節器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱電対を用いた温度測定装置において、前記
温度測定装置が設置されている雰囲気温度が変化した
り、前記装置本体内部で温度変化が発生しても、入力端
子（冷接点）と温度補償用センサとの検出温度に差がな
く、温度測定誤差を生じない温度測定装置を得る。 【解決手段】 温度測定装置は、入力端子３および温度
補償用センサ４とが接続されている回路基板６を収納す
る温度測定装置本体５と、該温度測定装置５と構造的に
離され熱電対２を接続するための入力端子３と前記入力
端子３の付近に配置される温度補償用のセンサ４を概略
密閉して収納する保護筐体１と、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱電対を使用した
温度測定装置、および該温度測定装置を使用した温度調
節機器および、該温度調節機器を使用した金型温度調節
装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来から、常温近辺から数百℃程度の温度
範囲における高精度な温度測定の温度センサとして、測
温抵抗体や熱電対などが使用されている。特に、価格の
面から２種類の金属線、たとえばクロメル・アルメルや
鉄・コンスタンタンを用いた熱電対が広く用いられてい
る。

【０００３】また、この熱電対を使用した温度測定装置
は、たとえば空調機や恒温槽、保湿器などの温度を管理
するさまざまな温度調節機器にも組み込まれている。一
般的に、前述の熱電対を使用した温度測定装置は、測定
点の温度を２種類の金属線の接合点で検出する熱電対
と、温度測定装置本体とを具備している。さらに前記温
度測定装置本体は、前記熱電対の接合点とは反対の他
端、すなわち２種類の金属線の末端を温度測定装置本体
に接続するための入力端子（冷接点）と、前記入力端子
の付近に配置されその雰囲気温度を測定する温度補償用
センサと、前記入力端子および前記温度補償用センサと
接続して前記冷接点の温度を補償する回路を搭載した回
路基板と、前記入力端子を外側に設けて前記温度補償用
センサおよび前記回路基板を収納する筐体とを、具備し
ている。前記入力端子から回路基板までの配線は２本と
も同じ材質が用いられている。

【０００４】ここで、測定点の温度として検出された値
をＴｍ、測定点の温度をＴ１、入力端子の温度をＴ２、
温度補償用センサの検出温度をＴ３とすると、Ｔｍ＝Ｔ
１−Ｔ２＋Ｔ３の関係にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような熱電対を
使用した温度測定装置では、入力端子は熱電対の脱着が
容易にできるように装置本体の外側に設置されている。
そして、前記入力端子付近に設けられる温度補償用セン
サは、正確な温度補償を行うために、保護部材等で覆わ
れることなくむきだしの状態で配置されている。このむ
きだしの状態では当然破損する恐れがあるために、前記
温度補償用センサ（以降センサと称する）は温度測定装
置本体の内側で前記入力端子の付近に設置されている。

【０００６】以上のような温度測定装置の配置では、温
度測定装置の外部の周囲温度が変化した場合、入力端子
は直接外気に触れているために、その温度は前記温度変
化に対して比較的短時間で追従する。一方、温度測定装
置本体内部の雰囲気温度は、筐体を介して装置本体外部
の周囲温度の変化に応答するために、その雰囲気温度は
遅く長時間かけて追従する。したがって、本体内部に収
納されているセンサの測定温度も、長時間かけてゆっく
りと本体外部の周囲温度に追従する。その結果、入力端
子（冷接点）の温度とセンサの検出温度に差を生じて、
この温度差の分だけ温度測定誤差が発生して、正確な温
度測定ができないという問題点があった。

【０００７】また、温度測定装置本体が直射日光の当た
る場所に設置されていたり、装置本体内部に発熱源を収
納していると、本体内部の雰囲気温度が変化して本体内
部に収納されているセンサの測定温度と装置本体外側に
設置されている入力端子（冷接点）の温度に差を生じ
る。そして、この温度差の分だけ温度測定誤差が発生し
て、正確な温度測定ができないという問題点もあったそ
こで、本発明では温度測定装置が設置されている雰囲気
温度が変化したり、装置本体内部で温度変化が発生して
も、入力端子（冷接点）とセンサとの検出温度に差がな
く、温度測定誤差を生じない温度測定装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に係る発明では、測定点の温
度を検出する熱電対と、前記熱電対の測定温度を補償す
る温度センサと、前記熱電対を接続する入力端子と、前
記入力端子と前記温度センサとが接続されて入力端子
（冷接点）の温度を補償する回路基板と、前記回路基板
を収納して前記入力端子を外側に設けた筐体とを具備す
る温度測定装置であって、前記入力端子を収納する第１
の保護筐体を有することを特徴としている。

【０００９】請求項２に係る発明では、請求項１に記載
の温度測定装置であって、前記温度センサを収納する第
２の保護筐体を有することを特徴としている。また、請
求項３に係る発明では、請求項２に記載の温度測定装置
であって、前記第１の保護筐体と前記第２の保護筐体は
同一の保護筐体であることを特徴としている。

【００１０】請求項４に係る発明では、請求項１から請
求項３に記載の温度測定装置であって、前記第１の保護
筐体または前記第２の保護筐体は、前記筐体と熱的に隔
離して設置されていることを特徴としている。

【００１１】請求項５に係る発明では、請求項１から請
求項３に記載の温度測定装置であって、前記保護筐体
は、前記筐体を収納することを特徴としている。請求項
６に係る発明では、請求項１から請求項５のいずれかに
記載の温度測定装置であって、前記第１保護筐体または
前記第２保護筐体は、その内部の温度分布を均一にする
送風装置を具備することを特徴としている。

【００１２】さらに請求項７に係る発明では、請求項１
から請求項５のいずれかに記載の温度測定装置におい
て、前記第１保護筐体または前記第２保護筐体の内部を
減圧にする装置を具備することを特徴としている。

【００１３】また、請求項８に係る発明では、請求項１
から請求項７のいずれかに記載の温度測定装置であっ
て、前記第１の保護筐体、前記第２の保護筐体または前
記筐体の、一部または全部が可視光に対して透明または
半透明の部材で構成されていることを特徴としている。

【００１４】請求項９に係る発明では、請求項１から請
求項８のいずれかに記載の温度測定装置であって、前記
第１の保護筐体、前記第２の保護筐体または前記筐体
の、一部または全部が熱線遮断機能を有する部材で構成
されていることを特徴としている。

【００１５】請求項１０に係る温度調節機器では、請求
項１から請求項９のいずれかに記載の温度測定装置を具
備することを特徴としている。また、請求項１１に係る
金型温度調節装置では、請求項１０に記載の温度調節機
器を具備することを特徴としている。

【００１６】以下に、図を用いて本発明の実施の形態を
詳細に説明するが、本発明はこの形態に限られるもので
はない。

【００１７】

【発明の実施の形態】(第１の発明の実施の形態)図１
は、本発明による第１の実施の形態である温度測定装置
の概略図を示している。

【００１８】本温度測定装置は、温度測定装置本体５
と、アルメル・クロメル２種類の金属線で構成される熱
電対２と、保護筐体１とを有する。前記装置本体５は、
筐体７と、該筐体７の外側に設置され熱電対２を接続す
るための入力端子３と、前記入力端子の付近に配置され
る温度補償用のセンサ４と、前記入力端子３および前記
センサ４とが接続されている回路基板６とを具備してい
る。また、保護筐体１は、装置本体５の筐体７の外側
で、入力端子３を覆って略密閉するように取り付けられ
ており、その材質は筐体７と同一のものが望ましい。ま
た、前記熱電対を接続する二つの前記入力端子３と、前
記回路基板６とを接続する配線の材料には、同じ金属線
を用いる。ここで、異なる金属線を用いると熱起電力も
異なってしまい、正確な温度測定ができなくなるからで
ある。

【００１９】以上の構成により、温度測定装置の外部の
周囲温度が変化しても、保護筐体１の内部温度はすぐに
応答せず、温度変化の速度つまり単位時間あたりの温度
変化量は小さいものとなる。また、筐体７と保護筐体１
が同一の材質で製作されているので、装置本体５内部温
度変化と保護筐体１の内部温度変化は概略同等に外部の
周囲温度の変化に応答する。したがって、保護筐体１に
収納されている入力端子（冷接点）の温度と、装置本体
５に収納されているセンサ４の温度に、大きな差を生じ
ることなく双方ともに温度測定装置外部の周囲温度に追
従して変化していくことが確認され、正確な温度測定が
できた。 (第２の発明の実施の形態)図２に、本発明による第２の
実施の形態である温度測定装置の概略図を示す。本温度
測定装置は、特に温度測定装置本体５内部に発熱がある
場合に有効である。

【００２０】本装置は、温度測定装置本体５と、アルメ
ル・クロメル２種類の金属線で構成される熱電対２と、
保護筐体１とを有する。前記温度測定装置本体５は、入
力端子３と温度補償用のセンサ４に接続されている回路
基板６と、該回路基板を収納する筐体７を具備してい
る。また、保護筐体１は、熱電対２を接続する入力端子
３と、前記入力端子３の付近に配置される温度補償用の
センサ４とを収納している。

【００２１】以上の構成をもつ温度測定装置では、装置
本体５内部にたとえば回路基板などの発熱源があった場
合でも、正確な温度測定ができる。すなわち前記発熱源
からの熱により、前記装置本体５の内部温度が温度測定
装置外部の周囲温度よりも高くなったとしても、保護筐
体１に収納されている入力端子３における冷接点および
センサ４は、構造的に装置本体５から離れており、熱的
に装置本体５から同程度に隔離されているため、前記発
熱源からの影響をまったく受けることがない。したがっ
て、入力端子３の冷接点とセンサ４との間で温度差を生
じることなく、正確な温度測定ができる。 (第３の発明の実施の形態)図３に、本発明による第３の
実施の形態である温度測定装置の概略図を示す。

【００２２】本装置は、前記第１の実施形態の温度測定
装置において、センサ４を装置本体５の外部かつ保護筐
体１の内部で、入力端子３の付近に設置している。した
がって、装置本体５内部に温度変化があっても入力端子
３とセンサ４は、前記装置本体５の外側に設けられ概略
密閉された保護筐体１内部に同条件で収納されているた
め、入力端子３の冷接点とセンサ４との間で温度差を生
じることがない。また、温度測定装置外部の周囲温度が
変化しても、保護筐体１により入力端子３とセンサ４
は、装置外部と同程度に断熱されているので、入力端子
３の冷接点とセンサ４との間で温度差を生じることがな
く、正確な温度測定ができる。

【００２３】さらに、装置本体５内部からの熱の影響を
直接受けないように、装置本体５の外側に断熱材を介し
て保護筐体１を取りつけてその内部に入力端子３とセン
サ４を収納できれば、前記入力端子３と前記センサ４は
異なる保護筐体に収納するようにしてもかまわない。 (第４の発明の実施の形態)図４に、本発明による第４の
実施の形態である温度測定装置の概略図を示す。本装置
は、前記第３の実施形態の温度測定装置において、セン
サ４と入力端子３を格納している保護筐体１が、さらに
温度測定装置全体を収納している。したがって、前記第
３の実施形態と同様に、温度測定装置内部に温度変化が
あっても入力端子３とセンサ４は前記温度変化の影響を
受けず、また、温度測定装置外部の周囲温度が変化して
も、入力端子３、センサ４および、装置本体５が装置外
部と概略同程度に断熱されているので正確な温度測定が
できる。

【００２４】また、上記第１ないし第４の実施の形態に
おいて、温度測定装置を屋外等の光線あるいは赤外線量
の多い場所に設置して使用する場合には、光線や赤外線
の照射によって温度測定装置本体５および、保護筐体１
の内部温度が上昇することがある。このような温度の急
激な変化は正確な温度測定上望ましいことではない。そ
こで、保護筐体１および筐体７を構成する部材に熱線遮
断機能のある材料を用いたり、あるいは前記部材の表面
が熱戦遮断機能を有する物質でコーティングされている
材料を用いれば、保護筐体１および装置本体５内部の温
度の上昇を防ぐことができる。

【００２５】さらにまた、入力端子３とセンサ４を同一
の保護筐体１の内部に配置した場合（第２ないし第４の
実施の形態）でも、入力端子３の冷接点とセンサ４との
間に極微小の温度差が発生する場合がある。この不具合
を解消するためには、保護筐体１内部の空気を入力端子
３とセンサ４に直接当てることなく送風循環して、保護
筐体１内部の温度分布を均一にすると良い。

【００２６】また、保護筐体１内部の雰囲気を減圧状
態、望ましくは真空状態にすると、保護筐体１の外部の
周囲温度変化が、前記保護筐体１内に収納された入力端
子３やセンサ４に伝わり難くなる。その結果、入力端子
３の冷接点とセンサ４の温度差はさらになくなり、より
正確な温度測定ができる。

【００２７】また、上記第１ないし第４の実施の形態に
おいて、温度測定装置を屋内の光線あるいは赤外線量の
当たらないところに設置して使用する場合には、保護筐
体１の一部または全てを可視光に対して透明な材料を用
いることにより、入力端子３と熱電対２の接合状態や、
温度測定装置本体５の表示情報などを保護筐体１の外か
ら確認できるようになる。

【００２８】

【発明の効果】 以上説明してきたように、本発明によ
れば、入力端子３の冷接点と温度補償用センサ４におけ
る温度差の発生を極めて小さくできるので、被測定物の
温度を熱電対によって測定する温度測定装置において、
測定精度が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわる温度測定装置の第１の実施の
形態を示す概略図である。

【図２】本発明にかかわる温度測定装置の第２の実施の
形態を示す概略図である。

【図３】本発明にかかわる温度測定装置の第３の実施の
形態を示す概略図である。

【図４】本発明にかかわる温度測定装置の第４の実施の
形態を示す概略図である。

【符号の説明】

１ ・・・保護筐体 ２ ・・・熱電対 ３ ・・・入力端子 ４ ・・・温度補償用センサ ５ ・・・温度測定装置本体 ６ ・・・回路基板 ７ ・・・筐体

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定点の温度を検出する熱電対と、前記
   熱電対の測定温度を補償する温度センサと、前記熱電対
   を接続する入力端子と、前記入力端子と前記温度センサ
   とが接続されて入力端子の温度を補償する回路基板と、
   前記回路基板を収納して前記入力端子を外側に設けた筐
   体と、を具備する温度測定装置であって、前記入力端子
   を収納する第１の保護筐体を有することを特徴とする温
   度測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の温度測定装置であっ
   て、前記温度センサを収納する第２の保護筐体を有する
   ことを特徴とする温度測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の温度測定装置であっ
   て、前記第１の保護筐体と前記第２の保護筐体は同一の
   保護筐体であることを特徴とする温度測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３に記載の温度測定
   装置であって、前記第１の保護筐体または前記第２の保
   護筐体は、前記筐体と熱的に隔離して設置されているこ
   とを特徴とする温度測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項３に記載の温度測定
   装置であって、前記保護筐体は、前記筐体を収納するこ
   とを特徴とする温度測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５のいずれかに記載
   の温度測定装置であって、前記第１保護筐体または前記
   第２保護筐体は、その内部の温度分布を均一にする送風
   装置を具備することを特徴とする温度測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項５のいずれかに記載
   の温度測定装置であって、前記第１保護筐体または前記
   第２保護筐体の内部を減圧にする装置を具備することを
   特徴とする温度測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のいずれかに記載
   の温度測定装置であって、前記第１の保護筐体、前記第
   ２の保護筐体または前記筐体の、一部または全部が可視
   光に対して透明または半透明の部材で構成されているこ
   とを特徴とする温度測定装置。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれかに記載
   の温度測定装置であって、前記第１の保護筐体、前記第
   ２の保護筐体または前記筐体の、一部または全部が熱線
   遮断機能を有する部材で構成されていることを特徴とす
   る温度測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれかに記
    載の温度測定装置を具備する温度調節機器。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の温度調節機器を具
    備する金型温度調節装置。