JP2002214046A - Non-contact temperature sensor and infrared clinical thermometer therefor - Google Patents

Non-contact temperature sensor and infrared clinical thermometer therefor

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JP2002214046A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact temperature sensor capable of practically nullifying the effect of environmental temperature change against a non-contact temperature sensor and provide an infrared clinical thermometer capable of temperature measurement at a position approaching closer to a measuring object by installing the non-contact temperature sensor at the tip end of a probe. SOLUTION: The present non-contact temperature sensor is invented by considering a characteristic that the output voltage of a thermopile becomes always 0 when the temperatures of a thermopile and a measuring object are identical. It has a thermopile for measuring the relative temperature to the measuring object, a thermistor for measuring the temperature of the thermopile and a heating/cooling element for heating or cooling the temperature of the thermopile so as to zero the output of the thermopile. Also the infrared clinical thermometer is provided with a control measurement circuit for controlling the heating or cooling of the heating/cooling element, measuring and indicating the detection temperature of the thermistor at the time of 0 output of the thermopile.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は非接触で温度を測定するための温度センサー、並びに、それを用いた赤外線体温計に関するものである。 Temperature sensor for measuring the temperature present invention relates is a non-contact, and, to a infrared clinical thermometer using the same.

【0002】 [0002]

【従来の技術】図7および図8に示すように、従来の非接触型温度センサーAは、被測定物との相対温度を測定するためのサーモパイルBと、サーモパイルの温度を測定するためのサーミスタCとをキャンD内に内包した構造を有している。 As shown in Prior Art FIG. 7 and FIG. 8, a conventional non-contact type temperature sensor A, a thermistor for measuring the thermopile B for measuring the relative temperature of the object to be measured, the temperature of the thermopile and C has the encapsulated structure in the can D. サーモパイルBは、被測定物Eからの赤外線をキャンDの頂部に設けられた赤外線フィルタF Thermopile B includes an infrared filter F provided an infrared ray from the measurement object E to the top of the can D
を通して吸収することによって温度変化を生じる赤外線吸収膜Gと、それぞれ冷接点をヒートシンクHに接合され、温接点を赤外線吸収膜Gに接合された複数の熱電対Iとから構成されており、サーモパイルBの出力は複数の熱電対Iからの出力を合成したものとして現われる。 And an infrared absorption film G caused a temperature change by absorbing through, are bonded to each cold junction to a heat sink H, it is composed of a plurality of thermocouples I joined to the infrared absorbing film G a hot junction, the thermopile B the output of the appear as a composite of outputs from a plurality of thermocouples I.

【0003】このような非接触型温度センサーAは、被測定物の赤外線を吸収することにより生じる赤外線吸収膜Gの温度変化を熱電対Iのゼーベック効果により電気信号として取り出すことによって、基準温度となるヒートシンクHと被測定物E(図1参照)との間の温度の差を検出する。 Such a non-contact type temperature sensor A, by taking out as an infrared absorption film electrical signals by the Seebeck effect of a temperature change thermocouple I of G caused by absorbing infrared DUT, the reference temperature and the difference in temperature between the heat sink H and the object to be measured E (see FIG. 1) comprising detecting the. これと同時に、サーミスタBの抵抗値を測定して非接触型温度センサーA自体の温度を検出し、制御回路において、サーモパイルBによって計測された温度とサーミスタCで計測された温度を足す処理を行うことにより被測定物の温度を求めている。 At the same time, detects the temperature of the non-contact type temperature sensor A itself by measuring the resistance value of the thermistor B, the control circuit performs a process of adding the temperature measured by the measured temperature and the thermistor C by the thermopile B seeking the temperature of the object to be measured by.

【0004】このように構成された非接触型温度センサーAの赤外線吸収膜Gは、被測定物からの赤外線を吸収するだけでなく、キャンDの頭部の壁面から放射されている赤外線もまた吸収してしまう。 [0004] Infrared absorption film G of the thus constituted non-contact type temperature sensor A is not only absorbs infrared rays from the object to be measured, even infrared rays are radiated from the wall surface of the head portion of the can D it absorbs. 通常、キャンDの頭部の壁面は非接触型温度センサー自体の温度と同一の温度と理論上みなすこともできるが、実際には外部からの要因で急激な温度変化が与えられると、キャンDの頭部と赤外線吸収膜Gとの間に温度差が生じてしまい、結果として出力が過渡的に不安定になり、意図しない不要な電圧を出力してしまう。 Normally, the wall of the head portion of the can D can also be regarded on the non-contact type temperature sensor itself temperature same temperature and the theory and practice are given factor in sudden temperature change from the outside, the can D the temperature difference between the head and the infrared absorption film G is will occur, the resulting output becomes transiently unstable, resulting in output unintended unwanted voltage.

【0005】このため、従来の赤外線体温計では、図9 [0005] For this reason, conventional infrared clinical thermometer, 9
に示すように、赤外線吸収膜Gに温度変化が均一で緩やかに加わるように、非接触型温度センサーAを熱伝導度が良好な金属ホルダーJ内に設置し、さらに空気やプラスチック等の断熱部材K,Lで包み、そして、放射率が限りなく小さくなるように金メッキされた金属導波管M As shown, as the temperature change is applied to the uniform and gentle to the infrared absorbing film G, the non-contact type temperature sensor A placed in thermal conductivity in good metal holder J, further insulating member such as air or plastic K, wrapped in L, and, metal waveguide emissivity is gold plated to be smaller as possible M
を非接触型温度センサーAの前面に設け、被測定物Eよりの熱輻射の影響が小さくなるように構成する必要があった。 The provided on the front surface of the non-contact type temperature sensor A, it is necessary to configure such that the effect of thermal radiation from the object to be measured E decreases. また、冷接点温度補償用のセンサーとして用いられるサーミスタCは、熱電対Iの冷接点との間の熱結合が悪いと温度差を生じて正確な計測ができなくなるため、サーミスタCを同一のキャンD内に取り付け、冷接点とサーミスタとの熱結合度を高めるように構成していた。 Further, a thermistor C used as a sensor for cold junction temperature compensation, because generated a temperature difference heat bonding and poor between the cold junction of the thermocouple I make accurate measurement impossible, the same scan thermistor C mounted in D, it was constructed so as to increase the thermal coupling degree between the cold junction and the thermistor.

【0006】このような従来の赤外線体温計では、環境温度の上昇中、非接触型温度センサーAと被測定物Eとの間に金属導波管Mの長さ分の離間間隔があるため、非接触型温度センサーAと金属導波管Mの先端部との間に温度差を生じ、非接触型温度センサーAの温度が金属導波管Mの先端部の温度よりも低くなって正方向の誤差を生じていた。 [0006] In such a conventional infrared thermometer, because of the separation interval of the length of the metal waveguide M during the rising of the environmental temperature, the non-contact type temperature sensor A and the measurement object E, non cause temperature difference between the tip portion of the contact temperature sensor a and the metal waveguide M, noncontact temperature of the temperature sensor a is a metal waveguide M tip forward direction is lower than the temperature of the It had caused the error. また、環境温度の下降中は、金属導波管M In addition, during the environmental temperature drop is a metal waveguide M
の先端部の温度が非接触型温度センサーAの温度よりも低くなって負方向の誤差を生じる。 Resulting in the negative direction of the error is the temperature of the tip is lower than the temperature of the non-contact type temperature sensor A. このような誤差を少なくするため、非接触型温度センサーAを金属ホルダーJで包み込むことによって温度変化の影響を少なくすることが考えられるが、金属ホルダーJを用いることは製品の大型化を招弊することになり、寸法に対する製品上の限界があった。 Such for the small error, it is conceivable to reduce the influence of temperature changes by encasing the non-contact type temperature sensor A with a metal holder J, the use of the metal holder J is 招弊 enlargement of the product will be, there is a limit on the product for dimensions.

【0007】一方、サーモパイルBとサーミスタCからの各出力は、図10に示すような制御回路Nにおいて処理されているが、サーモパイルBからの出力は、特に体温測定の場合には極めて微弱であるため、信号処理が可能なレベルまで、使用するサーモパイルBの性能のバラツキに応じて予め校正されている増幅度で増幅(N1) On the other hand, the output from the thermopile B and thermistor C has been processed in the control circuit N as shown in FIG. 10, the output from the thermopile B is very weak particularly in the case of temperature measurement Therefore, the signal processing until the levels, amplified by amplification degree which is precalibrated in accordance with the variation in performance of the thermopile B used (N1)
されたのち、非直線出力を直線化するためにリニアライズ処理(N2)し、被測定物の放射率が異なることによる測定示度のズレを補正するための放射率補正(N3) After being, the non-linear output linearized treated (N2) to linearize, emissivity correction for correcting the deviation of the measured readings due to the emissivity of the object to be measured are different (N3)
が行われる。 It is carried out. サーミスタCからの出力もまた非直線であるため、リニアライズ処理(N4)が行われる。 Since the output from the thermistor C is also non-linear, linearized processing (N4) is performed. それぞれの処理が行われたサーモパイルBおよびサーミスタC Thermopile B and thermistor C for each treatment is performed
からの各出力は、サーモパイルBの出力とサーミスタC Each output from the output of the thermopile B thermistor C
の出力を加算(N5)したのち、温度換算(N6)され、その温度を表示器に表示(N7)することにより温度測定が行われている。 After the output has a plus (N5) of the temperature conversion (N6), temperature measurement has been performed by displaying (N7) and the temperature on the display.

【0008】このため、従来の赤外線体温計では、サーモパイルBおよびサーミスタCについて個々に校正を行わねばならなかった。 [0008] Therefore, in the conventional infrared thermometers, had to be performed to calibrate individually for thermopile B and thermistor C. 特に、サーミスタCはその製造メーカによって抵抗−温度特性のバラツキを小さな誤差範囲内に抑えたものが供給されているのに対し、サーモパイルBの出力電圧特性のバラツキは非常に大きく、体温計として使用するためには、黒体炉等の特殊な装置を用いて煩雑な温度校正作業を行わねばならないものであった。 In particular, the thermistor C is resisted by the manufacturer - while being supplied with that suppresses variation in the temperature characteristics within a small error range, variations in the output voltage characteristic of the thermopile B is very large, for use as a thermometer in were those must perform a complicated temperature calibration work using a special apparatus such as a blackbody furnace for.

【0009】 [0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、環境温度変化の影響を実質的にゼロ(0)にすることができる非接触型温度センサーを提供すると共に、その非接触型温度センサーをプローブの先端に装着することによって、被測定物により接近した位置で温度測定を行うことができる赤外線体温計を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a, as well as providing a non-contact type temperature sensor that can be the influence of environmental temperature changes substantially zero (0), the non-contact type temperature sensor by attaching to the tip of the probe is to provide an infrared thermometer which can measure temperature at a position closer to the object to be measured.

【0010】本発明の別の目的は、実質的にサーモパイルの校正作業を不要にし、サーミスタについて校正作業を行うだけで使用することができる非接触型温度センサーおよびそれを用いた赤外線体温計を提供することにある。 Another object of the present invention substantially eliminates the need for calibration work of the thermopile, provides a non-contact type temperature sensors and infrared clinical thermometer using the same can be used only to calibrate work on thermistor It lies in the fact.

【0011】 [0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、サーモパイルの温度と被測定物の温度とが同じであるとき、サーモパイルの出力電圧は常にゼロになるという特性に着目して発明されたものであり、本発明による非接触型温度センサーは、被測定物との相対温度を測定するためのサーモパイルと、サーモパイルの冷接点の温度を測定するためのサーミスタと、サーモパイルの冷接点を加熱または冷却するための加熱/冷却素子とを備えることによって上記課題を解決している。 The present invention SUMMARY OF THE INVENTION, when the temperature of the object to be measured of the thermopile is the same, the thermopile output voltage is always those invented by paying attention to the characteristic of becoming zero , the non-contact type temperature sensor according to the present invention, a thermopile for measuring the relative temperature of the object to be measured, and a thermistor for measuring the temperature of the thermopile cold junction, for heating or cooling the cold junctions of the thermopile It solves the above problems by providing a heating / cooling element.

【0012】サーモパイルの出力がゼロになるように加熱/冷却素子によってサーモパイルの冷接点を加熱または冷却する。 [0012] The output of the thermopile to heat or cool the cold junction of the thermopile by heating / cooling element to be zero. サーモパイルの出力がゼロということは、 That the output of the thermopile of zero,
サーモパイルの冷接点の温度が温接点の温度と等しいことであり、そのとき、サーモパイルの冷接点の温度を測定するサーミスタが検出した温度を被測定物の温度として扱うことができる。 And that the temperature of the thermopile cold junction is equal to the temperature of the hot junction, then can handle the temperature of the thermistor is detected to measure the temperature of the thermopile cold junction as the temperature of the object to be measured.

【0013】本発明による非接触型温度センサーはまた、サーモパイルの冷接点とサーミスタと加熱/冷却素子とを同一の熱伝達部材を介して熱的に一体化することもでき、これにより、サーミスタが測定すべきサーモパイルの冷接点の温度を正確に測定することができる。 [0013] Non-contact type temperature sensor according to the present invention also includes a thermopile cold junction and the thermistor and the heating / cooling element via the same heat transfer member can be integrated thermally, thereby, thermistor the temperature to be measured thermopile cold junction can be accurately measured. また、本発明による非接触型温度センサーは、加熱/冷却素子に熱電冷却半導体を応用したペルチェ素子を使用し、加熱/冷却素子の一方の可逆熱/冷接点を熱伝達部材に接合し、他方の可逆熱/冷接点をヒートシンクに接合することもできる。 The non-contact type temperature sensor according to the present invention uses a Peltier element using thermoelectric cooling semiconductor heating / cooling element, one of the reversible thermal / cold junction of the heating / cooling element is joined to the heat transfer member, the other the reversible heat / cold junction may be joined to a heat sink. 電流が流されたとき、熱伝達部材に接合された加熱/冷却素子の可逆熱/冷接点では発熱または熱吸収作用が生じ、熱伝達部材を介してサーモパイルの冷接点を加熱または冷却する一方、ヒートシンクに接合された加熱/冷却素子の可逆熱/冷接点では、前記と逆に、熱吸収または発熱作用が生じる。 When the current is made to flow, heat generation or heat absorption is a reversible heat / cold junction of the bonded heating / cooling element to the heat transfer member is caused, while heating or cooling the cold junctions of the thermopile via a heat transfer member, the reversible heat / cold junction of the heating / cooling element that is joined to a heat sink, the opposite, heat absorption or heat generation effect occurs. この加熱/ The heating /
冷却素子の加熱/冷却は電流の向きによって決定される。 Heating / cooling of the cooling element is determined by the direction of the current.

【0014】本発明による赤外線体温計は、上述した非接触型温度センサーと、非接触型温度センサーの加熱/ [0014] Infrared thermometer according to the present invention, a non-contact type temperature sensor described above, the non-contact type temperature sensor heating /
冷却素子の加熱/冷却作用を制御すると共にサーモパイルおよびサーミスタの出力を処理して測温表示するための制御測定回路とを備えており、そして、制御測定回路は加熱/冷却素子に通電することによってサーモパイルの冷接点を加熱または冷却し、サーモパイルの出力がゼロになったとき、サーミスタの検出温度を測定表示することにより前述した課題を解決している。 It controls the heating / cooling action of the cooling device and a control measurement circuitry for processing to temperature measuring display the output of the thermopile and the thermistor and the control measurement circuit by energizing the heating / cooling element heating or cooling the thermopile cold junction, when the output of the thermopile is zero, and solve the problems described above by measuring and displaying the temperature detected by the thermistor.

【0015】サーモパイルの冷接点を加熱または冷却して測温することは、環境温度の変化による影響を積極的にかつ確実に回避しており、これにより、従来におけるような金属管やセンサーフレーム等の環境温度の変化に対処する手段を必要とせず、それにより、測定プローブの先端に取り付けて使用することが可能になり、被測定物の温度を正確に測定することができる。 [0015] To temperature measurement by heating or cooling the thermopile cold junction, the influence of changes in the environmental temperature are avoided positively and reliably, thereby, as in the prior metal tube and sensors frames, etc. without requiring means to deal with changes in environmental temperature, thereby attached to the tip of the measuring probe makes it possible to use, it is possible to accurately measure the temperature of the object to be measured. また、サーモパイルは、その出力電圧特性に関係なく、出力がゼロであるか否かを判別するためだけに用いられているため、 Further, since the thermopile, which is used only for regardless of its output voltage characteristic, the output is determined whether or not zero,
サーモパイルについて黒体炉等の特殊な装置を用いた煩雑な温度校正作業を行う必要がなく、製造メーカによって保証された性能を有するサーミスタについて温度補正を行えばよい。 It is not necessary to perform a complicated temperature calibration operation using a special apparatus such as a blackbody furnace for thermopile may be performed temperature compensation for a thermistor having a guaranteed performance by the manufacturer.

【0016】本発明による赤外線体温計はまた、少なくとも加熱/冷却素子でサーモパイルの冷接点を加熱または冷却することによりサーモパイルの冷接点の温度が温接点の温度と等しくなったときと、加熱/冷却素子でサーモパイルの冷接点を冷却または加熱することによりサーモパイルの冷接点の温度が再び温接点の温度と等しくなったとき、制御測定回路がサーミスタの検出温度をそれぞれ測定し、それらの平均値を表示するように構成することもでき、これにより、測定誤差を最小に抑えることができる。 [0016] Infrared thermometer according to the present invention also includes the case where the temperature of the thermopile cold junction becomes equal to the temperature of the hot junction by heating or cooling the thermopile cold junction at least the heating / cooling element, the heating / cooling element in case the temperature of the thermopile cold junction becomes equal again the temperature of the hot junction by cooling or heating the thermopile cold junction, the control measurement circuit measures respective detection temperature of the thermistor, and display their average value it can also be configured to, thereby, it is possible to suppress the measurement error to a minimum. また、本発明による赤外線体温計は、熱電冷却半導体を応用したペルチェ素子を加熱/冷却素子として使用し、加熱/冷却素子に最初に通電する電流の向きを制御測定回路がサーモパイルの出力に応じて決定するようにも構成できる。 The infrared clinical thermometer according to the present invention, a Peltier element using thermoelectric cooling semiconductor used as a heating / cooling element, determined in accordance with the output control measuring circuit the direction of the current of the thermopile to initially energize the heating / cooling element the way can also be constructed. 通常、サーモパイルの冷接点の温度が環境温度(温接点の温度)よりも低いとき、サーモパイルの出力はマイナス(−)を示し、高いときにはプラス(+)を示す。 Usually, when the temperature of the thermopile cold junction is lower than the environmental temperature (temperature of the hot junction), the output of the thermopile is minus (-) indicates, shows a plus (+) when high. このため、測温開始時、サーモパイルの出力がマイナスのとき、制御測定回路は、加熱/ Therefore, during the temperature measurement start, when the output of the thermopile is negative, the control measurement circuit heating /
冷却素子がサーモパイルの冷接点を加熱するように加熱/冷却素子に電流を流し、サーモパイルの出力がプラスのとき、加熱/冷却素子がサーモパイルの冷接点を冷却するように加熱/冷却素子に逆方向の電流を流し、常にサーモパイルの出力がゼロになるように制御される。 Cooling element flowing a current to the heating / cooling element to heat the cold junction of the thermopile, when the output of the thermopile is positive, reverse to the heating / cooling element as heating / cooling element cools the cold junction of the thermopile flowing a current, always controlled so that the output of the thermopile is zero.

【0017】 [0017]

【発明の実施の形態】本発明の実施例による赤外線温度計は、図1に示すように、非接触型温度センサー1が体温計の本体を構成するプローブ2の先端部に設けられており、また、プローブ2の内部には後述する制御測定回路3(図4参照)が設けられている。 Infrared thermometer according to an embodiment of the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the non-contact type temperature sensor 1 is provided at the tip of the probe 2 constituting the thermometer body, also , the interior of the probe 2 control measurement circuit 3 (see FIG. 4) is provided, which will be described later. 本発明の非接触型温度センサー1は、図2および図3に示すように、被測定物Eとの間の相対温度を測定するためのサーモパイル10と、サーモパイル10の冷接点の温度を測定するための温度センサーとして機能するサーミスタ11と、サーモパイル10の冷接点を加熱または冷却するための加熱/冷却素子12とがキャン13の内部に配置されており、キャン13の頂部には赤外線フィルター13aが設けられている。 Non-contact type temperature sensor 1 of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, the thermopile 10 for measuring the relative temperature between the measurement object E, measures the temperature of the cold junction of the thermopile 10 a thermistor 11 functioning as a temperature sensor for a heating / cooling element 12 for heating or cooling the cold junctions of the thermopile 10 is arranged in the interior of the can 13, the infrared filter 13a to the top of the can 13 It is provided.

【0018】サーモパイル10は、赤外線フィルター1 [0018] The thermopile 10, an infrared filter 1
3aを通過した被測定物Eからの赤外線を受光することにより発熱する赤外線吸収膜14と、複数の熱電対15 An infrared absorption film 14 which generates heat by receiving infrared rays from the object to be measured E passing through the 3a, a plurality of thermocouples 15
とから構成される。 Composed of a. 各熱電対15はその温接点15aを赤外線吸収膜14にそれぞれ接合し、冷接点15bを熱伝達部材16にそれぞれ接合して設けられており、複数の熱電対15からの合成出力がサーモパイル10の出力として処理される。 Each thermocouple 15 is respectively joined to the hot junctions 15a to the infrared absorbing film 14, a cold junction 15b is provided by bonding the respective heat transfer member 16, the combined output from the plurality of thermocouples 15 of the thermopile 10 It is treated as an output.

【0019】サーミスタ11は熱伝達部材16に接合して設けられており、サーモパイル10の冷接点を構成する各熱電対15の冷接点15bの温度を熱伝達部材16 The thermistor 11 is the heat transfer member 16 is provided by bonding the heat transfer member temperature of the cold junctions 15b of the thermocouples 15 which constitutes the cold junction of the thermopile 10 16
を介して計測している。 It is measured through the. 加熱/冷却素子12は熱電冷却半導体を応用したペルチェ素子を複数個用いている。 Heating / cooling element 12 is using a plurality of Peltier element using thermoelectric cooling semiconductor. 各加熱/冷却素子12の2つの可逆熱/冷接点12a,1 Two reversible thermal / cold junction 12a of the heating / cooling element 12, 1
2bは、加熱/冷却素子12に通電したとき、一方の可逆熱/冷接点で発熱作用を生じると、他方の可逆熱/冷接点で熱吸収作用を生じる。 2b, when a current is passed to the heating / cooling element 12, the resulting heat generation effects on one of the reversible heat / cold junction, resulting in heat absorption by the other reversible thermal / cold junction. この可逆熱/冷接点での発熱または熱吸収作用は、加熱/冷却素子12に流される電流の向きによって決定される。 Heating or heat absorption in the reversible heat / cold junction is determined by the direction of current flowing in the heating / cooling element 12. 加熱/冷却素子12の可逆熱/冷接点12aおよび12bは、サーモパイル1 Reversible thermal / cold junction 12a and 12b of the heating / cooling element 12, a thermopile 1
0の冷接点およびサーミスタ11が接続される熱伝達部材16と、放熱または蓄熱用或いは熱吸収用部材としてのヒートシンク17とにそれぞれ接合されている。 A heat transfer member 16 to the cold junction and the thermistor 11 are connected to 0, it is respectively joined to the heat sink 17 as a radiator or heat storing or heat absorbing member. 赤外線吸収膜14と熱伝達部材16とヒートシンク17との各間は、相互に熱的な影響を受けないように熱絶縁材1 Infrared absorbing film 14 and Kakuma the heat transfer member 16 and the heat sink 17, the heat insulating material 1 so as not to undergo thermal effects mutually
8によって絶縁されている。 They are insulated from each other by 8.

【0020】サーモパイル10の温接点(15a)および冷接点(15b)は端子19a,19aを介して、サーミスタ11は端子19b,19bを介して、そして、 The hot junction (15a) and a cold junction of the thermopile 10 (15b) via a terminal 19a, 19a, the thermistor 11 via the terminal 19b, 19b, and,
加熱/冷却素子12の可逆熱/冷接点12aおよび12 Reversible thermal heating / cooling element 12 / cold junction 12a and 12
bは端子19c,19cを介してそれぞれ制御測定回路3に接続される。 b is connected to terminals 19c, 19c to the control measurement circuit 3 via.

【0021】制御測定回路3は、図4に示すように、サーモパイル10の出力を判別するためのコンパレータ2 The control measuring circuit 3, as shown in FIG. 4, a comparator 2 for determining the output of the thermopile 10
0と、コンパレータ20からの出力に応じて加熱/冷却素子12へ制御信号を送ると共に、サーモパイル10の出力がゼロになったときにサーミスタ11の検出温度を測定するためのマイクロコントローラ21と、サーミスタ11の抵抗値を温度値に換算するためのA/Dコンバータ22と、サーミスタ11の検出温度を表示するための表示器23とから構成されている。 0, and it sends a control signal to the heating / cooling element 12 in accordance with the output from the comparator 20, a microcontroller 21 for measuring the temperature detected by the thermistor 11 when the output of the thermopile 10 is zero, the thermistor the resistance value of 11 and the a / D converter 22 for converting the temperature value, and a display unit 23 for displaying the temperature detected by the thermistor 11.

【0022】次に、制御測定回路3の動作について図5 Next, the operation of the control measurement circuit 3 5
を参照して説明する。 With reference to the description. サーモパイル10の出力は、サーモパイル10の冷接点温度が温接点温度、すなわち、被測定物の温度よりも低いときにはプラスの値を示し、冷接点温度が温接点温度よりも高いときはマイナスの値を示し、そして、冷接点温度が温接点温度と等しいときに出力がゼロになる。 The output of the thermopile 10, the cold junction temperature hot junction temperature of the thermopile 10, i.e., when lower than the temperature of the object to be measured indicates a positive value, when the cold junction temperature is higher than the hot junction temperature a negative value shown, and output when the cold junction temperature is equal to the hot junction temperature is zero. コンパレータ20は、サーモパイル10の出力がプラスのときに「0」を出力し、マイナスのときに「1」を出力し、ゼロのとき、「0」から「1」または「1」から「0」に遷移する。 The comparator 20 outputs "0" when the output of the thermopile 10 is positive, and outputs "1" when negative, at zero, "0" to "1" or "1" from "0" to transition to. マイクロコントローラ21は、コンパレータ20の出力が「0」のとき、加熱/冷却素子12に加熱信号を送ってサーモパイル10の冷接点温度を上昇させ、コンパレータ20の出力が「1」のとき、加熱/冷却素子12に冷却信号を送ってサーモパイル10の冷接点温度を下降させる。 The microcontroller 21, when the output of the comparator 20 is "0", increasing the temperature in a cold junction on the thermopile 10 sends a heating signal to the heating / cooling element 12, when the output of the comparator 20 is "1", the heating / send cooling signal to the cooling device 12 lowers the temperature in a cold junction on the thermopile 10.

【0023】コンパレータ20の出力が「0」から「1」または「1」から「0」に遷移したとき、マイクロコントローラ21は、A/Dコンバータ22によって抵抗値から温度値に換算されたサーミスタ11の検出温度を読み取って表示器23に表示させる。 [0023] When a transition the output of the comparator 20 from "0" to "1" or from "1" to "0", the microcontroller 21, a thermistor 11, which is converted to a temperature value from the resistance value by the A / D converter 22 It reads the detected temperature is displayed on the display unit 23. ここにおいて、サーミスタ11の検出温度の読取は、コンパレータ20の出力が「0」から「1」または「1」から「0」 Here, the reading of the temperature detected by the thermistor 11 is "1" output from the "0" of the comparator 20 or a "1" from "0"
に遷移するときの1回のみであってもよいが、好ましくは、コンパレータ20の出力の「0」→「1」または「1」→「0」の遷移に対応して加熱/冷却素子12に加熱または冷却信号を送り、短時間のうちにコンパレータ20の出力の遷移を複数回行わせることによってサーミスタ11の検出温度のサンプリングを複数回行い、それらの平均値を算出して表示することにより、測定誤差をより小さくすることができる。 Transition may be only once when it in, preferably, "0" of the output of the comparator 20 → "1" or "1" → to correspond to the transition heating / cooling element 12 of the "0" heating or sends a cooling signal, performs a plurality of times sampling of the temperature detected by the thermistor 11 by causing multiple transitions of the output of the comparator 20 in a short time, by calculating and displaying the average value thereof, it can be further reduced measurement error.

【0024】測定開始時にサーモパイル10の冷接点温度と温接点とが同一または近似した値で変化するとき(例えば、真夏日等のように体温計が体温に等しいときに使用するような場合)、図6に示すように、コンパレータ20の出力が不安定となって「1」→「0」→ [0024] When the cold junction temperature and the hot junction of the thermopile 10 when the measurement start is changed in the same or similar values ​​(e.g., if the thermometer as hot day or the like as used when equal to body temperature), Fig. as shown in 6, the output of the comparator 20 becomes unstable "1" → "0" →
「1」→「0」を繰り返すことがあるが、コンパレータ20の出力のいずれかの遷移時にサーミスタ11の検出温度のサンプリングを行うことで温度を測定できる。 "1" → there may be repeated to "0", but can measure the temperature by performing a sampling of the temperature detected by the thermistor 11 at one of the transition of the output of the comparator 20. しかしながら、必要ならば、測温開始時に最初にコンパレータ20から出力された値、「0」または「1」に基づいて、加熱/冷却素子12に加熱または冷却信号を一定時間送ったのち、前述した測温作業を開始するように構成することもできる。 However, if necessary, initially output from the comparator 20 the value at the temperature measurement start, based on the "0" or "1", after the heating or cooling signal to the heating / cooling element 12 sent a certain time, the aforementioned It can also be configured to start the temperature measurement work. また、コンパレータ20の出力と加熱/冷却素子12に送られる加熱または冷却信号との関係を前述とは逆の関係で行うようにも構成できることは当業者にとって容易に理解されよう。 Also, the relationship between the heating or cooling signal is sent the output of the comparator 20 and the heating / cooling element 12 can also be configured to perform in reverse relation to the above will be readily apparent to those skilled in the art.

【0025】 [0025]

【発明の効果】本発明によれば、サーモパイルとサーミスタを一体化していることにより、サーモパイルの冷接点とサーミスタとの間の熱結合度を高めることができると共に、非接触型温度センサーを小型化することができる。 According to the present invention, by which integrated thermopile and the thermistor, compact with a non-contact type temperature sensor can be enhanced thermal coupling degree between the thermopile cold junction and the thermistor can do. また、加熱/冷却素子によりサーモパイルの冷接点を被測定物温度まで加熱または冷却して被測定物の温度を測定するため、非接触型温度センサーが外部の温度に影響されることはなく、それにより、非接触型温度センサーをプローブ最先端に取り付けた赤外線体温計に形成でき、被測定物により接近した位置で温度測定を行うことができる。 Further, since the thermopile cold junction by the heating / cooling element is heated or cooled to the measured object temperature to measure the temperature of the object to be measured, not the non-contact type temperature sensor is affected by external temperature, it Accordingly, the non-contact type temperature sensor can be formed on the infrared thermometer attached to a probe advanced, it is possible to measure the temperature at a position closer to the object to be measured. 加えて、サーモパイルの冷接点が被測定物温度になったときにサーミスタの検出温度を測定して表示できるため、相対的に大きなバラツキのあるサーモパイルを冷接点温度と被測定物温度とが同一であるか否かの判断手段としてのみ使用し、相対的にバラツキのないサーミスタに依存して被測定物の温度測定が行われることになり、温度校正作業を最小限に抑えることができる。 In addition, it is possible to display the measured temperature detected by the thermistor when the cold junction of the thermopile becomes DUT temperature, the thermopile with a relatively large variation in the same cold junction temperature and the measured object temperature use only as to whether or not determination means is, depending on the thermistor without relatively variations will be measuring the temperature of the object to be measured is performed, it is possible to minimize the temperature calibration work. また、サーミスタの検出温度のサンプリングを複数回行ってその平均値を表示することができるため、温度測定誤差を最小限にとどめることができる。 Further, it is possible to display the average value by performing a plurality of times sampling of the temperature detected by the thermistor, it is possible to minimize the temperature measurement error.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 本発明の実施例による赤外線温度計の概要を説明するための図である。 Is a diagram for explaining the outline of the infrared thermometer according to an embodiment of the present invention; FIG.

【図2】 本発明の実施例による非接触型温度センサーを示す部分斜視図である。 2 is a partial perspective view showing a non-contact type temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

【図3】 図2に示す非接触型温度センサーの断面図である。 3 is a cross-sectional view of a non-contact type temperature sensor shown in FIG.

【図4】 図2に示す非接触型温度センサーと共に用いられる制御測定回路のブロック図である。 4 is a block diagram of a control measurement circuit for use with a non-contact type temperature sensor shown in FIG.

【図5】 図4に示す制御測定回路における測定時の温度と出力の関係を説明するための図である。 5 is a diagram for explaining the temperature to output relationship at the time of measurement in the control measurement circuit shown in FIG.

【図6】 図4に示す制御測定回路におけるサーモパイルの冷接点温度と被測定物温度が同じような場合におけるコンパレータ出力を示す図である。 [6] cold junction temperature and the measured object temperature of the thermopile in the control measurement circuit shown in FIG. 4 is a diagram showing a comparator output when similar.

【図7】 従来の赤外線体温計に用いられる非接触型温度センサーを示す部分斜視図である。 7 is a partial perspective view showing a non-contact type temperature sensor used in the conventional infrared thermometer.

【図8】 図9に示す非接触型温度センサーの断面図である。 8 is a cross-sectional view of a non-contact type temperature sensor shown in FIG.

【図9】 従来の赤外線体温計の概要を説明するための図である。 9 is a diagram for explaining the outline of the conventional infrared thermometer.

【図10】 従来の赤外線体温計で用いられている制御回路のブロック図である。 Figure 10 is a block diagram of a control circuit used in the conventional infrared thermometer.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 非接触型温度センサー 2 プローブ 3 制御測定回路 10 サーモパイル 11 サーミスタ 12 加熱/冷却素子 12a,12b 可逆熱/冷接点 13 キャン 13a 赤外線フィルター 14 赤外線吸収膜 15 熱電対 15a 温接点 15b 冷接点 16 熱伝達部材 17 ヒートシンク 18 熱絶縁材 19a,19b,1 1 non-contact type temperature sensor 2 Probe 3 control measuring circuit 10 thermopile 11 thermistor 12 heating / cooling elements 12a, 12b reversible thermal / cold junction 13 canceller 13a infrared filter 14 the infrared absorbing film 15 thermocouple 15a hot junction 15b cold junction 16 heat transfer member 17 sink 18 thermally insulating material 19a, 19b, 1
9c 端子 20 コンパレータ 21 マイクロコントローラ 22 A/Dコンバータ 23 表示器 A 非接触型温度センサー B サーモパイル C サーミスタ D キャン E 被測定物 F 赤外線フィルタ G 赤外線吸収膜 H ヒートシンク I 熱電対 J 金属ホルダー K,L 断熱部材 M 金属導波管 N 制御回路 9c terminal 20 the comparator 21 the microcontroller 22 A / D converter 23 display A non-contact type temperature sensor B thermopile C thermistor D scan E DUT F infrared filter G infrared absorption film H sink I thermocouples J metal holder K, L adiabatic member M metal waveguide N control circuit

フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 FI テーマコート゛(参考) // G01K 1/20 G01K 7/12 Z Of the front page Continued (51) Int.Cl. 7 identification mark FI theme Court Bu (Reference) // G01K 1/20 G01K 7/12 Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 被測定物との相対温度を測定するためのサーモパイルと、サーモパイルの冷接点の温度を測定するためのサーミスタと、サーモパイルの冷接点を加熱または冷却するための加熱/冷却素子とを備えていることを特徴とする非接触型温度センサー。 1. A and thermopile for measuring the relative temperature of the object to be measured, and a thermistor for measuring the temperature of the thermopile cold junction, a heating / cooling device for heating or cooling the cold junctions of the thermopile non-contact type temperature sensor, characterized in that it comprises a.
  2. 【請求項2】 サーモパイルの冷接点とサーミスタと加熱/冷却素子とは同一の熱伝達部材を介して熱的に一体化されていることを特徴とする請求項1に記載の非接触型温度センサー。 2. A non-contact type temperature sensor according to claim 1, characterized in that it is thermally integrated via the same heat transfer member from the thermopile cold junction and the thermistor and the heating / cooling element .
  3. 【請求項3】 加熱/冷却素子は熱電冷却半導体を応用したペルチェ素子であり、加熱/冷却素子の一方の可逆熱/冷接点は熱伝達部材に接合され、他方の可逆熱/冷接点はヒートシンクに接合されていることを特徴とする請求項2に記載の非接触型温度センサー。 3. A heating / cooling element is a Peltier element using thermoelectric cooling semiconductor, one of the reversible thermal / cold junction of the heating / cooling element is joined to the heat transfer member, the other reversible thermal / cold junction heatsink non-contact type temperature sensor according to claim 2, characterized in that it is joined to.
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3に記載の非接触型温度センサーと、非接触型温度センサーの加熱/冷却素子の発熱/熱吸収作用を制御すると共にサーモパイルおよびサーミスタの出力を処理して測温表示するための制御測定回路とを備え、制御測定回路は加熱/冷却素子に通電することによってサーモパイルの冷接点を加熱または冷却し、サーモパイルの出力がゼロ(0)になったとき、サーミスタの検出温度を測定表示することを特徴とする赤外線体温計。 4. A process as contactless temperature sensor according to claim 1, 2 or 3, the output of the thermopile and the thermistor controls the heating / heat absorbing action of the heating / cooling device of the non-contact type temperature sensor and a control measurement circuit for measuring the temperature display Te, the control measurement circuit heating or cooling the cold junctions of the thermopile by energizing the heating / cooling element, when the output of the thermopile is zero (0), infrared thermometer characterized by measuring and displaying the temperature detected by the thermistor.
  5. 【請求項5】 制御測定回路は、少なくとも加熱/冷却素子でサーモパイルの冷接点を加熱または冷却することによりサーモパイルの冷接点の温度が温接点の温度と等しくなったときと、加熱/冷却素子でサーモパイルの冷接点を冷却または加熱することによりサーモパイルの冷接点の温度が再び温接点の温度と等しくなったときにサーミスタの検出温度をそれぞれ測定し、それらの平均値を表示することを特徴とする請求項4に記載の赤外線体温計。 5. A control measurement circuit and when the temperature of the thermopile cold junction becomes equal to the temperature of the hot junction by heating or cooling the thermopile cold junction at least the heating / cooling element, the heating / in cooling element the temperature detected by the thermistor was measured respectively when the temperature of the thermopile cold junction becomes equal again the temperature of the hot junction by cooling or heating the thermopile cold junction, and displaying the average value thereof infrared thermometer according to claim 4.
  6. 【請求項6】 加熱/冷却素子は熱電冷却半導体を応用したペルチェ素子であり、制御測定回路はサーモパイルの出力に応じて加熱/冷却素子に最初に通電する電流の向きを決定することを特徴とする請求項4または5に記載の赤外線体温計。 6. The heating / cooling element is a Peltier element using thermoelectric cooling semiconductor, the control measurement circuit and characterized by determining the direction of the current supplied first to the heating / cooling device according to the thermopile output infrared thermometer according to claim 4 or 5,.
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