JP2005345471A - 熱電対およびその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した測定信号を得られる熱電対を提供する。
【解決手段】 熱電対１０は、異なる金属から成る２本のワイヤ１４および１６を有している。ワイヤ１４および１６は、第１の向きに延びている。それらの端部２２および２４において、ワイヤ１４および１６は、互いに接触し、測定点２６を形成している。測定信号が悪影響を受けることを防止すべく、端部２２および２４は、第１の向きに対して曲げられている。このことは、熱電対１０の配置において、測定点２６が熱電対１０の最下点に位置しないことを可能にする。
【選択図】 図１

Description

熱電対は一般に知られており、多くの工業的処理ならびにこれら処理に特化されたデバイスにおいて温度の測定および／または制御のために用いられている。

熱電対は一般に異なる金属から成り、第１の向きに延びると共にそれらの端部が測定点において互いに接触した２本のワイヤを有している。この測定点は専門分野においては「接合部（ジャンクション）」と呼ばれ、この用語は本明細書において以後用いる。ワイヤの他端は測定機器の端子に接続可能である。熱溶接された接合部が加熱されると、端部間に弱小電圧が測定されるが、これはゼーベック効果として知られている。

このゼーベック効果は、２つの要因、即ち、接合部と端子におけるペルチェ電圧の発生と、温度変化の結果としてのワイヤ中におけるトムソン電圧の発生とから成る。ワイヤは通常、保護スリーブを備えた熱電対ロッドに収容されている。ジャンクションは保護キャップ内部に収容されてもよい。この種の保護はまた、温度変化に即した素早い反応を得る目的により、省略可能である。

熱電対の１つの用途は、空調により食品を処理するための装置、特にオーブンにおける温度の測定および制御である。このタイプの装置は、一般に、処理されるべき製品の入口および処理された製品の出口を備えたハウジングと、製品を入口から出口に搬送するために設けられたコンベア装置とを有している。処理装置内を搬送される間に、製品は、高温および／または蒸気などの調整空気に晒される。この参考として、例えば、特許文献１がある。調整空気は、適当な方法、例えば熱交換器を用いて用意され、ファンを用いて装置内を循環される。

前述した特許出願によるオーブンの一実施例においては、１つまたはそれ以上の熱電対がオーブン室内に縦に配置され、オーブンのフードから吊下されており、そのハウジングは、樋（trough）とフードとから成っている。オーブンの使用時、熱電対は、オーブン空間における温度を測定する。その測定信号は、オーブン内の温度を制卸するために用いられる。

著しい変動、特に、急激な低下の後に時間をおいて起こる急激な上昇が、熱電対の測定信号に生じることが今までに見出されている。このことは、温度制卸における継続的な変動と、オーブン空間における温度の所望処理温度からの比較的増大したズレとを招来する。この現象は、揮発点よりも高温または少なくとも等しい約１５０℃以下の適度な温度状態下の、特に、約８０℃から揮発点までの、高湿なオーブン雰囲気内で観察される。

ＥＰ−Ａ−０９５３２８６

本発明の目的は、１つまたはそれ以上の上記問題点を排除することである。

とりわけ、本発明の目的は、より安定した測定信号を得られる熱電対、特に、調整された空気で食品を処理するための処理装置において用いるための熱電対を提供することである。

本発明のさらなる目的は、特に、調整された空気で食品を処理するための、一定した処理温度を維持するための熱電対に基づく温度制卸器を持つこの種の処理装置、特に、オーブンを提供することである。

本発明によれば、明細書序文で述べた種類の熱電対において、端部が前記第１の向きに対して曲げられていることを特徴とする。

この装置は、処理スペースの内部に存在する水蒸気が局所、特に熱電対上で凝縮液化し、熱電対の下端で水滴の形態で溜まることの発見に基づいている。換言すれば、水滴は、従来の形状を持つ縦に配置された熱電対の場合に接合部が位置する場所に溜まる。この状況では、熱電対は、空気の温度よりもむしろ、水滴の温度を測定している。この水滴は、測定信号の降下をもたらす。この測定信号に対して、温度制卸器は、測定信号を予め定められた所望の温度値に合わせようとして装置により多くの熱を与える。時間が経つと、水滴は下端から落下し、熱電対はオーブン空間中での正確な温度を再び測定するものの、この温度は、加熱の結果であり、ある意味所望の温度よりも高温にまで上昇したものである。この結果、温度制卸器は、装置に対して加熱不足になるであろう。水滴の形成と温度制御器への影響のこの過程は、絶えず繰り返されると共に、温度信号中に記録として残る悪影響を、温度変動に伴って引き起こす。

本発明による熱電対においては、金属ワイヤの両端、それ故、接合点が、第１の向き（長手方向）に対して曲げられている。このことは、接合点が熱電対の最下点よりも長くならないように熱電対が位置付けられるであろうことを可能にする。接合点上で凝縮、液化する水滴は全て、最下点に直接流れ、この結果、水滴の測定信号への影響は少ないか、影響しない。このことは、より安定した測定信号を、そして、温度制御システムにおいて使用された際にはより一定な温度を、もたらす。このことはまた、調整された空気の湿度が変動し易い場合、例えば、様々な質の蒸気を用いるときにも適用される。

両端は、有利には、９０度の角度を介して曲げられる。

端部は、前記第１の向きとは反対の向きに延びることが好ましい。この好ましい実施例において、縦配置の熱電対の場合には、接合点は、２本のワイヤが通常第１の向きにおいて互いに平行に配置されている熱電対ロッドに対して約１８０度の角度を介して曲げられる。それ故、接合点は、上方に転位し、測定点が熱電対の最下点に位置しなくなり、全ての水滴は測定信号に悪影響しなくなる。水平配置時にも、熱電対は、測定点が最下点に位置しないように、位置付け可能である。

さらなる実施例において、熱電対、特に熱電対ロッドは、測定点を蒸気からシールドするための保護キャップを備えている。熱電対ロッド上に凝縮液化したり、このロッドに落下する水滴は全て、保護キャップによって迂回され、あらゆる状況下で接合点に到達することが不可能である。

本発明による熱電対は、標準的な金属の組み合わせを持つ専門業界で知られているあらゆるタイプであってもよい。本発明による熱電対を備えた温度測定装置は、基準（standard reference）回路またはプログラムならびに／もしくは補償回路またはプログラムを有していてもよい。さらなる態様によれば、本発明は、食品を調整された空気で処理する特にオーブンといった装置において温度を制御するための、本発明による熱電対の用途に関する。本発明によるこの用途においては、従来技術の前述した問題は生じず、安定した処理温度が達成される。

本発明のさらなる態様は、少なくとも１個の本発明による熱電対を備えた、調整された空気で食品を処理するための特にオーブンといった装置に関する。特にオーブンといった本装置は、特に鶏肉片等の食肉製品やハンバーガ等の食肉製品から作られる製品などといった食品をベーキング、ロースト、または調理（あるいは、加熱されたおよび／または多湿の空気を用いるその他の処理）をするための装置であって、一般に、従来技術に関する考察で既に示したように、処理されるべき製品の入口および処理済みの製品の出口を備えた任意の２以上の部分から成るハウジングを有している。コンベアは、製品を、入口から出口に向かって、それぞれ専用の温度測定、制御システムを備えた複数の領域に分割されていてもよい処理空間中を、搬送する。コンベアは、直線形状であってもよく、また、トンネルオーブン（tunnel oven）で使用されるのであれば、螺旋形状であってもよい。雰囲気の制御は、本発明による１つまたは複数の熱電対を除いて、周知の方法でなされ得る。好ましい実施例は、少なくとも本発明による熱電対がハウジングの屋根、特にその取り外し可能なキャップから吊下されている螺旋状のコンベアを備えたオーブンに関する。

以下、添付の図面を参照して、本発明を説明する。図１および図２は、本発明による熱電対を模式的に示している。全体が参照符号１０で示された熱電対は、耐熱かつ非導電材料から成る熱電対ロッド１２を有しており、そこでは、２本のワイヤ１４および１６が、熱電対ロッド１２の長手方向に、互いに平行に配置されると共に絶縁されている。ワイヤ１４および１６は、異なる金属から成っている。一端部１８および２０において、ワイヤは、関連付けられた測定装置の一般的な銅端子に接続可能である。他端部２２および２４は、互いに接触して接合部２６、即ち、測定点を形成している。熱電対ロッド１２は、ワイヤ１４および１６を、それらの端部１８および２０から接合部２６近傍までの間に亘ってシールドしている。接合部２６は、シールドされておらず、温度を測定しようとする雰囲気に直接に接触している。この熱電対１０においては、ワイヤの端部２２および２４は、１８０度に曲げられており、このため、接合部２６は、参照番号３０で示された最下点上方に位置する。使用中に熱電対１０の下端に蓄積する凝縮液化による水滴は、この最下点まで流れた後に、いつしか滴り落ちる。したがって、これら水滴は、熱電対１０のからの測定信号に悪影響し得ない。使用中に熱電対上に凝縮液化して下方に流れる水蒸気の水滴から接合部２６ならびにワイヤ端２２および２４をシールドする保護キャップ３２は、接合部２６上方の熱電対ロッド１２の下端に備えられている。これは、測定信号への悪影響の危険性をさらに減少させる。

図３は、本発明によるオーブンの図式的な実施例を示している。オーブン４０は、脂肪や水滴などを集めるための樋４４を有するハウジングと、キャップ４６とを有している。キャップ４６には、食品の入口４８および出口４９としての複数の開口または切欠がある。コンベア５０は、入口４８からハウジング４２によって規定されたオーブン空間５２を経て出口４９まで延びている。本例では、コンベア５０は、例えばグリルベルト（grill belt）と呼ばれる、食品（図示せず）を受容するように設計され、少なくとも１本の中央柱５３によって駆動される無限軌道コンベアベルトである。コンベア５０は、第１の領域５４中を入口４８から上方に延び、柱５３の上側においてオーブン空間を横断し、そして第２の領域５６中を出口４９に向かって下方に続いた螺旋コンベア軌道を通っている。１つのみ図式的に示された、キャップ４６の頭部における複数の熱交換器５８は、複数のファン６０（これらの１つのみ図示）の助けによって柱５３の内部から複数の排気口６１を通してコンベア５０上の食品上方を循環されるオーブン雰囲気を空調することに、関与する。領域５４および５６それぞれにおいて、雰囲気は、特定の温度および／または湿度レベルに、例えば噴霧手段６２によって設定可能である。図示された実施例において、図式的に描かれた本発明による複数の熱電対１０は、温度制御の目的のために備えられる。即ち、熱電対は、キャップ４６の底部から柱５３内に縦向きに吊下される。

本発明による熱電対の実施例を示す図である。 本発明による熱電対の実施例を示す図である。 本発明によるオーブンの実施例を示す図である。

符号の説明

１０ 熱電対
１２ 熱電対ロッド
１４、１６ ワイヤ
１８、２０ 一端部（端部）
２２、２４ 他端部（端部）
２６ 接合部
３０ 最下点
３２ 保護キャップ
４０ オーブン
４４ 樋
４６ キャップ
４８ 入口
４９ 出口
５０ コンベア
５２ オーブン空間
５３ 中央柱（柱）
５４ 第１の領域
５６ 第２の領域
５８ 熱交換器

Claims (5)

1. 異なる金属から成り、第１の向きに延在し、各端部である測定点において互いに接触した２本のワイヤを有する熱電対において、前記端部（２２、２４）は、前記第１の向きに対して曲げられていることを特徴とする熱電対。
2. 前記端部（２２、２４）は、前記第１の向きとは反対の向きに延在している請求項１に記載の熱電対。
3. 前記測定点（２６）を蒸気からシールドするための保護キャップを備えている請求項１に記載の熱電対。
4. 食品を調整された空気で処理するための装置、特にオーブン（４０）において温度を制御するための請求項１及至３のいずれか１つに記載の熱電対（１０）の用途。
5. 請求項１及至３のいずれか１つに記載の熱電対（１０）を少なくとも１つ有する、食品を調整された空気で処理するための特にオーブン（４０）といった装置。
   

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