JP2007057430A - Contact-type thermometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2種の金属線が接合部で接合された熱電対によって被測温体表面の温度を測定する接触式温度計に関するものである。 The present invention relates to a contact-type thermometer that measures the temperature of a surface to be measured by a thermocouple in which two types of metal wires are joined at a joint.
従来から、2種の金属線が接合部で接合された熱電対によって被測温体表面の温度を測定する接触式温度計に対して高精度化の要求があり、種々の提案がなされている。例えば、弾性板の両端を接続して形成した環状弾性部材に、両端に支持バーを設けた接触板を固定し、更に前記環状弾性部材と接触板との間に感温部(=熱電対)を配置し、前記環状弾性部材の前記接触板が取付けられている部分と反対側を支持体に保持させ、更に前記支持バーを、前記接触板が接触する被測温体に平行するようにホルダーに開口した長孔からなるガイド孔内に遊嵌させ、前記環状弾性部材をやや偏平になるように弾性変形させた状態で、前記接触板の背面に弾性力を作用させて支持するようにした接触式温度計が開示されている(特許文献1参照)。
上記の接触式温度計では、環状(原形が円形)に形成した弾性部材を押圧してやや偏平になるように弾性変形させた状態で接触板をガイド孔を介して支持させているので、接触板が移動する物体の表面に接触して横移動されようとしても、弾性部材の側部に反向きに形成される曲面に発生する弾性力によってこの接触板を元の位置に保持するように作用し、しかもこの接触板の中央部分を常時、被測温体側に膨出するように凸状に押圧するので、移動する物体の表面に感温部を正確に押付けることができ、その結果、その温度を正確に測定することができる。 In the above contact-type thermometer, the contact plate is supported through the guide hole in a state in which the elastic member formed in an annular shape (original shape is circular) is pressed and elastically deformed to be slightly flat. Even if it is intended to move laterally in contact with the surface of the moving object, it acts to hold the contact plate in its original position by the elastic force generated on the curved surface formed in the opposite direction on the side of the elastic member. In addition, since the central portion of the contact plate is always pressed in a convex shape so as to bulge toward the temperature-measured body, the temperature-sensing portion can be accurately pressed against the surface of the moving object. The temperature can be measured accurately.
しかしながら、被測温体表面と接している感温部(熱電対)等を介して被測温体からの熱伝導による放熱量が無視できないため、接触式温度計を被測温体表面に圧接する際に被測温体表面の温度の低下を招き、測定誤差が発生する場合がある。 However, the amount of heat dissipated due to heat conduction from the temperature-measuring body cannot be ignored via the temperature sensing part (thermocouple) etc. that is in contact with the surface of the temperature-measurement body. In doing so, the temperature of the surface of the temperature object to be measured may be lowered, resulting in a measurement error.
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、被測温体表面の温度を高精度に測定する接触式温度計を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a contact-type thermometer that measures the temperature of the surface of the object to be measured with high accuracy.
請求項1に記載の接触式温度計は、2種の金属線が接合部で接合された熱電対と、前記熱電対を支持する支持部材とを備え、前記支持部材が、前記熱電対を被測温体表面に圧接する当接部位を有し、この当接部位に、前記熱電対の接合部から所定長分の範囲である測温部位を位置させて支持することを特徴としている。
The contact thermometer according to
上記の構成によれば、熱電対を支持する支持部材が、熱電対を被測温体表面に圧接する当接部位を有し、この当接部位に、熱電対の接合部から所定長分の範囲である測温部位が位置されて支持されるため、測温部位が確実に被測温体表面に圧接され、被測温体表面の温度が高精度に測定される。 According to said structure, the supporting member which supports a thermocouple has a contact part which press-contacts a thermocouple to the surface of a to-be-measured body, and this contact part is a predetermined length from the junction part of a thermocouple. Since the temperature measurement part which is the range is located and supported, the temperature measurement part is reliably pressed against the surface of the temperature measurement object, and the temperature of the surface of the temperature measurement object is measured with high accuracy.
請求項2に記載の接触式温度計は、前記熱電対が、各金属線が所定径以下であることを特徴としている。 The contact-type thermometer according to claim 2 is characterized in that each thermocouple of the thermocouple has a predetermined diameter or less.
上記の構成によれば、熱電対の各金属線が所定径以下であるため、熱電対の各金属線を介して被測温体から放熱される熱量が軽減され、被測温体表面の温度が更に高精度に測定される。 According to said structure, since each metal wire of a thermocouple is below a predetermined diameter, the quantity of heat radiated | emitted from a to-be-measured body through each metal wire of a thermocouple is reduced, and the temperature of the to-be-measured body surface Is measured with higher accuracy.
請求項3に記載の接触式温度計は、前記熱電対が、各金属線が低熱伝導率の材料からなることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, the thermocouple is characterized in that each metal wire is made of a material having low thermal conductivity.
上記の構成によれば、熱電対の各金属線が低熱伝導率の材料からなるため、熱電対の各金属線を介して被測温体から放熱される熱量が更に軽減され、被測温体表面の温度が更に高精度に測定される。 According to the above configuration, since each metal wire of the thermocouple is made of a material having low thermal conductivity, the amount of heat radiated from the temperature-measured body via each metal wire of the thermocouple is further reduced, and the temperature-measured body The surface temperature is measured with higher accuracy.
請求項4に記載の接触式温度計は、前記熱電対が、クロメル−アルメルであることを特徴としている。 The contact-type thermometer according to claim 4 is characterized in that the thermocouple is chromel-alumel.
上記の構成によれば、熱電対がクロメル−アルメルであるため、各金属線が低熱伝導率である熱電対が実現される。 According to said structure, since a thermocouple is a chromel-alumel, the thermocouple whose each metal wire is low thermal conductivity is implement | achieved.
請求項5に記載の接触式温度計は、前記測温部位の各金属線が渦巻き状に形成されていることを特徴としている。 The contact-type thermometer according to claim 5 is characterized in that each metal wire of the temperature measuring portion is formed in a spiral shape.
上記の構成によれば、測温部位の各金属線が渦巻き状に形成されているため、測温部位を支持する当接部位の面積が削減され、接触式温度計が小型化され得る。 According to said structure, since each metal wire of a temperature measurement part is formed in the spiral shape, the area of the contact part which supports a temperature measurement part can be reduced, and a contact-type thermometer can be reduced in size.
請求項6に記載の接触式温度計は、前記支持部材が、断熱材からなることを特徴としている。 The contact-type thermometer according to claim 6 is characterized in that the support member is made of a heat insulating material.
上記の構成によれば、支持部材が断熱材からなるため、測温部位を支持する支持部材を介して被測温体から放熱される熱量が更に軽減され、被測温体表面の温度が更に高精度に測定される。 According to said structure, since a supporting member consists of a heat insulating material, the amount of heat radiated | emitted from a to-be-measured body through the supporting member which supports a temperature-measurement part is further reduced, and the temperature of to-be-measured body surface further Measured with high accuracy.
請求項7に記載の接触式温度計は、前記測温部位を挟んで前記当接部位と対向する側に貼付され、高熱伝導性の材料からなるシート状部材を備えることを特徴としている。 The contact-type thermometer according to claim 7 is provided with a sheet-like member made of a material having high thermal conductivity, which is affixed to a side facing the contact part with the temperature measurement part interposed therebetween.
上記の構成によれば、高熱伝導性の材料からなるシート状部材が、測温部位を挟んで当接部位と対向する側に貼付されているため、被測温体表面の熱がシート状部材を介して効率的に測温部位に伝達され、被測温体表面の温度が更に高精度に測定される。 According to the above configuration, since the sheet-like member made of a material having high thermal conductivity is attached to the side facing the contact part across the temperature measurement part, the heat of the surface of the temperature-measured body is the sheet-like member. Is efficiently transmitted to the temperature-measuring site, and the temperature of the surface of the temperature-measuring object is measured with higher accuracy.
請求項8に記載の接触式温度計は、前記支持部材及びシート状部材の少なくとも一方が弾性を有することを特徴としている。 The contact-type thermometer according to claim 8 is characterized in that at least one of the support member and the sheet-like member has elasticity.
上記の構成によれば、支持部材及びシート状部材の少なくとも一方が弾性を有するため、被測温体表面とシート状部材との接触面積が増大し、被測温体表面の熱がシート状部材を介して更に効率的に測温部位に伝達され、被測温体表面の温度が更に高精度に測定される。 According to said structure, since at least one of a support member and a sheet-like member has elasticity, the contact area of a to-be-measured body surface and a sheet-like member increases, and the heat | fever of the to-be-measured body surface heats a sheet-like member The temperature is more efficiently transmitted to the temperature-measuring region via the temperature sensor, and the temperature of the surface of the temperature-measuring object is measured with higher accuracy.
請求項9に記載の接触式温度計は、前記シート状部材が、シリコーンゴムからなることを特徴としている。 The contact-type thermometer according to claim 9 is characterized in that the sheet-like member is made of silicone rubber.
上記の構成によれば、シート状部材がシリコーンゴムからなるため、高熱伝導性であり、且つ、弾性を有するシート状部材が容易に実現される。 According to said structure, since a sheet-like member consists of silicone rubber, a highly heat-conductive and elastic sheet-like member is easily implement | achieved.
請求項1に記載の発明によれば、熱電対を支持する支持部材が、熱電対を被測温体表面に圧接する当接部位を有し、この当接部位に、熱電対の接合部から所定長分の範囲である測温部位が位置されて支持されるため、測温部位が確実に被測温体表面に圧接され、被測温体表面の温度を高精度に測定できる。 According to the first aspect of the present invention, the support member that supports the thermocouple has an abutting portion that presses the thermocouple against the surface of the temperature-measured body. Since the temperature measurement part which is the range for the predetermined length is positioned and supported, the temperature measurement part is reliably pressed against the surface of the temperature measurement object, and the temperature of the temperature measurement object surface can be measured with high accuracy.
請求項2に記載の発明によれば、熱電対の各金属線が所定径以下であるため、熱電対の各金属線を介して被測温体から放熱される熱量が軽減され、被測温体表面の温度を更に高精度に測定できる。 According to invention of Claim 2, since each metal wire of a thermocouple is below a predetermined diameter, the calorie | heat amount radiated | emitted from a to-be-measured body through each metal wire of a thermocouple is reduced, and temperature to be measured The temperature of the body surface can be measured with higher accuracy.
請求項3に記載の発明によれば、熱電対の各金属線が低熱伝導率の材料からなるため、熱電対の各金属線を介して被測温体から放熱される熱量が更に軽減され、被測温体表面の温度を更に高精度に測定できる。
According to the invention of
請求項4に記載の発明によれば、熱電対がクロメル−アルメルであるため、各金属線が低熱伝導率である熱電対を実現できる。 According to the invention described in claim 4, since the thermocouple is chromel-alumel, it is possible to realize a thermocouple in which each metal wire has low thermal conductivity.
請求項5に記載の発明によれば、測温部位が各金属線が渦巻き状に形成されているため、測温部位を支持する当接部位の面積が削減され、接触式温度計を小型化できる。 According to the invention described in claim 5, since each metal wire is formed in a spiral shape in the temperature measuring portion, the area of the contact portion supporting the temperature measuring portion is reduced, and the contact thermometer is downsized. it can.
請求項6に記載の発明によれば、支持部材が断熱材からなるため、測温部位を支持する支持部材を介して被測温体から放熱される熱量が更に軽減され、被測温体表面の温度が更に高精度に測定される。 According to the sixth aspect of the present invention, since the support member is made of a heat insulating material, the amount of heat radiated from the temperature-measured body through the support member that supports the temperature measurement site is further reduced, and the surface of the temperature-measurement body Is measured with higher accuracy.
請求項7に記載の発明によれば、高熱伝導性の材料からなるシート状部材が、測温部位を挟んで当接部位と対向する側に貼付されているため、被測温体表面の熱がシート状部材を介して効率的に測温部位に伝達され、被測温体表面の温度を更に高精度に測定できる。 According to the invention described in claim 7, since the sheet-like member made of a material having high thermal conductivity is attached to the side facing the contact part across the temperature measurement part, the heat of the surface to be measured is measured. Is efficiently transmitted to the temperature measuring part via the sheet-like member, and the temperature of the surface of the temperature-measured body can be measured with higher accuracy.
請求項8に記載の発明によれば、支持部材及びシート状部材の少なくとも一方が弾性を有するため、被測温体表面とシート状部材との接触面積が増大し、被測温体表面の熱がシート状部材を介して更に効率的に測温部位に伝達され、被測温体表面の温度を更に高精度に測定できる。 According to the invention described in claim 8, since at least one of the support member and the sheet-like member has elasticity, the contact area between the surface of the temperature-measured body and the sheet-like member is increased, and the temperature of the surface of the temperature-measured body is increased. Is more efficiently transmitted to the temperature measuring part via the sheet-like member, and the temperature of the surface of the temperature-measured body can be measured with higher accuracy.
請求項9に記載の発明によれば、シート状部材がシリコーンゴムからなるため、高熱伝導性であり、且つ、弾性を有するシート状部材を容易に実現できる。 According to the invention described in claim 9, since the sheet-like member is made of silicone rubber, a sheet-like member having high thermal conductivity and elasticity can be easily realized.
図1は、本発明に係る接触式温度計の一例を示す斜視図である。図2は、図1に示す接触式温度計の底面図及び側面図である。以下、図1、2を参照しつつ、接触式温度計の構成を説明する。接触式温度計1は、2種の金属線が接合部MPで接合された熱電対11と、熱電対11の測温部位113を平面状の当接部位131において支持する支持部材13と、支持部材13の一端を係止する筒状体12と、測温部位113を挟んで当接部位131と対向する側に貼付されるシート状部材14とを備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a contact-type thermometer according to the present invention. FIG. 2 is a bottom view and a side view of the contact thermometer shown in FIG. The configuration of the contact thermometer will be described below with reference to FIGS. The contact-
熱電対11は、各金属線111、112が低熱伝導率の材料からなり(ここでは、クロメル(NiとCrとの合金)−アルメル(NiとAlとの合金))、各金属線(クロメル線111及びアルメル線112)が所定径(例えば、直径1mm)以下(例えば、直径0.5mm)である。クロメル線111及びアルメル線112の接合部MPから所定長(例えば、10mm)以上(例えば、20mm)の範囲である測温部位113は、渦巻き状に形成されており、支持部材13の当接部位131によって支持されている。なお、熱電対11は、図略の電圧計に接続されており、この電圧計によって測定された電圧値に基づいて被測温体表面の温度が測定される。
In the
支持部材13は、例えば、略円柱形に形成されたガラス繊維等の断熱材からなり、一端部(ここでは、上端部)が筒状体12に嵌合されて係止され、他端部(ここでは、下端部)である当接部位131が熱電対11の測温部位113を支持している。
The
筒状体12は、例えば、略円筒形に形成された樹脂等の絶縁材からなり、一端部(ここでは、下端部)に支持部材13が嵌合されて支持されている。また、支持部材13に支持された熱電対11のクロメル線111及びアルメル線112が筒状体12を貫通して、図略の電圧計に接続されている。
The
シート状部材14は、被測温体表面に当接されて、被測温体表面の温度を熱電対11の測温部位113に伝達するものであって、フィルム状の弾性を有する高熱伝導性の材料(例えば、シリコーンゴム)からなり、熱電対11の測温部位113に対して、支持部材13の当接部位131と対向する側に貼付されるものである。
The sheet-
図3は、本発明に係る接触式温度計1の特性を評価する試験装置の一例を示す側面図である。試験装置は、所定の温度に加熱可能なホットプレート3と、ホットプレート3上に配設される被測温体2と、被測温体2の上面の温度を測定する基準温度計4とを備えている。また、図に示すように、接触式温度計1(又は、従来の接触式温度計100)は、被測温体2の上面にシート状部材14(図示省略)が圧接され、基準温度計4の測定値(以下、基準温度という)と比較することによってその精度等が評価される。
FIG. 3 is a side view showing an example of a test apparatus for evaluating the characteristics of the
被測温体2は、その表面温度が接触式温度計1によって測定される対象物(例えば、プリント配線基板等)であって、ホットプレート3上面に載置され、所定の温度(ここでは、107℃)に昇温されるものである。
The object to be measured 2 is an object whose surface temperature is measured by the contact-type thermometer 1 (for example, a printed wiring board), and is placed on the upper surface of the
ホットプレート3は、内部に電熱線が埋設された金属板等からなり、その発熱量を制御することによって、上面に載置された被測温体2を所定の温度に昇温可能なものである。
The
基準温度計4は、基準温度を測定する熱電対41と、熱電対41の接合部を被測温体2の上面に当接するべく接着する金属パテ42とを有し、熱電対41は、図略の電圧計に接続されており、この電圧計によって測定された電圧値に基づいて被測温体表面の基準温度が測定されるものである。
The reference thermometer 4 has a
図4及び図5は、図3に示す試験装置を用いて測定した接触式温度計1の特性の一例を示すグラフである。図4、5において、横軸は時間tであり、縦軸が温度TSである。また、グラフG11、G21は、時刻t0のタイミングで接触式温度計1が被測温体2の表面に圧接された場合の、接触式温度計1によって測定された温度の変化を示すグラフであり、グラフG14、G24は、基準温度計4によって測定された温度の変化を示すグラフである。図5は、図4の縦軸を拡大したものである。
4 and 5 are graphs showing examples of characteristics of the
図6及び図7は、図3に示す試験装置を用いて測定した従来の接触式温度計100の特性の一例を示すグラフである。図6、7において、横軸は時間tであり、縦軸が温度TSである。また、グラフG31、G41は、時刻t1のタイミングで従来の接触式温度計100が被測温体2の表面に圧接された場合の、従来の接触式温度計100によって測定された温度の変化を示すグラフであり、グラフG34、G44は、基準温度計4によって測定された温度の変化を示すグラフである。図7は、図6の縦軸を拡大したものである。
6 and 7 are graphs showing examples of characteristics of the
図6及び図7に示すように、従来の接触式温度計100では、被測温体2表面に圧接されると接触式温度計100に配設されている熱電対等を介した放熱が大きいため、接触式温度計100が被測温体2表面に圧接された時点で、基準温度計4にて測定された基準温度の温度降下量ΔT4(=4.5℃)が大きく、且つ、100秒以上経過しても無視出来ない程度のオフセット量ΔT3(=2〜3℃)が残存している。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the
これに対して、図4及び図5に示すように、本発明に係る接触式温度計1では、接触式温度計1を介した放熱が小さいため、接触式温度計1が被測温体2表面に圧接された時点での基準温度の温度降下量ΔT2(=2.3℃)が半減し、基準温度に対するオフセットは10秒程度で略零となる。
On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5, in the
このようにして、熱電対11を支持する支持部材13が、熱電対11を被測温体2表面に圧接する当接部位131を有し、この当接部位131に、熱電対11の接合部MPから所定長(例えば、20mm)の範囲である測温部位113が位置されて支持されるため、測温部位113が確実に被測温体2表面に圧接され、被測温体2表面の温度が高精度に測定される。
In this way, the
また、熱電対11の各金属線111、112が所定径以下(ここでは、0.5mm)であるため、熱電対11の各金属線111、112を介して被測温体2から放熱される熱量が軽減され、被測温体2表面の温度が更に高精度に測定される。
Moreover, since each metal wire 111,112 of the
更に、熱電対11の各金属線111、112が低熱伝導率の材料(ここでは、クロメル−アルメル)からなるため、熱電対11の各金属線111、112を介して被測温体2から放熱される熱量が更に軽減され、被測温体2表面の温度が更に高精度に測定される。
Further, since the
加えて、測温部位113の各金属線111、112が渦巻き状に形成されているため、測温部位113を支持する当接部位131の面積が削減され、接触式温度計1が小型化され得る。
In addition, since the
また、支持部材13が断熱材からなるため、測温部位113を支持する支持部材13を介して被測温体2から放熱される熱量が更に軽減され、被測温体2表面の温度が更に高精度に測定される。
In addition, since the
更に、高熱伝導性の材料からなるシート状部材14が、測温部位113を挟んで当接部位131と対向する側に貼付されているため、被測温体2表面の熱がシート状部材14を介して効率的に測温部位113に伝達され、被測温体2表面の温度が更に高精度に測定される。
Furthermore, since the sheet-
加えて、シート状部材14が弾性を有するため、被測温体2表面とシート状部材14との接触面積が増大し、被測温体2表面の熱がシート状部材14を介して更に効率的に測温部位113に伝達され、被測温体2表面の温度が更に高精度に測定される。
In addition, since the sheet-
なお、本発明は以下の形態をとることができる。 In addition, this invention can take the following forms.
(A)本実施形態においては、熱電対11がクロメル−アルメルである場合について説明したが、低熱伝導率の材料であれば、その他の種類のものでもよい。
(A) Although the case where the
(B)本実施形態においては、熱電対11の各金属線111、112の線径が直径0.5mmである場合について説明したが、所定径(例えば、直径1mm)以下であればよい。各金属線111、112の線径が小さい程、各金属線111、112を介して放熱される熱量が小さいため、高精度の測定が可能となる。
(B) In this embodiment, although the case where the wire diameter of each
(C)本実施形態においては、熱電対11の測温部位113が、接合部MPから20mmである場合について説明したが、所定長(例えば、100mm)以上の適正な寸法長であればよい。測温部位113が長い程、測定精度が向上するため、要求される測定精度に応じて測温部位113の長さを設定すればよい。
(C) In the present embodiment, the case where the
(D)本実施形態においては、熱電対11の測温部位113が渦巻き状に形成されている場合について説明したが、所定長(例えば、100mm)以上の寸法長が確保できればその他の形状に形成されている形態でもよい。例えば、コの字形状、V字形状、U字形状等に形成されている形態でもよい。
(D) In the present embodiment, the case where the
(E)本実施形態においては、支持部材13がガラス繊維からなる場合について説明したが、その他の断熱材からなる形態でもよい。
(E) In this embodiment, although the case where the supporting
(F)本実施形態においては、シート状部材14がシリコーンゴムからなる場合について説明したが、その他の高熱伝導性の材料からなる形態でもよい。
(F) In this embodiment, although the case where the sheet-
(G)本実施形態においては、シート状部材14が弾性を有する場合について説明したが、支持部材13及びシート状部材14の少なくとも一方が弾性を有する形態であればよい。
(G) In this embodiment, although the case where the sheet-
1 接触式温度計
11 熱電対
111 クロメル線(金属線)
112 アルメル線(金属線)
113 測温部位
12 筒状体
13 支持部材
131 当接部位
14 シート状部材
MP 接合部
1
112 Alumel wire (metal wire)
113
Claims (9)
前記熱電対を支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記熱電対を被測温体表面に圧接する当接部位を有し、この当接部位に、前記熱電対の接合部から所定長分の範囲である測温部位を位置させて支持することを特徴とする接触式温度計。 A thermocouple in which two types of metal wires are joined at the joint,
A support member for supporting the thermocouple,
The support member has a contact portion that presses the thermocouple against the surface of the temperature-measured body, and a temperature measurement portion that is a predetermined length from the junction of the thermocouple is positioned at the contact portion. A contact-type thermometer characterized by being supported.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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