JP2009031026A - Thermocouple and its mounting structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱電対およびその取付け構造に関し、更に詳しくは、熱電対素線の先端接合部が露出した熱電対およびその取付け構造に関する。 The present invention relates to a thermocouple and a mounting structure thereof, and more particularly, to a thermocouple in which a tip joint portion of a thermocouple wire is exposed and a mounting structure thereof.
従来、金型などの制御対象を、多点で温度制御する場合の各制御点間の干渉を低減する温度制御方法として、複数の制御点に対応する複数の検出温度を、複数の検出温度の平均温度と、複数の検出温度に基づく温度差(傾斜温度)とに変換し、平均温度と傾斜温度とを制御量として温度制御する手法(以下「傾斜温度制御」ともいう)がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a temperature control method for reducing interference between control points when controlling a temperature of a controlled object such as a mold at multiple points, a plurality of detected temperatures corresponding to a plurality of control points are There is a method (hereinafter also referred to as “gradient temperature control”) that converts the average temperature into a temperature difference (gradient temperature) based on a plurality of detected temperatures and controls the average temperature and the gradient temperature as control amounts (hereinafter also referred to as “gradient temperature control”). Patent Document 1).
図18は、上記傾斜温度制御手法を、2チャンネルの温度制御に適用した場合の構成図である。 FIG. 18 is a configuration diagram when the above-described gradient temperature control method is applied to two-channel temperature control.
制御対象30の2つの制御点の検出温度を、モード変換器31によって、両検出温度の平均値である平均温度および両検出温度の温度差である傾斜温度に変換し、平均温度と目標平均温度との偏差または傾斜温度と目標傾斜温度との偏差を、各PID制御部32にそれぞれ入力する。
The detected temperatures at the two control points of the controlled
各PID制御部32は、平均温度の偏差または傾斜温度の偏差をなくすように操作量を演算出力し、前置補償器33では、傾斜温度の操作量の変化に対して傾斜温度だけが反応し、平均温度への反応は小さくなるように、また逆に、平均温度の操作量の変化に対して傾斜温度への反応が小さくなるように操作量を配分して制御出力とし、この制御出力によって制御対象30の温度を制御する。
Each
従来では、制御対象の2点の各点を個別に制御するために、一方の点の制御が他方の点の制御に影響を与えて高精度の制御が困難であったのに対して、この傾斜温度制御では、2点の平均温度と2点の温度差である傾斜温度とを制御量として制御することにより、高精度な制御を可能とするものである。
かかる傾斜温度制御は、干渉を低減して均一な温度制御を可能とするものであるが、例えば、光学レンズ部品等の精密部品の射出成形において、金型の温度を多点制御しようとすると、各点の温度を検出する複数の温度センサの検出端が、金型の開閉に伴う衝撃等が加わっても位置ずれすることなく、安定的に金型の検出点に接触していなければ、信頼性の高い温度計測ができず、金型の温度を高精度に制御するのは困難となる。 Such tilt temperature control is to reduce the interference and enable uniform temperature control.For example, in injection molding of precision parts such as optical lens parts, when trying to control the temperature of the mold at multiple points, If the detection ends of multiple temperature sensors that detect the temperature at each point are not in contact with the detection point of the mold without being displaced even if an impact is applied due to the opening and closing of the mold, Therefore, it is difficult to control the temperature of the mold with high accuracy.
また、金型の交換作業に要する時間を短縮して生産性を高めるには、金型に対する温度センサの取付け、取り外しの作業性がよいことが望まれ、特に、多点の温度制御では、温度センサの数が多くなるので、その要求が一層高いものとなる。 In addition, in order to shorten the time required for mold replacement work and increase productivity, it is desirable that the workability of attaching and detaching the temperature sensor to and from the mold is good, especially in multi-point temperature control. As the number of sensors increases, the demand becomes even higher.
一般に、温度センサとして、測温抵抗体や熱電対などが用いられるが、熱電対は安価であって、設置の自由度が高いという利点を有している。 In general, a resistance temperature detector, a thermocouple, or the like is used as the temperature sensor, but the thermocouple has an advantage that it is inexpensive and has a high degree of freedom in installation.
かかる熱電対には、図19に示すように、金属製のシース管20内に、熱電対素線21が、高純度マグネシア等の充填材22と共に封入されたシースタイプと、図20に示すように、熱電対素線21を、ガラス繊維被覆チューブ23および耐熱性樹脂被覆チューブ24などによって被覆し、検出端となる熱電対素線の先端接合部が、絶縁被覆から露出した被覆線タイプとがある。
In such a thermocouple, as shown in FIG. 19, a sheath type in which a
シースタイプは、ステンレスなどの金属材料からなるシース管20を使用するため、熱電対素線21が保護される一方、その剛性のため曲げにくいという欠点がある。
The sheath type uses a
これに対して、被覆線タイプは、曲げ易く、取り扱いし易いという利点を有しており、上述の金型への取付け、取り外しの作業性の観点からは、かかる被覆タイプを使用するのが好ましい。 On the other hand, the covered wire type has an advantage that it is easy to bend and handle, and it is preferable to use such a covered type from the viewpoint of the workability of attachment to and removal from the mold described above. .
しかしながら、被覆線タイプでは、検出端となる細い熱電対素線の先端接合部が露出しており、この細い素線からなる接合部を、金型などに位置ずれすることなく、安定的に接触させるのは容易でないという課題がある。 However, in the coated wire type, the tip junction of the thin thermocouple wire that becomes the detection end is exposed, and the joint consisting of this thin strand can be contacted stably without being displaced from the mold. There is a problem that it is not easy to do.
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、安定的に、精度よく温度を検出できるとともに、取付け、取り外しの作業性が良好な熱電対およびその取付け構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a thermocouple capable of detecting temperature stably and accurately and having good workability in attachment and detachment, and an attachment structure thereof. For the purpose.
(1)本発明の熱電対は、熱電対素線の先端接合部が露出した熱電対であって、温度検出対象に、当該熱電対が保持されるように、前記先端接合部に、保持部材を接合している。 (1) The thermocouple of the present invention is a thermocouple in which a tip joint portion of a thermocouple wire is exposed, and a holding member is attached to the tip joint portion so that the thermocouple is held by a temperature detection target. Are joined.
保持部材は、弾性を有するのが好ましく、温度検出対象に、弾性復元力を利用して保持されるのが好ましい。 The holding member preferably has elasticity, and is preferably held on the temperature detection target using an elastic restoring force.
本発明の熱電対によれば、細い熱電対素線の先端接合部に、保持部材を接合し、当該熱電対を、温度検出対象に保持するようにしているので、保持部材によって、熱電対素線の先端接合部を、安定的に、温度検出対象に保持して温度を検出することができる。 According to the thermocouple of the present invention, the holding member is joined to the tip joining portion of the thin thermocouple wire, and the thermocouple is held on the temperature detection target. It is possible to stably detect the temperature by holding the end joint portion of the wire stably on the temperature detection target.
(2)本発明の熱電対の一つの実施形態では、前記保持部材が、金属製である。 (2) In one embodiment of the thermocouple of the present invention, the holding member is made of metal.
この実施形態によれば、保持部材が、熱伝導性が良好な金属で構成されるので、温度検出対象の熱が、保持部材を介して、熱電対素線の先端接合部に効率的に伝達されることになり、熱応答性が良好となる。 According to this embodiment, since the holding member is made of a metal having good thermal conductivity, the heat of the temperature detection target is efficiently transmitted to the tip joint portion of the thermocouple wire via the holding member. As a result, the thermal response is improved.
(3)本発明の熱電対の他の実施形態では、前記保持部材が、バネである。 (3) In another embodiment of the thermocouple of the present invention, the holding member is a spring.
バネは、弾性復元力によって温度検出対象に保持できればよく、弦巻状、板状、その他の形状であってもよい。 The spring is only required to be held on the temperature detection target by an elastic restoring force, and may be a string winding shape, a plate shape, or other shapes.
この実施形態によれば、保持部材のバネの弾性復元力を利用して、熱電対素線の先端接合部を、安定的に、温度検出対象に保持して温度を検出することができる。 According to this embodiment, using the elastic restoring force of the spring of the holding member, the tip joint portion of the thermocouple wire can be stably held on the temperature detection target and the temperature can be detected.
(4)本発明の熱電対の更に他の実施形態では、前記保持部材が、チップ状である。 (4) In still another embodiment of the thermocouple of the present invention, the holding member has a chip shape.
チップ状とは、細片状をいい、温度検出対象に保持できる大きさであればよく、その形状も、円柱状、直方体状、筒状など任意である。 The chip shape is a strip shape and may be any size as long as it can be held by the temperature detection target. The shape is also arbitrary such as a columnar shape, a rectangular parallelepiped shape, or a cylindrical shape.
この実施形態によれば、チップ状の保持部材を利用して、熱電対素線の先端接合部を、安定的に、温度検出対象に保持して温度を検出することができる。 According to this embodiment, using the chip-shaped holding member, the tip joint portion of the thermocouple wire can be stably held on the temperature detection target to detect the temperature.
(5)本発明の熱電対の取付け構造は、上記(1)〜(4)のいずれか記載の熱電対を、温度検出対象に取り付ける構造であって、前記温度検出対象の表面に形成された溝内に、前記熱電対を収納するとともに、前記保持部材が、前記溝の内壁に当接して前記熱電対を、前記溝内に保持するものである。 (5) The thermocouple mounting structure of the present invention is a structure for mounting the thermocouple according to any one of (1) to (4) above to a temperature detection target, and is formed on the surface of the temperature detection target. The thermocouple is housed in the groove, and the holding member is in contact with the inner wall of the groove to hold the thermocouple in the groove.
本発明の熱電対の取付け構造によれば、温度検出対象に形成された溝内に、保持部材を嵌め込んで、当該熱電対を保持するので、温度検出対象への熱電対の取付け、取り外し作業が容易である。 According to the thermocouple mounting structure of the present invention, the holding member is fitted into the groove formed in the temperature detection target and the thermocouple is held, so the thermocouple is attached to and removed from the temperature detection target. Is easy.
また、温度検出対象の溝の内壁に当接する保持部材を介して、熱電対素線の先端接合部に、温度検出対象の熱が効率的に伝達され、精度よく温度を計測できるとともに、熱応答性が良好となる。 In addition, the heat of the temperature detection target is efficiently transmitted to the tip junction of the thermocouple element via the holding member that contacts the inner wall of the temperature detection target groove, and the temperature can be measured accurately and the thermal response. Property is improved.
(6)本発明の熱電対の取付け構造の一つの実施形態では、前記温度検出対象が金型であり、前記熱電対が複数取付けられている。 (6) In one embodiment of the thermocouple mounting structure of the present invention, the temperature detection target is a mold, and a plurality of thermocouples are mounted.
この実施形態によれば、金型の多点の温度制御に適用することができ、例えば、金型の交換時における多数の熱電対の取付け、取り外しの作業性が向上し、生産性を高めることができる。 According to this embodiment, it can be applied to multi-point temperature control of a mold, for example, the workability of attaching and removing a large number of thermocouples at the time of mold replacement is improved, and productivity is increased. Can do.
本発明によれば、熱電対を、保持部材によって、温度検出対象に保持するようにしているので、熱電対素線の先端接合部を、安定的に、温度検出対象に保持して温度を検出することができる。 According to the present invention, since the thermocouple is held on the temperature detection target by the holding member, the tip junction of the thermocouple wire is stably held on the temperature detection target to detect the temperature. can do.
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の一つの実施形態に係る熱電対を備える温度制御システムの概略構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a temperature control system including a thermocouple according to an embodiment of the present invention.
この温度制御システムは、制御対象としての金型1と、この金型1を加熱するヒータ2と、金型1の温度を検出する温度センサとしての熱電対3と、熱電対3からの検出温度に基づいて、ヒータ2の通電を制御して金型1の温度を制御する温度調節器4とを備えている。
This temperature control system includes a
この実施形態の金型1は、例えば、射出成形機の固定側の金型である。なお、ヒータ2および熱電対3は、複数設けられているが、この図1では、代表的に一つだけ示している。
The
図2は、図1の金型1、ヒータ2および熱電対3の配置を示す正面図である。なお、金型1の表面には、キャビティを構成するための図示しない凹部が形成されているが、この図2では、省略している。
FIG. 2 is a front view showing the arrangement of the
金型1の各側面には、それぞれ3つずつ計9つのプレート式のヒータ2−1,2−2a,2−2b,2−3,2−4a,2−4b,2−5,2−6a,2−6b,2−7,2−8a,2−8bが、それぞれ取り付けられて、図1のヒータ2を構成している。
Nine plate heaters 2-1, 2-2a, 2-2b, 2-3, 2-4a, 2-4b, 2-5, 2-in total, three on each side of the
正方形の金型1の各側面に取り付けられている9つのヒータ2−1,2−2a,2−2b,2−3,2−4a,2−4b,2−5,2−6a,2−6b,2−7,2−8a,2−8bの内、正方形の4つの隅部のヒータ2−2a,2−2b;2−4a,2−4b;2−6a,2−6b;2−8a,2−8bは、それぞれ二つのヒータ2−2a,2−2b;2−4a,2−4b;2−6a,2−6b;2−8a,2−8bを一組としている。したがって、個別に制御されるヒータ2−1,2−2,2−3,2−4,2−5,2−6,2−7,2−8は、8つである。
Nine heaters 2-1, 2-2a, 2-2b, 2-3, 2-4a, 2-4b, 2-5, 2-6a, 2- attached to each side surface of the
この実施形態では、図1の熱電対3を構成する8つの熱電対3a〜3hが、金型1の表面に形成された取り付け用の溝5に、収納保持されており、各温度センサ3a〜3hの先端の保持部材6が、8つの制御点A〜Hに対応するように、金型1の中心から同一円周上に沿って位置するように配設されている。
In this embodiment, eight
図1の温度調節器4は、各制御点A〜Hの各熱電対3a〜3hの検出温度に基づいて、図示しないSSRなどを介して、8つの各ヒータ2−1,2−2,2−3,2−4,2−5,2−6,2−7,2−8の通電を制御するものであり、この実施形態では、8チャンネルの温度制御を行なうものである。
The
この実施形態の温度調節器4は、チャンネル毎に個別に温度制御するのではなく、上述の特許文献1等に開示されている温度制御手法を用いている。
The
この温度制御手法は、上述のように、複数の制御点に対応する複数の検出温度を、例えば、複数の検出温度の平均温度と、複数の検出温度に基づく温度差(傾斜温度)とに変換し、平均温度と傾斜温度とを制御量として温度制御するものである。 As described above, this temperature control method converts a plurality of detected temperatures corresponding to a plurality of control points into, for example, an average temperature of a plurality of detected temperatures and a temperature difference (gradient temperature) based on the plurality of detected temperatures. The temperature is controlled using the average temperature and the gradient temperature as control amounts.
図3は、この実施形態の温度調節器4における傾斜温度制御の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the gradient temperature control in the
この実施形態の温度調節器4は、上記8つの温度センサ3a〜3hからの入力温度PV1〜PV8を、1つの平均温度(平均PV)および7つの傾斜温度(傾斜PV1〜傾斜PV7)に変換するモード変換部14と、このモード変換部14からの各温度(平均PV,傾斜PV1〜傾斜PV7)と目標温度(平均SP,傾斜SP1〜傾斜SP7)との偏差に基づいて、操作量をそれぞれ演算する8つのPID制御部15と、各PID制御部15からの操作量を、各PID制御部15による制御が、他のPID制御部15による制御に与える影響をなくす又は小さくするように配分して制御出力MV1〜MV8を各ヒータ2−1,2−2,2−3,2−4,2−5,2−6,2−7,2−8に与える前置補償部16とを備えている。
The
モード変換部14は、8つの入力温度PV1〜PV8を、その平均値である平均温度(平均PV)と、例えば、隣の入力温度との温度差(PV1−PV2,PV2−PV3,PV3−PV4,…PV7−PV8)である7つの傾斜温度(傾斜PV1〜傾斜PV7)に変換する。
The
なお、傾斜温度は、隣の入力温度との温度差に限らず、例えば、前記平均温度(平均PV)と、各入力温度との温度差(PV1−平均PV,PV2−平均PV,PV3−平均PV,…PV7−平均PV)としてもよい。このように傾斜温度として、各入力温度と平均温度との温度差を用いることにより、対称な金型を、より均等に温度制御することが可能となる。 Note that the gradient temperature is not limited to the temperature difference with the adjacent input temperature. For example, the temperature difference between the average temperature (average PV) and each input temperature (PV1-average PV, PV2-average PV, PV3-average). PV, ... PV7-average PV). Thus, by using the temperature difference between each input temperature and the average temperature as the gradient temperature, it becomes possible to control the temperature of the symmetrical mold more evenly.
目標温度SPについては、8つの制御点A〜Hの設定温度(目標温度)SP1〜SP8の平均値である目標平均温度(平均SP)と、例えば、隣の設定温度との温度差(SP1−SP2,SP2−SP3,SP3−SP4,…SP7−SP8)である7つの目標傾斜温度(傾斜SP1〜傾斜SP7)としている。 For the target temperature SP, the difference between the target average temperature (average SP), which is the average value of the set temperatures (target temperatures) SP1 to SP8 of the eight control points A to H, for example, the adjacent set temperature (SP1- SP2, SP2-SP3, SP3-SP4,... SP7-SP8) are set as seven target gradient temperatures (gradient SP1 to gradient SP7).
各PID制御部15は、入力温度PVと目標温度SPとの偏差をなくすようにPID演算を行なって操作量を出力するものである。
Each
前置補償部16は、PID制御部15からの操作量を分解するものであり、上記特許文献1等に開示されている構成と同様の構成であり、前置補償部16の配分比の行列である前置補償行列をGc、上述のモード変換部14による検出温度(PV1〜PV8)を、傾斜温度(傾斜PV1〜傾斜PV7)および平均温度(平均PV)に変換する行列をモード変換行列Gm、干渉の度合いを示す情報である干渉行列をGpとすると、前置補償行列Gcは、以下のように逆行列として求めることもできる。
The
Gc=(Gm・Gp)−1
8つの各制御点A〜Hを個別に制御すると、或る制御点が他の制御点に影響を与える、すなわち、干渉のために高精度の温度制御が困難であるのに対して、この傾斜温度制御では、8つ制御点A〜Hの検出温度に基づく平均温度および傾斜温度を制御量として制御するので、干渉の影響を低減した高精度な温度制御が可能となる。
Gc = (Gm · Gp) −1
When each of the eight control points A to H is individually controlled, a certain control point influences another control point, that is, it is difficult to perform high-precision temperature control due to interference. In the temperature control, the average temperature and the gradient temperature based on the detected temperatures at the eight control points A to H are controlled as control amounts, so that highly accurate temperature control with reduced influence of interference becomes possible.
この実施形態の熱電対3は、例えば、Kタイプ(クロメル・アルメル) と呼ばれる熱電対であって、被覆線タイプの熱電対である。なお、熱電対3としては、Kタイプに限らす、精度や温度域など応じて、Eタイプ、Jタイプ、Tタイプ等の各種を選択することができる。
The
この被覆線タイプの熱電対は、上述の図20に示すように、熱電対素線21を、ガラス繊維被覆チューブ23および耐熱性樹脂被覆チューブ24によって被覆したものであって、検出端となる熱電対素線の先端接合部21aが、被覆チューブ23,24から露出している。
As shown in FIG. 20, the coated wire type thermocouple is obtained by coating a
この実施形態の熱電対3は、被覆線の外形が、楕円形状であって、例えば、長径が1.5mm、短径が0.8mmであって、熱電対の素線径が0.2mmである。
The
かかる被覆線タイプの熱電対3では、被覆線から露出した熱電対素線の先端接合部を、金型1の検出点に十分に接触させる必要がある。すなわち、熱電対の計測原理である熱起電力は、この熱電対素線の先端接合部分で発生するため、接触が不十分だったり、接触位置がずれると、計測誤差の要因となる。
In such a covered
この実施形態では、熱電対3の熱電対素線の先端接合部を、金型1に安定的に十分接触させることができるように、図4および上述の図1に示すように、金型1の表面に、熱電対3を取り付けるための溝5を形成し、この溝5内に、熱電対3を収納するとともに、熱電対3の先端には、図5に示すように、金属製、例えば、真鍮からなるチップ状の保持部材6を、例えば、銀ロウを用いたロウ付けによって接合している。なお、図4では、固定側の金型1に、矢符で示すように圧接される可動側の金型7を示している。なお、保持部材6は、真鍮に限らず、他の金属材料、例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、銀、または、その合金類などで構成してもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 4 and FIG. 1 described above, the
上述のように、被覆線タイプの熱電対では、その先端は、細い熱電対素線部分がむき出しの状態であるために、溝5の幅に比べて、接触箇所が小さく不安定になる。
As described above, in the coated wire type thermocouple, since the thin thermocouple element portion is exposed at the tip, the contact portion is small and unstable compared to the width of the
そこで、この実施形態では、熱電対3の先端に、上述のように、真鍮からなる保持部材6を一体に接合することにより、直方体状の保持部材6を、金型1の溝5の先端に嵌め込むようにして熱電対3を、溝5内に安定的に保持することができる。
Therefore, in this embodiment, the holding
しかも、保持部材6は、真鍮製であって、適度な金属弾性を有しているので、取付け、取り外し作業が容易である。
Moreover, since the holding
したがって、例えば、ネジを用いて熱電対を、金型に取り付ける構成に比べて、作業時間を短縮して生産性を高めることができ、また、熱電対を、金型に樹脂で固定する構成のように、樹脂の飛散による汚染の虞もなく、特に、精密部品の成形などに有用である。 Therefore, for example, compared to a configuration in which a thermocouple is attached to a mold using screws, the working time can be shortened and productivity can be improved, and the thermocouple is fixed to the die with resin. Thus, there is no risk of contamination due to the scattering of the resin, and it is particularly useful for molding precision parts.
更に、保持部材6は、熱伝導率が高い金属製であるので、金型1の熱が、熱電対3の熱電対素線の先端接合部に効率的に伝達され、精度よく温度を計測できるとともに、熱応答性が良好である。
Furthermore, since the holding
なお、本発明の他の実施形態として、チップ状の保持部材6に代えて、図6に示すように、金属製のバネからなる保持部材6aを用いてもよい。この熱電対3aでは、バネ弾性によって、金型1の溝5内に、熱電対3aを保持することができるとともに、金型1に接触した金属性の保持部材6aを介して、金型1の熱が、熱電対素線の接合部に効率的に伝達される。
As another embodiment of the present invention, instead of the chip-shaped holding
次に、この実施形態の熱電対の特性について説明する。 Next, the characteristics of the thermocouple of this embodiment will be described.
先ず、熱応答性について説明する。 First, thermal response will be described.
チップ状の保持部材6を設けた熱電対3と、上述の図20に示される従来の被覆線タイプの熱電対25との熱応答性を次のようにして比較した。
The thermal responsiveness of the
すなわち、図7に示される金型1を加熱するヒータ2の表面に、図8の平面図に示すように、アルミテープ8によって、従来の被覆線タイプの熱電対25と、上述のチップ状の保持部材6を有する熱電対3とを貼り付け、昇温試験を行った。
That is, on the surface of the
図9は、その結果を示しており、実線が、チップ状の保持部材6を有する熱電対3によって検出されたヒータ温度を、破線が、従来の被覆線タイプの熱電対25によって検出されたヒータ温度をそれぞれ示している。この図9に示されるように、チップ状の保持部材6を有する熱電対3が、従来例の熱電対25に比べて、やや遅れて立ち上がっている。
しかし、熱電対には個体差があるのと、ヒータ表面は微妙に場所により温度が異なるので、温度の微分値について検討した。
FIG. 9 shows the result. The solid line indicates the heater temperature detected by the
However, there are individual differences in thermocouples, and the temperature of the heater surface is slightly different depending on the location.
図10 がその結果である。微分値は単純に 1 秒間に何度温度が変化しているか、一定時間の差分により計算している。 FIG. 10 shows the result. The differential value is simply calculated by how many times the temperature changes per second or the difference of a certain time.
図10において、三角形のプロットは、ヒータの温度を従来の被覆線タイプの熱電対25で計測した結果を示し、実線は、チップ状の保持部材6を有する熱電対3による検出温度の微分値の推移を、破線は、従来の被覆線タイプの熱電対25による検出温度の微分値の推移をそれぞれ示している。
In FIG. 10, the triangular plot shows the result of measuring the heater temperature with the conventional coated
この図10に示されるように、両者は 1℃/秒以上の差が無いことが分かる。すなわち、保持部材6を有する熱電対3は、従来の被覆線タイプの熱電対と同等の熱応答性を示すことが分かる。
As shown in FIG. 10, it can be seen that there is no difference of 1 ° C./second or more between the two. That is, it can be seen that the
次に、熱電対の取付けによる安定性を評価した。 Next, the stability of the thermocouple attached was evaluated.
取付けによる安定性の評価とは、熱電対の取付け、取り外しを繰り返したときに、安定した接触面を確保することができるか否か、すなわち、同じ計測条件を安定して確保できるか否かを評価するものである。 Evaluation of stability by mounting means whether a stable contact surface can be secured when the thermocouple is repeatedly mounted and removed, that is, whether the same measurement conditions can be secured stably. It is something to evaluate.
図11の平面図およびその断面図である図12に示すように、金型1に幅・深さとも1.6mm、長さ20mmの溝5を切り、熱電対3を取付け位置の近傍に、基準温度計測のために温度センサとして従来の被覆線タイプの熱電対9を、アルミの耐熱テープ8で取り付ける。この状態で、図11に示すヒータ2によって一定出力で加熱し、熱平衡に近づける。その後、この溝5に熱電対3の取り付け・取り外しを繰り返して温度が再現できているかどうかを確認する。
As shown in the plan view of FIG. 11 and FIG. 12 which is a cross-sectional view thereof, a
熱電対3としては、バラツキがある可能性を考慮して同じ仕様の図5に示されるチップ状の保持部材6を有する熱電対3の2種類と、図6に示されるバネからなる保持部材6aを有する熱電対3aの1種類と、比較のために図20に示される従来の被覆線タイプの熱電対25の1種類との合計4 種類で行った。
In consideration of the possibility of variation, the
取付け強度に関してであるが、被覆線タイプの熱電対25は、溝5に嵌め込んだだけでは固定されず外れてしまうのでアルミシールで溝5を塞ぎ、そこに差し込んで取り付けている。このため、手が触れただけで熱電対25は外れてしまう。これに対して、バネからなる保持部材6aおよびチップ状の保持部材6を有する熱電対6a,6は、保持部材6a,6が、溝5に嵌り込むので安定している。
With respect to the mounting strength, the covered
計測結果を図13に示す。図13において、右上がりの太い実線は、金型の基準温度を、破線はチップ状の保持部材6を有する2種類の熱電対3の一方(チップ1)を、一点鎖線はチップ状の保持部材6を有する熱電対3の他方(チップ2)を、二点鎖線はバネからなる保持部材6aを有する熱電対3a(バネ)を、細い実線は従来の被覆線タイプの熱電対25(被覆)をそれぞれ示している。
The measurement results are shown in FIG. In FIG. 13, the thick solid line rising to the right indicates the reference temperature of the mold, the broken line indicates one of the two types of thermocouples 3 (chip 1) having the chip-shaped holding
この図13に示すように、完全に熱平衡していないので右上がりの温度波形になっているが、その波形上にヒゲが生じている状態が見て取れる。このヒゲは熱電対を取り外したことにより発生している。金型から外されることにより、熱電対の先端の温度が急激に下がり、また金型に取り付けられることで今度は急激に温度が上がるのでヒゲ状の波形となる。 As shown in FIG. 13, the temperature waveform is rising to the right because it is not completely in thermal equilibrium, but it can be seen that there is a beard on the waveform. This beard is caused by removing the thermocouple. When the thermocouple tip is removed from the mold, the temperature at the tip of the thermocouple drops sharply, and when the thermocouple is attached to the mold, the temperature rises abruptly, resulting in a beard-like waveform.
図13のグラフで安定性をより分かり易く表現するため、それぞれの熱電対毎に基準温度からの差温をプロットしたのが図14〜図17である。いずれも取り付けの再現性が確保されている。但し、被覆線タイプの従来の熱電対25は、シールで軽く固定した状態であるので金型に振動がかかると外れてしまう。
In order to express stability more easily in the graph of FIG. 13, the temperature difference from the reference temperature is plotted for each thermocouple in FIGS. In both cases, the reproducibility of mounting is ensured. However, since the
以上のように、保持部材を有する熱電対3,3aは、金型1への取付け安定性が良好である。
As described above, the
本発明は、多点の温度制御などに有用である。 The present invention is useful for multipoint temperature control and the like.
1 金型
2 ヒータ
3 熱電対
4 温度調節器
5 溝
6 保持部材
14 モード変換部
15 PID制御部
16 前置補償部
1
Claims (6)
温度検出対象に、当該熱電対が保持されるように、前記先端接合部に、保持部材を接合したことを特徴とする熱電対。 A thermocouple with exposed end of the thermocouple strand,
A thermocouple, wherein a holding member is joined to the tip joint portion so that the thermocouple is held on a temperature detection target.
前記温度検出対象の表面に形成された溝内に、前記熱電対を収納するとともに、前記保持部材が、前記溝の内壁に当接して前記熱電対を、前記溝内に保持することを特徴とする熱電対の取付け構造。 A structure for attaching the thermocouple according to any one of claims 1 to 4 to a temperature detection target,
The thermocouple is housed in a groove formed on the surface of the temperature detection target, and the holding member abuts against an inner wall of the groove to hold the thermocouple in the groove. Mounting structure of thermocouple.
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