JP2010151652A - 熱電対用端子ブロック - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡易で、均熱性に優れた熱電対用端子ブロックを提供する。
【解決手段】複数の熱電対接続端子が設けられる端子台と、少なくとも配線を構成する導体が設けられる上面及び下面、並びに、前記端子台のリード端子が挿入されるスルーホールを含む金属板の外面が絶縁層に覆われてなる金属コアプリント基板と、を備えているようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数箇所の温度を複数の熱電対によって測定する装置における熱電対用端子ブロックに関するものである。

従来、複数の熱電対によって複数箇所の温度を測定する場合、複数の端子を植設した絶縁材よりなる端子台をプリント基板上に設け、その各端子に各熱電対を接続するようにしている。このような場合、測定点と端子台の温度差が熱起電力となって発現するため、別途端子台の温度を測定し加算して、補償（冷接点温度補償）を行う必要がある。

ところが、多数の端子を配列した端子台は長尺になり、この結果、端子台の温度分布が不均一になることがある。このような場合、一台の温度センサで全端子に対する冷接点温度補償を行うと、端子間の温度差がそのまま誤差となる。このような問題を解決する手段として、複数の熱電対接続端子が設けられる端子台とプリント基板との間に熱伝導率の高い金属製の均温板を設けることにより、端子台の温度を均温化して、単一の温度センサで冷接点温度補償を行う方法が知られている（特許文献１）。

しかしながら、端子台とプリント基板との間に均温板を設ける場合、均温板に反りや歪みが生じると、端子台とプリント基板との密着性が低下し熱が均一に伝わらず、端子台の温度分布にむらが生じることがある。

また、プリント基板の均熱化を図るために、金属板を貼り合わせた所謂金属ベースプリント基板が使用される場合もあるが、この場合、各端子と金属板との絶縁を確保する必要がある。

このため、図４に示すように、基板１０３の取付穴１３１に樹脂製チューブ１３６を挿入し、端子台１０２のリード端子１０２１と金属板１３３との絶縁を確保している。そして、ブッシュナット１３７を覆うようにして半田付し、端子台１０２のリード端子１０２１と導体１３５とを電気的に接続している。ブッシュナット１３７は、基板１０３の取付穴１３１に半田が流れ込むのを防止するために必要である。この結果、端子台１０２の基板１０３への実装工程数が増加するうえに、リードピッチの短い端子台１０２を使用できず熱電対用端子ブロックの大きさが増すという問題点がある。
特開平９−１１３３７４ 特開平４−３６６２５

そこで本発明は、構造が簡易で、均熱性に優れた熱電対用端子ブロックを提供すべく図ったものである。

すなわち本発明に係る熱電対用端子ブロックは、複数の熱電対接続端子が設けられる端子台と、少なくとも配線を構成する導体が設けられる上面及び下面、並びに、前記端子台のリード端子が挿入されるスルーホールを含む金属板の外面が絶縁層に覆われてなる金属コアプリント基板と、を備えていることを特徴とする。

このようなものであれば、熱伝導率の高い金属板を内包している金属コアプリント基板を使用しているので、熱電対用端子ブロックに加えられた熱は当該金属板内で速やかに拡散し、その結果、金属コアプリント基板全体の温度が均一になり、金属コアプリント基板に実装された端子台の温度分布も均一化される。

このため、本発明に係る熱電対用端子ブロックでは、端子台の中央部に位置するように冷接点補償用温度センサを設ければ、端子台全体の平均温度を単一のセンサで検出して、信頼性の高い冷接点温度補償を担保することが可能となる。

なお、特許文献２には、金属からなる熱導伝層と、サブストレート層と、接着層とが積層してなる多層回路プリント基板が開示されているが、このようなものにおいては、各層に歪みのないスルーホールを形成すること、及び、それらスルーホールを高い精度で位置合わせすることは困難であり、このため、製造に際しては多くの困難を伴い、その実現性には疑問がもたれる。また、このような多層回路プリント基板では、熱導伝層間にサブストレート層及び接着層が介在しているので、熱の伝導・拡散が遮断され、基板全体の温度を均一にすることは困難である。

また、本発明では、少なくとも配線を構成する導体が設けられる上面及び下面、並びに、前記端子台のリード端子が挿入されるスルーホールを含む金属板の外面が絶縁層に覆われてなる金属コアプリント基板が使用されているので、端子台に設けられる熱電対接続端子と金属板との絶縁が容易に確保されて、端子が設けられた端子台の基板への実装工程数が少なくて済み、また、リードピッチの短い端子台を使用することも可能となる。

前記端子台は、複数の小型端子台からなるものであってもよい。

このように本発明によれば、金属コアプリント基板は、一般的な樹脂コアプリント基板と比較して均熱性に優れているため、当該基板に実装された端子台の温度分布が均一化され、複数の熱電対接続端子間の温度差を低減することができる。また、金属ベースプリント基板を使用した場合と比較して、熱電対用端子ブロックの構造の簡素化、それに伴う熱電対用端子ブロックの小型化を実現することができる。また、端子が設けられた端子台のプリント基板への実装工程数を減少させることもできるので、製造コストを低減することも可能となる。

以下に、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る熱電対用端子ブロック１は、図１に示すように、複数の熱電対接続端子が設けられる絶縁性素材よりなる端子台２と、銅板、アルミ合金板等を内包した金属コアプリント基板３と、冷接点補償用温度センサ４と、とを備えており、これら３要素からブロック１が構成される。端子台２と冷接点補償用温度センサ４は金属コアプリント基板３上に載置される。そして、本実施形態では、２台の端子台２を組み合わせて用いている。

金属コアプリント基板３は、図２に示すように、銅板、アルミ合金板等の熱伝導性の高い金属板３３を内包したプリント基板であり、金属板３３の両面に耐熱性エポキシ樹脂（ＦＲ−５グレード）やビスマレイミド・トリアジン樹脂等からなる絶縁層３４が設けてあり、絶縁層３４上には配線を構成する導体３５が設けてある。更に、金属コアプリント基板３には、端子台２のリード端子２１が挿入されるスルーホール３１が形成されている。金属コアプリント基板３は、金属板３３の全面が絶縁層３４に覆われていることが好ましいが、少なくとも、端子台２が載置され、配線を構成する導体３５が設けられる基板上面３６、配線を構成する導体３５が設けられる基板下面３７、及び、端子台２のリード端子２１が挿入されるスルーホール３１が絶縁層３４に覆われることが必要である。

このような、金属コアプリント基板３は、加えられた熱を絶縁層３４を通じて内部の金属板３３に伝導し、金属板３３内で速やかに拡散させて、基板３全体の温度を均一にすることができるという特徴を有する。

冷接点補償用温度センサ４としては、例えば、半導体温度センサやサーミスタ、測温抵抗体等が用いられ、端子台２の中央部に位置するように設けられており、その各端子が金属コアプリント基板３上にハンダ付けされて導体３５と電気的に接続されている。

本実施形態に係る熱電対用端子ブロック１は、例えば、図３に示すように、電源５１を備えたＡ／Ｄ変換基板５上の一隅に取り付けられて使用される。そして、当該Ａ／Ｄ変換基板５で発生した熱は金属コアプリント基板３に伝導し、それが内包する金属板３３内で速やかに拡散する。このため、金属コアプリント基板３全体の温度が均一になり、金属コアプリント基板３に実装された端子台２の温度分布も均一化される。

そして、端子台２の中央部に位置するように設けられた冷接点補償用温度センサ４が、端子台２全体の平均温度を検出して、この温度を用いて冷接点温度補償を行う。

したがって、このように構成した本実施形態に係る熱電対用端子ブロック１によれば、基板３が熱伝導率の高い金属板を内包しているため端子台２の温度分布が均一化され、端子台２の中央部に位置するように冷接点補償用温度センサ４が設けてあることによって、全ての端子台２のリード端子２１の平均温度を単一のセンサ４で検出して、信頼性の高い冷接点温度補償を行うことが可能となる。

また、熱電対用端子ブロック１によれば、構造が簡素化され、部品点数が少ないので、製造コストを低減することも可能となる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、より精度の高い温度測定を行うためには、所定の温度補償用プログラムを用いて、端子台２の各リード端子２１間の温度差を補正値とした演算を行ってもよい。すなわち、飽和状態における複数のリード端子２１の温度差のデータを予め採取しておいて、各リード端子２１の温度差の中心値を冷接点補償用温度センサ４の値とし、それと予め採取した温度差との差分をメモリに記憶させておき、温度を表示する際に所定の温度補償用プログラムを用いて演算を行う。

また、前記実施形態における端子台２は２台の端子台２を組み合わせて用いているものであるが、このように別体からなる複数の小型端子台を組み合わせて用いずに、複数台の小型端子台を一体に成形して一台の端子台２にして用いてもよい。

その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてもよく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る熱電対用端子ブロックの分解組立斜視図。 同実施形態における金属コアプリント基板の断面図。 同実施形態に係る熱電対用端子ブロックをＡ／Ｄ変換基板に取り付けた状態を示す模式的平面図。 金属ベースプリント基板に熱電対接続端子を備えた端子台を実装した状態を示す模式的断面図。

符号の説明

１・・・熱電対用端子ブロック
２・・・端子台
３・・・金属コアプリント基板
４・・・冷接点補償用温度センサ

Claims (3)

1. 複数の熱電対接続端子が設けられる端子台と、少なくとも配線を構成する導体が設けられる上面及び下面、並びに、前記端子台のリード端子が挿入されるスルーホールを含む金属板の外面が絶縁層に覆われてなる金属コアプリント基板と、を備えていることを特徴とする熱電対用端子ブロック。
2. 前記端子台の中央部に位置するように冷接点補償用温度センサが設けてある請求項１記載の熱電対用端子ブロック。
3. 前記端子台は、複数の小型端子台からなるものである請求項１又は２記載の熱電対用端子ブロック。