JP2010261901A

JP2010261901A - 温圧計

Info

Publication number: JP2010261901A
Application number: JP2009114678A
Authority: JP
Inventors: Hideto Kuroda; 英登黒田
Original assignee: DAIICHI KEIKI SEISAKUSHO CO Ltd
Current assignee: DAIICHI KEIKI SEISAKUSHO CO Ltd
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: JP5033835B2

Abstract

【課題】一個の計測器で温度及び圧力を表示できるうえに、高精度で、暗闇の中でも視認しやすく、計測対象物から離れた地点で、計測対象物の温度及び圧力の夫々の計測結果を保存したり、また、その計測結果を用いて、装置を自動制御したりすることが可能な温圧計を提供することを目的とする。
【解決手段】計測対象物の温度を感知し、該感知した温度に応じた抵抗値に変換する温度センサ２０を備え、その抵抗値をデジタル値に変換することで、感知した温度を温度表示部２ａに表示すると共に、前記抵抗値を電流値に変換して外部に出力してなり、さらに、前記計測対象物の圧力を感知し、該感知した圧力に応じた電圧値に変換する圧力センサ３０を備え、その電圧値をデジタル値に変換することで、感知した圧力を圧力表示部２ｂに表示すると共に、その電圧値を電流値に変換して外部に出力することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種ガス等の気体や液体等の流体を収容する容器内又はその配管等の流体収容部内における流体の温度と圧力を一個の計測器で測定する温圧計に関する。

従来、この種の温圧計として、各種ガス等の気体や液体等の流体（以下、計測対象物という）の温度及び圧力の計測結果を、円形メータの左半側に圧力計の目盛と指針が配置され、右半側に温度計の目盛と指針が配置されてなる指示計に表示するものが知られている（特許文献１、図１参照）。

このような温圧計の指示計は、アナログ表示であるため、精度が低いうえに、暗闇の中では、非常に視認し難いという問題があった。さらには、上記温圧計は、単に、計測対象物の温度及び圧力の計測結果を表示させるだけの機能しかなく、計測対象物から離れた地点（遠隔地）で、計測対象物の計測結果を保存したり、また、その計測結果を用いて、装置を自動制御したり、ということができなかった。

実用新案登録第３１２１７２３号

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、一個の計測器で温度及び圧力を表示できるうえに、高精度で、暗闇の中でも視認しやすく、さらには、一個の計測器で、計測対象物から離れた地点（遠隔地）で、計測対象物の温度及び圧力の夫々の計測結果を保存したり、また、その計測結果を用いて、装置を自動制御したりすることが可能な温圧計を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の温圧計は、計測対象物の温度及び圧力を計測する温圧計において、前記計測対象物の温度を感知し、該感知した温度に応じた抵抗値に変換する温度センサ２０と、前記抵抗値を電圧値に変換する第１の電圧変換部２１と、前記電圧値をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換部２６と、該第１のＡ／Ｄ変換部２６の出力値を表示する温度表示部２ａと、前記第１の電圧変換部２１で変換した電圧値を電流値に変換し、外部に送出する第１の電流伝送部２４と、を備え、さらに、
前記計測対象物の圧力を感知し、該感知した圧力に応じた電圧値に変換する圧力センサ３０と、該圧力センサ３０で変換した電圧値を電流値に変換し、外部に送出する第２の電流伝送部３３と、該第２の電流伝送部３３で変換した電流値を電圧値に変換する第２の電圧変換部３４と、該第２の電圧変換部３４で変換した電圧値をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換部３６と、該第２のＡ／Ｄ変換部３６の出力値を表示する圧力表示部２ｂと、を備えてなることを特徴とする。

請求項２に係る発明の温圧計は、請求項１に記載の温圧計において、第１の増幅部２３をさらに備え、前記第１の増幅部２３は、前記第１の電圧変換部２１で変換した電圧値を増幅してなることを特徴とする。

請求項３に係る発明の温圧計は、請求項２に記載の温圧計において、前記第１の増幅部２３の出力値のオフセット調整を行うオフセット調整部ＶＲ１と、該出力値のスパン調整を行うスパン調整部ＶＲ３と、をさらに備えてなることを特徴とする。

請求項４に係る発明の温圧計は、請求項２又は３に記載の温圧計において、前記第１の増幅部２３の出力値のリニアライズ補正を行うリニアライズ補正部ＶＲ２をさらに備えてなることを特徴とする。

請求項５に係る発明の温圧計は、請求項１〜４のいずれかに記載の温圧計において、前記温度表示部２ａのゼロ調整を行う第１の表示ゼロ調整部ＶＲ６と、前記温度表示部２ａのスパン調整を行う第１の表示スパン調整部ＶＲ７と、をさらに備えてなることを特徴とする温圧計。

請求項６に係る発明の温圧計は、請求項１〜５のいずれかに記載の温圧計において、第２の増幅部３２をさらに備え、前記第２の増幅部３２は、前記圧力センサ３０で変換した電圧値を増幅してなることを特徴とする。

請求項７に係る発明の温圧計は、請求項１〜６のいずれかに記載の温圧計において、前記圧力表示部２ｂのゼロ調整を行う第２の表示ゼロ調整部ＶＲ１４と、前記圧力表示部２ｂのスパン調整を行う第２の表示スパン調整部ＶＲ１５と、をさらに備えてなることを特徴とする。

請求項８に係る発明の温圧計は、請求項１〜７のいずれかに記載の温圧計において、前記圧力センサ３０の近傍に放熱フィン３を設けてなることを特徴とする。

請求項１に係る発明の温圧計によれば、計測対象物の温度を温度センサ２０で感知し、その感知した温度を、温度表示部２ａに表示しえるようにデジタル値に変換し、計測対象物の圧力を圧力センサ３０で感知し、その感知した圧力を、圧力表示部２ｂに表示しえるようにデジタル値に変換しているから、一個の計測器で温度及び圧力を計測できると共に、デジタル表示されるため、高精度であり、暗闇の中でも視認しやすい。

また、計測対象物の温度を温度センサ２０で感知し、その感知した温度に応じた電流値を外部に出力し、計測対象物の圧力を圧力センサ３０で感知し、その感知した圧力に応じた電流値を外部に出力するから、計測対象物から離れた地点（遠隔地）であっても、外部に出力される電流値を用いることにより、計測対象物の温度及び圧力の計測結果を夫々保存することができる。さらには、その外部に出力される電流値を用いることにより、夫々の電流値に応じた装置の停止又は始動等の自動制御が可能となる。

また、本発明によれば、構成が極めて簡単で構成部品点数が少ないため、製造コストを低く抑えることができる。

請求項２に係る発明の温圧計によれば、第１の電圧変換部２１で変換した電圧値を第１の増幅部２３で増幅するから、第１の電圧変換部２１で変換した電圧値が、検知困難な微小な電圧値であっても、検知可能な電圧値にすることができる。

請求項３に係る発明の温圧計によれば、オフセット調整部及びスパン調整部を設けてなるから、より高精度な電圧値を第１の増幅部２３から送出させることができるため、より高精度な計測を行うことができる。

請求項４に係る発明の温圧計によれば、リニアライズ補正部を設けてなるから、より高精度な電圧値を第１の増幅部２３から送出させることができるため、より高精度な計測を行うことができる。

請求項５に係る発明の温圧計によれば、第１の表示ゼロ調整部及び第１の表示スパン調整部を設けてなるから、温度表示部に、より高精度な表示をさせることができる。

請求項６に係る発明の温圧計によれば、圧力センサ３０で変換した電圧値を増幅するから、圧力センサ３０で変換した電圧値が、検知困難な微小な電圧値であっても、検知可能な電圧値にすることができる。

請求項７に係る発明の温圧計によれば、第２の表示ゼロ調整部及び第２の表示スパン調整部を設けてなるから、圧力表示部に、より高精度な表示をさせることができる。

請求項８に係る発明の温圧計によれば、圧力センサ３０の近傍に放熱フィン３を設けてなるから、計測対象物の計測温度の範囲が、圧力センサの耐熱温度を超えた場合に、圧力センサの破損を防止することができる。

なお、本明細書における近傍とは、圧力センサで、計測対象物の圧力を感知する前に、計測対象物の熱が拡散できる範囲内のことであり、温度センサで計測対象物の温度を計測した後に、その計測熱を拡散できる位置に放熱フィンを設けることが望ましい。

（ａ）本発明に係る温圧計の一実施形態を示す正面図、（ｂ）（ａ）のＡ部分の底面図である。本発明に係る温圧計の一実施形態を示す側面図である。計測対象物の温度を温度表示部に表示すると共に、感知した温度を電流値として送出するための処理を表すブロック図である。計測対象物の圧力を圧力表示部に表示すると共に、感知した圧力を電流値として送出するための処理を表すブロック図である。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。

まず、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る温圧計の概略構成および動作を説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る温圧計の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部分の底面図、図２は、本発明の一実施形態に係る温圧計の側面図である。

この温圧計１は、図１に示すように、計測対象物の温度及び圧力を一体的に表示するための温圧表示部２を有してなる。温圧表示部２は、温度を表示するための温度表示部２ａと、圧力を表示するための圧力表示部２ｂとで構成され、夫々、７セグメントＬＥＤで構成されてなる。

また、温圧表示部２の下面側には、放熱フィン３が固着され、さらに、その放熱フィン３の軸心方向を貫通して、略棒状をなす感温圧力導入部４が固着されてなる。感温圧力導入部４は、図１に示すように、温度センサ２０を有する温度感知部４ａと、圧力を温圧計１内に導入するための圧力導入路４ｂから構成されてなり、圧力導入路４ｂは、圧力導入部株５と一体形成されてなる。

そして、圧力導入部株５には、その外周面に、押ネジ６と、その押ネジ６を回転させるためのナット部７と、Ｏ−リング８とが挿入されてなる。押ネジ６は、計測対象物が収容されている収容容器内にあらかじめ取付けられている、特殊保護管（図示せず）内周面に形成されている雌ねじ部に螺合し、特殊保護管に温圧計１を固定させるものであり、Ｏ−リング８は、特殊保護管に温圧計１を固定させる際、シール部材として用いられるものである。

一方、温圧表示部２の背面側には、温圧計１内に電圧を供給し、温圧計１外に電流を送出するための４芯シールドケーブル９が取り付けられている。この４芯シールドケーブル９は、図２に示すように、外部に設けられているＤＣ電源１０，１２と電流信号変換器１１，１３に接続配線されている。この接続配線は、温圧計１の４芯シールドケーブル９が、夫々、温圧計１用の外部電源となるＤＣ電源１０，１２と、温圧計１からの出力電流が入力され、電流を電圧に変換するための負荷抵抗Ｒが含まれている電流信号変換器１１，１３と、が直列に接続配線されている。

このような接続配線をすることで、温圧計１から送出される電流信号出力線と、温圧計１へ電圧を供給する電圧供給線とが共用可能となり、２本の線で接続配線することができるため、配線数を削減できる効果がある。

なお、図２において、ＤＣ電源１０，１２と電流信号変換器１１，１３を、夫々一対ずつ設けている理由は、計測対象物の温度及び圧力を夫々計測する際に必要だからである。また、温圧計１から送出される電流信号は、感知した温度及び圧力に応じた電流値が、夫々送出される。

また、図２において、符号３０は、圧力導入路４ｂから導入される圧力を感知する圧力センサであり、温圧表示部２内に設けられている。そのため、計測対象物の計測温度の範囲が、圧力センサ３０の耐熱温度を超えたとしても、その熱を放熱させることで、圧力センサ３０の破損を防止することが可能な放熱フィン３が、温圧表示部２の下面側に固着されている。

以上のように構成された温圧計１の動作を説明すると、計測対象物の温度を温度感知部４ａ内に有してなる温度センサ２０で感知し、その感知した温度を温度表示部２ａに表示すると共に、その感知した温度に応じた電流値を電流信号変換器１１に送出する。そして、さらに、計測対象物の圧力を圧力導入路４ｂから導入し、その圧力を圧力センサ３０で感知すると、その感知した圧力を圧力表示部２ｂに表示すると共に、その感知した圧力に応じた電流値を電流信号変換器１３に送出する、という動作を行うものである。

以上の内容を踏まえ、より詳細に、計測対象物の温度及び圧力を、温圧表示部２に表示すると共に、電流信号変換器１１，１３に温度及び圧力に応じた、夫々の電流値を送出するための処理を、図３及び図４を用いて説明する。図３は、計測対象物の温度を温度表示部２ａに表示すると共に、感知した温度を、電流信号器１１に電流値として送出するための処理を表すブロック図、図４は、計測対象物の圧力を圧力表示部２ｂに表示すると共に、感知した圧力を、電流信号器１３に電流値として送出するための処理を表すブロック図である。

まず、図３を用いて、計測対象物の温度についての処理を説明する。図３に示すように、温度センサ２０は３導線式の測温抵抗体Ｒｓからなるもので、この測温抵抗体Ｒｓは、温度に依存して抵抗値が変化するものである。すなわち、例えば、計測対象物の温度が０度のときに、抵抗値が１００Ω、計測対象物の温度が２００度のときには、抵抗値が１７５．８６Ωと変化するものである。

このような特性をもつ温度センサ２０の測温抵抗体Ｒｓは、図３に示すように、端子Ｔ１，Ｔ２が、第１の電圧変換部２１に接続され、端子Ｔ３は、接地されている。このように接続されているのは、計測対象物の温度に依存して変化する抵抗値を電圧値に変換するためである。なお、本実施形態では温度センサ２０を、３導線式の温度センサで示しているが、これに限らず２導線式または４導線式の温度センサで構成してもよい。しかし、圧力感知の精度が高い３導線式や４導線式を用いた方が好ましい。

第１の電圧変換部２１は、測温抵抗体Ｒｓと共に、固定抵抗Ｒ１、Ｒ２、可変抵抗ＶＲ１（＝オフセット調整部）で、ホイートストンブリッジ回路を形成している。そして、ホイートストンブリッジ回路が形成されている第１の電圧変換部２１に、ＤＣ電源１０から定電流源２２を介して電圧Ｖ１が供給されている。このように、第１の電圧変換部２１に電圧Ｖ１が供給されると、固定抵抗Ｒ１と測温抵抗体Ｒｓの接続点には、数式（１）に示す電圧Ｖ２が発生する。なお、測温抵抗体Ｒｓの抵抗値はＲｓとする。
（数１）
Ｖ２＝Ｒｓ／（Ｒ１＋Ｒｓ）×Ｖ１

一方、固定抵抗Ｒ２と可変抵抗ＶＲ１の接続点には、数式（２）に示す電圧Ｖ３が発生する。
（数２）
Ｖ３＝ＶＲ１／（Ｒ２＋ＶＲ１）×Ｖ１

そして、このように、第１の電圧変換部２１に電圧Ｖ１が供給されることにより発生する電圧Ｖ２は、第１の増幅部２３の反転入力に供給され、電圧Ｖ３は、非反転入力に供給される。なお、可変抵抗ＶＲ１は、第１の増幅部２３の出力のオフセット調整を行うものであり、第１の増幅部２３からオフセット電圧が出力されないのであれば、可変抵抗ＶＲ１は固定抵抗であってもよい。しかし、オフセット調整部、すなわち、可変抵抗を設けた方が、より高精度な電圧値を第１の増幅部２３から送出させることができ、より高精度な計測を行うことができるから、可変抵抗ＶＲ１を設けた方が好ましい。

第１の増幅部２３は、非反転入力に電圧Ｖ３が供給されると共に、第１の増幅部２３の出力電圧Ｖ４が可変抵抗ＶＲ２（＝リニアライズ補正部）を介してフィードバックされて供給されている。そのため、第１の増幅部２３の非反転入力には、数式（３）に示す電圧Ｅ１^＋が供給されている。
（数３）
Ｅ１^＋＝Ｖ３＋Ｖ４×１／ＶＲ２

一方、反転入力には、電圧Ｖ２が固定抵抗Ｒ３を介して供給されると共に、第１の増幅部２３の出力電圧Ｖ４が可変抵抗ＶＲ３（＝スパン調整部）を介してフィードバックされて供給されている。そのため、第１の増幅部２３の反転入力には、数式（４）に示す電圧Ｅ１⁻が供給されている。
（数４）
Ｅ１⁻＝Ｖ２×１／Ｒ３＋Ｖ４×１／ＶＲ３

このように、第１の増幅部２３の非反転入力には電圧Ｅ１^＋が供給され、反転入力には電圧Ｅ１⁻が供給されるから、第１の増幅部２３は、数式（５）に示す電圧Ｖ４を送出する。なお、第１の増幅部２３のゲインはＧ１とする。
（数５）
Ｖ４＝｜Ｅ１^＋−Ｅ１⁻｜×Ｇ１

そして、第１の増幅部２３から送出される電圧Ｖ４は、第１の電流伝送部２４に供給される。なお、可変抵抗ＶＲ２は、第１の増幅部２３から送出される電圧Ｖ４のリニアライズ補正を行うものであり、可変抵抗ＶＲ３は、第１の増幅部２３のスパン調整を行うものである。そのため、リニアライズ補正、スパン調整が必要なければ、可変抵抗ＶＲ２，ＶＲ３を設ける必要はない。しかし、リニアライズ補正部、スパン調整部を設けることによって、より高精度な電圧値を第１の電流伝送部２４に送出することができ、それがために、より高精度な計測を行うことができるから、可変抵抗ＶＲ２，ＶＲ３を設けた方が好ましい。

第１の電流伝送部２４は、オペアンプ２４ａと、ＮＰＮ型のトランジスタ２４ｂから構成され、供給される電圧を電流値に変換し、その変換した電流値を電流信号変換器１１へ送出する処理を行う。

オペアンプ２４ａは、非反転入力に固定抵抗Ｒ４を介して電圧Ｖ４が供給されると共に、ＤＣ電源１０から供給される電圧が、定電流源２２と可変抵抗ＶＲ４（＝出力ゼロ調整部）を介して供給されている。そのため、オペアンプ２４ａの非反転入力には、数式（６）に示す電圧Ｅ２^＋が供給されている。
（数６）
Ｅ２^＋＝Ｖ４×Ｒ４／（ＶＲ４＋Ｒ４）

一方、反転入力には、オペアンプ２４ａの出力電圧Ｖ５が可変抵抗ＶＲ５（＝出力スパン調整部）と固定抵抗Ｒ５を介してフィードバックされて供給されている。そのため、オペアンプ２４ａの反転入力には、数式（７）に示す電圧Ｅ２⁻が供給されている。
（数７）
Ｅ２⁻＝Ｖ５×Ｒ５／（ＶＲ５＋Ｒ５）

このように、オペアンプ２４ａの非反転入力には電圧Ｅ２^＋が供給され、反転入力には電圧Ｅ２⁻が供給されるから、オペアンプ２４ａは、数式（８）に示す電圧Ｖ５を送出する。なお、オペアンプ２４ａのゲインはＧ２とする。
（数８）
Ｖ５＝｜Ｅ２^＋−Ｅ２⁻｜×Ｇ２

そして、オペアンプ２４ａから送出される電圧Ｖ５は、ＮＰＮ型のトランジスタ２４ｂに供給される。なお、可変抵抗ＶＲ４は、オペアンプ２４ａの出力ゼロ調整を行うものであり、可変抵抗ＶＲ５は、オペアンプ２４ａの出力スパン調整を行うものである。そのため、オペンアンプ２４ａの出力ゼロ調整、出力スパン調整が必要なければ、オペアンプ２４ａを設ける必要はない。しかし、出力ゼロ調整部、出力スパン調整部を設けた方が、より高精度な電圧Ｖ５をＮＰＮ型のトランジスタ２４ｂに供給することができ、より高精度な計測を行うことができるから、設けた方が好ましい。

ＮＰＮ型のトランジスタ２４ｂは、ベース（図３中の「Ｂ」）側が、オペアンプ２４ａの出力に、コレクタ（図３中の「Ｃ」）側が、固定抵抗Ｒ８に、エミッタ（図３中の「Ｅ」）側が、電流信号変換器１１へ送出される電流信号出力線に接続されている。そして、このように接続されたＮＰＮ型のトランジスタ２４ｂのベース側に、オペアンプ２４ａから送出される電圧Ｖ５が供給されると、コレクタ−エミッタ間に電流が流れるようになるから、電圧Ｖ５を電流値に変換する、すなわち、第１の電流伝送部２４に供給される電圧Ｖ４を電流値に変換することができる。

しかして、例えば、ＮＰＮ型のトランジスタ２４ｂのベース側に電圧２Ｖが供給されたときに、コレクタ−エミッタ間に２０ｍＡの電流が流れるように調整した場合に、温度センサ２０で計測した計測対象物の温度が、例えば２００度のときに電圧Ｖ５が２Ｖとなるように調整することにより、第１の電流伝送部２４から送出される電流値が２０ｍＡとなるから、その電流値２０ｍＡを用いることにより、計測対象物から離れた地点（遠隔地）で、計測対象物の計測結果、すなわち、計測対象物の温度２００度を保存することができる。さらには、計測対象物の温度が２００度となった場合に、装置を停止又は始動するというような制御を実行したい場合に、その電流値２０ｍＡを用いれば、自動制御が可能となる。

すなわち、温度に応じた電流値をあらかじめ決定しておき、その決定した電流値が第１の電流伝送部２４から送出されるように調整すれば、第１の電流伝送部２４から送出される電流値を計測することで、計測対象物から離れた地点（遠隔地）で、計測対象物の計測結果を保存することができ、また、その電流値を用いて、ある一定以上の電流値、すなわち、温度となった場合に装置を自動制御する、ということが可能となるというものである。

このような処理を行う第１の電流伝送部２４から送出される電流値をＩとすると、その電流値Ｉは、電流信号変換器１１を介してＤＣ電源１０から温圧計１内に、その電流値Ｉが供給されると、固定抵抗Ｒ６と固定抵抗Ｒ８の接続点に数式（９）に示す電圧Ｖ６が発生し、その電圧Ｖ６はオペアンプ２５の非反転入力に供給される。なお、Ｒ８＜＜Ｒ６とする。
（数９）
Ｖ６＝Ｉ×Ｒ８

オペアンプ２５は、非反転入力に固定抵抗Ｒ６を介して電圧Ｖ６が供給されると共に、ＤＣ電源１０から供給される電圧が、定電流源２２と可変抵抗ＶＲ６（＝第１の表示ゼロ調整部）を介して供給されている。そのため、オペアンプ２５の非反転入力には、数式（１０）に示す電圧Ｅ３^＋が供給されている。
（数１０）
Ｅ３^＋＝Ｖ６×Ｒ６／（ＶＲ６＋Ｒ６）

一方、反転入力には、オペアンプ２５の出力電圧Ｖｏが可変抵抗ＶＲ７（＝第１の表示スパン調整部）、固定抵抗Ｒ７を介してフィードバックされて供給されている。そのため、オペアンプ２５の反転入力には、数式（１１）に示す電圧Ｅ３⁻が供給されている。
（数１１）
Ｅ３⁻＝Ｖｏ×Ｒ７／（ＶＲ７＋Ｒ７）

このように、オペアンプ２５の非反転入力に電圧Ｅ３^＋が供給され、反転入力に電圧Ｅ３⁻が供給されるから、オペアンプ２５は、数式（１２）に示す電圧Ｖｏを送出する。なお、オペアンプ２５のゲインはＧ３とする。
（数１２）
Ｖｏ＝｜Ｅ３^＋−Ｅ３⁻｜×Ｇ３

そして、オペアンプ２５から送出される電圧Ｖｏは、第１のＡ／Ｄ変換部２６に供給される。なお、可変抵抗ＶＲ６は、温度表示部２ａのゼロ調整を行うものであり、可変抵抗ＶＲ７は、温度表示部２ａのスパン調整を行うものである。そのため、温度表示部２ａのゼロ調整、スパン調整が必要なければ、オペアンプ２５を設ける必要はない。しかし、ゼロ調整部、スパン調整部を設けた方が、より高精度な表示を温度表示部２ａに表示させることができるため、設けた方が好ましい。

第１のＡ／Ｄ変換部２６は、アナログ電圧Ｖｏをデジタル値に変換して制御部２７に供給する。制御部２７は、供給されたデジタル値をカウントし、そのカウント結果を温度表示部２ａに送出する。すると、温度表示部２ａには、温度センサ２０によって感知された、計測対象物の温度が表示される。

次に、図４を用いて、計測対象物の圧力についての処理を説明する。図４に示すように、圧力センサ３０は、シリコンチップの中央部を薄く加工して形成したダイヤフラム上に、ホイートストンブリッジとなるように半導体歪みゲージ抵抗Ｒ２０，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３が形成されたものである。

このように形成された圧力センサ３０に、後述する第２の電圧変換部３４から、定電流源３１を介して電圧Ｖ１０が供給されると、半導体歪みゲージ抵抗Ｒ２０と半導体歪みゲージ抵抗Ｒ２３の接続点には、電圧Ｖ１１が発生し、半導体歪みゲージ抵抗Ｒ２２と半導体歪みゲージ抵抗Ｒ２１の接続点には、電圧Ｖ１２が発生する。そして、圧力センサ３０に、圧力導入路４ｂから導入される計測対象物の圧力が印加されると、ダイヤフラムが変形し、半導体歪みゲージ抵抗Ｒ２０〜Ｒ２３の抵抗値が変化する。しかして、その抵抗値の変化によって、電圧Ｖ１１と電圧Ｖ１２の電位差が変化する。

上述のような特性をもつ圧力センサ３０から送出される電圧Ｖ１１は、第２の増幅部３２の反転入力に供給され、電圧Ｖ１２は、非反転入力に供給される。そのため、第２の増幅部３２は、数式（１３）に示す電圧Ｖ１３を送出する。なお、第２の増幅部３２のゲインはＧ４とする。
（数１３）
Ｖ１３＝｜Ｖ１２−Ｖ１１｜×Ｇ４

そして、第２の増幅部３２から送出される電圧Ｖ１３は、第２の電流伝送部３３に供給される。なお、第２の増幅部３２のゼロ調整及びスパン調整は、半導体歪みゲージ抵抗Ｒ２０〜Ｒ２３をレーザ光でカットして半導体歪みゲージ抵抗Ｒ２０〜Ｒ２３の抵抗値を調整するレーザトリミングを行うことによって調整されている。しかして、このような調整を行うことによって、より高精度な電圧値を第２の電流伝送部３３に送出することができるため、より高精度な計測を行うことができる。

第２の電流伝送部３３は、ＮＰＮ型のトランジスタ３３ａから構成され、供給される電圧を電流値に変換し、その変換した電流値を電流信号変換器１３へ送出する処理を行う。具体的には、ＮＰＮ型のトランジスタ３３ａのベース（図４中の「Ｂ」）側が、第２の増幅部３２の出力に、コレクタ（図４中の「Ｃ」）側が、固定抵抗Ｒ１０に、エミッタ（図４中の「Ｅ」）側が、電流信号変換器１３へ送出される電流信号出力線に接続されている。そして、このように接続されたＮＰＮ型のトランジスタ３３ａのベース側に、第２の増幅部３２から送出される電圧Ｖ１３が供給されると、コレクタ−エミッタ間に電流が流れるようになるから、電圧Ｖ１３を電流値に変換することができる。

しかして、例えば、ＮＰＮ型のトランジスタ３３ａのベース側に電圧２Ｖが供給されたときに、コレクタ−エミッタ間に２０ｍＡの電流が流れるように調整した場合に、圧力センサ３０で計測した計測対象物の圧力が、例えば１ＭＰａのときに電圧Ｖ１３が２Ｖとなるように調整することにより、第２の電流伝送部３３から送出される電流値が２０ｍＡとなるから、その電流値２０ｍＡを用いることにより、計測対象物から離れた地点（遠隔地）で、計測対象物の計測結果、すなわち、計測対象物の圧力１ＭＰａを保存することができる。さらには、計測対象物の圧力が１ＭＰａとなった場合に、装置を停止又は始動するというような制御を実行したい場合に、その電流値２０ｍＡを用いれば、自動制御が可能となる。

すなわち、圧力に応じた電流値をあらかじめ決定しておき、その決定した電流値が第２の電流伝送部３３から送出されるように調整すれば、第２の電流伝送部３３から送出される電流値を計測することで、計測対象物から離れた地点（遠隔地）で、計測対象物の計測結果を保存することができ、また、その電流値を用いて、ある一定以上の電流値、すなわち、圧力となった場合に装置を自動制御する、ということが可能となるというものである。

このような処理を行う第２の電流伝送部３３から送出される電流値をＩ´とすると、その電流値Ｉ´は、電流信号変換器１３を介してＤＣ電源１２から第２の電圧変換部３４に供給される。

第２の電圧変換部３４は、オペアンプ３４ａを有し、上述の電流値Ｉ´が供給されると、その電流値を電圧値に変換するブロックである。具体的には、図４に示すように、電流値Ｉ´が第２の電圧変換部３４に供給されると、固定抵抗Ｒ１０とＲ１１の接続点に数式（１４）に示す電圧Ｖ１４が発生する。なお、Ｒ１０＜＜Ｒ１１とする。
（数１４）
Ｖ１４＝Ｒ１０×Ｉ´

そして、その電流値Ｉ´が供給されることにより発生した電圧Ｖ１４は、オペアンプ３４ａの非反転入力に供給されると共に、定電流源３１を介して、圧力センサ３０に供給される。

オペアンプ３４ａは、非反転入力に固定抵抗Ｒ１１を介して電圧Ｖ１４が供給される。そのため、オペアンプ３４ａの非反転入力には、数式（１５）に示す電圧Ｅ４^＋が供給されている。なお、数式（１４）同様、Ｒ１０＜＜Ｒ１１とする。
（数１５）
Ｅ４^＋＝Ｖ１４

一方、反転入力には、オペアンプ３４ａの出力電圧Ｖ１５が固定抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を介してフィードバックされて供給されている。そのため、オペアンプ３４ａの反転入力には、数式（１６）に示す電圧Ｅ４⁻が供給されている。
（数１６）
Ｅ４⁻＝Ｖ１５×Ｒ１３／（Ｒ１３＋Ｒ１２）

このように、オペアンプ３４ａの非反転入力に電圧Ｅ４^＋が供給され、反転入力に電圧Ｅ４⁻が供給されるから、オペアンプ３４ａは、数式（１７）に示す電圧Ｖ１５を送出する。なお、オペアンプ３４ａのゲインはＧ５とする。
（数１７）
Ｖ１５＝｜Ｅ４^＋−Ｅ４⁻｜×Ｇ５

そして、オペアンプ３４ａ、すなわち、第２の電圧変換部３４から送出される電圧Ｖ１５は、オペアンプ３５の非反転入力に供給される。

オペアンプ３５は、非反転入力に固定抵抗Ｒ１４を介して電圧Ｖ１５が供給されると共に、オペアンプ３５に供給される電源電圧Ｖ１６が可変抵抗ＶＲ１４（＝第２の表示ゼロ調整部）を介して非反転入力に供給されている。そのため、オペアンプ３５の非反転入力には、数式（１８）に示す電圧Ｅ５^＋が供給されている。
（数１８）
Ｅ５^＋＝Ｖ１５×ＶＲ１４／（Ｒ１４＋ＶＲ１４）＋Ｖ１６×Ｒ１４／（ＶＲ１４＋Ｒ１４）

一方、反転入力には、オペアンプ３５の出力電圧Ｖｏ´が可変抵抗ＶＲ１５（＝第２の表示スパン調整部）、固定抵抗Ｒ１５を介してフィードバックされて供給されている。そのため、オペアンプ３５の反転入力には、数式（１９）に示す電圧Ｅ５⁻が供給されている。
（数１９）
Ｅ５⁻＝Ｖｏ´×Ｒ１５／（ＶＲ１５＋Ｒ１５）

このように、オペアンプ３５の非反転入力に電圧Ｅ５^＋が供給され、反転入力に電圧Ｅ５⁻が供給されるから、オペアンプ３５は、数式（２０）に示す電圧Ｖｏ´を送出する。なお、オペアンプ３５のゲインはＧ６とする。
（数２０）
Ｖｏ´＝｜Ｅ５^＋−Ｅ５⁻｜×Ｇ６

そして、オペアンプ３５から送出される電圧Ｖｏ´は、第２のＡ／Ｄ変換部３６に供給される。なお、可変抵抗ＶＲ１４は、圧力表示部２ｂのゼロ調整を行うものであり、可変抵抗ＶＲ１５は、圧力表示部２ｂのスパン調整を行うものである。そのため、圧力表示部２ｂのゼロ調整、スパン調整が必要なければ、オペアンプ３５を設ける必要はない。しかし、ゼロ調整部、スパン調整部を設けた方が、圧力表示部２ｂに、より高精度な表示をさせることができるため、設けた方が好ましい。

第２のＡ／Ｄ変換部３６は、アナログ電圧Ｖｏ´をデジタル値に変換して制御部３７に供給する。制御部３７は、供給されたデジタル値をカウントし、そのカウント結果を圧力表示部２ｂに送出する。すると、圧力表示部２ｂには、圧力センサ３０によって感知された、計測対象物の圧力が表示される。

以上説明した本発明の実施形態によれば、計測対象物の温度を温度センサ２０で感知し、その感知した温度を、温度表示部２ａに表示しえるようにデジタル値に変換し、計測対象物の圧力を圧力センサ３０で感知し、その感知した圧力を、圧力表示部２ｂに表示しえるようにデジタル値に変換しているから、一個の計測器で温度及び圧力を計測できると共に、デジタル表示されるため、高精度であり、暗闇の中でも視認しやすい。

さらに、本実施形態によれば、構成が極めて簡単で構成部品点数が少ないため、製造コストを低く抑えることができる。

また、第１の増幅部２３は、第１の電圧変換部２１で変換した電圧値を増幅するから、第１の電圧変換部２１で変換した電圧値が、オペアンプ２３ａが検知困難な微小な電圧値であっても、検知可能な電圧値にすることができる。

さらに、第２の増幅部３２は、圧力センサ３０で変換した電圧値を増幅するから、圧力センサ３０で検知困難な微小な電圧値であっても、検知可能な電圧値にすることができる

なお、本明細書における装置とは、温圧計１が固定されている計測対象物が収容されている収容容器に限らず、温圧計１の計測結果をもとに制御したい装置すべてを含む概念である。

１温圧計
２温圧表示部
２ａ温度表示部
２ｂ圧力表示部
３放熱フィン
２０温度センサ
２１第１の電圧変換部
２３第１の増幅部
２４第１の電流伝送部
２６第１のＡ／Ｄ変換部
３０圧力センサ
３２第２の増幅部
３３第２の電流伝送部
３４第２の電圧変換部
３６第２のＡ／Ｄ変換部
ＶＲ１可変抵抗（オフセット調整部）
ＶＲ２可変抵抗（リニアライズ補正部）
ＶＲ３可変抵抗（スパン調整部）
ＶＲ６可変抵抗（第１の表示ゼロ調整部）
ＶＲ７可変抵抗（第１の表示スパン調整部）
ＶＲ１４可変抵抗（第２の表示ゼロ調整部）
ＶＲ１５可変抵抗（第２の表示スパン調整部）

Claims

計測対象物の温度及び圧力を計測する温圧計において、
前記計測対象物の温度を感知し、該感知した温度に応じた抵抗値に変換する温度センサと、
前記抵抗値を電圧値に変換する第１の電圧変換部と、
前記電圧値をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換部と、
該第１のＡ／Ｄ変換部の出力値を表示する温度表示部と、
前記第１の電圧変換部で変換した電圧値を電流値に変換し、外部に送出する第１の電流伝送部と、を備え、さらに、
前記計測対象物の圧力を感知し、該感知した圧力に応じた電圧値に変換する圧力センサと、
該圧力センサで変換した電圧値を電流値に変換し、外部に送出する第２の電流伝送部と、
該第２の電流伝送部で変換した電流値を電圧値に変換する第２の電圧変換部と、
該第２の電圧変換部で変換した電圧値をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、
該第２のＡ／Ｄ変換部の出力値を表示する圧力表示部と、を備えてなることを特徴とする温圧計。
請求項１に記載の温圧計において、第１の増幅部をさらに備え、
前記第１の増幅部は、前記第１の電圧変換部で変換した電圧値を増幅してなることを特徴とする温圧計。
請求項２に記載の温圧計において、
前記第１の増幅部の出力値のオフセット調整を行うオフセット調整部と、該出力値のスパン調整を行うスパン調整部と、をさらに備えてなることを特徴とする温圧計。
請求項２又は３に記載の温圧計において、
前記第１の増幅部の出力値のリニアライズ補正を行うリニアライズ補正部をさらに備えてなることを特徴とする温圧計。
請求項１〜４のいずれかに記載の温圧計において、
前記温度表示部のゼロ調整を行う第１の表示ゼロ調整部と、前記温度表示部のスパン調整を行う第１の表示スパン調整部と、をさらに備えてなることを特徴とする温圧計。
請求項１〜５のいずれかに記載の温圧計において、第２の増幅部をさらに備え、
前記第２の増幅部は、前記圧力センサで変換した電圧値を増幅してなることを特徴とする温圧計。
請求項１〜６のいずれかに記載の温圧計において、
前記圧力表示部のゼロ調整を行う第２の表示ゼロ調整部と、前記圧力表示部のスパン調整を行う第２の表示スパン調整部と、をさらに備えてなることを特徴とする温圧計。
請求項１〜７のいずれかに記載の温圧計において、
前記圧力センサの近傍に放熱フィンを設けてなることを特徴とする温圧計。