JP2011226793A - シース型熱電対及びそれを用いた温度計測方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波電圧やパルス電圧が印加される部材の温度計測において、高周波カットフィルターを使用しなくても、高周波電圧やパルス電圧印加に伴い発生するノイズを除去でき精度よく温度を計測できるシース型熱電対及びそれを用いた温度計測方法を提供すること。
【解決手段】第１のシース１と熱電対素線５の絶縁を保つために第１のシース１の内側に第１の絶縁体３を介して熱電対素線５を配置し、第１のシース１と第２のシース２の絶縁を保つために第１のシース１の外側に第２の絶縁体４を介して第２のシース２を配置し、第１のシース１に直流電源７を接続し、直流電圧を印加しながら温度を計測する。
【選択図】図２
【解決手段】第１のシース１と熱電対素線５の絶縁を保つために第１のシース１の内側に第１の絶縁体３を介して熱電対素線５を配置し、第１のシース１と第２のシース２の絶縁を保つために第１のシース１の外側に第２の絶縁体４を介して第２のシース２を配置し、第１のシース１に直流電源７を接続し、直流電圧を印加しながら温度を計測する。
【選択図】図２
Description
本発明は、高周波電圧やパルス電圧印加に伴い発生するノイズの影響を受けずに高周波電圧やパルス電圧が印加される部材の温度を精度よく計測できる熱電対及びそれを用いた温度計測方法に関するものである。
従来、電気的絶縁性および耐久性を有する熱電対として、シースとその内部に充填された絶縁粉末などの絶縁体で熱電対素線が覆われたシース型熱電対が用いられている。
シースには、ステンレスやインコネルなどの材料が用いられ、絶縁体には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）などの誘電体が用いられ、熱電対素線には、その材料の組み合わせとして白金−白金ロジウム、アルメル−クロメルなどが用いられる。
シースには、ステンレスやインコネルなどの材料が用いられ、絶縁体には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）などの誘電体が用いられ、熱電対素線には、その材料の組み合わせとして白金−白金ロジウム、アルメル−クロメルなどが用いられる。
しかし、一般にシース型熱電対に用いられる絶縁体は、直流電流に対して電気的絶縁を保つことは出来るが、高周波電流やパルス電流に対しては電気的絶縁を保つことが出来ない場合がある。
従って、前記構成のシース型熱電対で、高周波電圧やパルス電圧が印加される部材の温度を計測する場合、高周波電流やパルス電流が熱電対素線の起電力のノイズとなるので、計測される温度は誤った温度となり、実質上は計測不能となる。
従って、前記構成のシース型熱電対で、高周波電圧やパルス電圧が印加される部材の温度を計測する場合、高周波電流やパルス電流が熱電対素線の起電力のノイズとなるので、計測される温度は誤った温度となり、実質上は計測不能となる。
この対策として、熱電対と温度計の間に高周波カットフィルターを接続して高周波成分（ノイズ）を遮断する方法がある。（例えば、特許文献１参照）
しかしながらこの方法でも、高周波の周波数や想定していた高周波成分とは異なり予期せず発生する高周波成分に合わせて、高周波カットフィルターを変更する必要が生じる場合がある。
本発明は、上記の問題に対して、高周波カットフィルターを使用しなくても、高周波電圧やパルス電圧印加に伴い発生するノイズを遮断でき精度よく温度を計測できるシース型熱電対及びそれを用いた温度計測方法を提供することを目的とする。
本発明のシース型熱電対は、第１のシースの内側に第１の絶縁体を介して熱電対素線を配置し、第１のシースの外側に第２の絶縁体を介して第２のシースを配置し、第１のシースの電位を接地電位とすることを特徴とする。
別の発明のシース型熱電対は、第１のシースの内側に第１の絶縁体を介して熱電対素線を配置し、第１のシースの外側に第２の絶縁体を介して第２のシースを配置し、第１のシースに直流電源を接続し直流電圧を印加することを特徴とし、この熱電対を用いた温度計測方法は、第１のシースに直流電圧を印加しながら温度を計測することを特徴とする。
また別の発明のシース型熱電対は、第１のシースの内側に第１の絶縁体を介して熱電対素線を配置し、第１のシースの外側に第２の絶縁体を介して第２のシースを配置し、第１のシースと第２のシースとをコイルを介して接続することを特徴とする。
上記の各発明の構成によれば、第１のシースの電位が固定されているので、第１のシースでノイズが遮断され熱電対素線の起電力には影響が及ばない。
そのため、高周波カットフィルターを使用しなくても高周波電圧やパルス電圧が印加される部材の温度を精度よく計測できる。
そのため、高周波カットフィルターを使用しなくても高周波電圧やパルス電圧が印加される部材の温度を精度よく計測できる。
なお、高周波電圧やパルス電圧が印加される部材と第２のシースが同電位となるので、これらの間に電界が形成されないため、例えば、電界を用いて荷電粒子を計測する計測装置やプラズマを用いるプロセスでも使用が可能である。
また、絶縁体を粉末とした場合、シースの変形に対して絶縁体が追随するので、電気的絶縁性を保つことができる。
更に、シース型熱電対の絶縁破壊の可能性が想定される高い電圧が印加される部材の温度を計測する場合には、熱電対素線をフローティング電位とすれば絶縁破壊を防止できる。
熱電対素線をフローティング電位とするには、熱電対素線に接続して温度を出力する温度計及び更に必要により絶縁破壊対策として熱電対素線と温度計の間に接続するアイソレーションアンプを外部に対する絶縁構成を有するものとしフローティング電位になるようにすればよい。
熱電対素線をフローティング電位とするには、熱電対素線に接続して温度を出力する温度計及び更に必要により絶縁破壊対策として熱電対素線と温度計の間に接続するアイソレーションアンプを外部に対する絶縁構成を有するものとしフローティング電位になるようにすればよい。
図１は、本発明の実施例１のシース型熱電対を説明する図であって、１は第１のシース、２は第２のシース、３は第１の絶縁体、４は第２の絶縁体、５は熱電対素線、６は高周波電圧やパルス電圧が印加される部材、７は温度計である。
第１のシース１及び第２のシース２は、一端が閉塞された保護管であり、ステンレスやインコネルなどの材料が用いられる。
第１の絶縁体３及び第２の絶縁体４には、電気的絶縁性が高い酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）などの誘電体が用いられる。
熱電対素線５には、その材料の組み合わせとして白金−白金ロジウム、アルメル−クロメルなどが用いられる。
第１の絶縁体３及び第２の絶縁体４には、電気的絶縁性が高い酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）などの誘電体が用いられる。
熱電対素線５には、その材料の組み合わせとして白金−白金ロジウム、アルメル−クロメルなどが用いられる。
そして、第１のシース１と熱電対素線５の絶縁を保つために第１のシース１の内側に第１の絶縁体３を介して熱電対素線５を配置し、第１のシース１と第２のシース２の絶縁を保つために第１のシース１の外側に第２の絶縁体４を介して第２のシース２を配置し、第１のシース１を接地して第１のシース１の電位を接地電位とする。
このように構成した熱電対によれば、第１のシース１を接地することにより第１のシース１の電位が固定されているので、高周波電圧やパルス電圧が印加される部材６の温度を計測する場合、高周波電圧やパルス電圧印加に伴い発生するノイズが第１のシース１で遮断され熱電対素線５の起電力には影響が及ばない。
よって、温度を精度よく計測できる。
温度の出力は、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７により行う。
よって、温度を精度よく計測できる。
温度の出力は、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７により行う。
なお、高周波電圧やパルス電圧が印加される部材６と第２のシース２が同電位となるので、これらの間に電界が形成されないため、例えば、電界を用いて荷電粒子を計測する計測装置やプラズマを用いるプロセスでも使用が可能である。
また、絶縁体を粉末とした場合、シースの変形に対して絶縁体が追随するので、電気的絶縁性を保つことができる。
この場合、第１のシース１及び第２のシース２の開口部は、それぞれ、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁物で閉塞する。
この場合、第１のシース１及び第２のシース２の開口部は、それぞれ、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁物で閉塞する。
更に、シース型熱電対の絶縁破壊の可能性が想定される高い電圧が印加される部材の温度を計測する場合には、熱電対素線５をフローティング電位とすれば絶縁破壊を防止できる。
熱電対素線５をフローティング電位とするには、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７を外部に対する絶縁構成を有するものとしフローティング電位になるようにすればよい。
熱電対素線５をフローティング電位とするには、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７を外部に対する絶縁構成を有するものとしフローティング電位になるようにすればよい。
図２は、本発明の実施例２のシース型熱電対を説明する図であって、８は直流電源、９はアイソレーションアンプであり、１〜７は、図１と同様である。
そして、第１のシース１と熱電対素線５の絶縁を保つために第１のシース１の内側に第１の絶縁体３を介して熱電対素線５を配置し、第１のシース１と第２のシース２の絶縁を保つために第１のシース１の外側に第２の絶縁体４を介して第２のシース２を配置し、第１のシース１に直流電源を接続し直流電圧を印加できるようにし、温度計測時には直流電圧を印加しながら計測する。
このように構成したシース型熱電対によれば、第１のシース１に直流電源を接続し直流電圧を印加することにより第１のシース１の電位が固定されているので、高周波電圧やパルス電圧が印加される部材６の温度を計測する場合、高周波電圧やパルス電圧印加に伴い発生するノイズが第１のシース１で遮断され熱電対素線５の起電力には影響が及ばない。
よって、温度を精度よく計測できる。
温度の出力は、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７により行うが、第１のシース１と熱電対素線５の間に高い電圧が印加される可能性も想定した場合、絶縁破壊を防ぐために図２のように熱電対素線５と温度計７の間にアイソレーションアンプ９を接続する。
よって、温度を精度よく計測できる。
温度の出力は、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７により行うが、第１のシース１と熱電対素線５の間に高い電圧が印加される可能性も想定した場合、絶縁破壊を防ぐために図２のように熱電対素線５と温度計７の間にアイソレーションアンプ９を接続する。
なお、高周波電圧やパルス電圧が印加される部材６と第２のシース２が同電位となるので、これらの間に電界が形成されないため、例えば、電界を用いて荷電粒子を計測する計測装置やプラズマを用いるプロセスでも使用が可能である。
また、絶縁体を粉末とした場合、シースの変形に対して絶縁体が追随するので、電気的絶縁性を保つことができる。
この場合、第１のシース１及び第２のシース２の開口部は、それぞれ、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁物で閉塞する。
この場合、第１のシース１及び第２のシース２の開口部は、それぞれ、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁物で閉塞する。
更に、シース型熱電対の絶縁破壊の可能性が想定される高い電圧が印加される部材の温度を計測する場合には、熱電対素線５をフローティング電位とすれば絶縁破壊を防止できる。
熱電対素線５をフローティング電位とするには、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７及び更に必要により絶縁破壊対策として熱電対素線５と温度計７の間に接続するアイソレーションアンプ９を外部に対する絶縁構成を有するものとしフローティング電位になるようにすればよい。
熱電対素線５をフローティング電位とするには、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７及び更に必要により絶縁破壊対策として熱電対素線５と温度計７の間に接続するアイソレーションアンプ９を外部に対する絶縁構成を有するものとしフローティング電位になるようにすればよい。
図３は、本発明の実施例３のシース型熱電対を説明する図であって、１０はコイルであり、１〜７及び９は、図２と同様である。
そして、第１のシース１と熱電対素線５の絶縁を保つために第１のシース１の内側に第１の絶縁体３を介して熱電対素線５を配置し、第１のシース１と第２のシース２の絶縁を保つために第１のシース１の外側に第２の絶縁体４を介して第２のシース２を配置し、第１のシース１と第２のシース２とをコイル１０を介して接続する。
このように構成したシース型熱電対によれば、第１のシース１と第２のシース２とをコイル１０を介して接続しており、第１のシース１は直流的に第２のシース２に接続され第１のシース１の電位が固定されるので、高周波電圧やパルス電圧が印加される部材６の温度を計測する場合、高周波電圧やパルス電圧印加に伴い発生するノイズがコイル１０及び第１のシース１で遮断され熱電対素線５の起電力には影響が及ばない。
よって、温度を精度よく計測できる。
温度の出力は、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７により行うが、第１のシース１と熱電対素線５の間に高い電圧が印加される可能性も想定した場合、絶縁破壊を防ぐために図３のように熱電対素線５と温度計７の間にアイソレーションアンプ９を接続する。
よって、温度を精度よく計測できる。
温度の出力は、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７により行うが、第１のシース１と熱電対素線５の間に高い電圧が印加される可能性も想定した場合、絶縁破壊を防ぐために図３のように熱電対素線５と温度計７の間にアイソレーションアンプ９を接続する。
なお、高周波電圧やパルス電圧が印加される部材６と第２のシース２が同電位となるので、これらの間に電界が形成されないため、例えば、電界を用いて荷電粒子を計測する計測装置やプラズマを用いるプロセスでも使用が可能である。
また、絶縁体を粉末とした場合、シースの変形に対して絶縁体が追随するので、電気的絶縁性を保つことができる。
この場合、第１のシース１及び第２のシース２の開口部は、それぞれ、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁物で閉塞する。
この場合、第１のシース１及び第２のシース２の開口部は、それぞれ、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁物で閉塞する。
更に、シース型熱電対の絶縁破壊の可能性が想定される高い電圧が印加される部材の温度を計測する場合には、熱電対素線５をフローティング電位とすれば絶縁破壊を防止できる。
熱電対素線５をフローティング電位とするには、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７及び更に必要により絶縁破壊対策として熱電対素線５と温度計７の間に接続するアイソレーションアンプ９を外部に対する絶縁構成を有するものとしフローティング電位になるようにすればよい。
熱電対素線５をフローティング電位とするには、熱電対素線５に接続して温度を出力する温度計７及び更に必要により絶縁破壊対策として熱電対素線５と温度計７の間に接続するアイソレーションアンプ９を外部に対する絶縁構成を有するものとしフローティング電位になるようにすればよい。
以上、実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、例えば、シース、絶縁体及び熱電対素線の材料は自由に組み合わせることができ、温度計測環境等により最適なものを選択すればよい。
また、伝達される温度に変化がない範囲であれば、シースと絶縁体の積層数を変更してもよい。
また、伝達される温度に変化がない範囲であれば、シースと絶縁体の積層数を変更してもよい。
１ 第１のシース
２ 第２のシース
３ 第１の絶縁体
４ 第２の絶縁体
５ 熱電対素線
６ 高周波電圧やパルス電圧が印加される部材
７ 温度計
８ 直流電源
９ アイソレーションアンプ
１０ コイル
２ 第２のシース
３ 第１の絶縁体
４ 第２の絶縁体
５ 熱電対素線
６ 高周波電圧やパルス電圧が印加される部材
７ 温度計
８ 直流電源
９ アイソレーションアンプ
１０ コイル
Claims (4)
- 第１のシースの内側に第１の絶縁体を介して熱電対素線を配置し、第１のシースの外側に第２の絶縁体を介して第２のシースを配置し、第１のシースの電位を接地電位とすることを特徴とするシース型熱電対
- 第１のシースの内側に第１の絶縁体を介して熱電対素線を配置し、第１のシースの外側に第２の絶縁体を介して第２のシースを配置し、第１のシースに直流電源を接続し直流電圧を印加することを特徴とするシース型熱電対
- 第１のシースの内側に第１の絶縁体を介して熱電対素線を配置し、第１のシースの外側に第２の絶縁体を介して第２のシースを配置し、第１のシースと第２のシースとをコイルを介して接続することを特徴とするシース型熱電対
- 請求項２のシース型熱電対を用いて、第１のシースに直流電圧を印加しながら温度を計測することを特徴とする温度計測方法
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2014002028A (ja) * | 2012-06-18 | 2014-01-09 | Univ Of Fukui | 摩耗センサ |
| KR101527765B1 (ko) * | 2014-08-14 | 2015-06-11 | 국방과학연구소 | 노이즈 저감형 초고속 응답 열유량 획득시스템 |
| JP2016534912A (ja) * | 2013-09-29 | 2016-11-10 | ハスキー インジェクション モールディング システムズ リミテッドＨｕｓｋｙ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 一体形成熱電対を備えた射出成形装置 |
| CN110470408A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 特索纳有限责任两合公司 | 护罩热电偶 |
-
2010
- 2010-04-15 JP JP2010093898A patent/JP2011226793A/ja active Pending
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| JP2016534912A (ja) * | 2013-09-29 | 2016-11-10 | ハスキー インジェクション モールディング システムズ リミテッドＨｕｓｋｙ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 一体形成熱電対を備えた射出成形装置 |
| KR101527765B1 (ko) * | 2014-08-14 | 2015-06-11 | 국방과학연구소 | 노이즈 저감형 초고속 응답 열유량 획득시스템 |
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