JP2013210356A - 温度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱容量の小さい微小面積の測温対象であっても、測温対象の温度を正確に測定する温度測定装置を提供する。
【解決手段】制御装置３４は、対象側検温手段２０に対して、熱放散器側検温手段２２が熱的平衡状態となるように電源装置３２の出力である出力電流ｉを調整する。熱放散器２４と測温対象１２との間の温度が同一の一定温度に保持されたとき、測温対象１２の温度を熱放散器２４側で間接的に測定することが可能となる。抵抗体２６として温度特性が既知の測温抵抗体を用いれば、その温度特性から対応する温度を算出できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、白金測温抵抗体等の温度センサにより測温対象の温度を測定する温度測定装置に関し、特に、熱容量が小さい測温対象及び（又は）発熱面積が小さい測温対象の温度を測定するのに好適な温度測定装置に関する。

従来から、温度センサとして熱電対を測温対象に直接接触させて、測温対象の温度を測定する熱電対温度計が知られている。

しかし、熱電対温度計の場合、例えば、熱容量が小さい微少面積の測温対象の温度を測定しようとすると、金属で低熱抵抗の熱電対の前記測温対象に対する直接接触時の、いわゆる熱引きによって前記測温対象の正確な温度を測定することができないという課題がある。

他の温度センサとして白金測温抵抗体等の測温抵抗体を用いた温度測定装置が知られている。測温抵抗体を用いた温度測定装置は、３線式あるいは４線式の温度測定装置が提案されており（特許文献１の図２、図３）、配線の抵抗をキャンセルして測温対象の温度を測定でき、かつ熱電対温度計に比較して温度測定範囲が広くまた分解能も高い。

特開２００３−３４４１８０号公報

しかし、測温抵抗体を用いた温度測定装置であっても、測定対象に低熱抵抗で接触するので前記熱引きが解消されず、特に、熱容量が小さく発熱面積が小さい測温対象の温度測定に対しては誤差が大きくなる。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、熱容量の小さい測温対象及び微小面積の測温対象であっても、前記測温対象に接触させて前記測温対象の温度を正確に測定することを可能とする温度測定装置を提供することを目的とする。

この発明に係る温度測定装置は、測温対象の温度を測定する温度測定装置において、前記測温対象に熱的に結合された対象側検温手段と、熱を放散する熱放散器と、前記熱放散器に熱的に結合されるとともに、前記対象側検温手段に対向して配置された熱放散器側検温手段と、前記熱放散器を当該熱放散器に熱的に結合された抵抗体に電流を流すことによって加熱して前記熱放散器側検温手段を加熱する電源と、前記電源の出力を調整する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記測温対象に熱的に結合された前記対象側検温手段に対して、前記熱放散器側検温手段が熱的平衡状態となるように前記電源の出力を調整して前記熱放散器を加熱することを特徴とする。

この発明によれば、測温対象に対象側検温手段を熱的に結合する一方、前記対象側検温手段に対向配置した熱放散器側検温手段を熱放散器に熱的に結合し、当該熱放散器に熱的に結合された抵抗体に電源の出力を調整して電流を流すことによって前記抵抗体を通じて前記熱放散器を加熱し、これにより前記熱放散器を通じて前記熱放散器側検温手段を加熱し、加熱する際に、制御手段が、前記対象側検温手段に対して、前記熱放散器側検温手段が熱的平衡状態となるように前記電源の出力を調整するよう構成したので、温度測定装置が備える前記熱放散器と前記測温対象との間の温度が同一の一定温度に保持されることとなり、前記測温対象の温度を前記熱放散器側で間接的に測定することが可能となり、前記測温対象に対する温度測定装置側の接触による熱的影響を最小にすることができる。

結果として、熱容量の小さい前記測温対象であっても、前記測温対象の温度を正確に測定することができる。

この場合、前記対象側検温手段及び前記熱放散器側検温手段を、同種・同一長さの第１及び第２バイメタルで構成し、前記測温対象に熱的に結合される側の前記第１バイメタルの一端側を固定端にするとともに、前記熱放散器に熱的に結合される側の前記第２バイメタルの一端側を固定端とし、前記第１及び第２バイメタルの各自由端側に平行平板を対向配置し、前記制御手段は、前記測温対象に熱的に結合された前記対象側検温手段に対して、前記熱放散器側検温手段が熱的平衡状態となるように前記熱放散器を加熱するために、前記平行平板により形成される静電容量がピーク値となるように前記熱放散器を加熱するよう構成することで、前記対象側検温手段と前記熱放散器側検温手段との熱的平衡状態を容易に検出することができる。

なお、前記熱放散器に熱的に結合された前記抵抗体を測温抵抗体とし、前記制御手段は、前記静電容量がピーク値となったときの前記測温抵抗体の電圧降下に基づき前記測温対象の温度を測定するよう構成することで、前記測温対象の温度を、安定的かつ広温度範囲で測定することができる。

また、前記対象側検温手段及び前記熱放散器側検温手段を、同一温度特性の第１及び第２測温抵抗体で構成し、前記第１及び第２測温抵抗体を直列に接続してバイアス電流を流すバイアス電流源をさらに備え、前記制御手段は、前記測温対象に熱的に結合された前記第１測温抵抗体の抵抗値に対して、前記第２測温抵抗体の抵抗値が同一の抵抗値となるように前記電源の出力を調整し、前記第１及び第２測温抵抗体の抵抗値が同一の抵抗値となっているときの前記第１又は第２測温抵抗体の電圧降下に基づき前記測温対象の温度を測定するよう構成することで、熱放散器と測温対象との間の温度が同一の一定温度に保持されることとなり、前記測温対象の温度を間接的に測定することが可能となり、前記測温対象に対する温度測定装置側の接触による熱的影響を最小にすることができる。結果として、熱容量の小さい微小面積の前記測温対象であっても、前記測温対象の温度を正確に測定することができる。測温抵抗体を用いて前記測温対象の温度を測定するので、前記測温対象の温度を、安定的かつ広温度範囲で測定することができる。静電容量のピーク値を検出する必要がないので、構成がより簡単かつより低コストになる。

さらに、この発明に係る温度測定装置は、測温抵抗体と、前記測温抵抗体が係合され、前記測温対象に近接して配置される熱放散器と、近接配置された前記熱放散器と前記測温対象との間の熱流がゼロとなるように、前記測温抵抗体に電流を流して前記熱放散器を加熱し、前記熱流がゼロとなったときの前記測温抵抗体の電圧降下に基づき前記測温対象の温度を算出する制御手段と、を備えることを特徴とする。

なお、上記の各発明において、前記熱放散器の面積を前記測温対象の面積と略同等の面積に設定することが好ましい。

この発明によれば、測温対象と温度測定装置が備える熱放散器との間の温度が同一の一定温度に保持されることとなり、前記測温対象の温度を前記熱放散器側で間接的に測定することが可能となり、前記測温対象に対する前記温度測定装置側の接触による熱的影響を最小にすることができる。

結果として、熱容量の小さいあるいは微小面積の前記測温対象であっても、前記測温対象の温度を正確に測定することができるという効果が達成される。

図１Ａは、実施形態に係る温度測定装置の機能ブロック図である。図１Ｂは、第１実施例の温度測定装置のブロック図である。 第２実施例の温度測定装置の実体構成説明図である。 第２実施例の温度測定装置の回路図である。 第３実施例の温度測定装置の機能ブロック図である。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１Ａは、この実施形態に係る温度測定装置１０の機能ブロック図を示している。

温度測定装置１０は、被測定物である測温対象１２の温度を測定する装置であり、測温時に測温対象１２に直接接触される測温プローブ１４と、この測温プローブ１４に対して柔軟なケーブル１６を介して電気的に接続される本体部１８とから構成される。

測温プローブ１４は、測温対象１２にシリコーングリス等の柔軟性熱伝導部材を介して一端が接触され熱的に結合された対象側検温手段２０と、この対象側検温手段２０の他端に一端が対向して配置された熱放散器側検温手段２２と、この熱放散器側検温手段２２の他端に直接又は前記柔軟性熱伝導部材を介して接触され熱的に結合された熱放散器２４と、この熱放散器２４に直接又は前記柔軟性熱伝導部材を介して熱的に結合された抵抗体２６と、対向配置された前記対象側検温手段２０と前記熱放散器側検温手段２２との間の熱伝導路２８の熱流の流れがゼロとなる熱平衡状態を検出し、熱流ゼロ検出信号である信号Ｓｈを本体部１８に出力する熱流ゼロ検出手段３０とを備える。

ここで、対象側検温手段２０の熱容量を、測温対象１２の熱容量より十分に小さい熱容量を有する部材により構成する。熱放散器側検温手段２２は、対象側検温手段２０と同一構成にすることが好ましい。熱放散器２４の熱容量は、熱放散器側検温手段２２の熱容量より十分に大きい熱容量を有する部材により構成する。熱放散器２４は、この実施形態では、厚めの銅板（銅ブロック）により製作されている。

なお、熱流ゼロ検出手段３０は、測温対象１２に熱的に結合している対象側検温手段２０の温度と、熱放散器２４に熱的に結合している熱放散器側検温手段２２の温度が同一である状態を検出する手段であり、この意味から同一温度検出手段と言い換えてもよい。熱流ゼロ検出手段３０は、対象側検温手段２０の温度値及び熱放散器側検温手段２２の温度値その値を検出するものではない。

本体部１８は、抵抗体２６に電流ｉ（電流値ｉともいう。）流して抵抗体２６を加熱（加温）することでこの抵抗体２６に係合（熱的に結合）している熱放散器２４を加熱する電源装置３２（電源）と、熱流ゼロ検出手段３０からの信号Ｓｈを受けて電源装置３２の出力を調整し、測温対象１２に熱的に結合された対象側検温手段２０に対して、熱放散器側検温手段２２が熱的平衡状態となるように制御する制御手段としての制御装置３４と、を備える。

制御装置３４は、電源装置３２の出力電圧Ｖｐ及び出力電流ｉの各値を検出する。

制御装置３４は、マイクロコンピュータ等により構成され、マイクロコンピュータは、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで各種機能を実現する機能実現部（機能実現手段）として動作する。

基本的には以上のように構成される温度測定装置１０の動作について説明する。

先ず、測温対象１２に、測温プローブ１４を構成する対象側検温手段２０の一端をシリコーングリス等の柔軟性熱伝導部材を介在させて接触させ、熱的に結合する。

これにより測温プローブ１４内の対象側検温手段２０の温度が上昇し測温対象１２の温度と同一の温度になる。

次いで、制御装置３４は、電源装置３２を駆動し、これにより電源装置３２から電流ｉが抵抗体２６に流されることで抵抗体２６が発熱し抵抗体２６に係合している熱放散器２４が加熱される。この場合、抵抗体２６と熱放散器２４とは一体的に結合しているので同一温度となる。

熱放散器２４が加熱されると熱が放散され熱的に結合している熱放散器側検温手段２２の温度が熱放散器２４と同一温度となる。

熱流ゼロ検出手段３０は、対象側検温手段２０と熱放散器側検温手段２２とが対向している部位である熱伝導路２８の熱流を検出する。

制御装置３４は、熱流ゼロ検出手段３０により検出される信号Ｓｈが熱流ゼロを表す値となるように電源装置３２の出力、この場合、出力電流ｉを調整する。

このように、制御装置３４が、対象側検温手段２０に対して、熱放散器側検温手段２２が熱的平衡状態となるように電源装置３２の出力である出力電流ｉを調整するよう構成したので、熱放散器２４と測温対象１２との間の温度が同一の一定温度に保持されることとなり、測温対象１２の温度を熱放散器２４側で間接的に測定することが可能となり、測温対象１２に対する温度測定装置１０側の測温プローブ１４の接触による熱的影響を最小にすることができる。

結果として、熱容量の小さい微小面積の測温対象１２であっても、測温対象１２の温度を正確に測定することができる。この温度は、例えば、抵抗体２６として温度特性が既知の測温抵抗体を用いれば、抵抗体２６の抵抗値Ｒａが、制御装置３４によりＲａ＝Ｖｐ／ｉで算出することができることから、制御装置３４は、予め格納している抵抗体２６の温度特性の抵抗値Ｒａから対応する温度を算出する（読み取る）ことができる。

［第１実施例］
次に、図１Ｂを参照して上記実施形態の第１実施例の温度測定装置１０Ａについて説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図１Ａに示したものと対応するものには同一の符号又は同一の符号に“Ａ”、“ａ”、“ｂ”、“ｃ”を付けてその詳細な説明は省略する。

図１Ｂに示すように、図１Ａ例の対象側検温手段２０及び熱放散器側検温手段２２を、同種・同一長さの微小バイメタルである第１及び第２バイメタル２０ａ、２２ａで構成する。第１及び第２バイメタル２０ａ、２２ａは、例えば、図１Ｂ中、下側を高膨張金属とし、上側を低膨張金属により形成する。

測温対象１２に熱的に結合される側の第１バイメタル２０ａの一端側を固定端５０にするとともに、熱放散器２４に熱的に結合される側の第２バイメタル２２ａの一端側を固定端５４とし、第１及び第２バイメタル２０ａ、２２ａの自由端５１、５５側に平行平板５３、５６を対向配置している。

平行平板５３、５６は、それぞれ、例えば、前記低膨張金属側（上側）を延長させてＬ字状に屈曲させている。平行平板５３、５６の対向面は、四角形、半円形等に形成することができる。平行平板５３、５６は、熱伝導路２８（図１Ａ参照）を介して対向配置されている。

図１Ｂに示すように、第１バイメタル２０ａの固定端５０は、測温対象１２に熱的に結合され、第２バイメタル２２ａの固定端５４は、熱放散器２４の一端側に固定され熱的に結合されている。

熱放散器２４の他端側には抵抗体としての測温抵抗体２６ａが一体的に取り付けられ熱的に結合されている。

電源装置３２Ａは、電流ｉが可変の電流源３２ａと電圧センサ３２ｂにより構成され、電流源３２ａの電流ｉの値が制御装置３４ａにより制御される。電源装置３２Ａ（電流源３２ａと電圧センサ３２ｂ）と制御装置３４ａにより本体部１８ａが構成される。

電流源３２ａから流れ出た電流ｉは、４線式のケーブル１６ａのうちの２線を通って測温抵抗体２６ａに通流される。

測温抵抗体２６ａに発生する電圧降下である電圧Ｖｐは、電圧センサ３２ｂを通じて制御装置３４ａにより検出されるように結線されている。

また、第１バイメタル２０ａ及び第２バイメタル２２ａの固定端５０、５４には、ケーブル６１、６２の一端が接続され、ケーブル６１、６２の他端は熱流ゼロ検出手段３０を構成する静電容量センサ３０ａに接続される。なお、熱流ゼロ検出手段３０は、前記平行平板５３、５６と静電容量センサ３０ａにより構成される。

静電容量センサ３０ａは、図１Ａにおける熱流ゼロ検出手段３０の熱流ゼロ検出信号Ｓｈとして、前記平行平板５３、５６間の静電容量の値の最大値を検出することができる信号（静電容量信号）Ｓｈｃを制御装置３４ａに出力する。この第１実施例に係る温度測定装置１０Ａにおいて、平行平板５３、５６が正対したときの静電容量の値の最大値、すなわちピーク値は、制御装置３４ａで検出される。

次に、図１Ｂに示す第１実施例の温度測定装置１０Ａの動作について説明する。

測温プローブ１４ａを図１Ｂに示すように測温対象１２に熱的に結合させる（接触させる）と、第１バイメタル２０ａがその固定端５０を通じて測温対象１２と同一温度となる結果、高膨張金属側（下側）が膨張して長さが伸び、低膨張金属側（上側）はほとんど膨張しないので長さの伸びが少なく、第１バイメタル２０ａの自由端５１側が、図１Ｂ中、上方に反る。

そのため、平行平板５３、５６により形成される静電容量が減少し、この静電容量の減少が静電容量センサ３０ａを通じて制御装置３４ａにより検出される。

なお、図１Ｂの状態では、平行平板５３、５６が正対しているので、平行平板５３、５６により形成される静電容量は最大値となっている。

次いで、制御装置３４ａにより電流源３２ａの電流ｉを徐々に増加させる。この電流ｉの増加に応じて、測温抵抗体２６ａ及び熱放散器２４を通じ、第２バイメタル２２ａがその固定端５４を通じて加熱（加温）される。

加熱されると、第２バイメタル２２ａの自由端５５が図１Ｂ中、上方に反り、第２バイメタル２２ａが適切に加温されて第１バイメタル２０ａと第２バイメタル２２ａが同一温度になると平行平板５３、５６が幾何学的に正対状態となり、平行平板５３、５６の静電容量がピーク値となる。

測温対象１２と熱放散器２４との温度が同一温度になっているとき、すなわち、平行平板５３、５６が幾何学的に正対しているとき、制御装置３４ａにより測温抵抗体２６ａの温度を、電圧センサ３２ｂで測定される電圧を用いる、いわゆる電圧降下法にて測定する。すなわち、電圧降下から測温抵抗体２６ａの抵抗値を求め温度に換算する。

このようにして、熱放散器２４側で間接的に測温対象１２の温度を測定することができる。すなわち、熱放散器２４から測温対象１２側をみたとき、一定温度となるので測温対象１２に対する測温プローブ１４ａの接触による熱的影響を最小にすることができる。

ここで、上記実施形態及び第１実施例の効果乃至背景についてより具体的に説明すると、技術の進歩により電子部品は日進月歩の勢いで小型になっている。一方、信頼度設計（寿命設計）の検証のために電子部品の測温は必要不可欠である。一般に、小型部品の測温は熱電対温度計を用いて測定される。しかしながら、上述したように、測温対象に熱電対を接触させると電子部品に熱引けが発生し、誤差が生じる。特に、チップ部品（チップＩＣ（集積回路）やチップ抵抗等）等の微小部品、すなわち熱容量が小さい微小面積の電子部品の場合は、この誤差が大きくなる。そこで、図１Ｂに示す上述した温度測定装置１０Ａにより測温プローブ１４ａの温度が測温対象１２の温度と同一の温度になるように熱放散器２４を加熱することにより、微小部品（サイズの小さい被測定物）の温度測定を測温プローブ１４ａの接触の影響を最小限にして正確に行うことができる。

［第２実施例］
次に、図２、図３を参照して上記実施形態の第２実施例の温度測定装置１０Ｂについて説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図１Ａ、図１Ｂ、図２、及び図３に示したものと対応するものには同一の符号又は同一の符号に“Ｂ”、“ｂ”〜“ｆ”を付けてその詳細な説明は省略する。

図２は、測温プローブ１４ｂの近傍を斜視図的に表した温度測定装置１０Ｂの実体構成説明図、図３は、温度測定装置１０Ｂの回路図である。

図１Ａを参照して説明した前記の対象側検温手段２０及び熱放散器側検温手段２２を、同一温度特性（同一温度での抵抗値が同一）の第１及び第２測温抵抗体２０ｂ、２２ｂで構成し、第１及び第２測温抵抗体２０ｂ、２２ｂを電気的に直列に接続してバイアス電流Ｉｂｉａｓを流すバイアス電流源としての電圧値可変の電圧源３２ｄをさらに備える。

測温プローブ１４ｂは、測温対象１２に先端が熱的に結合される円錐状の銅製のノーズ６４と、ノーズ６４の底面側に積層される第１測温抵抗体２０ｂと、前記第１測温抵抗体２０ｂ上に積層される第２測温抵抗体２２ｂと、第２測温抵抗体２２ｂ上に積層される平板（あるいは円板）状の銅製の熱放散器２４と、熱放散器２４上に積層される抵抗体２６とが一体的に構成されている。

電源装置３３ｂは、電気的に直列に接続された第１及び第２測温抵抗体２０ｂ、２２ｂに微小なバイアス電流ｉｂｉａｓを流すための電圧可変の電圧源３２ｄと、そのバイアス電流Ｉｂｉａｓの値を測定する電流センサ３２ｅと、抵抗体２６を加熱する電流ｉを流すための電圧可変の電圧源３２ｃと、第１測温抵抗体２０ｂの両端の電圧Ｖ１である電圧降下を測定する電圧センサ３２ｆと、第２測温抵抗体２２ｂの両端の電圧Ｖ２である電圧降下を測定する電圧センサ３２ｇとから構成される。

制御装置３４ｂは、電圧源３２ｃ、３２ｄの電圧を制御するとともに、電流センサ３２ｅにより検出されるバイアス電流Ｉｂａｉｓの値、及び電圧センサ３２ｆ、３２ｇにより検出される電圧Ｖ１、Ｖ２を読み取る。

制御装置３４ｂと電源装置３３ｂとにより本体部１８ｂが構成される。

次に、図２、図３に示した第２実施例の温度測定装置１０Ｂの動作について説明する。

測温対象１２の温度を測定しようとする際、先ず、制御装置３４ｂは、電圧源３２ｄの電圧を調整し第１及び第２測温抵抗体２０ｂ、２２ｂに対して微小なバイアス電流Ｉｂａｉｓを流しておく（バイアス電流通流工程）。

この状態において、測温プローブ１４ｂのノーズ６４の先端を測温対象１２に接触させ熱的結合状態にする（測温ブローブ接触配置工程）。

接触させると、測温対象１２からの熱引きにより第１測温抵抗体２０ｂが加温され、抵抗値が上昇する。

そこで、第２測温抵抗体２２ｂの抵抗値が第１測温抵抗体２０ｂの抵抗値と同一の抵抗値となるように、すなわち電圧センサ３２ｆで検出される上昇した電圧Ｖ１の値に、電圧センサ３２ｇで検出される電圧Ｖ２の値が同じになるように電圧源３２ｃの電圧を徐々に増加させるように調整して電流ｉを増加し熱放散器２４を通じて第２測温抵抗体２２ｂを加温する。

電圧Ｖ２の値が安定的に変化しない定常状態になったとき、第１測温抵抗体２０ｂの電圧降下である電圧Ｖ１に基づき、温度特性を参照して測温対象１２の温度を測定する。実際上、同一温度特性（同一温度での抵抗値が同一）の第１及び第２測温抵抗体２０ｂ、２２ｂを用いているで、電圧Ｖ２が電圧Ｖ１と同一電圧となるように、電圧源３２ｃの電圧を徐々に増加させればよい。

このように測定することで、熱放散器２４と測温対象１２との間の温度が同一の一定温度に保持されることとなり、測温対象１２の温度を間接的に測定することが可能となり、測温対象１２に対する温度測定装置１０Ｂの測温プローブ１４ｂのノーズ６４の接触による熱的影響を最小にすることができる。結果として、熱容量の小さい微小面積の測温対象１２であっても、測温対象１２の温度を正確に測定することができる。

測温抵抗体（ここでは、第１測温抵抗体２０ｂ）を用いて測温対象１２の温度を測定するので、測温対象１２の温度を、安定的かつ広温度範囲で測定することができる。この第２実施例の温度測定装置１０Ｂによれば、第１実施例の温度測定装置１０Ａように静電容量のピーク値を検出する必要がないので、構成がより簡単かつより低コストに構成できる。

なお、この第２実施例に係る測温プローブ１４ｂにおいて、測温対象１２が例えばチップ部品であれば、ノーズ６４、第１測温抵抗体２０ｂ、第２測温抵抗体２２ｂ、熱放散器２４、及び抵抗体２６からなる測温プローブ１４ｂの平面視面積｛図２中の測温対象１２の温度検出部位を含む平面（上面）に対向する抵抗体２６の上面側から見た面積｝が、そのチップ部品の平面視面積（図２中、ノーズ６４の先端が接触している温度検出部位を含む測温対象１２の上面の面積）と同等になるように製作すると、測温対象１２としてのチップ部品の温度を好適に測定することができる。このように、測温プローブ１４ｂ（熱放散器２４）の平面視面積（測温対象１２に接触させるために測温プローブ１４ｂを移動する方向の軸に直交する方向の面積）を、測温対象１２の温度検出部位を含む平面と平面視で同等の面積になるように製作することが好ましい。

［第３実施例］
図４は、第３実施例の温度測定装置１０Ｃの機能ブロック図である。

この温度測定装置１０Ｃは、図１Ａに示した実施形態に係る温度測定装置１０において、抵抗体２６を温度特性が既知の測温抵抗体２６ａに代替する。また、測温対象１２と熱放散器２４との間に熱流ゼロ検出手段３０ｃを配置し、測温プローブ１４ｃとする。

すなわち、この第３実施例に係る測温対象１２の温度を測定する温度測定装置１０Ｃは、測温抵抗体２６ａと、測温抵抗体２６ａが係合され測温対象１２に近接して配置される熱放散器２４と、近接配置された熱放散器２４と測温対象１２との間の熱流がゼロとなるように、測温抵抗体２６ａに電源装置３２から電流ｉを流して熱放散器２４を加熱し、熱流ゼロ検出手段３０ｃで検出される熱流がゼロとなったときの測温抵抗体２６ａの電圧降下である両端の電圧Ｖｐに基づき測温対象１２の温度を算出する制御装置３４と、を備えて構成される。

温度測定装置１０Ｃにより実施される温度測定方法を説明すれば、測温抵抗体２６ａが係合された熱放散器２４を含む測温プローブ１４ｃを測温対象１２に近接させて配置する工程と、熱放散器２４と測温対象１２との間の熱流がゼロとなるように、測温抵抗体２６ａに電流ｉを流して熱放散器２４を加熱する工程と、熱流ゼロ検出手段３０ｃより検出される熱流がゼロとなったときの測温抵抗体２６ａの電圧降下に基づき測温対象１２の温度を算出する温度算出工程とを備える。

この第３実施例によれば、熱放散器２４と測温対象１２との間の温度が同一の一定温度に保持されることとなり、測温対象１２の温度を熱放散器２４側で間接的に測定することが可能となり、測温対象１２に対する温度測定装置１０Ｃ側の測温プローブ１４ｃの接触による熱的影響を最小にすることができる。結果として、熱容量の小さい測温対象１２であっても、測温対象１２の温度を正確に測定することができる。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…温度測定装置
１２…測温対象
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…測温プローブ
１６、１６ａ、６１、６２…ケーブル １８、１８ｂ…本体部
２０…対象側検温手段 ２０ａ…第１バイメタル
２０ｂ…第１測温抵抗体 ２２…熱放散器側検温手段
２２ａ…第２バイメタル ２２ｂ…第１測温抵抗体
２４…熱放散器 ２６…抵抗体
２６ａ…測温抵抗体 ２８…熱伝導路
３０、３０ｃ…熱流ゼロ検出手段 ３０ａ…静電容量センサ
３２、３２Ａ、３３ｂ…電源装置 ３２ａ…電流源
３２ｂ、３２ｆ、３２ｇ…電圧センサ ３２ｃ、３２ｄ…電圧源
３２ｅ…電流センサ ３４、３４ａ、３４ｂ…制御装置
５０、５４…固定端 ５１、５５…自由端
５３、５６…平行平板 ６４…ノーズ

Claims (6)

1. 測温対象の温度を測定する温度測定装置において、
   前記測温対象に熱的に結合された対象側検温手段と、
   熱を放散する熱放散器と、
   前記熱放散器に熱的に結合されるとともに、前記対象側検温手段に対向して配置された熱放散器側検温手段と、
   前記熱放散器を当該熱放散器に熱的に結合された抵抗体に電流を流すことによって加熱して前記熱放散器側検温手段を加熱する電源と、
   前記電源の出力を調整する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記測温対象に熱的に結合された前記対象側検温手段に対して、前記熱放散器側検温手段が熱的平衡状態となるように前記電源の出力を調整して前記熱放散器を加熱する
   ことを特徴とする温度測定装置。
2. 請求項１記載の温度測定装置において、
   前記対象側検温手段及び前記熱放散器側検温手段を、同種・同一長さの第１及び第２バイメタルで構成し、
   前記測温対象に熱的に結合される側の前記第１バイメタルの一端側を固定端にするとともに、前記熱放散器に熱的に結合される側の前記第２バイメタルの一端側を固定端とし、前記第１及び第２バイメタルの各自由端側に平行平板を対向配置し、
   前記制御手段は、
   前記測温対象に熱的に結合された前記対象側検温手段に対して、前記熱放散器側検温手段が熱的平衡状態となるように前記熱放散器を加熱するために、前記平行平板により形成される静電容量がピーク値となるように前記熱放散器を加熱する
   ことを特徴とする温度測定装置。
3. 請求項２記載の温度測定装置において、
   前記熱放散器に熱的に結合された前記抵抗体を測温抵抗体とし、
   前記制御手段は、
   前記静電容量がピーク値となったときの前記測温抵抗体の電圧降下に基づき前記測温対象の温度を測定する
   ことを特徴とする温度測定装置。
4. 請求項１記載の温度測定装置において、
   前記対象側検温手段及び前記熱放散器側検温手段を、同一温度特性の第１及び第２測温抵抗体で構成し、
   前記第１及び第２測温抵抗体を直列に接続してバイアス電流を流すバイアス電流源をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記測温対象に熱的に結合された前記第１測温抵抗体の抵抗値に対して、前記第２測温抵抗体の抵抗値が同一の抵抗値となるように前記電源の出力を調整し、前記第１及び第２測温抵抗体の抵抗値が同一の抵抗値となっているときの前記第１又は第２測温抵抗体の電圧降下に基づき前記測温対象の温度を測定する
   ことを特徴とする温度測定装置。
5. 測温対象の温度を測定する温度測定装置において、
   測温抵抗体と、
   前記測温抵抗体が係合され、前記測温対象に近接して配置される熱放散器と、
   近接配置された前記熱放散器と前記測温対象との間の熱流がゼロとなるように、前記測温抵抗体に電流を流して前記熱放散器を加熱し、前記熱流がゼロとなったときの前記測温抵抗体の電圧降下に基づき前記測温対象の温度を算出する制御手段と、
   を備えることを特徴とする温度測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の温度測定装置において、
   前記熱放散器の面積を前記測温対象の面積と略同等の面積に設定した
   ことを特徴とする温度測定装置。

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