JP2017191019A - Temperature measurement device and temperature measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象物の内部に存在する被測定部の温度を計測するための温度計測装置及び温度計測方法に関する。 The present invention relates to a temperature measurement device and a temperature measurement method for measuring the temperature of a measurement target existing inside a measurement object.
測定対象物の内部に存在し、測定対象物の外部から温度を直接計測することができない被測定部について、この被測定部の温度を間接的に計測する温度計測装置が提案されている。例えば特許文献１には、一方の面を測定対象物の表面に接触させる基材と、この基材の他方の面上に設けられる熱流束センサ及び温度センサとを備える内部温度センサ（温度計測装置）について記載されている。熱流束センサは、第１測温部及び第２測温部を有し、第１測温部と第２測温部との間の温度差を検出するサーモパイルが形成されている薄膜部を含む。熱流束センサは、基材を介して流入する測定対象物からの熱を第２測温部に伝導する熱伝導性部材により、第１測温部と基材との間に空間が存在し、且つ、基材に対して平行となるように薄膜部が指示されている。温度センサは、基材の熱伝導性部材と接触している部分の温度又は薄膜部の第２測温部の温度を測定する。この内部温度センサは、熱流束センサにより計測された第１測温部と第２測温部との間の温度差と、温度センサにより計測された温度とから、所定の導出式を用いて、測定対象物の内部温度を算出することができる。 There has been proposed a temperature measurement device that indirectly measures the temperature of a measured part that exists inside the measured object and cannot directly measure the temperature from the outside of the measured object. For example, Patent Document 1 discloses an internal temperature sensor (temperature measurement device) that includes a base material whose one surface is in contact with the surface of a measurement object, and a heat flux sensor and a temperature sensor provided on the other surface of the base material. ). The heat flux sensor has a first temperature measuring unit and a second temperature measuring unit, and includes a thin film portion in which a thermopile for detecting a temperature difference between the first temperature measuring unit and the second temperature measuring unit is formed. . The heat flux sensor has a space between the first temperature measuring part and the base material by the heat conductive member that conducts heat from the measurement object flowing in through the base material to the second temperature measuring part, And the thin film part is instruct | indicated so that it may become parallel with respect to a base material. A temperature sensor measures the temperature of the part which is contacting the heat conductive member of a base material, or the temperature of the 2nd temperature measuring part of a thin film part. This internal temperature sensor uses a predetermined derivation formula from the temperature difference between the first temperature measuring unit and the second temperature measuring unit measured by the heat flux sensor and the temperature measured by the temperature sensor, The internal temperature of the measurement object can be calculated.
また、同様の技術としては、例えば特許文献２には、蒸発管の外面に密着して取り付けられる熱流束センサと、熱流束センサの外面に密着して取り付けられ熱流束センサを加熱又は冷却する温度調節装置と、蒸発管の外面から熱流束センサの外面までの間の中間温度を検出する温度センサと、を備える蒸発管の内部状態判定装置について記載されている。この装置は、温度調節装置により熱流束センサを加熱又は冷却しながら中間温度と熱流束とを記憶し、中間温度の温度変化と熱流束の変化量の関係に基づき、蒸発管内の内部状態（例えば液膜の有無）を判定する。
Further, as a similar technique, for example, in
特許文献１に記載されるような従来の測定対象物の内部温度計測手法では、一般に、測定対象物に接触させた内部温度センサが熱平衡状態となっていることが、内部温度を算出するための要件となる。熱平衡状態とは、特許文献１の構成の場合、熱流束センサの薄膜部内を第２測温部から第１測温部に向かって単位時間内に流れる熱量と、熱流束センサの支持部（熱伝導性部材）に測定対象物側から単位時間内に流入する熱量とがほぼ一致し、熱流束センサの各部の温度が安定している状態である。 In the conventional method for measuring the internal temperature of an object to be measured as described in Patent Document 1, generally, the internal temperature sensor brought into contact with the object to be measured is in a thermal equilibrium state to calculate the internal temperature. It becomes a requirement. In the case of the configuration of Patent Document 1, the thermal equilibrium state refers to the amount of heat that flows in the unit time from the second temperature measuring unit to the first temperature measuring unit in the thin film portion of the heat flux sensor, and the heat flux sensor support unit (heat The amount of heat flowing into the conductive member) from the measurement object side within the unit time substantially matches, and the temperature of each part of the heat flux sensor is stable.
すなわち、従来手法では、温度計測装置内部の温度精度を上げるために、測定対象物への接触後に、ある程度の時間をかけて装置全体の温度を安定化させる必要があるため、実際に被測定部の温度を算出するまでに時間がかかるという問題がある。 In other words, in the conventional method, in order to increase the temperature accuracy inside the temperature measuring device, it is necessary to stabilize the temperature of the entire device after a certain amount of time after contacting the measurement object. There is a problem that it takes time to calculate the temperature of.
また、特許文献２に記載される内部状態判定装置でも、上述のように、蒸発管内の内部状態を判定するためには、熱流束センサの温度を意図的に変動させて、その間の熱流束の変化量を計測する必要があるため、特許文献１と同様に、内部状態を判定するまでに時間がかかるという問題がある。
Further, even in the internal state determination device described in
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、迅速に被測定部の温度推定を行うことが可能な温度計測装置及び温度計測方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a subject, The objective is to provide the temperature measurement apparatus and temperature measurement method which can perform the temperature estimation of a to-be-measured part rapidly.
上記課題を解決するために、本発明に係る温度計測装置（１，１Ａ）は、測定対象物（１０）の内部に存在する被測定部（１１）の温度（Ｔ０）を計測する際に、前記測定対象物の表面（１０ａ）に接触し、前記測定対象物の前記被測定部と前記表面との間の熱流（Ｗ１）を検出する熱流検出部（２）と、前記熱流検出部の温度（Ｔ２）を検出する温度検出部（３）と、前記被測定部の前記温度を計測する際に、前記測定対象物の前記表面に接触した状態の前記熱流検出部に接触するよう設けられる治具（５）と、前記治具の温度を検出する治具温度検出部（３，７）と、前記治具を加熱又は冷却する温度調節部（６）と、前記治具温度検出部により検出される前記治具の温度に基づいて、前記熱流の流れが前記被測定部から前記熱流検出部へ向かう方向となるように、前記温度調節部を制御して前記治具の温度を調節すると共に、前記熱流検出部により検出される前記測定対象物の前記熱流と、前記温度検出部により検出される前記熱流検出部の前記温度とに基づいて、前記被測定部の前記温度を算出する制御部（４）と、を備える。 In order to solve the above problems, the temperature measuring device (1, 1A) according to the present invention measures the temperature (T0) of the part to be measured (11) existing inside the measurement object (10). A heat flow detection unit (2) that contacts the surface (10a) of the measurement object and detects a heat flow (W1) between the measurement target part and the surface of the measurement object, and a temperature of the heat flow detection unit A temperature detector (3) for detecting (T2) and a jig provided to come into contact with the heat flow detector in contact with the surface of the measurement object when measuring the temperature of the part to be measured. Detected by the tool (5), a jig temperature detecting part (3, 7) for detecting the temperature of the jig, a temperature adjusting part (6) for heating or cooling the jig, and the jig temperature detecting part Based on the temperature of the jig, the flow of the heat flow is changed from the measured part to the heat flow detection part. The temperature adjusting unit is controlled to adjust the temperature of the jig so as to be in the direction to go, and the heat flow of the measurement object detected by the heat flow detecting unit and the temperature detecting unit are detected. And a control unit (4) that calculates the temperature of the measurement target unit based on the temperature of the heat flow detection unit.
同様に、上記課題を解決するために、本発明に係る温度計測方法は、測定対象物（１０）の内部に存在する被測定部（１１）の温度（Ｔ０）を計測する温度計測方法であって、制御部（４）が、治具温度検出部（３，７）により検出される治具（５）の温度（Ｔ２）に基づいて、熱流検出部（２）が前記測定対象物の表面（１０ａ）に接触し、かつ、前記治具が前記熱流検出部に接触した状態のときに、前記被測定部と前記表面との間の熱流（Ｗ１）の流れが、前記被測定部から前記熱流検出部へ向かう方向となるように、温度調節部（６）を制御して前記治具の温度を調節する調節ステップ（Ｓ１０２）と、前記熱流検出部が、前記測定対象物の前記表面に接触する接触ステップ（Ｓ１０３）と、前記治具を取り付けられた前記熱流検出部が、前記被測定部と前記表面との間の前記熱流を検出する熱流検出ステップ（Ｓ１０４）と、温度検出部（３）が、前記熱流検出部の温度（Ｔ２）を検出する温度検出ステップ（Ｓ１０５）と、制御部（４）が、前記熱流検出ステップにて前記熱流検出部により検出された前記測定対象物の前記熱流と、前記温度検出ステップにて前記温度検出部により検出された前記熱流検出部の前記温度とに基づいて、前記被測定部の前記温度を算出する温度算出ステップ（Ｓ１０６）と、を含む。 Similarly, in order to solve the above-mentioned problem, the temperature measurement method according to the present invention is a temperature measurement method for measuring the temperature (T0) of the part to be measured (11) existing inside the measurement object (10). Then, based on the temperature (T2) of the jig (5) detected by the jig temperature detection part (3, 7), the control part (4) causes the heat flow detection part (2) to detect the surface of the measurement object. (10a) and when the jig is in contact with the heat flow detector, the flow of the heat flow (W1) between the part to be measured and the surface is transferred from the part to be measured to the An adjustment step (S102) for adjusting the temperature of the jig by controlling the temperature adjustment unit (6) so as to be directed to the heat flow detection unit, and the heat flow detection unit on the surface of the measurement object. Contacting step (S103) for contacting, and the heat flow detecting unit to which the jig is attached A heat flow detecting step (S104) for detecting the heat flow between the measured portion and the surface, and a temperature detecting step (S105) in which the temperature detecting portion (3) detects the temperature (T2) of the heat flow detecting portion. ), And the control unit (4) detects the heat flow of the measurement object detected by the heat flow detection unit in the heat flow detection step, and the heat flow detection detected by the temperature detection unit in the temperature detection step. A temperature calculating step (S106) for calculating the temperature of the part to be measured based on the temperature of the part.
これらの構成により、温度検出部により検出される熱流検出部の温度を基準として、測定対象物の被測定部と表面との間の温度差と相関する熱流を考慮することにより、被測定部の温度を精度良く推定することができる。また、測定対象物や温度計測装置の温度が全体に亘り安定化しなくても被測定部の温度の算出を行えるので、熱流検出部を測定対象物に接触した後に即座に温度の推定を実施できる。さらに、熱流検出部に治具を取り付けることにより、測定対象物から熱量検出部への熱流の流れを促進できる。 With these configurations, by taking into account the heat flow that correlates with the temperature difference between the measurement target part and the surface of the measurement object, based on the temperature of the heat flow detection part detected by the temperature detection part, The temperature can be estimated with high accuracy. In addition, the temperature of the part to be measured can be calculated even if the temperature of the measurement object or the temperature measurement device is not stabilized over the whole, so that the temperature can be estimated immediately after the heat flow detection part comes into contact with the measurement object. . Furthermore, by attaching a jig to the heat flow detection unit, the flow of heat flow from the measurement object to the heat quantity detection unit can be promoted.
本発明によれば、迅速に被測定部の温度推定を行うことが可能な温度計測装置及び温度計測方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the temperature measuring apparatus and temperature measuring method which can perform the temperature estimation of a to-be-measured part rapidly can be provided.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
［第１実施形態］
図１〜図４を参照して第１実施形態を説明する。まず図１を参照して、第１実施形態に係る温度計測装置１の構成について説明する。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described with reference to FIGS. First, with reference to FIG. 1, the structure of the temperature measuring device 1 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated.
温度計測装置１は、測定対象物１０の内部に存在する被測定部１１の温度Ｔ０を計測するための装置である。被測定部１１は、例えば図１に示すようにその周囲を伝熱材１２によって被覆される、または、筐体によって包囲される、などの測定対象物１０の構造上の都合により外部から温度Ｔ０を直接計測することができない。
The temperature measuring device 1 is a device for measuring the temperature T0 of the part to be measured 11 existing inside the
このような測定対象物１０として、特に本実施形態では圧力センサを想定している。圧力センサは、その内部に被測定部１１としての受圧部を備え、この受圧部を含む内部空間を他部品により包囲して構成される。このような圧力センサは、例えば歪ゲージ式、薄膜式などのダイアフラムゲージが挙げられる。ダイアフラムゲージは、受圧部の隔膜（ダイアフラム）に加わる圧力を、隔膜の変形量に応じた電圧値として検出することができる。
As such a
このような圧力センサは、周囲の温度環境によって隔膜の変形量が変わるため、温度に応じてセンサ出力が変わるという温度特性を有する。この温度特性は、センサの形状やサイズなどによって決まるものである。したがって、圧力センサは、予め温度特性を調べ、温度特性に応じた出力補正を設定しておくことによって（温度特性調整工程）、同一圧力に対するセンサ出力を温度特性の影響を受けずに一定にすることができる。 Such a pressure sensor has a temperature characteristic in which the amount of deformation of the diaphragm changes depending on the surrounding temperature environment, so that the sensor output changes according to the temperature. This temperature characteristic is determined by the shape and size of the sensor. Therefore, the pressure sensor checks the temperature characteristics in advance and sets the output correction according to the temperature characteristics (temperature characteristic adjustment process), thereby making the sensor output for the same pressure constant without being affected by the temperature characteristics. be able to.
第１実施形態の温度計測装置１は、このような圧力センサの温度特性調整工程に適用することができる。この工程では、圧力センサ（測定対象物１０）の内部に設けられる受圧部（被測定部１１）が高温や低温などの所定の温度帯となるようセンサが加温または冷却され、このときのセンサ出力に基づき、温度に基づく出力補正などの各種調整が行われる。温度計測装置１は、直接計測できない圧力センサ内部の受圧部の温度を推定することができるので、圧力センサの温度特性調整工程に温度計測装置１を適用することによって、受圧部の温度が所定の温度帯に入っているか否かを高精度に判定できる。 The temperature measuring device 1 according to the first embodiment can be applied to the temperature characteristic adjusting process of such a pressure sensor. In this step, the sensor is heated or cooled so that the pressure receiving portion (measured portion 11) provided in the pressure sensor (measurement object 10) is in a predetermined temperature zone such as high temperature or low temperature. Various adjustments such as output correction based on temperature are performed based on the output. Since the temperature measuring device 1 can estimate the temperature of the pressure receiving portion inside the pressure sensor that cannot be directly measured, by applying the temperature measuring device 1 to the temperature characteristic adjustment process of the pressure sensor, the temperature of the pressure receiving portion is predetermined. It can be determined with high accuracy whether or not the temperature zone is entered.
図１に示すように、温度計測装置１は、熱流センサ２（熱流検出部）と、温度センサ３（温度検出部、治具温度検出部）と、制御部４と、治具５と、温度印加機構６（温度調節部）と、を備える。
As shown in FIG. 1, the temperature measuring device 1 includes a heat flow sensor 2 (heat flow detection unit), a temperature sensor 3 (temperature detection unit, jig temperature detection unit), a control unit 4, a
熱流センサ２は、測定対象物１０の内部に存在する被測定部１１の温度Ｔ０を計測する際に、測定対象物１０の表面１０ａに接触し、被測定部１１と表面１０ａとの間の熱流Ｗ１を検出する。熱流センサ２が計測する熱流Ｗ１は、（１）被測定部１１の温度Ｔ０が表面１０ａの温度Ｔ１より高温の場合には、測定対象物１０の内部から表面１０ａへ放出される熱流であり、また、（２）測定対象物１０の表面１０ａの温度Ｔ１が被測定部１１の温度Ｔ０より高温の場合には、測定対象物１０の表面１０ａから内部へ吸収される熱流である。熱流センサ２は、相互に対向する一対の主面２ａ，２ｂを有し、測定対象物１０の熱流Ｗ１を検出する際には、一対の主面２ａ，２ｂのうち一方の主面２ａが測定対象物１０の表面１０ａに密着して取り付けられる。
The
温度センサ３は、測定対象物１０の被測定部１１の温度Ｔ０を計測する際に、熱流センサ２の温度を検出する。温度センサ３は、例えば、抵抗測温体や熱電対などの温度測定系を適用することができる。温度検出部３は、熱流センサ２の一対の主面２ａ，２ｂのうち、測定対象物１０と接触していない側の他方の主面２ｂの表面温度Ｔ２を検出する。
The
なお、本実施形態では、測定対象物１０の表面１０ａと接触する熱流センサ２の一方の主面２ａの表面温度（すなわち測定対象物１０の表面１０ａの温度Ｔ１）と、その反対側に位置する他方の主面２ｂの表面温度Ｔ２とは略同一となるとの前提のもとで、温度センサ３が熱流センサ２の主面２ｂの表面温度を検出する構成をとる。つまり、温度センサ３の温度計測位置は主面２ｂに限られず、主面２ａ、側面部、内部などの熱流センサ２の他の部位とすることもできる。また、温度センサ３は、図１の例では、熱流センサ２の主面２ｂ上には設けられず、熱流センサ２や治具５から離間して配置されているが、他の形態でもよく、例えば熱流センサ２と治具５との間に温度センサ３を挟持する構成としてもよい。
In the present embodiment, the surface temperature of one
制御部４は、熱流センサ２により検出される測定対象物１０の熱流Ｗ１と、温度センサ３により検出される熱流センサ２の温度Ｔ２とに基づいて、被測定部１１の温度Ｔ０を算出する。温度Ｔ０の算出方法の詳細については図２を参照して後述する。制御部４は、熱流センサ２及び温度センサ３と電気的に接続され、熱流センサ２及び温度センサ３から熱流Ｗ１及び温度Ｔ２に関する情報を取得する。制御部４は、さらに、温度印加機構６を制御して治具５の温度を調節する。治具５の温度制御についても図２及び図３を参照して後述する。また、制御部４は、測定対象物１０の被測定部１１の温度Ｔ０を計測する際に、熱流センサ２を測定対象物１０の表面１０ａに取り付けるよう熱流センサ２の位置制御を行うこともできる。
Based on the heat flow W1 of the
制御部４は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などを有するコンピュータである。図２及び図３を参照して後述する制御部４の各機能の全部または一部は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。 The control unit 4 is physically a computer having a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like. All or a part of each function of the control unit 4 to be described later with reference to FIGS. 2 and 3 is executed by loading an application program held in the ROM into the RAM and executing it by the CPU. This is realized by reading and writing.
治具５は、被測定部１１の温度Ｔ０を計測する際に、測定対象物１０の表面１０ａに接触した状態の熱流センサ２に接触するよう設けられる。治具５は、測定対象物１０の表面１０ａと測定対象物１０の内部の被測定部１１との間の熱抵抗、図１の例では伝熱材１２の熱抵抗値Ｃに対して相対的に低い熱抵抗を有する材質（例えば金属）で形成される。治具５は、被測定部１１の温度Ｔ０を計測する際に、熱流センサ２の一対の主面２ａ，２ｂのうち、測定対象物１０と接触していない側の他方の主面２ｂと密着して取り付けられる。
The
なお、第１実施形態では、熱流センサ２の温度を検出するための温度センサ３は、上述のとおり熱流センサ２の主面２ｂの表面温度Ｔ２を計測するよう設置されている。このため、温度センサ３は、同じく主面２ｂと密着して取り付けられる治具５の先端部の温度も同時に計測するよう兼用することができる。したがって、第１実施形態では、温度センサ３は、治具５の温度を検出する「治具温度検出部」としても機能する。つまり、温度センサ３により検出される温度Ｔ２は、熱流センサ２の温度だけでなく、治具５の温度としても取り扱われる。
In the first embodiment, the
温度印加機構６は、治具５を加熱又は冷却する装置である。温度印加機構６は、制御部４から出力される制御指令に基づいて治具５を加熱又は冷却する動作を行い、これにより治具５の温度を適宜調整することができる。
The temperature application mechanism 6 is a device that heats or cools the
次に、図２及び図３を参照して、温度計測装置１が行う被測定部１１の温度推定手法について説明する。図２に示すフローチャートの処理が、第１実施形態に係る温度計測方法に相当する。なお、図２のフローチャートは、上述の圧力センサ（測定対象物１０）の温度特性調整工程に温度計測装置１を適用する場合の、圧力センサ内部の受圧部（被測定部１１）の温度を推定する手順を、温度計測方法の一例として例示するものである。図２に示す処理は、制御部４によって例えば所定周期ごとに実行される。
Next, with reference to FIG.2 and FIG.3, the temperature estimation method of the to-
ステップＳ１０１では、測定対象物１０が所定温度帯に調整される。上述のように、圧力センサの温度特性調整工程では、圧力センサの内部に設けられる受圧部が高温や低温などの所定の温度帯となるようセンサが加温または冷却され、このときのセンサ出力に基づき、温度に基づく出力補正などの各種調整が行われる。本ステップでは、このうちの任意の１つの温度帯となるように測定対象物１０の温度が調整される。本ステップの処理は、測定対象物１０を室温より高温に調整する場合には、例えば、内部温度が所定の温度帯に維持されている炉の中に測定対象物１０を投入し、所定時間経過後に炉から取り出すことによって実施することができる。また、測定対象物１０を室温より低温に調整する場合には、例えば冷却装置に測定対象物１０を投入することによって実施することができる。ステップＳ１０１の処理が完了すると、ステップＳ１０２に進む。
In step S101, the measuring
ステップＳ１０２（調節ステップ）では、治具５の温度を制御する「治具温度制御」が実施される。「治具温度制御」の具体的な処理は、図３に示すサブルーチン処理におけるステップＳ２０１〜Ｓ２０３である。
In step S102 (adjustment step), “jig temperature control” for controlling the temperature of the
ステップＳ２０１では、温度センサ３により治具５の温度Ｔ２が計測される。上述のとおり、第１実施形態では、温度センサ３により計測される熱流センサ２の主面２ｂの表面温度Ｔ２を、この主面２ｂに接触する治具５の温度としても取り扱う。ステップＳ２０１の処理が完了するとステップＳ２０２に進む。
In step S <b> 201, the temperature T <b> 2 of the
ステップＳ２０２では、治具５の温度Ｔ２が設定範囲内か否かが判定される。この設定範囲は、ステップＳ１０１における「測定対象物１０の所定温度帯」に応じて設定される。より詳細には、治具５の温度Ｔ２の設定範囲は、測定対象物１０の被測定部１１と表面１０ａとの間の熱流の流れが、図１に矢印で示すように、被測定部１１から熱流センサ２を介して治具５へ向かう方向となるように、測定対象物１０の所定温度帯に応じて設定される。具体的には、測定対象物１０の温度が所定温度帯にある場合に、治具５の温度Ｔ２が測定対象物１０の温度より常に低温となるように設定される。例えば、測定対象物１０の所定温度帯が１３５±５℃の場合には、治具５の温度の設定範囲を１２０±５℃とすれば、この条件を満たすことができる。
In step S202, it is determined whether or not the temperature T2 of the
さらに言えば、治具５の温度Ｔ２の設定範囲は、治具５と接触する熱流センサ２の温度Ｔ２と、測定対象物１０及び被測定部１１の温度Ｔ０との間の温度差ΔＴが所定範囲に入るように設定されるのが好ましい。例えば、上記の温度設定の例の場合、温度差ΔＴは５〜２５℃の範囲となるので、測定対象物１０の所定温度帯が上記以外のものに変わった場合でも、この温度差ΔＴの範囲に収まるように治具５の温度Ｔ２の設定範囲を設定すればよい。ステップＳ２０２の判定の結果、治具５の温度Ｔ２が設定範囲内である場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）にはメインフローに戻る。一方、治具５の温度Ｔ２が設定範囲から外れている場合（ステップＳ２０２のＮＯ）にはステップＳ２０３に進む。
Further, the setting range of the temperature T2 of the
ステップＳ２０３では、温度印加機構６により治具５の温度が制御される。具体的には、ステップＳ２０１にて計測された治具５の温度Ｔ２が設定範囲より低い場合には、温度印加機構６が治具５を加熱することにより治具５の温度Ｔ２を上昇させる。一方、治具５の温度Ｔ２が設定範囲より高い場合には、温度印加機構６が治具５を冷却することにより治具５の温度Ｔ２を下降させる。ステップＳ２０３の処理が完了するとステップＳ２０１に戻る。
In step S <b> 203, the temperature of the
すなわち、図３に示すサブルーチンの処理は、治具５の温度Ｔ２が設定範囲内に収まるまで繰り返し実行される。
That is, the processing of the subroutine shown in FIG. 3 is repeatedly executed until the temperature T2 of the
図２に戻り、ステップＳ１０３（接触ステップ）では、ステップＳ１０１にて所定温度帯に調整された測定対象物１０の表面１０ａに、熱流センサ２と治具５が取り付けられる。本ステップの処理は、制御部４が熱流センサ２を測定対象物１０に取り付ける位置制御を行うことにより実施することができるし、または、作業者が手動または機器操作によって取り付けることもできる。ステップＳ１０３の処理が完了するとステップＳ１０４に進む。
Returning to FIG. 2, in step S <b> 103 (contact step), the
ステップＳ１０４（熱流検出ステップ）では、ステップＳ１０３にて測定対象物１０に取り付けられた熱流センサ２により、測定対象物１０の内部の被測定部１１と、測定対象物１０の表面１０ａとの間の熱流Ｗ１が計測される。熱流センサは、計測した熱流Ｗ１の情報を制御部４に出力する。ステップＳ１０４の処理が完了するとステップＳ１０５に進む。
In step S104 (heat flow detection step), the
ステップＳ１０５（温度検出ステップ）では、温度センサ３により、熱流センサ２の主面２ｂの表面温度Ｔ２が計測される。温度センサ３は、予め熱流センサ２に取り付けられていてもよいし、ステップＳ１０３にて熱流センサ２が測定対象物１０に取り付けられた後に熱流センサ２に取り付けられてもよい。温度センサ３は、計測した表面温度Ｔ２の情報を制御部４に出力する。ステップＳ１０５の処理が完了するとステップＳ１０６に進む。
In step S105 (temperature detection step), the surface temperature T2 of the
ステップＳ１０６（温度算出ステップ）では、制御部４により、ステップＳ１０４，Ｓ１０５にて取得された熱流Ｗ１及び表面温度Ｔ２を用いて、被測定部１１の温度Ｔ０が算出される。制御部４は、熱流センサ２により検出される測定対象物１０の熱流値Ｗ１に、測定対象物１０の表面１０ａと測定対象物１０の内部の被測定部１１との間の熱抵抗値Ｃを乗算し、さらに、温度センサ３により検出される熱流センサ２の温度値Ｔ２を加算することにより、測定対象物１０の内部に設けられる被測定部１１の温度Ｔ０を算出する。具体的には、制御部４は下記の（１）式を用いて被測定部１１の温度Ｔ０を算出することができる。
Ｔ０＝Ｔ２＋Ｃ×Ｗ１ ・・・（１）
In step S106 (temperature calculation step), the control unit 4 calculates the temperature T0 of the measured
T0 = T2 + C × W1 (1)
ここで熱抵抗値Ｃは、測定対象物１０の表面１０ａに取り付けられた状態の熱流センサ２と、測定対象物１０の内部の被測定部１１との間に介在する領域の構成に依存して決まる固定値である。図１に示す本実施形態の構成では、熱抵抗値Ｃは、熱流センサ２と被測定部１１との間の領域を占めている伝熱材１２の材質等によって決まる。また、熱流値Ｗ１は、図１に矢印で示すように、測定対象物１０の内部から表面１０ａに向かって流れる場合を正の値とし、図１とは反対に測定対象物１０の表面１０ａから内部側に向かって流れる場合を負の値とする。制御部４は、算出した被測定部１１の温度Ｔ０を出力する。ステップＳ１０６の処理が完了すると本制御フローを終了する。
Here, the thermal resistance value C depends on the configuration of the region interposed between the
次に、第１実施形態に係る温度計測装置１及び温度計測方法の効果について説明する。 Next, the effects of the temperature measurement device 1 and the temperature measurement method according to the first embodiment will be described.
第１実施形態の温度計測装置１は、測定対象物１０の内部に存在する被測定部１１の温度Ｔ０を計測する際に、測定対象物１０の表面１０ａに接触し、被測定部１１と表面１０ａとの間の熱流Ｗ１を検出する熱流センサ２と、被測定部１１の温度Ｔ０を計測する際に、測定対象物１０の表面１０ａに接触した状態の熱流センサ２に接触するよう設けられる治具５と、熱流センサ２の温度Ｔ２を検出すると共に治具５の温度Ｔ２を検出する温度センサ３と、治具５を加熱又は冷却する温度印加機構６と、温度センサ３により検出される治具５の温度Ｔ２に基づいて、熱流Ｗ１の流れが被測定部１１から熱流センサ２へ向かう方向となるように、温度印加機構６を制御して治具５の温度Ｔ２を調節すると共に、熱流センサ２により検出される測定対象物１０の熱流Ｗ１と、温度センサ３により検出される熱流センサ２の温度Ｔ２とに基づいて、被測定部１１の温度Ｔ０を算出する制御部４と、を備える。
The temperature measuring device 1 according to the first embodiment contacts the
同様に、第１実施形態に係る温度計測方法は、測定対象物１０の内部に存在する被測定部１１の温度Ｔ０を計測する温度計測方法であって、温度計測装置１の制御部４が、温度センサ３により検出される治具５の温度Ｔ２に基づいて、熱流センサ２が測定対象物１０の表面１０ａに接触し、かつ、治具５が熱流センサ２に接触した状態のときに、被測定部１１と表面１０ａとの間の熱流Ｗ１の流れが、被測定部１１から熱流センサ２へ向かう方向となるように、温度印加機構６を制御して治具５の温度Ｔ２を調節するステップＳ１０２（調節ステップ）と、温度計測装置１の熱流センサ２が、測定対象物１０の表面１０ａに接触するステップＳ１０３（接触ステップ）と、治具５を取り付けられた熱流センサ２が、被測定部１１と表面１０ａとの間の熱流Ｗ１を検出するステップＳ１０４（熱流検出ステップ）と、温度計測装置１の温度センサ３が、熱流センサ２の温度Ｔ２を検出するステップＳ１０５（温度検出ステップ）と、制御部４が、ステップＳ１０４（熱流検出ステップ）にて熱流センサ２により検出された測定対象物１０の熱流Ｗ１と、ステップＳ１０５（温度検出ステップ）にて温度センサ３により検出された熱流センサ２の温度Ｔ２とに基づいて、被測定部１１の温度Ｔ０を算出するステップＳ１０６（温度算出ステップ）と、を含む。
Similarly, the temperature measurement method according to the first embodiment is a temperature measurement method for measuring the temperature T0 of the
熱流センサ２により検出される熱流Ｗ１は、測定対象物１０の内部にある被測定部１１の温度Ｔ０と、測定対象物１０の表面１０ａの温度Ｔ１との温度差と相関する。両者の温度差が大きいほど熱流Ｗ１は増加し、温度差が小さいほど熱流Ｗ１は減少する傾向にある。測定対象物１０の表面１０ａの温度Ｔ１は、温度センサ３により検出される熱流センサ２の温度Ｔ２と略同一である。したがって、熱流センサ２の温度Ｔ２を基準として、測定対象物１０の被測定部１１と表面１０ａとの間の温度差と相関する熱流Ｗ１を考慮することにより、被測定部１１の温度Ｔ０を精度良く推定することができる。また、被測定部１１の温度Ｔ０の推定に用いる熱流Ｗ１は、被測定部１１の温度Ｔ０と、測定対象物１０の表面１０ａの温度Ｔ１との相対的な偏差に基づくパラメータであるので、被測定部１１の温度Ｔ０が定常状態であることを要しない。したがって、制御部４は、被測定部１１の実際の温度Ｔ０が逐次変動する環境下においても、熱流Ｗ１と温度Ｔ２に基づき、その瞬間の温度Ｔ０を精度良く算出することができる。これにより、測定対象物１０や温度計測装置１の温度が全体に亘り安定化しなくても被測定部１１の温度Ｔ０の算出を行えるので、熱流センサ２を測定対象物１０に接触した後に即座に温度Ｔ０の推定を実施できる。以上より、第１実施形態に係る温度計測装置１及び温度計測方法は、測定対象物１０への接触後に迅速に被測定部１１の温度推定を行うことができる。
The heat flow W <b> 1 detected by the
また、熱流センサ２に治具５を取り付けることにより、測定対象物１０から熱流センサ２への熱流Ｗ１の流れを促進できる。特に、被測定部１１の温度Ｔ０が表面１０ａの温度Ｔ１より高温であり、測定対象物１０の内部から表面１０ａへ放出される熱流Ｗ１が発生する場合には、治具５の熱抵抗が伝熱材１２の熱抵抗Ｃより小さいため、被測定部１１と表面１０ａとの間で発生している熱流を治具５に進入するように集約させることができる。これにより、測定対象物１０の内部から熱流センサ２に向かう熱量が大きくなり、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。この結果、さらに高精度な被測定部１１の温度Ｔ０の計測が可能となる。
Further, by attaching the
ここで、特許文献１に記載されるような従来の測定対象物の内部温度計測手法（以下「従来手法」という）に対する本実施形態の手法の利点についてさらに説明する。上述のとおり、従来手法では、温度計測装置内部の温度精度を上げるために、測定対象物への接触後に、ある程度の時間をかけて装置全体の温度を安定化させる必要があるため、実際に被測定部の温度を算出するまでに時間がかかるという問題があった。この問題は、従来は重要なものではなかった。従来手法の主な測定対象は、人体などの生体の深部体温であり、被測定部の温度が一定であることが前提だったため、上記のように装置温度が安定化するまで待ってから計測を開始したとしても、装置が算出する内部温度への影響は少なかったからである。 Here, the advantage of the method of the present embodiment over the conventional method for measuring the internal temperature of an object to be measured as described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional method”) will be further described. As described above, in the conventional method, in order to increase the temperature accuracy inside the temperature measurement device, it is necessary to stabilize the temperature of the entire device after a certain amount of time after contact with the measurement object. There is a problem that it takes time to calculate the temperature of the measurement unit. This problem has not been important in the past. The main measurement target of the conventional method is the deep body temperature of a living body such as a human body, and it was assumed that the temperature of the part to be measured was constant, so wait until the device temperature stabilizes as described above before measuring. This is because even if started, the influence on the internal temperature calculated by the apparatus was small.
ここで、従来手法の測定対象を拡張すべく、本実施形態で例示したように、圧力センサの温度特性調整工程において温度計測装置を適用することを考える。この工程では、圧力センサの内部に設けられる受圧部が高温や低温などの所定の温度帯となるようセンサが加温または冷却され、このときのセンサ出力に基づき、温度に基づく出力補正などの各種調整が行われる。つまり、測定対象物や被測定部の温度が不安定な状態で、被測定部の温度推定を行う必要がある。 Here, in order to expand the measurement object of the conventional method, it is considered that a temperature measuring device is applied in the temperature characteristic adjustment process of the pressure sensor as exemplified in the present embodiment. In this process, the sensor is heated or cooled so that the pressure receiving portion provided inside the pressure sensor is in a predetermined temperature zone such as high temperature or low temperature, and various corrections such as output correction based on temperature are performed based on the sensor output at this time. Adjustments are made. That is, it is necessary to estimate the temperature of the measurement target in a state where the temperature of the measurement object or the measurement target is unstable.
このような適用の場面では、測定対象物（圧力センサ）の加温や冷却が完了した後に、被測定部（受圧部）の実際の温度が所定の温度帯から外れる前までに、温度計測装置を測定対象物に接触させた後にできるだけ早く被測定部の温度推定を行うことが望ましい。しかしながら、従来手法では、上述のとおり装置を測定対象物へ接触した後にある程度の待ち時間が必要であるため、充分な精度で被測定部の温度推定ができない場合が起こり得る。 In such an application situation, after the heating or cooling of the measuring object (pressure sensor) is completed, the temperature measuring device is used before the actual temperature of the measured part (pressure receiving part) deviates from a predetermined temperature range. It is desirable to estimate the temperature of the part to be measured as soon as possible after contacting the object to be measured. However, in the conventional method, as described above, a certain waiting time is required after the apparatus is brought into contact with the object to be measured. Therefore, there is a possibility that the temperature of the measurement target cannot be estimated with sufficient accuracy.
これに対して、本実施形態の手法は、本実施形態で例示した圧力センサの温度特性調整工程のように、被測定部１１の実際の温度Ｔ０が逐次変動する環境下においても、熱流Ｗ１と温度Ｔ２に基づき、その瞬間の温度Ｔ０を精度良く算出することができる。つまり、測定対象物１０や温度計測装置１の温度が全体に亘り安定化しなくても被測定部１１の温度Ｔ０の算出を行うことができるので、従来手法に対して内部温度を計測する測定対象物の対象を拡張できるという利点がある。
On the other hand, the method of the present embodiment is similar to the heat flow W1 even in an environment where the actual temperature T0 of the measured
また、第２実施形態の温度計測装置１では、被測定部１１の温度Ｔ０を計測する前に、測定対象物１０及び被測定部１１の温度Ｔ０が所定温度帯に入るよう調整される。制御部４は、治具５と接触する熱流センサ２の温度Ｔ２と、測定対象物１０及び被測定部１１の温度Ｔ０との間の温度差ΔＴが所定範囲に入るように、温度印加機構６を制御して治具５の温度を調節する。
Moreover, in the temperature measuring apparatus 1 of 2nd Embodiment, before measuring temperature T0 of the to-
この構成により、測定対象物１０の温度や、外気温との温度差によらず、常に安定した条件下で被測定部１１の温度推定を行うことが可能となり、被測定部１１の温度推定を高精度に行うことができる。
With this configuration, it becomes possible to estimate the temperature of the measured
ここで、図４を参照して、第１実施形態において被測定部１１の温度Ｔ０と熱流センサ２の温度Ｔ２との温度差ΔＴ（以下では「内外温度差」とも表記する）を均一化させることの利点についてさらに説明する。図４の横軸は、設備可能時間（Ｈ（時間））を表し、図４の縦軸は、被測定部１１及び熱流センサ２の温度を表す。図４中の太線のグラフＡは、第１実施形態の温度計測装置１を適用したときの熱流センサ２の温度推移を示し、細線のグラフＢは、比較例としての治具５及び温度印加機構６を備えない構成を適用したときの熱流センサ２の温度推移を示す。比較例の場合、熱流センサ２の主面２ｂは治具５と接触しておらず、外部に露出した状態となっている。
Here, with reference to FIG. 4, in the first embodiment, the temperature difference ΔT (hereinafter also referred to as “internal / external temperature difference”) between the temperature T0 of the measured
図４に示す例は、量産設備などで繰り返し製造物の温度測定を行うような環境を想定している。横軸に示すＣ１は設備稼働開始時、Ｃ２は量産設備の昼休憩などによる設備停止時、Ｃ３は設備異常による停止時、Ｃ４は量産設備の稼働終了時を示す。また、図４に示す例は、上述した圧力センサの温度特性調整工程のように、測定対象物１０及び被測定部１１が室温ＲＴに対して高い温度Ｔ０に調整されたときの温度推定を想定している。
The example shown in FIG. 4 assumes an environment where the temperature of a product is repeatedly measured in a mass production facility or the like. C1 shown on the horizontal axis indicates when the facility starts operating, C2 indicates when the mass production facility is stopped due to a lunch break, C3 indicates when the facility is stopped due to an abnormality, and C4 indicates when the mass production facility is finished operating. The example shown in FIG. 4 assumes temperature estimation when the
まず本実施形態の比較例として、治具５及び温度印加機構６を備えない構成、すなわち治具５の温度制御を行わない構成について考える。この構成では、図４のグラフＢに示すように、量産設備などで繰り返し温度測定を行うと、熱流センサ２のうち測定対象物１０に当たらない側（主面２ｂなど）が、測定対象物１０から流入する熱量により加熱もしくは冷却されてしまい、測定する毎に環境が異なってしまう。例えば、毎日の生産開始当初における熱流センサ２の温度は室温ＲＴであると考えられる。しかし、何度も高温Ｔ０の測定対象物１０に接触させて測定を繰り返すことで、図４の区間Ｃ１〜Ｃ２に示すように、熱流センサ２自体も熱を帯び、熱流センサ２の温度も徐々に測定対象物１０の温度Ｔ０に近い状態になる。そのため、生産開始当初と繰り返し生産中では、測定対象物１０の内外の温度差ΔＴBが大きく異なることになり、熱流センサ２で測定する熱流量Ｗ１の絶対値も大きく異なることとなる。同様の現象が、図４に区間Ｃ２として示す生産中の休憩時間や、区間Ｃ３として示す設備の異常停止による不稼働時間の発生によっても起こることとなる。
First, as a comparative example of the present embodiment, a configuration in which the
ここで、温度計測装置１の測定系（例えば熱流センサ２の起電圧を測定するデータロガー等）に於ける電圧の測定分解能及び精度は、測定レンジによって異なる傾向がある。例えば、測定レンジが０．４Ｖ以下では測定精度は±０．４ｍＶであり、測定レンジが４Ｖ以下では測定精度は±４．０ｍＶとなる。また、測定対象物１０の内外温度差ΔＴの大きさと熱流Ｗ１との相関は、僅かながら直線性から外れているとの知見も実験により得られている。このため、図４のグラフＢのように、測定対象物１０の内外温度差ΔＴの大きさが測定毎に異なると、測定対象物１０の内部温度Ｔ０の測定精度に影響がでるという問題が存在する。
Here, the measurement resolution and accuracy of the voltage in the measurement system of the temperature measuring device 1 (for example, a data logger that measures the electromotive voltage of the heat flow sensor 2) tend to vary depending on the measurement range. For example, when the measurement range is 0.4 V or less, the measurement accuracy is ± 0.4 mV, and when the measurement range is 4 V or less, the measurement accuracy is ± 4.0 mV. Moreover, the knowledge that the correlation between the magnitude of the temperature difference ΔT of the
このような問題に対して、第１実施形態の温度計測装置１では、図１に示すように、熱流センサ２の主面のうち測定対象物１０に当たらない側の温度Ｔ２を、温度印加機構６によって常に一定にする構成を追加している。これにより、図４にグラフＡで示すように、量産開始時Ｃ１と終了時Ｃ４、もしくは区間Ｃ２、Ｃ３などの途中停止前後においても、熱流センサ２の温度を略一定に保持できる。なお、図４中の二点鎖線はグラフＡで示す本実施形態による熱流センサ２の温度推移の平均値である。したがって、第１実施形態の温度計測装置１を適用する場合、設備稼働時間の時間経過や非稼働時間発生などの要因に依存せず、測定対象物１０の内外の温度差ΔＴAを測定毎に略同一に保持することができ、同一条件下で温度計測を行うことが可能となる。
With respect to such a problem, in the temperature measuring apparatus 1 of the first embodiment, as shown in FIG. 1, the temperature T2 on the side of the main surface of the
このように第１実施形態の温度計測装置１では、同じ条件下で測定を可能にできるため、より高精度な内部温度Ｔ０の測定が可能になる。熱流センサ２の保持温度Ｔ２や保持温度の制御精度に関しては、求める測定対象物１０の内部温度の絶対値や、求める温度測定精度などにより異なるが、例えば内部温度Ｔ０が１３５℃±５℃程度である場合、熱流Ｗ１の方向を常にあわせることも考慮して（被測定部１１から熱流センサ２に向かう方向に維持）、熱流センサ２の保持温度Ｔ２を１２０℃±５℃程度に設定することで、内外温度差ΔＴの値を＋２５〜＋５℃以内にすることが出来、熱流Ｗ１の方向と温度差ΔＴの絶対値を常に近い状態で測定できる。なお、更に高精度を求める場合、この保持温度Ｔ２のバラツキを小さくするよう、例えば保持温度Ｔ２や内部温度Ｔ０の測定レンジを小さくするなど、制御部４の温度制御フィードバック機構を高精度化すれば対応可能である。
Thus, in the temperature measuring device 1 of the first embodiment, measurement can be performed under the same conditions, so that the internal temperature T0 can be measured with higher accuracy. The holding temperature T2 of the
このように、第１実施形態の温度計測装置１は、治具５の温度を設定範囲内に制御することによって熱流センサ２の温度Ｔ２を一定に保持する点に特徴がある。測定対象物１０の所定温度帯が同一である限りは、熱流センサ２の温度Ｔ２を変動させる必要がないため、測定対象物１０への接触後に迅速に被測定部１１の温度推定を行うことができる。これに対して、特許文献２などに記載される従来の内部状態判定手法では、蒸発管内の内部状態を判定するためには、熱流束センサの温度を意図的に変動させて、その間の熱流束の変化量を計測する必要があるため、動作開始後に内部状態を判定するまでに時間がかかる。この点において、第１実施形態の温度計測装置１は特許文献２に対して有利である。
Thus, the temperature measuring device 1 of the first embodiment is characterized in that the temperature T2 of the
また、特許文献２の手法では、設備稼働時間が長くなるにつれて熱流束センサの温度が被測定部の温度に近づいた状況であっても、熱流束センサの温度を温度調節装置によって意図的に変動させるため、温度調節装置によって付与される熱量は常に略一定のものが必要である。一方、本実施形態の温度計測装置１では、設備稼働時間が長くなるにつれて熱流センサ２の温度Ｔ２が被測定部１１の温度Ｔ０に近づいた状況では、熱流センサ２の温度Ｔ２をＴ０に近い所定範囲に入るように制御すればよいので、必要な温度上昇量が少なくなり、温度印加機構６によって与えられる熱量を少なくできる。
Further, in the method of
また、第１実施形態の温度計測装置１において、制御部４は、熱流センサ２により検出される測定対象物１０の熱流値Ｗ１に、測定対象物１０の表面１０aと測定対象物１０の内部の被測定部１１との間の熱抵抗値Ｃを乗算し、さらに、温度センサ３により検出される熱流センサ２の温度値Ｔ２を加算することにより、測定対象物１０の内部に設けられる被測定部１１の温度Ｔ０を算出する。より詳細には、制御部４は、（１）式を用いて、熱流値Ｗ１及び温度値Ｔ２に基づき被測定部１１の温度Ｔ０を算出する。
Further, in the temperature measurement device 1 of the first embodiment, the control unit 4 uses the
この構成により、熱流値Ｗ１が正の値の場合、すなわち、測定対象物１０の内部から表面１０ａへ放出される熱流が生じる場合には、被測定部１１の温度Ｔ０が表面１０ａの温度Ｔ１より高温となるよう、熱流センサ２の温度値Ｔ２に熱流値Ｗ１に応じた値が加算される。また、熱流値Ｗ１が負の値の場合、すなわち、測定対象物１０の表面１０ａから内部へ吸収される熱流が生じる場合には、測定対象物１０の表面１０ａの温度Ｔ１が被測定部１１の温度Ｔ０より高温となるよう、熱流センサ２の温度値Ｔ２から熱流値Ｗ１に応じた値が減算される。これにより、測定対象物１０の熱流値Ｗ１及び熱流センサ２の温度値Ｔ２に基づき、被測定部１１の温度Ｔ０を精度良く推定できる。
With this configuration, when the heat flow value W1 is a positive value, that is, when a heat flow released from the inside of the
また、第１実施形態の温度計測装置１において、熱流センサ２は、相互に対向する一対の主面２ａ，２ｂを有し、測定対象物１０の熱流Ｗ１を検出する際には、一対の主面２ａ，２ｂのうち一方の主面２ａが測定対象物１０の表面１０ａに密着して取り付けられる。温度センサ３は、熱流センサ２の一対の主面２ａ，２ｂのうち他方の主面２ｂの表面温度Ｔ２を検出する。この構成により、熱流センサ２及び温度センサ３が、熱流値Ｗ１及び表面温度Ｔ２をそれぞれ好適に検出することができる。
Further, in the temperature measurement device 1 of the first embodiment, the
また、第１実施形態の温度計測装置１において、温度センサ３は、熱流センサ２の温度Ｔ２を検出すると共に、熱流センサ２に接触した状態の治具５の温度Ｔ２を検出可能であるため、温度センサ３が、治具５の温度を検出する治具温度検出部としても用いられる。この構成により、治具５の温度を計測するために別のセンサを設置する必要がなくなり、装置の小型化や簡易化を図ることができる。
In the temperature measuring device 1 of the first embodiment, the
また、第１実施形態の温度計測装置１において、測定対象物１０が、圧力センサであり、被測定部１１が、圧力センサの内部に設けられる受圧部であるのが好ましい。
Moreover, in the temperature measuring apparatus 1 of 1st Embodiment, it is preferable that the measuring
上述のとおり、圧力センサの受圧部の温度を計測する処理は、圧力センサの温度特性調整工程において実施される。この工程では、測定対象物１０が所定温度帯に調整され、被測定部１１が所定の温度帯に入っている短期間に被測定部１１の温度Ｔ０を推定する必要がある。上述のように、温度計測装置１は、被測定部１１の実際の温度Ｔ０が逐次変動する環境下においても被測定部１１の温度Ｔ０を精度よく算出できるので、測定対象物１０を圧力センサとする場合に特に有効と考えられる。
As described above, the process of measuring the temperature of the pressure receiving part of the pressure sensor is performed in the temperature characteristic adjustment process of the pressure sensor. In this step, it is necessary to estimate the temperature T0 of the measured
［第２実施形態］
図５及び図６を参照して第２実施形態を説明する。図５に示すように、第２実施形態に係る温度計測装置１Ａは、温度センサ３に対して相対的に温度印加機構６側の治具５の温度Ｔ３を計測する第２温度センサ７（第２温度検出部）を備える点、及び、制御部４が、温度センサ３により検出される治具５の温度Ｔ２（第１温度）及び第２温度センサ７により検出される治具５の温度Ｔ３（第２温度）に基づいて温度印加機構６を制御して治具５の温度を調節する点、で第１実施形態の温度計測装置１と異なる。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5, the temperature measuring apparatus 1 </ b> A according to the second embodiment measures the temperature T <b> 3 of the
温度センサ３が治具５の先端部の温度を計測する構成であるため、第２温度センサ７は治具５の任意の箇所に設置することができる。ただし、第２温度センサ７の設置位置は、温度センサ３からできる限り離れた位置、すなわち温度印加機構６にできるだけ近接した位置であることが好ましい。なお、以下の説明では、治具５のうち温度印加機構６に近い側を、温度印加機構６から印加される熱流の上流側、治具５のうち熱流センサ２に近い側を、温度印加機構６から印加される熱流の下流側として、第２温度センサ７により検出される治具５の温度Ｔ３を「上流側温度Ｔ３」、温度センサ３により検出される治具５の温度Ｔ２を「下流側温度Ｔ２」とも表記する。
Since the
第２実施形態では、温度センサ３と、第２温度センサ７とが、治具５の温度を検出する「治具温度検出部」として機能する。すなわち、温度センサ３により検出される治具５の温度Ｔ２と、第２温度センサ７により検出される治具５の温度Ｔ３との両方を考慮して、温度印加機構６を用いる治具５の温度の制御を行う。
In the second embodiment, the
第２実施形態の温度計測装置１Ａは、基本的には第１実施形態と同様に図２のフローチャートに従って被測定部１１の温度推定を行うが、ステップＳ１０２の「治具温度制御」の内容が第１実施形態とは異なる。第２実施形態における「治具温度制御」の具体的な処理は、図６に示すサブルーチン処理におけるステップＳ３０１〜Ｓ３０７である。
The
ステップＳ３０１では、第２温度センサ７により治具５の上流側温度Ｔ３が計測される。ステップＳ３０１の処理が完了するとステップＳ３０２に進む。
In step S <b> 301, the upstream temperature T <b> 3 of the
ステップＳ３０２では、治具５の上流側温度Ｔ３が設定範囲内か否かが判定される。この設定範囲は、第１実施形態と同様に、ステップＳ１０１における「測定対象物１０の所定温度帯」に応じて設定される。ステップＳ３０２の判定の結果、治具５の上流側温度Ｔ３が設定範囲内である場合（ステップＳ３０２のＹＥＳ）にはステップＳ３０４に進む。一方、治具５の上流側温度Ｔ３が設定範囲から外れている場合（ステップＳ３０２のＮＯ）にはステップＳ３０３に進む。
In step S302, it is determined whether or not the upstream temperature T3 of the
ステップＳ３０３では、温度印加機構６により治具５の上流側温度Ｔ３が制御される。具体的には、ステップＳ３０１にて計測された治具５の上流側温度Ｔ３が設定範囲より低い場合には、温度印加機構６が治具５を加熱することにより治具５の上流側温度Ｔ３を上昇させる。一方、治具５の上流側温度Ｔ３が設定範囲より高い場合には、温度印加機構６が治具５を冷却することにより治具５の上流側温度Ｔ３を下降させる。ステップＳ３０３の処理が完了するとステップＳ３０１に戻る。
In step S303, the temperature application mechanism 6 controls the upstream temperature T3 of the
ステップＳ３０４では、温度センサ３により治具５の下流側温度Ｔ２が計測される。ステップＳ３０４の処理が完了するとステップＳ３０５に進む。
In step S304, the
ステップＳ３０５では、治具５の下流側温度Ｔ２が設定範囲内か否かが判定される。この設定範囲は、例えば上流側温度Ｔ３の設定範囲より低温域とすることができる。ステップＳ３０５の判定の結果、治具５の下流側温度Ｔ２が設定範囲内である場合（ステップＳ３０５のＹＥＳ）にはステップＳ３０７に進む。一方、治具５の下流側温度Ｔ２が設定範囲から外れている場合（ステップＳ３０５のＮＯ）にはステップＳ３０６に進む。
In step S305, it is determined whether or not the downstream temperature T2 of the
ステップＳ３０６では、温度印加機構６により治具５の下流側温度Ｔ２が制御される。具体的には、ステップＳ３０４にて計測された治具５の下流側温度Ｔ２が設定範囲より低い場合には、温度印加機構６が治具５を加熱することにより治具５の下流側温度Ｔ２を上昇させる。一方、治具５の下流側温度Ｔ２が設定範囲より高い場合には、温度印加機構６が治具５を冷却することにより治具５の下流側温度Ｔ２を下降させる。ステップＳ３０６の処理が完了するとステップＳ３０４に戻る。
In step S306, the temperature application mechanism 6 controls the downstream temperature T2 of the
ステップＳ３０７では、下流側温度Ｔ２の制御が実施されたか否かが判定される。すなわち、今回の制御フローにおいて、上流側温度Ｔ３が設定範囲に入るように制御された後に、下流側温度Ｔ２が設定範囲から外れており、ステップＳ３０６の下流側温度Ｔ２の制御が実施されたか否かが判定される。下流側温度Ｔ２の制御が実施されなかった場合（ステップＳ３０７のＮＯ）にはメインフローに戻る。一方、下流側温度Ｔ２の制御が実施された場合（ステップＳ３０７のＹＥＳ）には、ステップＳ３０１に戻り、上流側温度Ｔ３が設定範囲に引き続き入っているかが再度確認され、必要に応じて上流側温度Ｔ３の制御が行われる。 In step S307, it is determined whether or not the control of the downstream temperature T2 is performed. That is, in the current control flow, after the upstream temperature T3 is controlled to be within the set range, the downstream temperature T2 is out of the set range, and whether or not the downstream temperature T2 is controlled in step S306. Is determined. If the control of the downstream temperature T2 is not performed (NO in step S307), the process returns to the main flow. On the other hand, if the control of the downstream temperature T2 is performed (YES in step S307), the process returns to step S301, and it is confirmed again whether the upstream temperature T3 is still within the set range, and if necessary, the upstream side The temperature T3 is controlled.
すなわち、図６に示すサブルーチンの処理は、治具５の上流側温度Ｔ３及び下流側温度Ｔ２が共に設定範囲内に収まるまで繰り返し実行される。
That is, the processing of the subroutine shown in FIG. 6 is repeatedly executed until both the upstream temperature T3 and the downstream temperature T2 of the
このように、第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、治具５の温度を検出する治具温度検出部として機能する温度センサ３及び第２温度センサ７を備え、制御部４が、治具温度検出部により検出された治具５の温度に基づいて温度印加機構６を制御して治具５の温度を調節する、という共通の特徴を備えるので、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
Thus, similarly to the first embodiment, the second embodiment includes the
さらに、治具温度検出部として複数の温度センサを用いて、治具５の複数の箇所の温度が設定範囲に収まるように温度制御を行うため、治具５の全体に亘って温度を所望のものにすることが可能となり、治具５の温度制御をより高精度に行うことができる。
Furthermore, since temperature control is performed using a plurality of temperature sensors as the jig temperature detection unit so that the temperatures at a plurality of locations of the
なお、第２実施形態では、温度センサ３及び第２温度センサ７の両方を治具温度検出部として用いる構成を例示したが、温度センサを用いずに、治具５の任意の位置に設置される第２温度センサ７のみを治具温度検出部として用いる構成としてもよい。この場合、第１実施形態において図３を参照して説明した治具温度制御において、入力情報として用いた「温度センサ３により計測される治具５の温度Ｔ２」を「第２温度センサ７により計測される治具５の温度Ｔ３」に置き換えることにより、治具温度制御を実施することができる。
In the second embodiment, the configuration in which both the
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. For example, the elements included in each of the specific examples described above and their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is provided can be combined as long as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.
１，１Ａ：温度計測装置
２：熱流センサ（熱流検出部）
３：温度センサ（温度検出部、治具温度検出部）
４：制御部
５：治具
６：温度印加機構（温度調節部）
７：第２温度センサ（治具温度検出部）
１０：測定対象物
１１：被測定部
Ｔ０：被測定部の温度
Ｔ２：熱流センサの温度、治具の温度、治具の下流側温度（第１温度）
Ｔ３：治具の上流側温度（第２温度）
Ｗ１：測定対象物の被測定部と表面との間の熱流
Ｃ：熱抵抗値
Ｓ１０２：調節ステップ
Ｓ１０３：接触ステップ
Ｓ１０４：熱流検出ステップ
Ｓ１０５：温度検出ステップ
Ｓ１０６：温度算出ステップ
1, 1A: Temperature measuring device 2: Heat flow sensor (heat flow detector)
3: Temperature sensor (temperature detector, jig temperature detector)
4: Control unit 5: Jig 6: Temperature application mechanism (temperature adjustment unit)
7: Second temperature sensor (jig temperature detector)
10: measurement object 11: measured part T0: measured part temperature T2: heat flow sensor temperature, jig temperature, jig downstream temperature (first temperature)
T3: Temperature upstream of the jig (second temperature)
W1: Heat flow between the measured portion of the measurement object and the surface C: Thermal resistance value S102: Adjustment step S103: Contact step S104: Heat flow detection step S105: Temperature detection step S106: Temperature calculation step
Claims (8)
前記熱流検出部の温度（Ｔ２）を検出する温度検出部（３）と、
前記被測定部の前記温度を計測する際に、前記測定対象物の前記表面に接触した状態の前記熱流検出部に接触するよう設けられる治具（５）と、
前記治具の温度を検出する治具温度検出部（３，７）と、
前記治具を加熱又は冷却する温度調節部（６）と、
前記治具温度検出部により検出される前記治具の温度に基づいて、前記熱流の流れが前記被測定部から前記熱流検出部へ向かう方向となるように、前記温度調節部を制御して前記治具の温度を調節すると共に、前記熱流検出部により検出される前記測定対象物の前記熱流と、前記温度検出部により検出される前記熱流検出部の前記温度とに基づいて、前記被測定部の前記温度を算出する制御部（４）と、
を備える温度計測装置（１，１Ａ）。 When measuring the temperature (T0) of the measurement target (11) existing inside the measurement target (10), the measurement target of the measurement target comes into contact with the surface (10a) of the measurement target. And a heat flow detector (2) for detecting a heat flow (W1) between the surface and the surface,
A temperature detector (3) for detecting the temperature (T2) of the heat flow detector;
A jig (5) provided to come into contact with the heat flow detection part in contact with the surface of the measurement object when measuring the temperature of the part to be measured;
A jig temperature detector (3, 7) for detecting the temperature of the jig;
A temperature adjusting unit (6) for heating or cooling the jig;
Based on the temperature of the jig detected by the jig temperature detecting unit, the temperature adjusting unit is controlled so that the flow of the heat flow is in a direction from the measured part to the heat flow detecting unit. Adjusting the temperature of the jig, and based on the heat flow of the measurement object detected by the heat flow detection unit and the temperature of the heat flow detection unit detected by the temperature detection unit, A control unit (4) for calculating the temperature of
A temperature measuring device (1, 1A).
前記制御部は、前記治具と接触する前記熱流検出部の温度と、前記測定対象物及び前記被測定部の温度との間の温度差（ΔＴ）が所定範囲に入るように、前記温度調節部を制御して前記治具の温度を調節する、
請求項１に記載の温度計測装置。 Before measuring the temperature of the part to be measured, the temperature of the object to be measured and the part to be measured are adjusted to enter a predetermined temperature range,
The control unit adjusts the temperature so that a temperature difference (ΔT) between the temperature of the heat flow detection unit in contact with the jig and the temperature of the measurement object and the measurement target part falls within a predetermined range. Control the temperature of the jig by controlling the part,
The temperature measuring device according to claim 1.
請求項１または２に記載の温度計測装置。 The control unit has a thermal resistance between the surface of the measurement object and the measured part inside the measurement object in the heat flow (W1) of the measurement object detected by the heat flow detection unit. (C), and further, by adding the temperature (T2) of the heat flow detection unit detected by the temperature detection unit, the temperature (T2) of the measurement target provided inside the measurement object ( T0) is calculated.
The temperature measuring device according to claim 1 or 2.
前記温度検出部は、前記熱流検出部の前記一対の主面のうち他方の主面（２ｂ）の表面温度（Ｔ２）を検出する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の温度計測装置。 The heat flow detector has a pair of main surfaces (2a, 2b) facing each other, and when detecting the heat flow of the measurement object, one main surface (2a) of the pair of main surfaces. ) Is attached in close contact with the surface of the measurement object,
The temperature detection unit detects a surface temperature (T2) of the other main surface (2b) of the pair of main surfaces of the heat flow detection unit;
The temperature measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記制御部は、前記温度検出部により検出される前記治具の温度に基づいて、前記熱流の流れが前記被測定部から前記熱流検出部へ向かう方向となるように、前記温度調節部を制御して前記治具の温度を調節する、
請求項４に記載の温度計測装置（１）。 The jig temperature detection unit is the temperature detection unit capable of detecting the temperature (T2) of the heat flow detection unit and detecting the temperature of the jig in contact with the heat flow detection unit,
The control unit controls the temperature adjusting unit based on the temperature of the jig detected by the temperature detecting unit so that the flow of the heat flow is directed from the measured unit to the heat flow detecting unit. And adjust the temperature of the jig,
The temperature measuring device (1) according to claim 4.
前記制御部は、前記温度検出部により検出される前記治具の第１温度（Ｔ２）及び前記第２温度検出部により検出される前記治具の第２温度（Ｔ３）に基づいて、前記熱流の流れが前記被測定部から前記熱流検出部へ向かう方向となるように、前記温度調節部を制御して前記治具の温度を調節する、
請求項５に記載の温度計測装置（１Ａ）。 The jig temperature detection unit includes the temperature detection unit and a second temperature detection unit (7) that measures the temperature of the jig on the temperature adjustment unit side relative to the temperature detection unit. ,
The control unit is configured to control the heat flow based on a first temperature (T2) of the jig detected by the temperature detection unit and a second temperature (T3) of the jig detected by the second temperature detection unit. The temperature of the jig is adjusted by controlling the temperature adjusting unit so that the flow of the gas flows in the direction from the measured part to the heat flow detecting unit.
The temperature measuring device (1A) according to claim 5.
前記被測定部が、前記圧力センサの内部に設けられる受圧部である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の温度計測装置（１，１Ａ）。 The measurement object is a pressure sensor;
The measured portion is a pressure receiving portion provided inside the pressure sensor.
The temperature measuring device (1, 1A) according to any one of claims 1 to 6.
制御部（４）が、治具温度検出部（３，７）により検出される治具（５）の温度（Ｔ２）に基づいて、熱流検出部（２）が前記測定対象物の表面（１０ａ）に接触し、かつ、前記治具が前記熱流検出部に接触した状態のときに、前記被測定部と前記表面との間の熱流（Ｗ１）の流れが、前記被測定部から前記熱流検出部へ向かう方向となるように、温度調節部（６）を制御して前記治具の温度を調節する調節ステップ（Ｓ１０２）と、
前記熱流検出部が、前記測定対象物の前記表面に接触する接触ステップ（Ｓ１０３）と、
前記治具を取り付けられた前記熱流検出部が、前記被測定部と前記表面との間の前記熱流を検出する熱流検出ステップ（Ｓ１０４）と、
温度検出部（３）が、前記熱流検出部の温度（Ｔ２）を検出する温度検出ステップ（Ｓ１０５）と、
制御部（４）が、前記熱流検出ステップにて前記熱流検出部により検出された前記測定対象物の前記熱流と、前記温度検出ステップにて前記温度検出部により検出された前記熱流検出部の前記温度とに基づいて、前記被測定部の前記温度を算出する温度算出ステップ（Ｓ１０６）と、
を含む温度計測方法。 A temperature measurement method for measuring a temperature (T0) of a part to be measured (11) existing inside a measurement object (10),
Based on the temperature (T2) of the jig (5) detected by the jig temperature detection part (3, 7), the control part (4) causes the heat flow detection part (2) to detect the surface (10a) of the measurement object. ) And the jig is in contact with the heat flow detection unit, the flow of the heat flow (W1) between the measured part and the surface is detected from the measured part. An adjusting step (S102) for controlling the temperature adjusting unit (6) to adjust the temperature of the jig so as to be directed toward the unit,
A contact step (S103) in which the heat flow detector comes into contact with the surface of the measurement object;
A heat flow detecting step (S104) in which the heat flow detecting unit to which the jig is attached detects the heat flow between the portion to be measured and the surface;
A temperature detection step (S105) in which the temperature detection unit (3) detects the temperature (T2) of the heat flow detection unit;
The control unit (4) is configured to detect the heat flow of the measurement object detected by the heat flow detection unit in the heat flow detection step, and the heat flow detection unit detected by the temperature detection unit in the temperature detection step. A temperature calculating step (S106) for calculating the temperature of the part to be measured based on the temperature;
Temperature measurement method including
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