JP2535447Y2 - 熱電対型温度測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は熱電対型温度測定装置に
係り、例えばプラスチック成形装置や半導体拡散炉等に
用いられる熱電対型温度測定装置、更に詳しくは内蔵す
る温度補償装置の構成を改良した熱電対型温度測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱電対を用いた温度測定装置とし
ては、図８に示すように、前面操作パネル１の裏側に複
数の回路基板３を固定して構成した内器５を有底の筒型
ケース７内に挿入し、ケース７の底部（図８では隠れ
る）９に配置した複数の外部接続用の接続端子（図８で
は隠れる）１１でそれら回路基板３を保持するとともに
回路基板３と接続する、所謂プラグイン構成のものが良
く知られている。図８中符号１３はケース７に設けられ
た放熱用の通風孔である。ケース７内は、図９に示すよ
うに、その底部９に複数の接続端子１１を配置し、接続
端子１１からケース７内へばね接片（図示せず）を延ば
し、回路基板３の先端部に形成した接続電極（図９では
破線で示す）１５をそのばね接片に圧接するようにして
回路基板１１をケース７に挟持する構成となっている。

【０００３】そして、熱電対（図９では図示せず）１７
の金属素線１７ａ、１７ｂを座金１９で抑えるようにし
てねじ２１で特定の接続端子（以下冷接点端子と略称す
る）１１ａ、１１ｂに接続して使用する。このような温
度測定装置では、図１０の概略図で示すように、熱電対
１７で測定する測定対象２３の測定温度をＴｘとし、熱
電対１７の接続される冷接点端子１１ａ、１１ｂにおけ
る温度をＴｃｊとした場合、熱電対１７の実際の入力電
圧ｅ（熱電対の起電力）は温度ＴｘとＴｃｊの関数すな
わちｅ（Ｔｘ、Ｔｃｊ）で示され、近似的にはｅ≒α×
（Ｔｘ−Ｔｃｊ）で示される。なお、符号αは熱電対１
７の種類によって決まる係数である。

【０００４】従って、測定対象２３の実際の温度は入力
電圧ｅを温度Ｔｃｊで補償して算出されるから、熱電対
１７による測定対象２３の温度測定のみならず、冷接点
端子１１ａ、１１ｂ付近の温度測定も正確に行う必要が
ある。そこで、上述した熱電対型温度測定装置では、や
はり図９に示すように、回路基板３の先端から突出した
突出片２５に補償温度測定素子としての例えば測温抵抗
体２７を取付け、冷接点端子１１ａ、１１ｂの近傍に形
成した挿入孔２９にその突出片２５を遊びを持って挿入
し、回路基板３に形成された温度測定回路（図示せず）
によって熱電対１７の入力電圧ｅを補正する温度補償装
置を搭載している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の熱電対型温度測定装置では、測温抵抗体２７
による測定温度をＴｃとした場合、測定温度Ｔｃが温度
Ｔｃｊに等しいことが理想的であるが、一般的に温度Ｔ
ｃは温度Ｔｃｊと異なるうえ、変化傾向が互いに異なり
易い。その第１の理由は、ケース７の底部９に取付けら
れた冷接点端子１１ａ、１１ｂがケース７の内部側に延
びて回路基板３に当接しているから、冷接点端子１１
ａ、１１ｂが回路基板３からの内部発熱の影響を受け易
いことによる。

【０００６】第２の理由としては、底部９にかしめ加工
等によって取付けた接続端子１１と底部９との間に僅か
ではあるが隙間（図９では見えない）が生じるし、測温
抵抗体２７が挿入孔２９に遊びを持って挿入されている
からこの部分にも隙間が形成され、温度測定装置の周辺
に空気の流れ（風の流れＡ）がある場合、その強さや方
向によって冷接点端子１１ａ、１１ｂおよび測温抵抗体
２７が影響を受けるとともにその受ける影響の度合いが
異なるからである。例えば、図９に示すように、風の流
れＡがケース７の上方から下方へ流れている場合、風が
底部９の外側で接続端子１１に当って流過する一方、ケ
ース７の上側通風孔１３から内部に流入した風が下側通
風孔１３から流過するとともに、接続端子１１と底部９
間の僅かな隙間や挿入孔２９内の測温抵抗体２７との隙
間を介して外部へ流れ出る。

【０００７】そのため、図１１Ａに示すように、風の流
れＡが弱い場合には、ケース７内部で暖められた空気が
挿入孔２９と測温抵抗体２７間の隙間を通って外部へ流
過し、その暖かい空気によって測温抵抗体２７が暖めら
れて温度が上昇する。他方、冷接点端子１１ａ、１１ｂ
は内部から流れ出る空気で暖められるものの、外部の空
気流によって多少冷却されるから、僅かに上昇して測温
抵抗体２７ほど温度が上昇しない。

【０００８】風の流れＡが少し強くなると、挿入孔２９
から流れ出る空気量が増加して測温抵抗体２７が更に暖
められて温度が大きく上昇するものの、冷接点端子１１
ａ、１１ｂは内部から流出する発熱空気と少し強まった
外部空気流でバランスがとれ、安定時とほぼ同様な温度
となる。さらに、風の流れＡが強くなると、測温抵抗体
２７および冷接点端子１１ａ、１１ｂともに強い風によ
って冷却されて互いに大きな温度差となった状態で温度
が低下する。

【０００９】そして、風の流れＡの強さに応じて測温抵
抗体２７および冷接点端子１１ａ、１１ｂの温度の上昇
差又は下降差のばらつきがそのまま補正した測定値ＰＶ
となって現れ、風の有無およびその強さによって測定値
ＰＶがばらつき、測定誤差を生じさせる。もっとも、本
出願人に係る実開平３−１９９３４号公報に開示されて
いるように、内部回路基板から突出する突出片に補償温
度測定素子を配置し、この補償温度測定素子にばね接触
片を取付けて冷接点端子と補償温度測定素子部間の熱伝
導を向上させるととともに、熱伝導が良好でないパッキ
ンをその突出片の付根に配置し、ケース内の温度が補償
温度測定素子に伝わり難くなるようにした提案もある。

【００１０】しかし、これ構成は内部回路基板側から補
償温度測定素子への熱伝導をパッキンで抑えるものあ
り、上述した冷接点端子１１ａ、１１ｂの温度まで考慮
するものではなく、まだ改善の余地がある。本考案はこ
のような従来の欠点を解決するためになされたもので、
内部の発熱による補償温度測定素子および冷接点端子へ
の影響が同じような傾向で変化し、結果として補正した
測定値の誤差を小さくした熱電対型温度測定装置の提供
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本考案は、ケースと、このケースに外部に向け
て固定され温度測定信号を出力する熱電対の接続される
接続端子と、そのケース内に収納され補償温度信号とそ
の接続端子からの温度測定信号を処理する温度測定回路
の形成された回路基板と、その接続端子の近傍において
ケースに形成された挿入孔に挿入されるようにして回路
基板の端部から突出して配置され補償温度信号を出力す
る補償温度測定素子とを具備する熱電対型温度測定装置
において、そのケースの裏面側を接続端子および挿入孔
に対応して区画し、少なくともそれら接続端子および挿
入孔に対応する裏面側の各区画を塞ぎ板で塞いだ構成と
なっている。そして、本考案ではその塞ぎ板を回路基板
に固定するとよい。

【００１２】

【作用】このような手段を備えた本考案では、ケースに
固定された熱電対用の接続端子とそのケースに形成され
た挿入孔に対応するケース裏面側の各区画を塞ぎ板で塞
いだので、風がケース内部で暖められてもケース内側か
ら接続端子部分および挿入孔部分の隙間を介して流出し
なくなり、挿入孔内に挿入した補償温度測定素子と熱電
対用の接続端子の温度バランスがくずれ難い。また、そ
の塞ぎ板を回路基板に固定する構成では、回路基板をケ
ースに挿入するとケース裏面側の各区画が自動的に塞が
れる。

【００１３】

【実施例】以下本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。なお、従来例と共通する部分には同一の符号を付
す。図１は本考案に係る熱電対型温度測定装置の一実施
例を示す断面図（一部側面で示す）である。図１におい
て、ポリカーボネート樹脂やＡＢＳ樹脂等を有底の筒型
に成形加工してなるケース７は、筒部に通風孔１３を、
開口部（図１中の右側）に係止フランジ３１を有し、射
出形成機、試験装置等（図示せず）の操作盤の前面側か
ら底部９を先にして挿通され、係止フランジ３１の裏面
をその操作盤に当接させるようにして適当な固定手段
（図示せず）によって固定されるようになっている。

【００１４】ケース７の底部９には角型の貫通孔３３が
縦横に複数個配列されており、図２に示すように、各貫
通孔３３は底部９の外側において外部に露出するように
して接続端子１１で塞がれている。図２中の符号３５は
隣合う貫通孔３３間において横方向に一体的に突設され
たフィン３５である。ある特定の貫通孔３３は接続端子
１１で塞がれずに後述する挿入孔２９になっており、こ
の挿入孔２９を挟む接続端子１１は熱電対の金属素線１
７ａ、１７ｂが接続される冷接点端子１１ａ、１１ｂと
なっている。

【００１５】各貫通孔３３部分は、図３に示すように、
導電片をコ字状に屈曲させた第１および第２の電極板３
７、３９が互いに重ねられるとともに先端をケース７内
方向へ突出するようにしてはめ込まれ、各貫通孔３３内
の対向する内壁から一体的に突出する突起４１を第２の
電極板３９が把持し、それら第１および第２の電極板３
７、３９が底部９に固定されている。底部９から外側へ
露出する第１の電極板３７は、第２の電極板３９より大
きく形成され、一端がケース７内側方向へＬ字型に屈曲
されるとともにその先端が内側に湾曲するように折り返
されてばね接片４３となっている。

【００１６】第１および第２の電極板３７、３９には、
底部９の外側からねじ２１が座金１９を介してねじ込ま
れて接続端子１１を形成している。底部９の裏側は各貫
通孔３３部分、すなわち第１および第２の電極板３７、
３９を囲むように仕切板４５が碁盤の目のように一体的
に立設して各貫通孔３３部分を区画しており、その内の
一辺にはばね接片４３と第２の電極板３９先端の間の相
当する位置に回路基板３の挿入されるスリット４７が形
成されている。

【００１７】図１に戻って、白金−白金ロジウム等の公
知の異種金属素線１７ａ、１７ｂどうしの一端を互いに
接続してなる熱電対１７（図１では図示せず、図１０参
照）は、金属素線１７ａ、１７ｂの他端が複数の特定の
接続端子１１すなわち冷接点端子１１ａ、１１ｂに接続
されており、底部９において冷接点端子１１ａ、１１ｂ
間の貫通孔３３はケース７の内外を貫通する挿入孔２９
となっている。従来公知の温度測定回路（図示せず）を
形成した回路基板３は、温度測定回路その他の回路に延
びる複数の接続電極１５をその先端部に有しており、接
続端子１１のばね接片４３に接続可能になっている。

【００１８】回路基板３の先端部からは挿入孔２９の内
径より細い突出片２５が突出しており、この突出片２５
先端部に白金抵抗体をブロック状にパッケージ成形した
補償温度測定素子としての測温抵抗体２７が固定され、
回路基板３上の温度測定回路に接続されている。この測
温抵抗体２７は温度変化を電気信号の変化に変換する素
子であればよく、白金抵抗体以外に従来公知のサーミス
タ素子、ダイオード、ＩＣ等が利用できる。

【００１９】回路基板３には、図１、図３および図５に
示すように、底部９における冷接点端子１１ａ、１１ｂ
およびこれを挟む挿入孔２９に相当する貫通孔３３をケ
ース７の裏側から塞ぐ塞ぎ板４９が半田付け等によって
固定されている。この塞ぎ板４９は、例えば金属板等を
コ字状に屈曲して中間辺４９ａと両側の対向辺４９ｂ、
４９ｃを有しており、冷接点端子１１ａ、１１ｂおよび
挿入孔２９を区画する部分を塞ぐような位置に中間辺４
９ａが位置するように、中間辺４９ａおよび対向辺４９
ｂ、４９ｃの端から突出させた支持突起５１を回路基板
３に挿通して半田付け等で固定されている。

【００２０】しかも、塞ぎ板４９の中間辺４９ａの片面
には弾力性が良好なパッキン５３が仕切板４５に当接す
るようにして貼付られている。そのため、ケース７の開
口部側から回路基板３を挿入し、回路基板３の先端部を
仕切板４５のスリット４７にはめるとともにばね接片４
３と第２の電極板３９の間にはめると、図３に示すよう
に、接続電極１５にばね接片４５が圧接するようにして
ケース７に保持される一方、塞ぎ板４９の中間辺４９ａ
（正確にはパッキン５３）が冷接点端子１１ａ、１１
ｂ、挿入孔２９を区画する部分を塞ぐように位置する。

【００２１】このような構成の温度測定装置では、ケー
ス７内に回路基板３を挿入すると、回路基板３に配置し
た塞ぎ板４９（パッキン５３）が冷接点端子１１ａ、１
１ｂ、挿入孔２９を区画する部分を内部から塞ぐので、
たとえ風がケース７内外を流れても、半導体素子、抵抗
体その他の発熱素子に基づく内部発熱によって暖められ
た風が冷接点端子１１ａ、１１ｂおよび測温抵抗体２７
を通らなくなり、冷却用の風に起因する冷接点端子１１
ａ、１１ｂと測温抵抗体２７の影響を小さく抑えること
ができる。従って、冷接点端子１１ａ、１１ｂから得ら
れた熱電対１７からの起電力を測温抵抗体２７からの補
償温度信号で補償して得られる測定値ＰＶは、内部発熱
の影響および冷却用の風の流れＡの影響を受け難くな
り、正確な測定値を得ることができる。

【００２２】しかも、ケース７内に回路基板３を挿入す
ることによって塞ぎ板４９（パッキン５３）が冷接点端
子１１ａ、１１ｂ、挿入孔２９を区画する部分を自動的
に内部から塞ぐので、組立が簡単である。もっとも、本
考案では塞ぎ板４９をケース７内側に直接固定すること
も可能である。ところで、図３からも分るように、塞ぎ
板４９はばね接片４５に相当する部分を塞いでいないか
ら、冷接点端子１１ａ、１１ｂおよび挿入孔２９を区画
する部分を完全に塞いだ構成となっていないが、冷接点
端子１１ａ、１１ｂ、挿入孔２９の各区画部分のほとん
どを塞いだ構成となっているから、上述した効果を得る
のに支障はない。

【００２３】ちなみに、図１の構成において本考案者
が、上述した図１０と同様に安定状態、弱い風の状態、
少し強い風の状態および強い風の状態の下で実験したと
ころ、図６に示すように、冷接点端温度Ｔｃｊおよび補
償温度Ｔｃについて互いに同じ下降傾向が得られるとと
もに、下降の程度も図１０の場合よりも大幅に小さな値
に抑えることができたし、測定値ＰＶの変動も小さな値
に抑えることができた。なお、上述した各実施例では、
挿入孔２９を冷接点端子１１ａ、１１ｂで挟む構成とな
っていたが、挿入孔２９の上側又は下側に冷接点端子１
１ａ、１１ｂを連続的に又は多少離れて配置した構成に
おいても実施可能である。

【００２４】また、図１の実施例は、塞ぎ板４９を１枚
の回路基板３に取付ける構成を示したが、本考案はこれ
に限定されない。例えば２枚の回路基板３間に配置する
ことも可能である。すなわち、図７に示すように、操作
パネル（図７では図示せず）１の裏側に平行に配置され
た回路基板３、３について、冷接点端子１１ａ、１１ｂ
および挿入孔２９（いずれも図示せず）を区画する部分
を塞ぐ長方形の塞ぎ板５５の上下から支持突起５７を突
設させ、この支持突起５７を回路基板３、３に挿通して
半田付け固定する構成を可能である。図７中符号５９は
塞ぎ板５３に貼付られた弾力性が良好なパッキンであ
る。

【００２５】そして、上述した接続端子１１は第１およ
び第２の電極板３７、３９、ねじ２および座金１９等で
形成したが、本考案ではこれに限定されず、ケース７か
ら外部に向けて形成した接続端子であれば本考案の目的
達成が可能である。また、本考案において塞ぎ板４９、
５５の形状は任意であり、少なくとも冷接点端子１１
ａ、１１ｂおよび挿入孔２９を区画する部分を塞げばよ
いし、パッキン５３、５９も必須ではない。もっとも、
パッキン５３、５９を用いれば底部９の内側の区画部分
を隙間なく完全に塞ぐことが可能である。

【００２６】さらに、測温抵抗体２７は回路基板３から
突出するように配置されていればよく、必ずしも突出片
２５は必要ないし、突出片２５を用いる構成においても
回路基板３から一体的に突設させる構成に限らず、スペ
ースの関係から測温抵抗体２７等の補償温度測定素子を
取付けた補償基板を回路基板３に取付けることも可能で
ある。さらにまた、本考案は、上述したようにケース７
内に回路基板３を挿入するプラグイン構成に限定されな
いが、ケース７の底部９に形成した接続端子１１に接触
するようにして回路基板３を挿入して接続するプラグイ
ン構成において特に有用である。

【００２７】

【考案の効果】以上説明したように本考案は、熱電対の
接続される接続端子をケースに外部に向けて固定し、そ
の接続端子の近傍においてそのケースに挿入孔を形成
し、この挿入孔には内部の回路基板から補償温度測定素
子を挿入するとともに、ケースの裏面側をそれら接続端
子および挿入孔に対応して区画し、それら接続端子およ
び挿入孔に対応する裏面側の各区画を塞ぎ板で塞いだか
ら、熱電対用の接続端子や補償温度測定素子に対する内
部発熱や周囲の環境変化の影響を小さく抑えることが可
能となるうえ、その影響も接続端子および補償温度測定
素子で同じ傾向となり易い。そのため、熱電対からの起
電力を補償温度測定素子からの補償測定信号で補正した
測定値の誤差を小さくできる利点がある。また、その塞
ぎ板を回路基板に固定する構成では、回路基板をケース
に挿入するだけで自動的にケース裏面側の各区画を塞ぐ
ことができるから、組立が簡単となる。特に、本考案は
機器周辺の風から受ける接続端子および補償温度測定素
子への影響を小さくする点で有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る熱電対型温度測定装置の一実施例
を示す断面図（一部側面で示す）である。

【図２】図１の熱電対型温度測定装置を底部側から見た
図である。

【図３】図１の熱電対型温度測定装置における接続端子
部分を示す部分断面図である。

【図４】図１の熱電対型温度測定装置における接続端子
部分の区画を底部の裏面側から示す概略部分斜視図であ
る。

【図５】図１の熱電対型温度測定装置における回路基板
に取付けられた塞ぎ板を示す部分斜視図である。

【図６】図１の熱電対型温度測定装置において風に対す
る冷接点端子温度、補償温度および測定値の変化を示す
図である。

【図７】本考案の熱電対型温度測定装置の他の実施例を
示す要部部分断面図である。

【図８】熱電対型温度測定装置の一般的な概略構成を示
す斜視図である。

【図９】従来の熱電対型温度測定装置を示す断面図（一
部側面で示す）である。

【図１０】熱電対型温度測定装置に熱電対を接続した状
態を示す概略接続図である。

【図１１】図９の熱電対型温度測定装置において風に対
する冷接点端子温度、補償温度および測定値の変化を示
す図である。

【符号の説明】

１ 操作パネル ３ 回路基板 ５ 内器 ７ ケース ９ 底部 １１ 接続端子 １１ａ、１１ｂ 冷接点端子（接続端子） １３ 通風孔 １５ 接続電極 １７ 熱電対 １７ａ、１７ｂ 金属素線 １９ 座金 ２１ ねじ ２３ 測定対象 ２５ 突出片 ２７ 補償温度測定素子（測温抵抗体） ２９ 挿入孔 ３１ 係止フランジ ３３ 貫通孔 ３５ フィン ３７ 第１の電極板 ３９ 第２の電極板 ４１ 突起 ４３ ばね接片 ４５ 仕切板 ４７ スリット ４９、５５ 塞ぎ板 ４９ａ 中間辺 ４９ｂ、４９ｃ 対向辺 ５１、５７ 支持突起 ５３、５９ パッキン

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースと、 このケースに外部に向けて固定され温度測定信号を出力
   する熱電対の接続される接続端子と、 前記ケース内に収納され補償温度信号と前記接続端子か
   らの前記温度測定信号を処理する温度測定回路の形成さ
   れた回路基板と、 前記接続端子の近傍において前記ケースに形成された挿
   入孔に挿入されるようにして前記回路基板の端部から突
   出して配置され、前記接続端子近傍の温度に応じた前記
   補償温度信号を出力する補償温度測定素子と、 を有する熱電対型温度測定装置であり、 前記ケースの裏面側が前記接続端子および挿入孔に対応
   して区画され、 少なくとも前記接続端子および前記挿入孔に対応する裏
   面側の各区画を塞ぐ塞ぎ板と、 を具備することを特徴とする熱電対型温度測定装置。
2. 【請求項２】 前記塞ぎ板が前記回路基板に固定されて
   なる請求項１記載の熱電対型温度測定装置。