JP4999637B2

JP4999637B2 - 温度検出装置および温度調節計

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Publication number: JP4999637B2
Application number: JP2007275339A
Authority: JP
Inventors: 博文平山
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: JP2009103572A

Description

この発明は、温度調節計等に用いられる温度検出装置および温度調節計に関するものである。

一般の温度調節計は、温度検出装置および制御装置を備えている。温度検出装置は、制御対象の近傍に設置された温度センサ（熱電対、サーミスタ等）から温度信号を得て、この温度信号に基づき温度検出値を算出して出力する（例えば、特許文献１）。制御装置は、予め設定されている温度設定値と温度検出装置からの温度検出値とを比較し、その偏差に応じた操作量を、操作対象である熱源（電気ヒータ等）に対して出力する。その結果、制御対象の温度が設定温度近くに保たれる。なお、制御対象と操作対象とが同一の場合もある。

温度検出装置および制御装置は、具体的には、ＣＰＵ、メモリ、その他電気部品をプリント基板に搭載した電子回路によって実現される。そして温度調節計は、このような電子回路（温度検出装置および制御装置）と、外部の商用電源から受けた電力を調整して電子回路に与える電源装置と、電子回路と外部との電気信号の入出力インターフェース（端子台、コネクタ等）とを、ひとつのケースに収容したものである。なお、操作者が設定値を入力したり、温度検出値を確認したりするためのインターフェース（入力ボタン、数値表示器等）が同じケースに収容されているものもある。

温度検出装置を構成する電子回路は、温度によりその性能に影響を受けることがあるので、なるべくケース内部の温度分布を安定化することが望ましい。電子回路自身が電力を消費して発熱源となるため、ケース内での熱伝達（輻射、伝導、対流）を考慮した部品配置や排熱孔の設置がなされる。特に対流は温度による空気の比重の差に起因して生じるので、対流による熱伝達の影響を安定化するためには、重力方向に対するケースの姿勢を常に一定に保つ必要がある。したがって、ケースの取付け姿勢は、温度調節計の製品仕様の一項目として定められている。

しかしながら、近年、生産設備の小型化が進められており、計器の設置場所が極めて限られているため、温度調節計の製品仕様に定められた取付け姿勢で設置すると、狭い空間に多数の温度調節計を設置できなかったり、そのケースの一面に設けられた端子台への結線作業が困難となったりする場合が生じる。このような設置場所の制約上、あるいは、計装の都合上ユーザが作業しやすいよう、または、ケース外表面に設けられた操作面の表示が見やすいように、温度調節計が所定外の取付け姿勢で設置されてしまうことがあった。しかし、製品仕様に定められた以外の姿勢で設置された温度調節計を用いた場合には、ケース内において想定外の熱伝達状態が生じるため、電子回路が影響を受けて温度検出装置から出力される温度検出値に誤差の生じることがあった。また、その温度検出値を用いて温度制御を行うために、温度調節の精度が低くなるという問題があった。

特開２００２−２８６５５６号公報

従来の温度検出装置または温度調節計は以上のように構成されているので、所定外の取付け姿勢で設置された場合、温度検出値に誤差が生じてしまうという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ケースの設置傾斜角度に起因する温度検出値の誤差を小さくできる温度検出装置および温度調節計を得ることを目的とする。

この発明に係る温度検出装置は、ケースの設置される傾斜角度に応じた補正値を用いて補正された温度検出値を出力する温度演算部を備えるようにしたものである。

この発明に係る温度検出装置は、補正値が予め記録された設置傾斜角度に対応した複数の補正値を用いて算出した予測補正値であるようにしたものである。

この発明に係る温度検出装置は、補正値に時間経過に応じて目標値に近づき、かつ、定常状態には当該目標値に一致する経過時間補正値を用いるようにしたものである。

この発明に係る温度検出装置は、目標値が予め記録された設置傾斜角度に対応した複数の補正値を用いて算出した予測補正値であるようにしたものである。

この発明に係る温度検出装置は、温度センサとして熱電対を用いるようにしたものである。

この発明に係る温度調節計は、上述した温度検出装置と、この温度検出装置から出力される温度検出値が温度設定値に一致するように制御対象を制御する制御部を備えるようにしたものである。

この発明によれば、設置される傾斜角度に応じた補正値を用いて、温度検出値を補正する温度演算部を備えるようにしたので、取付け姿勢に起因する温度検出値の誤差を小さくできる温度検出装置および温度調節計を提供することができるという効果がある。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る温度調節計の斜視図である。重力方向をｚ軸としたｘｙｚ軸からなる直交座標を用いて方向を規定する。温度調節計は、外観がほぼ直方体をなすケース１、ケース１のｚ軸に垂直な２つの面（以下、上面・下面という）に設けられた放熱用の開口溝２、ケース１の内部に配置された回路基板３、ケース１の前面に配設され回路基板３と電気的に接触する端子４（以下、複数の端子をまとめて端子台４ともいう）、回路基板３の側端部に配設され端子４周辺の温度を測定する補償用温度センサ５、ケース１前面に設けられ、上位装置（例えばパソコン）と温度調節計との間で通信を行うためのコネクタ６を備えている。温度調節計は、ケース１のｙ軸に垂直な面の１つ（以下、背面という）がレール７に固定されることで計装される。なお、ケース１のｘ軸に平行な２つの面を側面という。補償用温度センサ５は、ケース１内の一箇所（端子４近傍）に配設したが、複数箇所（端子台４近傍および回路基板３）に配置して各部位の温度を測定してもよい。補償用温度センサ５の数量および位置は、実験やシミュレーションによって決めることができる。

図１に示す状態で設置された温度調節計は、設置傾斜角度０度であり、ケース１の端子台４の配設された面（以下、前面という）が上記背面に平行に設置されている。以下の実施の形態においては、ケース１を設置傾斜角度０度の状態からｘ軸まわりに回転させて、前面を上向きにして設置した状態を設置傾斜角度９０度とする。

図２は、この発明の実施の形態１に係る温度調節計の構成を示すブロック図である。温度調節計は、入力インターフェイスである端子台４ａおよびコネクタ６ａ、補償用温度センサ５、安定化電源８、温度検出部９、制御部１０、出力インターフェイスである端子台４ｂおよびコネクタ６ｂを備えている。温度検出部９および制御部１０はマイクロコンピュータおよびそのプログラムによって実現される。安定化電源８は、商用電源２２から電力供給を受け、温度検出部９および制御部１０の各電子回路に安定した電力を供給している。

設定手段２０は、パソコン、携帯端末等の上位装置であり、入力用キーボードおよび表示画面（図示せず）を備えている。この設定手段２０とコネクタ部６とは、通信ケーブル等で着脱自在に接続される。ユーザは、この設定手段２０を用いて、補正値、温度制御対象の設定温度（以下、温度設定値という）、設置傾斜角度等を入力、設定する。設定手段２０に入力された補正値は、コネクタ６ａを介して温度検出部９へ出力される。また、温度設定値が、制御部１０へ出力される。
補償用温度センサ５は、端子台４周辺の温度を測定し、その温度を補償信号として温度検出部９へ出力する。検出用温度センサ２１は、温度制御対象（図示しない）周辺に配設され、温度測定を行う。測定した温度は、温度信号として、端子台４ａを介して温度検出部９へ出力される。
温度検出部９は、補正値記憶部１１および温度演算部１２を有する電子回路である。補正値記憶部１１は、設定手段２０で入力された補正値を記録し、保持する。温度演算部１２は、検出用温度センサ２１から出力される温度信号を、補償用温度センサ５から出力される補償信号および補正値記憶部１１が記録している補正値を用いて補正し、温度検出値として制御部１０へ出力する。以下、本実施の形態では、検出用温度センサ２１として熱電対を用いた場合を説明する。

電子回路である制御部１０は、温度検出値と設定値との偏差を無くすように温度制御のための操作信号を出力する。この操作信号は、端子台４ｂおよびコネクタ６ｂを介してそれぞれ外部へ出力される。端子台４ｂまたはコネクタ６ｂは温度調節対象の温度を制御する各種操作機器（例えばヒータ）と接続されており、この各種操作機器が操作信号に応じて動作する。
なお、温度調節計から制御部１０を除いた構成とした場合、温度調節計を独立した温度検出装置として構成できる。この場合には、温度検出部９から出力される温度検出値が、制御部１０を介さず、直接、端子台４ｂおよびコネクタ６ｂを介してそれぞれ外部へ出力される（図２、二点鎖線参照）。

次に、補正値の求め方について説明する。図２において、端子台４ａに熱電対２１が接続された温度調節計を、設置傾斜角度０度の状態に設置する。なお、熱電対２１の測温接点は恒温槽内に置かれており、一定温度に保たれているものとする。また、温度調節計は室温（例えば２５℃）環境に置かれている。この際に熱電対から出力される熱起電力（すなわち温度信号）と、補償用温度センサ５から出力される補償信号とが、温度検出部９に入力される。すると、温度演算部１２は補償信号（すなわち端子台４近傍の温度）に基づいて温度信号を冷接点温度補償し、温度検出値（以下、測定温度ともいう）としてコネクタ６ｂを介して外部へ出力する。
ここでは、設置傾斜角度０度の場合と同様に、温度調節計を設置傾斜角度４５度および９０度の状態にそれぞれ設置した場合の測定温度の値を求めた。
補償用温度センサ５が出力する補償信号に基づいて熱電対の温度信号を冷接点温度補償する方法は、周知の技術を用いれば良いので、ここでの説明は省略する。

図３は、設置傾斜角度０度、４５度、９０度の状態にそれぞれ設置した場合の測定温度結果のグラフである。図３において、縦軸は温度、横軸は時刻をそれぞれ示す。時刻略２００秒の時点で、設置傾斜角度０度、４５度、９０度の状態に設置されたそれぞれの温度調節計に商用電源２２からの電力供給を開始し、各温度調節計を作動させる。すると、設置傾斜角度９０度での測定温度１００、４５度での測定温度１０１、０度での測定温度１０２はそれぞれ徐々に上昇していき、定常状態となる。この曲線の傾きは、設置傾斜角度に応じた端子台周辺温度、または温度調節計内部の回路基板に実装された電子部品の配置や種類等によって異なるが、同じ設計の温度調節計であれば傾きによる測定温度の定常状態における誤差はほぼ同じになり、量産された各個体によるバラツキは十分に小さい。

本実施の形態１においては、時刻略１３００秒の時点で測定温度１００、１０１、１０２が定常状態となったと判断した。時刻略１３００秒の時点で、設置傾斜角度０度での測定温度１０２と設置傾斜角度９０度での測定温度１００との差は１．３０℃であった。他方、設置傾斜角度０度の測定温度１０２と４５度の測定温度１０１との差は０．６５℃であった。
従って、設置傾斜角度０度に対応する補正値は０℃、４５度に対応する補正値は０．６５℃、９０度に対応する補正値は１．３０℃となる。設置傾斜角度０度に対応する測定温度を補正値設定のための基準値としたのは、本実施の形態１による温度調節計の設計時の設置傾斜角度が０度であることによる。
ユーザは、温度調節計を設置する際の傾斜角度に応じた補正値を選択し、設定手段２０を用いてその補正値を入力、設定すればよい。例えば、９０度の設置傾斜角度で温度調節計を計装する場合には、ユーザはその傾斜角度に応じた補正値である１．３０℃を入力する。

なお、温度調節計の電源投入時刻から定常状態となるまでの時刻、または、設置傾斜角度０度、４５度、９０度の状態に傾けた時刻から定常状態となるまでの時刻を過渡期と呼び、過渡期の一次遅れ曲線で表される測定温度を過渡状態と呼ぶこととする。

次に、温度調節計による温度測定処理について説明する。以下では、温度調節計は設置傾斜角度９０度の状態で設置されているものとする。また、温度制御対象周辺に熱電対の測温部が配設され、測温部と逆側の端部は、端子台４に接続されているものとする。
温度調節計が設置傾斜角度９０度で計装され、設定手段２０から通信ケーブルおよびコネクタ６ａを介して、温度検出部９へ補正値（１．３０℃）が入力されると、その値が補正値記憶部１１に記録される。

熱電対から出力される温度信号が、端子台４ａを介して温度検出部９へ入力される。また、補償用温度センサ５から出力される補償信号も、温度検出部９へ入力される。すると、温度演算部１２が補償信号に基づいて温度信号を冷接点補償する。さらに、温度演算部１２は冷接点補償された温度の値から、補正値記憶部１１に記録されている補正値１．３０℃を減じて、補正を行う。これにより、設置傾斜角度を９０度にした影響によって温度調節対象の実際の温度と比して１．３０℃高い値となっていた温度測定誤差を解消して、正しい測定温度を出力できる。

制御部１０は、測定温度を、内部メモリ（図示せず）に記録されている設定値に一致させるように操作信号を端子台４ｂおよびコネクタ６ｂを介してそれぞれ外部へ出力する。制御部１０は、設置傾斜角度に起因する温度測定誤差を解消した測定温度に基づき温度調節を行うため、設置傾斜角度に起因する操作信号の誤差を解消できる。従って、温度調節計は設置傾斜角度に関わらず高精度に温度調節ができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、設置傾斜角度に応じた補正値を用いて補正された測定温度を出力する温度検出部９を備えるようにしたので、安定化電源、回路基板上の部品等の発熱、およびこれらの発熱による端子台の温度変化が原因となって起きる、設置傾斜角度に起因した測定温度の誤差を解消できる温度検出装置を提供することができる。

また、この実施の形態１によれば、コネクタ６を介して補正値を外部から受け付けるようにしたので、温度調節計内部で設置傾斜角度を検出する必要がなく、従って、設置傾斜角度を検出するための部品点数を増やすことなく、温度調節計が設置された傾斜角度に応じた補正値を得ることができる。

この実施の形態１によれば、設置傾斜角度に応じた補正値を受け付けるコネクタ６と、その補正値を記録する補正値記憶部１１と、測定温度を補正値記憶部１１に記録された補正値を用いて補正し、測定温度として出力する温度演算部１２と、測定温度に応じて所定の処理を行い、温度制御のための操作信号を出力する制御部１０と、測定温度および操作信号を外部出力する端子台４およびコネクタ６とを備えるようにしたので、ユーザ任意の傾斜角度で設置しても高精度に温度調節ができる温度調節計を提供することができる。
また、ユーザの任意の傾斜角度で設置できるため、計装上はスペースを有効利用でき、より狭い空間に多くの温度調節計を設置することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、ユーザが設定手段２０を用いて設置傾斜角度に応じた補正値を入力する構成としたが、本実施の形態２では、補正値記憶部１１に設置傾斜角度に応じた補正値の対応表を予め記録させておき、ユーザは設定手段２０を用いて設置傾斜角度を入力する構成とする。

図４は、この発明の実施の形態２に係る温度調節計を構成する温度検出部９ａを示すブロック図である。以下、図２の温度検出部９以外の構成を援用して説明する。
この発明の実施の形態２による温度調節計は、上記実施の形態１の温度検出部９に代えて、温度検出部９ａを設けるようにしたものである。この温度検出部９ａは、補正値記憶部１１ａ、温度演算部１２、補正値選択部１３を備える。
補正値記憶部１１ａは、各設置傾斜角度に対応した補正値を予め記録している。本実施の形態２では、設置傾斜角度０度、４５度、９０度に対応する補正値０℃、０．６５℃、１．３０℃を予め記録していることとする。
補正値選択部１３は、補正値記憶部１１ａに記録された補正値の中から設定手段２０により入力された設置傾斜角度に対応した補正値を選択する。温度演算部１２は、検出用温度センサ２１から出力される温度信号を、補償用温度センサ５から出力される補償信号に基づいて補償する。さらに、補償された温度信号を、補正値選択部１３で選択された補正値を用いて補正し、測定温度として出力する。

次に、温度調節計による温度処理について説明する。温度調節計が設置傾斜角度９０度で計装され、設定手段２０から通信ケーブルおよびコネクタ６ａを介して、温度検出部９ａへ９０度の値が入力されると、補正値選択部１３は補正値記憶部１１ａを参照して、予め記録されている設置傾斜角度９０度に対応する補正値１．３０℃を選択する。
温度調節計が計装された傾斜角度に対応する補正値が予め記録されていない場合、補正値選択部１３は補正値記憶部１１ａを参照して、その傾斜角度に最も近い設置傾斜角度に対応する補正値を選択する。この後の処理は実施の形態１と同様であるので省略する。

本実施の形態２では、温度調節計の設置傾斜角度が９０度の場合を用いて説明したが、設置傾斜角度が４５度の場合も同様に、設置傾斜角度に対応する補正値を用いて測定温度を求めればよい。

なお、本実施の形態２では、補正値記憶部１１ａに予め記録させる補正値は設置傾斜角度０度、４５度、９０度に対応する３種類であったが、ユーザが設置する設置傾斜角度をこの３種類以外にも想定した場合には、多数の補正値を記録させてもよい。

以上のように、この実施の形態２によれば、設置傾斜角度に応じた補正値を用いて補正した測定温度を出力する温度検出部９ａを備えるようにしたので、安定化電源、回路基板上の部品等の発熱、およびこれらの発熱による端子台の温度変化が原因となって起きる、設置傾斜角度に起因した測定温度の誤差を解消できる温度検出装置を提供することができる。

また、この実施の形態２によれば、コネクタ６を介して設置傾斜角度の値を外部から受け付けるようにしたので、温度調節計内部で設置傾斜角度を検出する必要がなく、従って、設置傾斜角度を検出するための部品点数を増やすことなく、温度調節計が設置された傾斜角度の値を得ることができる。

この実施の形態２によれば、設置傾斜角度の値を受け付けるコネクタ６と、各設置傾斜角度に対応した補正値を予め記録している補正値記憶部１１ａと、補正値記憶部１１ａに記録された補正値の中から設置傾斜角度に対応した補正値を選択する補正値選択部１３と、測定温度を補正値選択部１３で選択された補正値を用いて補正した測定温度を出力する温度演算部１２と、測定温度に応じて所定の処理を行い、温度制御のための操作信号を出力する制御部１０と、操作信号を外部出力する端子台４およびコネクタ６とを備えるようにしたので、ユーザ任意の傾斜角度で設置しても高精度に温度調節ができる温度調節計を提供することができる。

実施の形態３．
温度調節計は、一度計装されれば、その後頻繁に移動する必要はないため、通常は測定温度が定常状態を維持する。そのため、上記実施の形態２のように、測定温度から所定の設置傾斜角度に応じた補正値を減じて測定温度を求めれば、温度調節対象の温度調節の誤差は運用上問題になるほど大きくない。
しかし、使用中の温度調節計の電源の再投入、設置傾斜角度変更等により、検出用温度センサ２１からの温度信号が過渡状態になった場合、所定の設置傾斜角度に応じた補正値を減じて測定温度を求めると、過渡期の測定誤差がかえって大きくなり、高精度に温度調節できない場合が考えられる。このような測定誤差を小さくするために、以下の構成を用いることとする。

図５は、この発明の実施の形態３に係る温度調節計を構成する温度検出部９ｂを示すブロック図である。以下、図２の温度検出部９以外の構成を援用して説明する。
この発明の実施の形態３による温度調節計は、上記実施の形態２の温度検出部９ａにおける温度演算部１２と補正値選択部１３との間に一次遅れフィルタ部１４を設けるようにしたものである。この一次遅れフィルタ部１４は、補正値選択部１３から出力された補正値を用いて、この補正値を定常状態の出力値（目標値）として、時間経過に応じて徐々にこの補正値に近づく値を求め、この値を一時遅れ補正値（経過時間補正値）として温度演算部１２へ出力する。
この定常状態とは、補正値選択部１３から出力される補正値と一次遅れフィルタ部１４から出力される一次遅れ補正値とが一致する状態である。

以下では、補正値記憶部１１ａには設置傾斜角度９０度に対応する補正値１．３０℃が記録されていることとする。また、温度調節計に接続する熱電対の時定数を、設定手段２０を用いた通信等により、予め温度調節計の内部メモリ（図示せず）に記録しておくこととする。

図３に示す時刻略２００秒の時点で、設置傾斜角度９０度の状態で設置された温度調節計の電源を投入する。設定手段２０から温度検出部９へ設置傾斜角度９０度の値が入力されると、補正値選択部１３は補正値記憶部１１ａを参照して、予め記録されている設置傾斜角度９０度に対応する補正値１．３０℃を選択する。

一次遅れフィルタ部１４は、内部メモリに記録されている熱電対の時定数を用いて一次遅れ演算を行い、補正値選択部１３により出力された補正値をフィルタ処理する。一次遅れフィルタ部１４は、フィルタ処理した補正値である一次遅れ補正値を、温度演算部１２へ出力する。一次遅れ演算方法は、周知の技術を用いれば良いので、ここでの説明は省略する。本実施の形態３では、電源投入から２００秒の時点で定常状態における補正値の略５０％の補正量、５００秒の時点で略７５％の補正量となるようなフィルタ処理が行われる。
温度演算部１２は、補償された測定温度の値から、一次遅れフィルタ部１４によって出力された一次遅れ補正値を減じる。減じた値は、測定温度として制御部１０へ出力される。

設置傾斜角度９０度の状態に設置された温度調節計において、温度演算部１２から出力された測定温度１０３を図３に示す。図３に示す温度調節計の電源を投入した時刻略２００秒から定常状態となる時刻略１３００秒までの過渡期において、設置傾斜角度９０度での測定温度１０３は、設計時に想定された設置傾斜角度である設置傾斜角度０度での測定温度１０２と比較して、ほぼ同曲線を描いており、設置傾斜角度による温度測定誤差を小さくできたことが分かる。なお、本実施の形態３による補正を行わない場合、設置傾斜角度９０度の状態に設置された温度調節計は、測定温度１００の値を示し、設置傾斜角度による温度測定誤差が生じてしまう。従って、このフィルタ処理により、温度調節計の電源を投入した直後の過渡期における測定温度の誤差を補正することができる。
温度演算部１２によって一次遅れ補正された測定温度は、制御部１０に出力される。

なお、本実施の形態３では、フィルタ処理に一次遅れフィルタを用いたが、検出用温度センサ２１の特性に合わせて異なる係数およびフィルタを用いてもよく、さらに、時間経過に応じた補正値の算出に用いる手段はフィルタに限らない。

また、本実施の形態３では、電源投入直後の測定温度の過渡期における測定誤差を補正する構成であったが、使用中の温度調節計の設置傾斜角度変更に起因した測定温度の過渡期における測定誤差を補正する構成であってもよい。
なお、温度調節計は、電源を切った直後から回路基板および端子台周辺等の温度が下がり始め、その温度は温度調節計が設置された周囲温度に到達すると定常状態となる。そのため、定常状態になる前に温度調節計の電源を再投入した場合には、温度センサの測定温度は、回路基板および端子台周辺等の余熱により誤差を生じる。この誤差を解消するために、例えば、一次遅れフィルタ部１４が、電源切断から再投入までの時間に応じて補正量を調整するフィルタ処理を行えばよい。具体的には、電源を切断した時点からの経過時間に応じた測定温度、つまり誤差を予め記録しておき、一次遅れフィルタ部１４が、経過時間に応じた誤差を補正値から減じ、減じた補正値をフィルタ処理すればよい。経過時間の測定には、例えば、温度調節計にタイマを内蔵させる、またはネットワークによって接続された上位装置から時刻を取得すればよい。

以上のように、この実施の形態３によれば、上記実施の形態２の温度演算部１２と補正値選択部１３との間に一次遅れフィルタ部１４を設けるようにしたので、過渡期における測定温度の誤差を小さくすることができる。

また、この実施の形態３によれば、一次遅れフィルタ部１４による一次遅れ演算はソフトウエアで実現できるため、温度調節計内部の部品点数を新たに増やすことなく、過渡期の測定温度を高精度に補正できる。

なお、この発明の実施の形態３は、上述の実施の形態１に適用することができる。即ち、実施の形態３の一次遅れフィルタ部１４を、上述の実施の形態１の補正値記憶部１１と温度演算部１２の間に設ける構成である。この構成であっても、過渡期における測定温度の誤差を小さくすることができる。

実施の形態４．
上述の実施の形態３では、温度調節計の設置傾斜角度に対応する補正値を予め記録させておく構成とした。そのため、予め記録させた設置傾斜角度以外で温度調節計を設置する場合には、設置傾斜角度に起因する測定温度の誤差が大きくなる場合が考えられる。このような測定温度の誤差を小さくするために、以下の構成を用いることとする。

図６は、この発明の実施の形態４に係る温度調節計を構成する温度検出部９ｃを示すブロック図である。以下、図２の温度検出部９以外の構成を援用して説明する。
この発明の実施の形態４による温度調節計は、上記実施の形態２の設定手段２０で指定された設置傾斜角度に対応する補正値が、補正値記憶部１１ａに予め記録されていない場合に、予め記録された設置傾斜角度に対応した補正値のうち２つの補正値を用いて補間した予測補正値を算出する予測補正値演算部１５を設けるようにしたものである。

以下では、温度調節計は、設置傾斜角度４５度で設置することとする。補正値記憶部１１ａには設置傾斜角度９０度に対応する補正値１．３０℃および０度に対応する補正値０℃がそれぞれ記録されていることとする。また、温度調節計に接続する熱電対の時定数を、設定手段２０を用いた通信等により、予め温度調節計の内部メモリ（図示せず）に記録しておくこととする。

図７は、この実施の形態４に係る温度調節計において、設置傾斜角度と測定温度との関係を示す図である。図７において、縦軸は温度、横軸は時刻をそれぞれ示す。測定温度１００、１０１、１０２は、それぞれ設置傾斜角度９０度、４５度、０度の状態に設置した温度調節計で測定された測定温度を示す。

図７に示す時刻略２００秒の時点で、設置傾斜角度４５度の状態で設置された温度調節計の電源を投入する。
図６に示す補正値選択部１３ａは、設定手段２０から入力された設置傾斜角度４５度に対応する補正値を補正値記憶部１１ａから選択しようとするが、設置傾斜角度４５度に対応する補正値は補正値記憶部１１ａに予め記録されていない。その場合、補正値選択部１３ａは、予測補正値演算部１５において算出された予測補正値を選択し、一次遅れフィルタ部１４へ出力する。

予測補正値演算部１５は、設置される傾斜角度とその傾斜角度に応じた補正値を複数組用いて、これらの傾斜角度以外の傾斜角度に応じた補正値を下記式（１）に従って求め、求めた補正値を予測補正値として出力する。
Ｔ_int＝（Ｔ_n1−Ｔ_n2）・Ａ_n／（Ａ_n1−Ａ_n2）（１）
ここで、Ａ_nは求めたい予測補正値に対応する設置傾斜角度、Ａ_n1およびＡ_n2は予め記録された補正値に対応する設置傾斜角度、Ｔ_n1およびＴ_n2はＡ_n1およびＡ_n2にそれぞれ対応する補正値、Ｔ_intは予測補正値である。

本実施の形態４による温度調節計は、設置傾斜角度４５度で設置されている。補正値記憶部１１ａに予め記録された設置傾斜角度と対応する補正値は、９０度に対応する１．３０℃および０度に対応する０℃である。予測補正値演算部１５は、これらの値を補正値記憶部１１ａから入手し、式（１）に代入して、予測補正値を算出する。Ａ_nは４５度、Ａ_n1およびＡ_n2はそれぞれ９０度および０度、Ｔ_n1およびＴ_n2はそれぞれ１．３０℃および０℃であり、ここで算出された予測補正値Ｔ_intは、０．６５℃である。
予め記録された設置傾斜角度に対応する補正値が３つ以上ある場合には、求めたい予測補正値に対応する設置傾斜角度に最も近い２つの補正値を用いて予測補正値を算出すればよい。

一次遅れフィルタ部１４は、内部メモリに記録されている熱電対の時定数を用いて一次遅れ演算を行い、補正値選択部１３ａにより出力された予測補正値をフィルタ処理する。一次遅れフィルタ部１４は、時間経過に応じて予測補正値（目標値）に近づき、定常状態には予測補正値に一致するような一次遅れ補正値を算出し、温度演算部１２へ出力する。
温度演算部１２は、補償された温度信号の値から、一次遅れフィルタ部１４によって出力された一次遅れ補正値を減じ測定温度として制御部１０へ出力する。

設置傾斜角度９０度および０度の補正値を用いて補間した設置傾斜角度４５度の予測補正値０．６５℃から求めた予測温度１０４を図７に示す。予測温度１０４は、設置傾斜角度４５度の測定温度１０１と比較して、ほぼ同曲線を描いている。
従って、温度演算部１２で補正された測定温度は、図３に示す測定温度１０３と似た曲線を描くため、補正値を予め記憶していない設置傾斜角度で設置しても、予測補正値演算部１５を備えることにより、測定温度の誤差を小さくすることができる。

なお、この実施の形態４では、設置傾斜角度に比例して測定温度の誤差が大きくなるという前提で、予測補正値演算部１５が補間式（１）を用いて予測補正値を算出する構成としたが、温度調節計の回路基板の温度変化特性や検出用温度センサの特性に合う補間式を用いて予測補正値を算出する構成であってもよい。

また、この実施の形態４では、補間式（１）で用いる２つの補正値に、予測補正値に対応する設置傾斜角度（４５度）を間に含む設置傾斜角度（０度および９０度）を用いて説明したが、予測補正値に対応する設置傾斜角度（４５度）を間に含まない設置傾斜角度（例えば６０度および９０度）に対応する２つの補正値を用いて算出してもよい。

また、この実施の形態４では、２つの補正値を用いて予測補正値を算出する構成であったが、３つ以上の補正値を用いて予測補正値を算出する構成であってもよい。

この実施の形態４では、フィルタ処理に一次遅れフィルタを用いたが、検出用温度センサ２１の特性に合わせて異なる係数およびフィルタを用いてもよく、さらに、時間経過に応じた補正値の算出に用いる手段であればフィルタに限らない。

以上のように、この実施の形態４によれば、上記実施の形態１の設定手段２０で入力された設置傾斜角度に対応する補正値が、補正値記憶部１１ａに予め記録されていない場合、求めたい予測補正値に対応する設置傾斜角度に最も近い２つの補正値を用いて補間した予測補正値を算出する予測補正値演算部１５を設けるようにしたので、予め補正値が設定されていないようなユーザの任意の設置傾斜角度で設置しても、設置傾斜角度に応じた補正値を求めることができる。

また、この実施の形態４によれば、予測補正値演算部１５を設けるようにしたので、補正値記憶部１１ａに予め記録させる補正値の数を最小限にすることができる。
また、予測補正値演算部１５による予測補正値算出はソフトウエアで実現できるため、温度調節計内部の部品点数を新たに増やすことなく、ユーザの任意の傾斜角度で設置しても、設置傾斜角度に起因する誤差を小さくすることができる。

また、この実施の形態４によれば、温度演算部１２と補正値選択部１３ａとの間に一次遅れフィルタ部１４を設けるようにしたので、過渡期における測定温度の誤差を小さくすることができる。

なお、この発明の実施の形態４は、上述の実施の形態２に適用することができる。即ち、実施の形態４において、補正値選択部１３ａで選択された補正値をそのまま温度演算部１２に入力する、つまり、一次遅れフィルタ部１４を除く構成と同等である。
この構成であっても、ユーザ任意の設置傾斜角度に起因する測定温度の誤差を解消できる温度検出装置を提供することができる。さらに、ユーザ任意の傾斜角度で設置しても高精度に温度調節ができる温度調節計を提供することができる。

上述したこの発明の実施の形態１−４による温度調節計は、設置傾斜角度０度の状態からｘ軸まわりに回転させて、端子台４の配設されたケース１前面を上向きにする傾斜角度を想定した構成であったが、ケース１側面を上向きにする、つまり横倒しにするｙ軸まわりの傾斜角度を想定する構成であってもよい。すなわち、ｘ軸およびｙ軸回りの設置角度の関数として、各種の補正値を定めることも可能である。

また、この発明の実施の形態１−４による温度調節計は、検出用温度センサとして熱電対を用いるようにしたので、設置傾斜角度に応じた、端子台および補償用温度センサの温度変化に起因する測定温度の誤差を解消でき、ユーザ任意の傾斜角度で設置しても高精度に温度調節ができる温度調節計を提供することができる。

また、この発明の実施の形態１−４による温度調節計は、補償用温度センサと検出用温度センサとを１つずつ用いる構成であったが、それぞれを複数ずつ用いる構成であってもよいし、１つの補償用温度センサに複数の検出用温度センサを組み合わせて用いる構成であってもよいし、あるいは複数の補償用温度センサに１つの検出用温度センサを組み合わせて用いる構成であってもよい。

なお、この発明の実施の形態１−４による温度調節計は、検出用温度センサに熱電対を用いる構成であったが、これに限定されるものではない。ただし、端子台周辺温度、または温度調節計内部の回路基板に実装された電子部品の配置や種類等に影響を受ける検出用温度センサを用いる構成である場合に特に大きな効果を有する。

また、この発明の実施の形態１−４による温度調節計は、検出用温度センサから出力される温度信号を補償用温度センサから出力される補償信号に基づき補償した後に、設置傾斜角度に応じた補正値を用いた補正を行う構成であったが、補償信号に対して設置傾斜角度に応じた補正値を用いた補正を行う構成であってもよい。具体的には、温度演算部９が、補正値選択部１３ａで選択された補正値を用いて補償用温度センサ５からの補償信号を補正した後に、この補正された補償信号に基づいて検出用温度センサ２１からの温度信号を補償して、これを測定温度として制御部へ出力する構成となる。なお、補償信号に対する補正値は、実施の形態１と同様に、実験によって求めればよい。
この構成であっても、ユーザ任意の設置傾斜角度に起因する測定温度の誤差を解消できる温度検出装置を提供することができる。さらに、ユーザ任意の傾斜角度で設置しても高精度に温度調節ができる温度調節計を提供することができる。

また、この発明の実施の形態１−４による温度調節計は、検出用温度センサから出力される温度信号を補償用温度センサから出力される補償信号に基づき補償した後に、設置傾斜角度に応じた補正値を用いた補正を行う構成であったが、温度信号に対して設置傾斜角度に応じた補正値を用いた補正を行う構成であってもよい。具体的には、温度演算部９が、補正値選択部１３ａで選択された補正値を用いて検出用温度センサ２１からの温度信号を補正した後に、この補正された温度信号を補償用温度センサ５からの補償信号を用いて補償し、これを測定温度として制御部へ出力する構成となる。なお、温度信号に対する補正値は、実施の形態１と同様に、実験によって求めればよい。
この構成であっても、ユーザ任意の設置傾斜角度に起因する測定温度の誤差を解消できる温度検出装置を提供することができる。さらに、ユーザ任意の傾斜角度で設置しても高精度に温度調節ができる温度調節計を提供することができる。

また、この発明の実施の形態１−４による温度調節計は、設定手段を温度調節計内部に設けないモジュールタイプであったが、設定手段の代替手段としてケース表面に設定入力キーおよび表示器が設けられたコンソールタイプであってもよい。コンソールタイプの場合、ユーザは設定入力キーを操作して、補正値、設置傾斜角度、設定温度等を入力、設定すればよい。

また、この発明の実施の形態２−４による温度調節計は、設定手段からの設置傾斜角度の出力に代えて、傾斜を検出するセンサを内蔵し、そのセンサの検出値を設置傾斜角度として温度検出部へ出力する構成であってもよい。あるいは、複数の温度センサを内蔵し、それらセンサの温度検出値間の差と設置傾斜角度との対応関係を予め算出して温度調節計に記録させておき、温度検出値間の差から換算した設置傾斜角度を温度検出部９へ出力する構成であってもよい。
傾斜を検出するセンサおよび複数の温度センサを用いる場合、ユーザが上位装置を逐次接続して設置傾斜角度を温度調節計に入力するという操作負担を軽減できる効果がある。

この発明の実施の形態１に係る温度調節計の斜視図である。この発明の実施の形態１に係る温度調節計の構成を示すブロック図である。温度調節計の設置傾斜角度と測定温度との関係を示す図である。この発明の実施の形態２に係る温度調節計を構成する温度検出部９ａを示すブロック図である。この発明の実施の形態３に係る温度調節計を構成する温度検出部９ｂを示すブロック図である。この発明の実施の形態４に係る温度調節計を構成する温度検出部９ｃを示すブロック図である。温度調節計の設置傾斜角度と測定温度との関係を示す図である。

符号の説明

１ケース
２開口溝
３回路基板
４、４ａ、４ｂ端子台（端子）
５補償用温度センサ
６、６ａ、６ｂコネクタ
７レール
８安定化電源
９、９ａ、９ｂ、９ｃ温度検出部
１０制御部
１１、１１ａ補正値記憶部
１２温度演算部
１３、１３ａ補正値選択部
１４一次遅れフィルタ部
１５予測補正値演算部
２０設定手段
２１検出用温度センサ
２２商用電源
１００設置傾斜角度９０度での測定温度
１０１設置傾斜角度４５度での測定温度
１０２設置傾斜角度０度での測定温度
１０３設置傾斜角度９０度での補正された測定温度
１０４予測補正値を用いた予測温度

Claims

ケース内に電気回路を備え、温度センサが接続され、当該温度センサの信号に基づく温度検出値を出力する温度検出装置において、
ケースの設置される傾斜角度に応じた補正値を用いて補正された前記温度検出値を出力する温度演算部を備えたことを特徴とする温度検出装置。
補正値は、予め記録された設置傾斜角度に対応した複数の補正値を用いて算出した予測補正値であることを特徴とする請求項１記載の温度検出装置。
補正値は、時間経過に応じて目標値に近づき、かつ、定常状態には当該目標値に一致する経過時間補正値を用いることを特徴とする請求項１記載の温度検出装置。
目標値は、予め記録された設置傾斜角度に対応した複数の補正値を用いて算出した予測補正値であることを特徴とする請求項３記載の温度検出装置。
温度センサには熱電対を用いることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の温度検出装置。
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の温度検出装置と、この温度検出装置から出力される温度検出値が温度設定値に一致するように制御対象を制御する制御部とを備えた温度調節計。