JP5688678B2 - 温度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱電対を用いた温度測定装置に関し、特に、温度測定装置が配置された環境の急激な温度変化における測定誤差を少なくした温度測定装置に関する。

熱電対の起電力は、測温接点と基準接点との温度差で決まるため、測温接点の温度を測定するには基準接点の温度を知る必要がある。ＪＩＳの規準熱起電力表には、基準接点の温度が０℃のときの熱起電力が規定されている。

そこで、基準接点の温度が０℃でないときは、等価的に０℃になるように基準接点温度に相当した熱起電力を補償する必要がある。そのため、一般には測温抵抗体やダイオードなどの温度検出器にて基準接点の温度を測定し、その温度に相当する電圧を熱電対の熱起電力に加算する補償式基準接点が用いられている。

図２はこの種の温度測定装置の従来例を示すもので（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
これらの図において、１は隔壁２で仕切られた第１室１ａ及び第２室１ｂを有するケースである。第１室１ａにはＣＰＵ基板３が収納され、第２室１ｂには端子台４が配置されており、端子台４の上方には所定の距離を隔てて金属端子５が配置されている。

６はケース１の側面に形成された配管導入口、７は同じくケース１の側面に形成されたケース取付け口であり、この例ではケース取付け口７は配管導入口６に対向する側に配置されている。８は測定対象温度Ｔａを有する測定対象で、この測定対象に一端が接触し他端が金属端子の一つに固定された熱電対９が配置されている。１０は端子台４の内部に配置された端子温度測定用測温抵抗体、１１は金属端子５とＣＰＵ基板３を貫通孔１２を介して結ぶ配線である。

上述の構成において、熱電対９を用いて測定対象の温度Ｔａを測定する場合、熱電対９は測定対象８と端子台４の金属端子５の温度差Ｔｔに比例した起電力を発生する。
測定器は熱電対９が発生する起電力を温度に換算する。一方、端子台４の温度Ｔｒは内部の測温抵抗体１０にて測定しておく。測定対象の温度Ｔａは以下のように表される。
Ｔａ＝Ｔｔ＋Ｔｒ

特開２００２−３０４６８９号公報 実開平６−５１８４３号公報

ところで、図２に示す従来例においては、端子台４の温度Ｔｒの測定のため測温抵抗体１０を端子台４の内部に設置している。ケース１の周囲温度が変化する際には矢印Ｔに示すようにケースの外周から隔壁２を伝って外気温度が進入するため端子台４の温度分布が均一にならず、熱電対９が接触する金属端子５と測温抵抗体１０との間に温度差が生じ、結果として測定対象８の温度を正確に計測できない。
そして、このような温度測定装置は野外に設置するため、スコールなどの影響により装置の温度が急激に変化する場合がある。

先に示した特許文献、特開２００２−３０４６８９号公報の段落［０００７］［０００８］及びこの公報に添付された図４では、装置全体を断熱材で覆い冷接点部と端子接続部との温度差の低減を実現する構成となっている。
しかしながら現在フィールドにおいて使用されている温度測定装置全体を断熱材で覆うことはコストがかかりすぎるという課題があった。

従って本発明は、周囲温度が急激に変化した時にも、簡単な構成と低コストで誤差が発生しない温度測定装置を提供することを目的としている。

隔壁で仕切られたケースと、
前記ケースの外部に配置された温度測定対象と
前記隔壁の一方の側に配置された基板と、
前記隔壁の他方の側に前記ケースの内壁に非接触の状態で配置され、絶縁体に導電体が埋め込まれ該導電体に金属端子がねじ込まれた端子台と、
前記絶縁体の内部に前記導電体に接して配置され前記端子台の温度を測定する第１温度測定手段と、
前記金属端子に一端が接続され他端が前記温度測定対象に接続された熱電対と、
前記隔壁に形成された貫通孔を介して前記導電体と基板を結ぶ配線を備え、
前記端子台を構成する絶縁体は前記隔壁に線又は複数の柱状の断熱材を介して固定され、前記ケースから前記隔壁を介して流入する熱によって発生する前記端子台の温度変化を減少させたことを特徴とする。
請求項２においては、請求項１に記載の温度測定装置において、
前記第１温度測定手段は測温抵抗体またはダイオードを含むことを特徴とする。

以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１によれば、
隔壁で仕切られたケースの一方の側に配置された端子台が線または複数の柱からなる断熱材を介して隔壁に接触しているので、ケースから隔壁を介して伝達される熱をより少なくすることができる。

本発明の温度測定装置の実施形態の一例を示す要部断面図である。 従来の温度測定装置の一例を示す平面図（ａ），（ａ）図のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。

図１は本発明の温度測定装置の一例を示す要部断面図であり、図２における点線で囲った部分Ｋの拡大図である。
図において、図２と同一要素には同一符号を付している。
図において、３は図２に示す第１室と第２室を隔てる隔壁であり、４は端子台、５は金属端子である。

なお、端子台４は，ねじが形成された導電体（金属）４ａ及び測温抵抗体１０を樹脂４ｂで固めて構成されている。
導電体４ａには他端が図示しないＣＰＵ基板と接続される配線１１の一端が接続されている。

１３は例えば発泡スチロールやガラス、樹脂などからなる断熱材で、隔壁３と端子台４の間に配置されている。この断熱材は端子台４と隔壁３の間に線状に配置してもよく複数個を点状に配置してもよい。

上述の構成において、測定器のケース１の周囲温度が急激に変化した場合、内部の端子台４の温度も変化する。まず、外気と接するケース１の温度が変化し、次に熱伝導によって隔壁２に導かれケース内部の温度が変化する。
端子台４の温度変化は、主に接触しているケース１の隔壁３からの熱の流入による。従って、端子台４の温度変化を小さくしたい場合、端子台とケースとの接触を少なくし、且つ、断熱材１３等を用いて端子台４への熱の流出入を小さくすれば良い。

本発明では、端子台４とケース１との接触を低減し、且つ両者の間に断熱材１３を使用することにより端子台４への熱流入を低減して、周囲温度変化時にも端子台４の温度変化を最小にすることができる。その結果、低コストにて温度誤差が発生しにくい温度測定装置を実現している。

即ち、本発明では熱の流入・流出の主経路である端子台４とケース１との接触を低減し、且つ両者の間に断熱材１３を使用することにより端子台４への熱流入を低減して冷接点部と端子接続部との温度差の低減を効果的に実現している。その結果、温度測定装置の周囲温度が急激に変化しても温度誤差の発生を防止することができる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

１ ケース
２ 隔壁
３ ＣＰＵ基板
４ 端子台
５ 金属端子
６ 配管導入口
７ ケース取付け口
８ 測定対象
９ 熱電対
１０ 第１温度測定装置(測温抵抗体等)
１１ 配線
１２ 貫通孔
１３ 断熱材

Claims (2)

1. 隔壁で仕切られたケースと、
   前記ケースの外部に配置された温度測定対象と
   前記隔壁の一方の側に配置された基板と、
   前記隔壁の他方の側に前記ケースの内壁に非接触の状態で配置され、絶縁体に導電体が埋め込まれ該導電体に金属端子がねじ込まれた端子台と、
   前記絶縁体の内部に前記導電体に接して配置され前記端子台の温度を測定する第１温度測定手段と、
   前記金属端子に一端が接続され他端が前記温度測定対象に接続された熱電対と、
   前記隔壁に形成された貫通孔を介して前記導電体と基板を結ぶ配線を備え、
   前記端子台を構成する絶縁体は前記隔壁に線又は複数の柱状の断熱材を介して固定され、前記ケースから前記隔壁を介して流入する熱によって発生する前記端子台の温度変化を減少させたことを特徴とする温度測定装置
2. 前記第１温度測定手段は測温抵抗体またはダイオードを含むことを特徴とする請求項１
   に記載の温度測定装置。

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