JP6603317B2 - 熱電対の温度補償のための端子盤 - Google Patents

Description

本発明は、サーモスタット及び温度計において熱電対を接続するための端子盤内で発生する温度誤差を補正する、熱電対温度補償のための端子盤に関し、さらに具体的には、熱電対を接続する端子盤の温度を測定し、そしてその測定温度を熱電対の測定温度に組み入れることによって、温度を正確に補償することができる、熱電対温度補償のための端子盤に関する。

熱電対は、２つの異なるタイプの金属が接合されている接合部分における温度差に比例して発生する熱起電力を用いて温度値を検出するセンサである。以後、金属接合部分を温度検出器と呼び、そして温度検出器内で接続された２つの異なる金属ラインを補償伝導体と呼ぶ。熱電対は、温度検出器によって温度が測定されることになる場所に配置され、そして温度を測定する。２つの補償伝導体は、サーモスタット又は温度計の端子盤に接続され、そして温度を測定する。

補償伝導体が端子盤に接続されると、端子盤の金属材料と補償伝導体の金属材料とが異なるので、端子盤の温度に比例する熱起電力が発生する。従って、温度検出器によって測定された温度は端子盤の温度だけ低下させられるので、温度誤差が生じる。一般に、このような温度誤差を補償するためには、熱電対の補償伝導体が接続されている端子盤における温度を測定するための別個の温度補償センサが用いられる。端子盤の温度を加算することによって、温度誤差が補償される。

従来の技術では、温度補償センサを端子盤に取り付けることが技術的に難しい。このため、サーモスタット及び温度計のケーシング内部の回路基板の特定の位置に温度補償センサを取り付け、取り付け位置の温度を測定し、そして測定された補償温度値と、熱電対によって測定された温度値との差を加算又は減算するように、熱電対によって測定された温度が補正される。

しかしながら、補償伝導体が接続されている端子盤の位置から温度補償センサが離れているので、温度誤差が増大するという問題を従来の技術は有している。

このような問題を解決するために、図７に示されているように、回路基板３００−１の設計時に、温度補償センサ３００が端子盤の近くに配置される。この場合、回路基板３００−１自体から発生する熱、及びケーシング１００の内側から発生する熱に起因して、補償伝導体が接続されている端子盤の温度と、温度補償センサ３００によって測定された温度との間に温度誤差が生じる。温度計に電力が供給された後、温度計内部の温度は時間とともに上昇する。従って、補償伝導体が接続されている端子盤の温度と、温度補償センサによって測定された温度との間の温度差に起因して、誤差値が時間とともに変化し、これにより熱電対によって測定された温度を補償することが難しくなる。

このような困難を解消するために、図６に示されているように、ある特許文献は、正確な温度補償を実施し得るように回路基板４０に配置され、且つ回路基板４０の熱伝導を防止するように構成されたサイズ縮小可能なホルダ５０と、ホルダ５０に固定された温度補償センサ５１とを含む構造を開示している（例えば、特許文献１参照。）。温度補償センサは、優れた熱伝導性を有する材料から成るカバー５２で被覆されているので、温度補償センサ５１は補償伝導体が接続されている端子盤のできるだけ近くに配置される。しかしながら、この開示された構造は、構造が複雑である点、そして温度補償センサを固定するための固定部材を別個に製作しなければならないので製造コスト及びプロセスが増大する点で問題をはらむ。

さらに、温度補償センサ５１はケーシング２０内に設けられた端子盤内部に配置されているので、ケーシング２０の内部から発生する熱に起因して、温度誤差が発生するおそれがある。さらに、端子盤と温度補償センサとが互いに接触するという理由から端子盤、ケーシング２０、及びホルダ５０に生じる変形に起因して、温度補償センサ５１を被覆するカバー５２が端子盤と良好に接触しないならば、温度誤差が増大するという問題がある。

また、ある特許文献は、熱電対温度補償構造に関する技術を開示している（例えば、特許文献２参照。）。

日本国特許出願公開第１９９７−２１８１０８号 日本国特許第３１６１３１７号

従って、本発明は、従来技術で発生する上記問題に留意して為された。本発明の目的は、単純な構造を有し、そして正確な温度補償を行うことができる熱電対温度補償のための端子盤を提供することである。

１つの態様において、熱電対の温度補償のための端子盤が、

形状（「コ」の左右反転形状）を成して湾曲させられた当該端子ユニットが、上側及び下側に自由端部を有するように構成され、そして熱電対の補償伝導体と、回路基板の制御回路に接続された接点端子とを接続するために湾曲させられた一対の接続ピンを、上側に位置する自由端部に含むように構成された、端子ユニットと、
当該小型補償センサＰＣＢが、チップ形態の温度補償センサを有するように構成されており、温度補償センサは、当該補償センサＰＣＢの上面の１つの端部に取り付けられ、そして温度補償センサが端子ユニットの露出部分側に配置されるべく端子ユニットの上面に固定されている、小型補償センサＰＣＢと、
当該センサピンユニットが、半田付けを介して補償センサＰＣＢの上面に固定されており、そして温度補償センサの出力部と回路基板の温度補償回路とを接続するために湾曲させられた一対の接続ピンを有している、センサピンユニットとを含み、温度補償センサが補償伝導体と端子ユニットとの間の接続ユニットの近くに配置されており、これによりケーシング内部に発生した熱の影響を最小化し、温度誤差を低減し、そして正確な温度測定を可能にする。

図１は、本発明の１実施態様に基づく、熱電対温度補償のための端子盤を示す全体的な斜視図である。 図２は、本発明の１実施態様に基づく、熱電対補償伝導体を接続するための端子ユニットを示す斜視図である。 図３は、本発明の１実施態様に基づく、補償センサＰＣＢを示す斜視図である。 図４は、本発明の１実施態様に基づくセンサピンユニットを示す斜視図である。 図５は、端子盤が本発明の１実施態様に基づいてケーシング内に配置されている状態を示す断面図である。 図６は、従来の端子盤の構造を示す斜視図である。 図７は、別の従来の端子盤の構造を示す斜視図である。

本発明が充分に理解されるように、添付の図面を参照しながら本発明の実施態様を説明する。本発明の実施態様は種々の形態で改変することができる。本発明の権利範囲は、下記模範的実施態様に限定されると解釈されるべきではない。本発明の実施態様は、当業者に本発明を充分に説明するように意図されている。従って、図面中のエレメントの形状などは、より充分な説明を強調するために拡大されていることがある。なお、図面において同じエレメントを示すためには同じ符号が使用される。さらに、本発明の骨子を形成する既知の機能又は構造の詳細な説明は割愛する。

図１に示されているように、本発明の１実施態様に基づく、熱電対温度補償のための端子盤は、熱電対補償伝導体の接続のためのねじ４０及びワッシャ５０と、

形状を成して湾曲させられた端子ユニット１０と、小型補償センサＰＣＢ２０と、センサピンユニット３０とを含む。端子ユニット１０は、端子ユニットの上側及び下側にそれぞれ形成された自由端部を有し、そして上側に位置する自由端部に配置された一対の接続ピン１０−１を含んでいる。接続ピン１０−１は、熱電対の補償伝導体と、回路基板２００の制御回路に接続されたＰＣＢ接点端子２００−１とを接続するために湾曲させられている。補償センサＰＣＢ２０は半田付け面２０−５を含む。半田付け面２０−５は補償センサＰＣＢ２０の底面であり、そして端子ユニット１０の上側に位置する自由端部の上面に形成された半田付け面１０−６に半田付けを介して固定されている。補償センサＰＣＢ２０は、チップ形状の温度補償センサ２０−１を含む。温度補償センサ２０−１は、補償センサＰＣＢ２０の上面の１つの端部に取り付けられている。センサピンユニット３０は、半田付けを介して端子ユニット１０上に積み重ねられた補償センサＰＣＢ２０を有しており、そして回路基板２００の温度補償回路に接続されたＰＣＢ接点端子２００−１に温度補償センサ２０−１の出力部を接続するように湾曲させられた一対の接続ピンを含む。

図２（ａ）に示されているように、端子ユニット１０は、

形に湾曲させられた形状を有しており、そしてその上側及び下側にそれぞれ形成された自由端部を有している。端子ユニット１０をケーシング１００に固定するための突出片１０−３及び１０−４、並びに補償センサＰＣＢ２０が端子ユニット１０上に積み重ねられた時の位置をガイドするためのガイド穴１０−５が、それぞれ自由端部に形成されている。端子ユニット１０は、回路基板２００のＰＣＢ接点端子２００−１との電気的接触を可能にするための弾性力を有する一対の接続ピン１０−１を含む。さらに、接続ピン１０−１は弾性力を有しており、下方且つ内方に向かって湾曲させられ、そして回路基板２００のＰＣＢ接点端子２００−１に安定的に接続されている。

図２（ｂ）に示されているように、補償センサＰＣＢ２０は、下側の半田付け面２０−５を介して、端子ユニット１０の上側に位置する半田付け面１０−６に半田付けされ固定されており、そして端子ユニット１０に電気的に接続されている。

図３に示されているように、補償センサＰＣＢ２０は、方形の薄い小型ＰＣＢを含む。補償センサＰＣＢ２０は、端子ユニット１０及びセンサピンユニット３０と一緒に積み重ねられるように構成された、位置をガイドするためのガイド穴２０−４と、半田付けを介してその上面に取り付けられた温度補償センサ２０−１と、半田付けを介してセンサピンユニット３０の底面に固定された、温度補償センサ２０−１からの信号を送るための半田付け面２０−２と、端子ユニット１０の上側に位置する半田付け面１０−６に固定された、端子ユニット１０と電気的に接続するための半田付け面２０−５とを含む。端子ユニット１０の温度の移動係数を高めるために、半田付け面２０−５の前側底面は半田付けを介して端子ユニット１０の半田付け面１０−６に固定されるように構成されている。

図４に示されているように、センサピンユニット３０はフック形状を有している。センサピンユニット３０は、補償センサＰＣＢ２０上に積み重ねるためのガイド穴３０−３と、半田付けを介して補償センサＰＣＢ２０の上面上に積み重ねられる半田付け面３０−１と、半田付けを介して半田付け面３０−１を介して固定される、湾曲させられた一対の接続ピン３０−２とを含む。一対の接続ピン３０−２は、回路基板２００の温度補償回路に接続されたＰＣＢ接点端子２００−１に補償センサＰＣＢ２０の出力部を接続するための弾性力を有するように構成されている。

さらに、回路基板２００がケーシング１００内へ挿入されると、接続ピン３０−２を弾性力によって回路基板２００のＰＣＢ接点端子２００−１としっかり接触させることができる。

図５は、熱電対温度補償のための端子盤の形状を、端子盤がケーシング１００に取り付けられている状態で示す概略図である。温度補償センサ２０−１の１つの側はケーシング１００の外部の近くに配置されており、これによりデバイス内部で発生する熱の影響を低減する。従って、温度誤差を低減することができ、構造を単純化することができ、そして熱電対がその中で使用されるデバイス、例えば温度制御デバイス又は温度測定デバイスのサイズを縮小することができる。

本発明の１実施態様によれば、温度補償センサは、熱電対の補償伝導体が接続されている端子盤のできる限り近くに配置されている。従って、温度補償センサが配置されているデバイスの内部に発生する熱の影響を最小化することができ、温度誤差を低減することができ、そして熱電対によって測定された温度を正確に補償することができるという利点がある。さらに、温度補償センサを固定するための複雑なユニットが必要とされないのでデバイスのサイズを縮小することができ、メンテナンス及び修理が容易であり、そして製造コスト及びプロセスを低減することができるという利点もある。

本発明に基づく、工業用温度制御・測定デバイスに用いられる熱電対温度補償のための端子盤の実施態様は例示的なものにすぎない。本発明が関連する技術分野の当業者であれば容易に理解するように、本発明は種々の仕方で改変することができ、そして他の同等の実施態様が可能である。従って言うまでもなく、本発明は詳細な説明に記載された実施態様に限定されることはない。従って、本発明の真の保護範囲は、下記特許請求の範囲の技術的思想によって決定されることになる。さらに言うまでもなく、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の思想及び権利範囲から逸脱することなしに、変更形、等価形、及び置換形の全てを含む。

Claims (7)

1. ケーシングにカップリングされるのに適しかつ該ケーシング内に受容された回路基板に電気的に接続されるのに適した端子ユニットを含む、熱電対の温度補償のための端子盤であって、
   該端子ユニットが、複数回曲げられかつ第１曲げ部と第２曲げ部とを有し、かつ、前記第１曲げ部から延びて湾曲させられた第１接続ピンを有し、
   前記端子盤が、
   該端子ユニットの前記第１曲げ部に積み重ねられかつ温度補償センサを有する補償センサＰＣＢと、
   前記補償センサＰＣＢに配置されたセンサピンユニットであって、該補償センサＰＣＢに接続されて湾曲させられた第２接続ピンを含むセンサピンユニットとを含む、熱電対の温度補償のための端子盤。
2. 前記第１接続ピン及び前記第２接続ピンがそれぞれ、前記回路基板の一方の表面上に形成された複数のＰＣＢ接続端子に接続されている、請求項１に記載の端子盤。
3. 前記温度補償センサの少なくとも一部が前記ケーシングの外部に晒されている、請求項１に記載の端子盤。
4. 前記補償センサＰＣＢが、前記センサピンユニットに接続された、該補償センサＰＣＢの上面に配置された第１伝導面と、該補償センサＰＣＢの底面に配置された第２伝導面とを含み、
   前記第１曲げ部と前記温度補償センサとが、前記第２伝導面を介して電気的に接続されている、請求項１に記載の端子盤。
5. 前記端子ユニット、前記補償センサＰＣＢ、及び前記センサピンユニットのうちの少なくとも２つに、互いに対応する位置で形成されたガイド穴が形成されている、請求項１に記載の端子盤。
6. 前記端子ユニットを前記ケーシングに固定するための突出片が、前記第１曲げ部及び前記第２曲げ部に形成されている、請求項１に記載の端子盤。
7. 前記補償センサＰＣＢが、前記温度補償センサと、該補償センサＰＣＢの底面である第２伝導面とを電気的に接続するための伝導体パターンを含む、請求項１に記載の端子盤。

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