JPH04115038U - 無接点温度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出すべき温度の設定と取り扱いが容易で、
かつ検出された温度が正確で信頼性が高くなる。 【構成】 サ−ミスタＴｈを備えた検出端２と、サ−ミ
スタＴｈの抵抗値変化を電圧に変換して出力する電圧出
力回路５と、あらかじめ複数の基準電圧が設定可能な温
度設定回路７と、電圧出力回路５の出力電圧と温度設定
回路７の出力電圧とを比較する比較回路８と、比較回路
８の出力に応じて作動し、所要の制御を行う電子スイッ
チング回路９とからなり、複数の温度設定により冷却水
２１等の対象物の温度変化に応じた制御を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、被測定物の温度が所定温度に達した場合に強制冷却を指令する回路 等に使用する無接点温度検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の温度検出装置は、被測定物である車輌等の機関冷却水の温度が 所定値以上になると、感温部に内蔵したバイメタルがこれを感知し、反転してス イッチングする方式や、油を封入し、温度による体積変化を応用してスイッチン グする方式であった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記温度検出装置は、必要とする温度点数と同数の温度継電器を、 例えば被測定物である車輌等の機関冷却水の冷却水管等に装着することが必要で 、機関冷却水の１０℃，４０℃，７５℃，８５℃，９８℃の温度を検出する場合 は、これら５箇の設定温度に合わせて５個の温度継電器を冷却水管に設け、その 信号を直接負荷に指令している。したがって、このような箇所に取り付けられる 温度継電器は装着する箇所の環境、例えば振動，汚損，浸水等に耐え得るものが 必要となるので、構造が複雑なことから大形で取り扱いが困難で信頼性に乏しい という問題点があった。

【０００４】 本考案は、上記の問題点を解決するためになされたもので、検出すべき温度の 設定と取り扱いが容易で、かつ検出された温度が正確で信頼性の高い無接点温度 検出装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案にかかる無接点温度検出装置は、センサを備えた検出端と、センサの抵 抗変化を電圧に変換して出力する電圧出力回路と、この電圧があらかじめ設定し た基準電圧以上のとき出力を出す比較回路と、この比較回路に複数の基準電圧が 設定可能な温度設定回路と、比較回路からの出力電圧により作動する電子スイッ チング回路とを備えた検出器本体とからなるものである。また、センサ短絡検出 回路と、センサ断線検出回路とを設けることもできる。

【０００６】

【作用】

本考案においては、温度変化に応じて検出端の電圧が変化して電圧出力回路か ら出力電圧が発生する。この出力電圧と、温度設定回路であらかじめ設定された 基準電圧を比較回路によって比較し、基準電圧以上の出力電圧のとき電子スイッ チング回路が作動する。また、センサ短絡検出回路と、センサ断線検出回路によ ってセンサが短絡したり断線したりした場合は直ちにこれが検出される。

【０００７】

【実施例】

図１はこの考案の一実施例を示すブロック図である。この図において、１は温 度検出装置の全体を示す。２は温度の検出端で、例えば、車輌等の機関を冷却す る冷却水２１の冷却水管２２に取り付けられている。検出端２には被測定物であ る冷却水２１の温度を測定するサ−ミスタＴｈが内蔵されている。３は検出器本 体、４はＤＣ−ＤＣコンバ−タ回路、５は電圧出力回路、６は必要に応じて設け られた増幅回路、７は温度設定回路、８は比較回路、９は電子スイッチング回路 、Ｒｙ1 〜Ｒｙ3 は継電器である。

【０００８】 次に、動作について説明する。まず、検出端２を冷却水管２２に装着し、サ− ミスタＴｈを温度Ｔ0 ℃の冷却水２１に接触される。また、ＤＣ−ＤＣコンバ− タ回路４に直流電圧を印加し、この直流電圧を変換して電源電圧Ｐ0 を取り出す 。この電源電圧Ｐ0 は電圧出力回路５，増幅回路６，温度設定回路７，比較回路 ８に供給される。

【０００９】 サ−ミスタＴｈの抵抗値は冷却水２１の温度がＴ0 ℃からＴ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ℃ になたっとすると、サ−ミスタＴｈの抵抗値もそれに応じた抵抗値となり、これ に応じて電圧出力回路５から検出電圧ｖ1 ，ｖ2 ，ｖ3 が得られる。これが増幅 回路６で増幅され、電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 となって出力され、比較回路８に入力 される。一方、比較回路８にはあらかじめ温度設定回路７によって基準電圧Ｖr1 ，Ｖr2，Ｖr3が設定されており、これと上記電圧Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 とが比較され る。

【００１０】 さて、比較回路８において、Ｖ1 ≧Ｖr1，Ｖ2 ≧Ｖr2，Ｖ3 ≧Ｖr3の各時点（ ただしＶ1 ＜Ｖ2 ＜Ｖ3 とする）で、比較回路８から出力電流ｉ1,ｉ2 ，ｉ3 が 出され、これによって電子スイッチング回路９が動作し、出力電流Ｉ1 ，Ｉ2 ， Ｉ3 によって目的とする継電器Ｒｙ1 ，Ｒｙ2 ，Ｒｙ3 が動作する。

【００１１】 図２は、図１のブロック図をより具体的に示した回路図で、第１図と同じ部分 には同じ符号を付してある。図２では温度設定回路７を温度設定部７１，７２， ７３で構成しており、比較回路８をＩＣからなる比較部８１，８２，８３で構成 している。また、電子スイッチング回路９をスイッチング部９１，９２，９３で 構成している。なお、６１は増幅器、ＩＣは集積回路、Ｄ1,Ｄ2 はダイオ−ド、 Ｒ1 〜Ｒ30は抵抗器、そのうち、Ｒ11，Ｒ14，Ｒ17，Ｒ19，Ｒ20，Ｒ21は可変抵 抗器、Ｃ1 〜Ｃ13はコンデンサ、Ｔr1〜Ｔr3はトランジスタである。この動作を 図３を参照して説明する。

【００１２】 さて、冷却水２１の温度が図３に示すように、Ｔ0 ℃〜Ｔ3 ℃に変化した場合 にサ−ミスタＴｈの抵抗値がｒ0 Ω〜ｒ3 Ω（図示せず）に変化するため、電圧 出力回路５の抵抗器Ｒ4 とサ−ミスタＴｈの合成抵抗値が変化し、そのため抵抗 器Ｒ4 の両端の電圧ｖ0 が温度変化に応じ変化する。この変化した微小の電圧を 取り扱い易い電圧にするため、増幅回路６で増幅し、増幅器６１で温度Ｔ0 ℃〜 Ｔ3 ℃に比例した電圧Ｖ0 〜Ｖ3 を取り出す。この電圧Ｖ0 〜Ｖ3 を比較部８１ ，８２，８３の（−）側に印加する。

【００１３】 一方、温度設定部７１，７２，７３で検出する温度、つまり、基準電圧Ｖr1， Ｖr2，Ｖr3を可変抵抗器Ｒ11，Ｒ14，Ｒ17で設定する。

【００１４】 ここで、冷却水２１の温度がＴ0 ℃〜Ｔ3 ℃に変化したとすると、電圧Ｖ0 〜 Ｖ3 も図３に示すように変化する。時間ｔ0 における電圧Ｖ0 （温度Ｔ0 ℃）が 時間ｔ1 に電圧Ｖ1 （温度Ｔ1 ℃）まで上昇したとき、比較部８１の（−）側と （＋）側が同電位となり、スイッチング部９１の抵抗器Ｒ25に出力電流ｉ1 が立 ち上がり、トランジスタＴr1にベ−ス電流が流れ、トランジスタＴr1、つまりス イッチング部９１はオンして負荷回路が閉成され継電器Ｒｙ1 が励磁される。さ らに温度が上昇し、時間ｔ2 に電圧Ｖ2 （温度Ｔ2 ℃）に達すれば、上記と同様 にして継電器Ｒｙ2 が励磁され、機関の回転数を下げる等の負荷の低減や、送風 器を回転させて強制冷却を指令する等の回路を作動させる。継電器Ｒｙ2 が動作 して数秒後に温度が飽和して下降しはじめ、時間ｔ3 に電圧がＶ3 （温度Ｔ2 ℃ ）以下になったとき、比較部８２からの出力電流ｉ2 は零アンペアとなり、スイ ッチング部９２はオフし継電器Ｒｙ2 は消磁する。次いで、時間ｔ4 で継電器Ｒ ｙ2 が再び励磁され、時間ｔ5 にはＴ3 ℃に達したので上記と同様にして継電器 Ｒｙ3 が励磁される。

【００１５】 また、冷却水２１の温度は一旦上昇すると、温度設定回路７に設定された電圧 設定値の基準電圧Ｖr1（温度Ｔ1 ℃）よりも通常は大きいため、継電圧器Ｒｙ1 は動作（励磁）状態を保持することになる。

【００１６】 なお、上記実施例では、温度設定回路７で設定される基準電圧をＶr1，Ｖr2， Ｖr3の３種としたが、この数はこれ以上でもこれ以下でもよいことはもちろんで ある。

【００１７】 図４はこの考案の他の実施例を示す回路図で、図１，図２と同一符号は同一部 分を示している。この実施例では、温度設定回路７の温度設定部を７１〜７５で 構成し、これに対応して比較部も８１〜８５で構成している。温度設定部７１は 低温側設定に、温度設定部７２は高温側設定に、温度設定部７３はオ−バヒ−ト 検出設定に用い、さらに温度設定部７４はセンサの断線の検出に、また、温度設 定部７５はセンサの短絡部の検出に用いられる。また、スイッチング部９３は比 較部８３，８４，８５のいずれかの出力で動作し、継電器Ｒｙ3 を動作させる。 つまり、トラブル（オ−バヒ−ト，センサの断線，短絡）が発生したときに動作 する。

【００１８】 そして、図４で温度設定部７３，比較部８３，スイッチング部９３等でオ−バ ヒ−ト検出回路１０が構成され、温度設定部７４，比較部８４等でセンサ断線検 出回路１１が構成され、さらに、温度設定部７５，比較部８５等でセンサ短絡検 出回路１２が構成される。そして、センサ断線検出回路１１とセンサ短絡検出回 路１２はオ−バヒ−ト検出回路１０のスイッチング部９３を共用している。

【００１９】 次に、サ−ミスタＴｈの短絡およびオ−バヒ−トの検出について説明する。サ −ミスタＴｈが何かの異常により短絡または短絡状態になると、各比較部８１〜 ８５の入力が“Ｌ”になるため回路構成上、すべての比較部８１〜８５から出力 が出る状態になる。つまり、送風も回転状態が継続しフラッシャ−作用となる。 この場合、機関の保護上は問題がないが、これでは冷却水２１の過熱なのかサ− ミスタＴｈの短絡なのか判別できない。

【００２０】 そこで、センサ短絡検出回路１２の温度設定部７５の温度設定値をオ−バヒ− ト検出回路１０の温度設定部７３より上限に設定しておいて、それが動作したと き短絡したと判断できるように回路を設定する。また、これは９８℃以上の異常 過熱時の機関保護の役目も兼ねている。また、回路のサ−ミスタＴｈの短絡に対 してはすべての保護回路が働くので、機関に対する悪影響はない。

【００２１】 次にサ−ミスタＴｈの断線検出について説明する。サ−ミスタＴｈが断線する と、すべての回路が動作不能となり、保護回路もすべて不動作となる。 このことは機関オ−バヒ−トとなり、機関をこわしてしまう。このため、その対 策としては、センサ断線検出回路１１の温度設定部７４の温度設定値をより下限 に設定しておいて、常時オフ状態にしておく。これにより、サ−ミスタＴｈが断 線になったとき、回路が作動してフラッシャ−作用となる。この場合回路の動作 はサ−ミスタＴｈの短絡時と異なり、この比較部８４のみの動作となるので、断 線故障はすぐに判明する。

【００２２】 なお、サ−ミスタＴｈにかえて白金抵抗素子等、温度により抵抗値が変化する 他のセンサを用いることもできる。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案は検出端と、センサの抵抗変化を電圧に変換し て出力する電圧出力回路と、この電圧があらかじめ設定した基準電圧以上のとき 出力を出す比較回路と、この比較回路に複数の基準温度が設定可能な温度設定回 路と、比較回路からの出力電圧により作動する電子スイッチング回路とを備えた ので、冷却水の検出すべき温度の設定が容易であり、かつ、検出感度ならびに追 従性が良く、検出する温度が正確である。また、検出端は小型で軽量であり、構 造が簡単であるため取り扱いが容易となり、信頼性の向上が図れる利点を有する 。

【００２４】 さらに、センサ短絡検出回路とセンサ断線検出回路とを備えたので、センサの 短絡，断線が容易に検出され、被測定物の温度検出を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１の実施例をより具体的にした回路図であ
る。

【図３】被測定物の温度変化と継電器の動作を示す説明
図である。

【図４】本考案の他の実施例を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 温度検出装置 ２ 検出端 ３ 検出器本体 ４ ＤＣ−ＤＣコンバ−タ回路 ５ 電圧出力回路 ６ 増幅回路 ７ 温度設定回路 ８ 比較回路 ９ 電子スイッチング回路 １０ オ−バヒ−ト検出回路 １１ センサ断線検出回路 １２ センサ短絡検出回路 ２１ 冷却水 ２２ 冷却水管 Ｒｙ1 継電器 Ｒｙ2 継電器 ＲＲ3 継電器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 影山 真佐富 大阪市北区大深町１番１号 西日本旅客鉄 道株式会社内 (72)考案者 永井 昭夫 札幌市中央区北５条西４丁目 北海道旅客 鉄道株式会社内 (72)考案者 種部 且博 札幌市西区曙町１条３丁目１番１号 北海 道旅客鉄道株式会社札幌運転所内 (72)考案者 田上 栄作 札幌市西区曙町１条３丁目１番１号 北海 道旅客鉄道株式会社札幌運転所内 (72)考案者 武田 登志男 横浜市港北区新吉田町157番地 日本電熱 計器株式会社横浜工場内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度により抵抗が変化するセンサを備え
   た検出端と、前記センサの抵抗変化を電圧に変換して出
   力する電圧出力回路と、この電圧があらかじめ設定した
   基準電圧以上のとき出力を出す比較回路と、この比較回
   路に複数の基準電圧が設定可能な温度設定回路と、前記
   比較回路からの出力電圧により作動する電子スイッチン
   グ回路とを備えた検出器本体と、からなることを特徴と
   する無接点温度検出装置。
2. 【請求項２】 センサの短絡を検出するセンサ短絡検出
   回路と、同じくセンサの断線を検出するセンサ断線検出
   回路とを備えたことを特徴とする請求項 (1)に記載の無
   接点温度検出装置。