JPH07306100A - 積算熱量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 使用される温度センサの順電圧オフセットお
よび温度係数にばらつきがある場合に、記憶データに基
づく温度補正演算を行うことによりコストを削減し、設
置現場における温度センサの交換を容易に行う。 【構成】 温度センサ１，２を熱媒体の流入側および流
出側に配置した感温手段と、温度センサによる検出温度
信号のレベルに応じた測定温度レンジを選択するレンジ
選択手段１０と、測定温度レンジに応じた検出温度信号
の増幅を行う増幅手段７と、増幅出力のアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段１１と、温度
係数誤差用の補正値を記憶する記憶手段１３と、記憶さ
れた第１の設定温度状態でのＡ／Ｄ値と計測時のＡ／Ｄ
値の差を求めることによりオフセット誤差を補正し、記
憶された温度係数誤差用の補正値により温度誤差係数を
補正して、流入側および流出側の温度をそれぞれ演算
し、流入流出間の温度差を算出する演算手段１２とを備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感温手段として直線的
な温度対出力電圧特性を有する半導体温度センサなどの
温度センサが使用される積算熱量計の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図９は、積算熱量計を含む熱負荷系の概
要を示す図である。

【０００３】入力配管２１から流入した熱媒体は冷暖房
設備などの熱負荷２２において熱交換され、出力配管２
３から流出する。入力配管２１を流れる熱媒体の温度は
流入側感温部２４により検出され、出力配管２３を流れ
る熱媒体の温度は流出側感温部２５により検出される。
また、流量測定部２６により熱媒体の流量が検出され
る。積算熱量計２７は、流入側感温部２４により検出さ
れる熱媒体の温度と流出側感温部２５により検出される
熱媒体の温度との温度差、および、流量測定部２６によ
り検出される熱媒体の流量のデータを乗算することによ
り熱負荷２２において消費された熱量を求め、これを時
間的に積算することにより積算熱量値を計測する。

【０００４】このような積算熱量計２７に従来から使用
される温度センサとしては、計器の価格低減の目的から
白金測温抵抗体などの互換性の高い高価な温度センサを
用いず、一般に半導体の順電圧を利用する低価格の半導
体温度センサが使用されているものが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】半導体の順電圧は負の
一定の温度係数を持ち、温度と共に直線的に変化するこ
とが知られており、この特性が温度のセンシングに利用
される。

【０００６】しかし、製造上における原因などにより、
順電圧オフセットや順電圧温度係数には若干ではあるが
半導体温度センサ個々のばらつきが存在することから、
そのまま熱負荷系２２への流入側感温部２４および流出
側感温部２５に使用される場合、熱媒体の温度が同一で
あっても温度差として検出されることになり、積算熱量
計２７の最も重要な計測要素となる熱負荷２２に対する
流入側および流出側の温度差の正確な検出ができなくな
る。

【０００７】これに対する従来の対策としては、温度セ
ンサ個々の温度特性に合わせて、積算熱量計２７のハー
ドウエアにおけるパラメータ補正、たとえばオフセット
調整や増幅度調整などにより対応していた。したがっ
て、積算熱量計２７にパラメータ補正のために必要な補
正回路を搭載しなければならず、また、完成出荷時の調
整工程も熟練を要する煩瑣な作業となっていた。

【０００８】さらに、積算熱量計２７のハードウエアと
流入側感温部２４および流出側感温部２５に使用される
温度センサとは１対１に対応することとなり、温度セン
サが故障した場合には積算熱量計２７のハードウエアの
パラメータの再調整を必要とするため、現場における温
度センサの交換は不可能であり、このような場合にはユ
ーザーに対して多大の迷惑を掛ける恐れがあった。

【０００９】本発明の第１の目的は、使用される温度セ
ンサの順電圧オフセットのみにばらつきがある場合に、
記憶手段に記憶されたデータに基づく温度補正演算を行
うことによりコストを削減することができ、設置現場に
おける温度センサの交換を容易に行うことができる積算
熱量計を提供することである。

【００１０】本発明の第２の目的は、使用される温度セ
ンサの順電圧オフセットおよび温度係数にばらつきがあ
る場合に、記憶手段に記憶されたデータに基づく温度補
正演算を行うことによりコストを削減することができ、
設置現場における温度センサの交換を容易に行うことが
できる積算熱量計を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、直線的な温度対出力電圧特性を有する温度センサを
熱負荷系に供給される熱媒体の流入側および流出側に配
置した感温手段と、前記温度センサによる検出温度信号
のレベルに応じた測定温度レンジを選択するレンジ選択
手段と、選択された測定温度レンジに応じた前記検出温
度信号の増幅を行う増幅手段と、該増幅手段の出力であ
るアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
手段と、流入側および流出側の前記両温度センサを選択
された測定温度レンジ内の或る設定温度状態に置いた時
の該両温度センサからの検出温度信号のＡ／Ｄ値をそれ
ぞれ記憶する記憶手段と、計測時において、前記記憶手
段により記憶されたＡ／Ｄ値と計測時のＡ／Ｄ値の差を
求めることにより、オフセット誤差を補正した流入側お
よび流出側の温度をそれぞれ演算し、流入流出間の温度
差を算出する演算手段とを備えている。

【００１２】請求項２記載の本発明は、直線的な温度対
出力電圧特性を有する温度センサを熱負荷系に供給され
る熱媒体の流入側および流出側に配置した感温手段と、
前記温度センサによる検出温度信号のレベルに応じた測
定温度レンジを選択するレンジ選択手段と、選択された
測定温度レンジに応じた前記検出温度信号の増幅を行う
増幅手段と、該増幅手段の出力であるアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、流入側およ
び流出側の前記両温度センサを選択された測定温度レン
ジ内の或る第１の設定温度状態に置いた時の該両温度セ
ンサからの検出温度信号のＡ／Ｄ値をそれぞれ記憶する
と共に、前記両温度センサを或る第２の設定温度状態に
置いた時の該両温度センサからの検出温度信号のＡ／Ｄ
値と前記第１の設定温度状態でのＡ／Ｄ値の差から求め
られた温度係数誤差用の補正値を記憶する記憶手段と、
計測時において、記憶された前記第１の設定温度状態で
のＡ／Ｄ値と計測時のＡ／Ｄ値の差を求めることにより
オフセット誤差を補正し、記憶された前記温度係数誤差
用の補正値により温度誤差係数を補正して、流入側およ
び流出側の温度をそれぞれ演算し、流入流出間の温度差
を算出する演算手段とを備えている。

【００１３】

【作用】請求項１記載の本発明では、記憶手段により記
憶されたＡ／Ｄ値と計測時のＡ／Ｄ値の差を求めること
により、オフセット誤差を相殺するようにしている。

【００１４】請求項２記載の本発明では、両温度センサ
を或る第２の設定温度状態に置いた時の該両温度センサ
からの検出温度信号のＡ／Ｄ値と第１の設定温度状態で
のＡ／Ｄ値の差から温度係数誤差を求め、該差から温度
係数誤差用の補正値を求めるようにしている。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である、積算熱量
計の回路図であり、図２は、半導体温度センサの温度対
順電圧特性のばらつき（オフセット誤差のみによるも
の）を示す図、図３は、各測定温度レンジにおける温度
対Ａ／Ｄ変換値の対応のばらつきを示す図、図４は、半
導体温度センサの温度対順電圧特性のばらつき（オフセ
ット誤差および温度係数誤差によるもの）を示す図であ
る。

【００１６】まず、図１により本発明を実施する積算熱
量計の回路構成を説明する。

【００１７】流入側感温部（図９の２４）に使用される
半導体温度センサ１および流出側感温部（図９の２５）
に使用される半導体温度センサ２は、抵抗３を介して順
方向に一定電圧Ｖが印加されており、マイクロコンピュ
ータ４の出力ポートＰ₀ ，Ｐ₁ を通じて、それぞれトラ
ンジスタ５，６をオン／オフ制御することにより、流入
側感温部の半導体温度センサ１あるいは流出側感温部の
半導体温度センサ２が選択され、選択された半導体温度
センサ１または２の順電圧出力が差動増幅器７の一方の
入力に入力される。

【００１８】一方、可変抵抗８を介して一定電圧Ｖが印
加される等分割抵抗９において生じる等電位間隔の電圧
がマルチプレクサ１０の入力とされ、マイクロコンピュ
ータ４の出力ポートＰ₂ ，Ｐ₃ ，Ｐ₄ の制御により、測
定したい温度レンジに見合う差動増幅用基準電圧として
マルチプレクサ１０の入力電圧が選択され、これによる
マルチプレクサ１０の出力電圧が差動増幅器７の他方の
入力に入力され、これと半導体温度センサ１または２の
順電圧出力とを入力とする差動増幅が行われる。

【００１９】差動増幅器７の出力はマイクロコンピュー
タ４に内蔵されるＡ／Ｄ変換器１１に入力され、Ａ／Ｄ
変換出力から半導体温度センサ１，２による検出温度デ
ータがディジタル信号として出力され、補正演算回路１
２に入力される。補正演算の結果はメモリ１３に記憶さ
れる。

【００２０】なお、図１において、１４はオフセット抵
抗、１５は入力ポートＰ₅ を介して入力される流量測定
部（図９の２６）からの流量パルスの重みに相当する熱
量素数を求める乗算回路、１６は積算回路、１７は増幅
抵抗であり、また、Ａ／Ｄ変換用基準電圧として一定電
圧Ｖが使用される。

【００２１】図１の回路において、各回路の動作条件は
次のように設計される。 差動増幅器７は、基準半導体温度センサ（不図示）に
よる０．１°Ｃの温度変化に対してＡ／Ｄ変換出力の変
化が１ディジットとなるよう、増幅抵抗１７により増幅
度が調整される。なお、基準半導体温度センサとは、多
くの実測データによりその半導体温度センサの代表的特
性と認められるものをいう。 可変抵抗８は、等分割抵抗９による電位間隔が、基準
半導体温度センサの１測定温度レンジ相当の順電圧変化
電位と等しくなるように調整される。 １測定温度レンジでのＡ／Ｄ値読み取り範囲をＡＤ
_min 〜ＡＤ_max とすれば、それぞれの測定温度レンジに
おける読み取り温度範囲が、基準半導体温度センサを接
続した場合において、Ｔ_SPをＡＤ_min 〜ＡＤ_max に対応
する１測定レンジの温度とすると、 Ｔ₀ 〜Ｔ₁ （＝Ｔ₀ ＋Ｔ_SP） Ｔ₁ 〜Ｔ₂ （＝Ｔ₁ ＋Ｔ_SP） ・・・ Ｔ_n 〜Ｔ_n+1 （＝Ｔ_n ＋Ｔ_sp） ・・・ Ｔ₇ 〜Ｔ₈ （＝Ｔ₇ ＋Ｔ_SP） となるように、オフセット抵抗１４および等分割抵抗９
が調整される。

【００２２】以上のように構成されたハードウエアにお
いて、以下にソフトウエアによる半導体温度センサ１，
２の特性（順電圧オフセットおよび温度係数）の補正演
算方法について説明する。

【００２３】この補正演算の基本的な方法は、流入側感
温部２４および流出側感温部２５を同時にある同一温度
状態（第１の設定温度Ｔ_a ）におくことにより、それぞ
れの感温部に使用される半導体温度センサ（図１の１お
よび２）の、基準半導体温度センサ特性からのばらつき
誤差量を求めるとともに、さらに、もう１つの異なった
同一温度状態（第２の設定温度Ｔ_b ）において同様のば
らつき誤差量を求め、これら２つの温度における個々の
感温部に配備される半導体温度センサの順電圧オフセッ
トおよび温度係数の基準半導体温度センサ特性からの誤
差情報を元にして、以後検出されるＡ／Ｄ変換値に対す
る補正を行うものである。

【００２４】以下の説明では、それぞれの測定温度レン
ジを、Ａ／Ｄ変換値読み取り範囲の中央値、すなわち、
（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min ）／２に相当する温度を用いて、 Ｔ_0R｛＝（Ｔ₀ ＋Ｔ₁ ）／２｝°Ｃレンジ Ｔ_2R｛＝（Ｔ₁ ＋Ｔ₂ ）／２｝°Ｃレンジ ・・・ Ｔ_nR｛＝（Ｔ_n ＋Ｔ_n+1 ）／２｝°Ｃレンジ ・・・ Ｔ_7R｛＝（Ｔ₇ ＋Ｔ₈ ）／２｝°Ｃレンジ と称することとする。

【００２５】まず、流入側感温部２４および流出側感温
部２５に配備される半導体温度センサ１，２に、基準半
導体温度センサに対して順電圧オフセット誤差のみが存
在する場合の補正演算方法について、図２および図３
（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

【００２６】いま、補正のための設定作業を第１の設定
温度Ｔ_a ＝Ｔ_2R°Ｃにおいて行うものとすると、流入側
の半導体温度センサ１と流出側の半導体温度センサ２と
を共に第１の設定温度Ｔ_a ＝Ｔ_2R°Ｃの同一温度状態に
おき、測定温度レンジをＴ_2R°Ｃレンジに選択する。

【００２７】ここで、使用される半導体温度センサ１，
２が基準半導体温度センサと全く同じ温度特性を有する
場合は、図３（ａ）に示すように、当然、設定温度Ｔ_a
＝Ｔ_2R°Ｃでの読み取りＡ／Ｄ値（ＡＤ_a ）は、Ｔ_2R＝
（Ｔ₂ ＋Ｔ₃ ）／２に相当するものとして（ＡＤ_max ＋
ＡＤ_min ）／２である。

【００２８】ところが、図２に示すように、使用される
半導体温度センサ１，２に順電圧オフセットのみが存在
する場合は、図３（ｂ）に示すように、使用される半導
体温度センサ１，２の順電圧オフセット誤差αにより、
設定温度Ｔ_a ＝Ｔ_2R°ＣにおけるＡ／Ｄ値が（ＡＤ_max
＋ＡＤ_min ）／２＋αであるとすると、以後、この半導
体温度センサ１，２については、計測時のＡ／Ｄ値（Ａ
Ｄ）が（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min ）／２＋αのときにＴ_2R°
Ｃであるというように補正されなければならない。

【００２９】ここで、補正温度Ｔはマイクロコンピュー
タ４で処理し易い整数とし、Ａ／Ｄ値の１ディジタル値
が基準半導体温度センサの０．１°Ｃの重みに相当する
ようにすることにより、設定温度Ｔ_a ＝Ｔ_2R°Ｃでの読
み取りＡ／Ｄ値（ＡＤ_a ）や計測時のＡ／Ｄ値（ＡＤ）
の単位系を〔ディジット／０．１°Ｃ〕と、実温度（°
Ｃ）の１０倍の単位で表すことにすると、補正温度Ｔ
は、Ｔ_2Rの単位系が〔ディジット／１°Ｃ〕であるか
ら、 Ｔ_2R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_2R×１０＋ＡＤ_a −ＡＤ （１） となる。すなわち、 Ｔ＝Ｔ_2R×１０＋｛（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min ）／２＋α｝ −｛（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min ）／２＋α｝ ＝Ｔ_2R×１０〔ディジット／０．１°Ｃ〕 により得られる。

【００３０】また、このＴ_2R°Ｃレンジにおける任意の
温度Ｔ_X を計測した時、そのＡ／Ｄ値（ＡＤ）は図５に
示されるようにＡＤ＝ＡＤ_X ＋α（ＡＤ_X は基準半導体
温度センサの温度Ｔ_X におけるＡ／Ｄ値）となるから、
補正温度Ｔは、 Ｔ＝Ｔ_2R×１０＋｛（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min ）／２＋α｝−ＡＤ_X −α ＝Ｔ_2R×１０＋（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min ）／２−ＡＤ_X （２） となり、Ｔ_2R°Ｃレンジの中央値を表す値（Ｔ_2R×１
０）と、中央値と基準半導体温度センサ特性での計測Ａ
／Ｄ値の差｛（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min ）／２−ＡＤ_X｝の
和となって、オフセット誤差αが除かれて補正されたも
のとなる。

【００３１】たとえば、Ｔ_2R＝２５°Ｃ，ＡＤ_max ＝１
００，ＡＤ_min ＝０，ＡＤ_a ＝６０であるとし、計測値
をＡＤ＝４０とすれば、（１）式により補正温度Ｔ＝２
７０（＝２７．０°Ｃ）と演算される。

【００３２】順電圧オフセット量は他のレンジにおいて
も同量だけずれるから、これは他のレンジでも全く同様
であり、一般に各測定温度レンジにおいて、 Ｔ_nR°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_nR×１０＋ＡＤ_a −ＡＤ （３） となる。

【００３３】いま、使用される半導体温度センサ１，２
は基準半導体温度センサと比較して順電圧オフセットの
みが存在し、温度係数（傾き）は同一と仮定しているの
で、任意の温度における計測値も、ある１点の設定温度
において基準半導体温度センサからのばらつきの量（オ
フセット量＝α）だけ常にオフセットしたＡ／Ｄ値とな
るわけであり、したがって、たとえばＴ_2R°Ｃにおいて
行われた第１の設定温度における読み取りＡ／Ｄ値（Ａ
Ｄ_a ）を記憶しておくことにより、オフセット量（α）
を直接算出することなく、以後任意の温度に対して計測
値を補正することができる。

【００３４】すなわち、ある設定温度における読み取り
Ａ／Ｄ値（ＡＤ_a ）を記憶しておくだけで、以後任意の
温度における当該半導体温度センサ１，２の順電圧オフ
セットが加味された補正ができることになる。

【００３５】なお、（１）式および（３）式における下
線部分は、半導体温度センサ１，２に対する温度設定作
業（Ｔ_a におけるＡ／Ｄ値の読み取り）以降は既知の固
有定数となる。

【００３６】以上の説明においては、第１の設定温度Ｔ
_a ＝Ｔ_2R°Ｃとしたが、第１の設定温度Ｔ_a は選択され
た測定温度レンジ内の温度であれば任意の温度でよい。
これについて以下に図６に示される具体的な例で説明す
る。

【００３７】本来、Ｔ_2R（＝２５°Ｃ）において行われ
るべき第１の設定作業が２６°Ｃで行われた場合、
（１）式は次のようになる。

【００３８】Ｔ＝２５×１０＋６０−ＡＤ 以後、計測値ＡＤが６０と入力された時の温度は第１の
設定温度（２６°Ｃ）に他ならないが、マイクロコンピ
ュータ４は２５°Ｃで設定作業が行われていると認識し
ているため、（１）式の演算により、 Ｔ＝２５×１０＋６０−６０＝２５０（２５°Ｃ） と判断している。したがって、実際の温度２６°Ｃと相
違するが、第１の設定温度Ｔ_a ＝２６°Ｃから何°Ｃ変
化があったかの温度差は正確に算出できるので、流入側
と流出側の温度差を正確に求めることができればよい積
算熱量計では問題とならない。たとえば、設定時の温度
（２６°Ｃ）から＋０．１°Ｃ変化した場合には、 Ｔ＝２５×１０＋６０−６１＝２４９（＝２４．９°
Ｃ） となり、流入側の半導体温度センサ１も流出側の半導体
温度センサ２も同一の設定温度（２６°Ｃ）でＡＤ_a が
設定されているから、両者の温度差は正確に算出される
ことになる。

【００３９】以上のように、流入側感温部２４に使用さ
れる半導体温度センサ１、および、流出側感温部２５に
使用される半導体温度センサ２を、いずれも同一の第１
の設定温度Ｔ_a におき、その時のＡＤ_a をそれぞれ記憶
しておき、以後の計測値ＡＤとの差をそれぞれ求めるこ
とにより、流入側および流出側の補正温度がそれぞれ求
められ、それらの補正温度の差を求めることにより、流
入流出間の正確な温度差が検出される。

【００４０】次に、使用される半導体温度センサ１，２
に温度係数誤差も存在する場合の補正方法について図４
および図３（ｃ）により説明する。

【００４１】先に説明した第１の設定温度Ｔ_a とは異な
る第２の設定温度Ｔ_b における設定作業を、設定温度Ｔ
_b ＝Ｔ_6R°Ｃにおいて行うものとする。これは先の設定
温度Ｔ_a ＝Ｔ_2R°Ｃより４レンジ相当離れており、２回
の設定作業によって求められた温度係数誤差４レンジ分
を各レンジに均等に割り振る後述の補正演算をマイクロ
コンピュータ４で容易に実現するためであり、この限り
でない。

【００４２】使用される半導体温度センサ１，２が基準
半導体温度センサの特性と全く同様の温度係数特性（温
度対出力電圧の傾き）を有するならば、図２に示すよう
に、上述の順電圧オフセット誤差（α）のみであるか
ら、読み取りＡ／Ｄ値（ＡＤ_b）は（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min
）／２＋αとなるはずであり、この第２の設定温度Ｔ_b
における補正温度は前回と同様、 Ｔ＝Ｔ_6R×１０＋（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min ）／２＋α−Ａ
Ｄ_b ＝Ｔ_6R×１０ となるが、今回は温度係数誤差（β）の存在により、図
３（ｃ）に示すように、 ＡＤ_b ＝（ＡＤ_max ＋ＡＤ_min ）／２＋α＋β となる場合について補正しなければならない。

【００４３】この場合、２つの設定温度における読み取
りＡ／Ｄ値の差である、 Ｄ＝ＡＤ_b −ＡＤ_a ＝β （４） は使用される半導体温度センサ１，２の基準半導体温度
センサの温度係数からの誤差の大きさに比例する。

【００４４】以上のことを図７でより詳細に説明する
と、第２の設定温度Ｔ_b におけるＳ点のＡ／Ｄ値（ＡＤ
_S ）は温度係数誤差βがゼロで、オフセット誤差αのみ
を含むものであり、第２の設定温度Ｔ_b がＴ_6R°Ｃレン
ジのＡ／Ｄ値の中央値であればＡＤ_a ＝ＡＤ_S となるの
で、上記（４）式が成立する。また、設定温度Ｔ_b が中
央値でない場合には、 Ｄ＝ＡＤ_b −ＡＤ_a ＝ＡＤ_S ＋β となるが、ＡＤ_S は流入流出間の温度差を求める際に相
殺されるので、初めから無視することができる。

【００４５】ここで、あるＡ／Ｄ値を基準にして、もう
１つのＡ／Ｄ値までを、飛び越すレンジを含めて読み取
り可能範囲（ＡＤ_max −ＡＤ_min)のＡ／Ｄ値間隔を直列
的に総和したものをＡ／Ｄ値距離と呼ぶことにすると、
上記読み取りＡ／Ｄ値の差Ｄは、図３（ｃ）に示すよう
に、ＡＤ_a からＡＤ_b までのＡ／Ｄ値距離の間で生じた
温度係数誤差（β）である。

【００４６】したがって、Ａ／Ｄ値距離に対する温度係
数誤差の割合を示す温度係数誤差率（ｅ）は、３レンジ
飛び越していることにより、 ｅ＝Ｄ／｛（ＡＤ_a −ＡＤ_min ）＋（ＡＤ_max −ＡＤ_min ）×３ ＋（ＡＤ_max −ＡＤ_b ）｝ （５） となる。

【００４７】また、温度係数誤差が１ディジタル値相当
になるＡ／Ｄ値距離とは、温度係数誤差に対するＡ／Ｄ
値距離の割合であり、温度係数誤差率ｅの逆数（１／
ｅ）となる。故に、補正温度Ｔの値がＴ_2R°ＣでのＡ／
Ｄ値（ＡＤ_a ）から１／ｅだけＡ／Ｄ値距離が離れる毎
に１ディジタル値ずつ補正すればよい。

【００４８】しかし、１／ｅは通常小数となり、この計
算は一般にマイクロコンピュータ４には不向きであっ
て、また、計測時のＡ／Ｄ値（ＡＤ）について第１の設
定温度Ｔ_a ＝Ｔ_2R°Ｃにおける読み取りＡ／Ｄ値（ＡＤ
_a ）からのＡ／Ｄ値距離を毎回計算するのでは負荷が重
い。

【００４９】そこで、あらかじめ計算された補正値を各
測定温度レンジ共通のものとしてメモリ１３に記憶して
おき、計測時のＡ／Ｄ値（ＡＤ）を用いてこれを参照
し、直接該当する補正値を得る方法を採用する。

【００５０】図８は、本発明の１実施例における補正演
算で用いる補正値テーブルを示す図であり、メモリ１３
に記憶させる補正値をＨとし、補正値テーブルを参照す
る際のインデックスをＡ／Ｄ値距離として示したもので
ある。したがって、以下ＨのサフィックスはＡ／Ｄ値距
離を示す。

【００５１】この補正方法は、２点の設定温度における
読み取りＡ／Ｄ値の差Ｄが求められると、この特性の半
導体温度センサ１，２の温度係数誤差率ｅに対応する補
正値テーブル（Ａ／Ｄ値距離対補正ディジタル値のテー
ブル）をメモリ１３に作成し、以後の計測時にこの補正
値テーブルを参照することにより温度補正を行うもので
ある。

【００５２】補正温度算出の考え方は、前述の順電圧オ
フセット誤差のみが存在する場合の補正温度算出式に、
さらに補正値の項を加えたものであり、第１の設定作業
の設定温度Ｔ_a ＝Ｔ_2R°ＣにおけるＡ／Ｄ値（ＡＤ_a ）
から、計測時のＡ／Ｄ値（ＡＤ）を読み取った測定温度
レンジまでのＡ／Ｄ値距離に相当する飛び越したレンジ
固有の補正値と、読み取った測定温度レンジ内のＡ／Ｄ
値（ＡＤ）までのＡ／Ｄ値距離に相当する補正値との和
を算出するものである。故に、温度係数誤差も存在する
場合の補正温度Ｔの算出式は次のようになる。

【００５３】 Ｔ_0R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_0R×１０＋（ＡＤ_a −Ｈ_(ADmax-ADa) −Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×１）−ＡＤ−Ｈ_(AD-ADmin)（６） Ｔ_1R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_1R×１０＋（ＡＤ_a −Ｈ_(ADmax-ADa) ） −ＡＤ−Ｈ_(AD-ADmin) （７） Ｔ_2R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_2R×１０＋ＡＤ_a −ＡＤ＋Ｈ_(ADa-AD) （８） Ｔ_3R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_3R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ） −ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD) （９） Ｔ_4R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_4R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×１）−ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD)（10） Ｔ_5R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_5R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×２）−ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD)（11） Ｔ_6R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_6R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×３）−ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD)（12） Ｔ_7R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_7R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×４）−ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD)（13） ここで、Ｔ_2R°Ｃレンジにおける最終項である補正値Ｈ
_(ADa-AD)は、インデックスであるＡ／Ｄ値距離が負とな
る場合は補正値の符号も負とする。

【００５４】しかし、以上のように算出される補正値テ
ーブルの補正値Ｈは小数値を整数に丸めているため、上
式で求められた補正温度Ｔには若干の誤差が残る可能性
がある。そこで、この丸めによる誤差を解消するために
丸め補正項を設け、上式に追加する必要がある。

【００５５】計測時のＡ／Ｄ値（ＡＤ）として第２の設
定温度Ｔ_b ＝Ｔ_6R°ＣでのＡ／Ｄ値（ＡＤ_b ）と同一の
値が検出された場合、Ｔ_6R°Ｃレンジでの丸め補正値を
ｈとすると、この場合の補正温度ＴはＴ_6R×１０となら
なければならないことから、次式が成立する。

【００５６】（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ
_{(ADmax-ADmin)} ×３）−ＡＤ_b＋Ｈ_(ADmax-ADb) ＋ｈ＝
０ これより、 ｈ＝−｛（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ_{(ADmax-ADmin)}
×３）−ＡＤ_b ＋Ｈ_(ADmax-ADb) ｝ よって、各測定温度レンジ毎に丸め補正項ｈを均等に加
えることにより、最終的な補正温度Ｔの算出式が得られ
る。

【００５７】 Ｔ_0R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_0R×１０＋（ＡＤ_a −Ｈ_(ADmax-ADa) −Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×１）−2/4 ・h −ＡＤ−Ｈ_(AD-ADmin) （14） Ｔ_1R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_1R×１０＋（ＡＤ_a −Ｈ_(ADmax-ADa) ）−1/4 ・h −ＡＤ−Ｈ_(AD-ADmin) （15） Ｔ_2R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_2R×１０＋ＡＤ_a −ＡＤ＋Ｈ_(ADa-AD) （16） Ｔ_3R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_3R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ）＋1/4 ・h −ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD) （17） Ｔ_4R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_4R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×１）＋2/4 ・h −ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD) （18） Ｔ_5R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_5R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×２）＋3/4 ・h −ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD) （19） Ｔ_6R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_6R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×３）＋ｈ −ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD) （20） Ｔ_7R°Ｃレンジ：Ｔ＝Ｔ_7R×１０＋（ＡＤ_a ＋Ｈ_(ADa-ADmin) ＋Ｈ_{(ADmax-ADmin)} ×４）＋5/4 ・h −ＡＤ＋Ｈ_(ADmax-AD) （21） これらの（14）〜（21）式において、補正値Ｈ
_(ADmax-ADa) またはＨ_(ADa-ADmin) 、および、Ｈ
_{(ADmax-ADmin)} は、第１の設定作業におけるＴ_a ＝Ｔ_2R
°ＣでのＡ／Ｄ値（ＡＤ_a ）から計測時のＡ／Ｄ値（Ａ
Ｄ）を読み取った測定温度レンジまでのＡ／Ｄ値距離に
相当する固有の補正値であり、一方、最終項の補正値Ｈ
_(AD-ADmin)、Ｈ_(ADa-AD)、および、Ｈ_(ADmax-AD)は、読
み取った測定温度レンジ内における計測Ａ／Ｄ値（Ａ
Ｄ）までのＡ／Ｄ値距離に相当する変動する補正値であ
る。また、丸め補正項ｈは、第１および第２の設定作業
後に定まる固有の補正値である。

【００５８】したがって、下線部分は第１および第２の
設定作業後は各項とも既知数となるから、事前の補正演
算により定数としてメモリ１３に記憶しておくことがで
き、計測時の補正温度Ｔの算出は残り３項による単純な
加減算でよく、容易に補正が可能となる。

【００５９】このようにして、流入側および流出側の補
正温度Ｔを算出し、これらの差を求めることにより、流
入側感温部２４に使用される半導体温度センサ１、およ
び、流出側感温部２５に使用される半導体温度センサ２
の温度対出力電圧特性のばらつき（オフセット誤差およ
び温度係数誤差）に影響されない正確な温度差を検出す
ることができ、このデータを元に流量測定部（図９の２
６）からの流量パルス重みに相当する熱量素数を乗算回
路１５で求め、これを積算回路１６により加算していく
ことで熱負荷（図９の２２）において使用される熱量が
積算されるので、積算熱量計にとって最も重要な計測要
素である温度差を誤って検出することが防止される。

【００６０】したがって、半導体温度センサを用いた従
来の積算熱量計に不可欠であったハードウエアのパラメ
ータ調整に必要な回路が不要となり、製造コストの削減
が可能となると共に、出荷時の調整作業が簡略化され、
また、設置現場における交換・補正作業が可能となる。

【００６１】さらに、積算熱量計は流入側および流出側
の相対温度差が重要な計測要素であるため、以上の補正
方法において必要となる第１および第２の設定温度での
設定作業における絶対温度管理に特別の高精度を必要と
せず、このための設備も簡略化される。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の本
発明によれば、記憶手段により記憶されたＡ／Ｄ値と計
測時のＡ／Ｄ値の差を求めることにより、オフセット誤
差を相殺するようにしていて、従来の温度補正のための
ハードウエアにおけるパラメータ調整に要する回路、実
装部品が不要となるので、使用される温度センサの順電
圧オフセットのみにばらつきがある場合に、コストを削
減することができる。また、設置現場において温度セン
サを交換する場合、流入および流出側の両温度センサを
同一の設定温度状態に置く作業が可能ならば、この設定
温度管理は高精度のものを必要としないので、設置現場
における温度センサの交換を容易に行うことができる。

【００６３】請求項２記載の本発明によれば、両温度セ
ンサを或る第２の設定温度状態に置いた時の該両温度セ
ンサからの検出温度信号のＡ／Ｄ値と第１の設定温度状
態でのＡ／Ｄ値の差から温度係数誤差を求め、該差から
温度係数誤差用の補正値を求めるようにしていて、従来
の温度補正のためのハードウエアにおけるパラメータ調
整に要する回路、実装部品が不要となるので、使用され
る温度センサの順電圧オフセットおよび温度係数にばら
つきがある場合に、コストを削減することができる。ま
た、設置現場において温度センサを交換する場合、流入
および流出側の両温度センサを同一の第１および第２の
設定温度状態に置く設定作業が可能ならば、この設定温
度管理は高精度のものを必要としないので、設置現場に
おける温度センサの交換を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である、積算熱量計の回路図
である。

【図２】半導体温度センサの温度対順電圧特性のばらつ
き（オフセット誤差）を示す図である。

【図３】各測定温度レンジにおける温度対Ａ／Ｄ値の対
応のばらつきを示す図である。

【図４】半導体温度センサの温度対順電圧特性のばらつ
き（温度係数誤差）を示す図である。

【図５】オフセット誤差のみを有する半導体温度センサ
における第１の設定時と計測時のＡ／Ｄ値の関係を示す
図である。

【図６】オフセット誤差のみを有する半導体温度センサ
における第１の設定時の具体的なＡ／Ｄ値を示す図であ
る。

【図７】オフセット誤差および温度係数誤差を有する半
導体温度センサにおける第１および第２の設定時のＡ／
Ｄ値と温度係数誤差の関係を示す図である。

【図８】本発明の一実施例において、補正演算で用いる
補正値テーブルを示す図である。

【図９】積算熱量計を含む一般的な熱負荷系の概要を示
す図である。

【符号の説明】

１ 半導体温度センサ ２ 半導体温度センサ ３ 抵抗 ４ マイクロコンピュータ ５ トランジスタ ６ トランジスタ ７ 差動増幅器 ８ 可変抵抗 ９ 等分割抵抗 １０ マルチプレクサ １１ Ａ／Ｄ変換器 １２ 補正演算回路 １３ メモリ １４ オフセツト抵抗 １５ 乗算回路 １６ 積算回路 １７ 増幅抵抗 ２１ 入力配管 ２２ 熱負荷 ２３ 出力配管 ２４ 流入側感温部 ２５ 流出側感温部 ２６ 流量測定部 ２７ 積算熱量計 ＡＤ 計測Ａ／Ｄ値 ＡＤ_a 第１の設定温度における読み取りＡ／Ｄ値 ＡＤ_b 第２の設定温度における読み取りＡ／Ｄ値 ＡＤ_max 読み取り最大Ａ／Ｄ値 ＡＤ_min 読み取り最小Ａ／Ｄ値 ＡＤ_X 基準半導体温度センサの温度Ｔ_X におけるＡ／
Ｄ値 ＡＤ_S 温度係数誤差がない場合の第２の設定温度にお
けるＡ／Ｄ値 Ｄ 第１および第２の設定温度における読み取りＡ／Ｄ
値の差 ｅ 温度係数誤差率 Ｈ 補正値 ｈ 丸め補正値 Ｔ 補正温度 Ｔ_X 任意の温度 Ｔ_0R, Ｔ_1R, Ｔ_2R, Ｔ_3R, Ｔ_4R, Ｔ_5R, Ｔ_6R, Ｔ_7R, Ｔ
_nR 測定温度レンジ Ｔ_a 第１の設定温度 Ｔ_b 第２の設定温度 Ｔ_SP １測定レンジの温度 Ｖ 一定電圧 α 順電圧オフセット誤差 β 温度係数誤差

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線的な温度対出力電圧特性を有する温
   度センサを熱負荷系に供給される熱媒体の流入側および
   流出側に配置した感温手段と、前記温度センサによる検
   出温度信号のレベルに応じた測定温度レンジを選択する
   レンジ選択手段と、選択された測定温度レンジに応じた
   前記検出温度信号の増幅を行う増幅手段と、該増幅手段
   の出力であるアナログ信号をディジタル信号に変換する
   Ａ／Ｄ変換手段と、流入側および流出側の前記両温度セ
   ンサを選択された測定温度レンジ内の或る設定温度状態
   に置いた時の該両温度センサからの検出温度信号のＡ／
   Ｄ値をそれぞれ記憶する記憶手段と、計測時において、
   前記記憶手段により記憶されたＡ／Ｄ値と計測時のＡ／
   Ｄ値の差を求めることにより、オフセット誤差を補正し
   た流入側および流出側の温度をそれぞれ演算し、流入流
   出間の温度差を算出する演算手段とを備えた積算熱量
   計。
2. 【請求項２】 直線的な温度対出力電圧特性を有する温
   度センサを熱負荷系に供給される熱媒体の流入側および
   流出側に配置した感温手段と、前記温度センサによる検
   出温度信号のレベルに応じた測定温度レンジを選択する
   レンジ選択手段と、選択された測定温度レンジに応じた
   前記検出温度信号の増幅を行う増幅手段と、該増幅手段
   の出力であるアナログ信号をディジタル信号に変換する
   Ａ／Ｄ変換手段と、流入側および流出側の前記両温度セ
   ンサを選択された測定温度レンジ内の或る第１の設定温
   度状態に置いた時の該両温度センサからの検出温度信号
   のＡ／Ｄ値をそれぞれ記憶すると共に、前記両温度セン
   サを或る第２の設定温度状態に置いた時の該両温度セン
   サからの検出温度信号のＡ／Ｄ値と前記第１の設定温度
   状態でのＡ／Ｄ値の差から求められた温度係数誤差用の
   補正値を記憶する記憶手段と、計測時において、記憶さ
   れた前記第１の設定温度状態でのＡ／Ｄ値と計測時のＡ
   ／Ｄ値の差を求めることによりオフセット誤差を補正
   し、記憶された前記温度係数誤差用の補正値により温度
   誤差係数を補正して、流入側および流出側の温度をそれ
   ぞれ演算し、流入流出間の温度差を算出する演算手段と
   を備えた積算熱量計。