JPH0743623Y2 - 熱電対型温度測定器の温度補償装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は熱電対型温度測定器の温度補償装置に係り、例
えばプラスチック成形装置や半導体拡散炉等の温度測定
に用いられる熱電対型温度測定器における温度補償装置
の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、熱電対を用いた温度測定器としては、第７図に示
すように、筒型ケース１の底部３に複数の外部接続用接
続端子５を配設し、ケース１の前面開口部Ａ側から回路
基板７を挿入し、接続端子５からケース１内へ延びるば
ね接片（図示せず）を、回路基板７の先端部に形成した
接続電極９に圧接するようにして回路基板７を挾持させ
る所謂プラグイン構成とする一方、異種の金属素線11
a、11bの一端を互いに接続して保持管11c内に収納した
熱電対11のそれら金属素線11a、11bの他端を座金13で抑
えるようにねじ15で特定の接続端子（冷接点）５に接続
した構成を有していた。

このような温度測定器では、第８図の概略図で示すよう
に、熱電対11における温度測定対象16の測定温度をTxと
し、熱電対11の接続される接続端子５における温度をTc
jとした場合、熱電対11の実際の入力電圧ｅ（熱電対の
起電力）は温度TxとTcjの関数すなわちｅ（Tx、Tcj）で
示され、近似的にはｅ≒α×（Tx−Tcj）で示される。
なお、符号αは熱電対11の種類によって決まる係数であ
る。

従って、温度測定対象16の実際の温度は入力電圧ｅを温
度Tcjで補償した値より算出されるから、熱電対11によ
る温度測定対象16の温度測定のみならず、接続端子５付
近の温度測定も正確に行う必要がある。

そこで、熱電対型温度測定器では、やはり第７図に示す
ように、回路基板７の先端から突出する突出片17の先端
部に例えば抵抗体からなる補償温度測定素子19を取付
け、接続端子５近傍に形成した挿入孔21にその突出片17
を遊びを持って挿入し、回路基板７に形成された温度測
定回路（図示せず）によって測定温度を算出するよう
に、温度補償装置を具備している。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような構成の温度補償温度では、補
償温度測定素子19による測定温度をTcとした場合、温度
Tcが温度Tcjに等しいことが理想的であるが、一般的に
温度Tcは温度Tcjと異なる値となる。

すなわち、熱電対11の接続される接続端子５はケース１
に、補償温度測定素子19はそのケース１内に収納される
回路基板７に配置されているうえ、回路基板７を容易に
ケース１内に収納できるよう挿入孔21は回路基板７の突
出片17よりも大きく形成されて空隙が介在しており、温
度Tcを温度Tcjに一致させることが困難である。

また、ケース１内には種々の電子部品の搭載された回路
基板が配置されるし、場合によっては電源回路も配置さ
れるから、それら電子部品や電源回路が発熱要因となっ
て動作開始から経時的にケース１内の温度が上昇し、こ
の温度変化が影響して補償温度測定素子19からの温度補
償信号も過渡的に応答性が劣る難点がある。

本考案はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、ケースに配置され熱電対の接続される接続端
子の温度に極めて近い温度を補償温度測定素子によって
正確かつ迅速に測定可能な熱電対型温度測定器の温度補
償装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本考案は、温度測定信
号を出力する熱電対が外部接続される接続端子をケース
の端面に設け、温度補償信号とその接続端子からの温度
測定信号に基づき測定温度を算出する温度測定回路を有
する回路基板をそのケース内に収納し、そのケースにお
けるその接続端子近傍に挿入孔を形成し、その接続端子
近傍の温度に応じた上記温度補償信号を出力する補償温
度測定素子をその挿入孔に挿入されるようにして回路基
板の端部から突設し、その補償温度測定素子には上記挿
入孔の内壁に弾性的に当接したばね接触片をはめて構成
されている。

また、本考案では、その回路基板からの補償温度測定素
子の突出方向を開放するようにして上記ばね接触片をは
めて構成可能である。

〔作用〕

このような手段を備えた本考案では、補償温度測定素子
にはめられたばね接触片が、接続端子近傍のケースに設
けた挿入孔の内壁に弾性的に当接しているから、補償温
度測定素子とケース間の熱的結合状態が形成され、熱電
対の接続された接続端子付近のケース温度が補償温度測
定素子に効率良く伝達される。

そのため、ケース内に収納された回路基板では、その補
償温度測定素子からの温度補償信号と熱電対からの温度
測定信号に基づいて測定温度が正確に補償算出される。

そして、その補償温度測定素子の突出方向を開放するよ
うにして上記ばね接触片をはめた構成では、補償温度測
定素子が接続端子と同様に外気で放熱され易くなる。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を図面を参照して説明する。なお、
従来例と共通する部分には同一の符号を付す。

第１図および第２図は本考案に係る温度補償装置の一実
施例を示す断面図および正面図（製品としては背面図）
である。

図において、ポリカーボネート樹脂やABS樹脂等を筒型
に成形加工してなるケース１は開口部Ａの側部に係止フ
ランジ23を有し、射出成形機、試験装置等（図示せず）
の前面パネル25に形成された挿通孔27に前面側から底部
３を先にして挿通され、係止フランジ23の裏面を前面パ
ネル25に当接させるようにして適当な固定手段（図示せ
ず）によって固定れるようになっている。

ケース１の底部３には貫通孔（第１図および第２図では
図示しない）が縦横に複数個配列されており、底部３の
外側において隣合う貫通孔間にはフィン27が横方向に一
体的に突設されている。第２図中符号29は通風孔であ
る。

ケース１の貫通孔31には、第３図および第４図に示すよ
うに、導電片をコ字状に屈曲させた第１および第２の電
極板33、35が先端をケース１内へ突出するようにしては
め込まれ、これら第１および第２の電極板33、35は互い
に重ねられ貫通孔31の内壁の突起37を把持するようにし
て固定されている。

第１の電極板33上に重ねられた第２の電極板35は、第４
図のように第１の電極板33より大きく形成され、一端が
ケース１の側壁内側や底部３の内壁から突出する仕切板
39に沿ってＬ字型に屈曲するとともにその先端が内側に
湾曲するように折り返されてばね接片41となっており、
このばね接片41と第１の電極板33の先端片間に後述する
回路基板７がはまって接続電極９にばね接片41が圧接す
るようになっている。

回路基板７と直交する仕切板39には、その回路基板７が
はまるスリット43が形成されており、回路基板７が保持
される。

第１および第２の電極板33、35には、底部３の外側から
ねじ15が座金13を介してねじ込まれており、接続端子５
が形成されている。

第１図に戻って、白金−白金ロジウム等の公知の異種金
属素線11a、11bどうしの一端を互いに接続して保持管11
c内に収納してなる熱電対11は、それら金属素線11a、11
bの他端を複数の特定の接続端子５に接続されており、
底部３において特定の接続端子５の間にはケース１の内
外を貫通する挿入孔21が形成されている。

従来公知の温度測定回路（図示せず）を形成した回路基
板７は、ケース１の開口部Ａ側からケース１内壁の保持
溝1aにはめるようにして挿入され、回路基板７の先端部
が仕切板39のスリット43にはまるとともにばね接片41と
第１の電極板33の先端片間に挟持されるようにしてケー
ス１に保持されている。すなわち、プラグイン構成とな
っている。第１図中符号44は回路基板７を有しケース１
内に収納される内器の前面部である。

回路基板７の先端部には、温度測定回路その他の回路に
延びる複数の接続電極９が形成されており、ばね接片41
に接続可能になっている。

回路基板７の先端部から挿入孔21の内径より細い突出片
17が突出しており、この突出片17先端部には白金抵抗体
をブロック状にパッケージ成形した補償温度測定素子10
が固定されて温度測定回路に接続されている。

この補償温度測定素子19としては温度変化を電気信号の
変化に変換する素子であればよく、白金抵抗体以外に従
来公知のサーミスタ素子、ダイオード、IC等が利用でき
る。

補償温度測定素子19にはばね接触片45がはめられてい
る。このばね接触片45は、第５図に示すように、例えば
ばね用リン青銅、ベリリウム銅等の弾力性に富み熱伝導
率の良好な金属細片をコ字状に屈曲させた把持部45a
と、この把持部45aの両先端から外側に一体的に折り返
すように湾曲させた当接部45bを有しており、補償温度
測定素子19に把持部45aが回路基板７と略並行な方向か
らはめられている。

なお、ばね接触片45には取付け脚45cが垂下するように
形成され、ばね接触片45は突出片17の先端に向けて開口
するように補償温度測定素子19にはめられており、突出
片17に形成した取付け孔47に取付け脚45cを挿入して突
出片17の反対面側で回路に半田付けして固定されてい
る。

そして、補償温度測定素子19にはめられたばね接触片45
の両当接部45bが挿入孔21の内壁を面接触するように圧
接するとともに、補償温度測定素子19が挿入孔21に圧入
するようにしてケース１に挿入保持されている。

このような構成の温度補償装置では、熱電対11の接続さ
れた接続端子５近傍に形成された挿入孔21の内壁には、
補償温度測定素子19にはめたばね接触片45の当接部45b
が面接触状態で直接圧接しているから、ケース１の底部
３と補償温度測定素子19間の熱結合状態が形成される。

従って、接続端子５部分と補償温度測定素子19間では熱
がケース１の底部３とばね接触片45を介して互いに伝導
され、補償温度測定素子19が接続端子５部分の温度に極
めて近い温度で温度測定可能となる。

本考案者の実験では、接続端子５から数mm程度離れた挿
入孔21にばね接触片45を圧入して補償温度を測定した場
合、接続端子５における温度との温度差が±0.2℃程度
になり、第７図に示す従来構成では±２〜３℃程度であ
ったものが大幅に改善され、接続端子５部分の温度に極
めて近似した補償温度が得られた。

しかも、ばね接触片45が突出片17の先端方向、すなわち
ケース１の外側に開口するように補償温度測定素子19に
はめられているので、補償温度測定素子19が接続端子５
と同様に外気によって放熱作用を受け易くなるから、ケ
ース１内の温度変化が補償温度測定素子19に影響し難く
なり、過渡的な測定応答性が良好である。

また、本考案では、第５図に示すように、突出片17に熱
伝導の良好でないパッキン板をはめてその突出片17の付
根に位置させると、ケース１内の温度が補償温度測定素
子19に伝わり難くなり、接続端子５の温度を正確かつ良
好な応答性で測定できる。

本考案におけるばね接触片45の形状は上述した構成に限
定されるものではなく、例えば第６図に示すようなばね
接触片51も実施可能である。このばね接触片51は、金属
製の細片を箱型に屈曲させた把持部51aと、この把持部5
1aの両先端から外側に折り返すように湾曲させた当接部
51bと、これから垂下させた取付け脚51cを有して形成さ
れており、ばね接触片45と同様に補償温度測定素子19に
はめるとともに突出片17に固定して使用される。

なお、突出片17には取付け脚51cに合わせた取付け孔が
形成される。

もっとも、この構成のばね接触片51では、補償温度測定
素子19を囲むようにはめて固定されており、第５図のば
ね接触片45のように補償温度測定素子19が接続端子５と
同様に外気によって放熱作用を受け難いから、第５図の
構成のばね接触片45が好ましい。

さらに、本考案におけるばね接触片は、カップ状にして
挿入孔の内壁に当接する形状に形成され、補償温度測定
素子19に上側から冠着されるようなものであってもよ
く、当接部は折り返し片である必要はない。

なお、本考案は、上述したようにケース１内に回路基板
７を挿入するプラグイン構成に限定されないが、ケース
１の底部３に形成した接続端子に接触するようにして回
路基板７を挿入して接続するプラグイン構成において特
に有用である。

また、補償温度測定素子19は回路基板７から突出するよ
うに配置されていればよく、必ずしも突出片17は必要な
いし、突出片17を用いる構成においても回路基板７から
一体的に突設させる構成に限らず、スペースの関係から
補償温度測定素子19を取付けた補償基板を回路基板７に
取付けることも可能である。

ところで、上述した各説明では、予めばね接触片をはめ
た補償温度測定素子を挿入孔へ圧入する構成であった
が、本考案では予め挿入孔に圧入されたばね接触片に補
償温度測定素子をはめる構成であっても可能である。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案は、補償温度測定素子にばね
接触片がはめられるとともに、熱電対の接続される接続
端子近傍に形成された挿入孔の内壁にそのばね接触片を
弾性的に当接させるようにして回路基板をケース内に収
納したから、熱電対の接続される接続端子付近のケース
温度が補償温度測定素子に効率良く伝達され、補償温度
測定素子とケース間の熱的結合状態が形成される。

そのため、補償温度測定素子からは熱電対の接続される
接続端子の温度に極めて近い補償温度信号が出力され、
温度測定の応答性が良好で正確な温度補償ができる。

そして、その補償温度測定素子の突出方向を開放するよ
うにして上記ばね接触片をはめた構成では、補償温度測
定素子が放熱され易くてケース内部の温度に影響され難
いから、より安定しかつ過渡的な応答性が一層良好とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る温度補償装置の一実施例を示す側
面図（一部破断および断面で示す）、第２図は第１図の
温度補償装置の正面図（製品としては背面）、第３図は
本考案の要部を示す部分断面図（第２図中のIII-III間
断面）、第４図は本考案の要部を示す部分断面図（第２
図中のIV-IV間断面）、第５図は第１図中の補償温度測
定素子とばね接触片付近を示す部分分解斜視図、第６図
はばね接触片の他の例を示す斜視図、第７図は従来の温
度補償装置を示す側面図（一部破断および断面で示
す）、第８図は温度補償を説明するための概略図であ
る。 １……ケース ３……底部 ５……接続端子 ７……回路基板 ９……接続電極 11……熱電対 11a、11b……金属素線 13……座金 15……ねじ 17……突出片 19……補償温度測定素子 21……挿入孔 31……貫通孔 33、35……第１および第２の電極板 41……ばね接片 45、51……ばね接触片

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】温度測定信号を出力する熱電対が外部接続
   される接続端子の配置されたケースと、 このケース内に収納され温度補償信号と前記接続端子か
   らの前記温度測定信号に基づき測定温度を算出する温度
   測定回路の形成された回路基板と、 前記ケースにおける前記接続端子の近傍に形成された挿
   入孔に挿入されるようにして前記回路基板の端部から突
   設され、前記接続端子近傍の温度に応じた前記温度補償
   信号を出力する補償温度測定素子と、 この補償温度測定素子にはめられるとともに前記挿入孔
   の内壁に弾性的に当接したばね接触片と、 を具備する熱電対型温度測定器の温度補償装置。
2. 【請求項２】前記ばね接触片は、前記補償温度測定素子
   の突出方向を開放するようにしてはめられてなる請求項
   １記載の熱電対型温度測定器の温度補償装置。