WO2023248629A1 - 温度測定システム - Google Patents

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WO2023248629A1
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temperature
resistance value
thermistor
measurement system
analyzer
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文雄 西野
充宏 桶谷
Original Assignee
立山科学株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01K3/02—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values
    • G01K3/06—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values in respect of space
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G—PHYSICS
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    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit

Definitions

  • the present invention relates to a temperature measurement system that measures the temperature at a measurement point in an indoor space, and particularly relates to a temperature measurement system that uses a thermistor as a temperature sensing element.
  • Thermistors and platinum resistance thermometers are widely used as temperature sensing elements for temperature measurement.
  • a thermistor has the advantage that even small temperature changes can be detected with high sensitivity because the amount of change in resistance value with respect to temperature changes is relatively large compared to a platinum resistance temperature sensor.
  • Thermistors are also attractive because they are much cheaper.
  • a thermistor is installed at a measurement point and the temperature at the measurement point is detected by a four-terminal method, as disclosed in FIG. 6 of Patent Document 1, for example.
  • a pair of lead wires 23a and 23b are connected to a constant current generator to flow a constant current, and the voltage generated across the thermistor 21 (voltage corresponding to the resistance value of the thermistor 21) is transferred to the lead wire 23c. , 23d, the signal is input to the high impedance amplifier 25 and detected.
  • the four-terminal method has the advantage that the influence of the resistance value of the lead wires 23a, 23b located in series with the thermistor 21 is canceled, and even if the lead wires 23a, 23b become somewhat long, it does not become a cause of error.
  • FIG. 3 of Patent Document 1 describes a system in which a thermistor is installed at a measurement point and the temperature of the measurement point is detected by a simple two-terminal method.
  • This system is characterized in that it has a pair of lead wires 2 that supply a specified voltage and current to a thermistor 1, and that the material of the lead wires 2 is silicon carbide ceramic. Since silicon carbide ceramic is a material whose resistance value is extremely stable against temperature changes, the lead wire 2 arranged in series with the thermistor 1 can be simply regarded as a fixed resistance. Therefore, the influence of the lead wire 2 can be easily and accurately eliminated, and highly accurate temperature measurement is possible even with the normal two-terminal method.
  • an air conditioning system is operated to maintain a constant average temperature in the indoor space.
  • structures such as racks containing pharmaceuticals are installed in indoor spaces, and these structures may block the airflow from the air conditioning system, or the heat capacity of each structure (or each part of the structure) may be It may be large or small. Therefore, it is difficult to make the temperature distribution in the indoor space completely uniform. Therefore, it is important to measure the temperature at multiple measurement points in the indoor space and understand the temperature distribution.
  • the length of the wiring cable that connects each thermistor to an analyzer installed at a specific location can be as long as 5 to 100 meters. There are cases. Furthermore, even if the truck is a refrigerated truck, the wiring cable that connects the thermistor placed at a measurement point inside the cargo compartment and the analyzer installed outside the cargo compartment may be 5 to 20 meters long. be.
  • the four-terminal temperature measurement system described in FIG. 6 of Patent Document 1 can cancel the influence of the resistance value of the wiring cable (lead wires 23a, 23b), so even if the wiring cable becomes long, it does not pose a big problem. .
  • This also applies to the three-terminal temperature measurement system.
  • temperature measurement systems using the four-terminal method or the three-terminal method require a multicore cable with three or more conductors as a wiring cable, and the analyzer is also complex, combining a constant current generator and a high impedance amplifier. It becomes a composition. Therefore, the temperature measurement system using the four-terminal method or the three-terminal method becomes a very expensive system as a whole.
  • the two-terminal temperature measurement system described in FIG. 3 of Patent Document 1 can, in principle, eliminate the influence of the resistance value of the wiring cable even if the wiring cable (lead wire 2) becomes long. Can be done.
  • cables made of special materials such as silicon carbide ceramic are difficult to use due to cost and availability.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned background art, and an object of the present invention is to provide a temperature measurement system that can detect the temperature at a measurement point with high precision using a two-terminal method, and that can be configured simply and inexpensively. shall be.
  • the present invention is a temperature measurement system that measures the temperature Tx at a measurement point in an indoor space that is managed so that the average temperature Ta is a constant value, A thermistor that is installed at the measurement point and whose resistance value Rx changes according to the temperature Tx, and a continuous function equation in which the temperature T and the combined resistance value R are variables are defined, and the received resistance value signal and the an analyzer that calculates the temperature Tx based on a continuous function equation; and a cable that forms a reciprocating line with two conducting wires, the cable being disposed in the indoor space and connecting a pair of terminals of the thermistor to the analyzer.
  • the continuous function equation is based on the temperature characteristics of the resistance value Rt of the thermistor, which is measured in a tank in which the internal temperature T can be varied to a known value, and the internal temperature T is set to a value equal to the average temperature Ta.
  • the resistance value Rc-a of the distribution cable is determined as the composite resistance value R.
  • the analyzer calculates the temperature T corresponding to the resistance value Rs by substituting the resistance value Rs recognized from the resistance value signal into the composite resistance value R, which is a variable in the continuous function equation.
  • This is a temperature measurement system that calculates the temperature Tx and uses the calculation result as the detected value of the temperature Tx.
  • the analyzer applies a DC voltage to the thermistor and the wiring cable, and detects a current flowing through the thermistor and the wiring cable and a voltage drop occurring in the thermistor and the wiring cable by applying the DC voltage.
  • the resistance value Rs can be recognized by detecting it as the resistance value signal and dividing the voltage drop by the value of the current.
  • the temperature measurement system includes a plurality of sets of the thermistors and the wiring cables, and the analyzer is configured such that the continuous function equation is individually defined for each combination of the thermistors and the wiring cables. be able to. For example, it is used to measure temperature distribution at a plurality of measurement points in the indoor space.
  • the analyzer has a changeover switch that switches connections between the analyzer and the plurality of wiring cables, and is configured to receive the resistance value signal through the changeover switch for each of the wiring cables. It is preferable.
  • the thermistor can be housed in a housing and handled as a temperature measurement probe.
  • the present invention also provides a temperature measurement system that measures the temperature Tx at a measurement point in a predetermined indoor space, A thermistor that is installed at the measurement point and whose resistance value Rx changes according to the temperature Tx, and a continuous function equation in which the temperature T and the combined resistance value R are variables are defined, and the received resistance value signal and the an analyzer that calculates the temperature Tx based on a continuous function equation; and a cable that forms a reciprocating line with two conducting wires, the cable being disposed in the indoor space and connecting the pair of terminals of the thermistor to the analyzer.
  • the continuous function equation is based on the temperature characteristics of the resistance value Rt of the thermistor measured in a tank where the internal temperature T can be varied to a known value, and the temperature characteristic of the resistance value Rt of the thermistor measured in a tank where the internal temperature T can be varied to a known value.
  • the analyzer calculates the temperature T corresponding to the resistance value Rs by substituting the resistance value Rs recognized from the resistance value signal into the composite resistance value R, which is a variable in the continuous function equation. This is a temperature measurement system that calculates the temperature Tx and uses the calculation result as the detected value of the temperature Tx.
  • the analyzer applies a DC voltage to the thermistor and the wiring cable, and detects a current flowing through the thermistor and the wiring cable and a voltage drop occurring in the thermistor and the wiring cable by applying the DC voltage.
  • the resistance value Rs can be recognized by detecting it as the resistance value signal and dividing the voltage drop by the value of the current.
  • the temperature measurement system includes a plurality of sets of the thermistors and the wiring cables, and the analyzer is configured such that the continuous function equation is individually defined for each combination of the thermistors and the wiring cables. be able to. For example, it is used to measure temperature distribution at a plurality of measurement points in the indoor space.
  • the analyzer has a changeover switch that switches connections between the analyzer and the plurality of wiring cables, and is configured to receive the resistance value signal through the changeover switch for each of the wiring cables. It is preferable.
  • the thermistor can be housed in a housing and handled as a temperature measurement probe.
  • the temperature measurement system of the present invention can easily and accurately identify the temperature at a measurement point even if the resistance signal received by the analyzer includes information on the resistance value of the wiring cable. Furthermore, since the detection method is a two-terminal method, the system can be constructed simply and at low cost.
  • FIG. 1 is a front view (a) and an AA sectional view (b) showing the interior of a warehouse in which an embodiment of the temperature measurement system of the present invention is installed.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a temperature measurement system according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a continuous function equation [continuous function equation corresponding to the first situation] defined in the analyzer shown in FIG. 2;
  • FIG. 3 is a diagram showing another example of the continuous function formula defined in the analyzer shown in FIG. 2 [continuous function formula corresponding to the second situation].
  • the temperature measurement system 10 of this embodiment is installed in a warehouse 12 for storing goods, as shown in FIGS. 1A and 1B, and is used for temperature mapping of a large indoor space 14.
  • n (n: natural number) racks 16(1) to 16(n) containing various articles are installed at appropriate positions.
  • n is plural in this embodiment.
  • any one of the n racks will be referred to as a rack 16(k) (k: natural number).
  • one measurement point 18(k) is set for the rack 16(k), and the temperature measurement system 10 measures the temperature Tx(k) of n measurement points 18(k). Measure.
  • the measurement point 18(k) is, for example, the temperature of the air near the rack 16(k).
  • the temperature measurement system 10 includes n thermistors 20(k), one analyzer 22, and n distribution cables 24(k).
  • the thermistor 20(k) is an element that is installed at the measurement point 18(k) and whose resistance value Rx(k) changes depending on the temperature Tx(k).
  • the thermistor 20(k) is often housed in the housing 26a(k) and handled as a temperature measuring probe 26(k), but it can also be handled alone.
  • a predetermined continuous function equation KS(k) is defined in advance, and upon receiving the resistance value signal TKS(k), the analyzer 22 calculates the resistance value signal TKS(k) based on the resistance value signal TKS(k) and the continuous function equation KS(k). , calculate the temperature Tx(k). The details will be explained later.
  • the distribution cable 24(k) is a cable that forms a reciprocating line with two conducting wires, and is arranged in the indoor space 14 to connect a pair of terminals of the thermistor 20(k) and a pair of receiving terminals 22a of the analyzer 22. (k) and outputs a resistance value signal TKS(k) toward the receiving terminal 22a(k).
  • the analyzer 22 includes a resistance value signal detection section 22b, a calculation section 22c, and a changeover switch 22d.
  • the resistance value detection unit 22b applies a DC voltage Vref to the thermistor 20(k) and the wiring cable 24(k) through the changeover switch 22d, and applies the DC voltage Vref to the thermistor 20(k) and the wiring cable 24(k). ) and the voltage drop Vs(k) occurring in the thermistor 20(k) and the wiring cable 24(k). That is, the resistance value signal TKS(k) received by the analyzer 22 is the current Is(k) and the voltage drop Vs(k).
  • Continuous function expressions KS(1) to KS(n) corresponding to the measurement points 18(1) to 18(n), respectively, are defined in the calculation unit 22c.
  • the calculation unit 22c receives the resistance value signal TKS(k) for the measurement point 18(k), it recognizes the resistance value Rs(k) by dividing the voltage drop Vs(k) by the current Is(k). . Then, by substituting the recognized resistance value Rs(k) into the composite resistance value R, which is a variable in the continuous function formula KS(k), the temperature T corresponding to the resistance value Rs(k) is calculated, The calculation result is output as the detected value of temperature Tx(k).
  • the continuous function formula KS(k) will be explained.
  • the content of the continuous function equation KS(k) is determined according to the situation of the indoor space 14 of the warehouse 12.
  • two examples assumed as the situation of the indoor space 14 and a method for deriving the continuous function formula KS(k) suitable for each situation will be explained in order.
  • the first situation is a state where the average temperature Ta of the indoor space 14 is well controlled so as to be constant, and the temperature measurement system 10 is installed in the indoor space 14.
  • This is a situation in which the temperature Ty(k) of the distribution cable 24(k) can be considered to be maintained at approximately the average temperature Ta.
  • such a situation occurs when a small number of racks 16(k) are distributed in the indoor space 14 and the wiring cables 24(k) are installed in wide passages or spaces between the racks.
  • the continuous function formula KS(k) may be derived using the procedure shown in FIG. 3.
  • the resistance value Rt(k) of the thermistor 20(k) changes by discretely changing the temperature T in an experimental constant temperature bath 28 (a bath where the internal temperature T can be varied to a known value).
  • the resistance value Rc-a(k) of the distribution cable 24(k) as a reciprocating line is measured in the constant temperature bath 28 in which the internal temperature T is set to a value equal to the average temperature Ta.
  • the sum of the resistance values Rc-a uniformly added to each resistance value Rt(k) is defined as the composite resistance value R, and the continuous function formula KS ( k) is derived and stored in the calculation unit 22c.
  • the calculation unit 22c uses the continuous function equation KS(k) corresponding to the measurement point 18(k). For example, when measuring the temperature Tx(1) at the measurement point 18(1), the continuous function equation KS(1) corresponding to the measurement point 18(1) is used.
  • the current Is(k) and the voltage drop Vs(k), which are the resistance value signal TKS(k), are obtained from the resistance value detection section 22b, and the voltage drop Vs(k) is divided by the current Is(k).
  • recognizes a resistance value Rs(k) which is a combination of the resistance value Rt(k) of the thermistor 20(k) and the resistance value Rc(k) of the wiring cable 24(k).
  • the recognized resistance value Rs(k) is substituted into the composite resistance value R, which is a variable in the continuous function formula KS(k), and the temperature T corresponding to the resistance value Rs(k) is calculated.
  • the result is output as the detected value of temperature Tx(k).
  • the temperature Tx(k) at the measurement point 18(k) in the first situation can be detected with extremely high accuracy (for example, with an accuracy of ⁇ 0.01° C.).
  • the continuous function formula KS(k) may be derived using the procedure shown in FIG. 4. First, the temperature T is changed discretely in the thermostatic chamber 28 for experiment, and the resistance value Rt(k) of the thermistor 20(k) and the resistance value as the reciprocating line of the distribution cable 24(k) are changed. Measure the change in Rc(k).
  • the composite resistance value R the sum of the resistance values Rt(k) and Rc(k) measured at the same temperature T is defined as the composite resistance value R, and the relationship between the composite resistance value R and the temperature T is expressed as a continuous
  • a functional formula KS(k) is derived and stored in the calculation unit 22c.
  • the calculation unit 22c calculates the continuous function equation KS(k) corresponding to the measurement point 18(k), as described above. ).
  • the current Is(k) and the voltage drop Vs(k), which are the resistance value signal TKS(k), are obtained from the resistance value detection unit 22b, and the voltage drop Vs(k) is By dividing by the current Is(k), the resistance value Rs(k) which is the combination of the resistance value Rt(k) of the thermistor 20(k) and the resistance value Rc(k) of the wiring cable 24(k) is recognized. do. Then, the recognized resistance value Rs(k) is substituted into the composite resistance value R, which is a variable in the continuous function formula KS(k), and the temperature T corresponding to the resistance value Rs(k) is calculated. The result is taken as the detected value of temperature Tx(k). Thereby, the temperature Tx(k) of the measurement point 18(k) in the second situation can be detected with extremely high accuracy (for example, with an accuracy of ⁇ 0.01° C.).
  • the analyzer 22 has a continuous It should be noted that the function expressions KS(1) to KS(n) are defined individually. Thermistors 20(1) to 20(n) have individual differences in resistance value and temperature coefficient even if they are made by the same manufacturer and have the same model name, and the wiring cables 24(1) to 24(n) are also long. This is because the relationship between the combined resistance value R and the temperature T differs for each combination. Therefore, if there are n combinations of thermistor 20(k) and wiring cable 24(k), a total of n continuous function equations KS(k) are defined. Furthermore, for the same reason, when replacing the deteriorated thermistor 18(k) or wiring cable 24(k), it is preferable to derive the continuous function equation KS(k) again.
  • the temperature measurement system 10 can be easily and highly accurately specified. Furthermore, since the detection method is a two-terminal method, the system can be configured simply and at low cost.
  • the temperature measurement system of the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the temperature measurement system 10 described above is a system used for temperature mapping in the warehouse 12 for storing goods, so the number of measurement points 18(k) is plural.
  • the use of the temperature measurement system of the present invention is not particularly limited, there are cases where one measurement point 18(k) is sufficient, and in that case, the thermistor 20(k) and wiring cable 24(k) are There may be one set, and one type of continuous function equation KS(k) may be defined in the analyzer 22.
  • the substance used as the measurement point may be gas (air) as in the above embodiment, or may be liquid or solid.
  • the internal configuration of the analyzer 22 shown in FIG. 2 shows a preferable example, and can be freely changed within the range that allows the intended operation of the present invention.
  • the analyzer 22 is provided with a changeover switch 22d so that one resistance value signal detection unit 22b can detect n resistance value signals TKS(1) to TKS(n), but n When TKS(1) to TKS(n) is small, the changeover switch 22d can be omitted and the n resistance value signal detection units 22b can individually detect the n resistance value signals TKS(1) to TKS(n).
  • the internal configuration of the resistance value signal detection section 22b is represented by the symbols of an ammeter and a voltmeter, but this is only a schematic diagram showing the functions of the resistance value signal detection section 22b in an easy-to-understand manner. In reality, it is generally configured by combining a current detection circuit, a current-voltage conversion circuit, a voltage detection circuit, a digital processor, etc. Further, the calculation section 22c can also be configured to fit inside the same digital processor.
  • the resistance value signal detection unit 22b applies a DC voltage Vref to the thermistor 20(k) and the wiring cable 24(k), and generates a current Is(k) and a voltage drop Vs(k) as a resistance value signal TKS(k).
  • the configuration is configured to detect.
  • a known DC current Iref is passed through the thermistor 20(k) and the wiring cable 24(k), and the voltage drop Vs(k) is detected as the resistance value signal TKS(k). It may be configured to do so. In this case, a constant current generation circuit that accurately generates the DC current Iref is required.
  • Temperature measurement system 14 Indoor space 18(k) Measurement point 20(k) Thermistor 22 Analyzer 22a(k) Receiving terminal 24(k) Wiring cable Is(k) current Vs(k) Voltage drop KS(k) continuous function formula Rt(k) Resistance value of thermistor Rc(k), Rc-a(k) Resistance value of wiring cable Ta Average temperature of indoor space Tx(k) Temperature at measurement point TKS(k) resistance value signal Rs(k) Resistance value recognized from resistance value signal

Abstract

測定点の温度を２端子法で高精度に検出することができ、シンプル且つ安価に構成できる温度測定システムである。測定点１８(k)の設置されるサーミスタ２０(k)と、連続関数式KS(k)が規定された分析装置２２と、サーミスタ２０(k)と分析装置２とを接続する配線ケーブル２４(k)とを備える。連続関数式KS(k)は、実験用の恒温槽２８の中で測定された、サーミスタ２０(k)の抵抗値Rt(k)の温度特性と、内部の温度Tが平均温度Taと等しい値に設定された恒温槽２８の中で測定された、配線ケーブル２４(k)の往復線路としての抵抗値Rc-a(k)とを基に、抵抗値Rt(k)に抵抗値Rc-a(k)を加算したものを合成抵抗値Rと定義して、当該合成抵抗値Rと温度Tとの関係を数式化したものである。分析装置２２は、受信した抵抗値信号TKS(k)及び連続関数式KS(k)を基に、測定点１８(k)の温度Tx(k)を算出する。

Description

温度測定システム
　本発明は、室内空間の中にある測定点の温度を測定する温度測定システムに関し、特に、感温素子としてサーミスタが使用された温度測定システムに関する。
　温度測定用の感温素子として、サーミスタや白金測温抵抗体が広く使用されている。特に、サーミスタは、白金測温抵抗体と比較すると、温度の変化に対する抵抗値の変化量が相対的に大きいので、小さい温度変化も高感度に検出できるという利点がある。また、サーミスタの方が格段に安価である点も魅力である。
　従来、サーミスタを使用した温度測定システムとして、例えば特許文献１の図６に開示されているように、測定点にサーミスタを設置し、測定点の温度を４端子法で検出するシステムがあった。４端子法では、一対のリード線２３ａ，２３ｂを定電流発生装置に接続して一定電流を流し、サーミスタ２１の両端に発生する電圧（サーミスタ２１の抵抗値に対応した電圧）を、リード線２３ｃ，２３ｄにより高インピーダンスアンプ２５に入力して検出する。４端子法は、サーミスタ２１と直列の位置にあるリード線２３ａ，２３ｂの抵抗値の影響がキャンセルされ、リード線２３ａ，２３ｂが多少長くなっても誤差要因にならないという利点がある。
　また、特許文献１の図３には、測定点にサーミスタを設置し、測定点の温度を簡単な２端子法で検出するシステムが記載されている。このシステムは、サーミスタ１に規定電圧及び電流を供給する一対のリード線２を有し、リード線２の材料を炭化珪素セラミックにしている点に特徴がある。炭化珪素セラミックは、温度変化に対して抵抗値が極めて安定な材料なので、サーミスタ１と直列に配されるリード線２を単純に固定抵抗とみなすことができる。従って、リード線２の影響を容易且つ正確に排除することができ、通常の２端子法でも高精度な温度測定が可能になる。
特開平６－２４９７１６号公報
　近年、医薬品や精密機器等を保管したり輸送したりする時の保管温度・環境温度を厳格に管理することが求められている。そのため、医薬品倉庫やトラックの荷室等の室内空間の温度分布を継続的に測定し管理する温度測定システムが盛んに検討されている。
　例えば、医薬品倉庫は、空調システムを稼働させて室内空間の平均温度が一定に管理される。しかし、室内空間には医薬品を収めたラック等の構造物が設置されており、これらの構造物に空調システムからの送風が遮られたり、構造物毎（又は構造物の部位毎）に熱容量の大小があったりする。従って、室内空間の温度分布を完全に均一にすることは難しい。そこで、室内空間の中にある複数の測定点の温度を測定し、温度分布を把握することが重要になる。
　大型の医薬品倉庫は、室内空間が非常に広いので、互いに離れた複数の測定点にサーミスタを配置しなければならない。従って、個々のサーミスタと特定の場所に設置した分析装置（受信した抵抗値信号を分析して測定点の温度を特定する装置）とを接続する配線ケーブルは、長さが５～１００ｍにもなる場合がある。また、トラックが冷凍車の場合でも、荷室の中の測定点に配置したサーミスタと荷室の外に設置した分析装置とを接続する配線ケーブルは、長さが５～２０ｍにもなる場合がある。
　特許文献１の図６に記載された４端子法の温度測定システムは、配線ケーブル（リード線２３ａ，２３ｂ）の抵抗値の影響をキャンセルできるので、配線ケーブルが長くなっても大きな問題にはならない。これは、３端子法の温度測定システムも同様である。しかし、４端子法や３端子法の温度測定システムは、配線ケーブルとして３つ以上の導線を有した多芯ケーブルが必要になり、分析装置も、定電流発生装置や高インピーダンスアンプを組み合わせた複雑な構成になる。従って、４端子法や３端子法の温度測定システムは、全体として非常に高価なシステムになる。
　また、特許文献１の図３に記載された２端子法の温度測定システムは、配線ケーブル（リード線２）が長くなっても、原理的には、配線ケーブルの抵抗値の影響を排除することができる。しかし、５～１００ｍという長さの配線ケーブルを何本も用意することを考えると、炭化珪素セラミックのような特殊な材料のケーブルは、コストや入手性の面で使用しにくい。
　本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、測定点の温度を２端子法で高精度に検出することができ、シンプル且つ安価に構成できる温度測定システムを提供することを目的とする。
　本発明は、平均温度Taが一定の値になるように管理された室内空間の中にある測定点の温度Txを測定する温度測定システムであって、
　前記測定点に設置され、前記温度Txに応じて自己の抵抗値Rxが変化するサーミスタと、温度Tと合成抵抗値Rとを変数とする連続関数式が規定され、受信した抵抗値信号と前記連続関数式とに基づいて前記温度Txを算出する分析装置と、２つの導線で往復線路を形成するケーブルであって、前記室内空間の中に配設されて前記サーミスタの一対の端子と前記分析装置の一対の受信端子とを接続し、前記受信端子に向けて前記抵抗値信号を出力する配線ケーブルとを備え、
　前記連続関数式は、内部の温度Tを既知の値に可変できる槽の中で測定された、前記サーミスタの抵抗値Rtの温度特性と、内部の温度Tが前記平均温度Taと等しい値に設定された槽の中で測定された、前記配線ケーブルの往復線路としての抵抗値Rc-aとを基に、前記抵抗値Rtに前記抵抗値Rc-aを加算したものを前記合成抵抗値Rと定義して、当該合成抵抗値Rと前記温度Tとの関係を数式化したものであり、
　前記分析装置は、前記連続関数式の中の変数である前記合成抵抗値Rに、前記抵抗値信号から認識された抵抗値Rsを代入することによって、当該抵抗値Rsに対応した前記温度Tを算出し、算出結果を前記温度Txの検出値とする温度測定システムである。
　前記分析装置は、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに直流電圧を印加し、当該直流電圧を印加することによって前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに流れる電流と、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに発生する電圧降下とを前記抵抗値信号として検出し、前記電圧降下を前記電流の値で割り算することによって前記抵抗値Rsを認識する構成にすることができる。
　前記温度測定システムは、複数組の前記サーミスタ及び前記配線ケーブルを備え、前記分析装置には、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルの各組み合わせに対し、前記連続関数式が個別に規定されている構成にすることができる。例えば、前記室内空間の複数の前記測定点の温度分布測定に使用される。この場合、前記分析装置は、前記分析装置と複数の前記配線ケーブルとの間の接続を切り替える切り替えスイッチを有し、前記配線ケーブル毎に、前記切り替えスイッチを通じて前記抵抗値信号を受信する構成にすることが好ましい。
　前記サーミスタは、ハウジングの中に収容されて温度測定用プローブとして取り扱われる構成にすることができる。
　また本発明は、所定の室内空間の中にある測定点の温度Txを測定する温度測定システムであって、
　前記測定点に設置され、前記温度Txに応じて自己の抵抗値Rxが変化するサーミスタと、温度Tと合成抵抗値Rとを変数とする連続関数式が規定され、受信した抵抗値信号と前記連続関数式とに基づいて前記温度Txを算出する分析装置と、２つの導線で往復線路を形成するケーブルであって、前記室内空間の中に配設されて前記サーミスタの一対の端子と前記分析装置の一対の受信端子とを接続し、前記受信端子に向けて前記抵抗値信号を出力する配線ケーブルとを備え、
　前記連続関数式は、内部の温度Tを既知の値に可変できる槽の中で測定された、前記サーミスタの抵抗値Rtの温度特性と、内部の温度Tを既知の値に可変できる槽の中で測定された、前記配線ケーブルの往復線路としての抵抗値Rcの温度特性とを基に、同じ前記温度Tで測定された前記抵抗値Rt，Rc同士を合算したものを前記合成抵抗値Rと定義して、当該合成抵抗値Rと前記温度Tとの関係を数式化したものであり、
　前記分析装置は、前記連続関数式の中の変数である前記合成抵抗値Rに、前記抵抗値信号から認識された抵抗値Rsを代入することによって、当該抵抗値Rsに対応した前記温度Tを算出し、算出結果を前記温度Txの検出値とする温度測定システムである。
　前記分析装置は、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに直流電圧を印加し、当該直流電圧を印加することによって前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに流れる電流と、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに発生する電圧降下とを前記抵抗値信号として検出し、前記電圧降下を前記電流の値で割り算することによって前記抵抗値Rsを認識する構成にすることができる。
　前記温度測定システムは、複数組の前記サーミスタ及び前記配線ケーブルを備え、前記分析装置には、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルの各組み合わせに対し、前記連続関数式が個別に規定されている構成にすることができる。例えば、前記室内空間の複数の前記測定点の温度分布測定に使用される。この場合、前記分析装置は、前記分析装置と複数の前記配線ケーブルとの間の接続を切り替える切り替えスイッチを有し、前記配線ケーブル毎に、前記切り替えスイッチを通じて前記抵抗値信号を受信する構成にすることが好ましい。
　前記サーミスタは、ハウジングの中に収容されて温度測定用プローブとして取り扱われる構成にすることができる。
　本発明の温度計測システムは、分析装置が受信した抵抗値信号に配線ケーブルの抵抗値の情報が含まれていても、測定点の温度を容易且つ高精度に特定することができる。また、検出方法が２端子法なので、システムをシンプル且つ安価に構成することができる。
本発明の温度測定システムの一実施形態が設置された倉庫の内部の様子を示す正面図（ａ）、Ａ－Ａ断面図（ｂ）である。 この実施形態の温度測定システムのシステム構成図である。 図２に示す分析装置に規定される連続関数式の一例［第一の状況に対応した連続関数式］を示す図である。 図２に示す分析装置に規定される連続関数式の他の例［第二の状況に対応した連続関数式］を示す図である。
　以下、本発明の温度測定システムの一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態の温度測定システム１０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、物品保管用の倉庫１２に設置され、広い室内空間１４の温度マッピングに使用される。室内空間１４には、各種の物品を収めたｎ個（ｎ：自然数）のラック１６(1)～１６(n)が、適宜の位置に設置されている。ｎは、この実施形態では複数である。以下、ｎ個のラックの中の任意の１個をラック１６(k)（ｋ：自然数）と称して説明する。
　この倉庫１２では、ラック１６(k)に対して1個の測定点１８(k)が設定されており、温度測定システム１０は、ｎ個の測定点１８(k)の温度Tx(k)を測定する。測定点１８(k)は、例えばラック１６(k)の近傍の空気の温度である。
　次に、温度測定システム１０の構成について、図１、図２に基づいて説明する。温度測定システム１０は、ｎ個のサーミスタ２０(k)、１個の分析装置２２、及びｎ個の配線ケーブル２４(k)で構成される。
　サーミスタ２０(k)は、測定点１８(k)に設置され、温度Tx(k)に応じて自己の抵抗値Rx(k)が変化する素子である。サーミスタ２０(k)は、ハウジング２６ａ(k)の中に収容されて温度測定用プローブ２６(k)として取り扱われる場合が多いが、単体で取り扱うことも可能である。
　分析装置２２は、あらかじめ所定の連続関数式KS(k)が規定され、抵抗値信号TKS(k)を受信すると、その抵抗値信号TKS(k)と連続関数式KS(k)とに基づいて、温度Tx(k)を算出する。詳しくは後で説明する。
　配線ケーブル２４(k)は、２つの導線で往復線路を形成するケーブルであり、室内空間１４の中に配設されてサーミスタ２０(k)の一対の端子と分析装置２２の一対の受信端子２２ａ(k)とを接続し、受信端子２２ａ(k)に向けて抵抗値信号TKS(k)を出力する。
　分析装置２２の内部構成を詳しく説明すると、分析装置２２は、抵抗値信号検出部２２ｂ、演算部２２ｃ及び切り替えスイッチ２２ｄを備えている。
　抵抗値検出部２２ｂは、切り替えスイッチ２２ｄを通じてサーミスタ２０(k)及び配線ケーブル２４(k)に直流電圧Vrefを印加し、直流電圧Vrefを印加することによってサーミスタ２０(k)及び配線ケーブル２４(k)に流れる電流Is(k)と、サーミスタ２０(k)及び配線ケーブル２４(k)に発生する電圧降下Vs(k)とを検出する。つまり、分析装置２２が受信する抵抗値信号TKS(k)は、ここでは電流Is(k)及び電圧降下Vs(k)である。
　演算部２２ｃには、測定点１８(1)～１８(n)に各々対応した連続関数式KS(1)～KS(n)が規定されている。演算部２２ｃは、測定点１８(k)についての抵抗値信号TKS(k)を受信すると、電圧降下Vs(k)を電流Is(k)で割り算することによって抵抗値Rs(k)を認識する。そして、認識された抵抗値Rs(k)を連続関数式KS(k)の中の変数である合成抵抗値Rに代入することによって、抵抗値Rs(k)に対応した温度Tを算出し、算出結果を温度Tx(k)の検出値として出力する。
　次に、連続関数式KS(k)について説明する。連続関数式KS(k)は、倉庫１２の室内空間１４の状況に合わせて内容が決定される。以下、室内空間１４の状況として想定される２つの例（第一及び第二の状況）、及び各状況に適した連続関数式KS(k)の導出方法を順に説明する。
　まず、室内空間１４の第一の状況について説明すると、第一の状況は、室内空間１４の平均温度Taが一定になるように良好に管理され、室内空間１４に温度測定システム１０を設置した状態で、配線ケーブル２４(k)の温度Ty(k)がほぼ平均温度Taに保持されるとみなせる状況である。例えば、室内空間１４に少数のラック１６(k)が分散配置され、ラックとラックの間の広い通路や空間に配線ケーブル２４(k)が設置されている場合、このような状況になる。
　第一の状況が想定される場合、連続関数式KS(k)は、図３に示すような手順で導出するとよい。まず、実験用の恒温槽２８（内部の温度Tを既知の値に可変可能な槽）の中で、温度Tを離散的に変化させてサーミスタ２０(k)の抵抗値Rt(k)の変化を測定する。また、内部の温度Tが平均温度Taと等しい値に設定された恒温槽２８の中で、配線ケーブル２４(k)の往復線路としての抵抗値Rc-a(k)を測定する。
　そして、各抵抗値Rt(k)に一律に抵抗値Rc-aを加算したものを合成抵抗値Rと定義して、合成抵抗値Rと温度Tとの関係を数式化した連続関数式KS(k)を導出し、演算部２２ｃに記憶させる。連続関数式KS(k)は、例えばR＝f(T)やT＝f-1(R）のような形式で表すことができる。
　実際に倉庫１２の中の測定点１８(k)の温度Tx(k)を測定する時、演算部２２ｃは、その測定点１８(k)に対応した連続関数式KS(k)を使用する。例えば、測定点１８(1)の温度Tx(1)を測定する時は、測定点１８(1)に対応した連続関数式KS(1)を使用する。
　まず、抵抗値検出部２２ｂから抵抗値信号TKS(k)である電流Is(k)及び電圧降下Vs(k)を取得し、電圧降下Vs(k)を電流Is(k)で割り算することによって、サーミスタ２０(k)の抵抗値Rt(k)と配線ケーブル２４(k)の抵抗値Rc(k)とが合成された抵抗値Rs(k)を認識する。そして、認識された抵抗値Rs(k)を、連続関数式KS(k)の中の変数である合成抵抗値Rに代入し、抵抗値Rs(k)に対応した温度Tを算出し、算出結果を温度Tx(k)の検出値として出力する。これにより、第一の状況における測定点１８(k)の温度Tx(k)を、極めて高精度に（例えば±0.01℃の精度で）検出することができる。
　次に、室内空間１４の第二の状況について説明すると、第二の状況は、室内空間１４に温度測定システム１０を設置した状態で、配線ケーブル２４(k)の温度Ty(k)が測定点１８(k)の温度Tx(k)とほぼ等しく、温度Ty(k)が温度Tx(k)と一緒に変化するとみなせる状況である。例えば、室内空間１４の温度が十分に管理されておらず変化しやすい場合、このような状況になる。
　第二の状況が想定される場合、連続関数式KS(k)は、図４に示すような手順で導出するとよい。まず、実験用の恒温槽２８の中で、温度Tを離散的に変化させ、サーミスタ２０(k)の抵抗値Rt(k)の変化と、配線ケーブル２４(k)の往復線路としての抵抗値Rc(k)の変化とを測定する。
　そして、同じ温度Tで測定された抵抗値Rt(k)，Rc(k)同士を合算したものを合成抵抗値Rと定義して、合成抵抗値Rと温度Tとの関係を数式化した連続関数式KS(k)を導出し、演算部２２ｃに記憶させる。この場合も、連続関数式KS(k)は、例えばR＝f(T)やT＝f-1(R）のような形式で表すことができる。
　実際に倉庫１２の中の測定点１８(k)の温度Tx(k)を測定する時、演算部２２ｃは、上記のように、その測定点１８(k)に対応した連続関数式KS(k)を使用する。
　演算部２２ｃの動作を改めて説明すると、まず、抵抗値検出部２２ｂから抵抗値信号TKS(k)である電流Is(k)及び電圧降下Vs(k)を取得し、電圧降下Vs(k)を電流Is(k)で割り算することによって、サーミスタ２０(k)の抵抗値Rt(k)と配線ケーブル２４(k)の抵抗値Rc(k)とが合成された抵抗値Rs(k)を認識する。そして、認識された抵抗値Rs(k)を、連続関数式KS(k)の中の変数である合成抵抗値Rに代入し、抵抗値Rs(k)に対応した温度Tを算出し、算出結果を温度Tx(k)の検出値とする。これにより、第二の状況における測定点１８(k)の温度Tx(k)を、極めて高精度に（例えば±0.01℃の精度で）検出することができる。
　なお、第一及び第二の状況に共通する事項として、分析装置２２には、サーミスタ２０(1)～２０(n)及び配線ケーブル２４(1)～２４(n)の各組み合わせに対し、連続関数式KS(1)～KS(n)が個別に規定される点に注意が必要である。サーミスタ２０(1)～２０(n)は、同一メーカの同一型名の素子であっても抵抗値や温度係数に個体差があり、且つ、配線ケーブル２４(1)～２４(n)も長さが互いに異なるため、組み合わせ毎に合成抵抗値Rと温度Tとの関係が違ってくるからである。従って、サーミスタ２０(k)及び配線ケーブル２４(k)の組み合わせがｎ組あれば、合計ｎ個の連続関数式KS(k)が規定されることになる。また、同様の理由で、劣化したサーミスタ１８(k)や配線ケーブル２４(k)を交換する時は、改めて連続関数式KS(k)を導出し直すことが好ましい。
　以上説明したように、温度測定システム１０は、分析装置２２が受信した抵抗値信号TKS(k)に配線ケーブル２４(k)の抵抗値Rc(k)の情報が含まれていても、測定点１８(k)の温度Tx(k)を容易且つ高精度に特定することができる。また、検出方法が２端子法なので、システムをシンプル且つ安価に構成することができる。
　なお、本発明の温度測定システムは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の温度測定システム１０は、物品保管用の倉庫１２内の温度マッピングに使用されるシステムなので、測定点１８(k)の数が複数個である。しかし、本発明の温度測定システムの用途は特に限定されないので、測定点１８(k)の数が１個で足りる場合もあり、その場合は、サーミスタ２０(k)及び配線ケーブル２４(k)を１組とし、分析装置２２に規定する連続関数式KS(k)の種類も１種類とすることができる。また、測定点とされる物質は、上記実施形態のように気体（空気）でもよいし、液体や固体でもよい。
　図２に示す分析装置２２の内部構成は、好ましい一例を示したものであり、本発明の狙いとする動作が可能な範囲で、自由に変更することができる。例えば、分析装置２２は、１個の抵抗値信号検出部２２ｂでｎ個の抵抗値信号TKS(1)～TKS(n)を検出できるようにするために切り替えスイッチ２２ｄを設けているが、ｎが小さい時は、切り替えスイッチ２２ｄを無くし、ｎ個の抵抗値信号検出部２２ｂでｎ個の抵抗値信号TKS(1)～TKS(n)を個別に検出する構成にすることができる。
　また、図２では、抵抗値信号検出部２２ｂの内部構成を電流計及び電圧計の記号で表しているが、これは抵抗値信号検出部２２ｂの機能を分かりやすく示した略図に過ぎない。実際には、電流検出回路、電流―電圧変換回路、電圧検出回路、デジタルプロセッサ等を組み合わせて構成されるのが一般的である。また、演算部２２ｃも、同じデジタルプロセッサの内部に合わせて構成することができる。
　また、抵抗値信号検出部２２ｂは、サーミスタ２０(k)及び配線ケーブル２４(k)に直流電圧Vrefを印加し、抵抗値信号TKS(k)として電流Is(k)及び電圧降下Vs(k)を検出する構成にしている。その他、特許文献１の温度測定システムのように、サーミスタ２０(k)及び配線ケーブル２４(k)に既知の直流電流Irefを流し、抵抗値信号TKS(k)として電圧降下Vs(k)を検出する構成にしてもよい。この場合は、直流電流Irefを精度よく発生させる定電流発生回路が必要になる。
１０　温度測定システム
１４　室内空間
１８(k)　測定点
２０(k)　サーミスタ
２２　分析装置
２２ａ(k)　受信端子
２４(k)　配線ケーブル
Is(k)　電流
Vs(k)　電圧降下
KS(k)　連続関数式
Rt(k)　サーミスタの抵抗値
Rc(k)，Rc-a(k)　配線ケーブルの抵抗値
Ta　室内空間の平均温度
Tx(k)　測定点の温度
TKS(k)　抵抗値信号
Rs(k)　抵抗値信号から認識される抵抗値

Claims (12)

  1. 　平均温度Taが一定の値になるように管理された室内空間の中にある測定点の温度Txを測定する温度測定システムにおいて、
    　前記測定点に設置され、前記温度Txに応じて自己の抵抗値Rxが変化するサーミスタと、温度Tと合成抵抗値Rとを変数とする連続関数式が規定され、受信した抵抗値信号と前記連続関数式とに基づいて前記温度Txを算出する分析装置と、２つの導線で往復線路を形成するケーブルであって、前記室内空間の中に配設されて前記サーミスタの一対の端子と前記分析装置の一対の受信端子とを接続し、前記受信端子に向けて前記抵抗値信号を出力する配線ケーブルとを備え、
    　前記連続関数式は、内部の温度Tを既知の値に可変できる槽の中で測定された、前記サーミスタの抵抗値Rtの温度特性と、内部の温度Tが前記平均温度Taと等しい値に設定された槽の中で測定された、前記配線ケーブルの往復線路としての抵抗値Rc-aとを基に、前記抵抗値Rtに前記抵抗値Rc-aを加算したものを前記合成抵抗値Rと定義して、当該合成抵抗値Rと前記温度Tとの関係を数式化したものであり、
    　前記分析装置は、前記連続関数式の中の変数である前記合成抵抗値Rに、前記抵抗値信号から認識された抵抗値Rsを代入することによって、当該抵抗値Rsに対応した前記温度Tを算出し、算出結果を前記温度Txの検出値とすることを特徴とする温度測定システム。
  2. 　前記分析装置は、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに直流電圧を印加し、当該直流電圧を印加することによって前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに流れる電流と、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに発生する電圧降下とを前記抵抗値信号として検出し、前記電圧降下を前記電流の値で割り算することによって前記抵抗値Rsを認識する請求項１記載の温度測定システム。
  3. 　複数組の前記サーミスタ及び前記配線ケーブルを備え、前記分析装置には、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルの各組み合わせに対し、前記連続関数式が個別に規定されている請求項１記載の温度測定システム。
  4. 　前記室内空間の複数の前記測定点の温度分布測定に使用される請求項３記載の温度測定システム。
  5. 　前記分析装置は、前記分析装置と複数の前記配線ケーブルとの間の接続を切り替える切り替えスイッチを有し、前記配線ケーブル毎に、前記切り替えスイッチを通じて前記抵抗値信号を受信する請求項３記載の温度測定システム。
  6. 　前記サーミスタは、ハウジングの中に収容されて温度測定用プローブとして取り扱われる請求項１記載の温度測定システム。
  7. 　所定の室内空間の中にある測定点の温度Txを測定する温度測定システムにおいて、
    　前記測定点に設置され、前記温度Txに応じて自己の抵抗値Rxが変化するサーミスタと、温度Tと合成抵抗値Rとを変数とする連続関数式が規定され、受信した抵抗値信号と前記連続関数式とに基づいて前記温度Txを算出する分析装置と、２つの導線で往復線路を形成するケーブルであって、前記室内空間の中に配設されて前記サーミスタの一対の端子と前記分析装置の一対の受信端子とを接続し、前記受信端子に向けて前記抵抗値信号を出力する配線ケーブルとを備え、
    　前記連続関数式は、内部の温度Tを既知の値に可変できる槽の中で測定された、前記サーミスタの抵抗値Rtの温度特性と、内部の温度Tを既知の値に可変できる槽の中で測定された、前記配線ケーブルの往復線路としての抵抗値Rcの温度特性とを基に、同じ前記温度Tで測定された前記抵抗値Rt，Rc同士を合算したものを前記合成抵抗値Rと定義して、当該合成抵抗値Rと前記温度Tとの関係を数式化したものであり、
    　前記分析装置は、前記連続関数式の中の変数である前記合成抵抗値Rに、前記抵抗値信号から認識された抵抗値Rsを代入することによって、当該抵抗値Rsに対応した前記温度Tを算出し、算出結果を前記温度Txの検出値とすることを特徴とする温度測定システム。
  8. 　前記分析装置は、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに直流電圧を印加し、当該直流電圧を印加することによって前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに流れる電流と、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルに発生する電圧降下とを前記抵抗値信号として検出し、前記電圧降下を前記電流の値で割り算することによって前記抵抗値Rsを認識する請求項７記載の温度測定システム。
  9. 　複数組の前記サーミスタ及び前記配線ケーブルを備え、前記分析装置には、前記サーミスタ及び前記配線ケーブルの各組み合わせに対し、前記連続関数式が個別に規定されている請求項７記載の温度測定システム。
  10. 　前記室内空間の複数の前記測定点の温度分布測定に使用される請求項９記載の温度測定システム。
  11. 　前記分析装置は、前記分析装置と複数の前記配線ケーブルとの間の接続を切り替える切り替えスイッチを有し、前記配線ケーブル毎に、前記切り替えスイッチを通じて前記抵抗値信号を受信する請求項９記載の温度測定システム。
  12. 　前記サーミスタは、ハウジングの中に収容されて温度測定用プローブとして取り扱われる請求項７記載の温度測定システム。
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