特許 7321524 基準接点補償器および温度計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-28

(45)【発行日】2023-08-07

(54)【発明の名称】基準接点補償器および温度計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01K 7/12 20060101AFI20230731BHJP

【ＦＩ】

G01K7/12 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019212892

(22)【出願日】2019-11-26

(65)【公開番号】P2021085690

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-08-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000117814

【氏名又は名称】安立計器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】高橋 克美

(72)【発明者】

【氏名】高橋 裕亮

【審査官】平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３１５７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－０２９４４０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｋ ７／０２－７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属層、絶縁層、および、導体層からなる基板と、この基板の片面に固定された巻き芯と、前記導体層に接続された金属線が前記巻き芯に巻き回されてなる測温抵抗体と、一端が前記導体層に接続されて、他端が熱電対温度計に間接的に接続される少なくとも一組の導線と、を備え、前記導体層が前記測温抵抗体および前記一組の導線のそれぞれに個別に接続された複数の基板用端子を有し、前記基板が前記金属層、前記絶縁層、および、前記導体層がこの順に積層する片面基板で構成され、前記片面が前記金属層の側の面であることを特徴とする基準接点補償器。

【請求項2】

少なくとも一つの基準接点用熱電対を備え、この基準接点用熱電対の基準接点は前記導体層に接続されて、測温接点は前記熱電対温度計が接続される端子に接続される請求項１に記載の基準接点補償器。

【請求項3】

金属層、絶縁層、および、導体層からなる基板と、この基板の片面に固定された巻き芯と、前記導体層に接続された金属線が前記巻き芯に巻き回されてなる測温抵抗体と、一端が前記導体層に接続されて、他端が熱電対温度計に間接的に接続される少なくとも一組の導線と、少なくとも一つの基準接点用熱電対と、を備え、前記導体層が前記測温抵抗体、前記一組の導線、および、前記基準接点用熱電対のそれぞれに個別に接続された複数の基板用端子を有し、前記基準接点用熱電対の基準接点が前記導体層に接続されて、測温接点は前記熱電対温度計が接続される端子に接続されることを特徴とする基準接点補償器。

【請求項4】

金属で構成されて前記巻き芯の一端に接合される金属板を備え、円筒状または円柱状の前記巻き芯の両端に配置された前記基板および前記金属板が前記巻き芯の径方向外側へ突出した構造を成す請求項１～３のいずれか１項に記載の基準接点補償器。

【請求項5】

前記金属板の外縁の側の環状領域で前記測温抵抗体が束ねられた状態で巻き回されるように構成される請求項４に記載の基準接点補償器。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の基準接点補償器を備えることを特徴とする温度計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基準接点補償器および温度計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

薄い板状の端子シートに金属線からなる測温抵抗体を巻回して扁平状にした基準接点補償器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の基準接点補償器は板状の端子シートに金属線からなる測温抵抗体を巻き回す構成により、均熱性に優れることから、熱電対の基準接点の温度を迅速、かつ、高精度に測定可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３００８２３９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、複数の熱電対温度計により複数箇所の温度を一度に計測するには温度計測装置に複数の熱電対温度計を接続する必要がある。温度計測装置において、基準接点の均熱性を確保しつつ、複数の熱電対温度計を接続可能に構成するには、特許文献１に記載の基準接点補償器を熱電対温度計ごとに複数の基準接点補償器を設置する、あるいは、端子シートに複数の熱電対温度計の端子を同一面上に並べる必要がある。それ故、温度計測装置の内部に基準接点補償器用に広大なスペースを確保する必要があった。このような広大なスペースの確保は温度計測装置の重厚長大化の要因となっている。

【0005】

本発明の目的は、均熱性を維持しつつ、小型化が可能な基準接点補償器および温度計測装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成する本発明の基準接点補償器は、金属層、絶縁層、および、導体層からなる基板と、この基板の片面に固定された巻き芯と、前記導体層に接続された金属線が前記巻き芯に巻き回されてなる測温抵抗体と、一端が前記導体層に接続されて、他端が熱電対温度計に間接的に接続される少なくとも一組の導線と、を備え、前記導体層が前記測温抵抗体および前記一組の導線のそれぞれに個別に接続された複数の基板用端子を有し、前記基板が前記金属層、前記絶縁層、および、前記導体層がこの順に積層する片面基板で構成され、前記片面が前記金属層の側の面であることを特徴とする。
また、本発明の基準接点補償器は、金属層、絶縁層、および、導体層からなる基板と、この基板の片面に固定された巻き芯と、前記導体層に接続された金属線が前記巻き芯に巻き回されてなる測温抵抗体と、一端が前記導体層に接続されて、他端が熱電対温度計に間接的に接続される少なくとも一組の導線と、少なくとも一つの基準接点用熱電対と、を備え、前記導体層が前記測温抵抗体、前記一組の導線、および、前記基準接点用熱電対のそれぞれに個別に接続された複数の基板用端子を有し、前記基準接点用熱電対の基準接点が前記導体層に接続されて、測温接点は前記熱電対温度計が接続される端子に接続されることを特徴とする。

【0007】

上記の目的を達成する本発明の温度計測装置は、上記の基準接点補償器を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、金属層を有する基板の片面に固定された巻き芯に金属線を巻き回して測温抵抗体を構成することで、測温抵抗体を一箇所に束ねて導体層の回路パターンに使用可能な面積を増やすとともに、測温抵抗体を束ねることで低下する均熱性を金属層の均熱性を利用して確保することができる。これにより、基板の省スペース化に有利になり、均熱性を維持しつつ、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】基準接点補償器を備える温度計測装置の第一実施形態を例示する構成図である。

【図2】図１の端子を例示する斜視図である。

【図3】図１の基準接点補償器を例示する斜視図である。

【図4】図３の基準接点補償器の裏側を例示する斜視図である。

【図5】図４のボビン部の断面を例示する断面図である。

【図6】図１の計測用情報処理装置を例示するブロック図である。

【図7】温度計測装置の計測方法を例示するフロー図である。

【図8】温度計測装置の再計算方法を例示するフロー図である。

【図9】基準接点補償器を備える温度計測装置の第二実施形態を例示するブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、基準接点補償器および温度計測装置の実施形態について、図面を参照して説明する。図面においては基板３１の面を基準として方向を定義しており、その面において互いに直交する方向をＸ方向、Ｙ方向とし、その面に垂直な方向をＺ方向とする。実施形態において、Ｔａを被計測体の温度、Ｔｂを被計測体や温度計測装置１０が存在する環境温度、Ｔｃを温度計測装置１０の筐体１１の内部温度とする。また、ｎの符号に関しては熱電対の種類を示すアルファベット（Ｋ、Ｔ、Ｅ、Ｂなど）を示すものとする。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。

【0011】

図１に例示するように、本実施形態の温度計測装置１０は熱電対温度計１が取り付けられて、その熱電対温度計１により被計測体の温度Ｔａを計測した値として計測値Ｔｘを出力する装置である。

【0012】

熱電対温度計１は異なる二種類の金属線からなり、それらの接合点である測温接点が被計測体に当接されて生じる熱起電力として検出値Ｖａを出力するセンサである。熱電対温度計１としては、正極にクロメル、負極にアルメルを用いたタイプＫ、正極に銅、負極にコンスタンタンを用いたタイプＴ、正極にクロメル、負極にコンスタンタンを用いたタイプＥ、正極に白金ロジウム合金（ロジウム含有量３０％）、負極に白金ロジウム合金（ロジウム含有量６％）を用いたタイプＢなどの様々な種類が例示され、本実施形態においてその種類が特定されるものではない。

【0013】

温度計測装置１０は端子２０、基準接点補償器３０、および、計測用情報処理装置５０を備え、端子２０が筐体１１の外側に設置され、基準接点補償器３０および計測用情報処理装置５０が筐体１１の内側に設置される。本実施形態において、筐体１１の外側とは筐体１１の内側では無い状態を示しており、筐体１１の外側で筐体１１から離間した状態や筐体１１の外表面に設置された状態が例示される。

【0014】

図２に例示するように、端子２０は熱電対温度計１を接続可能であればよく、一度に接続される熱電対温度計１の数は特に限定されずに一つでもよい。端子２０は筐体１１に直に取り付けられているが、端子２０を筐体１１から離間してもよい。端子２０は端子台２１、接続子２２、および、均熱板２３を備える。

【0015】

端子台２１はＺ方向上端から下端に向かって窪んだ複数の収納部２４とこの収納部２４に連通する連通孔２５とを有する。収納部２４の数は端子２０に設置される均熱板２３の数に設定される。本実施形態において均熱板２３は一つの熱電対温度計１に対して一つずつ配置されるが、均熱板２３は複数の熱電対温度計１に対して一つ配置される構成にしてもよく、全ての熱電対温度計１に対して一つ配置される構成にしてもよい。収納部２４はその底部２４ａに貫通孔２４ｂが形成される。貫通孔２４ｂのそれぞれは内周にネジ山が形成されて、接続子２２の固定ピン２６がねじ込まれて固定される。一つの収納部２４に形成される貫通孔２４ｂの数は収納部２４に設置される接続子２２の数に設定される。連通孔２５は後述する基準接点用熱電対３５が挿通される孔である。連通孔２５の数は基準接点用熱電対３５の数に設定される。端子台２１は樹脂で構成されることが望ましく、樹脂としてはポリイミド樹脂が例示される。このように端子台２１が樹脂で構成されることで、端子２０の軽量化には有利になる。

【0016】

接続子２２は固定ピン２６と固定板２７と接触板２８とを有して構成される。本実施形態において、接続子２２は収納部２４ごとに一対ずつ、互いにＹ方向に離間するように設置される。一対の接続子２２は熱電対温度計１の正極、負極のそれぞれに対応する。固定ピン２６は軸外周面にねじ山が形成されてなり、固定板２７および接触板２８のそれぞれは貫通孔の内周面にねじ山が形成されてなる。固定板２７は収納部２４の底部２４ａに固定され、接触板２８は固定板２７の上に固定された均熱板２３の上に固定される。接続子２２は固定ピン２６と接触板２８との間に熱電対温度計１の末端の正負の端子を挟持した状態で、固定ピン２６が貫通孔２４ｂ、固定板２７、および、接触板２８のそれぞれに螺合することで、熱電対温度計１を端子２０に留め、後述する導線３４に電気的に接続する。接続子２２は熱電対温度計１の正負の端子のそれぞれを電気的に接続可能であればよく、実施形態の構成に限定されずに、一対の接続子２２がＸ方向に離間するように配置されてもよい。接続子２２を構成する材料は導電材料で耐食性に優れたものが好ましく、ステンレス鋼が例示される。

【0017】

均熱板２３は収納部２４ごとに一つずつ設置され、一対の接続子２２のそれぞれに対して電気的に絶縁された状態で接触可能に設置される。均熱板２３はその外表面が絶縁膜で覆われて、二つの固定ピン用貫通孔２６ａと二つの熱電対用貫通孔２６ｂとを有する。固定ピン用貫通孔２６ａは固定ピン２６が非接触で挿通される孔であり、固定ピン２６の軸径よりも大きい穴径となる。二つの熱電対用貫通孔２６ｂは一方が均熱板２３の連通孔２５の側に配置され、他方が均熱板２３の中央に配置される。二つの熱電対用貫通孔２６ｂの間の長さは後述する基準接点用熱電対３５の厚さの２０倍程度の長さに設定されることが望ましい。均熱板２３を構成する材料はその熱伝導率が接続子２２を構成する材料の熱伝導率よりも高く、かつ、絶縁体であることが好ましく、外表面がアルマイト加工されたアルミニウムが例示される。なお、均熱板２３は熱伝導率が高い材料とその材料の外表面に絶縁性の高い材料で構成された絶縁膜で覆う構成にしてもよい。

【0018】

端子２０は筐体１１に設置されて、導線３４が固定ピン２６の先端部に電気的に接合され、基準接点用熱電対３５の測温接点が均熱板２３に埋設される。端子２０を筐体１１に設置する場合に、筐体１１に突起を設けて、連通孔２５がその突起により塞がれることが望ましい。連通孔２５が突起により塞がれて、固定ピン２６が貫通孔２４ｂを塞ぐことで、防水には有利になる。また、端子２０は基準接点用熱電対３５の中途部位が均熱板２３の上面に接触し、残りが一方の熱電対用貫通孔２６ｂと連通孔２５とを介して内部に導出された状態となる。なお、一方の熱電対用貫通孔２６ｂも接着剤で埋めるとよい。このように構成することで、基準接点用熱電対３５の測温接点を含む先端部を基準接点用熱電対３５の厚さに対して２０倍以上の長さの部位を均熱板２３に接触させることが可能となり、測定精度の向上には有利になる。

【0019】

被計測体の温度Ｔａの計測時に、端子２０は均熱板２３が環境温度Ｔｂに均熱される。それ故、熱電対温度計１の基準接点の温度を安定させて、測定精度を向上させることができる。端子２０は端子台２１が樹脂で構成されるともに均熱板２３がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されることが望ましく、樹脂とアルミニウムまたはアルミニウム合金の組み合わせることで、均熱性を確保しつつ、軽量化を図ることができる。

【0020】

また、均熱板２３は接続される熱電対温度計１ごとに設置されると、端子２０の場所によって環境温度Ｔｂが相違する場合に好適である。また、均熱板２３は一つの端子２０に一つ設け、全ての接続子２２で共用すると、環境温度Ｔｂの均熱性を向上するには有利になり、基準接点の温度の高精度化には有利になる。

【0021】

図３～図５に例示するように、実施形態の基準接点補償器３０は、基板３１、ボビン部３２、測温抵抗体３３、導線３４、および、基準接点用熱電対３５を備えて構成される。ボビン部３２は巻き芯３６、金属板３７、固着軸３８、および、廻り止め３９を有して構成される。

【0022】

基板３１は基材として金属を用いたリジットプリント配線基板である金属ベース基板で構成され、金属層３１ａ、絶縁層３１ｂ、および、導体層３１ｃを有する。基板３１は金属層３１ａ、絶縁層３１ｂ、および、導体層３１ｃがＺ方向にこの順で積層して成る片面一層基板が好ましい。基板３１が片面一層基板で構成されると、基板３１の片面３１ｄは金属層３１ａが露出することになり、金属層３１ａの両面が絶縁層３１ｂおよび導体層３１ｃで覆われた両面二層基板に比して均熱性に有利になる。

【0023】

基板３１はＸＹ平面視で中心に配置された固着軸用貫通孔４０と固着軸用貫通孔４０から離間した位置に配置された廻り止め用貫通孔４１とが形成される。固着軸用貫通孔４０および廻り止め用貫通孔４１はスルーホールビアではなく、その内周面にネジ山が形成されることが望ましい。

【0024】

金属層３１ａは基板３１の基材であり、金属で構成される。金属層３１ａを構成する金属は均熱性に優れるものが好ましい。金属層３１ａを構成する金属としては、アルミニウムやアルミニウム合金が例示される。

【0025】

絶縁層３１ｂは金属層３１ａと導体層３１ｃとを電気的に絶縁する役割と、金属層３１ａと導体層３１ｃと接着する役割とを有する。絶縁層３１ｂとしてはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂が例示される。なお、絶縁層３１ｂをエポキシ樹脂が含浸したガラスクロスの板で構成し、この板を接着剤で金属層３１ａに貼り合わせてもよい。また、絶縁層３１ｂをアルミニウムやアルミニウム合金の表面に形成された絶縁性皮膜で構成してもよい。

【0026】

導体層３１ｃは所定の回路パターンに形成された導体箔で構成される。導体層３１ｃの回路パターンの作成方法としてはサブトラクティブ法やアディティブ法が例示される。導体層３１ｃに形成される回路パターンは、一つの基板用端子４２、一つのスルーホール４３、および、一つの配線４４を組にした複数組のパターンからなる。

【0027】

複数の基板用端子４２は複数の金属片で構成されて、それらの金属片が導体層３１ｃの側端でＹ方向に向かって等間隔に配置される。複数の基板用端子４２は後述する計測用本体５１の基準接点用コネクタ５１ａに電気的に接続可能であればよく、構成が特に限定されるものではなく、基板３１からＺ方向に突出した金属片を有する構成でもよい。複数のスルーホール４３は測温抵抗体３３、導線３４、および、基準接点用熱電対３５のそれぞれの端部が挿入されて、ハンダ付けにより接合される。複数の配線４４は各基板用端子４２と各スルーホール４３とを電気的に接続する配線である。

【0028】

ボビン部３２は巻き芯３６と金属板３７とが一体化したものが固着軸３８により基板３１の片面３１ｄに固定され、廻り止め３９により固着軸３８を軸とした巻き芯３６と金属板３７との回転が止められるように構成される。ボビン部３２を構成する金属は基板３１の金属層３１ａを構成する金属と同様に均熱性に優れるものが好ましい。ボビン部３２を構成する金属としては、アルミニウムやアルミニウム合金が例示される。

【0029】

巻き芯３６は下面が基板３１の片面３１ｄに接触した状態で固定されて、基板３１と金属板３７との間に介在する。巻き芯３６は円筒状あるいは円柱状を成す。金属板３７は下面が巻き芯３６の上面に接触した状態で固定されて、巻き芯３６と巻き芯３６に巻き回された測温抵抗体３３とをＺ方向視で覆うように構成される。巻き芯３６および金属板３７のそれぞれは接合されて一体化させてもよく、それぞれが別体で構成されてもよい。巻き芯３６および金属板３７はＺ方向視で中心に配置された固着軸用貫通孔４５と固着軸用貫通孔４５から離間した廻り止め用貫通孔４６とが形成される。固着軸用貫通孔４５および廻り止め用貫通孔４６のそれぞれは、それぞれの内周面にネジ山が形成されることが望ましい。

【0030】

固着軸３８は外周面にネジ山が形成されて、基板３１に形成された固着軸用貫通孔４０と巻き芯３６および金属板３７に形成された固着軸用貫通孔４５とのそれぞれの内周面に形成されたネジ山と螺合されることが好ましい。固着軸３８はそれぞれの貫通孔と螺合した状態で基板３１の導体層３１ｃにハンダにより固着される。廻り止め３９は外周面にネジ山が形成されて、基板３１に形成された廻り止め用貫通孔４１と巻き芯３６および金属板３７に形成された廻り止め用貫通孔４６とのそれぞれの内周面に形成されたネジ山と螺合されることが好ましい。廻り止め３９はそれぞれの貫通孔と螺合した状態で基板３１の導体層３１ｃにハンダにより固着される。

【0031】

ボビン部３２は糸巻きのボビンの如く測温抵抗体３３の巻き回しに適した構造である。具体的に、ボビン部３２は基板３１の片面３１ｄに固定された状態で、円筒状または円柱状の巻き芯３６の両端の基板３１および金属板３７が巻き芯３６の径方向外側へ突出した構造を成す。ボビン部３２によれば、測温抵抗体３３を巻き回す作業に要する時間を短縮するには有利になる。

【0032】

ボビン部３２は金属板３７の外縁の側の環状領域で測温抵抗体３３が束ねられた状態で巻き回されるように構成される。本実施形態において金属板３７の外縁の側の環状領域は、Ｒ１を巻き芯３６の半径とし、Ｒ２を金属板３７の半径とし、原点を固着軸３８の軸中心としたＸＹ平面の座標系において、（Ｒ１）^２＜ｘ^２＋ｙ^２＜（Ｒ２）^２で表される領域である。巻き芯３６の半径Ｒ１は金属板３７の半径Ｒ２の半分の長さよりも長く、金属板３７の半径Ｒ２よりも短いことが望ましい。このように、巻き芯３６の半径Ｒ１を設定することで、巻き芯３６を介して基板３１および金属板３７が良好に伝熱し、基板３１とボビン部３２とが均熱するには有利になる。

【0033】

測温抵抗体３３は導体層３１ｃに接続された金属線が巻き芯３６に巻き回されて成り、その金属線が温度変化によって変化する抵抗値Ｒｃが測定されることで温度が測定されるセンサである。測温抵抗体３３は両端のそれぞれが導体層３１ｃに接続された絶縁電線である巻線で構成される。測温抵抗体３３を構成する金属線としては銅線が例示され、その銅線が撚り線であることが好ましい。金属線を撚った銅線にすることで、巻き芯３６に巻き回わされたときに無誘導巻きとなり、磁界を起因とする温度誤差を防止するには有利になる。

【0034】

測温抵抗体３３は所定の温度下で所定の抵抗値Ｒｃとなるように巻き芯３６に複数回、巻き回されて束ねられた状態となる。測温抵抗体は所定の温度下で所定の抵抗値Ｒｃとなるように巻き終わりの端部を切断、接続を繰り返して調整される。測温抵抗体３３は巻き芯３６に巻き回されて束ねられた状態の測温抵抗体３３の抵抗値Ｒｃとしては、金属線として銅線を用いた場合に２０℃において１０８．５Ωが例示される。

【0035】

導線３４は、一端が導体層３１ｃに接続されて、他端が接続子２２に接続されて、熱電対温度計１に間接的に接続される。導線３４は端子２０に接続された熱電対温度計１と基板用端子４２とを電気的に接続する金属線である。導線３４は端子２０に接続される熱電対温度計１の熱電対の素線と同等の金属線で構成される補償導線とは異なり、熱電対の素線と関係のない金属線で構成される。導線３４は熱容量が小さい金属線で構成されることが好ましく、銅線が例示される。導線３４は一つの熱電対温度計１に対して一組ずつ配置される。

【0036】

基準接点用熱電対３５は、測温接点が均熱板２３に接続されて、基準接点が導体層３１ｃに接続されて、測温接点が均熱板２３に当接されて生じる熱起電力Ｖｂを出力するセンサである。基準接点用熱電対３５は端子２０の複数の均熱板２３のそれぞれに対応するように複数設置され、一つの均熱板２３に対して少なくとも一つ設置される。基準接点用熱電対３５は熱容量が小さい材料で構成されることが好ましく、正極に銅、負極にコンスタンタンを用いたタイプＴの熱電対が例示される。

【0037】

被計測体の温度Ｔａの計測時に、基準接点補償器３０は基板３１の金属層３１ａおよびボビン部３２が筐体１１の内部温度Ｔｃに均熱する。この金属層３１ａおよびボビン部３２の均熱に伴って巻き芯３６に巻き回された測温抵抗体３３の金属線も内部温度Ｔｃに均熱する。それ故、測温抵抗体３３により内部温度Ｔｃを高精度に検出することが可能となる。

【0038】

以上のように基準接点補償器３０は、金属層３１ａを有する基板３１の片面３１ｄに固定された巻き芯３６に金属線を巻き回して測温抵抗体３３を構成する。それ故、基準接点補償器３０によれば、測温抵抗体３３を一箇所に束ねて導体層３１ｃの回路パターンに使用可能な面積を増やすとともに、測温抵抗体３３を束ねることで低下する均熱性を金属層３１ａの均熱性を利用して確保することができる。これにより、基板３１の省スペース化に有利になり、均熱性を維持しつつ、小型化を図ることができる。

【0039】

基準接点補償器３０は巻き芯３６に測温抵抗体３３を構成する金属線を巻き回す構成である。それ故、基準接点補償器３０によれば、測温抵抗体３３を構成する金属線を板状の端子シートに扁平状に巻き回す構成に比して、巻き回す工程に要する時間を短縮するには有利になる。

【0040】

基準接点補償器３０は補償導線ではない導線３４を介して熱電対温度計１に接続されて、基準接点用熱電対３５が環境温度Ｔｂに均熱された均熱板２３に測温接点が接触する構成である。つまり、基準接点補償器３０は熱電対温度計１の基準接点を端子２０とするものである。これにより、補償導線を介して熱電対温度計１に接続されて、補償導線の末端を基準接点とする従来技術の補償器とは異なり、様々な種類の熱電対温度計１を接続することが可能となる。

【0041】

なお、端子２０に接続される熱電対温度計１の種類が固定の場合に、本開示の基準接点補償器３０の導線３４を補償導線で構成し、基準接点用熱電対３５を用いない構成にすることも可能である。この場合に、端子２０の接続子２２を構成する金属は接続する熱電対温度計１の熱電対と同様の金属で構成することが望ましい。

【0042】

図６に例示するように、計測用情報処理装置５０は計測用本体５１および計測用補助記憶装置５２を備え、信号線を介して計測用電源装置１２、計測用表示装置１３、および、計測用操作装置１４に接続され、計測用本体５１が基準接点補償器３０に接続される。計測用情報処理装置５０は熱電対温度計１により検出された熱起電力である検出値Ｖａと基準接点補償器３０により検出された基準値Ｖｄと計測用操作装置１４により指定されたタイプｎに応じた熱起電力表ＣＴｎと電力変換表ＰＴｎに基づいて計測値Ｔｘを算出し、計測用表示装置１３に算出したその計測値Ｔｘを出力するものである。

【0043】

また、計測用情報処理装置５０は計測値Ｔｘを出力する過程において、計測値Ｔｘとその計測値Ｔｘの基となった検出値Ｖａおよび基準値Ｖｄとそれらが検出された時刻ｔｘとが時系列に記憶された計測情報Ｄｘを計測用補助記憶装置５２に永続的に記録する記録処理を行うものである。

【0044】

計測用情報処理装置５０は機能要素としてタイマ５３、計測部５４、基準値算出部５５、計測値算出部５６、計測用処理部５７、および、計測用再計算部５８を有する。各機能要素は、プログラムとして計測用補助記憶装置５２に記憶されていて、適時、計測用本体５１の中央演算処理装置（ＣＰＵ）により主記憶装置に読み出されて実行されている。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能するプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）や電気回路で構成されてもよい。

【0045】

計測用本体５１は、各種情報処理を行う中央演算処理装置、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能で、それらを一時的に記憶する主記憶装置からなるハードウェアであり、基準接点補償器３０の基板用端子４２が接続される基準接点用コネクタ５１ａを有する。

【0046】

計測用補助記憶装置５２は各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能で、それらを永続的に記憶するハードウェアである。また、計測用補助記憶装置５２は測温抵抗体３３の抵抗値表ＲＴと各種の熱起電力表ＣＴｎ（ｎ＝Ｋ、Ｔ、Ｅ、Ｂ、Ｒ、Ｓ、Ｎ、Ｊ、Ｃ・・・）と各種の電力変換表ＰＴｎ（ｎ＝Ｋ、Ｔ、Ｅ、Ｂ、Ｒ、Ｓ、Ｎ、Ｊ、Ｃ・・・）とが記憶されて、適時、計測用本体５１の中央演算処理装置により読み出される。また、計測用補助記憶装置５２は計測用情報処理装置５０の情報処理結果として計測情報Ｄｘが記憶される。

【0047】

本実施形態において、一時的な記憶は情報処理の過程で計測用本体５１の主記憶装置が行うものであり、一時的に記憶された情報は情報処理が終了すると消去されるものとする。永続的な記憶は情報処理の過程で計測用補助記憶装置５２が行うものであり、永続的に記憶された情報は意図的な消去や装置の故障以外では消去されないものとする。

【0048】

抵抗値表ＲＴは、測温抵抗体３３に一定の電流を流して計測される電圧から算出される測温抵抗体３３の抵抗値Ｒｃと温度との関係が記された換算表である。各種の熱起電力表ＣＴｎは熱電対の種類ごとに用意されて、熱電対の起電力と温度との関係が記された換算表である。各種の電力変換表ＰＴｎは熱電対の種類ごとに用意されて、基準接点補償器３０が検出した基準値Ｖｄを熱電対温度計１の熱電対における起電力である変換値Ｖｅに変換するものであり、基準値Ｖｄと変換値Ｖｅとの関係が記された換算表である。変換値Ｖｅは、基準値Ｖｄを基準接点用熱電対３５に対応した熱起電力表（本実施形態ではタイプＴの熱起電力表ＣＴＴ）を用いて変換した温度を熱電対温度計１に対応した熱起電力表ＣＴｎを用いて変換された値である。

【0049】

タイマ５３は所定の単位時間ｔの経過を数えており、所定の単位時間ｔの経過ごとに計測部５４に計測を行わせる機能要素である。また、タイマ５３は標準時を取得可能に構成されて計測した時刻ｔｘを計測用処理部５７に出力する機能要素でもある。

【0050】

計測部５４は単位時間ｔごとに熱電対温度計１の熱起電力である検出値Ｖａ、基準接点用熱電対３５の熱起電力Ｖｂ、および、測温抵抗体３３の抵抗値Ｒｃを計測して、基準値算出部５５、計測値算出部５６、および、計測用処理部５７のそれぞれに対応する値を出力する機能要素である。具体的に、計測部５４は単位時間ｔごとに基板用端子４２を介して基準接点用コネクタ５１ａに入力される電圧を計測する。なお、計測部５４は測温抵抗体３３に一定の電流を流す機能も有する。

【0051】

本実施形態においてタイマ５３および計測部５４を別々の機能要素として構成したが、単位時間ｔごとに入力信号を切り替える多重器（マルチプレクサともいう）で構成してもよい。なお、タイマ５３および計測部５４として多重器を用いる場合は、多重器で複数回計測を繰り返してその平均値を出力することができ、計測精度の向上に有利になる。

【0052】

基準値算出部５５は計測部５４が計測した測温抵抗体３３の抵抗値Ｒｃと基準接点用熱電対３５の熱起電力Ｖｂとが入力され、それらの値に基づいて基準値Ｖｄを算出し、算出した基準値Ｖｄを計測値算出部５６と計測用処理部５７とに出力する機能要素である。基準値Ｖｄは起電力であり、環境温度Ｔｂから内部温度Ｔｃを減算した温度に応じた値である。

【0053】

計測値算出部５６は計測部５４で計測された熱電対温度計１の熱起電力である検出値Ｖａと基準値算出部５５で算出された基準値Ｖｄとが入力されて、予め計測用操作装置１４により指定された熱電対温度計１のタイプｎに応じた熱起電力表ＣＴｎおよび電力変換表ＰＴｎを用いて計測値Ｔｘを算出し、算出した計測値Ｔｘと検出値Ｖａとを計測用処理部５７に出力する機能要素である。

【0054】

計測用処理部５７は入力された時刻ｔｘ、基準値Ｖｄ、検出値Ｖａ、計測値Ｔｘを計測用補助記憶装置５２に時系列に永続的に記憶させる機能要素である。また、計測用処理部５７は計測値Ｔｘまたは再計算値Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗのいずれかを計測用表示装置１３に表示させる機能要素でもある。

【0055】

計測用再計算部５８は計測用操作装置１４で選択された再計算方法Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかの再計算方法が入力されて、計測用補助記憶装置５２から計測情報Ｄｘを読み込み、入力された再計算方法に基づいて再計算された再計算値Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗを計測用処理部５７に出力する機能要素である。再計算方法Ａは誤指定のみを修正する再計算方法であり、再計算方法Ｂは誤接続のみを修正する再計算方法であり、再計算方法Ｃは誤指定および誤接続の両方を修正する再計算方法である。再計算方法Ａ、Ｃの選択には計測値Ｔｘを計測したときと異なるタイプｎの指定も含まれる。なお、計測用再計算部５８は計測情報Ｄｘの所望の時刻ｔｘの計測値Ｔｘのみを再計算可能であり、計測情報Ｄｘに含まれる全ての時刻ｔｘの計測値Ｔｘを再計算可能である。

【0056】

図７に例示するように、温度計測装置１０の温度計測方法を計測用情報処理装置５０の機能として説明する。この温度計測方法は所定の単位時間ｔごとに行われる。なお、制御フローにおいてはリターンでスタートに戻ると単位時間ｔが経過するものとする。また、本実施形態において、スタート時には計測用操作装置１４によりタイプＫが入力されているものとする。

【0057】

タイマ５３により単位時間ｔが経過して時刻ｔｘになると、計測部５４が熱電対温度計１の熱起電力である検出値Ｖａ、基準接点用熱電対３５の熱起電力Ｖｂ、測温抵抗体３３の抵抗値Ｒｃを計測する（Ｓ１１０）。

【0058】

ついで、基準値算出部５５が計測した抵抗値Ｒｃと熱起電力Ｖｂとに基づいて基準値Ｖｄを算出する（Ｓ１２０）。算出された基準値Ｖｄは基準接点補償器３０が計測した値に基づいて算出される値であり、熱電対温度計１の基準接点の温度、つまり、環境温度Ｔｂから内部温度Ｔｃを減算した温度に応じた値である。

【0059】

ついで、計測値算出部５６が計測用操作装置１４に指定された電力変換表ＰＴｎを用いて基準値Ｖｄを変換値Ｖｅに変換する（Ｓ１３０）。ついで、計測値算出部５６が検出値Ｖａと変換値Ｖｅとを加算した加算値Ｖｆを算出し、熱起電力表ＣＴｎを用いて加算値Ｖｆを計測値Ｔｘに変換する（Ｓ１４０）。

【0060】

ついで、計測用処理部５７が計測値Ｔｘを計測用表示装置１３に表示させるとともに計測値Ｔｘ、検出値Ｖａ、基準値Ｖｄ、および、時刻ｔｘを計測用補助記憶装置５２に時系列に記憶させて（Ｓ１５０）、制御フローがリターンしてスタートへ戻る。

【0061】

以上のステップＳ１１０からステップＳ１５０を所望する計測期間の間で繰り返して、計測が終了となる。計測中は単位時間ｔごとに計測された計測値Ｔｘが計測用表示装置１３に表示され、単位時間ｔごとに計測値Ｔｘ、検出値Ｖａ、基準値Ｖｄ、および、時刻ｔｘが計測用補助記憶装置５２に時系列に記憶されて計測情報Ｄｘが逐次、更新される。

【0062】

上記の計測時に、熱電対温度計１の正極、負極を逆にして端子２０に接続する誤接続や、接続された熱電対温度計１に対応しない熱起電力表ＣＴｎや電力変換表ＰＴｎが指定される誤指定が生じるおそれがある。このような誤接続や誤指定は、被計測体の温度Ｔａを正確に計測できないことから被計測体の温度Ｔａの再計測の要因となっている。

【0063】

これに関して、本実施形態の温度計測装置１０は誤接続や誤指定が発覚した場合に、計測用補助記憶装置５２に計測値Ｔｘ、検出値Ｖａ、基準値Ｖｄ、および、時刻ｔｘを時系列に記憶させた計測情報Ｄｘを用いて、再計算を行うことが可能となる。

【0064】

図８に例示するように、計測値Ｔｘの再計算方法は計測用操作装置１４により再計算方法Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかが選択されると開始されて、再計算が完了すると終了する。なお、この再計算方法は計測用操作装置１４により再計算方法Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかが選択されると開始される構成に限定されない。例えば、温度計測装置１０を用いて温度制御を行う場合に、計測値Ｔｘと予め設定された目標値との偏差に基づいて再計算方法Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかを自動的に選択する制御を行うように構成されてもよい。なお、図６に示す計測方法と同様の工程に関しては同符号を用いるものとする。

【0065】

計測用操作装置１４により再計算方法Ａ、Ｂ、Ｃが選択される（Ｓ２１０）と、計測用再計算部５８は選択された再計算方法を判別する（Ｓ２２０、Ｓ２３０）。ついで、再計算方法Ａが選択されたと判別すると（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、計測用再計算部５８は再計算方法Ａにより選択された電力変換表ＰＴｎを用いて基準値Ｖｄを変換値Ｖｇに変換する（Ｓ２５０）。ついで、計測用再計算部５８は検出値Ｖａと変換値Ｖｇとを加算した加算値Ｖｈを算出し、熱起電力表ＣＴｎを用いて加算値Ｖｈを再計算値Ｔｙに変換する（Ｓ２６０）。ついで、計測用処理部５７は再計算値Ｔｙを計測用表示装置１３に表示して（Ｓ２７０）、この再計算方法は完了する。

【0066】

一方、再計算方法Ｂが選択されたと判別すると（Ｓ２２０：ＮＯ、Ｓ２３０：ＹＥＳ）、計測用再計算部５８は計測値Ｔｘを計測したときに用いた電力変換表ＰＴｎを用いて基準値Ｖｄを変換値Ｖｅに変換する（Ｓ１３０）。ついで、計測用再計算部５８は検出値Ｖａの正負を反転した値と変換値Ｖｅとを加算した加算値Ｖｉを算出し、熱起電力表ＣＴｎを用いて加算値Ｖｉを再計算値Ｔｚに変換する（Ｓ２８０）。ついで、計測用処理部５７は再計算値Ｔｚを計測用表示装置１３に表示して（Ｓ２７０）、この再計算方法は完了する。

【0067】

一方、再計算方法Ｃが選択されたと判別すると（Ｓ２２０：ＮＯ、Ｓ２３０：ＮＯ）、計測用再計算部５８は再計算方法Ｃにより選択された電力変換表ＰＴｎを用いて基準値Ｖｄを変換値Ｖｇに変換する（Ｓ２５０）。ついで、計測用再計算部５８は検出値Ｖａの正負を反転した値と変換値Ｖｇとを加算した加算値Ｖｊを算出し、熱起電力表ＣＴｎを用いて加算値Ｖｊを再計算値Ｔｗに変換する（Ｓ２９０）。ついで、計測用処理部５７は再計算値Ｔｗを計測用表示装置１３に表示して（Ｓ２７０）、この再計算方法は完了する。

【0068】

以上のように、温度計測装置１０は計測結果である計測値Ｔｘのみを出力するのではなく、計測値Ｔｘに加えてその計測値Ｔｘの基となる検出値Ｖａおよび基準値Ｖｄのそれぞれと時刻ｔｘとを時系列に記憶した計測情報Ｄｘを計測用補助記憶装置５２に永続的に記憶する構成である。つまり、温度計測装置１０によれば、再計算が可能な計測情報Ｄｘを記憶して残しておくことで、計測後に再計算をすることができる。これにより、誤接続や誤指定に起因する不正確な結果を後から再計算により正すことができ、計測対象となる被計測体の温度Ｔａを再計測する頻度を低減することができる。

【0069】

温度計測装置１０は小型化した基準接点補償器３０を備えることで、基準接点補償器３０の設置スペースを狭くすることが可能となり、装置自体を小型化することができる。また、温度計測装置１０は基準接点補償器３０の配置の制限がなくなり、筐体１１の内部の設計の自由度を高めることができる。

【0070】

温度計測装置１０は電力変換表ＰＴｎを用いて基準値Ｖｄを変換値Ｖｅに変換する構成である。変換値Ｖｅは熱起電力表ＣＴＴと熱起電力表ＣＴｎとの二つの熱起電力表を用いても変換可能な値であるが、電力変換表ＰＴｎを用いることで変換回数を減らすことができる。

【0071】

図９に例示するように、第二実施形態の温度計測装置１０は第一実施形態に対して温度記録装置６０と対にして使用される点が異なり、計測情報Ｄｘが温度計測装置１０の計測用補助記憶装置５２ではなく、温度記録装置６０の記録用補助記憶装置７２に永続的に記録される。

【0072】

本実施形態の温度計測装置１０は計測用情報処理装置５０が送信機５９を備える。送信機５９は無線通信により信号Ｓｘを送信する機器である。送信機５９は無線通信により信号を送信するものに限定されずに、信号を受信する機能も有する送受信機で構成されてもよい。また、送信機５９は有線通信で信号Ｓｘを送信するものでもよい。

【0073】

本実施形態の計測用情報処理装置５０は計測用処理部５７が単位時間ｔごとに計測値Ｔｘ、検出値Ｖａ、基準値Ｖｄ、および、それらを検知した時刻ｔｘを組にした信号Ｓｘを送信機５９から送信する機能要素として構成される。なお、計測用処理部５７が計測値Ｔｘ、検出値Ｖａ、基準値Ｖｄ、および、時刻ｔｘを計測用補助記憶装置５２に一時的に記憶させてから、それらの信号Ｓｘを送信機５９から後で送信する構成にしてもよい。

【0074】

温度記録装置６０は筐体６１の内部に記録用情報処理装置７０が設置され、その記録用情報処理装置７０が記録用本体７１、記録用補助記憶装置７２、および、受信機７９を備え、信号線を介して記録用電源装置６２、記録用表示装置６３、および、記録用操作装置６４に接続される。記録用情報処理装置７０は受信機７９により受信した信号Ｓｘを時系列に記憶した計測情報Ｄｘを記録用補助記憶装置７２に永続的に記録する記録処理を行うものである。また、記録用情報処理装置７０は記録用補助記憶装置７２に記録した計測情報Ｄｘを記録用表示装置６３に表示する処理と、計測情報Ｄｘを再計算する再計算処理を行うものである。

【0075】

受信機７９は送信機５９から無線通信により送信された信号Ｓｘを受信する機器である。受信機７９は無線通信により信号を受信するものに限定されずに、信号を送信する機能も有する送受信機で構成されてもよい。また、受信機７９は有線通信で信号Ｓｘを受信するものでもよい。

【0076】

記録用情報処理装置７０は機能要素として受信部７４、記録用処理部７７、および、記録用再計算部７８を有する。各機能要素は、プログラムとして記録用補助記憶装置７２に記憶されていて、適時、記録用本体７１の中央演算処理装置により主記憶装置に読み出されて実行されている。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能するプログラマブルコントローラや電気回路で構成されてもよい。

【0077】

記録用本体７１は、各種情報処理を行う中央演算処理装置、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能で、それらを一時的に記憶する主記憶装置からなるハードウェアである。

【0078】

記録用補助記憶装置７２は各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能で、それらを永続的に記憶するハードウェアである。また、記録用補助記憶装置７２は各種の熱起電力表ＣＴｎ（ｎ＝Ｋ、Ｔ、Ｅ、Ｂ、Ｒ、Ｓ、Ｎ、Ｊ、Ｃ・・・）と各種の電力変換表ＰＴｎ（ｎ＝Ｋ、Ｔ、Ｅ、Ｂ、Ｒ、Ｓ、Ｎ、Ｊ、Ｃ・・・）が記憶されて、適時、記録用本体７１の中央演算処理装置により読み出される。また、記録用補助記憶装置７２は受信機７９が受信した信号Ｓｘが時系列に記憶された計測情報Ｄｘが永続的に記憶される。

【0079】

受信部７４は単位時間ｔごとに受信機７９で受信された信号Ｓｘを記録用処理部７７に出力する機能要素である。記録用処理部７７は入力された信号Ｓｘに含まれる時刻ｔｘ、基準値Ｖｄ、検出値Ｖａ、計測値Ｔｘを記録用補助記憶装置７２に時系列に記憶させる機能要素である。また、記録用処理部７７は計測値Ｔｘまたは再計算値Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗのいずれかを記録用表示装置６３に表示させる機能要素でもある。

【0080】

記録用再計算部７８は計測用再計算部５８と同様に、記録用操作装置６４で選択された再計算方法Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかが入力されて、記録用補助記憶装置７２から計測情報Ｄｘを読み込み、入力された再計算方法に基づいて再計算された再計算値Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗを記録用処理部７７に出力する機能要素である。なお、記録用再計算部７８は計測情報Ｄｘの所望の時刻ｔｘの計測値Ｔｘのみを再計算可能であり、計測情報Ｄｘに含まれる全ての時刻ｔｘの計測値Ｔｘを再計算可能である。

【0081】

温度計測装置１０で被測定体の温度Ｔａの計測が開始されて、単位時間ｔごとに送信機５９から計測値Ｔｘ、検出値Ｖａ、基準値Ｖｄ、および、時刻ｔｘからなる信号Ｓｘが送信されと、温度記録装置６０の受信機７９が信号Ｓｘを受信する。ついで、受信部７４が計測値Ｔｘ、検出値Ｖａ、基準値Ｖｄ、および、時刻ｔｘを記録用処理部７７に出力し、記録用処理部７７が計測値Ｔｘ、検出値Ｖａ、基準値Ｖｄ、および、時刻ｔｘを記録用補助記憶装置７２に時系列に記憶させる。また、記録用処理部７７が計測値Ｔｘを記録用表示装置６３に表示させる。

【0082】

温度計測装置１０で被計測体の温度Ｔａの計測の終了後に、記録用操作装置６４により再計算方法Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかが選択されると、記録用再計算部７８が選択された再計算方法により再計算値Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗのいずれかを記録用処理部７７に出力する。ついで、記録用処理部７７が再計算値Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗのいずれかを記録用表示装置６３に表示させる。

【0083】

以上のように、温度計測装置１０は温度記録装置６０と組にして使用することで、計測機能と記録機能および再計算機能とを装置ごとに別けることができる。なお、温度記録装置６０はパーソナルコンピュータで構成されてもよい。

【0084】

既述した実施形態では、基準値Ｖｄから変換値Ｖｅへの変換に電力変換表ＰＴｎを用いる構成を例示したが、熱起電力表ＣＴＴを用いて基準値Ｖｄを温度に変換し、熱起電力表ＣＴｎを用いて変換したこの温度を変換値Ｖｅに変換する構成としてもよい。また、熱起電力表ＣＴＴを用いて変換した温度を基準値Ｖｄの代わりに基準値としてもよい。

【符号の説明】

【0085】

１０ 温度計測装置
２０ 端子
２２ 接続子
２３ 均熱板
３０ 基準接点補償器
３１ 基板
３１ａ 金属層
３１ｂ 絶縁層
３１ｃ 導体層
３２ ボビン部
３３ 測温抵抗体
３４ 導線
３５ 基準接点用熱電対
３６ 巻き芯
３７ 金属板
４２ 基板用端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】