(57)【要約】【課題】熱電対を用いて、その冷接点に対して相対移動する被測定物の温度を精度良く測定できる温度測定装置を提供する。【解決手段】熱電対９を、熱接点側熱電対部分９ａと冷接点側熱電対部分９ｂとを異種金属材料２３で相対移動自在に接続して構成し、異種金属材料２３における温度変化を測定する補正熱電対２６の冷接点側を、冷接点側熱電対部分９ｂの一方の金属線３０ａと異種金属材料２３とに接続して、補正熱電対２６を直列に接続し、熱接点側熱電対部分９ａと異種金属材料２３との接続部位３２，３３と、補正熱電対２６の熱接点２７との第１均熱化手段３４と、異種金属材料２３と冷接点側熱電対部分９ｂの他方の金属線３０ｂとの接続部位３６と、異種金属材料２３と補正熱電対２６との接続部位３７と、補正熱電対２６と一方の金属線３０ａとの接続部位３８との第２均熱化手段２９とを設けてある。【選択図】図２
2010048770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に接触させる熱接点と温度測定器に接続される冷接点とを備えた熱電対が、熱接点側熱電対部分と冷接点側熱電対部分とを、その熱電対を構成している金属線のいずれとも異なる異種金属材料を介して相対移動自在に接続して構成され、
前記異種金属材料における温度変化を測定するための補正熱電対を有し、
その補正熱電対の冷接点側の夫々を、前記冷接点側熱電対部分を構成している一対の金属線のうちの一方の金属線と、前記異種金属材料とに接続して、前記補正熱電対が前記一方の金属線と前記異種金属材料との間に直列に接続され、
前記熱接点側熱電対部分と前記異種金属材料との接続部位と、前記補正熱電対の熱接点とを均熱化する第１均熱化手段と、
前記異種金属材料と前記冷接点側熱電対部分を構成している他方の金属線との接続部位と、前記異種金属材料と前記補正熱電対との接続部位と、前記補正熱電対と前記一方の金属線との接続部位とを均熱化する第２均熱化手段とを設けてある温度測定装置。
【請求項２】
前記第１均熱化手段と前記第２均熱化手段とを、一つの均熱化手段で構成してある請求項１記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記相対移動が回転移動である請求項１又は２記載の温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電対を用いて、その冷接点に対して相対移動する被測定物の温度を測定するための温度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記温度測定装置では、従来、被測定物を冷接点に対して相対移動自在に保持している保持部に、熱電対の熱接点を接触させてある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３１２６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、被測定物の温度は間接的に測定される。
従って、保持部における温度変化により、測定温度に誤差が生じ易い欠点がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、熱電対を用いて、その冷接点に対して相対移動する被測定物の温度を精度良く測定できる温度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による温度測定装置の第１特徴構成は、被測定物に接触させる熱接点と温度測定器に接続される冷接点とを備えた熱電対が、熱接点側熱電対部分と冷接点側熱電対部分とを、その熱電対を構成している金属線のいずれとも異なる異種金属材料を介して相対移動自在に接続して構成され、前記異種金属材料における温度変化を測定するための補正熱電対を有し、その補正熱電対の冷接点側の夫々を、前記冷接点側熱電対部分を構成している一対の金属線のうちの一方の金属線と、前記異種金属材料とに接続して、前記補正熱電対が前記一方の金属線と前記異種金属材料との間に直列に接続され、前記熱接点側熱電対部分と前記異種金属材料との接続部位と、前記補正熱電対の熱接点とを均熱化する第１均熱化手段と、前記異種金属材料と前記冷接点側熱電対部分を構成している他方の金属線との接続部位と、前記異種金属材料と前記補正熱電対との接続部位と、前記補正熱電対と前記一方の金属線との接続部位とを均熱化する第２均熱化手段とを設けてある点にある。
【０００６】
〔作用及び効果〕
熱接点側熱電対部分には、被測定物に接触させる熱接点と異種金属材料との温度差に応じた熱起電力が生じる。
冷接点側熱電対部分には、異種金属材料と冷接点との温度差に応じた熱起電力が生じる。
補正熱電対には、その熱接点と、冷接点側熱電対部分を構成している一対の金属線のうちの一方の金属線との接続部位及び異種金属材料との接続部位との温度差に応じた熱起電力が生じる。
そして、熱接点側熱電対部分と異種金属材料との接続部位と、補正熱電対の熱接点とを均熱化する第１均熱化手段と、異種金属材料と冷接点側熱電対部分を構成している他方の金属線との接続部位と、異種金属材料と補正熱電対との接続部位と、補正熱電対と一方の金属線との接続部位とを均熱化する第２均熱化手段とを設けてあるので、補正熱電対には、異種金属材料における温度変化に応じた熱起電力が生じる。
また、補正熱電対が、冷接点側熱電対部分を構成している一方の金属線と異種金属材料との間に直列に接続されているので、熱接点側熱電対部分と補正熱電対と冷接点側熱電対部分との夫々に生じた熱起電力との合計起電力を冷接点に接続した温度測定器で測定して、被測定物に接触させる熱接点と冷接点との温度差を測定できる。
従って、熱電対を用いて、その冷接点に対して異種金属材料を介して相対移動する被測定物の温度を精度良く測定できる。
【０００７】
本発明による温度測定装置の第２特徴構成は、前記第１均熱化手段と前記第２均熱化手段とを、一つの均熱化手段で構成してある点にある。
【０００８】
〔作用及び効果〕
本構成であれば、熱接点側熱電対部分と異種金属材料との接続部位と、補正熱電対の熱接点、及び、異種金属材料と冷接点側熱電対部分を構成している他方の金属線との接続部位と、異種金属材料と補正熱電対との接続部位と、補正熱電対と一方の金属線との接続部位のいずれもが略同じ温度になる。
このように、異種金属材料における温度変化を零にすることで、補正熱電対による温度補正そのものを実質的に不要にすることができる。
つまり、異種金属部分における温度差を補正熱電対で補正する場合であっても、補正熱電対による温度補正そのものに誤差が含まれる。しかし、本構成のごとく、異種金属材料に係る接続部位の温度を全て等しくすることで、補正熱電対そのものの誤差を排除できるため、被測定物の温度測定がより正確なものとなる。
【０００９】
本発明による温度測定装置の第３特徴構成は、前記相対移動が回転移動である点にある。
【００１０】
〔作用及び効果〕
本構成であれば、回転移動している被測定物の温度を精度良く測定できる。
よって、本装置の適用範囲が広いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、アルミニウム合金製エンジンピストンＡにアルマイト膜を形成するアルマイト処理装置の要部を示している。
【００１２】
前記アルマイト処理装置は、ピストンＡを保持する保持手段１と、硫酸、クロム酸などを含む酸性電解液の液溜まり２を設けた陰極部３などを備えている。
【００１３】
前記保持手段１は、電動モータやその回転数を減速させる減速機などを設けた駆動回転部４と、駆動回転部４により駆動回転される回転軸部５とを備えている。
【００１４】
前記回転軸部５には被測定物であるピストンＡの内周面に着脱自在に係止させる係止爪（図示せず）を設けてあり、この係止爪でピストンＡを同芯状に支持して回転させるように構成してある。
【００１５】
ピストンＡを回転させながら、そのピストンＡを正極側にして通電することにより、ピストンＡの頂部外周面にアルマイト膜を形成するものである。
【００１６】
前記アルマイト処理装置の保持手段１には、本発明による温度測定装置Ｂを設けてある。
【００１７】
前記温度測定装置Ｂは、ピストンＡの内側に固定して接触させる熱接点６と温度測定器７に接続される冷接点８とを備えた熱電対９を設けてある。温度測定器７は、熱電対９に生じた熱起電力を測定する電流計１０などを備えている。
【００１８】
前記熱電対９は、その中間部位を熱接点側熱電対部分９ａと冷接点側熱電対部分９ｂとに分割して、接続ユニット１１に設けてある後述のロータリー・コネクタ１２を介して相対回転移動自在に電気的に接続してある。
【００１９】
前記ロータリー・コネクタ１２は、図２，図３に示すように、銅製ブロック１３に内装してあり、この銅製ブロック１３が、後述する一つの均熱化手段を構成している。
【００２０】
前記ロータリー・コネクタ１２は、固定部１４と、固定部１４に対して軸芯Ｘ周りで回転自在に装着された回転部１５とからなるコネクタ本体１６と、固定部側接続端子１７と、回転部側接続端子１８とを備えている。
【００２１】
前記銅製ブロック１３は、第１均熱ブロック１９ａと第２均熱ブロック１９ｂとからなる均熱ブロック本体１９と、センサ固定ブロック２０と、均熱ブロック接続部２１と、第１均熱ブロック１９ａの一部を覆う均熱ブロック蓋２２とを互いにボルト連結して略直方体形状に形成してある。
【００２２】
前記ロータリー・コネクタ１２は、均熱ブロック本体１９とセンサ固定ブロック２０とに亘って形成してある貫通孔に内装してあり、固定部１４は、第１均熱ブロック１９ａ側に固定してある。
【００２３】
前記熱接点側熱電対部分９ａと冷接点側熱電対部分９ｂとは、それらの熱電対部分９ａ，９ｂを構成している金属線のいずれとも異なり、かつ、起電材質ではない異種金属材料２３を介して相対回転移動自在に電気的に接続してある。
【００２４】
前記異種金属材料２３は、ロータリー・コネクタ１２において、熱接点側熱電対部分９ａと冷接点側熱電対部分９ｂとを相対回転移動自在に電気的に接続する回路を構成する導電材である。
【００２５】
前記導電材２３は、例えば、熱接点側熱電対部分９ａに接続される一対の熱接点側導線２４ａ，２４ｂと、冷接点側熱電対部分９ｂに接続される一対の冷接点側導線２５ａ，２５ｂと、それらの導線２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂどうしを相対回転自在に電気的に接続する水銀（図示せず）である。ここでは、熱接点側導線２４ａと冷接点側導線２５ａとが水銀を介して接続され、熱接点側導線２４ｂと冷接点側導線２５ｂとが水銀を介して接続されている。
【００２６】
前記銅製ブロック１３には、導電材（異種金属材料）２３における温度変化を測定するための補正熱電対２６を内装してある。補正熱電対２６は、均熱ブロック本体１９とセンサ固定ブロック２０とに亘って形成してある貫通孔に挿通してあり、その熱接点２７を均熱ブロック接続部２１の熱接点側金属線３１ａ，３１ｂや接続部位３２の近接部に固定してある。
【００２７】
前記第１均熱ブロック１９ａのうちの均熱ブロック蓋２２で覆われる部分には、セラミック製の端子台２９を固定してある。ここで、端子台２９の材質はセラミックスに限定されるものではなく絶縁体であれば良い。端子台２９は、補正熱電対２６と、冷接点側導線２５ａ，２５ｂと、冷接点側熱電対部分９ｂとを導電性ジョイント材２８で電気的に接続するものである。
【００２８】
前記補正熱電対２６は、冷接点側熱電対部分９ｂを構成している一対の冷接点側金属線３０ａ，３０ｂのうちの一方の冷接点側金属線（以下、第１冷接点側金属線という。）３０ａと、導電材２３との間に直列に電気的に接続してある。
【００２９】
つまり、熱電対による測定では、仮に熱電対を直列に接続してある場合には、各区間の測定温度差を合計することで、全体の温度差を測定することができる。
よって本構成により、異種金属材料で構成した部分には起電力を発生させないものとし、その代わり、当該部分の温度差を別途設けた補正熱電対２６で計測しようとするものである。
【００３０】
具体的には、補正熱電対２６の冷接点側の夫々を、第１冷接点側金属線３０ａと、一対の冷接点側導線２５ａ，２５ｂのうちの一方の冷接点側導線（以下、第１冷接点側導線という。）２５ａとに導電性ジョイント材２８で接続してある。
【００３１】
前記一対の冷接点側金属線３０ａ，３０ｂのうちの他方の冷接点側金属線（以下、第２冷接点側金属線という。）３０ｂは、一対の冷接点側導線２５ａ，２５ｂのうちの他方の冷接点側導線（以下、第２冷接点側導線という。）２５ｂに導電性ジョイント材２８で接続してある。
【００３２】
前記熱接点側熱電対部分９ａは、均熱ブロック接続部２１に形成してある貫通孔に挿通してあり、センサ固定ブロック２０と均熱ブロック接続部２１との接続箇所近くにおいて熱接点側導線２４ａ，２４ｂに接続してある。
【００３３】
つまり、熱接点側熱電対部分９ａを構成している一対の熱接点側金属線３１ａ，３１ｂのうちの一方の熱接点側金属線３１ａは、一対の熱接点側導線２４ａ，２４ｂのうちの一方の熱接点側導線２４ａに接続してある。他方の熱接点側金属線３１ｂは、他方の熱接点側導線２４ｂに接続してある。
【００３４】
本装置では、前記一対の熱接点側金属線３１ａ，３１ｂと一対の熱接点側導線２４ａ，２４ｂとの接続部位３２，３３と、補正熱電対２６の熱接点２７とを均熱化する第１均熱化手段３４を設けてある。
【００３５】
即ち、この第１均熱化手段３４は、均熱ブロック本体１９とセンサ固定ブロック２０と均熱ブロック接続部２１とを密着させることにより、貫通孔３５の内部における輻射熱と対流熱、及び、これら三つのブロックの熱伝導等により、接続部位３２，３３と熱接点２７とを均熱化するものである。
【００３６】
また、第２冷接点側導線２５ｂと第２冷接点側金属線３０ｂとの接続部位３６と、第１冷接点側導線２５ａと補正熱電対２６との接続部位３７と、補正熱電対２６と第１冷接点側金属線３０ａとの接続部位３８とを均熱化する第２均熱化手段２９を設けてある。
【００３７】
この第２均熱化手段２９は、各接続部位３６，３７，３８を単一の端子台２９に設けることで構成してある。つまり、第１均熱ブロック１９ａと均熱ブロック蓋２２との間の空間４０における輻射熱と対流熱、及び、銅製ブロック１３による熱伝導等により、各接続部位３６，３７，３８を均熱化するものである。
【００３８】
尚、上記第１均熱化手段３４と第２均熱化手段２９とに対して、図示は省略するが、夫々温度調節装置を設けてもよい。そうすることで、各均熱化手段３４，２９の夫々の温度をより積極的に均等にすることができ、被測定物の温度測定がより正確なものとなる。
【００３９】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による温度測定装置は、第１均熱化手段と第２均熱化手段とを単一の部材の上に設けてあっても良い。
このようにすることで、異種金属材料における温度変化を零にすることで、補正熱電対による温度補正そのものを実質的に不要にすることができる。
つまり、異種金属部分における温度差を補正熱電対で補正する場合であっても、補正熱電対による温度補正そのものに誤差が含まれる。しかし、本構成のごとく、異種金属材料に係る接続部位の温度を全て等しくすることで、補正熱電対そのものの誤差を排除できるため、被測定物の温度測定がより正確なものとなる。
２．本発明による温度測定装置は、異種金属材料としてのプラス側金属材料とマイナス側金属材料が、同じ材質であれば、起電力が発生する材質のもので形成されていても良い。
つまり、異種金属材料の領域全体として起電力が発生しない状態になるように、異種金属材料を適宜選択することができる。
３．同じ理由により、本発明による温度測定装置は、異種金属材料としてのプラス側金属材料とマイナス側金属材料が、起電力が発生しない材質のものであれば、互いに異なる材質のもので形成されていても良い。
４．本発明による温度測定装置は、熱接点側熱電対部分と冷接点側熱電対部分との距離が変化することにより、異種金属材料部分の長さを可変に構成しておいても良い。
５．本発明による温度測定装置は、被測定物に直接的に接触させる熱接点を備えた熱電対を設けてあっても良く、被測定物に間接的に接触させる熱接点を備えた熱電対を設けてあっても良い。
７．本発明に係るよる異種金属材料部分としては、上記水銀を用いたロータリージョイントの他、ブラシを用いたものであっても良く、また、配線を複数回巻き回して、所定回転数だけ熱接点側と冷接点側とが相対回転するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】温度測定装置を備えたアルマイト処理装置の要部を示す側面図
【図２】温度測定装置の要部を示す平面図
【図３】温度測定装置の要部を示す側面図
【符号の説明】
【００４１】
Ａ  被測定物
６  熱接点
７  温度測定器
８  冷接点
９  熱電対
９ａ  熱接点側熱電対部分
９ｂ  冷接点側熱電対部分
１３  一つの均熱化手段
２３  異種金属材料
２６  補正熱電対
２７  補正熱電対の熱接点
２９  第２均熱化手段
３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｃ  金属線
３２，３３，３６，３７，３８  接続部位
３４  第１均熱化手段
【図１】
2010048770.tif 000003
【図２】
2010048770.tif 000004
【図３】
2010048770.tif 000005