(57)【要約】【課題】主熱電対による測定温度を１つの温度センサで正確に温度補正する。【解決手段】熱電対３２〜３７が接続される端子２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂが配設された端子台２〜７と、基準温度を測定するための温度センサ１４と、端子台２〜７に接続された熱電対３２〜３７による測定点Ａ〜Ｆについての測定値を補正して測定点Ａ〜Ｆの温度を測定可能な制御部１９とを備え、温度センサ１４は、端子台２の温度を基準温度として測定可能に配設され、他の端子台３〜７には、端子台２との間の温度差を測定するための熱電対８〜１２の両端部を接続可能な一対の端子３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄ，５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄ，７ｃ，７ｄが配設され、制御部１９は、熱電対８〜１２によって測定される測定値に基づいて熱電対３２〜３７による各測定値を補正する。【選択図】        図１
2004239835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主熱電対の両端部が接続される一対の端子がそれぞれ配設された複数の端子台と、基準温度を測定するための１つの温度センサと、前記複数の端子台にそれぞれ接続された複数の前記主熱電対による複数の測定点についての測定値を補正して当該各測定点の温度を測定可能な演算部とを備えた熱電対温度測定装置であって、
前記温度センサは、前記複数の端子台の内の所定の端子台の温度を前記基準温度として測定可能に配設され、
前記所定の端子台を除く他の各端子台には、前記所定の端子台と当該他の各端子台との間の温度差を測定するための副熱電対の両端部を接続可能な他の一対の端子がそれぞれ配設され、
前記演算部は、前記各副熱電対によって測定される測定値に基づいて前記複数の主熱電対による前記各測定値を補正する熱電対温度測定装置。
【請求項２】
前記複数の端子台は、前記副熱電対によって直列に接続されている請求項１記載の熱電対温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の測定点の温度を測定可能に構成されている熱電対温度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の熱電対温度測定装置として、特開平８−３３８７６９号公報に開示された熱電対温度測定装置が知られている。この熱電対温度測定装置は、計測器（６０）にコネクタ（２０，３０）を介して接続された複数の熱電対（１１，１２，１３，１４）を備え、複数の測定点の温度を測定可能に構成されている。また、熱電対（１１，１２）は、そのコネクタ（２０）が計測器（６０）における金属製のケース（６１）に設けられたコネクタ（７０）に接続されることによって計測器（６０）に取り付けられている。同様にして、他の熱電対（１３，１４）は、そのコネクタ（３０）が計測器（６０）における金属製のケース（６１）に設けられた他のコネクタ（７０）に接続されることによって計測器（６０）に取り付けられている。この場合、各コネクタ（７０，７０）をそれぞれ構成する接続ピン（７３ａ，７３ｂ）、円板（７５）、リング（７６）および筒体（７１）は、それぞれ熱伝導率の大きい材料（金属や熱伝導率の大きい絶縁材）を用いて構成されている。また、ケース（６１）も金属製のために大きな熱伝導率を有している。また、ケース（６１）内には、温度補正用の温度センサ（感温素子６２）が１個設けられている。
【０００３】
この熱電対温度測定装置では、各熱電対（１１，１２，１３，１４）の各基準接点（具体的には、熱電対１１では、その両端部に取り付けられた接続端子２９ａ，２９ｂ。他の熱電対も同様）は、対応する個別のコネクタ（７０，７０）のそれぞれの接続ピン（７３ａ，７３ｂ）に接続され、かつ各接続ピン（７３ａ，７３ｂ）、円板（７５）、リング（７６）、筒体（７１）およびケース（６１）は、それぞれ熱伝導率の大きい材料で構成されている。このため、各熱電対（１１，１２，１３，１４）の各基準接点は、その温度がケース（６１）内に設けられている感温素子（６２）の温度と均一になるとみなされる。したがって、１つの感温素子（６２）を用いて、複数の基準接点に対する温度補正を適正に行うことができるため、複数の測定点の温度を正確に測定することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３３８７６９号公報（第２−４頁、第１図、第５−６図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の熱電対温度測定装置には、以下のような解決すべき問題点がある。すなわち、この熱電対温度測定装置では、各熱電対（１１，１２，１３，１４）の各基準接点と感温素子（６２）との間に設けられた各部材に熱伝導率の大きな材料を用いることにより、各熱電対（１１，１２，１３，１４）の各基準接点の温度と感温素子（６２）の温度とが均一となるようにしている。しかしながら、たとえ熱伝導率の大きな材料を使用して構成したとしても、各熱電対（１１，１２，１３，１４）の各基準接点と感温素子（６２）との間には、複数の部材が介在しており、しかも各熱電対（１１，１２）と各熱電対（１３，１４）とは個別のコネクタ（７０，７０）にそれぞれ接続される構成であって互いの距離が長い結果、各熱電対（１１，１２，１３，１４）のすべての基準接点の温度と感温素子（６２）の温度とを完全に均一に維持することは困難である。したがって、１つの感温素子（６２）で複数の基準接点の温度を正確に補正することが困難である結果、複数の測定点の温度を正確に測定するのが困難であるという問題点が存在する。一方、感温素子（６２）を各熱電対の数だけ用いる構成を採用することもできる。この構成によれば、複数の測定点の温度を正確に測定するのが可能となる。しかしながら、この構成には、高価な感温素子（６２）を複数用いることに起因して、熱電対温度測定装置の製造コストが高騰するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、複数の主熱電対による測定温度を１つの温度センサで正確に温度補正し得る熱電対温度測定装置を提供することを主目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の熱電対温度測定装置は、主熱電対の両端部が接続される一対の端子がそれぞれ配設された複数の端子台と、基準温度を測定するための１つの温度センサと、前記複数の端子台にそれぞれ接続された複数の前記主熱電対による複数の測定点についての測定値を補正して当該各測定点の温度を測定可能な演算部とを備えた熱電対温度測定装置であって、前記温度センサは、前記複数の端子台の内の所定の端子台の温度を前記基準温度として測定可能に配設され、前記所定の端子台を除く他の各端子台には、前記所定の端子台と当該他の各端子台との間の温度差を測定するための副熱電対の両端部を接続可能な他の一対の端子がそれぞれ配設され、前記演算部は、前記各副熱電対によって測定される測定値に基づいて前記複数の主熱電対による前記各測定値を補正する。
【０００８】
請求項２記載の熱電対温度測定装置は、請求項１記載の熱電対温度測定装置において、前記複数の端子台は、前記副熱電対によって直列に接続されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る熱電対温度測定装置の好適な実施の形態について説明する。
【００１０】
まず、本発明の熱電対温度測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１１】
熱電対温度測定装置１は、図１に示すように、複数（一例として６個）の端子台２，３，４，５，６，７、副熱電対としての５個の熱電対８，９，１０，１１，１２、取付台１３、１個の温度センサ１４、切替部１５、増幅部１６、２個のＡ／Ｄ変換部（以下、「Ａ／Ｄ」ともいう）１７，１８、制御部１９および表示部２０を備え、各端子台２〜７にさらに主熱電対３２〜３７を接続することにより、複数（一例として６個）の測定点Ａ〜Ｆの温度を同時測定可能に構成されている。
【００１２】
端子台２には、一対の端子２ａ，２ｂが互いに絶縁された状態で配設されている。この一対の端子２ａ，２ｂには、測定点Ａの温度を測定するための熱電対（主熱電対）３２の両端部が接続されている。端子台３には、端子３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが互いに絶縁された状態で配設されており、一対の端子３ａ，３ｂには、測定点Ｂの温度を測定するための熱電対（主熱電対）３３の両端部が接続されている。また、他の一対の端子３ｃ，３ｄには、端子台２と端子台３との間の温度差を測定するための熱電対８の両端部が接続されている。同様にして、端子台４には、端子４ａ〜４ｄが互いに絶縁された状態で配設されて、一対の端子４ａ，４ｂには測定点Ｃの温度を測定するための熱電対（主熱電対）３４の両端部が接続されている。また、一対の端子４ｃ，４ｄには、端子台３と端子台４との間の温度差を測定するための熱電対９の両端部が接続されている。
【００１３】
また、端子台５には、端子５ａ〜５ｄが互いに絶縁された状態で配設されて、一対の端子５ａ，５ｂには測定点Ｄの温度を測定するための熱電対（主熱電対）３５の両端部が接続されている。また、一対の端子５ｃ，５ｄには、端子台４と端子台５との間の温度差を測定するための熱電対１０の両端部が接続されている。端子台６には、端子６ａ〜６ｄが互いに絶縁された状態で配設されて、一対の端子６ａ，６ｂには測定点Ｅの温度を測定するための熱電対（主熱電対）３６の両端部が接続されている。また、一対の端子６ｃ，６ｄには、端子台５と端子台６との間の温度差を測定するための熱電対１１の両端部が接続されている。端子台７には、端子７ａ〜７ｄが互いに絶縁された状態で配設されて、一対の端子７ａ，７ｂには測定点Ｆの温度を測定するための熱電対（主熱電対）３７の両端部が接続されている。また、一対の端子７ｃ，７ｄには、端子台６と端子台７との間の温度差を測定するための熱電対１２の両端部が接続されている。つまり、各端子台２〜７は、端子台２を先頭として各熱電対８〜１２によって直列に接続された状態で取付台１３上に配設されている。
【００１４】
また、各端子台２，３，４，５，６，７に配設された各端子２ａ〜７ｄは、配線Ｗを介して切替部１５の入力端子（図示せず）にそれぞれ接続されている。また、各端子台２〜７は、熱伝導率の大きな材料（例えば金属）を用いて構成されると共に、その外形が各端子２ａ〜７ｄを設置し得る範囲内で可能な限り小さく形成されている。したがって、各端子台２〜７は、その端子台の表面および内部において温度差が生じないように、つまり各端子台の表面および内部の温度が均一になるようにそれぞれ構成されている。
【００１５】
温度センサ１４は、端子台２，３，４，５，６，７の内の所定の一つの端子台（一例として端子台２）に対して熱伝導性を十分に確保した状態で配設されている。また、温度センサ１４は、端子台２の温度を基準温度として検出（測定）すると共に、この基準温度に応じた電圧信号Ｖｒを出力する。
【００１６】
切替部１５は、一例としてアナログスイッチで構成され、入力した切替信号Ｓａに応じて内部の切替状態を変更することにより、配線Ｗを介して入力端子に接続された複数の一対の端子の内の切替信号Ｓａによって指定された所定の一対の端子を一対の出力端子（図示せず）に接続する。したがって、切替部１５は、切替信号Ｓａによって指定された一つの熱電対における一対の端子間に生ずる熱起電力Ｖｔをその出力端子から出力する。
【００１７】
増幅部１６は、切替部１５の一対の出力端子から出力される熱起電力ＶｔをＡ／Ｄ１７の入力電圧範囲に適合するレベルまで増幅する。
【００１８】
Ａ／Ｄ１７は、増幅部１６によって増幅された熱起電力ＶｔをディジタルデータＤｖｔに変換して出力する。一方、Ａ／Ｄ１８は、温度センサ１４から出力された電圧信号ＶｒをディジタルデータＤｖｒに変換して出力する。
【００１９】
制御部１９は、本発明における演算部に相当し、ディジタルデータＤｖｒを入力すると共にそのディジタルデータＤｖｒに基づいて基準温度Ｔｒを算出して内部メモリに記憶する。また、制御部１９は、切替信号Ｓａを生成して切替部１５に出力することにより、端子台２〜７にそれぞれ接続された複数の熱電対８〜１２，３２〜３７の各熱起電力Ｖｔ８〜Ｖｔ１２，Ｖｔ３２〜Ｖｔ３７（以下、特に区別しないときは「熱起電力Ｖｔ」ともいう）を示す各ディジタルデータＤｖｔを入力して内部メモリに記憶する。また、制御部１９の内部メモリには、熱起電力を温度に換算し、また温度を熱起電力に換算するための基準起電力換算表（換算テーブル）が予め記憶されている。さらに、制御部１９は、各熱電対３２〜３７の熱起電力Ｖｔ３２〜Ｖｔ３７に対して基準温度Ｔｒに基づいて温度補正処理を施すと共に、基準起電力換算表を用いることにより、温度補正した各熱電対３２〜３７の熱起電力Ｖｔｃ３２〜Ｖｔｃ３７を温度にそれぞれ換算して各熱電対３２〜３７の測定点Ａ〜Ｆの温度を求める。また、制御部１９は、求めた測定点Ａ〜Ｆの温度を表示部２０に表示させる。
【００２０】
次に、熱電対温度測定装置１による各測定点Ａ〜Ｆに対する温度測定処理について説明する。なお、熱電対３２〜３７は測定点Ａ〜Ｆにそれぞれ接触させられているものとする。
【００２１】
この熱電対温度測定装置１では、制御部１９が、温度センサ１４によって出力された電圧信号Ｖｒに基づくディジタルデータＤｖｒを入力すると共に、このディジタルデータＤｖｒに基づいて基準温度Ｔｒを算出して内部メモリに記憶する。次いで、制御部１９は、基準起電力換算表を参照することにより、基準温度Ｔｒに相当する熱起電力Ｖｔｒを求めて内部メモリに記憶する。次いで、制御部１９は、切替信号Ｓａを生成して切替部１５に出力することにより、端子台２〜７にそれぞれ接続されている各熱電対８〜１２，３２〜３７の各熱起電力Ｖｔを示すディジタルデータＤｖｔを入力すると共に、内部メモリにそれぞれ記憶する。
【００２２】
続いて、制御部１９は、各熱電対３２〜３７の熱起電力Ｖｔ３２〜Ｖｔ３７に対して基準温度Ｔｒに基づく温度補正処理を以下のようにして実行する。
【００２３】
前提として、熱電対３２が配設されている端子台２の温度は、温度センサ１４によって基準温度Ｔｒとして測定されている。したがって、制御部１９は、基準温度Ｔｒに相当する熱起電力Ｖｔｒを用いて熱電対３２によって測定された熱起電力Ｖｔ３２を温度補正する。具体的には、下記式（１）に示すように、熱起電力Ｖｔ３２と熱起電力Ｖｔｒとを加算して、温度補正された熱起電力Ｖｔｃ３２を算出する。次いで、制御部１９は、補正後の熱起電力Ｖｔｃ３２を内部メモリに記憶する。
Ｖｔｃ３２＝Ｖｔ３２＋Ｖｔｒ  ・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
【００２４】
また、熱電対３３が配設されている端子台３の温度に相当する熱起電力は、基準温度Ｔｒに相当する熱起電力Ｖｔｒから熱電対８によって測定された熱起電力Ｖｔ８を減算した電圧と等しくなる。したがって、制御部１９は、この減算して得た電圧を用いて熱電対３３によって測定された熱起電力Ｖｔ３３を温度補正する。具体的には、下記式（２）に示すように、熱電対３３によって測定された熱起電力Ｖｔ３３と、熱起電力Ｖｔｒから熱起電力Ｖｔ８を減算した電圧とを加算して、温度補正された熱起電力Ｖｔｃ３３を算出する。次いで、制御部１９は、補正後の熱起電力Ｖｔｃ３３を内部メモリに記憶する。
Ｖｔｃ３３＝Ｖｔ３３＋（Ｖｔｒ−Ｖｔ８）  ・・・・・・・・・・・（２）
【００２５】
なお、本実施の形態では、熱電対８が端子台３側を基準として基準温度Ｔｒ側に位置する端子台（この場合には端子台２）の温度を測定する構成のため、熱起電力Ｖｔｒから熱起電力Ｖｔ８を減算することによって熱電対３３が配設されている端子台３の温度に相当する熱起電力を算出しているが、逆に、基準温度Ｔｒ側に位置する端子台（この場合には端子台２）に熱電対８の両端部を配設して端子台３の温度を測定する構成を採用した場合には、熱起電力Ｖｔｒに熱起電力Ｖｔ８を加算することによって熱電対３３が配設されている端子台３の温度に相当する熱起電力を算出する。以下の各熱電対３４〜３７の場合も同様である。
【００２６】
また、熱電対３４が配設されている端子台４の温度に相当する熱起電力は、基準温度Ｔｒに相当する熱起電力Ｖｔｒから熱電対８によって測定された熱起電力Ｖｔ８および熱電対９によって測定された熱起電力Ｖｔ９を減算した電圧と等しくなる。したがって、制御部１９は、この減算して得た電圧を用いて熱電対３４によって測定された熱起電力Ｖｔ３４を温度補正する。具体的には、下記式（３）に示すように、熱電対３４によって測定された熱起電力Ｖｔ３４と、熱起電力Ｖｔｒから熱起電力Ｖｔ８および熱起電力Ｖｔ９を減算した電圧とを加算して、温度補正された熱起電力Ｖｔｃ３４を算出する。次いで、制御部１９は、補正後の熱起電力Ｖｔｃ３４を内部メモリに記憶する。
Ｖｔｃ３４＝Ｖｔ３４＋（Ｖｔｒ−Ｖｔ８−Ｖｔ９）  ・・・・・・・（３）
【００２７】
同様にして、制御部１９は、熱電対３５によって測定された熱起電力Ｖｔ３５を下記式（４）に従って熱起電力Ｖｔｃ３５に温度補正し、その熱起電力Ｖｔｃ３５を内部メモリに記憶する。
Ｖｔｃ３５＝Ｖｔ３５＋（Ｖｔｒ−Ｖｔ８−Ｖｔ９−Ｖｔ１０）・・・（４）
【００２８】
また、制御部１９は、熱電対３６によって測定された熱起電力Ｖｔ３６を下記式（５）に従って熱起電力Ｖｔｃ３６に温度補正し、その熱起電力Ｖｔｃ３６を内部メモリに記憶する。
Ｖｔｃ３６＝Ｖｔ３６＋（Ｖｔｒ−Ｖｔ８−Ｖｔ９−Ｖｔ１０−Ｖｔ１１）・・・・・・・（５）
【００２９】
最後に、制御部１９は、熱電対３７によって測定された熱起電力Ｖｔ３７を下記式（６）に従って熱起電力Ｖｔｃ３７に温度補正し、その熱起電力Ｖｔｃ３７を内部メモリに記憶する。これにより、各測定点Ａ〜Ｆについての温度補正処理、言い替えれば各熱電対３２〜３７によって測定された熱起電力Ｖｔ３２〜Ｖｔ３７についての温度補正処理が完了する。
Ｖｔｃ３７＝Ｖｔ３７＋（Ｖｔｒ−Ｖｔ８−Ｖｔ９−Ｖｔ１０−Ｖｔ１１−Ｖｔ１２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
【００３０】
次いで、制御部１９は、基準起電力換算表を参照することにより、温度補正後の各熱起電力Ｖｔｃ３２〜Ｖｔｃ３７を温度Ｔ３２〜Ｔ３７にそれぞれ換算する。この場合、各温度Ｔ３２〜Ｔ３７が、各測定点Ａ〜Ｆの温度を意味する。最後に、制御部１９は、求めた各温度Ｔ３２〜Ｔ３７を各測定点Ａ〜Ｆの温度として、表示部２０に表示させる。
【００３１】
このように、この熱電対温度測定装置１によれば、各熱電対３２〜３７が配設されている各端子台２〜７の相互間の温度差を熱電対８〜１２を用いて測定すると共に、測定した各温度差に基づいて各熱電対３２〜３７の熱起電力Ｖｔ３２〜Ｖｔ３７を熱起電力Ｖｔｃ３２〜Ｖｔｃ３７に温度補正することにより、各端子台３〜７の各温度と基準温度Ｔｒ（端子台２の温度）との間に温度差が生じていたとしても、１個の温度センサ１４を用いるだけで、各測定点Ａ〜Ｆの温度を正確に測定することができる。したがって、熱電対温度測定装置１を安価に構成することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されない。例えば、この熱電対温度測定装置１では、各熱電対８〜１２の長さを可能な限り短くするという観点に基づいて、隣接する端子台同士を熱電対８〜１２で接続することにより、各端子台２〜７が端子台２を先頭として全体として直列に接続される構成を採用したが、必ずしも端子台２を先頭とする必要はなく、他の端子台を先頭とすることもできる。また、すべての端子台２〜７を直列に接続する構成に代えて、図２に示すように、各熱電対８〜１２によって端子台２を中心として他の端子台３〜７をスター状に接続する構成を採用することもできる。また、図３に示すように、各熱電対８〜１２によって端子台２を基点として各端子台３〜７をツリー状に接続する構成を採用することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の熱電対温度測定装置によれば、所定の端子台の温度を基準温度として測定可能に温度センサを配設し、それ以外の各端子台における一対の端子にそれぞれ接続された副熱電対によって所定の端子台と他の各端子台との間の温度差を測定可能に構成したことにより、各端子台の各温度と基準温度との間に温度差が生じていたとしても、１個の温度センサを用いるだけで、複数の測定点の温度を温度補正して正確に測定することができる。したがって、熱電対温度測定装置を安価に構成することができる。
【００３４】
また、請求項２記載の熱電対温度測定装置によれば、副熱電対によって複数の端子台を直列に接続したことにより、各副熱電対の長さを短くすることができるため、各副熱電対のコストを低減できる結果、熱電対温度測定装置の製造コストをさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱電対温度測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】熱電対８〜１２によって各端子台２〜７をスター状に接続したブロック図である。
【図３】熱電対８〜１２によって各端子台２〜７をツリー状に接続したブロック図である。
【符号の説明】
１  熱電対温度測定装置
２〜７  端子台
８〜１２，３２〜３７  熱電対
１３  取付台
１４  温度センサ
２ａ，２ｂ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄ，５ａ〜５ｄ，６ａ〜６ｄ，７ａ〜７ｄ  端子
【図１】
2004239835.tif 000003
【図２】
2004239835.tif 000004
【図３】
2004239835.tif 000005