(57)【要約】【課題】  構造が単純で部品点数が少なく製作が容易で、冷接点となる接続端子の相互間の温度と、接続端子と冷接点補償用温度センサとの間の温度を均等化でき、熱電対による温度測定が正確にできる冷接点用プリント基板を提供する。【解決手段】  熱電対が接続されて冷接点を構成するプリント基板１０であって、基板１１の第１面に熱電対と接続するための接続端子用ランド１２を設けると共に、接続端子用ランド１２の温度を均等化するための第１均熱ランド１３を、前記接続端子用ランド１２が配置された領域の周囲の少なくとも二方を囲んで隣接して配置し、該第１均熱ランド１３の一部に重なるように熱電対の補償導線３１，３２を配線して前記接続端子用ランド１２に接続するように構成する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対が接続されて冷接点を構成するプリント基板であって、基板の第１面に、熱電対と接続するための接続端子用ランドを設けると共に、該接続端子用ランドに隣接して、接続端子用ランドの温度を均等化するための第１均熱ランドを設けたことを特徴とする冷接点用プリント基板。
【請求項２】
前記第１均熱ランドを、前記接続端子用ランドが配置された領域の周囲の少なくとも二方を囲んで配置すると共に、熱電対の補償導線を前記第１均熱ランドの一部に重なるように配線して前記接続端子用ランドに接続するように構成したことを特徴とする請求項１記載の冷接点用プリント基板。
【請求項３】
前記基板の第２面に、前記接続端子用ランドと前記第１均熱ランドの部分を前記基板を介して裏側から覆う第２均熱ランドを設け、前記第１均熱ランドと前記第２均熱ランドとをスルーホールを介して部分的に接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷接点用プリント基板。
【請求項４】
冷接点補償用温度センサを、前記第１均熱ランド上に配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷接点用プリント基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷接点用プリント基板を連続して配置した割り基板で構成することを特徴とする冷接点用プリント基板の集合体。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷接点用プリント基板を絶縁体で覆った後、更に、熱伝導率の良い材料で包んだことを特徴とする冷接点用ブロック。
【請求項７】
それぞれの前記接続端子用ランドが前記基板の端部から同じ距離になるように配置した請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷接点用プリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電対を用いる場合の冷接点となる部分を構成する冷接点用プリント基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３に示すように、温度計測の手段の一つとして使用されている熱電対６０は、異なる種類の金属線６１，６２の一端（Ａ点：測温接点）を接合した状態で、その両端に温度差を与えると他端（Ｂ点）にその温度差に応じた熱起電力Ｅが生じるというゼーベック効果を利用して温度を計測する。
【０００３】
この熱起電力Ｅの大きさは、金属線６１，６２の種類と両端（Ａ点、Ｂ点）の温度差のみによって決まり、金属線６１，６２の太さや形状や、両端以外の温度には関係しないので、他端側（Ｂ点）の温度Ｔ０と熱起電力Ｅが分かれば、一端側（Ａ点）の温度Ｔｍが分かることになる。
【０００４】
この熱電対６０による温度計測では、測温接点（Ａ点）を有する熱電対６０の他端（Ｂ点）を補償接点６３，６４で熱電対６０の金属線６１，６２の材質とほぼ同等な特性を有する補償導線６５，６６に接続して、この補償導線６５，６６を信号変換器７０の端子である冷接点（基準温度接点）６７，６８に接続し、この冷接点６７，６８の温度Ｔ０を測温抵抗体素子などの温度センサ６９で測定し、この温度情報に基づいて、信号変換器７０で計測した冷接点６７，６８間の起電力Ｅを補正して測温接点Ａの温度Ｔｍを算出している。
【０００５】
従って、この冷接点６７，６８の温度計測の精度が直接、測温接点Ａの温度計測の精度に影響を及ぼすので、この冷接点６７，６８の温度測定が重要となる。そして、実用上は、複数の熱電対を使用して計測する場合には、計測装置の簡略化と温度計測の簡便化を図るために、冷接点を纏めて配置し、これらの冷接点の温度を均一化し、この冷接点の温度をできるだけ少ない個数の温度センサで計測するようにしている。  その一つに、金属板の表面に絶縁層を施すと共にこの絶縁層上に銅パターンを印刷して金属プリント基板を構成し、この金属プリント基板上に、外部から熱電対を接続する入力接続部と、冷接点を補償する測温抵抗体と、外部へ出力する出力接続部とを配設し、これらを銅パターンによって接続して、これを本体箱内に配置することにより、熱伝導が良好な金属板で表面の温度を略同じ温度に均一化して、正確な温度計測を可能とすると共に、構成を極めて簡単化して製作する手間を減少し、小型化を可能とする熱電対基準ブロックが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、複数の熱電対接続端子が設けられる端子台とプリント基板との間に熱伝導率の高い板材よりなる均温板を設け、この銅板やアルミ合金板等の均温板の中間温度分布領域に冷接点補償用温度センサを設けて、部品点数が少なく信頼性の高い冷接点温度補償を行うようにした熱電対用端子台が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
しかしながら、この熱電対基準ブロックや熱電対用端子台では、接続端子などがある上面から配線パターンがある下面に貫通穴を設け、上面と下面を金属板や均温板から絶縁した状態で電気的に接続する必要があり、接続体をハンダ付けした後に絶縁材を充填したり、周囲を絶縁したリード線による接続が必要となり、配線に手間が掛かるという問題がある。
【０００８】
また、熱電対接続端子（冷接点）、測温抵抗体、コネクタ、銅パターンの熱容量に比べて、金属板や均温板の熱容量が著しく大きいため、迅速な均熱化が難しく、外気温度等の温度変化に対する追従性に難点があるという問題がある。
【特許文献１】特開平７−２８６９０９号公報
【特許文献２】特開平９−１１３３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、構造が単純で部品点数が少なく製作が容易で、冷接点となる接続端子の相互間の温度と、接続端子と冷接点補償用温度センサとの間の温度を均等化でき、熱電対による温度測定が正確にできる冷接点用プリント基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明に係る冷接点用プリント基板は次のように構成される。
【００１１】
本発明に係る冷接点用プリント基板は、熱電対が接続されて冷接点を構成するプリント基板であって、基板の第１面に、熱電対と接続するための接続端子用ランドを設けると共に、該接続端子用ランドに隣接して、接続端子用ランドの温度を均等化するための第１均熱ランドを設けて構成される。
【００１２】
なお、このランドとは、プリント配線において、ベーク板やエポキシ系材料等で形成された基板上に設けられる、部品の取付け及び接続に用いる導体パターンのことをいい、一般的には銅等の熱伝導率のよい金属でパターン印刷により形成される。
【００１３】
この構成によれば、プリント基板の導体パターンの一部として第１均熱ランドの均熱部分を形成できるので、作業工数及び部品点数を著しく少なくすることができる。また、導体パターンで均熱部分を形成するため、熱容量を極めて小さくすることができるので、外気温度等の温度変化に対する追従性が著しく向上する。
【００１４】
上記の冷接点用プリント基板において、前記第１均熱ランドを、前記接続端子用ランドが配置された領域の周囲の少なくとも二方を囲んで配置すると共に、熱電対の補償導線を前記第１均熱ランドの一部に重なるように配線して前記接続端子用ランドに接続するように構成することにより、外部の熱電対から導かれる補償導線を第１均熱ランドの一部に重ねて配線しているために、この部分からも熱が第１均熱ランドに移動させることができるようになり、冷接点である接続端子用ランド相互間においてより均熱化が図れる。
【００１５】
上記の冷接点用プリント基板において、前記基板の第２面に、前記接続端子用ランドと前記第１均熱ランドの部分を前記基板を介して裏側から覆う第２均熱ランドを設け、前記第１均熱ランドと前記第２均熱ランドとをスルーホールを介して部分的に接続して構成することにより、基板を均熱化できる。特に、この第２均熱ランドは接続端子用ランドと第１均熱ランドの部分を裏側から覆っているので、著しく均熱化効果が大きくなる。
【００１６】
また、この均熱部分は、ランド、即ち、導体パターンで形成しているため、熱容量を非常に小さく形成でき、しかも、第１面の第１均熱ランドと第２均熱ランドをスルーホールにおけるハンダ付け等で接続して熱移動可能にしているのでより均熱化の効果が大きくなる。その上、プリント基板の導体パターンの一部として第１均熱ランドと第２均熱ランドの均熱部分を形成でき、また、配線の一部として第１均熱ランドと第２均熱ランドを接続できるので、作業工数及び部品点数を著しく少なくすることができる。
【００１７】
上記の冷接点用プリント基板において、冷接点補償用温度センサを、前記第１均熱ランド上に配設する。好ましくは、冷接点補償用温度センサを第１均熱ランド上で、且つ、接続端子用ランドの並びの延長上に配設する。この構成によれば、測温抵抗素子、測温抵抗体等の冷接点補償用温度センサを第１均熱ランド上に配置しているので、計測に伴う自己発熱の熱を第１均熱ランド経由で分散化することができ、均熱化とプリント基板の等温化を図ることができる。
【００１８】
上記の冷接点用プリント基板を連続して配置した割り基板で、冷接点用プリント基板の集合体を構成することにより、多数の冷接点用プリント基板を安く作製できる。更に、多数の熱電対に対応させるために多チャンネルの冷接点が必要な場合には、冷接点用プリント基板を接続したまま割らずに、そのチャンネル数だけの基板を用意し、これらの基板群の中央等の１カ所又は少数個所のみに冷接点補償用温度センサを置くことにして、冷接点補償用温度センサの配置数を少なくできる。
【００１９】
そして、上記の冷接点用プリント基板を絶縁体で覆った後、更に、熱伝導率の良い材料で包んで冷接点用ブロックを構成することにより、より均熱化を図ることができる。
【００２０】
また、それぞれの接続端子用ランドが基板の端部から同じ距離になるように配置することにより、他の基板から熱が各接続端子用ランドへ同じように伝熱されるので、接続端子用ランドの間で均熱化する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の冷接点用プリント基板によれば、プリント基板の導体パターンの一部として第１均熱ランドや第２均熱ランドの均熱部分を形成できるので、作業工数及び部品点数を著しく少なくすることができる。また、導体パターンで均熱部分を形成するため、熱容量を極めて小さくでき、外気温度等の温度変化に対する追従性を著しく向上できる。
【００２２】
そして、外部の熱電対から導かれる補償導線を第１均熱ランドの一部に重ねて配線するので、この部分からも熱を第１均熱ランドに移動でき、冷接点である接続端子用ランド相互間の均熱化をより効果的に行うことができる。
【００２３】
更に、第１面の第１均熱ランドに加えて、接続端子用ランドと第１均熱ランドの部分を裏側から覆い、しかも、第１面の第１均熱ランドと接続して熱移動可能にしている第２面の第２均熱ランドを設けているので、これによっても均熱化を著しく向上することができる。
【００２４】
そして、冷接点補償用温度センサを第１均熱ランド上に配置するので、計測に伴う自己発熱で発生する熱を第１均熱ランド経由で分散化することができ、均熱化とプリント基板の等温化を図ることができる。
【００２５】
従って、本発明の冷接点用プリント基板によれば、構造が単純で部品点数が少なく製作が容易で、冷接点となる接続端子の相互間の温度と、接続端子と冷接点補償用温度センサとの間の温度を均等化でき、熱電対による温度測定が正確にできるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明の実施の形態の冷接点用プリント基板について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
この本発明の実施の形態の冷接点用プリント基板１０は、通常のプリント配線に使用されるのと同じプリント基板で構成でき、図１及び図２に示すように、ベーク板やエポキシ系材料等で形成された基板１１の第１面に、熱電対又は熱電対に接続された補償導線と接続するための接続端子用ランド１２と第１均熱用導体ランド１３とを設け、基板１１の第２面に、複数（図１では３対）の接続端子用ランド１２と第１均熱ランド１３の部分を基板１１を介して裏側から覆う第２均熱ランド１４を設ける。このランド１２，１３，１４は、銅等の熱伝導率のよい金属でパターン印刷により形成される。
【００２８】
そして、第１均熱ランド１３をＬ字形状に形成し、接続端子用ランド１１が配置された領域の周囲の二方を囲んで配置する。即ち、図１に示すように、Ｌ字の肩に相当する部分に接続端子用ランド１２を配置する。
【００２９】
また、この冷接点用プリント基板１０からの出力用端子となるスルーホール２１，２２を基板１１の一端側（図１では上側）に設け、更に、冷接点補償用温度センサ１５の導線の中継用にスルーホール２３を設ける。そして、第１均熱ランド１３と第２均熱ランド１４との接続用にスルーホール２４を適当な間隔及び配置で設ける。このスルーホール２４はハンダ等で表裏を接続し、第１均熱ランド１３と第２均熱ランド１４の間における迅速な熱移動を可能にする。
【００３０】
更に、図３に示すように、接続端子用ランド１２とスルーホール２１との間は導体パターン４１が形成されて接続され、また、中継用のスルーホール２３と出力端子となるスルーホール２４との間にも導体パターン４３が形成されて接続される。
【００３１】
そして、測温抵抗素子、測温抵抗体等で形成される冷接点補償用温度センサ１５を第１均熱ランド１３上で、且つ、接続端子用ランド１２の並びの延長上の部分に接着剤等で接合して配設する。この冷接点補償用温度センサ１５の導線４４をスルーホール２３にハンダ付けする。
【００３２】
図４〜図６に示すように、この冷接点用プリント基板１０において、平面形状の補償導線３１，３２を第１均熱ランド１３側から配線し、第１均熱ランド１３に重ねた状態で、好ましくは密着させた状態で接続端子用ランド１２にハンダ付け等で接続する。なお、補償導線３１，３２は絶縁被覆されているので、第１均熱ランド１３との間では絶縁状態にある。また、出力端子となるスルーホール２１，２２に起電力を測定する部分へ接続するためのピン３３と冷接点温度を測定するための接続用のピン３４をそれぞれハンダ付け等により接続する。
【００３３】
なお、これらの構成において、スルーホール２１，２２同士や、接続端子用ランド１１同士は、図１に示すように、基板の端部から同じ距離Ｌ１，Ｌ２になるように配置することが好ましく、また、スルーホール２４も、規則的に配置されるのが好ましい。また、このスルーホール２４は、接続端子用ランド１２に接続する熱電対の補償導線の間に配置し、これにより、接続端子用ランド１１における配線の接続と冷接点補償用温度センサ１５の配線の接続とスルーホール２４の接続等のハンダ付け作業を同時に行えるようにする。
【００３４】
これらの寸法を例示すると、３本の熱電対に対応した３チャンネル用の冷接点用プリント基板１０では、全体は２０ｍｍ×１５ｍｍで、接続端子用ランド１２は長さ４ｍｍ、幅１．５ｍｍである。
【００３５】
そして、更に、配線の終わった冷接点用プリント基板１０を、図７に示すように、絶縁材５１で覆った後、更に、銅やアルミニウム等の熱伝導率の良い材料で形成された均熱用シールシート５２で包んで冷接点用ブロック１を構成する。
【００３６】
この冷接点用ブロック１は、図８に示すように、計測機器４内に配置され、比較的温度の変化が少ない部分に配置された基板５に接続された状態で配置される。この基板５への接続は、ピン３３，３４を基板５のピン受け部に差し込んだり、基板５のスルーホールにハンダ付けして行われる。また、補償導線３１，３２は計測機器４の入力部６に接続される。
【００３７】
次に、この冷接点用プリント基板１０の製造と冷接点用プリント基板１０を連続して配置して多チャンネル用として使用する場合について説明する。
【００３８】
この冷接点用プリント基板１０は、その製造時には、図９及び図１０に示すように、冷接点用プリント基板１０を連続して配置した割り基板で、冷接点用プリント基板の集合体２を構成して製造する。なお、図９及び図１０では、１６個の組合せとしているが、これに限定されず、製造に適した組合せで製造することになる。これにより、多数の冷接点用プリント基板１０を安価で作製できる。
【００３９】
また、この割り基板で製造すると、多数の熱電対を同時使用できるように多チャンネルの冷接点が必要な場合には、図１１及び図１２に示すように冷接点用プリント基板１０を接続したまま分離せずに、そのチャンネル数だけの冷接点用プリント基板２０を用意し、これらの基板群の中央等の１カ所又は少数個所のみに、冷接点補償用温度センサ１５を置くことにすれば、冷接点補償用温度センサ１５の配置数を少なくできる。また、更に均熱ランド１２，１３同士を配線４５等により接続すると熱移動がより円滑にできるようになり均熱化を促進できる。
【００４０】
図１１及び図１２では、２つの冷接点用プリント基板２０を連続させて６チャンネル用とし、冷接点補償用温度センサ１５を中心近傍のみに配置している。これにより、複数の冷接点用プリント基板の冷接点の温度を１個の温度センサ１５で計測でき、部品点数の減少と、取扱データ数の減少を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態の冷接点用プリント基板の第１面の導体パターンとスルーホールを示す図である。
【図２】図１の冷接点用プリント基板の第２面の導体パターンとスルーホールを示す図である。
【図３】冷接点補償用温度センサを配設した冷接点用プリント基板を示す図である。
【図４】補償導線及び計測機器側の導線を接続した状態の冷接点用プリント基板を示す平面図である。
【図５】図４の接続端子用ランド部分の側断面を示す図である。
【図６】図４の冷接点補償用温度センサを配設した部分の側断面を示す図である。
【図７】絶縁材と均熱用シールシートで包んだ冷接点用ブロック１を示す側断面図である。
【図８】計測機器内における冷接点用ブロックの配置の例を示す図である。
【図９】冷接点用プリント基板を連続して配置した割り基板で構成した冷接点用プリント基板の集合体の第１面を示す図である。
【図１０】冷接点用プリント基板の集合体の第２面を示す図である。
【図１１】２枚の冷接点用プリント基板による構成の第１面を示す図である。
【図１２】２枚の冷接点用プリント基板による構成の第２面を示す図である。
【図１３】熱電対の測温接点と冷接点との関係を示す模式的な説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  冷接点用ブロック
２  冷接点用プリント基板の集合体
１０  冷接点用プリント基板
１１  基板
１２  接続端子用ランド
１３  第１均熱ランド
１４  第２均熱ランド
１５  冷接点補償用温度センサ
２１，２２，２３，２４  スルーホール
３１，３２  補償導線
４１，４２  導体パターン
４３，４４  導線
【図１】
2005315783.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2005315783.tif 000014
【図１３】
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