(57)【要約】【課題】測温素子かららの電気的パラメータを処理する電気回路内が作動誤差を内包していても、高い正確性で温度を測定できる温度測定装置の提供。【解決手段】測温素子１と、測温素子１からの電気的パラメータをデジタルカウント値に変換する回路を備えた変換チャンネルＣＨ１と、校正パラメータを格納する不揮発性メモリと、制御装置と、を備え、この制御装置は、変換チャンネルＣＨ１内の回路で得られたデジタルカウント値を校正パラメータに基づいて補正するプロセス、を実行するよう構成されている、温度測定装置。【選択図】図１
2017133995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度情報を電気的パラメータに変換する第１の測温素子と、
第１の測温素子で得られる電気的パラメータをデジタルカウント値に変換する回路を備えた第１の変換チャンネルと、
第１の変換チャンネルのために設定した第１の校正パラメータを格納する不揮発性メモリと、
下記プロセスを実行する制御装置と、
を備え、
上記制御装置は、
（Ａ）第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値を第１の校正パラメータに基づいて補正するプロセス、
を実行するよう構成されている、
温度測定装置。
【請求項２】
さらに、第１の測温素子で得られる電気的パラメータをデジタルカウント値に変換する回路を備えた第２の変換チャンネル、を備え、
不揮発性メモリには、第２の変換チャンネルのために設定した第２の校正パラメータも格納されていて、
上記制御装置は、さらに、
（Ｂ）第２の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値を第２の校正パラメータに基づいて補正するプロセス、及び
（Ｃ）上記（Ａ）のプロセスで補正されたデジタルカウント値と、上記（Ｂ）のプロセスで補正されたデジタルカウント値と、の差異が、しきい値を超えた場合に警報信号を発するプロセス、
を実行するよう構成されている、請求項１記載の温度測定装置。
【請求項３】
さらに、温度情報を電気的パラメータに変換する第２の測温素子を備え、
上記第２の変換チャンネル内の回路は第２の測温素子で得られる電気的パラメータをもデジタルカウント値に変換するよう構成されている、請求項２記載の温度測定装置。
【請求項４】
第１の校正パラメータはＣｌ値、Ｃｓ値、Ｃｍａｘ値及びＣｍｉｎ値からなり、ここで、
Ｃｌ値は第１の校正温度におけるデジタルカウントの理論値であり、
Ｃｍａｘ値は第１の校正温度にて第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値であり、
Ｃｓ値は第２の校正温度におけるデジタルカウントの理論値であり、
Ｃｍｉｎ値は第２の校正温度にて第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値であり、
上記（Ａ）のプロセスでは、第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値Ｃから、補正後のカウント値Ｃ’を下記式（１）〜（３）：
Ｃ’＝ａＣ＋ｂ・・・式（１）、
ａ＝（Ｃｌ−Ｃｓ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）・・・式（２）、
ｂ＝（ＣｓＣｍａｘ−ＣｌＣｍｉｎ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）・・・式（３）
から算出する、
請求項１〜３のいずれか１項記載の温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷蔵庫や恒温保管庫等への設置に適した温度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫や薬品保管庫等では温度管理が重要である。庫内の温度をリアルタイムで測定して、測定結果を電気信号で取り出すことは、温度履歴を後から検証したり、異常時に素早く対処可能であったりと好ましい。
【０００３】
庫内の温度を電気信号で取り出すための典型的な手段として、温度情報を電気的パラメータ（抵抗値等）に変換する測温素子の使用が挙げられる。測温素子として例えば、白金抵抗体やサーミスタ素子などが挙げられる。これらの素子は温度に応じて抵抗値等の電気的パラメータが変動する。よって、電気的パラメータを観測することにより測定温度を知ることができる。測温素子からの電気的パラメータを温度の関数として直線近似したり、アナログデータである測定結果をデジタル化したりするために、測温素子からのデータを処理する電気回路が備えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
測温素子からの電気的パラメータを処理する上記電気回路について、その電気回路を構成する各電子素子に、作動誤差や経時劣化が生じると、測定結果が真値から乖離するという不都合が起こる。本発明は差動誤差を内包する電気回路を用いても高い正確性で温度を測定でき、好ましくは、電気回路に経時劣化が生じたときにいち早く感知し得る機能を備えた温度測定装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らが鋭意検討した結果、以下の内容の本発明を完成した。
［１］温度情報を電気的パラメータに変換する第１の測温素子と、前記電気的パラメータをデジタルカウント値に変換する回路を備えた第１の変換チャンネルと、第１の変換チャンネルのために設定した第１の校正パラメータを格納する不揮発性メモリと、下記プロセスを実行する制御装置と、を備え、上記制御装置は、（Ａ）第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値を第１の校正パラメータに基づいて補正するプロセス、を実行するよう構成されている、温度測定装置。
［２］さらに、前記電気的パラメータをデジタルカウント値に変換する回路を備えた第２の変換チャンネル、を備え、不揮発性メモリには、第２の変換チャンネルのために設定した第２の校正パラメータも格納されていて、上記制御装置は、さらに、（Ｂ）第２の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値を第２の校正パラメータに基づいて補正するプロセス、及び（Ｃ）上記（Ａ）のプロセスで補正されたデジタルカウント値と、上記（Ｂ）のプロセスで補正されたデジタルカウント値と、の差異が、しきい値を超えた場合に警報信号を発するプロセス、を実行するよう構成されている、［１］の温度測定装置。
［３］さらに、温度情報を電気的パラメータに変換する第２の測温素子を備え、上記第２の変換チャンネル内の回路は第２の測温素子で得られる電気的パラメータをもデジタルカウント値に変換するよう構成されている、［２］の温度測定装置。
［４］第１の校正パラメータはＣｌ値、Ｃｓ値、Ｃｍａｘ値及びＣｍｉｎ値からなり、ここで、Ｃｌ値は第１の校正温度におけるデジタルカウントの理論値であり、Ｃｍａｘ値は第１の校正温度にて第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値であり、Ｃｓ値は第２の校正温度におけるデジタルカウントの理論値であり、Ｃｍｉｎ値は第２の校正温度にて第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値であり、上記（Ａ）のプロセスでは、第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値Ｃから、補正後のカウント値Ｃ’を下記式（１）〜（３）：
Ｃ’＝ａＣ＋ｂ・・・式（１）、
ａ＝（Ｃｌ−Ｃｓ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）・・・式（２）、
ｂ＝（ＣｓＣｍａｘ−ＣｌＣｍｉｎ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）・・・式（３）
から算出する、［１］〜［３］のいずれかの温度測定装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、例えば、トレーサビリティ体系に則って構成された温度計測器で保証された温度にて、出荷前に変換チャンネルのために校正パラメータを設定しておくことにより、実使用時には、変換チャンネル内の電気素子等が内包する作動誤差を解消する補正を測定値に施すことができる。好適態様によれば、変換チャンネル内の電気素子等の経時劣化をいち早く察知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の温度測定装置の一例のシステムを示す。
【図２】変換チャンネル内の回路例である。
【図３】測温素子の電気特性の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を適宜参照しながら本発明を詳しく説明する。図示された態様は本発明を限定するためのものではなく、あくまで例示である。
【０００９】
図１は本発明の温度測定装置の一例のシステムを示す。
本発明によれば、温度測定装置は少なくとも１つの測温素子を有する。これを第１の測温素子と呼ぶ。第１の測温素子は図１において符号１で表される。測温素子は温度情報を電気的パラメータに変換する素子である。測温素子の典型例は、白金素子やサーミスタ素子であり、従来公知の測温素子を特に限定無く用いることができる。電気的パラメータの典型例は電気抵抗値である。
【００１０】
本発明によれば、温度測定装置は少なくとも１つの変換チャンネルを有する。この変換チャンネルは、第１の測温素子１で得られる電気的パラメータを受けとることができるよう構成されていて、この変換チャンネルを第１の変換チャンネルと呼ぶ。第１の変換チャンネルは図１においてＣＨ１で表される。通常の使用時は、第１の測温素子１から出力される電気的パラメータは第１の変換チャンネルＣＨ１へ送られる。この送出を、図１では直線１１で表現している。
【００１１】
第１の変換チャンネルＣＨ１は、少なくとも、電気的パラメータをデジタルカウント値に変換する回路を備える。具体的には、第１の測温素子１から送出される電気的パラメータは通常はアナログデータであり、このアナログデータが第１の変換チャンネルＣＨ１内のＡ／Ｄ変換回路によりデジタルカウント値に変換される。第１の変換チャンネルＣＨ１内にはさらに増幅回路や基準電圧が備えられていてもよい。変換されたデジタルカウント値を温度の数値として表示することにより、温度を知ることができる。
【００１２】
第１の変換チャンネルＣＨ１に備えられた回路等は、作動誤差や経時劣化により、設計通りのデジタルカウント値を出力するとは限らない。そのような作動誤差等をあらかじめ見越して、デジタルカウント値を「補正」することが本発明の特徴の一つである。この点については、後述する。ここで、補正（correction）とは、ＪＩＳ  Ｚ  ８１０３（計測用語）に記載されるように、系統誤差を補償するために、補正前の結果に代数的に値を加えることである。
【００１３】
本発明によれば、温度測定装置は不揮発性メモリを有する（図示せず）。不揮発性メモリには校正パラメータが格納されている。校正パラメータは通常は当該温度測定装置の出荷前に定められて不揮発性メモリに格納される。この校正パラメータを用いて、上述の補正が行われる。校正パラメータの実例や定め方などは後述する。
【００１４】
本発明によれば、温度測定装置は制御装置を有する（図示せず）。制御装置はＣＰＵやＩＣ等の特に限定の無い素子などから、下記プロセスを実行するよう構成されている。制御装置が実行するプロセスは、第１の変換チャンネルＣＨ１内の回路で得られたデジタルカウント値を第１の校正パラメータに基づいて補正するプロセスである。このプロセスを（Ａ）のプロセスと呼ぶ。
【００１５】
ここで、第１の校正パラメータは、上述したように不揮発性メモリ内に格納されているものを用いる。以下、第１の校正パラメータ及び（Ａ）のプロセスの非限定的な例について説明する。
第１の校正パラメータは、出荷前の調整等において、不揮発性メモリに格納しておく。第１の校正パラメータは、第１の変換チャンネルＣＨ１で得られるデジタルカウント値と、真の温度から得られるべきデジタルカウント値との差異を埋めるパラメータであることが好ましい。そのようにして校正パラメータを定める行為を校正と呼ぶ。ここで、校正（calibration）とは、ＪＩＳ  Ｚ  ８１０３（計測用語）に記載されるように、計器又は測定系の示す値、若しくは実量器又は標準物質の表す値と、標準によって実現される値との間の関係を確定する一連の作業のことである。出荷前に好ましく行われる校正の一例として、トレーサビリティ体系に則って構成された温度測定器を併用する作業を以下に説明する。
【００１６】
好適態様では、第１の校正パラメータはＣｌ値、Ｃｓ値、Ｃｍａｘ値及びＣｍｉｎ値の４値からなる。これら４値は第１及び第２の校正温度における校正作業で定められる。ここで、第１及び第２の校正温度は任意に設定することができ、第１の校正温度は第２の校正温度より高温である。
Ｃｌ値は第１の校正温度におけるデジタルカウントの理論値であり、
Ｃｍａｘ値は第１の校正温度にて第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値であり、
Ｃｓ値は第２の校正温度におけるデジタルカウントの理論値であり、
Ｃｍｉｎ値は第２の校正温度にて第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値である。
【００１７】
Ｃｍａｘ及びＣｍｉｎはそれぞれの校正温度におけるデジタルカウントの実測値である。Ｃｍａｘ及びＣｍｉｎの実測の際には、トレーサビリティ体系に則って構成された温度測定器を併用して、第１及び第２の校正温度をより正確に把握することが好ましい。
【００１８】
Ｃｌ及びＣｓは理論値、つまり、計算値である。それぞれ、以下のように算出される。図２は変換チャンネル内の回路例である。ここで、各パラメータは以下のとおりである。
Ｒｌ    ：第１の校正温度におけるＰｔ１００の抵抗値
Ｒｓ    ：第２の校正温度におけるＰｔ１００の抵抗値
Ｖｒｅｆ：センサ、Ａ／Ｄコンバータの基準電圧
Ｇｖ    ：増幅器の電圧増幅度
Ｖ+     ：増幅器の非反転入力電圧
Ｖ-     ：増幅器の反転入力電圧
Ｖａｄ  ：増幅器の電圧（Ａ／Ｄコンバータの入力電圧）
Ｒｅｓｏ：Ａ／Ｄコンバータの分解能
【００１９】
これらの定数、電圧値、Ａ／Ｄコンバータ変換誤差が理想的な値として図２記載の回路例でＣｌ及びＣｓの理論値は以下のように算出される。
まず、Ｃｌの理論値を算出する。
Ｖ+＝Ｒｌ×Ｖｒｅｆ／（Ｒ３＋Ｒｌ）
Ｖ-＝Ｒ２×Ｖｒｅｆ／（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｇｖ＝Ｒｆ／Ｒｉ
Ｖａｄ＝（Ｖ+ −Ｖ-）×Ｇｖ
Ｃｌ＝Ｒｅｓｏ×Ｖａｄ／Ｖｒｅｆ
【００２０】
次にＣｓの理論値を算出する。
Ｖ+＝Ｒｓ×Ｖｒｅｆ／（Ｒ３＋Ｒｓ）
Ｖ-＝Ｒ２×Ｖｒｅｆ／（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｇｖ＝Ｒｆ／Ｒｉ
Ｖａｄ＝（Ｖ+ −Ｖ-）×Ｇｖ
Ｃｓ＝Ｒｅｓｏ×Ｖａｄ／Ｖｒｅｆ
【００２１】
回路が図２のものとは異なる場合にも上記計算に準じてＣｌ及びＣｓを算出することができる。
【００２２】
出荷前の校正作業では、上記の４値を求めて不揮発性メモリに格納する。
【００２３】
本発明によれば、第１の校正パラメータとして上記４値を用いる場合には、実際の使用時において、上記（Ａ）のプロセスでは、第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値Ｃから、補正後のカウント値Ｃ’を下記式（１）〜（３）によって算出する。
Ｃ’＝ａＣ＋ｂ・・・式（１）、
ａ＝（Ｃｌ−Ｃｓ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）・・・式（２）、
ｂ＝（ＣｓＣｍａｘ−ＣｌＣｍｉｎ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）・・・式（３）
【００２４】
これらの式の技術的な意味内容を図３を参照しながら説明する。図３は、測温素子の電気特性の一例を示す。図３の例では、第１の校正温度は８℃であり、第２の校正温度は２℃である。校正温度の実現はペルチェ素子を備えた温調ユニット（図示せず）などを用いることができる。このとき、トレーサビリティ体系に則って構成された温度測定器を用いて、第１及び第２の校正温度を測定することが好ましい。この好適態様では、第１の変換チャンネルＣＨ１から得られるデジタルカウント値は温度に対して直線的な関数を示すという仮定に基づいている。
【００２５】
図３の実線の直線は、温度に対するデジタルカウントの理論値を示す。理論値については、上述したＣｌ値及Ｃｓ値を導出する数式に示すとおりである。図３の点線は、温度に対するデジタルカウントの実測値を示す。実測されたデジタルカウント値（点線）を第１の校正パラメータに基づいて、理論値に近づけるように補正する行為が上記（Ａ）のプロセスである。
【００２６】
好適態様では、第１の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値Ｃ及び補正後のカウント値Ｃ’との間には式（１）のような一次関数の関係があるとみなす。このことを、第１及び第２の校正温度について当てはめると、以下の式（１Ａ）及び式（１Ｂ）の関係が成り立つことを意味する。
Ｃｌ＝ａＣｍａｘ＋ｂ・・・式（１Ａ）
Ｃｓ＝ａＣｍｉｎ＋ｂ・・・式（１Ｂ）
これら両式からａ及びｂは、上述の式（２）及び式（３）のように導出される。
【００２７】
好適態様では、温度測定装置の実使用時には、制御装置によって（Ａ）のプロセスが行われて、補正後のデジタルカウント値Ｃ’が得られる。この値を温度として表現することにより、温度をデジタルデータとして得ることができる。制御手段における回路やソフトウェア等の具体的な構成については公知技術等を適宜参照することができる。
【００２８】
好ましくは、第１の変換チャンネルＣＨ１とは別個の変換チャンネルが温度測定装置に備えられる。当該、別個の変換チャンネルを第２の変換チャンネルと呼び、図１ではＣＨ２として表現される。第２の変換チャンネルＣＨ２は第１の測温素子１から電気的パラメータを受けとることができるように構成されていて、そのことは図１では直線１３として表現されている。
【００２９】
第２の変換チャンネルＣＨ２も、第１の変換チャンネルＣＨ１と同様に、少なくとも、電気的パラメータをデジタルカウント値に変換する回路を備える。そして、第２の変換チャンネルＣＨ２も、第１の変換チャンネルＣＨ１と同様に、デジタルカウント値を補正することが好ましい。よって、不揮発性メモリには第２の変換チャンネルＣＨ２のための校正パラメータも格納されていることが好ましい。第２の変換チャンネルＣＨ２のための校正パラメータを第２の校正パラメータと呼ぶ。第２の校正パラメータの設定方法及び不揮発性メモリへの格納方法は第１の校正パラメータの場合と同様に行うことができる。
【００３０】
さらに、制御装置は、上述した（Ａ）のプロセス、つまり、デジタルカウント値を補正するプロセスと同様のプロセスを、第２の変換チャンネルＣＨ２で得られるデジタルカウント値に対しても行うことが好ましい。このように、第２の変換チャンネル内の回路で得られたデジタルカウント値を第２の校正パラメータに基づいて補正するプロセスを（Ｂ）のプロセスと呼ぶ。（Ｂ）のプロセスについては、上述の（Ａ）のプロセスと同様に、第２の校正パラメータに基づいて、第２の変換チャンネルＣＨ２で得られるデジタルカウント値に対して補正を施すことができる。
【００３１】
なお、不揮発性メモリについては、単一の不揮発性メモリに第１及び第２の校正パラメータを格納してもよいし、複数の不揮発性メモリに第１及び第２の校正パラメータを分散して格納してもよい。
【００３２】
より好ましくは、温度測定装置は第１の測温素子１とは別個に測温素子を有し、そのような測温素子を第２の測温素子と呼び、図１では符号２で示される。第２の変換チャンネルＣＨ２は、第２の測温素子２からの電気的パラメータ受けとることが好ましい。そのような、第２の測温素子２から第２の変換チャンネルＣＨ２への電気的パラメータの送受を図１では符号１２の直線で表している。さらに、本発明の温度測定装置は３つ以上の測温素子及び変換チャンネルを有していてもよい。このことは、例えば、本発明の温度測定装置が複数の測温素子を備えていて、それら複数の測温素子が、恒温保管庫内の異なる場所に設置されて、庫内各所の温度を監視することを意味する。
【００３３】
このように、複数の測温素子と複数の変換チャンネルとが備えられる場合、各々の変換チャンネルのための校正パラメータを出荷前に設定して不揮発性メモリに格納することが好ましい。また、格納された各々の変換チャンネルのための校正パラメータに基づいて、制御装置は各変換チャンネルにおいて得られるデジタルカウント値を補正することが好ましい。補正については、上述した、第１の変換チャンネルＣＨ１についての補正の方法を援用することができる。
【００３４】
好ましくは、温度測定装置は、各変換チャンネルが有する回路の経時劣化を以下のように察知及び通報するよう構成されている。
図１に示すように、通常は、第１の測温素子１からの電気的パラメータは第１の変換チャンネルＣＨ１でデジタルカウント値に変換され、第２の測温素子２からの電気的パラメータは第２の変換チャンネルＣＨ２でデジタルカウント値に変換される。ここで、変換チャンネル内の電子素子等の経時劣化を調べようとする際は、第１の測温素子１からの電気的パラメータを第１の変換チャンネルＣＨ１及び第２の変換チャンネルＣＨ２の両方に送り（図１の符号１１及び１３に相当）、それぞれの変換チャンネルＣＨ１及びＣＨ２でデジタルカウント値に変換され、さらに、上述の「補正」プロセスによって、それぞれのデジタルカウント値が補正される。
【００３５】
そして、第１の変換チャンネルＣＨ１からのデジタルカウント値を補正したデジタルカウント値と、第２の変換チャンネルＣＨ２からのデジタルカウント値を補正したデジタルカウント値とを対比する。もともとの温度データは測温素子１からの同一の電気的パラメータであるから、補正後の両デジタルカウント値は理想的には同一値である。各変換チャンネル内の回路素子等に経時劣化が生じたり、他の不具合が生じたりすると、第１の変換チャンネルＣＨ１からのデジタルカウント値を補正したデジタルカウント値と、第２の変換チャンネルＣＨ２からのデジタルカウント値を補正したデジタルカウント値との差異が過大になり得る。よって、好ましくは、制御装置は、第１の変換チャンネルＣＨ１からのデジタルカウント値を補正したデジタルカウント値と、第２の変換チャンネルＣＨ２からのデジタルカウント値を補正したデジタルカウント値との差異がしきい値を超えた場合に警報信号を発するプロセスを実行することが好ましい。前記プロセスを（Ｃ）のプロセスと呼ぶ。
【００３６】
（Ｃ）のプロセスは必ずしも常時行う必要は無く、定期的に行ったり（例：１０日ごと）、人為的に点検をしようとする際に行ってもよい。測温素子１からの同一の電気的パラメータを（Ｃ）のプロセスに供して得られる２つの補正後のデジタルカウント値が大きく異なっているということは、少なくとも１つの変換チャンネルに異常が生じていることが強く示唆されるため、故障あるいは要点検であるといえる。（Ｃ）のプロセスにおける警報信号は、ブザーやランプや予め定めた集中管理室等への電気信号の送出など、特に限定は無い。（Ｃ）のプロセスによって、温度測定装置に設けられた変換チャンネルの不具合が早期に発見され、早期の対処が促される。
【符号の説明】
【００３７】
１、２        ：測温素子
ＣＨ１、ＣＨ２：変換チャンネル
【図１】
2017133995.tif 000003
【図２】
2017133995.tif 000004
【図３】
2017133995.tif 000005