(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサとして測温抵抗体（Ｒ１）を用い、上記測温抵抗体（Ｒ１）に対する配線の接続の仕方に応じて３線式もしくは４線式のいずれかの測定回路が自動的に選択される温度測定装置において、
３線式，４線式のいずれの場合でも上記測温抵抗体（Ｒ１）の一端側（Ｒ１ａ）に接続される第１配線（１１ａ）および上記測温抵抗体（Ｒ１）の他端側（Ｒ１ｂ）に接続される第２配線（１１ｂ）を有する第１定電流源（１１）と、
３線式，４線式のいずれの場合でも上記測温抵抗体（Ｒ１）の他端側（Ｒ１ｂ）に接続される第３配線（２１ａ）および４線式の場合にのみ上記測温抵抗体（Ｒ１）の一端側（Ｒ１ａ）に接続される第４配線（２１ｂ）を有する電圧測定手段（２１）と、
上記第１配線（１１ａ）と上記第４配線（２１ｂ）との間に接続された第１スイッチ（ＳＷ１）と、
上記第２配線（１１ｂ）と上記第３配線（２１ａ）との間に第２スイッチ（ＳＷ２）を介して接続された上記第１定電流源（１１）と同一の電流を出力する配線抵抗補償用の第２定電流源（１２）と、
上記第４配線（２１ｂ）内に設けられた第３スイッチ（ＳＷ３）と、上記第３スイッチ（ＳＷ３）よりも上記測温抵抗体（Ｒ１）側寄りの配線部分で上記第４配線（２１ｂ）と接地との間に接続された電圧検出抵抗（Ｒ２）と、
コンパレータ（３１）を含み上記電圧検出抵抗（Ｒ２）による検出電圧（ＶＲ２）とあらかじめ設定されている基準電圧（Ｖ）とを比較して上記第１ないし第３スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ３）をオンオフ制御するスイッチ制御手段とを備え、
上記スイッチ制御手段は、上記検出電圧（ＶＲ２）が上記基準電圧（Ｖ）よりも低いときには、上記第１スイッチ（ＳＷ１）と上記第２スイッチ（ＳＷ２）をともにオンとし、上記第３スイッチ（ＳＷ３）をオフとするとともに、上記第１定電流源（１１）および上記第２定電流源（１２）を動作させて上記３線式測定回路を構成し、
上記検出電圧（ＶＲ２）が上記基準電圧（Ｖ）よりも高いときには、上記第１スイッチ（ＳＷ１）と上記第２スイッチ（ＳＷ２）をともにオフとし、上記第３スイッチ（ＳＷ３）をオンとするとともに、上記第１定電流源（１１）を動作させて上記４線式測定回路を構成することを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
上記電圧検出抵抗（Ｒ２）の抵抗値が、上記測温抵抗体（Ｒ１）の測定値に対して影響しないような大きな抵抗値である請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
上記基準電圧（Ｖ）が、上記測温抵抗体（Ｒ１）に生ずる電圧よりも低い電圧値に設定される請求項１または２に記載の温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサとして測温抵抗体を用いる温度測定装置に関し、さらに詳しく言えば、測温抵抗体の接続方法を検出して、測定回路を３線式，４線式のいずれかに切り替える温度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
測温抵抗体（例えば、白金抵抗素子）を用いて被測定物の温度を測定する場合における測温抵抗体の接続方法として、多くの場合、３線式と４線式のいずれかが採用されている。図２に３線式の測定回路を示し、図３に４線式の測定回路を示す。
【０００３】
図２の３線式の測定回路の場合、第１および第２定電流源１１，１２と電圧計２１とが用いられる。第１定電流源１１は、第１配線１１ａと第２配線１１ｂを介して測温抵抗体Ｒ１の一端Ｒ１ａ側と他端Ｒ１ｂ側とに接続される。
【０００４】
電圧計２１は、測温抵抗体Ｒ１に発生した電圧を測定する。そのため、３線式の測定回路においては、電圧計２１の一方の入力端子は第１配線１１ａを利用して測温抵抗体Ｒ１の一端Ｒ１ａ側に接続され、その他方の入力端子は第３配線２１ａを介して測温抵抗体Ｒ１の他端Ｒ１ｂ側に接続される。
【０００５】
第２定電流源１２は、いわば配線抵抗補償用の電流源で、第２配線１１ｂと第３配線２１ａとの間に接続され、第１定電流源１１と同一の電流Ｉを測温抵抗体Ｒ１の他端Ｒ１ｂ側に向けて供給する。これにより、第１配線１１ａ，第３配線２１ａおよび測温抵抗体Ｒ１の各々に等しい電流Ｉが流される。
【０００６】
図３の４線式の測定回路においては、第１定電流源１１と電圧計２１とを使用し、第２定電流源１２は用いない。原理は４端子測定法であり、第１定電流源１１から第１配線１１ａおよび第２配線１１ｂを介して定電流Ｉを測温抵抗体Ｒ１に流し、第３配線２１ａおよび第４配線２１ｂを介して測温抵抗体Ｒ１の両端間電圧を電圧計２１にて測定する。いずれの方式においても、電圧計２１にて測定された電圧は、最終的に温度測定値に換算される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
３線式を採用するか、４線式を採用するかはユーザーの選択によるが、測温抵抗体の仕様によって決められる場合もある。例えば、手持ちの温度測定装置が３線式であれば、３線式用の測温抵抗体しか使用することができないことになり、測温抵抗体の選択幅が狭められてしまう。
【０００８】
したがって、本発明の課題は、１台の温度測定装置で、３線式，４線式のいずれの測定回路も選択可能であり、しかもその測温抵抗体の接続の仕方に応じて自動的に測定回路が切り替えられるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、センサとして測温抵抗体（Ｒ１）を用い、上記測温抵抗体（Ｒ１）に対する配線の接続の仕方に応じて３線式もしくは４線式のいずれかの測定回路が自動的に選択される温度測定装置において、３線式，４線式のいずれの場合でも上記測温抵抗体（Ｒ１）の一端側（Ｒ１ａ）に接続される第１配線（１１ａ）および上記測温抵抗体（Ｒ１）の他端側（Ｒ１ｂ）に接続される第２配線（１１ｂ）を有する第１定電流源（１１）と、３線式，４線式のいずれの場合でも上記測温抵抗体（Ｒ１）の他端側（Ｒ１ｂ）に接続される第３配線（２１ａ）および４線式の場合にのみ上記測温抵抗体（Ｒ１）の一端側（Ｒ１ａ）に接続される第４配線（２１ｂ）を有する電圧測定手段（２１）と、上記第１配線（１１ａ）と上記第４配線（２１ｂ）との間に接続された第１スイッチ（ＳＷ１）と、上記第２配線（１１ｂ）と上記第３配線（２１ａ）との間に第２スイッチ（ＳＷ２）を介して接続された上記第１定電流源（１１）と同一の電流を出力する配線抵抗補償用の第２定電流源（１２）と、上記第４配線（２１ｂ）内に設けられた第３スイッチ（ＳＷ３）と、上記第３スイッチ（ＳＷ３）よりも上記測温抵抗体（Ｒ１）側寄りの配線部分で上記第４配線（２１ｂ）と接地との間に接続された電圧検出抵抗（Ｒ２）と、コンパレータ（３１）を含み上記電圧検出抵抗（Ｒ２）による検出電圧（ＶＲ２）とあらかじめ設定されている基準電圧（Ｖ）とを比較して上記第１ないし第３スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ３）をオンオフ制御するスイッチ制御手段とを備え、上記スイッチ制御手段は、上記検出電圧（ＶＲ２）が上記基準電圧（Ｖ）よりも低いときには、上記第１スイッチ（ＳＷ１）と上記第２スイッチ（ＳＷ２）をともにオンとし、上記第３スイッチ（ＳＷ３）をオフとするとともに、上記第１定電流源（１１）および上記第２定電流源（１２）を動作させて上記３線式測定回路を構成し、上記検出電圧（ＶＲ２）が上記基準電圧（Ｖ）よりも高いときには、上記第１スイッチ（ＳＷ１）と上記第２スイッチ（ＳＷ２）をともにオフとし、上記第３スイッチ（ＳＷ３）をオンとするとともに、上記第１定電流源（１１）を動作させて上記４線式測定回路を構成することを特徴としている。
【００１０】
本発明の温度測定装置に、第１，第２および第３配線を介して測温抵抗体を３線式として接続すると、第４配線は使用されないことになるので、電圧検出抵抗には電圧が発生しない。これにより、スイッチ制御手段は第１および第２スイッチをオンとし、第３スイッチをオフとして内部の測定回路を３線式対応とする。
【００１１】
これに対して、第１，第２，第３および第４配線を介して測温抵抗体を４線式として接続すると、第１定電流源からの定電流の一部が電圧検出抵抗に流れ、電圧検出抵抗に電圧が発生する。この電圧が基準電圧より高い場合、スイッチ制御手段は第１および第２スイッチをオフとし、第３スイッチをオンとして内部の測定回路を４線式対応とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、電圧検出抵抗の抵抗値は測温抵抗体の測定値（抵抗値）に対して影響しないような大きな抵抗値とされる。また、基準電圧も測温抵抗体に生ずる電圧よりも低い電圧値に設定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図１により、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態において、先の図２および図３で説明した従来例と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素にはそれと同一の参照符号を用いている。
【００１４】
この温度測定装置も、先に説明した従来例と同じく、基本的な構成として、第１および第２の定電流源１１，１２と、一つの電圧計（電圧測定手段）２１とを備えている。
【００１５】
第１定電流源１１は、測温抵抗体Ｒ１の一端Ｒ１ａ側に接続される第１配線１１ａと、測温抵抗体Ｒ１の他端Ｒ１ｂ側に接続される第２配線１１ｂとを有している。この第１配線１１ａと第２配線１１ｂは、３線式，４線式のいずれの場合でも測温抵抗体Ｒ１に接続される。
【００１６】
電圧計２１も、測温抵抗体Ｒ１の他端Ｒ１ｂ側に接続される第３配線２１ａと、測温抵抗体Ｒ１の一端Ｒ１ａ側に接続される第４配線２１ｂの２本の配線を有しているが、第３配線２１ａが３線式，４線式のいずれの場合でも測温抵抗体Ｒ１の他端Ｒ１ｂ側に接続されるのに対して、第４配線２１ｂは４線式の場合にのみ測温抵抗体Ｒ１の一端Ｒ１ａ側に接続される。
【００１７】
本発明において、第１配線１１ａと第４配線２１ｂとの間には、第１スイッチＳＷ１が接続されている。また、第２配線１１ｂと第３配線２１ａとの間に、第２定電流源１２が接続されるが、この接続回路内には第２スイッチＳＷ２が入れられている。第２定電流源１２は、先の図２で説明したように、第１定電流源１１と同一の電流を測温抵抗体Ｒ１の他端Ｒ１ｂ側に向けて流す。
【００１８】
第４配線２１ｂ内には、第３スイッチＳＷ３が設けられている。また、第４配線２１ｂと接地との間には、電圧検出抵抗Ｒ２が接続されている。なお、この電圧検出抵抗Ｒ２の接続部は、第３スイッチＳＷ３よりも測温抵抗体Ｒ１側寄りである。
【００１９】
本発明は、上記各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御するスイッチ制御手段を備えている。図１には、そのスイッチ制御手段に含まれるコンパレータ３１が示されており、コンパレータ３１の一方の入力端子には基準電圧Ｖが入力され、他方の入力端子は電圧検出抵抗Ｒ２と接続されている。
【００２０】
次に、コンパレータ３１の動作について説明する。ユーザーが３線式を採用して、測温抵抗体Ｒ１の一端Ｒ１ａ側を第１配線１１ａに接続し、その他端Ｒ１ｂ側に第２配線１１ｂと第３配線２１ａとを接続して、各定電流源１１，１２を動作させたとする。
【００２１】
この場合、第４配線２１ｂは測温抵抗体Ｒ１から切り離されているため、電圧検出抵抗Ｒ２には電流が流れない。したがって、電圧検出抵抗Ｒ２の接続部の電位ＶＲ２は接地電位（０Ｖ）で、ＶＲ２＜Ｖであるため、コンパレータ３１の出力により、第１および第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンとされ、第３スイッチＳＷ３がオフとされる。これにより、図２で説明した３線式の測定回路が構成される。
【００２２】
これに対して、ユーザーが４線式を採用して、測温抵抗体Ｒ１の一端Ｒ１ａ側に第１配線１１ａと第４配線２１ｂとを接続し、その他端Ｒ１ｂ側に第２配線１１ｂと第３配線２１ａとを接続して、第１および第２定電流源１１，１２を動作させたとする。
【００２３】
この場合には、第１定電流源１１からの電流の一部が電圧検出抵抗Ｒ２を通って接地に流れるため、電圧検出抵抗Ｒ２の接続部の電位ＶＲ２が上昇する。この例では、このときの電位ＶＲ２が基準電圧Ｖよりも高くなるように電圧検出抵抗Ｒ２の抵抗値が設定されている。
【００２４】
これにより、ＶＲ２＞Ｖとなりコンパレータ３１の出力が反転し、第１および第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフで、第３スイッチＳＷ３がオンとされ、図３で説明した４線式の測定回路が構成される。
【００２５】
なお、電圧検出抵抗Ｒ２の抵抗値は、第１定電流源１１から流れ込む電流および基準電圧Ｖなどとの関係から相対的に決められるが、測温抵抗体Ｒ１の測定値（抵抗値）に対して影響しないような大きな抵抗値であることが好ましい。
【００２６】
一例として、測温抵抗体Ｒ１が白金抵抗素子で０℃における抵抗値が１００Ωで、最高測定温度３００℃，分解能０．１℃であるとすると、電圧検出抵抗Ｒ２の抵抗値は２ＭΩ程度であることが好ましい。
【００２７】
なお、これより最高測定温度を高くする場合もしくは分解能を細かくする場合には、電圧検出抵抗Ｒ２の抵抗値はもっと大きな値にする必要がある。また、基準電圧Ｖも測温抵抗体Ｒ１に生ずる電圧よりも低い電圧値に設定されることが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、測温抵抗体が３線式仕様，４線式仕様のいずれであっても対応することができるばかりでなく、ユーザーが採用する接続の仕方によって、３線式の測定回路もしくは４線式の測定回路が自動的に構成されるため、ユーザーにとって安心して使用することができる温度測定装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による温度測定装置の実施形態を示す回路構成図。
【図２】第１従来例としての３線式測定回路を示す回路構成図。
【図３】第２従来例としての４線式測定回路を示す回路構成図。
【符号の説明】
１１  第１定電流源
１１ａ  第１配線
１１ｂ  第２配線
１２  第２定電流源
２１  電圧計
２１ａ  第３配線
２１ｂ  第４配線
３１  コンパレータ
Ｒ１  測温抵抗体
Ｒ２  電圧検出抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ３  スイッチ
【図１】
0004208486.tif 000002
【図２】
0004208486.tif 000003
【図３】
0004208486.tif 000004