(57)【要約】【課題】センサー装置の駆動用電源として、該センサー装置に電池などの電源装置を設けることなく、安定して可動可能で、かつ、経済的な無線式温度センサー装置を提供する。【解決手段】保護管１１内に収容され、温度計測用熱電対１ａを含む多数の熱電対を直列に接続した熱電対群１０と、前記熱電対群の起電力により駆動するＩＣチップ２２、及び、温度情報を送信するアンテナ２３を備えてなり、該熱電対群１０の熱起電力を駆動電源として構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度測定用センサーと、多数の熱電対を直列に接続した熱電対群を備えて構成し、該熱電対群の熱起電力を駆動電源とすることを特徴とする無線式温度センサー装置。
【請求項２】
前記温度測定用センサーは、熱電対である請求項１の無線式温度センサー装置。
【請求項３】
前記温度測定用熱電対は、前記熱電対群に含まれる請求項２の無線式温度センサー装置。
【請求項４】
前記温度測定用センサー、及び、熱電対群に加え、前記熱電対群の起電力により駆動するＩＣチップと、前記温度センサーからの温度情報を送信するアンテナを備える請求項１乃至３のいずれかの無線式温度センサー装置。
【請求項５】
前記温度センサー、及び、熱電対群は、保護管内に収容されてなる請求項１乃至４のいずれかの無線式温度センサー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度センサーにより測定された温度情報を無線により熱源装置に送信する無線式温度センサー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱源装置から離れた位置に設置する温度センサーにより、温度を感知し、該測定情報に基づいて、前記熱源装置を制御するシステムにおいては、該熱源装置と温度センサーとの間に配線を敷設する煩わしさなどから、前記温度センサーに送信回路を備え、前記熱源装置に設ける受信回路に、無線により温度情報を送信する無線式温度センサー装置が用いられる。
そして、この無線式温度センサー装置（該装置に内蔵する電子回路）を駆動するためには、当然、電源が必要となることから、従来、該センサー装置には、太陽電池などの各種電池が設けられたり（例えば、特許文献１）、あるいは、熱源装置からの電磁波を直流電流に変換して利用する電源部が設けられたりするなど（特許文献２）、駆動用電源が組み込まれて構成されている。
【特許文献１】特開２００３−３２２５６９号公報
【特許文献２】特開２００４−３３４６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前記無線式温度センサー装置の駆動用電源として、電池を備えるものでは、該電池の消耗により突然トラブルが発生する懸念や、寿命によるたびたびの交換の必要など、メンテナンスが面倒であるといった問題がある。また、太陽電池では交換の必要はないが、光が無い場所では利用できないという欠点がある。一方、電磁波を利用するものでは、磁力の強さやそれによる到達距離に限界があり、また、ノイズによる誤動作の問題も懸念される。
【０００４】
そこで本発明は、無線式温度センサー装置の駆動用電源として、該センサー装置に電池などの電源装置を設けない、安定して可動可能で経済的な無線式温度センサー装置を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の無線式温度センサー装置は、温度計測用センサーと、多数の熱電対を直列に接続した熱電対群を備えて構成し、該熱電対群の熱起電力を駆動電源として構成した。
【０００６】
また、前記温度測定用センサーは、熱電対であることが好ましく、該温度測定用熱電対は、前記熱電対群に含まれることが一層好ましい。
【０００７】
また、前記無線式温度センサー装置には、前記温度計測用センサー、及び、熱電対群に加え、前記熱電対群の起電力により駆動するＩＣチップ、及び、前記温度センサーからの温度情報を送信するアンテナを備えて構成した。
【０００８】
更に、前記温度センサー、及び、熱電対群は、保護管内に収容されていることが好ましい。
【０００９】
但し、上記、本発明の無線式温度センサー装置では、該センサー装置により制御される熱源装置の運転開始時（常温状態の時）は、熱電対群の熱起電力が零であり、当然、該センサー装置の電子回路を駆動することができないため、運転開始時から該熱電対群の起電力が前記センサー装置の駆動電圧に達する温度になるまでの間、該熱源装置の電源を強制スタートするなどにより、該センサー装置を設置した環境を加熱する手段を備えておく必要がある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の無線式温度センサー装置によると、温度に応じた熱起電力を発生する熱電対を、該センサー装置の電子回路を駆動させるのに必要な電圧となる数（多数）だけ直列に接続して、熱電対群として構成することにより、該熱電対群の熱起電力を該無線式温度センサー装置の駆動用電源とすることができることで、他の電源装置を備える必要がない。また、前記、多数の熱電対よりなる熱電対群の内の１本を温度計測用熱電対とすると、駆動電源の起電部と温度検知部が兼用されたものとなる。
【００１１】
上記の効果により、前記センサー装置に電池等の駆動用電源を必要としないため、交換等の必要ない経済的な無線式温度センサー装置を提供することができる。
また、電池の消耗の問題、太陽電池での暗い環境での使用の問題、あるいは、磁力による到達距離やノイズによる誤動作といった問題が無いことで、安定して可動可能な無線式温度センサー装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の無線式温度センサー装置の実施の形態につき図面を参考にしながら詳細に説明する。図１は、本実施の形態を模式的に示す構成図を示している。
本形態の無線式温度センサー装置は、比較的高温環境となる加熱炉の炉内部（装置内、加熱雰囲気内）などに設置されるもので（図３参照）、金属筒状の保護管１１内に多数の熱電対１ａ、１ｂ（図では、便宜的に２本のみを描いているが、前記センサー装置の電子回路を駆動するのに必要な本数が用いられる。）を直列に接続した、温度計測部、及び、駆動用電源起電部となる熱電対群１０と、該熱電対群１０で発生した電力により駆動し、計測用熱電対からの起電力をデジタル変換し、送信回路に送るＩＣチップ２２、及び、温度情報信号を熱源装置の受信回路に送信するアンテナ２３よりなる、加熱炉の炉外部（加熱雰囲気外）に配置される送信回路部２により構成される。
【００１３】
熱電対群１０は、本無線式温度センサー装置を駆動するために必要となる電圧を起電するのに十分な数（多数）の熱電対１ａ、１ｂ、・・・を直列に接続したもので、前記ＩＣチップ２２への駆動電源供給部となり、該ＩＣチップ２２に接続して配線されると共に、該熱電対群１０の中の１本の熱電対を温度計測用の熱電対１ａとして前記ＩＣチップ２２に接続して配線している。
また、前記熱電対群１０は、ステンレスやセラミック、または、チタン等のパイプにより形成された長尺円筒状の保護管１１内に配置され、該保護管１１と熱電対群（素線）１０の隙間に酸化マグネシウム等の無機絶縁粉末を高密度に充填し端部を封止して形成される構造とした。
尚、熱電対の起電力は、例えば、Ｋタイプ熱電対（＋脚を、ニッケルおよびクロムを主とした合金（クロメル）、−脚を、ニッケルを主体とした合金（アルメル）で構成した、工業用として最も多く使用される熱電対）を５本直列に接続し、温度を５００℃とすると、その起電力は０．１Ｖとなるなど計算することができることから、該センサー装置に用いる熱電対は、加熱条件や必要起電力に応じて、適切な種類、及び、数が選択されて用いられれば良い。
【００１４】
送信回路部２は、前記保護管１１端部に設けるボックス内部に形成され、炉外部の非加熱部に設置される。（図３参照）
該送信回路２を形成する、ＩＣチップ２２は、前記した熱電対群１０が起電して供給する電圧により駆動し、前記熱電対群１０の中の温度計測用熱電対１ａからの起電力（微小測定信号）を増幅、デジタル変換し、アンテナ２３により、その温度データが熱源装置の受信部に向け送信される。
尚、本例においては、熱電対群１０からＩＣチップ２２への回路途中に安全抵抗２１を設け、ＩＣチップに大電流が流れることを防止している。  
【００１５】
図２は、本例の無線式温度センサーが適合する加熱炉に備えられた熱源装置の受信回路及び温度制御回路を説明するブロック図を示す。
前記した無線式温度センサー装置から送信された信号は、熱源装置のアンテナ３１から受信部を経て復調回路で温度信号に変換される。（以上が無線回路）
該変換された温度信号は、後記するスタート時のみ強制作動させる優先回路を経て、温度制御出力となり電力制御される。（以上、温度制御回路）
但し、前述した通り、本発明の無線式温度センサー装置では、熱源装置の運転開始時（常温状態）は熱電対群１０の熱起電力が零であり、該センサー装置を駆動することができないため、本例のシステムにおいては、加熱炉の運転開始時のみ該加熱炉の熱源装置の電源を強制始動させ、炉内を加熱し温度を上昇させ、前記熱電対群１０の起電力が駆動電圧に達するまでの一定時間、無制御で該熱源装置を作動させることにより、無線式温度センサー装置を駆動させている。詳しくは、この運転開始時の強制スタート回路は、タイマーと連動しており、タイマーが作動している間、優先回路により熱源装置のヒーターを強制作動させるもので、一定時間加熱され、炉内（装置内）の温度が一定温度（熱電対群１０による起電力がセンサー装置の駆動に十分となる温度）に達し、タイマーが切れると、熱電対群１０からの起電力によりＩＣチップ２２が駆動することにより、該無線式温度センサーによる熱源装置の温度制御が可能となる。
尚、前記した運転開始時のタイマー回路が作動している間は、炉内温度が無制御の状態となるため、必要に応じて、機械式サーモスタットや過昇温防止を備えるなどの安全対策をすることが好ましい。
【００１６】
図３は、加熱炉の熱源装置の電力制御を説明するための回路図を示している。
加熱炉の内部（装置内）には、ヒーターと本発明の無線式温度センサー装置の感熱部（熱電対群１０の先端部分）が離れた位置に配置されており、該センサー装置からの温度信号が、前記熱源装置の受信回路、温度制御回路を経て、電力制御回路（図２参照）からゲート回路に入り、該ゲート回路から電力制御素子（ＳＳＲ）を制御し、更に、ヒーターを制御している。
ここで、無線式温度センサー装置及び熱源装置の作動の関係をまとめて確認すると、加熱炉の熱源装置の運転を開始すると、タイマーにより一定時間強制的にヒーターに通電され、装置内が無制御に加熱される。そして、ある一定温度に達すると、無線式温度センサー装置の熱電対群１０の熱起電力により該センサー装置（ＩＣチップ）が駆動し、温度計測用熱電対に生じた起電力が該ＩＣチップにより処理され、アンテナを通じ送信され、熱源装置の受信部、復調回路、優先回路を経て温度制御出力となり、電力制御回路からの信号によりゲートからＳＳＲを制御し、ヒーターを制御することで、炉内温度をコントロールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す無線温度センサーの模式図。
【図２】前記無線温度センサーに適合する熱源装置の受信回路及び温度制御回路を説明するブロック図。
【図３】前記熱源装置の電力制御を説明する回路図。
【符号の説明】
【００１８】
１０．  熱電対群
１ａ．  温度計測用、駆動電源用兼用熱電対
１ｂ．  駆動電源用熱電対
１１．  保護管
２１．  安全抵抗
２２．  ＩＣチップ
２３．  アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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