(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムと、赤外線を透過する開口を備えて成るキャンとで構成される空間内の前記ステム上に、赤外線検出素子及び接触式温度検出素子が実装され、前記ステム及びキャンの厚みを同一として熱容量が同じとなるようにしたことを特徴とする放射温度検出素子。
【請求項２】
前記空間内における前記キャンに、接触式温度検出素子を設けたことを特徴とする請求項１記載の放射温度検出素子。
【請求項３】
前記空間内における前記キャンに、赤外線の放射率が一定な塗料を塗布したことを特徴とする請求項２記載の放射温度検出素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線を利用して非接触で温度を検出する放射温度計に用いる放射温度検出素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放射温度計、特に、例えば0〜500℃のような中低温領域においては、主に熱型赤外線検出素子が用いられ、熱型赤外線検出素子としては、チョッパーを用いた焦電素子やサーモパイル素子が使用されている。
【０００３】
実際に赤外線を用いて、非接触で温度を計測するためには、赤外線の検出と赤外線素子の素子温度の計測が必要である。即ち、赤外線検出素子に入射される赤外線により、赤外線素子と対象物との温度差が算出でき、この値に赤外線素子の素子温度を加えることにより、対象物の絶対温度を計測できるのである。
【０００４】
従来においては、サーモパイルのような赤外線素子とサーミスタのような接触式温度検出素子を用いて、対象物の絶対温度を計測していた。より具体的には、キャンパッケージタイプの赤外線素子に外付けでサーミスタを接触させたり、キャンパッケージ内のステム側にサーミスタを接着させることによって、赤外線素子の温度をキャンパッケージの温度で代用していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記に示したように、キャンパッケージの外側や、キャンパッケージ内のステム側にサーミスタを接着させることで赤外線素子の温度の計測を行った場合、上記の赤外線素子と接触式温度検出素子から成る放射温度検出素子を使用する雰囲気温度が変化すると、先ず、キャンパッケージ外周の温度が変化し、特にパッケージの熱容量の小さいキャンが変化し、その後、熱容量の大きなステムが外側及びキャンへの接着部から変化し、サーミスタ，赤外線素子の順で温度が変化する。
【０００６】
このため、非常に大きな熱容量のメタル製ブロックで放射温度検出素子を囲んだり、また、温度が安定するまでの待機時間を必要とした。
【０００７】
この待機時間は、測定精度が上がれば上がるほど大きくなり、赤外線より温度換算するまでの時間が１秒以内であっても、待機時間が数十分にもおよんで実使用上問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、待機時間をなくし、雰囲気温度が変化が起こる状況下でも安定に非接触で温度を計測できる放射温度検出素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ステムと、赤外線を透過する開口を備えて成るキャンとで構成される空間内の前記ステム上に、赤外線検出素子及び接触式温度検出素子が実装され、前記ステム及びキャンの厚みを同一として熱容量が同じとなるようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放射温度検出素子において、前記空間内における前記キャンに、接触式温度検出素子を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の放射温度検出素子において、前記空間内における前記キャンに、赤外線の放射率が一定な塗料を塗布したことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づき説明する。
【００１３】
＝実施の形態１＝
図１は、本発明の一実施の形態に係る放射温度検出素子の概略構成図である。本実施の形態に係る放射温度検出素子は、リード２が一体成型されたステム１に、略凹型形状のキャン３が接続され、ステム１とキャン３とで空間を構成している。キャン３の凹部底面には開口部が形成され、該開口部には赤外線透過フィルタ４が封止されている。
【００１４】
ステム１とキャン３とで構成される空間内のステム１上には、赤外線検出素子５と、赤外線検出素子５の素子温度を計測する接触式温度検出素子であるサーミスタ６が実装されている。なお、リード２は、赤外線検出素子５及びサーミスタ６の信号の出力端子を兼ねている。
【００１５】
また、ステム１及びキャン３の厚みを略同一としている。
従って、本実施の形態においては、ステム１及びキャン３の厚みを略同一とすることで、熱容量を同じか、同程度とすることができ、周囲温度が変化する中でも、ステム１及びキャン３で同じ温度変化が生じれば、熱の不均一な温度変化が生じず、サーミスタ６の出力をそのまま赤外線検出素子５の素子温度とすることができ、雰囲気温度の変化が起こる状況下でも安定に非接触で温度を計測することができる。
【００１６】
＝実施の形態２＝
図２は、本発明の他の実施の形態に係る放射温度検出素子の概略構成図である。本実施の形態に係る放射温度検出素子は、実施の形態１として図１に示す放射温度検出素子において、ステム１とキャン３により構成される空間内のキャン３に、別途サーミスタ７を接着した構成である。
【００１７】
従って、本実施の形態においては、サーミスタ７により赤外線検出素子５の視野角に入るキャン３の温度変化情報を得ることができ、キャン１及びステム３の温度変化が起こった場合においても、キャン３より入る赤外線を信号処理により除去することができ、対象物からの赤外線のみを算出することができる。
【００１８】
＝実施の形態３＝
図３は、本発明の他の実施の形態に係る放射温度検出素子の概略構成図である。本実施の形態に係る放射温度検出素子は、実施の形態２として図２に示す放射温度検出素子において、ステム１とキャン３により構成される空間内におけるキャン３の、赤外線検出素子５の視野角に含まれる部分を、予め放射率の解っている塗料８（例えば黒色塗料）を塗布した構成である。
【００１９】
従って、本実施の形態においては、キャン３の温度をより正確に求めることができ、キャン３の温度が変化した場合においても安定に放射温度を検出することができる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、ステムと、赤外線を透過する開口を備えて成るキャンとで構成される空間内の前記ステム上に、赤外線検出素子及び接触式温度検出素子が実装され、ステム及びキャンの厚みが同一であるので、熱容量を同じか、同程度とすることができ、周囲温度が変化する中でも、ステム及びキャンで同じ温度変化が生じれば、熱の不均一な温度変化が生じず、接触式温度検出素子の出力をそのまま赤外線検出素子の素子温度とすることができ、待機時間をなくし、雰囲気温度が変化が起こる状況下でも安定に非接触で温度を計測できる放射温度検出素子を提供することができた。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放射温度検出素子において、空間内におけるキャンに、接触式温度検出素子を設けたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、赤外線検出素子の視野角に入るキャンの温度変化情報を得ることができ、ステム及びキャンの温度変化が起こった場合においても、キャンより入る赤外線を信号処理によって除去することができ、対象物からの赤外線のみを算出することができる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の放射温度検出素子において、空間内におけるキャンに、赤外線の放射率が一定な塗料を塗布したので、請求項２記載の発明の効果に加えて、キャンの温度変化情報をより正確に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る放射温度検出素子の概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る放射温度検出素子の概略構成図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る放射温度検出素子の概略構成図である。
【符号の説明】
１  ステム
２  リード
３  キャン
４  赤外線透過フィルタ
５  赤外線検出素子
６  サーミスタ
７  サーミスタ
８  塗料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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