接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法
【課題】被測温体の表面に感温部を接触して表面温度を測定する接触式表面温度センサを精度よく比較校正できる接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法を提供する。
【解決手段】接触式表面温度センサ２０を校正するための接触式表面温度センサ校正器１０で、前記接触式表面温度センサ２０の感温部２１を当接する基準ブロック１１に基準温度センサ３０を固定配置すると共に、前記基準ブロック１１に接して前記基準ブロック１１を加熱して昇温させる加熱源１７を設けた加熱ブロック１４とは分離可能に前記基準ブロック１１を構成する。
【解決手段】接触式表面温度センサ２０を校正するための接触式表面温度センサ校正器１０で、前記接触式表面温度センサ２０の感温部２１を当接する基準ブロック１１に基準温度センサ３０を固定配置すると共に、前記基準ブロック１１に接して前記基準ブロック１１を加熱して昇温させる加熱源１７を設けた加熱ブロック１４とは分離可能に前記基準ブロック１１を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式温度センサ等の表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動又は停止している材料や製品等の被測温物の移動表面の温度を測定するために、この表面に直接接触して表面温度を測定する接触式表面温度センサがある。この接触式表面温度センサの校正に際しては、図１２に示すように、接触式表面温度センサ２０の感温部２１を接触させる表面１１Ｘを有する均熱ブロック１１Ｘと、この均熱ブロック１１Ｘを加熱するヒータ等の加熱源１２と、均熱ブロック１１Ｘ内に挿入された基準温度センサ３０Ｘを備えた接触式表面温度センサ校正器１０Ｘを用いている。
【０００３】
この均熱ブロック１１Ｘは、熱伝導率の高い銅製で形成され、基準温度センサ３０Ｘの感温部３１Ｘは測温抵抗体で形成されている。また、基準温度センサ３０Ｘは表面１１Ｘｓより下方約１０ｍｍの場所に着脱可能に挿入配置されている。
【０００４】
そして、この接触式表面温度センサ校正器１０Ｘを用いて、接触式表面温度センサ２０の校正を行う場合には、均熱ブロック１１Ｘを加熱源１２で加熱して温度を上昇させると共に、基準温度センサ３０Ｘで基準温度を測定する。校正を行う接触式表面温度センサ２０の感温部２１を均熱ブロック１１Ｘの基準面１１Ｘｓの表面に接触させて、接触式表面温度センサ２０の出力の温度と基準温度センサ３０Ｘの出力である基準温度とを比較することで、接触式表面温度センサ２０の校正を行っている。
【０００５】
この校正方法では、均熱ブロック１１Ｘを熱伝導性に優れている銅で形成することで、基準面１１Ｘｓの表面と基準温度センサ３０Ｘの感温部３１Ｘがある基準温度計測点との温度差を小さくしている。また、均熱ブロック１１Ｘを加熱源２１で直接加熱することで、校正器１０Ｘの構造と温度制御を単純化し、容易に温度管理できるようになっている。
【０００６】
更に、基準温度センサ３０Ｘの感温部３１Ｘとして、長期的な温度安定性に優れ、しかも、経年変化による温度変動が小さい測温抵抗体を用いることで、長期間にわたって精度良く接触式表面温度センサ２０の校正ができる。
【０００７】
また、この基準温度センサ３０Ｘの校正も行う必要があり、この基準温度センサ３０Ｘの校正は、校正器１０Ｘから抜き出して、別の校正器により行っている。この校正器１０Ｘでは、基準温度センサ３０Ｘにシース形の測温抵抗体を用いることで、この基準温度センサ３０Ｘの抜き出し及び挿入を容易にしている。
【０００８】
しかしながら、この接触式表面温度センサ校正器１０Ｘでは、均熱ブロック１１Ｘが５００℃以上の高温に耐えられない銅製であり、また、基準温度センサ３０Ｘに用いている測温抵抗体では５００℃以上の温度を測定できないため、５００℃以上の温度における接触式表面温度センサ２０の校正ができないという問題がある。
【０００９】
この温度センサの校正に関しては、多数の温度センサ（熱電対、抵抗温度計、半導体温度計等）の動作状態を、実際の測定現場で一括して迅速に確認するために、多数の校正される温度センサと基準温度計となる校正用温度センサを、銅、アルミニウム、ＳＵＳ等の良熱伝導材料で作られ、全体が均熱状態に維持可能な恒温ブロックの収納孔に挿入して、この恒温ブロックを恒温ブロックの外周を囲んだヒーターで加熱して昇温し、このときの校正される温度センサの測温値と校正用温度センサの測温値を対比することで校正を行なう温度センサの校正方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
また、温度センサの校正範囲をより高い温度範囲まで広げるものとして、校正対象の温度センサ（測温抵抗体）と基準となる基準温度センサ（標準測温体）を、校正炉内の均熱ブロックの挿入孔に挿入して双方の出力温度を比較することにより、校正対象の温度センサの校正を行う校正方法において、均熱ブロックを、銀もしくは銀合金、又は、金もしくは金合金で構成し、熱伝導率を良くすると共に熱容量を大きくして、均熱ブロックの温度を安定化し、比較校正炉の温度を正確に挿入された温度センサに伝えて、校正可能な温度範囲を６００℃未満又は１０００℃未満まで高精度の比較校正試験を実現できる比較校正方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
しかしながら、これらの比較校正法では、被測温体の表面に接触させる必要がある接触式表面温度センサには適用できず、また、銀や金を用いるため、均熱ブロックの製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−３０４６２７公報
【特許文献２】特開平８−１３６３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被測温体の表面に感温部を接触して表面温度を測定する接触式表面温度センサを精度よく校正できる接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明に係る接触式表面温度センサ校正器は、接触式表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器であって、前記接触式表面温度センサの感温部を当接する基準ブロックに基準温度センサを固定配置すると共に、前記基準ブロックに接して前記基準ブロックを加熱して昇温させる加熱源を設けた加熱ブロックとは分離可能に前記基準ブロックを構成する。
【００１５】
この構成によれば、基準温度センサをスポット溶接や接着等を用いて固定配置することにより、基準温度センサを基準ブロックの収納孔又は挿入孔に着脱自在に挿入配置する場合に比べて、基準温度センサと基準ブロックとの間の密着度を著しく増すことができ、この間の熱伝導効率を著しく高めることができるので、基準温度センサで基準ブロックの表面温度を精度よく計測できるようになる。
【００１６】
また、基準ブロックを加熱源から分離可能に構成することにより、基準ブロックを小型化して、基準温度センサが固定されたままの基準ブロックを別の校正器に入ることができるようになり、基準温度センサの校正が容易となる。
【００１７】
上記の接触式表面温度センサ校正器において、前記基準温度センサの感温部を前記基準ブロックの基準面の表面、又は、表面近傍に固定配置すると、基準ブロックにおいて、表面温度センサを当接させる基準面の表面と基準温度センサの位置との距離が短くなり、例え、熱伝導率の悪い材料で作った基準ブロックであっても、基準面の表面と基準温度センサの感温部との間の温度差を小さくすることができるので、基準面の表面の温度をより精度よく計測できるようになる。つまり、熱伝導率の高い銅に比較して熱伝導率が低くなる耐熱金属においても、基準面の表面の温度を精度よく計測できるようになる。
【００１８】
この基準ブロックへの基準温度センサの感温部の固定は、例えば、熱電対の感温部を基準ブロックの表面又は表面近傍（表面下０ｍｍ〜５ｍｍの範囲）にスポット溶接したり、接着したりして行う。
【００１９】
上記の接触式表面温度センサ校正器において、前記基準温度センサの感温部を前記基準ブロックに固定配置する際に、前記基準面の隣の面である設置面に前記基準温度センサの感温部を埋設または外接させて固定配置すると共に、該設置面に保温ブロックを当接させて配置し、更に、前記基準ブロックの前記設置面、又は、前記保温ブロックの前記設置面に当接する当接面の一方、又は、両方に収納溝を設けて、前記基準温度センサの感温部と該感温部に接続するリード線の一部を収納して構成すると、次のような効果を奏することができる。 この構成によれば、基準面ではなく、基準面の隣の設置面に基準温度センサの感温部を埋設または外接させて固定配置するので、接触式表面温度センサが当接する基準面を平滑な状態にしたまま基準温度センサの固定配置を容易に行える。また、基準面を平滑な状態に維持できるので、より実際の測定状態に近い状態で接触式表面温度センサを基準面に接触させながら校正を行うことができるようになる。
【００２０】
また、基準ブロックと保温ブロックの少なく一方に設けた収納溝に、基準温度センサの感温部やリード線の一部を収納するので、基準温度センサの感温部の周囲を基準ブロックと保温ブロックで囲むことができると共に、基準ブロックの設置面と保温ブロックの当接面とを密着させることができるので、両者の間の熱伝導効率を高い状態にすることができる。
【００２１】
従って、基準ブロックと保温ブロックの温度を均一化することができ、校正時においては、基準ブロックの熱容量と保温ブロックの熱容量を合わせた大きな熱容量を持つことになり、接触式表面温度センサの接触によって生じる熱移動量の割合を校正器の全体的な熱容量に対して小さくすることができる。その結果、接触式表面温度センサの接触による基準面の表面の温度の変化量を小さくでき、また、熱伝導効率が高いので迅速に接触式表面温度センサの感温部の温度と基準ブロックの温度を均等化できる。その結果、校正精度を高めることができる。
【００２２】
また、上記の温度センサ校正器において、基準ブロックをインコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標））で形成し、基準温度センサをタイプＲの熱電対で形成し、加熱源を電熱ヒータで形成すると、５００℃以上の高温域における校正に関して、基準ブロックの材料を５００℃以上の高温においても使用できるインコネルにすることで従来技術における銅の基準ブロックでは耐熱性が不足するという問題を解決でき、また、基準温度センサを５００℃以上の高温まで測定可能なタイプＲの熱電対にすることで、基準温度センサの高温測定が難しいという問題を解決できる。
【００２３】
なお、インコネルの熱伝導率は銅の１／２５程度と小さいため、表面と基準温度の計測点とで温度差が生じ易くなるが、この問題は、基準温度センサの感温部の設置を基準面の表面又は表面付近への貼り付け（スポット溶接）等の固定配置により解決される。更に、電熱ヒータは、５００℃以上でも加熱できるので、５００℃以上の高温においても接触式表面温度センサを校正できるようになる。また、電熱ヒータの使用により、電熱ヒータの市販品を使用できる上に、校正器の構造及び温度制御が比較的単純になるので、校正器の製造コストを低くすることができる。
【００２４】
そして、上記の目的を達成するための本発明に係る接触式表面温度センサの校正方法は、接触式表面温度センサの校正方法において、上記の接触式表面温度センサ校正器を用いる。これにより、精度良く表面温度センサの校正を行うことができる。
【００２５】
また、上記の目的を達成するための本発明に係る基準温度センサの校正方法は、接触式表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器に配置された基準温度センサの校正方法において、前記接触式表面温度センサ校正器では、前記接触式表面温度センサの感温部を当接する基準ブロックに基準温度センサを固定配置すると共に、前記基準ブロックを加熱して昇温させる加熱源を設けた加熱ブロックとは分離可能に前記基準ブロックを構成し、前記基準温度センサの校正に際して、前記基準ブロックを前記接触式表面温度センサ校正器から分離して、前記基準温度センサが固定配置された前記基準ブロックごと、前記接触式表面温度センサ校正器とは別の温度センサ校正器に入れて前記基準温度センサを校正することを特徴とする。この校正方法によれば、接触式表面温度センサ校正器の基準温度センサの校正を簡便に精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上に説明したように、本発明の接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法によれば、被測温体の表面に感温部を接触して表面温度を測定する接触式表面温度センサを精度よく校正できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態の接触式表面温度計センサ校正器の構成を示す、基準ブロックを外した状態の斜視図である。
【図２】図１の接触式表面温度計センサ校正器の構成を示す、基準ブロックを組み入れた状態の斜視図である。
【図３】図１の接触式表面温度計センサ校正器の中央横断面を示す図である。
【図４】図１の接触式表面温度計センサ校正器の中央縦断面を示す図である。
【図５】図１の接触式表面温度計センサ校正器の基準温度センサの校正の様子を示す平面図である。
【図６】図５の接触式表面温度計センサ校正器の基準温度センサの校正の様子を示す横断面図である。
【図７】図１の接触式表面温度計センサ校正器の基準ブロックを示す斜視図である。
【図８】基準ブロックに固定配置した基準温度センサを示す斜視図である。
【図９】第１の保温ブロックを示す斜視図である。
【図１０】第２の保温ブロックを示す斜視図である。
【図１１】加熱ブロックを示す斜視図である。
【図１２】従来技術の接触式表面温度センサの校正の様子を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の実施の形態の温度センサ校正器について図面を参照しながら説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さ等の比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。
【００２９】
図１〜図４に示すように、本願発明に係る実施の形態の接触式表面温度センサ校正器１０は、接触式表面温度センサ２０を校正するための接触式表面温度センサ校正器１０であり、接触式表面温度センサ２０を接触させる基準ブロック１１と、第１保温ブロック１２と２つの第２保温ブロック１３、１３と、加熱ブロック１４と、基準ブロック１１に固定配置した基準温度センサ３０と、加熱ブロック１４に挿入される電熱ヒータ（加熱源）１７を有して構成される。また、基準ブロック１１は、基準ブロック１１に接して基準ブロック１１を加熱して昇温させる電熱ヒータ１７を設けた加熱ブロック１４とは分離可能に構成される。
【００３０】
図７及び図８に示すように、基準ブロック１１は、直方体（例えば、幅１４ｍｍ、長さ３５ｍｍ、高さ１４ｍｍ）に形成され、固定用ネジ１５を挿通する固定用貫通穴１１ａと、固定用ネジ１６を螺合する固定用ネジ穴１１ｂと、基準温度センサ３０の感熱部（熱電対の接点）３１とリード線３２の一部を収納する収納溝１１ｅ、１１ｆとを設けて構成される。
【００３１】
この基準ブロック１１においては、上側を表面温度センサ２０の感温部２１が当接する基準面１１ｓとし、この基準面１１ｓの隣の小さいほうの片側の側面を、基準温度センサ１１を固定配置する設置面１１ｃとする。また、この基準面１１ｓの隣の大いほうの両側面を、保温面１１ｄ、１１ｄとする。また、基準面１１ｓの裏側となる下面が加熱ブロック１４に接触する被加熱面となり、設置面１１ｃの裏側となる側面は放熱面となる。
【００３２】
収納溝１１ｅ、１１ｆは、接触式表面温度センサ２０が接触する基準面１１ｓに隣接する３面１１ｃ、１１ｄに設けられる。設置面１１ｃには、基準温度センサ３０の感温部３１を収納する収納溝１１ｅが設けられるが、できるだけ基準面１１ｓとの距離を短くするために、基準温度センサ３０の感温部３１が基準面１１ｓの表面又は表面下０ｍｍ〜５ｍｍ程度の表面近傍に配置できるように、例えば、０．３ｍｍ程度の溝である収納溝１１ｅが設けられる。また、保温面１１ｄ、１１ｄに対しては、感温部３１から延びるリード線３２の一部を収納する、例えば、深さ０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の溝である収納溝１１ｆが設けられる。
【００３３】
基準温度センサ３０は、タイプＲの熱電対で形成される。これにより、５００℃以上の高温域における校正に関して、基準温度センサ３０を５００℃以上の高温まで測定可能なタイプＲの熱電対にすることで、基準温度センサ３０の高温測定が難しいという問題を解決できる。
【００３４】
この基準温度センサ３０は、図８に示すように、感温部３１は設置面１１ｃの収納溝１１ｅに固定配置され、この感温部３１から延びるリード線３２の一部は、設置面１１ｃの収納溝１１ｅと保温面１１ｄの収納溝１１ｆに収納され、リード線３２は校正器１０の外部に導かれる。この収納溝１１ｅ、１１ｆにより、基準ブロック１１が第１保温ブロック１２又は第２保温ブロック１３と接触する際に隙間ができないようにすることができ、各ブロック間の熱伝導を良好に維持することができる。
【００３５】
この構成によれば、基準面１１ｓではなく、基準面１１ｓの隣の設置面１１ｃに基準温度センサ３０の感温部３１を埋設または外接させて固定配置するので、接触式表面温度センサ２０が当接する基準面１１ｓを平滑な状態にしたままで、基準温度センサ３０の固定配置を容易に行えるようになる。また、基準面１１ｓを平滑な状態に維持できるので、より実際の測定状態に近い状態で接触式表面温度センサ２０の感温部２１を基準面１１ｓに接触させながら、接触式表面温度センサ２０の校正を行うことができるようになる。
【００３６】
基準温度センサ３０の感温部３１は、スポット溶接、接着等で基準ブロック１１の表面又は表面近傍に固定される。この表面近傍としては、例えば、基準面１１ｓの表面から０ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とする。なお、表面に感温部３１を設ける場合には、固定配置した後に、基準面１１ｓと感温部３１とが同一平面になるように、基準面１１ｓの表面を感温部３１と共に機械加工する。
【００３７】
この基準温度センサ３０の感温部３１を、基準面１１ｓの表面又は表面近傍に配置して、基準面１１ｓの温度と、感温部３１が固定配置されている測温点との間の距離を０ｍｍ〜５ｍｍの短い距離とすることにより、熱伝導率が銅に比べて低い耐熱金属で基準ブロック１１を作成した場合であっても、基準面１１ｓの表面と基準温度センサ３０の感温部３１との間の温度差を小さくすることができるので、基準面１１ｓの表面の温度を精度よく計測できるようになる。
【００３８】
第１保温ブロック１２は、基準ブロック１１と同じ大きさの直方体（例えば、幅１４ｍｍ、長さ３５ｍｍ、高さ１４ｍｍ）に形成される。この第１保温ブロック１２には、接続用の固定用ネジ１５を挿通する固定用貫通穴１２ａと、固定用ネジ１６を螺合する固定用ネジ穴１２ｂとが設けられる。
【００３９】
また、第２保温ブロック１３は、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２を合わせた大きさの直方体（例えば、幅１３ｍｍ、長さ７０ｍｍ、高さ１４ｍｍ）に形成され、２つ用意される。この第２保温ブロック１３にも、固定用ネジ１５を挿通する固定用貫通穴１３ａと、固定用ネジ１６を挿通する固定用貫通穴１３ｂとが設けられる。
【００４０】
また、加熱ブロック１４は、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２と２つの第２保温ブロック１３、１３を図１及び図２のように並べて載置できるように、大きな上側の加熱面１４ｓと電熱ヒータ１７が挿入配置される電熱ヒータ用穴１４ｈを有した直方体（例えば、幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、高さ２３ｍｍ）に形成される。
【００４１】
この電熱ヒータ用穴１４ｈには電熱ヒータ１７が挿入配置される。この電熱ヒータ１７は、５００℃以上でも加熱できるので、５００℃以上の高温においても接触式表面温度センサ２０を校正できるようになる。また、電熱ヒータ１７の使用により、電熱ヒータの市販品を使用できる上に、接触式表面温度センサ校正器１０の構造及び温度制御が比較的単純になるので、接触式表面温度センサ校正器１０の製造コストを低くすることができる。
【００４２】
これらの各ブロック１１、１２、１３、１４は、耐熱性に過ぎれ、かつ、熱伝導率も高い、例えば、インコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標））７１８で形成される。このインコネル７１８はニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金元素を含ませた金属材料であり、５００℃以上でも形状を保持できるので、８００℃位までの高温用の温度センサ校正器の使用できる。 つまり、５００℃以上の高温域における校正に関して、基準ブロック１１の材料を５００℃以上の高温においても使用できるインコネル７１８にすることで、従来技術における銅の基準ブロックでは耐熱性が不足するという問題を解決できる。
【００４３】
なお、インコネル７１８の熱伝導率は銅の１／２５程度と小さいため、表面と基準温度の計測点とで温度差が生じ易くなるが、この問題は、基準温度センサ３０の感温部３１の設置位置を基準面１１の表面又は表面付近への貼り付け（スポット溶接）等の固定配置により解決される。
【００４４】
図２に示すように、これらの基準ブロック１１と第１保温ブロック１２は２つの第２保温ブロック１３、１３に挟持される。また、第２保温ブロック１３の固定用貫通穴１３ｂを挿通して基準ブロック１１の固定用ネジ穴１１ｂと螺合される固定用ネジ１６と、第２保温ブロック１３の固定用貫通穴１３ｂを挿通して第１保温ブロック１２の固定用ネジ穴１２ｂに螺合される固定用ネジ１６とにより、結合される。
【００４５】
また、固定用ネジ１５が、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２と第２保温ブロック１３の各々の固定用貫通穴１１ａ、１２ａ、１３ａに挿入されると共に、加熱ブロック１４の固定用ネジ穴１４ａに螺合されて結合され、各ブロック１１、１２、１３、１３、１４が一体化される。この固定用ネジ１５の締め付けにより、各ブロック１１、１２、１３、１４の面同士の接触が密になり、この接触により熱伝導率を向上させることができる。
【００４６】
この基準ブロック１１の設置面１１ｃに当接面１２ｃが当接するように第１保温ブロック１２を配置する。この基準ブロック１１の側面である保温面１１ｄ、１１ｄと第１保温ブロック１２の側面である保温面１２ｄ、１２ｄに、第２保温ブロック１３の保温面１３ｄを当接させて、加熱ブロック１４に載置する。
【００４７】
この構成によれば、基準ブロック１１側と第１保温ブロック１２側の少なく一方に設けた収納溝１１ｅに、基準温度センサ３０の感温部３１やリード線３２の一部を収納するので、基準温度センサ３０の感温部３１の周囲を基準ブロック１１と第１保温ブロック１２で囲むことができると共に、基準ブロック１１側の設置面１１ｃと第１保温ブロック１２側の当接面１２ｃとを密着させることができるので、両者の間の熱伝導効率を高い状態に維持することができる。
【００４８】
従って、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２の温度を均一化することができ、校正時においては、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２を合わせた大きな熱容量を持つことになり、接触式表面温度センサ２０の接触によって生じる熱移動量の割合を校正器の全体的な熱容量に対して小さくすることができる。その結果、接触式表面温度センサ２０の接触による基準面１１ｓの表面の温度の変化量を小さくでき、また、迅速に接触式表面温度センサ２０の感温部２１の温度と基準ブロック１１の温度を均等化できるので、校正精度を高めることができる。
【００４９】
更に、基準ブロック１１の設置面１１ｃの隣の面１１ｄ、１１ｄと、第１保温ブロック１２の設置面１１ｃに対面する当接面１２ｃの隣の面１２ｄ、１２ｄに接触させて、第２保温ブロック１３、１３を配置すると共に、これらの基準ブロック１１と第１保温ブロック１２と第２保温ブロック１３、１３を、加熱源を備えた加熱ブロック１４に載置して構成しているので、接触式表面温度センサ校正器１０の全体としての熱容量を大きくできると共に、基準ブロック１１に第１保温ブロック１２と第２保温ブロック１３、１３と加熱ブロック１４を面接触させることができるので、基準ブロック１１を速やかに昇温、降温することができ、また、一定温度に維持することも容易となる。従って、校正精度を高めることができる。その上、接触式表面温度センサ校正器１０の全体としての熱容量を確保しながら、基準ブロック１１を小型化できるので、この基準ブロック１１を収容する基準温度センサ３０のための校正器を小型化できる。
【００５０】
なお、収納溝１１ｅを、この実施の形態では基準ブロック１１に設けたが、第１保温ブロック１２に設けることもできる。この場合は、基準温度センサ３０の感温部３１は基準ブロック１１の外側に固定配置され、第１保温ブロック１２が設置面１１ｃに当接された時に、第１保温ブロック１２に設けた収納溝に収納されることになる。また、収納溝１１ｅを基準ブロック１１側と第１保温ブロック１２側に半々ずつ設けてもよい。これらの場合でも、リード線３１は、基準ブロック１１の収納溝１１ｆ部分に収納して外部に導くように構成し、基準ブロック１１に基準温度センサ３０が固定配置された状態のままで基準ブロック１１を取り外せるように構成する。
【００５１】
上記の構成の接触式表面温度センサ校正器１０によれば、表面温度センサ２０の感温部２１を接触する基準ブロック１１に基準温度センサ３０を固定配置すると共に、基準ブロック１１を加熱して昇温させる加熱源１７のある加熱ブロック１４とは分離可能に構成しているので、基準温度センサ３０を固定配置したことにより、基準温度センサ３０を基準ブロック１１の収納孔又は挿入孔に挿入する場合に比べて、基準温度センサ３０基準ブロック１１の間の熱伝導効率を著しく高めることができ、基準ブロック１１の表面温度を基準温度センサ３０で精度よく計測できるようになる。
【００５２】
また、基準ブロック１１を加熱源から分離可能に構成することにより、基準ブロック１１を小型化できるので、基準温度センサ３０が固定された状態のままの基準ブロック１１を別の校正器に入ることができるようになり、基準温度センサ３０の校正が容易となる。
【００５３】
そして、本発明に係る接触式表面温度センサの校正方法は、上記の接触式表面温度センサ校正器１０を用いて行う。つまり、上記の接触式表面温度センサ校正器１０を保温箱などに入れて熱放出量が少ない状態にして、電熱ヒータ１７により加熱ブロック１４、基準ブロック１１、第１保温ブロック１２、第２保温ブロック１３、１３を加熱して、校正の温度に昇温して維持し、基準面１１ｓの表面に接触式表面温度センサ２０の感温部２１を接触させて、接触式表面温度センサ２０と基準温度センサ３０の温度測定値を読み取り、両温度測定値を比較することを、校正の温度を変更しながら繰り返して、基準温度センサ３０の温度計測値になるように、接触式表面温度センサ２０の温度測定値を校正する。これにより、精度良く表面温度センサ２０の校正を行うことができる。
【００５４】
また、本発明に係る基準温度センサの校正方法は、上記の接触式表面温度センサ校正器１０の基準温度センサ３０の校正方法において、図５及び図６に示すように、基準温度センサ３０の校正に際して、基準温度センサ３０が固定配置された基準ブロック１１を、接触式表面温度センサ校正器１０とは別の温度センサ校正器４０に入れて校正する。
【００５５】
この温度センサ校正器４０においては、基準ブロック１１と温度センサ校正器４０の比較校正用温度センサ５０の感温部５１を均熱ブロック（恒温ブロック）４１の内部に挿入して配置して、均熱ブロック４１を温度センサ校正４０の電気炉等の加熱炉４２に入れて、主に放射伝熱Ｈで均熱ブロック４１を加熱昇温し、これにより、均熱ブロック４１内に配置された基準ブロック１１の感温部３１と比較校正用温度センサ５０の感温部５１を昇温させる。そして、校正のための各温度で、基準温度センサ３０の温度測定値と、比較校正用温度センサ５０の温度測定値を読み取って比較し、基準温度センサ３０を比較校正用温度センサ５０で校正する。
【００５６】
この基準温度センサ３０の校正方法によれば、簡便に接触式表面温度センサ校正器１０の基準温度センサ３０の校正を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
上記の接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法によれば、被測温体の表面に感温部を接触して表面温度を測定する接触式表面温度センサを精度よく校正できるので、接触式表面温度センサの校正器、及び、その校正方法として利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１０、１０Ｘ 接触式表面温度センサ校正器
１１ 基準ブロック
１１ｃ 設置面
１１ｅ、１１ｆ 収納溝
１１ｓ 基準面
１２ 第１保温ブロック
１２ｃ 当接面
１３ 第２保温ブロック
１４ 加熱ブロック
１４ｈ 電熱ヒータ用穴
１４ｓ 加熱面
１７ 電熱ヒータ
２０ 接触式表面温度センサ
２１ 感温部
３０ 基準温度センサ
３１ 感温部
３２ リード線
４０ 温度センサ校正器
４１ 均熱ブロック
４２ 加熱炉
５０ 比較校正用温度センサ
５１ 感温部
Ｈ 放射伝熱
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式温度センサ等の表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動又は停止している材料や製品等の被測温物の移動表面の温度を測定するために、この表面に直接接触して表面温度を測定する接触式表面温度センサがある。この接触式表面温度センサの校正に際しては、図１２に示すように、接触式表面温度センサ２０の感温部２１を接触させる表面１１Ｘを有する均熱ブロック１１Ｘと、この均熱ブロック１１Ｘを加熱するヒータ等の加熱源１２と、均熱ブロック１１Ｘ内に挿入された基準温度センサ３０Ｘを備えた接触式表面温度センサ校正器１０Ｘを用いている。
【０００３】
この均熱ブロック１１Ｘは、熱伝導率の高い銅製で形成され、基準温度センサ３０Ｘの感温部３１Ｘは測温抵抗体で形成されている。また、基準温度センサ３０Ｘは表面１１Ｘｓより下方約１０ｍｍの場所に着脱可能に挿入配置されている。
【０００４】
そして、この接触式表面温度センサ校正器１０Ｘを用いて、接触式表面温度センサ２０の校正を行う場合には、均熱ブロック１１Ｘを加熱源１２で加熱して温度を上昇させると共に、基準温度センサ３０Ｘで基準温度を測定する。校正を行う接触式表面温度センサ２０の感温部２１を均熱ブロック１１Ｘの基準面１１Ｘｓの表面に接触させて、接触式表面温度センサ２０の出力の温度と基準温度センサ３０Ｘの出力である基準温度とを比較することで、接触式表面温度センサ２０の校正を行っている。
【０００５】
この校正方法では、均熱ブロック１１Ｘを熱伝導性に優れている銅で形成することで、基準面１１Ｘｓの表面と基準温度センサ３０Ｘの感温部３１Ｘがある基準温度計測点との温度差を小さくしている。また、均熱ブロック１１Ｘを加熱源２１で直接加熱することで、校正器１０Ｘの構造と温度制御を単純化し、容易に温度管理できるようになっている。
【０００６】
更に、基準温度センサ３０Ｘの感温部３１Ｘとして、長期的な温度安定性に優れ、しかも、経年変化による温度変動が小さい測温抵抗体を用いることで、長期間にわたって精度良く接触式表面温度センサ２０の校正ができる。
【０００７】
また、この基準温度センサ３０Ｘの校正も行う必要があり、この基準温度センサ３０Ｘの校正は、校正器１０Ｘから抜き出して、別の校正器により行っている。この校正器１０Ｘでは、基準温度センサ３０Ｘにシース形の測温抵抗体を用いることで、この基準温度センサ３０Ｘの抜き出し及び挿入を容易にしている。
【０００８】
しかしながら、この接触式表面温度センサ校正器１０Ｘでは、均熱ブロック１１Ｘが５００℃以上の高温に耐えられない銅製であり、また、基準温度センサ３０Ｘに用いている測温抵抗体では５００℃以上の温度を測定できないため、５００℃以上の温度における接触式表面温度センサ２０の校正ができないという問題がある。
【０００９】
この温度センサの校正に関しては、多数の温度センサ（熱電対、抵抗温度計、半導体温度計等）の動作状態を、実際の測定現場で一括して迅速に確認するために、多数の校正される温度センサと基準温度計となる校正用温度センサを、銅、アルミニウム、ＳＵＳ等の良熱伝導材料で作られ、全体が均熱状態に維持可能な恒温ブロックの収納孔に挿入して、この恒温ブロックを恒温ブロックの外周を囲んだヒーターで加熱して昇温し、このときの校正される温度センサの測温値と校正用温度センサの測温値を対比することで校正を行なう温度センサの校正方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
また、温度センサの校正範囲をより高い温度範囲まで広げるものとして、校正対象の温度センサ（測温抵抗体）と基準となる基準温度センサ（標準測温体）を、校正炉内の均熱ブロックの挿入孔に挿入して双方の出力温度を比較することにより、校正対象の温度センサの校正を行う校正方法において、均熱ブロックを、銀もしくは銀合金、又は、金もしくは金合金で構成し、熱伝導率を良くすると共に熱容量を大きくして、均熱ブロックの温度を安定化し、比較校正炉の温度を正確に挿入された温度センサに伝えて、校正可能な温度範囲を６００℃未満又は１０００℃未満まで高精度の比較校正試験を実現できる比較校正方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
しかしながら、これらの比較校正法では、被測温体の表面に接触させる必要がある接触式表面温度センサには適用できず、また、銀や金を用いるため、均熱ブロックの製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−３０４６２７公報
【特許文献２】特開平８−１３６３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被測温体の表面に感温部を接触して表面温度を測定する接触式表面温度センサを精度よく校正できる接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明に係る接触式表面温度センサ校正器は、接触式表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器であって、前記接触式表面温度センサの感温部を当接する基準ブロックに基準温度センサを固定配置すると共に、前記基準ブロックに接して前記基準ブロックを加熱して昇温させる加熱源を設けた加熱ブロックとは分離可能に前記基準ブロックを構成する。
【００１５】
この構成によれば、基準温度センサをスポット溶接や接着等を用いて固定配置することにより、基準温度センサを基準ブロックの収納孔又は挿入孔に着脱自在に挿入配置する場合に比べて、基準温度センサと基準ブロックとの間の密着度を著しく増すことができ、この間の熱伝導効率を著しく高めることができるので、基準温度センサで基準ブロックの表面温度を精度よく計測できるようになる。
【００１６】
また、基準ブロックを加熱源から分離可能に構成することにより、基準ブロックを小型化して、基準温度センサが固定されたままの基準ブロックを別の校正器に入ることができるようになり、基準温度センサの校正が容易となる。
【００１７】
上記の接触式表面温度センサ校正器において、前記基準温度センサの感温部を前記基準ブロックの基準面の表面、又は、表面近傍に固定配置すると、基準ブロックにおいて、表面温度センサを当接させる基準面の表面と基準温度センサの位置との距離が短くなり、例え、熱伝導率の悪い材料で作った基準ブロックであっても、基準面の表面と基準温度センサの感温部との間の温度差を小さくすることができるので、基準面の表面の温度をより精度よく計測できるようになる。つまり、熱伝導率の高い銅に比較して熱伝導率が低くなる耐熱金属においても、基準面の表面の温度を精度よく計測できるようになる。
【００１８】
この基準ブロックへの基準温度センサの感温部の固定は、例えば、熱電対の感温部を基準ブロックの表面又は表面近傍（表面下０ｍｍ〜５ｍｍの範囲）にスポット溶接したり、接着したりして行う。
【００１９】
上記の接触式表面温度センサ校正器において、前記基準温度センサの感温部を前記基準ブロックに固定配置する際に、前記基準面の隣の面である設置面に前記基準温度センサの感温部を埋設または外接させて固定配置すると共に、該設置面に保温ブロックを当接させて配置し、更に、前記基準ブロックの前記設置面、又は、前記保温ブロックの前記設置面に当接する当接面の一方、又は、両方に収納溝を設けて、前記基準温度センサの感温部と該感温部に接続するリード線の一部を収納して構成すると、次のような効果を奏することができる。 この構成によれば、基準面ではなく、基準面の隣の設置面に基準温度センサの感温部を埋設または外接させて固定配置するので、接触式表面温度センサが当接する基準面を平滑な状態にしたまま基準温度センサの固定配置を容易に行える。また、基準面を平滑な状態に維持できるので、より実際の測定状態に近い状態で接触式表面温度センサを基準面に接触させながら校正を行うことができるようになる。
【００２０】
また、基準ブロックと保温ブロックの少なく一方に設けた収納溝に、基準温度センサの感温部やリード線の一部を収納するので、基準温度センサの感温部の周囲を基準ブロックと保温ブロックで囲むことができると共に、基準ブロックの設置面と保温ブロックの当接面とを密着させることができるので、両者の間の熱伝導効率を高い状態にすることができる。
【００２１】
従って、基準ブロックと保温ブロックの温度を均一化することができ、校正時においては、基準ブロックの熱容量と保温ブロックの熱容量を合わせた大きな熱容量を持つことになり、接触式表面温度センサの接触によって生じる熱移動量の割合を校正器の全体的な熱容量に対して小さくすることができる。その結果、接触式表面温度センサの接触による基準面の表面の温度の変化量を小さくでき、また、熱伝導効率が高いので迅速に接触式表面温度センサの感温部の温度と基準ブロックの温度を均等化できる。その結果、校正精度を高めることができる。
【００２２】
また、上記の温度センサ校正器において、基準ブロックをインコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標））で形成し、基準温度センサをタイプＲの熱電対で形成し、加熱源を電熱ヒータで形成すると、５００℃以上の高温域における校正に関して、基準ブロックの材料を５００℃以上の高温においても使用できるインコネルにすることで従来技術における銅の基準ブロックでは耐熱性が不足するという問題を解決でき、また、基準温度センサを５００℃以上の高温まで測定可能なタイプＲの熱電対にすることで、基準温度センサの高温測定が難しいという問題を解決できる。
【００２３】
なお、インコネルの熱伝導率は銅の１／２５程度と小さいため、表面と基準温度の計測点とで温度差が生じ易くなるが、この問題は、基準温度センサの感温部の設置を基準面の表面又は表面付近への貼り付け（スポット溶接）等の固定配置により解決される。更に、電熱ヒータは、５００℃以上でも加熱できるので、５００℃以上の高温においても接触式表面温度センサを校正できるようになる。また、電熱ヒータの使用により、電熱ヒータの市販品を使用できる上に、校正器の構造及び温度制御が比較的単純になるので、校正器の製造コストを低くすることができる。
【００２４】
そして、上記の目的を達成するための本発明に係る接触式表面温度センサの校正方法は、接触式表面温度センサの校正方法において、上記の接触式表面温度センサ校正器を用いる。これにより、精度良く表面温度センサの校正を行うことができる。
【００２５】
また、上記の目的を達成するための本発明に係る基準温度センサの校正方法は、接触式表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器に配置された基準温度センサの校正方法において、前記接触式表面温度センサ校正器では、前記接触式表面温度センサの感温部を当接する基準ブロックに基準温度センサを固定配置すると共に、前記基準ブロックを加熱して昇温させる加熱源を設けた加熱ブロックとは分離可能に前記基準ブロックを構成し、前記基準温度センサの校正に際して、前記基準ブロックを前記接触式表面温度センサ校正器から分離して、前記基準温度センサが固定配置された前記基準ブロックごと、前記接触式表面温度センサ校正器とは別の温度センサ校正器に入れて前記基準温度センサを校正することを特徴とする。この校正方法によれば、接触式表面温度センサ校正器の基準温度センサの校正を簡便に精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上に説明したように、本発明の接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法によれば、被測温体の表面に感温部を接触して表面温度を測定する接触式表面温度センサを精度よく校正できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態の接触式表面温度計センサ校正器の構成を示す、基準ブロックを外した状態の斜視図である。
【図２】図１の接触式表面温度計センサ校正器の構成を示す、基準ブロックを組み入れた状態の斜視図である。
【図３】図１の接触式表面温度計センサ校正器の中央横断面を示す図である。
【図４】図１の接触式表面温度計センサ校正器の中央縦断面を示す図である。
【図５】図１の接触式表面温度計センサ校正器の基準温度センサの校正の様子を示す平面図である。
【図６】図５の接触式表面温度計センサ校正器の基準温度センサの校正の様子を示す横断面図である。
【図７】図１の接触式表面温度計センサ校正器の基準ブロックを示す斜視図である。
【図８】基準ブロックに固定配置した基準温度センサを示す斜視図である。
【図９】第１の保温ブロックを示す斜視図である。
【図１０】第２の保温ブロックを示す斜視図である。
【図１１】加熱ブロックを示す斜視図である。
【図１２】従来技術の接触式表面温度センサの校正の様子を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の実施の形態の温度センサ校正器について図面を参照しながら説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さ等の比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。
【００２９】
図１〜図４に示すように、本願発明に係る実施の形態の接触式表面温度センサ校正器１０は、接触式表面温度センサ２０を校正するための接触式表面温度センサ校正器１０であり、接触式表面温度センサ２０を接触させる基準ブロック１１と、第１保温ブロック１２と２つの第２保温ブロック１３、１３と、加熱ブロック１４と、基準ブロック１１に固定配置した基準温度センサ３０と、加熱ブロック１４に挿入される電熱ヒータ（加熱源）１７を有して構成される。また、基準ブロック１１は、基準ブロック１１に接して基準ブロック１１を加熱して昇温させる電熱ヒータ１７を設けた加熱ブロック１４とは分離可能に構成される。
【００３０】
図７及び図８に示すように、基準ブロック１１は、直方体（例えば、幅１４ｍｍ、長さ３５ｍｍ、高さ１４ｍｍ）に形成され、固定用ネジ１５を挿通する固定用貫通穴１１ａと、固定用ネジ１６を螺合する固定用ネジ穴１１ｂと、基準温度センサ３０の感熱部（熱電対の接点）３１とリード線３２の一部を収納する収納溝１１ｅ、１１ｆとを設けて構成される。
【００３１】
この基準ブロック１１においては、上側を表面温度センサ２０の感温部２１が当接する基準面１１ｓとし、この基準面１１ｓの隣の小さいほうの片側の側面を、基準温度センサ１１を固定配置する設置面１１ｃとする。また、この基準面１１ｓの隣の大いほうの両側面を、保温面１１ｄ、１１ｄとする。また、基準面１１ｓの裏側となる下面が加熱ブロック１４に接触する被加熱面となり、設置面１１ｃの裏側となる側面は放熱面となる。
【００３２】
収納溝１１ｅ、１１ｆは、接触式表面温度センサ２０が接触する基準面１１ｓに隣接する３面１１ｃ、１１ｄに設けられる。設置面１１ｃには、基準温度センサ３０の感温部３１を収納する収納溝１１ｅが設けられるが、できるだけ基準面１１ｓとの距離を短くするために、基準温度センサ３０の感温部３１が基準面１１ｓの表面又は表面下０ｍｍ〜５ｍｍ程度の表面近傍に配置できるように、例えば、０．３ｍｍ程度の溝である収納溝１１ｅが設けられる。また、保温面１１ｄ、１１ｄに対しては、感温部３１から延びるリード線３２の一部を収納する、例えば、深さ０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の溝である収納溝１１ｆが設けられる。
【００３３】
基準温度センサ３０は、タイプＲの熱電対で形成される。これにより、５００℃以上の高温域における校正に関して、基準温度センサ３０を５００℃以上の高温まで測定可能なタイプＲの熱電対にすることで、基準温度センサ３０の高温測定が難しいという問題を解決できる。
【００３４】
この基準温度センサ３０は、図８に示すように、感温部３１は設置面１１ｃの収納溝１１ｅに固定配置され、この感温部３１から延びるリード線３２の一部は、設置面１１ｃの収納溝１１ｅと保温面１１ｄの収納溝１１ｆに収納され、リード線３２は校正器１０の外部に導かれる。この収納溝１１ｅ、１１ｆにより、基準ブロック１１が第１保温ブロック１２又は第２保温ブロック１３と接触する際に隙間ができないようにすることができ、各ブロック間の熱伝導を良好に維持することができる。
【００３５】
この構成によれば、基準面１１ｓではなく、基準面１１ｓの隣の設置面１１ｃに基準温度センサ３０の感温部３１を埋設または外接させて固定配置するので、接触式表面温度センサ２０が当接する基準面１１ｓを平滑な状態にしたままで、基準温度センサ３０の固定配置を容易に行えるようになる。また、基準面１１ｓを平滑な状態に維持できるので、より実際の測定状態に近い状態で接触式表面温度センサ２０の感温部２１を基準面１１ｓに接触させながら、接触式表面温度センサ２０の校正を行うことができるようになる。
【００３６】
基準温度センサ３０の感温部３１は、スポット溶接、接着等で基準ブロック１１の表面又は表面近傍に固定される。この表面近傍としては、例えば、基準面１１ｓの表面から０ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とする。なお、表面に感温部３１を設ける場合には、固定配置した後に、基準面１１ｓと感温部３１とが同一平面になるように、基準面１１ｓの表面を感温部３１と共に機械加工する。
【００３７】
この基準温度センサ３０の感温部３１を、基準面１１ｓの表面又は表面近傍に配置して、基準面１１ｓの温度と、感温部３１が固定配置されている測温点との間の距離を０ｍｍ〜５ｍｍの短い距離とすることにより、熱伝導率が銅に比べて低い耐熱金属で基準ブロック１１を作成した場合であっても、基準面１１ｓの表面と基準温度センサ３０の感温部３１との間の温度差を小さくすることができるので、基準面１１ｓの表面の温度を精度よく計測できるようになる。
【００３８】
第１保温ブロック１２は、基準ブロック１１と同じ大きさの直方体（例えば、幅１４ｍｍ、長さ３５ｍｍ、高さ１４ｍｍ）に形成される。この第１保温ブロック１２には、接続用の固定用ネジ１５を挿通する固定用貫通穴１２ａと、固定用ネジ１６を螺合する固定用ネジ穴１２ｂとが設けられる。
【００３９】
また、第２保温ブロック１３は、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２を合わせた大きさの直方体（例えば、幅１３ｍｍ、長さ７０ｍｍ、高さ１４ｍｍ）に形成され、２つ用意される。この第２保温ブロック１３にも、固定用ネジ１５を挿通する固定用貫通穴１３ａと、固定用ネジ１６を挿通する固定用貫通穴１３ｂとが設けられる。
【００４０】
また、加熱ブロック１４は、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２と２つの第２保温ブロック１３、１３を図１及び図２のように並べて載置できるように、大きな上側の加熱面１４ｓと電熱ヒータ１７が挿入配置される電熱ヒータ用穴１４ｈを有した直方体（例えば、幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、高さ２３ｍｍ）に形成される。
【００４１】
この電熱ヒータ用穴１４ｈには電熱ヒータ１７が挿入配置される。この電熱ヒータ１７は、５００℃以上でも加熱できるので、５００℃以上の高温においても接触式表面温度センサ２０を校正できるようになる。また、電熱ヒータ１７の使用により、電熱ヒータの市販品を使用できる上に、接触式表面温度センサ校正器１０の構造及び温度制御が比較的単純になるので、接触式表面温度センサ校正器１０の製造コストを低くすることができる。
【００４２】
これらの各ブロック１１、１２、１３、１４は、耐熱性に過ぎれ、かつ、熱伝導率も高い、例えば、インコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標））７１８で形成される。このインコネル７１８はニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等の合金元素を含ませた金属材料であり、５００℃以上でも形状を保持できるので、８００℃位までの高温用の温度センサ校正器の使用できる。 つまり、５００℃以上の高温域における校正に関して、基準ブロック１１の材料を５００℃以上の高温においても使用できるインコネル７１８にすることで、従来技術における銅の基準ブロックでは耐熱性が不足するという問題を解決できる。
【００４３】
なお、インコネル７１８の熱伝導率は銅の１／２５程度と小さいため、表面と基準温度の計測点とで温度差が生じ易くなるが、この問題は、基準温度センサ３０の感温部３１の設置位置を基準面１１の表面又は表面付近への貼り付け（スポット溶接）等の固定配置により解決される。
【００４４】
図２に示すように、これらの基準ブロック１１と第１保温ブロック１２は２つの第２保温ブロック１３、１３に挟持される。また、第２保温ブロック１３の固定用貫通穴１３ｂを挿通して基準ブロック１１の固定用ネジ穴１１ｂと螺合される固定用ネジ１６と、第２保温ブロック１３の固定用貫通穴１３ｂを挿通して第１保温ブロック１２の固定用ネジ穴１２ｂに螺合される固定用ネジ１６とにより、結合される。
【００４５】
また、固定用ネジ１５が、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２と第２保温ブロック１３の各々の固定用貫通穴１１ａ、１２ａ、１３ａに挿入されると共に、加熱ブロック１４の固定用ネジ穴１４ａに螺合されて結合され、各ブロック１１、１２、１３、１３、１４が一体化される。この固定用ネジ１５の締め付けにより、各ブロック１１、１２、１３、１４の面同士の接触が密になり、この接触により熱伝導率を向上させることができる。
【００４６】
この基準ブロック１１の設置面１１ｃに当接面１２ｃが当接するように第１保温ブロック１２を配置する。この基準ブロック１１の側面である保温面１１ｄ、１１ｄと第１保温ブロック１２の側面である保温面１２ｄ、１２ｄに、第２保温ブロック１３の保温面１３ｄを当接させて、加熱ブロック１４に載置する。
【００４７】
この構成によれば、基準ブロック１１側と第１保温ブロック１２側の少なく一方に設けた収納溝１１ｅに、基準温度センサ３０の感温部３１やリード線３２の一部を収納するので、基準温度センサ３０の感温部３１の周囲を基準ブロック１１と第１保温ブロック１２で囲むことができると共に、基準ブロック１１側の設置面１１ｃと第１保温ブロック１２側の当接面１２ｃとを密着させることができるので、両者の間の熱伝導効率を高い状態に維持することができる。
【００４８】
従って、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２の温度を均一化することができ、校正時においては、基準ブロック１１と第１保温ブロック１２を合わせた大きな熱容量を持つことになり、接触式表面温度センサ２０の接触によって生じる熱移動量の割合を校正器の全体的な熱容量に対して小さくすることができる。その結果、接触式表面温度センサ２０の接触による基準面１１ｓの表面の温度の変化量を小さくでき、また、迅速に接触式表面温度センサ２０の感温部２１の温度と基準ブロック１１の温度を均等化できるので、校正精度を高めることができる。
【００４９】
更に、基準ブロック１１の設置面１１ｃの隣の面１１ｄ、１１ｄと、第１保温ブロック１２の設置面１１ｃに対面する当接面１２ｃの隣の面１２ｄ、１２ｄに接触させて、第２保温ブロック１３、１３を配置すると共に、これらの基準ブロック１１と第１保温ブロック１２と第２保温ブロック１３、１３を、加熱源を備えた加熱ブロック１４に載置して構成しているので、接触式表面温度センサ校正器１０の全体としての熱容量を大きくできると共に、基準ブロック１１に第１保温ブロック１２と第２保温ブロック１３、１３と加熱ブロック１４を面接触させることができるので、基準ブロック１１を速やかに昇温、降温することができ、また、一定温度に維持することも容易となる。従って、校正精度を高めることができる。その上、接触式表面温度センサ校正器１０の全体としての熱容量を確保しながら、基準ブロック１１を小型化できるので、この基準ブロック１１を収容する基準温度センサ３０のための校正器を小型化できる。
【００５０】
なお、収納溝１１ｅを、この実施の形態では基準ブロック１１に設けたが、第１保温ブロック１２に設けることもできる。この場合は、基準温度センサ３０の感温部３１は基準ブロック１１の外側に固定配置され、第１保温ブロック１２が設置面１１ｃに当接された時に、第１保温ブロック１２に設けた収納溝に収納されることになる。また、収納溝１１ｅを基準ブロック１１側と第１保温ブロック１２側に半々ずつ設けてもよい。これらの場合でも、リード線３１は、基準ブロック１１の収納溝１１ｆ部分に収納して外部に導くように構成し、基準ブロック１１に基準温度センサ３０が固定配置された状態のままで基準ブロック１１を取り外せるように構成する。
【００５１】
上記の構成の接触式表面温度センサ校正器１０によれば、表面温度センサ２０の感温部２１を接触する基準ブロック１１に基準温度センサ３０を固定配置すると共に、基準ブロック１１を加熱して昇温させる加熱源１７のある加熱ブロック１４とは分離可能に構成しているので、基準温度センサ３０を固定配置したことにより、基準温度センサ３０を基準ブロック１１の収納孔又は挿入孔に挿入する場合に比べて、基準温度センサ３０基準ブロック１１の間の熱伝導効率を著しく高めることができ、基準ブロック１１の表面温度を基準温度センサ３０で精度よく計測できるようになる。
【００５２】
また、基準ブロック１１を加熱源から分離可能に構成することにより、基準ブロック１１を小型化できるので、基準温度センサ３０が固定された状態のままの基準ブロック１１を別の校正器に入ることができるようになり、基準温度センサ３０の校正が容易となる。
【００５３】
そして、本発明に係る接触式表面温度センサの校正方法は、上記の接触式表面温度センサ校正器１０を用いて行う。つまり、上記の接触式表面温度センサ校正器１０を保温箱などに入れて熱放出量が少ない状態にして、電熱ヒータ１７により加熱ブロック１４、基準ブロック１１、第１保温ブロック１２、第２保温ブロック１３、１３を加熱して、校正の温度に昇温して維持し、基準面１１ｓの表面に接触式表面温度センサ２０の感温部２１を接触させて、接触式表面温度センサ２０と基準温度センサ３０の温度測定値を読み取り、両温度測定値を比較することを、校正の温度を変更しながら繰り返して、基準温度センサ３０の温度計測値になるように、接触式表面温度センサ２０の温度測定値を校正する。これにより、精度良く表面温度センサ２０の校正を行うことができる。
【００５４】
また、本発明に係る基準温度センサの校正方法は、上記の接触式表面温度センサ校正器１０の基準温度センサ３０の校正方法において、図５及び図６に示すように、基準温度センサ３０の校正に際して、基準温度センサ３０が固定配置された基準ブロック１１を、接触式表面温度センサ校正器１０とは別の温度センサ校正器４０に入れて校正する。
【００５５】
この温度センサ校正器４０においては、基準ブロック１１と温度センサ校正器４０の比較校正用温度センサ５０の感温部５１を均熱ブロック（恒温ブロック）４１の内部に挿入して配置して、均熱ブロック４１を温度センサ校正４０の電気炉等の加熱炉４２に入れて、主に放射伝熱Ｈで均熱ブロック４１を加熱昇温し、これにより、均熱ブロック４１内に配置された基準ブロック１１の感温部３１と比較校正用温度センサ５０の感温部５１を昇温させる。そして、校正のための各温度で、基準温度センサ３０の温度測定値と、比較校正用温度センサ５０の温度測定値を読み取って比較し、基準温度センサ３０を比較校正用温度センサ５０で校正する。
【００５６】
この基準温度センサ３０の校正方法によれば、簡便に接触式表面温度センサ校正器１０の基準温度センサ３０の校正を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
上記の接触式表面温度センサ校正器、接触式表面温度センサの校正方法及び基準温度センサの校正方法によれば、被測温体の表面に感温部を接触して表面温度を測定する接触式表面温度センサを精度よく校正できるので、接触式表面温度センサの校正器、及び、その校正方法として利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１０、１０Ｘ 接触式表面温度センサ校正器
１１ 基準ブロック
１１ｃ 設置面
１１ｅ、１１ｆ 収納溝
１１ｓ 基準面
１２ 第１保温ブロック
１２ｃ 当接面
１３ 第２保温ブロック
１４ 加熱ブロック
１４ｈ 電熱ヒータ用穴
１４ｓ 加熱面
１７ 電熱ヒータ
２０ 接触式表面温度センサ
２１ 感温部
３０ 基準温度センサ
３１ 感温部
３２ リード線
４０ 温度センサ校正器
４１ 均熱ブロック
４２ 加熱炉
５０ 比較校正用温度センサ
５１ 感温部
Ｈ 放射伝熱
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触式表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器であって、
前記接触式表面温度センサの感温部を当接する基準ブロックに基準温度センサを固定配置すると共に、前記基準ブロックに接して前記基準ブロックを加熱して昇温させる加熱源を設けた加熱ブロックとは分離可能に前記基準ブロックを構成したことを特徴とする接触式表面温度センサ校正器。
【請求項２】
前記基準温度センサの感温部を前記基準ブロックの基準面の表面、又は、表面近傍に固定配置したことを特徴とする請求項１に記載の接触式表面温度センサ校正器。
【請求項３】
前記基準温度センサの感温部を前記基準ブロックに固定配置する際に、前記基準面の隣の面である設置面に前記基準温度センサの感温部を埋設または外接させて固定配置すると共に、該設置面に保温ブロックを当接させて配置し、更に、前記基準ブロックの前記設置面、又は、前記保温ブロックの前記設置面に当接する当接面の一方、又は、両方に収納溝を設けて、前記基準温度センサの感温部と該感温部に接続するリード線の一部を収納したことを特徴とする請求項１又は２に記載の接触式表面温度センサ校正器。
【請求項４】
接触式表面温度センサの校正方法において、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接触式表面温度センサ校正器を用いることを特徴とする接触式表面温度センサの校正方法。
【請求項５】
接触式表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器に配置された基準温度センサの校正方法において、
前記接触式表面温度センサ校正器では、前記接触式表面温度センサの感温部を当接する基準ブロックに基準温度センサを固定配置すると共に、前記基準ブロックを加熱して昇温させる加熱源を設けた加熱ブロックとは分離可能に前記基準ブロックを構成し、
前記基準温度センサの校正に際して、前記基準ブロックを前記接触式表面温度センサ校正器から分離して、前記基準温度センサが固定配置された前記基準ブロックごと、前記接触式表面温度センサ校正器とは別の温度センサ校正器に入れて前記基準温度センサを校正することを特徴とする基準温度センサの校正方法。
【請求項１】
接触式表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器であって、
前記接触式表面温度センサの感温部を当接する基準ブロックに基準温度センサを固定配置すると共に、前記基準ブロックに接して前記基準ブロックを加熱して昇温させる加熱源を設けた加熱ブロックとは分離可能に前記基準ブロックを構成したことを特徴とする接触式表面温度センサ校正器。
【請求項２】
前記基準温度センサの感温部を前記基準ブロックの基準面の表面、又は、表面近傍に固定配置したことを特徴とする請求項１に記載の接触式表面温度センサ校正器。
【請求項３】
前記基準温度センサの感温部を前記基準ブロックに固定配置する際に、前記基準面の隣の面である設置面に前記基準温度センサの感温部を埋設または外接させて固定配置すると共に、該設置面に保温ブロックを当接させて配置し、更に、前記基準ブロックの前記設置面、又は、前記保温ブロックの前記設置面に当接する当接面の一方、又は、両方に収納溝を設けて、前記基準温度センサの感温部と該感温部に接続するリード線の一部を収納したことを特徴とする請求項１又は２に記載の接触式表面温度センサ校正器。
【請求項４】
接触式表面温度センサの校正方法において、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接触式表面温度センサ校正器を用いることを特徴とする接触式表面温度センサの校正方法。
【請求項５】
接触式表面温度センサを校正するための接触式表面温度センサ校正器に配置された基準温度センサの校正方法において、
前記接触式表面温度センサ校正器では、前記接触式表面温度センサの感温部を当接する基準ブロックに基準温度センサを固定配置すると共に、前記基準ブロックを加熱して昇温させる加熱源を設けた加熱ブロックとは分離可能に前記基準ブロックを構成し、
前記基準温度センサの校正に際して、前記基準ブロックを前記接触式表面温度センサ校正器から分離して、前記基準温度センサが固定配置された前記基準ブロックごと、前記接触式表面温度センサ校正器とは別の温度センサ校正器に入れて前記基準温度センサを校正することを特徴とする基準温度センサの校正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１９１２５１（Ｐ２０１１−１９１２５１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５９２９１（Ｐ２０１０−５９２９１）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００１１７８１４）安立計器株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００１１７８１４）安立計器株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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