JP4613643B2 - 温度計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、温度計測装置に関するものである。

従来、この種の温度計測装置は、測定対象の温度が線形的に変化するのに対して抵抗値が略指数関数的に変化する測温抵抗体（図２参照）と、測温抵抗体と直列に接続する１つの定抵抗と、略等間隔的な電圧の変化を読み取るＡＤコンバータ（ＡＤ変換器）等を含む制御部とを備え、測温抵抗体の両端電圧に基づいて測定温度を算出する。ところが、測温抵抗体の抵抗値が非線形に変化することにより、測温抵抗体の両端電圧において、高分解能領域（細かい変化まで読み取れる領域）と低分解能領域（粗い変化しか読み取れない領域）の差が大きくなって表れてしまうという問題があった。また、定抵抗の両端電圧に基づいて測定温度を算出する温度計測装置の場合も、図７に示すように、定抵抗の両端電圧において、高分解能領域（図７のＣ１）と低分解能領域（図７のＣ２，Ｃ３）の差が大きくなって表れてしまうという問題があった。例えば、定抵抗の抵抗値を５．１５ｋΩとした場合、低分解能領域における定抵抗の両端電圧の変化率は約０．６ｍＶ／℃である。

上記問題を解決するために、低分解能領域を低減し、全ての温度範囲で一定以上の測定分解能を有する温度計測装置が提供されている。例えば、特許文献１には、制御装置により、現在の温度が、測定分解能の低い高温領域に達したと判断した場合、測温抵抗体と直列に接続する定抵抗（固定抵抗体）の直列回路のうち、抵抗値の低い定抵抗が属する直列回路を選択的に閉止（オン）するように複数のスイッチ手段の開閉状態をそれぞれ制御する温度計測装置が開示されている。これにより、出力電圧の温度特性は、測定分解能を改善し得る急な傾きに変更されるので、温度が線形的に高くなるにつれて抵抗値が略指数関数的に減少する測温抵抗体を用いた場合であっても、高温領域の測定分解能が改善し測定温度を算出することができる。また、特許文献２には、測温抵抗体を用い、換算表を記憶して測定温度を補正する温度計測装置（温度測定装置）が開示されている。
特開平１０−２３９１７１号公報（第４，５頁及び第１図） 特開平７−１５１６１２号公報（第３頁及び第１図）

しかしながら、上記特許文献１の温度計測装置は、低分解能領域である場合に定抵抗を切り替えているが、各定抵抗に対応する測定領域毎に測定分解能の最適化がされていないので、測定分解能が低下する毎に新たな定抵抗を追加しなければならないという問題があった。また、２つの測定領域の間には、滑らかに変化させるために不感帯（温度が変化しても電圧値の変化として読み取ることができない領域）を設けているので、精度が悪くなるという問題もあった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、不感帯を設けることなく測定分解能を効率よく上げることができる温度計測装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、温度が線形的に変化すると抵抗値が略指数関数的に変化する測温抵抗体と、両端温度における前記測温抵抗体の抵抗値が等比級数的になるように、予め決められた温度領域を複数の測定領域に分割し、測定値を入力し、前記測定値に基づいて、測定温度を算出するか、又は前記測定領域を切り替えて前記測定値を再入力するかの判断を行う制御手段と、それぞれ異なる前記測定領域と対応し、対応する測定領域における前記測温抵抗体の最小値と最大値との間の大きさの抵抗値を有する複数の定抵抗と、隣接する測定領域に対応する２つの定抵抗の抵抗値の積の略平方根値を抵抗値とする補助抵抗とを備え、前記制御手段は、前記複数の定抵抗と前記補助抵抗とを選択的に前記測温抵抗体と直列に接続させる機能を有し、前記隣接する測定領域のうち予め決められた範囲の補助測定領域において、前記隣接する測定領域に対応する２つの定抵抗の両端電圧を前記測定値として入力し当該測定値に基づいて前記定抵抗による仮測定温度を算出し、前記補助抵抗の両端電圧を前記測定値として入力し当該測定値に基づいて前記補助抵抗による仮測定温度を算出し、前記定抵抗による仮測定温度と前記補助抵抗による仮測定温度との平均値を前記測定温度とすることを特徴とする。

この構成では、各測定領域において対応する定抵抗の両端電圧の温度変化に対する変化率を大きくすることができるので、不感帯を設けることなく測定分解能を効率よく上げることができる。この構成では、補助測定領域の最も測定分解能の高い部分を測定領域の境界近傍に設定することができるので、測定分解能を上げることができる。また、白色性の読み取り誤差が発生した場合であっても、定抵抗による仮測定温度と、補助抵抗による仮測定温度との平均値により、上記誤差要因を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段が、前記予め決められた温度領域を３以上の前記測定領域に分割し、前記複数の定抵抗の抵抗値が、等比級数的になることを特徴とする。この構成では、複数の定抵抗の抵抗値が等比級数的に設定されるので、測定分解能をさらに上げることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記各定抵抗の抵抗値が、前記対応する測定領域の中間温度における前記測温抵抗体の抵抗値と略等しいことを特徴とする。この構成では、各定抵抗の両端電圧の大きさの範囲を略同一にすることができるので、測定分解能をさらに上げることができる。また、各測定領域内の高温側と低温側との測定分解能を等しくすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記制御手段が、隣接する測定領域のうち予め決められた範囲の境界領域において、前記隣接する測定領域に対応する２つの定抵抗の両端電圧を前記測定値として入力し、入力された各測定値に基づいて定抵抗による仮測定温度を算出し、算出された２つの定抵抗による仮測定温度に対し、それぞれ他の測定領域側に近づくにつれて小さくなるように設定された重みをつけ、重みをつけられた２つの定抵抗による仮測定温度の平均値を前記測定温度とすることを特徴とする。この構成では、測定領域を越えて温度を計測する場合に、ユーザが測定領域の境界を意識することなく測定温度を算出することができる。また、不感帯を完全に防止するので、境界領域付近でもさらに高精度に測定温度を測定することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、隣接する測定領域の全てに前記補助抵抗を備え、前記制御手段が、前記隣接する測定領域のうち予め決められた範囲の補助測定領域の全てにおいて、前記判断を行うことを特徴とする。この構成では、隣接する測定領域の全てにおいて、補助測定領域の最も測定分解能の高い部分を測定領域の境界近傍に設定することができるので、測定分解能を上げることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１又は５に記載の発明において、前記制御手段が、隣接する補助測定領域のうち予め決められた範囲の補助境界領域において、前記隣接する補助測定領域に対応する２つの補助抵抗の両端電圧を前記測定値として入力し、入力された各測定値に基づいて補助抵抗による仮測定温度を算出し、算出された２つの前記補助抵抗による仮測定温度に対し、それぞれ他の補助測定領域側に近づくにつれて小さくなるように設定された重みをつけ、重みをつけられた２つの補助抵抗による仮測定温度の平均値と、前記定抵抗の両端電圧である測定値に基づいて算出される定抵抗による仮測定温度との平均値を前記測定温度とすることを特徴とする。この構成では、補助測定領域の境界温度を越えて温度を計測する場合に、温度変化に対して測定値を滑らかに変化させることができるので、ユーザが補助測定領域の境界を意識することなく測定温度を算出することができる。また、不感帯が存在しないので、補助境界領域付近でも高精度に測定温度を測定することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記制御手段は、標準電圧と前記測定値とを切り替えて入力し、前記標準電圧と前記測定値とから前記測定温度を算出することを特徴とする。

本発明によれば、不感帯を設けることなく測定分解能を効率よく上げることができる。

（基本形態）
先ず、基本形態の基本的な構成について図１〜４を用いて説明する。基本形態の温度計測装置は、図１に示すように、測温抵抗体１と、複数の定抵抗２と、制御部３とを備えている。

測温抵抗体１は、例えばＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）のサーミスタ等であり、一端側で直流電圧源（図示せず）と接続し、他端側で複数の定抵抗２と接続している。直流電圧源は直流電圧Ｖｃｃを供給するものである。上記測温抵抗体１は、図２に示すように、測定対象の温度が線形的に高くなるにつれて抵抗値が略指数関数的に減少する特性を有している。基本形態の測温抵抗体１の抵抗値は、０℃のときが１０００ｋΩであり、１℃上昇する毎に０．９倍になり、１００℃のときが０．０２６５ｋΩとなる。上記測温抵抗体１の温度測定範囲は０〜１００℃である。なお、測温抵抗体１の抵抗値及び温度測定範囲は、上記に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択するものである。

複数の定抵抗２は、図１に示すように、３つの定抵抗２０，２１，２２を備えている。各定抵抗２０，２１，２２は、一端側で測温抵抗体１と直列に接続し、他端側で後述するスイッチ４０，４１，４２と直列に接続している。上記各定抵抗２０，２１，２２は、マイコン８により設定される測定領域に対応し、両端電圧Ｖａを測定値としてＡＤコンバータ７に出力する。また、各定抵抗２０，２１，２２の抵抗値ｒＡ１，ｒＡ２，ｒＡ３は、対応する測定領域の中間温度における測温抵抗体１の抵抗値と略等しく、順に１７２．３ｋΩ、５．１５ｋΩ、０．１５４ｋΩ（図３参照）である。すなわち、各測定領域毎における測温抵抗体１の抵抗値の対数的な中心値と同じ値に設定され、例えば、定抵抗２０の抵抗値ｒＡ１は、図３のＲと同じ抵抗値であり、ｒＡ１＝１０００÷（（１０００÷０．０２６５）１／３）１／２（ｋΩ）である。また、定抵抗２０，２１，２２の抵抗値ｒＡ１，ｒＡ２，ｒＡ３は等比級数的であり、定抵抗２１の抵抗値ｒＡ２は、定抵抗２２の抵抗値ｒＡ３の約３３．４倍であり、定抵抗２０の抵抗値ｒＡ１は、定抵抗２１の抵抗値ｒＡ２の約３３．５倍である。これにより、各測定領域内で高温領域と低温領域との測定分解能を略等しくすることができる。なお、定抵抗２０，２１，２２の抵抗値ｒＡ１，ｒＡ２，ｒＡ３は、対応する測定領域における測温抵抗体１の最小値と最大値との間の大きさであってもよい。このように設定したとしても、測定分解能を上げることができる。

制御部３は、図１に示すように、複数のスイッチ４と、リファレンス電圧生成部５と、標準電圧生成部６と、ＡＤコンバータ７と、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という。）８とを備えている。

複数のスイッチ４は、３つのスイッチ４０，４１，４２を備えている。各スイッチ４０，４１，４２は、一端側で定抵抗２０，２１，２２と直列に接続し、他端側で接地し、マイコン８によりオン及びオフの切り替えが行われる。

リファレンス電圧生成部５は、２つの抵抗５０，５１を直列に接続し、直流電圧源（図示せず）から供給される直流電圧Ｖｃｃを分圧し、分圧された直流電圧をリファレンス電圧としてＡＤコンバータ７に出力している。

標準電圧生成部６は、２つの抵抗（分圧用抵抗）６０，６１と、スイッチ６２とを備えている。抵抗６０，６１は、一定の抵抗値を有して直列に接続し、直流電圧源（図示せず）から供給される直流電圧Ｖｃｃを分圧している。スイッチ６２は、一端側で後述するＡＤコンバータ７の入力ポート７０と接続し、他端側で抵抗６０と抵抗６１との間と接続し、マイコン８によりオン及びオフの切り替えが行われる。スイッチ６２がオンになると、抵抗６０，６１で分圧された直流電圧は、標準電圧として入力ポート７０に出力される。

ＡＤコンバータ７は、例えばＩＣ等で形成されるものであり、定抵抗２０，２１，２２の一端側及び標準電圧生成部６と接続している入力ポート７０と、マイコン８と接続している出力ポート７１と、リファレンス電圧生成部５と接続しているリファレンス電圧入力ポート７２とを備えている。ＡＤコンバータ７は、直流電圧Ｖｃｃが測温抵抗体１及び定抵抗２０，２１，２２で分圧された定抵抗２０，２１，２２の両端電圧Ｖａを測定値として入力ポート７０に入力し、リファレンス電圧を等分割又は等倍することにより、上記両端電圧Ｖａをアナログ値からデジタル値に変換する。

ところが、リファレンス入力電圧ポート７２と接続している内部回路には内部抵抗７３が存在する。上記内部抵抗７３は、入力ポート７０と接続している内部回路の内部抵抗（図示せず）より影響が大きい。つまり、ＡＤコンバータ７を見ると、リファレンス電圧入力ポート７２の内部インピーダンスより入力ポート７０の内部インピーダンスのほうが大きくなっている。また、ＡＤコンバータ７がＩＣで形成されている場合、内部抵抗７３は、抵抗値のバラツキが大きく、温度変化に対する特性も悪い。このため、ＡＤコンバータ７は、リファレンス電圧生成部５から直流電圧をリファレンス電圧として入力すると、内部抵抗７３のバラツキが大きいために、リファレンス電圧にバラツキが発生し、測定精度が悪化するという問題があった。

上記問題を解決するために、ＡＤコンバータ７は、標準電圧生成部６から直流電圧を入力ポート７０に入力する（読み取る）。入力された直流電圧を標準電圧とすることにより、内部抵抗７３の抵抗値のバラツキが大きい場合であっても、上記標準電圧に基づいてリファレンス電圧を計算し、その真のリファレンス電圧を算出している。

なお、ＡＤコンバータ７は、複数の入力ポートを複数備えてもよい。このような構成にすると、複数の定抵抗２の両端電圧と、標準電圧生成部６の標準電圧とを別の入力ポートから入力することができる。

マイコン８は、図３に示すように、予め決められた温度領域（図３では０〜１００℃）を３つの測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に分割している。３つの測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３は、各測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の両端温度における測温抵抗体１の抵抗値が等比級数的（対数的に等しいもの）になるように分割されている。つまり、温度が０℃、Ｔ１、Ｔ２、１００℃であるときの測温抵抗体１の抵抗値が等比級数的になる（図３のａ１，ａ２，ａ３参照）。上記マイコン８は、図１に示すように、ＡＤコンバータ７と接続し、両端電圧Ｖａのアナログ値から変換されたデジタル値をＡＤコンバータ７から入力し、上記入力されたデジタル値に基づいて、測定温度を算出するか、又は、各定抵抗２０，２１，２２の切り替えを行って測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３（図３参照）を切り替えて両端電圧Ｖａを再入力するかの判断を行う制御手段である。

次に、基本形態の温度計測装置の動作について説明する。先ず、初期設定について説明する。マイコン８により、複数のスイッチ４を切り替え、定抵抗２１をオンにし定抵抗２０，２２をオフにする。ＡＤコンバータ７により、リファレンス電圧をリファレンス電圧入力ポート７２に入力し、標準電圧を入力ポート７０に入力する。上記標準電圧をアナログ値からデジタル値に変換し、変換されたデジタル値に基づいて内部抵抗７３を推定する。上記推定された内部抵抗７３に基づいて真のリファレンス電圧を算出する。続いて、初期設定を行った後について説明する。定抵抗２１の両端電圧Ｖａを入力ポート７０に入力する。上記両端電圧Ｖａに対して、リファレンス電圧を等分割又は等倍して比較を行う。上記比較結果に基づいて、両端電圧Ｖａをアナログ値からデジタル値に変換し、マイコン８に出力する。次に、マイコン８により、デジタル値に変換された両端電圧Ｖａを測定領域の最小電圧及び最大電圧（図４参照）と比較する。両端電圧Ｖａが最小電圧以上であり最大電圧以下である場合、上記両端電圧Ｖａに基づいて測定温度を算出する。一方、両端電圧Ｖａが最小電圧より小さい場合、複数のスイッチ４を切り替え、現状より抵抗値の大きい定抵抗２０に切り替えて測定領域を低温側にし、ＡＤコンバータ７により、両端電圧Ｖａを再入力する。両端電圧Ｖａが最大電圧より大きい場合、複数のスイッチ４を切り替え、現状より抵抗値の小さい定抵抗２２に切り替えて測定領域を高温側にし、ＡＤコンバータ７により、両端電圧Ｖａを再入力する。上記ステップを繰り返すことにより、継続して測定温度を算出することができる。

以上、基本形態によれば、各測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３において対応する定抵抗２０，２１，２２の両端電圧Ｖａの温度変化に対する変化率を大きくすることができるので、略全ての温度領域において測定分解能を効率よく上げることができる。また、複数の定抵抗２０，２１，２２の抵抗値ｒＡ１，ｒＡ２，ｒＡ３が等比級数的に設定されるので、測定分解能をさらに上げることができる。さらに、各測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３において両端電圧Ｖａの大きさの範囲を略同一にすることができるので、測定分解能をさらに上げることができるとともに、各測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３内の高温領域と低温領域との測定分解能を等しくすることができる。

なお、基本形態の変形例として、測温抵抗体を、例えばＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり、測定対象の温度が線形的に高くなるにつれて抵抗値が略指数関数的に減少する特性を有するものであってもよい。このような構成にしても、基本形態と同様の効果を得ることができる。

また、基本形態の他の変形例として、定抵抗の両端電圧をＡＤコンバータに入力することに代わって、測温抵抗体の両端電圧をＡＤコンバータに入力してもよい。このような構成にしても、基本形態と同様の効果を得ることができる。

他の基本形態の温度計測装置は、基本形態の温度計測装置（図１参照）と同様に、測温抵抗体１と、複数の定抵抗２とを備えているが、基本形態の温度計測装置にはない以下に記載の特徴部分がある。

他の基本形態の制御部３（図１参照）において、マイコン８は、図５に示すように、隣接する２つの測定領域（図５のＡ１，Ａ２参照）の温度測定範囲（図５の温度測定範囲Ｃ１、温度測定範囲Ｃ２参照）を広げ、上記測定領域のうち予め決められた重複範囲である境界領域（図５のＢ１参照）を設けている。なお、マイコン８は、隣接する２つの測定領域Ａ２，Ａ３（図４参照）にも同様に、上記測定領域Ａ２，Ａ３のうち予め決められた重複範囲である境界領域を設定している。例えば、測定領域Ａ１と測定領域Ａ２との間に設けられている境界領域Ｂ１におけるマイコン８の動作について説明する。先ず、測定領域Ａ２に対応する定抵抗２１の両端電圧を入力し、上記両端電圧に基づいて定抵抗２１による仮測定温度Ｔａ２を算出する。続いて、測定領域Ａ１に対応する定抵抗２０の両端電圧を入力し、上記両端電圧に基づいて定抵抗２０による仮測定温度Ｔａ１を算出する。次に、定抵抗２１による仮測定温度Ｔａ２に対し、測定領域Ａ１側に近づくにつれて小さくなるように設定された重みＰ２をつける。上記重みＰ２は、温度測定範囲Ｃ２で測定領域Ａ２を越える部分について境界温度Ｔ１から離れるにつれて軽くし、温度測定範囲Ｃ２で測定領域Ａ２を越えない部分について境界温度Ｔ１から離れるにつれて重くする。つまり、連続的に重みを変化させている。一方、定抵抗２０による仮測定温度Ｔａ１に対し、測定領域Ａ２側に近づくにつれて小さくなるように設定された重みＰ１をつける。上記重みＰ１は、温度測定範囲Ｃ１で測定領域Ａ１を越える部分について境界温度Ｔ１から離れるにつれて軽くし、温度測定範囲Ｃ１で測定領域Ａ１を越えない部分について境界温度Ｔ１から離れるにつれて重くする。つまり、連続的に重みを変化させている。重みをつけられた定抵抗２０による仮測定温度Ｔａ１と定抵抗２１による仮測定温度Ｔａ２との平均値を測定温度Ｔａとする。なお、他の基本形態の制御部３は、上記以外の点において、基本形態の制御部３と同様である。

これにより、測定領域の境界点では、各定抵抗が許容範囲内の誤差であったとしても温度変化に不連続な点が出てくることを防止し、境界点を滑らかに接続することができるので、ユーザは境界を意識することなく、この温度計測装置を使用することができる。また、不感帯や不連続な点が発生することがないので、測定領域の境界での温度精度を悪化させることはない。

以上、他の基本形態によれば、基本形態と同様の効果を得ることができるとともに、測定領域を越えて温度を計測する場合に、ユーザが測定領域の境界を意識することなく測定温度を算出することができる。また、不感帯が存在しないので、境界領域付近でも高精度に測定温度を測定することができる。

（実施形態１）
実施形態１の温度計測装置は、基本形態の温度計測装置（図１参照）と同様に、測温抵抗体１と、複数の定抵抗２とを備えているが、基本形態の温度計測装置にはない以下に記載の特徴部分がある。

本実施形態の温度計測装置は、複数（本実施形態では２つ）の補助抵抗（図示せず）を備えている。各補助抵抗は、定抵抗２０，２１，２２（図１参照）と並列になるように、一端側で測温抵抗体１（図１参照）と直列に接続し、他端側で補助スイッチ（図示せず）と直列に接続する。上記各補助抵抗は、マイコン８（図１参照）により設定される補助測定領域に対応し、両端電圧Ｖａを測定値としてＡＤコンバータ７（図１参照）に出力する。また、各補助抵抗の抵抗値ｒＢ１，ｒＢ２は、補助する対象の隣接する測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に対応する２つの定抵抗２０，２１，２２の抵抗値ｒＡ１，ｒＡ２，ｒＡ３の積の略平方根値であり、ｒＢ１＝（１７１．２×５．１５）１／２＝２９．８（ｋΩ）、ｒＢ２＝（５．１５×０．１５４）１／２＝０．８８（ｋΩ）となる。

また、本実施形態の制御部３（図１参照）において、マイコン８は、図６に示すように、隣接する測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３のうち予め決められた範囲の補助測定領域（図６のＴ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ５間参照）において、隣接する測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に対応する２つの定抵抗２０，２１，２２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づく定抵抗による仮測定温度Ｔｂ１と、補助抵抗（図示せず）の両端電圧Ｖ４，Ｖ５に基づく補助抵抗による仮測定温度Ｔｂ２との平均値を測定温度Ｔｂとする。なお、本実施形態の制御部３は、上記以外の点において、基本形態の制御部３と同様である。

以上、本実施形態によれば、基本形態と同様の効果を得ることができるとともに、補助測定領域（図６のＴ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ５間）の最も測定分解能の高い部分（図６のＴ１，Ｔ２の部分）を、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の最も測定分解能が低い部分である境界近傍に設定することができ、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３と補助測定領域（Ｔ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ５間）とで二重に温度を測定し、それらの平均を取ることができるので、測定分解能を上げることができる。また、白色性の読み取り誤差が発生した場合であっても、定抵抗２０，２１，２２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に基づく定抵抗による仮測定温度Ｔｂ１と、補助抵抗の両端電圧Ｖ４，Ｖ５に基づく補助抵抗による仮測定温度Ｔｂ２との平均値により、上記誤差要因を低減することができる。

（実施形態２）
実施形態２の温度計測装置は、実施形態１の温度計測装置と同様に、測温抵抗体１（図１参照）と、複数の定抵抗２（図１参照）と、複数の補助抵抗（図示せず）とを備えているが、実施形態１の温度計測装置にはない以下に記載の特徴部分がある。

本実施形態の制御部３（図１参照）において、マイコン８（図１参照）は、単純な相加平均ではなく、測定領域と補助測定領域の線形度に応じて、定抵抗による仮測定温度と補助抵抗による仮測定温度とに重みをつけて平均を取り、平均値を測定温度としている。なお、本実施形態の制御部３は、上記以外の点において、実施形態１の制御部３と同様である。

以上、本実施形態によれば、実施形態１と同様の効果をさらに上昇して得ることができる。

（実施形態３）
実施形態３の温度計測装置は、実施形態１の温度計測装置と同様に、測温抵抗体１（図１参照）と、複数の定抵抗２（図１参照）と、複数の補助抵抗（図示せず）とを備えているが、実施形態１の温度計測装置にはない以下に記載の特徴部分がある。

本実施形態の制御部３（図１参照）において、マイコン８（図１参照）は、隣接する２つの補助測定領域（図６のＴ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ５間）の温度測定範囲を広げ、上記補助測定領域（Ｔ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ５間）うち予め決められた重複範囲の補助境界領域を設けている。上記補助境界領域において、それぞれの補助測定領域（Ｔ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ５間）に対応する補助抵抗（図示せず）の両端電圧Ｖ４，Ｖ５（図６参照）を入力し、上記両端電圧Ｖ４，Ｖ５に基づいて補助抵抗による仮測定温度Ｔｃ１，Ｔｃ２を算出する。次に、入力された２つの補助抵抗による仮測定温度Ｔｃ１，Ｔｃ２に対し、それぞれ他の補助測定領域側に近づくにつれて小さくなるように設定された重みをつける。重みをつけられた２つの補助抵抗による仮測定温度Ｔｃ１，Ｔｃ２の平均値と、定抵抗２０，２１，２２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３（図６参照）に基づく定抵抗による仮測定温度Ｔｃ３との平均値を測定温度Ｔｃとする。なお、本実施形態の制御部３は、上記以外の点において、実施形態１の制御部３と同様である。

以上、本実施形態によれば、補助測定領域（図６のＴ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ５間）の境界温度を越えて温度を計測する場合に、温度変化に対して測定値を滑らかに変化させることができるので、ユーザが補助測定領域（Ｔ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ５間）の境界を意識することなく測定温度Ｔｃを算出することができる。また、不感帯が存在しないので、補助境界領域付近でも高精度に測定温度Ｔｃを測定することができる。さらに、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３と補助測定領域（Ｔ３−Ｔ４間、Ｔ４−Ｔ５間）とが重複する範囲を広げることができるので、実施形態１と同様の効果をさらに上昇して得ることができる。

（参考例１）
参考例１では、基本形態の温度計測装置において、定抵抗２０の抵抗値ｒＡ１を変えて温度に対する両端電圧の変化率を測定したものである。

先ず、抵抗値ｒＡ１を、測定領域Ａ１において測温抵抗体１の最小値と略同じ抵抗値の２９．９ｋΩとすると、測定領域Ａ１において低分解能領域における両端電圧Ｖａの変化率は約３．１ｍＶ／℃となる。なお、抵抗値ｒＡ１を、測温抵抗体１の最大値と同じ抵抗値の１０００ｋΩとする場合も同様の結果となる。また好ましくは、抵抗値ｒＡ１を、測定領域Ａ１の中間温度における測温抵抗体１の抵抗値を２倍にした抵抗値と略同じ抵抗値の３４５ｋΩとすると、上記変化率は約８．１ｍＶ／℃となる。なお、抵抗値ｒＡ１を、測定領域Ａ１の中間温度における測温抵抗体１の抵抗値を１／２倍にした抵抗値と略同じ抵抗値の８６．５ｋΩとする場合も同様の結果となる。さらに好ましくは、抵抗値ｒＡ１を、測定領域Ａ１の中間温度における測温抵抗体１の抵抗値と略同じ抵抗値の１７３ｋΩとすると、上記変化率は約１３．７ｍＶ／℃となる。

以上、本参考例によれば、定抵抗の抵抗値を、対応する測定領域における測温抵抗体の最小値と最大値との間の大きさにすると、測定領域において低分解能領域における両端電圧の変化率を大きくすることができる。特に、測定領域の中間温度における測温抵抗体１の抵抗値を１／２倍にした値以上、上記測温抵抗体１の抵抗値を２倍にした値以下の抵抗値とすると、両端電圧の変化率が３．５ｍＶ／℃を超えるので、両端電圧の範囲（０〜１Ｖ）に対して精度よく測定することができる変化率を得ることができる。さらに、測定領域の中間温度における測温抵抗体１の抵抗値と略同じ抵抗値とすると、変化率を飛躍的に大きくすることができる。

なお、本参考例の変形例として、定抵抗２１，２２の抵抗値ｒＡ２，ｒＡ３に対しても、それぞれ測定領域Ａ２，Ａ３において、上記定抵抗２０の抵抗値ｒＡ１と同様の方法で設定することができる。このようにすると、測定領域Ａ２，Ａ３において、本参考例と同様の効果を得ることができる。

（参考例２）
参考例２の温度計測装置は、基本形態の温度計測装置（図１参照）と同様に、測温抵抗体１を備えているが、基本形態の温度計測装置にはない以下に記載の特徴部分がある。

本参考例の複数の定抵抗（図１参照）は、２つの定抵抗を備えている。各定抵抗は、マイコン８により設定される測定領域に対応している。なお、本参考例の複数の定抵抗２は、上記以外の点において、基本形態の複数の定抵抗２と同様である。

本参考例の温度計測装置において、マイコン８は、予め決められた温度領域を２つの測定領域に分割している。２つの測定領域は、各測定領域の両端温度における測温抵抗体の抵抗値が等比級数的になるように分割されている。つまり、０，５０，１００℃であるときの測温抵抗体の抵抗値が等比級数的になる。なお、本参考例のマイコン８は、上記以外の点において、基本形態のマイコン８と同様である。

次に、本参考例の温度計測装置の低温側の測定領域において、定抵抗の抵抗値を変えた場合の低分解能領域における温度に対する両端電圧の変化率について説明する。先ず、上記定抵抗の抵抗値を、測定領域の中間温度における測温抵抗体の抵抗値を２倍にした抵抗値と略同じ抵抗値の１４３ｋΩとすると、上記変化率は約３．７ｍＶ／℃となる。なお、上記定抵抗の抵抗値を、測定領域の中間温度における測温抵抗体の抵抗値を１／２倍にした抵抗値と略同じ抵抗値の３６ｋΩとする場合も同様の結果となる。また好ましくは、上記定抵抗の抵抗値を、測定領域の中間温度における測温抵抗体の抵抗値と略同じ抵抗値の７１．８ｋΩとすると、上記変化率は約６．９ｍＶ／℃となる。

以上、本参考例によれば、予め決められた温度領域を２つの測定領域に分割した場合であっても、測定領域の中間温度における測温抵抗体１の抵抗値を１／２倍にした値以上、上記測温抵抗体１の抵抗値を２倍にした値以下の抵抗値とすると、低分解能領域における両端電圧の変化率を３．５ｍＶ／℃以上にすることができるので、両端電圧の範囲（０〜１Ｖ）に対して精度よく測定することができる変化率を得ることができる。さらに、測定領域の中間温度における測温抵抗体の抵抗値と略同じ抵抗値とすると、上記変化率を飛躍的に大きくすることができる。

なお、本参考例の変形例として、高温側の測定領域に対応する定抵抗においても、低温側の測定領域に対応する定抵抗と同様の方法で抵抗値を設定することができる。このようにすると、高温側の測定領域において、本参考例と同様の効果を得ることができる。

温度計測装置の回路図である。 同上の温度計測装置において、温度と測温抵抗体の抵抗値との関係を表す線形図である。 同上の温度計測装置において、温度と測温抵抗体の抵抗値との関係を表す対数図である。 同上の温度計測装置において、温度と定抵抗の両端電圧との関係を表す図である。 温度計測装置において、補助測定領域での重みを表す図である。 本発明による実施形態１の温度計測装置において、温度と定抵抗及び補助抵抗の両端電圧との関係を表す図である。 従来の温度計測装置において、温度と定抵抗の両端電圧との関係を表す図である。

１ 測温抵抗体
２ 複数の定抵抗
４ 複数のスイッチ
７ ＡＤコンバータ
８ マイクロコンピュータ

Claims (7)

1. 温度が線形的に変化すると抵抗値が略指数関数的に変化する測温抵抗体と、
   両端温度における前記測温抵抗体の抵抗値が等比級数的になるように、予め決められた温度領域を複数の測定領域に分割し、測定値を入力し、前記測定値に基づいて、測定温度を算出するか、又は前記測定領域を切り替えて前記測定値を再入力するかの判断を行う制御手段と、
   それぞれ異なる前記測定領域と対応し、対応する測定領域における前記測温抵抗体の最小値と最大値との間の大きさの抵抗値を有する複数の定抵抗と、
   隣接する測定領域に対応する２つの定抵抗の抵抗値の積の略平方根値を抵抗値とする補助抵抗とを備え、
   前記制御手段は、前記複数の定抵抗と前記補助抵抗とを選択的に前記測温抵抗体と直列に接続させる機能を有し、前記隣接する測定領域のうち予め決められた範囲の補助測定領域において、前記隣接する測定領域に対応する２つの定抵抗の両端電圧を前記測定値として入力し当該測定値に基づいて前記定抵抗による仮測定温度を算出し、前記補助抵抗の両端電圧を前記測定値として入力し当該測定値に基づいて前記補助抵抗による仮測定温度を算出し、前記定抵抗による仮測定温度と前記補助抵抗による仮測定温度との平均値を前記測定温度とする
   ことを特徴とする温度計測装置。
2. 前記制御手段が、前記予め決められた温度領域を３以上の前記測定領域に分割し、
   前記複数の定抵抗の抵抗値が、等比級数的になることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
3. 前記各定抵抗の抵抗値が、前記対応する測定領域の中間温度における前記測温抵抗体の抵抗値と略等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の温度計測装置。
4. 前記制御手段が、隣接する測定領域のうち予め決められた範囲の境界領域において、前記隣接する測定領域に対応する２つの定抵抗の両端電圧を前記測定値として入力し、入力された各測定値に基づいて定抵抗による仮測定温度を算出し、算出された２つの定抵抗による仮測定温度に対し、それぞれ他の測定領域側に近づくにつれて小さくなるように設定された重みをつけ、重みをつけられた２つの定抵抗による仮測定温度の平均値を前記測定温度とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の温度計測装置。
5. 隣接する測定領域の全てにおいて、前記補助抵抗を備え、
   前記制御手段が、前記隣接する測定領域のうち予め決められた範囲の補助測定領域の全てにおいて、前記判断を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
6. 前記制御手段が、隣接する補助測定領域のうち予め決められた範囲の補助境界領域において、前記隣接する補助測定領域に対応する２つの補助抵抗の両端電圧を前記測定値として入力し、入力された各測定値に基づいて補助抵抗による仮測定温度を算出し、算出された２つの前記補助抵抗による仮測定温度に対し、それぞれ他の補助測定領域側に近づくにつれて小さくなるように設定された重みをつけ、重みをつけられた２つの補助抵抗による仮測定温度の平均値と、前記定抵抗の両端電圧である測定値に基づいて算出される定抵抗による仮測定温度との平均値を前記測定温度とすることを特徴とする請求項１又は５記載の温度計測装置。
7. 前記制御手段は、標準電圧と前記測定値とを切り替えて入力し、前記標準電圧と前記測定値とから前記測定温度を算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の温度計測装置。

Images