JP2005083989A - 熱電対の入力回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 交流信号を用いて熱起電力（直流電圧）の温度検出値に影響を及ぼすことがなく、単純構成かつラフ設計で断線検出が可能な利便性に優れた熱電対の入力回路を提供する。
【解決手段】 熱電対２および補償導線３からなる温度センサと、信号発生手段７、増幅手段８、断線判定手段９を有する断線検出手段４とを備え、対象物の温度検出時には、温度を変換した熱起電力（直流電圧）ＶT値を正確に検出できるとともに、熱電対２または補償導線３の断線時には、交流信号の変化した状態（ＶO→ＶH）から確実に断線を判定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は熱電対と補償導線を接続して温度センサを形成し、対象物の温度を検出する熱電対の入力回路に係り、特に、交流信号を用いて温度の直流検出値に影響を及ぼすことがなく、熱電対または補償導線の断線を検出する熱電対の入力回路に関する。

従来の熱電対の入力回路は、直流電圧を抵抗器を介して印加し、熱電対と補償導線に微少な直流電流を流し、熱電対または補償導線に断線が生じた場合、印加した直流電圧が変化した状態に基づいて断線の検出がなされている。

図７に従来の熱電対の入力回路の一実施例構成図を示す。図７において、熱電対の入力回路５０は、熱電対５１と補償導線５２の一端を接続点Ａ，Ｂで接続して温度センサを構成し、補償導線５３の他端を接続点Ｂ１，Ｂ２を介して増幅器５３に接続する。また、接続点Ｂ１には、抵抗器Ｒを介して基準直流電源Ｖｒｆを接続する。

補償導線５２は、熱電対５１を構成する２種の合金とそれぞれ同じかまたは近い合金材料で形成した補償導線Ｌ１と補償導線Ｌ２の２種の導線で形成し、合金材料および長さＸによって変化する補償導線抵抗ｒを有する。

熱電対５１と補償導線５２からなる温度センサは、対象物の温度に応じた熱起電力（直流電圧）を接続端子Ｂ１，Ｂ２間に発生する。また、接続端子Ｂ１，Ｂ２間には、基準直流電源Ｖｒｆ→抵抗器Ｒ→接続端子Ｂ１→補償導線Ｌ１→接続端子Ａ１→熱電対５１→接続端子Ａ２→補償導線Ｌ２→接続端子Ｂ２→接地（ＧＮＤ）の電流経路で温度センサの断線を検知するためのμＡ（マイクロアンペア）オーダの微少電流ＩSを流す。この微少電流ＩSにより、接続端子Ｂ１，Ｂ２に、補償導線Ｌ１の補償導線抵抗ｒ、熱電対５１の抵抗および補償導線Ｌ２の補償導線抵抗ｒを加算した抵抗の電圧降下が発生する。

熱電対５１と補償導線５２の温度センサに断線がない場合、接続端子Ｂ１，Ｂ２間に発生する直流電圧は、温度センサが発生する熱起電力と抵抗の電圧降下を加算した電圧値となる。

一方、熱電対５１と補償導線５２の温度センサに断線（例えば、切断点Ｐ１または切断点Ｐ２）が生じた場合には、接続端子Ｂ１，Ｂ２間に発生する直流電圧は、基準直流電源Ｖｒｆの電圧となる。

増幅器５３は、接続端子Ｂ１，Ｂ２間に発生する熱起電力と抵抗の電圧降下を加算した電圧値、または基準直流電源Ｖｒｆの電圧を所定利得（例えば、ゲインＧ１）で増幅し、断線がない状態の温度検出電圧ＶDまたは断線状態の温度検出電圧ＶHを出力する。

なお、断線の有無の状態から、断線がない状態の温度検出電圧ＶDは、断線状態の温度検出電圧ＶHよりもはるかに小さい値（ＶD≪ＶH）となるため、温度検出電圧ＶDから温度センサの温度、温度検出電圧ＶHから温度センサの断線を検出する。

表示器５４は、温度検出電圧ＶDを対応する温度に変換し、温度を数値で液晶表示器（ＬＣＤ）等に表示する。

コンパレータ５５は、温度検出電圧ＶHと予め設定した基準値を比較し、温度検出電圧ＶHが基準値を超える場合に、断線信号ＨSを出力する。

図８に従来の熱電対の入力回路の温度検出電圧波形図を示す。図８において、熱電対５１と補償導線５２の温度センサに断線がない正常な場合、温度検出電圧ＶDは、温度センサが発生した熱起電力に対応する温度検出電圧ＶTに抵抗の電圧降下（誤差）ΔＶを合わせた値で検出される。

一方、熱電対５１と補償導線５２の温度センサに断線がある場合、温度検出電圧ＶHは、基準直流電源Ｖｒｆに対応した大きな値となり、温度検出電圧ＶDよりもはるかに大きな値＜ＶH≫ＶD＞になる。

また、従来の非接触型温度検出装置は、「特許文献１」に開示されているように、サーモパイル等のセンサ素子を有する温度センサを用いて図７に示す構成の抵抗器Ｒと直列にスイッチ素子を接続し、スイッチ素子をマイコンで開閉制御し、スイッチが開放されている期間に温度測定を実行し、スイッチが閉結されている期間にセンサの断線検出を実行するように構成している。

したがって、温度測定の期間には、直流電流を流さないため、誤差ΔＶを含まない真値ＶTを検出するとともに、断線検出の期間には、温度センサが断線状態にあると、真値ＶTよりもはるかに大きな電圧値ＶH＜ＶH≫ＶD＞を検出することができる。
特開２００１−１５３７２６号公報（図１を参照）

従来の熱電対の入力回路は、断線検出のため、温度センサに微少電流ＩSを流し、温度検出と断線検出を同時に実行する構成のため、温度検出電圧ＶDに微少電流ＩSによる抵抗の電圧降下に伴う誤差電圧ΔＶが含まれ、熱起電力に伴う真値の温度検出電圧ＶTが得られない課題がある。

誤差電圧ΔＶを補正すれば、真値の温度検出電圧ＶTを得ることができるが、基準直流電源Ｖｒｆの管理、補償導線Ｌ１および補償導線Ｌ２の種類や長さＸによる補償導線抵抗ｒの測定をして予め誤差電圧ΔＶを設定しなければならず、煩雑な作業や管理が要求される課題がある。

また、「特許文献１」に開示された非接触型温度検出装置は、温度測定と断線検出を分離して実行するため、誤差のない温度測定ができるが、温度測定期間と断線検出期間を決定するスイッチング素子、スイッチング素子の開閉を制御するマイコン、スイッチング素子の開閉に同期して温度測定および断線検出を実行する手段が必要となり、本願発明の熱電対の入力回路に適用する場合には、回路規模が大きく、構成が複雑になる基本的な課題がある。

この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は交流信号を用いて熱起電力（直流電圧）の温度検出値に影響を及ぼすことがなく、単純構成かつラフ設計で断線検出が可能な利便性に優れた熱電対の入力回路を提供することにある。

前記課題を解決するためこの発明に係る熱電対の入力回路は、熱電対と補償導線を接続し、対象物の温度を対応する熱起電力（直流電圧）に変換して検出する熱電対の入力回路において、熱電対および補償導線に交流信号を印加し、熱電対または補償導線に断線が生じた場合に、熱電対が変換した熱起電力（直流電圧）に重畳した交流信号の変化に基づいて断線を検出する断線検出手段を備えたことを特徴とする。

この発明に係る熱電対の入力回路は、熱電対および補償導線に交流信号を印加し、熱電対または補償導線に断線が生じた場合に、熱電対が変換した熱起電力（直流電圧）に重畳した交流信号の変化に基づいて断線を検出する断線検出手段を備えたので、対象物の温度検出時には、温度を変換した熱起電力（直流電圧）値を正確に検出できるとともに、熱電対または補償導線の断線時には、交流信号の変化した状態から確実に断線を判定することができる。

また、この発明に係る断線検出手段は、交流信号を発生する信号発生手段と、熱電対が変換した熱起電力（直流電圧）および交流信号を増幅する増幅手段と、増幅器が増幅した交流信号と基準レベルを比較し、増幅した交流信号が基準レベルを上回る場合に、断線を判定して断線信号を出力する断線判定手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明に係る断線検出手段は、交流信号を発生する信号発生手段と、熱電対が変換した熱起電力（直流電圧）および交流信号を増幅する増幅手段と、増幅器が増幅した交流信号と基準レベルを比較し、増幅した交流信号が基準レベルを上回る場合に、断線を判定して断線信号を出力する断線判定手段と、を備えたので、熱電対または補償導線の断線を交流信号の増幅と、増幅した交流信号と基準レベルの比較で判定することができる。

さらに、この発明に係る信号発生手段は、周波数およびレベルに限定されない交流信号を発生することを特徴とする。

この発明に係る信号発生手段は、周波数およびレベルに限定されない交流信号を発生するので、交流信号の周波数、信号レベル、または交流信号がパルスの場合にはパルス幅（デューティ比）を含めて任意に設定することができる。

また、この発明に係る断線判定手段は、コンパレータを備えたことを特徴とする。

この発明に係る断線判定手段は、コンパレータを備えたので、交流信号を基準電圧値と比較するだけで断線を判定することができる。

さらに、この発明に係る断線検出手段は、温度調節器に適用することを特徴とする。

この発明に係る断線検出手段は、温度調節器に適用するので、温度調節器の温度検出値の補正が不要となり、交流信号に制約がなくなるとともに、高精度の温度検出ならびに確実な断線判定を単純化することができる。

この発明に係る熱電対の入力回路は、熱電対および補償導線に交流信号を印加し、熱電対または補償導線に断線が生じた場合に、熱電対が変換した熱起電力（直流電圧）に重畳した交流信号の変化に基づいて断線を検出する断線検出手段を備えたので、対象物の温度検出時には、温度を変換した熱起電力（直流電圧）値を正確に検出できるとともに、熱電対または補償導線の断線時には、交流信号の変化した状態から確実に断線を判定することができ、交流信号を用いた単純な構成かつラフな設計で、利便性の向上を図ることができる。

また、この発明に係る断線検出手段は、交流信号を発生する信号発生手段と、熱電対が変換した熱起電力（直流電圧）および交流信号を増幅する増幅手段と、増幅器が増幅した交流信号と基準レベルを比較し、増幅した交流信号が基準レベルを上回る場合に、断線を判定して断線信号を出力する断線判定手段と、を備えたので、熱電対または補償導線の断線を交流信号の増幅と、増幅した交流信号と基準レベルの比較で判定することができ、温度検出の正確性および断線判定の容易性をアピールすることができる。

さらに、この発明に係る信号発生手段は、周波数およびレベルに限定されない交流信号を発生するので、交流信号の周波数、信号レベル、または交流信号がパルスの場合にはパルス幅（デューティ比）を含めて任意に設定することができ、交流信号になんら制約がなく、回路の単純化を実現することができる。

また、この発明に係る断線判定手段は、コンパレータを備えたので、交流信号を基準レベルと比較するだけで断線を判定することができ、断線を極めて容易に判定することができる。

さらに、この発明に係る断線検出手段は、温度調節器に適用するので、温度調節器の温度検出値の補正が不要となり、交流信号に制約がなくなるとともに、高精度の温度検出ならびに確実な断線判定を単純化することができ、温度調節器の使い勝手の良さをアピールすることができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る熱電対の入力回路の一実施の形態ブロック構成図である。図１において、熱電対の入力回路１は、熱電対２と、補償導線Ｌ１および補償導線Ｌ２からなる補償導線３とを接続端子Ａ１，Ａ２で接続した温度センサと、断線検出手段４と、温度出力手段５と、通知手段６とから構成する。

補償導線３は、補償導線Ｌ１および補償導線Ｌ２をそれぞれ熱電対２と同じまたは近い特性の合金材料で構成し、熱電対２と接続端子Ｂ１，Ｂ２との間の長さＸを延長して接続する。補償導線Ｌ１および補償導線Ｌ２は、合金材料で決定され、長さＸに対応した補償導線抵抗ｒを有する。

熱電対２と補償導線３からなる温度センサは、接続端子Ｂ１，Ｂ２の両端に、熱電対２が検知した温度に対応した熱起電力（直流電圧）ＶKを発生する。

断線検出手段４は、熱電対２および補償導線３に交流信号を印加し、熱電対２または補償導線３に断線が生じた場合に、熱電対２が変換した熱起電力（直流電圧）ＶKに重畳した交流信号の変化に基づいて断線を検出する。

断線検出手段４は、信号発生手段７、増幅手段８、断線判定手段９を備える。信号発生手段７は、正弦波信号や、クロックパルスなどのパルス信号を微分回路等で微分した微分波形信号等の交流信号を発生する発振器で構成する。なお、正弦波信号またはパルス信号の周波数、レベルは、任意に設定することができる。また、パルス信号のデューティ比も任意に設定する。このことは、交流信号を温度センサ（熱電対２＋補償導線３）の断線検出において、交流電流ＩKが流れているか否かの検出に利用すればよく、交流信号であれば周波数、レベル、デューティ比などを正確に設定する必要がないことに拠る。

このように、この発明に係る信号発生手段７は、周波数およびレベルに限定されない交流信号（交流電圧ＶS）を発生するので、交流信号（交流電圧ＶS）の周波数、信号レベル、または交流信号（交流電圧ＶS）がパルスの場合にはパルス幅（デューティ比）を含めて任意に設定することができ、交流信号になんら制約がなく、設計もラフでよく、回路の単純化を実現することができる。

発生した交流信号の交流電圧ＶSからコンデンサＣおよび抵抗器Ｒ１を介して交流電流ＩKを温度センサ（熱電対２と補償導線３で構成）に流す。交流電流ＩKは、信号発生手段７→コンデンサＣ→抵抗器Ｒ１→接続端子Ｂ１→補償導線Ｌ１→接続端子Ａ１→熱電対２→接続端子Ａ２→補償導線Ｌ２→接続端子Ｂ２→接地（ＧＮＤ）の電流経路で流れる。なお、抵抗器Ｒ１は、補償導線Ｌ１、補償導線Ｌ２の補償導線抵抗ｒおよび熱電対２の抵抗よりも充分大きな抵抗値に設定し、交流電流ＩKを、例えばμＡ（マイクロアンペア）やｍＡ（ミリアンペア）オーダにする。

熱電対２や補償導線３に断線がない状態では、交流電流ＩKが流れることに伴い、接続端子Ｂ１，Ｂ２間に交流成分ＶA（交流電圧降下）が発生する。交流成分ＶAは、補償導線Ｌ１と補償導線Ｌ２の補償導線抵抗２ｒおよび熱電対２の抵抗値の合成抵抗と交流電流ＩKの積となる。

一方、熱電対２や補償導線３に断線（例えば、切断点Ｐ１または切断点Ｐ２）が生じた状態では、交流電流ＩKが流れず、接続端子Ｂ１，Ｂ２間に交流電圧ＶSが現れる。

増幅手段８は、＋ＶC電圧および−ＶC電圧で駆動されるオペアンプ（演算増幅器）等で構成し、２入力端をそれぞれ接続端子Ｂ１，Ｂ２に接続する。また、増幅手段８は、充分大きな所定のゲインに設定する。

増幅手段８は、熱電対２や補償導線３に断線がない状態で入力される熱起電力（直流電圧）ＶKおよび交流成分ＶAを増幅し、増幅した温度検出電圧ＶTおよび交流成分ＶOを温度出力手段５に供給する。また、コンデンサＣ１を介して交流成分ＶOを断線判定手段９に供給する。

図２はこの発明に係る増幅手段の一実施の形態出力電圧波形図である。（ａ）図は断線がない場合の出力電圧波形図、（ｂ）図は断線が生じた場合の出力電圧波形図を表わす。（ａ）図において、増幅手段８の入力である熱起電力（直流電圧）ＶKは、増幅されて温度検出電圧ＶTとなる。一方、交流成分ＶAも増幅されて交流成分ＶOとなる。本実施の形態では、交流信号に正弦波を用いた場合を示し、直流の温度検出電圧ＶTおよび交流成分ＶOは、プラス（＋）側で現れる。なお、交流成分ＶOの振幅が大きな場合には、波形の一部がマイナス（−）側で現れるケースもある。

（ｂ）図において、増幅手段８の入力である交流電圧ＶSは、増幅されて正弦波が増幅手段８の駆動電源＋ＶCおよび−ＶCで飽和し、矩形波に近い交流成分ＶHで現れる。

断線判定手段９は、整流・平滑回路、コンパレータで構成し、増幅手段８から供給される断線状態でない交流成分ＶOまたは断線状態の交流成分ＶHを直流成分に変換し、直流成分と基準レベルを比較し、直流成分が基準レベルを上回る場合には、断線状態と判断して断線信号ＨDを出力する。

図３はこの発明に係る断線判定手段の一実施の形態要部構成図である。図３において、断線判定手段９は、ダイオードブリッジＤＢで構成した全波整流回路、平滑コンデンサＣ２、コンパレータ１０を備え、増幅手段８から供給される交流成分ＶOまたは交流成分ＶHを整流・平滑して交流成分ＶO対応する直流成分ＶO1または交流成分ＶHに対応する直流成分ＶH1とし、直流成分ＶO1または直流成分ＶH1をコンパレータ１０に供給する。

コンパレータ１０は、直流成分ＶO1または直流成分ＶH1と基準レベルＶαを比較し、直流成分ＶO1、直流成分ＶH1が基準レベルＶαを超える（ＶO1＞Ｖα、ＶH1＞Ｖα）場合には、断線信号ＨDを発生し、断線信号ＨDを通知手段６に提供する。

一方、コンパレータ１０は、直流成分ＶO1、直流成分ＶH1が基準レベルＶα以下（ＶO1≦Ｖα、ＶH1≦Ｖα）の場合には、断線信号ＨDを発生しない。

断線が発生しない状態では断線信号ＨDを発生せず、断線が発生した状態で断線信号ＨDを発生するため、基準レベルＶαは、直流成分ＶO1を上回り、直流成分ＶH1を下回るように設定（ＶO1＜Ｖα＜ＶH1）し、例えば基準レベルＶα＝ＶC／２に設定する。

このように、この発明に係る断線検出手段４は、交流信号を発生する信号発生手段７と、熱電対２が変換した熱起電力（直流電圧）ＶKおよび交流信号（交流成分ＶA）を増幅する増幅手段８と、増幅器８が増幅した交流信号（ＶO、ＶH）と基準レベルＶαを比較し、増幅した交流信号が基準レベルを上回る場合に、断線を判定して断線信号ＨDを出力する断線判定手段９と、を備えたので、熱電対２または補償導線３の断線を交流信号（交流電圧ＶS）の増幅と、増幅した交流信号と基準レベルＶαの比較で判定することができ、温度検出の正確性および断線判定の容易性をアピールすることができる。

また、この発明に係る断線判定手段９は、コンパレータ１０を備えたので、交流信号（交流成分ＶH）を基準レベルＶαと比較するだけで断線を判定することができ、断線を極めて容易に判定することができる。

図１に戻り、温度出力手段５は温度検出電圧ＶTと温度データＴDの対応テーブルを備え、増幅手段８から供給される温度検出電圧ＶTを対応テーブルの温度データＴDに変換し、温度データＴDを通知手段６に提供する。

図４はこの発明に係る温度出力手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。図４において、温度出力手段５は、メモリアクセス手段１１、温度記憶手段１２を備える。メモリアクセス手段１１は、増幅手段８から供給される温度検出電圧ＶTを取り込んで、温度記憶手段１２にアクセスし、温度検出電圧ＶTに対応した温度データＴDを温度記憶手段１２から読み出し、読み出した温度データＴDを通知手段６に提供する。

温度記憶手段１２は、ＥＥＰＲＯＭ等の書替え可能なメモリで構成し、温度検出電圧ＶTと温度データＴDの対応テーブルを予め格納し、メモリアクセス手段１１から温度検出電圧ＶTのアクセスがあると、温度検出電圧ＶTに対応する温度データＴDをメモリアクセス手段１１に提供する。

図５はこの発明に係る通知手段の一実施の形態構成図である。図５において、通知手段６は、温度出力手段５から提供される温度データＴDを表示するための表示駆動手段１３と、温度データＴDを表示するＬＣＤ表示器１４を備える。また、通知手段６は、断線判定手段９から提供される断線信号ＨDを音声で出力するスピーカＳＰと、点灯または点滅で表示する発光ダイオードＬＥＤを備える。

表示駆動手段１３は、温度データＴDをＬＣＤ（液晶デバイス）に合わせたフォーマットの駆動信号ＳDに変換してＬＣＤ表示器１４に供給し、ＬＣＤ表示器１４は、駆動信号ＳDに基づいて熱電対２が検知した温度を表示する。

以上、説明したように、この発明に係る熱電対の入力回路１は、熱電対２および補償導線３に交流信号を印加し、熱電対２または補償導線３に断線が生じた場合に、熱電対２が変換した熱起電力（直流電圧）ＶKに重畳した交流信号の変化（ＶA→ＶS）に基づいて断線を検出する断線検出手段４を備えたので、対象物の温度検出時には、温度を変換した熱起電力（直流電圧）ＶT値を正確に検出できるとともに、熱電対２または補償導線３の断線時には、交流信号の変化した状態（ＶO→ＶH）から確実に断線を判定することができ、交流信号を用いた単純な構成かつラフな設計で、利便性の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、温度センサを熱電対２と補償導線３で構成したが、対象物の物理量を検知して直流電圧に変換できるセンサであれば、本発明の熱電対の入力回路を適用することができる。

次に、この発明に係る熱電対の入力回路を温度調節器に適用した例について説明する。図６はこの発明に係る熱電対の入力回路を適用した温度調節器の一実施例構成図である。図６において、温度調節器１５は、温度設定部１６、温度制御演算部１７、ＳＳＲ駆動部１８、電流測定部１９、熱電対の入力回路２０を備え、所定駆動量でＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）２２をオン／オフ駆動し、交流電源ＶACを断続して炉２４のヒータＨTにヒータ電流ＩHを流し、炉内の半導体ウェハー２５の温度を熱電対２１を有する熱電対の入力回路２０で検出して測定することにより、測定した半導体ウェハー２５の温度が予め設定した温度となるように所定駆動量を制御するとともに、ヒータＨTに流れる交流のヒータ電流ＩHを検出して測定する。

温度調節器１５は、温度設定部１６で予め設定した設定温度に対応した駆動量をＳＳＲ駆動部１８が出力し、駆動量でＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）２２をオン／オフ駆動する。

ＳＳＲ２２は、駆動量でオン／オフ駆動され、交流電源ＶACを断続して炉２４のヒータＨTに駆動量に対応したヒータ電流ＩHを流す。ヒータＨTにヒータ電流ＩHが流れ、炉２４を加熱して半導体ウェハー２５が暖まり、半導体ウェハー２５の温度を熱電対２１が検出し、検出した温度を熱電対の入力回路２０に提供する。

熱電対の入力回路２０は、熱電対２１から提供された温度を測定し、測定した温度を温度制御演算部１７に供給する。温度制御演算部１７は、温度設定部１６で設定された設定温度と熱電対の入力回路２０から供給された温度の温度偏差を演算し、温度偏差をＳＳＲ駆動部１８に供給する。

ＳＳＲ駆動部１８は、温度制御演算部１７から供給される温度偏差に対応して駆動量を調整し、調整した駆動量でＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）２２をオン／オフ駆動することにより、ヒータＨTに流れるヒータ電流ＩHを調節し、炉２４の半導体ウェハー２５の温度を調節する。

再度、半導体ウェハー２５の温度を熱電対２１が検出し、熱電対の入力回路２０が温度を測定して温度制御演算部１７が温度偏差を演算し、ＳＳＲ駆動部１８が温度偏差に対応した駆動量でＳＳＲ２２を駆動することを繰り返し、測定温度と設定温度が一致した時点で、駆動量が一定値となり、ヒータ電流ＩHも一定値になる。なお、設定温度、測定温度および温度偏差の系は、帰還（負帰還）ループを形成する。

電流値測定手段１９は、ヒータＨTに流れる交流電流のヒータ電流ＩHを変流器２３が交流電圧で検出し、検出した交流電圧の０値から正極側のピーク値をディジタル値に変換した最大値電流として測定するので、ヒータ電流ＩHの微少電流値もリニアで測定する。

このように、この発明に係る断線検出手段は、温度調節器１５に適用するので、温度調節器１５の温度検出値の補正が不要となり、交流信号に制約がなくなるとともに、高精度の温度検出ならびに確実な断線判定を単純化することができ、温度調節器の使い勝手の良さをアピールすることができる。

本発明に係る熱電対の入力回路は、熱電対と補償導線で構成した温度センサに交流信号を印加することにより、直流電圧による温度検出と交流信号による温度センサの断線検出を容易に実行することができ、物理量を直流電圧で検出するあらゆるセンサおよびセンサを備えた装置の断線検出に適用することができる。

この発明に係る熱電対の入力回路の一実施の形態ブロック構成図 この発明に係る増幅手段の一実施の形態出力電圧波形図 この発明に係る断線判定手段の一実施の形態要部構成図 この発明に係る温度出力手段の一実施の形態要部ブロック構成図 この発明に係る通知手段の一実施の形態構成図 この発明に係る熱電対の入力回路を適用した温度調節器の一実施例構成図 従来の熱電対の入力回路の温度検出電圧図 従来の熱電対の入力回路の温度検出電圧波形図

符号の説明

１ 熱電対の入力回路
２，２１ 熱電対
３ 補償導線
４ 断線検出手段
５ 温度出力手段
６ 通知手段
７ 信号発生手段
８ 増幅手段
９ 断線判定手段
１０ コンパレータ
１１ メモリアクセス手段
１２ 温度記憶手段
１３ 表示駆動手段
１４ ＬＣＤ表示器
１５ 温度調節器
１６ 温度設定部
１７ 温度制御演算部
１８ ＳＳＲ駆動部
１９ 電流測定部
２２ ＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）
２３ 変流器
２４ 炉
２５ 半導体ウェハー
Ｘ 補償導線長
ｒ 補償導線抵抗
ＤＢ ダイオードブリッジ
ＳＰ スピーカ
ＬＥＤ 発光ダイオード
ＶK 熱起電力（直流電圧）
ＶS 交流電圧
ＩK 交流電流
ＶA，ＶO，ＶH 交流成分
ＶT 温度検出電圧
Ｖα 基準レベル
ＴD 温度データ
ＨD 断線信号

Claims (5)

1. 熱電対と補償導線を接続し、対象物の温度を対応する熱起電力（直流電圧）に変換して検出する熱電対の入力回路において、
   前記熱電対および前記補償導線に交流信号を印加し、前記熱電対または前記補償導線に断線が生じた場合に、前記熱電対が変換した熱起電力（直流電圧）に重畳した交流信号の変化に基づいて断線を検出する断線検出手段を備えたことを特徴とする熱電対の入力回路。
2. 前記断線検出手段は、交流信号を発生する信号発生手段と、前記熱電対が変換した熱起電力（直流電圧）および交流信号を増幅する増幅手段と、前記増幅器が増幅した交流信号と基準レベルを比較し、増幅した交流信号が基準レベルを上回る場合に、断線を判定して断線信号を出力する断線判定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱電対の入力回路。
3. 前記信号発生手段は、周波数およびレベルに限定されない交流信号を発生することを特徴とする請求項２記載の熱電対の入力回路。
4. 前記断線判定手段は、コンパレータを備えたことを特徴とする請求項２記載の熱電対の入力回路。
5. 前記断線検出手段は、温度調節器に適用することを特徴とする請求項１記載の熱電対の入力回路。
   

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