JP6198411B2 - 温度測定装置 - Google Patents
温度測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6198411B2 JP6198411B2 JP2013041893A JP2013041893A JP6198411B2 JP 6198411 B2 JP6198411 B2 JP 6198411B2 JP 2013041893 A JP2013041893 A JP 2013041893A JP 2013041893 A JP2013041893 A JP 2013041893A JP 6198411 B2 JP6198411 B2 JP 6198411B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- infrared
- optical filter
- temperature
- cap
- measuring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
加熱される被加熱物から放射され前記光学フィルタを透過した特定波長域の赤外線の強度を前記受光素子で検出することで当該被加熱物の温度を非接触状態で測定する温度測定装置に関する。
かかるセンサデバイスは、板状のステムと当該ステムの前方側を覆う形態で前方側に蓋部を有する有蓋筒状のキャップとからなる筐体内に、光学フィルタをキャップの蓋部に設けられたフィルタ開口部に配置すると共に、受光素子をステムの前方側に載置して構成されている。
そこで、上記特許文献2に記載の温度測定装置では、光学フィルタを、受光素子へ受光させる特定波長域の赤外線を吸収しない材料からなる基材の表面に、当該特定波長域以外の波長域の赤外線を反射させる反射膜を設けている。このような構成の光学フィルタを利用すれば、光学フィルタ自身における赤外線吸収による温度上昇を抑制することができる。
また、一般的に、光学フィルタは、反射膜をコーティングした後に所望の形状に切断して製造されるが、その切断時における反射膜のチッピング等により、基材が露出する箇所が形成されることがあった。このような基材の露出箇所では、赤外線の吸収を防ぐために、接着剤等で遮蔽するなどの処置を施していたが、完全に遮蔽することは困難であった。
板状のステムと、前記ステムの前方側を覆う形態で前方側に蓋部を有する有蓋筒状のキャップとからなる筐体内に、前記キャップの蓋部に形成されたフィルタ開口部に配置され特定波長域の赤外線を透過させる光学フィルタと、前記ステムの前方側に載置され前記光学フィルタを透過した赤外線を受光し当該受光した赤外線の強度を検出する受光素子とからなる赤外線強度検出手段を配置してなるセンサデバイスを備え、
加熱される被加熱物から放射され前記光学フィルタを透過した特定波長域の赤外線の強度を前記受光素子で検出することで当該被加熱物の温度を非接触状態で測定する温度測定装置であって、
その第1特徴構成は、
前記筐体内に、前記光学フィルタから前記キャップへの放熱を促進させる板状の放熱部を備え、
前記放熱部は、前記フィルタ開口部に対応する開口部を備え、
前記放熱部が、前記光学フィルタの面の外周縁部に当接させる状態で、前記フィルタ開口部の後方以外の前記蓋部の後方に配置され、赤外線放射方向において覆われている点にある。
よって、光学フィルタが赤外線吸収して発生する熱を、上記放熱部が積極的に受け入れることになり、その受け入れた熱を当該光学フィルタよりも熱伝導性が高いキャップへ積極的に放熱させることができ、結果、光学フィルタの温度上昇を好適に抑制することができる。
また、光学フィルタは、キャップに対して、面の外周縁部から放熱部を介して放熱することができる。
従って、本発明により、光学フィルタの温度上昇を好適に抑制して、温度測定精度を向上させることができる温度測定装置を実現することができる。
尚、本願において、センサデバイスの赤外線が入射される側を「前方側」と表現し、その逆側を「後方側」と表現する場合がある。また、ある部材において、前方側の面を「前面」と表現し、後方側の面を「背面」と表現する場合がある。
前記光学フィルタが、前記キャップの蓋部の後方側に配置されている点にある。
前記放熱部が、前面を前記外周縁部に当接させる状態で前記光学フィルタの後方側に配置され、前記開口部が形成された板状の高熱伝導性材料からなる放熱板部材を備えると共に、前記放熱板部材の外周面と前記キャップの内周面とが、高熱伝導性接着剤で接合されている点にある。
そして、光学フィルタで赤外線吸収により発生した熱を、外周縁部の背面の全周からキャップへ好適に放熱することができるようになる。
従って、光学フィルタの温度上昇を一層抑制して、温度測定精度を一層向上することができる。
前記センサデバイスの筐体内において、互いに異なる波長域の赤外線の強度を検出する前記赤外線強度検出手段の複数が、前記赤外線の放射方向と交差する方向に並設されている点にある。
そこで、上記第4特徴構成によれば、夫々の光学フィルタの温度上昇が好適に抑制されることから、夫々の光学フィルタの温度差ができるだけ小さくなるので、この温度差による温度精度の悪化を抑制することができる。
図1に示すように、コンロ100は、円形の加熱用の開口部1aを有する平板状の天板1、開口部1aの上方に離間させて鍋等の調理用容器N(被加熱物の一例)を載置可能な五徳2、その五徳2上に載置される調理用容器Nを加熱する加熱手段としてのバーナ30、そのバーナ30の作動を制御する燃焼制御部3等を備えて構成されている。
温度測定装置40は、調理用容器Nの温度を非接触状態で測定するものであり、具体的には、天板1の下方側に位置し且つ汁受皿8の中央部にセンサデバイス50を配置し、そのセンサデバイス50が、調理用容器Nから放射される赤外線における異なる2つの特定波長域夫々についての赤外線強度を検出する。そして、温度検出部61が、その検出される2つの特定波長域夫々についての赤外線強度の比に基づいて調理用容器Nの温度を検出する。
更に、センサデバイス50は、赤外線の波長範囲のうち、バーナ30の火炎Fからの放射強度が少ない範囲内に設定された波長域の赤外線強度を検出するものとして構成されている。
尚、この受光素子52a、52bは、実質的に、複数の熱電対を直列や並列に接続したサーモパイルとして構成されており、赤外線を吸収することで発生した熱エネルギを電気エネルギに変換して電気信号を出力する。また、この受光素子52a、52bの出力信号は、相対温度、即ちステム55(冷接点)とサーモパイル(温接点)との温度差に基づく値を示すものとなる。
そこで、受光素子52a、52bとは別に、ステム55の温度を検出するサーミスタ57(図3参照)が設けられており、このサーミスタ57からの出力と、受光素子52a、52bからの出力との夫々が、ステム55の背面側から突出して設けられている複数の端子54から、当該端子54に接続された信号ケーブル60を介して、温度検出部61に出力される。
そして、温度検出部61では、サーミスタ57からの出力によりステム55の温度の変化に対する受光素子52a、52bからの出力誤差をある程度補正して当該受光素子52a、52bが受光した赤外線強度を検出することができる。
また、この本体部41には、調理用容器Nから放射された赤外線をセンサデバイス50に案内する筒状の案内部41aが設けられ、この案内部41aの前方側の開口部には、光学フィルタ51a、51bの特定波長域を含む透過可能波長域の赤外線の通過を許容する光透過部材Tとしての窓部材42が架設されている。尚、この窓部材42は、1μm以上の波長域を透過させるシリコンを基材として構成されている。
光学フィルタ51a、51bの基材としては、窓部材42と同じシリコンが用いられており、この表面には、窓部材42を通過した赤外線のうち、特定波長域以外の赤外線を反射させる反射膜が設けられている。
そして、第1の光学フィルタ51aは、3.5μm以上且つ4.2μm以下の範囲の波長域における赤外線を特定波長域の赤外線として透過させると共にそれ以外の波長域の赤外線を反射するように構成され、一方、第2の光学フィルタ51bは、8.0μm以上且つ12.0μm以下の範囲の波長域における赤外線を特定波長の赤外線として透過させると共にそれ以外の波長域の赤外線を反射するように構成されている。
バーナ30が燃焼しているときの調理用容器Nの温度、例えば、常温〜300℃程度において、1.5μm以上且つ数十μm以下の範囲内の波長域において赤外線が放射しており、例えば、3.5μm以上且つ15μm以下の範囲内において各種の赤外線センサにて検出可能な充分な放射強度を有している。
従って、2つの波長域を、赤外線の波長範囲のうち、バーナ30の火炎Fからの赤外線の放射が少ない範囲内に設定すると、火炎Fからの赤外線による影響が少ない状態で調理用容器Nから放射される赤外線の強度を精度よく検出することができる。
そして、温度検出部61は、温度測定装置40における2つの波長域λ1、λ2夫々についての出力値(赤外線強度に対応する)の比(赤外線強度比に対応する)を求め、予め記憶している温度対赤外線強度比の関係から調理用容器Nの温度を求める。このような出力値の比をとることで調理用容器Nの温度をその調理用容器Nの放射率に依存することなく正確に検出することができる。
更に、この温度測定装置40は、光学フィルタ51a、51bの温度上昇を好適に抑制して、調理用容器Nの温度測定精度を向上するための構成を備えており、その詳細について、図3〜図5を参照して、以下に説明を加える。
そして、放熱部65は、光学フィルタ51a、51bの背面の外周縁部からキャップ56への放熱を促進させるべく、その光学フィルタ51a、51bの後方側に配置されている。
尚、この高熱伝導性接着剤67としては、熱伝導率が10W/m・K以上の接着剤を利用することが好ましく、例えば、熱可塑性樹脂及びエポキシ樹脂の一方又はそれらの混合物をベースにし、そのベースに銀や銅などの高熱伝導性のフィラーを添加した市販の高熱伝導性接着剤などを利用することができる。また、シリコーン系接着剤などでも、熱伝導率が高いものであれば、高熱伝導性接着剤67として利用しても構わない。
有蓋円筒状のセンサホルダ45が、アルミニウムなどの高熱伝導性材料からなるホルダ部材として設けられており、このセンサホルダ45がセンサデバイス50を本体部41に固定する。
具体的には、センサホルダ45の蓋部45aの背面に、センサデバイス50を構成するキャップ56の蓋部56aの前面を当接させる状態で、センサホルダ45の内部にセンサデバイス50が収容されており、このセンサホルダ45の蓋部45aには、第1及び第2の光学フィルタ51a、51bの夫々に対する赤外線の入射を許容する2つの開口部45bが形成されている。
この付勢用ホルダ46は、外側面に形成された雄ネジ部46bを、センサホルダ45の内側面に形成された雌ネジ部45fに螺合させる形態で、センサホルダ45に固定されることで、付勢用ホルダ46の前方側の端部46aがセンサデバイス50の後方側を前方に押し付ける状態となる。
そして、このような付勢機構が設けられていることで、センサデバイス50を構成するキャップ56の蓋部56aの前面と、センサホルダ45の蓋部45aの背面との密着性が増すことになって、熱伝導を行う接触面積が大きくなる。よって、キャップ56の蓋部56aが赤外線吸収等により昇温した場合でも、その熱は積極的にセンサホルダ45の蓋部45a側に伝達されることになり、光学フィルタ51a、51bに伝達される熱量が少なくなるので、光学フィルタ51a、51bの温度上昇が好適に抑制されている。
しかも、スペーサ47の前面には、ステム55の背面及び側面を収容する凹部が形成されている。即ち、スペーサ47の前面の略全体がステム55の背面及び側面に当接する形態で、スペーサ47とステム55との接触面積が稼がれている。
つまり、スペーサ47の前面とステム55の背面との密着性が増し、センサデバイス50の熱を積極的にスペーサ47に伝達させて、光学フィルタ51a、51bの温度上昇が一層抑制されている。尚、ステム55の温度上昇が問題にならない程度である場合には、このスペーサ47を省略しても構わない。
また、スペーサ47には端子孔47aが穿設されており、この端子孔47aにセンサデバイス50の端子54がインシュレータなどで絶縁処理を施した上で挿入される。
つまり、本体部41からセンサホルダ45への熱伝導がフランジ部45dを介したものに制限されることになる。よって、本体部41が、バーナ30や調理用容器Nからの輻射や汁受皿8からの伝熱等により温度上昇した場合においても、それに起因するセンサホルダ45への熱伝導が抑制されている。
また、このフランジ部45dは、センサデバイス50の配置位置よりも後方側に配置されており、本体部41から、センサホルダ45におけるセンサデバイス50を外囲する部分の側方面45cへの直線的な熱伝導が抑制されている。
まず、熱解析の結果について説明する。
尚、この熱解析では、これまで説明してきた本実施形態の放熱部65を有するセンサデバイス50と同様の構成(実施例)のモデルと、そのセンサデバイス50から放熱部65を取り除いた構成(比較例)のモデルとを作成し、夫々のモデルにて、光学フィルタの温度を30℃とし、他の部材の温度を20℃とした初期状態から放置した場合に、筐体を構成するステム55の外周縁部における経時的な温度上昇状態をシミュレーションにより求めた。
図6に示す熱解析の結果から、実施例モデルでは、比較例モデルと比較して、ステムの外周縁部の温度が30℃近傍まで急速に上昇していることがわかる。これにより、実施例モデルでは、放熱板部材及び高熱伝導性接着剤からなる放熱部を備えることにより、光学フィルタが保有する熱を、積極的に筐体を構成するキャップ側に放出することができ、比較例モデルよりも放熱効果が大きいことが確認できる。
尚、この温度測定試験では、100℃に加熱された被加熱物から放射される赤外線を受けてからの当該赤外線が遮断されるまでの測定時間中における温度検出部の出力値の変化状態を確認した。
結果、比較例のセンサデバイスでは、測定時間中において出力値は上昇し続けて、一定値を示すことがなかった。これに対し、実施形態のセンサデバイスでは、被加熱物から放射される赤外線を受けた測定開始時から1秒以内に温度検出部の出力値が上昇し、その後一定値を維持し続けた。
この結果により、実施例のセンサデバイスでは、光学フィルタの温度上昇がほとんどなく、光学フィルタの温度上昇に起因する温度検出部の出力値の上昇がほとんどないことが確認できた。
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
50 :センサデバイス
51a、51b:光学フィルタ
52a、52b:受光素子
53a、53b:赤外線強度検出手段
55 :ステム
56 :キャップ
56a :蓋部
56b :フィルタ開口部
56c :側部
61 :温度検出部
65 :放熱部
66 :放熱板部材
66a :開口部
67 :高熱伝導性接着剤
Claims (4)
- 板状のステムと、前記ステムの前方側を覆う形態で前方側に蓋部を有する有蓋筒状のキャップとからなる筐体内に、前記キャップの蓋部に形成されたフィルタ開口部に配置され特定波長域の赤外線を透過させる光学フィルタと、前記ステムの前方側に載置され前記光学フィルタを透過した赤外線を受光し当該受光した赤外線の強度を検出する受光素子とからなる赤外線強度検出手段を配置してなるセンサデバイスを備え、
加熱される被加熱物から放射され前記光学フィルタを透過した特定波長域の赤外線の強度を前記受光素子で検出することで当該被加熱物の温度を非接触状態で測定する温度測定装置であって、
前記筐体内に、前記光学フィルタから前記キャップへの放熱を促進させる板状の放熱部を備え、
前記放熱部は、前記フィルタ開口部に対応する開口部を備え、
前記放熱部が、前記光学フィルタの面の外周縁部に当接させる状態で、前記フィルタ開口部の後方以外の前記蓋部の後方に配置され、赤外線放射方向において覆われている温度測定装置。 - 前記光学フィルタが、前記キャップの蓋部の後方側に配置されている請求項1に記載の温度測定装置。
- 前記放熱部が、前面を前記外周縁部に当接させる状態で前記光学フィルタの後方側に配置され、前記開口部が形成された板状の高熱伝導性材料からなる放熱板部材を備えると共に、前記放熱板部材の外周面と前記キャップの内周面とが、高熱伝導性接着剤で接合されている請求項2に記載の温度測定装置。
- 前記センサデバイスの筐体内において、互いに異なる波長域の赤外線の強度を検出する前記赤外線強度検出手段の複数が、前記赤外線の放射方向と交差する方向に並設されている請求項1〜3の何れか1項に記載の温度測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013041893A JP6198411B2 (ja) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | 温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013041893A JP6198411B2 (ja) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | 温度測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014169924A JP2014169924A (ja) | 2014-09-18 |
JP6198411B2 true JP6198411B2 (ja) | 2017-09-20 |
Family
ID=51692403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013041893A Active JP6198411B2 (ja) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | 温度測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6198411B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2019124084A1 (ja) * | 2017-12-18 | 2020-12-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 誘導加熱装置 |
WO2019124129A1 (ja) * | 2017-12-18 | 2019-06-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 温度検出装置および誘導加熱装置 |
JPWO2021080002A1 (ja) * | 2019-10-25 | 2021-04-29 | ||
CN117012734B (zh) * | 2023-08-24 | 2024-04-26 | 深圳市兆兴博拓科技股份有限公司 | 一种传感器封装结构 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2567968Y2 (ja) * | 1990-11-29 | 1998-04-08 | 三菱化学株式会社 | 高感度温度検出器 |
JPH08178742A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-12 | Thermo Electric Deiberotsupumento:Kk | 熱電放射線検出器 |
EP2169369A1 (en) * | 2008-09-25 | 2010-03-31 | General Electric Company | Miniature thermopile sensor |
JP5164282B2 (ja) * | 2010-04-28 | 2013-03-21 | ホーチキ株式会社 | 炎検出装置およびその検知感度設定方法 |
DE102011103818A1 (de) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | Meas Deutschland Gmbh | Infrarot-Sensoranordnung und deren Verwendung |
-
2013
- 2013-03-04 JP JP2013041893A patent/JP6198411B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014169924A (ja) | 2014-09-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6198411B2 (ja) | 温度測定装置 | |
JP5138257B2 (ja) | 加熱調理器用の赤外線強度検出装置 | |
JP2010244998A (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP2011216323A (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP5469822B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP5244861B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP5537505B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP5315089B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
TW201633841A (zh) | 紅外線加熱器及紅外線處理裝置 | |
JP5728413B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP6512689B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP4557736B2 (ja) | コンロ | |
JP5921283B2 (ja) | 温度測定装置及び加熱調理器 | |
JP5372839B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP5653546B1 (ja) | センサケース構造、及びそのセンサケース構造を備えた加熱調理器 | |
JP5791682B2 (ja) | 加熱調理器 | |
JP5210967B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP6362720B2 (ja) | センサケース構造、及びそのセンサケース構造を備えた加熱調理器 | |
JP5868483B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP6506568B6 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP2010244999A (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP5677263B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP2005216583A (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP2017084685A (ja) | 誘導加熱調理器 | |
JP2016091868A (ja) | 誘導加熱調理器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160219 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20160304 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160304 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161206 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170201 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170725 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170822 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6198411 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |