(57)【要約】【課題】本発明は、赤外線センサの視野内の物体の温度を測定し、視野内の水蒸気の状態を判定する測定装置を提供する。【解決手段】本発明の測定装置は、５μｍ以上の波長の光を遮断する第１の光学部材を備え、第１の出力値を出力する第１の赤外線センサと、５μｍ以下の波長の光を遮断する第２の光学部材を備え、第２の出力値を出力する第２の赤外線センサと、記憶演算部は、所定の湿度に関する、それぞれ異なる複数の所定の温度毎の前記第２の出力値を記憶値として予め記憶した記憶演算部とを備え、前記第１の出力値に基づいて測定視野内の温度を算出し、前記第２の出力値と当該算出された温度に対応する前記記憶値とを比較して、前記測定視野内の湿度が前記所定の湿度よりも高いか否かを判定することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５μｍ以上の波長の光を遮断する第１の光学部材を備え、前記第１の光学部材を介して入射した光に基づいて第１の出力値を出力する第１の赤外線センサと、
５μｍ以下の波長の光を遮断する第２の光学部材を備え、前記第２の光学部材を介して入射した光に基づいて第２の出力値を出力する第２の赤外線センサと、
前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサの出力端子に接続された記憶演算部とを備え、
前記記憶演算部は、
所定の湿度に関する、それぞれ異なる複数の所定の温度毎の前記第２の出力値を記憶値として予め記憶しており、
前記第１の出力値に基づいて測定視野内の温度を算出し、
前記第２の出力値と当該算出された温度に対応する前記記憶値とを比較して、前記測定視野内の湿度が前記所定の湿度よりも高いか否かを判定することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記記憶演算部は、それぞれ異なる複数の所定の湿度毎に、前記複数の所定の温度毎の前記第２の出力値を前記記憶値としてさらに予め記憶しており、
前記第２の出力値及び前記算出した温度に対応する前記複数の所定の湿度毎の前記記憶値に基づいて、前記測定視野内の湿度が前記複数の所定の湿度の各々に関してより高いか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサの光電変換部は、同一材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサは、１つのパッケージに樹脂封止されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の測定装置を備えることを特徴とする電気機器。
【請求項６】
５μｍ以上の波長の光を遮断する第１の光学部材を備え、前記第１の光学部材を介して入射した光に基づいて第１の出力値を出力する第１の赤外線センサと、
５μｍ以下の波長の光を遮断する第２の光学部材を備え、前記第２の光学部材を介して入射した光に基づいて第２の出力値を出力する第２の赤外線センサと、
前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサの出力端子に接続され、所定の湿度に関する、それぞれ異なる複数の所定の各温度毎の第２の出力値を記憶値として予め記憶した記憶演算部とを備えた測定装置を用いた測定方法であって、
前記第１の出力値及び前記第２の出力値を前記記憶演算部に入力するステップと、
前記入力された第１の出力値に基づいて測定視野内の温度を算出するステップと、
前記第２の出力値と、前記算出した温度に対応する前記記憶値とを比較して、前記測定視野内の湿度が前記所定の湿度よりも高いか否かを判定するステップと
を備えることを特徴とする測定方法。
【請求項７】
５μｍ以上の波長の光を遮断する第１の光学部材を備え、前記第１の光学部材を介して入射した光に基づいて第１の出力値を出力する第１の赤外線センサと、
５μｍ以下の波長の光を遮断する第２の光学部材を備え、前記第２の光学部材を介して入射した光に基づいて第２の出力値を出力する第２の赤外線センサと、
前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサの出力端子に接続され、それぞれ異なる複数の所定の湿度毎に、それぞれ異なる複数の所定の温度毎の前記第２の出力値を記憶値として予め記憶した記憶演算部とを備えた測定装置を用いた測定方法であって、
前記第１の出力値及び前記第２の出力値を前記記憶演算部に入力するステップと、
前記入力された第１の出力値に基づいて測定視野内の温度を算出するステップと、
前記第２の出力値と、前記算出した温度に対応する前記所定の各湿度毎の前記記憶値とを比較して、前記測定視野内の湿度が前記複数の所定の湿度の各々に関してより高いか否かを判定するステップと
を備えることを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサの出力に基づいて、赤外線センサの測定視野内の物体の温度を測定することに加え、測定視野内の気体中の水蒸気の状態を判定するための測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、赤外線センサを搭載した従来の測定装置の構成を示し、図１（ａ）はその断面図を示し、図１（ｂ）はその上面図を示す。図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、赤外線センサを搭載した従来の測定装置１００は、赤外線センサ１０１と、赤外線センサ１０１上に設けられた光学フィルタ１０２と、赤外線センサ１０１及び光学フィルタ１０２を樹脂封止するためのパッケージ１０３と、赤外線センサ１０２の受光部の視野を制限するための窓１０５を有する視野角制限体１０４とを備える。
【０００３】
ある物体から輻射された赤外線は、測定装置１００に入射する際に、視野角制限体１０４の窓１０５によって入射角が制限されながら光学フィルタ１０２に入射し、光学フィルタ１０２によって特定の波長の光が遮断されて赤外線センサ１０１に入射する。測定装置１００では、このようにして入射した光による赤外線センサ１０１の出力を用いて、赤外線センサ１０１の視野内にある被測定物の温度を算出している。光学フィルタ１０２としては、例えば、５μｍ以下の波長を遮断する光学部材を使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２２９８３３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８０４５０号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、赤外線センサ１０１の測定視野内に赤外線を吸収する物質が存在すると、被測定物の温度の測定誤差の原因となる。特に、５μｍ以下の波長を遮断する光学フィルタを用いた測定装置では、赤外線センサ１０１の測定視野内に存在する水蒸気が５μｍ以上の波長の赤外線を吸収するため、温度の測定誤差が生じやすい。
【０００６】
特許文献１では、水蒸気や埃などの影響を除去するために、測定視野内をエアパージする方法を採用している。しかしながら、特許文献１に記載の構成は、エアパージを行うための装置が必要であり実用的ではなく、また、エアパージにより温度が変化してしまう可能性もある。
【０００７】
特許文献２では、水蒸気の影響を除去するために、２μｍ以下や８μｍ以下の波長の光を遮断するフィルタを採用している。しかしながら、特許文献２で示されるようなフィルタでは、被測定物からの赤外線も遮断してしまうため、測定感度が低下し、結果として測定誤差が生じる。
【０００８】
特許文献３では、特定波長の光を遮断するフィルタを使用して温度を測定し、スプリットされた反射光を用いて記録用紙の水分を検出することが開示されている。しかしながら、特許文献３に記載の構成は、スプリットされた反射光を生成するために特別な光源等が必要であり実用的ではなく、また、装置の大型化も招来してしまう。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、赤外線センサの測定視野内に水蒸気が存在する場合であっても正確に温度を測定することができるとともに、測定視野内の水蒸気の状態判定が可能な測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の測定装置は、５μｍ以上の波長の光を遮断する第１の光学部材を備え、前記第１の光学部材を介して入射した光に基づいて第１の出力値を出力する第１の赤外線センサと、５μｍ以下の波長の光を遮断する第２の光学部材を備え、前記第２の光学部材を介して入射した光に基づいて第２の出力値を出力する第２の赤外線センサと、前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサの出力端子に接続された記憶演算部とを備え、前記記憶演算部は、所定の湿度に関する、それぞれ異なる複数の所定の温度毎の前記第２の出力値を記憶値として予め記憶しており、前記第１の出力値に基づいて測定視野内の温度を算出し、前記第２の出力値と当該算出された温度に対応する前記記憶値とを比較して、前記測定視野内の湿度が前記所定の湿度よりも高いか否かを判定することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の測定装置は、本発明の請求項１に記載の測定装置であって、前記記憶演算部は、それぞれ異なる複数の所定の湿度毎に、前記複数の所定の温度毎の前記第２の出力値を前記記憶値としてさらに予め記憶しており、前記第２の出力値及び前記算出した温度に対応する前記複数の所定の湿度毎の前記記憶値に基づいて、前記測定視野内の湿度が前記複数の所定の湿度の各々に関してより高いか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の測定装置は、本発明の請求項１又は２に記載の測定装置であって、前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサの光電変換部は、同一材料で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の測定装置は、本発明の請求項１乃至３のいずれかに記載の測定装置であって、前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサは、１つのパッケージに樹脂封止されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の電気機器は、請求項１乃至４のいずれかに記載の測定装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の測定方法は、５μｍ以上の波長の光を遮断する第１の光学部材を備え、前記第１の光学部材を介して入射した光に基づいて第１の出力値を出力する第１の赤外線センサと、５μｍ以下の波長の光を遮断する第２の光学部材を備え、前記第２の光学部材を介して入射した光に基づいて第２の出力値を出力する第２の赤外線センサと、前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサの出力端子に接続され、所定の湿度に関する、それぞれ異なる複数の所定の各温度毎の第２の出力値を記憶値として予め記憶した記憶演算部とを備えた測定装置を用いた測定方法であって、前記第１の出力値及び前記第２の出力値を前記記憶演算部に入力するステップと、前記入力された第１の出力値に基づいて測定視野内の温度を算出するステップと、前記第２の出力値と、前記算出した温度に対応する前記記憶値とを比較して、前記測定視野内の湿度が前記所定の湿度よりも高いか否かを判定するステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の測定方法は、５μｍ以上の波長の光を遮断する第１の光学部材を備え、前記第１の光学部材を介して入射した光に基づいて第１の出力値を出力する第１の赤外線センサと、５μｍ以下の波長の光を遮断する第２の光学部材を備え、前記第２の光学部材を介して入射した光に基づいて第２の出力値を出力する第２の赤外線センサと、前記第１の赤外線センサ及び前記第２の赤外線センサの出力端子に接続され、それぞれ異なる複数の所定の湿度毎に、それぞれ異なる複数の所定の温度毎の前記第２の出力値を記憶値として予め記憶した記憶演算部とを備えた測定装置を用いた測定方法であって、前記第１の出力値及び前記第２の出力値を前記記憶演算部に入力するステップと、前記入力された第１の出力値に基づいて測定視野内の温度を算出するステップと、前記第２の出力値と、前記算出した温度に対応する前記所定の各湿度毎の前記記憶値とを比較して、前記測定視野内の湿度が前記複数の所定の湿度の各々に関してより高いか否かを判定するステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る測定装置によれば、水蒸気の影響を受けずに温度が測定可能であり、かつ、測定視野内の水蒸気の状態判定及び測定視野内に存在する気体中の水蒸気の割合の測定を行うことが可能になる。そのため、高湿度条件下での洗濯乾燥機や電子レンジ等の温度測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】赤外線センサを搭載した従来の測定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る測定装置の構成を示す図である。
【図３】本発明に係る測定装置の水蒸気の状態判定動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２は、本発明に係る測定装置の構成を示し、図２（ａ）はその断面図を示し、図２（ｂ）はその上面図を示す。図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、本発明に係る測定装置２００は、第１の赤外線センサ２０１Ｌ及び第２の赤外線センサ２０１Ｒと、第１及び第２の赤外線センサ２０１Ｌ及び２０１Ｒ上にそれぞれ設けられた第１の光学フィルタ２０２Ｌ及び第２の光学フィルタ２０２Ｒと、第１及び第２の赤外線センサ２０１Ｌ及び２０１Ｒと第１及び第２の光学フィルタ２０２Ｌ及び２０２Ｒとを樹脂封止するためのパッケージ２０３と、第１及び第２の赤外線センサ２０１Ｌ及び２０１Ｒの受光部の視野をそれぞれ制限するための第１の窓２０５Ｌ及び第２の２０５Ｒを有する視野角制限体２０４と、第１及び第２の赤外線センサ２０１Ｌ及び２０１Ｒの出力端子に接続された記憶演算部２０６とを備える。第１の光学フィルタ２０２Ｌとしては５μｍ以上の波長の光を遮断する光学部材を使用し、第２の光学フィルタ２０２Ｒとしては５μｍ以下の波長の光を遮断する光学部材を使用している。
【００２０】
なお、以下の実施形態において、「遮断」とは、遮断しない範囲の波長の赤外線に応じた出力に実質的に影響のない程度に入射を妨げることを意味する。具体的には、透過率が１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、１％以下であることが更に好ましい。
【００２１】
本発明に係る測定装置２００において、被測定物から輻射された赤外線は、視野角制限体２０４の第１及び第２の窓２０５Ｌ及び２０５Ｒによって入射角が制限されながら第１及び第２の光学フィルタ２０２Ｌ及び２０２Ｒにそれぞれ入射する。入射した赤外線は、第１の光学フィルタ２０２Ｌによって５μｍ以上の波長の光が遮断されて第１の赤外線センサ２０１Ｌに入射し、第２の光学フィルタ２０２Ｒによって５μｍ以下の波長の光が遮断されて第２の赤外線センサ２０１Ｒに入射する。第１の赤外線センサ２０１Ｌは入射した光に基づいて第１の出力値を出力し、第２の赤外線センサ２０１Ｒは入射した光に基づいて第２の出力値を出力する。
【００２２】
測定視野内に水蒸気が存在する場合、第１の赤外線センサ２０１Ｌでは第１の光学フィルタ２０２Ｌが５μｍ以上の波長の光を遮断するため、水蒸気による５μｍ以上の波長の光の吸収によっては第１の出力値は変動しない。従って、本発明に係る測定装置２００においては、第１の出力値をそのまま被測定物の温度測定に使用することにより被測定物の温度を算出することができる。
【００２３】
一方、第２の赤外線センサ２０１Ｒでは第２の光学フィルタ２０２Ｒが５μｍ以下の波長の光を遮断するため、水蒸気による５μｍ以上の波長の光の吸収によって、第２の出力値は、測定視野内の水蒸気の量に応じて変動する。
【００２４】
本発明は、水蒸気の量によって変動しない第１の出力値と、水蒸気の量に応じて変動する第２の出力値を用いて水蒸気の状態判定を行う。その動作の例を説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る測定装置２００の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態において、記憶演算部２０６は、所定の湿度に関する、それぞれ異なる複数の所定の温度毎の第２の出力値をそれぞれ記憶値として予め記憶している。そして、測定装置２００は、測定時の第１の出力値に基づいて測定視野内の温度を算出し、第２の出力値と当該算出した温度に対応する記憶値を比較して、上記所定の湿度を閾値として、測定視野内の湿度が閾値を超えたか否かに関する水蒸気の状態判定を実行する。以下、記憶演算部２０６に予め記憶された、それぞれ異なる複数の温度毎に得られた複数の記憶値を、記憶値群とする。
【００２６】
図３に、上記動作を説明するための一例を示す。図３には、第２の赤外線センサ２０１Ｒからの第２の出力値と温度との関係が示されている。図３において、記憶演算部２０６は、湿度５０％、温度が１０〜３５℃（５℃毎）の第２の赤外線センサ２０１Ｒの複数の第２の出力値を記憶値群として予め記憶している（図３の黒点部）。
【００２７】
測定時の第１の赤外線センサ２０１Ｌの第１の出力値に基づいて温度を算出した結果、測定視野内の温度が２５℃と算出された。一方、図３に示されるように、第２の赤外線センサ２０１Ｒの第２の出力値（測定値ｘ）は、２５℃における湿度５０％の時の記憶値よりも高いため、この測定環境は湿度５０％以下であるという状態を判定することができることが理解される。
【００２８】
この判定結果に基づけば、環境の湿度が所定の閾値以上／以下であることを判定することが可能になる。従って、例えば乾燥機の用途で用いる場合であれば、乾燥が完了したか否かを評価することが可能になる。
【００２９】
なお、図３では、温度が１０〜３５℃の間を５℃刻みで測定することにより得られた複数の第２の出力値を記憶値群として記憶した例を示したが、所定の湿度についての２点以上、好ましくは３点以上の第２の出力値から、温度に対する第２の出力値の近似関数を求めて、各温度ごとの出力値を算出し、それを記憶値群としてもよい。
【００３０】
（第２の実施形態）
以下、本発明に係る測定装置２００の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、湿度５０％を閾値として判定する方法を例示したが、第２の実施形態に係る測定装置２００では、それぞれ異なる複数の所定の湿度毎に、所定の各温度毎の第２の出力値を記憶値群としてさらに予め記憶することができる。
【００３１】
所定の各湿度毎の第２の出力値を求める方法としては、各湿度毎の第２の出力値を実測してもよいし、各湿度毎の２点以上（例えば、図３に示される湿度０％と湿度１００％）、好ましくは３点以上の第２の出力値を用いて近似関数を求めることにより、各湿度、各温度ごとの第２の出力値を算出し、それを記憶値群としてもよい。
【００３２】
第２の実施形態に係る測定装置２００によると、各湿度をそれぞれ閾値として設定することにより複数の閾値を設けることが可能であり、測定視野内の湿度が複数の閾値毎により高いか否かを判定することができる。さらに、湿度を、例えば１０％、５％、または１％毎の、所定の間隔にすることにより、高度な状態判定としての湿度や水蒸気の量の定量測定も可能になる。
【００３３】
ここで、好ましくは、第１の赤外線センサ２０１Ｌ及び第２の赤外線センサ２０１Ｒの光電変換部は、同一材料で形成されているとよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、洗濯乾燥機、電子レンジ、ドライヤー、調理家電などの高湿度環境下における温度測定および湿度有無判定を行うための測定装置として好適である。従って、本発明に係る測定装置は、洗濯乾燥機、電子レンジ、ドライヤー、調理家電等の電気機器に適用することが好適である。
【符号の説明】
【００３５】
１００、２００  赤外線センサモジュール
１０１、２０１Ｌ、２０１Ｒ  赤外線センサ
１０２、２０２Ｌ、２０２Ｒ  光学フィルタ
１０３、２０３  パッケージ
１０４、２０４  視野角制限体
１０５、２０５Ｌ、２０５Ｒ  窓
【図１】
2014044091.tif 000003
【図２】
2014044091.tif 000004
【図３】
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