(57)【要約】【課題】空気中を伝搬する音波の速度を基にして測定対象空間の温度を測定する場合に、超音波送信器と超音波受信器との間の同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易な構成で高精度に計測する。【解決手段】各々のセンサユニットは、センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに前記超音波を一斉に送信する。コントローラは、超音波の送信タイミングから他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングまでの計測時間と、他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングから超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、超音波を送受信した２個のセンサユニット間における超音波の伝搬時間を導出する。【選択図】図９
2014095600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニットと、前記少なくとも３個のセンサユニットに超音波を送受信させるコントローラと、を備え、
各々の前記センサユニットは、
前記センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに前記超音波を一斉に送信する超音波送信部と、
前記他のセンサユニットから一斉に送信された前記超音波を受信する超音波受信部と、
前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を前記コントローラに送信するデータ送信部と、を有し、
前記コントローラは、
送信された前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における前記超音波の伝搬時間を導出する、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
前記コントローラは、前記超音波の送受信の開始指示を各々の前記センサユニットに一斉に送信し、
各々の前記センサユニットにおける前記送信タイミングは、前記超音波の送受信の開始指示の受信時から、前記センサユニット毎に予め定められた所定時間の経過時である、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項３】
請求項１に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
各々の前記センサユニットにおける前記送信タイミングは、前記センサユニット毎に予め定められた前記超音波の受信回数の受信時から、各々の前記センサユニットに共通の所定時間の経過時である、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項４】
請求項１に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
前記超音波の受信可能期間は、各々の前記センサユニットにおいて一定であり、
各々の前記センサユニットにおける前記受信可能期間の開始タイミングは、前記センサユニット毎に異なるように予め定められている、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項５】
請求項１に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
各々の前記センサユニットは、
前記センサユニット毎に定められた前記所定の送信タイミングにおいて、前記超音波を１回のみ送信する、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項６】
請求項１に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
前記コントローラは、
いずれかの前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間から、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記いずれかの前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を減算した減算結果を２で除し、除算結果を前記２個のセンサユニット間の前記超音波の伝搬時間として導出する、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項７】
請求項６に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
前記コントローラは、
導出された前記２個のセンサユニット間の前記超音波の伝搬時間を基に、前記測定対象空間の温度を導出する、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項８】
測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニットを備え、
各々の前記センサユニットは、
前記センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに前記超音波を一斉に送信する超音波送信部と、
前記他のセンサユニットから一斉に送信された前記超音波を受信する超音波受信部と、
前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を、いずれかの前記センサユニットに送信するデータ送信部と、を有し、
いずれかの前記センサユニットは、
前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における前記超音波の伝搬時間を導出する、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項９】
請求項８に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
前記超音波の送受信の開始指示を各々の前記センサユニットに一斉に送信するコントローラと、を更に備え、
各々の前記センサユニットにおける前記送信タイミングは、前記超音波の送受信の開始指示の受信時から、前記センサユニット毎に予め定められた所定時間の経過時である、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
各々の前記センサユニットにおける前記送信タイミングは、前記センサユニット毎に予め定められた前記超音波の受信回数の受信時から、各々の前記センサユニットに共通の所定時間の経過時である、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項１１】
請求項８に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
前記超音波の受信可能期間は、各々の前記センサユニットにおいて一定であり、
各々の前記センサユニットにおける前記受信可能期間の開始タイミングは、前記センサユニット毎に異なるように予め定められている、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項１２】
請求項８に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
各々の前記センサユニットは、
前記センサユニット毎に定められた前記所定の送信タイミングにおいて、前記超音波を１回のみ送信する、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項１３】
請求項８に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
いずれかの前記センサユニットは、
いずれかの前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間から、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記いずれかの前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を減算した減算結果を２で除し、除算結果を前記２個のセンサユニット間の前記超音波の伝搬時間として導出する、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の温度測定のための伝搬時間計測システムであって、
導出された前記２個のセンサユニット間の前記超音波の伝搬時間を基に、前記測定対象空間の温度を導出するコントローラと、を更に備える、
温度測定のための伝搬時間計測システム。
【請求項１５】
測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測方法であって、
前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニットと、前記少なくとも３個のセンサユニットに超音波を送受信させるコントローラとにおいて、
第１のセンサユニットが、第２及び第３の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、
第２のセンサユニットが、第１及び第３の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、
第３のセンサユニットが、第１及び第２の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、
各々の前記センサユニットが、自己の前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を前記コントローラに送信するステップと、
前記コントローラが、送信された前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における前記超音波の伝搬時間を導出するステップと、を有する、
温度測定のための伝搬時間計測方法。
【請求項１６】
測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測方法であって、
前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニットにおいて、
第１のセンサユニットが、第２及び第３の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、
第２のセンサユニットが、第１及び第３の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、
第３のセンサユニットが、第１及び第２の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、
各々の前記センサユニットが、自己の前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を、いずれかの前記センサユニットに送信するステップと、
いずれかの前記センサユニットが、前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における前記超音波の伝搬時間を導出するステップと、を有する、
温度測定のための伝搬時間計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測システム及び温度測定のための伝搬時間計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空気中を伝搬する音波の速度が温度に応じて変化する原理を用いて、測定対象空間の温度を測定する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、所定の距離ほど離して対向して配置された超音波送信子と超音波受信子との間で超音波が伝搬され、超音波送信子と超音波受信子との間における超音波の伝搬時間が測定される。更に、超音波送信子と超音波受信子とは送受信系駆動機構部を介して有線によって接続され、超音波送信子及び超音波受信子を平面上に移動させて複数の伝搬経路において伝搬時間が計測可能となる。複数の伝搬経路において測定された複数の伝搬時間を基に、二次元の温度分布が求められる。
【０００４】
また、超音波送信子及び超音波受信子を有線によって接続せず、測定対象空間において対向して配置された超音波送信器と超音波受信器との間で、超音波送信子は、超音波の送信と同時に同期信号を超音波受信子に送信しても良い。これにより、超音波送信子と超音波受信子とが有線によって接続されなくても、超音波送信子と超音波受信子との間の超音波の伝搬時間が計測可能となる。同期信号は、例えば、電波、可視光又は赤外光が用いられる。
【０００５】
上述した音波の速度を用いた温度測定は、例えばリフロー炉のように、測定対象空間中に温度センサを直接的に配置することが困難な場合、又は広い空間全体（例えば店舗、倉庫、ビニールハウス）の平均的な温度を測定する場合に、多数の温度センサを配置する必要がないため、有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１６２４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では超音波送信子と超音波受信子との間の同期は不要であるが、超音波送信子及び超音波受信子の有線接続が必要となる。このため、測定対象空間が広い場合には、超音波送信子と超音波受信子とを接続するための配線長が長くなり、超音波送信子及び超音波受信子の配置に制約が生じる。
【０００８】
一方で、測定対象空間の温度を簡易な構成で高精度に測定するためには、多くの超音波送信子及び超音波受信子を用いて、各々の超音波送信子と超音波受信子との間で同期信号を送受信させる必要がある。しかし、同期信号を送受信するためのハードウェア又はソフトウェアの実装を各々の超音波送信子及び超音波受信子に追加する必要があり、超音波送信子及び超音波受信子を含むシステムの構成が複雑となる。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の課題を解決するために、空気中を伝搬する音波の速度を基にして測定対象空間の温度を測定する場合に、超音波送信器と超音波受信器との間の同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易な構成で高精度に計測する温度測定のための伝搬時間計測システム及び温度測定のための伝搬時間計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測システムであって、前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニットと、前記少なくとも３個のセンサユニットに超音波を送受信させるコントローラと、を備え、各々の前記センサユニットは、前記センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに前記超音波を一斉に送信する超音波送信部と、前記他のセンサユニットから一斉に送信された前記超音波を受信する超音波受信部と、前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を前記コントローラに送信するデータ送信部と、を有し、前記コントローラは、送信された前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における前記超音波の伝搬時間を導出する。
【００１１】
また、本発明は、測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測システムであって、前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニットを備え、各々の前記センサユニットは、前記センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに前記超音波を一斉に送信する超音波送信部と、前記他のセンサユニットから一斉に送信された前記超音波を受信する超音波受信部と、前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を、いずれかの前記センサユニットに送信するデータ送信部と、を有し、いずれかの前記センサユニットは、前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における前記超音波の伝搬時間を導出する。
【００１２】
また、本発明は、測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測方法であって、前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニットと、前記少なくとも３個のセンサユニットに超音波を送受信させるコントローラとにおいて、第１のセンサユニットが、第２及び第３の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、第２のセンサユニットが、第１及び第３の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、第３のセンサユニットが、第１及び第２の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、各々の前記センサユニットが、自己の前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を前記コントローラに送信するステップと、前記コントローラが、送信された前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における前記超音波の伝搬時間を導出するステップと、を有する、温度測定のための伝搬時間計測方法である。
【００１３】
また、本発明は、測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測方法であって、前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニットにおいて、第１のセンサユニットが、第２及び第３の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、第２のセンサユニットが、第１及び第３の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、第３のセンサユニットが、第１及び第２の各センサユニットに超音波を一斉に送信するステップと、各々の前記センサユニットが、自己の前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間を、いずれかの前記センサユニットに送信するステップと、いずれかの前記センサユニットが、前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における前記超音波の伝搬時間を導出するステップと、を有する、温度測定のための伝搬時間計測方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、空気中を伝搬する音波の速度を基にして測定対象空間の温度を測定する場合に、超音波送信器と超音波受信器との間における同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易かつ高精度に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】各実施形態の超音波伝搬時間計測システムのシステム構成を模式的に示す図
【図２】各実施形態の超音波伝搬時間計測システムにおける動作概要を時系列に示す説明図
【図３】（Ａ）コントローラの内部構成を示すブロック図、（Ｂ）センサユニットの内部構成を示すブロック図
【図４】センサユニットにおける超音波の受信時（検出時）の動作の流れを示す説明図
【図５】超音波の波形解析の動作過程と超音波の検出時刻とを示す説明図
【図６】第１の実施形態の超音波伝搬時間計測システムの動作概要を示す説明図、（Ａ）測定対象空間の壁面に配置されたセンサユニットの配置例を示す模式図、（Ｂ）各々のセンサユニット間で行われる超音波の送受信の流れを示す説明図
【図７】（Ａ）第１の実施形態の超音波伝搬時間計測システムにおける測定対象空間の壁面に配置されたセンサユニットの具体的な配置例を示す図、（Ｂ）各々の計測経路を構成するセンサユニットの組み合わせを示す図
【図８】（Ａ）４個のセンサユニットが測定対象空間の壁面に配置された様子を示す図、（Ｂ）第１の実施形態における４個のセンサユニット間の超音波の送信及び受信を時系列に説明する模式図
【図９】第１の実施形態における４個のセンサユニット間の超音波の伝搬時間の計測原理を説明するタイムチャート
【図１０】（Ａ）コントローラから送信されたデータの受信時刻がセンサユニット毎に遅延する様子を示す図、（Ｂ）センサユニットにおける受信可能期間の説明図
【図１１】第１の実施形態における８個のセンサユニット間の超音波の送信及び受信を時系列に説明する模式図
【図１２】第２の実施形態における８個のセンサユニットが配置された場合の位置データの一例を示す図、（Ａ）コントローラからセンサユニットＳＵ６に送信される位置データの一例を示す図、（Ｂ）コントローラからセンサユニットＳＵ１に送信される位置データの一例を示す図
【図１３】第２の実施形態における８個のセンサユニットが配置された場合の時間データの一例を示す図、（Ａ）コントローラからセンサユニットＳＵ６に送信される時間データの一例を示す図、（Ｂ）コントローラからセンサユニットＳＵ１に送信される時間データの一例を示す図
【図１４】各実施形態におけるコントローラの動作手順を説明するフローチャート
【図１５】第１の実施形態の４個のセンサユニットにおける計測経路毎の超音波の送受信動作の動作手順を時系列に説明するシーケンス図
【図１６】（Ａ）４個のセンサユニットが測定対象空間の壁面に配置された様子を示す図、（Ｂ）第２の実施形態における４個のセンサユニット間の超音波の送信及び受信を時系列に説明する模式図
【図１７】第２の実施形態における４個のセンサユニット間の超音波の伝搬時間の計測原理を説明するタイムチャート
【図１８】第２の実施形態における８個のセンサユニット間の超音波の送信及び受信を時系列に説明する模式図
【図１９】第２の実施形態における８個のセンサユニットが配置された場合の時間データの一例を示す図、（Ａ）コントローラからセンサユニットＳＵ６に送信される時間データの一例を示す図、（Ｂ）コントローラからセンサユニットＳＵ１に送信される時間データの一例を示す図
【図２０】第２の実施形態の４個のセンサユニットにおける計測経路毎の超音波の送受信動作の動作手順を時系列に説明するシーケンス図
【図２１】全ての計測経路における超音波の伝搬時間を複数回に分けて計測する場合におけるコントローラの動作手順を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る温度測定のための伝搬時間計測システム及び温度測定のための伝搬時間計測方法の各実施形態を、図面を参照して説明する。以下の各実施形態では、本発明に係る温度測定のための伝搬時間計測システムの一例として、図１に示す超音波伝搬時間計測システム１００を参照して説明する。
【００１７】
（各実施形態の超音波伝搬計測システムのシステム構成）
先ず、各実施形態の超音波伝搬時間計測システムのシステム構成の概要について簡単に説明する。図１は、各実施形態の超音波伝搬時間計測システム１００のシステム構成を模式的に示す図である。図２は、各実施形態の超音波伝搬時間計測システム１００における動作概要を時系列に示す説明図である。
【００１８】
図１に示す超音波伝搬時間計測システム１００は、コントローラ１と、少なくとも３個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４，ＳＵ５とを含む。超音波伝搬時間計測システム１００では、コントローラ１は、無線通信によって、センサユニット毎に生成された位置データ及び時間データ（後述参照）を各々のセンサユニットに一斉に送信し、各々のセンサユニット間において超音波の送受信を開始させる。なお、図１に示す超音波伝搬時間計測システム１００では、各々のセンサユニットは、他のセンサユニットとの間では無線通信を行わず、コントローラ１に対してのみ無線通信を行い、他のセンサユニットとの間では超音波の送受信を行う。
【００１９】
センサユニット（例えばセンサユニットＳＵ３）は、コントローラ１から受信した時間データにより指定された送信タイミング（例えばセンサユニットＳＵ３に予め定められた送信時刻）に、超音波を発振して他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５）に一斉に送信する。次に、他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１）は、コントローラ１から受信した時間データにより指定された送信タイミング（例えばセンサユニットＳＵ１に予め定められた送信時刻）に、超音波を発振して他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４）に一斉に送信する。
【００２０】
センサユニット（例えばセンサユニットＳＵ３）は、他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１）からの超音波を受信した場合、センサユニット間（例えばセンサユニットＳＵ３とセンサユニットＳＵ１との間）の計測経路において、自己が超音波を送信した時から他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１）から超音波を受信した時までの計測時間τ３１（後述参照）を計時する。センサユニット（例えばセンサユニットＳＵ３）は、計時した計測時間τ３１のデータを無線通信によってコントローラ１に送信する。
【００２１】
また、センサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１）は、他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ３）に超音波を送信した場合、センサユニット間（例えばセンサユニットＳＵ３とセンサユニットＳＵ１との間）の計測経路において、自己が超音波を受信した時から他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ３）に超音波を送信した時までの計測時間τ１３（後述参照）を計時する。センサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１）は、計時した計測時間τ１３のデータを無線通信によってコントローラ１に送信する。
【００２２】
コントローラ１は、全てのセンサユニットから計測時間のデータを受信した後、各計測経路を伝搬する超音波の伝搬時間（ＴＯＦ：Time of Flight）を導出する。コントローラ１は、全ての計測経路において導出された超音波の伝搬時間を導出した後、各空間ブロックを通過する計測経路の距離（既知の値）と導出した伝搬時間とを基に、所定の関係式（図２の右下参照）から最小二乗法を用いて各空間ブロックの超音波の音速を導出する。コントローラ１は、導出した超音波の音速と、温度との所定の関係式（後述する数式（４）又は数式（５））から、測定対象空間の各ブロックの温度を導出し、測定対象空間の温度分布を表示装置５（図３（Ａ）参照）に表示させる（図２の左下参照）。コントローラ１及び各々のセンサユニットの動作の詳細は後述する。
【００２３】
（コントローラとセンサユニットとの具体的構成の説明）
次に、図１に示す超音波伝搬時間計測システム１００におけるコントローラ１と、例えばセンサユニットＳＵ１との具体的構成について、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して説明する。図３（Ａ）は、コントローラ１の内部構成を示すブロック図である。図３（Ｂ）は、センサユニットＳＵ１の内部構成を示すブロック図である。図３（Ｂ）では、図１に示す合計５個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４，ＳＵ５のうちセンサユニットＳＵ１の内部構成が示されているが、各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４，ＳＵ５の内部構成は同一である。
【００２４】
また、センサユニットＳＵ１における超音波の受信時（検出時）の動作については、図４及び図５を参照して説明する。図４は、センサユニットＳＵ１における超音波の受信時（検出時）の動作の流れを示す説明図である。図５は、超音波の波形解析の動作過程と超音波の検出時刻とを示す説明図である。
【００２５】
コントローラ１は、プロセッサ２と、アンテナＡｎｔｃが接続された無線回路部３と、温湿度センサ４と、表示装置５と、入力部６とを含む。プロセッサ２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて構成され、コントローラ１の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算（計算）処理及びデータの記憶処理を実行する。
【００２６】
プロセッサ２は、例えば各々のセンサユニットから送信された計測時間τ（後述参照）のデータを用いて、各計測経路における超音波の伝搬時間を導出する。また、プロセッサ２は、超音波の伝搬時間のデータと既知の全ての計測経路の距離のデータとを基に、超音波の音速を導出する。更に、プロセッサ２は、導出した超音波の音速と、音速と温度との所定の関係式とを基に、測定対象空間の温度を導出し、測定対象空間の温度分布を表示装置５に表示させる（図２の左下参照）。
【００２７】
無線回路部３は、アンテナＡｎｔｃを介して、各々のセンサユニットとの間で無線通信（例えばＤＥＣＴ（Digital Enhanced Cordless Telecommunications）又はＺＩＧＢＥＥ（登録商標）、以下同様）を行う。例えば、無線回路部３は、プロセッサ２から出力された位置データ及び時間データ（後述参照）を、アンテナＡｎｔｃを介して各々のセンサユニットに送信する。無線回路部３は、計測時間τ（後述参照）のデータを、アンテナＡｎｔｃを介して全てのセンサユニットから受信する。
【００２８】
温湿度センサ４は、コントローラ１が配置されている場所の周囲の温度及び湿度を計測してプロセッサ２に出力する。超音波は空間を伝播する間に、エネルギーが空気中の水蒸気に吸収されて減衰するので、プロセッサ２は、温湿度センサ４から出力された測定結果データ（温度及び湿度）を基にして空気吸収減衰係数を導出し、空気吸収減衰係数と超音波の送受信を開始させる旨の情報とを含む計測開始信号データを生成して無線回路部３に出力する。無線回路部３は、計測開始信号データを所定の変調方式によって変調した計測開始信号を生成してアンテナＡｎｔｃから送信する。
【００２９】
また、プロセッサ２は、温湿度センサ４の測定結果データを用いて、絶対的な水蒸気圧を導出し、導出された絶対的な水蒸気圧を用いて測定対象空間の温度のデータを補正しても良い。空気中を伝搬する超音波の音速は、温度の影響を受けて変化するが、更に、空気中の水蒸気圧（絶対的な水蒸気圧）の影響も受けて変化することが知られている。従って、コントローラ１は、温湿度センサ４の測定結果データを用いて、プロセッサ２において空気中の水蒸気圧（絶対的な水蒸気圧）を導出する。これにより、コントローラ１は、超音波の伝搬時間を基にして導出した温度を、測定対象空間の温度の導出時点における空気中の水蒸気圧（絶対的な水蒸気圧）を用いてリアルタイムに補正するので、測定対象空間の正確な温度を測定できる。
【００３０】
表示装置５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイを用いて構成され、例えばプロセッサ２により導出された測定対象空間の温度分布を画面に表示する。
【００３１】
入力部６は、コントローラ１を操作するユーザの入力操作を受け付け、当該入力操作によって入力されたデータをプロセッサ２に出力する。入力部６は、例えば表示装置５に対応して配置されたタッチパネルを用いて構成される。また、入力部６は、タッチパネルに限らず、マウス、キーボード等の入力媒体を用いて構成されても良い。
【００３２】
センサユニットＳＵ１は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、アンテナＡｎｔ１が接続された無線回路部１３と、駆動回路１４と、超音波送信器１５と、超音波受信器１６と、増幅回路１７、Ａ／Ｄ変換器１８とを含む。プロセッサ１１は、例えばＣＰＵ、ＭＰＵ又はＤＳＰを用いて構成され、一つ又は複数のタイマ機能を含み、センサユニットＳＵ１の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算（計算）処理及びデータの記憶処理を実行する。プロセッサ１１の具体的な動作は後述する。
【００３３】
メモリ１２は、例えばハードディスク又はフラッシュメモリ等の半導体メモリを用いて構成され、プロセッサ１１の動作におけるワークメモリとしての機能を有し、更に、プロセッサ１１の動作を規定するプログラム及びデータを記憶する。例えば、メモリ１２は、後述する位置データ（図１２（Ａ）参照）に含まれる距離及び角度減衰量を一時的に記憶する（図４参照）。
【００３４】
無線回路部１３は、アンテナＡｎｔ１を介して、コントローラ１との間で無線通信を行う。例えば、無線回路部３は、超音波の伝搬時間の計測に用いられる位置データ及び時間データを、アンテナＡｎｔ１を介してコントローラ１から受信する。無線回路部１３は、プロセッサ１１から出力された計測時間τ（後述参照）のデータを、アンテナＡｎｔ１を介してコントローラ１に送信する。
【００３５】
駆動回路１４は、プロセッサ１１から出力されたパルス信号を増幅し、増幅後のパルス信号を超音波送信器１５に出力する。
【００３６】
超音波送信器１５は、駆動回路１４から出力されたパルス信号を発振させて所定周波数（例えば４０ｋＨｚ）の超音波信号（超音波）を生成する。超音波送信器１５は、生成された超音波を所定時間の間において送信する。
【００３７】
超音波受信器１６は、他のセンサユニットから送信された超音波を受信して増幅回路１７に出力する。超音波受信器１６において受信された超音波信号は、他のセンサユニットの超音波送信器から送信された超音波信号に比べて減衰している（図５に示す超音波（送信信号）及び受信信号を参照）。
【００３８】
増幅回路１７は、例えば増幅器とバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）とを用いて構成され、超音波受信器１６から出力された超音波信号（受信信号）を増幅し、増幅後の受信信号に対してＢＰＦにおいて定められた所定帯域の周波数の信号だけを通過させてＡ／Ｄ変換器１８に出力する。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換器１８は、増幅回路１７から出力されたアナログの受信信号をＡＤ（Analog Digital）変換してデジタルの受信信号を生成してプロセッサ１１に出力する。
【００４０】
プロセッサ１１は、コントローラ１から送信された計測開始信号に含まれる空気吸収減衰係数と、センサユニットＳＵ１と計測経路を構成するセンサユニットとの距離（位置データに含まれる）とを乗算することで、計測経路における超音波の空気吸収減衰量を導出する。また、プロセッサ１１は、メモリ１２に一時的に記憶されている位置データのうち、センサユニットＳＵ１と計測経路を構成するセンサユニットとに応じた距離から求められる距離減衰量と、同じくメモリ１２に一時的に記憶されている角度減衰量と、更には導出した空気吸収減衰量とに応じて、受信信号のエンベロープ（図５参照）が所定値となるように、プロセッサ１１内に設けられた可変利得増幅器の利得を調整する。なお、プロセッサ１１は、センサユニットＳＵ１と計測経路を構成するセンサユニットとに応じた距離（位置データに含まれる）と、空気吸収減衰係数（計測開始信号に含まれる）とを乗算して距離減衰量を導出する。また、距離減衰量は、プロセッサ１１が導出する乗算方法に従って、コントローラ１によって導出されても良く、この場合には位置データ（例えば図１２（Ａ）参照）に含まれる。
【００４１】
プロセッサ１１は、調整された利得によって、Ａ／Ｄ変換器１８から出力された受信信号を増幅し、検波及び平滑化の各処理を実行する。平滑化の処理では、プロセッサ１１内に設けられたデジタルフィルタの応答によって、受信信号の検出タイミングがΔｔ１ほど遅延する。Δｔ１は既知の値である。プロセッサ１１は、平滑化の処理後の受信信号のエンベロープの波形（図５参照）を基に、受信信号のレベルがノイズレベルより大きい所定の閾値を超えた時を、超音波の検出時刻と判定する。但し、プロセッサ１１内の閾値を超えたか否かの判定処理により、超音波の検出時刻は、更にΔｔ２ほど遅延する。
【００４２】
従って、図５の右側のグラフに示すように、超音波信号の検出時刻は、受信信号のレベルが閾値以上となった時点であるが、実際にはΔｔ１とΔｔ２との加算結果の分だけ遅延している。各センサユニットは、図５の右側のグラフに示す真の到達時刻又は超音波検出時刻を、超音波信号の検出時刻として判定する。
【００４３】
（第１の実施形態：送信タイミング設定法）
図６は、第１の実施形態の超音波伝搬時間計測システム１００の動作概要を示す説明図である。図６（Ａ）は、測定対象空間Ｋの壁面に配置されたセンサユニットの配置例を示す模式図である。図６（Ｂ）は、各々のセンサユニット間で行われる超音波の送受信の流れを示す説明図である。
【００４４】
本実施形態では、例えば図６（Ａ）に示す測定対象空間Ｋの合計４つの壁面にそれぞれ少なくとも２個、合計８個のセンサユニットが配置され、不図示のコントローラ１から各々のセンサユニットに対し、コントローラ１及び各々のセンサユニットの初期設定時に位置データ及び時間データが送信される（図６（Ｂ）参照）。なお、位置データは例えば図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）を参照して後述し、時間データは例えば図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）を参照して後述する。コントローラ１は、無線通信によってセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８にデータの送受信が可能な位置に配置され、コントローラ１の配置位置は以下の各実施形態において同様である。
【００４５】
本実施形態では、センサユニットが超音波を送信する時刻（送信時刻）がセンサユニット毎に予め定められており（図８又は図１１参照）、各々のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８は、コントローラ１から超音波の送受信動作を開始するための計測開始信号を受信すると、計測開始信号の受信時刻からセンサユニット毎に予め定められた所定時間が経過した送信タイミングに、他のセンサユニットに対して超音波を一斉に送信する。
【００４６】
例えば図６（Ｂ）ではセンサユニットＳＵ６が超音波を一斉に送信する様子が示されており、センサユニットＳＵ６は、他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４，ＳＵ７，ＳＵ８）に超音波を一斉に送信する。本実施形態では、センサユニットＳＵ６からセンサユニットＳＵ１への超音波の伝搬時間をｔ６１と示す。
【００４７】
なお、以下の各実施形態では、例えばセンサユニットＳＵ５とセンサユニットＳＵ６とが測定対象空間Ｋの同一壁面上に配置されている場合には（図７（Ａ）参照）、センサユニットＳＵ５，ＳＵ６は互いにセンサユニットＳＵ６，ＳＵ５に対して超音波を送信しない、又はセンサユニットＳＵ５，ＳＵ６は互いにセンサユニットＳＵ６，ＳＵ５から送信された超音波を受信しない。
【００４８】
超音波の送信素子には指向性があり、超音波発生時に正面方向（例えば超音波の進行方向。以下同様）の音圧レベルに比べ、横方向（例えば超音波の進行方向に垂直な方向。以下同様）の音圧レベルは非常に小さくなる。同様に、超音波の受信素子も正面方向からの受信感度に比べ、横方向の受信感度が非常に低い。そのため、センサユニットＳＵ５，ＳＵ６が測定対象空間Ｋの同一壁面上に配置されている場合には、センサユニットＳＵ５は、センサユニットＳＵ６からの超音波を受信することが困難となる。なお、同一壁面上に配置されている他のセンサユニット間においても、同様に超音波の送受信も行われない。
【００４９】
図７（Ａ）は、第１の実施形態の超音波伝搬時間計測システム１００における測定対象空間Ｋの壁面に配置されたセンサユニットの具体的な配置例を示す図である。図７（Ｂ）は、各々の計測経路を構成するセンサユニットの組み合わせを示す図である。測定対象空間Ｋの壁面に例えば合計８個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４，ＳＵ５，ＳＵ６，ＳＵ７，ＳＵ８が配置されている場合、２個のセンサユニット間を結ぶ直線（計測経路）は合計２４個となる。以下の説明において、計測経路の序数を示す変数をｉと示す。ｉは１から２４までの自然数である。例えば、図６（Ｂ）に示すセンサユニットＳＵ６−ＳＵ１間の計測経路はｉ＝４の計測経路である。
【００５０】
図７（Ｂ）では、各々のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８の識別番号を便宜的に「ＩＤ１」〜「ＩＤ８」と記載すると、ＩＤの小さい送信主体（センサユニット）からＩＤの大きい受信対象（センサユニット）に向かう計測経路を「往路」とし、ＩＤの大きい送信主体からＩＤの小さい受信対象に向かう計測経路を「復路」としている。
【００５１】
例えば、送信主体がセンサユニットＳＵ１であって受信対象がセンサユニットＳＵ３である場合には、センサユニットＳＵ１−ＳＵ３間の計測経路（ｉ＝１）のうち、超音波がセンサユニットＳＵ１からセンサユニットＳＵ３に向かう計測経路は往路の計測経路となる。同様に、送信主体がセンサユニットＳＵ３であって受信対象がセンサユニットＳＵ１である場合には、センサユニットＳＵ１−ＳＵ３間の計測経路（ｉ＝１）のうち、超音波がセンサユニットＳＵ３からセンサユニットＳＵ１に向かう計測経路は復路の計測経路となる。
【００５２】
図８（Ａ）は、４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６が測定対象空間の壁面に配置された様子を示す図である。図８（Ｂ）は、第１の実施形態における４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６間の超音波の送信及び受信を時系列に説明する模式図である。測定対象空間Ｋにおいて対向している２つの壁面には、それぞれ２個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２とセンサユニットＳＵ５，ＳＵ６とが対向して配置されている（図８（Ａ）参照）。
【００５３】
本実施形態では、測定対象空間Ｋの壁面に４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６が配置されている場合、４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６における超音波の送信タイミングは予め定められ、超音波の送信回数は１回のみである。４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６の超音波の送信順序は予め定められ、具体的には、センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６の順番に超音波は送信される。
【００５４】
図８（Ｂ）を参照してより具体的に説明すると、先ず、センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、コントローラ１から送信された計測開始信号を非同期で受信する。センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６が計測開始信号を非同期で受信するのは、コントローラ１のプロセッサ２と、センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６の各プロセッサ１１との間には、それぞれパケット通信を行う無線回路部３，１３が存在し、プロセッサから無線回路部までの信号伝達に時間遅れが生じて同期が取れないためである。
【００５５】
センサユニットＳＵ１は、計測開始信号の受信時刻からセンサユニットＳＵ１に予め定められた所定時間（待機時間）が経過した時、超音波を他のセンサユニット（ＳＵ６，ＳＵ５）に一斉に送信する。センサユニットＳＵ６，ＳＵ５は、センサユニットＳＵ１から送信された超音波を受信する。
【００５６】
センサユニットＳＵ２は、計測開始信号の受信時刻からセンサユニットＳＵ２に予め定められた所定時間（待機時間）が経過した時、超音波を他のセンサユニット（ＳＵ５，ＳＵ６）に一斉に送信する。センサユニットＳＵ５，ＳＵ６は、センサユニットＳＵ２から送信された超音波を受信する。
【００５７】
センサユニットＳＵ５は、計測開始信号の受信時刻からセンサユニットＳＵ５に予め定められた所定時間（待機時間）が経過した時、超音波を他のセンサユニット（ＳＵ２，ＳＵ１）に一斉に送信する。センサユニットＳＵ２，ＳＵ１は、センサユニットＳＵ５から送信された超音波を受信する。
【００５８】
センサユニットＳＵ６は、計測開始信号の受信時刻からセンサユニットＳＵ６に予め定められた所定時間（待機時間）が経過した時、超音波を他のセンサユニット（ＳＵ１，ＳＵ２）に一斉に送信する。センサユニットＳＵ１，ＳＵ２は、センサユニットＳＵ６から送信された超音波を受信する。なお、各々のセンサユニットに予め定められた所定時間（待機時間）は異なる（図９参照）。
【００５９】
各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、自己が超音波を送信した送信タイミングから他のセンサユニットから超音波を受信した受信タイミングまでの計測時間τ（後述参照）、又は他のセンサユニットから超音波を受信した受信タイミングから自己が超音波を送信した送信タイミングまでの計測時間τ（後述参照）を計時し、計測時間τのデータをコントローラ１に送信する。
【００６０】
図９は、第１の実施形態における４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６間の超音波の伝搬時間の計測原理を説明するタイムチャートである。以下、図９を参照して、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照して上述した本実施形態の動作概要をより詳細に説明する。なお、図９ではセンサユニットＳＵ１−ＳＵ２間と、センサユニットＳＵ５−ＳＵ６間とでは超音波の送受信が行われない。
【００６１】
図９において、センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、コントローラ１から送信された計測開始信号を時刻Ｔ０において非同期で受信する。各センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６の無線回路部１３からプロセッサ１１への信号伝達タイミングがそれぞれ異なり、各センサユニットにおける計測開始信号の受信時刻が異なるので、各センサユニットにおける時刻Ｔ０は、図９左端部のハッチング部に示す時間範囲の中で異なる時刻となる。また、本実施形態では、センサユニット毎に、超音波の送信タイミングと受信タイミングとが予め定められ、超音波はセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６の順番に送信される。
【００６２】
先ず、センサユニットＳＵ１は、コントローラ１から計測開始信号を受信した時刻Ｔ０からセンサユニットＳＵ１に予め定められた所定の待機時間ｔ１が経過した時刻Ｔ１に超音波を発振し、他のセンサユニットＳＵ６，ＳＵ５に一斉に送信する。センサユニットＳＵ１は、超音波を送信した時刻Ｔ１においてタイマのカウンタを開始する。待機時間ｔ１は、各センサユニットの計測開始信号の受信時刻ズレと、計測準備時間を考慮して定められた値である。
【００６３】
センサユニットＳＵ６，ＳＵ５は、センサユニットＳＵ６，ＳＵ５毎の時間データ（後述参照）に含まれる受信開始時刻から受信可能期間（所定値ｔｒｅｃ、後述参照）の間、受信信号の波形解析を行う。センサユニットＳＵ６は、時刻Ｔ１においてセンサユニットＳＵ１から送信された超音波を時刻Ｔ２において受信（検出）する。センサユニットＳＵ５は、時刻Ｔ１においてセンサユニットＳＵ１から送信された超音波を時刻Ｔ３において受信（検出）する。センサユニットＳＵ６は、超音波を送信した時刻Ｔ２においてタイマのカウンタを開始する。センサユニットＳＵ５は、超音波を送信した時刻Ｔ３においてタイマのカウンタを開始する。
【００６４】
次に、センサユニットＳＵ２は、コントローラ１から計測開始信号を受信した時刻Ｔ０からセンサユニットＳＵ２に予め定められた所定の待機時間ｔ２が経過した時刻Ｔ４に超音波を発振し、他のセンサユニットＳＵ５，ＳＵ６に一斉に送信する。センサユニットＳＵ２は、超音波を送信した時刻Ｔ４においてタイマのカウンタを開始する。待機時間ｔ２は、センサユニットＳＵ１が送信した超音波の残響波をセンサユニットＳＵ５，ＳＵ６が受信しないように定められた値である。
【００６５】
センサユニットＳＵ５，ＳＵ６は、センサユニットＳＵ５，ＳＵ６毎の時間データ（後述参照）に含まれる受信開始時刻から受信可能期間（所定値ｔｒｅｃ、後述参照）の間、受信信号の波形解析を行う。センサユニットＳＵ５は、時刻Ｔ４においてセンサユニットＳＵ２から送信された超音波を時刻Ｔ５において受信（検出）する。センサユニットＳＵ６は、時刻Ｔ４においてセンサユニットＳＵ２から送信された超音波を時刻Ｔ６において受信（検出）する。センサユニットＳＵ５は、超音波を送信した時刻Ｔ５において他のタイマのカウンタを開始する。センサユニットＳＵ６は、超音波を送信した時刻Ｔ６において他のタイマのカウンタを開始する。
【００６６】
次に、センサユニットＳＵ５は、コントローラ１から計測開始信号を受信した時刻Ｔ０からセンサユニットＳＵ５に予め定められた所定の待機時間ｔ５が経過した時刻Ｔ７に超音波を発振し、他のセンサユニットＳＵ２，ＳＵ１に一斉に送信する。センサユニットＳＵ５は、タイマのカウンタを終了し、センサユニットＳＵ１からの超音波を受信した時刻Ｔ３から自己が超音波を送信した時刻Ｔ７までの計測時間τ５１（＝時刻Ｔ７−時刻Ｔ３）を計時する。また、センサユニットＳＵ５は、他のタイマのカウンタを終了し、センサユニットＳＵ２からの超音波を受信した時刻Ｔ５から自己が超音波を送信した時刻Ｔ７までの計測時間τ５２（＝時刻Ｔ７−時刻Ｔ５）を計時する。待機時間ｔ５は、センサユニットＳＵ２が送信した超音波の残響波をセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２が受信しないように定められた値である。
【００６７】
センサユニットＳＵ２，ＳＵ１は、センサユニットＳＵ２，ＳＵ１毎の時間データ（後述参照）に含まれる受信開始時刻から受信可能期間（所定値ｔｒｅｃ、後述参照）の間、受信信号の波形解析を行う。センサユニットＳＵ２は、時刻Ｔ７においてセンサユニットＳＵ５から送信された超音波を時刻Ｔ８において受信（検出）する。センサユニットＳＵ１は、時刻Ｔ７においてセンサユニットＳＵ５から送信された超音波を時刻Ｔ９において受信（検出）する。センサユニットＳＵ２は、タイマのカウンタを一時停止して直ぐに再開し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ４からセンサユニットＳＵ５からの超音波を受信した時刻Ｔ８までの計測時間τ２５（＝時刻Ｔ８−時刻Ｔ４）を計時する。また、センサユニットＳＵ１は、タイマのカウンタを一時停止して直ぐに再開し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ１からセンサユニットＳＵ５からの超音波を受信した時刻Ｔ９までの計測時間τ１５（＝時刻Ｔ９−時刻Ｔ１）を計時する。
【００６８】
更に、センサユニットＳＵ５は、時刻Ｔ７以降、計時した計測時間τ５１，τ５２の各データをコントローラ１に送信する。
【００６９】
最後に、センサユニットＳＵ６は、コントローラ１から計測開始信号を受信した時刻Ｔ０からセンサユニットＳＵ６に予め定められた所定の待機時間ｔ６が経過した時刻Ｔ１０に超音波を発振し、他のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２に一斉に送信する。センサユニットＳＵ６は、タイマのカウンタを終了し、センサユニットＳＵ１からの超音波を受信した時刻Ｔ２から自己が超音波を送信した時刻Ｔ１０までの計測時間τ６１（＝時刻Ｔ１０−時刻Ｔ２）を計時する。また、センサユニットＳＵ６は、他のタイマのカウンタを終了し、センサユニットＳＵ２からの超音波を受信した時刻Ｔ６から自己が超音波を送信した時刻Ｔ１０までの計測時間τ６２（＝時刻Ｔ１０−時刻Ｔ６）を計時する。待機時間ｔ６は、センサユニットＳＵ５が送信した超音波の残響波をセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２が受信しないように定められた値である。
【００７０】
センサユニットＳＵ１，ＳＵ２は、センサユニットＳＵ１，ＳＵ２毎の時間データ（後述参照）に含まれる受信開始時刻から受信可能期間（所定値ｔｒｅｃ、後述参照）の間、受信信号の波形解析を行う。センサユニットＳＵ１は、時刻Ｔ１０においてセンサユニットＳＵ６から送信された超音波を時刻Ｔ１１において受信（検出）する。センサユニットＳＵ２は、時刻Ｔ１０においてセンサユニットＳＵ６から送信された超音波を時刻Ｔ１２において受信（検出）する。センサユニットＳＵ１は、タイマのカウンタを終了し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ１からセンサユニットＳＵ６からの超音波を受信した時刻Ｔ１１までの計測時間τ１６（＝時刻Ｔ１１−時刻Ｔ１）を計時する。また、センサユニットＳＵ２は、タイマのカウンタを終了し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ４からセンサユニットＳＵ６からの超音波を受信した時刻Ｔ１２までの計測時間τ２６（＝時刻Ｔ１２−時刻Ｔ４）を計時する。
【００７１】
更に、センサユニットＳＵ６は、時刻Ｔ１０以降、計時した計測時間τ６１，τ６２の各データをコントローラ１に送信する。センサユニットＳＵ１は、時刻Ｔ１１以降、計時した計測時間τ１５，τ１６の各データをコントローラ１に送信する。センサユニットＳＵ２は、時刻Ｔ１２以降、計時した計測時間τ２５，τ２６の各データをコントローラ１に送信する。
【００７２】
ここで、各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２、ＳＵ５，ＳＵ６における受信可能期間について、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を参照して説明する。図１０（Ａ）は、コントローラ１から送信されたデータの受信時刻がセンサユニット毎に遅延する様子を示す図である。図１０（Ｂ）は、センサユニットにおける受信可能期間ｔｒｅｃの説明図である。
【００７３】
例えばＤＥＣＴ又はＺｉｇｂｅｅ（登録商標）のパケット信号を用いた無線通信では、送信装置（例えばコントローラ１）と受信装置（例えばセンサユニット）とにおいて、プロセッサ間で正確に同期をとることが困難である。無線回路部では一定の処理ループが動いており、電波を受信しても無線回路部の外部へ出力するステップ（タイミング）に達して初めてプロセッサに信号が伝達される。このため、受信装置のプロセッサは、送信装置におけるパケット信号の送信タイミングと同時にパケット信号を受信することは困難であり、送信装置におけるパケット信号の送信タイミングから所定の時間差ほど遅延した受信タイミングにデータを受信する。また、送信側のセンサユニットと受信側のセンサユニットとの間においても同様に、超音波の受信タイミングは超音波の送信タイミングから遅延すると考えられるため、受信タイミングの遅延量の影響により、温度測定精度が劣化してしまう。
【００７４】
図１０（Ａ）では、例えばコントローラ１がデータを送信した送信タイミングに対し、センサユニットＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ１ではそれぞれ多少の受信タイミングに遅延が生じていることが示されている。例えば、センサユニットＳＵ５の受信タイミングの遅延量が最も大きく、センサユニットＳＵ１の受信タイミングの遅延量が最も小さい。受信タイミングの遅延量の最大値はΔｔとする。
【００７５】
図１０（Ｂ）に示す時間軸上において、点線の受信信号波形は測定温度が上限である時の受信信号を表し、実線の受信信号波形は測定温度が下限である時の受信信号を表す。時刻ｔｍｉｎは、測定温度が上限である時の超音波の受信信号の受信時刻である。時刻ｔｍａｘは、測定温度が下限である時の超音波の受信信号の受信時刻である。
【００７６】
センサユニットは、受信した超音波の信号波形のうち少なくとも立ち上がり部分（時間ｔｓｉｇの間）の信号波形を基に、受信信号が超音波であるか否かを判定する。従って、センサユニットにおける受信可能期間ｔｒｅｃは、受信開始時刻ｔｓｔａｒｔから数式（１）により示される期間となる。
【００７７】
【数１】
2014095600.tif 000003
【００７８】
時間ｔｓｉｇは、センサユニットが受信した超音波の信号波形のうち少なくとも立ち上がり部分の信号波形に相当し、超音波の信号波形の減衰部分を含まない。但し、センサユニットが例えば予め保持している超音波の信号波形と受信信号との相関演算結果を用いて受信信号が超音波であるか否かを判定する場合には、時間ｔｓｉｇは、立ち上がり部分に相当する時間ではなく、信号波形全体に相当する時間となる。
【００７９】
また、本実施形態を含む各実施形態では、時間ｔｓｉｇはセンサユニットが受信した超音波の信号波形のうち少なくとも立ち上がり部分の信号波形に相当する時間であるが、超音波の反射波よりも超音波の直接波がより早くセンサユニットにおいて受信されるため、受信可能期間ｔｒｅｃは数式（１）により示される時間より長めに設定されても良い。受信可能期間ｔｒｅｃは、最も長い計測経路の距離に応じて予め決定され、各々のセンサユニットにおいて共通して定められているが、一定値ではなくセンサユニット毎に異なる値でも良い。
【００８０】
図１１は、第１の実施形態における８個のセンサユニット間の超音波の送信及び受信を時系列に説明する模式図である。４個のセンサユニット間の超音波の送信及び受信（図８（Ｂ）参照）と同様に、８個のセンサユニットにおける超音波の送信タイミングと受信タイミングとが予め定められ、超音波の送信回数は１回である。超音波はセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４，ＳＵ５，ＳＵ６，ＳＵ７，ＳＵ８の順番に送信される。
【００８１】
図１２（Ａ）は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ６に送信される位置データの一例を示す図である。図１２（Ｂ）は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ１に送信される位置データの一例を示す図である。
【００８２】
位置データは、コントローラ１においてセンサユニット毎に予め生成され、コントローラ１の初期設定時の動作の中で各々のセンサユニットに送信される。位置データは、センサユニット、超音波の送受信対象となるセンサユニットを示す通信対象、自己のセンサユニットと通信対象のセンサユニットとの間の距離及び角度減衰量の各データを含む。
【００８３】
距離ｄ、角度減衰量ａａはセンサユニットに応じて異なるが、一度センサユニットの設置位置が決まれば距離ｄ、角度減衰量ａａの情報は常に同じ値なので、初期設定時にコントローラ１から各々のセンサユニットに送信され、各々のセンサユニットのメモリ１２に記憶される。位置データのうち、距離ｄ、角度減衰量ａａは既知の値であり、コントローラ１において入力部６を介して入力されたセンサユニットの設置位置の情報から算出されたデータである。
【００８４】
図１３（Ａ）は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ６に送信される時間データの一例を示す図である。図１３（Ｂ）は、コントローラからセンサユニットＳＵ１に送信される時間データの一例を示す図である。
【００８５】
時間データは、コントローラ１においてセンサユニット毎に予め生成され、コントローラ１の初期設定時の動作の中で各々のセンサユニットに送信される。時間データは、センサユニット、受信順番、自己のセンサユニットが受信する超音波の送信主体となる相手のセンサユニットを示す送信主体、超音波の受信開始時刻ｔｓｔａｒｔ（図１１（Ｂ）参照）、超音波の送信タイミング及び受信可能期間ｔｒｅｃ（図１１（Ｂ）参照）の各データを含む。
【００８６】
受信順番は、送信主体のセンサユニットから送信された超音波を受信する順番を示す。例えばセンサユニットＳＵ６は、センサユニットＳＵ１から送信された超音波を第１番目に受信し、センサユニットＳＵ２から送信された超音波を第２番目に受信し、センサユニットＳＵ８から送信された超音波を第６番目に受信する。
【００８７】
送信タイミングは、自己のセンサユニットが超音波を送信するタイミングを示し、具体的にはコントローラ１から送信された計測開始信号の受信時刻からの経過時刻に相当する。なお、上述したように、空気吸収減衰係数は、コントローラ１から送信される計測開始信号に含まれる。送信タイミングは、測定対象空間Ｋにおける超音波の残響波成分又は壁面における反射波成分を考慮して決定される。
【００８８】
（コントローラの動作）
次に、本実施形態を含む各実施形態のコントローラ１の動作手順を、図１４を参照して説明する。図１４は、各実施形態におけるコントローラ１の動作手順を説明するフローチャートである。本実施形態のコントローラ１の動作手順は、各実施形態において共通である。
【００８９】
図１４において、コントローラ１は、初期設定の動作を行う（ＣＴ１１）。具体的には、プロセッサ２は、入力部６を介して入力されたセンサユニットの配置位置の情報を基に、図７（Ｂ）に示す計測経路及び計測経路間の距離を決定する。更に、プロセッサ２は、図７（Ｂ）に示す計測経路を基に、各々のセンサユニットに応じた位置データ及び時間データを生成する。プロセッサ２は、各々のセンサユニットに応じて生成された位置データ及び時間データを、無線回路部３において各センサユニットに送信する。
【００９０】
位置データのうち、各々の計測経路を構成するセンサユニット間の距離ｄと角度減衰量ａａとは、入力されたセンサユニットの設置位置の情報と予め測定されている超音波送信器及び超音波受信器の各特性から算出され、入力部６を介して入力される。
【００９１】
また、初期設定時では、プロセッサ２は、温度測定のための超音波の音速を導出するために必要となる経路マトリクス（図２の右下参照）を導出する。本実施形態では、センサユニットは例えば合計８個であれば、計測経路ｍは合計２４個であり、測定対象空間Ｋの分割ブロック数ｎは合計２０である。測定対象空間Ｋの分割ブロック数ｎは、図７（Ａ）に示す測定対象空間Ｋを、例えば縦方向を均等に４個に区分し、横方向を均等に５個に区分した場合に生じる分割ブロックの総数である。経路マトリクスのうち、Ｌは、計測経路が各々の分割ブロックの領域を通過する場合の距離を表し、例えばＬｍ，ｎは、第ｍ番目の計測経路において第ｎ番目の分割ブロックの領域を通過する計測経路の距離を表す。
【００９２】
ステップＣＴ１２では、プロセッサ２は、温湿度センサ４の測定結果データを用いて、最新の空気吸収減衰係数を計算する（ＣＴ１２）。ステップＣＴ１２の後、コントローラ１の動作はステップＣＴ１３に進む。
【００９３】
ステップＣＴ１３では、プロセッサ２は、ステップＣＴ１２において計算された空気吸収減衰係数と超音波の送受信を各々のセンサユニットにおいて開始させる旨の情報とを含む計測開始信号データを生成して無線回路部３に出力する。無線回路部３は、計測開始信号データを所定の変調方式によって変調した計測開始信号を生成してアンテナＡｎｔｃから全てのセンサユニットに一斉に送信する（ＣＴ１３）。
【００９４】
即ち、コントローラ１は、計測開始信号を全てのセンサユニットに一斉に送信することで、全てのセンサユニット間において超音波を送受信させ、全ての計測経路の往路及び復路における計測時間τを導出させ、全ての計測経路の往路及び復路における計測時間τの導出が終了するまで待機する（ＣＴ１４）。本実施形態における全ての計測経路の往路及び復路における計測時間τの導出の過程の詳細は、図１５を参照して後述する。
【００９５】
プロセッサ２は、全ての計測経路の往路及び復路における計測時間τの導出が終了したか否かを判定する（ＣＴ１５）。プロセッサ２は、全ての計測経路の往路及び復路における計測時間τのデータを全てのセンサユニットから無線回路部３が受信した場合に、全ての計測経路の往路及び復路における計測時間τの導出が終了したと判定する。
【００９６】
プロセッサ２は、全ての計測経路の往路及び復路における計測時間τの導出が終了したと判定した場合には（ＣＴ１５、ＹＥＳ）、全ての計測経路における超音波の伝搬時間ＴＯＦを導出する（ＣＴ１６、数式（２）参照）。以下のステップＣＴ１６の説明では、説明を簡単にするために、図９に示すタイムチャートを参照し、合計４個のセンサユニットが測定対象空間Ｋの壁面に配置されている場合を例に挙げて、センサユニットＳＵ１−ＳＵ５間の計測経路（ｉ＝３）における超音波の伝搬時間ＴＯＦの導出方法を詳細に説明する。なお、他の計測経路における超音波の伝搬時間ＴＯＦの導出方法も同様である。
【００９７】
具体的には、センサユニットＳＵ１−ＳＵ５間の計測経路（ｉ＝３）における超音波の伝搬時間ＴＯＦ１−５は、センサユニットＳＵ１からセンサユニットＳＵ５までの超音波の伝搬時間ｔ１５と、センサユニットＳＵ５からセンサユニットＳＵ１までの超音波の伝搬時間ｔ５１との和の１／２倍に相当する。図９では、ｔ１５＝Ｔ３−Ｔ１、ｔ５１＝Ｔ９−Ｔ７と表せるので、Ｔ９−Ｔ１と＝τ１５、Ｔ３−Ｔ７と＝−τ５１となる。計測時間τ１５，τ５１はいずれも正の値である（τ１５，τ５１＞０）。
【００９８】
【数２】
2014095600.tif 000004
【００９９】
従って、コントローラ１は、センサユニット１における超音波の送信タイミングからセンサユニットＳＵ５からの超音波の受信タイミングまでの計測時間τ１５から、センサユニットＳＵ１からの超音波の受信タイミングからセンサユニットＳＵ１への超音波の送信タイミングまでの計測時間τ５１を減算した減算結果を２で除した除算結果を、センサユニットＳＵ１−ＳＵ５間の計測経路（ｉ＝３）における超音波の伝搬時間ＴＯＦ１−５として、超音波の伝搬時間ＴＯＦ１−５を簡単に導出できる。
【０１００】
更に、プロセッサ２は、ステップＣ１６において導出された全ての計測経路における超音波の伝搬時間ＴＯＦのデータとステップＣＴ１において導出された経路マトリクスとを基に、数式（３）に従って最小二乗法を用いて、各計測経路における超音波の音速Ｃ１〜Ｃｎを導出する。
【０１０１】
【数３】
2014095600.tif 000005
【０１０２】
ここで、空気中を伝搬する超音波の音速Ｃｎ［ｍ／ｓｅｃ］と空間の温度Ｔｅｍｐｎ［℃］との関係は、数式（４）又は数式（５）によって表されることが知られている。
【０１０３】
【数４】
2014095600.tif 000006
【０１０４】
【数５】
2014095600.tif 000007
【０１０５】
プロセッサ２は、数式（３）に従って導出された超音波の音速Ｃ１〜Ｃｎと数式（４）又は（５）とを用いて、測定対象空間Ｋの分割ブロック毎における空間の温度Ｔｅｍｐ１〜Ｔｅｍｐｎを導出し、更に、測定対象空間の温度の導出時点における空気中の水蒸気圧（絶対的な水蒸気圧）を用いて補正を加える（ＣＴ１７）。プロセッサ２は、測定対象空間Ｋの分割ブロック毎における空間の温度Ｔｅｍｐ１〜Ｔｅｍｐｍを用いて、測定対象空間Ｋにおける温度分布を表示装置５に表示させる（ＣＴ１８）、更に、温度分布のデータを不図示の記憶装置に記憶する（ＣＴ１８）。
【０１０６】
ステップＣＴ１８の後、コントローラ１が再び測定対象空間Ｋの温度を測定する場合には（ＣＴ１９、ＹＥＳ）、コントローラ１の動作はステップＣＴ１２に戻る。また、ステップＣＴ１８の後、コントローラ１が再び測定対象空間Ｋの温度を測定しない場合には（ＣＴ１９、ＮＯ）、コントローラ１は、全センサユニットの各動作を終了（停止）させる（ＣＴ２０）。ステップＣＴ２０の後、コントローラ１の動作は終了する。
【０１０７】
（各々のセンサユニットにおける超音波の送受信動作）
図１５は、第１の実施形態の４個のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６）における計測経路毎の超音波の送受信動作の動作手順を時系列に説明するシーケンス図である。
【０１０８】
図１５において、各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、コントローラ１の初期設定時の動作において送信された位置データ（図１２参照）及び時間データ（図１３参照）を受信し（ＳＴ１）、コントローラ１から送信された計測開始信号を受信する（ＳＴ２）。これにより、各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、計測経路毎の超音波の送受信動作を開始する。
【０１０９】
なお、センサユニットＳＵ６は、コントローラ１から送信された計測開始信号を受信した後、送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ６の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ６１）。送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ６に送信される時間データに含まれる。
【０１１０】
同様に、センサユニットＳＵ５は、コントローラ１から送信された計測開始信号を受信した後、送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ５の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ５１）。送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ５に送信される時間データに含まれる。
【０１１１】
先ず、センサユニットＳＵ１は、コントローラ１から送信された計測開始信号の受信時（時刻Ｔ０）からセンサユニットＳＵ１に予め定められた所定の待機時間ｔ１が経過した時刻Ｔ１に（ＳＴ１１）、他のセンサユニットＳＵ６，ＳＵ５に一斉に超音波を送信する（ＳＴ１２）。
【０１１２】
センサユニットＳＵ６は、ステップＳＴ６１において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ１２において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ２、ＳＴ６２）。センサユニットＳＵ６は、送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻（図１３参照）から所定の受信可能期間ｔｒｅｃが経過すると、センサユニットＳＵ６の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ６３）。
【０１１３】
また、センサユニットＳＵ６は、送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ６の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ６４）。送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ６に送信される時間データに含まれる。
【０１１４】
同様に、センサユニットＳＵ５は、ステップＳＴ５１において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ１２において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ３、ＳＴ５２）。センサユニットＳＵ５は、送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻（図１３参照）から始まる所定の受信可能期間ｔｒｅｃが終了すると、センサユニットＳＵ５の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ５３）。
【０１１５】
また、センサユニットＳＵ５は、送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ５の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ５４）。送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ５に送信される時間データに含まれる。
【０１１６】
次に、センサユニットＳＵ２は、コントローラ１から送信された計測開始信号の受信時からセンサユニットＳＵ２に予め定められた所定の待機時間ｔ２が経過した時刻Ｔ４に（ＳＴ２１）、他のセンサユニットＳＵ５，ＳＵ６に一斉に超音波を送信する（ＳＴ２２）。
【０１１７】
センサユニットＳＵ５は、ステップＳＴ５４において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ２２において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ５、ＳＴ５５）。センサユニットＳＵ５は、送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻（図１３参照）から所定の受信可能期間ｔｒｅｃが経過すると、センサユニットＳＵ５の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ５６）。
【０１１８】
同様に、センサユニットＳＵ６は、ステップＳＴ６４において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ２２において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ６、ＳＴ６５）。センサユニットＳＵ６は、送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻（図１３参照）から始まる所定の受信可能期間ｔｒｅｃが終了すると、センサユニットＳＵ６の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ６６）。
【０１１９】
次に、センサユニットＳＵ５は、コントローラ１から送信された計測開始信号の受信時からセンサユニットＳＵ５に予め定められた所定の待機時間ｔ５が経過した時刻Ｔ７に（ＳＴ５７）、他のセンサユニットＳＵ２，ＳＵ１に一斉に超音波を送信する（ＳＴ５８）。
【０１２０】
更に、センサユニットＳＵ５は、センサユニットＳＵ１からの超音波を受信した時刻Ｔ３から自己が超音波を送信した時刻Ｔ７までの計測時間τ５１（＝時刻Ｔ７−時刻Ｔ３）を計時し、センサユニットＳＵ２からの超音波を受信した時刻Ｔ５から自己が超音波を送信した時刻Ｔ７までの計測時間τ５２（＝時刻Ｔ７−時刻Ｔ５）を計時する。センサユニットＳＵ５は、計時した計測時間τ５１，τ５２のデータをコントローラ１に無線通信によって送信する（ＳＴ５９）。
【０１２１】
センサユニットＳＵ２は、送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ２の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ２３）。送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ２に送信される時間データに含まれる。
【０１２２】
センサユニットＳＵ１は、送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ１の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ１３）。送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ１に送信される時間データに含まれる。
【０１２３】
センサユニットＳＵ２は、ステップＳＴ２３において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ５８において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ８、ＳＴ２４）。センサユニットＳＵ２は、送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻（図１３参照）から所定の受信可能期間ｔｒｅｃが経過すると、センサユニットＳＵ２の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ２５）。
【０１２４】
また、センサユニットＳＵ２は、送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ２の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ２６）。送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ２に送信される時間データに含まれる。
【０１２５】
同様に、センサユニットＳＵ１は、ステップＳＴ１３において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ５８において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ９、ＳＴ１４）。センサユニットＳＵ１は、送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻（図１３参照）から始まる所定の受信可能期間ｔｒｅｃが終了すると、センサユニットＳＵ１の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ１５）。
【０１２６】
また、センサユニットＳＵ１は、送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ１の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ１６）。送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ１に送信される時間データに含まれる。
【０１２７】
最後に、センサユニットＳＵ６は、コントローラ１から送信された計測開始信号の受信時からセンサユニットＳＵ６に予め定められた所定の待機時間ｔ６が経過した時刻Ｔ１０に（ＳＴ６７）、他のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２に一斉に超音波を送信する（ＳＴ６８）。
【０１２８】
更に、センサユニットＳＵ６は、センサユニットＳＵ１からの超音波を受信した時刻Ｔ２から自己が超音波を送信した時刻Ｔ１０までの計測時間τ６１（＝時刻Ｔ１０−時刻Ｔ２）を計時し、センサユニットＳＵ２からの超音波を受信した時刻Ｔ６から自己が超音波を送信した時刻Ｔ１０までの計測時間τ６２（＝時刻Ｔ１０−時刻Ｔ６）を計時する。センサユニットＳＵ６は、計時した計測時間τ６１，τ６２のデータをコントローラ１に無線通信によって送信する（ＳＴ６９）。
【０１２９】
センサユニットＳＵ１は、ステップＳＴ１６において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ６８において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ１１、ＳＴ１７）。センサユニットＳＵ１は、送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻（図１３参照）から所定の受信可能期間ｔｒｅｃが経過すると、センサユニットＳＵ１の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ１８）。
【０１３０】
更に、センサユニットＳＵ１は、自己が超音波を送信した時刻Ｔ１からセンサユニットＳＵ６からの超音波を受信した時刻Ｔ１１までの計測時間τ１６（＝時刻Ｔ１１−時刻Ｔ１）を計時し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ１からセンサユニットＳＵ５からの超音波を受信した時刻Ｔ９までの計測時間τ１５（＝時刻Ｔ９−時刻Ｔ１）を計時する。センサユニットＳＵ１は、計時した計測時間τ１６，τ１５のデータをコントローラ１に無線通信によって送信する（ＳＴ１９）。
【０１３１】
同様に、センサユニットＳＵ２は、ステップＳＴ２６において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ６８において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ１２、ＳＴ２７）。センサユニットＳＵ２は、送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻（図１３参照）から始まる所定の受信可能期間ｔｒｅｃが終了すると、センサユニットＳＵ２の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ２８）。
【０１３２】
更に、センサユニットＳＵ２は、自己が超音波を送信した時刻Ｔ４からセンサユニットＳＵ５からの超音波を受信した時刻Ｔ８までの計測時間τ２５（＝時刻Ｔ８−時刻Ｔ４）を計時し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ４からセンサユニットＳＵ６からの超音波を受信した時刻Ｔ１２までの計測時間τ２６（＝時刻Ｔ１２−時刻Ｔ４）を計時する。センサユニットＳＵ２は、計時した計測時間τ２５，τ２６のデータをコントローラ１に無線通信によって送信する（ＳＴ２９）。
【０１３３】
以上により、温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、空気中を伝搬する超音波の速度を基にして測定対象空間Ｋの温度を測定する場合に、センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６毎に異なる所定の送信タイミングに、他のセンサユニットに超音波を一斉に送信する。各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６から送信された超音波の送信タイミングから他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングまでの計測時間τのデータ、又は他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングから自己の超音波の送信タイミングまでの計測時間τのデータをコントローラ１に送信する。コントローラ１は、各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６から送信された超音波の送信タイミングから他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングまでの計測時間と、他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングから超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における超音波の伝搬時間を導出する。
【０１３４】
従って、本実施形態の温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットが超音波を送信したタイミングを他のセンサユニットに知らせることなく、コントローラは、全てのセンサユニットにおける、自己のセンサユニットが超音波を送信した送信タイミングと他のセンサユニットからの超音波を受信した受信タイミングとの間の差分に相当する計測時間を基に、超音波の伝搬時間を簡単に導出できる。即ち、温度測定のための伝搬時間計測システムは、超音波を送受信する各々のセンサユニット間における同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易なセンサユニットの構成であって高精度に計測できる。
【０１３５】
また、本実施形態では、各々のセンサユニットは、コントローラから一斉に送信された超音波の送受信の開始指示（計測開始信号）の受信時から、センサユニット毎に定められた所定時間の経過時に、他のセンサユニットに超音波を一斉に送信する。従って、各々のセンサユニットは、超音波の送信時刻がセンサユニット間において重複することが無いため、超音波の干渉が無く、他のセンサユニットから送信された超音波を高精度に受信できる。
【０１３６】
（第２の実施形態：送信順番設定法）
図１６（Ａ）は、４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６が測定対象空間Ｋの壁面に配置された様子を示す図である。図１６（Ｂ）は、第２の実施形態における４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６間の超音波の送信及び受信を時系列に説明する模式図である。測定対象空間Ｋにおいて対向している２つの壁面には、それぞれ２個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２とセンサユニットＳＵ５，ＳＵ６とが対向して配置されている（図１６（Ａ）参照）。以下、第２の実施形態では、第１の実施形態のコントローラ１及び各センサユニットの動作内容と異なる内容について説明し、同一の内容の説明は省略又は簡略化する。
【０１３７】
本実施形態では、測定対象空間Ｋの壁面に４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６が配置されている場合、４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６における超音波の送信順番は超音波の受信回数に応じてセンサユニット毎に予め定められ、超音波の送信回数は１回のみである。
【０１３８】
図１６（Ｂ）を参照してより具体的に説明すると、先ず、センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、コントローラ１から送信された計測開始信号を非同期で受信する。センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６が計測開始信号を非同期で受信するのは、各センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６の無線回路部１３からプロセッサ１２への信号伝達タイミングがそれぞれ異なるためである。
【０１３９】
センサユニットＳＵ１は、計測開始信号の受信時刻から所定の当初待機時間が経過した時、超音波を他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ６，ＳＵ５）に一斉に送信する。センサユニットＳＵ６，ＳＵ５は、センサユニットＳＵ１から送信された超音波を受信する。
【０１４０】
センサユニットＳＵ５は、計測開始信号の受信後であって、他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１）から超音波を１回受信した場合に、超音波の受信時から所定の待機時間が経過した時に、超音波を他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ２，ＳＵ１）に一斉に送信する。センサユニットＳＵ２，ＳＵ１は、センサユニットＳＵ５から送信された超音波を受信する。
【０１４１】
センサユニットＳＵ２は、計測開始信号の受信後であって、他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ５）から超音波を１回受信した場合に、超音波の受信時から所定の待機時間が経過した時に、超音波を他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ５，ＳＵ６）に一斉に送信する。センサユニットＳＵ５，ＳＵ６は、センサユニットＳＵ２から送信された超音波を受信する。
【０１４２】
センサユニットＳＵ６は、計測開始信号の受信後であって、他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２）から超音波を累計２回受信した場合に、２回目の超音波の受信時から所定の待機時間が経過した時に、超音波を他のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２）に一斉に送信する。センサユニットＳＵ１，ＳＵ２は、センサユニットＳＵ６から送信された超音波を受信する。なお、本実施形態では、所定の待機時間はセンサユニット毎に異なる時間でも良いし、センサユニットにおいて共通の時間でも良い。
【０１４３】
各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、自己が超音波を送信した送信タイミングから他のセンサユニットから超音波を受信した受信タイミングまでの計測時間τ、又は他のセンサユニットから超音波を受信した受信タイミングから自己が超音波を送信した送信タイミングまでの計測時間τ（後述参照）を計時し、計測時間τのデータをコントローラ１に送信する。
【０１４４】
図１７は、第２の実施形態における４個のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６間の超音波の伝搬時間の計測原理を説明するタイムチャートである。以下、図１７を参照して、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）を参照して上述した本実施形態の動作概要をより詳細に説明する。なお、図１７ではセンサユニットＳＵ１−ＳＵ２間と、センサユニットＳＵ５−ＳＵ６間とでは超音波の送受信が行われない。
【０１４５】
図１７において、センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、コントローラ１から送信された計測開始信号を時刻Ｔ０において非同期で受信する。センサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６の各無線回路部１３と各プロセッサ１１との間に、時間遅れが生じて同期が取れないため、各センサユニットにおける計測開始信号の受信時刻が異なるので、各センサユニットにおける時刻Ｔ０は、図１７左端部のハッチング部に示す時間範囲の中で異なる時刻となる。
【０１４６】
先ず、センサユニットＳＵ１は、コントローラ１から計測開始信号を受信した時刻Ｔ０からセンサユニットＳＵ１に予め定められた所定の当初待機時間ｔ１が経過した時刻Ｔ１に超音波を発振し、他のセンサユニットＳＵ６，ＳＵ５に一斉に送信する。センサユニットＳＵ１は、超音波を送信した時刻Ｔ１においてタイマのカウンタを開始する。当初待機時間ｔ１は、各センサユニットの計測開始信号の受信時刻ズレと、計測準備時間を考慮して定められた値である。
【０１４７】
センサユニットＳＵ６，ＳＵ５は、センサユニットＳＵ６，ＳＵ５毎の時間データ（後述参照）に含まれる受信開始時刻から受信可能期間（所定値ｔｒｅｃ）の間、受信信号の波形解析を行う。センサユニットＳＵ６は、時刻Ｔ１においてセンサユニットＳＵ１から送信された超音波を時刻Ｔ２において受信（検出）する。センサユニットＳＵ６は、超音波を送信した時刻Ｔ２においてタイマのカウンタを開始する。センサユニットＳＵ５は、時刻Ｔ１においてセンサユニットＳＵ１から送信された超音波を時刻Ｔ３において受信（検出）する。センサユニットＳＵ５は、超音波を送信した時刻Ｔ３においてタイマのカウンタを開始する。
【０１４８】
次に、センサユニットＳＵ５は、コントローラ１から計測開始信号を受信した後であって、他のセンサユニット（センサユニットＳＵ１）から送信された超音波を１回受信した場合には、時刻Ｔ３から所定の待機時間τ５１が経過した時刻Ｔ４に超音波を発振し、他のセンサユニットＳＵ２，ＳＵ１に一斉に送信する。センサユニットＳＵ５は、タイマのカウンタを一時停止して直ぐに再開し、センサユニットＳＵ１からの超音波を受信した時刻Ｔ３から自己が超音波を送信した時刻Ｔ４までの所定の待機時間τ５１（＝時刻Ｔ４−時刻Ｔ３）を計時する。待機時間τ５１は、センサユニットＳＵ１が送信した超音波の反射波（残響波）が影響を与えないように予めセンサユニットＳＵ５に対して定められ、センサユニットＳＵ５に送信される時間データ（図１９参照）に含まれる。
【０１４９】
センサユニットＳＵ２，ＳＵ１は、センサユニットＳＵ２，ＳＵ１毎の時間データ（後述参照）に含まれる受信開始時刻から受信可能期間（所定値ｔｒｅｃ）の間、受信信号の波形解析を行う。センサユニットＳＵ２は、時刻Ｔ４においてセンサユニットＳＵ５から送信された超音波を時刻Ｔ５において受信（検出）する。センサユニットＳＵ１は、時刻Ｔ４においてセンサユニットＳＵ５から送信された超音波を時刻Ｔ６において受信（検出）する。センサユニットＳＵ２は、タイマのカウンタを開始する。センサユニットＳＵ１は、タイマのカウンタを一時停止して直ぐに再開し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ１からセンサユニットＳＵ５からの超音波を受信した時刻Ｔ６までの計測時間τ１５（＝時刻Ｔ６−時刻Ｔ１）を計時する。
【０１５０】
次に、センサユニットＳＵ２は、コントローラ１から計測開始信号を受信した後であって、他のセンサユニット（センサユニットＳＵ５）から送信された超音波を１回受信した場合には、時刻Ｔ５から所定の待機時間τ２５が経過した時刻Ｔ７に超音波を発振し、他のセンサユニットＳＵ５，ＳＵ６に一斉に送信する。センサユニットＳＵ２は、タイマのカウンタを一時停止して直ぐに再開し、センサユニットＳＵ５からの超音波を受信した時刻Ｔ５から自己が超音波を送信した時刻Ｔ７までの所定の待機時間τ２５（＝時刻Ｔ７−時刻Ｔ６）を計時する。待機時間τ２５は、センサユニットＳＵ５が送信した超音波の反射波（残響波）が影響を与えないように予めセンサユニットＳＵ２に対して定められ、センサユニットＳＵ２に送信される時間データ（図１９参照）に含まれる。
【０１５１】
センサユニットＳＵ５，ＳＵ６は、センサユニットＳＵ５，ＳＵ６毎の時間データ（後述参照）に含まれる受信開始時刻から受信可能期間（所定値ｔｒｅｃ）の間、受信信号の波形解析を行う。センサユニットＳＵ５は、時刻Ｔ７においてセンサユニットＳＵ２から送信された超音波を時刻Ｔ８において受信（検出）する。センサユニットＳＵ６は、時刻Ｔ７においてセンサユニットＳＵ２から送信された超音波を時刻Ｔ９において受信（検出）する。センサユニットＳＵ５は、タイマのカウンタを終了し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ４からセンサユニットＳＵ２からの超音波を受信した時刻Ｔ８までの計測時間τ５２（＝時刻Ｔ８−時刻Ｔ４）を計時する。
【０１５２】
更に、センサユニットＳＵ５は、時刻Ｔ８以降、計時した計測時間τ５２及び待機時間τ５１の各データをコントローラ１に送信する。
【０１５３】
最後に、センサユニットＳＵ６は、コントローラ１から計測開始信号を受信した後であって、他のセンサユニット（センサユニットＳＵ１，ＳＵ２）から送信された超音波を２回受信した場合には、時刻Ｔ９から所定の待機時間τ６２が経過した時刻Ｔ１０に超音波を発振し、他のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２に一斉に送信する。センサユニットＳＵ６は、タイマのカウンタを終了し、センサユニットＳＵ１からの超音波を受信した時刻Ｔ２から自己が超音波を送信した時刻Ｔ１０までの計測時間τ６１を計時し、センサユニットＳＵ２からの超音波を受信した時刻Ｔ９から自己が超音波を送信した時刻Ｔ１０までの待機時間τ６２を計時する。待機時間τ６２は、センサユニットＳＵ２が送信した超音波の反射波（残響波）が影響を与えないように予めセンサユニットＳＵ６に対して定められ、センサユニットＳＵ６に送信される時間データ（図１９参照）に含まれる。
【０１５４】
センサユニットＳＵ１，ＳＵ２は、センサユニットＳＵ１，ＳＵ２毎の時間データ（後述参照）に含まれる受信開始時刻から受信可能期間（所定値ｔｒｅｃ）の間、受信信号の波形解析を行う。センサユニットＳＵ１は、時刻Ｔ１０においてセンサユニットＳＵ６から送信された超音波を時刻Ｔ１１において受信（検出）する。センサユニットＳＵ２は、時刻Ｔ１０においてセンサユニットＳＵ６から送信された超音波を時刻Ｔ１２において受信（検出）する。センサユニットＳＵ１は、タイマのカウンタを終了し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ１からセンサユニットＳＵ６からの超音波を受信した時刻Ｔ１１までの計測時間τ１６（＝時刻Ｔ１１−時刻Ｔ１）を計時する。センサユニットＳＵ２は、タイマのカウンタを終了し、自己が超音波を送信した時刻Ｔ７からセンサユニットＳＵ６からの超音波を受信した時刻Ｔ１２までの計測時間τ２６（＝時刻Ｔ１２−時刻Ｔ７）を計時する。
【０１５５】
更に、センサユニットＳＵ６は、時刻Ｔ１０以降、計時した計測時間τ６１及び待機時間τ６２の各データをコントローラ１に送信する。センサユニットＳＵ１は、時刻Ｔ１１以降、計時した計測時間τ１５，τ１６の各データをコントローラ１に送信する。センサユニットＳＵ２は、時刻Ｔ１２以降、計時した計測時間τ２６及び待機時間τ２５の各データをコントローラ１に送信する。
【０１５６】
図１８は、第２の実施形態における８個のセンサユニット間の超音波の送信及び受信を時系列に説明する模式図である。４個のセンサユニット間の超音波の送信及び受信（図１６（Ｂ）参照）と同様に、８個のセンサユニットにおける超音波の送信順序は超音波の受信回数に応じてセンサユニット毎に予め定められ、超音波の送信回数は１回である。
【０１５７】
具体的には、センサユニットＳＵ１が超音波を送信するために必要な他のセンサユニットからの超音波の受信回数は０（ゼロ）である。
【０１５８】
センサユニットＳＵ２が超音波を送信するために必要な他のセンサユニットからの超音波の受信回数は１であり、センサユニットＳＵ２はセンサユニットＳＵ５からの超音波を受信した時から所定の待機時間後に超音波を送信する。また、センサユニットＳＵ２は、８個のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８のうち、第３番目に超音波を送信する。
【０１５９】
センサユニットＳＵ３が超音波を送信するために必要な他のセンサユニットからの超音波の受信回数は３であり、センサユニットＳＵ３はセンサユニットＳＵ２からの超音波を受信した時から所定の待機時間後に超音波を送信する。また、センサユニットＳＵ３は、８個のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８のうち、第４番目に超音波を送信する。
【０１６０】
センサユニットＳＵ４が超音波を送信するために必要な他のセンサユニットからの超音波の受信回数は６であり、センサユニットＳＵ４はセンサユニットＳＵ８からの超音波を受信した時から所定の待機時間後に超音波を送信する。また、センサユニットＳＵ４は、８個のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８のうち、第８番目に超音波を送信する。
【０１６１】
センサユニットＳＵ５が超音波を送信するために必要な他のセンサユニットからの超音波の受信回数は１であり、センサユニットＳＵ５はセンサユニットＳＵ１からの超音波を受信した時から所定の待機時間後に超音波を送信する。また、センサユニットＳＵ５は、８個のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８のうち、第２番目に超音波を送信する。
【０１６２】
センサユニットＳＵ６が超音波を送信するために必要な他のセンサユニットからの超音波の受信回数は４であり、センサユニットＳＵ６はセンサユニットＳＵ７からの超音波を受信した時から所定の待機時間後に超音波を送信する。また、センサユニットＳＵ６は、８個のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８のうち、第６番目に超音波を送信する。
【０１６３】
センサユニットＳＵ７が超音波を送信するために必要な他のセンサユニットからの超音波の受信回数は４であり、センサユニットＳＵ７はセンサユニットＳＵ３からの超音波を受信した時から所定の待機時間後に超音波を送信する。また、センサユニットＳＵ７は、８個のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８のうち、第５番目に超音波を送信する。
【０１６４】
センサユニットＳＵ８が超音波を送信するために必要な他のセンサユニットからの超音波の受信回数は５であり、センサユニットＳＵ８はセンサユニットＳＵ６からの超音波を受信した時から所定の待機時間後に超音波を送信する。また、センサユニットＳＵ８は、８個のセンサユニットＳＵ１〜ＳＵ８のうち、第７番目に超音波を送信する。
【０１６５】
図１９（Ａ）は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ６に送信される時間データの一例を示す図である。図１９（Ｂ）は、コントローラ１からセンサユニットＳＵ１に送信される時間データの一例を示す図である。
【０１６６】
時間データは、コントローラ１においてセンサユニット毎に予め生成され、コントローラ１の初期設定時の動作の中で各々のセンサユニットに送信される。時間データは、センサユニット、受信順番、自己のセンサユニットが受信する超音波の送信主体となる相手のセンサユニットを示す送信主体、超音波の受信開始時刻ｔｓｔａｒｔ（図１１（Ｂ）参照）、受信可能期間ｔｒｅｃ（図１１（Ｂ）参照）、送信順番及び待機時間の各データを含む。図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示す時間データの説明では、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示す時間データと異なる内容について説明し、同一の内容については説明を省略する。
【０１６７】
送信順番は、測定対象空間Ｋに配置された全てのセンサユニットの中で超音波を送信する順番を示し、より具体的には他のセンサユニットから送信された超音波を受信した受信回数を示す。待機時間は、センサユニットが送信順番と同じ受信回数の超音波を受信した時刻から超音波を送信するまでに待機する一定時間であり、測定対象空間Ｋに配置された全てのセンサユニットに共通の値でも良いし、センサユニット毎に異なる値でも良い。
【０１６８】
（各々のセンサユニットにおける超音波の送受信動作）
図２０は、第２の実施形態の４個のセンサユニット（例えばセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６）における計測経路毎の超音波の送受信動作の動作手順を時系列に説明するシーケンス図である。
【０１６９】
図２０において、各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、コントローラ１の初期設定時の動作において送信された位置データ（図１２参照）及び時間データ（図１９参照）を受信し（ＳＴ１ａ）、コントローラ１から送信された計測開始信号を受信する（ＳＴ２）。これにより、各々のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ５，ＳＵ６は、計測経路毎の超音波の送受信動作を開始する。
【０１７０】
なお、センサユニットＳＵ６は、コントローラ１から送信された計測開始信号を受信した後、送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ６の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ６１）。
【０１７１】
同様に、センサユニットＳＵ５は、コントローラ１から送信された計測開始信号を受信した後、送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ５の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ５１）。
【０１７２】
先ず、センサユニットＳＵ１は、コントローラ１から送信された計測開始信号の受信時（時刻Ｔ０）からセンサユニットＳＵ１に予め定められた所定の当初待機時間ｔ１が経過した時刻Ｔ１に（ＳＴ１１）、他のセンサユニットＳＵ６，ＳＵ５に一斉に超音波を送信する（ＳＴ１２）。
【０１７３】
センサユニットＳＵ６は、ステップＳＴ６１において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ１２において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ２、ＳＴ６２）。センサユニットＳＵ６は、送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻（図１９参照）から所定の受信可能期間ｔｒｅｃが経過すると、センサユニットＳＵ６の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ６３）。
【０１７４】
同様に、センサユニットＳＵ５は、ステップＳＴ５１において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ１２において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ３、ＳＴ５２）。センサユニットＳＵ５は、送信主体がセンサユニットＳＵ１である場合の受信開始時刻（図１９参照）から始まる所定の受信可能期間ｔｒｅｃが終了すると、センサユニットＳＵ５の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ５３）。
【０１７５】
次に、センサユニットＳＵ５は、コントローラ１から計測開始信号を受信した後であって、他のセンサユニット（センサユニットＳＵ１）から送信された超音波を１回受信した場合には、時刻Ｔ３から所定の待機時間τ５１が経過した時刻Ｔ４に超音波を発振し（ＳＴ５４ａ）、他のセンサユニットＳＵ２，ＳＵ１に一斉に送信する（ＳＴ５５ａ）。
【０１７６】
センサユニットＳＵ２は、送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ２の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ２１ａ）。
【０１７７】
センサユニットＳＵ１は、送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ１の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ１３）。
【０１７８】
センサユニットＳＵ２は、ステップＳＴ２１ａにおいて受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ５５ａにおいて送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ５、ＳＴ２２ａ）。センサユニットＳＵ２は、送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻（図１９参照）から所定の受信可能期間ｔｒｅｃが経過すると、センサユニットＳＵ２の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ２３ａ）。
【０１７９】
同様に、センサユニットＳＵ１は、ステップＳＴ１３において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ５５ａにおいて送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ６、ＳＴ１４）。センサユニットＳＵ１は、送信主体がセンサユニットＳＵ５である場合の受信開始時刻（図１９参照）から始まる所定の受信可能期間ｔｒｅｃが終了すると、センサユニットＳＵ１の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ１５）。
【０１８０】
次に、センサユニットＳＵ２は、コントローラ１から計測開始信号を受信した後であって、他のセンサユニット（センサユニットＳＵ５）から送信された超音波を１回受信した場合には、時刻Ｔ５から所定の待機時間τ２５が経過した時刻Ｔ７に超音波を発振し（ＳＴ２４ａ）、他のセンサユニットＳＵ５，ＳＵ６に一斉に送信する（ＳＴ２５ａ）。
【０１８１】
センサユニットＳＵ５は、送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ５の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ５６ａ）。
【０１８２】
センサユニットＳＵ６は、送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ６の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ６４）。
【０１８３】
センサユニットＳＵ５は、ステップＳＴ５６ａにおいて受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ２５ａにおいて送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ８、ＳＴ５７ａ）。センサユニットＳＵ５は、送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻（図１９参照）から所定の受信可能期間ｔｒｅｃが経過すると、センサユニットＳＵ５の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ５８ａ）。
【０１８４】
更に、センサユニットＳＵ５は、センサユニットＳＵ１からの超音波を受信した時刻Ｔ３から自己が超音波を送信した時刻Ｔ４までの所定の待機時間τ５１と、自己が超音波を送信した時刻Ｔ４からセンサユニットＳＵ２からの超音波を受信した時刻Ｔ８からまでの計測時間τ５２（＝時刻Ｔ８−時刻Ｔ４）との各データを無線通信によってコントローラ１に送信する（ＳＴ５９）。
【０１８５】
同様に、センサユニットＳＵ６は、ステップＳＴ６４において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ２５ａにおいて送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ９、ＳＴ６５）。センサユニットＳＵ６は、送信主体がセンサユニットＳＵ２である場合の受信開始時刻（図１９参照）から始まる所定の受信可能期間ｔｒｅｃが終了すると、センサユニットＳＵ６の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ６６）。
【０１８６】
最後に、センサユニットＳＵ６は、コントローラ１から計測開始信号を受信した後であって、他のセンサユニット（センサユニットＳＵ１，ＳＵ２）から送信された超音波を２回受信した場合には、時刻Ｔ９から所定の待機時間τ６２が経過した時刻Ｔ１０に超音波を発振し（ＳＴ６７）、他のセンサユニットＳＵ１，ＳＵ２に一斉に送信する（ＳＴ６８）。
【０１８７】
更に、センサユニットＳＵ６は、センサユニットＳＵ１からの超音波を受信した時刻Ｔ２から自己が超音波を送信した時刻Ｔ１０までの所定の待機時間τ６１（＝Ｔ１０−Ｔ２）と、センサユニットＳＵ２からの超音波を受信した時刻Ｔ９から自己が超音波を送信した時刻Ｔ１０までの所定の待機時間τ６２（＝Ｔ１０−Ｔ９）との各データをコントローラ１に無線通信によって送信する（ＳＴ６９）。
【０１８８】
センサユニットＳＵ１は、送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ１の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ１６）。
【０１８９】
センサユニットＳＵ２は、送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻から所定の受信可能期間ｔｒｅｃの間、センサユニットＳＵ２の超音波受信器において受信された受信信号の波形を解析する（ＳＴ２６）。
【０１９０】
センサユニットＳＵ１は、ステップＳＴ１６において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ６８において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ１１、ＳＴ１７）。センサユニットＳＵ１は、送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻（図１９参照）から所定の受信可能期間ｔｒｅｃが経過すると、センサユニットＳＵ１の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ１８）。
【０１９１】
更に、センサユニットＳＵ１は、自己が超音波を送信した時刻Ｔ１からセンサユニットＳＵ５からの超音波を受信した時刻Ｔ６までの計測時間τ１５（＝時刻Ｔ６−時刻Ｔ１）と、自己が超音波を送信した時刻Ｔ１からセンサユニットＳＵ６からの超音波を受信した時刻Ｔ１１までの計測時間τ１６（＝時刻Ｔ１１−時刻Ｔ１）との各データを無線通信によってコントローラ１に送信する（ＳＴ１９）。
【０１９２】
センサユニットＳＵ２は、ステップＳＴ２６において受信信号の波形解析を開始しているため、ステップＳＴ６８において送信された超音波を受信できる（時刻Ｔ１２、ＳＴ２７）。センサユニットＳＵ２は、送信主体がセンサユニットＳＵ６である場合の受信開始時刻（図１９参照）から所定の受信可能期間ｔｒｅｃが経過すると、センサユニットＳＵ２の超音波受信器において受信された受信信号の波形の解析を終了する（ＳＴ２８）。
【０１９３】
更に、センサユニットＳＵ２は、センサユニットＳＵ５からの超音波を受信した時刻Ｔ５から自己が超音波を送信した時刻Ｔ７までの所定の待機時間τ２５（＝Ｔ７−Ｔ５）と、自己が超音波を送信した時刻Ｔ７からセンサユニットＳＵ６からの超音波を受信した時刻Ｔ１２までの計測時間τ２６（＝時刻Ｔ１２−時刻Ｔ７）との各データを無線通信によってコントローラ１に送信する（ＳＴ２９）。
【０１９４】
以上により、本実施形態の超音波伝搬時間計測システム１００では、第１の実施形態と同様に、温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットは、空気中を伝搬する超音波の速度を基にして測定対象空間の温度を測定する場合に、センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングに、他のセンサユニットに超音波を一斉に送信する。コントローラ１は、各々のセンサユニットから送信された超音波の送信タイミングから他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングまでの計測時間と、他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングから超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における超音波の伝搬時間を導出する。従って、温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットが超音波を送信したタイミングを他のセンサユニットに知らせることなく、コントローラ１は、超音波の伝搬時間を導出できる。即ち、温度測定のための伝搬時間計測システムは、超音波を送受信する各々のセンサユニット間における同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易な構成であって高精度に計測できる。
【０１９５】
従って、本実施形態の温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットが超音波を送信したタイミングを他のセンサユニットに知らせることなく、コントローラ１は、全てのセンサユニットにおける、自己のセンサユニットが超音波を送信した送信タイミングと他のセンサユニットからの超音波を受信した受信タイミングとの間の差分に相当する計測時間を基に、超音波の伝搬時間を簡単に導出できる。即ち、温度測定のための伝搬時間計測システムは、超音波を送受信する各々のセンサユニット間における同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易なセンサユニットの構成であって高精度に計測できる。
【０１９６】
また、本実施形態では、各々のセンサユニットは、センサユニット毎に予め定められた超音波の受信回数分だけ超音波を受信した時から各々のセンサユニットに共通の所定時間の経過時に超音波を一斉に送信する。従って、各々のセンサユニットは、超音波の送信時刻がセンサユニット間において重複することが無いため、超音波の干渉が無く、他のセンサユニットから送信された超音波を高精度に受信できる。
【０１９７】
以下、上述した本発明に係る温度測定のための伝搬時間計測システム及び温度測定のための伝搬時間計測方法の構成、作用及び効果を説明する。
【０１９８】
本発明の一実施形態は、測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測システムであって、前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）と、前記少なくとも３個のセンサユニットに超音波を送受信させるコントローラ（１）と、を備え、各々の前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）は、前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに前記超音波を一斉に送信する超音波送信部と、前記他のセンサユニットから一斉に送信された前記超音波を受信する超音波受信部と、前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６：ＳＵ１の送信がＳＵ６の受信より先のケース）、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１：ＳＵ６の受信がＳＵ１の送信より先のケース）を前記コントローラ（１）に送信するデータ送信部と、を有し、前記コントローラ（１）は、送信された前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６）と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１）とを基に、２個のセンサユニット間（例えばＳＵ１−ＳＵ６）における前記超音波の伝搬時間を導出する。
【０１９９】
この構成によれば、温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットは、空気中を伝搬する超音波の速度を基にして測定対象空間の温度を測定する場合に、センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに超音波を一斉に送信する。コントローラは、各々のセンサユニットから送信された超音波の送信タイミングから他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングまでの計測時間と、他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングから超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における超音波の伝搬時間を導出する。従って、温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットが超音波を送信したタイミングを他のセンサユニットに知らせることなく、コントローラは、超音波の伝搬時間を導出できる。即ち、温度測定のための伝搬時間計測システムは、超音波を送受信する各々のセンサユニット間における同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易な構成であって高精度に計測できる。
【０２００】
また、本発明の一実施形態は、前記コントローラが、前記超音波の送受信の開始指示を各々の前記センサユニットに一斉に送信し、各々の前記センサユニットにおける前記送信タイミングは、前記超音波の送受信の開始指示の受信時から、前記センサユニット毎に予め定められた所定時間の経過時である、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２０１】
この構成によれば、各々のセンサユニットは、コントローラから一斉に送信された超音波の送受信の開始指示の受信時から、センサユニット毎に定められた所定時間の経過時に、他のセンサユニットに超音波を一斉に送信する。従って、各々のセンサユニットは、超音波の送信時刻がセンサユニット間において重複することが無いため、超音波の干渉が無く、他のセンサユニットから送信された超音波を高精度に受信できる。
【０２０２】
また、本発明の一実施形態は、各々の前記センサユニットにおける前記送信タイミングが、前記センサユニット毎に予め定められた前記超音波の受信回数の受信時から、各々の前記センサユニットに共通の所定時間の経過時である、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２０３】
この構成によれば、各々のセンサユニットは、センサユニット毎に予め定められた超音波の受信回数分だけ超音波を受信した時から各々のセンサユニットに共通の所定時間の経過時に超音波を一斉に送信する。従って、各々のセンサユニットは、超音波の送信時刻がセンサユニット間において重複することが無いため、超音波の干渉が無く、他のセンサユニットから送信された超音波を高精度に受信できる。
【０２０４】
また、本発明の一実施形態は、前記超音波の受信可能期間が、各々の前記センサユニットにおいて一定であり、各々の前記センサユニットにおける前記受信可能期間の開始タイミングは、前記センサユニット毎に異なるように予め定められている、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２０５】
この構成によれば、各々のセンサユニットはセンサユニット毎に一定の受信可能期間だけ超音波を受信すれば良く、更に各々のセンサユニットにおける受信可能期間の開始タイミングが異なっている。従って、各々のセンサユニットは、例えば測定対象空間の壁において反射された超音波の反射波又は超音波の残響成分等のノイズ波を受信することがなくなり、送信された超音波を高精度に受信できる。
【０２０６】
また、本発明の一実施形態は、各々の前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）が、前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）毎に定められた前記所定の送信タイミングにおいて、前記超音波を１回のみ送信する、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２０７】
この構成によれば、各々のセンサユニットは、センサユニット毎に定められた所定の送信タイミングにおいて、超音波を１回のみ送信すれば良い。従って、温度測定のための伝搬時間計測システムは、測定対象空間に設置されたセンサユニットの数が例えば４個から８個に増加した場合には計測経路の数が６倍の２４個と級数的に増大するにも拘わらず、全ての計測経路における超音波の伝搬時間の計測時間の増加量を８／４＝２倍程度に抑圧できる。また、各々のセンサユニットは、１回の温度測定において１回だけ超音波を送信すれば良いので、超音波を複数回送信する場合に比べてセンサユニットにおける消費電力を低減できる。
【０２０８】
また、本発明の一実施形態は、前記コントローラ（１）が、いずれかの前記センサユニット（例えばＳＵ１）における前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニット（例えばＳＵ６）からの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６）から、前記他のセンサユニット（例えばＳＵ６）からの前記超音波の受信タイミングから前記いずれかの前記センサユニット（例えばＳＵ１）における前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１）を減算した減算結果（τ１６−τ６１）を２で除し、除算結果を前記２個のセンサユニット間（例えばＳＵ１−ＳＵ６間）の前記超音波の伝搬時間として導出する、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２０９】
この構成によれば、コントローラは、超音波を送受信するセンサユニットとの間で構成される計測経路に応じた超音波の伝搬時間を導出する場合に、往路（例えばセンサユニットＳＵ１からセンサユニットＳＵ６）の工程と復路（例えばセンサユニットＳＵ６からセンサユニットＳＵ１）の工程とを考慮して超音波の伝搬時間を導出する。従って、コントローラは、往路又は復路の方向に流れる風の影響を取り除いて、超音波の伝搬時間を簡単で且つ高精度に計測できる。
【０２１０】
また、本発明の一実施形態は、前記コントローラ（１）が、導出された前記２個のセンサユニット間（例えばＳＵ１−ＳＵ６）の前記超音波の伝搬時間を基に、前記測定対象空間の温度を導出する、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２１１】
この構成によれば、コントローラは、音速と温度との所定の関係式から、各々のセンサユニットのうち２個のセンサユニット間の計測経路を伝搬する超音波の音速を基に、測定対象空間の温度を高精度に測定できる。
【０２１２】
また、本発明の一実施形態は、測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測システムであって、前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）を備え、各々の前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）は、前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに前記超音波を一斉に送信する超音波送信部と、前記他のセンサユニットから一斉に送信された前記超音波を受信する超音波受信部と、前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６：ＳＵ１の送信がＳＵ６の受信より先のケース）、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１：ＳＵ６の受信がＳＵ１の送信より先のケース）を、いずれかの前記センサユニット（例えばＳＵ１）に送信するデータ送信部と、を有し、いずれかの前記センサユニット（例えばＳＵ１）は、前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６）と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１）とを基に、２個のセンサユニット間（例えばＳＵ１−ＳＵ６）における前記超音波の伝搬時間を導出する、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２１３】
この構成によれば、温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットは、空気中を伝搬する超音波の速度を基にして測定対象空間の温度を測定する場合に、センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに超音波を一斉に送信する。いずれかのセンサユニットは、各々のセンサユニットから送信された超音波の送信タイミングから他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングまでの計測時間と、他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングから超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における超音波の伝搬時間を導出する。従って、温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットが超音波を送信したタイミングを他のセンサユニットに知らせることなく、いずれかのセンサユニットは、超音波の伝搬時間を導出できる。即ち、温度測定のための伝搬時間計測システムは、超音波を送受信する各々のセンサユニット間における同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易な構成であって高精度に計測できる。
【０２１４】
また、本発明の一実施形態は、前記超音波の送受信の開始指示を各々の前記センサユニットに一斉に送信するコントローラ（１）と、を更に備え、各々の前記センサユニットにおける前記送信タイミングは、前記超音波の送受信の開始指示の受信時から、前記センサユニット毎に予め定められた所定時間の経過時である、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２１５】
この構成によれば、各々のセンサユニットは、コントローラから一斉に送信された超音波の送受信の開始指示の受信時から、センサユニット毎に定められた所定時間の経過時に、他のセンサユニットに超音波を一斉に送信する。従って、各々のセンサユニットは、超音波の送信時刻がセンサユニット間において重複することが無いため、超音波の干渉が無く、他のセンサユニットから送信された超音波を高精度に受信できる。
【０２１６】
また、本発明の一実施形態は、各々の前記センサユニットにおける前記送信タイミングは、前記センサユニット毎に予め定められた前記超音波の受信回数の受信時から、各々の前記センサユニットに共通の所定時間の経過時である、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２１７】
この構成によれば、各々のセンサユニットは、センサユニット毎に予め定められた超音波の受信回数分だけ超音波を受信した時から各々のセンサユニットに共通の所定時間の経過時に超音波を一斉に送信する。従って、各々のセンサユニットは、超音波の送信時刻がセンサユニット間において重複することが無いため、超音波の干渉が無く、他のセンサユニットから送信された超音波を高精度に受信できる。
【０２１８】
また、本発明の一実施形態は、前記超音波の受信可能期間は、各々の前記センサユニットにおいて一定であり、各々の前記センサユニットにおける前記受信可能期間の開始タイミングは、前記センサユニット毎に異なるように予め定められている、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２１９】
この構成によれば、各々のセンサユニットはセンサユニット毎に一定の受信可能期間だけ超音波を受信すれば良く、更に各々のセンサユニットにおける受信可能期間の開始タイミングが異なっている。従って、各々のセンサユニットは、例えば測定対象空間の壁において反射された超音波の反射波又は超音波の残響成分等のノイズ波を受信することがなくなり、送信された超音波を高精度に受信できる。
【０２２０】
また、本発明の一実施形態は、各々の前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）は、前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）毎に定められた前記所定の送信タイミングにおいて、前記超音波を１回のみ送信する、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２２１】
この構成によれば、各々のセンサユニットは、センサユニット毎に定められた所定の送信タイミングにおいて、超音波を１回のみ送信すれば良い。従って、温度測定のための伝搬時間計測システムは、測定対象空間に設置されたセンサユニットの数が例えば４個から８個に増加した場合には計測経路の数が６倍の２４個と級数的に増大するにも拘わらず、全ての計測経路における超音波の伝搬時間の計測時間の増加量を８／４＝２倍程度に抑圧できる。また、各々のセンサユニットは、１回の温度測定において１回だけ超音波を送信すれば良いので、超音波を複数回送信する場合に比べてセンサユニットにおける消費電力を低減できる。
【０２２２】
また、本発明の一実施形態は、いずれかの前記センサユニット（例えばＳＵ１）は、いずれかの前記センサユニット（例えばＳＵ１）における前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニット（例えばＳＵ６）からの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６）から、前記他のセンサユニット（例えばＳＵ６）からの前記超音波の受信タイミングから前記いずれかの前記センサユニット（例えばＳＵ１）における前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１）を減算した減算結果（τ１６−τ６１）を２で除し、除算結果を前記２個のセンサユニット間（例えばＳＵ１−ＳＵ６間）の前記超音波の伝搬時間として導出する、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２２３】
この構成によれば、いずれかのセンサユニットは、超音波を送受信するセンサユニットとの間で構成される計測経路に応じた超音波の伝搬時間を導出する場合に、往路（例えばセンサユニットＳＵ１からセンサユニットＳＵ６）の工程と復路（例えばセンサユニットＳＵ６からセンサユニットＳＵ１）の工程とを考慮して超音波の伝搬時間を導出する。従って、いずれかのセンサユニットは、往路又は復路の方向に流れる風の影響を取り除いて、超音波の伝搬時間を簡単で且つ高精度に計測できる。
【０２２４】
また、本発明の一実施形態は、導出された前記２個のセンサユニット間（例えばＳＵ１−ＳＵ６）の前記超音波の伝搬時間を基に、前記測定対象空間の温度を導出するコントローラ（１）と、を更に備える、温度測定のための伝搬時間計測システムである。
【０２２５】
この構成によれば、コントローラは、音速と温度との所定の関係式から、各々のセンサユニットのうち２個のセンサユニット間の計測経路を伝搬する超音波の音速を基に、測定対象空間の温度を高精度に測定できる。
【０２２６】
また、本発明の一実施形態は、測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測方法であって、前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）と、前記少なくとも３個のセンサユニットに超音波を送受信させるコントローラ（１）とにおいて、第１のセンサユニット（ＳＵ１）が、第２及び第３の各センサユニット（ＳＵ５，ＳＵ６）に超音波を一斉に送信するステップと、第２のセンサユニット（ＳＵ５）が、第１及び第３の各センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ６）に超音波を一斉に送信するステップと、第３のセンサユニット（ＳＵ６）が、第１及び第２の各センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５）に超音波を一斉に送信するステップと、各々の前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）が、自己の前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６：ＳＵ１の送信がＳＵ６の受信より先のケース）、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１：ＳＵ６の受信がＳＵ１の送信より先のケース）を前記コントローラ（１）に送信するステップと、前記コントローラ（１）が、送信された前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６）と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１）とを基に、２個のセンサユニット間（例えばＳＵ１−ＳＵ６）における前記超音波の伝搬時間を導出するステップと、を有する、温度測定のための伝搬時間計測方法である。
【０２２７】
この方法によれば、各々のセンサユニットは、空気中を伝搬する超音波の速度を基にして測定対象空間の温度を測定する場合に、センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに超音波を一斉に送信する。コントローラは、各々のセンサユニットから送信された超音波の送信タイミングから他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングまでの計測時間と、他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングから超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における超音波の伝搬時間を導出する。従って、温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットが超音波を送信したタイミングを他のセンサユニットに知らせることなく、コントローラは、超音波の伝搬時間を導出できる。即ち、温度測定のための伝搬時間計測システムは、超音波を送受信する各々のセンサユニット間における同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易な構成であって高精度に計測できる。
【０２２８】
また、本発明の一実施形態は、測定対象空間における温度測定のための伝搬時間計測方法であって、前記測定対象空間に配置された少なくとも３個のセンサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）において、第１のセンサユニット（ＳＵ１）が、第２及び第３の各センサユニット（ＳＵ５，ＳＵ６）に超音波を一斉に送信するステップと、第２のセンサユニット（ＳＵ５）が、第１及び第３の各センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ６）に超音波を一斉に送信するステップと、第３のセンサユニット（ＳＵ６）が、第１及び第２の各センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５）に超音波を一斉に送信するステップと、各々の前記センサユニット（ＳＵ１，ＳＵ５，ＳＵ６）が、自己の前記センサユニットにおける前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６：ＳＵ１の送信がＳＵ６の受信より先のケース）、又は前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１：ＳＵ６の受信がＳＵ１の送信より先のケース）を、いずれかの前記センサユニット（例えばＳＵ１）に送信するステップと、いずれかの前記センサユニット（例えばＳＵ１）が、前記超音波の送信タイミングから前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングまでの計測時間（τ１６）と、前記他のセンサユニットからの前記超音波の受信タイミングから前記超音波の送信タイミングまでの計測時間（τ６１）とを基に、２個のセンサユニット間（例えばＳＵ１−ＳＵ６）における前記超音波の伝搬時間を導出するステップと、を有する、温度測定のための伝搬時間計測方法である。
【０２２９】
この方法によれば、各々のセンサユニットは、空気中を伝搬する超音波の速度を基にして測定対象空間の温度を測定する場合に、センサユニット毎に異なる所定の送信タイミングにおいて、他のセンサユニットに超音波を一斉に送信する。いずれかのセンサユニットは、各々のセンサユニットから送信された超音波の送信タイミングから他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングまでの計測時間と、他のセンサユニットからの超音波の受信タイミングから超音波の送信タイミングまでの計測時間とを基に、２個のセンサユニット間における超音波の伝搬時間を導出する。従って、温度測定のための伝搬時間計測システムでは、各々のセンサユニットが超音波を送信したタイミングを他のセンサユニットに知らせることなく、いずれかのセンサユニットは、超音波の伝搬時間を導出できる。即ち、温度測定のための伝搬時間計測システムは、超音波を送受信する各々のセンサユニット間における同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易な構成であって高精度に計測できる。
【０２３０】
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０２３１】
例えば、上述した各実施形態において説明した伝搬時間の計測方法は、温度測定のために限定されず、例えばセンサユニット間の距離が不明である場合の距離測定のためにも適用可能である。
【０２３２】
また、上述した各実施形態では温度測定はコントローラ１により算出されるが、マスタとして指定されたセンサユニットが同様な導出方法によって、温度を測定しても良い。
【０２３３】
また、上述した実施形態では超音波の伝搬時間（ＴＯＦ）はコントローラ１によって導出されたが、例えば第１番目の計測経路（ｉ＝１）を構成する２個のセンサユニットＳＵ６，ＳＵ１のうちいずれかのセンサユニットが、他方のセンサユニットから計測時間（τ１又はτ２のいずれか）を取得することによって、超音波の伝搬時間（ＴＯＦ）を導出しても良い。ただし、上述した各実施形態にて説明したように、センサユニット間では無線通信が行われないが、この場合には２個のセンサユニットＳＵ６，ＳＵ１のうちいずれかが、他方のセンサユニットから計測時間（τ１又はτ２のいずれか）の情報（データ）を無線通信によって送信し、他方のセンサユニットは当該計測時間（τ１又はτ２のいずれか）の情報（データ）を受信しても良い。
【０２３４】
なお、他の計測経路（ｉ＝２〜２４）においても同様である。この場合、超音波の伝搬時間（ＴＯＦ）を導出したセンサユニットは、無線通信によって超音波の伝搬時間の情報（データ）をコントローラ１に送信する。コントローラ１が超音波の伝搬時間の情報（データ）を受信した後のコントローラ１の動作は上述した実施形態と同様のため、説明を省略する。
【０２３５】
また、上述した各実施形態において、測定対象空間Ｋに例えば物理的な障害物が設けられているために全てのセンサユニット間において計測時間及び待機時間の各データが１回の計測、即ち、全てのセンサユニットが１回だけ超音波を送信した場合の計測では得られない場合が考えられる。この場合には、１回の計測ではなく、物理的な障害物の影響が無い計測経路を適宜選択し、選択された計測経路をグループ毎にまとめて複数回の計測とすることで、図２１に示すフローチャートのステップＣＴ２１において、コントローラ１は、測定対象空間Ｋに配置された全てのセンサユニットによって構成される全ての経路において超音波の伝搬時間ＴＯＦを導出したか否かを判定すれば良い。図２１は、全ての計測経路における超音波の伝搬時間を複数回に分けて計測する場合におけるコントローラの動作手順を説明するフローチャートである。
【産業上の利用可能性】
【０２３６】
本発明は、空気中を伝搬する音波の速度を基にして測定対象空間の温度を測定する場合に、超音波送信器と超音波受信器との間の同期を必要とせずに、超音波の伝搬時間を簡易な構成で高精度に計測する、温度測定のための伝搬時間計測システム及び温度測定のための伝搬時間計測方法として有用である。
【符号の説明】
【０２３７】
１  コントローラ
２、１１  プロセッサ
３、１３  無線回路部
４  温湿度センサ
５  表示装置
１２  メモリ
１４  駆動回路
１５  超音波送信器
１６  超音波受信器
１７  増幅回路
１８  Ａ／Ｄ変換器
ＳＵ１、ＳＵ２、ＳＵ３、ＳＵ４、ＳＵ５、ＳＵ６、ＳＵ７、ＳＵ８  センサユニット
【図１】
2014095600.tif 000008
【図２】
2014095600.tif 000009
【図３】
2014095600.tif 000010
【図４】
2014095600.tif 000011
【図５】
2014095600.tif 000012
【図６】
2014095600.tif 000013
【図７】
2014095600.tif 000014
【図８】
2014095600.tif 000015
【図９】
2014095600.tif 000016
【図１０】
2014095600.tif 000017
【図１１】
2014095600.tif 000018
【図１２】
2014095600.tif 000019
【図１３】
2014095600.tif 000020
【図１４】
2014095600.tif 000021
【図１５】
2014095600.tif 000022
【図１６】
2014095600.tif 000023
【図１７】
2014095600.tif 000024
【図１８】
2014095600.tif 000025
【図１９】
2014095600.tif 000026
【図２０】
2014095600.tif 000027
【図２１】
2014095600.tif 000028