(57)【要約】      （修正有）【課題】  可動被測定物の温度を経済的かつ正確に測定する。【解決手段】  被測定物の周辺温度Ｔaをサンプリング測定し、今回測定した時の温度Ｔa1及び時刻ｔ1と、前回測定した時の温度Ｔa0及び時刻ｔ0と、前回の被測定物の温度Ｔpreとを使って、式（Ａ）で表される演算により、現在の被測定物の温度Ｔobjを求める。2005055378.tif 000039  ここで、τは被測定物の温度応答に関する時定数である。Ｇinは被測定物の周辺温度の時間変化率である。γは精度を上げるための調整係数である。【選択図】図１１
2005055378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の周辺温度Ｔaをサンプリング測定し、今回、温度を測定した時の温度Ｔa1及び時刻ｔ1と、前回、温度を測定した時の温度Ｔa0及び時刻ｔ0と、前回の被測定物の温度Ｔpreとを使って、下記式（Ａ）で表される演算により、現在の被測定物の温度Ｔobjを求めることを特徴とする温度検出方法。
【数１】
2005055378.tif 000027
ここで、τは被測定物の温度応答に関する時定数である。また、Ｇinは被測定物の周辺温度の時間変化率であり、下記式（Ｂ）で与えられ、また、γは精度を上げるための調整係数で、下記式（Ｃ）で与えられる。
【数２】
2005055378.tif 000028
【数３】
2005055378.tif 000029
ここでτ0は測定環境を含めた温度センサの時定数である。
【請求項２】
請求項１に記載する温度検出方法において、前回測定した被測定物の周辺温度Ｔa0、および、前回算出した被測定物の温度Ｔpreが共に、今回測定した被測定物の周辺温度Ｔa1に対して僅かな温度差しかなかった場合、被測定物の温度Ｔobjを今回測定した周辺温度Ｔa1と同一とし、それ以外の場合は、上記式（Ａ）で表される演算処理を行うことを特徴とする温度検出方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載する温度検出方法において、被測定物が厚みｌの板状物体である場合に、時定数τを下記式（Ｄ）で近似することを特徴とする温度検出方法。
【数４】
2005055378.tif 000030
ここで、ρは被測定物の密度、ｃは被測定物の比熱、ｈは熱伝達係数である。
【請求項４】
請求項１又は２に記載する温度検出方法において、ある温度入力に対する被測定物の温度を適当なサンプリング間隔で測定した試験データを基に求めた、温度センサの時定数τ1と被測定物の時定数τ2を用いて、上記式（Ａ）中のτを下記式（Ｅ）、γを下記式（Ｆ）から求めること、および、この求めた値を上記式（Ａ）の計算に用いることを特徴とした温度検出方法。
【数５】
2005055378.tif 000031
【数６】
2005055378.tif 000032
ここで、Δｔはサンプリング間隔、τ1、τ2はそれぞれ温度センサと被測定物の温度応答に関する時定数である。
【請求項５】
被測定物の周辺温度を測定するための温度センサと、温度を測定した時刻を測るタイマと、今回測定された温度及び時刻の値と記憶していた前回測定された温度及び時刻の値を基にして被測定物体の温度を算出する演算処理器とから構成され、請求項１ないし４のいずれかに記載する温度検出方法を用いて被測定物の温度を算出することを特徴とする温度検出器。
【請求項６】
被測定物の周辺温度Ｔaをサンプリング測定する測定工程と、今回、温度を測定した時の温度Ｔa1及び時刻ｔ1と、前回、温度を測定した時の温度Ｔa0及び時刻ｔ0と、前回の被測定物の温度Ｔpreとを使って、下記式（Ａ１）で表される演算により、現在の被測定物の温度Ｔobjを求める演算工程とを有することを特徴とするプログラム。
【数７】
2005055378.tif 000033
ここで、τは被測定物の温度応答に関する時定数である。また、Ｇinは被測定物の周辺温度の時間変化率であり、下記式（Ｂ１）で与えられ、また、γは精度を上げるための調整係数で、下記式（Ｃ１）で与えられる。
【数８】
2005055378.tif 000034
【数９】
2005055378.tif 000035
ここでτ0は測定環境を含めた温度センサの時定数である。
【請求項７】
請求項６に記載するプログラムにおいて、前回測定した被測定物の周辺温度Ｔa0、および、前回算出した被測定物の温度Ｔpreが共に、今回測定した被測定物の周辺温度Ｔa1に対して僅かな温度差しかなかった場合、被測定物の温度Ｔobjを今回測定した周辺温度Ｔa1と同一とする工程を有し、それ以外の場合は、上記式（Ａ１）で表される演算工程を行うことを特徴とするプログラム。
【請求項８】
請求項６又は７に記載するプログラムにおいて、被測定物が厚みｌの板状物体である場合に、時定数τを下記式（Ｄ１）で近似する工程を有することを特徴とするプログラム。
【数１０】
2005055378.tif 000036
ここで、ρは被測定物の密度、ｃは被測定物の比熱、ｈは熱伝達係数である。
【請求項９】
請求項６又は７に記載するプログラムにおいて、ある温度入力に対する被測定物の温度を適当なサンプリング間隔で測定した試験データを基に求めた、温度センサの時定数τ1と被測定物の時定数τ2を用いて、上記式（Ａ１）中のτを下記式（Ｅ１）、γを下記式（Ｆ１）から求める工程、および、この求めた値を上記式（Ａ１）の計算に用いる工程を有することを特徴としたプログラム。
【数１１】
2005055378.tif 000037
【数１２】
2005055378.tif 000038
ここで、Δｔはサンプリング間隔、τ1、τ2はそれぞれ温度センサと被測定物の温度応答に関する時定数である。
【請求項１０】
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、請求項６ないし９のいずれかに記載するプログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、常時または頻繁に温度監視が必要である一方、サーミスタなどの経済的な温度センサを用いて温度を直接計測することが難しい可動被測定物に対して、その温度を経済的かつ正確に測定することができる実用的な温度検出器、温度検出方法及び温度検出プログラムを提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
可動物体のように温度センサを直接密着させることができない物体の温度を測る最も一般的で単純な方法は、図１２に示すように、被測定物１２１の近傍に配置した温度センサ１２２を使って被測定物近傍の雰囲気温度を温度計１２３で測り、この温度を被測定物１２１の温度とみなす方法である。
【０００３】
温度センサ１２２として、サーミスタ、熱伝対、測温抵抗体などがよく用いられる。あらかじめ恒温槽などの安定した温度条件下で温度センサ１２２と被測定物１２１の温度との対応を校正しておけば、恒温槽内などの静的な環境下において、温度計１２３が示す温度は被測定物１２１の実際の温度と良く一致する。
【０００４】
しかし、一般的な環境である温度が常に変化する動的な環境下においては、被測定物１２１と温度センサ１２２の温度応答特性の違いにより、被測定物の温度１２７と温度センサが示す温度１２８との間に、被測定物１２１と温度センサ１２２の温度応答特性の違いに起因した過渡的な誤差１２９が生じてしまう。この誤差は、特に温度の時間変化が大きい場合に大きく現れる。
【０００５】
この誤差の発生を防ぐための従来の技術として、温度センサ１２２からの温度に演算処理を施して誤差が無いように被測定物１２１の温度を算出する方法が提案されている（下記、特許文献１参照）。
【０００６】
下記特許文献１において提案されている方法で用いられる温度の計算式を式（ＰＴ１）で示す。
【数１】
2005055378.tif 000003
【０００７】
ここで、Δｔは測定のサンプリング間隔を表し、Δｔ＝ｔ1−ｔ0である。また、Ｇobjは被測定物体と周囲の温度差に関する時間的な温度勾配であり、式（ＰＴ２）で定義される。
【数２】
2005055378.tif 000004
【０００８】
さらに、Ｘは適当な係数、ｆはΔｔに関する二次多項式、ＤはＧinに関する二次多項式である。なお、Ｔpreは前回のサンプリング測定時の被測定物の温度であり、Ｇinは近傍の温度の時間変化率である（特許請求の範囲を参照）。
【０００９】
この演算処理では二次多項式の各係数の値を調整することにより、温度センサで取得した温度を被測定物の温度に近づけることができる。
【００１０】
また、式（ＰＴ１）では、Δｔが大きい場合、多項式関数が発散的に大きくなって実際の値からかけ離れてしまう場合がある。そこで、従来の温度算出方法では、これを回避するために、ＧobjとΔｔの積がある閾値以上のときは、式（ＰＴ１）を用いずに、次の式（ＰＴ３）を用いている。
【数３】
2005055378.tif 000005
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−４５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の温度算出方法では、温度センサ（ハードウェア）には手を加えずに、演算処理（ソフトウェア）を用いて、可動物体である被測定物の温度を算出できるので、設定・調整の自由度が高い。また、温度センサも、非接触温度計測機などの特殊で高価な測定機ではなく、サーミスタなどの安価なものを使えるので経済的である。
【００１３】
ところが、従来の算出方法は、式（ＰＴ１）で示したように、二次関数で温度応答を近似している。そのために精度が悪くなるおそれがあった。また、二次関数近似に起因する発散を防ぐために、条件分岐が多く、煩雑となるおそれがあった。さらに、計算精度を上げるための調整用の多項式が多用されており、それらの係数を決定するのに試行錯誤が必要であり、実用性が低くなるおそれもあった。
【００１４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、新しい計算方法を用いて、従来の方法より精度良く、計算も煩雑でなく、かつ、調整用係数の決定も容易な被測定物の温度算出方法及び温度検出プログラムを提供することを目的とする。また、本発明で提案した温度検出方法及びプログラムを用いて、温度変化が頻繁な過渡状況下においても、汎用温度センサを用いて、正確な温度を計測を可能とする温度検出器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】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の温度検出方法（プログラム）では、被測定物の温度を算出する方法において、従来の方法で用いられている計算式に比べて簡単で効果的な計算式を用いたことを特徴とする。
【００１６】
具体的には、二次関数で近似していた従来の計算方法に対して、より物理現象に即した形で熱応答現象を記述することができる指数関数を用いて、計算の精度を上げると共に、指数関数の効果により、計算値が発散しなくなったので、発散に対応した条件分岐を不要とする。さらに、計算式に含まれる、精度を上げるための調整係数も１つとし、この係数も式で決定できるようにしたので、係数の決定のための試行錯誤を不要とする。この結果、従来と比べて精度が高い、実用的な温度検出が可能となる。
【００１７】
上記課題を解決する第１の発明は、被測定物の周辺温度Ｔaをサンプリング測定し、今回、温度を測定した時の温度Ｔa1及び時刻ｔ1と、前回、温度を測定した時の温度Ｔa0及び時刻ｔ0と、前回の被測定物の温度Ｔpreとを使って、下記式（Ａ）で表される演算により、現在の被測定物の温度Ｔobjを求めることを特徴とする温度検出方法である。
【数４】
2005055378.tif 000006
【００１８】
ここで、τは被測定物の温度応答に関する時定数、すなわち、温度のステップ入力を与えた場合に、温度が最終値の約６３％（＝１−１／ｅ）になるまでにかかる時間である。また、Ｇinは被測定物の周辺温度の時間変化率であり、下記式（Ｂ）で与えられ、また、γは精度を上げるための調整係数で、下記式（Ｃ）で与えられる。
【数５】
2005055378.tif 000007
【数６】
2005055378.tif 000008
【００１９】
ここでτ0は、測定環境を含めた温度センサの時定数である。つまり、例えば、温度制御炉中に温度センサを設置した場合、温度制御炉の熱応答特性も含めた時定数となる。
【００２０】
なお、サンプリング測定とは、ある時間間隔Δｔをおいて温度を計測することである。さらに、前回の被測定物の温度Ｔpreには、測定開始直後であって前回温度算出した結果がない場合は、その時の周辺温度などの適当な初期値を与え、それ以外の場合は、前回測定時に上記式（Ａ）を用いて算出された被測定物の温度を与えることとする。
【００２１】
本発明は、可動体などの直接的に温度センサを接触させて温度を測定することが困難な被測定物の温度測定に適用して最適な温度検出方法である。
【００２２】
上記課題を解決する第２の発明は、第１の発明に係る温度検出方法において、前回測定した被測定物の周辺温度Ｔa0、および、前回算出した被測定物の温度Ｔpreが共に、今回測定した被測定物の周辺温度Ｔa1に対して僅かな温度差しかなかった場合、被測定物の温度Ｔobjを今回測定した周辺温度Ｔa1と同一とし、それ以外の場合は、上記式（Ａ）で表される演算処理を行うことを特徴とする温度検出方法である。
【００２３】
「前回測定した被測定物の周辺温度Ｔa0、および、前回算出した被測定物の温度Ｔpreが共に、今回測定した被測定物の周辺温度Ｔa1に対して僅かな温度差しかなかった場合」とは、例えば、当該温度差をサンプリング間隔Δｔで割った値の絶対値が基準値Ｇth以下の場合である。
【００２４】
上記課題を解決する第３の発明は、第１又は第２の発明に係る温度検出方法において、被測定物が厚みｌの板状物体である場合に、時定数τを下記式（Ｄ）で近似することを特徴とする温度検出方法である。
【数７】
2005055378.tif 000009
ここで、ρは被測定物の密度、ｃは被測定物の比熱、ｈは熱伝達係数である。
【００２５】
上記課題を解決する第４の発明は、第１又は第２の発明に係る温度検出方法において、ある温度入力に対する被測定物の温度を適当なサンプリング間隔で測定した試験データを基に求めた、温度センサの時定数τ1と被測定物の時定数τ2を用いて、上記式（Ａ）中のτを下記式（Ｅ）、γを下記式（Ｆ）から求めること、および、この求めた値を上記式（Ａ）の計算に用いることを特徴とした温度検出方法である。
【数８】
2005055378.tif 000010
【数９】
2005055378.tif 000011
ここで、Δｔはサンプリング間隔、τ1、τ2はそれぞれ温度センサと被測定物の温度応答に関する時定数である。
これらの時定数τ（τ1、τ2）は、例えば、次のようにして求めることができる。はじめに、ある温度Ｔ1からＴ2に変化する温度変化を温度センサや被測定物に与えたときの、それぞれの温度の時間経過を測定する。次に、この温度の時間経過を、下記式（Ｇ）で記述された関数で近似したときの、最も誤差の小さい時定数τをそれぞれの時定数とする。
【数１０】
2005055378.tif 000012
【００２６】
上記課題を解決する第５の発明は、被測定物の周辺温度を測定するための温度センサと、温度を測定した時刻を測るタイマと、今回測定された温度及び時刻の値と記憶していた前回測定された温度及び時刻の値を基にして被測定物体の温度を算出する演算処理器とから構成され、第１ないし第４のいずれかの発明に係る温度検出方法を用いて被測定物の温度を算出することを特徴とする温度検出器である。
【００２７】
上記課題を解決する第６の発明は、被測定物の周辺温度Ｔaをサンプリング測定する測定工程と、今回、温度を測定した時の温度Ｔa1及び時刻ｔ1と、前回、温度を測定した時の温度Ｔa0及び時刻ｔ0と、前回の被測定物の温度Ｔpreとを使って、下記式（Ａ１）で表される演算により、現在の被測定物の温度Ｔobjを求める演算工程とを有することを特徴とするプログラムである。
【数１１】
2005055378.tif 000013
ここで、τは被測定物の温度応答に関する時定数である。また、Ｇinは被測定物の周辺温度の時間変化率であり、下記式（Ｂ１）で与えられ、また、γは精度を上げるための調整係数で、下記式（Ｃ１）で与えられる。
【数１２】
2005055378.tif 000014
【数１３】
2005055378.tif 000015
ここでτ0は測定環境を含めた温度センサの時定数である。
【００２８】
上記課題を解決する第７の発明は、第６の発明に係るプログラムにおいて、前回測定した被測定物の周辺温度Ｔa0、および、前回算出した被測定物の温度Ｔpreが共に、今回測定した被測定物の周辺温度Ｔa1に対して僅かな温度差しかなかった場合、被測定物の温度Ｔobjを今回測定した周辺温度Ｔa1と同一とする工程を有し、それ以外の場合は、上記式（Ａ１）で表される演算工程を行うことを特徴とするプログラムである。
【００２９】
上記課題を解決する第８の発明は、第６又は第７の発明に係るプログラムにおいて、被測定物が厚みｌの板状物体である場合に、時定数τを下記式（Ｄ１）で近似する工程を有することを特徴とするプログラムである。
【数１４】
2005055378.tif 000016
ここで、ρは被測定物の密度、ｃは被測定物の比熱、ｈは熱伝達係数である。
【００３０】
上記課題を解決する第９の発明は、第６又は第７の発明に係るプログラムにおいて、ある温度入力に対する被測定物の温度を適当なサンプリング間隔で測定した試験データを基に求めた、温度センサの時定数τ1と被測定物の時定数τ2を用いて、上記式（Ａ１）中のτを下記式（Ｅ１）、γを下記式（Ｆ１）から求める工程、および、この求めた値を上記式（Ａ１）の計算に用いる工程を有することを特徴としたプログラムである。
【数１５】
2005055378.tif 000017
【数１６】
2005055378.tif 000018
ここで、Δｔはサンプリング間隔、τ1、τ2はそれぞれ温度センサと被測定物の温度応答に関する時定数である。
これらの時定数τ（τ1、τ2）は、例えば、次のようにして求めることができる。はじめに、ある温度Ｔ1からＴ2に変化する温度変化を温度センサや被測定物に与えたときの、それぞれの温度の時間経過を測定する。次に、この温度の時間経過を、下記式（Ｇ１）で記述された関数で近似したときの、最も誤差の小さい時定数τをそれぞれの時定数とする。
【数１７】
2005055378.tif 000019
【００３１】
上記課題を解決する第１０の発明は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、第６ないし第９のいずれかの発明に係るプログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明では、特に激しい温度変化において、温度応答特性が異なるために被測定物と周辺温度の温度に差が生じるような状況においても、温度センサから得られる周辺温度に演算処理を加えることにより、被測定物の温度を正確に測定することができる。
【００３３】
さらに、本発明では、算出式に指数関数を用いたので、温度の測定時間間隔や、周辺温度変化の大小によらずに、算出値が発散することなく得られる。また、周辺温度の変化率、および、被測定物と周辺温度との差から、計算処理により被測定物の温度を求めるか、周辺温度を被測定物の温度とするかを判断するので、不必要な計算を抑えることができる。
【００３４】
また、被測定物が薄い板状の物体に限り、計算式に含まれる被測定物の温度応答に関する時定数を理論式から決定することができるので、実験的に時定数を求める必要がなくなる。
【００３５】
加えて、計算結果をより現実の結果に一致させるための調整用係数が一つなので、いろいろな被測定物や温度センサとの組み合せの際に、両者の温度が一致するように係数を最適化する作業が容易になる。しかも、調整係数の決定式があるので、温度センサと被測定物の時定数から誰でも容易に適当な調整係数を求めることができる。
【００３６】
また、温度検出器に用いる温度センサに対して、温度応答特性を一致させるなどの特別な工夫を施す必要がないため、サーミスタなどの安価な汎用温度センサを用いることができ、経済的な温度検出器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に、本発明の実施形態を図を用いて詳細に説明する。
【００３８】
＜実施形態１＞
第１及び第６の発明に係る実施形態を、図１を用いて説明する。本実施形態において被測定物の温度Ｔobjを算出する温度検出方法及びプログラムは、下記式（１）（上記式（Ａ），（Ａ１）と同一）を用いて被測定物の温度を計算することを特徴とする。
【数１８】
2005055378.tif 000020
【００３９】
ここで、ｔ1は現在の温度を計測する時刻、ｔ0は前回の温度を計測した時刻、Ｔa1は現在の被測定物の周辺温度、Ｔa0は前回計測した被測定物の周辺温度、Ｔpreは前回算出した被測定物の温度である。また、τは被測定物の時間応答に対する時定数、γは調整用係数である。Ｇinは周辺温度の時間的な変化率であり、下記式（２）で表される。
【数１９】
2005055378.tif 000021
【００４０】
さらに、前回算出した被測定物の温度Ｔpreには、測定開始直後であって前回温度算出した結果がない場合は、その時の周辺温度などの適当な初期値を与え、それ以外の場合は、前回測定時に上記式（１）を用いて算出された被測定物の温度を与えることとする。
【００４１】
図１は上記式（１）の導出を示した図である。時間的に連続な温度変化も、微小な時間に分割することで、分割された区間内で時間に比例して変化する直線的な温度変化の集合として考えることができる。
【００４２】
したがって、例えば、時刻ｔk+5〜ｔk+6の、ある一つの区間に注目すれば、被測定物の温度の初期値をＴpreと置いて、温度のランプ応答（時間に比例して変化する入力の応答）を求めれば、被測定物の温度が分かる。
【００４３】
一般的に物体の温度応答に関する伝達方程式Ｈ（ｓ）は下記式（３）で与えられる。
【数２０】
2005055378.tif 000022
【００４４】
上記式（３）のランプ応答を求めれば、上記式（１）が得られる。ただし、ランプ応答として求められた式にはγは含まれていない（もしくはγ＝１であると考えてもよい）。γは、上記式（３）のランプ応答として求めた式を、より現実に近づけられるようにするために、本実施形態で追加した調整用の係数である。
【００４５】
上記式（１）で求められた、ある区間の被測定物の温度Ｔobjを、次の区間の被測定物の初期温度Ｔpreに代入することで、サンプリング時間ごとの擬似連続的な被測定物の温度を、温度センサにより得られた被測定物の周辺温度から計算できるようになる。
【００４６】
図２にステップ応答に対する、本実施形態の応答結果、すなわち上記式（１）を用いた計算結果を、理論解と共に示す。同図に示すように、本実施形態の計算方法は、ステップ応答のような急激に変化する入力に対しても理論解と同じ結果となることから、計算精度が高いことがわかる。
【００４７】
＜実施形態２＞
第２及び第７の発明に係る実施形態を、図３を用いて説明する。本実施形態では、上記第１及び第６の発明に係る実施形態に加えて、被測定物の周辺温度の変化が僅かで、かつ、周辺温度と被測定物の温度との差も僅かな場合、被測定物の温度を周辺温度と同一と見なす処理を施す。
【００４８】
例えば、下記式（４）が成立するとき、すなわち、「被測定物の周辺温度」及び「周辺温度と被測定物の温度との差」の時間的な温度変化率値が、共に、予め設定した傾きの基準値Ｇthより低いとき、被測定物の温度を周辺温度と同一と見なす。
【数２１】
2005055378.tif 000023
【００４９】
この処理を加えることで、被測定物の温度が周辺温度と同一になることが明らかな、極僅かでゆっくりとした温度変化に対して、わざわざ上記式（１）を用いて被測定物の温度を計算することがなくなり、不必要な演算を避けることで演算処理器の負荷、および、温度算出処理の演算処理器に対する時間的な占有率を下げることができる。
【００５０】
＜実施形態３＞
第３及び第８の発明に係る実施形態を、図４を用いて説明する。本実施形態では、前提として図４に示すように、被測定物が板（丸い、四角いは問わない）のような平面形状をしており、かつ、厚みｌが数ｍｍ以下（ミリオーダーの厚さ）と薄いこと、および、構成素材が単一、もしくは、薄膜を堆積した基板のような、ある一つの素材の全体積に占める割合が９０％以上と圧倒的に大きな場合を想定している。
【００５１】
このような場合、被測定物の温度分布は時間的に一様と考えられる。そこで、本実施形態においては、上記式（１）中の時定数を、単一素材、均一温度分布の板材料と仮定した場合の時定数式である下記式（５）で与えることを特徴とする。
【数２２】
2005055378.tif 000024
【００５２】
ここで、ρは被測定物中の支配的材料の密度、ｃは被測定物中の支配的材料の比熱、ｈは熱伝達係数である。本実施形態では、ρ、ｃ、ｈが既知ならば、時定数を上記式（５）で近似して理論的に決定することができるため、わざわざ時定数を計測する手間を省くことができる。
【００５３】
＜実施形態４＞
第４及び第９の発明に係る実施形態は、最適な調整係数γを用いる温度算出方法及びプログラムに関するものでる。本実施形態では、上記式（１）中の調整係数γを如何に決定するかという点に特徴を有する。すなわち、本実施形態は、以下に述べる手順により最適な調整係数γを決定し、当該調整係数γを用いて、第１及び第２、第６及び第７の発明を実施することを特徴とする。以下、図５〜７を用いて説明する。
【００５４】
（１）図５に示すように、温度制御炉５１の中に被測定物５２と温度センサ５３を設置して、炉内温度をＴ0℃にしたまま定常状態にする。このとき、被測定物５２と温度センサ５３の配置は、実際に第１及び第２の発明を利用して、被測定物５２の温度を温度センサ５３で監視する時と同じ配置とする。また、被測定物５２の温度を測るための、放射温度計などの非接触温度計５４も設置する。測定した各温度を、タイマ５５が示す測定時刻と共に、記憶できるように記憶手段を有するデータ処理機５６も設けておく。
【００５５】
（２）時刻ｔ＝ｔ0において、温度制御炉５１の温度をΔＴ℃上げるように制御する。当然、温度制御炉５１には大きな熱容量があるので、瞬時にはＴ0＋ΔＴ℃にならずに、多少の遅れが生じるが、この遅れはγの決定に影響しない。
【００５６】
（３）温度制御の開始と同時に、時刻ｔ＝ｔ0を起点として、被測定物５２の周辺温度と被測定物５２の温度とを数秒以下のサンプリング間隔Δｔで測定する。サンプリング間隔は等間隔である必要はなく、図１のようにサンプリング間隔内で温度変化を時間に関する一次関数で近似できる間隔であればよい。
【００５７】
周辺温度（＝炉内の温度）は温度センサ５３で測定する。被測定物５２の温度は、被測定物５２を静止させた状態で非接触温度計５４などを用いて測定する。例えば、放射温度計などを用いてもよいし、被測定物５２が光フィルタのような透明物体であれば、その透過波長を光スペクトルアナライザによって測定し、透過波長の変化から被測定物の温度を求めることもできる。
【００５８】
なお、時定数を求めるための試験データの測定は、この１回のみなので、この計測のために高価な非接触温度計を用いても、安価な汎用温度センサを用いて被測定可動物体の温度を精度良く監視するという本発明の意義は失われない。
【００５９】
（４）温度制御炉５１の温度がＴ0＋ΔＴ℃で定常状態になったら測定を止める。測定結果の一例を図６に示す。この例は、被測定物５２を光フィルタとし、周辺温度をＴ0＝２５℃からＴ0＋ΔＴ＝４０℃まで変えた場合の、周辺温度と被測定物の温度を４〜５秒のサンプリング間隔で測定した結果である。
【００６０】
（５）測定結果の温度を温度変化量ΔＴ℃（図６の例では１５℃）で規格化する。この規格化した結果を図７に示す。ここで規格化するのは、ΔＴが異なる場合でも、統一的な手順でγを求められるようにするためである。ただし、時定数さえ分かればγは求められるので、規格化せずにγを求めても差し支えない。
【００６１】
（６）規格化した結果を元に、温度センサが示した周辺温度と被測定物の温度から、それぞれの時定数τ1とτ2を求める。具体的には、図７に示すように、規格化された温度が0.632（＝1-exp(-1)）に達するまでにかかった時間を時定数とする（図７参照）。
【００６２】
（７）時定数τ1およびτ2、および、サンプリング時間Δｔから下記式（６）、（７）を用いて、上記式（１）中のτとγを求める。
【数２３】
2005055378.tif 000025
【数２４】
2005055378.tif 000026
【００６３】
図８に、上述の方法を用いて求めたτとγを上記式（１）に代入して被測定物の温度を算出した、本実施形態に関する温度算出方法（プログラム）の結果を、実測した被測定物の温度と共に示す。また、図９に、比較のためγ＝１とした計算結果も示した。これらの図から、上述の手順でγを決定したことにより、精度良く周辺温度から被測定物の温度が算出できていることが分かる。
【００６４】
本実施形態では、γの導出の手順が上述のように定まっているので、従来のように試行錯誤して係数を決定することもない。このことは、係数の決定を誰にでも行えることを意味しており、試行錯誤を伴う従来の温度検出方法と比べて、本実施形態は、より実用的な温度算出方法（プログラム）であると言える。
【００６５】
＜実施形態５＞
図１０は、第５ないし第１０の発明に係る実施形態を説明する図であり、コンピュータを用いて被測定物の温度を算出する場合のアルゴリズムの流れ図である。
【００６６】
同図に示すアルゴリズムは、温度センサによって計測される現在の周辺温度Ｔnowとタイマを使って計測する現在の時刻ｔnow、それにメモリに蓄えられた、前回計測した周辺温度Ｔbef、前回計測した時の時刻ｔbef、前回算出された被測定物の温度Ｔpre、事前に測定した温度センサと被測定物の時定数τ1，τ2を使って、現在の被測定物温度Ｔobjを算出する。
【００６７】
最初に初期化を行い、後の計算に必要な各変数に初期値を代入する。すなわち、Ｔnowに温度計から取得した温度を代入し、ｔnowにタイマから取得した時刻を代入し、ＴobjにＴnow（現在の温度）を初期値として代入し、τ1，τ2に事前に測定した値を代入する。
【００６８】
温度計算は時々刻々行う必要があるため、ループ構造になっている。割り込みなどが起こらなければ、適当な時間間隔Δｔで温度計算を繰り返す。ループの開始時には、まず初めにステップ１００において、Ｔnow、Ｔobj及びｔnowの値をそれぞれ前回の測定結果を記憶する変数Ｔbef、Ｔpre及びｔbefに代入する。
【００６９】
次に、ステップ１０１において、現在（今回）の温度と時刻を温度計とタイマにより測り、これを現在用の変数Ｔnowとｔnowに代入する。
【００７０】
ステップ１０２においては、これらの変数を使って、温度計測の時間間隔Δｔ、周辺温度の時間変化率Ｇin、周辺温度と被測定物との温度差を時間間隔Δｔで割った値Ｇobjを求める。
【００７１】
ステップ１０３においては、基準となる傾きＧthを判定基準にして条件分岐を行う。ここでは、Ｇin、Ｇobjの絶対値が共にＧth以下であれば、周辺温度の変化が僅かで、かつ、被測定物の温度応答が追従できるほどゆっくりとした温度変化であるとして、ステップ１０４において、現在の温度Ｔnowを物体の温度Ｔobjに代入する。それ以外の場合は、ステップ１０５において、始めに調整用係数γを算出し、その結果を用いて被測定物の温度Ｔobjを算出する。
【００７２】
このステップ１０４もしくはステップ１０５において算出された被測定物の温度Ｔobjが、算出目的の被測定物の温度である。被測定物の温度算出後は、ステップ１０６において、適当な観測時間間隔をあけた後、再度ステップ１００へ戻る。以後、ステップ１００からステップ１０６にわたる処理を、割り込みなどが起こらない限り繰り返す。
【００７３】
＜実施形態６＞
第５の発明に係る実施形態を、図１１を用いて説明する。同図は、本実施形態に係る温度検出器の構成を示した図であり、温度検出器は、温度を感知する温度センサ１１２と、温度センサ１１２からの電気信号を温度値に変換する温度計１１３と、温度を計測した時刻を計るタイマ１１７と、および取得したデータを基に被測定物１１１の温度を算出する演算処理器１１８とからなる。
【００７４】
本実施形態に係る温度検出器は、温度センサ１１２から得られる、サンプリング測定された被測定物１１１の周辺温度と、タイマ１１７で測定された測定時刻とを、演算処理器１１８に送り、これらの値を基に、演算処理器１１８が、第１ないし第４の発明に係る演算処理に従って、被測定物１１１の温度を算出することを特徴とする。
【００７５】
本実施形態の効果としては、温度センサ１１２の温度応答特性を被測定物１１１の応答特性に一致させる必要がなくなることや、演算処理器１１８の処理方法（ソフトウェア）に含まれる時定数パラメータを調整することで、温度検出器の温度応答特性を被測定物１１１の温度応答特性に容易に合わせることができるという点が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施形態１を説明する図であり、計算式を導出する際に用いた、連続的な温度変化を微小な時間のランプ温度入力の連続と見なす概念を説明した図である。
【図２】実施形態１を説明する図であり、ステップ応答に対する、本発明の計算結果を理論解と共に示した図である。
【図３】実施形態２を説明する図であり、周囲温度の変化と周辺温度と被測定物の温度差が決められた範囲内にある場合に、現在の周辺温度を被測定物の温度と見なす条件を説明した図である。
【図４】実施形態３を説明する図であり、時定数を式から導出することができる被測定物の条件を説明した図である。
【図５】実施形態４を説明する図であり、図６，７と共に、被測定物の温度を計算する式の中に含まれる、計算結果を現実に合わせるための調整係数を決定する手順を説明した図である。本図は、調整係数を決定するために行う試験の装置構成を示した図である。
【図６】本図は、試験で得られた周辺温度と被測定物温度の時間経過を説明した図である。
【図７】本図は、図６の温度を最大温度変化で規格化したグラフ、および、このグラフから図解的に求められる、周辺温度と被測定物温度の時定数を説明した図である。
【図８】実施形態４を説明する図であり、手順を踏んで得られた調整係数の効果を、調整係数を考慮していない場合と比較して示した図である。
【図９】γ＝１とした計算結果を示す比較図である。
【図１０】実施形態５を説明する図であり、コンピュータなどの演算処理器を用いて被測定物の温度を算出するアルゴリズムを説明した図である。
【図１１】実施形態６を説明する図であり、温度検出器の構成を示す。
【図１２】直接温度センサを密着できない被測定物の温度を検出する従来の温度検出器と、従来の温度検出器の問題を説明した図である。
【符号の説明】
【００７７】
５１  温度制御炉
５２，１１１，１２１  被測定物
５３，１１２，１２２  温度センサ
５４  非接触温度計
５５，１１７  タイマ
５６  データ処理機
１１３，１２３  温度計
１１８  演算処理器
１２７  被測定物の温度と時間との関係を示すグラフ
１２８  温度センサが示す温度と時間との関係を示すグラフ
１２９  温度誤差と時間との関係を示すグラフ
【図１】
2005055378.tif 000040
【図２】
2005055378.tif 000041
【図３】
2005055378.tif 000042
【図４】
2005055378.tif 000043
【図５】
2005055378.tif 000044
【図６】
2005055378.tif 000045
【図７】
2005055378.tif 000046
【図８】
2005055378.tif 000047
【図９】
2005055378.tif 000048
【図１０】
2005055378.tif 000049
【図１１】
2005055378.tif 000050
【図１２】
2005055378.tif 000051