JP5383449B2 - 蛍光式温度センサ及び温度の測定方法 - Google Patents

Description

本発明は測定技術に係り、蛍光式温度センサ及び温度の測定方法に関する。

蛍光物質の蛍光寿命が温度によって変化する性質を利用した、蛍光式温度センサが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。蛍光式温度センサは、過酷な環境下で温度を測定可能であるという、長所を有する。

特開平９−１７８５７５号公報

しかし、蛍光式温度センサは、原理的には上述した長所を有するものの、経年変化により個々の部材が劣化し、正常に温度測定が行えなくなる場合もある。また、従来の蛍光式温度センサでは、温度測定が正常に行われたか否か判定することが困難であるという問題がある。そこで、本発明は、正常に温度が測定されているか判定可能な蛍光式温度センサ及び温度の測定方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の態様は、発光体と、発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、発光体から励起光を照射される蛍光体と、蛍光体の蛍光強度を測定する蛍光測定器と、発光体を消灯後の蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、蛍光強度の測定値及び蛍光強度の所定の閾値を比較する蛍光強度比較部と、発光体の雰囲気温度の測定値及び発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較する発光体温度比較部と、を備える蛍光式温度センサであることを要旨とする。

本発明の他の態様は、発光体の雰囲気温度を測定することと、発光体から励起光を放射し、蛍光体を励起することと、蛍光体の蛍光強度を測定することと、発光体を消灯後の蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体の雰囲気温度を算出することと、蛍光強度の測定値及び蛍光強度の所定の閾値を比較することと、発光体の雰囲気温度の測定値及び発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較することと、を含む温度の測定方法であることを要旨とする。

本発明によれば、正常に温度が測定されているか判定可能な蛍光式温度センサ及び温度の測定方法を提供可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発光体の模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る蛍光強度の時間変化の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る発光体の雰囲気温度と、発光体から光を照射されたルビーからなる蛍光体の蛍光強度と、の関係の例を示す第１のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る発光体の雰囲気温度と、発光体から光を照射されたルビーからなる蛍光体の蛍光強度と、の関係の例を示す第２のグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る励起光を消灯後の、蛍光体の蛍光強度の雰囲気温度に依存する減衰特性の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る蛍光体の雰囲気温度と、蛍光寿命と、の関係の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る発光体の雰囲気温度と、蛍光強度と、の関係に基づく判定結果の例を示す表である。 本発明の第１の実施の形態に係る温度の測定方法のフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態の変形例に係る発光体の模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る蛍光式温度センサの模式図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１に示すように、発光体２と、発光体２の雰囲気温度を測定する温度測定器３と、発光体２から励起光を照射される蛍光体１と、蛍光体１の蛍光強度を測定する蛍光測定器４と、発光体を消灯後の蛍光強度の減衰特性に基づき、蛍光体１の雰囲気温度を算出する温度算出部３０１と、を備える。蛍光式温度センサは、さらに、蛍光強度の測定値及び蛍光強度の所定の閾値を比較する蛍光強度比較部３０２と、発光体２の雰囲気温度の測定値及び発光体２の雰囲気温度の所定の閾値を比較する発光体温度比較部３０３と、を備える。

蛍光体１は、蛍光物質、又は遷移金属がドープされた蛍光物質からなる。遷移金属がドープされた蛍光物質としては、ルビー等のＣｒ³⁺系材料、Ｍｎ²⁺系材料、Ｍｎ⁴⁺系材料、及びＦｅ²⁺系材料が使用可能である。あるいは、蛍光体１は、ユウロピウム（Ｅｕ）がドープされたアルミン酸ストロンチウム（ＳｒＡｌ₂Ｏ₄系）からなる。蛍光体１は、熱伝導性の保護容器１６に格納されていてもよい。

発光体２は、図２に示すように、例えば円筒状のパッケージ２１と、パッケージ２１の開口を覆う光学窓２２と、パッケージ２１の内部に配置された発光素子２３と、を備える。パッケージ２１には、メタルＣＡＮパッケージ及び樹脂成型パッケージ等が使用可能である。光学窓２２には、石英ガラス等からなる透明板及びレンズ等が使用可能である。発光素子２３には、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）及び半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子が使用可能である。より具体的には、発光素子２３には、ＡｌＧａＩｎＰをチップ材料とする四元素系発光素子、及びＩｎＧａＮをチップ材料とする三元素系発光素子が使用可能である。例えば、発光素子２３には、図１に示す通電制御部５０１が接続される。通電制御部５０１は、発光素子２３を点滅するように通電（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御し、発光素子２３から蛍光体１の励起光を断続的に放射させる。

発光体２に対向して、ダイクロイックミラー１１が配置されている。ダイクロイックミラー１１は、励起光を反射して、励起光の進行方向を直角に折り曲げる。ダイクロイックミラー１１で反射された励起光は、レンズ１２及び光導波路１５を経て、蛍光体１に到達する。なお、光導波路１５には、光ファイバ等が使用可能である。

発光体２から励起光を照射された蛍光体１は、蛍光を発する。図３に示すように、蛍光強度は、発光体２の発光強度に依存して、時間経過とともに一定の値まで増加する。また、発光体２を消灯すると、蛍光強度は時間経過とともに減衰する。励起光が消光した瞬間と比較して蛍光強度が1／eに低下するまでに要する時間は、蛍光体１の蛍光寿命τとして定義される。なお、ｅは自然対数である。
なお、図１に示す蛍光測定器４等には、応答遅れ（励起光等の入力光が無くなっても、すぐには出力が無くならない現象）が生じ得る。したがって、励起光を発する発光体２を消灯した直後から、予め測定した（センサ全体の）応答遅れの時間よりも長い時間が経過した後に測定された蛍光強度と比較して1／eの蛍光強度に低下するまでに要する時間を、蛍光体１の蛍光寿命τとして定義してもよい。

ここで、図１に示す発光体２の雰囲気温度が上昇すると発光体２の発光素子２３の放熱効率が低下し、発光強度が低下する傾向にある。そのため、発光体２の雰囲気温度が上昇すると、蛍光体１の蛍光強度も低下する傾向にある。例えば、発光体２の発光素子２３がＡｌＧａＩｎＰをチップ材料とする四元素系発光素子からなる場合、図４に示すように、発光体２の雰囲気温度が上昇するにつれて、励起光が消光した直後の蛍光体１の蛍光強度が低下する。また、発光体２の発光素子２３がＩｎＧａＮをチップ材料とする三元素系発光素子からなる場合も、図５に示すように、発光体２の雰囲気温度が上昇するにつれて、励起光が消光した直後の蛍光体１の蛍光強度が低下する。

図１に示す蛍光体１が発した蛍光は、光導波路１５及びレンズ１２を経て、ダイクロイックミラー１１に到達する。さらに、蛍光は、ダイクロイックミラー１１を透過して、蛍光測定器４に到達する。蛍光測定器４は、例えば、フォトダイオード等の受光素子を含む。発光体２、ダイクロイックミラー１１、レンズ１２、及び蛍光測定器４は、例えば筺体１０の内部に配置されている。また、筺体１０と光導波路１５は、例えば光導波路１５を固定するコネクタ１４及びコネクタ１４を保持するアダプタ１３を介して固定されている。

温度測定器３は、例えば筺体１０上に配置されている。温度測定器３には、例えば、サーミスタ及び白金温度センサ等が使用可能である。温度測定器３が測定する発光体２の雰囲気温度とは、例えば、発光体２に接する気体の温度である。温度測定器３は、例えば、発光体２の近傍に配置されるが、発光体２に接する気体の温度と等価な温度が測れる範囲内において、発光体２の配置は任意である。発光体２は発光中に発熱するため、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００が、発光体２の非発光タイミングを判断して、温度測定器３から、温度データを取り込む。

蛍光測定器４及び温度測定器３には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００が接続されている。温度算出部３０１、蛍光強度比較部３０２、及び発光体温度比較部３０３は、ＣＰＵ３００に含まれている。温度算出部３０１は、蛍光測定器４が測定した蛍光体１の蛍光強度の時間変化を観測し、蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性に基づいて、蛍光体１の雰囲気温度を算出する。なお、蛍光体１の雰囲気温度とは、例えば、蛍光体１又は蛍光体１を覆う保護容器１６に接する気体の温度である。

図６は、複数の温度（蛍光体１の雰囲気温度）条件下における、励起光消光後の蛍光体１の蛍光強度の例を示している。ここで、第１の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度は最も低く、第２乃至第５の温度条件下で、蛍光体１の雰囲気温度は順次高くなる。図６に示すように、蛍光体１の蛍光寿命τは、蛍光体１の雰囲気温度が上昇するとともに、短くなる傾向にある。したがって、図７に示すように、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の関係を予め取得しておけば、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性を測定することにより、図１に示す蛍光体１の雰囲気温度を算出することが可能となる。

蛍光強度比較部３０２は、励起光の影響を受けないよう、図３に示す発光体１が消灯した直後の蛍光体１の蛍光強度の測定値を、蛍光測定器４から受信する。なお、図１に示す蛍光測定器４の応答遅れを勘案して、励起光を消光してから所定時間後に、蛍光強度比較部３０２は、蛍光測定器４から蛍光強度の測定値を受信してもよい。例えば、励起光を発する発光体２を消灯した直後から、予め測定した（センサ全体の）応答遅れの時間よりも長い時間が経過した後、蛍光体１の蛍光強度の測定値を、蛍光強度比較部３０２は、蛍光測定器４から受信してもよい。
蛍光体１の蛍光寿命τは、蛍光体１の雰囲気温度の測定範囲の上限において、最も短くなる。よって、例えば、発光体２を消灯後、雰囲気温度の予測される測定範囲の上限における蛍光寿命τよりも短い時間であって、ノイズ等の影響を受けず、判定の正確性を担保する蛍光強度が得られる範囲内の時間に測定された蛍光体１の蛍光強度を、蛍光強度比較部３０２は蛍光測定器４から受信してもよい。
図１に示す蛍光強度比較部３０２は、受信した蛍光強度の測定値と、蛍光強度の所定の閾値と、を比較する。さらに蛍光強度比較部３０２は、受信した蛍光強度の測定値が所定の閾値以上であるか、あるいは、受信した蛍光強度の測定値が所定の閾値より小さいか、判定する。

ここで、蛍光強度が低くなると、例えば蛍光測定器４及びＣＰＵ３００に含まれる回路のノイズに対する、測定された蛍光強度の電気信号の比（Ｓ／Ｎ比）が悪化し、蛍光体１の雰囲気温度を正確に測定することが困難になる場合がある。かかる観点から、蛍光強度の所定の閾値には、例えば、充分なＳ／Ｎ比を確保できる蛍光強度の下限値が設定される。ただし、温度測定に求められる正確性は、測定対象によって異なる。そのため、正確な温度測定に必要なＳ／Ｎ比も、測定対象によって異なる。したがって、蛍光強度の所定の閾値は、測定対象によって任意に定められ得る。

発光体温度比較部３０３は、発光体２の雰囲気温度の測定値を、温度測定器３から受信する。また、発光体温度比較部３０３は、受信した発光体２の雰囲気温度の測定値と、発光体２の雰囲気温度の所定の閾値と、を比較する。さらに発光体温度比較部３０３は、受信した発光体２の雰囲気温度の測定値が所定の閾値より大きいか、あるいは、受信した発光体２の雰囲気温度の測定値が所定の閾値以下か、判定する。

上述したように、発光体２の雰囲気温度が上昇すると、発光体２の発光強度が低下し、励起光を照射された蛍光体１の蛍光強度も低下する傾向にある。また、蛍光体１の蛍光強度が低下すると、蛍光体１の雰囲気温度の正確な測定が困難になる場合がある。かかる観点から、発光体２の雰囲気温度の所定の閾値には、例えば、蛍光測定器４及びＣＰＵ３００に含まれる回路において充分なＳ／Ｎ比を確保できる蛍光強度を与えることを妨げない雰囲気温度の上限値が設定される。なお、発光体２の雰囲気温度の所定の閾値は、測定対象によって任意に定められ得るのは、蛍光強度の所定の閾値と同様である。

ＣＰＵ３００には、関係記憶部４０１、閾値記憶部４０２、及び比較結果記憶部４０３を含むデータ記憶装置４００が接続されている。関係記憶部４０１は、図７に示すような、蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の予め取得された関係を保存する。図1に示す関係記憶部４０１に保存された蛍光体１の蛍光寿命τ等の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の関係は、温度算出部３０１によって読み出され、蛍光体１の雰囲気温度の測定値を算出する際に利用される。

閾値記憶部４０２は、蛍光強度の所定の閾値、及び発光体２の雰囲気温度の所定の閾値を保存する。閾値記憶部４０２に保存された蛍光強度の所定の閾値は、蛍光強度比較部３０２によって読み出され、蛍光体１の蛍光強度の測定値と比較される際に利用される。また、閾値記憶部４０２に保存された発光体２の雰囲気温度の所定の閾値は、発光体温度比較部３０３によって読み出され、発光体２の雰囲気温度の測定値と比較される際に利用される。

比較結果記憶部４０３は、蛍光強度比較部３０２による、蛍光強度の測定値と、所定の閾値と、の比較結果を保存する。また比較結果記憶部４０３は、発光体温度比較部３０３による、発光体２の雰囲気温度の測定値と、所定の閾値と、の比較結果を保存する。

ＣＰＵ３００には、さらに入力装置３２１、出力装置３２２、プログラム記憶装置３２３、及び一時記憶装置３２４が接続される。入力装置３２１としては、スイッチ及びキーボード等が使用可能である。関係記憶部４０１に保存される蛍光体１の減衰特し得及び蛍光体１の雰囲気温度の関係と、閾値記憶部４０２に保存される蛍光強度の所定の閾値及び発光体２の雰囲気温度の所定の閾値とは、例えば、入力装置３２１を用いて入力される。

出力装置３２２としては、光インジケータ、デジタルインジケータ、及び液晶表示装置等が使用可能である。出力装置は、スピーカ等の音響機器を含んでいてもよい。出力装置３２２は、温度算出部３０１の算出結果に基づき、蛍光体１の雰囲気温度を表示する。また、出力装置３２２は、蛍光強度比較部３０２の比較結果に基づき、蛍光強度の測定値が所定の閾値以上であるか、あるいは、蛍光強度の測定値が所定の閾値より小さいかを表示する。さらに出力装置３２２は、発光体温度比較部３０３の比較結果に基づき、発光体２の雰囲気温度の測定値が所定の閾値より大きいか、あるいは、発光体２の雰囲気温度の測定値が所定の閾値以下かを表示する。

プログラム記憶装置３２３は、ＣＰＵ３００に接続された装置間のデータ送受信等をＣＰＵ３００に実行させるためのプログラムを保存している。一時記憶装置３２４は、ＣＰＵ３００の演算過程でのデータを一時的に保存する。

以上示した第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサの管理者は、出力装置３２２の出力により、蛍光体１の雰囲気温度が正常に測定されているかを知ることが可能となる。例えば、図８に示すように、発光体１の雰囲気温度の測定値が所定の閾値以下であり、蛍光強度の測定値が所定の閾値以上であることが、出力装置３２２によって表示された場合、管理者は、図１に示す蛍光体１の雰囲気温度が正常に測定されていると判定することが可能である。

また、図８に示すように、発光体１の雰囲気温度の測定値が所定の閾値より大きいが、蛍光強度の測定値は所定の閾値以上であることが、出力装置３２２によって表示された場合、管理者は、図１に示す発光体１の雰囲気温度が高いものの、充分なＳ／Ｎ比を確保できる蛍光強度が得られており、蛍光体１の雰囲気温度が正常に測定されていると判定することが可能である。

さらに、図８に示すように、発光体１の雰囲気温度の測定値が所定の閾値以下であるにもかかわらず、蛍光強度の測定値が所定の閾値より小さい場合、管理者は、図１に示す発光体１、蛍光体１、及び光導波路１５等、蛍光式温度センサの構成要素のいずれかが劣化又は故障したと判定することが可能である。

またさらに、図８に示すように、発光体１の雰囲気温度の測定値が所定の閾値より大であり、蛍光強度の測定値が所定の閾値より小さい場合、管理者は、例えば図１に示す発光体１の雰囲気温度を下げれば、蛍光体１の雰囲気温度を正常に測定しうると判定することが可能である。発光体１の雰囲気温度を所定の閾値以下に下げた後、蛍光強度が所定の閾値以上となれば、蛍光体１の雰囲気温度を正常に測定可能である。しかし、発光体１の雰囲気温度を所定の閾値以下に下げた後も、蛍光強度が所定の閾値より小であれば、蛍光式温度センサの構成要素のいずれかが劣化又は故障している可能性がある。

次に図９に示すフローチャートを用いて第１の実施の形態に係る温度の測定方法について説明する。
（ａ）ステップＳ１０１で、図１に示す温度測定器３は発光体２の雰囲気温度を測定し、ＣＰＵ３００に伝送する。ＣＰＵ３００の発光体温度比較部３０３が、発光体２の雰囲気温度の測定値を受信する。ステップＳ１０２で、発光体２は励起光を放射し、蛍光体１は蛍光を発する。蛍光測定器４は、蛍光強度を測定し、ＣＰＵ３００に伝送する。ＣＰＵ３００の温度算出部３０１及び蛍光強度比較部３０２が、蛍光の測定値を受信する。

（ｂ）ステップＳ１０３で、温度算出部３０１は、関係記憶部４０１から、蛍光寿命τ等の蛍光の減衰特性と、蛍光体１の雰囲気温度と、の予め取得された関係を読み出す。また、温度算出部３０１は、蛍光強度の測定値の時間変化に基づいて、蛍光寿命τ等の減衰特性を算出する。さらに温度算出部３０１は、算出された蛍光寿命τ等の減衰特性と、関係記憶部４０１から読み出した関係と、に基づいて、蛍光体１の雰囲気温度を算出する。その後、温度算出部３０１は、算出した蛍光体１の雰囲気温度を出力装置３２２に出力する。

（ｃ）ステップＳ１０４で、蛍光強度比較部３０２は、閾値記憶部４０２から、蛍光強度の所定の閾値を読み出す。次に、蛍光強度比較部３０２は、蛍光強度の測定値と、蛍光強度の所定の閾値と、を比較し、蛍光強度の測定値が、所定の閾値以上であるか、もしくは所定の閾値よりも小さいかを判定する。その後、蛍光強度比較部３０２は、蛍光強度の測定値と、所定の閾値と、の比較結果を、出力装置３２２に出力し、かつ、比較結果記憶部４０３に保存する。

（ｄ）ステップＳ１０５及びステップＳ１０６の両方で、発光体温度比較部３０３は、閾値記憶部４０２から、発光体２の雰囲気温度の所定の閾値を読み出す。次に、発光体温度比較部３０３は、発光体２の雰囲気温度の測定値と、発光体２の雰囲気温度の所定の閾値と、を比較し、発光体２の雰囲気温度の測定値が、所定の閾値より大きいか、もしくは所定の閾値以下であるかを判定する。その後、発光体温度比較部３０３は、発光体２の雰囲気温度の測定値と、所定の閾値と、の比較結果を、出力装置３２２に出力し、かつ、比較結果記憶部４０３に保存する。

（ｅ）蛍光強度の測定値が所定の閾値以上であり、発光体２の雰囲気温度の測定値が所定の閾値以下と出力装置３２２に表示された場合、ステップＳ２０１で管理者は、蛍光体１の雰囲気温度が正常に測定されていると判定し、ステップＳ２０２で蛍光式温度センサによる温度測定を継続する。また、蛍光強度の測定値が所定の閾値以上であり、発光体２の雰囲気温度の測定値が所定の閾値より大きいと出力装置３２２に表示された場合も、ステップＳ３０１で管理者は、蛍光体１の雰囲気温度が正常に測定されていると判定し、ステップＳ３０２で蛍光式温度センサによる温度測定を継続する。

（ｆ）蛍光強度の測定値が所定の閾値より小さく、発光体２の雰囲気温度の測定値が所定の閾値以下であると出力装置３２２に表示された場合、ステップＳ４０１で管理者は、蛍光式温度センサの構成要素のいずれかが劣化又は故障したと判定し、ステップＳ４０２で温度計測を中止し、例えば蛍光式温度センサの構成要素の検査をする。また、蛍光強度の測定値が所定の閾値より小さく、発光体２の雰囲気温度の測定値が所定の閾値より大きいと出力装置３２２に表示された場合、ステップＳ５０１で管理者は、発光体２の雰囲気温度が異常に高いと判定する。この場合、例えば、発光体２の雰囲気温度を低下させた後、ステップＳ１０１に戻り、再びステップＳ１０２以下を繰り返してもよい。

このように、第１の実施の形態に係る蛍光式温度センサを用いれば、蛍光体１の雰囲気温度を正常に測定しているか否かを、管理者は容易に把握することが可能となる。さらに、所望の蛍光強度が得られない場合は、蛍光式温度センサの構成要素に劣化又は故障が生じているのか、あるいは蛍光式温度センサの構成要素に劣化又は故障が生じておらず、発光体１の雰囲気温度が異常であるのかを、管理者は容易に把握することが可能となる。

なお、温度測定器３による発光体２の雰囲気温度の測定は、点滅する発光体２が消灯するたびに行ってもよいし、発光体２の点滅の周期よりも長い周期で行ってもよい。

（第１の実施の形態の変形例）
第１の実施の形態においては、図１に示すように、温度測定器３を筺体１０上に配置する例を示した。これに対し、図１０に示すように、温度測定器５３を、発光体２のパッケージ２１の内部に配置してもよい。これにより、発光素子２３の発光強度に影響を与える発光素子２３近傍の温度をより正確に測定することが可能となる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る蛍光式温度センサは、図１１に示すように、ＣＰＵ３００に判定部３０４をさらに備える。判定部３０４は、蛍光強度比較部３０２から、蛍光強度の測定値と、所定の閾値と、の比較結果を受信する。また判定部３０４は、発光体温度比較部３０３から、発光体２の雰囲気温度の測定値と、所定の閾値と、の比較結果を受信する。

図８に示すように、発光体１の雰囲気温度の測定値が所定の閾値以下であり、蛍光強度の測定値が所定の閾値以上である場合、判定部３０４は、図１１に示す蛍光体１の雰囲気温度が正常に測定されていると判定する。また、図８に示すように、発光体１の雰囲気温度の測定値が所定の閾値より大きいが、蛍光強度の測定値は所定の閾値以上である場合、判定部３０４は、図１１に示す発光体１の雰囲気温度が高いものの、蛍光体１の雰囲気温度が正常に測定されていると判定する。

さらに、図８に示すように、発光体１の雰囲気温度の測定値が所定の閾値以下であり、蛍光強度の測定値が所定の閾値より小さい場合、判定部３０４は、図１１に示す蛍光式温度センサの構成要素のいずれかが劣化又は故障したと判定する。またさらに、図８に示すように、発光体１の雰囲気温度の測定値が所定の閾値より大であり、蛍光強度の測定値が所定の閾値より小さい場合、判定部３０４は、図１１に示す発光体１の雰囲気温度が異常であると判定する。

第２の実施の形態において、出力装置３２２は、判定部３０４の判定結果を表示する。なお、判定部３０４が、蛍光式温度センサの構成要素のいずれかが劣化又は故障したと判定した場合、あるいは、発光体１の雰囲気温度が異常であると判定した場合は、出力装置３２２に含まれるスピーカ等から警報を発してもよい。

第２の実施の形態に係る蛍光式温度センサを用いれば、第１の実施の形態において管理者によってなされた、図９に示すステップＳ２０１、ステップＳ３０１、ステップＳ４０１、及びステップＳ５０１を、自動的に実施することが可能となる。また、ステップＳ５０１の後、ステップＳ２０２又はステップＳ３０２に到達するまで、蛍光式温度センサは警報を発しながら、図９に示すフローを自動的に繰り返し実施してもよい。

（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、第１の実施の形態において、図１に示す温度測定器３は、消灯中の発光体２の雰囲気温度を測定すると説明した。これに対し、温度測定器３は、点灯中の発光体２の雰囲気温度を測定してもよい。この場合、発光体２の点灯による雰囲気温度の上昇を予め計測し、雰囲気温度の所定の閾値の設定に反映させればよい。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、半導体製造装置のプラズマ中の基板の温度測定、通電状態でのハイブリット素子及び集積回路の温度測定等に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、半導体及びエレクトロニクス産業分野で利用可能である。

また、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、原油の２次及び３次産出に用いる地中深くの蒸気の温度測定、及び温度測定に基づくオイルパイプラインからの漏れ検知等に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、石油化学産業分野で利用可能である。

さらに、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、高電圧電力設備の保全等を目的とした、電力トランス巻線、高圧送電線、及び発電器等の温度測定に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、電力事業分野で利用可能である。

また、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、電子レンジ等で加熱中の食材の温度測定、マイクロ波を用いる殺菌装置又は乾燥装置の温度管理、高周波加熱を用いる木材、セラミックス、及び繊維等の加熱装置、乾燥装置、及び殺菌装置の温度管理に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、食品産業分野、材木産業分野、及び素材産業分野で利用可能である。

さらに、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、ハイパーサーミア装置やＭＲＩ装置の温度測定に利用可能である。したがって、本発明の実施の形態に係る蛍光式温度センサ及び温度の測定方法は、医療産業分野で利用可能である。

１ 蛍光体
２ 発光体
３ 温度測定器
４ 蛍光測定器
１０ 筺体
１１ ダイクロイックミラー
１２ レンズ
１３ アダプタ
１４ コネクタ
１５ 光導波路
１６ 保護容器
２１ パッケージ
２２ 光学窓
２３ 発光素子
５３ 温度測定器
３０１ 温度算出部
３０２ 蛍光強度比較部
３０３ 発光体温度比較部
３０４ 判定部
３２１ 入力装置
３２２ 出力装置
３２３ プログラム記憶装置
３２４ 一時記憶装置
４００ データ記憶装置
４０１ 関係記憶部
４０２ 閾値記憶部
４０３ 比較結果記憶部
５０１ 通電制御装置

Claims (15)

1. 発光体と、
   前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
   前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
   前記蛍光体の蛍光強度を測定する蛍光測定器と、
   前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
   前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較する蛍光強度比較部と、
   前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較する発光体温度比較部と、
   前記蛍光強度比較部による比較結果と、前記発光体温度比較部による比較結果と、に基づいて、前記蛍光体の雰囲気温度が正常に測定されているか否かを判定する判定部と、
   を備える蛍光式温度センサ。
2. 発光体と、
   前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
   前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
   前記蛍光体の蛍光強度を測定する蛍光測定器と、
   前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
   前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較する蛍光強度比較部と、
   前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較する発光体温度比較部と、
   前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値より小さく、前記発光体の雰囲気温度の測定値が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値以下である場合、劣化又は故障が生じたと判定する判定部と、
   を備える蛍光式温度センサ。
3. 発光体と、
   前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
   前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
   前記蛍光体の蛍光強度を測定する蛍光測定器と、
   前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
   前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較する蛍光強度比較部と、
   前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較する発光体温度比較部と、
   前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値より小さく、前記発光体の雰囲気温度の測定値が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値より大きい場合、前記発光体の雰囲気温度が異常であると判定する判定部と、
   を備える蛍光式温度センサ。
4. 発光体と、
   前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
   前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
   前記蛍光体の蛍光強度を測定する蛍光測定器と、
   前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
   前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較する蛍光強度比較部と、
   前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較する発光体温度比較部と、
   前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値以上であり、前記発光体の雰囲気温度の測定値が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値より大きい場合、前記蛍光体の雰囲気温度が正常に測定されていると判定する判定部と、
   を備える蛍光式温度センサ。
5. 発光体と、
   前記発光体の雰囲気温度を測定する温度測定器と、
   前記発光体から励起光を照射される蛍光体と、
   前記蛍光体の蛍光強度を測定する蛍光測定器と、
   前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出する温度算出部と、
   前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較する蛍光強度比較部と、
   前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較する発光体温度比較部と、
   前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値以上であり、前記発光体の雰囲気温度の測定値が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値以下である場合、前記蛍光体の雰囲気温度が正常に測定されていると判定する判定部と、
   を備える蛍光式温度センサ。
6. 前記蛍光強度の所定の閾値を保存する閾値記憶部を更に備える、請求項１に記載の蛍光式温度センサ。
7. 前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を保存する閾値記憶部を更に備える、請求項１に記載の蛍光式温度センサ。
8. 発光体の雰囲気温度を測定することと、
   前記発光体から励起光を放射し、蛍光体を励起することと、
   前記蛍光体の蛍光強度を測定することと、
   前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
   前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較することと、
   前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較することと、
   前記蛍光強度の比較結果と、前記発光体の雰囲気温度の比較結果と、に基づいて、前記蛍光体の雰囲気温度が正常に測定されているか否かを判定することと、
   を含む温度の測定方法。
9. 発光体の雰囲気温度を測定することと、
   前記発光体から励起光を放射し、蛍光体を励起することと、
   前記蛍光体の蛍光強度を測定することと、
   前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
   前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較することと、
   前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較することと、
   前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値より小さく、前記発光体の雰囲気温度の測定値が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値以下である場合、前記蛍光体の蛍光強度を測定する機器に劣化又は故障が生じたと判定することと、
   を含む温度の測定方法。
10. 発光体の雰囲気温度を測定することと、
    前記発光体から励起光を放射し、蛍光体を励起することと、
    前記蛍光体の蛍光強度を測定することと、
    前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
    前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較することと、
    前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較することと、
    前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値より小さく、前記発光体の雰囲気温度の測定値が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値より大きい場合、前記発光体の雰囲気温度が異常であると判定することと、
    を含む温度の測定方法。
11. 発光体の雰囲気温度を測定することと、
    前記発光体から励起光を放射し、蛍光体を励起することと、
    前記蛍光体の蛍光強度を測定することと、
    前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
    前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較することと、
    前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較することと、
    前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値以上であり、前記発光体の雰囲気温度の測定値が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値より大きい場合、前記蛍光体の雰囲気温度が正常に測定されていると判定することと、
    を含む温度の測定方法。
12. 発光体の雰囲気温度を測定することと、
    前記発光体から励起光を放射し、蛍光体を励起することと、
    前記蛍光体の蛍光強度を測定することと、
    前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
    前記蛍光強度の測定値及び前記蛍光強度の所定の閾値を比較することと、
    前記発光体の雰囲気温度の測定値及び前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値を比較することと、
    前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値以上であり、前記発光体の雰囲気温度の測定値が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値以下である場合、前記蛍光体の雰囲気温度が正常に測定されていると判定することと、
    を含む温度の測定方法。
13. 前記発光体の雰囲気温度が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値より低くなった後、前記発光体で前記蛍光体を再び励起し、前記蛍光体の蛍光強度を測定し、前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することを更に含む、請求項１０に記載の温度の測定方法。
14. 前記発光体の雰囲気温度が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値より低くなった後、前記発光体で前記蛍光体を再び励起し、前記蛍光体の蛍光強度を測定し、前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値より小さい場合、前記蛍光体の蛍光強度を測定する機器に劣化又は故障が生じたと判定することを更に含む、請求項１０に記載の温度の測定方法。
15. 前記発光体の雰囲気温度が前記発光体の雰囲気温度の所定の閾値より低くなった後、前記発光体で前記蛍光体を再び励起し、前記蛍光体の蛍光強度を測定し、前記発光体を消灯後の前記蛍光強度の減衰特性に基づき、前記蛍光体の雰囲気温度を算出することと、
    前記蛍光強度の測定値が前記蛍光強度の所定の閾値以上である場合、前記蛍光体の雰囲気温度が正常に測定されていると判定することと、
    を更に含む、請求項１０に記載の温度の測定方法。

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