JP5951462B2 - 温度検出方法、温度検出装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、温度検出方法、温度検出装置およびプログラムに関する。

温度検出方法として、例えば２色法など、受光強度から温度を算出する方法が知られている。例えば、特許文献１には、スート（すすｏｒカーボン）の発光特性から、プランクの輻射則の関係を用い、火炎温度を知ることができる旨が記載されている。

特許第３０８３６３３号公報

熱源が複数存在する場合、受光強度から温度を算出する方法では、局所的な温度を正確に得られないおそれがある。
例えば、微粉炭焚ボイラの炉内など多数の熱源（例えば各微粉炭粒子）を含む温度検出対象領域を、所定ピッチごとに区分して各ピッチの温度を求めたい場合、受光範囲がピッチよりも大きければ（長ければ）、隣接するピッチなど他のピッチに位置する熱源が受光範囲に含まれる。このため、受光強度から温度を算出した際、ピッチ毎の温度ではなく、複数のピッチにわたる全体的な温度を算出してしまうおそれがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、局所的な温度をより正確に検出することのできる温度検出方法、温度検出装置およびプログラムを提供することにある。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による温度検出方法は、光ファイバを対象領域に挿入し、前記光ファイバの受光方向に沿って所定間隔毎に受光強度を測定する受光強度測定ステップと、前記光ファイバを当該光ファイバの受光方向に沿って移動させた場合の受光強度の変化を評価する受光強度変化評価ステップと、前記受光強度変化評価ステップにて受光強度の変化が充分に小さいと評価した測定点における温度を検出し、得られた温度を初期温度として、前記受光強度測定ステップで得られた受光強度から算出される温度と、前記所定間隔毎の各区間のうち温度を検出済みの区間の温度とに基づいて、各区間の温度を順に検出する温度検出ステップと、を具備する。

また、本発明の他の一態様による温度検出方法は、上述の温度検出方法であって、前記対象領域に火炎表面が含まれる場合に、当該火炎表面の温度を検出する火炎表面温度検出ステップと、前記火炎表面温度検出ステップにて得られた火炎表面温度に基づいて、前記温度検出ステップにて得られた温度を評価する温度評価ステップと、を具備する。

また、本発明の他の一態様による温度検出方法は、上述の温度検出方法であって、前記温度検出ステップでは、前記実質的受光距離を前記所定間隔毎に分割した各区間のうち温度を検出済みの区間について、当該区間における放射エネルギーを前記光ファイバの受光部分と当該区間との距離に応じた透過率で重み付けし、前記受光強度測定ステップにて得られた受光強度に基づく受光エネルギーから除外して、得られた受光エネルギーに基づいて、温度を求める対象となっている区間の温度を算出する。

また、本発明の他の一態様による温度検出装置は、対象領域に挿入された光ファイバを用いて、前記光ファイバの受光方向に沿って所定間隔毎に受光強度を測定する受光強度測定部と、前記光ファイバを当該光ファイバの受光方向に沿って移動させた場合の受光強度の変化を評価し、受光強度の変化が充分に小さいと評価した測定点における温度を検出し、得られた温度を初期温度として、前記受光強度測定ステップで得られた受光強度から算出される温度と、前記所定間隔毎の各区間のうち温度を検出済みの区間の温度とに基づいて、各区間の温度を順に検出する温度検出部と、を具備する。

また、本発明の他の一態様によるプログラムは、温度検出装置としてのコンピュータに、対象領域に挿入された光ファイバを用いて、前記光ファイバの受光方向に沿って所定間隔毎に受光強度を測定する受光強度測定ステップと、前記光ファイバを当該光ファイバの受光方向に沿って移動させた場合の受光強度の変化を評価する受光強度変化評価ステップと、前記受光強度変化評価ステップにて受光強度の変化が充分に小さいと評価した測定点における温度を検出し、得られた温度を初期温度として、前記受光強度測定ステップで得られた受光強度から算出される温度と、前記所定間隔毎の各区間のうち温度を検出済みの区間の温度とに基づいて、各区間の温度を順に検出する温度検出ステップと、を実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、局所的な温度をより正確に検出することができる。

本発明の第１の実施形態における温度検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における対象領域の一例として炉内を含むボイラの概略構成図である。 同実施形態における温度検出部が温度を検出する区間の例を示す説明図である。 同実施形態の温度検出装置における温度検出対象区間の例を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態における温度検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における光ファイバの実質的受光距離の例を示す説明図である。 同実施形態における温度検出部が温度を検出する区間の例を示す説明図である。 同実施形態における寄与度の例を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態における温度検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第４の実施形態における温度検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態における温度検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、温度検出装置１は、受光強度測定部１１と、温度検出部１２とを具備する。
温度検出装置１は、対象領域の温度を所定間隔毎に測定する。
ここでいう対象領域とは、温度を検出する対象となっている領域である。以下では、対象領域が微粉炭焚ボイラの炉内である場合を例に説明するが、これに限らない。温度検出装置１は、受光強度から温度を算出可能な様々な領域を対象領域として温度を検出し得る。

受光強度測定部１１は光ファイバを有し、対象領域に挿入された光ファイバを用いて、光ファイバの受光方向に沿って所定間隔毎に受光強度を測定する。
なお、ここでいう光は可視光に限らない電磁波であり、特に、赤外線であってもよい。例えば、温度検出部１２が２色法を用いて温度を検出するにあたり、受光強度測定部１１が、波長１．３５マイクロメートル（μｍ）の赤外線の受光強度と、波長１．５５マイクロメートルの赤外線の受光強度とを測定するようにしてもよい。
受光強度測定部１１が行う処理は、受光強度測定ステップにおける処理の一例に該当する。

温度検出部１２は、受光強度測定部１１が取得した受光強度に基づいて、所定間隔毎の温度を求める。特に、温度検出部１２は、受光強度測定部１１が取得した受光強度から算出される温度と、所定間隔毎の各区間のうち温度を検出済みの区間の温度とに基づいて、各区間の温度を順に検出する。
温度検出部１２が行う処理は、温度検出ステップにおける処理の一例に該当する。

ここで、図２〜６を参照して、受光強度測定部１１および温度検出部１２が行う処理についてさらに説明する。
図２は、対象領域の一例として炉内を含むボイラの概略構成図である。同図において、ボイラ９００の具備するバーナ９０１と、炉心管９０２と、ヒータ室９０３と、覗き窓９０４とが示されている。また、受光強度測定部１１の有する光ファイバが、覗き窓９０４からボイラ９００内部へ挿入されている。

ボイラ９００は、微粉炭焚ボイラであり、微粉炭を燃焼させることで熱を発生させる。
バーナ９０１は、経路ＡＲ１１にて供給される微粉炭および一次空気と、経路ＡＲ１２にて供給される二次空気とを混合させ、炉心管９０２の有する炉内へ拡散させて燃焼させる。
炉心管９０２は、燃焼室としての炉内を炉心管９０２自らの内部に有し、バーナ９０１からの微粉炭を当該炉内にて燃焼させる。炉心管９０２の炉内は、対象領域の一例に該当し、燃焼している微粉炭および加熱された微粉炭や、加熱された炉壁が熱源となっている。特に、温度検出装置１は、炉内における微粉炭の粒子温度を所定区間毎に検出する。
ヒータ室９０３は、炉内に拡散された微粉炭を燃焼させるために炉内を加熱する。
覗き窓９０４は、ボイラ９００外部から内部を観察するために設けられており、特に、受光強度測定部１１の有する光ファイバを炉心管９０２の炉内へ挿入する際の挿入口となる。

図３は、温度検出部１２が温度を検出する区間の例を示す説明図である。同図の横軸はバーナからの距離を示し、図の右側に炉壁の位置が示されている。
図３において、測定タイミング（０）〜（４）が示されており、受光強度測定部１１の光ファイバの受光部分である先端が距離Ｄ１１ずつ後退している。距離Ｄ１１は、測定間隔の一例に該当し、測定間隔毎の温度が温度Ｔ_１〜Ｔ_４と表記されている。また、測定タイミング（０）〜（４）における受光強度は、それぞれＩ_ｆ０〜Ｉ_ｆ４となっている。
なお、測定タイミング（０）〜（４）における受光部分の位置を、それぞれＰ０〜Ｐ４にて表記している。

受光強度測定部１１の光ファイバの受光強度は、受光範囲に含まれる全熱源からの受光強度である。従って、受光強度をそのまま温度に換算したのでは、測定間隔の１区間分の温度を検出することはできない。例えば、測定タイミング（４）における受光強度Ｉ_ｆ４は、炉壁から受光部分までの受光範囲に位置する全熱源からの受光強度である。従って、受光強度Ｉ_ｆ４から直ちに測定間隔の１区間分の温度Ｔ_４を得ることはできない。

そこで、温度検出部１２は、受光強度測定部１１が測定した受光強度から、温度検出済みの区間に関する成分を除外して、１区間分の温度を検出する。
以下、温度検出部１２が行う処理について、より詳細に説明する。まず、温度検出部１２が温度を検出（算出）するために用いる数式（モデル）について説明する。
まず、ランベルト・ベール則より、透過光強度Ｉ_１を入射光強度Ｉ_０で除算した透過率Ｉ_１／Ｉ_０は、式（１）のように示される。

但し、ｅは、自然対数の底を示す。また、σは、吸収断面積を示す。また、Ｃは、粒子数密度を示す。また、ｄは、光路長を示す。
透過率についての式（１）の右辺の表記を用いると、受光強度測定部１１の有する光ファイバの受光部分における、波長λ_１、λ_２の光の受光強度（受光部分にて受光する放射強度）Ｉ_λ１、Ｉ_λ２は、式（２）のように示される。

但し、ｎ（ｎは正整数）は、炉内における熱源の個数を示す。また、Ｉ_ｉλ１（１≦ｉ≦ｎ）は、ｉ番目の熱源からの、波長λ_１の光の放射強度を示す。なお、明細書の記載において、２段階目以降の上付および下付を省略している。また、Ｉ_ｉλ２（１≦ｉ≦ｎ）は、ｉ番目の熱源からの、波長λ_２の光の放射強度を示す。また、ｄ_ｉ（１≦ｉ≦ｎ）は、ｉ番目の熱源から受光部分までの光路長を示す。
また、Ｉ_Ｗλ１は、炉壁からの、波長λ_１の光の放射強度を示す。また、Ｉ_Ｗλ２は、炉壁からの、波長λ_２の光の放射強度を示す。また、ｄ_Ｗは、炉壁から受光部分までの光路長を示す。
なお、ここでいう放射強度とは、ある特定の方向へ射出される、単位射影面積あたり、単位立体角あたりの熱放射エネルギーである。
ここで、波長λの光の熱放射エネルギーＥ_λは、円周率πを用いて式（３）のように示される。

但し、Ｉ_λは、波長λの光の放射強度を示す。
式（３）を用いると、式（２）は式（４）のように変形できる。

但し、Ｅ_λ１は、波長λ_１の光の受光エネルギー（受光部分にて受ける熱放射エネルギー）を示す。また、Ｅ_λ２は、波長λ_２の光の受光エネルギーを示す。また、Ｅ_ｉλ１（１≦ｉ≦ｎ）は、ｉ番目の熱源からの、波長λ_１の光の熱放射エネルギーを示す。また、Ｅ_ｉλ２（１≦ｉ≦ｎ）は、ｉ番目の熱源からの、波長λ_２の光の熱放射エネルギーを示す。また、Ｅ_Ｗλ１は、炉壁からの、波長λ_１の光の熱放射エネルギーを示す。また、Ｅ_Ｗλ２は、炉壁からの、波長λ_２の光の熱放射エネルギーを示す。
ここで、プランクの放射則より、波長λの光の熱放射エネルギーＥ_λは、式（５）のように示される。

但し、ε_λは、波長λにおける分光放射率を示す。また、Ｔは、熱源の表面真温度を示す。また、Ｃ_１は、放射（プランク）第１定数を示す。また、Ｃ_２は、放射（プランク）第２定数を示す。
ここで、ウィーンの近似則より、式（６）が成り立つ。

すなわち、ｅ^{（Ｃ／λＴ）}が１に対して充分大きい場合、ｅ^{（Ｃ／λＴ）}−１をｅ^{（Ｃ／λＴ）}で近似することができる。
式（５）に式（６）の近似則を適用すると、式（７）のようになる。

この式（７）を用いて、式（４）を式（８）のように変形することができる。

また、波長λ_１とλ_２とが近接している場合、放射率の波長依存性を無視することができ、式（９）のように近似することができる。

式（８）および式（９）より、波長λ_１とλ_２との放射熱エネルギーの比Ｒ（Ｔ）は、式（１０）のように示される。

但し、ｅｘｐは、ｅのべき乗を示す。
また、２色法における放射強度から温度への変換式は、式（１１）のように示される。

式（１１）に式（１０）を代入して式（１２）を得られる。

但し、式（１２）では、式（８）における添え字１〜ｎが、添え字ｉ〜０に置き換わっている。
温度検出部１２は、この式（１２）を用いて、測定間隔の１区間分の温度を検出する。
例えば、図３の例において、温度検出部１２は、炉壁の温度Ｔ_ｗを予め取得しておく。
そして、温度検出部１２は、まず、式（１２）における添え字ｉの値を０にする。また、温度検出部１２は、位置Ｐ０から炉壁までの距離ｄ_ｗと、炉壁の温度Ｔ_ｗと、位置Ｐ０から位置Ｐ０と炉壁との間の区間までの距離ｄ_０と、受光強度Ｉ_ｆ０から得られる温度Ｔとを式（１２）に代入する。また、式（１２）における係数Ｃ_１、Ｃ_２、λ_１、λ_２、σＣ（σとＣとの積）の値は、いずれも既知である。

すると、式（１２）における未知変数は温度Ｔ_０のみとなり、温度検出部１２は、式（１２）を解くことで、温度Ｔ_０を取得する。
なお、炉壁の温度Ｔ_ｗは、例えば炉壁に温度計を設けて測定する。また、位置Ｐ０から位置Ｐ０と炉壁との間の区間までの距離ｄ_０については、区間幅を無視し得る程度に小さい区間設定としておいて、例えば、位置Ｐ０から炉壁までの距離の半分を距離ｄ_０とする。以下で説明する他の区間についても同様である。

また、σＣの値は、例えば炉内における透過率の実測から算出する。あるいは、温度検出部１２が、ある距離における放射強度および受光強度を取得し、ランベルト・ベール則を用いて、各距離における透過率ｅ^{（−σＣｄｗ）}、ｅ^{（−σＣｄ０）}、・・・、ｅ^{（−σＣｄｉ）}を求めるようにしてもよい。

次に、温度検出部１２は、式（１２）における添え字ｉの値を１にする。また、温度検出部１２は、温度Ｔ_０を求める上記の場合と同様に、ｄ_ｗ、Ｔ_ｗ、ｄ_０、Ｔ_０、ｄ_１の各値、および、受光強度Ｉ_ｆ１から得られる温度Ｔを式（１２）に代入する。
すると、式（１２）における未知変数は温度Ｔ_１のみとなり、温度検出部１２は、式（１２）を解くことで、温度Ｔ_１を取得する。

さらに、温度検出部１２は、式（１２）における添え字ｉの値を２にする。また、温度検出部１２は、温度Ｔ_０やＴ_１を求める上記の場合と同様に、ｄ_ｗ、Ｔ_ｗ、ｄ_０、Ｔ_０、ｄ_１、Ｔ_１、ｄ_２の各値、および、受光強度Ｉ_ｆ２から得られる温度Ｔを式（１２）に代入する。
すると、式（１２）における未知変数は温度Ｔ_２のみとなり、温度検出部１２は、式（１２）を解くことで、温度Ｔ_２を取得する。
同様にして、温度検出部１２は、Ｔ_３、Ｔ_４、・・・を順に取得していく。

図４は、温度検出装置１における温度検出対象区間の例を示す説明図である。同図の例において、温度検出装置１は、受光強度の測定間隔毎の区間の温度Ｔ_０、Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４、・・・Ｔ_ｎを検出する。図３を参照して説明したように、温度検出装置１は、温度Ｔ_０、Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４、・・・Ｔ_ｎの順に検出していく。

以上のように、受光強度測定部１１は、対象領域に挿入された光ファイバを用いて、光ファイバの受光方向に沿って所定間隔毎に受光強度を測定する。そして、温度検出部１２は、受光強度測定部が取得した受光強度に基づいて、所定間隔毎の温度を求める。
これにより、温度検出部１２は、所定間隔毎の温度を検出することができる。この点において、温度検出部１２は、局所的な温度をより正確に検出することができる。

また、温度検出部１２は、受光強度測定部１１が測定した受光強度から算出される温度と、所定間隔毎の各区間のうち温度を検出済みの区間の温度とに基づいて、各区間の温度を順に検出する。
これにより、温度検出部１２は、温度を検出済みの区間における温度の影響を低減させて、温度検出対象の区間の温度をより正確に検出することができる。

なお、以上では、温度検出部１２が２色法に基づくモデルを用いて温度を検出する場合について説明したが、温度検出部１２が用いるモデルはこれに限らず、受光強度から温度を検出可能なモデルであればよい。例えば、温度検出部１２が、単色法に基づくモデルを用いて温度を検出するようにしてもよい。

また、以上では、温度検出部１２が、検出済みの温度をモデルに代入することで、温度を検出済みの区間における温度の影響を低減させる場合を例に説明したが、温度検出部１２が、検出済みの受光強度を用いて、温度を検出済みの区間における温度の影響を低減させるようにしてもよい。例えば、温度検出部１２が、受光強度測定部１１の測定した受光強度のうち、温度を検出済みの区間にからの受光による成分を減算して、温度検出対象となっている区間からの受光強度を求め、得られた受光強度を温度に変換するようにしてもよい。

なお、温度検出装置１が、図４の例のような区間毎の温度検出を、測定位置をずらしながら複数回行うようにしてもよい。これにより、温度検出装置１は、２次元メッシュまたは３次元メッシュにおける各部の温度を検出することができる。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態における温度検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、温度検出装置２は、受光強度測定部１１と、温度検出部２２と、微粉炭濃度取得部２３と、実質的受光距離取得部２４と、受光強度変化評価部２５とを具備する。
図５において、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には、同一の符号（１１）を付し、説明を省略する。

温度検出装置２は、温度検出装置１（図１）と同様、対象領域の温度を所定間隔毎に検出する。ただし、温度検出装置２は、実質的受光距離を設定して温度検出を行う点において温度検出装置１と異なる。
受光強度変化評価部２５は、受光強度測定部１１の有する光ファイバを当該光ファイバの受光方向に沿って移動させた場合の受光強度の変化を評価する。例えば、受光強度測定部１１が測定間隔毎に受光強度を測定する場合に、受光強度変化評価部２５は、測定間隔毎の受光強度の変化を評価する。より具体的には、受光強度変化評価部２５は、測定間隔毎の受光強度の変化の大きさが、所定の回数連続して所定の閾値以下である場合に、受光強度の変化が充分に小さいと評価する。
受光強度変化評価部２５が行う処理は、受光強度変化評価ステップにおける処理の一例に該当する。

微粉炭濃度取得部２３は、対象領域としての微粉炭焚ボイラ炉内における微粉炭濃度を求める。微粉炭濃度取得部２３が行う処理は、微粉炭濃度取得ステップにおける処理の一例に該当する。
実質的受光距離取得部２４は、微粉炭濃度取得部２３が取得した微粉炭濃度に基づいて、光ファイバの実質的受光距離を求める。
例えば、微粉炭濃度取得部２３は、バーナ９０１が炉内に拡散する微粉炭の量を取得することで、微粉炭濃度（微粉炭量を炉の容量で除算した単位容積あたりの微粉炭量）を取得する。そして、実質的受光距離取得部２４は、シミュレーション等で予め得られている微粉炭濃度と実質的受光距離との関係に基づいて実質的受光距離を取得する。
実質的受光距離取得部２４が行う処理は、実質的受光距離取得ステップにおける処理の一例に該当する。

ここでいう実質的受光距離とは、温度検出装置２（温度検出部２２）が行う温度検出において、温度検出の実質的対象として扱う範囲を示す、受光部分からの距離である。
図６は、光ファイバの実質的受光距離の例を示す説明図である。同図の例において、受光強度測定部１１の有する光ファイバの実質的な受光範囲が円錐にて示されている。

光ファイバは、実質的な受光範囲よりも遠方に位置する熱源からの放射光も受光し得るが、ランベルト・ベール則に示されるように、熱源から受光部分までの距離が長いほど（すなわち、光路長が長いほど）、当該熱源からの受光量は小さくなる。このことから、ある光路長以上の熱源は、温度検出装置２が行う温度検出における誤差として、検出対象から除外し得る。
実質的受光距離は、温度検出における検出対象から熱源を除外する基準となる距離である。実質的受光距離は、例えば、対象領域における透過率や、温度検出装置２が検出すべき温度の精度に基づいて、温度検出装置２のユーザによって設定される。

温度検出部２２は、温度検出部１２と同様、測定間隔毎の温度を検出する。
但し、温度検出部２２は、受光強度の変化が充分に小さいと受光強度変化評価部２５が評価した測定点における温度を検出し、得られた温度を初期温度として各区間の温度を順に検出する点で、温度検出部１２と異なる。また、温度検出部２２は、実質的受光距離取得部２４が取得した実質的受光距離に基づいて、所定間隔毎の温度を求める。より具体的には、温度検出部２２は、実質的受光距離を所定間隔毎に分割した各区間のうち温度を検出済みの区間について、当該区間における放射エネルギーを光ファイバの受光部分と当該区間との距離に応じた透過率で重み付けし、受光強度測定部１１が測定した受光強度に基づく受光エネルギーから除外して、得られた受光エネルギーに基づいて、温度を求める対象となっている区間の温度を算出する。
温度検出部２２が行う処理は、温度検出ステップにおける処理の一例に該当する。

図７は、温度検出部２２が温度を検出する区間の例を示す説明図である。同図の横軸はバーナからの距離を示す。
図７において、測定タイミング（０ａ）、（０ｂ）、（１）〜（４）が示されており、受光強度測定部１１の光ファイバの受光部分である先端が距離Ｄ１１ずつ後退している。距離Ｄ１２は、測定間隔の一例に該当し、測定間隔毎の温度が温度Ｔ_０〜Ｔ_４と表記されている。また、距離Ｄ１２は、実質的受光距離をｍ等分（ｍは正整数）した距離に設定される。図７の例では、ｍ＝４となっている。
また、測定タイミング（０）〜（４）における受光強度は、それぞれＩ_ｆ０〜Ｉ_ｆ４となっている。
なお、図７における受光強度Ｉ_ｆ０〜Ｉ_ｆ４や、温度Ｔ_０〜Ｔ_４や、測定タイミング（１）〜（４）は、図３の場合と異なっていてもよい。

温度検出部２２は、温度検出部１２と同様、受光強度測定部１１が測定した受光強度から、温度検出済みの区間に関する成分を除外して、１区間分の温度を検出する。
ここで、実質的受光距離をｍ等分した測定間隔毎の区間からの放射光の、受光強度に対する寄与度をＡ１〜Ａｍとする。

図８は、寄与度の例を示す説明図である。
同図の横軸は、受光部分から各区間までの距離を示す。また、縦軸は、寄与度を示す。
ランベルト・ベールの法則に従い、受光部分からの距離が遠いほど寄与度が小さく設定されている。
ここで、測定タイミング（１）における受光強度Ｉ_ｆ１について、温度Ｔ_１の区間からの放射強度Ｉ_１の寄与度をＡ_１とすると、温度Ｔ_０の区間からの放射強度Ｉ_０の寄与度は（１−Ａ_１）となり、式（１３）のように示される。

そこで、測定タイミング（０ａ）および（０ｂ）の測定にて、受光強度変化評価部２５が、受光強度の変化が充分に小さいと評価すると、温度検出部２２は、測定タイミング（０ａ）および（０ｂ）における受光強度Ｉ_ｆ０に基づいて、初期温度として温度Ｔ_０を算出する。
そして、温度検出部２２は、測定タイミング（１）における受光強度Ｉ_ｆ１から、寄与度（１−Ａ_１）に応じて温度Ｔ_０の区間からの放射強度Ｉ_０の影響を除外して温度Ｔ_１を算出する。

次に、測定タイミング（２）における受光強度Ｉ_ｆ２について、温度Ｔ_２の区間からの放射強度Ｉ_２の寄与度をＡ_１とし、温度Ｔ_１の区間からの放射強度Ｉ_１の寄与度をＡ_２とする。すると、温度Ｔ_０の区間からの放射強度Ｉ_０の寄与度は（１−Ａ_１−Ａ_２）となり、式（１４）のように示される。

そこで、温度検出部２２は、測定タイミング（２）における受光強度Ｉ_ｆ２から、寄与度Ａ_２および（１−Ａ_１−Ａ_２）に応じて、温度Ｔ_１の区間からの放射強度Ｉ_１の影響および温度Ｔ_０の区間からの放射強度Ｉ_０の影響を除外して、温度Ｔ_２を算出する。

さらに、測定タイミング（３）における受光強度Ｉ_ｆ３について、温度Ｔ_３、Ｔ_２、Ｔ_１の区間からの各放射強度Ｉ_３、Ｉ_２、Ｉ_１の寄与度を、それぞれＡ_１、Ａ_２、Ａ_３とする。すると、温度Ｔ_０の区間からの放射強度Ｉ_０の寄与度は（１−Ａ_１−Ａ_２−Ａ_３）となり、式（１５）のように示される。

そこで、温度検出部２２は、測定タイミング（３）における受光強度Ｉ_ｆ３から、各寄与度に応じて、Ｉ_３、Ｉ_２、Ｉ_１の影響を除外して、温度Ｔ_３を算出する。
式（１３）〜（１５）を一般化すると、式（１６）のように示される。

但し、ｉは１≦ｉ≦ｍ−１の正整数である。
また、初期温度の領域を含まない場合の受光強度Ｉ_ｆｉは、式（１７）のように示される。

但し、ｉはｍ≧ｉの正整数である。
例えば、温度検出部１２が式（１２）に基づいて１区間分の温度を検出するのと同様に、温度検出部２２は、式（１８）に基づいて１区間分の温度Ｔ_ｉを検出する。

但し、ｉはｍ≧ｉの正整数である。
すなわち、実質的受光距離をｍ等分した各区間のうち、受光部分に最も近い区間の除いたｍ−１区間の各温度Ｔ_ｉ−１〜Ｔ_{ｉ−ｍ＋１}を既知の状態において、温度検出部２２は、温度検出部１２の場合と同様、各温度や距離を式（１８）に代入する。そして、温度検出部２２は、温度Ｔ_ｉのみが未知変数となっている式を取得し、この式を解くことで温度Ｔ_ｉを取得する。
なお、実質的受光距離をｍ等分した各区間に初期温度Ｔ_０の区間が含まれる場合も、温度検出部２２は、式（１８）に基づいて温度検出対象となっている区間の温度を検出する。この場合は、初期温度Ｔ_０の区間全てについて温度Ｔ_０を代入する。

以上のように、受光強度変化評価部２５は、光ファイバを当該光ファイバの受光方向に沿って移動させた場合の受光強度の変化を評価する。そして、温度検出部２２は、受光強度の変化が充分に小さいと受光強度変化評価部２５が評価した測定点における温度を検出し、得られた温度を初期温度として各区間の温度を順に検出する。
このように、温度検出部２２が初期温度に基づいて各区間の温度を検出することで、炉壁の温度など境界部分の温度が不明の場合にも、温度検出部２２は各区間の温度を検出することができる。また、温度検出部２２は、炉壁など境界部分の付近から温度検出を開始する必要が無く、受光強度の変化が充分に小さいと受光強度変化評価部２５が評価した任意の区間から温度検出を開始することができる。
また、受光強度変化評価部２５が、受光強度の変化が充分に小さい区間を検出することで、温度変化が緩やかな区間を検出できる。これにより、温度検出対象となっている区間以外の区間の温度変化が緩やかとなり、温度検出部２２は、温度検出対象となっている区間以外の区間の温度をより正確に検出し得る。

また、微粉炭濃度取得部２３は、対象領域が微粉炭焚ボイラの炉内である場合に微粉炭濃度を求める。そして、実質的受光距離取得部２４は、微粉炭濃度取得部２３が取得した微粉炭濃度に基づいて、光ファイバの実質的受光距離を求める。
これにより、温度検出部２２は、実質的受光距離に基づいて各区間の温度を検出することができる。
実質的受光距離に基づいて各区間の温度を検出することで、温度検出部２２は、実質的受光距離より遠い区間の影響を算出する必要が無い。この点において温度検出部２２の負荷を軽減することができる。

また、温度検出部２２は、実質的受光距離を所定間隔毎に分割した各区間のうち温度を検出済みの区間について、当該区間における放射エネルギーを前記光ファイバの受光部分と当該区間との距離に応じた透過率で重み付けし、受光強度測定部１１が測定した受光強度に基づく受光エネルギーから除外して、得られた受光エネルギーに基づいて、温度を求める。
例えば、温度検出部２２は、温度を既知の各区間の温度を式（１８）に代入することで、温度検出部１２が測定した受光強度に基づく温度に対する、温度を既知の各区間からの放射エネルギーの影響を明らかにする。そして、温度検出部２２は、各温度を代入した式（１８）を解くことで、温度を既知の各区間からの放射エネルギーの影響を除外して、温度検出対象となっている区間の温度を算出する。
このように、温度を既知の各区間からの影響に対して、受光部分と当該区間との距離に応じた重み付けを行うことで、温度検出部２２は、より正確に温度を検出し得る。

なお、以上では、温度検出部２２が２色法に基づくモデルを用いて温度を検出する場合について説明したが、温度検出部２２が用いるモデルはこれに限らず、受光強度から温度を検出可能なモデルであればよい。例えば、温度検出部２２が、単色法に基づくモデルを用いて温度を検出するようにしてもよい。

また、以上では、温度検出部２２が、検出済みの温度をモデルに代入することで、温度を検出済みの区間における温度の影響を低減させる場合を例に説明したが、温度検出部２２が、検出済みの受光強度を用いて、温度を検出済みの区間における温度の影響を低減させるようにしてもよい。例えば、温度検出部２２が、受光強度測定部１１の測定した受光強度のうち、温度を検出済みの区間にからの受光による成分を減算して、温度検出対象となっている区間からの受光強度を求め、得られた受光強度を温度に変換するようにしてもよい。

なお、温度検出装置１の場合と同様、温度検出装置２が、図４の例のような区間毎の温度検出を、測定位置をずらしながら複数回行うようにしてもよい。これにより、温度検出装置２は、２次元メッシュまたは３次元メッシュにおける各部の温度を検出することができる。

＜第３の実施形態＞
図９は、本発明の第３の実施形態における温度検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、温度検出装置３は、受光強度測定部１１と、微粉炭濃度取得部２３と、実質的受光距離取得部２４と、温度検出部３２と、温度測定部３５とを具備する。
図９において図５の各部に対応して同様の機能を有する部分には、同一の符号（１１、２３、２４）を付し、説明を省略する。

温度検出装置３は、温度検出装置２（図５）と同様、実質的受光距離を設定して対象領域の温度を所定間隔毎に検出する。但し、温度検出装置２が、温度変化の小さい区間を検出して初期温度を設定したのに対し、温度検出装置３は、受光強度以外の温度測定方法を用いて初期温度を実測する。

温度測定部３５は、例えば熱電対を有し、初期区間として設定された各区間の温度を測定（実測）する。温度測定部３５が行う処理は、温度測定ステップにおける処理の一例に該当する。
温度検出部３２は、温度検出部２２と同様に各区間の温度を順に検出する。但し、温度検出部３２は、温度測定部３５が実測した温度を初期温度とする点で、温度検出部２２と異なる。温度検出部３２が行う処理は、温度検出ステップにおける処理の一例に該当する。

以上のように、温度測定部３５が、初期区間として設定された前記区間の温度を測定することで、温度変化の小さい区間を検出できない場合でも、温度検出部３２は、各区間の温度を検出することができる。

＜第４の実施形態＞
図１０は、本発明の第４の実施形態における温度検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、温度検出装置４は、受光強度測定部１１と、温度検出部１２と、火炎表面温度検出部４６と、温度評価部４７とを具備する。
図１０において図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には、同一の符号（１１、１２）を付し、説明を省略する。

温度検出装置４は、温度検出装置１（図１）と同様、対象領域の温度を所定間隔毎に検出する。但し、温度検出装置４は、検出した温度の評価を行う点で温度検出装置１と異なる。
火炎表面温度検出部４６は、対象領域としてのボイラ炉内における火炎表面の温度を検出する。火炎表面温度検出部４６が行う処理は、火炎表面温度検出ステップにおける処理の一例に該当する。

温度評価部４７は、火炎表面温度検出部４６の検出した火炎表面温度に基づいて、温度検出部１２の検出した温度を評価する。例えば、温度評価部４７は、火炎表面温度検出部４６の検出した火炎表面温度と、温度検出部１２が火炎表面に相当する区間について検出した温度とを比較し、温度差が所定の閾値より大きい場合は、温度検出装置４の検出した温度が正確でないおそれがある旨のメッセージをユーザに提示（例えば表示または音声出力）する。
温度評価部４７が行う処理は、温度評価ステップにおける処理の一例に該当する。

以上のように、火炎表面温度検出部４６は、対象領域に火炎表面が含まれる場合に、当該火炎表面の温度を検出する。そして、温度評価部４７は、火炎表面温度検出部４６が検出した火炎表面温度に基づいて、温度検出部１２が検出した温度を評価する。
これにより、温度評価部４７は、温度検出部１２の検出した温度が正確か否かを判定することができる。温度検出部１２の検出した温度が正確でないおそれがあると判定した場合、例えばユーザに対して警告することができる。

なお、第４の実施形態と第２の実施形態または第３の実施形態と組み合わせて実施してもよい。例えば、温度検出装置２または温度検出装置３が、火炎表面温度検出部４６や温度評価部４７を具備するようにしてもよい。

なお、温度検出装置１、２、３または４の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１、２、３、４ 温度検出装置
１１ 受光強度測定部
１２、２２、３２ 温度検出部
２３ 微粉炭濃度取得部
２４ 実質的受光距離取得部
２５ 受光強度変化評価部
３５ 温度測定部
４６ 火炎表面温度検出部
４７ 温度評価部

Claims (6)

1. 光ファイバを対象領域に挿入し、前記光ファイバの受光方向に沿って所定間隔毎に受光強度を測定する受光強度測定ステップと、
   前記光ファイバを当該光ファイバの受光方向に沿って移動させた場合の受光強度の変化を評価する受光強度変化評価ステップと、
   前記受光強度変化評価ステップにて受光強度の変化が充分に小さいと評価した測定点における温度を検出し、得られた温度を初期温度として、前記受光強度測定ステップで得られた受光強度から算出される温度と、前記所定間隔毎の各区間のうち温度を検出済みの区間の温度とに基づいて、各区間の温度を順に検出する温度検出ステップと、
   を具備することを特徴とする温度検出方法。
2. 前記対象領域に火炎表面が含まれる場合に、当該火炎表面の温度を検出する火炎表面温度検出ステップと、
   前記火炎表面温度検出ステップにて得られた火炎表面温度に基づいて、前記温度検出ステップにて得られた温度を評価する温度評価ステップと、を具備することを特徴とする請求項１に記載の温度検出方法。
3. 前記対象領域が微粉炭焚ボイラの炉内である場合に微粉炭濃度を求める微粉炭濃度取得ステップと、
   前記微粉炭濃度取得ステップにて得られた微粉炭濃度に基づいて、前記光ファイバの実質的受光距離を求める実質的受光距離取得ステップとを具備し、
   前記温度検出ステップでは、前記実質的受光距離取得ステップにて得られた前記実質的受光距離に基づいて、前記所定間隔毎の温度を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温度検出方法。
4. 前記温度検出ステップでは、前記実質的受光距離を前記所定間隔毎に分割した各区間のうち温度を検出済みの区間について、当該区間における放射エネルギーを前記光ファイバの受光部分と当該区間との距離に応じた透過率で重み付けし、前記受光強度測定ステップにて得られた受光強度に基づく受光エネルギーから除外して、得られた受光エネルギーに基づいて、温度を求める対象となっている区間の温度を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の温度検出方法。
5. 対象領域に挿入された光ファイバを用いて、前記光ファイバの受光方向に沿って所定間隔毎に受光強度を測定する受光強度測定部と、
   前記光ファイバを当該光ファイバの受光方向に沿って移動させた場合の受光強度の変化を評価し、受光強度の変化が充分に小さいと評価した測定点における温度を検出し、得られた温度を初期温度として、前記受光強度測定部が測定した受光強度から算出される温度と、前記所定間隔毎の各区間のうち温度を検出済みの区間の温度とに基づいて、各区間の温度を順に検出する温度検出部と、
   を具備することを特徴とする温度検出装置。
6. 温度検出装置としてのコンピュータに、
   対象領域に挿入された光ファイバを用いて、前記光ファイバの受光方向に沿って所定間隔毎に受光強度を測定する受光強度測定ステップと、
   前記光ファイバを当該光ファイバの受光方向に沿って移動させた場合の受光強度の変化を評価する受光強度変化評価ステップと、
   前記受光強度変化評価ステップにて受光強度の変化が充分に小さいと評価した測定点における温度を検出し、得られた温度を初期温度として、前記受光強度測定ステップで得られた受光強度から算出される温度と、前記所定間隔毎の各区間のうち温度を検出済みの区間の温度とに基づいて、各区間の温度を順に検出する温度検出ステップと、
   を実行させるためのプログラム。

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