JP6879564B2 - 温度センサ、温度センシング方法および温度センシングプログラム - Google Patents

Description

本発明は、温度センサ、温度センシング方法および温度センシングプログラムに関し、特に、温度監視対象の温度があらかじめ定めた温度（検出すべき温度）に達したか否かを判別するために用いる温度閾値（検出温度）の自由度を向上させることが可能な温度センサ、温度センシング方法および温度センシングプログラムに関する。

温度を検出して電気信号を変化させることにより外部に作用するデバイスいわゆる温度センサにはいくつかの種類がある。例えば、検出している温度を数値として通知する温度センサもあれば、既定の温度を検出したときに出力電気信号の極性を変化させる温度センサもある。後者の温度センサは、例えば、特許文献１の特開２００８−１９１７２４号公報「温度過昇防止装置および加熱装置」に記載のサーモスタット等のように、一般的に、出力電気信号としてオフとオンとの２種類の状態しか有していないことから、「温度スイッチ」と称されている。

かくのごとき温度スイッチは、前者の温度センサと比べて、動作が単純なことから、安価であるという大きな長所を有する一方、出力電気信号をオフからオンに変化させる温度として、個々のデバイスに固有の温度閾値を配置する必要があり、自由な温度閾値をあらかじめ用意し難いという課題があった。

また、温度スイッチを活用する装置の開発において、温度を監視する対象によっては、最適な検出温度（すなわち温度閾値）をシミュレートすることが非常に難しく、実験することなく、最適な検出温度（温度閾値）の温度スイッチを用意することが極めて困難な場合がある。

そのような状況を鑑み、デバイスの設定ピンに対して外部から与える電圧の極性を変えることによって、複数の検出温度（温度閾値）を段階的に選択することができる温度スイッチを実現しようという技術が提案されている。かくのごとき温度スイッチにおいては、例えば、７０℃、７５℃、８０℃、８５℃のような複数種類の検出温度（温度閾値）を選択することができる。しかしながら、かかる温度スイッチにおいても、検出温度（温度閾値）を所望する任意の値に自由に設定することはできなかった。

特開２００８−１９１７２４号公報

以上のように、前記特許文献１等に記載された本発明に関連する現状の技術においては、検出温度（温度閾値）を所望する任意の値に自由に設定することができないという問題がある。

（本開示の目的）
本開示は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、制御対象の動作を制御すべき検出温度の設定の自由度を向上させ、所望する検出温度に自由に設定することが可能な温度センサ、温度センシング方法および温度センシングプログラムを提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明による温度センサ、温度センシング方法および温度センシングプログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）本発明による温度センサは、温度監視対象の温度検出用に用いる温度閾値の値が互いに異なる２つの温度スイッチと、該２つの温度スイッチを互いに近接して配置して同じ温度監視対象の温度を監視することにより、前記２つの温度スイッチそれぞれが監視する同じ前記温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差および前記２つの温度スイッチそれぞれの前記温度閾値の差から求めた温度勾配を有する直線と外部から任意の値に設定することができる係数値とを用いて前記温度監視対象の温度変化の線形補間を行う演算部と、を備えていることを特徴とする。

（２）本発明による温度センシング方法は、温度監視対象の温度検出用に用いる温度閾値の値が互いに異なる２つの温度スイッチを互いに近接して配置し、前記２つの温度スイッチそれぞれが監視する同じ温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差および前記２つの温度スイッチそれぞれの前記温度閾値の差から求めた温度勾配を有する直線と外部から任意の値に設定することができる係数値とを用いて前記温度監視対象の温度変化の線形補間を行う演算ステップを有していることを特徴とする。

（３）本発明による温度センシングプログラムは、温度監視対象の温度検出用に用いる温度閾値の値が互いに異なる２つの温度スイッチを互いに近接して配置した温度センサにおいてコンピュータにより実行することが可能な温度センシングプログラムであって、前記２つの温度スイッチそれぞれが監視する同じ温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差および前記２つの温度スイッチそれぞれの前記温度閾値の差から求めた温度勾配を有する直線と外部から任意の値に設定することができる係数値とを用いて前記温度監視対象の温度変化の線形補間を行う演算処理を有していることを特徴とする。

本発明の温度センサ、温度センシング方法および温度センシングプログラムによれば、主に、以下のような効果を奏することができる。

第１に、互いに異なる温度閾値を有する２つの近接配置した温度スイッチそれぞれの温度閾値（検出温度）と任意の値に設定可能な係数値とを用いた線形補間により、制御対象を制御すべき温度センサの検出温度を算出しているので、本発明の主目的である温度センサの検出温度の設定の自由度を大幅に向上させることができる。

第２に、温度センサは、２つの温度スイッチと１つの演算部という、極めて少ない個数の構成要素で実現することができるので、資材費を抑制することができるとともに、小型化が可能であり、本温度センサを実装する基板の面積を小さくすることができる。

本発明に係る温度センサの構成の一例を示すブロック構成図である。 図１に示した温度センサの動作の一例を説明するためのタイムチャートである。 図１に示した温度センサ内の演算部の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示した温度センサ内の演算部の動作の図３とは異なる他の例を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明による温度センサ、温度センシング方法および温度センシングプログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明による温度センサおよび温度センシング方法について説明するが、かかる温度センシング方法をコンピュータにより実行可能な温度センシングプログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、温度センシングプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。また、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではないことも言うまでもない。

（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、温度センサ、温度センシング方法および温度センシングプログラムに関し、温度監視対象の温度検出用に用いる温度閾値の値が互いに異なる２つの温度スイッチを互いに近接して配置し、それぞれの温度スイッチが監視する同じ温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差およびそれぞれの温度スイッチの前記温度閾値の差から求めた温度勾配を有する直線と任意の値に設定することができる係数値とを用いて前記温度監視対象の温度変化の線形補間を行うことを主要な特徴とする。而して、本発明は、当該温度センタの検出温度の設定自由度を向上させることを可能にしている。

本発明の主要な特徴をさらに具体的に説明すると、次の通りである。すなわち、本発明は、
温度監視対象の温度があらかじめ設定した温度閾値（検出温度）に達したことを検出した際に、出力電気信号のオンとオフとを切り替えて出力する温度スイッチ機能を有する温度センサに関するものであり、
互いに近接して配置し、かつ、互いの前記温度閾値の値が異なる２つの温度スイッチと、前記温度監視対象の温度が任意に設定した検出温度に達するタイミングを線形予測する演算を行う演算部と、を少なくとも備え、
前記２つの温度スイッチそれぞれは、
それぞれが計測した前記温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した際に、それぞれが出力する出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行って、前記演算部に対してそれぞれ出力する温度検出部、
を備え、
前記演算部は、
前記２つの温度スイッチそれぞれから出力された前記出力電気信号のオン・オフ切り替え時刻の前記２つの温度スイッチ間の時間差を算出する時間差算出部と、
前記時間差算出部にて算出した前記時間差に対して任意の値に設定した係数値を乗算することにより（つまり、前記温度監視対象の温度変化の勾配を直線近似した線形補間を行うことにより）、前記２つの温度スイッチのうち、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻から、前記温度監視対象の温度が、外部の制御対象を制御すべき温度として任意にあらかじめ定めた検出温度に達するまでの予測時間を算出する線形補間部と、
前記２つの温度スイッチのうち、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った時刻から、さらに、前記線形補間部において算出した前記予測時間だけ経過した時刻に達した際に、前記温度監視対象の温度が前記検出温度に達したことを示す状態の検出信号を、出力電気信号として外部の前記制御対象に対して出力する信号出力部と、
を少なくとも備えている、
ことを主要な特徴としている。

以上のように、本発明においては、前記２つの温度スイッチの動作時刻（すなわちそれぞれの温度閾値に達した時刻）間の時間差を求めることにより、前記温度監視対象の温度が熱源からの熱により直線的に変化していくと想定した場合の温度勾配を取得し、しかる後、前記２つの電気スイッチのうち、より遅く動作する方の温度スイッチの温度閾値に相当する温度から、さらに、制御対象を制御すべき所望の検出温度に達するまでの予測時刻を、任意の値に設定可能な係数値を用いて線形補間して求めている。したがって、本発明に係る温度センサは、前記制御対象を制御するための前記検出温度の設定自由度を大幅に向上させることができるという効果を奏することが可能になる。

（本発明の実施形態の構成例）
次に、本発明に係る温度センサの構成例について、図１を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る温度センサの構成の一例を示すブロック構成図である。図１に示す温度センサ１００は、２つの温度スイッチすなわち第１温度スイッチ１０１および第２温度スイッチ１０２と、演算部１０３とを有している。ここで、温度センサ１００の重要な特徴として、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２とは、物理的に互いに近接して配置されていて、同じ温度監視対象１の温度の変化を計測することが可能である。さらに、これら第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２とでは、温度監視対象１の温度があらかじめ設定した温度に達しているか否かを判別するために用いる温度閾値の値が互いに異なっている。

すなわち、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２とは、図１に示すように、第１温度検出部１０１１および第２温度検出部１０２１をそれぞれ備えている。これら第１温度検出部１０１１および第２温度検出部１０２１には、第１温度閾値１０１２および第２温度閾値１０２２がそれぞれ設定してある。第１温度検出部１０１１と第２温度検出部１０２１とは、それぞれが計測した温度監視対象１の温度がそれぞれの温度閾値すなわち第１温度閾値１０１２と第２温度閾値１０２２に達した際に、それぞれが出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行って、演算部１０３に対してそれぞれ出力する機能を有している。

そして、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２とは、前述したように、物理的に互いに近接して配置されており、第１温度検出部１０１１と第２温度検出部１０２１とのそれぞれにおいて、同じ温度監視対象１の温度の変化を計測するように構成されている。ここで、第１温度スイッチ１０１の第１温度閾値１０１２と第２温度スイッチ１０２の第２温度閾値１０２２とは、前述したように、互いに異なる値にあらかじめ設定してある。そして、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２とは、同じ温度監視対象１の温度の計測結果がそれぞれに設定されている異なる値の温度閾値すなわち第１温度閾値１０１２と第２温度閾値１０２２とに達したことを検出した際に、出力電気信号すなわち第１信号ａおよび第２信号ｂのオン・オフの切り替え動作を実施する。

なお、本実施形態においては、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２とのうち、第１温度スイッチ１０１の第１温度閾値１０１２の方が、第２温度スイッチ１０２の第２温度閾値１０２２よりも低い値にあらかじめ設定されているものとする。また、同じ温度監視対象１の温度の計測結果がそれぞれの温度閾値すなわち第１温度閾値１０１２と第２温度閾値１０２２とに達したことを第１温度検出部１０１１と第２温度検出部１０２１とのそれぞれにおいて検出した際に、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２とのそれぞれが出力する出力電気信号すなわち第１信号ａと第２信号ｂとを、オフからオンの状態に切り替えて出力するものとする。

したがって、同じ温度監視対象１の温度を監視していても、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２とのそれぞれの検出温度すなわち温度閾値（第１温度閾値１０１２と第２温度閾値１０２２）が異なる値であるので、温度閾値の値がより低い第１温度スイッチ１０１の出力電気信号すなわち第１信号ａの極性がオフからオンに切り替わる時刻と、温度閾値の値がより高い第２温度スイッチ１０２の出力電気信号すなわち第２信号ｂの極性がオフからオンになる時刻との間には、時間差が生じる。第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２のそれぞれが出力する出力電気信号すなわち第１信号ａ、第２信号ｂは、演算部１０３に入力される。

演算部１０３は、図１に示すように、時間差算出部１０３１、線形補間部１０３２、係数設定部１０３３および信号出力部１０３４を有している。

時間差算出部１０３１は、２つの温度スイッチすなわち第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２それぞれから出力された出力電気信号すなわち第１信号ａと第２信号ｂとのオン・オフ切り替え時刻の間の時間差を算出する機能を有している。

また、線形補間部１０３２は、時間差算出部１０３１にて算出した前記時間差に対してあらかじめ係数１０３２ａに任意の値に設定されている係数値ｉを乗算して線形補間を行う。線形補間部１０３２は、この線形補間により、２つの温度スイッチ（第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２）のうち、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻から、温度監視対象１の温度が、外部の制御対象２を制御すべき温度として任意にあらかじめ定めた検出温度に達するまでの予測時間を算出する。本実施形態においては、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行う温度スイッチは、温度閾値がより高い温度に設定されている第２温度スイッチ１０２とする。また、係数設定部１０３３は、線形補間部１０３２において線形補間用に用いる係数１０３２ａの設定内容すなわち係数値ｉを外部から指定された任意の値に設定する機能を有している。

また、信号出力部１０３４は、外部の制御対象２に対して検出信号ｃを出力する。検出信号ｃは、２つの温度スイッチすなわち第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２のうち、より遅く出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った温度スイッチからのその出力電気信号のオン・オフ切り替え時刻から、線形補間部１０３２において算出した前記予測時間だけ経過した時刻に、温度監視対象１の温度が前記検出温度に達したことを示す。すなわち、検出信号ｃは、温度監視対象１の温度が外部の制御対象２を制御すべき温度である前記検出温度に達したことを示す信号である。上述のとおり、より遅く出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った温度スイッチは、本実施形態においては、第２温度閾値１０２２として温度閾値がより高く設定されている第２温度スイッチ１０２である。

つまり、演算部１０３では、時間差算出部１０３１が、第１温度スイッチ１０１からの出力電気信号すなわち第１信号ａがオフからオンに切り替わった時刻と第２温度スイッチ１０２からの出力電気信号すなわち第２信号ｂがオフからオンに切り替わった時刻との間の時間差をまず算出する。そして、線形補間部１０３２が、時間差算出部１０３１が算出した該時間差に対して係数設定部１０３３によってあらかじめ係数１０３２ａに設定した任意の係数値ｉを乗算する演算処理を行う。かくして、演算部１０３は、その時間差に係数値ｉを乗算する演算処理を施し、外部の制御対象２を制御すべき温度として任意にあらかじめ定めた検出温度に達するまでの時間を予測時間として出力する。

しかる後、演算部１０３は、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２とのうち、温度閾値がより高く、出力電気信号のオフからオンへの切り替え動作がより遅い温度スイッチすなわち第２温度スイッチ１０２からの第２信号ｂのオンへの切り替え時刻から、演算部１０３により演算された予測時間の分だけさらに遅延させた時刻に、オフからオンに切り替えた出力電気信号すなわち検出信号ｃを、制御対象２に対して出力する。上述のとおり、この予測時間は、制御対象２を制御すべき検出温度に達したと予測される時点までの時間として、線形補間部１０３２において線形補間により算出された時間である。ここで、以上のような各種機能を有する演算部１０３は、例えば、汎用的なマイクロプロセッサなどのプログラマブルデバイスから構成するようにしても良い。

（実施形態の動作の説明）
次に、本発明の一実施形態として図１に示した温度センサ１００の動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。図２は、図１に示した温度センサ１００の動作の一例を説明するためのタイムチャートであり、横軸は時間軸である。また、図２の「温度」欄は、温度監視対象１の温度を示し、Ｔａ→Ｔｂ→Ｔｃと直線的に上昇していく様子を示している。ここに、温度Ｔａは、第１温度スイッチ１０１の第１温度閾値１０１２としてあらかじめ設定された検出温度であり、第１信号ａがオフからオンに切り替わる温度を示す。また、温度Ｔｂは、第２温度スイッチ１０２の第２温度閾値１０２２としてあらかじめ設定された検出温度であり、第２信号ｂがオフからオンに切り替わる温度を示す。

また、温度Ｔｃは、温度センサ１００からの検出信号ｃにより制御対象２を制御すべき温度、すなわち温度センサ１００全体を1つの温度スイッチとして観たときの検出温度である。したがって、この温度Ｔｃにより、温度センサ１００から制御対象２に対して出力する検出信号ｃがオフからオンに切り替わる温度が示される。図２に示すように、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２との双方の前記検出時刻の差分値ｔに対して、外部から所望する任意の値に設定した係数値ｉを乗算することにより、温度監視対象１の温度が温度Ｔｂに達してから、温度監視対象１の温度が制御対象２を制御すべき検出温度Ｔｃに達したと予測される時刻ｔｃを算出することができる。ここで、第１温度スイッチ１０１と第２温度スイッチ１０２との双方の検出時刻の差分値ｔに対して、外部から所望する任意の値に設定した係数値ｉを乗算することは、双方の温度スイッチの検出温度の差分と双方の検出時刻の差分ｔとにより算出した温度勾配を有する直線によって線形補間を行うことを意味する。なお、図２に示す「第１信号ａ」、「第２信号ｂ」、「検出信号ｃ」の各欄は、それぞれ、第１温度スイッチ１０１、第２温度スイッチ、演算部１０３からの出力電気信号の信号波形を示している。

図２に示すように、時刻ｔａにおいて、温度監視対象１の温度が第１温度スイッチ１０１の第１温度閾値１０１２に設定された検出温度Ｔａに達し、第１信号ａがオフからオンに切り替わる。さらに、時刻ｔｂにおいて、同じ温度監視対象１の温度が、第２温度スイッチ１０２の第２温度閾値１０２２に設定された検出温度Ｔｂに達し、第２信号ｂがオフからオンに切り替わる。しかる後、温度センサ１００の演算部１０３が、制御対象２を制御すべき時間に達するまでのさらなる時間を、線形補間により予測時間として算出する。すなわち、まず、時刻ｔａと時刻ｔｂとの間の時間差ｔ（＝ｔｂ−ｔａ）を算出し、算出した時間差ｔに対して、あらかじめ係数１０３２ａに設定しておいた任意の係数値ｉを乗算して得られる時間（ｔ×ｉ）を用いて、前記予測時間を求める。このｔ×ｉにおける×は、乗算を意味する演算子である。しかる後、温度センサ１００の演算部１０３は、２つの温度スイッチのうち出力電気信号のオフからオンへの切り替えがより遅い方の第２温度スイッチ１０２の第２信号ｂがオフからオンに切り替わった時刻ｔｂからさらに予測時間（ｔ×ｉ）だけ遅延させた時刻ｔｃにおいて、制御対象２の動作を制御するために、オフからオンに切り替わった検出信号ｃを、制御対象２に対して出力する。

つまり、温度センサ１００から制御対象２に対して出力する検出信号ｃがオフからオンへの切り替えタイミングは、熱源からの熱により線形に温度上昇する温度監視対象１の温度が、
線形補間の式Ｔｃ＝Ｔｂ＋（Ｔｂ−Ｔａ）×ｉ …（１）
で与えられる温度まで上昇したと予測される時点の時刻ｔｃである。ここで、本実施形態は、その特徴として、該線形補間の式（１）における係数値ｉを係数設定部１０３３において任意の値に変更して設定することを可能にすることにより、検出信号ｃをオフからオンへ切り替える時点ｔｃとなる温度センサ１００の検出温度Ｔｃを自由に選択することができる仕組みを有している。

かくのごとく、演算部１０３の線形補間部１０３２には、制御対象２を制御するための温度監視対象１の温度すなわち検出温度Ｔｃを得るための係数１０３２ａの設定値すなわち係数値ｉを所望する値にあらかじめ設定しておく。なお、例えば、演算部１０３を汎用的なマイクロプロセッサなどのプログラマブルデバイスから構成する場合には、係数値ｉをプログラム内の所定領域にあらかじめ設定しておくようにすれば良い。また、数値例として、例えば、第１温度閾値Ｔａ＝６０℃の第１温度スイッチ１０１、第２温度閾値Ｔｂ＝６５℃の第２温度スイッチ１０２を用いて、６７．５℃に達した際に検出信号ｃをオフからオンに切り替えて制御対象２を動作させようとする場合には、式（１）より、係数値ｉ＝０．５に設定すれば良い。

以下に、順を追って、図２のタイムチャートをさらに説明する。まず、温度監視対象１の温度が上昇したことを第１温度スイッチ１０１の第１温度検出部１０１１および第２温度スイッチ１０２の第２温度検出部１０２１において検出する。その結果、第１温度スイッチ１０１の第１温度検出部１０１１が第１温度閾値１０１２として設定している検出温度Ｔａに達したことを検出すると、第１温度スイッチ１０１から出力される第１信号ａがオフからオンの極性に切り替わる。第１信号ａが時刻ｔａにおいてオンに切り替わったことを検出した演算部１０３の時間差算出部１０３１は、その時刻ｔａからの経過時間を例えばカウンタＡにおいて単位時間ごとにカウントする動作を開始する。カウンタＡは、時間差算出部１０３１に備えられているものとする。

しかる後、第１温度スイッチ１０１および第２温度スイッチ１０２の監視用の温度監視対象１の温度がさらに上昇し、第２温度スイッチ１０２の第２温度検出部１０２１が第２温度閾値１０２２として設定している検出温度Ｔｂに達したことを検出すると、第２温度スイッチ１０２から出力される第２信号ｂがオフからオンの極性に切り替わる。第２信号ｂが時刻ｔｂにおいてオンに切り替わったことを検出した時間差算出部１０３１は、カウンタＡにおいてカウント中の経過時間のカウント動作を停止する。その結果、温度監視対象１の温度が第１温度閾値１０１２として設定している検出温度Ｔａになってから第２温度閾値１０２２として設定している検出温度Ｔｂに達するまでの経過時間すなわち時刻ｔａと時刻ｔｂとの間の時間差ｔ（＝ｔｂ−ｔａ）が、カウンタＡに設定される。

しかる後、線形補間部１０３２は、時間差算出部１０３１においてカウンタＡに設定された時間差ｔと係数設定部１０３３によりあらかじめ係数１０３２ａに設定されている線形補間用の係数値ｉとを乗算し、乗算値（ｔ×i）に相当する値をカウンタＢに格納する。カウンタＢは、線形補間部１０３２に設けてある。ここで、係数値ｉの値は、温度監視対象１の温度が、検出温度Ｔｂに達した時刻ｔｂから、制御対象２を制御すべき温度（検出温度Ｔｃ）としてあらかじめ定めた所望の温度に達するまでに要する経過時間を算出することを可能にする値にあらかじめ設定されている。

そして、カウンタＢの値を単位時間ごとにカウントダウンしていく動作を開始する。演算部１０３は、カウンタＢの値が‘０’に達するまでカウントダウンすると、すなわち、温度監視対象１の温度が第２温度スイッチ１０２の第２温度閾値１０２２に設定された検出温度Ｔｂに達して、第２温度スイッチ１０２から出力される第２信号ｂがオフからオンの極性に切り替わった時刻から前記乗算値（ｔ×i）に相当する時間が経過したことを検知する。その結果、演算部１０３は、信号出力部１０３４において、演算部１０３から出力する出力電気信号すなわち検出信号ｃをオフからオンの極性に切り替えて、制御対象２に対して出力し、制御対象２に対し作用を与える。かくのごとく、図２のタイムチャートを参照して動作を説明した図１の本実施形態の温度センサ１００においては、任意の値に設定可能な係数値ｉを用いて、第１温度閾値１０１２に設定された検出温度Ｔａ、第２温度閾値１０２２に設定された検出温度Ｔｂの２点間の線形補間により、温度Ｔｃを、
Ｔｃ＝Ｔｂ＋（Ｔｂ−Ｔａ）×ｉ …（１）
なる式で求め、温度監視対象１が温度Ｔｃに達したタイミングにおいて、オフからオンに変化する出力電気信号すなわち検出信号ｃを得ることができる。

次に、図３のフローチャートを参照しながら、図１に示した温度センサ１００内の演算部１０３の動作の一例を詳細に説明する。図３は、図１に示した温度センサ１００内の演算部１０３の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

図３のフローチャートにおいて、まず、演算部１０３は、係数設定部１０３３おいて、制御対象２を制御すべき検出温度Ｔｃに達するタイミングを得ることができる値として、線形補間用に用いる係数値ｉを係数１０３２ａにあらかじめ設定する（ステップＳ１）。つまり、係数値ｉは、第１温度スイッチ１０１の第１温度閾値１０１２、第２温度スイッチ１０２の第２温度閾値１０２２それぞれの値、および、制御対象２の動作条件を加味して算出した値として、外部から指定された任意の値である。また、演算部１０３を汎用的なマイクロプロセッサなどのプログラマブルデバイスから構成する場合には、係数値ｉを設定する係数１０３２ａは、プログラム内のあらかじめ定めた領域に確保されている。

次に、演算部１０３の初期設定動作として、温度センサ１００から制御対象２に出力する出力電気信号すなわち検出信号ｃをオフに設定し（ステップＳ２）、さらに、カウンタＡに初期値‘０’を設定する（ステップＳ３）。カウンタＡは、第２温度閾値１０２２の検出温度Ｔｂよりも低い検出温度Ｔａが設定されている第１温度閾値１０１２を有する第１温度スイッチ１０１から出力されてくる第１信号ａがオフからオンに切り替わった時刻ｔａから、第２温度閾値１０２２を有する第２温度スイッチ１０２から出力されてくる第２信号ｂがオフからオンに切り替わる時刻ｔｂまでの間の時間ｔを計数するためのカウンタである。

しかる後、第１温度スイッチ１０１から出力されてくる第１信号ａがオフからオンに切り替わったか否かを確認する（ステップＳ４）。第１信号ａがオフの状態にある場合は（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ３に戻って、カウンタＡは、初期値の‘０’に設定する。

一方、第１信号ａがオフからオンの状態に切り替わると（ステップＳ４のＹＥＳ）、次に、第２温度スイッチ１０２から出力されてくる第２信号ｂがオフからオンに切り替わったか否かを確認する（ステップＳ５）。第２信号ｂがオフの状態にある限り（ステップＳ５のＮＯ）、カウンタＡを単位時間ごとにカウントアップした後（ステップＳ６）、ステップＳ４に復帰して、同じ動作を繰り返す。すなわち、第１信号ａがオンの状態にあり、第２信号ｂがオフの状態にある間は、ステップＳ６において、カウンタＡを単位時間ごとにカウントアップする動作を繰り返す。

ステップＳ５において第２信号ｂがオフからオンの状態に切り替わると（ステップＳ５のＹＥＳ）、ステップＳ６ではなくステップＳ７に移行する。すなわち、第１信号ａがオンの状態において、第２信号ｂがオフからオンに切り替わると、カウンタＡのカウントアップ動作は停止する。カウントアップ動作を停止したカウンタＡは、第１信号ａがオフからオンの状態に切り替わった時刻ｔａから第２信号ｂがオフからオンの状態に切り替わった時刻ｔｂに達するまでの経過時間ｔ（＝ｔｂ−ｔａ）に相当するカウント値が設定された状態になっている。

ステップＳ７において、カウンタＡに設定されている経過時間ｔ（＝ｔｂ−ｔａ）に相当するカウント値に対して、ステップＳ１において線形補間用としてあらかじめ設定しておいた係数値ｉを乗算することにより、係数値ｉを用いた線形補間により得られる予測時間（ｔ×ｉ）を算出して、カウンタＢに設定する（ステップＳ７）。ここで、カウンタＢは、温度監視対象１の温度が第１温度閾値１０１２の検出温度Ｔａよりも高い検出温度Ｔｂに相当する温度まで上昇して、該検出温度Ｔｂが設定されている第２温度閾値１０２２を有する第２温度スイッチ１０２から出力されてくる第２信号ｂがオフからオンに切り替わった時刻ｔｂから、温度監視対象１の温度が制御対象２を制御すべき温度として設定されている検出温度Ｔｃに達することが予測される時刻ｔｃまで経過する経過時間すなわち予測時間（ｔ×ｉ）が経過するまでの間の時間を計数するためのカウンタである。

ステップＳ７において予測時間（ｔ×ｉ）に相当する時間が設定されたカウンタＢは、まず、カウンタＢが‘０’になったか否かを確認する（ステップＳ８）。カウンタＢが‘０’ではない場合（ステップＳ８のＮＯ）、カウンタＢを単位時間ごとにカウントダウンした後（ステップＳ９）、ステップＳ８に復帰して、同じ動作を繰り返す。すなわち、カウンタＢが‘０’になるまでの間つまり予測時間（ｔ×ｉ）が経過するまでの間は、ステップＳ９において、カウンタＢを単位時間ごとにカウントダウンする動作を繰り返す。

ステップＳ８において、予測時間（ｔ×ｉ）が経過してカウンタＢが‘０’になったことを検出すると（ステップＳ８のＹＥＳ）、温度監視対象１の温度が、制御対象２の動作に対する温度センサ１００からの作用を与えるべき温度すなわち温度センサ１００の検出温度Ｔｃ以上に達しているものと見做して、温度センサ１００から制御対象２に対して出力する出力電気信号すなわち検出信号ｃをオフからオン（温度監視対象１の温度が検出温度Ｔｃに達したことを示す状態）に切り替える（ステップＳ１０）。その結果、制御対象２の動作に対する温度センサ１００からの作用（制御）が有効になる。

しかる後、第１温度スイッチ１０１が出力する第１信号ａがオンの状態を継続しているか否かを確認する（ステップＳ１１）。第１信号がオンの状態にある場合には（ステップＳ１１のＹＥＳ）、温度監視対象１の温度が、制御対象２の動作に対する温度センサ１００からの作用動作を継続すべき温度範囲にあると見做して、検出信号ｃはオンの状態をそのまま継続し、ステップＳ１１の確認動作を繰り返す。

一方、温度監視対象１の温度が低下して、第１温度閾値１０１２の検出温度Ｔａよりも低くなって、第１信号ａがオンからオフに変化した場合には（ステップＳ１１のＮＯ）、温度監視対象１の温度が、制御対象２を制御する動作を継続すべき温度範囲から外れたものと見做して、ステップＳ２に復帰する。その結果、制御対象２に対して出力していた検出信号ｃをオンの状態（温度監視対象１の温度が検出温度Ｔｃに達していることを示す状態）からオフの初期状態（温度監視対象１の温度が検出温度Ｔｃには達していないことを示す状態）に戻すことになり、制御対象２の動作に対する温度センサ１００からの作用動作を停止させることになる。

ステップＳ１１においては、第１温度閾値１０１２の検出温度Ｔａよりも高い温度に設定している第２温度閾値１０２２の検出温度Ｔｂを有する第２温度スイッチ１０２の第２信号ｂがオンからオフに変化したか否かではなく、第１温度閾値１０１２の検出温度Ｔａを有する第１温度スイッチ１０１の第１信号ａがオンからオフに変化したか否かを判定している。つまり、温度監視対象１の温度が、制御対象２の動作に対する作用を与えるべき温度すなわち温度センサ１００の検出温度Ｔｃ以上の温度から低下しても、温度センサ１００から制御対象２に対して出力する検出信号ｃをオフからオンに切り替える契機になった第２温度スイッチ１０２の検出温度Ｔｂ以下ではなく、さらに低下して、第１温度スイッチ１０１の検出温度Ｔａ以下に低下した時点で、初めて、検出信号ｃをオンからオフに切り替えるという制御を行っている。

かくのごとき制御を行う理由は、次の通りである。すなわち、検出信号ｃのオン・オフの切り替えを行う制御動作に前述したようなヒステリシス特定を付与することにより、検出信号ｃがオン状態とオフ状態とを繰り返す発振現象（オンとオフとの間を行ったり来たりする現象）を防止することができ、安定した制御を行うことが可能になることによる。

なお、以上の説明においては、第１温度スイッチ１０１および第２温度スイッチ１０２それぞれが出力電気信号として出力する第１信号ａおよび第２信号ｂは、温度監視対象１の温度がそれぞれの温度閾値（すなわち第１温度閾値１０１２の検出温度Ｔａおよび第２温度閾値１０２２の検出温度Ｔｂ）に達した際に、オフからオンに極性が切り替わる場合を示したが、本発明は、かかる極性変化に限るものではなく、逆の極性変化であっても支障なく実施できる。つまり、温度監視対象１の温度がそれぞれの温度閾値に達するまでは、第１信号ａおよび第２信号ｂはオン状態にあり、それぞれの温度閾値に達した際にオンからオフに極性が切り替わるように動作しても良い。また、温度センサ１００から制御対象２に対して出力電気信号として出力する検出信号ｃに関しても同様であり、温度監視対象１の温度が温度センサ１００の検出温度Ｔｃ以上に達するまで、オン状態にあり、達した際にオンからオフに極性が切り替わるように動作しても良い。

また、以上の説明においては触れなかったが、第１信号ａのオン・オフ状態、第２信号ｂのオン・オフ状態、検出信号ｃのオン・オフ状態のそれぞれを視覚的に表示するランプ例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ等を、温度センサ１００に実装するようにしても良い。かくのごときランプ表示を行うことにより、温度監視対象１の段階的な温度変化および制御対象２の動作に対する温度センサ１００からの作用の有無を、視覚的に容易に把握することができるという効果が得られる。

（本実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、以下のような効果を奏することができる。

第１に、互いに異なる温度閾値を有する２つの近接配置した温度スイッチ（第１温度スイッチ１０１、第２温度スイッチ１０２）それぞれの温度閾値すなわち検出温度Ｔａ、Ｔｂと任意の値に設定可能な係数値ｉとを用いた線形補間により、制御対象２を制御すべき温度センサ１００の検出温度Ｔｃを算出しているので、本発明の主目的である温度センサ１００の検出温度Ｔｃの設定の自由度を大幅に向上させることができる。

第２に、温度センサ１００は、図１に示したように、２つの温度スイッチ（第１温度スイッチ１０１、第２温度スイッチ１０２）と１つの演算部１０３という、極めて少ない個数の構成要素で実現することができるので、資材費を抑制することができるとともに、小型化が可能であり、本温度センサ１００を実装する基板の面積を少なくすることができる。

第３に、制御対象２の動作を制御するために温度センサ１００から出力する出力電気信号すなわち検出信号ｃのオン・オフの切り替えを行う制御動作にヒステリシス特定を付与しているので、検出信号ｃがオン状態とオフ状態とを繰り返す発振現象（オンとオフとの間を行ったり来たりする現象）を防止することができ、安定した制御を行うことができる。

（本発明の他の実施形態）
次に、前述の実施形態とは異なる本発明の他の実施形態について説明する。本他の実施形態においては、温度センサの構成は、前述した図１の温度センサ１００と全く同一であるが、温度センサ１００の演算部１０３における動作が、前述した図３のフローチャートとは異なっている。図４は、図１に示した温度センサ１００内の演算部１０３の動作の図３とは異なる他の例を説明するためのフローチャートである。

図４に示したフローチャートにおいては、図３として前述したフローチャートのステップＳ１１（すなわち、第１信号ａがオンか否かを判定する処理）を削除して、検出信号ｃをオンに設定したまま全ての処理を終了している。つまり、図４のような動作を行う本他の実施形態における温度センサ１００は、温度センサ１００の電源の切断・再投入を行うまで、検出信号ｃのオン状態を継続して保持するというラッチ機構を有している場合を示している。そして、電源の再投入後に、図４のフローチャートに示す動作を演算部１０３が行うことにより、ステップＳ２において、オン状態が継続していた検出信号ｃを強制的にオフ状態に設定することになる。

以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。

１ 温度監視対象
２ 制御対象
１００ 温度センサ
１０１ 第１温度スイッチ
１０２ 第２温度スイッチ
１０３ 演算部
１０１１ 第１温度検出部
１０１２ 第１温度閾値
１０２１ 第２温度検出部
１０２２ 第２温度閾値
１０３１ 時間差算出部
１０３２ 線形補間部
１０３２ａ 係数
１０３３ 係数設定部
１０３４ 信号出力部
ａ 第１信号
ｂ 第２信号
ｃ 検出信号

Claims (10)

1. 温度閾値が互いに異なる２つの温度スイッチと、
   前記２つの温度スイッチで監視する温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差および前記２つの温度スイッチの前記温度閾値の差から求めた温度勾配を有する直線と外部から任意の値に設定できる係数値とを用いて前記温度監視対象の温度変化の線形補間を行う演算部と、
   を備え、
   前記２つの温度スイッチそれぞれは、
   計測した前記温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した際に、出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行って、前記出力電気信号を前記演算部に対し出力する温度検出部
   を有し、
   前記演算部は、
   前記２つの温度スイッチそれぞれから出力された前記出力電気信号のオン・オフ切り替え時刻の前記２つの温度スイッチ間の時間差を計数する第１カウンタを備える時間差算出部と、
   前記時間差算出部にて算出した前記時間差に対して任意の値に設定した前記係数値を乗算することにより、前記２つの温度スイッチのうち、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻から、前記温度監視対象の温度が、外部の制御対象を制御すべき温度として任意にあらかじめ定めた検出温度に達するまでの予測時間を算出し、算出した前記予測時間の経過を計数する第２カウンタを備える線形補間部と、
   より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った前記時刻から、前記予測時間だけ経過した時刻に達した際に、前記温度監視対象の温度が前記検出温度に達したことを示す状態の検出信号を、出力電気信号として前記制御対象に対して出力する信号出力部と
   を有することを特徴とする温度センサ。
2. 前記第１カウンタは、
   前記２つの温度スイッチのうち、より早く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻から、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻までの間カウントアップ動作をすることにより、前記２つの温度スイッチで監視する温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差に相当するカウント値を計数し、
   前記第２カウンタは、
   前記温度監視対象の温度が、外部の制御対象を制御すべき温度として任意にあらかじめ定めた前記検出温度に達するまでの予測時間に相当するカウント値が設定され、前記２つの温度スイッチのうち、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻からカウントダウン動作をすることにより前記検出温度に達するまでの予測時間まで計数する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の温度センサ。
3. 前記温度監視対象の温度が、前記２つの温度スイッチのうち、より早く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った温度スイッチの前記温度閾値よりも低下した際に、または、電源を切断後に再投入した際に、前記制御対象に対して出力していた前記検出信号を、前記温度監視対象の温度が前記検出温度に達したことを示す状態から前記温度監視対象の温度が前記検出温度には達していないことを示す状態に切り替える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の温度センサ。
4. 前記２つの温度スイッチそれぞれが出力する出力電気信号のオン・オフ状態、を表示するランプ、および、前記制御対象に対して出力する前記検出信号の状態を表示するランプの内の少なくとも一方を実装している
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の温度センサ。
5. 温度閾値が互いに異なる２つの温度スイッチを用いて計測した温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した際に、出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行って、前記出力電気信号を出力する温度検出ステップと、
   前記２つの温度スイッチで監視する温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差および前記２つの温度スイッチの前記温度閾値の差から求めた温度勾配を有する直線と外部から任意の値に設定できる係数値とを用いて前記温度監視対象の温度変化の線形補間を行う演算ステップと、
   を有し、
   前記演算ステップは、
   前記２つの温度スイッチそれぞれから出力された前記出力電気信号のオン・オフ切り替え時刻の前記２つの温度スイッチ間の時間差を計数する時間差計数ステップと、
   計数した前記時間差に対して任意の値に設定した係数値を乗算することにより、前記２つの温度スイッチのうち、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻から、前記温度監視対象の温度が、外部の制御対象を制御すべき温度として任意にあらかじめ定めた検出温度に達するまでの予測時間を算出する線形補間ステップと、
   前記検出温度に達するまでの予測時間の経過を計数する予測時間計数ステップと、
   より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った前記時刻から、前記予測時間だけ経過した時刻に達した際に、前記温度監視対象の温度が前記検出温度に達したことを示す状態の検出信号を、出力電気信号として前記制御対象に対して出力する信号出力ステップと、
   を有していることを特徴とする温度センシング方法。
6. 前記時間差計数ステップは、
   前記２つの温度スイッチのうち、より早く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻から、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻までの間カウントアップ動作をすることにより、前記２つの温度スイッチで監視する温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差に相当するカウント値を計数するステップであって、
   前記予測時間計数ステップは、
   前記温度監視対象の温度が、外部の制御対象を制御すべき温度として任意にあらかじめ定めた前記検出温度に達するまでの予測時間に相当するカウント値が設定され、前記２つの温度スイッチのうち、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻からカウントダウン動作をすることにより前記検出温度に達するまでの予測時間まで計数するステップである、
   ことを特徴とする請求項５に記載の温度センシング方法。
7. 前記温度監視対象の温度が、前記２つの温度スイッチのうち、より早く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った温度スイッチの前記温度閾値よりも低下した際に、または、電源を切断後に再投入した際に、前記制御対象に対して出力していた前記検出信号を、前記温度監視対象の温度が前記検出温度に達したことを示す状態から前記温度監視対象の温度が前記検出温度には達していないことを示す状態に切り替える
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の温度センシング方法。
8. 温度閾値が互いに異なる２つの温度スイッチを配置した温度センサにおいて
   コンピュータに、
   前記２つの温度スイッチで監視する温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差および前記２つの温度スイッチの前記温度閾値の差から求めた温度勾配を有する直線と外部から任意の値に設定できる係数値とを用いて前記温度監視対象の温度変化の線形補間を行う演算処理を実行させることが可能な温度センシングプログラムであって、
   前記演算処理は、
   計測した温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した際に、出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行って、前記出力電気信号を出力する前記２つの温度スイッチそれぞれから出力された前記出力電気信号のオン・オフ切り替え時刻の前記２つの温度スイッチ間の時間差を計数する時間差計数処理と、
   計数した前記時間差に対して任意の値に設定した係数値を乗算することにより、前記２つの温度スイッチのうち、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻から、前記温度監視対象の温度が、外部の制御対象を制御すべき温度として任意にあらかじめ定めた検出温度に達するまでの予測時間を算出する線形補間処理と、
   前記検出温度に達するまでの予測時間の経過を計数する予測時間計数処理と、
   より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った前記時刻から、前記予測時間だけ経過した時刻に達した際に、前記温度監視対象の温度が前記検出温度に達したことを示す状態の検出信号を、出力電気信号として前記制御対象に対して出力する信号出力処理と、
   を有することを特徴とする温度センシングプログラム。
9. 前記時間差計数処理は、
   前記２つの温度スイッチのうち、より早く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻から、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻までの間カウントアップ動作をすることにより、前記２つの温度スイッチで監視する温度監視対象の温度がそれぞれの前記温度閾値に達した時刻の差に相当するカウント値を計数する処理であって、
   前記予測時間計数処理は、
   前記温度監視対象の温度が、外部の制御対象を制御すべき温度として任意にあらかじめ定めた前記検出温度に達するまでの予測時間に相当するカウント値が設定され、前記２つの温度スイッチのうち、より遅く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った方の温度スイッチが前記出力電気信号のオン・オフの切り替え動作を行った時刻からカウントダウン動作をすることにより前記検出温度に達するまでの予測時間まで計数する処理である、
   ことを特徴とする請求項８に記載の温度センシングプログラム。
10. 前記温度監視対象の温度が、前記２つの温度スイッチのうち、より早く前記出力電気信号のオン・オフ切り替え動作を行った温度スイッチの前記温度閾値よりも低下した際に、または、電源を切断後に再投入した際に、前記制御対象に対して出力していた前記検出信号を、前記温度監視対象の温度が前記検出温度に達したことを示す状態から前記温度監視対象の温度が前記検出温度には達していないことを示す状態に切り替える処理をコンピュータに実行させる、
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の温度センシングプログラム。

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