JPH04233424A - 非接触温度検知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非接触で被加熱物の熱平
衡状態を検出して報知する非接触温度検知器に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、赤
外線センサからなる非接触温度検知器は被加熱物に影響
を与えることなく迅速に検知できるため、実用に供され
ているが、被加熱物から赤外線センサに入射される赤外
線エネルギは被加熱物の絶対温度，周囲温度および赤外
線センサ自身の絶対温度のそれぞれの４乗によって得ら
れる値に比例するため、被加熱物の絶対温度を測定して
報知しようとすると、高温の被加熱物を測定する場合に
無視できる周囲温度や赤外線センサ自身の温度が低温の
被加熱物を測定する場合には無視できない。このため、
赤外線センサ自身の温度を測定する補正用基準温度測定
センサを別に設ける必要がある。

【０００３】しかも、より高精度の温度測定を行うため
には赤外線センサと前記基準温度測定センサとを同一の
温度にする必要があるので、周囲温度の影響を除去する
ために恒温槽や断熱材が必要となり、装置が大型化する
とともに、高価になるという問題点があった。

【０００４】本発明は、前記問題点に鑑み、被加熱物の
温度を簡易に検出して報知できる小型で安価な非接触温
度検知器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、被加熱物から放射される赤外線エネルギを
検出する赤外線検出手段と、この赤外線検出手段で検出
した赤外線エネルギの変化の度合から熱平衡状態、例え
ば、熱平衡の手前を判定する判定手段と、この判定手段
の判定結果に基づいて熱平衡状態、例えば、熱平衡に達
するまでの過程を報知する報知手段とからなる構成とし
たものである。

【０００６】

【作用と発明の効果】したがって、本発明によれば、被
加熱物の絶対温度を測定して熱平衡状態を検出するので
はなく、被加熱物の温度勾配を測定して熱平衡状態を検
出し、この検知結果に基づいて報知手段が熱平衡状態を
報知することになる。

【０００７】このため、赤外線センサ自身の温度を測定
するための基準温度測定センサが不要になるとともに、
従来例のように大型の断熱材，恒温槽で赤外線センサお
よび基準温度測定センサを同一の温度に保持せずとも、
被加熱物の温度勾配を赤外線センサだけで検出して被加
熱物の熱平衡状態を簡易に検出して報知できるので、小
型で安価な非接触温度検知器が得られる。

【０００８】特に、熱平衡に達するまでの過程を報知す
ることにより、被加熱物であるやかんの沸騰や鍋のこげ
つきによる事故を未然に防止できるという効果がある。

【０００９】

【実施例】以下、本発明にかかる非接触温度検知器の実
施例を図１ないし図２９の添附図面に従って説明する。

【００１０】第１実施例は、図１および図２に示すよう
に、略円柱形状を有するケース１１の木口面に赤外線入
射口１２と、ブザー等からなる報知手段１３と、電源ス
イッチ１４と、ＬＥＤ等からなる表示部１５とを設けた
非接触温度検知器１０である。

【００１１】前記ケース１１は、金属または樹脂からな
る略コ字形の取付具１６を固定ネジ１７を介して取付角
度を調整できるように設けてある。そして、前記非接触
温度検知器１０は、図５または図６に示すように取付具
１６に設けた固定孔１８を介して壁体１に固定され、コ
ンロ２で加熱されるやかん３や鍋４から放射される赤外
線を検出する。

【００１２】前記赤外線入射口１２はポリエチレン等か
らなるフレネルレンズ１９またはＧｅ，Ｓｉ等からなる
球面レンズやフィルターで覆われており、この赤外線入
射口１２を通過した赤外線は絞り板２０の貫通孔２１を
通過した後、赤外線センサ２２で検出される。

【００１３】前記絞り板２０は赤外線センサ２２周辺の
熱的安定を図るために鉄，アルミニウム等で形成され、
表面に黒化処理を施すことにより、放射率εがε≒１と
なっている。

【００１４】また、前記赤外線センサ２２の素子として
は、サーモパイル，サーミスタ・ボロメータ，焦電セン
サなどのように赤外線の照射によって生じる伝導度の変
化や起電力の発生を電気信号として出力する熱型のもの
と、ＰｂＳｅ，ＰｂＳなどのように赤外線の光量子を検
知して直接的に電気信号を出力する量子型のものとがあ
る。そして、赤外線センサ２２はＴＯ５等のキャンパッ
ケージ形状を有し、シリコン，ゲルマニウム等からなる
ウインド材、又は、波長５〜１２μｍ周辺の赤外線のみ
を透過するバンドパスフィルタ処理が施されたウインド
材で赤外線透過窓部をシールしてある。

【００１５】さらに、前記赤外線センサ２２の近傍には
サーミスタ，ダイオード等の感温センサからなる基準温
度測定センサ２３を配してある。この基準温度測定セン
サ２３は、赤外線センサ２２の周囲温度を検出すること
により、赤外線センサ２２が検出した赤外線から得られ
る温度データに基づいて温度を算出する際の基準温度を
測定するものである。ただし、基準温度測定センサ２３
は赤外線センサ２２の近傍に設ける場合に限らず、赤外
線センサ２２に内蔵させてもよいが、基準温度測定セン
サ２３は必ずしも必要でない。なお、２４は内部電源と
なる乾電池である。

【００１６】次に、本実施例の応用例としては、図３お
よび図４に示すように、略角柱形状を有するケース１１
の側面に赤外線入射口１２，報知手段１３，電源スイッ
チ１４および表示部１５を前述の実施例と同様に設けた
ものである。

【００１７】前記赤外線入射口１２はポリエチレン等か
らなるカバー２５で覆われ、その奥側に反射面を有する
集光部２６を設けてある。この集光部２６は、例えば、
エンジニアリングプラスチック成形品の表面に金属メッ
キを施し、または、ＡＢＳ樹脂成形品の表面にアルミ蒸
着膜を形成して鏡面を形成したものである。他は前述の
実施例とほぼ同様であるので、同一構成要素に同一番号
を附して説明を省略する。

【００１８】次に、第１実施例にかかる非接触温度検知
器のブロック図を図７に示す。すなわち、赤外線センサ
２２および基準温度測定センサ２３はそれぞれ増幅部３
０，３１を介してアナログスイッチ３２に接続され、こ
のアナログスイッチ３２はＡ−Ｄ変換部３３を介して温
度計の動作を制御する中央制御装置（以下、「ＣＰＵ」
という。）３４に接続されている。前記ＣＰＵ３４は、
それ自身のためのシステムプログラムと前記システムプ
ログラムを実行するために必要なデータとを格納するリ
ードオンリーメモリー（以下、「ＲＯＭ」という。）３
５と、前記システムプログラムを実行するために必要な
種々のデータを格納するランダムアクセスメモリ（以下
、「ＲＡＭ」という。）３６と、基準信号を発生する基
準信号発生部３７とを備えている。さらに、前記ＣＰＵ
３４には、電源スイッチ１４を介して電源部２４と、コ
ンディションを表示する表示部１５と、検出結果を報知
するブザー１３とが接続されている。

【００１９】次に、図８のグラフ図を参考にしつつ、図
９ないし図１１に示すフローチャートに従って本実施例
にかかる非接触温度検知器の動作を説明する。まず、電
源スイッチ１４をＯＮしてスタートすると、ステップＳ
１でイニシャライズされてメモリが初期化され、ステッ
プＳ２で表示部１５が点滅して測定中であることを表示
する。そして、ステップＳ３でアナログスイッチ３２が
基準温度測定センサ２３を選択し、ステップＳ４でサン
プリングタイミングであるか否かを判断し、サンプリン
グタイミングでないときはサンプリングタイミングを待
ち、サンプリングタイミングであるときはステップＳ５
で基準温度データを読み込んで記憶処理する。ついで、
ステップＳ６でアナログスイッチ３２が赤外線センサ２
２を選択し、ステップＳ７でサンプリングタイミングで
あるか否かを判断し、サンプリングタイミングでないと
きはサンプリングタイミングを待ち、サンプリングタイ
ミングであるときはステップＳ８で赤外線データを読み
込んでステップＳ９に進む。

【００２０】ステップＳ９では基準温度データを用いて
温度の補正処理を行い、この補正処理で得た補正済みデ
ータをステップＳ１０で記憶した後、初回データの処理
であるか否かをステップＳ１１で判断し、初回データの
処理であると判定したならば、ステップＳ４にもどり、
初回データの処理でないと判定したならば、ステップＳ
１２で温度微係数の算出処理を行なう。なお、前記温度
微係数はサンプリング周期△ｔ間における温度変化を意
味するが、必ずしもこれに限らず、例えば、単位温度だ
け変化するのに要する時間を測定，処理して温度微係数
を得てもよい。この方法によれば、微小温度変化に対す
る温度微係数の測定精度を補償できるという利点がある
。そして、ステップＳ１３で表示部１５が連続点灯中で
あるか否かを判断し、連続点灯中であれば、ステップＳ
１６に飛び、連続点灯中でなければ、ステップＳ１４で
算出処理した温度微係数が所定の規定値ａよりも大きい
か否かを判断し、大きくないと判定したならば、ステッ
プＳ４にもどり、大きいと判定したならば、ステップＳ
１５で表示部１５を連続点灯し、ステップＳ１６で温度
微係数の最大値を検出処理して記憶処理し、ステップＳ
１７に進む。

【００２１】ステップＳ１７では、得られた温度微係数
が最大温度微係数のｎ分の１よりも小さいという判定条
件を連続して複数回満足するか否かを判断し、満足して
いないと判定したならば、ステップＳ１８で補正処理し
た得た温度Ｔｍが上限値ＴＨよりも大きいか否かを判断
し、温度Ｔｍが上限値ＴＨよりも大きくないと判定した
ならば、ステップＳ４にもどり、大きいと判定したなら
ば、ステップＳ２１に進む。

【００２２】一方、ステップＳ１７で判定条件を連続し
て複数回満足していると判定したならば、ステップＳ１
９で補正処理して得た温度Ｔｍが許容範囲の上限値ＴＨ
と下限値ＴＬとの間であるか否かを判断し、温度Ｔｍが
上限値ＴＨと下限値ＴＬとの間であると判定したならば
、ステップＳ２０で熱平衡であると判定し、ブザー１３
で報知音を出力して動作が終了する。さらに、ステップ
Ｓ１９で前述の判定条件を満足していないと判定したな
らば、エラー処理としてステップＳ２１で表示部１５を
点滅し、ステップＳ２２で温度Ｔｍが上限値ＴＨよりも
大きいか否かを判断し、温度Ｔｍが上限値ＴＨよりも大
きくないと判定したならば、ステップＳ４にもどり、温
度Ｔｍが上限値ＴＨよりも大きければ、火災が発生して
いるおそれがあるので、ステップＳ２３で熱平衡を知ら
せる報知音と異なる警報音をブザー１３で鳴らし、動作
が終了する。そして、電源スイッチ１４をＯＦＦするこ
とによってブザー１３が鳴りやむ。したがって、本発明
にかかる非接触温度検知器は火災報知器としての機能を
も果すことができる。

【００２３】なお、本実施例にかかる上限値ＴＨ，下限
値ＴＬは必要に応じて任意の値を選択でき、本実施例で
は上限値ＴＨを食用油の沸点である３００℃とし、下限
値ＴＬを５０℃としてある。

【００２４】第２実施例は、図１２ないし図２０に示す
ように、前述の第１実施例が熱平衡となった時点で報知
手段で報知するものであるのに対し、熱平衡に達する前
に熱平衡に達するまでの過程を報知するものである。

【００２５】すなわち、本実施例は図１２および図１３
に示すように第１実施例とほぼ同様であり、外表面にお
いて異なる点はケース１１に報知判定レベル設定ボリュ
ーム２７を設けた点である。このボリューム２７は、赤
外線センサ２２で得られた温度微係数が最大温度微係数
の何分の一となった場合に報知手段１３が報知すべきで
あるかを設定するものである。

【００２６】なお、報知手段１３は、一般に温度微係数
と最大温度微係数との比に応じて音量レベルを変化させ
るものと、音のパルス波形の繰返し周波数を変化させる
ものとがある。ただし、周波数可変範囲は人間の可聴周
波数範囲内であることが必要である。

【００２７】また、第２実施例は第１実施例の応用例に
適用してもよいことは勿論である（図１４および図１５
）。この応用例は、ボリューム２７を設ける点を除き、
前述の第１実施例の応用例とほぼ同様であるので、同一
構成要素に同一番号を付して説明を省略する。

【００２８】次に、第２実施例にかかる非接触温度検知
器のブロック図を図１６に示す。本実施例にかかるブロ
ック図は前述の第１実施例とほぼ同様であり、異なる点
はアナログスイッチ３２に報知判定レベル設定ボリュー
ム２７を接続した点である。他は前述の第１実施例と同
様であるので、同一構成要素に同一番号を附して説明を
省略する。

【００２９】次に、第２実施例にかかる非接触温度検知
器１０の動作を図１７のグラフ図を参考にしつつ、図１
８ないし図２０のフローチャートに従って説明する。本
実施例にかかるフローチャートは前述の第１実施例にか
かるフローチャートとほぼ同様であるので、異なる点に
ついてのみ説明する。

【００３０】すなわち、電源スイッチ１４をＯＮしてス
タートすると、ステップＳ１でイニシャライズされてメ
モリが初期化され、ステップＳ２で表示部１５が点滅す
る。そして、ステップＳ１０１でアナログスイッチ３２
が報知判定レベル設定ボリューム２７を選択し、ステッ
プＳ１０２でサンプリングタイミングであるか否かを判
断し、サンプリングタイミングでないと判定したときは
サンプリングタイミングを待ち、サンプリングタイミン
グであると判定したときはステップＳ１０３で報知判定
レベルデータである規定値ｎを読み込んで記憶処理する
。

【００３１】以下、ステップＳ１８まで前述の第１実施
例と同様である。ただし、第１実施例ではステップＳ１
１、ステップＳ１４およびステップＳ１８における判定
の結果によってステップＳ４に復帰するようになってい
るが、第２実施例ではステップＳ１０１に復帰するよう
になっている。

【００３２】そして、ステップＳ１９の判断で補正処理
して得た温度Ｔｍが上限値ＴＨと下限値ＴＬとの間にあ
ると判定したときは、ステップＳ１０４でブザー駆動信
号をパルス波形とする場合にはパルス波形の繰り返し周
波数を変化させる。変化させる度合は測定した温度微係
数と最高温度微係数との比Ｋから規定値ｎを引いて得ら
れた値に応じて変化するようになっている。したがって
、被加熱物の温度が熱平衡に近づき、最高温度微係数と
の差が大きくなるにつれて報知音が高音となる。ついで
、ステップＳ１０５では熱平衡に近づいたと判断してＣ
ＰＵ３４がブザー駆動信号を出力してブザー１３を鳴ら
し、ステップＳ１０１にもどる。他は前述の第１実施例
と同様であるので、説明を省略する。

【００３３】本実施例によれば、熱平衡に達する前に熱
平衡に達するまでの過程をブザー１３が報知するので、
熱平衡に達することにより、やかんの水が沸騰してコン
ロの火を消したり、鍋の煮物をこげつかせるという事故
を防止できるという利点がある。

【００３４】第３実施例は図２１ないし図２９に示すよ
うに、前述の実施例が熱平衡となった時点または熱平衡
となる前に報知手段で熱平衡状態を報知するものである
のに対し、熱平衡に達した後、所定時間経過後に報知手
段で報知する場合である。

【００３５】このため、第３実施例においては、待ち時
間を設定できる「分」設定スイッチ２８と、「秒」設定
スイッチ２９をケース１１に設けるとともに、設定した
待ち時間を表示でき、かつ、コンディションを表示する
補助表示部１５ａを備えた液晶等からなる表示部１５が
ケース１１に設けられている。他は前述の第１実施例と
ほぼ同様であるので、同一構成要素に同一番号を付して
説明を省略する。

【００３６】また、第３実施例は図２３および図２４に
示す応用例に適用してもよいことは勿論である。この応
用例は、スイッチ２８，２９および異なる表示部１５を
設けることを除き、前述の第１実施例の応用例とほぼ同
様であるので、同一構成要素に同一番号を付して説明を
省略する。

【００３７】次に、第３実施例にかかる非接触温度検知
器のブロック図を図２５に示す。本実施例にかかるブロ
ック図は前述の第１実施例とほぼ同様であり、異なる点
はＣＰＵ３４に待ち時間設定スイッチ２８，２９を接続
した点である。他は前述の第１実施例と同様であるので
、同一構成要素に同一番号を付して省略する。

【００３８】次に、第３実施例にかかる非接触温度検知
器１０の動作を図２７ないし図２９のフローチャートに
従って説明する。

【００３９】本実施例にかかるフローチャートは前述の
第１実施例にかかるフローチャートとほぼ同様であるの
で、異なる点についてのみ説明する。

【００４０】すなわち、電源スイッチ１４をＯＮしてス
タートすると、ステップＳ１でイニシャライズされてメ
モリが初期化され、待ち時間の設定値がゼロとなり、ス
テップＳ２で表示部１５が点滅して測定中であることを
表示する。そして、ステップＳ３でアナログスイッチ３
２が基準温度測定センサ２３を選択し、ステップＳ４で
サンプリングタイミングであるか否かを判断し、サンプ
リングタイミングであるときはステップＳ５に進み、サ
ンプリングタイミングでないときはステップＳ２０１に
進む。そして、ステップＳ２０１で時間設定スイッチ２
８，２９が押されたか否かを判断し、押されていないと
判定したならば、ステップＳ４にもどり、押されている
と判定したならば、ステップＳ２０２で表示部１５の時
間表示を待ち時間で表示し、ステップＳ２０３で「分」
，「秒」の設定スイッチを押下げて待ち時間設定を行な
った後、ステップＳ４にもどる。

【００４１】以下、ステップＳ１８まで前述の第１実施
例と同様であるので、説明を省略する。

【００４２】そして、ステップＳ１９で補正処理して得
た温度Ｔｍが上限値ＴＨと下限値ＴＬとの間に位置する
か否かを判断し、上限値ＴＨと下限値ＴＬとの間にある
と判定したときはステップＳ２０４で待ち時間を積算し
、ステップＳ２０５で積算した時間が設定した待ち時間
（ｔｄ）と同等以上であるか否かを判断し、同等以上で
あれば、ステップＳ２０６でブザー１３を鳴らして報知
した後、ステップＳ２０７に進む一方、ステップＳ２０
５で積算した時間が設定した待ち時間と同等以上でない
と判定したときはステップＳ２０７に飛ぶ。ついで、ス
テップＳ２０７では熱平衡を検知した後の経過時間を表
示部１５に表示し、ステップＳ４にもどる。

【００４３】本実施例によれば、熱平衡となった時点か
ら所定時間経過後に報知手段で報知するようにしたので
、煮炊き等の調理時間の管理が容易になるという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　第１実施例にかかる非接触温度検知器の斜
視図である。

【図２】　　図１の部分断面図である。

【図３】　　第１実施例の応用例にかかる非接触温度検
知器の斜視図である。

【図４】　　図３の部分断面図である。

【図５】　　第１実施例の使用方法を説明するための概
略図である。

【図６】　　第１実施例の他の使用方法を説明するため
の概略図である。

【図７】　　第１実施例のブロック図である。

【図８】　　第１実施例の動作を説明するためのグラフ
図である。

【図９】〜

【図１１】　　第１実施例にかかる非接触温度検知器の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図１２】　　第２実施例にかかる非接触温度検知器の
斜視図である。

【図１３】　　図１２の部分断面図である。

【図１４】　　第２実施例の応用例にかかる非接触温度
検知器の斜視図である。

【図１５】　　図１４の部分断面図である。

【図１６】　　第２実施例のブロック図である。

【図１７】　　第２実施例の動作を説明するためのグラ
フ図である。

【図１８】〜

【図２０】　　第２実施例にかかる非接触温度検知器の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図２１】　　第３実施例にかかる非接触温度検知器の
斜視図である。

【図２２】　　図２１の部分断面図である。

【図２３】　　第３実施例の応用例にかかる非接触温度
検知器の斜視図である。

【図２４】　　図２３の部分断面図である。

【図２５】　　第３実施例のブロック図である。

【図２６】　　第３実施例の動作を説明するためのグラ
フ図である。

【図２７】〜

【図２９】　　第３実施例にかかる非接触温度検知器の
動作を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１３…ブザー（報知手段）、２２…赤外線センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被加熱物から放射される赤外線エネル
   ギを検出する赤外線検出手段と、この赤外線検出手段で
   検出した赤外線エネルギの変化の度合から熱平衡状態を
   判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づい
   て熱平衡状態を報知する報知手段とからなることを特徴
   とする非接触温度検知器。
2. 【請求項２】　　被加熱物から放射される赤外線エネル
   ギを検出する赤外線検出手段と、この赤外線検出手段で
   検出した赤外線エネルギの変化の度合から熱平衡の手前
   を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づ
   いて熱平衡に達するまでの過程を報知する報知手段とか
   らなることを特徴とする非接触温度検知器。