JP5516238B2

JP5516238B2 - 温度検出装置

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Publication number: JP5516238B2
Application number: JP2010190768A
Authority: JP
Inventors: 茂伊奈
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: JP2012047628A

Description

本発明は、温度検出装置に関し、特に音により空間の温度を検出する温度検出装置に関する。

従来、温度は、例えば熱電素子の電気抵抗の変化などに基づいて電気的に測定する方法が利用されている。電気的に温度を測定する場合、温度を測定する素子は一般に空間を区画する壁に設けられる。そのため、測定される温度は、空間を区画する壁またはこの壁の近傍の温度となる。一方、壁の温度または壁の近傍の温度とこの壁によって形成される空間の温度とは、壁の外気への晒され方と、壁からの空間への輻射とが必ずしも同一ではないので、往々にして異なる。その結果、例えば室温などのように検出対象が空間の場合、壁に設けられた素子ではその空間の温度の正確な測定は難しいという問題がある。

そこで、音の伝搬速度を利用して検出対象となる空間の温度を検出することが提案されている（特許文献１、２参照）。特許文献１、２のように音の伝搬速度を利用する場合、スピーカからマイクまでの距離の差すなわち伝搬経路の行路差によって生じる音の伝搬時間の差を検出する必要がある。この伝搬時間の差は、比較的大きなホールなどであっても数ミリ秒から数十ミリ秒程度である。そのため、この時間差の検出には高い精度が要求される。また、わずかな時間差を検出する必要があるため、音の発信および受信の際に生じる電子回路内でのわずかな遅れなどにより検出される温度に大きな影響を与える。その結果、検出した値に各種の補正を加える必要があり、演算や制御の複雑化を招く。したがって、空間の温度の検出に音を用いる場合、高精度な機器、ならびに複雑な演算や制御が必要である。さらに、音の伝搬時間の差は、比較的大きなホールでも数ミリ秒から数十ミリ秒程度である。そのため、音を利用する従来の技術の場合、例えば住宅の部屋などのように音の伝搬距離を十分に確保できない空間の温度の検出は、より困難であるという問題がある。

特開平１１−１７３９２５号公報特開２０００−３２９６２３号公報

そこで、本発明の目的は、空間の大きさに関わらず、簡単な構造で空間の温度を高精度に検出する温度検出装置を提供することにある。

請求項１記載の温度検出装置では、音出力手段は、第一スピーカおよび第二スピーカから同一位相かつ同一周波数の音を出力する。周波数探索手段は、この第一スピーカおよび第二スピーカから出力する音の周波数を変化させつつ、マイクロホンで取得する音の振幅が最小となる最小振幅周波数ｆｍｉｎを探索する。第一スピーカおよび第二スピーカからマイクロホンまでの距離は、行路差Ｌが設けられている。そのため、マイクロホンが取得する第一スピーカからの音と第二スピーカからの音との間には、位相差が生じる。これにより、周波数探索手段で第一スピーカおよび第二スピーカから出力する音の周波数を変化させると、マイクロホンで取得する音、すなわち第一スピーカから発せられた音と第二スピーカから発せられた音との合成音の振幅が最小となる周波数、つまりマイクロホンで取得する音の位相が逆転する周波数がある。周波数探索手段は、このマイクロホンで取得する音の振幅が最小となる周波数を最小振幅周波数ｆｍｉｎとして探索する。ここで、第一スピーカおよび第二スピーカとマイクロホンとの間の行路差Ｌは、既知である。そのため、この行路差Ｌと最小振幅周波数ｆｍｉｎとから、第一スピーカおよび第二スピーカから発せられた音の速度つまり音速（ｍ／ｓ）が算出される。

具体的には、最小振幅周波数ｆｍｉｎのとき、音の位相が逆転していることから、第一スピーカからマイクロホンへ到達する音と第二スピーカからマイクロホンへ到達する音とは波長に１／２のずれが生じている。そのため、各スピーカから発せられる音の波長をλとすると、行路差Ｌと波長λとの間には、Ｌ＝λ／２の関係が得られる。ここで、音速ｖは、音の周波数をｆ、音の波長をλとすると、一般式としてｖ＝ｆ×λで求められる。したがって、最小振幅周波数ｆｍｉｎのとき、音速ｖは、ｖ＝ｆｍｉｎ×２Ｌとして算出される。すなわち、音速算出手段は、既知の値である行路差Ｌと、周波数探索手段で探索した最小振幅周波数ｆｍｉｎから音速ｖを算出する。この音速ｖは、温度Ｔ（℃）を用いたｖ＝３３１．５×０．６１Ｔと示される温度の関数である。そこで、温度特定手段は、音速算出手段で算出した音速ｖから、温度Ｔを特定する。

このように、請求項１記載の温度検出装置は、マイクロホンで取得する音の振幅すなわち音量が最小となる最小振幅周波数ｆｍｉｎを探索することにより、検出対象の空間の温度を特定している。そのため、マイクロホンで取得する音量が最も小さな周波数を探索するだけであり、到達時間を取得する場合と比較して、精度の高い機器による音の取得や補正などのための複雑な演算などを必要としない。また、第一スピーカおよび第二スピーカから音を発生するタイミング、ならびにマイクロホンで音を取得するタイミングを厳密に設定する必要もない。さらに、行路差Ｌは、数十ｃｍ程度を確保すれば十分である。これは、音の周波数を利用する場合、周波数を高め波長を短くすることにより、行路差が数十ｃｍ程度であっても、二つのスピーカから発せられる音の位相を１／２ずらすことは容易であるからである。したがって、空間の大きさに関わらず、簡単な構造で空間の温度を高精度に検出することができる。

請求項２記載の温度検出装置は、第一スピーカおよび第二スピーカから発する音の周波数を可聴周波数以上に設定している。人が音として聞き取ることができる可聴周波数は、２０Ｈｚから２０ｋＨｚである。そこで、第一スピーカおよび第二スピーカから発する音の周波数を２０ｋＨｚ以上にすることにより、温度を検出する際に第一スピーカおよび第二スピーカから発せられる音は空間にいる人に聞き取られることはない。したがって、不快感を招くことなく空間の温度を高精度に検出することができる。

一実施形態による温度検出装置の構成を模式的に示す図であって、対象とする部屋を示す平面図一実施形態による温度検出装置の構成を示すブロック図温度によって変化する音の周波数と音の振幅との関係を示す模式図温度と最小振幅周波数との関係を示す模式図温度が一定のとき、周波数と音の振幅との関係を示す模式図

以下、温度検出装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように温度検出装置１０は、検出対象空間である部屋１１の温度を検出する。検出対象空間である部屋１１は、この空間を区画する面として壁１２、１３、１４、１５を有している。空間が直方体状である場合、壁１２〜１５は四つの面に設けられる。温度検出装置１０は、マイクロホン１７、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２を備えている。マイクロホン１７は、四つの壁１２〜１５のうちのいずれか一つの壁１２に設けられている。第一スピーカ２１および第二スピーカ２２は、マイクロホン１７が設けられている壁１２と異なる壁１３に設けられている。第一スピーカ２１および第二スピーカ２２は、図１に示す本実施形態のように互いに同一の壁１３に設けてもよく、異なる壁に設けてもよい。また、マイクロホン１７と第一スピーカ２１および第二スピーカ２２は、同一の壁に設けてもよい。さらに、マイクロホン１７、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２は、いずれも部屋１１を区画する壁１２〜１５に限らず、天井や床などに設けてもよい。第一スピーカ２１は、検出対象空間である部屋１１において、マイクロホン１７から距離ｄ１の位置に配置されている。第二スピーカ２２は、同様に検出対象空間である部屋１１において、マイクロホン１７から距離ｄ２の位置に配置されている。この距離ｄ１と距離ｄ２とは同一ではない。第一スピーカ２１および第二スピーカ２２は、いずれも電気信号に応じた音を発する。

温度検出装置１０は、図２に示すように制御ユニット３０を備えている。制御ユニット３０は、制御部３１、出力系統部３２および入力系統部３３を有している。制御部３１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび各種インターフェイスからなるマイクロコンピュータで構成されている。制御部３１は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムにしたがって、温度検出装置１０を制御する。制御部３１は、コンピュータプログラムを実行することにより、音出力部３４、周波数探索部３５、音速算出部３６および温度特定部３７をソフトウェア的に実現している。なお、音出力部３４、周波数探索部３５、音速算出部３６および温度特定部３７は、ハードウェア的に実現してもよい。また、制御部３１は、ＲＯＭおよびＲＡＭだけでなく、例えば不揮発性メモリなどからなる外部記憶装置３８を有していてもよい。出力系統部３２は、ローパスフィルタ４１およびアンプ４２を有し、制御部３１と第一スピーカ２１および第二スピーカ２２とを接続している。入力系統部３３は、アンプ４３、検波整流回路４４、ローパスフィルタ４５およびＡ／Ｄ変換回路４６を有している。

音出力部３４は、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から同一の位相かつ同一の周波数の音を出力する。具体的には、音出力部３４は、パルス状の方形波を生成する。音出力部３４は、周波数探索部３５からの指示に応じて種々の周波数の方形波を生成する。音出力部３４で生成された方形波は、出力系統部３２のローパスフィルタ４１を通過することにより高周波成分が除去されるとともに、擬似的な正弦波に変換される。そして、変換された擬似的な正弦波は、アンプ４２において一定の振幅および一定の出力の電気信号として第一スピーカ２１および第二スピーカ２２に出力される。これにより、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２は、同一の電気信号に基づいた同一の位相かつ同一の周波数の音を発する。

第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられた音は、マイクロホン１７によって収集される。マイクロホン１７は、収集した音をアナログの電気信号に変換して出力する。マイクロホン１７から出力された電気信号は、利得が一定となるようにアンプ４３で増幅された後、検波整流回路４４およびローパスフィルタ４５でノイズが除去される。ここでノイズが除去された電気信号は、アナログ信号であるため、Ａ／Ｄ変換回路４６においてディジタルの信号に変換された後、制御部３１へ入力される。

周波数探索部３５は、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から出力する音の周波数を変更しながら、マイクロホン１７で取得する音の振幅が最小となる最小振幅周波数ｆｍｉｎを探索する。具体的には、周波数探索部３５は、音出力部３４で生成する方形波の周波数すなわち方形波の波長を徐々に変更しながら、マイクロホン１７で取得する音の振幅すなわち音圧が最小となる最小振幅周波数ｆｍｉｎを探索する。一般的な性質として、二つの音源から発せられた同一周波数の音は、位相が互いに逆転すなわち位相が１／２ずれているとき、その合成音が最小となる。すなわち、位相が逆転しているとき、二つの音源から発せられた同一周波数の音は互いに打ち消し合うため、その合成音は最小となる。本実施形態のようにマイクロホン１７と第一スピーカ２１との距離ｄ１と、マイクロホン１７と第二スピーカ２２との距離ｄ２が異なる場合、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から同一の周波数および同一の位相の音を発しても、マイクロホン１７に到達する音の位相にずれが生じる。このとき、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発する音の周波数によっては、互いに位相が逆転し、マイクロホン１７で収集する音が最小となる。そこで、周波数探索部３５は、音出力部３４を通して第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発する音の周波数を変化させつつ、最小振幅周波数ｆｍｉｎを探索する。

音速算出部３６は、周波数探索部３５で探索した最小振幅周波数ｆｍｉｎに基づいて、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられた音の速度を音速ｖ（ｍ／ｓ）として算出する。第一スピーカ２１とマイクロホン１７との間の距離をｄ１とし、第二スピーカ２２とマイクロホン１７との間の距離をｄ２とすると、このマイクロホン１７から第一スピーカ２１または第二スピーカ２２までの行路差Ｌすなわち距離の差は、Ｌ＝｜ｄ１−ｄ２｜として算出される。この行路差Ｌは、部屋１１にマイクロホン１７、ならびに第一スピーカ２１および第二スピーカ２２を設置する際に既知の値として得られる。そのため、制御部３１は、この行路差ＬをＲＯＭや外部記憶装置３８に記憶している。

最小振幅周波数ｆｍｉｎであるとき、上述のように第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられた音の位相は逆転している。そのため、第一スピーカ２１からマイクロホン１７へ到達する音と第二スピーカ２２からマイクロホン１７へ到達する音の間には、波長に１／２のずれが生じている。これにより、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられる音の波長をλとすると、行路差Ｌと波長λとの間には、Ｌ＝λ／２の関係が成立する。すなわち、λ＝２Ｌである。音の速度である音速ｖは、音の周波数をｆとし、音の波長をλとすると、一般式としてｖ＝ｆ×λで算出される。したがって、最小振幅周波数ｆｍｉｎのとき、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられた音の音速ｖは、ｖ＝ｆｍｉｎ×２Ｌとして算出される。このように、音速算出部３６は、周波数探索部３５で探索した最小振幅周波数ｆｍｉｎおよび既知の行路差Ｌから部屋１１において伝搬する音の音速ｖを算出する。

温度特定部３７は、音速算出部３６において算出した音速ｖに基づいて部屋１１の温度Ｔを特定する。音速ｖは、温度Ｔ（℃）の関数として、ｖ＝３３１．５×０．６１Ｔで表される。そのため、温度特定部３７は、音速算出部３６で算出した音速ｖを用いることにより、この音速ｖに対応する部屋１１の温度Ｔを特定する。温度特定部３７は、例えばＲＯＭや外部記憶装置３８に記憶しているテーブルを用いて、音速算出部３６で算出した音速ｖから部屋１１の温度Ｔを特定する。また、温度特定部３７は、例えばＲＯＭや外部記憶装置３８に音速ｖの関数の一般式を記憶しておき、この関数に音速算出部３６で算出した音速ｖを代入することにより、部屋１１の温度Ｔを特定してもよい。

具体的には、図３および図４に示すように、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から同一周波数かつ同一位相の音を発すると、部屋１１の温度Ｔに応じてマイクロホン１７で取得する音の音圧すなわち音の振幅が変化する。そのため、マイクロホン１７で取得する音の振幅が最小となる最小振幅周波数ｆｍｉｎを検出することにより、部屋１１の温度Ｔが特定される。また、部屋１１の温度Ｔが一定であれば、図５に示すように第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発する音の周波数を変化させると、いずれかの周波数で音の音圧すなわち音の振幅が最小となる。この音の振幅が最小となる周波数が最小振幅周波数ｆｍｉｎに相当し、この最小振幅周波数ｆｍｉｎは上記の通り部屋１１の温度Ｔに依存する。したがって、温度特定部３７は、探索した最小振幅周波数ｆｍｉｎに基づいて部屋１１の温度Ｔを特定する。

制御部３１は、温度特定部３７で温度Ｔを特定すると、この温度Ｔを電気信号として外部へ出力する。例えば部屋１１の温度を調整するための図示しない空調装置は、制御部３１から取得した温度Ｔに基づいて部屋１１の温度を制御する。

次に、上記の構成による温度検出装置１０の作用について説明する。
（行路差設定時）
まず、温度検出装置１０の行路差Ｌの設定について説明する。温度検出装置１０は、マイクロホン１７、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から構成される。この温度検出装置１０は、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられる音の音速ｖに基づいて部屋１１の温度Ｔを算出する。そのため、マイクロホン１７から第一スピーカ２１までの距離ｄ１、およびマイクロホン１７から第二スピーカ２２までの距離ｄ２から導かれる行路差Ｌは、厳密に設定する必要がある。そこで、部屋１１に温度検出装置１０を設置する場合、この行路差Ｌを既知の値として取得する。

行路差Ｌは、いくつかの方法またはこれらの組み合わせによって取得される。例えば、部屋１１にマイクロホン１７、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２を設置した後、音出力部３４は第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から同一の周波数および同一の周期の音を発する。周波数探索部３５は、音出力部３４により第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発する音の周波数を変化させ、最小振幅周波数ｆｍｉｎを探索する。そして、周波数探索部３５で最小振幅周波数ｆｍｉｎが取得されると、この最小振幅周波数ｆｍｉｎを取得したときの取得温度Ｔ１を特定する。この、取得温度Ｔ１は、温度検出装置１０を部屋１１に設置するときのみ取得されるものであり、例えば高精度の温度計によって取得される。この取得した取得温度Ｔ１および最小振幅周波数ｆｍｉｎに基づいて、音速の一般式ｖ＝３３１．５×０．６１Ｔから、３３１．５×０．６１Ｔ１＝ｆｍｉｎ×２Ｌとして、行路差Ｌは算出される。算出された行路差Ｌは、既知の値としてＲＯＭまたは外部記憶装置３８に記憶される。また、マイクロホン１７から第一スピーカ２１までの距離ｄ１、およびマイクロホン１７から第二スピーカ２２までの距離ｄ２を実測し、この実測値から行路差ＬをＬ＝｜ｄ１−ｄ２｜として算出してもよい。さらに、最小振幅周波数ｆｍｉｎから取得した行路差Ｌと、実測値から取得した行路差Ｌとを組み合わせて行路差Ｌを設定してもよい。

（限界周波数の設定）
温度検出装置１０は、行路差Ｌを取得すると、限界周波数すなわち上限温度Ｔａに対応する上限周波数Ｆａ、および下限温度Ｔｂに対応する下限周波数Ｆｂを取得する。この上限温度Ｔａおよび下限温度Ｔｂは、部屋１１で想定される温度として予め任意に設定することができる。音速ｖは、上述の一般式からも明らかなように、部屋１１の温度Ｔの関数として示される。この場合、音速ｖは、温度Ｔが低くなるほど遅くなり、温度Ｔが高くなるほど速くなる。そこで、上限温度Ｔａとなるときの最小振幅周波数ｆｍｉｎを上限周波数Ｆａとし、下限温度Ｔｂになるときの最小振幅周波数ｆｍｉｎを下限周波数Ｆｂとする。通常、室温であれば、上限温度Ｔａを５０℃程度に設定し、下限温度Ｔｂを−２０℃に程度に設定すれば十分である。

仮に、行路差ＬはＬ＝０．５（ｍ）と設定する。このとき、上限温度Ｔａ＝５０（℃）であれば、音速ｖａはｖａ＝３６２（ｍ／ｓ）となる。そのため、音は、行路差Ｌ＝０．５（ｍ）を１．３８１（ミリ秒）で伝搬する。この１．３８１（ミリ秒）が最小振幅周波数ｆｍｉｎにおける音の１／２周期に相当するため、最小振幅周波数ｆｍｉｎの１周期は２．７６２（ミリ秒）となる。その結果、上限温度Ｔａに対応する上限周波数Ｆａは、３６２（Ｈｚ）となる。

同様に下限温度Ｔｂ＝−２０（℃）であれば、音速ｖｂはｖｂ＝３１９．３（ｍ／ｓ）となる。そのため、音は、行路差Ｌ＝０．５（ｍ）を１．５６６（ミリ秒）で伝搬する。この１．５６６（ミリ秒）が最小振幅周波数ｆｍｉｎにおける音の１／２周期に相当するため、最小振幅周波数ｆｍｉｎの１周期は３．１３２（ミリ秒）となる。その結果、下限温度Ｔｂに対応する下限周波数Ｆｂは、３１９（Ｈｚ）となる。

これにより、上限周波数Ｆａと下限周波数Ｆｂとは、Ｆａ−Ｆｂ＝４３Ｈｚの差が生じる。そのため、１℃当たりの周波数すなわち分解能は、４３／７０＝０．６１４（Ｈｚ／℃）となる。この算出した分解能を利用することにより、温度特定部３７は、周波数探索部３５で探索した最小振幅周波数ｆｍｉｎに基づいて部屋の温度を特定する。

なお、上記の例の場合、上限周波数Ｆａと下限周波数Ｆｂとの差は、４３Ｈｚとわずかである。そのため、分解能は、０．６１４（Ｈｚ／℃）となり、厳密な温度を測定するには分解能が不足する。また、上限周波数Ｆａおよび下限周波数Ｆｂは、いずれも可聴域に含まれる。そのため、実際に部屋１１の温度を測定する場合、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から上限周波数Ｆａと下限周波数Ｆｂとの間の音を発すると、部屋１１に所在する住人に不快感を与えるおそれがある。これは、最小振幅周波数ｆｍｉｎにおける周期のずれを１／２波長に仮定したために可聴領域に含まれることに起因する。そこで、実際に部屋１１の温度を測定する場合、最小振幅周波数ｆｍｉｎにおける周期のずれを（ｎ＋１／２＝ｎ＋０．５）波長に設定すればよい。この「ｎ」は、任意の周波数であり、適切に設定することにより可聴領域を超えた周波数となる。すなわち、「ｎ」を大きくすることにより、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられる音の周波数は、可聴領域を超えた超音波領域に含まれる。その結果、上限周波数Ｆａと下限周波数Ｆｂとの差が拡大し、温度を測定するために必要な分解能が確保されるとともに、部屋１１の住人に不快感を与えることもない。

例えば上記の通り行路差Ｌ＝０．５（ｍ）、上限温度Ｔａ＝５０（℃）、および下限温度Ｔｂ＝−２０（℃）と設定するのに対し、最小振幅周波数ｆｍｉｎにおける周期のずれを５０．５Ｈｚとする。すなわち、ｎ＝５０に設定する。これにより、上限周波数Ｆａおよび下限周波数Ｆｂは、それぞれＦａ＝３３５４３（Ｈｚ）、Ｆｂ＝３２２４９（Ｈｚ）となる。すなわち、上限周波数Ｆａと下限周波数Ｆｂとの間には、Ｆａ−Ｆｂ＝１２９４（Ｈｚ）の差が生じる。そのため、分解能は１８．５（Ｈｚ／℃）となり、０．５℃当たりの周波数は約９（Ｈｚ）となる。したがって、音出力部３４で生成する測定用周波数は、下限周波数Ｆｂ＝３２２４９（Ｈｚ）から上限周波数Ｆａ＝３３５４３（Ｈｚ）まで９（Ｈｚ）刻みで設定することにより、最小振幅周波数ｆｍｉｎに相当する温度を０．５（℃）単位で測定することができる。

（測定時）
上述のように音出力部３４は、下限周波数Ｆｂから上限周波数Ｆａまで９（Ｈｚ）刻みで音を生成する。部屋１１の温度を測定するとき、音出力部３４は、この用意した下限周波数Ｆｂから上限周波数Ｆａまで９（Ｈｚ）刻みで音を生成する。生成された音は、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から出力される。第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられた音は、マイクロホン１７で収集される。周波数探索部３５は、音出力部３４で生成した音の周波数を上記の通り９（Ｈｚ）刻みで変化させながら、マイクロホン１７で収集した音が最小となる最小振幅周波数ｆｍｉｎを探索する。

行路差Ｌは、上述の行路差設定時に予め取得されて既知の値となっている。そのため、温度特定部３７は、周波数探索部３５で探索した最小振幅周波数ｆｍｉｎに基づいて部屋１１の温度を特定する。この場合、温度特定部３７は、最小振幅周波数ｆｍｉｎおよび行路差Ｌを用いて音速ｖおよび温度Ｔを算出してもよいし、予め既知の行路差Ｌに基づいてＲＯＭまたは外部記憶装置３８に最小振幅周波数ｆｍｉｎに相関する温度Ｔのテーブルを記憶し、最小振幅周波数ｆｍｉｎから温度Ｔを特定する構成としてもよい。

以上説明した一実施形態では、マイクロホン１７で取得する音の振幅すなわち音圧または音量が最小となる最小振幅周波数ｆｍｉｎを探索することにより、検出対象の部屋１１の温度Ｔを特定している。つまり、一実施形態は、マイクロホン１７で取得する音の振幅が最も小さな周波数を探索するだけである。そのため、本実施形態は、従来のように音の到達時間を取得する場合と比較して、精度の高い機器による音の取得や補正などのための複雑な演算などを必要としない。また、本実施形態の場合、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から音を発生するタイミング、ならびにマイクロホン１７で音を取得するタイミングは厳密に設定する必要がない。さらに、行路差Ｌは、数十ｃｍ程度を確保すれば十分である。これは、音の周波数を利用する場合、周波数を高めて波長を短くすることにより、行路差が数十ｃｍ程度であっても、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられる音の位相は、容易に１／２ずらすことができるからである。したがって、部屋１１の大きさに関わらず、簡単な構造で部屋１１の温度を高精度に検出することができる。

また、一実施形態では、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発する音の周波数は可聴周波数以上に設定している。人が音として聞き取ることができる可聴周波数は、一般に２０Ｈｚから２０ｋＨｚ程度である。そこで、第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発する音の周波数を２０ｋＨｚ以上にすることにより、部屋１１の温度Ｔを検出する際に第一スピーカ２１および第二スピーカ２２から発せられる音は部屋１１にいる人に聞き取られることはない。したがって、不快感を招くことなく部屋１１の温度を高精度に検出することができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

図面中、１０は温度検出装置、１１は部屋（検出対象空間）、１２〜１５は壁（面）、１７はマイクロホン、２１は第一スピーカ、２２は第二スピーカ、３４は音出力部（音出力手段）、３５は周波数探索部（周波数探索手段）、３６は音速算出部（音速算出手段）、３７は温度特定部（温度特定手段）を示す。

Claims

検出対象空間を区画する面に設けられ、音を収集するマイクロホンと、
前記検出対象空間において前記マイクロホンから距離ｄ１の位置に配置され、音を発する第一スピーカと、
前記検出対象空間において前記マイクロホンから距離ｄ２の位置に配置され、音を発する第二スピーカと、
前記第一スピーカおよび前記第二スピーカから同一の位相かつ同一の周波数の音を出力する音出力手段と、
前記音出力手段から出力する音の周波数を変更しながら、前記マイクロホンで取得した音の振幅が最小となる最小振幅周波数ｆｍｉｎを探索する周波数探索手段と、
前記距離ｄ１と前記距離ｄ２との距離の差を行路差Ｌ、および前記周波数探索手段で探索した前記最小振幅周波数ｆｍｉｎに基づいて、前記第一スピーカおよび前記第二スピーカから発せられた音の速度である音速ｖを、ｖ＝２Ｌ×ｆｍｉｎとして算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段で算出した音速ｖから、前記検出対象空間の温度を特定する温度特定手段と、
を備える温度検出装置。
前記音出力手段は、前記第一スピーカおよび前記第二スピーカから可聴周波数以上の音を出力する請求項１記載の温度検出装置。