JP2001004459A - 温度測定方法及び温度測定装置及び容器 - Google Patents

温度測定方法及び温度測定装置及び容器

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JP2001004459A
JP2001004459A JP11179830A JP17983099A JP2001004459A JP 2001004459 A JP2001004459 A JP 2001004459A JP 11179830 A JP11179830 A JP 11179830A JP 17983099 A JP17983099 A JP 17983099A JP 2001004459 A JP2001004459 A JP 2001004459A
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liquid
temperature
fluorescent substance
light
excitation light
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English (en)
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Masahide Tsujishita
正秀 辻下
Taku Wakabayashi
卓 若林
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Osaka Gas Co Ltd
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Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の、液体2中の物体1表面の温度測定装
置において、その物体の表面の温度を熱電対等の接触式
の熱電対で測定したり、液体の温度を測定してその物体
表面の温度を推測していたが、このような方法では、簡
単且つ正確に表面温度やその温度分布を求めることがで
きなかった。従って、本発明の目的は、液体中の物体表
面の温度を測定する技術を得ることを目的とする。 【解決手段】 物体1表面に、励起光を照射されて温度
に依存した特性の蛍光を発する蛍光物質30を含有する
被覆層3を設けて構成されており、液体2を介して励起
光を蛍光物質30に照射する光源4と、液体2を介して
蛍光物質30より発する蛍光を受光する受光手段5とを
備え、受光される蛍光の特性から物体表面の温度を求め
る演算手段21を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体中の物体表面
の温度測定の技術に関し、温度測定方法及び温度測定装
置及び容器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、鍋に水を入れて加熱して
いるときに鍋の内面の温度を測定するように、液体中の
物体表面温度を測定する為には、その物体の表面の温度
を熱電対等の接触式の熱電対で測定したり、液体の温度
を測定して、その物体表面の温度を推測していた。ま
た、表面の二次元的な温度分布を測定する為には、物体
表面に熱電対を多数備えて、それぞれの熱電対で求めら
れた温度を、更にその配置状態に合わせてデータ化する
必要が有った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法では、簡単且つ正確に表面温度やその温度分布を求め
ることができなかった。従って、本発明の目的は、上記
事情に鑑み、液体中の物体表面の温度を測定する技術を
得ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る液体中の物体表面の温度測定方法の特徴
は、請求項1に記載されているように、前記物体表面
に、励起光を照射されて温度に依存した特性の蛍光を発
する蛍光物質を含有する被覆層を設け、前記液体を介し
て前記励起光を前記蛍光物質に照射すると共に、前記液
体を介して前記蛍光物質より発する蛍光を受光し、前記
受光される蛍光の特性から前記物体表面の温度を求め
る。即ち、励起光の波長を液体を透過可能な波長にし、
その波長の励起光に対して、蛍光強度に温度依存性を有
し、液体を透過可能な波長の蛍光を発する蛍光物質を物
体表面に塗布することで、液体を介して、励起光を物体
表面に照射し、物体表面から発せられる蛍光を液体を介
して受光することができ、その蛍光特性の温度依存性に
基づいて、蛍光の強度等を分析し、液体中の物体表面の
温度を測定することができ、例えば、液体を加熱する為
の容器の内面の温度分布を正確に測定することができ
る。
【0005】また、本発明の温度測定に利用される蛍光
物質としては、有機系若しくは無機系のものが利用で
き、蛍光の強度に温度依存性を有するものの他、温度に
依存して蛍光寿命が変化するものや、温度に依存して発
する蛍光の色が変化するものが利用できる。さらに、こ
のような蛍光物質を利用した温度測定方法としては、基
準温度下での蛍光強度と測定条件下での蛍光強度の関係
によって物体表面温度を測定する方法の他、パルス光を
照射して蛍光の寿命(減衰率)を測定して物体表面温度
を測定する方法や、2つの蛍光物質を利用して、それぞ
れの蛍光物質が発する蛍光の強度比と温度の関係に基づ
いて物体表面温度を測定する方法がある。
【0006】さらに、これらの方法によって、励起光
を、広く蛍光物質を塗布した測定対象物に照射し、カメ
ラなどを用いて、蛍光を二次元的に受光し、画像データ
としてデータ処理することで、物体表面の温度分布も測
定することもできる。
【0007】また、請求項2に記載されているように、
前記被覆層は、前記液体に対して耐溶解性のバインダに
よって、前記蛍光物質を前記物体表面に塗布したもので
あることが好ましい。即ち、液体に対して耐溶解性のバ
インダを使用し、蛍光物質を塗布することで、測定中に
蛍光物質が液体に溶解することが無く、正確に物体表面
温度を測定することができる。また、上記液体に対して
耐溶解性のバインダとしては、液体が水若しくは食用油
の場合は、ポリビニルアルコール、PMMA、Dop
e、エポキシ樹脂等が使用できる。
【0008】さらに、請求項3に記載されているよう
に、前記液体は、水若しくは食用油であることができ
る。即ち、水若しくは食用油を加熱する鍋等の容器の内
面の温度を測定することができ、加熱状態を正確に認識
することができる。また、これらの温度測定方法におい
て、請求項4に記載されているように、前記液体が水の
場合において、前記励起光の波長が220nmから59
0nmの範囲内であり、前記液体が食用油の場合におい
て、前記励起光の波長が350nmから590nmの範
囲内であることが好ましい。上記のように液体が水若し
くは食用油の場合は、その液体に対して、上記の範囲内
の波長の励起光を使用することができ、励起光が水や食
用油を透過することができるので、簡単に液体中の物体
表面の温度測定を行うことができる。また、このような
励起光を照射されて、上記の液体を透過する温度依存性
を有する蛍光を発する蛍光物質を選択し使用することが
できる。
【0009】また、これらの温度測定方法において、請
求項5に記載されているように、前記蛍光物質が、ピロ
ニンB,ピロニンY,ペリレン,La22S:Eu若し
くはローダミンBであることが好ましい。これらの蛍光
物質は、液体を透過しやすい波長の励起光によって、液
体を透過しやすい蛍光を発するので、液体を介して励起
及び受光することが容易に行える。よって、その蛍光の
温度特性によって容易に液体中の物体表面温度を測定す
ることができる。
【0010】又、この目的を達成するための本発明に係
る液体中の物体表面の温度測定装置の特徴構成は、請求
項6に記載されているように、前記物体表面に、励起光
を照射されて温度に依存した特性の蛍光を発する蛍光物
質を含有する被覆層を設けて構成されており、前記液体
を介して前記励起光を前記蛍光物質に照射する光源と、
前記液体を介して前記蛍光物質より発する蛍光を受光す
る受光手段とを備え、前記受光される蛍光の特性から前
記物体表面の温度を求める演算手段を備える。このよう
に構成することで、液体中に存在する、前記被覆層を塗
布した物体表面温度を正確に測定することができ、液体
中の物体表面の温度を測定する温度測定装置を構成する
ことができる。
【0011】更に、上記のような液体中の物体表面温度
測定方法及び装置に利用され、液体収容部に液体を収容
する容器の特徴構成は、請求項6に記載されているよう
に、前記液体を透過する波長の励起光を照射されて前記
液体を透過する波長の蛍光を温度に依存して発する蛍光
物質を、液体収容部に面する表面に備える。このよう
に、鍋等の容器の内面等の液体収容部に面する表面に前
記被覆層を設けることで、水若しくは食用油等の液体を
入れた状態で、例えばバーナ等によって加熱し、その加
熱中の内面の温度を測定することができる容器を構成す
ることができる。また、蛍光物質として、励起されて発
する蛍光が、可視光の範囲において色が変わるものを使
用し、本発明の容器として鍋等を構成すると、調理する
ときに、温度と色のサンプル等に基づいて、鍋の適温状
態を肉眼で確認することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1に示すように、本発明に係る
内面の温度を測定可能な鍋1は、内面に、その蛍光強度
に温度依存性を有す蛍光を発するY22S:Euの赤色
の蛍光物質30を、エポキシ樹脂をバインダーとして塗
布し、被覆層3を形成して備えている。この赤色の蛍光
物質30としては、サラダ油2を透過可能な350nm
以上の波長の励起光として、350〜400nm程度の
紫外線を照射すると、サラダ油2を透過可能な630n
m程度の波長の赤色の蛍光を発するY22S:Euを使
用している。このことで、後の説明するが、サラダ油2
を介して、励起光及び蛍光の照射及び受光が可能とな
る。さらに、本発明に係る液体中の物体の表面温度測定
装置100は、TP法を用いて温度を算出する装置であ
り、図1に示すように、物体として鍋1の中にサラダ油
2を入れた状態において、鍋1の内面の温度を検出する
ことが可能である。即ち、装置100は、サラダ油2を
透過可能な350〜400nm程度の波長の紫外線を、
上記の蛍光物質30を含有する被覆層3を形成した鍋1
の内面に照射するブラックライト等の光源4を備えてい
る。さらに、励起光を照射された被覆層3の蛍光物質3
0から発せられる赤色蛍光を受光するデジタルカメラ等
の受光手段5を備え、受光手段5によって生成された画
像データを、コンピュータ20に入力し、コンピュータ
20の演算手段21によって、630nmの波長の蛍光
強度を二次元データとして検出可能となっている。
【0013】次に、液体中の温度測定方法について説明
する。まず、鍋1の底面を加熱するコンロ40を点火せ
ずに、常温下において、光源4によって鍋1の内面を照
射し、受光手段5によって、蛍光物質30から発せられ
る蛍光を受光し、演算手段21において、630nmの
波長の蛍光強度を二次元データとして検出し、この二次
元データを常温時の基準データとし、コンピュータに記
憶する。このことで、この測定環境における、例えば、
最小検出画素ごとの蛍光強度の温度依存性を求めること
ができる。
【0014】次に、コンロ40を点火し、上記と同じよ
うに、上記の波長の蛍光強度を二次元的な測定データと
して検出し、画素ごとの測定データの蛍光強度と予め求
めた最小検出画素ごとの蛍光強度の温度依存性の関係に
基づいて、それぞれの画素ごとの温度を算出し、二元的
な温度画像データとしてディスプレイ等(図示省略)に
出力することが可能となっている。この温度検出は、連
続して行われ、鍋1の内面の加熱状態や温度分布を正確
に認識することができる。
【0015】〔別実施形態〕以下に別実施形態を説明す
る。 (イ) 上記の実施の形態において、蛍光物質として、
22S:Euの赤色の蛍光物質を利用したが、本発明
の液体中の物体表面の測定に利用される蛍光物質として
は、前記液体を透過可能な波長の励起光を照射され、蛍
光強度に温度依存性を有し、前記液体を透過可能な波長
の蛍光を発する蛍光物質を利用することができ、例え
ば、蛍光物質としては、ピロニンB,ピロニンY,ペリ
レン,La 22S:Eu,若しくはローダミンBが利用
できる。尚、それぞれの蛍光物質の励起光の波長、及び
発する蛍光の波長は、以下の表1に示すように、液体と
して、例えば水や食用油を利用した場合に、この液体を
透過可能な波長である。また、上記の実施例において、
バインダとしてはエポキシ樹脂を使用したが、液体に対
して耐溶解性のものを使用することが好ましく、その一
例も表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】(ロ) 上記の実施の形態として、鍋1に
サラダ油2を入れ、鍋1の内面の温度を測定する方法及
び装置について説明したが、本発明の液体中の物体表面
温度測定方法及び装置においては、液体中に漬けられた
物体の表面の温度を測定することもでき、さらに、温水
器等のように、液槽に投げ込みヒータを設け液体を加熱
する構成において、液体中のヒーター表面に液体を透過
可能な波長の励起光を照射され、蛍光強度に温度依存性
を有し、液体を透過可能な波長の蛍光を発する蛍光物質
を含有する被覆層蛍光物質の被覆層を形成し、そのヒー
タ表面の温度を測定することもでき、ヒータ表面温度の
異常加熱等の監視にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液体中の物体表面温度測定装置の
概要を示す図
【符号の説明】
1 鍋 2 サラダ油 3 被覆層 4 光源 5 受光装置 20 コンピュータ 21 演算手段 30 蛍光物質 40 コンロ 100 装置

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体中の物体表面の温度測定方法であっ
    て、 前記物体表面に、励起光を照射されて温度に依存した特
    性の蛍光を発する蛍光物質を含有する被覆層を設け、 前記液体を介して前記励起光を前記蛍光物質に照射する
    と共に、 前記液体を介して前記蛍光物質より発する蛍光を受光
    し、 前記受光される蛍光の特性から前記物体表面の温度を求
    める温度測定方法。
  2. 【請求項2】 前記被覆層は、前記液体に対して耐溶解
    性のバインダによって、前記蛍光物質を前記物体表面に
    塗布したものである請求項1に記載の温度測定方法。
  3. 【請求項3】 前記液体は、水若しくは食用油である請
    求項1または2に記載の温度測定方法。
  4. 【請求項4】 前記液体が水の場合において、前記励起
    光の波長が220nmから590nmの範囲内であり、
    前記液体が食用油の場合において、前記励起光の波長が
    350nmから590nmの範囲内である請求項3に記
    載の温度測定方法。
  5. 【請求項5】 前記蛍光物質が、ピロニンB,ピロニン
    Y,ペリレン,La 22S:Eu,Y22S:Eu,若
    しくはローダミンBである請求項1から4の何れか1項
    に記載の温度測定方法。
  6. 【請求項6】 液体中の物体表面の温度測定装置であっ
    て、 前記物体表面に、励起光を照射されて温度に依存した特
    性の蛍光を発する蛍光物質を含有する被覆層を設けて構
    成されており、 前記液体を介して前記励起光を前記蛍光物質に照射する
    光源と、 前記液体を介して前記蛍光物質より発する蛍光を受光す
    る受光手段とを備え、 前記受光される蛍光の特性から前記物体表面の温度を求
    める演算手段を備えた温度測定装置。
  7. 【請求項7】 液体収容部に液体を収容する容器であっ
    て、 前記液体を透過する波長の励起光を照射されて前記液体
    を透過する波長の蛍光を温度に依存して発する蛍光物質
    を、液体収容部に面する表面に備えた容器。
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