JP2010019624A - Gas temperature distribution detection system and detector - Google Patents
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Description
本発明は,赤外線カメラによって撮影した画像に基づいて気体の流動方向に平行な面における気体の温度分布を検出する気体温度分布検出システム及び当該検出システムに用いられる検出体に関する。 The present invention relates to a gas temperature distribution detection system that detects a gas temperature distribution in a plane parallel to a gas flow direction based on an image photographed by an infrared camera, and a detector used in the detection system.
物体の温度分布を検出する手段の一つとして,赤外線カメラにより測定する方法がある。これは,物体から放射される赤外線を赤外線カメラにより検出するものである。しかし,検出対象が気体の場合は,気体は赤外線の放射率が小さいため,赤外線カメラによる直接測定は困難である。この場合は,気体により熱せられた物体から放射される赤外線を赤外線カメラによって測定することにより,気体の温度分布を間接的に検出する方法が用いられることがある。 As one of means for detecting the temperature distribution of an object, there is a method of measuring with an infrared camera. In this method, infrared rays emitted from an object are detected by an infrared camera. However, when the object to be detected is a gas, it is difficult to directly measure with an infrared camera because the gas has a low infrared emissivity. In this case, a method of indirectly detecting the temperature distribution of the gas by measuring infrared rays emitted from an object heated by the gas with an infrared camera may be used.
そのような,赤外線放射の利用による気体の温度分布の間接検出の方法として,例えば特許文献1には,ガスタービンの排気温度を検出する技術が開示されている。かかる技術では,排気ガスを吐出するタービン排気出口の下流側に金属部材が設けられる。この金属部材は,排気ガスにより排気ガスの温度とほぼ同程度まで加熱され,その温度に対応した赤外線を放射する。金属部材が発した赤外線は,排気ガス流路の外側に設けられた赤外線放射温度計に耐熱透光部材を介して入力され,金属部材の環状部分の温度が光学的に計測される。かかる方法により,タービン排気出口から排出される排気ガスの周方向の温度分布が把握される。 As such a method for indirectly detecting the temperature distribution of gas by using infrared radiation, for example, Patent Document 1 discloses a technique for detecting the exhaust temperature of a gas turbine. In this technique, a metal member is provided on the downstream side of the turbine exhaust outlet for discharging the exhaust gas. The metal member is heated to about the same temperature as the exhaust gas by the exhaust gas, and emits infrared rays corresponding to the temperature. Infrared rays emitted from the metal member are input to an infrared radiation thermometer provided outside the exhaust gas passage through the heat-resistant translucent member, and the temperature of the annular portion of the metal member is optically measured. By this method, the temperature distribution in the circumferential direction of the exhaust gas discharged from the turbine exhaust outlet is grasped.
同じく赤外線放射を利用して気体の温度分布を検出する方法として,特許文献2には,火炎温度分布を検出する技術が開示されている。かかる技術では,温度分布を検出すべき火炎中に,赤外線放射率が高くかつ耐熱性を有する棒状の検出体が挿入される。この検出体は,火炎中の温度分布に対応して各部位の表面温度が上昇し,その表面温度に依存する量の赤外線を放射する。検出体が放射する赤外線は,赤外線放射温度カメラにより撮影され,その赤外線に基づいて検出体の温度分布が画像表示装置により画像表示される。かかる方法により,例えばエンジンの作動により発生した高温高速燃焼流の温度分布が把握される。
しかし,特許文献1や特許文献2に示された技術は,気体の流れる方向に対し,直交する面における気体の温度分布を測定するものであり,気体の流れる方向に平行な面における気体の温度分布を測定することはできない。 However, the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 measure the temperature distribution of gas in a plane orthogonal to the gas flow direction, and the gas temperature in a plane parallel to the gas flow direction. The distribution cannot be measured.
一方,例えばガスコンロや最近普及率の高まっているIH(Induction Heating)クッキングヒータなどの調理用加熱機器による加熱により発生した水蒸気などの気体について,気体の流れと平行な面における温度分布を測定したい場合がある。 On the other hand, for example, when you want to measure the temperature distribution in a plane parallel to the gas flow, for gas such as water vapor generated by heating with cooking heaters such as gas stoves and recently popularized IH (Induction Heating) cooking heaters. is there.
本発明は,かかる課題に鑑み,気体の流れる方向に平行な面における気体の温度分布を測定することが可能な気体温度分布検出システム及びかかる検出システムに用いられる検出体を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention has an object to provide a gas temperature distribution detection system capable of measuring the temperature distribution of a gas in a plane parallel to the gas flow direction, and a detector used in the detection system. To do.
上記課題を解決するために,本発明にかかる気体温度分布検出システムに用いられる検出体の代表的な構成は,赤外線カメラによって撮影した画像に基づいて気体の流動方向に平行な面における気体の温度分布を検出するシステムに用いられる検出体であって,温度に応じて赤外線を放射する線状または網状の熱受容体と,温度分布を検出すべき気体の流動方向に平行な面内に熱受容体を配置させ,熱受容体を支持する支持体とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a detector used in a gas temperature distribution detection system according to the present invention is based on the temperature of a gas in a plane parallel to the gas flow direction based on an image taken by an infrared camera. A detector used in a distribution detection system, which is a linear or net-like heat receptor that emits infrared rays according to temperature, and heat reception in a plane parallel to the flow direction of the gas whose temperature distribution is to be detected. A body is disposed, and a support for supporting the heat receptor is provided.
上記構成によれば,気体の熱により温度上昇した線状または網状の熱受容体が発する放射線を赤外線カメラにより撮影することにより,気体の流れる方向に平行な面における気体の温度分布を測定することが可能となる。 According to the above configuration, the temperature distribution of the gas in the plane parallel to the gas flow direction is measured by photographing with an infrared camera the radiation emitted by the linear or net-like heat receptor whose temperature has been increased by the heat of the gas. Is possible.
熱受容体を線状または網状とするのは,例えば面状とするのに対して,熱の伝達経路を少なくし,温度分布の特徴を捉えやすくするためである。また,測定対象たる気体の流通を阻害せず,適切に温度分布を捉えることができる。 The reason why the heat receptor is linear or net-like is to reduce the number of heat transfer paths and make it easier to grasp the characteristics of the temperature distribution, for example, while it is formed into a planar shape. In addition, the temperature distribution can be properly captured without obstructing the flow of the gas to be measured.
上記の熱受容体は,弾性体を介して支持体に張架されるとよい。弾性体を介することにより熱受容体の張力を適切に保持でき,熱受容体の弛みを抑えることができる。従って,気体の温度分布の把握が容易になる。 The heat receptor may be stretched on a support via an elastic body. By using the elastic body, the tension of the heat receptor can be appropriately maintained, and the slack of the heat receptor can be suppressed. Therefore, it becomes easy to grasp the gas temperature distribution.
上記の熱受容体はピアノ線からなるとよい。ピアノ線は炭素鋼で作られた金属線であり,温度上昇により赤外線を放射するため,赤外線カメラによる温度認識が可能である。さらに,ピアノ線は広く用いられており,入手が容易なため,上記の熱受容体の素材として優れている。 Said heat receptor is good to consist of a piano wire. The piano wire is a metal wire made of carbon steel, which emits infrared light when the temperature rises, so it can be recognized by an infrared camera. Furthermore, the piano wire is widely used and is easily available, so it is excellent as a material for the heat receptor.
上記の熱受容体は黒色とするとよい。黒色とするのは,熱受容体に光沢がある場合,これを赤外線カメラで測定すると,赤外線カメラが温度を誤認識する可能性があるためである。特に,熱受容体の素材が金属である場合,金属光沢の影響により赤外線カメラが温度を誤認識し得る。黒色とすることにより金属光沢を抑えると,赤外線カメラによる温度誤認識が低減し,測定の精度が向上する。また,黒色にすれば,赤外線カメラによって赤外線を捉えやすい。黒色とするための処理は,炭素鋼やステンレス鋼であれば,例えば耐熱性黒色塗料をスプレーするなどして行う。アルミニウム合金であれば,例えば黒アルマイト処理を施す。 The heat receptor is preferably black. The reason for black is that when the heat receptor is glossy, if the infrared camera is measured with an infrared camera, the infrared camera may misrecognize the temperature. In particular, when the material of the heat receptor is metal, the infrared camera can misrecognize the temperature due to the influence of metallic luster. Suppressing the metallic luster by using black reduces false recognition of temperature by infrared cameras and improves measurement accuracy. In addition, if it is black, it is easy to capture infrared rays with an infrared camera. The treatment for blackening is performed, for example, by spraying a heat-resistant black paint in the case of carbon steel or stainless steel. In the case of an aluminum alloy, for example, black alumite treatment is performed.
上記の支持体は,柱の形状を有し,該柱の下端に脚を設けて配置され,調理用加熱機器による加熱により発生した水蒸気の温度分布を検出することを特徴とする。 The support has a pillar shape and is provided with a leg at the lower end of the pillar, and detects the temperature distribution of water vapor generated by heating with a cooking heater.
調理用加熱機器により加熱された食品からは,水蒸気が発生する場合があるが,水蒸気の赤外線放射率は小さいため,この水蒸気の温度を赤外線カメラにより直接測定することはできない。そこで,水蒸気の熱を熱受容体に吸収させ,赤外線カメラによる測定を可能とするような赤外線を放射する検出体が必要になる。従って,かかる検出体は,上述した検出に用いられる場合に特に効果を発揮する。 Water vapor may be generated from food heated by a cooking heater, but the temperature of this water vapor cannot be measured directly with an infrared camera because the water vapor's infrared emissivity is small. Therefore, there is a need for a detector that emits infrared rays so that the heat of water vapor is absorbed by the heat receptor and measurement by an infrared camera is possible. Therefore, such a detector is particularly effective when used for the above-described detection.
本発明にかかる検出体を備える気体温度分布検出システムとして構成してもよい。かかる気体温度分布検出システムの代表的な構成は,赤外線カメラによって撮影した画像に基づいて気体の流動方向に平行な面における気体の温度分布を検出する気体温度分布検出システムであって,赤外線を撮影可能な赤外線カメラを備えたカメラシステムと,赤外線カメラでの撮影を簡易化するために用いられる検出体とを備え,検出体は,温度に応じて赤外線を放射する線状または網状の熱受容体と,温度分布を検出すべき気体の流動方向に平行な面内に熱受容体を配置させ,熱受容体を支持する支持体とを備えて形成され,カメラシステムは,赤外線カメラによって熱受容体を撮影可能であることを特徴とする気体温度分布検出システムとすることができる。 You may comprise as a gas temperature distribution detection system provided with the detection body concerning this invention. A typical configuration of such a gas temperature distribution detection system is a gas temperature distribution detection system that detects a gas temperature distribution in a plane parallel to the gas flow direction based on an image captured by an infrared camera, and captures infrared rays. A linear or reticulated heat receptor that emits infrared rays according to temperature, comprising a camera system equipped with a possible infrared camera and a detector used to simplify imaging with the infrared camera. And a support for supporting the heat receptor in a plane parallel to the flow direction of the gas whose temperature distribution is to be detected, and the camera system is formed by an infrared camera. The gas temperature distribution detection system can be obtained.
かかる構成によれば,気体の流れる方向に平行な面における気体の温度分布を測定することが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to measure the temperature distribution of the gas in a plane parallel to the gas flow direction.
本発明によれば,赤外線カメラによって撮影した画像に基づいて気体の流れる方向に平行な面における気体の温度分布を測定することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to measure the temperature distribution of gas in a plane parallel to the gas flow direction based on an image taken by an infrared camera.
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は,本実施形態にかかる気体温度分布検出システム用検出体の外観図である。気体温度分布検出システム用検出体10は,熱受容体11およびこれを支持する支持体12から構成される。
FIG. 1 is an external view of a detector for a gas temperature distribution detection system according to the present embodiment. The gas temperature distribution
熱受容体11の形状は,図1に示す通り,例えば線状(11a,11b)や網状11cにすると良い。線状熱受容体(11a,11b)の場合,線の軸方向について温度の連続分布が得られ,線が並んだ方向について,線同士の間隔に応じて温度の不連続分布が得られる。線同士の間隔や網目の大きさは,検出対象の温度場の測定に求める解像度に応じて選択することができる。線の間隔が狭いほど,また,網目の大きさを小さくするほど,赤外線カメラにより得られる温度分布は連続分布に近づき,測定の空間的な解像度は高くなる。
The shape of the
赤外線カメラによる温度撮影を容易にするために,線状の熱受容体11の断面は丸の形状が望ましい。断面を丸の形状とすると,気体から熱受容体11への熱の伝達率が高くなるため,気体の温度分布の特徴をより正確に表しやすくなるからである。
In order to facilitate temperature imaging with an infrared camera, the
熱受容体11は,例えばピアノ線である。ピアノ線は引っ張りに強いため,扱いが容易な点で優れる。ピアノ線よりも熱伝導率が小さいタングステン線を使用しても良い。熱伝導率が小さい方が,軸方向の熱の伝導が少なくなるため,気体の温度分布の特徴をより正確に表しやすくなるからである。同様に,ナイロン線も使用可能である。赤外線放射率が高く,耐熱性の高いプラスチックゴムやニトリルゴムなどの素材を用いてもよい。物体はその温度に応じて表面から赤外線を放射するから,赤外線放射率などの物理的特性や入手の容易さなどにより,熱受容体11として適した素材を用いればよい。
The
線状の熱受容体11の断面の直径は0.5mmから1mm程度が望ましい。細線にすると,温度変化に対する応答性が高まるため,気体の温度分布の変化をより追従性良く表すことが可能になるからである。
The diameter of the cross section of the
熱受容体11は,例えば黒色になるよう処理されている。ピアノ線などのような金属線は金属光沢を有するため,赤外線カメラが温度を誤認識する可能性がある。黒色とすることにより誤認識を減らし,精度の高い赤外線カメラ測定を可能にできる。
The
図1には明示していないが,熱受容体11の間には適当な間隔で温度計(例えば,熱電対)を備えるのが良い。熱電対近傍の熱受容体11の温度を,熱電対の温度で補正することにより,気体の測定温度が,より正確になる。例えば,熱受容体11の5本おきや10本おきに熱電対を熱受容体11に平行に張架することができる。熱電対には,例えば,銅−コンスタンタンのような一般的なものを用いることができる。
Although not clearly shown in FIG. 1, thermometers (for example, thermocouples) may be provided between the
支持体12は熱受容体11を支持する機能を有する。図1に示すように,例えば,線状の熱受容体11の端部が支持体12に固定されることにより,熱受容体11は支持される。支持体12は,例えば,アルミ製の柱状の角材である。2cm四方の角材の下端に脚をつけることにより,自立させることができる。図1は,支持体12を用いて検出体10を自立させる場合の構成例を示しているが,例えば熱受容体11のみで自立が可能な場合には,熱受容体11自体が支持体としての機能を備える。
The
なお,検出体10を配置しようとする相手側に支持体12を取り付けるための構造などがある場合は,脚はなくても良い。
In addition, when there is a structure for attaching the
検出体10は,温度分布を検出すべき気体の流動方向に平行な面内に配置されることにより使用される。気体の熱により熱せられると,熱受容体11は温度上昇し,温度に応じてその表面から赤外線を放射する。熱受容体11から発せられる赤外線を赤外線カメラにより撮影することにより,間接的に気体の温度分布検出が可能となる。
The
図2は,本実施形態にかかる気体温度分布検出システム用検出体を構成する熱受容体と支持体の接続部を説明する図である。線状や網状の熱受容体11は,例えば,その端部に弾性体接続部13が取り付けられ,弾性体14を介して,鉤ねじ体15に張架される。鉤ねじ体15には,ねじ溝が切ってあり,ナットにより支持体12に固定される。弾性体14の張力により,熱受容体11の弛みを抑えることができるため,熱受容体11の軸方向について気体の直線的な温度分布を測定することができる。高温の気体の測定に用いる場合は,弾性体接続部13は耐熱性の高い素材とする。熱受容体11の張力を保持する必要がない場合などは,熱受容体11は,例えばロープなどの接続手段により外部と接続されて固定支持されてもよい。
FIG. 2 is a view for explaining a connection portion between a heat receptor and a support constituting the detector for a gas temperature distribution detection system according to the present embodiment. For example, the linear or net-like
図3は,本実施形態にかかる気体温度分布検出システムを利用して,調理用加熱機器により加熱された食品から発生した水蒸気の温度分布を測定する様子を表した説明図である。図3(a)は,かかるシステムが配置された電気ヒータ50の立面図を,図3(b)は側面図を示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the temperature distribution of water vapor generated from the food heated by the cooking heater is measured using the gas temperature distribution detection system according to the present embodiment. FIG. 3A shows an elevation view of the
図3において,気体温度分布検出システムは,熱受容体11および支持体12とからなる検出体10と,赤外線カメラ20および表示装置30とからなるカメラシステムにより構成される。検出体10は,調理用加熱機器(例えば電気ヒータ50)上に置かれた鍋60から立ち昇る水蒸気70の流れ方向に平行な面内に挿入されるように,電気ヒータ50上に配置される。
In FIG. 3, the gas temperature distribution detection system includes a
電気ヒータ50のスイッチを入れ,鍋60内の食品が加熱され,水蒸気70が発生すると,熱受容体11は水蒸気70により熱せられ,熱せられた部分から赤外線が放射される。この放射された赤外線を赤外線カメラ20が撮影し,その画像を表示装置30に表示する。かかる検出システムにより,鍋60から立ち昇る水蒸気の温度分布を可視化して測定できる。
When the
調理用加熱機器は,IHヒータやハロゲンヒータなどの電気ヒータに限らず,ガスコンロなどでも良い。また,水蒸気の温度分布測定に限らず,他にも,例えば,調理用加熱機器上で加熱された油の上部空気の温度分布測定にも使用することができる。 The cooking heater is not limited to an electric heater such as an IH heater or a halogen heater, but may be a gas stove. Further, the present invention is not limited to the measurement of the temperature distribution of water vapor, but can also be used to measure the temperature distribution of the upper air of oil heated on a cooking heating device, for example.
図4は,調理用加熱機器上に置かれた鍋から水蒸気が立ち昇る様子を示した画像である。電気ヒータ50に置かれ熱せられた鍋60から,水蒸気70が黒矢印の方向に立ち昇る様子がわかる。図4からは明確には判別できないが,鍋60から立ち昇る水蒸気70の流れ方向に平行な面内に挿入されるように,検出体10が電気ヒータ50上に置かれている。
FIG. 4 is an image showing a state in which water vapor rises from a pan placed on a cooking heater. It can be seen that the
図5は,本実施形態にかかる気体温度分布検出システムを利用して,調理用加熱機器上に置かれた鍋から立ち昇る水蒸気の温度分布を実際に測定した画像である。 FIG. 5 is an image obtained by actually measuring the temperature distribution of the water vapor rising from the pan placed on the cooking heater using the gas temperature distribution detection system according to the present embodiment.
鍋から上昇する水蒸気の温度分布が連続的に検出されていることがわかる。 It can be seen that the temperature distribution of water vapor rising from the pan is continuously detected.
本発明は,赤外線カメラによって撮影した画像に基づいて気体の流動方向に平行な面における気体の温度分布を検出する気体温度分布検出システム及び当該検出システムに用いられる検出体として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a gas temperature distribution detection system that detects a gas temperature distribution in a plane parallel to the gas flow direction based on an image photographed by an infrared camera and a detection body used in the detection system.
10,10a,10b,10c…検出体
11,11a,11b,11c…熱受容体
12,12a,12b,12c…支持体
13…弾性体接続部
14…弾性体
15…鉤ねじ体
16…ナット
20…赤外線カメラ
30…表示装置
50…電気ヒータ
60…鍋
70…水蒸気
10, 10a, 10b, 10c ... detecting
Claims (6)
温度に応じて赤外線を放射する線状または網状の熱受容体と,
前記温度分布を検出すべき気体の流動方向に平行な面内に前記熱受容体を配置させ,該熱受容体を支持する支持体と,
を備えたことを特徴とする気体温度分布検出システム用検出体。 A detector used in a system for detecting a temperature distribution of a gas in a plane parallel to a gas flow direction based on an image taken by an infrared camera,
A linear or reticulated heat receptor that emits infrared light depending on the temperature;
A support body for supporting the heat receptor by disposing the heat receptor in a plane parallel to the flow direction of the gas whose temperature distribution is to be detected;
A detector for a gas temperature distribution detection system.
赤外線を撮影可能な赤外線カメラを備えたカメラシステムと,前記赤外線カメラでの撮影を簡易化するために用いられる検出体とを備え,
前記検出体は,温度に応じて赤外線を放射する線状または網状の熱受容体と,
前記温度分布を検出すべき気体の流動方向に平行な面内に前記熱受容体を配置させ,該熱受容体を支持する支持体と,を備えて形成され,
前記カメラシステムは,前記赤外線カメラによって前記熱受容体を撮影可能であることを特徴とする気体温度分布検出システム。
A gas temperature distribution detection system for detecting a temperature distribution of a gas in a plane parallel to a gas flow direction based on an image taken by an infrared camera,
A camera system including an infrared camera capable of photographing infrared rays, and a detector used for simplifying photographing with the infrared camera;
The detector includes a linear or net-like heat receptor that emits infrared rays according to temperature, and
The heat receptor is disposed in a plane parallel to the flow direction of the gas whose temperature distribution is to be detected, and a support for supporting the heat receptor,
The gas temperature distribution detection system, wherein the camera system is capable of photographing the heat receptor with the infrared camera.
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