JP6653134B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、食品用オーブンなどの加熱装置の内部で温度などの特性を測定する、可搬式の測定装置に関する。

例えば食品などを加熱する食品用オーブンや、熱による消毒を行う加熱消毒装置などの加熱装置がある。当該加熱装置は、温度の高い環境内に投入された材料に、対流，ふく射，伝導，あるいは、庫内の気体が液体に変化する際の凝縮潜熱等により熱を加える。当該加熱装置の加熱性能や装置内の温度分布を把握する方法として、装置内の壁面近傍や中央付近などに複数の温度センサを固定して、それぞれの温度を検出する方法がある。また、温度センサ、測定した温度データを記録するメモリや外部に送信する送信機、および、これらを駆動するためのバッテリなどを断熱容器内に収納した可搬式の測定装置を、加熱装置内に配置したり、加熱装置内をコンベヤで搬送する方法もある。特許文献１には、加熱対象物とともにコンベヤで搬送して、加熱対象物の温度を測定する温度計測装置が記載されている。

特許第５２５１３０５号

特許文献１に記載の温度計測装置は、加熱対象物の温度のみを測定するものである。加熱装置の加熱性能や加熱装置内の温熱環境を詳しく知るためには、加熱対象物の温度を測定するだけでは不十分である。

本発明は上述した事情のもとで考え出されたものであって、加熱装置の加熱性能や加熱装置内の温熱環境を詳しく解析するための情報を入手することができる測定装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される測定装置は、可搬式の測定装置であって、外壁の少なくとも一部が、多孔質材料で形成された感湿部になっている外部容器と、前記感湿部に液体を供給する供給手段と、前記感湿部の表面付近の温度を測定する第１の温度センサとを備えていることを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記外部容器は、全体が多孔質材料で形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記測定装置は、前記外部容器の周囲の気体の温度を測定する第２の温度センサと、前記第１の温度センサが測定した温度と、前記第２の温度センサが測定した温度と、気圧に基づいて、蒸気量を算出する算出部とをさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記測定装置は、対流による熱に対応する温度を測定する第３の温度センサと、対流と伝導とによる熱に対応する温度を測定する第４の温度センサとをさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記外部容器内に前記液体が収納されており、前記外部容器が前記供給手段を兼ねている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記測定装置は、前記感湿部の表面の水分量を測定する水分量センサをさらに備え、前記供給手段は、前記水分量センサによる測定結果に応じて、前記液体の供給を調整する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記測定装置は、前記外部容器の内部に配置される回路基板と、前記回路基板を冷却するための冷却手段と、前記冷却手段と前記外部容器との間に配置されて、温度差に応じて発電を行う熱電変換手段とをさらに備え、前記回路基板に供給される電力は、前記熱電変換手段によって発電された電力のみである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記測定装置は、前記第１の温度センサによって測定された温度に基づく情報を無線通信によって送信する通信手段をさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記通信手段は、所定の時間間隔を空けて送信を行う。

本発明の第２の側面によって提供される測定装置は、可搬式の測定装置であって、外部容器と、前記外部容器の外部環境の特性を測定するセンサと、前記外部容器の内部に配置される回路基板と、前記回路基板を冷却するための冷却手段と、前記冷却手段と前記外部容器との間に配置されて、温度差に応じて発電を行う熱電変換手段とを備え、前記回路基板に供給される電力は、前記熱電変換手段によって発電された電力のみであることを特徴とする。

本発明によると、第１の温度センサは、液体が供給されることで表面が湿潤状態になった感湿部の温度を測定することができる。当該温度は湿球温度とみなすことができ、湿球温度を用いて蒸気量を算出することができる。したがって、本発明を加熱装置内に配置することで、加熱装置内の湿度環境を解析するための情報を入手することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

第１実施形態に係る測定装置を説明するための図である。 第１実施形態に係る回路基板および電源部を説明するための図である。 第１実施形態に係る測定装置の使用例を説明するための図である。 第１実施形態に係る測定装置の変形例を説明するための図である。 第２実施形態に係る測定装置を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１ないし図３は、第１実施形態に係る測定装置を説明するための図である。図１（ａ）は、第１実施形態に係る測定装置の外観を示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図を示し、図１（ｃ）は、図１（ｂ）におけるＣ−Ｃ線断面図を示している。図２（ａ）は、第１実施形態に係る回路基板の機能構成を説明するためのブロック図であり、図２（ｂ）は、第１実施形態に係る電源部を説明するための図である。図３は、第１実施形態に係る測定装置の使用例を説明するための図である。

図１に示す測定装置１は、加熱装置の内部で、各種の特性を測定する、可搬式の測定装置である。測定装置１は、容器本体２、蓋体３、各種センサ４、断熱材５、熱電変換モジュール６、保冷剤７、内部容器８、および、回路基板９を備えている。

容器本体２は、直方体形状の有底容器である。なお、容器本体２は、一体として形成されていてもよいし、複数の板を固着して組み立てられたものであってもよい。蓋体３は、矩形状の板である。容器本体２および蓋体３は、各部材４〜９を収納するための外部容器をなす。容器本体２および蓋体３は、熱的に安定な多孔質材料（例えば、セラミック多孔質体）により形成されている。当該多孔質材料は、径が０．１〜２００μｍ程度の細孔を数多く有している。好ましくは、径が０．５〜５０μｍ程度の細孔を数多く有しているとよい。また、当該多孔質材料の空隙率は、４０〜７５％程度である。外部容器内には、各部材４〜９の他に、水Ｗ（図１（ｃ）参照）が収納されている。つまり、容器本体２が水を供給する供給手段としても機能する。容器本体２および蓋体３は、多孔質材料が有する細孔による毛細管現象により、容器本体２の内部に収納された水Ｗを、全体に行きわたらせて、表面全体が湿潤状態になっている。外部容器は、表面の水が蒸発するときの気化熱により冷却される。これにより、外部容器の内側の温度は、外部の温度より低い温度に保たれる。

なお、多孔質材料の材質、細孔の径および空隙率は上述したものに限定されず、毛細管現象により水を外部容器の表面全体に行きわたらせて保水することができ、かつ、外部容器の機械的強度を保つことができればよい。また、容器本体２および蓋体３の形状は限定されない。例えば、両者を直方体形状の有底容器として、開口部を向い合せて固定するようにしてもよい。また、外部容器の形状は直方体形状に限定されず、例えば円柱形状などの他の形状であってもよい。

断熱材５は、外部容器の外側の熱が内部に伝わることを抑制するためのものであり、断熱素材（例えばグラスウール）製である。なお、断熱材５の材質は限定されず、ロックウールやヒュームドシリカなどであってもよい。断熱材５は、外部容器（容器本体２および蓋体３）の内側に配置されている。本実施形態では、矩形板状の断熱材５を、容器本体２の側壁および底の内側にそれぞれ貼り付け（図１（ｂ）および（ｃ）参照）、蓋体３の内側面にも貼り付けている（図１（ｃ）参照）。なお、断熱材５の形状および配置方法は限定されない。例えば、容器本体２の内側の寸法より若干小さい直方体の有底容器形状に断熱材５を形成して、容器本体２の内側に嵌め込むようにして配置してもよい。また、容器本体２の内側底面や蓋体３の内側面には配置しないようにしてもよい。外部容器によって十分に断熱できるのであれば、断熱材５を設けないようにしてもよい。

内部容器８は、回路基板９を収納するものであり、例えばプラスチックなどのケースである。本実施形態では、内部容器８の形状を、回路基板９の形状に合わせた直方体形状としているが、これに限定されず、回路基板９を収納できるものであればよい。内部容器８は、外部容器の略中央に配置されている（図１（ｂ）および（ｃ）参照）。

保冷剤７は、回路基板９を冷却するためのものであり、内部容器８の周囲に配置されている。本実施形態では、内部容器８の４つの側面、上面および下面に接するように、それぞれ保冷剤７が配置されている。なお、保冷剤７の形状および配置は限定されない。また、保冷材の代わりに、氷やドライアイスを用いるようにしてもよい。氷を用いた場合は、氷が解けた水を、外部容器に浸透させるための水Ｗとして、そのまま利用することができる。

熱電変換モジュール６は、回路基板９に供給するための電力を発電するものである。熱電変換モジュール６は、ゼーペック効果を利用して温度差によって起電力を発生させる熱電変換素子を複数直列接続したものを備えており、２つの面を有する板形状をなしている。熱電変換モジュール６は、一方の面と他方の面との温度差に応じた起電力を発生する。熱電変換モジュール６は、断熱材５と保冷剤７との間に、それぞれ配置されている。本実施形態では、断熱材５とこれに対向する位置に配置された保冷剤７との組が６組あり、各組をなす断熱材５と保冷剤７との間にそれぞれ熱電変換モジュール６が配置されているので、６つの熱電変換モジュール６が配置されている（図１（ｂ）および（ｃ）参照）。なお、図１においては、熱電変換モジュール６が発電した電力を回路基板９に送電するための配線の記載を省略している。断熱材５と保冷剤７との温度差は約８０［℃］になり、各熱電変換モジュール６は、この温度差により、数百［ｍＶ］〜数［Ｖ］程度の起電力（電圧）と数百［ｍＡ］程度の電流を発生させる。例えば、保冷剤７の融解熱によるエネルギーが３０［ｋＪ］で、熱電変換モジュール６のエネルギー変換効率が１％の場合、熱電変換モジュール６が出力する電気エネルギーは３００［Ｊ］になり、０．５［Ｗ］の電力を１０分間（６００秒）供給することができる。

なお、熱電変換モジュール６の一方の面を、断熱材５に接するようにする代わりに、断熱材５をくりぬいて、または、断熱材５を設けないようにして、外部容器に直接接するようにしてもよい。これらの場合、熱電変換モジュール６の２つの面の温度差がより大きくなるので、より大きな起電力を発生させることができる。しかし、断熱材５をくりぬいた部分から熱が浸入する（断熱材５を設けない場合は熱を遮断できない）ので、断熱効果が薄れてしまう。回路基板９が必要とする電力を熱電変換モジュール６が供給できるのであれば、断熱効果を抑制してまで温度差を大きくする必要はない。逆に、断熱材５がなくても内部容器８の内部の温度を抑制できるのであれば、断熱材５を設けずに、熱電変換モジュール６の一方の面を外部容器に直接接するようにして、１つの熱電変換モジュール６の発電量を大きくして、設ける熱電変換モジュール６の個数を削減することもできる。この場合、測定装置１をより小型化することができる。

各種センサ４は、測定装置１の外部（加熱装置内）の各種の特性や、測定装置１の状態などを測定するためのものである。各種センサ４には、温度センサ４１〜４４、気圧センサ(図示しない)、加速度センサ(図示しない）、ジャイロセンサ（図示しない）、ＣＣＤカメラ（図示しない）などがある。

温度センサ４１〜４４は、各種の温度を測定するものであり、本実施形態では、熱電対を用いた温度センサである。

温度センサ４１は、銀色銅球４１ａの中心温度を測定するものである。銀色銅球４１ａは、直径２０ｍｍの銅球表面にニッケルメッキを施したものである。銀色銅球４１ａは、熱電対の測温接点を中心に位置させた状態で、蓋体３の上面から少し離した位置に配置されている（図１（ａ）および（ｃ）参照）。温度センサ４１は、熱電対の基準接点の温度と流れる電流とに基づいて、銀色銅球４１ａの中心温度を測定する。銀色銅球４１ａは表面でふく射による熱を反射させて内部に伝わる熱を削減させるので、温度センサ４１は、ふく射熱の影響が抑制された、対流熱を中心とする温度を測定する。温度センサ４１によって測定された温度の変化から、測定装置１の外部（加熱装置内）の風速を推定することができる。温度センサ４１は、測定した温度を回路基板９の制御部９２に入力する。

温度センサ４２は、黒色銅球４２ａの中心温度を測定するものである。黒色銅球４２ａは、直径２０ｍｍの銅球表面に黒色塗料を塗布したものである。黒色銅球４２ａは、熱電対の測温接点を中心に位置させた状態で、蓋体３の上面から少し離した位置に配置されている（図１（ａ）参照）。温度センサ４２は、熱電対の基準接点の温度と流れる電流とに基づいて、黒色銅球４２ａの中心温度を測定する。黒色銅球４２ａはふく射による熱を吸収して内部に伝わる熱を増加させるので、温度センサ４２は、対流熱にふく射熱による影響を加えた温度を測定する。温度センサ４２によって測定された温度と、温度センサ４１によって測定された温度との差が、ふく射による熱に対応する温度と考えることができる。温度センサ４２によって測定された温度の増加率と、温度センサ４１によって測定された温度の増加率との違いから、黒色銅球４２ａに対する加熱のうちの、ふく射の寄与率を算出することができる。温度センサ４２は、測定した温度を回路基板９の制御部９２に入力する。

なお、銀色銅球４１ａおよび黒色銅球４２ａの配置場所は、蓋体３に限定されない。例えば、容器本体２に配置するようにしてもよい。ただし、銀色銅球４１ａと黒色銅球４２ａとは、近い位置に配置されることが望ましい。

また、本実施形態においては、銀色銅球４１ａおよび黒色銅球４２ａの中心温度を利用して、ふく射の寄与率を算出しているが、これに限られない。ふく射、伝導、対流、湿度などの影響で温度履歴が異なるものになる複数種類の材料の温度をそれぞれ測定することで、これらの影響の程度を測定することができ、外部環境の特性を測定することができる。したがって、銀色銅球４１ａおよび黒色銅球４２ａにさらに加えて、他の高熱伝導率材料（銅球、ブロック、板など）や、水分の保持ができる多孔質材料（多孔質セラミックス、レンガ、ガーゼ、樹脂など）、熱電対の固定が可能な耐熱性樹脂、モデル食品（実際の食品を原料としたもの）などの温度を測定するようにしてもよい。

温度センサ４３は、測定装置１の外部（加熱装置内）の気流温度を測定するものである。温度センサ４３は、熱電対を蓋体３の上面から突出させて、測温接点を蓋体３の上面から少し離した位置に配置させている（図１（ａ）参照）。温度センサ４３は、熱電対の基準接点の温度と流れる電流とに基づいて、測定装置１の周囲の気体の温度、すなわち、加熱装置内の気流温度を測定する。温度センサ４３が測定した温度は、乾球温度に相当する。温度センサ４３は、測定した温度を回路基板９の制御部９２に入力する。

温度センサ４４は、蓋体３の上面付近の温度を測定するものである。温度センサ４４は、熱電対の測温接点を蓋体３の上面または上面から少し内部に入った位置に配置させている（図１（ｃ）参照）。上述したように、蓋体３の上面は湿潤状態になっており、その水分が蒸発している状態になっている。したがって、蓋体３の上面付近の温度は、湿球温度またはその近似値とみなすことができる。温度センサ４４は、熱電対の基準接点の温度と流れる電流とに基づいて、蓋体３の上面付近の温度、すなわち、湿球温度を測定する。温度センサ４４は、測定した温度を回路基板９の制御部９２に入力する。

なお、温度センサ４３および温度センサ４４の熱電対の測温接点の配置場所は、蓋体３に限定されない。例えば、容器本体２に配置するようにしてもよい。ただし、温度センサ４３の熱電対の測温接点と、温度センサ４４の熱電対の測温接点とは、近い位置に配置されることが望ましい。

また、温度センサ４１〜４４は、熱電対を用いた温度センサに限定されない。それぞれの温度を適切に測定することができればよく、例えば、測温抵抗体やサーミスタなどを用いた温度センサであってもよい。

気圧センサは、気圧を測定するものである。気圧センサは、回路基板９に搭載されており、例えば、マノメータなどの、従来知られている気圧センサを用いることができる。気圧センサは、測定した気圧を回路基板９の制御部９２に入力する。なお、図１においては、気圧センサの記載を省略している。温度センサ４３によって測定された乾球温度、温度センサ４４によって測定された湿球温度、および、気圧センサによって測定された気圧を用いて、測定装置１の外部（加熱装置内）の水蒸気量を算出することができ、湿度を算出することができる。なお、加熱装置内部の気圧が大気圧に近いのであれば、気圧センサを設けることなく、大気圧の測定値を用いるようにしてもよい。

加速度センサは、測定装置１の加速度を測定するものである。加速度センサは、回路基板９に搭載されており、従来知られている３軸の加速度センサである。なお、図１においては、加速度センサの記載を省略している。加速度センサは、測定した３方向の加速度を回路基板９の制御部９２に入力する。

ジャイロセンサは、測定装置１の傾き角度を測定するものである。ジャイロセンサは、回路基板９に搭載されている。なお、図１においては、ジャイロセンサの記載を省略している。ジャイロセンサは、測定した傾き角度を回路基板９の制御部９２に入力する。

なお、図１においては記載を省略しているが、測定装置１は、上述した各種センサ４以外に、外部容器の内壁の温度を測定するための温度センサ、および、回路基板９の温度を測定するための温度センサも備えている。これらの温度センサも、測定した温度を回路基板９の制御部９２に入力する。測定装置１は、さらに、他のセンサを備えるようにしてもよい。

回路基板９は、矩形状の基板に各種モジュールなどを搭載したものであり、測定装置１の各種制御を行うためのものである。回路基板９は、内部容器８の内部に収納されている。回路基板９は、図２（ａ）に示すように、機能ブロックとして、制御部９２、記憶部９３、通信部９４、および、電源部９５を備えている。

制御部９２は、測定装置１の各種制御を行うためのものであり、例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array）やマイクロコンピュータなどによって実現される。制御部９２は、各種センサ４から入力される測定値のデータを記憶部９３に記憶していく。そして、記憶部９３に記憶されたデータを、所定の時間（例えば２秒）毎に読み出して、通信部９４に出力し、外部の解析用コンピュータ１１に送信させる。また、制御部９２は、昇圧部９５ｂの昇圧動作の制御を行う。

記憶部９３は、各種センサ４から入力される測定値のデータを記憶するものであり、例えばＲＡＭや不揮発性の半導体メモリであるフラッシュメモリなどによって実現される。なお、その他の記憶媒体であってもよい。本実施形態においては、記憶部９３をフラッシュメモリとしており、回路基板９から取り外すことができるようになっている。したがって、測定装置１による測定が終了した後に取り出して、解析用コンピュータ１１に直接接続して、記憶された測定値のデータを解析用コンピュータ１１に取り込むようにすることもできる。

通信部９４は、無線通信を行うものであり、例えば無線通信モジュールなどによって実現される。通信部９４は、制御部９２より入力される測定値のデータを、解析用コンピュータ１１に送信する。なお、無線通信は、例えばＷｉ−ＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などが用いられるが、これらに限定されない。本実施形態においては、通信部９４は、例えば２秒毎に、この間に測定された測定値を送信する。したがって、解析用コンピュータ１１は、測定装置１が測定中の測定値をほぼ同時刻に入手することができ、加熱装置の加熱性能や温熱環境をリアルタイムで解析することができる。なお、通信部９４が常時通信を行うのではなく、２秒毎に送信するという間欠動作を行うのは、通信によって消費される電力を節約するためである。

電源部９５は、制御部９２および通信部９４に電力を供給するものである。電源部９５は、熱電変換モジュール６から入力される電圧を昇圧部９５ｂ（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）によって昇圧し、コンデンサ９５ｃによって電気エネルギーを蓄積している（図２（ｂ）参照）。昇圧部９５ｂは、熱電変換モジュール６から入力される数百［ｍＶ］〜数［Ｖ］程度の電圧を、制御部９２および通信部９４を駆動させるための電圧である３〜５［Ｖ］程度に昇圧する。コンデンサ９５ｃは、熱電変換モジュール６が出力する電気エネルギーを蓄積している。通信部９４が測定値の送信にかかる時間は約０．０５秒であり、必要な電力は１００［ｍＷ］程度なので、この時に消費される電気エネルギーは、約５［ｍＪ］程度である。したがって、通信部９４の通信間にコンデンサ９５ｃに蓄積された電気エネルギーで、十分賄うことができる。また、制御部９２が消費する電気エネルギーは、通信部９４によって消費される電気エネルギーと比較するとごくわずかである。したがって、電源部９５は、制御部９２および通信部９４が消費する電力を十分供給することができる。

解析用コンピュータ１１は、測定装置１が測定した測定値のデータを解析するものである。解析用コンピュータ１１は、測定装置１の通信部９４から、測定値のデータを受信する。当該測定値には、温度センサ４１によって測定された銀色銅球４１ａの中心温度、温度センサ４２によって測定された黒色銅球４２ａの中心温度、温度センサ４３によって測定された測定装置１の外部の気流温度（乾球温度）、温度センサ４４によって測定された蓋体３の上面付近の温度（湿球温度）、気圧センサによって測定された気圧、加速度センサによって測定された測定装置１の加速度などが含まれる。解析用コンピュータ１１は、温度センサ４３によって測定された乾球温度、温度センサ４４によって測定された湿球温度、および、気圧センサによって測定された気圧を用いて、測定装置１の外部（加熱装置内）の水蒸気量を算出し、これを用いて湿度を算出する。また、解析用コンピュータ１１は、温度センサ４１によって測定された温度の変化から、測定装置１の外部（加熱装置内）の風速を推定する。また、解析用コンピュータ１１は、温度センサ４２によって測定された温度の増加率と、温度センサ４１によって測定された温度の増加率との違いから、ふく射の寄与率を算出する。さらに、解析用コンピュータ１１は、加速度センサによって測定された測定装置１の加速度から、測定装置１の動きや位置を推定する。解析用コンピュータ１１は、これらの測定値、算出値および推定値を用いて、測定装置１が配置された加熱装置の加熱特性や加熱装置内の温熱環境を詳しく解析する。なお、温度センサ４４によって測定された湿球温度と実際の湿球温度との誤差を、加熱装置の加熱特性から推測して、湿球温度を補正するようにしてもよい。なお、水蒸気量やふく射寄与率などの算出は、解析用コンピュータ１１で行うのではなく、回路基板９の制御部９２で行うようにしてもよい。

解析用コンピュータ１１は、インターネットを介して、他のコンピュータ（例えば解析用コンピュータ１１を統括するコンピュータやサーバなど）に接続することができる。したがって、測定値のデータや解析結果を送信して、サーバに蓄積したり、さらに解析したりすることができる。

なお、解析用コンピュータ１１による解析をリアルタイムで行う必要がない場合は、通信部９４を設けることなく、記憶部９３を取り外して解析用コンピュータ１１に直接接続できるようにしておけばよい。この場合、通信によって電力が消費されないので、電源部９５が供給すべき電力を抑制することができる。したがって、コンデンサ９５ｃとして容量の小さいコンデンサを用いることができる。また、設ける熱電変換モジュール６の個数を削減することができ、測定装置１をより小型化することができる。

次に、図３を用いて、測定装置１の使用例について説明する。

パルススルー連続式の加熱装置１２の加熱特性や温熱環境を解析する場合（図３（ａ）参照）、加熱対象物１３と同様に、測定装置１をコンベヤによって加熱装置１２の入口から出口まで搬送させる。測定装置１は、加熱装置１２内部を搬送されている間、搬送経路上で測定を行いながら、測定値のデータを解析用コンピュータ１１に送信する。

バッチ（開閉）式の加熱装置１２’の加熱特性や温熱環境を解析する場合（図３（ｂ）参照）、加熱対象物１３と同様に、測定装置１を加熱装置１２’の内部に配置する。測定装置１は、加熱装置１２’内部で加熱されている間、測定を行いながら、測定値のデータを解析用コンピュータ１１に送信する。加熱装置１２’内部での測定装置１の配置位置を変えることで、加熱装置１２’内部の各位置で、それぞれ測定を行うようにしてもよい。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態によると、測定装置１の外部の温度が高温であったとしても、外部容器での気化熱による冷却、断熱材５による断熱、保冷剤７による冷却によって、内部容器８内の温度上昇を抑制することができる。例えば、測定装置１が配置された加熱装置内部の温度が２００℃程度であったとしても、内部容器８内の温度を、１時間以上、７０℃以下に抑制することができた。したがって、回路基板９に搭載された各モジュールが熱によって故障することを抑制することができる。

また、本実施形態によると、温度センサ４４は、湿潤状態でその水分が蒸発している状態になっている蓋体３の上面付近の温度、すなわち、測定装置１が配置された場所の湿球温度を測定する。温度センサ４３は、測定装置１の周囲の気体の温度、すなわち、測定装置１が配置された場所の乾球温度を測定する。気圧センサは、測定装置１が配置された場所の気圧を測定する。これらの測定値を用いて、従来知られている算出式から、水蒸気量を算出することができ、測定装置１が配置された場所の湿度を算出することができる。また、各種センサ４によって測定された測定値を用いて、測定装置１が配置された場所の温度、風速、気圧、ふく射熱なども測定することができる。これにより、測定装置１を加熱装置内部に配置することで、加熱装置の加熱性能や加熱装置内の温熱環境を詳しく解析することができる。したがって、従来では作業者の経験と勘に頼っていた加熱装置の調整を、解析結果に基づいて行うことができるようになるので、加熱後の加熱対象物の品質の向上、加熱装置の高性能化、効率的な加熱プロセスを実現することができる。また、食品等では近年，トレーサビリティが重要視されてきているが、加熱プロセスを含めた履歴管理は従来行われていなかった。測定装置１を用いると、加熱プロセスを含めた履歴管理を行うこともできる。

さらに、本実施形態によると、熱電変換モジュール６は、断熱材５と保冷剤７との温度差を利用して、発電を行う。測定装置１の稼動に必要な電力を、すべて、熱電変換モジュール６によって発電された電力で賄うようにしたので、測定装置１は、電池などのバッテリを備える必要がない。したがって、熱によるバッテリの破損が発生することを防止できる。また、バッテリを備える場合よりも、断熱対策を簡略化することができる。また、バッテリを配置するスペースが必要なく、断熱対策を簡略化できるので、測定装置１を小型化できるし、また、軽量化することもできる。

また、本実施形態によると、通信部９４が測定値のデータを外部に送信するので、測定が終了するまで解析を待つ必要がなく、測定中にリアルタイムで解析を行うことができる。

なお、本実施形態においては、熱電変換モジュール６を用いて発電を行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、断熱対策により、内部容器８内の温度上昇を十分抑制できるのであれば、熱電変換モジュール６の代わりに、内部容器８内に乾電池などのバッテリ６’を配置して、当該バッテリ６’が必要な電力を供給するようにしてもよい（図４（ａ）参照）。この場合、熱電変換モジュール６を設ける必要がない。しかし、内部容器８内の温度がバッテリ６’の耐熱温度を超えないように、十分な断熱対策を行う必要がある。なお、バッテリ６’に代えて、二次電池（蓄電池）やキャパシタなどの電気エネルギーを蓄積しておいて供給できるものを用いてもよい。

本実施形態においては、容器本体２自体が水Ｗを収納する場合について説明したが、これに限られない。例えば、水Ｗを収納するための貯水タンク１０を設けて、当該貯水タンク１０から水Ｗを、外部容器に供給するようにしてもよい。図４（ｂ）においては、貯水タンク１０を内部容器８の下方に配置した例を示している。貯水タンク１０に収納された水Ｗは、供給路１０ａを通って、外部容器に供給される。なお、この場合、水Ｗの供給を、制御部９２が制御するようにしてもよい。例えば、外部容器の表面に水分量センサを設け、当該水分量センサが測定した水分量が所定値以上になるように、制御部９が水Ｗの供給量を調整するようにしてもよい。なお、水分量センサとしては、水分量による電気伝導度、誘電率、電気容量などの変化を利用するものなど、従来知られているものを用いればよい。水分量センサは、湿球温度を測定する位置、すなわち、温度センサ４４の熱電対の測温接点が配置される位置の付近の水分量を測定するのが望ましい。

本実施形態においては、水Ｗで、外部容器の表面全体を湿潤状態にする場合について説明したが、これに限られず、その他の液体を用いるようにしてもよい。例えば、水分量センサで電気伝導度を測定するのであれば、水Ｗの代わりに、適当な電気伝導度を有する水溶液を用いるようにしてもよい。また、水Ｗの代わりに、メタノールなどのアルコールを用いた場合は、沸点が低くなるので、外部容器の温度をより低くすることができる。ただし、この場合は、用いる液体に応じて、湿度の計算式などを変更する必要がある。また、当該液体が蒸発するので、食品などの加熱装置での測定には適さない場合がある。

上記第１実施形態においては、外部容器全体が多孔質材料によって形成されている場合について説明したが、これに限られない。例えば、外部容器の一部だけが多孔質材料によって形成されていてもよい。蓋体３の一部だけが多孔質材料によって形成されている場合を第２実施形態として、以下に説明する。

図５は、第２実施形態に係る測定装置１’を説明するための図である。図５（ａ）は、第２実施形態に係る測定装置１’の外観を示す斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＶ−Ｖ線断面図を示している。同図において、第１実施形態に係る測定装置１（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

図５に示す測定装置１’は、容器本体２’および蓋体３’が多孔質材によって形成されておらず、蓋体３’の一部分である感湿部３ａだけが、多孔質材によって形成されている点で、第１実施形態に係る測定装置１と異なる。

容器本体２’および蓋体３’は、熱的に安定であり、断熱性が高いものが望ましく、例えば、セラミックや石膏、耐熱性プラスチックなどにより形成されている。なお、通信を行わない場合や、通信用のアンテナを外部容器外に出している場合などであれば、金属によって形成されていてもよい。これらの場合、容器本体２’および蓋体３’は、適切に断熱を行うことが求められており、表面全体を保水することは求められていない。蓋体３’には、感湿部３ａが設けられている。感湿部３ａは、多孔質材によって形成されている。

内部容器８の上方には、水Ｗが収納された貯水タンク１０が配置されている。貯水タンク１０の内部には、ポンプ１０ｂが配置されており、当該ポンプ１０ｂによって組み上げられた水Ｗが、供給路１０ａを通って、感湿部３ａに供給される。感湿部３ａの表面付近には、水分量センサ（図示しない）が設けられている。回路基板９の制御部９２は、当該水分量センサが測定した水分量が所定値以上になるように、ポンプ１０ｂの駆動を制御して、水Ｗの供給量を調整する。これにより、感湿部３ａの表面は、常に湿潤状態になっており、その水分が蒸発している状態になっている。

温度センサ４４の熱電対の測温接点は、感湿部３ａの表面付近に配置されているので（図５(ｂ)参照）、温度センサ４４は、第１実施形態と同様に、湿球温度を測定することができる。したがって、第２実施形態においても、第１実施形態の場合と同様の効果を奏することができる。

なお、上記第２実施形態においては、感湿部３ａが蓋体３’の上面から下面までを貫くようにして配置されているが、これに限られない。感湿部３ａの少なくとも一部が、測定装置１’の外側に面していればよい。

本発明に係る測定装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る測定装置の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

１，１’ 測定装置
２ 容器本体（容器、感湿部）
２’ 容器本体（容器）
３ 蓋体（容器、感湿部）
３’ 蓋体（容器）
３ａ 感湿部
４ 各種センサ
４１ 温度センサ（第３の温度センサ）
４１ａ 銀色銅球
４２ 温度センサ（第３の温度センサ）
４２ａ 黒色銅球
４３ 温度センサ（第２の温度センサ）
４４ 温度センサ（第１の温度センサ）
５ 断熱材
６ 熱電変換モジュール（熱電変換部）
７ 保冷剤（冷却部）
８ 内部容器
９ 回路基板
９２ 制御部（算出部）
９３ 記憶部
９４ 通信部（通信部）
９５ 電源部
９５ｂ 昇圧部
９５ｃ コンデンサ
１０ 貯水タンク
１０ａ 供給路
１０ｂ ポンプ
１１ 解析用コンピュータ
１２ 加熱装置
１３ 加熱対象物

Claims (11)

1. 外壁の少なくとも一部に、多孔質材料で形成され、湿潤された感湿部を有する可搬式の容器と、
   前記感湿部の表面付近の温度を測定する第１の温度センサと、
   ふく射、伝導、対流、湿度の影響で温度履歴が異なるものになる複数種類の材料の温度をそれぞれ測定する第３の温度センサと、
   を備えていることを特徴とする測定装置。
2. 外観が銀色の銀色銅球と、
   外観が黒色の黒色銅球と、
   をさらに備えており、
   前記第３の温度センサは、前記銀色銅球および前記黒色銅球の中心温度をそれぞれ測定する、
   請求項１に記載の測定装置。
3. 外壁の少なくとも一部に、多孔質材料で形成され、湿潤された感湿部を有する可搬式の容器と、
   前記感湿部の表面付近の温度を測定する第１の温度センサと、
   を備え、
   前記容器内に前記感湿部に供給する液体が収納されている、
   ことを特徴とする測定装置。
4. 前記感湿部の表面の水分量を測定する水分量センサをさらに備え、
   前記水分量センサによる測定結果に応じて、前記液体の供給を調整する、
   請求項３に記載の測定装置。
5. 外壁の少なくとも一部に、多孔質材料で形成され、湿潤された感湿部を有する可搬式の容器と、
   前記感湿部の表面付近の温度を測定する第１の温度センサと、
   前記容器の内部に配置される回路基板と、
   前記回路基板を冷却するための冷却部と、
   前記冷却部と前記容器との間に配置されて、温度差に応じて発電を行う熱電変換部と、
   を備えていることを特徴とする測定装置。
6. 前記回路基板に供給される電力は、前記熱電変換部によって発電された電力のみである、
   請求項５に記載の測定装置。
7. 前記容器は、全体が前記多孔質材料で形成されている、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の測定装置。
8. 前記容器の周囲の気体の温度を測定する第２の温度センサと、
   前記第１の温度センサが測定した温度と、前記第２の温度センサが測定した温度と、気圧に基づいて、蒸気量を算出する算出部と、
   をさらに備えている、
   請求項１ないし７のいずれかに記載の測定装置。
9. 前記容器の外部環境の特性または前記容器の状態を測定するセンサをさらに備えている、
   請求項１ないし８のいずれかに記載の測定装置。
10. 前記第１の温度センサによって測定された温度に基づく情報を無線通信によって送信する通信部をさらに備えている、
    請求項１ないし９のいずれかに記載の測定装置。
11. 前記通信部は、所定の時間間隔を空けて送信を行う、
    請求項１０に記載の測定装置。

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