JPH0372250A

JPH0372250A - 非接触型局所水分蒸発量及び熱流量測定装置

Info

Publication number: JPH0372250A
Application number: JP20892489A
Authority: JP
Inventors: Sunao Kakitsuba; 垣鍔　直
Original assignee: Shinei KK
Current assignee: Shinei KK
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1991-03-27

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】く産業上の利用分野〉本発明は各種１１！造物その他の無磯体或は人体又は食
品などの各種有機体等の被検体において、該被検体表面
の水分の蒸発量や、熱流量等を、被検体表面に接触する
ことなく正確に測定する為の装置に関するものである。

く従来の技術〉相の異なる２つの物質量の熱の移動（熱流量）や、物質
の移動（水分の蒸発量）等を測定する場合、このうち、
熱流量を測定するには、ｆｊＳ３図のように被検体ａの
表面に伝導車の判っている平板１１を貼付け、該平板１
１の両面の温度を測定してこれ上り温度差を求め、熱流
量を算出するいわゆる接触型である。

又、局所蒸発量を測定するには、第４図に示すように、
被検体ａの表面に接する円筒状のカプセル２　ａの内壁
に、温度センサ６と湿度センサ７からなる２個の検出素
子８．．８２を被検体ａの表面から異なる高さに夫々定
設してなるエバポリメータや、これに類似した装置があ
り、これは、上記雨検出素子８．．８２間の温度及び相
対湿度を測定し、これより各点の絶対湿度［ｇ／ｍ’ｌ
を求めると共に所定の計算方法により蒸発量を算出する
ようにしている。

〈発明が解決しようとする問題、＋！ｆ、　）しかし、
前記第３図に示す従来例においては、例え高い伝導率の
金属板を使用して熱が最も良く伝わるようにしたとして
も、金属板を被検体表面に貼着していることがら二相間
即ち被検体ａの表面と、該被検体ａの表面に接する気層
との間に自然と累なる熱拡散系が形成され、従って金属
板のない本来の状態での熱伝導を説測することができな
い。

又、第４図に示すエバポリメータによる場合には、測定
の際、検出素子を内壁に保持したカプセルが被検物表面
に密着するので、カプセルに囲まれた領域内では、被検
物表面にむける熱拡散素がカプセルの影響を受けて自由
が束縛される。

従って、０．１［ＩＩＩ／ｓｌ以下の微風速を生じるよ
うな被検物表面上１．０［ｃ＋ｏ１以内の領域において
は、カプセルによって囲まれるので、雨検出素子間の熱
や水蒸気分布に顕著な濃度差を示さないから結果的には
測定した蒸発量を過小評価する恐れがあ更にこの装置で
は水蒸気濃度変化ＩＦを被検物表面から離れた二点間の
絶対湿度差で代用しており、又、蒸発量の計算では測定
点における風速を考慮せず拡散係数を用いている。従っ
て、０．３［ｍ／ｓ１以上の風がある場合には必然的に
測定値が実際の蒸発量より小さくなると言う欠点があっ
た。

そこで本発明は、これら上記各従来例における欠点を除
去し、測定環境を乱さないで測定できるようにした蒸発
量及び熱流量測定ＶＣ置を提供しようとするものである
。

〈課題を解決する為の手段〉被検体表面に、熱拡散をｍわないで静置するようにした
枠体と、該枠体に支持される少なくとも３個以上の検出
素子と、被検体と検出素子との高さを計測するスケール
と、制御回路と、演＄７．装置とからなる。

〈作用〉３個の検出素子を夫々最大検出感となるように姿勢を調
整し、各検出素子によって得られた温度、湿度等を被検
体表面からの高さ毎に夫々対応させて演算装置により数
値計算することにより、蒸発量や、熱流量等を露出する
。

〈実施例〉以下本発明について図面に示す実施例により詳細に説明
すると、本発明装置は第１図に示すようｉこ制御回路１
の一端に、四方に開放口３．３・・・を形成した枠体２
を連設し、該枠体２の上記開放口３．３・・・部間に形
成された壁面４，４・・・に、被検体と接する面からの
高さの異なる位置に同転支持部５、．５２・・・を被検
体と接する面に平行な軸線上に回動自由に枢設し、各回
転支持部５４，５□・・・には基板の表面と裏面に、温
度センサ６と湿度センサ７とを設けてなる検出素子８゜
８２・・・を定設し、枠体２の中央部に被検体面から各
検出素子８１，８２・・・までの高さを計測する為のス
ケール９を上下動可能に立設すると共に、該検出素子８
．，８２・・・を前記制御回路１とミス的に接続し、更
に、該制御回路１をケーブル等を介して、演算装ｒ！１
１０へ接続し、前記検出素子８．．８２・・・にて検出
したデータを夫々目的に応じて処理するようにしてなる
。

尚、上記ｖＩ或において温度センサとしては、微小感知
部をイｊするサーミスタや、熱電対等があり、又、温度
センサには、センサ部が最もコンパクトなものとして電
ズ抵抗式のものがある。そして、この電気抵抗式の湿度
センサは、数ミリ四方の基板の片面に設けた２個の電極
と、該電極間にデインピングした感湿物質とからなるも
のである。

次に、上記本発明装置の操作について述べると、第２図
に示すように測定しようとする被検物ａの表面に、本発
明！ｆｃ置の枠体２の開放面即ち第１図で下面となる部
分を接触せしめる。

そして、各検出素子８□８□・・・の測定面に対する姿
勢であるが、各検出素子８１．８□・・・の基板を熱流
又は水蒸気分子の移動方向に対し垂直且つ、感湿面を対
向せしめた状態の時、出力が最も大さく、感湿面を背向
状態にした時、出力が低下することが確認されている。

従って無風時では熱、水蒸気の移動は測定面に対して垂
直に拡散するので、測定面に対して各検出素子の基板面
を平行に取付けた姿勢で測定することが望ましい。

又、気流がある場合にはその流れの方向が測定面に対し
斜め上方に拡散するので、測定面に対し検出素子の基板
面を４５［’　］の傾きを以って取付けることが望まし
い。このようにして測定面の向きによっても熱や水蒸気
の移動方向が変化するので、その時の状態に合わせて、
各検出素子８．，８２・・・の各回転支持部５１１５２
・・・を回転させ、基板面の傾斜を調節することにより
最高の出力が得られるよう１こセントする。

そして枠体２を被検体ａの表面に対設することに上り、
各検出素子８．．８．・・・は被検体ａの面に対して夫
々Ｓ、、Ｓ２．Ｓ、・・・の異なる高さに配置されたこ
とになり、夫々の点における温度と相対湿度を夫々温度
センサと湿度センサとにより検出し、これをもとにして
水蒸気濃度分布と温度勾配の近似曲線を測定面に対する
垂直方向の距離の関数とし求め、次に該近似関数から距
離即ち高さを零にした時の温度と相対湿度とを演算装置
１０によって算出するものである。

即ち、上記の高さ零における温度や湿度は、被検体表面
上の異なる３点以上の位置においてサンプリングした温
度や、湿度から数学的（シンプソンの方式による）に導
かれた近似式によって求められる。

そして、これらの結果は、例えば人体について求めｒこ
場合、皮膚の濡れ度合（濡れ甲）いに相当するものであ
る。

又、表面の比況［ｇ／「Ω３１を算出するには、上記算
出した温度（被検物の表面温度）から飽和水蒸只圧を求
め、これに相対湿度く７ラクンヨン）を乗じることによ
り求められる。

蒸発量は表面での本然２の温度変化率に拡散係数（水蒸
気の空スに対する拡散係数）を爪ヒる（フイノクの法則
）ことに上り求められる。

又、熱流量についても同様に被検体表面の温度変化率に
空スの熱伝導率を木じることで算出できる。

そして前記近似式を一次微分して、被検体との距離を零
として演算することにより、被検体表面における水分の
蒸発量及び熱流量が見出できる。

〈発明の効果〉本発明は、上述のようになり、検出素子を支持する枠体
には周囲に開放口が形成されている為に被検的表面に枠
体を接触させても、被検的表面の拡散系を全く乱すこと
がないので、被検的表面における熱の拡散或は水分の蒸
発等について自然の状態のままで正確に求めることがで
きろ。

又、上記のように、被検体表面から異なる距離にある３
個所以上の点における温度や、湿度を測定することによ
り、温度や湿度を距離の関数とする近似式を導出し、該
近似式をｒｌＬ′７的に解析することで被検体表面の比
況や、蒸発量或は熱流量を簡単且つ正確に算出すること
ができる。

そして、各検出素子の基板は、回転支持部によって熱や
水蒸気の拡散方向に応じて自由に向きを変えられるよう
に構成しているので、無風状態或は気流がある場合の何
れの条件にも対応できるので一層検出値の信頼性が高い
。

又、」二連のように近似式を導き夫々の目的に応じてＫ
ｎ９置を動作させて解析するようにしているのでその用
途は、食品のｇ理、そしてバイオの分野では植物の水分
の吸排量測定、建築分野では、建材の乾燥度測定、結露
の問題、モルタル建造物の温度や湿度に関する問題、そ
して医学分野では火傷の度合、未熟児の監視、カロリー
メータ、皮膚Ｗ埋等各分野に跨がり幅広い利用が可能で
あって多くの優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明実施例を示し、第１図は、同上
要部切欠斜視図、第２図は、測定についての説明図、第３図、第４図は従来例を示し、１３図は、温度測定例のａ断面図、第４図は、同上化のエバポリメータの切欠斜視図である
。２・・・枠体　　　、３・・開放口４・・・壁面、５．．５□５．・・・回転支持部６・・・温度センサ、７・・・湿度センサ８７，８□、
８３・・検出素子

Claims

【特許請求の範囲】

１、水蒸気及び熱等の拡散系において、自然拡散を乱さ
ないように被検体表面に取付けるようにした枠体と、該
枠体内の被検表面からの高さの異なる少なくとも３点以
上の位置に該被検体表面と平行な軸線上に回動自由に枢
設したサーミスタ及び湿度センサからなる複数個の検出
素子と、前記検出素子の被検体表面からの高さ方向に前
記枠体に取付けたスケールと、前記各検出素子へ動作電
源を供給する制御回路及び検出素子によって検出した温
度と湿度とから夫々の目的に応じた処理をする演算装置
とからなることを特徴とする非接触型局所水分蒸発量及
び熱流量測定装置。