JPH116770A - 温度場の温度測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱源から生じる熱流の温度と流れの方向を計
測する方法を提供する。 【解決手段】 受熱材２は熱源１から発生する熱によっ
て加熱されると、その温度に比例した赤外線を放射する
ので、赤外線カメラ３によって温度として計測できる。
温度場に受熱材２を挿入することによって熱源１の周囲
空間の温度分布が求められる。熱放射率の高いカーボン
素材の細線を利用することによって、受熱し温度を持っ
たカーボン素材から放射される赤外線の強度がおおきい
ため、赤外線カメラで感知する温度精度が向上した。カ
ーボン素材は黒色であるため、周囲空間の赤外線を反射
しないためその影響が小さくなったものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間の温度計測を
行う装置及び方法に関し、空間の温度計測を連続時間で
行うことで、空間の温度のゆらぎが観測され、ゆらぎ＝
気流も観測、測定できる計測系に係り、例えば、電子機
器、ＯＡ機器、コンピュータ等の筐体内の熱設計や、空
調機や生産工程での熱を利用した（例えば乾燥工程）プ
ロセスにおける空間の温度を計測する装置及び方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型・高密度化に伴っ
て、電子部品から発生する熱による温度上昇が問題とな
っている。機器内の熱を効率よく機外に排出させるた
め、部品の配置、ファンの位置等伝熱や流路を考慮した
熱対策が重要である。その熱対策を施すにあたってあら
かじめ熱源から周囲空間へ生じる熱流の温度と流れの方
向を計測し、最適な熱設計を行うことが大切である。さ
らに、室内の空調機では、効率よく冷暖房を行うために
吹き出し口の向きとその制御など、室内の熱流を計測し
局所的な温度上昇や温度低下を防止し、快適な温度空間
を提供する場合などにも周囲空間へ生じる熱流の温度と
流れの方向を計測することが重要である。

【０００３】また、生産プロセスの場合などでは、熱処
理や乾燥工程など、熱を使ってデバイスを作製する工程
が多くあり、品質を左右する重要な工程となることが多
い。この場合でも、温度管理が大切で、品質向上の観点
からも熱流の制御が非常に重要である。

【０００４】空間の温度計測は、一般には、熱電対等の
温度センサを測定個所に設置して計測するが、スポット
計測であるため温度分布を知りたい場合など多数のセン
サを用いなければならず非常に煩雑であった。また、熱
流そのものを調べる方法として、空気の密度差を光学的
な屈折率の差として観察するシュリーレン法などがある
が、長い光学的距離が必要であったり、凹面鏡などを配
置しなければならず実際の場では利用に制限が多く簡単
にできるものではない。

【０００５】環境雰囲気の温度及び温度に起因する気流
を計測する方法として、ワイヤーネット法が知られてい
る。これは、細線を縦向きないし横向きに複数本配置
し、この細線の温度を赤外線カメラによって検知するこ
とで、温度分布までを計測可能とするものである。

【０００６】ワイヤーネット法として知られている計測
方法は、雰囲気の温度を検知できる点、及び温度分布の
ゆらぎ（気流）の状態を赤外線カメラを使って計測でき
る点で優れた計測方法である。但し、ワイヤーネットの
温度状態を観測するのに赤外線カメラを使うため、高価
な測定系になってしまう。また、ワイヤーネットの温度
を直接赤外線カメラで観察するので、ワイヤーネットの
熱容量を極力少なくした形状が選択される。このため、
出来るだけ細いワイヤーを使おうとすると、赤外線カメ
ラの解像力が要求され、より高価なカメラになってしま
う。

【０００７】絶縁性材料に温度に感応して温度変化を生
じる液晶を塗布し、その液晶塗布絶縁性材料を単数また
は複数、空間に配置して測定環境に設置する温度気流測
定方法があるが、この場合、液晶塗布絶縁性材料の熱容
量は極力少ない形状が選択され、このため、できるだけ
細い形状を使う。この細い形状の液晶塗布絶縁性材料
を、測定環境に設置し、液晶塗布面の温度変化による色
調変化を見るため、測定環境を明るい状態にすると色調
変化が見難くなり、カメラで色調変化を捉えようとする
と、測定環境の外景が写り込み、色調変化を見難くする
原因となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】熱源や空調機から周囲
空間へ放熱された熱は、空気を暖めるが（冷房はその
逆）周囲空間の空気の温度そのものや空間の温度分布を
広い範囲で計測することは、温度センサを多数設置する
必要もあり、実際は限られた点の計測にとどまり、空間
の広い範囲を計測することは困難であった。

【０００９】そこで、本発明の第１は、熱源から生じる
熱流の温度と流れの方向を計測する方法を提供するもの
である。具体的には、温度場（熱源によって空気が暖め
られ温度変化した周囲空間を温度場）に熱伝導率の小さ
な細線を１本から多数本配置し、温度場の熱を細線に熱
伝達させ、細線の温度を赤外線カメラで温度計測するも
のである。

【００１０】本発明の第２は、ワイヤーネット法の利点
を生かし、出来るだけ低コスト（赤外線カメラを使用し
ない）な測定系を実現するため、ワイヤーネット法と温
度感応型の液晶を組み合わせることで、実現の可能性を
見いだしたものである。温度感応型の液晶は、平板部材
に塗布されたり、張り合わせられ、簡易な温度計や接触
により物体の温度状態を検知するものがある。しかし温
度感応型の液晶を使う方法は、単に簡易というだけであ
り、かつ、物体への接触計測のみの形態であり、詳細計
測には不向きであった。

【００１１】本発明の第３は、第２の発明における温度
感応型の液晶を用いた感温材料塗布熱絶縁材料に抵抗体
材料を基体として設け、この抵抗体材料に電流を流して
感温材料塗布熱絶縁材料を加熱し、その温度低下より、
周囲気体の流れを測定するものである。

【００１２】本発明の第４は、温度感応型の液晶を絶縁
性材料に塗布した液晶塗布絶縁性材料を用いた温度気流
測定方法において、前記絶縁性材料として光ファイバー
を用いることにより、液晶塗布面の温度変化による色調
変化を見やすくしたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、温度
変化のある空間内に挿入可能で熱流の影響を無視できる
形状を有する受熱材を配置し、該受熱材の温度を赤外線
カメラによって計測する温度場の温度計測装置におい
て、前記空間内に挿入される受熱材は、表面が黒色の細
線であることを特徴とするものである。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記受熱材は、細線上に黒色塗料が表面コーティン
グされたものであることを特徴とするものである。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記受熱材は、前記細線が互いに平行に複数
本配置された構造であることを特徴とするものである。

【００１６】請求項４の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記受熱材は、前記細線が縦横格子状に配置
された構造であることを特徴とするものである。

【００１７】請求項５の発明は、熱絶縁性材料に温度に
感応して光反射率が変化する感温材料を塗布し、この感
温材料が塗布された熱絶縁性材料を単数または複数、空
間に配置して測定環境に設置し、該感温材料が塗布され
た熱絶縁性材料をカメラによって撮影することを特徴と
するものである。

【００１８】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記感温材料塗布絶縁性材料の形状は、円筒形状で
あることを特徴とするものである。

【００１９】請求項７の発明は、請求項５の発明におい
て、前記感温材料塗布絶縁性材料の形状は、螺旋状であ
ることを特徴とするものである。

【００２０】請求項８の発明は、請求項５の発明におい
て、前記感温材料塗布絶縁性材料は、球形形状を有し、
かつ、該球形形状の感温材料塗布絶縁性材料を線状部材
で連結させた形態であることを特徴とするものである。

【００２１】請求項９の発明は、請求項５乃至８のいず
れかの発明において、前記感温材料塗布絶縁性材料が等
間隔に張り渡され、枠体で保持されていることを特徴と
するものである。

【００２２】請求項１０の発明は、請求項５乃至９のい
ずれかの発明において、前記感温材料が液晶であること
を特徴とするものである。

【００２３】請求項１１の発明は、熱絶縁性材料に温度
に感応して光反射率が変化する液晶を塗布し、この液晶
が塗布された熱絶縁性材料を単数または複数、空間に配
置して測定環境に設置し、該液晶が塗布された熱絶縁性
材料を観察することを特徴とするものである。

【００２４】請求項１２の発明は、電気抵抗体材料に温
度に感応して光反射率が変化する感温材料を塗布し、こ
の感温材料塗布抵抗体材料を空間に複数配置して測定環
境に設置し、該感温材料塗布抵抗体材料に通電するとと
もに、これら複数の感温材料塗布抵抗体材料をカメラで
撮影することを特徴とするものである。

【００２５】請求項１３の発明は、請求項１２の発明に
おいて、感温材料塗布抵抗体材料を等間隔に張り渡した
枠体を、複数枚重ねて測定環境に設置することを特徴と
するものである。

【００２６】請求項１４の発明は、請求項１２又は１３
の発明において、前記感温材料塗布抵抗体材料は、抵抗
体材料と感温材料塗布層との間に絶縁層を設けたことを
特徴とするものである。

【００２７】請求項１５の発明は、請求項１２乃至１４
のいずれかの発明において、前記感温材料塗布表面にオ
ーバーコート層が設けられた温度検知材料であることを
特徴とするものである。

【００２８】請求項１６の発明は、絶縁性材料に温度に
感応して温度変化を生じる液晶を塗布し、その液晶塗布
絶縁性材料を単数または複数、空間に配置して測定環境
に設置する温度気流測定装置において、前記絶縁性材料
が光ファイバーであることを特徴とするものである。

【００２９】請求項１７の発明は、請求項１６の発明に
おいて、前記測定環境に設置した前記液晶塗布絶縁性材
料の前記光ファイバーに光を入射し、該光ファイバーか
らの散乱光で液晶塗布面の温度変化による色調変化を見
やすくしたことを特徴とするものである。

【００３０】請求項１８の発明は、請求項１７の発明に
おいて、測定環境に設置した前記液晶塗布絶縁性材料の
液晶塗布面の温度変化による色調変化を、カメラで撮影
または観察する時のみ、前記光ファイバーの入射光を制
御することを特徴とするものである。

【００３１】請求項１９の発明は、請求項１８の発明に
おいて、前記光ファイバーの入射光を制御するタイミン
グが、前記カメラのシャッタタイミングに同期している
ことを特徴とするものである。

【００３２】請求項２０の発明は、請求項１８の発明に
おいて、前記光ファイバーの入射光を制御するタイミン
グが、前記カメラが１画面取り込む時間に同期している
ことを特徴とするものである。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による温度場温度
測定装置の一実施例を説明するための構成図で、図中、
１は熱源、２は空間内に置かれた受熱材（図示の場合、
線状の熱絶縁体）、３は赤外線カメラ、４は赤外線カメ
ラ３によって撮影された像を表示し、或いは、撮影され
た像を解析して温度分布パターンとして表示する表示装
置である。

【００３４】（第１の発明）最初に、前記カメラ３とし
て赤外線カメラを使用する第１の発明の例について説明
する。前記受熱材２は熱源１から発生する熱によって加
熱されると、その温度に比例した赤外線を放射するの
で、赤外線カメラ３によって温度として計測できる。従
って、温度場に受熱材２を挿入することによって熱源１
の周囲空間の温度分布が求められる。受熱材２として
は、例えば、ナイロン線を利用する。通常の金属線は熱
伝導率が高いため、温度場の熱が伝熱しその場の温度と
して計測できない。実際には受熱材２として線径０.３
ｍｍφのナイロン細線を利用し、該細線を枠板に１０ｃ
ｍの長さで貼り、それを受熱材とし、或いは、空間内に
挿入される細線を０.２ｍｍのカーボン素材の細線を利
用し、３ｍｍ間隔で平行に２０本枠板に張り、或いは、
３ｍｍ間隔で平行にかつ縦横２０本枠板に張って温度場
の計測を行った。この時のカーボン素材の表面の放射率
は０.９７であった。更には、細線として、黒色の細線
を用いると、熱放射が大きいため、カメラ撮影が容易で
あるが、黒色の細線でない時は表面に黒色を塗布する。

【００３５】実際に、熱源から発生する熱によって生じ
る温度場の温度分布を受熱材を介して赤外線カメラで温
度として計測できた。例えば、電源回路（Power Supply
unit略してＰＳＵ）に設けられている半導体素子のヒ
ートシンクから周囲空間へ放熱された温度場の温度分布
を計測することができた。同様に、室内に設置された空
調機から吹き出す温風の熱流を同様に計測できた。この
ように、従来温度センサで計測していた温度場の計測よ
りも極めて迅速にかつ簡便に計測することが可能となっ
た。このように温度場の熱流が計測できることによって
電源回路の（ＰＳＵ）の温度の高い点（ホットスポット
と呼ぶ）が容易にわかるため、効果的な空冷法を考案で
きる。また、空調機の例では、室内全体を均一に暖房で
きるような送風機構を考案できる。

【００３６】実際、受熱材として通常釣り糸として使用
されているようなナイロン線を使用した。タングステン
等の金属線で温度場の計測を行ったところ金属線を熱が
瞬時に伝熱するため温度場の温度分布を正確に再現しな
いことが判明した。一方、ナイロン線のような比較的熱
伝導率の低いものは温度分布を忠実に再現することがわ
かった。

【００３７】受熱材の細線は温度場の熱流を妨げないよ
うに極力細い方が望ましいが、赤外線カメラの分解能を
考慮して直径０.３ｍｍの細線を選定した。ヒートシン
クから発生した自然対流の温度場にこの細線を設置して
高さ１０ｃｍ全長の温度分布を計測した。この結果、ヒ
ートシンクから上方の温度分布がわかり、排熱流路の熱
設計が設適化できた。また、横線を２０本にして計測し
た。２０本と複数にしたことによって面の温度分布の計
測が可能となりさらに詳しい温度分布がわかった。さら
に、時間変化を計測することにより、熱の流れる方向も
分かるため効率の良い排熱が可能となった。

【００３８】空間内に挿入される細線を３ｍｍ間隔で格
子状に２０本を枠板に張り温度場の計測を行うことによ
って、温度場の温度分布の精度はさらに向上させること
ができた。細かな電子部品からの発熱状況や細部の熱流
の挙動がわかるため局所的な排熱流路の設計ができ、全
体の熱対策が効率良く行うことができた。

【００３９】熱放射率の高いカーボン素材の細線を利用
することによって、受熱し温度を持ったカーボン素材か
ら放射される赤外線の強度がおおきいため、赤外線カメ
ラで感知する温度精度が向上した。カーボン素材は黒色
であるため、周囲空間の赤外線を反射しないためその影
響が小さくなったものである。例えば、白色等の反射率
の高いものの場合は、赤外線カメラで計測した温度値
は、一般には、真の温度と比較すると低くなり、カメラ
での補正を行わないと正確な温度を求めることができな
い不具合があり、カーボン素材のような黒色であれば放
射率も高いため精度の良い計測が可能となる。空間内に
挿入する細線にナイロン線を用いた場合など、前述のよ
うな問題（補正が必要とする）が生じる。それを防止す
るため、その表面に黒色塗料をスプレーでコーティング
した。こうすることで、その放射率を高くすることがで
き、通常の安価なナイロン線等を本発明の細線として使
用することができる。

【００４０】（第２の発明）以上に説明した発明は、環
境雰囲気の温度及び温度に起因する気流を計測する方法
として、よく知られているワイヤーネット法を改良した
ものであるが、このワイヤーネット法は細線を縦向きな
いし横向きに複数本配置し、細線の温度を赤外線カメラ
によって検知することで、温度分布までを計測可能とす
るものであり、このワイヤーネット法は、雰囲気の温度
を検知すること、及び温度分布のゆらぎ（気流）の状態
を赤外線カメラを使って計測できる点では優れている。
但し、ワイヤーネットの温度状態を観測するのに赤外線
カメラを使うため、高価な測定系になってしまう。ま
た、ワイヤーネットの温度を直接赤外線カメラで観察す
るため、ワイヤーネットの熱容量は極力少ない形状のも
のが選択される。このため、できるだけ細いワイヤーを
使おうとすると、赤外線カメラの解像力が要求され、よ
り高価なカメラになってしまうという欠点がある。

【００４１】次に、上述のごとき温度場の計測に当た
り、必ずしも高価な赤外線カメラを使用することなく、
安価なＣＣＤカメラを用いて、前記同様の温度場の測定
を行う第２の発明について説明する。全体の構成は、基
本的には図１の構成と同じであるが、以下の説明する第
２の発明では、カメラ３として赤外線カメラのみなら
ず、ＣＣＤカメラでも使用できるようにしたものであ
り、そのため、感温材２として、例えば、図２に示すよ
うに、熱絶縁性材料１０ａに、例えば、温度に感応する
温度感応液晶１０ｂを塗布した絶縁感温材料１０を用い
る。絶縁性材料１０ａは細線形状で、アクリル、ポリー
カボネート等、一般的な素材であり、その上に温度感応
液晶１０ｂを塗布するが、その際、塗布し易いように、
絶縁性材料１０ａに表面処理を施して塗布する。

【００４２】図３は、図２に示した液晶塗布絶縁性材料
（絶縁感温材料）１０を発熱体１の上方に配置した例
で、発熱体１が雰囲気の温度を昇温させると、その温度
に従った温度感応液晶の特性で、細線表面の液晶色が変
化する。これを観察者が目視して温度分布等を知ること
ができるが、図１に示したように、赤外線カメラで撮影
することもできるが、より安価なＣＣＤカメラで観察、
測定することもできる（以下の説明において、カメラ３
はＣＣＤカメラである）。ＣＣＤカメラ３で撮影された
絶縁感温材料１０の状態は、そのまま表示装置により表
示されたり、ＶＴＲに記録することができる。また、Ｃ
ＣＤカメラ３で撮影された画像情報を画像処理によっ
て、種々の状態を解析できる。

【００４３】図４は、応用できる絶縁感温材料の形状に
ついて示したもので、これらの形状は、コストの安いＣ
ＣＤカメラで解像力が低いカメラでも観察できる形状、
例えば、細線（Ａ）、螺線形（Ｂ）、円筒形（Ｃ）、短
冊（Ｄ）、球形（数珠）（Ｅ）等に設定することができ
る。これらは、いずれも、熱容量を小さくして、周囲の
温度変化に迅速に応答するようにしたものであるが、例
えば、螺施状の絶縁感温材料（図４（Ｂ））を使用する
時など、該感温材料のまわりにカメラをまわすことによ
り、立体的な温度分布を測定することができる。

【００４４】図５は、図４に示した形状の絶縁感温材料
を、等間隔に張り渡し、枠体で保持する方法の一例を示
したもので、図５には、絶縁感温材料として数珠を用い
た例を示したが、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）に示したいず
れの形態のものを用いてもよいことは容易に理解できよ
う。また、これらが、前述の赤外線カメラを使用する場
合の例にも適用できることも容易に理解できよう。上述
のごとき構成で、２次元の空間領域の温度分布を先に述
べた目視やＣＣＤカメラで観察、測定するのが可能とな
る。

【００４５】（第３の発明）図６は、第３の発明の一実
施例を説明するための図で、この第３の発明は、空気の
流れが速い場合などの時に使用して好適なものであり、
基本的には、絶縁感温材料を、電圧印加により、発熱可
能な抵抗体を基材にして構成したもので、前記抵抗体に
電流を流して発熱感温材料の基材温度を上昇させ、この
昇温したところに気流が当たることで、その部分の温度
が低下し、他の部分と温度色が異なることを利用したも
のである。図６は、電気抵抗体材料に温度を感応して温
度変化を生じる液晶を塗布した液晶塗布抵抗体材料を用
いた例（第３の発明）を説明するための図で、図６は、
前記感温液晶を塗布していた絶縁性材料を、電圧印加に
より発熱可能な抵抗体を基材にして構成した、液晶塗布
抵抗体材料を使用した場合の測定例を示す。発熱感温材
は、図４に示したように、枠体１１で保持する方法で、
電極１２のどちらか一方から通電し、発熱感温材１０の
基材温度を昇温させる。昇温した部分に気流が当たるこ
とで、その部分の温度が低下し、他の部分との温度色が
違うので、これにより、流速を定性的に２次元の空間領
域で知ることができる。

【００４６】（第４の発明）図７は、第４の発明の一実
施例を説明するための図で、同図は、絶縁性材料１５に
温度に感応する温度感応液晶１６を塗布した液晶塗布絶
縁性材料（以下、絶縁感温材）１７の断面図で、絶縁性
材料１５は細線形状の光ファイバーである。光ファイバ
ー（絶縁性材料）１５はクラッディング１５ａとコア１
５ｂからなり、クラッディング１５ａの表層に塗布し易
いように表面処理を施して温度感応液晶１６を塗布す
る。光ファイバー１５からの光の漏れを多くするため、
クラッディング層１５ａを薄くするか、コア１５ｂのみ
で構成しても良い。

【００４７】図８は、図７に示した絶縁感温材１７を発
熱体１の上方に配置した例を説明するための図で、発熱
体１が雰囲気の温度を上昇させると、その温度に従った
温度感応液晶１６の特性で、絶縁感温材１７の表面の液
晶色が変化する。これは観察者の目視できる太さにす
る。光源２０からの光をレンズ２１等を介して光ファイ
バー１５に入射し、該光ファイバー１５からの散乱光で
液晶塗布面の温度変化による色調変化を見やすくする。

【００４８】図８で、測定領域である長さＬの部分は液
晶塗布面１６が露出しているが、光源側の端面から測定
領域までの光ファイバー１５の表層には、遮光カバー２
２を設け、または、クラッディング層を厚くして、光の
漏れを少なくする。測定領域側の端面にも遮光カバー２
３を付ける。

【００４９】図９は、図８の状態を通常のＣＣＤカメラ
またはデジタルカメラ３で観察，測定する図で、カメラ
３で撮影された絶縁感温材１７の状態は、そのまま表示
装置４により表示されたり、ＶＴＲに記録することがで
きる。また、カメラで撮影された画像情報を画像処理に
よって、種々の状態を解析できる。光ファイバー１５へ
の入射光は、熱成分となる赤外波長を多く含まない白色
ＬＥＤや蛍光管等を使う。また、測定にファイバー入射
光の熱的なノイズを増やさないため、カメラで撮影また
は目視で観察する時のみ、光ファイバーの入射光を制御
する。この制御はパソコン１８を用い、電源１９の制御
と同期してカメラ３の制御を行う。カメラのシャッター
に同期して光ファイバーの入射光を制御したり、カメラ
が１画面を取り込む時間に同期して光ファイバーの入射
光を制御する。入射光の制御は、光源の電源を制御した
り、シャッター等の方法で対応できる。カメラが１画面
を取り込む時間に対する同期してとは、ファイバーへの
入射光を弱めた場合、銀塩フィルムで撮影する場合、そ
の露光時間に合わせる。ＣＣＤカメラでも、１画面を取
り込むのに数ミリ秒の時間を条件とする場合もある。

【００５０】応用できる絶縁感温材の形状は、コストの
安いＣＣＤカメラで解像力が低いカメラでも観察できる
形状、例えば、円筒形や球形の径，短冊の幅，細線や螺
旋の線径が選定される。

【００５１】

【発明の効果】以上に説明した第２の発明によると、特
殊なカメラ等を使わずに、観察者の目視により環境雰囲
気中の温度が感知可能となるため、コストの安い温度及
び温度による気流の計測が可能となる。特に、居住空間
での５０℃以下の雰囲気温度と気流の観察に有効とな
る。

【００５２】また、特殊なカメラ等を使わずに、市販の
ＣＣＤカメラにより環境雰囲気中の温度が感知可能とな
るため、非常にコストの安い温度及び温度による気流の
計測と、正確な計測が可能となる。特に、居住空間での
５０℃以下の雰囲気温度と気流の測定に有効となる。

【００５３】目視ないしＣＣＤカメラで液晶塗布絶縁性
材料を観察した際、液晶塗布絶縁性材料の色の状態変化
が認知でき、かつ、環境雰囲気中の気流が最小限、乱れ
が生じないように配置し、温度及び温度による気流の計
測が可能となる。

【００５４】２次元の場として観察が可能となり、より
詳細に且つ同時間に温度及び温度による気流の計測が可
能となる。

【００５５】第３の発明によると、基材への通電により
発熱し、環境の気流が生じている場合、気流流速によっ
て発熱した発熱感温材から熱を奪うと、それにより発熱
状態が変化し、この発熱変化を感温液晶が温度変化によ
る色表示をするため、気流状態がわかる。時に、室温近
傍または低い温度での気流状態と温度分布を目視で判断
でき、更には、記録、ヒストグラフの様な温度分布表示
が、低コストな装置で可能とする。

【００５６】第４の発明によると、液晶塗布絶縁性材料
を単数または複数、空間に配置して測定環境に設置する
温度気流測定方法で、絶縁性材料に光ファイバーを使用
し、測定環境に設置した液晶塗布絶縁性材料の光ファイ
バーに光を入射し、光ファイバーからの散乱光で液晶塗
布面の温度変化による色調変化を見やすくしたため、暗
所での撮影が可能となり、外景が写らず、液晶塗布面の
温度変化による色調変化のみが捉えやすくなる。また、
カメラで撮影または目視で観察する時のみ、光ファイバ
ーの入射光を制御したり、カメラのシャッタータイミン
グに同期、また、カメラが１画面を取り込む時間に同期
して光ファイバーの入射光を制御することで、液晶塗布
絶縁性材料への余分な熱を発生させることがなく、この
ため、より正確な雰囲気温度の視覚観察が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による温度場測定装置の一例を説明す
るための要部概略全体構成図である。

【図２】 温度感応液晶部材の一例を示す拡大断面図で
ある。

【図３】 本発明の動作原理を説明するための図であ
る。

【図４】 本発明の実施に使用して好適な感温材料の形
態例を示す図である。

【図５】 図４に示した感温材料を枠体に保持した場合
の例を示す図である。

【図６】 感温材料を加熱し、その温度低下から温度分
布を測定するようにした発明の一実施例を示す図であ
る。

【図７】 本発明の実施に使用する液晶塗布絶縁性材料
の一例を説明するための断面図である。

【図８】 図７に示した液晶塗布絶縁性材料の発熱体の
上方に配置した場合の測定方法の一例を説明するための
図である。

【図９】 図８に示した液晶塗布絶縁性材料を複数本用
い、カメラにて観測するようにした場合の例を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１…発熱体、２…感温材料、３…カメラ、４…表示装
置、１０…液晶塗布感温材料、１１…枠体、１２…電
極、１５…絶縁性材料（光ファイバー）、１６…感温液
晶層、１７…液晶塗布絶縁性材料（絶縁感温材）、１８
…ＰＣ、１９…電源、２０…光源、２１…レンズ、２
２，２３…遮光カバー。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度変化のある空間内に挿入可能で熱流
   の影響を無視できる形状を有する受熱材を配置し、該受
   熱材の温度を赤外線カメラによって計測する温度場の温
   度計測装置において、前記空間内に挿入される受熱材
   は、表面が黒色の細線であることを特徴とする温度場の
   温度測定装置。
2. 【請求項２】 前記受熱材は、細線上に黒色塗料が表面
   コーティングされたものであることを特徴とする請求項
   １に記載の温度場の温度測定装置。
3. 【請求項３】 前記受熱材は、前記細線が互いに平行に
   複数本配置された構造であることを特徴とする請求項１
   又は２に記載の温度場の温度測定装置。
4. 【請求項４】 前記受熱材は、前記細線が縦横格子状に
   配置された構造であることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の温度場の温度測定装置。
5. 【請求項５】 熱絶縁性材料に温度に感応して光反射率
   が変化する感温材料を塗布し、この感温材料が塗布され
   た熱絶縁性材料を単数または複数、空間に配置して測定
   環境に設置し、該感温材料が塗布された熱絶縁性材料を
   カメラによって撮影することを特徴とする温度場の温度
   測定装置。
6. 【請求項６】 前記感温材料塗布絶縁性材料の形状は、
   円筒形状であることを特徴とする請求項５に記載の温度
   場の温度測定装置。
7. 【請求項７】 前記感温材料塗布絶縁性材料の形状は、
   螺旋状であることを特徴とする請求項５に記載の温度場
   の温度測定装置。
8. 【請求項８】 前記感温材料塗布絶縁性材料は、球形形
   状を有し、かつ、該球形形状の感温材料塗布絶縁性材料
   を線状部材で連結させた形態であることを特徴とする請
   求項５に記載の温度場の温度測定装置。
9. 【請求項９】 前記感温材料塗布絶縁性材料が等間隔に
   張り渡され、枠体で保持されていることを特徴とする請
   求項５乃至８のいずれかに記載の温度場の温度測定装
   置。
10. 【請求項１０】 前記感温材料が液晶であることを特徴
    とする請求項５乃至９のいずれかに記載の温度場の温度
    測定装置。
11. 【請求項１１】 熱絶縁性材料に温度に感応して光反射
    率が変化する液晶を塗布し、この液晶が塗布された熱絶
    縁性材料を単数または複数、空間に配置して測定環境に
    設置し、該液晶が塗布された熱絶縁性材料を観察するこ
    とを特徴とする温度場の温度測定方法。
12. 【請求項１２】 電気抵抗体材料に温度に感応して光反
    射率が変化する感温材料を塗布し、この感温材料塗布抵
    抗体材料を空間に複数配置して測定環境に設置し、該感
    温材料塗布抵抗体材料に通電するとともに、これら複数
    の感温材料塗布抵抗体材料をカメラで撮影することを特
    徴とする温度場の温度気流測定装置。
13. 【請求項１３】 感温材料塗布抵抗体材料を等間隔に張
    り渡した枠体を、複数枚重ねて測定環境に設置すること
    を特徴とする請求項１２に記載の温度場の温度気流測定
    装置。
14. 【請求項１４】 前記感温材料塗布抵抗体材料は、抵抗
    体材料と感温材料塗布層との間に絶縁層を設けたことを
    特徴とする請求項１２又は１３に記載の温度場の温度気
    流測定装置。
15. 【請求項１５】 前記感温材料塗布表面にオーバーコー
    ト層が設けられた温度検知材料であることを特徴とする
    請求項１２乃至１４のいずれかに記載の温度場の温度気
    流測定装置。
16. 【請求項１６】 絶縁性材料に温度に感応して温度変化
    を生じる液晶を塗布し、その液晶塗布絶縁性材料を単数
    または複数、空間に配置して測定環境に設置する温度気
    流測定装置において、前記絶縁性材料は光ファイバーで
    あることを特徴とする温度場の温度気流測定装置。
17. 【請求項１７】 前記測定環境に設置した前記液晶塗布
    絶縁性材料の前記光ファイバーに光を入射し、該光ファ
    イバーからの散乱光で液晶塗布面の温度変化による色調
    変化を見やすくしたことを特徴とする請求項１６に記載
    の温度場の温度気流測定装置。
18. 【請求項１８】 測定環境に設置した前記液晶塗布絶縁
    性材料の液晶塗布面の温度変化による色調変化を、カメ
    ラで撮影または観察する時のみ、前記光ファイバーの入
    射光を制御することを特徴とする請求項１７に記載の温
    度場の温度気流測定装置。
19. 【請求項１９】 前記光ファイバーの入射光を制御する
    タイミングが、前記カメラのシャッタータイミングに同
    期していることを特徴とする請求項１８に記載の温度場
    の温度気流測定装置。
20. 【請求項２０】 前記光ファイバーの入射光を制御する
    タイミングが、前記カメラが１画面を取り込む時間に同
    期していることを特徴とする請求項１８に記載の温度場
    の温度気流測定装置。