(57)【要約】【課題】輻射熱を測定するにあたって、輻射熱量のみならず輻射熱の方向をも検出できるようにする。【解決手段】立体形状の支持体（好ましくはヒートシンク）１２に、複数の輻射センサ１０を異なる方向に向けて取り付けてセンサ部とし、各輻射センサ１０にて検出された輻射熱量を表示するにあたって、輻射熱をベクトル表示として、どの方向からの輻射熱であるかを含めて表示する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に支持された輻射センサを回転軸に取り付け、上記輻射センサを上記回転軸の周りに移動可能としたことを特徴とする輻射熱検出装置。
【請求項２】
互いに直交する第１および第２の回転軸を含み、上記第１の回転軸に回転可能に支持されたフレームに上記第２の回転軸が設けられているジャイロ機構を備え、上記第２の回転軸に支持体に支持された輻射センサを取り付けたことを特徴とする輻射熱検出装置。
【請求項３】
立体形状の支持体に複数の輻射センサを異なる方向に向けて取り付けてなるセンサ部と、上記各輻射センサにて検出された輻射熱量を処理する制御部とを含み、上記制御部には、予め上記各輻射センサが向けられている方向情報が与えられており、上記制御部は、上記各輻射センサにて検出された輻射熱量に上記方向情報を付加して所定の表示部に表示する輻射熱計測装置において、
上記センサ部として、請求項１に記載の輻射熱検出装置が用いられ、上記制御部は、上記輻射センサにて検出された輻射熱量を所定の表示部に表示する際、その輻射熱量に回転位置情報を付加することを特徴とする輻射熱計測装置。
【請求項４】
立体形状の支持体に複数の輻射センサを異なる方向に向けて取り付けてなるセンサ部と、上記各輻射センサにて検出された輻射熱量を処理する制御部とを含み、上記制御部には、予め上記各輻射センサが向けられている方向情報が与えられており、上記制御部は、上記各輻射センサにて検出された輻射熱量に上記方向情報を付加して所定の表示部に表示する輻射熱計測装置において、
上記センサ部として、請求項２に記載の輻射熱検出装置が用いられ、上記制御部は、上記輻射センサにて検出された輻射熱量を所定の表示部に表示する際、その輻射熱量に水平面内での回転位置情報と垂直面内での回転位置情報を付加することを特徴とする輻射熱計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輻射センサを用いた輻射熱検出装置および輻射熱計測装置に関し、さらに詳しく言えば、輻射熱量のみならず輻射熱の方向（ベクトル）をも検出できる輻射熱の計測技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
輻射熱を測定するにあたって、従来では、放射率が１の黒色球体の中心に温度計を収納した黒色温度計が一般的に使用されている。
【０００３】
しかしながら、黒色温度計は、周囲からの輻射熱を中空の黒球で受け、その中心の温度を計測するようにしているため、どの方向から輻射熱があるのかまでは分からない。
【０００４】
例えば、冬場の室内において、暖房器具がある方向からは暖かい輻射熱が到来し、断熱性能の低い窓へは冷輻射であるが、この違いまでは検出（計測）することができない。また、温度計による測温であるため反応が遅い、という問題もある。
【０００５】
また、特許文献１に提案されている輻射センサ（熱輻射流束センサ）によれば、赤外線フィルタ窓等を装着することなく、表面に加わる輻射熱のみを素早く高感度で検出することができるが、輻射熱の方向性については、測定者が輻射センサがどの方向に向けられているかで判断するしかなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−５１２０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、輻射熱を測定するにあたって、輻射熱量のみならず輻射熱の方向をも検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の輻射熱検出装置は、支持体に支持された輻射センサを回転軸に取り付け、上記輻射センサを上記回転軸の周りに移動可能としたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の輻射熱検出装置は、互いに直交する第１および第２の回転軸を含み、上記第１の回転軸に回転可能に支持されたフレームに上記第２の回転軸が設けられているジャイロ機構を備え、上記第２の回転軸に支持体に支持された輻射センサを取り付けたことを特徴としている。
【００１０】
本発明には輻射熱計測装置も含まれており、請求項３に記載の輻射熱計測装置は、立体形状の支持体に複数の輻射センサを異なる方向に向けて取り付けてなるセンサ部と、上記各輻射センサにて検出された輻射熱量を処理する制御部とを含み、上記制御部には、予め上記各輻射センサが向けられている方向情報が与えられており、上記制御部は、上記各輻射センサにて検出された輻射熱量に上記方向情報を付加して所定の表示部に表示する輻射熱計測装置において、
上記センサ部として、請求項１に記載の輻射熱検出装置が用いられ、上記制御部は、上記輻射センサにて検出された輻射熱量を所定の表示部に表示する際、その輻射熱量に回転位置情報を付加することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４に記載の輻射熱計測装置は、立体形状の支持体に複数の輻射センサを異なる方向に向けて取り付けてなるセンサ部と、上記各輻射センサにて検出された輻射熱量を処理する制御部とを含み、上記制御部には、予め上記各輻射センサが向けられている方向情報が与えられており、上記制御部は、上記各輻射センサにて検出された輻射熱量に上記方向情報を付加して所定の表示部に表示する輻射熱計測装置において、
上記センサ部として、請求項２に記載の輻射熱検出装置が用いられ、上記制御部は、上記輻射センサにて検出された輻射熱量を所定の表示部に表示する際、その輻射熱量に水平面内での回転位置情報と垂直面内での回転位置情報を付加することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、立体形状の支持体（好ましくはヒートシンク）に、複数の輻射センサが異なる方向に向けて取り付けられていることにより、どの方向から暖かい輻射熱があり、どの方向に熱が奪われる（人が寒いと感じる冷輻射）かを計測して、計測位置における輻射熱のベクトル表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る輻射熱計測装置の構成を示すブロック線図。
【図２】上記輻射熱計測装置のセンサ部として用いられる輻射熱検出装置の第１実施形態を示す模式的な外観斜視図。
【図３】上記第１実施形態に係る輻射熱検出装置の分解斜視図。
【図４】上記輻射熱検出装置の第２実施形態を示す模式的な外観斜視図。
【図５】上記第２実施形態での輻射熱のベクトル表示例を示す模式図。
【図６】上記輻射熱検出装置の第３実施形態を示す模式的な外観斜視図。
【図７】上記第３実施形態での輻射熱のベクトル表示例を示す模式図。
【図８】上記輻射熱検出装置の第４実施形態を示す模式的な外観斜視図。
【図９】上記第４実施形態での輻射熱のベクトル表示例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図１ないし図９により、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
まず、図１を参照して、この実施形態に係る輻射熱計測装置は、基本的な構成として、輻射熱を検出するセンサ部１と、センサ部１で検出された輻射熱データに基づいて計測結果を表示する計測器本体２とを備えている。
【００１６】
センサ部１（輻射熱検出装置）は、複数の輻射センサ１０ａ〜１０ｎを備えている。なお、輻射センサ１０ａ〜１０ｎは同一構成であるため、これらを区別する必要がない場合には、総称として輻射センサ１０とする。本発明において、各輻射センサ１０は、後述するように、立体形状の支持体（好ましくはヒートシンク）に異なる方向に向けて取り付けられている。
【００１７】
各輻射センサ１０には、ＣＡＰＴＥＣ社製の「輻射センサＲＦシリーズ（上記特許文献１参照）」が好適である。この輻射センサは、厚さ０．３ｍｍの薄型で柔軟性があり（半径３０ｍｍに湾曲可能）、応答時間約０．０５秒で輻射熱に比例した電圧を出力する。
【００１８】
計測器本体２は、入力部２１と、制御部２２と、メモリ２３と、表示部２４と、操作部２５とを備えている。この実施形態において、入力部２１は、マルチプレクサ機能を有し、輻射センサ１０ａ〜１０ｎからの輻射熱信号（出力電圧）を順次切り替え、Ａ／Ｄ変換して制御部２２に与える。
【００１９】
制御部２２には、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）もしくはマイクロコンピュータが用いられてよい。制御部２２には、操作部２５から輻射センサ１０ａ〜１０ｎがどの方向に向けられているかの方向情報が与えられる。
【００２０】
メモリ２３は、制御部２２に対する実行プログラム等が書き込まれるＲＯＭ領域と、作業用のワークＲＡＭ領域とを備える。表示部２４は、液晶表示パネルであることが好ましいが、プリンタが用いられてもよい。
【００２１】
次に、図２および図３により、センサ部（輻射熱検出装置）１の第１実施形態について説明する。この第１実施形態に係るセンサ部１ａは、支持体としての６面体のヒートシンク１２を備え、その各面（周方向の４面と、上面および下面の２面）に輻射センサ１０（１０ａ〜１０ｆ）が取り付けられている。各輻射センサ１０は、ヒートシンク１２により常に一定温度に保たれる。
【００２２】
なお、センサを支持する支持体は、輻射センサ１０の温度をほぼ一定に保つヒートシンク機能を有していることが好ましいが、この実施形態で用いる輻射熱センサ１０は、短時間であればヒートシンクを用いなくても実用レベルの測定が可能である。したがって、支持体は、必ずしもヒートシンクである必要はなく、ヒートシンク機能を持たない中空体や中実体であってもよい。
【００２３】
ヒートシンク１２は水冷であることが好ましいが、空冷が採用されてもよい。ヒートシンク１２は、例えばアルミダイカスト等により一体に形成されてもよいが、所定に分割されているヒートシンクブロックを組み合わせて６面体とする構成であってもよい。
【００２４】
また、ヒートシンクブロックを組み合わせて６面体とする場合、あらかじめ各ヒートシンクブロックに輻射センサ１０を取り付けておいて、組み合わせてもよい。また、各面のすべてに輻射センサ１０を設ける必要はなく、この第１実施形態について言えば、周方向の４面にだけ輻射センサ１０を設ける態様も本発明に含まれる。
【００２５】
この第１実施形態において、センサ部１ａの下面には、センサ部１ａを支える支柱１３が設けられており、支柱１３内には、ヒートシンク１２に冷却水を循環させるための給水パイプ１３ａ，１３ｂが挿通されている。支柱１３に代えて、センサ部１ａをケーブル等により吊り下げるようにしてもよい。
【００２６】
制御部２２には、操作部２５から各輻射センサ１０の方向情報（受け持つ方向）があらかじめ与えられる。例えば、輻射センサ１０ａ〜１０ｄは水平面内を４等分した９０゜ずつの範囲、輻射センサ１０ｅは上方向、輻射センサ１１ｆは下方向の範囲を受け持つとして各輻射センサ１０の方向情報が制御部２２に与えられる。
【００２７】
これにより、制御部２２は、入力部２１を介して各輻射センサ１０から輻射熱量を取得して表示部２４に表示するにあたって、その輻射センサ１０の方向情報を付加して表示する。
【００２８】
一例として、冬場の室内において、輻射センサ１０ａ側に暖房機器があり、これと反対側の輻射センサ１０ｃが断熱性能が低い窓に向けられているとした場合、輻射センサ１０ａ側から暖かい輻射熱がある一方で、輻射センサ１０ｃが向けられている窓側へは熱が奪われている（人が寒いと感ずる冷輻射）ことが分かる。
【００２９】
次に、図４により、第２実施形態に係るセンサ部（輻射熱検出装置）１ｂについて説明する。このセンサ部１ｂは、球状のヒートシンク（図示しない）を有し、その上半球を４等分割して、その４面に輻射センサ１０ａ〜１０ｄを取り付け、同様に、下半球を４等分割して、その４面に輻射センサ１０ｅ〜１０ｈを取り付けている。
【００３０】
これによれば、制御部２２に、輻射センサ１０ａ〜１０ｄおよび輻射センサ１０ｅ〜１０ｈについて、それぞれ方向情報（受け持つ方向）をあらかじめ与えることにより、各方向からの輻射熱量をベクトル的に表示することができる。その一例として、図５に上半球に設けられている輻射センサ１０ａ〜１０ｄにて検出された輻射熱量のベクトル表示例を示す。
【００３１】
次に、図６，図７により、第３実施形態に係るセンサ部（輻射熱検出装置）１ｃについて説明する。このセンサ部１ｃでは、ヒートシンク１２を例えば円盤状とし、その周面の一部分に輻射センサ１０を配置し、ヒートシンク１２の中心にモータ３１により駆動される回転軸３２を取り付けて、輻射センサ１０を回転軸３２を中心とする円弧に沿って移動可能としている。なおヒートシンクの別の例として、ヒートシンク１２を三角形状とし、その一つの面の輻射センサ１０を配置し、その対角の頂点部分を回転軸３２に支持するようにしてもよい。また、回転軸３２は手動回転であってもよい。
【００３２】
これによれば、一つの輻射センサ１０で、３６０゜の範囲にわたって輻射熱を計測することができる。この場合、回転軸３２に例えば多孔円板と光センサとからなる回転位置検出手段を設け、その回転位置検出手段から制御部２２に輻射センサ１０の回転位置情報を与えることにより、図７に示すように、水平面内で３６０゜の範囲にわたって検出した輻射熱をベクトル的に表示することができる。
【００３３】
なお、ヒートシンク１２が水冷式の場合には、ヒートシンク１２から冷却水循環用の給水パイプが引き出されることになるため、輻射センサ１０は３６０゜の範囲で往復的に回転することが好ましい。
【００３４】
次に、図８，図９により、第４実施形態に係るセンサ部（輻射熱検出装置）１ｄについて説明する。このセンサ部１ｄでは、全方位で輻射熱を検出可能とするためジャイロ機構４０を用いる。
【００３５】
図８に示すように、ジャイロ機構４０は、基本的な構成として、第１および第２の２つの回転軸４１，４２と、第１および第２の２つのフレーム４３，４４とを備えている。回転軸４１，４２は、互いに直交するように配向される。
【００３６】
一方の第１フレーム４３は垂直に立設しており、その上端に第１回転軸４１が水平として取り付けられている。第１回転軸４１に第２フレーム４４がほぼＵ字状として回転可能に支持されている。第２フレーム４４に第２回転軸４２が第１回転軸４１と直交するようにして取り付けられている。
【００３７】
輻射センサ１０は、上記第３実施形態において先の図６で説明したのと同じく、円盤状をなすヒートシンク１２の周面の一部分に配置され、ヒートシンク１２の中心が第２回転軸４２により支持されている。
【００３８】
このジャイロ機構４０によれば、輻射センサ１０は、第１回転軸４１を水平回転軸として垂直面内を３６０゜回転可能、かつ、第２回転軸４２を中心として第２回転軸４２と直交する平面内で３６０゜回転可能であるため、全方位で輻射熱を検出することができる。
【００３９】
図９に、輻射センサ１０にて全方位で検出された輻射熱のベクトル表示例を示す。このベクトル表示には、輻射センサ１０の水平面内での回転位置情報と垂直面内での回転位置情報とが含まれている。
【００４０】
特に、輻射センサ１０を可動とした上記第３実施形態、第４実施形態の場合、ヒートシンク（支持体）１２に、輻射熱センサ１０にて検出された輻射熱量をＡ／Ｄ変換してＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線でデータ送信する機能を持たせるとともに、計測器本体２側にその受信機能を持たせるとよい。このデータ送受信機能は、上記第１実施形態、第２実施形態に適用されてもよいことは勿論である。
【００４１】
また、上記第１実施形態では６面体、上記第２実施形態では球面を８分割としているが、本発明はこれに限定されるものではない。また、上記第３実施形態、第４実施形態にしても、円板状のヒートシンク１２の周面に、例えば２つの輻射センサを１８０゜の間隔をもって支持させてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１（１ａ，１ｂ，１ｃ）  センサ部（輻射熱検出装置）
１０（１０ａ〜１０ｎ）  輻射センサ
１２  ヒートシンク（支持体）
１３  支柱
１３ａ，１３ｂ  冷却水給水パイプ
２  計測器本体
２１  入力部
２２  制御部
２４  表示部
２５  操作部
３１  モータ
３２  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020030220.tif 000008
【図７】
2020030220.tif 000009
【図８】
2020030220.tif 000010
【図９】
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