(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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該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，
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。
【請求項２】
前記熱受容体は，弾性体を介して前記支持体に張架されることを特徴とする請求項１に記載の気体温度分布検出システム用検出体。
【請求項３】
前記熱受容体は，ピアノ線からなることを特徴とする請求項１または２に記載された気体温度分布検出システム用検出体。
【請求項４】
前記熱受容体は，黒色としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された気体温度分布検出システム用検出体。
【請求項５】
前記支持体は，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請求項１から４のいずれかに記載された気体温度分布検出システム用検出体。
【請求項６】
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該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，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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【特許文献１】特開平１−１７６９２２号公報
【特許文献２】特開平７−１９０８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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４】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。
【図５】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。
【符号の説明】
【００４０】
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
【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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