(57)【要約】【課題】  流動型蓄熱材の相状態を簡単かつ迅速に測定する。【解決手段】  所定の計測光を測定対象物である流動型蓄熱材に照射する計測光照射手段と、前記計測光の流動型蓄熱材からの反射光あるいは透過光を評価光として受光する評価光受光手段と、前記評価光の光強度と流動型蓄熱材の相状態との相関関係を示す相状態評価情報を記憶し、当該相状態評価情報と前記評価光受光手段から入力された評価光の光強度とに基づいて流動型蓄熱材の相状態を特定する情報処理手段とを具備する。【選択図】      図１
2006275672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の計測光を測定対象物である流動型蓄熱材に照射する計測光照射手段と、
前記計測光の流動型蓄熱材からの反射光あるいは透過光を評価光として受光する評価光受光手段と、
前記評価光の光強度と流動型蓄熱材の相状態との相関関係を示す相状態評価情報を記憶し、当該相状態評価情報と前記評価光受光手段から入力された評価光の光強度とに基づいて流動型蓄熱材の相状態を特定する情報処理手段と
を具備することを特徴とする流動型蓄熱材の状態測定装置。
【請求項２】
流動型蓄熱材の種類を情報処理手段に指示する操作手段をさらに備え、
情報処理手段は、前記種類毎に相状態評価情報を記憶すると共に、操作手段によって指定された種類に対応する相状態評価情報と評価光受光手段から入力された評価光の光強度とに基づいて流動型蓄熱材の相状態を特定する
ことを特徴とする請求項１記載の流動型蓄熱材の状態測定装置。
【請求項３】
計測光は流動型蓄熱材の光吸収波長外の波長に設定されることを特徴とする請求項１または２記載の流動型蓄熱材の状態測定装置。
【請求項４】
所定の計測光を測定対象物である流動型蓄熱材に照射し、該計測光の流動型蓄熱材からの反射光あるいは透過光を評価光として受光し、該評価光の光強度と流動型蓄熱材の相状態との相関関係に基づいて流動型蓄熱材の相状態を特定する
ことを特徴とする流動型蓄熱材の状態測定方法。
【請求項５】
計測光は流動型蓄熱材の光吸収波長外の波長に設定されることを特徴とする請求項４記載の流動型蓄熱材の状態測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動型蓄熱材の状態測定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱装置の１つとして、流動型蓄熱材の潜熱を利用するものがある。流動型蓄熱材は、水に微細粒子状の潜熱蓄熱材（例えば油脂）を分散させたものであり、当該潜熱蓄熱材の相転移に伴って潜熱を蓄えるものである。このような流動型蓄熱材には、例えば下記論文に記載されているように、潜熱蓄熱材をマイクロカプセル化して水中に分散させたものや、潜熱蓄熱材を界面活性剤を用いてエマルジョン化して水中に分散させたものがある。
【０００３】
そして、このような流動型蓄熱材（より正確には潜熱蓄熱材）の相状態（固相率）を測定する方法としては、周知のカロリーメータ法がある。すなわち、この相状態測定法では、測定対象である流動型蓄熱材をサンプリングして温度及び質量を計測し、当該流動型蓄熱材に温度及び質量が既知である水を混合すると共に当該混合後の到達温度を計測し、上記各温度、質量、比熱及び潜熱量に基づいて流動型蓄熱材の凝固度（固相率）を算出する。
【非特許文献１】稲葉英男  他、「低温潜熱物質を分散体としたＯ／Ｗ型エマルジョンを用いた蓄熱システムに関する基礎研究（第１報、熱物質の評価）」、日本機械学会論文集、59-565, B, p282(1993)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記カロリーメータ法に基づく相状態測定法では、測定対象の流動型蓄熱材をサンプリングしたり、当該流動型蓄熱材水を混合した後に到達温度を計測する等の必要があるために計測に時間を要し、よってリアルタイム計測を実現できないと共に、計測手順が煩雑であり連続計測を実現できない、という問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とするものである。
（１）流動型蓄熱材の相状態を簡単かつ迅速に測定する。
（２）流動型蓄熱材の相状態についてリアルタイム計測及び連続計測を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、流動型蓄熱材の状態測定装置に係る第１の解決手段として、所定の計測光を測定対象物である流動型蓄熱材に照射する計測光照射手段と、前記計測光の流動型蓄熱材からの反射光あるいは透過光を評価光として受光する評価光受光手段と、前記評価光の光強度と流動型蓄熱材の相状態との相関関係を示す相状態評価情報を記憶し、当該相状態評価情報と前記評価光受光手段から入力された評価光の光強度とに基づいて流動型蓄熱材の相状態を特定する情報処理手段とを具備する、という手段を採用する。
また、流動型蓄熱材の状態測定装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、流動型蓄熱材の種類を情報処理手段に指示する操作手段をさらに備え、
情報処理手段は、前記種類毎に相状態評価情報を記憶すると共に、操作手段によって指定された種類に対応する相状態評価情報と評価光受光手段から入力された評価光の光強度とに基づいて流動型蓄熱材の相状態を特定する、という手段を採用する。
流動型蓄熱材の状態測定装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、計測光は流動型蓄熱材の光吸収波長外の波長に設定される、という手段を採用する。
一方、本発明では、流動型蓄熱材の状態測定方法に係る第１の解決手段として、所定の計測光を測定対象物である流動型蓄熱材に照射し、該計測光の流動型蓄熱材からの反射光あるいは透過光を評価光として受光し、該評価光の光強度と流動型蓄熱材の相状態との相関関係に基づいて流動型蓄熱材の相状態を特定する、という手段を採用する。
流動型蓄熱材の状態測定方法に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、計測光は流動型蓄熱材の光吸収波長外の波長に設定される、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測定対象物である流動型蓄熱材に計測光を照射して得られる反射光あるいは透過光の光強度と流動型蓄熱材の相状態との相関関係に基づいて流動型蓄熱材の相状態を特定するので、流動型蓄熱材の相状態を従来よりも簡単かつ迅速に測定することが可能であり、またリアルタイム計測及び連続計測を十分に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る相状態測定装置の機能構成を示すブロック図である。この図において、符号Ｘは流動型蓄熱材、１は光源、２は光検出器、３は制御・処理部である。また、制御・処理部３において、符号３aは光源制御部、３ｂはＡ／Ｄ変換部、３ｃは演算部、３ｄは記憶部、３ｅは相状態評価テーブル、３ｆは操作部、３ｇは出力部である。
【０００９】
流動型蓄熱材Ｘは、蓄熱装置の構成要素である蓄熱槽中または搬送配管に貯留されており、潜熱を蓄熱するという基本的な性質に加え、その相状態（液相率あるいは固相率）に応じて光透過度が変化するという性質を有する。図２は、このような流動型蓄熱材Ｘの光特性を示す特性図である。この図２は、流動型蓄熱材Ｘの液相率が高い程、つまり流動型蓄熱材Ｘにおける潜熱蓄熱材の液体割合が高い（固体割合が低い）程、評価光（透過光）の光強度が高いこと、つまり流動型蓄熱材Ｘの光透過率が高いことを示している。なお、このような流動型蓄熱材Ｘの光特性は、光を流動型蓄熱材Ｘに照射して得られる反射光の性質として捉えた場合、流動型蓄熱材Ｘの液相率が高い程、評価光（反射光）の光強度が低いこと、つまり流動型蓄熱材Ｘの光反射率が低いことを示している。
【００１０】
本発明は、このような流動型蓄熱材Ｘの光特性に着目したものである。このような光特性を有する流動型蓄熱材Ｘには、例えば光透過性のマイクロカプセルに油脂等の潜熱蓄熱材を封入して水中に分散させたもの、あるいは油脂等の潜熱蓄熱材を界面活性剤を用いてエマルジョン化して水中に分散させたもの等がある。なお、このような流動型蓄熱材Ｘにおいて潜熱蓄熱材に対する溶媒は、水に限定されるものではない。
【００１１】
光源１は、光検出器２と共に上記流動型蓄熱材Ｘ中に浸漬されており、光検出器２と所定距離を隔てて対向配置されている。すなわち、この光源１は、光出射面が光検出器２の光受光面と所定距離を隔てて平行対峙する状態で流動型蓄熱材Ｘ中に浸漬されている。このように設けられた光源１は、光源制御部３ａによる制御の下に、一定の光強度の白色光あるいは単色光を測定光として流動型蓄熱材Ｘに出射するものであり、例えば白色ＬＥＤや単色ＬＥＤである。また、光源１は、例えば波長フィルタを用いることにより、波長スペクトル内に流動型蓄熱材Ｘの光吸収波長が存在しない測定光、つまり流動型蓄熱材Ｘの光吸収波長外の波長を波長スペクトルとする測定光を流動型蓄熱材Ｘに向けて出射する。
【００１２】
光検出器２は、上記測定光が流動型蓄熱材Ｘを透過して入射される透過光を評価光として受光（光／電変換）するものであり、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタである。すなわち、この光検出器２は、評価光（透過光）の光強度に応じた電圧値の評価信号を制御・処理部３のＡ／Ｄ変換器３ｂに出力する。なお、流動型蓄熱材Ｘを貯留する蓄熱槽または搬送配管は、光検出器２が評価光以外の外光（外乱光）を受光しないように工夫されている。
【００１３】
制御・処理部３における光源制御部３ａは、上記光源１の点滅制御及び光強度の安定制御を行うものである。Ａ／Ｄ変換部３ｂは、演算部３ｃによる制御の下に、アナログ信号である上記評価信号を所定インターバルで標本化してデジタル信号（評価データ）に変換し、当該評価データを演算部３ｃに出力する。演算部３ｃは、記憶部３ｄに記憶された処理プログラム及び操作部３ｆはから入力された操作指示に基づいて所定の情報処理を行うものであり、より具体的には、上記評価データ及び操作指示に基づいて記憶部３ｄ内の相状態評価テーブル３ｅを検索することにより評価データ及び操作指示に応じた流動型蓄熱材Ｘの相状態を特定して出力部３ｇに出力する。
【００１４】
記憶部３ｄは、上述した処理プログラム及び相状態評価テーブル３ｅを記憶するものである。相状態評価テーブル３ｅは、上述した図２の光特性、つまり上記評価光の光強度と流動型蓄熱材Ｘの相状態（例えば液相率）との相関関係を示すデータテーブルである。複数種類の流動型蓄熱材Ｘについて上記相関関係が実験的に予め求められ、記憶部３ｄにはその実験結果が相状態評価テーブル３ｅとして流動型蓄熱材Ｘの種類毎に記憶されている。
【００１５】
操作部３ｆは、測定対象である流動型蓄熱材Ｘの種類等の測定条件を演算部３ｃに入力するためのものであり、例えばマウス等のポインティングデバイスやキーボードである。出力部３ｇは、上記演算部３ｃの処理結果、つまり測定対象である流動型蓄熱材Ｘの相状態を出力するものであり、例えばディスプレイ、記憶装置あるいは／及びプリンタである。
【００１６】
次に、このように構成された本相状態測定装置の動作について図１及び図２を参照して説明する。
【００１７】
測定に先立って操作部３ｆが操作されることにより、流動型蓄熱材Ｘの相状態を測定するための測定条件が操作部３ｆから演算部３ｃに入力される。この測定条件の１つは測定対象である流動型蓄熱材Ｘの種類であり、演算部３ｃは、操作部３ｆから流動型蓄熱材Ｘの種類が指定されると、当該種類に対応した相状態評価テーブル３ｅを用いて以下のように流動型蓄熱材Ｘの相状態を特定する。
【００１８】
さて、光源制御部３ａは、例えば常時点灯状態となるように光源１を制御し、計測光が流動型蓄熱材Ｘに常時照射された状態とする。この結果、光検出器２は、上記測定光が流動型蓄熱材Ｘを透過して入射される透過光（評価光）を常時受光し、当該評価光の光強度に応じた評価信号をＡ／Ｄ変換器３ｂに順次出力する。そして、Ａ／Ｄ変換部３ｂは、演算部３ｃによって指示された所定インターバルで評価信号を順次標本化し、当該標本化によって生成された評価データを演算部３ｃに順次出力する。
【００１９】
演算部３ｃは、このようにＡ／Ｄ変換部３ｂから時系列的に順次入力される評価データを用いて操作部３ｆで指定された流動型蓄熱材Ｘの種類の相状態評価テーブル３ｅを検索することにより流動型蓄熱材Ｘの相状態を特定し、その結果を測定結果として出力部３ｇに出力する。例えば、図２の光強度Ｐaに該当する評価データが入力されると、演算部３ｃは、この評価データに対応する液相率Ｌaを相状態評価テーブル３ｅから読み出し、測定結果として出力部３ｇに出力する。
【００２０】
ここで、例えば流動型蓄熱材Ｘが流動しており、光源１と光検出器２との間に位置する流動型蓄熱材Ｘが変化する場合、光源１と光検出器２との間を通過する流動型蓄熱材Ｘに計測光が順次照射され、この流動型蓄熱材Ｘからの評価光が光検出器２で順次受光されるので、光源１と光検出器２との間を順次通過する流動型蓄熱材Ｘの相状態（液相率）が連続的に順次測定されることになる。
【００２１】
このような本相状態測定装置によれば、評価光に基づいて相状態評価テーブル３ｅを検索することのみによって流動型蓄熱材Ｘの相状態を測定するので、流動型蓄熱材Ｘの相状態を従来よりも簡単かつ迅速に測定することが可能であり、また相状態のリアルタイム計測及び連続計測を十分に実現することができる。
また、本相状態測定装置によれば、流動型蓄熱材Ｘの光吸収波長外の波長を波長スペクトルとする測定光を流動型蓄熱材Ｘに照射するので、流動型蓄熱材Ｘによる計測光の光吸収の影響を排除することが可能であり、よって当該光吸収の影響が存在する場合に比較して相状態の測定精度を向上させることができる。
【００２２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、測定光が流動型蓄熱材Ｘを透過して得られる透過光を評価光として受光するように構成したが、透過光に代えて、測定光を外部から所定の角度で流動型蓄熱材Ｘに照射し、この測定光が流動型蓄熱材Ｘで反射して発生する反射光を流動型蓄熱材Ｘの外部に設けた光検出器で評価光としても受光するようにしても良い。
【００２３】
（２）上記実施形態では、光源１及び光検出器２を流動型蓄熱材Ｘ中に浸漬するように構成したが、光源１及び光検出器２に代えて光ファイバ等の光導波路を流動型蓄熱材Ｘ中に浸漬するような構成を採用しても良い。すなわち、光源１から出射された計測光を先端部が流動型蓄熱材Ｘに浸漬された第１の光導波路に入射すると共に、一端が流動型蓄熱材Ｘ中において上記第１の光導波路の先端部に対向配置された第２の光導波路に評価光を入射させることにより流動型蓄熱材Ｘの外部に設けられた光検出器２に供給する。
また、流動型蓄熱材Ｘ中に浸漬される光源１及び光検出器２、または光導波器は、光路を妨げない範囲で保護具を有していても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係わる相状態測定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる相状態測定装置における相状態評価テーブル３ｅの概念図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ｘ…流動型蓄熱材、１…光源、２…光検出器、３…制御・処理部、３a…光源制御部、３ｂ…Ａ／Ｄ変換部、３ｃ…演算部、３ｄ…記憶部、３ｅ…相状態評価テーブル、３ｆ…操作部、３ｇ…出力部
【図１】
2006275672.tif 000003
【図２】
2006275672.tif 000004