温度分布検出システム及び検出体
【課題】コンパクトな構成で、空間の温度分布を簡易に検出することが可能な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。
【解決手段】本発明にかかる温度分布検出システム用検出体は、回転駆動部を有する架台と、回転駆動部の回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】本発明にかかる温度分布検出システム用検出体は、回転駆動部を有する架台と、回転駆動部の回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、を備えたことを特徴とする。
【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空間の温度分布を検出する温度分布検出システムおよびその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、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方法がある。かかる方法により、空間の温度分布を測定する場合には、空間に存在する気体の温度分布を赤外線カメラにより測定して行うことが考えられる。しかし、気体は、赤外線放射率が小さいため、気体を赤外線カメラにより直接的に測定することは困難である。そこで、気体の熱が伝達される媒体を空間内に設置し、この媒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、空間の温度分布を検出する方法が用いられることがある。
【０００３】
このような熱受容体としての媒体を利用した空間の温度分布の検出方法として、例えば、温度分布を検出すべき空間に金属ワイヤを熱受容体としてメッシュ状に配置し、金属ワイヤから放射される赤外線を撮影する方法がある。
【０００４】
また、特許文献１には、熱容量の小さい材料で形成され、温度分布を測定すべき空間に設置された複数の検知板と、その検知板の温度を測定する赤外線放射温度計とを備えた、建物内部等の温度分布測定装置が開示されている。かかる装置によれば、空間の温度分布が読み取り誤差なく、簡単かつ迅速に測定できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１００３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、金属ワイヤをメッシュ状に配置する方法や特許文献１の検知板を用いる方法では、装置が大がかりになるため、運搬や設置に手間がかかるとの問題があった。特に、大きな空間の温度分布を検出する場合に、金属ワイヤや検知板を配置するための大きな枠体が必要となるときには、問題がより一層大きくなった。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑み、コンパクトな構成で、空間の温度分布を簡易に検出することが可能な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、回転駆動部を有する架台と、回転駆動部の回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、棒状の熱受容体を回転させ、熱受容体が停止した所定の回転位置における空間の温度に相当する熱が熱受容体に伝達される。そして、その温度に応じて熱受容体から放射される赤外線を検出することにより空間の温度分布を検出する。従って、特に大きな空間の温度分布の検出において、熱受容体を配置する大きな枠体が不要であり、検出体をコンパクトにできるため、空間の温度分布を簡易に検出することができる。
【００１０】
上記の熱受容体は、中空の棒状に形成されているとよい。赤外線は棒状の熱受容体の表面から放射されるため、熱受容体を中空の棒状に形成することにより、空間の温度分布の検出が可能であるとともに、熱受容体を軽量にでき、かつ、材料費を節約することができる。
【００１１】
上記の回転駆動部はステッピングモータであるとよい。ステッピングモータを用いることにより、熱受容体の位置決めをより正確に行うことができるため、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。
【００１２】
上記の熱受容体は、熱受容体の長手方向に伸縮可能であるとよい。かかる構成によれば、検出体の運搬時や設置時は熱受容体を長手方向に縮め、使用時に長手方向に伸ばすことができる。これにより、検出体をコンパクトにできるとともに、大きな空間の温度分布の検出が可能となる。
【００１３】
本発明にかかる温度分布検出システムに用いられる検出体の他の構成は、熱受容体の温度を計測する第１の温度計測部と、第１の温度計測部の周囲温度を計測する第２の温度計測部と、を備えたことを特徴とする。ここで、第１の温度計測部の周囲温度とは、第１の温度計測部が位置する近傍の空間における雰囲気温度をいう。
【００１４】
棒状の熱受容体が所定の角度だけ回転して停止した後、その回転位置における空間の熱が熱受容体に伝達されて、空間と熱受容体の間の熱の出入りが平衡状態になるのに一定の時間がかかる。従って、熱受容体の温度と、熱受容体の周囲温度の差が所定値以下になったときに、熱受容体が空間の温度に応じた赤外線を放射していると判断して撮影を行うことにより、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。
【００１５】
本発明にかかる検出体を備える温度分布検出システムとして構成してもよい。かかる温度分布検出システムの代表的な構成は、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、回転駆動部を有する架台と、回転駆動部の回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、からなり、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。
【００１６】
かかる構成によれば、棒状の熱受容体を検出体として回転させ、熱受容体の回転位置毎に、熱受容体から放射される赤外線を赤外線カメラによって撮影することにより、コンパクトな構成で空間の温度分布を簡易に検出することができる。
【００１７】
上記の検出体は、熱受容体の温度を計測する第１の温度計測部と、第１の温度計測部の周囲温度を計測する第２の温度計測部と、を備え、赤外線カメラは、第１の温度計測部により計測された温度と第２の温度計測部により計測された温度の差が所定値以下になったときに撮影を行うこととしてもよい。かかる構成によれば、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コンパクトな構成で、空間の温度分布を簡易に検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態における温度分布検出システムおよびかかるシステムに用いられる検出体の全体構成を示す概略図である。
【図２】温度計測部を備えた中空状の熱受容体を説明する図である。
【図３】伸縮可能な熱受容体を説明する図である。
【図４】計測範囲を説明する図である。
【図５】空間の温度分布計測の流れを示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明にかかる温度分布検出システムおよびかかる検出システムに用いられる検出体の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態における温度分布検出システムおよびかかるシステムに用いられる検出体の全体構成を示す概略図である。温度分布検出システム３０は、赤外線を撮影可能な赤外線カメラ２１を備えたカメラシステム２０と、赤外線カメラ２１での撮影を簡易化するために用いられる温度分布検出システム用検出体（以下、適宜、「検出体」という）１０とから構成される。検出体１０は、回転駆動部１１を有する架台１２と、回転駆動部１１の回転軸１３に取り付けられて回転駆動部１１と一体に回転する熱受容体１４とから構成される。
【００２２】
熱受容体１４は、熱受容体１４の周囲の温度に応じて赤外線を放射する。熱受容体１４の形態は図１に示すように棒状である。その断面は円の形状であることが望ましい。断面を円の形状にすると、周囲から熱受容体１４への熱の伝達率が高くなるため、空間の温度分布の特徴をより正確に表しやすくなるためである。
【００２３】
熱受容体１４は、中空の棒状に形成されていてもよい。赤外線は棒状の熱受容体１４の表面から放射されるため、熱受容体１４を中空の棒状に形成することにより、空間の温度分布の検出が可能であるとともに、熱受容体１４を軽量にすることができ、かつ材料費を節約してコストを抑えることができる。
【００２４】
熱受容体１４の材料には炭素を用いるとよい。炭素は熱放射性に優れるため、熱受容体１４の材料を炭素にすることにより、熱受容体１４から放射される赤外線の撮影が容易になる。具体的には、例えば、熱受容体１４をカーボンファイバとすることができる。また、棒状に成形加工したメタクリル樹脂に粉末状にした炭素を含有させて熱受容体１４としてもよい。炭素を含有させたメタクリル樹脂を使用することにより、炭素の熱放射性の高い点を生かしつつ、熱受容体１４の機械的強度を高くすることができる。メタクリル樹脂の代わりに、その他の固いプラスチック系の材料を用いてもよい。
【００２５】
熱受容体１４の材料に、熱伝導率の小さいもの（例えば黒色のグラスファイバ）を用いる場合は、熱受容体１４の長手方向の熱の伝導が小さくなるため、空間の温度分布の特徴をより正確に表すことができる。熱受容体１４の長さは例えば３ｍとして、３ｍ四方の空間の温度分布を計測することができる。
【００２６】
熱受容体１４の一方の端部には、支点となる回転軸１３の両側のバランスをとるために必要に応じて錘１５が設けられる。回転軸１３は、検出体１０の物理的な安定性を得るため、検出体１０の重心位置に設けられるとよい。
【００２７】
回転駆動部１１は回転軸１３を介して熱受容体１４を回転させる。回転駆動部１１にはステッピングモータが好適に用いられる。ステッピングモータを用いることにより、外部からの制御信号に応じて、熱受容体１４の位置決めをより正確に行うことができる。従って、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。
【００２８】
カメラシステム２０は、赤外線カメラ２１と、赤外線カメラ２１に接続され、赤外線カメラ２１で撮影した画像を表示する表示装置２２とから構成される。表示装置２２は、例えば、液晶表示装置を用いることができるが、赤外線カメラ２１に内蔵されていてもよい。
【００２９】
上述の温度分布検出システム３０とすることにより、コンパクトな構成で、空間の温度分布を簡易に検出することができる。特に、大きな空間の温度分布の検出において、熱受容体１４を配置する大きな枠体が不要であり、装置の運搬時や設置時の手間を省くことができる。
【００３０】
図２は、温度計測部を備えた中空状の熱受容体を説明する図である。図２（ａ）は中空状の熱受容体１４の温度計測部を含む一部の概略外観図である。図２（ｂ）は中空状の熱受容体１４の断面図であり、第１の温度計測部と熱受容体１４の位置関係を示すものである。図２（ａ）に示すように、本実施形態において、検出体１０は、熱受容体１４の温度を計測する第１の温度計測部１６と、第１の温度計測部１６の周囲温度を計測する第２の温度計測部１７とを備える。
【００３１】
第２の温度計測部１７は第１の温度計測部１６の近傍に位置し、接続部１８を介して熱受容体１４に接続されている。接続部１８には、熱受容体から第２の温度計測部１７への熱の伝導を抑えるために、例えば、熱伝導率の小さいプラスチックが用いられる。
【００３２】
ここで、第１の温度計測部１６の周囲温度とは、第１の温度計測部１６が位置する近傍の空間における雰囲気温度をいう。第１の温度計測部１６および第２の温度計測部１７の両方とも、例えば、熱電対や測温抵抗体などの一般的な温度センサを用いることができる。
【００３３】
熱受容体１４が中空状の場合は、図２（ｂ）に示すように、第１の温度計測部１６は熱受容体１４の内面に当接して設けられていてもよいし、熱受容体１４の肉厚部に埋め込まれていてもよい。熱受容体１４が中実状の場合は、第１の温度計測部１６は、熱受容体１４の内部に埋め込まれていればよい。
【００３４】
図３は、伸縮可能な熱受容体を説明する図である。熱受容体１４は、図３に示すように、長手方向に伸縮可能とすることができる。すなわち、検出体１０の運搬時や設置時は、図３（ｂ）に示すように、熱受容体１４を長手方向に縮め、使用時には、図３（ａ）に示すように、熱受容体１４を長手方向に伸ばすことができる。これにより、検出体１０をコンパクトにできるとともに、大きな空間の温度分布の検出が可能となる。
【００３５】
図４は、計測範囲を説明する図である。温度分布検出システム３０は、熱受容体１４を、鉛直方向の基準線からθ＝θｍｉｎだけ傾けた位置から、θ＝θｍａｘの位置まで回転させることにより、空間の温度分布を計測する。
【００３６】
続いて、上述した温度分布検出システム３０を用いた空間の温度分布計測の流れについて説明する。図５は、空間の温度分布計測の流れを示したフロー図である。図５に示すＳ０１からＳ０６のステップは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路から構成される制御装置（図示せず）を用いて実現することができる。まず、熱受容体１４の位置角度θを計測の開始位置であるθ＝θｍｉｎに設定する（Ｓ０１）。具体的には、制御装置に内蔵された記憶部に設定された開始位置の位置角度（θ＝θｍｉｎ）が、ＣＰＵにより呼び出され、その位置角度に応じた駆動信号が回転駆動部１１に与えられる。その制御装置からの駆動信号を受けて、回転駆動部１１が駆動して熱受容体１４の位置角度をθ＝θｍｉｎに設定する。
【００３７】
なお、熱受容体１４の位置角度θは、例えば、検出体１０の回転軸１３にエンコーダを設けることにより計測することができる。また、回転駆動部１１にステッピングモータを用いる場合は、ステッピングモータに与えられたパルス信号の数から位置角度θを計測することができる。
【００３８】
次に、第１の温度計測部１６により計測された温度Ｔ１と第２の温度計測部１７により計測された温度Ｔ２の差が所定値以下か否かを判定する（Ｓ０２）。具体的には、第１の温度計測部１６の出力と第２の温度計測部１７の出力が制御装置に伝送され、ＣＰＵの演算により、その差が所定値以下であるか否かが判定される。
【００３９】
熱受容体１４を所定の角度だけ回転させて、計測を行うべき回転位置にて停止させた後、その回転位置における空間の温度が熱受容体１４に伝達されるのに一定の時間がかかる。そこで、熱受容体１４の温度Ｔ１と、熱受容体１４の近傍の空間における雰囲気温度Ｔ２の差が所定値以下か否かを判定して、所定値以下の場合は（Ｓ０２のＹ）、熱受容体１４が空間の温度に応じた赤外線を放射していると判断して熱受容体１４を赤外線カメラ２１により撮影するのである（Ｓ０３）。
【００４０】
これにより、空間の温度を適切に反映した熱受容体１４からの赤外線を計測可能となるため、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。熱受容体１４の温度Ｔ１と、熱受容体１４の近傍の空間における雰囲気温度Ｔ２の差が所定値以下でない場合は（Ｓ０２のＮ）、所定の時間経過後、Ｔ１とＴ２の差が所定値以下か否かの判定を再度行う。
【００４１】
なお、Ｓ０２のステップを省き、例えば、Ｓ０１の後、所定の時間（熱受容体１４の材料の種類、太さにもよるが、例えば１０秒から２０秒）経過後、Ｓ０３のステップに進むこととしてもよい。
【００４２】
赤外線カメラ２１による撮影（Ｓ０３）後、熱受容体１４の位置角度θを変更する（Ｓ０４）。すなわち、赤外線カメラ２１の撮影信号が制御装置に伝送され、赤外線カメラ２１による撮影が終了したことをＣＰＵが判定する。そして、熱受容体１４を所定の角度Δθだけ駆動する駆動信号が制御装置から回転駆動部１１に出力される。このとき、回転駆動部１１にステッピングモータを用いる場合は、駆動信号としてパルス信号をステッピングモータに与えることにより、θが変更される。
【００４３】
そして、熱受容体１４の位置角度θが計測の終了位置であるθ＝θｍａｘか否かを判定する（Ｓ０５）。具体的には、位置角度θの情報が制御装置に伝送され、制御装置の記憶部に設定されたθｍａｘと一致するか否かがＣＰＵにより判定される。
【００４４】
θ＝θｍａｘの場合（Ｓ０５のＹ）、赤外線カメラ２１により撮影された画像データを合成して計測を終了する。θ＝θｍａｘでない場合（Ｓ０５のＮ）、Ｓ０２のステップへ戻る。かかる計測の流れに従い、温度分布検出システム３０は、θ＝θｍｉｎからθ＝θｍａｘまでの位置角度における熱受容体１４から放射される赤外線をΔθ毎に計測することにより、計測対象である空間の温度分布の合成画像を作成する。作成された合成画像は、表示装置２２に表示される。
【００４５】
上記説明した如く、本実施形態にかかる温度分布検出システム３０およびかかる検出システムに用いられる検出体１０においては、棒状の熱受容体１４を回転させ、回転位置における熱受容体１４から放射される赤外線を赤外線カメラ２１により撮影することにより空間の温度分布を計測するため、検出体１０を配置するための枠体が不要であり、コンパクトな構成で、簡易に空間の温度分布を計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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空間の温度分布を検出する温度分布検出システムおよびその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。
【符号の説明】
【００４７】
１０…温度分布検出システム用検出体
１１…回転駆動部
１２…架台
１３…回転軸
１４…熱受容体
１５…錘
１６…第１の温度計測部
１７…第２の温度計測部
１８…接続部
２０…カメラシステム
２１…赤外線カメラ
２２…表示装置
３０…温度分布検出システム
【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空間の温度分布を検出する温度分布検出システムおよびその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、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方法がある。かかる方法により、空間の温度分布を測定する場合には、空間に存在する気体の温度分布を赤外線カメラにより測定して行うことが考えられる。しかし、気体は、赤外線放射率が小さいため、気体を赤外線カメラにより直接的に測定することは困難である。そこで、気体の熱が伝達される媒体を空間内に設置し、この媒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、空間の温度分布を検出する方法が用いられることがある。
【０００３】
このような熱受容体としての媒体を利用した空間の温度分布の検出方法として、例えば、温度分布を検出すべき空間に金属ワイヤを熱受容体としてメッシュ状に配置し、金属ワイヤから放射される赤外線を撮影する方法がある。
【０００４】
また、特許文献１には、熱容量の小さい材料で形成され、温度分布を測定すべき空間に設置された複数の検知板と、その検知板の温度を測定する赤外線放射温度計とを備えた、建物内部等の温度分布測定装置が開示されている。かかる装置によれば、空間の温度分布が読み取り誤差なく、簡単かつ迅速に測定できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１００３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、金属ワイヤをメッシュ状に配置する方法や特許文献１の検知板を用いる方法では、装置が大がかりになるため、運搬や設置に手間がかかるとの問題があった。特に、大きな空間の温度分布を検出する場合に、金属ワイヤや検知板を配置するための大きな枠体が必要となるときには、問題がより一層大きくなった。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑み、コンパクトな構成で、空間の温度分布を簡易に検出することが可能な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、回転駆動部を有する架台と、回転駆動部の回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、棒状の熱受容体を回転させ、熱受容体が停止した所定の回転位置における空間の温度に相当する熱が熱受容体に伝達される。そして、その温度に応じて熱受容体から放射される赤外線を検出することにより空間の温度分布を検出する。従って、特に大きな空間の温度分布の検出において、熱受容体を配置する大きな枠体が不要であり、検出体をコンパクトにできるため、空間の温度分布を簡易に検出することができる。
【００１０】
上記の熱受容体は、中空の棒状に形成されているとよい。赤外線は棒状の熱受容体の表面から放射されるため、熱受容体を中空の棒状に形成することにより、空間の温度分布の検出が可能であるとともに、熱受容体を軽量にでき、かつ、材料費を節約することができる。
【００１１】
上記の回転駆動部はステッピングモータであるとよい。ステッピングモータを用いることにより、熱受容体の位置決めをより正確に行うことができるため、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。
【００１２】
上記の熱受容体は、熱受容体の長手方向に伸縮可能であるとよい。かかる構成によれば、検出体の運搬時や設置時は熱受容体を長手方向に縮め、使用時に長手方向に伸ばすことができる。これにより、検出体をコンパクトにできるとともに、大きな空間の温度分布の検出が可能となる。
【００１３】
本発明にかかる温度分布検出システムに用いられる検出体の他の構成は、熱受容体の温度を計測する第１の温度計測部と、第１の温度計測部の周囲温度を計測する第２の温度計測部と、を備えたことを特徴とする。ここで、第１の温度計測部の周囲温度とは、第１の温度計測部が位置する近傍の空間における雰囲気温度をいう。
【００１４】
棒状の熱受容体が所定の角度だけ回転して停止した後、その回転位置における空間の熱が熱受容体に伝達されて、空間と熱受容体の間の熱の出入りが平衡状態になるのに一定の時間がかかる。従って、熱受容体の温度と、熱受容体の周囲温度の差が所定値以下になったときに、熱受容体が空間の温度に応じた赤外線を放射していると判断して撮影を行うことにより、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。
【００１５】
本発明にかかる検出体を備える温度分布検出システムとして構成してもよい。かかる温度分布検出システムの代表的な構成は、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、回転駆動部を有する架台と、回転駆動部の回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、からなり、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。
【００１６】
かかる構成によれば、棒状の熱受容体を検出体として回転させ、熱受容体の回転位置毎に、熱受容体から放射される赤外線を赤外線カメラによって撮影することにより、コンパクトな構成で空間の温度分布を簡易に検出することができる。
【００１７】
上記の検出体は、熱受容体の温度を計測する第１の温度計測部と、第１の温度計測部の周囲温度を計測する第２の温度計測部と、を備え、赤外線カメラは、第１の温度計測部により計測された温度と第２の温度計測部により計測された温度の差が所定値以下になったときに撮影を行うこととしてもよい。かかる構成によれば、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コンパクトな構成で、空間の温度分布を簡易に検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態における温度分布検出システムおよびかかるシステムに用いられる検出体の全体構成を示す概略図である。
【図２】温度計測部を備えた中空状の熱受容体を説明する図である。
【図３】伸縮可能な熱受容体を説明する図である。
【図４】計測範囲を説明する図である。
【図５】空間の温度分布計測の流れを示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明にかかる温度分布検出システムおよびかかる検出システムに用いられる検出体の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態における温度分布検出システムおよびかかるシステムに用いられる検出体の全体構成を示す概略図である。温度分布検出システム３０は、赤外線を撮影可能な赤外線カメラ２１を備えたカメラシステム２０と、赤外線カメラ２１での撮影を簡易化するために用いられる温度分布検出システム用検出体（以下、適宜、「検出体」という）１０とから構成される。検出体１０は、回転駆動部１１を有する架台１２と、回転駆動部１１の回転軸１３に取り付けられて回転駆動部１１と一体に回転する熱受容体１４とから構成される。
【００２２】
熱受容体１４は、熱受容体１４の周囲の温度に応じて赤外線を放射する。熱受容体１４の形態は図１に示すように棒状である。その断面は円の形状であることが望ましい。断面を円の形状にすると、周囲から熱受容体１４への熱の伝達率が高くなるため、空間の温度分布の特徴をより正確に表しやすくなるためである。
【００２３】
熱受容体１４は、中空の棒状に形成されていてもよい。赤外線は棒状の熱受容体１４の表面から放射されるため、熱受容体１４を中空の棒状に形成することにより、空間の温度分布の検出が可能であるとともに、熱受容体１４を軽量にすることができ、かつ材料費を節約してコストを抑えることができる。
【００２４】
熱受容体１４の材料には炭素を用いるとよい。炭素は熱放射性に優れるため、熱受容体１４の材料を炭素にすることにより、熱受容体１４から放射される赤外線の撮影が容易になる。具体的には、例えば、熱受容体１４をカーボンファイバとすることができる。また、棒状に成形加工したメタクリル樹脂に粉末状にした炭素を含有させて熱受容体１４としてもよい。炭素を含有させたメタクリル樹脂を使用することにより、炭素の熱放射性の高い点を生かしつつ、熱受容体１４の機械的強度を高くすることができる。メタクリル樹脂の代わりに、その他の固いプラスチック系の材料を用いてもよい。
【００２５】
熱受容体１４の材料に、熱伝導率の小さいもの（例えば黒色のグラスファイバ）を用いる場合は、熱受容体１４の長手方向の熱の伝導が小さくなるため、空間の温度分布の特徴をより正確に表すことができる。熱受容体１４の長さは例えば３ｍとして、３ｍ四方の空間の温度分布を計測することができる。
【００２６】
熱受容体１４の一方の端部には、支点となる回転軸１３の両側のバランスをとるために必要に応じて錘１５が設けられる。回転軸１３は、検出体１０の物理的な安定性を得るため、検出体１０の重心位置に設けられるとよい。
【００２７】
回転駆動部１１は回転軸１３を介して熱受容体１４を回転させる。回転駆動部１１にはステッピングモータが好適に用いられる。ステッピングモータを用いることにより、外部からの制御信号に応じて、熱受容体１４の位置決めをより正確に行うことができる。従って、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。
【００２８】
カメラシステム２０は、赤外線カメラ２１と、赤外線カメラ２１に接続され、赤外線カメラ２１で撮影した画像を表示する表示装置２２とから構成される。表示装置２２は、例えば、液晶表示装置を用いることができるが、赤外線カメラ２１に内蔵されていてもよい。
【００２９】
上述の温度分布検出システム３０とすることにより、コンパクトな構成で、空間の温度分布を簡易に検出することができる。特に、大きな空間の温度分布の検出において、熱受容体１４を配置する大きな枠体が不要であり、装置の運搬時や設置時の手間を省くことができる。
【００３０】
図２は、温度計測部を備えた中空状の熱受容体を説明する図である。図２（ａ）は中空状の熱受容体１４の温度計測部を含む一部の概略外観図である。図２（ｂ）は中空状の熱受容体１４の断面図であり、第１の温度計測部と熱受容体１４の位置関係を示すものである。図２（ａ）に示すように、本実施形態において、検出体１０は、熱受容体１４の温度を計測する第１の温度計測部１６と、第１の温度計測部１６の周囲温度を計測する第２の温度計測部１７とを備える。
【００３１】
第２の温度計測部１７は第１の温度計測部１６の近傍に位置し、接続部１８を介して熱受容体１４に接続されている。接続部１８には、熱受容体から第２の温度計測部１７への熱の伝導を抑えるために、例えば、熱伝導率の小さいプラスチックが用いられる。
【００３２】
ここで、第１の温度計測部１６の周囲温度とは、第１の温度計測部１６が位置する近傍の空間における雰囲気温度をいう。第１の温度計測部１６および第２の温度計測部１７の両方とも、例えば、熱電対や測温抵抗体などの一般的な温度センサを用いることができる。
【００３３】
熱受容体１４が中空状の場合は、図２（ｂ）に示すように、第１の温度計測部１６は熱受容体１４の内面に当接して設けられていてもよいし、熱受容体１４の肉厚部に埋め込まれていてもよい。熱受容体１４が中実状の場合は、第１の温度計測部１６は、熱受容体１４の内部に埋め込まれていればよい。
【００３４】
図３は、伸縮可能な熱受容体を説明する図である。熱受容体１４は、図３に示すように、長手方向に伸縮可能とすることができる。すなわち、検出体１０の運搬時や設置時は、図３（ｂ）に示すように、熱受容体１４を長手方向に縮め、使用時には、図３（ａ）に示すように、熱受容体１４を長手方向に伸ばすことができる。これにより、検出体１０をコンパクトにできるとともに、大きな空間の温度分布の検出が可能となる。
【００３５】
図４は、計測範囲を説明する図である。温度分布検出システム３０は、熱受容体１４を、鉛直方向の基準線からθ＝θｍｉｎだけ傾けた位置から、θ＝θｍａｘの位置まで回転させることにより、空間の温度分布を計測する。
【００３６】
続いて、上述した温度分布検出システム３０を用いた空間の温度分布計測の流れについて説明する。図５は、空間の温度分布計測の流れを示したフロー図である。図５に示すＳ０１からＳ０６のステップは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路から構成される制御装置（図示せず）を用いて実現することができる。まず、熱受容体１４の位置角度θを計測の開始位置であるθ＝θｍｉｎに設定する（Ｓ０１）。具体的には、制御装置に内蔵された記憶部に設定された開始位置の位置角度（θ＝θｍｉｎ）が、ＣＰＵにより呼び出され、その位置角度に応じた駆動信号が回転駆動部１１に与えられる。その制御装置からの駆動信号を受けて、回転駆動部１１が駆動して熱受容体１４の位置角度をθ＝θｍｉｎに設定する。
【００３７】
なお、熱受容体１４の位置角度θは、例えば、検出体１０の回転軸１３にエンコーダを設けることにより計測することができる。また、回転駆動部１１にステッピングモータを用いる場合は、ステッピングモータに与えられたパルス信号の数から位置角度θを計測することができる。
【００３８】
次に、第１の温度計測部１６により計測された温度Ｔ１と第２の温度計測部１７により計測された温度Ｔ２の差が所定値以下か否かを判定する（Ｓ０２）。具体的には、第１の温度計測部１６の出力と第２の温度計測部１７の出力が制御装置に伝送され、ＣＰＵの演算により、その差が所定値以下であるか否かが判定される。
【００３９】
熱受容体１４を所定の角度だけ回転させて、計測を行うべき回転位置にて停止させた後、その回転位置における空間の温度が熱受容体１４に伝達されるのに一定の時間がかかる。そこで、熱受容体１４の温度Ｔ１と、熱受容体１４の近傍の空間における雰囲気温度Ｔ２の差が所定値以下か否かを判定して、所定値以下の場合は（Ｓ０２のＹ）、熱受容体１４が空間の温度に応じた赤外線を放射していると判断して熱受容体１４を赤外線カメラ２１により撮影するのである（Ｓ０３）。
【００４０】
これにより、空間の温度を適切に反映した熱受容体１４からの赤外線を計測可能となるため、空間の温度分布の検出精度を高めることができる。熱受容体１４の温度Ｔ１と、熱受容体１４の近傍の空間における雰囲気温度Ｔ２の差が所定値以下でない場合は（Ｓ０２のＮ）、所定の時間経過後、Ｔ１とＴ２の差が所定値以下か否かの判定を再度行う。
【００４１】
なお、Ｓ０２のステップを省き、例えば、Ｓ０１の後、所定の時間（熱受容体１４の材料の種類、太さにもよるが、例えば１０秒から２０秒）経過後、Ｓ０３のステップに進むこととしてもよい。
【００４２】
赤外線カメラ２１による撮影（Ｓ０３）後、熱受容体１４の位置角度θを変更する（Ｓ０４）。すなわち、赤外線カメラ２１の撮影信号が制御装置に伝送され、赤外線カメラ２１による撮影が終了したことをＣＰＵが判定する。そして、熱受容体１４を所定の角度Δθだけ駆動する駆動信号が制御装置から回転駆動部１１に出力される。このとき、回転駆動部１１にステッピングモータを用いる場合は、駆動信号としてパルス信号をステッピングモータに与えることにより、θが変更される。
【００４３】
そして、熱受容体１４の位置角度θが計測の終了位置であるθ＝θｍａｘか否かを判定する（Ｓ０５）。具体的には、位置角度θの情報が制御装置に伝送され、制御装置の記憶部に設定されたθｍａｘと一致するか否かがＣＰＵにより判定される。
【００４４】
θ＝θｍａｘの場合（Ｓ０５のＹ）、赤外線カメラ２１により撮影された画像データを合成して計測を終了する。θ＝θｍａｘでない場合（Ｓ０５のＮ）、Ｓ０２のステップへ戻る。かかる計測の流れに従い、温度分布検出システム３０は、θ＝θｍｉｎからθ＝θｍａｘまでの位置角度における熱受容体１４から放射される赤外線をΔθ毎に計測することにより、計測対象である空間の温度分布の合成画像を作成する。作成された合成画像は、表示装置２２に表示される。
【００４５】
上記説明した如く、本実施形態にかかる温度分布検出システム３０およびかかる検出システムに用いられる検出体１０においては、棒状の熱受容体１４を回転させ、回転位置における熱受容体１４から放射される赤外線を赤外線カメラ２１により撮影することにより空間の温度分布を計測するため、検出体１０を配置するための枠体が不要であり、コンパクトな構成で、簡易に空間の温度分布を計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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空間の温度分布を検出する温度分布検出システムおよびその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。
【符号の説明】
【００４７】
１０…温度分布検出システム用検出体
１１…回転駆動部
１２…架台
１３…回転軸
１４…熱受容体
１５…錘
１６…第１の温度計測部
１７…第２の温度計測部
１８…接続部
２０…カメラシステム
２１…赤外線カメラ
２２…表示装置
３０…温度分布検出システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動部を有する架台と、
前記回転駆動部の回転軸に取り付けられて該回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、
を備えたことを特徴とする温度分布検出システム用検出体。
【請求項２】
前記熱受容体は中空の棒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度分布検出システム用検出体。
【請求項３】
前記回転駆動部はステッピングモータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の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、該熱受容体の長手方向に伸縮可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の温度分布検出システム用検出体。
【請求項５】
前記熱受容体の温度を計測する第１の温度計測部と、
前記第１の温度計測部の周囲温度を計測する第２の温度計測部と、
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の温度分布検出システム用検出体。
【請求項６】
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、回転駆動部を有する架台と、
前記回転駆動部の回転軸に取り付けられて該回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、からなり、
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温度分布検出システム。
【請求項７】
前記検出体は、前記熱受容体の温度を計測する第１の温度計測部と、
前記第１の温度計測部の周囲温度を計測する第２の温度計測部と、を備え、
前記赤外線カメラは、前記第１の温度計測部により計測された温度と前記第２の温度計測部により計測された温度の差が所定値以下になったときに撮影を行うことを特徴とする請求項６に記載の温度分布検出システム。
【請求項１】
回転駆動部を有する架台と、
前記回転駆動部の回転軸に取り付けられて該回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、
を備えたことを特徴とする温度分布検出システム用検出体。
【請求項２】
前記熱受容体は中空の棒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度分布検出システム用検出体。
【請求項３】
前記回転駆動部はステッピングモータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の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、該熱受容体の長手方向に伸縮可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の温度分布検出システム用検出体。
【請求項５】
前記熱受容体の温度を計測する第１の温度計測部と、
前記第１の温度計測部の周囲温度を計測する第２の温度計測部と、
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の温度分布検出システム用検出体。
【請求項６】
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、回転駆動部を有する架台と、
前記回転駆動部の回転軸に取り付けられて該回転軸と一体に回転し、温度に応じて赤外線を放射する棒状の熱受容体と、からなり、
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温度分布検出システム。
【請求項７】
前記検出体は、前記熱受容体の温度を計測する第１の温度計測部と、
前記第１の温度計測部の周囲温度を計測する第２の温度計測部と、を備え、
前記赤外線カメラは、前記第１の温度計測部により計測された温度と前記第２の温度計測部により計測された温度の差が所定値以下になったときに撮影を行うことを特徴とする請求項６に記載の温度分布検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３８９９０（Ｐ２０１１−３８９９０Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９１９５（Ｐ２００９−１８９１９５）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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