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非接触気体温度計測方法及び装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130008861
整理番号 P11-042
掲載日 2013年3月29日
出願番号 特願2011-206808
公開番号 特開2013-068499
登録番号 特許第5866655号
出願日 平成23年9月22日(2011.9.22)
公開日 平成25年4月18日(2013.4.18)
登録日 平成28年1月15日(2016.1.15)
発明者
  • 舩谷俊平
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 非接触気体温度計測方法及び装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】
非接触の多点温度計測をする技術として、NO-LIF法では、NOの反応性から、気体の温度値は数十K程度のばらつきを有するという問題点があり、また水中における蛍光染料を用いた方法では、気体中での蛍光染料の安定性、拡散性の違いからそのまま適用することは困難であった。気体の温度分布を高精度で測定することができ、非接触気体温度計測法及びその装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
温度計測対象となる気体に蛍光染料溶液を噴霧して液滴群とし、これに蛍光染料の励起波長域の波長を持つ光を照射し、蛍光染料の蛍光強度を測定し、その蛍光強度から温度を算出することを主要な特徴とする。

【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


気体の雰囲気温度をフィールド計測する技術に対しては、産業界からの要請が特に強い。例えば、熱交換器等の性能評価においては、熱電対を掃引するなどの方法で温度分布を計測することができるが、平均温度、温度変動といった基本的な物理量の比較に限られており、熱交換機器の設計に必要な温度分布に関する情報が十分に得られない。また、掃引した熱電対による流動状況への影響の問題もある。その対応策として、熱交換器を大きくするなど、安全裕度を高く見積もる方法で対処する場合もあるが、筐体サイズや流体騒音などの制約から、こうした回避策を採用できない事が多い。



気体の温度分布計測に関する技術として、雰囲気中に微量のNO(一酸化窒素)を添加し,これにレーザーを照射してその蛍光波長分布から温度を算出するNO-LIF( Laser-Induced Fluorescence)法が知られているが、気体の温度値は数十K程度のばらつきを有するという問題点がある(非特許文献1)。



一方、水中の温水の計測に対しては、2色LIF法を適用した温度場計測法が知られている(非特許文献2)。
この計測法は、温度依存性の異なるローダミン系蛍光染料を組み合わせることで、可視化に用いる光源の強度ムラによる蛍光強度の非一様性の影響を打ち消すとともに可視化画像のS/N比を高めることができるため、画像処理手法の向上による温度計測精度の高精度化の余地が大きい。



さらに、この水中の蛍光染料を用いた温度場計測法として、蛍光染料の種類や濃度比の最適化により、カラーカメラ1台での2色LIF法を用いた温度計測法が開示されている(非特許文献3)。

産業上の利用分野


本発明は、非接触気体温度計測法及びその装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
温度計測対象となる気体に、蛍光染料を溶媒に溶解した1種または複数種の蛍光染料溶液を噴霧して液滴群とし、これに蛍光染料の励起波長域の波長を持つ光を照射し、蛍光染料の蛍光強度を測定し、その蛍光強度から温度を算出することを特徴とする非接触気体温度計測方法。

【請求項2】
前記複数種の蛍光染料溶液は、蛍光染料の温度依存性の違いにより選択され、測定した蛍光染料相互の蛍光強度の比から温度を算出することを特徴とする請求項1に記載の非接触気体温度計測方法。

【請求項3】
前記蛍光染料溶液は、ローダミン系蛍光染料であることを特徴とする請求項1および2に記載の非接触気体温度計測方法。

【請求項4】
前記蛍光染料溶液の希釈溶媒にグリコール系溶剤を用いることを特徴とする請求項1から3に記載の非接触気体温度計測方法。

【請求項5】
前記蛍光染料溶液を噴霧するために超音波噴霧器を用いることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の非接触気体温度計測方法。

【請求項6】
温度計測対象となる気体に、蛍光染料を溶媒に溶解した蛍光染料溶液を液滴として噴霧する供給装置と、蛍光染料の蛍光強度分布を測定する測定装置と、予め測定された蛍光染料の蛍光強度と温度との関係に基づき前記測定装置によって測定された蛍光強度分布を温度分布に変換する変換装置と、を備えたことを特徴とする非接触気体温度計測装置。
産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011206808thum.jpg
出願権利状態 登録
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