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森本 俊一*; 秋野 詔夫; 一宮 浩市*
日本機械学会論文集,B, 63(611), p.213 - 219, 1997/07
感温液晶は温度に応じて明瞭な色彩を呈するので、温度分布の定性的可視化観察に既に広く用いられており、最近ではテレビカメラを用いた色彩計測技術の普及とともに温度分布の定量的かつ高精度な計測技術としても注目されている。しかし、液晶の光学的測定には、諸特性の基礎となる分光特性、照明及び観察の角度の影響、高精度な色彩から温度への変換法、ヒステリシス等解明すべき事項が残されている。本論文では、まず物性と見なしうる分光反射率を測定し、スペクトルが最大となる波長から高精度に温度を決定できるピーク波長法を評価した。次いで、色彩理論に従って分光反射率より色度座標値を算出し、色相値と温度の関係を同定するとともに、ヒステリシスは求められないこと、さらに、照明及び観察方位角が温度値に与える誤差を評価した。これらの成果は、液晶温度測定法の物理的基礎の構築に寄与した。
秋野 詔夫; 一宮 浩市*; 森本 俊一*; 久保 真治; 鷺谷 昭二郎*; 中西 真行*
第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.307 - 308, 1995/05
感温液晶は、温度により様々な色彩を提示するので、リアルタイムに温度分布を可視化計測する用途に最近よく利用されている。本報告は、高速で変化する温度場を感温液晶で計測することを目的として、光・色彩計測の高速化を試みた結果について述べるものである。まず、液晶の分光反射率を測定し、そのデータを用いて高速光センサーの出力特性を予測計算した。その結果より、異なった分光感度特性を有する2種のアバランシェフォトダイオードの出力の比が、広い温度範囲で温度と良い相関を有することを見出した。次いで、実際的に確認実験を行い、従来の方法と較べて広い温度範囲で精度良く温度測定ができることを示した。
亀岡 利行*; 岡田 裕紀*; 高瀬 和之; 秋野 詔夫
Album of Visualization,No. 11, 0, p.1 - 2, 1994/00
矩形容器内に設置された2本の水平円柱まわりの自然対流を可視化観察した。下側円柱のみを加熱し、上側円柱は加熱しない条件で行った。容器の外側は恒温水によって一定温度に保った。円柱直径は2.4cm、長さは12cmであり、内部に電気ヒーターが入っている。2本の円柱は鉛直方向に対してオフセットをかけず、上下円柱間の間隔は1直径分(2.4cm)とした。作動流体はシリコンオイルである。ただし、温度場観察のため、温度で色が変化する感温液晶をマイクロカプセル化してシリコンオイル中に混入した。温度が25
Cから33Cに変ると、色は赤から緑を経て青になる。これにより、下側円柱からのサーマルプリュームを観察した。加熱開始時、プリュームは上側円柱を包むように流れた。20分後、プリュームは上側円柱の右半分を覆うように流れ、その後も徐々に離れていった。2時間後、上円柱から完全に離れて流れた。これら挙動を写真におさめた。
秋野 詔夫; 久保 真治; 森本 俊一*; 一宮 浩市*; 鷺谷 昭二郎*; 中西 真行*
第31回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.370 - 372, 1994/00
感温液晶は温度に応じて色彩を変化させるため、最近よく伝熱研究に応用されている。しかし、感温液晶の応答性を測定した例は少なく、その殆どは定常状態での利用である。本研究は高速測定用に液晶膜サンプルを試作し、まず定常状態での特性を明らかにしたものである。実験に用いた液晶は、マイクロカプセル化したもので、コレステリック液晶2種とカイラルネマチック液晶2種である。いずれの液晶も約30Cで発色するものである。温度に応じて変化した液晶からの反射光を分光計を用いて測定した。その分光スペクトルから光の強度が最大となる波長と半値幅を求めた。更に、XYZ表色系により色を定量化し、液晶の呈する色と温度の相関を調べた。光の強度が最大となる波長と色相値は温度との相関が強く、スプライン関数を用いて温度にあてはめることができた。温度の上げ下げを行うことでヒステリシスがないことを確認した。
椎名 保顕; 藤村 薫; 功刀 資彰; 秋野 詔夫
Int. J. Heat Mass Transfer, 37(11), p.1605 - 1617, 1994/00
被引用回数：49 パーセンタイル：91.26(Thermodynamics)下面を加熱した半球容器内自然対流の熱伝達実験及び流れ場と温度場の可視化実験を行った。流体として水, グリセリン水溶液, フレオン等を用いた。実験条件はレイリー数範囲10
5
10
、プラントル数範囲613000である。熱伝達実験の結果、ヌッセルト数とレイリー数の関係Nu
Ra
で、指数nはレイリー数が10
を越えると層流の値1/4から乱流の値1/3に遷移することを示した。また、流れの可視化実験の結果、流れ場はレイリー数を増加させるに伴い、定常循環流、周期プリュームを伴う循環流、非周期プリュームの発生を伴う循環流、乱流と遷移することを示した。さらに、下面加熱の半球容器内自然対流で生じる周期プリュームは、流体力学的不安定性により生ずることを示した。
秋野 詔夫; 一宮 浩市*; 那須 敏行*; 藁科 博章*; 功刀 資彰
日本機械学会論文集,C, 59(557), p.100 - 104, 1993/01
感温液晶は温度に応じて色彩を変えるので、それで物体表面を覆うと、温度分布が色彩分布として可視化できる。著者らは、画像処理技術を応用して、色彩分布から温度分布を定量計測する技術を開発してきた。本論文は、温度勾配響、及び、観察角度の影響を実験的に検討したものである。直線的温度分布を作り得る校正板に感温液晶シートを接着しテレビカメラと色分解フィルターを組み合わせた測定装置を用いて、種々の温度勾配で温度分布を測定した。温度勾配と誤差の間の小さな線形関係を見いだした。この関係で補正を加えると、最大誤差が0.25C以下となること、温度勾配が0.2C/mm以下では誤差が
0.1C以内であることを明らかにした。次いで一定温度面に液晶シートを接着し、テレビカメラの位置を変えて測定し、観察方向と測定温度の関係を検討した。観測角度が5度以内では誤差は0.1C以内となり無視しうることを明らかにした。
秋野 詔夫; 鷺谷 昭二郎*; 中西 真行*
Flow Visualization VI, p.451 - 455, 1992/00
本研究は、温度に応じて色彩を変化させる感温液晶の微粒子を水に分散させた懸濁水溶液の色彩と温度の間の関係を調べたものである。5種の異った温度で変色する感温液晶の微粒子を製作し、水に分散させて3通りの濃度の懸濁水溶液を調整した。これらについて、各温度における色彩の肉眼での観察及び、写真記録を行い、全般的特性を把握した。その結果、低温と高温の両側で同系統の赤味色が発現することが見い出された。この事実は色から温度を判断する上で重要であるので、色彩計及び分光計を用いて詳細な検討を行った。色彩計の測定結果によれば、低・高温で観察された赤味の色彩は温度によって見わけうることを明らかにした。また、分光計の結果より、これらの赤色はスペクトル分布の可視領域に明瞭なピークを持たなくなるため生ずることが明らかとなった。
秋野 詔夫; 功刀 資彰; 黒沢 昭*; 浅野 泰久*; 鷺谷 昭二郎*; 中西 真行*
Experimental and Numerical Flow Visualization, p.247 - 254, 1991/00
本研究は、液体中の温度及び流れを可視化できる感温液晶懸濁法の基礎に関するものである。二種の感温液晶粒子を3種のシリコンオイルとに分散させた懸濁液の光学的特性を、温度と濃度をパラメーターとして測定した。まず、分光計によるスペクトル特性の測定を行い、光学的特性が分散煤体によって異ることを見出した。次いで、色彩計により、温度と色彩の変化を定量的に測定した。その結果、明度は濃度に依存するため温度の指標として使えないことを明らかにした。色相によって、温度を精度良く評価できることを明らかにした。最後に、デレビカメラと画像処理装置を応用したシステムを構成し、自然対流中の温度分布を計測した。すなわち、液晶懸濁液の光学的特性を明らかにすると共に、温度分布を計測できるシステム開発した。
椎名 保顕; 秋野 詔夫; 功刀 資彰; 藤村 薫
可視化情報, 10(37), p.41 - 46, 1990/04
底面を加熱した半球内自然対流の流れ場及び温度場を感温液晶を用いて可視化した。実験には水、グリセリン水溶液、及びシリコンオイルを用いた。実験のレイリー数Ra及びプラントル数Prの範囲は110
Ra1.410、6Pr10000である。実験の結果、流れは3つのパターンに分類できることが示された。Ra≦1.910の場合には定常な循環流が形成される。210Ra10
では高温プリュームが周期的に上昇する流れが形成される。Ra
10では、プリュームの発生は不規則となりやがて乱流に遷移する。
秋野 詔夫; 功刀 資彰; 椎名 保顕; 一宮 浩一*; 黒沢 昭*
Flow Visualization,V, p.87 - 92, 1990/00
本論文は、感温液晶を用いて温度分布を定量的に決定できる新しい3つの方法について記したものである。これらの方法は、いずれもテレビカメラと画像処理装置を用いて、2次元的温度分布を測定できる。第一の方法は、極めて狭い透過波長域を有する光学フィルターを用いて、等波長線すなわち、等温線を決定するものである。第二の方法は、感温液晶、色彩を三原色成分に分解し、色成分と温度の間に多次元回帰式をあてはめるものである。第三の方法は、色成分より色の種別に対応する色相を定量的に評価し温度を決定するものである。これらの方法を、伝熱面上に取り付けた突起物の伝熱促進効果の測定に応用し、比較検討した。
秋野 詔夫; 功刀 資彰; 上田 正治*; 黒沢 昭*
Heat Transfer Measurements, Analysis, and Flow Visualization, p.115 - 122, 1989/00
本論文は、温度に応じて色彩を変化させる感温液晶を被測定面に塗布し、2次元的温度分布を定量的に決定する温度計測法の基礎を構築したものである。まず感温液晶の光学的特性の温度依存性を明らかにするために、分光反射率の温度変化を測定した。その結果より、可視光波長領域を三つの領域に縮約して色成分を測定することによって、温度を決定できることを明らかにした。さらに、2次元的温度分布を測定するために、テレビカメラと三原色分解フィルターを組合せ、画像処理技術を応用することにより、温度分布を定量的に決定できることを明らかとした。温度測定の絶対精度は0.2Cであり、分解能は0.05Cより良好であった。応用例として、伝熱面上に取り付けた突起物によって撹乱された温度場を計測し、本方法の実用性を実証した。
