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小泉 智
Physica B; Condensed Matter, 241-243, p.973 - 975, 1998/00
被引用回数：1 パーセンタイル：11.83(Physics, Condensed Matter)研究に用いた液晶性コポリエステルポリマーは、融点以下の低温で完全な結晶化をせず、分子配向を保持したまま異方性ガラスを形成する。このような異方構造をもつ高分子に対して中性子非弾性散乱実験を行い、デバイワーラー因子から水素の局所運動の平均自乗変位とノンガウシアンパラメータを評価した。波数ベクトルが分子軸と直行する方向では、各温度でノンガウシアンパラメータが重要で、温度の低下とともに増大する。他方、平行となる方向ではノンガウシアンパラメータは各温度で小さく、温度に依存しない。両光学系について平均自乗変位は温度に比例して増大する。分子軸と平行の方向では、共有結合が局所構造を拘束するのに対して、分子軸と直行する方向では分子軸周りの回転の自由度が存在し、これは周辺の分子が作る「異方的Cage」から拘束を受けているものと思われる。この異方的Cageの中の分子の局所運動は、デバイワーラー因子の非調和性に大きく寄与し、温度の低下とともにガラス化の指標とするノンガウシアンパラメータの増大をもたらしている。
小泉 智
Journal of Chemical Physics, 107(2), p.603 - 612, 1997/07
被引用回数：4 パーセンタイル：16.6(Chemistry, Physical)液晶性高分子を構成する芳香環の回転運動を、水素に由来する中性子非干渉性散乱を観集することで解析した。この高分子は2元ランダム共集合体(p-benzoic acid/2hydroxy-6-naphtoic acid 73/27(mol/mol))で、285
Cでアモルファス相からネマチック液晶相へと転移する。中性子散乱の非干渉成分を、(1)水素の振動運動によるデバイクーラー因子、(2)芳香環の回転運動による非弾性干渉性構造因子(EISF)、(3)同じく回転運動による準弾性散乱(QENS)の3成分に分離した。このようにして得られたEISFとQENSは、ネマチック相で、芳香環が分子軸まわりを自由回転するモデルで良好に再現された。また転移点以下のアモルファス相で、EISFとQENSの波数依存性が小さくなり、この変化は回転運動が自由なものからより拘束されたものへと移行したことを示唆する。
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.220 - 223, 1997/07
感温液晶は、温度に応じた色彩を呈するため、温度分布の定性的可視化観察に広く用いられており、最近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高精度計測技術としても注目されている。さらに、高速現象への適用が期待され、そのために感温液晶の色彩変化の時定数の評価が不可欠である。そこで、高速色彩計測系の開発を行った。まず、感温液晶の分光反射特性とフォトダイオードの分光感度特性を用いて計測システムの出力特性を予測する計算を行い、波長特性を有する2個の高速応答性の高感度アバランシェ・フォトダイオードを用いる計測システムが良好な特性を有することを見いだした。次いで、計測系を組み立て感温液晶の色彩変化特性を実測し、ほぼ予測通りの測定精度と範囲を有することを明らかにした。この成果によって、感温液晶温度測定の可能性を広げることができた。
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
第102回温度計測部会資料, p.11 - 17, 1997/00
コレステリック系液晶は、温度に応じて鮮明で多彩な色を提示するので、温度分布の可視化や計測に用いられている。温度分布が色彩分布に変換され、現象の全体像が直感的に容易に把握できるようになる。この液晶で物体表面を被覆すると、表面温度分布が目で見えるようになる。非線形現象である流れによって支配される対流現象に応用すると、ホットスポットや非定常挙動が直感的に把握できる。この微粒子を液体中に分散させると、液体中の温度分布をリアルタイムに観察でき、微粒子の動きから流れの情報が得られるので、カオスなどの複雑な挙動が容易に認識できるようになる。本講演では、このような液晶法の応用例を示し、特に原研が開発した定量的温度分布測定方法について解説する。すなわち、液晶の温度と色彩の関係、色彩変化の定量的測定評価法、色彩から温度への定量的変換法、画像処理による測定法などについて、最新の研究動向を踏まえて展望する。
小泉 智; 西条 賢次*; 橋本 竹治*
Progress of Theoretical Physics Supplement, (126), p.223 - 228, 1997/00
液晶性高分子を構成する分子骨格の局所構造緩和を熱中性子とX線をプローブとして観察した。中性子非弾性散乱で得られるのは、水素に由来する非干渉性散乱とその他の原子に由来する干渉性散乱である。一方、X線では干渉性散乱のみが得られる。両者の結果を用いることで中性子散乱の結果から非干渉性部分を抽出することができた。得られた非干渉性弾性散乱は、振動、回転といった水素の局所運動を反映している。系を低温から昇温してゆく過程での散乱の変化に注目し、振動運動と回転運動の寄与を分離することができた。得られた弾性非干渉性構造因子(EISF)の波数依存性から、液晶相転移温度で高分子を構成する芳香環の回転運動が自由回転運動に転移することが確認された。
秋野 詔夫; 久保 真治
可視化情報学会誌, 15(SUPPL.1), p.67 - 70, 1995/07
本講演は、液晶のシートを用いて伝熱面上の熱流束分布を可視化する方法について述べるものである。熱伝達率を算出するには、伝熱面温度、流体温度と熱流束分布が必要である。前2者には、既にいくつかの方法があるが、熱流束をリアルタイムで可視化観察する方法はこれまでなかった。本講演で述べる方法は、等温面上に熱流によってわずかな温度差がつくように厚さを選択した熱抵抗膜を張り付け、その上に液晶の薄膜を配位することを特長とする。熱抵抗膜には熱流束に比例する温度差が生じるので、熱流束分布がある場合にはそれに応じた微少な温度差の分布を生じ、それを液晶の色彩分布として観察することができる。本講演では、これまでの開発の内容と成果について述べる。
亀岡 利行*; 岡田 裕紀*; 秋野 詔夫; 高瀬 和之; 久保 真治
可視化情報学会誌, 15(SUPPL.1), p.241 - 244, 1995/07
円柱周りの自然対流は最も基本的な伝熱現象の一つであるが、容器の中に設置される場合には、経時的に発達する温度成層・容器内を循環するセル対流・円柱から発する熱気流が、円柱周りの温度境界層に影響を与えるため、詳細な伝熱特性は複雑であることを明らかにしてきた。本発表では、矩形容器内に設置された一本の加熱水平円柱周りの伝熱流度現象を、容器内温度分布の定量測定と温度・流れの可視化観察手法を組み合わせて追求し、合理的な熱伝達率評価方法を検討した成果を報告する。容器内の成層挙動と経時的に温度分布を明らかにした結果から、円柱中心より一直径分上方の流体温度を代表温度とすることによって、一意的に熱伝達率を評価することが可能となり、得られた実験相関式の主要傾向が従来の熱伝達相関式と一致することを明らかにした。
亀岡 利行*; 岡田 裕紀*; 秋野 詔夫; 高瀬 和之; 久保 真治
第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.435 - 436, 1995/05
矩形容器内に設置された温度成層の影響を受ける2本の加熱水平円柱まわりの自然対流の干渉効果を調べるために、作動流体としてシリコン油を用い、自然対流を可視化するために、感温液晶を0.02%の混入懸濁し、流れ場・温度場を観察、撮影する。2本の加熱円柱の垂直方向の間隔を一定のまま、上円柱を下円柱に対してずらし(オフセット)、電気加熱量、オフセット量を変化させ、熱伝達および温度成層と円柱からの上昇流(プリューム)の状況を詳細に調べている。その結果プリュームの挙動が熱伝達に大きく影響することを明らかにしている。
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。
岡田 裕紀*; 亀岡 利行*; 秋野 詔夫; 高瀬 和之
可視化情報学会誌, 14(SUPPL.2), p.185 - 188, 1994/10
本研究は水平円柱まわりの自然対流を積極的に利用した高性能蓄熱装置の開発を目的としている。本報告は鉛直方向に設置されている2本の加熱水平円柱に発生するプリューム挙動について述べるものである。実験装置は矩形容器内に設置した2本の電気ヒータ内蔵水平円柱を使用した。作動流体はシリコンオイルである。この中に、温度で発色が変化する感温液晶を混入懸濁して容器内温度分布を可視化観察できるようになっている。加熱された下側円柱からのプリュームが、同様に加熱された上側円柱を通過するときの温度場、速度場を観察した。同時に上下円柱表面温度と周囲流体温度を測定し、熱伝達の経時的変化を評価した。これにより、円柱間のオフセット量とプリューム挙動、円柱の熱伝達の関係を得ることができた。さらに汎用熱流体数値解析コードFLUENTを用いて数値解析を行い、実験結果を良好に模擬できた。
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25C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; 高瀬 和之; 亀岡 利行*; 岡田 裕紀*
Proc. of the 3rd Asian Symp. on Visualization:ASV 94,E32, 0, p.537 - 542, 1994/00
直方体容器の中に置かれた二本の水平円柱の自然対流を実験的に調べた。熱電対によって熱伝達係数を詳細に測定した。液晶を用いた温度場及び流れ場の可視化を行い、熱伝達の結果の検討及び現象の解明を行なった。円柱の加熱を開始するとサーマルプリュームが発生し、上方の円柱と干渉する。さらに、サーマルプリュームによって上方へ輸送された熱によって、容器内に成層が生じる。これに関連して熱伝達係数を計算するための流体温度の適切な選択が極めて重要であることが分った。可視化によって、現象を適確、詳細に解明することができた。
秋野 詔夫
エレクトロニクス, 38(11), p.30 - 33, 1993/11
本解説は、液晶を用いる温度の計測及び温度分布の可視化技術を、エレクトロニクス分野の技術者向けに解説したものである。液晶の歴史、温度計測に用いられる液晶の種類、使い方、応用例、今後の動向、赤外線カメラとの比較等について述べた。
黒沢 昭*; 秋野 詔夫; 大辻 友雄*; 木津 真一*; 小林 克雄*; 岩堀 宏治*; 武田 哲明; 伊藤 泰義*
Journal of Nuclear Science and Technology, 30(2), p.131 - 142, 1993/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)本論文は、新型舶用炉の炉心圧力容器と格納容器との間に満たされた遮蔽水の熱流動挙動の解明を目的とするものである。格納容器を模擬するアクリル製の矩形容器内にヒータとクーラを設け、液晶懸濁法により熱流動現象を可視化観察すると共に、数値シミュレーションによる予測を行った。実験の結果、自然対流と自然循環流が共存するような熱流動現象は、初期温度・加熱冷却過程及びヒータとクーラとの間に設けたバッフル板の有無等の影響を敏感に受けることが明らかとなった。また数値シミュレーションによって実験結果を再現するためには、境界条件や加熱冷却過程の方法等の工夫が必要であることを示した。さらにこの種の共存対流における基本的な挙動を明らかにすると共に、数値シミュレーションによる予測の可能性と使用方法の重要性を指摘した。
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
熱物性, 7(4), p.259 - 265, 1993/00
感温液晶は、温度に応じて美しく鮮やかな色彩を呈する。これを物体に塗布したり液体中に懸濁させると、熱と流れの挙動が、リアルタイムでカラー映像として直接的に観察できるようになる。熱流動現象の理解・把握を容易にしてくれる。この技法は、使い方が簡便であり、安価に実施することができる。ここでは、感温液晶の種類、マイクロカプセル化した液晶の光学的特性、定量的可視化計測への応用等に重点を置いて展望・解説したものである。
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。
