サーモグラフィとは？特徴や仕組み・導入事例を解説
感染症対策の一環として日常生活の中でも活用されているサーモグラフィは、他にも工事現場や設備点検の際に利用されています。非接触で広範囲の温度を一度に計測できるサーモグラフィは、どのような仕組みで温度を可視化しているのでしょうか。
当記事では、サーモグラフィの仕組みと導入事例、活用することのメリットを詳しく解説します。サーモグラフィを現場でも活用したいと思っている方は、ぜひ当記事を参考にしてください。
1.サーモグラフィとは？
サーモグラフィとは、対象物から放射されている赤外線を検知し、対象表面の温度分布を可視化する装置または方法のことです。
正式には装置を赤外線サーモグラフ、方法を赤外線サーモグラフィと呼びます。しかし、一般的に名称を分けて表記されることはほとんどありません。
1-1.サーモグラフィの仕組み
サーモグラフィで対象表面の温度分布を可視化するときは、サーマルカメラで対象物を撮影します。
サーマルカメラとは、赤外線を検知できるカメラです。サーマルカメラには赤外線の放射率を検出できるセンサーが搭載されていて、対象物の表面温度がどの程度かを測定できます。
また赤外線とは、人の目には見えない長い波長を持つ光のことです。赤外線はすべての物質が放射していて、高温であるほど赤外線の放射は強く、反対に低温であるほど赤外線の放射は弱くなります。
サーマルカメラで検出した赤外線の放射率を温度に換算し、モニターに熱分布画像として表示することが、サーモグラフィで対象表面の温度分布を可視化できる仕組みです。
モニターに表示される熱分布画像は、温度データを人の目で分かりやすいように色別で表現した映像です。熱分布画像では、表面温度が高い部分は赤や黄などの暖色、低い部分は青や黒などの寒色で表示されます。
1-2.サーモグラフィの特徴
サーモグラフィには、下記に挙げる3つの特徴があります。
●広い面積の温度分布を可視化して表示できる
サーモグラフィは対象物の一部分だけではなく、広い面積の温度測定ができます。広範囲の温度分布を可視化することにより、異常な温度がある場所や、温度の伝達を効率的に検出可能です。
●温度測定が非接触で行える
サーモグラフィは対象物が放出する赤外線を利用するため、対象物には触れずに温度測定をすることが可能です。接触式の計測機器に適していない小さな測定対象や、接近が難しい対象物も、接触を必要としないサーモグラフィであれば簡単に温度測定ができます。
●温度測定がリアルタイムでできる
サーモグラフィの撮影中は、モニターに表示される熱分布画像がリアルタイムで更新されます。対象物の温度変化を厳格に監視したり、測定温度を一定間隔で記録したりするときに、サーモグラフィは向いています。
2.サーモグラフィのメリット
サーモグラフィには、下記に挙げる5つのメリットがあります。
●広い面積の温度分布を観察・比較しやすい
サーモグラフィは広い面積の温度測定ができるため、温度分布の傾向を観察したり、異なる場所の温度を比較したりする用途に向いています。測定作業にかかる手間やコストを削減可能です。
●動いている対象物や、暗い場所も簡単に温度測定ができる
サーモグラフィは非接触の温度測定方法であり、対象物が動いていても問題なく温度測定ができます。赤外線は暗闇の環境下であっても捉えられる光であり、撮影のために用意した光源の熱で、対象物の温度を変化させる心配もありません。
●微小な対象物も、温度の乱れを起こさずに温度測定ができる
サーモグラフィは、電子機器の小型パーツや小さな生物などの温度測定にも向いています。対象物に計測機器を接触させる必要がなく、温度の乱れを起こさずに温度測定ができます。
●対象物を汚染せず、衛生的に温度測定ができる
温度測定をする対象物によっては、計測機器を接触させたり計測者が接近したりすると、対象物を汚染する可能性があります。サーモグラフィは非接触であるため、対象物と距離を保ったまま食品や薬品などの温度を衛生的に測定できます。
●温度変化が激しい対象物や短時間の現象も、正確に温度測定ができる
温度測定がリアルタイムでできるサーモグラフィは、対象物のわずかな温度変化も正確に捉えられます。温度変化が激しい対象物や、短時間の現象を観察したいときに向いている測定方法です。
サーモグラフィは他に「見通しが悪い場所にある人や物を撮影できる」などのメリットもあり、さまざまな場面で活躍します。
3.サーモグラフィが導入されている事例
サーモグラフィはメリットが多く、さまざまな現場で導入されている温度測定方法です。
サーモグラフィが導入されている現場を5つの事例に分けて紹介し、具体的にどのような使い方がされているかを解説します。
3-1.設備点検
工場や病院といった施設では電気系統などの設備トラブルを未然に防がなければならないものの、点検作業はなるべく施設の稼働を止めずに行う必要があります。サーモグラフィを使用すると、通電中・稼働中の機器を安全に点検することが可能です。
設備点検にサーモグラフィが導入される理由は、不具合部分に発生している熱を非接触で発見できるためです。サーモグラフィをかざすだけで、ケーブルの劣化による異常発熱や配管の断熱不良、ガス漏れなどを検出できます。
表面からは確認が難しい場所や、高所・狭所などの調査が難しい作業環境も、サーモグラフィを使用すると簡単に点検できます。
3-2.食品の管理
食品の製造や輸送・販売をする工程では、食品の温度を厳密に管理しなければなりません。食品の温度管理において、サーモグラフィは広く活用されています。
例を挙げると、食品の製造ラインにサーモグラフィを設置して、高温殺菌をする食品の温度が一定以上であるかがチェックされています。また、冷凍が必要な食品であれば、貯蔵用の冷凍庫内が規定の温度に保たれているかをサーモグラフィでチェック可能です。
サーモグラフィは非接触で温度測定ができるため、食品の管理を衛生的に行えます。
3-3.医療現場
医療現場では、人体の温度分布を画像化することを目的としてサーモグラフィが活用されています。
サーモグラフィで撮影すると、人体の温度が高い部位と低い部位が視覚的に分かるため、血液の流れや炎症、冷え性などの症状を調べることが可能です。目の撮影をする場合も、通常の撮影をすると瞳全体が黒く映るのに対し、サーモグラフィは瞳孔や虹彩をはっきりと撮影できます。
また、治験や医療研究の分野においても、被験者の体温変化を測定する用途にサーモグラフィは役立っています。
3-4.工事現場
工事現場では、建物の非破壊検査や断熱検査などでサーモグラフィが使われています。
サーモグラフィで建物の検査ができる理由は、建物・構造物の表面温度を調べることで、内部の状態が推測できるためです。
コンクリート内部に空洞がある構造物を例とした場合、日中にサーモグラフィで撮影すると、空洞がある部分の表面が周囲よりも高温で表示されます。
また、住宅の断熱検査であれば、断熱施工をした場所の温度変化を見ることで断熱性能が十分であるかを検査できます。
3-5.感染症対策
サーモグラフィは、職場やイベント会場などでの感染症対策にも用いられています。広い範囲を一度に、かつ非接触で温度測定できるサーモグラフィは、大人数の体表面温度を測定できる優れた方法です。
感染症対策としてサーモグラフィを導入する場合は、職場や会場の入口に測定機器を設置します。計測場所を通る対象者をサーマルカメラで撮影し、測定担当者はモニターに表示される温度分布をチェックするだけでよいため、効率的に温度測定をすることが可能です。
発熱している方を発見した場合は速やかな対応ができ、感染症対策を強化できます。
まとめ
サーモグラフィとは、赤外線を検知し、対象の温度を可視化する装置や方法のことを指し、建築現場や設備点検、医療現場でも幅広く活用されています。非接触で温度分布を可視化できるため、動いているものや暗い場所でも利用でき、一度に広範囲の温度確認も可能です。
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