JP2003083813A - 温度計測方法及び装置 - Google Patents

温度計測方法及び装置

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JP2003083813A
JP2003083813A JP2001276688A JP2001276688A JP2003083813A JP 2003083813 A JP2003083813 A JP 2003083813A JP 2001276688 A JP2001276688 A JP 2001276688A JP 2001276688 A JP2001276688 A JP 2001276688A JP 2003083813 A JP2003083813 A JP 2003083813A
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infrared camera
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measuring
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Hideki Endo
英樹 遠藤
Keiji Ito
恵二 伊藤
Yukihiro Terada
幸博 寺田
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Hitachi Zosen Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測対象物の表面温度を、所定の波長を透過
可能な透過媒体によって隔離された位置から赤外線カメ
ラを用いて精度良く計測する。 【解決手段】 計測対象物の表面温度を、当該計測対象
物とこの計測対象物の周囲の雰囲気が所定の波長を透過
可能な窓1aによって隔離された位置から赤外線カメラ
12を用いて計測する方法である。赤外線カメラ12と
前記窓1aとの間に、窓1aと組合わせた場合に、若し
くは、何れか一方で、不要な波長域が透過不能であるガ
ラス14を設置し、これら窓1aとガラス14が、予め
求めておいた計測誤差が許容範囲内となる温度を保つよ
う冷却しつつ計測する。 【効果】 計測対象物の表面温度を、所定の波長を透過
可能な透過媒体を介して計測するに際し、不要な波長域
で発生するノイズが減少するので、計測精度が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばごみ焼却炉
やボイラー等の燃焼炉内における燃焼物の表面温度を、
透過媒体によって隔離された位置から赤外線カメラを用
いて精度良く計測できる温度計測方法及び装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】例えば燃焼炉内における燃え切り点は燃
焼帯とおき燃焼帯の境界であり、その境界が後流側にず
れると、十分なおき燃焼帯が確保できなくなるので、結
果として灰中に未燃分が含まれるようになる。
【0003】そこで、近年、例えばストーカ炉の燃焼制
御において、赤外線を用いて燃え切り点の位置を計測す
ることが行われている。
【0004】しかしながら、燃え切り点の検出は、燃焼
物の流れの方向前後の温度差が明確でさえあれば検出が
可能であるため、精度よく燃焼温度を計測することに特
に配慮されることは無かった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、有害な燃焼
ガス発生等のプロセスは複雑で、その抑制や燃焼の効率
化、未燃物のゼロ化等、全てを満たす制御は容易ではな
い。そこで、可能な限り燃焼の実態を解明し、より一層
の制御の向上を目指して炉内燃焼物の表面温度分布を計
測するためには、計測温度の精度向上が必要不可欠にな
る。
【0006】この炉内燃焼物の表面温度分布の計測を赤
外線カメラを用いて行う場合、炉内燃焼物からの放射を
直接計測するのとは異なり、炉に設置してある内部温度
計測用の窓を通しての計測となる。
【0007】しかしながら、前記窓の透過波長域w1が
赤外線カメラの感応波長域sの全てをカバーしていない
場合、カバーされていない波長域の波長は窓を透過でき
ずに熱に変り、当該窓が熱源となって熱線を輻射するこ
とになる。また、透過波長域の波長も100%透過する
わけではなく、一部は上記と同様に熱となる。更にま
た、炉内の雰囲気温度や設置位置により直接熱にさらさ
れる場合がある。
【0008】このように、燃焼炉に設置してある内部温
度計測用の窓は常に熱せられる環境にあるが、これらの
熱が炉内温度計測装置である赤外線カメラの計測範囲内
にあれば、計測温度の大きなノイズになると考えられ
る。この問題を改善するために、前記窓を直接冷却する
ことが考えられるが、窓は高温で常に熱せられる環境に
あるので、計測誤差を十分に低減させる程度に冷却する
ことは困難である。
【0009】本発明は、上記した問題に鑑みてなされた
ものであり、計測対象物の表面温度を、所定の波長を透
過可能な透過媒体によって隔離された位置から赤外線カ
メラを用いて精度良く計測可能な温度計測方法及び装置
を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る温度計測方法は、計測対象物とこ
の計測対象物の周囲の雰囲気が所定の波長を透過可能な
透過媒体によって隔離された赤外線カメラと前記透過媒
体との間に、前記透過媒体と組合わせた場合に、若しく
は、何れか一方で、不要な波長域が透過不能である第2
の透過媒体を設置し、これら両透過媒体が、予め求めて
おいた計測誤差が許容範囲内となる温度を保つよう冷却
しつつ計測対象物の表面温度を計測することとしてい
る。そして、このようにすることで、計測対象物の表面
温度を、所定の波長を透過可能な透過媒体を介して精度
良く計測できるようになる。
【0011】上記した本発明に係る温度計測方法は、赤
外線カメラと、この赤外線カメラの出力に基づき計測対
象物の表面温度を検出する温度検出手段と、所定の波長
を透過可能な透過媒体と赤外線カメラ間に設置される第
2の透過媒体と、これら両透過媒体の冷却手段と、同じ
く両透過媒体の計測温度に基づき、両透過媒体が、予め
定めておいた計測誤差が許容範囲内となる温度を保つよ
う前記冷却手段の冷却能力を制御する冷却制御手段を備
えた本発明に係る温度計測装置によって実施可能であ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に係る温度計測方法は、計
測対象物の表面温度を、当該計測対象物とこの計測対象
物の周囲の雰囲気が所定の波長を透過可能な透過媒体に
よって隔離された位置から赤外線カメラを用いて計測す
る方法であって、赤外線カメラと前記透過媒体との間
に、前記透過媒体と組合わせた場合に、若しくは、何れ
か一方で、不要な波長域が透過不能である第2の透過媒
体を設置し、これら両透過媒体が、予め求めておいた計
測誤差が許容範囲内となる温度を保つよう冷却しつつ計
測するものである。
【0013】本発明に係る温度計測方法における「所定
の波長」は、赤外線カメラの感応波長域sの範囲内で設
定され、計測したい波長域を設定する。また、本発明に
係る温度計測方法における「不要な波長域」とは、赤外
線カメラの感応波長域sよりも狭い範囲の計測をする場
合に、その計測範囲外で赤外線カメラの感応波長域sの
影響が大きくノイズとなる可能性のある波長域をいう。
従って、赤外線カメラの感応波長域sにノイズとなりそ
うな波長域がない場合は、不要な波長域はないことにな
る。
【0014】本発明に係る温度計測方法によれば、赤外
線カメラの感応波長域sが透過媒体の透過波長域w1よ
り広い場合に、赤外線カメラと透過媒体の間に第2の透
過媒体を設置し、これら両透過媒体の温度を、予め求め
ておいた計測誤差が許容範囲内となる温度を保つように
冷却することで、不要な波長域で発生するノイズが減少
し、計測精度が向上する。
【0015】上記した本発明に係る温度計測方法は、計
測対象物の表面温度を、当該計測対象物とこの計測対象
物の周囲の雰囲気が所定の波長を透過可能な透過媒体に
よって隔離された位置から計測する温度計測装置であっ
て、赤外線カメラと、この赤外線カメラの出力に基づき
計測対象物の表面温度を検出する温度検出手段と、前記
透過媒体と赤外線カメラ間に設置される第2の透過媒体
と、これら両透過媒体の冷却手段と、同じく両透過媒体
の計測温度に基づき、両透過媒体が、予め求めておいた
計測誤差が許容範囲内となる温度を保つよう前記冷却手
段の冷却能力を制御する冷却制御手段を備え、前記夫々
の透過媒体は、両透過媒体を組合わせた場合に、若しく
は、何れか一方で、不要な波長域が透過不能である本発
明に係る温度計測装置を採用することで、実施可能であ
る。
【0016】上記した本発明によりごみ焼却炉内のごみ
の表面温度を計測するに際しては、不要な波長域は、ご
みの燃焼、分解により多く発生するCO2 及びH2 Oガ
スの波長域とすれば良い。
【0017】
【実施例】以下、本発明を図1〜図3を用いて説明す
る。図1は本発明に係る温度計測装置の装置構成の一例
を示す概略図で、(a)は全体図、(b)は赤外線カメ
ラと2つの透過媒体を示す図、図2は実験装置の概要を
示す図、図3は透過媒体の温度を変化させた場合におけ
る、赤外線カメラでの計測温度と黒体炉の温度との誤差
の関係を示した図である。
【0018】図1において、1は例えばごみ焼却炉等の
燃焼炉であり、この燃焼炉1に設置された内部温度計測
用窓1aに対向して本発明に係る温度計測装置11が配
置される。
【0019】すなわち、本発明に係る温度計測装置11
は、計測対象物、本実施例にあっては燃焼炉1内の燃焼
物の表面温度を、窓1aを介して炉外から計測するもの
であり、以下のような構成を有している。
【0020】12は前記燃焼炉1の窓1aと対向して配
置された赤外線カメラであり、この赤外線カメラ12に
よって計測された燃焼物から放射される赤外線強度は温
度検出手段13に送られ、ここで燃焼物の表面温度が求
められる。
【0021】そして、本発明に係る温度計測装置11で
は、窓1aと赤外線カメラ12の間に、不要な波長域、
例えばごみ焼却炉内で燃焼するごみの表面温度を計測す
る場合においては、ごみの燃焼、分解により多く発生す
るCO2 及びH2 Oガスの波長域が透過不能な第2の透
過媒体、例えばガラス14を設置すると共に、このガラ
ス14及び燃焼炉1の窓1aを冷却する冷却手段15
と、冷却制御手段16に接続されると共に前記ガラス1
4及び燃焼炉1の窓1aの温度を計測する透過媒体温度
計測手段(図示せず)と、この透過媒体温度計測手段の
出力をもとに前記冷却手段15の冷却能力を制御する冷
却制御手段16を備えているのである。なお、図1の実
線矢印と破線矢印は冷却媒体の流れを示している。
【0022】すなわち、本発明に係る温度計測装置11
は、例えば燃焼炉1内の燃焼物とこの炉内雰囲気が所定
の波長を透過可能な例えば窓1aによって隔離された位
置から赤外線カメラ12を用いて計測する温度計測装置
において、窓1aと赤外線カメラ12の間に、赤外線カ
メラ12の感応波長域sのうちの所定の波長域のみを透
過させるフィルターとしての役目と、計測ノイズとなる
窓1aからの熱を緩衝する役目を有するガラス14を配
置し、これら、窓1aとガラス14の温度が所定の温度
となるように制御する構成である。
【0023】本発明に係る温度計測装置11は上記した
ような構成であり、この温度計測装置11を用いて燃焼
炉1内の燃焼物の表面温度を計測する場合には、冷却制
御手段16は、窓1aとガラス14が予め求めておいた
計測誤差が許容範囲内となる温度を保つよう、例えば冷
却手段15から窓1aやガラス14に吹付ける冷却エア
ーの吹付け量や、冷却エアーの温度を制御しつつ計測す
るのである。これが本発明に係る温度計測方法である。
【0024】ちなみに、本発明の効果を確認するため
に、黒体炉21を使った実験を行った。実験装置は、図
2に示したように、黒体炉21の前方に夫々透過波長が
3.5μm以下のガラスA22(上記実施例における窓
1aに相当する)とガラスB23(上記実施例における
ガラス14に相当する)を直列状に配置し、このガラス
B23の後方に、計測波長が3.0〜5.4μmの赤外
線カメラ24を配置したものである。
【0025】上記した実験装置を用いて、黒体炉21の
温度を230℃、ガラスB23の温度を常温に保ち、ガ
ラスA22の温度を300℃から50℃まで変化させた
場合における、赤外線カメラ24での計測温度と黒体炉
21の温度(230℃)との誤差を図3中の■印で示
す。なお、図3には、比較例としてガラスB23を配置
しない場合の結果(◆印)も併せて示した。
【0026】図3より明らかなように、ガラスB23を
配置しない比較例では、ガラスA22の温度が上昇する
のに従って黒体炉21との温度誤差が大きくなるのに対
し、ガラスB23を配置した実施例では、ガラスA22
の温度が約100℃までは計測誤差が生じないことが確
認できた。
【0027】本発明は、赤外線カメラ12の感応波長域
sが窓1aの透過波長域w1よりも広い場合に生じるノ
イズを、透過媒質を2つ(本実施例では窓1aとガラス
14)に分け、当該2つの透過媒質を、予め求めておい
た計測誤差が許容範囲内となる温度を保つよう冷却しつ
つ計測することにより減少させることで、計測精度を向
上させるものであるが、赤外線カメラ12の感応波長域
sが窓1aの透過波長域w1よりも狭い場合において
も、前述のように、透過波長域の波長が100%透過す
るわけではなく、また、炉内の雰囲気温度や設置位置に
より直接熱にさらされる場合があることから、更なる計
測精度の向上が図れることは言うまでもない。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
計測対象物の表面温度を、所定の波長を透過可能な透過
媒体を介して計測するに際し、不要な波長域で発生する
ノイズが減少するので、計測精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る温度計測装置の装置構成の一例を
示す概略図で、(a)は全体図、(b)は赤外線カメラ
と2つの透過媒体を示す図である。
【図2】実験装置の概要を示す図である。
【図3】透過媒体の温度を変化させた場合における、赤
外線カメラでの計測温度と黒体炉の温度との誤差の関係
を示した図である。
【符号の説明】
1 燃焼炉 1a 窓 11 温度計測装置 12 赤外線カメラ 13 温度検出手段 14 ガラス 15 冷却手段 16 冷却制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 幸博 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 Fターム(参考) 2G066 AC01 BA14 BA23 BA30 BA42 BB01 BB11 3K062 AB01 BA02 CA03 CB03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 計測対象物の表面温度を、当該計測対象
    物とこの計測対象物の周囲の雰囲気が所定の波長を透過
    可能な透過媒体によって隔離された位置から赤外線カメ
    ラを用いて計測する方法であって、赤外線カメラと前記
    透過媒体との間に、前記透過媒体と組合わせた場合に、
    若しくは、何れか一方で、不要な波長域が透過不能であ
    る第2の透過媒体を設置し、これら両透過媒体が、予め
    求めておいた計測誤差が許容範囲内となる温度を保つよ
    う冷却しつつ計測することを特徴とする温度計測方法。
  2. 【請求項2】 計測対象物の表面温度を、当該計測対象
    物とこの計測対象物の周囲の雰囲気が所定の波長を透過
    可能な透過媒体によって隔離された位置から計測する温
    度計測装置であって、赤外線カメラと、この赤外線カメ
    ラの出力に基づき計測対象物の表面温度を検出する温度
    検出手段と、前記透過媒体と赤外線カメラ間に設置され
    る第2の透過媒体と、これら両透過媒体の冷却手段と、
    同じく両透過媒体の計測温度に基づき、両透過媒体が、
    予め求めておいた計測誤差が許容範囲内となる温度を保
    つよう前記冷却手段の冷却能力を制御する冷却制御手段
    を備え、前記夫々の透過媒体は、両透過媒体を組合わせ
    た場合に、若しくは、何れか一方で、不要な波長域が透
    過不能であることを特徴とする温度計測装置。
  3. 【請求項3】 不要な波長域は、計測対象物の燃焼、分
    解により多く発生するCO2 及びH2 Oガスの波長域で
    あることを特徴とする請求項1記載の温度計測方法。
  4. 【請求項4】 不要な波長域は、計測対象物の燃焼、分
    解により多く発生するCO2 及びH2 Oガスの波長域で
    あることを特徴とする請求項2記載の温度計測装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016505154A (ja) * 2013-02-04 2016-02-18 韓国水力原子力株式会社Koreahydro & Nuclear Power Co., Ltd. ガラス溶融炉の温度測定装置
EP3872462A1 (de) * 2020-02-18 2021-09-01 Vaillant GmbH Wärmezelle mit optischer sensoreinheit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016505154A (ja) * 2013-02-04 2016-02-18 韓国水力原子力株式会社Koreahydro & Nuclear Power Co., Ltd. ガラス溶融炉の温度測定装置
US10107688B2 (en) 2013-02-04 2018-10-23 Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd. Apparatus for measuring temperature of glass melting furnace
EP3872462A1 (de) * 2020-02-18 2021-09-01 Vaillant GmbH Wärmezelle mit optischer sensoreinheit

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