JP2003294532A - スラグ温度計測装置 - Google Patents
スラグ温度計測装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定して計測できるスラグ温度計測装置を提
供すること。 【解決手段】 スラグ表面から発した赤外光は入光窓
（１１０）から、開口径可変の絞り（１２０）、レンズ
（１３０）、チョッパ（１４０）、バンドパスフィルタ
（１５０）を通って焦電素子（１６０）に達する。チョ
ッパは開角９０度の２つの扇形切欠きを９０度離して形
成した円板をモータ（１４７）で回転させて成り光路方
向に直列に２つ配列されるが同期開閉され、焦電素子側
のチョッパの焦電素子側の面は黒色にされる。バンドパ
スフィルタで３．７〜４．２μｍと８〜１４μｍの一方
または両方に２つの波長域を設定する。焦電素子の出力
電圧は絞りの開口径で粗調整し、チョッパの開閉周波数
（０．０５Ｈｚ以上）で微調整される。アンプ（１７
０）で増幅して２つの焦電素子の出力比を求めこれをプ
ランクの放射則からもとめた同じ波長域の理論上の出力
比と比較し温度を求める。
供すること。 【解決手段】 スラグ表面から発した赤外光は入光窓
（１１０）から、開口径可変の絞り（１２０）、レンズ
（１３０）、チョッパ（１４０）、バンドパスフィルタ
（１５０）を通って焦電素子（１６０）に達する。チョ
ッパは開角９０度の２つの扇形切欠きを９０度離して形
成した円板をモータ（１４７）で回転させて成り光路方
向に直列に２つ配列されるが同期開閉され、焦電素子側
のチョッパの焦電素子側の面は黒色にされる。バンドパ
スフィルタで３．７〜４．２μｍと８〜１４μｍの一方
または両方に２つの波長域を設定する。焦電素子の出力
電圧は絞りの開口径で粗調整し、チョッパの開閉周波数
（０．０５Ｈｚ以上）で微調整される。アンプ（１７
０）で増幅して２つの焦電素子の出力比を求めこれをプ
ランクの放射則からもとめた同じ波長域の理論上の出力
比と比較し温度を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は灰溶融スラグの温度
を計測するスラグ温度計測装置に関する。本計測装置を
用いてスラグ以外の高温物体の表面温度を計測できるこ
とはいうまでもない。
を計測するスラグ温度計測装置に関する。本計測装置を
用いてスラグ以外の高温物体の表面温度を計測できるこ
とはいうまでもない。
【０００２】
【従来の技術】下水汚泥、都市ゴミ、産業廃棄物等の焼
却灰（粉体無機物）は、その資源化、減容化、および無
害化等のために、さらに、灰溶融炉で溶融されスラグと
して取り出されている。そこでその灰溶融炉内の温度管
理が必要である。ところが、灰溶融炉内の温度は非常に
高く、熱電対をスラグ内に浸漬する方法では耐久性が悪
い。そこで、特開２００１−２４９０４９号公報に記載
されているような放射温度計測装置がある。
却灰（粉体無機物）は、その資源化、減容化、および無
害化等のために、さらに、灰溶融炉で溶融されスラグと
して取り出されている。そこでその灰溶融炉内の温度管
理が必要である。ところが、灰溶融炉内の温度は非常に
高く、熱電対をスラグ内に浸漬する方法では耐久性が悪
い。そこで、特開２００１−２４９０４９号公報に記載
されているような放射温度計測装置がある。
【０００３】この温度計測装置はスラグの表面から発す
る赤外光をチョッパで光路を開閉しながら任意に選択し
たそれぞれ互いに異なる複数の波長域毎に別個の焦電素
子に導き各焦電素子の出力電圧からエネルギ比を出しス
ラグの温度を計測するものである。
る赤外光をチョッパで光路を開閉しながら任意に選択し
たそれぞれ互いに異なる複数の波長域毎に別個の焦電素
子に導き各焦電素子の出力電圧からエネルギ比を出しス
ラグの温度を計測するものである。
【０００４】しかしながら、上記の温度計測装置には、
検出電圧が不安定、速い温度変化に追従できない、光量
の調整が困難である、スラグ上方のガスの影響を受け
る、焦電素子に間欠的に入光せしめるチョッパの影響を
受ける、異なる場所で計測すると温度が異なる、等の問
題があり、安定して計測をおこなうことができなかっ
た。
検出電圧が不安定、速い温度変化に追従できない、光量
の調整が困難である、スラグ上方のガスの影響を受け
る、焦電素子に間欠的に入光せしめるチョッパの影響を
受ける、異なる場所で計測すると温度が異なる、等の問
題があり、安定して計測をおこなうことができなかっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
み、スラグの表面から発する赤外光をチョッパで光路を
開閉しながら任意に選択したそれぞれ互いに異なる複数
の波長域毎に別個の焦電素子に導き各焦電素子の出力電
圧からエネルギ比を出しスラグの温度を計測するスラグ
温度計測装置において、安定してスラグの温度を計測で
きるようにすることを目的とする。
み、スラグの表面から発する赤外光をチョッパで光路を
開閉しながら任意に選択したそれぞれ互いに異なる複数
の波長域毎に別個の焦電素子に導き各焦電素子の出力電
圧からエネルギ比を出しスラグの温度を計測するスラグ
温度計測装置において、安定してスラグの温度を計測で
きるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、スラグの表面から発する赤外光の波長
域毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温
度計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光を
チョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ
互いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子
の出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置に
おいて、以下のように改善されている。
に、本発明では、スラグの表面から発する赤外光の波長
域毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温
度計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光を
チョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ
互いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子
の出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置に
おいて、以下のように改善されている。
【０００７】請求項１の発明では、チョッパが光路を開
く開時間と光路を閉じる閉時間が同じになるように形成
されており、焦電素子の波形を安定させることができ
る。請求項２の発明では、複数の波長域毎に別個の焦電
素子に導くようにされているが、各焦電素子に同時に入
光せしめるようにされており、各焦電素子に異なる周波
数域の光が同時に導入されるので精度がよく、測定もや
りやすい。そのために、請求項３の発明では、チョッパ
が扇形の切り欠きを有する円板を回転させて成り、複数
の焦電素子が円板の回転中心から半径方向に延伸する直
線上に直列に配設されている。
く開時間と光路を閉じる閉時間が同じになるように形成
されており、焦電素子の波形を安定させることができ
る。請求項２の発明では、複数の波長域毎に別個の焦電
素子に導くようにされているが、各焦電素子に同時に入
光せしめるようにされており、各焦電素子に異なる周波
数域の光が同時に導入されるので精度がよく、測定もや
りやすい。そのために、請求項３の発明では、チョッパ
が扇形の切り欠きを有する円板を回転させて成り、複数
の焦電素子が円板の回転中心から半径方向に延伸する直
線上に直列に配設されている。
【０００８】請求項４の発明では、光路上に、開口径可
変の絞りを配設し、絞りとチョッパの開閉周波数で焦電
素子の出力を調整するようにされており、出力調整がや
りやすい。そして、絞りの方が調整幅が大きいので、請
求項５の発明では、焦電素子の出力を絞りで粗調整し、
チョッパの開閉周波数で微調整をするようにされてい
る。
変の絞りを配設し、絞りとチョッパの開閉周波数で焦電
素子の出力を調整するようにされており、出力調整がや
りやすい。そして、絞りの方が調整幅が大きいので、請
求項５の発明では、焦電素子の出力を絞りで粗調整し、
チョッパの開閉周波数で微調整をするようにされてい
る。
【０００９】請求項６の発明では、チョッパの回転周波
数が０．０５Ｈｚ以上にされているが、その結果、焦電
素子の出力波形が＋のピークと−のピークへ略直線的に
つながる正弦波状となり測定がしやすいためである。逆
に、回転周波数が０．０５Ｈｚ以下では、＋のピークと
−のピークが途中で折れ曲がってつながり、測定がしに
くい。
数が０．０５Ｈｚ以上にされているが、その結果、焦電
素子の出力波形が＋のピークと−のピークへ略直線的に
つながる正弦波状となり測定がしやすいためである。逆
に、回転周波数が０．０５Ｈｚ以下では、＋のピークと
−のピークが途中で折れ曲がってつながり、測定がしに
くい。
【００１０】請求項７の発明では、複数の波長域が３〜
５μｍと７〜１５μｍの一つまたは両方内に設定され
る。このような領域では、スラグの上方に存在する水蒸
気、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等のガスによる光
の吸収が少なく、安定して測定ができる。請求項８の発
明では、複数の波長域が３．７〜４．２μｍと８〜１４
μｍの一つまたは両方内に設定される。このような領域
では、スラグの上方に存在する水蒸気、一酸化炭素、二
酸化炭素、メタン等のガスによる光の吸収がさらに少な
く、さらに安定して測定ができる。請求項９の発明で
は、複数の波長域が３．８〜４．０μｍと９〜１１μｍ
の一つまたは両方内に設定される。このような領域で
は、スラグの上方に存在する水蒸気、一酸化炭素、二酸
化炭素、メタン等のガスによる光の吸収が、より一層少
なく、より一層安定して測定ができる。
５μｍと７〜１５μｍの一つまたは両方内に設定され
る。このような領域では、スラグの上方に存在する水蒸
気、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等のガスによる光
の吸収が少なく、安定して測定ができる。請求項８の発
明では、複数の波長域が３．７〜４．２μｍと８〜１４
μｍの一つまたは両方内に設定される。このような領域
では、スラグの上方に存在する水蒸気、一酸化炭素、二
酸化炭素、メタン等のガスによる光の吸収がさらに少な
く、さらに安定して測定ができる。請求項９の発明で
は、複数の波長域が３．８〜４．０μｍと９〜１１μｍ
の一つまたは両方内に設定される。このような領域で
は、スラグの上方に存在する水蒸気、一酸化炭素、二酸
化炭素、メタン等のガスによる光の吸収が、より一層少
なく、より一層安定して測定ができる。
【００１１】請求項１０の発明では、チョッパの温度を
安定化させるチョッパ温度安定手段を有し、焦電素子の
出力はチョッパの温度とスラグの温度の差により決定さ
れるのでチョッパの温度を安定化することにより測定が
安定し、精度が向上する。特に、焦電素子に最も近いチ
ョッパの温度が出力に影響するので、請求項１１の発明
では、複数のチョッパを光路にそって直列配置してお
り、その結果、焦電素子に近い側のチョッパの温度を安
定化させている。請求項１２の発明では、チョッパの少
なくとも焦電素子側が黒色にされているので、余分な反
射光が焦電素子に入光することが防止され、精度が向上
する。
安定化させるチョッパ温度安定手段を有し、焦電素子の
出力はチョッパの温度とスラグの温度の差により決定さ
れるのでチョッパの温度を安定化することにより測定が
安定し、精度が向上する。特に、焦電素子に最も近いチ
ョッパの温度が出力に影響するので、請求項１１の発明
では、複数のチョッパを光路にそって直列配置してお
り、その結果、焦電素子に近い側のチョッパの温度を安
定化させている。請求項１２の発明では、チョッパの少
なくとも焦電素子側が黒色にされているので、余分な反
射光が焦電素子に入光することが防止され、精度が向上
する。
【００１２】請求項１３の発明では、異なる波長域を設
定するためのバンドパスフィルタが配設されているの
で、交換がしやすく、準備が簡単であり、波長域の選択
もやりやすい。
定するためのバンドパスフィルタが配設されているの
で、交換がしやすく、準備が簡単であり、波長域の選択
もやりやすい。
【００１３】請求項１４の発明では、測定場所毎にある
温度での理論値に対する補正比を求めておき、各測定場
所での焦電素子の出力電圧の比にこの比に基づく補正比
を乗算したもので出力電圧の比をもとめるようにされて
おり、測定場所を変更しても精度よく測定できる。
温度での理論値に対する補正比を求めておき、各測定場
所での焦電素子の出力電圧の比にこの比に基づく補正比
を乗算したもので出力電圧の比をもとめるようにされて
おり、測定場所を変更しても精度よく測定できる。
【００１４】請求項１５の発明では、異常値を検出して
警報を発する警報手段を有するので、異常値がでた場合
に作業者はこれを察知できる。
警報を発する警報手段を有するので、異常値がでた場合
に作業者はこれを察知できる。
【００１５】請求項１６の発明では、窓曇り異常を検出
して警報を発する警報手段を有するので、異常値がでた
場合に作業者はこれを察知できる。
して警報を発する警報手段を有するので、異常値がでた
場合に作業者はこれを察知できる。
【００１６】請求項１７の発明では、焦電素子に赤外光
を導くためのレンズが、スラグ上方のガスから発光して
いる赤外光をも焦電素子上に集められるレンズ可変機構
を有し、焦電素子の位置を変更せずにスラグとガスの温
度を計測することができる。
を導くためのレンズが、スラグ上方のガスから発光して
いる赤外光をも焦電素子上に集められるレンズ可変機構
を有し、焦電素子の位置を変更せずにスラグとガスの温
度を計測することができる。
【００１７】請求項１８の発明ではレンズ可変機構は異
なる焦点距離を有する複数のレンズを取り付けたレンズ
取り付け板を回転可能に配設して形成され、請求項１９
の発明ではレンズ可変機構は１つのレンズの焦電素子と
の距離を可変にするレンズ距離変更装置とされる。請求
項２０の発明では、レンズ距離変更装置は、固定配置さ
れる固定筒体に対する相対位置可変に配設可能な可動筒
体にレンズを取り付けて形成され、請求項２１の発明で
は、さらに、可動筒体に、焦電素子と発光点の距離を示
す目盛りが設けられている。
なる焦点距離を有する複数のレンズを取り付けたレンズ
取り付け板を回転可能に配設して形成され、請求項１９
の発明ではレンズ可変機構は１つのレンズの焦電素子と
の距離を可変にするレンズ距離変更装置とされる。請求
項２０の発明では、レンズ距離変更装置は、固定配置さ
れる固定筒体に対する相対位置可変に配設可能な可動筒
体にレンズを取り付けて形成され、請求項２１の発明で
は、さらに、可動筒体に、焦電素子と発光点の距離を示
す目盛りが設けられている。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明のスラグ温度計測装置の実施の形態について説明す
る。初めに、図１が本発明の第１の実施の形態のスラグ
温度計測装置１０の構造を概略的に説明する図である
が、初めに、このスラグ温度計測装置１０が取り付けら
れるプラズマ灰溶融炉１について図２を参照して簡単に
説明する。
明のスラグ温度計測装置の実施の形態について説明す
る。初めに、図１が本発明の第１の実施の形態のスラグ
温度計測装置１０の構造を概略的に説明する図である
が、初めに、このスラグ温度計測装置１０が取り付けら
れるプラズマ灰溶融炉１について図２を参照して簡単に
説明する。
【００１９】プラズマ灰溶融炉１はレンガ等の耐火材に
よって有底円筒状に形成された炉本体３と上蓋部材４を
有し、炉本体３の図中左側の側壁には下水汚泥、都市ゴ
ミ、産業廃棄物等の焼却灰を投入する投入口５がまた図
中右側の側壁の下部には溶融したスラグおよびガスを抜
き出す排出口６が設けられている。上蓋部材４の中央に
は図示しない直流電源装置に接続された主電極７が配設
され、炉本体３の底部中央には炉底電極８が配設されて
いる。主電極７には図示しない窒素ガス供給装置から窒
素ガスが供給され、主電極７と炉底電極８の間でプラズ
マ放電がおこなわれ、炉本体３の内部に投入された灰が
溶融される。そして、図１に示されるスラグ温度計測装
置１０は上蓋部材４に設けられた光取り出し通路９に取
り付けられている。
よって有底円筒状に形成された炉本体３と上蓋部材４を
有し、炉本体３の図中左側の側壁には下水汚泥、都市ゴ
ミ、産業廃棄物等の焼却灰を投入する投入口５がまた図
中右側の側壁の下部には溶融したスラグおよびガスを抜
き出す排出口６が設けられている。上蓋部材４の中央に
は図示しない直流電源装置に接続された主電極７が配設
され、炉本体３の底部中央には炉底電極８が配設されて
いる。主電極７には図示しない窒素ガス供給装置から窒
素ガスが供給され、主電極７と炉底電極８の間でプラズ
マ放電がおこなわれ、炉本体３の内部に投入された灰が
溶融される。そして、図１に示されるスラグ温度計測装
置１０は上蓋部材４に設けられた光取り出し通路９に取
り付けられている。
【００２０】図１に戻って、スラグ温度計測装置１０の
詳細について説明する。スラグ温度計測装置１０は全体
が筐体１００内に収納されている。筐体１００は、入光
窓１１０に近い方から第１部分１００ａ、第２部分１０
０ｂ、第３部分１００ｃを有し、図中最上部には上蓋部
材１００ｄが設けられていて内面は黒色にされている。
詳細について説明する。スラグ温度計測装置１０は全体
が筐体１００内に収納されている。筐体１００は、入光
窓１１０に近い方から第１部分１００ａ、第２部分１０
０ｂ、第３部分１００ｃを有し、図中最上部には上蓋部
材１００ｄが設けられていて内面は黒色にされている。
【００２１】筐体１００の第１部分１００ａの下端には
フランジ１０１ａが形成され、光取り出し通路９の上端
に形成されているフランジ１０１ｂと協働して入光窓１
１０を挟持している。入光窓１１０は耐熱性に優れ、赤
外光を透過するセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）またはゲルマ
ニウム（Ｇｅ）で形成されている。入光窓１１０はスラ
グ上方のガスで汚れるので容易に取り換え、または清掃
ができる構造とすることが好ましい。
フランジ１０１ａが形成され、光取り出し通路９の上端
に形成されているフランジ１０１ｂと協働して入光窓１
１０を挟持している。入光窓１１０は耐熱性に優れ、赤
外光を透過するセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）またはゲルマ
ニウム（Ｇｅ）で形成されている。入光窓１１０はスラ
グ上方のガスで汚れるので容易に取り換え、または清掃
ができる構造とすることが好ましい。
【００２２】筐体１００の第１部分１００ａには、スラ
グ側に絞り１２０が取り付けられ、絞り１２０よりも反
スラグ側にはレンズ１３０が配設されている。絞り１２
０は、中央の開口面積を変更することができる。図３は
絞り１２０の開口面積と出力電圧の関係を示す図であっ
て、出力電圧は開口面積にリニアに比例する。レンズ１
３０は入光窓１１０と同じセレン化亜鉛またはゲルマニ
ウム（Ｇｅ）製であって、図示されるように凸または平
凸レンズであって、スラグの表面から発した赤外光を後
述の焦電素子１６０上に集める。
グ側に絞り１２０が取り付けられ、絞り１２０よりも反
スラグ側にはレンズ１３０が配設されている。絞り１２
０は、中央の開口面積を変更することができる。図３は
絞り１２０の開口面積と出力電圧の関係を示す図であっ
て、出力電圧は開口面積にリニアに比例する。レンズ１
３０は入光窓１１０と同じセレン化亜鉛またはゲルマニ
ウム（Ｇｅ）製であって、図示されるように凸または平
凸レンズであって、スラグの表面から発した赤外光を後
述の焦電素子１６０上に集める。
【００２３】筐体１００の第２部分１００ｂは単なる光
路とされており何も配設されていない。筐体１００の第
３部分１００ｃには、光の進行方向に沿って、スラグ側
から、チョッパ１４０、光学的なバンドパスフィルタ１
５０、焦電素子１６０、が配設されている。さらに、そ
の後方には焦電素子１６０の出力電圧を増幅するアンプ
１７０、演算回路１８０が内蔵されている。
路とされており何も配設されていない。筐体１００の第
３部分１００ｃには、光の進行方向に沿って、スラグ側
から、チョッパ１４０、光学的なバンドパスフィルタ１
５０、焦電素子１６０、が配設されている。さらに、そ
の後方には焦電素子１６０の出力電圧を増幅するアンプ
１７０、演算回路１８０が内蔵されている。
【００２４】チョッパ１４０は光路に対して直列に配置
された第１チョッパ１４１と第２チョッパ１４２から成
り、スラグに近い側の第１チョッパ１４１と遠い側の第
２チョッパ１４２は共にモータ１４７の回転軸１４８に
取り付けられており、同時に回転するようにされてい
る。第１チョッパ１４１と第２チョパ１４２は全く同じ
構造であるので第１チョッパ１４１についてのみ説明す
る。
された第１チョッパ１４１と第２チョッパ１４２から成
り、スラグに近い側の第１チョッパ１４１と遠い側の第
２チョッパ１４２は共にモータ１４７の回転軸１４８に
取り付けられており、同時に回転するようにされてい
る。第１チョッパ１４１と第２チョパ１４２は全く同じ
構造であるので第１チョッパ１４１についてのみ説明す
る。
【００２５】図４がチョッパ１４０を筐体１００の第２
部分１００ｂ側から見た図であり、第１チョッパ１４１
が示されている。図示のように、第１チョッパ１４１は
円板に扇形の切り欠部１４３を２つ設けて形成されてい
る。各切り欠き部１４３の開角αは９０度であり、２つ
の切り欠き１４３の間の閉じられた非切り欠き部１４５
の角度すなわち閉角βも９０度である。すなわち、３６
０度が、９０度開、９０度閉、９０度開、９０度閉に分
割されている。
部分１００ｂ側から見た図であり、第１チョッパ１４１
が示されている。図示のように、第１チョッパ１４１は
円板に扇形の切り欠部１４３を２つ設けて形成されてい
る。各切り欠き部１４３の開角αは９０度であり、２つ
の切り欠き１４３の間の閉じられた非切り欠き部１４５
の角度すなわち閉角βも９０度である。すなわち、３６
０度が、９０度開、９０度閉、９０度開、９０度閉に分
割されている。
【００２６】また、焦電素子１６０の出力は第２チョッ
パ１４２の温度とスラグの温度の差により決定されるの
で第２チョッパ１４２の温度を安定化させるために少な
くとも第２チョッパ１４２の焦電素子側の面は黒色にさ
れ、スラグ側の面は反射しやすい色にされている。第１
チョッパ１４１も全く同様な切り欠き、色を有し、その
切り欠きは軸方向から見て第２チョッパ１４２全く同じ
角度位置に配されている。
パ１４２の温度とスラグの温度の差により決定されるの
で第２チョッパ１４２の温度を安定化させるために少な
くとも第２チョッパ１４２の焦電素子側の面は黒色にさ
れ、スラグ側の面は反射しやすい色にされている。第１
チョッパ１４１も全く同様な切り欠き、色を有し、その
切り欠きは軸方向から見て第２チョッパ１４２全く同じ
角度位置に配されている。
【００２７】焦電素子１６０は、周知の通り、遮光状態
から入光状態への変化時に＋（プラス）の出力をし、入
光状態から遮光状態への変化時に−（マイナス）の出力
をし、変化のない状態では出力をしないものである。し
たがって、上記のようなチョッパ１４０を回転させて間
欠的に焦電素子１６０に入光せしめるのである。
から入光状態への変化時に＋（プラス）の出力をし、入
光状態から遮光状態への変化時に−（マイナス）の出力
をし、変化のない状態では出力をしないものである。し
たがって、上記のようなチョッパ１４０を回転させて間
欠的に焦電素子１６０に入光せしめるのである。
【００２８】図４において実線の丸印で示されているの
は第１、第２焦電素子１６１、１６２であって、点線の
丸印で示されているのが第１、第２焦電素子１６１，１
６２に入光する波長域を決定する第１、第２バンドパス
フィルタ１５１、１５２である。そして、図示されるよ
うに、第１、第２焦電素子１６１、１６２はチョッパ１
４０の半径方向に直列に配列されているので第１、第２
焦電素子１６１、１６２に入光する光は完全に同期して
いる。
は第１、第２焦電素子１６１、１６２であって、点線の
丸印で示されているのが第１、第２焦電素子１６１，１
６２に入光する波長域を決定する第１、第２バンドパス
フィルタ１５１、１５２である。そして、図示されるよ
うに、第１、第２焦電素子１６１、１６２はチョッパ１
４０の半径方向に直列に配列されているので第１、第２
焦電素子１６１、１６２に入光する光は完全に同期して
いる。
【００２９】この実施の形態では、後述するように、２
つの波長域の出力の差によって、スラグ温度を測定する
ので、このように２つの波長域の光が互いに同期するよ
うに入光することによって２つの波長域の光が同じタイ
ミングで測定されるので、測定が容易であり、精度が良
い。
つの波長域の出力の差によって、スラグ温度を測定する
ので、このように２つの波長域の光が互いに同期するよ
うに入光することによって２つの波長域の光が同じタイ
ミングで測定されるので、測定が容易であり、精度が良
い。
【００３０】さらに、測定を容易にするには、焦電素子
１６０の入光から遮光への移行時のプラスにおける凸の
出力と遮光から入光へのマイナスにおける凸の出力の始
点と終点が連続する正弦曲線的な出力にすることが好ま
しい。そこで、チョッパ１４０の回転周波数を変化させ
たときに出力電圧の変化を測定した。図５がその測定結
果を示す図であって、ある２つの波長の光に対してチョ
ッパ１４０の回転周波数を変化させた時の出力電圧の変
化を示している。その結果、上記のように、正弦波形の
出力を得るには回転周波数が０．０５Ｈｚ以下では、正
弦曲線的な出力を得ることはできないことが判明した。
そこで、本発明では、チョッパ１４０を０．０５Ｈｚ以
上の回転周波数で回転させて測定をおこなった。
１６０の入光から遮光への移行時のプラスにおける凸の
出力と遮光から入光へのマイナスにおける凸の出力の始
点と終点が連続する正弦曲線的な出力にすることが好ま
しい。そこで、チョッパ１４０の回転周波数を変化させ
たときに出力電圧の変化を測定した。図５がその測定結
果を示す図であって、ある２つの波長の光に対してチョ
ッパ１４０の回転周波数を変化させた時の出力電圧の変
化を示している。その結果、上記のように、正弦波形の
出力を得るには回転周波数が０．０５Ｈｚ以下では、正
弦曲線的な出力を得ることはできないことが判明した。
そこで、本発明では、チョッパ１４０を０．０５Ｈｚ以
上の回転周波数で回転させて測定をおこなった。
【００３１】図６は上記のようにチョッパ１４０の回転
周波数を選択した時の第１焦電素子１６１の出力ＥＶ１
と第２焦電素子１６２の出力ＥＶ２の例を示す図であ
る。この図は、図４に示すように第１、第２焦電素子１
６１，１６２を半径方向に直列に配列することと、図５
に示すようにチョッパ１４０の回転周波数を選択するこ
とにより得られるものである。
周波数を選択した時の第１焦電素子１６１の出力ＥＶ１
と第２焦電素子１６２の出力ＥＶ２の例を示す図であ
る。この図は、図４に示すように第１、第２焦電素子１
６１，１６２を半径方向に直列に配列することと、図５
に示すようにチョッパ１４０の回転周波数を選択するこ
とにより得られるものである。
【００３２】次にバンドパスフィルタ１５０について説
明する。プラズマ灰溶融炉１のスラグ表面と入射窓の間
には色々なガスが存在する。これらのガスはスラッグ表
面から入射窓に達する赤外光のある波長域の光を吸収し
透過しない。したがって、これらのガスが吸収しない波
長域の光を使用することが望ましい。
明する。プラズマ灰溶融炉１のスラグ表面と入射窓の間
には色々なガスが存在する。これらのガスはスラッグ表
面から入射窓に達する赤外光のある波長域の光を吸収し
透過しない。したがって、これらのガスが吸収しない波
長域の光を使用することが望ましい。
【００３３】上記のガスとしては、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、
メタン（ＣＨ４）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素
（ＣＯ２）等がある。そこで、これらのガスで吸収され
る波長域を除いた波長域の光を選択することが好まし
い。
メタン（ＣＨ４）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素
（ＣＯ２）等がある。そこで、これらのガスで吸収され
る波長域を除いた波長域の光を選択することが好まし
い。
【００３４】図７は上記を説明する図であって、最上段
の横向き棒グラフで示されているのが水蒸気が吸収する
波長域であり、上から２段目の横向き棒グラフで示され
ているのが二酸化炭素が吸収する波長域であり、上から
３段目の横向き棒グラフで示されているのが一酸化炭素
が吸収する波長域であり、最下段の横向き棒グラフで島
されているのがメタンが吸収する波長域である。
の横向き棒グラフで示されているのが水蒸気が吸収する
波長域であり、上から２段目の横向き棒グラフで示され
ているのが二酸化炭素が吸収する波長域であり、上から
３段目の横向き棒グラフで示されているのが一酸化炭素
が吸収する波長域であり、最下段の横向き棒グラフで島
されているのがメタンが吸収する波長域である。
【００３５】そこで、本実施の形態においては、これら
の４つの吸収域を避けて、左下がりのハッチングを付し
て示される３．７〜４．２μｍの波長域、あるいは、右
下がりのハッチングを付して示される８〜１４μｍの波
長域の、一方または両方に、測定用の２つの波長域を設
定する。なお、現在ではバンドパスフィルタは０．１μ
ｍのレベルで設定可能である。
の４つの吸収域を避けて、左下がりのハッチングを付し
て示される３．７〜４．２μｍの波長域、あるいは、右
下がりのハッチングを付して示される８〜１４μｍの波
長域の、一方または両方に、測定用の２つの波長域を設
定する。なお、現在ではバンドパスフィルタは０．１μ
ｍのレベルで設定可能である。
【００３６】図１にもどって、アンプ１７０、演算回路
１８０について説明する。アンプ１７０は電気回路であ
り増幅率を変更することは容易であり、可変とされてい
るが、増幅率が大きいと誤差が大きいので頻繁に変更は
せず略固定した値にされる。演算回路１８０は、アンプ
１７０で増幅された第１焦電素子１６１と第２焦電素子
１６２の出力差からスラグ温度を演算し、筐体１００の
外部に設けられた温度表示器２００に信号を送り、温度
表示器２００がスラグ温度を表示する。
１８０について説明する。アンプ１７０は電気回路であ
り増幅率を変更することは容易であり、可変とされてい
るが、増幅率が大きいと誤差が大きいので頻繁に変更は
せず略固定した値にされる。演算回路１８０は、アンプ
１７０で増幅された第１焦電素子１６１と第２焦電素子
１６２の出力差からスラグ温度を演算し、筐体１００の
外部に設けられた温度表示器２００に信号を送り、温度
表示器２００がスラグ温度を表示する。
【００３７】また、プラズマ灰溶融炉１の燃焼条件が同
じで、調節パラメータが同じで、同じ温度となるべき時
に、同じ温度とならない場合は、窓１１０の曇り等の異
常が発生したものと考えられるので、このような場合に
アラーム信号を発するアラーム回路が演算回路に含まれ
ており、アラーム信号は警報器２１０に送られ、警報器
２１０は警報を発する。
じで、調節パラメータが同じで、同じ温度となるべき時
に、同じ温度とならない場合は、窓１１０の曇り等の異
常が発生したものと考えられるので、このような場合に
アラーム信号を発するアラーム回路が演算回路に含まれ
ており、アラーム信号は警報器２１０に送られ、警報器
２１０は警報を発する。
【００３８】以下、上記のように構成された装置を使用
した測定方法について説明する。その基本的原理は、プ
ランクのエネルギ放射則において、２つの波長域のエネ
ルギ強度比は温度毎に一定であることを利用し、選択し
た２つの波長のエネルギ比から温度を推定するものであ
る。
した測定方法について説明する。その基本的原理は、プ
ランクのエネルギ放射則において、２つの波長域のエネ
ルギ強度比は温度毎に一定であることを利用し、選択し
た２つの波長のエネルギ比から温度を推定するものであ
る。
【００３９】測定に使用する２つ波長域は、図７のグラ
フで吸収されない波長域から選択する。例えば、前述し
たようにスラグ上方のガスにより吸収されない３．７〜
４．２μｍの間から３．８〜４．１μｍの波長域を第１
波長域として選択し、８〜１４μｍの間から９〜１０μ
ｍの波長域を第２波長域として選択する。このように選
択したら、第１バンドパスフィルタ１６１を３．８〜
４．１μｍの波長域を通過させるものに設定し、第２バ
ンドパスフィルタ１６２を９〜１０μｍの波長域を通過
させるものに設定する。
フで吸収されない波長域から選択する。例えば、前述し
たようにスラグ上方のガスにより吸収されない３．７〜
４．２μｍの間から３．８〜４．１μｍの波長域を第１
波長域として選択し、８〜１４μｍの間から９〜１０μ
ｍの波長域を第２波長域として選択する。このように選
択したら、第１バンドパスフィルタ１６１を３．８〜
４．１μｍの波長域を通過させるものに設定し、第２バ
ンドパスフィルタ１６２を９〜１０μｍの波長域を通過
させるものに設定する。
【００４０】なお、３．７〜４．２μｍの間に第１、第
２の波長域を選択することも、あるいは、逆に、８〜１
４μｍの間に、第１、第２の波長域を選択することも可
能である。定性的には、２つの波長域を近接して設定す
れば、ガスによる吸収率の違いの影響が似たものとなり
ガス等の影響を受けにくいが、出力差が大きくなく演算
誤差が出やすい。逆に上述のように２つの波長域を離し
て設定すれば、ガスによる吸収率の違いの影響が出やす
いが、出力差が大きく演算誤差が出にくいという傾向が
ある。
２の波長域を選択することも、あるいは、逆に、８〜１
４μｍの間に、第１、第２の波長域を選択することも可
能である。定性的には、２つの波長域を近接して設定す
れば、ガスによる吸収率の違いの影響が似たものとなり
ガス等の影響を受けにくいが、出力差が大きくなく演算
誤差が出やすい。逆に上述のように２つの波長域を離し
て設定すれば、ガスによる吸収率の違いの影響が出やす
いが、出力差が大きく演算誤差が出にくいという傾向が
ある。
【００４１】チョッパ１４０を通過するまでは第１波長
域の光も第２波長域の光も同じ条件であり、第１、第２
焦電素子１６１、１６２は同じ受光面積を有するように
設定されている。したがって、第１焦電素子１６１と第
２焦電素子１６２の発生電圧の比は第１波長域のエネル
ギと第２波長域のエネルギに比例する。
域の光も第２波長域の光も同じ条件であり、第１、第２
焦電素子１６１、１６２は同じ受光面積を有するように
設定されている。したがって、第１焦電素子１６１と第
２焦電素子１６２の発生電圧の比は第１波長域のエネル
ギと第２波長域のエネルギに比例する。
【００４２】ここで、第１焦電素子１６１と第２焦電素
子１６２の発生電圧を調整する必要がある。発生電圧を
調整するには入光量を調整する方法とアンプ１７０の増
幅率を変更する方法があるがアンプ１７０の増幅率を大
きくすると誤差が増大するのでできるだけアンプ１７０
の増幅率は低く抑え、かつ、頻繁には調整しない準固定
状態にし、入光量を調整する方法を選択することが望ま
しい。入光量は、絞り１２０とチョッパ１４０の回転周
波数で調整することができるが、絞り１２０の方が調整
幅が大きいので、絞り１２０で粗調整し、チョッパ１４
０の回転周波数で微調整をおこなう。
子１６２の発生電圧を調整する必要がある。発生電圧を
調整するには入光量を調整する方法とアンプ１７０の増
幅率を変更する方法があるがアンプ１７０の増幅率を大
きくすると誤差が増大するのでできるだけアンプ１７０
の増幅率は低く抑え、かつ、頻繁には調整しない準固定
状態にし、入光量を調整する方法を選択することが望ま
しい。入光量は、絞り１２０とチョッパ１４０の回転周
波数で調整することができるが、絞り１２０の方が調整
幅が大きいので、絞り１２０で粗調整し、チョッパ１４
０の回転周波数で微調整をおこなう。
【００４３】図３に示したように、絞り１２０の開口面
積に対して、出力電圧は略リニアに比例し、例えば、開
口面積を４倍にすれば、出力電圧は４倍になる。そこ
で、このグラフを参照しながら、絞り１２０の開口面積
を大まかに選択する。開口面積の選択が終了したら、次
に、図５のグラフを参照しながら、チョッパ１４０の回
転周波数を０．０５Ｈｚ以上の範囲で微調整し、アンプ
１７０の増幅率を含めた出力電圧が所望のレベルになる
ようにする。このように調整パラメータを設定してお
き、それぞれ、図６に示されるように出力（＋のピーク
から−のピークまでの幅）する第１焦電素子１６１の出
力ＥＶ１と第２焦電素子１６２の出力ＥＶ２の比ＲＥＶ
＝ＥＶ１／ＥＶ２をもとめる。
積に対して、出力電圧は略リニアに比例し、例えば、開
口面積を４倍にすれば、出力電圧は４倍になる。そこ
で、このグラフを参照しながら、絞り１２０の開口面積
を大まかに選択する。開口面積の選択が終了したら、次
に、図５のグラフを参照しながら、チョッパ１４０の回
転周波数を０．０５Ｈｚ以上の範囲で微調整し、アンプ
１７０の増幅率を含めた出力電圧が所望のレベルになる
ようにする。このように調整パラメータを設定してお
き、それぞれ、図６に示されるように出力（＋のピーク
から−のピークまでの幅）する第１焦電素子１６１の出
力ＥＶ１と第２焦電素子１６２の出力ＥＶ２の比ＲＥＶ
＝ＥＶ１／ＥＶ２をもとめる。
【００４４】一方、図８に示されるような波長に対する
エネルギ放射強度を示すプランクのエネルギ放射則のグ
ラフの各温度の前記選択した第１、第２波長域における
エネルギの積分値Σｅ１、Σｅ２を求め、図９のような
マップを作成する。次に図１０に示すような各温度にお
けるΣｅ１／Σｅ２の比のマップを作成する。
エネルギ放射強度を示すプランクのエネルギ放射則のグ
ラフの各温度の前記選択した第１、第２波長域における
エネルギの積分値Σｅ１、Σｅ２を求め、図９のような
マップを作成する。次に図１０に示すような各温度にお
けるΣｅ１／Σｅ２の比のマップを作成する。
【００４５】そして、この図９のマップ上で、先にもと
めた第１焦電素子１６１の出力ＥＶ１と第２焦電素子１
６２の出力ＥＶ２の比ＲＥＶ＝ＥＶ１／ＥＶ２となる温
度温度が求めるスラグ温度である。これらの演算は全て
演算回路１７０でおこない、その結果が表示装置２００
に送られて表示される。
めた第１焦電素子１６１の出力ＥＶ１と第２焦電素子１
６２の出力ＥＶ２の比ＲＥＶ＝ＥＶ１／ＥＶ２となる温
度温度が求めるスラグ温度である。これらの演算は全て
演算回路１７０でおこない、その結果が表示装置２００
に送られて表示される。
【００４６】本実施の形態においては上記のようにして
スラグの温度が計測されるが、窓１１０が曇ったりする
と、同じ条件で運転し当然同じ温度になるべきところ
が、異なる温度を示す可能性がある、そこで、警報装置
２１０は、最終的に求めた温度、あるいは、焦電素子１
４０の出力が変動範囲を超えて異常な値になった場合
に、警報を発する。
スラグの温度が計測されるが、窓１１０が曇ったりする
と、同じ条件で運転し当然同じ温度になるべきところ
が、異なる温度を示す可能性がある、そこで、警報装置
２１０は、最終的に求めた温度、あるいは、焦電素子１
４０の出力が変動範囲を超えて異常な値になった場合
に、警報を発する。
【００４７】一方、計測場所を変更すると光路途中の状
況により焦電素子１４０の出力が変わる可能性がある。
そこで、ある温度における、各場所における出力比をも
とめて、理論値と比較し、理論値にあわせるための補正
係数をもとめておく。そして、各場所に応じた補正値を
乗じて、温度をもとめる。例えば、ある１３００Ｋの理
論的な出力比が１．８であった場合に、その温度である
ことが確実でありながらある場所で計測した時に、その
温度に対して出力比が１．５しかしない場合には、その
場所の補正値として１．２を与える。そして、その場所
での測定した出力比には、すべて、１．２を乗じてか
ら、図９のマップにもとづき温度を計算するのである。
況により焦電素子１４０の出力が変わる可能性がある。
そこで、ある温度における、各場所における出力比をも
とめて、理論値と比較し、理論値にあわせるための補正
係数をもとめておく。そして、各場所に応じた補正値を
乗じて、温度をもとめる。例えば、ある１３００Ｋの理
論的な出力比が１．８であった場合に、その温度である
ことが確実でありながらある場所で計測した時に、その
温度に対して出力比が１．５しかしない場合には、その
場所の補正値として１．２を与える。そして、その場所
での測定した出力比には、すべて、１．２を乗じてか
ら、図９のマップにもとづき温度を計算するのである。
【００４８】上記のようにして、スラグ温度の計測がお
こなわれるので、計測が安定し、かつ、効率よくおこな
われ、精度も良い。なお、この温度計測装置はスラグの
温度計測のみならず、同様な高温物体の温度計測に使用
することができる。
こなわれるので、計測が安定し、かつ、効率よくおこな
われ、精度も良い。なお、この温度計測装置はスラグの
温度計測のみならず、同様な高温物体の温度計測に使用
することができる。
【００４９】上述のように第１の実施の形態の温度計測
装置はスラグの温度計測のみならず同様な高温物体の温
度計測に使用できる。例えば、スラグの上方にあるガス
が発光している場合にその温度を計測することができ
る。しかし、スラグとその上方にあるガスでは焦電素子
１６０に赤外光を集めるレンズと発光点の距離が異なる
のでスラグ用に設定されたレンズのままではガスから発
光している赤外光を焦電素子１６０に集めることはでき
ない。
装置はスラグの温度計測のみならず同様な高温物体の温
度計測に使用できる。例えば、スラグの上方にあるガス
が発光している場合にその温度を計測することができ
る。しかし、スラグとその上方にあるガスでは焦電素子
１６０に赤外光を集めるレンズと発光点の距離が異なる
のでスラグ用に設定されたレンズのままではガスから発
光している赤外光を焦電素子１６０に集めることはでき
ない。
【００５０】そこで、以下、スラグの上方に存在するガ
スが発光している場合にガスの温度を容易に測れるよう
なレンズ可変機構を備えた第２の実施の形態について説
明する。図１１がこの第２の実施の形態のレンズ可変機
構を示す図であって、例えば、４つの焦点距離の異なる
レンズ１３０ａ〜１３０ｄが上下一対の穴あき円板３０
１と３０２から成るレンズ取り付け板３００に取り付け
られている。但し、図１１では、その内のレンズ１３０
ａと１３０ｂのみ示されている。
スが発光している場合にガスの温度を容易に測れるよう
なレンズ可変機構を備えた第２の実施の形態について説
明する。図１１がこの第２の実施の形態のレンズ可変機
構を示す図であって、例えば、４つの焦点距離の異なる
レンズ１３０ａ〜１３０ｄが上下一対の穴あき円板３０
１と３０２から成るレンズ取り付け板３００に取り付け
られている。但し、図１１では、その内のレンズ１３０
ａと１３０ｂのみ示されている。
【００５１】レンズ取り付け板３００は拡大された筐体
１００の第３部分１００ｃ内に収容され、軸３０３に固
定されている。軸３０３は筐体１００の第３部分１００
ｃに回転可能に支持されて外側まで延伸し、その先端部
分がギヤ列３２０を介してモータ３１０の軸３１１に係
合されている。モータ３１０を回転することによりによ
りレンズ取り付け板３００を回転してガスの計測に最適
なレンズを選択することができる。あるいは、モータ３
１０のかわりに手動ハンドルをつけて手動で回転しても
よい。
１００の第３部分１００ｃ内に収容され、軸３０３に固
定されている。軸３０３は筐体１００の第３部分１００
ｃに回転可能に支持されて外側まで延伸し、その先端部
分がギヤ列３２０を介してモータ３１０の軸３１１に係
合されている。モータ３１０を回転することによりによ
りレンズ取り付け板３００を回転してガスの計測に最適
なレンズを選択することができる。あるいは、モータ３
１０のかわりに手動ハンドルをつけて手動で回転しても
よい。
【００５２】図１２はレンズ取り付け板３００に取り付
けられたレンズ１３０ａ〜１３０ｄを単体で示したもの
である。なお、レンズ１３０ａ〜１３０ｄの内の一つは
スラグ表面から発した赤外光を焦電素子１６０に集めら
れるような焦点距離とされるがその他はよりレンズに近
いガス内で発光した赤外光を焦電素子１６０に集められ
るように、より焦点距離の短いレンズとされる。第２の
実施の形態は上記のように構成され、レンズ取り付け板
３００を回転するだけでスラグの上方のガス内で発光し
た赤外光の温度を容易に計測することができる。
けられたレンズ１３０ａ〜１３０ｄを単体で示したもの
である。なお、レンズ１３０ａ〜１３０ｄの内の一つは
スラグ表面から発した赤外光を焦電素子１６０に集めら
れるような焦点距離とされるがその他はよりレンズに近
いガス内で発光した赤外光を焦電素子１６０に集められ
るように、より焦点距離の短いレンズとされる。第２の
実施の形態は上記のように構成され、レンズ取り付け板
３００を回転するだけでスラグの上方のガス内で発光し
た赤外光の温度を容易に計測することができる。
【００５３】次に、第３の実施の形態を説明する。この
第３の実施の形態もスラグの上方に存在するガスが発光
している場合にガスの温度を容易に測れるようにレンズ
可変機構を備えたものであるが、第２の実施の形態とは
異なり１個のレンズ１３０を動かすようにしたものであ
る。図１３がこの第３の実施の形態の構成を示す図であ
る。
第３の実施の形態もスラグの上方に存在するガスが発光
している場合にガスの温度を容易に測れるようにレンズ
可変機構を備えたものであるが、第２の実施の形態とは
異なり１個のレンズ１３０を動かすようにしたものであ
る。図１３がこの第３の実施の形態の構成を示す図であ
る。
【００５４】図３を参照すると、筐体１００の第１部分
１００ａが第１の実施の形態に対して上方に延長されそ
の内部に固定筒体４１０が固定されている。固定筒体４
１０の内側には可動筒体４２０が配設されていて可動筒
体４２０は所望の位置でネジ４３０により固定筒体に固
定される。ネジ４３０で可動筒体４２０を固定筒体４１
０に固定できるように筐体１００の第１部分１００ａに
は切り欠き１００ｄが設けられている。
１００ａが第１の実施の形態に対して上方に延長されそ
の内部に固定筒体４１０が固定されている。固定筒体４
１０の内側には可動筒体４２０が配設されていて可動筒
体４２０は所望の位置でネジ４３０により固定筒体に固
定される。ネジ４３０で可動筒体４２０を固定筒体４１
０に固定できるように筐体１００の第１部分１００ａに
は切り欠き１００ｄが設けられている。
【００５５】さらに、切り欠き１００ｄを通して視認で
きる可動筒体４２０の表面部分４２１に焦電素子１６０
と発光点の距離を示す目盛り４４０が設けられている。
図１４は目盛りが設けられた部分の拡大図である。発光
点とレンズ１３０の距離をａ、レンズ１３０と焦電素子
１６０との距離をｂ、レンズ１３０の焦点距離をｆとす
ればｂ＝a×ｆ／(a−f)である。各目盛りの位置におけ
るｂの値は予め知ることができ、ｆの値も予め知ること
ができる。これを上記の式に代入すればａが求まる。ａ
が求められれば発光点と焦電素子１６０との距離はａ＋
ｂで求まる。したがって、目盛り４４０には上記のよう
に計算される距離をそのまま刻印してもよいし、あるい
は、スペース的に無理であれば、単なる番号を刻印して
おいて、別途設けた計算表で距離をもとめるようにして
もよい。
きる可動筒体４２０の表面部分４２１に焦電素子１６０
と発光点の距離を示す目盛り４４０が設けられている。
図１４は目盛りが設けられた部分の拡大図である。発光
点とレンズ１３０の距離をａ、レンズ１３０と焦電素子
１６０との距離をｂ、レンズ１３０の焦点距離をｆとす
ればｂ＝a×ｆ／(a−f)である。各目盛りの位置におけ
るｂの値は予め知ることができ、ｆの値も予め知ること
ができる。これを上記の式に代入すればａが求まる。ａ
が求められれば発光点と焦電素子１６０との距離はａ＋
ｂで求まる。したがって、目盛り４４０には上記のよう
に計算される距離をそのまま刻印してもよいし、あるい
は、スペース的に無理であれば、単なる番号を刻印して
おいて、別途設けた計算表で距離をもとめるようにして
もよい。
【００５６】第３の実施の形態は上記のように構成さ
れ、レンズ１３０を取り付けた可動筐体４２０を移動す
るだけでスラグの上方のガス内で発光した赤外光の温度
を容易に計測することができる。
れ、レンズ１３０を取り付けた可動筐体４２０を移動す
るだけでスラグの上方のガス内で発光した赤外光の温度
を容易に計測することができる。
【００５７】
【発明の効果】各請求項に記載の発明は、スラグの表面
から発する赤外光の波長域毎のエネルギ積分値の比から
温度を計測するスラグ温度計測手法を用いて、スラグの
表面から発する赤外光をチョッパで光路を開閉しながら
任意に選択したそれぞれ互いに異なる複数の波長域毎に
焦電素子に導き焦電素子の出力電圧からエネルギ比を出
すスラグ温度計測装置であるが、請求項１の発明のよう
に、チョッパが光路を開く開時間と光路を閉じる閉時間
が同じになるように形成することにより、焦電素子の波
形を安定させることができる。請求項２、３の発明のよ
うに、複数の波長域毎に別個の焦電素子に導くものにお
いて、各焦電素子に同時に入光せしめるようにすること
により、各焦電素子に異なる周波数域の光が同時に導入
されるので精度がよく、測定もやりやすい。
から発する赤外光の波長域毎のエネルギ積分値の比から
温度を計測するスラグ温度計測手法を用いて、スラグの
表面から発する赤外光をチョッパで光路を開閉しながら
任意に選択したそれぞれ互いに異なる複数の波長域毎に
焦電素子に導き焦電素子の出力電圧からエネルギ比を出
すスラグ温度計測装置であるが、請求項１の発明のよう
に、チョッパが光路を開く開時間と光路を閉じる閉時間
が同じになるように形成することにより、焦電素子の波
形を安定させることができる。請求項２、３の発明のよ
うに、複数の波長域毎に別個の焦電素子に導くものにお
いて、各焦電素子に同時に入光せしめるようにすること
により、各焦電素子に異なる周波数域の光が同時に導入
されるので精度がよく、測定もやりやすい。
【００５８】請求項４の発明のように、光路上に、開口
径可変の絞りを配設し、絞りとチョッパの開閉周波数で
焦電素子の出力を調整するようにすることにより、出力
調整がやりやすくなる。そして、絞りの方が調整幅が大
きいので請求項５の発明のように焦電素子の出力を絞り
で粗調整し、チョッパの開閉周波数で微調整をすれば調
整がしやすい。
径可変の絞りを配設し、絞りとチョッパの開閉周波数で
焦電素子の出力を調整するようにすることにより、出力
調整がやりやすくなる。そして、絞りの方が調整幅が大
きいので請求項５の発明のように焦電素子の出力を絞り
で粗調整し、チョッパの開閉周波数で微調整をすれば調
整がしやすい。
【００５９】請求項６の発明のように、チョッパの回転
周波数が０．０５Ｈｚ以上にすることにより、焦電素子
の出力波形が＋のピークと−のピークへ略直線的につな
がる正弦波状となり測定がしやすい。請求項７の発明の
ように、複数の波長域を３〜５μｍと７〜１５μｍの一
つまたは両方内に設定することにより、スラグの上方に
存在する水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等の
ガスによる光の吸収が少なく安定して測定ができる。請
求項８の発明のように、複数の波長域を３．７〜４．２
μｍと８〜１４μｍの一つまたは両方内に設定すれば、
スラグの上方に存在する水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭
素、メタン等のガスによる光の吸収がさらに少なく、さ
らに安定して測定ができる。請求項９の発明のように、
複数の波長域を３．８〜４．０μｍと９〜１１μｍの一
つまたは両方内に設定すれば、スラグの上方に存在する
水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等のガスによ
る光の吸収がより一層少なく、より一層安定して測定が
できる。
周波数が０．０５Ｈｚ以上にすることにより、焦電素子
の出力波形が＋のピークと−のピークへ略直線的につな
がる正弦波状となり測定がしやすい。請求項７の発明の
ように、複数の波長域を３〜５μｍと７〜１５μｍの一
つまたは両方内に設定することにより、スラグの上方に
存在する水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等の
ガスによる光の吸収が少なく安定して測定ができる。請
求項８の発明のように、複数の波長域を３．７〜４．２
μｍと８〜１４μｍの一つまたは両方内に設定すれば、
スラグの上方に存在する水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭
素、メタン等のガスによる光の吸収がさらに少なく、さ
らに安定して測定ができる。請求項９の発明のように、
複数の波長域を３．８〜４．０μｍと９〜１１μｍの一
つまたは両方内に設定すれば、スラグの上方に存在する
水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等のガスによ
る光の吸収がより一層少なく、より一層安定して測定が
できる。
【００６０】請求項１０の発明のように、チョッパ温度
安定手段によってチョッパの温度を安定化させることに
より出力が安定し精度が向上する。請求項１１の発明で
は、複数のチョッパを光路にそって直列配置され焦電素
子に近い側のチョッパの温度を安定化させれば、チョッ
パを冷却することなく出力を安定させることができる。
請求項１２の発明のように、チョッパの少なくとも焦電
素子側が黒色にすることにより、余分な反射光が焦電素
子に入光せず精度が向上する。
安定手段によってチョッパの温度を安定化させることに
より出力が安定し精度が向上する。請求項１１の発明で
は、複数のチョッパを光路にそって直列配置され焦電素
子に近い側のチョッパの温度を安定化させれば、チョッ
パを冷却することなく出力を安定させることができる。
請求項１２の発明のように、チョッパの少なくとも焦電
素子側が黒色にすることにより、余分な反射光が焦電素
子に入光せず精度が向上する。
【００６１】請求項１３の発明のように、異なる波長域
を設定するためのバンドパスフィルタが配設することに
より波長域の選択もやりやすい。請求項１４の発明のよ
うに、測定場所毎にある温度での理論値に対する補正比
を求めておき、各測定場所での焦電素子の出力電圧の比
にこの比に基づく補正比を乗算したもので出力電圧の比
をもとめるようにすることにより、測定場所を変更して
も精度よく測定できる。請求項１５の発明のように、異
常値を検出して警報を発する警報手段を有するようにす
れば、異常値がでた場合に作業者はこれを察知できる。
請求項１６の発明のように、窓曇り異常を検出して警報
を発する警報手段を有すれば、異常値がでた場合に作業
者はこれを察知できる。
を設定するためのバンドパスフィルタが配設することに
より波長域の選択もやりやすい。請求項１４の発明のよ
うに、測定場所毎にある温度での理論値に対する補正比
を求めておき、各測定場所での焦電素子の出力電圧の比
にこの比に基づく補正比を乗算したもので出力電圧の比
をもとめるようにすることにより、測定場所を変更して
も精度よく測定できる。請求項１５の発明のように、異
常値を検出して警報を発する警報手段を有するようにす
れば、異常値がでた場合に作業者はこれを察知できる。
請求項１６の発明のように、窓曇り異常を検出して警報
を発する警報手段を有すれば、異常値がでた場合に作業
者はこれを察知できる。
【００６２】請求項１７の発明のように、焦電素子に赤
外光を導くためのレンズが、スラグ上方のガスから発光
している赤外光をも焦電素子上に集められるレンズ可変
機構を有していれば、焦電素子の位置を変更せずにスラ
グとスラグ上方のガスの温度を計測することができる。
そして、請求項１８の発明のようにレンズ可変機構を異
なる焦点距離を有する複数のレンズを取り付けたレンズ
取り付け板を回転可能に配設して形成すればレンズ取り
付け板を回転するだけでスラグとスラグ上方のガス温度
も計測できる。また、請求項１９の発明のようにレンズ
可変機構を１つのレンズの焦電素子との距離を可変にす
るレンズ距離変更装置とすればレンズの焦電素子との距
離を変更するだけでスラグとスラグ上方のガスの温度を
計測することができる。
外光を導くためのレンズが、スラグ上方のガスから発光
している赤外光をも焦電素子上に集められるレンズ可変
機構を有していれば、焦電素子の位置を変更せずにスラ
グとスラグ上方のガスの温度を計測することができる。
そして、請求項１８の発明のようにレンズ可変機構を異
なる焦点距離を有する複数のレンズを取り付けたレンズ
取り付け板を回転可能に配設して形成すればレンズ取り
付け板を回転するだけでスラグとスラグ上方のガス温度
も計測できる。また、請求項１９の発明のようにレンズ
可変機構を１つのレンズの焦電素子との距離を可変にす
るレンズ距離変更装置とすればレンズの焦電素子との距
離を変更するだけでスラグとスラグ上方のガスの温度を
計測することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態のスラグ温度計測装
置の構成を概略的に説明する図である。
置の構成を概略的に説明する図である。
【図２】本発明のスラグ温度計測装置が取り付けられる
プラズマ灰溶融炉の全体の構造を示す図である。
プラズマ灰溶融炉の全体の構造を示す図である。
【図３】絞りの開口面積と焦電素子の出力の関係を示す
図である。
図である。
【図４】チョッパと焦電素子の位置関係を示す図であ
る。
る。
【図５】チョッパの回転周波数と焦電素子の出力の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図６】焦電素子の出力波形を示す図である。
【図７】各種ガスの吸収率が高い波長域を示す図であ
る。
る。
【図８】プランクの放射強度側グラフ上に示した第１波
長域と第２波長域の例。
長域と第２波長域の例。
【図９】温度に対する第１波長域と第２波長域の出力の
変化を示す図（理論値）。
変化を示す図（理論値）。
【図１０】温度に対する第１波長域と第２波長域の出力
の比（理論値）と、そこに測定された出力比をプロット
して温度を求める様子を示す図である。
の比（理論値）と、そこに測定された出力比をプロット
して温度を求める様子を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態のスラグ温度計測装置の構
成を概略的に説明する図である。
成を概略的に説明する図である。
【図１２】第２の実施の形態におけるレンズ取り付け板
に取り付けられた複数のレンズを示す図である。
に取り付けられた複数のレンズを示す図である。
【図１３】第３の実施の形態のスラグ温度計測装置の構
成を概略的に説明する図である。
成を概略的に説明する図である。
【図１４】第３の実施の形態において可動筐体に設けら
れた目盛りを示す図である。
れた目盛りを示す図である。
１１０…入光窓
１２０…絞り
１３０…レンズ
１４０…チョッパ
１４１…第１チョッパ
１４２…第２チョッパ
１５０…バンドパスフィルタ
１５１…第１バンドパスフィルタ
１５２…第２バンドパスフィルタ
１６０…焦電素子
１６１…第１焦電素子
１６２…第２焦電素子
１４７…モータ
１７０…アンプ
１８０…演算回路
２００…表示装置
２１０…警報装置
３００…レンズ取り付け板
４１０…固定筒体
４２０…可動筒体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 野間 彰
神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１
三菱重工業株式会社横浜研究所内
Ｆターム(参考） 2G066 AA04 AC01 BA05 BA22 BA34
Claims (21)
- 【請求項１】 スラグの表面から発する赤外光の波長域
毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温度
計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光をチ
ョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ互
いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子の
出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置にお
いて、 チョッパが光路を開く開時間と光路を閉じる閉時間が同
じになるように形成されていることを特徴とするスラグ
温度計測装置。 - 【請求項２】 スラグの表面から発する赤外光の波長域
毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温度
計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光をチ
ョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ互
いに異なる複数の波長域毎に別個の焦電素子に導き各焦
電素子の出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測
装置において、 各焦電素子に同時に入光せしめることを特徴とするスラ
グ温度計測装置。 - 【請求項３】 チョッパが扇形の切り欠きを有する板を
回転させて成り、複数の焦電素子が板の回転中心から半
径方向に延伸する直線上に直列に配設して、複数の焦電
素子に同時に入光せしめることを特徴とする請求項２に
記載のスラグ温度計測装置。 - 【請求項４】 スラグの表面から発する赤外光の波長域
毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温度
計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光をチ
ョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ互
いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子の
出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置にお
いて、 光路上に、開口径可変の絞りを配設し、絞りとチョッパ
の開閉周波数で焦電素子の出力を調整することを特徴と
するスラグ温度計測措置。 - 【請求項５】 焦電素子の出力を絞りで粗調整し、チョ
ッパの開閉周波数で微調整をすることを特徴とする請求
項４に記載のスラグ温度計。 - 【請求項６】 スラグの表面から発する赤外光の波長域
毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温度
計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光をチ
ョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ互
いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子の
出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置にお
いて、 チョッパの回転周波数が０．０５Ｈｚ以上にされている
ことを特徴とするスラグ温度計測装置。 - 【請求項７】 スラグの表面から発する赤外光の波長域
毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温度
計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光をチ
ョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ互
いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子の
出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置にお
いて、 複数の波長域を３〜５μｍと７〜１５μｍの一つまたは
両方内に設定することを特徴とするスラグ温度計測装
置。 - 【請求項８】 スラグの表面から発する赤外光の波長域
毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温度
計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光をチ
ョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ互
いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子の
出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置にお
いて、 複数の波長域を３．７〜４．２μｍと８〜１４μｍの一
つまたは両方内に設定することを特徴とするスラグ温度
計測装置。 - 【請求項９】 スラグの表面から発する赤外光の波長域
毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温度
計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光をチ
ョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ互
いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子の
出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置にお
いて、 複数の波長域を３．８〜４．０μｍと９〜１１μｍの一
つまたは両方内に設定することを特徴とするスラグ温度
計測装置。 - 【請求項１０】 スラグの表面から発する赤外光の波長
域毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温
度計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光を
チョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ
互いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子
の出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置に
おいて、 チョッパの温度を安定化させるチョッパ温度安定手段を
有することを特徴とするスラグ温度計測装置。 - 【請求項１１】 チョッパ温度安定手段は、複数のチョ
ッパを光路にそって直列配置して成ることを特徴とする
請求項１０に記載のスラグ温度計測装置。 - 【請求項１２】 スラグの表面から発する赤外光の波長
域毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温
度計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光を
チョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ
互いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子
の出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置に
おいて、 チョッパの少なくとも焦電素子側が黒色にされているこ
とを特徴とするスラグ温度計測装置。 - 【請求項１３】 スラグの表面から発する赤外光の波長
域毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温
度計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光を
チョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ
互いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子
の出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置に
おいて、 異なる波長域を設定するためのバンドパスフィルタを配
設したことを特徴とするスラグ温度計測装置。 - 【請求項１４】 スラグの表面から発する赤外光の波長
域毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温
度計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光を
チョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ
互いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子
の出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置に
おいて、 測定条件毎にある温度での理論値に対する補正比を求め
ておき、各測定条件での焦電素子の電圧に基づくエネル
ギの比にこの比に基づく補正比を乗算したものでエネル
ギの比をもとめることを特徴とするスラグ温度計測装
置。 - 【請求項１５】 スラグの表面から発する赤外光の波長
域毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温
度計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光を
チョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ
互いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子
の出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置に
おいて、 異常値を検出して警報を発する警報手段を有することを
特徴とするスラグ温度計測装置。 - 【請求項１６】 焦電素子のエネルギを同じスラグ温度
で窓曇りのない状態において予め計測した焦電電子のエ
ネルギと比較し、それがある値以下であるなら窓曇り異
常を検出して警報を発する警報手段を有することを特徴
とする請求項１５に記載のスラグ温度計測装置。 - 【請求項１７】 スラグの表面から発する赤外光の波長
域毎のエネルギ積分値の比から温度を計測するスラグ温
度計測手法を用いて、スラグの表面から発する赤外光を
チョッパで光路を開閉しながら任意に選択したそれぞれ
互いに異なる複数の波長域毎に焦電素子に導き焦電素子
の出力電圧からエネルギ比を出すスラグ温度計測装置に
おいて、 焦電素子に赤外光を導くためのレンズが、スラグ上方の
ガスから発光している赤外光をも焦電素子上に集められ
るレンズ可変機構を有することを特徴とするスラグ温度
計測装置。 - 【請求項１８】 レンズ可変機構は、異なる焦点距離を
有する複数のレンズを取り付けたレンズ取り付け板を回
転可能に配設して成ることを特徴とする請求項１７に記
載のスラグ温度計測装置。 - 【請求項１９】 レンズ可変機構は、１つのレンズの焦
電素子との距離を可変にするレンズ距離変更装置である
ことを特徴とする請求項１７に記載のスラグ温度計測装
置。 - 【請求項２０】 レンズ距離変更装置は、固定配置され
る固定筒体に対する相対位置可変に配設可能な可動筒体
にレンズを取り付けられて成ることを特徴とする請求項
１９に記載のスラグ温度計測装置。 - 【請求項２１】 可動筒体に、焦電素子と発光点の距離
を示す目盛りが設けられていることを特徴とする請求項
２０に記載のスラグ温度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002181532A JP3712697B2 (ja) | 2002-02-01 | 2002-06-21 | スラグ温度計測装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002-25988 | 2002-02-01 | ||
| JP2002025988 | 2002-02-01 | ||
| JP2002181532A JP3712697B2 (ja) | 2002-02-01 | 2002-06-21 | スラグ温度計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003294532A true JP2003294532A (ja) | 2003-10-15 |
| JP3712697B2 JP3712697B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=29253458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002181532A Expired - Lifetime JP3712697B2 (ja) | 2002-02-01 | 2002-06-21 | スラグ温度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3712697B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006343120A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Osaka Gas Co Ltd | 温度検出装置、赤外線検出装置及び温度検出方法 |
| JP2007139593A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 廃棄物焼却炉の燃焼排ガスの温度測定方法 |
| JP2007171112A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | プラズマ溶融炉におけるスラグ温度計測方法及び装置 |
| JP2008020384A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Osaka Gas Co Ltd | 放射温度測定装置 |
| CN104897287A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-09 | 国网山东济南市历城区供电公司 | 室外变电站综合一体化测温装置 |
-
2002
- 2002-06-21 JP JP2002181532A patent/JP3712697B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006343120A (ja) * | 2005-06-07 | 2006-12-21 | Osaka Gas Co Ltd | 温度検出装置、赤外線検出装置及び温度検出方法 |
| JP2007139593A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 廃棄物焼却炉の燃焼排ガスの温度測定方法 |
| JP2007171112A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | プラズマ溶融炉におけるスラグ温度計測方法及び装置 |
| JP4662360B2 (ja) * | 2005-12-26 | 2011-03-30 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | プラズマ溶融炉におけるスラグ温度計測方法及び装置 |
| JP2008020384A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Osaka Gas Co Ltd | 放射温度測定装置 |
| CN104897287A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-09 | 国网山东济南市历城区供电公司 | 室外变电站综合一体化测温装置 |
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|---|---|
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