JP2003329518A - 構造物内面の温度計測方法及び装置 - Google Patents
構造物内面の温度計測方法及び装置Info
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- JP2003329518A JP2003329518A JP2002133653A JP2002133653A JP2003329518A JP 2003329518 A JP2003329518 A JP 2003329518A JP 2002133653 A JP2002133653 A JP 2002133653A JP 2002133653 A JP2002133653 A JP 2002133653A JP 2003329518 A JP2003329518 A JP 2003329518A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造物内部に温度計測装置等を設置せずに構
造物内面の温度が計測でき、さらに、任意の位置で構造
物内面の温度が計測できる温度計測方法及び温度計測装
置を提供すること。 【解決手段】 構造物の外面温度を計測し、前記構造物
の外面に設置された超音波送受信子により超音波を構造
物内面に向かって送信し、前記構造物内面で反射した超
音波を前記超音波送受信子によって受信し、超音波の伝
播時間によって前記構造物の壁内を通過する音速を計算
し、前記音速と温度との関係から前記構造物の壁の中央
部温度を求め、前記中央部温度と前記構造物の外面温度
から前記構造物の内面温度を求める。
造物内面の温度が計測でき、さらに、任意の位置で構造
物内面の温度が計測できる温度計測方法及び温度計測装
置を提供すること。 【解決手段】 構造物の外面温度を計測し、前記構造物
の外面に設置された超音波送受信子により超音波を構造
物内面に向かって送信し、前記構造物内面で反射した超
音波を前記超音波送受信子によって受信し、超音波の伝
播時間によって前記構造物の壁内を通過する音速を計算
し、前記音速と温度との関係から前記構造物の壁の中央
部温度を求め、前記中央部温度と前記構造物の外面温度
から前記構造物の内面温度を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉やボイラー
の火炉など、周囲を仕切られた構造物の内面温度を計測
する方法及び装置に関するものである。
の火炉など、周囲を仕切られた構造物の内面温度を計測
する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子炉や火炉などのような構造物におい
ては、その内部温度が高くなりすぎると耐火材等が損傷
しやすくなり、その寿命が短くなる。したがって、最適
な運転のために内部温度を常時監視する必要がある。そ
の内部温度を計測する技術として、特開平１−８４１９
０号公報には、炉内に複数の超音波送受信子と反射板を
配置し、各超音波送受信子から超音波を発射し、炉壁に
設けた反射体で反射した超音波を同一超音波送受信子で
受信し、超音波伝播時間から音速を求め、求めた音速か
ら温度を求める炉内の状態監視方法及び装置が開示され
ている。また、特開平１１−２４１９５２号公報には、
炉壁の内面に金属ライナを設け、そのライナに向かって
中空管を挿通し、この中空管内に熱電対を挿し込み、そ
の先端をライナにハンダ付けすることによって炉内温度
を測定する焼却用炉の炉内温度測定構造が開示されてい
る。
ては、その内部温度が高くなりすぎると耐火材等が損傷
しやすくなり、その寿命が短くなる。したがって、最適
な運転のために内部温度を常時監視する必要がある。そ
の内部温度を計測する技術として、特開平１−８４１９
０号公報には、炉内に複数の超音波送受信子と反射板を
配置し、各超音波送受信子から超音波を発射し、炉壁に
設けた反射体で反射した超音波を同一超音波送受信子で
受信し、超音波伝播時間から音速を求め、求めた音速か
ら温度を求める炉内の状態監視方法及び装置が開示され
ている。また、特開平１１−２４１９５２号公報には、
炉壁の内面に金属ライナを設け、そのライナに向かって
中空管を挿通し、この中空管内に熱電対を挿し込み、そ
の先端をライナにハンダ付けすることによって炉内温度
を測定する焼却用炉の炉内温度測定構造が開示されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平１−８４１９０号公報の炉内の状態監視方法及び装
置では、超音波送受信子を予め炉内に設置する必要があ
る。また、超音波送受信子を設置した場所でのみ計測が
可能であり、任意の位置での計測は不可能である。一
方、特開平１１−２４１９５２号公報の焼却用炉の炉内
温度測定構造においても、炉壁に中空管を挿通するなど
の作業を要し、また、任意の場所での測定は不可能であ
る。
開平１−８４１９０号公報の炉内の状態監視方法及び装
置では、超音波送受信子を予め炉内に設置する必要があ
る。また、超音波送受信子を設置した場所でのみ計測が
可能であり、任意の位置での計測は不可能である。一
方、特開平１１−２４１９５２号公報の焼却用炉の炉内
温度測定構造においても、炉壁に中空管を挿通するなど
の作業を要し、また、任意の場所での測定は不可能であ
る。
【０００４】本発明は前記問題を解決するためになされ
たものであり、構造物内部に温度計測装置等を設置せず
に構造物内面の温度が計測でき、さらに、任意の位置で
構造物内面の温度が計測できる温度計測方法及び温度計
測装置を提供することを目的としている。
たものであり、構造物内部に温度計測装置等を設置せず
に構造物内面の温度が計測でき、さらに、任意の位置で
構造物内面の温度が計測できる温度計測方法及び温度計
測装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の請求項１では、周囲を仕切られた構造物に
おいて、前記構造物の外面温度を計測し、前記構造物の
外面に設置された超音波送受信子により構造物の厚さ方
向の超音波伝播時間を計測し、前記超音波の伝播時間に
よって前記構造物の壁内を通過する音速を算出し、前記
音速と温度との比例関係から、前記構造物の壁内の平均
温度を算出し、該平均温度と前記構造物の外面温度の関
係から前記構造物の内面温度を算出する構造物内面の温
度計測方法としている。また、請求項２では、構造物の
外面温度を計測する外面温度計測手段と、構造物外面に
設置された超音波送受信子から発射される前記構造物厚
さ方向への超音波の伝播時間から前記超音波の音速を算
出する音速算出手段と、前記音速から構造物の厚さ方向
の中央部温度を算出し、該中央部温度と前記外面温度か
ら前記構造物の内面温度を算出する内面温度算出手段を
備えた構造物内面の温度計測装置としている。これによ
り、構造物の内部に超音波送受信子や温度センサーなど
の温度計測装置を設置する必要がなく、これらを構造物
の外面に設置することにより、原子炉やボイラーの火炉
等のように周囲を仕切られた構造物の内面温度を計測す
ることができる。また、任意の位置での計測が可能であ
る。
に、本発明の請求項１では、周囲を仕切られた構造物に
おいて、前記構造物の外面温度を計測し、前記構造物の
外面に設置された超音波送受信子により構造物の厚さ方
向の超音波伝播時間を計測し、前記超音波の伝播時間に
よって前記構造物の壁内を通過する音速を算出し、前記
音速と温度との比例関係から、前記構造物の壁内の平均
温度を算出し、該平均温度と前記構造物の外面温度の関
係から前記構造物の内面温度を算出する構造物内面の温
度計測方法としている。また、請求項２では、構造物の
外面温度を計測する外面温度計測手段と、構造物外面に
設置された超音波送受信子から発射される前記構造物厚
さ方向への超音波の伝播時間から前記超音波の音速を算
出する音速算出手段と、前記音速から構造物の厚さ方向
の中央部温度を算出し、該中央部温度と前記外面温度か
ら前記構造物の内面温度を算出する内面温度算出手段を
備えた構造物内面の温度計測装置としている。これによ
り、構造物の内部に超音波送受信子や温度センサーなど
の温度計測装置を設置する必要がなく、これらを構造物
の外面に設置することにより、原子炉やボイラーの火炉
等のように周囲を仕切られた構造物の内面温度を計測す
ることができる。また、任意の位置での計測が可能であ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実
施形態に何ら限定されることなく適宜変更して実施が可
能なものである。図１は、本発明の実施形態の一例を示
すフロー図である。本実施形態では、（１）構造物外面
の温度測定、（２）超音波伝播時間の測定、（３）構造
物の壁中央部の温度算出及び（４）構造物内面の温度算
出を実施する。
図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実
施形態に何ら限定されることなく適宜変更して実施が可
能なものである。図１は、本発明の実施形態の一例を示
すフロー図である。本実施形態では、（１）構造物外面
の温度測定、（２）超音波伝播時間の測定、（３）構造
物の壁中央部の温度算出及び（４）構造物内面の温度算
出を実施する。
【０００７】構造物の任意温度における超音波の音速は
予め測定し記憶装置に記憶されている。構造物の任意温
度における超音波の音速の測定は、構造物と同じ材質か
つ同じ肉厚のテストピースを作製し、超音波送受信子等
をテストピースに設置して、構造物の任意の温度におけ
る超音波伝播時間を計測し、計測した超音波伝播時間及
び構造物の肉厚から音速を算出する処理である。そし
て、構造物の任意温度における超音波の音速との関係を
テーブル化し、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記憶
装置に記憶させておく。なお、音速と温度との関係は図
２に示すようなものである。
予め測定し記憶装置に記憶されている。構造物の任意温
度における超音波の音速の測定は、構造物と同じ材質か
つ同じ肉厚のテストピースを作製し、超音波送受信子等
をテストピースに設置して、構造物の任意の温度におけ
る超音波伝播時間を計測し、計測した超音波伝播時間及
び構造物の肉厚から音速を算出する処理である。そし
て、構造物の任意温度における超音波の音速との関係を
テーブル化し、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記憶
装置に記憶させておく。なお、音速と温度との関係は図
２に示すようなものである。
【０００８】（１）構造物外面の温度測定は、構造物の
外面に温度センサー等を設置して構造物外面の温度を測
定する処理である。
外面に温度センサー等を設置して構造物外面の温度を測
定する処理である。
【０００９】（２）超音波伝播時間測定は、構造物の外
面に超音波送受信子等を設置し、構造物内面に向けて超
音波を送信し、構造物の内面に反射して戻ってきた超音
波を受信し、送信から受信までの時間を計測する処理で
ある。
面に超音波送受信子等を設置し、構造物内面に向けて超
音波を送信し、構造物の内面に反射して戻ってきた超音
波を受信し、送信から受信までの時間を計測する処理で
ある。
【００１０】（３）構造物の壁中央部の温度算出では、
前記処理により計測された超音波伝播時間と超音波伝播
距離からコンピュータ等で音速を算出し、予め作成して
コンピュータ等に記憶させていた構造物の任意温度にお
ける超音波の音速との関係のテーブルを読み出し対比さ
せて、構造物の壁中央部の温度を算出する処理である。
ここで、算出された温度は超音波送受信子から内面まで
の直線上の平均温度となる。また、構造物は壁内面と壁
外面で温度差があり、定常状態での温度分布は図３のよ
うに直線関係となる性質があるので、音速から算出され
た平均温度が構造物の壁中央部の温度となる。
前記処理により計測された超音波伝播時間と超音波伝播
距離からコンピュータ等で音速を算出し、予め作成して
コンピュータ等に記憶させていた構造物の任意温度にお
ける超音波の音速との関係のテーブルを読み出し対比さ
せて、構造物の壁中央部の温度を算出する処理である。
ここで、算出された温度は超音波送受信子から内面まで
の直線上の平均温度となる。また、構造物は壁内面と壁
外面で温度差があり、定常状態での温度分布は図３のよ
うに直線関係となる性質があるので、音速から算出され
た平均温度が構造物の壁中央部の温度となる。
【００１１】（４）構造物内面の温度算出では、構造物
外面の温度測定結果、構造物の壁中央部の温度算出結果
及び構造物の壁の温度分布が図３のように直線関係とな
る性質より、コンピュータ等で構造物内面の温度を算出
する処理である。
外面の温度測定結果、構造物の壁中央部の温度算出結果
及び構造物の壁の温度分布が図３のように直線関係とな
る性質より、コンピュータ等で構造物内面の温度を算出
する処理である。
【００１２】図４は本発明の他の実施形態を示す概略説
明図である。図４において、温度計測装置１は、構造物
の外面２１に取り付けられた温度センサー３と、構造物
の外面２１に取り付けられ超音波Ｔを送受信する超音波
送受信子４と、温度センサー３及び超音波送受信子４か
ら測定データを受け取り演算処理等をするためのコンピ
ュータ５から構成されている。
明図である。図４において、温度計測装置１は、構造物
の外面２１に取り付けられた温度センサー３と、構造物
の外面２１に取り付けられ超音波Ｔを送受信する超音波
送受信子４と、温度センサー３及び超音波送受信子４か
ら測定データを受け取り演算処理等をするためのコンピ
ュータ５から構成されている。
【００１３】コンピュータ５は、テストピースでの実験
結果記憶部５１と、温度センサー３により測定された構
造物２の外面温度を記憶するための外面温度記憶部５２
と、超音波送受信子４により測定された超音波伝播時間
を記憶するための超音波伝播時間記憶部５３と、前記超
音波伝播時間記憶部５３から超音波の音速を算出する音
速演算部５７と、前記テストピースでの実験結果記憶部
５１及び前記外面温度記憶部５２、前記音速演算部５７
の出力に基づいて構造物内面の温度を演算する演算部５
４及び前記演算部５４により演算された結果を出力する
モニターまたはプリンター等の出力部５６から構成され
ている。前記テストピースでの実験結果（構造物の材
質、肉厚及び任意の温度と超音波の音速との関係をテー
ブル化したデータ）はＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶手段か
ら入力部５５を介して演算部５４に入力されても良い。
結果記憶部５１と、温度センサー３により測定された構
造物２の外面温度を記憶するための外面温度記憶部５２
と、超音波送受信子４により測定された超音波伝播時間
を記憶するための超音波伝播時間記憶部５３と、前記超
音波伝播時間記憶部５３から超音波の音速を算出する音
速演算部５７と、前記テストピースでの実験結果記憶部
５１及び前記外面温度記憶部５２、前記音速演算部５７
の出力に基づいて構造物内面の温度を演算する演算部５
４及び前記演算部５４により演算された結果を出力する
モニターまたはプリンター等の出力部５６から構成され
ている。前記テストピースでの実験結果（構造物の材
質、肉厚及び任意の温度と超音波の音速との関係をテー
ブル化したデータ）はＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶手段か
ら入力部５５を介して演算部５４に入力されても良い。
【００１４】温度センサー３によって計測された構造物
の外面２１の温度データはコンピュータ５に伝送され、
コンピュータ５の外面温度記憶部５２に記憶される。ま
た、超音波送受信子４から構造物の内面２２へ向けて送
信された超音波Ｔは構造物の内面２２で反射して超音波
送受信子４で受信される。この時の超音波伝播時間は、
コンピュータ５に伝送され、コンピュータ５の超音波伝
播時間記憶部５３に記憶される。超音波伝播時間記憶部
５３に記憶されたデータは音速演算部５７によって、こ
の超音波伝播時間と超音波伝播距離とから超音波Ｔの音
速が算出される。超音波伝播距離は構造物２の肉厚を２
倍した値であり、テストピースでの実験結果記憶部５１
に予め記憶されている。
の外面２１の温度データはコンピュータ５に伝送され、
コンピュータ５の外面温度記憶部５２に記憶される。ま
た、超音波送受信子４から構造物の内面２２へ向けて送
信された超音波Ｔは構造物の内面２２で反射して超音波
送受信子４で受信される。この時の超音波伝播時間は、
コンピュータ５に伝送され、コンピュータ５の超音波伝
播時間記憶部５３に記憶される。超音波伝播時間記憶部
５３に記憶されたデータは音速演算部５７によって、こ
の超音波伝播時間と超音波伝播距離とから超音波Ｔの音
速が算出される。超音波伝播距離は構造物２の肉厚を２
倍した値であり、テストピースでの実験結果記憶部５１
に予め記憶されている。
【００１５】次に、音速演算部５７によって算出された
音速とテストピースでの実験結果記憶部５１に予め記憶
されている音速と温度との関係のテーブルとを対比させ
て、構造物の壁２３中央部の温度を演算部５４により算
出する。そして、算出された構造物の壁２３中央部の温
度と構造物の外面２１の温度から構造物の内面２２の温
度を算出する。算出されたデータは出力部５６で表示ま
たは印刷される。この装置を使えば原子炉やボイラーの
火炉だけでなく転炉や高炉等の内面温度も同様に計測が
可能である。
音速とテストピースでの実験結果記憶部５１に予め記憶
されている音速と温度との関係のテーブルとを対比させ
て、構造物の壁２３中央部の温度を演算部５４により算
出する。そして、算出された構造物の壁２３中央部の温
度と構造物の外面２１の温度から構造物の内面２２の温
度を算出する。算出されたデータは出力部５６で表示ま
たは印刷される。この装置を使えば原子炉やボイラーの
火炉だけでなく転炉や高炉等の内面温度も同様に計測が
可能である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構造物の内部に超音波受発信子や温度センサーなどの温
度計測装置を設置する必要がなく、これらを構造物の外
面に設置することにより、原子炉やボイラーの火炉のよ
うに周囲を仕切られた構造物の内面温度を計測すること
ができる。また、任意の位置での計測が可能である。
構造物の内部に超音波受発信子や温度センサーなどの温
度計測装置を設置する必要がなく、これらを構造物の外
面に設置することにより、原子炉やボイラーの火炉のよ
うに周囲を仕切られた構造物の内面温度を計測すること
ができる。また、任意の位置での計測が可能である。
【図１】本発明の実施形態の一例を示すフロー図であ
る。
る。
【図２】本発明の音速と温度との関係を示す図である。
【図３】本発明の構造物の壁の温度分布を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明の他の実施形態を示す概略説明図であ
る。
る。
１ 温度計測装置
２ 構造物
３ 温度センサー
４ 超音波送受信子
５ コンピュータ
２１ 構造物の外面
２２ 構造物の内面
２３ 構造物の壁
Ｔ 超音波
Claims (2)
- 【請求項１】 周囲を仕切られた構造物において、前記
構造物の外面温度を計測し、前記構造物の外面に設置さ
れた超音波送受信子により構造物の厚さ方向の超音波伝
播時間を計測し、前記超音波の伝播時間によって前記構
造物の壁内を通過する音速を算出し、前記音速と温度と
の関係から、前記構造物の壁内の平均温度を算出し、該
平均温度と前記構造物の外面温度との比例関係から前記
構造物の内面温度を算出することを特徴とする構造物内
面の温度計測方法。 - 【請求項２】 構造物の外面温度を計測する外面温度計
測手段と、構造物外面に設置された超音波送受信子から
発射される前記構造物厚さ方向への超音波の伝播時間か
ら前記超音波の音速を算出する音速算出手段と、前記音
速から構造物の厚さ方向の中央部温度を算出し、該中央
部温度と前記外面温度から前記構造物の内面温度を算出
する内面温度算出手段を備えたことを特徴とする構造物
内面の温度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002133653A JP2003329518A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 構造物内面の温度計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002133653A JP2003329518A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 構造物内面の温度計測方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003329518A true JP2003329518A (ja) | 2003-11-19 |
Family
ID=29696552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002133653A Pending JP2003329518A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 構造物内面の温度計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003329518A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070340A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Nagaoka Univ Of Technology | 超音波を用いた温度測定方法 |
| JP2008513753A (ja) * | 2004-09-17 | 2008-05-01 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 対象の反対側面の温度決定方法 |
| CN102564680A (zh) * | 2010-12-20 | 2012-07-11 | 罗伯特·博世有限公司 | 基于超声波的测量装置和测量方法 |
| CN104677519A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-06-03 | 厦门大学 | 一种河口区域平均水温测量装置 |
| CN110987225A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-10 | 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 | 太阳能吸热器壁面温度的监测方法、装置和电子设备 |
| CN114061785A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-18 | 青岛理工大学 | 一种轴承内部温度场的测量方法及系统 |
-
2002
- 2002-05-09 JP JP2002133653A patent/JP2003329518A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008513753A (ja) * | 2004-09-17 | 2008-05-01 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 対象の反対側面の温度決定方法 |
| JP2008070340A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Nagaoka Univ Of Technology | 超音波を用いた温度測定方法 |
| CN102564680A (zh) * | 2010-12-20 | 2012-07-11 | 罗伯特·博世有限公司 | 基于超声波的测量装置和测量方法 |
| CN104677519A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-06-03 | 厦门大学 | 一种河口区域平均水温测量装置 |
| CN110987225A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-10 | 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 | 太阳能吸热器壁面温度的监测方法、装置和电子设备 |
| CN114061785A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-18 | 青岛理工大学 | 一种轴承内部温度场的测量方法及系统 |
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