JP6274911B2 - 温度測定装置 - Google Patents
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Description
即ち、本発明の温度測定装置は、外部に突出した先端に温度を計測する検温部を有するプローブと、前記プローブの検温部で検知された温度のデータを記録するデータロガーと、前記データロガーを動作させる電力を供給するバッテリと、前記データロガーを冷却する冷却手段と、前記データロガー、バッテリ及び冷却手段を外側から取り囲むと共に外表面が外側環境に直接接する断熱材と、を備えることを特徴とする。
なお、好ましくは、前記プローブ、データロガー及び冷却手段の周囲には、前記断熱材との間の空隙を充填する充填材が充填されているとよい。
なお、好ましくは、前記断熱材は、プローブ、データロガー及び冷却手段の周囲を囲む
内側断熱材と、前記内側断熱材を外側から取り囲むと共に前記内側断熱材より高い耐熱性を備えた外側断熱材とを有する多層構造体から形成されているとよい。
また、本発明に係る温度測定装置の最も好ましい形態は、外部に突出した先端に温度を計測する検温部を有するプローブと、前記プローブの検温部で検知された温度のデータを記録するデータロガーと、前記データロガーを動作させる電力を供給するバッテリと、前記データロガーを冷却する冷却手段と、前記データロガー、バッテリ及び冷却手段を外側から取り囲むと共に外表面が外側環境に直接接する断熱材と、を備え、前記プローブ、データロガー及び冷却手段の周囲には、前記断熱材との間の空隙を充填する充填材が充填されていることを特徴とする。
図1は、本実施形態の温度測定装置1を模式的に示したものである。
図1に示すように本実施形態の温度測定装置1は、高温環境でワーク(対象物)の温度を測定するものである。このような高温環境としては、例えば、製鋼プロセスで用いられるキルン炉などが挙げられる。このキルン炉では、ワークが1000℃を超える高温に加熱されている。それゆえ、このキルン炉で加熱中のワークの温度やキルン炉で加熱された直後に冷却されているワークの温度を実測する場合には、本実施形態の温度測定装置1が好適に使用される。また、本実施形態の温度測定装置1は、焼結炉で焼結される焼結物の温度を計測する場合などにも用いることができるようになっている。
プローブ3は、長尺な棒状に形成されており、温度測定装置1の内部から外部に向かって突出するように配備されている。このプローブ3の外部に突出した先端には温度を計測する検温部2が設けられており、この検温部2には本実施形態では熱電対が配備されている。プローブ3は、この装置外部、詳しくは断熱材7の外側に位置する検温部2で、装置外(断熱材7の外側)の雰囲気の温度やワークの温度を実際に計測可能となっている。また、プローブ3の基端は、断熱材7の内側に位置しており、外側に比べて低温とされた断熱材7の内側でデータロガー4に接続されていて、検温部2で検温された温度のデータをデータロガー4に信号として出力できるようになっている。
上述したデータロガー4には、データロガー4に取り込まれた温度のデータを外部に無線で送信する送信手段9が設けられている。この送信手段9により断熱材7の外側に発信された無線の信号は、設備外に設けられた受信機(基地局)で受信される。このようにすれば、データロガー4を回収することなく温度のデータを入手可能となる。例えば、この
ような送信手段9は、系(測定系)の温度情報をリアルタイムで計測・管理したい場合に特に好ましく用いることができる。また、温度測定装置1を回収しない、言い換えれば温度測定装置1を「使い捨て」状態で使用するような場合にも好ましく用いることができる。
なお、上述した容器10には、気体となった水(水蒸気)を容器10外に逃がして、内圧上昇により容器10が破損することを防止する排気部11が形成されている。この排気部11は、後述する断熱材7を厚み方向に貫通して、容器10内と容器10外(温度測定装置1の外部)とを連通可能な構成とされており、容器10内で発生した水蒸気を装置外に放出できるようになっている。
つまり、断熱材7の中でも断熱性が良好な材料として知られるものでも耐熱性が十分でないものは多いし、断熱材7の中でも耐熱性が良好な材料として知られるものでも断熱性が十分でないものは多い。そのため、断熱性が良好な材料で断熱材7を形成すると耐熱性が十分でなくなるし、耐熱性が良好な材料で断熱材7を形成すると断熱性が十分でなくなる。つまり、断熱性と耐熱性とを兼ね備えた断熱材7を得るには、耐熱性が高い断熱材7の周囲を断熱性が高い断熱材7で取り囲んで、両断熱材7を組み合わせて用いることが必要となる。このようにすれば、断熱性と耐熱性とを両立させることが可能となり、結果として温度測定装置1を小型化しつつ断熱性能を向上させることが可能となる。
上述したプローブ3、データロガー4、バッテリ5、容器10内に水を入れて凍らせた冷却手段6、さらにこれらに必要に応じて送信手段9を加えたものの周囲に充填材8を配設し、これらの部材を充填材8で気密状態に被覆する。そして、気密状態とされたこれらの部材の周囲を内側断熱材12で被覆し、次に内側断熱材12の周囲を外側断熱材13で被覆する。このとき、プローブ3の基端側だけが断熱材7で被覆されるようにし、プローブ3の先端側は断熱材7の外側に露出するようにして温度測定装置1を組み上げる。
炉内の高温環境に置かれた温度測定装置1では、冷却手段6の容器10内の「氷」が「水」に相変化する際の潜熱、融点の「水」がさらに加熱されて沸点に達するのに必要な熱、さらに「水」が「水蒸気」に相変化する際の潜熱により、冷却手段6の近傍に配備されたプローブ3の基端側、データロガー4、バッテリ5、送信手段9などの温度上昇が抑制される。
また、上述した温度測定装置1は、断熱材7の外側にSUSや鋼のような金属のケースを備えていないので、これらの金属の融点による制約を受けることなく、温度を測定することが可能となる。そのため、1300℃を超えるような高温環境下においても、対象物の実体温度を正確に測定することができる。
実施例に用いた温度測定装置1は、外側断熱材13にイソウール1600、内側断熱材12にWDSを採用した断熱筐体(120mmx120mmx180mm)を用いたものである。これらの外側断熱材13及び内側断熱材12の内部には、冷却手段6の容器10(SUS製)が設けられており、その内部には予め凍らせた水が収容されている。
の樹脂フィルムで被覆され、さらにこの樹脂フィルムの周囲を充填材8(ベタック1550)で被覆することで簡易防水処置が施されている。
この実施例の温度測定装置1を、炉内温度が約1350℃の加熱炉へ挿入し、炉内温度を測定した際に、プローブ検温部にて測定される温度と装置内部との温度がどのように変化するかを計測した。結果を図2に示す。
2 検温部
3 プローブ
4 データロガー
5 バッテリ
6 冷却手段
7 断熱材
8 充填材
9 送信手段
10 容器
11 排気部
12 内側断熱材
13 外側断熱材
Claims (4)
- 外部に突出した先端に温度を計測する検温部を有するプローブと、
前記プローブの検温部で検知された温度のデータを記録するデータロガーと、
前記データロガーを動作させる電力を供給するバッテリと、
前記データロガーを冷却する冷却手段と、
前記データロガー、バッテリ及び冷却手段を外側から取り囲むと共に外表面が外側環境に直接接する断熱材と、を備え、
前記プローブ、データロガー及び冷却手段の周囲には、前記断熱材との間の空隙を充填する充填材が充填されていることを特徴とする温度測定装置。 - 前記冷却手段は、前記データロガーの作動温度領域内において複数の相変化を可能とする媒質を有することを特徴とする請求項1に記載の温度測定装置。
- 前記断熱材は、プローブ、データロガー及び冷却手段の周囲を囲む内側断熱材と、前記内側断熱材を外側から取り囲むと共に前記内側断熱材より高い耐熱性を備えた外側断熱材とを有する多層構造体から形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の温度測定装置。
- 前記データロガーに記録された温度のデータを、外部に無線送信する送信手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の温度測定装置。
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