JP7386487B1 - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響を低減すること。【解決手段】本発明の測定装置１は、プロセッサ１１と、第１端部１２Ｅ１及び第２端部１２Ｅ２を実質的に閉塞可能な管路１２Ｐを内部に有する容器１２とを備え、容器１２は、第１端部１２Ｅ１を含む一部が実質的に透明であり、第１端部１２Ｅ１は、高温気体の内部に配設可能であり、管路１２Ｐの内部は、作動流体を封入可能であり、かつ、蓄熱器１４と冷却手段１５とが第１端部１２Ｅ１から第２端部１２Ｅ２に向けて順に配設され、プロセッサ１１は、蓄熱器１４の一側から第１端部１２Ｅ１までの長さの管路１２Ｐの長さに対する比ｒと、冷却手段１５から第２端部１２Ｅ２までの間における作動流体の温度（第１温度ＴＬ）と、蓄熱器１４により生成された自励振動の周波数ｆとに基づいて高温気体の温度（第２温度ＴＨ）を推定する温度推定処理を実行可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、測定装置に関する。

各種の温度測定手段を用いて測定された内部温度を用いて炉等の温度を制御することが行われている。内部温度の測定に関し、炉等の内部にある気体の温度を測定する要望がある。炉等の内部にある気体の温度は、炉等のエネルギー投入制御のフィードバック指標となる。そのため、該温度は、省エネ及び脱炭酸ガスにおいて重要である。また、炉等の内部にある気体の温度は、焼却・燃焼における重要な指標である。加えて、炉等の内部にある気体の温度は、焼成・熱処理における品質コントロールの要である。

炉等の内部にある気体の温度を測定することに関し、特許文献１は、温度制御ゾーンのそれぞれに炉壁を貫通した熱電対を配置することを開示している。特許文献１によれば、雰囲気ガスの温度が測定され得る。

特開２０１６－１３０３４９号公報

ところで、特許文献１のような熱電対は、金属部分等が不透明である。そのため、このような熱電対は、電磁波を吸収する。炉等の内部では、高温の炉壁等が熱輻射を行っている。熱輻射によって放出された電磁波は、不透明な熱電対に吸収され、熱電対の温度を上げ得る。よって、熱輻射により、熱電対の温度が雰囲気ガスの温度より高くなることが懸念される。

本発明の目的は、炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響を低減することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、炉内部分が透明であるよう熱音響デバイスを構成し、該熱音響デバイスにおける自励振動の周波数に基づいて温度を測定すること等によって、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。

第１の特徴に係る発明は、プロセッサと、第１端部及び第２端部を実質的に閉塞可能な管路を内部に有する容器とを備え、前記容器は、前記第１端部を含む一部が実質的に透明であり、前記第１端部は、高温気体の内部に配設可能であり、前記管路の内部は、作動流体を封入可能であり、かつ、蓄熱器と冷却部材とが前記第１端部から前記第２端部に向けて順に配設され、前記蓄熱器は、前記管路の向きに沿って前記蓄熱器を連通する空隙を有し、かつ、前記管路の向きに沿った温度勾配によって熱音響の自励振動を生成可能であり、前記冷却部材は、前記作動流体を冷却可能であり、前記プロセッサは、前記蓄熱器の一側から前記第１端部までの長さの前記管路の長さに対する比と、前記蓄熱器と前記第２端部との間における前記作動流体の温度と、前記自励振動の周波数とに基づいて前記高温気体の温度（第２温度）を推定する温度推定処理を実行可能である、測定装置を提供する。

第１の特徴に係る発明によれば、高温気体の内部に配設された第１端部の温度が高温気体からの熱伝導によって加熱される。この第１端部を含む一部は、実質的に透明である。したがって、第１端部の温度は、熱輻射によって高温気体の温度より高い温度となることが防がれる。これにより、管路内部のうち第１端部側の作動流体の温度は、高温気体の温度と略同じとなると期待される。

第１の特徴に係る発明によれば、冷却部材から第２端部までの間における管路内部の作動流体の温度は、冷却部材によって冷却される。そして、蓄熱器の第１端部の側から蓄熱器の冷却部材の側に向けて、管路の向きに沿った温度勾配が生じる。この管路の向きに沿った温度勾配により、蓄熱器が熱音響の自励振動を生成する。そして、管路の両端部が実質的に閉塞されているため、この自励振動は、閉塞管における定常波を含む。定常波の波長は、管路の長さに対応する。

ところで、気体中の音速と温度との間には、気体の種類に応じた関係があることが知られている。音速が変化すると、波長に対応する周波数もまた変化する。管路内部の作動流体の一部の音速が変化した場合、変化した部分が全体に占める比に応じて、波長に対応する周波数が変化する。

よって、上述の比、作動流体の温度及び周波数を用いれば、上述の一部に対応する管路内部の作動流体の温度が計算可能となる。上述の一部が実質的に透明であるため、上述の一部に対応する管路内部の作動流体の温度は、熱輻射によって高温気体の温度より高温となることが防がれる。すなわち、上述の一部に対応する管路内部の作動流体の温度は、熱輻射による影響が低減され、高温気体の温度と略同じになると期待される。

第１の特徴に係る発明によれば、温度推定処理は、上述の比、作動流体の温度及び周波数を用いる処理である。よって、第１の特徴に係る発明によれば、プロセッサが第１温度取得処理、周波数取得処理、及び温度推定処理を実行することにより、熱輻射による影響を低減しつつ、上述の第２温度を推定できる。

第１の特徴に係る発明によれば、温度推定処理は、高温気体の内部に温度測定手段等を配設することなく実現される。これにより、測定装置は、動作温度範囲が高温気体の温度を含まない温度測定手段等を用いて構成可能となる。また、これにより、温度測定手段は、熱輻射の影響を受けることなく作動流体の温度を測定できる。

ところで、炉等の内部にある気体の温度を測定することに関し、送信側マイクロホンから共鳴器内部の気体を経て受信側マイクロホンに入る音響信号の測定を介して気体の温度を測定する音響気体温度計が提案されている。第１の特徴に係る発明は、温度勾配によって生じる自励振動の周波数を用いて高温気体の温度を測定できる。これにより、第１の特徴に係る発明は、音響気体温度計のように音響信号を入力するエネルギーを費やすことなく、高温気体の温度を測定できる。また、第１の特徴に係る発明は、マイクロホンを配することに困難が生じるような高温であっても、高温気体の温度を測定できる。

よって、第１の特徴に係る発明は、炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響を低減できる。

第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、前記高温気体の内部に配設可能であって、少なくとも一部が不透明な温度計をさらに備え、前記プロセッサは、前記温度計によって測定された第３温度を取得する第３温度取得処理と、前記第２温度と前記第３温度とに基づいて前記温度計への熱輻射による熱移動を推定する熱輻射推定処理と、をさらに実行可能である、測定装置を提供する。

第２の特徴に係る発明は、不透明であるため熱輻射の影響を受ける温度計で測定された第３温度と、熱輻射の影響が低減された手段で測定された第２温度とを比較することで、該温度計への熱輻射による熱移動を推定できる。該推定により、例えば、本発明の測定装置の他に設けた温度計において測定された温度をこの推定によって較正することが可能となる。よって、測定における熱輻射の影響が本発明の測定装置の他に設けた温度計においても低減され得る。

よって、第２の特徴に係る発明は、炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響を低減できる。

第３の特徴に係る発明は、第１又は第２の特徴に係る発明であって、前記容器の前記一部と接続され、前記高温気体の熱を前記作動流体に移動可能であり、実質的に透明な熱交換器が前記管路の内部のうち前記第１端部と前記蓄熱器との間に配設される、測定装置を提供する。

第３の特徴に係る発明によれば、熱交換器によって第１端部と蓄熱器との間にある作動流体の温度と高温気体の温度との差がますます小さくなる。この熱交換器は、実質的に透明であるため、輻射の影響を低減できる。これにより、第４の特徴に係る発明は、高温気体の温度をより正確に推定し得る。

よって、第３の特徴に係る発明は、炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響を低減できる。

第４の特徴に係る発明は、第１の特徴から第３の特徴のいずれかに係る発明であって、前記実質的に透明な一部の材質が石英ガラスを含む、測定装置を提供する。

第４の特徴に係る発明によれば、耐熱性及び透明性に優れる石英ガラスが透明な一部の材質として用いられることにより、炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響がますます低減される。石英ガラスは、高温での耐久性に優れるため、加熱炉内部の雰囲気ガス等によって例示される急激な温度変化を伴い得る高温気体の温度測定における測定装置１の耐用性を向上し得る。

よって、第４の特徴に係る発明は、炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響を低減できる。

第５の特徴に係る発明は、第１の特徴から第４の特徴のいずれかに係る発明であって、前記実質的に透明な一部の材質がサファイアガラスを含む、測定装置を提供する。

第５の特徴に係る発明によれば、耐熱性及び透明性に優れるサファイアガラスが透明な一部の材質として用いられることにより、炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響がますます低減される。サファイアガラスは、赤外線に対する透明性に優れるため、熱輻射の影響をよりいっそう低減できる。サファイアガラスは、１０００℃以上での耐熱性に優れるため、より高温の気体の温度を測定できる。

よって、第５の特徴に係る発明は、炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響を低減できる。

本発明は、炉等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響を低減できる。

図１は、本実施形態の測定装置１のハードウェア構成及びソフトウェア構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、本実施形態の測定装置１を炉Ｆに取り付けた様子を模式的に示す概略図である。 図３は、容器透明部１２Ｔ周辺における熱の移動を模式的に示す図である。 図４は、本実施形態の温度測定処理の好ましい流れの一例を示すメインフローチャートである。

以下は、本発明を実施するための好適な形態の一例について、図を参照しながら説明するものである。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

＜測定装置１＞
図１は、本実施形態の測定装置１のハードウェア構成及びソフトウェア構成を模式的に示すブロック図である。図２は、本実施形態の測定装置１を炉Ｆに取り付けた様子を模式的に示す概略図である。本実施形態の測定装置１は、プロセッサ１１と両端部を実質的に閉塞可能な管路１２Ｐを内部に有する容器１２とを備える。

〔プロセッサ１１〕
プロセッサ１１は、ソフトウェア構成要素として、後述する第１温度取得部１１１、周波数取得部１１２、及び温度推定部１１３を実現可能であれば、特に限定されない。プロセッサ１１は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＰＬＤ等の１以上を含んで構成される。上述の各種ソフトウェア構成要素は、後に、図３を用いてより詳細に説明される。

プロセッサ１１は、少なくとも、温度測定手段１６及び周波数測定手段１７と通信可能に構成される。プロセッサ１１は、圧力測定手段１９及び／又は温度計２０と通信可能に構成されることが好ましい。

プロセッサ１１は、ソフトウェア構成要素として、温度計２０によって測定された作動流体の温度（第３温度）を取得する第３温度取得処理を実行可能な第３温度取得部１１４をさらに実現可能であることが好ましい。

加えて、プロセッサ１１は、ソフトウェア構成要素として、第３温度等を用いて温度計２０への熱輻射による熱移動を推定する熱輻射推定処理を実行可能な熱輻射推定部１１５をさらに実現可能であることが好ましい。

第３温度取得部１１４及び熱輻射推定部１１５を実現可能であることにより、測定装置１は、熱電対温度計への熱輻射による熱移動を推定できる。該推定により、例えば、本発明の測定装置１の他に設けた熱電対温度計において測定された温度をこの推定によって較正することが可能となる。よって、測定における熱輻射の影響が本発明の測定装置１の他に設けた熱電対温度計においても低減され得る。

プロセッサ１１は、ソフトウェア構成要素として、温度推定処理、熱輻射推定処理等の結果を出力可能な出力処理を実行可能な出力部１１６をさらに実現可能であることが好ましい。出力処理は、特に限定されず、例えば、結果を示すデータグラムを外部から取得可能とする処理、各種表示装置に結果の表示を指令する処理、各種印刷装置に結果の印刷を指令する処理等でよい。

〔容器１２〕
容器１２は、高温気体と該高温気体の外部との間に跨るように配設可能である。高温気体が炉Ｆ等の高温熱源の内部にある雰囲気ガスである場合、容器１２は、高温熱源と該高温熱源の外部との間に跨るように配設可能であることが好ましい（図２）。以下、高温熱源は、単に「炉Ｆ等」とも称される。

容器１２は、容器１２の内壁等によって画定され、両端部を実質的に閉塞可能な管路１２Ｐを内部に有する。管路１２Ｐの内部は、作動流体を封入可能であり、かつ、蓄熱器１４と冷却手段１５とが管路１２Ｐの第１端部１２Ｅ１から第２端部１２Ｅ２に向けて順に配設されている。第１端部１２Ｅ１は、高温気体の内部に配設可能である。管路１２Ｐの内部は、第１端部１２Ｅ１と蓄熱器１４との間に熱交換器１３がさらに配設されていることが好ましい。

［容器透明部１２Ｔ］
容器透明部１２Ｔは、容器１２の一部であって、少なくとも第１端部１２Ｅ１を含む、実質的に透明な一部である。容器透明部１２Ｔは、高温熱源と該高温熱源の外部との間に跨るように容器１２を配設した場合において、容器１２の高温熱源に対応する部分を含むことが好ましい。これにより、容器１２の高温熱源に対応する部分が熱輻射によって高温気体より高い温度となることが低減される。

容器透明部１２Ｔは、容器１２の高温熱源に対応する部分と略一致してもよく、容器１２の高温熱源に対応する部分に加えて容器１２の高温熱源の外部に対応する部分を含んでも良い。容器透明部１２Ｔは、熱電対温度計のシース素材、光加熱ランプ管、石英ガラス製試験管等によって例示される耐熱性を有する既存の透明部材を用いて構成されても良い。

容器透明部１２Ｔが容器１２の高温熱源に対応する部分と略一致することにより、透明な材質が使われる部分を最小限とし得る。これにより、透明な材質より機械的特性、経済的特性に優れた不透明な材質をより多く用いた容器１２が構成可能となる。

容器透明部１２Ｔが容器１２の高温熱源の外部に対応する部分を含むことにより、容器１２の構成が容易となる。また、容器透明部１２Ｔが容器１２の略全体である場合、容器透明部１２Ｔと不透明な部分との間の段差がない容器１２が構成可能となる。これにより、該段差が熱音響の自励振動の障害となることが防がれる。

図３は、容器透明部１２Ｔ周辺における熱の移動を模式的に示す図である。炉Ｆの内部では、炉Ｆの内壁からの熱輻射及び高温気体からの熱伝導によって、温度計２０等へ熱が移動し得る。

不透明な温度計２０では、高温気体からの熱伝導（第ａ熱伝導ＴＣａ）に加え、炉Ｆの内壁からの熱輻射（第ａ熱輻射ＴＲａ）が温度計２０の温度を上げる要因となる。これにより、温度計２０の温度が、熱輻射によって高温気体より高い温度となることが懸念される。

一方、本実施形態の測定装置１では、高温熱源である炉Ｆの内部にある部分が実質的に透明な容器透明部１２Ｔである。そのため、容器透明部１２Ｔを通過して蓄熱器１４に到達する一部の熱輻射（第ｂ熱輻射ＴＲｂ）を除き、炉Ｆの内壁からの熱輻射の大部分（第ｃ熱輻射ＴＲｃ、第ｄ熱輻射ＴＲｄ）は、容器１２等の温度を上げることなく、容器１２を透過する。

したがって、容器１２の温度を上げる要因は、高温気体から容器１２への熱伝導（第ｂ熱伝導ＴＣｂ）が主となる。第ｂ熱伝導ＴＣｂによって高温気体と略同じ温度となった容器１２は、容器１２から作動流体への熱伝導（第ｃ熱伝導ＴＣｃ）によって、作動流体の温度を高温気体の温度と略同じにする。

よって、本実施形態の測定装置１では、容器１２の高温熱源に対応する部分が熱輻射によって高温気体より高い温度となることが、不透明な温度計を用いる場合より低減されると考えられる。

［容器１２の材質］
参照される図は、図２に戻る。容器１２の材質は、容器透明部１２Ｔにおいて実質的に透明な透明材質を含む。容器１２の材質は、容器透明部１２Ｔ以外において不透明な材質を含んでもよい。

透明材質は、測定装置１による測定の対象である高温気体の温度において実質的に透明な材質であれば、特に限定されない。透明材質として、例えば、石英ガラス、サファイアガラス等が挙げられる。

透明性に関し、透明材質は、可視光線に対して実質的に透明であることが好ましい。可視光線に対して実質的に透明であることに関し、透明材質は、ＪＩＳ Ｒ ３１０６：２０１９において定められた試験方法で測定された可視光透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。これにより、炉Ｆ等から容器透明部１２Ｔへの熱輻射による熱移動がよりいっそう防がれる。

透明性に関し、透明材質は、赤外線に対して実質的に透明であることが好ましい。赤外線に対して実質的に透明であることに関し、透明材質は、ＪＩＳ Ｒ ３１０６：２０１９において定められた試験方法で測定された波長２．５μｍの赤外線に対する分光透過率が５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがさらに好ましい。これにより、炉Ｆ等から容器透明部１２Ｔへの熱輻射による熱移動がよりいっそう防がれる。

耐熱性に関し、透明材質は、ＪＩＳ Ｒ ３１０３－２：２００１において定められた試験方法で測定されたひずみ点が６００℃以上であることが好ましく、８００℃以上であることがさらに好ましい。これにより、高温気体の温度まで熱された場合における容器透明部１２Ｔのひずみが防がれる。

耐熱性に関し、透明材質は、ＪＩＳ Ｒ ３１０２－１９９５において定められた試験方法で測定された５００℃における熱膨張係数が１００×１０^－７／℃以下であることが好ましく、１０×１０^－７／℃以下であることがさらに好ましい。これにより、高温気体の温度まで熱された場合における容器透明部１２Ｔの熱膨張による破損が防がれる。

透明材質は、なかでも、石英ガラスを含むことが好ましい。石英ガラスは、上述の透明性・耐熱性に係る各種要望を満たすことが可能である。耐熱性及び透明性に優れる石英ガラスが透明材質として用いられることにより、炉Ｆ等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響がますます低減される。石英ガラスは、高温での耐久性に優れるため、加熱炉内部の雰囲気ガス等によって例示される急激な温度変化を伴い得る高温気体の温度測定における測定装置１の耐用性を向上し得る。

透明材質は、なかでも、サファイアガラスを含むことが好ましい。サファイアガラスは、上述の透明性・耐熱性に係る各種要望を満たすことが可能である。サファイアガラスは、特に、透明性に係る各種要望を満たす点において優れている。耐熱性及び透明性に優れるサファイアガラスが透明材質として用いられることにより、炉Ｆ等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響がますます低減される。サファイアガラスは、赤外線に対する透明性に優れるため、熱輻射の影響をよりいっそう低減できる。サファイアガラスは、１０００℃以上での耐熱性に優れるため、より高温の気体の温度を測定できる。

不透明な材質は、特に限定されない。不透明な材質として、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金、コバルト合金、耐熱セラミック等が挙げられる。ステンレス鋼は、例えば、耐食性の観点から、オーステナイト系のステンレス鋼等が選択される。ニッケル合金は、例えば、耐食性・耐熱性の観点から、Ｈａｙｎｅｓ ２３０合金（登録商標）等のニッケル－クロム－タングステン－モリブデン合金、ニッケル－クロム－アルミニウム－鉄合金、ニッケル－コバルト－クロム－モリブデン－アルミニウム合金等が選択される。Ｈａｙｎｅｓ ２３０合金は、ＭＡ２３合金とも称される。

［管路１２Ｐの形状］
管路１２Ｐの形状は、特に限定されない。管路１２Ｐの形状として、例えば、略直線的な形状、湾曲部を含む形状等が挙げられる。

管路１２Ｐの形状が略直線的な形状であることにより、湾曲部において熱音響の自励振動の位相にバラつきが生じて自励振動が弱まることを低減し得る。管路１２Ｐの形状が湾曲部を含む形状である場合、湾曲部は、熱音響の自励振動の伝達を妨げ得る急な曲げ角度となる部分を含まない形状であることが好ましい。

（温度測定手段１６等を接続可能であること）
管路１２Ｐの形状は、後述する温度測定手段１６、周波数測定手段１７、及び圧力測定手段１９等の管路１２Ｐ内部に配設される各種測定手段を接続可能な孔及び／又は枝管を有する形状であることが好ましい。これにより、測定装置１は、作動流体の諸元を測定できる。孔及び／又は枝管の数は、特に限定されず、単数でもよく、複数でもよい。

管路１２Ｐの形状は、後述する圧力変更手段１８を接続可能な孔及び／又は枝管を有する形状であることが好ましい。これにより、圧力変更手段１８を管路１２Ｐに接続し、管路１２Ｐ内部に封入された作動流体の圧力を変更することが可能となる。孔及び／又は枝管の数は、特に限定されず、単数でもよく、複数でもよい。

（管路１２Ｐの寸法）
管路１２Ｐの長さは、特に限定されない。測定装置１を配置するスペース等に応じて、管路１２Ｐの長さは、適宜設定可能である。

管路１２Ｐの断面積は、特に限定されない。測定装置１を配置するスペース等に応じて、管路１２Ｐの断面積は、適宜設定可能である。

高温気体の温度を下げずに測定するとの観点から、管路１２Ｐの断面積の上限は、４０ｃｍ^２以下であることが好ましく、１０ｃｍ^２以下であることがより好ましい。管路１２Ｐの内壁と作動流体との間の干渉を抑える観点から、管路１２Ｐの断面積の下限は、０．５ｃｍ^２以上であることが好ましく、３ｃｍ^２以上であることがより好ましい。

［管路１２Ｐの内部に各種部材を配設する手段］
熱交換器１３、蓄熱器１４、冷却手段１５、温度測定手段１６、周波数測定手段１７、圧力測定手段１９等の各種部材は、管路１２Ｐの第２端部１２Ｅ２から挿入されて取り付けられることが好ましい。これにより、容器１２が石英ガラス、サファイアガラス等の加工しづらい材質で構成されていても、各種部材を管路１２Ｐの内部に配設できる。

各種部材は、第２端部１２Ｅ２を閉塞する閉塞部材１２Ｃを介して容器１２に対する位置を固定されてもよく、容器１２との間の摩擦等を用いて固定されてもよい。閉塞部材１２Ｃを介して容器１２に対する位置を固定する手段として、例えば、閉塞部材１２Ｃと接続された棒状部材（図示せず）によって各種部材を固定する手段が挙げられる。棒状部材は、例えば、ネジ山が切られた棒状部材である。摩擦等を用いて固定する手段として、例えば、管路１２Ｐの内部に各種部材それぞれに対応するテーパー（図示せず）を設け、該テーパーを介して各種部材を固定する手段が挙げられる。

［作動流体］
（作動流体の種類）
作動流体は、特に限定されない。作動流体として、例えば、空気、湿り空気、不活性ガス等を含む気体が挙げられる。

作動流体は、中でも、空気を含むことが好ましい。漏出時の環境への影響が小さく調達容易な空気を含む作動流体であることにより、測定装置１の運用による環境への悪影響と運用に係るコストとを低減し得る。

作動流体は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、等によって例示される不活性ガスを含んでもよい。これにより、管路１２Ｐ及び管路１２Ｐ内部に配設された各部材の酸化及び腐食が抑制され得るとともに、蓄熱器１４により生成される自励振動が空気を作動流体として用いる場合より強くなることが見込まれ得る。

作動流体は、高温熱源の温度と後述する熱媒の温度との間で気相と液相との間を行き来可能な物質を有する空気（湿り空気）を含んでもよい。該物質として、例えば、水、エタノール等が挙げられる。作動流体が湿り空気を含むことにより、蓄熱器１４により生成される自励振動が空気を作動流体として用いる場合より強くなることが見込まれ得る。

（作動流体の圧力）
作動流体が空気である場合、測定する場合における作動流体の圧力の下限は、特に限定されない。該下限は、例えば、０．３ＭＰａ以上であることが好ましく、０．４ＭＰａ以上であることがよりいっそう好ましく、０．５ＭＰａ以上であることがさらにいっそう好ましい。以下、測定する場合における作動流体の圧力の下限は、単に「第１圧力」とも称される。第１圧力を上述のように定めることにより、蓄熱器１４は、より強く、周波数を測定しやすい自励振動を生成可能である。

〔熱交換器１３〕
熱交換器１３は、高温気体の熱を作動流体に移動する。熱交換器１３は、容器１２が高温気体から得た熱を、容器１２から熱交換器１３への熱伝導によって得ることと、受け取った熱を熱伝導によって作動流体に移動することと、が可能であれば、特に限定されない。

熱交換器１３は、容器透明部１２Ｔと同様に、実質的に透明であることが好ましい。熱交換器１３が実質的に透明であることの効果及び熱交換器１３の材質は、容器透明部１２Ｔと同様である。

熱交換器１３は、例えば、管路１２Ｐと接続されたプレートを介して熱を作動流体に移動するものでもよく、管路１２Ｐと接続された棒状部材を介して熱を作動流体に移動するものでもよい。

熱交換器１３は、容器１２と別体に構成されていてもよく、容器１２と接続されて実質的に一体に構成されていてもよい。ここで、ある部材が「容器１２と接続されて実質的に一体に構成されている」とは、測定装置１が測定する場合において、該部材が容器１２等と一体に管路１２Ｐを画定することを指す。

［熱交換器１３を配設する位置］
熱交換器１３を配設する位置は、熱交換器１３と蓄熱器１４と冷却手段１５とが管路１２Ｐの第１端部１２Ｅ１から第２端部１２Ｅ２に向けて順に配設されるような位置であって、高温気体の熱を作動流体に移動可能な位置であれば、特に限定されない。該位置として、例えば、高温気体と高温気体の外部との間に跨るように測定装置１を配設した場合において、容器１２のうち高温気体の周辺となる部分（容器透明部１２Ｔ）に対応する管路１２Ｐの位置が挙げられる（図２）。

熱交換器１３を配設する位置は、中でも、蓄熱器１４の近傍であることが好ましい。これにより、熱交換器１３は、蓄熱器１４の一端の周辺にある作動流体の温度を該位置が蓄熱器１４の近傍でない場合より高め得る。

熱交換器１３の蓄熱器１４に近い端部と蓄熱器１４の熱交換器１３に近い端部との間の距離の上限は、管路１２Ｐの長さの１／４０以下であることが好ましく、管路１２Ｐの長さの１／７０以下であることがよりいっそう好ましく、管路１２Ｐの長さの１２００以下であることがさらにいっそう好ましい。これにより、熱交換器１３は、蓄熱器１４の一端の周辺にある作動流体の温度をよりいっそう高め得る。

［熱交換器１３の寸法］
熱交換器１３の管路１２Ｐに沿った向きにおける長さは、特に限定されない。該長さの下限は、管路１２Ｐの長さの２／１００以上であることが好ましく、管路１２Ｐの長さの３／１００以上であることがさらにいっそう好ましい。これにより、熱交換器１３は、蓄熱器１４の一端の周辺にある作動流体の温度をよりいっそう高め得る。

熱交換器１３の管路１２Ｐに沿った向きにおける長さの上限は、管路１２Ｐの長さの３０／１００以下であることが好ましく、管路１２Ｐの長さの２５／１００以下であることがさらにいっそう好ましい。これにより、熱交換器１３が熱音響の自励振動に期待されていない種々の影響を与えることを低減し得る。

〔蓄熱器１４〕
蓄熱器１４は、温度勾配に応じて熱音響の自励振動を生成可能な部材である。蓄熱器１４の形状は、略柱状である。蓄熱器１４は、管路１２Ｐの向きに沿って蓄熱器１４を連通する空隙を含む。すなわち、蓄熱器１４は、蓄熱器１４からみて第１端部１２Ｅ１に近い一側と蓄熱器１４からみて冷却手段１５に近い他側とを連通する空隙を含む。

蓄熱器１４の形状が略柱状であることにより、蓄熱器１４は、管路１２Ｐ内部に配設することが容易となる。蓄熱器１４の形状が略柱状であることにより、蓄熱器１４は、平面状の両端部において、熱音響の自励振動を管路１２Ｐに沿った向きに生成可能となる。

上述の空隙は、蓄熱器１４が測定装置１の管路１２Ｐ内に配設された場合において、管路１２Ｐにおける高温部の周辺と管路１２Ｐにおける低温部の周辺とを連通可能である。ここで、高温部は、熱交換器１３が高温気体から移動した熱がもたらす高温部である。よって、高温部の周辺は、例えば、熱交換器１３周辺である。また、ここで、低温部は、冷却手段１５における熱の移動がもたらす低温部である。よって、低温部の周辺は、例えば、冷却手段１５周辺である。

蓄熱器１４が測定装置１の管路１２Ｐ内に配設された場合において、管路１２Ｐの向きに沿って蓄熱器１４を連通する空隙を含むことにより、蓄熱器１４は、管路１２Ｐ内に配設された場合において、高温部と低温部との温度差によって蓄熱器１４の内部に生じた温度勾配に応じて熱音響の自励振動を生成可能である。

蓄熱器１４は、容器１２と別体に構成されていてもよく、容器１２と実質的に一体に構成されていてもよい。

［空隙の流路半径］
空隙の流路半径ｄ［ｍ］は、蓄熱器１４において生成される熱音響の自励振動に関する作動流体の熱境界層の厚さδ［ｍ］について、以下の式（１）の関係を満たしていることが好ましい。より詳細には、（ｄ／δ）^２が０．１乃至１０の範囲であることが好ましい。

［蓄熱器１４の管路１２Ｐに沿った長さ］
蓄熱器１４の管路１２Ｐに沿った長さの下限は、管路１２Ｐの長さ（管路長）の９％以上であることが好ましく、管路長の１３％以上であることがよりいっそう好ましい。これにより、蓄熱器１４の一部が熱交換器としても機能することが見込まれ得る。よって、より強く、測定しやすい自励振動の生成が見込まれる。

［蓄熱器１４の材質］
蓄熱器１４の材質は、特に限定されない。蓄熱器１４の材質は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料、セラミック等の無機材料、グラファイトシート等の熱伝導異方性材料、等の１以上を含む。

蓄熱器１４の材質に関し、高温気体の温度を測定する測定装置１では、蓄熱器１４の耐熱性が求められる。

蓄熱器１４の材質が無機材料を含む場合、蓄熱器１４は、例えば、セラミックハニカム等の無機材料を焼結させて形成された多孔体として構成可能である。これにより、耐熱性及び高温での耐腐食性に優れた蓄熱器１４が実現され得る。

［蓄熱器１４を配設する位置］
蓄熱器１４を配設する位置は、蓄熱器１４と冷却手段１５とが管路１２Ｐの第１端部１２Ｅ１から第２端部１２Ｅ２に向けて順に配設されるような位置であることに加えて、蓄熱器相対位置が後述の条件を満たす位置であることが好ましい。ただし、蓄熱器相対位置は、管路１２Ｐの第１端部１２Ｅ１から蓄熱器１４の中心までの管路１２Ｐに沿った距離を管路１２Ｐの長さで割った比である。また、蓄熱器１４を配設する位置は、炉Ｆ等からの熱輻射が、管路１２Ｐの向きに垂直な向きで蓄熱器１４に入射しない位置であることが好ましい。

蓄熱器相対位置の下限は、２／２５以上であることが好ましく、３／２５以上であることがよりいっそう好ましく、４／２５以上であることがよりいっそう好ましい。また、蓄熱器相対位置の上限は、９／２５以下であることが好ましく、８／２５以下であることがよりいっそう好ましく、７／２５以下であることがさらにいっそう好ましい。これにより、自励振動による高温気体からの熱の移動を抑えることと、より強く、測定しやすい自励振動を生成することとが両立可能となる。

〔冷却手段１５〕
冷却手段１５は、作動流体を冷却可能な冷却部材である。冷却手段１５は、特に限定されない。冷却手段１５は、容器１２と別体に構成されていてもよく、容器１２と実質的に一体に構成されていてもよい。また、冷却手段１５は、容器１２の外部に設けられた部材と、該部材によって冷却され、作動流体を冷却する管路１２Ｐの内部における一部とを含んで構成されてもよい。

［冷却手段１５の方式］
冷却手段１５は、液体を熱媒として利用する気液熱交換器であることが好ましい。これにより、冷却手段１５は、気体より比熱が大きい液体を用いて、作動流体を冷却し得る。

液体である熱媒は、水を主成分とすることが好ましい。水を主成分とする熱媒は、水の高い比熱を熱媒で利用し得ると共に、熱媒が環境に影響を与えることを防ぎ得る。また、これにより、熱媒の調達が容易となり得る。

気液熱交換器である冷却手段１５の方式は、特に限定されない。該方式として、例えば、シェルアンドチューブ式気液熱交換器、フィンチューブ式気液熱交換器、扁平管フィンレス式気液熱交換器、コイル式気液熱交換器、等が挙げられる。

気液熱交換器である冷却手段１５の方式は、中でも、熱媒を流すことが可能なシェルの内部を管路１２Ｐの向きに沿って作動流体が通過可能なチューブが通過するよう構成されたシェルアンドチューブ式気液熱交換器であることが好ましい。シェルアンドチューブ式気液熱交換器である冷却手段１５は、作動流体における圧力損失を低減することと、作動流体を冷却する効率を高めることと、を両立し得る。

容器透明部１２Ｔが容器１２の略全体である場合、気液熱交換器である冷却手段１５の方式は、熱媒を流すことが可能なチューブを用いて構成されたチューブ式気液熱交換器であることが好ましい。これにより、容器透明部１２Ｔに孔等を設けることなく、冷却手段１５が管路１２Ｐの内部に配設可能となる。

［冷却手段１５を配設する位置］
冷却手段１５を配設する位置は、蓄熱器１４と冷却手段１５とが管路１２Ｐの第１端部１２Ｅ１から第２端部１２Ｅ２に向けて順に配設されるような位置であって、作動流体を冷却可能な位置であれば、特に限定されない。該位置として、例えば、炉Ｆ等と炉Ｆ等の外部との間に跨るように測定装置１を配設した場合において、容器１２のうち炉Ｆ等の外部の周辺となる部分に対応する管路１２Ｐの位置が挙げられる（図２）。

冷却手段１５を配設する位置は、中でも、蓄熱器１４の近傍であることが好ましい。これにより、冷却手段１５は、蓄熱器１４の一端の周辺にある作動流体の温度を該位置が蓄熱器１４の近傍でない場合より低くし得る。

冷却手段１５の蓄熱器１４に近い端部と蓄熱器１４の冷却手段１５に近い端部との間の距離の上限は、管路１２Ｐの長さの１／４０以下であることが好ましく、管路１２Ｐの長さの１／７０以下であることがよりいっそう好ましく、管路１２Ｐの長さの１２００以下であることがさらにいっそう好ましい。これにより、冷却手段１５は、蓄熱器１４の一端の周辺にある作動流体の温度をよりいっそう低くし得る。

〔温度測定手段１６〕
温度測定手段１６は、蓄熱器１４と第２端部１２Ｅ２との間に配設される、作動流体の温度（第１温度）を測定可能な部材である。すなわち、温度測定手段１６は、蓄熱器１４と第２端部１２Ｅ２との間における作動流体の温度（第１温度）を測定できる。

温度測定手段１６は、測定結果をプロセッサ１１に提供可能であれば、特に限定されない。温度測定手段１６は、例えば、熱電対温度計、定積気体温度計，音響気体温度計、熱雑音温度計、放射温度計、金属抵抗温度計、半導体抵抗温度計、等の１以上を含む。

温度測定手段１６は、蓄熱器１４と第２端部１２Ｅ２との間に配設される。すなわち、温度測定手段１６は、高温熱源及び高温気体の外部に配設される。このため、温度測定手段１６は、高温熱源からの輻射の影響を受けることがない。また、これにより、動作温度範囲が高温気体の温度を含まない温度測定手段１６が配設可能である。

〔周波数測定手段１７〕
周波数測定手段１７は、蓄熱器１４と第２端部１２Ｅ２との間に配設される、作動流体における熱音響の自励振動の周波数を測定可能な部材である。すなわち、周波数測定手段１７は、蓄熱器１４において生成され、管路１２Ｐにおいて定常波となった熱音響の自励振動の周波数を測定できる。

周波数測定手段１７は、蓄熱器１４と第２端部１２Ｅ２との間に配設される。すなわち、周波数測定手段１７は、高温熱源及び高温気体の外部に配設される。これにより、動作温度範囲が高温気体の温度を含まない周波数測定手段１７が配設可能である。

〔圧力変更手段１８〕
測定装置１は、管路１２Ｐ内部に封入された作動流体の圧力を制御可能な圧力変更手段１８を備えることが好ましい。圧力変更手段１８は、少なくとも、作動流体の圧力を上げることが可能な加圧手段を含んで構成される。

［加圧手段］
加圧手段は、特に限定されない。加圧手段として、例えば、管路１２Ｐと接続可能なコンプレッサー等が挙げられる。圧力変更手段１８は、加圧手段を含むことにより、熱輸送量を増やす指令に応じて、蓄熱器１４が自励振動を強めるよう、作動流体の圧力を上げる制御が可能である。

蓄熱器１４における熱音響の自励振動の生成は、作動流体の圧力の影響を受けることが知られている。ところで、常圧付近の空気における自励振動の生成は、比較的弱い。このような弱い自励振動が生成される場合、管路内の熱音響は、空気の粘性等がもたらす抵抗によって減少する。

圧力変更手段１８が加圧手段を含んで構成されることにより、作動流体の圧力を常圧又は上述の第１圧力以下の圧力から上述の第２圧力以上の圧力に上げることができる。これにより、蓄熱器１４は、作動流体が空気であっても、熱音響の自励振動を生成し、又は、強めることができる。

〔圧力測定手段１９〕
圧力測定手段１９は、作動流体の圧力を測定可能な部材である。圧力測定手段１９を備えることにより、測定装置１は、圧力変更手段１８によって圧力が変更された場合であっても、高温気体の温度を測定できる。

圧力測定手段１９は、蓄熱器１４と第２端部１２Ｅ２との間に配設可能である。すなわち、圧力測定手段１９は、高温熱源及び高温気体の外部に配設可能である。これにより、動作温度範囲が高温気体の温度を含まない圧力測定手段１９が配設可能である。

〔温度計２０〕
温度計２０は、高温気体の内部に配設される、少なくとも一部が不透明である。すなわち、温度計２０は、熱輻射の影響を受ける手段で測定された高温気体の温度（第３温度）を提供できる。

温度計２０は、少なくとも一部が不透明であり、測定結果をプロセッサ１１に提供可能であれば、特に限定されない。温度計２０は、例えば、熱電対温度計、金属抵抗温度計、半導体抵抗温度計等の１以上を含む。

〔高温熱源〕
高温熱源は、測定対象となる高温気体が内部にあるものであれば、特に限定されない。高温熱源として、例えば、炉Ｆ等によって例示される各種加熱炉等が挙げられる。

高温熱源は、６００℃以上となり得ることが好ましい。これにより、測定装置１は、加圧された空気を作動流体として用いる場合であっても、高温気体の温度を測定し得る。

高温熱源は、８００℃以上となり得ることが好ましい。これにより、測定装置１は、加圧された空気を作動流体として用いる場合であって、該空気の圧力が１ＭＰａ以下と比較的低い場合であっても、高温気体の温度を測定し得る。

〔温度測定処理〕
図４は、本実施形態の温度測定処理の好ましい流れの一例を示すメインフローチャートである。以下、図４を用いて本実施形態の温度測定処理の好ましい流れの一例が説明される。

［ステップＳ１：第１温度を取得］
プロセッサ１１は、温度測定手段１６と協働し、第１温度取得部１１１を実行する。そして、プロセッサ１１は、温度測定手段１６によって測定された第１温度を取得する第１温度取得処理を行う（ステップＳ１、第１温度取得ステップ）。プロセッサ１１は、処理をステップＳ２に移す。

［ステップＳ２：周波数を取得］
プロセッサ１１は、周波数測定手段１７と協働し、周波数取得部１１２を実行する。そして、プロセッサ１１は、周波数測定手段１７によって測定された作動流体の周波数を取得する周波数取得処理を行う（ステップＳ２、周波数取得ステップ）。プロセッサ１１は、処理をステップＳ３に移す。

［ステップＳ３：第２温度を推定］
プロセッサ１１は、温度推定部１１３を実行する。そして、プロセッサ１１は、蓄熱器１４の一側から第１端部１２Ｅ１までの長さの管路１２Ｐの長さに対する比、ステップＳ１で取得された第１温度、及びステップＳ２で取得された周波数に基づいて高温気体の温度（第２温度）を推定する温度推定処理を行う（ステップＳ３、温度推定ステップ）。プロセッサ１１は、処理をステップＳ４に移す。

温度推定処理は、上述の比、第１温度、及び周波数に基づいて第２温度を推定する手順を含む処理であれば、特に限定されない。

以下は、高温気体の温度（第２温度）Ｔ_Ｈ［Ｋ］を推定する手順の一例である。ｆ_０［Ｈｚ］は、容器透明部１２Ｔに対応する管路１２Ｐ内部の作動流体の温度が蓄熱器１４と第２端部１２Ｅ２との間における作動流体の温度（第１温度）Ｔ_Ｌ［Ｋ］と同じである場合の周波数である。また、比ｒは、管路１２Ｐの長さに対する蓄熱器１４の一側から第１端部１２Ｅ１までの長さの比である。

このとき、上述の一部に対応する管路１２Ｐ内部の作動流体の温度が第２温度Ｔ_Ｈ［Ｋ］と略同じである場合の周波数ｆ［Ｈｚ］は、例えば、以下の式（２）によって表される。ただし、ｃ_Ｌ［ｍ／ｓ］は、第１温度Ｔ_Ｌ［Ｋ］における公知の音速である。また、ｃ_Ｈ［ｍ／ｓ］は、第２温度Ｔ_Ｈ［Ｋ］における公知の音速である。

式（３）は、ｃ_Ｈについて式（２）を解いたものである。

気体の温度と気体中の音速との間における公知の関係を用いれば、式（３）を用いて求めたｃ_ＨからＴ_Ｈ［Ｋ］を求めることができる。気体の温度と気体中の音速との間における関係は、例えば、式（４）である。ただし、κは作動流体の比熱比である。また、Ｒ［Ｊ／Ｋ・ｍｏｌ］は、気体定数である。Ｍは、作動流体の平均分子量である。

したがって、蓄熱器１４の一側から第１端部１２Ｅ１までの長さの管路１２Ｐの長さに対する比ｒ、第１温度Ｔ_Ｌ［Ｋ］、及び周波数ｆ［Ｈｚ］並びに所定のパラメータであるｆ_０［Ｈｚ］に基づいて、第２温度Ｔ_Ｈ［Ｋ］が推定可能である。

温度推定処理の別の例として、上述の式（３）の代わりに、以下の式（５）を用いてｃ_Ｈを求める手順を含む処理が挙げられる。式（５）は、上述の一部に対応する管路１２Ｐ内部の作動流体の温度が第２温度Ｔ_Ｈ［Ｋ］と略同じである場合の管路１２Ｐ内部の平均音速ｃ_ａｖｇをｒｃ_Ｈ＋（１－ｒ）ｃ_Ｌで近似し、その近似に基づいて定常波の周波数と音速との関係式ｃ_ａｖｇ／ｆ＝ｃ_Ｌ／ｆ_０をｃ_Ｈについて解いたものである。

温度推定処理は、例示した手順のほか、上述の比ｒ、第１温度Ｔ_Ｌ、及び周波数ｆに基づいて第２温度Ｔ_Ｈを推定する各種の手順を含む処理でよい。このような処理として、例えば、他の温度計を用いて予め用意した比ｒ・第１温度Ｔ_Ｌ・周波数ｆと第２温度Ｔ_Ｈとの対応関係とを用いて第２温度Ｔ_Ｈを推定する手順、上述の対応関係の機械学習を用いて第２温度Ｔ_Ｈを推定する手順等が挙げられる。

必須の態様ではないが、温度測定処理は、ステップＳ４からステップＳ５の熱輻射推定処理を含むことが好ましい。これにより、例えば、本実施形態の測定装置１の他に設けた温度計において測定された温度をこの推定によって較正することが可能となる。よって、測定における熱輻射の影響が本実施形態の測定装置１の他に設けた温度計においても低減され得る。

［ステップＳ４：第３温度を取得］
プロセッサ１１は、温度計２０と協働し、第３温度取得部１１４を実行する。そして、プロセッサ１１は、温度計２０によって測定された第３温度を取得する第３温度取得処理を行う（ステップＳ４、第３温度取得ステップ）。プロセッサ１１は、処理をステップＳ５に移す。

［ステップＳ５：熱輻射による熱移動を推定］
プロセッサ１１は、熱輻射推定部１１５を実行する。そして、プロセッサ１１は、ステップＳ３において推定された第２温度とステップＳ４において取得された第３温度とに基づいて温度計２０への熱輻射による熱移動を推定する熱輻射推定処理を行う（ステップＳ４、熱輻射推定ステップ）。プロセッサ１１は、処理をステップＳ５に移す。

熱輻射推定処理は、特に限定されない。熱輻射推定処理は、例えば、第２温度の４乗と第３温度の４乗との差、温度計２０の表面積、放射率、熱容量、形態係数等から熱輻射を推定する手順を含む処理でよい。

［ステップＳ６：結果を出力］
プロセッサ１１は、出力部１１６を実行する。そして、プロセッサ１１は、ステップＳ３において推定された第２温度を出力する出力処理を行う（ステップＳ６、出力ステップ）。プロセッサ１１は、処理をステップＳ１に移し、ステップＳ１からステップＳ６を繰り返す。

温度測定処理がステップＳ４からステップＳ５の熱輻射推定処理を含む場合、出力処理は、ステップＳ３において推定された熱輻射をさらに出力することが好ましい。

［自励振動制御処理］
必須の態様ではないが、温度測定処理は、周波数を測定可能な下限以上に自励振動の強さを制御する自励振動制御処理を含むことが好ましい。自励振動制御処理は、例えば、自励振動の強さが周波数を測定可能な下限を下回る場合に作動流体の圧力を上げる制御を行い、自励振動の強さが周波数を測定可能な下限を所定のマージンを超えて上回る場合に作動流体の圧力を下げる制御を行う処理等でよい。これにより、測定装置１が強い自励振動によって高温気体の熱エネルギーを炉Ｆ等の外部に輸送することが低減される。

［温度測定処理の効果］
本実施形態の測定装置１では、高温気体の内部に配設された一部（容器透明部１２Ｔ）の温度が高温気体からの熱伝導によって加熱される。この一部は、実質的に透明である。したがって、この一部の温度は、熱輻射によって高温気体の温度より高い温度となることが防がれる。これにより、この一部に対応する管路内部の作動流体の温度は、高温気体の温度と略同じとなると期待される。

そして、本実施形態の測定装置１では、冷却手段１５から第２端部１２Ｅ２までの間における管路１２Ｐ内部の作動流体は、冷却手段１５によって冷却される。よって、蓄熱器１４の第１端部１２Ｅ１の側から蓄熱器１４の冷却手段１５の側に向けて、管路１２Ｐの向きに沿った温度勾配が生じる。この管路１２Ｐの向きに沿った温度勾配により、蓄熱器１４が熱音響の自励振動を生成する。管路１２Ｐの両端部が実質的に閉塞されているため、この自励振動は、閉塞管における定常波を含む。定常波の波長は、管路１２Ｐの長さに対応する。

ところで、気体中の音速と温度との間には、気体の種類に応じた関係があることが知られている。音速が変化すると、波長に対応する周波数もまた変化する。管路１２Ｐ内部の作動流体の一部の音速が変化した場合、変化した部分が全体に占める比に応じて、波長に対応する周波数が変化する。

よって、上述の比、作動流体の温度及び周波数を用いれば、上述の一部に対応する管路１２Ｐ内部の作動流体の温度が計算可能である。上述の一部が実質的に透明であるため、上述の一部に対応する管路１２Ｐ内部の作動流体の温度は、熱輻射によって高温気体の温度より高温となることが防がれる。すなわち、上述の一部に対応する管路１２Ｐ内部の作動流体の温度は、熱輻射による影響が低減され、高温気体の温度と略同じになると期待される。

温度推定処理は、上述の比、作動流体の温度及び周波数を用いる処理である。よって、上述の温度測定処理では、プロセッサ１１が第１温度取得処理、周波数取得処理、及び温度推定処理を実行することにより、熱輻射による影響を低減しつつ、高温気体の温度（第２温度）Ｔ_Ｈ［Ｋ］を推定できる。

この温度測定処理は、高温気体の内部に熱電対温度計等を配設することなく実現される。これにより、測定装置１は、動作温度範囲が高温気体の温度を含まない温度測定手段１６等を用いて構成可能となる。また、これにより、温度測定手段１６は、熱輻射の影響を受けることなく作動流体の温度を測定できる。

ところで、送信側マイクロホンから送信され、共鳴器内部の気体を経て受信側マイクロホンで受信される音響信号の測定を介して気体の温度を測定する音響気体温度計が提案されている。本実施形態の温度推定処理は、温度勾配によって生じる自励振動の周波数を用いて高温気体の温度を測定できる。これにより、本実施形態の測定装置１は、音響気体温度計のように音響信号を入力するエネルギーを費やすことなく、高温気体の温度を測定できる。

加えて、自励振動の周波数は、冷却部材１５で冷却された作動流体から測定可能である。したがって、本実施形態の測定装置１は、マイクロホンを配することに困難が生じるような高温であっても、高温気体の温度を測定できる。

よって、上述の温度測定処理は、炉Ｆ等の内部において気体の温度を測定する場合における熱輻射の影響を低減できる。

〔熱輸送デバイスを兼ねることについて〕
本実施形態の測定装置１は、炉Ｆ等の内部から外部へ熱を輸送する熱輸送デバイスを兼ねていても良い。これにより、高温気体の温度を測定することと熱を輸送することとが限られたスペースで両立可能となる。測定装置１が熱輸送デバイスを兼ねる場合、上述の自励振動制御処理は、熱輸送を行う場合に自励振動による熱輸送量を可能な限り高めるよう作動流体の圧力を上げる制御を含むことが好ましい。

なお、本発明の思想の範疇において、当業者であれば各種の変更例及び修正例に想到し得るものである。よって、それら変更例及び修正例は、本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

１ 測定装置
１１ プロセッサ
１１１ 第１温度取得部
１１２ 周波数取得部
１１３ 温度推定部
１１４ 第３温度取得部
１１５ 熱輻射推定部
１１６ 出力部
１２ 容器
１２Ｐ 管路
１２Ｅ１ 第１端部
１２Ｅ２ 第２端部
１２Ｔ 容器透明部
１３ 熱交換器
１４ 蓄熱器
１５ 冷却手段
１６ 温度測定手段
１７ 周波数測定手段
１８ 圧力変更手段
１９ 圧力測定手段
２０ 温度計
Ｆ 炉
ＴＣａ 第ａ熱伝導
ＴＣｂ 第ｂ熱伝導
ＴＣｃ 第ｃ熱伝導
ＴＲａ 第ａ熱輻射
ＴＲｂ 第ｂ熱輻射
ＴＲｃ 第ｃ熱輻射
ＴＲｄ 第ｄ熱輻射

Claims (5)

1. プロセッサと、第１端部及び第２端部を実質的に閉塞可能な管路を内部に有する容器とを備え、
   前記容器は、前記第１端部を含む一部が実質的に透明であり、
   前記第１端部は、高温気体の内部に配設可能であり、
   前記管路の内部は、作動流体を封入可能であり、かつ、蓄熱器と冷却手段とが前記第１端部から前記第２端部に向けて順に配設され、
   前記蓄熱器は、前記管路の向きに沿って前記蓄熱器を連通する空隙を有し、かつ、前記管路の向きに沿った温度勾配によって熱音響の自励振動を生成可能であり、
   前記冷却手段は、前記作動流体を冷却可能であり、
   前記プロセッサは、前記蓄熱器の一側から前記第１端部までの長さの前記管路の長さに対する比と、前記蓄熱器と前記第２端部との間における前記作動流体の温度と、前記自励振動の周波数とに基づいて前記高温気体の温度（第２温度）を推定する温度推定処理を実行可能である、
   測定装置。
2. 前記高温気体の内部に配設可能であり、少なくとも一部が不透明な温度計をさらに備え、
   前記プロセッサは、
   前記温度計によって測定された第３温度を取得する第３温度取得処理と、
   前記第２温度と前記第３温度とに基づいて前記温度計への熱輻射による熱移動を推定する熱輻射推定処理と、
   をさらに実行可能である、
   請求項１に記載の測定装置。
3. 前記容器の前記一部と接続され、前記高温気体の熱を前記作動流体に移動可能であり、実質的に透明な熱交換器が前記管路の内部のうち前記第１端部と前記蓄熱器との間に配設される、請求項１に記載の測定装置。
4. 前記実質的に透明な一部の材質が石英ガラスを含む、請求項１に記載の測定装置。
5. 前記実質的に透明な一部の材質がサファイアガラスを含む、請求項１に記載の測定装置。

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