JPH0240171B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コークス炉等の加熱炎道（flue）の
如き細い軸状空間の内壁の温度分布を測定するた
めの装置に関する。

かかる温度分布の測定に際して最も重要なこと
は、温度分解を如何に適切に行なうかである。コ
ークス炉等の加熱炎道の如き細い軸状空間におい
ては、測定に著しい困難を伴なう。何故なら、比
較的高温即ち1000℃以上の温度を検出する必要が
ある上にこのような細い軸状空間においては、空
間の直径に対する軸方向長さの比率が極端に大で
あるため、空間の長手方向における温度分解が著
しく困難だからである。

コークス炉の加熱炎道の温度分布を測定する方
法としては、温度計測用端子を計測すべき加熱炎
道の底部にまで降下せしめる方法が知られてい
る。しかしながら、この方法は深さ4mの加熱炎
道については適用に無理がある。というのは計測
用端子が、厚さ2mの炉蓋を上方から貫通するに
止まり、そのため計測棒を担持する台車の使用が
著しく困難で、多大の時間を要し、しかもそのた
め往々にして不都合な温度降下を生ずるからであ
る。又、かかる計測棒は、その寸法如何によつて
は、コークス炉上方のホツパー車の走行を妨げる
ことになる。更に又、この計測棒は、高温による
酸化等に対処するためその外表面に金メツキする
必要があり高くつく。そのため、適当な温度測定
手法として、加熱炎道の壁面から定置した可傾鏡
及びシリコン写真装置の付属レンズを経て到達す
る赤外線を用いる方法が知られている。

しかしながら、赤外線を用いた公知の温度測定
手法では、可傾鏡が加熱炎道の側壁面に配置され
るため、その光学的視野が限られていることとも
あいまつて、炎道が長い場合等にはその全長にわ
たつて温度分布を測定することは困難となる。ま
た、可傾鏡が定置されていることから、各々の炎
道に対して同様の可傾鏡をそれぞれ設ける必要が
あり、コスト高となることは回避できない。さら
に、公知の可傾鏡の傾動は、可傾鏡のハウジング
自体を揺動させて行わせる構成であるため、かか
るハウジングの揺動を許容し得る取付け空間があ
る場合にしか利用できず、例えば炎道の側壁等の
細い穴を設けて、その穴の内部にハウジングを取
付けるという構成をとることはできない。

本発明は、上記従来技術における諸欠点を解消
することを目的とし、これを具体的にいえば、上
記従来装置を改良した操作し易く且つ著しく小型
軽量化した装置を提供することであり、それによ
つて人的及び物質的経費を著しく低減せしめると
共に計測棒の挿入並びに計測に要する時間を短縮
化し、熱損失をできるだけ少くし、しかも高温に
おける高い温度分解能を得るようにすることを目
的とする。

この目的を達成するために、本発明は、被測定
空間たる軸状空間に臨むように配置された可傾鏡
を有する放射光学装置を備えた放射高温計と、前
記可傾鏡を傾動させるためのポジシヨナーと、前
記放射光学装置によつて検知された放射線を読取
つて温度分布を決定するための光学的読取装置
と、を具備する温度分布測定装置において、前記
可傾鏡を入光鏡として前記軸状空間の一端に配置
するとともに、前記放射高温計の内部において前
記軸状空間の長手軸線と交差する傾動軸回りに傾
動可能に構成し、さらに前記可傾鏡の前記ポジシ
ヨナーによる傾動が前記軸状空間の上部からの放
射線を取り入れる第一傾動位置と前記軸状空間の
底部からの放射線を取り入れる第二傾動位置との
間で行われるように構成し、もつて前記可傾鏡が
前記軸状空間のほぼ全長にわたつて光学的にカバ
ーするように構成したことを特徴とする軸状空間
内壁面の温度分布測定装置を提供する。

放射光学装置は、測定すべき空間の両端部のう
ち一端部に配設するという構成を採つているた
め、かかる測定空間内における高温に直接晒され
ることがない。又、かかる構成によると、放射光
学装置全体を移動させなくとも測定空間の実際上
の終端部における一定点から測定すべき壁面の全
長に亘る温度分布をカバーし得るように構成する
ことが可能である。その結果、計測棒を下降させ
つつ計測する場合に生じる測定結果の変動或いは
誤差がなくなる。

さらに、入光鏡としての可傾鏡の傾動は放射高
温計内部に位置する傾動軸を中心として行われる
ため、放射高温計自体を傾動させる必要はなく、
従つて、放射高温計を非定置型として、例えば軸
状空間上方の炉蓋の連通路を利用して挿入し、或
る軸状空間について測定を行つた後、再びこれを
引き抜き他の軸状空間にて同様の測定作業を行う
ことができる。この結果、複数の軸状空間毎に測
定装置を設ける必要がなくなり、コスト軽減に大
きく寄与する。而も、放射高温計は炉蓋の厚さよ
りも若干長ければ足り、放射高温計を引き抜いた
後の移動に支障はきたさない。

本発明の実施例においては、可傾鏡の回転軸が
放射光学装置の光軸と直交するように即ち該鏡の
反射面内にあるようにしたので、測定精度が向上
する。

又、本発明の他の実施例においては、読取るべ
き放射線の光路と可傾鏡との間における光路内に
固定鏡を配設したことにより、分解能を改善し且
つ上述の諸欠点を軽減することができる。又、そ
れとともに、例えば測定空間の長さが約4mで、
放射光学装置から壁面までの最短距離が約35cmに
すぎない場合、前記可傾鏡の傾動角を相当小さ
く、例えば約20゜にするとこが可能である。この
実施例においては、読取るべき放射線の光路と、
可傾鏡とは、互いに測定空間の長軸方向に対する
直交方向にできるだけ距離をおいて配することが
好ましい。かくすれば放射光学装置の構造を極め
てコンパクトにすることができしかもより大きな
測定角度範囲が得られる。

本発明の更に別の実施例においては、放射光学
装置を保護する放射線透過性の板が測定すべき壁
面と可傾鏡との間の放射線光路内に配設されてい
るので、放射光学装置を外物から保護することが
でき有利である。それとともに、この板の測定す
べき壁面に対する角度を約45゜とすると特に好都
合である。即ちかくすればとりわけ前記放射光学
装置を内蔵する測定ヘツドの寸法を可能な限り小
さくすることができるからである。

又、本発明においては、ステツプモーターを用
いるので前記可傾鏡を極めて正確に傾動させるこ
とができる。

更に、前記可傾鏡の傾斜位置を決めるためにポ
ジシヨナーにより作動される揺動レバーを用いる
ことにより、前記測定ヘツド内において前記鏡を
細かく角度分割しながら正確に傾動させることが
できる。

更に本発明によると前記ポジシヨナーと協働す
る可傾鏡に作用するスプリングにより、この可傾
鏡を常に前記ポジシヨナーの動きに従動させ、無
駄な動きをなくすることができる。

更に、放射光学装置を測定すべき部位から遠く
離して使用するので、本発明の他の実施例の如
く、読取るべき放射線を導くために光伝導体を用
いると、測定すべき部位を細かく分割するのに非
常に有利である。

本発明の他の実施例においては、放射光学装置
の測定位置に関する作動モータによれば、端部に
前記放射光学装置を設けた管状計測棒の形態を採
用することが可能である。これにより放射光学装
置を測定すべき部位に対して正確に位置決めする
ことが可能となる。前記計測棒の壁は、本発明に
おいては冷却媒体によつて冷却され、この計測棒
内の装置全体を温度上昇から保護する（この温度
上昇は実際上測定すべき空間の外でも起こる）。
かくして測定すべき部位を次々変更したときにお
いても計測棒の内部を一定の温度に安定的に保つ
ことができる。

本発明の更に他の実施例において、放射光学装
置を使用位置まで運ぶための往復台装置を用いる
ことにより、この装置の移動及び位置決めを極め
て容易に行いうるようにしている。更に本発明に
おいては測定空間の外部において長手方向に移動
可能とした台車を設け、この台車に計測棒の前記
放射光学装置を設けた端部と反対側の端部を支持
せしめることにより、該放射光学装置を測定位置
まで導入し得るように構成している。

又本発明によると特に、コークス炉壇の上板に
配した往復台装置に台車を設ける場合のように空
間的に幅が限定されている場合においては、台車
を案内する方向に対して横方向に組み合わせて成
るガイドレールを用いることにより前記計測棒の
位置調整を容易に行い得る。

更に本発明の実施例においては、前記計測棒の
位置を微調節するように構成した位置微調節装置
を設けることにより、空間的に互いに若干離れた
位置にある異なる測定位置に放射光学装置を正確
に位置せしめうるようにしてある。かかる位置微
調節装置はいくつかのコークス炉から成るコーク
ス炉壇内に前記計測棒を挿入する場合に用いるこ
とができる。これにより、計測棒を水平面上を移
動せしめて微調整し、垂直方向の挿入孔に完全に
挿入しうるだけでなく、この計測棒を一定角度傾
けながら傾斜した挿入孔内に完全に挿入すること
ができる。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具
体的に説明する。

第１図は、計測棒２を有する放射高温計１並び
に該計測棒２の一端４に設けた放射光学装置３を
示す。この放射光学装置３は、使用時には、その
内壁７の温度分布を測定すべき空間６の一端５
（図では上端）に配置される。

上記空間６は、ここではコークス炉に設けた長
さ約4m、巾約0.7mの加熱炎道（flue）で代表す
る。この加熱炎道即ち空間６は、コークス炉の炉
蓋９の開口８から延びる長さ約2mの連絡路と連
通している。空間６は加熱壁１１によつてコーク
ス化室１２と区分されており、燃焼ガスはノズル
装置１０から空間６内に流入する。

計測棒２の他端即ち前記放射光学装置３を取付
けた側と反対側の端部には光学的読取装置１４，
１５の光学的読取器１４が設けられている。

計測棒２の一端４に設けた放射光学装置３は、
第２図に示す如く、入光鏡としての機能を有する
可傾鏡１７を内蔵する。該可傾鏡１７は測定すべ
き壁面の長さと放射光学装置３と測定すべき壁面
とのクリヤランスの最小値とによつて定まる全角
度範囲を光学的にカバーする軸１６まわりを傾動
するように支持されている。而して可傾鏡１７の
傾動軸１６は放射光学装置３の光軸１９を直角に
カツトする。一方、固定鏡２０は最も遠い測定点
をカバーする位置にあるとき、両鏡１７，２０間
に平行関係が成立するように、読み取り装置に導
入されるべき射線２１の光路と可傾鏡１７との間
に形成される光路内に配置せしめられている。更
に、放射光学装置３は、好ましくはステツプモー
タの形態をなすポジシヨナー２２を備え、これに
よつて駆動ロツド２３を介して好ましくはトグル
レバーの形態をなす揺動レバー２４をその軸２５
まわりを揺動せしめるようにする。最も近い測定
点をカバーするには、可傾鏡１７が計測棒２の軸
線と好ましくは平行となるようにすると共に揺動
レバー２４の脚部２６と接するようにする。最も
遠い測定点（計測棒２の軸方向に在るのが好まし
い）を測定する場合は、可傾鏡１７は最も近い測
定点を測定する位置よりも約20゜ずれるようにす
る。尚、スプリング２７は可傾鏡１７を揺動レバ
ー２４の作用と反対方向に附勢するためのもので
ある。

ポジシヨナー２２は、可傾鏡１７を段階的に正
確に傾動させることができるので、可傾鏡１７の
各位置において、該鏡から反射する放射線を正確
に配位させ測定対象たる壁面内の区域を特定する
ことができる。

例えば熱電対の如き検温器２８を用いて放射光
学装置３の域内温度が一定値以上にならないよう
に監視する。

収速レンズ２９は、固定鏡２０で反射した読み
取るべき放射線２１を計測棒２の内部空間３２内
に読取装置１４に向けて配設した光伝導体３１の
端部３０に収束せしめる。

測定すべき放射線を透過させる例えば石英ガラ
ス製の平面平行な板３３は、例えばねじ等の固定
手段３４を用いて、計測棒１２の端面に該計測棒
の軸線に対して斜めに取付けられている。この板
３３は測定すべき壁面に向けられて放射線採取窓
を構成するもので、この板３３に角度範囲１８全
域をカバーする縦長の遮蔽スリツトを設けること
により、採取すべき放射線の巾を絞ることができ
る。従つて、計測棒２を回転させると、測定すべ
き壁面全体を細幅環状帯状の複数の区域に分割す
ることによりカバーできる。尚、計測棒２の先端
部のカラー３６は前記端面３５が損傷するのを防
ぐためのものである。

計測棒２を２重管で構成すると外管と内管間に
冷却用空間３７を設けることができる。この空間
３７内に冷却媒体供給パイプ３８を配管すれば放
射光学装置３を比較的低温に維持することができ
る。

又計測棒２の外表面は、耐熱性能を上げるため
にZrO₂（酸化ジルコニウム）で処理しておくとよ
い。

第３図に示す如く、計測棒２の一端１３は光学
的読取装置１４と共に往復台装置４０の台車３９
に支持されている。尚、台車３９はモータ４２及
びケーブルドラム４３によつてガイドレール４１
上を走行する。その際摺動案内環４４によつて計
測棒２との平行関係が確実に保たれる。冷却媒体
の給排はチユーブ４５，４６を介して行なう。光
学的読取器１４からはリード線（図示略）が延出
し、制御・記録装置１５に至つている。この装置
１５はコンパクトなユニツトであつて冷却媒体を
冷却するための冷却器を内蔵している。尚、冷却
媒体としては、フレオンの如く冷却効率がきわめ
て高くしかも軽いものを用いることが肝要であ
る。

移動枠４９に取付けた位置微調節装置４８，５
２により計測棒２を或る平面上に一定の並列関係
を維持しながら位置させることができ、一方、も
う１組の位置微調節装置４７，５０により適宜斜
状の開口内に計測棒２を挿入すべく位置調整する
ことができる。

計測棒２は、その一端（上端）１３においてそ
の軸まわりを回転可能に支持し、放射光学装置３
を調節して該装置が被測定壁面における細幅環状
帯状の区域に対して必要な位置関係をとるように
する。

ガイドレール４１に対し直角をなすように設け
たピボツト軸受５１は、計測棒２が被測定空間内
に完全に降下したら直ちにその下降を停止させる
ためのものである。放射高温計即ちスペクルト分
光計の測定範囲及び分解能は目的に応じて自由に
選択することができる。同様に、測定結果を公知
の電子データ処理法により処理すれば被測定面の
全域において連続温度計測をなしうるのみなら
ず、焦点温度計測をなしうるのみならず、焦点温
度変化をも計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る温度分布測定装置の大略
構成及び使用状態を示す部分断面図、第２図は本
発明の放射光学装置を示す第１図の要部拡大断面
図、第３図は、本発明の往復台装置を示す斜視図
である。 １…放射高温計、２…計測棒、３…放射光学装
置、４，５…端部、６…空間（加熱炎道）、７…
内壁、８…開口、９…炉蓋、１０…ノズル装置、
１１…加熱壁、１２…コークス化室、１３…端
部、１４，１５…光学的読取装置、１４…光学的
読取器、１５…制御・記録装置、１６…軸、１７
…可傾鏡、１８…角度範囲、１９…光軸、２０…
固定鏡、２１…射線、２２…ポジシヨナー（ステ
ツプモータ）、２３…駆動ロツド、２４…揺動レ
バー（トグルレバー）、２５…軸、２６…脚部、
２７…スプリング、２８…検温器、２９…収束レ
ンズ、３０…端部、３１…光伝導体、３２…内部
空間、３３…板、３４…固定手段、３５…端面、
３６…カラー、３７…冷却用空間、３８…冷却媒
体供給パイプ、３９…台車、４０…往復台装置、
４１…ガイドレール、４２…モータ、４３…ケー
ブルドラム、４４…摺動案内環、４５，４６…冷
却媒体給排チユーブ、４７，５０…位置微調節装
置、４８，５２…位置微調節装置、４９…移動
枠、５１…ピボツト軸受。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定空間たる軸状空間に臨むように配置さ
   れた可傾鏡を有する放射光学装置を備えた放射高
   温計と、前記可傾鏡を傾動させるためのポジシヨ
   ナーと、前記放射光学装置によつて検知された放
   射線を読取つて温度分布を決定するための光学的
   読取装置と、を具備する温度分布測定装置におい
   て、前記可傾鏡を入光鏡として前記軸状空間の一
   端に配置するとともに、前記放射高温計の内部に
   おいて前記軸状空間の長手軸線と交差する傾動軸
   回りに傾動可能に構成し、さらに前記可傾鏡の前
   記ポジシヨナーによる傾動が前記軸状空間の上部
   からの放射線を取り入れる第一傾動位置と前記軸
   状空間の底部からの放射線を取り入れる第二傾動
   位置との間で行われるように構成し、もつて前記
   可傾鏡が前記軸状空間のほぼ全長にわたつて光学
   的にカバーするように構成したことを特徴とする
   軸状空間内壁面の温度分布測定装置。 ２ 前記可傾鏡の傾動軸が前記放射光学装置の光
   軸と直交するようにした特許請求の範囲第１項に
   記載の温度分布測定装置。 ３ 前記放射光学装置は、前記可傾鏡で反射され
   た放射線を前記光学的読取装置に至る所定の光路
   内に入射せしめるための固定鏡を備えいる特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の温度分布測定
   装置。 ４ 前記放射高温計は、前記軸状空間の内壁面か
   ら前記可傾鏡に至る光路内に配置された放射線透
   過性の板を備えている特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載の温度分布測定装置。 ５ 前記ポジシヨナーとしてステツプモータを用
   いる特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載の温度分布測定装置。 ６ 前記可傾鏡は、これと係合する揺動レバーを
   介して前記ポジシヨナーにより傾動されるように
   した特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
   かに記載の温度分布測定装置。 ７ 前記可傾鏡はスプリングにより常時一方の傾
   動方向に付勢されとともに、前記ポジシヨナーに
   よりこのスプリングの付勢力に抗して反対の傾動
   方向に傾動されるようにした特許請求の範囲第１
   項ないし第６項のいずれかに記載の温度分布測定
   装置。 ８ 前記放射高温計は、前記光学的読取装置に至
   る光路を形成する光伝導体を備える特許請求の範
   囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の温度分
   布測定装置。 ９ 前記放射高温計は、一端に前記放射光学装置
   を設けた管状計測棒を備えている特許請求の範囲
   第１項ないし第８項のいずれかに記載の温度分布
   測定装置。 １０ 前記管状計測棒は冷却手段によつて冷却さ
   れる壁を有する特許請求の範囲第９項に記載の温
   度分布測定装置。 １１ 前記放射高温計は台装置によつて移動さ
   れ、もつて前記放射光学装置をその測定位置にも
   たらすように構成した特許請求の範囲第１項ない
   し第１１項のいずれかに記載の温度分布測定装
   置。 １２ 前記台装置は前記軸状空間の外部において
   その長手方向に走行する台車を備えており、この
   台車により前記放射高温計の前記放射光学装置と
   は反対側の端部を支持させた特許請求の範囲第１
   １項に記載の温度分布測定装置。 １３ 前記台装置は前記台車を案内するためのガ
   イドレールを備えており、このガイドレールは前
   記台車のガイド方向と交差する方向の軸心回りに
   揺動できるようにした特許請求の範囲第１２項に
   記載の温度分布測定装置。 １４ 前記台装置は前記放射高温計の位置を微調
   節するための位置微調節装置を備えている特許請
   求の範囲第１１項に記載の温度分布測定装置。