JPH055295B2 - - Google Patents
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- JPH055295B2 JPH055295B2 JP554986A JP554986A JPH055295B2 JP H055295 B2 JPH055295 B2 JP H055295B2 JP 554986 A JP554986 A JP 554986A JP 554986 A JP554986 A JP 554986A JP H055295 B2 JPH055295 B2 JP H055295B2
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Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は熱間静水圧加圧（以下、HIPと略記す
る。）装置の炉内温度を測定するための測定方法、
特に閉端管先端部の熱放射を集束する側温光学系
に改良を加えた上記HIP装置の炉内温度測定方法
に関するものである。 （従来の技術） HIP装置は高温と高圧の相乗効果を利用して粉
体の加圧焼結、焼結品や鋳造品の欠陥除去あるい
は拡散接合などを行う装置であつて、近年、頓に
その工業的利用が注目されているが、最近ではそ
の適用はエンジニアリングセラミツクスを対象と
して1700℃〜2100℃の高温領域に拡がつている。 ところで、かかる装置においてはその高温高圧
炉内の温度制御は処理効果の上に極めて重要であ
り、そのため炉内温度を検知するための温度測定
手段が段々講ぜられており、現在では閉端管を利
用した放射側温手段等の採用が取沙汰されてい
る。 第２図、第５図はかかる炉内の温度測定手段を
設けた既知のHIP装置の各例を示す。 即ち、第２図は閉端管１５と光フアイバ１６を
使用し、該閉端管１５を断熱層１２を含む高圧容
器１１の下蓋１３上に試料台１４が設置された
HIP装置の前記断熱層１２によつて区画形成され
た炉室内に被測温部位に先端が位置されるよう設
置し、閉端管からの熱放射を閉端管下部にある光
フアイバ１６により炉外に導き、放射温度計１７
からなる測定系に接続した装置（特開昭60−
133327号公報参照）であり、閉端管からの放射光
を光フアイバ１６へ取り入れるのに第３図の如き
直接、光フアイバ１６へ入射される方法あるいは
第４図の如くレンズ１９を用いたコリメータ２０
で光フアイバ１６へ集光する方法などがあり、一
方、第５図はHIP装置の炉室、即ち処理室に上端
が閉鎖された長短細長円管３０，３１を、その上
端部が処理室内に、そして開放された他端が処理
室外に位置するよう設置し、その開口端部に放射
温度計の測定端子３２，３３を細長円管３０，３
１上端部に焦点を結ぶように調節して取り付け、
測定端子３２，３３より検出される信号を光学信
号ケーブル３４，３５を通してHIP装置内の温度
変換装置３６に導き、これにより温度に適応した
出力を高圧容器を貫通するリード線３７により外
部へ取り出し、処理室温度自動制御装置３８、サ
イリスタ制御装置３９等により上下両ヒータ４
０，４１の制御を行うようにした装置（特開昭60
−144627号公報参照）である。 しかしながら、HIP装置内において、前記光学
計の置かれた場所は通常、300℃、2000気圧程度
であり、該雰囲気を形成するArもしくはN2など
のガスの密度は常温、常圧の場合とは著しく異な
り、高密度となつている。特に第２図に示す装置
におけるコリメータ（第４図参照）の設置される
部分は比較的温度が低いためさらに密度が高くな
つている。 その結果、ガスの屈折率は密度の増加と共に増
加し、常温常圧の場合の値より増大し、常温常圧
下の空気中用に設計されたレンズ、光フアイバの
光学特性、例えばレンズ焦点距離、光フアイバの
開口数などが変化し温度計特性に影響を与えるこ
とになる。 これを更に詳述すると、レンズの焦点距離は通
常、次式のように表される。 ｆ＝１／ｎ−１ r1r2／r2−r1 ここで、 r1，2；レンズの曲率半径 ｎ＝nL／ng 但しnL；レンズ材質の絶対屈折率 ng；レンズ周囲媒質の絶対屈折率 そして、常温常圧のガスではngは殆んど１に等
しく、その条件でレンズが設計されている。 ところが、次表に示すようにガスの絶対屈折率
は圧力によつて変化し、上記の式より焦点距離は
変化して了う。（高圧実験技術とその応用、441
頁、参照）
る。）装置の炉内温度を測定するための測定方法、
特に閉端管先端部の熱放射を集束する側温光学系
に改良を加えた上記HIP装置の炉内温度測定方法
に関するものである。 （従来の技術） HIP装置は高温と高圧の相乗効果を利用して粉
体の加圧焼結、焼結品や鋳造品の欠陥除去あるい
は拡散接合などを行う装置であつて、近年、頓に
その工業的利用が注目されているが、最近ではそ
の適用はエンジニアリングセラミツクスを対象と
して1700℃〜2100℃の高温領域に拡がつている。 ところで、かかる装置においてはその高温高圧
炉内の温度制御は処理効果の上に極めて重要であ
り、そのため炉内温度を検知するための温度測定
手段が段々講ぜられており、現在では閉端管を利
用した放射側温手段等の採用が取沙汰されてい
る。 第２図、第５図はかかる炉内の温度測定手段を
設けた既知のHIP装置の各例を示す。 即ち、第２図は閉端管１５と光フアイバ１６を
使用し、該閉端管１５を断熱層１２を含む高圧容
器１１の下蓋１３上に試料台１４が設置された
HIP装置の前記断熱層１２によつて区画形成され
た炉室内に被測温部位に先端が位置されるよう設
置し、閉端管からの熱放射を閉端管下部にある光
フアイバ１６により炉外に導き、放射温度計１７
からなる測定系に接続した装置（特開昭60−
133327号公報参照）であり、閉端管からの放射光
を光フアイバ１６へ取り入れるのに第３図の如き
直接、光フアイバ１６へ入射される方法あるいは
第４図の如くレンズ１９を用いたコリメータ２０
で光フアイバ１６へ集光する方法などがあり、一
方、第５図はHIP装置の炉室、即ち処理室に上端
が閉鎖された長短細長円管３０，３１を、その上
端部が処理室内に、そして開放された他端が処理
室外に位置するよう設置し、その開口端部に放射
温度計の測定端子３２，３３を細長円管３０，３
１上端部に焦点を結ぶように調節して取り付け、
測定端子３２，３３より検出される信号を光学信
号ケーブル３４，３５を通してHIP装置内の温度
変換装置３６に導き、これにより温度に適応した
出力を高圧容器を貫通するリード線３７により外
部へ取り出し、処理室温度自動制御装置３８、サ
イリスタ制御装置３９等により上下両ヒータ４
０，４１の制御を行うようにした装置（特開昭60
−144627号公報参照）である。 しかしながら、HIP装置内において、前記光学
計の置かれた場所は通常、300℃、2000気圧程度
であり、該雰囲気を形成するArもしくはN2など
のガスの密度は常温、常圧の場合とは著しく異な
り、高密度となつている。特に第２図に示す装置
におけるコリメータ（第４図参照）の設置される
部分は比較的温度が低いためさらに密度が高くな
つている。 その結果、ガスの屈折率は密度の増加と共に増
加し、常温常圧の場合の値より増大し、常温常圧
下の空気中用に設計されたレンズ、光フアイバの
光学特性、例えばレンズ焦点距離、光フアイバの
開口数などが変化し温度計特性に影響を与えるこ
とになる。 これを更に詳述すると、レンズの焦点距離は通
常、次式のように表される。 ｆ＝１／ｎ−１ r1r2／r2−r1 ここで、 r1，2；レンズの曲率半径 ｎ＝nL／ng 但しnL；レンズ材質の絶対屈折率 ng；レンズ周囲媒質の絶対屈折率 そして、常温常圧のガスではngは殆んど１に等
しく、その条件でレンズが設計されている。 ところが、次表に示すようにガスの絶対屈折率
は圧力によつて変化し、上記の式より焦点距離は
変化して了う。（高圧実験技術とその応用、441
頁、参照）
【表】
勿論、HIP装置内は高圧と同時に高温であるた
め密度は減少傾向にあり、屈折変化率は前記表の
場合より少ないが、測温用光学系の状態が変化す
ることには変わりはない。 このような状態下、従来の測温手段にあつては
かかるHIP装置運転条件による媒質ガスの屈折率
の変動に対よく対応しておらず、充分な安定測温
をなすには至つていない。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は叙上の如き実状に対処し、受光部に測
温対象点からの熱放射エネルギーを効果的に集光
させる手段を見出すことにより前記の欠陥を解消
し、媒質屈折率を変動など炉内雰囲気の変動に対
応し、安定な測温を可能ならしめることを目的と
する。 （問題点を解決するための手段） しかして、上記目的に適合し、所期の効果を達
成する本発明の特徴とするところは、前記HIP装
置の高圧炉内に閉端管を設置し、該閉端管先端部
の熱放射を光学系によつて集光し、これを放射温
度計に導き、炉内の温度を測定するに際し、前記
光学系に少なくとも１枚の凹面鏡を含む複数枚の
鏡面を用いて集束させることにある。 ここで、凹面鏡は光を集束させるものであり、
従つて、その少なくとも１枚の使用は必須である
が、その複数枚の使用の外、入射光の方向を適宜
変えるため平面鏡、凸面鏡が併用される。即ち、
凹面鏡と平面鏡の組み合わせ、凹面鏡と凸面鏡の
組み合わせであり、これらも本発明の包含すると
ころである。 （作用） かくして上記の如き構成においては閉端管先端
部からの熱放射はその入射方向を変える平面鏡、
凸面鏡と、光を集束させる凹面鏡によつて屈折を
利用することなく集束されて受光部に集まり、
HIP装置内の媒質ガスの屈折率変化の影響を受け
ることがなくなる。 従つて、鏡面の向き、焦点距離、鏡面相互間隔
の変更によつて入射光線と受光部の位置関係を調
節変更し、安定測温が可能となる。 （実施例） 以下、更に本発明装置の特徴に関し、添付図面
に従つて実施例を説明する。 第１図イ〜ホは本発明HIP装置の炉内温度測定
における要部熱放射光集束手段の各例であり、図
において１は入射光の方向を都合のよい方向へ変
える平面鏡、２は光を集束させる凹面鏡、３，
３′は受光部、４は方向を変える凸面鏡を示す。 なお、ここではHIP装置全体の構成については
特に図示していないが、同装置全体は前記第２
図、第５図に示したのと同様である。 先ず、第１図イにおいては、上記の如きHIP装
置における放射光集束手段として平面鏡１と凹面
鏡２が夫々配設され、平面鏡１によつて入射光の
方向を転換して凹面鏡２に導き、受光部３に集光
させている。 この場合、平面鏡１と凹面鏡２の配置を入れ換
えても同様である。第１図ロはかかる態様を示
す。 又、上記ロにおいて平面鏡１に代え凸面鏡４を
使用してもよく（第１図ハ参照）、更に凹面鏡２
を対抗的に配置し、受光部３に集光せしめること
も可能である。（第１図ニ参照） なお、これら各例においては１枚の凹面鏡２と
１枚の平面鏡１、凸面鏡４、凹面鏡２が組み合わ
せ使用されているが、各鏡面は１枚宛に限らず、
複数枚用いる光学系も使用可能である。しかし、
少なくとも１枚は凹面鏡２を使用することが肝要
である。何故ならば、これによつて光を集束させ
る必要があるからである。 とは云え、凹面鏡１枚のみを使用することは反
射の場合、反射光線が入射側へ戻り、受光部の設
置の面で不便となるので実用的でない。 又、上記各例は同一光軸上に鏡面を配置してい
ないが、これは同一光軸上に配置すると入射光の
一部を鏡面が遮断し、入射光を無駄にするからで
あり、特に不可能ということではない。 更に、鏡面の向き、焦点距離、相互の間隔も適
宜変更可能であり、この変更によつて入射光と受
光部の位置関係を変更することができ、設備的制
限の強いHIP装置内部での設置が有利である。 ところで熱放射を導く光フアイバは通常、その
視野角が広いため温度分布をもつた閉端管側壁か
らも熱放射が入射し、これが先端部からの熱放射
に加わり、先端部の測温に誤差を生ずる。 そこで、かかる誤差を解消する手段として、閉
端管先端の温度が側壁部の温度に比べて高温であ
ることに鑑み、放射温度計の測温波長を短くし、
側壁、即ち、低温部からの熱放射の干与を減少さ
せることが講ぜられている。しかし、波長は短い
程、測温誤差は減少するにしても、光学材料の制
限から短波長側の限界もあり、結局は0.3μｍ以下
では実質上、測温することができないとされ、具
体的な検出波長は0.3〜0.6μｍの範囲が効果的と
されている。 かように測温精度には検出波長も１つの役割を
有しており、これを変化させることによつて広範
囲な測温が可能となる。 そこで、反射率の波長依存性の強い反射面を使
用することが考えられる。 第１図ホはかかる反射面５を凹面鏡２と平面鏡
１との間に介設したもので複数の波長域（λ）
（λ′）に分離でき、２色式、多色式の温度計を構
成し易く、又、光のロスも少ない利点がある。 （発明の効果） 本発明は以上の如く熱放射光を光学系によつて
集束し、これを放射温度計に導いてHIP装置の炉
内温度を測定するにあたり、光学系として少なく
とも１枚の凹面鏡を含む複数枚の鏡面を使用する
つものであり、従来の如く常温常圧下の空気中用
に設計されたレンズ等を用いることがなく、鏡面
の使用のみであるから、HIP装置における媒質ガ
ス屈折率の影響を受けることがなく、従つて、媒
質ガス屈折率の変動に対しても光学系を調節し安
定な測温が可能となり、HIP装置の炉内温度の測
定精度を向上し、同装置の工業的利用効果を高め
ることができる。
め密度は減少傾向にあり、屈折変化率は前記表の
場合より少ないが、測温用光学系の状態が変化す
ることには変わりはない。 このような状態下、従来の測温手段にあつては
かかるHIP装置運転条件による媒質ガスの屈折率
の変動に対よく対応しておらず、充分な安定測温
をなすには至つていない。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は叙上の如き実状に対処し、受光部に測
温対象点からの熱放射エネルギーを効果的に集光
させる手段を見出すことにより前記の欠陥を解消
し、媒質屈折率を変動など炉内雰囲気の変動に対
応し、安定な測温を可能ならしめることを目的と
する。 （問題点を解決するための手段） しかして、上記目的に適合し、所期の効果を達
成する本発明の特徴とするところは、前記HIP装
置の高圧炉内に閉端管を設置し、該閉端管先端部
の熱放射を光学系によつて集光し、これを放射温
度計に導き、炉内の温度を測定するに際し、前記
光学系に少なくとも１枚の凹面鏡を含む複数枚の
鏡面を用いて集束させることにある。 ここで、凹面鏡は光を集束させるものであり、
従つて、その少なくとも１枚の使用は必須である
が、その複数枚の使用の外、入射光の方向を適宜
変えるため平面鏡、凸面鏡が併用される。即ち、
凹面鏡と平面鏡の組み合わせ、凹面鏡と凸面鏡の
組み合わせであり、これらも本発明の包含すると
ころである。 （作用） かくして上記の如き構成においては閉端管先端
部からの熱放射はその入射方向を変える平面鏡、
凸面鏡と、光を集束させる凹面鏡によつて屈折を
利用することなく集束されて受光部に集まり、
HIP装置内の媒質ガスの屈折率変化の影響を受け
ることがなくなる。 従つて、鏡面の向き、焦点距離、鏡面相互間隔
の変更によつて入射光線と受光部の位置関係を調
節変更し、安定測温が可能となる。 （実施例） 以下、更に本発明装置の特徴に関し、添付図面
に従つて実施例を説明する。 第１図イ〜ホは本発明HIP装置の炉内温度測定
における要部熱放射光集束手段の各例であり、図
において１は入射光の方向を都合のよい方向へ変
える平面鏡、２は光を集束させる凹面鏡、３，
３′は受光部、４は方向を変える凸面鏡を示す。 なお、ここではHIP装置全体の構成については
特に図示していないが、同装置全体は前記第２
図、第５図に示したのと同様である。 先ず、第１図イにおいては、上記の如きHIP装
置における放射光集束手段として平面鏡１と凹面
鏡２が夫々配設され、平面鏡１によつて入射光の
方向を転換して凹面鏡２に導き、受光部３に集光
させている。 この場合、平面鏡１と凹面鏡２の配置を入れ換
えても同様である。第１図ロはかかる態様を示
す。 又、上記ロにおいて平面鏡１に代え凸面鏡４を
使用してもよく（第１図ハ参照）、更に凹面鏡２
を対抗的に配置し、受光部３に集光せしめること
も可能である。（第１図ニ参照） なお、これら各例においては１枚の凹面鏡２と
１枚の平面鏡１、凸面鏡４、凹面鏡２が組み合わ
せ使用されているが、各鏡面は１枚宛に限らず、
複数枚用いる光学系も使用可能である。しかし、
少なくとも１枚は凹面鏡２を使用することが肝要
である。何故ならば、これによつて光を集束させ
る必要があるからである。 とは云え、凹面鏡１枚のみを使用することは反
射の場合、反射光線が入射側へ戻り、受光部の設
置の面で不便となるので実用的でない。 又、上記各例は同一光軸上に鏡面を配置してい
ないが、これは同一光軸上に配置すると入射光の
一部を鏡面が遮断し、入射光を無駄にするからで
あり、特に不可能ということではない。 更に、鏡面の向き、焦点距離、相互の間隔も適
宜変更可能であり、この変更によつて入射光と受
光部の位置関係を変更することができ、設備的制
限の強いHIP装置内部での設置が有利である。 ところで熱放射を導く光フアイバは通常、その
視野角が広いため温度分布をもつた閉端管側壁か
らも熱放射が入射し、これが先端部からの熱放射
に加わり、先端部の測温に誤差を生ずる。 そこで、かかる誤差を解消する手段として、閉
端管先端の温度が側壁部の温度に比べて高温であ
ることに鑑み、放射温度計の測温波長を短くし、
側壁、即ち、低温部からの熱放射の干与を減少さ
せることが講ぜられている。しかし、波長は短い
程、測温誤差は減少するにしても、光学材料の制
限から短波長側の限界もあり、結局は0.3μｍ以下
では実質上、測温することができないとされ、具
体的な検出波長は0.3〜0.6μｍの範囲が効果的と
されている。 かように測温精度には検出波長も１つの役割を
有しており、これを変化させることによつて広範
囲な測温が可能となる。 そこで、反射率の波長依存性の強い反射面を使
用することが考えられる。 第１図ホはかかる反射面５を凹面鏡２と平面鏡
１との間に介設したもので複数の波長域（λ）
（λ′）に分離でき、２色式、多色式の温度計を構
成し易く、又、光のロスも少ない利点がある。 （発明の効果） 本発明は以上の如く熱放射光を光学系によつて
集束し、これを放射温度計に導いてHIP装置の炉
内温度を測定するにあたり、光学系として少なく
とも１枚の凹面鏡を含む複数枚の鏡面を使用する
つものであり、従来の如く常温常圧下の空気中用
に設計されたレンズ等を用いることがなく、鏡面
の使用のみであるから、HIP装置における媒質ガ
ス屈折率の影響を受けることがなく、従つて、媒
質ガス屈折率の変動に対しても光学系を調節し安
定な測温が可能となり、HIP装置の炉内温度の測
定精度を向上し、同装置の工業的利用効果を高め
ることができる。
第１図イ〜ホは本発明方法において要部をなす
光学系の具体例を示す概要図、第２図は本発明方
法が実施されるHIP装置の１例を示す断面概要
図、第３図及び第４図は第２図装置に使用される
既知の光学系の概要図、第５図は本発明が実施可
能なHIP装置の他の例を示す要部説明図である。 １……平面鏡、２……凹面鏡、３，３′……受
光部、４……凸面鏡。
光学系の具体例を示す概要図、第２図は本発明方
法が実施されるHIP装置の１例を示す断面概要
図、第３図及び第４図は第２図装置に使用される
既知の光学系の概要図、第５図は本発明が実施可
能なHIP装置の他の例を示す要部説明図である。 １……平面鏡、２……凹面鏡、３，３′……受
光部、４……凸面鏡。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱間静水圧加圧装置の高圧炉内に閉端管を設
置し、該閉端管先端部の熱放射光を光学系によつ
て集束し、これを放射温度計に導き炉内の温度を
測定する方法において、前記光学系に少なくとも
１枚の凹面鏡を含む複数枚の鏡面を用いて前記熱
放射光を集束させることを特徴とする熱間静水圧
加圧装置の炉内温度測定方法。 ２ 光学系が平面鏡と凹面鏡との組み合わせであ
る特許請求の範囲第１項記載の熱間静水圧加圧装
置の炉内温度測定方法。 ３ 光学系が凸面鏡と凹面鏡との組み合わせであ
る特許請求の範囲第１項記載の熱間静水圧加圧装
置の炉内温度測定方法。 ４ 光学系が凹面鏡と凹面鏡との組み合わせであ
る特許請求の範囲第１項記載の熱間静水圧加圧装
置の炉内温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP554986A JPS62163938A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 熱間静水圧加圧装置の炉内温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP554986A JPS62163938A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 熱間静水圧加圧装置の炉内温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62163938A JPS62163938A (ja) | 1987-07-20 |
| JPH055295B2 true JPH055295B2 (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=11614269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP554986A Granted JPS62163938A (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 熱間静水圧加圧装置の炉内温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62163938A (ja) |
-
1986
- 1986-01-14 JP JP554986A patent/JPS62163938A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62163938A (ja) | 1987-07-20 |
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