JPH0850064A - 熱管理装置 - Google Patents
熱管理装置Info
- Publication number
- JPH0850064A JPH0850064A JP6186105A JP18610594A JPH0850064A JP H0850064 A JPH0850064 A JP H0850064A JP 6186105 A JP6186105 A JP 6186105A JP 18610594 A JP18610594 A JP 18610594A JP H0850064 A JPH0850064 A JP H0850064A
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- heat
- temperature
- optical fibers
- wall
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ケーブルを使用した温度検出手段を援用し
て、断熱性外殻構造物を対象にした熱管理装置を提供す
る。 【構成】 断熱性外殻２に設けた温度差検出層８の内側
と外側とに、それぞれ光ファイバー３，５を設け、それ
ぞれの光ファイバー３，５に温度検出装置７からレーザ
パルスを入射し、装置に到達するラマン散乱光の強度と
到達時間から散乱光発生部位と温度とを算出し、熱伝導
率ｋと温度差Δｔとから熱流束ｑを求める。
て、断熱性外殻構造物を対象にした熱管理装置を提供す
る。 【構成】 断熱性外殻２に設けた温度差検出層８の内側
と外側とに、それぞれ光ファイバー３，５を設け、それ
ぞれの光ファイバー３，５に温度検出装置７からレーザ
パルスを入射し、装置に到達するラマン散乱光の強度と
到達時間から散乱光発生部位と温度とを算出し、熱伝導
率ｋと温度差Δｔとから熱流束ｑを求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱管理装置に関し、更
に詳細には、炉や冷凍倉庫などの断熱性外壁を貫通して
流れる熱量を監視することに適用する熱管理装置に関す
るものである。
に詳細には、炉や冷凍倉庫などの断熱性外壁を貫通して
流れる熱量を監視することに適用する熱管理装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】発電用ボイラーなどに使用する工業用
炉、化学・石油プラント、冷凍倉庫などでは、装置の外
側を断熱層で覆い、熱が逃げたり、侵入したりしないよ
うにしていることは周知である。これらの装置は、大型
になると外壁を通して流れる熱量は大きくなる。したが
って熱経済上の観点から、外壁から貫通して放散又は流
入する熱量を把握することは、熱管理上重要な意味を持
っている。
炉、化学・石油プラント、冷凍倉庫などでは、装置の外
側を断熱層で覆い、熱が逃げたり、侵入したりしないよ
うにしていることは周知である。これらの装置は、大型
になると外壁を通して流れる熱量は大きくなる。したが
って熱経済上の観点から、外壁から貫通して放散又は流
入する熱量を把握することは、熱管理上重要な意味を持
っている。
【０００３】従来は、前記貫通熱量を検出するためには
ヒートフローメータや赤外線放射温度計が主として使用
されている。前記ヒートフローメータは、例えば熱電対
を直列に接続した差動熱電対を使用し、直列接続した熱
電対の数の倍数に熱起電力を大きくして取り出すことに
より、断熱層内外の温度差を検出し、貫通する熱量を算
出するようにしたものである。したがって、ヒートフロ
ーメータは、前記差動熱電対を取り付けた局所部分のデ
ータしか得られないから、安定したデータを得るには、
多数のヒートフローメータを監視対象領域に取り付ける
必要があり、設置コストが掛かるという問題がある。
ヒートフローメータや赤外線放射温度計が主として使用
されている。前記ヒートフローメータは、例えば熱電対
を直列に接続した差動熱電対を使用し、直列接続した熱
電対の数の倍数に熱起電力を大きくして取り出すことに
より、断熱層内外の温度差を検出し、貫通する熱量を算
出するようにしたものである。したがって、ヒートフロ
ーメータは、前記差動熱電対を取り付けた局所部分のデ
ータしか得られないから、安定したデータを得るには、
多数のヒートフローメータを監視対象領域に取り付ける
必要があり、設置コストが掛かるという問題がある。
【０００４】また、赤外線放射温度計は、炉や石油プラ
ントなどの外壁の温度を検出するパターン計測を行い、
外壁から放射により放散する熱量を算出するものであ
る。したがって、ヒートフローメータのように、局所デ
ータによるのではなく、広い面積のデータから貫通熱量
を算出することが可能であるが、外壁の表面温度のみの
情報であるため、損失熱量の定量的評価が困難である。
例えば屋外プラントの場合には、気温、風速、降雨など
天候の影響を排除することが困難である。
ントなどの外壁の温度を検出するパターン計測を行い、
外壁から放射により放散する熱量を算出するものであ
る。したがって、ヒートフローメータのように、局所デ
ータによるのではなく、広い面積のデータから貫通熱量
を算出することが可能であるが、外壁の表面温度のみの
情報であるため、損失熱量の定量的評価が困難である。
例えば屋外プラントの場合には、気温、風速、降雨など
天候の影響を排除することが困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
ーにレーザパルスが入射した際に発生するラマン散乱光
の強度を測定することによって、広い範囲の温度を１本
の光ファイバーによって検出することができることは、
鉄鋼プラントに応用して熱管理を行った「光ファイバー
温度分布測定装置を用いた広域設備監視技術」川崎製鉄
技報vol.26.No.1(1994) などによって公知である。この
方法の現状は、サンプリング間隔１ｍ、温度検出精度±
１℃で、全長２ｋｍの光ファイバーに対する測定時間が
９０秒掛かることなどが発表されている。
ーにレーザパルスが入射した際に発生するラマン散乱光
の強度を測定することによって、広い範囲の温度を１本
の光ファイバーによって検出することができることは、
鉄鋼プラントに応用して熱管理を行った「光ファイバー
温度分布測定装置を用いた広域設備監視技術」川崎製鉄
技報vol.26.No.1(1994) などによって公知である。この
方法の現状は、サンプリング間隔１ｍ、温度検出精度±
１℃で、全長２ｋｍの光ファイバーに対する測定時間が
９０秒掛かることなどが発表されている。
【０００６】本発明は、光ファイバーを使用した温度検
出手段を用い、工業用炉、化学・石油プラント、冷凍
庫、液化ガス設備などの断熱性外壁構造物を対象にした
熱管理装置を提供することを目的としている。
出手段を用い、工業用炉、化学・石油プラント、冷凍
庫、液化ガス設備などの断熱性外壁構造物を対象にした
熱管理装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明の熱管理装置の構成は、炉、化学・石油プラ
ント、冷凍庫、熱流体の配管などの設備の周囲に、断熱
層を設けた外壁を形成し、この外壁を貫通して外気との
間に流れる熱量を検出する領域に、所定の厚さの断熱層
を挟んで、両側の面に光ファイバーを配置した温度差検
出層を形成し、前記光ファイバーの一端に温度検出装置
を取り付け、この温度検出装置から光ファイバーにレー
ザパルスを放射し、この光ファイバーから温度検出装置
に入射するラマン散乱光の到達時間と散乱光強度を装置
に取込み、これらのデータから散乱光発生部位の温度を
算出し、外壁を貫通して前記設備と外気との間に流れる
熱量を求めるようにしたものである。
めの本発明の熱管理装置の構成は、炉、化学・石油プラ
ント、冷凍庫、熱流体の配管などの設備の周囲に、断熱
層を設けた外壁を形成し、この外壁を貫通して外気との
間に流れる熱量を検出する領域に、所定の厚さの断熱層
を挟んで、両側の面に光ファイバーを配置した温度差検
出層を形成し、前記光ファイバーの一端に温度検出装置
を取り付け、この温度検出装置から光ファイバーにレー
ザパルスを放射し、この光ファイバーから温度検出装置
に入射するラマン散乱光の到達時間と散乱光強度を装置
に取込み、これらのデータから散乱光発生部位の温度を
算出し、外壁を貫通して前記設備と外気との間に流れる
熱量を求めるようにしたものである。
【０００８】前記温度差検出層は、外壁に形成する断熱
層、又はその一部であってもよく、また別に形成したも
のであってもよいが、熱伝導率が分かっているものを使
用する必要がある。素材には特に限定はなく、熱伝導率
が小さく、しかも暴露される温度に応じた耐熱性の材料
であればよい。使用可能材料としては、例えば断熱材、
各種壁材、石膏ボードなどの板材、低温に対しては防熱
材、保温材などである。
層、又はその一部であってもよく、また別に形成したも
のであってもよいが、熱伝導率が分かっているものを使
用する必要がある。素材には特に限定はなく、熱伝導率
が小さく、しかも暴露される温度に応じた耐熱性の材料
であればよい。使用可能材料としては、例えば断熱材、
各種壁材、石膏ボードなどの板材、低温に対しては防熱
材、保温材などである。
【０００９】光ファイバーの取り付けは、温度差検出層
内部に光ファイバーを埋め込んでもよく、板状に成形し
た表面に光ファイバーを這わせるように取り付けたもの
を外壁に組み込むようにしてもよい。前記温度差検出層
の内側・外側に配する光ファイバーの配置パターンには
特に限定はない。例えは、所定の間隔を保ち、内外の光
ファイバーが互いに平行するように配してもよく、内外
に配する光ファイバーを、所定間隔を開けて立体的に交
差させて配置したものでもよい。
内部に光ファイバーを埋め込んでもよく、板状に成形し
た表面に光ファイバーを這わせるように取り付けたもの
を外壁に組み込むようにしてもよい。前記温度差検出層
の内側・外側に配する光ファイバーの配置パターンには
特に限定はない。例えは、所定の間隔を保ち、内外の光
ファイバーが互いに平行するように配してもよく、内外
に配する光ファイバーを、所定間隔を開けて立体的に交
差させて配置したものでもよい。
【００１０】使用する光ファイバーは、内側・外側全体
を１本の光ファイバーを配置することもできるが、通常
は、少なくとも内・外に各１本以上の光ファイバーを用
いるようにする。一つの面に配置する光ファイバーの間
隔には特に限定はないが、通常は１００〜１０００ｍｍ
ピッチ程度とするのでよい。また内・外の光ファイバー
の間隔も特に限定はないが、通常は５〜５０ｍｍ程度と
するのでよい。但し、前記数値は例示のためであり、必
要に応じ任意に変更することができる。温度検出手段
は、光ファイバー内をレーザパルスが通過する際に発生
するラマン散乱光から各部の温度を求める従来の手段を
適用することができる。
を１本の光ファイバーを配置することもできるが、通常
は、少なくとも内・外に各１本以上の光ファイバーを用
いるようにする。一つの面に配置する光ファイバーの間
隔には特に限定はないが、通常は１００〜１０００ｍｍ
ピッチ程度とするのでよい。また内・外の光ファイバー
の間隔も特に限定はないが、通常は５〜５０ｍｍ程度と
するのでよい。但し、前記数値は例示のためであり、必
要に応じ任意に変更することができる。温度検出手段
は、光ファイバー内をレーザパルスが通過する際に発生
するラマン散乱光から各部の温度を求める従来の手段を
適用することができる。
【００１１】
【作用】前記温度差検出層の内外に取り付けた光ファイ
バーの一端からレーザパルスを入射し、入射端に達する
ラマン散乱光の強度と到達時間から、前記断熱層各部の
温度を検出し、これらのデータから外壁を通じて流れる
熱量を検出する前記手段は、光ファイバーを両側面に配
置した温度差検出層を外壁内に形成するという簡単な手
段により、広い面積にわたり、外気からの擾乱なしに安
定して外壁を通じて流れる熱量を検出することができ
る。したがって、熱管理に必要とする正確なデータを得
ることができる。
バーの一端からレーザパルスを入射し、入射端に達する
ラマン散乱光の強度と到達時間から、前記断熱層各部の
温度を検出し、これらのデータから外壁を通じて流れる
熱量を検出する前記手段は、光ファイバーを両側面に配
置した温度差検出層を外壁内に形成するという簡単な手
段により、広い面積にわたり、外気からの擾乱なしに安
定して外壁を通じて流れる熱量を検出することができ
る。したがって、熱管理に必要とする正確なデータを得
ることができる。
【００１２】
【実施例】以下添付の図面を参照し、実施例により本発
明を具体的に説明する。図１Ａ，Ｂに示す実施例１の熱
管理装置は、炉などの熱装置本体１の断熱性外壁２の内
部に、熱装置本体１側（即ち内側）に縦方向に等間隔で
配置した光ファイバー３と、外気４側（即ち外側）に横
方向に等間隔で配置した光ファイバー５とを配し、光フ
ァイバー３の一方の端部を温度検出装置６に取り付け、
もう一方の光ファイバー５を温度検出装置７に取り付け
たものであり、温度検出層８は光ファイバー３，５を配
置した間に形成される。なお、温度検出装置６及び７は
同じ装置であってもよい。
明を具体的に説明する。図１Ａ，Ｂに示す実施例１の熱
管理装置は、炉などの熱装置本体１の断熱性外壁２の内
部に、熱装置本体１側（即ち内側）に縦方向に等間隔で
配置した光ファイバー３と、外気４側（即ち外側）に横
方向に等間隔で配置した光ファイバー５とを配し、光フ
ァイバー３の一方の端部を温度検出装置６に取り付け、
もう一方の光ファイバー５を温度検出装置７に取り付け
たものであり、温度検出層８は光ファイバー３，５を配
置した間に形成される。なお、温度検出装置６及び７は
同じ装置であってもよい。
【００１３】前記温度検出装置６，７は、レーザパルス
を発生させ、それぞれ複数本の光ファイバー３，５に順
次入射すると共に、パルス入射からの経過時間を計時
し、光ファイバー３と光ファイバー５とが立体交差する
点（以下単に交点という）Ｐで発生するそれぞれの光フ
ァイバー３，５のラマン散乱光の強度を取り込み、散乱
光の強度データと前記計時データから各交点Ｐの温度を
算出する。この結果は、各交点Ｐごとの温度として出力
させたり、温度差検出装置の内外温度差を出力させるこ
とができる。
を発生させ、それぞれ複数本の光ファイバー３，５に順
次入射すると共に、パルス入射からの経過時間を計時
し、光ファイバー３と光ファイバー５とが立体交差する
点（以下単に交点という）Ｐで発生するそれぞれの光フ
ァイバー３，５のラマン散乱光の強度を取り込み、散乱
光の強度データと前記計時データから各交点Ｐの温度を
算出する。この結果は、各交点Ｐごとの温度として出力
させたり、温度差検出装置の内外温度差を出力させるこ
とができる。
【００１４】次に図２によって、断熱性外壁２の内部構
造の一例を説明する。断熱性外壁２は、内側、即ち熱装
置本体１側から耐火煉瓦壁９、断熱材からなる温度差検
出層８、外側が耐候性を有する外装壁10からなり、断熱
性外壁２を貫通して外部に放散する熱流束ｑは、光ファ
イバー３から得た内側温度ｔ1 及び光ファイバー５から
得た外側温度ｔ2 との差Δｔ及び温度差検出層８の厚さ
ｄとから次式によって算出することができる。
造の一例を説明する。断熱性外壁２は、内側、即ち熱装
置本体１側から耐火煉瓦壁９、断熱材からなる温度差検
出層８、外側が耐候性を有する外装壁10からなり、断熱
性外壁２を貫通して外部に放散する熱流束ｑは、光ファ
イバー３から得た内側温度ｔ1 及び光ファイバー５から
得た外側温度ｔ2 との差Δｔ及び温度差検出層８の厚さ
ｄとから次式によって算出することができる。
【００１５】 但し、ｋは熱伝導率（Ｋcal ／ｍｈ℃）である。
【００１６】なお、前記説明は、温度差検出層８を断熱
層全体としたが、断熱層の一部としてもよい。また断熱
層でなく、他の部分を使用することも可能であるが、温
度差を大きくして検出精度を向上させるには断熱層が好
ましく、また、検出誤差を小さくするためには内部が均
質に管理できる材料を温度差検出層８とすることが必要
である。前記温度差検出層８を炉などの熱装置本体１の
周囲に形成することにより、断熱性外壁２を貫流する熱
量を正確に検出することができる。
層全体としたが、断熱層の一部としてもよい。また断熱
層でなく、他の部分を使用することも可能であるが、温
度差を大きくして検出精度を向上させるには断熱層が好
ましく、また、検出誤差を小さくするためには内部が均
質に管理できる材料を温度差検出層８とすることが必要
である。前記温度差検出層８を炉などの熱装置本体１の
周囲に形成することにより、断熱性外壁２を貫流する熱
量を正確に検出することができる。
【００１７】図３Ａ，Ｂに示す実施例２の熱管理装置
は、光ファイバー３，５を平行に配置した以外は実施例
１と同様に形成し、１個の温度検出装置６によって温度
を検出するようにしたものである。実施例２では、光フ
ァイバー３，５が互いに対向する部位で発生したラマン
散乱光が到達する予測時間ごとにデータをサンプリング
するようにした。
は、光ファイバー３，５を平行に配置した以外は実施例
１と同様に形成し、１個の温度検出装置６によって温度
を検出するようにしたものである。実施例２では、光フ
ァイバー３，５が互いに対向する部位で発生したラマン
散乱光が到達する予測時間ごとにデータをサンプリング
するようにした。
【００１８】図４は、それぞれ１本の光ファイバー３，
５を用いて、断熱性外壁２全体の温度を検出するように
したものである。このようにしても、図１Ａ，Ｂに示し
た温度管理装置と同様の結果を得ることができる。以上
説明したように、本発明の熱管理装置は、熱装置の外壁
内に所定間隔を開けて光ファイバー対向して配置すると
いう簡単な手段と高い精度とで、熱装置の外壁を貫通す
る熱量を管理状態に置くことが可能である。
５を用いて、断熱性外壁２全体の温度を検出するように
したものである。このようにしても、図１Ａ，Ｂに示し
た温度管理装置と同様の結果を得ることができる。以上
説明したように、本発明の熱管理装置は、熱装置の外壁
内に所定間隔を開けて光ファイバー対向して配置すると
いう簡単な手段と高い精度とで、熱装置の外壁を貫通す
る熱量を管理状態に置くことが可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明の熱管理装置
は、炉や冷凍倉庫などの熱装置の外壁内に、一定の間隔
を開けて光ファイバーを対向させて配置し、外壁各部の
熱落差を検出できるため、測定データが天候などの外気
条件に影響されることなく、高い水準で熱管理を行うこ
とができる。
は、炉や冷凍倉庫などの熱装置の外壁内に、一定の間隔
を開けて光ファイバーを対向させて配置し、外壁各部の
熱落差を検出できるため、測定データが天候などの外気
条件に影響されることなく、高い水準で熱管理を行うこ
とができる。
【図１】本発明の実施例１による熱管理装置の概要説明
図であり、Ａは外面図を示し，ＢはＡ−Ａ線断面図であ
る。
図であり、Ａは外面図を示し，ＢはＡ−Ａ線断面図であ
る。
【図２】図１の熱管理装置で得たデータの関係を説明す
るグラフ図である。
るグラフ図である。
【図３】本発明の実施例２による熱管理装置の概要説明
図であり、Ａは外面図を示し，ＢはＡ−Ａ線断面図であ
る。
図であり、Ａは外面図を示し，ＢはＡ−Ａ線断面図であ
る。
【図４】本発明の実施例３による熱管理装置の概要を説
明するための外面図である。
明するための外面図である。
１ 熱装置本体 ２ 断熱性外壁 ３ 光ファイバー ４ 外気 ５ 光ファイバー ６ 温度検出装置 ７ 温度検出装置 ８ 温度差検出層 Ｐ 交点 ｑ 熱流束
Claims (3)
- 【請求項１】 炉、化学・石油プラント、冷凍庫、熱流
体の配管などの設備の周囲に、断熱層を設けた外壁を形
成し、この外壁を貫通して外気との間に流れる熱量を検
出する領域に、所定の厚さの断熱層を挟んで、両側の面
に光ファイバーを配置した温度差検出層を形成し、前記
光ファイバーの一端に温度検出装置を取り付け、この温
度検出装置から光ファイバーにレーザパルスを放射し、
この光ファイバーから温度検出装置に入射するラマン散
乱光の到達時間と散乱光強度を装置に取込み、これらの
データから散乱光発生部位の温度を算出し、外壁を貫通
して前記設備と外気との間に流れる熱量を求めるように
した熱管理装置。 - 【請求項２】 前記内側と外側とに配する光ファイバー
を、互いに交差するように配置した立体的に交差する部
分の内外の光ファイバーの間隔を所定値に保つようにし
た請求項１記載の熱管理装置。 - 【請求項３】 前記温度差検出層の内側と外側とに配す
る光ファイバーを、所定の間隔を保ち、互いに平行する
ように配した請求項１記載の熱管理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6186105A JPH0850064A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 熱管理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6186105A JPH0850064A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 熱管理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0850064A true JPH0850064A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16182455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6186105A Pending JPH0850064A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 熱管理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0850064A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2442981A (en) * | 2006-01-26 | 2008-04-23 | Schlumberger Holdings | System For Detecting The Intrusion Of Moisture Into Insulation |
| JP2015125866A (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱流束測定方法、基板処理システム及び熱流束測定用部材 |
| CN112789246A (zh) * | 2018-08-01 | 2021-05-11 | 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 | 设有光纤的玻璃熔炉 |
-
1994
- 1994-08-08 JP JP6186105A patent/JPH0850064A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2442981A (en) * | 2006-01-26 | 2008-04-23 | Schlumberger Holdings | System For Detecting The Intrusion Of Moisture Into Insulation |
| GB2442981B (en) * | 2006-01-26 | 2009-01-21 | Schlumberger Holdings | System and method for detecting moisture |
| JP2015125866A (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱流束測定方法、基板処理システム及び熱流束測定用部材 |
| CN112789246A (zh) * | 2018-08-01 | 2021-05-11 | 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 | 设有光纤的玻璃熔炉 |
| JP2021533343A (ja) * | 2018-08-01 | 2021-12-02 | サン−ゴバン サントル ド レシェルシュ エ デテュド ユーロペアン | 光ファイバを備えたガラス炉 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030527 |