JPS61193036A

JPS61193036A - 放射温度計

Info

Publication number: JPS61193036A
Application number: JP60033502A
Authority: JP
Inventors: Noriharu Aoki; 青木　訓治; Hiromi Hayashi; 林　博己; Kanji Sato; 勘次佐藤
Original assignee: NIREKO KK; Nireco Corp
Current assignee: NIREKO KK; Nireco Corp
Priority date: 1985-02-21
Filing date: 1985-02-21
Publication date: 1986-08-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】免監立致血±１本発明は、加熱炉内で静止または移動している物体の表
面温度を非接触で測定する放射温度計に係わり、特に迷
光雑音、および炉内雰囲気による外乱の影響を防止でき
る放射温度計に関する。

良末伏涛従来より、加熱炉内で静ＩＦまたは移動している物体（
以下被測定物体と称す）の表面（以下被測定面と称す）
の温度を測定するにあたっては、非接触でかつ応答速度
の速い放射温度計が用いられてきた。

例えば、この種の放射温度計の１つとして２色温度計が
知られている。この２色温度計は、互いに異なる２個の
測定波長帯における分光放射輝度比を計測することによ
り、被測定面の温度を求めるものである。しかし、この
２色温度計においては、２個の測定波長帯における被測
定面の分光放射率の比が略同−である場合には問題はな
いが、温度変化または被測定面の状態変化によって各分
光放射率が独立に変化して分光放射率も変わる場合には
むしろ誤差が大きくなるという欠点をもつ。

また、他方、放射温度計としては、特開昭５９−８３０
１９号公報、特開昭５９−８３０２０号公報に開示のも
のが知られている。即ち、−この放射温度計は、被測定
面からの熱放射光を、炉壁から被測定面近傍まで延びる
測定管の内部に形成される空洞を通じ、炉外に配置され
た検出器で受光し、この出力を適宜補正することによっ
て被測定面の温度を求めるものである。しかし、この放
射温度計においては、２色温度計の欠点はないが、炉内
の周囲熱源から被測定面へ放射される迷光によって迷光
雑音が生じ、この迷光雑音が測定誤差の大きな要因とな
る。また、一方、被測定面から放射される熱放射光は検
出器に至るまで気体の存する空洞中を通過するので、気
体中に存するダスト・ミストの影響を受けると共に放射
光の吸収なども生じ得る。これも測定誤差の大きな要因
となる。

そこで、近年、後者の測定管の被測定物体側端部に、炉
内の周囲熱源からの変動する迷光を遮蔽する遮蔽板を設
けた放射温度計も考えられている。しかし、この放射温
度計によっても、被測定面から放射される熱放射光は検
出器に至るまで気体の存する空洞中を通過することに変
わりなく、シたがって、気体中に存するダスト・ミスト
の影響放射光の吸収などは免れ得ない。

え見立１週本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、迷光雑音、
および炉内雰囲気による外乱の影響を防止し得る放射温
度計を提供することを目的とする免叶立且１本発明は、加熱炉内にある被測定物体の被測定面から放
射される熱放射光を受光すると共に、この熱放射光を電
気信号に変換する検出器と、この検出器の出力を処理し
て前記測定面の温度を表示する表示器とを備える放射温
度計において、光透過性を有し、一端が前記被測定面近
傍に置かれ他端が前記検出器に接続され、前記被測定面
からの熱放射光を前記検出器へ導くライトガイドと、前
記被測定面近傍に置かれ、炉内の周囲熱源からの迷光の
前記ライトガイドへの入光を阻止する遮蔽板を設けたも
のである。

実」１例以下、本発明を図面に示す実施例に基すいて説明する。

第１図は本発明に係る放射温度計の第１実施例の概略構
成を示している。ここで、符号ｌは加熱炉、２は被測定
物体、２ａは被測定面を表わしている。

この実施例の放射温度計は、被測定物体２の被測定面２
ａからの熱放射光を受光して、この熱放射光を電気信号
に変換する検出器３を備えている、この検出器３として
は、検出温度領域に応じて、Ｓｔ素子、ＰｂＳ、Ｐｂ５
ｅなど狭帯域の検出素子が使用される。そして、この検
出器３は炉外の雰囲気の良好な場所に設置され、その出
力側は表示計器５に電気的に接続されている。この表示
計器５は、検出器３の出力を処理して被測定面２ａの温
度を求めて表示するもので、この表示計器５は補正演算
をするために演算器４を内蔵している場合もあるまた、この実施例の放射温度計にはライトガイド６が設
けられている。このライトガイド６としては、検出温度
領域に応じて、石英、サファイア、ＭｇＯ，ＣａＦ２な
どの透過性を有する素材からなる固体状又は可撓固体状
の条体例えば光ファイバなどが使用される。そして、こ
のライトガイド６は下端が被測定面近傍に置かれ、上端
か検出器３に接続されている。また、このライトガイド
６の周囲には、このライトガイド６を囲繞する円筒状の
保護管７が設けられている。この保護管７は、−に端が
検出器３に取り付けられている。なお、この保護管７と
ライトガイド６とによって形成される。空隙には必要と
あらば、ライトガイド６の保護のための緩衝材を介装し
ても良い。

さらに、実施例の放射温度計には例えば円板状の遮蔽板
８が設けられている。この遮蔽板８は保護管７の下端に
取着されており遮蔽板８の中央にはライトガイド６の下
端部と嵌合される開口が穿設されている。そして、この
遮蔽板８の被測定面に対向する面は金色、白色、アルミ
ニララム素の表面として形成されるか、または鎖部には
クロムメッキ等が施され、反射率が大きく（放射率が小
さく）なるようになされている。

続いて、実施例の放射温度計の作用の概略を説明する。

加熱炉ｌ内で静止または移動している被測定物体２の被
測定面２ａからの熱放射光は、自己透過性を持つライト
ガイド６を通じ、検出器３へ導かれる。一方炉内の周囲
熱源からの変動する迷光は遮蔽板８によって遮蔽され、
・ライトガイド６へ入光すれず、したがって、検出器３
へ導かれることはない０次いで、検出器３において、熱
放射光はそれに対応する電気信号へ変換される。そして
、この電気信号は表示計器５へ送られる０次いで、表示
計器５において、電気信号を基に被測定面２ａの温度が
算出され、この結果は表示計器５で表示される。

而して、このように構成された放射温度計は次のような
効果を奏する。

（り　　被測定面２ａからの熱放射光を検出器３へ導く
ライトガイド６を設けているので、炉内雰囲気中の外乱
の影響が大幅に軽減される。

（２）　　検出器３の検出波長特性およびライトガイト
ロの透過波長特性を適宜選択することにより、より狭い
波長帯域の温度検出も可能である。

（３）　　検出器３の検出波長特性およびライトガイド
６の透過波長特性から、フィルタ付きの単色放射温度計
と同様の作用をし、温度変化に対するエネルギ変化所謂
ｎ値が大きくなる。而して、仮令、遮蔽板８が設置され
ない場合でも、被測定面２ａの放射率の変化割合が温定
温度変化に及ぼす影響割合はｌ／ｎに軽減される。

（４）　　、遮蔽板８を設けているので、炉内の周囲熱
源からの迷光が遮蔽され、迷光雑音が有効に消去される
。

（５）　　遮蔽板′８の放射率、直径１間隔の選択によ
って、より正確な温度検出が可能となる。

続いて、実施例の放射温度計をより一層効果的に連用す
るための条件について理論的に考察を加える。

今、第１図の被測定面２ａ、遮蔽板８、周囲熱源の各温
度および放射率をそれぞれＴ、、Ｔ２、Ｔ　　およびＦ
１．’２．　　Ｆ３とし、また検出３　、器３の検出値のエネルギ、および検出器３が被測定面２
ａから受けるエネルギをＥｌ、温度Ｔの黒体から受ける
エネルギをＥ　、（Ｔ）とする（ただし途中の吸収は無
視するものとする）、また被測定面２ａから出る熱放射
光の遮蔽板８への到達割合をＦ１２同様にして、遮蔽板
８から被測定面２ａ、被測定面２ａから周囲および遮蔽
板８から周囲への到達割合をＦ２＋、Ｆ１３、Ｆ２３で
表わし、さらに周囲を黒体空洞としてε３＝１とすれば
、これらの間には次の関係が成立する。

ただし、である。

ここで、（２）式において（ｌ−Ｆ２　）Ｆ１２　Ｆ２
１＝αとおけば、（２）式は。

となる。そして、この関係を図示したのが第２図である
。

この第２図から、被測定面２ａの放射率ε１の変動の影
響を軽減するには、αを１に近づけると良いことが分か
る。それには、遮蔽板８の放射率ε　を小さくすると共
に、Ｆ１２ＸＦ２、を限りなく１に近付けることが必要
となる。したがって、遮蔽板８の面積と遮蔽板８および
被測定面２ａの間隙とを大きくすると共に、遮蔽板８の
放射率ε２をなるべく小さくするため前述のように遮蔽
板８の被Δ１１定而側の面を金色、白色等にするのが奸
ましい。

なお、ちなみに、ライトガイド６の外径が８■である場
合の遮蔽板８と被測定面２ａとの間隙Ｈの有効距離につ
いては少なくともＢＩｌ園以上が必要である。実験では
６ｍ曽以下の場合には過少指示となり、また、１０〜２
０ｍｍでは良好な指示が得られた。

また、周囲温度Ｔ３の影響を小さくするには。

（４）式のＦ　およびＦ２３を小さくすれば良く、それ
には、遮蔽板８の面積を大きくすると共に遮蔽板８およ
び被測定面２ａの間隙を小さくすれば良い。また、（１
）式においてＥｂ（Ｔ３）が小さい場合即ち周囲温度Ｔ
３が低温の場合にも周囲温度Ｔ　による影響は小さくな
る。

さらに、（３）式においてＥ　、（Ｔ２）が小さい場合
即ち遮蔽板８の温度Ｔ２が低温の場合にも周囲温度Ｔ３
による影響は小さくなる。

続いて１本発明に係る放射温度計の第２実施例について
説明する。

第３図はこの第２実施例の放射温度計は第１実施例（第
１図）の遮蔽板８の下面に、この遮蔽板８の温度を測定
する熱電対測温抵抗体、サーミスタなど接触式温度計９
が設けられている。そして、この接触式温度計９からの
出力信号は演算器４に入力されるようなされており、そ
の入力信号によって放射温度を補正するようなされてい
る。

したがって、この第２実施例によればより正確な被測定
面温度が求められることになる。なお、この場合には補
正を容易にするため遮蔽板８を円形とすることが好まし
い、また、遮蔽板８に設けられる接触式温度計１０は、
遮蔽板８の表裏の温度が略等しい場合には遮蔽板８の上
面に設けても良い。

また、第４図には本発明に係る放射温度計の第３実施例
が示されており、この実施例の放射温度計は第１実施例
の保護管７を２重管構造とすると共に、遮蔽板８の上部
に遮蔽板８に対面する中空円板１１を設け、２重管の外
管７ａｉｊび内管７ｂの間に形成される空隙１２と円板
１１内に形成される空隙１３とによって冷却流体流路を
形成したものである。この実施例においては、炉外に設
けられる流入口１４より冷却流体が流入し、この冷却流
体は２重管および円板１１内を通流した後、同じく炉外
に設けられる流出口１５から流出される。

この第３実施例は例えばライトガイド６の先端の温度の
放射がライトガイド６の先端における空洞現象によって
前記（１）式Ｅｂ（Ｔ、）に対して無視でＳないときに
有効である。なお、このように冷却することによって（
１）式ρａＥｂ（Ｔ２）がＥｌに対して十分小さくなる
場合には（１）式の補正はより簡単になる。

また、第５図には本発明に係る放射温度計の第４実施例
が示されており、この第４実施例の放射温度計における
ライトガイド６は途中にプリズム１６を有している。

この実施例の放射温度計は検出器３の設置場所が制約さ
れる場合に使用できるという利点がある。ただし、ライ
トガイド６が可撓性のもの１例えば光ファイバの場合に
はプリズム１６が設けられない場合もある。

え見立憇】以上、説明したように本発明は、加熱炉内にある被測定
物体の被測定面から放射される熱放射光を受光すると共
に、この熱放射光を電気信号に変換する検出器と、この
検出器の出力を処理しに前記被測定面の温度を測定しう
るように構成してなる放射温度計において、光透過性を
有し、一端が前記被測定面からの熱放射光を前記検出器
へ導くライトガイドと、前記被測定面近傍に置かれ、炉
内の周囲熱源からの迷光の前記ライトガイドへの入光を
阻止する遮蔽板とを設けたので２次のような効果を奏す
る。

被測定面からの熱放射光を検出器へ導くライトガイドを
設けているので、炉内雰囲気中の外乱の影響が大幅に軽
減される。

また、遮蔽板を設けているので、炉内の周囲熱源からの
迷光が遮蔽され、迷光雑音が有効に消去される。

したがって、炉内の被測定物体の被検出面の温度を正確
かつ迅速に求めることができる。

更に、被測定物体の放射率の変動の影響が軽減され、実
効放射率ε　が被測定物体の放射率より大きいので検出
器への入力が太きくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放射温度計の第１実施例の概略構
成図、第２図は第１図の放射温度計の特性を示すグラフ
、第３図は本発明の第２実施例の放射温度計の概略構成
図、第４図は本発明の第３実施例の放射温度計の概略構
成図、第５図は本発明の第５実施例の放射温度計の概略
構成図である。１・・・加熱炉２・・・被測定物体３・・・検出器５・・・表示計器６・・・ライトカイト７・・・保護管８・・・遮蔽板

Claims

【特許請求の範囲】

加熱炉内にある被測定物体の被測定面から放射される熱
放射光を受光すると共に、この熱放射光を電気信号に変
換する検出器と、この検出器の出力を処理して前記被測
定面の温度を測定しうるように構成してなる放射温度計
において、光透過性を有し、一端が前記被測定面近傍に
置かれ他端が前記検出器に接続され、前記被測定面から
の熱放射光を前記検出器に導くライトガイドと、前記被
測定面近傍に置かれ、炉内の周囲熱源からの迷光の前記
ライトガイドへの入光を阻止する遮蔽板とを設けたこと
を特徴とする放射温度計。