JPS6133539Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、物体特に炉内移動物体の放射測温装
置に関する。

炉内移動物体例えば連続焼鈍炉内を移送される
ストリツプの測温には放射測温が好適である。第
１図は本出願人が開発した放射測温システムの概
要を示す。第１図で１０は被測温物体、１２は反
射鏡、１４は回転セクタ、１６は放射計である。
物体１０は例えば炉内を走行する加熱ストリツプ
である。この場合反射鏡１２および回転セクタ１
４は炉外に置かれ、窓１８を通して物体１０を覗
くことになる。放射計１６は炉内、炉外いずれで
もよい。反射鏡１２と放射計１６は物体表面に立
てた法線Ｎ−Ｏの両側に同じ角θをなして配置さ
れ、反射鏡１２は平面鏡であつて図示の如く点Ｏ
と反射鏡を結ぶ直線に対して直交する。このため
次の様な放射エネルギー経路がある。即ち、温度
Ｔの物体１０はθ方向の放射率をεθとしてε
θ・Eb（Ｔ）の放射エネルギーをほゞ全方向に
放出するが、このうち放射計１６へ向つた放射エ
ネルギーはそのまゝ該放射計へ入り、また反射鏡
１２へ向つた放射エネルギーは該反射鏡で反射
し、点Ｏで鏡面反射して放射計１６へ入る。反射
鏡１２の前面つまり物体１０側には回転セクタ１
４があり、この回転セクタは第２図ａに示す如く
表面が吸収面となつている羽根部分１４ａとそれ
らの間の空間１４ｂからなり、または第２図ｂに
示すように吸収面１４ａと反射面１４ｃ（これは
反射鏡１２の代りとなる）からなり、図示しない
モータにより回転するので、羽根部分１４ａが直
線１２−Ｏと交叉するとき物体１０からの放射エ
ネルギーを吸収しまた反射鏡１２からの放射線も
遮断する。なおこの反射鏡１２、それに回転セク
タ１４は物体１０の温度に対して充分低温にして
おくので、これから放出される放射エネルギーは
無視できる。セクタ１４が放射エネルギーを吸
収、遮断するとき放射計１６へ入る放射エネルギ
ーは物体１０から放出されたもののみとなる。即
ち炉壁などからの放射エネルギーも物体表面で反
射して放射計１６へ入射する可能性があるが、そ
の可能性のある鏡面反射経路はセクタ１４で遮断
されるので、かゝる背光雑音が放射計１６に入る
ことはない。この点が鏡面反射利用の放射測温方
式の利点である。なおこの鏡面反射性は角θが大
なる程強い。放射計１６へ入る放射エネルギーは
上記の通りであるので、下式が成立する。

E₁＝τ・εθ・Eb（Ｔ） …(1) E₂＝τ〔εθ・Eb（Ｔ）＋ｒ_a・τ^２・εθ
（１−εθ）（１−ｐ）Eb（Ｔ）〕 …(2) ここでE₁，E₂はセクタ１４で遮蔽した、しな
い各場合の放射計１６への入射エネルギー、τは
フイルタ本例では炉壁に設けた窓１８の放射線透
過率、ｒ_aは反射鏡１２の実効反射率、ｐは物体
表面の拡散反射係数である。(1)，(2)より Ｅ_２／Ｅ_１＝１＋ｒ_a・τ^２（１−εθ）（１−ｐ） ∴εθ＝１−１／ｒ_ａτ^２（１−ｐ）（Ｅ_２／Ｅ_１−
１）…(3) ≡１−ｋ（Ｇ−１） …(4) また(1)式より Eb（Ｔ）＝Ｅ_１／τ・εθ …(5) これらの(3)または(4)と(5)式から物体の放射率ε
θおよび温度Ｔが求まる。なおこの測温において
Ｇ＝Ｅ_２／Ｅ_１は実測し、ｋ＝１／ｒ_ａ・τ^２（１−ｐ
）は定数として 扱う。ｒ_a，τは保守管理を充分すれば一定値に
維持される。ｐは測定鋼板の拡散反射係数である
からその都度実測するのは厄介であり、予め測定
して求めた値を使用する。従つて実際値が予測値
から大きく外れないことが、本測温方式を誤差少
なく行なう条件となる。ｋが一定ならεθは第３
図の直線関係になる。

ところで、一般の工業炉内物体の温度を放射測
温法で測定する場合炉内雰囲気ガスにCO，
CO₂，H₂Oなどが含まれると放射エネルギーつま
り赤外線等は吸収を受け、物体から放出または反
射した放射エネルギーの一部しか温度計に達しな
い。これは透過係数ｔ（０＜ｔ１）なる係数を
考え、これで受光出力E₁，E₂を除すことにより
補正する方法が考えられるが、この値は変化する
炉内雰囲気ガスなどに従つて時々刻々変動する。
従つて精密な補正は実際には容易でない。

ところで光通信などに使用されだした光学的ガ
ラス繊維（オプチカルフアイバー）は赤外線を、
特にその短波長側のものを透過する。また減衰が
大きい部分も、光通信と異なりフアイバー長は極
めて短くてよいから、透過可能である。そこで本
考案ではこの光フアイバを第１図の１２，１０間
及び又は１６，１０間の放射エネルギー伝送用に
使用する。このようにすれば、放射エネルギー伝
送路の媒質は一定であるから透過係数ｔは一定に
なる。また背光雑音も、フアイバー周囲は遮蔽す
るから該フアイバへその周囲から入ることはな
く、残るは温度測定点Ｏ附近から入るもののみと
なるが、この部分は遮蔽部材で適宜遮蔽すること
が可能である。こうしてフアイバーを利用すれば
複雑な補正手段を用いることなく正確な放射測温
が可能になる。次に本考案の実施例を示す。

第４図では反射鏡１２側および温度計１６側の
各々にフアイバ２０が設けられ、これらは共通の
保持筒４０内に収容される。この保持筒４０も２
重筒になつていて水冷され、そして先端部には背
光雑音遮蔽用のフランジ４０ａが形成されかつそ
のフランジ端面は粗面化される。第４図ｂは同図
ａのＡ−Ａ線断面図であるが、一部を変形した例
を示す。即ちフアイバは２本設けられる点はａと
同様であるが、各々は案内筒４２に挿入される。

第５図にフアイバ２０を個々に保持筒に収容し
た例を示す。２０ａはフアイバ本体であり、先端
にレンズ２２を備える。このレンズはフアイバ投
受光を平行光にするものである。２４は外筒であ
り、２重筒になつていて矢印で示す如く冷却水が
供給される。２６は冷却水流入口、２８は同流出
口である。３０はパージガスの供給口で、この供
給口３０から供給されたパージガス例えばN₂ガ
スは外筒２４内に入つてフアイバ先端部用周囲か
ら流出し、レンズ２２の保護を行なう（雰囲気ガ
スなどにより汚損するのを防止する）。第５図ｂ
はこのフアイバ先端部分の概略端面図で、環状ス
トツパ３２に複数個の小孔３４があけられてお
り、パージガスはこの小孔より流出して外筒２４
内のレンズ２２前方部分を満たし、レンズの保護
を行なう。外筒２４の端面２４ａは黒化粗面にし
てあり、背光雑音を、ストリツプ１０と端面２４
ａとの間の多重反射の際に吸収し、該雑音の影響
を受けないようにしている。３６はパツキン、３
８はキヤツプで、これらを外すとフアイバ本体２
０ａは外筒２４から引抜くことができ、清掃点検
等を行なうことができる。

以上説明したように本考案によれば透過係数の
変動に基づく放射測温誤差を小にすることがで
き、また背光雑音の影響を小さくすることがで
き、更に反射鏡および放射温度計の配置の自由度
が増して設計が容易になると共に小型化などが可
能になる利点が得られる。

本考案は、炉内移動物体の測温に効果的にその
威力を発揮するものであるが、むろん炉内測温だ
けに限定されるものではなく炉外測温にはより容
易に適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は鏡面反射を利用する放射測温の原理
図、第２図は回転セクタのの構造を示す平面図、
第３図はεθ−Ｇ特性を示す図表、第４図ａ，ｂ
は本考案の実施例を示す概略断面図、第５図ａ，
ｂは光フアイバの具体例を示す縦断面図および横
断面図である。 図面で１０は被測温物体、１２は反射鏡、１４
は回転セクタ、１６は放射温度計、２０は光学ガ
ラスフアイバである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被測温物体から放出される放射エネルギーと、
   被測温物体から放出され反射鏡により反射しさら
   に被測温物体により反射したエネルギーとを受け
   る放射計と、前面に開閉機構を有する反射鏡とを
   被測温物体表面の法線に対して対称位置に設けた
   測温方法において、被測温物体と放射計の間、お
   よび被測温物体と反射鏡の間の一方あるいは両方
   に光学グラスフアイバーを配設したことを特徴と
   する放射測温装置。