JPS62232527A

JPS62232527A - 温度測定方法およびその装置

Info

Publication number: JPS62232527A
Application number: JP7602386A
Authority: JP
Inventors: Koji Murakami; 村上　弘二; Kazuya Higeta; 樋下田　和也
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1987-10-13

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】（産業上の利用分野）本発明は、流体の温度による状態変化を利用して、例え
ば炉内温度や溶湯温度などを測定する温度測定方法およ
びその装置に関するものである。

（従来技術とその問題点）従来、ボイラーあるいは炉内などの高温部の温度測定は
、熱雷対あるいは抵抗温度計などが一般に使用されてい
る。しかし、これらの温度計は、高温にさらされる温度
感知部の材料が原理的に限定されてしまうため、酸化そ
の他寿命を縮めるような原因に対する対策が施しにくく
、長期間の使用には不適当であった。

このため、温度感知部であるセンサーの材料の選定が測
定の原理によって制約されることなく、寿命の観点から
自由に選定し得る利点を有する流体抵抗温度計が開発さ
れている。この流体抵抗温変針の原理は、気体の粘性係
数の温度依存性を利用し、気体が毛細管を通過する際の
圧力損失の変化から温度を知ろうというもので、その基
本的な構成は第８図に示すように、Ａｒガスなどの作動
流体を作動流体供給源１１より圧力制御装置１２を介し
て圧カ一定で供給し被測定雰囲気の温度に対応して生じ
るセンサー！３内の毛細管１４の圧力損失ΔＰをトリム
弁Ｉ５の２次側と毛細管１４の２次側との圧力差ΔＰｃ
として、流体素子１６により増幅し、圧力センサー１７
によって電気信号として検出するものである。

本方式の構成は、電気的に言えば一種のホイートストー
ンブリッジであり、感度調整弁１Ｂ、供給弁１９、ある
いはトリム弁１５における圧力損失のわずかな変動が、
流体素子１６からの圧力信号に大きな影響を及ぼす。し
たがって、環境温度による作動流体の状態変化は、前記
路弁１８．１９゜１５における圧力損失に変動を与え、
見かけ上センサー１３の毛細管の圧力損失ΔＰの変動、
すなわちセンサー１３による測定温度変化として認識さ
れるので、本方式の温度計は環境温度の影響を受けやず
いという欠点を有する。

（発明の目的）本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
環境温度１作動流体温度に影響を受けない、高温計測の
可能な温度測定方法およびその装置を提供しようとする
ものである。

（発明の構成）前記目的を達成するために、第１発明は、流体の状態変
化により温度を測定する温度測定方法において、感温部
に絞り部を有する作動流体流路に作動流体を一定質量流
量で供給する゛とともに、前記絞り部の両端における圧
力差を測定し、この測定値から温度を求めるようにした
。

また、第２発明は、作動流体供給源と、先端に毛細管を
形成した作動流体流路を内蔵したセンサーと、作動流体
供給源からの作動流体を前記流路に導く配管とを備え、
前記配管に減圧弁と質量流量制御装置とを直列に設ける
とともに、前記センサーの毛細管における圧力損失を検
出する手段を設けて形成した。

（実施例）次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は、第１発明に係る温度測定方法を適用した装置
であって、第２発明に係る温度測定装置を示し、感温部
であるセンサー１は、内部に絞り部の一形態である毛細
管２および毛細管２に作動流体を導くための作動流体流
路３を有するとともに、作動流体排出口１ａを設け、−
例として炉壁４に取付け、炉内温度を測定するようにし
である。

また、この流路３には高圧作動流体を供給する作動流体
供給源５からの配管６を接続するとともに、配管Ｇには
減圧弁７および質量流量制御装置８が設けである。

この質量Ａｍ制御装置８は質ｍｆ、量計により質量流量
を検出し、設定質量流ｍ値との比較を行ない、バルブの
開度を制御して、一定の質量流量を維持するしのである
。

さらに、センサーｌ内の毛細管２における圧力損失ΔＰ
を検出するために、流路３の入口側部と排気口Ｉａ部に
圧力検出管９ａを接続する差圧計９が設けである。また
、この差圧計９の信号は演算器１０に入力され温度表示
される。

そして、以下に詳述するように、前記圧力損失ΔＰを差
圧計９により検出することにより、炉内温度を測定する
ものである。

次に、第１発明に係る温度測定方法を前記構成からなる
装置に適用して説明する。

まず、作動流体供給源５から高圧の作動流体、例えばＡ
ｒガスを供給する。供給された作動流体は、減圧弁７に
より所定の圧力まで減圧された後質量流量制御装置８に
よって、一定の質ｍ流量Ｑでセンサーｌの流路３に供給
される。

質量流ｆｆ１Ｑ一定でセンサー１に供給された作動流体
は流路３の毛細管２を経て、υ１；気口１ａから大気中
に放出される。この際、前記毛細管２部において、圧力
損失ΔＰが生じろが、このΔＰは、センサーｌ内の温度
Ｔと、温度′ｒにおける毛細管２の内径ｄ、長さＱ、お
よび作動流体の粘性係数μ（Ｔ）。

密度ρ（Ｔ）を用いてと表わすことができる。

すなわち、毛細管を流れる体積流量Ｑ９．についいて、
下記のハーゲン・ボアズイユの式が成立し、また、体積
流量Ｑと質−流量Ｑとの間には下記（３）式が成立する
ことから、Ｑ＝ρ（Ｔ）・Ｑｖ　　　　　　　　　・・・（３）（
１）式が導き出される。

さらに、作動流体の動粘度をν（Ｔ）とすればν（Ｔ）
＝μ（Ｔ）／ρ（Ｔ）　　　　　　　・・・（４）であ
るから、（１）式は、となる。

この結果、作動流体として、Ａｒガスなど温度による状
態変化が既知のものを使用すれば、ν（Ｔ）は既知であ
り、かつＱは一定であるので、ΔＰは温度Ｔの関数とな
り、差圧計９によりΔＰ、すなわち流路３内の圧力ＰＩ
と作動流体排出口１ａの圧力Ｐ、との差圧を測定すれば
、温度Ｔを知ることができる。一般に動粘度ν（Ｔ）の
温度依存性は熱膨張による毛細管の内径、あるいは長さ
の変化に比べてはるかに大きい。したがって、（５）式
よりΔＰは概ねν（Ｔ）に依存すると考えても実用上差
支えない。

作動流体は液体であっても気体であってもさしつかえな
いが、一般に液体よりも気体の方が温度依存性が強いの
で気体を用いた方が温度分解能は高い。なお、一般に液
体の動粘度は温度の上昇とともに低くなり、逆に気体の
動粘度は温度の上昇とともに高くなるので、圧力損失Δ
Ｐと温度の関係は作動流体を液体とした場合は第２図、
作動流体を気体とした場合は第３図のような関係となる
。

第４図には、−例として、センサーｌの毛細管２を第５
図に示すように、内径０．７６ｍｍ（ａｔｏ℃）、長さ
ｌ　３　ｍｆｆ１（ａｔ　０℃）のタングステン（熱膨
張率２０ｘ　１０−’／’Ｃ）製とし、かつ前記のよう
に作動流体をＡｒガスとした場合の圧力損失ΔＰと温度
Ｔとの関係を作動流体の質屋流量Ｑをパラメータとして
示した。質量流ｆｆ１Ｑを増すほど圧力損失ΔＰの温度
依存性は高くなり、温度計の温度分解能および精度は向
上するかに見える。しかし、流量が適正な量を越えると
センサーｌ内での熱伝達が追随せず作動が流体の温度と
炉内雰囲気温度の差が大きくなり、雰囲気の温度を正確
に表示しなくなる。したがって、作動流体の流量には上
限が存在するが、その値はセンサー１の構造、形状１寸
法により大きく異なるため実験的に決定すべきである。

このように本実施例では、センサーｌに供給された作動
流体は、毛細管２を通過した後センサーｌ内を通して戻
し排出するため、センサーｌにより測温すべき炉内など
の雰囲気を作動流体により汚染することはない。

次に第６図、第７図により第２発明の他の実施例を説明
する。

この実施例では、センサーＩＡは第６図に示すようにそ
の先端を毛細管２Ａとした単純な構造にしてあり、第７
図は本実施例を用いて炉４内の温度を測定している様子
を示す。センサーＩＡに供給された作動流体は、センサ
ーＩＡの先端の毛細管２人を通過した後被測温雰囲気で
ある炉内に排出される。このときセンサーｌＡの毛細管
２人の上流側と炉内の２点の圧力差ΔＰをとれば、第１
図〜ｆｉ５図で説明した実施例と同様に温度測定が可能
である。本実施例は作動流体が被測温雰囲気に排出され
るため、被測温雰囲気が作動流体により汚染されるとい
う欠点があるものの、センサーＩＡの構造がきわめて単
純なため加工性もよく、また小型化でき、さらにセンサ
ーｌ内の配管が二重構造とならないので伝熱性がよいた
め、精度のよい計測が可能である。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、第１発明によれば、感
温部に絞り部を有する作動流体流路に作動流体を一定質
量流量で供給するとともに、前記絞り部の両端における
圧力差を測定し、この測定値から温度を求めるようにし
である。

このため、環境温度１作動流体温度の影響を受けること
なく、高温（１５００〜３０００℃）でも信頼性の高い
温度測定が可能になるという効果を奏する。

また、第２発明によれば、前記配管に減圧弁と質量流量
制御装置とを直列に設けるとともに、センサーの毛細管
における圧力損失を検出する手段を設けて形成しである
。

このため、単純な構成により環境温度１作動流体温度の
影響を受けることなく、高温（１５００〜３０００℃）
でも信頼性の高い温度測定ができるという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２発明に係る温度測定装置の機器構成図、第
２図は流体抵抗温度計の作動流体として液体を用いた場
合のセンサーの圧力損失と温度との一般的関係を示す図
、第３図は流体抵抗温度計の作動流体として気体を用い
た場合のセンサーの圧力損失と温度の一般的関係を示す
図、第４図は作動流体をＡｒガスとし、かつ第５図に示
すセンサーを用いたときの圧力損失と温度との関係を示
す図、第５図はセンサーの形状１寸法の一例を示す概略
断面図、第６図は第２発明の他の実施例のセンサーの断
面図、第７図は第６図の実施例の使用例を示す概略断面
図、第８図は従来の温度測定装置の機器構成図である。１．１Ａ・・・センサー、２，２Ａ・・・毛細管、３・
・・流路、５・・・作動流体供給源、６・・・配管、７
・・・減圧弁、訃・・質量流量制御装置、９・・・差圧
計。特　許　出　願　人　　中外炉工業株式会社代　理　人
　弁理士　　前出　葆　ばか２名Ｉｌｌ　ズ過度Ｔ＠５ｉ！１を眉

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流体の状態変化により温度を測定する温度測定方
法において、感温部に絞り部を有する作動流体流路に作
動流体を一定質量流量で供給するとともに、前記絞り部
の両端における圧力差を測定し、この測定値から温度を
求めることを特徴とする温度測定方法。
（２）前記作動流体が不活性ガスであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の温度測定方法。
（３）前記絞り部が毛細管であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項または第２項に記載の温度測定方法。
（４）作動流体供給源と、先端に毛細管を形成した作動
流体流路を内蔵したセンサーと、作動流体供給源からの
作動流体を前記流路に導く配管とを備え、前記配管に減
圧弁と質量流量制御装置とを直列に設けるとともに、前
記センサーの毛細管における圧力損失を検出する手段を
設けたことを特徴とする温度測定装置。