JPS631199Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は加熱炉等の炉内状況を監視するための
計測装置に関する。

鉄鋼製品の製造過程においては母材，中間製品
を炉内にて加熱処理する工程を含むことが多い。
このような工程の品質管理，エネルギ管理の面か
ら炉内状況（炉況）を監視する必要があり、この
ために炉内雰囲気温度、ワーク温度の測定及びガ
ス分析等が主として行われている。而して炉況の
監視は炉内の複数部分において、しかも経時的に
行う必要がある。ワーク温度の測定はサンプルの
ワークに熱電対を埋設し、熱電対の端子を炉外に
引き出して、熱起電力を読取るようにしている
が、ウオーキングビームを設けた炉にあつてはワ
ークが移動していくために長い熱電対を用意して
おく必要があり、コストが嵩むことは勿論、移動
途中での破損も多いという問題点があつた。また
ガス分析についてはガス採取部分にまで長大なサ
ンプリング配管をする必要があり、そのための作
業に長時間を要し、また多額の費用が必要である
等の問題点があつた。そしてこのような炉況監視
は恒常的に行われるものではなく、使用用機材の
大部分は一回限りで廃棄されるという性質上、コ
スト面での負担は実質的に極めて大である。

本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
つて、炉内を移動するワークの監視が容易であ
り、且つ反復利用が可能であり、しかも計測デー
タの解析の便宜性に優れた新規な炉況計測装置を
提供することを目的とし、以下に本考案をその実
施例を示す図面に基づいて詳述する。

第１図は本考案に係る炉況計測装置を模式的に
示す縦断面図である。１は断熱ケースであつて、
30〜50cm立方の外法寸法を有し、開閉自在となつ
ており、厚さ10cm程度とした周壁は最外層には適
厚の鉄板（又は陶板）１１を配して外被となし、
その内側には外側から順に第１の断熱材層１２
ａ、第１の液体収容層１３ａ、第２の断熱材層１
２ｂ、第２の液体収容層１３ｂ及び第３の断熱材
層１２ｃをセラミツク板、薄鉄板等を隔壁として
適厚に形成してある。上記断熱材層１２ａ，１２
ｂ，１２ｃの素材としてはアスベスト，ガラスフ
アイバ，セラミツクフアイバ、炭化コルク等が採
択される。また液体収容層１３ａ，１３ｂ内に収
容する液体としては一般的には水が用いられる。

断熱ケース１内上部には適宜容積のタンク２が
設けられており、このタンク２は液体収容層１３
ａ，１３ｂに連通しており、また開閉自在の蓋を
有する給水筒２ａが断熱ケース１の上壁に突設さ
れている。タンク２には液体収容層１３ａ，１３
ｂに補給すべき水を貯留しておく。断熱ケース１
の上壁には液体収容層１３ａ，１３ｂから断熱ケ
ース１外に通じる放圧孔１４ａ，１４ｂが断熱材
層，外被鉄板を貫通させた筒体によつて形成され
ている。

断熱ケース１内の前記タンク２下には更に鉄板
と断熱材との積層構造とした開閉自在の筐体３が
設けられており、この筐体３内に後述する電子デ
バイスが格納されている。

さて、本案装置は1000℃程度の炉中に装入して
使用されるが、筐体３内は電子デバイスの許容上
限温度以下に維持する必要がある。本案装置にお
いては断熱ケース１の断熱材層１２ａ，１２ｂ，
１２ｃ、筐体３の断熱材等による伝熱遮断効果
と、液体収容層１３ａ，１３ｂの水の蒸発潜熱に
よる冷却効果とによりこれを実現するようにして
ある。液体収容層１３ａ，３ｂ内の水は原則的に
100℃に迄しか上昇しないので、筐体３内は電子
デバイスの一般的許容上限温度の70℃以下に維持
されることになる。断熱構造の設計については主
として筐体３内温度及び本案装置の炉内装入時間
によつて定まることになる。使用温度に関してヘ
ビイデユーテイの電子デバイスを使用する場合は
設計基準が緩やかになり、逆に電子デバイスの仕
様上又は動作信頼性重視の観点からこれを35〜45
℃で使用したい場合にはデユワービン内に電子デ
バイスを格納する等、厳しい設計基準とする必要
がある。また装入時間については主としてタンク
２の容積によつてその最長時間が定まることにな
る。すなわち液体収容層１３ａ，１３ｂ内の水は
四周からの加熱により放圧孔１４ａ，１４ｂから
蒸発していくが、タンク２内の水が蒸発分を補填
するので、タンク２内に水が在る限り蒸発が継続
して一定の熱的平衡が保たれるからである。なお
断熱ケース，筐体等、電子デバイスの保護のため
の構造は電子デバイスを所要温度に保てればよく
上記構造に限るものではない。

さて４ａは測温センサとしての熱電対であり、
接合部を断熱ケース１外に引出してあり、両極端
子は、筐体３内に収納され、mVオーダの熱起電
力をＶオーダに増幅する信号変換器５ａに繋ぎ込
まれている。この熱電対４ａ及び信号変換器５ａ
は使用目的に応じて１又は複数個設けられる。４
ｂはガスセンサであつて、感知部を断熱ケース１
外に臨ませるようにしてその周壁に取付けられて
いる。ガスセンサ４ｂは感知部が位置する雰囲気
中のガス（O₂，CO，CO₂等）濃度に応じてその
電気特性を変じるものであつて、そのリード線は
筐体３内に収納した信号変換器５ｂに繋ぎ込ま
れ、ガス濃度（ガス成分量）に応じたＶオーダの
電圧信号がこの信号変換器５ｂから得られるよう
にしてある。ガスセンサ４ｂ及び信号変換器５ｂ
は検知対象とするガスの種類に応じて１又は複数
個設けられる。な熱電対４ａは断熱ケース１の周
壁を貫通させた細管を経てケース外へ引出されて
いる。また断熱ケース１におけるこの細管及びガ
スセンサ４ｂの周壁貫通部は水の漏出を防止する
ように液体収容層を形成していない。

信号変換器５ａ，５ｂの出力はいずれもアナロ
グ信号であるが、これらはアナログ／デイジタル
変換器（以下Ａ／Ｄ変換器という）６ａ，６ｂに
よりデイジタル信号に変換され、マルチプレクサ
７経由で不揮発性且つ書換え可能な半導体メモリ
チツプよりなるメモリ装置８に書込まれるように
してある。９はメモリコントローラであつて、マ
ルチプレクサ７にはＡ／Ｄ変換器６ａ，６ｂ夫々
の出力を交互的に選択するための切換信号と、こ
れに同期して次々とメモリ装置８へ送出されてく
るデイジタル信号を一定の順序で所定のアドレス
に書込ませるためのアドレス信号を発するもので
ある。上記したＡ／Ｄ変換器６ａ，６ｂ、マルチ
プレクサ、メモリコントローラ９は実質的には１
チツプのマイクロプロセツサよりなり、メモリ装
置８及びこれらの駆動のためのバツテリ１０は信
号変換器５ａ，５ｂ同様筐体３内に収納されてい
る。そしてメモリ装置８は着脱自在に装着されて
おり、開閉自在の筐体３及び断熱ケース１から取
出せるようになつている。

叙上の如く構成された本案装置は、タンク２内
への給水を行い、バツテリ１０からの給電を行わ
せるためのスイツチを投入して筐体３及び断熱ケ
ース１を閉じ、更に熱電対４ａをワークの測温箇
処に固定した上でワークと共に炉内へ装入され
る。熱電対４ａの接合部を予めワーク内に埋込ん
でおくような場合には一端を信号変換器５ａに繋
ぎ込まれ、他端を断熱ケース１外に引き出した一
対の補償導線をこの熱電対に接続する。

このようにして本案装置が炉内に装入される
と、熱電対４ａ及びガスセンサ４ｂは夫々ワーク
温度及び炉内の検出対象ガスの成分量に関するア
ナログデータを出力するので、これらのデータは
信号変換器５ａ，５ｂ経由でＡ／Ｄ変換器６ａ，
６ｂに入り、マルチプレクサ７によつて交互的に
選択されて順次メモリ装置８に書込まれていくこ
とになる。つまりメモリ装置８には刻々変化する
ワーク温度及びガス成分量の経時的且つ離散的な
データが蓄積されていくことになる。この間筐体
３内は前述の如き断熱構造により一定以下の温度
に保たれ、上述の如き計測動作は安定的に行わ
れ、また本案装置自体炉内にワークと共に装入さ
れるのでウオーキングビームを配した炉において
もワークと連動移動していくことになる。

而して所要の加熱処理を終えると本案装置はワ
ークと共に炉外へ取出される。本案装置の冷却を
待つて断熱ケース１及び筐体３を開き、前記スイ
ツチの操作により給電を断つて、メモリ装置８を
断熱ケース１外に取出す。

第２図はこのメモリ装置８に書込まれたデータ
の読出しを行うためのデータ読出装置の略示ブロ
ツク図である。

メモリ装置８は適宜のコネクタに挿込まれて、
メモリコントローラ９と同順のアドレス信号を発
して各アドレスに書込まれたデータを順に読出す
と共に、ワーク温度データをレジスタ２１ａに、
またガス成分量データをレジスタ２１ｂに振分け
て送出するようにデマルチプレクサ２２を制御す
るメモリコントローラ２０及び上記デマルチプレ
クサ２２に接続される。レジスタ２１ａ及び２１
ｂはフアーストイン・フアーストアウト方式で入
力されたデータをそのままデイジタル信号の形
で、またはデイジタル／アナログ変換器２３ａ，
２３ｂを介してアナログ信号の形で出力し、これ
らの出力信号は適宜のインターフエースを介して
図示しない記録計に所望形態で記録されていく。
これにより計測者は記録データを読むことによつ
て炉況の経時変化を把握することができる。

メモリ装置８はそのまま記録データを残留させ
て保存することも可能であり、また紫外線照射等
により記録データを消去して再度筐体３内に装着
して次回の計測に供することも可能である。そし
て本案装置自体は再給水により反復使用可能なこ
とは言うまでもない。

以上詳述したように本案装置による場合は炉内
を移動するワークの温度測定に際しても長大な熱
電対又は補償導線を用意する必要がなく、しかも
熱電対破損の虞れがなく、またガスサンプリング
のための設備も必要とせず簡便に炉況計測が行え
る。またタンク２内に十分な量の水を貯留してお
く場合は長時間に亘つての連続計測が可能であ
る。そしてメモリ装置等の電子デバイスは、液体
収容層を含む積層構造の断熱ケース内に収納され
ており、また液体収容層は放圧孔を有するから、
ここからの蒸気放出により気化熱が奪われ、これ
を収納した雰囲気が100℃以上になることがなく、
従つて長期に亘つて安定動作せしめ得る。しかも
装置を反復使用できることもあつて計測に要する
費用は著しく低減される。更に計測データの読取
り又はそのデータ処理は計測時に行う必要がな
く、所望時期にバツチ処理し得るのでデータ解析
の便宜性も高いなど本考案は優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものであつて、第
１図は本案装置の構造を模式的に示す縦断面図、
第２図はデータ読出装置の略示ブロツク図であ
る。 １……断熱ケース、２……タンク、３……筐
体、４ａ……熱電対、４ｂ……ガスセンサ、５
ａ，５ｂ……信号変換器、６ａ，６ｂ……Ａ／Ｄ
変換器、７……マルチプレクサ、８……メモリ装
置、９……メモリコントローラ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 周囲に断熱材層及び液体収容層の積層構造を有
   し、前記液体収容層は外部に開口する放圧孔を備
   え、前記液体収容層の内側にあつてこれと連通
   し、該液体収容層に補給すべき液体を貯留するタ
   ンクを備えた断熱ケースと、断熱ケース外に臨む
   ように該断熱ケースに装着されたセンサと、いず
   れも断熱ケース内に収納され、前記センサにて得
   られたアナログ信号をデイジタル信号に変換する
   アナログ／デイジタル変換器及び該アナログ／デ
   イジタル変換器の出力を記憶するメモリ装置とを
   具備することを特徴とする炉況計測装置。