JPS63241436A - 溶融材料用投込形赤外線温度計 - Google Patents

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〕 未発ｄＡは鉄鋼、アルζ＝クム、塩等のような溶融材料
用の没入形赤外線ｍ反計に関し、特に、一端が閉じてお
り、この端部の内面に焦点をもつ赤外線検出装置と溶融
材料に投入するときの熱的衝撃を防ぐための予加熱装置
を備えた中空の管に関する。

〔従来の技術〕

溶融材料の温度測定は熱電灯が用いられており、これを
溶融材料中に挿入してそれを行っている〔発明が解決し
ようとする問題点〕 このような熱電対は溶融材料に挿入すると溶解するから
、温度測定を行う毎に熱電対が消費されてしまう。更に
この熱′４対の溶解のために温度を測定している深さを
正しく決定することが出来ない０ 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、特定の＃融材料について考えられる最高温度
において軟化することもまたその材料を汚染することの
ない材料からなる中空の投入体を利用する、溶融材料用
の新しい温度計を提供する〔作　用〕 この投入体の底端はハーメチックシールされており頂端
はこの中空の投入体の内側底面の中心に焦点をもつレン
ズを有するレンズケースに結合され４投入体の底部の温
度を示す出力を出すように較正された赤外線検出器がこ
のレンズと光学的に整合してレンズケースに直接装着さ
れるか、あるいは離れたところに装着される。後者の場
合にはフレキシブルな光学ファイバ組立体によりそれを
レンズに光学的に結合させる。

溶融材料に投入体を入れるときの熱衝撃による投入体の
割れを紡ぐために予加熱装置が投入体に与えられており
、これが投入体を充分高温にして熱衝撃によるその損傷
の可能性を回避する。るつぼ内の溶融材料の温度は投入
体の挿入条さを制御することにより槌々の深さにおいて
決定することが出来る。

〔実施　例〕

第１　”ｓ　１　ｂｓ　２％　　５図に示す本発明の第
１実施例による投入形赤外線温度計は金属または塩のよ
うな測定されるべき溶融材料よついて予測されうる最高
の温度において軟化、溶解または材料汚染を生じない材
料からなる中空の投入体１０からなる。温度範囲が１２
００℃から１５００℃である鉄鋼のような溶融材料につ
いてはそのような温度においてその剛性を保持するセラ
ミック材料が投入体として適している。５００℃から１
０００℃の温度範囲の溶融アルミニウムについては＠ま
たはセラミック材料を用いることが出来る。この中空の
投入体は閉じた端部１２を有し、これは中空管と一体の
ものでも、あるいは別々につくられた適当な手段により
中空投入体にハーメチックシールされるものでもよい。

鋼のよ５なものからなる、溶融材料には入れられない環
形のカップリング　リング１４がねじ接合１６または他
の適当な手段により中空の投入体１０の上端に固定され
る。リング１４の中央のねじのない部分にはａｄの半径
方向の排気孔１５が設けである。リング１４の反対側端
部はねじ接合２２または他の適当な手段により包囲体２
０に固定される。

一端に両凸レンズ１７が固定されたレンズケ−ス２１が
第１＆図に示すように１個以上のセットねじ２５により
包囲体２０内に調整しうるように装着される。このよう
に、投入体１０に面するレンズ１７の焦点は点Ｍ１９で
示すように投入体１０の端部１２の内面１８上に正確に
位置ぎめすることか出来る。サファイアまたは石英の光
学的な伝達ロッド２４が円筒状の端部取付は部材２５の
一端に固定される。この部材２５は点線２６で示すよう
にロッド２４の端面２Ｂをレンズ１７の反対側焦点に位
置ぎめするためにレンズケース２１内で滑りうるように
装着される。部材２５はセットねじ等（図示せず）のよ
うな適当な手段によりレンズケース２１内の調整された
位置に固定されるＯ 光学ファイバ束５０は適当な被覆５６を有し、そしてそ
の端部がロッド２４の端部３４に当接するかあるいは接
近して整合するようＫして部材２５の反対端に固定され
る。このようにして投入体１０の内部底端から赤外Ｉｓ
輻射はレンズ１７とロッド２４を通りファイバ束５０に
伝達されて、赤外線→Ｉｌｉ射を投入体１０の端部のま
わりの溶融材料の温度を示す電気・１４号に変換するこ
との出来る遠隔の赤外線恢ｍ器へと更に伝達されうるよ
うになっている。部材２５はそれとロッド２４がファイ
バ束５０の端部を投入体１０からの強い熱幅射から分離
して保護するように高温に耐える適当な材料でつくられ
る。

ファイバ束５０の反対端は第５図に示すように赤外Ｍ、
ｔ＆出器４０に接続されており、この検出器はハウジン
グ４１内に装着されている。空気取入孔４３がハウジン
グ４１の一端に設けられており、この孔は冷却空気源（
図示せず）に接続されるようになっている。取付は部材
４４が赤外線検出器４０に固定されてそれを従来の温度
読堆装置に接続する手段を形成する。被覆されたファイ
バ束５０のハウジング４１から包囲体２０までの全長部
分が、一端でねじ結合４５によりハウジング４１に固定
されておりそして他端で結合部材４８のねじ部４７に固
定される中空の管状ケース４２により覆われており、部
材４８は包囲体２０のねじ部４９に接続している。孔４
６から入る冷却空気はハウジング４１、中空ケース４２
、部材４８、包囲体２０およびリング１４を通って排気
孔１５から出る。このように、ファイバ束は全長にわた
りその特性に悪い影響を与える高温に対し保護てれてい
る。

溶融材料内に入れられたときの熱衝撃による投入体の変
形や割れを防止するために、Ｋ２図に示すように予熱装
置イ５０が投入体に設けである。この予加熱装置５０は
閉じた端部５４を有する断熱材等からなる中空の管状ハ
ウジング５２からなる。８４加熱コイル５６がハウジン
グ５２のまわりに配置され、そしてこのコイルは絶縁層
５６で覆われる。ハウジング５２ははソその全長に投入
体１０を緊実に受け入れる：うな寸法を有する。投入体
１０の端部はハウジング５２の底に乗るかあるいは２１
当な手段により第２図に示すようにハウジングに対し間
隔をもってハウジング内に吊下げてもよい。例えば、ね
じ結合部材１６はノ・ウジフグ５２の上面に乗るか、あ
るいは別のブラケット（図示せず）に固定してもよい。

誘導′ＪＭ熱コイル５６の附勢により、投入体１０は加
熱されてるつば内の予想される溶融温度より僅かに低い
安定した温度に自動的に保持される。赤外線検出器は投
入体の底端の温度を定常的に測定するから、従来の滞磁
ループを設けて、投入体が常に投入しうる状態にあるよ
うに所望の温度に投入体を維持するに必要な加熱度を制
御することが出来る。投入体の予加熱はガス焔、抵抗加
熱装置あるいは他の適当な加熱製産でも行うことが出来
る。このように熱衝撃を回避しうるから投入体の寿命を
、誤操作による損傷の場合を除き長くすることが出来る
。

第４図に示す本発明の第２の実施例においては、赤外１
腋検出器組立体がレンズケースに一体的に装着されてフ
ァイバ束５０と冷却系の必要性をなくしている。第４図
に示すようにこの組立体全体は投入体１０の端部に固定
される第１ａ図の包囲体２０と同様の中空円筒状ハウジ
ング内に装着されるようになっている。第４図の組立体
は、レンズケース２１をセットねじ等で包囲体２０内に
装着する場合と同様に包囲体２０内に装着してもよい。

この組立体は中空円筒レンズケース６１からなり、この
ケース６１はそこにねじ止めされるレンズ保持リング６
５によりその一端近辺に片凸レンズ６２を固定している
。石英の窓６４がケース６１の端部にねじ止めされた態
保持リング６５によりケース６１内でレンズ６２の外側
に固定されている。弾性ロリング６６がレンズ６２とケ
ース６１の間に、′そして弾性Ｏリング６７が石英窓６
４とケース６１の間に夫々装着されて熱補償を行うと共
にレンズケースの端部をシールしている。

他の弾性０リング６８がケース６１の外側の溝に設けら
れて投入体に装着された包囲体２０内にケースをシール
する。ケース６１は凸レンズ６２の焦点が投入体の内部
底面と一致するようにノ・ウジング内に調整しうるよう
に装着しうる。レンズ６２を通る赤外線はアークリング
７０によりケース６１内に同心配置された複数のバック
ルワッシャ６９によってコリメートされる。赤外線検出
器組立体７１は、１個のみを第４図に示している複数の
ねじ７５によりアダプタ７２に固定され、そしてこのア
ダプタがセットねじ７４によりケース６１の端に固定さ
れる。サファイアまたは石英のロッド７５がアダプタ７
２内に同心配置されて赤外線輻射をレンズ６２から検出
器ヘッド７１に装着された検出器７６に伝達する。適当
な弾性０リング７７と７８がアダプタを検出器ヘッド組
立体とレンズケースに対し夫々クールするために設けで
ある。この組立体全体は適当な導体７９により接電され
、そして検出器７６はワイヤ８０によりハウジングの外
の９適当な信号処理系に接続しうるようになっている。

〔発明の効果〕

投入形光外線温度計を使用する場合、高温でちるため、
投入体は予加熱装「這と、適当なロボット装置により温
度測定されるべきｍ線材料との間で移動しうるよンにな
っている。この温度計は極めて寿命が長くそして溶融材
料の温度を正確に測定するためにくり返して使用するこ
とが出来る。この温度計は投入形であるから解融材料の
表面から種々の深さのところの温度を測定することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第１ｂ図は第１ａ図の右端が第１ｂ図の
左端に接続してなる本発明による投入形赤外ｉ１Ｊ温度
計の第１実施例の部分断面側面図、第２図は予加熱装置
の一部の部分断面側面図、第５図は第１ａ図および第１
ｂ図の温度計に用いる赤外線検出器組立体の、そのカバ
ーを除いた側面図、第４図は本発明によるレンズと赤外
線検出器組立体の第２の実施例の部分断面側面図である
。 １０・・・投入体　　　　　１２・・・閉じた端部１４
・・・カップリングリング １５・・・排気孔　　　　　１６・・・ねじ結合部材１
７・・・両凸レンズ　　　２０・・・包囲体２１・・・
レンズケース　　２２・・・ねじ接続部２５・・・セッ
トねじ　　　２４・・・光学伝達ロッド２５・・・端部
取付は部材　５０・・・光学ファイバ東５６・・・カバ
ー　　　　　４０・・・赤外線検出器４１・・・ハウジ
ング　　　４２・・・中空ケーシング４５・・・吸気孔
　　　　　　４４・・・取付は部材４８・・・、結合部
材　　　　　５０・・・予加熱装置５２・・・ハウジン
グ　　　　５５・・・絶一層５６・・・誘導加熱コイル
　　６１・・・レンズケース６２・・・片凸レンズ　　
　　６６・・・レンズ保持リン６４・・・石英窓　　　
　　　　　　グ６５・・・態保持リング ６６．６７．６８．７７．７８・・・０リング６９・・
・バックルワッシャ　７０・・・アークリング７１・・
・赤外線検出器組立体 ７２・・・アダプタ　　　　　７５・・・石英ロッド７
６・・・検出器 特許ａｌｔ人ハンゼツテイ　システムスインコーホレー
テッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶融材料の推測温度より高い溶融または変形温度を
   もつ材料からなる、溶融材料に挿入されるようになつた
   閉じた端部を有する中空の管状の投入体と、この投入体
   に動作的に接続してその上記端部からの赤外線輻射を受
   けてその近辺の溶融材料の温度を示す出力信号を出す赤
   外線検知装置と、上記投入体内にあつて上記閉じた端の
   内面から上記赤外線検知装置に赤外線輻射を伝達する赤
   外線伝達装置と、から成り、この赤外線伝達装置は、上
   記閉じた端部と整合して上記投入体内に装着されると共
   に上記閉じた端部の内面に配置された焦点を有するレン
   ズ装置並びにこのレンズ装置と整合して配置されてこの
   レンズ装置から上記赤外線検知装置に赤外線輻射を伝達
   する中間赤外線伝達ロッドを含むごとくなつた溶融材料
   用温度測定装置。 ２　前記投入体を受け入れる中空のレセプタクルとこの
   レセプタクルに動作的に関連してこの投入体を溶融材料
   の推測温度より低いがそれに近い予定の温度まで予加熱
   し溶融材料への上記投入体の投入による熱的衝撃を防止
   する加熱装置とを更に含む特許請求の範囲第１項記載の
   温度測定装置。 ３　前記赤外線検知装置は前記投入体の前記閉じた端部
   とは反対の側の端部に装着されるごとくなつた特許請求
   の範囲第１項記載の温度測定装置。 ４　前記赤外線検知装置は前記投入体から離れた位置に
   配置されており、更に前記ロッドの中間および上記赤外
   線検知装置に接続して赤外線輻射を上記検知装置に伝達
   するためのフレキシブルなファイバ光学装置を含む、特
   許請求の範囲第１項記載の温度測定装置。 ５　前記ファイバ光学装置を囲み、冷却空気を受ける空
   気通路を更に含む特許請求の範囲第４項記歳の温度測定
   装置。 ６　溶融材料の推定温度より高い温度で変形または破壊
   に対し耐性のある材料からなる、閉じた端部を有し、且
   つその端部に整合して装着され、そしてその端部の内面
   に焦点をもつレンズ装置を備えた中空の管状投入体の閉
   じた端部を上記溶融材料に所望の深さまで挿入し、上記
   閉じた端部の内面からの赤外線輻射を検出し、この検出
   された赤外線輻射を上記レンズ装置と赤外線伝達ロッド
   を介して赤外線検出装置に伝達し、検出された赤外線輻
   射を上記閉じた端部近辺の溶融材料の温度を示す電気信
   号に変換する、ことからなる、異る深さにおける溶融材
   料の温度を決定する方法。 ７　前記投入体を溶融材料に挿入する前にその材料の推
   定温度に近いがそれより低い温度まで予加熱する段階を
   更に含む特許請求の範囲第６項記載の方法。