JPH01304334A - 高温流体の温度計測装置 - 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〕 本発明は高温流体の温度計測装置に係り、特にボイラ炉
内の高温ガス流体などのように、壁で囲まれた高温流体
の温度を、音波の伝播時間に基づいて計測する高温流体
の温度計測装置に関する。

〔従来の技術〕

炉内の温度を測定する方法の１つに、音波を用いたもの
がある。その例を第５図に示す。第５図において、音波
は送信機７から送信され、炉内ガス１０中を伝わって受
信機８で検出される。そして、コントロール装置９によ
り送信から検出までの伝播時間が算出される。伝播時間
ｔ（ｓｅｃ）と炉内ガス温度Ｔ　（ｋ）には次の関係が
ある。

Ｌ−β／α下　　　　　　　　　（１）α：ガス性状で
決まる定数 β：送信機から受信機までの距離（ｍ）この関係式（１
）を用いて、伝播時間から炉内ガスの平均温度Ｔが計算
される。

第５図の応用として、第６図に示す方法がある。

第６図において、音波送信機もしくは音波受信機、もし
くはこれら両方の機能を兼ね備えたちのく以下、これら
３つをまとめて音波センサと呼ふことにする）３が、炉
壁５の周囲に複数配置されている。そして、これらによ
って炉内の多数の径路の伝播時間を測定することで、断
面の温度分布が算出される。

以上のような音波を用いた炉内の温度計測装置には、炉
壁に取付げる音波センサを炉内の熱から守るための冷却
機能が必要である。

従来の装置は、第７図もしくは第８図に示すようになっ
ていた。

第７図では、炉壁５に取付けられたポーン４に、曲がっ
た導波管６が取付けられ、その後に音波センサ３が付げ
られている。そして、導波管６に冷却空気噴出口２が設
けられていて、導波管内に空気を流すことで音波センサ
を炉内の熱から守っている。

第８図では、音波センサ３の後方に冷却空気噴出口２が
設けられ、そこから冷却空気を流ずことで音波センサの
冷却がされている。

以上の方法が従来用いられてきたが、より耐熱性のある
装置が、そしてより正確な測定ができる装置が要求され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

第７図のものでは、音波送信機から音波受信機に伝達さ
れる音波は、炉内の気体中を伝達するだりでなく、導波
管内の冷却空気中をも伝達することになる。そのため、
炉内の気体中だけの音波伝達時間を正確に測定するため
には、導波管内の冷却空気中を伝わる音波伝達時間を考
慮した補正が必要である。この補正のために、導波管内
の空気の温度を知る必要があるが、導波管内の空気の温
度は炉内側で高温であり、音波センサ側で低温であると
いう導波管の長さにわたる急勾配を持つために、その正
確な測定は困難である。さらに、音波センサを炉壁から
離れて配置することによって、受信された音波は導波管
内で減衰した後、火炉内に送信され、そして伝播された
音波は受信側で導波管内で減衰した後、検出される。つ
まり、音波センサの機能が低下してしまう。

第８図のものでは、火炉内からの輻射熱により、音波セ
ンサの炉内側の面が高温になる。第８図中に矢印で示す
ように、冷却空気の流れは音波センサの炉内側の表面に
充分には届いていない。つまり、炉内が高温になるにつ
れて、充分な冷却ができなくなる。

本発明の目的は、音波センサの機能を損なうことなく、
炉内の熱から音波センサを充分に保護することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記従来技術の問題点は、高温流体を包囲する壁の対向
する位置に設けた音波送信装置および音波受信装置と、
音波送信装置から音波受信装置への音波の伝播時間を算
出する装置とを備え、上記音波の伝播時間により高温流
体の温度を求める高温流体の温度計測装置において、壁
に設けた音波送信装置および音波受信装置には高温流体
との間に複数枚の多孔板よりなる熱料へい装置を設けた
ことを特徴とする高温流体の温度計測装置により解決さ
れる。

〔実施例〕

第１図に、本発明による音波送受信装置の一実施例を示
す。本実施例では、この装置が内部のガス温度約１３０
０°Ｃの２ｍ×２ｍのガスボイラに取付けられた。まず
、熱の遮へい物１２が音波センサの炉内側に置かれる。

この熱の遮へい物１２は、炉内からの輻射熱を遮断し、
かつ音波を通過させるという機能が要求さこれる。その
ため、熱の遮へい物１２は第２図に示すように、３枚の
セラミック製の多孔板により構成されている。穴１３の
大きさは５關、穴と穴の間隔は８龍である。

そして、第２図に示すように、１枚目の板の穴の位置に
２枚目、３枚目の穴でない部分１４が来るように、各多
孔板の取付は間隔を５鶴ずつになるように取付けられる
。輻射熱は１〜１００μｍの電磁波であり、熱の遮へい
物の隙間に対して非常に短い波長であるため、回折現象
による通過はほとんどなく、熱の遮へい物１２によりそ
のほとんどが遮断される。一方、音の波長は輻射熱に較
べてずいぶん長い。本実施例では２０ｋＨｚの周波数を
用いており、その波長は５００　’Ｃのとき２．４７　
ｃｍである。そのため、回折現象により音波は３枚の板
の穴を通過できる。

次に熱の遮へい物１２を冷却するために、第２図（第１
図Ａ部拡大図）に示すように空気噴出口１１が設けられ
ている。これは遮へい物が高温になったとき、遮へい物
からの幅躬熱により音波センサが過熱されるのを防ぐた
めである。本実施例では、遮へい物が４００〜５ｏｏ′
ｃにまで冷却された。

さらに音波センサ３を直接冷却するために、第３図（第
１図Ｂ部拡大図）に示すように音波センサ３と遮へい物
１２の間に、音波センサを取巻いて空気噴出口を配置す
る。本実施例では、炉内ガス温度が１３００±２００　
’ｃのボイラの炉壁に、本発明による装置が取付けられ
、遮へい物の温度は４００〜５００°Ｃに保たれ、そし
て音波センサを８０°Ｃに保たれた。以上の構成により
、音波センサば炉内の熱から守られる。

本実施例においても、音波は音波センサと遮へい物との
間の冷却空気中を伝達するが、これば送信と受信を兼ね
備えた音波センサを用いるが、もしくは装置に送信機と
受信機の両方を取（ｑけることで、次のように簡単に補
正される。本実施例では、装置に送信機と受信機の両方
が取付けられた。

一方の送信機から他方の受信機への炉内の音波伝播時間
を計測する際、まず送信側の送信機で音波が送信され、
そのごく一部は遮へい物により反射される。この反射波
が、同じ装置内に取付けられている受信機で受信され、
その送信から受信までの伝播時間ｔＡが測定される。次
に、受信側で同様の操作が行なわれ、ｔＢが測定される
。その後、送信側から音波が送信され、受信側で受信さ
れることでその間の伝播時間ｔが測定される。以上の操
作から、炉内の伝播時間は、 ｔ　Ａ　＋ｔＢ として簡単に、かつ正確に補正される。

さらに、本実施例では、冷却空気の噴出音波が音波を受
信する際に雑音となるのを防止するために、第１図に示
すように空気配管１に電磁弁１５が取付けられる。この
電磁弁１５は、第４図に示すように一方から音波を送信
し、他方でその音波が受信されるその間だけ弁が閉し、
空気噴出音を止めるようにコントロール装置９で制御さ
れる。

本実施例では、遮へい物としてセラミンク板を用いたが
、耐熱性のものであれば機能は同じである。

〔発明の効果〕

本発明によれは、壁内の高温流体からの輻射による音波
送受信用センサの過熱を完全に防くことができ、かつ導
波管を使って音波センサを壁から離すことな（設置する
ことができるので、より正確な測定ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例を示す説明図、第２図は、
熱料へい装置の冷却部詳細図、第３図は、音波送受信セ
ンサの冷却部詳細図、第４図は、本発明の実施例におけ
る冷却用空気回路説明図、第５図、第６図は、従来技術
になる音波を用いた炉内ガスの温度計測装置説明図、第
７図、第８図は、従来技術になる音波センサ説明図であ
る。 ］・・・空気配管、２・・・空気噴出口、３・・・（送
受信）音波センサ、５・・・炉壁、９・・・コン１−ロ
ール装置（伝播時間算出装置）、１０・・・炉内高温ガ
ス、１２・・・熱の遮へい物。 代理人　弁理士　川　北　武　長

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温流体を包囲する壁の対向する位置に設けた音波送信
   装置および音波受信装置と、音波送信装置から音波受信
   装置への音波の伝播時間を算出する装置とを備え、上記
   音波の伝播時間により高温流体の温度を求める高温流体
   の温度計測装置において、壁に設けた音波送信装置およ
   び音波受信装置には高温流体との間に複数枚の多孔板よ
   りなる熱遮へい装置を設けたことを特徴とする高温流体
   の温度計測装置。