JPH0348507Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は測温装置に関するものであり、さらに
詳細には例えば溶融炉内の1000℃近くの温度を測
定することができる測温装置に関する。

従来、このような高温域を測定できる測温装置
としては熱電対方式のものが知られている。一
方、比較的低温の温度域を対象として、実開昭54
−154789号公報に示されるように、ヒートパイプ
の一端を測温部に固定し、かつ、他端を自然空冷
するように大気中に配置し、その大気中の他端に
検温素子を配置した構成の測温装置があつた。

しかしながら、例えば被検体の温度が1000℃程
度以上というように極めて高温の測定域を対象と
する場合、前者の熱電対方式のものにおいてはそ
の寿命が短かかつた。

そして後者のヒートパイプ式のものにおいて
は、ヒートパイプの一端が短期間で熱損傷されや
すいとともに、ヒートパイプの他端の温度は、例
えば炉体や大気の温度変化に伴つて変動しやすい
ため、検温素子による検出温度に基づく推定温度
が被検体の真実温度より大きく逸れて大きな誤差
が生じる危険性が大であつた。

また、従来例のようにヒートパイプの他端側を
自然空冷する構成の場合は、被検体の温度の高低
と熱媒体の種類によつては、ヒートパイプの他端
側において熱媒体が気相から液相に変化し得ない
場合も生じる。この状態においては、ヒートパイ
プとしての機能が失われ、ヒートパイプ他端の温
度が非常に不安定となり、このヒートパイプ中間
部と他端との間でヒートパイプ外面の温度を測定
したとしても、被検体の温度を良好に推察するこ
とは不可能である。

即ち、この従来例においては、耐久性と測温推
定値の信頼性の面で問題があつた。

そこで本考案の目的は、測温装置に対する熱損
傷を十分に抑制できるとともに、例えば1000℃程
度の高温の温度域をも測定対象とすることが可能
であり、その推定温度の信頼性の高い測温装置を
得ることにある。

そこで、ヒートパイプに、測温部に位置させる
一端部から離れた箇所に位置させて、前記ヒート
パイプの表皮温度を検出する検温素子を付設した
測温装置に対する本考案の特徴構成は、 ヒートパイプの一端側を測温部に対して出退さ
せる駆動装置を設け、ヒートパイプの他端側部分
を一定温度に強制冷却する装置を設け、検温素子
をヒートパイプの長手方向中間に位置させたこと
にあり、その作用効果は次の通りである。

つまり、駆動装置の操作によつてヒートパイプ
の一端を測温が必要な時だけ測温部に位置させ、
それ以外には測温部から引出せるから、例え測温
部が高温であつても、ヒートパイプの熱損傷を必
要最小限に抑制できる。

また、ヒートパイプの他端側を強制冷却する装
置で雰囲気温度にかかわらずほぼ一定に維持し、
ヒートパイプの長手方向中間でヒートパイプの温
度を検温素子で検出させるから、たとえ炉体や大
気等の温度が大きく変化しても、このヒートパイ
プの他端を一定温度に設定し得、このヒートパイ
プの長さの中間位置での検温素子からの情報に基
づいて測温部の温度を常に正確に推定することが
できる。

ここで、従来のヒートパイプを備えた測温装置
において、その他端側で検出がおこなわれていた
主な理由は、ヒートパイプ長手方向に渡つてほと
んど温度勾配が生じることなく、温度応答よく被
検体の温度状態を他端側に伝達することが可能で
あるためであり、本願の場合は、この要素ととも
に、ヒートパイプにより測温部に供給される熱を
できるだけ迅速に他端側へ奪うことにより測温装
置を低い温度状態で、比較的高温の温度域を測定
しようとするものである。

このようにして、本願の測温装置は熱損傷によ
る耐久性劣化を十分に防止できると共に被検体の
温度推定を信頼性良く行える。

次に、第１図及び第２図により実施例を示す。

産業廃棄物を溶融処理するキユポラタイプの溶
融炉を構成するに、耐火材を内張りした有底筒状
の炉本体１を支柱２に立設し、この炉本体１の炉
底部３を開閉操作自在に構成すると共に、炉本体
１の上部側に、産業廃棄物あるいはそれを中間処
理した物（以下処理物と称する）とコークス等の
炭素系可燃物質を、混合状態であるいは交互に炉
内に供給する二段ダンパー付きのホツパー４を設
けて、前記炭素系可燃物質によつて炉内に高温炉
床５を形成させるようにし、そして、前記高温炉
床５の上部において炉内の排ガス温度を測定する
ための測温装置６を設けると共に、炉本体１の下
部側に溶融スラグを取出すための出滓口７を設
け、かつ、前記高温炉床５に空気等の酸素含有ガ
スを吹込むための羽口８を設けて、前記高温炉床
５において処理物を燃焼並びに溶融させると共
に、発生した排ガスをダクト９からサイクロン１
０を通して大気放出させるようにしてある。

前記測温装置６を構成するに、炉本体１の壁部
に貫通孔１１を設け、この貫通孔１１の下部側の
外板１ａに、貫通孔１１の軸芯方向に沿うレール
を備えたブラケツト１２を設けると共に、前記レ
ールに沿つて移動自在な台車１３に断熱材１４を
介してヒートパイプ１５を取付け、かつ、そのヒ
ートパイプ１５の一端側に、それとの相対移動に
よつてパイプ外周面の付着物を除去するためのデ
バイス１６を外嵌させて、そのデバイス１６を外
板１ａに取付けてある。

そして、前記ヒートパイプ１５の他端側にフイ
ンｂ‥を設けると共に、そのフインｂ‥部を可撓
性の冷却水給排管１７ａ，１７ｂを接続したジヤ
ケツト１８で囲つて、ヒートパイプ１５の他端側
を強制的に冷却する水冷式の冷却装置１９を構成
し、かつ、前記ジヤケツト１８の後端に、前記ヒ
ートパイプ１５の一端側を前記デバイス１６より
も炉内側の測温部Ｃに対して出退させる駆動装置
２０を連結すると共に、前記断熱材１４によつて
覆われた箇所のヒートパイプ１５の表皮温度を検
出する機構２１を設けてある。

前記ヒートパイプ１５は、両端が閉塞された耐
熱性の金属パイプ２３と、このパイプ２３の内面
に貼付けられた多孔材料２２、及び、前記パイプ
２３に封入された熱媒液から成り、パイプ２３の
一端側を加熱部Ａとしてその部分を加熱すると、
熱媒液が蒸発してその熱媒蒸気がパイプ２３の他
端側の放熱部Ｂに移動し、その放熱部Ｂにおいて
強制冷却装置１９による一定温度への冷却作用を
受けて熱媒蒸気が放熱すると共に確実に凝縮し
て、それが熱媒液となつて多孔材料２２に浸み込
んで毛細管現象によつて加熱部Ａに戻されるもの
で、以上のサイクルを繰返して熱を加熱部Ａから
放熱部Ｂに連続的に運搬するように構成されてい
る。

従つて、前記加熱部Ａでの受熱エネルギーがほ
ぼ一定で、かつ、放熱部Ｂでの冷却エネルギーが
ほぼ一定の状況においては、ヒートパイプ１５の
長手方向における表皮温度分布が決まる。この加
熱部Ａでの受熱温度とヒートパイプ１５の表皮温
度との関係は、例えば異なつた時にヒートパイプ
を所定位置に配設した場合でも良好に再現され
る。また、ヒートパイプの他端が安定的に一定温
度であるから、これを基にして、ヒートパイプ１
５の一端側を炉内ガスの測温部Ｃに位置させた状
態で、前記温度検出機構２１の検温素子ａを冷却
装置による冷却部から離れた温度安定域に位置さ
せて、それの検温値に、被検体の温度とヒートパ
イプ１５の表皮温度との相関に基く温度補正を加
える事によつて、炉内の排ガス温度を間接的に良
好に測温（推定）できる。

上記構成によれば、加熱部Ａでの温度に比べて
大巾に低いヒートパイプ１５の表皮温度を基にし
て温度測定を行わせられるものであり、従つて、
温度検出機構２１が熱的影響をほとんど受けない
ので、熱的寿命を大巾に延長できると共に耐熱性
を考慮しなくて済み、経済的である。

そして、ヒートパイプ１５としては、常に熱媒
液を循環させて、絶えず加熱部Ａから放熱部Ｂに
熱を運搬しているので、その加熱部Ａのヒートパ
イプ皮表温度がガス温度よりもかなり低い状況に
あり、このことによつて、ヒートパイプ１５とし
て材質的に耐熱性を考慮しなくても、長期の実用
に十分耐えさせる事ができる。

ここで、ヒートパイプ内の圧力状態について
は、被検体の温度によつて変動する。即ち上記の
ように非常な高温域を対象とする場合は、ヒート
パイプ内圧は上昇し、熱媒体の沸点もまた上昇す
ることによりヒートパイプ内における気相、液相
混在状態が保たれる。

しかも、測温に際してヒートパイプ１５の一端
側を測温部Ｃに位置させる出退操作を併用するこ
とによつて、熱的な耐久性を一層高くする事がで
き、経済性に富む。

更に、前述の出退操作を行う事によつて、その
表面の付着物をデバイス１６によつて自動的に除
去できると共に、ヒートパイプ１５は熱的時定数
が他の熱導体に比べて格段に小さいので、その表
面温度が早く平衡状態に移行しやすく、従つて、
ヒートパイプ１５を出退させて耐熱性に富ませな
がらも、応答性の早いインターバル測温を行わせ
られ、極めて実用性に優れるものである。

以下に本願の実施例について説明する。

先ず使用したヒートパイプの諸元を箇条書きす
る。

測温対象 溶融炉に於ける炉内ガス ヒートパイプ 材質 鋼 パイプ径 15mm パイプ長さ 1000mm パイプ容積 176700mm³有効受熱部長さ 150mm 放熱部からの検温素子離間距離 250mm 熱媒体 水 ガス温度 1000℃付近 放熱部温度 150℃ 以上の条件の下に、本願の測温装置を使用した
場合の、炉内ガス温度（これは別途熱電対で測定
した。）と検温素子部ａの温度の関係を第３図に
示した。

図からもわかるように、炉内ガス温度Tgに対
して検温素子部の温度Tmが線形関係にあるとと
もに、炉内ガス温度200度の変化域に対して検温
素子部の温度32度の変化で対応している。

以下要するに、本考案による測温装置は、ヒー
トパイプ１５に、測温部Ｃに位置させる一端部か
ら離れた個所に位置させて、前記ヒートパイプ１
５の表皮温度を検出する検温素子ａを付設した測
温装置において、 ヒートパイプ１５の一端側を測温部Ｃに対して
出退させる駆動装置２０を設け、ヒートパイプ１
５の他端側部分を一定温度に強制冷却する装置１
９を設け、検温素子ａをヒートパイプ１５の長手
方向中間に位置させたことと特徴とする。

即ち、上述の構成によれば、実施例で詳述した
ように、測温部Ｃに比べて大巾に低いヒートパイ
プ１５の表皮温度を基にして測温部Ｃの温度を間
接的に測温できるのであり、温度検出機構２１と
して、耐熱性の低いものであつても熱的寿命を大
巾に延長できて経済的である。

しかも、ヒートパイプ１５としては、測温部Ｃ
で受けた熱を絶えず放熱部Ｂに移動させているの
で、そのヒートパイプ１５の加熱部Ａにおける表
皮温度は、その周りの雰囲気温度よりもかなり低
く、従つて、ヒートパイプ１５を耐熱性の低いも
のにしても熱的寿命が長くて長期の使用に十分耐
えさせる事ができ、全体として、ヒートパイプ１
５を利用する測温形態の変更により、熱影響を受
けにくくて長期使用に耐え得る測温装置を安価に
提供できるようになつた。

尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面との対
照を便利にする為に符号を記すが、該記入により
本考案は添付図面の構造に限定されるものではな
い。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係る測温装置の実施例及び実験
結果を示し、第１図は溶融炉の断面図、第２図は
測温装置の破断側面図、第３図は本願の測温装置
を使用した場合の、炉内ガス温度Tgと検温素子
部の温度Tmの関係を示す図である。 １５……ヒートパイプ、１９……強制冷却装
置、２０……駆動装置、ａ……検温素子、Ｃ……
測温部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ヒートパイプ１５に、測温部Ｃに位置させる一
   端部から離れた箇所に位置させて、前記ヒートパ
   イプ１５の表皮温度を検出する検温素子ａを付設
   した測温装置であつて、 前記ヒートパイプ１５の一端側を前記測温部Ｃ
   に対して出退させる駆動装置２０を設け、前記ヒ
   ートパイプ１５の他端側部分を一定温度に強制冷
   却する装置１９を設け、前記検温素子ａを前記ヒ
   ートパイプ１５の長手方向中間に位置させてある
   測温装置。