JPH0353568B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 溶融金属から高温計へ熱放射を伝達するため
の、光透過性、耐火性かつ耐食性材料で作られた
狭い部分と大きい部分とを有する光ガイドであつ
て、それは、ロツド状の狭い部分２と、それに隣
接する前記光ガイドの動作端部３ａを構成する平
坦な端部を持つ大きい部分３とを持ち、前記大き
い部分は、狭い部分２に対して光学的空洞であ
り、実質的に絶対的黒体の形態の動作端部３ａ放
射を形成し、前記大きい部分３に隣接する前記狭
い部分の該隣接部における光ガイドの狭い部分２
の断面積と前記大きい部分の側面３ｂの表面積と
の比が0.5を超過しないことを特徴とする光ガイ
ド。

２ 前記光ガイドの大きい部分３の側面３ｂは、
この側面３ｂを取り囲む内張の温度が動作端部３
ａの温度より低いとき鏡層３ｃで被覆され、この
鏡層３ｃは前記光ガイドの動作端部３ａの放射を
前記側面３ｂから動作端部３ａに反射させるよう
な形状を持つていることを特徴とする請求の範囲
第１項に記載の光ガイド。

３ 前記動作端部３ａと大きい部分３を取り囲む
内張との温度が同じであるとき、大きい部分３の
側面３ｂと動作端部３ａの面とは粗く仕上げられ
ていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載
の光ガイド。

４ 光ガイドを使用して金属溶融容器内の溶融物
の温度を測定する方法であつて、前記光ガイドを
前記金属溶融容器の内張内に装架する工程と、前
記光ガイドによつて高温計に伝達される熱放射を
使用することにより高温計を使用して溶融物の温
度を決定する工程とを有するものであつて、前記
光ガイド１は、その狭い部分２に対して光学的空
洞である大きい部分３が前記溶融物５に露出する
ように装架され、前記光ガイド１の狭い部分２
は、内張６を貫通して高温計７まで延び、前記光
ガイド１の幾何学的軸線は、前記内張６の内面の
一点を通過し、この点は、前記溶融物５の最大循
環区域ｌ内に位置し、溶融物５の残留レベル５ａ
に対して深さｈにあり、この深さｈは、前記レベ
ルにおける内張の厚さと、前記大きい部分３の最
大横断寸法ｄの半分に等しい値との合計より小さ
くないことを特徴とする光ガイドを使用して金属
溶融容器内の溶融物の温度を測定する方法。

５ 前記光ガイド１は、内張６の内面の前記点
が、前記金属溶融容器４の底部４ａから最小可能
距離において溶融物５の最大循環区域ｌ内に位置
するように装架されることを特徴とする請求の範
囲第４項に記載の方法。

技術分野 本発明は、測定技術、特に溶融金属の光学的高
温測定技術に係り、特に、溶融金属から高温計に
熱放射を伝達する光ガイドおよびこの光ガイドを
使用して金属溶融容器内の溶融金属の温度を測定
する方法に関する。

背景技術 光学的高温測定技術は、温度を測定するための
他の方法、特に溶融金属に浸漬された熱電対を使
用する測定方法に勝る疑問のない利点（連続的温
度制限、非接触測定方法など提供する可能性）と
並んで、工業生産目的のために光学的高温測定を
使用することは、若干の困難に関係している。特
に、高温計の読みは、輻射表面および中間媒質の
光学特性に非常に依存している。

溶融金属の光学的高温測定における最も有望な
分野の一つは、溶融金属からの熱放射を高温計に
伝達して、測定精度に対する上記因子の影響を減
少させるための隔絶された通路を形成する光ガイ
ドを使用することに基いた方法を開発することで
ある。

光学高温測定技術の分野にある専門家が当面す
る重要な問題は、満足すべき光学特性を持ち、構
造の簡単な高温計を使用した場合にも更に精確な
温度測定を得る、動作が非常に信頼し得る光ガイ
ドを開発することである。

これが緊急の問題であつて、それを解決しよう
とする試みを示す多数の特許が、最近各国におい
て許可された。（例えば、本発明者の1961年ソ連
特許第146533号、1970年の第271067号、1973年米
国特許第3745834号明細書、1976年西ドイツ特許
第2338532号明細書参照）。多くの試みが行なわれ
たに拘らず、上記の問題は、十分には未だ解決さ
れていない。

現在周知のすべての構成において、光ガイド
は、例えば円柱状に装置され、一定の断面を持つ
ている。特に、1970年オーストリア特許第280650
号明細書に開示された高温計に溶融金属からの熱
放射を伝達するための光ガイドの実例がそれであ
る。この光ガイドは、例えば石英ガラス製の光を
透過する耐火性の耐食性材料で作られる。

溶融金属の温度は、下記のようにして、前記光
ガイドを使用して測定される。光ガイドは、好ま
しくは溶融金属で満たされた金属溶融容器の内張
れんがの中に装架されているので、光ガイドの動
作端部は、溶融物と接触している。スペクトル
比・高温計は、光ガイドの反対端部に位置決めさ
れる。制限された媒質（溶融物）の高温度によつ
て生じた熱放射は、金属溶融容器の内張を通つて
光ガイドに沿つて高温計に伝達され、その読みに
よつて溶融物の温度が計測される。

上記の光ガイドを使用して溶融物の温度を測定
するときに、下記の困難を生じる。その中では注
意されるべきことは、光ガイド動作端部の放射能
力の変動が測定精度におよぼす影響は除外できな
いことである。この変動は、例えば、制限される
媒質の化学成分の変化（溶融物の変化）により、
或は、その使用中の動作端部表面の劣化（その粗
面の増加、微細亀裂の発生など）によつて生じる
ことができる。かような場合には、動作端部の温
度に対する動作端部の熱放射の１対１の対応は撹
乱され、従つて溶融物の温度に対する対応が乱さ
れる。

その上、制限されつつある溶融物が、光ガイド
の動作端部の放射能力、従つて伝達されつつある
放射強度が微小であるような、光学特性を持つて
いるならば、非常に鋭敏な放射感知器を持つた高
温計を使用する必要を生じる。

次のこともまた強調されるべきである。すなわ
ち、光ガイド動作端部の放射能力の変動が測定精
度におよぼす影響を減少するためには、上に述べ
たように、スペクトル比パイロメータおよび自動
補正を持つ高温計などの複雑で高価な高温度が必
要である。それにも拘らず、かような高温計を使
用してさえも、測定精度に対する前記因子の影響
を完全に排除することは不可能である。

次のこともまた注意されるべきである。すなわ
ち、前記の光ガイドを使用して溶融金属の温度を
測定する先行技術の方法においては金属溶融容器
内張の中に光ガイドを装備するための最適場所を
選択するという問題は、解決されていないことで
ある。光ガイドを内張れんが内に任意に装架する
ならば、その動作端部は、溶融金属を容器のるつ
ぼに注入するとき、または流出するとき、または
炉に装入され、または容器が傾けられ、その他の
場合にも起る熱衝撃（急激な温度変化）によつて
しばしば劣化する。このほかにも、光ガイドは多
くの場合に次のようにして劣化する。すなわち、
内張れんが内部に深く装置された光ガイドの部分
は、その内張厚さに対する温度勾配の変動によつ
て、或は、炉囲に対する内張の変位および動作中
に前記内張れんが層が相対的に食い違うなどによ
つて劣化する。

次のことも強調されるべきである。すなわち、
金属溶融容器に関する限りにおいて、溶融物の温
度が、前記容器の全体平均温度から相当に変化す
るものでは、光ガイドを任意に装架すると、その
全体平均温度についての信頼できる情報が得られ
ない。もし、光ガイドが、るつぼのスラグ区域に
あるならば、光ガイドの動作端部と溶融物との間
の温度差の変化の結果として、測定誤差は、相当
に大きい。

従つて、光ガイドの任意取付は、金属溶融容器
内の溶融物の全体平均温度測定の所要精度をあた
えない。それは、しばしば溶融工程の要求を満足
しないものである。

発明の開示 本発明は、金属溶融容器内の溶融金属の温度を
測定する方法と、この方法を実行するために熱放
射を伝達するための光ガイドとを提供することに
関し、それは伝達されつつある熱放射の特性を安
定化することによつて、比較的簡単な設計の高温
計を使用する平均全体温度の測定精度を増加する
ことができる。

本発明のこれらのおよびその他の目的は、溶融
金属から高温計へ熱放射を伝達するための、光透
過性、耐火性かつ耐食性材料で作られた狭い部分
と大きい部分とを有する光ガイドであつて、それ
は、ロツド状の狭い部分と、それに隣接する前記
光ガイドの動作端部を構成する平坦な端部を持つ
大きい部分とを持ち、前記大きい部分は、狭い部
分に対して光学的空洞であり、実質的に絶対的黒
体の形態の動作端部放射を形成し、前記大きい部
分に隣接する前記狭い部分の該隣接部における光
ガイドの狭い部分の断面積と前記大きい部分の側
面の表面積との比が0.5を超過しないことによつ
て達成される。

かような構造の光ガイドは、その大きい部分に
よつて絶対的黒体をシミユレートするものであつ
て、その熱放射は、周知のように、シミユレート
空洞の化学組成やその内面の粗さに依存せず、た
だこの表面の絶対温度によつて決定されるのであ
つて、それはキルヒホフおよびプランクの法則か
ら誘導されるものである。この場合、光ガイドの
狭い部分（ロツド）は、前記空洞の輻射を金属溶
融容器の壁を通して高温計に伝達するためのチヤ
ンネルの機能を行なつている。従つて、かような
光ガイドを使用すると、その動作端部の放射能力
は、この端部の表面状態や溶融金属の化学組成に
関係なく、溶融金属の或る予め決められた温度に
おいて実際的に安定している。すなわち、その熱
放射に対して動作端部温度の１対１の対応が常に
観察される。

また、キルヒホフの法則によつて、予め決めら
れた温度における加熱された物体の輻射は、それ
らの吸収能力に比例する。絶対黒体の吸収能力
は、最大であり、１に等しいのである限りにおい
て、この物体は同一温度を持つたいかなる他の物
体よりも多くのエネルギを放射する。このこと
は、絶対黒体をシミユレートする本発明の光ガイ
ドを使用することによつて、溶融物から高温計に
伝達される放射の強さをその予め決められた温度
における最大可能値に増加することを可能にする
理由である。このことは、高温計の感度、その構
造に対して求められる要求を著しく減少し、かつ
溶融物の温度を測定するときの精度の増加を保証
する。

上記の結果を得るためには、光ガイドを製造す
るときに、光ガイドの狭い部分の断面と大きい部
分の側面との面積比を推奨範囲内に保つことが必
要である。この比が0.5を超える場合には、光ガ
イド動作端部の放射能力の変動によつて生じる測
定誤差の成分は、溶融物の温度の測定における許
容誤差を超える。

本発明の提案する光ガイドは、金属溶融容器の
内張れんがの任意層内に装架するために適してい
て、その大きい部分が、内張の恒温層内に位置す
るとき、すなわち、その層内のすべての点に対し
て、光ガイドの動作端部が前記溶融物の区域に接
触している場所の溶融物の温度と一致する等しい
温度を持つている層内にあるときには特に有利で
ある。光ガイド動作端部と大きい部分の側面との
間の恒温層内には、動作端部の温度と、高温計に
よつて受取られる放射との間の１対１の比を最も
効率的に観測できる平衡した熱放射が作られる。

本発明の光ガイドを次のように製造することは
得策である。すなわち、その大きい部分の側面
は、鏡層を持ち、その形状は、光ガイド動作端部
の放射が、その側面から動作端部に反射して戻る
ようにする。このような変形の光ガイドは、内張
の恒温および非恒温の層内に十分に装架されるこ
とができる。後者の非恒温層の場合には、光ガイ
ドの大きい部分の側面とその鏡被覆の対応形状に
よつて、動作端部のすべべての放射は、前記表面
から同一動作端部に反射して戻される。その結
果、光ガイドの狭い部分を通つて高温計に至る放
射特性は、溶融物の予め決められた温度において
常に一定である。

この場合には、大きい部分の側面が、凸面状の
母線を持つ回転体の表面形状を持つような変形に
従つて光ガイドを作ることが好ましい。研究によ
つて証明されているように、光ガイドの大きい部
分のこのような形状は、その動作端部の放射を同
一端部に戻し反射するために非常に貢献してい
る。

特に、光ガイドの大きい部分が半球状に構成さ
れ、また狭い部分は半球の直径の0.8を超えない
直径を持つた円柱状のロツド状に構成されたとき
に最もよい結果が得られる。ロツド直径が半球の
直径の0.8を超える場合には、温度測定誤差は、
許容値を超過する。

本発明のこれらおよびその他の目的は、以下に
よつてまた達成される。すなわち金属溶融容器の
内張内に光ガイドを装架し、前記光ガイドによつ
て高温計に伝達される熱放射によつて溶融物の温
度を高温計によつて決定するようにした、金属溶
融容器内の溶融金属の温度を測定するための方法
において、本発明によつて、前記光ガイドは、そ
の大きい部分が溶融物に露出され、光ガイドの狭
い部分が内張を通つて高温計まで延びて、光ガイ
ドの幾何学的中心軸が内張内面の一点を通るよう
にし、この点は、溶融物の最大循環区域内に位置
し、かつ溶融物の残留ベルに対して前記レベルに
おいて内張厚さと、光ガイドの大きい部分の最大
横断寸法の半分に等しい値との合計より小さくな
い深さにあるようにされ、前記溶融金属の温度
は、内張内面の前記点付近の区域内の溶融物によ
つて生じる熱放射の特性を測定することによつて
定される。

本明細書では、溶融物の残留レベルという用語
によつて、溶融作業が完了してその溶融金属の大
部分を注ぎ出した後に金属溶融容器のるつぼ内に
残留する溶融物の部分のレベルを意味している。

前記光ガイドを使用して実現された本発明の方
法は、以下に示す因子によつて、溶融金属の平均
全体温度の更に高い測定精度を保証する。

第１には、溶融物の最大循環区域には、スラグ
は生じないこと、およびこの区域内の溶融物の大
部分（およびまたは光ガイド動作端部）の間の温
度降下は最小となるであろうということである。
特に、1500℃の温度において４ｍ／秒ばでの循環
速度で商用周波数の誘導るつぼ炉内で銑鉄を溶融
するためには、この温度降下は2Kを超えない。
それは前記区域の範囲内に選択されたこの点が、
溶融物の全量に対する特性を示す理由であつて、
前記点は溶融物の平均全体温度とほぼ一致する温
度を持つているからである。従つて、もし熱放射
の特性が、ちようどこの点で測定され、或はその
付近の部分で測定されるならば、溶融物の温度測
定結果は、信頼性がある。

第２には、実験によつて証明されたように、内
張の厚さによる温度勾配の著しい変動は、光ガイ
ドの劣化を来たすことがあり、溶融物の残留ベル
における内張厚さに等しい溶融物の深さ以内の溶
融物の残留レベルに対して起る。従つて、溶融物
の最大循環区域内に位置する前記測定点が、内張
厚さを超える深さにあるならば、かような点は、
一つの特徴点であるばかりでなく、内張厚さに依
存する温度勾配が小さい値に変化し、金属溶融容
器の動作工程中の溶融温度の変化にだけ依存する
レベルにある点である。この目的のために、光ガ
イドの幾何学的軸は、前記レベルにおける内張厚
さと、光ガイドの大きい部分の最大横断寸法の半
分に等しい値との合計よりも少なくない深さに位
置しなければならない。この場合に達成される温
度勾配の安定は、光ガイドの中間部分の故障を防
止することは十分に理解される。更に、光ガイド
の動作端部に関しては、本発明の方法によつて、
溶融物の中に常に浸漬され、（また溶融物の大部
分が注ぎ出されたときにも）、前記光ガイドの動
作端部の劣化を生じる熱衝撃は排除される。以上
はすべて、光ガイドを通り高温計に至る溶融物の
熱放射の安定な伝達を保証し、それは信頼性と測
定精度を改善する。

本発明の好適実施例による温度測定方法を実施
することは有利であつて、前記光ガイドは、金属
溶融容器の底部から溶融物の最大循環距離におい
て内張の内面上に前記点を持つような態様に装架
される。この方法の実施例のこの変形において
は、光ガイド故障の可能性は、更に減少する。何
となれば、かような故障の理由の一つである内張
層の相対的食に違いは、底部において最小であ
り、金属溶融容器の高さとともに増加するからで
ある。

【図面の簡単な説明】

本発明は、添付図面を参照して、例示的に更に
説明される。第１図は、本発明による、溶融金属
から高温計に熱放射を伝達するための光ガイドの
不等角投影図である。第２図は、第１図に類似す
る図であるが、本発明により、光ガイドの大きい
部分が、鏡層で被覆され、かつ或る凸面状母線を
持つ回転体の表面形状を持つその変形を示す。

第３図は、第１図に類似する図であるが、本発
明により、光ガイドの大きい部分が半球状に構成
され、またその狭い部分が円柱状ロツドに構成さ
れ、光ガイドの全側面を鏡層で被覆したその変形
を示す。第４図は、第１図に類似する図である
が、本発明により、その光ガイドの大きい部分を
円錐台状に構成した一変形を示す。第５図は、第
１図に類似する図であるが、本発明により、その
光ガイドの大きい部分を半円柱状に構成した一変
形を示す。第６図は、第１図に類似する図である
が、本発明により、その光ガイドの大きい部分を
角錐台状に構成した一変形を示す。第７図は、第
１図に類似する図であるが、本発明により、その
光ガイドの大きい部分を円錐台と角錐台とで形成
した一変形を示す。第８図は、内張の恒温区域に
装架された本発明の光ガイドと、金属溶融容器の
外側に設けた高温計とを示す（熱ビームの方向は
矢符で示される）金属溶融容器の部分的断面図で
ある。第９図は、第８図に類似する図であるが、
その光ガイドが、内張の非恒温区域に装架されて
いる（放射熱ビームは実線矢符で示され、反射ビ
ームは点線矢符で示す）場合を示す。第１０図
は、本発明の光ガイドを使用して温度を測定する
方法の実施例を示す略図（金属溶融容器内の溶融
物の循環は、矢符によつて適当に示す）である。
第１１図は、第１０図に類似する図であるが、前
記方法の実施例に対して、光ガイドを金属溶融容
器の底部に接近して装架した一変形を示す。

発明を実施するための最良の形態 溶融金属から高温計へ熱放射を伝達するための
提案の光ガイド１（第１図）は、例えば合成コラ
ンダムなどの、光を透過する耐火性耐食性材料で
作られる。光ガイド１は、ロツド状に作られた狭
い部分２と、これに接続する大きい部分３とを有
し、この大きい部分３の平坦な端部で光ガイド１
の動作端部３ａが構成されている。この光ガイド
１の寸法は、前記大きい部分３に隣接する狭い部
分２の該隣接部における断面積と、大きい部分３
の側面３ｂの表面積との比が、0.5を超えないよ
うに選択される。この場合、決定寸法は、狭い部
分２の断面積であり、更に正確にいえば、決定寸
法は、光ガイド１に使用される材料の強度特性
と、その光ガイドがそれに対して設計された高温
計の光学的特性（高温計は図示しない）とに依存
して選択される最大の横断部分寸法である。

前記両面積の比をこのようにすると、光ガイド
の大きい部分は、狭い部分に対して一つの光学的
空洞であつて、動作端部３ａが溶融物に接触する
ときに生ずる動作端部３ａの放射を本質的に絶対
黒体の輻射の形態にすることを可能にする。上に
示したように、光ガイド１の動作端部のかような
放射性質においては、前記端部の放射能力は、制
御されつつある溶融物の予め決められた温度にお
いて安定であつて、溶融物の化学組成にも、また
動作端部３ａの粗さにも依存しない。

また注意されるべきことは、光ガイド１の狭い
部分２および大きい部分３の断面形状は、異なつ
ていても差支ないことであつて、それは金属溶融
容器の設計、光ガイドの取付位置、光ガイドを作
る材料、溶融物の温度変動およびその他の因子な
どの光ガイド使用の特殊条件によつて決定される
ことである。この場合には前記の諸条件は、光ガ
イド１の狭い部分の形状よりも大きい部分３の形
状に、より大きい範囲に影響する。添付図面の第
２図乃至第７図には、その大きい部分の形状を本
質的に変化させた光ガイド１のいくつかの変形例
を示した。

そこで、第２図に例示する実施例は、光ガイド
１の大きい部分３の側面３ｂは、凸面状の母線を
持つ回転体の表面形状を持つている。前記表面
は、白金、ロジウムその他この目的に達する材料
で作られた鏡層３ｃで被覆される。この鏡層３ｃ
の厚さと、その組成は、溶融物の化学組成や、金
属溶融容器の内張や、それらの温度や、光ガイド
の寸法および材料また光ガイドの連続使用所要時
間などによつて選択される。光ガイド１の狭い部
分２は、四角形断面を持つたロツド状に構成され
る。

光ガイド１の大きい部分３の側面３ｂを第２図
に示すような形状とすることによつて、動作端部
３ａから前記側面に入射するビームは、幾何学的
光学の法則に従つて側面から反射して前記端部に
戻る。凸状成分を持つた回転体形状のほかにも、
側面３ｂはいくつかの他の形状でも差支ないこと
は明らかであつて、その場合には、動作端部３ａ
の熱放射は、側面３ｂから同一端部に戻つて反射
される。そのほかのいくつかの類似形状を選択す
ることは、問題を提示することはなく、当業者に
は明白なことである。側面３ｂに対応する形状の
鏡被覆は、本発明の光ガイドを、内張の恒温槽お
よび非恒温層の両方に良好に使用されることを可
能にする。

第２図に例示した変形による光ガイドは、石英
ガラスで作られれば更によく、るつぼ壁の恒温層
の厚さが光ガイド１の大きい部分の長さより小さ
いような金属溶融容器に使用されることができ
る。

ここに、また以後にも「長さ」という用語の意
味するところは、光ガイドの寸法を示し、或は光
ガイドの幾何学的軸線に沿つて測つたその一部分
を示す。

前記変形によつて構成された光ガイドは、金属
溶融容器の側壁内に装架するに適し、特に誘導
炉、チヤンネル炉、るつぼおよび汲み出しポツト
炉などのような金属溶融容器の場合に適当であ
る。

しかし、その同一条件下においても、第３図に
示すように構成された光ガイドを使用することは
更に有利である。この変形によれば、光ガイド１
の大きい部分３は、半球形に構成され、また狭い
部分２は、円柱形のロツド状に構成されて、その
直径は、前記半球の直径の0.8を超えないように
する。側面３ｂが球形であるときには、動作端部
が溶融物に接触しているときに、動作端部によつ
て放射される熱ビームの反射回数は最小であつ
て、その結果、光ガイド１によつて伝達される熱
エネルギの損失を減少することになる。この変形
例において、更にエネルギ損失を減少するために
は、光ガイドの大きい部分を鏡層３ｃで被覆する
のみでなく、狭い部分も同様の層２ａで被覆され
る。

前記変形による光ガイドにおいては、狭い部分
２は、円柱状を持ち、これは第２図に例示した変
形におけるものよりも製造が簡単である。このこ
とは、合成コランダムのような処理困難な材料を
光ガイドの製造用に使用した場合には特に重要で
ある。第２図および第３図に示した変形の可能な
使用を比較して分ることは、前者の変形は金属溶
融容器用として一層有利であることであつて、そ
れは溶融物の残留レベルが比較的低いけれども、
後者の変形は、溶融物の残留レベルが比較的高い
ので、金属溶融容器用に更に有利であることであ
る。

以下に示した（第４図乃至第７図）光ガイドの
変形を説明する場合には、その最も基本的な大き
い部分３の形状を説明することに限定しようと思
う。

添付図面の第４図は、その光ガイドの大きい部
分３が円錐台状に構成された変形を例示してい
る。この場合には、前記円錐の大きい方の基部が
光ガイド１の動作端部３ａとなつている。光ガイ
ドのこのような変形は、るつぼ壁の恒温層の厚さ
が、光ガイドの大きい部分３の長さより小さくな
いような金属溶融容器用として推奨されてよく、
その恒温層の厚さは、前記光ガイドを金属溶融容
器の底部に直接装架することを許容する。特に、
この光ガイドは、誘導るつぼ炉および転炉用の両
者に特に適当であつて、合成コランダムで作るこ
とができる。

第２図から第４図までに例示した変形において
は、大きい部分３と狭い部分２との両方の幾何学
的軸線は一致している。他の変形もまた可能であ
り、特に第５図に示すものもある。この変形によ
れば、大きい部分３は、半円柱状に構成され、そ
の軸線は、光ガイド１の狭い部分２の軸線に対し
て直交し、すなわち、光ガイドの光学軸に対して
直交している。

第４図および第５図に例示された変形を比較す
ると、前記変形の後者による光ガイド１は、動作
端部３ａの黒体性の同一度を有し、大きい部分３
の長手寸法は前者変形の長手寸法よりも小であ
る。これは、第５図に例示した光ガイドを比較的
薄い恒温層を持つ金属溶融容器用に使用すること
を可能にし、この光ガイドを金属溶融容器の底部
および側壁の両方に装架することを可能にする。
光ガイド１の前記変形は、光ガイドが石英ガラス
から作られる場合には、誘導炉、るつぼ、汲み出
ポツト炉のような金属溶融容器用に推奨される。

添付図面の第６図は、大きい部分３が角錐台状
に構成された本発明の光ガイドの変形例である。
光ガイド１のこのような変形は、側壁の恒温層の
厚さが、大きい部分３の長さより小でない場合、
特に光ガイドが石英ガラスで作られているときに
金属溶融容器用に適している。特に、この光ガイ
ドは、誘導るつぼ、キユペル、汲み出しポツト
炉、その他浴炉および磁気流体力学ポンプに良好
に使用されることができる。

第２図および第３図に示す光ガイド１の変形
は、例えば高周波誘導溶融炉のように、溶融物の
温度変化の大きい金属溶融容器用に好適であるこ
とに注意すべきである。第４図乃至第６図に示さ
れた変形は、るつぼ、均熱炉、汲み出しポツト炉
などのような溶融物の温度変動の僅少な金属溶融
容器用に適している。

添付図面の第７図は、大きい部分３は、円錐台
３ｄと角錐台３ｅとを両者の大きい方の基部を結
合することによつて形成された、本発明の光ガイ
ドの変形例を例示する。光ガイド１のこのような
組合せ形状を持つときには、その動作端部３ａの
区域は、大きい部分３の側面３ｂの面積に比較し
て相当に減少して、動作端部３ａの前記区域は、
実際上非常に小さく作ることが可能である。これ
は、従つて、動作端部３ａの放射能力の変動が溶
融物の温度測定誤差におよぼす影響を、相当に減
少させることを可能にする。その上、光ガイド１
を製造するために使用される材料の熱衝撃抵抗に
ついての要求を減少させる。その理由は、溶融物
に接触している動作端部３ａが小さいほど、光ガ
イド１の表面の大きい部分が適当な内張によつて
高温度に対して保護されることができるからであ
る。

動作端部３ａの面積が比較的小さい場合には、
熱衝撃によるその劣化の可能性は減少する。この
ことは、第７図に示したように構成された光ガイ
ドが、溶融物の温度が広い範囲に変化するような
金属溶融容器に使用される理由である。特に、溶
融物の温度のこのような広い変動は、転炉、電気
アーク炉、および誘導溶融炉において起る。

本発明の性質を更によく理解するために、添付
図面の第８図および第９図を参照する。前記図面
は、溶融物５で満たされた金属溶融容器４の底部
と、金属溶融容器４の内張６の内部に装架された
光ガイド１と、光ガイドの後方に位置する高温計
７とを例示する。この場合に、第８図に例示する
実施例では、光ガイド１の大きい部分３は、内張
６の恒温層６ａの中に完全に位置しているが、第
９図に示す実施例では、大きい部分３は、恒温層
６ａの境界の外に延びて、事実上、非恒温層６ｂ
の中に位置している。

内張６の恒温層６ａ内では、その温度は、実際
的にすべての点において等しく、その温度は、光
ガイド１の動作端部３ａが位置する区域における
溶融物５の温度と一致する。これは、もし光ガイ
ド１の大きい部分３が第８図に示すように動作端
部３ａとその側面３ｂとの間の恒温層内に完全に
位置していたならば均等な熱放射が得られる理由
である。かような放射が作られているときには、
動作端部３ａと側面３ｂとの両方は、等しい強度
のエネルギの発生源であつて、各々はそれが吸収
するのと同量のエネルギを単位時間に放射してい
る。熱エネルギがこのように交換されることは、
第８図に実線の矢符で略示されている。光ガイド
１の狭い部分２を通つて、熱放射は高温計７に送
り出される。この場合に注意されるべきことは、
光ガイド１の表面３ｃに鏡の層を付着することは
必須ではないことであつて、これは側面３ｂの表
面仕上が比較的に高くなくて差支ない理由であ
る。

光ガイドの大きい部分３が、内張６の非恒温層
６ｂ（第９図）内に実質的に位置している場合に
は、光ガイド１の動作端部３ａだけが放射体を示
しているが、鏡層３ｃを持つた側面３ｂは一つの
反射体である。すなわち、それは熱放射を動作端
部に後方に向つて反射するように作用する。（反
射する熱ビームは点線矢符で示され、放射される
ビームは実線の矢符で示す。）このために、高温
計７に送り出される光ガイド１の動作端部３ａの
熱放射は、前記端部と側面３ｂの間の温度変動に
かかわらず均等に保たれる。すなわち、その特性
は、絶対的黒体の放射特性に対応する。

第８図および第９図は、第３図に示した光ガイ
ドと類似の好適実施例により構成された光ガイド
１を使用して溶融物５から高温計７へ熱放射移送
する工程を例示する。しかし、この工程は、光ガ
イドを上記詳細に説明した任意その他の変形に従
つて構成したときにも同様に行なうことができる
ことは明らかである。

従つて、光ガイド１の上記変形（第１図乃至第
７図）のいづれも、実質的に絶対的黒体の放射形
態で動作端部３ａの熱放射を行なうことを保証
し、それは、上に示したように、この放射の強度
を著しく増加し、かつ動作端部の粗さおよび制御
される溶融物５の化学的組成に関係なく実際的に
安定にすることを可能にする。

光ガイド１を使用して溶融物５の温度を測定す
ることは、本発明方法によつて、下記のように行
なわれる。（第１０図参照）。光ガイドは、金属溶
融容器の内張６の中に装架され、前記光ガイドの
大きい部分３は溶融物５に面し、その狭い部分は
内張６を外まで貫通して高温計に達している。光
ガイドは、その幾何学的軸線が内張６内面の厳格
に限定した点を通るように装架される。

第１には、この点は溶融物の最大循環区域に位
置されなければならない。前記区域の位置および
その境界は、任意の金属溶融容器に対して十分な
精度で決定されることができる。第１０図におい
ては、溶融物の最大循環区域はｌによつて局限さ
れている。内張６のスラグ生成区域は符号８によ
つて示される。

第２には、前記点は溶融物５の残留レベル５ａ
に対して深さｈに位置されなければならない。こ
の深さｈは、この残留レベルにおける内張の厚さ
ｔと、光ガイド１の大きい部分３の最大横断寸法
ｄの半分に等しい値との合計よりも小であつては
いけない。もし、大きい部分３が回転体の形状に
構成されるならば、前記の寸法ｄは、前記部分の
最大直径であることは明らかである。

従つて、前記点が、溶融物５の残留レベル５ａ
に対して相対的に位置する深さｈは次式によつて
決定される。

ｈｔ＋ｄ／２ 光ガイド１を装架した後に、高温計７は適正に
観測されなければならない。測定の目的のために
は、任意周知形式の高温計を使用することがで
き、それは部分放射高温計、または比色式単色高
温計のような比較的簡単な装置を含み、それらの
構造は周知であるので詳細な説明は要しない。

溶融物５の温度計測は、内張６の内面の前記の
点付近の区域の溶融物５によつて生じ、光ガイド
１によつて前記高温計に伝達される熱放射の特性
を測定することによつて、高温計７を使用して行
なわれる。

金属溶融容器の特徴（溶融物の最大循環区域の
境界、残留レベルの柱体、このレベルにおける内
張の厚さ）に依存して決定される座標を持つ限定
（特徴）点において測定を行なうかような温度測
定方法において、溶融物の全体平均温度を測定す
る高い精度が得られ、かつ本発明の光ガイドの信
頼性は増加する。

本発明の方法の好適実施例と、その概略図は、
第１１図に例示される。この実施例によれば、光
ガイド１は、その幾何学的軸線が金属溶融容器４
の底部４ａから最小可能距離において溶融物５の
最大循環の区域ｌ内に位置する点を通過するよう
に装架される。このような方法の実施例において
は、光ガイドは、内張６によつて加えられる最小
の機械的荷重を受けている。何となれば底部４ａ
に接近しているので、内張６層の相対的変位は微
小であるからである。これは、光ガイドの耐久性
を著しく増加し、かつ溶融物５の温度を測定する
ときの誤差を減少する。

次に、本発明は、提案方法により、また種々の
変形を行なつた光ガイドを使用して、或る溶融物
の温度を測定する特殊例について説明する。

例 １ 1300゜乃至1500℃の範囲にある金属溶融容器内
の鉄の温度を測定するために、リユーコ・サフア
イヤで作られた光ガイドが、第３図に示された構
成で、その側面３ｂ全体に層３ｃを持つたものが
使用された。測定は動作波長0.65μに等しい比色
式単色高温計を使用して本発明方法によつて行な
われた。この場合に、光ガイドと金属溶融容器と
の要因は、下記の通りである。

光ガイドの全長 ……200mm 光ガイドの大きい部分の最大横断寸法（半球形
の直径） ……40mm 光ガイドの狭い部分の直径と大きい部分の直径
との比d₁／d₂ ……0.2 溶融物の残留レベルに対応するレベルにおける
金属溶融容器の内張厚さ ……150mm 内張の恒温層の厚さ ……10mm以下 内張の上部の厚さとその恒温層の厚さにおい
て、光ガイドの大きい部分は事実上、内張の非恒
温層に埋没されていた。

この場合に、光ガイド動作端部に酸化物膜が形
成されることによつて生じる動作端部の放射能力
の絶対的変化は、0.01を超えなかつた。これは、
同一条件下における先行技術の光ガイドにおける
よりも35倍少ないものである。放射能力の前記変
化に対応する測定誤差成分は、0.1％を超えない
が、先行技術の光ガイドでは、この成分は、3.5
％に達した。

例 ２ 例１と同様の条件下において、比d₁／d₂が0.5に等 しい光ガイドが使用された。この場合には、測定
誤差の成分は、0.44％を超えなかつたが、それ
は、先行技術の光ガイドにおけるよりも８倍少な
いものである。

例 ３ 例１と同様の条件下において、比d₁／d₂が0.8に等 しい光ガイドが使用された。この場合には、測定
誤差の成分は、1.1％を超えなかつたが、これは
先行技術の光ガイドにおけるよりも３倍少なかつ
た。

例 ４ 1800゜乃至1900℃の範囲にある溶融石英ガラス
の温度を測定するために、例１に示されたものに
類似に構成した光ガイドが使用された。測定は、
動作スペクトル範囲0.8乃至1.8μの部分放射高温
計によつて行なわれた。

この場合には、動作工程中に光ガイド動作端部
の粗さの変化によつて生じる動作端部の放射能力
の絶対変化は、0.004を越えなかつた。これは先
行技術の光ガイドにおけるよりも45倍少ない。こ
の場合には、放射能力の前記変動に対応する測定
誤差成分は、0.4％を超えなかつたが、先行技術
の光ガイドでは、この成分は18％に達した。

例 ５ 例４と同様の条件下において、比d₁／d₂が0.3に等 しい光ガイドが使用された。この場合には、測定
誤差の成分は、0.8％を超えなかつた。これは、
先行技術の光ガイドにおけるよりも20倍少ないも
のである。

例 ６ 例４と同様の条件下において、比d₁／d₂が0.4に等 しい光ガイドが使用された。この場合には、測定
誤差の成分は、１％を超えなかつた。これは先行
技術の光ガイドにおけるよりも16倍少ない。

例 ７ 例１に示したのと同一の金属溶融容器において
同一の光ガイドを使用して、溶融した銀の温度を
1100゜乃至1200℃の範囲で測定された。

この場合には、前記光ガイド動作端部に酸化物
の膜が形成することによつて生じる端部の放射能
力の絶対変動は、0.02を超えなかつた。それは、
同様条件下の先行技術の光ガイドにおけるよりも
45倍少ない。この場合は、放射能力の前記変動に
対応する測定誤差の成分は、0.2％を超えなかつ
たが、先行技術の光ガイドにおけるこの成分は９
％に達する。

例 ８ 例７と同様の条件下で、比d₁／d₂が0.3の光ガイド が使用された。この場合には、測定誤差の成分
は、0.4％を超えなかつた。それは、先行技術の
光ガイドにおけるよりも22倍少ない。

例 ９ 例１に示したものと同一の金属溶融容器におい
て、同一の光ガイドを使用して、1200゜乃至1300
℃の範囲で溶融物の温度を測定した。

この場合には、光ガイド端部の酸化物膜の生成
によつて光ガイド動作端部の放射能力の絶対的変
動は、0.01を超えなかつた。それは同様条件下の
先行技術の光ガイドにおけるよりも50倍少ない。
この場合には、放射能力の前記変動に対応する測
定誤差の成分は、0.1％を超えなかつたが、先行
技術の光ガイドではこの成分は５％に達した。

例 10 例９と同様の条件下で、比d₁／d₂が0.3に等しい光 ガイドが使用された。この場合には、測定誤差の
成分は0.3％を超えなかつたが、それは先行技術
の光ガイドにおけるよりも17倍少ない。

例 11 例１に類似の条件下で、光ガイドは、第２図に
示されたように構成され、前記光ガイドの狭い部
分の断面積とその大きい部分の側面の表面積の比
s₁／s₂が0.2に等しいものが使用された。この場合に は、測定誤差の成分は、1.1％を超えなかつた。
これは、先行技術の光ガイドにおけるよりも3.5
倍少ない。

例 12 例４と類似の条件下で、光ガイドは第２図に示
すように構成され、比s₁／s₂が0.06に等しいものが 使用された。この場合には、測定誤差の成分は、
１％を超えなかつたが、これは周知技術の光ガイ
ドにおけるよりも18倍少ない。

例 13 例１と同様の条件下において、光ガイドは、第
７図に示すように構成され、比s₁／s₂を0.5に等しく したものが使用された。この光ガイドは、その大
きい部分が内張の恒温層内に完全に埋没されるよ
うに装架された。この場合には、測定誤差の成分
は、1.7％を超えなかつたが、これは、周知技術
の光ガイドにおけるよりも20倍少ない。

例 14 例４に類似する条件下で、光ガイドは、第７図
に示されたように構成され、比s₁／s₂を0.05に等し くしたものが使用された。この光ガイドの大きい
部分は、内張の恒温層内に完全に埋没されてい
た。の場合には、測定誤差の成分は、0.8％を超
えなかつた。それは、周知技術の光ガイドにおけ
るよりも20倍少ない。

例 15 例１と同様の条件下で、光ガイドは、第４図に
示されたように構成され、比s₁／s₂を0.25に等しく したものが使用された。この光ガイドの大きい部
分は、内張の恒温層内に完全に埋設された。この
場合には、測定誤差の成分は、1.3％を超えなか
つたが、これは先行技術の光ガイドにおけるより
も２倍少ない。

例 16 例４に類似する条件下において、光ガイドは、
第４図に示されたように構成され、比s₁／s₂を0.08 に等しくしたものが使用された。光ガイドの大き
い部分は、内張の恒温層内に完全に埋設された。
この場合には、測定誤差の成分は約１％であつ
て、それは先行技術の光ガイドにおけるよりも18
倍少ない。

例 17 650°乃至800℃の範囲で溶融アルミニウムの温
度を測定するために、石英ガラスの光ガイドが第
５図に示すように構成され、比s₁／s₂が0.1に等しい ものが使用され、また４例における高温計と同一
の部分放射高温計が使用された。光ガイドの全長
および内張厚さは、例１に述べたものと同一であ
つた。

この場合には、光ガイド動作端部の動作工程に
おいてその粗さの変動によつて規制された光ガイ
ド動作端部の放射能力の絶対的変動は、0.01を超
えなかつた。これは同様条件下の周知技術の光ガ
イドにおけるよりも10倍少ない。この場合には、
放射能力の前記変動に対応する測定誤差の成分
は、１％を超えなかつたが、先行技術の光ガイド
では、この成分は10％に達した。

例 18 例17と類似の条件下で、光ガイドは第６図に示
したように構成され、比s₁／s₂を0.04に等しくした ものを使用した。この場合に、測定誤差の成分
は、0.5％を超えず、それは先行技術の光ガイド
におけるよりも20倍少ない。

例 19 光ガイドの装架場所のその動作の信頼性への影
響を決定するために、各々が15片より成る光ガイ
ドの群が、銑鉄を溶融するための誘導炉に装架さ
れた。すべての前記光ガイドは、リユーコ・サフ
アイヤで作られた。

第１群と第２群の光ガイドは、本発明方法によ
つて、溶融金属の温度を測定するために使用さ
れ、第４図に示すように構成された。この場合に
は、第１群の各光ガイドは、第１０図に示すよう
に装架され、第２群の各光ガイドは、第１１図に
示すように装架された。

第３群は、先行技術の光ガイドを含み、特に、
円柱状を持ち、それを使用して周知方法によつて
測定が行なわれ、すなわち、これらの光ガイドの
位置は、第１０図および第１１図に示した位置に
対応しない。詳細には、第１群の５個の光ガイド
は、溶融物の残留レベルより高く位置し、次の５
個の光ガイドは、溶融物の最大循環の区域の外に
位置し、残余の光ガイドの各々は、その光ガイド
の幾何学的軸線が残留レベルにおける内張厚さよ
りも小さい深さにあるように残留レベルに対して
位置した。

炉動作の1500時間（内張の熱的寿命）に対し
て、ただ一つの光ガイド（第１０図）は第１群に
劣化を生じたが、第２群（第１１図）では劣化し
た光ガイドは全く観察されなかつた。この場合に
は、第１群および第２群の光ガイドに対する測定
誤差は、許容値の限界内にあつた。

同時に、第３群の光ガイドの全部は破損され、
これらの光ガイドを使用したときの測定誤差は、
許容値を大きく超過した。かような測定誤差は、
第１群の５個の光ガイドに対しては、動作端部お
よび光ガイドの中間部分の劣化によつて特に生
じ、次の５個の光ガイドに対しては中間部分の劣
化によつて生じ、残余の５個の光ガイドに対して
は中間部分の劣化と、動作端部のスラグ付着とに
よつて生じた。

例20 （否定的） 例１に類似の条件下において、光ガイドは第４
図に示すように構成され、比s₁／s₂は0.75に等しく、 すなわち或る特定値を超えたものが使用された。
光ガイドの大きい部分は、内張の恒温層内に完全
に埋設されていた。

この場合には、測定誤差の成分は、約４％に達
した。それは全体測定誤差の許容値を大きく超過
している。

例21 （否定的） 例４と同様の条件下において、光ガイドは、第
３図に示すように構成され、比d₁／d₂を0.9に等し く、すなわち特定値を超えたものが使用された。
光ガイドの大きい部分は、事実上、内張の非恒温
層内に埋没していた。

この場合には、測定誤差の成分は、８％に等し
く、それは、全体測定誤差の許容値を著しく超過
している。

本発明の特殊の実施例を例示し、説明したけれ
ども、その種々の変形は、当業者に自明であるの
で、本発明は開示された実施例またはその詳細に
制限されることは意図せず、請求の範囲に明示し
た本発明の精神および要旨内において多くの変更
を行なうことができる。

産業上の利用可能性 最も効率的には、本発明は、誘導炉、平炉、転
炉、磁気流体力学ポンプなどのような金属溶融容
器内の鉄および非鉄金属の温度を測定するために
金属溶練および鋳造に使用されることができる。
更に、ガラスおよび化学工業において、溶融ガラ
ス、溶融塩、および他の材料の温度を測定するた
めにも使用されることができる。