JPH049724A

JPH049724A - 熱間静水圧加圧装置の炉内温度測定装置

Info

Publication number: JPH049724A
Application number: JP2114146A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kanda; 剛神田; Yoshihiko Sakashita; 由彦坂下; Tomotaka Manabe; 知多佳真鍋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-14

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、比較的低圧のもとで使用される熱間静水圧加
圧（以下ＨＩＰと略記する）装置の炉内温度を測定する
ための炉内温度測定装置に関する。

（従来の技術）ＨＩＰ装置は高温と高圧との相乗効果を利用して粉体の
加圧焼結、焼結晶や鋳造品の欠陥除去あるいは拡散接合
などを行なう装置であって、近年、頻にその工業的利用
が注目されているが、最近ではその適用はエンジニアリ
ングセラミックスを対象として１７００°Ｃ〜２１００
″Ｃの高温領域に拡がっている。

とごろで、かかる装置においてはその高温高圧炉内の温
度制御は処理効果の上に極めて重要であり、そのため炉
内温度を検知するための温度測定手段が種々溝ぜられて
おり、現在では閉端管を利用した放射測温手段等の採用
が取沙汰されている。

第５図はかかる炉内の温度測定手段を設けた既知のＨＩ
Ｐ装置の例を示す。

即ち、第５図は閉端管３１と光ファイバ３２を使用し、
該閉端管３１を、ヒータ３３および断熱層３４を含む高
圧容器３５の下蓋３６上に試料台３７が設置されたＨＩ
Ｐ装置の前記断熱層３４によって区画形成された炉室３
８内の被測温部位に先端部３９が位置されるよう設置し
、閉端管３１からの熱放射を閉端管３１下部にある光フ
ァイバ３２により炉室３８外に導き、放射温度計４０か
らなる測定系に接続した装置（特開昭６０−１３３３２
７号公報参照）であり、閉端管３１からの放射光を光フ
ァイバ３２へ取り入れるのに第６図の如く直接、光ファ
イバ３２へ入射させる方法あるいは第７図の如くレンズ
４１を用いたコリメータ４２で光ファイバ３２へ投光す
る方法などがある。

しかしながら、ＨＩＰ装置内において、前記光学系の置
かれた場所は通常、３００°Ｃ１２０００気圧程度であ
り、該雰囲気を形成するＡｒもしくはＮ２などのガスの
密度は常温、常圧の場合とは著しく異なり、高密度とな
っている。特に第５図に示す装置におけるコリメータ　
（第７図参照）の設置される部分は比較的温度が低いた
め更に密度が高くなっている。

その結果、ガスの屈折率は密度の増加と共に増加し、常
温常圧の場合の値より増大し、常温常圧下の空気中用に
設計されたレンズ、光ファイバの光学特性、例えばレン
ズの集点距離、光ファイバの開口数などが変化し温度計
特性に影響を与えることになる。

これを更に詳述すると、レンズの焦点距離は通常、次の
ように表わされる。

ｎ　　　ｌ　　　　　　ｒｚ　　　ｒ＋ここで、ｒ、　、ｒｚ　　：レンズ両面の曲率半径Ｌ但し、ｎＬ　；レンズ材質の絶対屈折率ｎ２ｉレンズ周
囲媒質の絶対屈折率そして、常温常圧のガスではｎ２は殆どｌに等しく、そ
の条件でレンズが設計されている。

ところが、次表に示すようにガスの絶対屈折率は圧力に
よって変化し、上記の式より焦点距離は変化する。

表勿論、ｆ（Ｉ　Ｐ装置内は高圧と同時に高温であるため
密度は減少傾向にあり、屈折変化率は前記表の場合より
少ないが、測温用光学系の状態が変化する（即ち、圧力
は依存性をもつ）ことには変わりはない。

このようなＨＩＰ装置固有の問題点を解決するために、
すでに特開昭６２−１６３９３５号公報に開示される方
法が発明されており、その方法とは、例えば第８図に示
すように、測温対象点４４および集光点４５を中心とす
る球面を、それぞれ入射面および出射面にもつレンズ４
１を、凸レンズ状の屈折率の高い部分４６をレンズ４１
の中に設けることで達成するというものである。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、ＨＩＰ装置が比較的低圧下で稼動される
場合には、上記の従来構成は、レンズ系の構成、さらに
は光ファイバの高圧容器内への導入といった点で、高度
な品質管理を必要とするという難点がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、比較的低圧のもとで稼動
されるＨＴＰ装置の炉内温度の測定を、単純な構成で、
圧力の影響を受けずに正確になし得るようにしたものが
ある。

（課題を解決するための手段）この技術的課題を解決する本発明の技術的手段は、高圧
容器１により形成される高圧室４内に設けた炉室７に、
閉端管９を設置し、該閉端管９の先端部１０の熱放射を
光学系１２によって集光し、これを検出器１７に導いて
炉室７内の温度を測定するようにした熱間静水圧加圧装
置の炉内温度測定装置において、前記光学系１２のうち、少なくとも閉端管先端部１０と
対向する光学系要素１３を、高圧容器１に気密に固設す
ると共に、該光学系要素１３の閉端管先端部１０と対向
する熱放射の入射面１５を、閉端管先端部１０の測温対
象点１６を中心とした球面に形成して、該測温対象点１
６からの放射エネルギーを高圧室４外で集束するように
した点にある。

（作　用）閉端管先端部１０からの熱放射は、閉端管９下部にある
光学系１２に集光されて、直接又は光ファイバ２１を介
して検出器１７に入力され、検出器１７によって炉室７
内の温度測定が行なわれる。この場合、高圧室４内の高
圧ガスに接する光学系要素１３の入射面１５が、測温対
象点１６を中心とする球面として構成され集光されるこ
とから、圧力の変動にともなうガスの屈折率の変化の影
響を受けることなく測温か可能となる。

（実施例）以下、本発明を図示の実施例に従って説明すると、第１
図において、１は高圧容器、２はその上蓋、３はその下
蓋であり、これらによって高圧室４が形成される。なお
、上蓋２、下Ｍ３に作用する軸力は、図示していないが
プレスフレームによってなされる。

高圧室４内には、断熱層５とその内側に加熱装置６とが
配設されて、高温高圧の炉室７が形成される。８は炉室
７下部に設けた断熱兼用の試料台である。

炉室７には、閉端管９がその先端部１０を被測温部位に
おくように配設され、且つその下端は下蓋３に固定され
ている。閉端管９の下部の下Ｍ３近傍には、高圧室４と
の圧力的均衡を保つための微小開孔１１が設けられてい
る。

１２は下蓋３の閉端管９下方に設けた光学系である。こ
の光学系１２は、第２図に示すように閉端管先端部１０
と対向する光学系要素１３（レンズ）と、組み合せレン
ズ１９．２０と、コリメータ１Ｂとを備える。光学系要
素１３は下蓋３にシール部材１４を介して気密に固設さ
れ、その熱放射の入射面１５は、閉端管先端部１０の測
温対象点１６を中心とする球面となるように構成されて
いる。そして、下蓋３には熱放射を検出する検出器１７
が、コリメータ１８によって視野制限されるように組め
込まれており、その最大視野は、組み合せレンズ１９．
２０と光学系要素１３とで、測温対象点１６に焦点を結
び、規定部分の熱放射を集めるように構成されている。

なお、レンズ２０は、その内部において光路を内側に曲
げる必要のあることから、凸レンズ状の屈折率の高い部
分として構成される。また、レンズ１．９．２０につい
ては、その機能を単一のレンズで果たさせてもよく（集
束光学系であればよ＜）、その構成も要素１３に接して
設ける必要もない。又要素１３についても、測温対象を
無限遠に置くと、入射面１５は平面となり、−刃出射面
も平面としてガラス窓として構成することもありうる。

第３図は他の実施例を示し、光ファイバ２１を、光学系
１２からの熱放射がその先端面２１ａに集光する　（光
ファイバ１２の開口数で決定される最大視野で、測温対
象点１６に焦点を結ぶ規定部分の熱放射を集める）よう
に、下Ｍ３に設け、この光ファイバ２１によって光学系
１２からの熱放射を外部の検出器１７に導くように構成
したものである。その他の点は前記実施例と同様の構成
である。

第４図は他の実施例を示し、閉端管９を、光学系１２と
共に取付部材２２に固設し、この取付部材２２を下Ｍ３
にシール部材２３にて気密に取付け、これにより、測温
系の取外しを、高圧容器１外から簡便に行ない得るよう
にしたものである。

なお、閉端管９の炉室７内への設置法に関しては、断熱
層５を貫通して側面から行なうことも可能であるが、閉
端管９内のガスの密度変化にともなうレンズ作用を考え
ると、軸線に直角な面内での密度変化を起しうるような
設置法は、好ましくなく、従って鉛直に立設することが
望ましく、さらに光学系１２の熱的保護を考えると、下
方から鉛直に立設することが望ましい。

（発明の効果）本発明によれば、閉端管先端部１０と対向する光学系要
素１３を、高圧容器工に気密に固設すると共に、該光学
系要素１３の閉端管先端部１０と対向する熱放射の入射
面１５を、閉端管先端部１０の測温対象点１６を中心と
した球面に形成されているので、圧力の変動にともなう
ガスの屈折率の変化の影響を受けることなく正確に測温
することが可能である。

しかも、光学系１２の大部分を高圧室４外に設けること
ができ、光学系Ｉ２の設計自体も簡素化され、ひいては
測温系全体の信転性を増すことになる。

また、光学系要素１３と閉端管９とを、一体的な構成部
材として高圧容器１に気密に固設した場合には、測温系
の取外しを、高圧容器１外から簡便に行ない得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は同閉
端管および光学系部分の断面図である。第３図および第４図は夫々他の実施例を示す断面図であ
る。第５図は従来例を示す断面図、第６図は同閉端管お
よび光フアイバ部分の構成図、第７図は同コリメータ部
分の断面図、第８図は同光学系部分の構成図である。１−高圧容器、７−炉室、９−閉端管、１０　　先端部
、１２・−光学系、１５−入射面、１６−測温対象点、
１７−検出器。特許出願人　　　株式会社　神戸製鋼所第２図第　７「ン１第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高圧容器（１）により形成される高圧室（４）内
に設けた炉室（７）に、閉端管（９）を設置し、該閉端
管（９）の先端部（１０）の熱放射を光学系（１２）に
よって集光し、これを検出器（１７）に導いて炉室（７
）内の温度を測定するようにした熱間静水圧加圧装置の
炉内温度測定装置において、前記光学系（１２）のうち、少なくとも閉端管先端部（
１０）と対向する光学系要素（１３）を、高圧容器（１
）に気密に固設すると共に、該光学系要素（１３）の閉
端管先端部（１０）と対向する熱放射の入射面（１５）
を、閉端管先端部（１０）の測温対象点（１６）を中心
とした球面に形成して、該測温対象点（１６）からの放
射エネルギーを高圧室（４）外で集束するようにしたこ
とを特徴とする熱間静水圧加圧装置の炉内温度測定装置
。
（２）前記光学系要素（１３）と閉端管（９）とを、一
体的な構成部材として高圧容器（１）に気密に固設した
ことを特徴とする第１項記載の熱間静水圧加圧装置の炉
内温度測定装置。