JPH051797Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、熱間静水圧加圧（以下HIP装置と略
記する）装置等における炉内温度の光学的測定装
置に関する。

（従来の技術） HIP装置は高温と高圧の相乗的効果を利用して
粉体の加圧焼結、焼結品や鋳造品の欠陥除去ある
いは拡散接合などを行う装置で、近年、頓にその
工業的利用が着目されているが、最近では適用温
度領域はエンジニアリングセラミツクスを対象と
して1700℃〜2100℃レベルの高温領域に拡がつて
いる。

ところで、かかるHIP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測定するための手
段が種々講ぜられていて、最も一般的には、熱電
対が使用されるが、現在、市販されている熱電対
には寿命に限界があることから、現在ではその欠
点を回避するものとして例えば特開昭60−133327
号公報及び特開昭62−91903号公報に示されてい
る如き閉端管を利用した炉内温度の光学的測定手
段の採用が提案されている。

即ち、従来の閉端管利用の炉内温度の測定装置
は、第８図に示すように閉端管５１と光フアイバ
とを使用し、断熱層５２によつて区画形成された
炉室５３内の被測温部位に閉端管５１の先端５１
ａが位置するように閉端管５１を炉室５３内に設
置し、閉端管５１の先端部内面からの熱放射光を
閉端管５１下部にあるレンズ５８により集光し、
光フアイバ５４により炉室５３外に導き、放射温
度計５５からなる測定系に接続して温度測定す
る。そして、閉端管５１の先端５１ａからの放射
光を放射温度計５５に導くにあたつては、圧力を
シールするために下蓋５６に設けられた端子５７
を介して閉端管５１下部のレンズ５８から保持具
５９までは、炉内用光フアイバ６０、光フアイバ
保持具５９から放射温度計５５までは延長用光フ
アイバ６１を用いることによりなされている。

この場合、閉端管５１の先端５１ａからの放射
光を柔軟性のある炉内用光フアイバ６０を用いて
保持具５９に導くことによつて、設計の自由度が
増える。即ち、保持具５９と閉端管５１との位置
関係に依らず放射光を導くことができるという利
点を有している。

（考案が解決しようとする課題） しかし、炉内用光フアイバ６０はその柔軟性を
確保し、かつ通過部の過昇温に耐えるように素線
のまま用いられており、従つて保守点検時に誤つ
て破損することが頻繁に起こるという欠点があつ
た。しかも炉内用光フアイバ６０は保持具５９及
び閉端管５１下部のレンズ系との接続上、その両
端にコネクタを有しており、極めて高価なもので
ある。

更には、レンズ５８及び炉内用光フアイバ６０
は光学部品である為に出来る限り温度の低い場所
に設置しなければならないが、閉端管５１は炉内
ガスのゆらぎを抑える為に、外部に通ずる小孔
（図示せず）を除いては閉鎖した状態になつてい
る為に、この閉端管５１側壁を伝わる熱によつて
レンズ５８や炉内用光フアイバ６０が加熱される
という好ましくない状態を起こす。

なお、炉内用光フアイバ６０は、その接続部で
は、光量を損失する欠点を有しており、例えば閉
端管５１下部から放射温度計５５までを保持具５
９を介して一本の光フアイバで結ぶことは損失を
減少させる点では有効であるが、前述の破損が生
じた場合、光フアイバ全てを交換しなければなら
ず、手間がかかり、又高価になるという欠点があ
る。

本考案は上記問題点に鑑み、保守点検時等に誤
まつて破損する惧れがなく、また安価に提供で
き、しかも閉端管からの熱によつて過度に加熱さ
れる惧れがないようにしたものである。

（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考案の技術的手段
は、高圧容器１の炉室９内に設置される閉端管１
４と、閉端管１４の先端部内面からの炉内熱放射
光を集光するためのレンズ系２０と、レンズ系２
０によつて集光された放射光をその端面に受けか
つ炉外へ導出するための光フアイバ２７と、高圧
容器構成部材に気密状態で取付られかつ前記光フ
アイバ２７を気密状態で保持する光フアイバ保持
具１１とを備える炉内温度の光学的測定装置にお
いて、 前記レンズ系２０が光フアイバ保持具１１に直
接接続されている点にある。

（作用） 炉室９内の温度を測定する場合、閉端管１４の
先端部内面からの熱放射光がレンズ２２によつて
集光されて、光フアイバ２７の先端入射部２７ａ
に入射し、この熱放射光は光フアイバ２７を通し
て炉室９外にほとんど光量の損失を生じることな
く、取出され、放射温度計３１により熱放射パワ
を測定して、炉室９内の温度を精度よく算出す
る。

（実施例） 以下、本考案を図示の実施例に従つて説明する
と、第１図及び第２図において、１は高圧容器、
２は高圧容器１内に設けたヒータ、３は断熱層で
ある。４は高圧容器１の上段下蓋、５は高圧容器
１の下段下蓋、６は上蓋である。７は下段下蓋５
上に載置した試料台、８は試料台７に載置した被
処理体である。９は高圧容器１内に断熱層３によ
つて区画形成された炉室である。

１１は光フアイバ保持具で、上段下蓋４に形成
したテーパー状の取付孔１２にＯリング１３を介
して過密状態で嵌合固着されている。１４は炉室
９内に設置した閉端管で、タングステン、モリブ
デン、ボロンナイトライド、グラフアイト等の耐
熱材料から成り、その基端が光フアイバ保持具１
１の上面にボルト等によつて締付固定されてい
る。１７は閉端管１４と炉室９内の圧力の均衡を
保つための導通孔で、閉端管１４に少なくとも１
個設けられている。

２０は閉端管１４の先端部１４ａ内面からの炉
内熱放射光を集光するためのレンズ系で、円筒形
状のレンズホルダー２１と、該レンズホルダー２
１に固着したレンズ２２と、レンズホルダー２１
に内嵌した上下一対のスペーサ２３とを備える。
レンズホルダー２１は下端のフランジ２４を介し
てボルト２５により光フアイバ保持具１１の上面
に締付固着され、これによりレンズ系２０は光フ
アイバ保持具１１に直接接続されている。

２７は光フアイバで、その先部は光フアイバ保
持具１１に上方突出状に内嵌固着した円筒状の封
止材料２８に内嵌され、光フアイバ２７の先端入
射部２７ａは第３図に示す如く光フアイバ保持具
１１の封止材料２８と一体に光学研磨ａが施さ
れ、閉端管１４の先端側からの熱放射光がレンズ
２２で集光されて、光フアイバ２７の先端入射部
２７ａに入射するようになつている。また光フア
イバ２７の封止材料２８より下方側は保護被覆材
２９により被覆されると共に、前記封止材料２８
に連続するように光フアイバ保持具１１に内嵌し
た封止材料３２に内嵌挿通されて、光フアイバ保
持具１１から下方突出され、Ｌ字形の取出孔３０
を通つて炉室９外に取出され、炉室９外の放射温
度計３１に接続されている。この放射温度計３１
により、光フアイバ２７を通して炉室９外に取出
した熱放射光から炉室９内の温度を測定するよう
になつている。即ち、閉端管１４の先端温度によ
つて閉端管１４先端から放射される熱放射光の熱
放射パワが変化するので、光フアイバ２７に入射
した熱放射光の熱放射パワを放射温度計３１にて
測定して、炉室９内の温度を算出するのである。

第４図は他の実施例を示し、閉端管１４の基部
がレンズホルダー２１に遊嵌状に外嵌されると共
に、周方向に複数個の調整ネジ３３が上下二段に
亘つて径方向内方に向けて出退調整自在になるよ
うに螺合され、各調整ネジ３３の先端が夫々レン
ズホルダー２１の外周面に圧接している。従つて
各調整ネジ３３の出退調整により閉端管１４をレ
ンズホルダー２１に対して傾斜角及び位置を微調
整自在とされ、この傾斜角及び位置の微調整によ
り閉端管１４の炉内用熱放射光の観測点とレンズ
系２０の光軸とを一致させることができるように
なつている。なお、前記調整ネジ３３は周方向に
少なくとも３個設けられ、上下方向には通常は２
〜３段であり、調整可能であれば１段のみ設ける
ようにしてもよい。また、光軸調整方法として
は、閉端管１４と光フアイバ保持具１１との間に
薄い箔等を挟んで調整する事等が考えられる。

第５図は他の実施例を示し、レンズホルダー２
１を図示省略のボルト等により光フアイバ保持具
１１の上端面に締付固着すると共に、閉端管１４
の基端にフランジ３６を設け、このフランジ３６
を介してボルト３５により閉端管１４を光フアイ
バ保持具１１の上面に締付固着している。その他
の点は前記実施例と同様の構成である。

第６図は他の実施例を示し、光フアイバ保持具
１１が、上方側が徐々に小径となる円錘形に形成
され、上段下蓋４の取付孔３０が光フアイバ保持
具１１に対応して下方側が徐々に大径となるテー
パー状に形成されると共に、該取付孔３０を取囲
むようにネジ軸３７が下方突設され、このネジ軸
３７に螺合する取付ネジ３８により、光フアイバ
保持具１１を取付孔３０に密着嵌合するように締
付けている。この場合取付ネジ３８を外すことに
より、光フアイバ保持具１１を炉室９外から簡単
に着脱できるようになつている。なお、図例では
袋ナツトにより構成した取付ネジ３８で取付けて
いる例を示しているが、フランジ形又は治具を用
いたボルト締めでもよい。

第７図は第６図の変形例を示し、レンズホルダ
ー２１をフランジ２４を介してボルト２５により
光フアイバ保持具１１に締付固着すると共に、閉
端管１４をフランジ３６を介してボルト３５によ
り光フアイバ保持具１１の上面に締付固着してい
る。また光フアイバ保持具１１に導通孔１７が上
下貫通状に設けられ、この導通孔１７の上端は閉
端管１４内に連通され、導通孔１７の下端はレン
ズリング３９及び高圧配管４０を介して炉室９外
に連通されている。高圧配管４０はボルト４１に
よりフランジ４２を介して光フアイバ保持具１１
の下面に締付固着されている。４３は開端管１４
の基端部に内方突設したコリメータである。この
第７図は、雰囲気の管理を行なうことができる構
造を示しており、これは例えば被処理体８から光
学的測温にとつて有害となるガスが出ても影響が
出ないようにする為の手段である。即ち、閉端管
１４もガス不透過性の材質（金属、あるいはガス
不透過性セラミツクス、ガラス状カーボン等）を
用い、閉端管１４の取付け（光フアイバ保持具１
１又はレンズホルダー２１との）も気密構造とす
る。炉内圧力と閉端管１４内力圧力の均圧は、導
通孔１７を通して外部からガスを送り込む。又は
排出することによつて行なう方法や圧力バランサ
ーを用いる方法等がある。コリメータ４３は閉端
管１４内の反射光を極力レンズ２２に入射させな
い為に設置するものである。なお、図示例に於て
は、光フアイバ保持具１１を下蓋に取りつけた例
を示したが、高圧容器の構成によつては下蓋に限
定されるものではなく、高圧容器を構成する部材
であればよい。

（考案の効果） 本考案によれば、炉内用光フアイバを用いない
ので、保守点検時等に誤つて光フアイバを破損す
るような惧れがなくなるし、光量の損失が少なく
なり、炉内温度をより確実に測定することが可能
になる。また閉端管１４及びレンズ系２０が光フ
アイバ保持具１１に対して一体構造であるため、
閉端管１４から伝わる熱が光フアイバ保持具１１
を通して高圧容器構成部材に効果的に拡散するこ
とができる。またレンズ系２０の熱（主に幅射に
よる）も、光フアイバ保持具１１を通して高圧容
器構成部材にスムーズに拡散できる。しかも光フ
アイバ保持具１１に閉端管１４が直接又はレンズ
系２０を介して結合されているので、閉端管１４
の被測温点からレンズ２２までの距離が長くなる
為、熱の放散が多くなる。さらに、レンズ系２０
をより下方に設置でき、（試料台より下方では下
部になる程炉内温度は低くなる）、従つてこの点
からもレンズ系２０の温度を従来より下げること
ができ、レンズや光フアイバを加熱によつて破損
するような不都合もなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す全体側断面
図、第２図は同要部の側断面図、第３図は同光フ
アイバ及び封止材料部分の拡大側断面図である。
第４図乃至第７図は夫々他の実施例を示す側断面
図である。第８図は従来例を示す側断面図であ
る。 １……高圧容器、９……炉室、１１……光フア
イバ保持具、１４……閉端管、２０……レンズ
系、２７……光フアイバ、２７ａ……先端入射
部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 高圧容器１の炉室９内に設置される閉端管１
   ４と、閉端管１４の先端部内面からの炉内熱放
   射光を集光するためのレンズ系２０と、レンズ
   系２０によつて集光された放射光をその端面に
   受けかつ炉外へ導出するための光フアイバ２７
   と、高圧容器構成部材に気密状態で取付られか
   つ前記光フアイバ２７を気密状態で保持する光
   フアイバ保持具１１とを備える炉内温度の光学
   的測定装置において、 前記レンズ系２０が光フアイバ保持具１１に
   直接接続されていることを特徴とする炉内温度
   の光学的測定装置。 (2) 前記光フアイバ２７の先端入射部２７ａと光
   フアイバ保持具１１の封止材料２８とが一体的
   に工学研磨ａされていることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の炉内温度の光
   学的測定装置。 (3) 前記閉端管１４がレンズ系２０又は光フアイ
   バ保持具１１に一体的に結合されていることを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項又は
   第２項記載の炉内温度の光学的測定装置。 (4) 前記閉端管１４の炉内熱放射光の観測点とレ
   ンズ系２０の光軸とを一致させるように、閉端
   管１４がレンズ系２０に対して移動調整可能に
   構成されていることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の炉
   内温度の光学的測定装置。 (5) 前記光フアイバ保持具１１が、炉室９外から
   取付可能に構成されていることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項、第２項、第３項
   又は第４項記載の炉内温度の光学的測定装置。 (6) 閉端管１４が光フアイバ保持具１１に対して
   気密に結合され、かつ閉端管１４の内外を等圧
   にするための導通孔１７が、閉端管１４内を炉
   室９内側に連通するように少なくとも１箇設け
   られていることを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第
   ５項記載の炉内温度の光学的測定装置。 (7) 閉端管１４が光フアイバ保持具１１に対して
   気密に結合され、かつ閉端管１４の内外を等圧
   にするための導通孔１７が、閉端管１４内を光
   フアイバ保持具１１内を通して炉室９外に連通
   するように設けられていることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項、第２項、第３
   項、第４項又は第５項記載の炉内温度の光学的
   測定装置。