JPH09113371A - 高温ガスの温度を測定する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温ガスの温度を正確に測定するための装置
を提供すること。 【解決手段】 本発明は、周囲を取り囲んでいる要素か
らの熱輻射線の影響を受けない、高温ガスの温度を測定
する装置に関する。本発明の装置は、測定素子（２）
と、その電気的接続手段（３）とを含む。電気的接続手
段は、同心の保護シース（４）と二本の保護チューブ
（６）、（９）によって保護される。それらの保護チュ
ーブの端部はふさがれ、各保護チューブには、角度がず
れたほぼ向き合う長手方向スロットが二つ長手方向に設
けられる。本発明は、温度を連続して正確に測定したい
高温ガスを使用する産業で応用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高温ガスの温度を測
定する装置に関する。

【０００２】この装置は原油精製工業、化学工業、石油
化学工業、ガラス工場、セメント工場、コークスプラン
ト、および発電所において特に使用される。

【０００３】

【従来の技術】多くの工業において使用する装置の運転
には、ガスの温度について正確に知ることが必要であ
る。原油精製装置で使用する留出装置の炉の場合がそう
であり、燃焼ガスの温度を連続して知ることが望まれ
る。

【０００４】この温度を測定するために、金属シースに
よって保護されている熱電対などの測定素子が、温度を
知りたいガス流中で一般に使用される。金属シースはセ
ラミックで覆うことも、覆わないこともある。

【０００５】炉のチューブや、燃焼器によって発生した
炎などの高温要素が熱輻射線を放出する。この熱輻射線
は熱電対のシースによって吸収される。

【０００６】この現象の結果、熱電対によって発生され
た、ガスの温度を表す信号が、それを囲む要素によって
実際に影響を受ける。

【０００７】燃焼器に水素や、たとえば炭素原子数が四
個未満の軽質炭化水素を含む気体燃料を供給する炉の場
合には、ガス温度が８００〜１２００℃で測定誤差が＋
１２５℃に達することもある。

【０００８】他のプラントでは、熱電対が低温要素、す
なわちこの場合には輻射線を放出する熱電体のシースの
影響を受けることがある。この現象も測定誤差の原因で
ある。

【０００９】吸引高温計の名で知られている装置によっ
てそれらの欠点を克服できる。

【００１０】この装置はガスを取り出すためのパイプ
と、ガスを吸引する手段と、吸引したガスの温度を測定
するための要素と、冷却手段とを含む。パイプの端部の
一方が、温度を測定しようとするガスの流れ中に置か
れ、他方の端部が、ガスが流れる機器の外部に置かれて
いる吸引手段に連結される。

【００１１】温度測定素子、たとえば熱電対がパイプ内
を流れるガス流中に置かれる。そこでは温度測定素子は
周囲の要素からの輻射線の影響から保護される。

【００１２】取り出されたガスは吸引装置の内部を流れ
るので、適当な液体でそれを冷却することが不可欠であ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この吸引高温計は下記
のような欠点を持つ。

【００１４】設置が面倒で、費用が高くつき、吸引装置
に供給するためまたは真空ポンプのために伝達流体を測
定点の近くに供給すること、または電動機によって駆動
されるポンプの場合には電気を供給すること、および冷
却剤の供給が必要である。

【００１５】ガス、特に煙道ガスの場合には、ガス中に
含まれている粒子によって吸引高温計が詰まることを阻
止するために、頻繁な保守作業が必要となる。

【００１６】ガスを吸い出す手段として真空ポンプを使
用する場合には、冷却回路または伝達流体回路を清掃す
るために、頻繁な保守作業が必要である。

【００１７】そのような装置は、要求に応じて点測定を
行うのに適しているが、長期間にわたる連続測定には不
向きである。

【００１８】本発明の目的は、上記の欠点を是正し、２
５０℃より高い温度の高温ガスの温度を正確に測定する
ための信頼できる装置を提供することである。

【００１９】本発明の装置は、炎から、および周囲の要
素からの熱輻射線が温度測定素子に及ぼす外部の影響を
無くすと同時に、高温ガスと温度測定素子の間の非常に
良好な接触を確保する。

【００２０】可動部分が無いこと、および伝達流体や冷
却剤の供給を必要としないという利点も有する。

【００２１】この装置は汚れの影響をほとんど受けず、
容易に取り付けることができ、非常に僅かな保守作業を
要するだけである。この装置は一般に高温ガス、特に多
くの産業で用いられる炉やボイラの燃焼ガスおよび煙道
ガスの測定に特に良く適する。

【００２２】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
一端部が閉じている保護シースの前記閉じている端部に
配置されて、保護シース内に収められ、電気的接続手段
を装備している測定素子を含む、高温ガスの温度を測定
する装置であって、保護シースの閉じている端部を囲む
円筒形の第一の保護チューブと、この第一の保護チュー
ブをその全長にわたって囲み、第一の保護チューブの長
さと同じ長さを持つ、円筒形の第二の保護チューブとを
更に含み、前記第一の保護チューブの長さの一部にわた
って、長さが同じで幅が異なるほぼ向き合う二つの長手
方向スロットが設けられ、前記第二の保護チューブの長
さの一部にわたって、長さが同じで幅が異なり、また幅
が第一の保護チューブのスロットの幅より大きい、ほぼ
向き合う二つの長手方向スロットが設けられ、第二の保
護チューブの各スロットは第一の保護チューブの各スロ
ットとはほぼ長手方向で向かい合い、二つの保護チュー
ブと保護シースの長手軸は一致し、保護シースと保護チ
ューブのそれぞれの横断面は、保護シースと第一の保護
チューブの間にスペースが存在し、第一の保護チューブ
と第二の保護チューブの間にスペースが存在するような
ものであり、実質的に第一の保護チューブと第二の保護
チューブのスロットの領域内に測定素子が配置されるよ
うに、保護シースは長手方向に配置され、前記保護チュ
ーブの長手方向スロットが一方のチューブと他方のチュ
ーブで角度においてずれるように前記保護チューブが合
わせられ、かつ前記保護チューブの隣接する端部が二つ
の閉鎖要素によって閉じられ、それらの閉鎖要素の一つ
は、一方では、保護シースを通すための口を含み、他方
では、支持パイプに固定する手段を含むことを特徴とす
る装置を提供する。

【００２３】本発明の他の特徴によれば、保護チューブ
は高温ガスの所与の温度範囲にわたって一定した輻射線
放出度を持つ材料で製作される。

【００２４】本発明の他の特徴によれば、本発明の装置
は保護チューブを相互に角度を成して配置する手段を含
む。

【００２５】本発明の他の特徴によれば、保護チューブ
のスロットが前記チューブの端部からほぼ等しい距離で
長手方向に配置される。

【００２６】本発明の最後の特徴によれば、保護チュー
ブの横断面が円形である。

【００２７】添付図面を参照して例示的に示した実施形
態についての以下の説明によって本発明は明らかに理解
されるであろう。

【００２８】

【発明の実施の形態】一般に、本発明の装置は高温ガ
ス、たとえば原油精製装置の炉の内部で用いる液体炭化
水素および気体炭化水素の燃焼から生じたガスの温度を
測定するために用いる。

【００２９】図１および図２に示す実施形態によれば、
本発明の装置は下記の要素を有する。

【００３０】ガス１の温度を測定するための素子２。

【００３１】測定素子２を電気的に接続する手段３。

【００３２】保護シース４。

【００３３】横断面が円形である第一の円筒形保護チュ
ーブ６。

【００３４】横断面が円形である第二の円筒形保護チュ
ーブ９。

【００３５】二つの閉鎖要素１５、１６。

【００３６】固定手段２５。

【００３７】この装置は高温ガスの温度を測定するため
の素子によって発生された電気信号を処理するための電
子的手段（図示せず）も含む。この手段に素子が接続さ
れる。

【００３８】測定素子は、異なる金属で製作された二本
の線の端部を溶接することによって製作された熱電対で
ある。それらの線は、溶接される端部を除き、相互に電
気絶縁される。

【００３９】電気的接続手段３と熱電対２を構成するそ
れらの線は保護シース４で被覆される。保護シースの端
部５は熱電対２が存在する近くの部分が閉じられる。

【００４０】保護シース４の耐食性を高めるために保護
シースはセラミックで被覆される。保護シースは保護チ
ューブ６および９の軸１２に沿って配置される。

【００４１】第一の保護チューブ６は、保護チューブ６
の長さより短い、同じ長さの二つの長手方向スロット
７、８を含む。

【００４２】それら二つのスロット７、８は相互にほぼ
長手方向に向き合い、かつほぼ半径方向に向き合うよう
にして配置される。それらのスロットの幅は異なり、ス
ロット７はスロット８より狭い。

【００４３】第一の保護チューブ６および保護シース４
と同軸に装着され、保護チューブ６と同じ長さを有し、
横断面が円形である第二の保護チューブ９自体も、第一
の保護チューブ６のスロット７、８の長さと同じ長さの
二つの長手方向スロット１０、１１を含む。それらのス
ロット１０、１１は、スロット７、８に向き合うように
長手方向に配置される。

【００４４】スロット１０と１１の幅は異なる。幅が狭
い方のスロット１０の幅は、第一の保護チューブ６の幅
が広い方のスロット８の幅より広い。

【００４５】保護チューブ６と９とのスロットのどの部
分も相互に向き合わないように、保護チューブ６と９は
半径方向に配置される。そうすると、保護チューブ９の
外部の熱輻射線は保護シース４に直接到達することがで
きなくなる。ずれ角度の値はスロット７、８、１０、１
１のそれぞれの幅の関数として決定される。

【００４６】スロット１０と７は実質的に高温ガス１の
流れの方向に置かれる。

【００４７】保護シース４と保護チューブ６の間、およ
び保護チューブ６と９の間にスペース１３、１４がそれ
ぞれ存在する。

【００４８】測定素子２がスロット７、８、１０、１１
の長手方向軸線にほぼ沿って配置されるように、保護シ
ース４は長手方向に配置される。

【００４９】保護チューブ６と９の近接する端部は、金
属円筒によって形成された閉鎖要素１５、１６によって
ふさがれる。閉鎖要素には溝２１、２２、２３、２４が
設けられ、それらの溝には保護チューブ６、９の端部が
収められる。それらの閉鎖要素１５、１６はそれらを連
結する二本の棒（図示せず）によって一緒に保持され
る。

【００５０】閉鎖要素１５には、保護シース４を通すた
めの円形口２０と、高温ガスが通ることを阻止するため
の封じ手段（図示せず）とが設けられる。

【００５１】この装置を支持パイプに連結するために、
閉鎖要素１５はねじ付きシリンダ２５を備えている。こ
うした構成によって、高温ガス１の一部がスロット１０
を通って流れ、その後でスペース１４に流れ込み、その
後でスロット７を通って保護シース４に接触するように
なり、スロット８を通ってから、スペース１４の一部を
通り、保護チューブ９からスロット１１を通って出る。

【００５２】スロット１０、１１の幅とスロット７、８
の幅が異なるので、ベンチュリ効果が生じて、端部５が
熱電対２を含んでいる保護シース４の周囲を高温ガス１
が容易に流れるようになる。

【００５３】本発明の装置を構成する要素、およびそれ
らの要素の配置によって、熱電対２の温度は高温ガス１
の温度に等しくなる。保護シース４と他の要素の間の熱
伝導の外部効果が非常に小さくなり、周囲の要素からの
輻射に起因する擾乱も同様に非常に小さくなる。

【００５４】本発明の他の特徴によれば、保護チューブ
６、９は、５００℃ないし１６００℃の温度範囲にわた
って事実上一定した低い輻射特性を持つセラミックで製
作すると有利である。

【００５５】図３を参照すると、本発明の装置は、保護
チューブ６、９を相互に角度を置いて配置する手段を含
んでいる。各保護チューブ６、９は閉鎖要素１６に向き
合う端部にノッチ１７、１８を備えている。それらのノ
ッチには、閉鎖要素１６のねじ孔にねじ込まれるねじ１
９が収められる。

【００５６】これらの配置手段は、装置の部品をはめ合
わせる際に間違える危険を避け、時間が経過するにつれ
て部品が滑るのを阻止する。

【００５７】ここで説明した実施形態は例として示した
ものであり、当業者なら多くの代替態様を容易に構成で
きる。すなわち、長手方向スロットの代わりに適当な寸
法および形の孔列が使用でき、保護チューブ９に、たと
えば、半球形の端部壁を設けることによって、保護シー
ス４の通路２０から反対側の端部を閉じる保護チューブ
６、９の閉鎖要素１５を省くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の主な構成要素を示す縦断面図で
ある。

【図２】本発明の装置を示す横断面図である。

【図３】保護チューブを相互に角度をおいて配置する手
段を示す詳細図である。

【符号の説明】

２ 測定素子 ３ 電気的接続手段 ４ 保護シース ６、９ 保護チューブ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部が閉じている保護シース（４）の
   前記閉じている端部（５）に配置されて、保護シース
   （４）内に収められ、電気的接続手段（３）を装備して
   いる測定素子（２）を含む、高温ガス（１）の温度を測
   定する装置であって、シース（４）の閉じている端部
   （５）を囲む円筒形の第一の保護チューブ（６）と、こ
   の第一の保護チューブ（６）をその全長にわたって囲
   み、第一の保護チューブ（６）の長さと同じ長さを持つ
   円筒形の第二の保護チューブ（９）とを更に含み、前記
   第一の保護チューブ（６）の長さの一部にわたって、長
   さが同じで幅が異なるほぼ向き合う二つの長手方向スロ
   ット（７）、（８）が設けられ、前記第二の保護チュー
   ブ（９）の長さの一部にわたって、長さが同じで幅が異
   なり、また幅が第一の保護チューブ（６）のスロット
   （７）、（８）の幅より大きい、ほぼ向き合う二つの長
   手方向スロット（１０）と（１１）が設けられ、第二の
   保護チューブ（９）の各スロットは第一の保護チューブ
   （６）の各スロットとはほぼ長手方向で向かい合い、二
   つの保護チューブ（６）と（９）および保護シース
   （４）の長手軸は一致し、保護シース（４）と保護チュ
   ーブ（６）および保護チューブ（９）のそれぞれの横断
   面は、保護シース（４）と第一の保護チューブ（６）の
   間にスペース（１３）が存在し、かつ第一の保護チュー
   ブと第二の保護チューブの間にスペースが存在するよう
   なものであり、測定素子（２）が実質的に第一の保護チ
   ューブ（６）と第二の保護チューブ（９）のスロット
   （７）、（８）、（１０）、（１１）の領域内に配置さ
   れるように、保護シース（４）は長手方向で配置され、
   前記保護チューブの長手方向スロット（７）、（８）、
   （１０）、（１１）が一方のチューブと他方のチューブ
   で角度においてずれるように前記保護チューブが合わせ
   られ、かつ前記保護チューブの隣接する端部が二つの閉
   鎖要素（１５）、（１６）によって閉じられ、それらの
   閉鎖要素の一つは、一方では、保護シース（４）を通す
   ための口（２０）を含み、他方では、支持パイプに固定
   する手段（２５）を含むことを特徴とする高温ガス
   （１）の温度を測定する装置。
2. 【請求項２】 保護チューブ（６）、（９）が高温ガス
   （１）の所与の温度範囲にわたって一定した輻射線放出
   度を持つ材料で製作されることを特徴とする請求項１に
   記載の装置。
3. 【請求項３】 保護チューブ（６）と（９）を相互に角
   度を成して配置する手段を含むことを特徴とする請求項
   １または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 保護チューブ（６）と（９）のスロット
   （７）、（８）、（１０）、（１１）が前記チューブの
   端部からほぼ等しい距離で長手方向に配置されることを
   特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装
   置。
5. 【請求項５】 保護チューブ（６）と（９）の横断面が
   円形であることを特徴とする請求項１から４のいずれか
   一項に記載の装置。