JPH10197341A - 炉ガス高温計 - Google Patents
炉ガス高温計Info
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- JPH10197341A JPH10197341A JP9363751A JP36375197A JPH10197341A JP H10197341 A JPH10197341 A JP H10197341A JP 9363751 A JP9363751 A JP 9363751A JP 36375197 A JP36375197 A JP 36375197A JP H10197341 A JPH10197341 A JP H10197341A
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- Japan
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- furnace
- circuit
- scaling
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
- F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/04—Casings
- G01J5/041—Mountings in enclosures or in a particular environment
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炉ガス温度を測定するための新規な光高温計
を提供すること。 【解決手段】 炉内の温度を測定するのに用いるための
高温計。この高温計は、視線に沿って炉の内部を観察す
るために光学ヘッドを炉のポート内に支持するためのレ
ンズ−チューブを有す。光学ヘッドは、赤外線を電気信
号に変換する。光学ヘッドに接続された測光器回路が電
気信号を処理し、測光器回路に接続されたスケーリング
回路が前記電気信号をスケーリングする。出力信号をデ
ィスプレー又は制御するために、スケーリング回路に接
続された出力回路がスケーリングされた電気信号を受取
り、出力信号を発生する。スケーリング回路に接続され
た電源が、測光器回路、スケーリング回路及び出力回路
に電力を供給する。スケーリング回路に内蔵された校正
手段が、炉内の少くとも１つのガス成分の温度を測定す
るために、電気信号のスケーリングを該少くとも１つの
ガス成分が半透過性を示す中赤外線の波長に対して最も
感度が高くなるように校正する。
を提供すること。 【解決手段】 炉内の温度を測定するのに用いるための
高温計。この高温計は、視線に沿って炉の内部を観察す
るために光学ヘッドを炉のポート内に支持するためのレ
ンズ−チューブを有す。光学ヘッドは、赤外線を電気信
号に変換する。光学ヘッドに接続された測光器回路が電
気信号を処理し、測光器回路に接続されたスケーリング
回路が前記電気信号をスケーリングする。出力信号をデ
ィスプレー又は制御するために、スケーリング回路に接
続された出力回路がスケーリングされた電気信号を受取
り、出力信号を発生する。スケーリング回路に接続され
た電源が、測光器回路、スケーリング回路及び出力回路
に電力を供給する。スケーリング回路に内蔵された校正
手段が、炉内の少くとも１つのガス成分の温度を測定す
るために、電気信号のスケーリングを該少くとも１つの
ガス成分が半透過性を示す中赤外線の波長に対して最も
感度が高くなるように校正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、温度セン
サーに関し、特に、炉ガス温度を測定するための新規な
光高温計に関する。
サーに関し、特に、炉ガス温度を測定するための新規な
光高温計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の高温計は、ガス温度を算定するた
めにガスに帯同されているフライアッシュの温度を測定
するものであり、従って、用途が高アッシュ含有量を有
する燃料に限定されていた。本発明は、実際の成分ガス
の温度を測定し、それによってどのような燃料であって
も正確な温度測定を実行することができる。
めにガスに帯同されているフライアッシュの温度を測定
するものであり、従って、用途が高アッシュ含有量を有
する燃料に限定されていた。本発明は、実際の成分ガス
の温度を測定し、それによってどのような燃料であって
も正確な温度測定を実行することができる。
【０００３】一般に光高温測定法と称される放射線高温
測定法は、物質が放出する熱放射線を測定することによ
ってその温度を測定する。熱放射線は、絶対温度ゼロよ
り高い任意の温度を有する物質の普遍的特性である。光
高温測定法にとって、大抵の物質から放出される熱放射
線の有用な部分は、ほぼ０．３μｍ〜２０μｍのスペク
トル波長域に亙って連続している。このスペクトル波長
域は、０．３８μｍまでの紫外（ＵＶ）線、０．３８μ
ｍ〜０．７８μｍの可視（ＶＩＳ）域、及び０．７８μ
ｍ〜２０．０μｍの赤外線（ＩＲ）を包含する。ＩＲ
は、更に、近ＩＲ（０．７８μｍ〜３．０μｍ）、中Ｉ
Ｒ（３．０μｍ〜６．０μｍ）と、遠ＩＲ（６μｍ以
上）の３つの区分に分けられる。
測定法は、物質が放出する熱放射線を測定することによ
ってその温度を測定する。熱放射線は、絶対温度ゼロよ
り高い任意の温度を有する物質の普遍的特性である。光
高温測定法にとって、大抵の物質から放出される熱放射
線の有用な部分は、ほぼ０．３μｍ〜２０μｍのスペク
トル波長域に亙って連続している。このスペクトル波長
域は、０．３８μｍまでの紫外（ＵＶ）線、０．３８μ
ｍ〜０．７８μｍの可視（ＶＩＳ）域、及び０．７８μ
ｍ〜２０．０μｍの赤外線（ＩＲ）を包含する。ＩＲ
は、更に、近ＩＲ（０．７８μｍ〜３．０μｍ）、中Ｉ
Ｒ（３．０μｍ〜６．０μｍ）と、遠ＩＲ（６μｍ以
上）の３つの区分に分けられる。
【０００４】ある物質の熱放射線のスペクトル波長域で
の分布は、温度とその物質の放射率の両方の関数であ
る。温度が高くなるほど、熱放射線の分布は短い波長の
方に片寄り、温度が低くなるほど、分布は長い波長の方
に片寄る。又、放射率が高いほど、どの温度のときでも
熱放射線の量が増大し、放射率が低いほど、同じ温度で
の熱放射線の量が減少する。完全熱放射体は、黒体と称
され、１．０の放射率を有する。黒体と同じスペクトル
（分光）分布であるが、より弱い強度で熱放射線を放出
する、完全でない熱放射体は、灰色体と称され、ゼロか
ら１．０までの放射率を有する。
の分布は、温度とその物質の放射率の両方の関数であ
る。温度が高くなるほど、熱放射線の分布は短い波長の
方に片寄り、温度が低くなるほど、分布は長い波長の方
に片寄る。又、放射率が高いほど、どの温度のときでも
熱放射線の量が増大し、放射率が低いほど、同じ温度で
の熱放射線の量が減少する。完全熱放射体は、黒体と称
され、１．０の放射率を有する。黒体と同じスペクトル
（分光）分布であるが、より弱い強度で熱放射線を放出
する、完全でない熱放射体は、灰色体と称され、ゼロか
ら１．０までの放射率を有する。
【０００５】放射率には、スペクトル波長域全体に亙っ
て放射率が同等に変化する「全放射率」と称されるもの
と、スペクトル波長域全体に亙って放射率が波長の関数
として変化する「スペクトル放射率」と称されるものが
ある。全放射率も、スペクトル放射率も、物質の温度の
関数として変化する。これらの放射率の変化は、すべ
て、独立して同時に起り得る。
て放射率が同等に変化する「全放射率」と称されるもの
と、スペクトル波長域全体に亙って放射率が波長の関数
として変化する「スペクトル放射率」と称されるものが
ある。全放射率も、スペクトル放射率も、物質の温度の
関数として変化する。これらの放射率の変化は、すべ
て、独立して同時に起り得る。
【０００６】熱放射線の散乱と吸収は、ある媒質を通し
て伝播する熱放射線の強度及び分布、並びに、その媒質
を通る熱放射線の透過距離に影響する他の（温度と放射
率以外の）２つの重要な現象である。熱放射線を拡散す
る現象である散乱は、媒質の構成成分の種及び物理的サ
イズの両方に大きく依存し、波長が短くなると、大幅に
増大する。熱放射線の吸収は、一般に、波長特異性（波
長に依存して異る）であり、吸収される波長は、熱放射
線に露呈される種に依存する。
て伝播する熱放射線の強度及び分布、並びに、その媒質
を通る熱放射線の透過距離に影響する他の（温度と放射
率以外の）２つの重要な現象である。熱放射線を拡散す
る現象である散乱は、媒質の構成成分の種及び物理的サ
イズの両方に大きく依存し、波長が短くなると、大幅に
増大する。熱放射線の吸収は、一般に、波長特異性（波
長に依存して異る）であり、吸収される波長は、熱放射
線に露呈される種に依存する。
【０００７】光高温計は、ある物質の熱放射されるＵ
Ｖ、ＶＩＳ又はＩＲエネルギーの強度を測定することに
よってその物質の温度を媒質を介して算定するために物
質の上述した放射及び伝播特性のすべてを利用する。物
質の放射特性は、スペクトル放射率を求めるためのプラ
ンクの方程式と、全放射エネルギーを求めるためのステ
ファン・ボルツマンの法則によって確定される。媒質を
通る伝播特性は、吸収性を求めるためのブジュア・ラン
バートの法則と、散乱を求めるためのレイリーとミーの
方程式によって確定される。
Ｖ、ＶＩＳ又はＩＲエネルギーの強度を測定することに
よってその物質の温度を媒質を介して算定するために物
質の上述した放射及び伝播特性のすべてを利用する。物
質の放射特性は、スペクトル放射率を求めるためのプラ
ンクの方程式と、全放射エネルギーを求めるためのステ
ファン・ボルツマンの法則によって確定される。媒質を
通る伝播特性は、吸収性を求めるためのブジュア・ラン
バートの法則と、散乱を求めるためのレイリーとミーの
方程式によって確定される。
【０００８】光高温計には、幅狭バンドパス（帯域）測
定器と、幅広バンドパス（帯域）測定器の２種類があ
る。通常、幅狭バンドパス光高温計は、温度を算定する
ためにプランクの方程式を用いるのに対して、幅狭バン
ドパス測定器はステファン・ボルツマンの法則を用い
る。光高温計は、又、実測された温度を算定するのに用
いられる特定の波長、即ちＵＶ、ＶＩＳ又はＩＲによっ
ても分類される。通常、比較的短い波長（ＵＶ、ＶＩＳ
及び近ＩＲ）は比較的高温の測定に用いられ、比較的長
い波長（中ＩＲ及び遠ＩＲ）は比較的低温の測定に用い
られる。
定器と、幅広バンドパス（帯域）測定器の２種類があ
る。通常、幅狭バンドパス光高温計は、温度を算定する
ためにプランクの方程式を用いるのに対して、幅狭バン
ドパス測定器はステファン・ボルツマンの法則を用い
る。光高温計は、又、実測された温度を算定するのに用
いられる特定の波長、即ちＵＶ、ＶＩＳ又はＩＲによっ
ても分類される。通常、比較的短い波長（ＵＶ、ＶＩＳ
及び近ＩＲ）は比較的高温の測定に用いられ、比較的長
い波長（中ＩＲ及び遠ＩＲ）は比較的低温の測定に用い
られる。
【０００９】どのタイプの光高温計であれ、それを好適
な装置として具体化するには、所望のそく低温度範囲に
亙っての被測定物質の特性に基づいて適正な波長、バン
ドパス及び放射率を算定するためにその特定の用途の綿
密な分析を行う必要がある。加えて、被測定熱放射線が
被測定温度に実際に比例するように、又、伝播媒質への
正しい測定深度が得られるようにするために、伝播媒質
の散乱及び吸収特性をも考慮しなければならない。この
ことは、ボイラー／炉の用途においては特に重要であ
る。その場合の本発明による被測定物質である煙道ガス
は、星雲のように非常に変化し易いものであり、平常作
動条件下でも大幅に変化するからである。
な装置として具体化するには、所望のそく低温度範囲に
亙っての被測定物質の特性に基づいて適正な波長、バン
ドパス及び放射率を算定するためにその特定の用途の綿
密な分析を行う必要がある。加えて、被測定熱放射線が
被測定温度に実際に比例するように、又、伝播媒質への
正しい測定深度が得られるようにするために、伝播媒質
の散乱及び吸収特性をも考慮しなければならない。この
ことは、ボイラー／炉の用途においては特に重要であ
る。その場合の本発明による被測定物質である煙道ガス
は、星雲のように非常に変化し易いものであり、平常作
動条件下でも大幅に変化するからである。
【００１０】用途を特定した適正な分析を実施せずに
は、大抵の光高温計は、ボイラー／炉の炉内側のガス温
度を高い信頼度で正確に測定することはできない。典型
的なＶＩＳ及び幅広バンドパスＩＲ測定器は、有効深度
が非常に浅く、近視野の温度しか測定することができな
い。一方、典型的な幅狭バンドパスＩＲ測定器は、有効
深度が極めて深く、対向した壁表面の温度によって大き
く影響される。
は、大抵の光高温計は、ボイラー／炉の炉内側のガス温
度を高い信頼度で正確に測定することはできない。典型
的なＶＩＳ及び幅広バンドパスＩＲ測定器は、有効深度
が非常に浅く、近視野の温度しか測定することができな
い。一方、典型的な幅狭バンドパスＩＲ測定器は、有効
深度が極めて深く、対向した壁表面の温度によって大き
く影響される。
【００１１】米国特許第５，１１２，２１５号及び５，
２７５，５５３号は、炉内のフライアッシュからの放射
線の単一及びダブル波長測定に基づいて温度を測定する
ための光高温計を開示している。
２７５，５５３号は、炉内のフライアッシュからの放射
線の単一及びダブル波長測定に基づいて温度を測定する
ための光高温計を開示している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の光高
温計の欠点を解決することを課題とする。
温計の欠点を解決することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、プランクの方程式に基づく光高温計であ
って、特異波長を利用して炉内及びボイラー（炉）の対
流通路部内の成分ガスの実際の温度を測定する光高温計
を提供する。具体的にいえば、本発明は、１．３８μｍ
の波長の赤外線を用いて、Ｈ2 Ｏ、即ち、炭化水素又は
炭素燃料の燃焼生成物である成分ガスの温度を測定す
る。Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 、又は両者の混合物の温度測定をす
ることができる１．８〜２．０μｍの波長及び２．３〜
３．１μｍの波長も本発明に使用することができる。
決するために、プランクの方程式に基づく光高温計であ
って、特異波長を利用して炉内及びボイラー（炉）の対
流通路部内の成分ガスの実際の温度を測定する光高温計
を提供する。具体的にいえば、本発明は、１．３８μｍ
の波長の赤外線を用いて、Ｈ2 Ｏ、即ち、炭化水素又は
炭素燃料の燃焼生成物である成分ガスの温度を測定す
る。Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 、又は両者の混合物の温度測定をす
ることができる１．８〜２．０μｍの波長及び２．３〜
３．１μｍの波長も本発明に使用することができる。
【００１４】本発明は、主として、ボイラー（炉）幅４
０〜１００ｆｔ（１２．１３〜３０．４８ｍ）のあらゆ
る種類及び等級の石炭を燃料とする粉末石炭炊きボイラ
ーに適用することを企図したものである。本発明の温度
測定装置（高温計）のための標準校正は、炉の出口から
対流通路を通って流出する炉内側ガス温度を測定するた
めに設定される。バーナーの炉壁貫通ハードウエアが適
正であれば、本発明は、あらゆる通常の押込み通風型、
釣合い通風型及び吸込み通風型ボイラーに適用すること
ができる。
０〜１００ｆｔ（１２．１３〜３０．４８ｍ）のあらゆ
る種類及び等級の石炭を燃料とする粉末石炭炊きボイラ
ーに適用することを企図したものである。本発明の温度
測定装置（高温計）のための標準校正は、炉の出口から
対流通路を通って流出する炉内側ガス温度を測定するた
めに設定される。バーナーの炉壁貫通ハードウエアが適
正であれば、本発明は、あらゆる通常の押込み通風型、
釣合い通風型及び吸込み通風型ボイラーに適用すること
ができる。
【００１５】本発明の高温計は、恒久的に設置されたオ
ンラインモニターとしても、現場診断ツールとしても使
用することができる。現場診断ツールとしては、本発明
の高温計は、自立器具として使用してもよく、あるい
は、長時間テストのためのデータを記録するデータ採取
装置と組み合わせて使用してもよい。
ンラインモニターとしても、現場診断ツールとしても使
用することができる。現場診断ツールとしては、本発明
の高温計は、自立器具として使用してもよく、あるい
は、長時間テストのためのデータを記録するデータ採取
装置と組み合わせて使用してもよい。
【００１６】本発明の高温計は、光高温計であり、それ
が観察する光強度に基づいて温度を測定するものである
が、炉内ガス温度を測定するように特別に調整校正され
る。従って、本発明の高温計は、中実物体や、炉内ガス
流以外の媒質の正確な温度を読取るものではない。
が観察する光強度に基づいて温度を測定するものである
が、炉内ガス温度を測定するように特別に調整校正され
る。従って、本発明の高温計は、中実物体や、炉内ガス
流以外の媒質の正確な温度を読取るものではない。
【００１７】本発明の高温計は、そのレンズ−チューブ
組立体軸線の視線の全長に亙って該軸線に沿って約６°
（ソリッド角又は円錐角）の視野円錐体内のガスの平均
温度を測定する。この視野円錐体（「円錐形視野」とも
称する）内の任意の点からの測定寄与度は、その点の温
度の４乗の割合で変化し、又、ガス流の深さ方向に減少
する指数関数として変化する。従って、本発明の高温計
によって表示される平均温度は、その視野中の最高温度
付近に加重値が与えられ、又、遠視野よりも近視野の近
傍に僅かに高い加重値が与えられる。実際の測定深度
は、光の散乱の関数でもあるから、ガス流の粒子負荷
（ガス流中に帯同されている粒子の量）、グロスユニッ
ト、炉の負荷、及び過剰空気量等の変化とともに僅かに
変化する。
組立体軸線の視線の全長に亙って該軸線に沿って約６°
（ソリッド角又は円錐角）の視野円錐体内のガスの平均
温度を測定する。この視野円錐体（「円錐形視野」とも
称する）内の任意の点からの測定寄与度は、その点の温
度の４乗の割合で変化し、又、ガス流の深さ方向に減少
する指数関数として変化する。従って、本発明の高温計
によって表示される平均温度は、その視野中の最高温度
付近に加重値が与えられ、又、遠視野よりも近視野の近
傍に僅かに高い加重値が与えられる。実際の測定深度
は、光の散乱の関数でもあるから、ガス流の粒子負荷
（ガス流中に帯同されている粒子の量）、グロスユニッ
ト、炉の負荷、及び過剰空気量等の変化とともに僅かに
変化する。
【００１８】本発明の高温計は、特に近視野においては
その測定区域の視野に障害物が存在しないことを要件と
する。６°の円錐形視野は、５０ｆｔ（１５．２４ｍ）
離れたところの５ｆｔ（１．５２４ｍ）の直径にほぼ等
しい。ただし、任意の点からの測定寄与度は距離ととも
に指数関数的に減少するので、５０ｆｔ（１５．２４
ｍ）より向こうに離れたところの垂下物や翼壁等の部分
的障害物は、測定精度にほとんど影響しない。
その測定区域の視野に障害物が存在しないことを要件と
する。６°の円錐形視野は、５０ｆｔ（１５．２４ｍ）
離れたところの５ｆｔ（１．５２４ｍ）の直径にほぼ等
しい。ただし、任意の点からの測定寄与度は距離ととも
に指数関数的に減少するので、５０ｆｔ（１５．２４
ｍ）より向こうに離れたところの垂下物や翼壁等の部分
的障害物は、測定精度にほとんど影響しない。
【００１９】本発明の高温計測定精度は、炉幅４０〜１
００ｆｔ（１２．１３〜３０．４８ｍ）の通常の粉末石
炭炊き発電用ボイラーに適用した場合、約＋／−５０°
Ｆ（２８°Ｃ）である。４０ｆｔ（１２．１３ｍ）未満
の炉幅の場合は、この範囲の精度を得るには特別の校正
を必要とする場合がある。又、１００ｆｔ（３０．４８
ｍ）を越える炉幅の場合は、その全幅の温度測定をカバ
ーするには複数の高温計ユニットを必要とする場合があ
る。
００ｆｔ（１２．１３〜３０．４８ｍ）の通常の粉末石
炭炊き発電用ボイラーに適用した場合、約＋／−５０°
Ｆ（２８°Ｃ）である。４０ｆｔ（１２．１３ｍ）未満
の炉幅の場合は、この範囲の精度を得るには特別の校正
を必要とする場合がある。又、１００ｆｔ（３０．４８
ｍ）を越える炉幅の場合は、その全幅の温度測定をカバ
ーするには複数の高温計ユニットを必要とする場合があ
る。
【００２０】本発明の高温計は、炉内ガス流注の特定の
ガス種に合わせて調整されるので、炉の対向した壁は高
温計の測定精度にほとんど影響しない。又、炉の対向し
た壁は、高温計の対物レンズから最も遠くに離れている
ので、それらの影響は、距離が離れるのに伴って指数関
数的に減少することにより最少限にされる。
ガス種に合わせて調整されるので、炉の対向した壁は高
温計の測定精度にほとんど影響しない。又、炉の対向し
た壁は、高温計の対物レンズから最も遠くに離れている
ので、それらの影響は、距離が離れるのに伴って指数関
数的に減少することにより最少限にされる。
【００２１】本発明の高温計の通常の測定温度範囲は、
１０００°Ｆ〜２８００°Ｆ（５３８°Ｃ〜１５３８°
Ｃ）（近似値）である。これ以外の他の温度範囲のため
の特別の校正を実施すれば、測定精度を落すことなく、
上記測定温度範囲を最低限７００°Ｆ（３７１°Ｃ）に
まで下げるか、あるいは、最高限３０００°Ｆ（１６４
９°Ｃ）にまで上げることができる。
１０００°Ｆ〜２８００°Ｆ（５３８°Ｃ〜１５３８°
Ｃ）（近似値）である。これ以外の他の温度範囲のため
の特別の校正を実施すれば、測定精度を落すことなく、
上記測定温度範囲を最低限７００°Ｆ（３７１°Ｃ）に
まで下げるか、あるいは、最高限３０００°Ｆ（１６４
９°Ｃ）にまで上げることができる。
【００２２】本発明の高温計は、炉の対流通路区間中
の、炉の出口からの任意の位置に設置するように設計さ
れる。例えば、この高温計は、任意の標準炉観察ポート
又はその他の炉壁貫通部位、即ち煤ブロア又は熱プロー
ブ設置部位等に設置することができる。この高温計を恒
久的に設置するには、ボイラー壁即ち炉壁に適当な壁ボ
ックスを設けることが好ましい。
の、炉の出口からの任意の位置に設置するように設計さ
れる。例えば、この高温計は、任意の標準炉観察ポート
又はその他の炉壁貫通部位、即ち煤ブロア又は熱プロー
ブ設置部位等に設置することができる。この高温計を恒
久的に設置するには、ボイラー壁即ち炉壁に適当な壁ボ
ックスを設けることが好ましい。
【００２３】正確な測定を達成するには、本発明の高温
計は、４０〜１００ｆｔ（１２．１３〜３０．４８ｍ）
の視野をもつことができる部位に設置すべきである。大
抵のボイラーの場合、この視野は、ボイラーの前壁から
後壁方向ではなく、ボイラーの幅を横切る方向である。
近視野においては６°の円錐形視野を制限するおそれの
あるコーナー、垂下物、翼壁等の障害物を避けるように
特別の注意を払うべきである。本発明の高温計の光学ヘ
ッドは、炉からの赤外線を約３〜８°のソリッド角の視
線円錐体から収束し焦点合わせするためのレンズを備え
ている。
計は、４０〜１００ｆｔ（１２．１３〜３０．４８ｍ）
の視野をもつことができる部位に設置すべきである。大
抵のボイラーの場合、この視野は、ボイラーの前壁から
後壁方向ではなく、ボイラーの幅を横切る方向である。
近視野においては６°の円錐形視野を制限するおそれの
あるコーナー、垂下物、翼壁等の障害物を避けるように
特別の注意を払うべきである。本発明の高温計の光学ヘ
ッドは、炉からの赤外線を約３〜８°のソリッド角の視
線円錐体から収束し焦点合わせするためのレンズを備え
ている。
【００２４】本発明の高温計は、実際の燃焼温度を測定
することを企図したものではない。一般に、測定温度範
囲を１０００°Ｆ〜２８００°Ｆ（５３８°Ｃ〜１５３
８°Ｃ）とすれば、必然的に高温計の設置位置を炉の燃
焼帯域に接近させ過ぎることを防止する。ただし、ある
種の用例においては、燃焼温度が２８００°Ｆ（１５３
８°Ｃ）未満となる場合もあるから、本発明の高温計の
測定帯域が燃焼帯域から十分に離れるように注意を払う
必要がある。
することを企図したものではない。一般に、測定温度範
囲を１０００°Ｆ〜２８００°Ｆ（５３８°Ｃ〜１５３
８°Ｃ）とすれば、必然的に高温計の設置位置を炉の燃
焼帯域に接近させ過ぎることを防止する。ただし、ある
種の用例においては、燃焼温度が２８００°Ｆ（１５３
８°Ｃ）未満となる場合もあるから、本発明の高温計の
測定帯域が燃焼帯域から十分に離れるように注意を払う
必要がある。
【００２５】本発明の高温計によって表示される平均温
度は、その視野中の最高温度付近に加重値が与えられ、
又、遠視野よりも近視野の近傍に僅かに高い加重値が与
えられるので、炉の幅方向の温度変化を表示するために
多数の高温計ユニットを用いることができる。最良の結
果を得るためには、炉幅が５０ｆｔ（１５．２４ｍ）以
上あり、高温計ユニットを対にして、同一の視線の両端
に位置する炉の各壁に１ユニットづつ設置するべきであ
る。
度は、その視野中の最高温度付近に加重値が与えられ、
又、遠視野よりも近視野の近傍に僅かに高い加重値が与
えられるので、炉の幅方向の温度変化を表示するために
多数の高温計ユニットを用いることができる。最良の結
果を得るためには、炉幅が５０ｆｔ（１５．２４ｍ）以
上あり、高温計ユニットを対にして、同一の視線の両端
に位置する炉の各壁に１ユニットづつ設置するべきであ
る。
【００２６】本発明の目的は、上述した機能を効果的な
態様で達成するように特別に設計された炉の高温計を提
供することである。
態様で達成するように特別に設計された炉の高温計を提
供することである。
【００２７】本発明の他の目的は、石炭、天然ガス、石
油、有機物質又はその他の可燃燃料等の炭化水素又は炭
素の燃焼によって発生する１つ又は複数の特定ガス成分
（ガス種）に値特有の中赤外線の強度を感知するように
特別に設計された炉の高温計を提供することである。
油、有機物質又はその他の可燃燃料等の炭化水素又は炭
素の燃焼によって発生する１つ又は複数の特定ガス成分
（ガス種）に値特有の中赤外線の強度を感知するように
特別に設計された炉の高温計を提供することである。
【００２８】本発明の更に他の目的は、構造が簡単で、
頑丈であり、製造コストが経済的な高温計を提供するこ
とである。
頑丈であり、製造コストが経済的な高温計を提供するこ
とである。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１を参照して説明すると、本発
明の高温計１０は、小型で、費用効果が高く、従来技術
の高温計１１及び１３とは異なり、ガスに帯同されてい
るフライアッシュの温度ではなく、実際の炉ガスの温度
を測定する。図１に示されるように、本発明による炉内
及びその対流通路内のガス温度の直接測定は、従来技術
の高温計１１によって可能なフライアッシュの測定より
炉内に深い部位にまで有効である。しかも、本発明によ
る測定深度は、従来技術の高温計１３のそれよりは浅
く、炉の囲い内に収まっているので、従来技術の高温計
１３に随伴するような、温度測定に対する望ましくない
壁効果を回避する。
明の高温計１０は、小型で、費用効果が高く、従来技術
の高温計１１及び１３とは異なり、ガスに帯同されてい
るフライアッシュの温度ではなく、実際の炉ガスの温度
を測定する。図１に示されるように、本発明による炉内
及びその対流通路内のガス温度の直接測定は、従来技術
の高温計１１によって可能なフライアッシュの測定より
炉内に深い部位にまで有効である。しかも、本発明によ
る測定深度は、従来技術の高温計１３のそれよりは浅
く、炉の囲い内に収まっているので、従来技術の高温計
１３に随伴するような、温度測定に対する望ましくない
壁効果を回避する。
【００３０】本発明によるガス温度の直接測定は、又、
ボイラー（炉）の清掃の良否を直接的に示す手段ともな
る。清掃が不十分であれば、炉内のスラグ発生、対流通
路の付着物の発生、及びＮＯｘ放出量の増大を惹起す
る。本発明の高温計は、単にそのレンズをボイラーの任
意の利用可能な点検ポートを通して照準することによっ
てガス温度を測定することができる。
ボイラー（炉）の清掃の良否を直接的に示す手段ともな
る。清掃が不十分であれば、炉内のスラグ発生、対流通
路の付着物の発生、及びＮＯｘ放出量の増大を惹起す
る。本発明の高温計は、単にそのレンズをボイラーの任
意の利用可能な点検ポートを通して照準することによっ
てガス温度を測定することができる。
【００３１】フライアッシュの温度ではなく、ガスの温
度を直接測定することの利点は、いろいろなブレンドの
石炭組成物を燃料とした場合の従来技術の高温計の測定
誤差と本発明の高温計の測定誤差との比較を示す図２か
ら明らかである。図２は、東部石炭１００％から西部石
炭１００％までのいろいろな石炭ブレンドを燃料とした
場合の温度測定の誤差を比較したものである。従来技術
の高温計は、東部石炭１００％を使用した場合、約＋５
０°Ｆから＋２５０°Ｆの誤差を示し、西部石炭１００
％を使用した場合は約−５０°Ｆから−２５０°Ｆの誤
差を示した。これに対して、本発明の高温計は、東部石
炭１００％を使用した場合で約−５０°Ｆ、西部石炭１
００％を使用した場合で約＋５０°Ｆの不確実性（測定
誤差）を示したにすぎない。
度を直接測定することの利点は、いろいろなブレンドの
石炭組成物を燃料とした場合の従来技術の高温計の測定
誤差と本発明の高温計の測定誤差との比較を示す図２か
ら明らかである。図２は、東部石炭１００％から西部石
炭１００％までのいろいろな石炭ブレンドを燃料とした
場合の温度測定の誤差を比較したものである。従来技術
の高温計は、東部石炭１００％を使用した場合、約＋５
０°Ｆから＋２５０°Ｆの誤差を示し、西部石炭１００
％を使用した場合は約−５０°Ｆから−２５０°Ｆの誤
差を示した。これに対して、本発明の高温計は、東部石
炭１００％を使用した場合で約−５０°Ｆ、西部石炭１
００％を使用した場合で約＋５０°Ｆの不確実性（測定
誤差）を示したにすぎない。
【００３２】図１にも示されるように、本発明の高温計
は、炉ガス中に存在することが分かっているガスの特定
のＩＲ波長に合わせて設計され、校正されたものであ
り、炉内への約４０〜１００ｆｔ（１２．１３〜３０．
４８ｍ）の測定深度を有する。高温計によって感知すべ
き目標とする波長を選択することが本発明の重要な側面
である。
は、炉ガス中に存在することが分かっているガスの特定
のＩＲ波長に合わせて設計され、校正されたものであ
り、炉内への約４０〜１００ｆｔ（１２．１３〜３０．
４８ｍ）の測定深度を有する。高温計によって感知すべ
き目標とする波長を選択することが本発明の重要な側面
である。
【００３３】ガスが透過させる波長は、高温計に対向し
た炉壁の温度を示す尺度となり、一方、ガスが透過させ
ない波長は、近傍の炉壁のところのガスの温度を示す尺
度となる。従って、本発明による測定に必要とされるの
は、ガスが半透過性を示す波長である。
た炉壁の温度を示す尺度となり、一方、ガスが透過させ
ない波長は、近傍の炉壁のところのガスの温度を示す尺
度となる。従って、本発明による測定に必要とされるの
は、ガスが半透過性を示す波長である。
【００３４】数式で表せば、高温ガス中を透過する波長
の透過性Ｔは、下式によって表すことができる。 Ｔ（ｙ）＝ ｅ-k(y)(H2O)X ここで、ｋ（ｙ）は、スペクトル吸収係数 Ｈ2 Ｏは、 Ｈ2 Ｏ（水蒸気）の濃度 Ｘは、 光路長 望ましい波長は、Ｘ≧離れた壁までの距離のときＴが実
質的にゼロとなり、Ｘ≦２ｆｔ（０．６０９６ｍ）のと
きＴがほぼ１になるような波長である。
の透過性Ｔは、下式によって表すことができる。 Ｔ（ｙ）＝ ｅ-k(y)(H2O)X ここで、ｋ（ｙ）は、スペクトル吸収係数 Ｈ2 Ｏは、 Ｈ2 Ｏ（水蒸気）の濃度 Ｘは、 光路長 望ましい波長は、Ｘ≧離れた壁までの距離のときＴが実
質的にゼロとなり、Ｘ≦２ｆｔ（０．６０９６ｍ）のと
きＴがほぼ１になるような波長である。
【００３５】図３〜８は、本発明の高温計の構造を示
す。本発明は、周知のＩＲカメラに用いられているタイ
プのＴＨＲＯＵＧＨ−ＴＨＥ−ＬＥＮＳ−ＰＹＲＯＭＥ
ＴＥＲ（ＴＬＰ）の検出器（測光器）回路１２（図４）
を利用し、ＣＡＲＲＹ−ＯＶＥＲ−ＭＯＮＩＴＯＲ−Ｓ
ＹＳＴＥＭ（ＣＭＳ）のコンパクトな頑丈なハードウエ
アの多くを利用する。ＣＭＳのレンズ−チューブ組立体
（以下、単に「レンズ−チューブ」とも称する）１４
は、検出器（測光器）回路１２、対物レンズ１６（図
５）及びＩＲバンドパスフィルタ１８を取付けるための
手段を提供する。同心の内側チューブ２２と外側チュー
ブ２４で構成されたＣＭＳ空気シュラウド（囲い体）
は、レンズ−チューブの内部部品を冷却し、対物レンズ
１６を吸引するための手段を提供する。
す。本発明は、周知のＩＲカメラに用いられているタイ
プのＴＨＲＯＵＧＨ−ＴＨＥ−ＬＥＮＳ−ＰＹＲＯＭＥ
ＴＥＲ（ＴＬＰ）の検出器（測光器）回路１２（図４）
を利用し、ＣＡＲＲＹ−ＯＶＥＲ−ＭＯＮＩＴＯＲ−Ｓ
ＹＳＴＥＭ（ＣＭＳ）のコンパクトな頑丈なハードウエ
アの多くを利用する。ＣＭＳのレンズ−チューブ組立体
（以下、単に「レンズ−チューブ」とも称する）１４
は、検出器（測光器）回路１２、対物レンズ１６（図
５）及びＩＲバンドパスフィルタ１８を取付けるための
手段を提供する。同心の内側チューブ２２と外側チュー
ブ２４で構成されたＣＭＳ空気シュラウド（囲い体）
は、レンズ−チューブの内部部品を冷却し、対物レンズ
１６を吸引するための手段を提供する。
【００３６】外側チューブ２４によって形成されたシュ
ラウドの先端には、開口２８を有するキャップ２６が装
着されている。冷却ガスは、図３に示される管継手２９
を通して供給され、チューブ２２と２４の間を通ってキ
ャップ２６の内部に流れる。
ラウドの先端には、開口２８を有するキャップ２６が装
着されている。冷却ガスは、図３に示される管継手２９
を通して供給され、チューブ２２と２４の間を通ってキ
ャップ２６の内部に流れる。
【００３７】図５に示されるように、高温計１０の光学
ヘッド３０は、サファイア窓３２、レンズ押え３４、レ
ンズハウジング３６、ガスケット３８、Ｏリング３９、
フィルタホルダ４０及びゲルニウムフォトダイオードか
ら成る光検出器４２を備えている。
ヘッド３０は、サファイア窓３２、レンズ押え３４、レ
ンズハウジング３６、ガスケット３８、Ｏリング３９、
フィルタホルダ４０及びゲルニウムフォトダイオードか
ら成る光検出器４２を備えている。
【００３８】空気シュラウドを構成するレンズ−チュー
ブ組立体１４は、温度のスケーリングを行う追加の回路
とＤＣ電源を収容する小さい水密エレクトロニクスケー
シング４４に取付けられる。このケーシング４４は、
又、いずれもその後端パネル４３に取付けられたデジタ
ルディスプレー４６とアナログ出力コネクタ４８を収容
している。１２０／２４０ＶＡＣ、５０／６０Ｈｚの電
力がケーシング４４の後端パネル４３を貫通した水密ケ
ーブル５０によって高温計１０へ供給される。後端パネ
ル４３は、又、１３０°Ｆ（５４．４°Ｃ）以下に保た
なければならないケーシングの温度をモニターするため
のアナログ温度計４５を担持している。
ブ組立体１４は、温度のスケーリングを行う追加の回路
とＤＣ電源を収容する小さい水密エレクトロニクスケー
シング４４に取付けられる。このケーシング４４は、
又、いずれもその後端パネル４３に取付けられたデジタ
ルディスプレー４６とアナログ出力コネクタ４８を収容
している。１２０／２４０ＶＡＣ、５０／６０Ｈｚの電
力がケーシング４４の後端パネル４３を貫通した水密ケ
ーブル５０によって高温計１０へ供給される。後端パネ
ル４３は、又、１３０°Ｆ（５４．４°Ｃ）以下に保た
なければならないケーシングの温度をモニターするため
のアナログ温度計４５を担持している。
【００３９】本発明の高温計のための回路は、それぞれ
個別の回路板に実装された３つの基本的セクション、即
ち、回路板１２に実装された測光器回路と、回路板５２
に実装されたスケーリング回路と、回路板５４に実装さ
れた電源回路に分割される。説明の便宜上、回路板１２
に実装された測光器回路、回路板５２に実装されたスケ
ーリング／出力回路、及び回路板５４に実装された電源
回路は、それぞれの回路板と同じ参照番号で参照するこ
ととする。
個別の回路板に実装された３つの基本的セクション、即
ち、回路板１２に実装された測光器回路と、回路板５２
に実装されたスケーリング回路と、回路板５４に実装さ
れた電源回路に分割される。説明の便宜上、回路板１２
に実装された測光器回路、回路板５２に実装されたスケ
ーリング／出力回路、及び回路板５４に実装された電源
回路は、それぞれの回路板と同じ参照番号で参照するこ
ととする。
【００４０】測光器回路１２は、先に述べたようにＴＬ
Ｐ検出器回路を応用したものであり、ゲルマニウムフォ
トダイオード４２と、慣用のトランスインピーダンス増
幅回路から成る。ゼロ校正のためにオフセット調節器
と、全スケール（目盛）校正のための調節自在の利得段
（ステージ）が回路板１２に設けられている。回路板１
２には、又、測定フリッカを排除する１２５秒積分器
と、特殊な用途のために必要な場合、用途別校正、即ち
現場校正を可能にする放射率調節段も設けられている。
測光器回路１２は、ケーブル（図７）によって回路板５
２の回路に接続されている。
Ｐ検出器回路を応用したものであり、ゲルマニウムフォ
トダイオード４２と、慣用のトランスインピーダンス増
幅回路から成る。ゼロ校正のためにオフセット調節器
と、全スケール（目盛）校正のための調節自在の利得段
（ステージ）が回路板１２に設けられている。回路板１
２には、又、測定フリッカを排除する１２５秒積分器
と、特殊な用途のために必要な場合、用途別校正、即ち
現場校正を可能にする放射率調節段も設けられている。
測光器回路１２は、ケーブル（図７）によって回路板５
２の回路に接続されている。
【００４１】スケーリング／出力回路板５２は、スケー
リング回路と、アナログ出力回路から成る。このスケー
リング回路は、測光器回路１２の出力をデジタルディス
プレー４６及びアナログ出力回路のために等価温度信号
に変換する。これらの信号は、ケーブル５６を通して送
られる。このスケーリング回路は、又、微調整の必要性
を排除し、作動中の周囲温度の変動を補償する内部自動
校正機能を内蔵している。この自動校正機能は、作動中
７６秒置きに実施される。回路板５２に実装されたアナ
ログ出力回路は、４〜２０ｍＡのアナログ出力信号を供
給し、１５００ボルトのアイソレーション（隔絶）能力
を有するアイソレーション（隔絶された）電圧−電流
（Ｖ／Ｉ）コンバータから成る。このＶ／Ｉコンバータ
は、自己給電自立作動のための隔絶された内部２４ＶＤ
Ｃ電源を備えている。別法として、このＶ／Ｉコンバー
タは、任意のループ電源系統に直接接続してもよい。出
力コネクタには、各出力オプション毎に別個のピンが設
けられており、両方の出力オプションが共通のサージ抑
圧器及びヒューズによって保護されている。
リング回路と、アナログ出力回路から成る。このスケー
リング回路は、測光器回路１２の出力をデジタルディス
プレー４６及びアナログ出力回路のために等価温度信号
に変換する。これらの信号は、ケーブル５６を通して送
られる。このスケーリング回路は、又、微調整の必要性
を排除し、作動中の周囲温度の変動を補償する内部自動
校正機能を内蔵している。この自動校正機能は、作動中
７６秒置きに実施される。回路板５２に実装されたアナ
ログ出力回路は、４〜２０ｍＡのアナログ出力信号を供
給し、１５００ボルトのアイソレーション（隔絶）能力
を有するアイソレーション（隔絶された）電圧−電流
（Ｖ／Ｉ）コンバータから成る。このＶ／Ｉコンバータ
は、自己給電自立作動のための隔絶された内部２４ＶＤ
Ｃ電源を備えている。別法として、このＶ／Ｉコンバー
タは、任意のループ電源系統に直接接続してもよい。出
力コネクタには、各出力オプション毎に別個のピンが設
けられており、両方の出力オプションが共通のサージ抑
圧器及びヒューズによって保護されている。
【００４２】電源回路５４は、すべての回路に対して所
要の電力変換と電力アイソレーションを行うものであ
り、回路板５２にケーブル５７によって接続されてい
る。電源回路５４の内部ヒューズが短絡保護の機能を果
たし、内部電源線（引込み線）フィルタが、入出誘導電
磁干渉（ＥＭＩ）を抑圧する。又、この電源回路板５４
には、５０／６０Ｈｚの１２０ＶＡＣ又は２４０ＶＡＣ
入来電力を選択するジャンパを有している。これらのジ
ャンパは、元々は５０／６０Ｈｚの１２０ＶＡＣのため
に設計されたプラグ・オン・ジャンパであるが、５０／
６０Ｈｚの２４０ＶＡＣの作動に適合するように容易に
改変することができる。
要の電力変換と電力アイソレーションを行うものであ
り、回路板５２にケーブル５７によって接続されてい
る。電源回路５４の内部ヒューズが短絡保護の機能を果
たし、内部電源線（引込み線）フィルタが、入出誘導電
磁干渉（ＥＭＩ）を抑圧する。又、この電源回路板５４
には、５０／６０Ｈｚの１２０ＶＡＣ又は２４０ＶＡＣ
入来電力を選択するジャンパを有している。これらのジ
ャンパは、元々は５０／６０Ｈｚの１２０ＶＡＣのため
に設計されたプラグ・オン・ジャンパであるが、５０／
６０Ｈｚの２４０ＶＡＣの作動に適合するように容易に
改変することができる。
【００４３】デジタルディスプレー４６は、バックライ
ティング（背面照明）を有する０〜２ＶＤＣ（１．９９
９９ボルト）、４ １／２桁ＬＣＤパネルメーターであ
る。それらの桁のうち４桁だけが用いられ、小数点は不
能化される。
ティング（背面照明）を有する０〜２ＶＤＣ（１．９９
９９ボルト）、４ １／２桁ＬＣＤパネルメーターであ
る。それらの桁のうち４桁だけが用いられ、小数点は不
能化される。
【００４４】ケーシング４４内の冷却は、冷風供給口６
４を有するブロック６２を備えた渦流冷却器６０に供給
される圧縮冷却空気によって行われる。冷却空気は、ケ
ーシング４４から出口６６（図７）を経て流出する。渦
流冷却器６０への空気供給口は、図６に参照番号６８で
示されている。
４を有するブロック６２を備えた渦流冷却器６０に供給
される圧縮冷却空気によって行われる。冷却空気は、ケ
ーシング４４から出口６６（図７）を経て流出する。渦
流冷却器６０への空気供給口は、図６に参照番号６８で
示されている。
【００４５】図６に明示されるように、本発明の高温計
１０は、ロッド７０に沿って進退させ、止めねじ７２に
よって所定位置に保持することができる。レンズ−チュ
ーブ１４は、熱遮蔽板７４を貫通して延長させ、熱遮蔽
板７４より前方に突出するレンズ−チューブ１４の部分
は密封板７８を有する取付フランジ７６を貫通して延長
させる。熱遮蔽板７４より前方においてレンズ−チュー
ブ１４をそのキャップ２６を含む部分を囲繞するパイプ
スリーブ８０内に突入させる。パイプスリーブ８０は、
炉壁８４に形成された炉壁ポート８２内へ延長してい
る。炉壁内の伝熱管は、管８６によって代表して示され
ており、炉壁ポート８２は、２本の隣接した管８６，８
６の間に設けられている。
１０は、ロッド７０に沿って進退させ、止めねじ７２に
よって所定位置に保持することができる。レンズ−チュ
ーブ１４は、熱遮蔽板７４を貫通して延長させ、熱遮蔽
板７４より前方に突出するレンズ−チューブ１４の部分
は密封板７８を有する取付フランジ７６を貫通して延長
させる。熱遮蔽板７４より前方においてレンズ−チュー
ブ１４をそのキャップ２６を含む部分を囲繞するパイプ
スリーブ８０内に突入させる。パイプスリーブ８０は、
炉壁８４に形成された炉壁ポート８２内へ延長してい
る。炉壁内の伝熱管は、管８６によって代表して示され
ており、炉壁ポート８２は、２本の隣接した管８６，８
６の間に設けられている。
【００４６】図８を参照して説明すると、ゲルマニウム
フォトダイオード４２を備えた測光器回路１２は、動的
測定範囲を決定する慣用のトランスインピーダンス増幅
回路９０と、演算増幅器９４における全スケール（目
盛）校正のための調節自在の利得段９８と、演算増幅器
９２における最小スケール校正のためのオフセット調節
段１００と、演算増幅器９６における測定フリッカを克
服するための１２５秒の合計整定機能を有する積分器
と、やはり演算増幅器９６における現場校正のための放
射率調節段１１５を有する。
フォトダイオード４２を備えた測光器回路１２は、動的
測定範囲を決定する慣用のトランスインピーダンス増幅
回路９０と、演算増幅器９４における全スケール（目
盛）校正のための調節自在の利得段９８と、演算増幅器
９２における最小スケール校正のためのオフセット調節
段１００と、演算増幅器９６における測定フリッカを克
服するための１２５秒の合計整定機能を有する積分器
と、やはり演算増幅器９６における現場校正のための放
射率調節段１１５を有する。
【００４７】利得段９８とオフセット調節段１００は、
黒体校正（温度）源に対する測光器回路の応答を校正す
るための手段を提供する。
黒体校正（温度）源に対する測光器回路の応答を校正す
るための手段を提供する。
【００４８】放射率調節段１１５は、必要に応じて用途
別現場調節のための手段を提供するものであり、スケー
リング／出力回路板５２上に設けられている。このスケ
ーリング／出力回路板５２上の追加の支持回路は、調節
自在の温度設定演算増幅器を備えたサーミスター（Ｒ
Ｔ）制御式フォトダイオード加熱器（ＨＴＲ）と、放射
率の現場調節のための校正基準電圧を供給するアナログ
スイッチ９９から成る。このフォトダイオード加熱器の
ための調節自在の温度設定ポテンショメータ１０１の変
わりに固定抵抗器を用いてもよい。
別現場調節のための手段を提供するものであり、スケー
リング／出力回路板５２上に設けられている。このスケ
ーリング／出力回路板５２上の追加の支持回路は、調節
自在の温度設定演算増幅器を備えたサーミスター（Ｒ
Ｔ）制御式フォトダイオード加熱器（ＨＴＲ）と、放射
率の現場調節のための校正基準電圧を供給するアナログ
スイッチ９９から成る。このフォトダイオード加熱器の
ための調節自在の温度設定ポテンショメータ１０１の変
わりに固定抵抗器を用いてもよい。
【００４９】スケーリング／出力回路板５２のスケーリ
ング回路は、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）
１０７と、プログラム可能な読取り専用メモリー（ＰＲ
ＯＭ）と、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）１
０２と、クロック／タイミング支持回路から成る。ＡＤ
Ｃ１０７は、測光器回路１２からの０〜１０ボルト強度
の信号をデジタル化して対応する単一のＰＲＯＭアドレ
スに入れる。各ＰＲＯＭアドレスの部位には、各デジタ
ル化されたボルト強度に対応する所定のデジタル温度値
が保有される。次いで、ＤＡＣ１０２が、このＰＲＯＭ
アドレスに保有されたデジタル温度値を、温度を表示す
る０〜５ボルトのアナログ信号に変換し直す。
ング回路は、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）
１０７と、プログラム可能な読取り専用メモリー（ＰＲ
ＯＭ）と、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）１
０２と、クロック／タイミング支持回路から成る。ＡＤ
Ｃ１０７は、測光器回路１２からの０〜１０ボルト強度
の信号をデジタル化して対応する単一のＰＲＯＭアドレ
スに入れる。各ＰＲＯＭアドレスの部位には、各デジタ
ル化されたボルト強度に対応する所定のデジタル温度値
が保有される。次いで、ＤＡＣ１０２が、このＰＲＯＭ
アドレスに保有されたデジタル温度値を、温度を表示す
る０〜５ボルトのアナログ信号に変換し直す。
【００５０】このスケーリング回路のために選択された
特定のＡＤＣ（ＡＤ６７７）１０７は、微調整の必要性
を排除し、かつ、作動中の周囲温度の変動を補償する内
部自動校正機能を内蔵している。ＡＤＣ１０７への入来
信号の分解は、１ビット当りほぼ１５０マイクロボルト
（スケールの下限におけるほぼ１０°Ｆの変化に相当す
る）であるから、この機能は、測定範囲の下限における
過度の測定ぶれを回避するために必要とされる。自動校
正機能は、作動中７６秒置きに実施される。
特定のＡＤＣ（ＡＤ６７７）１０７は、微調整の必要性
を排除し、かつ、作動中の周囲温度の変動を補償する内
部自動校正機能を内蔵している。ＡＤＣ１０７への入来
信号の分解は、１ビット当りほぼ１５０マイクロボルト
（スケールの下限におけるほぼ１０°Ｆの変化に相当す
る）であるから、この機能は、測定範囲の下限における
過度の測定ぶれを回避するために必要とされる。自動校
正機能は、作動中７６秒置きに実施される。
【００５１】ＡＤＣ１０７の出力コードは、入力信号の
正負２の補数であることに留意されたい。このデータフ
ォーマットに対応するために、測光器回路１２からの０
〜１０ＶＤＣ強度の信号は、演算増幅器１０９と電圧基
準１２２によって−５〜＋５ＶＤＣ正負入力信号に変換
される。又、このＡＤＣ出力は１６ビット直列フォーマ
ットであるから、そのＡＤＣ出力は、２つの８ビットシ
フトレジスタ１０８を用いてＰＲＯＭ１０４のための並
列フォーマットに変換される。次いで、これらのシフト
レジスタ１０８からの２の補数の出力コードは、最上位
のビットをＮＡＮＤゲート１１０で反転することによっ
てＰＲＯＭアドレスのための二進コードをオフセットす
るために変換される。
正負２の補数であることに留意されたい。このデータフ
ォーマットに対応するために、測光器回路１２からの０
〜１０ＶＤＣ強度の信号は、演算増幅器１０９と電圧基
準１２２によって−５〜＋５ＶＤＣ正負入力信号に変換
される。又、このＡＤＣ出力は１６ビット直列フォーマ
ットであるから、そのＡＤＣ出力は、２つの８ビットシ
フトレジスタ１０８を用いてＰＲＯＭ１０４のための並
列フォーマットに変換される。次いで、これらのシフト
レジスタ１０８からの２の補数の出力コードは、最上位
のビットをＮＡＮＤゲート１１０で反転することによっ
てＰＲＯＭアドレスのための二進コードをオフセットす
るために変換される。
【００５２】ＰＲＯＭからの８ビット並列デジタル出力
データは、ＤＡＣ１０２によって０〜２ｍＡの出力信号
に変換される。次いで、このＤＡＣ１０２の出力信号
は、演算増幅器１０６によって０〜５ＶＤＣ信号に変換
される。
データは、ＤＡＣ１０２によって０〜２ｍＡの出力信号
に変換される。次いで、このＤＡＣ１０２の出力信号
は、演算増幅器１０６によって０〜５ＶＤＣ信号に変換
される。
【００５３】クロック／タイミング支持回路は、ＡＤＣ
変換、ＰＲＯＭからのデータ読取り及びＤＡＣ１０２へ
のデータ書込みを開始し、ＡＤＣ１０７を自動校正する
ための必須信号のすべてを供給する。基本クロック回路
は、ＮＡＮＤゲート１１０を利用するＲ／Ｃ緩和発振器
であり、このＲ／Ｃ緩和発振器によりほぼ９００ｋＨｚ
のＣＬＫ信号を、ＡＤＣ１０７へ供給し、更に、ＡＤＣ
データサンプリング（ＳＡＭＰ）、ＰＲＯＭ出力イネー
ブル（ＯＥ）、ＤＡＣ書込み（ＷＲ）、ＡＤＣ自動校正
（ＣＡＬ）及び自動校正中のＤＡＣ不能化（ＣＥ）のた
めの追加のタイミング回路へも供給する。これらの追加
のタイミング機能は、二進カウンタ割算器１１２，１１
４と、ワンショットマルチバイブレータパルス整形器１
１１，１１３によってＣＬＫ信号から導出される。
変換、ＰＲＯＭからのデータ読取り及びＤＡＣ１０２へ
のデータ書込みを開始し、ＡＤＣ１０７を自動校正する
ための必須信号のすべてを供給する。基本クロック回路
は、ＮＡＮＤゲート１１０を利用するＲ／Ｃ緩和発振器
であり、このＲ／Ｃ緩和発振器によりほぼ９００ｋＨｚ
のＣＬＫ信号を、ＡＤＣ１０７へ供給し、更に、ＡＤＣ
データサンプリング（ＳＡＭＰ）、ＰＲＯＭ出力イネー
ブル（ＯＥ）、ＤＡＣ書込み（ＷＲ）、ＡＤＣ自動校正
（ＣＡＬ）及び自動校正中のＤＡＣ不能化（ＣＥ）のた
めの追加のタイミング回路へも供給する。これらの追加
のタイミング機能は、二進カウンタ割算器１１２，１１
４と、ワンショットマルチバイブレータパルス整形器１
１１，１１３によってＣＬＫ信号から導出される。
【００５４】上記ＳＡＭＰパルスは、１４４マイクロ秒
周期の１０．６マイクロ秒パルス（ほぼ７ＫＳＰＳのサ
ンプリング率）であり、二進カウンタ割算器１１４及び
ワンショットマルチバイブレータパルス整形器１１３を
用いてＣＬＫ信号を１２８で割ることによって発生され
る。ＡＤＣ１０７は、ＳＡＭＰパルスの下降縁が発生す
る度に入力信号（ＶＩＮ）をサンプリングする。このサ
ンプリング率は、ＡＤＣ１０７の最低サンプリング率の
約７倍であり、それによって、サンプルとサンプルの間
に過度のＡＤＣ垂下が起らないようにする。ＳＡＭＰパ
ルスの発生中は、ＡＤＣ１０７へのＣＬＫ信号は、ＣＬ
Ｋ入力端からＡＤＣ１０７へデジタルフィードスルーノ
イズが送られるのを防止するためにＮＡＮＤゲート１１
０によって遮断される。ＡＤＣ１０７は、変換を完了す
るには約１９マイクロ秒を必要とする。
周期の１０．６マイクロ秒パルス（ほぼ７ＫＳＰＳのサ
ンプリング率）であり、二進カウンタ割算器１１４及び
ワンショットマルチバイブレータパルス整形器１１３を
用いてＣＬＫ信号を１２８で割ることによって発生され
る。ＡＤＣ１０７は、ＳＡＭＰパルスの下降縁が発生す
る度に入力信号（ＶＩＮ）をサンプリングする。このサ
ンプリング率は、ＡＤＣ１０７の最低サンプリング率の
約７倍であり、それによって、サンプルとサンプルの間
に過度のＡＤＣ垂下が起らないようにする。ＳＡＭＰパ
ルスの発生中は、ＡＤＣ１０７へのＣＬＫ信号は、ＣＬ
Ｋ入力端からＡＤＣ１０７へデジタルフィードスルーノ
イズが送られるのを防止するためにＮＡＮＤゲート１１
０によって遮断される。ＡＤＣ１０７は、変換を完了す
るには約１９マイクロ秒を必要とする。
【００５５】ＵＰＤＡＴＥ信号は、１８．４ミリ秒周期
の１．２マイクロ秒パルス（毎秒ほぼ５４回）であり、
二進カウンタ１１４及びワンショットマルチバイブレー
タパルス整形器１１３を用いてＣＬＫ信号を１６，００
０で割ることによって発生される。このパルスは、負が
真であり、ＰＲＯＭ１０４をトリガーしてＡＤＣ１０７
からパルスの前縁（下降縁）でアドレスを読み取る。Ｐ
ＲＯＭ１０４の出力データは、それ以降ほぼ２００ナノ
秒後に有効になる。この同じパルスの後縁（上昇縁）
が、ＤＡＣ１０２をトリガーしてＰＲＯＭ１０４の出力
をラッチする。次いで、ＤＡＣ１０２の出力は、ほぼ１
００ナノ秒後に新データに更新（アップデート）され
る。その結果、アナログ出力及びデジタルディスプレー
を毎秒ほぼ５４回更新する。ほぼ３秒の合計せ呈示管を
有する、演算増幅器１０９のところの積分器は、ＤＡＣ
１０２の出力をアナログ出力及びデジタルディスプレー
に平滑化する。
の１．２マイクロ秒パルス（毎秒ほぼ５４回）であり、
二進カウンタ１１４及びワンショットマルチバイブレー
タパルス整形器１１３を用いてＣＬＫ信号を１６，００
０で割ることによって発生される。このパルスは、負が
真であり、ＰＲＯＭ１０４をトリガーしてＡＤＣ１０７
からパルスの前縁（下降縁）でアドレスを読み取る。Ｐ
ＲＯＭ１０４の出力データは、それ以降ほぼ２００ナノ
秒後に有効になる。この同じパルスの後縁（上昇縁）
が、ＤＡＣ１０２をトリガーしてＰＲＯＭ１０４の出力
をラッチする。次いで、ＤＡＣ１０２の出力は、ほぼ１
００ナノ秒後に新データに更新（アップデート）され
る。その結果、アナログ出力及びデジタルディスプレー
を毎秒ほぼ５４回更新する。ほぼ３秒の合計せ呈示管を
有する、演算増幅器１０９のところの積分器は、ＤＡＣ
１０２の出力をアナログ出力及びデジタルディスプレー
に平滑化する。
【００５６】ＡＤＣ１０７のＣＡＬ（自動校正）信号
は、ほぼ７６秒間隔の１０．２マイクロ秒パルスであ
り、二進カウンタ１１４，１１２及びワンショットマル
チバイブレータパルス整形器１１３を用いてＣＬＫ信号
を６７，０００，０００で割ることによって発生され
る。ＡＤＣ１０７の自動校正に要する時間は、ほぼ９６
ミリ秒である。自動校正の開始時には、ＣＡＬＤＩＳ信
号（ワンショットマルチバイブレータＵ１４Ｂによって
発生される１２７ミリ秒パルスのＣＡＬ不能化信号）
は、ＳＡＭＰパルス及びＵＰＤＡＴＥパルス、及びＤＡ
Ｃイネーブル（ＣＥ）を不能化（ディスエーブル）し、
それによって、自動校正中及びその直後まで誤データが
発生するのを防止する。
は、ほぼ７６秒間隔の１０．２マイクロ秒パルスであ
り、二進カウンタ１１４，１１２及びワンショットマル
チバイブレータパルス整形器１１３を用いてＣＬＫ信号
を６７，０００，０００で割ることによって発生され
る。ＡＤＣ１０７の自動校正に要する時間は、ほぼ９６
ミリ秒である。自動校正の開始時には、ＣＡＬＤＩＳ信
号（ワンショットマルチバイブレータＵ１４Ｂによって
発生される１２７ミリ秒パルスのＣＡＬ不能化信号）
は、ＳＡＭＰパルス及びＵＰＤＡＴＥパルス、及びＤＡ
Ｃイネーブル（ＣＥ）を不能化（ディスエーブル）し、
それによって、自動校正中及びその直後まで誤データが
発生するのを防止する。
【００５７】１５００ボルトの１５００ボルトのアイソ
レーション能力を有するアイソレーション電圧−電流
（Ｖ／Ｉ）コンバータ１１６は、ＤＡＣ１０２及び演算
増幅器１０６からの０〜５ＶＤＣ信号を４〜２０ｍＡの
アナログ出力信号に変換する。このＶ／Ｉコンバータの
出力は、自己給電自立作動のための隔絶された内部２４
ＶＤＣ電源を備えている。別法として、このＶ／Ｉコン
バータは、ループ電源系統に直接接続してもよい。アナ
ログ出力コネクタには、各出力オプション毎に別個のピ
ンが設けられており、両方の出力オプションが共通のサ
ージ抑圧器（ＭＯＶＩ）及びヒューズ２２２によって保
護されている。
レーション能力を有するアイソレーション電圧−電流
（Ｖ／Ｉ）コンバータ１１６は、ＤＡＣ１０２及び演算
増幅器１０６からの０〜５ＶＤＣ信号を４〜２０ｍＡの
アナログ出力信号に変換する。このＶ／Ｉコンバータの
出力は、自己給電自立作動のための隔絶された内部２４
ＶＤＣ電源を備えている。別法として、このＶ／Ｉコン
バータは、ループ電源系統に直接接続してもよい。アナ
ログ出力コネクタには、各出力オプション毎に別個のピ
ンが設けられており、両方の出力オプションが共通のサ
ージ抑圧器（ＭＯＶＩ）及びヒューズ２２２によって保
護されている。
【００５８】電源回路５４は、＋５ＶＤＣロジック電源
と、＋／−１５ＶＤＣ及び＋／−１２ＶＤＣアナログ電
源と、＋２４ＶＤＣアナログ出力電源の３つの個別の電
源から成る。ロジック電源とアナログ電源とは、共通の
降圧変圧器２００及び信号接地（ＣＯＭ）を共有してい
る。アナログ出力電源は、別個の降圧変圧器２０２を有
しており、アナログ出力Ｖ／Ｉコンバータ１１６に適正
なアイソレーション（隔絶）を与えるためにロジック及
びアナログ信号接地から隔絶されている。
と、＋／−１５ＶＤＣ及び＋／−１２ＶＤＣアナログ電
源と、＋２４ＶＤＣアナログ出力電源の３つの個別の電
源から成る。ロジック電源とアナログ電源とは、共通の
降圧変圧器２００及び信号接地（ＣＯＭ）を共有してい
る。アナログ出力電源は、別個の降圧変圧器２０２を有
しており、アナログ出力Ｖ／Ｉコンバータ１１６に適正
なアイソレーション（隔絶）を与えるためにロジック及
びアナログ信号接地から隔絶されている。
【００５９】共通の２Ａ．、２５０Ｖのヒューズ２０３
が、両変圧器２００，２０２のための短絡保護の機能を
果たす。両変圧器２００，２０２の一次巻線は、５０／
６０Ｈｚの１２０ＶＡＣ又は２４０ＶＡＣ入来電力を選
択する共通のジャンパ回路に接続されている。これらの
ジャンパは、元々は５０／６０Ｈｚの１２０ＶＡＣのた
めに設計されたものであるが、ジャンパを移動させるこ
とによって５０／６０Ｈｚの２４０ＶＡＣの電力を供給
することができる。入出誘導電磁干渉（ＥＭＩ）を抑圧
するために、入来電力接続部（両変圧器２００，２０２
の一次巻線）のところに共通の入り線フィルタ２０４が
設けられている。
が、両変圧器２００，２０２のための短絡保護の機能を
果たす。両変圧器２００，２０２の一次巻線は、５０／
６０Ｈｚの１２０ＶＡＣ又は２４０ＶＡＣ入来電力を選
択する共通のジャンパ回路に接続されている。これらの
ジャンパは、元々は５０／６０Ｈｚの１２０ＶＡＣのた
めに設計されたものであるが、ジャンパを移動させるこ
とによって５０／６０Ｈｚの２４０ＶＡＣの電力を供給
することができる。入出誘導電磁干渉（ＥＭＩ）を抑圧
するために、入来電力接続部（両変圧器２００，２０２
の一次巻線）のところに共通の入り線フィルタ２０４が
設けられている。
【００６０】ロジック電源及びアナログ電源は、＋５Ｖ
ＤＣ電源と＋／−１５ＶＤＣ電源のために特別に設計さ
れた複巻線２０ＶＡ降圧変圧器（１４Ａ−２０−５１
５）から電力を供給される。慣用のブリッジ整流器２０
５及び整流器２０５内のフィルタコンデンサが、各電圧
調整器２０６へ未調整ＤＣを供給する。電圧調整器２０
６は、出力電圧を＋／−５％変動以内に維持するための
ライン／負荷間調整を行う。
ＤＣ電源と＋／−１５ＶＤＣ電源のために特別に設計さ
れた複巻線２０ＶＡ降圧変圧器（１４Ａ−２０−５１
５）から電力を供給される。慣用のブリッジ整流器２０
５及び整流器２０５内のフィルタコンデンサが、各電圧
調整器２０６へ未調整ＤＣを供給する。電圧調整器２０
６は、出力電圧を＋／−５％変動以内に維持するための
ライン／負荷間調整を行う。
【００６１】ＡＤＣ１０７は、アナログ回路の大部分の
ための上記＋／−１５ＶＤＣアナログ電源の他に、＋／
−１２ＶＤＣ電力供給を必要とする。この電力供給は、
＋／−１５ＶＤＣアナログ電源から直列のツェナーダイ
オードを介して導出される。これらのツェナーダイオー
ドは、＋／−１２．０８ＶＤＣにＡＤＣ１０７の１２ｍ
Ａの負荷を与えるために追加の負荷抵抗器でバイアスさ
れる。
ための上記＋／−１５ＶＤＣアナログ電源の他に、＋／
−１２ＶＤＣ電力供給を必要とする。この電力供給は、
＋／−１５ＶＤＣアナログ電源から直列のツェナーダイ
オードを介して導出される。これらのツェナーダイオー
ドは、＋／−１２．０８ＶＤＣにＡＤＣ１０７の１２ｍ
Ａの負荷を与えるために追加の負荷抵抗器でバイアスさ
れる。
【００６２】上記＋２４ＶＤＣアナログ出力電源は、別
個の２．５ＶＡ変圧器（１４Ａ−２．５−２０）から電
力を供給される。この変圧器は、２０ＶＡＣを供給する
ために直列に接続された２つの１０ＶＡＣ二次巻線を有
する。慣用のブリッジ整流器及びフィルタコンデンサ
が、２８ボルトの未調整濾波ＤＣを供給する。＋／−１
０％の通常のライン電圧の変動がこのアナログ出力電源
の出力をＶ／Ｉコンバータ１１６の３０ＶＤＣの最大定
格電力を超過させるおそれがあるので、その出力を最大
限２８．２２ＶＤＣに抑えるために直列のツェナーダイ
オードと追加のバイアス抵抗器が用いられる。
個の２．５ＶＡ変圧器（１４Ａ−２．５−２０）から電
力を供給される。この変圧器は、２０ＶＡＣを供給する
ために直列に接続された２つの１０ＶＡＣ二次巻線を有
する。慣用のブリッジ整流器及びフィルタコンデンサ
が、２８ボルトの未調整濾波ＤＣを供給する。＋／−１
０％の通常のライン電圧の変動がこのアナログ出力電源
の出力をＶ／Ｉコンバータ１１６の３０ＶＤＣの最大定
格電力を超過させるおそれがあるので、その出力を最大
限２８．２２ＶＤＣに抑えるために直列のツェナーダイ
オードと追加のバイアス抵抗器が用いられる。
【００６３】デジタルディスプレー４６は、バックライ
ティングを有する０〜２ＶＤＣ（１．９９９９ボル
ト）、４ １／２桁のシンプソン型Ｍ１４５ＬＣＤパネ
ルメーターである。それらの桁のうち４桁だけが用いら
れ、小数点は不能化される。スケーリング／出力回路板
５２に設けられた精密分圧器が、演算増幅器１０６から
の０〜５ＶＤＣ出力信号を、温度を°Ｆ単位で直接ディ
スプレーするのに要する、１°Ｆ当り０．１ミリボルト
にスケール変更する。
ティングを有する０〜２ＶＤＣ（１．９９９９ボル
ト）、４ １／２桁のシンプソン型Ｍ１４５ＬＣＤパネ
ルメーターである。それらの桁のうち４桁だけが用いら
れ、小数点は不能化される。スケーリング／出力回路板
５２に設けられた精密分圧器が、演算増幅器１０６から
の０〜５ＶＤＣ出力信号を、温度を°Ｆ単位で直接ディ
スプレーするのに要する、１°Ｆ当り０．１ミリボルト
にスケール変更する。
【００６４】以上、本発明を実施形態に関連して説明し
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であ
り、いろいろな変更及び改変を加えることができること
を理解されたい。
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であ
り、いろいろな変更及び改変を加えることができること
を理解されたい。
【図１】図１は、本発明の高温計の配置と、その、従来
技術の高温計と比較した視野を示す概略側面図である。
技術の高温計と比較した視野を示す概略側面図である。
【図２】図２は、いろいろなブレンドの石炭組成物に対
する温度の不確実性を表すグラフであり、既知の高温計
の測定誤差と本発明の高温計の測定誤差との比較を示
す。
する温度の不確実性を表すグラフであり、既知の高温計
の測定誤差と本発明の高温計の測定誤差との比較を示
す。
【図３】図３は、本発明の高温計のケーシング部分の水
平断面図である。
平断面図である。
【図４】図４は、本発明の高温計の垂直断面図である。
【図５】図５は、図４の円５で囲まれた部分の拡大断面
図である。
図である。
【図６】図６は、炉の側壁に設置された本発明の高温計
の側面図であり、高温計の代表的な寸法を示す。
の側面図であり、高温計の代表的な寸法を示す。
【図７】図７は、本発明の高温計の背面図である。
【図８】図８は、本発明の高温計のケーシングから取出
された回路部品の概略図である。
された回路部品の概略図である。
１０：高温計 １２：測光器回路 １４：レンズ−チューブ １８：ＩＲバンドパスフィルタ ２２：内側チューブ ２４：外側チューブ ２６：キャップ ２８：開口 ３０：光学ヘッド ４２：光検出器（ゲルマニウムフォトダイオード） ４４：ケーシング ５２：スケーリング／出力回路板（スケーリング回路） ５４：電源回路 ７４：熱遮蔽板 ８２：炉壁ポート １０２：デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ） １０７：アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ） １１６：電圧−電流（Ｖ／Ｉ）コンバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トマス・イー・モスカル アメリカ合衆国オハイオ州ピカリントン、 マッケンジー・ドライブ101
Claims (19)
- 【請求項１】 炉内の温度を測定するのに用いるための
高温計であって、 赤外線を電気信号に変換するための光学ヘッドと、 前記炉の内部を視線に沿って観察するために前記光学ヘ
ッドを該炉のポート内に支持するための支持手段と、 前記光学ヘッドに接続された前記電気信号を処理するた
めの測光器回路と、 前記測光器回路に接続された前記電気信号をスケーリン
グするためのスケーリング回路と、 前記スケーリング回路に接続された、前記スケーリング
された電気信号を受取り、出力信号を発生するための出
力回路と、 前記出力信号をディスプレーするのに、又は、該出力信
号に対応する情報を供給するのに、又は、該出力信号を
前記炉の制御信号として利用するのに用いるために出力
回路に接続された出力手段と、 前記測光器回路、スケーリング回路及び出力回路に電力
を供給するために前記スケーリング回路に接続された電
源と、 前記炉内の少くとも１つのガス成分の温度を測定するた
めに、前記電気信号のスケーリングを該少くとも１つの
ガス成分が半透過性を示す中赤外線の波長に対して最も
感度が高くなるように校正するための校正手段と、から
成る高温計。 - 【請求項２】 前記支持手段は、一端を前記炉のポート
内に突入させたレンズ−チューブと、該レンズ−チュー
ブの他端に連結されたケーシングと、前記スケーリング
回路、出力回路及び電源を支持するために前記ケーシン
グ内に配設された少くとも１つの回路板から成ることを
特徴とする請求項１に記載の高温計。 - 【請求項３】 前記レンズ−チューブ内に前記測光器回
路をを支持するための回路板が配設されていることを特
徴とする請求項２に記載の高温計。 - 【請求項４】 前記レンズ−チューブが前記炉のポート
内に突入している入口部分に該レンズ−チューブを囲繞
する熱遮蔽板が配設されていることを特徴とする請求項
３に記載の高温計。 - 【請求項５】 前記支持手段に前記光学ヘッドを冷却す
るためのガス冷却手段が連結されていることを特徴とす
る請求項１に記載の高温計。 - 【請求項６】 前記ケーシングに該ケーシングを冷却す
るためのガス冷却手段が連結されていることを特徴とす
る請求項２に記載の高温計。 - 【請求項７】 前記レンズ−チューブは、間にガス空間
を画定する内側チューブと外側チューブから成り、前記
ガス冷却手段は、前記光学ヘッドを冷却するために該内
側チューブと外側チューブの間の該ガス空間へ冷却ガス
を供給するための手段を含むことを特徴とする請求項５
に記載の高温計。 - 【請求項８】 開口付きキャップが、前記レンズ−チュ
ーブをパージするために該レンズ−チューブから前記冷
却ガスを導出するために前記炉のポート内に位置する該
レンズ−チューブの端部に連結されていることを特徴と
する請求項７に記載の高温計。 - 【請求項９】 前記スケーリングを校正するための前記
校正手段は、前記電気信号を約１．３から約３．１μｍ
の間の赤外線に対して最も感度が高くなるように校正す
るための手段から成ることを特徴とする請求項１に記載
の高温計。 - 【請求項１０】 前記スケーリングを校正するための前
記校正手段は、Ｈ2Ｏの温度を測定するために前記電気
信号を約１．３８μｍの赤外線に対して最も感度が高く
なるように校正するための手段から成ることを特徴とす
る請求項９に記載の高温計。 - 【請求項１１】 前記スケーリングを校正するための前
記校正手段は、前記電気信号を１．８〜２．０μｍの波
長に対して最も感度が高くなるように校正するための手
段から成ることを特徴とする請求項９に記載の高温計。 - 【請求項１２】 前記スケーリングを校正するための前
記校正手段は、前記電気信号を２．３〜３．１μｍの波
長に対して最も感度が高くなるように校正するための手
段から成ることを特徴とする請求項９に記載の高温計。 - 【請求項１３】 前記光学ヘッドは、前記炉からの赤外
線を焦点合わせするためのレンズと、約１．３〜約３．
１μｍの波長の該焦点合わせされた赤外線を通すための
ＩＲバンドパスフィルタと、該焦点合わせされ濾波され
た赤外線を受取るための光検出器を含むことを特徴とす
る請求項１に記載の高温計。 - 【請求項１４】 前記光検出器は、ゲルマニウムフォト
ダイオードから成ることを特徴とする請求項１３に記載
の高温計。 - 【請求項１５】 記光学ヘッドは、前記炉からの赤外線
を約３〜８°のソリッドの視線円錐体から収束して焦点
合わせするためのレンズと、該焦点合わせされた赤外線
を通すためのＩＲバンドパスフィルタと、該焦点合わせ
され濾波された赤外線を受取るための光検出器を含むこ
とを特徴とする請求項１に記載の高温計。 - 【請求項１６】 炉内の温度を測定する温度測定方法で
あって、 光学ヘッドを有する高温計を前記炉のポート内に、該光
学ヘッドの視線が複数のガス成分を含む該炉内のガスの
通過方向と交差するようにして位置づけする工程と、 該視線を横切って通る前記ガスから赤外線を受取る工程
と、 該赤外線を前記光学ヘッド内で電気信号に変換する工程
と、 前記電気信号を、前記ガス成分に対して半透過性の赤外
線によって創出された信号を最大限にするために前記電
気信号をスケーリングする工程と、から成る温度測定方
法。 - 【請求項１７】 前記電気信号を約１．３〜約３．１μ
ｍの波長範囲の赤外線に適合するようにスケーリングす
ることを特徴とする請求項１６に記載の温度測定方法。 - 【請求項１８】 前記ガス成分の代表としてＨ2 Ｏの温
度を検出するために前記電気信号を約１．３８μｍの赤
外線波長に適合するようにスケーリングすることを特徴
とする請求項１７に記載の温度測定方法。 - 【請求項１９】 Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 又はそれらの混合物の
温度を測定するために前記電気信号を１．８〜３．１μ
ｍの波長範囲の赤外線に適合するようにスケーリングす
ることを特徴とする請求項１６に記載の温度測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US770609 | 1996-12-19 | ||
| US08/770,609 US6733173B1 (en) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | Pyrometer for measuring the temperature of a gas component within a furnace |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10197341A true JPH10197341A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=25089144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9363751A Pending JPH10197341A (ja) | 1996-12-19 | 1997-12-17 | 炉ガス高温計 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6733173B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10197341A (ja) |
| CN (1) | CN1209606C (ja) |
| AU (1) | AU721465B2 (ja) |
| BR (1) | BR9706407A (ja) |
| CA (1) | CA2195156C (ja) |
| GB (1) | GB2320565B (ja) |
| ID (1) | ID19242A (ja) |
| SE (1) | SE517443C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11353397B2 (en) * | 2019-03-25 | 2022-06-07 | Trioliet B.V. | Apparatus for processing crop, animal feed or components, electronic NIR sensor system and calibration method |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6056435A (en) * | 1997-06-24 | 2000-05-02 | Exergen Corporation | Ambient and perfusion normalized temperature detector |
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