(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空洞を有する空洞形黒体を備えた放射温度計の校正用空洞形黒体炉において、前記空洞の開口部の下部内周または上部内周に１または複数の孔を設け、この孔から不活性ガスまたは空気を吹き出すように構成するとともに、前記空洞形黒体を所定の温度になるように加熱する手段によって前記不活性ガスまたは空気を予め加熱するように構成してあることを特徴とする放射温度計の校正用空洞形黒体炉。
【請求項２】
空洞形黒体が加熱用のオイル内に浸漬されてこのオイルによって所定の温度になるように加熱されるとともに、孔から吹き出される不活性ガスまたは空気が前記オイルによって加熱されるようにしてある請求項１に記載の放射温度計の校正用空洞形黒体炉。
【請求項３】
空洞形黒体がその外周に設けられたヒータによって所定の温度になるように加熱されるとともに、孔から吹き出される不活性ガスまたは空気が前記ヒータによって加熱されるようにしてある請求項１に記載の放射温度計の校正用空洞形黒体炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射温度計の校正用空洞形黒体炉（以下、単に黒体炉という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記黒体炉としては、空洞形黒体の空洞における温度分布を少なくするため、３００℃未満の温度校正を行うのに用いる黒体炉においては、空洞形黒体をオイル内に浸漬し、これをオイルによって加熱しており、３００℃以上の高温の温度校正を行うのに用いる黒体炉においては、空洞形黒体の外周にヒータを設けて、直接加熱するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記いずれのタイプの黒体炉においても、図５に示すように、空洞形黒体５０の外部から空洞５１の開口５２を経て冷たい空気５３が流れ込み、この空気５３は空洞５１内において適宜加熱されて温かい空気５４となって開口５２から空洞５１外に流れ出る。つまり、前記空気５３，５４の流れによって空洞５１内に対流が生じ、空洞形黒体５０の空洞壁面（空洞を囲む壁面）５５に温度分布が生じ、このため、空洞壁面５５が所望の均一な温度に維持されないことがあり、これに起因して放射温度計の校正を精度よく行えないことがあった。
【０００４】
上述のような不都合を解決するため、例えば、空洞形黒体５０の下部側を加熱して、空洞５１内における温度差をなくすことが試みられているが、この手法によっても温度差が生ずることは完全に避けることができてない。
【０００５】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、放射温度計の校正の誤差要因となる空洞形黒体の空洞壁面の温度分布を可及的に小さくし、所望の校正を精度よく行うことができる黒体炉を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、内部に空洞を有する空洞形黒体を備えた黒体炉において、前記空洞の開口部の下部内周または上部内周に１または複数の孔を設け、この孔から不活性ガスまたは空気を吹き出すように構成するとともに、前記空洞形黒体を所定の温度になるように加熱する手段によって前記不活性ガスまたは空気を予め加熱するように構成してある（請求項１）。この場合、室温以上の温度校正を行う黒体炉においては、前記不活性ガスまたは空気を吹き出すための孔を、空洞の開口部の下部内周に設け、室温未満の温度校正を行う黒体炉（低温黒体炉）においては、前記孔を、空洞の開口部の上部内周に設ける。
【０００７】
上記特徴的構成よりなる黒体炉においては、空洞形黒体の空洞の開口部の下部内周または上部内周に１または複数の孔を設け、この孔から不活性ガスまたは空気を吹き出すようにしており、この吹き出された不活性ガス（または空気）が開口部の外方においてその下方から上方（または上方から下方）に向かう強制流となる。このため、この強制流がガスカーテンとして機能し、空洞の外部から空洞内への冷たい（または温かい）空気の侵入が効果的に防止され、また仮に前記空気の侵入があったとしてもこの空気は前記強制流によって開口部の外方に導出され、結果的に空洞内における対流の発生が大幅に抑制される。その結果、放射温度計の校正の誤差要因となる空洞壁面に温度分布が生ずるのが防止される。
【０００８】
そして、この発明の黒体炉においては、空洞形黒体が加熱用のオイル内に浸漬されてこのオイルによって所定の温度になるように加熱される場合、孔から吹き出される不活性ガスまたは空気が前記オイルによって加熱されるようにすれば（請求項２）、不活性ガスまたは空気を加熱する手段を別途設けたりする必要がない。
【０００９】
また、この発明の黒体炉においては、空洞形黒体がその外周に設けられたヒータによって所定の温度になるように加熱される場合、孔から吹き出される不活性ガスまたは空気が前記ヒータによって加熱されるようにすれば（請求項３）、不活性ガスまたは空気を加熱する手段を別途設けたりする必要がない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は、この発明の第１の実施の形態を示している。まず、図１において、１は黒体炉１で、次のように構成されている。すなわち、図１において、２は空洞形黒体で、例えば炭素、銅、ステンレスなど熱伝導率の良好な素材で形成されている。３はこの空洞形黒体２の内部に形成される空洞で、図２に示すように、その開口部４に対向する底壁面５を開口部４側に突出するように形成してあり、底壁面５の中央部５ｃが開口部４側に突出し、その周囲の斜面部５ａ，５ｂによって円錐面が形成されるようにしてある。６ａ，６ｂは底壁面５の外周部と開口部４の外周との間に形成される側壁面である。底壁面５および側壁面６ａ，６ｂの表面は黒化処理が施されてあって、放射率を十分に大きくしてある。
【００１１】
上記空洞形黒体２は、フランジ７を介して例えばステンレス鋼製の内槽８の壁面に、開口部４が壁面に対向するように取り付けられる。そして、内槽８の内部には、空洞形黒体２を浸漬するようにしてオイル９が所定深さに充填してあるとともに、オイル９を加熱するヒータ１０およびモータ１１によって回転駆動されオイル９を攪拌する羽根１２がオイル９に浸漬されるようにして収容されている。
【００１２】
そして、図１において、１３ａ，１３ｂは内槽８内に着脱自在に設けられる内蓋、１４は例えばステンレス鋼製の外槽、１５は内槽８と外槽１４との間に設けられる断熱材、１６は外槽１４の上部に着脱自在に設けられる外蓋である。
【００１３】
また、図１において、１７は空洞形黒体２の開口部４に対応するように、内槽８、外槽１４および断熱材１５の所定部分を貫通するように設けられた孔で、この孔１７の左方に設けられた放射温度計１８により空洞形黒体２の空洞３内を測定できるようにしてある。ここまでの構成は、例えば特公平５−８３８５１号公報（第１図）に示される従来のこの種の黒体炉と変わるところがない。
【００１４】
この実施の形態の黒体炉１が従来のものと変わる点は、空洞３の開口部４の下部内周または上部内周に１または複数の孔を設け、この孔から不活性ガスまたは空気を吹き出すように構成するとともに、空洞形黒体を所定の温度になるように加熱する手段によって不活性ガスまたは空気を予め加熱するようにしたことである。以下、この構成について、図３をも参照しながら説明する。
【００１５】
図１〜図３において、１９は空洞形黒体２の開口部４に設けられる気体吹き出し部材で、内部に適宜広さの中空部２０が形成されるとともに、平面視形状が円弧状（例えば半円形より円弧部分がやや長い）に形成され、その円弧部分２１のほぼ中間に不活性ガス（例えば窒素ガス）Ｇを中空部２０に導入するためのガス導入用パイプ２２が接続されるとともに、円弧部分２１の内面側（曲率面側）には、ガス導入用パイプ２２の接続位置およびこれを中心にして左右両側に複数（図３においては５つ）の孔２３が開設されている。これらの孔２３は、ガス導入用パイプ２２によって気体吹き出し部材１９の内部に導入された窒素ガスＧを吹き出すための孔であり、図３に示すように、開口部４の全体をカバーするように窒素ガスＧが下方から上方に向かって吹き出るようにしてある。この場合、空洞３内の温度差に起因して生ずる対流による空気の量とほぼ同じ量またはやや多い量の窒素ガスＧを吹き出すのが好ましく、これに適合するように、孔２３の径や個数およびその開設位置を決めるのがよい。
【００１６】
上記気体吹き出し部材１９は、図３に示すように、空洞形黒体２のフランジ７の外側面に、孔２３が空洞形黒体２の開口部４の最下端を中心にして左右に振り分けた状態で位置し、各孔２３が上方またはほぼ上方を向くように、ねじ止めなど適宜の手段で着脱自在に取り付けられる。
【００１７】
そして、前記ガス導入用パイプ２２の他端側は、図１および図２に示すように、熱交換のために内槽８内に入り、オイル９内を通り、空洞形黒体２の底面側から上方に延びて、さらに、外蓋１６の外部に導出され、窒素ガスボンベ２４にバルブ（図示していない）などを介して接続されている。そして、このガス導入用パイプ２２は、オイル９に浸漬されている部分の適宜の位置に多重に折り曲げられた葛折れ部２５が形成され、熱交換が十分に行われるように構成してあり、ガス導入用パイプ２２内を気体吹き出し部材１９方向に向かう窒素ガスＧが適宜の温度に加熱され、空洞壁面の制御温度とほぼ等しい温度の窒素ガスＧが、気体吹き出し部材１９に形成された孔２３から吹き出されるようにしてある。
【００１８】
また、図１において、２６は外槽１４の気体吹き出し部材１９の上方に設けられる排気装置で、気体吹き出し部材１９の孔２３から吹き出された窒素ガスＧが外部に一度に拡散しないようにするものであって、必要に応じて排気ファンとフィルタを備えた排気口２７が設けられている。そして、２８は気体吹き出し部材１９および排気装置２６の外周を覆うように設けられる断熱部材である。なお、この断熱部材２８には、開口部４および放射温度計１８に対応する部分に、赤外線の通過を妨げないように開口が形成されていることはいうまでもない。
【００１９】
以上のように構成された黒体炉１においては、空洞形黒体２の空洞３の開口部４の下部内周に設けられた気体吹き出し部材１９における５つの孔２３から、空洞壁面の制御温度とほぼ等しい温度の窒素ガスＧが吹き出される。この場合、５つの孔２３は、吹き出された窒素ガスＧが開口部４の全体をカバーするように設けられているので、前記窒素ガスＧは、開口部４の外方においてその下方から上方に向かう強制流となり、ガスカーテンとして機能する。その結果、空洞３の外部から空洞３内冷たい空気が侵入しようとしても、これが効果的に防止される。また仮に前記空気の侵入があったとしてもこの空気は前記強制流によって開口部４の外方に導出され、結果的に空洞３内における対流の発生が大幅に抑制される。その結果、放射温度計の校正の誤差要因となる空洞壁面に温度分布が生ずるのが防止される。
【００２０】
そして、上記第１の実施の形態においては、前記複数の孔２３から吹き出される窒素ガスＧは、ガス導入用パイプ２２内を気体吹き出し部材１９方向に流れる過程において、空洞形黒体２を加熱するためのオイル９によって加熱されるので、窒素ガスＧを予め加熱するための手段を別途設ける必要がなく、黒体炉１全体の構成が大型化したり複雑になるといったこともない。また、ガス導入用パイプ２２の途中には、葛折れ部２５が形成されているので、内槽８内で窒素ガスＧを効率よく加熱することができる。
【００２１】
また、気体吹き出し部材１９の上方には排気装置２６が設けられているので、気体吹き出し部材１９の孔２３から吹き出された窒素ガスＧが外部に一度に拡散されることがない。また、気体吹き出し部材１９および排気装置２６の外側は断熱部材２８で被覆されているので、気体吹き出し部材１９などからの熱によって放射温度計１８の温度測定が影響を受けるといったこともない。
【００２２】
さらに、前記気体吹き出し部材１９は、空洞形黒体２のフランジ７に着脱自在に設けられているので、そのメンテナンスが容易であるとともに、既存の黒体炉に対して改良を施すことも簡単に行うことができる。
【００２３】
図４は、この発明の第２の実施の形態を示すもので、この実施の形態における黒体炉３０は、空洞形黒体の外周にヒータを設けて、空洞形黒体を直接加熱するようにしたものである。すなわち、図４において、３１は空洞形黒体で、前記空洞形黒体２と同様の素材よりなり、その断面形状も空洞形黒体２と同様であるが、空洞形黒体３１の側壁部３２が空洞形黒体２のそれに比べて肉厚で、例えば２５ｍｍ程度である。３３，３３Ａは空洞形黒体３１を均一に加熱するためのヒータで、空洞形黒体３１の外側部全体を覆うように設けられている。
【００２４】
そして、この実施の形態においても、空洞形黒体３１に形成される空洞３４の開口部３５側において、前記気体吹き出し部材１９と同様構成の気体吹き出し部材３６がフランジ３７に着脱自在に設けられている。そして、この気体吹き出し部材３６に窒素ガスＧを導入するためのガス導入用パイプ３８は、空洞形黒体３１の肉厚の側壁部３２の外側部分に側壁部３２の外周に螺旋状に複数回巻回するように形成された溝３９に嵌め込まれ、空洞形黒体３１とともにヒータ３３によって加熱されるように構成されている。
【００２５】
なお、図４では省略しているが、上記黒体炉３０は、ヒータ３３，３３Ａの外側に絶縁性の断熱部材が被覆され、適宜の金属容器内に収容されている。また、この黒体炉３０においても、気体吹き出し部材３６側において、第１の実施の形態と同様の構成がなされている。
【００２６】
この第２の実施の形態における黒体炉３０においても、空洞形黒体３１の空洞３４の開口部３５に設けられた気体吹き出し部材３６における複数の孔４０から、空洞壁面の制御温度とほぼ等しい温度の窒素ガスＧが吹き出される。この場合、複数の孔４０は、吹き出された窒素ガスＧが開口部３５の全体をカバーするように設けられているので、前記窒素ガスＧがガスカーテンとして機能する。したがって、図５に示した従来のものと異なり、空洞３４の外部から開口部３５を経て空洞３４内に冷たい空気が侵入するのが効果的に防止され、放射温度計１８の校正の誤差要因となる空洞壁面に温度分布が生ずるのが可及的に防止される。
【００２７】
そして、上記第２の実施の形態においては、前記複数の孔４０から吹き出される窒素ガスＧは、ガス導入用パイプ３８内を気体吹き出し部材３６方向に流れる過程において、空洞形黒体３１を加熱するためのヒータ３３によって加熱されるので、窒素ガスＧを予め加熱するための手段を別途設ける必要がなく、黒体炉３０全体の構成が大型化したり複雑になるといったこともない。また、ガス導入用パイプ３８は、空洞形黒体３１の外周に複数回巻回されているので、窒素ガスＧを効率よく加熱することができる。
【００２８】
上記第１，２の実施の形態における黒体炉１，３０は、いずれも室温以上の温度校正を行う黒体炉であったが、黒体炉はこれに限られるものではなく、室温未満や０℃〜零下５０℃といった低温領域における温度校正を行う黒体炉（低温黒体炉）もある。このような低温黒体炉においては、図示は省略するが、窒素ガスＧを吹き出すための孔２３を、空洞３の開口部４の上部内周、すなわち、開口部４の最上部またはこれに近い部位に設け、窒素ガスＧを上方から下方に向かって吹き出すようにすればよい。また、必要に応じて、前記排気装置２６と同様構成の排気装置を下方に設けてもよい。
【００２９】
そして、前記気体吹き出し部材１９，３６に形成される孔２３、４０は一つであってもよいが、孔２３、４０から吹き出される窒素ガスＧによって切れ目のないガスカーテンが形成される必要があり、２以上の適宜の個数が好ましい。また、孔２３，４０を空洞形黒体２，３１のフランジ７，３７に形成し、気体吹き出し部材１９，３６を省略することもできる。
【００３０】
また、前記孔２３、４０から吹き出すガスＧとしては、窒素ガス以外のアルゴンガスなど人体などに危害を加えない不活性ガスを用いることができるが、空気を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の黒体炉は、空洞形黒体の空洞の開口部の下部内周または上部内周に１または複数の孔を設け、この孔から不活性ガスまたは空気を吹き出すようにしているので、この吹き出されたガス等がガスカーテンとして機能し、空洞の外部から空洞内への冷たい（または温かい）空気の侵入が効果的に防止され、放射温度計の校正の誤差要因となる空洞壁面に温度分布が生ずるのが防止される。したがって、この発明によれば、温度精度の高い黒体炉を得ることができる。そして、前記ガス等は、前記空洞形黒体を所定の温度になるように加熱する手段によって予め加熱されるように構成されているので、前記ガス等を加熱するための手段を別途設ける必要がなく、黒体炉全体の構成が大型化したり複雑になるといったこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における黒体炉の構成を示す縦断面図である。
【図２】前記黒体炉における空洞形黒体近傍の構成を概略的に示す図である。
【図３】前記空洞形黒体の開口部近傍の構成を示す概略的に示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図である。
【図４】第２の実施の形態における黒体炉の要部の構成を概略的に示す縦断面図である。
【図５】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１，３…校正用空洞形黒体炉、２，３１…空洞形黒体、３，３４…空洞、４…開口部、９…オイル、１８…放射温度計、２３，４０…孔、３３…ヒータ、Ｇ…不活性ガス（または空気）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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