(57)【要約】      （修正有）【課題】混練物の放射率変動の影響を受けることなく混練物の温度を測定することができる、放射測温を利用した混練機用温度計を提供する。【解決手段】混練機内の混練物に先端部を接しさせて当該混練物の温度を測定する混練機用温度計１００で、先端が閉じられた筒状の閉端管１と、前記閉端管の内部に配置され、前記閉端管の先端部の内面１ａから放射される赤外線エネルギーを検出する放射温度計部２０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混練機内の混練物に先端部を接しさせて当該混練物の温度を測定する混練機用温度計であって、
先端が閉じられた筒状の閉端管と、
前記閉端管の内部に配置され、前記閉端管の先端部の内面から放射される赤外線エネルギーを検出する放射温度計部と、
を備える、混練機用温度計。
【請求項２】
請求項１に記載の混練機用温度計において、
前記閉端管は、
金属製の前記先端部と、
前記先端部から後方へ延在する、前記先端部よりも熱伝導率の低い筒状部と、
を有することを特徴とする、混練機用温度計。
【請求項３】
請求項１に記載の混練機用温度計において、
前記先端部は、
金属製の先端測温部と、
前記先端測温部を囲うように設けられた、前記先端測温部よりも熱伝導率の低い断熱部と、
を有し、
前記放射温度計部により、前記先端測温部の後面から放射される赤外線エネルギーを検出して温度値に変換することを特徴とする、混練機用温度計。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の混練機用温度計において、
前記先端部が円錐状に形成されていることを特徴とする、混練機用温度計。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の混練機用温度計において、
前記先端部の内面のうちの温度測定に関与する部分に黒化処理および／または表面安定化処理が施されていることを特徴とする、混練機用温度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練機用温度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３に記載されているように、混練機用温度計としては、接触式温度計または非接触式温度計が用いられている。
従来の接触式温度計としては、例えば、特許文献１に記載の熱電対温度計がある。この熱電対温度計は、保護管と熱電対と絶縁膜筒とシール管とを備える。保護管の先端は、膨出形状をなし、閉鎖されている。保護管の先端の閉鎖部分には、細孔が設けられている。熱電対は、保護管の内部に収容される。熱電対は、保護管の先端に設けられた細孔に先端が溶着される。保護管の外周側は、先端を残して断熱性の絶縁膜筒によって被覆されている。さらに、絶縁膜筒の外周側は、シール管によって被覆されている。保護管の細孔に溶着された熱電対の先端と混練材とが接したときの起電力を読み取ることによって、混練物の温度値を測定することができる。
【０００３】
従来の非接触式温度計としては、例えば、特許文献２に記載の放射温度計がある。この放射温度計は、石英ガラスで集光し、光ファイバーで検出素子に連結し、検出素子で電気信号に変換し、演算増幅器で演算増幅する構成である。この放射温度計の信号は、マイクロコンピュータなどの制御装置に入力可能に接続され、温度値に変換される。温度値は、混練物の放射率によって補正される。また、特許文献３にも、温度計側部として放射温度計が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１８１７号公報
【特許文献２】特開平１１−７７６６６号公報
【特許文献３】特開２００１−２７７２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の熱電対温度計では、熱電対が保護管に接合されている。従って、熱電対を通じて熱移動が生じるため、測定される温度は実温度より低くなる可能性がある。これにより、測定精度の低下が懸念される。さらに、保護管の先端に設けられた細孔に熱電対の先端が溶着されているため、熱電対の先端部分の耐久性が懸念される。
【０００６】
それに対して、特許文献２および３に記載の放射温度計では、混練物に接することなく温度を測定することができるため、上記のような問題は生じない。しかしながら、特許文献２および３に記載の放射温度計にも問題がある。放射温度計では、混練物から発せられた赤外線エネルギーの量が検出され、制御装置によって温度値に変換される。温度値は、混練物の放射率によって補正される。ここで、放射率は、物体の素材によって異なる。また、同じ素材であっても、温度および表面状態によって変動する。混練物は、混練するものによって素材が異なる。また、混練の経過に伴って、温度および表面状態が変化する。従って、混練物は、放射率が一定に定まらないため、温度値の補正が困難となる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、混練物の放射率変動の影響を受けることなく混練物の温度を測定することができる、放射測温を利用した混練機用温度計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、混練機内の混練物に先端部を接しさせて当該混練物の温度を測定する混練機用温度計である。この混練機用温度計は、先端が閉じられた筒状の閉端管と、前記閉端管の内部に配置され、前記閉端管の先端部の内面から放射される赤外線エネルギーを検出する放射温度計部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の放射測温を利用した混練機用温度計によると、混練物の放射率変動の影響を受けることなく混練物の温度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る混練機用温度計の長手方向に平行な断面の概略図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る閉端管の長手方向に平行な断面図であって、（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る閉端管の長手方向に平行な断面図であって、（ｃ）は、本発明の第４実施形態に係る閉端管の長手方向に平行な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示すように、混練機用温度計１００は、混練物の温度を測定するためのものである。混練物とは、例えば、ゴムまたはプラスチックなどの高粘度材料である。混練機用温度計１００は、混練機（不図示）に取り付けられる。ここで、混練機（不図示）とは、混練物を混練するための装置である。混練物は、混練機（不図示）の内部で混練される。混練機用温度計１００は、混練機（不図示）の側壁面から混練機（不図示）内へ先端部が突出するように取り付けられる。混練機用温度計１００は、先端部の外面に混練物が接する。混練機用温度計１００は、閉端管１と閉端管１の内部に配置される放射温度計部２０と信号処理装置４とを備える。
【００１３】
（閉端管）
閉端管１は、先端部が閉じられた筒型形状をなす。閉端管１は、閉じられた先端部が円錐形状をなす。閉端管１の先端部の厚みは、耐久性を考慮して決定される。なお、閉端管１の先端部の厚みは、測温の応答性に影響する。従って、耐久性を考慮しつつ、できる限り薄い方が好ましい。また、閉端管１は、先端部の外面に耐摩耗性コーティングを施してもよい。
閉端管１の先端部の内面１ａは、閉端管１の長手方向に対して直交する。閉端管１の先端部の内面１ａと受光素子３とは、レンズ２を挟んで対向するように配置される。閉端管１の内部の後端部には、レンズ２と受光素子３とが設置される。閉端管１の材質は、金属である。この金属は、例えば、ステンレスあるいは合金鋼などである。
【００１４】
また、閉端部１の先端部の内面１ａには、黒化処理および表面安定化処理が施されることが好ましい。なお、黒化のみを伴う処理を施してもよい。もしくは、表面安定化のみを伴う処理を施してもよい。ここで、黒化処理とは、放射率を高める処理のことである。また、表面安定化処理とは、熱および時間経過による表面の物理的変化を防止する処理のことである。
黒化には、例えば、黒色のメッキまたは黒色の塗料などが用いられる。また、表面の安定化のために、熱によって物理状態が変化しにくい被膜を閉端部１の先端部の内面１ａに形成させてもよい。熱によって物理状態が変化しにくい被膜とは、例えば、溶射によって形成されるセラミックスの被膜である。また、例えば、黒色の耐熱塗料を用いることによって、黒化および表面安定化の両者を兼ねた処理を施すこともできる。
【００１５】
（放射温度計部）
放射温度計部２０は、レンズ２と受光素子３とからなる。
【００１６】
レンズ２は、閉端管１の先端部の内面１ａから放射された赤外線エネルギーを受光素子３に集光するためのものである。
【００１７】
受光素子３は、レンズ５によって集光された赤外線エネルギーを電気信号に変換するためのものである。受光素子３は、閉端管１の外部に設けられた信号処理装置４に接続される。受光素子３は、赤外線エネルギーを電気信号に変換した後、その電気信号を信号処理装置４に出力する。
【００１８】
（信号処理装置）
信号処理装置４は、受光素子３から出力された電気信号を増幅し、温度値に変換するためのものである。
【００１９】
（混練物の測温方法）
混練機（不図示）内で混練されている混練物が閉端管１の先端部の外面に接する。閉端管１の先端部には、外面から内面１ａへと混練物の熱が伝達される。閉端管１の先端部の内面１ａは、混練物と等しい温度に達する。閉端管１の先端部の内面１ａから放射された赤外線エネルギーは、レンズ２を介して受光素子３に集光される。受光素子３に集光された赤外線エネルギーは、電気信号に変換されて信号処理装置４に出力される。信号処理装置４に出力された電気信号は、増幅されて温度値に変換される。なお、閉端管１の先端部の内面１ａの放射率は、内面１ａを黒化しない場合、測温前に温度との突き合わせデータによって決定しておく。温度値は、温度との突き合わせデータによって得られた放射率によって補正される。なお、黒化処理等により内面１ａの放射率が十分高い場合は、この限りではない。これにより、測定者は、混練物の温度値を得ることができる。
【００２０】
（作用・効果）
本実施形態では、混練物から放射される赤外線エネルギーではなく、閉端管１の先端部の内面１ａから放射される赤外線エネルギーを検出する。これにより、混練物の放射率変動の影響を受けることなく、混練物の温度値を得ることができる。
【００２１】
また、閉端管１は、閉じられた先端部が円錐形状をなす。従って、混練物は、閉端管１の先端部を覆うように接する。これにより、閉端管１の先端部に混練物の熱を効率的に伝達させることができる。
【００２２】
また、閉端部１の先端部の内面１ａに、黒化処理および表面安定化処理を施した場合、閉端部１の先端部の内面１ａの放射率を高め、且つ、熱および時間経過による物理的変化を防止することができる。これにより、測温精度を向上させ、且つ、その測温精度を保持することができる。
【００２３】
（第２実施形態）
第２〜４実施形態では、閉端管２２，２３，２４の内部に設けられる放射温度計部２０と信号処理装置４とは、第１実施形態と構成が等しい。よって、放射温度計部２０および信号処理装置４については、説明および図示を省略する。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、閉端管２２は、３つの部品からなり、その先端側から順に先端部５と筒状部６と筒状部７とを有する。
【００２５】
先端部５は、先端部が閉じられた筒型形状をなす。先端部５は、閉じられた先端部が円錐形状をなす。先端部５の後端には、凹部が形成される。先端部５の先端部の内面５ａには、黒化処理および表面安定化処理が施されることが好ましい。先端部５の先端部の内面５ａは、閉端管２２の長手方向に対して直交する。先端部５の材質は、金属である。この金属は、例えば、ステンレスあるいは合金鋼などである。
【００２６】
筒状部６は、筒型形状をなす。筒状部６は、先端部５から後方へ延在する。筒状部６は、先端部５と筒状部７との間に配置される。筒状部６の一端および他端には、凸起が形成される。筒状部６の材質は、先端部５よりも熱伝導率の低いものからなる。筒状部６の材質は、例えば、セラミックスなどである。
【００２７】
先端部５と筒状部６とは、先端部５の後端に形成された凹部が筒状部６の一端に形成された凸起に嵌合される。先端部５と筒状部６とは、先端部５の後端面と筒状部６の一端面とが接合される。先端部５と筒状部６とは、例えば、拡散溶接またはロウ付けなどによって接合される。
【００２８】
筒状部７は、筒型形状をなす。筒状部材７の一端には、凹部が形成される。筒状部７の材質は、金属である。この金属は、例えば、ステンレスあるいは合金鋼などである。
【００２９】
筒状部６と筒状部７とは、筒状部６の他端に形成された凸起が筒状部７の一端に形成された凹部に嵌合される。筒状部６と筒状部７とは、筒状部６の他端面と筒状部７の一端面とが接合される。筒状部６と筒状部７とは、例えば、拡散溶接またはロウ付けなどによって接合される。
【００３０】
（作用・効果）
本実施形態では、筒状部６は、先端部５と筒状部７との間に配置される。また、筒状部６の材質は、先端部５よりも熱伝導率の低いものからなる。これにより、先端部５よりも熱伝導率の低い筒状部６によって、混練物から伝わった先端部５の熱が閉端管２２を伝わり外部へ移動することを抑制できるため、先端部５の先端部の内面５ａの温度上昇速度の遅れを防止することができる。
【００３１】
なお、上記では、筒状部６は、先端部５と筒状部７との間に配置され、筒状部６の材質は、例えば、セラミックスなどであるとしたが、例えば、閉端管２２の先端部５より後端側を全てセラミックス素材としても構わない。しかしながら、セラミックスは、機械的に脆い。このため、閉端管２２と混練機（不図示）との取り付け部は、金属である方が好ましい。また、セラミックスは、金属に比べて高価である。以上より、セラミックスからなる筒状部６は金属からなる先端部５と筒状部７との間に配置され、且つ、筒状部６の長さは短い方が好ましい。
【００３２】
（第３実施形態）
図２（ｂ）に示すように、閉端管２３は、３つの部品からなり、その先端側から順に先端測温部８と断熱部９と筒状部１１とを有する。
【００３３】
先端測温部８は、先端部がドーム型形状をなす。先端測温部８の後面８ａには、黒化処理および表面安定化処理が施されることが好ましい。先端測温部８の後面８ａは、閉端管２３の長手方向に対して直交する。先端測温部８の材質は、金属である。この金属は、例えば、ステンレスあるいは合金鋼などである。
【００３４】
断熱部９は、先端部が閉じられた筒型形状をなす。断熱部９は、閉じられた先端部が円錐形状をなす。断熱部９は、先端に孔９ａが設けられる。断熱部９の材質は、先端測温部８よりも熱伝導率の低いものである。断熱部９の材質は、例えば、セラミックスなどである。
【００３５】
先端部１０は、先端測温部８と断熱部９とを有し、断熱部９が先端測温部８を囲うように設けられる。先端測温部８は、断熱部９の先端に設けられた孔９ａに嵌入される。先端測温部８と断熱部９とは、先端測温部８の外周面と断熱部９に設けられた孔９ａの内面とが接合される。先端測温部８と断熱部９とは、例えば、拡散溶接またはロウ付けなどによって接合される。
【００３６】
筒状部１１は、筒型形状をなす。筒状部１１の材質は、金属である。この金属は、例えば、ステンレスあるいは合金鋼などである。
【００３７】
（作用・効果）
本実施形態では、先端部１０は、先端測温部８と断熱部９とを有し、断熱部９が先端測温部８を囲うように設けられる。これにより、混練物から伝わった先端測温部８の熱が閉端管２３を伝わり外部へ移動することを抑制でき、且つ、混練物の熱が伝わる先端測温部８の大きさが局限されているため、先端測温部８の後端８ａの温度上昇速度の遅れをより防止することができる。
【００３８】
（第４実施形態）
図２（ｃ）に示すように、閉端管２４は、４つの部品からなり、その先端部から順に端部１２と筒状部１３と筒状部１４と筒状部１５とを有する。
【００３９】
先端部１２は、先端部が閉じられた筒型形状をなす。先端部１２は、閉じられた先端部が円錐形状をなす。先端部１２の先端部の内面１２ａには、黒化処理および表面安定化処理が施されることが好ましい。先端部１２の先端部の内面１２ａは、閉端管２４の長手方向に対して直交する。先端部１２の材質は、金属である。この金属は、例えば、ステンレスあるいは合金鋼などである。
【００４０】
筒状部１３は、筒型形状をなす。筒状部１３は、先端部１２から後方へ延在する。筒状部１３の材質は、先端部１２よりも熱伝導率の低いものである。筒状部１３の材質は、例えば、セラミックスなどである。
【００４１】
筒状部１４は、筒型形状をなす。筒状部１４は、他端部の内周面に雌ねじ部１４ａが設けられる。筒状部１３の材質は、金属である。この金属は、例えば、ステンレスあるいは合金鋼などである。
【００４２】
筒状部１５は、筒型形状をなす。筒状部１５は、一端部の外周面に雄ねじ部１５ａが設けられる。筒状部１５の材質は、金属である。この金属は、例えば、ステンレスあるいは合金鋼などである。
【００４３】
筒状部１４と筒状部１５とは、筒状部１４の他端部の内周面に設けられた雌ねじ部１４ａと筒状部１５の一端部の外周面に設けられた雄ねじ部１５ａとが螺合される。
【００４４】
（作用・効果）
本実施形態では、筒状部１４と筒状部１５とは、筒状部１４の他端部の内周面に設けられた雌ねじ部１４ａと筒状部１５の一端部の外周面に設けられた雄ねじ部１５ａとが螺合される。従って、閉端管２４の筒状部１５より先端側は、容易に取り外すことができる。これにより、閉端管２４は、筒状部１５を残して、筒状部１５より先端側のみを交換することができる。従って、筒状部１５は、交換することなく繰り返し使用することができる。これにより、閉端管２４を全て交換する場合に比べて、コストを削減することができる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００４６】
１：閉端管
１ａ：内面
２：レンズ
３：受光素子
４：信号処理装置
２０：放射温度計部
１００：混練機用温度計
【図１】
2014215085.tif 000003
【図２】
2014215085.tif 000004