(57)【要約】【課題】小型でかつ高温環境にて長時間連続して使用できる温度計測装置を提供する。【解決手段】計測データを処理する温度計測装置本体５０と、温度計測装置本体５０を収容し、石膏Ｇが充填される内側容器３０と、内側容器３０を収容し、断熱材Ｍが充填される外側容器２０と、を具備し、石膏Ｇの厚みに対する断熱材Ｍの厚みの比率を１から１．６とする温度計測装置。また、内側容器３０及び外側容器２０は、球形状に構成される温度計測装置１１０。【選択図】図６
2014055843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測データを処理する温度計測装置本体と、
前記温度計測装置本体を収容し、蓄熱材が充填される内側容器と、
前記内側容器を収容し、断熱材が充填される外側容器と、
を具備し、
前記蓄熱材の厚みに対する前記断熱材の厚みの比率を１から１．６とする、
温度計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の温度計測装置であって、
前記内側容器及び前記外側容器は、球形状に構成される、
温度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度計測装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、鉄鋼材料の浸炭処理、或いは、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）製造におけるガラス基板の熱処理等が行われる高温の炉において、炉内温度を計測する温度計測装置は公知である。また、このような高温環境に曝される温度計測装置では、温度計測データを処理する温度計測装置本体（データロガー）を耐熱容器に収納して高温環境から保護する構成が公知である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示される温度計測装置は、温度計測装置本体を収容し石膏（蓄熱材）が充填される内側容器と、内側容器を収容し断熱材が充填される外側容器と、を備えている。このような構成とすることで、特許文献１に開示される温度計測装置では、６００℃の連続加熱試験で３時間の使用が可能である。
【０００４】
しかし、例えば４時間以上の長時間サイクルの炉内連続温度計測等では、特許文献１に開示される温度計測装置が使用困難である。また、特許文献１に開示される温度計測装置等を利用して炉内温度計測を実施する際には、より実際の処理環境に近い計測としたいため、障害物となる場合のある温度計測装置はさらに小型であることが望まれる。
【０００５】
このように、高温の炉内温度を計測する温度計測装置では、さらに小型化され、長時間使用できることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０７５０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の解決しようとする課題は、小型でかつ高温環境にて長時間連続して使用できる温度計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、計測データを処理する温度計測装置本体と、前記温度計測装置本体を収容し、蓄熱材が充填される内側容器と、前記内側容器を収容し、断熱材が充填される外側容器と、を具備し、前記蓄熱材の厚みに対する前記断熱材の厚みの比率を１から１．６とするものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１記載の温度計測装置であって、前記内側容器及び前記外側容器は、球形状に構成されるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の温度計測装置によれば、小型でかつ高温環境にて長時間連続して使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態の温度計測装置を示す模式図。
【図２】同じく温度計測装置の模式断面図。
【図３】厚さ比率と計測時間との相関を示すグラフ図。
【図４】厚さ比率と限界温度との相関を示すグラフ図。
【図５】容器サイズと計測時間との相関を示すグラフ図。
【図６】第二実施形態の温度計測装置の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を用いて、温度計測装置１０について説明する。
なお、図１では、連続浸炭炉の油焼入れ処理室の油槽９０内に浸漬されたワークＷに設けられた温度計測装置１０を模式的に表している。
【００１４】
温度計測装置１０は、本発明に係る温度計測装置の第一実施形態である。本実施形態の温度計測装置１０は、ワークＷが連続浸炭炉の各処理室を搬送される際の各処理室内の温度（各処理室内のワークＷの温度含む、以下同様）を計測する装置である。
【００１５】
連続浸炭炉は、浸炭処理を行う連続する各処理室（例えば、油焼入れ処理室）から構成されている。連続浸炭炉の各処理室では、ワークＷ、並びに、温度計測装置１０が搬送され、浸炭処理の各工程が実施される。温度計測装置１０は、連続浸炭炉を構成する各処理室内の温度（以下、炉内温度）を計測する装置である。
【００１６】
油槽９０は、ワークＷの焼入れ処理が実施される油焼入れ処理室に設置されているものである。油槽９０には、ワークＷを浸漬するための液体Ｌが貯溜されている。液体Ｌは、図示せぬ攪乱機構によって常時油槽９０を循環している（図１における矢印の方向）。
【００１７】
ワークＷ及び温度計測装置１０は、搬送トレイ８０に搭載された状態で、油槽９０内に貯溜された液体Ｌに浸漬されている。温度計測装置１０は、外側容器２０と、温度計測装置本体５０と、プローブ５１・５１・・・と、接触端子部５２・５２・・・と、を備えている。
【００１８】
外側容器２０は、略円柱形状に構成されている。外側容器２０の内部には、温度計測装置本体５０が収納されている。外側容器２０について、詳しくは後述する。
【００１９】
温度計測装置本体５０は、所謂データロガーと称される履歴データ記録装置によって構成される。温度計測装置本体５０には、熱電対からなる複数のプローブ５１・５１・・・が電気的に接続されている。各プローブ５１・５１・・・の先端部には、連続浸炭炉の各処理室内の炉内温度を検出する接触端子部５２・５２・・・が配設される。接触端子部５２・５２・・・は、ワークＷに接触した状態で設けられている。
【００２０】
接触端子部５２によって検出された各処理室内の炉内温度は、電気信号に変換されて温度計測装置本体５０に送信され、履歴データ（計測データ）として温度計測装置本体５０によって処理され保存される。
【００２１】
図２を用いて、温度計測装置１０についてさらに詳しく説明する。
なお、図２では、温度計測装置１０を側面断面視にて模式的に表している。
【００２２】
温度計測装置１０は、上述の外側容器２０、温度計測装置本体５０、プローブ５１・５１・・・、および接触端子部５２・５２・・・に加えて、さらに、内側容器３０と、アルミケース４０とを備えている。
【００２３】
温度計測装置本体５０は、アルミケース４０に収納されている。温度計測装置本体５０に接続されるプローブ５１・５１・・・は、アルミケース４０、内側容器３０及び外側容器２０の一側を貫通して外側に延出している。
【００２４】
アルミケース４０は、中空の略円柱形状に構成されている。アルミケース４０の内部の略中央部には、温度計測装置本体５０が配置されている。アルミケース４０は、内側容器３０に収納されている。温度計測装置本体から延出するプローブ５１・５１・・・は、アルミケース４０の一側を貫通して内側容器３０内へ延出している。
【００２５】
内側容器３０は、中空の略円柱形状に構成されている。内側容器３０の内部の略中央部には、アルミケース４０が配置され、内側容器３０の内部におけるアルミケース４０の周囲には蓄熱材としての石膏Ｇが充填されている。アルミケース４０から内側容器３０に延出するプローブ５１・５１・・・は、石膏Ｇおよび内側容器３０の一側を貫通して外側容器２０へ延出している。内側容器３０は、外側容器２０に収納されている。なお、内側容器３０は、外部から伝熱以外には入熱が無いように構成されている。
【００２６】
外側容器２０は、中空の略円柱形状に構成されている。外側容器２０の内部の略中央部には内側容器３０が配置され、外側容器２０の内部における内側容器３０の周囲には断熱材Ｍが充填されている。内側容器３０から外側容器２０に延出するプローブ５１・５１・・・は、断熱材Ｍおよび外側容器２０の一側を貫通して、継手２１を介して外側容器２０の外部へ延出している。なお、外側容器２０は、外部から伝熱以外には入熱が無いように構成されている。
【００２７】
ここで、特記すべき事項として、温度計測装置１０では、内側容器３０に充填される石膏Ｇの厚みｔｇに対する外側容器２０に充填される断熱材Ｍの厚みｔｓが所定範囲となるように構成される。すなわち、内側容器３０に充填される石膏Ｇの厚みｔｇを１．０としたときの外側容器２０に充填される断熱材Ｍの厚みｔｓの割合を厚さ比率εとするとき、厚さ比率εが１．０〜１．６となるように構成される。
【００２８】
つまり、内側容器３０内における石膏Ｇの厚みｔｇに対する外側容器２０内における断熱材Ｍの厚みｔｓの比率ε（＝ｔｓ／ｔｇ）が、１．０以上かつ１．６以下となるように構成される。
【００２９】
なお、内側容器３０に充填される石膏Ｇの厚みｔｇに対する外側容器２０に充填される断熱材Ｍの厚みｔｓは、略円柱形状の外側容器２０の径方向、軸方向等を含むすべての方向の断面について厚さ比率εが１．０〜１．６となるように構成されるものとする。
【００３０】
図３を用いて、厚さ比率εと計測時間Ｔｍとの相関について説明する。
なお、図３では、横軸を厚さ比率εとし、縦軸を計測時間Ｔｍとし、厚さ比率εと計測時間Ｔｍとの相関をグラフ図によって表している。なお、縦軸に示される計測時間Ｔｍはグラフ上方に向かうほど時間が経過するものとする。
【００３１】
図３に示すように、厚さ比率εと計測時間Ｔｍとには相関があり、厚さ比率εが１．０〜１．６で構成される温度計測装置１０の計測時間Ｔｍが、他の厚さ比率εでの計測時間Ｔｍよりも長いことが分かっている。
【００３２】
ここで、厚さ比率εとは、上述したように、内側容器３０に充填される石膏Ｇの厚みｔｇを１．０としたときの外側容器２０に充填される断熱材Ｍの厚みｔｓの割合である。また、計測時間Ｔｍとは、温度計測装置１０を所定温度（例えば６００℃）下で連続使用した場合に、所定の計測精度によって温度を計測することができる、温度計測装置１０の連続使用可能時間である。
【００３３】
ここで、図３において、データＡ（厚さ比率ε＝０．２で構成される温度計測装置１０）、データＢ（厚さ比率ε＝０．５で構成される温度計測装置１０）、データＣ（厚さ比率ε＝１．２で構成される温度計測装置１０）、データＤ（厚さ比率ε＝２．５で構成される温度計測装置１０）を定義する。
【００３４】
図４を用いて、温度計測装置１０の高温下での連続使用時における、厚さ比率εと装置本体温度Ｔｌの上昇時間との相関について説明する。
なお、図４では、横軸を経過時間Ｔとし、縦軸を装置本体温度Ｔｌとし、厚さ比率ε毎の装置本体温度Ｔｌと経過時間Ｔとの関係をグラフ図によって表している。
【００３５】
ここで、装置本体温度Ｔｌは、温度計測装置１０を高温（例えば６００℃）下で連続使用した際の温度計測装置本体５０の温度であり、経過時間Ｔは、温度計測装置１０を使用開始してからの時間である。なお、横軸に示される経過時間Ｔはグラフ右方に向かうほど時間が経過するものとする。
【００３６】
図４に示すように、厚さ比率εと経過時間Ｔの増加に伴う装置本体温度Ｔｌの変化とには相関があり、例えば温度計測装置本体５０の高温側の使用限界温度が１２０℃であるときには、データＣ（厚さ比率ε＝１．２で構成される温度計測装置１０のデータ）についての、装置本体温度Ｔｌが使用限界温度（１２０℃）に達するまでの経過時間Ｔが最も長くなっている。
【００３７】
言い換えれば、厚さ比率εが１．０〜１．６で構成される温度計測装置１０は、装置本体温度Ｔｌが使用限界温度（１２０℃）に達するまでの経過時間Ｔが、厚さ比率εが他の範囲にある温度計測装置１０よりも、長いことが分かる。
【００３８】
図５を用いて、容器サイズと計測時間Ｔｍとの相関について説明する。
なお、図５では、横軸を容器サイズとし、縦軸を計測時間Ｔｍとし、容器サイズと計測時間Ｔｍとの相関をグラフ図によって表している。なお、横軸に示される容器サイズは、グラフ右方に向かうほど容器サイズが大きくなるものとする。また、縦軸に示される計測時間Ｔｍは、グラフ上方に向かうほど時間が長くなるものとする。
【００３９】
図５に示すように、容器サイズと計測時間Ｔｍとは相関があり、容器サイズが大きいほど計測時間Ｔｍも長くなることが分かっている。ここで、容器サイズとは、厚さ比率εが１．０〜１．６で構成される温度計測装置１０の外側容器２０の大きさである。また、計測時間Ｔｍとは、上述したように、温度計測装置１０を所定温度で連続使用した場合の、計測精度が保証される使用時間である。
【００４０】
温度計測装置１０の効果について説明する。
温度計測装置１０によれば、小型でかつ長時間連続して使用できる。すなわち、内側容器３０に充填される石膏Ｇの厚みｔｇに対する外側容器２０に充填される断熱材Ｍの厚みｔｓの比率が所定範囲となるように構成することで、外側容器２０内の昇温抑制効果を最大限に発揮できる。
【００４１】
また、容器サイズが大きいほど計測時間Ｔｍも長くなることから、計測時間に適した容器サイズを選定し、必要以上に温度計測装置１０が大型化することを防止できる。
【００４２】
図６を用いて、温度計測装置１１０について説明する。
なお、図６では、温度計測装置１１０を断面視にて模式的に表している。
【００４３】
温度計測装置１１０は、本発明に係る温度計測装置の第二実施形態である。本実施形態の温度計測装置１０は、ワークＷが連続浸炭炉の各処理室を搬送される際の各処理室内の温度を計測する装置である。
【００４４】
温度計測装置１１０は、外側容器１２０と、内側容器１３０と、アルミケース４０と、温度計測装置本体５０と、プローブ５１・５１・・・と、を備えている。
【００４５】
温度計測装置本体５０、プローブ５１・５１・・・及びアルミケース４０は、第一実施形態のものと同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
内側容器３０は、中空の球形状に構成されている。内側容器３０の内部の略中央部にはアルミケース４０が配置され、内側容器３０の内部におけるアルミケース４０の周囲には蓄熱材としての石膏Ｇが充填されている。アルミケース４０から内側容器３０に延出するプローブ５１・５１・・・は、石膏Ｇおよび内側容器３０の一側を貫通して外側容器２０へ延出している。内側容器３０は、外側容器２０に収納されている。なお、内側容器３０は、外部から伝熱以外には入熱が無いように構成されている。
【００４７】
外側容器２０は、中空の球形状に構成されている。外側容器２０の内部の略中央部には内側容器３０が配置され、外側容器２０の内部における内側容器３０の周囲には断熱材Ｍが充填されている。内側容器３０から外側容器２０に延出するプローブ５１・５１・・・は、断熱材Ｍおよび外側容器２０の一側を貫通して、継手２１を介して外側容器２０の外部へ延出している。なお、外側容器２０は、外部から伝熱以外には入熱が無いように構成されている。
【００４８】
ここで、特記すべき事項として、温度計測装置１１０では、内側容器３０に充填される石膏Ｇの厚みｔｇに対する外側容器２０に充填される断熱材Ｍの厚みｔｓが所定範囲となるように構成される。すなわち、内側容器３０に充填される石膏Ｇの厚みｔｇを１．０としたときの外側容器２０に充填される断熱材Ｍの厚みｔｓを厚さ比率εとするとき、厚さ比率εが１．０〜１．６となるように構成される。
【００４９】
つまり、内側容器３０内における石膏Ｇの厚みｔｇに対する外側容器２０内における断熱材Ｍの厚みｔｓの比率ε（＝ｔｓ／ｔｇ）が、１．０以上かつ１．６以下となるように構成される。
【００５０】
なお、厚さ比率εと計測時間Ｔｍとの相関、厚さ比率εと経過時間Ｔの増加に伴う装置本体温度Ｔｌの変化との相関、並びに、容器サイズと計測時間Ｔｍとの相関については第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５１】
温度計測装置１１０の効果について説明する。
温度計測装置１１０によれば、小型でかつ高温環境にて長時間連続して使用できる。すなわち、内側容器３０に充填される石膏Ｇの厚みｔｇに対する外側容器２０に充填される断熱材Ｍの厚みｔｓが所定範囲となるように構成することで、外側容器２０内の昇温抑制効果を最大限に発揮できる。
【００５２】
また、容器サイズが大きいほど計測時間Ｔｍも長くなることから、計測時間に適した容器サイズを選定し、必要以上に温度計測装置１０が大型化することを防止できる。
【符号の説明】
【００５３】
１０    温度計測装置
２０    外側容器
３０    内側容器
４０    アルミケース
５０    温度計測装置本体
５１    ブローブ
５２    接触端子部
Ｇ      石膏（蓄熱材）
Ｍ      断熱材
【図１】
2014055843.tif 000003
【図２】
2014055843.tif 000004
【図３】
2014055843.tif 000005
【図４】
2014055843.tif 000006
【図５】
2014055843.tif 000007
【図６】
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