(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の支持本体と、
該支持本体の内部に、先端側に測温部が突出した状態に挿通され、軸方向に移動可能に支持される温度計と、
該温度計を先端側に付勢するコイルばねと、
該コイルばねを支持するとともに、該コイルばねから受ける軸方向の力を測定する荷重測定部とを備え、
前記コイルばねの付勢力により測定対象物に先端部が押し付けられる前記温度計の測定結果に基づき、当該測定対象物の温度が求められるとともに、前記荷重測定部の測定結果に基づき、前記温度計の軸方向の移動量、すなわち前記測定対象物の変位量が求められる温度・変位測定装置。
【請求項２】
前記温度計が、シース熱電対又はシース測温抵抗体である請求項１記載の温度・変位測定装置。
【請求項３】
前記温度計が、前記シース熱電対又はシース測温抵抗体のシースの基端から突出する熱電対素線又は抵抗体リード線と接続ケーブルとを電気的に接続する接続部を設けるとともに、前記シースの基端外周部から接続ケーブルの外皮にわたって前記接続部を覆う端子部を設けてなり、
前記支持本体が、前記シース及び前記端子部をそれぞれ前記移動可能に支持してなる請求項２記載の温度・変位測定装置。
【請求項４】
前記コイルばねが、前記支持本体の内部における前記端子部と前記荷重測定部との間に介装され、前記端子部を先端側に付勢する請求項３記載の温度・変位測定装置。
【請求項５】
前記端子部の外周部に、前記支持本体の内周案内面との間の隙間をシールして先端側からのガスの侵入を阻止するシールリングを設けてなる請求項３又は４記載の温度・変位測定装置。
【請求項６】
前記荷重測定部が、ロードセルからなる請求項１〜５の何れか１項に記載の温度・変位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の温度と変位の測定が可能な温度・変位測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、銅等の溶解炉における炉蓋への付着物の付着量制御方法として、熱電対温度計とロードセル（荷重計）を測定対象物（冷却ブロック／炉蓋）に各々設置して、冷却ブロックの温度及び炉蓋への付着物の付着量（荷重）を測定することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。このような方法は、温度と付着物の荷重を各々別に測定するものであり、設備的にも大がかりな制御方法となる。
【０００３】
また、高炉の炉底耐火物に穴を設けて炉底耐火物の温度を測定するための温度測定装置として、温度計がばねを介して支持管に連結されることにより、ばねに発生する弾性力を利用して温度計を支持管の軸方向に対して進退させることができるものが提案されている（特許文献２）。このような温度測定装置によれば、温度の変動によって内張耐火物が膨張したり、鉄皮が収縮したりしても、温度計先端の測温部を常に穴底部に密接させた状態で温度を正確に測定することが可能となる。
【０００４】
しかし、このような温度測定装置により炉底耐火物の温度変動は収集できるとしても、内張耐火物の膨張の度合は測定できず、従来は、耐火物外側の鉄皮の膨張収縮変位を別途の測定器を用いて測定し、間接的に炉底耐火物の膨張度合いを推定するにとどまっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５３−１１６２０３
【特許文献２】特開２００５−４２９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、測定対象物の温度のみならず変位も同時に測定できる低コストな測定装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、まず常に温度計本体の先端が測定対象物に押し付けられている特許文献２に記載の温度測定装置において、温度計本体の動きを把握することができれば、測定対象物の変位量も把握できる点に着眼した。そして、鉄皮の外側となるガイドパイプの内部を軸方向に移動する温度計基端の端子部の動きをカメラ等で把握することを考えた。しかし、ガイドパイプ内には先端側の支持管を通じて内張耐火物側から有毒なガスが侵入してくる虞があることや高温になる虞もあることから、その把握は難しいことが分かった。
【０００８】
そして、さらに鋭意検討を進めた結果、温度計の移動に伴って変形するコイルばねの動きを、その荷重を把握することにより間接的に把握することができ、このコイルばねの動きから温度計の移動量も把握でき、よって測定対象物の変位量も把握できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、以下の発明を包含する。
（１）  筒状の支持本体と、該支持本体の内部に、先端側に測温部が突出した状態に挿通され、軸方向に移動可能に支持される温度計と、該温度計を先端側に付勢するコイルばねと、該コイルばねを支持するとともに、該コイルばねから受ける軸方向の力を測定する荷重測定部とを備え、前記コイルばねの付勢力により測定対象物に先端部が押し付けられる前記温度計の測定結果に基づき、当該測定対象物の温度が求められるとともに、前記荷重測定部の測定結果に基づき、前記温度計の軸方向の移動量、すなわち前記測定対象物の変位量が求められる温度・変位測定装置。
【００１０】
（２）  前記温度計が、シース熱電対又はシース測温抵抗体である（１）記載の温度・変位測定装置。
【００１１】
（３）  前記温度計が、前記シース熱電対又はシース測温抵抗体のシースの基端から突出する熱電対素線又は抵抗体リード線と接続ケーブルとを電気的に接続する接続部を設けるとともに、前記シースの基端外周部から接続ケーブルの外皮にわたって前記接続部を覆う端子部を設けてなり、
前記支持本体が、前記シース及び前記端子部をそれぞれ前記移動可能に支持してなる（２）記載の温度・変位測定装置。
【００１２】
（４）  前記コイルばねが、前記支持本体の内部における前記端子部と前記荷重測定部との間に介装され、前記端子部を先端側に付勢する（３）記載の温度・変位測定装置。
【００１３】
（５）  前記端子部の外周部に、前記支持本体の内周案内面との間の隙間をシールして先端側からのガスの侵入を阻止するシールリングを設けてなる（３）又は（４）記載の温度・変位測定装置。
【００１４】
（６）  前記荷重測定部が、ロードセルからなる（１）〜（５）の何れかに記載の温度・変位測定装置。
【発明の効果】
【００１５】
以上にしてなる本発明によれば、温度計の測定結果に基づき測定対象物の温度が求められるとともに、荷重測定部の測定結果に基づき、温度計の軸方向の移動量、すなわち測定対象物の変位量が求められ、測定対象物の温度のみならず変位も同時に測定できる低コストな測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る温度・変位測定装置を説明する部分断面図。
【図２】（ａ），（ｂ）は、同じく温度・変位測定装置の要部を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）に比べて温度計が測定対象物の変位により押し戻されてコイルばねが縮んだ状態を示す。
【図３】同じく温度・変位測定装置の荷重測定部の説明図。
【図４】温度計をシース熱電対とした場合の回路図。
【図５】温度計をシース測温抵抗体とした場合の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
本発明の温度・変位測定装置１は、図１及び図２に示すように、筒状の支持本体２と、該支持本体２の内部に、先端側に測温部３０が突出した状態に挿通され、軸方向に移動可能に支持される温度計３と、該温度計３を先端側に付勢するコイルばね４と、該コイルばね４を支持するとともに、該コイルばね４から受ける軸方向の力を測定する荷重測定部５とを備えている。
【００１９】
そして、このような温度・変位測定装置１によれば、コイルばね４の付勢力により測定対象物に先端部が押し付けられる温度計３の測定結果に基づき、当該測定対象物の温度が求められるとともに、荷重測定部５の測定結果に基づき、温度計３の軸方向の移動量、すなわち測定対象物の変位量が求められる。本発明の温度・変位測定装置１は、炉の内張耐火物の温度や変位を測定するのに好適であるが、とくにこのような用途に限定されるものではない。
【００２０】
温度計３は、好ましくはシース熱電対又はシース測温抵抗体が用いられる。このシース熱電対又はシース測温抵抗体は、公知のものを広く採用できる。本例では、シース３１の先端部に測温部３０を有し、シース３１の基端３１ｂから突出する熱電対素線３２又は抵抗体リード線と、接続ケーブル３３とを電気的に接続する接続部３４が設けられ、シースの基端３１ｂ外周部から接続ケーブル３３の外皮にわたって接続部３４を覆う端子部３５が設けられている。
【００２１】
支持本体２は、例えばステンレス鋼等の耐熱鋼を用いて構成され、温度計３のシース３１を移動可能に支持する先端側筒体２１と、温度計３の端子部３５を移動可能に支持する基端側筒体２２とを備えている。先端側筒体２１の先端部には、外部からの異物の侵入を防止するため内径が縮小した図示しない縮径部が設けられている。
【００２２】
また、基端側筒体２２の内部には、先端側から順に、端子部３５、コイルばね４、荷重測定部５が内装される。荷重測定部５は基端側筒体２２の内周面に移動不能に固定されており、端子部３５はコイルばね４により先端方向へ付勢された状態で移動する。端子部３５の移動量、すなわち温度計の移動量は、コイルばね４の変形量に一致する。温度計３の端子部３５から延びる接続ケーブル３３は、コイルばね４、筒状の荷重測定部５（ロードセル）の中空の中心部を通じて支持本体２の基端側に延出している。
【００２３】
端子部３５の外周部には、支持本体２の内周案内面との間の隙間をシールして先端側からのガス等の異物の侵入を阻止するシールリング３５０が設けられている。また、先端側筒体２１と基端側筒体２２の間の連結箇所には、当該支持本体２を鉄壁に取り付けるためのフランジ２３が設けられている。このようなフランジ２３以外の取付具を設けることも勿論できる。
【００２４】
本発明では、測定対象物からの温度による影響を受けない基端側の外部位置にコイルばね４と荷重測定部５を設けているため、信頼性の高い構成とすることができる。ただし、仮に影響を受ける可能性がある場合は、高剛性の先端側筒体２１や基端側筒体２２を用いることで、断熱や冷却などの養生等が可能である。
【００２５】
荷重測定部５は、本例ではロードセルが用いられているが、これに限定されるものではない。ロードセルは、図３に示すように力に比例して変形する起歪体５０の変形量を測定するひずみゲージ（不図示）から構成されている。この荷重測定部５から荷重を得ることで、図示しない演算部でコイルばね４の変形量を算出し、温度計の変位量を得ることができる。
【００２６】
本例では軸方向中間位置に起歪体５０を取り付ける取付溝５１ｃが形成された筒本体５１より構成され、先端側および基端側の外周面には支持本体２の内面との間をシールするシールリング５２０、５３０を装着する凹溝５２、５３が設けられている。符号５４は起歪体５０に取り付けられる上記ひずみゲージの配線を内側の中空部から基端側に引き出すための配線孔である。
【００２７】
ロードセルにコイルばね４から荷重が加わると、起歪体５０に設けられた複数（本例では４箇所）のひずみゲージの電気抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が変化する。この抵抗値の変化ΔＲを電圧で測定する。ここでひずみゲージの抵抗変化は非常に小さいため、本例では、図４に示すように、演算部においてホイートストンブリッジ回路７が組まれている。このホイートストンブリッジ回路７から、印加電圧に比例し、かつひずみに比例した微小の電圧信号が出力される。出力電圧信号は、信号処理等により増幅し変位量として読み取ることができ、これに基づきコイルばね４から受けた荷重を算出することができる。
【００２８】
支持本体２の基端側には、連結管８１、８２を介してＬ字に屈曲した先に端子台６が設けられている。このようなＬ字は取付けスペースの問題を回避するためのものであり、その他の形態でも勿論よい。支持本体２の基端側から延出した温度計３の接続ケーブル３３及び図示しない上記ひずみゲージの配線５５は、連結管８１、８２を通じて端子台６に延びている。接続ケーブル３３は、たとえば相互に絶縁された１対の熱電対素線をコイル状に形成することで伸縮性を備えている。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。図５は、温度計３としてシース測温抵抗体を採用した場合の配線図である。符号３６は抵抗体素子、３７は内部配線である。
【符号の説明】
【００３０】
１  温度・変位測定装置
２  支持本体
３  温度計
４  コイルばね
５  荷重測定部
６  端子台
７  ホイートストンブリッジ回路
２１  先端側筒体
２２  基端側筒体
２３  フランジ
３０  測温部
３１  シース
３１ｂ  基端
３２  熱電対素線
３３  接続ケーブル
３４  接続部
３５  端子部
３６  抵抗体素子
３７  内部導線
５０  起歪体
５１  筒状本体
５１ｃ  取付溝
５２、５３  凹溝
５４  配線孔
５５  配線
８１、８２  連結管
３５０  シールリング
５２０、５３０  シールリング
【要約】
【課題】測定対象物の温度のみならず変位も同時に測定できる低コストな測定装置を提供せんとする。
【解決手段】筒状の支持本体２と、該支持本体２の内部に、先端側に測温部３０が突出した状態に挿通され、軸方向に移動可能に支持される温度計３と、該温度計３を先端側に付勢するコイルばね４と、該コイルばね４を支持するとともに、該コイルばね４から受ける軸方向の力を測定する荷重測定部５とを備え、コイルばね４の付勢力により測定対象物に先端部が押し付けられる温度計３の測定結果に基づき、当該測定対象物の温度が求められるとともに、荷重測定部５の測定結果に基づき、温度計３の軸方向の移動量、すなわち測定対象物の変位量を求める。
【選択図】図１【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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