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公開番号2024056216
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-23
出願番号2022162953
出願日2022-10-11
発明の名称放射温度計
出願人株式会社チノー
代理人個人
主分類G01J 5/00 20220101AFI20240416BHJP(測定;試験)
要約【課題】放射率が未知の温度測定対象の温度を測定する場合には、まず放射率を求めるために光源や反射ミラーを別に設けるといった、特別な仕組みを設け、温度を得るための測定の前に都度放射率を求める測定が必要だった。
【課題を解決するための手段】別の光源や、別の反射ミラーを設けることなく、予め算出用情報を取得しておくことにより、実際の温度測定対象からの放射輝度測定によって、放射率未知の温度測定対象であっても、温度を求めることができる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
温度測定対象側に反射面を設け三以上の立体角にて温度測定対象からの放射光を反射するように構成される反射ミラーを有する反射ミラー構造体（Ｊ）と、
温度測定対象から見て反射ミラー構造体（Ｊ）の反射ミラーの後方に配置され放射輝度を測定する一以上の放射輝度測定部（Ｃ）と、
温度測定対象側からの放射光を放射輝度測定部（Ｃ）に導くための一以上の反射ミラー構造体（Ｊ）の反射ミラーの一部に設けられた透光部（Ｄ）と、
からなる放射温度計。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
反射ミラー構造体（Ｊ）は、
温度測定対象側に反射面を設けた一以上の反射ミラー（Ａ）と、
反射ミラー（Ａ）と温度測定対象間に配置され、反射ミラー（Ａ）の温度測定対象に対する立体角を三以上の複数段階に分けることが可能な一以上の採光部（Ｂ）と、
からなる請求項１に記載の放射温度計。
【請求項３】
反射ミラー構造体（Ｊ）は、
それぞれ異なる立体角に対応した三以上の反射ミラー（Ａ）
からなる請求項１に記載の放射温度計。
【請求項４】
前記三以上の立体角は、放射輝度測定部（Ｃ）中心、透光部（Ｄ）中心、を通る線を中心として線対称相似形である請求項３に記載の放射温度計。
【請求項５】
反射ミラー（Ａ）の温度測定対象に対する三以上の複数段階の立体角ごとに放射輝度測定部（Ｃ）にて測定された放射輝度を保持する放射輝度保持部（Ｅ）と、
保持されている三以上の複数段階の立体角ごとの放射輝度に基づいて温度測定対象の温度を算出するための算出用情報を保持する算出用情報保持部（Ｆ）と、
三以上の複数段階の立体角ごとに測定され保持されている三以上の放射輝度と、保持されている算出用情報と、に基づいて温度測定対象の温度を演算するための測定対象温度演算部（Ｇ）と、
をさらに有する請求項２から請求項４のいずれか一に記載の放射温度計。
【請求項６】
温度測定対象を載置する温度測定対象載置部（Ｈ）と、請求項５に記載の放射温度計と、からなる加熱物システム。
【請求項７】
反射ミラー（Ａ）と温度測定対象間に配置され、反射ミラー（Ａ）の温度測定対象に対する立体角を三以上の複数段階に分ける採光ステップ（ｂ）と、
温度測定対象から見て反射ミラー（Ａ）の後方から、採光ステップ（ｂ）の立体角の段階ごとに温度測定対象からの放射輝度を測定する放射輝度測定ステップ（ｃ）と、
反射ミラー（Ａ）の温度測定対象に対する三以上の複数段階の立体角ごとに放射輝度測定ステップ（ｃ）にて測定された放射輝度を保持する放射輝度保持ステップ（ｅ）と、
保持されている三以上の複数段階の立体角ごとの放射輝度に基づいて温度測定対象の温度を算出するための算出用情報を保持する算出用情報保持ステップ（ｆ）と、
三以上の複数段階の立体角ごとに測定され保持されている三以上の放射輝度と、保持されている算出用情報と、に基づいて温度測定対象の温度を演算する測定対象温度演算ステップ（ｇ）と、
をさらに有する計算機である放射温度計の動作方法。
【請求項８】
反射ミラー（Ａ）と温度測定対象間に配置され、反射ミラー（Ａ）の温度測定対象に対する立体角を三以上の複数段階に分ける採光ステップ（ｂ）と、
温度測定対象から見て反射ミラー（Ａ）の後方から、採光ステップ（ｂ）の立体角の段階ごとに温度測定対象からの放射輝度を測定する放射輝度測定ステップ（ｃ）と、
反射ミラー（Ａ）の温度測定対象に対する三以上の複数段階の立体角ごとに放射輝度測定ステップ（ｃ）にて測定された放射輝度を保持する放射輝度保持ステップ（ｅ）と、
保持されている三以上の複数段階の立体角ごとの放射輝度に基づいて温度測定対象の温度を算出するための算出用情報を保持する算出用情報保持ステップ（ｆ）と、
三以上の複数段階の立体角ごとに測定され保持されている三以上の放射輝度と、保持されている算出用情報と、に基づいて温度測定対象の温度を演算する測定対象温度演算ステップ（ｇ）と、
をさらに有する計算機である放射温度計に読み取り動作可能なプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体角を３段階以上に変えて温度測定対象と反射ミラーにより多重反射させた光の放射輝度測定結果から、測定対象の放射率を求め、温度を求めるために用いられる放射率補正測温法とその装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
非接触にて温度測定ができる放射温度計は、鋼板製造プロセスや半導体製造プロセスのＲＴＰ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）などにおいてよく使われている。放射温度計は対象からの熱放射の強度（分光放射輝度）を測定し、熱放射の強度から温度への換算を、黒体の熱放射の強度と温度との関係に基づいて行う。ここで、測温対象の放射率が黒体の放射率（ε＝１．０）と近い値である場合には問題はないが、アルミニウムのように非酸化面で約０．２、酸化面で約０．４といったように、放射率が黒体の放射率に対して著しく小さい値である物質の温度測定においては補正の必要が生じる。
【０００３】
適切に補正をするためには、測温対象の実際の放射率を知る必要がある。主な物質の放射率は概ね知られているが、例えば、アルミニウム板の製造プロセスの温度管理のための測温において、プロセス中のアルミニウム板表面の酸化の進み具合により放射率は変化し、補正のために予め設定した放射率と実際の測温対象の放射率とが異なり、正確な補正をすることができないという問題が生じる。
【０００４】
特許文献１には、測温対象の測定面の上方空間に余裕のない場合であっても、多重反射をした放射光と多重反射をしなかった放射光との比に基づいて、測温対象の放射率と温度を求めることが可能な温度測定装置が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、赤外線検出素子と、積分球と、測定対象物と積分球間に配される絞りと、赤外線を放出する参照熱源と、参照熱源からの赤外線に強度変調をかけるチョッパーとからなる放射温度計が開示されている。特許文献２に記載の技術では、測定対象物の温度を測定する前に、参照熱源からの赤外線をチョッパーで強度変調をかけたうえで測定対象物へ照射する。絞りの開口を変化させ異なる立体角で積分球へ入射させ、赤外線検出素子で検出を行い、測定対象物の放射率を求める。その後、参照熱源からの赤外線を遮断し、測定対象物から放射されて積分球に入射した赤外線を正規外線受光素子で検出し、温度を検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－１８９０２０号
特開平７－３３３０６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の技術は、受光部と測定対象間の間に配置する受光側反射ミラーの他に、もう一つ反射ミラーを、測定対象を中心とした逆側に配置する必要性があり、装置自体の小型化に難がある。
【０００８】
特許文献２に記載の技術では、測定時に測定対象物へ参照熱源から赤外線を照射し放射率を求めるため、参照熱源と、参照熱源からの光を遮断するシャッターが必要となる。
【０００９】
そこで本発明では、受光側以外のミラーや参照熱源などの外部光源などが不要であって、測定対象と受光側反射ミラー間に立体角を３段階以上にすることができる反射ミラー構造体を設けることにより、測定対象の放射率を求め、温度を求めることができる放射率補正測温法とその装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上のような放射温度計に関する課題を解決するために、本願では第一の発明として、
温度測定対象側に反射面を設け三以上の立体角にて温度測定対象からの放射光を反射するように構成される反射ミラーを有する反射ミラー構造体（Ｊ）と、
温度測定対象から見て反射ミラー構造体（Ｊ）の反射ミラーの後方に配置され放射輝度を測定する一以上の放射輝度測定部（Ｃ）と、
温度測定対象側からの放射光を放射輝度測定部（Ｃ）に導くための一以上の反射ミラー構造体（Ｊ）の反射ミラーの一部に設けられた透光部（Ｄ）と、
からなる放射温度計を提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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