温度測定装置
【課題】油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉に対して、該油槽内の液体の影響を防ぎつつ、各処理室内の炉内温度を測定する温度測定装置であって、該炉内温度の影響によって断熱効果が低下することなく、該炉内温度を常に正確に測定することができる温度測定装置を提供することを課題とする。
【解決手段】測定データを処理する測定装置本体２と、測定装置本体２を内装する内耐熱ケース３１と、蓄熱素材３２を介して内耐熱ケース３１を被包する断熱層４と、断熱層４を内装する外耐熱ケース６とを備え、断熱層４が、互いに積層された外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・によって構成されるとともに、外耐熱ケース６の内面に沿って、積層方向に摺動可能に配設される温度測定装置１であって、外耐熱ケース６と断熱層４との間には、断熱層４を積層方向に沿って挟持する方向に付勢する付勢手段５・５を備える。
【解決手段】測定データを処理する測定装置本体２と、測定装置本体２を内装する内耐熱ケース３１と、蓄熱素材３２を介して内耐熱ケース３１を被包する断熱層４と、断熱層４を内装する外耐熱ケース６とを備え、断熱層４が、互いに積層された外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・によって構成されるとともに、外耐熱ケース６の内面に沿って、積層方向に摺動可能に配設される温度測定装置１であって、外耐熱ケース６と断熱層４との間には、断熱層４を積層方向に沿って挟持する方向に付勢する付勢手段５・５を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉において、該連続浸炭炉の各処理室内の温度を測定する温度測定装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄鋼材料（以下、「ワーク」と記載する）に施す表面硬化法の一つとして、浸炭処理が知られている。
前記浸炭処理は細分化された複数の工程によって実施されるとともに、これら複数の工程からなる浸炭処理ラインは、主に、各工程が実施される処理室をワークの進行方向に沿って一直線上に並べた連続浸炭炉によって構成される。
【０００３】
ここで、図７を用いて、従来の連続浸炭炉の一例について説明する。
図７は、従来の連続浸炭炉１００を示した全体斜視図であるが、本図に示すように、連続浸炭炉１００は主に脱脂室１０１、予熱室１０２、浸炭室１０３、拡散室１０４、降温室１０５、および油槽１０６ａを有する油焼入れ室１０６などからなり、これら各処理室１０１・１０２・・・１０６が、ワーク１５０の搬送方向（図７中の矢印Ａの方向）に沿って連続的に一列に配設されて構成される。
そして、ワーク１５０に対して浸炭処理を施す際は、先ず、（１）脱脂室１０１によってワーク１５０の表面に付着した油脂分を除去し、（２）予熱室１０２によってワーク１５０の温度を浸炭処理に適した温度にまで昇温させ、（３）浸炭室１０３によってワーク１５０の表面に浸炭ガス（ＣＯガス）を吹き付けて該表面から炭素を浸透させ、（４）拡散室１０４によってワーク１５０を所定の温度に保持し、ワーク１５０に浸透した炭素（原子）を拡散させ、（５）降温室１０５によってワーク１５０の温度を焼入れ温度に適した温度にまで降温させた後、（６）ワーク１５０を油焼入れ室１０６内に投入し、ワーク１５０を油槽１０６ａ内に浸漬することで焼入れ処理を行うという、一連の作業工程が行われるのである。
【０００４】
このような構成からなる連続浸炭炉においては、例えばワークの焼入れ特性などといった熱処理の結果に大きな影響を及ぼすことから、各処理室内の温度（以下、「炉内温度」と記載する）を厳格に管理する必要があり、処理室ごとに適正な温度が予め定められている。
即ち、炉立上げ直後や年数回の定期点検の際には、各処理室内の炉内温度を測定し、これら炉内温度が予め定められた温度にそれぞれ維持されていることを確認する作業が必要となる。
そこで近年、簡単、且つ人手をかけずに各処理室内の炉内温度が測定可能なことから、データロガーと称される履歴データ記録装置を備える測定装置を用いて、これら炉内温度を測定することが行われている（例えば、「特許文献１」を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９２４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記「特許文献１」によって示される技術を用いれば、約９５０℃にもおよぶ高温の炉内温度や油槽内の液体の侵入に対して、測定装置を確実に保護し、連続浸炭炉における各処理室内の炉内温度を容易に測定可能であるとも思われる。
しかし、前記「特許文献１」による技術では、双方の熱膨張率の違いより、二重構造からなる断熱ケースと、これら断熱ケースの間に挟装される断熱材との間に隙間が発生することもあり、常に期待した断熱効果を発揮することは難しい。
その結果、連続浸炭炉における各処理室内の炉内温度の影響によって測定装置が故障し、該炉内温度を常に正確に計測できるとは言い難い。
【０００７】
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉に対して、該油槽内の液体の影響を防ぎつつ、各処理室内の炉内温度を測定する温度測定装置であって、該炉内温度の影響によって断熱効果が低下することなく、該炉内温度または炉内を通過するワークの温度を常に正確に測定することができる温度測定装置を提供することを課題とする。
【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、測定データを処理する測定装置本体と、該測定装置本体を内装する内耐熱ケースと、該内耐熱ケースを被包する断熱材と、該断熱材を内装する外耐熱ケースと、を備え、前記断熱材が、互いに積層された複数の板状部材から構成されるとともに、前記外耐熱ケース内を積層方向に沿って摺動可能に配設される温度測定装置であって、前記外耐熱ケースと前記断熱材との間には、前記断熱材を積層方向において圧縮する側へ付勢する付勢手段を備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１に記載の温度測定装置であって、前記付勢手段は、蛇腹構造を有した略筒状に形成され、軸心方向に向かって伸縮可能に構成されるとともに、前記外耐熱ケースと前記断熱材との間において、前記軸心方向を前記断熱材の積層方向に向けて配設され、前記付勢手段の内部には流体が充填されるものである。
【００１１】
請求項３においては、請求項２に記載の温度測定装置であって、前記付勢手段に充填される流体は、空気または水であるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明における温度測定装置によれば、油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉に対して、該油槽内の液体による影響を防ぎつつ、各処理室内の炉内温度の影響によって断熱効果が低下することなく、該炉内温度または炉内を通過するワークの温度を常に正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る温度測定装置の全体的な構成を示した断面側面図。
【図２】温度測定装置に備えられる弾性部材を示した図であり、（ａ）は周囲の温度が常温である場合の状態を示した側面図、（ｂ）は周囲の温度が高温である場合の状態を示した側面図。
【図３】温度測定装置に備えられる耐熱ケースの構成を示した分解立体図。
【図４】温度測定装置とワークを搭載する搬送トレイを示した斜視図。
【図５】油槽内に沈水する、温度測定装置とワークを搭載する搬送トレイを示した側面図。
【図６】温度測定装置によって温度測定されるワークを示した正面図。
【図７】従来の連続浸炭炉を示した全体斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
［温度測定装置１］
先ず、本発明を具現化する温度測定装置１の構成について、図１乃至図３を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図１および図３における矢印Ａの方向を前方と規定して以下説明する。また、図１乃至図３においては、図面上の上下方向を温度測定装置１、付勢手段５、および外耐熱ケース６の上下方向と各々規定して説明する。
【００１６】
温度測定装置１は、例えば油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉に対して、該連続浸炭炉を構成する各処理室内の温度（以下、「炉内温度」と記載する）またはワークの温度を測定するための装置であって、前記油槽内の液体による影響を防止する機能（耐油機能）、および高温の炉内温度による影響を防止する機能（耐熱機能）を同時に兼ね備えた温度測定装置である。
【００１７】
即ち、図１に示すように、温度測定装置１は主に測定装置本体２と、測定装置本体２を内装する内装部３と、内装部３を全体的に被包する断熱層４と、断熱層４を挟持しつつ付勢する複数の付勢手段５・５と、これら内装部３（測定装置本体２を含む）や断熱層４や付勢手段５・５などを全体的に囲繞（内装）する外耐熱ケース６とを有して構成される。
【００１８】
測定装置本体２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。また、測定装置本体２には、熱電対からなる複数のプローブ２ａ・２ａ・・・（図１においては１本のみ記載）が電気的に接続され、各プローブ２ａ・２ａ・・・の先端部には、各処理室内の炉内温度を検出する接触端子部２ｂ・２ｂ・・・（図４を参照）が配設される。
そして、接触端子部２ｂ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測定装置本体２に送信され、履歴データ（測定データ）として測定装置本体２によって処理され保存される。
【００１９】
次に内装部３について説明する。
内装部３は、測定装置本体２を内装する内耐熱ケース３１と、内耐熱ケース３１の周囲に配設される蓄熱素材３２とを有して構成される。
内耐熱ケース３１は、測定装置本体２を内装するのに十分な内部空間を有する箱状の部材からなり、本体部３１ａと蓋部３１ｂとからなる分割構造を有して構成される。
また、蓋部３１ｂによって本体部３１ａを閉塞する際において、これら本体部３１ａと蓋部３１ｂとの間には、樹脂性素材からなるシール部材３３が配設される。つまり、シール部材３３は、本体部３１ａと蓋部３１ｂとによって挟持されつつ、これら本体部３１ａの合わせ面３１ｃと、蓋部３１ｂの合わせ面３１ｄとに対して同時に密着されており、内耐熱ケース３１の内部空間は、シール部材３３によってシールされ、より密閉性が高められる構成となっている。
【００２０】
そして、このような構成からなる内耐熱ケース３１の内部空間に、測定装置本体２は内装される。また、測定装置本体２に接続されたプローブ２ａは、本体部３１ａと蓋部３１ｂとの合わせ面３１ｃ・３１ｄ間に生じる間隙部（以下、「合わせ面間隙部」と記載する）を介して、前記内部空間より内耐熱ケース３１の外部へと延出される。
【００２１】
なお、前記合わせ面間隙部において、シール部材３３は十分な弾力性を有することから、プローブ２ａは、断面形状をつぶされることなく、シール部材３３に被包されることとなる。また、シール部材３３による耐熱ケース３１の内部空間のシール性が損なわれることもない。
【００２２】
蓄熱素材３２は外部の熱を潜熱として内部に取り込む性質を有した部材であり、無機水和塩や有機物化合物など既知の素材によって形成される。
蓄熱素材３２は、内耐熱ケース３１の形状に即して形成された内部空間を有し、本体部３２ａと蓋部３２ｂとからなる分割構造を有して構成される。また、前記内部空間に内耐熱ケース３１を内装しつつ、蓋部３２ｂによって本体部３２ａを閉塞した状態において、これら本体部３２ａおよび蓋部３２ｂの合わせ面は、内耐熱ケース３１の合わせ面３１ｃ・３１ｄと略同一平面上に位置するようになっている。
このように、蓄熱素材３２は内耐熱ケース３１の外周を全体的に被覆している。
【００２３】
そして、内耐熱ケース３１の内部空間より外部に向かって延出されたプローブ２ａは、これら本体部３２ａおよび蓋部３２ｂの合わせ面によって挟持されつつ、さらに蓄熱素材３２の外部へと延出される。
なお、これら本体部３２ａおよび蓋部３２ｂの合わせ面において、蓄熱素材３２は十分な弾力性を有することから、プローブ２ａの断面形状がつぶされることはない。
【００２４】
次に断熱層４について説明する。
断熱層４は、複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・によって構成される。
外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは、熱の伝導を抑える性質を有した部材であり、例えば発泡系断熱素材や繊維系断熱素材など既知の素材によって形成される。
【００２５】
外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは、外耐熱ケース６の内周面に沿った外縁形状を有する板状部材からなり、所定の厚みを有して形成される。また、内側断熱材４Ｂの板面の中央部には開口部４ｂが形成される。
なお、開口部４ｂは、正面視にて蓄熱素材３２の外形形状に即した形状に形成される。
【００２６】
外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは、それぞれ複数枚が板厚方向に積層されており、その積層方向が略筒状の金属部材からなる外耐熱ケース６の軸心方向となるように配置されている。
【００２７】
複数積層された内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・は、外耐熱ケース６内の軸心方向中央部に配置され、複数積層された外側断熱材４Ａ・４Ａは、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・の積層方向における一側（前側）および他側（後側）に配置されている。
つまり、外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは、積層方向の一側から他側へ向けて、外側断熱材４Ａ・４Ａ、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・、および外側断熱材４Ａ・４Ａの順に積層されており、一側の外側断熱材４Ａ・４Ａと他側の外側断熱材４Ａ・４Ａとで内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・を挟持するように配置されている。
【００２８】
このように配置された外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・においては、一側に配置される外側断熱材４Ａ・４Ａの他側端面４ｃと、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・の一側端面４ｅとが密接されるとともに、他側に配置される外側断熱材４Ａ・４Ａの一側端面４ｄと、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・の他側端面４ｆとが密接されている。
また、各外側断熱材４Ａ・４Ａ、および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・は、外耐熱ケース６内を、外耐熱ケース６の軸心方向に沿って摺動可能に設けられている。
【００２９】
こうして配設された複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・からなる断熱層４の内部には、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・の開口部４ｂ・４ｂ・・・と、一側の外側断熱材４Ａ・４Ａの他側端面４ｃと、他側の外側断熱材４Ａ・４Ａの一側端面４ｄとによって囲まれた内部空間が形成される。
【００３０】
そして、前記内部空間は、内装部３（より詳しくは、蓄熱素材３２）の外形に即した形状を有し、断熱層４は、内部空間に内装された内装部３を全体的に被包するとともに、内装部３の外面と密接される。
換言すれば、内耐熱ケース３は、蓄熱素材３２を介して、断熱層４によって全体的に被包される。
【００３１】
このような構成を有することで、高温の炉内に設置された温度測定装置１においては、炉内雰囲気等からの熱が、断熱層４により内部に伝導されることが抑えられるとともに、潜熱として蓄熱素材３２内に取り込まれることとなり、内耐熱ケース３１内の断熱効果は、より向上するのである。
【００３２】
なお、断熱層４の内部空間に内装部３を内装した状態において、蓄熱素材３２の本体部３２ａおよび蓋部３２ｂの合わせ面は、最前側に位置する内側断熱材４Ｂの後面（あるいは、内側断熱材４Ｂの後側に隣接する、内側断熱材４Ｂの前面）と、同一平面上に位置するようになっている。
【００３３】
そして、内装部３の内部空間より外部に向かって延出されたプローブ２ａは、最前側に位置する内側断熱材４Ｂと、内側断熱材４Ｂの後側に隣接する内側断熱材４Ｂとの合わせ面によって挟持されつつ、一旦断熱層４の外部へと延出され、さらに正面視において、断熱層４の外周面と、外耐熱ケース６の内周面とによって挟持されつつ、後述する外耐熱ケース６の継手６４へと導かれる。
なお、外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは十分な弾力性を有することから、断熱層４や外耐熱ケース６によって挟持されるプローブ２ａは、その断面形状がつぶされることなく、断熱層４および外耐熱ケース６に被包されることとなる。また、内装部３に対する断熱層４による断熱効果が損なわれることはない。
【００３４】
次に、付勢手段５について説明する。
付勢手段５は、断熱層４を構成する複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・に対して、これら部材間に隙間が生じないように、断熱層４を付勢するための部位である。
付勢手段５は、密閉された内部空間を有する略筒状の金属部材からなり、その筒形状の軸心方向に蛇腹構造５ａが設けられる。つまり、付勢手段５は、蛇腹構造５ａによって、軸心方向に向かって伸縮可能に構成される。
なお、付勢手段５の材質については、本実施例のものに限定されることはなく、例えば、耐熱性を有した樹脂素材などを用いてもよい。
【００３５】
また、付勢手段５の内部には、例えば空気または水などからなる流体が充填されており、該流体の体積変化に伴って、付勢手段５は伸張あるいは縮退するようになっている。
なお、前記流体については、本実施例のものに特に限定されないが、例えば、油などの場合には、空気や水と比べて熱膨張率が低いため、これら空気や水と比べて温度変化に対する応答性に劣る。従って、付勢手段５に充填される流体は、空気または水を用いることが好ましい。
【００３６】
そして、外耐熱ケース６内において、付勢手段５・５は、断熱層４の前方および後方に各々配設されるとともに、外耐熱ケース６と同軸上に設けられる。つまり、外耐熱ケース６と断熱層４との間において、付勢手段５・５は軸心方向を、断熱層４の積層方向（前後方向）に向けて配設される。
【００３７】
また、これら付勢手段５・５は、一方の端面において、外耐熱ケース６内の前面（あるいは後面）と密着されつつ、他方の端面において、断熱層４の前面（あるいは後面）と密着される。
【００３８】
このような構成からなる付勢手段５・５によって、複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・から構成される断熱層４は、周囲の温度変化に影響を受けることなく、常に積層方向（前後方向）に沿って挟持される方向に付勢される。つまり、断熱層４は、付勢手段５・５によって、積層方向における圧縮される側へ付勢されている。
【００３９】
即ち、図２（ａ）に示すように、例えば、温度測定装置１が未だ測定対象とする連続浸炭炉内に投入されておらず、周囲の温度が常温である場合、付勢手段５の全長（図２（ａ）に示す寸法Ｘ１）は、付勢手段５に充填された流体の体積によって、自然状態における断熱層４の前面（あるいは後面）と、外耐熱ケース６内の前面（あるいは後面）との間隙寸法に比べてやや大きな状態（以下、「縮退状態」と記載する）に維持される。
従って、付勢手段５は、常温状態においては、外耐熱ケース６の軸心方向、且つ外耐熱ケース６に対して相対的に後方（あるいは前方）に向かって、断熱層４の前面（あるいは後面）を付勢する。
【００４０】
一方、温度測定装置１が連続浸炭炉内に投入されて周囲の温度が高温状態になると、双方（外耐熱ケース６および断熱層４）の熱膨張率の違いから、外耐熱ケース６は断熱層４に対して相対的に、軸心方向に向かって膨張する。
つまり、断熱層４の熱膨張率に比べて外耐熱ケース６の熱膨張率が高いため、外耐熱ケース６の軸心方向に関する膨張量は、断熱層４の前後方向（外耐熱ケース６の軸心方向）に関する膨張量に比べて大きい。
その結果、断熱層４の前面（あるいは後面）と、外耐熱ケース６内の前面（あるいは後面）との間隙寸法は、周囲の温度が常温である場合に比べて大きくなり、そのままでは断熱層４を構成する複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・間に隙間が生じることとなる。
【００４１】
しかし、この際、図２（ｂ）に示すように、本実施例における付勢手段５においては、外耐熱ケース６が膨張するのに追従して、内部に充填された流体の体積も膨張することとなる。
即ち、付勢手段５の全長（図２（ｂ）に示す寸法Ｘ２）は、前記流体の体積変化によって、断熱層４の前面（あるいは後面）と、外耐熱ケース６内の前面（あるいは後面）との間隙寸法に比べて、常にやや大きな状態（以下、「伸張状態」と記載する）に維持される。
よって、付勢手段５は、高温状態においても、外耐熱ケース６の軸心方向、且つ外耐熱ケース６に対して相対的に後方（あるいは前方）に向かって、断熱層４の前面（あるいは後面）を付勢する。
その結果、断熱層４を構成する複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・に対して、これら部材間に隙間が生じることはなく、高温の炉内温度の影響により、内耐熱ケース３１内の断熱効果が低下することもないのである。
【００４２】
次に外耐熱ケース６について説明する。
図１に示すように、外耐熱ケース６は、密閉された内部空間を有する略筒状の金属部材からなり、図１では、その軸心方向が図１において規定した前後方向と一致している。
また、図３に示すように、外耐熱ケース６は軸心方向中央部にて分断された分割構造からなり、前部に位置する前側本体部６Ａと、後部に位置する後側本体部６Ｂとを有して構成される。
【００４３】
前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂの開口部（外耐熱ケース６の軸心方向中央部に位置する分割部）の縁部には、フランジ部６ａ・６ａが各々設けられる。また、これらフランジ部６ａ・６ａには、複数の貫通孔６ｂ・６ｂ・・・が、前側本体部６Ａあるいは後側本体部６Ｂの軸心方向に対して平行、且つ配設位置が互いに同位相となるようにして形成される。
【００４４】
そして、これら前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂは、同軸上に配設されつつ、各々のフランジ部６ｃ・６ｄにおける互いの対向面を合わせ面として組み付けられ、貫通孔６ｂ・６ｂ・・・を介して、複数の耐熱ボルト６１・６１・・・および耐熱ナット６２・６２・・・を用いて締結される。
【００４５】
ここで、前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂを組付ける際において、各フランジ部６ａ・６ａの合わせ面の間には、銅板からなるシール部材６３が配設される。つまり、シール部材６３は、前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂによって挟持されつつ、各々のフランジ部６ａ・６ａの合わせ面に対して同時に密着されており、高温の炉内温度下における外耐熱ケース６の内部空間は、シール部材６３によって、より密閉性が高められる構成となっている。
【００４６】
より具体的には、例えば測定対象とする連続浸炭炉内に温度測定装置１が投入されると、周囲の温度がおよそ２００℃〜３００℃に到達した時点で、シール部材６３は軟化し始める。
この際、耐熱ボルト６１および耐熱ナット６２は、さほど周囲の温度に影響を受けることもなく十分な締付力が維持される。
その結果、これら耐熱ボルト６１および耐熱ナット６２の締付力によって、軟化したシール部材６３は各々のフランジ部６ａ・６ａの合わせ面に対して密着されることととなり、外耐熱ケース６の内部空間の密着性が高められる。
【００４７】
一方、連続浸炭炉内の炉内温度の測定が進み、最高温度であるおよそ９５０℃近辺にまで周囲の温度が到達すると、耐熱ボルト６１および耐熱ナット６２は、前記周囲の温度に影響を受けて、十分な締付力を維持できなくなる。
しかし、この際においては、前述の通りシール部材６３は既に軟化しているため、各々のフランジ部６ａ・６ａの合わせ面に対して、依然密着されることととなり、外耐熱ケース６の内部空間の密着性が高められるのである。
【００４８】
前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂの内の何れか一方、あるいは双方には、複数の継手６４・６４・・・が挿設されており（本実施例においては、前側本体部６Ａのみに配設）、これら継手６４・６４・・・を介して、内装部３の外部へと延出されたプローブ２ａは、外耐熱ケース６の内部より外部に向かって引き出される。
【００４９】
以上のような構成を有することで、温度測定装置１は、「耐油機能」と「耐熱機能」と同時に兼ね備えることを可能としている。
即ち、内耐熱ケース３１および外耐熱ケース６にシール部材３３・６３を各々設けることで、内装部３の内部空間に対する高度な「耐油機能」を実現し、また、蓄熱素材３２および断熱層４を、内耐熱ケース３１と外耐熱ケース６との間に設けることで、内装部３の内部空間に対する高度な「耐熱機能」を実現しているのである。
【００５０】
［測定方法］
次に、本発明を具現化する温度測定装置１による炉内温度またはワーク温度の測定方法について、図４乃至図６を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図４および図６における矢印Ａの方向を前方と規定して以下説明する。また、図４および６においては、図面上の上下方向を温度測定装置１の上下方向と各々規定して説明する。
【００５１】
先ず、図４に示すように、温度測定装置１は、ジグ５１によって支持された複数の鉄鋼材料（以下、「ワーク」と記載する）５０・５０・・・とともに、搬送トレイ５２上に搭載される。
【００５２】
温度測定装置１の外耐熱ケース６に配設される複数の継手６４・６４・・・からは、プローブ２ａ・２ａ・・・がそれぞれ引き出されている。また、これらプローブ２ａ・２ａ・・・の先端部に各々設けられる接触端子部２ｂ・２ｂ・・・は、搬送トレイ５２上に搭載される複数のワーク５０・５０・・・・の表面にそれぞれ貼接される。
こうして、複数のワーク５０・５０・・・とともに、搬送トレイ５２上に搭載された温度測定装置１は、測定対象とする連続浸炭炉内に投入される。
【００５３】
連続浸炭炉内に投入された温度測定装置１は、その後、各処理室内を順に通過するに従って、これらのワーク５０・５０・・・の温度を測定し、これら測定結果を履歴データとして測定装置本体２（図１を参照）に記録する。
【００５４】
即ち、搬送トレイ上に搭載された複数のワーク５０・５０・・・の表面は、各処理室内を通過するごとに、該処理室内の炉内温度にまで昇温されることとなり、昇温されたワーク５０・５０・・・の表面の温度は、接触端子部２ｂ・２ｂ・・・によって検知される。
そして、検知された炉内温度の測定データは電気信号に変換された後、プローブ２ａ・２ａ・・・を通じて、測定装置本体２に送信され、履歴データとして順次、測定装置本体２内に記録される。
なお、各処理室内を通過するワーク５０・５０・・・は、該処理室内の炉内温度にまで昇温されることから、プローブ２ａ・２ａ・・・により検知されたワーク５０・５０・・・温度を、各処理室内の炉内温度として捉えることも可能である。
【００５５】
こうして、連続浸炭炉を構成する全ての処理室内におけるワーク５０・５０・・・の温度を測定し終えた温度測定装置１は、前記連続浸炭炉より搬出されると、内部より測定装置本体２を取り出される。
そして、パソコンなどによって、測定装置本体２に記録されたデータが読み取られることで、温度測定装置１による連続浸炭炉の炉内を通過するワーク５０・５０・・・温度の測定が完了するのである。
【００５６】
ところで、本実施例における温度測定装置１においては、搬送トレイ５２上に搭載される複数のワーク５０・５０・・・に対して、これらワーク５０・５０・・・の表面温度を一度に同時に測定し、これら測定値を履歴データとして測定装置本体２に記録することとしている。
【００５７】
このような構成を有することで、例えば、連続浸炭炉の油槽内における液体の流れの状態を把握することが可能となり、前記液体の温度管理や流速管理に役立てることができる。
即ち、図５に示すように、油槽５３において、内部に貯溜される液体５４は、およそ百数十℃にまで昇温されるとともに、図示せぬ撹拌機構によって常に油槽５３内を循環（図５に示す矢印Ｂの方向）している。
【００５８】
そして、このような液体５４の温度分布や流速分布は、ワーク５０の焼入れ特性など、熱処理の結果に大きな影響を及ぼす。
即ち、複数のワーク５０・５０・・・を搭載した搬送トレイ５２を液体５４内に浸漬する際、液体５４の温度分布や流速分布の偏りによっては、これらワーク５０・５０・・・が搭載される位置によって、冷却状態の差異が生じ、搬送トレイ５２上にて歪みなどの品質不良を生じる原因ともなる。
【００５９】
そこで、本実施例における温度測定装置１においては、搬送トレイ５２上の複数の箇所に渡って配設される、それぞれのワーク５０・５０・・・に対して接触端子部２ｂ・２ｂ・・・を貼接し、これらワーク５０・５０・・・の表面温度を一度に同時に測定することを可能としている。
【００６０】
こうして測定された測定結果によれば、搬送トレイ５２上の場所ごとにおける液体５４の温度差だけでなく、ワーク５０の冷え方の差（温度変化）を基にして、搬送トレイ５２上の場所ごとにおける液体５４の流速差をも判断することができ、液体５４の温度分布や流速分布を容易に把握することが可能となる。
【００６１】
よって、このような油槽５３内におけるワーク５０の温度測定を定期的に行うことで、油槽５３内の液体５４に関する流れの状態を把握し、液体５４の温度管理や流速管理を確実に行うことができるのである。
【００６２】
なお、図６に示すように、例えば、油槽５３の液体５４（図５を参照）内において、１個のワーク５０に対して、複数個所に接触端子部２ｂ・２ｂ・・・を貼接し、これら複数個所における表面および内部の温度を一度に同時に測定し、これら測定値を履歴データとして測定装置本体２に記録することとしてもよい。
【００６３】
このような構成を有することで、一個のワーク５０における部分ごとの冷却速度を把握することが可能となる。
そして、前記冷却速度に関するデータは、液体５４によるワーク５０の均一な冷却状態を実現するための荷姿（ジグ５１によるワーク５０の支持姿勢）を検討する際のデータとして役立たせることができるのである。
【００６４】
以上のように、本実施例における温度測定装置は、測定データを処理する測定装置本体２と、測定装置本体２を内装する内耐熱ケース３１と、蓄熱素材３２を介して内耐熱ケース３１を被包する断熱層（断熱材）４と、断熱層（断熱材）４を内装する外耐熱ケース６と、を備え、断熱層（断熱材）４が、互いに積層された複数の板状部材からなる外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・によって構成されるとともに、外耐熱ケース６内を積層方向に沿って摺動可能に配設される温度測定装置１であって、外耐熱ケース６と断熱層（断熱材）４との間には、断熱層（断熱材）４を積層方向において圧縮する側へ付勢する付勢手段５・５を備えることとしている。
【００６５】
このような構成を有することで、本実施例における温度測定装置１によれば、油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉に対して、該油槽内の液体による影響を防ぎつつ、各処理室内の炉内温度の影響によって断熱効果が低下することなく、該炉内を通過するワークの温度を常に正確に測定することができる。
【００６６】
即ち、本実施例における温度測定装置１においては、外耐熱ケース６および内耐熱ケース３１による二重構造によって測定装置本体２を覆うため、内耐熱ケース３１の内部空間の機密性が高められ、油槽内の液体による影響より、測定装置本体２を効果的に防ぐことができる。
そして、各処理室内の炉内温度の影響については、主に、互いに積層された複数外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・からなる断熱層（断熱材）４によって防がれるところ、外耐熱ケース６と断熱層４との熱膨張率の違いから、外耐熱ケース６が断熱層４に対して相対的に、断熱層４の積層方向に向かって膨張した結果、たとえ複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・間に隙間が生じ得る状態になっても、外耐熱ケース６と断熱層４との間には、断熱層４を積層方向に沿って挟持する方向に付勢する付勢手段５・５が備えられているため、これら外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・間に隙間が生じることはない。
従って、本実施例における温度測定装置１によれば、各処理室内の炉内温度の影響によって断熱層４内に隙間が生じ、断熱効果が低下するようなこともなく、該炉内を通過するワークの温度を常に正確に測定することができるのである。
【００６７】
また、本実施例における温度測定装置１において、付勢手段５は、蛇腹構造５ａを有した略筒状に形成され、軸心方向に向かって伸縮可能に構成されるとともに、外耐熱ケース６と断熱層（断熱材）４との間において、前記軸心方向を断熱層（断熱材）４の積層方向に向けて配設され、付勢手段５の内部には流体が充填されることとしている。
【００６８】
このような構成を有することで、本実施例における温度測定装置１は、数百℃にもおよぶ高温状態の環境下においても、付勢手段５の付勢力が低下することはなく、断熱層４内に生じる隙間を防止し、断熱効果の低下を極力防ぐことができる。
【００６９】
即ち、数百℃にもおよぶ高温状態の環境下においては、例えば金属製のコイルバネによって付勢手段を構成した場合、材質の耐力の低下によって、弾性力が低下し、常温下における付勢力を発揮することができない。
一方、本実施例における付勢手段５においては、内部に流体を充填し、該流体の熱膨張による体積変化によって、付勢手段５を伸張あるいは縮退させることとしている。
従って、本実施例における温度測定装置１においては、数百℃にもおよぶ高温状態の環境下においても、付勢手段５の弾性力が低下することはなく、断熱層４内に生じる隙間を防止し、断熱効果の低下を極力防ぐことができるのである。
【００７０】
また、本実施例における温度測定装置１において、付勢手段５に充填される流体は、空気または水であることとしている。
【００７１】
即ち、付勢手段５に充填される流体については、特に限定されないが、例えば、油などの場合には、空気や水と比べて熱膨張率が低いため、これら空気や水と比べて応答性に劣る。従って、付勢手段５に充填される流体は、水または空気を用いることが好ましいのである。
【符号の説明】
【００７２】
１ 温度測定装置
２ 測定装置本体
４ 断熱層（断熱材）
４Ａ 外側断熱材
４Ｂ 内側断熱材
５ 付勢手段
５ａ 蛇腹構造
６ 外耐熱ケース
３１ 内耐熱ケース
３２ 蓄熱素材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉において、該連続浸炭炉の各処理室内の温度を測定する温度測定装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄鋼材料（以下、「ワーク」と記載する）に施す表面硬化法の一つとして、浸炭処理が知られている。
前記浸炭処理は細分化された複数の工程によって実施されるとともに、これら複数の工程からなる浸炭処理ラインは、主に、各工程が実施される処理室をワークの進行方向に沿って一直線上に並べた連続浸炭炉によって構成される。
【０００３】
ここで、図７を用いて、従来の連続浸炭炉の一例について説明する。
図７は、従来の連続浸炭炉１００を示した全体斜視図であるが、本図に示すように、連続浸炭炉１００は主に脱脂室１０１、予熱室１０２、浸炭室１０３、拡散室１０４、降温室１０５、および油槽１０６ａを有する油焼入れ室１０６などからなり、これら各処理室１０１・１０２・・・１０６が、ワーク１５０の搬送方向（図７中の矢印Ａの方向）に沿って連続的に一列に配設されて構成される。
そして、ワーク１５０に対して浸炭処理を施す際は、先ず、（１）脱脂室１０１によってワーク１５０の表面に付着した油脂分を除去し、（２）予熱室１０２によってワーク１５０の温度を浸炭処理に適した温度にまで昇温させ、（３）浸炭室１０３によってワーク１５０の表面に浸炭ガス（ＣＯガス）を吹き付けて該表面から炭素を浸透させ、（４）拡散室１０４によってワーク１５０を所定の温度に保持し、ワーク１５０に浸透した炭素（原子）を拡散させ、（５）降温室１０５によってワーク１５０の温度を焼入れ温度に適した温度にまで降温させた後、（６）ワーク１５０を油焼入れ室１０６内に投入し、ワーク１５０を油槽１０６ａ内に浸漬することで焼入れ処理を行うという、一連の作業工程が行われるのである。
【０００４】
このような構成からなる連続浸炭炉においては、例えばワークの焼入れ特性などといった熱処理の結果に大きな影響を及ぼすことから、各処理室内の温度（以下、「炉内温度」と記載する）を厳格に管理する必要があり、処理室ごとに適正な温度が予め定められている。
即ち、炉立上げ直後や年数回の定期点検の際には、各処理室内の炉内温度を測定し、これら炉内温度が予め定められた温度にそれぞれ維持されていることを確認する作業が必要となる。
そこで近年、簡単、且つ人手をかけずに各処理室内の炉内温度が測定可能なことから、データロガーと称される履歴データ記録装置を備える測定装置を用いて、これら炉内温度を測定することが行われている（例えば、「特許文献１」を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９２４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記「特許文献１」によって示される技術を用いれば、約９５０℃にもおよぶ高温の炉内温度や油槽内の液体の侵入に対して、測定装置を確実に保護し、連続浸炭炉における各処理室内の炉内温度を容易に測定可能であるとも思われる。
しかし、前記「特許文献１」による技術では、双方の熱膨張率の違いより、二重構造からなる断熱ケースと、これら断熱ケースの間に挟装される断熱材との間に隙間が発生することもあり、常に期待した断熱効果を発揮することは難しい。
その結果、連続浸炭炉における各処理室内の炉内温度の影響によって測定装置が故障し、該炉内温度を常に正確に計測できるとは言い難い。
【０００７】
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉に対して、該油槽内の液体の影響を防ぎつつ、各処理室内の炉内温度を測定する温度測定装置であって、該炉内温度の影響によって断熱効果が低下することなく、該炉内温度または炉内を通過するワークの温度を常に正確に測定することができる温度測定装置を提供することを課題とする。
【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、測定データを処理する測定装置本体と、該測定装置本体を内装する内耐熱ケースと、該内耐熱ケースを被包する断熱材と、該断熱材を内装する外耐熱ケースと、を備え、前記断熱材が、互いに積層された複数の板状部材から構成されるとともに、前記外耐熱ケース内を積層方向に沿って摺動可能に配設される温度測定装置であって、前記外耐熱ケースと前記断熱材との間には、前記断熱材を積層方向において圧縮する側へ付勢する付勢手段を備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１に記載の温度測定装置であって、前記付勢手段は、蛇腹構造を有した略筒状に形成され、軸心方向に向かって伸縮可能に構成されるとともに、前記外耐熱ケースと前記断熱材との間において、前記軸心方向を前記断熱材の積層方向に向けて配設され、前記付勢手段の内部には流体が充填されるものである。
【００１１】
請求項３においては、請求項２に記載の温度測定装置であって、前記付勢手段に充填される流体は、空気または水であるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明における温度測定装置によれば、油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉に対して、該油槽内の液体による影響を防ぎつつ、各処理室内の炉内温度の影響によって断熱効果が低下することなく、該炉内温度または炉内を通過するワークの温度を常に正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る温度測定装置の全体的な構成を示した断面側面図。
【図２】温度測定装置に備えられる弾性部材を示した図であり、（ａ）は周囲の温度が常温である場合の状態を示した側面図、（ｂ）は周囲の温度が高温である場合の状態を示した側面図。
【図３】温度測定装置に備えられる耐熱ケースの構成を示した分解立体図。
【図４】温度測定装置とワークを搭載する搬送トレイを示した斜視図。
【図５】油槽内に沈水する、温度測定装置とワークを搭載する搬送トレイを示した側面図。
【図６】温度測定装置によって温度測定されるワークを示した正面図。
【図７】従来の連続浸炭炉を示した全体斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
［温度測定装置１］
先ず、本発明を具現化する温度測定装置１の構成について、図１乃至図３を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図１および図３における矢印Ａの方向を前方と規定して以下説明する。また、図１乃至図３においては、図面上の上下方向を温度測定装置１、付勢手段５、および外耐熱ケース６の上下方向と各々規定して説明する。
【００１６】
温度測定装置１は、例えば油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉に対して、該連続浸炭炉を構成する各処理室内の温度（以下、「炉内温度」と記載する）またはワークの温度を測定するための装置であって、前記油槽内の液体による影響を防止する機能（耐油機能）、および高温の炉内温度による影響を防止する機能（耐熱機能）を同時に兼ね備えた温度測定装置である。
【００１７】
即ち、図１に示すように、温度測定装置１は主に測定装置本体２と、測定装置本体２を内装する内装部３と、内装部３を全体的に被包する断熱層４と、断熱層４を挟持しつつ付勢する複数の付勢手段５・５と、これら内装部３（測定装置本体２を含む）や断熱層４や付勢手段５・５などを全体的に囲繞（内装）する外耐熱ケース６とを有して構成される。
【００１８】
測定装置本体２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。また、測定装置本体２には、熱電対からなる複数のプローブ２ａ・２ａ・・・（図１においては１本のみ記載）が電気的に接続され、各プローブ２ａ・２ａ・・・の先端部には、各処理室内の炉内温度を検出する接触端子部２ｂ・２ｂ・・・（図４を参照）が配設される。
そして、接触端子部２ｂ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測定装置本体２に送信され、履歴データ（測定データ）として測定装置本体２によって処理され保存される。
【００１９】
次に内装部３について説明する。
内装部３は、測定装置本体２を内装する内耐熱ケース３１と、内耐熱ケース３１の周囲に配設される蓄熱素材３２とを有して構成される。
内耐熱ケース３１は、測定装置本体２を内装するのに十分な内部空間を有する箱状の部材からなり、本体部３１ａと蓋部３１ｂとからなる分割構造を有して構成される。
また、蓋部３１ｂによって本体部３１ａを閉塞する際において、これら本体部３１ａと蓋部３１ｂとの間には、樹脂性素材からなるシール部材３３が配設される。つまり、シール部材３３は、本体部３１ａと蓋部３１ｂとによって挟持されつつ、これら本体部３１ａの合わせ面３１ｃと、蓋部３１ｂの合わせ面３１ｄとに対して同時に密着されており、内耐熱ケース３１の内部空間は、シール部材３３によってシールされ、より密閉性が高められる構成となっている。
【００２０】
そして、このような構成からなる内耐熱ケース３１の内部空間に、測定装置本体２は内装される。また、測定装置本体２に接続されたプローブ２ａは、本体部３１ａと蓋部３１ｂとの合わせ面３１ｃ・３１ｄ間に生じる間隙部（以下、「合わせ面間隙部」と記載する）を介して、前記内部空間より内耐熱ケース３１の外部へと延出される。
【００２１】
なお、前記合わせ面間隙部において、シール部材３３は十分な弾力性を有することから、プローブ２ａは、断面形状をつぶされることなく、シール部材３３に被包されることとなる。また、シール部材３３による耐熱ケース３１の内部空間のシール性が損なわれることもない。
【００２２】
蓄熱素材３２は外部の熱を潜熱として内部に取り込む性質を有した部材であり、無機水和塩や有機物化合物など既知の素材によって形成される。
蓄熱素材３２は、内耐熱ケース３１の形状に即して形成された内部空間を有し、本体部３２ａと蓋部３２ｂとからなる分割構造を有して構成される。また、前記内部空間に内耐熱ケース３１を内装しつつ、蓋部３２ｂによって本体部３２ａを閉塞した状態において、これら本体部３２ａおよび蓋部３２ｂの合わせ面は、内耐熱ケース３１の合わせ面３１ｃ・３１ｄと略同一平面上に位置するようになっている。
このように、蓄熱素材３２は内耐熱ケース３１の外周を全体的に被覆している。
【００２３】
そして、内耐熱ケース３１の内部空間より外部に向かって延出されたプローブ２ａは、これら本体部３２ａおよび蓋部３２ｂの合わせ面によって挟持されつつ、さらに蓄熱素材３２の外部へと延出される。
なお、これら本体部３２ａおよび蓋部３２ｂの合わせ面において、蓄熱素材３２は十分な弾力性を有することから、プローブ２ａの断面形状がつぶされることはない。
【００２４】
次に断熱層４について説明する。
断熱層４は、複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・によって構成される。
外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは、熱の伝導を抑える性質を有した部材であり、例えば発泡系断熱素材や繊維系断熱素材など既知の素材によって形成される。
【００２５】
外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは、外耐熱ケース６の内周面に沿った外縁形状を有する板状部材からなり、所定の厚みを有して形成される。また、内側断熱材４Ｂの板面の中央部には開口部４ｂが形成される。
なお、開口部４ｂは、正面視にて蓄熱素材３２の外形形状に即した形状に形成される。
【００２６】
外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは、それぞれ複数枚が板厚方向に積層されており、その積層方向が略筒状の金属部材からなる外耐熱ケース６の軸心方向となるように配置されている。
【００２７】
複数積層された内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・は、外耐熱ケース６内の軸心方向中央部に配置され、複数積層された外側断熱材４Ａ・４Ａは、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・の積層方向における一側（前側）および他側（後側）に配置されている。
つまり、外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは、積層方向の一側から他側へ向けて、外側断熱材４Ａ・４Ａ、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・、および外側断熱材４Ａ・４Ａの順に積層されており、一側の外側断熱材４Ａ・４Ａと他側の外側断熱材４Ａ・４Ａとで内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・を挟持するように配置されている。
【００２８】
このように配置された外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・においては、一側に配置される外側断熱材４Ａ・４Ａの他側端面４ｃと、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・の一側端面４ｅとが密接されるとともに、他側に配置される外側断熱材４Ａ・４Ａの一側端面４ｄと、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・の他側端面４ｆとが密接されている。
また、各外側断熱材４Ａ・４Ａ、および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・は、外耐熱ケース６内を、外耐熱ケース６の軸心方向に沿って摺動可能に設けられている。
【００２９】
こうして配設された複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・からなる断熱層４の内部には、内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・の開口部４ｂ・４ｂ・・・と、一側の外側断熱材４Ａ・４Ａの他側端面４ｃと、他側の外側断熱材４Ａ・４Ａの一側端面４ｄとによって囲まれた内部空間が形成される。
【００３０】
そして、前記内部空間は、内装部３（より詳しくは、蓄熱素材３２）の外形に即した形状を有し、断熱層４は、内部空間に内装された内装部３を全体的に被包するとともに、内装部３の外面と密接される。
換言すれば、内耐熱ケース３は、蓄熱素材３２を介して、断熱層４によって全体的に被包される。
【００３１】
このような構成を有することで、高温の炉内に設置された温度測定装置１においては、炉内雰囲気等からの熱が、断熱層４により内部に伝導されることが抑えられるとともに、潜熱として蓄熱素材３２内に取り込まれることとなり、内耐熱ケース３１内の断熱効果は、より向上するのである。
【００３２】
なお、断熱層４の内部空間に内装部３を内装した状態において、蓄熱素材３２の本体部３２ａおよび蓋部３２ｂの合わせ面は、最前側に位置する内側断熱材４Ｂの後面（あるいは、内側断熱材４Ｂの後側に隣接する、内側断熱材４Ｂの前面）と、同一平面上に位置するようになっている。
【００３３】
そして、内装部３の内部空間より外部に向かって延出されたプローブ２ａは、最前側に位置する内側断熱材４Ｂと、内側断熱材４Ｂの後側に隣接する内側断熱材４Ｂとの合わせ面によって挟持されつつ、一旦断熱層４の外部へと延出され、さらに正面視において、断熱層４の外周面と、外耐熱ケース６の内周面とによって挟持されつつ、後述する外耐熱ケース６の継手６４へと導かれる。
なお、外側断熱材４Ａおよび内側断熱材４Ｂは十分な弾力性を有することから、断熱層４や外耐熱ケース６によって挟持されるプローブ２ａは、その断面形状がつぶされることなく、断熱層４および外耐熱ケース６に被包されることとなる。また、内装部３に対する断熱層４による断熱効果が損なわれることはない。
【００３４】
次に、付勢手段５について説明する。
付勢手段５は、断熱層４を構成する複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・に対して、これら部材間に隙間が生じないように、断熱層４を付勢するための部位である。
付勢手段５は、密閉された内部空間を有する略筒状の金属部材からなり、その筒形状の軸心方向に蛇腹構造５ａが設けられる。つまり、付勢手段５は、蛇腹構造５ａによって、軸心方向に向かって伸縮可能に構成される。
なお、付勢手段５の材質については、本実施例のものに限定されることはなく、例えば、耐熱性を有した樹脂素材などを用いてもよい。
【００３５】
また、付勢手段５の内部には、例えば空気または水などからなる流体が充填されており、該流体の体積変化に伴って、付勢手段５は伸張あるいは縮退するようになっている。
なお、前記流体については、本実施例のものに特に限定されないが、例えば、油などの場合には、空気や水と比べて熱膨張率が低いため、これら空気や水と比べて温度変化に対する応答性に劣る。従って、付勢手段５に充填される流体は、空気または水を用いることが好ましい。
【００３６】
そして、外耐熱ケース６内において、付勢手段５・５は、断熱層４の前方および後方に各々配設されるとともに、外耐熱ケース６と同軸上に設けられる。つまり、外耐熱ケース６と断熱層４との間において、付勢手段５・５は軸心方向を、断熱層４の積層方向（前後方向）に向けて配設される。
【００３７】
また、これら付勢手段５・５は、一方の端面において、外耐熱ケース６内の前面（あるいは後面）と密着されつつ、他方の端面において、断熱層４の前面（あるいは後面）と密着される。
【００３８】
このような構成からなる付勢手段５・５によって、複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・から構成される断熱層４は、周囲の温度変化に影響を受けることなく、常に積層方向（前後方向）に沿って挟持される方向に付勢される。つまり、断熱層４は、付勢手段５・５によって、積層方向における圧縮される側へ付勢されている。
【００３９】
即ち、図２（ａ）に示すように、例えば、温度測定装置１が未だ測定対象とする連続浸炭炉内に投入されておらず、周囲の温度が常温である場合、付勢手段５の全長（図２（ａ）に示す寸法Ｘ１）は、付勢手段５に充填された流体の体積によって、自然状態における断熱層４の前面（あるいは後面）と、外耐熱ケース６内の前面（あるいは後面）との間隙寸法に比べてやや大きな状態（以下、「縮退状態」と記載する）に維持される。
従って、付勢手段５は、常温状態においては、外耐熱ケース６の軸心方向、且つ外耐熱ケース６に対して相対的に後方（あるいは前方）に向かって、断熱層４の前面（あるいは後面）を付勢する。
【００４０】
一方、温度測定装置１が連続浸炭炉内に投入されて周囲の温度が高温状態になると、双方（外耐熱ケース６および断熱層４）の熱膨張率の違いから、外耐熱ケース６は断熱層４に対して相対的に、軸心方向に向かって膨張する。
つまり、断熱層４の熱膨張率に比べて外耐熱ケース６の熱膨張率が高いため、外耐熱ケース６の軸心方向に関する膨張量は、断熱層４の前後方向（外耐熱ケース６の軸心方向）に関する膨張量に比べて大きい。
その結果、断熱層４の前面（あるいは後面）と、外耐熱ケース６内の前面（あるいは後面）との間隙寸法は、周囲の温度が常温である場合に比べて大きくなり、そのままでは断熱層４を構成する複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・間に隙間が生じることとなる。
【００４１】
しかし、この際、図２（ｂ）に示すように、本実施例における付勢手段５においては、外耐熱ケース６が膨張するのに追従して、内部に充填された流体の体積も膨張することとなる。
即ち、付勢手段５の全長（図２（ｂ）に示す寸法Ｘ２）は、前記流体の体積変化によって、断熱層４の前面（あるいは後面）と、外耐熱ケース６内の前面（あるいは後面）との間隙寸法に比べて、常にやや大きな状態（以下、「伸張状態」と記載する）に維持される。
よって、付勢手段５は、高温状態においても、外耐熱ケース６の軸心方向、且つ外耐熱ケース６に対して相対的に後方（あるいは前方）に向かって、断熱層４の前面（あるいは後面）を付勢する。
その結果、断熱層４を構成する複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・に対して、これら部材間に隙間が生じることはなく、高温の炉内温度の影響により、内耐熱ケース３１内の断熱効果が低下することもないのである。
【００４２】
次に外耐熱ケース６について説明する。
図１に示すように、外耐熱ケース６は、密閉された内部空間を有する略筒状の金属部材からなり、図１では、その軸心方向が図１において規定した前後方向と一致している。
また、図３に示すように、外耐熱ケース６は軸心方向中央部にて分断された分割構造からなり、前部に位置する前側本体部６Ａと、後部に位置する後側本体部６Ｂとを有して構成される。
【００４３】
前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂの開口部（外耐熱ケース６の軸心方向中央部に位置する分割部）の縁部には、フランジ部６ａ・６ａが各々設けられる。また、これらフランジ部６ａ・６ａには、複数の貫通孔６ｂ・６ｂ・・・が、前側本体部６Ａあるいは後側本体部６Ｂの軸心方向に対して平行、且つ配設位置が互いに同位相となるようにして形成される。
【００４４】
そして、これら前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂは、同軸上に配設されつつ、各々のフランジ部６ｃ・６ｄにおける互いの対向面を合わせ面として組み付けられ、貫通孔６ｂ・６ｂ・・・を介して、複数の耐熱ボルト６１・６１・・・および耐熱ナット６２・６２・・・を用いて締結される。
【００４５】
ここで、前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂを組付ける際において、各フランジ部６ａ・６ａの合わせ面の間には、銅板からなるシール部材６３が配設される。つまり、シール部材６３は、前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂによって挟持されつつ、各々のフランジ部６ａ・６ａの合わせ面に対して同時に密着されており、高温の炉内温度下における外耐熱ケース６の内部空間は、シール部材６３によって、より密閉性が高められる構成となっている。
【００４６】
より具体的には、例えば測定対象とする連続浸炭炉内に温度測定装置１が投入されると、周囲の温度がおよそ２００℃〜３００℃に到達した時点で、シール部材６３は軟化し始める。
この際、耐熱ボルト６１および耐熱ナット６２は、さほど周囲の温度に影響を受けることもなく十分な締付力が維持される。
その結果、これら耐熱ボルト６１および耐熱ナット６２の締付力によって、軟化したシール部材６３は各々のフランジ部６ａ・６ａの合わせ面に対して密着されることととなり、外耐熱ケース６の内部空間の密着性が高められる。
【００４７】
一方、連続浸炭炉内の炉内温度の測定が進み、最高温度であるおよそ９５０℃近辺にまで周囲の温度が到達すると、耐熱ボルト６１および耐熱ナット６２は、前記周囲の温度に影響を受けて、十分な締付力を維持できなくなる。
しかし、この際においては、前述の通りシール部材６３は既に軟化しているため、各々のフランジ部６ａ・６ａの合わせ面に対して、依然密着されることととなり、外耐熱ケース６の内部空間の密着性が高められるのである。
【００４８】
前側本体部６Ａおよび後側本体部６Ｂの内の何れか一方、あるいは双方には、複数の継手６４・６４・・・が挿設されており（本実施例においては、前側本体部６Ａのみに配設）、これら継手６４・６４・・・を介して、内装部３の外部へと延出されたプローブ２ａは、外耐熱ケース６の内部より外部に向かって引き出される。
【００４９】
以上のような構成を有することで、温度測定装置１は、「耐油機能」と「耐熱機能」と同時に兼ね備えることを可能としている。
即ち、内耐熱ケース３１および外耐熱ケース６にシール部材３３・６３を各々設けることで、内装部３の内部空間に対する高度な「耐油機能」を実現し、また、蓄熱素材３２および断熱層４を、内耐熱ケース３１と外耐熱ケース６との間に設けることで、内装部３の内部空間に対する高度な「耐熱機能」を実現しているのである。
【００５０】
［測定方法］
次に、本発明を具現化する温度測定装置１による炉内温度またはワーク温度の測定方法について、図４乃至図６を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図４および図６における矢印Ａの方向を前方と規定して以下説明する。また、図４および６においては、図面上の上下方向を温度測定装置１の上下方向と各々規定して説明する。
【００５１】
先ず、図４に示すように、温度測定装置１は、ジグ５１によって支持された複数の鉄鋼材料（以下、「ワーク」と記載する）５０・５０・・・とともに、搬送トレイ５２上に搭載される。
【００５２】
温度測定装置１の外耐熱ケース６に配設される複数の継手６４・６４・・・からは、プローブ２ａ・２ａ・・・がそれぞれ引き出されている。また、これらプローブ２ａ・２ａ・・・の先端部に各々設けられる接触端子部２ｂ・２ｂ・・・は、搬送トレイ５２上に搭載される複数のワーク５０・５０・・・・の表面にそれぞれ貼接される。
こうして、複数のワーク５０・５０・・・とともに、搬送トレイ５２上に搭載された温度測定装置１は、測定対象とする連続浸炭炉内に投入される。
【００５３】
連続浸炭炉内に投入された温度測定装置１は、その後、各処理室内を順に通過するに従って、これらのワーク５０・５０・・・の温度を測定し、これら測定結果を履歴データとして測定装置本体２（図１を参照）に記録する。
【００５４】
即ち、搬送トレイ上に搭載された複数のワーク５０・５０・・・の表面は、各処理室内を通過するごとに、該処理室内の炉内温度にまで昇温されることとなり、昇温されたワーク５０・５０・・・の表面の温度は、接触端子部２ｂ・２ｂ・・・によって検知される。
そして、検知された炉内温度の測定データは電気信号に変換された後、プローブ２ａ・２ａ・・・を通じて、測定装置本体２に送信され、履歴データとして順次、測定装置本体２内に記録される。
なお、各処理室内を通過するワーク５０・５０・・・は、該処理室内の炉内温度にまで昇温されることから、プローブ２ａ・２ａ・・・により検知されたワーク５０・５０・・・温度を、各処理室内の炉内温度として捉えることも可能である。
【００５５】
こうして、連続浸炭炉を構成する全ての処理室内におけるワーク５０・５０・・・の温度を測定し終えた温度測定装置１は、前記連続浸炭炉より搬出されると、内部より測定装置本体２を取り出される。
そして、パソコンなどによって、測定装置本体２に記録されたデータが読み取られることで、温度測定装置１による連続浸炭炉の炉内を通過するワーク５０・５０・・・温度の測定が完了するのである。
【００５６】
ところで、本実施例における温度測定装置１においては、搬送トレイ５２上に搭載される複数のワーク５０・５０・・・に対して、これらワーク５０・５０・・・の表面温度を一度に同時に測定し、これら測定値を履歴データとして測定装置本体２に記録することとしている。
【００５７】
このような構成を有することで、例えば、連続浸炭炉の油槽内における液体の流れの状態を把握することが可能となり、前記液体の温度管理や流速管理に役立てることができる。
即ち、図５に示すように、油槽５３において、内部に貯溜される液体５４は、およそ百数十℃にまで昇温されるとともに、図示せぬ撹拌機構によって常に油槽５３内を循環（図５に示す矢印Ｂの方向）している。
【００５８】
そして、このような液体５４の温度分布や流速分布は、ワーク５０の焼入れ特性など、熱処理の結果に大きな影響を及ぼす。
即ち、複数のワーク５０・５０・・・を搭載した搬送トレイ５２を液体５４内に浸漬する際、液体５４の温度分布や流速分布の偏りによっては、これらワーク５０・５０・・・が搭載される位置によって、冷却状態の差異が生じ、搬送トレイ５２上にて歪みなどの品質不良を生じる原因ともなる。
【００５９】
そこで、本実施例における温度測定装置１においては、搬送トレイ５２上の複数の箇所に渡って配設される、それぞれのワーク５０・５０・・・に対して接触端子部２ｂ・２ｂ・・・を貼接し、これらワーク５０・５０・・・の表面温度を一度に同時に測定することを可能としている。
【００６０】
こうして測定された測定結果によれば、搬送トレイ５２上の場所ごとにおける液体５４の温度差だけでなく、ワーク５０の冷え方の差（温度変化）を基にして、搬送トレイ５２上の場所ごとにおける液体５４の流速差をも判断することができ、液体５４の温度分布や流速分布を容易に把握することが可能となる。
【００６１】
よって、このような油槽５３内におけるワーク５０の温度測定を定期的に行うことで、油槽５３内の液体５４に関する流れの状態を把握し、液体５４の温度管理や流速管理を確実に行うことができるのである。
【００６２】
なお、図６に示すように、例えば、油槽５３の液体５４（図５を参照）内において、１個のワーク５０に対して、複数個所に接触端子部２ｂ・２ｂ・・・を貼接し、これら複数個所における表面および内部の温度を一度に同時に測定し、これら測定値を履歴データとして測定装置本体２に記録することとしてもよい。
【００６３】
このような構成を有することで、一個のワーク５０における部分ごとの冷却速度を把握することが可能となる。
そして、前記冷却速度に関するデータは、液体５４によるワーク５０の均一な冷却状態を実現するための荷姿（ジグ５１によるワーク５０の支持姿勢）を検討する際のデータとして役立たせることができるのである。
【００６４】
以上のように、本実施例における温度測定装置は、測定データを処理する測定装置本体２と、測定装置本体２を内装する内耐熱ケース３１と、蓄熱素材３２を介して内耐熱ケース３１を被包する断熱層（断熱材）４と、断熱層（断熱材）４を内装する外耐熱ケース６と、を備え、断熱層（断熱材）４が、互いに積層された複数の板状部材からなる外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・によって構成されるとともに、外耐熱ケース６内を積層方向に沿って摺動可能に配設される温度測定装置１であって、外耐熱ケース６と断熱層（断熱材）４との間には、断熱層（断熱材）４を積層方向において圧縮する側へ付勢する付勢手段５・５を備えることとしている。
【００６５】
このような構成を有することで、本実施例における温度測定装置１によれば、油槽内へワークを浸漬する焼入れ室を備えた連続浸炭炉に対して、該油槽内の液体による影響を防ぎつつ、各処理室内の炉内温度の影響によって断熱効果が低下することなく、該炉内を通過するワークの温度を常に正確に測定することができる。
【００６６】
即ち、本実施例における温度測定装置１においては、外耐熱ケース６および内耐熱ケース３１による二重構造によって測定装置本体２を覆うため、内耐熱ケース３１の内部空間の機密性が高められ、油槽内の液体による影響より、測定装置本体２を効果的に防ぐことができる。
そして、各処理室内の炉内温度の影響については、主に、互いに積層された複数外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・からなる断熱層（断熱材）４によって防がれるところ、外耐熱ケース６と断熱層４との熱膨張率の違いから、外耐熱ケース６が断熱層４に対して相対的に、断熱層４の積層方向に向かって膨張した結果、たとえ複数の外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・間に隙間が生じ得る状態になっても、外耐熱ケース６と断熱層４との間には、断熱層４を積層方向に沿って挟持する方向に付勢する付勢手段５・５が備えられているため、これら外側断熱材４Ａ・４Ａ・・・および内側断熱材４Ｂ・４Ｂ・・・間に隙間が生じることはない。
従って、本実施例における温度測定装置１によれば、各処理室内の炉内温度の影響によって断熱層４内に隙間が生じ、断熱効果が低下するようなこともなく、該炉内を通過するワークの温度を常に正確に測定することができるのである。
【００６７】
また、本実施例における温度測定装置１において、付勢手段５は、蛇腹構造５ａを有した略筒状に形成され、軸心方向に向かって伸縮可能に構成されるとともに、外耐熱ケース６と断熱層（断熱材）４との間において、前記軸心方向を断熱層（断熱材）４の積層方向に向けて配設され、付勢手段５の内部には流体が充填されることとしている。
【００６８】
このような構成を有することで、本実施例における温度測定装置１は、数百℃にもおよぶ高温状態の環境下においても、付勢手段５の付勢力が低下することはなく、断熱層４内に生じる隙間を防止し、断熱効果の低下を極力防ぐことができる。
【００６９】
即ち、数百℃にもおよぶ高温状態の環境下においては、例えば金属製のコイルバネによって付勢手段を構成した場合、材質の耐力の低下によって、弾性力が低下し、常温下における付勢力を発揮することができない。
一方、本実施例における付勢手段５においては、内部に流体を充填し、該流体の熱膨張による体積変化によって、付勢手段５を伸張あるいは縮退させることとしている。
従って、本実施例における温度測定装置１においては、数百℃にもおよぶ高温状態の環境下においても、付勢手段５の弾性力が低下することはなく、断熱層４内に生じる隙間を防止し、断熱効果の低下を極力防ぐことができるのである。
【００７０】
また、本実施例における温度測定装置１において、付勢手段５に充填される流体は、空気または水であることとしている。
【００７１】
即ち、付勢手段５に充填される流体については、特に限定されないが、例えば、油などの場合には、空気や水と比べて熱膨張率が低いため、これら空気や水と比べて応答性に劣る。従って、付勢手段５に充填される流体は、水または空気を用いることが好ましいのである。
【符号の説明】
【００７２】
１ 温度測定装置
２ 測定装置本体
４ 断熱層（断熱材）
４Ａ 外側断熱材
４Ｂ 内側断熱材
５ 付勢手段
５ａ 蛇腹構造
６ 外耐熱ケース
３１ 内耐熱ケース
３２ 蓄熱素材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定データを処理する測定装置本体と、該測定装置本体を内装する内耐熱ケースと、該内耐熱ケースを被包する断熱材と、該断熱材を内装する外耐熱ケースと、を備え、前記断熱材が、互いに積層された複数の板状部材から構成されるとともに、前記外耐熱ケース内を積層方向に沿って摺動可能に配設される温度測定装置であって、
前記外耐熱ケースと前記断熱材との間には、前記断熱材を積層方向において圧縮する側へ付勢する付勢手段を備える、
ことを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、
蛇腹構造を有した略筒状に形成され、軸心方向に向かって伸縮可能に構成されるとともに、
前記外耐熱ケースと前記断熱材との間において、前記軸心方向を前記断熱材の積層方向に向けて配設され、
前記付勢手段の内部には流体が充填される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記付勢手段に充填される流体は、空気または水である、
ことを特徴とする、請求項２に記載の温度測定装置。
【請求項１】
測定データを処理する測定装置本体と、該測定装置本体を内装する内耐熱ケースと、該内耐熱ケースを被包する断熱材と、該断熱材を内装する外耐熱ケースと、を備え、前記断熱材が、互いに積層された複数の板状部材から構成されるとともに、前記外耐熱ケース内を積層方向に沿って摺動可能に配設される温度測定装置であって、
前記外耐熱ケースと前記断熱材との間には、前記断熱材を積層方向において圧縮する側へ付勢する付勢手段を備える、
ことを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
前記付勢手段は、
蛇腹構造を有した略筒状に形成され、軸心方向に向かって伸縮可能に構成されるとともに、
前記外耐熱ケースと前記断熱材との間において、前記軸心方向を前記断熱材の積層方向に向けて配設され、
前記付勢手段の内部には流体が充填される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記付勢手段に充填される流体は、空気または水である、
ことを特徴とする、請求項２に記載の温度測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１２８４５（Ｐ２０１２−１１２８４５Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６２９１１（Ｐ２０１０−２６２９１１）
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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