(57)【要約】【課題】保護管に光ファイバが保持される蛍光温度センサにおいて、周辺温度による保護管の伸縮により、光ファイバに過大な負荷が加わることがなく、光ファイバの欠損を防ぐことができる蛍光温度センサを提供する。【解決手段】励起光の照射を受け、蛍光を発する蛍光体４と、蛍光体４に励起光を投光する投光部９と、蛍光体４の発する蛍光を受光する受光部１０と、投光部９及び受光部１０と蛍光体４間の導光を行う光ファイバ５と、光ファイバ５を保護するための保護管７と、受光部１０の受光量に基づき温度を算出する処理部１１とを備えた蛍光温度センサ１において、光ファイバ５は、保護管７に収納され、保護管７の長さよりも長く形成される。【選択図】図２
2010210246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光の照射を受け、蛍光を発する蛍光体と、
前記蛍光体に励起光を投光する投光部と、
前記蛍光体の発する蛍光を受光する受光部と、
前記投光部及び前記受光部と前記蛍光体間の導光を行う光ファイバと、
前記光ファイバを保護するための保護管と、
前記受光部の受光量に基づき温度を算出する処理部とを備えた蛍光温度センサにおいて、
前記光ファイバは、前記保護管に収納され、前記保護管の長さよりも長く形成されることを特徴とする蛍光温度センサ。
【請求項２】
前記光ファイバと前記保護管との間の少なくとも一部に空気層を設けたことを特徴とする請求項１記載の蛍光温度センサ。
【請求項３】
前記保護管は熱収縮チューブにより構成され、前記保護管の両端を収縮させることにより、前記光ファイバの両端を固定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の蛍光温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、温度により蛍光特性が変化する蛍光体を用いて温度を測定する蛍光温度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温度センサとして、蛍光体を用いた蛍光温度センサが広く利用されている。この蛍光温度センサは、温度により蛍光特性が変化する蛍光体を用いることにより温度を測定する。具体的には、光源からの励起光を蛍光体に照射して、蛍光体で発生した蛍光を検出する。そして、蛍光寿命などの蛍光特性の変化によって、温度を測定している。
【０００３】
上記のような蛍光温度センサにおいて、機械的に安定した温度計測を行うため、図４に示すように、粉状の蛍光体１０１を保護管１０２の先端に詰め込み、この蛍光体１０１が収納された保護管１０２に光ファイバ１０３を差し込み、保護管１０２と光ファイバ１０３とを接着剤により固定し、光ファイバ１０３を緩衝材１０４により保持するように構成した蛍光温度センサがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５３５５４２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される蛍光温度センサでは、保護管１０２が周囲温度により膨張・収縮し、それに伴って光ファイバ１０３及び緩衝材１０４も膨張・収縮する。このとき保護管１０２、光ファイバ１０３及び緩衝材１０４の熱膨張係数は異なるため、光ファイバ１０３に過度の負荷が加わるという課題があった。また、異なる熱膨張係数を有する光ファイバ１０３及び緩衝材１０４の膨張・収縮により光ファイバ１０３と緩衝材１０４とが摩擦を起こし、光ファイバ１０３が破断するという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、保護管に光ファイバが保持される蛍光温度センサにおいて、周辺温度による保護管の伸縮に伴い、保護管に保持される光ファイバが伸縮する場合に、光ファイバに過大な負荷が加わることがなく、光ファイバの欠損を防ぐことができる蛍光温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る蛍光温度センサは、励起光の照射を受け、蛍光を発する蛍光体と、蛍光体に励起光を投光する投光部と、蛍光体の発する蛍光を受光する受光部と、投光部及び受光部と蛍光体間の導光を行う光ファイバと、光ファイバを保護するための保護管と、受光部の受光量に基づき温度を算出する処理部とを備えた蛍光温度センサにおいて、光ファイバは、保護管に収納され、保護管の長さよりも長く形成されるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のように構成したので、保護管に光ファイバが保持される蛍光温度センサにおいて、周辺温度による保護管の伸縮に伴い、保護管に保持される光ファイバが伸縮する場合に、光ファイバに過大な負荷が加わることはなく、光ファイバの欠損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る蛍光温度センサの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る蛍光温度センサの保護管の構造を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る蛍光温度センサの保護管の構造を示す図である。
【図４】従来の蛍光温度センサの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る蛍光温度センサ１の構造を示す図である。
図１に示すように、蛍光温度センサ１は、被測定面に接触させ、温度に応じた蛍光を発光するためのセンサプローブ２と、センサプローブ２に励起光を投光し、センサプローブ２からの蛍光を受光し、その受光量から被測定面の温度測定を行うためのセンサモジュール３とにより構成される。
【００１１】
センサプローブ２は、図１に示すように、センサモジュール３より投光される励起光により蛍光を発光する蛍光体４と、センサモジュール３により投光される励起光を蛍光体４に導光し、蛍光体４が発する蛍光をセンサモジュール３に導光するため、センサモジュール３と蛍光体４間に接続される光ファイバ５と、センサプローブ２の先端に設けられ、蛍光体４を覆うカバー６と、光ファイバ５に傷が付かないように保護する保護管７とにより構成される。なお、蛍光体４は粉体やべレット状のもの、あるいはこれを成型して焼結したもの等種々の形態を取ることが可能である。
【００１２】
センサモジュール３は、図１に示すように、駆動部８により、センサプローブ２に設けられる蛍光体４に励起光を投光するための投光部９と、センサプローブ２に設けられる蛍光体４が発する蛍光を受光するための受光部１０と、受光部１０が受光した受光量に基づいて、被測定面の温度を算出するための処理部１１とにより構成される。
【００１３】
次に、上記のように構成される蛍光温度センサ１の動作について説明する。
まず、蛍光温度センサ１のセンサプローブ２先端に設けられる蛍光体４が収納されるカバー６表面を被測定面に接触させる。次いで、投光部９から励起光が蛍光体４に投光される。この投光部９から投光された励起光により蛍光体４は蛍光を発光する。受光部１０はこの蛍光体４が発光する蛍光を受光している。このときの受光部１０が受光する受光量は、処理部１１により逐一計測されている。次いで、投光部９は、蛍光体４への励起光の投光を停止する。これにより、蛍光体４は消光する。この蛍光体４の消光速度は温度が高くなるほど速くなる。この蛍光体４の消光速度を処理部１１が計測することにより、被測定面の温度を計測する。
【００１４】
次に、上記のように構成される蛍光温度センサ１の保護管７の構造について詳細に説明する。
図２はこの発明の実施の形態１に係る蛍光温度センサ１の保護管７の構造を示す図である。
図２に示すように、センサプローブ２に設けられる保護管７内には光ファイバ５が収納される。
【００１５】
光ファイバ５は、投光部９が投光する励起光または蛍光体４が発する蛍光を導光するためのものであり、蛍光体４と投光部９間及び蛍光体４と受光部１０間に接続される。この光ファイバ５は、例えば、単芯のプラスチック光ファイバ等により構成されるものである。また、光ファイバ５は、センサプローブ２に設けられる保護管７内で撓みやすくするため、直径が１００μｍ程度の光ファイバを用いて構成される。
このように構成される光ファイバ５は、保護管７の長さに対して、保護管７に収納される部分の光ファイバ５の長さが長くなるようにして、保護管７に収納される。
【００１６】
保護管７は、光ファイバ５に傷がつかないように保護するためのものであり、例えば、ステンレス等により構成される。この保護管７は、内部に収納される光ファイバ５を保護管７の両端部で接着剤または溶接等により固定することにより保持する。このとき保護管７が金属製である場合には、溶接・ロー付けによる固定も可能である。ここで、光ファイバ５は保護管７内で、保護管７と接触しないように保持される。
また、光ファイバ５と保護管７との間には空気層１２が形成されており、この空気層１２は光ファイバ５に対する外部からの熱の伝達を防ぐための断熱材としての役割を果たしている。
【００１７】
このように、保護管７内に収納されて、保護管７の両端部で保持される部分の光ファイバ５の長さを、保護管７の長さに対して、長く設定し、光ファイバ５と保護管７との間に空気層１２を設けることで、光ファイバ５を保護管７内で撓ませるように構成したので、保護管７が周囲温度により膨張・収縮し、それに伴って光ファイバ５が膨張・収縮するような場合に、保護管７内での光ファイバ５の撓み分により光ファイバ５に過大な負荷が加わることはなくなる。
【００１８】
以上のように、この実施の形態１によれば、保護管７の両端部を接着剤等で固定することにより保持される光ファイバ５において、保護管７の長さに対して、保護管７内に収納される部分の光ファイバ５の長さを長く設定し、光ファイバ５と保護管７との間に空気層１２を設けることで、光ファイバ５を保護管７内で撓ませるように構成したので、周囲温度により保護管７が膨張・収縮を生じる場合に、光ファイバ５に過大な負荷が加わることはなく、光ファイバ５の欠損を防止することができる。
【００１９】
また、光ファイバ５と保護管７との間に空気層１２を形成することにより、光ファイバ５を断熱することができ、光ファイバ５と接続する蛍光体４に伝達する外部熱の影響を抑えることができ、正確な温度測定を行うことができる。
【００２０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る蛍光温度センサ１の保護管７の構造を示す図である。
上記実施の形態１に係る蛍光温度センサ１では、光ファイバ５を保護管７の両端部で接着剤による接着や溶接等により固定することにより保持して説明したが、図３に示すように、保護管７に熱収縮チューブまたは金属パイプ等を用いて、保護管７の両端を収縮させることにより光ファイバ５を保持するように構成してもよく、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２１】
なお、この発明の実施の形態１，２に係る蛍光温度センサ１では、光ファイバ５として、単芯光ファイバを用いて説明を行ったが、これに限るものではなく、多芯光ファイバやバンドル光ファイバにより構成してもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１  蛍光温度センサ
２  センサプローブ
３  センサモジュール
４  蛍光体
５  光ファイバ
６  カバー
７  保護管
８  駆動部
９  投光部
１０  受光部
１１  処理部
１２  空気層
【図１】
2010210246.tif 000003
【図２】
2010210246.tif 000004
【図３】
2010210246.tif 000005
【図４】
2010210246.tif 000006