JPH07324994A - 温度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により被測定物の異常温度を検知
でき、しかも測定点が増えた場合であっても、構成の複
雑化を招くことなく容易に対処できるようにすることを
目的とする。 【構成】 光源１からの光を伝送する光ファイバ２の途
中の分断部５に、温度上昇により特定波長の光に対して
光吸収が変化し易い色に変色する感温変色材を含み変色
の前後で透光性を有する温度検知部６を配設し、この温
度検知部６を被測定物の近辺に配設し、光ファイバ２を
介した光源１からの光を受光手段３により受光するもの
である。 【効果】 複雑で高価な構成の検出手段を必要とせず、
被測定物の測定点が複数ある場合は温度検知部６を複数
設けることにより容易に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被測定物の異常温度
を検出する温度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被測定物の温度を検知する手段と
して半導体温度センサなどのいわゆる集中定数型の温度
センサを被測定物の近傍に配置し、特に被測定物が線状
長尺物の場合にはその長手方向に亘って複数個の集中定
数型温度センサを配置してその温度を検知することが行
われているが、このような集中定数型温度センサを用い
た場合、長尺の被測定物のように測定点が複数あると、
複数個の温度センサをその長尺の被測定物に沿って配列
しなければならず、温度センサを多数必要とし、各温度
センサの出力を処理する回路も複雑になるため、全体的
な構成が複雑化すると共にノイズの影響を受けて誤動作
を生じ易いという問題が生じる。

【０００３】一方、上記した集中定数型温度センサとは
異なり、光ファイバを用いた分布定数型の温度検知装置
も提案されており、これは被測定物の温度上昇に伴う光
ファイバの後方散乱光の変化を検出して被測定物の異常
温度等を検知するというものであるが、光ファイバの後
方散乱光がそもそも微弱であるため、その変化を検出す
るためには複雑，高価な検出手段が必要になる。

【０００４】さらに、温度により変色する感温発色テー
プを発熱のおそれのある場所に貼りつけて温度上昇を確
認する方法があるが、この場合常に人が光ファイバの出
力を監視しなければならず、非常に手間がかかる。

【０００５】そこで、自動的に被測定物の温度上昇を検
知する手段として、特開平４−３５５３３３号公報に記
載のような温度監視装置があり、これは被監視部に取り
付けられた感温変色素子に光ファイバを介して光源から
光を照射すると共に、感温変色素子からの反射光を光フ
ァイバを介して色識別素子で受光することによって被監
視部の温度を監視するというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成の装置では、監視或いは測定すべき点が複数になる
と、光ファイバや光源，色識別素子を複数設けなければ
ならず、全体の構成の複雑化を招くという問題がある。

【０００７】そこでこの発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、簡単な構成により被測
定物の異常温度を検知でき、しかも測定点が増えた場合
であっても、構成の複雑化を招くことなく容易に対処で
きるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光源からの光を伝送する光伝送路と、前記光伝送路の途
中に設けられて被測定物の近辺に配設され温度上昇によ
り特定波長の光に対して光吸収が変化し易い色に変色す
る感温変色材を含み変色の前後で透光性を有する温度検
知部と、前記光伝送路を介した前記光源からの光を受光
する受光手段とを備えたことを特徴としている。

【０００９】また、請求項２記載のように、前記温度検
知部が、前記感温変色材を混在して成形した透明樹脂に
より構成されてもよく、請求項３記載のように、このよ
うな透明樹脂が透明の箱体内に収容されていてもよい。

【００１０】さらに、請求項４記載のように、前記温度
検知部が、前記感温変色材を混在した透明樹脂が透明シ
ートに塗布されて構成されていると効果的である。

【００１１】このとき、請求項５記載のように、前記光
伝送路が光ファイバにより構成され、前記光ファイバの
途中の分断部に前記温度検知部が配設されているとよ
い。

【００１２】一方、請求項６記載のように、途中に分断
部を有し入射端より入射した光源からの光を伝送する光
ファイバと、前記分断部の両端面を対向した状態に保持
する保持手段と、温度上昇により特定波長の光に対して
光吸収が変化し易い色に変色する感温変色材を混在した
透明樹脂が前記分断部の少なくとも一方の端面に塗布さ
れて形成され変色の前後で透光性を有する温度検知部
と、前記光ファイバの出射端に設けられ前記光源からの
光を受光する受光手段とを備えているといっそう効果的
である。

【００１３】また、前記保持手段が、請求項７記載のよ
うに前記分断部を包被したパイプにより構成されていて
もよい。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明においては、被測定物の温
度が上昇すると、光伝送路の途中に配設した温度検知部
の感温変色材が変色し、変色前後で受光手段が受光する
特定波長の光の強度が変化するため、この変化に基づい
て被測定物の温度上昇が検出される。

【００１５】このとき、被測定物の測定点が複数ある場
合には、温度検知部を複数設けることによって容易に対
応することができる。

【００１６】また、温度検知部は、請求項２記載のよう
に感温変色材を混在した透明樹脂の成形や、請求項３記
載にようにこのような透明樹脂を透明の箱体内に収容
し、或いは請求項４記載のように感温変色材を混在した
透明樹脂を透明シートに塗布することによって、容易に
得られる。

【００１７】また、請求項５記載のように、前記光伝送
路を光ファイバにより構成することにより、装置の設置
等の取り扱いが極めて簡易になる。

【００１８】一方、請求項６記載の発明においては、光
ファイバの分断部の少なくとも一方の端面に感温変色材
を混在した透明樹脂を塗布することにより、温度検知部
を極めて容易に得ることができ、このような分断部を請
求項７記載のような保持手段としてのパイプにより包被
することによって、分断部の両端面を対向した状態で分
断部が保持され、光軸のずれが防止される。

【００１９】

【実施例】

（第１実施例）図１はこの発明の第１実施例の概略図、
図２は一部の断面図、図３ないし図５は動作説明図であ
る。

【００２０】装置全体の概略構成について説明すると、
図１に示すように、ＬＥＤその他の単色光源或いは白色
光源から成る光源１からの光は、光伝送路としての光フ
ァイバ２の入射端に入射し、この入射光は光ファイバ２
によって出射端に伝送され、光ファイバ２の出射端側に
設けられたフォトトランジスタ，フォトダイオード等か
ら成る受光手段３により受光される。

【００２１】さらに、光ファイバ２の途中には２カ所の
分断部５が形成され、温度上昇により特定波長の光に対
して光吸収が変化し易い色に変色し変色の前後において
透光性を有する感温変色材を混在した透明樹脂を成形し
た温度検知部６が両分断部５にそれぞれ設けられ、両温
度検知部６が被測定物の近辺に配設されており、被測定
物の温度が異常に上昇すると、両温度検知部６の感温変
色材が変色し、変色前後で受光手段３が受光する特定波
長の光の強度が変化するため、この変化に基づいて被測
定物の温度上昇が検出される。

【００２２】このとき、温度検出部６は、例えば図２に
示すように保持手段としての中継コネクタ８の内部に収
容され、このコネクタ８の一方及び他方のコネクタ部材
８ａ，８ｂに光ファイバ２の分断部５の一方側及び他方
側の端部が挿着され、両コネクタ部材８ａ，８ｂの結合
時に分断部５の両端面が、図示のように温度検知部６に
近接ししかも温度検出部６を挟んで互いに対向した状態
に保持されるようになっている。尚、図２において、２
ａは芯線、２ｂは被覆である。

【００２３】そして、このような構成において、図３に
示すように光源１に緑色ＬＥＤ，光ファイバ２にφ１ｍ
ｍのプラスチック光ファイバ，受光手段３に光パワーメ
ータＭ１を用い、光源１に近い温度検知部６をホットプ
レートに近接配置してこの温度検知部６を温度上昇部Ａ
とした場合、及び受光手段３に近い温度検知部６を同様
にして温度上昇部Ｂとした場合に、感温変色材の変色前
後の受光強度の変化量は表１に示すようになり、また図
４に示すように、図３の場合と異なり光源１に白色光
源，受光手段３に光パワーメータＭ２を用い、この白色
光源の出射部分に緑色波長のみ透過するフィルタＦ１
（ピーク波長：５４０ｎｍ）を設け、光源１に近い温度
検知部６をホットプレートに近接配置してこの温度検知
部６を温度上昇部Ｃとした場合、及び受光手段３に近い
温度検知部６を同様にして温度上昇部Ｄとした場合に、
感温変色材の変色前後の受光強度の変化量は表１に示す
ようになり、さらに図５に示すように、図３の場合と異
なり光源１に白色光源受光手段３の手前で光ファイバ２
を分岐し、別に設けた受光手段３’に分岐した光ファイ
バ２’を介した光が入射するようにし、これら受光手段
３，３’に光パワーメータＭ３，Ｍ４を用い、緑色波長
のみ透過するフィルタＦ２（ピーク波長：５４０ｎｍ）
を一方の受光手段３の入射部分に設けると共に、赤色波
長のみ透過するフィルタＦ３（ピーク波長：６６０ｎ
ｍ）を他方の受光手段３’の入射部分に設け、光源１に
近い温度検知部６をホットプレートに近接配置してこの
温度検知部６を温度上昇部Ｅとした場合、及び受光手段
３，３’に近い温度検知部６を同様にして温度上昇部Ｆ
とした場合に、感温変色材の変色前後の受光強度の変化
量は表１に示すようになる。

【００２４】

【表１】

【００２５】尚、表１中の光パワーメータＭ１〜Ｍ４は
図３ないし図５の受光手段を示しており、ポットプレー
トにより８５℃に加熱し、温度上昇前（室温）を０ｄＢ
とした場合のデータを示す。

【００２６】そして、表１の結果から、図３，図４の場
合には感温変色材の変色前後における受光手段３の光強
度の変化を検出することにより、また図５の場合には感
温変色材の変色前後における受光手段３，３’の受光強
度より各波長の変化割合を検出することにより、被測定
物の異常温度を検出できることがわかる。

【００２７】ところで、光源１からの光と感温変色材と
の組合わせは上記以外に例えば表２に示すものが望まし
く、光源１には白色光のほか赤色光，緑色光，黄色光な
どの単色光を用いるとよく、感温変色材としては、表２
に示すように高温になることによって発色，変色，消色
するものが好ましい。但し、表２に示す感温変色材の色
変化における各色（無色，赤色，緑色，青色，黄色）は
全て光の透過性を有している。

【００２８】

【表２】

【００２９】そして表２は、各色の入射光を使用した状
態で感温変色材の色が変化（例えば無色から赤色へ変
化）したときの、変色前，変色後における出射光の色と
出射光量とを示しており、特に出射光量は変色前を基準
としたときの変色後の光量変化を表わし、例えば“緑色
小”とは緑色成分の光量が変化前より減少することを示
し、“緑色大”とは緑色成分の光量が変化前より増加す
ることを示している。

【００３０】なお、表２中の変色前とは常温時、変色後
とは例えば８０℃以上の高温時の状態をそれぞれ表わし
ている。

【００３１】また、感温変色材の材料は光源１との関係
で変色前後で光吸収が変化する材料を選択すればよく、
例えば光源１に赤色光を用いたときには、その波長域に
おいて通常吸収のない無色や赤色等から赤色光が吸収さ
れる緑色や黒色その他の色に可逆的に変化するものが望
ましく、具体的には表３に示す材料を用いればよく、表
３に示す如く高温になることによって無色から赤色に変
色するものとして、ＰＳＤ−Ｒ（フルオラン系ロイコ化
合物）と没食子酸ラウリルとトルエンとを用いればよい
が、特に表３に示す材質に限定されるものではない。

【００３２】

【表３】

【００３３】さらに、感温変色材を混在する樹脂とし
て、例えばポリ塩化ビニリデン樹脂や、アクリル系，Ｐ
ＶＣ（ポリ塩化ビニル）系，ＰＰ（ポリプロピレン）
系，ＰＥ（ポリエチレン）系等の透明樹脂のほか，熱可
塑性透明樹脂を用いることが望ましい。

【００３４】従って、被測定物の温度が上昇すると、光
ファイバ２の途中の温度検知部６の感温変色材が変色
し、変色前後で受光手段３が受光する特定波長の光の強
度が変化し、この変化に基づいて被測定物の温度上昇を
検出できるため、従来のように複雑で高価な構成の検出
手段を必要とせず、簡単な構成により被測定物の異常温
度を検知でき、しかも被測定物の測定点が複数ある場合
には、従来の集中定数型温度センサのように多数の温度
センサを設けることなく、光ファイバ２や受光手段３の
数を増やさずに温度検知部６のみを複数設けるだけで容
易に対応することができ、被測定物が線状長尺物のよう
に測定点が増えた場合であっても、構成の複雑化を招く
ことなく容易に対処することができる。

【００３５】また、可逆性の感温変色材を用いることに
より、何回でも異常温度の検知が可能になる。

【００３６】（第２実施例）図６は第２実施例の一部の
断面図である。

【００３７】図において図２と同一符号は同一のもの若
しくは相当するものを示し、図２と相違するのは、温度
検知部６を、透明の箱体１０とこの箱体１０内に収容さ
れ感温変色材を混在した透明樹脂１１とにより構成し、
箱体１０の両側面に光ファイバ２の分断部５の両端部が
挿着される円筒状の挿着体１２を形成し、この挿着体１
２に分断部５の両端部を挿着することによって、分断部
５の両端面が、図６に示すように温度検知部６に近接し
しかも温度検出部６を挟んで互いに対向した状態に保持
されるようにしたことである。

【００３８】従って、第２実施例によれば、第１実施例
と同等の効果を得ることができる。

【００３９】（第３実施例）図７は第３実施例の概略
図、図８は一部の断面図、図９は及び図１０はそれぞれ
図８に示すＸ−Ｘ’線及びＹ−Ｙ’線における断面図で
ある。

【００４０】図７において、図１と同一符号は同一のも
の若しくは相当するものを示し、図１と相違するのは、
温度検知部６に代え、表３に示すような感温変色材を混
在したアクリル系その他の透明樹脂１３を透明シート１
４に塗布して温度検知部１５を構成し、このような温度
検知部１５を光ファイバ２の分断部５に配設したことで
ある。

【００４１】このとき、一例として感温変色材を酢酸エ
チルに溶かして酢酸エチル溶液とし、それに透明アクリ
ル系樹脂を溶かし込んで流動化を防ぎ、或いはＴＨＦ
（テトラヒドロフラン）にポリ塩化ビニリデンを溶かし
込み、これに感温変色材を溶かして流動化を防いだもの
を透明シートに塗布することによって温度検知部１５が
得られる。

【００４２】そしてこの温度検出部１５は、例えば図８
に示すように保持手段としての中継コネクタ１６の一方
及び他方のコネクタ部材１６ａ，１６ｂの間に挟持さ
れ、両コネクタ部材１６ａ，１６ｂに光ファイバ２の分
断部５の一方側及び他方側の端部がそれぞれ挿着され、
両コネクタ部材１６ａ，１６ｂの結合時に分断部５の両
端面が、図示のように温度検知部１５に近接ししかも温
度検出部１５を挟んで互いに対向した状態に保持される
ようになっている。

【００４３】従って、第３実施例によれば、第１実施例
と同等の効果を得ることが可能である。

【００４４】（第４実施例）図１１は第４実施例の概略
図、図１２は一部の断面図、図１３ないし図１６は動作
説明図である。

【００４５】図１１において、図１と同一符号は同一の
もの若しくは相当するものを示し、図１と相違するの
は、温度検知部６に代え、表３に示すような感温変色材
を混在したアクリル系その他の透明樹脂１８を光ファイ
バ２の分断部５の両端面に塗布して温度検知部１９を構
成し、この温度検知部１９を黄銅などの金属パイプ２０
により包被し、このパイプ２０を数箇所（図１２中の矢
印位置）においてかしめ固定したことである。

【００４６】このとき、パイプのかしめに使用するかし
め治具は、例えば図１３或いは図１５に示すものを用い
ればよく、図１３はいわゆる上下方向かしめ用治具であ
り、パイプ２０を挟んで上下に配置されたかしめ部材２
２，２３によりパイプ２０に一定のかしめ圧力を加える
ことによって、図１４に示すようにパイプ２０を変形さ
せてパイプ２０と光ファイバ２とを固定するものであ
り、一方図１５はいわゆる三方向かしめ治具であり、パ
イプ２０の断面中心に対して１２０度の中心角づつずれ
て配置されたかしめ部材２５，２６，２７をパイプの断
面中心に向かって相互に近接させ、パイプ２０に一定の
かしめ圧力を加えることによって、図１６に示すように
パイプ２０を変形させてパイプ２０と光ファイバ２とを
固定するものである。

【００４７】従って、第４実施例によれば、光ファイバ
２の分断部５の両端面に感温変色材を混在した透明樹脂
１８を塗布して温度検知部１９を形成し、この分断部５
を金属パイプ２０により包被してこれをかしめ固定する
ことにより、第１実施例と同等の効果を得ることができ
るのは勿論のこと、光ファイバ２の分断部５の両端面を
対向した状態で分断部５を保持でき、光軸のずれを容易
に防止することが可能になり、しかも外乱光を遮断して
信頼性の向上を図ることができる。

【００４８】なお、第５実施例として、図１７に示すよ
うに光源１，受光素子３及びその他の周辺回路３０をユ
ニット化し、複数のパイプ２０（図中では３個）を被測
定物に沿って配設することにより、上記各実施例と同等
の効果を得ることが可能である。

【００４９】また、第６実施例として、第４実施例にお
ける光ファイバ２の分断部５の両端面に透明樹脂１８を
塗布するのに代え、分断部５間感温変色材を混在した透
明樹脂を成形したものを配設し、この分断部５を金属な
どから成るパイプにより包被してもよい。

【００５０】さらに、第４実施例では、光ファイバ２の
分断部５の両端面に透明樹脂１８を塗布した場合につい
て説明したが、いずれか一方の端面にだけ透明樹脂１８
を塗布してもよいのは勿論である。

【００５１】また、第４実施例における金属パイプ２０
に代えてＡＢＳ樹脂その他の強度の高い樹脂から成るパ
イプを用いてもよいのは言うまでもなく、この場合かし
め固定ではなく接着剤によりパイプと光ファイバとを固
定すればよい。

【００５２】さらに、上記各実施例では、光伝送路とし
て光ファイバを用いた場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、空間伝送方式であってもよ
い。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、光源と受光素子との間の光伝送路の途中に感温変
色材を含む温度検知部を配設したため、従来のように複
雑で高価な構成の検出手段を必要とせず、簡単な構成に
より被測定物の異常温度を検知でき、しかも被測定物の
測定点が複数ある場合には、従来の集中定数型温度セン
サのように多数の温度センサを設けることなく、光伝送
路としての光ファイバや受光手段の数を増やさずに温度
検知部のみを複数設けるだけで容易に対応することがで
き、被測定物が線状長尺物のように測定点が増えた場合
であっても、構成の複雑化を招くことなく容易に対処す
ることができる。

【００５４】また、請求項２記載のように感温変色材を
混在した透明樹脂を成形し、或いは請求項３記載のよう
に透明樹脂を透明の箱体内に収容することにより、或い
は請求項４記載のように感温変色材を混在した透明樹脂
を透明シートに塗布することにより、温度検知部を容易
に得ることができる。

【００５５】また、請求項５記載のように、光伝送路を
光ファイバにより構成することにより、装置の設置等の
取り扱いが極めて簡易になる。

【００５６】一方、請求項６記載の発明においては、光
ファイバの分断部の少なくとも一方の端面に感温変色材
を混在した透明樹脂を塗布することにより、温度検知部
を極めて容易に得ることができ、このような分断部を請
求項７記載のような保持手段としてのパイプにより包被
することによって、分断部の両端面を対向した状態で分
断部を保持でき、光軸のずれをが防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の概略図である。

【図２】第１実施例の一部の断面図である。

【図３】第１実施例の動作説明図である。

【図４】第１実施例の動作説明図である。

【図５】第１実施例の動作説明図である。

【図６】第２実施例の一部の断面図である。

【図７】第３実施例の概略図である。

【図８】第３実施例の一部の断面図である。

【図９】図８のＸ−Ｘ’線における断面図である。

【図１０】図８のＹ−Ｙ’線における断面図である。

【図１１】第４実施例の概略図である。

【図１２】第４実施例の一部の断面図である。

【図１３】第４実施例の動作説明図である。

【図１４】第４実施例の動作説明図である。

【図１５】第４実施例の動作説明図である。

【図１６】第４実施例の動作説明図である。

【図１７】第５実施例の概略図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 光ファイバ ３ 受光素子 ５ 分断部 ６，１５，１９ 温度検知部 １０ 箱体 １１，１３，１８ 透明樹脂 １４ 透明シート ２０ 金属パイプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を伝送する光伝送路と、前
   記光伝送路の途中に設けられて被測定物の近辺に配設さ
   れ温度上昇により特定波長の光に対して光吸収が変化し
   易い色に変色する感温変色材を含み変色の前後で透光性
   を有する温度検知部と、前記光伝送路を介した前記光源
   からの光を受光する受光手段とを備えたことを特徴とす
   る温度検出装置。
2. 【請求項２】 前記温度検知部が、前記感温変色材を混
   在して成形した透明樹脂により構成されていることを特
   徴とする請求項１記載の温度検出装置。
3. 【請求項３】 前記温度検知部が、透明の箱体と、前記
   箱体内に収容され前記感温変色材を混在した透明樹脂と
   により構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   温度検出装置。
4. 【請求項４】 前記温度検知部が、前記感温変色材を混
   在した透明樹脂が透明シートに塗布されて構成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の温度検出装置。
5. 【請求項５】 前記光伝送路が光ファイバにより構成さ
   れ、前記光ファイバの途中の分断部に前記温度検知部が
   配設されていることを特徴とする請求項１ないし４のい
   ずれか１項に記載の温度検出装置。
6. 【請求項６】 途中に分断部を有し入射端より入射した
   光源からの光を伝送する光ファイバと、前記分断部の両
   端面を対向した状態に保持する保持手段と、温度上昇に
   より特定波長の光に対して光吸収が変化し易い色に変色
   する感温変色材を混在した透明樹脂が前記分断部の少な
   くとも一方の端面に塗布されて形成され変色の前後で透
   光性を有する温度検知部と、前記光ファイバの出射端に
   設けられ前記光源からの光を受光する受光手段とを備え
   たことを特徴とする温度検出装置。
7. 【請求項７】 前記保持手段が前記分段部を包被したパ
   イプから成ることを特徴とする請求項６記載の温度検出
   装置。