JPH0785035B2 - 改良温度センサ - Google Patents

改良温度センサ

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JPH0785035B2
JPH0785035B2 JP4048976A JP4897692A JPH0785035B2 JP H0785035 B2 JPH0785035 B2 JP H0785035B2 JP 4048976 A JP4048976 A JP 4048976A JP 4897692 A JP4897692 A JP 4897692A JP H0785035 B2 JPH0785035 B2 JP H0785035B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は温度センサに関し、特
に、黒体放射体と光管を用いる改良温度センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】振動、高温、汚物等の、科学計測機器を
一般に痛めやすい因子が発生する環境（例えばガスター
ビンエンジン）においてガスの温度を検知できることが
望ましい。公知の温度センサは熱電対、高温計、黒体温
度センサ等である。一種の黒体センサでは、高温光管
（例えばサファイア棒）の先端部に、黒体を形成する材
料（例えば貴金属）を被覆する。代替的に、貴金属先端
部を棒に直接取付けてもよい。加熱された黒体材料から
発せられた放射線は光管を経て、例えば光ファイバに伝
送され、これにより光ファイバは高温環境から絶縁され
る。この種の温度センサの例は米国特許第４５７６４８
６号と米国特許第４８５９０７９号とに示されている。
この種の温度センサは、黒体材料が光管から離れる可能
性のあるような高温では良好に作用し得ない。さらに、
光管は通常遮へいされないので、汚染物が光管の表面に
堆積してその伝光特性を悪くする。最後に、棒と黒体と
の熱膨張率の不一致により高温での性能が低下するおそ
れがある。
【０００３】代替的な温度センサでは、光ファイバから
離れた黒体（例えば中空コア）を使用できる。黒体から
の放射線は、例えばレンズにより集光ファイバの先端に
集束されうる。この種の温度センサは米国特許第４７３
７０３８号と米国特許第３６２６７５８号に例示されて
いる。この種のセンサの寸法はレンズの寸法によって制
限される。これは不利である。なぜなら、この種の黒体
放射体の正確さは、黒体の寸法が小さくなるにつれて増
加するからである。さらに、小さなセンサは遮へいと取
付けが比較的容易であるから有利である。
【０００４】高温計では第１レンズにより放射エネルギ
ーが照準され、不活性ガス内を伝送されそして第２レン
ズにより例えば光ファイバに集束されうる。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、円すい形先端部と実質的に筒
形の部分とを含む中空シールドからなる温度センサであ
る。筒形部は高温用集棒（例えば光管または光ファイ
バ）を囲んでいる。集棒は円すい形先端部からの放射エ
ネルギーを集めその放射線を集棒の反対側端部に取付け
た光ファイバケーブルに伝送するように配置される。本
発明によれば、集棒は中空シールドに１箇所で、すなわ
ち、集棒と光ファイバとの接続部に近い所で取付けられ
る。さらに、本発明によれば、光管は、例えば中空シー
ルドの筒形部内の隆起部により半径方向に支持されるこ
とにより、中空シールドに対して軸方向に自由に移動で
きる。
【０００６】本発明の構成と用法は、他の目的と利点と
ともに、添付図面と関連する以下の詳述からさらに明ら
かとなろう。
【０００７】
【実施例の記載】本発明による温度センサ５は集棒３０
を囲む中空シールド２０を含む。また温度センサ５には
光ファイバ４０が含まれ、集棒３０の一端に光学的に接
続されている。中空シールド２０は円すい形先端部１０
と実質的に筒形の部分５０を有する。図２に示すよう
に、筒形部５０には隆起支持域６０が含まれ、集棒３０
を支持するように配設されている。中空シールド２０は
任意の耐熱材料（例えば貴金属または貴金属合金）でよ
い。中空シールド２０は、集棒３０を囲んで保護する一
体物とされている。中空シールド２０は、例えば２０％
のロジウムを含有する白金ロジウム合金のような耐熱材
料で形成されうる。代替的に、中空シールド２０を例え
ばイリジウムまたはその合金で構成してもよい。
【０００８】中空シールド２０の先端部１０は流体内に
置かれるようになっている。流体内に置かれた先端部１
０の温度は周囲流体の温度にほぼ等しい。先端部１０の
温度は、中空域１５内に向けられる放射線（例えば赤外
線）と関係する。従って、先端部１０により発せられる
放射線を測定することにより、流体の温度を近似的に求
めることができる。測定誤差またはシステム誤差は、既
知の温度をもつ流体内にセンサを置く等の較正技術によ
って減らすか除くことができる。
【０００９】先端部１０は円すい形で、外壁と内壁１６
と中空域１５を有する。先端部１０の内壁１６から発せ
られる放射線は、例えば、先端部１０の開口に配置され
た集棒３０により捕集されうる。センサの感度は先端部
１０の寸法の関数であり、その寸法は先端部１０の温度
が実質的に均等であるように制限される。感度はまた内
壁１６により画成された立体角Ａの関数である。従っ
て、立体角Ａでの先端部１０の均等温度のゆえに、出力
は熱膨縮による伝送棒３０と先端部１０との間の相対的
軸方向移動に事実上影響されない。
【００１０】集棒３０は、例えば、サファイアからなる
材料、または放射線（例えば赤外線）の伝送に適する任
意の材料である。代替的に、集棒３０をジルコニア（例
えば、イットリアで充分安定化したジルコニア）のよう
な材料で構成してもよい。集棒３０は筒形部５０内に配
置され、光管（集棒）３０の一端部が先端部１０の開口
を実質的に満たしている。円すい形先端部１０に面する
集棒３０の端部は、円すい形先端部１０の壁１６により
発せられた放射線のほぼ全てを集めるように配置されて
いる。集棒３０のこの端部を磨いてその捕集特性を高め
てもよい。
【００１１】筒形部５０は光管３０と先端部１０とを支
持するようになっている。加えて、筒形部５０は集棒３
０を保護するようになっている。筒形部５０には隆起支
持域６０が含まれ、光管３０の軸方向移動を拘束するこ
となくその半径方向支持をなすように設計されている。
シールド２０と集棒３０の熱膨張率を一致させることは
ほとんど不可能であるから、集棒３０はシールド２０内
で自由に膨縮できなければならない。集棒３０とシール
ド２０の軸方向膨張はかなり大きくなる可能性があり、
それぞれの熱膨張率が異なる結果、それらの相対膨張は
かなり異なりうる。従って、本発明によれば、集棒はシ
ールドに一点で固定される。隆起支持域６０は集棒３０
の軸方向膨縮を拘束することなく半径方向の支持をなす
ようになっており、集棒３０はシールド２０に対して軸
方向に膨張しうる。半径方向熱膨張は無視できる。なぜ
なら集棒３０とシールド２０の半径が比較的小さいから
である。従って、本発明によれば、隆起支持域６０は集
棒３０の半径方向移動を拘束するようになっている。集
棒３０の光学特性は、シールド２０の内壁間の接触によ
り、あるいは汚染物により低下するおそれがある。従っ
て、半径方向支持を少数の予め選定した点に制限するこ
とにより、本発明による温度センサは集棒の周りに周方
向間隙を維持して棒の伝送特性を高める。集棒３０を限
定した数の点で支持することにより、本発明によるシー
ルドは、集棒３０の光学特性を大して低下させることな
く熱膨張率の不一致に対処しうる。
【００１２】隆起部６０を形成する一方法は、集棒３０
の直径に事実上等しい直径の棒（図示せず）を用いるこ
とである。この棒をシールド２０に挿入し、そしてシー
ルド２０を棒の周囲に予め選定した点で圧縮する。次い
で、棒を除去しそして集棒３０をその代わりに挿入しう
る。圧縮部は、図２に示したような連続円形圧縮部で
も、あるいはシールド２０の周囲に配設した複数の半径
方向圧縮部でもよい。集棒３０をシールド２０内でほぼ
半径方向に拘束すれば充分である。
【００１３】前述のように、集棒３０は通常シールド２
０に一点で取付けられる。この点は熱膨張の影響を最少
にするように選定され、従って、通常先端部１０から最
も遠い集棒３０の端またはその近くの点である。光ファ
イバ４０は従来の技術により集棒３０に接続されうる。
集棒３０と光ファイバ４０との接続は、集棒３０から光
ファイバ４０への放射線の伝達を最適にするように設計
される。集棒３０は、光ファイバ４０を極限温度から隔
離するのに充分なほど長くなければならない。
【００１４】先端部１０は、壁１６間の角度が約２０度
±５度となるように設計されうる。この鋭角は幾何学的
に先端部１０の放射率を約１に高め、従って、先端部材
料における放射率変化の影響を最少にする。先端部１０
と棒３０は、棒３０がシールド２０に対して膨縮する際
棒３０の面が一定温度域に臨むように配置される。集棒
３０の直径は、先端部１０の開口を実質的に満たすよう
に設計されうるので、先端部１０から集棒３０への放射
線の伝達を最大にしそして温度センサの正確さを高め
る。
【００１５】以上、本発明の好適実施例を説明したが、
もちろん、様々な改変と代替が本発明の範囲内で可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す。
【図２】図１に示した実施例の拡大図である。
【符号の説明】
５ 温度センサ １０ 円すい形先端部 ２０ 中空シールド ３０ 集棒（光管） ４０ 光ファイバ ５０ 筒形部 ６０ 隆起支持域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円すい形先端部（１０）および筒形部分
    （５０）を含む耐熱中空シールド（２０）であって、前
    記筒形部分は該中空シールド内に挿入された放射エネル
    ギー集棒（３０）を囲むようにされた該中空シールド
    と、一端が前記円すい形先端部（１０）に露出された前
    記集棒（３０）の他端に接続された光ファイバケーブル
    （４０）とからなり、前記集棒（３０）は前記円すい形
    先端部（１０）から放射されるエネルギーを集めこのエ
    ネルギーを前記光ファイバケーブル（４０）に伝送する
    ように配置されていて、かつ前記筒形部（５０）は、前
    記集棒を前記中空シールド（２０）内に半径方向に支持
    する少なくとも１つの隆起支持域を含む、温度センサ。 【請求項２】 前記集棒（３０）を前記筒形部分（５
    ０）に前記光ファイバケーブル（４０）に近い一点にお
    いて取付けた請求項１記載の温度センサ。 【請求項３】 前記集棒（３０）は前記筒形部分（５
    ０）に対して軸方向に自由に移動でき、かつ、前記集棒
    （３０）は前記光ファイバケーブル（４０）に最も接近
    した前記端部で固定されている、請求項１記載の温度セ
    ンサ。 【請求項４】 前記集棒（３０）はサファイア棒である
    請求項１記載の温度センサ。 【請求項５】 前記集棒（３０）はジルコニア棒からな
    る、請求項１記載の温度センサ。 【請求項６】 前記シールド（２０）はイリジウムから
    なる、請求項１記載の温度センサ。
JP4048976A 1991-03-18 1992-03-06 改良温度センサ Expired - Lifetime JPH0785035B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US670857 1984-11-13
US07/670,857 US5078507A (en) 1991-03-18 1991-03-18 Temperature sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0579919A JPH0579919A (ja) 1993-03-30
JPH0785035B2 true JPH0785035B2 (ja) 1995-09-13

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ID=24692179

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JP4048976A Expired - Lifetime JPH0785035B2 (ja) 1991-03-18 1992-03-06 改良温度センサ

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EP (1) EP0505147A3 (ja)
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