JPH09280959A - 光ファイバの送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融金属１３内に光ファイバ３を送り出し溶
融金属内の温度を測定する装置に使用される光ファイバ
送り装置１９において、スリップや摩耗が生じにくいよ
うにする。 【解決手段】 一対の樹脂製のエンドレスベルト３１が
平行に配置された状態でロール３３、３５により駆動さ
れる。これら一対のエンドレスベルト３１に挟まれて光
ファイバ３が送り出される。エンドレスベルトの外周面
には横溝３７が形成され、これら横溝は縦溝４１によっ
て連通されている。光ファイバ３はこの縦溝４１に嵌合
する。また、一対のエンドレスベルト３１は横溝３７同
士が噛み合うように配置される。そして、押圧装置４３
によりエンドレスベルト同士が押圧される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば溶融金属
温度測定装置などで用いられる光ファイバを溶融金属に
向かって送り出すための光ファイバの送り装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属内の温度を測定するための溶融
金属温度測定装置では、光ファイバの先端を溶融金属内
に所定の速度で送り込み、溶融させながら、光ファイバ
の先端から取り込まれた熱放射光を放射温度計に導いて
温度の測定を行う。このような光ファイバを用いた溶融
金属温度測定装置は、例えば高炉から流れ出す溶銑の温
度を測定するためにも用いられる。

【０００３】即ち、高炉操業においては、炉内に鉄鉱
石、コークス、その他石灰石等の副原料を充填し、炉の
下部から熱風を吹き込んでコークスを燃焼させ、発生す
る熱と還元ガスにより鉄鉱石を還元させて溶銑を得てい
る。

【０００４】この溶銑は、炉の下部に設けられた出銑口
から鉱滓とともに取り出され、通常この操作を出銑と呼
んでいる。コークスの燃焼に伴い炉内の充填物が降下す
るので、炉の上部から原料等を装入し適性な充填物レベ
ルを保持している。

【０００５】高炉操業では、このような物質収支、熱収
支等のバランスを保ちながら定常操業を行うことが重要
である。特に高炉の炉内の熱レベルは、炉内の反応状況
等の炉内状況を反映し、コークス等の消費量に影響す
る。そこで、高炉の熱レベルを正確に把握することは、
炉内状況の変化の早期検知や原料コストの低減の観点か
ら非常に重要である。

【０００６】高炉の熱レベルは、生成した溶銑の温度に
顕著に現れることから、高炉内の溶銑温度を正確に測定
することが重要である。高炉内の溶銑温度を正確に測定
するために、出銑口から噴出している溶銑の温度を測定
する。そのため、光ファイバの先端を所定の速度で溶銑
噴流内に送り込み、光ファイバを溶融させながら、その
先端からとり込まれた溶銑噴流内の熱放射光を放射温度
計で測定する。この時、光ファイバが溶銑噴流の動圧に
よって噴流外に弾き出されたり折れたりすることがない
ように、光ファイバの外周を金属管で被覆する。

【０００７】このような技術は、例えば特開平７−２４
３９１２号公報に記載されている。即ち、図７に示すよ
うに、ボビン１に巻かれた金属管被覆光ファイバ３が、
モータ５によって回転されるピンチロール７などで構成
される送り出し機構９によって送り出され、先端ガイド
１１を通って溶銑噴流内１３に送り込まれる。先端ガイ
ド１１は駆動装置１５によって駆動され、溶銑噴流１３
の中心に金属管被覆光ファイバ３が正しく送り込まれる
ようにガイドを行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術の送り出し機構９を構成するピンチロール７は金
属製ロールであることが多く、光ファイバ３に抵抗が生
じた際にスリップが生じやすい。

【０００９】特に、光ファイバ３が金属管被覆の光ファ
イバである場合では、特に摩擦係数が低くなりよりスリ
ップが生じやすい。また、ピンチロール７である金属製
ロールと光ファイバ３との押圧力の調整が難しく、押圧
力が過大となった場合には金属管で被覆された光のファ
イバ３が変形してしまうこともあった。

【００１０】またピンチロール７を、例えばウレタンゴ
ムなどの非金属製ロールとすることも可能であるが、そ
の場合には摩擦係数を高くすることはできるもののロー
ルの摩耗が大きく、摩耗によって形成される溝の深さが
深くなるとやはりスリップを生じてしまう。そして、そ
のような溝が形成されるまでの寿命も短いものであっ
た。

【００１１】更に、そのような光ファイバ３を送り出す
送り機構９が溶融金属温度測定装置（図７）に使用され
る場合には、前記スリップにより光ファイバ３の送り出
し速度が不安定になり温度測定精度が悪くなってしまう
という問題があった。例えば溶銑噴流内の温度を測定す
る場合には、噴流が高流速であるため４００ｍｍ／秒以
上の正確な送り出し速度が、温度測定精度を保つ上で、
必要である。

【００１２】そして、スリップが生じると前記必要な送
り出し速度に達するまでの時間即ち加速時間が長くなる
ため、その間は光ファイバ３は無駄に送り出されること
となる。また、同様にスリップにより減速時間も長くな
ると、停止するまでの間に同様に光ファイバ３は無駄に
なってしまう。

【００１３】なお、以上の問題点は、金属管被覆光ファ
イバを例に説明したが、金属管で被覆しない光ファイバ
を任意の送出路にとって送り出す際にも同様の問題が発
生し得る。この発明は、以上の問題点を解決するために
なされたもので、スリップや摩耗が生じにくい光ファイ
バ送り装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は以上の目的を
解決するために成されたものである。第１の発明は、光
ファイバを長手方向に送り出す送り装置であって、一対
の樹脂製のエンドレスベルトと、前記各エンドレスベル
トの外周面に形成された複数の横溝と、前記光ファイバ
と嵌合するため前記横溝を縦方向に連通する縦溝と、前
記一対のエンドレスベルトを横溝同士が噛み合うように
平行に配置した状態で駆動するロールと、を有すること
を特徴とする光ファイバの送り装置である。

【００１５】第２の発明は、上記発明において、前記光
ファイバと前記エンドレスベルトとの前記嵌合を強固に
するため、エンドレスベルト同士を横溝同士が噛み合う
ように押圧する押圧装置を有することを特徴とする光フ
ァイバの送り装置である。

【００１６】第３の発明は、ボビンに巻かれた前記光フ
ァイバを、先端ガイドを通って所定の速度で溶融金属内
に送り込み溶融させながら、溶融金属内の熱放射光を光
ファイバの先端から取り込み、前記光ファイバを通って
放射温度計に導き、溶融金属内の温度を測定される溶融
金属温度測定装置に上記光ファイバの送り装置を用いた
ことを特徴とする光ファイバの送り装置である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
１乃至図６に示す。まず図６においてこの実施形態に係
る光ファイバ送り装置１９が使用される溶融金属温度測
定装置の全体概要を説明する。

【００１８】なお、この発明に係る光ファイバ送り装置
１９は、必ずしも金属管被覆光ファイバ３を送り出すも
のである必要はなく、金属管で被覆されない単なる光フ
ァイバをガイドするものであっても良い。しかし、この
実施形態においては溶融金属温度測定装置が溶銑噴流１
３内の温度を測定するものであるため、溶銑噴流１３に
よって光ファイバが弾き出されたり折れたりしないよう
にするために金属管被覆光ファイバ３を用いるものとす
る。

【００１９】さて、金属管被覆の光ファイバ３はボビン
１に巻かれている。光ファイバ３の巻き始めの部分すな
わち後端部分は、ボビン１の外側面に取り付けた放射温
度計を構成する光／電流変換器（図示せず）に接続され
ている。この光／電流変換器によって変換された電流
は、ボビン１の回転軸付近に設けられた図示しない回転
コネクタを介して外部に取り出される。図示しない回転
式光コネクタによって固定側の光ファイバと光学的に接
続されている。この固定側の光ファイバは更に、図示し
ない放射温度計に接続されている。

【００２０】光ファイバ３の素線は石英ガラス製の直径
５０μｍで被覆管はステンレス製で外形３．２ｍｍ、肉
厚０．２ｍｍである。光ファイバ１の巻き出される側は
押さえローラ２３によって押さえられ、巻出し位置が一
定とされる。巻き出された光ファイバ３は送出路２５よ
って送り出される。

【００２１】この送出路２５は、直線部２７と屈曲部と
からなる。直線部２７はステンレス製のガイド管によっ
て構成される。屈曲部は、可とう式光ファイバガイド管
２１によって構成される。このような直線部２７と屈曲
部（２１）を組み合わせることで、任意の形状の送出路
２５を設けることが可能となる。

【００２２】送出路２５の先端側にはこの実施形態に係
る光ファイバ送り出し装置１９が設けられ、金属管被覆
の光ファイバ３を挟み、図示しないモータにより回転さ
れることで光ファイバ３を所定の速度で送り出す。

【００２３】ピンチローラ７から送り出された光ファイ
バ３は、更に可とう式光ファイバガイド管２１を経て先
端ガイド１１に送り込まれる。この先端ガイド１１が支
点２９回りに回動可能となっており、駆動装置１５によ
り回動し、首振り動作を行う。この首振り動作により光
ファイバ３の先端は正確に溶融金属である溶銑噴流１３
内に送り込まれ得る。

【００２４】さて、前記光ファイバ送り装置１９を図１
乃至図５において説明する。光ファイバ送り装置１９
は、一対の樹脂製のエンドレスベルト３１を有して構成
される。各エンドレスベルト３１は駆動ロール３３と従
動ロール３５により駆動される。そして、各エンドレス
ベルト３１の片側の外周面が、互いに接するようにして
平行に配置される。この平行に配置されたエンドレスベ
ルト３１の間に光ファイバ３が、挟まれて送り出され
る。

【００２５】各エンドレスベルト３１は、耐摩耗性を有
するゴム製ベルトを使用し、芯材として布などを使って
強度を確保する。エンドレスベルト３１の外周面には複
数の横溝３７が等間隔に形成される。これにより横溝３
７と横溝３７の間に横リブ３９が形成される。各横溝３
７と横リブ３９の断面はは互いに噛み合うような山型と
谷型になっている。

【００２６】エンドレスベルト３１の外周面において、
幅方向の略中央には、縦方向に縦溝４１（図３）が形成
される。この縦溝４１は、光ファイバ３と嵌合するため
のもので、前記複数の横溝３７を連通する。また縦溝４
１の断面形状は、金属管被覆の光ファイバ３の外形に合
わせたＵ型となっている。もっともＵ型でなくＶ型であ
っても良い。

【００２７】外周面が接するように配置された一対のエ
ンドレスベルト３１同士は、横溝３７同士が噛み合うよ
うに、横溝３７が１ピッチずれた状態で配置される。図
３に示すように、光ファイバ３は縦溝４１に嵌合した状
態で、一方のエンドレスベルト３１の横溝３７と、この
横溝３７に嵌合する他方のエンドレスベルト３１の横リ
ブ３９は、完全に接触せず一定の間隙Ｓを有するように
横溝３７や縦溝４１等の寸法が形成される。

【００２８】前記駆動ロール３３または／および従動ロ
ール３５は、一対のエンドレスベルト３１同士で（図１
中の上下で）、互いには歯車等で連結しても良い。ま
た、このような連結を行わず、一方の駆動ロール３３の
駆動力が、一対のエンドレスベルト３１を介して他方の
ロール３３、３５に伝達されるようにしても良い。

【００２９】押圧装置４３は、図１に示すように下部固
定ガイド４５と上部ガイド４７によって、エンドレスベ
ルト３１同士を接した状態で厚さ方向に押圧する。即
ち、上部ガイド４７は、ベース４９に設けられた一対の
押さえスプリング５１により前記下部固定ガイド４５の
方向に押圧されている。

【００３０】ベース４９の位置は押圧力調整ボルト５３
により調整される。押圧力調整ボルト５３によってベー
ス４９の図中上下方向の位置が調整され、よってベース
４９と上部ガイド４７との距離、即ち押さえスプリング
５１の長さが調整され、従って押圧力は調整される。

【００３１】また、駆動ロール３３や従動ロール３５に
よってエンドレスベルト３１を駆動するために、エンド
レスベルト３１の内周面にも、外周面と同様の複数の横
溝３７´や横リブ３９´が形成され、これら横溝３７´
に噛み合う歯３４がロール３３、３５に形成される。

【００３２】以上の構成を有する光ファイバ送り装置の
作用効果を説明する。駆動ロール３３が回転してエンド
レスベルト３１を駆動すると、一対のエンドレスベルト
３１に言わば挟まれた状態で光ファイバ３が長手方向に
送り出される。この時、光ファイバ３は縦溝４１に嵌合
しており、縦溝４１と横溝３７が交差する角部で高い摩
擦係数を得ている。

【００３３】また、エンドレスベルト３１は十分に長い
寸法にすることができる。これらにより光ファイバ３は
十分に大きな摩擦力を受けつつエンドレスベルト３１に
より送り出されることとなる。

【００３４】また、一対のエンドレスベルト３１の外周
面が接する部分は直線状であり、この直線状の外周面に
形成された縦溝４１に光ファイバ３が嵌合されるので、
光ファイバ３を正確に直線状にガイドできる。従って、
従来のように、いわば点で接触するピンチロール７（図
７）から送り出された光ファイバ３がふらついてしまう
というようなことがない。

【００３５】これにより、この光ファイバ送り装置１９
から送り出された光ファイバ３は先端ガイド１１に正確
に送り込まれることになる。

【００３６】また、図３に示すように光ファイバが縦溝
に嵌合した状態で、横溝３７と横リブ３９との間隙Ｓは
十分に大きく設定できるので、押圧装置４３の押さえス
プリング５１のストロークも十分に大きくすることが可
能となった。このため、光ファイバ３に対する押圧装置
４３の押圧力の調整が非常に楽に行えるようになった。
このため過大な押圧がなくなる。

【００３７】また，光ファイバ３とエンドレスベルト３
１との接触部が十分に長く取れることから、押圧力を分
散できる。これらのことからエンドレスベルト３１の摩
耗が少なくなり、光ファイバ送り装置１９としての寿命
を長くできる。

【００３８】また、十分に大きな摩擦力を得て送りだし
ができるようになったので、送り出しの際のスリップが
生じにくくなった。このため図５に示すように従来
（Ａ）は光ファイバ３の送り出しの加速に０．５秒かか
り、必要な所定の送り出し速度（４００ｍｍ／Ｓ）を
０．８秒維持した後、減速に０．５秒かかっている。ま
た所定の送り出し速度になった状態でも、断続的にスリ
ップが生じ、送り出し速度に最大４０ｍｍ／Ｓ程度のバ
ラつきが生じていた。

【００３９】これに対し図５（Ｂ）に示すようにこの実
施形態の光ファイバ送り装置１９によれば、加速は０．
１秒で完了し、０．８秒間維持される所定の送り速度に
もバラつきが見られなかった。また減速も０．１秒で完
了している。

【００４０】このように、この実施形態の光ファイバ送
り装置１９によってスリップが減少したことにより、図
４に示すように従来に比べ測定される温度のバラつきが
小さくなった。即ち、従来のピンチロール７によって構
成される送り機構によると３℃程度のバラつきが見られ
る（図（Ａ））のに比べ、この実施形態ではバラつきは
１℃程度であった（図（Ｂ））。

【００４１】（他の実施形態）以上の実施形態では金属
管被覆の光ファイバ３を例に説明したが、他の実施形態
においては金属管によって被覆されていない通常の光フ
ァイバに対してもこの発明の実施が可能である。

【００４２】以上の実施形態ではエンドレスベルト３１
の内周面にも、図２に示すように外周面の横溝３７と同
一形状である横溝３７´が形成され、これら横溝３７´
に噛み合う歯３４をロール３３、３５が有するものであ
った。しかしながら他の実施形態においては、内周面の
横溝３７´が外周面の横溝３７と同一形状である必要は
なく、必要に応じた小さな横溝であっても良い。

【００４３】また、エンドレスベルト３１の内周面とロ
ール３３、３５の接触は平坦な面で行われるものとする
ことも可能である。ある程度の張力がエンドレスベルト
３１に与えられれば、平坦な面でも駆動力の伝達は可能
だからである。

【００４４】以上の実施形態ではエンドレスベルト３１
はゴム製で一体的に形成されるものであったが、他の実
施形態では他の合成樹脂製であっても良く、また一体的
でなく、複数のピースが組み合わせられて一本のエンド
レスベルト３１を構成するものであっても良い。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光ファイバは一対のエンドレスベルトによって言わ
ば長手方向で挟まれた状態で送り出されるので、光ファ
イバとエンドレスベルトと接触する部分を長手方向に長
く取れ、十分に大きな摩擦力を得る事ができる。また、
光ファイバは縦溝に嵌合した状態で、縦溝と横溝とが交
差する角部において高い摩擦係数を得ることができる。
よってスリップを生じにくくできる。

【００４６】また、前記接触する部分はエンドレスベル
トに沿って長く取れるので、この長い接触部に摩擦力が
分散され、従って摩耗が生じにくい。また、この発明の
光ファイバ送り装置を溶融金属温度測定装置に使用する
ことで、溶融金属内で消耗する光ファイバを所定の送り
速度で送り出すことが容易となり、加速や減速における
光ファイバの無駄が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る光ファイバ送り装
置の全体概略図である。

【図２】図１のＩＩ部拡大図である。

【図３】（Ａ）は図２のＩＩＩ部拡大図である。（Ｂ）
は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】この実施形態の光ファイバ送り装置を使用した
溶融金属温度測定装置における温度測定の結果を比較す
るものであり（Ａ）は従来の温度測定結果の図、（Ｂ）
はこの実施形態の温度測定結果の図である。

【図５】図４に示す温度測定が行われる際の光ファイバ
の送り出し速度の変化を示す図であり（Ａ）は従来を示
す図、（Ｂ）はこの実施形態を示す図である。

【図６】この実施形態に係る光ファイバ送り装置が使用
される溶融金属温度測定装置の全体概略図である。

【図７】従来の溶融金属温度測定装置の全体概略図であ
る。

【符号の説明】

３ 光ファイバ １９ 光ファイバ送り装置 ３１ エンドレスベルト ３３ 駆動ロール ３５ 従動ロール ３７ 横溝 ３９ 縦溝 ４３ 押圧装置 ４５ 下部固定ガイド ４７ 上部ガイド ４９ ベース ５１ 押さえスプリング ５３ 調整ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 善吉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松林 明 広島県福山市鋼管町１番地 福山共同機工 株式会社内 (72)発明者 開原 昭典 広島県福山市鋼管町１番地 福山共同機工 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバを長手方向に送り出す送り装
   置であって、一対の樹脂製のエンドレスベルトと、前記
   各エンドレスベルトの外周面に形成された複数の横溝
   と、前記光ファイバと嵌合するため前記横溝を縦方向に
   連通する縦溝と、前記一対のエンドレスベルトを横溝同
   士が噛み合うように平行に配置した状態で駆動するロー
   ルと、を有することを特徴とする光ファイバの送り装
   置。
2. 【請求項２】 前記光ファイバと前記エンドレスベルト
   との嵌合を強固にするため、前記一対のエンドレスベル
   ト同士を横溝同士が噛み合うように押圧する押圧装置を
   有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバの送
   り装置。
3. 【請求項３】 ボビンに巻かれた前記光ファイバを、先
   端ガイドを通って所定の速度で溶融金属内に送り込み溶
   融させながら、溶融金属内の熱放射光を光ファイバの先
   端から取り込み、前記光ファイバを通って放射温度計に
   導き、溶融金属内の温度を測定する溶融金属温度測定装
   置に使用されることを特徴とする請求項１または２に記
   載の光ファイバの送り装置。