JPS59176637A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （（イ）産業上の利用分野 この発明は、光を利用した温度センサに関するものであ
る。

（ｑ従来技術 従来より温度センサには、抵抗体や熱電対などを用いた
ものなど挿々提案され、且つ実用されている。

しかし、これらの温度センサでは検知部に電流の発生や
印加を要するため、爆発性雰囲気内における破測定物を
対象とすることはできず、汎用性に乏しいという問題が
ある。逆に、これらの温度センサを爆発性雰囲気内で使
用しようとすると。

防爆対策を施す必要が生じ、センサ自体が大型化し且つ
構造が硯めて複雑となるという問題かあった。

また、彼測定物の近傍などに電磁誘導体があると、検知
信号がノイズの形管を受けることになシ。

精度のよい測定を行えないという問題点があった。

また、単にバイメタル等を用いたものでは遠隔操作を行
うことができず２使用範囲が狭かった。

Ｇ／９目的 この発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので。

光を利用すると共に、温度変化で屈折率が父〔ヒする材
料で光が偏向することにより、温度を検知するようにし
、爆発性雰囲気内でも（重用できると同時に電磁銹導ノ
イズの影響を受けない温度センサを提供することを目的
とするものである。

（−１構成 この発明は、上記の目的を達成するために、温度が変化
する被測定部に設けられる検出部と、この検出部よシ離
隔して設けられる制御部とより成シ、この検出部が、温
度によって屈折率が変化する制料で少なくとも片方が形
成され且つその屈折率が異なる第１屈折率層及び第２屈
折率層と、この両屈折率層の近傍に設けられた１つの発
光部と。

前記前屈折率ｊ−の近傍に設けられ発光部からの光を受
ける少なくとも１以上の受光部とを具備して構成される
一方、前記制御部が、前記発光部に光ファイバを介して
接続される発光素子と、前記受光部に光ファイバを介し
て接続される少なくとも１以上の受光素子と、この受光
素子の出力信号と基準信号とを比較して検知信号を出力
する出力回路部とを具備して構成され、温度変化によっ
て両屈折率層の屈折率が変化し５発光部からの光の偏向
により検知信号を出力するように構成されている。

件）実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

〈実施例１〉 この実施例は第１図に示し、１は温度センサであって９
図示しないが、原子炉やボイラなど温度が変化する被測
定部の温度を検出して各種スイッチング動作を行なわし
めるものである。

この温度センサ１は、上記被測定部に設けられる検出部
２と、この検出部２よシ離隔してコントローラ室などに
設けられる制御部６とよシ構成されている。

検出部２は、ケース４内に第１屈折率層５と第２屈折率
層６とが互いに重畳形成されて設けられると共に、ケー
７４に１つの発光部７と１つの受光部８とが取付けられ
て構成されている。

第１屈折率層５はガラス（ＢＫ−７）で半円弧状に形成
され、第２屈折率層６はシリコーンコラパウンドでほぼ
平板状に形成されている。この第２屈折率層６は温度に
よって屈折率が変化し、第１屈折率層５の屈折率は変化
せず且つ両層５．乙の屈折率が異なっており１例えば、
第１　／＃！折率層５のガラス（ＢＫ−７）の屈折率Ｈ
Ｄは１．５１６２６で温度係数が一２Ｘ１０／’Ｃであ
るのに対し、第２屈折率層乙のシリコーンコンパウンド
（東芝シリコーンＴｓＫ５３５０）の屈折率ＨＤａ（＋
２５°Ｃ）は１，４５５で、温度上昇と共に低下するよ
うになっており。

第２屈折率層乙の屈折率ｎ２が第１屈折率層５の屈折率
ｎ１よシ大きく構成されている。

前記発光部７及び受光部８は共に光ファイバ９゜１０の
一端が接続されるコネクタ７ａ、８ａにロッドレンズ７
ｂ１８ｂが連接されて成り、第１屈折率層５の相対向す
る斜め上方に設けられている。

そして２発光部７からの光りを受光部８が受けるように
なっておシ、その発光方向及び受光方向は両屈折率層５
．６の境界面Ａの垂線Ｂに対して角度θとなっている。

この発光部７からの光りは、境界面Ａを反射或いは透過
することになる。つまシ、第２図に示すように、第１屈
折率層５に入射する角度をθ１゜第２屈折率層６を透過
する角度を０２とすると。

臨界角θｔｌ＋は次式で表わされる。

ｎ　Ｉ　Ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２ そして、θ２が９０°のときが臨界角である。

従って。

ｓｉｎθｔｈ　＝ｎ　２／ｎ　１ θｔｈ＝ｓｉｒｒｌ（ｎ２／ｎ１） である。

このθｔｌ＋よシθが小であれば透ωし、大であれば反
射することになる。逆に、θが一定のとき。

屈折率ｎ１．ｎ２の変化で光りは透過又は反射すること
になる。つまシ、第２屈折率層乙の屈折率ｎ２が変化し
、臨界角θｔｂが上式の通シ変化して。

０よりも小さくなると光りが反射し、大きくなると透過
するようになっている。

一方、前記制御部６は１発光素子１１．受光素子１２及
び出力回路部１６を具備して構成されている。この発光
素子１１は発光ダイオードより、なり、受光素子１２は
ピンダイオードよりなり、それぞれコネクタ１４．１５
を介して光ファイバ９゜１０の他端に接続され９発光素
子１１は発光部７に、受光素子１２は受光部８に接続さ
れている。

出力回路部１５は比較器ｉ３ａで構成され、この比較器
ｉｓａは受光素子１２と基準電源１３ｂとが連繋されて
おり、基準電源１３ｂの基準信号と受光素子１２の出力
信号とを比較し、受光素子１２′の出力信号が入力され
ると、検知信号を出力するようになっている。

尚、１６Ｃは出力回路部１６の出力端である。

次に、検出動作について説明すると、先ず、被測定物の
温度が所定値以下の場合９発光素子１１の光は光ファイ
バ９を介して発光部７より第１屈折率層５に入射する一
方、第２屈折率層乙の屈折率ｎ２が大きいので、臨界角
θｔｂが画成の通シθよシ小さくなっており、光りは境
界面Ａを透過することになる。

従って、受光部８は光りを受は止めないので。

受光素子１２は光を受けず、出力信号を出力しないため
、出力回路部１５は検知信号を出力しないことになる。

この状態より被測定部の温度が上昇すると、第２屈折率
層乙の屈折率ｎ２が低下し、臨界角θｔｈが小さくなシ
、θよシ小さくなると、光りが境界面Ａを反射すること
になる。そして、この光りを受光部８が受は止め、光フ
ァイバ１０を介して受光素子１２に伝達され、出力信号
を出力する。この出力信号が比較器１３ａに入力される
と、この比較器１３Ｂが基準信号と比較して検知信号を
出力することになる。

この検知信号によって各種のスイッチング動作を行うこ
とになる。

〈実施例２〉 この実施例は、第５図に示すように、受光部８を６つ並
設したものである。そして、受光部８は発光部の光りの
うち境界面Ａを透過しだ光りを受けるようになっている
。

即ち、温度変化に伴う第２屈折率層乙の屈折率ｎ２の変
化により、光りの偏向を利用してこの光りを受けるよう
に構成されている。

一方、受光素子１２も６本の光ファイバ１０を介して５
つ設けられている。そして、出力回路部１６は２つの比
較器１６ａ・　１６ｂを備え、中央の受光素子１２は両
比較器１６ａ、１６ｂに、上下の受光素子１２はそれぞ
れ片方の比較器１６ａ又は１６ｂに連繋されている。

従って、被測定物の温度がＭ定範囲内の場合。

中央の受光部８が光りを受は止め、中央の受光素子１２
が出力信号を出力し１両比較器１６ａ、１６ｂは共に検
知信号を出力しないことになる。

この状態より被測定物の温度が上昇すると上方の受光部
８が、降下すると下方の受光部８がそれぞれ光りを受は
止めることになり１片方の比較器１６ａ又は１６ｂが検
知信号を出力し、温度の上限と下限とを検知するように
なっている。

その他の構成・乍用は実施例１と同様である。

尚、各実施例における各屈折率層５．６は、ガラス及ヒ
シリコーンコンパウンドに限らｆ、まり。

両層５，６が共に温度によって屈折率が変化するもので
もよい。

また２発光素子１１及び受光素子１２も実施例に限定さ
れず、出力回路１６も実施例に限定されない。

また、受光部８の数についても２個或いは４個以上設け
、複数段に温度を検出するようにしてもよい。

（ハ）効果 以上のようにこの発明によれば、光を用いて温度を検出
するので、爆発性雰囲気内においても何ら防爆対策を施
すことなく温度を測定することができるから、測定対象
範囲を著しく拡大することができると同時に、４−造を
簡略にすることができる。

更に、波浪Ｉ］定物の近傍などに電磁誘尋体があっても
、光であるためノイズ等の影響かなく、積度のよい測定
を行うことができる。

また、光ファイバを用いているから、長距離の遠隔操作
を容易に行うことができるので、測定範囲が著しく向上
する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施態様を例示するもので。 イ５１図は実〃也例１における温度センサの概略構成図
、第２図は光の偏向状態を説明する原理図、第６図は実
施例２における温度センサの一部省略概略構成図である
。 １：温度センサ、　２：使出部、　　３二制両部。 ４：ケース、　５：第１屈折Ｗ層、　６：第２屈折￥層
、　　７：発光部、　８：受光部。 ７ａ・８ａ・１４・１５：コネクタ。 ７ｂ・８ｂ：ロッドレンズ、　　９・１０＝光フアイバ
、　　１１：発光素子、　　１２：受光素子。 １ろ°１６：呂力回路部。 １３ａ・１６ａ−１６ｂ：比較器。 １６ｂ二基＄醒源。 特許出願人　　　　　株式会社島津製作所代理人　　弁
理士　　中　村　茂　信

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）温度が変化する波測定部に設けられる検出部と、
   この検出部よシ離隔して設けられる制御部とより成り、
   この検出部が、温度によって屈折率が変ｒヒする材料で
   少なくとも片方が形成され且つその屈折率が異なる第１
   屈折率層及び第２屈折率層と、この画屈折率層の近傍に
   設けられた１つの発光部と、＠記両屈折率層の近傍に設
   けられ発光部からの光を受ける少なくとも１以上の受光
   部とを具備して構成される一方、前記制ｖＡｊ部が、前
   記発光部に光ファイバを介して接続される発光素子と、
   前記受光部に光ファイバを介して接続される少なくとも
   １以上の受光素子と、この受光素子の高力信号と基準信
   号とを比Ｉ咬して検知信号を出力する出力回路部とを具
   備して構成され、温度変ｒヒによって画屈折率層の屈折
   率が変化し１発光部からの光の偏向により検知信号を出
   力することを特徴とする温度センサ。