JPS62172228A - 光フアイバ−式温度センサ− - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、真空熱処理炉の内部のような高温雰囲気の温
度測定に利用される光ファイバー式温度センサーに関す
るものである。

［従来の技術］ 従来、温度測定に用いるセンサー類には、主に熱電対を
利用したものが一般的であったが、最近では、これに代
るものとして光ファイバー式の温度センサーが注目され
ている。この光ファイバーによる温度測定は、ファイバ
ー先端を測温雰囲気に臨ませてセットするとともにファ
イバー末端を受光計器に接続し、その受光端からファイ
バー内を伝播させて受光した光の強さなどを計測するこ
とにより行なわれるものである。

［発明の解決しようとする問題点］ ところが、光ファイバー式の温度センサーを利用する場
合の一つの問題点として、その測温雰囲気が異物を含ん
だガスで充満されるような場合、ファイバー先端の受光
端にガス中の異物などが付着して曇りを生じ、受光端か
らの正常な受光が妨げられて正確な測温ができなくなる
という現象が起こる。そのため、このような条件で使用
する場合には、ファイバー先端に露出する受光端を頻繁
に研磨し清浄化しなければならない。

本発明は、上記不都合を解消すべく、光ファイバーの受
光端が汚染されることなく測温できるようにしたものを
提供せんとしている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、この目的を達成するために、光ファイバーの
先端部にその受光端を被覆するキャップを着脱可能に冠
着したことを特徴としている。

［作用］ このように構成すれば、光ファイバーの先端部に冠着し
たキャンプに被覆されてその受光端に測温雰囲気から異
物等が付着するのを防止でき、しかも必要に応じキャッ
プを脱着すれば受光端の再研磨等も容易に行なえるもの
となる。そして、キャップが雰囲気温度に対応して加熱
昇温されると、該キャップが温度に対応して放射する光
を光ファイバーの受光端から受光し、その伝播光を計測
して温度測定が行なわれることになる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明して行く。

第１図および第２図に示す実施例は、−例として真空熱
処理炉の炉内温度の測定に本発明に係る光ファイバー式
温度センサーを利用する場合の測温システムを図示して
いる。図において、１は真空熱処理炉で、炉殻２ａの内
面に断熱材２ｂを内張して構成されている。そして、炉
内にはヒータ３を備え、このヒータ３で炉内を加熱昇温
する。

この真空炉１には、光ファイバー４と受光計器５．６等
を組み合せて構成される光ファイバー式温度センサーが
付設されている。光ファイバー４は、炉殻２ａおよび断
熱材２ｂを貫通して炉内の測温雰囲気に臨み挿入されて
いるとともに、その先端部４Ａに着脱可能なキャップ９
を冠着している。一方、炉外に延出された光ファイバー
４の末端は、波長選択フィルター５を介しシリコンフォ
トセル等の受光素子６に接続され、その受光部６ａに光
ファイバー４の伝播光を受光させている。

そして、この受光素子６の受光部６ａで検出される入力
をアンプ回路７で増幅してからメーター８により測定温
度として表示するようにしている。

なお、受光素子６がシリコンフォトセルの場合。

その波長選択フィルター５は感度の良い約９００ｎｍの
ものが使用される。また、光ファイバー４の先端部４Ａ
を被覆するキャップ９の材質により放射率が異なるので
、その材質に見合う定数を前記アンプ回路７等の放射率
設定７ａを調整する。

しかして、炉内に挿入された光ファイバー４の先端部４
Ａの構造は、第２図に拡大して示す通りである。すなわ
ち１光フアイバー４は、石英ガラス製の通常１ｍｍ以下
からなる細径コア４ａを　Ｍｇ。

等の被覆物４ｂで包み、更にその周囲にステンレス鋼や
インコネル等の耐熱材料製の保護管４ｃを被覆して強化
する構造となっており、これを炉殻２ａおよび断熱材２
ｂに設けた挿通孔１０から挿入し、かつ止金１１で外側
から気密に固定するようにしている。そして２′その先
端からコア４ａを突出状に適宜の寸法分だけ露出させ、
その露出端面に受光端工を形成しているとともに、ファ
イバー先端部４Ａには該受光端工を被覆する前記キャッ
プ９を外嵌螺合して冠着している。このキャップ９は、
この場合その先端側が円錐状に形成されそれ自身若干の
熱容量をもつ中空一体品からなり、材質的には、グラフ
ァイト、セラミックスあるいは金属などの耐熱材料で形
成されている。

そして、これら適宜の材料で形成されたキャップ９は、
予め測温する最高温度以上で空焼きベーキングしてから
光ファイバー４の先端部４Ａに冠着される。そして、キ
ャップ９を所定のねじ込み位置まで螺着した状態で、そ
の内面９ａと光ファイバー４の受光端Ｉとの間に適当な
隙間Ｓが設けられるように調整される。

このように構成した温度センサーを用いて炉内温度を測
温すれば、キャップ９が雰囲気温度に対応して加熱昇温
して放射する光を、キャップ内面９ａとの隙間Ｓからそ
の受光端工に受光して光フアイバー４内を伝播し、炉外
の受光素子６で受光して炉内温度を有効に計”測するこ
とできる。そして、炉内に挿入されている光ファイバー
４の先端部４Ａがキャップ９で完全に被覆されているた
め、炉内で昇温に伴ない発生する憩理物やヒータ３、断
熱材２ｂ等の炉材からのアウトガス、さらにガス中に含
まれる異物と光ファイバー４の受光端Ｉとの接触を遮断
できて、その受光端Ｉを何時も曇りや異物の付着のない
清浄な端面に保つことができる。言い換えれば、面倒な
受光端Ｉの清浄作業なしで恒久的に測温に供することが
できるものとなる。なお、受光端工を再研磨する時など
では１着脱可能なキャップ９を取外して光ファイバ−４
の先端部４Ａを露出させればよい。

次いで、第３図、第４図および第５図に示す他の実施例
について説明する。

まず、第３図の例は、炉殻２の外側に光ファイ／へ〜４
を内周面で保持する保持枠１２を取付けるようにしてい
る。すなわち、この場合保持枠１２と結合されて光ファ
イバー４が真空炉１の内外で挿脱されるようになってい
る。また、この場合光ファイバー４の先端部４Ａに冠着
されるキャップ９を、炉殻２ａの内面から突設され内部
に光ファイバー４を通したガイド筒１３の先端部１３Ａ
にスライド嵌合させるようにしているとともに、筒状の
本体９Ａに対し光ファイバー４の受光端■と対面する天
板９Ｂを着脱可能な別体組立品として構成している。こ
のようにすると、本体９Ａと天板９Ｂとの材質を違える
ことができるし１天板９Ｂのみを脱着交換することもで
き、また受光端Ｉとの隙間調整も便利となるなどの利点
がある。

また第４図に図示するものでは、長尺に形成したキャッ
プ９を真空炉１の断熱材２ｂ等に直接螺着するようにす
るとともに、炉殻２ａおよび断熱材２ｂの挿通孔１０を
通して炉内に挿入される光ファイバー４をその内孔９ｂ
に挿入するようにしたものであって、光フアイバー４等
のセツティングを容易ならしめている。

さらに第５図に図示するものでは、光ファイバー４の先
端部４Ａを、炉殻２ａおよび断熱材２ｂに設けた挿通孔
１０内に止どめるようにする一方で、この受光端Ｉを被
覆するキャップ９を断熱材２ｂの内面凹部に着脱可能に
嵌め込むようにしたものであって、こうすると真空熱処
理炉ｌの内部に余分な突出部分を無くすることができる
。

以上、熱処理炉の測温に利用する場合を例に、本発明を
その取付構造と共に詳述したが、本発明で用いられる光
ファイバーは実施例で挙げた被覆構造のものに限らず、
その他種々の形式のものが利用できる。例えば、図示し
た実施例では、いずれも光ファイバー４の先端受光端工
とキャップ内面９ａとに隙間Ｓを設けるようにしたが２
両者は接触してもよいし、受光端Ｉをキャップ９に埋め
込ませるようにしてもよい、また、光ファイバーは１本
のコアからなるものに限定されず、例えば複数本のコア
を結束したファイバーを使用してもよい。

また、本発明の適用分野は、その受光端の汚染頻度の激
しい真空熱処理炉のような高温雰囲気の測温に利用する
のが好適であるが、必ずしもかかる用途には制限されず
、光ファイバー方式の温度センサーを利用する用途には
、一般的に適用可能である。

なお、光ファイバーで受光された放射光から温度を計測
する機構は、勿論の例示の構成に拘束されない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、光ファイバーの受光端にキャ
ップを着脱可能に冠着するだけの簡便なる工夫により、
その受光端が汚染されてＪｉｌｔ温が害される問題点を
有効に解決でき、再研磨等の処理も至便に行なえる光フ
ァイバー式の温度センサーを実現できたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す炉内測温システムの概
要説明図であり、第２図はその要部の拡大断面図である
。第３図、第４図および第５図は、いずれも他の実施例
を示す要部の拡大断面図である。 ■・・・真空熱処理炉 ２ａ・・・炉殻、　　２ｂ・・・断熱材、　３・・・ヒ
ータ４・・・光ファイバー ４Ａ・・・先端部、■・・・受光端 ４ａ・・・コア、　　４ｂ・・・被覆物、　４ｃ・・・
保護管９．９Ａ、９Ｂ・・・キャップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバーの先端部にその受光端を被覆するキャップ
   を着脱可能に冠着したことを特徴とする光ファイバー式
   温度センサー。