WO2024062891A1 - 温度センサ - Google Patents

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WO2024062891A1
WO2024062891A1 PCT/JP2023/031751 JP2023031751W WO2024062891A1 WO 2024062891 A1 WO2024062891 A1 WO 2024062891A1 JP 2023031751 W JP2023031751 W JP 2023031751W WO 2024062891 A1 WO2024062891 A1 WO 2024062891A1
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WO
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fiber probe
temperature sensor
protective window
optical fiber
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English (en)
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Inventor
恭 井上
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双葉電子工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0818—Waveguides
    • G01J5/0821—Optical fibres

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of temperature sensors that are used in molding machines and that use optical fibers.
  • a molding machine that molds a resin molded product is equipped with a sensor for measuring the temperature and pressure of the resin in the cavity and the like.
  • a sensor for example, a fiber probe with an optical fiber inserted therein for measuring the temperature of the molten resin filled in the cavity is communicated with the cavity, and infrared light emitted from the molten resin is detected through the optical fiber.
  • a temperature sensor that transmits information to a device is known (for example, see Patent Document 1).
  • Some temperature sensors like the above have a protective window at the tip that covers the incident surface in order to prevent contamination of the incident surface of the optical fiber and to protect the optical fiber (see, for example, Patent Document 2).
  • the protective window is made of a transparent material, and infrared light passes through the protective window and enters the optical fiber from the incident surface.
  • infrared light is transmitted through the protective window and enters the optical fiber, so an air layer exists between the protective window and the incident surface.
  • light may be reflected at the interface between the protective window portion and the air layer or the interface between the air layer and the incident surface, causing optical interference.
  • the protective window and the tip of the optical fiber are exposed to high-temperature environments, so if the thickness of the air layer changes due to thermal expansion of the protective window, the degree of optical interference will also change, causing the temperature sensor to It may affect the measurement results.
  • an object of the present invention is to suppress the occurrence of optical interference and ensure a stable measurement state.
  • a temperature sensor is a temperature sensor used in a molding machine, and includes a cylindrical fiber probe into which an optical fiber is inserted, an outer casing having a shaft portion into which the fiber probe is inserted, and A protective window portion formed of glass and located on the tip side of the probe; and a spacer having a space portion disposed between the fiber probe and the protective window portion and having both surfaces in contact with the fiber probe and the protective window portion.
  • a transmission hole is formed in the space portion and is a path for infrared light to the optical fiber and has a diameter larger than the outer diameter of the optical fiber.
  • infrared light is transmitted from the protection window part through the transmission hole of the spacer and enters the optical fiber.
  • infrared light is transmitted from the protective window part through the transmission hole of the spacer and enters the optical fiber.
  • a certain distance or more is maintained between the optical fiber and the protective window section, suppressing the occurrence of optical interference and ensuring a stable measurement state.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the temperature sensor.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an example in which a spacer is composed of only a space portion.
  • the temperature sensor shown below has a cylindrical fiber probe, and in the following explanation, the axial direction of the fiber probe is the vertical direction, the tip side of the fiber probe is the downward direction, and the vertical and horizontal directions are shall be indicated. However, the up, down, left, and right directions shown below are for convenience of explanation, and the implementation of the present invention is not limited to these directions.
  • the temperature sensor 1 is attached to an injection molding machine (not shown) and is used, for example, to measure the temperature of molten resin in an injection unit.
  • the molding machine to which the temperature sensor 1 is attached is not limited to an injection molding machine, and the temperature sensor 1 may be attached to an extrusion molding machine, a blow molding machine, or the like.
  • the temperature sensor 1 has an outer casing 2 that protects each part and necessary parts that are protected by the outer casing 2 (see FIG. 1).
  • the outer casing 2 has a shaft portion 3, a window support portion 4, a placement portion 5, and a lid portion 6.
  • each part of the outer casing 2 is made of a metal material.
  • the shaft portion 3 is formed into a cylindrical shape with the axial direction being the vertical direction.
  • An installation nut 50 for attaching the temperature sensor 1 to an injection molding machine is attached to a portion of the shaft portion 3 excluding both upper and lower ends.
  • the lower end surface of the shaft portion 3 is formed as a pressing surface 3a (see FIGS. 1 and 2).
  • the window support part 4 has a cylindrical shape with the axial direction facing up and down, and is composed of a fitting part 7, a holding part 8, and a receiving part 9. Both the fitting part 7 and the holding part 8 are formed in a cylindrical shape, and the diameter of the fitting part 7 is larger than the diameter of the holding part 8. However, the diameter of the fitting part 7 and the diameter of the holding part 8 may be made equal.
  • the holding portion 8 is provided below the fitting portion 7 and continuous with the lower end portion of the fitting portion 7 .
  • the receiving portion 9 is formed in the shape of a flange extending inward from the lower end of the holding portion 8, and a space inside the receiving portion 9 is formed as an insertion hole 9a.
  • a fitting part 7 of the window support part 4 is externally attached to the lower end of the shaft part 3, and a holding part 8 and a receiving part 9 are located below the shaft part 3.
  • the arrangement portion 5 has a flange portion 10 projecting outward from the upper end portion of the shaft portion 3 and a substantially cylindrical annular portion 11 projecting upward from the outer peripheral portion of the flange portion 10.
  • the arrangement portion 5 is formed integrally with the shaft portion 3, for example.
  • a notch 11a is formed in the annular portion 11 and is opened upward and penetrated in the radial direction.
  • a plurality of mounting holes 11b are formed at the upper end of the annular portion 11 and are spaced apart from each other in the circumferential direction.
  • the lid portion 6 is formed in an annular shape and has a screw hole 6a in the center. An adjustment screw 12 is screwed into the screw hole 6a. Screw insertion holes 6b that penetrate vertically are formed at intervals in the circumferential direction on the outer periphery of the lid portion 6. The lid portion 6 is attached to the placement portion 5 from above by inserting a mounting screw 60 through the screw insertion hole 6b and screwing it into the mounting hole 11b.
  • a fiber probe 13 is arranged inside the outer casing 2.
  • the fiber probe 13 is made of, for example, a metal material, and has a cylindrical portion 14 whose axial direction is in the vertical direction, and a flange portion 15 continuous to the upper end of the cylindrical portion 14 .
  • the outer diameter of the collar portion 15 is made larger than the outer diameter of the cylindrical portion 14.
  • the upper surface of the collar portion 15 is formed as a pressed surface 15a.
  • the elastic member 16 is arranged between the lower surface of the adjustment screw 12 and the pressed surface 15a of the fiber probe 13.
  • a compression coil spring is used as the elastic member 16.
  • the fiber probe 13 is urged downward by the urging force of the elastic member 16.
  • a disc spring, a plate spring, or the like may be used as the elastic member 16, or the elastic member 16 may be formed of a rubber material or the like.
  • the biasing force of the elastic member 16 against the fiber probe 13 can be adjusted by rotating the adjusting screw 12 and changing the screwing position with respect to the screw hole 6a.
  • An optical fiber 17 is inserted into the fiber probe 13 and held therein.
  • One end portion 17a of the optical fiber 17 is inserted into the cylindrical portion 14, and a bent portion 17b continuous with the one end portion 17a is bent inside the collar portion 15, for example, at a substantially right angle.
  • a portion between the bent portion 17b and the other end portion is provided as an intermediate portion 17c, and the intermediate portion 17c is located outside the fiber probe 13 from the outer peripheral surface of the collar portion 15 through the notch 11a.
  • a detector (not shown) or the like is connected to the other end of the optical fiber 17.
  • An end surface (lower end surface) of one end portion 17a of the optical fiber 17 is formed as an entrance surface 17d into which infrared light is incident.
  • a protective window portion 18 is supported by the window support portion 4.
  • the protective window part 18 is provided as a contact part 19 formed in a cylindrical shape except for the lower end, and the lower end is provided as a supported part 20.
  • a contact section 19 and a supported section 20 are integrally formed of, for example, sapphire glass.
  • the upper surface of the contact portion 19 is formed as a contact surface 19a, and the lower surface at the outer peripheral portion is formed as a regulated surface 19b.
  • the diameter of the contact portion 19 is greater than the diameter of the fiber probe 13.
  • the supported portion 20 is formed into a disk shape with a diameter one size smaller than the diameter of the contact portion 19 .
  • the contact portion 19 of the protective window portion 18 is arranged inside the window support portion 4, and the supported portion 20 is inserted into the insertion hole 9a of the receiving portion 9. Therefore, the protective window part 18 is brought into a state in which the regulated surface 19b of the contact part 19 is in contact with the upper surface of the receiving part 9, and falling off from the window support part 4 is prevented.
  • the lower end of the supported portion 20 projects downward from the insertion hole 9a. However, the lower end of the supported portion 20 may not protrude downward from the insertion hole 9a.
  • a spacer 21 is also supported on the window support portion 4.
  • the spacer 21 is made of a metal material such as stainless steel, and is integrally formed with a plate-shaped space part 22 facing in the vertical direction and a cylindrical part 23 projecting upward from the outer periphery of the space part 22. Become.
  • the space portion 22 has a circular outer shape, and a through hole 22a is formed in the center.
  • the diameter of the through hole 22a is larger than or equal to the diameter of the optical fiber 17.
  • the upper surface of the space portion 22 is formed as a first abutment surface 24, and the lower surface is formed as a second abutment surface 25.
  • the upper end surface (tip surface) of the cylindrical portion 23 is formed as a pressed surface 23a.
  • the first contact surface 24 of the space portion 22 is in contact with the tip surface (lower surface) 13a of the fiber probe 13, and the second contact surface 25 of the space portion 22 is in contact with the tip surface (lower surface) 13a of the fiber probe 13. It is in contact with the contact surface 19a. Since the fiber probe 13 is urged downward by the elastic member 16, the tip end surface 13a is pressed against the first contact surface 24 and the second contact surface 25 is pressed against the contact surface 19a. At this time, the center of the transmission hole 22a of the space portion 22 is aligned with the center of the optical fiber 17.
  • the cylindrical part 23 of the spacer 21 is brought into a state in which the inner peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the fiber probe 13, and the outer peripheral surface is in a state in which the outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the holding part 8 in the window support part 4,
  • the pressing surface 3a of the shaft portion 3 is pressed against the pressed surface 23a.
  • the spacer 21 is placed inside the window support part 4 with its outer peripheral surface in contact with the inner peripheral surface of the holding part 8, so that a stable arrangement is ensured without wobbling with respect to the window support part 4. Ru. Therefore, high positional accuracy of the spacer 21 relative to the window support portion 4 and the protection window portion 18 can be ensured.
  • the spacer 21 is arranged inside the window support part 4 with its inner circumferential surface in contact with the outer circumferential surface of the fiber probe 13, a stable arrangement is ensured without wobbling with respect to the fiber probe 13. Therefore, high positional accuracy of the spacer 21 relative to the fiber probe 13 and the protective window portion 18 can be ensured.
  • the positional accuracy of the space part 22 with respect to the fiber probe 13 and the protective window part 18 is increased, and the first contact surface 24 of the space part 22 is 13, and the second contact surface 25 of the space portion 22 is brought into close contact with the contact surface 19a of the protective window portion 18, so that the distance between the tip surface 13a and the contact surface 19a is difficult to change. ing.
  • the first contact surface 24 of the space section 22 is brought into close contact with the tip surface 13a of the fiber probe 13, and the second contact surface 25 of the space section 22 is brought into close contact with the contact surface 19a of the protective window section 18.
  • the optical fiber 17, spacer 21, and protective window 18 are positioned in the axial direction of the fiber probe 13, and high positional accuracy between the optical fiber 17, spacer 21, and protective window 18 can be ensured. .
  • the spacer 21 may be composed only of the space portion 22 (see FIG. 3).
  • the pressing surface 3 a of the shaft portion 3 is pressed against the upper surface of the outer peripheral portion of the space portion 22 .
  • the temperature sensor 1 configured as described above is attached to a molding machine such as an injection molding machine and used to measure the temperature of molten resin, infrared light passes from the protective window part 18 through the transmission hole 22a of the spacer 21. The temperature is measured by entering the optical fiber 17 and transmitting it to the detector through the optical fiber 17.
  • the temperature sensor 1 may also have a configuration in which the elastic member 16 is not provided.
  • the space part 22 of the spacer 21 is arranged between the fiber probe 13 and the protective window part 18, and the space part 22 allows the distal end surface 13a of the fiber probe 13 to be connected to the protective window part 18.
  • the distance from the contact surface 19a is maintained constant (see FIGS. 1 and 2). Therefore, a constant distance is maintained between the contact surface 19a of the protective window portion 18 and the entrance surface 17d of the optical fiber 17 via the air layer 26.
  • optical interference thin film interference
  • Optical interference is a natural phenomenon in which light (light waves) reflected at both interfaces in the thickness direction of a thin film interfere with each other, increasing or reducing reflected light of a specific wavelength. Specifically, when light is incident on a thin film, reflection occurs at both interfaces, but if the thickness of the thin film is an odd multiple of the 1/4 wavelength of the light, the reflected light from both sides interferes and cancels each other out. When a phenomenon occurs, and the thickness of the thin film is an odd multiple of the 1/2 wavelength of the light, a phenomenon occurs in which both reflected lights strengthen each other, and these phenomena are considered to be optical interference.
  • Optical interference is the same even when the thin film is an air layer, and optical interference may occur due to light being reflected at one interface and the other interface in the air layer.
  • Such optical interference occurs when the thickness of the thin film (air layer) is extremely small, and becomes less likely to occur as the thickness increases; for example, in the thickness range of nanometer (nm) to micrometer ( ⁇ m) order, e.g. , may occur at a thickness of 1 ⁇ m or less, but rarely occurs at a thickness exceeding this range.
  • the temperature sensor 1 is provided with the spacer 21, conversely, in a configuration in which the spacer 21 is not provided and the contact surface 19a of the protective window portion 18 is in contact with the entrance surface 17d of the optical fiber 17, microscopic Due to minute irregularities on the contact surface 19a and the incident surface 17d, an air layer (air gap) with a minute thickness on the order of nanometers (nm) to micrometers ( ⁇ m) exists between them.
  • optical interference occurs when the thickness of the air layer is extremely small, so in a configuration where such a thin air layer exists, optical interference occurs when infrared light is incident on the incident surface 17d. This may occur and affect the measurement results.
  • the thickness of the air layer between the contact surface 19a and the entrance surface 17d may change depending on the pressure that the protective window 18 receives from the molten resin, and the degree of optical interference changes due to the change in the thickness of the air layer. There is also a possibility that fluctuations (variations) may occur in the measurement results.
  • a spacer 21 is arranged between the fiber probe 13 and the protection window 18, and an air layer is formed between the contact surface 19a of the protection window 18 and the entrance surface 17d of the optical fiber 17. 26 (transmission hole 22a), a constant distance is maintained. Since the spacer 21 is a structure, the thickness of the air layer 26 is not on the order of nanometers or micrometers, but on the order of millimeter (mm) or more.
  • the thickness of the air layer 26 (the thickness of the space portion 22) is, for example, 1 mm or more.
  • the spacer 21 is arranged between the fiber probe 13 and the protective window section 18, and the infrared light is transmitted through the transmission hole 22a and enters the incident surface 17d of the optical fiber 17. Therefore, the space portion 22 maintains a certain distance or more between the optical fiber 17 and the protective window portion 18, suppressing the occurrence of optical interference and ensuring a stable measurement state.
  • the thickness of the space portion 22 is not limited to 1 mm or more as long as a certain level of strength can be ensured, and may be, for example, 0.5 mm or more. As long as sufficient strength can be ensured and no optical interference occurs, the thickness may be less than 0.5 mm.
  • the air layer 26 has a sufficient thickness, even if the thickness of the air layer 26 slightly changes due to the pressure of the molten resin, the rate of change is extremely small, and the optical Even if interference occurs, fluctuations in the measurement results of the temperature sensor 1 are unlikely to occur.
  • the spacer 21 is provided with a cylindrical portion 23 that is continuous with the outer periphery of the space portion 22, the tip end surface of the cylindrical portion 23 is formed as a pressed surface 23a, and the shaft portion is formed on the pressed surface 23a.
  • the pressing surface 3a of No. 3 is pressed.
  • the pressure of the molten resin is transmitted from the protective window part 18 to the shaft part 3 via the space part 22 and the cylindrical part 23 of the spacer 21, and the pressure of the molten resin against the optical fiber 17 is suppressed, so that the protective window part
  • the load due to the pressure of the molten resin on the optical fiber 18 can be reduced, and the optical fiber 17 can be protected.
  • the degree of bending of the bent portion 17b is less likely to change, and the influence of the pressure of the molten resin on the measurement results of the temperature sensor 1 can be reduced.
  • the portion of the protective window portion 18 in contact with the space portion 22 is provided as a cylindrical contact portion 19, and the diameter of the contact portion 19 is made larger than the diameter of the fiber probe 13.
  • the contact portion 19 having a diameter larger than the diameter of the fiber probe 13 is brought into contact with the space portion 22, the pressure of the molten resin is applied from the protective window portion 18 to the space portion 22 and the cylindrical portion 23 of the spacer 21.
  • the pressure is easily dispersed and transmitted to the shaft portion 3 through the molten resin, and the load due to the pressure of the molten resin on the protective window portion 18 can be further reduced.
  • an elastic member 16 is provided that biases the fiber probe 13 in a direction to press it against the space portion 22. Therefore, when the load due to the pressure of the molten resin is transmitted from the protective window section 18 to the fiber probe 13 via the space section 22, the fiber probe 13 is displaced in a direction that reduces the load against the biasing force of the elastic member 16. Therefore, the fiber probe 13 can be protected.
  • the fiber probe 13 is displaced in a direction that reduces the load against the biasing force of the elastic member 16, so that the pressure of the molten resin is easily transmitted from the protective window portion 18 to the shaft portion 3 via the space portion 22 and the cylindrical portion 23 of the spacer 21. Therefore, it is possible to simultaneously reduce the load due to the pressure of the molten resin on the optical fiber 17 and the load due to the pressure of the molten resin on the protective window portion 18.
  • Temperature sensor 2 Outer housing 3 Shaft part 13 Fiber probe 16 Elastic member 17 Optical fiber 18 Protective window part 19 Contact part 21 Spacer 22 Space part 22a Transmission hole 23 Cylindrical part

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Abstract

成形機において使用される温度センサであって、光ファイバが挿通された筒状のファイバプローブと、ファイバプローブが挿入されるシャフト部を有する外筐と、ファイバプローブの先端側に位置されガラスによって形成された保護窓部と、ファイバプローブと保護窓部の間に配置され両面がファイバプローブと保護窓部に接するスペース部を有するスペーサーとを備え、スペース部には光ファイバへの赤外光の経路にされ径が光ファイバの外径以上にされた透過孔が形成された。

Description

温度センサ
　本発明は、成形機において使用されると共に光ファイバを用いた温度センサについての技術分野に関する。
　樹脂成形品を成形する成形機には、キャビティ等における樹脂の温度や圧力を測定するためのセンサが設けられている。このようなセンサとして、例えば、キャビティに充填された溶融樹脂の温度を測定するための光ファイバが挿通されたファイバプローブをキャビティに連通させ、光ファイバを通して溶融樹脂から放出される赤外光を検出器に伝達する温度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　一方、上記のような温度センサには、光ファイバにおける入射面の汚染の防止や光ファイバを保護することを目的として、先端部に入射面を覆う保護窓部が設けられたものがある（例えば、特許文献２参照）。このような保護窓部が設けられた温度センサにおいては、保護窓部が透明材料によって形成され、赤外光が保護窓部を透過されて入射面から光ファイバに入射される。
特開２００８－２３２７５３号公報 特開昭６２－１７２２２８号公報
　ところで、上記のような保護窓部が設けられた温度センサにおいては、赤外光が保護窓部を透過されて光ファイバに入射されるため、保護窓部と入射面の間に空気層が存在する場合に、空気層の条件等によっては光が保護窓部と空気層の界面や空気層と入射面の界面において反射して光学干渉が生じることがある。
　特に、保護窓部や光ファイバの先端部等は高温環境下に晒されるため、例えば、保護窓部の熱膨張等により空気層の厚みが変化すると、光学干渉の程度も変化して温度センサによる測定結果に影響を及ぼすおそれがある。
　そこで、本発明は、光学干渉の発生を抑制して安定した測定状態を確保することを目的とする。
　本発明に係る温度センサは、成形機において使用される温度センサであって、光ファイバが挿通された筒状のファイバプローブと、前記ファイバプローブが挿入されるシャフト部を有する外筐と、前記ファイバプローブの先端側に位置されガラスによって形成された保護窓部と、前記ファイバプローブと前記保護窓部の間に配置され両面が前記ファイバプローブと前記保護窓部に接するスペース部を有するスペーサーとを備え、前記スペース部には前記光ファイバへの赤外光の経路にされ径が前記光ファイバの外径以上にされた透過孔が形成されたものである。
　これにより、ファイバプローブと保護窓部の間にスペーサーのスペース部が配置された状態において赤外光が保護窓部からスペーサーの透過孔を透過されて光ファイバに入射される。
　本発明によれば、ファイバプローブと保護窓部の間にスペーサーのスペース部が配置された状態において赤外光が保護窓部からスペーサーの透過孔を透過されて光ファイバに入射されるため、スペース部によって光ファイバと保護窓部の間に一定以上の距離が保たれ、光学干渉の発生を抑制して安定した測定状態を確保することができる。
図２及び図３と共に本発明の実施の形態を示すものであり、本図は、温度センサの断面図である。 温度センサの一部を示す拡大断面図である。 スペーサーがスペース部のみによって構成された例を示す拡大断面図である。
　以下に、本発明の温度センサを実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。
　尚、以下に示す温度センサは筒状のファイバプローブを有しており、以下の説明にあっては、ファイバプローブの軸方向を上下方向としファイバプローブの先端側を下方として、上下左右の方向を示すものとする。ただし、以下に示す上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。
　＜温度センサの構成＞
　まず、温度センサの構成について説明する（図１乃至図３参照）。
　温度センサ１は、図示しない射出成形機に取り付けられ、例えば、射出ユニットにおける溶融樹脂の温度の測定に用いられる。尚、温度センサ１が取り付けられる成形機は射出成形機に限らず、温度センサ１は押出成形機やブロー成形機等に取り付けられていてもよい。
　温度センサ１は各部を保護する外筐２と外筐２によって保護される所要の各部とを有している（図１参照）。
　外筐２はシャフト部３と窓支持部４と配置部５と蓋部６を有している。外筐２は、例えば、各部が何れも金属材料によって形成されている。
　シャフト部３は軸方向が上下方向にされた円筒状に形成されている。シャフト部３の上下両端部を除く部分には、温度センサ１を射出成形機に取り付けるための設置用ナット５０が取り付けられている。シャフト部３の下端面は押付面３ａとして形成されている（図１及び図２参照）。
　窓支持部４は軸方向が上下方向にされた筒状にされ、嵌合部７と保持部８と受け部９によって構成されている。嵌合部７と保持部８は何れも円筒状に形成され、嵌合部７の径が保持部８の径より大きくされている。但し、嵌合部７の径と保持部８の径は同等にされていてもよい。保持部８は嵌合部７の下側において嵌合部７の下端部に連続して設けられている。受け部９は保持部８の下端部から内方に張り出されたフランジ状に形成され、受け部９の内側の空間が挿通孔９ａとして形成されている。窓支持部４は嵌合部７がシャフト部３の下端部に外嵌状に取り付けられ、保持部８と受け部９がシャフト部３より下側に位置されている。
　配置部５はシャフト部３の上端部から外方に張り出されたフランジ部１０とフランジ部１０の外周部から上方に突出された略円筒状の環状部１１とを有している。配置部５はシャフト部３と、例えば、一体に形成されている。環状部１１には上方に開口され径方向に貫通された切欠１１ａが形成されている。環状部１１の上端部には上方に開口された複数の被取付穴１１ｂが周方向に離隔して形成されている。
　蓋部６は円環状に形成され、中央部に螺孔６ａを有している。螺孔６ａには調節ネジ１２が螺合されている。蓋部６の外周部には上下に貫通されたネジ挿通孔６ｂが周方向に離隔して形成されている。蓋部６はネジ挿通孔６ｂを挿通された取付ネジ６０が被取付穴１１ｂに螺合されることにより配置部５に上側から取り付けられる。
　外筐２の内部にはファイバプローブ１３が配置されている。ファイバプローブ１３は、例えば、金属材料によって形成され、軸方向が上下方向にされた円筒部１４と円筒部１４の上端部に連続された鍔部１５とを有している。鍔部１５の外径は円筒部１４の外径より大きくされている。鍔部１５の上面は被押圧面１５ａとして形成されている。
　蓋部６が配置部５に取り付けられた状態において、調節ネジ１２の下面とファイバプローブ１３の被押圧面１５ａとの間に弾性部材１６が配置される。
　弾性部材１６としては、例えば、圧縮コイルバネが用いられている。ファイバプローブ１３は弾性部材１６の付勢力によって下方へ付勢される。尚、弾性部材１６として、皿バネや板バネ等が用いられていてもよく、また、弾性部材１６がゴム材料等によって形成されていてもよい。
　温度センサ１においては、調節ネジ１２を回転させて螺孔６ａに対する螺合位置を変化させることにより、ファイバプローブ１３に対する弾性部材１６の付勢力の調節が可能にされている。
　ファイバプローブ１３には光ファイバ１７が挿通されて保持されている。光ファイバ１７は一端部１７ａが円筒部１４に挿通され、一端部１７ａに連続された屈曲部１７ｂが鍔部１５の内部において、例えば、略直角に屈曲されている。光ファイバ１７において、屈曲部１７ｂと他端部との間の部分は中間部１７ｃとして設けられ、中間部１７ｃは切欠１１ａを通って鍔部１５の外周面からファイバプローブ１３の外方に位置されている。光ファイバ１７の他端部には図示しない検出器等が接続されている。光ファイバ１７における一端部１７ａの端面（下端面）は赤外光が入射される入射面１７ｄとして形成されている。
　窓支持部４には保護窓部１８が支持されている。
　保護窓部１８は下端部を除く部分が円柱状に形成された接触部１９として設けられ下端部が被支持部２０として設けられている。保護窓部１８は接触部１９と被支持部２０が、例えば、サファイヤガラスによって一体に形成されている。
　接触部１９は上面が接触面１９ａとして形成され外周部における下面が被規制面１９ｂとして形成されている。接触部１９は径がファイバプローブ１３の径以上にされている。被支持部２０は径が接触部１９の径より一回り小さい円板状に形成されている。
　保護窓部１８は接触部１９が窓支持部４の内部に配置され被支持部２０が受け部９の挿通孔９ａに挿通されている。従って、保護窓部１８は接触部１９の被規制面１９ｂが受け部９の上面に接した状態にされ、窓支持部４からの脱落が防止されている。被支持部２０は下端部が挿通孔９ａから下方に突出されている。但し、被支持部２０は下端部が挿通孔９ａから下方に突出されない状態にされていてもよい。
　窓支持部４には保護窓部１８の他にスペーサー２１も支持されている。
　スペーサー２１はステンレス鋼等の金属材料によって形成され、上下方向を向く板状のスペース部２２とスペース部２２の外周部から上方に突出された円筒状の筒状部２３とが一体に形成されて成る。
　スペース部２２は外形状が円形状に形成され、中心部に透過孔２２ａが形成されている。透過孔２２ａの径は光ファイバ１７の径以上の大きさにされている。スペース部２２は上面が第１の当接面２４として形成され下面が第２の当接面２５として形成されている。
　筒状部２３は上端面（先端面）が被押付面２３ａとして形成されている。
　スペーサー２１は、スペース部２２の第１の当接面２４がファイバプローブ１３の先端面（下面）１３ａに接した状態にされ、スペース部２２の第２の当接面２５が保護窓部１８の接触面１９ａに接した状態にされている。ファイバプローブ１３は弾性部材１６によって下方に付勢されているため、先端面１３ａが第１の当接面２４に押し付けられ第２の当接面２５が接触面１９ａに押し付けられる。このときスペース部２２の透過孔２２ａの中心が光ファイバ１７の中心に一致される。
　また、スペーサー２１の筒状部２３は、内周面がファイバプローブ１３の外周面に接した状態にされ、外周面が窓支持部４における保持部８の内周面に接した状態にされ、被押付面２３ａにシャフト部３の押付面３ａが押し付けられる。
　このようにスペーサー２１は外周面が保持部８の内周面に接した状態で窓支持部４の内部において配置されるため、窓支持部４に対してガタ付かず安定した配置状態が確保される。従って、スペーサー２１の窓支持部４と保護窓部１８に対する高い位置精度を確保することができる。
　また、スペーサー２１は内周面がファイバプローブ１３の外周面に接した状態で窓支持部４の内部において配置されるため、ファイバプローブ１３に対してガタ付かず安定した配置状態が確保される。従って、スペーサー２１のファイバプローブ１３と保護窓部１８に対する高い位置精度を確保することができる。
　上記のように、スペーサー２１の高い位置精度が確保されるため、スペース部２２のファイバプローブ１３と保護窓部１８に対する位置精度が高くなり、スペース部２２の第１の当接面２４がファイバプローブ１３の先端面１３ａに密着されると共にスペース部２２の第２の当接面２５が保護窓部１８の接触面１９ａに密着され、先端面１３ａと接触面１９ａの距離が変化し難い状態にされている。
　また、スペース部２２の第１の当接面２４がファイバプローブ１３の先端面１３ａに密着されると共にスペース部２２の第２の当接面２５が保護窓部１８の接触面１９ａに密着されることにより、ファイバプローブ１３の軸方向において光ファイバ１７とスペーサー２１と保護窓部１８の位置決めが行われ、光ファイバ１７とスペーサー２１と保護窓部１８の間の高い位置精度を確保することができる。
　尚、スペーサー２１はスペース部２２のみによって構成されていてもよい（図３参照）。この場合には、スペース部２２における外周部の上面にシャフト部３の押付面３ａが押し付けられる。
　上記のように構成された温度センサ１が射出成形機等の成形機に取り付けられ溶融樹脂の温度の測定に用いられるときには、赤外光が保護窓部１８からスペーサー２１の透過孔２２ａを通って光ファイバ１７に入射され光ファイバ１７を通して検出器に伝達されることにより温度の測定が行われる。
　尚、上記には、ファイバプローブ１３を付勢する弾性部材１６が設けられた例を示したが、温度センサ１においては、弾性部材１６が設けられていない構成にすることも可能である。
　＜スペーサーの作用等＞
　上記のように、温度センサ１においては、ファイバプローブ１３と保護窓部１８の間にスペーサー２１のスペース部２２が配置されており、スペース部２２によってファイバプローブ１３の先端面１３ａと保護窓部１８の接触面１９ａとの距離が一定に保持されている（図１及び図２参照）。従って、保護窓部１８の接触面１９ａと光ファイバ１７の入射面１７ｄとの間にも空気層２６を介して一定の距離が保持されている。
　一般に、薄膜を光が通過する過程においては、例えば、特開２０１１－１４１３７２号公報や特開２００９－２７６３９８号公報等にも記載があるように、光学干渉（薄膜干渉）が発生する可能性があることが知られている。
　光学干渉は薄膜の厚み方向における両側の界面で反射された光（光波）が互いに干渉し、特定の波長の反射光を増強又は低減させる自然現象である。具体的には、薄膜に光が入射されたときには両側の界面においてそれぞれ反射が生じるが、薄膜の厚みが光の１／４波長の奇数倍の場合には双方の反射光が干渉して打ち消し合う現象が生じ、薄膜の厚みが光の１／２波長の奇数倍の場合には双方の反射光が互いに強め合う現象が生じ、これらの現象が光学干渉とされる。
　光学干渉は薄膜が空気層である場合でも同様であり、空気層における一方の界面と他方の界面において光が反射することにより光学干渉が生じる可能性がある。
　このような光学干渉は薄膜（空気層）の厚みが極めて小さい場合に生じ、厚みが大きくなるに従って生じ難くなり、例えば、ナノメートル（ｎｍ）からマイクロメートル（μｍ）のオーダーの厚みの範囲、例えば、１μｍ以下の厚みでは生じる可能性があるが、これを越える厚みの範囲ではほとんど生じない。
　ところで、温度センサ１はスペーサー２１が設けられているが、逆に、スペーサー２１が設けられず保護窓部１８の接触面１９ａが光ファイバ１７の入射面１７ｄに接している構成において、微視的には接触面１９ａと入射面１７ｄの微小な凹凸により両者の間にはナノメートル（ｎｍ）からマイクロメートル（μｍ）のオーダーの微小な厚みの空気層（エアーギャップ）が存在する。
　上記のように光学干渉は空気層の厚みが極めて小さい場合に生じるため、このような微小な厚みの空気層が存在する構成においては、入射面１７ｄに赤外光が入射されるときに光学干渉が生じ測定結果に影響を及ぼすおそれがある。また、接触面１９ａと入射面１７ｄの間の空気層の厚みは保護窓部１８が溶融樹脂から受ける圧力等によって変化する可能性があり、空気層の厚みの変化により光学干渉の程度等が変化して測定結果に変動（バラツキ）が生じるおそれもある。
　一方、温度センサ１においては、ファイバプローブ１３と保護窓部１８の間にスペーサー２１が配置されており、保護窓部１８の接触面１９ａと光ファイバ１７の入射面１７ｄとの間には空気層２６（透過孔２２ａ）を介して一定の距離が保持されている。この空気層２６の厚みはスペーサー２１が構造物であるため、ナノメートルやマイクロメートルのオーダーではなく、ミリメートル（ｍｍ）以上のオーダーである。
　具体的には、温度センサ１において、空気層２６の厚み（スペース部２２の厚み）が、例えば、１ｍｍ以上にされている。
　上記のように、温度センサ１においては、ファイバプローブ１３と保護窓部１８の間にスペーサー２１が配置されており、赤外光が透過孔２２ａを透過されて光ファイバ１７の入射面１７ｄに入射されるため、スペース部２２によって光ファイバ１７と保護窓部１８の間に一定以上の距離が保たれ、光学干渉の発生を抑制して安定した測定状態を確保することができる。
　尚、スペース部２２の厚みは一定以上の強度を確保することが可能な厚みであれば１ｍｍ以上に限られることはなく、例えば、０．５ｍｍ以上であってもよく、十分な強度を確保することが可能であれば光学干渉が生じない厚みであれば０．５ｍｍ未満にされていてもよい。
　また、空気層２６が十分な厚みにされているため、溶融樹脂の圧力等によって空気層２６の厚みが微少に変化しても変化率が極めて小さく、空気層２６の厚みの微少な変化による光学干渉が生じたとしても、温度センサ１の測定結果に対する変動（バラツキ）が生じ難い。
　さらに、温度センサ１においては、スペーサー２１にスペース部２２の外周部に連続する筒状部２３が設けられ、筒状部２３の先端面が被押付面２３ａとして形成され被押付面２３ａにシャフト部３の押付面３ａが押し付けられている。
　従って、溶融樹脂の圧力が保護窓部１８からスペーサー２１のスペース部２２と筒状部２３を介してシャフト部３に伝達されると共に光ファイバ１７に対する溶融樹脂の圧力が抑制されため、保護窓部１８に対する溶融樹脂の圧力による負荷の低減を図ることができると共に光ファイバ１７を保護することができる。特に、光ファイバ１７の屈曲部１７ｂに負荷が生じ難くなることにより、屈曲部１７ｂの屈曲の程度が変化し難く、溶融樹脂の圧力による温度センサ１の測定結果に対する影響を軽減することができる。
　さらにまた、保護窓部１８のスペース部２２に接する部分が円柱状の接触部１９として設けられ、接触部１９の径がファイバプローブ１３の径以上にされている。
　従って、ファイバプローブ１３の径より大きい径を有する接触部１９がスペース部２２に接した状態にされるため、溶融樹脂の圧力が保護窓部１８からスペーサー２１のスペース部２２と筒状部２３を介してシャフト部３に分散されて伝達され易くなり、保護窓部１８に対する溶融樹脂の圧力による負荷の一層の低減を図ることができる。
　加えて、ファイバプローブ１３をスペース部２２に押し付ける方向へ付勢する弾性部材１６が設けられている。従って、溶融樹脂の圧力による負荷が保護窓部１８からスペース部２２を介してファイバプローブ１３に伝達された状態においてファイバプローブ１３が弾性部材１６の付勢力に反して負荷を軽減する方向に変位されるため、ファイバプローブ１３を保護することができる。
　特に、溶融樹脂の圧力による負荷が保護窓部１８からスペース部２２を介してファイバプローブ１３に伝達されるときにファイバプローブ１３が弾性部材１６の付勢力に反して負荷を軽減する方向に変位されるため、溶融樹脂の圧力が保護窓部１８からスペーサー２１のスペース部２２と筒状部２３を介してシャフト部３に伝達され易くなる。従って、光ファイバ１７に対する溶融樹脂の圧力による負荷の低減と保護窓部１８に対する溶融樹脂の圧力による負荷の低減とを同時に図ることができる。
１　　　温度センサ
２　　　外筐
３　　　シャフト部
１３　　ファイバプローブ
１６　　弾性部材
１７　　光ファイバ
１８　　保護窓部
１９　　接触部
２１　　スペーサー
２２　　スペース部
２２ａ　透過孔
２３　　筒状部

Claims (5)

  1. 　成形機において使用される温度センサであって、
    　光ファイバが挿通された筒状のファイバプローブと、
    　前記ファイバプローブが挿入されるシャフト部を有する外筐と、
    　前記ファイバプローブの先端側に位置されガラスによって形成された保護窓部と、
    　前記ファイバプローブと前記保護窓部の間に配置され両面が前記ファイバプローブと前記保護窓部に接するスペース部を有するスペーサーとを備え、
    　前記スペース部には前記光ファイバへの赤外光の経路にされ径が前記光ファイバの外径以上にされた透過孔が形成された
    　温度センサ。
  2. 　前記スペーサーには前記スペース部の外周部に連続する筒状部が設けられ、
    　前記筒状部の先端面が前記シャフト部の軸方向における一端面が押し付けられた
    　請求項１に記載の温度センサ。
  3. 　前記筒状部の外周面が前記外筐の内周面に接した状態にされた
    　請求項２に記載の温度センサ。
  4. 　前記保護窓部の前記スペース部に接する部分が円柱状の接触部として設けられ、
    　前記接触部の径が前記ファイバプローブの径以上にされた
    　請求項２に記載の温度センサ。
  5. 　前記ファイバプローブを前記スペース部に押し付ける方向へ付勢する弾性部材が設けられた
    　請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の温度センサ。
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