JPH0453553Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、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アイバー式温度
センサーに関するものである。

［従来の技術］ 光フアイバー式の温度センサーは、フアイバー
先端の受光端を目的の測温雰囲気に臨んでセツト
し、その受光端からフアイバー内を伝送される光
を外部の受光素子に導き光強度等を計測すること
により、簡単かつ精度よく温度測定が行なえるも
ので、かかる点より上記真空熱処理炉のような高
温雰囲気の温度測定手段として有用なものと考え
られている。すなわち、この種の温度センサを利
用すれば、測温雰囲気から外部に細径（通常１mm
以下）の光フアイバーを施設するだけでよく、測
温雰囲気の気密性保持が容易であるし、光高温計
や放射温度計を使用する場合のように観察窓の類
を設ける必要もない。また、熱電対のように故障
発生の頻度が高い不具合もないし、それに比較し
て遥かに高温域まで測温可能となることなどの利
点が多く挙げられる。

［考案の解決しようとする問題点］ ところが、光フアイバー式温度センサーを高温
雰囲気の温度測定に利用する場合の一つの問題点
として、石英ガラス等で形成されている光フアイ
バー（コア）が大気中で高温に長時間保持される
場合、酸化して徐々に変質し光伝送能力が経時的
に劣化することがある。また、同様に腐食性ガス
の雰囲気に光フアイバーを曝するような測温態様
の場合も同様の現象が起こる。そして、このよう
な理由で光フアイバーに光伝送能力の低下を来た
すと、勿論感度や測温精度が悪化することにな
る。

本考案は、上記問題点に着目し、長時間高温の
大気中や腐食性ガス中で使用しても、光フアイバ
ーの変質による性能劣化を来たすことのない改良
された温度センサーを提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、この目的を達成するために、光フア
イバーの先端部所要長を、内部を真空排気した保
護管に挿填するとともに、光フアイバの受光端
を、該保護管先端に設けたターゲツトの内面に近
接させて炉内位置に配置したことを特徴としてい
る。

［作用］ このように光フアイバーの先端部を保護管に挿
填し、その内部を真空排気した状態で測温すれ
ば、加熱される光フアイバーの先端部を酸素を含
む大気や有害な測温雰囲気ガスと接触を遮断する
ことができ、光フアイバーの酸化や腐食に起因す
る性能低下を確実に防止することができる。

その上、このものは保護管の内部を真空排気
し、光の透過を妨げるガスを存在させないので、
光フアイバの光伝送効率をさらに向上させること
ができる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明
して行く。

図面は、一例として真空熱処理炉の炉内温度の
測定に利用される光フアイバー式温度センサーに
本考案を適用した場合を概略図示している。図に
おいて、１は真空熱処理炉で、炉殻２の内面に断
熱材３を内張して構成されている。この真空炉１
は、内部にヒータ４を備え該ヒータ４で炉内の処
理物を加熱昇温する。

そして、真空炉１に光フアイバー５とシリコン
フオトセルのような受光センサー１０等を組み合
せて構成される光フアイバー式温度センサーを付
設している。光フアイバー５は、炉内に挿入され
て直接高温雰囲気に曝される炉内部分と、当該部
分から熱伝導により加熱される炉外部分の双方を
含む受光端５ａからの必要な長さに相当する先端
部５Ａを中空の保護管６の内部に挿填して、この
保護管６と共に炉壁２，３に挿着してセツトされ
ている。保護管６は、ステンレス鋼やインコネル
等の耐熱材料で形成されているとともに、先端に
炉内温度に応じて発光するコーン状のターゲツト
部６ａを基端に底版部６ｂをそれぞれ一体に蓋着
してなり、その内部が気密構造となつている。そ
して、この保護管６に対し、光フアイバー５はそ
の底版部６ｂから気密に差し込んで内部を軸方向
に挿通され、先端の受光端５ａを前記ターゲツト
部６ａの背面と適当な間隔を置いた部位に位置決
めして固定している。この間隔は、この場合破線
で示すように、光フアイバー５の受光端５ａに占
める視野がターゲツト部６ａに全背面を越えない
距離に設定される。

そして、上記の如く内部に光フアイバー５を挿
填して炉壁２，３に挿着される保護管６には、そ
の基端側の一側に内部と連通する排気管７が連結
されており、この排気管７を開閉切換自在のコツ
ク８を介して真空ポンプ９の吸込口９ａに接続し
ている。また、前記排気管７は、その分岐管部７
ａにバルブ１１を介し適宜の不活性ガスを貯留す
るガスタンク１２のガス供給口１２ａと連通され
るようになつている。

しかして、かかる温度センサーによる炉内温度
の測定を行なうときには、光フアイバー５の先端
部５Ａと共に保護管６を炉内に挿入し、その先端
のターゲツト部６ａを測温雰囲気に臨む適当な部
位に配置する。すると、保護管６のターゲツト部
６ａは測温雰囲気の温度に対応して発光し、この
ターゲツト部６からの光をその背面に臨む受光端
５ａから光フアイバー５が受光する。そして、光
フアイバー５内を伝送される光は、最終的にその
末端から波長選択フイルター１０ａを通して受光
センサー１０に伝えられ、前記ターゲツト部６ａ
の放射率をフアクターとして温度計測される。

このさい保護管６の内部は、前記真空ポンプ９
の作動下にその排気管７のコツク８を開にして排
気し、真空に置換しておく。また、真空処理後前
記ガスタンク１２からバルブ１１を開放して不活
性ガスを導入し、保護管６の内部を不活性ガスで
置換しておいてもよい。かくして、保護管６の内
部を真空又は不活性ガス雰囲気に置換した状態で
測温するようにすれば、真空炉１から直接又は間
接に加熱される内部に挿填した光フアイバー５の
先端部５Ａを非反応性の雰囲気下に置くことがで
きる。つまり、光フアイバー５の熱影響部を大気
や炉内ガスと完全に隔離して測温することができ
るため、酸化や腐食によるフアイバーコアの変質
劣化を蒙らず、それ故に反復あるいは長時間の使
用に供してもその測温性能の低下を来すことがな
くなる。

そして、このように保護管６内を真空排気して
行う方が、保護管６内にガスを充満させて測定を
行う場合に比べて、非反応性の雰囲気の実現を容
易にし、しかも散乱等の原因となるガスを存在さ
せないことで光フアイバー５の光伝送効率を高め
るので、結果的に温度センサーとしての感度や精
度の一層の向上をもたらすことになる。

なお、図示の実施例では、便宜上保護管６を相
対的に大寸法のものとして示すが、これは直径１
mm以下の光フアイバー（コア）５を通せばよいも
のであるから、実質的には殆ど径大化することが
なく、光フアイバー式の場合の施設の簡便さを損
なうものではない。そして、この保護管６は、も
とより同時に光フアイバー５の受光端５ａへ外乱
光が入るのを遮断する役目と、光フアイバー５の
先端部５Ａの取扱に必要な機械的強度を付与する
役目とを果している。

また、図示例では保護管６に対し光フアイバー
５の先端部５Ａを遊嵌状に挿填しているが、これ
は保護管６の内径をより小さくしたり、あるいは
充填物を詰めて相互のなじみを良くすることもで
きる。

［考案の効果］ 以上のように本考案によると、光フアイバー先
端部の所要長を内部を真空排気した保護管に挿填
しているので、光フアイバーの酸化や腐蝕に起因
する性能低下を有効に防止することができ、同時
に、光フアイバーの光伝送効率を高めて温度セン
サーとしての感度や精度を有効に向上させること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示す光フアイバー式
温度センサーの断面概要図である。 １……真空熱処理炉、２……炉殻、３……断熱
材、４……ヒータ、５……光フアイバー、５ａ…
…受光端、５Ａ……先端部、６……保護管、６ａ
……ターゲツト、６ｂ……底版部、７……排気
管、７ａ……分岐管部、８……コツク、９……真
空ポンプ、１０……受光センサ、１０ａ……波長
選択フイルタ、１１……バルブ、１２……ガスタ
ンク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光フアイバーの先端部を、内部を真空排気した
   保護管に挿填するとともに、光フアイバーの受光
   端を、該保護管先端に設けたターゲツトの内面に
   近接させて炉内位置に配置したことを特徴とする
   光フアイバー式温度センサー。