特許 6885587 蛍光式光ファイバー温度計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6885587

(24)【登録日】2021年5月17日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】蛍光式光ファイバー温度計

(51)【国際特許分類】

   G01K 11/32 20210101AFI20210603BHJP

   G01K 1/16 20060101ALI20210603BHJP

   G01K 1/143 20210101ALI20210603BHJP

【ＦＩ】

   G01K11/32 E

   G01K1/16

   G01K1/143

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-108940(P2017-108940)

(22)【出願日】2017年6月1日

(65)【公開番号】特開2018-205050(P2018-205050A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年2月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000117814

【氏名又は名称】安立計器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】島川 彩

(72)【発明者】

【氏名】小林 生至郎

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３１１５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−２０５３０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平７−１５９２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０９８５８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２８７９７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／００−１９／００

Ｆ２４Ｃ ３／００−３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバー管の先端に蛍光体を有している蛍光式光ファイバー温度計において、
前記光ファイバー管の先端及び前記蛍光体が有底筒状の傾動筒に覆われていると共に、その傾動筒の先端が有底筒状の接触筒に覆われていて、
前記接触筒は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍｋ以上の金属材料で構成されるとともにその外底が被検知体に押し付け可能に構成され、その内底の中央に先端側に向かって深くなる窪みを有し、
前記傾動筒は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍｋ以上の金属材料で構成され、その外底に先端側に向かって高くなる膨らみを有し、
前記接触筒が被検知体に押圧された状態で、前記傾動筒の膨らみが前記接触筒の窪みに摺動可能に嵌まり、前記光ファイバー管及び前記傾動筒が前記接触筒に傾動自在に連結され、
前記窪みに前記膨らみが嵌ったときに、前記窪み及び前記膨らみの間に介在する中間部材を備えて、この中間部材が前記窪み及び前記膨らみよりも高い硬度を有していることを特徴とする蛍光式光ファイバー温度計。

【請求項2】

前記接触筒が被検知体に押圧された状態で、前記窪み及び前記膨らみのどちらか一方を覆う前記中間部材と前記窪み及び前記膨らみのどちらか他方とが互いに球面接触する、または、前記窪み及び前記膨らみのそれぞれを覆う前記中間部材が互いに球面接触する請求項１に記載の蛍光式光ファイバー温度計。

【請求項3】

前記接触筒の内部のうちの少なくとも前記窪みにグリスが充填されており、前記窪みに前記膨らみが嵌ったときに前記グリスが前記窪み及び前記膨らみの間に介在する請求項１又は２に記載の蛍光式光ファイバー温度計。

【請求項4】

前記接触筒と前記傾動筒との間の隙間を密閉するシール部材を備える請求項３に記載の蛍光式光ファイバー温度計。

【請求項5】

前記接触筒の外表面が、その外表面よりも高い硬度を有した外側部材で覆われている請求項１〜４のいずれか１項に記載の蛍光式光ファイバー温度計。

【請求項6】

前記接触筒が被検知体に押圧されて、前記膨らみが前記窪みに嵌った状態で、前記蛍光体が前記窪みの内部に位置している請求項１〜５のいずれか１項に記載の蛍光式光ファイバー温度計。

【請求項7】

前記蛍光体がガラスで構成された筒体に覆われていて、その筒体が前記傾動筒に覆われている請求項１〜６のいずれか１項に記載の蛍光式光ファイバー温度計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蛍光式光ファイバー温度計に関し、より詳細には、繰り返し精度を向上する蛍光式光ファイバー温度計に関する。

【背景技術】

【0002】

蛍光式光ファイバー温度計として、蛍光体と光ファイバー管の先端とを金属製のキャップで覆ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この蛍光式光ファイバー温度計は、金属製のキャップにより、蛍光体に熱を伝わり易くして、応答速度を向上している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−３１１５７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のような蛍光式ファイバー温度計では、金属製のキャップを被検知体に押圧したときに、金属製のキャップと被検知体とが片当たりの状態になると、測定精度が低下する。それ故、アクチュエータなどを用いて上記のような蛍光式光ファイバー温度計を機械的に被検知体に押圧する装置に組み込むと、片当たりの状態とそうでない状態とが繰り返されるおそれがある。つまり、測定の度に、キャップと被検知体との接触面積が大幅に変化することで、繰り返し精度が低くなるという問題があった。

【0005】

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、繰り返し精度を向上することができる蛍光式光ファイバー温度計を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決する本発明の蛍光式光ファイバー温度計は、光ファイバー管の先端に蛍光体を有している蛍光式光ファイバー温度計において、前記光ファイバー管の先端及び前記蛍光体が有底筒状の傾動筒に覆われていると共に、その傾動筒の先端が有底筒状の接触筒に覆われていて、前記接触筒は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍｋ以上の金属材料で構成されるとともにその外底が被検知体に押し付け可能に構成され、その内底の中央に先端側に向かって深くなる窪みを有し、前記傾動筒は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍｋ以上の金属材料で構成され、その外底に先端側に向かって高くなる膨らみを有し、前記接触筒が被検知体に押圧された状態で、前記傾動筒の膨らみが前記接触筒の窪みに摺動可能に嵌まり、前記光ファイバー管及び前記傾動筒が前記接触筒に傾動自在に連結され、前記窪みに前記膨らみが嵌ったときに、前記窪み及び前記膨らみの間に介在する中間部材を備えて、この中間部材が前記窪み及び前記膨らみよりも高い硬度を有していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、蛍光体を覆う接触筒と傾動筒とが、被検知体に押圧されたときに接触筒の窪みに傾動筒の膨らみが嵌って摺動することにより、傾動自在の継手として機能することで、接触筒の外底と被検知体との片当たりを回避できる。これにより、被検知体に押圧したときの接触筒の外底と被検知体との接触面積を常時一定に維持するには有利になり、繰り返し精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の蛍光式光ファイバー温度計の第一実施形態を例示する縦断面図であり、接触筒を被検知体から離間した状態を示す。

【図2】図１の蛍光式光ファイバー温度計の接触筒を被検知体に押圧した状態を示す。

【図3】図１の蛍光式光ファイバー温度計の光ファイバー管及び傾動筒を接触筒に対して傾動した状態を示す。

【図4】図１の蛍光式光ファイバー温度計の組立途中を例示する斜視図である。

【図5】図１の蛍光式光ファイバー温度計における温度と誤差との関係を例示する関係図である。

【図6】本発明の蛍光式光ファイバー温度計の第二実施形態を例示する縦断面図であり、接触筒を被検知体から離間した状態を示す。

【図7】図６の蛍光式光ファイバー温度計の接触筒を被検知体に押圧した状態を示す。

【図8】本発明の蛍光式光ファイバー温度計を校正する校正器を例示する縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の蛍光式光ファイバー温度計の実施形態について、図面を参照して説明する。本明細書において、先端とは、図中の下端で、被検知体側の端部を示しており、末端とは、図中の上端で、被検知体側の反対側の端部を示している。

【0010】

図１〜４に例示するように、第一実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１０は、光ファイバー管１１の先端に蛍光体１２を有している。蛍光式光ファイバー温度計１０においては、図示しない光源から投光された励起光が、光ファイバー管１１を経由して蛍光体１２に受光されて、その励起光を受光した蛍光体１２から発生された蛍光の輝度の減衰する時間に基づいて被検知体１３の温度が測定されている。

【0011】

蛍光式光ファイバー温度計１０は、光ファイバー管１１の先端及び蛍光体１２が、筒体１４により覆われていると共に、光ファイバー管１１の先端を除く部位が、被覆材１５により覆われている。

【0012】

光ファイバー管１１は、透明な石英、ガラス、又はプラスチックを材料として、中心部のコアの外周にコアよりも屈折率を低くしたクラッドを配置してなる素線で構成される。この光ファイバー管１１に入射した励起光及び蛍光は、クラッドにより全反射や屈折を繰り返してコアの中を伝播していく。

【0013】

蛍光体１２は、例えば、マグネシウム系蛍光材料、イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光材料、及びセシウム系蛍光材料などの蛍光粉末と、セラミック系接着剤などのセラミック粉末を含有した無機系接着剤との混合物を加熱硬化して形成される。セラミック系接着剤は、アルミナ、シリカ、ジルコニアのいずれか又はいくつかの組み合わせたセラミック粉末と無機ポリマーなどの硬化液とを主成分とし、有色のペースト状で、その粘度が標準温度において４０Ｐａｓ以上の高粘度の接着剤である。なお、セラミック系接着剤は、セラミック粉末と硬化液とを主成分とした無機系接着剤であれば、上記以外の材質でもよい。また、一液加熱硬化型のもの以外でもよく、セラミック粉末と硬化液とを別々に混合してもよい。

【0014】

筒体１４は、先端が底１６により閉口し、末端が開口している有底筒状であり、ガラス又は熱硬化性樹脂などの透明材料により構成されている。

【0015】

被覆材１５は、セラミックチューブで構成されている。セラミックチューブはセラミックを焼結させたチューブであり、両端が開口している。この他に、被覆材１５としては、芳香族ポリエーテルケトンやステンレス鋼からなるチューブが例示できる。このように、光ファイバー管１１の外表面を被覆材１５で覆うことにより、耐久性の向上には有利にな
る。

【0016】

光ファイバー管１１が筒体１４の末端の付近に、蛍光体１２が筒体１４の底１６に、それぞれ固定されることで、光ファイバー管１１、蛍光体１２、及び筒体１４は一体化している。

【0017】

具体的に、蛍光粉末とセラミック系接着剤とを混合した混合物が筒体１４の底１６に充填される。次いで、その混合物が７０度以上、２００度以下の温度で加熱硬化されて、蛍光体１２が形成されると共にその蛍光体１２が底１６に固着する。次いで、光ファイバー管１１の先端が筒体１４に挿入されて、蛍光体１２に当接する。

【0018】

図１〜図４に例示するように、蛍光式光ファイバー温度計１０は、光ファイバー管１１の先端及び蛍光体１２が、有底筒状の傾動筒３０に覆われていると共に、その傾動筒３０の先端が有底筒状の接触筒２０に覆われている。つまり、蛍光式光ファイバー温度計１０は、筒体１４が、傾動筒３０及び接触筒２０の二つの有底筒状の部材に覆われている。

【0019】

接触筒２０及び傾動筒３０は、アルミニウムで構成されている。接触筒２０及び傾動筒３０は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍｋ以上の金属材料で構成されていればよい。このような金属材料としては、アルミニウムの他に、例えば、アルミニウム合金が例示される。また、接触筒２０及び傾動筒３０がそれぞれ異なる金属材料で構成されてもよい。

【0020】

接触筒２０は、接触頭部２１及び蓋部２２の二つの部材から構成されていて、先端側に向いた外底２３が被検知体１３に押し付け可能に構成され、末端側に向いた内底２４の中央に窪み２５を有している。傾動筒３０は、傾動頭部３１と筒部３２とから構成されていて、先端側に向いた外底３３の中央に膨らみ３５を有し、末端側に向いた内底３４に蛍光体１２を覆う筒体１４の底１６が配置されている。

【0021】

接触筒２０と傾動筒３０とは、接触筒２０の接触頭部２１の内部に、傾動筒３０の傾動頭部３１を配置した後に、接触頭部２１に蓋部２２を嵌め込むことで、連結可能に構成されている。

【0022】

接触頭部２１は、先端が底により閉口し、末端が開口している有底筒状の部材であり、外底２３及び内底２４を有している。蓋部２２は、環状の部材であり、被係合部２６、及び傾動止部２７を有している。

【0023】

外底２３は、被検知体１３に対して面接触するように構成されていて、その形状は、円形に形成されている。外底２３の形状は、矩形や多角形に形成されてもよい。外底２３の面積Ｓ１は、光ファイバー管１１の横断面積Ｓ２に対して、７倍以上、１５倍以下の値に設定されている。

【0024】

内底２４は、外底２３に対して接触頭部２１の末端側に底上げされている。内底２４は、中央部に先端側に向かって深くなる窪み２５を有している。窪み２５は、略半球形の凹部であり、その形状は、後述する傾動筒３０の膨らみ３５と球面接触可能な形状に形成されている。具体的に、窪み２５の形状は、末端側から先端側に向かって窪んでいる凹球面形状であり、その球面における直径が膨らみ３５の球面における直径と略同一である。

【0025】

被係合部２６は、接触頭部２１の末端の開口を窄めるように、蓋部２２の下端が、接触筒２０の内筒面から径方向内側に張り出すことで形成されている。被係合部２６は、後述する傾動筒３０の係合部３６と係合可能な部位であり、例えば、末端の近傍の内筒面から径方向内側に突出した複数の突起で構成してもよい。

【0026】

傾動止部２７は、蓋部２２の末端の開口を窄めるように、蓋部２２の上端が、内周縁から径方向内側に張り出すことで形成されている。傾動止部２７は、光ファイバー管１１及び傾動筒３０が傾動したときに、傾動筒３０の被傾動止部３７と当接する部位であり、例えば、末端の内周縁から径方向内側に突出した複数の突起で構成してもよい。

【0027】

傾動筒３０は、先端側に傘が配置されたキノコ状を呈するように、傾動頭部３１が筒部３２から径方向外側に張り出して形成されていて、先端が底により閉口し、末端が開口している有底筒状の部材である。傾動頭部３１は、先端側に向いた外底３３、及び末端側に向いた内底３４を有すると共に、係合部３６を有している。筒部３２は、外筒面に被傾動止部３７が形成されている。

【0028】

外底３３は、先端側に向かって高くなる膨らみ３５を有している。膨らみ３５は、略半球形の凸部であり、その形状は、前述した接触筒２０の窪み２５と球面接触可能な形状に形成されている。具体的に、膨らみ３５の形状は、末端側から先端側に向かって膨らんでいる凸球面形状であり、その球面における直径が窪み２５の球面における直径と略同一である。

【0029】

内底３４は、膨らみ３５の内部に配置されている。内底３４は、筒体１４の底１６と接触していて、内底３４と蛍光体１２との間に筒体１４の底１６が介在している。内底３４が膨らみ３５の内部に配置されることで、接触筒２０を被検知体１３に押圧したとき、膨らみ３５が窪み２５に嵌った状態で、蛍光体１２が窪み２５の内部に位置することになる。内底３４は、筒体１４の底１６に接着剤で固定するとよい。

【0030】

係合部３６は、傾動頭部３１の上端が、傾動頭部３１の外周縁から径方向外側に張り出すことで形成されている。係合部３６は、蓋部２２が接触頭部２１の末端に嵌め込まれたときに、接触筒２０の内底２４と被係合部２６との間で、被係合部２６に対向配置されている。

【0031】

筒部３２の末端は接触筒２０の蓋部２２よりも上方に配置されている。筒部３２は、外筒面に被傾動止部３７が形成されていて、被傾動止部３７の先端から末端までの長さは、傾動止部２７の先端から末端までの長さよりも長い。

【0032】

また、蛍光式光ファイバー温度計１０は、接触筒２０の窪み２５に傾動筒３０の膨らみ３５が嵌ったときに、窪み２５及び膨らみ３５の間に介在する中間部材４０を備えていると共に、接触筒２０の外表面が、外側部材４１で覆われている。

【0033】

中間部材４０は、１５０度以上となる高温環境下において、窪み２５及び膨らみ３５よりも高い硬度を有している部材を含んで構成されている。中間部材４０は、その高い硬度の部材により、高温環境下において、窪み２５及び膨らみ３５が直接接触しないように、窪み２５及び膨らみ３５の間に介在している。

【0034】

具体的に、この実施形態の中間部材４０は、アルミニウムよりも高温環境下で硬度が高いセラミックなどの焼結体を含んでいる薄膜であり、接触筒２０の窪み２５の全域を覆っている。中間部材４０は、セラミック系塗料を窪み２５の球面に塗布した後に、乾燥することで形成されている。中間部材４０は、傾動筒３０の膨らみ３５を覆っていてもよく、窪み２５及び膨らみ３５を覆っていてもよい。

【0035】

外側部材４１は、１５０度以上となる高温環境下において、接触筒２０の外表面よりも高い硬度を有している。外側部材４１は、高温環境下において、その外表面が被検知体１
３に直接接触しないように、その外表面の全域を覆っている。

【0036】

具体的に、この実施形態の外側部材４１は、アルミニウムよりも高温環境下で硬度が高い酸化アルミニウムから構成される膜（アルマイト）であり、接触筒２０の接触頭部２１の外表面の全域、つまり、接触頭部２１の外底２３と、外筒面とを覆っている。外側部材４１は、陽極酸化処理により、接触頭部２１の外表面のアルミニウムを酸化させることで形成されている。

【0037】

次に、蛍光式光ファイバー温度計１０の動作について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は接触筒２０を被検知体１３から離間した状態を例示し、図２は接触筒２０を被検知体１３に押圧して温度を測定している状態を例示し、図３は光ファイバー管１１及び傾動筒３０が接触筒２０に対して傾動した状態を例示している。

【0038】

図１に例示するように、蛍光式光ファイバー温度計１０は、接触筒２０を被検知体１３から離間したときに、係合部３６が被係合部２６に係合することにより、接触筒２０及び傾動筒３０を連結するように構成される。一方で、蛍光式光ファイバー温度計１０は、図２及び図３に例示するように、接触筒２０を被検知体１３に押圧したときに、係合部３６が被係合部２６から離間するとともに、傾動筒３０の膨らみ３５が接触筒２０の窪み２５に摺動可能に嵌まり、光ファイバー管１１及び傾動筒３０が接触筒２０に傾動自在に連結されるように構成される。

【0039】

より具体的に説明すると、図１に示すように、接触筒２０を被検知体１３から離間したときには、接触筒２０が自重により被検知体１３の側へ移動しようとする。このとき、係合部３６が被係合部２６に当接係合する。これにより、接触筒２０の被検知体１３の側への移動が拘束される。

【0040】

このように、係合部３６及び被係合部２６は、接触筒２０が被検知体１３に押圧されていないときに、接触筒２０が傾動筒３０から離間しない構成であればよい。例えば、係合部３６及び被係合部２６の代わりに、接触筒２０と傾動筒３０とを接合する複数本の紐を用いてもよい。

【0041】

図２に示すように、被検知体１３の温度を測定する際に、測定者は末端側の図示しない把手を持ち、接触筒２０を被検知体１３に押圧する。このとき、被係合部２６から係合部３６が離間した状態で、膨らみ３５が窪み２５に遊嵌すると共に球面接触する。これにより、被検知体１３から接触筒２０及び傾動筒３０を介して蛍光体１２へ熱が伝達されることで、被検知体１３の温度を測定可能になる。

【0042】

また、１５０度以上となる高温環境下になった場合に、窪み２５と膨らみ３５との間に介在する中間部材４０が、それぞれを非接触にしてそれぞれの表面形状を維持すると共に、融解による固着を抑制するように機能する。具体的に、中間部材４０は、塗料に含有された焼結体により、窪み２５及び膨らみ３５を接触させること無く、非接触の状態にする。

【0043】

同様に、接触筒２０の接触頭部２１の外表面を覆う外側部材４１が、接触頭部２１の外表面を非接触にして外表面形状を維持すると共に、融解による固着を抑制するように機能する。

【0044】

図３に示すように、温度の測定中に測定者の姿勢変化が生じた際に、つまり測定者が接触筒２０を被検知体１３に押圧しながら把手を押圧方向以外に動かした際に、あるいは、接触筒２０が被検知体１３に対して片当たりの状態で押圧された際に、光ファイバー管１
１及び傾動筒３０が、接触筒２０に対して傾動する。

【0045】

具体的に、傾動筒３０は、窪み２５と球面接触した膨らみ３５を支点にして、傾動自在の継手、例えば、ボールジョイントのように機能する。これにより、光ファイバー管１１及び傾動筒３０が、接触筒２０に対して膨らみ３５及び窪み２５の球面接触を支点にして傾動する。このようにして、光ファイバー管１１及び傾動筒３０は、被傾動止部３７と傾動止部２７とが接触するまで、接触筒２０に対して傾動する。この傾動により、接触筒２０の外底２３は、被検知体１３に片当たりすること無く、面接触する。

【0046】

以上のように、蛍光体１２を覆う接触筒２０と傾動筒３０が、被検知体１３に押圧したときに、接触筒２０の窪み２５に傾動筒３０の膨らみ３５が嵌って、傾動自在の継手として機能することで、接触筒２０の外底２３と被検知体１３との片当たりを回避できる。これにより、被検知体１３に押圧したときの接触筒２０の外底２３と被検知体１３との接触面積を常時一定に維持するには有利になり、繰り返し精度を向上することができる。

【0047】

上記の蛍光式光ファイバー温度計１０は、アクチュエータなどにより機械的に被検知体１３に押し付けられても、片当たりを回避することができる。これにより、測定の度に、外底２３と被検知体１３との接触面積が大幅に変化することを抑制するには有利になり、繰り返し精度を向上することができる。

【0048】

また、光ファイバー管１１の横断面積Ｓ２に比して、外底２３の面積Ｓ１が広くなることで、接触面積の確保には有利になり、被検知体１３から蛍光体１２に伝達される熱量を増加することができる。これに伴って、測定時の応答速度を向上することができる。

【0049】

加えて、筒体１４を覆う二つの有底筒状の部材のそれぞれを、熱伝導率が１００Ｗ／ｍｋ以上の金属材料で構成することで、被検知体１３から蛍光体１２に伝達される熱伝達の低下を抑制することができるので、応答速度の向上には有利になる。

【0050】

更に、接触筒２０が被検知体１３に押圧された状態で、窪み２５と膨らみ３５とが、互いに球面接触することで、摺動可能な状態を維持しつつ、窪み２５と膨らみ３５との接触面積を最大にすることができる。これにより、接触筒２０から傾動筒３０への熱の伝達量の低下の抑制には有利になる。

【0051】

図５に例示するように、中間部材４０及び外側部材４１を省いたものは、１５０度を超えると、測定誤差が小さくなる場合がある。これは、１５０度以上の高温環境下で、窪み２５及び膨らみ３５が熱変形し、接触面積が大きくなることや、窪み２５及び膨らみ３５が溶解して固着することにより、接触筒２０及び傾動筒３０の熱伝導率が高くなることが要因となっている。

【0052】

これに対して、実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１０は、中間部材４０により、窪み２５及び膨らみ３５のそれぞれの表面形状が維持されると共に、融解による固着が抑制される。それ故、温度Ｔａを超える高温環境下での推定誤差を大きくできる。これにより、高温環境下で、温度と誤差との関係における線形を維持するには有利になり、その線形に基づいて補正を行うことで、温度をより高精度に測定することができる。

【0053】

このように、高温環境下など、特殊な環境下で温度を測定する場合は、温度と誤差との関係における線形を保つことができれば、高温環境下で推定誤差が大きくなっても、測定精度を小さくできる。

【0054】

また、中間部材４０により、光ファイバー管１１及び傾動筒３０の接触筒２０に対する
傾動も良好に維持されるので、高温環境下における繰り返し精度の向上には有利になる。この中間部材４０としては、高温環境下において窪み２５及び膨らみ３５よりも高い硬度を有している部材を含んで構成されていればよく、例えば、外側部材４１と同様にアルマイトで構成されてもよい。

【0055】

同様に、実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１０は、外側部材４１により、接触筒２０の外底２３の歪みや融解による固着が抑制される。これにより、温度を高精度に測定することができると共に、繰り返し精度の向上には有利になる。この外側部材４１としては、高温環境下において接触筒２０の外表面よりも高い硬度を有していればよく、例えば、中間部材４０と同様に焼結体を含んでなる塗料から形成された薄膜で構成されてもよい。

【0056】

図６、図７に例示するように、第二実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１０は、第一実施形態に対して、中間部材４０の構成が異なると共に、グリス４２が充填されている。この実施形態の中間部材４０は、アルマイトの膜で構成されていて、傾動筒３０の膨らみ３５を覆っている。

【0057】

グリス４２は、潤滑油としてフッ素油（ＰＦＡＥ）に増ちょう剤としてフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）を均一に拡散させたフッ素系グリスで構成されていて、接触筒２０の内部に充填されている。グリス４２は、中間部材４０で覆われている窪み２５と膨らみ３５との密着度を高める役割を担っていて、窪み２５から膨らみ３５への熱伝導性を向上している。

【0058】

グリス４２は、窪み２５に膨らみ３５が嵌ったときに、中間部材４０で覆われている窪み２５及び膨らみ３５の間に介在すればよく、接触筒２０の内部のうちの少なくとも窪み２５に充填されていればよい。但し、グリス４２の充填量については、窪み２５に膨らみ３５が嵌ったときに、接触筒２０の内部から外部へ溢れ出ないように調節されている。

【0059】

このように、中間部材４０としては、アルマイトの膜で構成しても、高温環境下において、窪み２５及び膨らみ３５のそれぞれの表面形状を維持すると共に、融解による固着を抑制することができる。

【0060】

また、グリス４２を用いることで、第一実施形態に比して接触筒２０及び傾動筒３０の間の熱伝導率の向上には有利になり、応答速度を向上することができる。

【0061】

グリス４２は、上方に配置された被検知体１３に対して、接触筒２０を下方から上方に向って押し当てる場合に、接触筒２０の内部から外部へ流出するおそれがある。そこで、第二実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１０は、シール部材４３を備えている。

【0062】

シール部材４３は、エラストマーで構成されていて、接触筒２０の内部からグリス４２が漏れ出さないように、貫通部分である被傾動止部３７と傾動止部２７との間を密閉するパッキンである。シール部材４３は、傾動止部２７における先端側に接合されている。なお、シール部材４３は、被傾動止部３７に接合してもよい。

【0063】

シール部材４３を先端側に接合することで、光ファイバー管１１及び傾動筒３０が接触筒２０に対して傾動したときに、シール部材４３の弾性変形量を小さくできるので、その傾動を阻害せずにグリス４２の漏れを防ぐことができる。

【0064】

既述した実施形態では、蛍光粉末とセラミック粉末を含有した無機系接着剤とを混合した混合物を加熱して硬化する。これにより、無機ポリマーが架橋密度の高い網状高分子に変化することによって硬化する効果と、耐熱性のセラミック粉末により固体分率を高く維持して硬化の際の体積収縮を防止する効果とにより、蛍光粉末を硬化して一体化し蛍光体
１２を形成すると共に筒体１４の内部に固着させている。それ故、加熱硬化後には、セラミック系接着剤の高耐熱性、且つ高接着性の性質により１０００度の高温に耐える蛍光体１２を形成可能になる。また、蛍光体１２と筒体１４との固着した状態を、高温の環境下でも高い接着強度により剥がれずに維持するには有利になる。

【0065】

また、筒体１４を透明材料で構成することにより、光ファイバー管１１と蛍光体１２との固着具合などを確認するには有利になる。また、光ファイバー管１１の直径が０．４ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることに伴って、蛍光体１２が小型化する。それ故、光ファイバー管１１と蛍光体１２とを直接的に固着することは難しい。そこで、蛍光体１２を筒体１４の底に固着すると共に、光ファイバー管１１を筒体１４の開口部付近に固定することで、筒体１４を介して光ファイバー管１１と蛍光体１２とを容易に当接することができる。これにより、歩留まり率を向上することができる。

【0066】

また、光ファイバー管１１は、複数本の素線を接着剤で一体化して構成してもよい。光ファイバー管１１が一本の素線で構成される場合には、素線の直径が０．４ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下に形成される。一方、光ファイバー管１１が複数本の素線を一体化して構成される場合には、素線の面積と本数と乗算した総面積の値が０．１ｍｍ^２以上、０．８ｍｍ^２以下になるように、素線の直径が０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下に形成され、その本数が、５本以上、１０本以下になる。光ファイバー管１１が接着剤で一体化した複数本の素線で構成されると、一本の素線で構成された場合と比較して、光ファイバー管１１の曲げ半径を小さくできるので、取り回しに有利になる。

【0067】

既述した実施形態で、筒部３２の末端を接触筒２０の蓋部２２よりも上方に配置することで、光ファイバー管１１及び傾動筒３０が接触筒２０に対して最大角度で傾動しても、光ファイバー管１１が傾動止部２７に接触することを確実に回避することができる。これにより、傾動により光ファイバー管１１の破損を防止するには有利になる。

【0068】

また、接触筒２０を被検知体１３に押圧したとき、膨らみ３５が窪み２５に嵌った状態で、蛍光体１２が窪み２５の内部に位置することで、蛍光体１２を被検知体１３に近づけることができる。これにより、応答速度の向上には有利になる。

【0069】

図８に例示するように、既述した実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１０は、校正器５０を用いて校正される。校正器５０は、デュワー瓶５１、内箱５２、底上台５３、均熱ブロック５４、ヒータ５５、校正用温度計５６、及び制御装置５７を備えて構成される。

【0070】

デュワー瓶５１は、ステンレスで構成されて、内層と外層との間の空間が真空になっている瓶である。内箱５２は、ステンレスで構成されて、下端が塞がれた有底筒状に形成されている。デュワー瓶５１及び内箱５２の間には、冷却液５８として液体窒素が充填されている。

【0071】

底上台５３は、均熱ブロック５４の下端を上方に持ち上げて支持する台であり、均熱ブロック５４を直接、内箱５２の底及び内筒面に接触させない役割も有している。均熱ブロック５４は、銅で構成されている。均熱ブロック５４の上端は、デュワー瓶５１及び内箱５２の上端近傍に配置されており、デュワー瓶５１及び内箱５２の上端よりも上方に配置してもよい。均熱ブロック５４は、上端から下方に向って刳って形成されたヒータ用設置孔５４ａ及び温度計用設置孔５４ｂを有している。均熱ブロック５４の上端は、蛍光式光ファイバー温度計１０の接触筒２０を当接する当接面５４ｃである。

【0072】

ヒータ５５は、電熱ヒータで構成されていて、ヒータ用設置孔５４ａに挿入される。校正用温度計５６は、熱電対で構成されていて、温度計用設置孔５４ｂに挿入される。

【0073】

制御装置５７は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置５７は、蛍光式光ファイバー温度計２０、ヒータ５５、及び校正用温度計５６に一点鎖線で示す信号線を介して電気的に接続されている。

【0074】

蛍光式光ファイバー温度計１０を校正する方法について説明する。まず、デュワー瓶５１及び内箱５２の間に冷却液５８を充填して、均熱ブロック５４を冷却する。次いで、校正用温度計５６により均熱ブロック５４の温度Ｔ１を取得する。次いで、取得した温度Ｔ１に基づいて、ヒータ５５により均熱ブロック５４を温めて、その温度Ｔ１を一定にする。

【0075】

次いで、蛍光式光ファイバー温度計１０の接触筒２０を当接面５４ｃに当接する。次いで、蛍光式光ファイバー温度計１０により温度Ｔ２を取得する。次いで、取得した温度Ｔ２と温度Ｔ１に基づいて算出された温度Ｔ３との差分Ｔ４に基づいて蛍光式光ファイバー温度計１０を校正する。温度Ｔ３は予め実験や試験により予め設定された温度であり、例えば、外気温と温度Ｔ１との関係に基づいて設定されたマップを用いて算出するとよい。

【0076】

当接面５４ｃがデュワー瓶５１及び内箱５２の底の方に配置されると、冷却液５８の影響により蛍光式光ファイバー温度計１０の全体が冷却されることになる。つまり、蛍光式光ファイバー温度計１０の接触筒２０が当接面５４ｃに密着していない状態や、接触筒２０の窪み２５及び傾動筒３０の膨らみ３５が球面接触していない状態でも当接面５４ｃの表面温度に近い値が計測されることになる。

【0077】

これに関して、上記の温度校正器５０は、蛍光式光ファイバー温度計１０の接触筒２０が押圧される当接面５４ｃがデュワー瓶５１及び内箱５２の上端近傍に配置されている。つまり、当接面５４ｃと外気との間で温度差がある状態で蛍光式光ファイバー温度計１０を校正することになる。それ故、蛍光式光ファイバー温度計１０が当接面５４ｃの表面温度を正確に計測した場合と計測できない場合とを温度差により判別することができる。これにより、蛍光式光ファイバー温度計１０を正しく校正するには有利になり、蛍光式光ファイバー温度計１０の測定精度を向上することができる。

【0078】

なお、蛍光式光ファイバー温度計１０の接触筒２０が当接する部位の周囲を銅で構成された囲い用ブロックで覆うとより高精度に校正することが可能になる。

【符号の説明】

【0079】

１０ 蛍光式光ファイバー温度計
１１ 光ファイバー管
１２ 蛍光体
２０ 接触筒
２３ 外底
２４ 内底
２５ 窪み
３０ 傾動筒
３３ 外底
３５ 膨らみ
４０ 中間部材
４１ 外側部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】