特許 7364960 光ファイバ装置、温度測定システム、および光ファイバ装置の製造方法

(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】

(24)【登録日】2023-10-11

(45)【発行日】2023-10-19

(54)【発明の名称】光ファイバ装置、温度測定システム、および光ファイバ装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/00 20060101AFI20231012BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20231012BHJP

   G01K 11/324 20210101ALI20231012BHJP

   G02B 6/02 20060101ALN20231012BHJP

【ＦＩ】

G02B6/00 B

G02B6/44 341

G01K11/324

G02B6/02 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022507030

(86)(22)【出願日】2020-03-10

(86)【国際出願番号】 JP2020010180

(87)【国際公開番号】W WO2021181501

(87)【国際公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-04-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼須 庸一

【審査官】林 祥恵

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０１２６１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－２１８７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２０３３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４８５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０６９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００１０８４６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／００

Ｇ０２Ｂ ６／４４

Ｇ０１Ｋ １１／３２－１１／３２４

Ｇ０２Ｂ ６／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ファイバが挿入された第１金属可撓管と、
前記第１金属可撓管が挿入され、液体タンク内の液体に浸けられた第２金属可撓管と、
前記液体の密度よりも大きい密度を有し、前記液体内で前記第２金属可撓管に接続された錘と、を備え、
前記第１金属可撓管の外壁と前記第２金属可撓管の内壁とが、互いに固定されておらず摺動可能であることを特徴とする光ファイバ装置。

【請求項2】

前記第２金属可撓管は、前記液体タンクに接続されたチャンバから前記液体タンク内にかけて設けられており、通気・通液性を有していないことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ装置。

【請求項3】

前記チャンバは、不活性ガスによってパージされており、
前記第１金属可撓管は、前記チャンバから前記液体タンク内にかけて設けられており、通気・通液性を有していることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ装置。

【請求項4】

前記第２金属可撓管は、前記液体タンクの前記液体に浸けられている部分において、通気・通液性を有していることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ装置。

【請求項5】

前記第２金属可撓管は、前記液体タンクに接続されたチャンバから前記液体タンク内にかけて設けられており、前記チャンバ内では通気・通液性を有していないことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ装置。

【請求項6】

前記第１金属可撓管は、通気・通液性を有していることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ装置。

【請求項7】

前記第１金属可撓管および前記第２金属可撓管は、通気・通液性を有しており、
前記第１金属可撓管および前記第２金属可撓管は、前記液体タンクに接続され不活性ガスによってパージされているチャンバにおいて、通気・通液性が無いようにシールされていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の光ファイバ装置と、
前記光ファイバからの後方散乱光の検出結果から、前記液体タンク内の前記液体の温度を測定する温度測定装置と、を備えることを特徴とする温度測定システム。

【請求項9】

前記液体は、ＬＮＧであり、
前記温度測定装置は、前記温度測定装置の測定結果を用いて前記液体タンクのロールオーバーの発生時期を予測する予測部を備えることを特徴とする請求項８記載の温度測定システム。

【請求項10】

液体が貯蔵された液体タンクに対して、前記液体の密度よりも大きい密度を有する錘が接続された第２金属可撓管を前記液体タンクの入り口から導入し、
前記第２金属可撓管内に、光ファイバが挿入された第１金属可撓管を挿入し、
前記第１金属可撓管の外壁と前記第２金属可撓管の内壁とを、互いに固定せずに摺動可能とする、ことを特徴とする光ファイバ装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件は、光ファイバ装置、温度測定システム、および光ファイバ装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＮＧタンクに貯蔵されているＬＮＧ（液化天然ガス）の温度測定を行う技術として、光ファイバのような可撓性を有する温度センサを用いる温度測定技術が開示されている。光ファイバを保護する構造として、金属管などを用いる技術が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平２－２０３３０３号公報

【文献】特開平７－２１８７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＬＮＧタンクなどの液体タンク内では、液体の受け入れ、液体の払出し、液体の対流、液体のミキシングなどによって液体が流動している。液体が流動すると、光ファイバの温度測定位置も変動するおそれがある。この場合、温度測定精度が低下するおそれがある。

【0005】

１つの側面では、本件は、光ファイバの温度測定位置の変動を抑制することができる光ファイバ装置、温度測定システム、および光ファイバ装置の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つの態様では、光ファイバ装置は、光ファイバが挿入された第１金属可撓管と、前記第１金属可撓管が挿入され、液体タンク内の液体に浸けられた第２金属可撓管と、前記液体の密度よりも大きい密度を有し、前記液体内で前記第２金属可撓管に接続された錘と、を備える。

【0007】

１つの態様では、上記光ファイバ装置と、前記光ファイバからの後方散乱光の検出結果から、前記液体タンク内の前記液体の温度を測定する温度測定装置と、を備える。

【0008】

１つの態様では、光ファイバ装置の製造方法は、液体が貯蔵された液体タンクに対して、前記液体の密度よりも大きい密度を有する錘が接続された第２金属可撓管を前記液体タンクの入り口から導入し、前記第２金属可撓管内に、光ファイバが挿入された第１金属可撓管を挿入する。

【発明の効果】

【0009】

光ファイバの温度測定位置の変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（ａ）～（ｃ）はロールオーバーについて説明するための図である。

【図2】タンク設備の構造を例示する図である。

【図3】ＬＮＧの液密度と温度との関係を例示する図である。

【図4】（ａ）はＬＮＧタンク内の上層および下層の液密度の経時変化を例示する図であり、（ｂ）は上層および下層の温度の経時変化を例示する図である。

【図5】実施例１に係る温度測定システムの概略図である。

【図6】（ａ）は温度測定装置の全体構成を表す概略図であり、（ｂ）は制御部のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

【図7】後方散乱光の成分を表す図である。

【図8】（ａ）は光パルス発光後の経過時間とストークス成分およびアンチストークス成分の光強度との関係を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）の検出結果を用いて算出した温度である。

【図9】実施例１に係る光ファイバ装置を例示する図である。

【図10】実施例２に係る光ファイバ装置を例示する図である。

【図11】実施例３に係る光ファイバ装置を例示する図である。

【図12】実施例４に係る温度測定システムを例示する図である。

【図13】光ファイバ装置の製造方法を表すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施例の説明に先立って、液体タンクの一例であるＬＮＧタンクにおけるロールオーバーの概要について説明する。図１（ａ）で例示するように、ＬＮＧタンク２００には、ＬＮＧが貯蔵されている。効率化のため、様々な産地から密度の異なるＬＮＧがＬＮＧタンク２００に貯蔵されることが求められている。例えば、ＬＮＧタンク２００には、複数の船からＬＮＧが受け入れられることがある。この場合、成分が異なるＬＮＧが受け入れられるため、ＬＮＧタンク２００内において、ＬＮＧの成分差に基づく密度差に起因して、ＬＮＧが多層状化する。図１（ａ）の例では、ＬＮＧタンク２００内のＬＮＧが２層化している。図１（ｂ）で例示するように、下層は、密度の高いＬＮＧ成分である。上層は、密度の低いＬＮＧ成分である。

【0012】

この状態で、図１（ａ）で例示するように、ＬＮＧタンク２００に熱が入ると、各層において対流（二重対流）が生じる。二重対流が生じると、上層と下層との境界を介して、各成分と熱とが少しずつ移動する。それにより、上層の密度と下層の密度とが次第に近づく。また、上層からのボイルオフガス（ＢＯＧ）の発生によっても、上層の密度と下層の密度とが次第に近づく。上層の密度と下層の密度との差が小さくなると、上層と下層とが混合され、急激な対流が生じる（ロールオーバー）。

【0013】

２層化されていた状態では、上層のＬＮＧ成分の存在によって、下層のＬＮＧ成分からのボイルオフガスの発生は抑圧されている。しかしながら、図１（ｃ）で例示するように、ロールオーバー時には、下層のＬＮＧ成分が上層へ移動するため、それまで抑圧されていた大量のボイルオフガスが発生し、ＬＮＧタンク２００内の圧力が異常に上昇する。なお、図１（ｃ）において、縦軸は、ボイルオフガス量を示す。

【0014】

次に、ＬＮＧタンク２００を含むタンク設備について説明する。図２は、タンク設備の構造を例示する図である。図２で例示するように、タンク設備は、ＬＮＧタンク２００の上部にチャンバ３００が接続された構造を有する。チャンバ３００は、ＬＮＧやボイルオフガスの大気への漏洩・飛散防止といった用途のために設けられている。上述したように、ＬＮＧタンク２００内には、ＬＮＧが貯蔵されている。ＬＮＧタンク２００とチャンバ３００とは、互いに連通する箇所が備わっている。連通する箇所にはフランジなどでシールされているものの、この連通する箇所を介してＬＮＧのボイルオフガスがＬＮＧタンク２００からチャンバ３００に漏れ出すことがある。

【0015】

そこで、チャンバ３００内のボイルオフガスをパージするため、チャンバ３００に窒素ガス、希ガスなどの不活性ガスをパージガスとして供給する供給手段が設けられている。チャンバ３００内にパージガスが供給されることにより、チャンバ３００内がパージされる。

【0016】

ロールオーバー防止のためにはＬＮＧタンク２００の深さ方向の液密度分布を把握し、ＬＮＧタンク２００内を攪拌することが好ましい。センサをＬＮＧタンク２００内に挿入する箇所からボイルオフガスが漏洩するおそれがあることから、図２で例示したタンク設備では、チャンバ３００からセンサを挿入してＬＮＧタンク２００のＬＮＧ内に漬けることが求められる。

【0017】

例えば、液密度分布を測定するためのセンサとして、振動式液密度計を用いることが考えられる。タンクの高さは４０～５０ｍ程度であるため、４０～５０ｍの長さについて測定ができることが望まれる。しかしながら、振動式液密度計は、サンプリングの必要があるため、空間的、時間的に連続した測定が困難である。また、測定作業において、信号取得のためのケーブル等に可撓性が必要となってくる。

【0018】

以上のことから、振動式液密度計以外のセンサを用いて、ＬＮＧタンク２００に貯蔵されているＬＮＧの液密度を測定することが望まれる。そこで、ＬＮＧの液密度と温度との関係に着目する。図３は、ＬＮＧの液密度と温度との関係を例示する図である。図３で例示するように、ＬＮＧの液密度と温度とは、密接な関係を有している。なお、図３では、種類Ａ～ＣのＬＮＧの液密度と温度との関係が例示されている。

【0019】

次に、図４（ａ）は、ＬＮＧタンク２００内の上層および下層の液密度の経時変化を例示する図である。図４（ｂ）は、当該上層および下層の温度の経時変化を例示する図である。図４（ａ）で例示するように、ロールオーバーが発生するまでに、上層の液密度と下層の液密度とが互いに近くなり、ロールオーバー発生時点で上層の液密度と下層の液密度とが略一致している。図４（ｂ）で例示するように、ロールオーバーが発生するまでに、上層の温度と下層の温度とが互いに近くなり、ロールオーバー発生時点で上層の温度と下層の温度とが略一致している。以上のことから、温度センサを用いて温度の経時変化を測定することで、ロールオーバーの発生を推定できると考えられる。

【0020】

光ファイバは、空間的、時間的に連続した温度測定を実現することができる。また、光ファイバは、可撓性を有している。そこで、光ファイバを温度センサとして用いることが望まれる。しかしながら、ＬＮＧタンク２００内のＬＮＧは、受入・払出、対流、ミキシング等により、絶えず流動している。精度良く温度を測定するためには、光ファイバによる温度測定位置の変動を抑制することが望まれる。

【0021】

そこで、以下の実施例では、光ファイバの温度測定位置の変動を抑制することができる光ファイバ装置、温度測定システム、および光ファイバ装置の製造方法について説明する。

【実施例1】

【0022】

図５は、実施例１に係る温度測定システム１００の概略図である。図５で例示するように、温度測定システム１００は、温度測定装置１０、光ファイバ２０などを備える。光ファイバ２０は、チャンバ３００の外部からチャンバ３００のシールフランジ３０１を通ってチャンバ３００内に導入される。さらに、光ファイバ２０は、チャンバ３００とＬＮＧタンク２００との連通部に設けられたシールフランジ３０２を通ってＬＮＧタンク２００内に導入される。シールフランジ３０１は、チャンバ３００と外気との間をシールしている。シールフランジ３０２は、チャンバ３００とＬＮＧタンク２００との間をシールしている。

【0023】

図６（ａ）は、温度測定装置１０の全体構成を表す概略図である。図６（ａ）で例示するように、温度測定装置１０は、測定機３０、制御部４０などを備える。測定機３０は、レーザ３１、ビームスプリッタ３２、光スイッチ３３、フィルタ３４、複数の検出器３５ａ，３５ｂなどを備える。制御部４０は、指示部４１、温度測定部４２、判定部４３などを備える。

【0024】

図６（ｂ）は、制御部４０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図６（ｂ）で例示するように、制御部４０は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、記憶装置１０３、インタフェース１０４などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１は、中央演算処理装置である。ＣＰＵ１０１は、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、ＣＰＵ１０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は、不揮発性記憶装置である。記憶装置１０３として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。ＣＰＵ１０１が記憶装置１０３に記憶されている温度測定プログラムを実行することによって、制御部４０に指示部４１、温度測定部４２、判定部４３などが実現される。なお、指示部４１、温度測定部４２、判定部４３などは、専用の回路などのハードウェアであってもよい。

【0025】

レーザ３１は、半導体レーザなどの光源であり、指示部４１の指示に従って所定の波長範囲のレーザ光を出射する。本実施形態においては、レーザ３１は、所定の時間間隔で光パルス（レーザパルス）を出射する。ビームスプリッタ３２は、レーザ３１が出射した光パルスを光スイッチ３３に入射する。光スイッチ３３は、入射された光パルスの出射先（チャネル）を切り替えるスイッチである。光スイッチ３３は、指示部４１の指示に従って、光ファイバ２０の第１端に一定周期で交互に光パルスを入射する。

【0026】

光ファイバ２０に入射した光パルスは、光ファイバ２０を伝搬する。光パルスは、伝搬方向に進行する前方散乱光および帰還方向に進行する後方散乱光（戻り光）を生成しながら徐々に減衰して光ファイバ２０内を伝搬する。後方散乱光は、光スイッチ３３を通過してビームスプリッタ３２に再度入射する。ビームスプリッタ３２に入射した後方散乱光は、フィルタ３４に対して出射される。フィルタ３４は、ＷＤＭカプラなどであり、後方散乱光を長波長成分（後述するストークス成分）と短波長成分（後述するアンチストークス成分）とを抽出する。検出器３５ａ，３５ｂは、受光素子である。検出器３５ａは、後方散乱光の短波長成分の受光強度を電気信号に変換して温度測定部４２に送信する。検出器３５ｂは、後方散乱光の長波長成分の受光強度を電気信号に変換して温度測定部４２に送信する。温度測定部４２は、ストークス成分およびアンチストークス成分を用いて、光ファイバ２０の延伸方向の温度分布を測定する。判定部４３は、温度測定部４２が測定した温度分布に基づいて、ロールオーバーが発生するか否かを判定し、ロールオーバーの発生時期などを予測する予測部として機能する。

【0027】

図７は、後方散乱光の成分を表す図である。図７で例示するように、後方散乱光は、大きく３種類に分類される。これら３種類の光は、光強度の高い順かつ入射光波長に近い順に、ＯＴＤＲ（光パルス試験器）などに使用されるレイリー散乱光、歪測定などに使用されるブリルアン散乱光、温度測定などに使用されるラマン散乱光である。ラマン散乱光は、温度に応じて変化する光ファイバ２０内の格子振動と光との干渉で生成される。強めあう干渉によりアンチストークス成分と呼ばれる短波長成分が生成され、弱めあう干渉によりストークス成分とよばれる長波長成分が生成される。

【0028】

図８（ａ）は、光ファイバ２０の第１端から光入射した場合において、レーザ３１による光パルス発光後の経過時間と、ストークス成分（長波長成分）およびアンチストークス成分（短波長成分）の光強度との関係を例示する図である。経過時間は、光ファイバ２０における伝搬距離（光ファイバ２０における位置）に対応している。図８（ａ）で例示するように、ストークス成分およびアンチストークス成分の光強度は、両方とも経過時間とともに低減する。これは、光パルスが前方散乱光および後方散乱光を生成しながら徐々に減衰して光ファイバ２０内を伝搬することに起因する。

【0029】

図８（ａ）で例示するように、アンチストークス成分の光強度は光ファイバ２０において高温になる位置では、ストークス成分と比較してより強くなり、低温になる位置では、ストークス成分と比較してより弱くなる。したがって、両成分を検出器３５ａ，３５ｂで検出し、両成分の特性差を利用することによって、光ファイバ２０内の各位置の温度を検出することができる。なお、図８（ａ）において、極大を示す領域は、光ファイバ２０において局所的に加熱された領域である。また、極小を示す領域は、光ファイバ２０において局所的に冷却された領域である。

【0030】

本実施例においては、温度測定部４２は、経過時間ごとにストークス成分とアンチストークス成分とから温度を測定する。それにより、光ファイバ２０内における各サンプリング位置の温度を測定することができる。すなわち、光ファイバ２０の延伸方向における温度分布を測定することができる。なお、両成分の特性差を利用することから、距離に応じて両成分の光強度が減衰しても、高精度で温度を測定することができる。図８（ｂ）は、図８（ａ）の検出結果を用いて算出した温度である。図８（ｂ）の横軸は、経過時間を基に算出した光ファイバ２０内の位置である。図８（ｂ）で例示するように、ストークス成分およびアンチストークス成分を検出することによって、光ファイバ２０内の各位置の温度を測定することができる。

【0031】

図９は、光ファイバ２０を保護する構造（光ファイバ装置）を例示する図である。図９で例示するように、光ファイバ２０は、接続用ファイバ２１、融着スリーブ２２および測定用ファイバ２３を備える。接続用ファイバ２１の第１端（光ファイバ２０の第１端）は、温度測定装置１０に接続されている。接続用ファイバ２１の第２端は、融着スリーブ２２を介して測定用ファイバ２３の第１端に接続されている。測定用ファイバ２３は、チャンバ３００外からチャンバ３００を通ってＬＮＧタンク２００内に延びている。したがって、測定用ファイバ２３の第２端は、ＬＮＧタンク２００のＬＮＧ内に位置している。

【0032】

接続用ファイバ２１、融着スリーブ２２、および測定用ファイバ２３の第１端近傍は、接続用チューブ５１内に挿入されている。接続用チューブ５１は、可撓性を有するとともに、シール性を有している。すなわち、接続用チューブ５１は、外部に対して通気・通液性を有していない。接続用チューブ５１は、チャンバ３００内からシールフランジ３０１を通って外部まで延びている。

【0033】

測定用ファイバ２３のうち接続用チューブ５１内に挿入されていない部分は、第１金属可撓管５２の第１端から挿入され、第１金属可撓管５２の第２端近傍まで延びている。第１金属可撓管５２は、可撓性を有している。第１金属可撓管５２は、通気・通液性を有していない。第１金属可撓管５２の第１端は、チャンバ３００内に位置している。第１金属可撓管５２の第２端は、ＬＮＧタンク２００のＬＮＧ内に位置している。第１金属可撓管５２の第１端は、接続用チューブ５１の第２端から挿入されている。接続用チューブ５１内に第１金属可撓管５２が挿入される部分は、シール部材５４によって接続されている。シール部材５４は、接続用チューブ５１と第１金属可撓管５２との間をシールしている。

【0034】

第２金属可撓管５３は、可撓性を有している。第２金属可撓管５３は、通気・通液性を有していない。第２金属可撓管５３の第１端は、チャンバ３００内に位置している。第２金属可撓管５３の第２端は、ＬＮＧタンク２００内のＬＮＧ内に位置している。第２金属可撓管５３は、チャンバ３００のシールフランジ３０２を通って、ＬＮＧタンク２００内まで延在している。第１金属可撓管５２は、第２金属可撓管５３内を通って、ＬＮＧタンク２００内のＬＮＧ内まで延在している。シールフランジ３０２は、シールフランジ３０２と第２金属可撓管５３との間をシールしている。第２金属可撓管５３が通気・通液性を有していないことから、ＬＮＧタンク２００内のＬＮＧがチャンバ３００内に漏出することが抑制される。また、シール部材５４が接続用チューブ５１と第１金属可撓管５２との間をシールしていることから、チャンバ３００内のパージガスがチャンバ３００外へ漏出することを抑制することができる。

【0035】

図５で例示するように、第２金属可撓管５３には、錘５５が接続されている。それにより、ＬＮＧタンク２００内をＬＮＧが流動しても、第２金属可撓管５３の位置の変動が抑制される。その結果、光ファイバ２０を用いた温度測定位置の変動が抑制され、温度測定の精度低下を抑制することができる。第２金属可撓管５３に対する錘５５の接続位置は、ＬＮＧタンク２００内のＬＮＧ内であれば特に限定されるものではないが、例えば、第２金属可撓管５３の第２端である。

【0036】

第１金属可撓管５２の外壁と第２金属可撓管５３の内壁とは、互いに固定されておらず摺動可能であるため、錘５５の重さが第１金属可撓管５２に印加されることが抑制される。それにより、光ファイバ２０が第１金属可撓管５２の内壁に対して引っ掛かっていたとしても、錘５５の重さが光ファイバ２０に印加されることが抑制される。それにより、光ファイバ２０の伝送損失、光ファイバ２０の断線などが抑制される。

【0037】

なお、第１金属可撓管５２および第２金属可撓管５３が可撓性を有するとともに光ファイバ２０も可撓性を有することから、シールフランジ３０１およびシールフランジ３０２の位置に制限されず、チャンバ３００外からＬＮＧタンク２００内に第１金属可撓管５２、第２金属可撓管５３および光ファイバ２０を挿入することができる。

【0038】

また、第１金属可撓管５２を覆う第２金属可撓管５３が通気・通液性を有していないことから、シールがシンプルな構造を有していても、ＬＮＧなどの漏出を抑制することができる。また、第１金属可撓管５２を第２金属可撓管５３内から引き抜けば光ファイバ２０の交換が可能であるため、光ファイバ２０の交換が容易である。

【0039】

また、光ファイバ２０は、小径を有している。さらに、光ファイバ２０は、通電の必要がないことから防爆対策が不要であって、防爆用の保護管が必要ない。それにより、第１金属可撓管５２および第２金属可撓管５３にも大きい径が必要とされない。例えば、第２金属可撓管５３の径を４インチ以下とすることができる。この場合、ＬＮＧタンク２００に空ける孔のサイズを小さくすることができる。それにより、ＬＮＧやボイルオフガスの漏洩および飛散、ならびに断熱性能等の低下を抑制することができる。

【0040】

また、光ファイバ２０、第１金属可撓管５２および第２金属可撓管５３は、一旦敷設すれば、移動させることなくＬＮＧの深さ方向の複数測定点の温度測定が可能である。例えば、振動式液密度計のように、サンプリングのたびに上下動させる必要がない。したがって、光ファイバ２０、第１金属可撓管５２および第２金属可撓管５３を上下動させる回数を最低限度にとどめることができる。その結果、チャンバ３００に対するパージガス供給を停止しても、チャンバ３００内の圧力が安定化する。その結果、チャンバ３００内のガスの漏洩を抑制することができる。

【0041】

また、光ファイバ２０を用いれば複数測定点の温度測定が可能であることから、深さ方向に連続した測定点での測定や経時変化を調査することが可能となる。したがって、ＬＮＧタンク２００内の層状化やロールオーバーの予測が容易となる。また、ＬＮＧタンク２００内における効率的な払出や攪拌により、ボイルオフガスの発生を最小化することができる。

【0042】

錘５５の材質は、ＬＮＧと反応しないものであれば特に限定されるものではない。錘５５は、例えば、ステンレスなどである。錘５５は、可撓性を有していないことが好ましい。錘５５の重さは、特に限定されるものではないが、第２金属可撓管５３が破断しない範囲内にあることが好ましい。錘５５は、ＬＮＧよりも大きい密度を有している。錘５５を構成している材料自体の密度は、第２金属可撓管５３を構成している材料自体の密度よりも大きいことが好ましい。ＬＮＧタンク２００のＬＮＧ内に漬かっている第２金属可撓管５３以内の体積と錘５５の体積との合計体積分のＬＮＧの重さよりも、当該ＬＮＧ内に漬かっている範囲での第２金属可撓管５３の重さと錘５５の重さとの合計重さの方が大きいことが好ましい。

【0043】

第１金属可撓管５２は、通気性を有していてもよい。例えば、金属可撓管に切れ目や孔などが形成されることによって通気性が得られる。この場合、チャンバ３００内のパージガスが第１金属可撓管５２内に充満し、水蒸気が排出される。したがって、水蒸気の凍結が抑制される。なお、この場合、接続用チューブ５１内にパージガスが侵入するため、接続用チューブ５１の第１端をシールすることによってチャンバ３００外へのパージガスの漏出を抑制することができる。

【実施例2】

【0044】

図１０は、光ファイバ２０を保護する構造（光ファイバ装置）の他の例を例示する図である。図９の構造と異なる点について説明する。

【0045】

本実施例においては、第１金属可撓管５２は通気・通液性を有していないが、第２金属可撓管５３は通気・通液性を有している。この構成によれば、第２金属可撓管５３内にもＬＮＧが侵入する。それにより、第１金属可撓管５２の外壁がＬＮＧに曝され、ＬＮＧの温度と第１金属可撓管５２内の光ファイバ２０の温度との差が小さくなる。その結果、温度測定精度が向上する。

【0046】

なお、第２金属可撓管５３が通気・通液性を有していることから、第２金属可撓管５３からチャンバ３００内にＬＮＧが漏出するおそれがある。そこで、本実施例においては、第２金属可撓管５３からチャンバ３００内へのＬＮＧの漏出を抑制するための構造が設けられている。

【0047】

図１０で例示するように、第２金属可撓管５３のＬＮＧタンク２００からチャンバ３００へ延びる部分について、第２金属可撓管５３に通気・通液性防止措置が施されている。例えば、当該部分について、第２金属可撓管５３の外周をフィルム部材５６が覆っている。フィルム部材５６は、例えば、ＬＮＧに耐久性を有するＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフィルム状部材である。

【0048】

さらに、第２金属可撓管５３の第１端部に、シール部材５７が設けられている。シール部材５７は、第２金属可撓管５３と第１金属可撓管５２との間をシールしている。さらに、シール部材５７を覆うように、シール部材５８が設けられている。シール部材５８は、第２金属可撓管５３とシール部材５７とをシールしている。シール部材５７，５８を設けることによって、第２金属可撓管５３からチャンバ３００内へのＬＮＧの漏出を抑制することができる。

【実施例3】

【0049】

図１１は、光ファイバ２０を保護する構造（光ファイバ装置）の他の例を例示する図である。図１０の構造と異なる点について説明する。

【0050】

本実施例においては、第１金属可撓管５２および第２金属可撓管５３の両方とも、通気・通液性を有している。この構成によれば、第２金属可撓管５３内にＬＮＧが侵入し、さらに第１金属可撓管５２内にＬＮＧが侵入する。それにより、光ファイバ２０がＬＮＧに曝され、ＬＮＧの温度と光ファイバ２０の温度との差が小さくなる。その結果、温度測定精度が向上する。

【0051】

なお、第１金属可撓管５２が通気・通液性を有していることから、第１金属可撓管５２からチャンバ３００内にＬＮＧが漏出するおそれがある。そこで、本実施例においては、第１金属可撓管５２からチャンバ３００内へのＬＮＧの漏出を抑制するための構造が設けられている。

【0052】

図１１で例示するように、第１金属可撓管５２のシール部材５７内からシール部材５４内に延びる部分について、第１金属可撓管５２に通気・通液性防止措置が施されている。例えば、当該部分について、第１金属可撓管５２の外周を覆うとともに、第１金属可撓管５２と測定用ファイバ２３との間をシールするように、シール部材５９が設けられている。この構造によって、第１金属可撓管５２からチャンバ３００内へのＬＮＧの漏出を抑制することができる。

【実施例4】

【0053】

実施例１～実施例３では、光ファイバ２０の第１端は温度測定装置１０に接続され、光ファイバ２０の第２端はＬＮＧタンク２００内に浸漬されている。しかしながら、図１２で例示するように、光ファイバ２０は、第１金属可撓管５２を通って、ＬＮＧタンク２００内で折り返してまたは捲回され、さらに第１金属可撓管５２を通って温度測定装置１０に接続されてもよい。具体的には、光ファイバ２０の第１端および第２端が光スイッチ３３に接続されている。なお、実施例１～実施例３と同様にＬＮＧタンク２００内で第１金属可撓管５２は第２金属可撓管５３内に挿入されているが、図１２では第２金属可撓管５３および錘５５の図示を省略してある。光スイッチ３３は、レーザ３１から入射された光パルスの出射先（チャネル）を切り替える。ダブルエンド方式では、光スイッチ３３は、指示部４１の指示に従って、光ファイバ２０への光パルスの入射先として、第１端および第２端を選択することができる。それにより、光ファイバ２０が途中で破断しても、継続して温度測定が可能である。

【0054】

（光ファイバ装置の製造方法）
図１３は、光ファイバ装置の製造方法を例示するフロー図である。図１３で例示するように、第２金属可撓管５３の第２端に、錘５５を接続する（ステップＳ１）。次に、錘５５をシールフランジ３０２内に挿入することで、第２金属可撓管５３をＬＮＧタンク２００内に導入する（ステップＳ２）。次に、第２金属可撓管５３内に、測定用ファイバ２３が挿入された第１金属可撓管５２を挿入する（ステップＳ３）。

【0055】

この方法によれば、錘５５を第２金属可撓管５３に接続しておくことで、第２金属可撓管５３の位置変動を抑制することができる。この状態において、測定用ファイバ２３が挿入された第１金属可撓管５２を第２金属可撓管５３に挿入することで、錘５５の重さが測定用ファイバ２３に印加されることを抑制しつつ、測定用ファイバ２３をＬＮＧ内に導入することができるようになる。

【0056】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0057】

１０ 温度測定装置
２０ 光ファイバ
２１ 接続用ファイバ
２２ 融着スリーブ
２３ 測定用ファイバ
３０ 測定機
４０ 制御部
４２ 温度測定部
５１ 接続用チューブ
５２ 第１金属可撓管
５３ 第２金属可撓管
５４ シール部材
５５ 錘
５６ フィルム部材
５７，５８ シール部材
５９ シール部材
１００ 温度測定システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】