JP3024516B2 - 温度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被測定物の異常
温度を検出する温度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の温度を検知する場合に、特に
ノイズ環境下や爆発のおそれのある場所等において有効
な手段として光ファイバを用いることが従来より考えら
れており、例えば特開平３−９２７３７号公報に記載の
ように、サーマルペイント等の示温材を被測定部の温度
センサとして用い、この示温材に照明用オプチカルファ
イバを介して光源からの光束を照射して、示温材の温度
変化に基づいて色が変化する反射光を受光用オプチカル
ファイバを介して色識別受光素子へ導光し、色識別受光
素子の識別信号を演算処理して色データとして警報発生
部により警報信号に応じた警報を発生するようにし、測
定部に貼着した示温材をセンサ部カバーハウジングで覆
い、又はセンサヘッドハウジング内の底面に示温材を貼
着した構造のセンサ部を有するものや、実開平３−５１
３３８号公報に記載のように、サーモラベルの色変化に
より温度上昇を検出するようにしたものなどが提案され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように示
温材を用いる場合、示温材の色変化による反射光を受光
用オプチカルファイバにより受光しているが、拡散する
反射光を効率よく受光用オプチカルファイバにより受光
できないため、色識別受光素子による反射光の色識別の
信頼性に欠けるおそれがあり、サーモラベルを用いる場
合には、サーモラベルとして用いることのできる化学物
質が限定されてしまう。

【０００４】この発明が解決しようとする課題は、簡単
な構成により被測定物の異常温度を容易にかつより確実
に検知できるようにすることにある。

【０００５】

【０００６】

【０００７】

【課題を解決するための手段】 請 求項１記載の発明は、
光源と、受光素子と、前記光源及び前記受光素子それぞ
れに接続された第１，第２の光ファイバと、光分岐結合
器を介して前記第１，第２の光ファイバに接続された第
３の光ファイバと、前記第３の光ファイバの先端に設け
られた温度センサと、前記受光素子により受光された反
射光の強度変化を検出する識別回路とから成り、前記温
度センサが、一端が開口した容器と、前記容器の開口よ
り前記容器内部に挿入され中央部に透孔を介して前記第
３の光ファイバの先端が導入された防水キャップと、前
記容器内部の前記第３の光ファイバの先端面に対向する
位置に設けられ前記第３の光ファイバからの光をこの第
３の光ファイバ側に反射する光反射体と、前記容器内部
の前記防水キャップとの間の空間内に感温変色材が充填
されて成り温度上昇により特定波長の光に対して光吸収
・散乱が変化し易い色に変色する感温部とにより構成さ
れていることを特徴としている。

【０００８】従って、光反射体による反射光の第３の光
ファイバへの戻り分が光反射体のない場合に比べて大幅
に増加し、この増加によって被測定物の温度上昇による
感温部の感温変色材の色変化に伴う反射光の変色を確実
に検出して被測定物の温度上昇を検出できるため、構成
の複雑化を招くことなく、簡単な構成により被測定物の
異常温度を容易にかつ信頼性よく検知することができ
る。

【０００９】このとき、温度センサの感温部内に空気層
を設けているので、温度上昇による感温部の体積膨張を
緩和でき、容器内部の防水キャップとの間の空間内に感
温変色材を完全に充填する場合のように、膨張による感
温部の破損を防止することが可能になる。

【００１０】また、請求項２記載のように、感温部に導
入された第３の光ファイバの先端を斜めに切断すると、
第３の光ファイバの端面での反射が抑制できる。

【００１１】ところで、請求項３記載のように、第１，
第３の光ファイバ或いは第２，第３の光ファイバが１本
の光ファイバであり、光分岐結合器内においてこの１本
の光ファイバに残りの第２の光ファイバ或いは第１の光
ファイバの端部が溶着されていてもよく、請求項４記載
のように、光分岐結合器が光導波路タイプまたはビーム
スプリッタタイプであってもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態の一
部の断面図、図２は概略図である。

【００１３】装置全体の概略構成について説明すると、
図２に示すように、ＬＥＤその他の単色光源或いは白色
光源から成る光源１に第１の光ファイバ２が接続され、
フォトトランジスタ，フォトダイオード等から成る受光
素子３に第２の光ファイバ４が接続され、これら第１，
第２の光ファイバ２，４と第３の光ファイバ５とが光分
岐結合器（以下光カプラと称する）６により接続され、
この第３の光ファイバ５の先端に設けられた温度センサ
７が設けられている。

【００１４】ここで、便宜上第１，第２，第３の光ファ
イバ２，４，５と称しているが、この例では第１，第３
の光ファイバ２，５、或いは第２，第３の光ファイバ
４，５は１本の光ファイバであり、光カプラ６内におい
てこの１本の光ファイバに残りの第２の光ファイバ４ま
たは第１の光ファイバ２の端部が溶着されている。ま
た、光カプラ６が光導波路タイプやビームスプリッタタ
イプのような場合には、上記した３本の光ファイバ２，
４，５が光カプラ６を介して接続されることになり、こ
のようなタイプの光カプラ６を用いてもよいのは勿論で
ある。

【００１５】そして、光源１からの光は第１の光ファイ
バ２の入射端に入射して光カプラ６，第３の光ファイバ
５を介して温度センサ７に導かれ、後述する容器９内の
光反射体１４による反射光が第３の光ファイバ５，光カ
プラ６及び第２の光ファイバ４を介して受光素子３によ
り受光され、識別回路８により受光された反射光の強度
変化が識別され、被測定物の温度上昇が検出される。

【００１６】このとき、光反射体１４での反射による第
３の光ファイバ５への戻り光が増加し、この増加によっ
て被測定物の温度上昇による後述する温度センサ７内の
感温部１３の感温変色材の色変化に伴う反射光の強度変
化を確実に検出して被測定物の異常温度を検出できる。

【００１７】ところで、この温度センサ７は図１に示す
ように、一端が開口した例えば銅やアルミニウム等の金
属から成る容器９と、中央部に透孔１０を有し容器９の
開口より内部に挿入されたゴムなどから成る防水キャッ
プ１１と、例えば白色光に対して７０゜Ｃで赤色から黒
色に変色するＰＳＤ−ＲＲ（フルオラン系ロイコ化合
物）とステアリルアシツドホスフェートとスミソープと
から成る感温変色材が容器９内部の防水キャップ１１と
の間の空間内に空気層１２を残して充填されて成り温度
上昇により特定波長の光に対して光吸収・散乱が変化し
易い濃さに変色する感温部１３と、容器９内部の第３の
光ファイバ５の先端面に対向する位置に設けられた光反
射体１４とにより構成されており、第３の光ファイバ５
からの光は光反射体１４により第３の光ファイバ５の先
端面に反射される。

【００１８】ここで、光源１からの光と感温変色材との
組合わせは例えば表１に示すものが望ましく、光源１に
は白色光のほか赤色光，緑色光，黄色光などの単色光を
用いるとよく、感温変色材としては、表１に示すように
高温になることによって発色，変色，消色するものが好
ましい。

【００１９】

【表１】

【００２０】そして表１は、各色の入射光を使用した状
態で感温変色材の色が変化（例えば無色から赤色へ変
化）したときの、変色前，変色後における出射光の色と
出射光量とを示しており、特に出射光量は変色前を基準
としたときの変色後の光量変化を表わし、例えば“緑色
小”とは緑色成分の光量が変化前より減少することを示
し、“緑色大”とは緑色成分の光量が変化前より増加す
ることを示している。なお、表１中の変色前とは常温
時、変色後とは例えば６０℃以上の高温時の状態をそれ
ぞれ表わしている。

【００２１】また、感温変色材としては光源１との関係
で変色前後で光吸収が変化する材料を選択すればよく、
例えば光源１に赤色光を用いたときには、その波長域に
おいて通常吸収がなく透過性のある無色や赤色等から、
赤色光が吸収されやすい緑色や黒色その他の色に可逆的
に変化するものが望ましく、具体的には上記したもの以
外に表２に示すような材料を用いればよく、表２に示す
如く高温になることによって無色から赤色に変色するも
のとして、ＰＳＤ−Ｒ（フルオラン系ロイコ化合物）と
没食子酸ラウリルとトルエンとを用いればよいが、特に
表２に示す材質に限定されるものではない。

【００２２】

【表２】

【００２３】従って、光反射体１４による反射光の第３
の光ファイバ５への戻り分が、光反射体１４のない場合
に比べて大幅に増加し、この増加によって被測定物の温
度上昇による感温部１３の感温変色材の色変化に伴う反
射光の強度変化を確実に検出して被測定物の温度上昇を
検出できるため、構成の複雑化を招くことなく、簡単な
構成により被測定物の異常温度を容易にかつ信頼性よく
検知することができる。

【００２４】また、感温部１３内に空気層１２を設けて
いるため、温度上昇による感温部１３の体積膨張を緩和
でき、容器９内部の防水キャップ１１との間の空間内に
感温変色材を完全に充填する場合のように、膨張による
感温部１３の破損を防止することが可能になる。

【００２５】さらに、感温部１３に導入された第３の光
ファイバ５の先端を斜めに切断することにより、第３の
光ファイバ５の端面での反射を抑制できる。

【００２６】なお、容器９には上記した金属以外に、ガ
ラスやプラスチックを用いてもよいのは勿論であり、感
温変色材と化学的に反応せず、流体の被測定物と化学的
に反応せず、検出温度範囲内で使用し得るという条件を
満たすものであればよく、例えばガラスを用いると、金
属に比べて熱伝導率が低いため、温度上昇に対する緩や
かな応答性を必要とする場合に適している。

【００２７】また、容器９が透明であると、感温部１３
の感温変色材の色変化を外部から目視することができ、
一方容器９が不透明であれば外部からの外乱光を遮断で
きるため、検出精度を上げることが可能になる。

【００２８】さらに、容器９は凹曲面状の底面を有する
形状のものであってもよく、この場合容器９の凹曲面状
の底面に沿って設けられた光反射体１４より第３の光フ
ァイバ５の先端面に反射光を効果的に集光できるという
利点がある。

【００２９】

【００３０】

【発明の効果】 以上のように、 請求項１記載の発明によ
れば、光反射体による反射光の第３の光ファイバへの戻
り分が光反射体のない場合に比べて大幅に増加し、この
増加によって被測定物の温度上昇による感温部の感温変
色材の色変化に伴う反射光の強度変化を確実に検出して
被測定物の温度上昇を検出できるため、構成の複雑化を
招くことなく、簡単な構成により被測定物の異常温度を
容易にかつ信頼性よく検知することができる。

【００３１】このとき、温度センサの感温部内に空気層
を設けているので、温度上昇による感温部の体積膨張を
緩和でき、容器内部の防水キャップとの間の空間内に感
温変色材を完全に充填する場合のように、膨張による感
温部の破損を防止することが可能になる。この場合、請
求項３記載のように、第１，第３の光ファイバ或いは第
２，第３の光ファイバが１本の光ファイバであり、光分
岐結合器内においてこの１本の光ファイバに残りの第２
の光ファイバ或いは第１の光ファイバの端部が溶着され
ていてもよく、請求項４記載のように、光分岐結合器が
光導波路タイプまたはビームスプリッタタイプであって
もよい。

【００３２】また、請求項２記載のように、感温部に導
入された第３の光ファイバの先端を斜めに切断すること
により、第３の光ファイバの端面での反射が抑制でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の一部の断面図である。

【図２】この発明の一実施形態の概略図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２，４，５ 第１，第２，第３の光ファイバ ３ 受光素子 ６ 光カプラ（光分岐結合器） ７ 温度センサ ８ 識別回路 ９ 容器 １０ 透孔 １１ 防水キャップ １２ 空気層 １３ 感温部 １４ 光反射体

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、受光素子と、前記光源及び前記
   受光素子それぞれに接続された第１，第２の光ファイバ
   と、光分岐結合器を介して前記第１，第２の光ファイバ
   に接続された第３の光ファイバと、前記第３の光ファイ
   バの先端に設けられた温度センサと、前記受光素子によ
   り受光された反射光の強度変化を検出する識別回路とか
   ら成り、 前記温度センサが、 一端が開口した容器と、前記容器の開口より前記容器内
   部に挿入され中央部に透孔を介して前記第３の光ファイ
   バの先端が導入された防水キャップと、前記容器内部の
   前記第３の光ファイバの先端面に対向する位置に設けら
   れ前記第３の光ファイバからの光をこの第３の光ファイ
   バ側に反射する光反射体と、前記容器内部の前記防水キ
   ャップとの間の空間内に感温変色材が充填されて成り温
   度上昇により特定波長の光に対して光吸収・散乱が変化
   し易い色に変色する感温部とにより構成され 、前記温度センサの前記感温部内に、空気層が設けられて
   いることを特徴とする 温度検出装置。
2. 【請求項２】 前記感温部に導入された前記第３の光フ
   ァイバの先端が斜めに切断されていることを特徴とする
   請求項１記載の温度検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１，第３の光ファイバ或いは第
   ２，第３の光ファイバが１本の光ファイバであり、前記
   光分岐結合器内においてこの１本の光ファイバに残りの
   第２の光ファイバ或いは第１の光ファイバの端部が溶着
   されていることを特徴とする請求項１または２記載の温
   度検出装置。
4. 【請求項４】 前記光分岐結合器が光導波路タイプまた
   はビームスプリッタタイプであることを特徴とする請求
   項１または２記載の温度検出装置。