JP6665367B2

JP6665367B2 - 蛍光式光ファイバー温度計の製造方法及び蛍光式光ファイバー温度計

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Publication number: JP6665367B2
Application number: JP2016564773A
Authority: JP
Inventors: 彩島川; 生至郎小林
Original assignee: Anritsu Meter Co Ltd
Current assignee: Anritsu Meter Co Ltd
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2020-03-13
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Description

本発明は、蛍光式光ファイバー温度計の製造方法及び蛍光式光ファイバー温度計に関し、より詳細には、高温でも一体化した状態を維持できる高耐熱性の蛍光体を有し、多量の電磁波が生じる環境下でも温度を高精度に測定できる蛍光式光ファイバー温度計の製造方法及び蛍光式光ファイバー温度計に関する。

蛍光式光ファイバー温度計は、温度によって蛍光特性が変化する蛍光体に励起光を受光させ、蛍光体から発生する蛍光の輝度の時間経過による変化によって温度を測定する装置である。

蛍光式光ファイバー温度計の製造方法としては、例えば日本出願の特開２０１０−２１０２４７号公報（特許文献１）や、特開２００９−１２８１４４号公報（特許文献２）に記載されているように、蛍光粉末と粉状の石英やガラスなどの透明なバインダとを混合した混合物を筒体の内部に充填してから超高温で焼結して、混合物を一体化して蛍光体を形成すると共に筒体の内部にその蛍光体を固着する方法が提案されている。なお、本明細書において超高温とは、５００度以上の温度のことをいう。

粉末の集合体を焼結して一体的に固めるには、粉末材料の融点よりも低い温度、一般的には粉末材料の融点の９０％程度の温度で加熱する必要がある。例えば、蛍光粉末にガラス粉末を混合した混合物を焼結する場合には、最低でもガラスの融点の９０％程度の温度、すなわち、７００度〜９００度の超高温で加熱する必要があり、好ましくは蛍光粉末の融点の９０％程度、すなわち１０００度以上の超高温で加熱する必要がある。

そのため、特許文献１、２に記載の蛍光式光ファイバー温度計において、蛍光粉末と粉状のバインダとを混合した混合物を焼結する場合には、超高温炉などの装置を用いて、その混合物を超高温で焼結しなければならない。

この混合物を超高温で加熱する工程により、蛍光式光ファイバー温度計の製造には多大な製造コストが掛かるのみならず、多大な労力が必要になっている。

また、筒体の内部に蛍光体を固着するためには、その筒体も超高温環境下に曝されることになる。そのため、筒体を混合物の焼結温度に耐えられる金属材料で構成しなければならない。

しかし、筒体を金属材料で構成すると、多量に電磁波が発生するような環境下では、筒体が電磁波によって発熱する虞がある。そして、電磁波によって筒体が発熱すると、その熱が蛍光体に伝熱して、蛍光体の温度が測定すべき環境の温度と相違してしまうため、正確な温度を測定できなくなる。

日本出願の特開２０１０−２１０２４７号公報日本出願の特開２００９−１２８１４４号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、高温でも一体化した状態を維持できる高耐熱性の蛍光体を有し、多量の電磁波が生じる環境下でも温度を高精度に測定できる蛍光式光ファイバー温度計の製造方法及び蛍光式光ファイバー温度計を提供することである。

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の製造方法は、光ファイバー管の先端に蛍光体を有する蛍光式光ファイバー温度計の製造方法において、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、非金属材料で構成された筒体の内部に充填するステップと、前記筒体の内部の前記混合物を７０度以上、２００度以下の温度で加熱して硬化し、前記蛍光体を形成するステップと、前記光ファイバー管の先端を前記筒体に挿入して、前記蛍光体に当接するステップと、を含むことを特徴とする方法である。

また、上記の課題を解決するための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、蛍光粉末とセラミック粉末を含有した無機系接着剤との混合物が硬化してなる蛍光体を有し、該蛍光体が非金属材料で構成された筒体で覆われて、前記筒体が、顔料が含有された樹脂又は接着剤で覆われていることを特徴とするものである。また、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、蛍光粉末とセラミック粉末を含有した無機系接着剤との混合物が硬化してなる蛍光体を有し、該蛍光体が非金属材料で構成された筒体で覆われて、前記筒体が、セラミックチューブで覆われており、そのセラミックチューブの前記筒体側の開口部が、顔料が含有された樹脂又は接着剤で閉口していることを特徴とするものである。また、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、蛍光粉末とセラミック粉末を含有した無機系接着剤との混合物が硬化してなる蛍光体を有し、該蛍光体が非金属材料で構成された筒体で覆われて、前記光ファイバー管の少なくとも一部が、セラミックチューブで覆われていることを特徴とするものである。

なお、ここでいうセラミック粉末を含有した無機系接着剤には、アルミナ、シリカ、ジルコニアから選ばれる少なくとも一つからなるセラミック粉末と無機ポリマーとを主成分としたセラミック系接着剤を例示できる。このような無機系接着剤は、７０度以上、２００度以下の温度で加熱することにより、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と共に、高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ので、高耐熱性、及び高接着性を有する。

本発明の蛍光式光ファイバー温度計の製造方法によれば、超高温で混合物を焼結せずに、蛍光粉末と無機系接着剤とを混合した混合物を７０度以上、２００度以下の温度で加熱して硬化して、蛍光体を形成すると共に、その蛍光体を筒体の内部に固着するので、高温でも融解せずに固着状態を維持できる高耐熱性の蛍光体を容易且つ安価に製造すると共に、筒体を超高温では融解する非金属材料で構成することを可能とする。

これにより、本発明の蛍光式光ファイバー温度計は、耐熱性が高く、且つ多量に電磁波が生じる環境でも、非金属材料で構成した筒体がその電磁波によって発熱することを回避できるので、温度を高精度に測定できる。

図１は、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模式図である。図２は、図１に示す蛍光式光ファイバー温度計の製造方法の混合物を生成する工程を例示する模式図である。図３は、図１に示す蛍光式光ファイバー温度計の製造方法の混合物を筒体の内部に充填する工程を例示する模式図である。図４は、図１に示す蛍光式光ファイバー温度計の製造方法の筒体の内部の混合物を加熱硬化する工程を例示する模式図である。図５は、図１に示す蛍光式光ファイバー温度計の製造方法の筒体に光ファイバー管を挿入する工程を例示する模式図である。図６は、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模式図である。図７は、本発明の蛍光式光ファイバー温度計の第三実施形態を例示する模式図である。図８は、図７に示す蛍光式光ファイバー温度計の製造方法の筒体を製造する工程を例示する模式図である。図９は、本発明の蛍光式光ファイバー温度計の第四実施形態を例示する模式図である。図１０は、本発明の蛍光式光ファイバー温度計の第五実施形態を例示する模式図である。図１１は、本発明の蛍光式光ファイバー温度計の第六実施形態を例示する模式図である。

以下、本発明の蛍光式光ファイバー温度計の製造方法及び蛍光式光ファイバー温度計について説明する。

図１は、本発明の第一実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１Ａの構成を示す。

蛍光式光ファイバー温度計１Ａは、センサ部１０の光ファイバー管１１の先端１１ａに配置された、温度により蛍光特性が変化する蛍光体１２を用いて温度を測定する温度計である。センサ部１０が光ファイバー管１１及び図示しないコネクタを介して接続される測定部３０においては、演算部３１からの指令により光源３２から投光された励起光Ｌｅが、ハーフミラー３３で透過されて光ファイバー管１１を経由してセンサ部１０の蛍光体１２に受光される。その励起光Ｌｅを受光した蛍光体１２から発生された蛍光Ｌｆの輝度が、ハーフミラー３３で反射されて、光検出器３４で検出される。そして、演算部３１からの指令により光源３２からの投光を停止した後に、蛍光体１２から発せられた蛍光Ｌｆが消光すると、この消光までの蛍光Ｌｆの輝度の減衰する時間に基づいた温度が演算部３１で演算されて出力される。

本発明の蛍光式光ファイバー温度計１Ａにおいて、蛍光体１２が蛍光粉末１３とセラミック粉末を含有した無機系接着剤（以下、「セラミック系接着剤１４」ということがある。）との混合物を加熱硬化して形成されると共に、光ファイバー管１１の先端１１ａと蛍光体１２とが、非金属材料で構成された筒体１５で覆われて構成されている。この蛍光式光ファイバー温度計１Ａの筒体１５は、ガラス又は熱硬化樹脂で構成されている。

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Ｌｅ及び蛍光Ｌｆ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。

なお、この光ファイバー管１１は実施形態のように一本の素線で構成することができるが、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１．２ｍｍ^２以上、８．０ｍｍ^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することができるので、取り回しに有利になる。

蛍光粉末１３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を例示できる。

セラミック系接着剤１４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する無機系接着剤である。このセラミック系接着剤１４は、透明ではなく有色のペースト状であり、その粘度は標準温度において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１４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。

このセラミック系接着剤１４は、蛍光粉末１３と混合された後に、十分に乾燥させて、７０度以上、２００度以下の温度で加熱することで、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１３を硬化して一体化し蛍光体１２を形成すると共に筒体１５の内部に固着させる性質を有している。従って、加熱硬化後には、セラミック系接着剤１４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を形成できると共に、ガラスや熱硬化性樹脂からなる筒体１５に対して高温の環境下でも高い接着強度により剥がれずに固着された状態を維持できる。

なお、混合物Ｍ１を７０度未満の温度で加熱した場合には、架橋密度が低くなり密着性が低下し、一方、混合物Ｍ１を、２００度を超えた温度で加熱した場合には、特に５００度を超える超高温で加熱した場合には、硬化液が無くなり蛍光粉末１３とセラミック粉末との焼結体となり、筒体１５への接着性が低下する。

筒体１５は、一端が閉口端１５ａ、他端が開口端１５ｂの有底筒状であり、ガラス又は熱硬化樹脂により構成されている。この筒体１５を非金属材料で構成することにより、電磁波を受けても発熱することを回避できる。また、筒体１５をガラスで構成すると、その熱膨張率を下げることで耐熱性を向上できるので、高温環境下における温度測定には有利となる。一方、筒体１５を熱硬化樹脂で構成すると、その柔軟性により光ファイバー管１１が折れることを回避できるので、耐久性の向上には有利となる。

次に、この蛍光式光ファイバー温度計１Ａの製造方法について、図２〜図５を順に参照しながら説明する。この製造方法は、光ファイバー管１１の先端に蛍光体１２を有したセンサ部１０を製造する方法であり、蛍光粉末１３とセラミック系接着剤１４とを混合した混合物Ｍ１を筒体１５の内部に充填するステップと、筒体１５の内部の混合物Ｍ１を７０度以上、２００度以下の温度で加熱して硬化し、蛍光体１２を形成するステップと、光ファイバー管１１の先端を筒体１５に挿入して、蛍光体１２に当接し固定するステップと、を含む。

まず、図２に示すように、蛍光粉末１３とセラミック系接着剤１４とを混合した混合物Ｍ１を生成する。この混合物Ｍ１において、蛍光粉末１３に対するセラミック系接着剤１４との混合比率は重量比で０．８０以上、１．５０以下が望ましい。このような混合比率にすることで、混合物Ｍ１の状態としては、ひとまとまりだが水っぽさがない状態、あるいはペースト状よりも乾燥した状態となる。これにより、混合物Ｍ１を内径Ｒ１が０．３ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下の細い筒体１５の内部に充填する際に、混合物Ｍ１が筒体１５の内壁にこびりつくことを防止できる。この蛍光粉末１３に対するセラミック系接着剤１４の混合比率が重量比で０．８０未満の場合には、蛍光粉末１３を十分に一体化できずに蛍光体１２を形成できなくなると共に筒体１５に固着できなくなる。また、混合比率が重量比で１．５０を超えた場合には、励起光Ｌｅを受光した蛍光体１２から発せられる蛍光Ｌｆの輝度が低くなり、測定精度が落ちる。

次いで、混合物Ｍ１を筒体１５の開口端１５ｂに詰める。筒体１５の内径Ｒ１は０．３ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下と非常に小さいため、混合物Ｍ１に筒体１５の開口端１５ｂを上から押し付けて、開口端１５ｂに混合物Ｍ１を詰めるとよい。

次いで、図３に示すように、押し込み部材４０で、筒体１５の開口端１５ｂから閉口端１５ａに向かって混合物Ｍ１を充填する。そして、押し込み部材４０で混合物Ｍ１を押し固める。このとき、混合物Ｍ１の表面を平坦に整えることが好ましい。また、この押し込み部材４０としては、光ファイバー管１１と同等の光ファイバー管を例示できる。

次いで、図４に示すように、低温炉４１に混合物Ｍ１を充填した筒体１５を設置して、電源４２から電熱ヒータ４３に通電して、加熱する。この加熱時の温度は、７０度以上、２００度以下が好ましく、加熱時間は、３０分以上、４時間以下が好ましい。

なお、電熱ヒータ４３により混合物Ｍ１を加熱する際には、７０度以上、１２０度以下の温度で加熱して、混合物Ｍ１を乾燥した後に、１５０度以上、２００度以下の温度で加熱硬化することがより好ましい。更に、電熱ヒータ４３で加熱する前に、予め筒体１５に充填した混合物Ｍ１を室温にて、１０時間〜３０時間の乾燥を行うことが好ましい。

このように、混合物Ｍ１を十分に乾燥させて、混合物Ｍ１の内部に水分が存在しない状態にしてから加熱硬化することにより、より接着性が向上するので、耐久性の向上には有利となる。

加熱後は、自然冷却により冷却することで、混合物Ｍ１が硬化して蛍光体１２が形成されると同時に、蛍光体１２が筒体１５の閉口端１５ａに固着される。

次いで、図５に示すように、筒体１５の開口端１５ｂから光ファイバー管１１を挿入して、光ファイバー管１１の先端１１ａを蛍光体１２に当接して固定することによりこの製造方法は完了する。

上記の蛍光式光ファイバー温度計１Ａの製造方法、及び蛍光式光ファイバー温度計１Ａによれば、蛍光粉末１３とセラミック系接着剤１４とを混合した混合物Ｍ１を超高温で焼結せずに、７０度以上、２００度以下の温度で加熱して硬化して、蛍光体１２を形成すると共に、その蛍光体１２を筒体１５の内部に固着するので、高温でも融解せずに固着状態を維持できる高耐熱性の蛍光体１２を容易且つ安価に製造できる。

また、蛍光体１２を形成するときの温度が７０度以上、２００度以下と、従来蛍光体を焼結して形成するときの温度と比較して低温のため、焼結する際の超高温では融解するガラスなどの非金属材料で筒体１５を構成することを可能とする。すなわち、筒体１５を非金属材料で構成することで、多量に電磁波が生じる環境でも、筒体１５がその電磁波によって発熱することを回避できる。

従って、本発明の蛍光式光ファイバー温度計１Ａは、高温の環境、及び多量に電磁波が生じる環境でも、蛍光体１２を構成しているセラミック系接着剤１４が融解せず、筒体１５との固着も維持されると共に、筒体１５も電磁波により発熱しないので、蛍光体１２の蛍光Ｌｆの輝度を光検出器３４で正確に検出して、その環境の温度を高精度に測定できる。

上記の蛍光式光ファイバー温度計１Ａの製造方法においては、混合物Ｍ１を筒体１５の内部に充填するステップの前に、両端が開口したガラス管の一端を加熱して筒体１５を形成するステップを行うことが望ましい。これにより、筒体１５を容易に製造できると共に、製造コストも低減することができる。

図６は、本発明の第二実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１Ｂの構成を示す。この蛍光式光ファイバー温度計１Ｂのセンサ部１０は、光ファイバー管１１が筒体１５の内筒面に弾性接着剤１６で接着固定される。また、光ファイバー管１１は、被覆部材１８で被覆されている。更に、筒体１５が、遮光部材１７で覆われている。

この蛍光式光ファイバー温度計１Ｂを製造する方法においては、上記の製造方法に加えて、光ファイバー管１１の先端１１ａ側の被覆部材１８を剥がすステップと、光ファイバー管１１の外周と筒体１５の開口端１５ｂの近傍の内周とを弾性接着剤１６で接着するステップと、光ファイバー管１１と筒体１５との外表面を遮光部材１７で被覆するステップと、を含む。

弾性接着剤１６は、硬化してからゴム状弾性を維持する接着剤であり、筒体１５が光ファイバー管１１から抜けることを防止する抜け止めとして機能し、光ファイバー管１１の先端１１ａと蛍光体１２との当接を維持するものである。この弾性接着剤１６としては、例えば、シリコーン接着剤を例示できる。

光ファイバー管１１が筒体１５の内筒面に弾性接着剤１６で接着固定されることにより、筒体１５に衝撃が加えられても弾性接着剤１６によりその衝撃を吸収できる。これにより、筒体１５への衝撃によって光ファイバー管１１が折れてしまうことを防止できる。なお、光ファイバー管１１の先端と蛍光体１２とは直接的に接着されずに、接触しているだけになる。これにより、光ファイバー管１１と蛍光体１２との間に接着剤などが介在することで生じる蛍光強度の減少を回避できるので、高精度の測定に有利になる。

また、この実施形態のセンサ部１０においては、光ファイバー管１１を筒体１５に挿入する長さＬ１を、光ファイバー管１１の直径Ｒ２に対して六倍未満にすることが好ましい。例えば、直径Ｒ２が０．４４ｍｍの場合には、長さＬ１を２．６４ｍｍ未満にするとよい。

挿入する長さＬ１を直径Ｒ２の六倍以上にすると、筒体１５の先端に衝撃が加えられた際に、その衝撃が筒体１５の開口端１５ｂの近傍に作用して、光ファイバー管１１が折れる恐れがある。しかし、挿入する長さＬ１を直径Ｒ２の六倍未満にすることで、筒体１５の開口端１５ｂの近傍に作用するモーメントを低減できるので、光ファイバー管１１が折れることを回避できる。

遮光部材１７は、例えば、顔料が含有されたフッ素樹脂で構成されたチューブである。この遮光部材１７で光ファイバー管１１及び筒体１５の外表面を被覆することで、顔料により光ファイバー管１１や蛍光体１２への外部からの光を遮断できるので、外乱による誤差を回避できる。なお、顔料の色としては、遮光性の高い色がよく、この顔料としては、黒色顔料を例示できる。

被覆部材１８は、例えば、ケイ素樹脂（シリコーン樹脂）で構成されたチューブである。通常、光ファイバー管１１は、このような被覆部材１８で被覆されている。なお、ケイ素樹脂の他にもポリイミド系繊維などで構成してもよい。

この被覆部材１８で被覆された光ファイバー管１１を用いることで、被覆された部分の耐久性を向上できる。但し、光ファイバー管１１の先端１１ａ側の筒体１５に挿入された部分については、筒体１５との接着を強固にするために、光ファイバー管１１の先端１１ａから筒体１５の開口端１５ｂまでの部分を剥き出しの状態にすることが好ましい。例えば、被覆部材１８で被覆された光ファイバー管１１の剥き出しにする部分をバーナーなどで炙って、被覆部材１８を炭化させて剥がすと容易に剥がすことができる。先端１１ａ側の被覆部材１８を剥がして、光ファイバー管１１の外表面と筒体１５の内筒面とを直接、弾性接着剤１６で接着することによって、光ファイバー管１１と筒体１５とがずれることを確実に回避して、光ファイバー管１１と蛍光体１２との当接状態を維持できるので、耐久性の向上や測定精度の向上に有利になる。

図７は、本発明の第三実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１Ｃの構成を示す。この蛍光式光ファイバー温度計１Ｂのセンサ部１０の筒体１５は、ガラスに代えて熱硬化性樹脂管１９及び熱硬化性樹脂接着剤２０で構成されている。

筒体１５を熱硬化性樹脂管１９及び熱硬化性樹脂接着剤２０で構成することによって、筒体１５の柔軟性を向上できる。これにより、筒体１５に衝撃が加えられた際に、筒体１５自体が曲がることにより、その衝撃を逃がすことができ、光ファイバー管１１が折れることを回避できる。

なお、この熱硬化性樹脂管１９及び熱硬化性樹脂接着剤２０としては、耐熱性に優れたポリイミド樹脂が好ましい。

図８に示すように、この第三実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１Ｃの製造方法においては、混合物Ｍ１を筒体１５の内部に充填するステップの前に、両端が開口した熱硬化性樹脂管１９の一端を、熱硬化性樹脂接着剤２０で閉口して筒体１５を形成するステップを行う。

この場合には、熱硬化性樹脂管１９を熱硬化性樹脂接着剤２０に押し付けると毛細管現象により熱硬化性樹脂管１９の内部に熱硬化性樹脂接着剤２０が吸い上げられる。この熱硬化性樹脂接着剤２０を硬化させると、熱硬化性樹脂管１９の一端が閉口されて、筒体１５が形成される。

このように毛細管現象を利用することで、内径Ｒ１が０．３ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下と細い熱硬化性樹脂管１９の開口端を容易に熱硬化性樹脂接着剤２０で閉口できる。

図９は、本発明の第四実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１Ｄの構成を示す。この蛍光式光ファイバー温度計１Ｄは、筒体１５が、セラミックチューブ２２で覆われており、そのセラミックチューブ２２の筒体１５の側の開口端２２ａが、高耐熱遮光部材２３で閉口している。また、光ファイバー管１１が筒体１５の内筒面に耐熱性接着剤２１で接着固定されている。

この蛍光式光ファイバー温度計１Ｄを製造する方法においては、第一実施形態の製造方法に加えて、光ファイバー管１１の外周と筒体１５の開口端１５ｂの近傍の内周とを耐熱性接着剤２１で接着するステップと、光ファイバー管１１及び筒体１５の外筒面をセラミックチューブ２２で被覆するステップと、筒体１５の閉口端１５ａ及びセラミックチューブ２２の開口端２２ａを含む先端部に高耐熱遮光部材２３を塗布するステップと、を含む。

光ファイバー管１１と筒体１５とを接着する耐熱性接着剤２１は、例えば、セラミック系接着剤を例示できる。

セラミックチューブ２２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。

このように、光ファイバー管１１と筒体１５とを耐熱性接着剤２１で接着し、光ファイバー管１１の一部と筒体１５との外表面をセラミックチューブ２２で覆うことにより、より耐久性を向上して、光ファイバー管１１が折れることを防止できる。なお、セラミックチューブ２２のもう一方の開口端２２ｂは、被覆部材１８で被覆された光ファイバー管１１に、フッ素樹脂からなる被覆部材２４で融着固定される。なお、この被覆部材２４は遮光性が無いものでもよい。

高耐熱遮光部材２３は黒色顔料及び耐熱性接着剤２１を混合したものである。光ファイバー管１１と筒体１５とを覆うセラミックチューブ２２は遮光性がない。そこで、この高耐熱遮光部材２３をセラミックチューブ２２の先端側、特に筒体１５の閉口端１５ａを遮光するように塗布することで、外部からの光を遮断でき、外乱による誤差を回避できる。また、この高耐熱遮光部材２３は、筒体１５の閉口端１５ａから開口端１５ｂを超えたところまでのセラミックチューブ２２を覆うようにすることで、より遮光性が向上して外乱による誤差の回避に有利になる。なお、高耐熱遮光部材２３として、顔料が含有された樹脂を用いてもよい。また、セラミックチューブ２２の開口端２２ａに加えて、その外筒面にも高耐熱遮光部材２３を塗布することが好ましい。このようにセラミックチューブ２２外筒面が高耐熱遮光部材２３で被覆されるとより遮光性が向上するので、高光度の環境下における精度の向上に有利になる。

図１０は、本発明の第五実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１Ｅの構成を示す。この蛍光式光ファイバー温度計１Ｅは、第四実施形態の構成に加えて、更に、センサ部１０の当接部分を、熱硬化性樹脂接着剤２０で被覆するものである。

この蛍光式光ファイバー温度計１Ｅを製造する方法においては、第四実施形態の製造方法に加えて、センサ部１０の当接部分に熱硬化性樹脂接着剤２０を塗布するステップを含む。

センサ部１０の当接部分に熱硬化性樹脂接着剤２０を塗布することで、センサ部１０を被測温体に押し当てたときに、熱硬化性樹脂接着剤２０がクッションの役割を果たすので、被測温体の損傷の回避に有利になる。

なお、図１０では、セラミックチューブ２２の外筒面が高耐熱遮光部材２３で被覆されていない例を説明したが、前述した通り、その外筒面が高耐熱遮光部材２３で被覆されてもよい。

図１１は、本発明の第六実施形態の蛍光式光ファイバー温度計１Ｆの構成を示す。この蛍光式光ファイバー温度計１Ｆは、防水部材２５が、第二実施形態の遮光部材１７を覆って構成される。この蛍光式光ファイバー温度計１Ｆを製造する方法においては、第二実施形態の製造方法に加えて、遮光部材１７を防水部材２５で被覆するステップを含む。

防水部材２５は、液体が光ファイバー管１１や筒体１５に進入することを防ぐ部材であり、例えば、顔料を一切含まないフッ素樹脂からなるチューブである。

遮光部材１７は遮光性を高めるための顔料を含むが、その顔料により液体が透過し易くなる。そこで、その遮光部材１７を、顔料を一切含まずに構成された防水部材２５で被覆することで、液体が光ファイバー管１１や筒体１５に進入することを防ぐことができる。これにより、液体そのものや液体雰囲気下の被測温体を測定する場合においても温度を高精度に測定することができる。特に、防水部材２５がフッ素樹脂で構成されることで、耐薬品性が向上するので、有機薬品に対しても侵されたり膨潤したりすることを防ぐことができる。

上記の第一〜第六実施形態の製造方法によれば、蛍光粉末１３を超高温で加熱して焼結する工程を行うことなく、高温でも融解せずに固着状態を維持できる高耐熱性の蛍光体１２を製造できるので、製造コストを低減できる。

そして、上記の蛍光式光ファイバー温度計１Ａ〜１Ｆによれば、４００度程度の高温でも蛍光体１２が一体化した状態を維持できるので、高温環境下でも温度を高精度に測定できると共に、筒体１５を非金属材料で構成するので、多量の電磁波が生じる環境下でも温度を高精度に測定できる。

１Ａ〜１Ｆ蛍光式光ファイバー温度計
１０センサ部
１１光ファイバー管
１２蛍光体
１３蛍光粉末
１４セラミック系接着剤
１５筒体

Claims

光ファイバー管の先端に蛍光体を有する蛍光式光ファイバー温度計の製造方法において、
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、非金属材料で構成された筒体の内部に充填するステップと、
前記筒体の内部の前記混合物を７０度以上、２００度以下の温度で加熱して硬化し、前記蛍光体を形成するステップと、
前記光ファイバー管の先端を前記筒体に挿入して、前記蛍光体に当接するステップと、を含むことを特徴とする蛍光式光ファイバー温度計の製造方法。
両端が開口したガラス管の一端を加熱して前記筒体を形成するステップを含む請求項１に記載の蛍光式光ファイバー温度計の製造方法。
両端が開口した熱硬化性樹脂管の一端を、熱硬化性樹脂接着剤で閉口して前記筒体を形成するステップを含む請求項１に記載の蛍光式光ファイバー温度計の製造方法。
光ファイバー管の先端に、蛍光粉末とセラミック粉末を含有した無機系接着剤との混合物が硬化してなる蛍光体を有し、該蛍光体が非金属材料で構成された筒体で覆われて、前記筒体が、顔料が含有された樹脂又は接着剤で覆われていることを特徴とする蛍光式光ファイバー温度計。
光ファイバー管の先端に、蛍光粉末とセラミック粉末を含有した無機系接着剤との混合物が硬化してなる蛍光体を有し、該蛍光体が非金属材料で構成された筒体で覆われて、前記筒体が、セラミックチューブで覆われており、そのセラミックチューブの前記筒体側の開口部が、顔料が含有された樹脂又は接着剤で閉口していることを特徴とする蛍光式光ファイバー温度計。
光ファイバー管の先端に、蛍光粉末とセラミック粉末を含有した無機系接着剤との混合物が硬化してなる蛍光体を有し、該蛍光体が非金属材料で構成された筒体で覆われて、前記光ファイバー管の少なくとも一部が、セラミックチューブで覆われていることを特徴とする蛍光式光ファイバー温度計。
前記非金属材料がガラス又は熱硬化性樹脂である請求項４〜６のいずれか１項に記載の蛍光式光ファイバー温度計。
前記光ファイバー管が前記筒体の内筒面に固定され、前記光ファイバー管と前記蛍光体とが直接的に接触している請求項４〜７のいずれか１項に記載の蛍光式光ファイバー温度計。
前記光ファイバー管が、一体化された複数の素線で構成される請求項４〜８のいずれか１項に記載の蛍光式光ファイバー温度計。