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JP6885587B2 - Fluorescent fiber optic thermometer - Google Patents
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Description

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。 The present invention relates to a fluorescent optical fiber thermometer, and more particularly to a fluorescent optical fiber thermometer that improves repeatability.

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。 As a fluorescent optical fiber thermometer, one in which a phosphor and the tip of an optical fiber tube are covered with a metal cap has been proposed (see, for example, Patent Document 1). This fluorescent optical fiber thermometer has a metal cap that facilitates heat transfer to the phosphor to improve the response speed.

特開平11−311576号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-31576

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。 By the way, in the above-mentioned fluorescent fiber thermometer, when the metal cap is pressed against the object to be detected, the measurement accuracy is lowered if the metal cap and the object to be detected are in a one-sided contact state. Therefore, if the above-mentioned fluorescent optical fiber thermometer is mechanically incorporated into a device that presses the object to be detected by using an actuator or the like, there is a possibility that a one-sided contact state and a non-one-sided state may be repeated. That is, there is a problem that the repeatability is lowered because the contact area between the cap and the object to be detected changes significantly every time the measurement is performed.

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。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fluorescent optical fiber thermometer capable of improving repeatability.

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。 The fluorescent optical fiber thermometer of the present invention that solves the above problems is a fluorescent optical fiber thermometer having a phosphor at the tip of the optical fiber tube, in which the tip of the optical fiber tube and the phosphor are bottomed tubular. It is covered with a tilting cylinder, and the tip of the tilting cylinder is covered with a bottomed tubular contact cylinder. The contact cylinder is made of a metal material having a thermal conductivity of 100 W / mk or more and is the same. The outer bottom is configured to be pressed against the object to be detected, and the inner bottom has a recess that deepens toward the tip side in the center, and the tilting tube is made of a metal material having a thermal conductivity of 100 W / mk or more. , its outsole has a bulge increases toward the leading end side, in a state in which the contact cylinder is pressed to the detected body, bulging of the tilting cylinder is slidably fitted in the recess of the contact cylinder Mari, When the optical fiber tube and the tilting cylinder are tiltably connected to the contact cylinder and the bulge fits into the recess, an intermediate member is provided between the recess and the bulge, and the intermediate member is said to be the intermediate member. It is characterized by having a hardness higher than that of the dent and the bulge.

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。 According to the present invention, when the contact cylinder covering the phosphor and the tilting cylinder are pressed against the object to be detected, the bulge of the tilting cylinder fits into the recess of the contact cylinder and slides to form a tiltable joint. By functioning, it is possible to avoid one-sided contact between the outer bottom of the contact cylinder and the object to be detected. This is advantageous for keeping the contact area between the outer bottom of the contact cylinder and the object to be detected constant when pressed against the object to be detected, and the repeatability can be improved.

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。It is a vertical cross-sectional view which illustrates the 1st Embodiment of the fluorescent optical fiber thermometer of this invention, and shows the state which separated the contact cylinder from the detected body. 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。The state in which the contact cylinder of the fluorescent optical fiber thermometer of FIG. 1 is pressed against the object to be detected is shown. 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。The state in which the optical fiber tube and the tilting cylinder of the fluorescent optical fiber thermometer of FIG. 1 are tilted with respect to the contact cylinder is shown. 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。It is a perspective view which illustrates the process of assembling the fluorescent optical fiber thermometer of FIG. 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。It is a relational figure which illustrates the relationship between the temperature and an error in the fluorescent optical fiber thermometer of FIG. 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。It is a vertical cross-sectional view which illustrates the 2nd Embodiment of the fluorescent optical fiber thermometer of this invention, and shows the state which separated the contact cylinder from the detected body. 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。The state in which the contact cylinder of the fluorescent optical fiber thermometer of FIG. 6 is pressed against the object to be detected is shown. 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。It is a vertical cross-sectional view which illustrates the calibrator which calibrates the fluorescent optical fiber thermometer of this invention.

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。 Hereinafter, embodiments of the fluorescent optical fiber thermometer of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification, the tip indicates the end on the side to be detected at the lower end in the drawing, and the end means the end on the opposite side to the object to be detected at the upper end in the drawing.

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。 As illustrated in FIGS. 1 to 4, the fluorescent optical fiber thermometer 10 of the first embodiment has a phosphor 12 at the tip of the optical fiber tube 11. In the fluorescent optical fiber thermometer 10, the excitation light projected from a light source (not shown) is received by the phosphor 12 via the optical fiber tube 11, and the fluorescence generated from the phosphor 12 that receives the excitation light is received. The temperature of the object to be detected 13 is measured based on the time when the brightness of the object 13 decays.

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。 In the fluorescent optical fiber thermometer 10, the tip of the optical fiber tube 11 and the phosphor 12 are covered with the tubular body 14, and the portion other than the tip of the optical fiber tube 11 is covered with the covering material 15.

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。 The optical fiber tube 11 is made of transparent quartz, glass, or plastic, and is composed of a wire formed by arranging a clad having a refractive index lower than that of the core on the outer periphery of the core in the center. The excitation light and fluorescence incident on the optical fiber tube 11 propagate through the core by repeating total reflection and refraction by the cladding.

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。 The phosphor 12 heats a mixture of fluorescent powders such as magnesium-based fluorescent materials, yttrium aluminum garnet-based fluorescent materials, and cesium-based fluorescent materials and inorganic adhesives containing ceramic powders such as ceramic adhesives. Formed by curing. The ceramic adhesive is mainly composed of a ceramic powder of any or a combination of alumina, silica, and zirconia and a curing liquid such as an inorganic polymer, and is in the form of a colored paste having a viscosity of 40 Pas or more at a standard temperature. It is a high-viscosity adhesive. The ceramic adhesive may be a material other than the above as long as it is an inorganic adhesive containing ceramic powder and a curing liquid as main components. Further, it may be other than the one-component heat-curing type, and the ceramic powder and the curing liquid may be mixed separately.

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。 The tubular body 14 has a bottomed tubular shape whose tip is closed by the bottom 16 and whose end is open, and is made of a transparent material such as glass or a thermosetting resin.

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。
The covering material 15 is made of a ceramic tube. The ceramic tube is a tube obtained by sintering ceramic and has both ends open. In addition to this, as the covering material 15, a tube made of aromatic polyetherketone or stainless steel can be exemplified. By covering the outer surface of the optical fiber tube 11 with the coating material 15 in this way, it is advantageous to improve the durability.

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。 The optical fiber tube 11, the phosphor 12, and the tubular body 14 are integrated by fixing the optical fiber tube 11 to the vicinity of the end of the tubular body 14 and the phosphor 12 to the bottom 16 of the tubular body 14, respectively.

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。 Specifically, a mixture of a fluorescent powder and a ceramic adhesive is filled in the bottom 16 of the cylinder 14. Next, the mixture is heat-cured at a temperature of 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower to form a fluorescent substance 12 and the fluorescent substance 12 is fixed to the bottom 16. Next, the tip of the optical fiber tube 11 is inserted into the tubular body 14 and comes into contact with the phosphor 12.

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。 As illustrated in FIGS. 1 to 4, in the fluorescent optical fiber thermometer 10, the tip of the optical fiber tube 11 and the phosphor 12 are covered with a bottomed tubular tilting cylinder 30, and the tilting cylinder 30 The tip is covered with a bottomed tubular contact cylinder 20. That is, in the fluorescent optical fiber thermometer 10, the cylinder body 14 is covered with two bottomed tubular members, a tilting cylinder 30 and a contact cylinder 20.

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。 The contact cylinder 20 and the tilting cylinder 30 are made of aluminum. The contact cylinder 20 and the tilt cylinder 30 may be made of a metal material having a thermal conductivity of 100 W / mk or more. Examples of such a metal material include, for example, an aluminum alloy in addition to aluminum. Further, the contact cylinder 20 and the tilt cylinder 30 may be made of different metal materials.

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。 The contact cylinder 20 is composed of two members, a contact head 21 and a lid portion 22, and has an outer bottom 23 facing the tip side that can be pressed against the detected body 13 and an inner bottom facing the end side. It has a recess 25 in the center of 24. The tilting cylinder 30 is composed of a tilting head 31 and a cylinder portion 32, has a bulge 35 in the center of an outer bottom 33 facing the tip side, and has a phosphor 12 on an inner bottom 34 facing the end side. The bottom 16 of the covering cylinder 14 is arranged.

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。 The contact cylinder 20 and the tilting cylinder 30 are connected by arranging the tilting head 31 of the tilting cylinder 30 inside the contact head 21 of the contact cylinder 20 and then fitting the lid portion 22 into the contact head 21. It is configured to be possible.

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。 The contact head 21 is a bottomed tubular member whose tip is closed by the bottom and whose end is open, and has an outer bottom 23 and an inner bottom 24. The lid portion 22 is an annular member and has an engaged portion 26 and a tilt stop portion 27.

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。 The outer bottom 23 is configured to be in surface contact with the body to be detected 13, and its shape is formed in a circular shape. The shape of the outer bottom 23 may be formed into a rectangle or a polygon. The area S1 of the outer bottom 23 is set to a value of 7 times or more and 15 times or less the cross-sectional area S2 of the optical fiber tube 11.

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。 The inner bottom 24 is raised toward the end side of the contact head 21 with respect to the outer bottom 23. The inner bottom 24 has a recess 25 in the central portion that becomes deeper toward the tip end side. The recess 25 is a substantially hemispherical recess, and the shape thereof is formed so as to be spherically contactable with the bulge 35 of the tilting cylinder 30 described later. Specifically, the shape of the recess 25 is a concave spherical shape that is recessed from the end side to the tip side, and the diameter of the spherical surface is substantially the same as the diameter of the spherical surface of the bulge 35.

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。 The engaged portion 26 is formed by projecting the lower end of the lid portion 22 radially inward from the inner cylinder surface of the contact cylinder 20 so as to narrow the opening at the end of the contact head 21. The engaged portion 26 is a portion that can be engaged with the engaging portion 36 of the tilting cylinder 30 described later, and may be composed of a plurality of protrusions protruding inward in the radial direction from the inner cylinder surface near the end. Good.

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。 The tilt stop portion 27 is formed by projecting the upper end of the lid portion 22 radially inward from the inner peripheral edge so as to narrow the opening at the end of the lid portion 22. The tilt stop portion 27 is a portion that comes into contact with the tilted stop portion 37 of the tilt cylinder 30 when the optical fiber tube 11 and the tilt cylinder 30 are tilted. It may be composed of protrusions.

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。 The tilting cylinder 30 is formed so that the tilting head 31 projects radially outward from the cylinder portion 32 so as to exhibit a mushroom shape in which an umbrella is arranged on the tip side, the tip is closed by the bottom, and the end is opened. It is a bottomed tubular member. The tilting head 31 has an outer bottom 33 facing the tip side and an inner bottom 34 facing the end side, and also has an engaging portion 36. The cylinder portion 32 has a tilted stop portion 37 formed on the outer cylinder surface.

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。 The outer bottom 33 has a bulge 35 that becomes higher toward the tip end side. The bulge 35 is a substantially hemispherical convex portion, and the shape thereof is formed so as to be spherically contactable with the recess 25 of the contact cylinder 20 described above. Specifically, the shape of the bulge 35 is a convex spherical shape that bulges from the end side to the tip side, and the diameter in the sphere is substantially the same as the diameter in the sphere of the dent 25.

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。 The inner bottom 34 is arranged inside the bulge 35. The inner bottom 34 is in contact with the bottom 16 of the tubular body 14, and the bottom 16 of the tubular body 14 is interposed between the inner bottom 34 and the phosphor 12. By arranging the inner bottom 34 inside the bulge 35, when the contact cylinder 20 is pressed against the object to be detected 13, the phosphor 12 is located inside the dent 25 with the bulge 35 fitted in the dent 25. It will be. The inner bottom 34 may be fixed to the bottom 16 of the tubular body 14 with an adhesive.

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。 The engaging portion 36 is formed by projecting the upper end of the tilting head 31 radially outward from the outer peripheral edge of the tilting head 31. The engaging portion 36 is arranged to face the engaged portion 26 between the inner bottom 24 of the contact cylinder 20 and the engaged portion 26 when the lid portion 22 is fitted to the end of the contact head 21. ing.

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。 The end of the cylinder portion 32 is arranged above the lid portion 22 of the contact cylinder 20. The tubular portion 32 has a tilted stop portion 37 formed on the outer cylinder surface, and the length from the tip to the end of the tilted stop portion 37 is longer than the length from the tip to the end of the tilt stop portion 27.

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。 Further, the fluorescent optical fiber thermometer 10 includes an intermediate member 40 interposed between the recess 25 and the bulge 35 when the bulge 35 of the tilting cylinder 30 fits into the recess 25 of the contact cylinder 20, and the contact cylinder. The outer surface of 20 is covered with the outer member 41.

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。 The intermediate member 40 is configured to include a member having a hardness higher than that of the recess 25 and the bulge 35 in a high temperature environment of 150 ° C. or higher. The intermediate member 40 is interposed between the recess 25 and the bulge 35 so that the recess 25 and the bulge 35 do not come into direct contact with each other in a high temperature environment due to the member having a high hardness.

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。 Specifically, the intermediate member 40 of this embodiment is a thin film containing a sintered body such as ceramic, which has a higher hardness than aluminum in a high temperature environment, and covers the entire area of the recess 25 of the contact cylinder 20. The intermediate member 40 is formed by applying a ceramic-based paint to the spherical surface of the recess 25 and then drying it. The intermediate member 40 may cover the bulge 35 of the tilting cylinder 30, or may cover the dent 25 and the bulge 35.

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。
The outer member 41 has a hardness higher than that of the outer surface of the contact cylinder 20 in a high temperature environment of 150 degrees or higher. The outer surface of the outer member 41 is the object to be detected 1 in a high temperature environment.
The entire outer surface is covered so as not to come into direct contact with 3.

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。 Specifically, the outer member 41 of this embodiment is a film (anodized) made of aluminum oxide having a hardness higher than that of aluminum in a high temperature environment, and covers the entire outer surface of the contact head 21 of the contact cylinder 20. That is, it covers the outer bottom 23 of the contact head 21 and the outer cylinder surface. The outer member 41 is formed by oxidizing the aluminum on the outer surface of the contact head 21 by an anodic oxidation treatment.

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。 Next, the operation of the fluorescent optical fiber thermometer 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 illustrates a state in which the contact cylinder 20 is separated from the detected body 13, FIG. 2 illustrates a state in which the contact cylinder 20 is pressed against the detected body 13 to measure the temperature, and FIG. 3 shows an optical fiber tube. The state in which the eleven and the tilting cylinder 30 are tilted with respect to the contact cylinder 20 is illustrated.

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。 As illustrated in FIG. 1, in the fluorescent optical fiber thermometer 10, when the contact cylinder 20 is separated from the object to be detected 13, the engaging portion 36 engages with the engaged portion 26, whereby the contact cylinder 20 And the tilting cylinder 30 are configured to be connected. On the other hand, in the fluorescent optical fiber thermometer 10, as illustrated in FIGS. 2 and 3, when the contact cylinder 20 is pressed against the object to be detected 13, the engaging portion 36 is separated from the engaged portion 26 and is separated from the engaged portion 26. The bulge 35 of the tilting cylinder 30 is slidably fitted in the recess 25 of the contact cylinder 20, and the optical fiber tube 11 and the tilting cylinder 30 are tiltably connected to the contact cylinder 20.

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。 More specifically, as shown in FIG. 1, when the contact cylinder 20 is separated from the detected body 13, the contact cylinder 20 tends to move toward the detected body 13 due to its own weight. At this time, the engaging portion 36 abuts and engages with the engaged portion 26. As a result, the movement of the contact cylinder 20 toward the detected body 13 is restricted.

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。 As described above, the engaging portion 36 and the engaged portion 26 may be configured such that the contact cylinder 20 does not separate from the tilting cylinder 30 when the contact cylinder 20 is not pressed by the detected body 13. For example, instead of the engaging portion 36 and the engaged portion 26, a plurality of strings for joining the contact cylinder 20 and the tilting cylinder 30 may be used.

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。 As shown in FIG. 2, when measuring the temperature of the detected body 13, the measurer holds a handle (not shown) on the terminal side and presses the contact cylinder 20 against the detected body 13. At this time, with the engaging portion 36 separated from the engaged portion 26, the bulge 35 loosely fits into the recess 25 and comes into spherical contact. As a result, heat is transferred from the detected body 13 to the phosphor 12 via the contact cylinder 20 and the tilting cylinder 30, so that the temperature of the detected body 13 can be measured.

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。 Further, in a high temperature environment of 150 ° C. or higher, the intermediate members 40 interposed between the recess 25 and the bulge 35 maintain their respective surface shapes by making them non-contact, and are fixed by melting. Functions to suppress. Specifically, the intermediate member 40 is brought into a non-contact state by the sintered body contained in the paint without bringing the recess 25 and the bulge 35 into contact with each other.

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。 Similarly, the outer member 41 covering the outer surface of the contact head 21 of the contact cylinder 20 functions to keep the outer surface of the contact head 21 non-contact to maintain the outer surface shape and suppress sticking due to melting. To do.

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。
As shown in FIG. 3, when the posture of the measurer changes during the temperature measurement, that is, when the measurer moves the handle in a direction other than the pressing direction while pressing the contact tube 20 against the detected body 13. Alternatively, when the contact cylinder 20 is pressed against the object to be detected 13 in a one-sided contact state, the optical fiber tube 1
1 and the tilting cylinder 30 tilt with respect to the contact cylinder 20.

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。 Specifically, the tilting cylinder 30 functions like a tiltable joint, for example, a ball joint, with the bulge 35 in spherical contact with the recess 25 as a fulcrum. As a result, the optical fiber tube 11 and the tilting cylinder 30 tilt with respect to the contact cylinder 20 with the spherical contact of the bulge 35 and the depression 25 as fulcrums. In this way, the optical fiber tube 11 and the tilting cylinder 30 are tilted with respect to the contact cylinder 20 until the tilted stop portion 37 and the tilt stop portion 27 come into contact with each other. Due to this tilting, the outer bottom 23 of the contact cylinder 20 comes into surface contact with the body to be detected 13 without hitting one side.

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。 As described above, when the contact cylinder 20 and the tilting cylinder 30 covering the phosphor 12 are pressed against the object to be detected 13, the bulge 35 of the tilting cylinder 30 fits into the recess 25 of the contact cylinder 20, and the tiltable joint. By functioning as, it is possible to avoid one-sided contact between the outer bottom 23 of the contact cylinder 20 and the detected body 13. This is advantageous for maintaining the contact area between the outer bottom 23 of the contact cylinder 20 and the detected body 13 when pressed against the detected body 13 at all times, and the repeatability can be improved.

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。 Even if the fluorescent optical fiber thermometer 10 is mechanically pressed against the object to be detected 13 by an actuator or the like, one-sided contact can be avoided. This is advantageous in suppressing a significant change in the contact area between the outer bottom 23 and the object to be detected 13 each time the measurement is performed, and the repeatability can be improved.

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。 Further, since the area S1 of the outer bottom 23 is larger than the cross-sectional area S2 of the optical fiber tube 11, it is advantageous to secure the contact area, and the amount of heat transferred from the detected body 13 to the phosphor 12 is increased. Can be increased. Along with this, the response speed at the time of measurement can be improved.

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。 In addition, each of the two bottomed tubular members covering the tubular body 14 is made of a metal material having a thermal conductivity of 100 W / mk or more, so that the heat transferred from the detected body 13 to the phosphor 12 is transferred. Since the decrease in transmission can be suppressed, it is advantageous for improving the response speed.

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。 Further, in a state where the contact cylinder 20 is pressed by the object to be detected 13, the recess 25 and the bulge 35 come into spherical contact with each other, so that the recess 25 and the bulge 35 come into contact with each other while maintaining a slidable state. The area can be maximized. This is advantageous in suppressing a decrease in the amount of heat transferred from the contact cylinder 20 to the tilt cylinder 30.

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。 As illustrated in FIG. 5, when the intermediate member 40 and the outer member 41 are omitted, the measurement error may become smaller when the temperature exceeds 150 degrees. This is because the dent 25 and the bulge 35 are thermally deformed in a high temperature environment of 150 ° C. or higher to increase the contact area, and the dent 25 and the bulge 35 are melted and fixed to form the contact cylinder 20 and the tilting cylinder. The factor is that the thermal conductivity of 30 is high.

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。 On the other hand, in the fluorescent optical fiber thermometer 10 of the embodiment, the surface shapes of the recess 25 and the bulge 35 are maintained by the intermediate member 40, and the sticking due to melting is suppressed. Therefore, the estimation error in a high temperature environment exceeding the temperature Ta can be increased. This is advantageous for maintaining a linearity in the relationship between temperature and error in a high temperature environment, and by making corrections based on the linearity, the temperature can be measured with higher accuracy.

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。 In this way, when measuring the temperature in a special environment such as a high temperature environment, if the alignment in the relationship between the temperature and the error can be maintained, the measurement accuracy can be improved even if the estimation error becomes large in the high temperature environment. Can be made smaller.

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。
Further, since the intermediate member 40 maintains good tilting of the optical fiber tube 11 and the tilting tube 30 with respect to the contact tube 20, it is advantageous for improving the repeatability in a high temperature environment. The intermediate member 40 may be configured to include a member having a hardness higher than that of the recess 25 and the bulge 35 in a high temperature environment. For example, the intermediate member 40 may be composed of alumite like the outer member 41. Good.

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。 Similarly, in the fluorescent optical fiber thermometer 10 of the embodiment, the outer member 41 suppresses the sticking of the outer bottom 23 of the contact cylinder 20 due to distortion or melting. As a result, the temperature can be measured with high accuracy, and it is advantageous for improving the repeatability. The outer member 41 may have a hardness higher than that of the outer surface of the contact cylinder 20 in a high temperature environment. For example, a thin film formed of a paint containing a sintered body like the intermediate member 40. It may be composed of.

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。 As illustrated in FIGS. 6 and 7, the fluorescent optical fiber thermometer 10 of the second embodiment has a different structure of the intermediate member 40 from the first embodiment and is filled with grease 42. The intermediate member 40 of this embodiment is made of an alumite film and covers the bulge 35 of the tilting cylinder 30.

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。 The grease 42 is composed of a fluorinated grease in which a fluorinated oil (PFAE) is uniformly diffused as a lubricating oil and a fluororesin (PTFE) is uniformly diffused as a thickener, and is filled inside the contact cylinder 20. The grease 42 plays a role of increasing the degree of adhesion between the dent 25 and the bulge 35 covered with the intermediate member 40, and improves the thermal conductivity from the dent 25 to the bulge 35.

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。 When the bulge 35 fits into the dent 25, the grease 42 may be interposed between the dent 25 and the bulge 35 covered with the intermediate member 40, and at least the dent 25 inside the contact cylinder 20 is filled. You just have to. However, the amount of grease 42 filled is adjusted so that when the bulge 35 fits into the recess 25, it does not overflow from the inside of the contact cylinder 20 to the outside.

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。 As described above, even if the intermediate member 40 is made of an alumite film, the surface shapes of the recess 25 and the bulge 35 can be maintained and the sticking due to melting can be suppressed in a high temperature environment.

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。 Further, by using the grease 42, it is advantageous to improve the thermal conductivity between the contact cylinder 20 and the tilting cylinder 30 as compared with the first embodiment, and the response speed can be improved.

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。 When the contact cylinder 20 is pressed against the object to be detected 13 arranged above from below to above, the grease 42 may flow out from the inside of the contact cylinder 20 to the outside. Therefore, the fluorescent optical fiber thermometer 10 of the second embodiment includes a sealing member 43.

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。 The sealing member 43 is made of an elastomer and is a packing that seals between the tilted stop portion 37 and the tilt stop portion 27, which are through portions, so that the grease 42 does not leak from the inside of the contact cylinder 20. .. The seal member 43 is joined to the tip end side of the tilt stop portion 27. The seal member 43 may be joined to the tilted stop portion 37.

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。 By joining the seal member 43 to the tip side, the amount of elastic deformation of the seal member 43 can be reduced when the optical fiber tube 11 and the tilting cylinder 30 are tilted with respect to the contact cylinder 20, so that the tilting is not hindered. Leakage of grease 42 can be prevented.

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。
In the above-described embodiment, a mixture of a fluorescent powder and an inorganic adhesive containing a ceramic powder is heated and cured. As a result, the effect of curing the inorganic polymer by changing to a reticulated polymer with a high crosslink density and the effect of maintaining a high solid content by the heat-resistant ceramic powder and preventing volume shrinkage during curing are achieved. The fluorescent powder is cured to be integrated to form the phosphor 12, and is fixed to the inside of the tubular body 14. Therefore, after heat curing, the phosphor 12 that can withstand a high temperature of 1000 degrees can be formed due to the high heat resistance and high adhesive properties of the ceramic adhesive. Further, it is advantageous to maintain the fixed state of the phosphor 12 and the tubular body 14 without peeling due to the high adhesive strength even in a high temperature environment.

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。 Further, by forming the tubular body 14 with a transparent material, it is advantageous to check the degree of adhesion between the optical fiber tube 11 and the phosphor 12. Further, as the diameter of the optical fiber tube 11 is 0.4 mm or more and 1.0 mm or less, the phosphor 12 becomes smaller. Therefore, it is difficult to directly fix the optical fiber tube 11 and the phosphor 12. Therefore, by fixing the phosphor 12 to the bottom of the tubular body 14 and fixing the optical fiber tube 11 near the opening of the tubular body 14, the optical fiber tube 11 and the phosphor 12 can be easily connected via the tubular body 14. Can abut. As a result, the yield rate can be improved.

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以上、0.8mm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。 Further, the optical fiber tube 11 may be formed by integrating a plurality of strands with an adhesive. When the optical fiber tube 11 is composed of a single wire, the diameter of the wire is 0.4 mm or more and 1.0 mm or less. On the other hand, when the optical fiber tube 11 is configured by integrating a plurality of strands, the value of the total area obtained by multiplying the area of the strands by the number of strands is 0.1 mm 2 or more and 0.8 mm 2 or less. In addition, the diameter of the wire is formed to be 0.05 mm or more and 0.2 mm or less, and the number of the wires is 5 or more and 10 or less. When the optical fiber tube 11 is composed of a plurality of wires integrated with an adhesive, the bending radius of the optical fiber tube 11 can be reduced as compared with the case where the optical fiber tube 11 is composed of a single wire, which is advantageous for handling. become.

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。 In the above-described embodiment, by arranging the end of the cylinder portion 32 above the lid portion 22 of the contact cylinder 20, even if the optical fiber tube 11 and the tilting cylinder 30 are tilted at the maximum angle with respect to the contact cylinder 20. , It is possible to surely prevent the optical fiber tube 11 from coming into contact with the tilt stop portion 27. This is advantageous in preventing damage to the optical fiber tube 11 due to tilting.

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。 Further, when the contact cylinder 20 is pressed against the object to be detected 13, the phosphor 12 is located inside the recess 25 with the bulge 35 fitted in the recess 25, so that the phosphor 12 is brought closer to the object 13 to be detected. be able to. This is advantageous for improving the response speed.

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。 As illustrated in FIG. 8, the fluorescent optical fiber thermometer 10 of the above-described embodiment is calibrated using the calibrator 50. The calibrator 50 includes a Dewar bottle 51, an inner box 52, a bottom base 53, a heat equalizing block 54, a heater 55, a calibration thermometer 56, and a control device 57.

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。 The Dewar bottle 51 is a bottle made of stainless steel and in which the space between the inner layer and the outer layer is evacuated. The inner box 52 is made of stainless steel and is formed in a bottomed tubular shape with the lower end closed. Liquid nitrogen is filled between the Dewar bottle 51 and the inner box 52 as a coolant 58.

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。 The bottom upper table 53 is a table that lifts and supports the lower end of the heat equalizing block 54 upward, and also has a role of not directly contacting the bottom of the inner box 52 and the inner cylinder surface of the heat equalizing block 54. The heat equalizing block 54 is made of copper. The upper end of the heat equalizing block 54 is arranged near the upper ends of the Dewar bottle 51 and the inner box 52, and may be arranged above the upper ends of the Dewar bottle 51 and the inner box 52. The heat equalizing block 54 has a heater installation hole 54a and a thermometer installation hole 54b formed by cutting downward from the upper end. The upper end of the heat equalizing block 54 is a contact surface 54c that abuts the contact cylinder 20 of the fluorescent optical fiber thermometer 10.

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。 The heater 55 is composed of an electric heater and is inserted into the heater installation hole 54a. The calibration thermometer 56 is composed of a thermocouple and is inserted into the thermometer installation hole 54b.

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。 The control device 57 is hardware composed of a CPU that performs various information processing, an internal storage device that can read and write programs and information processing results used for performing the various information processing, and various interfaces. The control device 57 is electrically connected to the fluorescent optical fiber thermometer 20, the heater 55, and the calibration thermometer 56 via a signal line indicated by an alternate long and short dash line.

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。 A method of calibrating the fluorescent optical fiber thermometer 10 will be described. First, the cooling liquid 58 is filled between the Dewar bottle 51 and the inner box 52 to cool the soaking block 54. Next, the temperature T1 of the soaking block 54 is acquired by the calibration thermometer 56. Next, based on the acquired temperature T1, the soaking block 54 is heated by the heater 55 to keep the temperature T1 constant.

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。 Next, the contact cylinder 20 of the fluorescent optical fiber thermometer 10 is brought into contact with the contact surface 54c. Next, the temperature T2 is acquired by the fluorescent optical fiber thermometer 10. Next, the fluorescent optical fiber thermometer 10 is calibrated based on the difference T4 between the acquired temperature T2 and the temperature T3 calculated based on the temperature T1. The temperature T3 is a temperature preset by experiments or tests, and may be calculated using, for example, a map set based on the relationship between the outside air temperature and the temperature T1.

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。 When the contact surface 54c is arranged toward the bottom of the Dewar bottle 51 and the inner box 52, the entire fluorescent optical fiber thermometer 10 is cooled by the influence of the coolant 58. That is, even when the contact cylinder 20 of the fluorescent optical fiber thermometer 10 is not in close contact with the contact surface 54c, or when the recess 25 of the contact cylinder 20 and the bulge 35 of the tilting cylinder 30 are not in spherical contact, the contact surface 54c A value close to the surface temperature of is measured.

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。 In this regard, in the temperature calibrator 50, the contact surface 54c on which the contact cylinder 20 of the fluorescent optical fiber thermometer 10 is pressed is arranged near the upper ends of the Dewar bottle 51 and the inner box 52. That is, the fluorescent optical fiber thermometer 10 is calibrated with a temperature difference between the contact surface 54c and the outside air. Therefore, it is possible to discriminate between the case where the fluorescent optical fiber thermometer 10 accurately measures the surface temperature of the contact surface 54c and the case where it cannot be measured by the temperature difference. This is advantageous for correctly calibrating the fluorescent optical fiber thermometer 10, and the measurement accuracy of the fluorescent optical fiber thermometer 10 can be improved.

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。 It should be noted that if the periphery of the portion where the contact cylinder 20 of the fluorescent optical fiber thermometer 10 comes into contact is covered with an enclosure block made of copper, more accurate calibration becomes possible.

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
10 Fluorescent optical fiber thermometer 11 Optical fiber tube 12 Fluorescent material 20 Contact cylinder 23 Outer bottom 24 Inner bottom 25 Depression 30 Tilt cylinder 33 Outer bottom 35 Bulge 40 Intermediate member 41 Outer member

Claims (7)

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。
In a fluorescent optical fiber thermometer having a phosphor at the tip of an optical fiber tube,
The tip of the optical fiber tube and the phosphor are covered with a bottomed tubular tilting tube, and the tip of the tilting tube is covered with a bottomed tubular contact tube.
The contact cylinder is made of a metal material having a thermal conductivity of 100 W / mk or more, and its outer bottom is configured to be pressed against the object to be detected, and a recess deepening toward the tip side is formed in the center of the inner bottom thereof. Have and
The tilting cylinder is made of a metal material having a thermal conductivity of 100 W / mk or more, and has a bulge on its outer bottom that increases toward the tip side.
With the contact cylinder pressed against the object to be detected, the bulge of the tilting cylinder is slidably fitted into the recess of the contact cylinder, and the optical fiber tube and the tilting cylinder are tiltably connected to the contact cylinder. ,
When the bulge is fitted into the dent, an intermediate member is provided between the dent and the bulge, and the intermediate member has a hardness higher than that of the dent and the bulge. Fluorescent fiber optic thermometer.
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。 With the contact cylinder pressed against the object to be detected, the intermediate member covering either the recess or the bulge and the recess and the other of the bulges are in spherical contact with each other , or the recess and the bulge and the other. The fluorescent optical fiber thermometer according to claim 1, wherein the intermediate members covering each of the bulges are in spherical contact with each other. 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。The invention according to claim 1 or 2, wherein at least the recess in the inside of the contact cylinder is filled with grease, and when the bulge fits into the recess, the grease is interposed between the recess and the bulge. Fluorescent fiber optic thermometer. 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。The fluorescent optical fiber thermometer according to claim 3, further comprising a sealing member that seals a gap between the contact cylinder and the tilting cylinder. 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。 The fluorescent optical fiber thermometer according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer surface of the contact cylinder is covered with an outer member having a hardness higher than that of the outer surface. 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。 The fluorescence according to any one of claims 1 to 5, in which the contact cylinder is pressed against the object to be detected and the bulge is fitted in the recess, and the phosphor is located inside the recess. Optical fiber thermometer. 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。 The fluorescent optical fiber thermometer according to any one of claims 1 to 6, wherein the phosphor is covered with a cylinder made of glass, and the cylinder is covered with the tilting cylinder.
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