JP2001155268A - 光式温度・火災センサ - Google Patents
光式温度・火災センサInfo
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- JP2001155268A JP2001155268A JP33481499A JP33481499A JP2001155268A JP 2001155268 A JP2001155268 A JP 2001155268A JP 33481499 A JP33481499 A JP 33481499A JP 33481499 A JP33481499 A JP 33481499A JP 2001155268 A JP2001155268 A JP 2001155268A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気的な接点を使用しない新規な光式温度・
火災センサを提供する。 【解決手段】 温度に応じて変形する部材で熱感知器１
を構成し、この熱感知器１に伸縮歪みによって光の反射
波長が変化するファイバブラッググレーティング２の少
なくとも一端を支持させ、このファイバブラッググレー
ティング２で反射した光の波長変化から温度変化を検出
する。
火災センサを提供する。 【解決手段】 温度に応じて変形する部材で熱感知器１
を構成し、この熱感知器１に伸縮歪みによって光の反射
波長が変化するファイバブラッググレーティング２の少
なくとも一端を支持させ、このファイバブラッググレー
ティング２で反射した光の波長変化から温度変化を検出
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度を感知する温
度・火災センサに係り、特に、電気的な接点を使用しな
い新規な光式温度・火災センサに関するものである。
度・火災センサに係り、特に、電気的な接点を使用しな
い新規な光式温度・火災センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】火災を感知する感知器として、火災によ
り生じる熱（温度）を感知する熱感知器が知られてい
る。熱感知器には、種々の動作原理によるものがある。
り生じる熱（温度）を感知する熱感知器が知られてい
る。熱感知器には、種々の動作原理によるものがある。
【０００３】定温式スポット型感知器には、バイメタル
の湾曲や反転を利用したもの、金属の膨張を利用したも
の、液体又は気体の膨張を利用したものなどがあるが、
いずれも温度に応じて変形する部材からなる。火災セン
サは、部材の変形により電気的な接点を開閉することで
火災信号を発生させている。
の湾曲や反転を利用したもの、金属の膨張を利用したも
の、液体又は気体の膨張を利用したものなどがあるが、
いずれも温度に応じて変形する部材からなる。火災セン
サは、部材の変形により電気的な接点を開閉することで
火災信号を発生させている。
【０００４】また、差動式スポット型感知器、補償式ス
ポット型感知器及び差動式分圧型感知器は、いずれも空
気の膨張をダイヤフラムの変形に変えるようになってい
る。火災センサは、このダイヤフラムで電気的な接点を
開閉することで火災信号を発生させている。なお、ダイ
ヤフラムも、温度に応じて変形する部材とみなすことが
できる。
ポット型感知器及び差動式分圧型感知器は、いずれも空
気の膨張をダイヤフラムの変形に変えるようになってい
る。火災センサは、このダイヤフラムで電気的な接点を
開閉することで火災信号を発生させている。なお、ダイ
ヤフラムも、温度に応じて変形する部材とみなすことが
できる。
【０００５】このように、従来の熱感知器は、温度に応
じて変形する部材で構成されており、火災センサは、部
材の変形により電気的な接点を開閉することで火災信号
を発生させているため、熱感知器の近傍で電気を使用す
ることが不可欠である。
じて変形する部材で構成されており、火災センサは、部
材の変形により電気的な接点を開閉することで火災信号
を発生させているため、熱感知器の近傍で電気を使用す
ることが不可欠である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】熱感知器を用いた従来
の火災センサには、以下の問題点がある。
の火災センサには、以下の問題点がある。
【０００７】（１）電気的な接点を開閉することで火災
信号を発生させているため、接点に与える電源が必要で
ある。
信号を発生させているため、接点に与える電源が必要で
ある。
【０００８】（２）熱感知器が設置されている場所から
警報装置へ電気信号を伝送しているため、電気的ノイズ
を受け易い。
警報装置へ電気信号を伝送しているため、電気的ノイズ
を受け易い。
【０００９】（３）熱感知器が設置されている場所から
警報装置へ電気信号を伝送しているため、伝送できる距
離が長くとれない。
警報装置へ電気信号を伝送しているため、伝送できる距
離が長くとれない。
【００１０】（４）火災センサの自己診断の為に、伝送
線の一端に終端抵抗又は試験用発信器を取り付けること
が必要である。
線の一端に終端抵抗又は試験用発信器を取り付けること
が必要である。
【００１１】（５）電気信号を伝送するためにはアース
線を含めて最低２本の電線を布設することになるが、電
線同士が短絡すると誤報が発報されることになる。
線を含めて最低２本の電線を布設することになるが、電
線同士が短絡すると誤報が発報されることになる。
【００１２】（６）引火性ガス等が含まれる環境に設置
する場合には防爆性が求められるが、電気的な接点を使
用しているので、特殊な防爆構造が必要になる。
する場合には防爆性が求められるが、電気的な接点を使
用しているので、特殊な防爆構造が必要になる。
【００１３】（７）複数の接点を直列に接続した多点の
火災センサを構成すると、どの接点が作動したかを判別
できなくなる。
火災センサを構成すると、どの接点が作動したかを判別
できなくなる。
【００１４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、電気的な接点を使用しない新規な光式温度・火災セ
ンサを提供することにある。
し、電気的な接点を使用しない新規な光式温度・火災セ
ンサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、温度に応じて変形する部材で熱感知器を構
成し、この熱感知器に伸縮歪みによって光の反射波長が
変化するファイバブラッググレーティングの少なくとも
一端を支持させ、このファイバブラッググレーティング
で反射した光の波長変化から温度変化を検出するもので
ある。
に本発明は、温度に応じて変形する部材で熱感知器を構
成し、この熱感知器に伸縮歪みによって光の反射波長が
変化するファイバブラッググレーティングの少なくとも
一端を支持させ、このファイバブラッググレーティング
で反射した光の波長変化から温度変化を検出するもので
ある。
【００１６】前記反射光の波長変化の閾値を設け、波長
変化が閾値を超えたときに火災信号を発生してもよい。
変化が閾値を超えたときに火災信号を発生してもよい。
【００１７】温度に応じて変形する部材として形状記憶
合金を用いてもよい。
合金を用いてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１９】図１に、本発明に係る温度・火災センサを
示す。この温度・火災センサは、温度に応じて変形する
部材で構成された熱感知器１と、この熱感知器１に取り
付けられ伸縮歪みによって光の反射波長が変化するファ
イバブラッググレーティング（以下、ＦＢＧという）２
と、ＦＢＧ２に接続された光伝送用の光ファイバ３とか
らなる。
示す。この温度・火災センサは、温度に応じて変形する
部材で構成された熱感知器１と、この熱感知器１に取り
付けられ伸縮歪みによって光の反射波長が変化するファ
イバブラッググレーティング（以下、ＦＢＧという）２
と、ＦＢＧ２に接続された光伝送用の光ファイバ３とか
らなる。
【００２０】熱感知器１は、熱による線膨張率が異なる
２種の部材を組み合わせて構成したものである。具体的
には、図の上下に配置された２枚の平行な低膨張金属板
１１と、図の左右に配置された２個の平行な支持材１２
とにより矩形の枠体を構成し、支持材１２間に４枚の高
膨張金属板１３で構成された内角可変の菱形の枠体を挟
み込んだものである。支持材１２は、熱による変形が少
なく、熱伝導率が低いもので構成する。熱感知器１の雰
囲気温度が上昇すると、２枚の低膨張金属板１１は左右
に低膨張率で膨張し、矩形枠体は左右に伸びる。一方、
４枚の高膨張金属板１３はそれぞれ延長方向に高膨張率
で伸びようとする。このため菱形枠体は上下対角線及び
左右対角線が伸びるように拡大しようとする。しかし、
菱形枠体の左右の頂点が支持材１２で規制されているた
め、左右対角線は矩形枠体の左右の伸び以上に伸びるこ
とができず、もっぱら上下対角線だけが伸びることにな
る。即ち、この熱感知器１は、温度が上昇すると菱形枠
体の上下対角線が伸びるものである。
２種の部材を組み合わせて構成したものである。具体的
には、図の上下に配置された２枚の平行な低膨張金属板
１１と、図の左右に配置された２個の平行な支持材１２
とにより矩形の枠体を構成し、支持材１２間に４枚の高
膨張金属板１３で構成された内角可変の菱形の枠体を挟
み込んだものである。支持材１２は、熱による変形が少
なく、熱伝導率が低いもので構成する。熱感知器１の雰
囲気温度が上昇すると、２枚の低膨張金属板１１は左右
に低膨張率で膨張し、矩形枠体は左右に伸びる。一方、
４枚の高膨張金属板１３はそれぞれ延長方向に高膨張率
で伸びようとする。このため菱形枠体は上下対角線及び
左右対角線が伸びるように拡大しようとする。しかし、
菱形枠体の左右の頂点が支持材１２で規制されているた
め、左右対角線は矩形枠体の左右の伸び以上に伸びるこ
とができず、もっぱら上下対角線だけが伸びることにな
る。即ち、この熱感知器１は、温度が上昇すると菱形枠
体の上下対角線が伸びるものである。
【００２１】ＦＢＧ２は、光ファイバ内の長手方向に屈
折率が周期的に変化している部分を形成したもので、光
を入射したとき、所定の波長の光だけが反射される。そ
して、ＦＢＧ２が伸びると反射波長は長波長側にシフト
するようになっている。本発明の温度・火災センサで
は、ＦＢＧ２は、菱形枠体の上下対角線に沿わせて設け
られ、両端が菱形枠体の上下の頂点に固定されている。
ＦＢＧ２の一端には図外の温度計測装置又は火災警報装
置から導かれた光ファイバ３が接続され、ＦＢＧ２の反
対端に接続された光ファイバ３は順次、同様の温度・火
災センサに導かれている。即ち、図１の火災センサは、
１台の温度計測装置又は火災警報装置から１本の光ファ
イバ３で直列的に多点に配置させた温度・火災センサの
ひとつを示したものである。温度・火災センサを直列的
に多点に配置する場合、各ＦＢＧ２の反射中心波長を異
ならせておくと波長によりセンサ位置が識別できる。
折率が周期的に変化している部分を形成したもので、光
を入射したとき、所定の波長の光だけが反射される。そ
して、ＦＢＧ２が伸びると反射波長は長波長側にシフト
するようになっている。本発明の温度・火災センサで
は、ＦＢＧ２は、菱形枠体の上下対角線に沿わせて設け
られ、両端が菱形枠体の上下の頂点に固定されている。
ＦＢＧ２の一端には図外の温度計測装置又は火災警報装
置から導かれた光ファイバ３が接続され、ＦＢＧ２の反
対端に接続された光ファイバ３は順次、同様の温度・火
災センサに導かれている。即ち、図１の火災センサは、
１台の温度計測装置又は火災警報装置から１本の光ファ
イバ３で直列的に多点に配置させた温度・火災センサの
ひとつを示したものである。温度・火災センサを直列的
に多点に配置する場合、各ＦＢＧ２の反射中心波長を異
ならせておくと波長によりセンサ位置が識別できる。
【００２２】図示しない温度計測装置又は火災警報装置
には、波長帯域幅のある光又は連続的に波長を掃引した
光を光ファイバに入射する光源と、光ファイバを戻って
きた反射光の波長を検出する手段とが設けられる。
には、波長帯域幅のある光又は連続的に波長を掃引した
光を光ファイバに入射する光源と、光ファイバを戻って
きた反射光の波長を検出する手段とが設けられる。
【００２３】図１の温度・火災センサにおいて、熱感知
器１は、温度が上昇すると菱形枠体の上下対角線が伸び
るため、ＦＢＧ２には上下に引張力が働き、伸び歪みが
生じる。この伸び歪みに対応して反射光の波長がシフト
する。このように、温度上昇−伸び歪み−波長シフト値
の間に定量的な関係（比例関係）が存在するので、予め
温度データと波長シフト値との関係を求めておき、波長
シフト値から温度が求まるようにしておく。或いは、温
度は求めず、火災を判定する所定の温度に対応する波長
シフト値を閾値としておく。
器１は、温度が上昇すると菱形枠体の上下対角線が伸び
るため、ＦＢＧ２には上下に引張力が働き、伸び歪みが
生じる。この伸び歪みに対応して反射光の波長がシフト
する。このように、温度上昇−伸び歪み−波長シフト値
の間に定量的な関係（比例関係）が存在するので、予め
温度データと波長シフト値との関係を求めておき、波長
シフト値から温度が求まるようにしておく。或いは、温
度は求めず、火災を判定する所定の温度に対応する波長
シフト値を閾値としておく。
【００２４】波長シフト値が閾値に満たない場合は、火
災信号を発生させず（信号オフ）、波長シフト値が閾値
を超えた場合は、火災信号を発生させる（信号オン）。
このようにして、従来の接点による火災信号と同じ論理
の火災信号が得られることになる。
災信号を発生させず（信号オフ）、波長シフト値が閾値
を超えた場合は、火災信号を発生させる（信号オン）。
このようにして、従来の接点による火災信号と同じ論理
の火災信号が得られることになる。
【００２５】本発明の温度・火災センサにより熱アナロ
グ式スポット型感知器を構成することが可能である。消
防検定品の規定では、熱アナログ式感知器と呼ばれるセ
ンサのタイプがある。これは、火災を熱（温度）で感知
するものであり、かつ温度を連続値で計測できるタイプ
のことである。火災判定は、温度に閾値を設けて行う。
また、スポット型と呼ばれるセンサのタイプがある。こ
れは、局所的な事象を検出するものである。従って、熱
アナログ式スポット型感知器は、局所的な温度の連続値
を計測し、その温度が閾値を超えたとき火災信号を発生
させるものである。
グ式スポット型感知器を構成することが可能である。消
防検定品の規定では、熱アナログ式感知器と呼ばれるセ
ンサのタイプがある。これは、火災を熱（温度）で感知
するものであり、かつ温度を連続値で計測できるタイプ
のことである。火災判定は、温度に閾値を設けて行う。
また、スポット型と呼ばれるセンサのタイプがある。こ
れは、局所的な事象を検出するものである。従って、熱
アナログ式スポット型感知器は、局所的な温度の連続値
を計測し、その温度が閾値を超えたとき火災信号を発生
させるものである。
【００２６】本発明の温度・火災センサは、電気設備の
異常温度監視システム、例えば、バスダクト、電力ケー
ブル等の接続部の異常発熱監視システムに適用すること
ができる。
異常温度監視システム、例えば、バスダクト、電力ケー
ブル等の接続部の異常発熱監視システムに適用すること
ができる。
【００２７】本発明の温度・火災センサは、電力ケーブ
ルや通信ケーブルのために地下に作られるハンドホール
やマンホール等の電源のない空間の温度監視システムに
適用することができる。
ルや通信ケーブルのために地下に作られるハンドホール
やマンホール等の電源のない空間の温度監視システムに
適用することができる。
【００２８】温度に応じて変形する部材として形状記憶
合金を用いることができる。この場合、火災と判定され
る温度で形状記憶合金が記憶形状に戻るようにしてお
き、この形状記憶合金にＦＢＧ２を支持させる。ＦＢＧ
２の反射波長に変化が起きたときに火災と判定すること
ができる。
合金を用いることができる。この場合、火災と判定され
る温度で形状記憶合金が記憶形状に戻るようにしてお
き、この形状記憶合金にＦＢＧ２を支持させる。ＦＢＧ
２の反射波長に変化が起きたときに火災と判定すること
ができる。
【００２９】図１の低膨張金属及び高膨張金属の代わり
に湿度により伸縮の割合が異なる材料を組み合わせるな
どして、湿度に応じて変形する部材からなる湿度感知器
を構成し、この湿度感知器にＦＢＧを支持させることに
より、光式湿度センサを実現することができる。
に湿度により伸縮の割合が異なる材料を組み合わせるな
どして、湿度に応じて変形する部材からなる湿度感知器
を構成し、この湿度感知器にＦＢＧを支持させることに
より、光式湿度センサを実現することができる。
【００３０】温度に応じて変形する部材の代わりに吸水
して変形する部材で感知器を構成し、この感知器にＦＢ
Ｇ２を支持させることにより、浸水センサを実現するこ
とができる。例えば、光ファイバ接続箱内において、光
ファイバケーブルの中の一本のシングルモードファイバ
をＦＢＧ２に接続すると、光ファイバ接続箱への浸水を
検出することが可能となる。
して変形する部材で感知器を構成し、この感知器にＦＢ
Ｇ２を支持させることにより、浸水センサを実現するこ
とができる。例えば、光ファイバ接続箱内において、光
ファイバケーブルの中の一本のシングルモードファイバ
をＦＢＧ２に接続すると、光ファイバ接続箱への浸水を
検出することが可能となる。
【００３１】図示しない温度計測装置又は火災警報装置
と光ファイバとの間に１：Ｎの光スイッチを挿入する
と、１台の温度計測装置又は火災警報装置に複数本の光
ファイバを接続できることになる。これにより計測点の
個数を大きく増やすことができる。
と光ファイバとの間に１：Ｎの光スイッチを挿入する
と、１台の温度計測装置又は火災警報装置に複数本の光
ファイバを接続できることになる。これにより計測点の
個数を大きく増やすことができる。
【００３２】本発明の温度・火災センサは自己診断機能
を持たせることができる。ＦＢＧ２に歪がないときに
は、ＦＢＧ２の本来の反射波長の光が反射されるので、
この波長の光が検出されれば温度・火災センサが正常に
作動していることがわかる。
を持たせることができる。ＦＢＧ２に歪がないときに
は、ＦＢＧ２の本来の反射波長の光が反射されるので、
この波長の光が検出されれば温度・火災センサが正常に
作動していることがわかる。
【００３３】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００３４】（１）無電源で受動的な動作をするので温
度・火災センサには電源が不要である。従って、電源が
とれないような場所にも設置することができる。
度・火災センサには電源が不要である。従って、電源が
とれないような場所にも設置することができる。
【００３５】（２）温度・火災センサから警報装置へは
光信号が伝送されるので、電磁ノイズには無関係にな
る。
光信号が伝送されるので、電磁ノイズには無関係にな
る。
【００３６】（３）温度・火災センサから警報装置へは
光信号が伝送されるので、伝送できる距離が長くとれ、
遠距離センシングが可能となる。
光信号が伝送されるので、伝送できる距離が長くとれ、
遠距離センシングが可能となる。
【００３７】（４）反射光を監視することで、常時、自
己診断を行うことができ、診断用の特別な手段を付加す
る必要がない。
己診断を行うことができ、診断用の特別な手段を付加す
る必要がない。
【００３８】（５）電気信号を使わないので短絡による
誤報がない。
誤報がない。
【００３９】（６）電気的な接点がないことにより、本
質的に防爆性が備わっており、特殊な防爆用構造物が必
要ない。
質的に防爆性が備わっており、特殊な防爆用構造物が必
要ない。
【００４０】（７）一芯の光ファイバで多点の計測がで
きる。また、このように直列に接続した多点の火災セン
サにおいて、どの熱感知器が作動したかが判別できるの
で、火災場所を特定することができる。
きる。また、このように直列に接続した多点の火災セン
サにおいて、どの熱感知器が作動したかが判別できるの
で、火災場所を特定することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す温度・火災センサの
構成図である。
構成図である。
１ 熱感知器 ２ ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ） ３ 光ファイバ １１ 低膨張金属板 １３ 高膨張金属板
Claims (3)
- 【請求項１】 温度に応じて変形する部材で熱感知器を
構成し、この熱感知器に伸縮歪みによって光の反射波長
が変化するファイバブラッググレーティングの少なくと
も一端を支持させ、このファイバブラッググレーティン
グで反射した光の波長変化から温度変化を検出すること
を特徴とする光式温度・火災センサ。 - 【請求項２】 前記反射光の波長変化の閾値を設け、波
長変化が閾値を超えたときに火災信号を発生することを
特徴とする請求項１記載の光式温度・火災センサ。 - 【請求項３】 温度に応じて変形する部材として形状記
憶合金を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の
光式温度・火災センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33481499A JP2001155268A (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 光式温度・火災センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33481499A JP2001155268A (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 光式温度・火災センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001155268A true JP2001155268A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=18281525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33481499A Pending JP2001155268A (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 光式温度・火災センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001155268A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2235481A2 (en) * | 2007-12-28 | 2010-10-06 | Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Shape memory sensor |
| JP2011053193A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Osaka Gas Co Ltd | ガス検知装置及び火災検知装置 |
| JP2011054131A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Osaka Gas Co Ltd | 温度検知機構及びガス検知装置及び火災検知装置 |
| US8182158B2 (en) * | 2008-06-30 | 2012-05-22 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Fixture for shape-sensing optical fiber in a kinematic chain |
| CN103674319A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-26 | 昆明理工大学 | 一种气体压力式光纤Bragg光栅温度传感器及其使用方法 |
| CN105137533A (zh) * | 2015-10-09 | 2015-12-09 | 南京航空航天大学 | 一种啁啾光纤光栅及其制作方法 |
-
1999
- 1999-11-25 JP JP33481499A patent/JP2001155268A/ja active Pending
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| JP2011053193A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Osaka Gas Co Ltd | ガス検知装置及び火災検知装置 |
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