JP2005140539A

JP2005140539A - 耐熱性光ファイバコイルセンサ

Info

Publication number: JP2005140539A
Application number: JP2003374613A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nonomura; 雅徳野々村; Hidehiko Shimizu; 秀彦清水
Original assignee: Totoku Electric Co Ltd; Lazoc Inc
Current assignee: Totoku Electric Co Ltd; Lazoc Inc
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】光ファイバコイルセンサの耐熱性および耐久性を向上させる。
【解決手段】ポリイミド被覆光ファイバ１を渦巻き形状に巻いた光ファイバコイル１０をステンレス製ケース５０に収容し固着し、ケース５０に不活性ガス２０を充填した後、ケース５０を気密に封止する。
【効果】高温下においてもポリイミド被覆が酸化分解しないため、例えば振動センサとして長時間安定して機能する。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐熱性光ファイバコイルセンサに関し、さらに詳しくは、高温環境下において長時間安定して機能する耐熱性光ファイバコイルセンサに関する。

従来、光ファイバを渦巻き形状に巻いた光ファイバコイルを用いて、音響，振動，回転成分を測定する光ファイバコイルセンサが知られている（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照。）。
また、光ファイバを金属パイプに挿通し、金属パイプ内に不活性ガスを充填した金属パイプ入り光ファイバが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
鎌田弘志他著「沖テクニカルレビュー第189号 Vol.69 No.1」沖電気発行、２００２年１月、ｐ．８０−８３武尾実、"地動の回転成分を観測する新しい地震計の開発"、［online］、平成１２年１０月１８日、東京大学地震研究所、［平成１４年９月２８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/KOHO/KOHO/26/26-2.html＞実用新案登録第２５８２０７７号公報

一般に、光ファイバコイルセンサにおける光ファイバの曲げ半径が小さくないと、必要な感度が得られない。また、光ファイバは、樹脂被覆がないと断線しやすくなり、最小曲げ半径を５ｍｍ以下にできない。
このため、従来の光ファイバコイルセンサでは、樹脂被覆光ファイバを用いている。
しかし、樹脂被覆は高温下で酸化分解してしまうため、高温下において長時間安定して機能しない問題点があった。
他方、金属パイプ入り光ファイバは、小さな曲げ半径で渦巻き形状に巻くことが出来ないため、光ファイバコイルセンサにすることが出来ない。
そこで、本発明の目的は、高温環境下において長時間安定して機能する耐熱性光ファイバコイルセンサを提供することにある。

第１の観点では、本発明は、樹脂被覆光ファイバを渦巻き形状に巻いた光ファイバコイルと、前記光ファイバコイルを内部に収容すると共に不活性ガスを封入したケースとを具備したことを特徴とする耐熱性光ファイバコイルセンサを提供する。
上記第１の観点による耐熱性光ファイバコイルセンサでは、樹脂被覆光ファイバを渦巻き形状に巻くため、小さな曲げ半径の光ファイバコイルを構成できる。そして、この光ファイバコイルをケースに収容して不活性ガスを封入するから、高温下でも樹脂被覆が酸化分解せず、高温下においても長時間安定して機能する。

第２の観点では、本発明は、上記構成の耐熱性光ファイバコイルセンサにおいて、前記光ファイバコイルを構成する樹脂被覆光ファイバの両端が前記ケースから導出されており、前記樹脂被覆光ファイバがポリイミド被覆光ファイバであることを特徴とする耐熱性光ファイバコイルセンサを提供する。
上記第２の観点による耐熱性光ファイバコイルセンサでは、光ファイバコイルを構成する樹脂被覆光ファイバの両端をケースから導出するため、構造が簡単になる。ただし、ケース外に出た樹脂被覆光ファイバは、空気に触れる。このため、耐熱性の高いポリイミド被覆光ファイバを用いる。なお、ケース外に出た樹脂被覆光ファイバを金属管に入れたり、その金属管に不活性ガスを充填してもよい。

第３の観点では、本発明は、上記構成の耐熱性光ファイバコイルセンサにおいて、前記ケースに光コネクタが設置されており、前記光ファイバコイルを構成する樹脂被覆光ファイバの両端が前記ケースの内側で前記光コネクタに接続されていることを特徴とする耐熱性光ファイバコイルセンサを提供する。
上記第３の観点による耐熱性光ファイバコイルセンサでは、光ファイバコイルを構成する樹脂被覆光ファイバはケースから出ないため、空気に触れない。なお、ケース外で光コネクタに接続する光ファイバとして、不活性ガスを充填した金属管に入れた光ファイバを用いれば、全体の耐熱性を向上できる。

本発明の耐熱性光ファイバコイルセンサは、例えば振動センサとして、高温環境下において長期間安定して機能する。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る耐熱性光ファイバコイルセンサ１００を示す断面図である。図２は、同斜視図である。
この耐熱性光ファイバコイルセンサ１００は、樹脂被覆光ファイバ１を渦巻き形状に巻いた光ファイバコイル１０と、光ファイバコイル１０を内部に収容すると共に不活性ガス２０を封入したケース５０とを具備して構成される。

樹脂被覆光ファイバ１は、例えばクラッドの外周にポリイミド被覆を形成したポリイミド被覆光ファイバである。

光ファイバコイル１０の巻き直径は例えば３ｍｍ、巻き数は例えば８ターンである。光ファイバコイル１０を構成する樹脂被覆光ファイバ１の両端には、光コネクタ２が取り付けられている。

不活性ガス２０は、例えば窒素ガスである。

ケース５０は、ケース本体５１と蓋５２からなり、例えばステンレス製または銅製である。
ケース５０に設けた光ファイバ溝５３からケース外に樹脂被覆光ファイバ１の両端を導出している。
光ファイバ溝５３は、接着剤５４で封止されている。

ケース５０の封止部５５は、不活性ガス２０をケース５０に充填した後、溶接や圧接や接着剤で封止されている。

耐熱性光ファイバコイルセンサ１００は、例えば次のようにして製造することが出来る。
（１）図３に示すように、光ファイバコイル１０をケース本体５１に入れ、底面にセラミック接着剤で固着する。
（２）光ファイバコイル１０を構成する樹脂被覆光ファイバ１の両端を光ファイバ溝５３からケース外に出し、光ファイバ溝５３をセラミック接着剤５４で封止する。
（３）図４に示すように、導入管５６と排気管５７以外は気密になるように、蓋５２をケース本体５１に固着する。
（４）導気管５６から不活性ガスを導入し、排気管５７から排気することにより、ケース５０内を不活性ガスで満たす。
（５）図２に示すように、導気管５６および排気管５７を溶断封止する。

実施例１の耐熱性光ファイバコイルセンサ１００によれば、例えば振動センサとして高温環境下でも安定して長時間機能する。また、ケース５０で光ファイバコイル１０を保護することが出来る。

図５は、実施例２に係る耐熱性光ファイバコイルセンサ２００を示す断面図である。図６は、同斜視図である。
この耐熱性光ファイバコイルセンサ２００は、樹脂被覆光ファイバ１を渦巻き形状に巻いた光ファイバコイル１０と、光ファイバコイル１０を内部に収容すると共に不活性ガス２０を封入したケース５０とを具備して構成される。

不活性ガス２０は、例えば窒素ガスである。

ケース５０は、ケース本体５１と蓋５２からなり、例えばステンレス製または銅製である。
ケース５０に設けた光コネクタ溝５８に光コネクタ２が嵌め込まれている。
光コネクタ溝５８は、接着剤５４で封止されている。

耐熱性光ファイバコイルセンサ２００は、例えば次のようにして製造することが出来る。
（１）光ファイバコイル１０をケース本体５１に入れ、底面にセラミック接着剤で固着する。
（２）光ファイバコイル１０を構成する樹脂被覆光ファイバ１の両端の光コネクタ２を光コネクタ５８に嵌め、光コネクタ溝５８をセラミック接着剤５４で封止する。
（３）導入管５６と排気管５７以外は気密になるように、蓋５２をケース本体５１に固着する。
（４）導気管５６から不活性ガスを導入し、排気管５７から排気することにより、ケース５０内を不活性ガスで満たす。
（５）図６に示すように、導気管５６および排気管５７を溶断封止する。

実施例２の耐熱性光ファイバコイルセンサ２００によれば、例えば振動センサとして高温環境下でも安定して長時間機能する。また、ケース５０で光ファイバコイル１０を保護することが出来る。

本発明の耐熱性光ファイバコイルセンサは、原子力発電所の原子炉壁面や火山のマグマ付近岩盤などの高温且つ外力の作用する環境下に設置して振動センサとして利用できる。

実施例１に係る耐熱性光ファイバコイルセンサを示す断面図である。実施例１に係る耐熱性光ファイバコイルセンサを示す斜視図である。ケース本体に光ファイバコイルを収容した状態を示す平面図である。ケースに不活性ガスを充填する状態を示す説明図である。実施例２に係る耐熱性光ファイバコイルセンサを示す断面図である。実施例２に係る耐熱性光ファイバコイルセンサを示す斜視図である。

符号の説明

１樹脂被覆光ファイバ
１０光ファイバコイル
２０不活性ガス
５０ケース
１００，２００耐熱性光ファイバコイルセンサ

Claims

樹脂被覆光ファイバ（１）を渦巻き形状に巻いた光ファイバコイル（１０）と、前記光ファイバコイル（１０）を内部に収容すると共に不活性ガス（２０）を封入したケース（５０）とを具備したことを特徴とする耐熱性光ファイバコイルセンサ（１００，２００）。
請求項１に記載の耐熱性光ファイバコイルセンサ（１００）において、前記光ファイバコイル（１０）を構成する樹脂被覆光ファイバ（１）の両端が前記ケース（５０）から導出されており、前記樹脂被覆光ファイバ（１）がポリイミド被覆光ファイバであることを特徴とする耐熱性光ファイバコイルセンサ（１００）。
請求項１に記載の耐熱性光ファイバコイルセンサ（２００）において、前記ケース（５０）に光コネクタ（２）が設置されており、前記光ファイバコイル（１０）を構成する樹脂被覆光ファイバ（１）の両端が前記ケース（５０）の内側で前記光コネクタ（２）に接続されていることを特徴とする耐熱性光ファイバコイルセンサ（２００）。