JP2709834B2 - 火災検知用光ファイバ - Google Patents

火災検知用光ファイバ

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JP2709834B2 JP63277061A JP27706188A JP2709834B2 JP 2709834 B2 JP2709834 B2 JP 2709834B2 JP 63277061 A JP63277061 A JP 63277061A JP 27706188 A JP27706188 A JP 27706188A JP 2709834 B2 JP2709834 B2 JP 2709834B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、ビル、工場などにおける火災をいち早く
検知し、災害を未然に防止するための火災検知用光ファ
イバに関する。
【従来の技術】
火災検知器は、一般には、熱によって電気的な接点が
閉じるバイメタル方式などの電気的なセンサを用いて構
成されているのが普通である。そして、通常、ホテルや
ビルなどの天井に配置されている。
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように電気的なセンサを用いて火災検知
器を構成する場合、センサ部の形状が大きく、価格も高
いため、ストーブ、ガスこんろ、電気器具などの火災発
生源となる機器に組み込むことが難しいという問題があ
る。また、火災が発生していないのに火災を検知してし
まうという誤動作も多いという問題もあり、そのため管
理者の側で検知システムそのもののスイッチを遮断して
しまうなどの弊害も見られる。さらに従来の電気的なセ
ンサはある特定の部分のみを検知する1点集中型であ
り、広い範囲を同時に感知する分布型として構成するこ
とは不可能である。 この発明は、センサ部としての形状が小さく、軽量
で、低価格であり、機器に組み込むことも容易で、さら
に誤動作が少なく、しかも1点のみを集中的に感知する
ことも広い範囲を同時に感知することもできる、火災検
知用光ファイバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明による火災検知用
光ファイバは、光ファイバ素線または心線と、該光ファ
イバ素線または心線の周囲に配置された、所定の温度で
発泡する発泡剤を含む発泡層と、該発泡層の周囲を覆う
ように形成された、上記の発泡剤の発泡温度よりも高い
温度にならなければ溶融しない耐熱性および難燃性を持
つ被覆層とからなることが特徴となっている。
【作用】
火災時に周囲の温度が上昇し、所定の温度(発泡層に
含まれる発泡剤が発泡する温度)に到達すると、発泡層
に含まれる発泡剤が発泡し、その体積が膨張する。これ
に対して、発泡層の周囲を覆う被覆層は、上記の発泡剤
の発泡温度よりも高い温度にならなければ溶融しない耐
熱性および難燃性を持つものとなっているため、発泡層
における体積膨張による応力は被覆層内に閉じ込めら
れ、被覆層内に複雑な応力が発生する。その結果、被覆
層内の光ファイバ素線または心線にこの応力が加わっ
て、マイクロベンドによる光信号伝送ロスの増加を発生
させる。つまり、火災時に、その箇所で光信号の伝送ロ
スが増加する構成とされている。 この場合、発泡剤および被覆層の材質等を適宜選ぶこ
とにより、150℃〜200℃でロス増を発生させることがで
きるので、確実に火災を検知できる。しかも発泡層は被
覆層におおわれており、発泡剤が発泡するまでにはある
程度の熱量が必要であるから、火災でないのに火災と検
知する誤動作を生じることがない。 これについては、通常のプラスチックで被覆された光
ファイバ心線や光ファイバ素線の場合でも、加熱によっ
てプラスチックが分解するときに急激に伝送ロスが増加
するので、これを利用すれば火災検知が可能なようにも
思われるが、このロス増が起こる温度はプラスチックが
急激に分解する350℃〜400℃程度であるから、火災検知
としては遅すぎ、不適当である。 したがって、火災でないのに火災と検知する誤動作を
生じることがなく、しかも火災がかなり広がってからし
か検知できないというような火災検知動作の遅過ぎもな
く、適切・確実に火災検知できる。 そのため、この火災検知用光ファイバにおける伝送ロ
スを、その一端においてたとえばOTDR(オプティカル・
タイムドメイン・リフレクトメトリ)法などによって常
時モニターするようにしておけば、ロスの増加した箇所
つまり火災発生箇所を検出することができる。この火災
検知用光ファイバを火災検知の必要な建物内の空間には
りめぐらしておけば、そのはりめぐらされた全空間につ
いて同時に火災検知ができる。また、この火災検知用光
ファイバを短く切って、それらを火災検知の必要な特定
の箇所あるいは機器に取り付け、通常の光ファイバと接
続すれば、その複数の箇所あるいは機器について集中的
に且つ同時に火災検知できることになる。
【実施例】
つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。第1図に示す火災検知用光ファイバ1は、
光ファイバ素線または光ファイバ心線2と、その周囲に
配置された発泡層3と、発泡層3の周囲を覆う被覆層4
とからなる。発泡層3は、未発泡の発泡剤を混合した樹
脂からなり、火災時に温度が上昇すると、その樹脂が溶
融軟化し、その温度が発泡剤の分解温度に達したとき発
泡剤が発泡して膨張する。被覆層4は、発泡層3におい
て発泡が生じたとき溶融しないだけの耐熱性と難燃性と
を備える材料からなり、ポリマ被覆や金属パイプなどか
らなる。そのため、発泡層3の膨張による応力は被覆層
4内に閉じ込められ、光ファイバ素線または光ファイバ
心線2に複雑な応力が加わり、マイクロベンディングロ
スが発生する。 光ファイバ素線または光ファイバ心線1としては、多
モードファイバ、シングルモド(SM)ファイバ、GI(グ
レーデッドインデックス)ファイバ、SI(ステップイン
デックス)ファイバ等に熱硬化型シリコーンや紫外線硬
化型ポリマ等をコートした光ファイバ素線や、これらの
光ファイバ素線上に熱硬化性ポリマ、紫外線硬化型ポリ
マ、熱可塑性ポリマ等を被覆した光ファイバ心線でよ
く、特別なものでなく通常のものを使用することが可能
である。光ファイバ自体の材質としては石英系が望まし
いが、検知距離が短ければプラスチック系も可能であ
る。たとえば石英系GIファイバ(コア径50μm、クラッ
ド径125μm、屈折率差1%)または石英系SMファイバ
(コア径10μm、クラッド径125μm、屈折率差0.3%)
に紫外線硬化型ポリマを外径250μmに被覆した光ファ
イバ素線が汎用品として使用し易い。 発泡層3は発泡剤を樹脂に混合した混合物を発泡しな
い低い温度で押し出し、未発泡の状態で光ファイバ素線
または光ファイバ心線2に被覆したものである。その樹
脂としては、熱可塑性ポリマであれば基本的に使用可能
であるが、発泡剤を未発泡のまま混練、押出して光ファ
イバ素線または光ファイバ心線1の周囲を被覆する必要
があることから、限定される。つまり、発泡剤の分解温
度以下で混練、押出被覆が可能な、発泡剤と熱可塑性ポ
リマとの組合せが必要となる。したがって、あまり分解
温度の低い発泡剤や成形温度の高いポリマは使用できな
い。なお、この明細書で発泡剤とは熱により化学的に分
解し、ガスを発生する化学発泡剤をいう。 使用可能な代表的発泡剤としては、分解温度195℃の
ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)、同150〜
160℃の4・4′−オキシビスベンゼンスルフォニール
ヒドラジッド(OBSH)、同195〜200℃のアゾジカルボン
アマイド(ADCA)、同270℃のバリウム−アゾジカルボ
キシレート、同240℃のトリヒドラジノトリアジンなど
をあげることができる。被覆層4があまり軟化しない温
度で発泡し、且つ検知温度は低い方が望ましいなどの理
由で、分解温度が150〜200℃の発泡剤が適しており、こ
の点からはDPT,OBSH,ADCAなどが好ましいといえる。 そこで、この発泡層3のポリマとしては、150〜200℃
の分解温度の発泡剤を未発泡の状態で混練、押出被覆す
ることができるよう、成形温度が120〜170℃のものが必
要となり、その選択範囲は狭い。最低混練温度130℃の
低密度ポリエチレン(LDPE)、同120℃のエチレン−酢
酸ビニル共重合体(EVA)、同120℃のエチレン−エチル
アクリレート共重合体(EEA)、同120℃のエチレン−α
オルフィン共重合体、同120℃のエチレン−アクリル酸
共重合体、同120℃のエチレン−メタクリル酸共重合
体、同150℃のアイオノマー、同150℃の軟質塩化ビニル
などのポリオレフィンか軟質PVCが使用可能である。 被覆層4は、発泡剤の分解温度では溶融せず、発泡に
より内部応力を発生させるためのものであるから、簡単
に溶けたり燃えたりしないだけの耐熱性と難燃性とを持
つ材料が必要となり、発泡による膨張に耐えるだけのあ
る程度の強度も必要となる。成形上熱可塑性ポリマが望
ましく、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポ
リクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリ
フッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂や、ポリカーボネイ
ト、変成ポリフェニレンオキサイド(PPO)、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリアリレート、ポリブチレンテ
レフタレート、液晶ポリエステル、ポリスルフォン、ポ
リエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサ
ルファイド、ポリエーテルイミド(PEI)等が使用可能
な代表的ポリマといえる。アルミニウム、銅、ステンレ
ス等の金属パイプでもよい。金属パイプの場合は通常溶
接伸管法により作製する。 つぎに実際に4種類の火災検知用光ファイバを作製し
てロス増とその温度とを測定して、火災検知用として非
常に適したものであることを確認した。光ファイバ素線
または光ファイバ心線2としては上で述べたGI型または
SM型ファイバに外径250μmの紫外線硬化型ポリマ被覆
を施した2種類の光ファイバ素線を用い、4つの試料と
も寸法は同じで、発泡層3の外径は1.2mm、被覆層4の
外径は2.2mmとした。この4つの試料を170℃または200
℃のオーブンに入れて10分後のロス増(170℃または200
℃におけるdB/10cm)を波長1.3μmの測定光を用いて測
定した。その結果は以下の表の通りである。 なお、これらの火災検知用光ファイバ試料の室温におけ
るロス(ロスが増加する前のロス)は、いずれも、0.4d
B/kmであった。 したがって、これらの火災検知用光ファイバ1は150
℃〜200℃程度で伝送ロス増を発生するものであるか
ら、たとえば第2図や第3図のようにして布設すること
により火災検知システムを構成するのに用いることがで
きる。第2図は広い範囲の火災検知を行なう分布型のシ
ステムで、1本の火災検知用光ファイバ1がたとえば事
務室6、会議室7の天井にはりめぐらされ、さらに機械
室8の床にはりめぐらされるとともに、エアコンディシ
ョナー9及び電気ヒーター10の内部に一部が入り込むよ
うにして布設される。そしてこの火災検知用光ファイバ
1の一端にはOTDR装置5が接続される。また、第3図は
ある特定の箇所(複数)を集中的に火災検知する集中型
システムであり、短い火災検知用光ファイバ1が通常の
光ファイバ11で接続されており、この通常の光ファイバ
11の一端にOTDR装置5が接続される。火災検知用光ファ
イバ1は事務室6、会議室7、機械室8の特定箇所、及
びエアコンディショナー9、電気ヒーター10の部分に取
り付けられる。これら第2図、第3図のシステムでは、
OTDR装置5によってどの箇所で損失が増加したかを判別
できるため、どこで火災が発生したかを容易に知ること
ができる。
【発明の効果】
この発明の火災検知用光ファイバは、火災検知器の小
型、軽量、低価格のセンサ部として利用して、火災でな
いのに火災と検知するというように誤動作したり、火災
がかなり広がってからしか検知できないというように火
災検知動作が遅れるということもなく、適切・確実に火
災検知できる。小型、軽量であるから、エアコンディシ
ョナーや電気ヒーターなどの機器などにも組み込むこと
が容易である。さらに、火災時に光ファイバの伝送ロス
増加を起こす構造となっていて、その伝送ロス増加を検
出すればよいため、特定の狭い箇所での集中型的な火災
検知にも、広い空間での分布型的な火災検知にも適用可
能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例にかかる火災検知用光ファ
イバの断面図、第2図及び第3図はこの火災検知用光フ
ァイバを用いた火災検知システムの一例をそれぞれ示す
模式図である。 1……火災検知用光ファイバ、2……光ファイバ素線ま
たは光ファイバ心線、3……発泡層、4……被覆層、5
……OTDR装置、6……事務室、7……会議室、8……機
械室、9……エアコンディショナー、10……電気ヒータ
ー、11……通常の光ファイバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴崎 幸司 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (72)発明者 荒木 真治 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (56)参考文献 特開 昭58−163097(JP,A) 特開 昭56−110906(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバ素線または心線と、該光ファイ
    バ素線または心線の周囲に配置された、所定の温度で発
    泡する発泡剤を含む発泡層と、該発泡層の周囲を覆うよ
    うに形成された、上記の発泡剤の発泡温度よりも高い温
    度にならなければ溶融しない耐熱性および難燃性を持つ
    被覆層とからなる火災検知用光ファイバ。
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