JP2779031B2 - 光ファイバ温度センサ用面状ファイバ複合体 - Google Patents

光ファイバ温度センサ用面状ファイバ複合体

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、光ファイバ温度センサ用面状ファイバ複
合体に関し、種々の形状の測温対象物の温度をも簡便に
測定できるようにしたものである。
[従来の技術] 分布型光ファイバ温度センサは、1本のセンサファイ
バによって、その長手方向の温度分布を検出できること
から、現在広く研究されている。
したがってこのような光ファイバ温度センサを、長大
な建造物などの温度測定に適用した場合には、構造物の
多くの位置の局所的な温度を1本のセンサファイバで同
時に測定することができ、大きなメリットがある。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、この分布型光ファイバ温度センサで
は、特定の面の温度計測を行う場合、面の形状に合わせ
て1本のセンサファイバを敷設しなくてはならないの
で、敷設に手間がかかり、必ずしも使い易いものではな
かった。また測温対象物面が曲面であった場合、敷設の
手間がさらに大きくなる問題がある。
なお建築物の天井、床などは形や大きさなどが一定で
ないため、センサファイバの敷設に手間どるものの典型
例であり、また加熱配管の外面は曲面であるので、1本
のセンサファイバの巻き付けは一層手間どるもので、配
管の敷設状況によっては取り付け不能な場合もあった。
この発明は、上記課題を解決するためになされたもの
であって、種々の形状の測定対象物にも容易に適用可能
な光ファイバ温度センサ用面状ファイバ複合体を提供す
ることを目的としている。
[課題を解決するための手段] この発明の請求項1記載の光ファイバ温度センサ用面
状ファイバ複合体は、センサファイバの温度変化をファ
イバ内道波光の後方散乱光の変化として検知する温度セ
ンサのセンサ部をなすものあって、少なくとも測温対象
物の形状に沿って変形させ得るだけの可撓性または伸縮
性を有する支持部材上に、長尺のセンサファイバの一部
が屈曲させて前記支持部材の全面にわたって配設したこ
とを解決手段とし、さらに、請求項2記載の光ファイバ
温度センサ用面状ファイバ複合体は、前記支持部材を格
子状体としたことを解決手段とした。
[作用] 可撓性または伸縮性を有する支持部材上にセンサファ
イバの一部を屈曲させて全面にわたって配設したので、
支持部材を温度対象物の形状に合わせて変形させること
により、測温対象物に簡単かつ迅速に面状ファイバ複合
体を取り付けることができる。
また請求項2記載の光ファイバ温度センサ用面状ファ
イバ複合体にあっては、変形可能な支持部材として格子
状体を用いたので、面状ファイバ複合体をより容易に変
形させることができるとともに測温時の応答性を良好に
保つことができる。
以下、この発明を詳しく説明する。
第1図はこの発明の請求項1記載の光ファイバ温度セ
ンサ用面状ファイバ複合体(以下、単に面状ファイバ複
合体と称する。)の一例を示したものである。
この面状ファイバ複合体1は、変形可能な支持部材上
にセンサファイバ3を配設してなるものである。
支持部材はたとえば可撓性または伸縮性を有するシー
ト2からなるものであって、シート2を測温対象物の形
状に沿って変形させることにより、面状ファイバ複合体
1を簡便かつ迅速に測温対象物に取り付けられるように
したものである。このシート2としては、可撓性または
伸縮性を有し、かつセンサファイバ3の応答性が低下し
ないように熱伝導率が大きな材料、好ましくは熱伝導率
が大きくかつ熱膨張率の小さな材料を用いることができ
る。これを例示すれば、可撓性または伸縮性を有するプ
ラスチックやゴム等の高分子樹脂シートに酸化アルミニ
ウム粉末等のセラミックスを分散させたものや、アルミ
ニウムや鋼等の金属または合金板を可撓性を有する程度
に薄くしたものなどである。またシート2の厚さは、測
温時の応答性の低下、および可撓性または伸縮性の低下
をきたさないように、薄い方が好ましいが、シート2の
機械的強度などとの関係で適宜決められる。さらに面状
ファイバ複合体1の大きさは測温対象物の大きさにより
適宜選択することができる。
センサファイバ3はこのシート2の全面にほぼ均等に
配設されている。センサファイバ3は、その温度変化を
導波光の後方散乱光の振幅変化、位相変化、偏波面変化
などとして検知するものであって、シングルモード型、
マルチモード型の石英系光ファイバなどであり、光ファ
イバ裸線、素線、心線のいずれであってもよい。また光
ファイバの被覆材料としては、ポリエチレン(PE)、ポ
リ塩化ビニル(PVC)、ポリプロピレン(PP)、テトラ
フロロエチレン(TFE)等の高分子樹脂を用いることが
できるほか、鋼、アルミニウム等の金属を用いることも
できる。このセンサファイバ3は長尺であって、その一
部がシート2上に密に配設されており、その残部がシー
ト2より導き出されている。シート2上でのセンサファ
イバ3の固定はロウ材、接着剤などによって行なわれ
る。センサファイバ3に固定される長さは、シート2の
大きさや検出装置の距離分離能などによって適宜変化す
るが、通常は数十m〜100m程度とされる。
このような面状ファイバ複合体1を1本の長尺のセン
サファイバ3の任意の位置に作成し、面状ファイバ複合
体1を面状の測温対象物の形状に合わせて湾曲あるいは
伸張させて取り付けることによって温度測定を行うこと
ができる。ある一定間隔にて分布測定と面測定を行うに
は、上記面状ファイバ複合体1を一定間隔毎にセンサフ
ァイバ3に複数個作成して面測定部とし、残りのセンサ
ファイバ3を分布測定部とすることにより行うことがで
きる。
第2図はこの面状ファイバ複合体1を湾曲せしめて測
温対象物に取り付けたところを示したものである。この
ようにこの発明の面状ファイバ複合体1を用いれば、凸
部を有する測温対象物の面にも容易かつ迅速に取り付け
ることができる。
第3図はこの発明の請求項2記載の光ファイバ温度セ
ンサの面状ファイバ複合体の一例を示したものである。
第3図に示した面状ファイバ複合体4が第1図おび第2
図に示した請求項1記載の面状ファイバ複合体1と異な
るところは、変形可能な支持部材としての格子状体とし
て網状体5を用いたところである。
この網状体5は、上記シート2と同様に変形可能なも
のであって、センサファイバ3の応答性が低下しないよ
うに熱伝導率が大きな材料、好ましくは熱伝導率が大き
くかつ熱膨張率の小さな材料、たとえば高分子繊維や、
アルミニウム線やSUS鋼線、プラスチック線、さらには
亜鉛メッキを施した鋼線等の金属線材を、網状に構成し
てなるものである。網状体5を構成する繊維あるいは線
材の太さは、測温時の応答性の低下および、可撓性また
は伸縮性の低下をきたさないように、細い方が好ましい
が、網状体5の機械的強度などとの関係で適宜決められ
る。さらに面状ファイバ複合体4の大きさは測温対象物
の大きさにより適宜選択することができ、数cmのものか
ら数mに亙るものであっても良いと共に、その網目ピッ
チは好ましくは5cm〜10cmであるが、これも何等限定さ
れるものではない。また網状体5上へのセンサファイバ
3の固定は上記面状ファイバ複合体1と同様にロウ材、
接着剤などによって行なわれる。また網状体5の網目に
センサファイバ3を交互に挿通して作成してもよい。
第4図は、第3図に示した面状ファイバ複合体4の網
状体5の頂点を網状体5の対角線に沿ってそれぞれ外方
へ伸張することにより、格子状の網目をひし形の網目に
すると共に、網目ピッチを変化させたものである。この
ように網状体5の網形状および網目ピッチを変化させる
ことにより、センサファイバ3の配設間隔を容易かつ迅
速に変化させることができる。また面状体5をこのよう
に変形させることにより、面状ファイバ複合体4の幅を
も容易に変化させることができるので、測温対象物の大
きさに適合する面状ファイバ複合体4を提供することが
できる。
また網状体5を支持部材として用いることにより、面
状ファイバ複合体4をより軽量にするとともに、その応
答性を良好にすることができる。
さらに、この網状体5の幅を狭くして面状ファイバ複
合体4を細幅とし、細幅の面状ファイバ複合体4を管体
に巻回することにより、管体の面測温も容易に行うこと
ができる。この場合、1本のセンサファイバ3を管体に
密に巻回するよりも、はるかに簡単にセンサファイバ3
を配設することができる。
なお第1図ないし第4図に示した例はいずれもセンサ
ファイバ3が支持部材上でそれぞれ平行になるように配
設したものであるが、この発明の面状ファイバ複合体は
これらの例に限られるものではなく、支持部材上に渦巻
き状などの形状に配設しても良い。
[実施例] (実施例1) 外径125μm、コア径50μm、比屈折率差1.0%のGI型
ファイバ裸線上にシリコーン樹脂を塗布して外径400μ
mとした後、これを内径0.9mm、外径1.2mmのステンレス
鋼管内に挿入して、センサファイバとした。このセンサ
ファイバ180mを、長さ30m、幅50cm、網目ピッチ5cmの金
属製金網に第3図に示したと同様に固定して面状ファイ
バ複合体6を構成した。この面状ファイバ複合体6を、
第5図に示したように、蒸気管7内部に蒸気を通すこと
により加熱されている外径20cmの重油配管8の外周を包
囲するように取り付けて、その周囲を保温材9で保温し
つつ重油配管8の温度を測定した。検出には、測定精度
0.5℃、距離分解能1mのラマン散乱型OTDR装置を用い
た。
この際に、面状ファイバ複合体6を重油配管8の周ま
わりに設置することができたばかりでなく、重油配管8
の外径変化にも追従が容易であった。
この結果、従来は重油配管8の面温度測定、あるいは
重油配管8の温度分布の一方しか測定できなかったのに
対して、この発明の面状ファイバ複合体6を用いて測温
した場合には、配管の面温度および分布温度共に測温可
能であり、その測温値も従来の測定方法による値に対し
てそん色ないものであった。
(実施例2) 外径125μm、コア径50μm、比屈折率差1.0%のGI型
ファイバ裸線上にシリコーン樹脂を塗布して外径400μ
mとし、さらにこの上にFEP(テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロイレン共重合体)樹脂を被覆して
外径0.9mmのセンサファイバとした。
このセンサファイバ250mを、10m×10mの金網に実施例
1と同様に固定したものを1単位として作成して面状フ
ァイバ複合体を構成した。
この面状ファイバ複合体を複数個、交互に接続して部
屋の天井に配置し、その部屋の空気調節を行うための温
度分布測定用のセンサおよび火災警報装置として用い
た。検出には実施例1と全く同様のラマン散乱型OTDR装
置を用いた。
この結果、部屋の天井全体の面温度および温度分布を
従来の温度センサと全く同様に測定することができた。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明の請求項1記載の光フ
ァイバ温度センサ用面状ファイバ複合体は、可撓性また
は伸縮性を有する支持部材上にセンサファイバの一部を
屈曲させて全面にわたって配設したものであるので、軽
量とすることができ、さらに支持部材を測温対象物の形
状に沿って変形させることにより、面状ファイバ複合体
を簡単かつ迅速に測温対象物に取り付けることができ
る。また、長尺のセンサファイバの一部分を面状ファイ
バ複合体とし、センサファイバの残りの部分は支持部材
から導出されているので、これらの部分を用いて測温対
象物の面温度測定と温度分布測定の双方が可能となる。
また光ファイバを用いているために、電磁界の影響を
受けることなく測温可能である。
またこの発明の請求項2記載の光ファイバ温度センサ
の面状ファイバ複合体は、変形可能な支持部材を格子状
体としたものであるので、より軽量とすることができる
と共に、面状ファイバ複合体をより容易に測温対象物の
形状に合わせて変形させることができるので、設置が行
いやすい。さらに支持部材を格子状体とすることによ
り、測温時の応答性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の請求項1記載の光ファイバ温度セン
サの面状ファイバ複合体の一例を示した概略斜視図、 第2図は第1図に示した面状ファイバ複合体を変形させ
た様子を示した概略斜視図、 第3図はこの発明の請求項2記載の光ファイバ温度セン
サの面状ファイバ複合体の一例を示した概略斜視図、 第4図は第3図にした面状ファイバ複合体を変形させた
様子を示した概略斜視図、 第5図は実施例1の面状ファイバ複合体の測温対象物へ
の布設状態を示した概略構成図である。 1、4、6…面状ファイバ複合体、2…シート、3…セ
ンサファイバ、5…網状体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸崎 達哉 愛知県名古屋市南区滝春町1番地 中電 新名火アパートH―3 (72)発明者 塩田 孝夫 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 実開 昭58−112940(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01K 11/00 G02B 6/00 336 G02B 6/00 346

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも測温対象物の形状に沿って変形
    させ得るだけの可撓性または伸縮性を有する支持部材上
    に、長尺のセンサファイバの一部が屈曲されて前記支持
    部材の全面にわたって配設され、前記センサファイバの
    温度変化をファイバ内導波光の後方散乱光の変化として
    検知する温度センサのセンサ部をなすことを特徴とする
    光ファイバ温度センサ用面状ファイバ複合体。
  2. 【請求項2】前記支持部材が格子状体であることを特徴
    とする請求項1記載の光ファイバ温度センサ用面状ファ
    イバ複合体。
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