JP2998528B2 - 温度検知装置 - Google Patents
温度検知装置Info
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Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、線状長尺物の温度検
知に適用される温度検知装置及びこれに用いる光ファイ
バの製造方法に関する。
知に適用される温度検知装置及びこれに用いる光ファイ
バの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】被検知体の温度を検知する温度検知装置
として種々の構成のものが開発されているが、被検知体
が線状長尺物の場合、半導体温度センサなどのいわゆる
集中定数型の温度センサにより線状長尺物の温度をその
長手方向に亘って検知するには、複数個の温度センサを
線状長尺物に沿って配列しなければならず、温度センサ
を多数必要とし、各温度センサの出力を処理する回路も
複雑になるため、全体的な構成が複雑化すると共に、ノ
イズの影響を受けて誤動作を生じ易いという不都合があ
った。
として種々の構成のものが開発されているが、被検知体
が線状長尺物の場合、半導体温度センサなどのいわゆる
集中定数型の温度センサにより線状長尺物の温度をその
長手方向に亘って検知するには、複数個の温度センサを
線状長尺物に沿って配列しなければならず、温度センサ
を多数必要とし、各温度センサの出力を処理する回路も
複雑になるため、全体的な構成が複雑化すると共に、ノ
イズの影響を受けて誤動作を生じ易いという不都合があ
った。
【０００３】そこで従来、線状長尺物の温度検知に好適
な温度検知装置として、光ファイバを用いた分布定数型
の温度検知装置が提案されており、これは線状長尺物の
温度上昇に伴う光ファイバの温度上昇による後方散乱光
の変化を検出して線状長尺物の異常温度等を検知するも
のであるが、この場合光ファイバの後方散乱光がそもそ
も微弱であるため、その変化を検出するには複雑，高価
な構成の検出手段が必要になる。
な温度検知装置として、光ファイバを用いた分布定数型
の温度検知装置が提案されており、これは線状長尺物の
温度上昇に伴う光ファイバの温度上昇による後方散乱光
の変化を検出して線状長尺物の異常温度等を検知するも
のであるが、この場合光ファイバの後方散乱光がそもそ
も微弱であるため、その変化を検出するには複雑，高価
な構成の検出手段が必要になる。
【０００４】一方、同様に光ファイバを用いた温度検知
装置に、実公昭６２−３７６１号公報に記載のように、
温度により変色する感温発色層を光ファイバのコアの外
周に設けることが行われている。
装置に、実公昭６２−３７６１号公報に記載のように、
温度により変色する感温発色層を光ファイバのコアの外
周に設けることが行われている。
【０００５】この種の感温発色層をコア外周に設けた光
ファイバでは、線状長尺物の温度上昇に伴う感温発色層
の発色，変色により光ファイバ自体の色が変化するた
め、この色変化の有無を人間の視覚により判断して線状
長尺物の異常温度を検知するものが多いが、常時人間が
監視しなければならず、光ファイバの色変化の有無を判
断するにはある程度の熟練を要することから、非常に手
間がかかり、しかも色変化の検出も確実性に欠けるとい
う不都合がある。
ファイバでは、線状長尺物の温度上昇に伴う感温発色層
の発色，変色により光ファイバ自体の色が変化するた
め、この色変化の有無を人間の視覚により判断して線状
長尺物の異常温度を検知するものが多いが、常時人間が
監視しなければならず、光ファイバの色変化の有無を判
断するにはある程度の熟練を要することから、非常に手
間がかかり、しかも色変化の検出も確実性に欠けるとい
う不都合がある。
【０００６】このような不都合を解消するために、コア
外周に感温発色層を設けた光ファイバに白色光を入射
し、発色した感温発色層による特定波長の光吸収等の減
衰作用により、光ファイバからの出射光の波長変化を受
光部により自動的に検出することが考えられる。
外周に感温発色層を設けた光ファイバに白色光を入射
し、発色した感温発色層による特定波長の光吸収等の減
衰作用により、光ファイバからの出射光の波長変化を受
光部により自動的に検出することが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、光ファイバの
出射光の波長変化を自動検出するには受光部に分光器な
どからなる検出手段が必要となり、やはり全体構成の複
雑化を招き高価になり、出射光の変色範囲が狭く波長変
化がわずかである場合には、精度よくこの変化を検出す
ることができないという問題がある。
出射光の波長変化を自動検出するには受光部に分光器な
どからなる検出手段が必要となり、やはり全体構成の複
雑化を招き高価になり、出射光の変色範囲が狭く波長変
化がわずかである場合には、精度よくこの変化を検出す
ることができないという問題がある。
【０００８】そこでこの発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、従来のように半導体温
度センサを複数個配列する必要がなく、しかも光ファイ
バの後方散乱光といった微弱光や色（波長）変化などを
検出するための複雑，高価な装置を用いることなく、簡
易な構成により線状長尺物の異常温度の検知を行えるよ
うにすることを目的とする。
解消するためになされたもので、従来のように半導体温
度センサを複数個配列する必要がなく、しかも光ファイ
バの後方散乱光といった微弱光や色（波長）変化などを
検出するための複雑，高価な装置を用いることなく、簡
易な構成により線状長尺物の異常温度の検知を行えるよ
うにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る温度検知
装置は、温度上昇により可視光領域の特定波長の光に対
して光吸収し易い色に変化する感温変色材を分散した樹
脂製のコア部及びこのコア部の外周に設けられた樹脂製
のクラッド部を有し線状長尺物に沿って配設される光フ
ァイバと、前記光ファイバの光入射端に設けられ前記光
ファイバに入射する入射光として可視光領域の単色光を
発光する発光素子を有する光源と、前記光ファイバの光
出射端に設けられ前記光ファイバからの出射光を受光し
て前記光ファイバの出射光強度に応じた受光信号を出力
する受光素子を有する受光部とを備えたことを特徴とし
ている。この場合、前記受光素子は、フォトトランジス
タ及びフォトダイオードのいずれかであることが望まし
い。 また、前記発光素子は、発光ダイオードであること
が望ましい。
装置は、温度上昇により可視光領域の特定波長の光に対
して光吸収し易い色に変化する感温変色材を分散した樹
脂製のコア部及びこのコア部の外周に設けられた樹脂製
のクラッド部を有し線状長尺物に沿って配設される光フ
ァイバと、前記光ファイバの光入射端に設けられ前記光
ファイバに入射する入射光として可視光領域の単色光を
発光する発光素子を有する光源と、前記光ファイバの光
出射端に設けられ前記光ファイバからの出射光を受光し
て前記光ファイバの出射光強度に応じた受光信号を出力
する受光素子を有する受光部とを備えたことを特徴とし
ている。この場合、前記受光素子は、フォトトランジス
タ及びフォトダイオードのいずれかであることが望まし
い。 また、前記発光素子は、発光ダイオードであること
が望ましい。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【作用】請求項１記載の構成においては、線状長尺物の
温度上昇により光ファイバの温度も上昇すると、コア部
に分散した感温変色材が光源からの光の特定波長に対し
て光吸収が変化し易い色に変化し、光源からの光がコア
部を通過する際に、変色した感温変色材による特定波長
の光の吸収の度合が変色前と比べて変化するため、光フ
ァイバの出射光強度が変化して受光部の受光信号が変化
し、この変化から線状長尺物の異常温度等が検出され
る。この際、受光部には受光素子、例えば請求項２に記
載したフォトトランジスタ及びフォトダイオードのいず
れかが使用されると共に、光源には発光素子、例えば請
求項３に記載の発光ダイオードが使用されることによ
り、受光部及び光源の構造の簡素化が図れコストが抑え
られ、更に光ファイバに樹脂が使用されることによって
もコストが抑えられる。
温度上昇により光ファイバの温度も上昇すると、コア部
に分散した感温変色材が光源からの光の特定波長に対し
て光吸収が変化し易い色に変化し、光源からの光がコア
部を通過する際に、変色した感温変色材による特定波長
の光の吸収の度合が変色前と比べて変化するため、光フ
ァイバの出射光強度が変化して受光部の受光信号が変化
し、この変化から線状長尺物の異常温度等が検出され
る。この際、受光部には受光素子、例えば請求項２に記
載したフォトトランジスタ及びフォトダイオードのいず
れかが使用されると共に、光源には発光素子、例えば請
求項３に記載の発光ダイオードが使用されることによ
り、受光部及び光源の構造の簡素化が図れコストが抑え
られ、更に光ファイバに樹脂が使用されることによって
もコストが抑えられる。
【００１４】このとき、例えば光源として赤色光を用い
たときに、温度上昇により感温変色材の色が無色から赤
色を吸収する緑色に変化すると、感温変色材の変色後に
おける光ファイバの出射光強度は変色前よりも減衰され
る。
たときに、温度上昇により感温変色材の色が無色から赤
色を吸収する緑色に変化すると、感温変色材の変色後に
おける光ファイバの出射光強度は変色前よりも減衰され
る。
【００１５】
【００１６】
【実施例】図１はこの発明の一実施例の要部の概略図、
図２は全体の構成の概略図である。
図２は全体の構成の概略図である。
【００１７】全体構成を示す図２において、１は図示さ
れていない電線等の線状長尺物に沿って配設される光フ
ァイバ、２は光ファイバ１の光入射端に設けられ単色光
を光ファイバ１に入射する光源、３はフォトダイオー
ド，フォトトランジスタ等の受光素子からなる受光部で
あり、光ファイバ１の光出射端に設けられ、出射光強度
に応じた受光信号を出力する。
れていない電線等の線状長尺物に沿って配設される光フ
ァイバ、２は光ファイバ１の光入射端に設けられ単色光
を光ファイバ１に入射する光源、３はフォトダイオー
ド，フォトトランジスタ等の受光素子からなる受光部で
あり、光ファイバ１の光出射端に設けられ、出射光強度
に応じた受光信号を出力する。
【００１８】このとき、光源２には、赤色ＬＥＤ、緑色
ＬＥＤ等の発光素子を用いればよい。
ＬＥＤ等の発光素子を用いればよい。
【００１９】そして、光ファイバ１は詳細には図１に示
すように構成されており、温度上昇により光源２からの
光の特定波長に対して光吸収が変化し易い色に変色する
感温変色材が混入されたコア部１ａと、このコア部１ａ
の外周に設けられたクラッド部１ｂと、このクラッド部
１ｂの外周に設けられたシース１ｃとからなる。
すように構成されており、温度上昇により光源２からの
光の特定波長に対して光吸収が変化し易い色に変色する
感温変色材が混入されたコア部１ａと、このコア部１ａ
の外周に設けられたクラッド部１ｂと、このクラッド部
１ｂの外周に設けられたシース１ｃとからなる。
【００２０】このとき、コア部１ａに感温変色材を分散
させる手法として、コア部１ａの母材となるシリコーン
内に感温変色材を分散させておき、これをクラッド部１
ｂとなる樹脂チューブの内部に注入すればよく、他の手
法として光ファイバ１を射出成形により作製する場合に
は、コア部１ａの母材となる樹脂等に感温変色材を混入
しておき、感温変色材の組成が破壊されない程度の温度
（≦２００℃）で成形するようにしてもよい。
させる手法として、コア部１ａの母材となるシリコーン
内に感温変色材を分散させておき、これをクラッド部１
ｂとなる樹脂チューブの内部に注入すればよく、他の手
法として光ファイバ１を射出成形により作製する場合に
は、コア部１ａの母材となる樹脂等に感温変色材を混入
しておき、感温変色材の組成が破壊されない程度の温度
（≦２００℃）で成形するようにしてもよい。
【００２１】ところで、光源２からの光と感温変色材と
の組合わせは例えば表１に示すものが望ましく、光源２
には赤色光，緑色光，黄色光などの単色光を用いるとよ
く、感温変色材としては、表１に示すように高温になる
ことによって発色，変色，消色するものが好ましい。
の組合わせは例えば表１に示すものが望ましく、光源２
には赤色光，緑色光，黄色光などの単色光を用いるとよ
く、感温変色材としては、表１に示すように高温になる
ことによって発色，変色，消色するものが好ましい。
【００２２】
【表１】
【００２３】そして表１は、各色の入射光を使用した状
態で感温変色材の色が変化（例えば無色から赤色へ変
化）したときの、変色前，変色後における出射光の色と
出射光量とを示しており、特に出射光量は変色前を基準
としたときの変色後の光量変化を表わし、例えば“緑色
小”とは緑色成分の光量が変化前より減少することを示
し、“緑色大”とは緑色成分の光量が変化前より増加す
ることを示している。
態で感温変色材の色が変化（例えば無色から赤色へ変
化）したときの、変色前，変色後における出射光の色と
出射光量とを示しており、特に出射光量は変色前を基準
としたときの変色後の光量変化を表わし、例えば“緑色
小”とは緑色成分の光量が変化前より減少することを示
し、“緑色大”とは緑色成分の光量が変化前より増加す
ることを示している。
【００２４】なお、表１中の変化前とは常温時、変色後
とは例えば６０℃以上の高温時の状態をそれぞれ表わし
ている。
とは例えば６０℃以上の高温時の状態をそれぞれ表わし
ている。
【００２５】また、光ファイバ１のコア部１ａに分散さ
せる感温変色材の材料は光源２との関係で変色前後で光
吸収が変化する材料を選択すればよく、例えば光源２に
赤色光を用いたときには、その波長域において通常吸収
のない無色や赤色等から赤色光が吸収される緑色や黒色
その他の色に可逆的に変化するものが望ましく、具体的
には表２に示す材料を用いればよく、表２に示す如く高
温になることによって無色から赤色に変色するものとし
て、ＰＳＤ−Ｒ（フルオラン系ロイコ化合物）と没食子
酸ラウリルとトルエンとを用いればよいが、特に表２に
示す材質に限定されるものではない。
せる感温変色材の材料は光源２との関係で変色前後で光
吸収が変化する材料を選択すればよく、例えば光源２に
赤色光を用いたときには、その波長域において通常吸収
のない無色や赤色等から赤色光が吸収される緑色や黒色
その他の色に可逆的に変化するものが望ましく、具体的
には表２に示す材料を用いればよく、表２に示す如く高
温になることによって無色から赤色に変色するものとし
て、ＰＳＤ−Ｒ（フルオラン系ロイコ化合物）と没食子
酸ラウリルとトルエンとを用いればよいが、特に表２に
示す材質に限定されるものではない。
【００２６】
【表２】
【００２７】そして、このような感温変色材をコア部１
ａに分散させた光ファイバ１を３０ｍｍに亘って常温か
ら約６０〜７０℃に温度上昇させ、パワーメータを用い
て光ファイバ１の変色前後の出射光の強度を測定し比較
したところ、表３の“コア分散型“の欄に示すようにな
り、出射光強度の変化量（ｄＢ）は、赤色から緑色に変
色する感温変色材を使用した場合には、１．０（ｄ
Ｂ）、無色から緑色に変色する感温変色材を使用した場
合には１．２（ｄＢ）となり、この結果からも受光部３
としてフォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光
素子を用いても十分に光強度の変化を検出することが可
能であることがわかる。
ａに分散させた光ファイバ１を３０ｍｍに亘って常温か
ら約６０〜７０℃に温度上昇させ、パワーメータを用い
て光ファイバ１の変色前後の出射光の強度を測定し比較
したところ、表３の“コア分散型“の欄に示すようにな
り、出射光強度の変化量（ｄＢ）は、赤色から緑色に変
色する感温変色材を使用した場合には、１．０（ｄ
Ｂ）、無色から緑色に変色する感温変色材を使用した場
合には１．２（ｄＢ）となり、この結果からも受光部３
としてフォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光
素子を用いても十分に光強度の変化を検出することが可
能であることがわかる。
【００２８】
【表３】
【００２９】従って、上記実施例によれば、従来のよう
に半導体温度センサを複数個配列する必要がなく、しか
も光ファイバの後方散乱光といった微弱光や色（波長）
変化などを検出するための複雑，高価な装置を用いるこ
となく、簡易な構成により電線等の線状長尺物のどの位
置で温度上昇があっても異常温度を検知することがで
き、電磁ノイズの多い環境下や爆発のおそれのある環境
下においても使用することが可能である。
に半導体温度センサを複数個配列する必要がなく、しか
も光ファイバの後方散乱光といった微弱光や色（波長）
変化などを検出するための複雑，高価な装置を用いるこ
となく、簡易な構成により電線等の線状長尺物のどの位
置で温度上昇があっても異常温度を検知することがで
き、電磁ノイズの多い環境下や爆発のおそれのある環境
下においても使用することが可能である。
【００３０】なお、他の実施例として、図３に示すよう
に光ファイバとしてプラスチック光ファイバ５を用い、
このプラスチック光ファイバ５のコア部のうち温度検知
すべき範囲に応じた長さＬの部分にだけ上記した感温変
色材を分散させてもよく、この場合図２に示すものに比
べ必要でない部分での温度上昇を検知することがないと
いう利点がある。
に光ファイバとしてプラスチック光ファイバ５を用い、
このプラスチック光ファイバ５のコア部のうち温度検知
すべき範囲に応じた長さＬの部分にだけ上記した感温変
色材を分散させてもよく、この場合図２に示すものに比
べ必要でない部分での温度上昇を検知することがないと
いう利点がある。
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の温度検知
装置によれば、光源には可視光領域の単色光を発光する
発光素子、例えば請求項３に記載の発光ダイオードが使
用され、受光部には受光素子、例えばフォトトランジス
タ及びフォトダイオードのいずれかが使用され、光ファ
イバは、樹脂製のコア部内に温度上昇により可視光領域
の特定波長の光に対して光吸収し易い色に変化する感温
変色材を分布させ、その外周に樹脂製のクラッド部を設
けて形成されたものが使用されており、光源からの光が
感温変色材を分散したコア部を通過する際に、変色した
感温変色材による特定波長の光の吸収の度合が変色前と
比べて変化し、光ファイバの出射光強度が変化して受光
部の受光信号が変化し、この変化から線状長尺物の異常
温度等を検出できるため、従来のように半導体温度セン
サを複数個配列する必要がなく、しかも光ファイバの後
方散乱光といった微弱光や色（波長）変化などを検出す
るための複雑，高価な装置を用いることなく、簡易な構
成により線状長尺物の異常温度を検知することができ、
電磁ノイズの多い環境下や爆発のおそれのある環境下に
おいても使用することが可能である。
装置によれば、光源には可視光領域の単色光を発光する
発光素子、例えば請求項３に記載の発光ダイオードが使
用され、受光部には受光素子、例えばフォトトランジス
タ及びフォトダイオードのいずれかが使用され、光ファ
イバは、樹脂製のコア部内に温度上昇により可視光領域
の特定波長の光に対して光吸収し易い色に変化する感温
変色材を分布させ、その外周に樹脂製のクラッド部を設
けて形成されたものが使用されており、光源からの光が
感温変色材を分散したコア部を通過する際に、変色した
感温変色材による特定波長の光の吸収の度合が変色前と
比べて変化し、光ファイバの出射光強度が変化して受光
部の受光信号が変化し、この変化から線状長尺物の異常
温度等を検出できるため、従来のように半導体温度セン
サを複数個配列する必要がなく、しかも光ファイバの後
方散乱光といった微弱光や色（波長）変化などを検出す
るための複雑，高価な装置を用いることなく、簡易な構
成により線状長尺物の異常温度を検知することができ、
電磁ノイズの多い環境下や爆発のおそれのある環境下に
おいても使用することが可能である。
【００３８】
【図１】この発明の一実施例の要部の概略図である。
【図２】一実施例の全体の概略図である。
【図３】他の実施例の全体の概略図である。
１， 光ファイバ １ａ， コア部 １ｂ， クラッド部 ５ プラスチック光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 G02B 6/02 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/22 G01K 11/12
Claims (3)
- 【請求項１】 温度上昇により可視光領域の特定波長の
光に対して光吸収し易い色に変化する感温変色材を分散
した樹脂製のコア部及びこのコア部の外周に設けられた
樹脂製のクラッド部を有し線状長尺物に沿って配設され
る光ファイバと、前記光ファイバの光入射端に設けられ
前記光ファイバに入射する入射光として可視光領域の単
色光を発光する発光素子を有する光源と、前記光ファイ
バの光出射端に設けられ前記光ファイバからの出射光を
受光して前記光ファイバの出射光強度に応じた受光信号
を出力する受光素子を有する受光部とを備えたことを特
徴とする温度検知装置。 - 【請求項２】 前記受光素子は、フォトトランジスタ又
はフォトダイオードであることを特徴とする請求項１に
記載の温度検知装置。 - 【請求項３】 前記発光素子は、発光ダイオードである
ことを特徴とする請求項１に記載の温度検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5289972A JP2998528B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 温度検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP5289972A JP2998528B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 温度検知装置 |
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| JPH07120628A JPH07120628A (ja) | 1995-05-12 |
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ID=17750116
Family Applications (1)
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-
1993
- 1993-10-25 JP JP5289972A patent/JP2998528B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH07120628A (ja) | 1995-05-12 |
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