JP3079981B2

JP3079981B2 - 温度検出装置

Info

Publication number: JP3079981B2
Application number: JP07319343A
Authority: JP
Inventors: 一宏浅田
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 2000-08-21
Anticipated expiration: 2015-12-07
Also published as: JPH09159548A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被測定物の異常
温度を検出する温度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の異常温度を検出する温度検出
装置として、以前本願出願人の提案にかかる特開平７−
１９０８６４号公報に記載のものがあり、これは図２７
に示すように、温度上昇により特定波長の光に対して光
吸収が変化し易い色に変色する感温変色材を含む変色層
１がコア２の外側に形成されて成る光ファイバ３の両端
それぞれに、光源と受光素子が接続されて構成されてお
り、被測定物の温度上昇に伴う変色層１の変色による受
光素子の受光強度の変化から、被測定物の異常温度を検
出しようというものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した装置
では、特に高次モードの光だけが変色層１の影響を受
け、ほとんどはコア２と変色層１との界面で反射を繰り
返して光が伝搬するため、変色層１の変色の影響を受け
る光はわずかであり、その結果温度上昇前後での受光強
度の変化から被測定物の異常温度を検出する場合には、
受光強度の大きな変化を得にくかった。

【０００４】この発明が解決しようとする課題は、温度
上昇前後で受光強度の大きな変化が得られるようにする
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光源と、受光素子と、コア及びその外側に形成されたク
ラッドから成り前記光源と前記受光素子とを接続した光
ファイバと、前記光ファイバの途中に設けられ被測定物
の近辺に設置される温度検出部とから成り、前記温度検
出部が、前記光ファイバの途中に漸次ファイバ径が小さ
くなっていくテーパ部を経て形成された所定長さに亘る
細径部と、この細径部の前記クラッドの外側に形成され
温度上昇により特定波長の光に対して光吸収・散乱が変
化し易い色に変色する感温層とにより構成されているこ
とを特徴としている。

【０００６】従って、請求項１記載の発明においては、
光ファイバ内を伝搬する光のモードがテーパ部によって
変化し、このようなモード変化により、コア内に閉じこ
められなくなった光が細径部のクラッドを通り感温層に
進入して感温層で反射されるため、温度上昇による感温
層の変色前後における受光素子の受光強度の変化量が大
きくなる。

【０００７】このとき、請求項２記載のように、前記テ
ーパ部の前記クラッドの外側にも前記感温層が形成され
ていてもよく、また請求項３記載のように、前記細径部
の前記クラッドが除去され、その細径部の前記コアの外
側に前記感温層が形成されていても、同様に大きな受光
強度の変化が得られる。

【０００８】さらに、請求項４記載のように、感温層の
外側全部に光反射層が形成され、或いは請求項５記載の
ように、細径部外側の感温層の外側に光反射層が形成さ
れているのが望ましく、テーパ部の傾斜角度によってコ
ア内を伝搬する光が反射せずに抜け出てしまうような場
合に、光反射層によって抜け出る光がコア側に反射さ
れ、光の漏れが防止されると同時に、大きな受光強度の
変化が得られる。

【０００９】また、請求項６記載のように、光反射層の
外側が保護部材により包被され、或いは請求項７記載の
ように、感温層の外側が内面に光反射面を有する保護部
材により包被されていると、感温層を外部の衝撃等から
保護することが可能になる。

【００１０】このとき、請求項８記載のように、光ファ
イバの途中に感温層が複数設けられていると、変色した
各感温層を光が通過するごとにその強度が変化するた
め、温度上昇前後の受光強度の変化が一層大きくなる。

【００１１】ところで、請求項９記載のように、請求項
１ないし５のいずれか記載の発明において、前記光ファ
イバが折り返され、折り返しによって前記光ファイバの
途中で相対峙する位置それぞれに前記感温層が設けられ
ていてもよく、ここで請求項１０記載のように、折り返
し状態の光ファイバの相対峙する位置における両感温層
の光反射層の外側それぞれが保護部材により包被され、
或いは請求項１１記載のように、断面８字状のひとつの
保護部材により包被されていると効果的である。

【００１２】一方、請求項１２記載のように、前記光源
及び前記受光素子が光分岐結合器を介して前記光ファイ
バの一端側に接続され、前記光ファイバの他端に、前記
光分岐結合器を経て前記光ファイバ内を伝送される前記
光源からの光を反射する反射体が更に設けられ、前記光
ファイバの途中に前記温度検知部が複数設けられていて
もよく、このとき請求項１３記載のように、各温度検知
部それぞれが保護部材により包被され、或いは請求項１
４記載のように、各温度検知部とそれぞれの間の光ファ
イバがひとつの保護部材により包被されているのが好ま
しい。

【００１３】なお、温度検知部の感温層は、請求項１５
記載のように感温変色材から成り、或いは請求項１６記
載のように、化１により表わされる界面活性剤から成る
のが望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）この発明の第１の実施形態につい
て、図１ないし図５を参照して説明する。

【００１５】図２に示すように、光源１１と受光素子１
２とが光ファイバ１３により接続され、光ファイバ１３
の途中に被測定物（図示せず）の近辺に設置される温度
検出部１４が形成されており、このとき光ファイバ１３
はコア１３ａ及びその外側に形成されたクラッド１３ｂ
により構成されている。

【００１６】ところで、温度検出部１４は図１に示すよ
うに構成され、光ファイバ１３の途中に漸次ファイバ径
が小さくなっていくテーパ部１６が形成され、このテー
パ部１６を経て所定長さＬに亘る細径部１７が形成さ
れ、この細径部１７のクラッド１３ｂの外側に温度上昇
により特定波長の光に対して光吸収・散乱が変化し易い
色に変色する感温変色材を塗布して成る感温層１８が形
成されている。

【００１７】ここで、光源１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１に
は白色光のほか赤色光，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。

【００１８】

【表１】

【００１９】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。尚、表１中の変色前とは常温時、
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。

【００２０】また、感温変色材としては光源１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１に赤色光を用いたときには、その波長域に
おいて通常吸収がなく透過性のある無色や赤色等から、
赤色光が吸収されやすい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、具体的には上記したもの以
外に表２に示すような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。

【００２１】

【表２】

【００２２】ところで、テーパ部１６の傾斜角について
検討してみると、図３に示すように、光ファイバ１３の
コア１３ａの屈折率とクラッド１３ｂの屈折率で決まる
光ファイバ１３中の臨界の反射角をθ0 ，テーパ部１６
に傾斜角をθ1 ，コア１３ａの屈折率と空気の屈折率で
決まる臨界の反射角をθM （但し、クラッドは無視す
る）として、テーパ部１６の点Ｐで反射する条件は数式
１となり、細径部１７の点Ｑで反射する条件は数式２と
なり、これらよりコア１３ａ内を伝搬する光がテーパ部
１６及び細径部１７の双方で反射するときには傾斜角θ
1 は数式３を満たしており、この場合にはテーパ部１６
及び細径部１７のいずれの外側にも光反射層を設ける必
要はない。

【００２３】

【数１】

【００２４】

【数２】

【００２５】

【数３】

【００２６】また、細径部１７の点Ｑで反射せずに光が
通り抜けてしまう条件は数式４となることから、コア１
３ａ内を伝搬する光がテーパ部１６で反射して細径部１
７を透過するときには傾斜角θ1 は数式５を満たしてお
り、この数式５が成立する場合には少なくとも細径部１
７の外側に光反射層を形成する必要がある。

【００２７】

【数４】

【００２８】

【数５】

【００２９】一方、テーパ部１６の点Ｐで反射せずに光
が通り抜けてしまう条件は数式６となり、このときには
テーパ部１６を通り抜けた光を反射する光反射層をテー
パ部１６の外側に形成しなければならないが、数式６が
成立するときには上記した数式４の条件をも満たしてい
るため、光は点Ｑをも通り抜けてしまいその上限は数式
７で表わされ、傾斜角θ1 がこれ以上であるとテーパ部
１６の外側に形成された光反射層で反射された光はそれ
より前へ進むことはなく、コア１３ａ内を伝搬する光が
テーパ部１６を透過して外側の光反射層で反射されて細
径部１７をも透過するときの傾斜角θ1 は数式８を満た
していることになり、従ってこのような光をも反射する
ためにテーパ部１６及び細径部１７の外側に光反射層を
形成する必要がある。

【００３０】

【数６】

【００３１】

【数７】

【００３２】

【数８】

【００３３】そして、テーパ部１６及び細径部１７の効
果を調べるために、感温変色材として表１中の赤色から
緑色に変色するものを用い、図４（ａ）に示すように、
テーパ部及び細径部がなく長さＬ１の感温層１８のみを
形成した例１、同図（ｂ）に示すように、テーパ部１６
及び細径部１７を形成して細径部１７の外側のみに長さ
Ｌ２の感温層１８を形成した例２、同図（ｃ）に示すよ
うに、テーパ部１６及び細径部１７の双方に感温層１８
を形成し、細径部１７の外側の感温層１８の長さをＬ３
とした例３について、これらの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３を
変えたときの変色前後における受光強度の変化量を測定
したところ図５に示すような結果となった。

【００３４】図５より、例えば３ｄＢの変化量を得るに
は、各例の感温層１８の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞ
れ７ｍｍ，４ｍｍ，２ｍｍに設定すればよいことがわか
り、例２，例３の場合には例１に比べてはるかに短い感
温層１８で同じだけの受光強度の変化量を得ることがで
き、また各長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３を４ｍｍとしたときの
各例１，２，３における受光強度の変化量はそれぞれ
２．６ｄＢ，３．０ｄＢ，３．２ｄＢとなり、同じ長さ
の感温層１８であっても例２，例３の場合には例１に比
べて大きな変化が得られる。

【００３５】従って、第１の実施形態によれば、光ファ
イバ１３の途中にテーパ部１６を経て細径部１７を形成
し、この細径部１７のクラッド１３ｂの外側に感温層１
８を形成したため、光ファイバ１３内を伝搬する光のモ
ードがテーパ部１６によって変化し、このようなモード
変化によって、コア１３ａ内に閉じこめられずに感温層
１８に進入した光を感温層１８により反射することが可
能になり、温度上昇による感温層１８の変色前後におけ
る受光素子１２の受光強度の変化量を大きくすることが
できる。

【００３６】（第２の実施形態）図６，図７はこの発明
の第２の実施形態を示しており、図６において、図１と
同一符合は同一のもの若しくは相当するものを表わし、
図１と相違するのは、細径部１７のクラッド１３ｂの外
側に形成された感温層１８の更に外側に光反射層２０を
形成して温度検知部２１を構成したことである。

【００３７】これは、テーパ部１６の傾斜角θ1 が上記
した数式５を満たす場合であって、コア１３ａ内を伝搬
しテーパ部１６で反射された光が細径部１７を透過して
しまうのを防止するために光反射層２０を形成したもの
である。

【００３８】ところで、図７に示すように、（コア＋ク
ラッド）のファイバ径Ｄを１．０ｍｍ、細径部１７の径
ｄを０．８ｍｍ、細径部１７の長さＬを５．０ｍｍ、テ
ーパ部１６の傾斜角θを２゜、光ファイバ１３の全長を
５ｍとし、酢酸エチルに表２中の感温変色材のうち赤色
から緑色に変色するものを溶かしてこれにＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタクリレート）を溶かした溶液を塗布，乾燥
して感温層１８を形成し、受光素子１２に光パワーメー
タを用いて温度上昇前後における受光強度の変化を測定
したところ約１．８ｄＢという結果が得られている。

【００３９】従って、第２の実施形態によれば、テーパ
部１６の傾斜角θ1 がテーパ部１６での反射光が細径部
１７を透過する条件を満たす場合であっても、上記した
第１の実施形態と同等の効果を得ることができるのは勿
論のこと、細径部１７の外側に光反射層２０を設けたこ
とによって、細径部１７を透過する光を反射して光の漏
れを防止することができ、大きな受光強度の変化を得る
ことができる。

【００４０】（第３の実施形態）図８はこの発明の第３
の実施形態を示しており、図８において、図６と同一符
合は同一のもの若しくは相当するものを表わし、図６と
相違するのは、テーパ部１６及び細径部１７のクラッド
１３ｂの外側に、図６の感温層１８と同様の感温層２３
を形成し、この感温層２３の外側に光反射層２４を形成
して温度検知部２５を構成したことである。

【００４１】これは、テーパ部１６の傾斜角θ1 が上記
した数式８を満たす場合であって、コア１３ａ内を伝搬
しテーパ部１６を透過した光を反射すると同時に、この
反射光が細径部１７を透過してしまうのを防止するため
に光反射層２４を形成したものである。

【００４２】ところでこの場合、図７に示す各寸法条件
下で（ファイバ径Ｄ＝１．０ｍｍ、細径部１７の径ｄ＝
０．８ｍｍ、長さＬ＝５．０ｍｍ、傾斜角θ＝２゜、光
ファイバ１３の全長＝５ｍ）、酢酸エチルに表２中の感
温変色材のうち赤色から緑色に変色するものを溶かして
これにＰＭＭＡを溶かした溶液を塗布，乾燥して感温層
２３を形成し、受光素子１２に光パワーメータを用いて
温度上昇前後における受光強度の変化を測定したところ
約２．０ｄＢという結果が得られている。

【００４３】従って、第３の実施形態によれば、テーパ
部１６の傾斜角θ1 がテーパ部１６も細径部１７も透過
する条件を満たす場合であっても、光反射層２４によっ
て、テーパ部１６を透過した光を反射すると同時に、こ
の反射光であって細径部１７を透過する光を反射して光
の漏れを防止することができ、大きな受光強度の変化を
得ることができる。

【００４４】（第４の実施形態）図９はこの発明の第４
の実施形態を示しており、図９において図８と同一符合
は同一のもの若しくは相当するものを表わし、図８とは
異なり、テーパ部１６の外側の一部にかかる程度に図８
の感温層２３と同様の感温層２７を形成し、この感温層
２７の外側であって両端部がテーパ部１６の外側にかか
るように光反射層２８を形成して温度検知部２９を構成
しており、この場合、高次モードの光はテーパ部１６に
おいて変化を受けず、かつ変色した感温層２７の影響を
受けて伝搬されるため、上記した第３の実施形態と同等
の効果を得ることができる。

【００４５】但し、比較的低次モードの光は、テーパ部
１６のコア／クラッド界面において高次モードに変換さ
れる。

【００４６】（第５の実施形態）図１０はこの発明の第
５の実施形態を示しており、図１０において、図６と同
一符合は同一のもの若しくは相当するものを表わし、図
６と相違するのは、細径部１７の外側のクラッド１３ｂ
を除去し、その除去部分に図６の感温層１８と同様の感
温層３０を形成し、更にその外側に光反射層３１を形成
して温度検知部３２を構成したことである。

【００４７】ところでこの場合も、図７に示す各寸法条
件下で（ファイバ径Ｄ＝１．０ｍｍ、細径部１７の径ｄ
＝０．８ｍｍ、長さＬ＝５．０ｍｍ、傾斜角θ＝２゜、
光ファイバ１３の全長＝５ｍ）、酢酸エチルに表２中の
感温変色材のうち赤色から緑色に変色するものを溶かし
てこれにＰＭＭＡを溶かした溶液を塗布，乾燥して感温
層３０を形成し、受光素子１２に光パワーメータを用い
て温度上昇前後における受光強度の変化を測定したとこ
ろ約２．１ｄＢという結果が得られている。

【００４８】従って、第５の実施形態によれば、上記し
た第２の実施形態と同等の効果を得ることができる。

【００４９】（第６の実施形態）図１１はこの発明の第
６の実施形態を示しており、図１１において図１０と同
一符合は同一のもの若しくは相当するものを表わし、図
１０とは異なり、テーパ部１６のクラッド１３ｂの外側
にも光反射層３４を形成して温度検知部３５を構成して
おり、この場合も第５の実施形態と同等の効果を得るこ
とができる。

【００５０】（第７の実施形態）図１２はこの発明の第
７の実施形態を示しており、図１２において図１０と同
一符合は同一のもの若しくは相当するものを表わし、図
１０とは異なり、テーパ部１６のクラッド１３ｂも除去
し、その除去部分に図１０の感温層３０と同様の感温層
３７を形成し、更にその外側に光反射層３８を形成して
温度検知部３９を構成しており、この場合も第５の実施
形態と同等の効果を得ることができる。

【００５１】（第８の実施形態）図１３はこの発明の第
８の実施形態を示し、図１３において、図１と同一符合
は同一のもの若しくは相当するものを表わしており、光
ファイバ１３の径よりも大なる内径、及びテーパ部１
６，細径部１７を十分に包被し得る長さを有する保護部
材としてのパイプ４１が配置され、このときパイプ４１
の内面に上記した光反射層２０，２４，２８，３１，３
４，３８と同じ機能を有する光反射面が形成され、光フ
ァイバ１３の両テーパ部１６直前における均一径部分と
パイプ４１の両端部との間それぞれにリング状の防水パ
ッキン４２が介装され、光ファイバ１３のテーパ部１
６，細径部１７と両防水パッキン４２とパイプ４１とに
より囲まれた空間内に、化１により表わされる界面活性
剤が充填されて成り温度上昇により特定波長の光に対し
て光吸収・散乱が変化し易い濃さに変色する感温層４３
が形成され、これらにより温度検知部４４が構成されて
いる。

【００５２】このとき、使用すべき界面活性剤として
は、化１により表されるもの以外に、例えば特開平１−
１１３６２７号公報に記載されたノニオン界面活性剤，
特開昭５４−１２３５８９号公報に記載のイオン性界面
活性剤等を用いてもよい。

【００５３】そして、被測定物の温度が異常に上昇（例
えば８５℃以上に上昇）すると、感温層４３の界面活性
剤の色の濃さが変化し、色の変化前後で受光素子１２が
受光する特定波長の光の強度が変化するため、この光強
度の変化に基づいて被測定物の温度上昇が検出される。

【００５４】ところでこの場合も、図７に示す各寸法条
件下で（ファイバ径Ｄ＝１．０ｍｍ、細径部１７の径ｄ
＝０．８ｍｍ、長さＬ＝５．０ｍｍ、傾斜角θ＝２゜、
光ファイバ１３の全長＝５ｍ）、温度上昇時に透明から
白濁する界面活性剤を用いて感温層４３を形成し、受光
素子１２に光パワーメータを用いて温度上昇前後におけ
る受光強度の変化を測定したところ約２．０ｄＢという
結果が得られている。

【００５５】従って、第８の実施形態によれば、上記し
た第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。

【００５６】なお、図１３中の実線矢印，破線矢印は光
の反射経路を示す。

【００５７】また、感温層４３の形成部分のクラッド１
３ｂを予め除去しておいてもよく、このようにすること
よって、光は変色した感温層４３の影響をより一層受け
易くなる。

【００５８】（第９の実施形態）図１４，図１５はこの
発明の第９の実施形態を示し、図１４において、図２と
同一符合は同一のもの若しくは相当するものを表わして
おり、図１４に示すように、光ファイバ１３の途中に複
数（３個）の温度検知部４６が設けられている。

【００５９】そして、図１５に示すように、上記した第
４の実施形態（図９参照）における感温層２７及び光反
射層２８を除く光ファイバ１３の外側に被覆４７が形成
され、保護部材としてのパイプ４８によりこれら感温層
２７，光反射層２８が包被され、更に図１５中の矢印に
示す方向にパイプ４８の両端部がかしめられて各温度検
知部４６が構成されている。

【００６０】ところでこの場合、図７に示す各寸法条件
下で（ファイバ径Ｄ＝１．０ｍｍ、細径部１７の径ｄ＝
０．８ｍｍ、長さＬ＝５．０ｍｍ、傾斜角θ＝２゜、光
ファイバ１３の全長＝５ｍ）、酢酸エチルに表２中の感
温変色材のうち赤色から緑色に変色するものを溶かして
これにＰＭＭＡを溶かした溶液を塗布，乾燥して感温層
２７を形成し、受光素子１２に光パワーメータを用いて
温度上昇前後における受光強度の変化を測定したところ
約２．０ｄＢという結果が得られている。

【００６１】従って、第９の実施形態によれば、第４の
実施形態と同等の効果を得ることができるのは勿論のこ
と、複数の温度検知部４６を設けたことによって、変色
した各感温層２７を光が通過するごとにその強度が変化
するため、温度上昇前後において一層大きな受光強度の
変化を得ることができる。

【００６２】（第１０の実施形態）図１６及び図１７は
この発明の第１０の実施形態を示し、図１６において、
図１４と同一符合は同一のもの若しくは相当するものを
表わしており、図１６に示すように、光ファイバ１３の
途中に複数（３個）の温度検知部５０が設けられ、各温
度検知部５０及びこれらの間の光ファイバ１３の外側が
内面に光反射面を有する保護部材であるパイプ５１によ
り包被されている。

【００６３】そして、図１７に示すように、光ファイバ
１３の両端部の均一径部分の外側に被覆５３が形成さ
れ、両端に位置する両テーパ部１６直前における光ファ
イバ１３の均一径部分と、パイプ５１の両端部との間そ
れぞれにリング状の防水パッキン５４が介装され、パイ
プ５１の内面と光ファイバ１３と両防水パッキン５４と
により囲まれた空間内に、化１により表わされ温度上昇
により特定波長の光に対し光吸収・散乱が変化し易い濃
さに変色する界面活性剤が充填され、特にテーパ部１６
及び細径部１７の外側の界面活性剤により感温層５５が
形成され、更に図１７中の矢印に示す方向にパイプ５１
の両端部がかしめられて温度検知部５０が構成されてい
る。

【００６４】尚、使用すべき界面活性剤としては化１に
より表わされるもの以外に、上記したノニオン界面活性
剤，イオン性界面活性剤等を用いてもよい。

【００６５】この場合も、図７に示す各寸法条件下で
（ファイバ径Ｄ＝１．０ｍｍ、細径部１７の径ｄ＝０．
８ｍｍ、長さＬ＝５．０ｍｍ、傾斜角θ＝２゜、光ファ
イバ１３の全長＝５ｍ）、温度上昇時に透明から白濁す
る界面活性剤を用いて感温層５５を形成し、受光素子１
２に光パワーメータを用いて温度上昇前後における受光
強度の変化を測定したところ約２．２ｄＢという結果が
得られている。

【００６６】従って、第１０の実施形態によれば、上記
した第９の実施形態と同等の効果を得ることができる。

【００６７】（第１１の実施形態）図１８ないし図２０
はこの発明の第１１の実施形態を示している。

【００６８】図１８において、図２と同一符合は同一の
もの若しくは相当するものを表わしており、図１８に示
すように、光ファイバ１３の途中の６箇所にテーパ部１
６を経て細径部１７が形成され、この光ファイバ１３が
ほぼ真ん中で折り返されて２箇所ずつの細径部１７が相
対峙され、これら各テーパ部１６及び各細径部１７に上
記した第４の実施形態（図９参照）における感温層２７
及び光反射層２８が形成されると共に、各感温層２７及
び光反射層２８を除く光ファイバ１３の外側に被覆５７
が形成されている。

【００６９】そして、折り返された光ファイバ１３の途
中で相対峙した細径部１７の形成位置における両光反射
層２８の外側が、２個のパイプを接合したような断面８
字状の１個の保護部材５８により包被され（図２０参
照）、更に図２０中の矢印に示す方向に保護部材５８の
両端部がかしめられてひとつの温度検知部５９が構成さ
れ、折り返し状態の光ファイバ１３の途中にこのような
温度検知部５９が３個形成されている。

【００７０】ところで、図７に示す各寸法条件下で（フ
ァイバ径Ｄ＝１．０ｍｍ、細径部１７の径ｄ＝０．８ｍ
ｍ、長さＬ＝５．０ｍｍ、傾斜角θ＝２゜）、但し光フ
ァイバ１３の全長は７ｍとし、酢酸エチルに表２中の感
温変色材のうち赤色から緑色に変色するものを溶かして
これにＰＭＭＡを溶かした溶液を塗布，乾燥して各感温
層２７を形成し、受光素子１２に光パワーメータを用い
て温度上昇前後における受光強度の変化を測定したとこ
ろ約３．１ｄＢという結果が得られている。

【００７１】従って、第１１の実施形態によれば、上記
した第１０の実施形態と同等の効果を得ることができ
る。

【００７２】なお、この場合感温層２７は細径部１７の
外側にのみ形成してもよく、また細径部１７のクラッド
１３ｂを予め除去した後に感温部２７を形成してもよ
い。

【００７３】さらに、温度検知部５９は３個に限定され
るものではない。

【００７４】（第１２の実施形態）図２１及び図２２は
この発明の第１２の実施形態を示している。

【００７５】図２１において、図１８と同一符合は同一
のもの若しくは相当するものを表わし、図１８と同様に
光ファイバ１３の途中の６箇所にテーパ部１６を経て細
径部１７が形成され、この光ファイバ１３がほぼ真ん中
で折り返されて２箇所ずつの細径部１７が相対峙され、
図２２に示すように各テーパ部１６及び各細径部１７
に、第１０の実施形態（図１７参照）と同様に折り曲げ
た状態の光ファイバ１３の両端部における均一径部分の
外側に被覆６１が形成され、光反射機能を持つ内面を有
する２本のパイプを接合して成る断面８字状の保護部材
６２が光ファイバ１３の外側に配置されて全てのテーパ
部１６，細径部１７が包被され、両端に位置する各テー
パ部１６直前における光ファイバ１３の均一径部分と保
護部材６２の両端部との間それぞれにリング状の防水パ
ッキン６３が介装され、保護部材６２の内面と光ファイ
バ１３と両防水パッキン６３とにより囲まれた空間内
に、化１により表され温度上昇により特定波長の光に対
し光吸収・散乱が変化し易い濃さに変色する界面活性剤
が充填され、特にテーパ部１６及び細径部１７の外側の
界面活性剤により感温層６４が形成され、更に保護部材
６２の両端部がかしめられて温度検知部６５が構成さ
れ、折り返し状態の光ファイバ１３の途中にこのような
温度検知部６５が３個形成されている。

【００７６】尚、使用すべき界面活性剤としては化１に
より表されるもの以外に、上記したノニオン界面活性
剤，イオン性界面活性剤等を用いてもよい。

【００７７】この場合も、図７に示す各寸法条件下で
（ファイバ径Ｄ＝１．０ｍｍ、細径部１７の径ｄ＝０．
８ｍｍ、長さＬ＝５．０ｍｍ、傾斜角θ＝２゜）、但し
光ファイバ１３の全長は７ｍとし、温度上昇時に透明か
ら白濁する界面活性剤を用いて感温層６４を形成し、受
光素子１２に光パワーメータを用いて温度上昇前後にお
ける受光強度の変化を測定したところ約３．３ｄＢとい
う結果が得られている。

【００７８】従って、第１２の実施形態によれば、上記
した第１１の実施形態と同等の効果を得ることができ
る。

【００７９】（第１３の実施形態）図２３及び図２４は
この発明の第１３の実施形態を示している。

【００８０】図２３において、図１８と同一符合は同一
のもの若しくは相当するものを表わし、光源１１及び受
光素子１２が光分岐結合器（以下、光カプラと称する）
６７を介して光ファイバ１３の一端側に接続され、この
光ファイバ１３の他端には図２４にも示すように、光カ
プラ６７を経て光ファイバ１３内を伝送される光源１１
からの光を反射する反射体６８が更に設けられ、光ファ
イバ１３の途中に上記した図１に示す感温層１８と同じ
構成の感温層から成る複数（図２３では３個）の温度検
知部６９が設けられている。

【００８１】この場合も、図７に示す各寸法条件下で
（ファイバ径Ｄ＝１．０ｍｍ、細径部１７の径ｄ＝０．
８ｍｍ、長さＬ＝５．０ｍｍ、傾斜角θ＝２゜、光ファ
イバ１３の全長＝５ｍ）とし、酢酸エチルに表２中の感
温変色材のうち赤色から緑色に変色するものを溶かして
これにＰＭＭＡを溶かした溶液を塗布，乾燥して各感温
層を形成し、受光素子１２に光パワーメータを用いて温
度上昇前後における受光強度の変化を測定したところ約
３．１ｄＢという結果が得られている。

【００８２】従って、第１３の実施形態によれば、上記
した第１２の実施形態と同等の効果を得ることができ
る。

【００８３】なお、各温度検知部６９の感温層は、図
６，図８，図９，図１０，図１１，図１２に示すいずれ
の構成であってもよく、また化１で表わされる界面活性
剤を用いた図１３に示す構成であってもよい。

【００８４】（第１４の実施形態）図２５及び図２６は
この発明の第１４の実施形態を示している。

【００８５】図２５において、図２３と同一符合は同一
のもの若しくは相当するものを表わし、図２３と相違す
るのは、各温度検知部６９をその間の光ファイバ１３及
び光反射体６８と共に、光反射機能を持つ内面を有する
保護部材としてのパイプ７１により包被し、しかも光反
射体６８の直前にも上記した感温変色材から成る変色層
７２を設けたことである。

【００８６】従って、第１４の実施形態によれば、上記
した第１３の実施形態と同等の効果を得ることができる
のは勿論のこと、光ファイバ１３を伝搬した光が光反射
体６８により反射される際に、温度上昇により変色した
変色層７２によって受光強度が変化するため、光ファイ
バ１３の端部でも被測定物の温度上昇を検知することが
できる。

【００８７】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、光ファイバ内を伝搬する光のモードがテーパ部に
よって変化し、このようなモード変化により、コア内に
閉じこめられなくなった光が細径部のクラッドを通り感
温層に進入して感温層で反射されるため、従来に比べて
温度上昇による感温層の変色前後における受光強度の変
化量を大きくすることが可能になり、より制度の高い温
度検知を行うことができる。

【００８８】また、請求項４記載のように、感温層の外
側全部に光反射層を形成し、或いは請求項５記載のよう
に、細径部外側の感温層の外側に光反射層をが形成する
ことにより、テーパ部の傾斜角度によってコア内を伝搬
する光が反射せずに抜け出てしまうような場合に、抜け
出る光をこれら光反射層によってコア側に反射すること
ができるため、光の漏れを防止することができ、より大
きな受光強度の変化を得ることが可能になる。

【００８９】さらに、請求項８記載のように、光ファイ
バの途中に感温層を複数設けたことにより、変色した各
感温層を光が通過するごとにその強度が変化するため、
温度上昇前後の受光強度の変化を一層大きくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態の一部の断面図であ
る。

【図２】この発明の第１の実施形態の概略図である。

【図３】この発明の第１の実施形態の動作説明図であ
る。

【図４】この発明の第１の実施形態の動作説明のための
断面図である。

【図５】この発明の第１の実施形態の動作説明のための
グラフである。

【図６】この発明の第２の実施形態の一部の断面図であ
る。

【図７】この発明の第２の実施形態の動作説明のための
寸法関係を示す図である。

【図８】この発明の第３の実施形態の一部の断面図であ
る。

【図９】この発明の第４の実施形態の一部の断面図であ
る。

【図１０】この発明の第５の実施形態の一部の断面図で
ある。

【図１１】この発明の第６の実施形態の一部の断面図で
ある。

【図１２】この発明の第７の実施形態の一部の断面図で
ある。

【図１３】この発明の第８の実施形態の一部の断面図で
ある。

【図１４】この発明の第９の実施形態の概略図である。

【図１５】この発明の第９の実施形態の一部の断面図で
ある。

【図１６】この発明の第１０の実施形態の概略図であ
る。

【図１７】この発明の第１０の実施形態の一部の断面図
である。

【図１８】この発明の第１１の実施形態の概略図であ
る。

【図１９】この発明の第１１の実施形態の一部の断面図
である。

【図２０】この発明の第１１の実施形態の一部の側面図
である。

【図２１】この発明の第１２の実施形態の概略図であ
る。

【図２２】この発明の第１２の実施形態の一部の断面図
である。

【図２３】この発明の第１３の実施形態の概略図であ
る。

【図２４】この発明の第１３の実施形態の一部の概略図
である。

【図２５】この発明の第１４の実施形態の概略図であ
る。

【図２６】この発明の第１４の実施形態の一部の概略図
である。

【図２７】この発明の背景となる温度検出装置の一部の
断面図である。

【符号の説明】

１１光源１２受光素子１３光ファイバ１３ａコア１３ｂクラッド１４，２１，２５，２９，３２，３５，３９，４４，４
６，５０，５９，６５，６９温度検知部１６テーパ部１７細径部１８，２３，２７，３０，３７，４３，５５，６４感
温層２０，２４，２８，３１，３４，３８光反射層４１，４８，，５１，７１パイプ４２，５４，６３防水パッキン４７，５３，５７，６１被覆５８，６２保護部材６７光カプラ（光分岐結合器）７２変色層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、受光素子と、コア及びその外側
に形成されたクラッドから成り前記光源と前記受光素子
とを接続した光ファイバと、前記光ファイバの途中に設
けられ被測定物の近辺に設置される温度検出部とから成
り、前記温度検出部が、前記光ファイバの途中に漸次ファイ
バ径が小さくなっていくテーパ部を経て形成された所定
長さに亘る細径部と、この細径部の前記クラッドの外側
に形成され温度上昇により特定波長の光に対して光吸収
・散乱が変化し易い色に変色する感温層とにより構成さ
れていることを特徴とする温度検出装置。
【請求項２】前記テーパ部の前記クラッドの外側にも
前記感温層が形成されていることを特徴とする請求項１
記載の温度検出装置。
【請求項３】前記細径部の前記クラッドが除去され、
その細径部の前記コアの外側に前記感温層が形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の温度検出装置。
【請求項４】前記感温層の外側全部に光反射層が形成
されていることを特徴とする請求項１，２または３記載
の温度検出装置。
【請求項５】前記細径部外側の前記感温層の外側に光
反射層が形成されていることを特徴とする請求項２記載
の温度検出装置。
【請求項６】前記光反射層の外側が保護部材により包
被されていることを特徴とする請求項４記載の温度検出
装置。
【請求項７】前記感温層の外側が、内面に光反射面を
有する保護部材により包被されていることを特徴とする
請求項１，２または３記載の温度検出装置。
【請求項８】前記光ファイバの途中に前記感温層が複
数設けられていることを特徴とする請求項１ないし７の
いずれか記載の温度検出装置。
【請求項９】前記光ファイバが折り返され、折り返し
によって前記光ファイバの途中で相対峙する位置それぞ
れに前記感温層が設けられていることを特徴とする請求
項１ないし５のいずれか記載の温度検出装置。
【請求項１０】折り返し状態の前記光ファイバの相対
峙する位置における前記両感温層の前記光反射層の外側
それぞれが保護部材により包被されていることを特徴と
する請求項９記載の温度検出装置。
【請求項１１】折り返し状態の前記光ファイバの相対
峙する位置における前記両感温層の前記光反射層の外側
が断面８字状のひとつの保護部材により包被されている
ことを特徴とする請求項９記載の温度検出装置。
【請求項１２】前記光源及び前記受光素子が光分岐結
合器を介して前記光ファイバの一端側に接続され、前記
光ファイバの他端に、前記光分岐結合器を経て前記光フ
ァイバ内を伝送される前記光源からの光を反射する反射
体が更に設けられ、前記光ファイバの途中に前記温度検
知部が複数設けられていることを特徴とする請求項１な
いし５のいずれか記載の温度検出装置。
【請求項１３】前記各温度検知部それぞれが保護部材
により包被されていることを特徴とする請求項１２記載
の温度検出装置。
【請求項１４】前記各温度検知部とそれぞれの間の前
記光ファイバがひとつの保護部材により包被されている
ことを特徴とする請求項１２記載の温度検出装置。
【請求項１５】前記温度検知部の前記感温層が、感温
変色材から成ることを特徴とする請求項１ないし１４の
いずれか記載の温度検出装置。
【請求項１６】前記温度検知部の前記感温層が、化１
により表わされる界面活性剤から成ることを特徴とする
請求項１ないし１４のいずれか記載の温度検出装置。【化１】