JP5343679B2 - 光ファイバプリロールアセンブリ、光ファイバプリロールカセット及び温度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、温度測定に用いる光ファイバプリロールアセンブリ、光ファイバプリロールカセット、及び光ファイバプリロールアセンブリを用いた温度測定方法に関する。

近年、顧客の情報を管理・運用するデータセンターや自社の多量のジョブ（ＪＯＢ）を扱う計算機センターなど（以下、これらをまとめて「データセンター」という）のように、多数の計算機（サーバ等）を同一室内に設置して一括管理することが多くなっている。

データセンターでは、室内に多数のラックを設置し、各ラックにそれぞれ複数の計算機を収納している。このような状況下では、計算機から多量の熱が発生してラック内の温度が上昇し、誤動作や故障の原因となる。このため、ファン等により室内の冷気をラック内に取り込んで計算機を冷却しつつ、ラックから排出される熱により室内の温度が上昇しないように空調機を用いて室内の温度を管理している。

ところで、計算機の稼働状態によって計算機から発生する熱量は大幅に変動する。熱による計算機の誤動作や故障を確実に防止するためには、計算機から発生する熱の最大量に応じた冷却能力を有する冷却装置（空調機及びファン等）を使用する必要がある。

この場合、冷却能力が大きい冷却装置をその最大能力で常時稼働させることは、ランニングコストが高くなるというだけでなく、省エネルギー及びＣＯ₂削減の観点からも好ましくない。従って、データセンター内に設置された各ラックの温度をリアルタイムで測定し、その測定結果に基づいて冷却を最適化することが必要となる。

従来から、データセンター、工場及びオフィス等において多数の箇所の温度を測定する際に、温度センサとして光ファイバを用いることが提案されている。

特開２００３−１４５５４号公報 特開２００３−５７１２６号公報 特開昭６２−１１０１６０号公報 特開平７−１２６５５号公報 特開平２−１２３３０４号公報 特開２００２−２６７２４２号公報 特開平８−２４７８５９号公報 特開平６−４３０４０号公報

株式会社富士通研究所 PRESS RELEASE 「データセンター向けリアルタイム多点温度測定技術を開発」 2008年4月4日

ところで、データセンターでは、その時々の需要に応じて設備の変更が行われる。そして、例えばラックを増設したときには、増設したラックにも温度管理のために光ファイバを敷設することが必要になる。しかし、ラックの増設にともなって光ファイバの敷設を始めからやり直すことは極めて煩雑であり、コストも高くなる。そのため、既設の光ファイバの一部を切断し、増設したラックに敷設した光ファイバと接続することが考えられる。

しかしながら、既設の光ファイバを切断して新たな光ファイバを接続すると、光ファイバ測定装置（光ファイバを温度センサとして用いる温度測定装置）で認識される温度測定ポイント（以下、単に「測定ポイント」という）の位置と実際の測定ポイントの位置とがずれてしまう。そのため、光ファイバを増設した後に、例えば複数の測定ポイントで実際に光ファイバを加熱し、光ファイバ測定装置で認識される測定ポイントと実際の測定ポイントの位置とを一致させる煩雑な作業が必要となる。

以上から、設備の変更等に容易に対応することができる光ファイバプリロールアセンブリ、光ファイバプリロールカセット、及び光ファイバプリロールアセンブリを用いた温度測定方法を提供することを目的とする。

一観点によれば、光ファイバと、前記光ファイバの長さ方向に相互に離隔して配置された複数の光ファイバプリロールカセットとを具備し、前記光ファイバプリロールカセットはいずれも、カセット本体と、前記カセット本体に被せる蓋部とを有し、前記カセット本体は、巻取部と、ファイバ導入口及びファイバ導出口とを備え、前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口にはそれぞれ前記光ファイバの所定の部分が配置され、前記巻取部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバが前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口に近い側から順に同一方向に巻き付けられ、前記蓋部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバをその折り返し点側から引き出し可能な開口部を備える光ファイバプリロールアセンブリが提供される。

上記一観点による光ファイバプリロールアセンブリは、光ファイバの長さ方向に相互に離隔して配置された複数の光ファイバプリロールカセットを有している。そして、光ファイバプリロールカセットはいずれも、カセット本体と、該カセット本体に被せる蓋部とを有している。カセット本体は、巻取部と、ファイバ導入口及びファイバ導出口とを備え、前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口にはそれぞれ光ファイバの所定の部分が配置される。そして、巻取部にはファイバ導入口とファイバ導出口との間の光ファイバがファイバ導入口及びファイバ導出口に近い側から順に同一方向に巻き付けられる。また、蓋部には、ファイバ導入口とファイバ導入口との間の光ファイバをその折り返し点側から引き出し可能な開口部が設けられている。

例えば光ファイバプリロールカセットから必要な長さの光ファイバを引き出してラック内に敷設する。予めラックの数よりも多くの光ファイバプリロールカセットを用意しておけば、ラックの増設等に容易に対応することができる。また、余分な光ファイバを光ファイバプリロールカセット内に収納しておくことにより、光ファイバが絡まったり邪魔になったりすることが回避できる。

図１（ａ）は第１の実施形態に係る光ファイバプリロールカセットを示す上面図、図１（ｂ）は同じくその光ファイバプリロールカセットの蓋部を外した状態を示す模式図である。 図２は、光ファイバプリロールカセットの構造を示す断面図である。 図３は、カセット本体を示す上面図である。 図４は、光ファイバプリロールアセンブリを示す模式図である。 図５は、中・大規模計算機ルームの一例を示す模式図である。 図６は、光ファイバ測定装置の構成を示す模式図である。 図７は、後方散乱光のスペクトルを示す図である。 図８は、ラマン散乱光の強度の時系列分布の一例を示す図である。 図９は、図８のラマン散乱光の強度の時系列分布を基にＩ₁／Ｉ₂比を時間毎に計算し、且つ図８の横軸（時間）を距離に換算し、縦軸（信号強度）を温度に換算した結果を示す図である。 図１０は、最小加熱長を説明する図（その１）である。 図１１は、最小加熱長を説明する図（その２）である。 図１２は、温度が２５℃の環境に光ファイバを配置し、光源から５ｍの位置を中心に８０℃の熱をステップ型温度分布となるように印加した場合の計測温度分布を示す図である。 図１３は、光ファイバ測定装置における伝達関数の一例を示す図である。 図１４は、第１の実施形態の光ファイバプリロールアセンブリを用いた光ファイバの敷設例を示す模式図である。 図１５は、光ファイバ測定装置による温度分布の測定結果の例を示す図である。 図１６は、光ファイバ測定装置による計測温度（補正前）、補正後の計測温度、及び熱電対により計測した温度の例を示す図である。 図１７は、光ファイバの増設を示す模式図である。 図１８は、光ファイバ増設時の処理を示すフローチャートである。 図１９は、光ファイバの長さ方向の位置と反射光の強度との関係を示す図である。 図２０は、第１の実施形態の変形例を示す模式図である。 図２１は、第１番目から第９番目までの位置マークの例を示す図である。 図２２は、バーコードに付与された情報の例を示す図である。 図２３（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態に係る光ファイバプリロールカセットを上から見た状態を示す模式図である。 図２４（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態に係る光ファイバプリロールカセットの断面図である。

以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

１．第１の実施形態
（光ファイバプリロールカセット）
図１（ａ）は第１の実施形態に係る光ファイバプリロールカセットを示す上面図、図１（ｂ）は同じくその光ファイバプリロールカセットの蓋部を外した状態を示す模式図である。また、図２は光ファイバプリロールカセットの構造を示す断面図、図３は、カセット本体を示す上面図である。

本実施形態の光ファイバプリロールカセット（以下、単に「カセット」ともいう）１０は、カセット本体１１と、該カセット本体１１に被せる蓋部１６とを有している。これらのカセット本体１１及び蓋部１６は、いずれも透明又は半透明の樹脂（プラスチック）の薄板により形成されている。光ファイバプリロールカセット１０の外形寸法は例えば１３ｃｍである。

カセット本体１１には、図１〜図３に示すように、その周面に光ファイバを巻き取る巻取部１２と、該巻取部１２の周囲に配置されて蓋部１６を回転可能に係止する係止部１３とを有している。巻取部１２の直径は光ファイバ２０の最小曲げ半径の２倍以上であることが好ましく、本実施形態では巻取部１２の直径を８ｃｍとしている。光ファイバの最小曲げ半径はメーカー等により規定されており、一般的な光ファイバの最小曲げ半径は１５ｍｍ程度である。係止部１３の上部には、図２に示すように、外側（水平方向）に突出する凸部１３ａが設けられている。

また、カセット本体１１には、図１，図３に示すように、光ファイバ２０を巻取部１２の周面に導くファイバ導入口１４ａと、光ファイバ２０を巻取部１２の周面から当該カセット１０の外に導出するファイバ導出口１４ｂとが設けられている。これらのファイバ導入口１４ａ及びファイバ導出口１４ｂにそれぞれ保護材（図示せず）を介して光ファイバ２０の所定の部分を配置し、図１に示すように、これらのファイバ導入口１４ａ及びファイバ導出口１４ｂ間の光ファイバ２０をファイバ導入口１４ａ及びファイバ導出口１４ｂに近い側からそれぞれ巻取部１２に同一方向に巻き付けて収納する。

本実施形態では、ファイバ導入口１４ａからファイバ導出口１４ｂまでの光ファイバ２０の長さが１０ｍに設定されている。なお、ファイバ導入口１４ａからファイバ導出口１４ｂまでの光ファイバ２０の長さは、例えばラックへの敷設に必要な長さと最小加熱長との合計よりも長くすることが好ましい。最小加熱長については後述する。

図２に示すように、蓋部１６の下端には外側（水平方向）に突出する凸部１７が設けられている。この凸部１７の内側（凹部）がカセット本体１１の係止部１３の凸部１３ａに引っかかって、蓋部１６がカセット本体１１に回転可能な状態で係止される。但し、蓋部１６を強く引き上げると弾性変形して凸部１７が係止部１３から外れ、蓋部１６とカセット本体１１とを容易に分離することができる。

蓋部１６の上部には、当該カセット１０に収納した光ファイバ２０をその折り返し点側から引き出すための開口部が設けられている。以下、この開口部を、光ファイバ引出口１８という。図１に示すように、光ファイバ２０が右巻きに巻かれている場合、蓋部１６を左方向に回転すると、カセット本体１１（巻取部１２）から光ファイバ２０が巻き解かれて、光ファイバ引出口１８から光ファイバ２０が引き出される。逆に、蓋部１６を右方向に回転すると、光ファイバ２０が巻取部１２の周面に巻き取られ、光ファイバ引出口１８から導出している光ファイバ２０の長さが短くなる。

（光ファイバプリロールアセンブリ）
図４は、光ファイバプリロールアセンブリを示す模式図である。この図４に示すように、光ファイバプリロールアセンブリは、１本の光ファイバ２０に複数の光ファイバプリロールカセット１０を取り付けたものである。光ファイバ２０の両端にはそれぞれ光コネクタ２１が取り付けられており、光ファイバ２０はこれらの光コネクタ２１を介して光ファイバ測定装置や他の光ファイバと接続される。光コネクタ２１からカセット１０までの間、及び各カセット１０間の距離は予め設定された値に調整されている。

また、各カセット１０にはそれぞれ１０ｍ分の光ファイバ２０が収納され、ラック内に敷設するのに必要な長さの光ファイバ２０が光ファイバ引出口から引き出されている。なお、光ファイバ２０には、基準点（例えば光コネクタ２１の位置）からの距離を示すメーターマークが一定のピッチで設けられている。

以下、上述の光ファイバプリロールアセンブリを使用した温度測定について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。

（計算機ルーム）
図５は、中・大規模計算機ルームの一例を示す模式図である。この図５に示すように、計算機ルームの室内は、機器設置エリア３０と、フリーアクセスフロア３５とに分離されている。機器設置エリア３０には複数のラック（サーバラック）３１が配置されており、各ラック３１にはそれぞれ複数の計算機（ブレードサーバ等）が収納されている。また、機器設置エリア３０には、管理者が通行するための通路や計算機の管理に必要な管理スペースが設けられている。

フリーアクセスフロア３５は、機器設置エリア３０の床下に設けられている。このフリーアクセスフロア３５には、各ラック３１に接続される電力ケーブルや通信ケーブル等の各種ケーブル３６がケーブルダクト３７に収納されて配置されている。

フリーアクセスフロア３５には空調機３９から冷風が供給され、温度がほぼ一定に維持される。機器設置エリア３０の床下には通風口（グリル）３２が設けられており、この通風口３２を介してフリーアクセスフロア３５からラック３１の吸気口近傍に冷風を供給し、ラック３１内の計算機を冷却するようになっている。

（光ファイバ測定装置）
図６は光ファイバ測定装置（Distributed Temperature Sensor：ＤＴＳ）の構成を示す模式図である。また、図７は後方散乱光のスペクトルを示す図である。

図６に示すように、光ファイバ測定装置は、レーザ光源４１と、レンズ４２ａ，４２ｂと、ビームスプリッタ４３と、光ファイバ４４と、波長分離部４５と、光検出器４６とを有している。

レーザ光源４１からは、所定のパルス幅のレーザ光が一定の周期で出力される。このレーザ光は、レンズ４２ａ、ビームスプリッタ４３及びレンズ４２ｂを通って光ファイバ４４の光源側端部から光ファイバ４４内に進入する。なお、図６において、４４ａは光ファイバ４４のコアを示し、４４ｂは光ファイバ４４のクラッドを示している。

光ファイバ４４内に進入した光の一部は、光ファイバ４４を構成する分子により後方散乱される。後方散乱光には、図７に示すように、レイリー（Rayleigh）散乱光と、ブリルアン（Brillouin）散乱光と、ラマン（Raman）散乱光とが含まれる。レイリー散乱光は入射光と同一波長の光であり、ブリルアン散乱光及びラマン散乱光は入射波長からシフトした波長の光である。

ラマン散乱光には、入射光よりも長波長側にシフトしたストークス光と、入射光よりも短波長側にシフトした反ストークス光とがある。ストークス光及び反ストークス光のシフト量はレーザ光の波長や光ファイバ４４を構成する物質等に依存するが、通常５０ｎｍ程度である。また、ストークス光及び反ストークス光の強度はいずれも温度により変化するが、ストークス光は温度による変化量が小さく、反ストークス光は温度による変化量が大きい。すなわち、ストークス光は温度依存性が小さく、反ストークス光は温度依存性が大きいということができる。

これらの後方散乱光は、図６に示すように、光ファイバ４４を戻って光源側端部から出射する。そして、レンズ４２ｂを透過し、ビームスプリッタ４３により反射されて、波長分離部４５に進入する。

波長分離部４５は、波長に応じて光を透過又は反射するビームスプリッタ５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、特定の波長の光のみを透過する光学フィルタ５３ａ，５３ｂ，５３ｃと、光学フィルタ５３ａ，５３ｂ，５３ｃを透過した光をそれぞれ光検出器４６の受光部４６ａ，４６ｂ，４６ｃに集光する集光レンズ５４ａ，５４ｂ，５４ｃとにより構成されている。

波長分離部４５に入射した光は、ビームスプリッタ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ及び光学フィルタ５３ａ，５３ｂ，５３ｃによりレイリー散乱光、ストークス光及び反ストークス光に分離され、光検出器４６の受光部４６ａ，４６ｂ，４６ｃに入力される。その結果、受光部４６ａ，４６ｂ，４６ｃからはレイリー散乱光、ストークス光及び反ストークス光の強度に応じた信号が出力される。前述したように、ストークス光は温度依存性が小さく、反ストークス光は温度依存性が大きいので、両者の比により後方散乱が発生した位置の温度を評価することができる。

なお、光検出器４６に入力される後方散乱光のパルス幅は光ファイバ４４の長さに関係する。このため、レーザ光源４１から出力されるレーザパルスの間隔は、各レーザパルスによる後方散乱光が重ならないように設定される。また、レーザ光のパワーが高すぎると誘導ラマン散乱状態になって正しい計測ができなくなる。このため、誘導ラマン散乱状態にならないようにレーザ光源４１のパワーを制御することが重要である。

ところで、光ファイバ４４内で発生した後方散乱光は、光ファイバ４４を戻る間に減衰する。そのため、後方散乱が発生した位置における温度を正しく評価するためには、光の減衰を考慮することが必要である。

図８は、横軸に時間をとり、縦軸に光検出器の受光部から出力される信号強度をとって、ラマン散乱光の強度の時系列分布の一例を示す図である。光ファイバにレーザパルスを入射した直後から一定の間、光検出器にはストークス光及び反ストークス光が検出される。光ファイバの全長にわたって温度が均一の場合、レーザパルスが光ファイバに入射した時点を基準とすると、信号強度は時間の経過とともに減少する。この場合、横軸の時間は光ファイバの光源側端部から後方散乱が発生した位置までの距離を示しており、信号強度の経時的な減少は光ファイバによる光の減衰を示している。

光ファイバの長さ方向にわたって温度が均一でない場合、例えば長さ方向に沿って高温部及び低温部が存在する場合は、ストークス光及び反ストークス光の信号強度は一様に減衰するのではなく、図８に示すように信号強度の経時変化を示す曲線に山及び谷が現れる。図８において、ある時間ｔにおける反ストークス光の強度をＩ₁、ストークス光の強度をＩ₂とする。

図９は、図８のラマン散乱光の強度の時系列分布を基にＩ₁／Ｉ₂比を時間毎に計算し、且つ図８の横軸（時間）を距離に換算し、縦軸（信号強度）を温度に換算した結果を示す図である。この図９に示すように、反ストークス光とストークス光との強度比（Ｉ₁／Ｉ₂）を計算することにより、光ファイバの長さ方向における温度分布を測定することができる。

なお、後方散乱が発生した位置におけるラマン散乱光（ストークス光及び反ストークス光）の強度は温度により変化するが、レイリー散乱光の強度は温度に依存しないと考えられる。従って、レイリー散乱光の強度から後方散乱が発生した位置を特定し、その位置に応じて光検出器で検出したストークス光及び反ストークス光の強度を補正することが好ましい。

（最小加熱長）
以下、図１０，図１１を参照して最小加熱長について説明する。

レーザ光源４１から出力されるレーザ光のパルス幅（ＯＮ時間）ｔ₀を１０nsec、真空中の光の速度ｃを３×１０⁸ｍ／sec、光ファイバ４４のコア４４ｂの屈折率ｎを１．５とすると、光ファイバ４４内におけるレーザ光のパルス幅Ｗは、下記（１）式に示すように約２ｍとなる。

Ｗ＝ｔ₀・ｃ／ｎ＝１０（nsec）・３×１０⁸（ｍ/sec）／１．５≒２（ｍ） …（１）
このパルス幅分のレーザ光の後方散乱光は光検出器４６に１つの信号として取り込まれ、光検出器４６はこのパルス幅分の信号の積算値から温度を検出する。そのため、光ファイバのうちパルス幅Ｗに相当する長さに均一に熱を加えないと正確な温度計測ができない。以下、正確な温度計測に必要な最小加熱長をＬminという。

図１０（ａ）に示す実温度分布で光ファイバを加熱した場合、すなわち光ファイバのうち長さＬの部分のみを均一に加熱した場合（以下、このような温度分布をステップ型温度分布という）、光ファイバ測定装置で得られる温度分布（以下、「計測温度分布」という）は、図１０（ｂ）に示すようにガウシアン分布（正規分布）状の曲線を描く。図１１に示すように加熱部の長さＬが最小加熱長Ｌminよりも短い場合は、計測温度分布のピークが低くなり、加熱部の長さＬが長くなれば計測温度分布のピークは高くなる。計測温度と加熱温度との差を小さく（例えば±５％以内）するためは、加熱部の長さＬを最小加熱長Ｌmin以上とすることが必要になる。

また、図１１に示すように、加熱部の長さＬが短い場合には、２つの加熱部が近接していても計測温度分布は重ならない。しかし、加熱部の長さＬが最小加熱長Ｌmin以上の場合は、２つの加熱部の間の距離が最小加熱長Ｌmin以上離れていなければ、各加熱部の計測温度分布が重なってしまう。

図１２は、横軸に光ファイバの長さ方向の位置をとり、縦軸に温度をとって、温度が２５℃の環境に光ファイバを配置し、光源から５ｍの位置を中心に８０℃の熱をステップ型温度分布となるように印加した場合の計測温度分布を示す図である。ここでは、加熱部の長さを、それぞれ４０ｃｍ、１ｍ、１．６ｍ、２．２ｍとしている。この図１２からもわかるように、加熱部の長さが２ｍ（最小加熱長Ｌmin）よりも短い場合は計測温度分布のピークは実温度よりも低く観測され、加熱部の長さが２ｍ以上の場合は計測温度分布のピークと実温度とがほぼ一致する。また、図１２から、加熱部のエッジから約１ｍ（最小加熱長Ｌminの約１／２）以上離れた位置では、加熱部の影響をほとんど受けないこともわかる。

なお、加熱部の長さが最小加熱長Ｌmin以下の場合や加熱部間の距離が最小加熱長Ｌmin以下の場合は、後述の伝達関数を用いた補正を行うことにより、実際の温度を比較的良好な精度で推定することができる。また、測定ポイントは最小加熱長と関係なく、光ファイバ測定装置のサンプリング周波数に基づいて決定される。光ファイバ測定装置において平均化に要する時間等の実用的な計測時間を考慮すると、測定ポイントの間隔は２５〜５０ｃｍ程度にすることが可能である。

（伝達関数）
図１３は、横軸に加熱中心からの距離をとり、縦軸に相対強度をとって、光ファイバ測定装置における伝達関数の一例を示す図である。伝達関数は、光ファイバ測定装置のインパルス応答特性にほぼ等しいものとなる。図１３に示す伝達関数を例えば図１２のステップ型温度分布に対し畳み込み（コンボリューション）すると、図１２のガウシアン曲線形状の計測温度分布となる。これと同様に、ラック内の実温度分布に伝達関数を畳み込みすると、光ファイバ測定装置で計測したときの計測温度分布が得られる。また、計測温度分布に対し伝達関数の逆関数（逆補正関数）を用いて補正（デコンボリューション）を行うと、実温度分布に近似の温度分布（補正後の計測温度分布）が得られる。

伝達関数は、光ファイバが群遅延特性を有しているため、距離に応じて変化する。そのため、光ファイバの全長にわたって伝達関数を一義的に定義することはできない。しかし、短い距離範囲であれば、光信号の損失や遅延は一様であるとみなして伝達関数を定義することができる。伝達関数は、光源からの距離だけでなく光ファイバの種類によっても異なる。

（温度測定方法）
図１４は、第１の実施形態の光ファイバプリロールアセンブリを用いた光ファイバの敷設例を示す模式図である。

図１４に示す例では、空調機により温度がほぼ一定に維持されるフリーアクセスフロア３５に光ファイバプリロールカセット１０を配置し、そこから光ファイバ２０を引き出して機器設置エリア３０のラック（温度測定対象）３１内に光ファイバ２０を敷設している。図４に示すように、１本の光ファイバ２０には複数のカセット１０が取り付けられている。この例では１つのラック３１に１つのカセット１０が対応するが、ラック３１の増設を考慮してカセット１０を余分に設けておくことが好ましい。

各ラック３１にはそれぞれ複数の計算機３３が格納されている。ここでは、図示した２つのラック３１のうちの一方（右側のラック）には全ての計算機収納スペースに計算機３３が収納されており、他方（左側のラック）には一部の計算機収納スペースに計算機３３が収納されていないものとする。カセット１０から引き出された光ファイバ２０は、各計算機３３の排気ファンの近傍を通るように、且つラック３１を下から上まで往復するように配置される。

カセット１０からラック３１までの距離が約０．５ｍ、ラック３１の高さが約２ｍとすると、カセット１０から引き出される光ファイバ２０の長さは約５ｍである。従って、カセット１０内には、ラック導入側及びラック導出側の光ファイバ２０がそれぞれ２．５ｍづつ収納されていることになる。なお、カセット１０間の光ファイバ２０の長さは各ラック間の距離に応じて設定される。ここでは、カセット１０間の光ファイバ２０の長さは１ｍとする。

前述したように、最小加熱長Ｌminが２ｍであるとすると、熱源から１ｍ（Ｌminの１／２）以上離れていれば、熱源の影響を受けることなく温度を高精度に測定することができる（図１２参照）。本実施形態では、カセット１０内にラック導入側及びラック導出側の光ファイバ２０をそれぞれ２．５ｍ（Ｌminの１／２以上）づつ収納しているので、ラック３１内の温度の影響を受けることなく、カセット１０が配置された位置の温度（フリーアクセスフロア３５の温度）を精度よく測定することができる。また、カセット１０内に収納された光ファイバ２０により、隣接するラック３１の影響（クロストーク）を受けることなく、個々のラック３１の温度を測定することができる。

図１５は、横軸に光ファイバの長さ方向の位置をとり、縦軸に温度をとって、光ファイバ測定装置による温度分布の測定結果の例を示す図である。本実施形態では、ラック導入側及びラック導出側の光ファイバが同一のカセット１０内に最小加熱長Ｌminの１／２以上の長さにわたって収納されているので、図１５に示すように、各ラック３１の温度分布の両側（図中丸で示す部分）の温度が同一になり、且つ温度の測定精度も高い。この温度を基準にしてラック３１内の温度分布（計測温度分布）に対し逆補正（デコンボリューション）を行うことにより、実温度に近似の温度分布（補正後の温度分布）が得られる。

図１６は、横軸に光ファイバの長さ方向の位置をとり、縦軸に温度をとって、光ファイバ測定装置による計測温度（補正前）、補正後の計測温度、及び熱電対により計測した温度の例を示す図である。この図１６に示すように、補正後の温度は熱電対により測定した温度とほぼ一致している。このことから、本実施形態によれば、ラック内の温度分布を良好な精度で測定できることがわかる。

（光ファイバの増設）
増設するラックの数が少ない場合は、前述したように予めカセット１０を余分に設けておくことにより対応できる。しかし、増設するラックの数が多い場合は、光ファイバ（光ファイバプリロールアセンブリ）を増設する必要がある。

図１７は光ファイバの増設を示す模式図、図１８は光ファイバ増設時の処理を示すフローチャートである。ここでは、既設の光ファイバ２０ａと光ファイバ２０ｂとの間に光ファイバ２０ｃを増設するものとする。各光ファイバ２０ａ〜２０ｃには、それぞれ複数のカセット１０が取り付けられている。また、ここでは説明を簡単にするために、各光ファイバ２０ａ〜２０ｃの屈折率は同じであるとする。更に、各光ファイバ２０ａ〜２０ｃの長さは既知であるとする。

なお、光ファイバ測定装置４０は図６に示す光ファイバ測定装置と基本的に同一の構造を有し、一定時間毎に入力と出力とを切り替える光スイッチ４０ａを介して光ファイバ２０ａ，２０ｂと接続されている。

まず、ステップＳ１１において、オペレータはコネクタ２１を介して光ファイバ２０ａと光ファイバ２０ｂとの間に光ファイバ２０ｃを接続（増設）する。その後、ステップＳ１２において、オペレータは光ファイバ測定装置４０に各光ファイバ２０ａ〜２０ｃの接続状態や各光ファイバ２０ａ〜２０ｃの長さなどの情報を入力する。各光ファイバ２０ａ〜２０ｃにはそれぞれ基準点（例えばコネクタの位置）からの距離を示すメーターマークが一定のピッチで設けられており、その情報も光ファイバ測定装置４０に入力される。

次に、ステップＳ１３において、光ファイバ測定装置４０から光ファイバ２０ａ〜２０ｃにレーザ光を出力し、反射光（後方散乱光）を検出する。図１９は、横軸に光ファイバの長さ方向の位置をとり、縦軸に反射光の強度をとって、それらの関係を示す図である。レーザ光の伝播にともなってレーザ光の強度が減衰するため、光源から遠い場所で後方散乱した光ほど光ファイバ測定装置４０で検出される光量は小さくなる。但し、各光ファイバ２０ａ〜２０ｃ間をコネクタ２１により接続した場合は、図１９に示すように光量の変化が一様ではなく、接続部での光反射により光量の変化を示す曲線に段差が発生する。光ファイバ測定装置４０は、段差が発生した箇所を検出し、その結果と予め入力された情報とに基づいて光ファイバ２０ａ〜２０ｃを認識する。

次に、ステップＳ１４において、光ファイバ測定装置４０は、反射光の到達時間から段差が発生した箇所間の距離を算出し、その結果と予め入力された光ファイバ２０ａ〜２０ｃの長さを比較する。そして、光ファイバ測定装置４０は、反射光の到達時間から算出した光ファイバ２０ａ〜２０ｃの長さ（算出値）と実際の光ファイバ２０ａ〜２０ｃの長さ（入力値）とが一致するように、時間と距離との変換データを校正する。

次いで、ステップＳ１５に移行し、光ファイバ測定装置４０は、サンプリング周波数により決定される測定ポイントの位置と光ファイバ２０ａ〜２０ｃに設けられたメーターマークとを対応させて記憶する。

このようにして、光ファイバ増設後に光ファイバ測定装置の校正処理を実行して測定ポイントとメーターマークとを対応させておくことにより、光ファイバ測定装置により認識される測定ポイントと実際の測定ポイントとのずれを少なくすることができる。その結果、温度分布の測定精度が向上するという効果が得られる。

（変形例）
図２０は、第１の実施形態の変形例を示す模式図である。この図２０に示す例では、１本の光ファイバ２０に複数の光ファイバプリロールカセット１０が取り付けられている。また、光ファイバ２０の両端にはそれぞれ光コネクタ２１が設けられており、これらの光コネクタ２１を介して光ファイバ２０を光ファイバ測定装置又は他の光ファイバに接続するようになっている。

各光ファイバプリロールカセット１０に収納される光ファイバ２０には、メーターマーク（第１のマーク）とは別に、位置マーク（第２のマーク）２３が一定のピッチで設けられている。例えば、メーターマークは２０ｃｍ毎に設けられており、位置マーク２３は５０ｃｍ毎に設けられている。なお、カセット１０間の光ファイバ２０には位置マーク２３は設けられていない。

位置マーク２３は例えばシアン、マゼンダ及びイエロー等の複数の色を組み合わせて構成されており、カセット１０のファイバ導入口からの距離と、光ファイバ２０の向き（位置マーク２３のどちら側がファイバ導入口側か）とを示している。同一カセット１０内では同一の色の組み合わせはないが、各カセット１０にはファイバ導入口からの距離に応じた色の組み合わせの位置マーク２３が配置されている。

図２１には、一例として第１番目から第９番目までの位置マーク２３を示している。この図２１において、Ｃはシアン、Ｍはマゼンダ、Ｙはイエローを示している。また、図の右側がファイバ導入口側であることを示している。光ファイバ２０にはカセット１０のファイバ導入口から例えば５０ｃｍ毎に、これらの位置マーク２３が順番に配置されている。

また、図２０に示す例では、各カセット１０にバーコード（識別子）２５が表示されている。このバーコード２５には、例えば図２２に示すように、商品コード、製造年月日、入口位置（ファイバ導入口）及び出口位置（ファイバ導出口）における光ファイバの長さ（例えばコネクタの位置からファイバ導入口及びファイバ導出口までの長さ）、１つ前のカセット出口位置、１つ後のカセット入口位置などの情報が記録されている。

この変形例の光ファイバプリロールカセット１０では、各カセット１０に表示されたバーコード２５により光ファイバ２０のどの位置に配置されたカセット１０であるのかを容易に把握することができる。また、ラック内に敷設される光ファイバ２０には色彩による位置マーク２３が設けられているので、ラック内の光ファイバ２０の敷設状態を容易に把握することができる。例えば、カメラによりラック内に敷設された光ファイバ２０を撮影してその画像を画像認識処理することにより、ラック内の光ファイバ２０の敷設状態を自動的に解析することも可能である。

２．第２の実施形態
図２３（ａ），（ｂ）は第２の実施形態に係る光ファイバプリロールカセットを上から見た状態を示す模式図であり、図２４（ａ），（ｂ）は同じくその光ファイバプリロールカセットの断面図である。

本実施形態の光ファイバプリロールカセット６０は、カセット本体６１と、該カセット本体６１に被せる蓋部６６とを有している。カセット本体６１は、第１の実施形態と同様にその周面に光ファイバ２０を巻き取る円筒状の巻取部６２と、巻取部６２の周囲に配置されて蓋部６６を回転可能に係止する係止部６３とを有している。但し、係止部６３には上下方向に離隔して２つの凸部６３ａ，６３ｂが設けられている点が第１の実施形態と異なる。

また、カセット６１には、第１の実施形態と同様に、ファイバ導入口及びファイバ導出口（いずれも図示せず）が設けられており、これらのファイバ導入口及びファイバ導出口に光ファイバ２０の所定の部分を配置するようになっている。ファイバ導入口及びファイバ導出口間の光ファイバ２０は、ファイバ導入口及びファイバ導出口に近い側からそれぞれ巻取部６２に同一方向（図２３では左巻き）に巻き付けて収納される。

一方、蓋部６６の上面には、当該カセット６０に収納した光ファイバ２０をその折り返し点側から引き出すための円形の開口部６７と、開口部６７に接続する“Ｕ”字状の切り欠き部６７ａとが設けられている。また、蓋部６６の下端には、外側（水平方向）に突出する凸部６８が設けられている。この凸部６８の内側（凹部）がカセット本体６１の係止部６３の凸部６３ａ，６３ｂに引っかかって、蓋部６６がカセット本体６１に回転可能な状態で係止される。

本実施形態においてカセット６０から光ファイバ２０を引き出すときには、図２４（ｂ）に示すように、蓋部６６の凸部６８がカセット本体６１の凸部６３ａに引っかかるまで蓋部６６を持ち上げて、カセット本体６１と蓋部６６との隙間を大きくする。これにより、蓋部６６を回転することなく、開口部６７を介して光ファイバ２０を簡単に引き出すことができる。

一方、カセット１０に光ファイバ２０を巻き取るときには、図２４（ａ）に示すように蓋部６６の凸部６８がカセット本体６１の凸部６３ｂに引っかかるまで押し下げた状態で、図２３（ｂ）に示すように蓋部６６を左方向に回転させる。これにより、光ファイバ２０が“Ｕ”字状の切り欠き部６７ａに案内されて、巻取部６２の周面に巻き取られる。

本実施形態の光ファイバプリロールカセット６０も、第１の実施形態と同様にして使用する。本実施形態の光ファイバプリロールカセット６０は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、光ファイバ２０の引き出しが容易であるという利点がある。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）光ファイバと、前記光ファイバの長さ方向に相互に離隔して配置された複数の光ファイバプリロールカセットとを具備し、
前記光ファイバプリロールカセットはいずれも、カセット本体と、前記カセット本体に被せる蓋部とを有し、
前記カセット本体は、巻取部と、ファイバ導入口及びファイバ導出口とを備え、
前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口にはそれぞれ前記光ファイバの所定の部分が配置され、
前記巻取部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバが前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口に近い側から順に同一方向に巻き付けられ、
前記蓋部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバをその折り返し点側から引き出し可能な開口部を備えることを特徴とする光ファイバプリロールアセンブリ。

（付記２）前記光ファイバには、所定の基準位置からの距離を示す第１のマークが長さ方向に沿って一定のピッチで配置されていることを特徴とする付記１に記載の光ファイバプリロールアセンブリ。

（付記３）前記複数の光ファイバプリロールカセットの前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の光ファイバには、いずれも当該光ファイバプリロールカセットの前記光ファイバ導入口からの長さ方向の位置及び光ファイバの向きを示す第２のマークが設けられていることを特徴とする付記２に記載の光ファイバプリロールアセンブリ。

（付記４）前記第２のマークが複数の色の組み合わせにより形成されていることを特徴とする付記３に記載の光ファイバプリロールアセンブリ。

（付記５）前記複数の光ファイバプリロールカセットにはそれぞれ固有の識別子が表示されていることを特徴とする付記１に記載の光ファイバプリロールアセンブリ。

（付記６）カセット本体と、
前記カセット本体に被せる蓋部とを有し、
前記カセット本体は、巻取部と、ファイバ導入口及びファイバ導出口とを備え、
前記ファイバ導入口及びファイバ導出口にはそれぞれ前記光ファイバの所定の部分が配置され、
前記巻取部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバが前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口に近い側から順に同一方向に巻き付けられ、
前記蓋部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバをその折り返し点側から引き出し可能な開口部を備えることを特徴とする光ファイバプリロールカセット。

（付記７）前記蓋部は、前記カセット本体に回転可能に取り付けられていることを特徴とする付記６に記載の光ファイバプリロールカセット。

（付記８）光ファイバを光ファイバ測定装置に接続し、前記光ファイバにレーザ光を照射してその反射光により前記光ファイバの長さ方向の温度分布を測定する温度測定方法において、
前記光ファイバの長さ方向に沿って複数の光ファイバプリロールカセットを配置し、
前記光ファイバプリロールカセットを温度測定対象の外に配置し、前記光ファイバプリロールカセットから引き出した前記光ファイバを前記温度測定対象内に敷設することを特徴とする温度測定方法。

（付記９）前記光ファイバプリロールカセットには、前記温度測定対象に導入する側及び前記温度測定対象から導出する側の光ファイバがそれぞれ前記光ファイバ測定装置により決まる最小加熱長の１／２以上の長さで収納されていることを特徴とする付記８に記載の温度測定方法。

（付記１０）前記光ファイバ測定装置は、光ファイバ相互の接続部からの光の反射により各光ファイバ間の距離を検出し、その値と予め設定された各光ファイバの長さとに応じて時間と距離との換算データを自動的に校正することを特徴とする付記８に記載の温度測定方法。

１０…光ファイバプリロールカセット、１１…カセット本体、１２…巻取部、１３…係止部、１３ａ…凸部、１４ａ…導入口、１４ｂ…導出口、１６…蓋部、１７…凸部、１８…光ファイバ引出口、２０，２０ａ〜２０ｃ…光ファイバ、２１…光コネクタ、２３…位置マーク、２５…バーコード、３０…機器設置エリア、３１…ラック、３２…通風口、３３…計算機、３５…フリーアクセスフロア、３６…各種ケーブル、３７…ケーブルダクト、３９…空調機、４０…光ファイバ測定器、４０ａ…光スイッチ、４１…レーザ光源、４２ａ，４２ｂ…レンズ、４３…ビームスプリッタ、４４…光ファイバ、４５…波長分離部、４６…光検出器、５１ａ〜５１ｃ…ビームスプリッタ、５３ａ〜５３ｃ…光学フィルタ、５４ａ〜５４ｃ…集光レンズ、６０…光ファイバプリロールカセット、６１…カセット本体、６２…巻取部、６３…係止部、６３ａ，６３ｂ…凸部、６６…蓋部、６７…開口部、６７ａ…切り欠き部。

Claims (7)

1. 光ファイバと、前記光ファイバの長さ方向に相互に離隔して配置された複数の光ファイバプリロールカセットとを具備し、
   前記光ファイバプリロールカセットはいずれも、カセット本体と、前記カセット本体に被せる蓋部とを有し、
   前記カセット本体は、巻取部と、ファイバ導入口及びファイバ導出口とを備え、
   前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口にはそれぞれ前記光ファイバの所定の部分が配置され、
   前記巻取部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバが前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口に近い側から順に同一方向に巻き付けられ、
   前記蓋部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバをその折り返し点側から引き出し可能な開口部を備えることを特徴とする光ファイバプリロールアセンブリ。
2. 前記光ファイバには、所定の基準位置からの距離を示す第１のマークが長さ方向に沿って一定のピッチで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバプリロールアセンブリ。
3. 前記複数の光ファイバプリロールカセットの前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の光ファイバには、いずれも当該光ファイバプリロールカセットの前記光ファイバ導入口からの長さ方向の位置及び光ファイバの向きを示す第２のマークが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバプリロールアセンブリ。
4. 前記複数の光ファイバプリロールカセットにはそれぞれ固有の識別子が表示されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバプリロールアセンブリ。
5. カセット本体と、
   前記カセット本体に被せる蓋部とを有し、
   前記カセット本体は、巻取部と、ファイバ導入口及びファイバ導出口とを備え、
   前記ファイバ導入口及びファイバ導出口にはそれぞれ前記光ファイバの所定の部分が配置され、
   前記巻取部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバが前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口に近い側から順に同一方向に巻き付けられ、
   前記蓋部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバをその折り返し点側から引き出し可能な開口部を備えることを特徴とする光ファイバプリロールカセット。
6. 光ファイバを光ファイバ測定装置に接続し、前記光ファイバにレーザ光を照射してその反射光により前記光ファイバの長さ方向の温度分布を測定する温度測定方法において、
   カセット本体と、前記カセット本体に被せる蓋部とを有し、前記カセット本体は、巻取部と、ファイバ導入口及びファイバ導出口とを備え、前記ファイバ導入口及びファイバ導出口にはそれぞれ前記光ファイバの所定の部分が配置され、前記巻取部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバが前記ファイバ導入口及び前記ファイバ導出口に近い側から順に同一方向に巻き付けられ、前記蓋部には前記ファイバ導入口と前記ファイバ導出口との間の前記光ファイバをその折り返し点側から引き出し可能な開口部を備える光ファイバプリロールカセットを、前記光ファイバの長さ方向に沿って複数配置し、
   前記光ファイバプリロールカセットを温度測定対象の外に配置し、前記光ファイバプリロールカセットから引き出した前記光ファイバを前記温度測定対象内に敷設することを特徴とする温度測定方法。
7. 前記光ファイバ測定装置は、光ファイバ相互の接続部からの光の反射により各光ファイバ間の距離を検出し、その値と予め設定された各光ファイバの長さとに応じて時間と距離との換算データを自動的に校正することを特徴とする請求項６に記載の温度測定方法。

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