JPH02123304A - 火災検知用光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
うという誤動作ら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
まうなどの弊害ら見られる。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、熱によって発泡
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、耐熱性且つ難燃性の被覆層とにより構成
される。

【作　　用】

火災時に周囲の温度が上昇すると、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、耐熱性且つ難燃性であるか
ら、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、マイクロベントによる光信号伝送ロスの増加
を発生させる。 この場合、発泡剤等を適宜選ぶことにより、１５０°Ｃ
〜２００°Ｃ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。ちなみに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°Ｃ〜４００°Ｃ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、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０ＴＤＲ（オプティカ
ル・タイツ、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１勿内
の空間にはりめぐらしておけは゛、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ｉ器に収り酊け、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。

【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Ｎ４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、シングルモード（ＳＭ）ファイバ、Ｇｌ
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
ラツド径１２５μｍ、屈折率差１％）または石英系３Ｍ
ファイバ（コア径１０μＩｎ、クラツド径１２５μｍ、
屈折率差０．３％）に紫外線硬化型ポリマを外径２５０
μｍ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か
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（ヒ学発泡剤をいう。 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１
５０〜１６０’Ｃ（７）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１９
５〜２００℃ノ７ゾジカルボン７フイド（ＡＤＣＡ）、
同２７０’ｃのバリウムアゾジカルボキシレート、同２
４０　’Ｃ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、０ＢＳＨ，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、１５０〜２０
０°Ｃの分解温度の発泡剤を未発泡の状態て混練、押出
被覆することができるよう、成形温度が１２０〜１７０
　”Ｃのものが必要となり、その選択範囲は侠い。最低
混練温度１３０°Ｃ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’Ｃのエチレン−エチルアクリレート共
重合体（ＥＥＡ）、同１２０°Ｃのエチレン−αオレフ
ィン共重合体、同１２０’Ｃのエチレン−アクリル酸共
重合体、同１２０°Ｃのエチレン−メタクリル酸共重合
体、同１５０°Ｃｃ７’）アイオノマー、同Ｌ’５０”
Ｃの軟質塩化ビニルなどのポリオレフィンが軟質ＰＶｃ
かｆ重用可能である。 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
溶けたり燃えな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
へ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、ポリカーボ木イト
、変成ポリフェニレンオキサ−イトくＰＰ０）、ポリエ
チレンテレフタレート、ボリアリレート、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Ｇｌ型または
ＳＭ型ファイバに外径２５０μｍ１１の紫外線硬１ヒ型
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ｆコｌとも寸法は同して、発泡層３の外径は１　
、２１１１１１１　、被覆層４の外径は２２１１１＋１
１とした。この４つの試料を１７０″Ｃまたは２００℃
のオープンに入れて１０分後のロス増（１７０’Ｃまた
は２００°ＣにおけるｄＢ／１０ｃｍ＞を波長１．３μ
ｍ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。 ＊ ：　　ｄ　８　／　１０　ｃ　ｍ （ロス増の単位〉 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．
４ｄＢ／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°Ｃ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２１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、ニアコンデ
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０ＴＤＲ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
する集中型システノ、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０ＴＤＲ装置らが接続され
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、及びニ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、ＯＴＤ　Ｒ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２コの小
型、軽量、低価格のセンサ部として利用できる。そのた
め、ニ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。しかも誤動作がなく
、確実に火災を検知できる。さらに、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
災検知にも適用できる。

【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・・・○ＴＤＲ装置、６・・・事務室、７・
・・会議室、８機械室、９・・・ニ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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、熱によって発泡する発
   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、耐熱性且つ難燃性の被覆層とからなる火災検知
   用光ファイバ。