JPH0360093B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐熱性を有する光フアイバに関する。

従来既に光フアイバは、光伝送の損失が低いこ
と、曲げ易いこと、軽いこと、その他多くのすぐ
れた特性を有するため通信用、画像伝送用として
急速に発展しつゝある。

而して通常用いられる光フアイバは（100乃至
200μm）ガラスとしての脆性特性から傷つき易
く、これを保護するため、一次被覆としてのコー
チング材料、例えばシリコーン、ポリウレタン、
エポキシ樹脂等により補強し、更にナイロン、
PVC等の二次被覆により補強して使用されてい
る。しかしながらこれら前述の被覆用材料は、す
べて有機材料を使用しているため従来の光フアイ
バは、温度的には安全使用範囲はせいぜい180℃
止りであり、結局耐熱性が低いということが一つ
の大きな欠点であつた。

従つて、例えば特殊な機械や炉の内部若しくは
その附近或は高熱の医療機器などに使用するとき
等200℃乃至1000℃程度の高温雰囲気で光フアイ
バを使用する場合、その使用部分附近の光フアイ
バ全体を冷却水等により冷却する方法がとられて
来た。しかしこの方法では冷却水やその配管が必
要となり装置全体が大型化する等の欠点があつ
た。

本発明は従来の光フアイバーのこのような欠点
を除去して高温にさらされる部分にも使用可能な
光フアイバを提供するものである。しかしながら
光フアイバは全長に亘り高温に曝されることは少
なく、高温の雰囲気を通過する部分の被覆を耐熱
化すればよい。従つて最初から該光フアイバの長
手方向のどの部分が耐熱性を要するのか、光伝送
設備の関係でわかつている場合には、多少前後に
安全率を加味し若干長めに計画し、その当該部分
の光フアイバー素線について、最初の一次コーテ
イング工程の際に無機材料や金属材料で被覆保護
して耐熱光フアイバとすればよい。また高熱に曝
される長さ部分が最初製造時にわかつていない場
合は、該耐熱性を必要とする部分の光フアイバを
切断せずに、当該部分の被覆材料を有機材料から
無機材料や金属材料で置き替えてもよい。置き替
えの具体的手段としては物理的化学的手段がある
が、光フアイバの該部分の素線を傷めないように
するためには熱化学的手段があるが、光フアイバ
の該部分の素線を傷めないようにするためには熱
化学的手段が比較的望ましく、被覆に使用した有
機材料を熔解除去し、該部分の光フアイバ素線は
全く影響を受けない範囲の温度即ち300゜〜700℃
位の温度範囲で処理することが適切である。この
場合該光フアイバを一旦切断しない理由は再接続
による光伝送損失の増加やイメージ伝送の場合に
おける画質の低下等の特性の低下を避けるためで
ある。

次に一般的に前述の事項につき図によつて説明
すれば第１図は通常の被覆保護された光フアイバ
の一般的構造を示し、中心部に光フアイバ素線１
があり更にその中心にはコア１′があり、周囲部
はクラツド部１″である。そしてその周囲には一
次被覆としての樹脂層例えばシリコンなどの層２
があり、最外層は二次被覆としての例えばナイロ
ンの層３である。第１図ａは該フアイバー中心部
の縦断面説明図、図面ｂはａ図におけるＢ−Ｂ部
の横断面説明図である。

次てで第２図に本発明により光フアイバの中間
部に耐熱補強を施した該フアイバの基本構成を示
し、図面ａは該フアイバ中心部の縦断面説明図、
同図ｂは同図Ｂ−Ｂ線の横断面説明であり、同図
ｃは同図Ｃ−Ｃ線における横断面説明図であり、
４は耐熱被覆層を表わしている。

また第３図は光フアイバの端末部を耐熱構造と
した場合の該フアイバ中心部における縦断面図で
あり、数字記号は第１，第２図と同様の部分を示
す。

４の耐熱被覆層は無機材料及び又は金属材料で
構成するが、無機材料としては石英ガラス、アル
ミナ、ジルコニア、マグネシアなどのセラミツク
ス、金属材料としては鉄、銅、ステンレス、ニツ
ケルを主とする耐熱合金、コバルトを主とする耐
熱合金などを用いる。該光フアイバと耐熱材料は
ねじ止め若しくは摩擦力等による物理的な固定又
は各種接着剤等による化学的結合力或は物理的膠
着力を利用した被覆固定を行えばよい。

而して前記各種の被覆を行う場合において、異
種材料間の熱膨張係数の差によつて、昇温の際応
力発生が予想される場合においては、該応力によ
る該光フアイバ或は、被覆層の破損の防止を考慮
に入れて、該フアイバ被覆構造の設計を行う必要
がある。例えば光フアイバ素線も石英系であり、
被覆もまた石英ガラス系の材料であるとすれば前
記考慮の必要性は殆んどないとしても、光フアイ
バ素線が石英系であり被覆材料が、アルミナ、ジ
ルコニア、マグネシアなど石英と異なる無機材料
である場合には熱膨張係数は似ているけれども少
し違うので、耐熱用として改装した長さの両端を
固定せず一端だけを固定する等の方法が必要とな
る。また該光フアイバが石英系のものであつて被
覆材料が鉄やステンレスチユーブである場合は、
前者の熱膨張係数が１〜９×10^-6前後であるに対
し、後者のそれは17〜18×10^-6と可成りの違いが
あるので、耐熱用として改装する長さの一端のみ
を固定するようにすると共に鉄やステンレスの被
覆管の内部で、光フアイバを僅かにたるみを持た
せて挿入しておくならば、昇温の際に複覆金属管
の方が僅かに長く延びるので、高温に曝された状
態では丁度たるみがなくなつて無応力の状態を保
つことになるので、異種材料の複合による膨張係
数の差に起因する破損は避けることができる。

また更に注意を要することは、約500℃以上の
高温に曝される場所で使用する場合、石英を使用
した材料を含むときには600゜〜700℃で、石英の
変態により体積や長さの異常膨張もあり得るの
で、此の温度範囲では昇温速度を低くする様注意
する必要がある場合もある。

以上により本発明の光フアイバは、工業上或は
医学研究用若しくは医療用において、従来品と異
なり高温に曝される箇所にも安全に使用すること
ができ而も、従来のように、冷却装置が必要とす
ることなく大型化することをも防止し、耐熱性を
持たせることが可能となるのである。

しかも本発明の光フアイバは、耐熱性を要求さ
れる部分に可燃性の物質がないので、高湿雰囲気
で長時間使用しても焼損のおそれが全くなく、さ
らに光フアイバ素線との間に十分な空気層をはさ
んで無機材料又は金属材料で被覆してあるので優
れた断熱効果を得ることができる。また、耐熱性
を要求される部分以外は従来の光フアイバと何等
変るところがないので、軽量で曲げ易いなど従来
の光フアイバのすぐれた特性を損うことがない。
さらに、耐熱性を要求される部分のみを有機材料
に替え無機材料及び又は金属材料で被覆補強する
ようにしたので、低コストで簡単につくることが
できる。

実施例 １ 光フアイバーのコア径100μm、クラツド層も含
んだ外径が140μm、シリコンコーテイング外径
400μm、第二次被覆層としてナイロン被覆外径
900μmの石英系光フアイバの一定長を耐熱化する
ため、その間約1000mmに亘つて、ナイロンの外被
及びシリコン樹脂の被膜を除去した後、該部分の
光フアイバ素線に外径10mm、内径６mmのステンレ
スチユーブをかぶせ、両端をエポキシ樹脂で固定
し略々第２図に示す構造とした。この場合熱膨張
係数差は略々（18−５）×10^-6×1000mm＝0.013mm
であるが安全を見て約10mmだけたるみを持たせ
た。従つて実際に800℃まで昇温して実験を行つ
たが全く異常がなく、光伝送性能の低下もなかつ
た。

実施例 ２ 光フアイバーのコア径が1.8mmでクラツド層を
含む外径が2.0mm、シリコンコーチング外径2.6
mm、PVC被覆外径3.5mmの光パワー伝送用石英系
光フアイバの一番端の部分を1000mmの長さに亘り
被覆材を除去し、外径15mm、内径12mmのステンレ
スチユーブにより被覆した。この場合光フアイバ
の端部は長さ方向には固定せず、上下と横には動
かない様に単に支持するだけの構造とした。その
結果、実際に昇温試験を行つたところ、この耐熱
構造とした端部は900℃までの高温に耐え、光伝
送性能にも何等異常がなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による光フアイバの一般的基
本構成の説明図であり、ａは縦断面説明図、ｂは
半径方向の横断面説明図。 第２図は光フアイバの中間部を耐熱構造とした
光フアイバの構造説明図であり、ａは縦断面説明
図、ｂはａ図Ｂ−Ｂ部における半径方向横断面説
明図、ｃはａ図Ｃ−Ｃ部における半径方向横断面
説明図。第３図は光フアイバの一番端の部分を耐
熱構造とした場合の縦断面説明図。 各図において１は光フアイバの素線部分、２は
第１次被覆コーチング部分、３は第二次被覆部
分、４は耐熱材料による被覆部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機材料で被覆補強された光伝送用ガラスフ
   アイバにおいて、該フアイバのうちで耐熱性を要
   求される長手方向の部分を前記有機材料に替え光
   フアイバ素線との間に空気層をはさんで無機材料
   及び又は金属材料で被覆補強したことを特徴とす
   る、耐熱性を有する光フアイバ。