JPH04148836A - 液体漏洩検知装置 - 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−にの利用分野］ 本発明は、光ファイバ中にて発生ずる後方散乱光を利用
して光ファイバに沿った液体漏洩分布を計測する液体漏
洩検知装置および光ファイバの透過光損失を計測監視す
ることにより液体漏洩の有無を判断するン凌体漏洩検知
装置に関するものである。

［経来の技術］ 光ファイバを用い、その後方散乱光強瓜の長手方向での
変化を、ＯＴ　Ｉ）　Ｒ，（０ｐｔｉｃａｌ　Ｔｉ１ｎ
ｅＤｏｎ＋ａｉｎ　ｔｌｃｆｌｅｃｔｏｍｃｌｃｒの略
語で、光７フイバケーブルの破断点や障害位置の検出、
伝送損失や接続損失などを計測する計器）の手法にて計
ＪＩ＋７する漏油検知装置は、その本質なる安全防爆性
及び耐化学薬品性により、石油タンクやパイプラインな
どの漏洩監視および海（水）中・海（水）−にの汚染監
視に有用であり、安全かつ確実に１ｊうことかてきる利
点を有する。

このうち、１、′ｆにパイプラインなどに於ける液体の
漏洩検知では、パイプラインに沿った漏洩位置のｉ７ｔ
　Ｊ！１１が重要である。漏洩位置を遠隔より検知でき
るものとしては、従来、液体の屈折率で光線の臨界角が
変化することおよび液体イ・１＠に起因するファイバの
損失の増加を利用したバンドル光ファイバ中ｒイバド剥
離型多モード光ファイバによるものかある。

（：発明が解決しようとする課題１ しかし、従来は、コア及びクラッドが同心的に配置され
た構造の光ファイバを用いており、漏洩検知のセンス感
度が低いという問題がある。また、光ファイバは一般に
石英ガラスで出来ており、被覆材が無く石英カラスがむ
き出しの状態であると、細芯なる為に破断確率が極端に
増加する。特に、セン→）−としての光ファイバは環境
条件が悪い所に設置される可能・訃が大きい。

従って、本発明の目的は、被覆のある光ファイバを使用
して、長距離に渡った漏洩及び漏洩位置の計測を高感度
及び安定して行うことができる液＃漏洩検知装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の形態は、光ファイバ中に発生ずる後方散
乱光を利用して光ファイバに沿った液体漏洩場所１ｊを
０　′ｒ　Ｄ　Ｒの手法で計測する液体漏洩検知装置に
おいて、センサとしての」−配光ファイバに偏心コア光
ファイバを使用し、この偏心コア光ファイバを当該液体
の吸収性を有する樹脂て第１被覆し、更に当該液体で溶
Ｃ−ｊる樹脂で第２被覆した構成のものである。

また第２の形態は、光ファイバ中に発生した透過光強度
の損失量を発光器及び受光器にて計測する液体漏洩検知
装置において、上記光ファイバに面心コア光ファイバを
使用し、この偏心コア光ファイバを当該液体の吸収性を
有する樹脂で第１被覆し、更に当該液体で溶ける樹脂で
第２被覆したものである。

［作用］ 本装置は、センサに偏心コア光ファイバを使用している
なめ、コアかクラッド中に同心的に位置する＠造の光フ
ァイバをセンサに用いた場合よりら、高感度である。コ
アを被うクラッドの厚さの最薄部の稈崩は、クラッド周
囲とエバネジセン１〜波結合するような薄さとすること
て、特に高感度とし得る。

この偏心コア光ファイバは、検知すべき液体を吸収する
詩情を有する樹脂で第１被覆し、更に当該液体で溶（゛
）る樹脂で第２被覆して補強しているため、石英カラス
製の光フ７・イバを使用しても破断確率は増加しない。

しかも、当該ンα体の漏洩があった場合には、外側の第
２被覆が溶（づ、内側の第１被覆で吸収さ）１．て、偏
心コア光ファイバのクラッド周囲の屈折率が変化するた
め、その漏洩及び漏洩位置か０ＴＤＲの手法により、後
方散乱光の強度変化として検出される。

第２の形態では、」−配属折率の変化が発光器と受光器
とにより透過光損失の変化として検出される。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は、光パルスの後方散乱光を利用して液体の漏洩
計測を行う場合のブロック図である。ＯＴＤ　Ｒ（０ｐ
ｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　ＤｏＴＩｌａｉｎ　Ｒｅｆｌｅ
ｃｔｏＩｌｌｅｔｅｒ　）装置を使用するので、液体漏
洩場所までの距離および漏洩に起因する損失量の両方か
監視できる。

ＯＴＤ　Ｒ，装：〃１内のパルス光源から出力される光
パルスは、通常のシンクルモード光ファイバ２、セレク
タ３を経由して、通常のシングルモード光ファイバ４及
びこれに融着接続５されたセンサファイバ６へ導かれる
。

一方、センサファイバ６の中で発生した後方散乱光は、
その一部か０ＴＤＲ装置１１Ｗ１に戻ってきて内部の光
受信回路で受信・処理され、その位置及び光強度から、
センサファイバ６の長さ方向の漏洩分布が求められる。

尚、セレクタ３は、０ＴＤＲＩ台で複数のセンサファイ
バ６の計測および監視を可能とするために設けられてい
る。

第２図は、上記センサファイバ６の断面構造を示す。図
示の如く、センサファイバ６は、コア７がクラッド８の
中心からずれた偏心コア光ファイバ９と、これを順次に
覆う第１被覆祠１０及び第２被覆材１１とで構成されて
いる６ 偏心コア光ファイバっけ、通常のシングルモード光ファ
イバ（２，１１）と異なり、二？ア７かクランド８の中
心からずれていて、コア７を覆っているクララ１＜８の
最薄部ｔ、の厚さは、コア゛７を伝播する光のエバネジ
セン１−波のしみなし効果が得られる程度まで薄くなっ
ている。このような偏心コア光ファイバ９は、通常の光
ファイバ琺材を予めコアの偏心した琺材の形に加圧し、
これを線引きすることで得られる。ｆμし、このように
コアの偏心した光ファイバをセレクタ３に直接にコネク
タ接続することは芯合せが非常に困雑であるため、通常
のシングルモード光ファイバ４のコアに偏心コア光ファ
イバ９のコア７を芯合わせして予め融着した上で、この
シングルモード光ファイバ４をセレクタ３にコネクタ接
続している。

この実施例では、次のように構成した偏心コア光ファイ
バを用いている。

コア径　７．３μｍ クラツド径１２３μｍ バッファ層の厚みｔ　３，０μｍ クラッドに対するコアの比屈折率差Δ　０．３１次に、
」―記偏心コア光ファイバ９を覆う被覆材のうち、第１
被覆材１０はその屈折率ｎ　３がクラッドの屈折率（ｎ
２４１．４５８　）以下であり、かつ吸油性のある樹脂
からなり、また、第２被覆材１１は油で溶ける材料から
成る。例えは、内側の第１被覆材１０は熱硬化性のアク
リル酸エステル（屈折率ｎ３ζ１．４３３７）から成り
、また、外側の第２被覆材１１は、熱可塑性のアクリル
酸エステル（屈折率１４ξ１．４９５　）から成る。コ
ア７の屈折率を０１としなとき、屈折率の大小関係は、
ｎ　＋　＞　ｎ、　２　＞　ｎ　３およびｎ　３　＜　
ｎ、　＜となっている。

クラッド８の屈折率ｎ２より第１被覆材１０の屈折率ｎ
３の方が小さいので、コア７よりしみ出たエバネッセン
ト波が、第１被覆材１０よりさらに第２被覆材１１へ洩
れ出ることは無い。

ここでは、第１被覆材１０として、アクリル系の特殊な
樹脂［高吸油性樹脂［を被覆厚さ１０，８μｍで使用し
な。これはアクリル系のモノマーか主原料であり、重合
したとき、分子間の力によって油を引きイ・１けるよう
に分子一般１：１された吸油性樹脂である。

さて、上記構成のセンサファイバ６は、例えば、第３Ｉ
７Ｉに示すごとく石油タンクからのパイプライン２０の
下面に沿って樋２１と共に布設される。

パイプライン２０に油洩れがあると、樋２１内）＼の漏
洩油かセンサファイバ６に接触し、その外側の第２被覆
材１１かよず溶解する。次に、漏洩油は内側の第１被覆
＋４１０に吸油される。これにより、それまて屈折率値
かｎ３てあった第１被覆材１０の屈折率が油の屈折率に
近い値に変化し、ａコ心コア光ファイバ９の油付着によ
る光量損失の増大、つまりコア７からクラッド８の最薄
部１−１を経てしみ出す光の量か多くなる。従って、コ
ア７を伝播する光パルスにより、偏心コア光ファイバ９
の中に発生ずる後方散乱光の光強度を、ＯＴ’　ＤＲ装
置１で受信・処理することにより、油の漏洩及び漏洩位
置の長さ方向の分子ｊｊか計測および監視される。

上記実施例では石油タンクのパイプラインに適応した例
について説明したか、クラッド８の屈折率ｎ２　　（ｎ
２す１．．１５８　）以上の原油１重油、軽油等の各種
石油類及びベンゼン、トルエン、キシレンなどの有機溶
剤についても、同様にして検知できるものである。

第４図は、発光器１２より光をｔ１ｊ射し、センサファ
イバ６の他端末に接続されている受光器としての光パワ
ーメータ１３によりファイバ内の光路損失を計測するブ
ロック図である。光パワーメータを使用すると、漏洩に
起因する損失を簡易且つ迅速に検出できるため、異変検
出の第１報をすばやくもたらずことか可能となる。

発光器１２から出射された光は、通常のシングルモード
光ファイバ２、セレクタ３を経由して、通常のシングル
モード光ファイバ４及びこれに融着接続５されたセンサ
ファイバ６へ導かれる。

センサファイバ６を通過した光は、セレクタ３゜シング
ルモード光フン・イバ２を経由して光パワーメータ１３
で受光される。光パワーメータ内部では、受光した光の
強度を初期の光強度と比較処理することにより、漏洩の
有無を判定する。尚、セレクタ３は、発光器１２および
光パワーメータ１３各１台で複数のセンサファイバ６の
計測および監視をｊｉｌ’能とするなめに設けられてい
る。

［発明の効果］ 以」一連へたように、本発明によれば、センーリ−に偏
心コア光ファイバを使用しているため、コアがクラッド
に対し同心的に位）ヴする構造の光ファイバを用いた場
合よりも、高感度の液体漏洩検知装置が得られる６また
、この偏心コア光ファイバには第１被覆及び第２被覆を
施してあり、これら被覆材は石英ガラスファイバに対し
補強材となっている。しかも、当該液ずホの漏洩があっ
た場合には、第２被覆材か溶けて第１被覆材で吸収され
、その漏洩及び漏洩位置かＯＴ　１）　Ｈの一ト法によ
り後方散乱光の強度変化として検出されるか、又は光パ
ワーメータの如き受光器により透過光損失の変化として
検出される。従って、漏洩監視及び漏洩位置のＪ１測を
高感度及び安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す液体漏洩検知装置の略
図、第２図はそのセンサファイバの拡大断面図、第３図
はセンサファイバを石油パイプラインに適用した状態を
示す断面図、第４図は本発明の他の実施例を示す液体漏
洩検知装置の概略図である。 図中、１はＯ’ｒ”ＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　
ＤｏｍａｉｎＲｅｆ　ｌｅｃ↑ｏ＋ｎｅｔｅｒ　）装置
、２，４は光７フイバ、３はセレクタ、５は融着部、６
はセンサファイバ、７はコア、８はクラッド、９は偏心
コア光ファイバ、１０は第１被覆材、１１は第２被覆材
、１２は発光器、１３は光パワーメータ（受光器）を示
す。 特許出願人　大　　野　　　　　豊 石用島播磨重工業株式会ネＬ 代理人弁理士　　絹　　谷　　信　　雄（外１名）”　
　”　　”　　”ｏ、− ■トの■Ｐ−一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバ中に発生する後方散乱光を利用して光フ
   ァイバに沿った液体漏洩分布をＯＴＤＲの手法で計測す
   る液体漏洩検知装置において、上記光ファイバに偏心コ
   ア光ファイバを使用し、この偏心コア光ファイバを当該
   液体の吸収性を有する樹脂で第１被覆し、更に当該液体
   で溶ける樹脂で第２被覆したことを特徴とする液体漏洩
   検知装置。 ２、光ファイバ中に発生した透過光強度の損失量を発光
   器及び受光器にて計測する液体漏洩検知装置において、
   上記光ファイバに偏心コア光ファイバを使用し、この偏
   心コア光ファイバを当該液体の吸収性を有する樹脂で第
   １被覆し、更に当該液体で溶ける樹脂で第２被覆したこ
   と特徴とする液体漏洩検知装置。