JPH07218351A - 温度検知用光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性を損うことなく、感度の向上を図れる
ようにすることを目的とする。 【構成】 コア１３のほぼ中心部に線状の金属性の伝熱
体１１を設け、この伝熱体１１の外周に変色層１２を設
け、コア１３の外側にクラッド１４及びシース１５を順
次設けている。 【効果】 従来のように光ファイバの損傷による伝送損
失が生じることもなく、局所的な温度上昇の発生時に、
熱伝導の良い伝熱体１１により光ファイバ１６の長手方
向に熱を伝達でき、広い範囲に亘る変色層１２の変色に
より感度の向上を図ることができ、線状長尺物の局所的
な異常温度上昇を、確実にかつ信頼性よく検知すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、線状長尺物の温度検
知に適用される温度検知用光ファイバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、線状長尺物の温度を検知する場
合、半導体温度センサなどのいわゆる集中定数型の温度
センサにより線状長尺物の温度をその長手方向に亘って
検知することが行われているが、複数個の温度センサを
線状長尺物に沿って配列しなければならず、温度センサ
を多数必要とし、各温度センサの出力を処理する回路も
複雑になるため、全体的な構成が複雑化すると共に、ノ
イズの影響を受けて誤動作を生じ易いという不都合があ
った。

【０００３】そこで、線状長尺物の温度検知に好適な温
度検知装置として、光ファイバを用いた分布定数型の温
度検知装置が提案されており、これは線状長尺物の温度
上昇に伴う光ファイバの後方散乱光の変化を検出して線
状長尺物の異常温度等を検知するものであるが、この場
合光ファイバの後方散乱光がそもそも微弱であるため、
その変化を検出するためには複雑，高価な検出手段が必
要になる。

【０００４】一方、同様に光ファイバを用いた温度検知
用の手段として、実公昭６２−３７６１号公報に記載の
ように、温度により変色する感温発色層を光ファイバの
コアの外周に設けることが行われている。

【０００５】即ち、図４（ａ），（ｂ）に示すように、
コア１ａの外周に蒸着或いは塗布によって感温発色層１
ｂを設け、この感温発色層１ｂの外周にクラッド１ｃを
設け、さらにその外周にシース１ｄを設けて光ファイバ
１を構成し、このような光ファイバ１に白色光源等によ
る光を入射し、発色した感温発色層１ｂによる特定波長
の光吸収等による減衰作用により、光ファイバ１からの
出射光の波長変化を検出するようになっている。

【０００６】他方、特開昭６２−３２１３２号公報に記
載の温度センサ光ケーブルが提案されており、これは図
５に示すように、コア及びクラッドからなる温度検知光
ファイバ３の外周にアルミニウム，銅，銀などの熱の良
導体金属からなる金属被覆層４を形成しており、この金
属被覆層４により、光ファイバ３の長手方向に熱が伝達
されるため、局所的に温度上昇があっても、長手方向へ
の熱伝導によって温度上昇範囲が広がり、感度の向上が
図れるというものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の公報
に記載のように感温発色層１ｂを設けた光ファイバ１を
用いても、線状長尺物が局所的に温度上昇して光ファイ
バ１の変色範囲，即ち温度上昇範囲が狭い場合、出射光
の変化は微小であるため、異常温度を確実に検知するこ
とができないという不都合がある。

【０００８】また、光源の輝度が変動した場合や、温度
検知用の光ファイバ１の配設経路の途中で光ファイバ１
に屈曲等の変形が加えられた場合等でも出射光の強度が
変化するため、線状長尺物の温度が上昇していないにも
拘らずこれを温度上昇として検知してしまい、誤動作を
起こすおそれがある。

【０００９】一方、後者の公報に記載のように金属被覆
層４を設けた場合、光ファイバ３に直接金属被覆層４を
形成するため、光ファイバ３が傷つくことがあり、伝送
損失の増加を招く原因となるおそれがある。

【００１０】さらに、光ファイバ３が石英系光ファイバ
であれば、比較的容易に金属被覆層４を形成できるが、
プラスチック系光ファイバであると金属被覆層４を形成
するのが困難である。

【００１１】そこでこの発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、信頼性を損うことなく
感度の向上を図れるようにすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
コアと、前記コアの内部に設けられた前記コアよりも熱
伝導性の良い線状の伝熱体と、前記伝熱体の外側に設け
られ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と、前記コ
アの外周に設けられたクラッドとを備えたことを特徴と
している。

【００１３】また、請求項２記載のように、前記コアの
外周に変色層を設けてもよい。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明においては、コアの内部に
伝熱体を設け、この伝熱体の外側に変色層を設けたた
め、局所的な温度上昇の発生時に、熱伝導性の良い伝熱
体により光ファイバの長手方向に熱が伝達され、線状長
尺物の温度上昇が局所的であっても広い範囲に亘って変
色層の変色が望める。

【００１５】また、請求項２記載のように、コアの外周
に変色層を設けても、局所的な温度上昇時に広い範囲に
亘る変色層の変色が望める。

【００１６】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の断面図、図２は
動作説明図である。

【００１７】図１に示すように、後述するコアよりも熱
伝導性の良い金属からなる線状の伝熱体１１の外側に温
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１２が形成され、
この変色層１２の外側に透明のシリコーン等からなるコ
ア１３が形成されてコア１３のほぼ中心部に伝熱体１１
が配置され、コア１３の外周にフッ素系樹脂等からなる
クラッド１４が形成され、このクラッド１４の外周に樹
脂シース１５が形成され、これらコア１３，伝熱体１
１，変色層１２，クラッド１４及びシース１５により温
度検知用光ファイバ１６が構成されている。

【００１８】そして、この光ファイバ１６が電線等の線
状長尺物に沿って配設され、図２に示すように光源１８
からの光が光ファイバ１６の一端である入射端より入力
され、光ファイバ１６の他端である出射端より出射する
光がフォトトランジスタ，フォトダイオード等からなる
受光部１９により受光されて出射光強度に応じた受光信
号が出力される。

【００１９】このとき、線状長尺物の温度上昇により光
ファイバ１６の温度が上昇して変色層１２が変色する
と、変色層１２の変色によって出射光強度が変化するた
め、温度上昇の前後における出射光強度の変化を検出す
ることによって線状長尺物の異常温度を検出することが
できる。

【００２０】そして、例えば変色層１２用の感温変色材
として、白色光に対して７０゜Ｃで赤色から黒色に変色
するＰＳＤ−ＲＲ（フルオラン系ロイコ化合物）とステ
アリルアシツドホスフェートとスミソープとを用い、長
さ２００ｍｍの光ファイバ１６のほぼ中央付近の３０ｍ
ｍに亘って加熱体２０（図２参照）により１００゜Ｃに
加熱し、光源１８に白色光源、受光部１９にスペクトル
アナライザをそれぞれ用い、加熱開始から１０分後の波
長６５０ｎｍでの出射光変化を測定したところ、伝熱体
１１がないときには０．６ｄＢであったのに対し、伝熱
体１１があるときには１．１ｄＢとなり（但し、加熱前
を０ｄＢとする）、伝熱体１１を設けることにより、大
きな出射光強度の変化を得ることができた。

【００２１】ところで、光源１８からの光と感温変色材
との組合わせは上記以外に例えば表１に示すものが望ま
しく、光源１８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。

【００２２】

【表１】

【００２３】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。

【００２４】なお、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。

【００２５】また、感温変色材の材料は光源１８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１８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のない無色や赤色等から赤色光が
吸収される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、具体的には表２に示す材料を用いればよ
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。

【００２６】

【表２】

【００２７】従って、コア１３のほぼ中心部に線状の金
属性の伝熱体１１を設け、この伝熱体１１の外周に変色
層１２を設けたため、従来のように光ファイバの損傷に
よる伝送損失が生じることもなく、局所的な温度上昇の
発生時に、熱伝導の良い伝熱体１１により光ファイバ１
６の長手方向に熱を伝達でき、広い範囲に亘って変色層
１２が変色し、線状長尺物が局所的に異常温度上昇して
も確実にかつ信頼性よく異常温度を検知することができ
る。

【００２８】なお、他の実施例として、図３に示すよう
に、図１における変色層１２をコア１３の外周に設けて
もよく、このような構造であっても図１の場合と同等の
効果を得ることができる。

【００２９】また、上記両実施例では伝熱体１１に金属
を用いた場合について説明したが、特に金属に限られる
ものではなく、コア１３よりも熱伝導性の良い材料を用
いればよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、コア
の内部にコアよりも熱伝導性の良い線状の伝熱体を設
け、この伝熱体の外周或いはコアの外周に変色層を設け
たため、従来のような光ファイバの損傷による伝送損失
を生じることもなく、局所的な温度上昇の発生時に広い
範囲に亘る変色層の変色により、確実にかつ信頼性よく
異常温度を検出することができ、感度の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の断面図である。

【図２】一実施例の動作説明図である。

【図３】他の実施例の概略図である。

【図４】従来例の概略図である。

【図５】他の従来例の断面図である。

【符号の説明】

１１ 伝熱体 １２ 変色層 １３ コア １４ クラッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアと、前記コアの内部に設けられた前
   記コアよりも熱伝導性の良い線状の伝熱体と、前記伝熱
   体の外側に設けられ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
   色層と、前記コアの外周に設けられたクラッドとを備え
   たことを特徴とする温度検知用光ファイバ。
2. 【請求項２】 コアと、前記コアの内部に設けられた前
   記コアよりも熱伝導性の良い線状の伝熱体と、前記コア
   の外周に設けられ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
   層と、前記コアの外周に設けられたクラッドとを備えた
   ことを特徴とする温度検知用光ファイバ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の温度検知用光ファ
   イバにおいて、前記伝熱体が金属により形成されている
   ことを特徴とする温度検知用光ファイバ。