JPS63311306A - 光ファイバ式異常高温検知センサ - 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】 １産業上の利用分野］ 本発明は光フアイバ自体をセンサとして用いた光フアイ
バ式異常高温検知センサに関する。

［従来の技術１ 従来、異常高温の検出には第４図に示すように低融点プ
ラスチック４１が被覆された２本の金属線４２を撚り合
ゼた検知線が用いられていた。

ここで、高温時にはプラスチック４１が軟化し、このた
め２木の金属線４２が接触してこれら金属線４２間の抵
抗が変化する。この抵抗変化を検出りることにより異常
高温を判定しようとＪる方法である。

ところが、この検知線を電力膜幅等の高電圧印加部近傍
で使用する場合には金ｊｉｌ１４２に電圧が誘起され、
ｗ４ｅ作を起しやずいばかりでなく、検出のためのｇｉ
Ｗ＆が破壊される虞れもある。また、金属線４２を通じ
て各所からの誘導ノイズが伝搬し、検出装置以外に併設
されている各種ＲｉｌｌＷ機器に悪影響を及ぼす可能性
が大きいという問題があった。

そこで、金ｆｉ線を用いずに第５図のように光ファイバ
を利用した検出方法が考案されている。すなわら、光フ
ァイバ５１の外周部に形状記憶合金等からなる感温収縮
材５２を固定金具５３により捻回固定あるいは被覆して
これをセンサとし、異常高温時には感温収縮材５２の収
縮によって光ファイバ５１に局所曲りが加えられるので
このとき光ファイバ５１に発生するマイクロベント損失
を検出して異常に％温であることを判定する方法である
。

［発明が解決しようとりる問題点］ しかしながら、この方法では光ファイバに発生したマイ
クロベンド損失増から異常′ｒ％編を検出するために、
光ファイバ５１に他の要因によって側圧や曲りが加えら
れると誤検出する虞れがあり安定性に乏しいという問題
があった。また、固定金具５３等により感温収縮材５２
を支持する必要があり、構造が複雑になると共に長尺で
使用する場合には極めて高価なものとなり経済性に欠け
るという問題もあった。

かクシで、本発明の［」的は上記従来技術の問題点を解
消し、簡単な構造で且つ安定性及び経済性に帰れた光フ
アイバ式異常高温検知センサを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の光ファイバ式異常高潟検知センサは上記［］的
を達成するために、光ファイバのコアを伝搬する光の強
度変化から異常高温を検知４るセンサにおいて、上記コ
アの外周部にこれを囲繞するように設（プられると共に
上記コアより低屈折率且つ低融点のプラスチックからな
りその内部に残留引張り応力を右するクラッド層と、該
クラッド層の外周部にこれを囲繞するように設けられる
と共に上記コアより高屈折率で且つ上記クラッドより高
融点のプラスチックあるいは架橋プラスチックからなる
被覆層とを備えたものである。

［作用］ このような構成とづることにより、室温雰囲気下では、
コア中に伝搬光が閉じ込められて通常の九フ享イバと同
様の伝送特性を示すが、センサ長手方向のうち任意の個
所でｍ度上昇が生じてクラッド層の融点以上の湿度とな
ると、クラッド層は溶解変形する。このとき、被覆層は
クラッド層より融点が高いので、クラッド層の融点付近
では溶解変位することがなく、またクラッド層内には引
張り応力が残留しているのでこの残留応力がクラッド層
の融解と共にコアあるいは被覆層に移ってこれらの径方
向での変形を促す。その結束、コアはファイバ内で次第
に偏心し被覆層に接触するようになる。

このようにしてコアがより屈折率の＾い被覆層に接触す
ると、コア中を伝搬してきた光が漏洩し損失となる。こ
の損失増を検出することにより異常高温の発生が検知さ
れる。

なお、コア材としては石英ガラス、シリカ主体の多成分
ガラス、フッ化物ガラス、　ｊＪルコゲナイドガラス、
ＫＨ２−５等の多結品、ポリメチルメタクリレート、ポ
リス升しン等のプラスチック等通常光ファイバで使用さ
れるものすべてを用いることができる。

また、クラッド層をなすプラチツク材料はコア材料の融
点及び屈折率によって決定されるが、例えばコア材に石
英ガラスを用いた場合にはポリビニリデンフルオライド
及びそのコポリマあるいはターポリマ、ポリテトラフル
オロエチレン、デトラフルオロエチレンーヘキサフルオ
ロプ臼ピレンコポリマ、テトラフルオロエチレンーバー
ノルオロアルコキシエチレンコポリマ、エチレン−テト
ラノルオロエチレンコポリマ等のフッ素樹脂を用いるこ
とができる。ただし、石英ガラスの周囲にクラッド層を
被覆する場合にこれを押出被覆することは難しいので、
ポリごニリデンフルオライド系のように塗装可能な材料
を用いるか、あるいはＬｉ英ガラスを線引きした直後に
プラズマ重合等によって被ＷＩすることが望ましい。

また、コア材にポリメチルメタクリレートのように屈折
率が１．４９で融点が８０℃程度と低いものを用いた場
合にはクラッド層を押出被覆可能な材料から形成しても
構わないが、被覆層の屈折率をこのクラッド層より＾く
する必要があるので、クラッド層の屈折率をあまり＾く
することができず、このためポリビニリデンフルオライ
ドターポリマ（融点６０℃、屈折率１．４２　）が適し
ている。

以上、例示し、たクラッド層は１べてフッ素樹脂である
が、コア材料がカルコゲナイドガラスのように＾屈折率
である場合にはクラッド層はフッ素樹脂に限られるもの
でない。

ざらに、被覆層は例えばコア材を石英ガラス。

クラッド層をポリビニリデンフルオライドとした場合、
プラスチックとしてポリエーテルケトン（融点３３４℃
、屈折率１．６５　）　、ポリカーボネート（融点１５
０℃以上、屈折率１．５９　）　、ポリスチレン（融点
２４０℃、屈折率１．５９　）　、ポリエーテルイミド
（融点２１６℃以上、屈折率１．６６　）　、ポリアミ
ド例えばナイロン１２（融点１７８℃、屈折率１．５）
　、ポリエステル例えばポリブチレンテレフタレート（
融点２２５℃、屈折率１．６）　、液晶ポリマ（融点１
８０℃以上、屈折率１．６）等が適し、一方架橋プラス
チックとしてはフッ素樹脂を除くほとんどのポリマを用
いることができる。例えば、ポリイミド、ポリアミドイ
ミド、ポリウレタン。

紫外線硬化型のポリウレタンアクリレート、ポリカーボ
ネートアクリレート、ポリブタジェンアクリレート等電
子線硬化型のポリエチン、エチレン共重合体等が適して
いる。

「実施例」 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る光フアイバ式異常高温
検知センサの構成図、第２図は第１図の■−■線矢視断
面図である。コア１の外周部にこれを囲繞づるようにク
ラッド層２が設けられ、クラッド層２の外周部にこれを
囲繞するように被覆Ｍ３が設けられている。

このような構造のセンサは次のようにして製造すること
ができる。

まず、コア１として純粋石英ガラス（屈折率１．４５８
）を外径２００μ−に線引きした後、直ちにその外周部
にクラッド層２としてビニリデンフルオライドコポリｖ
Ｋｙｎａｒ　７２０１　　（Ｐｅｎｎ　ｗａｌｔ社製。

融点１２０℃、屈折率１．４２　）を外径が２３０μ−
になるように塗装被覆する。このとき、クラッド層２の
押出し時あるいは塗布硬化時に長手方向の応力を加えて
形成完了時のクラッド層２内に引張り応力を残留させる
。ざらに、その外周部に被覆層３としてウレタンアクリ
レートを主体とする組成物９５０Ｙ　１００　（Ｄ　ｅ
ｓｏｔｏ社製、屈折率１．５４　）を外径５００μ−に
なるまで！１！装し、紫外線ランプ（Ｈｇランプ、　８
０Ｗ／ＣＩ）で架橋する。

このようにして得られたセンサの一端を光パルス試験器
（ＯＴＤＲ装置）に接続してセンサ内に光パルスを入射
し、その後方散乱光の時間的変化を測定した。ここで、
光パルスを入射してからの経過時間はセンサの一端から
の距離に対応しており、いま一端から距離Ｘの個所で４
麿上昇が生じてクラッド層２の融点１２０℃程廉以上の
温度になったものとする。すると、クラッド層２は融解
し、クラッド層２内に残留している引張り応力によりコ
ア１が被覆層３内で次第に偏心する。このようにしてコ
ア１が被ＩＭ３に接触すると、被ｗＩ層３のｈがコア１
より屈折率が＾いのでコア１中を伝搬するパルス光の一
部はここから漏洩し損失増となる。

その結果、後方散乱光のレベルに第３図に示すような段
差４を生じる。この段差４により異常高温の発生を検知
することができる。さらに、段差４を生じるまでの時間
から異常＾潟が発生した個所の距離Ｘを判定することが
可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば次の如き優れた効果
が発揮される。

（１）センサを光フアイバ自体から構成するため耐雑音
性及び安定性に優れると共に側圧や曲げ等でマイクロベ
ンド類が発生しにくく誤動作を起１虞れがな（なる。

（ｂ　光フアイバ以外に支持金具等を必要としないため
、構造が簡単で且つ設置スペースが小さくて演み、安価
となる。

（３）　　長手方向に沿ったいずれの場所の異常高温も
検知し得るとともに異常ハ温発生湯所の判定を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光フアイバ式異常高温
検知センサの構成図、第２図は第１図の■−■線矢視断
面図、第３図は実施例を用いた後方散乱光レベルの測定
例を示すグラフ、第４図及び第５図はそれぞれ従来例を
示す構成図である。 図中、１はコア、２はクラッド層、３は被覆層である。 特許出願人　　東京電力株式会社 日立電線株式会社 代理人弁理士　絹　谷　　信　雄 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバのコアを伝搬する光の強度変化から異
   常高温を検知するセンサにおいて、上記コアの外周部に
   これを囲繞するように設けられると共に上記コアより低
   屈折率且つ低融点のプラスチックからなりその内部に残
   留引張り応力を有するクラッド層と、該クラッド層の外
   周部にこれを囲繞するように設けられると共に上記コア
   より高屈折率で且つ上記クラッドより高融点のプラスチ
   ックあるいは架橋プラスチックからなる被覆層とを備え
   たことを特徴とする光ファイバ式異常高温検知センサ。
2. （２）上記クラッド層がビニリデンフルオライドを主体
   とするコポリマあるいはターポリマからなると共に上記
   被覆層が紫外線硬化型樹脂からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のセンサ。