JP2999099B2 - 地熱井測温用光ファイバケーブル - Google Patents

地熱井測温用光ファイバケーブル

Info

Publication number
JP2999099B2
JP2999099B2 JP5197913A JP19791393A JP2999099B2 JP 2999099 B2 JP2999099 B2 JP 2999099B2 JP 5197913 A JP5197913 A JP 5197913A JP 19791393 A JP19791393 A JP 19791393A JP 2999099 B2 JP2999099 B2 JP 2999099B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
metal tube
length
metal
cable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5197913A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0727955A (ja
Inventor
英明 二島
吉和 村田
憲治 渡辺
弘一 安賀
康弘 緒方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyushu Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Kyushu Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyushu Electric Power Co Inc, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Kyushu Electric Power Co Inc
Priority to JP5197913A priority Critical patent/JP2999099B2/ja
Publication of JPH0727955A publication Critical patent/JPH0727955A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2999099B2 publication Critical patent/JP2999099B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地熱井など坑井の温度
測定に用いる光ファイバケーブルの構造に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】光ファイバの一端からパルス光を入射し
てその光ファイバ中で発生するラマン後方散乱光を時間
的にサンプリング測定し、得られたデータに演算処理を
施すことで光ファイバ沿いの温度分布を測定する装置が
既に実用化されている。
【0003】このような目的で用いられる光ファイバ
は、それ自体に外部の温度が伝わり易いよう、被覆が極
力少ないことが望まれる。その一方で、外力や水分から
光ファイバ自体を保護する必要もある。このため、光フ
ァイバ素線を金属管に収納した構造の光ファイバケーブ
ル(金属管光ファイバ)が使用されていた。
【0004】又、地熱発電所の坑井(地熱井)の測温で
は、坑内の腐食性熱水から保護するためサーミスタ等の
測温素子を耐腐食性の金属管に収納し、金属管に重りを
付けて地熱井内に徐々に降ろす方法も行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような用
途では、金属管と光ファイバ素線の線膨張係数の違いか
ら金属管の方が伸びが大きいため、光ファイバ素線に引
張張力がかからないよう、予め製造時に金属管より光フ
ァイバを長く収納しておくことが行われている。しか
し、光ファイバケーブルを鉛直又はほぼ鉛直に伸ばして
布設する必要があるため、金属管内で光ファイバ素線は
次第に自重で落下し、金属管下方に細かく曲がって留ま
るため伝送損失の増加を引き起こすことがあった。
【0006】又、地熱井内部は高温の腐食性熱水で満た
され、特に最深部は高水圧・高温の状態であるため、金
属管を密封し、熱水浸入に伴う光ファイバの強度劣化な
どを防止する必要がある。この密封は金属管光ファイバ
単独あるいは他の材料と複合したケーブル化の後に行わ
れるため、通常は金属管端部に施される。その一方、光
ファイバケーブルを坑井に挿入するには、その端部に数
十kgの重りを取り付けなければならない。しかし、光
ファイバケーブルの端部は前記のように密封されている
ため、重りの取り付けに際して金属管を押し潰したり曲
げたりすると、金属管に割れなどの損傷を伴うという問
題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、その特徴は、温度変
化に伴う光ファイバ素線と金属管の長さの差を相殺でき
るよう、光ファイバケーブルを金属管光ファイバが含ま
れる撚線構造としたことにある。即ち、使用環境温度に
おける光ファイバ素線の長さを同温度における金属管の
長さ以下とし、かつ両者の差を螺旋状に配された金属管
の内部長の差以上となるようにした。又、この金属管の
末端は封止されているが、特に地熱井内にケーブルを降
ろす際の重りを取り付け易いよう、金属管の末端を、端
部が凸型の金属長尺体で封止することが望ましい。この
ようなケーブルは、金属管光ファイバ同士を撚合わせて
もよいし、金属管光ファイバと金属線とを撚合わせても
よい。即ち、少なくとも1本の金属管光ファイバが撚合
わせに用いられていればよく、撚線を構成する線材の数
にも限定はない。
【0008】
【作用】本発明の作用を説明する。金属管光ファイバの
製造時、予め光ファイバに余長をとって長めに収納して
おくことは既に述べた。しかし、温度上昇に伴う伸びは
光ファイバよりも金属管の方が大きいため、光ファイバ
の余長によっては使用時に金属管の方が長い場合もあれ
ばその逆の場合もある。鉛直布設による使用時、光ファ
イバ素線の方が短ければ問題はないが長ければ自重で落
下して下方に細かく曲がってとどまる。又、鉛直布設し
た場合、金属管も光ファイバもほぼ直線状に配され、線
膨張係数の違いから両者の伸びに違いを生じ、光ファイ
バ素線と金属管内面に摩擦を生じて光ファイバ素線に引
張張力がかかる。本発明は使用時における光ファイバ素
線の長さを金属管の長さ以下とし、鉛直布設時でも光フ
ァイバが下方にとどまって細かな曲がりを生じることを
回避すると共に、撚線構造のケーブルとすることで金属
管を螺旋状に配し、金属管内部沿いの長さが管内位置に
よって異なることで張力の発生を回避した。
【0009】金属管を螺旋状にしたとき、管内における
光ファイバ素線の位置を平均化してみれば金属管中心沿
いに位置していると考えられるので、この場合の金属管
中心沿いの長さと、光ファイバ素線がケーブル断面の中
心(螺旋形状の中心)側に最も近づいたときの金属管内
部沿いの長さとの差を金属管内部長の差とする。
【0010】ここで、光ファイバ素線の膨張長さと金属
管の膨張長さとの差が前記金属管内部長の差以下であれ
ば、金属管が伸びた場合、光ファイバ素線は引張張力を
受ける分を金属管内部でケーブル断面の中心側に移動す
ることで相殺できるため、張力を受けないようにするこ
とができる。
【0011】さらに、使用時において光ファイバ素線が
金属管よりも短く、両者の長さの差が前記金属管内部長
の差以上であれば、上記のように光ファイバ素線が金属
管内部でケーブル断面の中心側に移動しても余長を生じ
ることがない。尚、実用上は金属管の末端まで光ファイ
バが入っている方が好ましいのは当然で、製造時には光
ファイバと金属管の端部とを揃えた方がよい。つまり光
ファイバと金属管の長さが等しいため端部が揃っている
か、光ファイバの方が長くても金属管内部で波打って収
納されているため端部が揃っている状態とすればよい。
【0012】光ファイバ素線の長さは、以上のことを考
慮して次の関係で設計することが好ましい。 製造時の金属管の実長 :LM (m) 製造時の光ファイバ素線の実長:LF (m) 金属の線膨張係数 :αM 光ファイバの線膨張係数 :αF 予想される使用時の上昇温度 :T (℃) 撚線構造によって金属管内で相殺できる光ファイバの余
長率 (金属管内部長の差と金属管中心沿いの長さとの比率):β とすると、温度Tで使用する際、光ファイバに張力がか
からない条件は、温度がT上昇した場合に生じる金属管
の膨張長さと光ファイバの膨張長さの差が撚線構造で相
殺できることで、次の式で表される。 LM×(αM−αF)×T≦β×LF…式ここで、左辺は製造時に光ファイバが金属管中心に位置
しているとした場合の線膨張の差を表しており、右辺は
金属管内で光ファイバが移動可能な長さを表している。
又、使用状態で光ファイバが余らない条件は次の式で
表される。 LM×(1+αM×T)≧LF×(1+αF×T)+β×LF…式 上記・式より製造時の光ファイバの長さと金属管の
長さの関係は、式で理想的な状態として、金属管長さ
と光ファイバ長が一致している場合を考えると、 LF/LM=(αM−αF)×T/β となる。これは、例えば製造時にLM=LFとすれば、 β=(αM−αF)×T となるようにケーブル構造を設計することで実現可能で
ある。 ただし、実際の使用環境温度は未知で不均一な場
合が一般的であり、実際のケーブル設計では使用環境温
度を推定し、その分布形態に合わせて上記の考え方を適
用の上、LF又はβを決定する必要がある。
【0013】さらに本発明では金属管光ファイバの末端
を、端部が凸型の金属長尺体で密封することで、熱水等
の浸入を防止している。このとき、重りは光ファイバを
密封する金属管でなく、金属長尺体に取り付けることが
できるため、金属管が損傷することもない。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (実施例1) 図1は本発明ケーブルの断面図で、SUS316・ハステロイ
・インコロイの3種類の金属管1に光ファイバ素線2を
収納したものと、3本の亜鉛メッキ鋼線3をSUS316線4
の周りに撚合わせたものを示している。金属管1の材質
は特に限定するものではないが、SUS304やSUS316等のス
テンレス鋼や、ハステロイ・インコネル・インコロイ等
で呼ばれるニッケルを主体とする合金の他、チタンなど
の耐腐食性金属が好ましい。又、金属管1の径は圧壊強
度・引張強度などの使用条件と製造条件によって選択す
ればよく、例えば内径:0.7〜3.6mm、外径:
1.0〜4.0mm、肉厚:0.1〜0.3mm程度の
ものが挙げられる。本例では金属管1及び金属線3,4
の外径が2mmで、金属管1の内径は1.6mmのもの
を用いた。一方、上記金属管内に収納される光ファイバ
素線2についても、その材質・構造は特に限定されな
い。金属管内に収納できるサイズであればどんなもので
もよく、用途に応じて選択すればよい。ここではコア径
50μm,クラッド径125μmの石英ガラス製光ファ
イバで、その周りに耐熱性の樹脂被覆を施して外径21
0μmのものを使用した。
【0015】この例では、撚線ピッチは120mmであ
り、金属管と光ファイバの径との関係から光ファイバ素
線2が金属管内の中心に位置した場合と、金属管内でケ
ーブル断面の中心側に位置した場合との長さの差(金属
管内部長の差)を求めると次のようになる。金属管1の
中心に位置した場合、光ファイバの中心はケーブル断面
の中心から2mmとなるため、1ピッチ進むときの光フ
ァイバの長さL1は L1=√(1202 +(2×2×π)2 )=120.656 となる。又、ケーブル断面の中心側に位置した場合、光
ファイバの中心はケーブル断面の中心から1.305m
mとなるため、1ピッチ進むときの光ファイバの長さL
2は L2=√(1202+(2×1.305×π)2)=120.280 となる。よって、金属管内部長の差δLのL1に対する
比率=余長率βは β×100=(δL/L1)×100=0.31% である。
【0016】一方、ハステロイの金属管について考える
と、ハステロイの線膨張係数13×10-6に対して光フ
ァイバ素線の線膨張係数は1.1×10-6程度なので使
用時の温度上昇が260℃であるとすると両者の伸び量
の差は下記の計算により0.31%になる。 (13×10-6−1.1×10-6)×260×100=0.31(%) 従って、先のβの結果と考え合わせると、このケーブル
では全体が上昇温度260℃の環境で使用されるとすれ
ば、製造時の光ファイバ素線の長さと金属管の長さを等
しくしておけば、光ファイバ素線には全く張力がかから
ないことになる。
【0017】このケーブルの密封部を図2に基づいて説
明する。(A)図は布設ドラム5から先端に重り6を付
けて引き出されたケーブル7を示し、(B)図は(A)
図丸印部分を拡大したもの、(C)図は(B)図におけ
る密封部をさらに拡大したものを示す。 (C)図に示すように、両側が凸型の栓8を用いて光フ
ァイバ素線2の入っている金属管1と空の金属管9(光
ファイバが入ってないだけで、金属管光ファイバと同じ
もの:長さ2m)をYAGレーザにより溶接接続して密
封した。この栓8の両端凸部外径(1.5mm)は金属
管1,9の内径にほぼ等しく、中央部外径が金属管1,
9の外径に等しい。両端凸部外径を金属管1,9の内径
よりも若干細くしたのは、金属管内に挿入し易くするた
めである。
【0018】又、この栓8の両端凸部は、それぞれ5m
m、中央部も5mmの長さであるが、溶接に十分な長さ
であれば特に制限はない。尚、両端凸部を溶接に必要な
長さよりも長めにとることによって、溶接後の使用時に
金属管が曲げられたとき等、その応力が溶接部に集中す
ることを防止できる。このような構造とすることで、空
の金属管に重りを取り付けることができるため、重りの
取り付けに際して光ファイバ素線を密封する金属管を傷
つけることもない。実際に前記空の金属管に重さ10k
gの重りをつり下げて地熱井内にケーブルを布設したと
ころ、何等問題なく正常に使用できた。
【0019】さらに、これと同様な機能を有する構造と
して図3に示すものがある。(A)図に示すものは金属
線10の一端を凸状に形成して栓としたもので、(B)図
に示すものは図2記載の栓と同様な栓8を用い、空の金
属管9の代わりに金属線11を溶接したものである。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ケーブルに
よれば重りを付けて鉛直につり下げて布設する場合で
も、光ファイバが自重で移動し、細かく曲がって下方に
とどまることで生じる伝送損失の増加を防止できる。
又、確実に光ファイバを金属管内に密封でき、重りの取
り付けに伴う金属管の損傷も防げるため、水の内部浸入
による光ファイバの劣化を防止できる。従って、地熱発
電所の地熱井などでの温度測定に使用すれば便利であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明ケーブルの断面図である。
【図2】本発明ケーブルの密封部の説明図で、(A)は
布設ドラムから先端に重りを付けて引き出されたケーブ
ルを、(B)は(A)図丸印部分を拡大したものを、
(C)は(B)図における密封部を拡大したものを示
す。
【図3】本発明ケーブルの密封部を示す断面図、(A)
は金属線の一端を凸状に形成して栓としたもの、(B)
は両端が凸状の栓に金属線を溶接したものを示す。
【符号の説明】
1,9 金属管 2 光ファイバ素線 3 亜鉛メッキ鋼線 4 SUS316線 5 布設ドラム 6 重り 7 ケーブル 8 栓 10,11 金属線 12 固定部
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 憲治 福岡市中央区渡辺通二丁目1番82号 九 州電力株式会社内 (72)発明者 安賀 弘一 福岡市中央区渡辺通二丁目1番82号 九 州電力株式会社内 (72)発明者 緒方 康弘 福岡市中央区渡辺通二丁目1番82号 九 州電力株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−142334(JP,A) 実開 平5−11035(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/44 G02B 6/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバ素線を金属管内に収納した金
    属管光ファイバが含まれる撚線構造の光ファイバケーブ
    ルであって、 使用環境温度における光ファイバ素線の長さは同温度に
    おける金属管の長さ以下で、かつ両者の差は螺旋状に配
    された金属管の内部長の差以上であり、 前記金属管の末端は封止されてなることを特徴とする地
    熱井測温用光ファイバケーブル。
  2. 【請求項2】 金属管の末端を、端部が凸型の金属長尺
    体での封止してなることを特徴とする請求項1記載の地
    熱井測温用光ファイバケーブル。
JP5197913A 1993-07-14 1993-07-14 地熱井測温用光ファイバケーブル Expired - Fee Related JP2999099B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5197913A JP2999099B2 (ja) 1993-07-14 1993-07-14 地熱井測温用光ファイバケーブル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5197913A JP2999099B2 (ja) 1993-07-14 1993-07-14 地熱井測温用光ファイバケーブル

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0727955A JPH0727955A (ja) 1995-01-31
JP2999099B2 true JP2999099B2 (ja) 2000-01-17

Family

ID=16382359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5197913A Expired - Fee Related JP2999099B2 (ja) 1993-07-14 1993-07-14 地熱井測温用光ファイバケーブル

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2999099B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249917A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Fujikura Line Tech Ltd 配電柱間架設用ケーブル及び該ケーブルの引留め方法
JP5216664B2 (ja) * 2009-03-31 2013-06-19 株式会社オーシーシー 金属管光ファイバケーブルおよびその製造方法
JP6129615B2 (ja) * 2013-03-27 2017-05-17 株式会社オーシーシー 歪分布測定用金属管光ファイバケーブル

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0727955A (ja) 1995-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20040258373A1 (en) Monitoring cable
EP0554789B1 (en) Fiber optic cable
US4522464A (en) Armored cable containing a hermetically sealed tube incorporating an optical fiber
EP0118494B1 (en) Armored optical fiber cable
CA2259719C (en) Fiber optic well logging cable
US4696542A (en) Armored optical fiber cable
JP3282640B2 (ja) 海底光ケーブル
JPS60212715A (ja) 可撓性伸長体
EP0146757A1 (en) Composite overhead cable
US4695128A (en) Fiber optic cable
JP2999099B2 (ja) 地熱井測温用光ファイバケーブル
EP0116619B1 (en) Hermetically sealed optical fiber tube, as wellas an armored cable incoporating such tube
GB2084757A (en) Overhead cables or earth conductors containing telecommunication elements
JP2599905B2 (ja) 光フアイバケーブル
JPS6269131A (ja) 光フアイバ温度センサ
JP2687650B2 (ja) 低温特性安定化光ファイバケーブル
CN213339830U (zh) 钢管层绞缆芯光纤复合架空地线
JP3642496B2 (ja) 光ファイバ担持用スペーサ
KR102072402B1 (ko) 온도측정장치 및 온도측정장치의 제조방법
KR100339978B1 (ko) 광변형센서
JPH02216113A (ja) 極低温用光ケーブル
JP2570450B2 (ja) スペーサ型光ファイバケーブル
JPS61240212A (ja) 樹脂充填形光フアイバケ−ブル
JPS58163905A (ja) 光フアイバケ−ブル
JP2003187650A (ja) 光ファイバ複合架空地線

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071105

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081105

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091105

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091105

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101105

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111105

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111105

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121105

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees