JP7440310B2 - 温度検知用光ファイバ、温度検知用光ファイバの敷設方式および火災警報システム - Google Patents

Description

本発明は、温度検知用光ファイバ、温度検知用光ファイバの敷設方式および火災警報システムに関する。

従来、自動火災報知設備の感知器として光ファイバを使用したものが知られている。従来の自動火災報知設備では、光ファイバをステンレススチールの管材（ＳＵＳ管）等の金属製の保護管で覆っている（たとえば特許文献１参照）。

特開２０１３－４０８８１号公報

ところで、従来の、光ファイバの保護管としてＳＵＳ管を使用したものは、一般的な熱電対に比べ、温度測定センサとしての追従性が悪く（熱応答性が悪く）また高価である。

本発明は、光ファイバとこの光ファイバを覆っている保護材とを有する温度検知用光ファイバ、温度検知用光ファイバを用いた光ファイバの敷設方式および火災警報システムにおいて、上記光ファイバを温度検知センサとして使用した場合であっても熱応答性をよくすることを目的とする。

第１の発明は、コアとこのコアの外側のクラッドとがポリイミドの被覆層で被覆されている光ファイバと、筒状に形成され、内径の値が前記光ファイバの外径の値よりも大きく、内部に前記光ファイバが収容されている保護材とを有し、前記保護材の熱伝導率の値は、５Ｗ／ｍ・Ｋから０．０１Ｗ／ｍ・Ｋの範囲のうちのいずれかの値になっており、前記保護材内であって前記光ファイバと前記保護材との間には、空間が形成されており、前記空間には、空気が存在しており、前記光ファイバは、第１の部位と、この第１の部位に接続されている第２の部位と、前記第１の部位と前記第２の部位とがお互いに接続されている接続部位を覆っている保護部とを備えて構成されており、前記保護部が、スリーブと、このスリーブに設けられている補強材とを備えて構成されている温度検知用光ファイバである。

第２の発明は、第１の発明に係る温度検知用光ファイバであって、前記光ファイバはシングルモードの光ファイバであり、前記光ファイバの外径の値に対する前記保護材の外径の値は、４から２０の範囲のうちのいずれかの値になっており、前記光ファイバの外径の値に対する前記保護材の肉厚の値は、前記保護材の内周面と前記光ファイバの外周面との間に間隙が形成されることを条件として、１から５の範囲のうちのいずれかの値になっている温度検知用光ファイバである。

第３の発明は、第１の発明もしくは第２の発明に係る温度検知用光ファイバであって、前記保護材は、フッ素樹脂もしくはガラス網組チューブで筒状に形成されている温度検知用光ファイバである。

第４の発明は、第１の発明～第３の発明のいずれか１の発明に係る温度検知用光ファイバを敷設するための温度検知用光ファイバの敷設方式であって、前記温度検知用光ファイバを支持する光ファイバ支持部と、火災検知対象の形状を維持しつつ前記火災検知対象に係合する火災検知対象係合部とを具備する光ファイバ支持体を有し、前記温度検知用光ファイバが前記光ファイバ支持部で支持され、前記火災検知対象係合部が前記火災検知対象に係合することで、前記温度検知用光ファイバが前記火災検知対象に敷設される温度検知用光ファイバの敷設方式である。

第５の発明は、第１の発明～第４の発明のいずれか１の発明に係る温度検知用光ファイバもしくは温度検知用光ファイバの敷設方式と、前記温度検知用光ファイバの光ファイバに所定のパルス光を送り、前記光ファイバからの反射光であるブリルアン散乱光によって前記温度検知用光ファイバの各所の温度を検知する受信機とを有する火災警報システムである。

第６の発明は、第５の発明に係る火災警報システムであって、前記受信機が前記温度検知用光ファイバへ送る所定のパルス光の光源として波長１．５５μｍ帯の光源を使用している火災警報システムである。

本発明によれば、光ファイバとこの光ファイバを覆っている保護材とを有する温度検知用光ファイバ、温度検知用光ファイバを用いた光ファイバの敷設方式および火災警報システムにおいて、上記光ファイバを温度検知センサとして使用した場合であっても熱応答性をよくできるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る火災警報システムの概略構成を示す図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る温度検知用光ファイバを示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩＢ－ＩＩＢ断面を示す図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る温度検知用光ファイバの接合部を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ断面を示す図である。 変形例に係る温度検知用光ファイバの接合部を示す断面図である。 本発明の実施形態および比較例に係る温度検知用光ファイバの試験について説明する図である。 比較例に係る温度検知用光ファイバの試験結果を示す図である。 （ａ）は比較例に係る温度検知用光ファイバの試験結果を示す図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る温度検知用光ファイバの試験結果を示す図である。 （ａ）は比較例に係る温度検知用光ファイバの試験結果を示す図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る温度検知用光ファイバの試験結果を示す図である。 本発明の実施形態に係る温度検知用光ファイバの敷設方式を示す図である。

本発明の実施形態に係る火災警報システム１は、火災警報を行うもので、図１で示すように、温度検知用光ファイバ３と受信機５とを有している。温度検知用光ファイバ３は火災検知対象となるビル等の建物に敷設される。

受信機５には、温度検知用光ファイバ３の長手方向の一端が接続される。受信機５は、温度検知用光ファイバ３へ所定のパルス光を送り、温度検知用光ファイバ３よりの反射光から各所の温度を検知し、その検知された各所の温度に基づいて火災警報等の情報を発信する。

温度検知用光ファイバ３の長手方向の他端には、終端箱７が接続されている。そして、温度検知用光ファイバ３には、ブリルアン散乱光の測定領域が設定される。

温度検知用光ファイバ３としてシングルモードのＳＩファイバ（ステップインデックスファイバ）が使用される。温度検知用光ファイバ３がシングルモードのＳＩファイバであることで、監視距離を５Ｋｍとすることができる。また、温度検知用光ファイバ３のコア９やクラッド１１（図２（ｂ）参照）は石英系光ファイバからなる。

受信機５は操作部１３での操作に基づき、温度検知用光ファイバ３よりのブリルアン散乱光を検知して温度情報を得て、警報等を表示部１５に表示する。なお、受信機５は、温度検知用光ファイバ３へ送る所定のパルス光の光源として波長１．５５μｍ帯の光源を使用する。

図１で示す受信機５はすべての機能を持たせる構成となっているが、温度検知用光ファイバ３より温度情報を得る機能、温度情報より警報を発する機能、警報を表示する機能を個別の装置に持たせて、複数の装置より受信機５を構成してもよい。また、図１で示す温度検知用光ファイバ３の長手方向の他端には、終端箱７が接続されているが、光ファイバ３の他端が不要反射を起こさないように処理することで、終端箱７を削除した構成にしてもよい。

温度検知用光ファイバ（火災を検知する熱式の感知器）３について詳しく説明すると、温度検知用光ファイバ３は、図２で示すように、光ファイバ（光ファイバ心線）１７と保護材（被覆材）１９と備えて構成される。光ファイバ１７は、コア９とこのコア９の外側のクラッド１１とがポリイミドの被覆層２５で被覆されている。

光ファイバ１７の断面（長手方向に対して直交する平面による断面形状）は、一定形状になっており、円形状に形成されている。さらに説明すると、光ファイバ１７の断面は、外周が円形になっているポリイミドの被覆層２５の内側に、外周が円形になっているクラッド１１が配置され、クラッド１１の内側に外周が円形になっているコア９が配置されている。さらに、光ファイバ１７の断面では、ポリイミドの被覆層２５の中心とクラッド１１の中心とコア９の中心とがお互いに一致している。

保護材１９は、フッ素樹脂（たとえば、完全フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ；４フッ素化樹脂）もしくはガラス網組チューブで筒状（たとえば円筒状）に形成されている。保護材１９の内径の値は光ファイバ１７の外径の値よりも大きくなっており、保護材１９の内部に光ファイバ１７が収容される。

保護材１９の断面（長手方向に対して直交する平面による断面形状）は、一定形状になっており、環状（たとえば、所定の幅寸法を円環状；所定の肉厚の円環状）に形成されている。保護材１９の内部に光ファイバ１７が収容されている状態では、光ファイバ１７の長手方向と保護材１９の長手方向とがお互いにほぼ一致しているとともに、光ファイバ１７と保護材１９との間には、空間２７が形成されている。この空間２７には空気が存在する。

保護材１９内で光ファイバ１７が保護材１９とまったく同じ態様で延伸しているわけではなく、保護材１９の延伸の態様と光ファイバ１７の延伸の態様とはお互いが僅かに異なる。たとえば、細長い円筒状の保護材１９の中心軸と、細長い円柱状の光ファイバ１７の中心軸とはお互いが一致しておらず、保護材１９の中心軸と光ファイバ１７の中心軸とはお互いが僅かにずれている。

これにより、光ファイバ１７の長手方向と保護材１９の長手方向とがお互いにほぼ一致していることになる。保護材１９の中心軸と光ファイバ１７の中心軸とがお互いに僅かにずれていることで、光ファイバ１７が保護材１９内で若干曲がりつつ延伸している。これにより、光ファイバ１７の外面が保護材１９の内面に接することがあり、この接する箇所が、光ファイバ１７や保護材１９の長手方向で変化している。

光ファイバ１７は、上述したように、シングルモードの光ファイバであり、光ファイバ１７（ポリイミドの被覆層２５）の外径の値に対する保護材１９の外径の値は、４から２０の範囲のうちのいずれかの値になっている。

なお、光ファイバ１７（ポリイミドの被覆層２５）の外径の値に対する保護材１９の外径の値は、好ましくは、４から１０の範囲のうちのいずれかの値になっており、より好ましくは、５．５～８．０の範囲のうちのいずれかの値になっており、さらに好ましくは、６．０～７．０の範囲のうちのいずれかの値になっており、特に好ましくは、６．５になっている。

光ファイバ１７の外径の値に対する保護材１９の肉厚（厚さ）の値は、保護材１９の内周面と光ファイバ１７の外周面との間に間隙（空間）２７が形成されることを条件として、１から５の範囲のうちのいずれかの値になっている。

なお、光ファイバ１７の外径の値に対する保護材１９の肉厚の値は、好ましくは、１から２．５の範囲のうちのいずれかの値になっており、より好ましくは、１．２～２．０の範囲のうちのいずれかの値になっており、さらに好ましくは、１．４～１．８の範囲のうちのいずれかの値になっており、特に好ましくは、１．６になっている。具体例を掲げると、保護材１９の外径はたとえば、１ｍｍになっており、厚みは０．２５ｍｍになっており、光ファイバ１７（ポリイミドの被覆層２５）の外径は、１５５μｍになっている。

次に、温度検知用光ファイバ３の接続形式について図３を参照しつつ説明する。なお、図３（ｂ）では、保護材１９の表示を省略している。

温度検知用光ファイバ３は、たとえば、第１の部位２９とこの第１の部位２９に接続されている第２の部位３１とを備えて構成されている。第１の部位２９や第２の部位３１は、図２（ｂ）で説明したように、光ファイバ１７で構成される。

第１の部位２９の長手方向の一端に第２の部位３１の長手方向の一端が接続されていることで、接続部位３３が形成されている。接続部位３３は保護部３４で覆われている。接続部位３３や保護部３４が形成されている光ファイバ１７は、保護材１９内で保護材１９に挿通される。

保護部３４は、たとえば、インナーチューブ３５と補強材３７とアウターチューブ３６と帯状部材３９とを備えて構成されている。インナーチューブ３５とアウターチューブ３６とは熱収縮性の樹脂で構成されている。補強材３７は剛性の高い金属やセラミックス等の材料で細長い棒状に構成されている。補強材３７はインナーチューブ３５の外周の一部の箇所に配置されている。アウターチューブ３６は、インナーチューブ３５と補強材３７とを覆っている。なお、アウターチューブ３６とインナーチューブ３５とで構成されているものをスリーブ３８とも言う。帯状部材３９は、たとえば、フッ素樹脂製の粘着テープで構成されており、アウターチューブ３６と第１の部位２９と第２の部位３１とに巻き付くことで、アウターチューブ３６と第１の部位２９と第２の部位３１とを覆っている。

さらに詳しく説明すると、第１の部位２９では、長手方向の端部で所定の長さにわたって、光ファイバ１７の被覆層２５のポリイミドが除去されている。第２の部位３１でも、長手方向の端部で所定の長さにわたって、光ファイバ１７の被覆層２５のポリイミドが除去されている。そして、第１の部位２９の長手方向の端と第２の部位３１の長手方向の端とがお互いに融着され接合されている。この接合によって、第１の部位２９のコア９と第２の部位３１のコア９とがお互いに接続されており、第１の部位２９のクラッド１１と第２の部位３１のクラッド１１とがお互いに接続されている。

第１の部位２９の長手方向の端と第２の部位３１の長手方向の端とがお互いに融着され接合されていることで、所定の長さにわたり、ポリイミドが除去されているポリイミド除去部４１が形成されている。インナーチューブ３５は筒状に形成されており、インナーチューブ３５の筒の長さ寸法の値は、ポリイミド除去部４１の長さ寸法（筒状のポリイミド除去部４１の中心軸の延伸方向の寸法）の値よりも大きくなっている。

そして、熱収縮性樹脂で構成されているインナーチューブ３５が、第１の部位２９と第２の部位３１とがお互いに接合されている部位を覆っている。また、インナーチューブ３５は、ポリイミド除去部４１に面接触しているとともに、ポリイミド除去部４１の両端で、ポリイミド除去部４１近傍のポリイミドの被覆層２５にも面接触している。そして、インナーチューブ３５が、第１の部位２９と第２の部位３１とに一体的に設置される。

補強材３７は細長い円柱状に形成されている。補強材３７の長手寸法（中心軸の延伸方向の寸法）の値は、ポリイミド除去部４１の長手方向の寸法の値よりも大きくなっている。そして、補強材３７がインナーチューブ３５の外周にたとえば接している状態で、インナーチューブ３５の外周と補強材３７の外側とに、筒状のアウターチューブ３６が一体的に設置されている。なお、インナーチューブと３５とアウターチューブ３６は同時に熱を加えられて熱収縮している。

補強材３７の長手方向とインナーチューブ３５の筒の長さ方向とアウターチューブ３６の筒の長さ方向とはお互いが一致している。また、アウターチューブ３６は、補強材３７とインナーチューブ３５とを覆っているとともに、ポリイミド除去部４１（インナーチューブ３５）の両端で、ポリイミド除去部４１近傍のポリイミドの被覆層２５にも面接触して第１の部位２９や第２の部位３１と一体化している。

フッ素樹脂製の粘着テープ３９は、アウターチューブ３６と、アウターチューブ３６近傍の第１の部位２９の部位および第２の部位３１に巻き付けられて、アウターチューブ３６と、アウターチューブ３６近傍の第１の部位２９の部位および第２の部位３１とを覆っているともに、アウターチューブ３６や第１の部位２９や第２の部位３１に一体的に設けられている。

なお、図３で示す構成では、補強材３７が円柱状に形成されているが補強材３７が半円柱状等の柱状に形成されていてもよい。補強材３７が半円柱状に形成されている態様では、補強材３７の側面のうちの平面で構成されている側面が、たとえば光ファイバ１７の中心側を向いている（中心側に位置している）。

なお、図３（ａ）で示す態様では、第１の部位２９と第２の部位３１とインナーチューブ３５と補強材３７とアウターチューブ３６と帯状部材３９とが、接続部位３３（第１の部位２９の円形状の端面および第２の部位３１の円形状の端面）に対してたとえば対称になっている。

また、図３（ａ）で示す態様では、補強材３７の長さ寸法の値＜インナーチューブ３５の長さ寸法の値＜アウターチューブ３６の長さ寸法の値＜フッ素樹脂製の粘着テープ３９の長さ寸法の値になっているが、補強材３７の長さ寸法の値、インナーチューブ３５の長さ寸法の値、アウターチューブ３６の長さ寸法の値、フッ素樹脂製の粘着テープ３９の長さ寸法を適宜変えてもよい。

たとえば、補強材３７の長さ寸法の値＝インナーチューブ３５の長さ寸法の値＝アウターチューブ３６の長さ寸法の値＜フッ素樹脂製の粘着テープ３９の長さ寸法の値としてもよい。

次に、図３で示す温度検知用光ファイバ３の接続形式と、保護材１９とについて説明すする。図３（ａ）では、上側の保護材１９（１９Ａ）と下側の保護材１９（１９Ｂ）とが、温度検知用光ファイバ３の長手方向（図３（ａ）の上下方向）でお互いに離れている。保護材１９の内径の値が、保護部３４（帯状部材３９）の外径の値よりも小さくなっている。また、温度検知用光ファイバ３の長手方向における保護材１９Ａと保護材１９Ｂとの間の距離の値が、温度検知用光ファイバ３の長手方向における保護部３４の寸法の値よりも大きくなっている。そして、温度検知用光ファイバ３の長手方向で上側の保護材１９Ａと下側の保護材１９Ｂとの間に保護部３４が位置している。

なお、図３（ａ）で示す態様において、帯状部材３９の上端を上側に伸ばして保護材１９Ａの下側の端部を帯状部材３９で覆い、帯状部材３９の下端を下側に伸ばして保護材１９Ｂの上側の端部を帯状部材３９で覆ってもよい。そして、保護材１９Ａと保護部３４と保護材１９Ｂを一体化してもよい。

また、図３（ａ）で示す態様において、保護部３４を保護材１９の内側に配置してもよい。すなわち、保護部３４（帯状部材３９）の外径の値を保護材１９の内径の値をよりも小さくし、たとえば上側の保護材１９Ａを下側の保護材１９Ｂのところでまで伸ばして保護材１９Ａと保護材１９Ｂとが一体化した態様にしてもよい。すなわち、保護部３４とこの保護部３４の両端から延びている第１の部位２９と第２の部位３１とが、１本の保護材１９の内部に収まって挿通するようにしてもよい。

さらに、保護部３４と第１の部位２９と第２の部位３１とが、１本の保護材１９の内部に収まっている態様において、帯状部材３９を削除してもよい。この場合、アウターチューブ３６の外径の値が保護材１９の内径の値よりも小さくなっている。

次に、変形例に係る温度検知用光ファイバ３の接続形式について図４を参照しつつ説明する。

図４で示す温度検知用光ファイバ３の接続形式は、チューブ３８（インナーチューブ３５、アウターチューブ３６）が保護材１９の端部を覆っている点が、図３で示す温度検知用光ファイバ３の接続形式と異なり、その他の点は、図３で示す温度検知用光ファイバ３の接続形式と同様に構成されている。

さらに説明すると、図４で示す温度検知用光ファイバ３の接続形式では、インナーチューブ３５の筒の長さ寸法の値が、保護材１９Ａと保護材１９Ｂとの間の距離の値よりも大きくなっている。また、インナーチューブ３５の外径の値が、保護材１９Ａや保護材１９Ｂの外径の値よりも大きくなっている。そして、インナーチューブ３５が、ポリイミド除去部４１と一対の光ファイバ１７の部位（ポリイミドの被覆層２５が除去されておらず保護材１９で覆われていない部位）と、上側の保護材１９Ａの下側の端部と下側の保護材１９Ｂの上側の端部とを覆っている。

また、図４で示す温度検知用光ファイバ３の接続形式では、補強材３７が、インナーチューブ３５の外周に接している状態で、インナーチューブ３５の外周と補強材３７の外側とに、筒状のアウターチューブ３６が一体的に設置されている。すなわち、補強材３７とインナーチューブ３５とが、アウターチューブ３６とで覆われている。

なお、図４で示す温度検知用光ファイバ３の接続形式において、帯状部材３９をアウターチューブ３６の外側に巻き付けてもよい。そして、帯状部材３９が、たとえばアウターチューブ３６と第１の部位２９と第２の部位３１を超えて保護材１９に巻き付くことで、保護部材１９とアウターチューブ３６と第１の部位２９と第２の部位３１とを覆っていてもよい。

次に、温度検知用光ファイバの敷設方式（温度検知用光ファイバの火災検知対象への敷設方式）４３について図９を参照しつつ説明する。

温度検知用光ファイバの敷設方式４３は、温度検知用光ファイバ３を、建屋等の火災検知対象４５に敷設するときの方式であり、温度検知用光ファイバ３の火災検知対象４５への敷設は、図９（ａ）で示すような光ファイバ支持体４７が用いられる。

光ファイバ支持体４７は、光ファイバ支持部４９と火災検知対象係合部５１とを備えて構成される。光ファイバ支持部４９は、光ファイバ支持体４７に設けられている貫通孔５３と、光ファイバ支持体４７とは別体である結束バンド５５とで、温度検知用光ファイバ３（温度検知用光ファイバ３の長手方向の中間部）を支持している。

さらに説明すると、光ファイバ支持体４７の貫通孔５３は、結束バンド５５の挿通孔であり、結束バンド５５は、環状に形成されているとともに光ファイバ支持体４７の貫通孔５３を通り抜けている。また、環状に形成されている結束バンド５５を温度検知用光ファイバ３が通り抜けているとともに、結束バンド５５が温度検知用光ファイバ３を締め付けている。これにより、温度検知用光ファイバ３の長手方向の中間部が光ファイバ支持体４７に一体的に設置される。

なお、図９（ａ）に参照符号５７で示す円筒状ものは、光ファイバ支持部４９で支持される温度検知用光ファイバ３の部位を覆って温度検知用光ファイバ３を保護している温度検知用光ファイバ保護部材である。

火災検知対象係合部５１は、火災検知対象４５の形状を維持しつつ（火災検知対象４５に傷等の痕跡をつけることなく）火災検知対象４５に係合する部位である。火災検知対象係合部５１が火災検知対象４５に係合することで、光ファイバ支持体４７が火災検知対象４５に一体的に設置される。たとえば、火災検知対象係合部５１は矩形な平板状に形成されており、厚さ方向の一方には、平面状の部位５９が形成されている。火災検知対象係合部５１は、平面状の部位５９に貼り付けられている両面テープ６１によって、火災検知対象係合部５１が火災検知対象４５に貼り付けられる。この態様では光ファイバ支持体４７を、両面テープ付きのマウントベースといえる。

温度検知用光ファイバの敷設方式４３では、温度検知用光ファイバ３が光ファイバ支持部４９で支持され、火災検知対象係合部５１が火災検知対象４５に係合することで、温度検知用光ファイバ３が火災検知対象４５に敷設される。

温度検知用光ファイバの敷設方式４３の変形例について図９（ｂ）を参照しつつ説明する。

図９（ｂ）で示す光ファイバ支持体４７は、光ファイバ支持部４９と火災検知対象係合部５１とを備えて構成されている。火災検知対象係合部５１は、図９（ａ）で示すものと同様に構成されている。

図９（ｂ）で示す光ファイバ支持体４７の光ファイバ支持部４９は、矩形な平板状の火災検知対象係合部５１から延出しているアーム部６３を備えて構成されている。温度検知用光ファイバ３の中間部は、火災検知対象係合部５１とアーム部６３とで挟まれることで、光ファイバ支持体４７で支持される。

次に、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５と本発明の実施形態に係る温度検知用光ファイバ３との試験結果について説明する。

図５で示す評価装置７５によって試験がされる。図５で示す評価装置７５では、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５や本発明の実施形態に係る温度検知用光ファイバ３の長手方向の一端が光ファイバ装置７７に設置される。温度検知用光ファイバ６５や温度検知用光ファイバ３の長手方向の一部（たとえば先端部）が加熱室６７内に入っている。加熱室６７内の温度は、ヒートガン６９から送られる高温の空気によって上昇する。

加熱室６７内には、熱電対７１等の温度検知部が設けられており、この熱電対７１とデータロガー７３によって、加熱室６７内の温度が測定される。また、温度検知用光ファイバ６５や温度検知用光ファイバ３によっても、熱電対７１やデータロガー７３とは別個に加熱室６７内の温度が測定される。

図６～図８は、温度検知用光ファイバ６５や温度検知用光ファイバ３の試験結果を示している。図６～図８で示しているグラフの横軸は時間（時刻の経過）を示しており、縦軸は温度を示す。図６～図８で示す線図Ｇａは、温度検知用光ファイバ６５や温度検知用光ファイバ３による温度の測定値を示しており、線図Ｇｂは、熱電対７１とデータロガー７３による温度の測定値を示す。

図６（ａ）では、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５として、図２（ｂ）で示すものから保護材１９を取り除いたものを使用している。

図６（ａ）で示す試験の結果、加熱室６７内の温度が加熱開始から所定の閾値になるまでの時間が、熱電対７１とデータロガー７３の測定結果では１４秒になっており、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５の測定結果では２９秒になっている。熱電対７１とデータロガー７３を用いた場合のほうが、応答性が良いので、上記２９秒と上記１４秒との差の値が小さいほど、温度検知用光ファイバ６５を好適に採用することができる。また、温度検知用光ファイバ６５の立ち上がり時間が４秒になっているが、この時間が短いほうが、温度検知用光ファイバ６５を好適に採用することができる。

なお、温度検知用光ファイバ６５は、被覆層２５としてポリイミドを用い、クラッド径１２５μｍ、被覆外径１５５μｍ、コア径９．３μｍ、使用波長１３１０／１５５０μｍ、使用温度範囲－６５℃～＋３００℃のシングルモード光ファイバである。

図６（ａ）で示す試験結果からすると、温度の測定に関しては、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５の応答性がある程度良くなっており、この点では温度検知用光ファイバとして採用することができる。しかし、保護材１９が存在しないので、風速が大きいとその影響を受けて放熱量が増加してしまい、風速が大きい箇所での温度測定には適さない。また、保護材１９が無いため温度検知用光ファイバとして、敷設時の断線や、敷設後の機械的ストレスによる断線のおそれがある。

図６（ｂ）の比較例に係る温度検知用光ファイバ６５では、保護材１９としてステンレススチール製の太径のフレキシブルチューブを用いたものを使用している。ステンレススチール製の太径のフレキシブルチューブは外径２．９ｍｍ、内径１．８ｍｍ、熱伝導率１５Ｗ／ｍ・Ｋである。

図６（ｂ）で示す試験の結果、加熱室６７内の温度が加熱開始から所定の閾値になるまでの時間が、熱電対７１とデータロガー７３の測定結果では１３秒になっており、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５の測定結果では４３秒になっている。温度検知用光ファイバ６５の立ち上がり時間が１４秒になっており、温度検知用光ファイバ６５の採用は不適である。

図７（ａ）の比較例に係る温度検知用光ファイバ６５では、保護材１９としてステンレススチール製の細径のフレキシブルチューブを用いたものを採用している。ステンレススチール製の細径のフレキシブルチューブは外径２．３ｍｍ、内径１．２ｍｍ、熱伝導率１５Ｗ／ｍ・Ｋである。

図７（ａ）で示す試験の結果では、加熱室６７内の温度が加熱開始から所定の閾値になるまでの時間が、熱電対７１とデータロガー７３の測定結果では１７秒になっており、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５の測定結果では３６秒になっている。温度検知用光ファイバ６５の立ち上がり時間が１３秒になっており、温度検知用光ファイバ６５の採用は不適である。

図７（ｂ）では、本発明の実施形態に係る温度検知用光ファイバ３を使用している。なお、図７（ｂ）では、保護材１９としてガラス網組チューブを採用している。ガラス網組チューブは外径２．０ｍｍ、内径１．５ｍｍ、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋである。

図７（ｂ）で示す試験の結果、加熱室６７内の温度が加熱開始から所定の閾値になるまでの時間が、熱電対７１とデータロガー７３の測定結果では１２秒になっており、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５の測定結果では２３秒になっている。温度検知用光ファイバ６５の立ち上がり時間が５秒になっている。これにより、温度検知用光ファイバ３を好適に採用することができる。

図８（ａ）では、比較例に係る温度検知用光ファイバ３を採用している。なお、図８（ｂ）では、保護材１９として外径が２ｍｍであり内径が１．０ｍｍであるポリテトラフルオロエチレンを採用している。この保護材１９の熱伝導率は０．２５Ｗ／ｍ・Ｋである。

図８（ａ）で示す試験の結果、加熱室６７内の温度が加熱開始から所定の閾値になるまでの時間が、熱電対７１とデータロガー７３の測定結果では１５秒になっており、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５の測定結果では３９秒になっている。温度検知用光ファイバ６５の立ち上がり時間が１５秒になっている。これにより、温度検知用光ファイバ６５の採用は不適である。

図８（ｂ）では、本発明の実施形態に係る温度検知用光ファイバ３を使用している。なお、図８（ｂ）では、保護材１９として外径が１．０ｍｍであり内径が０．５ｍｍであるポリテトラフルオロエチレンを採用している。この保護材１９の熱伝導率は０．２５Ｗ／ｍ・Ｋである。

図８（ｂ）で示す試験の結果、加熱室６７内の温度が加熱開始から所定の閾値になるまでの時間が、熱電対７１とデータロガー７３の測定結果では１１秒になっており、比較例に係る温度検知用光ファイバ６５の測定結果では２０秒になっている。温度検知用光ファイバ６５の立ち上がり時間が２秒になっている。これにより、温度検知用光ファイバ３を最も好適に採用することができる。

温度検知用光ファイバ３によれば、コア９とクラッド１１とがポリイミドの被覆層２５で被覆されている光ファイバ１７と、フッ素樹脂等で筒状に形成され内径の値が光ファイバ１７の外径の値よりも大きく内部に光ファイバ１７が収容されている保護材１９とを備えているので、熱応答性がよく安価になっている。

すなわち、コア９とクラッド１１とをポリイミドの被覆層２５で被覆した光ファイバ１７を、フッ素樹脂で筒状に形成され内径の値が光ファイバ１７の外径の値よりも大きい保護材１９の挿通させたことで、温度検知用光ファイバ３が適度の熱伝達率と熱容量とを備えたものになり、熱応答性をよくすることができる。

たとえば、保護材１９をＳＵＳ等の金属で構成すると、保護材１９の熱伝導率が良すぎて、熱が保護材１９の長手方向で逃げてしまうが、保護材１９をフッ素樹脂で構成することで、保護材１９が適度の熱伝達率を有していることになり、熱が保護材１９の長手方向で逃げにくくなり、熱応答性をよくすることができる。

光ファイバ１７ではポリイミドの被覆層２５とすることで、光ファイバ心線の機械的強度と熱応答性とを両立することができる。また、類似の材料として被覆層２５としてポリアミド樹脂、オレフィン樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ナイロンなどから選択してもよい。

火災警報システム１（温度検知用光ファイバ３）では、上述したように、ブリルアン方式で温度測定をする。ブリルアン方式で保護材１９を光ファイバ１７に密着させると、屈曲等によるストレスにより歪が生じ、正確な温度を測定することができない。

しかし、温度検知用光ファイバ３では、内径の値が光ファイバ１７の外径の値よりも大きい中空の保護材１９に光ファイバ１７を通線しているので、保護材１９と光ファイバ１７との間に空間２７が形成されている。これにより、光ファイバ１７に屈曲等によるストレスによって歪が生じることがなく、正確な温度を高速に測定することができる。また、保護材１９としてフッ素樹脂を用いたことで、耐薬品性、耐熱性、難燃性、施工性が向上している。

ここで、保護材１９としてのフッ素樹脂としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ；４フッ素化樹脂）を例に挙げたが、類似の材料としてＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＣＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、ＰＶＣ、ＦＲＰなどから選択しても良く、他に、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ハイトレルエラストマーなどを選択してもよい。

温度検知用光ファイバ３では、正確な温度でかつ熱応答の立ち上がりが良い範囲として、光ファイバ１７の外径の値に対する保護材１９の外径の値が４から２０の範囲のうちのいずれかの値になっており、光ファイバ１７の外径の値に対する保護材１９の肉厚の値が、保護材１９の内周面と光ファイバ１７の外周面との間に間隙が形成されることを条件として、１から５の範囲のうちのいずれかの値になっている。

保護材１９を構成しているフッ素樹脂は金属と比べ熱伝導率は悪いが、保護材１９の肉厚を上述したように調整することで、保護材１９で適度な熱伝導率が確保される。また、保護材１９の外径を上述したように調整することで、保護材１９内の空気層（空間２７）の厚みが小さくなり、良好な機械的強度と適度な熱容量を確保でき、温度検知用光ファイバ３による正確な温度での温度測定をすることができ、温度検知用光ファイバ３の熱応答の立ち上がりが改善する。

保護材１９での正確な温度でかつ熱応答の立ち上がりが良い範囲として、保護材１９の熱伝導率は５Ｗ／ｍ・Ｋ～０．０１Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の値になっており、２Ｗ／ｍ・Ｋ～０．０５Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の値が好適であり、１．２Ｗ／ｍ・Ｋ～０．１Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の値が特に好適であり、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ～０．１Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の値が特により好適である。

また、温度検知用光ファイバ３によれば、光ファイバが第１の部位２９と第２の部位３１と接続部位３３を覆っている保護部３４とを備えて構成されており、保護部３４がスリーブ３８とこのスリーブ３８に設けられている補強材３７とを備えて構成されているので、光ファイバ１７に接続部位３３があっても、この接続部位３３での接続強度を高めることができ、長い温度検知用光ファイバ３を得ることが容易になる。

また、温度検知用光ファイバ３によれば、光ファイバ支持体４７が火災検知対象４５の形状を維持して火災検知対象４５に設置されるので、火災検知対象４５が文化財等であっても、ストレスフリーで温度検知用光ファイバ３を火災検知対象４５に設置することができる。これにより、光ファイバ１７に不要なテンションが掛かることを防止して延伸できるため、機械的ストレスによる歪を生じることなく、正確な温度を高速に測定することができる。

また、受信機５が温度検知用光ファイバ３へ送る所定のパルス光の光源として波長１．５５μｍ帯の光源を使用しているので、光ファイバの損失の最も少ない波長帯を利用することになっており、温度検知用光ファイバ３における損失を低くでき、温度検知用光ファイバ３の監視距離を長くでき、正確な温度を高速に測定することができる。

１ 火災警報システム
３ 温度検知用光ファイバ
５ 受信機
９ コア
１１ クラッド
１７ 光ファイバ
１９ 保護材
２５ ポリイミドの被覆層
２９ 第１の部位
３１ 第２の部位
３３ 接続部位
３４ 保護部
３５ インナーチューブ
３６ アウターチューブ
３７ 補強材
３８ スリーブ
４３ 温度検知用光ファイバの敷設方式
４７ 光ファイバ支持体
４９ 光ファイバ支持部
５１ 火災検知対象係合部

Claims (6)

1. コアとこのコアの外側のクラッドとがポリイミドの被覆層で被覆されている光ファイバと、
   筒状に形成され、内径の値が前記光ファイバの外径の値よりも大きく、内部に前記光ファイバが収容されている保護材と、
   を有し、前記保護材の熱伝導率の値は、５Ｗ／ｍ・Ｋから０．０１Ｗ／ｍ・Ｋの範囲のうちのいずれかの値になっており、
   前記保護材内であって前記光ファイバと前記保護材との間には、空間が形成されており、前記空間には、空気が存在しており、
   前記光ファイバは、第１の部位と、この第１の部位に接続されている第２の部位と、前記第１の部位と前記第２の部位とがお互いに接続されている接続部位を覆っている保護部とを備えて構成されており、
   前記保護部が、スリーブと、このスリーブに設けられている補強材とを備えて構成されていることを特徴とする温度検知用光ファイバ。
2. 請求項１に記載の温度検知用光ファイバであって、
   前記光ファイバはシングルモードの光ファイバであり、
   前記光ファイバの外径の値に対する前記保護材の外径の値は、４から２０の範囲のうちのいずれかの値になっており、
   前記光ファイバの外径の値に対する前記保護材の肉厚の値は、前記保護材の内周面と前記光ファイバの外周面との間に間隙が形成されることを条件として、１から５の範囲のうちのいずれかの値になっていることを特徴とする温度検知用光ファイバ。
3. 請求項１または請求項２に記載の温度検知用光ファイバであって、
   前記保護材は、フッ素樹脂もしくはガラス網組チューブで筒状に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。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の温度検知用光ファイバを敷設するための温度検知用光ファイバの敷設方式であって、
   前記温度検知用光ファイバを支持する光ファイバ支持部と、火災検知対象の形状を維持しつつ前記火災検知対象に係合する火災検知対象係合部とを具備する光ファイバ支持体を有し、
   前記温度検知用光ファイバが前記光ファイバ支持部で支持され、前記火災検知対象係合部が前記火災検知対象に係合することで、前記温度検知用光ファイバが前記火災検知対象に敷設されることを特徴とする温度検知用光ファイバの敷設方式。
5. 請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の温度検知用光ファイバもしくは温度検知用光ファイバの敷設方式と、
   前記温度検知用光ファイバの光ファイバに所定のパルス光を送り、前記光ファイバからの反射光であるブリルアン散乱光によって前記温度検知用光ファイバの各所の温度を検知する受信機と、
   を有することを特徴とする火災警報システム。
6. 請求項５に記載の火災警報システムであって、
   前記受信機が前記温度検知用光ファイバへ送る所定のパルス光の光源として波長１．５５μｍ帯の光源を使用していることを特徴とする火災警報システム。

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