JP5924364B2 - 光ファイバ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光を伝送する光ファイバを備える光ファイバ装置に関する。

従来、光ファイバ装置として、光を伝送する光ファイバと、光ファイバの断線を検知するために通電される導電線とを備える光ファイバ装置が、知られている（例えば、特許文献１）。斯かる光ファイバ装置においては、光ファイバが断線することで、光ファイバから漏れたレーザ光が導電線を加熱して溶融する。そして、導電線が断線することで、光ファイバの断線が検知される。

ところで、導電線は、例えば、アルミニウムや銀等の導電性材料で形成されているため、その融点は、６００℃を超えている。したがって、光ファイバが断線した際に、導電線が融点まで加熱されない場合（例えば、導電線が３００℃程度までしか加熱されない場合）には、導電線が溶融しないため、光ファイバの断線を検知することができない。

特開２００３−１４５７９号公報

よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、光ファイバの断線を確実に検知することができる光ファイバ装置を提供することを課題とする。

本発明に係る光ファイバ装置は、光を伝送する光ファイバと、前記光ファイバに沿って配置され、前記光ファイバの断線を検知するために通電される断線検知部と、を備え、前記断線検知部は、通電される導電部と、前記導電部を支持する支持部とを備え、前記支持部の融点は、前記導電部の融点よりも、低く、前記導電部は、前記支持部が溶融されることに伴って破断するように形成される。

本発明に係る光ファイバ装置によれば、光ファイバに沿って配置される断線検知部は、光ファイバの断線を検知するために通電されている。そして、断線検知部においては、通電される導電部は、支持部に支持されており、支持部の融点は、導電部の融点よりも低くなっている。

これにより、光ファイバが断線した際に、光ファイバから漏れたレーザ光が支持部を加熱して溶融することに伴って、導電部は、破断する。したがって、断線検知部が導電部の融点まで加熱されない場合でも、導電部が破断するため、光ファイバの断線を確実に検知することができる。

また、本発明に係る光ファイバ装置においては、前記断線検知部は、筒状に形成され、前記光ファイバを覆うように前記光ファイバの外側に配置される、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、筒状に形成されている断線検知部は、光ファイバの外側に配置されているため、光ファイバを覆っている。これにより、光ファイバの断線箇所に関わらず、断線検知部が光ファイバから漏れたレーザ光を受けることができるため、光ファイバの断線をさらに確実に検知することができる。

また、本発明に係る光ファイバ装置においては、前記導電部は、前記光ファイバの軸線方向で隣接する部位同士が離間するように、螺旋状に形成される、という構成でもよい。

斯かる構成によれば、導電部が螺旋状に形成されているため、導電部においては、光ファイバの軸線方向で隣接する部位同士は、離間し、電気的に絶縁している。これにより、導電部の一部が破断することにより、導電部の一端部から他端部への導通が遮断し易いため（導電部に流れる電流がゼロになり易いため）、光ファイバが断線したことを容易に検知することができる。

また、本発明に係る光ファイバ装置においては、前記導電部に流れる電流値に基づいて、前記光ファイバの断線を検知する制御部を備える、という構成でもよい。

また、本発明に係る光ファイバ装置においては、レーザ光を出射する光源部と、前記光源部に電力を供給する電力供給部と、を備え、前記制御部は、前記光ファイバの断線を検知した際に、前記電力供給部が前記光源部に電力を供給することを停止させる、という構成でもよい。

以上の如く、本発明に係る光ファイバ装置は、光ファイバの断線を確実に検知することができる、という優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る光ファイバ装置の概略全体図である。 同実施形態に係る光ファイバ装置の要部斜視図である。 同実施形態に係る光ファイバ体の要部斜視図である。 同実施形態に係る光ファイバ体の要部断面図である。 本発明の他の実施形態に係る光ファイバ装置の概略全体図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光ファイバ装置の概略全体図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光ファイバ体の要部断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光ファイバ体の要部断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る光ファイバ装置における第１の実施形態について、図１〜図４を参酌して説明する。なお、各図（図５〜図８も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。

図１に示すように、本実施形態に係る光ファイバ装置１は、レーザ光を出射する光源部１１と、光源部１１から出射されたレーザ光が入射される光学系１２とを備えている。また、光ファイバ装置１は、光学系１２から出射された光が入射される光ファイバ２１を有する光ファイバ体２を備え、該光ファイバ体２は、光を伝送する光ファイバ２１の断線を検知するために通電される断線検知部３を備えている。

光ファイバ装置１は、光ファイバ体２の各端部を保持するホルダ１３，１３を備えている。そして、光ファイバ装置１は、光源部１１に電力を供給する電力供給部１４と、光ファイバ２１の断線を検知する制御部１５と、断線検知部３に電流を流すための電線１６，１６とを備えている。

制御部１５は、電線１６，１６を経由して断線検知部３に電流を流し且つその電流値を測定する電流測定部１５ａと、該電流値に基づいて光ファイバ２１の断線を判定する断線判定部１５ｂとを備えている。そして、制御部１５は、光ファイバ２１の断線を検知した際に、電力供給部１４が光源部１１に電力を供給することを停止させる。

光ファイバ体２は、図１及び図２に示すように、光ファイバ２１の各端部を内部で保持する筒状のフェルール２２，２２を備えている。また、光ファイバ体２は、光ファイバ２１及び断線検知部３を内部に収容する保護管２３と、各フェルール２２と保護管２３の各端部とを接続する接続部２４，２４とを備えている。

図示していないが、光ファイバ２１は、中心部分に配置されて光を伝搬するコアと、コアの外側に配置され、コアよりも低い屈折率であるクラッドと、クラッドの外側に配置され、クラッドを被覆する被覆部とを備えている。コア及びクラッドは、石英ガラス又は樹脂で形成されており、被覆部は、耐熱温度の低い材質（例えば樹脂）で形成されている。また、接続部２４は、電線１６が挿通される孔部２４ａを備えている。

断線検知部３は、図３及び図４に示すように、導電性を有し且つ通電される導電部３１と、導電部３１を支持する支持部３２とを備えている。また、断線検知部３は、支持部３２を固定する固定部３３を備えている。なお、断線検知部３は、遮光性を有している。

断線検知部３は、光ファイバ２１の軸線方向に沿って配置されている。具体的には、断線検知部３は、筒状に形成され、光ファイバ２１を覆うように光ファイバ２１の外側に配置される。即ち、光ファイバ２１は、断線検知部３の中に挿入されている。そして、断線検知部３は、径方向で光ファイバ２１と離間している。

これにより、正常な光ファイバ２１から僅かに漏れる光により断熱検知部３が加熱されるが、当該熱が光ファイバ２１の耐熱温度の低い被覆部に伝導されることを抑制できる。したがって、被覆部が溶融することで光ファイバ２１の強度が低下すること防止できるため、当該強度が低下した箇所から光ファイバ２１が断線することを防止できる。

導電部３１は、筒状に形成される支持部３２の内周側に配置されている。そして、支持部３２は、絶縁性を有しているため、導電部３１は、支持部３２により、導電性を有する保護管２３と電気的に絶縁されている。なお、導電部３１は、各端部が電線１６に電気的に接続され、両端部間を通電されている。

また、支持部３２の融点は、導電部３１の融点よりも低い。例えば、導電部３１が金属で形成されているのに対して、支持部３２は、樹脂等で形成されている。本実施形態においては、導電部３１は、アルミニウム（融点：６６０℃）で形成され、支持部３２は、ポリエステル（融点：２４５℃）で形成されている。

そして、導電部３１は、支持部３２よりも薄い厚みで形成されている。具体的には、導電部３１は、膜状に形成され、支持部３２は、板状に形成されている。より具体的には、導電部３１は、平板状の支持部３２に蒸着されて形成されている。本実施形態においては、導電部３１の厚みは、約０．１μｍであり、支持部３２の厚みは、０．０３〜０．０４ｍｍである。これにより、導電部３１は、強度が小さいため、支持されている支持部３２が溶融されることに伴って破断する。

また、導電部３１は、光ファイバ２１の軸線方向で隣接する部位３１ａ，３１ａ同士が離間するように、螺旋状に形成されている。そして、導電部３１においては、光ファイバ２１の軸線方向で隣接する部位３１ａ，３１ａ同士の間は、空隙を有している。これにより、導電部３１の一部が破断することにより、導電部３１の一端部から他端部への導通が遮断され易くなる。

本実施形態においては、断線検知部３は、螺旋状に巻かれた帯材４を、例えば粘着テープからなる固定部３３で外周部を固定されることで、形成されている。該帯材４は、導電性を有する導体４ａと、導体４ａを支持する基材４ｂとを備えている。

帯材４が螺旋状に巻かれることにより、導体４ａは、導電部３１を構成し、基材４ｂは、支持部３２を構成する。なお、導体４ａは、基材４ｂの一方側の面に配置され、基材４ｂの幅方向において、基材４ｂの少なくとも一方の縁から離間して配置されている。本実施形態においては、導体４ａは、基材４ｂの両方の縁から離間して、基材４ｂの幅方向の中央部に配置されている。また、図４において、破線は、帯材４の縁を示している。

このような光ファイバ装置１においては、光ファイバ２１が断線した際に、光ファイバ２１から漏れたレーザ光が支持部３２を加熱して溶融することに伴って、導電部３１は、破断する。これにより、導電部３１の両端部間の導通が遮断される（導電部３１の両端間の電気抵抗値が無限大になる）ため、電流測定部１５ａで測定される電流値がゼロになる。なお、導電部３１の両端部間の導通が維持された場合でも、導電部３１における両端間の電気抵抗値が大きくなるため、電流測定部１５ａで測定される電流値が小さくなる。

そして、断線判定部１５ｂは、導電部３１に流れる電流値に基づいて、光ファイバ２１の断線を判定する。例えば、断線判定部１５ｂは、導電部３１に流れる電流値が設定値以下である状態が設定時間以上継続した際に、光ファイバ２１が断線したと判定する。そして、断線判定部１５ｂは、光ファイバ２１の断線を検知した際に、電力供給部１４が光源部１１に電力を供給することを停止させる。

以上より、本実施形態に係る光ファイバ装置１によれば、光ファイバ２１に沿って配置される断線検知部３は、光ファイバ２１の断線を検知するために通電されている。そして、断線検知部３においては、通電される導電部３１は、支持部３２に支持されており、支持部３２の融点は、導電部３１の融点よりも低くなっている。

これにより、光ファイバ２１が断線した際に、光ファイバ２１から漏れたレーザ光が支持部３２を加熱して溶融することに伴って、導電部３１は、破断する。したがって、断線検知部３が導電部３１の融点まで加熱されない場合でも、導電部３１が破断するため、光ファイバ２１の断線を確実に検知することができる。

また、本実施形態に係る光ファイバ装置１によれば、筒状に形成されている断線検知部３は、光ファイバ２１の外側に配置されているため、光ファイバ２１を覆っている。これにより、光ファイバ２１の断線箇所に関わらず、断線検知部３が光ファイバ２１から漏れたレーザ光を受けることができるため、光ファイバ２１の断線をさらに確実に検知することができる。

また、本実施形態に係る光ファイバ装置１によれば、導電部３１が螺旋状に形成されているため、導電部３１においては、光ファイバ２１の軸線方向で隣接する部位３１ａ，３１ａ同士は、離間し、電気的に絶縁している。これにより、導電部３１の一部が破断することにより、導電部３１の一端部から他端部への導通が遮断し易いため（導電部３１に流れる電流がゼロになり易いため）、光ファイバ２１が断線したことを容易に検知することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る光ファイバ装置における第２の実施形態について、図５を参酌して説明する。なお、図５において、図１〜図４の符号と同一の符号を付した部分は、第１実施形態と同様の構成又は要素を表し、その説明は、繰り返さない。

図５に示すように、本実施形態に係る光ファイバ体２は、２つの光ファイバ２１，２１を備えている。そして、光ファイバ体２は、２つの光ファイバ２１，２１の一方側（出射側）が共に挿入される第１の断線検知部３と、一方の光ファイバ２１の他方側（入射側）が挿入される第２の断線検知部３と、他方の光ファイバ２１の他方側（入射側）が挿入される第３の断線検知部３とを備えている。

また、光ファイバ体２は、各光ファイバ２１の中央部に配置される中継部２５を備えている。該中継部２５は、２つの光ファイバ２１，２１を合流させるべく、２つの光ファイバ２１，２１が共に挿通するための１つの孔を有する合流部２５ａと、２つの光ファイバ２１，２１を分岐させるべく、光ファイバ２１がそれぞれ個別に挿通するための２つの孔を有する分岐部２５ｂとを備えている。

そして、中継部２５は、第１の断線検知部３と第２及び第３の断線検知部３，３とが導通することを防止すべく、内部を区画する板状の絶縁部２５ｃを備えている。なお、中継部２５は、第２の断線検知部３と第３の断線検知部３とが導通することを防止すべく、内部を区画する絶縁部をさらに備えてもよい。

制御部１５は、電線１６，１６を経由して各断線検知部３に電流を流し且つその電流値を測定する電流測定部１５ａ，１５ａ，１５ａと、該電流値に基づいて光ファイバ２１の断線を判定する断線判定部１５ｂとを備えている。即ち、３つの断線検知部３，３，３は、電線１６により、並列接続されている。これにより、光ファイバ２１の断線箇所を特定することができる。

なお、本発明に係る光ファイバ装置は、上記した第２実施形態に係る光ファイバ装置の構成及び作用に限定されるものではない。例えば、上記した第２実施形態に係る光ファイバ装置に対して、以下のような変更が行われてもよい。

上記第２実施形態に係る光ファイバ装置１においては、３つの断線検知部３，３，３は、電線１６により、並列接続されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、図６に示すように、本発明に係る光ファイバ装置１においては、３つの断線検知部３，３，３は、電線１６により、直列接続されている、という構成でもよい。これにより、構成の簡素化を図ることができる。

なお、本発明に係る光ファイバ装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明に係る光ファイバ装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記した複数の実施形態の各構成や各方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る各構成や各方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、帯材４は、光ファイバ２１を軸線方向及び周方向に亘って覆うように、隙間なく螺旋状に巻かれる、という構成である。しかしながら、本発明に係る光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光ファイバ装置においては、図７に示すように、帯材４は、隙間を有して螺旋状に巻かれる、という構成でもよい。斯かる構成によれば、図７に示すように、基材４ｂの幅方向全体に亘って導体４ａが配置される帯材４を用いても、導電部３１は、光ファイバ２１の軸線方向で隣接する部位３１ａ，３１ａ同士が離間するように、螺旋状に形成される。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１の導電部３１においては、光ファイバ２１の軸線方向で隣接する部位３１ａ，３１ａ同士の間に、空隙が有することで、隣接する部位３１ａ，３１ａ同士が離間する、という構成である。しかしながら、本発明に係る光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。

例えば、本発明に係る光ファイバ装置の導電部３１においては、図８に示すように、光ファイバ２１の軸線方向で隣接する部位３１ａ，３１ａ同士の間に、支持部３２が介在することで、隣接する部位３１ａ，３１ａ同士が離間する、という構成でもよい。斯かる構成によれば、図８に示すように、基材４ｂの幅方向全体に亘って導体４ａが配置される帯材４を用いても、帯材４の幅方向の端部同士が重なるように巻かれることにより、導電部３１は、光ファイバ２１の軸線方向で隣接する部位３１ａ，３１ａ同士が離間するように、螺旋状に形成される。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、導電部３１は、膜状に形成されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。

例えば、本発明に係る光ファイバ装置においては、導電部３１は、一部が薄く又は細く形成される、即ち、他の部分と比較して強度が小さく破断の起点となる破断起点部（脆弱部）を有して形成される、という構成でもよい。要するに、導電部３１は、例えば両端部間といった所定の２点間の電気抵抗値が大きくなる（「無限大になる」ことも含む）ように、支持部３２が溶融されることに伴って破断するように形成されていればよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、断線検知部３は、筒状に形成される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光ファイバ装置においては、断線検知部３は、直線状に形成され、光ファイバ２１の軸線方向に沿って配置される、という構成でもよく、光ファイバ２１の軸線方向の一部又は周方向の一部に沿って配置される、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、断線検知部３は、光ファイバ２１を軸線方向及び周方向に亘って覆うように、空隙のない完全な筒体に形成される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光ファイバ装置においては、断線検知部３は、光ファイバ２１の軸線方向及び周方向に空隙を有するように、筒状に形成される、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、導電部３１は、光ファイバ２１の軸線方向で隣接する部位３１ａ，３１ａ同士が離間するように、螺旋状に形成される、という構成である。しかしながら、本発明に係る光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光ファイバ装置においては、導電部３１は、光ファイバ２１の軸線方向に亘って連続して配置するように、筒状に形成される、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、導電部３１は、筒状に形成される支持部３２の内周側に配置されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光ファイバ装置においては、導電部３１は、筒状に形成される支持部３２の外周側に配置されていてもよく、支持部３２の内周側及び外周側の両方に配置されている、という構成でもよい。

また、上記実施形態に係る光ファイバ装置１においては、断線検知部３は、光ファイバ２１と離間して配置されている、という構成である。しかしながら、本発明に係る光ファイバ装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る光ファイバ装置においては、断線検知部３は、光ファイバ２１に接して配置されている、という構成でもよい。

１…光ファイバ装置、２…光ファイバ体、３…断線検知部、４…帯材、４ａ…導体、４ｂ…基材、１１…光源部、１２…光学系、１３…ホルダ、１４…電力供給部、１５…制御部、１５ａ…電流測定部、１５ｂ…断線判定部、１６…電線、２１…光ファイバ、２２…フェルール、２３…保護管、２４…接続部、２４ａ…孔部、２５…中継部、２５ａ…合流部、２５ｂ…分岐部、２５ｃ…絶縁部、３１…導電部、３１ａ…隣接する部位、３２…支持部、３３…固定部

Claims (5)

1. 光を伝送する光ファイバと、
   前記光ファイバに沿って配置され、前記光ファイバの断線を検知するために通電される断線検知部と、を備え、
   前記断線検知部は、通電される導電部と、前記導電部を支持する支持部とを備え、
   前記支持部の融点は、前記導電部の融点よりも、低く、
   前記導電部は、前記支持部が溶融されることに伴って破断するように形成される光ファイバ装置であって、
   前記断線検知部は、前記光ファイバを軸線方向及び周方向に亘って空隙なく覆うように、完全な筒体に形成され、且つ、前記光ファイバの外側に配置され、
   前記支持部は、絶縁性を有し、
   前記導電部は、前記支持部の内周側に配置される光ファイバ装置。
2. 前記断線検知部は、導電性を有する導体と該導体を一方側の面で支持する基材とを有する帯材が、螺旋状に配置されて、構成され、
   前記導体は、前記導電部を構成し、
   前記基材は、前記支持部を構成し、
   前記導電部が、前記光ファイバの軸線方向で隣接する部位同士が離間するように、螺旋状に形成されるべく、前記導体は、前記基材の少なくとも一方の縁から離間して配置される請求項１に記載の光ファイバ装置。
3. 前記断線検知部は、導電性を有する導体と該導体を一方側の面で支持する基材とを有する帯材が、螺旋状に配置されて、構成され、
   前記導体は、前記導電部を構成し、
   前記基材は、前記支持部を構成し、
   前記導電部が、前記光ファイバの軸線方向で隣接する部位同士が離間するように、螺旋状に形成されるべく、前記帯材は、幅方向の端部同士が重なるように、螺旋状に配置される請求項１に記載の光ファイバ装置。
4. 前記導電部に流れる電流値に基づいて、前記光ファイバの断線を検知する制御部を備える請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバ装置。
5. 光を出射する光源部と、
   前記光源部に電力を供給する電力供給部と、を備え、
   前記制御部は、前記光ファイバの断線を検知した際に、前記電力供給部が前記光源部に電力を供給することを停止させる請求項１〜４の何れか１項に記載の光ファイバ装置。

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