特許 7081864 被膜ファイバ、センサ装置、モニタリング装置及び被膜ファイバの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-30

(45)【発行日】2022-06-07

(54)【発明の名称】被膜ファイバ、センサ装置、モニタリング装置及び被膜ファイバの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 25/106 20180101AFI20220531BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20220531BHJP

【ＦＩ】

C03C25/106

G02B6/44 301A

G02B6/44 301B

G02B6/44 326

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021210842

(22)【出願日】2021-12-24

【審査請求日】2022-01-12

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和３年１０月２６日，月間ＯＰＴＣＯＭ，２０２１，１１月号，Ｎｏ．３９２，第３６－３７頁，株式会社工業通信

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和３年１０月２６日，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｏｐｔｃｏｍ－ｊａｐａｎ．ｊｐ／

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和３年１０月２７日～令和３年１０月２９日，第２１回光通信技術展，幕張メッセ（千葉県千葉市美浜区中瀬２－１）

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】596112561

【氏名又は名称】株式会社ヒキフネ

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】特許業務法人南青山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 昌史

【審査官】和瀬田 芳正

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０２５２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１２２２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２９９０１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ ２５／００－２５／７０

Ｇ０２Ｂ ６／０２

Ｇ０２Ｂ ６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファイバと、
粒子及び前記粒子同士をバインドするバインダを含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、
前記ファイバと前記膜との間の空間層と、
を具備し、
前記粒子は、１種類又は複数種類の金属酸化物を含む
被膜ファイバ。

【請求項2】

ファイバと、
粒子及び前記粒子同士をバインドするバインダを含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、
前記ファイバと前記膜との間の空間層と、
を具備し、
前記粒子の平均線膨張係数は、０℃以上１０００℃以下の範囲で、０．１３～１．１×１０ ^－６ ／℃であり、
前記ファイバの平均線膨張係数は、０℃以上６００℃以下の範囲で、０．５６×１０ ^－６ ／℃である
被膜ファイバ。

【請求項3】

ファイバと、
粒子及び前記粒子同士をバインドするバインダを含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、
前記ファイバと前記膜との間の空間層と、
を具備し、
前記膜の平均線膨張係数と、前記ファイバの平均線膨張係数との比率は、０．９１以上１．０以下である
被膜ファイバ。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか一項に記載の被膜ファイバであって、
前記膜は、前記粒子及び前記バインダにより区画される空隙部をさらに含む
被膜ファイバ。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか一項に記載の被膜ファイバであって、
前記粒子が前記ファイバの前記周面に点接触することにより、前記空間層が形成される
被膜ファイバ。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか一項に記載の被膜ファイバであって、
前記ファイバの周面に対する、前記膜の内周面の接触面積は、１５％以上４０％以下である
被膜ファイバ。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか一項に記載の被膜ファイバであって、
前記空間層の、前記ファイバの径方向の幅は、０．５μｍである
被膜ファイバ。

【請求項8】

請求項１に記載の被膜ファイバであって、
前記膜は、前記金属酸化物以外の金属材料を含まない
被膜ファイバ。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか一項に記載の被膜ファイバであって、
前記膜の膜厚は３μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記粒子の粒径は前記膜厚以下である
被膜ファイバ。

【請求項10】

請求項９に記載の被膜ファイバであって、
前記膜厚は３μｍ以上５μｍ以下である
被膜ファイバ。

【請求項11】

ファイバと、
粒子及び前記粒子同士をバインドするバインダを含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、
前記ファイバと前記膜との間の空間層と、
を有する被膜ファイバ
を具備し、
前記粒子は、１種類又は複数種類の金属酸化物を含む
センサ。

【請求項12】

ファイバと、
粒子及び前記粒子同士をバインドするバインダを含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、
前記ファイバと前記膜との間の空間層と、
を有する被膜ファイバ
を具備し、
前記粒子の平均線膨張係数は、０℃以上１０００℃以下の範囲で、０．１３～１．１×１０ ^－６ ／℃であり、
前記ファイバの平均線膨張係数は、０℃以上６００℃以下の範囲で、０．５６×１０ ^－６ ／℃である
センサ。

【請求項13】

ファイバと、
粒子及び前記粒子同士をバインドするバインダを含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、
前記ファイバと前記膜との間の空間層と、
を有する被膜ファイバ
を具備し、
前記膜の平均線膨張係数と、前記ファイバの平均線膨張係数との比率は、０．９１以上１．０以下である
センサ。

【請求項14】

請求項１１乃至１３の何れか一項に記載のセンサであって、
前記膜は、前記粒子及び前記バインダにより区画される空隙部をさらに含む
センサ。

【請求項15】

ファイバと、
粒子及び前記粒子同士をバインドするバインダを含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、
前記ファイバと前記膜との間の空間層と、
を有する被膜ファイバ
を具備し、
前記粒子は、１種類又は複数種類の金属酸化物を含む
モニタリング装置。

【請求項16】

請求項１５に記載のモニタリング装置であって、
前記膜は、前記粒子及び前記バインダにより区画される空隙部をさらに含む
モニタリング装置。

【請求項17】

１種類又は複数種類の金属酸化物を含む粒子、バインダ及び溶媒を含む溶液をファイバの周面に付着させ、
前記溶液を付着させたファイバを焼成して前記溶媒を除去することにより、前記ファイバの周面を被膜し前記粒子及び前記粒子同士をバインドする前記バインダを含む膜を形成し、前記ファイバと前記膜との間の空間層を形成する
被膜ファイバの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、被膜ファイバ、被膜ファイバを有するセンサ装置、被膜ファイバを有するモニタリング装置及び被膜ファイバの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバは樹脂や金属等により被膜される。例えば、特許文献１は、金属のめっき層により被膜された金属被覆光ファイバを開示する。特許文献２は、セラミックにより被膜された光ファイバセンサを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－６４７４６号公報

【文献】特許第５０２５５６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

典型的には、金属をガラスファイバに被膜する場合、めっき又は溶融析出により被膜する。環境が高温（例えば７００℃以上）になると、ガラスは金属との熱膨張率の差により折れが発生するおそれがある。一方、セラミックによる被膜はクラックや脱落が発生して被膜を維持できないおそれがある。

【0005】

以上のような事情に鑑み、高温の環境に耐えうる被膜ファイバを提供することが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一形態に係る被膜ファイバは、
ファイバと、
粒子を含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、
前記ファイバと前記膜との間の空間層と、
を具備する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、高温の環境に耐えうる被膜ファイバを提供することができる。

【0008】

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態に係る被膜ファイバを示す断面図である。

【図2】被膜ファイバの製造方法を示すフローチャートである。

【図3】耐熱試験の結果を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。

【0011】

１．被膜ファイバの構成

【0012】

図１は、本開示の一実施形態に係る被膜ファイバを示す断面図である。

【0013】

被膜ファイバ１は、ファイバ１０と、ファイバ１０の周面１１を被膜する膜２０と、ファイバ１０と膜２０との間の空間層３０とを有する。被膜ファイバ１は、断面形状が円形であり例えば約２０ｍ程度の長さを有する。

【0014】

ファイバ１０は、曲げ可能な石英ガラスファイバである。ファイバ１０は、断面形状が円形であり例えば約２０ｍ程度の長さを有する。ファイバ１０は、石英ガラスからなるコアと、コアを覆うクラッドとを有する。クラッドは、例えば、石英ガラスからなる。ファイバ１０の直径（即ち、クラッドの直径）は、１２５．０±０．７μｍである。ファイバ１０は、例えば直径５ｍｍまでの曲げに耐える。ファイバ１０を直径５ｍｍに曲げたとき、１２６０～１６２５ｎｍの波長の全スペクトルでの信号損失が少ない。石英ガラスの平均線膨張係数は、０℃以上６００℃以下の範囲で、０．５６×１０^－６／℃であり、他のあらゆる工業材料、特に一般のガラスに比較してきわめて小さい。

【0015】

以下、ファイバ１０の断面形状円形の径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と称し、長尺のファイバ１０の軸方向（長手方向）を単に「軸方向」と称する。「径方向」、「周方向」及び「軸方向」は、被膜ファイバ１、膜２０及び空間層３０の径方向、周方向及び軸方向をも意味する。

【0016】

膜２０は、ファイバ１０の周面１１に付着し、ファイバ１０の周面１１を被膜する。膜２０は、ファイバ１０の長手方向全域に（即ち、約２０ｍ程度の長さに亘って）設けられる。膜２０は、略球形の粒子２１と、粒子２１同士をバインドするバインダ２２と、バインドされた粒子２１及びバインダ２２により区画される空隙部２３とを含む。

【0017】

膜２０の膜厚（径方向の厚さ）は、３μｍ以上３０μｍ以下であり、好ましくは、３μｍ以上１５μｍ以下であり、さらに好ましくは、３μｍ以上５μｍ以下である。膜２０は、中空の円筒状であり、断面形状が環状の円形で長尺のファイバ１０を覆う。膜２０は、略球形の粒子２１がバインダ２２によりバインドされた構造を有するため、例えば金属めっきと異なり、均一的な平滑面ではなく、ランダムな凹凸のある外周面２４及び内周面２５を有する。従って、膜２０の膜厚は不均一であるため、本明細書では、単に膜厚と称するとき、膜２０の膜厚の最大値を意味する。

【0018】

粒子２１は、金属酸化物を含む。粒子２１は、１種類又は複数種類の金属酸化物を含み、例えば、３種類の金属酸化物を含む。金属酸化物は、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化ゲルマニウム、酸化鉛、酸化銅、酸化錫及び／又は酸化カドミウムである。粒子２１の粒径は、例えば、膜２０の膜厚以下である。即ち、粒子２１の粒径は、例えば、１μｍ以上１５μｍ以下であり、好ましくは、１μｍ以上５μｍ以下である。粒子２１の粒径は個体差があってよい。

【0019】

金属酸化物の平均線膨張係数は、金属酸化物の種類と温度に拠って異なり、例えば、０℃以上１０００℃以下の範囲で、０．１３～１．１×１０^－６／℃である。金属酸化物の融点は、例えば、１３２６℃以上１９４５℃以下でよい。

【0020】

比較対象として、金属酸化物でない金属の平均線膨張係数は、例えば、２０℃で１１．７×１０^－６／℃～２２×１０^－６／℃である。即ち、本実施形態で用いる金属酸化物の平均線膨張係数は、比較対象である金属の平均線膨張係数に比較して小さい。言い換えれば、同じ条件下において、金属酸化物は金属より膨張し難い。

【0021】

バインダ２２は、粒子２１同士をバインドする。バインダ２２は、例えば、ケイ酸塩及びメタケイ酸カルシウム等の無機物質である。

【0022】

空隙部２３は、バインドされた粒子２１及びバインダ２２により区画される領域である。言い換えれば、膜２０の内部は、粒子２１及びバインダ２２により密に埋め尽くされているのではなく、粒子２１及びバインダ２２が疎である空間である空隙部２３を含む。空隙部２３は、被膜ファイバ１が存在する環境中の気体、典型的には、空気を含む。

【0023】

膜２０の平均線膨張係数と、ファイバ１０の平均線膨張係数との比率は、０．９１以上１．０以下であり、好ましくは、１．０である。膜２０は、金属酸化物でない金属材料及びセラミック材料を含まなくてよい。

【0024】

上述の様に、膜２０は、略球形の粒子２１がバインダ２２によりバインドされた構造を有するため、ランダムな凹凸のある外周面２４及び内周面２５を有する。このため、ファイバ１０の周面１１と膜２０の内周面２５とは全面的に均一に接触しているのではなく、膜２０に含まれる粒子２１が、ランダムに、ファイバ１０に点接触する。このため、ファイバ１０と膜２０との間に空間層３０が形成される。本明細書で点接触とは、厳密なポイントではなく、全面的に均一に接触していない接触状態を意味する。ファイバ１０の周面１１に対する、膜２０の内周面２５の接触面積は、例えば、１５％以上４０％以下、具体的には、２８％程度である。空間層３０は、被膜ファイバ１が存在する環境中の気体、典型的には、空気を含む。空間層３０の幅（径方向の幅）は、例えば、０．２μｍ以上１．０μｍ以下であり、好ましくは０．５μｍである。従って、空間層３０の幅（径方向の幅）は不均一であるため、本明細書では、単に空間層３０の幅と称するとき、空間層３０の幅の最大値を意味する。

【0025】

膜２０の平均線膨張係数が１×１０^－６／℃、膜厚が１０μｍであると仮定する。ファイバ１０の平均線膨張係数が０．５６×１０^－６／℃、膜厚が１０μｍであると仮定する。８００℃では、膜２０は、膜厚方向（径方向）に０．００８μｍ膨張し、周方向に０．３１μｍ膨張する。８００℃では、ファイバ１０は、径方向に０．３６μｍ膨張する。０．５μｍ幅の空間層３０及び膜２０の内部の空隙部２３は、ファイバ１０の膨張及び膜２０の膨張を吸収し、膜２０がファイバ１０に接触することを防止することができる。その結果、主に膜２０が熱膨張しても、ファイバ１０に圧縮応力を印加することを防止でき、ファイバ１０の破損を防止できる。

【0026】

２．被膜ファイバの製造方法

【0027】

図２は、被膜ファイバの製造方法を示すフローチャートである。

【0028】

ステップＳ１：ファイバ１０を準備する。具体的には、石英ガラスファイバが樹脂コーティングされていれば、樹脂コーティングを剥離することにより、ファイバ１０を準備する。樹脂コーティングの剥離には、有機溶剤を用いることができる。

【0029】

ステップＳ２：膜２０の材料となる溶液を準備する。溶液は、粒子２１（金属酸化物）と、バインダ２２（ケイ酸塩及びメタケイ酸カルシウム等）と、溶媒とを少なくとも含めばよい。溶液に含まれる粒子２１の粒径は個体差があってよい。例えば、溶液に含まれる粒子２１は、目標とする膜２０の厚みより粒径の大きい粒子２１を含んでもよい。例えば、溶液に含まれる粒子２１の粒径は、１μｍ以上４０μｍ程度でよい。溶液は、必要に応じて希釈してもよい。希釈剤は、例えば、シンナーでよい。希釈率は、例えば、０ｗｔ％より大きく３０ｗｔ％以下でよい。以下、単に「溶液」と称するとき、希釈していない溶液及び希釈した溶液を区別しない。溶媒は、芳香族系、アルコール系等の有機溶剤でよい。

【0030】

ステップＳ３：溶液をファイバ１０の周面１１に付着させる。例えば、ファイバ１０を溶液に浸漬する又はファイバ１０に溶液を吹き付けることにより、溶液をファイバ１０の周面１１に付着させる。浸漬又は吹き付けの何れを採用するかは、例えば、目的とする膜２０の厚みに応じて決定すればよい。例えば、ファイバ１０を希釈していない溶液に１回浸漬すると、３μｍの膜厚の膜２０を得ることができる。従って、例えば、目的とする膜２０の厚みが３μｍ未満の場合、ファイバ１０に溶液を吹き付けることにより溶液をファイバ１０に付着させればよい。例えば、目的とする膜２０の厚みが３μｍ以上の場合、ファイバ１０を溶液に浸漬することにより溶液をファイバ１０に付着させればよい。溶液に含まれる粒子２１のうち、目的とする膜２０の厚みより粒径が大きい粒子２１は、浸漬時には流れ落ちてファイバ１０に付着せず、吹き付け時には飛んでファイバ１０に付着しない。

【0031】

ステップＳ４：溶液を付着させたファイバ１０を焼成する。例えば、溶液を付着させたファイバ１０を、８０℃で１０分間焼成し、次に、２６０℃で２０分間焼成する。これにより、溶液に含まれる溶媒（有機溶剤）が蒸発し、完全に除去される。これにより、溶液に含まれるバインダ２２が粒子２１をバインドした構成を有する膜２０が形成される。同時に、ファイバ１０と膜２０との間の空間層３０が形成される。

【0032】

３．試験

【0033】

（１）曲げ試験

【0034】

２種類の被膜ファイバ１を作成した。第１の被膜ファイバ１は、ファイバ１０の直径１２５μｍ、膜２０の膜厚３μｍ、空間層３０の幅０．５μｍである。第２の被膜ファイバ１は、ファイバ１０の直径１２５μｍ、膜２０の膜厚３０μｍ、空間層３０の幅０．５μｍである。即ち、第１の被膜ファイバ１と第２の被膜ファイバ１との違いは膜２０の膜厚である。

【0035】

第１の被膜ファイバ１及び第２の被膜ファイバ１を、任意の直径φの環状に曲げ、常温、５００℃、６００℃及び７００℃の環境に１時間置き、被膜ファイバ１が破損しない限界直径φ、即ち、曲げに耐える限界直径φを試験した。

【0036】

第１の被膜ファイバ１（膜２０の膜厚３μｍ）は、常温でφ２０ｍｍ、５００℃でφ３０ｍｍ、６００℃でφ５０ｍｍ、７００℃でφ７０ｍｍに曲げても、被膜ファイバ１が破損しなかった。一方、第２の被膜ファイバ１（膜２０の膜厚３０μｍ）は、常温でφ２０ｍｍ、５００℃でφ４５ｍｍ、６００℃でφ９０ｍｍ、７００℃でφ１００ｍｍに曲げても、被膜ファイバ１が破損しなかった。

【0037】

以上より、第１の被膜ファイバ１（膜２０の膜厚３μｍ）の方が、第２の被膜ファイバ１（膜２０の膜厚３０μｍ）より曲げ試験での強度が高い。従って、膜２０の膜厚は、３μｍ以上３０μｍ以下であり、好ましくは、３μｍ以上１５μｍ以下であり、さらに好ましくは、３μｍ以上５μｍ以下であるのがよい。

【0038】

（２）耐熱試験

【0039】

図３は、耐熱試験の結果を示す写真である。

【0040】

（Ａ）本実施形態の被膜ファイバ１（膜２０の膜厚３μｍ、空間層３０の幅０．５μｍ）、（Ｂ）比較例１としてセラミックコートした石英ガラスファイバ及び（Ｃ）比較例２としてＮｉ／Ａｕめっき（全面付着）した石英ガラスファイバ（めっき厚５μｍ）を準備する。何れも、直径１２５μｍの石英ガラスファイバを使用した。３種類のファイバを８００℃の環境に１５時間置き、５００倍の顕微鏡で観察した。

【0041】

（Ａ）に示す様に、本実施形態の被膜ファイバ１は、加熱前と加熱後で変化しなかった。（Ｂ）に示す様に、比較例１のセラミックコートファイバは、クラックが発生した。（Ｃ）に示す様に、Ｎｉ／Ａｕめっきファイバは、曲げ部分で破断した。

【0042】

４．被膜ファイバの利用可能性

【0043】

各産業界において、ファイバセンシングは様々な場面で使われており、中には超高熱環境で使用される場面も少なくない。そのような環境で使用される大型設備の歪みや経年変化の察知も当然必要になってくるが、従来のファイバセンシングではある程度の長さのファイバを超耐熱仕様にするコーティング技術が存在せず、設備を取り巻く状態での「面」のセンシングが出来ずに「点」におけるスポット検知しか出来なかった。具体的な例では、飛行機のジェットタービン周りや火力発電所におけるボイラ、自動車のエンジン周りなどがこれにあたる。これらの設備のスポット点検において、歪みやクラックを見逃せば人命に係わる危険な大災害を招きかねない。

【0044】

航空機及び火力発電所等の７００℃を超える環境下で、温度や歪等をセンシングするニーズがある。本実施形態によれば、被膜ファイバ１を有し、高温の環境下で使用されるセンサ、即ち、ファイバセンサを実現可能である。測定対象物に本実施形態の被膜ファイバ１を巻き付けることで、軽量化を実現可能であるとともに、熱電対等の様に点状の測定ではなく線状や面状に測定することができるため測定範囲が画期的に増し、精度が向上する。また、測定対象物の温度を常温まで下げる必要が無いため、測定対象物の運転を停止すること無く高温下での常時観測が可能となる。

【0045】

例えば、本実施形態の被膜ファイバ１は、火力発電所のボイラ管の歪センサとして使用可能である。典型的には熱電対が使用されるが、熱電対は点状の測定であり測定範囲が狭く、測定結果を得るのに１日かかり予期せぬ稼働停止を招くおそれがある。火力発電所のボイラ管で発生する蒸気は７５０℃程度である。被膜ファイバ１は、７５０℃程度の高温環境でも、熱膨張の影響を受けずに破損せずにセンシングを行うことが可能である。

【0046】

例えば、本実施形態の被膜ファイバ１は、航空機のジェットタービン用温度センサとして使用可能である。航空機のジェットタービンは、８００℃以上１０００℃以下程度である。被膜ファイバ１は、８００℃以上１０００℃以下程度の高温環境でも、熱膨張の影響を受けずに破損せずにセンシングを行うことが可能である。具体的には、被膜ファイバ１は、８００℃の環境下で１５時間（飛行機が地球を半周する時間）設置してもクラックや外観変化が起こらず、曲げた状態で破断が起こらないことが確認されている。最大２０ｍの長さでムラの無いファイバコーティングが可能である。

【0047】

例えば、本実施形態によれば、被膜ファイバ１を有し、高温の環境下で使用されるモニタリング装置を実現可能である。例えば、シェールガス探査で使用されるモニタリング装置において、地熱高温下での水圧破砕モニタリングに耐えるファイバとして被膜ファイバ１を利用可能である。

【0048】

さらに、本実施形態の被膜ファイバ１は、自動車のエンジン周りのセンサとしても使用可能である。被膜ファイバ１は、光通信分野、例えば、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）変調器等の各種光デバイス、インターネットや全光ネットワーク等の光通信ケーブルとしても利用可能である。これらの各用途又は別の用途において被膜ファイバ１を使用するとき、被膜ファイバ１の保護のため、金属管に被膜ファイバ１を入れて使用してもよい。

【0049】

５．結語

【0050】

典型的に、高温下におけるファイバセンシング分野では、光ファイバがポリイミドコートされる。ポリイミドの耐熱温度は約３００～４００℃であり、約５００℃以上で熱分解、約７５０℃以上で炭化する。このため、５００℃を超える環境下では、大型設備を取り巻く形のファイバセンシングは事実上不可能となる。また、金属めっきコーティングの光ファイバは、７５０℃まで耐えるとはいうものの、金属とガラスの熱膨張率の差に起因してファイバが折れやすいという難点がある。

【0051】

これに対して、本実施形態の被膜ファイバ１によれば、略球形の粒子２１がバインダ２２によりバインドされた構造を有する膜２０を、ファイバ１０に付着させる。これにより、膜２０は、バインドされた粒子２１及びバインダ２２により区画される領域である空隙部２３を、内部に有する。また、膜２０に含まれる一部の粒子２１がファイバ１０に点接触するため、ファイバ１０と膜２０との間に空間層３０が形成される。また、粒子２１は、金属よりも平均線膨張係数が低い金属酸化物を含む。このため、ファイバ１０の平均線膨張係数と、膜２０の平均線膨張係数との差が小さい。

【0052】

これにより、本実施形態の被膜ファイバ１によれば、高温環境下においても膜２０が膨張し難く、また、ファイバ１０の膨張に対して膜２０の膨張が比較的小さくて済む。さらに、膜２０の粒子２１が膨張しても、空間層３０及び膜２０の内部の空隙部２３が、この膜２０の膨張を吸収し、膨張した膜２０がファイバ１０に接触することを防止することができる。その結果、膜２０が熱膨張しても、ファイバ１０に圧縮応力を印加することを防止でき、ファイバ１０の破損を防止できる。これにより、本実施形態の被膜ファイバ１によれば、熱膨張率による歪の影響を避け、８００℃程度の高温環境でも、折れ等の破損を生じず、や光学的特性を損なうことなくセンサの役割を果たすことが可能となる。

【0053】

本技術の各実施形態及び各変形例について上に説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術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。

【符号の説明】

【0054】

被膜ファイバ１
ファイバ１０
周面１１
膜２０
粒子２１
バインダ２２
空隙部２３
外周面２４
内周面２５
空間層３０

【要約】

【課題】高温の環境に耐えうる被膜ファイバを提供する。
【解決手段】被膜ファイバは、ファイバと、粒子を含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、前記ファイバと前記膜との間の空間層と、を具備する。センサは、ファイバと、粒子を含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、前記ファイバと前記膜との間の空間層と、を有する被膜ファイバを具備する。モニタリング装置は、ファイバと、粒子を含み、前記ファイバの周面を被膜する膜と、前記ファイバと前記膜との間の空間層と、を有する被膜ファイバを具備する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】