液体検知素子、液体検知センサ、液体検知システム、液体検知方法
【課題】本発明の目的は、液体検知システムでの、センサの小型化、リアルタイム性の確保、センサの再利用性の確保、センサの独立性の確保、配線の容易性の確保である。
【解決手段】本発明の液体検知システムを構成する液体検知素子は、フレネル反射によって、伝搬してきた光を逆向きに伝搬させる先端を有する光ファイバを備えている。
その液体検知素子を複数個用いた液体検知センサは、測定器と接続するための接続部と、１段もしくは複数段に配置された光カプラと、接続部から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように調整するための接続用光ファイバを備えている。また、前記接続用光ファイバの余長を収納する余長収納部を備えてもよい。
前記液体検知センサを用いた液体検知システムは、前記接続部に接続された、光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器を備えている。
【解決手段】本発明の液体検知システムを構成する液体検知素子は、フレネル反射によって、伝搬してきた光を逆向きに伝搬させる先端を有する光ファイバを備えている。
その液体検知素子を複数個用いた液体検知センサは、測定器と接続するための接続部と、１段もしくは複数段に配置された光カプラと、接続部から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように調整するための接続用光ファイバを備えている。また、前記接続用光ファイバの余長を収納する余長収納部を備えてもよい。
前記液体検知センサを用いた液体検知システムは、前記接続部に接続された、光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の有無を検出する光ファイバを用いた液体検知素子、液体検知センサ、液体検知システム、液体検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を検知するシステムとしては、図１に示すような透過型のセンサを利用したものがある（特許文献１）。図１（Ａ）は液体がない状態、（Ｂ）は液体がある状態を示している。この水検知システムは、光ファイバ９０１、水検知センサ９０２、曲げ損失測定装置９０３から構成される。水検知センサは、ケース９２１、凸部９２２１を有する曲げ治具９２２、液体を吸収して膨張する膨張体９２３、保持治具９２４から構成される。曲げ損失測定装置９０３は、損失測定器、パルス試験器（ＯＴＤＲ：Optical Time Domain Reflectometer）などである。水検知センサ９０２は、光ファイバ９０１をはさんだ状態で設置される。そして、水検知センサ９０２を設置した場所に液体が侵入すると、膨張体９２３が膨らみ、光ファイバ９０１が曲げられる。曲げによって光ファイバに曲げ損失が発生し、損失の変化を曲げ損失測定装置９０３で観測することによって、液体の浸入が検知される。しかし、膨張体９２３を用いていたため、小型化が困難であった。また、液体が浸入し、膨張体９２３が膨張するためには、膨張体９２３が膨張するために十分な量の水と時間が必要である。そのため、液体の浸入から検知できるまでに数分〜数１０分を要していた。そして、一度膨張体９２３が膨張してしまうと、液体がなくなったとしても収縮しないため、水検知センサ９０２自体を取り替える必要があった。さらには、膨張体９２３が吸収（反応）できる液体でなければ、検知できない点も問題であった。
【０００３】
水検知センサ９０２は、透過型（光ファイバがセンサ内を通り抜けるタイプ）であるから、図２に示すように、水検知センサ９０２を1本の光ファイバに縦列に取り付けることが可能である。しかし、１つの水検知センサ９０２が動作すると、光ファイバの損失が大きくなり、その水検知センサ９０２よりも遠い位置に設置された水検知センサ９０２の状態が測定できないこともあった。
また、どの水検知センサ９０２の損失が増加したのかを識別するためには、水検知センサ９０２の間隔を、曲げ損失測定装置９０３の測定精度（距離分解能）よりも十分に広くする必要がある。たとえば、ＯＴＤＲで、１０ｎｓｅｃのパルス幅のパルスを用いて測定した場合、距離分解能は１ｍである。したがって、２つの水検知センサ９０２を設置する場所が近かったとしても、水検知センサ９０２間の距離を５ｍ程度確保できるように余長９１１を設ける必要がある。図３に従来の水検知センサを用いた場合の配線の様子を示す。このシステムは、光ファイバ９０１−ｉ（ｉ＝１〜３）、水検知センサ９０２−ｊ（ｊ＝１〜６）、曲げ損失測定装置９０３、余長９１１−ｋ（ｋ＝１〜５）で構成されている。水検知センサ９０２−１、９０２−２、９０２−３は互いに近い場所に設置され、水検知センサ９０２−４、９０２−５、９０２−６は互いに近い場所に設置されるとする。配線時には、まず水検知センサ９０２−ｊを置きたい場所（液体の浸入を確認したい場所）に設置し、その後光ファイバ９０１−ｉや余長９１１−ｋを取り回し、固定（箱などに収納）する。しかし、余長９１１−ｋを固定する場所を、水検知センサ９０２−ｊの近くで確保し、光ファイバを慎重に取り扱わなければならないので、配線作業が煩雑であった。
【特許文献１】特開２００４−４５２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、液体検知システムでの、液体検知素子の小型化、わずかな量の液体でも感知できること、液体の浸入から検知できる状態になるまでの時間の短縮（リアルタイム性の確保）、液体がなくなった場合にセンサを再利用できるようにすること（再利用性の確保）、液体の種類に依存しない検知を可能にすること、１つの液体検知素子が動作しても他の液体検知素子の測定に影響を与えないシステムとすること（液体検知素子の独立性の確保）、配線の容易性の確保である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の液体検知システムを構成する液体検知素子は、フレネル反射によって、伝搬してきた光を逆向きに伝搬させる先端を有する光ファイバを備えている。また、前記光ファイバおよび前記光ファイバの先端は、側圧が加わった場合にも、ある程度以上の曲げ損失が生じないように補強している。
その液体検知素子を複数個用いた液体検知センサは、測定器と接続するための接続部と、１段もしくは複数段に配置された光カプラと、接続部から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように調整するための接続用光ファイバを備えている。また、前記接続用光ファイバの余長を収納する余長収納部を備えてもよい。
【０００６】
前記液体検知センサを用いた液体検知システムは、前記接続部に接続された、光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の液体検知素子では、膨張体を用いないので、センサの小型化が図れる。構造が単純なため、補強が容易である。先端部に接している媒体の屈折率が変化した瞬間に反射量（または反射減衰量）が変化するので、わずかな量の液体にも反応すると共に、高いリアルタイム性を有する。液体がなくなった場合には先端部に接している媒体の屈折率が元に戻る（空気になる）ので再利用が可能である。どんな液体でも屈折率は空気よりも高いので、検知できる。さらに、各センサまで伝搬し、反射されて測定器に戻ってくる光は、他のセンサを通過しない。したがって、１つのセンサが動作しても、他のセンサの測定には影響を与えないので、独立性が確保できる。また、センサ間の距離を確保するための光ファイバの余長を、光カプラ周辺に集中できる。したがって、センサ近傍で、光ファイバの余長の処理をする必要がなく、配線が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態を説明する。なお、説明の重複を避けるため、同じ機能を有する構成部には同一の番号を付与し、説明を省略する。
［第１実施形態］
図４に本発明の液体検知システムの最も単純なシステム構成例を示す。この液体検知システムは、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’、光ファイバ１２０、液体検知素子１３０から構成される。このシステムの測定器としては、反射量測定器１１０でも反射減衰量測定器１１０’でも良い。これは、測定の対象が液体検知素子１３０でのフレネル反射の強さは、反射量を測定しても、反射減衰量を測定しても判断できるからである。測定器の代表例は、パルス試験器（ＯＴＤＲ）であるが、これに限る必要はない。液体検知素子１３０が１つだけ使われている場合は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’は、単純に反射の強さが分かればよい。また、液体検知素子１３０が２つ以上接続されている場合は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’は、反射の強さが分かることおよび各液体検知素子を判別できることを満足すればよい。
【０００９】
図４の散乱光強度の分布は、ＯＴＤＲで測定した光ファイバ１２０の後方散乱光と液体検知素子１３０のフレネル反射光の様子を示している。垂直入射の場合のフレネル反射の反射率ｒは、ｒ＝（ｎ１−ｎ２）／（ｎ１＋ｎ２）である。ただし、ｎ１は光ファイバ１２０の実効屈折率（約１．５）、ｎ２は光ファイバ１２０の先端に接している媒体（空気や液体）の屈折率である。液体がない状態（空気の状態）では、ｎ２＝１．０であり、ｒ≒０．２となる。また、例えば水が浸入した場合には、ｎ２≒１．３であり、ｒ≒０．０７となる。このように液体が浸入すると、液体検知部１３３での反射率ｒが減少する。したがって、液体がない状態のフレネル反射光（図４（Ａ））と、液体がある状態でのフレネル反射光（図４（Ｂ））とに大きな違いが現れる。この違いを反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’で測定することで、液体の有無が判断できる。
【００１０】
液体検知素子１３０の構成例を図５に示す。光ファイバ１２０内を伝搬してきた光は、光ファイバ１２０の先端である液体検知部１３３でフレネル反射され、逆向きに伝播する。液体検知部１３３（光ファイバ１２０の先端）は、反射光が逆向きに伝搬するように、光ファイバの先端の切断面の法線と光の伝搬方向とが、ほぼ一致するように切断もしくは研磨されている。また、この例では、液体検知素子１３０内の光ファイバ１２０および液体検知部１３３は、防護用金属外筒１３１とフェルール１３２によって補強されている。また、液体検知素子１３０外の光ファイバ１２０は、コード化によって補強されている。補強の程度は、この液体検知素子１３０を設置する環境によって決まる。特に、光ファイバコード１２１や液体検知素子１３０に側圧がかかるような場合、光ファイバ１２０が曲がり、損失が発生する恐れがある。このような損失が生じると、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’で測定されるフレネル反射光の強度が小さくなり、あたかも液体が浸入したようになる。そこで、光ファイバコード１２１や液体検知素子１３０の補強の設計では、あらかじめ加わる恐れのある側圧を定め、その側圧の下で、液体浸入と間違うほどの曲げ損失が発生しないようにする必要がある。一方、ほとんど外力が加わらない環境の場合には、光ファイバ１２０を補強する必要はなく、光ファイバ１２０のままでもよい。このような構成なので、液体検知素子を小型化できる。また、先端部に接している媒体の屈折率が変化した瞬間に反射量（または反射減衰量）が変化するので、わずかな量の液体にも反応すると共に、高いリアルタイム性を有する。さらに、液体がなくなった場合には先端部に接している媒体の屈折率が元に戻る（空気になる）ので、そのまま利用が可能である。また、液体によって先端が汚れた場合には洗浄は必要であるが、液体検知素子を取り替える必要はないので、再利用は可能である。そして、どんな液体でも屈折率は空気よりも高いので、検知できる。
【００１１】
［第２実施形態］
図６に、複数の液体検知素子を取り付けた場合のシステム構成例を示す。このシステムの液体検知センサは、光ファイバ１２０、１２４−ａ（ａ＝１〜４）、光ファイバの余長１２１−ｂ（ｂ＝１〜４）、液体検知素子１３０−ｃ（ｃ＝１〜４）、光カプラ１４０−ｄ（ｄ＝１〜４）、および接続部１６０から構成される。光カプラ１４０−ｄは、各液体検知素子１３０に測定用の光を配分するための構成部である。例えば、光カプラ１４０−１を、液体検知素子１３０−１側に２％の光を配分し、次の光カプラ１４０−２側に９８％の光を配分する光カプラとすればよい。このような光カプラを使用すれば、数１０個の液体検知素子１３０−ｃを、１本の光ファイバに取り付けることも可能である。光の配分比は、使用する液体検知素子１３０−ｃの数を考慮して変更することも可能である。接続部１６０は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’と液体検知センサとを接続するための構成部であり、ＳＣコネクタなどの光コネクタである。
【００１２】
反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’が測定用に発生させた光は、光カプラ１４０−１で分配され、一方は光ファイバ１２４−１を介して液体検知素子１３０−１まで伝搬される。他方の光は、光ファイバの余長１２１−１を介して次の光カプラ１４０−２に入力される。光カプラ１４０−２は、また光を分配し、分配された光は液体検知素子１３０−２と光カプラ１４０−３に入力される。このように光の分配が繰り返される。
【００１３】
液体検知素子１３０−４に入力された光は、液体検知素子１３０−４の先端でフレネル反射され、光カプラ１４０−４まで戻ってくる。光カプラ１４０−４では、余長１２１−４側から戻ってきた光と、液体検知素子１３０−４から戻ってきた光とを足して、光カプラ１４０−３の方向に伝搬させる。同じように、光カプラ１４０−３、１４０−２、１４０−１によって、液体検知素子１３０−３、１３０−２、１３０−１の先端でフレネル反射された光も足され、接続部１６０の方向に伝搬させる。このようにして反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’が発生させた光は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’に戻ってくる。
【００１４】
反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’として、ＯＴＤＲを使った場合、ＯＴＤＲと各液体検知素子１３０−ｃとの距離に応じた位置に、各液体検知素子１３０−ｃのフレネル反射光が検出される。ここで、前述のように、ＯＴＤＲで、１０ｎｓｅｃのパルス幅のパルスを用いて測定した場合、距離分解能は１ｍである。したがって、ＯＴＤＲと各液体検知素子１３０−ｃ間の光ファイバの長さが少なくとも５ｍ程度異なるように、余長１２１−ｂを調整する。もし、光ファイバの長さを同じにしてしまうと、２つの液体検知素子からのフレネル反射光が重なってしまい、どちらの液体検知素子の位置が浸水したのか分からなくなってしまう。
【００１５】
図６のようなシステム構成にすれば、液体検知素子１３０−ｃに入力される光も液体検知素子１３０−ｃで反射された光も、他の液体検知素子１３０−ｃを経由しない。したがって、１つの液体検知素子１３０−ｃが浸水したとしても、他の液体検知素子１３０−ｃでのフレネル反射の測定には何ら影響を与えない。したがって、本システムでは、液体検知素子間の独立性が確保できる。
また、図６より、余長１２１が液体検知素子１３０の近傍にないことが分かる。したがって、液体検知素子１３０−ｃを設置する場所に光ファイバの余長を固定する必要がなく、配線作業を容易にできる。
【００１６】
［変形例１］
図７に、余長を、液体検知素子を接続する光ファイバに持たせた場合の液体検知システムの構成例を示す。図６との違いは、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’と各液体検知素子１３０−ｃ（ｃ＝１〜４）との距離（間の光ファイバの長さ）を調整するための光ファイバの余長１２３−ｅ（ｅ＝１〜４）を、光カプラ１４０−ｄ（ｄ＝１〜４）と液体検知素子１３０−ｃの間に持たせたことである。この場合も、余長１２３−ｅを光カプラ１４０−ｄ近傍で固定することができるので、配線作業は容易である。また、その他の効果についても、第２実施形態と同じ効果が得られる。
【００１７】
［変形例２］
図８に、余長を、光カプラ間を接続する光ファイバと液体検知素子を接続する光ファイバの両方に持たせた場合の液体検知システムの構成例を示す。図６や図７との違いは、余長を持たせる場所だけである。どの光ファイバに余長を持たせても良いという点で、この構成は、第２実施形態と変形例１を含む一般的な構成例といえる。この場合も、余長１２１−ｂ（ｂ＝１〜４）と余長１２３−ｅ（ｅ＝１〜４）は、光カプラ１４０−ｄ近傍で固定することができるので、配線作業は容易である。また、その他の効果についても、第２実施形態と同じ効果が得られる。
【００１８】
［変形例３］
図９に、光カプラとして３ｄＢカプラを用いた場合の液体検知システムの構成例を示す。３ｄＢカプラ（光カプラ１４１−ｆ（ｆ＝１〜３））は、光を２つの方向に均等に配分する。例えば、光カプラ１４１−１は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’からの光の１／２を光カプラ１４１−２へ配分し、他の１／２を光カプラ１４１−３へ配分する。また光カプラ１４１−１は、光カプラ１４１−２からの戻り光（液体検知素子１３０−１からの反射光と液体検知素子１３０−２からの反射光の和）と光カプラ１４１−３からの戻り光（液体検知素子１３０−３からの反射光と液体検知素子１３０−４からの反射光の和）を合成する。また、余長１２１−ｂは液体検知素子１３０−ｃから離れた場所に確保することができるので、配線作業も容易である。したがって、第２実施形態と同じ効果が得られる。なお、本変形例では、３ｄＢカプラを３つ使って光を４等分した構成を示したが、カプラの分岐率が異なってもよく、カプラの数も自由に変えてよい。
【００１９】
［変形例４］
図１０に、図８の構成に収納部を付加した液体検知システムの構成例を示す。図１０と図８との違いは、収納部１５０が追加されただけである。図１１に、図９の構成に収納部を付加した液体検知システムの構成例を示す。図１１と図９との違いも、収納部１５０が追加されただけである。また、図１２に、光カプラごとに収納部を設けた液体検知システムの構成例を示す。図１２のような構成は、光カプラを分散させたい場合に利用できる。この例では、光カプラを１つずつ分散させているが、２つずつ分散させてもよい。その場合は、各収納部に２つの光カプラが収納されることとなる。
【００２０】
収納部１５０、１５０−１、１５０−２の例としては、ビル内の光ファイバ通信用に一般的に用いられているキャビネットなどが考えられる。このようなキャビネットは、もともと光部品や接続部と光ファイバの余長とを収納するためのものである。したがって、このキャビネットの中に、光カプラと余長とを収納すれば、効率的に配線できる。これは、本発明の液体検知素子の構造やシステム構成によって、余長を光カプラ近傍に配置できるために得られる効果である。
【００２１】
［第３実施形態］
図１３に、図３の従来の配線と本発明を用いた配線の違いを示す。図３および図１３では、液体検知素子１３０−ｃまたは水検知センサ９０２−ｊが３つずつ近くに設置される場合を図示している。
【００２２】
このような配線となる例として、河川の水位検知システムなどが考えられる。例えば、河川内に設置された水深を示す柱など（橋げたや堤防の壁面でもよい）の、注意すべき水深の位置、警戒すべき水深の位置、避難すべき水位の位置にそれぞれ液体検知素子を取り付ける。このように１本の柱などに３個の液体検知素子１３０−ｃを配置し、上流から下流までの何本かの柱などで水位を観測することが可能である。従来（図３）の方法では、余長９１１−ｋが水検知センサ９０２−ｊの近傍にあったため、余長を前記柱などの周辺で取りまとめ、固定しておかなければならない。これは、配線作業が困難なだけでなく、光ファイバの保護（故障防止）の観点からも問題である。しかし、本発明の方法では、液体検知素子１３０−ｃの近傍には余長はなく、全て収納部１５０内に収納されている。この図からも、本発明によって配線作業が容易になることが分かる。また、このような用途に用いる場合、液体検知素子が小型であること、再利用が可能なことは、保守の面から重要である。
【００２３】
また、従来の方法では、１つの水検知センサが水につかると、その先の水検知センサを識別できなくなる恐れがあった。したがって、河川の水位検知システムのように複数の水検知センサが水につかることを前提にしたシステムには使用できなかった。本発明の液体検知システムの場合、複数の液体検知素子が液体につかることを前提にシステムを設計することができるため、用途の幅を広げることができる。
【００２４】
［実験例］
図１４に本発明の液体検知システムの実験例の構成を示す。この実験では、ＯＴＤＲ１１１を、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’として使用した。ＯＴＤＲのパルス幅は、１０ｎｓｅｃ（距離分解能１ｍ）で測定した。ＯＴＤＲ１１１と各液体検知素子１３０−ｃ（ｃ＝１〜６）との距離（間の光ファイバの長さ）を調整するための余長は、光カプラ１４０−ｄ（ｄ＝１〜４）間に持たせた。そして、液体検知素子同士の距離の差を２０ｍに調整している。また、３つの液体検知素子が近い位置に配置されることを前提に、収納部１５０−１、１５０−２にそれぞれ３つの光カプラを収納した。なお、光カプラ１４０−ｄの光の配分は、９８％と２％とした。
【００２５】
図１５に、ＯＴＤＲ１１１での測定波形を示す。（Ａ）は、全ての液体検知素子１３０−ｃが液体につかっていない状態での波形である。（Ｂ）は、液体検知素子１３０−４、１３０−５、１３０−６が、水につかった状態での波形である。図１５の波形の番号は、図１４の各構成部の番号に対応している。縦軸は、反射光の強度を示しており、凸部は、接続部１６０、液体検知素子１３０−ｃ、接続点１６１、切断点１７０でのフレネル反射を示しており、その他の部分は、光ファイバ１２０の後方散乱光の強さを示している。横軸は距離を示しており、波形の左側ほどＯＴＤＲ１１１に近く、右側ほどＯＴＤＲ１１１から遠いことを示している。液体検知素子１３０−１と１３０−２との間隔が、２０ｍに相当する。切断点１７０よりも右側は、雑音である。
【００２６】
図１５（Ａ）と（Ｂ）から分かるように、２つの波形の違いは、液体検知素子１３０−４、１３０−５、１３０−６でのフレネル反射の強度だけであり、波形の他の部分は変化していない。つまり、各液体検知素子の測定精度が、他の液体検知素子の状態に依存しないことを示している。
上記のシステムでは、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’を図示するにとどめたが、測定器をコンピュータと直接またはネットワークを介して接続し、コンピュータを用いて測定することも可能である。このようにコンピュータを用いれば、定期的な測定、自動測定、リアルタイム測定など、使用目的にあわせた様々な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の水検知センサの構造を示す図。
【図２】従来の水検知システムの構成を示す図。
【図３】従来の水検知センサを用いた場合の配線の様子を示す図。
【図４】本発明の液体検知システムの最も単純なシステム構成例を示す図。
【図５】液体検知素子１３０の構成例を示す図。
【図６】複数の液体検知素子を取り付けた場合のシステム構成例を示す図。
【図７】余長を、液体検知素子を接続する光ファイバに持たせた場合の液体検知システムの構成例を示す図。
【図８】余長を、光カプラ間を接続する光ファイバと液体検知素子を接続する光ファイバの両方に持たせた場合の液体検知システムの構成例を示す図。
【図９】光カプラとして３ｄＢカプラを用いた場合の液体検知システムの構成例を示す図。
【図１０】図８の構成に収納部を付加した液体検知システムの構成例を示す図。
【図１１】図９の構成に収納部を付加した液体検知システムの構成例を示す図。
【図１２】光カプラごとに収納部を設けた液体検知システムの構成例を示す図。
【図１３】図３の従来の配線と本発明を用いた配線の違いを示す図。
【図１４】本発明の液体検知システムの実験例の構成を示す図。
【図１５】ＯＴＤＲ１１１での測定波形を示す図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の有無を検出する光ファイバを用いた液体検知素子、液体検知センサ、液体検知システム、液体検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を検知するシステムとしては、図１に示すような透過型のセンサを利用したものがある（特許文献１）。図１（Ａ）は液体がない状態、（Ｂ）は液体がある状態を示している。この水検知システムは、光ファイバ９０１、水検知センサ９０２、曲げ損失測定装置９０３から構成される。水検知センサは、ケース９２１、凸部９２２１を有する曲げ治具９２２、液体を吸収して膨張する膨張体９２３、保持治具９２４から構成される。曲げ損失測定装置９０３は、損失測定器、パルス試験器（ＯＴＤＲ：Optical Time Domain Reflectometer）などである。水検知センサ９０２は、光ファイバ９０１をはさんだ状態で設置される。そして、水検知センサ９０２を設置した場所に液体が侵入すると、膨張体９２３が膨らみ、光ファイバ９０１が曲げられる。曲げによって光ファイバに曲げ損失が発生し、損失の変化を曲げ損失測定装置９０３で観測することによって、液体の浸入が検知される。しかし、膨張体９２３を用いていたため、小型化が困難であった。また、液体が浸入し、膨張体９２３が膨張するためには、膨張体９２３が膨張するために十分な量の水と時間が必要である。そのため、液体の浸入から検知できるまでに数分〜数１０分を要していた。そして、一度膨張体９２３が膨張してしまうと、液体がなくなったとしても収縮しないため、水検知センサ９０２自体を取り替える必要があった。さらには、膨張体９２３が吸収（反応）できる液体でなければ、検知できない点も問題であった。
【０００３】
水検知センサ９０２は、透過型（光ファイバがセンサ内を通り抜けるタイプ）であるから、図２に示すように、水検知センサ９０２を1本の光ファイバに縦列に取り付けることが可能である。しかし、１つの水検知センサ９０２が動作すると、光ファイバの損失が大きくなり、その水検知センサ９０２よりも遠い位置に設置された水検知センサ９０２の状態が測定できないこともあった。
また、どの水検知センサ９０２の損失が増加したのかを識別するためには、水検知センサ９０２の間隔を、曲げ損失測定装置９０３の測定精度（距離分解能）よりも十分に広くする必要がある。たとえば、ＯＴＤＲで、１０ｎｓｅｃのパルス幅のパルスを用いて測定した場合、距離分解能は１ｍである。したがって、２つの水検知センサ９０２を設置する場所が近かったとしても、水検知センサ９０２間の距離を５ｍ程度確保できるように余長９１１を設ける必要がある。図３に従来の水検知センサを用いた場合の配線の様子を示す。このシステムは、光ファイバ９０１−ｉ（ｉ＝１〜３）、水検知センサ９０２−ｊ（ｊ＝１〜６）、曲げ損失測定装置９０３、余長９１１−ｋ（ｋ＝１〜５）で構成されている。水検知センサ９０２−１、９０２−２、９０２−３は互いに近い場所に設置され、水検知センサ９０２−４、９０２−５、９０２−６は互いに近い場所に設置されるとする。配線時には、まず水検知センサ９０２−ｊを置きたい場所（液体の浸入を確認したい場所）に設置し、その後光ファイバ９０１−ｉや余長９１１−ｋを取り回し、固定（箱などに収納）する。しかし、余長９１１−ｋを固定する場所を、水検知センサ９０２−ｊの近くで確保し、光ファイバを慎重に取り扱わなければならないので、配線作業が煩雑であった。
【特許文献１】特開２００４−４５２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、液体検知システムでの、液体検知素子の小型化、わずかな量の液体でも感知できること、液体の浸入から検知できる状態になるまでの時間の短縮（リアルタイム性の確保）、液体がなくなった場合にセンサを再利用できるようにすること（再利用性の確保）、液体の種類に依存しない検知を可能にすること、１つの液体検知素子が動作しても他の液体検知素子の測定に影響を与えないシステムとすること（液体検知素子の独立性の確保）、配線の容易性の確保である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の液体検知システムを構成する液体検知素子は、フレネル反射によって、伝搬してきた光を逆向きに伝搬させる先端を有する光ファイバを備えている。また、前記光ファイバおよび前記光ファイバの先端は、側圧が加わった場合にも、ある程度以上の曲げ損失が生じないように補強している。
その液体検知素子を複数個用いた液体検知センサは、測定器と接続するための接続部と、１段もしくは複数段に配置された光カプラと、接続部から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように調整するための接続用光ファイバを備えている。また、前記接続用光ファイバの余長を収納する余長収納部を備えてもよい。
【０００６】
前記液体検知センサを用いた液体検知システムは、前記接続部に接続された、光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の液体検知素子では、膨張体を用いないので、センサの小型化が図れる。構造が単純なため、補強が容易である。先端部に接している媒体の屈折率が変化した瞬間に反射量（または反射減衰量）が変化するので、わずかな量の液体にも反応すると共に、高いリアルタイム性を有する。液体がなくなった場合には先端部に接している媒体の屈折率が元に戻る（空気になる）ので再利用が可能である。どんな液体でも屈折率は空気よりも高いので、検知できる。さらに、各センサまで伝搬し、反射されて測定器に戻ってくる光は、他のセンサを通過しない。したがって、１つのセンサが動作しても、他のセンサの測定には影響を与えないので、独立性が確保できる。また、センサ間の距離を確保するための光ファイバの余長を、光カプラ周辺に集中できる。したがって、センサ近傍で、光ファイバの余長の処理をする必要がなく、配線が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態を説明する。なお、説明の重複を避けるため、同じ機能を有する構成部には同一の番号を付与し、説明を省略する。
［第１実施形態］
図４に本発明の液体検知システムの最も単純なシステム構成例を示す。この液体検知システムは、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’、光ファイバ１２０、液体検知素子１３０から構成される。このシステムの測定器としては、反射量測定器１１０でも反射減衰量測定器１１０’でも良い。これは、測定の対象が液体検知素子１３０でのフレネル反射の強さは、反射量を測定しても、反射減衰量を測定しても判断できるからである。測定器の代表例は、パルス試験器（ＯＴＤＲ）であるが、これに限る必要はない。液体検知素子１３０が１つだけ使われている場合は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’は、単純に反射の強さが分かればよい。また、液体検知素子１３０が２つ以上接続されている場合は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’は、反射の強さが分かることおよび各液体検知素子を判別できることを満足すればよい。
【０００９】
図４の散乱光強度の分布は、ＯＴＤＲで測定した光ファイバ１２０の後方散乱光と液体検知素子１３０のフレネル反射光の様子を示している。垂直入射の場合のフレネル反射の反射率ｒは、ｒ＝（ｎ１−ｎ２）／（ｎ１＋ｎ２）である。ただし、ｎ１は光ファイバ１２０の実効屈折率（約１．５）、ｎ２は光ファイバ１２０の先端に接している媒体（空気や液体）の屈折率である。液体がない状態（空気の状態）では、ｎ２＝１．０であり、ｒ≒０．２となる。また、例えば水が浸入した場合には、ｎ２≒１．３であり、ｒ≒０．０７となる。このように液体が浸入すると、液体検知部１３３での反射率ｒが減少する。したがって、液体がない状態のフレネル反射光（図４（Ａ））と、液体がある状態でのフレネル反射光（図４（Ｂ））とに大きな違いが現れる。この違いを反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’で測定することで、液体の有無が判断できる。
【００１０】
液体検知素子１３０の構成例を図５に示す。光ファイバ１２０内を伝搬してきた光は、光ファイバ１２０の先端である液体検知部１３３でフレネル反射され、逆向きに伝播する。液体検知部１３３（光ファイバ１２０の先端）は、反射光が逆向きに伝搬するように、光ファイバの先端の切断面の法線と光の伝搬方向とが、ほぼ一致するように切断もしくは研磨されている。また、この例では、液体検知素子１３０内の光ファイバ１２０および液体検知部１３３は、防護用金属外筒１３１とフェルール１３２によって補強されている。また、液体検知素子１３０外の光ファイバ１２０は、コード化によって補強されている。補強の程度は、この液体検知素子１３０を設置する環境によって決まる。特に、光ファイバコード１２１や液体検知素子１３０に側圧がかかるような場合、光ファイバ１２０が曲がり、損失が発生する恐れがある。このような損失が生じると、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’で測定されるフレネル反射光の強度が小さくなり、あたかも液体が浸入したようになる。そこで、光ファイバコード１２１や液体検知素子１３０の補強の設計では、あらかじめ加わる恐れのある側圧を定め、その側圧の下で、液体浸入と間違うほどの曲げ損失が発生しないようにする必要がある。一方、ほとんど外力が加わらない環境の場合には、光ファイバ１２０を補強する必要はなく、光ファイバ１２０のままでもよい。このような構成なので、液体検知素子を小型化できる。また、先端部に接している媒体の屈折率が変化した瞬間に反射量（または反射減衰量）が変化するので、わずかな量の液体にも反応すると共に、高いリアルタイム性を有する。さらに、液体がなくなった場合には先端部に接している媒体の屈折率が元に戻る（空気になる）ので、そのまま利用が可能である。また、液体によって先端が汚れた場合には洗浄は必要であるが、液体検知素子を取り替える必要はないので、再利用は可能である。そして、どんな液体でも屈折率は空気よりも高いので、検知できる。
【００１１】
［第２実施形態］
図６に、複数の液体検知素子を取り付けた場合のシステム構成例を示す。このシステムの液体検知センサは、光ファイバ１２０、１２４−ａ（ａ＝１〜４）、光ファイバの余長１２１−ｂ（ｂ＝１〜４）、液体検知素子１３０−ｃ（ｃ＝１〜４）、光カプラ１４０−ｄ（ｄ＝１〜４）、および接続部１６０から構成される。光カプラ１４０−ｄは、各液体検知素子１３０に測定用の光を配分するための構成部である。例えば、光カプラ１４０−１を、液体検知素子１３０−１側に２％の光を配分し、次の光カプラ１４０−２側に９８％の光を配分する光カプラとすればよい。このような光カプラを使用すれば、数１０個の液体検知素子１３０−ｃを、１本の光ファイバに取り付けることも可能である。光の配分比は、使用する液体検知素子１３０−ｃの数を考慮して変更することも可能である。接続部１６０は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’と液体検知センサとを接続するための構成部であり、ＳＣコネクタなどの光コネクタである。
【００１２】
反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’が測定用に発生させた光は、光カプラ１４０−１で分配され、一方は光ファイバ１２４−１を介して液体検知素子１３０−１まで伝搬される。他方の光は、光ファイバの余長１２１−１を介して次の光カプラ１４０−２に入力される。光カプラ１４０−２は、また光を分配し、分配された光は液体検知素子１３０−２と光カプラ１４０−３に入力される。このように光の分配が繰り返される。
【００１３】
液体検知素子１３０−４に入力された光は、液体検知素子１３０−４の先端でフレネル反射され、光カプラ１４０−４まで戻ってくる。光カプラ１４０−４では、余長１２１−４側から戻ってきた光と、液体検知素子１３０−４から戻ってきた光とを足して、光カプラ１４０−３の方向に伝搬させる。同じように、光カプラ１４０−３、１４０−２、１４０−１によって、液体検知素子１３０−３、１３０−２、１３０−１の先端でフレネル反射された光も足され、接続部１６０の方向に伝搬させる。このようにして反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’が発生させた光は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’に戻ってくる。
【００１４】
反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’として、ＯＴＤＲを使った場合、ＯＴＤＲと各液体検知素子１３０−ｃとの距離に応じた位置に、各液体検知素子１３０−ｃのフレネル反射光が検出される。ここで、前述のように、ＯＴＤＲで、１０ｎｓｅｃのパルス幅のパルスを用いて測定した場合、距離分解能は１ｍである。したがって、ＯＴＤＲと各液体検知素子１３０−ｃ間の光ファイバの長さが少なくとも５ｍ程度異なるように、余長１２１−ｂを調整する。もし、光ファイバの長さを同じにしてしまうと、２つの液体検知素子からのフレネル反射光が重なってしまい、どちらの液体検知素子の位置が浸水したのか分からなくなってしまう。
【００１５】
図６のようなシステム構成にすれば、液体検知素子１３０−ｃに入力される光も液体検知素子１３０−ｃで反射された光も、他の液体検知素子１３０−ｃを経由しない。したがって、１つの液体検知素子１３０−ｃが浸水したとしても、他の液体検知素子１３０−ｃでのフレネル反射の測定には何ら影響を与えない。したがって、本システムでは、液体検知素子間の独立性が確保できる。
また、図６より、余長１２１が液体検知素子１３０の近傍にないことが分かる。したがって、液体検知素子１３０−ｃを設置する場所に光ファイバの余長を固定する必要がなく、配線作業を容易にできる。
【００１６】
［変形例１］
図７に、余長を、液体検知素子を接続する光ファイバに持たせた場合の液体検知システムの構成例を示す。図６との違いは、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’と各液体検知素子１３０−ｃ（ｃ＝１〜４）との距離（間の光ファイバの長さ）を調整するための光ファイバの余長１２３−ｅ（ｅ＝１〜４）を、光カプラ１４０−ｄ（ｄ＝１〜４）と液体検知素子１３０−ｃの間に持たせたことである。この場合も、余長１２３−ｅを光カプラ１４０−ｄ近傍で固定することができるので、配線作業は容易である。また、その他の効果についても、第２実施形態と同じ効果が得られる。
【００１７】
［変形例２］
図８に、余長を、光カプラ間を接続する光ファイバと液体検知素子を接続する光ファイバの両方に持たせた場合の液体検知システムの構成例を示す。図６や図７との違いは、余長を持たせる場所だけである。どの光ファイバに余長を持たせても良いという点で、この構成は、第２実施形態と変形例１を含む一般的な構成例といえる。この場合も、余長１２１−ｂ（ｂ＝１〜４）と余長１２３−ｅ（ｅ＝１〜４）は、光カプラ１４０−ｄ近傍で固定することができるので、配線作業は容易である。また、その他の効果についても、第２実施形態と同じ効果が得られる。
【００１８】
［変形例３］
図９に、光カプラとして３ｄＢカプラを用いた場合の液体検知システムの構成例を示す。３ｄＢカプラ（光カプラ１４１−ｆ（ｆ＝１〜３））は、光を２つの方向に均等に配分する。例えば、光カプラ１４１−１は、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’からの光の１／２を光カプラ１４１−２へ配分し、他の１／２を光カプラ１４１−３へ配分する。また光カプラ１４１−１は、光カプラ１４１−２からの戻り光（液体検知素子１３０−１からの反射光と液体検知素子１３０−２からの反射光の和）と光カプラ１４１−３からの戻り光（液体検知素子１３０−３からの反射光と液体検知素子１３０−４からの反射光の和）を合成する。また、余長１２１−ｂは液体検知素子１３０−ｃから離れた場所に確保することができるので、配線作業も容易である。したがって、第２実施形態と同じ効果が得られる。なお、本変形例では、３ｄＢカプラを３つ使って光を４等分した構成を示したが、カプラの分岐率が異なってもよく、カプラの数も自由に変えてよい。
【００１９】
［変形例４］
図１０に、図８の構成に収納部を付加した液体検知システムの構成例を示す。図１０と図８との違いは、収納部１５０が追加されただけである。図１１に、図９の構成に収納部を付加した液体検知システムの構成例を示す。図１１と図９との違いも、収納部１５０が追加されただけである。また、図１２に、光カプラごとに収納部を設けた液体検知システムの構成例を示す。図１２のような構成は、光カプラを分散させたい場合に利用できる。この例では、光カプラを１つずつ分散させているが、２つずつ分散させてもよい。その場合は、各収納部に２つの光カプラが収納されることとなる。
【００２０】
収納部１５０、１５０−１、１５０−２の例としては、ビル内の光ファイバ通信用に一般的に用いられているキャビネットなどが考えられる。このようなキャビネットは、もともと光部品や接続部と光ファイバの余長とを収納するためのものである。したがって、このキャビネットの中に、光カプラと余長とを収納すれば、効率的に配線できる。これは、本発明の液体検知素子の構造やシステム構成によって、余長を光カプラ近傍に配置できるために得られる効果である。
【００２１】
［第３実施形態］
図１３に、図３の従来の配線と本発明を用いた配線の違いを示す。図３および図１３では、液体検知素子１３０−ｃまたは水検知センサ９０２−ｊが３つずつ近くに設置される場合を図示している。
【００２２】
このような配線となる例として、河川の水位検知システムなどが考えられる。例えば、河川内に設置された水深を示す柱など（橋げたや堤防の壁面でもよい）の、注意すべき水深の位置、警戒すべき水深の位置、避難すべき水位の位置にそれぞれ液体検知素子を取り付ける。このように１本の柱などに３個の液体検知素子１３０−ｃを配置し、上流から下流までの何本かの柱などで水位を観測することが可能である。従来（図３）の方法では、余長９１１−ｋが水検知センサ９０２−ｊの近傍にあったため、余長を前記柱などの周辺で取りまとめ、固定しておかなければならない。これは、配線作業が困難なだけでなく、光ファイバの保護（故障防止）の観点からも問題である。しかし、本発明の方法では、液体検知素子１３０−ｃの近傍には余長はなく、全て収納部１５０内に収納されている。この図からも、本発明によって配線作業が容易になることが分かる。また、このような用途に用いる場合、液体検知素子が小型であること、再利用が可能なことは、保守の面から重要である。
【００２３】
また、従来の方法では、１つの水検知センサが水につかると、その先の水検知センサを識別できなくなる恐れがあった。したがって、河川の水位検知システムのように複数の水検知センサが水につかることを前提にしたシステムには使用できなかった。本発明の液体検知システムの場合、複数の液体検知素子が液体につかることを前提にシステムを設計することができるため、用途の幅を広げることができる。
【００２４】
［実験例］
図１４に本発明の液体検知システムの実験例の構成を示す。この実験では、ＯＴＤＲ１１１を、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’として使用した。ＯＴＤＲのパルス幅は、１０ｎｓｅｃ（距離分解能１ｍ）で測定した。ＯＴＤＲ１１１と各液体検知素子１３０−ｃ（ｃ＝１〜６）との距離（間の光ファイバの長さ）を調整するための余長は、光カプラ１４０−ｄ（ｄ＝１〜４）間に持たせた。そして、液体検知素子同士の距離の差を２０ｍに調整している。また、３つの液体検知素子が近い位置に配置されることを前提に、収納部１５０−１、１５０−２にそれぞれ３つの光カプラを収納した。なお、光カプラ１４０−ｄの光の配分は、９８％と２％とした。
【００２５】
図１５に、ＯＴＤＲ１１１での測定波形を示す。（Ａ）は、全ての液体検知素子１３０−ｃが液体につかっていない状態での波形である。（Ｂ）は、液体検知素子１３０−４、１３０−５、１３０−６が、水につかった状態での波形である。図１５の波形の番号は、図１４の各構成部の番号に対応している。縦軸は、反射光の強度を示しており、凸部は、接続部１６０、液体検知素子１３０−ｃ、接続点１６１、切断点１７０でのフレネル反射を示しており、その他の部分は、光ファイバ１２０の後方散乱光の強さを示している。横軸は距離を示しており、波形の左側ほどＯＴＤＲ１１１に近く、右側ほどＯＴＤＲ１１１から遠いことを示している。液体検知素子１３０−１と１３０−２との間隔が、２０ｍに相当する。切断点１７０よりも右側は、雑音である。
【００２６】
図１５（Ａ）と（Ｂ）から分かるように、２つの波形の違いは、液体検知素子１３０−４、１３０−５、１３０−６でのフレネル反射の強度だけであり、波形の他の部分は変化していない。つまり、各液体検知素子の測定精度が、他の液体検知素子の状態に依存しないことを示している。
上記のシステムでは、反射量測定器１１０または反射減衰量測定器１１０’を図示するにとどめたが、測定器をコンピュータと直接またはネットワークを介して接続し、コンピュータを用いて測定することも可能である。このようにコンピュータを用いれば、定期的な測定、自動測定、リアルタイム測定など、使用目的にあわせた様々な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の水検知センサの構造を示す図。
【図２】従来の水検知システムの構成を示す図。
【図３】従来の水検知センサを用いた場合の配線の様子を示す図。
【図４】本発明の液体検知システムの最も単純なシステム構成例を示す図。
【図５】液体検知素子１３０の構成例を示す図。
【図６】複数の液体検知素子を取り付けた場合のシステム構成例を示す図。
【図７】余長を、液体検知素子を接続する光ファイバに持たせた場合の液体検知システムの構成例を示す図。
【図８】余長を、光カプラ間を接続する光ファイバと液体検知素子を接続する光ファイバの両方に持たせた場合の液体検知システムの構成例を示す図。
【図９】光カプラとして３ｄＢカプラを用いた場合の液体検知システムの構成例を示す図。
【図１０】図８の構成に収納部を付加した液体検知システムの構成例を示す図。
【図１１】図９の構成に収納部を付加した液体検知システムの構成例を示す図。
【図１２】光カプラごとに収納部を設けた液体検知システムの構成例を示す図。
【図１３】図３の従来の配線と本発明を用いた配線の違いを示す図。
【図１４】本発明の液体検知システムの実験例の構成を示す図。
【図１５】ＯＴＤＲ１１１での測定波形を示す図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の有無を判別する光ファイバを用いた液体検知素子であって、
前記光ファイバが、当該光ファイバ内を伝搬してきた光を、フレネル反射によって、当該光ファイバ内を逆向きに伝搬させる先端を有する
ことを特徴とする液体検知素子。
【請求項２】
請求項１記載の液体検知素子であって、
前記光ファイバおよび前記光ファイバの先端は、あらかじめ定めた側圧が加わった場合にも、あらかじめ定めた値以上の曲げ損失が生じないように補強された
ことを特徴とする液体検知素子。
【請求項３】
液体の有無を判別する液体検知センサであって、
測定器と接続するための接続部と、
１段もしくは複数段に配置された光カプラと、
伝搬してきた前記光カプラによって分岐された光を、先端のフレネル反射によって、逆向きに伝搬させる光ファイバを有する液体検知素子と、
接続部から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように調整された、前記接続部と前記光カプラとの間、光カプラ間、光カプラと液体検知素子との間の接続用光ファイバ
を備える液体検知センサ。
【請求項４】
請求項３記載の液体検知センサであって、
前記接続用光ファイバの余長を収納する余長収納部
も備える液体検知センサ。
【請求項５】
液体の有無を判別する液体検知システムであって、
光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器と、
伝搬してきた前記光カプラによって分岐された光を、先端のフレネル反射によって、逆向きに伝搬させる光ファイバを有する液体検知素子と、
前記測定器と前記液体検知素子とを接続する光ファイバと
を備える液体検知システム。
【請求項６】
液体の有無を判別する液体検知システムであって、
光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器と、
１段もしくは複数段に配置された光カプラと、
伝搬してきた前記光カプラによって分岐された光を、先端のフレネル反射によって、逆向きに伝搬させる光ファイバを有する液体検知素子と、
前記測定器から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように調整された、前記測定器と前記光カプラとの間、光カプラ間、光カプラと液体検知素子との間の接続用光ファイバと
を備える液体検知システム。
【請求項７】
請求項６記載の液体検知システムであって、
前記接続用光ファイバの余長を収納する余長収納部
も備える液体検知システム。
【請求項８】
液体の有無を判別する液体検知方法であって、
光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器に、直接または光ファイバを介して、１段もしくは複数段に光カプラを接続し、
伝搬してきた光を、先端のフレネル反射によって、逆向きに伝搬させる光ファイバを有する液体検知素子を、前記光カプラによって分岐された光が伝搬できるように接続し、
前記測定器から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように、光カプラ間および光カプラと液体検知素子との間の接続用光ファイバの長さを調整し、
前記測定器によって、各液体検知素子のフレネル反射の反射量または反射減衰量を測定することによって液体の有無を確認する
ことを特徴とする液体検知方法。
【請求項９】
請求項８記載の液体検知方法であって、
前記接続用光ファイバの長さの調整後に、
前記接続用光ファイバの余長を、余長収納部に収納する
ことを特徴とする液体検知方法。
【請求項１】
液体の有無を判別する光ファイバを用いた液体検知素子であって、
前記光ファイバが、当該光ファイバ内を伝搬してきた光を、フレネル反射によって、当該光ファイバ内を逆向きに伝搬させる先端を有する
ことを特徴とする液体検知素子。
【請求項２】
請求項１記載の液体検知素子であって、
前記光ファイバおよび前記光ファイバの先端は、あらかじめ定めた側圧が加わった場合にも、あらかじめ定めた値以上の曲げ損失が生じないように補強された
ことを特徴とする液体検知素子。
【請求項３】
液体の有無を判別する液体検知センサであって、
測定器と接続するための接続部と、
１段もしくは複数段に配置された光カプラと、
伝搬してきた前記光カプラによって分岐された光を、先端のフレネル反射によって、逆向きに伝搬させる光ファイバを有する液体検知素子と、
接続部から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように調整された、前記接続部と前記光カプラとの間、光カプラ間、光カプラと液体検知素子との間の接続用光ファイバ
を備える液体検知センサ。
【請求項４】
請求項３記載の液体検知センサであって、
前記接続用光ファイバの余長を収納する余長収納部
も備える液体検知センサ。
【請求項５】
液体の有無を判別する液体検知システムであって、
光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器と、
伝搬してきた前記光カプラによって分岐された光を、先端のフレネル反射によって、逆向きに伝搬させる光ファイバを有する液体検知素子と、
前記測定器と前記液体検知素子とを接続する光ファイバと
を備える液体検知システム。
【請求項６】
液体の有無を判別する液体検知システムであって、
光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器と、
１段もしくは複数段に配置された光カプラと、
伝搬してきた前記光カプラによって分岐された光を、先端のフレネル反射によって、逆向きに伝搬させる光ファイバを有する液体検知素子と、
前記測定器から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように調整された、前記測定器と前記光カプラとの間、光カプラ間、光カプラと液体検知素子との間の接続用光ファイバと
を備える液体検知システム。
【請求項７】
請求項６記載の液体検知システムであって、
前記接続用光ファイバの余長を収納する余長収納部
も備える液体検知システム。
【請求項８】
液体の有無を判別する液体検知方法であって、
光ファイバ内の反射量もしくは反射減衰量の分布を測定できる測定器に、直接または光ファイバを介して、１段もしくは複数段に光カプラを接続し、
伝搬してきた光を、先端のフレネル反射によって、逆向きに伝搬させる光ファイバを有する液体検知素子を、前記光カプラによって分岐された光が伝搬できるように接続し、
前記測定器から各前記液体検知素子の先端までの距離が異なるように、光カプラ間および光カプラと液体検知素子との間の接続用光ファイバの長さを調整し、
前記測定器によって、各液体検知素子のフレネル反射の反射量または反射減衰量を測定することによって液体の有無を確認する
ことを特徴とする液体検知方法。
【請求項９】
請求項８記載の液体検知方法であって、
前記接続用光ファイバの長さの調整後に、
前記接続用光ファイバの余長を、余長収納部に収納する
ことを特徴とする液体検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−２７８８７０（Ｐ２００７−２７８８７０Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０６１１９（Ｐ２００６−１０６１１９）
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【出願人】（５００１４０１２７）エヌ・ティ・ティ・インフラネット株式会社 (61)
【出願人】（３９１０４９５３０）株式会社信光社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月７日（２００６．４．７）
【出願人】（５００１４０１２７）エヌ・ティ・ティ・インフラネット株式会社 (61)
【出願人】（３９１０４９５３０）株式会社信光社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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