(57)【要約】【課題】  光ファイバの熱的損傷による検出感度の低下を防止するとともに、水蒸気等のガス遮断性、並びに、屈曲性にも優れた光ファイバ液面センサを提供することにある。【解決手段】  プリズム形状の検出部（３）、検出部に接続された送信用光ファイバ（４）および受信用光ファイバ（５）、送信用および受信用光ファイバを固定するためコネクタ（６）および光ファイバとプリズムとを密閉する樹脂からなるケース（２）を含む光ファイバ液面センサ（１）において、コネクタ（６）をケース（２）内に挿入したチューブ（７）とバネ（８）により固定した。  【選択図】  図1
2006153671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がプリズム形状の検出部を構成し、他端が開放端である円筒状樹脂ケース、該ケース内で該検出部に接触するコネクタ、および該コネクタを貫通して該検出部に接続された送信用および受信用光ファイバを含む光ファイバ液面センサにおいて、該ケース内に嵌着・挿入された樹脂チューブと、該ケース内でその開放端近傍に挿入され且つ該チューブを該ケース開放端側から押圧するバネとで、該コネクタが該検出部に接触・固定されていることを特徴とする光ファイバ液面センサ。                          
【請求項２】
該ケースの開放端に封止部材が固着されている請求項１に記載の光ファイバ液面センサ。
【請求項３】
該封止部材が栓部材である請求項２に記載の光ファイバ液面センサ。
【請求項４】
該栓部材が加締められている請求項３に記載の光ファイバ液面センサ。
【請求項５】
該チューブが該ケースの開放端近傍まで延びている請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ液面センサ。
【請求項６】
該ケースおよび該チューブが共にフッ素樹脂層で構成された請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ液面センサ。
【請求項７】
該チューブの厚さが０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下である請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバ液面センサ。
【請求項８】
該光ファイバがプラスチック光ファイバである請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ液面センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック光ファイバを使用した液面センサに関し、さらに詳しくは、耐薬品性と共にガス遮断性の要求される医療用用途、あるいは工業用化学薬品処理用途に適した光ファイバ液面センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ液面センサの一例においては、先端にプリズム形状の検出部を有する円筒状の樹脂ケース（保護チューブ）内で、該検出部に光ファイバを接続するためにコネクタが接触・固定される。このコネクタの接触・固定の一例として、形状記憶樹脂チューブを使用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ところが、該チューブは、熱処理によって径方向に拡大あるいは縮少変形する樹脂チューブであるため、チューブ加熱時の熱により光ファイバあるいはコネクタを損傷させ検出感度が低下するという問題が生じる場合がある。この問題は、耐熱温度が低いプラスチック光ファイバの時により顕著に現われる。また、形状記憶樹脂チューブが、コネクタ寄りの一部長さの光ファイバしか被覆していないので、センサ自体の耐屈曲性が劣るという欠点もあった。
さらに、上記の構成では、耐薬品性は確保されるものの、樹脂ケースが一層のフッ素樹脂チューブであるため、液面を検出するタンク内が２気圧から３気圧の高圧の水蒸気が印加されたような環境下では、高圧の水蒸気がケース材のフッ素樹脂チューブを透過してしまい、内部の光ファイバ上に水滴となって付着する。その結果、該水滴が、光ファイバの屈折率特性を変え、あるいは光ファイバの伝送特性すなわち透過損失量を増大させるという問題を惹起するに至る。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２４９２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、加熱処理に頼ることなくコネクタがプリズム形状の検出部に確実に接触・固定され、しかも耐屈曲性および水蒸気等のガス遮断性に優れた光ファイバ液面センサを提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、円筒状樹脂ケース内で、コネクタを樹脂チューブとバネとで固定し併せて、該ケースと樹脂チューブとで形成される二重壁を利用してガス遮断性と耐屈曲性を確保することにより、従来の問題が解消できることを究明した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、以下のような顕著な効果が奏される。
（１）  コネクタ固定のための加熱工程が割愛されるので、プラスチック光ファイバが損傷せず、該ファイバの当初の感度が維持される。
（２）  円筒状樹脂ケースと樹脂チューブとで二重壁が形成されるので、センサのガス遮断性および耐屈曲性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を、送信用および受信用光ファイバをプラスチック光ファイバとし、円筒状樹脂ケースおよび該ケースに嵌着される樹脂チューブを共にフッ素樹脂で構成した液面センサの場合について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の光ファイバ液面センサの一例を示す縦断面図である。
図１において、（１）は光ファイバ液面センサ、（２）は円筒状樹脂ケース（以下、“ケース”と略記する）、（３）は、ケース（２）の一端に形成されたプリズム形状の検出部（以下、“検出部”と略記する）、（４）は送信用光ファイバ、（５）は受信用光ファイバ、（６）は送信用光ファイバおよび受信用光ファイバを固定するためのコネクタ、（７）はケース（２）内に嵌着された樹脂チューブ（以下、“チューブ”と略記する）、（８）はチューブ（７）を検出部（３）の方向に向かって押圧するためのバネ、（９）はケース（２）の開放端を封止するための栓部材、そして、（１０）は栓部材（９）の加締め部材である。  
この態様において、チューブ（７）はバネ（８）により、検出部（３）の方向に向かって押圧される。このためには、バネ（８）がケース（２）内でその開放端近傍に挿入された状態で、該バネが圧縮されるように、開放端を栓部材等で封止し、ケース（２）の開放端外方から加締め部材（１０）で加締めればよい。このようにして、コネクタ（６）は、検出部（３）とチューブ（７）との間で物理的に位置固定される。
【０００８】
ここで、ケース（２）およびチューブ（７）を構成する樹脂としては、耐薬品性と耐熱性に優れたフッ素樹脂が好ましく用いられる。具体的には、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）およびクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）が好ましく、その中でも、ＰＦＡが加工性や耐薬品性の点から特に好ましい。
このとき、ケース（２）とチューブ（７）とを同一のフッ素樹脂で構成してもよいし、あるいは互いに別のフッ素樹脂で構成してもよい。この選択は、光ファイバ液面センサの仕様・用途に応じて適宜なされる。ただし、ケース（２）に使用する樹脂は薬品にも直接曝される場合があるので、耐薬品性に優れた樹脂を選定する必要がある。これに対して、チューブ（７）を構成する樹脂は必ずしも耐薬品性に優れた樹脂を選定する必要はなく、より安価な樹脂を使用して、コストダウンを図ってもよい。
上記のケース（２）の円筒状部厚さは、ガス遮断性および機械的強度を十分に確保するため、０．１ｍｍ以上、特に０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下とするのが好ましい。この場合、ケース（２）は、プリズム形状の検出部（３）と円筒状部が一体成形されたものが好ましい。一方、チューブ（７）の厚さは、耐屈曲性およびガス遮断性を十分に確保するため、０．２ｍｍ以上、特に０．３ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下とするのが好ましい。
上記のコネクタ（６）については、図示したように、ケース（２）の円筒状部内径に相当する形状の環状体が用いられる。この環状体には、送信用光ファイバ（４）と受信用光ファイバ（５）の先端部とが互いに間隔をもって貫通し、且つこれらの光ファイバ先端部は接着剤などで環状体に固定されている。この環状体の部材としては、例えばガラス、樹脂、および金属等の中から適宜選択すればよい。
このコネクタ（６）に続いて、ケース（２）内にはチューブ（７）が嵌着される。このチューブ（７）もケース（２）の内径に相当する断面を有する。その長さについては、上述の二重壁形成の観点から、先端がプリズム状検出部に当接し、後端がケース（２）の開放端近傍に延びるような長さであることが好ましい。この嵌着に際しては、送信用光ファイバ（４）および受信用光ファイバ（５）が予めチューブの内部空間に素通しされる。ついで、チューブ（７）の後端にバネ（８）が接するように挿入される。このバネ（８）もケース（２）の内径に相当する形状を有し、その内部空間を通して送信用光ファイバ（４）および受信用光ファイバ（５）が素通しされる。このバネ（８）としては、コイルバネ、板バネ等各種のバネが使用される。最後に、バネ（８））を圧縮するための封止部材として、栓部材（９）、加締め部材（１０）が装着される。この栓部材や加締め部材については、斯界で常用されているものから適宜選択すればよい。
送受信用光ファイバ（４）、（５）としては、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）やガラスファイバ等の各種の光ファイバが採択される。ただし、センサの屈曲挙動への追従性を考慮すると、屈曲性に富んだプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）が好ましく採用される。この光ファイバは、素線径５００μｍ〜１５００μｍのプラスチック光ファイバの単線、あるいは、これを集束させたものであればよい。その外径については、光ファイバ液面センサの仕様・用途により異なるが、通常０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲から選択すればよい。
【０００９】
以下、本発明の光ファイバ液面センサの具体例を図１の場合について示す。
ケース（２）として、円筒状部の長さが７００ｍｍ、外径が６ｍｍ、厚さ(肉厚)が１．０ｍｍで、プリズム形状の検出部（３）を一体成形してなるＰＦＡ樹脂製ケースを用意した。同じく、ＰＦＡ樹脂を用いて、外径が３．８ｍｍ、厚さが０．８ｍｍ、長さが６６０ｍｍのチューブ（７）を用意した。
さらに、コネクタ（６）として、外径が３．８ｍｍ、厚さが２０ｍｍのナイロン６６樹脂製の環状体を用意した。このコネクタ（６）の中心部近傍から、２ｍｍの間隔を空けて送信用および受信用プラスチック光ファイバ（４）、（５）の先端部を該コネクタの厚み方向に貫通させ、両者を接着剤で固定した。また、該光ファイバ（４）、（５）としては、アクリル樹脂製で、長さが２０００ｍｍ、外径が１．０ｍｍの単線を用いた。
つぎに、上記送信用および受信用光ファイバ（４）、（５）の後端部（開放端）を上記チューブ（７）の先端（検出部（３）に当接する側）から挿入し、該チューブ、さらに、燐青銅からなるコイルバネ（８）に素通しした。この際のバネ（８）の形状は、長さ（原長）が８ｍｍ、外径が３．８ｍｍ、内径が２．２ｍｍである。さらに、コイルバネ（８）から突出した送信用および受信用光ファイバ（４）、（５）を、ステンレス製の栓部材（９）に通した。この際の栓部材（９）の形状は、外径が４．０ｍｍ、厚さが１６ｍｍで、その中心部近傍に２ｍｍの間隔を空けて２個の通し孔を設けたものである。
以上のようにして得た組み立て体、すなわち、コネクタ（６）、送信用および受信用光ファイバ（４）、（５）、チューブ（７）、バネ（８）および栓部材（９）の組み立て体を、コネクタ（６）側からケース（２）内に挿入・嵌着した。この際、バネ（８）は原長の８ｍｍから４ｍｍに圧縮された。最後に、ＳＵＳ製加締め部材（１０）でケース（２）の開放端から栓部材（９）を加締めた。
本発明の光ファイバ液面センサでは、検出部（３）とコネクタ（６）間が確実に接触・固定されていることが確認された。また、送信用および受信用光ファイバ（４）、（５）の感度低下も無く、液面センサとして正常に作動することも確認された。さらに、この光ファイバ液面センサを２気圧の高圧水蒸気が発生しているタンク内に３０分間入れて、ガス遮断性の試験を行った。タンクから取り出した光ファイバ液面センサを観察した結果、ケース（２）内の光ファイバ表面には、何ら水滴もなく、また、ファイバ異常も発生しておらず、ケース（２）とチューブ（７）とで形成された二重壁は、十分なガス遮断性を有していることも確認された。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明の光ファイバ液面センサは、特に、熱的損傷のない光ファイバが二重壁構造によって保護され、しかも、該二重壁構造自体、優れたガス遮断性を有している。したがって、このようなセンサは、高圧蒸気の化学薬品液に曝されたときでも、光ファイバの感度低下の懸念もなくその特性とするガス遮断性を十分に発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の光ファイバ液面センサの縦断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１    光ファイバ液面センサ
２    円筒状樹脂ケース
３    プリズム形状の検出部
４      送信用光ファイバ
５      受信用光ファイバ
６    コネクタ
７    樹脂チューブ
８    バネ
９    封止部材（栓部材）
１０  加締め部材
【図１】
2006153671.tif 000003