(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスバリア性の低い樹脂製チューブを用いた液体ライトガイドでも、大気中のガス成分が導光液に侵入し難い液体ライトガイドを提供する。【解決手段】一端側が透光性プラグ５で封止された樹脂製チューブ２の中空部にコアとなる導光液３を充填し、樹脂製チューブ２内を抜気状態に維持して他端側に透光性プラグ５を仮止めした後、これを封止する前に、透光性プラグ５を樹脂製チューブ２内に押し込んで導光液３を加圧する加圧工程で、導光液３の充填圧力を、使用温度範囲内で1100ｈＰａ以上で、且つ、設計耐圧以下になるように選定した。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製チューブの中空部にコアとなる導光液が充填され、その両端が透光性プラグで封止されてなる液体ライトガイドにおいて、
前記導光液の充填圧力が、使用温度範囲内で1100ｈＰａ以上で、且つ、設計耐圧以下になるように選定されたことを特徴とする液体ライトガイド。
【請求項２】
一端側が透光性プラグで封止された樹脂製チューブの中空部にコアとなる導光液を充填し、当該チューブ内を抜気状態に維持して他端側に透光性プラグを仮止めした後、これを封止する液体ライトガイドの製造方法であって、
他端側の透光性プラグを仮止めした後、封止する前に、当該プラグをチューブ内に押し込んで導光液を加圧する加圧工程を備えたことを特徴とする液体ライトガイドの製造方法。
【請求項３】
少なくとも一端側に気密状態でニードルの挿脱が可能な口金が取り付けられると共に、両端開口部が透光性プラグで封止され樹脂製チューブの中空部にコアとなる導光液が充填した後、前記口金からニードルを挿入して内部空気を抜気する抜気工程を備えた液体ライトガイドの製造方法であって、
前記抜気工程終了後にニードルを介して導光液を前記チューブ内に加圧充填する加圧工程を備えたことを特徴とする液体ライトガイドの製造方法。
【請求項４】
前記加圧工程で、加圧充填する導光液の充填圧力が1100ｈＰａ以上である請求項２又は３記載の液体ライトガイドの製造方法。
【請求項５】
前記加圧工程で、加圧充填する導光液の充填圧力が1400ｈＰａ以上である請求項２又は３記載の液体ライトガイドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製チューブの中空部にコアとなる導光液が充填された液体ライトガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体ライトガイドは、樹脂製チューブ内にコアとなる導光液を充填し、その両端を石英ロッドなどの透光性プラグで封止したものであり、樹脂製チューブとしては、一般に、ＦＥＰ，ＰＦＡなどのフッ素を含有する樹脂が用いられている。
そして、チューブ両端部を封止する際は、一般に導光液が非圧縮性であることから、チューブと透光性プラグの間にワイヤを差し込んでその隙間から導光液を溢れ出させながら透光性プラグを押し込んだのち、ワイヤを抜き取って口金等により透光性プラグを封止しているので、導光液の充填圧力と大気圧が略等しくなる。
【０００３】
しかしながら、フッ素含有樹脂は、ガスバリア性が低いため、大気中のガスがチューブを透過してライトガイド内に侵入しやすく、チューブ内には、導光液が充填されているため、気泡が形成されて光透過率が低下するという問題を生じた。
【０００４】
このため、従来は、図１１に示すように、フッ素樹脂で形成されたクラッドチューブ４２に導光液４３を充填して、その両端を透光性プラグ４４で封止し、前記クラッドチューブ４２の外側に、ガスバリア性の高い材料で形成された保護チューブ４５を設けて二重構造とし、且つ、クラッドチューブ４２と保護チューブ４５の隙間４６を気密に形成して外気を遮断した液体ライトガイド４１が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
これによれば、クラッドチューブ４２が外気に曝されないため、大気中のガス成分が導光液４３内に侵入しにくい。
しかしながら、この隙間４６を気密に形成しても、隙間４６に空気が存在する以上、その空気がクラッドチューブ４２を透過して侵入し、導光液４３に気泡が生ずることは避けられない。
【０００６】
また、隙間４６を介してチューブ４２、４５を二重に設けなければならないことから、剛性が高くなって屈曲性が犠牲にされるだけでなく、全体として重量が嵩むというデメリットもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−９４８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、ガスバリア性の低い材料で製造されたチューブを用いても、その外側に保護チューブを設けてチューブを二重にすることなく、これをそのまま大気中に曝しても大気中のガス成分が導光液に侵入し難い液体ライトガイドとその製造方法を提供することを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明は、樹脂製チューブの中空部にコアとなる導光液が充填され、その両端が透光性プラグで封止されてなる液体ライトガイドにおいて、前記導光液の充填圧力が、使用温度範囲内で1100ｈＰａ以上で、且つ、設計耐圧以下になるように選定されたことを特徴とする。
また、本発明方法は、一端側が透光性プラグで封止された樹脂製チューブの中空部にコアとなる導光液を充填し、当該チューブ内を抜気状態に維持して他端側に透光性プラグを仮止めした後、これを封止する液体ライトガイドの製造方法であって、他端側の透光性プラグを仮止めした後、封止する前に、当該プラグをチューブ内に押し込んで導光液を加圧する加圧工程を備えたことを特徴とする。
さらに、本発明に係る他の製造方法は、少なくとも一端側に気密状態でニードルの挿脱が可能な口金が取り付けられると共に、両端開口部が透光性プラグで封止され樹脂製チューブの中空部にコアとなる導光液が充填した後、前記口金からニードルを挿入して内部空気を抜気処理する液体ライトガイドの製造方法であって、前記抜気処理終了後に抜気用ニードルを介して導光液を前記チューブ内に加圧充填する加圧工程を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、チューブ内の導光液の充填圧力が、使用温度範囲内で1100ｈＰａ以上であり、通常の大気圧より十分高く選定されている。
したがって、ガスバリア性の低い材料のチューブが用いられていても、チューブ内の圧力の方が大気圧より高いため、大気中のガス成分がチューブ内に侵入することが確実に防止される。
また、充填圧力は、設計耐圧以下に選定されているので、製造された液体ライトガイドの使用中に、その両端を封止する透光性プラグが内圧により脱落したり、チューブが破裂したりすることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による液体ライトガイドの一例を示す説明図。
【図２】本発明方法に使用する樹脂製チューブを示す説明図。
【図３】導光液を充填する工程を示す説明図。
【図４】透光性プラグを仮止めする工程を示す説明図。
【図５】透光性プラグを仮止めした液体ライトガイドを示す説明図。
【図６】本発明方法による加圧工程を示す説明図。
【図７】透光性プラグを封止する工程を示す説明図。
【図８】樹脂製チューブを切断する工程を示す説明図。
【図９】本発明方法の他の実施例で使用する樹脂製チューブを示す説明図。
【図１０】本発明方法の他の実施例による抜気工程及び加圧工程を示す説明図。
【図１１】従来の液体ライトガイドを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、ガスバリア性の低い材料で製造されたチューブを用いても、その外側に保護チューブを設けてチューブを二重にすることなく、これをそのまま大気中に曝しても大気中のガス成分が導光液に侵入し難くするという目的を達成するために、
樹脂製チューブの中空部にコアとなる導光液が充填され、その両端が透光性プラグで封止されてなる液体ライトガイドにおいて、前記導光液の充填圧力を、使用温度範囲内で1100ｈＰａ以上で、且つ、設計耐圧以下になるように選定した。
【実施例１】
【００１３】
本発明に係る液体ライトガイド１は、図１に示すように、樹脂製チューブ２の中空部にコアとなる導光液３が充填されている。
樹脂製チューブ２は、本例では、ＦＥＰで形成された外径１０.５ｍｍ、内径１０ｍｍ、長さ１ｍのものを用いた。
導光液３は３８％塩化カルシウム溶液を用い、２０℃で、大気圧＋４００ｈＰａ（約１４００ｈＰａ）となるように充填した。
【００１４】
当該チューブ２の両端側にはコレットチャックタイプの口金４が外装され、当該口金によりチューブ２の両端開口部に挿入された透光性プラグ５が固定されている。
口金４は、放射状の割溝（図示せず）によりスプリングチャック６が形成されたコレット７と、スプリングチャック６を締め付けるロックナット８とを備え、スプリングチャック６外周面に形成されたテーパねじと、ロックナット８に形成されたテーパねじが螺合されてスプリングチャック６部分を縮径させることにより、樹脂製チューブ２を透光性プラグ５に押し付けて、当該チューブ２の両端開口部を封止できるようになっている。
なお、透光性プラグ５としては石英ロッドを用いている。
【００１５】
この液体ライトガイド１の設計使用温度は−１０℃〜４５℃であり、その温度範囲内において、導光液３の充填圧力が1100ｈＰａを下回らないことを確認した。
また、液体ライトガイド１の設計耐圧は、導光液３の充填圧力を気温２０℃において10000ｈＰａまで上昇させた場合に１００日間安全使用できることを確認した。
【００１６】
以上が本発明に係る液体ライトガイドの一構成例であって、次にその製造方法について説明する。
まず、図２に示すように、樹脂製チューブ２の一端側に挿入した透光性プラグ５を口金４で固定し、他端側にコレット７を外装したものを用意し、図３に示すように導光液３を貯留した液槽１１内に沈めて中空部に導光液３を充填する。
次いで、開口された他端側を高くしてチューブ２内に残る気泡をすべて排出させた後、図４に示すようにチューブ２の他端側に透光性プラグ５を仮止めすると、チューブ２内には気泡を生ずることなく導光液３を充填される。
【００１７】
この状態で、図５に示すように、樹脂製チューブ２を液槽１１から取り出し、他端側からロックナット８を外装し、当該チューブ２がずれないように固定した状態で、プランジャ１２により透光性プラグ５をチューブ２内に押し込む加圧工程を実行する。
これにより導光液３が充填された中空部の実質長さが短くなるが、導光液３などの液体は一般に非圧縮性であるので、その分、樹脂製チューブ２が拡径して容積が一定に維持され、その結果、導光液３の充填圧力は樹脂製チューブ２の面内方向に作用する張力分だけ大気圧よりも高くなっていると考えられる。
【００１８】
そして図６〜図７に示すように、プランジャ１２で透光性ロッド５を押し込んだ状態のまま、ロックナット８を締め付けると、コレット７のスプリングチャック６が縮径され、チューブ２が透光性ロッド５とチャック６の間に強固にはさまれて、当該チューブ２が封止されることになる。
封止完了後、図８に示すように樹脂製チューブの先端余剰分を切断すれば、図１に示す液体ライトガイド１が完成する。
【００１９】
なお、この方法で、液体ライトガイド１を製造する場合、導光液３の充填圧力を正確に求めることは困難であるので、透光性ロッド５の押込力を導光液の充填圧力として用いてもよい。
また、より正確に制御するのであれば、予め、圧力センサを先端に設けた透光性ロッド５と同サイズのセンシングロッドを透光性ロッド５に替えて樹脂製チューブ２の一端側に装着したダミーチューブを用いて、上述と同じ工程で、導光液３を充填し、開口端を透光性ロッド５で仮止めした後、透光性ロッド５を押し込む加圧工程において、透光性ロッド５の押込量と、圧力センサで検出された圧力の関係を予め測定しておけばよい。
そして、液体ライトガイド１を製造する際に、測定されたデータを参照して、透光性ロッド５の押込量を調整することにより、導光液３の充填圧力をコントロールすることができる。
【００２０】
表１は同様の方法で製造された液体ライトガイド１について、加圧工程で透光性ロッド５の押込量を調整することにより、大気圧との差圧ΔＰを０〜10000ｈＰａまで変化させて、１００日経過後にチューブ３内部の気泡発生状態を観察した実験結果である。
なお、製造日の大気圧は、1014ｈＰａであった。
これによれば、差圧ΔＰ＝０ｈＰａで製造されたものは１００日経過後に気泡が発生していることが目視で確認され、伝送効率の著しい低下がみられた。
差圧ΔＰ＝１００ｈＰａで製造されたものは僅かに気泡が発生していることが確認されたが、差圧ΔＰ＝０ｈＰａで製造されたものに比して十分な優位性を確認することができ、大きな伝送効率の低下も見られなかった。
差圧ΔＰ＝２００ｈＰａで製造されたものは気泡の発生はほとんど認められず、差圧ΔＰ＝１００ｈＰａで製造されたものに比較しても十分な優位性を確認できた。
さらに、差圧ΔＰ＝３００ｈＰａ以上で製造されたものは、気泡の発生が確認できなかった。
【００２１】
【表１】
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【実施例２】
【００２２】
図９は、本発明に係る他の液体ライトガイド２１を示す説明図である。
本例の液体ライトガイド２１は、ＦＥＰで形成された外径１１ｃｍ、内径１０ｃｍ、長さ３ｍの樹脂製チューブ２２の中空部にコアとなる導光液２３が充填され、両端に装着された口金２４により、チューブ２２の両端開口部が石英製透光性プラグ２５で封止されている。
【００２３】
樹脂製チューブ２２には、両端開口部を拡径したフランジ部２２ａが形成され、当該フランジ部２２ａと透光性プラグ２５が口金２４で締め付けられるようになっている。
口金２４は、チューブ２２に外装される環状ベース２４Ａと、透光性プラグ２５に外装されて前記ベース２４Ａに対してボルト２６及びナット２７でネジ止めされる環状のプラグ押さえ２４Ｂからなる。
【００２４】
透光性プラグ２５は、光入出射口となるロッド部２５ａと、前記環状ベース２４Ａ及びプラグ押さえ２４Ｂに挟まれるフランジ部２５ｂが一体に形成されてなる。
そして、樹脂製チューブ２２のフランジ部２２ａと、透光性プラグ２５のフランジ部２５ｂを対向させた状態で、その間にリング状のパッキン２８が配され、これらが口金２４の環状ベース２４Ａ及びプラグ押さえ２４Ｂによって挟まれて強固に固定されている。
【００２５】
パッキン２８は、シリコンゴムで形成されており、口金２４で固定された状態で、透光性プラグ２５のフランジ部２５ｂとパッキン２３の間に、内部の空気を抜くための抜気用ニードル２９（図１０参照）を挿入することができる。
なお、図９において樹脂製チューブ２２の左端側が固定された口金２４を示し、右端側が未固定の口金２４を示す。
【００２６】
この液体ライトガイド２１を製造する場合、樹脂製チューブ２２の一端側に透光性プラグ２５及びパッキン２８を装着して口金２４で固定することにより当該端部を封止し、内部に導光液２３を注入した状態で、チューブ２２内に空気が残っていると否とにかかわらず、他端側も同様に透光性プラグ２５及びパッキン２８を装着して口金２４で固定することにより当該端部を封止する。
【００２７】
次いで、図１０に示すように、一端側を高くし、その上端側の口金２４に挟まれた透光性プラグ２５とパッキン２８の間に抜気用ニードル２９を挿入する。
抜気用ニードル２９には、チューブ２２内の残存空気を排出する排気管路３０と、導光液供給源３１から所定の圧力で導光液２３を供給する送液管路３２が接続されている。
排気管路３０には、オンオフバルブ３３と、過吸液貯留タンク３４と、真空ポンプ３５が介装され、残存空気を排出する際に、微量の導光液２３をタンク３４に吸引することにより、排気管路３０のニードル２９からバルブ３３に至る部分に導光液２３を充填した状態にすることができるようになっている。
送液管路３２には、オンオフバルブ３６と、圧力計３７と、送液ポンプ３８が介装されている。
【００２８】
ここで、チューブ２２内の空気を抜き取る抜気工程を実行する。
抜気工程は、真空ポンプ３５を稼働させた状態で、オンオフバルブ３３を開くことにより行う。これにより、チューブ２２内の残存空気が排気され、さらに続けて導光液２３が貯留タンク３４に吸い出された時点でバルブ３３を閉じると、排気管路３０のニードル２９からバルブ３３に至る部分は導光液２３が充填されることになる。
【００２９】
この抜気工程終了後に、導光液２３をチューブ２２内に加圧充填する加圧工程を行う。
送液管路３２のオンオフバルブ３６を開いて送液ポンプ３８を稼働させれば、導光液供給源３１からチューブ２２に導光液２３が圧送される。
このとき、排気管路３０のニードル２９からバルブ３３に至る部分は導光液２３が充填されているので、空気がチューブ２２内に逆流することもない。
なお、必要があれば、抜気工程と加圧工程を繰り返し行ってもよい。
そして、圧力計３７をモニタして所定圧（例えば1400ｈＰａ）に達したところでオンオフバルブ３６を閉じ、ニードル２９を抜けば、液体ライトガイド２１が完成する。
【００３０】
本例の方法は、チューブ２２の径が数ｃｍ以上と太い場合に、特に有効である。
なお、上記実施例２では、抜気用のニードルと、導光液充填用のニードルを兼用させた場合について説明したが、それぞれ別のニードルを用いてもよいことはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、樹脂製チューブの中空部にコアとなる導光液を充填した液体ライトガイドに適用しうる。
【符号の説明】
【００３２】
１，２１  液体ライトガイド
２，２２  樹脂製チューブ
３，２３  導光液
４，２４  口金
５，２５  透光性プラグ
６        スプリングチャック
７        コレット
８        ロックナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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