(57)【要約】接着構造体（１０）は、積層板（１２Ａ）、積層板（１２Ｂ）、積層板（１２Ａ）と積層板（１２Ｂ）とを接着する接着剤（１４）、及び積層板（１２Ａ）と積層板（１２Ｂ）とに挟まれる光ファイバ（１６）を備える。光ファイバ（１６）に所定の方向からのみ圧力が加えられると、光ファイバ（１６）の断面形状が楕円形に変化するので、光スペクトルは複数（例えば２つ）のピークを持つ形状に変化する複屈折が生じる。光ファイバ（１６）は、この複屈折によって積層板（１２Ａ）と積層板（１２Ｂ）の接着状態を検出するためのセンサとして用いられる。これにより、接着構造体１０は、部材同士が適切に接着されているか否かを判断できる。
2014185119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接着する接着剤と、
前記第１部材と前記第２部材とに挟まれる光ファイバと、
を備え、
前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出される接着構造体。
【請求項２】
前記第１部材及び前記第２部材は、炭素繊維複合材の積層板であり、
前記第１部材と前記第２部材とを加圧装置を用いて接着させる場合に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出される請求項１記載の接着構造体。
【請求項３】
前記接着剤及び前記光ファイバを挟んだ状態の前記第１部材と前記第２部材とをバッグで覆った後に該バッグ内を大気圧未満とし、前記オートグレーブ内を加圧している間に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出される請求項２記載の接着構造体。
【請求項４】
前記光ファイバと前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方との間に、固体物が挿入される請求項１から請求項３の何れか１項記載の接着構造体。
【請求項５】
前記固体物は、前記光ファイバと前記接着剤との間に挿入される請求項４記載の接着構造体。
【請求項６】
前記固体物は、前記接着剤と同種の接着剤を硬化して形成される請求項４又は請求項５記載の接着構造体。
【請求項７】
第１部材と第２部材とを光ファイバを挟みながら接着剤によって接着する第１工程と、
前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態を検出する第２工程と、
を含む接着状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着構造体及び接着状態検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽量化を必要とする例えば航空機構造には、炭素繊維複合材が用いられている。
炭素繊維複合材の樹脂硬化をモニタする方法として、特許文献１に記載されているように、グレーティングセンサが内部に設けられた光ファイバを用いる方法がある。【０００３】
そして、炭素繊維複合材といった部材は、一般的に部材同士をリベットやボルト等のファスナを用いて結合される。【０００４】
部材同士の結合では、接着剤を用いることが軽量化や作業効率等の点からより最適であるが、接着品質の評価を必要とする。接着品質の評価は、部材を接着剤によって結合した後に、例えば超音波探傷検査により行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０００−５０１１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、超音波探傷検査では、接着層におけるボイドの発生や部材の剥離等の欠陥の検出は可能であるが、接着強度の評価はできない。接着強度は、接着時に部材に加えられる圧力等に依存するが、超音波探傷検査では圧力を検査することができないためである。さらに、超音波探傷検査は、時間と労力を要すると共に、検査員に資格を必要とする。
また、炭素繊維複合材を部材とした場合、部材同士の接着は例えばオートクレーブ成型時に行われる。オートクレーブ成型時にはオートクレーブ圧力やバッグ圧力は計測されるが、接着部そのものの圧力は測定されていない。【０００７】
これらのことから、接着により部材同士を結合させる場合、大幅な安全許容を有した構造としたり、安全性を重視する箇所に対しては接着剤を用いた接着をせずに、ファスナによる結合が行われている。【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、部材同士が適切に接着されているか否かを判断することができる、接着構造体及び接着状態検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の接着構造体及び接着状態検出方法は以下の手段を採用する。【００１０】
本発明の第一態様に係る接着構造体は、第１部材と、第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを接着する接着剤と、前記第１部材と前記第２部材とに挟まれる光ファイバと、を備え、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出される。【００１１】
本構成によれば、第１部材と第２部材とは接着剤により接着される。第１部材と第２部材とは、接着剤を挟んだ状態で適切な圧力が加えられることで接着される。そして、第１部材と第２部材とに挟まれた光ファイバは、複屈折によって第１部材と第２部材との接着状態を検出するために用いられる。【００１２】
光ファイバに圧力が加えられない状態では、光スペクトルはピークを一つ有する。一方、光ファイバに所定の方向からのみ圧力が加えられると、円形とされた光ファイバの断面形状が歪んで例えば楕円形（扁平した円形あるいは長円形）に変化するので、光スペクトルは複数（例えば２つ）のピークを持つ形状に変化する。これが、光ファイバの複屈折であり、光ファイバは圧力センサとされる。【００１３】
すなわち、第１部材と第２部材とに適切に圧力が加えられて接着されると、光ファイバに対して第１部材及び第２部材の両方向から圧力が加えられることとなる。このため、複屈折によって光ファイバの光スペクトルのピークが複数となる。このように、光ファイバが圧力センサとして用いられることで、第１部材と第２部材との接着状態が検出される。【００１４】
以上説明したように、本構成は、光ファイバの複屈折によって第１部材と第２部材との接着状態を検出するので、部材同士が適切に接着されているか否かを判断することができる。【００１５】
上記第一態様では、前記第１部材及び前記第２部材が、炭素繊維複合材の積層板であり、前記第１部材と前記第２部材とを加圧装置を用いて接着させる場合に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出されることが好ましい。【００１６】
本構成によれば、炭素繊維複合材の積層板を部材として接着させる場合に、部材同士が適切に接着されているか否かを判断することができる。【００１７】
上記第一態様では、前記接着剤及び前記光ファイバを挟んだ状態の前記第１部材と前記第２部材とをバッグで覆った後に該バッグ内を大気圧未満とし、前記オートグレーブ内を加圧している間に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出されることが好ましい。【００１８】
本構成によれば、炭素繊維複合材の積層板を部材として接着させる場合に、部材同士が適切に接着されているか否かをより適切に判断することができる。【００１９】
上記第一態様では、前記光ファイバと前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方との間に、固体物が挿入されることが好ましい。【００２０】
本構成によれば、部材の接着前及び接着中でも、部材同士が適切に接着されているか否かを判断することができる。【００２１】
上記第一態様では、前記固体物が、前記光ファイバと前記接着剤との間に挿入されることが好ましい。【００２２】
本構成によれば、部材の接着前及び接着中でも、部材同士が適切に接着されているか否かをより正確に判断することができる。【００２３】
上記第一態様では、前記固体物が、前記接着剤と同種の接着剤を硬化して形成されることが好ましい。【００２４】
本構成によれば、接着構造体の接着過程において固体物と接着剤とが一体化するので、接着構造体に対して固体物が不純物とならない。【００２５】
本発明の第二態様に係る接着状態検出方法は、第１部材と第２部材とを光ファイバを挟みながら接着剤によって接着する第１工程と、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態を検出する第２工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、部材同士が適切に接着されているか否かを判断することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る接着構造体を示した分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る計測診断装置の概略平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光ファイバに圧力を加えていない場合の光スペクトルを示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光ファイバに圧力を加えた場合の光スペクトルを示した図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る接着させる積層板をバッグで覆って該バッグ内を大気圧未満とし、オートクレーブ内を加圧、昇温させた過程における光ファイバの光スペクトル形状の変化を示したグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る接着させる積層板をバッグで覆うことなく、オートクレーブ内を加圧、昇温させた過程における光ファイバの光スペクトル形状の変化を示したグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る接着構造体を示した分解斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る接着構造体の分解縦断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る接着構造体の接着過程を示した模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る初期加圧過程における光ファイバの非軸対称歪み量の変化を示したグラフである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る加熱冷却過程における光ファイバの非軸対称歪み量の変化を示したグラフである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る接着構造体の縦断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る接着構造体の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る接着構造体及び接着状態検出方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
【００３０】
図１は、本第１実施形態に係る接着構造体１０を示した分解斜視図である。なお、本第１実施形態では、一例として、接着させる部材を炭素繊維複合材の積層板とする。また、接着構造体１０は、例えば複数が組み合わされて航空機、自動車、及び風車等の構造材として用いられる。
【００３１】
接着構造体１０は、積層板１２Ａ、積層板１２Ｂ、積層板１２Ａと積層板１２Ｂとを接着する接着剤１４、及び積層板１２Ａと積層板１２Ｂとに挟まれる光ファイバ１６を備える。光ファイバ１６は、複屈折によって積層板１２Ａと積層板１２Ｂとの接着状態を検出するためのセンサ（光ファイバセンサ）として用いられる。光ファイバ１６は、例えばクラッド径１２５μｍのシングルモードファイバであり、断面形状が円形である。
【００３２】
接着剤１４は、一例として接着層として形成される。接着剤１４の種類は特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂系の接着剤が使用可能である。
積層板１２Ａ，１２Ｂは、接着剤１４により接着される前に少なくとも一方が硬化されている。
また、図１に示される積層板１２Ａ，１２Ｂの平面形状は四角形であるが、これは一例であり、積層板１２Ａ，１２Ｂの平面形状はこれに限定されない。なお、積層板１２Ａ，１２Ｂの形状は、必ずしも平面形状である必要はない。
【００３３】
図１に示される光ファイバ１６は、複数回曲げられて光の入力端１６Ａと出力端１６Ｂとが積層板１２Ａ，１２Ｂの同一の辺から突出しているが、これは一例であり、必ずしも光ファイバ１６は曲げられて挟まれる必要はなく、入力端１６Ａと出力端１６Ｂとが積層板１２Ａ，１２Ｂの異なる辺から突出してもよい。なお、光ファイバ１６は、同一の端部から光の入力及び出力がされてもよい。
さらに、図１に示される光ファイバ１６は、接着剤１４に埋め込まれた状態で積層板１２Ａと積層板１２Ｂとに挟まれているが、これに限らず、光ファイバ１６は、接着剤１４に埋め込まれた状態とされなくてもよい。
【００３４】
そして、図２に示されるように、光ファイバ１６の入力端１６Ａ，１６Ｂは、各々コネクタ２０を介して、計測診断装置２２に接続される。計測診断装置２２は、光ファイバ１６の入力端１６Ａから所定の波長の光を入射し、出力端１６Ｂから光ファイバ１６を通過した光を検出して、光スペクトルを得る。
【００３５】
積層板１２Ａ，１２Ｂは、接着剤１４を挟んだ状態で圧力が加えられることで接着される。積層板１２Ａ，１２Ｂに圧力が加えられると、光ファイバ１６にも圧力が加えられることとなる。
【００３６】
光ファイバ１６に圧力が加えられない状態では、図３に示されるように光スペクトルはピークを一つ有する。一方、光ファイバ１６に所定の方向からのみ圧力が加えられると、図４に示されるように円形とされた光ファイバ１６の断面形状が、歪んで例えば楕円形（扁平した円形あるいは長円形）に変化するので、光スペクトルは複数（例えば２つ）のピークを持つ形状に変化する。これが、光ファイバ１６の複屈折である。
【００３７】
すなわち、積層板１２Ａ，１２Ｂに適切に圧力が加えられて接着されると、光ファイバ１６に対して積層板１２Ａと積層板１２Ｂの両方向から圧力が加えられ、複屈折によって光ファイバ１６の光スペクトルのピークが複数となる。このように、光ファイバ１６を圧力センサとして用いることで、積層板１２Ａ，１２Ｂの接着状態を検出することが可能となる。
【００３８】
接着させる部材を炭素繊維複合材の積層板１２Ａ，１２Ｂとしている本第１実施形態では、加圧装置（本第１実施形態では、一例としてオートクレーブ）を用いて積層板１２Ａ，１２Ｂを接着させる場合に、光ファイバ１６の複屈折によって接着状態を検出する。これにより、本第１実施形態では、炭素繊維複合材の積層板１２Ａ，１２Ｂを部材として接着させる場合に、部材同士が適切に接着されているか否かを判断することができる。
【００３９】
次に、図５，６を用いて本第１実施形態に係る試験結果を説明する。
図５，６は、積層板１２Ａ，１２Ｂで未硬化の接着剤１４を挟み、接着剤１４及び積層板１２Ａ，１２Ｂの間に光ファイバ１６を埋め込んだ試験結果である。
【００４０】
図５は、積層板１２Ａ，１２Ｂをバッグで覆って該バッグ内を大気圧未満（真空）とし、オートクレーブ内を加圧、昇温させた過程における光ファイバ１６の光スペクトル形状の変化を示したグラフである。
【００４１】
図５に示されるように、オートクレーブ内を加圧する前は、光スペクトルに１つのピークのみが生じている。そして、加圧中には光スペクトルのピークが小さくなると共にピークが分かれ、加圧後には光スペクトルに明らかな２つのピークが生じる。この２つのピークは、光ファイバ１６に圧力が加えられることによって、円形とされた光ファイバ１６の断面形状が歪んで楕円形に変化して複屈折が起きたことを示している。すなわち、積層板１２Ａ，１２Ｂに圧力が加えられていることを示している。
なお、図５において、加圧前、加圧中、加圧後に至るに連れてピークの位置がより周波数の高い方向へ移動している。この理由は、加圧によって接着構造体１０の温度が上昇しているためである。
【００４２】
そして、次の工程において昇温が行われる。なお、図５の昇温中＿１に比べ、昇温中＿２の方が、温度は高い。
昇温中には、光スペクトルのピークが１つに戻っている。この理由は、昇温により接着剤１４の粘度が低下することによって、光ファイバ１６に加えられる所定の方向からのみの圧力である非軸対称圧力が低下し、光ファイバ１６の断面形状の変化が緩和したためである。光ファイバ１６に加えられる圧力が低下しても、積層板１２Ａ，１２Ｂには、接着に必要な圧力が維持されている。
【００４３】
そして、昇温後に接着剤１４が硬化し、積層板１２Ａ，１２Ｂが接着される。
【００４４】
一方、図６は、積層板１２Ａ，１２Ｂをバッグで覆うことなく、オートクレーブ内を加圧、昇温させた過程における光ファイバ１６の光スペクトル形状の変化を示している。すなわち、積層板１２Ａ，１２Ｂは、静水圧の状態とされている。
【００４５】
図６に示されるように、オートクレーブを加圧する前後では、光スペクトル形状は、ピークが２つになることもなく、ほとんど変化はなく、同形状である。
さらに、昇温中であっても、光スペクトル形状は、ピークの位置がより周波数の高い方向へ移動する以外に変化はない。
このことは、静水圧の状態では接着剤１４にボイド等が生じることによって、積層板１２Ａ，１２Ｂに対して、接着に必要な圧力が十分に加えられていないことを示している。
【００４６】
図５，６に示される結果から、本第１実施形態に係る接着構造体１０は、接着剤１４及び光ファイバ１６を挟んだ状態の積層板１２Ａと積層板１２Ｂとをバッグで覆った後に該バッグ内を大気圧未満とし、オートグレーブ内を加圧している間に、光ファイバ１６の複屈折によって積層板１２Ａ，１２Ｂの接着状態が検出されることが好ましいことが分かる。
【００４７】
なお、従来の一般的な製造工程においてバッグは、真空引きされて成形終了までその状態を維持、又は真空引きされて圧力が１ａｔｍ以上になった場合に、大気開放される。また、オートクレーブは、接着剤１４が硬化した後、冷却が開始されて６０℃以下となった場合に、大気開放される。
【００４８】
一方、本第１実施形態に係る図５に示される試験では、バッグは、真空引きされ、接着剤１４が硬化した後、冷却開始前に大気開放される。また、オートクレーブは、接着剤１４が硬化した後、冷却開始前に大気開放される。
これにより、接着剤１４が硬化するまで積層板１２Ａ，１２Ｂに圧力が加えられるため、積層板１２Ａ，１２Ｂが、より確実に接着される。
【００４９】
また、ある圧力が付与された状態で冷却が開始されると、光ファイバ１６の断面形状が再び楕円形に変化して複屈折が起きる現象が確認されている。これに伴い、再び光スペクトルのピークが複数（２つ）となる。この現象を利用して、複数の接着構造体１０を組み合わせて、例えば航空機の構造材とし、航空機の飛行時であっても光スペクトルを計測することで、積層板１２Ａ，１２Ｂの剥離状態をリアルタイムで検出することもできる。積層板１２Ａ，１２Ｂが剥離した場合、光ファイバ１６の断面形状の変化が緩和し、光スペクトルのピークが一つとなるためである。
【００５０】
〔第２実施形態〕            
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
【００５１】
図７は、本第２実施形態に係る接着構造体１０を示した分解斜視図である。図８は、本第２実施形態に係る接着構造体１０の分解縦断面図である。
図７，８に示されるように、本第２実施形態に係る接着構造体１０は、光ファイバ１６と積層板１２Ａ及び積層板１２Ｂの少なくとも一方との間に、固体物である固体素子３０が挿入される。
【００５２】
なお、図７，８の例は、試験用の構成であり、後述するような固体素子３０の有無による光スペクトル形状の変化の違いを計測するために、固体素子３０が挿入されない光ファイバ１６＿１、固体素子３０が挿入された光ファイバ１６＿２，１６＿３が配置される。また、各光ファイバ１６の近辺温度を測定するために積層板１２Ａの上面には、各光ファイバ１６毎に温度センサ３２が配置される。温度センサ３２は、例えば熱電対である。
【００５３】
光ファイバ１６＿２は、積層板１２Ｂとの間に固体素子３０が挿入される。光ファイバ１６＿３は、接着剤１４との間に固体素子３０が挿入される。
【００５４】
固体素子３０は、例えば硬化済みの接着剤であり、化学硬化型、熱硬化型、及び熱可塑型等がある。
化学硬化型は、例えば主剤と硬化剤との二液を混合することにより、硬化反応が進む接着剤であり、例えばＨｅｎｋｅｌ社製ＥＡ９３９４である。
熱硬化型は、接着剤に外部から熱を加えることにより、硬化反応が進む接着剤であり、例えばＣｙｔｅｃ社製ＦＭ３００−２である。
熱可塑型は、接着剤に加えた熱で一度重合反応を起こし、放熱により硬化反応が進む接着剤であり、例えばＰＰＳ（Poly Phenylene
Sulfide Resin）樹脂である。
また、固体素子３０としては、接着部の隙間調整に用いられる未硬化プリプレグ等のシムを用いることができる。
【００５５】
本第２実施形態では、固体素子３０の一例として、上述したＣｙｔｅｃ社製ＦＭ３００−２を硬化したものを用いた。本第２実施形態では、一例として、接着剤１４としてもＣｙｔｅｃ社製ＦＭ３００−２を用いた。
このように、固体素子３０が接着剤１４と同種の接着剤を硬化して形成されることにより、接着構造体１０の接着過程において固体素子３０と接着剤１４とが一体化（同化）するので、接着構造体１０に対して固体素子３０が不純物とならず、固体素子３０が挿入された近辺の強度が低下することもない。
また、固体素子３０としては、化学硬化型、熱硬化型、及び熱可塑型等の何れを用いるかは、固体素子３０の形状、使用する接着剤１４の種類等によって適宜選択される。
【００５６】
また、固体素子３０の大きさは、一例として２０ｍｍ×５ｍｍの板状であり、長尺方向が光ファイバ１６の方向に沿って配置されている。なお、固体素子３０は、光ファイバ１６の全体に挿入される必要はなく、光ファイバ１６のセンシング部分に挿入されればよい。なお、固体素子３０は、長方形である必要はなく、正方形であってもよく、四角形以外の多角形、又は円形等であってもよい。また、固体素子３０の厚さは、光ファイバ１６と固体素子３０の厚さの合計が接着剤１４で形成される接着層の厚さより薄くなるように選択される。
【００５７】
図９は、接着構造体１０の接着過程を示した模式図である。
まず、接着構造体１０は、積層板１２Ａ、接着剤１４、光ファイバ１６、積層板１２Ｂの順に重ねられる（図９（ａ））。
次に、積層されたものがバッグ４０で覆われる（図９（ｂ））。
次に、バッグ４０の内部が真空引きされ、内部の圧力が大気圧未満とされる（図９（ｃ））。なお、これにより、バッグ４０の内部と外部とでは、約１ａｔｍの圧力差が生じる。
次に、所定の圧力でバッグ４０の外部から加圧（オートクレーブ加圧）される（図９（ｄ））。これにより、バッグ４０の内部と外部とでは、約１ａｔｍを超える圧力差が生じる。
次に、所定の温度でバッグ４０の外部から加熱（オートクレーブ加熱）される（図９（ｅ））。
そして、所定時間冷却することによって、接着剤１４の硬化が完了し、接着構造体１０が形成される（図９（ｆ））。
【００５８】
図１０は、初期加圧過程における光ファイバ１６＿１，１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量の変化を示したグラフである。初期加圧過程とは、図９（ｃ），（ｄ）である。非軸対称歪み量は、光ファイバ１６に圧力が加えられることで楕円形状に歪んだ歪み量を、光スペクトル形状に基づいて求めたものである。
図１０の縦軸はバッグ４０の内部と外部との圧力差、温度、及び非軸対称歪み量であり、横軸は時間である。縦軸の０ａｔｍはバッグ４０の内部が大気圧であり、かつ外部から圧力が加えられていない場合である。
また、光ファイバ１６＿１，１６＿２，１６＿３に対応する温度センサ３０で測定された温度は、各々有意な差はなく、略同様に時間変化した。
【００５９】
図１０の領域Ａは、バッグ４０の内部を真空引きした場合（図９（ｃ））であり、圧力が１ａｔｍに変化すると共に光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量が大きくなった。なお、領域Ａにおける非軸対称歪み量は、初期段階でピークが生じた。この理由は、光ファイバセンサ１６＿２，１６＿３に圧力が加えられると、その初期に最も非軸対称歪み量が大きくなるものの、圧力によって光ファイバセンサ１６＿２，１６＿３が固体素子３０にめり込みことで光ファイバセンサ１６＿２，１６＿３への応力が緩和されるため、その後、非軸対称歪み量が小さくなるためである。
【００６０】
領域Ｂは、バッグ４０内の真空を開放した場合であり、光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪みは無くなった。なお、領域Ｂは、光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪みを測定するために実験的に設けたものであり、実際の初期加圧過程では行われない。
【００６１】
領域Ｃは、バッグ４０の内部の真空引きを再開した場合であり、領域Ａのように光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量が大きくなった。
なお、領域Ａ，Ｃ共に、積層板１２Ｂとの間に固体素子３０が挿入された光ファイバ１６＿２よりも、接着剤１４との間に固体素子３０が挿入された光ファイバ１６＿３の方が、感度が高かった。
このことから、固体素子３０は、光ファイバ１６と接着剤１４との間に挿入されることが好ましく、これにより、積層板１２Ａ，１２Ｂの接着前及び接着中である接着構造体１０の接着過程でも、部材同士が適切に接着されているか否かをより正確に判断することができる。
【００６２】
領域Ｄは、オートクレーブ加圧（図９（ｄ））を行った場合であり、圧力は最大７ａｔｍとした。加圧と共に、光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量が大きくなったが、光ファイバ１６＿２の方が光ファイバ１６＿３よりも応答が遅かった。
【００６３】
領域Ｅは、加圧を開放した場合であり、圧力は１ａｔｍまで低下すると共に、光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪みは無くなった。なお、領域Ｅは、光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪みを測定するために実験的に設けたものであり、実際の初期加圧過程では行われない。
【００６４】
領域Ｆは、オートクレーブ加圧を再開した場合であり、領域Ｄのように光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量が大きくなった。
加圧と共に、光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量が大きくなった。しかし、加熱を開始されると、徐々に接着剤１４が柔らかくなるため、光ファイバ１６＿２，１６＿３に加えられる応力が緩和され、非軸対称歪み量が徐々に小さくなった。
【００６５】
なお、固体素子３０が挿入されない光ファイバ１６＿１は、光ファイバ１６＿２，１６＿３に比べて、非軸対称歪み量の変化は小さかった。
光ファイバ１６＿１は固体素子３０が挿入されていないため、圧力が加えられると、接着剤１４にめり込み光ファイバ１６＿１に応力が加えられず、光ファイバ１６＿１の形状が変化しないためである。一方、固体素子３０が挿入された光ファイバ１６＿２，１６＿３は、固体素子３０によって接着剤１４にめり込むことが阻害されるので、光ファイバ１６＿２，１６＿３に応力が加えられ、形状が変化するため、非軸対称歪み量が変化する。これにより、接着構造体１０の接着過程でも、部材同士が適切に接着されているか否かを判断可能となる。
【００６６】
また、図１０に示される試験結果から積層板１２Ｂとの間に固体素子３０が挿入された光ファイバ１６＿２よりも、接着剤１４との間に固体素子３０が挿入された光ファイバ１６＿３の方が、感度が高いことが分かった。この理由は、接着剤１４との間に固体素子３０が挿入される方が、積層板１２Ｂとの間に固体素子３０が挿入される場合に比べて、光ファイバ１６の接着剤１４へのめり込みがより強く阻害されるためである。
このことから、固体素子３０は、光ファイバ１６と接着剤１４との間に挿入されることが好ましく、これにより、本第２実施形態では、積層板１２Ａ，１２Ｂの接着前及び接着中である接着構造体１０の接着過程でも、部材同士が適切に接着されているか否かをより正確に判断することができる。
【００６７】
図１１は、加熱冷却過程における光ファイバ１６＿１，１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量の変化を示したグラフである。初期加圧過程は、図９（ｅ），（ｆ）である。
図１１の縦軸は、非軸対称歪み量及び温度であり、横軸は、時間である。
なお、加熱が開始される前（０〜１００分過ぎ）でも、光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量は増減したが、この増減は、バッグ４０の真空引きや加圧等のために光スペクトルのバラつきが大きいことに起因するものであり、非軸対称歪みが正常に算出されなかったためである。
【００６８】
図１１に示されるように、加熱の初期では光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量が大きかった。一方、光ファイバ１６＿１の非軸対称歪み量には有意な変化はなかった。
この理由は、加熱により接着剤１４が柔らかくなるため、光ファイバ１６＿１は接着剤１４にめり込み応力が加えられない一方、光ファイバ１６＿２，１６＿３は固体素子３０によって接着剤１４にめり込むことが阻害されるので、光ファイバ１６＿２，１６＿３に応力が加えられ、形状が変化するためである。
【００６９】
しかし、温度の上昇と共に、接着剤１４がさらに柔らかくなるため、光ファイバ１６＿２，１６＿３に加えられる応力が緩和され、非軸対称歪み量が徐々に小さくなった。
なお、固体素子３０が挿入されない光ファイバ１６＿１は、温度が上昇しても、有意な非軸対称歪み量の変化はなかった。
【００７０】
そして、加熱が終了して温度が低下し、冷却が開始されると接着剤１４が硬化し、光ファイバ１６＿１，１６＿２，１６＿３に加えられる応力が増加するので、光ファイバ１６＿１，１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量は増加した。
【００７１】
図１２は、光ファイバ１６と積層板１２Ａとの間と、光ファイバ１６と積層板１２Ｂとの間に、固体素子３０が挿入される例を示した縦断面図である。この形態の場合、接着構造体１０の硬化後に、光ファイバ１６が接着剤１４に埋まるように固体素子３０が挿入されなければならない。
【００７２】
図１３は、固体素子３０が板状ではなくチューブ状とされる例を示した縦断面図である。この形態の場合も、接着構造体１０の硬化後に、光ファイバ１６が接着剤１４に埋まるように固体素子３０が挿入されなければならない。
【００７３】
以上説明したように、本第２実施形態に係る接着構造体１０は、光ファイバ１６と積層板１２Ａ及び積層板１２Ｂの少なくとも一方との間に、固体素子３０が挿入される。
これにより、本第２実施形態に係る接着構造体１０は、積層板１２Ａ，１２Ｂの接着前及び接着中でも、部材同士が適切に接着されているか否かを判断することができる。
【００７４】
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記各実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７５】
例えば、上記各実施形態では、接着させる部材を炭素繊維複合材の積層板１２Ａ，１２Ｂとする形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、接着させる部材を、例えば、ガラス繊維などで強化された繊維強化樹脂基複合材料や、アルミ合金などの金属材料としてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０    接着構造体
１２Ａ  積層板
１２Ｂ  積層板
１４    接着剤
１６    光ファイバ
３０    固体素子
【図１】
2014185119.tif 000003
【図２】
2014185119.tif 000004
【図３】
2014185119.tif 000005
【図４】
2014185119.tif 000006
【図５】
2014185119.tif 000007
【図６】
2014185119.tif 000008
【図７】
2014185119.tif 000009
【図８】
2014185119.tif 000010
【図９】
2014185119.tif 000011
【図１０】
2014185119.tif 000012
【図１１】
2014185119.tif 000013
【図１２】
2014185119.tif 000014
【図１３】
2014185119.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月14日(2015.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記接着剤及び前記光ファイバを挟んだ状態の前記第１部材と前記第２部材とをバッグで覆った後に該バッグ内を大気圧未満とし、オートグレーブ内を加圧している間に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出される請求項２記載の接着構造体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記第一態様では、前記接着剤及び前記光ファイバを挟んだ状態の前記第１部材と前記第２部材とをバッグで覆った後に該バッグ内を大気圧未満とし、オートグレーブ内を加圧している間に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出されることが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
そして、図２に示されるように、光ファイバ１６の入力端１６Ａ、出力端１６Ｂは、各々コネクタ２０を介して、計測診断装置２２に接続される。計測診断装置２２は、光ファイバ１６の入力端１６Ａから所定の波長の光を入射し、出力端１６Ｂから光ファイバ１６を通過した光を検出して、光スペクトルを得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
図１０の領域Ａは、バッグ４０の内部を真空引きした場合（図９（ｃ））であり、圧力が１ａｔｍに変化すると共に光ファイバ１６＿２，１６＿３の非軸対称歪み量が大きくなった。なお、領域Ａにおける非軸対称歪み量は、初期段階でピークが生じた。この理由は、光ファイバ１６＿２，１６＿３に圧力が加えられると、その初期に最も非軸対称歪み量が大きくなるものの、圧力によって光ファイバ１６＿２，１６＿３が固体素子３０にめり込みことで光ファイバ１６＿２，１６＿３への応力が緩和されるため、その後、非軸対称歪み量が小さくなるためである。
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月29日(2016.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接着する接着剤と、
前記接着剤に埋まるように、前記第１部材と前記第２部材とに挟まれる光ファイバと、
を備え、
前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出される接着構造体。
【請求項２】
前記光ファイバと前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方との間に、固体物が挿入される請求項１記載の接着構造体。
【請求項３】
前記固体物は、前記光ファイバと前記接着剤との間に挿入される請求項２記載の接着構造体。
【請求項４】
前記固体物は、前記接着剤と同種の接着剤を硬化して形成される請求項２又は請求項３記載の接着構造体。
【請求項５】
第１部材と第２部材とを接着する接着剤に光ファイバが埋まるように、前記第１部材と前記第２部材とを接着する第１工程と、
前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態を検出する第２工程と、
を含む接着状態検出方法。
【請求項６】
前記第１部材及び前記第２部材は、炭素繊維複合材の積層板であり、
前記第１部材と前記第２部材とを加圧装置を用いて接着させる場合に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態を検出する請求項５記載の接着状態検出方法。
【請求項７】
前記接着剤及び前記光ファイバを挟んだ状態の前記第１部材と前記第２部材とをバッグで覆った後に該バッグ内を大気圧未満とし、オートグレーブ内を加圧している間に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出される請求項６記載の接着状態検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第一態様に係る接着構造体は、第１部材と、第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを接着する接着剤と、前記接着剤に埋まるように、前記第１部材と前記第２部材とに挟まれる光ファイバと、を備え、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本構成によれば、第１部材と第２部材とは接着剤により接着される。第１部材と第２部材とは、接着剤を挟んだ状態で適切な圧力が加えられることで接着される。そして、接着剤に埋まるように第１部材と第２部材とに挟まれた光ファイバは、複屈折によって第１部材と第２部材との接着状態を検出するために用いられる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本発明の第二態様に係る接着状態検出方法は、第１部材と第２部材とを接着する接着剤に光ファイバが埋まるように、前記第１部材と前記第２部材とを接着する第１工程と、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態を検出する第２工程と、を含む。
上記第二態様では、前記第１部材及び前記第２部材が、炭素繊維複合材の積層板であり、前記第１部材と前記第２部材とを加圧装置を用いて接着させる場合に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出されることが好ましい。本構成によれば、炭素繊維複合材の積層板を部材として接着させる場合に、部材同士が適切に接着されているか否かを判断することができる。
上記第二態様では、前記接着剤及び前記光ファイバを挟んだ状態の前記第１部材と前記第２部材とをバッグで覆った後に該バッグ内を大気圧未満とし、オートグレーブ内を加圧している間に、前記光ファイバの複屈折によって前記第１部材と前記第２部材との接着状態が検出されることが好ましい。本構成によれば、炭素繊維複合材の積層板を部材として接着させる場合に、部材同士が適切に接着されているか否かをより適切に判断することができる。
【国際調査報告】
2014185119.tif 000016
2014185119.tif 000017
2014185119.tif 000018
2014185119.tif 000019