(57)【要約】【構成】ポリオレフィン系樹脂で形成された樹脂管１２の外表面に溝１４を形成し、外皮２０にポリオレフィン系樹脂を用いた光ファイバ１６を溝１４に嵌める。そして、ポリオレフィン系樹脂で形成された溶接部材１８で溝１４の開口を塞ぐようにして、樹脂管１２、外皮２０および溶接部材１８に溶接ヒータの熱風を吹きつけてから、溶接部材１８を溝１４の中に押し込む。これにより、溶接部材１８は樹脂管１２および外皮２０のそれぞれと融着し、光ファイバ１６が樹脂管１２に固定されて、検知装置１０が形成される。【効果】溶接部材１８を用いることにより、樹脂管１２に光ファイバ１６を簡単かつ確実に取り付けることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン系樹脂で形成された棒状部材、
前記棒状部材の外表面に形成された溝、
前記溝に嵌められる光ファイバ、および
前記棒状部材と融着される、ポリオレフィン系樹脂で形成された溶接部材を備える、検知装置。
【請求項２】
前記光ファイバの外皮がポリオレフィン系樹脂で形成され、
前記溶接部材が前記外皮とさらに融着される、請求項１記載の検知装置。
【請求項３】
(a)外表面に溝を形成した、かつポリオレフィン系樹脂で形成された棒状部材を準備し、
(b)外皮がポリオレフィン系樹脂で形成された光ファイバを前記溝に嵌め、そして
(c) ポリオレフィン系樹脂で形成された溶接部材で前記溝の開口を覆うようにして、前記棒状部材、前記外皮および前記溶接部材へ熱風を吹きつけながら、前記溶接部材を前記溝中へ押し込む、検知装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検知装置およびその製造方法に関し、特にたとえば、地滑りなどの地盤挙動やトンネルなどコンクリート構造物の歪みなどを検知し、あるいは橋梁などの歪みを計測する、検知装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の検知装置およびその製造方法の一例が、特許文献１に開示されている。この特許文献１の光ファイバ歪みセンサは、ファイバ固定部材の外周面に形成された溝に光ファイバを配線して形成される。
【特許文献１】特開２００２−１０７１２２号公報［Ｇ０１Ｂ  １１／１６、Ｇ０１Ｄ  ５／２６、Ｇ０１Ｄ  ２１／００、Ｇ０１Ｌ  １／２４、Ｇ０１Ｍ  １１／００］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の従来技術では、光ファイバをファイバ固定部材に固定する前に、たとえば、テープや接着剤などを用いて光ファイバをファイバ固定部材の溝に仮止めすると、その接着不良により光ファイバの固定不備が生じることがあり、信頼性および施工性に問題があった。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、光ファイバを確実に固定できる、検知装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、ポリオレフィン系樹脂で形成された棒状部材、棒状部材の外表面に形成された溝、溝に嵌められる光ファイバ、および棒状部材と融着される、ポリオレフィン系樹脂で形成された溶接部材を備える、検知装置である。
【０００６】
請求項１の発明では、棒状部材（１２、５８：実施例において相当する部分を例示する参照符号。以下同じ。）の外表面に溝（１４）を設け、その溝（１４）に光ファイバ（１６）を嵌める。棒状部材（１２、５８）および溶接部材（１８）のそれぞれの表面を溶かして、溶接部材（１８）を溝（１４）の中に押し込む。これにより、溶接部材（１８）の溶けた部分が棒状部材（１２、５８）の溶けた部分に押し付けられ、これらが融着する。
【０００７】
このように、溶接部材（１８）と棒状部材（１２、５８）とが融着することにより、光ファイバ（１６）が嵌まる溝（１４）の開口（２５）は溶接部材（１８）で塞がれる。このため、光ファイバ（１６）は棒状部材（１２、５８）に確実に固定される。
【０００８】
請求項２の発明は、光ファイバの外皮がポリオレフィン系樹脂で形成され、溶接部材が外皮とさらに融着される、請求項１記載の検知装置である。
【０００９】
請求項２の発明では、光ファイバ（１６）の外皮（２０）をポリオレフィン系樹脂で形成する。この外皮（２０）の表面を棒状部材（１２、５８）および溶接部材（１８）ともに溶かす。溶けた状態で溶接部材（１８）を溝（１４）の中に押し込むと、溶接部材（１８）の溶けた部分が棒状部材（１２、５８）および外皮（２０）の溶けた部分と融着する。
【００１０】
このように、溶接部材（１８）を棒状部材（１２、５８）にも融着させるだけでなく、外皮（２０）にも融着させることにより、外皮（２０）と棒状部材（１２、５８）とは溶接部材（１８）を介して接合される。このため、光ファイバ（１６）は棒状部材（１２、５８）にさらに強固に固定される。
【００１１】
請求項３の発明は、(a)外表面に溝を形成した、かつポリオレフィン系樹脂で形成された棒状部材を準備し、(b)外皮がポリオレフィン系樹脂で形成された光ファイバを溝に嵌め、そして(c) ポリオレフィン系樹脂で形成された溶接部材で溝の開口を覆うようにして、棒状部材、外皮および溶接部材へ熱風を吹きつけながら、溶接部材を溝中へ押し込む、検知装置の製造方法である。
【００１２】
請求項３の発明では、棒状部材（１２、５８）の外表面に溝（１４）を設け、その溝（１４）に光ファイバ（１６）を嵌める。溝（１４）の開口（２５）を溶接部材（１８）で覆うように、棒状部材（１２、５８）、光ファイバ（１６）の外皮（２０）および溶接部材（１８）に熱風を吹き付けると、これらの表面が溶ける。溶けた状態で、溶接部材（１８）を溝（１４）の中に押し込めば、溶接部材（１８）の溶けた部分が棒状部材（１２、５８）の溶けた部分に押し付けられ、これらが融着し、また、溶接部材（１８）の溶けた部分が外皮（２０）の溶けた部分に押し付けられ、これらが融着する。
【００１３】
このように、溝（１４）の開口（２５）を溶接部材（１８）で覆うようにした状態で、棒状部材（１２、５８）、外皮（２０）および溶接部材（１８）に熱風を吹き付け、かつ溶接部材（１８）を溝（１４）の中に押し込むと、棒状部材（１２、５８）、外皮（２０）および溶接部材（１８）のそれぞれの溶けた部分が接触し、溶接部材（１８）は棒状部材（１２、５８）および外皮（２０）と融着する。また、光ファイバ（１６）が嵌まる溝（１４）の開口（２５）は溶接部材（１８）で塞がれる。これにより、棒状部材（１２、５８）と外皮（２０）とは溶接部材（１８）を介して接合するため、光ファイバは棒状部材（１２、５８）に確実に固定される。
【００１４】
また、溶接部材（１８）を溝（１４）の中に押し込むことにより、溶接部材（１８）は棒状部材（１２、５８）および外皮（２０）に押し付けられるため、棒状部材（１２、５８）の表面および外皮（２０）の表面を溶かすだけで、溶接部材（１８）を棒状部材（１２、５８）および外皮（２０）のそれぞれと融着する。よって、棒状部材（１２、５８）および外皮（２０）を溶かし過ぎ、これらが変形してしまうことがないため、光ファイバは棒状部材（１２、５８）の適切な位置に取り付けられる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、溶接部材を用いることによって、光ファイバを棒状部材の外表面に確実に固定することができる。
【００１６】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１および図２に示すこの発明の一実施例である検知装置１０は、図３に示す樹脂管１２の溝１４に光ファイバ１６を嵌めてから、図４に示す溶接部材１８を樹脂管１２および光ファイバ１６の外皮２０にそれぞれ融着することにより形成される。
【００１８】
棒状部材の一例である、図５および図６に示す樹脂管１２は、たとえば、ポリオレフィン系樹脂で形成された直管である。樹脂管１２の外径Ｄは、たとえば、６０ｍｍに設定される。樹脂管１２の外径Ｄが大き過ぎると、検知装置１０の施工性が悪くなり、反対に小さすぎると、検知装置１０の検知能力などが低下する。このため、樹脂管１２の外径Ｄは、検知装置１０の要求能力に応じて適宜決定される。
【００１９】
樹脂管１２の端面が他の樹脂管１２の端面と突き合わされた状態で、樹脂管１２どうしが融着される。このようにして、複数の樹脂管１２が直列に連結される。
【００２０】
樹脂管１２の外表面に溝１４が設けられる。溝１４は、樹脂管１２の周方向に等間隔を隔てて複数、この実施例では４箇所に設けられる。各溝１４は樹脂管１２の管軸１２ａに平行で直線状に延びる。溝１４の断面形状はＵ字形状であり、その底部２２は円弧状である。
【００２１】
ただし、これらの溝１４は樹脂管１２の外表面に後加工または２次加工で形成されるため、溝１４の両側部２４は溝１４の内側に傾き、溝１４の底部２２の幅Ｗ１は溝１４の開口２５の幅Ｗ２より大きく形成される。溝１４の深さＨは、図３に示すように、光ファイバ１６の外皮２０の外径Ｅより大きく、たとえばその外径の１．５〜２倍の長さに設定される。図６に示すように、溝１４の長さは樹脂管１２の長さと同じで、溝１４は樹脂管１２の全長にわたって設けられる。連結された複数の樹脂管１２の溝１４は直線状に連続し、樹脂管１２の連結部分と溝１４とが交差している位置で樹脂管１２の管壁に穴２６が設けられる。
【００２２】
図３に示す光ファイバ１６は、よく知られているように、ファイバ心線をたとえばＦＲＰなどで被覆したものであり、そのＦＲＰ（図示せず）の外面がさらに外皮２０で覆われている。外皮２０に樹脂管１２の樹脂と同種類の樹脂などが用いられる。この実施例では、樹脂管１２と同種類のポリオレフィン系樹脂が用いられる。光ファイバ１６の外皮２０の直径Ｅは、溝１４の幅Ｗ１および深さＨと同じまたはそれより小さく、かつ溝１４の開口２５の幅Ｗ２より大きく設定される。図２に示すように、光ファイバ１６の長さは、連結された複数の樹脂管１２における４本の溝１４の長さの合計より長く設定され、１本の光ファイバ１６により４本の溝１４の全てを配線する。
【００２３】
図３に示す溶接部材１８は、棒状部材であり、樹脂管１２の樹脂と同種類などで形成される。この実施例では、樹脂管１２と同種類のポリオレフィン系樹脂が用いられる。この溶接部材１８の外径Ｆは、溝１４の開口２５の幅Ｗ２と同じまたはそれより大きく設定される。溶接部材１８の長さは、図２に示すように、連結された複数の樹脂管１２の長さと同じに設定される。
【００２４】
この検知装置１０を製造する場合、まず、樹脂管１２を図７に示す押出機２８で押出し成形する。押出機２８から押出された樹脂管１２を冷却水槽３０の口金３２に挿入し、樹脂管１２の外表面を整える。樹脂管１２の冷却後、回転のこぎり３４などを樹脂管１２の外表面に当てて溝１４を設ける。この溝１４の断面形状はＵ字形状であり、その両側部２４は平行に形成される。そして、樹脂管１２を引取機３６で引き取り、マーキング装置３８で所定のマークを樹脂管１２の外表面に印字してから、切断機４０のカッターで樹脂管１２を一定の長さに切断し、パイプ払い出し装置４２で樹脂管１２をラック内に払い出す。
【００２５】
形成された樹脂管１２を施工現場に運ぶ。そこで、図８に示すように、溝１４の位置を合わせながら、２本の樹脂管１２の端面を互いに突合せてバット融着する。これにより、樹脂管１２どうしが連結される。しかし、バット融着により融着した部分が樹脂管１２の外表面から盛り上がり、ビード４４が溝１４を塞ぐため、溝１４はビード４４により遮断され、光ファイバ１６を溝１４に嵌め込むことができない。そこで、図６に示すように、ビード４４と溝１４とが交差している位置で樹脂管１２の管壁に穴２６をドリルなどで開けて、溝１４を塞いだビード４４を取り除き、連結された樹脂管１２の溝１４どうしを連続させる。なお、穴２６の径が溝１４の幅Ｗ１と同じまたはそれより大きく、かつ穴２６の深さが溝１４の深さＨと同じまたはそれより深ければ、穴２６は樹脂管１２の管壁を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。
【００２６】
そして、必要長さになるように、上述と同じ方法で複数の樹脂管１２を連結して、連結した樹脂管１２の溝１４を連続させる。それから、図９に示すように、溝１４に必要な長さの光ファイバ１６を嵌め込む。
【００２７】
光ファイバ１６を溝１４に嵌めるとき、溝１４の開口２５を少し押し広げるようにする。すなわち、図７に示す押出工程の中で樹脂管１２に応力が残留する。この性質を利用して、図９に示すように溝１４の両側部２４をそれぞれ溝１４の内側に傾けて、溝１４の開口２５の幅Ｗ２を溝１４形成時の幅Ｗ１より狭く、かつ開口２５の幅Ｗ２を光ファイバ１６の外皮２０の外径Ｅと同じまたはそれよりやや狭くする。
【００２８】
このように、樹脂管１２の残留応力を利用して、開口２５の幅Ｗ２を外皮２０の外径Ｅと同じまたはそれよりやや狭くすることにより、開口２５を少し押し広げることで、光ファイバ１６が溝１４に容易に入り、かつ一旦嵌められた光ファイバ１６は溝１４から外れにくくなるため、光ファイバ１６を樹脂管１２に仮止めする必要がなくなる。
【００２９】
次に、図１０に示す溶接ヒータ４６を用意し、溶接ヒータ４６に溶接部材１８を取り付ける。溶接ヒータ４６は、吹き出し口５０および送出管部４８を有し、吹き出し口５０から熱風を吹き出す。これにより、熱風は吹き出し口５０から吹き出すと同時に、熱風の一部は送出管部４８へも吹き出し、溶接部材１８の溝１４を向いている側を加熱する。
【００３０】
このような溶接ヒータ４６を用いて、溶接部材１８で溝１４の開口２５を塞ぐようにして、たとえば、２５０〜４００℃の熱風を吹き出し口５０から溝１４に吹きつける。熱風により溶接部材１８の溝１４を向く部分と、溝１４の開口２５付近の樹脂管１２および外皮２０とが加熱され、加熱された部分の表面近傍が溶ける。
【００３１】
そして、熱風を吹き付けながら、図３に示すように、溶接部材１８を溝１４の中へ押し込むと、溶接部材１８が樹脂管１２および外皮２０に押し付けられる。これにより、溶接部材１８の溶けた部分が樹脂管１２の溶けた部分に接触して融着し、また、溶接部材１８の溶けた部分が外皮２０の溶けた部分に接触して融着する。融着した部分が冷却すれば、溶接部材１８を介して樹脂管１２と外皮２０とが接合し、光ファイバ１６は樹脂管１２に強固に固定される。
【００３２】
そして、図１および図２に示すように、たとえば１本の光ファイバ１６を用いて、４本の溝１４の全長に亘って光ファイバ１６を配線する。これにより、検知装置１０が形成される。
【００３３】
この検知装置１０を、図１１に示す地中に予め埋めておいたケーシング管５２の中に挿入し、ケーシング管５２内の検知装置１０の周りにセメント５４などの充填材を充填する。そして、光ファイバ１６の先を光歪みアナライザ（図示せず）などに接続すると、検知装置１０により地中の動きを計測することができる。
【００３４】
このように、溶接部材１８と棒状部材１２とを融着させ、溶接部材１８と外皮２０とを融着させることにより、外皮２０と棒状部材１２とは溶接部材１８を介して接合され、かつ、光ファイバ１６が嵌まる溝１４の開口２５は溶接部材１８で塞がれる。よって、光ファイバ１６は棒状部材１２に確実に固定されるため、光ファイバ１６は樹脂管１２から外れずに、樹脂管１２の動きに追随することができ、検知装置１０の検知精度の低下が抑えられる。
【００３５】
また、溝１４の開口２５を溶接部材１８で覆うようにした状態で、溶接ヒータ４６により、熱風を溝１４へ吹き付けながら、溶接部材１８を溝１４の中に押し込むたけで、棒状部材１２、外皮２０および溶接部材１８の融着に必要な部分だけを溶かし、かつその部分を接触させて融着させることができる。このため、樹脂管１２および外皮２０の加熱による変形や接着不良などの問題が生じず、作業性に優れる。
【００３６】
しかも、溝１４を樹脂管１２の製造時に加工することで加工精度がよい。この上、加熱による樹脂管１２または外皮２０の変形で、光ファイバ１６の位置がずれることがない。よって、ファイバ１６を正確な位置に取り付けることができ、検知装置１０に高い検知精度を持たせられる。
【００３７】
また、溝１４の深さＨを光ファイバ１６の外皮２０の外径Ｅの１．５〜２倍にすることにより、光ファイバ１６の取り付けおよび固定がし易くなる。すなわち、溝１４の深さが浅すぎると溝１４の傾きは小さくなり、光ファイバ１６は溝１４から外れやすくなる。一方、溝１４の深さが深すぎると光ファイバ１６の外皮２０と溶接部材１８とを融着しにくくなる。
【００３８】
なお、外皮２０にポリオレフィン系樹脂を用い、棒状部材１２および外皮２０に溶接部材１８を融着させたが、外皮２０をポリオレフィン系樹脂以外の樹脂で形成し、溶接部材１８を外皮２０に融着させず、棒状部材１２に融着させることもできる。この場合でも、光ファイバ１６が嵌まる溝１４の開口２５は溶接部材１８で塞がれるため、光ファイバ１６は棒状部材１２に固定される。
【００３９】
また、樹脂管１２の溝１４の底部２２の断面形状を円弧状にしたが、図１２に示すように、底部５６の断面形状を、直線状に代えてもよい。また、図１３に示すように、溝１４の底部５８の断面形状を、Ｖ字状に代えてもよい。
【００４０】
この溝１４を、押出し成形された後の樹脂管１２に設けたが、樹脂管１２を押出し成形する過程で溝１４を設けることもできる。この場合、回転のこぎり３４を用いず、たとえば、溝１４を形成するための形状にした押出機２８のダイヘッド部分や冷却水槽３０の口金部２０などを用いて、樹脂管１２を押出機のダイヘッド部分や口金部などを通すことにより、樹脂管１２に溝１４を形成する。
【００４１】
また、樹脂管１２に４本の溝１４を形成したが、溝１４の数は１本以上であればよく、具体的な数は検知装置１０の検知目的である地盤の変状の種類や要求精度などにより任意に決められる。溝１４の数を増やし、その溝１４にそれぞれ光ファイバ１６を取り付ければ、検知装置１０の検知精度などは向上する。
【００４２】
この溝１４とビード４４とが交差する樹脂管１２の管壁に穴２６を開けて溝１４を連続させたが、穴２６を開けずにビード４４を削って溝１４を連続させることもできる。
【００４３】
検知装置１０を地中に予め埋めておいたケーシング管５２の中に挿入したが、検知装置１０を直接地中に埋めてもよい。また、検知装置１０をトンネルなどの構造物に設置することもできる。これにより、これらの構造物の歪みを検知することが可能になる。
【００４４】
さらに、棒状部材に中空の樹脂管１２を用いたが、これに代えて、断面形状を十字形状や矩形状など地盤などの動きを面で受ける形状にした樹脂管を棒状部材に用いることもできる。たとえば、図１４に示す中実管５８は、その断面形状を十字形状にした中実管である。この中実管５８については断面形状および中実にしたことを除けば、樹脂管１２とほぼ同様であるため、説明は省略する。この場合、中実管５８の４つの突条部６０の一方側面や先端などにそれぞれ溝１４を形成して、図１５に示すように溝１４に光ファイバ１６を嵌め込む。そして、中実管５８の残留応力により光ファイバ１６を溝１４に保持した状態で、光ファイバ１６の外皮２０と中実管５８とを溶接部材１８を介して融着する。
【００４５】
このように、中実管５８の断面形状を十字形状などにすることにより、どちらの方向から地盤などの動きがあっても、中実管５８はその動きを受けることができるため、感度良く地盤の挙動などを検知する。すなわち、矢印６２に示す方向に地盤が動けば、その地盤の動きを中実管５８の平面で受ける。また、中実管５８に対して斜め方向の地盤などの動きがあった場合でも、中実管５８は、矢印６４に示す斜め方向の地盤の動きをその２つの突条部６０の間の入角６６で受ける。このため、中実管５８は、地盤などの動きに対する力の損失がなく、地盤などの動きを感度良く捉えることができる。
【００４６】
なお、上で挙げた角度や寸法の具体的数値はいずれも単なる一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の一実施例の検知装置を示す横断面図である。
【図２】図１の検知装置の縦断面図である。
【図３】光ファイバを樹脂管の溝に嵌め、溝の開口を溶接部材で塞ぐようにした状態を示す横断面図である。
【図４】溶接部材を樹脂管および光ファイバの外皮に融着した状態を示す横断面図である。
【図５】樹脂管を示す横断面図である。
【図６】複数の樹脂管を連結した状態を示す平面図である。
【図７】樹脂管の製造に用いられる押出設備を示す図解図である。
【図８】隣接する樹脂管の端面を付き合わせてバット融着した状態を示す平面図である。
【図９】樹脂管の溝に光ファイバを嵌めた状態を示す横断面図である。
【図１０】溶接ヒータを用いて溶接部材、樹脂管および光ファイバの外皮に熱風を吹きつけ、溶接部材を溝の中へ押し込んだ状態を示す平面図である。
【図１１】検知装置を地中に埋設した状態を示す断面図である。
【図１２】この発明の別の実施例の検知装置に用いられ得る樹脂管を示す横断面図である。
【図１３】この発明のさらに別の実施例の検知装置に用いられ得る樹脂管を示す横断面図である。
【図１４】この発明のさらに別の実施例の検知装置に用いられ得る中実管を示す横断面図である。
【図１５】図１４の中実管の溝に光ファイバを嵌め、溶接部材を中実管および外皮に融着した状態を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…検知装置
１２…樹脂管
１４…溝
１６…光ファイバ
１８…溶接部材
２０…外皮
５８…中実管
【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】
2007132824.tif 000013
【図１２】
2007132824.tif 000014
【図１３】
2007132824.tif 000015
【図１４】
2007132824.tif 000016
【図１５】
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