(57)【要約】      （修正有）【課題】管状体の耐圧性能を向上させて拡径変形による透過光の漏れを防止する。【解決手段】太陽光や照明などの光がコアとなる流体などの封入体２を通して上下方向に向け伝送されるように管状体１が設置され、管状体１の高低差により封入体２の圧力が上昇しても、管状体１の肉厚部位１ｂ又は外周面１ｃに沿って補強線材３を設けることにより、管状体１が補強線材３で拡径変形しない。そのため、管状体１の内周面１ａとなる低屈曲率材の被覆面１１が平滑に保たれて凹凸が生じることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置方向へ光を伝送させる可撓性導光管であって、
クラッドとして内周面に低屈曲率材の被覆面が形成される管状体と、
前記管状体の内側空間にコアとして封入される流体を含む封入体と、
前記管状体の肉厚部位又は外周面に沿って設けられる補強線材と、を備え、
前記補強線材は、前記管状体の径方向サイズを保持するように配置されることを特徴とする可撓性導光管。
【請求項２】
前記補強線材を、前記封入体の圧力上昇に伴って前記管状体が拡径変形しないように前記管状体の軸方向全長に亘って螺旋状又は網状に巻き付けることを特徴とする請求項１記載の可撓性導光管。
【請求項３】
前記管状体の前記外周面に沿って遮光層を形成することを特徴とする請求項１又は２記載の可撓性導光管。
【請求項４】
前記管状体の前記外周面に沿って前記補強線材を、前記管状体の前記外周面から突出するように巻き付けて一体化することを特徴とする請求項１、２又は３記載の可撓性導光管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集光システム、太陽光採光システム、照明用の光伝送システムなどとして用いられる、光ファイバー又は光導波路若しくは液体ライトガイドと呼ばれる可撓性導光管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の可撓性導光管として、架橋ポリエチレンを含む熱可塑性樹脂から形成され、その内面を少なくとも一部がフッ素化された有機材料からなる薄膜で被覆した比較的大口径な管状体と、前記管状体の内部に封入された液体と、を備え、共押出成形などにより内壁をフッ素樹脂、外壁を架橋ポリエチレン含有熱可塑性樹脂とした管状体が所定の長さに成形され、前記管状体の片方の端部を石英ガラスなどで閉塞した後、コアとなる液体を内部に充填し、もう片方の端部を閉塞することで液体を封止した可撓性ライトガイドがある（例えば、特許文献１参照）。
この可撓性ライトガイドは、住宅、マンションなどの採光システム、照明用の光伝送システムとして利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８８４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし乍ら、このような従来の可撓性ライトガイドでは、例えば太陽光を集光して建物の内部に届ける場合などのように、管状体が上下方向に向け設置されると、それに伴って管状体の内部に封入されたコアとなる液体も上下方向へ配置されるため、液体の水圧が上昇して管状体の内圧が上昇する。詳しく説明すると、管状体の設置位置において最下位部分では、それよりも上位部分に比べて、コアとなる液体による水圧上昇が最も高くなる。
特に、管状体が大口径になるほど、コアとなる液体の封入量も増えるため、それに伴って水圧も更に上昇し、管状体の内圧も更に上昇することになる。
ところで、管状体は、充分な柔軟性と靭性とを発揮させることが可能な架橋ポリエチレンを用いて、充分な可撓性を確保できるように形成されるため、コアとなる液体の水圧上昇により少なくとも管状体の最下位部分が拡径変形してしまう。
このように管状体が一部でも拡径変形した場合には、拡径変形した部分の内壁面に凹凸が生じるため、コアとなる液体を透過する光が全反射せず、漏れてしまい光の透過率を低下するという問題があった。
また、充分な可撓性を確保できるように形成された管状体は、無理して折り曲げられると、その曲げ応力が一部に集中して折れや潰れが発生し易く、折れや潰れが生じた内壁面では、コアとなる液体を透過する光が全反射せず、漏れてしまい光の透過率を低下するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような問題に対処することを課題とするものであり、管状体の耐圧性能を向上させて拡径変形による透過光の漏れを防止すること、などを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために本発明に係る可撓性導光管は、設置方向へ光を伝送させる可撓性導光管であって、クラッドとして内周面に低屈曲率材の被覆面が形成される管状体と、前記管状体の内側空間にコアとして封入される流体を含む封入体と、前記管状体の肉厚部位又は外周面に沿って設けられる補強線材と、を備え、前記補強線材は、前記管状体の径方向サイズを保持するように配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
前述した特徴を有する本発明は、太陽光や照明などの光がコアとなる流体などの封入体を通して上下方向に向け伝送させるように設置され、この設置場所の高低差により封入体の圧力が上昇しても、管状体の肉厚部位又は外周面に沿って補強線材を設けることにより、管状体が補強線材で拡径変形しない。そのため、管状体の内周面となる低屈曲率材の被覆面が平滑に保たれて凹凸が生じることがない。
したがって、管状体の耐圧性能を向上させて拡径変形による透過光の漏れを防止することができる。
その結果、上下方向へ配管される場合にコアとなる液体の水圧上昇に伴って管状体が拡径変形する従来のものに比べ、封入体を透過する光が被覆面の全体で全反射可能となって、光の透過率を改善することができる。
特に、大口径の管状体を用いて大容量の光伝送に利用する場合に有効である。
さらに、補強線材により管状体の保形性能が向上するため、無理して折り曲げられても、折れや潰れが発生せず、管状体の内周面となる低屈曲率材の被覆面が平滑に保たれて、封入体を透過する光が被覆面の全体で全反射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る可撓性導光管の全体構成を示す説明図であり、一部切欠した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る可撓性導光管の変形例を示す説明図であり、一部切欠した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る可撓性導光管Ａは、例えば複数階のビル、マンション、住宅や植物工場、一般工場などの建築物か又はその他の構造物に対し、太陽光集光システム、太陽光採光システム、照明用の光伝送システムなどとして設置され、その設置方向へ光を伝送させるための光ファイバー又は光導波路若しくは液体ライトガイドである。
詳しく説明すると、本発明の実施形態に係る可撓性導光管Ａは、図１及び図２に示すように、クラッドとして内周面１ａに低屈曲率材をコーティングした被覆面１１が形成される管状体１と、管状体１の内側空間にコアとして封入される少なくとも流体を含む封入体２と、管状体１の肉厚部位１ｂ又は外周面１ｃに沿って設けられる補強線材３と、を主要な構成要素として備えている。
なお、肉厚部位１ｂとは、管状体１の厚み部分をいう。
【００１０】
管状体１は、例えば塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂やその他の軟質合成樹脂か又はゴムなどの軟質材料を、押出し成形などの従来周知な成形方法により、常温で曲げ変形可能な可撓性を有する単層の管状か、又は複数層が一体的に積層された管状に形成されている。管状体１は、その一端部を前述した建築物又はその他の構造物の上方位置に取り付け、他端部を建築物又はその他の構造物の下方位置に取り付けることで、上下方向に向け設置される。
管状体１の内周面１ａには、最内層部として低屈曲率材からなる被覆面１１が、内周面１ａの全体に亘って平滑面となるように形成される。
被覆面１１を構成する低屈曲率材としては、フッ素化された有機材料が用いられる。フッ素化された有機材料の具体例としては、管状体１の内周面１ａに形成されるフッ素樹脂と、アモルファスフルオロポリマーとの組み合わせが好ましい。
被覆面１１の作成方法としては、押出し成形などにより管状体１の最内層部として、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）などのフッ素樹脂を一体形成した後、このフッ素樹脂の表面に、アモルファスフルオロポリマーの希釈溶媒を塗工し、乾燥させることで薄膜状に形成することが好ましい。
また、その他の例として、管状体１の内周面１ａに形成されるフッ素樹脂をＥＴＦＥに代え、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、三フッ化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）などを用いたり、アモルファスフルオロポリマーを塗工以外の方法で薄膜状に形成したり変更することも可能である。
【００１１】
さらに、管状体１の肉厚部位１ｂ又は外周面１ｃのいずれか一方か、若しくは肉厚部位１ｂ及び外周面１ｃの両方には、後述する補強線材３が肉厚部位１ｂ又は外周面１ｃに沿って管状体１の軸方向へ配置されている。
管状体１の肉厚部位１ｂに沿って後述する補強線材３を配置する場合には、肉厚部位１ｂを複数の層が一体的に積層されるように構成し、これら複数の層の間に後述する補強線材３を配置することが好ましい。
肉厚部位１ｂの具体例として、図１及び図２に示される例の場合には、最内層部となる被覆面１１の外側に積層形成される内層部１２と、内層部１２の外側に積層される中間層部１３と、中間層部１３の外側に積層される外層部１４と、を有する三層構造に形成され、中間層部１３と外層部１４の間に後述する補強線材３を配置している。
また、その他の例として図示しないが、肉厚部位１ｂを二層の積層構造や四層以上の積層構造に変更することも可能である。
【００１２】
封入体２は、紫外領域から可視光までの幅広い波長を透過して伝送させるための液体や気体などの流体又は固体であり、管状体１の被覆面１１よりも内側の空間に配置されている。
例えば封入体２が液体や気体などの流体である場合には、管状体１の内側空間に充填され、管状体１の両端を透光部材２０で閉鎖することにより流体が封止される。
封入体２及び透光部材２０の具体例として、図１及び図２に示される例の場合には、封入体２が塩化カルシウムなどの水溶液であり、管状体１の被覆面１１に沿って透光部材２０となる円柱状の石英レンズを嵌入している。
また、その他の例として図示しないが、封入体２として塩化カルシウムなどの水溶液以外の液体や気体や固体を用いたり、透光部材２０として円柱状の石英レンズ以外のものを用いたり変更することも可能である。
【００１３】
補強線材３は、管状体１の肉厚部位１ｂ又は外周面１ｃに沿って管状体１の径方向サイズを保持するように配置されることにより、補強線材３からなる筒状の補強層が形成されて、耐圧性能や保形性能などの物性を向上させるものである。
詳しく説明すると、設置された管状体１の高低差によりその内側空間の封入体２の圧力が上昇しても、封入体２の圧力上昇に伴って管状体１が拡径変形しないように、管状体１の軸方向全長に亘って補強線材３を配置することが好ましい。またその他に、管状体１の一部、例えば設置された管状体１の最下位部分のみなどに補強線材３を部分的に配置することも可能である。
補強線材３の配置例としては、管状体１の肉厚部位１ｂ又は外周面１ｃに沿って螺旋状若しくは網状に巻き付けることが好ましい。
補強線材３としては、例えばポリエステルやナイロン（登録商標）やアラミドなどの合成樹脂製繊維からなる補強糸３ａが主に用いられる。その他には、ステンレスなどの金属線又はそれに類する硬質材料からなるコイルなどを用いることもできる。補強糸３ａとしては、複数本の細い合成樹脂製繊維を撚り合わせたマルチフィラメント、一本の合成樹脂製繊維からなるモノフィラメント（monofilament:単繊維）、テープ状の合成樹脂製繊維からなるフラットヤーン（又はテープヤーン）などがある。
補強線材３の具体例として、図１及び図２に示される例の場合には、少なくとも管状体１の肉厚部位１ｂを構成する中間層部１３と外層部１４の間に、マルチフィラメントからなる補強糸３ａを螺旋状に巻き付けている。
また、その他の例として図示しないが、補強線材３の補強糸３ａとしてマルチフィラメントに代えモノフィラメントやフラットヤーンを螺旋状又は網状に巻き付けたり、補強糸３ａをニット編みすることで中空円筒形の網状に編み込んだり、補強線材３として硬質樹脂製の線材を螺旋状に巻き付けて一体に形成したり変更することも可能である。
【００１４】
管状体１の外周面１ｃには、遮光層１５を形成することが好ましい。管状体１の肉厚部位１ｂに沿って補強線材３を配置する場合には、外層部１４の外表面に沿って遮光層１５が形成される。
遮光層１５は、管状体１の外側から内側の封入体２に向かう外光と、これと逆に内側の封入体２から管状体１の外側に向かう内光をそれぞれ遮断するためのものであり、主に黒色などの無彩色の材料が用いられ、外周面１ｃの全体に亘って筒状に形成される。
遮光層１５を構成する遮光材料としては、外層部１４と同じ材料を用いることが好ましい。
【００１５】
そして、最内層部となる被覆面１１、内層部１２、中間層部１３、外層部１４及び遮光層１５と補強線材３が一体化された管状体１を製造する方法について説明する。
被覆面１１としてＥＴＦＥを用いた場合には、ＥＴＦＥが硬度が硬く高価なため、最内層部となる被覆面１１と、ポリアミド樹脂からなる内層部１２と、内層部１２のポリアミド樹脂に対して接着性に優れた材料からなる中間層部１３と、を三層重ねて共押出し成形することが好ましい。それにより、最内層部となる被覆面１１と内層部１２と中間層部１３の接着性が高くなって三層間に十分な接着強度が得られる。その結果として、最内層部となる被覆面１１を可能な限り肉厚を薄くすることができる。
特にＥＴＦＥとして、ＥＦＥＰ（ダイキン工業株式会社製の「ネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ  ＲＰ−５０００又はＲＰ−４０００系」）を用いることにより、ポリアミド樹脂と共押出し成形した場合においても強固な接着性を付与するとともに、その融点が１９５℃以下と低いために低温環境で共押出し成形が可能となる。
内層部１２のポリアミド樹脂としては、被覆面１１のＥＴＦＥとの接着性を高めるにはナイロン１２が望ましく、特にヒドロキシ安息香酸アルキル系可塑剤を添加した変性ナイロン１２（ダイセル・エボニック株式会社製の「ダイアミド（商品名）：ポリアミド１２樹脂」）を用いれば、更に接着性と可撓性が向上する。
中間層部１３としては、内層部１２のポリアミド樹脂と相溶性が良く、しかも可撓性及び物性強度が高いポリウレタン系エラストマーを用いることにより、被覆面１１、内層部１２、中間層部１３を三層重ねて共押出し成形することができる。また耐熱性が要求される場合は、中間層部１３の材料としてポリ炭酸エステル系か又はカプロ系のポリウレタン系エラストマーを選択すれば、管状体１全体の耐熱性が向上する。
また、中間層部１３の外表面に沿って補強線材３が巻き付けられた後に、これらの外側に外層部１４と遮光層１５を順次積層している。
外層部１４としては、例えば塩化ビニル又は中間層部１３と同じポリウレタンなどの汎用樹脂を用いることが好ましい。
【００１６】
このような本発明の実施形態に係る可撓性導光管Ａによると、建築物又はその他の構造物などに対し、太陽光や照明などの光がコアとなる封入体２を通して上下方向に向け伝送されるようにクラッドとなる管状体１を設置した場合には、封入体２が空気よりも比重の重い液体や気体などであると、管状体１の高低差により封入体２の圧力が上昇する。封入体２が水のような液体である場合には、約１０ｍの高低差で管状体１の内圧が１気圧上昇する。
このように管状体１の高低差により封入体２の圧力（管状体１の内圧）が上昇しても、管状体１の肉厚部位１ｂ又は外周面１ｃに沿って補強線材３を設けているため、管状体１が補強線材３で拡径変形しない。
それにより、管状体１の内周面１ａとなる低屈曲率材の被覆面１１の全体が平滑に保たれて凹凸が生じることがない。
したがって、補強線材３により管状体１の耐圧性能を向上させて設置場所の高低差に伴う拡径変形による透過光の漏れを防止することができる。
その結果、封入体２を透過する光が被覆面１１の全体で全反射可能となって、光の透過率を改善することができる。
特に、大口径の管状体１を用いて大容量の光伝送に利用する場合に有効である。
また、補強線材３により管状体１の保形性能が向上するため、無理して折り曲げられても、折れや潰れが発生せず、管状体１の内周面１ａとなる低屈曲率材の被覆面１１が平滑に保たれて、封入体２を透過する光が被覆面１１の全体で全反射させることができる。
【００１７】
さらに、補強線材３を、封入体２の圧力上昇に伴って管状体１が拡径変形しないように管状体１の軸方向全長に亘って螺旋状又は網状に巻き付けることが好ましい。
この場合には、設置場所の高低差で封入体２の圧力（管状体１の内圧）が上昇しても、管状体１の軸方向全長が補強線材３で拡径変形しない。そのため、管状体１の軸方向全長における低屈曲率材の被覆面１１の全体が平滑に保たれて凹凸が生じないので、コアとなる封入体２を透過する光が全反射可能となる。
したがって、補強線材３により管状体１の軸方向全長において耐圧性能を向上させ設置場所の高低差による拡径変形で光が漏れることを防止することができる。
その結果、管状体１の両端部のいずれか一方を上側に向け設置するとともに他方を下側に設置しても、管状体１の軸方向全長において封入体２を透過する光が被覆面１１の全体で全反射可能となり、管状体１の設置方向に関係なく管状体１の軸方向全長において光の透過率を改善することができる。これにより、管状体１の設置時においてその向きを注意する必要がないため、作業性に優れる。
【００１８】
さらに、管状体１の外周面１ｃに沿って遮光層１５を形成することが好ましい。
この場合には、遮光層１５によって、管状体１の外側から内側の封入体２に向け外光が侵入せず、これと逆に内側の封入体２から管状体１の外側に向け内光が漏れ出ない。
したがって、外光の侵入及び内光の漏れを防止することができる。
その結果、外光の侵入や内光の漏れによって光の透過率が低減することがなく、大容量の光を安定して伝送することができる。
【実施例１】
【００１９】
次に、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例１は、図１に示すように、管状体１の肉厚部位１ｂに沿って補強線材３を巻き付けたものである。
図１に示される例では、管状体１の肉厚部位１ｂを構成する中間層部１３と外層部１４の間に、マルチフィラメントなどからなる補強糸３ａが複数本それぞれ逆向きの螺旋状に巻き付けられて互いに交差させることにより、網状のブレード構造を構成している。
また、その他の例として図示しないが、一本又は複数本の補強糸３ａを交差させずに同じ向きに螺旋状に巻き付けるように変更することも可能である。
【００２０】
このような本発明の実施例１に係る可撓性導光管Ａよると、管状体１の肉厚部位１ｂのみに補強線材３が巻き付けられるため、管状体１の製造時において補強線材３の巻き付け工程が一度で完了する。
したがって、管状体１を簡単に製造できて製造の高速化が図れるという利点がある。
【実施例２】
【００２１】
この実施例２は、図２に示すように、管状体１の外周面１ｃに沿って補強線材３を、管状体１の外周面１ｃから突出するように巻き付けて一体化した構成が、図１に示した実施例１とは異なり、それ以外の構成は図１に示した実施例１と同じものである。
図２に示される例では、管状体１の肉厚部位１ｂと外周面１ｃに沿って複数の補強線材３をそれぞれ逆向きの螺旋状に巻き付けている。
詳しく説明すると、管状体１の肉厚部位１ｂを構成する中間層部１３と外層部１４の間には、補強線材３としてマルチフィラメントなどからなる細い径の補強糸３ａが螺旋状に巻き付けられている。管状体１の外周面１ｃを構成する外層部１４の外表面か又は遮光層１５の外表面には、補強線材３として補強糸３ａよりも太い径の硬質樹脂製の補強線３ｂが、補強糸３ａと逆向きの螺旋状に巻き付けられ、接着することで一体化されている。それにより、細い径の補強糸３ａと太い径の補強線３ｂを網状に配置している。硬質樹脂製の補強線３ｂに代えてモノフィラメントやフラットヤーンなどからなる太い径の補強線を、補強糸３ａと逆向きの螺旋状に巻き付けることも可能である。
また、その他の例として図示しないが、管状体１の肉厚部位１ｂから補強線材３（補強糸３ａ）を削除するなど、変更することも可能である。
【００２２】
このような本発明の実施例２に係る可撓性導光管Ａによると、管状体１の耐圧性能を向上させるために補強線材３（補強線３ｂ）の外径を太くしても、その影響で管状体１の内周面１ａとなる低屈曲率材の被覆面１１が部分的に膨出変形して凹凸にならず、補強線材３（補強糸３ａ，補強線３ｂ）の太さに関係なく管状体１の被覆面１１が平滑に保たれて凹凸が生じることがない。
したがって、補強線材３（補強線３ｂ）の外径を太くすることで管状体１の耐圧性能を向上させながら被覆面１１の凹凸による透過光の漏れを防止することができる。
その結果として、光の透過率をより改善することができるという利点がある。
特に、管状体１の外周面１ｃに沿って補強線材３（補強線３ｂ）を螺旋状に巻き付けた場合には、管状体１の外周面１ｃから螺旋状の補強線材３（補強線３ｂ）が部分的に突出するため、管状体１の設置時において床面などからなる他部材との接触抵抗が小さくなり、床面などの他部材に対して滑り易くなる。また、管状体１の外周面１ｃから螺旋状の補強線材３（補強線３ｂ）が部分的に突出することで形成される凹凸部位は、管状体１の設置時に管状体１の固定支持部として利用することができる。
その結果として、管状体１の設置時における作業性の著しい向上が図れるという利点がある。
さらに、図２に示される例のように、管状体１の肉厚部位１ｂと外周面１ｃに沿って補強線材３（補強糸３ａ，補強線３ｂ）をそれぞれ逆向きの螺旋状に巻き付けた場合には、各補強線材３（補強糸３ａ，補強線３ｂ）が径方向へ変化し易い欠点と、補強線材３（補強糸３ａ，補強線３ｂ）の巻き付け方向へ捻れ易く且つ軸方向へ伸び易い欠点が打ち消され、これらの組み合わせ以上の保形性能が得られる。
したがって、保形性能が優れたバランスの良い管状体１を提供することができるという利点がある。
【００２３】
なお、図示例では、補強線材３を螺旋状に巻き付けたが、これに限定されず、螺旋状に代えて補強線材３をニット編みすることで中空円筒形の網状に編み込んだり、補強線材３として螺旋状のものとニット編みされたものを組み合わせて配置したり変更してもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１  管状体                            １ａ  内周面
１ｂ  肉厚部位                        １ｃ  外周面
１１  被覆面                          １５  遮光層
２  封入体                            ３  補強線材
【図１】
2016109940.tif 000003
【図２】
2016109940.tif 000004