(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブと、前記チューブの先端に挿入された光ファイバーホルダを備えると共に、前記チューブの先端を封止する封止部材を当該チューブの先端に液密状態となるように融着した光ファイバーセンサユニットの製造方法において、
前記封止部材を前記チューブに融着するにあたって、
前記封止部材の融着後の外形形状と合致したキャビティを有する金型を用意し、
前記キャビティに合致する外形形状を有する溶融前の封止部材を当該キャビティ内に収容し、
前記キャビティを加熱すると共に前記封止部材が完全溶融する前に当該封止部材を前記チューブに融着させることを特徴とする光ファイバーセンサユニットの製造方法。
【請求項２】
前記チューブ及び封止部材はフッ素樹脂でできていることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバーセンサユニットの製造方法。
【請求項３】
前記光ファイバーホルダは液晶ポリマーでできていることを特徴とする、請求項２に記載の光ファイバーセンサユニットの製造方法。
【請求項４】
前記請求項１乃至請求項３の何れかの製造方法によって製造されたことを特徴とする光ファイバーセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投光用光ファイバーと受光用光ファイバーを用いて液面レベルを光学的に検出する光ファイバーセンサユニットの製造方法及びこの製造方法により製造された光ファイバーセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば薬液タンク内の薬液の液面レベルを光学的に検出する光ファイバーセンサユニットとして、投光用光ファイバーと受光用光ファイバーを平行配置すると共に、先端部が円錐形状に封止されたフッ素樹脂部材からなる保護チューブでこれらのファイバーを被覆した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この光ファイバーセンサユニットは、投光用光ファイバー及び受光用光ファイバーの先端を樹脂ケースに保持した状態で収容し、この樹脂ケースを保護チューブの先端内部に貫通させた状態でカシメて固定し、投光用光ファイバーから出射された検出光を保護チューブの先端内面において受光用光ファイバーに光学的に結合させている。
【０００４】
かかる光ファイバーセンサユニットは、先端部が円錐形状のプリズム部(以下「円錐プリズム部材」という)をなしており、この円錐プリズム部材が空気中にあるときには投光用光ファイバーから出射された光が円錐プリズム部材内で反射して受光用光ファイバーへ入射する。一方、円錐プリズム部材が液中にあるときには投光用光ファイバーから出射された光の大部分が円錐プリズム部材を透過して液中に向かうため受光用光ファイバーの受光量が大幅に低下する。そのため、受光用光ファイバーからの光の量の変化を電気的に検知することにより、光ファイバーセンサユニットの先端部が空気中に存在するか或いは液中に沈んでいるかを判別して、液面のレベルを検出するようになっている。
【０００５】
この光ファイバーセンサユニットの製造方法として、例えば従来から図５（ａ）〜（ｅ）及び図６（ａ）〜（ｄ）に示すような製造方法が実施されている。なお、図５及び図６は、重力の作用方向で見て右側が下方を示し、左側が上方を示している。以下、この製造方法を図面に基づいて説明する。
【０００６】
先ず、耐薬品性に優れた例えばフッ素系樹脂部材からなる保護チューブ２０１の上端開口部から金属棒２０２を挿入する（図５（ａ）参照）。次に、保護チューブ２０１の先端部２０１ａに検出部材を形成する。検出部材形成用の金型２０４は水平に設置されており、上面２０４ａに例えば円錐形状の凹部２０４ｂが形成され、開口部２０４ｃに保護チューブ２０１の先端部２０１ａが僅かに挿入可能とされている（図５（ｂ）参照）。
【０００７】
次いで、金型２０４の凹部２０４ｂ内に耐薬品性に優れたフッ素系樹脂部材２０５を投入し、金型２０４を加熱して溶融した円錐形状をなしプリズムの機能を有する検出部材（以下「円錐プリズム部材」という）２０６を形成させる（図５（ｃ）参照）。
【０００８】
次いで、保護チューブ２０１の先端部２０１ａを金型２０４の開口部２０４ｃに挿入して溶融した円錐プリズム部材２０６に押し付け、保護チューブ２０１の先端部２０１ａを円錐プリズム部材２０６の平面部２０６ａに溶融接合する（図５（ｄ）参照）。
【０００９】
次いで、図５（ｅ）に示すエアーＡの吹き付け等によって金型２０４を冷却することで、溶融した円錐プリズム部材２０６を固化させる（図５（ｅ）参照）。
【００１０】
このように金型２０４を冷却して円錐プリズム部材２０６を固化した後に保護チューブ２０１を金型２０４から取り外し、保護チューブ２０１から金属棒２０２を引き抜く。このようにして、先端部２０１ａに検出部材２０６が液密に接合された保護チューブ２０１を形成する（図５（ｆ）参照）。
【００１１】
次いで、投光用光ファイバー２０７と受光用光ファイバー２０８の各先端部を固定した状態で収容したファイバーホルダ２０９を保護チューブ２０１の上端開口部側から挿入し（図６（ａ）参照）、その先端面２０９ａを円錐プリズム部材２０６の平面部２０６ａに当接させる（図６（ｂ）参照）。この状態において投光用光ファイバー２０７、受光用光ファイバー２０８の各先端面が円錐プリズム部材２０６の平面部２０６ａに当接している。
【００１２】
次いで、円錐プリズム部材２０６の先端側からフッ素系樹脂部材で形成された抜け止めリング２１０（図６（ｃ）参照）を挿入してファイバーホルダ２０９の後端部を通り抜けた直後の近傍位置で止め、抜け止めリング２１０を加熱して熱収縮させ、保護チューブ２０１を縮径させて熱カシメし、ファイバーホルダ２０９を保護チューブ２０１内の所望の位置に固定する（図６（ｄ）参照）。このようにして光ファイバーセンサユニット２が形成される。
【特許文献１】特開２００２−１３１１１５号公報（３頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このような光ファイバーセンサユニット２を製造する場合、保護チューブ２０１の先端部２０１ａに円錐プリズム部材２０６を溶融接続する際に保護チューブ２０１内に金属棒２０２を着脱する工程（図５に示す工程）と、保護チューブ２０１内に投光用光ファイバー２０７と受光用光ファイバー２０８の先端部を固定した状態で収容したファイバーホルダ２０９を挿入する工程（図６に示す工程）の２つの工程を必要とし、製造作業に時間がかかるという問題がある。
【００１４】
更に、ただでさえ帯電し易いテフロン（登録商標）材でゴミを吸着し易いため、長い距離の挿入及び挿入方向に起因するファイバー検出端へのゴミの集積が生じる懸念もある。
【００１５】
また、液面検出センサを装着する対象物（装置）によっては保護チューブ２０１を挿入する穴径をできるだけ小さくして保護チューブ２０１と挿入穴との間の隙間をできる限り小さくした状態で装着することが求められる場合がある。このような仕様においては、抜け止めリング２１０を図６（ｄ）に示すような態様で使用した場合、少なくとも抜け止めリング２１０の外径分だけ穴径を大きくしなければならず、液面検出センサの取付けが困難になることがある。
【００１６】
更に、フッ素系樹脂部材からなる抜け止めリング２１０により熱カシメして保護チューブ２０１を縮径させてファイバーホルダ２０９を保護チューブ２０１内に固定するため、熱カシメが経年変化等により緩んでくると、ファイバーホルダ２０９が保護チューブ２０１内でガタ付いたり、場合によってはファイバーホルダ２０９が保護チューブ２０１から抜け出たりするおそれがある。
【００１７】
そして、ファイバーホルダ２０９が保護チューブ２０１内でガタ付いた場合には投光用光ファイバー２０７、受光用光ファイバー２０８の先端面と円錐プリズム部材２０６の平面部２０６ａとの光結合が変化して検出誤差や検出不良等の性能劣化の原因となる。また、ファイバーホルダ２０９が保護チューブ２０１から抜け出した場合には検出不能となる。
【００１８】
なお、特許文献１の図２にも保護チューブの樹脂ケースの後端部近傍を熱カシメして保護チューブを収縮させ、樹脂ケースを保護チューブ内に固定する方法が記載されているが、この場合も上述と同様の不具合を発生するおそれがある。熱カシメにより保護チューブ内にファイバーホルダを固定する方法については従来から様々な対策が施されているが、何れの場合においても上述したように熱カシメ部の緩みを生じるおそれがある。
【００１９】
そのため、図７に示す光ファイバーセンサユニット３の製造方法が本発明の関連発明として提案されている。以下、この関連発明を図面に基づいて説明する。なお、図５及び図６と同様の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２０】
光ファイバーセンサユニット３を製造するにあたって、最初にフッ素系樹脂部材からなり内部に投光用光ファイバー３０７と受光用光ファイバー３０８を挿通した状態で収容する保護チューブ３０１を用意する（図７（ａ）参照）。
【００２１】
次いで、この保護チューブ３０１の耐熱温度よりも十分高い耐熱温度を有し、外周面の少なくとも一部に保護チューブ３０１の内径よりも大きい外径の圧入部が形成された耐熱部材からなるファイバーホルダ３１２を用意し、このファイバーホルダ３１２に各光ファイバー３０７，３０８の各一側端部を収容した状態で固定する（図７（ａ）参照）。
【００２２】
次いで、保護チューブ３０１の一側開口端部３０１ａから各光ファイバーの他側端部を挿入し、かつファイバーホルダ３１２を保護チューブ３０１の一側開口端部３０１ａに圧入する（図７（ｂ）参照）。
【００２３】
次いで、フッ素系樹脂部材からなり保護チューブ３０１の一側開口端部３０１ａに投光用光ファイバー３０７から投光された光を受光用光ファイバー３０８に導く光路を形成する検出部材３０６を液密状態に接合する（図７（ｃ）〜（ｆ）参照）。
【００２４】
この接合作業を行うにあたっては次の手順で行う。まず、水平に設置されかつ上面３０４ａの所定位置に円錐形状の凹部３０４ｂが形成された検出部材形成用の金型３０４を用意する（図７（ｃ）参照）。なお、凹部３０４ｂの開口部３０４ｃは、ファイバーホルダ３１２が圧入されて外径が僅かに拡径した保護チューブ３０１の一側開口端部３０１ａが所定の長さ（数ミリメートル程度）にかつ僅かな隙間を介して入出可能に嵌挿される穴径とされている。
【００２５】
そして、金型３０４の凹部３０４ｂ内に耐薬品性に優れかつ透明なフッ素系樹脂部材３０５を投入して金型３０４を加熱する（図７（ｃ）参照）。これによって、フッ素系樹脂部材３０５は溶融し、円錐形状をなしプリズムの機能を有する検出部材（以下「円錐プリズム部材」という）３０６を形成する（図７（ｄ）参照）。
【００２６】
次いで、保護チューブ３０１の一側開口端部３０１ａを金型３０４の開口部３０４ｃ内に垂直に挿入し、溶融した円錐プリズム部材３０６に押し付け、保護チューブ３０１の一側開口端部３０１ａを円錐プリズム部材３０６の平面部（後面）３０６ａの周縁部に溶融接合する（図７（ｅ）参照）。
【００２７】
次いで、図７（ｆ）に示すエアーＡの吹き付け等によって金型３０４を冷却することで円錐プリズム部材３０６を固化させた後、保護チューブ３０１を金型３０４から引き離す（図７（ｇ）参照）。このようにして一端開口端部３０１ａに円錐プリズム部材３０６が液密に接合された保護チューブ３０１を形成させる。
【００２８】
そして、保護チューブ３０１の外周面に付着した円錐プリズム部材３０６の残余の樹脂部材を必要に応じ削り取って、円錐プリズム部材３０６が投受光用光ファイバー３０７，３０８のための適切な光路を形成するようにする。
【００２９】
このような光ファイバーセンサユニット３の製造方法によると、上述した従来の光ファイバーセンサユニット２の製造方法の欠点であるファイバーホルダが保護チューブ内でガタ付いたり、保護チューブから抜け出したりするのを確実に防止することができる。
【００３０】
また、フッ素樹脂系の保護チューブ３０１の一側開口端部３０１ａと円錐プリズム部材３０６とは溶融接合により液密に接合され、ファイバーホルダ３１２の耐熱温度が保護チューブ３０１の耐熱温度よりも高いことで、保護チューブ３０１と円錐プリズム部材３０６とを溶融接合する際にファイバーホルダ３１２が溶融するのを防止することができる。
【００３１】
また、保護チューブ３０１の一側開口端部３０１ａと円錐プリズム部材３０６とを接合する際、少なくとも保護チューブ３０１の接合すべき一側開口端部３０１ａ及びその近傍を溶融している円錐プリズム部材３０６に垂直に押し付ければ良く、保護チューブ３０１の残余の部分が垂れ下がったり曲がったりしても問題なくなる。
【００３２】
これによって、上述した従来の光ファイバーセンサユニット２の製造方法とは異なり、製造工程における作業性の向上及び高さ方向の空間部を高くする必要が無くなり、作業環境の省スペース化を図ることが可能となる。
【００３３】
しかしながら、本発明に関連する新たに提案された光ファイバーセンサユニット３の製造方法を実施した場合、金型３０４の凹部３０４ｂに収容したフッ素系樹脂部材３０５を均一に溶融するまで加熱すると、フッ素系樹脂部材３０５が溶融して円錐プリズム部材３０６となった時に体積膨張が発生する（図８（ａ）の点線のハッチングで示す溶融したフッ素系樹脂部材３０５ａ参照）。そして、円錐プリズム部材３０６に保護チューブ３０１を融着した後、金型３０４を常温まで冷やすと、保護チューブ３０１と円錐プリズム部材３０６との融着後に冷却により円錐プリズム部材自体の体積収縮即ち樹指のひけが発生する。この一旦体積膨張が生じた後の体積収縮（樹脂のひけ）により、レンズ３１５，３１６や投受光用ファイバー３０７，３０８とファイバーホルダ３１２との間に形成された隙間を介して保護チューブ３０１の導出側から空気が流入し（図８（ｂ）の矢印で示す空気の流れ参照）、ファイバーホルダ３１２の端面３１２ａと円錐プリズム部材３０６との間に気泡が発生してしまうことがある（図８（ｃ）に示す気泡３０６ｃ参照）。このような気泡の発生により、投光用光ファイバー３０７のレンズ３１５から出射された検出光の光路が変化してしまい、検出すべき対象物である液体の有無を正確に判断できなくなるおそれがある。
【００３４】
本発明の目的は、投光用光ファイバーと受光用光ファイバーの先端を保持した状態で収容するファイバーホルダを保護チューブの先端内部に確実に固定すると共に、保護チューブ先端部に接する液体の有無を確実に検出する光ファイバーセンサユニットの製造方法及びこの製造方法により製造された光ファイバーセンサユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明の請求項１に記載の光ファイバーセンサユニットの製造方法は、
チューブと、前記チューブの先端に挿入された光ファイバーホルダを備えると共に、前記チューブの先端を封止する封止部材を当該チューブの先端に液密状態となるように融着した光ファイバーセンサユニットの製造方法において、
前記封止部材を前記チューブに融着するにあたって、
前記封止部材の融着後の外形形状と合致したキャビティを有する金型を用意し、
前記キャビティに合致する外形形状を有する溶融前の封止部材を当該キャビティ内に収容し、
前記キャビティを加熱すると共に前記封止部材が完全溶融する前に当該封止部材を前記チューブに融着させることを特徴としている。
【００３６】
光ファイバーセンサユニットをこのような製造方法で製造することで、キャビティに収容された封止部材がキャビティの加熱時に全て溶融することなくキャビティに接した領域及びその近傍のみ溶融するようになる。その結果、封止部材の溶融した領域がチューブの端部に融着すると共に、溶融していない残余の領域は金型を冷却しても熱収縮を起こさず、封止部材のファイバーホルダと接する領域に気泡を生じさせることなくファイバーホルダの端面と密着したままとなる。これによって、信頼性の高い光ファイバーセンサユニットを製造することができる。
【００３７】
また、本発明の請求項２に記載の光ファイバーセンサユニットの製造方法は、請求項１に記載の光ファイバーセンサユニットの製造方法において、
前記チューブ及び封止部材はフッ素樹脂でできていることを特徴としている。
【００３８】
チューブと封止部材がフッ素樹脂でできていることで、本発明の光ファイバーセンサユニットの製造方法を用いると、内部に気泡を有さずかつフッ素樹脂で外部が覆われ耐薬品性に優れた光ファイバーセンサユニットを製造することができる。
【００３９】
また、本発明の請求項３に記載の光ファイバーセンサユニットの製造方法は、請求項２に記載の光ファイバーセンサユニットの製造方法において、
前記ファイバーホルダは液晶ポリマーでできていることを特徴としている。
【００４０】
本発明に係る光ファイバーセンサユニットの製造方法を実施することで、溶融温度の極端に高くないが射出成型性に優れた液晶ポリマーをファイバーホルダに用いても、このファイバーホルダを熱変形させることなくフッ素樹脂でできた封止部材とチューブを融着することができ、光ファイバーセンサユニットを低コストで製造することが可能となる。
【００４１】
また、本発明の請求項４に記載の光ファイバーセンサユニットは、
前記請求項１乃至請求項３の何れかの製造方法によって製造されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によると、光ファイバーの先端を保持した状態で収容する光ファイバーホルダを保護チューブの先端内部に確実に固定すると共に、保護チューブ先端部に接する液体の有無を確実に検出する光ファイバーセンサユニットの製造方法及びこの製造方法により製造された光ファイバーセンサユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の一実施形態に係る光ファイバーセンサユニットの製造方法及びこの製造方法によって製造される光ファイバーセンサユニットを図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る光ファイバーセンサユニット１の製造方法を示す製造工程図である。図１では、重力の作用方向で見て右側が下方を示し、左側が上方を示している。なお、図７に示した部材と同一部材には対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４５】
本発明の一実施形態に係る光ファイバーセンサユニット１を製造するにあたって、最初に投光用光ファイバー１０７と受光用光ファイバー１０８の各先端部が固定された状態で収容されたファイバーホルダ１１２を用意する（図１（ａ）参照）。このファイバーホルダ１１２は、本実施形態の場合、成型性に優れ耐熱温度が高く耐薬品性に優れた熱可塑性樹脂である液晶ポリマー（liquid crystal polymer、（以下「ＬＣＰ」とする））でできている。また、ファイバーホルダ１１２の外径が保護チューブ１０１の内径よりも僅かに大径に形成されており、保護チューブ１０１の先端部１０１ａ内に圧入可能とされている。即ち、ファイバーホルダ１１２は、その外径を保護チューブ１０１の内径よりも大きくすることで外周部に圧入部が形成された場合と同一の作用効果を有する形状とされている。
【００４６】
ファイバーホルダ１１２は、図２に示すように後端面１１２ｂに軸方向に沿って所定の深さ、例えば全長の略２／３程度の深さに投光用光ファイバー１０７と受光用光ファイバー１０８を並べて挿入可能な側方から見て長円形の穴１１２ｃが形成されており、先端面１１２ａに軸方向に沿って２つの穴１１２ｄ，１１２ｅが長円形の穴１１２ｃの長軸方向に沿って所定間隔だけ隔てて形成され、かつ穴１１２ｃに僅かな段差を有して連通されている。
【００４７】
そして、ファイバーホルダ１１２の先端面１１２ａ側の穴１１２ｄ，１１２ｅにそれぞれ円筒形状の屈折率分布型光ファイバレンズ（ＧＲＩＮレンズ）１１３，１１４が嵌挿され固定されている。これらのレンズ１１３，１１４は、先端面１１３ａ，１１４ａがファイバーホルダ１１２の先端面１１２ａと面一とされており、後端面１１３ｂ，１１４ｂが穴１１２ｃとの段差部（連通部）に位置している。光ファイバー１０７，１０８が耐熱温度の低いプラスチック製である場合、円錐プリズム部材１０６を保護チューブ１０１に融着する工程（後述）において、ファイバーホルダ１１２及びＧＲＩＮレンズ（ガラス製）１１３，１１４が断熱材として作用し、光ファイバー１０７，１０８の温度を耐熱温度以下に保つという副次的な効果を奏する。しかしながら、後述の全工程を通して光ファイバーの耐熱温度条件が満たされるのであれば、ＧＲＩＮレンズ１１３，１１４を用いず、光ファイバー１０７，１０８の先端面１０７ａ，１０８ａをファイバーホルダ１１２の先端面１１２ａに一致させる構造を採用することも可能である。
【００４８】
また、ファイバーホルダ１１２の後端面１１２ｂ側の長円形の穴１１２ｃに投光用光ファイバー１０７と受光用光ファイバー１０８の先端部（一端部）が並べて挿入され、コア１０７Ａ，１０８Ａの先端面１０７ａ，１０８ａがそれぞれ対応するレンズ１１３，１１４の後端面１１３ｂ，１１４ｂに当接している。そして、投光用光ファイバー１０７及び受光用光ファイバー１０８の被覆１０７Ｂ，１０８Ｂがそれぞれファイバーホルダ１１２の穴１１２ｃの内面に接着剤で接着されて逸脱不能に固定されている。
【００４９】
これらの投受光用光ファイバー１０７，１０８を、各後端部（他端部）が保護チューブ１０１の一端側の先端部１０１ａにおける開口端から挿入して保護チューブ１０１の他端側の後端部（図示せず）から延出させると共に、ファイバーホルダ１１２を保護チューブ１０１の先端部１０１ａ内に圧入する（図１（ａ）参照）。この圧入作業は、ファイバーホルダ１１２を、その先端面１１２ａが保護チューブ１０１の先端部１０１ａと面一になるまで行う（図１（ｂ）参照）。このように、保護チューブ１０１内に投受光用光ファイバー１０７，１０８を挿通し、ファイバーホルダ１１２を保護チューブ１０１の先端部１０１ａに圧入することで、作業性が良くかつ狭い場所でも容易に作業を行うことが可能となる。なお、この工程で採り得る他の実施例として、ファイバーホルダ１１２と共に、別部材として形成されたスペーサ（図示しない）を保護チューブ１０１の先端部１０１ａに挿入することも可能である。このスペーサは、例えば、均一な厚みを有する円盤形状を呈する耐熱素材製のものであり、その厚み方向に光を通すための貫通孔がレンズ１１３，１１４の位置に合致させて設けられている。このスペーサの一方の面はファイバーホルダ１１２の先端面１１２ａに接触し、他方の面は後述する円錐プリズム素材１０５の上面と接触することになる。すなわち、光ファイバーセンサユニットの完成形態として、スペーサを用いない実施例においては、円錐プリズム部材（封止部材）１０６はファイバーホルダ１１２の端面と直接的に接触するものであるのに対し、スペーサを用いた実施例においては、円錐プリズム部材（封止部材）１０６はスペーサを介してファイバーホルダ１１２の端面と間接的に接触するものである。このようなスペーサを用いると、円錐プリズム部材（封止部材）１０６とファイバーホルダ１１２との間に空間が生じるため光学的性能は低下するという不利が生じるが、その反面、この空間及びスペーサによる断熱効果を得られるという利点が生じる。したがって、光ファイバーセンサユニットに要求される仕様に応じていずれの形態を採用するかを決定すれば良い。
【００５０】
次に、保護チューブ１０１の先端部１０１ａに円錐プリズム部材（封止部材）１０６を融着する（図１（ｃ）〜（ｆ）参照）。円錐プリズム部材１０６の元となる円錐プリズム素材１０５を一部溶融させる金型１０４は水平に設置されており、上面１０４ａの所定位置に円錐形状の凹部１０４ｂが形成されている（図１（ｃ）参照）。本実施形態の場合、この凹部１０４ｂは、光ファイバーセンサユニット１の円錐プリズム部材１０６（円錐プリズム素材１０５）の外形形状と合致する凹み形状をなしている。また、凹部１０４ｂの開口部１０４ｃは、ファイバーホルダ１１２が圧入されて外径が僅かに拡径した保護チューブ１０１の先端部１０１ａが所定の長さ（数ミリメートル程度）にかつ僅かな隙間を介して入出可能に嵌挿される穴径とされている。
【００５１】
そして、金型１０４の凹部１０４ｂ内に凹部１０４ｂと合致した円錐形状を有し耐薬品性に優れかつ透光性を有するフッ素系樹脂部材でできた円錐プリズム素材（封止部材）１０５を嵌め込んで（図１（ｃ）参照）金型１０４を加熱する（図１（ｄ）参照）。なお、円錐プリズム素材１０５の上面（ファイバーホルダ１１２と接する面）はファイバーホルダ１１２の端面と合致するのに十分な平面度が確保されている。
【００５２】
この金型１０４の加熱（温度、時間）は、円錐プリズム素材１０５の金型１０４に接する領域のみが溶融しそれ以外のファイバーホルダ１１２に接する領域は溶融しない程度に制御する。例えば、本実施形態の場合、円錐プリズム素材１０５の金型１０４と接した領域は約３５０℃まで上昇して溶融するが、ファイバーホルダ１１２に密着する領域は２００℃程度にしか上昇せず溶融することはない。これによって、円錐プリズム素材１０５は、金型１０４に接した領域のみ溶融するがそれ以外の領域が溶融せず、硬化後に保護チューブ１０１に融着すると共にプリズムの機能を有する検出部材としての円錐プリズム部材１０６となる。
【００５３】
次いで、保護チューブ１０１の先端部１０１ａを金型１０４の開口部１０４ｃ内に垂直に挿入して溶融した円錐プリズム部材１０６に押し付ける（図１（ｅ）参照）。これによって、円錐プリズム部材１０６の保護チューブ１０１に接する領域のみが溶融して保護チューブ１０１と溶融接合すると共に、円錐プリズム部材１０６と接合する領域以外のファイバーホルダ１１２に接する領域は溶融することなくこのファイバーホルダ１１２の端面１１２ａに密着する。
【００５４】
次いで、図１（ｆ）に示すエアーＡの吹き付け等によって金型１０４を冷却することで円錐プリズム部材１０６の溶融した領域を固化させた後、金型１０４から保護チューブ１０１と円錐プリズム部材１０６を引き抜く（図１（ｇ）参照）。このようにして先端部１０１ａに円錐プリズム部材１０６が液密に接合された保護チューブ１０１を形成させる。
【００５５】
そして、保護チューブ１０１の外周面に付着した円錐プリズム部材１０６の残余の樹脂部材を必要に応じ削り取って、円錐プリズム部材１０６が投受光用光ファイバー１０７，１０８のための適切な光路を形成するようにする。
【００５６】
このような光ファイバーセンサユニット１の製造方法を実施することで、上述した本発明に関連する光ファイバーセンサユニット３の製造方法が有する作用に加えて新たな作用を発揮することができる。
【００５７】
具体的には、ＬＣＰからなるファイバーホルダ１１２の耐熱温度はポリイミド（ＰＩ）系樹脂ほどフッ素樹脂に比べて相対的に高くないが、円錐プリズム部材１０６を保護チューブ１０１に融着させる際に円錐プリズム部材１０６のファイバーホルダ１１２に接する領域は溶融していないので、ＬＣＰのようなポリイミド（ＰＩ）や全芳香性ポリエステルほど融点の高くない材質をファイバーホルダ１１２に使用できる。なお、ＬＣＰは射出成型性に優れているので、ファイバーホルダ１１２をポリイミドや全芳香性ポリエステルで形成する場合とは異なり切削加工が不要となるので、光ファイバーセンサユニットを低コストで製造することができる。
【００５８】
また、上述した本発明に関連する提案された光ファイバーセンサユニット３の製造方法のように、円錐プリズム部材１０６を保護チューブ１０１に融着させる際に円錐プリズム部材１０６のファイバーホルダ１１２に接する領域に熱収縮（樹指のひけ）による気泡が発生することはない。図３は、このような気泡の発生することのない理由を示した説明図である。図３（ａ）に示すように本実施形態では金型１０４を加熱することで円錐プリズム素材１０５の金型１０４と接する領域１０５ａのみ溶融させ、それ以外の領域即ちファイバーホルダ１１２に接する領域１０５ｂについては溶融させないようにしている。
【００５９】
これによって、図３（ｂ）に示すように、一部溶融した円錐プリズム素材１０５に保護チューブ１０１とファイバーホルダ１１２をくっ付けた場合、円錐プリズム素材１０５の溶融していない領域１０５ｂはファイバーホルダ１１２に密着し、その後に金型１０４が冷やされてもこの領域における樹指のひけが生じることなく、その結果、上述した関連発明のように投受光用光ファイバー１０７，１０８及びレンズを介して空気が供給されることはない。これによって、図３（ｃ）に示すように円錐プリズム素材１０５の溶融した領域１０５ａが硬化して保護チューブ１０１に融着接合した後であっても、円錐プリズム素材１０５のファイバーホルダ１１２に密着した領域には気泡が発生することなく、円錐プリズム部材１０６を保護チューブ１０１の先端にしっかりと融着させることができる。
【００６０】
図４は、上述の工程で製造された光ファイバーセンサユニット１を軸線方向に沿って切断した断面図である。なお、図４においてレンズ１１３，１１４及び円錐プリズム部材１０６は、光路を分かり易くするためにハッチングを省いて描いてある。光ファイバーセンサユニット１の先端の円錐プリズム部材１０６が空気中にあるときには投光用光ファイバー１０７から出射された光がレンズ１１３により収束されて円錐プリズム部材１０６に入射され、その光路が当該円錐プリズム部材１０６内において一点鎖線で示すように反射されてレンズ１１４に入射され、レンズ１１４により収束されて受光用光ファイバー１０８に入射する。
【００６１】
一方、円錐プリズム部材１０６が液中にあるときには投光用光ファイバー１０７からレンズ１１３を通して出射された光の大部分が実線で示すように円錐プリズム部材１０６を透過して液中に出射されるために受光用光ファイバー１０８の受光量が大幅に低下する。従って、受光用光ファイバー１０８からの光の量の変化を電気的に検知することにより、光ファイバーセンサユニット１の先端部即ち円錐プリズム部材６が空気中に存在するか或いは液中に沈んでいるかを判別して液面のレベルを検出することができる。
【００６２】
以上説明したように、本発明に係る光ファイバーセンサユニットの製造方法は、封止部材の外形形状と合致する金型を用い、この金型に封止部材を入れて加熱し、封止部材の金型に接する領域を溶融させ、金型に接して溶融した領域のみをチューブに融着させると共に、封止部材の溶融していない領域をファイバーホルダに密着させて光ファイバーセンサユニット１の製造を完了する。
【００６３】
これによって、封止部材のファイバーホルダ１１２に接する領域に封止部材の熱収縮（樹指のひけ）に伴う気泡の発生を防止する。これに加えて、ファイバーホルダに接する封止部材の温度がこの封止部材を溶融させる温度まで達しているので、ファイバーホルダ自体の材質もＬＣＰのような溶融温度がポリイミドや全芳香性ポリエステルほど高くない材質を用いることができる。ＬＣＰは射出成型性に優れているので、その分製造時のコストダウンが図れ、廉価な光ファイバーセンサユニットを提供することができる。
【００６４】
なお、当然ながらファイバーホルダ１１２の材質として耐熱性に優れるが切削でしか製造できないポリイミドや全芳香性ポリエステルなどを用いても封止部材に気泡を発生させずに信頼性の高い光ファイバーセンサユニットを製造することができる。しかしながら、本実施形態のようにファイバーホルダにＬＣＰを用いることで、コストを抑えた光ファイバーセンサユニットを製造することができるので、最も好ましい形態と言える。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ファイバーセンサユニットの製造方法の説明図である。
【図２】図１に示した光ファイバーセンサユニットのファイバーホルダと投光用光ファイバー及び受光用光ファイバーの断面図である。
【図３】図１（ｄ）〜（ｅ）に示した製造工程におけるファイバーホルダと円錐プリズム部材との溶融接続を説明する断面図である。
【図４】図１に示した製造方法により製造した本実施形態にかかる光ファイバーセンサユニットの液体検出原理を説明する断面図である。
【図５】従来の液面検出センサ（光ファイバーセンサユニット）に使用する保護チューブの先端部に円錐プリズム部材を溶融接合する製造方法の説明図である。
【図６】図５に示した製造方法で製造した先端部に円錐プリズム部材を有する保護チューブ内に投光用光ファイバーと受光用光ファイバーの一端部を収容固定したファイバーホルダ及び投光用光ファイバーと受光用光ファイバーを固定した状態で収容した液面検出センサを製造する製造方法の説明図である。
【図７】従来例の欠点を解決すべく本発明に関連して提案された光ファイバーセンサユニットの製造方法を説明する説明図である。
【図８】図７における製造方法によって生じる不都合な点を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１，２，３    光ファイバーセンサユニット
１０１    保護チューブ
１０１ａ    先端部
１０４    金型
１０４ａ    上面
１０４ｂ    凹部
１０４ｃ    開口部
１０５    円錐プリズム素材
１０５ａ，１０５ｂ    領域
１０６    検出部材（円錐プリズム部材）
１０７    投光用光ファイバー
１０７ａ    先端面
１０７Ａ    コア
１０７Ｂ    被覆
１０８    受光用光ファイバー
１０８ａ    先端面
１０８Ａ    コア
１０８Ｂ    被覆
１１２    ファイバーホルダ
１１２ａ    先端面
１１２ｂ    後端面
１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｅ    穴
１１３    （セルフフォーカス）レンズ
１１３ａ    先端面
１１３ｂ    後端面
１１４    （セルフフォーカス）レンズ
１１４ａ    先端面
１１４ｂ    後端面
２０１    保護チューブ
２０１ａ    先端部
２０２    金属棒
２０４    金型
２０４ａ    上面
２０４ｂ    凹部
２０４ｃ    開口部
２０５    フッ素系樹脂部材
２０６    検出部材（円錐プリズム部材）
２０６ａ    平面部
２０７    投光用光ファイバー
２０８    受光用光ファイバー
２０９    ファイバーホルダ
２０９ａ    先端面
２１０    抜け止めリング
３０１    保護チューブ
３０１ａ    一側開口端部
３０４    金型
３０４ａ    上面
３０４ｂ    凹部
３０４ｃ    開口部
３０５（３０５ａ，３０５ｂ）    フッ素系樹脂部材
３０６    円錐プリズム部材（検出部材）
３０６ａ    平面部（後面）
３０６ｃ    気泡
３０７    投光用光ファイバー
３０８    受光用光ファイバー
３１２    ファイバーホルダ
３１２ａ    端面
３１５，３１６    レンズ
Ａ    エアー
【図１】
0005026168.tif 000002
【図２】
0005026168.tif 000003
【図３】
0005026168.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005026168.tif 000006
【図６】
0005026168.tif 000007
【図７】
0005026168.tif 000008
【図８】
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