光ファイバ取付構造
【課題】長期間安定した固定が可能でかつ、光ファイバのコーティングの選択自由度が高い光ファイバ取付構造を提供する。
【解決手段】第一プリフォームガラス２４Ａと、第二プリフォームガラス２４Ｂとが光ファイバ１４に挿通され、貫通穴２３に収容される。そして、第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるようにし、挿通部２１をヒータＨで加熱し、第一プリフォームガラス２４Ａを溶融させる。その後、冷却・硬化させてハーメチックシール状に光ファイバ１４を締付け固定する。このため、高い固定強度を長期間維持できる。また、低融点ガラス２４により締付け固定を行うので、光ファイバ１４のコーティングは、ポリイミド樹脂、紫外線硬化型樹脂、金属、と選択自由度を高くすることができる。
【解決手段】第一プリフォームガラス２４Ａと、第二プリフォームガラス２４Ｂとが光ファイバ１４に挿通され、貫通穴２３に収容される。そして、第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるようにし、挿通部２１をヒータＨで加熱し、第一プリフォームガラス２４Ａを溶融させる。その後、冷却・硬化させてハーメチックシール状に光ファイバ１４を締付け固定する。このため、高い固定強度を長期間維持できる。また、低融点ガラス２４により締付け固定を行うので、光ファイバ１４のコーティングは、ポリイミド樹脂、紫外線硬化型樹脂、金属、と選択自由度を高くすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度、変位、傾斜などの物理量検出を行う光ファイバセンサの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の物理量検出センサは、電気抵抗、インダクタンス、キャパシタンスの変化に基づく電気信号変化として取り出す方式のものが一般に用いられている。
このような電気式の物理量センサは、電磁干渉による影響を受けやすく、また、長距離信号伝送には不向きである。さらに、物理量測定対象物の敷設状況、例えば可燃性雰囲気などの場合は専用の防爆対策を施した構成にする必要があった。
【０００３】
近年、このような問題に対処できるセンサとして、光ファイバ方式の物理量検出センサが数多く提案されている。
その中でも、ファイバブラッググレーティング（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ：以下、ＦＢＧと省略）を書き込んだ光ファイバを用いたものは、精度が高く、また、一本の光ファイバケーブルに複数のセンサを多重化して設置できる等の優れた特性を有する。
このため、簡単なシステム構成で広範囲に付設されたモニタリング対象物に対して、複数の測定位置で同時に各種測定ができ、さらには、光の波長を用いるので防爆構造を要する等の物理量測定対象物の施設状況からの影響が少ないものとして注目されている。
【０００４】
一般的に、ＦＢＧを各種物理量検出用センサとして用いる場合、被測定物の直接的又は間接的な曲げ歪みにより、ＦＢＧを含む光ファイバが伸縮歪み等を起こし物理量を検出するため、光ファイバへ正確に且つ安定的に伝達出来る固定方法が必要である。このため、光ファイバを保持部に固定するために接着剤を用いた方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、接着剤以外の固定方法として、金属接合手段であるハンダ付け、ロウ付け及び溶接等を用いた光ファイバの固定方法が提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７３８２０号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１２６４号公報
【特許文献３】特開２００３−２５５１５１号公報
【特許文献４】特開２００６−１９４７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来では、接着剤を用いて光ファイバを保持部に固定する場合、光ファイバセンサの長期間の使用によって、光ファイバの固定強度が低下するおそれがあり、長期間安定した光ファイバの固定が困難であることが問題として挙げられる。
上記方法による光ファイバの固定では、個々の光ファイバセンサにおいて接着強度に偏差が生じるおそれがあり、この偏差を原因として測定精度が低下することや安定した測定性能が得られないことなどが問題として挙げられる。
また、ハンダ付けによる光ファイバの固定においては、光ファイバに金属コーティングを施す必要があるため、金属コーティングによる製造コストの増加及び製造方法の煩雑化が問題として挙げられる。
また、ハンダ付けによる光ファイバの固定においては、無電解メッキあるいはスパッタ等による金属コーティングを施した光ファイバと、Ａｕ−Ｓｎハンダによる固定方法が提案されている。この方法の利点は、固定強度バラツキの低減と長期安定性の向上等がある。
しかしながら、この方法の問題、あるいは制約事項として、
・Ａｕを含むため、ハンダ材料が高価
・ハンダの濡れ性を考慮した固定部材の材質制約または表面処理の必要性
・ハンダによる固定では、光ファイバへの金属コーティングが必要
が挙げられる。
【０００７】
本発明の目的は、長期間安定した固定が可能で、低コストかつ、光ファイバの選択自由度が高い光ファイバの取付構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光ファイバ取付構造は、中央部に回折格子が形成された光ファイバの両端が相対的に変位する一対の保持部に取り付けられた光ファイバ取付構造であって、前記一対の保持部は前記光ファイバが貫通される貫通穴が形成された挿通部を備え、これら挿通部と前記光ファイバとの間は熱膨張係数が前記保持部の熱膨張係数よりも小さな低融点ガラスでハーメチックシール状に締付け固定されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成の発明では、保持部と光ファイバの回折格子の両側部分とを貫通穴内で低融点ガラスによりハーメチックシール状に締付け固定を行うため、高い固定強度が得られ、かつ、固定強度を長期間維持できる。このため、接着剤等を用いた光ファイバの取付構造に比べ、各光ファイバセンサ間での固定強度の偏差が生じるおそれが少なく、安定した測定精度を有する光ファイバセンサを得ることができる。
【００１０】
また、低融点ガラスによりハーメチックシール状に締付け固定を行うため、使用可能な光ファイバのコーティングの選択自由度が高く、コストやセンサの用途、種類等を考慮した選定を行うことができる。
このため、光ファイバのコーティングはポリイミド等の樹脂コーティングでも製作可能となり、光ファイバのコーティング費用を安価に抑えることができる。
【００１１】
本発明の光ファイバ取付構造では、前記保持部は、それぞれ挿通部に連結された支持部を備え、これらの支持部のうち一方は被検出部に固定される固定部に連結され、前記支持部のうち他方は錘部に連結され、この錘部と固定部とは略板状の弾性部材とを介して互いに連結されている構成が好ましい。
【００１２】
この構成の発明では、光ファイバを固定部及び錘部に直接固定する必要がなく、保持部を介して間接的に固定することができるので、光ファイバセンサの組立調整をより容易に行うことができる。
【００１３】
本発明の光ファイバ取付構造では、前記挿通部と前記支持部とは金属接合手段により一体とされている構成が好ましい。
この構成の発明では、保持部を支持部と挿通部とに分割した形状とすることで、支持部及び挿通部それぞれの材質の選択性、形状の自由度を高くすることが可能となる。
【００１４】
本発明の光ファイバ取付構造では、前記挿通部は、前記貫通穴の径寸法が軸方向に沿って異なる多段型に形成される構成が好ましい。
この構成の発明では、保持部の貫通穴の断面形状を多段型とすることで、低融点ガラスを加熱・溶融した際に、溶融ガラスが貫通穴から流出するのを防ぐことが可能となる。
【００１５】
本発明の光ファイバ取付構造では、前記挿通部は、前記貫通穴の２つの開口部外側に張出した光ファイバ保護部を備える構成が好ましい。
この構成の発明では、開口部外側に光ファイバ保護部を設けることにより、光ファイバと固定部とを連続した形状とすることができ、応力集中する箇所をなくし光ファイバの破断を防ぐことが可能となる。
【００１６】
本発明の光ファイバ取付構造は、前記貫通穴の断面形状が円形以外に形成される構成が好ましい。
この構成の発明では、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態の説明において同一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態の加速度センサの斜視図である。
図１に示すように、光ファイバセンサとしての加速度センサ１は、加速度による慣性力を受け弾性変形する感知部１０と、この感知部１０の弾性変形に追従する線状部材である光ファイバ１４とを備え、これらが図示しない検出器の筐体内に収容されている。
【００１８】
感知部１０は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、検出器筐体に取り付けられる直方体状の固定部１１と、この固定部１１の加速度変化により慣性力を受ける直方体状の錘部１２と、これら固定部１１と錘部１２とを連結する板状の弾性体である弾性部材としての板ばね１３とを有する。
【００１９】
そして、この感知部１０は、固定部１１と錘部１２とが、例えば、垂直方向１２ｍｍ、水平方向２５ｍｍ、奥行き方向２０ｍｍの寸法に形成され、板ばね１３が厚さ０．３ｍｍ、水平方向１０ｍｍ、奥行き方向２０ｍｍの寸法に形成されている。
また、固定部１１と錘部１２とに１対の保持部２０が設けられ、この保持部２０により光ファイバ１４は板ばね１３と平行かつ離れて固定されている。
【００２０】
保持部２０はステンレス等の金属材料で製作されており、光ファイバ１４が挿通される貫通穴２３を有する直方体状に形成される挿通部２１と、この挿通部２１と一体で形成された板状部材である支持部２２とを備えている。この支持部２２は、溶接、ハンダ付け等の金属接合が施される固定部１１及び錘部１２の接合面と略同じ面積の平面を有する板状部材となっている。
具体的には、挿通部２１は、φ１．５ｍｍの貫通穴２３を有する矩形部であって、長さ１０ｍｍ、水平方向３．５ｍｍ、高さ２．５ｍｍの寸法に形成されている。支持部２２は、ステンレス部材であって、水平方向２５ｍｍ、奥行き方向２０ｍｍ、厚さ方向０．５ｍｍの寸法に形成されている。
【００２１】
また、光ファイバ１４は、板ばね１３と対向する箇所に回折格子としてのＦＢＧ１５を有しており、このＦＢＧ１５の両端がそれぞれ固定部１１と錘部１２とに金属接合された支持部２２に設けられた挿通部２１の貫通穴２３に挿通され、貫通穴２３と光ファイバ１４との隙間に低融点ガラス２４が充填されることにより締付け固定されている。
【００２２】
次に、図１〜図４に基づいて、保持部２０に光ファイバ１４を固定する方法について説明する。図２は、本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略図である。図３は、本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略断面図である。図４は、本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の斜視図である。
図２に示すように、外径が貫通穴２３の内径と同等以下で、かつ、内径が光ファイバ１４の外径以上の中空円筒形に成型された溶着前の低融点ガラス２４の１種である第一プリフォームガラス２４Ａを複数個と、この第一プリフォームガラス２４Ａと同一形状で、かつ第一プリフォームガラス２４Ａより融点が高い第二プリフォームガラス２４Ｂ１個とがＦＢＧ１５を含む光ファイバ１４の一方に挿通される。
このとき、ＦＢＧ１５に遠い側から第一プリフォームガラス２４Ａが連続して配置され、ＦＢＧ１５に最も近い位置に第二プリフォームガラス２４Ｂが配置されるように挿通される。
【００２３】
そして、光ファイバ１４は、板ばね１３に近い側の貫通穴２３から第一プリフォームガラス２４Ａが先に挿通され、続いて第二プリフォームガラス２４Ｂが貫通穴２３に挿通されることで、第一プリフォームガラス２４Ａ及び第二プリフォームガラス２４Ｂが貫通穴２３に収容される。その後、保持部２０は、第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるように向きを調整し配置される。
【００２４】
次に、図３に示すように、光ファイバ１４が挿通された挿通部２１をクリップ式のヒータＨで機械的に挟み込み、挿通部２１とヒータＨとの接触部から熱を加えて挿通部２１を含む保持部２０を局所的に加熱し、貫通穴２３内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。この溶融状態を所定時間維持することで貫通穴２３内壁に第一プリフォームガラス２４Ａが密着する。その後、室温まで冷却し第一プリフォームガラス２４Ａを挿通部２１内で硬化させることで貫通穴２３においてハーメチックシール状に光ファイバ１４を締付け固定する。
【００２５】
なお、第一プリフォームガラス２４Ａの融点Ｔ１と、第二プリフォームガラス２４Ｂの融点Ｔ２と、ヒータＨの加熱温度ＴＨとの関係は、Ｔ２＞ＴＨ＞Ｔ１のようになっている。
このため、ヒータＨにより加熱された際、第一プリフォームガラス２４Ａのみが溶融するので、第一プリフォームガラス２４Ａの加熱溶融時の流出防止用の底蓋として、第二プリフォームガラス２４Ｂを使用することができる。
【００２６】
図４に示すように、これら一連の工程と同様に他方の挿通部にも光ファイバ１４を貫通穴２３において締め付け固定することで、ＦＢＧ１５の両端が挿通部２１の貫通穴２３において低融点ガラス２４によりハーメチックシール状に締付け固定された光ファイバ取付構造２が形成される。
さらに、この光ファイバ取付構造２の支持部２２を固定部１１と錘部１２に、溶接やカシメ等の金属接合手段によりそれぞれ固定する。なお、固定の際は、ＦＢＧ１５が弛まないように若干の張力を加えた状態で固定する。
【００２７】
これにより、加速度センサ１に上下方向の振動による加速度が加わった際に、錘部１２が慣性力により上下に変位することで、ＦＢＧ１５が伸縮歪みを起こす。そして、このＦＢＧ１５の伸縮歪みがＦＢＧからの光の反射波長変化若しくは透過波長変化となる。また、ＦＢＧ１５の伸縮歪み量は、加速度の増減に相関した錘部１２の変位量に依存するため、反射波長変化若しくは透過波長変化量を計測することで、加速度の大きさを測定することが可能な加速度センサ１が得られる。
【００２８】
従って、第１実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）第一プリフォームガラス２４Ａと、第二プリフォームガラス２４ＢとがＦＢＧ１５を含む光ファイバ１４に挿通される。そして、第一プリフォームガラス２４Ａ及び第二プリフォームガラス２４Ｂは貫通穴２３に収容される。その後、第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるようにする。
次に、光ファイバ１４が挿通された挿通部２１をヒータＨでクランプし、挿通部２１を局所的に加熱し、内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。そして、室温まで冷却し第一プリフォームガラス２４Ａを挿通部２１内で硬化させることで貫通穴２３においてハーメチックシール状に光ファイバ１４を締付け固定する。
【００２９】
このため、挿通部２１とＦＢＧ１５両側の光ファイバ１４とを貫通穴２３内壁に低融点ガラス２４を隙間なく密着させることができ、光ファイバ１４と挿通部２１とをハーメチックシール状に締付け固定を行うことができる。
従って、高い固定強度が得られ、かつ、固定強度を長期間維持できるので、接着剤等を用いた光ファイバ１４の固定に比べ、各加速度センサ１間での測定精度に偏差を生じるおそれが少なく、ＦＢＧ１５による安定した加速度検出が可能となる。
よって、加速度センサ１は、長期間安定した測定精度を維持することができる。
【００３０】
また、低融点ガラス２４により締付け固定を行うので、ＦＢＧ１５両側の光ファイバ１４のコーティングは、ポリイミドや紫外線硬化型樹脂および、金属コーティング等様々なコーティングを選択することが可能となる。
【００３１】
（２）挿通部２１をクリップ式のヒータＨで挟み込み、挿通部２１とヒータＨとの接触部から熱を加えて挿通部２１を含む保持部２０を局所的に加熱し、貫通穴２３内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。
このため、加熱方法を挿通部２１のみの局所加熱とすることで、加熱時間と加熱領域を最小限に抑え、光ファイバ１４のコーティングがポリイミドのような樹脂コーティングであっても、加熱影響を最小限に抑えることができる。
【００３２】
（３）保持部２０は第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるように向きを調整し配置された後、第一プリフォームガラス２４Ａが加熱・溶融される。
このため、貫通穴２３の軸方向が鉛直方向となるため、加熱・溶融後のガラスは、光ファイバ１４の外周と貫通穴２３の内周の間に均一に広がるので、ハーメチックシール状に密閉した締付け固定ができる。
【００３３】
（４）第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融する際、第一プリフォームガラス２４Ａの融点Ｔ１、第二プリフォームガラス２４Ｂの融点Ｔ２、ヒータＨの加熱温度ＴＨとの関係は、Ｔ２＞ＴＨ＞Ｔ１のようになっている。
このため、ヒータＨにより加熱された際、第一プリフォームガラス２４Ａのみが溶融するので、第一プリフォームガラス２４Ａの加熱溶融時の流出防止用の底蓋として第二プリフォームガラス２４Ｂを使用することができる。
【００３４】
以下、第２実施形態を図５に基づいて説明する。図５は、本発明の第２実施形態の加速度センサの要部の分解斜視図である。
図５に示すように、保持部２０は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、貫通穴２３を有する挿通部２１と支持部２２とが分割された別部材となっており、これらの部材が接合されることにより一体に形成されている。
また、それ以外の構成については、上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３５】
第２実施形態の光ファイバ取付構造２の形成方法は、第一プリフォームガラス２４Ａ及び第二プリフォームガラス２４Ｂが挿通された光ファイバ１４が貫通穴２３に挿通・収容される。
その後、第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるように挿通部２１を調整し配置する。
【００３６】
そして、挿通部２１をヒータＨで局所的に加熱し、内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。その後、室温まで冷却し第一プリフォームガラス２４Ａを挿通部２１内で硬化させることで貫通穴２３においてハーメチックシール状に光ファイバ１４を締付け固定する。
さらに、他方の挿通部２１も同様に光ファイバ１４を締付け固定する。
最後に、挿通部２１と支持部２２とが金属接合されることで保持部２０と光ファイバ１４とが締付け固定された光ファイバ取付構造２が形成される。
ただし、金属接合する際、加熱による第一プリフォームガラス２４Ａの再溶融による流出を防止するため、接合温度は、第一プリフォームガラス２４Ａの融点より低い温度とし、接合時間は、ヒータＨによる加熱・溶融時間よりも短いものとする。
【００３７】
従って、第２実施形態では（１）から（４）の作用効果を奏することができ、さらに次に示す作用効果を奏することができる。
（５）第２実施形態の保持部２０は、挿通部２１と支持部２２とが分割された別部材となっており、挿通部２１と光ファイバ１４とが締付け固定された後、挿通部２１と支持部２２とが接合されることにより一体に形成されている。
このため、保持部２０を支持部２２と挿通部２１とに分割した形状とすることで、挿通部２１、支持部２２及び感知部１０のそれぞれの材質の選択性や形状などの自由度を高くすることが可能となる。
【００３８】
また、挿通部２１が支持部２２と別部材となっているので、光ファイバ１４及び挿通部２１のみで締付け固定作業ができるため、板状の支持部２２を含まない分、締付け固定の作業を行う際、作業スペースをコンパクトにすることができ、また、締付け固定作業を行い易くすることができる。よって、締付け固定の作業性を向上させることができる。
【００３９】
以下、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
図６は、本発明の第３実施形態の加速度センサの要部の断面図である。
図６に示すように、保持部２０は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、貫通穴２３を有する挿通部２１と支持部２２とを備えており、貫通穴２３は、２つの開口部がそれぞれ異なる径に形成されている。
【００４０】
具体的には、挿通部２１同士が対向する側、つまり板ばね１３（図１参照）に近い側の第一開口部２３Ａは挿通される光ファイバ１４の径と略同じ径に形成され、反対側の第二開口部２３Ｂは光ファイバ１４の径より大きく形成される貫通ザグリ穴となっている。
そして、貫通穴２３と光ファイバ１４の隙間を第一プリフォームガラス２４Ａが充填されている。
また、それ以外の構成については、上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４１】
第３実施形態の光ファイバ取付構造２の形成方法は、光ファイバ１４が貫通穴２３に第一開口部２３Ａから挿通・収容される。その後、保持部２０は、第一開口部２３Ａが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるように調整し配置される。
【００４２】
そして、挿通部２１をヒータＨで局所的に加熱し、内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。その後、室温まで冷却し第一プリフォームガラス２４Ａを挿通部２１内で硬化させることで貫通穴２３においてハーメチックシール状に充填され光ファイバ１４を締付け固定する光ファイバ取付構造２が形成される。
【００４３】
従って、第３実施形態では（１）から（３）の作用効果を奏することができ、さらに次に示す作用効果を奏することができる。
（６）第３実施形態の挿通部２１が有する貫通穴２３は、第二開口部２３Ｂは光ファイバ１４の径より大きく形成され、反対側の第一開口部２３Ａは光ファイバ１４の径と略同じ径に形成される貫通ザグリ穴となっている。
このため、貫通穴２３内で第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させた場合、第一開口部２３Ａが光ファイバ１４の径と略同じであるので、第二プリフォームガラス２４Ｂを用いなくても第一プリフォームガラス２４Ａが貫通穴２３から流出するのを防ぐことが可能となる。
よって、第二プリフォームガラス２４Ｂを用いる必要がなく、低融点ガラス２４を単一種にすることができるので、製造コストを削減できる。
【００４４】
以下、本発明の第４実施形態を図面に基づいて説明する。
図７は、本発明の第４実施形態の加速度センサの要部の斜視図である。
図７に示すように、保持部２０は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、貫通穴２３を有する挿通部２１と支持部２２とを備えている。また、貫通穴２３の全ての開口部外側に光ファイバ１４に沿って略四角錐状の光ファイバ保護部２１Ａが形成されている。
【００４５】
そして、この光ファイバ保護部２１Ａは、保護用接着剤により形成されており、四角錐の底面が貫通穴２３の開口部を有する挿通部２１の側面と当接しており、この側面と底面とが略同じ面積に形成されている。
また、それ以外の構成については、上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４６】
第４実施形態の光ファイバ取付構造２の形成方法は、第１実施形態と同様に保持部２０と光ファイバ１４とが締付け固定された光ファイバ取付構造２が形成される。その後、貫通穴２３の全ての開口部外側に光ファイバ１４に沿って保護接着剤を略四角錐状に塗布することで光ファイバ保護部２１Ａを形成する。
【００４７】
従って、第３実施形態では（１）から（４）の作用効果を奏することができ、さらに次に示す作用効果を奏することができる。
（７）第４実施形態の挿通部２１は、貫通穴２３の開口部外側に光ファイバ１４に沿って光ファイバ保護部２１Ａを備えている。
このため、開口部外側に光ファイバ保護部２１Ａを設けることにより、光ファイバ１４と挿通部２１とを連続した形状で固定できるので、応力集中する箇所をなくし光ファイバ１４の破断を防ぐことが可能となる。
【００４８】
なお、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれるものである。
例えば、貫通穴２３の断面形状を円形としたが、これに限らず、楕円形や多角形の貫通穴であってよい。
【００４９】
光ファイバ１４のコーティングはポリイミドコーティングとしたが、これに限らず、紫外線硬化型樹脂や金属コーティングとしてもよい。金属コーティングの場合は、コーティングが残った状態で低融点ガラスにより締め付け固定されるが、紫外線硬化型樹脂の場合は、低融点ガラスの溶融時の熱で燃え尽きた後に締め付け固定される。このため、いずれのコーティングを選択しても締め付け効果により、固定強度と長期安定性が高い。
【００５０】
固定部１１や挿通部２１の形状は直方体としたが、これに限らず、円筒形や多角形の形状であってもよい。
そして、板ばね１３の両端部に挿通部２１と挿通部２１とを貼り合わせて固定し、一方の板ばね１３を変位させる形態としても本発明に適用することができる。
【００５１】
保持部２０は、切削加工としたが、鋳造や鍛造、粉末成型等などの切削加工以外であってもよい。また、ステンレス等の金属材料以外でも、熱膨張係数が加熱溶融対象である低融点ガラスの数値以上であれば、例えば、セラミックスであってもよい。
【００５２】
第一プリフォームガラス２４Ａを光ファイバ１４に複数個挿通するとしたが、これに限らず幅寸法の長い１個の第一プリフォームガラス２４Ａとしてもよい。
【００５３】
保持部２０の局所加熱は、クリップ式のヒータＨにて接触箇所からの局所加熱としたが、これに限らず、例えば、高周波誘導加熱やハロゲンヒータ等による非接触加熱であってもよい。
【００５４】
支持部２２と、固定部１１及び錘部１２とを金属接合するとしたが、これに限らず、ねじ止め、カシメ、接着剤等他の固定方法、及びそれら２つ以上の固定方法の組合せであってもよい。
【００５５】
第２実施形態では、挿通部２１と光ファイバ１４とを締付け固定した後、支持部２２と接合するとしたがこれに限らず、挿通部２１と支持部２２とを接合した後、光ファイバ１４を締付け固定してもよい。この場合、挿通部２１と支持部２２との接合温度及び接合時間の制約をなくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、加速度センサ、その他の物理量を検出する測定機器に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態の加速度センサの斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略図。
【図３】本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略断面図。
【図４】本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の斜視図。
【図５】本発明の第２実施形態の加速度センサの要部の分解斜視図。
【図６】本発明の第３実施形態の加速度センサの要部の断面図。
【図７】本発明の第４実施形態の加速度センサの要部の斜視図。
【符号の説明】
【００５８】
１…加速度センサ（光ファイバセンサ）
２…光ファイバ取付構造
１０…感知部
１１…固定部
１２…錘部
１３…板ばね（弾性部材）
１４…光ファイバ
２０…保持部
２１…挿通部
２１Ａ…光ファイバ保護部
２２…支持部
２３…貫通穴
２３Ａ…第一開口部（開口部）
２３Ｂ…第二開口部（開口部）
２４…低融点ガラス
２４Ａ…第一プリフォームガラス（低融点ガラス）
２４Ｂ…第二プリフォームガラス（低融点ガラス）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度、変位、傾斜などの物理量検出を行う光ファイバセンサの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の物理量検出センサは、電気抵抗、インダクタンス、キャパシタンスの変化に基づく電気信号変化として取り出す方式のものが一般に用いられている。
このような電気式の物理量センサは、電磁干渉による影響を受けやすく、また、長距離信号伝送には不向きである。さらに、物理量測定対象物の敷設状況、例えば可燃性雰囲気などの場合は専用の防爆対策を施した構成にする必要があった。
【０００３】
近年、このような問題に対処できるセンサとして、光ファイバ方式の物理量検出センサが数多く提案されている。
その中でも、ファイバブラッググレーティング（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ：以下、ＦＢＧと省略）を書き込んだ光ファイバを用いたものは、精度が高く、また、一本の光ファイバケーブルに複数のセンサを多重化して設置できる等の優れた特性を有する。
このため、簡単なシステム構成で広範囲に付設されたモニタリング対象物に対して、複数の測定位置で同時に各種測定ができ、さらには、光の波長を用いるので防爆構造を要する等の物理量測定対象物の施設状況からの影響が少ないものとして注目されている。
【０００４】
一般的に、ＦＢＧを各種物理量検出用センサとして用いる場合、被測定物の直接的又は間接的な曲げ歪みにより、ＦＢＧを含む光ファイバが伸縮歪み等を起こし物理量を検出するため、光ファイバへ正確に且つ安定的に伝達出来る固定方法が必要である。このため、光ファイバを保持部に固定するために接着剤を用いた方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、接着剤以外の固定方法として、金属接合手段であるハンダ付け、ロウ付け及び溶接等を用いた光ファイバの固定方法が提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７３８２０号公報
【特許文献２】特開２００４−３６１２６４号公報
【特許文献３】特開２００３−２５５１５１号公報
【特許文献４】特開２００６−１９４７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来では、接着剤を用いて光ファイバを保持部に固定する場合、光ファイバセンサの長期間の使用によって、光ファイバの固定強度が低下するおそれがあり、長期間安定した光ファイバの固定が困難であることが問題として挙げられる。
上記方法による光ファイバの固定では、個々の光ファイバセンサにおいて接着強度に偏差が生じるおそれがあり、この偏差を原因として測定精度が低下することや安定した測定性能が得られないことなどが問題として挙げられる。
また、ハンダ付けによる光ファイバの固定においては、光ファイバに金属コーティングを施す必要があるため、金属コーティングによる製造コストの増加及び製造方法の煩雑化が問題として挙げられる。
また、ハンダ付けによる光ファイバの固定においては、無電解メッキあるいはスパッタ等による金属コーティングを施した光ファイバと、Ａｕ−Ｓｎハンダによる固定方法が提案されている。この方法の利点は、固定強度バラツキの低減と長期安定性の向上等がある。
しかしながら、この方法の問題、あるいは制約事項として、
・Ａｕを含むため、ハンダ材料が高価
・ハンダの濡れ性を考慮した固定部材の材質制約または表面処理の必要性
・ハンダによる固定では、光ファイバへの金属コーティングが必要
が挙げられる。
【０００７】
本発明の目的は、長期間安定した固定が可能で、低コストかつ、光ファイバの選択自由度が高い光ファイバの取付構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光ファイバ取付構造は、中央部に回折格子が形成された光ファイバの両端が相対的に変位する一対の保持部に取り付けられた光ファイバ取付構造であって、前記一対の保持部は前記光ファイバが貫通される貫通穴が形成された挿通部を備え、これら挿通部と前記光ファイバとの間は熱膨張係数が前記保持部の熱膨張係数よりも小さな低融点ガラスでハーメチックシール状に締付け固定されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成の発明では、保持部と光ファイバの回折格子の両側部分とを貫通穴内で低融点ガラスによりハーメチックシール状に締付け固定を行うため、高い固定強度が得られ、かつ、固定強度を長期間維持できる。このため、接着剤等を用いた光ファイバの取付構造に比べ、各光ファイバセンサ間での固定強度の偏差が生じるおそれが少なく、安定した測定精度を有する光ファイバセンサを得ることができる。
【００１０】
また、低融点ガラスによりハーメチックシール状に締付け固定を行うため、使用可能な光ファイバのコーティングの選択自由度が高く、コストやセンサの用途、種類等を考慮した選定を行うことができる。
このため、光ファイバのコーティングはポリイミド等の樹脂コーティングでも製作可能となり、光ファイバのコーティング費用を安価に抑えることができる。
【００１１】
本発明の光ファイバ取付構造では、前記保持部は、それぞれ挿通部に連結された支持部を備え、これらの支持部のうち一方は被検出部に固定される固定部に連結され、前記支持部のうち他方は錘部に連結され、この錘部と固定部とは略板状の弾性部材とを介して互いに連結されている構成が好ましい。
【００１２】
この構成の発明では、光ファイバを固定部及び錘部に直接固定する必要がなく、保持部を介して間接的に固定することができるので、光ファイバセンサの組立調整をより容易に行うことができる。
【００１３】
本発明の光ファイバ取付構造では、前記挿通部と前記支持部とは金属接合手段により一体とされている構成が好ましい。
この構成の発明では、保持部を支持部と挿通部とに分割した形状とすることで、支持部及び挿通部それぞれの材質の選択性、形状の自由度を高くすることが可能となる。
【００１４】
本発明の光ファイバ取付構造では、前記挿通部は、前記貫通穴の径寸法が軸方向に沿って異なる多段型に形成される構成が好ましい。
この構成の発明では、保持部の貫通穴の断面形状を多段型とすることで、低融点ガラスを加熱・溶融した際に、溶融ガラスが貫通穴から流出するのを防ぐことが可能となる。
【００１５】
本発明の光ファイバ取付構造では、前記挿通部は、前記貫通穴の２つの開口部外側に張出した光ファイバ保護部を備える構成が好ましい。
この構成の発明では、開口部外側に光ファイバ保護部を設けることにより、光ファイバと固定部とを連続した形状とすることができ、応力集中する箇所をなくし光ファイバの破断を防ぐことが可能となる。
【００１６】
本発明の光ファイバ取付構造は、前記貫通穴の断面形状が円形以外に形成される構成が好ましい。
この構成の発明では、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態の説明において同一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
第１実施形態を図１から図４に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態の加速度センサの斜視図である。
図１に示すように、光ファイバセンサとしての加速度センサ１は、加速度による慣性力を受け弾性変形する感知部１０と、この感知部１０の弾性変形に追従する線状部材である光ファイバ１４とを備え、これらが図示しない検出器の筐体内に収容されている。
【００１８】
感知部１０は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、検出器筐体に取り付けられる直方体状の固定部１１と、この固定部１１の加速度変化により慣性力を受ける直方体状の錘部１２と、これら固定部１１と錘部１２とを連結する板状の弾性体である弾性部材としての板ばね１３とを有する。
【００１９】
そして、この感知部１０は、固定部１１と錘部１２とが、例えば、垂直方向１２ｍｍ、水平方向２５ｍｍ、奥行き方向２０ｍｍの寸法に形成され、板ばね１３が厚さ０．３ｍｍ、水平方向１０ｍｍ、奥行き方向２０ｍｍの寸法に形成されている。
また、固定部１１と錘部１２とに１対の保持部２０が設けられ、この保持部２０により光ファイバ１４は板ばね１３と平行かつ離れて固定されている。
【００２０】
保持部２０はステンレス等の金属材料で製作されており、光ファイバ１４が挿通される貫通穴２３を有する直方体状に形成される挿通部２１と、この挿通部２１と一体で形成された板状部材である支持部２２とを備えている。この支持部２２は、溶接、ハンダ付け等の金属接合が施される固定部１１及び錘部１２の接合面と略同じ面積の平面を有する板状部材となっている。
具体的には、挿通部２１は、φ１．５ｍｍの貫通穴２３を有する矩形部であって、長さ１０ｍｍ、水平方向３．５ｍｍ、高さ２．５ｍｍの寸法に形成されている。支持部２２は、ステンレス部材であって、水平方向２５ｍｍ、奥行き方向２０ｍｍ、厚さ方向０．５ｍｍの寸法に形成されている。
【００２１】
また、光ファイバ１４は、板ばね１３と対向する箇所に回折格子としてのＦＢＧ１５を有しており、このＦＢＧ１５の両端がそれぞれ固定部１１と錘部１２とに金属接合された支持部２２に設けられた挿通部２１の貫通穴２３に挿通され、貫通穴２３と光ファイバ１４との隙間に低融点ガラス２４が充填されることにより締付け固定されている。
【００２２】
次に、図１〜図４に基づいて、保持部２０に光ファイバ１４を固定する方法について説明する。図２は、本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略図である。図３は、本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略断面図である。図４は、本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の斜視図である。
図２に示すように、外径が貫通穴２３の内径と同等以下で、かつ、内径が光ファイバ１４の外径以上の中空円筒形に成型された溶着前の低融点ガラス２４の１種である第一プリフォームガラス２４Ａを複数個と、この第一プリフォームガラス２４Ａと同一形状で、かつ第一プリフォームガラス２４Ａより融点が高い第二プリフォームガラス２４Ｂ１個とがＦＢＧ１５を含む光ファイバ１４の一方に挿通される。
このとき、ＦＢＧ１５に遠い側から第一プリフォームガラス２４Ａが連続して配置され、ＦＢＧ１５に最も近い位置に第二プリフォームガラス２４Ｂが配置されるように挿通される。
【００２３】
そして、光ファイバ１４は、板ばね１３に近い側の貫通穴２３から第一プリフォームガラス２４Ａが先に挿通され、続いて第二プリフォームガラス２４Ｂが貫通穴２３に挿通されることで、第一プリフォームガラス２４Ａ及び第二プリフォームガラス２４Ｂが貫通穴２３に収容される。その後、保持部２０は、第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるように向きを調整し配置される。
【００２４】
次に、図３に示すように、光ファイバ１４が挿通された挿通部２１をクリップ式のヒータＨで機械的に挟み込み、挿通部２１とヒータＨとの接触部から熱を加えて挿通部２１を含む保持部２０を局所的に加熱し、貫通穴２３内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。この溶融状態を所定時間維持することで貫通穴２３内壁に第一プリフォームガラス２４Ａが密着する。その後、室温まで冷却し第一プリフォームガラス２４Ａを挿通部２１内で硬化させることで貫通穴２３においてハーメチックシール状に光ファイバ１４を締付け固定する。
【００２５】
なお、第一プリフォームガラス２４Ａの融点Ｔ１と、第二プリフォームガラス２４Ｂの融点Ｔ２と、ヒータＨの加熱温度ＴＨとの関係は、Ｔ２＞ＴＨ＞Ｔ１のようになっている。
このため、ヒータＨにより加熱された際、第一プリフォームガラス２４Ａのみが溶融するので、第一プリフォームガラス２４Ａの加熱溶融時の流出防止用の底蓋として、第二プリフォームガラス２４Ｂを使用することができる。
【００２６】
図４に示すように、これら一連の工程と同様に他方の挿通部にも光ファイバ１４を貫通穴２３において締め付け固定することで、ＦＢＧ１５の両端が挿通部２１の貫通穴２３において低融点ガラス２４によりハーメチックシール状に締付け固定された光ファイバ取付構造２が形成される。
さらに、この光ファイバ取付構造２の支持部２２を固定部１１と錘部１２に、溶接やカシメ等の金属接合手段によりそれぞれ固定する。なお、固定の際は、ＦＢＧ１５が弛まないように若干の張力を加えた状態で固定する。
【００２７】
これにより、加速度センサ１に上下方向の振動による加速度が加わった際に、錘部１２が慣性力により上下に変位することで、ＦＢＧ１５が伸縮歪みを起こす。そして、このＦＢＧ１５の伸縮歪みがＦＢＧからの光の反射波長変化若しくは透過波長変化となる。また、ＦＢＧ１５の伸縮歪み量は、加速度の増減に相関した錘部１２の変位量に依存するため、反射波長変化若しくは透過波長変化量を計測することで、加速度の大きさを測定することが可能な加速度センサ１が得られる。
【００２８】
従って、第１実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）第一プリフォームガラス２４Ａと、第二プリフォームガラス２４ＢとがＦＢＧ１５を含む光ファイバ１４に挿通される。そして、第一プリフォームガラス２４Ａ及び第二プリフォームガラス２４Ｂは貫通穴２３に収容される。その後、第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるようにする。
次に、光ファイバ１４が挿通された挿通部２１をヒータＨでクランプし、挿通部２１を局所的に加熱し、内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。そして、室温まで冷却し第一プリフォームガラス２４Ａを挿通部２１内で硬化させることで貫通穴２３においてハーメチックシール状に光ファイバ１４を締付け固定する。
【００２９】
このため、挿通部２１とＦＢＧ１５両側の光ファイバ１４とを貫通穴２３内壁に低融点ガラス２４を隙間なく密着させることができ、光ファイバ１４と挿通部２１とをハーメチックシール状に締付け固定を行うことができる。
従って、高い固定強度が得られ、かつ、固定強度を長期間維持できるので、接着剤等を用いた光ファイバ１４の固定に比べ、各加速度センサ１間での測定精度に偏差を生じるおそれが少なく、ＦＢＧ１５による安定した加速度検出が可能となる。
よって、加速度センサ１は、長期間安定した測定精度を維持することができる。
【００３０】
また、低融点ガラス２４により締付け固定を行うので、ＦＢＧ１５両側の光ファイバ１４のコーティングは、ポリイミドや紫外線硬化型樹脂および、金属コーティング等様々なコーティングを選択することが可能となる。
【００３１】
（２）挿通部２１をクリップ式のヒータＨで挟み込み、挿通部２１とヒータＨとの接触部から熱を加えて挿通部２１を含む保持部２０を局所的に加熱し、貫通穴２３内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。
このため、加熱方法を挿通部２１のみの局所加熱とすることで、加熱時間と加熱領域を最小限に抑え、光ファイバ１４のコーティングがポリイミドのような樹脂コーティングであっても、加熱影響を最小限に抑えることができる。
【００３２】
（３）保持部２０は第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるように向きを調整し配置された後、第一プリフォームガラス２４Ａが加熱・溶融される。
このため、貫通穴２３の軸方向が鉛直方向となるため、加熱・溶融後のガラスは、光ファイバ１４の外周と貫通穴２３の内周の間に均一に広がるので、ハーメチックシール状に密閉した締付け固定ができる。
【００３３】
（４）第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融する際、第一プリフォームガラス２４Ａの融点Ｔ１、第二プリフォームガラス２４Ｂの融点Ｔ２、ヒータＨの加熱温度ＴＨとの関係は、Ｔ２＞ＴＨ＞Ｔ１のようになっている。
このため、ヒータＨにより加熱された際、第一プリフォームガラス２４Ａのみが溶融するので、第一プリフォームガラス２４Ａの加熱溶融時の流出防止用の底蓋として第二プリフォームガラス２４Ｂを使用することができる。
【００３４】
以下、第２実施形態を図５に基づいて説明する。図５は、本発明の第２実施形態の加速度センサの要部の分解斜視図である。
図５に示すように、保持部２０は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、貫通穴２３を有する挿通部２１と支持部２２とが分割された別部材となっており、これらの部材が接合されることにより一体に形成されている。
また、それ以外の構成については、上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３５】
第２実施形態の光ファイバ取付構造２の形成方法は、第一プリフォームガラス２４Ａ及び第二プリフォームガラス２４Ｂが挿通された光ファイバ１４が貫通穴２３に挿通・収容される。
その後、第二プリフォームガラス２４Ｂが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるように挿通部２１を調整し配置する。
【００３６】
そして、挿通部２１をヒータＨで局所的に加熱し、内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。その後、室温まで冷却し第一プリフォームガラス２４Ａを挿通部２１内で硬化させることで貫通穴２３においてハーメチックシール状に光ファイバ１４を締付け固定する。
さらに、他方の挿通部２１も同様に光ファイバ１４を締付け固定する。
最後に、挿通部２１と支持部２２とが金属接合されることで保持部２０と光ファイバ１４とが締付け固定された光ファイバ取付構造２が形成される。
ただし、金属接合する際、加熱による第一プリフォームガラス２４Ａの再溶融による流出を防止するため、接合温度は、第一プリフォームガラス２４Ａの融点より低い温度とし、接合時間は、ヒータＨによる加熱・溶融時間よりも短いものとする。
【００３７】
従って、第２実施形態では（１）から（４）の作用効果を奏することができ、さらに次に示す作用効果を奏することができる。
（５）第２実施形態の保持部２０は、挿通部２１と支持部２２とが分割された別部材となっており、挿通部２１と光ファイバ１４とが締付け固定された後、挿通部２１と支持部２２とが接合されることにより一体に形成されている。
このため、保持部２０を支持部２２と挿通部２１とに分割した形状とすることで、挿通部２１、支持部２２及び感知部１０のそれぞれの材質の選択性や形状などの自由度を高くすることが可能となる。
【００３８】
また、挿通部２１が支持部２２と別部材となっているので、光ファイバ１４及び挿通部２１のみで締付け固定作業ができるため、板状の支持部２２を含まない分、締付け固定の作業を行う際、作業スペースをコンパクトにすることができ、また、締付け固定作業を行い易くすることができる。よって、締付け固定の作業性を向上させることができる。
【００３９】
以下、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
図６は、本発明の第３実施形態の加速度センサの要部の断面図である。
図６に示すように、保持部２０は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、貫通穴２３を有する挿通部２１と支持部２２とを備えており、貫通穴２３は、２つの開口部がそれぞれ異なる径に形成されている。
【００４０】
具体的には、挿通部２１同士が対向する側、つまり板ばね１３（図１参照）に近い側の第一開口部２３Ａは挿通される光ファイバ１４の径と略同じ径に形成され、反対側の第二開口部２３Ｂは光ファイバ１４の径より大きく形成される貫通ザグリ穴となっている。
そして、貫通穴２３と光ファイバ１４の隙間を第一プリフォームガラス２４Ａが充填されている。
また、それ以外の構成については、上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４１】
第３実施形態の光ファイバ取付構造２の形成方法は、光ファイバ１４が貫通穴２３に第一開口部２３Ａから挿通・収容される。その後、保持部２０は、第一開口部２３Ａが下側となり、かつ、貫通穴２３の軸方向が略鉛直方向となるように調整し配置される。
【００４２】
そして、挿通部２１をヒータＨで局所的に加熱し、内部の第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させる。その後、室温まで冷却し第一プリフォームガラス２４Ａを挿通部２１内で硬化させることで貫通穴２３においてハーメチックシール状に充填され光ファイバ１４を締付け固定する光ファイバ取付構造２が形成される。
【００４３】
従って、第３実施形態では（１）から（３）の作用効果を奏することができ、さらに次に示す作用効果を奏することができる。
（６）第３実施形態の挿通部２１が有する貫通穴２３は、第二開口部２３Ｂは光ファイバ１４の径より大きく形成され、反対側の第一開口部２３Ａは光ファイバ１４の径と略同じ径に形成される貫通ザグリ穴となっている。
このため、貫通穴２３内で第一プリフォームガラス２４Ａを加熱・溶融させた場合、第一開口部２３Ａが光ファイバ１４の径と略同じであるので、第二プリフォームガラス２４Ｂを用いなくても第一プリフォームガラス２４Ａが貫通穴２３から流出するのを防ぐことが可能となる。
よって、第二プリフォームガラス２４Ｂを用いる必要がなく、低融点ガラス２４を単一種にすることができるので、製造コストを削減できる。
【００４４】
以下、本発明の第４実施形態を図面に基づいて説明する。
図７は、本発明の第４実施形態の加速度センサの要部の斜視図である。
図７に示すように、保持部２０は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、貫通穴２３を有する挿通部２１と支持部２２とを備えている。また、貫通穴２３の全ての開口部外側に光ファイバ１４に沿って略四角錐状の光ファイバ保護部２１Ａが形成されている。
【００４５】
そして、この光ファイバ保護部２１Ａは、保護用接着剤により形成されており、四角錐の底面が貫通穴２３の開口部を有する挿通部２１の側面と当接しており、この側面と底面とが略同じ面積に形成されている。
また、それ以外の構成については、上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４６】
第４実施形態の光ファイバ取付構造２の形成方法は、第１実施形態と同様に保持部２０と光ファイバ１４とが締付け固定された光ファイバ取付構造２が形成される。その後、貫通穴２３の全ての開口部外側に光ファイバ１４に沿って保護接着剤を略四角錐状に塗布することで光ファイバ保護部２１Ａを形成する。
【００４７】
従って、第３実施形態では（１）から（４）の作用効果を奏することができ、さらに次に示す作用効果を奏することができる。
（７）第４実施形態の挿通部２１は、貫通穴２３の開口部外側に光ファイバ１４に沿って光ファイバ保護部２１Ａを備えている。
このため、開口部外側に光ファイバ保護部２１Ａを設けることにより、光ファイバ１４と挿通部２１とを連続した形状で固定できるので、応力集中する箇所をなくし光ファイバ１４の破断を防ぐことが可能となる。
【００４８】
なお、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれるものである。
例えば、貫通穴２３の断面形状を円形としたが、これに限らず、楕円形や多角形の貫通穴であってよい。
【００４９】
光ファイバ１４のコーティングはポリイミドコーティングとしたが、これに限らず、紫外線硬化型樹脂や金属コーティングとしてもよい。金属コーティングの場合は、コーティングが残った状態で低融点ガラスにより締め付け固定されるが、紫外線硬化型樹脂の場合は、低融点ガラスの溶融時の熱で燃え尽きた後に締め付け固定される。このため、いずれのコーティングを選択しても締め付け効果により、固定強度と長期安定性が高い。
【００５０】
固定部１１や挿通部２１の形状は直方体としたが、これに限らず、円筒形や多角形の形状であってもよい。
そして、板ばね１３の両端部に挿通部２１と挿通部２１とを貼り合わせて固定し、一方の板ばね１３を変位させる形態としても本発明に適用することができる。
【００５１】
保持部２０は、切削加工としたが、鋳造や鍛造、粉末成型等などの切削加工以外であってもよい。また、ステンレス等の金属材料以外でも、熱膨張係数が加熱溶融対象である低融点ガラスの数値以上であれば、例えば、セラミックスであってもよい。
【００５２】
第一プリフォームガラス２４Ａを光ファイバ１４に複数個挿通するとしたが、これに限らず幅寸法の長い１個の第一プリフォームガラス２４Ａとしてもよい。
【００５３】
保持部２０の局所加熱は、クリップ式のヒータＨにて接触箇所からの局所加熱としたが、これに限らず、例えば、高周波誘導加熱やハロゲンヒータ等による非接触加熱であってもよい。
【００５４】
支持部２２と、固定部１１及び錘部１２とを金属接合するとしたが、これに限らず、ねじ止め、カシメ、接着剤等他の固定方法、及びそれら２つ以上の固定方法の組合せであってもよい。
【００５５】
第２実施形態では、挿通部２１と光ファイバ１４とを締付け固定した後、支持部２２と接合するとしたがこれに限らず、挿通部２１と支持部２２とを接合した後、光ファイバ１４を締付け固定してもよい。この場合、挿通部２１と支持部２２との接合温度及び接合時間の制約をなくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、加速度センサ、その他の物理量を検出する測定機器に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態の加速度センサの斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略図。
【図３】本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略断面図。
【図４】本発明の第１実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の斜視図。
【図５】本発明の第２実施形態の加速度センサの要部の分解斜視図。
【図６】本発明の第３実施形態の加速度センサの要部の断面図。
【図７】本発明の第４実施形態の加速度センサの要部の斜視図。
【符号の説明】
【００５８】
１…加速度センサ（光ファイバセンサ）
２…光ファイバ取付構造
１０…感知部
１１…固定部
１２…錘部
１３…板ばね（弾性部材）
１４…光ファイバ
２０…保持部
２１…挿通部
２１Ａ…光ファイバ保護部
２２…支持部
２３…貫通穴
２３Ａ…第一開口部（開口部）
２３Ｂ…第二開口部（開口部）
２４…低融点ガラス
２４Ａ…第一プリフォームガラス（低融点ガラス）
２４Ｂ…第二プリフォームガラス（低融点ガラス）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に回折格子が形成された光ファイバの両端が相対的に変位する一対の保持部に取り付けられた光ファイバ取付構造であって、
前記一対の保持部は前記光ファイバが貫通される貫通穴が形成された挿通部を備え、これら挿通部と前記光ファイバとの間は熱膨張係数が前記保持部の熱膨張係数よりも小さな低融点ガラスでハーメチックシール状に締付け固定されていることを特徴とする光ファイバ取付構造。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバ取付構造において、
前記保持部は、それぞれ挿通部に連結された支持部を備え、これらの支持部のうち一方は被検出部に固定される固定部に連結され、前記支持部のうち他方は錘部に連結され、この錘部と固定部とは略板状の弾性部材とを介して互いに連結されていることを特徴とした光ファイバ取付構造。
【請求項３】
請求項２に記載の光ファイバ取付構造において、
前記挿通部と前記支持部とは金属接合手段により一体とされていることを特徴とする光ファイバ取付構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ファイバ取付構造において、
前記挿通部は、前記貫通穴の径寸法が軸方向に沿って異なる多段型に形成されることを特徴とする光ファイバ取付構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光ファイバ取付構造において、
前記挿通部は、前記貫通穴の２つの開口部外側に張出した光ファイバ保護部を備えることを特徴とする光ファイバ取付構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光ファイバ取付構造において、
前記貫通穴の断面形状が円形以外に形成されることを特徴とした光ファイバ取付構造。
【請求項１】
中央部に回折格子が形成された光ファイバの両端が相対的に変位する一対の保持部に取り付けられた光ファイバ取付構造であって、
前記一対の保持部は前記光ファイバが貫通される貫通穴が形成された挿通部を備え、これら挿通部と前記光ファイバとの間は熱膨張係数が前記保持部の熱膨張係数よりも小さな低融点ガラスでハーメチックシール状に締付け固定されていることを特徴とする光ファイバ取付構造。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバ取付構造において、
前記保持部は、それぞれ挿通部に連結された支持部を備え、これらの支持部のうち一方は被検出部に固定される固定部に連結され、前記支持部のうち他方は錘部に連結され、この錘部と固定部とは略板状の弾性部材とを介して互いに連結されていることを特徴とした光ファイバ取付構造。
【請求項３】
請求項２に記載の光ファイバ取付構造において、
前記挿通部と前記支持部とは金属接合手段により一体とされていることを特徴とする光ファイバ取付構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ファイバ取付構造において、
前記挿通部は、前記貫通穴の径寸法が軸方向に沿って異なる多段型に形成されることを特徴とする光ファイバ取付構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の光ファイバ取付構造において、
前記挿通部は、前記貫通穴の２つの開口部外側に張出した光ファイバ保護部を備えることを特徴とする光ファイバ取付構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光ファイバ取付構造において、
前記貫通穴の断面形状が円形以外に形成されることを特徴とした光ファイバ取付構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−７９０６１（Ｐ２０１０−７９０６１Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４８７２３（Ｐ２００８−２４８７２３）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００１５０７０７）長野計器株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００１５０７０７）長野計器株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]