特許 7530309 光ファイバ担持樹脂管の加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-30

(45)【発行日】2024-08-07

(54)【発明の名称】光ファイバ担持樹脂管の加工方法

(51)【国際特許分類】

   F16L 11/12 20060101AFI20240731BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20240731BHJP

   G02B 6/24 20060101ALI20240731BHJP

   G01B 11/16 20060101ALI20240731BHJP

【ＦＩ】

F16L11/12 Z

G02B6/44 366

G02B6/44 316

G02B6/24

G01B11/16 G

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021013825

(22)【出願日】2021-01-29

(65)【公開番号】P2022117238

(43)【公開日】2022-08-10

【審査請求日】2023-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100152272

【弁理士】

【氏名又は名称】川越 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】東 総介

(72)【発明者】

【氏名】水川 賢司

(72)【発明者】

【氏名】山口 拓朗

(72)【発明者】

【氏名】井上 将男

(72)【発明者】

【氏名】石原 岳

(72)【発明者】

【氏名】太田 悠介

【審査官】岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０５４９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７８７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１０５８１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ １１／１２

Ｇ０２Ｂ ６／４４

Ｇ０２Ｂ ６／２４

Ｇ０１Ｂ １１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂管の筒壁内に管軸方向に延びる光ファイバを有する光ファイバ担持樹脂管から光ファイバを露出する光ファイバ担持樹脂管の加工方法であって、
前記樹脂管の一方の端部に加熱用ヒーターを装着し、前記加熱用ヒーターを用いて、前記樹脂管の一方の端部を内側と外側から加熱する加熱工程と、
加熱した前記樹脂管の一方の端部を引き裂くことにより前記光ファイバを取り出す取出工程と、を有し、
前記加熱用ヒーターは、内層加熱用ヒーターと、外層加熱用ヒーターと、封止板と、を有し、
前記内層加熱用ヒーターは、前記樹脂管内に挿入され、前記樹脂管内に挿入された状態で、前記樹脂管の内面の近傍にあり、
前記外層加熱用ヒーターは、前記樹脂管の一方の端部を外側から囲み、前記樹脂管の一方の端部を覆った状態で、前記樹脂管の外面の近傍にあり、
前記封止板は、前記樹脂管の一方の端部に前記加熱用ヒーターを装着した状態で、前記樹脂管の一方の端部を塞ぐ、光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【請求項2】

前記加熱工程において、前記樹脂管の一方の端部の表面を加熱する温度が、２００℃以上２４０℃以下である、請求項１に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【請求項3】

前記加熱工程の前に、前記樹脂管の一方の端部の表面を切削する切削工程を有する、請求項１または２に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【請求項4】

前記切削工程にて、前記樹脂管の一方の端部の表面を径方向に切削する、請求項３に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【請求項5】

前記光ファイバは、前記樹脂管の軸方向から周方向に向けて０度超９０度未満の傾斜角度で螺旋状に埋め込まれている、請求項１～４のいずれか１項に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【請求項6】

前記光ファイバは、前記筒壁に複数埋め込まれている、請求項１～５のいずれか１項に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【請求項7】

前記光ファイバは、前記筒壁の厚さ方向の中心で二分する位置から表面に向かう２５％以内にある、請求項１～６のいずれか１項に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【請求項8】

前記筒壁は、熱可塑性樹脂を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【請求項9】

前記筒壁における前記光ファイバが存在する位置にて、前記樹脂管の一方の端部を引き裂く、請求項１～８のいずれか１項に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバ担持樹脂管の加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル掘削時の崩壊を検知し、掘削時の安全を確保するために、光ファイバを用いる方法が知られている。このような方法としては、例えば、長尺鋼管の長さ方向に複数の光ファイバを直線状に敷設して、これらの光ファイバに歪が加えられることにより生じるブリルアン周波数シフトを利用して鋼管の歪挙動を計測することにより、掘削時の地面の動きをモニタする方法が挙げられる。

【0003】

例えば、特許文献１には、地中・構造物内部に配設され、筒状の内管の外周を覆うように筒状に配設された光ファイバ取付層に螺旋状に敷設され、内管の変形とともに変形するように取付けられた４本以上の光ファイバにより、レイリー散乱の周波数の変化、またはレイリー散乱の位相変化から、前記内管に生じた曲げ、伸び、ねじりの各ひずみ変化、圧力変化、あるいは温度変化を求めることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５８５１６３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、光ファイバを計測機器に接続するために、内管の端部から光ファイバ取付層に埋め込まれている光ファイバを露出させる必要があるが、その露出方法が確立されていないという課題があった。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、樹脂管の筒壁内に管軸方向に延びる光ファイバを有する光ファイバ担持樹脂管から光ファイバを容易に露出することができる光ファイバ担持樹脂管の加工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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を有する。
［１］樹脂管の筒壁内に管軸方向に延びる光ファイバを有する光ファイバ担持樹脂管から光ファイバを露出する光ファイバ担持樹脂管の加工方法であって、前記樹脂管の端部を内側と外側から加熱する加熱工程と、加熱した前記樹脂管の端部を引き裂くことにより前記光ファイバを取り出す取出工程と、を有する、光ファイバ担持樹脂管の加工方法。
［２］前記加熱工程において、前記樹脂管の端部の表面を加熱する温度が、２００℃以上２４０℃以下である、［１］に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。
［３］前記加熱工程の前に、前記樹脂管の端部の表面を切削する切削工程を有する、［１］または［２］に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。
［４］前記切削工程にて、前記樹脂管の端部の表面を径方向に切削する、［３］に記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。
［５］前記光ファイバは、前記樹脂管の軸方向から周方向に向けて０度超９０度未満の傾斜角度で螺旋状に埋め込まれている、［１］～［４］のいずれかに記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。
［６］前記光ファイバは、前記筒壁に複数埋め込まれている、［１］～［５］のいずれかに記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。
［７］前記光ファイバは、前記筒壁の厚さ方向の中心で二分する位置から表面に向かう２５％以内にある、［１］～［６］のいずれかに記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。
［８］前記筒壁は、熱可塑性樹脂を含む、［１］～［７］のいずれかに記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。
［９］前記筒壁における前記光ファイバが存在する位置にて、前記樹脂管の端部を引き裂く、［１］～［８］のいずれかに記載の光ファイバ担持樹脂管の加工方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、樹脂管の筒壁内に管軸方向に延びる光ファイバを有する光ファイバ担持樹脂管から光ファイバを容易に露出することができる光ファイバ担持樹脂管の加工方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る光ファイバ担持樹脂管の加工方法を適用する光ファイバを示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る光ファイバ担持樹脂管の加工方法を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る光ファイバ担持樹脂管の加工方法を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施形態に係る光ファイバ担持樹脂管の加工方法を示し、光ファイバ担持樹脂管の端面を示す正面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る光ファイバ担持樹脂管の加工方法を適用する光ファイバを示す斜視図である。

【図6】本発明の実施例において、樹脂管の厚さと樹脂管が軟化するまでの時間との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［光ファイバ担持樹脂管の加工方法］
本発明の実施形態に係る光ファイバ担持樹脂管の加工方法は、樹脂管の筒壁内に管軸方向に延びる光ファイバを有する光ファイバ担持樹脂管から光ファイバを露出する光ファイバ担持樹脂管の加工方法であって、前記樹脂管の端部を内側と外側から加熱する加熱工程と、加熱した前記樹脂管の端部を引き裂くことにより前記光ファイバを取り出す取出工程と、を有する。

【0011】

「光ファイバ担持樹脂管」
本実施形態の光ファイバ担持樹脂管の加工方法を適用する光ファイバが埋め込まれた樹脂管（以下、「光ファイバ担持樹脂管」という。）としては、例えば、図１に示すものが挙げられる。
図１に示す光ファイバ担持樹脂管１０は、円筒状の長尺の樹脂製の管である。光ファイバ担持樹脂管１０は、円筒状の樹脂管１１と、樹脂管１１の筒壁内に樹脂管１１の軸（管軸）Ｏ１方向に延びる光ファイバ１２と、を有する。
樹脂管１１の筒壁内に埋め込まれている光ファイバ１２は、１本であってもよいが、ひずみ変化等を検知する感度を高くするために、複数本（２本以上）であることが好ましい。
光ファイバ１２は、筒壁の厚さ方向の中心で二分する位置から表面に向かう２５％以内にあることが好ましい。これにより、光ファイバ担持樹脂管１０を曲げた際に、光ファイバ１２が樹脂管１１の外部に露出して、損傷することを抑制できる。

【0012】

樹脂管１１を構成する樹脂は、特に限定されず、加熱により、容易に溶融し、光ファイバ１２を取り出すことができる点から、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが挙げられる。

【0013】

光ファイバ１２としては、特に限定されず、コアとクラッドが屈折率の異なるガラスから構成されるものであれば特に限定されず、光ファイバ裸線、光ファイバ素線、光ファイバ心線等が挙げられる。

【0014】

「光ファイバ担持樹脂管の加工方法」
以下、図１～図４に基づいて、本実施形態の光ファイバ担持樹脂管の加工方法について説明する。

【0015】

（加熱工程）
加熱工程では、樹脂管１１の一方の端部１１Ａを、内側と外側から加熱する。
樹脂管１１の一方の端部１１Ａを加熱するには、図２に示すように、樹脂管１１の一方の端部１１Ａに加熱用ヒーター１００を装着する。

【0016】

加熱用ヒーター１００は、内層加熱用ヒーター１０１と、外層加熱用ヒーター１０２と、封止板１０３と、を有する。

【0017】

内層加熱用ヒーター１０１は、例えば、円柱状をなしており、樹脂管１１内に挿入される。内層加熱用ヒーター１０１の外形は、樹脂管１１の内面に沿う形状をなしていることが好ましい。内層加熱用ヒーター１０１は、樹脂管１１内に挿入した状態で、樹脂管１１の内面の近傍にあればよく、樹脂管１１の内面に接していてよく、樹脂管１１の内面に接していなくてもよい。

【0018】

外層加熱用ヒーター１０２は、例えば、円筒状をなしており、樹脂管１１の一方の端部１１Ａを外側から囲む。外層加熱用ヒーター１０２の内面の形状は、樹脂管１１の外面に沿う形状をなしていることが好ましい。外層加熱用ヒーター１０２は、樹脂管１１を覆った状態で、樹脂管１１の外面の近傍にあればよく、樹脂管１１の外面に接していてよく、樹脂管１１の外面に接していなくてもよい。

【0019】

封止板１０３は、樹脂管１１の一方の端部１１Ａに加熱用ヒーター１００を装着した状態で、樹脂管１１の一方の端部１１Ａを塞ぐ。これにより、加熱用ヒーター１００内を所定の温度に調節して、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの全周を加熱し、樹脂管１１の一方の端部１１Ａを溶融する。

【0020】

加熱用ヒーター１００により、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を加熱する長さ（管軸Ｏ１方向の長さ）は、樹脂管１１から取り出す光ファイバ１２の長さに応じて適宜設定される。樹脂管１１の一方の端部１１Ａを加熱する長さは、例えば、２００ｍｍ以上であってもよい。

【0021】

加熱工程にて、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を加熱する温度は、樹脂管１１を構成する樹脂の融点以上の温度であり、２００℃以上２４０℃以下であることが好ましい。なお、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を加熱する温度は、光ファイバ１２のコアとクラッドを被覆する樹脂の融点よりも低いことが好ましい。樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を加熱する温度が上記下限値以上であれば、上記光ファイバ担持樹脂管１０を構成する樹脂を溶融させるのに十分な温度である。樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を加熱する温度が上記上限値以下であれば、光ファイバ１２のコアとクラッドを被覆する樹脂も同時に溶融させてしまうおそれが低く、上記光ファイバ担持樹脂管１０を構成する樹脂のみ安定的に溶融させることができる。

【0022】

（切削工程）
本実施形態の光ファイバ担持樹脂管の加工方法では、加熱工程の前に、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を切削する切削工程を有することが好ましい。切削工程を行うことにより、樹脂管１１から光ファイバ１２を容易に取り出すことができる。

【0023】

切削工程では、図３および図４に示すように、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を径方向に切削する。これにより、樹脂管１１の一方の端部１１Ａにおいて、光ファイバ１２の位置を特定することができる。

【0024】

切削工程では、一般的に市販されている合成樹脂管用スクレーパーを用いることにより、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を径方向に切削する。

【0025】

切削工程にて、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を切削する量は、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの径方向に０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。これにより、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面において、光ファイバ１２の位置をより正確に特定することができる。

【0026】

切削工程にて、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を切削する長さ（管軸Ｏ１方向の長さ）は、樹脂管１１から取り出す光ファイバ１２の長さに応じて適宜設定される。樹脂管１１の一方の端部１１Ａを切削する長さは、加熱工程にて、樹脂管１１の一方の端部１１Ａを加熱する長さと同様である。

【0027】

また、切削工程では、図３に示すように、径方向に切削した樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面において、管軸Ｏ１方向に、筒壁内に埋め込まれた光ファイバ１２に沿う引裂溝３１を形成してもよい。引裂溝３１の長さ（管軸Ｏ１方向の長さ）は、樹脂管１１から取り出す光ファイバ１２の長さに応じて適宜設定される。引裂溝３１を形成することにより、光ファイバ１２を容易に取り出すことができる。

【0028】

（取出工程）
取出工程では、加熱した樹脂管１１の一方の端部１１Ａを引き裂くことにより光ファイバ１２を取り出す。

【0029】

切削工程を設けていない場合には、例えば、樹脂管１１の一方の端面１１ａを観察することにより、その端面１１ａに露出する光ファイバ１２の一方の端面１２ａを見付けて、光ファイバ１２の位置を特定する。

【0030】

切削工程を設けている場合には、樹脂管１１の一方の端部１１Ａの表面を切削することにより、光ファイバ１２の位置を特定することができる。

【0031】

取出工程では、加熱により溶融、軟化した樹脂管１１の一方の端部１１Ａを、光ファイバ１２が存在する位置で軸方向に引き裂いて、樹脂管１１から光ファイバ１２を取り出す。樹脂管１１の一方の端部１１Ａを引き裂く方法は、特に限定されず、手で引き裂いてもよく、カッター等の刃物を用いてもよい。
また、取出工程では、樹脂管１１の筒壁における光ファイバ１２が存在する位置にて、樹脂管１１の一方の端部１１Ａを引き裂くことが好ましい。光ファイバ担持樹脂管１０では、樹脂管１１の軸（管軸）Ｏ１方向に対し垂直な断面において、樹脂－光ファイバ１２－樹脂から構成される。そのため、光ファイバ担持樹脂管１０における光ファイバ１２が内蔵されている部分では、光ファイバ担持樹脂管１０における光ファイバ１２が内蔵されていない部分に比べ強度が低下している。そこで、取出工程では、強度が低くなっている、樹脂管１１の筒壁における光ファイバ１２が存在する位置にて、樹脂管１１の一方の端部１１Ａを引き裂くことにより、容易に光ファイバ１２を取り出すことができる。

【0032】

本実施形態の光ファイバ担持樹脂管の加工方法によれば、樹脂管１１の一方の端部１１Ａを内側と外側から加熱する加熱工程と、加熱した樹脂管１１の一方の端部１１Ａを引き裂くことにより光ファイバ１２を取り出す取出工程と、を有するため、樹脂管１１の筒壁内に管軸Ｏ１方向に延びる光ファイバ１２を容易に露出することができる。したがって、従来よりも、光ファイバの接続作業の効率を上げることができる。

【0033】

本実施形態の光ファイバ担持樹脂管の加工方法は、図５に示す光ファイバ担持樹脂管２０にも適用することができる。
図５に示す光ファイバ担持樹脂管２０は、円筒状の長尺の樹脂製の管である。光ファイバ担持樹脂管２０は、円筒状の樹脂管２１と、樹脂管２１の筒壁内に樹脂管２１の軸（管軸）Ｏ２方向から周方向に向けて０度超９０度未満の傾斜角度で螺旋状に埋め込まれている光ファイバ２２と、を有する。
樹脂管２１の筒壁内に埋め込まれている光ファイバ２２は、１本であってもよいが、ひずみ変化等を検知する感度を高くするために、複数本（２本以上）であることが好ましい。
光ファイバ２２は、筒壁の厚さ方向の中心で二分する位置から表面に向かう２５％以内にあることが好ましい。これにより、光ファイバ担持樹脂管２０を曲げた際に、光ファイバ２２が樹脂管２１の外部に露出して、損傷することを抑制できる。
樹脂管２１は樹脂管１１と同様の構成であり、光ファイバ２２は光ファイバ１２と同様の構成である。

【0034】

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【実施例】

【0035】

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0036】

［実施例］
光ファイバが埋め込まれた樹脂管を用意した。
樹脂管の厚さを、図６に示す通りとした。
樹脂管を構成する樹脂を、ポリエチレンとした。
図２に示すような加熱器を用いて、樹脂管の一方の端部を２３５℃に加熱し、その端部が軟化するまでの時間を測定した。
なお、ここで言う軟化とは、樹脂が融点温度以上にて加熱された状態であり、容易に樹脂管端部を引き裂ける状態のことである。
樹脂管の厚さと樹脂管が軟化するまでの時間との関係を図６に示す。
図６の結果から、樹脂管の厚さが３ｍｍ程度であれば、約８０秒で樹脂管を溶融させることができ、樹脂管を引き裂きき可能であることが確認された。
一方、樹脂管の厚さが２ｍｍ未満であれば、樹脂管を溶融する時間が短くなるものの、光ファイバを被覆する樹脂も樹脂管とともに溶融しやすくなることが確認された。

【符号の説明】

【0037】

１０，２０ 光ファイバ担持樹脂管
１１，２１ 樹脂管
１１Ａ，２１Ａ 端部
１２，２２ 光ファイバ
１００ 加熱用ヒーター
１０１ 内層加熱用ヒーター
１０２ 外層加熱用ヒーター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】