JP2004101414A

JP2004101414A - 長尺光ファイバセンサー及びその製造方法

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Publication number: JP2004101414A
Application number: JP2002265358A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Kobayashi; 小林　良治; Kazuhiro Kemizaki; 検見崎　千浩
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-11
Also published as: JP3929378B2

Abstract

【課題】施工容易な長尺光ファイバセンサー及びその製造方法を実現する。
【解決手段】環境条件変動観測用の長尺光ファイバ１０の複数条が横断面内一様な位置関係で連なるように複合化された長尺光ファイバセンサーであって、複数条の長尺光ファイバ１０は、樹脂チューブ２０又は筒状に組立て可能な樹脂ベルトの樹脂肉内に埋め込まれる構成を以て横断面内一様な位置関係に維持されるようにする。長尺光ファイバの必要な位置関係を確保したうえで長尺光ファイバセンサーを曲げてコンパクトにして運べるので、位置関係確保の準備作業も現場での施工作業も負担が軽減される。また、共押し出し方式等にて安価に製造できる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、長尺光ファイバを複列状態（並走状態）に組み立てた長尺光ファイバセンサー及びその製造方法に関し、詳しくは、光ファイバを条材にて固定支持する長尺光ファイバセンサー及びその製造方法に関する。
このような長尺光ファイバセンサーは、例えば、光ファイバのブリルアン散乱光を利用して光ファイバの長手方向の歪み分布を測定するＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）等を行うに際して、測定端子（検出子・検出端）として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
地滑り等の環境条件変動を監視するために監視対象箇所に長尺光ファイバを設置する技術として、可撓性ケーシング管（支持条材）に光ファイバを挿入して充填材で固定したものや（例えば、特許文献１参照。）、塩ビパイプ（支持条材）を継ぎ足しながら外周に光ファイバをバンド等で固定したもの（例えば、特許文献２参照。）、光ファイバに長手方向の伸び歪を与えた状態で固定するもの（例えば、特許文献３参照。）、短尺管体（支持条材）を繋ぎ合わせながら光ファイバに張力を掛けた状態で固定するもの（例えば、特許文献４参照。）、光ファイバに張力を掛けたままで構造物表面に骨材入反応硬化性樹脂で覆装するものが（例えば、特許文献５参照。）、知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−５２２２２号公報　（第１頁、第６図）
【特許文献２】
特開平１０−１９７２９８号公報　（第１頁、図４）
【特許文献３】
特開２００１−２９６１１２号公報　（第１頁、図２−３）
【特許文献４】
特開２００２−５４９５６号公報　（第１頁、図３）
【特許文献５】
特開２００２−１３１０２４号公報　（第１−２頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の長尺光ファイバセンサーでは、長尺光ファイバの配設や張設が施工現場で行われていた。支持条材の継ぎ足しも一緒に施工現場で行われていた。
このため、作業環境が一定しないうえ、使える道具や治具など作業上の制約も多くて、適正な施工を成すには作業負担が重かった。
【０００５】
そこで、施工作業の負担を軽減し、しかも適切な施工結果が得られるよう、工場など環境の整ったところで施工準備してから現場へ運び込めるものに改良することが技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、施工容易な長尺光ファイバセンサーを実現することを目的とする。
また、この発明は、そのような施工容易な長尺光ファイバセンサーの製造方法を実現することも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するためになされた本発明の長尺光ファイバセンサーは、環境条件変動観測用の長尺光ファイバが横断面内一様な位置関係で複列配置されるように支持されている長尺光ファイバセンサーであって、前記長尺光ファイバは、樹脂チューブ又は筒状に組立て可能な樹脂ベルトの樹脂肉内に埋め込まれた構成を以て前記横断面内一様な位置関係に維持されている、というものである。
ここで、上記の「横断面」は、樹脂チューブ又は樹脂ベルトの長手方向に直交する断面をいう。また、長尺光ファイバの「複列配置」は長手方向に複数並んで伸びている状態を意味し、これには、分離した完全な複数条が並走している状態はもちろん、支持条材である樹脂チューブ又は樹脂ベルトにて支持されているところが複数並んでいれば１本のファイバを曲げてＵターンさせた状態も該当する。
【０００７】
このような長尺光ファイバセンサーにあっては、支持条材に樹脂チューブ又は特定の樹脂ベルトを採用するとともに、その樹脂肉内に長尺光ファイバを埋め込むことで、横断面内一様な位置関係が確保される。その作業は、現場で行っても良いが、現場以外の工場等でも行える。そして、現場以外で準備作業を済ませたときには、支持条材が樹脂からなり可成りの程度まで曲げられることを利用して、長尺光ファイバセンサーをリール等で巻き取ったりドラム缶状大筒などの収納容器内に巻き込んだりしてから、現場へ運び込む。現場では、巻回を解除して、長尺光ファイバセンサーを真っ直ぐに展開しながら、あるいは環境に適合する他の形状に直しながら、設置する。
【０００８】
なお、設置前に長尺光ファイバセンサーを曲げ伸ばししても、長尺光ファイバが樹脂肉内に埋め込まれていることから、横断面内一様な位置関係が設置後も維持されるので、測定は適切に行える。
このように長尺光ファイバの必要な位置関係を確保したうえで長尺光ファイバセンサーを巻回などにて曲げてコンパクトに纏めてから運べるようにしたことにより、位置関係確保の準備作業も、現場での施工作業も、負担が軽減される。
したがって、この発明によれば、施工容易な長尺光ファイバセンサーを実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明の長尺光ファイバセンサーについて、これを実施するための形態を幾つか説明する。
【００１０】
本発明の第１の実施形態は、上述した解決手段の長尺光ファイバセンサーであって、前記筒状に組立て可能な樹脂ベルトにおける筒状に組立る手段が、前記ベルトの両端縁に設けた噛み合わせ結合端同士の噛み合わせになっている、というものである。
支持条材をベルトに分解したことにより、巻回等にてコンパクトに纏め易くなる。また、そのように分解しても、噛合による結合は現場でも簡単かつ迅速に行えるので、現場での施工容易性が損なわれることもない。
【００１１】
本発明の第２の実施形態は、上述した解決手段および実施形態の長尺光ファイバセンサーであって、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトには、前記長尺光ファイバが埋め込まれていない部分に貫通孔が無く、前記長尺光ファイバが埋め込まれていない部分に貫通孔が形成されている、というものである。
これにより、長尺光ファイバセンサーの設置に際して樹脂チューブ又は樹脂ベルト結合筒状体の中空内に土砂等を充填するとき、両端開口に加えて貫通孔からも投入できるうえ、邪魔な空気や水などが貫通孔から逃げるので、充填作業が迅速かつ的確に行える。また、樹脂内長手方向応力の分断緩和にも有用である。
【００１２】
本発明の第３の実施形態は、上述した解決手段および実施形態の長尺光ファイバセンサーであって、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトは、前記長尺光ファイバを囲む部分の樹脂厚さと囲まない部分の樹脂厚さとが同等（すなわち同じか或いは長尺光ファイバ埋込箇所に応力集中を生じない程度に近い値）になっている、というものである。
これにより、長尺光ファイバの支持条材である樹脂肉内への埋込が確実になされるとともに、監視対象の環境条件変動が歪みであるときその歪みが長尺光ファイバへ的確に伝わることとなる。すなわち、長尺光ファイバを利用した測定が長手方向の伸縮に基づいて行われるところ、長尺光ファイバを囲まない部分の樹脂の存在は、上記歪みの長尺光ファイバへの伝達の効率を稀釈し、あるいは、この部分の樹脂に残留する圧縮応力等が伸縮データにノイズをもたらすという問題が生じうるが、上記構成によれば、この問題の発生を防止することができる。
【００１３】
本発明の第４の実施形態は、上述した解決手段および実施形態の長尺光ファイバセンサーであって、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトが吸水膨張性の樹脂によって構成されている、というものである。
これにより、長尺光ファイバを樹脂肉内に埋め込んだ後の吸湿（吸水）に伴う膨張により常温下でも樹脂条材を伸長させることができる。そのため、加熱形成後の冷却により収縮した樹脂条材の収縮の解消や、樹脂条材の伸長による長尺光ファイバへの張力付与も、行える。
【００１４】
本発明の第５の実施形態は、上述した解決手段および実施形態の長尺光ファイバセンサーを製造する長尺光ファイバセンサー製造方法であって、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトの製造に押し出し成形装置を用い、その際、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトの押し出しと同時に前記長尺光ファイバの送りも行って、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトの樹脂肉内に前記長尺光ファイバを埋め込む、という方法である。
このような共押し出し方式により、横断面内一様な位置関係を厳格に保った長い長尺光ファイバセンサーを安価に効率良く作ることができる。必要であれば長尺光ファイバへの張力付与を同時に済ませることもできる。
【００１５】
本発明の第６の実施形態は、上述した第５実施形態の長尺光ファイバセンサー製造方法であって、前記押し出し成形装置が、既製の樹脂チューブ又は筒状に組立て可能な樹脂ベルトの送りを前記長尺光ファイバの送りに連動して行うとともに、その既製の樹脂チューブ又は樹脂ベルトの表面に押し出し成形を行うようになっている、ことを特徴とする
樹脂は一般に硝子ファイバより熱膨張率が大きいため加熱成形時に長尺光ファイバが樹脂肉内に埋め込まれると成形後の降温に伴って樹脂が収縮すると同時に長尺光ファイバに不所望な圧縮力が掛かってしまう又は長尺光ファイバに付与済みの張力が減殺されてしまうところ、この場合は、成形時の加熱を局所に限定して成形後の樹脂条材全体の収縮を小さく抑えることができる。押し出し成形装置も小容量のもので済む。
【００１６】
本発明の第７の実施形態は、上述した解決手段および実施形態の長尺光ファイバセンサーを製造する長尺光ファイバセンサー製造方法であって、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトへの前記長尺光ファイバの埋込に反応硬化性の樹脂が用いられることを特徴とする。
これにより、樹脂条材の加温・加熱を少なくすることができ、成形後の樹脂条材全体の収縮量が少なくなる。
【００１７】
本発明の第８の実施形態は、上述した解決手段および実施形態の長尺光ファイバセンサーを製造する長尺光ファイバセンサー製造方法であって、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトに前記長尺光ファイバを内外から挟む多層のものを採用し、その内層部分の膨張と外層部分の収縮との何れか一方または双方を行って前記長尺光ファイバを前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトの樹脂肉内に挟持させる、という方法である。
これにより、上述したような共押し出し方式を用いなくても、あるいはそれと併用することによっても、横断面内一様な位置関係を厳格に保った長い長尺光ファイバセンサーを安価に効率良く作ることができる。
【００１８】
このような解決手段や実施形態で達成された本発明の長尺光ファイバセンサー及びその製造方法について、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１〜第１１実施例により説明する。
第１〜第７実施例は、長尺光ファイバセンサーに関するものであり、第８〜第１１実施例は、長尺光ファイバセンサー製造方法に関する。
【００１９】
図１〜図３に示した第１実施例は、上述した解決手段（出願当初請求項１）を具現化したものであり、図４に示した第２実施例、及び図５に示した第３実施例は、上述した第１実施形態（出願当初請求項２）を具現化したものであり、図６に示した第４実施例は、上述した第２実施形態（出願当初請求項３）を具現化したものであり、図７に示した第５実施例は、上述した第３実施形態（出願当初請求項４）を具現化したものであり、図８に示した第６実施例、図９に示した第７実施例は、上述した第４実施形態（出願当初請求項６）やその他の変形例を具現化したものである。
【００２０】
また、図１０に示した第８実施例は、上述した第５実施形態（出願当初請求項６）を具現化したものであり、図１１に示した第９実施例は、上述した第６実施形態（出願当初請求項７）を具現化したものであり、図１２に示した第１０実施例は、上述した第７実施形態（出願当初請求項８）を具現化したものであり、図示を割愛した第１１実施例は、上述した第８実施形態（出願当初請求項９）を具現化したものである。
【００２１】
【第１実施例】
本発明の長尺光ファイバセンサーの第１実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、全体構造を示し、（ａ）が長尺光ファイバ埋込樹脂チューブの横断面（Ａ−Ａ）図、（ｂ）がその要部拡大図、（ｃ）及び（ｄ）が樹脂条材１本分の側面図、（ｅ）が九十九折りに折り畳んだ状態の平面図、（ｆ）が渦巻状に捲回した状態の平面図、（ｇ）がコイル状に巻いた状態の斜視図である。図２は、長尺光ファイバの構造を示し、（ａ）が側面図、（ｂ）がかしめていないところの横断面（Ｂ−Ｂ）の拡大図、（ｃ）がかしめたところの横断面（Ｃ−Ｃ）の拡大図である。
【００２２】
この長尺光ファイバセンサーは（図１参照）、ＢＯＴＤＲで土壌の歪み（環境条件変動）を測定するために、その測定端子となる複数条の長尺光ファイバ１０を具えたものであって、それらを横断面内一様な位置関係におくために樹脂条材２０に埋め込んだものである。この例の樹脂条材２０は、長い円筒状の樹脂チューブからなり、耐候性や可撓性に富むポリエチレンやポリウレタン等の樹脂材料から後述の押出成形等にて作られる。応用目的により種々変形されるので、一概には言えないが、この樹脂条材２０は、長さが１００ｍ、直径が４０ｍｍ、肉厚が２ｍｍである。
【００２３】
長尺光ファイバ１０は、例えば特許文献１〜５記載の公知のもので足りるが、測定目的に適うものであれば、それ以外のものでも良い。その典型的な直径は０．９ｍｍである。その長さは、測定個所に応じて適宜選定され、数ｍの場合もあれば、数ｋｍの場合もある。この例では（図２参照）、長尺光ファイバ１０が、その保護および張力付与のために、鞘体１１で覆装されている。鞘体１１は、ステンレス製の薄いチューブであり、長尺光ファイバ１０を中空内に納め、長尺光ファイバ１０に張力を与えた状態で所定ピッチ毎に「かしめ」を行って、長尺光ファイバ１０の張力および鞘体１１の反力が恒常的に維持されるようになっている。鞘体１１の外径は２ｍｍで、「かしめ」ピッチは、１ｍであるが、これらは典型値であり、応用目的に応じて適宜設計変更される。
【００２４】
このような長尺光ファイバ１０は（図１（ａ）参照）、樹脂条材２０に複数条が埋め込まれ、樹脂条材２０の何処の横断面内でも複数条の長尺光ファイバ１０が一様になるような位置関係に維持される。歪み測定では、大抵、図示のように、４本が横断面上において直交する４方向で等しい距離のところに配置されるが、このような正四角形の隅点配置は一つの典型例であり、その他、測定の目的や制約等に応じて、多角形状や、放射状、一軸対称、線対称、点対称など、適宜な位置関係が採用される。
【００２５】
この第１実施例の長尺光ファイバセンサーについて、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図３は、設置現場の縦断模式図であり、長尺光ファイバセンサーの設置状況を示している。
この長尺光ファイバセンサーは、工場で製造し、巻回して保管や運搬を行い、現場で展開して設置し、測定装置に接続して使用に供するようになっているので、以下、その順に説明する。
【００２６】
工場での製造では、それぞれが現場の測定長をカバーする長さの長尺光ファイバ１０を４本と、やはりその長さをカバーする樹脂条材２０とを、後述の製造方法等にて、上述した一体構造の長尺光ファイバセンサーに仕立て上げる。その際、鞘体１１を利用して及び／又は後述する張力調整機利用の手法等にて、長尺光ファイバ１０に張力を付与する。張力付与は、測定目的に応じて必要なとき必要なだけ行うが、一般に、歪み測定では、長尺光ファイバ１０を例えば０．５％伸ばす程度にする。そうすることで、伸びだけでなく縮みも測定可能となる。出来上がった長尺光ファイバセンサーはリール３０（巻回具、保管兼運搬用具）に巻き取ってコンパクトにし、その状態で保管する。
【００２７】
現場への搬入では、安全で而も嵩張らないよう、長尺光ファイバセンサーをリール３０に巻回したまま運搬する。
現場での設置では、長尺光ファイバセンサーを、先頭部分から少しずつ展開して真っ直ぐに伸ばしながら、土壌４０に掘削済みのボアホール４１に射し込んで、埋設する。
こうして、この長尺光ファイバセンサーにあっては、製造も運搬も設置も楽に行える。そして、設置が済んだら、長尺光ファイバ１０の端部をＢＯＴＤＲの測定装置に接続して、土壌歪み等を測定する。その測定手法や，測定装置は、公知のもので足りるので、繰り返しとなる詳細な説明は割愛する。
なお、長尺光ファイバセンサーの折り畳みは、上述したリール巻きの他、九十九折りや（図１（ｅ）参照），渦巻き（図１（ｆ）参照），コイル状巻き取り（図１（ｇ）参照）などが、容易に行える。
【００２８】
【第２実施例】
図４に樹脂ベルト組立前後の斜視図を示した本発明の長尺光ファイバセンサーが上述した第１実施例のものと相違するのは、樹脂条材２０が樹脂チューブから樹脂ベルトになった点である。樹脂条材２０において長手方向に延びた両端縁には、押し出し成形等にて噛合結合部２２が形成され（図４（ａ）参照、なお、図示のものは実際より長さが短く且つ噛合結合部が大きく描かれている）、樹脂条材２０を丸めて両側の噛合結合部２２を噛み合わせると、樹脂条材２０が筒状になるとともに、１枚の樹脂条材２０に埋め込まれた４本の長尺光ファイバ１０が横断面内一様な位置に来るようになっている（図４（ｂ）参照）。
【００２９】
この場合、製造・保管・運搬はベルトの状態で行い（図４（ａ）参照）、設置直前に現場で筒状に組み立ててから又は組み立てながら（図４（ｂ）参照）、監視対象土壌への埋設等を行う。樹脂ベルトは展開状態で平たいので無理なくコンパクトに巻回収納できる。また、現場での作業であっても噛合は容易かつ迅速に行える。
こうして、この長尺光ファイバセンサーにあっても、製造も運搬も設置も楽に行える。
【００３０】
【第３実施例】
図５に樹脂ベルト組立前後の斜視図を示した本発明の長尺光ファイバセンサーが上述した第２実施例のものと相違するのは、樹脂ベルト２０の幅が狭くなっている点と、１枚の樹脂条材２０には１本の長尺光ファイバ１０だけが埋め込まれている点である（図５（ａ）参照）。
【００３１】
この場合、４枚の樹脂条材２０を噛合させて組み立てると、やはり円筒形の筒状体が出来上がる（図５（ｂ）参照）。
長尺光ファイバ１０の本数が異なる例えば３本や６本の筒状長尺光ファイバセンサーも同様にして容易に作ることができる。
何れの場合も、製造・運搬・設置が楽に行える。
【００３２】
【第４実施例】
図６に樹脂チューブの横断面と側面外観を示した本発明の長尺光ファイバセンサーが上述した第１実施例のものと相違するのは、樹脂条材２０に多数の貫通孔２３が形成されている点である。
貫通孔２３は、ホールソー（穴のこぎり）やプレス打ち抜き等にて、並走する長尺光ファイバ１０の中間に所定ピッチで、形成されている。長尺光ファイバ１０のところは避けて穿孔されている。貫通孔２３の径は、この例では２０ｍｍであるが、樹脂条材２０のサイズや，形状，材質等によって適宜設計変更される。
【００３３】
この場合、長尺光ファイバセンサーを縦穴等に設置して、樹脂条材２０の上端開口から中空内に土砂等を投入すると、その土砂に押されて中空内の空気や水が貫通孔から樹脂条材２０の外へ出るので、土砂の充填が隙間を残さずに而も素早く行える。それから、長尺光ファイバセンサーの外側の間隙も土砂で埋めることで、変形しやすい樹脂条材２０でも、適切な形状を維持したまま、埋設することができる。これにより、施工が更に容易になる。
しかも、樹脂条材２０において或る長尺光ファイバ１０のところに生じた変形がそれと並走する他の長尺光ファイバ１０に中間部分の樹脂部材を介して伝達されるが、貫通孔２３の存在によって中間部分の剛性が弱められているので、不所望な変形や応力の伝搬が抑制されて、測定精度が向上する。
また、貫通孔２３は、周方法の目印としても役立つ。さらに、貫通孔２３に棒材を通して樹脂条材２０を固定するのにも役立つ。
【００３４】
【第５実施例】
図７に樹脂チューブの横断面とその要部拡大図を示した本発明の長尺光ファイバセンサーが上述した第１実施例のものと相違するのは、樹脂条材２０において長尺光ファイバ１０の埋め込まれていないところの肉厚が薄くなっている点である。
長尺光ファイバ１０の埋め込まれているところの肉厚ｔ１も、長尺光ファイバ１０の埋め込まれていないところの肉厚ｔ２も、製造上の誤差は別として、設計上は同じにされている。肉厚ｔ１，ｔ２も、樹脂条材２０の径や，形状，材質，更には長尺光ファイバ１０の剛性や，離間距離等によって適宜設計変更されるが、樹脂テューブ２０の材料がポリエチレンやポリウレタンで、長尺光ファイバ１０が上述したステンレス鞘体１１付きの場合、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。
【００３５】
この場合、樹脂条材２０において或る長尺光ファイバ１０のところに生じた変形がそれと並走する他の長尺光ファイバ１０に中間部分の樹脂部材を介して伝達されるという現象に関して、その中間部分の剛性が薄肉化によって弱められていることから、不所望な変形や応力の伝搬が抑制されるので、測定精度が向上する。これは、上述した第４実施例における貫通孔２３形成と併用することで、更なる向上も期待できる。
【００３６】
【第６実施例】
図８に樹脂チューブの横断面を示した本発明の長尺光ファイバセンサーが上述した第１実施例のものと相違するのは、長尺光ファイバ１０に加えて反力部材２４（圧縮に抗するダミー）も樹脂条材２０の樹脂肉内に埋め込まれている点と、樹脂条材２０の材料に吸水膨張性の樹脂が用いられている点である。
反力部材２４は、長尺光ファイバ１０と並走する状態で設けられ、これには、剛性値は大きくて熱膨張率は小さい線材が適している。例えば、ステンレス線やアンバ合金線が用いられる。
また、吸水膨張性の樹脂としては、例えば、ポリウレタンやポリアミドが用いられる。これらは吸水によって１ｖｏｌ％以上膨張する。
【００３７】
この場合、樹脂条材２０が加熱成形時等に降温と共に収縮しかけたとき、その収縮を阻止するよう反力部材２４が働くことから、樹脂条材２０の収縮が緩和抑制される。
また、成形後に樹脂条材２０を自然吸湿あるいは水に漬けて吸水させる。そうすると、樹脂条材２０が吸水膨張によって伸びる。そのため、樹脂条材２０にたるみが有れば、それが相殺され、樹脂条材２０にたるみが無い又は少なければ、樹脂条材２０が長手方向に引っ張られる。
これにより、条材２０が熱膨張率の大きな樹脂からできており成形時に加熱や加温を行ったとしても、長尺光ファイバに不所望な圧縮が生じないようにすることができ、さらには長尺光ファイバに張力を付与することもできる。しかも、容易かつ確実に行える。
【００３８】
【第７実施例】
図９に樹脂チューブの横断面を２つ示した本発明の長尺光ファイバセンサーが上述した第１実施例のものと相違するのは、何れも樹脂条材２０に既製樹脂管２５を含んでいる点である。
既製樹脂管２５は、ポリエチレンやポリウレタン等からなる筒状体であり、長尺光ファイバ１０を直には埋め込まれていない。複数条の長尺光ファイバ１０は、既製樹脂管２５の外周面上に配置される。
【００３９】
一方の樹脂条材２０にあっては（図９（ａ）参照）、長尺光ファイバ１０の辺りだけ局所的に、４箇所に分散して、封止部材２６が既製樹脂管２５外周面上に付加されている。封止部材２６は、後述する押し出し成形装置を利用した溶封方式等にて効率良く安価に形成されて、長尺光ファイバ１０を包み込みながら既製樹脂管２５に強く融着接合する。封止部材２６には、既製樹脂管２５に相融性を具えた材料、好ましくは同一材質のものが用いられる。
【００４０】
他方の樹脂条材２０にあっては（図９（ｂ）参照）、既製樹脂管２５に加えて長尺光ファイバ１０も一緒に外層部２８によって包み込まれている。これにより、樹脂条材２０は二重管となり、既製樹脂管２５は樹脂条材２０における内層部となっている。内外二重層２５，２８は密着しており、その間に挟まれて長尺光ファイバ１０は樹脂肉内に埋め込まれたものとなっている。なお、この例では層間に熱融性接着剤２７も挟み込まれている。
【００４１】
この場合、何れも、樹脂条材２０の成形に際して既製樹脂管２５の加熱を回避または抑制することで、成形後の樹脂条材２０全体の収縮を小さくすることができる。
また、図９（ａ）の樹脂条材２０は、その断面形状より明らかに、上述した第５実施例の作用効果も奏するものである。
【００４２】
【第８実施例】
本発明の第８実施例である長尺光ファイバセンサー製造方法について、図面を引用して具体的に説明する。図１０は、張力付与を伴った共押し出し方式を示し、（ａ）が押し出し成形装置のブロック構成図、（ｂ）が金型の断面図および長尺光ファイバ埋込機構の模式図、（ｃ）及び（ｄ）が共押出成形の進行状況説明図である。
【００４３】
この長尺光ファイバセンサー製造方法にあっては、上述した樹脂条材２０の形成に押し出し成形装置５０を用いる。押し出し成形装置５０は（図１０（ａ）参照）、投入された樹脂ペレットを加熱溶融させてスクリューポンプで加圧送給する押出部５１と、その溶融樹脂を注入管５３経由で受け入れる金型５４とを具えたものである。金型５４は、受け入れた樹脂を等断面状に賦形しながら押し出して連続成形を行うためのものであり、図示は割愛したが、樹脂温度を保持する加熱手段が上流部分に付設され、樹脂を固化させる冷却手段が下流部分に付設されている。
【００４４】
この構成は一般的であるが、この装置では更に（図１０（ｂ）参照）、樹脂条材２０の押し出しと同時に長尺光ファイバ１０の送りも行って、樹脂条材２０の樹脂肉内に長尺光ファイバ１０を埋め込むようになっている。そのため、金型５４（ファイバ埋込機構）には、樹脂の流路に重畳して長尺光ファイバ１０の走路も、長尺光ファイバ１０の本数分だけ形成されている。各長尺光ファイバ１０はリールから供給されて、ファイバ送り込みユニット５５（ファイバ埋込機構、張力調整機）にて金型５４に送り込まれるとともに、ファイバ引き出しユニット５６（ファイバ埋込機構、張力調整機）にて金型５４から引き出される。その際、ファイバ送り込みユニット５５とファイバ引き出しユニット５６との協動により、必要であれば長尺光ファイバ１０に引っ張りをかけて、長尺光ファイバ１０に適度な張力を付与することもできるようになっている。
【００４５】
この場合、ファイバ引き出しユニット５６で長尺光ファイバ１０を引っ張りながら樹脂条材２０の押し出し成形を行う（図１０（ｃ））参照）。そうすると、ファイバ引き出しユニット５６の進行に伴って、樹脂条材２０が長手方向に成長するとともに、長尺光ファイバ１０に必要な張力も付与される（図１０（ｄ）参照）。そして、樹脂条材２０が必要な長さに達したら樹脂条材２０の形成を止める。
こうして、所望の長さの長尺光ファイバセンサーが効率良く安価に出来上がる。この製造方法は、ポリウレタンを樹脂材料にして第１〜６実施例の樹脂条材２０を製造するのに好適であるが、他の実施例の樹脂条材２０の製造にも他の樹脂材料にも適用することができる。
【００４６】
【第９実施例】
図１１に金型断面とファイバ埋込機構を示した本発明の長尺光ファイバセンサー製造方法は、上述の第７実施例において図９（ａ）に示した樹脂条材２０すなわち既製樹脂管２５の外周面上に封止部材２６の付いたものの形成に好適な例である。そのために、この長尺光ファイバセンサー製造方法に用いられる押し出し成形装置にあっては、上述した第８実施例における押し出し成形装置５０が一部改造されている。特に、金型５４が、改造されている。
【００４７】
具体的には、金型５４の中央を貫いて既製樹脂管２５が通過できるよう貫通穴が金型５４に形成され、注入管５３を介して注入された樹脂が長尺光ファイバ１０と共に既製樹脂管２５の外周面上をその長手方向に走って封止部材２６を形成するよう、樹脂流路用溝が金型５４の貫通穴の壁面に彫り込み形成されている。また、既製樹脂管２５が、ファイバ送り込みユニット５５及び／又はファイバ引き出しユニット５６によって或いは他の送り機構によって、長尺光ファイバ１０の送りと連動して、同じ向きに送られるようにもなっている。
【００４８】
この場合、既製樹脂管２５と長尺光ファイバ１０とが一緒に進行しているときに、長尺光ファイバ１０を包み込みながら、既製樹脂管２５の外周面上に、封止部材２６が押し出し形成される。これにより、溶融固化のために２００℃近い昇温降温を行うのは、封止部材２６とその溶融結合部分に限られ、既製樹脂管２５の大部分は穏やかな温度変化で済む。そのため、各部材に大きな熱膨張率の差が有っても（ちなみにポリエチレンの線膨張率は約２×１０^−４、金属は１０^−５のオーダー、ガラスは１０^−６のオーダー）、それが樹脂条材２０全体に及ぼす影響はさほど大きくない。
【００４９】
【第１０実施例】
図１２に吹付具および吹付状態の要部断面図を示した本発明の長尺光ファイバセンサー製造方法が上述した第９実施例の方法と相違するのは、封止部材２６の形成に反応硬化性の樹脂が用いられている点である。そのため、押出成形装置５０でなく吹付具５７が使用される。
吹付具５７では、２本の注入管５７ａ，５７ｂが吹き出し口の直前で合流しており、不使用時はストップ弁５７ｃで吹き出し口が塞がれている（図１２（ａ）参照）。そして、使用時にストップ弁５７ｃを後退させると、注入管５７ａ，５７ｂから送り込まれた２液が、吹き出し口のところで混合しながら、噴出するようになっている（図１２（ｂ）参照）。
【００５０】
ウレタンは、ポリオールとイソシアネートとの２液を混合すると１００℃以下の温度で成形することができるので、反応性を高めた２液を混合と同時にスプレイして成層しながら硬化させる方式により、４０℃の温度でも成形することができる。具体的には、既製樹脂管２５の外周面上に長尺光ファイバ１０を仮止めし、そこに目掛けて混合液を吹き付けて（図１２（ｂ）参照）封止部材２６を成長させ、長尺光ファイバ１０を樹脂肉内に埋め込むのである（図９（ａ）参照）。
これにより、樹脂の熱膨張率の影響が緩和抑制される。
【００５１】
【第１１実施例】
図示は割愛したが、本発明の長尺光ファイバセンサー製造方法について、上述した方法とは異質の他の手法を述べる。これは、上述の第７実施例において図９（ｂ）に示した樹脂条材２０の形成に好適な例である。
具体的には、既製樹脂管２５に加えて長尺光ファイバ１０も一緒に、熱収縮チューブからなる外層部２８によって包み込む、という製法である。外層部２８には径の大きな公知の熱収縮チューブが用いられ、その中空に既製樹脂管２５及び長尺光ファイバ１０を遊挿させてから、外層部２８を加熱して収縮させることで、外層部２８は既製樹脂管２５に密着する。
【００５２】
これにより、複数条の長尺光ファイバ１０は、内外二重層２５，２８の間に挟まれて、樹脂肉内に埋め込まれたものとなる。なお、図９（ｂ）の例では、既製樹脂管２５の外周面上に接着剤２７を適宜塗布して、長尺光ファイバ１０を横断面内一様な位置関係で配置するのを容易にするとともに、収縮前の外層部２８を仮止めしている。
この場合、外層部２８の熱収縮は、全体に行っても良いが、所定ピッチ等で間欠的に行っても良い。また、外層部２８を収縮させる代わりに、あいるはそれに加えて、既製樹脂管２５を膨張させても良い。そのような径方向の伸縮に代えて又はそれと組み合わせて、加熱により長手方向に伸びる樹脂を用いるのも良く、それには、例えば、形状記憶の特性を具備したポリエチレンが使える。
【００５３】
【その他】
なお、上記の各実施例では、監視対象の環境条件変動の具体例として土壌の歪みを挙げたが、本発明の応用は、これに限られるものでなく、構造物の変形など、光ファイバケーブルの光学的状態に影響を及ぼす環境条件であれば良い。
また、第２実施例以降では第１実施例との相違を中心に説明したが、これは説明の簡明化のためにすぎない。各実施例の特徴は適宜組み合わせて良いものであり、そうすることで加重効果を享受することができる。
さらに、上記の各実施例では、複数条の長尺光ファイバ１０が複列配置されている場合を述べたが、長尺光ファイバ１０は樹脂条材２０の端部等で折り返してから逆走することで複列配置状態になっていても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の長尺光ファイバセンサーにあっては、長尺光ファイバの必要な位置関係を確保したうえで長尺光ファイバセンサーを曲げてコンパクトにして運べるようにしたことにより、位置関係確保の準備作業も現場での施工作業も負担が軽減され、その結果、施工容易な長尺光ファイバセンサーを実現することができたという有利な効果が有る。
【００５５】
また、本発明の長尺光ファイバセンサー製造方法にあっては、横断面内一様な位置関係を厳格に保った長い長尺光ファイバセンサーを安価に効率良く作れるようにしたことにより、施工容易な長尺光ファイバセンサーの製造方法を実現することができたという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の長尺光ファイバセンサーの第１実施例について、全体構造を示し、（ａ）が長尺光ファイバ埋込樹脂チューブの横断面（Ａ−Ａ）図、（ｂ）がその要部拡大図、（ｃ）及び（ｄ）が樹脂条材１本分の側面図、（ｅ）が九十九折りに折り畳んだ状態の平面図、（ｆ）が渦巻状に捲回した状態の平面図、（ｇ）がコイル状に巻いた状態の斜視図である。
【図２】長尺光ファイバの構造を示し、（ａ）が側面図、（ｂ）がかしめていないところの横断面（Ｂ−Ｂ）の拡大図、（ｃ）がかしめたところの横断面（Ｃ−Ｃ）の拡大図である。
【図３】長尺光ファイバセンサーの設置状況を示しす設置現場の縦断模式図である。
【図４】本発明の長尺光ファイバセンサーの第２実施例について、（ａ）が樹脂ベルトの斜視図であり、（ｂ）がそれを筒状に組み立てたものの斜視図である。
【図５】本発明の長尺光ファイバセンサーの第３実施例について、（ａ）が樹脂ベルトの斜視図であり、（ｂ）がそれらを筒状に組み立てたものの斜視図である。
【図６】本発明の長尺光ファイバセンサーの第４実施例について、（ａ）が樹脂チューブの横断面図、（ｂ）がその側面図である。
【図７】本発明の長尺光ファイバセンサーの第５実施例について、（ａ）が樹脂チューブの横断面図、（ｂ）がその要部拡大図である。
【図８】本発明の長尺光ファイバセンサーの第６実施例について、樹脂チューブの横断面図である。
【図９】本発明の長尺光ファイバセンサーの第７実施例について、（ａ），（ｂ）何れも樹脂チューブの横断面図である。
【図１０】本発明の第８実施例の長尺光ファイバセンサー製造方法について、（ａ）が押し出し成形装置のブロック構成図、（ｂ）が金型の断面図および長尺光ファイバ埋込機構の模式図、（ｃ）及び（ｄ）が共押出成形の進行状況を示している。
【図１１】本発明の第９実施例の長尺光ファイバセンサー製造方法について、金型の断面図および長尺光ファイバ埋込機構の模式図である。
【図１２】本発明の第１０実施例の長尺光ファイバセンサー製造方法について、（ａ）が吹付具の要部断面図、（ｂ）が吹き付け状態図である。
【符号の説明】
１０　長尺光ファイバ
１１　　　鞘体（保護鞘、張力付加手段）
２０　樹脂条材（樹脂チューブ又は樹脂ベルト、支持条材）
２２　　　噛合結合部（筒状組立手段）
２３　　　貫通孔
２４　　　反力部材（抗テンション用ダミー）
２５　　　既製樹脂管（既製の樹脂チューブ又は既製の樹脂ベルト、内層）
２６　　　封止部材（溶融押出封止部、反応硬化封止部）
２７　　　接着剤
２８　　　外層部
３０　リール（巻回具、保管用具、運搬用具、コンパクト収納手段）
４０　土壌（監視対象環境）
４１　　　ボアホール（長尺光ファイバセンサー設置穴）
５０　押し出し成形装置
５１　　　押出機
５２　　　ギヤポンプ
５３　　　注入管
５４　　　金型
５５　　　ファイバ送り込みユニット（張力調整機、ファイバ埋込機構）
５６　　　ファイバ引き出しユニット（張力調整機、ファイバ埋込機構）
５７　吹付具

Claims

環境条件変動観測用の長尺光ファイバが横断面内一様な位置関係で複列配置されるように支持されている長尺光ファイバセンサーであって、前記長尺光ファイバは、樹脂チューブ又は筒状に組立て可能な樹脂ベルトの樹脂肉内に埋め込まれた構成を以て前記横断面内一様な位置関係に維持されていることを特徴とする長尺光ファイバセンサー。
前記筒状に組立て可能な樹脂ベルトにおける筒状に組立る手段は、前記ベルトの両端縁に設けた噛み合わせ結合端同士の噛み合わせであることを特徴とする請求項１記載の長尺光ファイバセンサー。
前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトには、前記長尺光ファイバが埋め込まれていない部分に貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された長尺光ファイバセンサー。
前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトは、前記長尺光ファイバを囲む部分の樹脂厚さと囲まない部分の樹脂厚さとが同等であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載された長尺光ファイバセンサー。
前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトが吸水膨張性の樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載された長尺光ファイバセンサー。
請求項１乃至請求項５の何れかに記載された長尺光ファイバセンサーを製造するに際して前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトの製造に押し出し成形装置を用いる長尺光ファイバセンサー製造方法であって、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトの押し出しと同時に前記長尺光ファイバの送りも行って、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトの樹脂肉内に前記長尺光ファイバを埋め込むことを特徴とする長尺光ファイバセンサー製造方法。
前記押し出し成形装置が、既製の樹脂チューブ又は筒状に組立て可能な樹脂ベルトの送りを前記長尺光ファイバの送りに連動して行うとともに、その既製の樹脂チューブ又は樹脂ベルトの表面に押し出し成形を行うものであることを特徴とする請求項６記載の長尺光ファイバセンサー製造方法。
請求項１乃至請求項５の何れかに記載された長尺光ファイバセンサーを製造する長尺光ファイバセンサー製造方法であって、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトへの前記長尺光ファイバの埋込に反応硬化性の樹脂が用いられることを特徴とする長尺光ファイバセンサー製造方法。
請求項１乃至請求項５の何れかに記載された長尺光ファイバセンサーを製造する長尺光ファイバセンサー製造方法であって、前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトに前記長尺光ファイバを内外から挟む多層のものを採用し、その内層部分の膨張と外層部分の収縮との何れか一方または双方を行って前記長尺光ファイバを前記樹脂チューブ又は前記樹脂ベルトの樹脂肉内に挟持させることを特徴とする長尺光ファイバセンサー製造方法。