JP2009014414A - Method of manufacturing optical fiber sensor unit, and optical fiber sensor unit - Google Patents

Method of manufacturing optical fiber sensor unit, and optical fiber sensor unit Download PDF

Info

Publication number
JP2009014414A
JP2009014414A JP2007174566A JP2007174566A JP2009014414A JP 2009014414 A JP2009014414 A JP 2009014414A JP 2007174566 A JP2007174566 A JP 2007174566A JP 2007174566 A JP2007174566 A JP 2007174566A JP 2009014414 A JP2009014414 A JP 2009014414A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
tube
sensor unit
sealing member
fiber sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007174566A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5026168B2 (en
Inventor
Takashi Suzuki
尚 鈴木
Yasuhiro Nagasaki
康弘 長崎
Koji Seki
宏治 關
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP2007174566A priority Critical patent/JP5026168B2/en
Publication of JP2009014414A publication Critical patent/JP2009014414A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5026168B2 publication Critical patent/JP5026168B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an optical fiber sensor unit for fixing surely a fiber holder for storing and holding each tip of a floodlighting optical fiber and a light-receiving optical fiber to the tip inside of a protection tube, and detecting surely existence of liquid in contact with the tip part. <P>SOLUTION: In this method of manufacturing the optical fiber sensor unit equipped with a tube 101 and the optical fiber holder 112 inserted on the tube tip, and having a sealing member 106 for sealing the tube tip, fused on the tube tip in the fluid-tight state, when fusing the sealing member on the tube, a die 104 having a cavity 104b agreeing with a post-fusing outer shape of the sealing member is prepared, and the sealing member before melting having an outer shape agreeing with the cavity is put in the cavity, and the cavity is heated, and the sealing member is fused on the tube before the sealing member is completely melted. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a method of manufacturing an optical fiber sensor unit that optically detects a liquid level using a light projecting optical fiber and a light receiving optical fiber, and an optical fiber sensor unit manufactured by the manufacturing method.

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)。   For example, as an optical fiber sensor unit for optically detecting the liquid level of a chemical solution in a chemical solution tank, a light projecting optical fiber and a light receiving optical fiber are arranged in parallel, and the tip portion is made of a fluororesin member sealed in a conical shape. The thing of the structure which coat | covered these fibers with the protection tube is known (for example, refer patent document 1).

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。   This optical fiber sensor unit accommodates the optical fiber for light projection and the optical fiber for light reception held in a resin case, and caulking and fixing the resin case with the resin case penetrating inside the distal end of the protective tube. Detection light emitted from the optical fiber is optically coupled to the light receiving optical fiber on the inner surface of the distal end of the protective tube.

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。   Such an optical fiber sensor unit has a conical prism portion (hereinafter referred to as a “conical prism member”) at the tip, and when the conical prism member is in the air, the light emitted from the optical fiber for projection is conical prism. The light is reflected within the member and enters the optical fiber for receiving light. On the other hand, when the conical prism member is in the liquid, most of the light emitted from the light projecting optical fiber passes through the conical prism member and travels into the liquid, so that the amount of light received by the light receiving optical fiber is significantly reduced. Therefore, by detecting the change in the amount of light from the optical fiber for receiving light, it is possible to determine whether the tip of the optical fiber sensor unit exists in the air or is submerged in the liquid, and the level of the liquid level. Is supposed to be detected.

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。   As a manufacturing method of the optical fiber sensor unit, for example, a manufacturing method as shown in FIGS. 5A to 5E and FIGS. 6A to 6D has been conventionally performed. In FIGS. 5 and 6, the right side shows the lower side and the left side shows the upper side when viewed in the direction of the action of gravity. Hereinafter, this manufacturing method will be described with reference to the drawings.

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)。   First, the metal rod 202 is inserted from the upper end opening of the protective tube 201 made of, for example, a fluorine resin member having excellent chemical resistance (see FIG. 5A). Next, a detection member is formed at the tip 201 a of the protective tube 201. The detection member forming mold 204 is installed horizontally, and for example, a conical recess 204b is formed on the upper surface 204a, and the distal end 201a of the protective tube 201 can be slightly inserted into the opening 204c (see FIG. (Refer FIG.5 (b)).

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)。   Next, a fluororesin member 205 having excellent chemical resistance is placed in the recess 204b of the mold 204, and a detection member (hereinafter referred to as “conical prism”) having a cone shape formed by heating and melting the mold 204 is formed. 206 ”(refer to FIG. 5C).

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)。   Next, the distal end portion 201a of the protective tube 201 is inserted into the opening 204c of the mold 204 and pressed against the melted conical prism member 206, and the distal end portion 201a of the protective tube 201 is melt bonded to the flat portion 206a of the conical prism member 206. (See FIG. 5 (d)).

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)。   Next, the molten conical prism member 206 is solidified by cooling the mold 204 by air A or the like shown in FIG. 5E (see FIG. 5E).

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)。   After cooling the mold 204 and solidifying the conical prism member 206 in this manner, the protective tube 201 is removed from the mold 204 and the metal rod 202 is pulled out from the protective tube 201. In this way, the protective tube 201 in which the detection member 206 is liquid-tightly joined to the distal end portion 201a is formed (see FIG. 5 (f)).

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。   Next, a fiber holder 209 accommodated in a state where the distal ends of the light projecting optical fiber 207 and the light receiving optical fiber 208 are fixed is inserted from the upper end opening side of the protective tube 201 (see FIG. 6A), and the distal end surface thereof. 209a is brought into contact with the flat portion 206a of the conical prism member 206 (see FIG. 6B). In this state, the front end surfaces of the light projecting optical fiber 207 and the light receiving optical fiber 208 are in contact with the flat portion 206 a of the conical prism member 206.

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。
特開2002−131115号公報(3頁、図2)
Next, a retaining ring 210 (see FIG. 6C) formed of a fluorine-based resin member is inserted from the front end side of the conical prism member 206, and is stopped at a position immediately after passing through the rear end portion of the fiber holder 209. Then, the retaining ring 210 is heated and thermally contracted, the diameter of the protective tube 201 is reduced and heat crimped, and the fiber holder 209 is fixed at a desired position in the protective tube 201 (see FIG. 6D). In this way, the optical fiber sensor unit 2 is formed.
JP 2002-131115 A (page 3, FIG. 2)

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。   However, when manufacturing such an optical fiber sensor unit 2, a step of attaching and detaching the metal rod 202 to and from the protective tube 201 when the conical prism member 206 is fused and connected to the distal end portion 201 a of the protective tube 201 (step shown in FIG. 5). ) And a step of inserting the fiber holder 209 accommodated in a state in which the tip ends of the light projecting optical fiber 207 and the light receiving optical fiber 208 are fixed in the protective tube 201 (step shown in FIG. 6), There is a problem that the manufacturing work takes time.

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。   Furthermore, since Teflon (registered trademark) material that is easily charged is easily adsorbed with dust, there is a concern that dust may accumulate on the fiber detection end due to long distance insertion and insertion direction.

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。   Depending on the object (device) to which the liquid level detection sensor is to be mounted, the hole diameter for inserting the protective tube 201 should be made as small as possible so that the gap between the protective tube 201 and the insertion hole is made as small as possible. May be required. In such a specification, when the retaining ring 210 is used in the manner shown in FIG. 6D, the hole diameter must be increased by at least the outer diameter of the retaining ring 210, and the liquid level detection is performed. Sensor installation may be difficult.

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。   Furthermore, since the protective tube 201 is contracted by heat by the retaining ring 210 made of a fluorine resin member and the diameter of the protective tube 201 is reduced, the fiber holder 209 is fixed in the protective tube 201. There is a possibility that the fiber holder 209 is loose in the protective tube 201 or the fiber holder 209 may come out of the protective tube 201 in some cases.

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。   When the fiber holder 209 is rattled in the protective tube 201, the optical coupling between the leading end surface of the light projecting optical fiber 207 and the light receiving optical fiber 208 and the flat surface portion 206a of the conical prism member 206 changes, and detection errors and It causes performance deterioration such as detection failure. Further, when the fiber holder 209 comes out of the protective tube 201, it cannot be detected.

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。   Note that FIG. 2 of Patent Document 1 also describes a method in which the vicinity of the rear end portion of the resin case of the protective tube is thermally crimped to shrink the protective tube, and the resin case is fixed in the protective tube. There is also a possibility that the same problem as described above may occur. Various measures have conventionally been taken to fix the fiber holder in the protective tube by heat caulking, but in any case, there is a possibility that the heat caulking portion may be loosened as described above.

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。   Therefore, a manufacturing method of the optical fiber sensor unit 3 shown in FIG. 7 is proposed as a related invention of the present invention. Hereinafter, the related invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the structure similar to FIG.5 and FIG.6, corresponding code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

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)。   When the optical fiber sensor unit 3 is manufactured, a protective tube 301 is first prepared which is made of a fluororesin member and accommodates the light projecting optical fiber 307 and the light receiving optical fiber 308 inserted therein (see FIG. 7A). .

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)。   Next, a fiber holder 312 made of a heat-resistant member having a heat-resistant temperature sufficiently higher than the heat-resistant temperature of the protective tube 301 and having a press-fit portion having an outer diameter larger than the inner diameter of the protective tube 301 formed on at least a part of the outer peripheral surface. Is prepared and fixed to the fiber holder 312 in a state in which the respective one end portions of the optical fibers 307 and 308 are accommodated (see FIG. 7A).

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)。   Next, the other end of each optical fiber is inserted from the one opening end 301a of the protective tube 301, and the fiber holder 312 is press-fitted into the one opening end 301a of the protective tube 301 (see FIG. 7B). .

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)。   Next, a detection member 306 formed of a fluororesin member and forming an optical path for guiding the light projected from the light projecting optical fiber 307 to the one opening end 301a of the protective tube 301 is joined in a liquid-tight state. (See FIGS. 7C to 7F).

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。   In performing this joining operation, the following procedure is used. First, a detection member forming die 304 that is horizontally installed and has a conical recess 304b formed at a predetermined position on the upper surface 304a is prepared (see FIG. 7C). Note that the opening 304c of the recess 304b has a small gap between the opening portion 301a on one side of the protective tube 301 whose outer diameter has been slightly expanded by press-fitting the fiber holder 312 to a predetermined length (several millimeters). It is set as the hole diameter inserted so that insertion / extraction is possible.

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)。   Then, a transparent fluorine-based resin member 305 having excellent chemical resistance is placed in the recess 304b of the mold 304, and the mold 304 is heated (see FIG. 7C). As a result, the fluororesin member 305 is melted to form a detection member (hereinafter referred to as “conical prism member”) 306 having a conical shape and having a prism function (see FIG. 7D).

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)。   Next, the one-side open end 301a of the protective tube 301 is vertically inserted into the opening 304c of the mold 304 and pressed against the molten conical prism member 306, and the one-side open end 301a of the protective tube 301 is pressed into the conical prism member. It melt-joins to the peripheral part of the plane part (rear surface) 306a of 306 (refer FIG.7 (e)).

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。   Next, the conical prism member 306 is solidified by cooling the die 304 by air A or the like shown in FIG. 7F, and then the protective tube 301 is pulled away from the die 304 (see FIG. 7G). . In this way, the protective tube 301 in which the conical prism member 306 is liquid-tightly joined to the one end opening end portion 301a is formed.

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。   Then, the remaining resin member of the conical prism member 306 adhering to the outer peripheral surface of the protective tube 301 is scraped off as necessary so that the conical prism member 306 forms an appropriate optical path for the optical fibers 307 and 308 for light projection and reception. To do.

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。   According to such a manufacturing method of the optical fiber sensor unit 3, the fiber holder, which is a drawback of the above-described conventional manufacturing method of the optical fiber sensor unit 2, is reliably prevented from rattling or coming out of the protective tube. can do.

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。   Further, the one-side opening end portion 301a of the fluororesin-based protection tube 301 and the conical prism member 306 are joined in a liquid-tight manner by fusion joining, and the heat resistance temperature of the fiber holder 312 is higher than the heat resistance temperature of the protection tube 301. When the protective tube 301 and the conical prism member 306 are melt-bonded, the fiber holder 312 can be prevented from melting.

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。   Further, when the one side opening end portion 301a of the protective tube 301 and the conical prism member 306 are joined, at least the one side opening end portion 301a to be joined of the protective tube 301 and the conical prism member 306 which melts the vicinity thereof. It suffices to press it vertically, and there is no problem even if the remaining portion of the protective tube 301 hangs down or bends.

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。   Thus, unlike the conventional method for manufacturing the optical fiber sensor unit 2 described above, it is not necessary to improve the workability in the manufacturing process and to increase the space in the height direction, and to save the work environment. It becomes.

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。   However, when the newly proposed method for manufacturing the optical fiber sensor unit 3 related to the present invention is carried out, if the fluororesin member 305 accommodated in the recess 304b of the mold 304 is heated until it is uniformly melted, the fluororesin Volume expansion occurs when the member 305 is melted to become the conical prism member 306 (see the melted fluorine-based resin member 305a indicated by hatching in FIG. 8A). When the protective tube 301 is fused to the conical prism member 306 and then the mold 304 is cooled to room temperature, the conical prism member itself shrinks in volume by cooling after the protective tube 301 and the conical prism member 306 are fused. Sinking occurs. Due to the volume contraction (resin sink) after the volume expansion once occurs, the protective tube 301 is led out through the gaps formed between the lenses 315 and 316 and the light projecting / receiving fibers 307 and 308 and the fiber holder 312. Air may flow from the side (see the air flow indicated by the arrow in FIG. 8B), and bubbles may be generated between the end surface 312a of the fiber holder 312 and the conical prism member 306 (FIG. 8 ( (See bubble 306c shown in c)). Due to the generation of such bubbles, the optical path of the detection light emitted from the lens 315 of the light projecting optical fiber 307 changes, and it may not be possible to accurately determine the presence or absence of the liquid to be detected.

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。   An object of the present invention is to securely fix a fiber holder to be accommodated in a state where the optical fiber for light projection and the optical fiber for light reception are held inside the distal end of the protective tube, and to ensure that there is no liquid in contact with the distal end portion of the protective tube. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical fiber sensor unit to be detected and an optical fiber sensor unit manufactured by the manufacturing method.

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。
The manufacturing method of the optical fiber sensor unit according to claim 1 of the present invention includes:
A method of manufacturing an optical fiber sensor unit comprising a tube and an optical fiber holder inserted at the distal end of the tube, and a sealing member for sealing the distal end of the tube fused to the distal end of the tube so as to be in a liquid-tight state In
In fusing the sealing member to the tube,
Prepare a mold having a cavity that matches the outer shape of the sealing member after fusion,
A sealing member before melting having an outer shape matching the cavity is accommodated in the cavity,
The cavity is heated and the sealing member is fused to the tube before the sealing member is completely melted.

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。   By manufacturing the optical fiber sensor unit by such a manufacturing method, the sealing member accommodated in the cavity is not melted when the cavity is heated, and only the region in contact with the cavity and the vicinity thereof are melted. As a result, the melted region of the sealing member is fused to the end portion of the tube, and the remaining unmelted region does not cause thermal contraction even when the mold is cooled, and comes into contact with the fiber holder of the sealing member. It remains in close contact with the end face of the fiber holder without creating bubbles in the region. Thereby, a highly reliable optical fiber sensor unit can be manufactured.

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。
Moreover, the manufacturing method of the optical fiber sensor unit of Claim 2 of this invention is the manufacturing method of the optical fiber sensor unit of Claim 1,
The tube and the sealing member are made of a fluororesin.

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。   Because the tube and the sealing member are made of fluororesin, the optical fiber sensor unit of the present invention can be used to produce an optical fiber that has no chemical bubbles and that is covered with fluororesin and has excellent chemical resistance. A sensor unit can be manufactured.

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。
Moreover, the manufacturing method of the optical fiber sensor unit of Claim 3 of this invention is the manufacturing method of the optical fiber sensor unit of Claim 2,
The fiber holder is made of a liquid crystal polymer.

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。   By carrying out the manufacturing method of the optical fiber sensor unit according to the present invention, even if a liquid crystal polymer that is not extremely high in melting temperature but excellent in injection moldability is used for the fiber holder, the fiber holder is not thermally deformed. The sealing member made of resin and the tube can be fused, and the optical fiber sensor unit can be manufactured at low cost.

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。
An optical fiber sensor unit according to claim 4 of the present invention is
It is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 3.

また、本発明の請求項5に記載の光ファイバーセンサユニットは、
中空筒状を呈する合成樹脂製のチューブと、このチューブ内に配置される光ファイバーを保持するためにこのチューブの先端の内部に保持される合成樹脂製の光ファイバーホルダと、前記チューブの先端に融着されてこのチューブの先端を密閉すると共に光学的反射面としても機能する合成樹脂製の封止部材と、を有する光ファイバーセンサユニットにおいて、
前記光ファイバーホルダは前記チューブの内部に圧入可能な外形寸法に形成されると共に前記チューブの先端側から圧入されており、
前記封止部材は前記光ファイバーホルダの端面と直接的又は間接的に接触する面を有しており、この面の周縁部分が溶融されかつ中央部分が溶融されない状態でこの封止部材と前記チューブの先端とが接合されたことを特徴としている。
An optical fiber sensor unit according to claim 5 of the present invention is
A synthetic resin tube having a hollow cylindrical shape, a synthetic resin optical fiber holder held inside the distal end of the tube to hold an optical fiber disposed in the tube, and a fusion welded to the distal end of the tube In the optical fiber sensor unit having a sealing member made of a synthetic resin that functions as an optical reflecting surface while sealing the tip of the tube,
The optical fiber holder is formed in an outer dimension that can be press-fitted into the tube and is press-fitted from the distal end side of the tube,
The sealing member has a surface that directly or indirectly contacts the end surface of the optical fiber holder, and the sealing member and the tube are in a state where the peripheral portion of the surface is melted and the central portion is not melted. It is characterized in that the tip is joined.

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。   According to the present invention, a method of manufacturing an optical fiber sensor unit that securely fixes an optical fiber holder that is accommodated while holding the tip of an optical fiber inside the tip of the protective tube, and that reliably detects the presence or absence of liquid in contact with the tip of the protective tube. And the optical fiber sensor unit manufactured by this manufacturing method can be provided.

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。   Hereinafter, a manufacturing method of an optical fiber sensor unit concerning one embodiment of the present invention and an optical fiber sensor unit manufactured by this manufacturing method are explained based on a drawing. FIG. 1 is a manufacturing process diagram showing a manufacturing method of an optical fiber sensor unit 1 according to the present invention. In FIG. 1, the right side shows the lower side and the left side shows the upper side when viewed in the direction of the action of gravity. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the member shown in FIG. 7, and detailed description is abbreviate | omitted.

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。   In manufacturing the optical fiber sensor unit 1 according to an embodiment of the present invention, first, a fiber holder 112 is prepared which is accommodated in a state in which the leading ends of the light projecting optical fiber 107 and the light receiving optical fiber 108 are fixed (see FIG. 1 (a)). In the case of this embodiment, the fiber holder 112 is made of a liquid crystal polymer (hereinafter referred to as “LCP”), which is a thermoplastic resin having excellent moldability, high heat resistance and high chemical resistance. Yes. Further, the outer diameter of the fiber holder 112 is formed to be slightly larger than the inner diameter of the protective tube 101 and can be press-fitted into the distal end portion 101 a of the protective tube 101. That is, the fiber holder 112 has a shape that has the same effect as when the press-fitting portion is formed on the outer peripheral portion by making the outer diameter larger than the inner diameter of the protective tube 101.

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。   As shown in FIG. 2, the fiber holder 112 has the light projecting optical fiber 107 and the light receiving optical fiber 108 inserted side by side at a predetermined depth along the axial direction, for example, approximately 2/3 of the total length, in the rear end surface 112b. An oval hole 112c is formed as viewed from the possible side, and two holes 112d and 112e are formed in the tip surface 112a along the axial direction with a predetermined distance along the long axis direction of the oval hole 112c. And communicated with the hole 112c with a slight step.

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。   Cylindrical refractive index distribution type optical fiber lenses (GRIN lenses) 113 and 114 are inserted into and fixed to the holes 112d and 112e on the distal end surface 112a side of the fiber holder 112, respectively. The front end surfaces 113a and 114a of the lenses 113 and 114 are flush with the front end surface 112a of the fiber holder 112, and the rear end surfaces 113b and 114b are located at step portions (communication portions) with the holes 112c. . When the optical fibers 107 and 108 are made of plastic having a low heat-resistant temperature, the fiber holder 112 and the GRIN lenses (made of glass) 113 and 114 are used as heat insulating materials in the process of fusing the conical prism member 106 to the protective tube 101 (described later). This produces a secondary effect of keeping the temperature of the optical fibers 107 and 108 below the heat-resistant temperature. However, if the heat-resistant temperature condition of the optical fiber is satisfied through all the steps described later, the structure in which the front end surfaces 107a and 108a of the optical fibers 107 and 108 are aligned with the front end surface 112a of the fiber holder 112 without using the GRIN lenses 113 and 114. It is also possible to adopt.

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。   Further, the front end portions (one end portions) of the light projecting optical fiber 107 and the light receiving optical fiber 108 are inserted side by side into an oval hole 112c on the rear end surface 112b side of the fiber holder 112, and the front end surfaces 107a, 108a of the cores 107A, 108A are inserted. The lenses 113 and 114 are in contact with the rear end surfaces 113b and 114b, respectively. Then, the coverings 107B and 108B of the light projecting optical fiber 107 and the light receiving optical fiber 108 are respectively adhered to the inner surface of the hole 112c of the fiber holder 112 with an adhesive and fixed so as not to deviate.

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。   These light emitting / receiving optical fibers 107 and 108 are inserted into the rear end (other end) of each end of the protective tube 101 from the opening end of the front end 101a of the protective tube 101, and the rear end ( The fiber holder 112 is pressed into the distal end portion 101a of the protective tube 101 (see FIG. 1A). This press-fitting operation is performed until the distal end surface 112a of the fiber holder 112 is flush with the distal end portion 101a of the protective tube 101 (see FIG. 1B). Thus, by inserting the projecting / receiving optical fibers 107 and 108 into the protective tube 101 and press-fitting the fiber holder 112 into the distal end portion 101a of the protective tube 101, the workability is good and the work can be easily performed even in a narrow place. It becomes possible. As another example that can be adopted in this step, it is also possible to insert a spacer (not shown) formed as a separate member together with the fiber holder 112 into the distal end portion 101 a of the protective tube 101. This spacer is made of a heat-resistant material having a disk shape having a uniform thickness, for example, and a through hole for passing light in the thickness direction is provided so as to match the position of the lenses 113 and 114. One surface of the spacer is in contact with the front end surface 112a of the fiber holder 112, and the other surface is in contact with the upper surface of the conical prism material 105 described later. That is, as a completed form of the optical fiber sensor unit, in the embodiment using no spacer, the conical prism member (sealing member) 106 is in direct contact with the end face of the fiber holder 112, whereas the spacer is used. In this embodiment, the conical prism member (sealing member) 106 is in indirect contact with the end surface of the fiber holder 112 via a spacer. When such a spacer is used, a space is generated between the conical prism member (sealing member) 106 and the fiber holder 112, so that there is a disadvantage in that the optical performance is lowered. The advantage that an effect is acquired arises. Therefore, what form should be adopted may be determined according to the specifications required for the optical fiber sensor unit.

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。   Next, a conical prism member (sealing member) 106 is fused to the tip 101a of the protective tube 101 (see FIGS. 1C to 1F). A mold 104 for partially melting the conical prism material 105 that is the base of the conical prism member 106 is installed horizontally, and a conical recess 104b is formed at a predetermined position on the upper surface 104a (FIG. 1C). reference). In the case of the present embodiment, the concave portion 104b has a concave shape that matches the outer shape of the conical prism member 106 (conical prism material 105) of the optical fiber sensor unit 1. The opening 104c of the recess 104b has a distal end 101a of the protective tube 101 whose outer diameter is slightly expanded by press-fitting the fiber holder 112 to a predetermined length (several millimeters) through a slight gap. It is set as the hole diameter inserted so that insertion / extraction is possible.

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。   Then, a conical prism material (sealing member) 105 made of a fluororesin member having a conical shape matching the recess 104b and having excellent chemical resistance and translucency is fitted into the recess 104b of the mold 104. (See FIG. 1C), the mold 104 is heated (see FIG. 1D). It should be noted that the upper surface of the conical prism material 105 (the surface in contact with the fiber holder 112) is sufficiently flat enough to match the end surface of the fiber holder 112.

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。   The heating (temperature, time) of the mold 104 is controlled so that only the area of the conical prism material 105 that contacts the mold 104 is melted and the other areas that are in contact with the fiber holder 112 are not melted. For example, in the present embodiment, the region of the conical prism material 105 in contact with the mold 104 rises to about 350 ° C. and melts, but the region in close contact with the fiber holder 112 rises only to about 200 ° C. and melts. There is nothing. As a result, the conical prism material 105 melts only in the region in contact with the mold 104, but the other regions do not melt, and is fused to the protective tube 101 after curing and serves as a detection member having a prism function. Member 106 is formed.

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。   Next, the distal end portion 101a of the protective tube 101 is vertically inserted into the opening 104c of the mold 104 and pressed against the fused conical prism member 106 (see FIG. 1E). As a result, only the region of the conical prism member 106 that contacts the protective tube 101 is melted and melt-bonded to the protective tube 101, and the regions that are in contact with the fiber holder 112 other than the region that is bonded to the conical prism member 106 are not melted. The fiber holder 112 is in close contact with the end surface 112a.

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。   Next, after the mold 104 is cooled by air A or the like shown in FIG. 1 (f) to solidify the melted region of the conical prism member 106, the protective tube 101 and the conical prism member 106 are removed from the mold 104. Pull out (see FIG. 1 (g)). In this way, the protective tube 101 in which the conical prism member 106 is liquid-tightly joined to the distal end portion 101a is formed.

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。   Then, the remaining resin member of the conical prism member 106 adhering to the outer peripheral surface of the protective tube 101 is scraped off as necessary so that the conical prism member 106 forms an appropriate optical path for the optical fibers 107 and 108 for projecting and receiving. To do.

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。   By implementing such a manufacturing method of the optical fiber sensor unit 1, a new function can be exhibited in addition to the functions of the above-described manufacturing method of the optical fiber sensor unit 3 related to the present invention.

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。   Specifically, the heat resistance temperature of the fiber holder 112 made of LCP is not as high as that of the fluorine resin as compared with the polyimide (PI) resin, but when the conical prism member 106 is fused to the protective tube 101, the conical prism is used. Since the region in contact with the fiber holder 112 of the member 106 is not melted, a material whose melting point is not as high as that of polyimide (PI) such as LCP or wholly aromatic polyester can be used for the fiber holder 112. In addition, since LCP is excellent in injection moldability, unlike the case where the fiber holder 112 is formed of polyimide or wholly aromatic polyester, no cutting process is required, so that the optical fiber sensor unit can be manufactured at low cost. .

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。   Further, when the conical prism member 106 is fused to the protective tube 101 as in the proposed method for manufacturing the optical fiber sensor unit 3 related to the present invention described above, the region in contact with the fiber holder 112 of the conical prism member 106 is heated. Bubbles are not generated due to contraction (sinking of the tree fingers). FIG. 3 is an explanatory diagram showing the reason why such bubbles do not occur. As shown in FIG. 3A, in this embodiment, only the region 105a of the conical prism material 105 that contacts the mold 104 is melted by heating the die 104, and the other region, that is, the region 105b that contacts the fiber holder 112 is melted. Does not melt.

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。   Accordingly, as shown in FIG. 3B, when the protective tube 101 and the fiber holder 112 are attached to the partially melted conical prism material 105, the unmelted region 105b of the conical prism material 105 becomes the fiber holder 112. Even if the mold 104 is cooled after that, the sink of the finger does not occur in this region. As a result, as in the related invention described above, the air passes through the light projecting / receiving optical fibers 107 and 108 and the lens. It is never supplied. As a result, the melted region 105a of the conical prism material 105 is cured and adhered to the fiber holder 112 of the conical prism material 105 even after the melted region 105a is fused and bonded to the protective tube 101 as shown in FIG. The conical prism member 106 can be firmly fused to the tip of the protective tube 101 without generating bubbles in the region.

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。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the optical fiber sensor unit 1 manufactured in the above-described process, cut along the axial direction. In FIG. 4, the lenses 113 and 114 and the conical prism member 106 are drawn with hatching omitted so that the optical path can be easily understood. When the conical prism member 106 at the tip of the optical fiber sensor unit 1 is in the air, the light emitted from the light projecting optical fiber 107 is converged by the lens 113 and is incident on the conical prism member 106, and its optical path is the conical prism member 106. The light is reflected and incident on the lens 114 as shown by the one-dot chain line, converged by the lens 114 and incident on the light receiving optical fiber 108.

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。   On the other hand, when the conical prism member 106 is in the liquid, most of the light emitted from the light projecting optical fiber 107 through the lens 113 passes through the conical prism member 106 and is emitted into the liquid as indicated by a solid line. The amount of light received by the light receiving optical fiber 108 is greatly reduced. Accordingly, by electrically detecting the change in the amount of light from the optical fiber 108 for receiving light, it is determined whether the tip of the optical fiber sensor unit 1, that is, the conical prism member 6, is present in the air or submerged in the liquid. Thus, the level of the liquid level can be detected.

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。   As described above, the method for manufacturing an optical fiber sensor unit according to the present invention uses a mold that matches the outer shape of the sealing member, and heats the sealing member by placing the sealing member in the mold. The region in contact with the mold is melted, and only the melted region in contact with the mold is fused to the tube, and the unmelted region of the sealing member is brought into close contact with the fiber holder to complete the manufacture of the optical fiber sensor unit 1. .

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。   This prevents bubbles from being generated due to thermal contraction of the sealing member (sinking of the finger) in the region of the sealing member in contact with the fiber holder 112. In addition, since the temperature of the sealing member in contact with the fiber holder has reached the temperature at which the sealing member is melted, the material of the fiber holder itself is as high as polyimide or wholly aromatic polyester as LCP. No material can be used. Since LCP is excellent in injection moldability, the manufacturing cost can be reduced correspondingly, and an inexpensive optical fiber sensor unit can be provided.

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。   Of course, a highly reliable optical fiber sensor unit is produced without generating bubbles in the sealing member even if polyimide, wholly aromatic polyester, or the like, which has excellent heat resistance but can only be manufactured by cutting, is used as the material of the fiber holder 112. can do. However, since LCP is used for the fiber holder as in the present embodiment, an optical fiber sensor unit with reduced costs can be manufactured, which can be said to be the most preferable mode.

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。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the optical fiber sensor unit which concerns on one Embodiment of this invention. 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。It is sectional drawing of the fiber holder of the optical fiber sensor unit shown in FIG. 1, the optical fiber for light projection, and the optical fiber for light reception. 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。It is sectional drawing explaining the fusion | melting connection of the fiber holder and a conical prism member in the manufacturing process shown to FIG.1 (d)-(e). 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。It is sectional drawing explaining the liquid detection principle of the optical fiber sensor unit concerning this embodiment manufactured with the manufacturing method shown in FIG. 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。It is explanatory drawing of the manufacturing method which melt-joins a conical prism member to the front-end | tip part of the protection tube used for the conventional liquid level detection sensor (optical fiber sensor unit). 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。A fiber holder in which one end of a light projecting optical fiber and a light receiving optical fiber is housed and fixed in a protective tube having a conical prism member at the tip manufactured by the manufacturing method shown in FIG. 5, and a light projecting optical fiber and a light receiving optical fiber are fixed. It is explanatory drawing of the manufacturing method which manufactures the liquid level detection sensor accommodated in the state which carried out. 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。It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of the optical fiber sensor unit proposed in relation to this invention in order to solve the fault of a prior art example. 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。It is explanatory drawing explaining the inconvenient point which arises with the manufacturing method in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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
1, 2, 3 Optical fiber sensor unit 101 Protection tube 101a Tip 104 Die 104a Upper surface 104b Recess 104c Opening 105 Conical prism material 105a, 105b Region 106 Detection member (conical prism member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 107 Optical fiber for light emission 107a Front end surface 107A Core 107B Cover 108 Optical fiber for light reception 108a Front end surface 108A Core 108B Cover 112 Fiber holder 112a Front end surface 112b Rear end surface 112c, 112d, 112e Hole 113 (Self focus) Lens 113a Front end surface 113b Rear end surface 114 (Self-Focus) Lens 114a Front end surface 114b Rear end surface 201 Protective tube 201a Front end portion 202 Metal rod 204 Die 204a Top surface 204b Recessed portion 204c Opening portion 205 Fluorine resin member 206 Detection member (conical prism member)
206a Plane portion 207 Light emitting optical fiber 208 Light receiving optical fiber 209 Fiber holder 209a Tip surface 210 Retaining ring 301 Protective tube 301a One side opening end 304 Mold 304a Upper surface 304b Recessed portion 304c Opening portion 305 (305a, 305b) Fluororesin Member 306 Conical prism member (detection member)
306a Flat surface (rear surface)
306c Bubble 307 Optical fiber for light projection 308 Optical fiber for light reception 312 Fiber holder 312a End face 315,316 Lens A Air

Claims (5)

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。
A method of manufacturing an optical fiber sensor unit comprising a tube and an optical fiber holder inserted at the distal end of the tube, and a sealing member for sealing the distal end of the tube fused to the distal end of the tube so as to be in a liquid-tight state In
In fusing the sealing member to the tube,
Prepare a mold having a cavity that matches the outer shape of the sealing member after fusion,
A sealing member before melting having an outer shape matching the cavity is accommodated in the cavity,
A method of manufacturing an optical fiber sensor unit, wherein the cavity is heated and the sealing member is fused to the tube before the sealing member is completely melted.
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。   The method for manufacturing an optical fiber sensor unit according to claim 1, wherein the tube and the sealing member are made of a fluororesin. 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。   3. The method of manufacturing an optical fiber sensor unit according to claim 2, wherein the optical fiber holder is made of a liquid crystal polymer. 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。   An optical fiber sensor unit manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 3. 中空筒状を呈する合成樹脂製のチューブと、このチューブ内に配置される光ファイバーを保持するためにこのチューブの先端の内部に保持される合成樹脂製の光ファイバーホルダと、前記チューブの先端に融着されてこのチューブの先端を密閉すると共に光学的反射面としても機能する合成樹脂製の封止部材と、を有する光ファイバーセンサユニットにおいて、
前記光ファイバーホルダは前記チューブの内部に圧入可能な外形寸法に形成されると共に前記チューブの先端側から圧入されており、
前記封止部材は前記光ファイバーホルダの端面と直接的又は間接的に接触する面を有しており、この面の周縁部分が溶融されかつ中央部分が溶融されない状態でこの封止部材と前記チューブの先端とが接合されたことを特徴とする光ファイバーセンサユニット。
A synthetic resin tube having a hollow cylindrical shape, a synthetic resin optical fiber holder held inside the distal end of the tube to hold an optical fiber disposed in the tube, and a fusion welded to the distal end of the tube In the optical fiber sensor unit having a sealing member made of a synthetic resin that functions as an optical reflecting surface while sealing the tip of the tube,
The optical fiber holder is formed in an outer dimension that can be press-fitted into the tube and is press-fitted from the distal end side of the tube,
The sealing member has a surface that directly or indirectly contacts the end face of the optical fiber holder, and the sealing member and the tube are in a state where the peripheral portion of the surface is melted and the central portion is not melted. An optical fiber sensor unit characterized in that the tip is joined.
JP2007174566A 2007-07-02 2007-07-02 Manufacturing method of optical fiber sensor unit and optical fiber sensor unit Expired - Fee Related JP5026168B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007174566A JP5026168B2 (en) 2007-07-02 2007-07-02 Manufacturing method of optical fiber sensor unit and optical fiber sensor unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007174566A JP5026168B2 (en) 2007-07-02 2007-07-02 Manufacturing method of optical fiber sensor unit and optical fiber sensor unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009014414A true JP2009014414A (en) 2009-01-22
JP5026168B2 JP5026168B2 (en) 2012-09-12

Family

ID=40355512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007174566A Expired - Fee Related JP5026168B2 (en) 2007-07-02 2007-07-02 Manufacturing method of optical fiber sensor unit and optical fiber sensor unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5026168B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015088497A (en) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社ディスコ Plasma etching device
CN113155238A (en) * 2021-04-30 2021-07-23 国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司 Oil interface intelligent detection device
KR20220054976A (en) * 2020-10-26 2022-05-03 주식회사 카이스 Optical fiber sensor and this manufacturing method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102217027B1 (en) * 2019-05-31 2021-02-18 순천향대학교 산학협력단 Manufacturing method of optical fiber sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0712093A (en) * 1993-06-24 1995-01-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor-driven air blower
JPH07159222A (en) * 1993-10-13 1995-06-23 Omron Corp Photoelectric sensor
JPH1130549A (en) * 1997-05-16 1999-02-02 Nippon Autom Kk Photoelectric liquid level sensor
JP2000083018A (en) * 1998-07-31 2000-03-21 Lucent Technol Inc Method for transmitting information needing secrecy by first using communication that is not kept secret

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0712093A (en) * 1993-06-24 1995-01-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor-driven air blower
JPH07159222A (en) * 1993-10-13 1995-06-23 Omron Corp Photoelectric sensor
JPH1130549A (en) * 1997-05-16 1999-02-02 Nippon Autom Kk Photoelectric liquid level sensor
JP2000083018A (en) * 1998-07-31 2000-03-21 Lucent Technol Inc Method for transmitting information needing secrecy by first using communication that is not kept secret

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015088497A (en) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社ディスコ Plasma etching device
KR20220054976A (en) * 2020-10-26 2022-05-03 주식회사 카이스 Optical fiber sensor and this manufacturing method
KR102433642B1 (en) * 2020-10-26 2022-08-18 주식회사 카이스 Optical fiber sensor and this manufacturing method
CN113155238A (en) * 2021-04-30 2021-07-23 国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司 Oil interface intelligent detection device
CN113155238B (en) * 2021-04-30 2024-05-28 国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司 Intelligent oil interface detection device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5026168B2 (en) 2012-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5026168B2 (en) Manufacturing method of optical fiber sensor unit and optical fiber sensor unit
JP5685298B2 (en) Optical fiber cable with connector, assembly method of optical fiber cable with connector
RU2009122333A (en) HOLDER, DEVICE FOR ALLOYING BY ALLOYING AND METHOD OF ASSEMBLY OF THE OPTICAL CONNECTOR
US9804336B2 (en) Method to connect an optical fiber having a solid core with an additional optical fiber, optical fiber having a solid core with joining device and use of a 3D printer
JP2013114001A (en) Optical fiber cable with connector and method of assembling optical fiber cable with connector
KR101674113B1 (en) Assembly for fiber array
CN102436045A (en) Installation and fixation structure of light-guide fiber of photoelectronic device
DE602005014462D1 (en) FIBER OPTIC SPLICE COMPONENT WITH INTERNAL ELECTRODES
JP4933277B2 (en) Lens fixing method and lens unit
JP2011075829A (en) Optical transmission member with connector and optical connector
JP2009175271A (en) Optical fiber end part shape, and optical fiber end part treating method
JP2008116861A (en) Optical module
JP2009251463A (en) Optical communication module
JP2009186699A (en) Lens unit and method of manufacturing the same
KR102217027B1 (en) Manufacturing method of optical fiber sensor
JP2007193270A (en) Lens with cap and manufacturing method therefor
JP2007010693A (en) Light source module
JP3890038B2 (en) Optical fiber end sealing method
JP2006003648A (en) Optical connector
JP2018130530A (en) Medical laser probe
JP2007025531A (en) Optical fiber end part and its machining method
CN202421553U (en) Assembly fixing structure for light-guide fiber of optoelectronic device
JP2008151671A (en) Fiber sensor and manufacturing method thereof
JP2006276828A (en) Optical module and manufacturing method for the same
JP5178214B2 (en) Optical connector structure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100315

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120328

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120522

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120614

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120620

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150629

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees