JPH04350602A - 光ファイバ接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間静水圧加圧（以下
ＨＩＰと略記する。）装置や加圧焼結炉等の種々の高圧
容器内において、第１光ファイバと第２光ファイバとを
接続するための光ファイバ接続構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高圧装置技術の進歩により気体あ
るいは液体を圧力媒体とした高圧装置において、数１０
０　ＭＰａ　もの高い圧力での安定した操業が可能とな
った。このような高圧装置において、処理過程における
高圧装置内部の状況を知る手段としては専ら電気的な信
号が使用されてきたが、例えば温度計測に関しては近年
特開昭６０−１３３３２７号公報に示される如き閉端管
を利用した炉内温度の光学的測定手段の採用が検討され
てきた。

【０００３】この閉端管利用の炉内温度の光学的測定手
段の概要は、図５に示す如く高圧容器１　と上蓋５　、
下蓋４　によって画成される高圧室内に断熱層３　、ヒ
ータ２　を内蔵して形成される炉室８　内に、処理物７
　を載置する試料台６　が設置され、さらに上蓋５　に
導圧孔１４が設けられたＨＩＰ装置において、上記ヒー
タ２　の径方向略同位置に閉端管９　をその先端１０が
被測温部位に位置するように設置し、閉端管先端１０か
らの熱放射を閉端管下部にあるレンズなどの光学系１１
で集光し光ファイバ１２により炉外に導き放射温度計１
３から測定系に接続して測温するものである。通常、こ
の放射温度計１３は輝度方式の持つ欠点　（汚れ等の影
響を受けやすい等）　を回避するため、二色方式をとる
ことが多い。

【０００４】ＨＩＰ炉外への光学的信号の導出には、高
圧のシールの問題、安全の問題から上記の様に光ファイ
バを用いた方法が取られている。高圧の導入部に関して
は特開昭６２−９１９０３　号にみられる如き構造が考
えられる。即ち、図６に示す如く高圧シール手段を有す
る端子１５に、スリーブ１６を挿入しうる内径の孔１７
と、該孔１７とほぼ同心上に孔１７よりも小径の、第１
光ファイバ１２ａ　を挿通しうる孔１８を段階状に設け
、先端部にスリーブ１６を気密に設けた第１光ファイバ
１２ａ　を孔１７および孔１８に配置し、さらに孔１７
とスリーブ１６および孔１８と第１光ファイバ１２ａ　
の各すきまに封止部材を配置して先端部にスリーブ１６
を設けた第１光ファイバ１２ａ　を気密に封止し、第１
光ファイバ１２ａ　の先端部端面１９をスリーブ１６の
端面２０とともに光学研磨して光学的信号を授受可能と
し、さらに延長用の第２光ファイバ１２ｂ　用のスリー
ブ２２を挿入しうる嵌合孔２３を有する光ファイバ用レ
セプタクル２４を端子１５の端面２５に第１光ファイバ
１２ａ　と同心に設置したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ＨＩＰ
炉内の第１光ファイバ１２ａ　に対して第２光ファイバ
１２ｂはレセプタクル２４とコネクタ　（スリーブ２２
）　の嵌合により接続されている。これは、通常の光フ
ァイバ同士の接続は、その光学的信号の接続による損失
　（結合損失と呼ばれている）をできるだけ小さくする
ために、光ファイバの光軸をそのレセプタクルとコネク
タの機械精度により精密に位置決めをおこなう必要があ
るからである。

【０００６】このような従来技術を、レセプタクルとコ
ネクタとの着脱を常時おこなうような形式の高圧装置、
例えばＨＩＰ装置で上方取り出し式のものに適用しよう
とすると、上記の結合損失に対するより一層の配慮が必
要となる。すなわち、上方取り出し式のＨＩＰ装置にお
いては、閉端管などのセンサ部は炉内構造物とともにＨ
ＩＰ装置へ導入、搬出されるが、光ファイバの導入部は
下蓋に固定されている。この場合、上方からセンサ部を
含んだ炉内構造物をＨＩＰ装置に導入する際、一つの方
法としては接続を光ファイバ同士でその都度おこなうこ
とになるが、従来技術はこのような場合の結合の安定化
に対し、特段の配慮を行ったものではなく、第１光ファ
イバ１２ａ　と第２光ファイバ１２ｂ　との接続が不安
定で、接続部分での損失も大きくなるという問題があっ
た。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、第１光ファイ
バと第２光ファイバとの接続を、安定かつ損失なく行な
い得るようにしたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を解決す
る本発明の技術的手段は、第１光ファイバ４４と該第１
光ファイバ４４から光学的信号を受ける第２光ファイバ
４５とが、高圧容器３１内でその接続端面４４ａ，４４
ｂ　同志を対向させるように接続された光ファイバ接続
構造において、第２光ファイバ４５のコア径が第１光フ
ァイバ４４のコア径より大きく形成されている点にある
。

【０００９】

【作用】第１光ファイバ４４から第２光ファイバ４５に
向けて熱放射等の光学的信号が授受される。このとき、
第１光ファイバ４４から出た光学的信号が拡がることに
なるが、この拡がった光学的信号を第２光ファイバ４５
の大きなコア径によって極力損失が少なくなるように効
果的に受けることができる。

【００１０】

【実施例】図２は上方取り出し式（後述の上蓋３２から
処理物３７などを出し入れする方式）のＨＩＰ装置を示
し、同図において、３１は高圧容器で、軸方向両端に上
蓋３２および下蓋３３が設けられている。高圧容器３１
内には、断熱層３４およびヒータ３５が内蔵されて、炉
室３６が形成されている。炉室３６内に処理物３７を保
持するための試料台３８が設置されると共に、閉端管３
９がその先端４０を被測温部位に位置させるように設置
されている。

【００１１】４３は閉端管３９下方に設けたレンズ等の
光学系で、閉端管先端４０からの熱放射を集光する。４
４は受光用の第１光ファイバで、光学系４３にて集光し
た熱放射を受けるように構成されている。４５は導出用
の第２光ファイバで、第１光ファイバ４４から熱放射を
受ける。この第２光ファイバ４５は下蓋３３に設けた導
出孔４６に挿通され、外部の放射温度計４７に接続され
ており、第１光ファイバ４４から受けた熱放射を放射温
度計４７に伝送する。放射温度計４７は、光ファイバ４
４，４５　から伝送された熱放射から二色方式によって
炉室３６内の温度を測温する。

【００１２】図１において、前記受光用の第１光ファイ
バ４４は、コア５１、クラッド５２から構成され、円筒
状の接続用治具５３に挿通されて、該治具５３に接着剤
５４等により固定されている。前記導出用の第２光ファ
イバ４５も同様にコア５６、クラッド５７からなり、そ
の高圧容器３１側の端部は、円筒状の接続用治具５８に
挿通されて、該治具５８に封止部材５９により固定、封
止されている。接続用治具５８の上端には嵌合凹部６０
が設けられており、この嵌合凹部６０は接続用治具５３
の下端部に着脱自在に外嵌され、これにより第１光ファ
イバ４４と第２光ファイバ４５とがその接続端面４４ａ
，４５ｂ同志を近接対向させるように接続されている。

【００１３】光ファイバ４４，４５　のコア径は数μｍ
　から数ｍｍ程度のものが使用され、第２光ファイバ４
５のコア径は第１光ファイバ４４のコア径よりも大きく
形成されている。例えば第１光ファイバ４４のコア５１
の径を２５０ｍｍ　、第２光ファイバ４５のコア５６の
径を６００　μｍ　とすることが考えられる。このとき
、接続用治具５３と接続用治具５８との軸心のずれの許
容寸法は　１７５μｍ　となり、この許容寸法以内に機
械加工することは容易である。光ファイバ４４，４５　
のコア径については、第２光ファイバ４５のコア５６の
径が大きければ大きいほど、第１光ファイバ４４のコア
５１の径が小さければ小さいほど軸心のずれの許容寸法
は大きくなる。ただし、受光する放射エネルギの量との
関係で第１光ファイバ４４のコア５１の径を決定したほ
うがよい。 また、接続用治具５３の下端部や接続用治具５８の嵌合
凹部６０に、テーパや面取りを設け、嵌合し易くするこ
とが好ましい。

【００１４】なお、光ファイバ４４，４５　にはステッ
プインディクス（ＳＩ）　型やグレーテッドインデック
ス　（ＧＩ）　型などの光ファイバが使用可能である。 次に、上記上方取り出し式のＨＩＰ装置の実際の運転の
方法を説明する。まず、上蓋３２を開放し、炉内構造物
　（断熱層３４、ヒータ３５、試料台３８、閉端管３９
、光学系４３、第１光ファイバ４４など）を取り出す。 次に処理物３７を試料台３８に乗せ、高圧容器３１内に
搬送、挿入する。この時、ヒータ用の電極などの位置決
めおよび第１光ファイバ４４の第２光ファイバ４５に対
する位置決めを正確におこなうのである。

【００１５】図３は他の実施例を示し、第１光ファイバ
４４を接続用治具５３に長手方向移動可能に挿入保持す
ると共に、接続用治具５３の下端部に収納部６７を設け
、この収納部６７に接触端子６８を下方突出自在に収納
している。この接触端子６８に第１光ファイバ４４の接
続端面４４ａ　側を挿通保持して、接着剤６９等により
固定し、接触端子６８をバネ７０によって下方に付勢し
ている。

【００１６】図４は他の実施例を示し、第２光ファイバ
４５を接続用治具５８に長手方向移動可能に挿入保持す
ると共に、接続用治具５８に収納部４７を設け、この収
納部４７に接触端子６８を上方突出自在に収納している
。この接触端子６８に第２光ファイバ４５の接続端面４
５ａ　側を挿通保持して、接着剤６９等により固定し、
接触端子６８をバネ７０によって上方に付勢している。

【００１７】図３および図４の場合、光ファイ４４，４
５　を接続するとき、バネ７０がたわむことにより光フ
ァイバ４４，４５　同志の結合が隙間なく（損失なく）
、かつ、光ファイバ４４，４５　を傷付けることがなく
なる。光ファイバ４４，４５　は可撓性があるため、接
続用治具５３，５８　内で座屈することなく適度に曲が
ることができるため、結合損失が少ないし、光ファイバ
４４，４５　の表面に傷が付きにくくなる。

【００１８】なお、図３の場合、バネ７０によって第１
光ファイバ４４を第２光ファイバ４５に向けて付勢し、
図４の場合、バネ７０によって第２光ファイバ４５を第
１光ファイバ４４に向けて付勢するようにしているが、
これに代え、バネによって第１光ファイバ４４を第２光
ファイバ４５に向けて付勢すると同時に、バネによって
第２光ファイバ４５を第１光ファイバ４４に向けて付勢
するようにしてもよい。

【００１９】また、第１光ファイバ４４および第２光フ
ァイバ４５によって光学的信号を高圧容器３１内から高
圧容器３１外に導出しているが、これに代え、第１光フ
ァイバ４４および第２光ファイバ４５によって光学的信
号を高圧容器３１外から高圧容器３１内に導入するよう
にしたものであってもよい。また、前記実施例では、高
圧容器内部の状況を知る手段の一例として温度計測の光
学的測定手段について記述したが、本発明は温度計測に
限定されるものではなく、例えば高圧装置内部での変位
量測定の光学的手法　（変位量を光学的信号により測定
）　などにも応用できることはいうまでもない。

【００２０】

【発明の効果】第２光ファイバ４５のコア径が第１光フ
ァイバ４４のコア径より大きく形成されているので、第
１光ファイバ４４から出た光学的信号を第２光ファイバ
４５の大きなコア径によって損失なく効果的に受けるこ
とができ、第１光ファイバ４４から第２光ファイバ４５
に光学的信号が授受される際の損失を有効に防止できる
。従って、接続部分の機械的精度を格段に良くすること
なく、第１光ファイバ４４と第２光ファイバ４５との間
の光学的信号の授受を安定かつ損失なく機能させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の断面図である。

【図２】全体の断面図である。

【図３】他の実施例を示す断面図である。

【図４】他の実施例を示す断面図である。

【図５】従来例を示す断面図である。

【図６】従来の接続構造を示す断面図である。

【符号の説明】

３１　　高圧容器 ４４　　第１光ファイバ ４５　　第２光ファイバ ４４ａ　接続端面 ４５ａ　接続端面 ７０　　バネ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１光ファイバ（４４）と該第１光フ
   ァイバ（４４）から光学的信号を受ける第２光ファイバ
   （４５）とが、高圧容器（３１）内でその接続端面（４
   ４ａ）（４４ｂ）同志を対向させるように接続された光
   ファイバ接続構造において、第２光ファイバ（４５）の
   コア径が第１光ファイバ（４４）のコア径より大きく形
   成されていることを特徴とする光ファイバ接続構造。
2. 【請求項２】　　前記第１光ファイバ（４４）の接続端
   面（４４ａ）　と第２光ファイバ（４５）の接続端面（
   ４５ａ）　とが当接するように、第１光ファイバ（４４
   ）又は第２光ファイバ（４５）の一方を他方に向けて付
   勢するバネ（７０）が設けられていることを特徴とする
   請求項１に記載の光ファイバ接続構造。