JPH05313016A - 光伝送ホース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 中空管状のクラッド材内部に、前記クラッド
材より高い屈折率を有する液状又は流動状のコア材を充
填し、前記クラッド材の両端開口部を封止栓で閉塞して
なる光伝送ホースにおいて、前記クラッド材の外周をガ
スバリア性の高い材料で被覆してなることを特徴とする
光伝送ホースを提供する。 【効果】 本発明によれば、コア液体への気体の侵入を
防止して光伝送ホースの透明性を広い温度範囲において
長期間に亘って維持することができ、かつ軽量で安価な
光伝送ホースを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コア材が液状又は流動
状の光伝送ホースに関し、詳しくはコア材への気体の侵
入が防止され、かつ可撓性に優れ、このため光伝送ホー
スの機能が長期間に亘って損なわれることのない光伝送
ホースに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来既知の光ファイバーとしては、石英
ガラス、多成分ガラスなどの無機ガラス系光ファイバー
と、ポリメチルメタクリレートやポリスチレンなどのプ
ラスチック系光ファイバーがあるが、これらはコア材と
クラッド材が共に固体材料からなる全固体型の光ファイ
バーである。

【０００３】これらの光ファイバーは優れた特性を有す
るものの、ガラスや硬質プラスチック材料で構成されて
いるため、可撓性に限界があり、また、大容量の光を伝
送するために大口径化する場合、直径１０〜１０００μ
ｍ程度の光ファイバーを多数束ねることが必要である。
しかし、光ファイバーをいかに高密度に束ねても、ファ
イバー間には空隙が残るため、光を入射するときの有効
受光面積が狭くなり、このため効率が悪く、また、コス
トも非常に高くなるという問題があった。

【０００４】これらの全固体型光ファイバーの問題点を
解決したものとして、本発明者らは特開昭６４−８０９
１０、同６４−８０９１２号公報（米国特許第４００９
３８２、同第３８１４４９７号）において常温で液体の
光伝送媒体を用いた光伝送ホースを提案した。これらの
液体系光ファイバーは、可撓性中空管状体からなるクラ
ッド材の内部に前記クラッド材よりも屈折率の高い液状
のコア材を充填し、またクラッド材の両端開口部を窓材
によりそれぞれ閉塞したものであり、このため大口径化
が容易で、有効受光面積が広く高効率であり、かつ経済
性にも優れたものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ごとく液体系光ファイバーは優れた特性を有するもの
の、長期間に亘って使用した場合、コア液体中にガスが
侵入し、透明性能が低下するという問題点があった。こ
れはコア材が液体であるために一般的に樹脂材料からな
る中空管状のクラッド材に比べて膨脹係数が大きく、こ
のため低温においてはクラッド材の内容積に対しコア液
体の体積が小さくなり、クラッド材の中空部が負圧状態
になるため、クラッド材の管壁から気体が透過し、この
気体によってコア液体中に気泡が発生することが原因で
あった。

【０００６】このような気体侵入の問題を解決した液体
系光ファイバーとして、例えば英国特許１４５０６０８
号において提案されている光ファイバーがある。この光
ファイバーは、コア液体のリザーバーを中空管状のクラ
ッド材に接続してなり、低温においてコア液体の体積が
小さくなった場合でも、リザーバーからコア液が供給さ
れるのでクラッド材の中空部が負圧状態となることがな
く、コア液中への気体の侵入を防止することができる。

【０００７】しかし、この光ファイバーにおいては、リ
ザーバーと中空管状のクラッド材を接続する際にクラッ
ド材に液体流入のための穴をあけることが必要であり、
この穴の部分で光散乱が発生し、透明性が低下する。ま
た、リザーバーを取り付けているため重量が重く、また
高価であるという問題点がある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
コア液体への気体の侵入を防止して光伝送ホースの透明
性を広い温度範囲において長期間に亘って維持すること
ができ、かつ軽量で安価な光伝送ホースを提供すること
を目的とする。

【０００９】課題を解決するための手段及び作用本発明
者らは上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、
中空管状のクラッド材内部に、前記クラッド材より高い
屈折率を有する液状又は流動状のコア材を充填し、前記
クラッド材の両端開口部を封止栓で閉塞してなる光伝送
ホースにおいて、前記クラッド材の外周をガスバリア性
の高い材料で被覆した場合、低温において使用し、コア
液体の内圧が低下してクラッドの中空部が負圧状態にな
った場合でも、クラッド材の管壁から気体が透過してコ
ア液体中に気泡が発生するのを有効に防止することがで
きるので、広い温度範囲において光伝送ホースの透明性
が維持され、また、クラッド材の外周をガスバリア性の
高い材料で被覆することによってクラッド材の中空部が
負圧状態となるのを防止するようにしたので、重量が増
加することもなく、また安価に製造し得ることを知見
し、本発明をなすに至った。

【００１０】以下、本発明を更に詳しく説明すると、本
発明の光伝送ホースは、中空管状のクラッド材内部に、
前記クラッド材より高い屈折率を有する液状又は流動状
のコア材を充填し、前記クラッド材の両端開口部を封止
栓で閉塞してなる光伝送ホースにおいて、前記クラッド
材の外周をガスバリア性の高い材料で被覆してなるもの
である。

【００１１】図１に本発明の光伝送ホースの一例を示
す。図１において、１は中空管状のクラッド材、２はク
ラッド材１に充填された液状又は流動状のコア材、３は
コア材及びクラッド材の中空部の内圧を保持するための
封止栓、４クラッド材１の外周を被覆するガスバリア性
被覆材である。なお、５は封止栓３の抜けやコア材２の
漏れなど防止するための末端締結具である。

【００１２】ここで、中空管状のクラッド材１を形成す
る材料としては、プラスチックやエラストマーなどのよ
うに可撓性を有し、チューブ状に成形可能で、屈折率の
低い材料を用いることが好ましい。その具体的例として
はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリス
チレン、ＡＢＳ、ポリメチルメタクリレート、ポリカー
ボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
酢酸ビニル、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ
ビニルアルコール、ポリエチレン−ポリビニルアルコー
ル共重合体、フッ素樹脂、シリコン樹脂、天然ゴム、ポ
リイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブ
タジエン共重合体、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴ
ム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、アク
リロニトリル−ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、シリ
コンゴムなどが挙げられる。

【００１３】この中でも屈折率が低いシリコーン系ポリ
マーやフッ素系ポリマーが特に好ましく、具体的にはポ
リジメチルシロキサンポリマー、ポリメチルフェニルシ
ロキサンポリマー、フルオロシリコーンポリマー等のシ
リコーン系ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重
合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルコ
キシエチレン共重合体（ＰＦＥ）、ポリクロルトリフル
オロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、四フッ化エチレン−エチ
レン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライ
ド、ポリビニルフルオライド、フッ化ビニリデン−三フ
ッ化塩化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ
化プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−六フッ化プ
ロピレン−四フッ化エチレン三元共重合体、四フッ化エ
チレンプロピレンゴム、フッ素系熱可塑性エラストマー
などが挙げられる。

【００１４】これらの材料は単独又は２種以上をブレン
ドして用いることもでき、単管又は多重管として用いる
こともできる。更に、コア液に接する内面のみをコーテ
ィング又は二重押し出しなどの方法により平滑処理など
の処理を行うこともできる。

【００１５】中空管状のクラッド材１の中空部に充填さ
れるコア材２としては、クラッド材よりも屈折率が高
い、液状又は流動性の透明材料が用いられる。その具体
例としては、無機塩の水溶液、エチレングリコールやグ
リセリン等の多価アルコール、ポリジメチルシロキサン
やポリフェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイ
ル、ポリエーテル、ポリエステル、流動パラフィン等の
炭化水素、三フッ化塩化エチレンオイル等のハロゲン化
炭化水素、トリス（クロロエチル）ホスフェートやトリ
オクチルホスフェート等の燐酸エステル類、ポリマーを
適当な溶媒で希釈したポリマー溶液が挙げられる。

【００１６】封止栓３を形成する材料は、無機ガラス、
有機ガラス、金属、無機材料、プラスチックなどの中か
ら目的に応じて選択することができる。例えば、図２に
示すように、光を光伝送ホース本体へ入射させたり、伝
送してきた光を出射させるための光の窓材として作用さ
せるためには封止栓３１，３２は透明であることが必要
であるが、例えば図３に示すようにホースの側面から光
を出射させる場合には必ずしも末端の封止栓３２は透明
でなくてもよい。

【００１７】封止栓の材料として具体的には、透明性が
要求される場合には石英ガラス、多成分ガラス、サファ
イヤ、水晶などの無機ガラス、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ＡＢＳ樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重
合樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体、アクリロニト
リル・スチレン共重合樹脂、スチレン・ブタジエン共重
合体、アクリロニトリル・ＥＰＤＭ・スチレン三元共重
合体、スチレン・メチルメタクリレート共重合体、メタ
クリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリメチルペンテン、アリ
ルジグリコールカーボネート樹脂、スピラン樹脂、アモ
ルファスポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアミ
ド、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリアリルサルホ
ン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリ
イミド、ポリエチレンテレフタレート、ジアリルフタレ
ート、フッ素樹脂、ポリエステルカーボネート、シリコ
ン樹脂などの有機ガラスやプラスチック透明材料を用い
ることが好ましく、この中でも石英ガラス、パイレック
スガラス、多成分ガラス等の無機ガラスは透明性のみな
らず、耐熱性にも優れ、また化学的にも安定であるた
め、その端面３ａで接触するコア材２や、その端面３ｂ
で接触するガスや水分とも化学的に反応せず、長期的に
優れた性能をもたらすことができる。

【００１８】透明性が要求されない場合には、上記材料
の他にＣｒ−Ｆｅ、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅなどのステンレス
やＡｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、シンチュウなどの金属やセ
ラミック材料も用いることができる。この場合には封止
材で光を反射させ、側面からの発光を増加させるため
に、封止材の少なくともコア液と接する面を研磨した
り、反射膜を設けることが好ましい。

【００１９】ガスバリア性被覆材４の材料としては、ガ
スバリア性が高く、光伝送ホースの可撓性を損なうこと
のない材料を用いることが好ましく、プラスチック、エ
ラストマー、金属、無機材料などの中から選定すること
ができる。

【００２０】具体的には、ポリビニルアルコール、エチ
レン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリフッ化ビニル、ポリエステル、ポリクロロトリ
フルオロエチレン、フェノール樹脂、ポリアミド、エポ
キシ樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、セ
ルロース、アセタール樹脂、ポリカーボネート、アクリ
ル樹脂、ポリスチレン、フッ素樹脂、ブチルゴム、ハロ
ゲン化ブチルゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、塩酸ゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴ
ム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合
体、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレン
ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、アクリロニトリル−ブ
タジエン共重合体、フッ素ゴムなどの高分子材料、ステ
ンレススチール、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、錫、黄
銅、青銅、銀、金などの金属が挙げられ、これらの材料
は単独で又は他の材料との複合体として用いることがで
きる。

【００２１】この中で、ガスバリア性が高く、透明性、
耐環境性、加工性に優れ、また、入手が容易であるとい
う点から、特に塩化ビニル、ポリビニルアルコール、エ
チレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデ
ンが好適に使用される。この場合、被覆材４の厚さは
０．０１〜１０ｍｍ、特に０．５〜２ｍｍとすることが
好ましい。

【００２２】これらの材料を用いてクラッド材１の外周
を被覆するには、コーティング、押し出し成形、テープ
状材料の巻き付け、熱収縮処理などの方法を採用するこ
とができる。また、クラッド材の外周をガスバリア性材
料で被覆していない光伝送ホースを上記高分子材料又は
金属材料をフレキシブルな管状に成形したものの中に挿
入する方法も採用することができる。この場合、上気光
伝送ホースとフレキシブル管との間の隙間に存在する空
気等の気体が光伝送ホース中に侵入しないように、この
隙間をシリコンオイル、フッ素オイル、エチレングリコ
ール、水、流動パラフィン等の液体又はシリコンゴム、
ウレタンゴム等の高分子材料で封止することが好まし
い。また、金属材料をクラッド材の外周又は被覆材の内
面や外周のいずれかに、メッキ、蒸着、スパッタなどの
方法により金属膜を被覆することもできる。

【００２３】末端締結部５は封止栓の抜けやコア液の漏
れの防止などのほか、クラッド材１とガスバリア性被覆
材４の接合端からのガスの侵入を防止するために設けら
れるもので、ホースバンド等による締め付け、ワイヤー
素線などによる巻き付け、スリーブ、Ｏ−リング、パッ
キン等を介しての締め付けなどの機械的な封止や、熱収
縮処理、接着処理、硬化性材料による封止などを単独又
は併用して行うことができる。中でも口金を用いた機械
的な加締めによる封止が好適に用いられ、その口金の材
料としては、鉄、ニッケル、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金、ア
ルミニウム、黄銅、チタンなどを用いることができる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。

【００２５】［実施例１］内径１２ｍｍ、外径１３ｍ
ｍ、長さ３ｍの四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン
共重合体製の中空管状のクラッド材をポリ塩化ビニル樹
脂で厚さ１ｍｍに被覆して得た二重管の中空部にトリオ
クチルホスフェートを充填した後、両端を直径１３ｍ
ｍ、長さ５０ｍｍの石英ロッドを挿入し、末端部分を針
金で縛った。

【００２６】この光伝送ホースを−５℃の冷蔵庫中に静
置したが、約６か月経過してもエアーは入らず、高い光
透過性を保持していた。

【００２７】［実施例２］被覆材としてポリ塩化ビニル
樹脂の代わりにポリエチレン−酢酸ビニル共重合体（酢
酸ビニル量２５％）を用いた以外は実施例１と同様にし
て光伝送ホースを作製した。

【００２８】この光伝送ホースを−５℃の冷蔵庫中に静
置したが、約６か月経過してもエアーは入らず、高い光
透過性を保持していた。

【００２９】［比較例］クラッド材を被覆しない以外は
実施例１と同様にして光伝送ホースを作製した。

【００３０】この光伝送ホースを−５℃の冷蔵庫中に静
置したところ、２日後にコア部に約１ｍｌのエアーが発
生し、光透過率はエアー入り前の７０％に対し４０％に
低下した。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、可撓性及び取扱い性に
優れると共に、コア液体への気体の侵入を防止して光伝
送ホースの透明性を広い温度範囲において長期間に亘っ
て維持することができ、かつ軽量で安価な光伝送ホース
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送ホースの一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明の光伝送ホースの他の実施例を示す断面
図である。

【図３】本発明の光伝送ホースの別の実施例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ クラッド材 ２ コア材 ４ ガスバリア性被覆材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空管状のクラッド材内部に、前記クラ
   ッド材より高い屈折率を有する液状又は流動状のコア材
   を充填し、前記クラッド材の両端開口部を封止栓で閉塞
   してなる光伝送ホースにおいて、前記クラッド材の外周
   をガスバリア性の高い材料で被覆してなることを特徴と
   する光伝送ホース。