JP3055982B2 - 検出プローブ構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、近接スイッチ、光セン
サー、イメージセンサー、温度センサー等の各種検出部
をセンサーケーブルの先端に設け、該先端部は保護チュ
ーブ内に収容してなる検出プローブ構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えば薬液タンク中の物体を近接スイッ
チにより検出するべく、近接スイッチが内蔵された検出
部と、該検出部から導かれた電線等のリード部を液中へ
配置する場合、これらを保護チューブ内に収容して、薬
液による損傷から保護することが行なわれている。

【０００３】図７は、センサーケーブル(８)を保護チュ
ーブ(９)内に収容し、固定する従来の方法を示してい
る。保護チューブ(９)はフッ素樹脂製であって、センサ
ーケーブル(８)の検出部(80)及びリード部(81)の外径に
夫々応じた大径拡大部(91)及び小径管部(92)を有してお
り、大径拡大部(91)の開口からセンサーケーブル(８)を
挿入し、図示の如く大径拡大部(91)内に検出部(80)が収
容された状態で、大径拡大部(91)の開口縁に対して250
℃を越える加熱溶着工程を施し、図中に鎖線で示す様に
保護チューブ端部を封止するのである。

【０００４】この結果、センサーケーブル(８)は、保護
チューブ(９)の大径拡大部(91)から小径管部(92)へ至る
段部がストッパーとなって抜止めが施され、保護チュー
ブ(９)内にセンサーケーブル(８)が収容固定されるので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記検出プロ
ーブ構造においては、保護チューブの熱溶着作業に専門
の作業者が必要となるばかりでなく、熱溶着現場が高温
となるため、作業性や安全性に特別な配慮が必要となる
問題があった。又、加熱によってフッ素ガスが発生し、
環境を害する問題があった。更に、検出部には、特別な
耐熱性を有する材料を使用する必要があり、加熱時間に
は大幅な制限を受けるため、熟練工による迅速な熱溶着
作業が不可欠となる。

【０００６】そこで、熱溶着によらず、先端部が予め封
止されたフッ素樹脂製保護チューブを用いて、該保護チ
ューブ内にセンサーケーブルを挿入し、両者をエポキシ
系等の接着剤によって固定する方法が考えられる。

【０００７】しかしながら、この方法においては、保護
チューブの内面に表面処理剤を用いて接着性を付与する
作業が不可欠であり、このために、表面処理の段階で有
害ガスが発生したり、透明な保護チューブが茶色に変色
する問題があった。又、接着強度も不十分であった。

【０００８】本発明の目的は、簡易且つ安全な方法で保
護チューブ内にセンサーケーブルを確実に固定出来る検
出プローブ構造を提供することである。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る検出プローブ
構造は、先端部が封止された保護チューブ(２)内に、検
出部(10)が設けられたセンサーケーブル(１)の先端部を
収容している。保護チューブ(２)とセンサーケーブル
(１)の間の環状空間には、熱処理によって径方向に拡大
或いは縮小変形した形状記憶樹脂チューブ(３)が配置さ
れ、該形状記憶樹脂チューブは、前記変形によって保護
チューブ又はセンサーケーブルの何れか一方に圧着し、
他方に対するストッパーを形成している。

【００１０】

【作用】本発明に係る検出プローブ構造を構成する際に
は、予め先端部が封止された保護チューブ(２)を用意す
ると共に、センサーケーブル(１)の検出部(10)寄りの端
部に、保護チューブ(２)の内径よりも僅かに小径の形状
記憶樹脂チューブ(３)を嵌めて、該センサーケーブル
(１)を形状記憶樹脂チューブ(３)と共に保護チューブ
(２)内へ挿入する。

【００１１】そして、センサーケーブル(１)の検出部(1
0)が保護チューブ(２)の先端部(21)に達した状態で、形
状記憶樹脂チューブ(３)に対して、例えば100℃程度の
比較的低温の熱処理を施すことにより、該形状記憶樹脂
チューブ(３)は、その特性に応じ、拡大して外周面が保
護チューブ(２)の内周面に圧着し、或いは縮小して内周
面がセンサーケーブル(１)の外周面に圧着する。

【００１２】この結果、センサーケーブル(１)又は保護
チューブ(２)の何れか一方には形状記憶樹脂チューブ
(３)が固定され、該形状記憶樹脂チューブ(３)によっ
て、他方に対するストッパーが形成されることになる。

【００１３】

【発明の効果】本発明に係る検出プローブ構造において
は、形状記憶樹脂チューブを拡大或いは縮小せしめるた
めの熱処理が必要であるが、一般に該熱処理温度は100
℃前後と比較的低いから、作業は安全且つ容易であり、
又、加熱によって保護チューブ等から有害ガスが発生す
ることはない。

【００１４】然も、形状記憶樹脂チューブは、形状記憶
樹脂の特性として大きな変形量が得られるから、これに
よってセンサーケーブル(１)或いは保護チューブ(２)に
対して強固に圧着し、該形状記憶樹脂チューブのストッ
パー作用によって、センサーケーブルを保護チューブ内
に確実に固定することが出来る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の幾つかの実施例について、図
面に沿って具体的に説明する。図１の実施例は、先端部
(21)が封止されたフッ素樹脂製の保護チューブ(２)内
に、リード部(11)よりも大径の検出部(10)を有するセン
サーケーブル(１)を収容し、保護チューブ(２)の内周面
に圧着固定した形状記憶樹脂チューブ(３)によって、セ
ンサーケーブル(１)の検出部(10)に対するストッパーを
形成したものである。

【００１６】形状記憶樹脂チューブ(３)の材料として
は、例えばフッ素樹脂であるＰＦＡ等が使用可能であ
り、この場合、100℃程度の加熱によって、形状記憶樹
脂チューブ(３)が記憶している元の形状寸法に復帰させ
ることが可能である。

【００１７】図２は、形状記憶樹脂チューブ(３)が加熱
によって拡大し、その外周面が保護チューブ(２)の内周
面に圧着する過程を示している。この際、形状記憶樹脂
の一般的特性として、通常の熱変形に比べ、僅かな加熱
によって大きな変形を得ることが可能であり、これによ
って形状記憶樹脂チューブ(３)の外周面は保護チューブ
(２)の内周面に強固に圧着する。

【００１８】尚、図１の実施例は、センサーケーブル
(１)の検出部(10)の拡大形状を、形状記憶樹脂チューブ
(３)のストッパーに対する当接部として利用したもので
あるが、光電スイッチ等の多くのセンサーは電子部品を
内蔵しており、リード部(11)よりも検出部(10)の方が大
径であるのが一般的であるから、種々の検出部(10)を具
えたセンサーケーブル(１)の多くは、図１に示す簡易な
抜止め構造を採用することが可能である。

【００１９】図３の如くセンサーケーブル(１)が先端拡
大形状を有していない場合は、センサーケーブル(１)の
先端部に、加熱によって収縮する形状記憶樹脂チューブ
(31)を嵌めて、形状記憶樹脂チューブ(３)に対する当接
部を形成すれば可い。

【００２０】図４は、液面レベル計に使用する検出プロ
ーブの構造を示している。センサーケーブル(１)は投光
用光ファイバー(12)及び受光用光ファイバー(13)から構
成され、センサーケーブル(１)の先端部には、両光ファ
イバーを一定の間隔及び姿勢に保持するための保持チュ
ーブ(５)が接着剤(51)によって予め固定されており、該
保持チューブ(５)が図１の検出部(10)となって、形状記
憶樹脂チューブ(３)による同様の抜止め構造が構成され
ている。

【００２１】又、保護チューブ(２)の先端部には、円錐
プリズム部(４)が一体成型されており、空中において
は、投光用光ファイバー(12)から出射された光は、円錐
プリズム部(４)内にて鎖線の如く反射されて、受光用光
ファイバー(13)へ入射する。これに対し、液中において
は、投光用光ファイバー(12)から出射された光の大部分
は円錐プリズム部(４)の反射面を透過して、受光用光フ
ァイバー(13)の受光量は大幅に低下する。

【００２２】従って、受光用光ファイバー(13)からの光
の量の変化を検知することによって、検出プローブが空
中に存在するか、液中に沈んでいるかが判断出来る。

【００２３】図５は、上記検出プローブを２本用いて、
薬液が入ったタンク(７)の液面レベル計を構成した例を
示している。第１のセンサーケーブル(１ａ)は、円錐プ
リズム部(４ａ)をハイレベル検出位置Ｌ_Hに設定して配
置し、第２のセンサーケーブル(１ｂ)は、円錐プリズム
部(４ｂ)をローレベル検出位置Ｌ_Lに設定して配置して
おり、両センサーケーブルには投受光器(６)が接続され
ている。

【００２４】液面が第１センサーケーブル(１ａ)のプリ
ズム部(４ａ)よりも上昇した状態では、両センサーケー
ブル(１ａ)(１ｂ)の受光量は共に少ない。これに対し、
液面が第２センサーケーブル(１ｂ)のプリズム部(４ｂ)
よりも低下すると、その時点で両センサーケーブル(１
ａ)(１ｂ)の受光量は増大する。液面がハイレベル検出
位置Ｌ_Hとローレベル検出位置Ｌ_Lの間に存在する場合
は、第１センサーケーブル(１ａ)の受光量は多く、第２
センサーケーブル(１ｂ)の受光量は少なくなる。

【００２５】従って、投受光器(６)にて光電変換された
受光量信号を検出回路(61)へ供給して、上記の受光量の
変化を判別することによって、液面レベルの変化を検知
することが出来る。

【００２６】上記検出プローブは、図６に示す如く、検
出部を構成する投光用光ファイバー(12)と受光用光ファ
イバー(13)の光軸が相互に開き角度を有しており、各光
ファイバー端部の光軸の傾斜角度αは70度に設定されて
いる。又、保護チューブ(２)の外径は６mm、円錐プリズ
ム部(４)の高さＨは７mm、頂点角度θは略50度に形成さ
れている。この場合、光ファイバーからプリズム部への
光出射角βは、屈折によって55度となる。

【００２７】従って、円錐プリズム部(４)の頂点に接す
る水平面における両光ファイバー(12)(13)の投光及び受
光対象スポット(図６に二点鎖線で示す領域Ｓ₁、Ｓ₂)
は、互いに重ならず、離間することになる。

【００２８】上記の如く、円錐プリズム部(４)の頂点角
度を90度よりも小さく形成しているのは次の理由によ
る。即ち、図５に示す第２センサーケーブル(１ｂ)をタ
ンク(７)の底面に当る位置まで降下せしめて設置し、ロ
ーレベル検出位置Ｌ_Lをタンク底面近傍に設定した場
合、タンク(７)内の液面がローレベル検出位置Ｌ_Lより
も上昇している状態では、該センサーケーブル(１ｂ)の
受光量は少なくなければならない。

【００２９】ところが、頂点角度が90度の場合、即ち、
投光用光ファイバー(12)及び受光用光ファイバー(13)の
光軸が互いに平行な場合、前述の投光及び受光対象スポ
ットは互いに重なる。

【００３０】この結果、タンク(７)底部に設置された検
出プローブの投光用光ファイバー(12)から出射された光
はタンク底面にて反射されて、該反射光が受光用光ファ
イバー(13)へ入射し、該検出プローブは空中に晒されて
いるものと誤認することになる。

【００３１】これに対し、図６の如く円錐プリズム部
(４)の頂点角度を９０度よりも小さく形成して、両光フ
ァイバー(12)(13)に一定の開き角度を設けた検出プロー
ブにおいては、前述の投光及び受光対象スポットは互い
に離れているから、タンク(７)底面にて反射された光が
受光用光ファイバー(13)へ入射することはなく、誤動作
が防止される。

【００３２】又、円錐プリズム部(４)の頂点角度を90度
よりも小さく形成しているため、円錐プリズム部(４)が
液中から空中に晒された際、円錐プリズム部(４)の表面
に付着した液体は、円錐面の急斜面に沿って流下し、円
錐プリズム部(４)の頂点部に小さな水滴となって付着す
るに過ぎない。従って、上記水滴が検出プローブの誤動
作を招来する虞れはない。

【００３３】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る検出プローブ構造の実施例を示す
断面図である。

【図２】形状記憶樹脂チューブの熱処理による変形を説
明する図である。

【図３】本発明に係る検出プローブ構造の他の実施例を
示す断面図である。

【図４】本発明に係る検出プローブ構造を液面検知用の
センサーに実施した例を示す断面図である。

【図５】図４のセンサーを用いた液面レベル計の概略構
成を示す図である。

【図６】図４のセンサーの円錐プリズム部の詳細な形状
寸法を説明する図である。

【図７】従来の検出プローブ構造におけるセンサーケー
ブルの固定方法を説明する断面図である。

【符号の説明】

(１) センサーケーブル (10) 検出部 (11) リード部 (２) 保護チューブ (３) 形状記憶樹脂チューブ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部が封止された保護チューブ内に、
   検出部が設けられたセンサーケーブルの先端部を収容し
   てなる検出プローブ構造において、保護チューブ(２)と
   センサーケーブル(１)の間の環状空間には、熱処理によ
   って径方向に拡大或いは縮小変形した形状記憶樹脂チュ
   ーブ(３)が配置され、該形状記憶樹脂チューブは、前記
   変形によって保護チューブ(２)又はセンサーケーブル
   (１)の何れか一方に圧着し、他方に対するストッパーを
   形成していることを特徴とする検出プローブ構造。