JPH1184166A

JPH1184166A - 接続具およびそれを用いた接続構造

Info

Publication number: JPH1184166A
Application number: JP24677897A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Sugihara; 正久杉原; Shigeo Maeda; 重雄前田; Osamu Toyama; 修遠山
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】一方向形状記憶合金を使用しても各種の被接
続体特に光ファイバ、の接続作業が簡単であり、しかも
拡張棒などにより容易に所望形状に拡張変形し得る接続
具およびそれを用いた接続構造を提供する。【解決手段】形状記憶合金線のツル巻体などの伸縮性
線材を、さらにツル巻きなどで螺旋巻きした螺旋巻体か
らなる接続具、および変形状態から記憶形状に完全また
は不完全に復元した上記の接続具にて光ファイバなどの
長尺体が接続された接続構造。【効果】光ファイバなどの長尺体の接続に好適であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶合金製の
接続具、およびそれを用いた光ファイバなどの長尺体の
接続構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバの接続方法としては、従来、
光ファイバの突き合わせ端面同士を融着や接着する方
法、特殊な光ファイバ専用の接続具を用いる方法などが
知られている。端面同士の融着はアーク放電により行わ
れ、端面同士の接着は、接着剤が硬化する迄の間に光フ
ァイバの光軸ずれが生じないように毛管中に光ファイバ
を設置固定する方法が採用されている。しかし融着や接
着する方法は、光ファイバの着脱（接続状態から非接続
への移行、およびその逆）上で不便であるだけでなく、
光ファイバの光軸合わせが一般に困難である。一方、光
ファイバ専用の接続具はフェルールや割りスリーブを使
用した構造を有し、光ファイバの着脱上で有利ではある
が高価であり、また接続具自体が嵩高であるために狭隘
な個所での使用が困難である。

【０００３】上記した従来接続方法の諸問題を解決する
ために、特開昭６２−４３６０６号公報では二方向形状
記憶合金製の円筒形スリーブが提案されている。二方向
形状記憶合金は、状態Ｍと状態Ｐの二状態で異なる記憶
形状を保持し得る特徴がある。よってこの特徴を利用し
た上記のスリーブは、状態Ｍでは光ファイバの外径より
大きい内径を有し、状態Ｐでは光ファイバの外径より小
さい内径を有する。しかして該スリーブを用いた光ファ
イバの接続においては、状態Ｍにある該スリーブの両端
から光ファイバを挿入してスリーブ内の略中央で光ファ
イバの端面同士を突き合わせ、その状態で該スリーブを
加熱して状態Ｍから状態Ｐにもたらして光ファイバの突
き合わせ接続個所を圧迫固定する。この接続個所を冷却
してスリーブを状態Ｐから状態Ｍに戻すと、光ファイバ
の接続を解くことができる。即ち、スリーブの加熱と冷
却だけで光ファイバの着脱が可能となる。またスリーブ
自体は、基本的に薄肉物であるので狭隘な個所での使用
も可能である。しかしながらこの提案は、二方向形状記
憶合金が未だ高価であるのみならず、肝心の二方向形状
記憶特性自体が不安定であるために実用性に乏しい。

【０００４】これに対して特開平１−３０２２０９号公
報では、一方向形状記憶合金からなるスリーブの長手方
向の全長にわたり切り欠きを設けたものが提案されてい
る。この提案においては、光ファイバの外径より大きい
内径を有する変形状態にあるスリーブの両端から光ファ
イバを挿入し、その状態で加熱する。この加熱によりス
リーブは、その切り欠きが閉じるように形状復元して光
ファイバの突き合わせ接続個所を圧迫し固定する。しか
しながら該スリーブは、使用する前に予めその内径を拡
張する必要があり、この拡張作業は室温においてスリー
ブの両端に拡張棒を強引に挿入する方法で行われる。こ
の作業は、口径が数ｍｍ〜数ｃｍ程度の比較的大きなス
リーブを対象とする場合には然程でもないが、光ファイ
バ接続用のような口径が数十〜数百μｍ程度の極小口径
のスリーブを対象とする場合には困難を窮める。その理
由は、極小口径のスリーブといえども口径の拡張には大
きな力を必要とするにも拘らず、拡張棒は細線状物であ
るために機械的強度に限界があって、スリーブへの挿入
の際にしばしば切断、座屈、あるいは屈曲する問題があ
るからである。

【０００５】一方、特開平５−２３２３４４号公報に
は、形状記憶合金線のツル巻体からなる接続具が提案さ
れている。この提案では、光ファイバの外径よりやゝ大
きい内径を有するゴムまたは可撓性合成樹脂製のスリー
ブの外面に形状記憶合金線がツル巻きされており、該形
状記憶合金線をその変態温度以上に加熱して形状復元さ
せてスリーブを圧縮してその内径を縮小せしめ、光ファ
イバ相互を結束、接合する。しかし形状記憶合金線のツ
ル巻体も、光ファイバ接続用のような極小巻き径のもの
を細線状の拡張棒により拡張する場合には、前記した形
状記憶合金スリーブの場合の事情と実質的に異ならず、
その拡張は頗る困難であって実用性の面で問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記に鑑みて本発明
は、一方向形状記憶合金を使用しても各種の被接続体、
就中、光ファイバなどの長尺体の接続作業が簡単であ
り、しかも拡張棒などにより容易に所望形状に拡張変形
し得る接続具およびそれを用いた接続構造を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、つぎの特徴を
有する。 (1) 形状記憶合金からなる伸縮性線材の螺旋巻体からな
ることを特徴とする接続具。 (2) 伸縮性線材が、形状記憶合金線のツル巻体である上
記(1) 記載の接続具。 (3) 螺旋巻体が、形状記憶合金線のツル巻体のツル巻体
である上記(1) または(2) 記載の接続具。 (4) 変形状態から記憶形状に完全または不完全に復元し
た上記(1) 〜(3) のいずれかに記載の接続具により、長
尺体同士が接続されてなることを特徴とする接続構造。 (5) 接続補強部材が、上記(1) 〜(3) のいずれかに記載
の接続具と長尺体同士の接続部との間に介在している上
記(4) 記載の接続構造。 (6) 上記(1) 〜(3) のいずれかに記載の接続具が、硬化
した塗料により補強されてなる上記(4) 記載の接続構
造。 (7) 長尺体が、光ファイバである上記(4) 〜(6) のいず
れかに記載の接続構造。

【０００８】

【作用】本発明の接続具は、形状記憶合金からなる伸縮
性線材（形状記憶合金からなる伸縮性線材を、以下単に
伸縮性線材と称す。）の螺旋巻体からなり、該螺旋巻体
が例えばツル巻体である場合は、伸縮性線材のツル巻体
となる。これは、後記する通り、本発明の一実施態様で
ある。さて本発明の上記一実施態様を例にとって前記の
特開平５−２３２３４４号公報で提案された形状記憶合
金線のツル巻体と対比したとき、同じツル巻体であって
もツル巻きの各部分は、特開平５−２３２３４４号公報
のそれでは非伸縮性の形状記憶合金線にて形成されてい
るのに対して、本発明のそれでは伸縮性線材にて形成さ
れている。よって本発明の接続具は、それに拡張具を挿
入するとツル巻体を形成している伸縮性線材が伸びある
いは縮むことができるので、頗る容易に拡張することが
できる。さらに本発明の接続具にあっては、後記するよ
うに、伸縮性線材を螺旋巻体に加工する際の螺旋巻きの
方法や螺旋巻き形状を種々選択することにより、該螺旋
巻体に所望の記憶形状を容易に付与することができる。
したがって該螺旋巻体は、その変形状態から記憶形状へ
の復元によりまたはその復元の過程（記憶形状への不完
全復元）で被接続体の接続個所を所望の方向に圧迫し得
るように該被接続体の形状に合わせて容易に形状付与さ
れ得、この結果、本発明の接続具は種々の接続に適用可
能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の接続具は、伸縮性線材の
螺旋巻体からなる。伸縮性線材を構成する形状記憶合金
としては、Ｔｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ系合金、ある
いはその他の各種の一方向形状記憶合金が適している。
伸縮性線材の構造については、該伸縮性線材の螺旋巻体
に拡張などの変形を付与する際に、自体が少なくとも必
要な程度に伸びあるいは縮み得る構造であればよい。例
えば、形状記憶合金線をツル巻き加工したもの（以下、
該ツル巻き加工体を一次ツル巻体と称す。）、形状記憶
合金線を蛇行状、サインカーブ状、三角波状などの波状
に加工したもの、形状記憶合金の微細線からなる網み目
構造を有するエキスパンド性の線材などが例示し得る。
就中、作製が容易である点から、一次ツル巻体が好まし
い。

【００１０】一次ツル巻体は、例えば、以下に述べる方
法により作製することができる。先ず形状記憶合金線を
適当な長尺の芯体の回りにツル巻きし、形状記憶合金の
変態温度以上の温度で形状記憶させるための熱処理を行
い、ついで冷却後に芯体を引き抜く。かくして得られる
一次ツル巻体は、バネの分野では所謂ツル巻きバネとし
て周知されているものと同じ外観形状を呈している。な
お一次ツル巻体は、その長手方向において巻内径（後記
図２におけるＲ₁）や巻きピッチに多少の変動があって
もよい。芯体の回りにツル巻きする上記の方法で作製さ
れる一次ツル巻体のツル巻き形状は、使用した芯体の長
手方向における断面形状並びに寸法（例えば、断面積）
の変化がそのまま反映している。よって芯体としては、
その長手方向の断面形状並びに寸法が一定であるもの、
特に一定の外径を有する円断面のものが好ましいが、断
面形状は円以外の異形であってもよく、またその長手方
向の断面形状並びに寸法に多少の変動があってもよい。

【００１１】一次ツル巻体以外の伸縮性線材も、形状記
憶合金線を所望の形状に加工し、ついで必要な熱処理を
行うことにより製造することができる。

【００１２】かく製造した伸縮性線材は、さらに螺旋巻
体に加工される。その際の螺旋巻きの方法は、ツル巻き
（以下、該ツル巻きにより得られるものを二次ツル巻体
と称す。）、渦巻き、あるいはその他であってよい。二
次ツル巻体の製造の場合、適当な芯体の上に伸縮性線
材、例えば、一次ツル巻体をツル巻きして形状記憶合金
の変態温度以上の温度で形状記憶させるための熱処理を
行い、ついで冷却後に芯体を引き抜いて二次ツル巻体を
得る。二次ツル巻体の長手方向におけるツル巻きの巻内
径（後記図３におけるＲ₂）、巻きピッチなどは多くの
場合に一定であることが好ましいが多少のバラツキがあ
ってもよく、場合によっては巻内径および／または巻き
ピッチを意識的に変化させることが好ましい場合もあ
る。

【００１３】ツル巻き以外の螺旋巻体も、伸縮性線材を
所望の形状に螺旋巻き加工し、ついで必要な熱処理を行
うことにより製造することができる。

【００１４】上記の方法で作製された二次ツル巻体など
螺旋巻体は、作製直後の形状が記憶形状であって、変形
状態において形状記憶合金の変態温度以上の温度に加熱
されると、この記憶形状に復元しようとする。本発明の
接続具は、この記憶形状への復元の際に被接続体に付与
する圧迫力を利用することができる。よって螺旋巻体の
記憶形状は、変形状態から記憶形状への復元力にて被接
続体同士の接続個所を所望の方向に圧迫し得るような形
状に加工されることが好ましい。光ファイバの接続の場
合には、光軸のずれと端面同士間に隙間が生じないよう
に光ファイバを突き合わせた状態で接続する必要があ
る。よってこの接続の場合には、螺旋巻体の復元力は光
ファイバの突き合わせ両端面同士が互いに押し合うよう
に、しかも光ファイバをその周囲から径方向にも押圧す
るように作用する方が好ましい。この場合、螺旋巻体は
その長手方向の巻内径が一定であって光ファイバの外径
より小さいものが好適である。かかる螺旋巻体は、その
巻内径と長さ（後記図１におけるＬ）とを共に拡張変形
された状態から加熱されると、その巻内径と長さの両方
が同時に収縮するので、巻内径の収縮は光ファイバをそ
の周囲から径方向に押圧するように作用し、一方長さの
収縮は光ファイバの突き合わせ両端面同士を互いに押し
合わせるように作用する。

【００１５】本発明の接続具は、光ファイバなどの長尺
体の突き合わせ接続以外にも、接続面が種々の長尺体あ
るいはその他の形状の物品の接続に適用可能である。例
えば、接続面が長尺体の長手方向の軸に対して傾斜ある
いは平行するような長尺体同士の接続、二つの被接続部
品を突き合わせ接続して一つの円錐体を得るような接続
などである。上記の一つの円錐体を得るような接続にお
いては、本発明の接続具としては、螺旋巻体の長手方向
の巻内径が円錐体の外径の変化に追随して単調変化する
記憶形状を有するものが好ましく、かかる記憶形状の螺
旋巻体は、長手方向における外径が単調変化する芯体を
使用し、その上に一次ツル巻体のような伸縮性線材をツ
ル巻きして作製することができる。伸縮性線材を蚊取線
香状に渦巻きしてなる形状の螺旋巻体は、円柱、円筒な
どの被接続体の特定周上を圧迫するのに適している。

【００１６】以下、図面により本発明を一層詳細に説明
する。図１は本発明における接続具の実施例の斜視図で
あり、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図、図３
は図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図、図４〜図６はいずれ
も本発明における接続構造の作製方法を説明するための
斜視図、図７は本発明における接続構造の実施例の斜視
図、図８は本発明における接続構造の他の実施例の斜視
図、図９は図８の実施例で使用されている接続補強部材
の斜視図、図１０は本発明における接続構造のさらに他
の実施例の断面図である。

【００１７】図１〜図８および図１０において、１は本
発明の実施例の接続具、２および２’は被接続体の一例
としての光ファイバ、３は接続補強部材、４は接続部の
補強のための硬化塗料である。

【００１８】図１〜図３において接続具１は、形状記憶
合金線１１をツル巻きしてなる一次ツル巻体１２をさら
にツル巻きしてなる二次ツル巻体１３からなる。一次ツ
ル巻体１２は、そのツル巻き状態の全長にわたり巻内径
Ｒ₁( 図２参照）を有し、二次ツル巻体１３は、その長
さＬ（図１参照）の全長にわたり巻内径Ｒ₂（図３参
照）が一定の巻内部１３１を有する。記憶形状状態にお
ける巻内部１３１の巻内径Ｒ₂は、接続対象たる光ファ
イバ２および２’の外径Ｒ₃( 図５参照）よりも小さく
なるように作製される。一般的には、Ｒ₂は０．２Ｒ₃
〜０．９５Ｒ₃程度、特に０．５Ｒ₃〜０．９Ｒ₃程度
が適当であり、その際にＲ₁は０．００５Ｒ₂〜０．４
Ｒ₂程度、特に０．０１Ｒ₂〜０．３Ｒ₂程度、形状記
憶合金線１１の外径は、０．２５Ｒ₁〜１Ｒ₁程度、特
に０．８Ｒ₁〜０．９Ｒ₁程度が適当である。具体例を
挙げると、外径Ｒ₃が径１５０μｍの光ファイバ２およ
び２’を接続対象とした場合、形状記憶合金線１１の外
径は、２７μｍ、一次ツル巻体１２の巻内径Ｒ₁は３０
μｍ、二次ツル巻体１３の巻内径Ｒ₂は、１３５μｍで
ある。

【００１９】つぎに図４〜図６に基づいて、図１〜３に
示す接続具１を用いた光ファイバ２および２’の接続構
造の作製方法を説明する。まず接続具１は、その長さＬ
と巻内径Ｒ₂とが図４に示す通りに、それぞれＬ’と巻
内径Ｒ₂’に拡張される。この拡張は、光ファイバ２お
よび２’の外径Ｒ₃より大きい外径と二次ツル巻体１３
の拡張予定長より長い長さとを有するランド部と円錐状
の挿入先端部とからなる拡張治具（図示せず）を用い、
形状記憶合金の変態温度より低い温度、例えば室温にお
いてその挿入先端部から二次ツル巻体１３の巻内部１３
１に挿入し、ついで該ランド部にて巻内部１３１の空間
を充填し、二次ツル巻体１３を塑性変形することにより
達成される。またその際、二次ツル巻体１３の巻きピッ
チも拡張し塑性変形せしめる。

【００２０】かく拡張された接続具１の両側から、光フ
ァイバ２および２’を矢印の方向に挿入し（図５）、両
光ファイバの各端面が拡張された接続具１の略中央で突
き合うようにする（図６）。符号２１は、その突き合わ
せ面を示す。ついで接続具１を必要な温度に加熱して収
縮させ、図７に示す接続構造Ｊを得る。

【００２１】図７の接続構造Ｊにおいて、二次ツル巻体
１３の長さ方向の収縮は、突き合わせ面２１における光
ファイバ２および２’の端面同士が互いに圧迫し合う状
態にもたらしており、一方、二次ツル巻体１３の巻内径
Ｒ₂の収縮は、突き合わせ面２１における光軸のずれが
生じないように光ファイバ２および２’の外周を圧迫し
ている。二次ツル巻体１３による上記の圧迫作用は、二
次ツル巻体１３の記憶形状への復元力によるが、本発明
においてはその復元力は二次ツル巻体１３が記憶形状に
実質的に完全に復元した場合に生じる復元力であっても
よく、あるいは記憶形状への不完全な復元にて生じる復
元力であってもよい。

【００２２】光ファイバ２および２’の接続において、
突き合わせ面２１での光ファイバ２および２’の端面同
士の圧迫を必要とせず、単に軽く接触するだけでよい場
合には、二次ツル巻体１３の長さ方向の収縮は不要乃至
極く軽度であってよいので、二次ツル巻体１３にその巻
内径の拡張だけを施して用いられる。逆に光ファイバ２
および２’の外周を圧迫する必要がなく、突き合わせ面
２１の圧迫だけでよい場合には、二次ツル巻体１３に主
としてその長さ方向の拡張を施して用いる。

【００２３】図８に示す実施例の接続構造Ｊでは、光フ
ァイバ２および２’と接続具１との間に接続補強部材３
を有し、接続補強部材３はその外周において接続具１に
より圧縮されている。図９は使用前の接続補強部材３の
斜視図であって、該補強部材３はその長手方向の全長に
わたり切り欠き３１を有し、図８の接続構造にあっては
接続具１の圧縮力により切り欠き３１が閉じた状態とな
っている。接続補強部材３は、例えばゴム、プラスチッ
クなどの有機高分子、金属、あるいは有機高分子と金属
との複合材からなる成形品であり、光ファイバの突き合
わせ面（図示せず）における光軸のずれの防止や接続強
度の向上などの機能を奏し得る。切り欠き３１を有する
接続補強部材３に代わって、接続具１による圧縮にて周
長を縮小し得る、換言すると接続具１による圧縮力を光
ファイバ２および２’に伝達し得る他の構造の接続補強
部材、例えば蛇腹構造の金属製円筒体、ゴム製円筒体、
発泡プラスチック製円筒体なども有用である。

【００２４】図１０に示す実施例の接続構造Ｊでは、二
次ツル巻体１３内の空間が接続部を補強するための硬化
塗料４にて充填されている。硬化塗料４は、例えば二次
ツル巻体１３の上から硬化性塗料、例えばエポキシ樹
脂、ウレタン樹脂などを塗布し硬化して形成される。

【００２５】

【発明の効果】形状記憶合金を利用した本発明の接続具
は、形状記憶合金として実用的な一方向形状記憶合金を
使用し得る。その一方向形状記憶合金の線などからなる
本発明接続具の螺旋巻体は、被接続体の形状に合わせて
容易に形状記憶させること並びに記憶形状から所望の形
状に変形させること、特に螺旋巻体がツル巻体である場
合にはその巻き径の拡張が極めて容易であるので、本発
明の接続具は光ファイバの接続など、種々の接続に好適
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における接続具の実施例の斜視図であ
る。

【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。

【図４】本発明における接続構造の作製方法を説明する
ための斜視図である。

【図５】本発明における接続構造の作製方法を説明する
ための斜視図である。

【図６】本発明における接続構造の作製方法を説明する
ための斜視図である。

【図７】本発明における接続構造の実施例の斜視図であ
る。

【図８】本発明における接続構造の他の実施例の斜視図
である。

【図９】図８の実施例で使用されている接続補強部材の
斜視図である。

【図１０】本発明における接続構造のさらに他の実施例
の断面図である。

【符号の説明】

１接続具１１形状記憶合金線１２一次ツル巻体１３二次ツル巻体２光ファイバ２’ 光ファイバ３接続補強部材４硬化塗料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形状記憶合金からなる伸縮性線材の螺旋
巻体からなることを特徴とする接続具。
【請求項２】伸縮性線材が、形状記憶合金線のツル巻
体である請求項１記載の接続具。
【請求項３】螺旋巻体が、形状記憶合金線のツル巻体
のツル巻体である請求項１または２記載の接続具。
【請求項４】変形状態から記憶形状に完全または不完
全に復元した請求項１〜３のいずれかに記載の接続具に
より、長尺体同士が接続されてなることを特徴とする接
続構造。
【請求項５】接続補強部材が、請求項１〜３のいずれ
かに記載の接続具と長尺体同士の接続部との間に介在し
ている請求項４記載の接続構造。
【請求項６】請求項１〜３のいずれかに記載の接続具
が、硬化した塗料により補強されてなる請求項４記載の
接続構造。
【請求項７】長尺体が、光ファイバである請求項４〜
６のいずれかに記載の接続構造。