(57)【要約】【課題】光ファイバの低強度化や断線を防止しつつ、線引き直後の光ファイバの冷却を効率よく行うことができる光ファイバの製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】光ファイバ用ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを樹脂が塗布される前に液体の冷媒にて冷却された冷却筒２１の伝熱ガスで満たされたファイバ通路２２内に通し、さらに冷却筒２６をチャンバ内に収納した冷却装置を用いて光ファイバ１２を冷却する光ファイバの製造方法である。冷媒として液体窒素を用い、チャンバ内を液体窒素から気化した窒素ガスで満たした窒素ガス乾燥雰囲気にして、光ファイバを冷却する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ用ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを樹脂が塗布される前に液体の冷媒にて冷却された冷却筒の伝熱ガスで満たされたファイバ通路内に通し、さらに前記冷却筒をチャンバ内に収納した冷却装置を用いて光ファイバを冷却する光ファイバの製造方法であって、
前記冷媒として液体窒素を用い、前記チャンバ内を液体窒素から気化した窒素ガスで満たした窒素ガス乾燥雰囲気にして、光ファイバを冷却する光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記伝熱ガスは、液体窒素の貯留槽を経て前記ファイバ通路に供給される、請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
光ファイバ用ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを樹脂が塗布される前に冷却する光ファイバの製造装置であって、
前記光ファイバを通過させる、伝熱ガスに満たされたファイバ通路を有し、液体窒素で冷却された冷却筒と、前記冷却筒を内部に収納するチャンバとを備え、前記チャンバ内を液体窒素から気化した窒素ガスで満たした窒素ガス乾燥雰囲気にして、光ファイバを冷却する光ファイバの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ用ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを、樹脂が塗布される前に強制冷却する光ファイバの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、光ファイバ用ガラス母材（以下、ガラス母材という）を光ファイバ用線引炉（以下、線引炉という）で加熱溶融し、線引炉の下方から線引きして製造される。
ガラス母材から線引きされた光ファイバは、例えば、紫外線硬化樹脂を塗布して保護されるが、線引き直後の光ファイバは高温であり、温度が高いまま樹脂を直ちに塗布しようとしても、樹脂が弾かれてしまい、塗布できない。このため、線引炉と樹脂塗布装置との間に冷却装置を設け、線引き直後の光ファイバを強制的に冷却している。
【０００３】
例えば、特許文献１には冷却装置の技術が開示されている。冷却装置は、ファイバ通路（冷却通路）、冷媒通路を備えた冷却筒、チャンバ（ケーシング）を有し、ファイバ通路は線引き直後の光ファイバを通過させる。冷媒通路は、ファイバ通路の周囲に複数配置されてファイバ通路と熱交換可能に形成され、例えば−４０℃に保たれた冷媒が供給されている。チャンバはファイバ通路や冷媒通路を備えた冷却筒を収納し、チャンバの内部は、乾燥装置によって冷媒通路の温度（−４０℃）に比べて低い露点（例えば−５０℃）の乾燥雰囲気にされている。
【０００４】
なお、特許文献２には、送り込むガスの露点を液体窒素でトラップして下げる技術が開示されており、この手法を利用すれば、チャンバ内に送り込むガスの露点を液体窒素並みに低くすることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２５９２５４号公報
【特許文献２】特開昭５３−６９６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、線引き直後の光ファイバの冷却を効率よく行うことができれば、同じ冷却長であっても光ファイバの製造速度の向上させることができる。
この冷却効率の向上のためには、例えば冷媒として更に温度の低い物質を使用することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の構造において、冷媒を変更して−４０℃より更に温度を低くすると、冷媒通路の温度がチャンバ内の乾燥雰囲気の露点（−５０℃）よりも低くなり、冷媒通路の表面には、チャンバ内の乾燥雰囲気中の水分が凝縮する。これにより、ファイバ通路の出入口付近で凝縮した水分に光ファイバが接触し、光ファイバの低強度化や光ファイバの断線が発生しやすくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、光ファイバの低強度化や光ファイバの断線を防止しつつ、線引き直後の光ファイバの冷却を効率よく行うことができる光ファイバの製造方法及び製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による光ファイバの製造方法は、光ファイバ用ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを樹脂が塗布される前に液体の冷媒にて冷却された冷却筒の伝熱ガスで満たされたファイバ通路内に通し、さらに前記冷却筒をチャンバ内に収納した冷却装置を用いて光ファイバを冷却する光ファイバの製造方法であって、前記冷媒として液体窒素を用い、前記チャンバ内を液体窒素から気化した窒素ガスで満たした窒素ガス乾燥雰囲気にして、光ファイバを冷却する。
【００１０】
本発明による光ファイバの製造装置は、光ファイバ用ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを樹脂が塗布される前に冷却する光ファイバの製造装置であって、前記光ファイバを通過させる、伝熱ガスに満たされたファイバ通路を有し、液体窒素で冷却された冷却筒と、前記冷却筒を内部に収納するチャンバとを備え、前記チャンバ内を液体窒素から気化した窒素ガスで満たした窒素ガス乾燥雰囲気にして、光ファイバを冷却する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光ファイバの製造方法及び製造装置によれば、光ファイバの低強度化や光ファイバの断線を回避することが可能になる。そして、光ファイバを液体窒素温度で速やかに冷却できる結果、同じ冷却長であっても光ファイバの製造速度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による光ファイバの製造装置の概略を説明する図である。
【図２】図１の冷却装置の一例を説明する図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願の光ファイバの製造方法発明は、（１）光ファイバ用ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを樹脂が塗布される前に液体の冷媒にて冷却された冷却筒の伝熱ガスで満たされたファイバ通路内に通し、さらに前記冷却筒をチャンバ内に収納した冷却装置を用いて光ファイバを冷却する光ファイバの製造方法であって、前記冷媒として液体窒素を用い、前記チャンバ内を液体窒素から気化した窒素ガスで満たした窒素ガス乾燥雰囲気にして、光ファイバを冷却する。このように、チャンバ内を液体窒素から気化した窒素ガスで満たしているので、チャンバ内の乾燥雰囲気の露点は液体窒素温度程度にまで低くなっており、液体窒素を冷却筒に供給しても、ファイバ通路の出入口付近では、光ファイバに接触するような水分の凝縮が生じ難く、光ファイバの低強度化や光ファイバの断線を回避することが可能になる。そして、光ファイバを液体窒素温度で速やかに冷却できる結果、同じ冷却長であっても光ファイバの製造速度を高めることができる。
【００１４】
（２）前記伝熱ガスは、液体窒素の貯留槽を経て前記ファイバ通路に供給される。この場合、ファイバ通路に供給されるヘリウムガスは液体窒素で予めトラップされており、このヘリウムガスの露点も−１９６℃程度と想定される。つまり、冷却筒に供給される液体窒素の温度と同じになり、ファイバ通路の出入口付近で水分が凝縮し難くなる。
【００１５】
（３）本願の光ファイバの製造装置発明は、光ファイバ用ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを樹脂が塗布される前に冷却する光ファイバの製造装置であって、前記光ファイバを通過させる、伝熱ガスに満たされたファイバ通路を有し、液体窒素で冷却された冷却筒と、前記冷却筒を内部に収納するチャンバとを備え、前記チャンバ内を液体窒素から気化した窒素ガスで満たした窒素ガス乾燥雰囲気にして、光ファイバを冷却する。このように、チャンバ内を液体窒素から気化した窒素ガスで満たしているので、チャンバ内の乾燥雰囲気の露点は液体窒素温度程度にまで低くなっており、液体窒素を冷却筒に供給しても、ファイバ通路の出入口付近では、光ファイバに接触するような水分の凝縮が生じ難く、光ファイバの低強度化や光ファイバの断線を回避することが可能になる。そして、光ファイバを液体窒素温度で速やかに冷却できる結果、同じ冷却長であっても光ファイバの製造速度を高めることができる。
【００１６】
［本願発明の実施形態の詳細］
図により、本発明が適用される光ファイバの製造方法や製造装置を説明する。図１において、１０は光ファイバ用線引炉、１１は光ファイバ用ガラス母材、１２は線引き直後の光ファイバ、１３は樹脂塗布後の光ファイバ、２０は冷却装置、４０は制御装置、５０は樹脂塗布装置、６０は樹脂硬化装置、７０はガイドローラ、８０は巻き取り装置を示している。
【００１７】
光ファイバ１２は、光ファイバ用ガラス母材（以下、ガラス母材という）１１を光ファイバ用線引炉（以下、線引炉という）１０で加熱溶融し、線引炉１０の下方から線引きされている。ガラス母材１１から線引きされた光ファイバ１２は、冷却装置２０で強制的に冷却された後、樹脂塗布装置５０で紫外線硬化樹脂が塗布され、樹脂硬化装置６０でこの樹脂を硬化される。続いて、樹脂塗布後の光ファイバ１３は、ガイドローラ７０を経て巻き取り装置８０により巻き取られる。
【００１８】
図２は、図１の冷却装置の一例を説明する図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の矢視断面図である。
冷却装置２０は、ファイバ通路２２、冷媒通路２３、チャンバ２６を有し、装置入口２０ａでは例えば１２００℃程度の高温で通過した光ファイバ１２を、装置出口２０ｂでは例えば５０℃程度にまで冷却するようにされている。
【００１９】
冷却装置２０は金属製の冷却筒２１を有する。ファイバ通路２２は、冷却筒２１の中央部分に設けられ、この冷却筒２１を上下方向に貫通して形成されている。ファイバ通路入口２２ａは装置入口２０ａに、ファイバ通路出口２２ｂは装置出口２０ｂにそれぞれ対向し、ファイバ通路２２は、ファイバ通路入口２２ａとファイバ通路出口２２ｂとの間で光ファイバ１２を通過させる。
【００２０】
ファイバ通路２２は、その長手方向中央位置で、冷媒の温度を光ファイバに伝える伝熱ガスの役割を果たすヘリウムガスが導入される、伝熱ガス導入路３０に連通している。図３にも示すように、伝熱ガス導入路３０は、例えば、ファイバ通路２２を挟んで対向した位置に設けられている。なお、伝熱ガス導入路は、ファイバ通路２２の周方向に沿って放射状に設けられていてもよい。
【００２１】
伝熱ガス導入路３０からファイバ通路２２内へは、ヘリウムガスが供給されている。詳しくは、図２に示すように、伝熱ガス導入路３０は、液体窒素（ＬＮ２）の貯留槽２９を経由して、ヘリウムガスの供給部２８に連結されている。これにより、供給部２８から出たヘリウムガスは、貯留槽２９の液体窒素内を通されて、その露点が−１９６℃に下げられている。次いで、貯留槽２９から出たヘリウムガスは、例えばコンプレッサ（図示省略）を用い、冷媒の温度を光ファイバ１２に伝える伝熱ガスとして、伝熱ガス導入路３０からファイバ通路２２内に供給される。
【００２２】
冷媒通路２３は、冷却筒２１のファイバ通路２２の周囲に例えば計４本設けられ、ファイバ通路２２と同様に、冷却筒２１を上下方向に貫通して形成されている。冷媒通路２３は、その長手方向下端位置で冷媒導入路３２に連通し、その長手方向上端位置で冷媒導出路３３に連通している。なお、冷媒通路２３の他、この冷媒通路２３に連通する冷媒導入路３２や冷媒導出路３３も本発明の冷却筒に相当する。
【００２３】
冷媒導入路３２は、液体窒素の貯留槽３１に連結されている。この貯留槽３１から出た液体窒素は、例えばコンプレッサ（図示省略）を用い、ファイバ通路２２での伝熱ガスを介した熱交換によって光ファイバ１２を冷却する冷媒として、冷媒導入路３２から冷媒通路２３内に供給される。
この液体窒素は、冷媒通路２３内を例えば−１９６℃にまで下げた後、例えばポンプ（図示省略）を用いて排出され、冷媒導出路３３を介して液体窒素の貯留槽３１に戻される。冷媒通路２３を液体窒素が循環可能に形成すれば、ファイバ通路２２を常に同じ状態で冷却可能になる。
【００２４】
なお、図示の例では、液体窒素を循環させる例を挙げて説明したが、冷媒通路は、液体窒素を貯留可能に形成されてもよい。この場合、冷媒通路内に溜めた液体窒素の量をセンサで検出しておけば、この液体窒素が減少したと判定された際に、液体窒素の貯留槽から冷媒通路に供給することができる。冷媒通路を液体窒素が貯留可能なように形成すれば、循環可能な構造とするのに比べ、装置構成を単純にでき、スペースが少なくて済む。
【００２５】
また、冷却筒２１の上下位置には、断線時等に光ファイバが冷却され過ぎないように温度を上げることを目的として、冷却筒２１を加熱するためのヒータ２４がそれぞれ設けられていても良い。また、冷却筒２１は、冷媒通路２３内の冷媒の蒸発を防止すること等を目的として、断熱材２５で覆われているのが好ましい。なお、冷却筒２１の断熱は、真空断熱であっても良い。
チャンバ２６は、断熱材２５で覆われた冷却筒２１を収納し、チャンバ２６の内壁と断熱材２５との間に形成された空間２７は、冷却筒２１の温度に比べて同程度、若しくは低い露点の乾燥雰囲気で満たせるようにされている。
【００２６】
空間２７はドライエア導入路３５に連通し、ドライエア導入路３５は液体窒素の貯留槽３４に連結されている。
この液体窒素の貯留槽３４は、ヒータ２４ａで加熱可能に形成されていても良いが、自然蒸発によっても、貯留槽３４内には、液体窒素を気化させた窒素ガスを生成することができる。そして、貯留槽３４から出た窒素ガスは、例えばコンプレッサ（図示省略）を用い、ドライエア導入路３５から空間２７に供給される。
【００２７】
ヒータを用いる場合は、ヒータ２４，２４ａへの通電のオン・ オフは、図１に示した制御装置４０で制御される。この制御装置４０には、装置入口２０ａや装置出口２０ｂにおける光ファイバ１２の温度などが入力されても良く、これらの値に応じ、設定された線引き速度に対するヒータ２４，２４ａ、上記のコンプレッサやポンプに駆動信号を出力するようにしても良い。これにより、光ファイバ１２の製造速度が高速に設定されるに連れて冷却筒２１が低温になるように調整し、装置出口２０ｂにおける光ファイバ１２を常に、例えば５０℃程度に冷却することができる。
【００２８】
このように、チャンバ２６では、空間２７を液体窒素から気化した窒素ガスで満たしている。この窒素ガスの露点は液体窒素温度の−１９６℃程度と想定されるが、このようにすれば、液体窒素を冷媒通路２３に供給しても、冷媒通路２３、冷媒導入路３２や冷媒導出路３３等の表面に空間２７の乾燥雰囲気中の水分が凝縮することはなく、ファイバ通路２２の出入口付近で凝縮した水分が光ファイバ１２に接触することもないので、光ファイバの低強度化や断線を回避可能になる。そして、光ファイバを液体窒素の温度で速やかに冷却できる結果、同じ冷却長であっても光ファイバの製造速度を高めることができる。
【００２９】
より具体的には、冷媒通路２３の温度を液体窒素の温度（−１９６℃）とし、光ファイバの冷却効果を試算すると、装置出口２０ｂ付近における光ファイバの温度は、上記−４０℃に保持可能な冷媒を冷媒通路に供給した従来構造に比べて、約３０％下げることができる。この結果、光ファイバの製造速度は、従来構造よりも約１０％高めることができる。
【００３０】
また、ファイバ通路２２に供給されるヘリウムガスは液体窒素で予めトラップされており、このヘリウムガスの露点も−１９６℃程度と想定される。つまり、冷媒通路２３に供給される液体窒素の温度と同じになり、ファイバ通路２２の出入口付近で水分が凝縮し難くなる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３１】
１０…線引炉、１１…光ファイバ用ガラス母材、１２…線引き直後の光ファイバ、１３…樹脂塗布後の光ファイバ、２０…冷却装置、２０ａ…装置入口、２０ｂ…装置出口、２１…冷却筒、２２…ファイバ通路、２２ａ…ファイバ通路入口、２２ｂ…ファイバ通路出口、２３…冷媒通路、２４，２４ａ…ヒータ、２５…断熱材、２６…チャンバ、２７…空間、２８…ヘリウムガスの供給部、２９…液体窒素の貯留槽、３０…伝熱ガス導入路、３１…液体窒素の貯留槽、３２…冷媒導入路、３３…冷媒導出路、３４…液体窒素の貯留槽、３５…ドライエア導入路、４０…制御装置、５０…樹脂塗布装置、６０…樹脂硬化装置、７０…ガイドローラ、８０…巻き取り装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015071505.tif 000005