(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、
前記光ファイバ裸線の外周に樹脂からなる被覆層を設けるコーティング工程と、
前記被覆層を硬化させて光ファイバ素線を得る硬化工程と、を有し、
前記紡糸工程から前記コーティング工程までのいずれかの位置で、前記光ファイバ裸線の方向を方向変換器によって変換し、
前記方向変換器は、前記光ファイバ裸線を案内するガイド溝を有し、
前記ガイド溝内には、前記ガイド溝に沿って配線された前記光ファイバ裸線を浮揚させる流体の吹出し口が前記ガイド溝に沿って形成され、
前記光ファイバ裸線の方向を方向変換器によって変換するにあたって、前記流体を前記吹出し口から前記ガイド溝内に導入して前記光ファイバ裸線を浮揚させ、その際、前記流体のレイノルズ数を１２００〜３５００の範囲とし、
前記光ファイバ裸線の前記ガイド溝への入線部、および前記ガイド溝からの出線部における前記レイノルズ数は、その他の部分における前記レイノルズ数より高いことを特徴とする光ファイバ素線の製造方法。
【請求項２】
前記光ファイバ裸線の浮揚量を測定し、前記浮揚量の測定値に基づいて、前記方向変換器への前記流体の導入流量を調整することで前記レイノルズ数を制御することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項３】
前記入線部および前記出線部における前記吹出し口の幅を、前記その他の部分における前記吹出し口の幅より狭くすることによって、前記レイノルズ数を調整する請求項１または２に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項４】
前記方向変換器の内部に、前記流体を前記吹出し口に送る内部空間が確保され、
前記内部空間は、前記入線部および前記出線部における前記吹出し口に連通する第１空間と、前記その他の部分における前記吹出し口に連通する第２空間とを有し、
前記第１空間および前記第２空間に対する前記流体の供給量を調整することによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数を、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くすることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項５】
前記方向変換器の内部に、前記流体を前記吹出し口に送る内部空間が確保され、
前記内部空間は、前記入線部における前記吹出し口に連通する第１空間と、前記その他の部分における前記吹出し口に連通する第２空間と、前記出線部における前記吹出し口に連通する第３空間と、を有し、
前記第１〜第３空間における前記流体の供給量を調整することによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数を、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くすることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項６】
前記方向変換器内に、前記入線部および前記出線部における前記吹出し口に連通する狭隘部が形成されることによって、前記入線部および前記出線部において前記流体が前記吹出し口から吹出す際の圧力損失が、前記その他の部分における前記圧力損失に比べて大きくされ、これによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数を、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くすることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項７】
光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸部と、
前記光ファイバ裸線の外周に樹脂からなる被覆層を設けるコーティング部と、
前記被覆層を硬化させる硬化部と、を備え、
前記紡糸部から前記コーティング部までのいずれかの位置に、前記光ファイバ裸線の方向を変換する方向変換器が設けられ、
前記方向変換器は、前記光ファイバ裸線を案内するガイド溝を有し、
前記ガイド溝内には、前記ガイド溝に沿って配線された前記光ファイバ裸線を浮揚させる流体の吹出し口が前記ガイド溝に沿って形成され、
前記吹出し口は、前記流体のレイノルズ数が、前記光ファイバ裸線の前記ガイド溝への入線部、および前記ガイド溝からの出線部において、その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くなるように形成されていることを特徴とする光ファイバ素線の製造装置。
【請求項８】
前記入線部および前記出線部における前記吹出し口の幅が、前記その他の部分における前記吹出し口の幅より小さくされることによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数が、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くされることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項９】
前記方向変換器の内部に、前記流体を前記吹出し口に送る内部空間が確保され、
前記内部空間は、前記入線部および前記出線部における前記吹出し口に連通する第１空間と、前記その他の部分における前記吹出し口に連通する第２空間とを有することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１０】
前記方向変換器の内部に、前記流体を前記吹出し口に送る内部空間が確保され、
前記内部空間は、前記入線部における前記吹出し口に連通する第１空間と、前記その他の部分における前記吹出し口に連通する第２空間と、前記出線部における前記吹出し口に連通する第３空間と、を有することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１１】
前記方向変換器内に、前記入線部および前記出線部における前記吹出し口に連通する狭隘部が形成されることによって、前記入線部および前記出線部において前記流体が前記吹出し口から吹出す際の圧力損失が、前記その他の部分における前記圧力損失に比べて大きくされ、これによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数が、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くされることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ素線の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光ファイバ素線の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、従来の光ファイバ素線の製造装置の一例の概略構成を示す模式図である。
この製造装置は、光ファイバ母材２から光ファイバ裸線３を形成する紡糸部１０と、光ファイバ裸線３を冷却する冷却部１２０と、光ファイバ裸線３に被覆層を設けて光ファイバ素線中間体４を形成するコーティング部３０と、光ファイバ素線中間体４の被覆層を硬化して光ファイバ素線５とする硬化部４０と、を備えている。
光ファイバ素線の製造においては、紡糸部１０で光ファイバ母材２を溶融紡糸して光ファイバ裸線３を得る。光ファイバ裸線３を冷却部１２０で冷却した後、コーティング部３０で光ファイバ裸線３の外周に樹脂からなる被覆層を設ける。硬化部４０で被覆層を硬化させた光ファイバ裸線３を、プーリー５０、引取り部６０を経て巻取り手段７０で巻き取る。
光ファイバ母材２の溶融紡糸により得られた光ファイバ裸線３は、直線的な経路に沿って鉛直下方へ線引きされる。
【０００３】
この製造方法においては、生産性に影響する要因として、システム全体の高さによる制限がある。システムの高さが生産性を制限する主な要因となるのは、光ファイバ母材を溶融紡糸して得られた光ファイバ裸線を十分に冷却するための距離を確保する必要があるからである。
建屋を含む新たな設備を新設すればこの制限は緩和できるが、そのために莫大な費用が必要となる上、将来にさらに生産性向上が求められれば、さらに莫大な費用をかけて新たな設備を新設する必要が生じる。
この制限を緩和する方法として、非接触保持機構を有する方向変換器を用いる方法がある。
非接触保持機構は、空気などの流体の圧力によって対象を非接触で保持する機構であって、この機構を有する方向変換器では、光ファイバ裸線（ベアファイバ、裸ファイバ）に接触することなく、これを方向変換させることができる。
この方向変換器を用いれば、光ファイバ母材から第一の経路に沿って線引きした光ファイバ裸線の方向を、第二の経路に沿うように変換することができる（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００４】
特許文献１には、光ファイバが導入される溝を有し、この溝内に開口が形成された方向変換用の器具を用いる光ファイバの製造方法が開示されている。この方法では、１つの流入口を通して前記器具に導入したガスを開口から噴出させ、ガスの圧力により光ファイバを浮揚させた状態でこの光ファイバを方向変換させる。
特許文献２に記載の方向転換器は、光ファイバ裸線を案内するガイド溝を有し、ガイド溝の底面および両側面にガスの吹出口が形成されている（実施例および図３および図４を参照）。この方向転換器を用いた製造方法では、４つの吹出口から吹出されるガスの圧力により光ファイバを浮揚させた状態でこの光ファイバを方向変換させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５７１９５８号公報
【特許文献２】特開昭６２−００３０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２記載の製造方法では、前記方向変換用の器具において、光ファイバ裸線を安定に浮揚させるのは容易ではなかった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバ裸線を安定に浮揚させることができる光ファイバ素線の製造方法および製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸工程と、前記光ファイバ裸線の外周に樹脂からなる被覆層を設けるコーティング工程と、前記被覆層を硬化させて光ファイバ素線を得る硬化工程と、を有し、前記紡糸工程から前記コーティング工程までのいずれかの位置で、前記光ファイバ裸線の方向を方向変換器によって変換し、前記方向変換器は、前記光ファイバ裸線を案内するガイド溝を有し、前記ガイド溝内には、前記ガイド溝に沿って配線された前記光ファイバ裸線を浮揚させる流体の吹出し口が前記ガイド溝に沿って形成され、前記光ファイバ裸線の方向を方向変換器によって変換するにあたって、前記流体を前記吹出し口から前記ガイド溝内に導入して前記光ファイバ裸線を浮揚させ、その際、前記流体のレイノルズ数を１２００〜３５００の範囲とし、前記光ファイバ裸線の前記ガイド溝への入線部、および前記ガイド溝からの出線部における前記レイノルズ数は、その他の部分における前記レイノルズ数より高い光ファイバ素線の製造方法を提供する。
本発明の一態様は、前記光ファイバ裸線の浮揚量を測定し、前記浮揚量の測定値に基づいて、前記方向変換器への前記流体の導入流量を調整することで前記レイノルズ数を制御することができる。
本発明の一態様は、前記入線部および前記出線部における前記吹出し口の幅を、前記その他の部分における前記吹出し口の幅より狭くすることによって、前記レイノルズ数を調整することができる。
本発明の一態様は、前記方向変換器の内部に、前記流体を前記吹出し口に送る内部空間が確保され、前記内部空間は、前記入線部および前記出線部における前記吹出し口に連通する第１空間と、前記その他の部分における前記吹出し口に連通する第２空間とを有し、前記第１空間および前記第２空間に対する前記流体の供給量を調整することによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数を、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くすることができる。
本発明の一態様は、前記方向変換器の内部に、前記流体を前記吹出し口に送る内部空間が確保され、前記内部空間は、前記入線部における前記吹出し口に連通する第１空間と、前記その他の部分における前記吹出し口に連通する第２空間と、前記出線部における前記吹出し口に連通する第３空間と、を有し、前記第１〜第３空間における前記流体の供給量を調整することによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数を、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くすることができる。
本発明の一態様は、前記方向変換器内に、前記入線部および前記出線部における前記吹出し口に連通する狭隘部が形成されることによって、前記入線部および前記出線部において前記流体が前記吹出し口から吹出す際の圧力損失が、前記その他の部分における前記圧力損失に比べて大きくされ、これによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数を、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くすることができる。
【０００９】
本発明の一態様は、光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線を形成する紡糸部と、前記光ファイバ裸線の外周に樹脂からなる被覆層を設けるコーティング部と、前記被覆層を硬化させる硬化部と、を備え、前記紡糸部から前記コーティング部までのいずれかの位置に、前記光ファイバ裸線の方向を変換する方向変換器が設けられ、前記方向変換器は、前記光ファイバ裸線を案内するガイド溝を有し、前記ガイド溝内には、前記ガイド溝に沿って配線された前記光ファイバ裸線を浮揚させる流体の吹出し口が前記ガイド溝に沿って形成され、前記吹出し口は、前記流体のレイノルズ数が、前記光ファイバ裸線の前記ガイド溝への入線部、および前記ガイド溝からの出線部において、その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くなるように形成されている光ファイバ素線の製造装置を提供する。
前記入線部および前記出線部における前記吹出し口の幅が、前記その他の部分における前記吹出し口の幅より小さくされることによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数が、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くされることが好ましい。
前記方向変換器の内部に、前記流体を前記吹出し口に送る内部空間が確保され、前記内部空間は、前記入線部および前記出線部における前記吹出し口に連通する第１空間と、前記その他の部分における前記吹出し口に連通する第２空間とを有することが好ましい。
前記方向変換器の内部に、前記流体を前記吹出し口に送る内部空間が確保され、前記内部空間は、前記入線部における前記吹出し口に連通する第１空間と、前記その他の部分における前記吹出し口に連通する第２空間と、前記出線部における前記吹出し口に連通する第３空間と、を有することが好ましい。
前記方向変換器内に、前記入線部および前記出線部における前記吹出し口に連通する狭隘部が形成されることによって、前記入線部および前記出線部において前記流体が前記吹出し口から吹出す際の圧力損失が、前記その他の部分における前記圧力損失に比べて大きくされ、これによって、前記入線部および前記出線部における前記流体のレイノルズ数が、前記その他の部分における前記流体のレイノルズ数より高くされることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、流体を方向変換器の吹出し口からガイド溝内に導入して光ファイバ裸線を浮揚させるにあたって、流体のレイノルズ数を１２００〜３５００の範囲とすることによって、光ファイバ裸線を安定に浮揚させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る光ファイバ素線の製造装置の第１実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す製造装置の方向変換器の断面構造を示す模式図である。
【図３】（ａ）方向変換器の第１の例を示す正面図である。（ｂ）（ａ）に示す方向変換器の吹出し口を示す展開図である。
【図４】前図に示す第１の例の方向変換器の変形例を示す正面図である。
【図５】（ａ）方向変換器の第２の例を示す正面図である。（ｂ）（ａ）に示す方向変換器の吹出し口を示す展開図である。
【図６】前図に示す第１の例の方向変換器の変形例を示す正面図である。
【図７】浮揚位置変動の例を示す図である。
【図８】第１の例の方向変換器における周方向のレイノルズ数分布を示す図である。
【図９】第２の例の方向変換器における周方向のレイノルズ数分布を示す図である。
【図１０】方向変換器の第３の例を示す正面図である。
【図１１】方向変換器の第４の例を示す正面図である。
【図１２】方向変換器の第５の例を示す正面図である。
【図１３】（ａ）前図に示す方向変換器のＩ−Ｉ断面構造を示す模式図である。（ｂ）ＩＩ−ＩＩ断面構造を示す模式図である。
【図１４】本発明に係る光ファイバ素線の製造装置の第２実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図１５】従来の光ファイバ素線の製造装置の一例の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明に係る光ファイバ素線の製造装置の第１実施形態である製造装置１Ａの概略構成を示す模式図である。
製造装置１Ａは、紡糸部１０と、方向変換器２０（２０Ａ，２０Ｂ）と、位置センサ８０と、コーティング部３０と、硬化部４０と、制御部９０と、を備えている。
２ａは、光ファイバ母材２の加熱溶融されている縮径部（ネックダウン）先端部である。
【００１３】
紡糸部１０は、加熱炉１１を備えており、加熱炉１１によって光ファイバ母材２を加熱して溶融紡糸することによって光ファイバ裸線３を形成する。
【００１４】
方向変換器２０は、光ファイバ裸線３の方向を変換する。この製造装置１Ａでは２つの方向変換器２０が用いられる。これらの方向変換器２０を、線引き方向の上流側から下流側に、それぞれ第１および第２方向変換器２０Ａ，２０Ｂという。
２つの方向変換器２０のうち第１方向変換器２０Ａは、光ファイバ母材２から鉛直下向きに引き出された光ファイバ裸線３の方向を水平方向に変換する。第２方向変換器２０Ｂは、光ファイバ裸線３の方向を水平から鉛直下向きに変換する。
【００１５】
コーティング部３０は、光ファイバ裸線３の外周に、ウレタンアクリレート系の樹脂などの被覆材を塗布（コーティング）して被覆層とすることによって光ファイバ素線中間体４を得る。
樹脂コーティングは、例えば２層コーティングであり、内側にヤング率の低い一次被覆層用の材料を塗布し、外側にヤング率の高い二次被覆層用の材料が塗布される。使用される材料は、例えば紫外線硬化樹脂である。
コーティング部３０は、一次被覆層と二次被覆層を別々に塗布する構成であってもよいし、一次被覆層と二次被覆層を同時に塗布する構成であってもよい。
【００１６】
硬化部４０は、１または複数のＵＶランプ４０ａを備え、光ファイバ素線中間体４の被覆層を硬化して光ファイバ素線５を形成する。硬化部４０は、例えば、光ファイバ素線中間体４が通過する空間を挟んで設けられた複数対のＵＶランプ４０ａを有する。
【００１７】
位置センサ８０としては、例えばレーザ方式の位置センサを使用できる。位置センサ８０は、光ファイバ裸線３の位置を検出することができる。位置センサ８０は、光ファイバ裸線３の位置情報に基づいて、第２方向変換器２０Ｂにおける光ファイバ裸線３の浮揚量を測定できる。
位置センサ８０は、検出した光ファイバ裸線３の位置に関する情報に基づいて検出信号を制御部９０に出力する。
なお、図示しないが、第１方向変換器２０Ａ用の位置センサを第１方向変換器２０Ａと第２方向変換器２０Ｂとの間の位置に設けることもできる。
この位置センサは、光ファイバ裸線３の位置情報に基づいて、第１方向変換器２０Ａにおける光ファイバ裸線３の浮揚量を測定できる。
この位置センサも、検出した光ファイバ裸線３の位置に関する情報に基づいて検出信号を制御部９０に出力する。
【００１８】
制御部９０は、検出信号に基づいて、方向変換器２０Ａ，２０Ｂへの流体の導入流量を調整することで、方向変換器２０Ａ，２０Ｂにおけるレイノルズ数（Ｒｅ数）を制御することができる。制御部９０は、例えば、方向変換器２０Ａ，２０Ｂへの流体の導入路に設けられた開閉弁の開度を調節することによって流体の導入流量を制御することができる。
【００１９】
光ファイバ素線５は、プーリー５０によって向きを変えられ、引取り部６０により引き取られ、巻取り手段７０により巻き取られる。
引取り部６０は、例えば引取りキャプスタンであり、ここで線引き速度が決定される。線引き速度は例えば１５００ｍ／ｍｉｎ以上である。
巻取り手段７０は、光ファイバ素線５を巻き取る巻取りボビンである。
光ファイバ母材２の外径は例えば１００ｍｍ以上であり、１つの光ファイバ母材２から作製される光ファイバ素線５の長さは例えば数千ｋｍである。
【００２０】
まず、方向について定義する。図１に示すように、方向変換器２０Ａにより方向変換される前の光ファイバ裸線３の直線状のパスライン（第一の経路Ｌ１）と、方向変換器２０Ａにより９０°の方向変換がされた後の光ファイバ裸線３の直線状のパスライン（第二の経路Ｌ２）とを含む面をＰ１という。Ｘ方向は、面Ｐ１内において第二の経路Ｌ２に沿う方向であり、Ｙ方向は、面Ｐ１に垂直な方向である。
【００２１】
光ファイバ母材２は鉛直下向きに吊り下げた状態とされ、光ファイバ母材２から引き出された光ファイバ裸線３の方向は鉛直下方である。そのため、第１方向変換器２０Ａの設置には、鉛直方向に沿う第一の経路Ｌ１と水平方向に沿う第二の経路Ｌ２とを含む面Ｐ１に垂直な方向（Ｙ方向）の設置位置の精度が重要である。
Ｙ方向の位置決め精度が重要なのは、図２に示すように、光ファイバ裸線３は方向変換器２０のガイド溝２１の内側面２１ｃと接触すると強度が低下するおそれがあるため、内側面２１ｃから確実に離間させる必要があるからである。
【００２２】
製造装置１Ａでは、第２方向変換器２０Ｂによって、光ファイバ裸線３を鉛直方向に沿う第三の経路Ｌ３に変換するため、第２方向変換器２０Ｂの設置には、第二の経路Ｌ２と第三の経路Ｌ３を含む面Ｐ１に垂直な方向（Ｙ方向）の設置位置の精度が要求される。
樹脂コーティングは鉛直下向きの光ファイバ裸線に対して行われるのが一般的であるため、コーティング部３０に導入される経路Ｌ３と、方向変換前の経路Ｌ２とを含む面に垂直な方向であるＹ方向の設置精度は重要である。
なお、樹脂コーティングが施される光ファイバ裸線の方向は鉛直下向きに限らない。当該方向が第二の経路に沿う方向であっても、コーティング自体が可能であれば問題ない。
【００２３】
以下、方向変換器２０の詳しい構造について説明する。
図３（ａ）に示す方向変換器２０１は、方向変換器２０の第１の例であって、光ファイバ裸線３の向きを９０°変換することができる。このため、方向変換器２０１は、図１に示す方向変換器２０Ａ，２０Ｂとして使用できる。
方向変換器２０１は、平面視４分円形とされ、外周面２０ａに全周長にわたってガイド溝２１が形成されている。方向変換器２０１は、中心軸方向をＹ方向に一致させるとともに、径方向Ｄ１（図２参照）を面Ｐ１（図１参照）に沿う方向に向けた姿勢で設置される。ここでは、平面視円弧形の外周面２０ａに沿う方向を周方向という。
【００２４】
ガイド溝２１の底部には、ガイド溝２１に沿って配線された光ファイバ裸線３を浮揚させる流体（空気など）の吹出し口２２がガイド溝２１に沿って形成されている。吹出し口２２は、ガイド溝２１の全長にわたって形成されている。
【００２５】
図２に示すように、方向変換器２０１は、方向変換器２０１の内部に確保された空間（流体溜部２５）内の流体（例えば空気）を、吹出し口２２を通してガイド溝２１内に放出できるように構成されている。
方向変換器２０１は、例えば、流体を外部から流体溜部２５に導入し、吹出し口２２を通してガイド溝２１内に放出させるように構成することができる。
【００２６】
ガイド溝２１は、径方向外方に行くほど内側面２１ｃ，２１ｃの間隔（Ｙ方向寸法）が徐々に大きくなるように、径方向Ｄ１に対して傾斜して形成されていることが好ましい。２つの内側面２１ｃ，２１ｃは、径方向Ｄ１に対する傾斜角度θ１が互いに等しいことが好ましい。
【００２７】
方向変換器２０Ａ〜２０Ｃでは、流体溜部２５内の流体（例えば空気）を、吹出し口２２を通してガイド溝２１内に放出することによって、光ファイバ裸線３を浮揚させることができる。詳細には、放出された空気により、ガイド溝２１の深部２１ｄと浅部２１ｅとの圧力差が大きくなるため、光ファイバ裸線３に、径方向外方の力が作用することによって、光ファイバ裸線３は浮揚する。
【００２８】
この際、条件によっては、光ファイバ裸線３の径方向外側にはカルマン渦が生じる。このカルマン渦が生じると、圧力変動が生じ、光ファイバ裸線３が振動し、この振動により光ファイバ裸線３が内側面２１ｃに接触する可能性がある。
光ファイバ裸線３は、ガイド溝２１の内側面２１ｃと接触すると、強度が低下するおそれがあるため、内側面２１ｃから確実に離間させる必要がある。
このため、カルマン渦はなくすか、光ファイバ裸線３の振動を抑えられるほど小さくする必要がある。
【００２９】
方向変換器２０１では、カルマン渦を小さくするために、流体が光ファイバ裸線３に接触する直前のＲｅ数が規定される。
Ｒｅ数は、流れの層流、乱流を示す指標であり、Ｒｅ数を小さくするほど層流となり、カルマン渦が生じにくくなる。逆に、Ｒｅ数を大きくするほど、乱流になりカルマン渦が発生しやすくなる。
Ｒｅ数は、方向変換器２０１の周方向に一定である必要はなく、必要に応じて、周方向の位置が異なる部分領域ごとに最適化してもよい。これにより、光ファイバ裸線３の振動を小さくできる。
【００３０】
Ｒｅ数は、方向変換器における光ファイバ裸線３の入線部（光ファイバ裸線３がガイド溝に入る箇所を含む部分）および出線部（光ファイバ裸線３がガイド溝から出る箇所を含む部分）における値を最適化することが望ましい。これによって、光ファイバ裸線３の浮揚安定性を高めることができる。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、方向変換器２０１では、光ファイバ裸線３は４分円形のガイド溝２１の一端２１ａから入り、他端２１ｂから出ることによって９０°の方向変換がなされる。
光ファイバ裸線３が入線する入線部２３はガイド溝２１の一端２１ａを含む部分であり、光ファイバ裸線３が出線する出線部２４はガイド溝２１の他端２１ｂを含む部分である。
【００３２】
図３（ｂ）は、吹出し口２２を展開した図である。この図に示すように、吹出し口２２は、ガイド溝２１の所定の長さ範囲にわたって一定の幅（Ｙ方向寸法）を有する中間部分２６と、吹出し口２２の一端２２ａを含む一端部分２７と、吹出し口２２の他端２２ｂを含む他端部分２８とを有する。
一端部分２７は、中間部分２６の一端からガイド溝２１の一端２１ａに向けて幅が狭くなりつつガイド溝２１に沿って延在する。他端部分２８は、中間部分２６の他端からガイド溝２１の他端２１ｂに向けて幅が狭くなりつつガイド溝２１に沿って延在する。
吹出し口２２の一端２２ａはガイド溝２１の一端２１ａに達し、他端２２ｂは他端２１ｂに達している。
【００３３】
一端および他端部分２７，２８は、例えば１０〜３０°に相当する周方向範囲の部分である。
図３（ａ）に示す方向変換器２０１では、一端部分２７は、９０°の範囲のうち、０°の位置を始端とし、１０〜３０°の位置を終端とする範囲としてよい。また、他端部分２８は、９０°の範囲のうち、６０〜８０°の位置を始端とし、９０°を終端とする範囲としてよい。この例では、一端および他端部分２７，２８は、それぞれ全体の１１．１〜３３．３％に相当する周方向範囲の部分である。
図５（ａ）に示す方向変換器２０３は、一端部分３７は、１８０°の範囲のうち、０°の位置を始端とし、２０〜３０°の位置を終端とする範囲としてよい。また、他端部分３８は、１８０°の範囲のうち、１５０〜１６０°の位置を始端とし、１８０°を終端とする範囲としてよい。この例では、一端および他端部分３７，３８は、それぞれ全体の１１．１〜１６．７％に相当する周方向範囲の部分である。
【００３４】
一端および他端部分２７，２８は、一端２１ａおよび他端２１ｂに近い範囲では流速を速くするのが難しいため、一端２１ａおよび他端２１ｂを含む部分を除外してもよい。
図８に示す例では、一端部分２７は、一端２１ａを含む範囲（図８において例えば０°以上５°未満の範囲）を除いた部分としてよい。また、他端部分２８は、他端２１ｂを含む範囲（図８において例えば８５°を越え９０°以下の範囲）を除いた部分としてよい。
すなわち、一端部分２７は、９０°の範囲のうち、５°の位置を始端とし、１０〜３０°の位置を終端とする範囲としてよい。また、他端部分２８は、９０°の範囲のうち、６０〜８０°の位置を始端とし、８５°を終端とする範囲としてよい。
この例では、一端および他端部分２７，２８は、それぞれ全体の５．５〜２７．８％に相当する周方向範囲である。
【００３５】
図９に示す例では、一端部分３７は、一端３１ａを含む範囲（図９において例えば０°以上１０°未満の範囲）を除いた部分としてよい。また、他端部分３８は、他端３１ｂを含む範囲（図９において例えば１７０°を越え１８０°以下の範囲）を除いた部分としてよい。
すなわち、一端部分３７は、１８０°の範囲のうち、１０°の位置を始端とし、２０〜３０°の位置を終端とする範囲としてよい。また、他端部分３８は、１８０°の範囲のうち、１５０〜１６０°の位置を始端とし、１７０°を終端とする範囲としてよい。
この例では、一端および他端部分３７，３８は、それぞれ全体の５．５〜１１．１％に相当する周方向範囲である。
【００３６】
一端および他端部分２７，２８の最小幅と、中間部分２６の幅との差は、その他の設計にも依存するため一概には決定できないが、少なくとも数μｍ〜数十μｍオーダーとなる。
一端および他端部分２７，２８の最小幅と中間部分２６の幅との差は、例えば２μｍ〜１０μｍとすることができる。前記差を前記範囲とすることによって、一端および他端部分２７，２８での流体の吹出し流速を確保し、かつ、中間部分２６での吹出し流速に対する一端および他端部分２７，２８の吹出し流速の比率を高くすることができる。
一端および他端部分２７，２８の最大幅と、中間部分２６の幅とは互いに等しいことが好ましい。
【００３７】
一端および他端部分２７，２８の最小幅は、中間部分２６の幅に対して７０〜９８％とすることができる。一端および他端部分２７，２８の最小幅は、中間部分２６の幅に対して８０〜９５％とするのが好ましく、８５〜９０％とするのがさらに好ましい。
中間部分２６の幅に対する一端および他端部分２７，２８の最小幅の比率を前記範囲とすることによって、一端および他端部分２７，２８での流体の吹出し流速を確保し、かつ、中間部分２６での吹出し流速に対する一端および他端部分２７，２８の吹出し流速の比率を高くすることができる。
なお、図３（ｂ）に示す一端および他端部分２７，２８および中間部分２６は、両側縁が直線状とされているが、一端２１ａおよび他端２１ｂに向けて幅が狭くなる形状であれば、両側縁が曲線状であってもよい。
【００３８】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示す方向変換器２０１は、一端および他端部分２７，２８の幅（例えば平均幅または最小幅）が狭いため、吹出し口２２は、ガイド溝２１の両端部である入線部２３および出線部２４において幅が狭くなる。
このため、入線部２３および出線部２４では、その他の部分（この例では入線部２３と出線部２４との間の部分。すなわち中間部分２６に相当する長さ範囲の部分）に比べて、流体が吹出し口２２から吹出す際の圧力損失が大きくなることから、入線部２３および出線部２４における吹出し流速は、前記その他の部分における流体の最低流速より速くなる。
なお、入線部２３および出線部２４における流体の吹出し流速は、中間部分２６における流体の平均流速（または最高流速）より速くてもよい。
中間部分２６における流体の流速と比較するべき、入線部２３および出線部２４における流体の流速は、平均値または最高値とすることができる。
入線部２３および出線部２４においては、流体の吹出し流速が速くなるため、他の部分（この例では中間部分２６に相当する長さ範囲の部分）に比べてＲｅ数が大きくなる。
【００３９】
図４に示す方向変換器２０２は、方向変換器２０１の変形例であって、平面視４分の３円形とされている。以下、既出の構成と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
方向変換器２０２は、図３（ａ）に示す方向変換器２０１と同じ構造の本体部２９ａの入線側および出線側に、それぞれ本体部２９ａと同じ構造の補助部２９ｂ，２９ｃが連設された構造とされている。
方向変換器２０２は、光ファイバ裸線３が入線部２３から本体部２９ａのガイド溝２１に入り、本体部２９ａで方向が９０°変換された後、出線部２４を通って出線するため、基本的な機能は方向変換器２０１と同じである。
方向変換器２０１，２０２は、光ファイバ裸線３の向きを９０°変換することができるため、図１に示す方向変換器２０Ａ，２０Ｂとして使用できる。
【００４０】
図５（ａ）に示す方向変換器２０３は、方向変換器２０の第２の例であって、光ファイバ裸線３の向きを１８０°変換することができる。方向変換器２０３は、平面視半円形とされ、外周面２０ａに全周長にわたってガイド溝３１が形成されている。
ガイド溝３１の底部には、光ファイバ裸線３を浮揚させる流体（空気など）の吹出し口３２がガイド溝３１に沿って形成されている。吹出し口３２は、ガイド溝３１の全長にわたって形成されている。
方向変換器２０３は、流体溜部３５から吹出し口３２を通してガイド溝３１内に流体を放出できるように構成されている。
方向変換器２０３では、光ファイバ裸線３は半円形のガイド溝３１の一端３１ａから入り、他端３１ｂから出ることによって１８０°方向変換される。入線部３３はガイド溝３１の一端３１ａを含む部分であり、出線部３４はガイド溝３１の他端３１ｂを含む部分である。
ガイド溝３１の断面形状はガイド溝２１の断面形状（図２参照）と同じである。
【００４１】
図５（ｂ）に示すように、吹出し口３２は、ガイド溝３１の所定の長さ範囲にわたって一定の幅（Ｙ方向寸法）を有する中間部分３６と、吹出し口３２の一端３２ａを含む一端部分３７と、吹出し口３２の他端３２ｂを含む他端部分３８とを有する。
一端部分３７は、中間部分３６の一端からガイド溝３１の一端３１ａに向けて幅が狭くなりつつガイド溝３１に沿って延在する。他端部分３８は、中間部分３６の他端からガイド溝３１の一端３１ａに向けて幅が狭くなりつつガイド溝３１に沿って延在する。
吹出し口３２の一端３２ａはガイド溝３１の一端３１ａに達し、他端３２ｂは他端３１ｂに達している。
【００４２】
一端および他端部分３７，３８の幅（例えば平均幅または最小幅）が狭いため、吹出し口３２は、ガイド溝３１の両端部である入線部３３および出線部３４において幅が狭くなる。
このため、これら入線部３３および出線部３４では、吹出し口３２からの流体の吹出し流速は、その他の部分（中間部分３６）における流体の最低流速より速くなる。
入線部３３および出線部３４における流体の吹出し流速は、中間部分３６における流体の平均流速（または最高流速）より速くてもよい。
入線部３３および出線部３４においては、流体の吹出し流速が速くなるため、他の部分（この例では中間部分３６に相当する長さ範囲の部分）に比べてＲｅ数が大きくなる。
【００４３】
図６に示す方向変換器２０４は、方向変換器２０３の変形例であって、平面視４分の３円形とされている。
方向変換器２０４は、図５（ａ）に示す方向変換器２０３と同じ構造の本体部３９ａの入線側および出線側に、それぞれ本体部３９ａと同じ断面構造を有する平面視８分の１円形の補助部３９ｂ，３９ｃが連設された構造とされている。
方向変換器２０４は、光ファイバ裸線３が入線部３３から本体部３９ａのガイド溝３１に入り、本体部３９ａで方向が１８０°変換された後、出線部３４を通って出線するため、基本的な機能は方向変換器２０３と同じである。
【００４４】
次に、製造装置１Ａを用いた場合を例として、本発明の光ファイバ素線の製造方法の第１実施形態を説明する。
（紡糸工程）
紡糸部１０において、光ファイバ母材２を加熱して溶融紡糸して光ファイバ裸線３を形成する。
【００４５】
（方向変換器による方向変換）
光ファイバ母材２から鉛直下向き（第一の経路Ｌ１）に引き出された光ファイバ裸線３は、第１方向変換器２０Ａにおける９０°の方向変換により、水平（第二の経路Ｌ２）に向けられる。
光ファイバ裸線３は、第２方向変換器２０Ｂにおける９０°の方向変換により、鉛直下向き（第三の経路Ｌ３）となる。
【００４６】
方向変換器２０Ａ，２０Ｂでは、流体溜部２５内の流体（例えば空気）を、吹出し口２２を通してガイド溝２１内に放出することによって、光ファイバ裸線３を浮揚させることができる。詳細には、放出された空気により、ガイド溝２１の深部２１ｄと浅部２１ｅとの圧力差が大きくなるため、光ファイバ裸線３に、径方向外方の力が作用することによって、光ファイバ裸線３は浮揚する。
【００４７】
位置センサ８０は、検出した光ファイバ裸線３の位置情報に基づいて検出信号を制御部９０に出力する。
制御部９０は、検出信号に基づいて、方向変換器２０Ａ，２０Ｂへの流体の導入流量を制御する。制御部９０は、例えば、方向変換器２０Ａ，２０Ｂへの流体の導入路に設けられた開閉弁の開度を調節することによって流体の導入流量を制御することができる。
詳しくは、制御部９０は、光ファイバ裸線３の浮揚量が大きくなると、流体の導入流量を低くする。これによって、方向変換器２０Ａ，２０ＢにおけるＲｅ数が低くなる。制御部９０は、光ファイバ裸線３の浮揚量が小さくなると、流体の導入流量を高くする。これによって、方向変換器２０Ａ，２０ＢにおけるＲｅ数が高くなる。
制御方法としては、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御が好ましい。これにより、流体の導入流量の制御を応答性よく行うことができる。
【００４８】
なお、第１方向変換器２０Ａ用の位置センサを第１方向変換器２０Ａと第２方向変換器２０Ｂとの間の位置に設けることもできる。その場合には、この位置センサで得られた光ファイバ裸線３の位置情報に基づいて、第１方向変換器２０Ａにおける光ファイバ裸線３の浮揚量を測定し、その測定値に基づいて制御部９０が第１方向変換器２０ＡのＲｅ数を制御することができる。
この場合には、第２方向変換器２０ＢにおけるＲｅ数の制御は、位置センサ８０で得られた光ファイバ裸線３の位置情報に基づいて行う。すなわち、位置センサ８０で得られた情報に基づいて第２方向変換器２０Ｂにおける光ファイバ裸線３の浮揚量を測定し、測定値に基づいて、制御部９０が第２方向変換器２０ＢのＲｅ数を制御する。
【００４９】
（コーティング工程）
コーティング部３０において、光ファイバ裸線３の外周に、ウレタンアクリレート系の樹脂などの被覆材を塗布（コーティング）して被覆層とすることによって光ファイバ素線中間体４を得る。
【００５０】
（硬化工程）
硬化部４０において、ＵＶランプ４０ａの照射などにより、光ファイバ素線中間体４の被覆層を硬化して光ファイバ素線５を形成する。
【００５１】
光ファイバ素線５は、プーリー５０、引取り部６０を経て巻取り手段７０により巻き取られる。
【００５２】
図２に示すように、ガイド溝２１内における光ファイバ裸線３の浮揚量は、流体の流速に依存する。
ガイド溝２１の内側面２１ｃ，２１ｃは、径方向外方に行くほど幅が拡大するように傾斜している。そのため、光ファイバ裸線３の浮揚量が増加すると、光ファイバ裸線３と内側面２１ｃとの隙間が大きくなり、光ファイバ裸線３と内側面２１ｃとの接触は起こりにくくなるとも考えられる。
【００５３】
しかし、実際には、光ファイバ裸線３の浮揚量が増加すると、内側面２１ｃとの接触が原因と推定される光ファイバ裸線３の強度低下が起きることがあった。
本願発明者は、この現象の原因および解決策を求めて検討を重ねた結果、次のことを新たに見出した。
【００５４】
ガイド溝２１内において、光ファイバ裸線３の直前の流体流のＲｅ数を１２００〜３５００とすることによって、光ファイバ裸線３の浮揚の安定化を図ることができる。
Ｒｅ数が３５００より大きくなると、流体流の光ファイバ裸線３後方にできるカルマン渦の影響と考えられる圧力変動から光ファイバ裸線３の浮揚量の変動（光ファイバ裸線３の時間的な振動や浮揚量のゆらぎ）が生じる。
その浮揚量の変動によって、ある頻度で光ファイバ裸線３が内側面２１ｃ，２１ｃに接触するため、光ファイバ素線５に接触による強度低下が生じるおそれがある。
【００５５】
図７は、浮揚位置変動の例を示す図である。
浮揚量は、図１に示す光ファイバ素線の製造装置１Ａを用い、方向変換器２０Ｂとコーティング部３０との間の位置（第三の経路Ｌ３）に設置した位置センサ８０によって、光ファイバ裸線３の位置データを取得した。
図７より、Ｘ方向成分の浮揚位置が、Ｙ方向成分と比較して時間経過により大きく変動していることがわかる。Ｙ方向位置は安定しているように見えるが、浮揚位置変動が±１０μｍ程度である。通常、光ファイバ裸線３とガイド溝２１の内側面２１ｃとの隙間は数十μｍであるから、Ｙ方向の浮揚位置変動も小さい変動ではない。
【００５６】
Ｒｅ数が１２００未満になると、流体流は層流に近くなるが、流体流速が低く、光ファイバ裸線３の浮揚量が十分に得られない。そのため、線引張力の変動によって、光ファイバ裸線３の浮揚位置がガイド溝２１の深さ方向に移行し、内側面２１ｃと接触する結果、光ファイバ裸線３の強度が低下する。
これに対し、流体流のＲｅ数を１２００〜３５００の範囲にすると、光ファイバ裸線３の一定量の浮揚量を確保でき、さらに、時間的な浮揚量の安定性が得られ、製品に重大な欠陥を生じさせることなく線引きすることができる。
【００５７】
方向変換器２０のＲｅ数は、以下のように算出することができる。
［Ｒｅ数］＝［使用気体密度、ｋｇ／ｍ３］×［流体流速、ｍ／ｓｅｃ］×［代表長さ、ｍ］／［使用気体粘度、Ｐａ・ｓ］
ここで、代表長さについては、内側面２１ｃ，２１ｃの傾斜は非常に小さいことから、内側面２１ｃ，２１ｃを互いに平行とみなして、２つの平板間の代表長さを用いる。
なお、Ｒｅ数は、浮揚量の安定化のための指標として導入したものであるため、厳密性は問わず、上位指標を使用した。つまり、２つの平板間の距離をｄ［ｍ］とした場合、代表長さは２ｄ［ｍ］とする。
また、流体流速［ｍ／ｓｅｃ］は、光ファイバ裸線３の旋回位置のガイド溝２１の底側の位置を測定位置とした。例えば、［流体流位置］＝［旋回半径（光ファイバ裸線３の中心位置）］−［光ファイバ裸線３の半径］とした。なお、ファイバ裸線３の外径は例えば１２５μｍである。
この位置でのガイド溝２１の断面積［ｍ２］を算出し、方向変換器２０への流体の導入流量［ｍ３／ｓｅｃ］に基づいて、［流体流速、ｍ／ｓｅｃ］＝［導入流量、ｍ３／ｓｅｃ］／［流体断面積、ｍ２］に基づいて、流体流速を算出する。
なお、使用気体密度と、使用気体粘度は、使用する気体の使用する温度（一般には常温であり、約２０℃とする）での数値を使用する。
【００５８】
方向変換器の具体的な構造は、例えば、特許第５５７１９５８号公報に記載の構造、または特開昭６２‐００３０３７号公報に記載の構造を採用できる。なお、方向変換器２０の構造はこれら２つの構造に特に限定されることなく、その他の構造を採用してもよい。
例えば、特許５５７１９５８号公報に示される非接触保持機構を使用する場合、光ファイバ裸線３を、方向変換器において旋回半径６２．５ｍｍで９０°方向変換させる。ガイド溝２１の幅（浮揚状態の光ファイバ裸線３の最内周位置におけるガイド溝２１の幅）は１４５μｍである。光ファイバ裸線３の直径は１２５μｍである。方向変換器に対する流体（空気）の導入量は１００Ｌ／ｍｉｎである。
なお、旋回半径は、流体流速と線引張力との関係で決まる。ここでは、特定の方向変換器の構造、製造条件のもとでの、ある一定の線引張力の場合の旋回半径である。
【００５９】
［流体流位置］＝６２．５×１０−３−６２．５×１０−６＝０．０６２４３７５ｍ
［流体断面積］＝２×π×［流体流位置］×９０／３６０×溝幅＝１．４２２１１×１０−５ｍ
［流体流速］＝［導入流量］／［流体断面積］＝１００×１０−３／６０／［流体断面積］≒１１７．２ｍ／ｓｅｃ
［空気密度（２０℃）］＝１．２０５ｋｇ／ｍ３
［空気粘度（２０℃）］＝１．８２２×１０−５Ｐａ・ｓ
［代表長さ］＝［溝幅］×２＝１４５×１０−６×２＝０．０００２９ｍ
［Ｒｅ数］≒２２４８
このＲｅ数は１２００〜３５００の範囲に入っているため、安定している条件と判断できる。
【００６０】
また、流体流のＲｅ数は、方向変換器２０の周方向の全体（吹出し口の全体）において均一である必要はなく、必要に応じて、周方向の位置が異なる部分領域ごとに最適化してもよい。
例えば方向変換器２０への光ファイバ裸線３の入線および出線位置は、光ファイバ裸線３と流体流との接触界面である。なお、接触界面とは、光ファイバ裸線３が流体流と接触している部分と接触していない部分の界面である。
【００６１】
さらに、製造装置１Ａにおける光ファイバ固定端と方向変換器２０との位置ズレ（芯ずれ）を多少なりとも流体流で補正する必要があるため、入線位置および出線位置を除く定常部での浮揚量の安定性を得るための条件に加えて、位置ずれを補正するための条件を加味する必要がある。
例えば、図１において、光ファイバ母材２の加熱溶融されている縮径部（ネックダウン）先端部２ａ、コーティング部３０、引取り部６０、プーリー５０、および巻取り手段７０は、光ファイバが径方向に移動できないため、光ファイバが横揺れする際に固定端となり得る。
【００６２】
方向変換器２０は、光ファイバ裸線３のパスラインの位置ずれの補正のためには、入線部２３および出線部２４における浮揚量を大きくするのが望ましい。
そのため、図８に示すように、Ｒｅ数は、カルマン渦の影響のない範囲で、大きい数値に調整する。つまり、Ｒｅ数は、少なくとも２５００〜３５００の範囲とすることが好ましい。
これにより、光ファイバ裸線３の振動を小さくできるだけでなく、方向変換器２０の入線部２３および出線部２４における浮揚安定性を得ることができる。また、入線部２３および出線部２４における位置補正許容範囲を大きく確保することができる。よって、光ファイバ裸線３が内側面２１ｃ，２１ｃに接触することによる光ファイバ裸線３の強度低下を抑制できる。
【００６３】
入線部２３および出線部２４における浮揚量を大きくするには、その他の部分（この例では入線部２３と出線部２４との間の部分。すなわち中間部分２６に相当する長さ範囲の部分）に比べて、Ｒｅ数を大きくすればよい。
図３（ａ）および図３（ｂ）に示す方向変換器２０１は、一端および他端部分２７，２８の幅（例えば平均幅または最小幅）が狭いため、吹出し口２２は、ガイド溝２１の両端部である入線部２３および出線部２４において幅が狭くなる。
このため、入線部２３および出線部２４では、その他の部分（この例では入線部２３と出線部２４との間の部分。すなわち中間部分２６に相当する長さ範囲の部分）に比べて、流体が吹出し口２２から吹出す際の圧力損失が大きくなることから、入線部２３および出線部２４における吹出し流速は、前記その他の部分における流体の最低流速より速くなる。
入線部２３および出線部２４における流体の吹出し流速は、中間部分２６における流体の平均流速（または最高流速）より速くてもよい。
これによって、入線部２３および出線部２４におけるＲｅ数を、他の部分（この例では中間部分２６に相当する長さ範囲の部分）に比べて大きくすることができる。
【００６４】
このように、入線部２３および出線部２４では流体の流速が速くなるため、ガイド溝２１の深部２１ｄ（図２参照）と浅部２１ｅとの圧力差が大きくなることから、ベルヌーイの効果により、光ファイバ裸線３を浮揚させる方向（径方向外方）の力が大きくなる。また、粘性を考慮したナビエストークスの定理により、光ファイバ裸線３をガイド溝２１の中央（Ｙ方向の中央）に寄せる効果が増加する。このため、パスライン位置のずれは補正される。
また、入線部２３および出線部２４で光ファイバ裸線３の浮揚量が大きくなるため、ガイド溝２１の内側面２１ｃと光ファイバ裸線３との隙間が広がり、パスライン位置のずれに対する許容量が増加する。
このため、方向変換器２０の設置位置精度に関する要求を緩和できる。例えば、設置位置要求精度をμｍオーダーから０．５ｍｍオーダー（数百μｍオーダー）とすることができ、少なくとも数百倍の精度要求の緩和が可能となる。
従って、方向変換器２０の設置作業を容易にするとともに、光ファイバ裸線３がガイド溝２１の内側面２１ｃに接触することによる傷つきを防止し、良好な歩留で光ファイバ素線５を製造することができる。
【００６５】
さらに、入線部２３、出線部２４および中間部分２６における流体吹出し流速を調整できるため、中間部分２６における光ファイバ裸線３の浮揚のための流体吹出し流速を確保することができる。また、入線部２３および出線部２４におけるパスライン位置調整および光ファイバ裸線３の浮揚量調整のために十分な流体吹出し流速を設定することができる。よって、流体の無駄な使用をなくし、ランニングコストの低減が可能となる。
【００６６】
Ｘ方向に関する方向変換器２０Ａ，２０Ｂの設置位置の調整については、Ｙ方向と同じ精度は必要ない。Ｘ方向については、Ｒｅ数を例えば１２００〜３５００の範囲内で調整することで光ファイバ裸線の浮揚位置を微調整することができるためである。
よって、Ｘ方向については、少なくとも流体吹出し流速の調整により光ファイバ裸線３の安定浮揚量を確保できる範囲内であれば、設置精度はＹ方向と比較して低くても構わない。すなわち、Ｘ方向位置の調整のため流体吹出し流速を低くしてＲｅ数を小さくした結果、光ファイバ裸線３が浮揚しない状態になるのを回避できればよい。
【００６７】
図８は、光ファイバ裸線３の向きを９０°変換する方向変換器２０１（図３参照）における周方向のＲｅ数分布を示す図である。図９は、光ファイバ裸線３の向きを１８０°変換する方向変換器２０３（図５参照）における周方向のＲｅ数分布を示す図である。これらの測定には関西テック社製の風速計ＳＡＶ−２６Ａを使用したが、風速計は特に限定されない。流体（空気）の方向変換器２０１への導入量は、風速計の測定上限を超えないように適宜調整した。ここでは、測定した風速分布を元に、実際の流体導入量とした場合のＲｅ数算出位置での風速に換算し、Ｒｅ数分布に変換した。
【００６８】
図８に示すように、光ファイバ裸線３の向きを９０°変換する方向変換器２０１（図３参照）では、測定は周方向に５°ごとに複数の位置で行った。この例では、０°の位置が入線位置であり、９０°の位置が出線位置である。
この図に示すように、入線および出線位置に近い位置（１０°および８０°の位置）でＲｅ数が最大となっており、入線および出線位置から離れた位置（３５°および５５°の位置）でＲｅ数が極小になっている。
１０°の位置におけるＲｅ数は、方向変換器２０１（図３参照）における入線部２３の流体吹出しＲｅ数の最高値である。８０°の位置における風速は、方向変換器２０１における出線部２４の流体吹出しＲｅ数の最高値である。
３５°および５５°の位置におけるＲｅ数は、方向変換器２０１における中間部分２６の流体吹出しＲｅ数の最低値である。
入線部２３および出線部２４における吹出しＲｅ数（最高値）は、中間部分２６における吹出しＲｅ数の最低値の約１．８倍である。
【００６９】
図９に示すように、光ファイバ裸線３の向きを１８０°変換する方向変換器２０３（図５参照）では、測定は周方向に１０°ごとに複数の位置で行った。この例では、０°の位置が入線位置であり、１８０°の位置が出線位置である。
この図に示すように、入線および出線位置に近い位置（２０°および１６０°の位置）でＲｅ数が最大となっており、入線および出線位置から離れた位置（７０°の位置）でＲｅ数が極小になっている。
２０°の位置におけるＲｅ数は、方向変換器２０３（図５参照）における入線部３３の流体吹出しＲｅ数の最高値である。１６０°の位置におけるＲｅ数は、方向変換器２０３における出線部３４の流体吹出しＲｅ数の最高値である。
７０°の位置におけるＲｅ数は、方向変換器２０３における中間部分３６の流体吹出しＲｅ数の最低値である。
入線部３３および出線部３４における吹出しＲｅ数（最高値）は、中間部分３６における吹出しＲｅ数の最低値の約１．８倍である。
【００７０】
以下、実際にＲｅ数を複数の周方向領域ごとに異なるように設定する具体的な方法について説明する。
（１）吹出し口２２の幅の調整によるＲｅ数の調整
図３（ａ）および図３（ｂ）に示す方向変換器２０１は、一端および他端部分２７，２８の幅（例えば平均幅または最小幅）が狭いため、吹出し口２２は、ガイド溝２１の両端部である入線部２３および出線部２４において幅が狭くなる。
このため、入線部２３および出線部２４では、その他の部分（この例では入線部２３と出線部２４との間の部分。すなわち中間部分２６に相当する長さ範囲の部分）に比べて、流体が吹出し口２２から吹出す際の圧力損失が大きくなることから、入線部２３および出線部２４における吹出し流速は、前記その他の部分における流体の最低流速より速くなる。
図８に示すように、入線部２３および出線部２４においては、流体の吹出し流速が速くなるため、他の部分（この例では中間部分２６に相当する長さ範囲の部分）に比べてＲｅ数が大きくなる。
【００７１】
（２）複数の内部空間を設けることによるＲｅ数の調整
図１０に示す方向変換器２０５は、方向変換器２０の第３の例であって、光ファイバ裸線３の向きを１８０°変換することができる。方向変換器２０５は、平面視半円形とされ、流体溜部４５から吹出し口４２を通してガイド溝３１内に流体を放出できるように構成されている。
吹出し口４２の形状は特に限定されないが、例えばガイド溝３１の長さ方向にわたって一定の幅であってよい。
流体溜部４５は、隔壁４１によって第１流体溜部４５Ａ（第１空間）と、第２流体溜部４５Ｂ（第２空間）とに区画されている。
第１流体溜部４５Ａは、吹出し口４２の一端および他端部分４７，４８に連通し、第２流体溜部４５Ｂは吹出し口４２の中間部分４６に連通している。
方向変換器２０５の側面には、第１流体溜部４５Ａに流体を供給する第１供給口４３Ａと、第２流体溜部４５Ｂに流体を供給する第２供給口４３Ｂとが形成されている。
【００７２】
方向変換器２０５では、供給口４３Ａ，４３Ｂを通して流体溜部４５Ａ，４５Ｂに供給する流体の流量を調整することによって、流体溜部４５Ａ，４５Ｂの内部圧力を互いに独立に設定できる。このため、一端および他端部分４７，４８における流体の吹出し流速と、中間部分４６における流体の吹出し流速とを互いに独立に設定できる。
このため、入線部３３および出線部３４における流体の吹出し流速を、その他の周方向部分（中間部分４６）における流体の最低吹出し流速より速くなるように設定することができる。
入線部３３および出線部３４においては、流体の吹出し流速が速くなるため、その他の周方向部分（中間部分４６）に比べてＲｅ数が大きくなる。
【００７３】
図１１に示す方向変換器２０６は、方向変換器２０の第４の例であって、光ファイバ裸線３の向きを１８０°変換することができる。方向変換器２０６は、平面視半円形とされ、流体溜部５５から吹出し口５２を通してガイド溝３１内に流体を放出できるように構成されている。
流体溜部５５は、隔壁５１Ａ，５１Ｂによって第１〜第３流体溜部５５Ａ〜５５Ｃに区画されている。
第１流体溜部５５Ａ（第１空間）は、吹出し口５２の一端部分５７に連通し、第２流体溜部５５Ｂ（第２空間）は吹出し口５２の中間部分５６に連通し、第３流体溜部５５Ｃ（第３空間）は、吹出し口５２の他端部分５８に連通している。
方向変換器２０６の側面には、第１流体溜部５５Ａに流体を供給する第１供給口５３Ａと、第２流体溜部５５Ｂに流体を供給する第２供給口５３Ｂと、第３流体溜部５５Ｃに流体を供給する第３供給口５３Ｃと、が形成されている。
【００７４】
方向変換器２０６では、供給口５３Ａ〜５３Ｃを通して流体溜部５５Ａ〜５５Ｃに供給する流体の流量を調整することによって、一端および他端部分５７，５８における流体の吹出し流速と、中間部分５６における流体の吹出し流速とを互いに独立に設定できる。
このため、入線部３３および出線部３４における流体の吹出し流速を、その他の周方向部分（中間部分５６）における流体の最低吹出し流速より速くなるように設定することができる。
入線部３３および出線部３４においては、流体の吹出し流速が速くなるため、その他の周方向部分（中間部分５６）に比べてＲｅ数が大きくなる。
【００７５】
（３）狭隘部を設けることによるＲｅ数の調整
図１２に示す方向変換器２０７は、方向変換器２０の第５の例であって、光ファイバ裸線３の向きを９０°変換することができる。
方向変換器２０７は、平面視４分円形とされ、流体溜部６５から吹出し口６２を通してガイド溝６１内に流体を放出できるように構成されている。
図１３（ａ）に示すように、吹出し口６２の一端および他端部分６７，６８に連通する周方向範囲には、流体溜部６５とガイド溝６１との間に、流体溜部６５より幅が狭い狭隘部６９，６９が形成されている。
図１３（ｂ）に示すように、吹出し口６２の中間部分６６に連通する周方向範囲には、狭隘部６９は形成されていない。
このため、一端および他端部分６７，６８に相当する周方向範囲では、中間部分６６に相当する周方向範囲に比べて流体が吹出す際の圧力損失が大きくなる。
【００７６】
この方向変換器２０７では、一端および他端部分６７，６８に相当する範囲に狭隘部６９，６９が形成されているため、入線部２３および出線部２４では、吹出し口６２からの流体の吹出し流速が、その他の部分（中間部分６６）における流体の最低流速より速くなる。
入線部２３および出線部２４においては、流体の吹出し流速が速くなるため、その他の周方向部分（中間部分２６）に比べてＲｅ数が大きくなる。
【００７７】
図１４は、本発明に係る光ファイバ素線の製造装置の第２実施形態である製造装置１Ｂの概略構成を示す模式図である。
３つの方向変換器２０（２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄ）を有する点で、図１に示す製造装置１Ａと異なる。以下、本発明の光ファイバ素線の製造方法の第２実施形態を説明する。
製造装置１Ｂでは、光ファイバ母材２から鉛直下向き（第一の経路Ｌ１）に引き出された光ファイバ裸線３は、第１方向変換器２０Ａにおける９０°の方向変換により、水平（第二の経路Ｌ２）に向けられる。
光ファイバ裸線３は、第２方向変換器２０Ｃにおける１８０°の方向変換により、第二の経路Ｌ２とは反対の方向（第三の経路Ｌ４）に向けられ、第３方向変換器２０Ｄにおける９０°の方向変換により、鉛直下向き（第四の経路Ｌ５）となる。
光ファイバ裸線３は、コーティング部３０において樹脂コーティングが施され、被覆層が硬化部４０において硬化されることによって光ファイバ素線５となる。
光ファイバ素線５は、プーリー５０、引取り部６０を経て、巻取り手段７０により巻き取られる。
【実施例】
【００７８】
［実施例１］
図１に示す製造装置１Ａを用意した。
方向変換器２０Ａ，２０Ｂとしては、図３に示す方向変換器２０１を用いた。ガイド溝２１の幅は深さ方向に均一とした。
旋回半径は約６２．５ｍｍとした。ガイド溝２１の幅（浮揚状態の光ファイバ裸線３の最内周位置におけるガイド溝２１の幅）は１４５μｍである。
方向変換器２０Ａ，２０ＢのＲｅ数（計算値）は約２２４８であった。
方向変換器２０Ａ，２０Ｂに導入される流体は空気であり、その温度は室温（約２４℃）とした。
空気の導入流量は、方向変換器２０Ａ，２０Ｂについてそれぞれ１００リットル／分とした。
第１方向変換器２０Ａは、光ファイバ裸線３の温度が約１０００℃となる位置に設けた。
方向変換器２０Ａ，２０Ｂの設置の際には、レーザー芯出し器によりμｍオーダーの精度で芯出し（パスラインの位置調整）を行った。
【００７９】
紡糸部１０において光ファイバ母材２を溶融紡糸して光ファイバ裸線３（外径１２５μｍ）を得た。線引速度、線引張力には一般的な条件（線引速度３０ｍ／秒、線引張力約１５０ｇｆ）を採用した。
光ファイバ母材２から鉛直下向き（第一の経路Ｌ１）に引き出された光ファイバ裸線３は、第１方向変換器２０Ａによって水平（第二の経路Ｌ２）に方向変換し、次いで、第２方向変換器２０Ｂによって鉛直下向き（第三の経路Ｌ３）に方向変換した。第二の経路Ｌ２の長さは約１ｍとした。
コーティング部３０において、光ファイバ裸線３に紫外線硬化樹脂のコーティングを施し、硬化部４０においてＵＶランプ４０ａにより紫外線を照射して被覆層を硬化させて光ファイバ素線５を得た。
光ファイバ素線５は、プーリー５０、引取り部６０を経て、巻取り手段７０により巻き取った。
同じ光ファイバ母材２からの光ファイバ素線５の製造中に、方向変換器２０Ａ，２０Ｂへの空気の供給量を減らし、Ｒｅ数（計算値）が１２００になるように調整した。
同じ光ファイバ母材２からの光ファイバ素線５の製造中に、方向変換器２０Ａ，２０Ｂへの空気の供給量を増やし、Ｒｅ数（計算値）が３５００になるように調整した。
【００８０】
この製造方法では、いずれの条件においても、方向変換器２０Ａ，２０Ｂによって光ファイバ裸線３が傷つくことなく、良好な歩留で光ファイバ素線５を製造することができたことが確認された。
【００８１】
［実施例２］
図１の製造装置１Ａにおいて、位置センサ８０および制御部９０を用いて方向変換器２０Ａ、２０Ｂへの流体の導入流量を制御した。
すなわち、位置センサ８０によって、光ファイバ裸線３の位置情報（第２方向変換器２０Ｂにおける浮揚量）を得て、検出信号を制御部９０に出力し、制御部９０によって方向変換器２０Ａ、２０Ｂへの流体の導入流量を制御した。
制御方法としては、ＰＩＤ制御を採用した。その他の条件は実施例１に準じて光ファイバ素線５を製造した。
光ファイバ素線５の製造中、線速変動が最大で±５０ｍ／ｍｉｎ発生し、また、線引張力変動も最大で±２５ｇｆ発生した。
しかし、方向変換器２０Ａ，２０Ｂにおいて、Ｒｅ数が１２００〜３５００の範囲内で空気の流量制御を行ったため、光ファイバ裸線３の浮揚量は±０．０５ｍｍであり、安定していた。
【００８２】
この製造方法では、方向変換器２０Ａ，２０Ｂによって光ファイバ裸線３が傷つくことなく、良好な歩留で光ファイバ素線５を製造することができたことが確認された。
【００８３】
［実施例３］
図１に示す製造装置１Ａにおいて、方向変換器２０Ａ，２０Ｂに、図８のＲｅ数プロファイルを有する方向変換器２０１を用いた。吹出し口２２の中間部分２６の幅は５０μｍであり、一端および他端部分２７，２８の最小幅は４５μｍである。
図２に示すように、ガイド溝２１の内側面２１ｃの、径方向Ｄ１に対する傾斜角度θ１は０．５°とした。旋回半径は約６２．５ｍｍとした。
入線部２３および出線部２４を除く部分（中間部分２６に相当する部分）でのＲｅ数は２２００であり、入線部２３および出線部２４でのＲｅ数は２５００であった。入線部２３および出線部２４は端部から３０°に相当する周方向範囲の部分である。
方向変換器２０Ａ，２０Ｂの設置の際には、光ファイバ裸線３に代えて外径０．５ｍｍの糸を使用し、目視により芯出し（パスラインの位置調整）を行った。
【００８４】
この製造方法では、方向変換器２０Ａ，２０Ｂによって光ファイバ裸線３が傷つくことなく、良好な歩留で光ファイバ素線５を製造することができたことが確認された。
【００８５】
［実施例４］
図１４に示す製造装置１Ｂを用いて、以下のようにして光ファイバ素線５を製造した。
第１および第３方向変換器２０Ａ，２０Ｄとしては、実施例１で用いたものと同じ仕様の方向変換器２０１を用いた。
第２方向変換器２０Ｃとしては、図１０に示す方向変換器２０５を用いた。
入線部３３および出線部３４の設定Ｒｅ数は３０００とした。中間部分４６に相当する範囲の設定Ｒｅ数は１８００とした。
方向変換器２０Ａ，２０Ｂの設置の際には、光ファイバ裸線３に代えて外径０．５ｍｍの糸を使用し、目視により芯出し（パスラインの位置調整）を行った。
【００８６】
この製造方法では、方向変換器２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄによって光ファイバ裸線３が傷つくことなく、良好な歩留で光ファイバ素線５を製造することができたことが確認された。
【００８７】
［実施例５］
図１に示す製造装置１Ａにおいて、方向変換器２０Ａ，２０Ｂに、方向変換器２０１に代えて、図１２および図１３に示す方向変換器２０７を用いること以外は実施例１と同様にして光ファイバ素線５を製造した。
入線部２３および出線部２４の設定Ｒｅ数は３５００とした。中間部分２６に相当する範囲の設定Ｒｅ数は３０００とした。
方向変換器２０Ａ，２０Ｂの設置の際には、光ファイバ裸線３に代えて外径０．５ｍｍの糸を使用し、目視により芯出し（パスラインの位置調整）を行った。
【００８８】
この製造方法では、方向変換器２０Ａ，２０Ｂによって光ファイバ裸線３が傷つくことなく、良好な歩留で光ファイバ素線５を製造することができたことが確認された。
【００８９】
［比較例１］
図１に示す製造装置１Ａを用いて、Ｒｅ数を４０００にすること以外は実施例１と同様にして光ファイバ素線５を製造した。
光ファイバ素線５の製造において、図７に示すような光ファイバ裸線３の浮揚位置の変動が見られた。
【００９０】
この製造方法では、光ファイバ裸線３がガイド溝の内側面に接触したことが原因と考えられる断線が発生したため、製造歩留まりが良好とはいえなかった。
【００９１】
［比較例２］
図１に示す製造装置１Ａを用いて、Ｒｅ数を１０００にすること以外は実施例１と同様にして光ファイバ素線５を製造した。
光ファイバ素線５の製造において、図７に示すような光ファイバ裸線３の浮揚位置の変動が見られた。
【００９２】
この製造方法では、光ファイバ裸線３がガイド溝の内側面に接触したことが原因と考えられる断線が発生したため、製造歩留まりが良好とはいえなかった。
【００９３】
以上、本発明の光ファイバ素線の製造方法及び製造装置について説明してきたが、本発明は前記の例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１Ａ，１Ｂ…光ファイバ素線の製造装置、２…光ファイバ母材、３…光ファイバ裸線、５…光ファイバ素線、１０…紡糸部、２０，２０Ａ〜２０Ｄ、２０１〜２０７…方向変換器、２１，３１，４１，６１…ガイド溝、２２，３２，４２，５２，６２…吹出し口、２３，３３…入線部、２４，３４…出線部、２５，３５，４５…流体溜部（内部空間）、２６，３６，４６，５６，６６…中間部分、２７…一端部分、２８…他端部分、３０…コーティング部、４０…硬化部、４５Ａ…第１流体溜部（第１空間）、４５Ｂ…第２流体溜部（第２空間）、５５Ａ…第１流体溜部（第１空間）、５５Ｂ…第２流体溜部（第２空間）、５５Ｃ…第３流体溜部（第３空間）、６９…狭隘部、８０…位置センサ、９０…制御部。
【要約】
【課題】光ファイバ裸線を安定に浮揚させることができる光ファイバ素線の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】光ファイバ母材を溶融紡糸して光ファイバ裸線３を形成する紡糸工程と、光ファイバ裸線３の外周に樹脂からなる被覆層を設けるコーティング工程と、被覆層を硬化させて光ファイバ素線を得る硬化工程とを有する光ファイバ素線の製造方法を提供する。紡糸工程からコーティング工程までのいずれかの位置で、光ファイバ裸線３の方向を方向変換器２０１によって変換する。方向変換器２０１は、光ファイバ裸線３を案内するガイド溝２１を有する。ガイド溝２１内には、光ファイバ裸線３を浮揚させる流体の吹出し口２２がガイド溝２１に沿って形成されている。流体を吹出し口２２からガイド溝２１内に導入して光ファイバ裸線３を浮揚させ、その際、流体のレイノルズ数を１２００〜３５００の範囲とする。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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