(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバの冷却効率を向上することができる光ファイバ冷却装置及び光ファイバ冷却方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる光ファイバ冷却装置は、冷却ガスＧを通すことが可能な冷却路１１１ａを備え、冷却路１１１ａが冷却ガスＧを導入するガス導入口１１５と、光ファイバ１０４を冷却路１１１ａに引き込む入線部１１２と光ファイバ１０４を冷却路１１１ａから引き出す出線部１１３とを有し、冷却ガスＧを導入した際に、冷却路１１１ａにおける、ガス導入口１１５から出線部１１３までの出線部領域の圧力損失と比較してガス導入口１１５から入線部１１２までの入線部領域の圧力損失が小さい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を加熱軟化して線引きすることにより得られた光ファイバを冷却する光ファイバ冷却装置であって、
冷却ガスを通すことが可能な冷却路を備え、該冷却路が前記冷却ガスを導入するガス導入口と、前記光ファイバを前記冷却路に引き込む入線部と前記光ファイバを前記冷却路から引き出す出線部とを有し、
前記冷却ガスを導入した際に、前記冷却路における、前記ガス導入口から前記出線部までの出線部側領域の圧力損失と比較して前記ガス導入口から前記入線部までの入線部側領域の圧力損失が小さいことを特徴とする光ファイバ冷却装置。
【請求項２】
前記出線部側領域及び前記入線部側領域の前記冷却路の空間形状が異なるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項３】
前記ガス導入口は、前記冷却路における前記光ファイバの移動する方向の長さの中心より前記出線部側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項４】
前記ガス導入口が複数形成され、それぞれの前記ガス導入口が前記光ファイバの周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項５】
前記冷却路が冷却管の内側面によって区画され、前記光ファイバ径方向における前記冷却管の前記内側面と前記光ファイバとの間隔が、前記光ファイバの移動する方向の位置に応じて変動するように構成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項６】
前記光ファイバ径方向における前記冷却管の前記内側面と前記光ファイバとの間隔が変動する箇所の数が、前記入線部側領域に比較して前記出線部側領域の方が多いことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項７】
前記入線部と前記出線部とのうち少なくとも一方に、前記光ファイバが通過可能な挿通孔が形成された可動板が設けられ、前記可動板が前記光ファイバの軸方向と直交する方向へ移動可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項８】
前記冷却路には、前記出線部側領域に加圧室が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項９】
前記光ファイバへ樹脂を塗布する樹脂塗布装置が前記出線部を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項１０】
前記出線部を覆うように、前記光ファイバの外径を測定する光ファイバ外径測定装置が設けられ、前記光ファイバ外径測定装置における前記光ファイバの出てくる部分を覆うように、前記光ファイバへ樹脂を塗布する樹脂塗布装置が設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の光ファイバ冷却装置。
【請求項１１】
光ファイバ母材を加熱軟化して線引きすることにより得られた光ファイバを冷却する光ファイバ冷却方法であって、
冷却路に冷却ガスを流しつつ、前記光ファイバを前記冷却路の入線部から引き込んで出線部から引き出す際に、前記冷却ガスを導入するガス導入口から前記出線部までの圧力損失と比較して前記ガス導入口から前記入線部までの圧力損失を小さくすることを特徴とする光ファイバ冷却方法。
【請求項１２】
前記入線部と前記出線部とのうち少なくとも一方に設けられた可動板に形成された挿通孔に前記光ファイバを挿通し、前記可動板を前記光ファイバの径方向へ移動させることで前記挿通孔の中心を前記光ファイバが通過するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバ冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを線引きする線引き装置に適用される光ファイバ冷却装置及び光ファイバ冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ファイバ用母材を線引き炉によって加熱軟化させ、この線引き炉から引き出された光ファイバは、補強のために樹脂塗布装置に通され、その外周は紫外線硬化型樹脂などで被覆される。線引き炉から引き出された光ファイバは高温になっていることから、適宜冷却してから樹脂塗布装置に送り込む必要がある。すなわち、樹脂塗布装置に送り込まれる光ファイバの温度が高すぎると、樹脂の塗布が困難となることから、通常、線引き炉と樹脂塗布装置との間に、光ファイバを冷却するための光ファイバ冷却装置が介挿されている。
【０００３】
このような従来の光ファイバ冷却装置としては、例えば、冷却ガス流の方向を、加熱炉の光ファイバ出口付近では、光ファイバの走行方向にし、その他の部分では光ファイバの走行方向の逆方向にするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、冷却筒内に複数の仕切を設け、光ファイバの走行に伴う随伴流を剥離して熱伝達を促進させるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２３８８４０号公報
【特許文献２】
米国特許第４７６１１６８号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバが高速線引きされると、光ファイバの走行に伴って光ファイバの周囲のガス（空気、窒素ガスなど）が随伴流となって光ファイバとともに流れ、光ファイバ冷却装置に流入する。随伴流は、光ファイバと冷却ガスとの直接接触を阻止し、光ファイバの冷却を阻害する一要因になっているものと考えられている。
【０００７】
ところで、近年、生産性向上の目的から、線引き速度のさらなる高速化に対する要求が強い。
【０００８】
従来の冷却効率のままで線引き速度を高速化させるためには、光ファイバを確実に冷却するために冷却筒を長くする必要がある。しかし、実際には冷却筒の設置空間には制限がある。したがって、冷却効率を向上させ、冷却筒の長さを長くすることなく、線引き速度を大きくすることが熱望されている。
【０００９】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバの冷却効率を向上することができる光ファイバ冷却装置及び光ファイバ冷却方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ冷却装置は、光ファイバ母材を加熱軟化して線引きすることにより得られた光ファイバを冷却する光ファイバ冷却装置であって、冷却ガスを通すことが可能な冷却路を備え、冷却路が冷却ガスを導入するガス導入口と、光ファイバを冷却路に引き込む入線部と光ファイバを冷却路から引き出す出線部とを有し、冷却ガスを導入した際に、冷却路における、ガス導入口から出線部までの出線部側領域の圧力損失と比較してガス導入口から入線部までの入線部側領域の圧力損失が小さいことを特徴としている。
【００１１】
出線部側領域及び入線部側領域の冷却路の空間形状が異なるように構成されていることが好ましい。
【００１２】
ガス導入口が、冷却路における光ファイバの移動する方向の長さの中心より出線部側に設けられていることが好ましい。
【００１３】
ガス導入口が複数形成され、それぞれのガス導入口が光ファイバの周方向に等間隔に設けられていることが好ましい。
【００１４】
冷却路が冷却管の内側面によって区画され、光ファイバ径方向における冷却管の内側面と光ファイバとの間隔が、光ファイバの移動する方向の位置に応じて変動するように構成されていることが好ましい。
【００１５】
光ファイバ径方向における冷却管の内側面と光ファイバとの間隔が変動する箇所の数が、入線部側領域に比較して出線部側領域の方が多いことが好ましい。
【００１６】
入線部と出線部とのうち少なくとも一方に、光ファイバが通過可能な挿通孔が形成された可動板が設けられ、可動板が光ファイバの軸方向と直交する方向へ移動可能であることが好ましい。
【００１７】
冷却路には、出線部側領域に加圧室が設けられていることが好ましい。
【００１８】
光ファイバへ樹脂を塗布する樹脂塗布装置が出線部を覆うように設けられていることが好ましい。
【００１９】
出線部を覆うように、光ファイバの外径を測定する光ファイバ外径測定装置が設けられ、光ファイバ外径測定装置における光ファイバの出てくる部分を覆うように、光ファイバへ樹脂を塗布する樹脂塗布装置が設けられていることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る光ファイバ冷却方法は、光ファイバ母材を加熱軟化して線引きすることにより得られた光ファイバを冷却する光ファイバ冷却方法であって、冷却路に冷却ガスを流しつつ、光ファイバを冷却路の入線部から引き込んで出線部から引き出す際に、冷却ガスを導入するガス導入口から出線部までの圧力損失と比較してガス導入口から入線部までの圧力損失を小さくする。
【００２１】
入線部と出線部とのうち少なくとも一方に設けられた可動板に形成された挿通孔に光ファイバを挿通し、可動板を光ファイバの径方向へ移動させることで挿通孔の中心を光ファイバが通過するように制御することが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明において、圧力損失とは、冷却路に冷却ガスを流した際に該冷却ガスが受ける流体抵抗等に起因したエネルギー損失を意味する。流体である冷却ガスは、流体抵抗が大きく、圧力損失の大きい箇所へは流れようとせず、圧力損失の小さい箇所へ流れようとする作用がある。
上記光ファイバ冷却装置は、ガス導入口から出線部までの圧力損失と比較してガス導入口から入線部までの圧力損失が小さくなるように構成されているため、冷却路に導入された冷却ガスが、圧力損失の大きい出線部側領域を避けて圧力損失の小さい入線部側領域へ流れる。こうして、出線部側領域から入線部側領域へ向かって流れる冷却ガスによる上昇流が発生する。冷却路において、上昇流を構成する気流が光ファイバの随伴流と衝突するようになる。すると、随伴流がこの衝突で流れを乱され、光ファイバから離れる。つまり、光ファイバの周囲をあたかも被覆した状態で流れている随伴流が剥がされて、光ファイバが随伴流から露呈する。このため、この光ファイバが露呈した箇所には冷却ガスが直接接触することが可能となる。冷却ガスを光ファイバに直接接触させることができ、随伴流を介して冷却ガスが接触する場合に比して、光ファイバをより一層冷却することができる。したがって、光ファイバの冷却効率を向上させることができる。
【００２３】
最初に、本発明に係る光ファイバ冷却装置を用いた光ファイバ線引き方法の概要を図１を参照して説明する。
【００２４】
光ファイバ母材１０１が送り込まれる線引炉１０３の下方には、光ファイバ冷却装置１１０が配置される。ヒータ１０２内で加熱溶融され光ファイバ母材１０１は、その下端部から引き出された高温の光ファイバ１０４が光ファイバ冷却装置１１０により室温ないし７０℃程度まで冷却されるようになっている。
【００２５】
光ファイバ冷却装置１１０の下方には、光ファイバ１０４の外周面に紫外線硬化型樹脂などを少なくとも１層以上被覆するための樹脂塗布装置１０５が設けられている。光ファイバ１０４が樹脂塗布装置１０５を通過する間に、樹脂塗布装置１０５に貯留されていた樹脂１０６が光ファイバ１０４の外周面に所定の厚みで塗布されるようになっている。
【００２６】
樹脂塗布装置１０５の下方には、塗布された樹脂１０６を硬化させるための樹脂硬化装置１０７が設けられている。したがって、樹脂塗布装置１０５から送り出された光ファイバ１０４が樹脂硬化装置１０７を通過する間に光ファイバ１０４の外周面に塗布された樹脂１０６が硬化し、光ファイバ１０４に対して樹脂１０６が一体的に被覆される。その後、巻き取り装置（図示せず）によって巻き取られて樹脂被覆光ファイバが製造される。
【００２７】
次に、光ファイバ冷却装置１１０の各実施形態について以下に説明する。なお、各実施形態において、同一構造部分は、同一符号を付して説明を省略する。以下の実施形態は、光ファイバ冷却装置の冷却路において、冷却ガスを流した場合に、ガス導入口から出線部までの出線部側領域の圧力損失と比較してガス導入口から入線部までの入線部側領域の圧力損失が小さくなるように構成され、これにより、冷却ガスの上昇流を生じせしめる点で共通している。
【００２８】
（第１実施形態）
本発明に係る光ファイバ冷却装置の第１実施形態を図２を参照して説明する。図２は本発明に係る光ファイバ冷却装置の第１実施形態の構成を示す縦断面図である。
図２に示すように、第１実施形態の光ファイバ冷却装置１１０は、筒状の冷却管１１１を備えている。冷却管１１１は、例えば、鉛直方向（図２における上下方向）長さ４ｍの冷却路１１１ａが形成された金属製の円筒部材である。冷却管１１１には、図２中における上端側に開孔する入線部１１２と、図２中における下端に開孔する出線部１１３とが形成されている。そして、この冷却管１１１には、入線部１１２から光ファイバ１０４が導入され、冷却路１１１ａを通され、出線部である出線部１１３から引き出される。
【００２９】
冷却管１１１は、冷却路１１１ａにガス導入口１１５を有している。このガス導入口１１５が冷却路１１１ａ内に、例えば、ヘリウムガスなどの冷却ガスＧを導入する。導入される冷却ガスＧの流量は、例えば、４ｍの冷却管１１１に形成された１０箇所のガス導入口１１５のそれぞれから導入されるガス量を加算して１〜２０リットル／分である。
【００３０】
ガス導入口１１５は、冷却路１１１ａにおける鉛直方向長さ（又は光ファイバが移動する方向の長さ）の中心よりも出線部１１３側に設けられている。
こうすれば、冷却ガスにより発生した上昇流が冷却路１１１ａにおいて随伴流に衝突する距離を長く確保することで、随伴流をより一層確実に剥離させることができ、光ファイバ１０４の冷却効率を向上することができる。
【００３１】
また、複数の仕切板１１６が冷却管１１１の内側面から立設されている。これら仕切板１１６は、その中心に、光ファイバ１０４が通過可能な挿通孔１１６ａを有する板体からなるものである。複数の仕切板１１６は、光ファイバ１０４が移動する方向に対して互いに所定の間隔をあけて冷却路１１１ａに配置されている。なお、これら仕切板１１６は、冷却管１１１と一体形成されていてもよいし、別途取り付けられていてもよい。
【００３２】
複数の仕切板１１６の上記所定の間隔は、ガス導入口１１５から入線部１１２の入線部側領域と比較してガス導入口１１５から出線部１１３までの出線部側領域の方が狭くなるように構成されている。
【００３３】
図２に示すように、冷却管１１１の断面図において、仕切板１１６の挿通孔１１６ａの隙間は、冷却管１１１の内径より小さくなる。つまり、光ファイバ冷却装置１１０において、冷却管１１１の内径が、仕切板１１６を設けた箇所では小さくなる構成として捉えることができる。言い換えれば、冷却管１１１の内径が、光ファイバ１０４の移動する方向の位置に応じて変動する構成である。
【００３４】
このように構成されている場合、冷却路１１１ａに冷却ガスＧを導入すると、冷却ガスＧは、仕切板１１６を設けていない箇所では、その移動をさまたげる抵抗が少ないため、冷却路１１１ａ内を光ファイバ１０４の移動する方向に沿ってほぼ円滑に流れる。一方、仕切板１１６を設けた箇所では、冷却ガスＧは、仕切板１１６によって、光ファイバ１０４の移動する方向の流れをさえぎられ、流体抵抗が大きくなる。すると、さえぎられた冷却ガスＧは仕切板１１６近傍で気流の向きが不均一になって滞留する。また、ガス導入口１１５からその後導入される冷却ガスＧは、仕切板１１６だけでなく、該仕切板１１６近傍で滞留した冷却ガスＧによっても、光ファイバ１０４の移動する方向に流れることが妨げられる。こうして、仕切板１１６の近傍では、冷却ガスＧが流れる際に受ける流体抵抗が大きくなる。つまり、仕切板１１６の近傍では圧力損失が大きくなる。
【００３５】
本実施形態において、仕切板１１６の間隔が大きいと仕切板１１６同士の間の空間容積も大きくなるので、滞留する冷却ガスＧをある程度収容することができる。しかし、仕切板１１６に間隔が小さいと仕切板１１６同士の間の空間容積が小さくなり、滞留する冷却ガスＧを収容できる量が少なくなり、その後導入される冷却ガスＧと干渉することで、滞留する冷却ガスＧの圧力が上昇する。すると、冷却ガスＧが、仕切板１１６同士の間隔が小さい箇所において滞留した冷却ガスＧによって受ける圧力が大きいため、冷却ガスＧが受ける流体抵抗が増大する。このため、冷却路１１１ａにおいて、仕切板１１６同士の間隔が小さい箇所では圧力損失が大きくなる。
【００３６】
このように、本実施形態の冷却管１１１は、複数の仕切板１１６同士の間隔がガス導入口１１５から入線部１１２の間と比較してガス導入口１１５から出線部１１３までの間の方が狭くなるように構成されていることで、ガス導入口１１５から出線部１１３までの圧力損失と比較してガス導入口１１５から入線部１１２までの圧力損失が小さくなるように構成されている。
【００３７】
このため、冷却ガスＧが所定の圧力でガス導入口１１５から入線部１１２に向かって流れることで上昇流が発生する。上昇流は、冷却路１１１ａ内において対向する方向へ流れる光ファイバ１０４の随伴流と衝突する。光ファイバ１０４の移動する方向と平行に流れている随伴流は、対向する冷却ガスＧによる上昇流との衝突により乱され、光ファイバ１０４の周囲から離れる。この結果、光ファイバ１０４が随伴流から露呈する。すると、光ファイバ１０４の露呈した箇所に冷却ガスＧが直接接触するようになり、光ファイバ１０４が冷却される。
したがって、本実施形態の光ファイバ冷却装置は光ファイバの冷却効率を向上することができる。
【００３８】
本実施形態において、仕切板１１６が同じ構造の場合、出線部側領域において、仕切板１１６の数を増やし、仕切板１１６同士の間隔を狭くすることによって冷却管１１１における入線部側領域と出線部側領域との圧力損失に差ができるように入線部側領域及び出線部側領域の空間形状が異なるように構成してもよい。
こうすれば、ガス導入口１１５から出線部１１３の間において、仕切板１１６同士の間隔は仕切板１１６の数の増加に伴って狭くなり、上述したように仕切板１１６によってさえぎられて滞留する冷却ガスＧを収容できる量が減少する。このため、圧力損失が大きくなる。
また、出線部側領域に設けられた仕切板１１６の挿通孔１１６ａの開孔面積（光ファイバ１０４が通過する方向からみたときの面積）が入線部側領域に設けられた仕切板１１６の挿通孔１１６ａの開孔面積に比して小さくなるようにすることで、出線部側領域の圧力損失を入線部側領域の圧力損失より大きくすることができる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に、本発明の光ファイバ冷却装置の第２実施形態を図３及び図４を参照して説明する。図３は、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第２実施形態の構成を示す縦断面図であり、図４は、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第２実施形態の構成を示す、図３のＩＶ−ＩＶ矢視横断面図である。
【００４０】
図３及び図４に示すように、この光ファイバ冷却装置１２０は、複数のガス導入口１１５を有している。
これらガス導入口１１５は、光ファイバ１０４の軸方向に対して垂直、且つ、同一の面において、周方向へ等間隔に形成されている。
【００４１】
ガス導入口１１５が光ファイバの周方向に複数形成されているため、光ファイバの周方向に上昇流を行きわたらせることが可能である。このため、随伴流となって冷却路１１１ａ内へ流れ込む空気を光ファイバ１０４からより一層確実に剥離させることができる。
ガス導入口１１５は、光ファイバ１０４の軸方向に間隔をおいて複数設けられていてもよい。
【００４２】
また、ガス導入口１１５が同一面内にて周方向へ等間隔に形成されているため、図４の光ファイバ１０４の軸方向視において、冷却ガスＧが光ファイバ１０４の周方向において均等に接触する。このため、光ファイバ１０４が冷却ガスＧとの接触によって径方向に振動するといった、いわゆる線ぶれを防止しつつ、冷却効率をより一層向上させることができる。
【００４３】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第３実施形態を図５を参照して説明する。図５は、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第３実施形態の構成を示す縦断面図である。
図５に示すように、本実施形態の光ファイバ冷却装置１３０は、冷却管１１１には、内径を径方向外側に拡張してなる凹部１３１ａと内径を径方向内側に縮小してなる凸部１３１ｂとがそれぞれ複数形成されている。これら凹部１３１ａと凸部１３１ｂは、光ファイバ１０４の移動する方向に対して交互に設けられている。複数の凹部１３１ａは、冷却管１１１の内径面を掘り出すことで形成することとしてもよい。また、複数の凸部１３１ｂは、冷却管１１１の内径面に、該内径面より小径な環状部材を一体成形することで形成されてもよい。
【００４４】
本実施形態においては、複数の凸部１３１ｂが、図２に示す冷却管１１１の仕切板１１６と同様の機能を有する。すなわち、冷却ガスＧは、光ファイバ１０４の移動する方向と平行に流れが各凸部１３１ｂによってさえぎられ、各凸部１３１ｂ近傍に滞留する。
【００４５】
また、凹部１３１ａは、図２に示す冷却管１１１の仕切板１１６同士の間の空間と同じ機能を有する。すなわち、凹部１３１ａにおいて凸部１３１ｂによってさえぎられて滞留する冷却ガスＧをある程度収容することができる。しかし、凹部１３１ａの、光ファイバ１０４の移動する方向の長さが短い箇所では、該凹部１３１ａの内径側に区画される空間の容積も小さくなるため、滞留する冷却ガスＧを収容する量が小さくなる。
すると、凹部１３１ａに収容されなかった冷却ガスＧがその後ガス導入口１１５から導入される冷却ガスＧと干渉することで、凹部１３１ａにおいて滞留する冷却ガスＧの圧力が上昇する。
冷却ガスＧは、このように滞留する冷却ガスＧの圧力が上昇した箇所では、流れる際に滞留する冷却ガスＧから受ける流体抵抗が大きくなり、この結果、圧力損失が大きくなる。そして、冷却ガスＧは、出線部１１３側と比して圧力損失が比較的小さい入線部１１２側へ上昇流となって流れるようになる。
【００４６】
本実施形態の光ファイバ冷却装置１３０において、凹部１３１ａと凸部１３１ｂは、光ファイバ１０４の移動する方向の長さ寸法が、入線部領域よりも出線部側領域の方が短くなるように、空間形状が構成されている。
すると、ガス導入口１１５から入線部１１２までの間より、ガス導入孔１１５から出線部１１３までの間の方が圧力損失が大きくなる。こうすることで、本実施形態の光ファイバ冷却装置１３０は、冷却路１１１ａに冷却ガスＧの上昇流を発生させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態の光ファイバ冷却装置１３０において、冷却管１１１の内径が凸部１３１ｂを設けた箇所に比べて凹部１３１ａを設けた箇所の方が大きくなる。つまり、光ファイバ冷却装置１３０は、図２及び図３に示す光ファイバ冷却装置１１０、１２０と同様に、冷却管１１１の内径が光ファイバ１０４の移動する方向の位置に応じて変動する。そして、このように凹部１３１ａ及び凸部１３１ｂを設けることで、出線部領域の圧力損失と比較して入線部領域の圧力損失が小さくなるように出線部側領域及び入線部側領域の冷却路１１１ａの空間形状が異なるように構成されている。
【００４８】
なお、上記実施形態において、冷却管１１１は円筒状の部材に限らず、角形の筒部材を用いてもよい。このとき、光ファイバ１０４の径方向における冷却管１１１の内側面と光ファイバ１０４との間隔を小さくすることで、上記仕切板１１６（図２参照）や凸部１３１ｂ（図５参照）を形成することができ、光ファイバ冷却装置は、同等の効果を奏することができる。つまり、冷却管１１１において、光ファイバ１０４の径方向における冷却管１１１の内側面と光ファイバ１０４との間隔が、光ファイバ１０４の移動する方向に応じて変動するように構成することで、出線部側領域の圧力損失を入線部側領域の圧力損失より大きくするようにしてもよい。このとき、上記冷却管１１１の内側面と光ファイバ１０４との間隔が変動する箇所の数が、入線部側領域に比較して出線部側領域の方が多くなるように構成することで、出線部側領域の圧力損失を入線部側領域の圧力損失より大きくすることができる。あるいは、冷却管１１１の出線部側の内径を一定の範囲に亘って入線部側の内径よりも小さくすることで出線部側領域の圧力損失を入線部側領域の圧力損失より大きくすることができる。
【００４９】
（第４実施形態）
次に、本発明の光ファイバ冷却装置の第４実施形態を図６を参照して説明する。図６は、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第４実施形態の構成を示す縦断面図である。
図６に示すように、光ファイバ冷却装置１４０は、冷却管１１１の下方側端部には、冷却路１１１ａに連通する加圧室１４１が設けられている。そして、この加圧室１４１は、加圧ガス導入口１４１ａを有しており、この加圧ガス導入口１４１ａからヘリウムガス等の加圧ガスＡが導入され、加圧室１４１内が加圧される。なお、他の構造は第１実施形態の光ファイバ冷却装置１１０と同一構造とされている。
加圧ガスは、熱伝導がよいヘリウムを用いることが好ましいが、窒素や二酸化炭素を用いてもよい。
【００５０】
加圧室１４１内が加圧ガスＡによって加圧されると、加圧室１４１から連通路１４１ｂを介して冷却路１１１ａ内に流れ込む加圧ガスＡによって、冷却路１１１ａ内の冷却ガスＧが押圧される。そして、加圧室１４１近傍の冷却ガスＧの圧力が大きくなり、その後ガス導入口１１５側から導入されてくる冷却ガスＧが流れるときに受ける流体抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなる。
【００５１】
既に述べたように、冷却路１１１ａは、入線部側領域の圧力損失に比して出線部側領域の圧力損失が大きくなるように冷却路１１１ａの空間容積が調整されているため、加圧室１４１からの加圧ガスＡによって出線部側領域の圧力損失を更に大きくすることができる。このため、冷却路１１１ａにおいて、入線部側領域と出線部側領域との圧力損失の差が大きくなり、冷却ガスＧの上昇流をより一層顕著に発生させることができる。
【００５２】
なお、本実施形態において、加圧室１４１は、出線部側領域に設けてもよい。
こうすれば、上述のように加圧ガスＡを供給することで出線部側領域における冷却ガスＧの圧力を上昇させることができる。すると、出線部側領域の圧力損失を更に大きくすることで、ガス導入口１５１から入線部１１２との間の圧力損失との差が大きくなる。このため、冷却ガスＧの上昇流をより一層顕著に発生させることができる。
加圧室１４１は、ガス導入口１５１に最も近い位置で、且つ、該ガス導入口１５１の下方に設けることが好ましい。こうすれば、ガス導入口１５１から導入された冷却ガスＧを最も効率良く上昇させることができる。
【００５３】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第５実施形態を図７及び図８を参照して説明する。図７は、光ファイバ線引き装置の概略構成図であり、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。
図７に示すように、光ファイバ線引き装置を構成する光ファイバ冷却装置１５０は、入線部１１２と出線部１１３とを覆うように、冷却管１１１の上方及び下方に配された可動板１５１を備えている。しかし、可動板１５１は、入線部１１２と出線部１１３とのうち少なくとも一方に設けられていてもよい。
【００５４】
図７及び図８に示すように、光ファイバ冷却装置１５０において、可動板１５１には、光ファイバ１０４の外径よりも僅かに大きく、且つ、光ファイバ１０４が通過可能な挿通孔１５２が形成されている。ここで、光ファイバ１０４の外周面と挿通孔１５２との内径との距離は０．５〜３ｍｍとする。
また、これら可動板１５１は、図示しない移動手段を有しており、光ファイバ１０４の軸方向（図７において上下方向）と直交する方向へ移動可能に構成されている。つまり、図８に示すように、可動板１５１は、Ｘ−Ｙ平面上を移動可能に構成されている。
【００５５】
光ファイバ冷却装置１５０において、上方（図７において上側）の可動板１５１は、光ファイバ１０４を挿通孔１５２へ通過させると、可動板１５１の挿通孔１５２近傍部位が光ファイバ１０４の随伴流と接触する。すると、随伴流は、その流れが乱され、光ファイバ１０４から離れる。こうして、可動板１５１によって光ファイバ１０４を随伴流から露出させることで、冷却管１１１内において冷却ガスＧを直接接触させることができる。
【００５６】
また、下方（図７において下側）の可動板１５１は、冷却管１１１の外部の気体が冷却管１１１の内部に流れ込むことを防止している。このため、冷却管１１１の冷却ガスＧが薄められることがなく、冷却効率の低下を防止することができる。また、可動板１５１は、冷却ガスＧが冷却管１１１の外部へ流れ出ることを抑制している。こうして、可動板１５１を出線部１１３を覆うように設けることで、出線部側領域の圧力損失を入線部側領域の圧力損失に比して大きくすることができる。
本実施形態において、出線部１１３に設けられた可動板１５１の挿通孔１５２が、入線部１１２に設けられた可動板１５１の挿通孔１５２に比して、小さくなるように構成することで、出線部側領域の圧力損失を入線部側領域の圧力損失に比して更に大きくすることができる。
【００５７】
なお、光ファイバ母材の長手方向における径の偏心などに起因して、線引きされた光ファイバ１０４の通過位置が微妙に変動することがある。そこで、本実施形態の光ファイバ冷却装置１５０は、光ファイバ１０４の通過位置の変動をモニタ手段１０８で検出し、検出されたデータに基いてフィードバック制御する。そして、光ファイバ１０４の軸線位置の変動に応じて移動手段により可動板１５１を移動させる。このとき、光ファイバ１０４が可動板１５１の挿通孔１５２の中心を通過するように、可動板１５１の位置を調整する。このため、光ファイバ１０４と可動板１５１とが接触することで光ファイバ１０４の表面に損傷が生じることを防止しつつ、可動板１５１によって光ファイバ１０４の随伴流をより確実に剥離することができる。
モニタ手段１０８には、レーザ光を光ファイバに当ててその反射光や散乱光などにより光ファイバの位置を検知する装置が使用できる。このような装置として、いわゆる外径測定器を用いてもよい。
【００５８】
（第６実施形態）
次に、本発明の光ファイバ冷却装置の第６実施形態を図９を参照して説明する。図９は、光ファイバ線引き装置の概略構成図である。
図９に示すように、光ファイバ線引き装置を構成する光ファイバ冷却装置１６０は、樹脂塗布装置１０５が出線部１１３（図１参照）を覆うように気密に設けられている。つまり、光ファイバ冷却装置１６０と樹脂塗布装置１０５との間において光ファイバ線引き装置の周囲から空気などの気体が出入りしないように構成されている。言い換えれば、冷却路１１１ａにおける出線部側領域は、樹脂塗布装置１０５によって出線部１１３がふさがれた空間形状を有している。
本実施形態の光ファイバ冷却装置１６０において、冷却管１１１の出線部側が樹脂塗布装置１０５によって密閉されることで、冷却ガスＧの出線部での圧力損失は非常に大きくなる。ここで、ガス導入口は冷却管１１１の出線部側端部に設けることが好ましい。
こうして、冷却ガスＧは全て上昇流となり、随伴流とぶつかる流量も増えるため、光ファイバ１０４から随伴流を剥離することができる。
【００５９】
（第７実施形態）
次に、本発明に係る光ファイバ冷却装置の第７実施形態を図１０を参照して説明する。図１０は、光ファイバ線引き装置の概略構成図である。
図１０に示すように、光ファイバ冷却装置１７０において、光ファイバ１０４の外径を測定する光ファイバ外径測定装置１７１が出線部１１３（図１参照）を覆うように気密に設けられている。また、光ファイバ外径測定装置１７１の、光ファイバ１０４が下方に出てくる部分を覆うように樹脂塗布装置１０５が気密に設けられている。また、光ファイバ冷却装置１７０、光ファイバ外径測定装置１７１及び樹脂塗布装置１０５は、それぞれの隣接する部位を密着させることで気密に連結されている。このように、冷却路１１１ａにおける出線部側領域は、光ファイバ外径測定装置１７１及び樹脂塗布装置１０５によって出線部１１３がふさがれた空間形状を有している。
【００６０】
本実施形態の光ファイバ冷却装置１７０は、光ファイバ外径測定装置１７１及び樹脂塗布装置１０５によって出線部１１３を密閉する構成である。このため、図９の光ファイバ冷却装置１６０と同様にガス導入口１１５から冷却路１１１ａ内に導入された冷却ガスＧを全て上方へ流すことができるため、光ファイバ１０４の随伴流をより一層確実に剥離することができる。
【００６１】
また、この光ファイバ冷却装置１７０は、冷却した光ファイバ１０４の外径を光ファイバ外径測定装置１７１によって測定することができる。そして、この光ファイバ外径測定装置１７１からの測定データに基づいて、光ファイバの外径が一定となるように線速やヒータ温度等をフィードバック制御して、所望の外径の光ファイバ１０４を効率良く製造することができる。
【００６２】
なお、上記各実施形態では、冷却ガスとして熱伝導性に優れたヘリウムガスを用いたが、冷却ガスとしては、ヘリウムガスに限定されることはなく、他に空気、窒素、二酸化炭素なども用いることができる。特に、冷却管の内径が変動する構成や冷却管の内側面同士の距離が変動する構成（図２，３，５，６の冷却管１１０，１２０，１３０，１４０）とした場合、窒素や空気を用いることで、乱流を生じ易くすることができ、この乱流によって光ファイバ１０４から随伴流を剥離することができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバの冷却効率を向上することができる光ファイバ冷却装置及び光ファイバ冷却方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ冷却装置が適用される光ファイバ線引き装置を説明する概略構成図である。
【図２】本発明に係る光ファイバ冷却装置の第１実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る光ファイバ冷却装置の第２実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】本発明に係る光ファイバ冷却装置の第３実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明に係る光ファイバ冷却装置の第４実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図７】第５実施形態の光ファイバ冷却装置が適用された光ファイバ線引き装置の概略構成図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。
【図９】第６実施形態の光ファイバ冷却装置が適用された光ファイバ線引き装置の概略構成図である。
【図１０】第７実施形態の光ファイバ冷却装置が適用された光ファイバ線引き装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０１  光ファイバ用母材
１０４  光ファイバ
１０５  樹脂塗布装置
１０６  樹脂
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０  光ファイバ冷却装置
１１１  冷却管
１１１ａ  冷却路
１１２  入線部
１１３  出線部
１１５  ガス導入口
１４１  加圧室
１５１  可動板
１５２  挿通孔
１７１  光ファイバ外径測定装置
Ｇ      冷却ガス
【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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