(57)【要約】【課題】光ファイバの冷却効率を向上できる光ファイバ冷却方法、及び、光ファイバ冷却装置を提供する。【解決手段】光ファイバ用母材を軟化して線引きすることにより得られた光ファイバ１０４を、冷却筒の中を通過させて光ファイバ１０４を冷却する光ファイバ冷却方法であって、冷却筒１１１の内壁に光ファイバ１０４から内壁までの半径方向距離が遠い第１凹部１１１ｂと、光ファイバ１０４から内壁までの半径方向距離が近い凸部１１１ｃとを、光ファイバ１０４の線引き方向に沿って交互に配置するとともに、凸部１１１ｃの軸方向長さＬ１に対する第１凹部１１１ｂの軸方向長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１を、０超過、２０未満とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ用母材を軟化して線引きすることにより得られた光ファイバを、冷却筒の中を通過させて前記光ファイバを冷却する光ファイバ冷却方法であって、前記冷却筒の内壁に前記光ファイバから前記内壁までの半径方向距離が遠い第１凹部と、前記光ファイバから前記内壁までの半径方向距離が近い凸部とを、前記冷却筒の軸方向に沿って交互に配置するとともに、前記凸部の軸方向長さに対する前記第１凹部の軸方向長さの比を０超過、２０未満とする光ファイバ冷却方法。
【請求項２】
前記凸部から前記冷却ガスを前記冷却筒の中に供給する請求項１に記載の光ファイバ冷却方法。
【請求項３】
前記冷却筒の中心から外周に向かって半径方向に形成された前記第１凹部の壁の上面および下面の少なくとも一面を、前記冷却筒の外周から中心に向かうに従って前記光ファイバの走行方向と逆方向に傾斜させる請求項１または２に記載の光ファイバ冷却方法。
【請求項４】
前記第１凹部及び／又は凸部の内壁面に、前記第１凹部より小さい第２凹部を形成する請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ冷却方法。
【請求項５】
光ファイバ用母材を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筒内で冷却する光ファイバ冷却装置であって、前記冷却筒は、前記光ファイバから前記冷却筒の内壁までの半径方向距離が遠い第１凹部と、前記光ファイバから前記冷却筒の前記内壁までの半径方向距離が近い凸部とが、前記光ファイバの線引き方向に沿って交互に配置され、前記凸部の軸方向長さに対する前記第１凹部の軸方向長さの比が０超過、２０未満である光ファイバ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ冷却方法及び光ファイバ冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ファイバ用母材を加熱溶融する線引き炉から引き出された光ファイバは、補強のために直ち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、冷却して樹脂塗布装置に送り込む必要がある。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冷却装置が介装されている。
【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、冷媒で冷却される冷却筒にヘリウムガス等の冷却ガスを供給し、この冷却ガスにより光ファイバを冷却するようにした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開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２５９２５４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】
光ファイバが高速で線引きされると、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】
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生じ、光ファイバ冷却装置に対して広い設置空間を要するという問題があった。実際には設置空間には制限があることが多く、これに伴う線引き速度に対する制限は、生産性向上の阻害要因となっていた。これに伴い、冷却効率の更なる向上が熱望されている。
【０００９】
本発明は、前述した課題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できる光ファイバ冷却方法、及び、光ファイバ冷却装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光ファイバ冷却方法は、光ファイバ用母材を軟化して線引きすることにより得られた光ファイバを、冷却筒の中を通過させて光ファイバを冷却する光ファイバ冷却方法であって、冷却筒の内壁に光ファイバから内壁までの半径方向距離が遠い第１凹部と、光ファイバから内壁までの半径方向距離が近い凸部とを、冷却筒の軸方向に沿って交互に配置するとともに、凸部の軸方向長さに対する第１凹部の軸方向長さの比を０超過、２０未満とする。ここで、冷却路には冷却ガスが流れている。
【００１１】
好ましくは、凸部から冷却ガスを冷却筒の中に供給する。
【００１２】
好ましくは、冷却筒の中心から外周に向かって半径方向に形成された第１凹部の壁の上面および下面の少なくとも一面を、前記冷却筒の外周から中心に向かうに従って前記光ファイバの走行方向と逆方向に傾斜させる。
【００１３】
好ましくは、第１凹部及び／又は凸部の内壁面に、第１凹部より小さい第２凹部を形成する。
【００１４】
本発明に係る光ファイバ冷却装置は、光ファイバ用母材を軟化して線引きすることにより得られた冷却筒内で光ファイバを冷却する光ファイバ冷却装置であって、冷却筒は、光ファイバから冷却筒の内壁までの半径方向距離が遠い第１凹部と、光ファイバから冷却筒の内壁までの半径方向距離が近い凸部とが、光ファイバの線引き方向に沿って交互に配置され、凸部の軸方向長さに対する第１凹部の軸方向長さの比が０超過、２０未満である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光ファイバ冷却方法は、光ファイバ用母材を軟化して線引きすることにより得られた光ファイバを、冷却筒の中を通過させて光ファイバを冷却する光ファイバ冷却方法であって、冷却筒の内壁に光ファイバから内壁までの半径方向距離が遠い第１凹部と、光ファイバから内壁までの半径方向距離が近い凸部とを、冷却筒の軸方向に沿って交互に配置するとともに、凸部の軸方向長さに対する第１凹部の軸方向長さの比を０超過、２０未満とする。このような方法によれば、冷却ガスの流路を急激に拡大させて冷却ガスの乱流を生成させ、この乱流により光ファイバの走行に伴う随伴流を光ファイバから効率的に剥離することができるので、冷却ガスを光ファイバに確実に接触させて、光ファイバを効率良く冷却できる。これにより、例えば、光ファイバ冷却装置を小型化することができる。また、例えば、光ファイバ冷却装置を大型化することなく、光ファイバの線引きの高速化が可能となる。
【００１６】
本発明に係る光ファイバ冷却方法は、本発明に係る光ファイバ冷却装置を用いて好適に実施できる。
すなわち、本発明に係る光ファイバ冷却装置は、光ファイバ用母材を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、冷却筒を具備する。冷却筒は、光ファイバから冷却筒の内壁までの半径方向距離が遠い第１凹部と、光ファイバから冷却筒の内壁までの半径方向距離が近い凸部とが、光ファイバの線引き方向に沿って交互に配置され、凸部の軸方向長さに対する第１凹部の軸方向長さの比が０超過、２０未満である。
【００１７】
先ず、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。なお、図１に示す光ファイバ線引き方法は、以下に説明する各実施形態に共通する装置である。
【００１８】
光ファイバ母材１０１が送り込まれる線引き炉１０２の下方には、光ファイバ冷却装置１０３が配置され、線引き炉１０２内で加熱溶融する光ファイバ母材１０１の下端部から引き出された高温の光ファイバ１０４が室温〜５０℃程度にまで冷却されるようになっている。
【００１９】
光ファイバ冷却装置１０３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。
【００２０】
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が一体的に接合される。その後、巻取り装置（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。
【００２１】
次に、光ファイバ冷却装置１０３の各実施形態について以下に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
先ず、本発明の光ファイバ冷却装置の第１実施形態を図２及び図３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、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視横断面図である。
【００２３】
図２及び図３に示すように、第１実施形態の光ファイバ冷却装置１１０は、冷却筒１１１を備えている。冷却筒１１１には内壁に凹部、凸部が設けられ、冷却筒１１１には広径部と狭径部とが存在している。冷却筒１１１は、例えば長さ４ｍの冷却路１１１ａが形成された金属製の筒であり、冷却路１１１ａは第１凹部１１１ｂと、凸部１１１ｃとを備えている。
【００２４】
第１凹部１１１ｂ及び凸部１１１ｃの横断面形状は、図３（ａ）に示すように、円形状とされている。第１凹部１１１ｂは、光ファイバ１０４から内壁までの半径方向距離が遠く設定されており、例えば内径ｄ２が３０ｍｍ程度の円筒形に形成されている。凸部１１１ｃは、光ファイバ１０４から内壁までの半径方向距離が近く設定されており、例えば内径ｄ１が６ｍｍ程度の円筒形に形成されている。
【００２５】
第１凹部１１１ｂ及び凸部１１１ｃは、冷却筒１１１の軸方向に沿って所定の間隔で交互に配置されている。凸部１１１ｃの軸方向長さＬ１に対する第１凹部１１１ｂの軸方向長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１は、０超過、２０未満となるように設定されている。ここで、Ｌ２／Ｌ１は、０超過、１以下に設定するのが好ましく、０．１以上、０．８以下とするのが更に好ましい。第１凹部１１１ｂには、側方からノズル穴１１１ｄが所定の間隔で複数個設けられており、ノズル穴１１１ｄから冷却ガスＧを冷却路１１１ａに供給するようになっている。
【００２６】
線引き炉（図示せず）から引き出された光ファイバ１０４は、冷却筒１１１の上端から光ファイバ冷却装置１１０の冷却路１１１ａ内に導入され、冷却路１１１ａ内を矢印Ａ方向に走行して冷却された後、冷却筒１１１の下端から引き出されて樹脂塗布装置（図示せず）に供給されるようになっている。
【００２７】
以上に説明した光ファイバ冷却装置１１０の冷却路１１１ａ中に、ノズル穴１１１ｄから冷却ガスＧを吐出させると、冷却ガスＧは矢印Ｂ方向（矢印Ａ方向と逆方向）及び／又は矢印Ｃ方向（矢印Ａ方向と同方向）に流れる。そして、冷却ガスＧが、流路の狭い凸部１１１ｃから流路の広い第一凹部１１１ｂに移動する際、流路が急激に拡大することに起因して、乱流が発生する。この乱流の特に光ファイバの軸方向に垂直な成分によって、随伴流の光ファイバ１０４からの剥離が促進され、冷却ガスＧが光ファイバ１０４に直接接触して効率良く光ファイバ１０４が冷却される。
【００２８】
Ｌ２／Ｌ１が０の場合は、第一凹部１１１ｂが存在しないこととなり、乱流は発生しないことから、光ファイバ１０４を効率良く冷却できない。Ｌ２／Ｌ１が０．１以上であると、流路の狭い凸部１１１ｃを通過したガスＧが、乱流となり易くなるので、光ファイバ１０４を効率良く冷却し易い。一方、Ｌ２／Ｌ１が２０を上回ると、前記した乱流が発生しても、流路の広い第一凹部１１１ｂの領域が多すぎることによって、乱流が光ファイバ１０４に対して接近しにくい領域が多くなって、光ファイバ１０４を効率良く冷却しにくくなる（以下の実施形態においても同様）。
【００２９】
冷却ガスＧは、熱伝達係数が大きいヘリウムガスを用いるのが好ましく、更に冷却ガスＧを室温以下に冷却して供給するのが望ましい。
【００３０】
冷却筒１１１は、冷却路１１１ａを削り出して一体として製作してもよく、また、その軸線に沿って２分割し、冷却路１１１ａを凸部１１１ｃ相当の寸法で全長にわたって作った後、所定の間隔で第１凹部１１１ｂを削り出して製作した２つの部品を接合して製作してもよい。
【００３１】
光ファイバ冷却装置１１０においては、第１凹部１１１ｂ及び凸部１１１ｃの横断面形状は円形状とされたが、これに限るものではなく、図３（ｂ）に示すように、四角形状であってもよい。また、正多角形状であってもよい。
【００３２】
（第２実施形態）
次に、光ファイバ冷却装置の第２実施形態を図４を参照して説明する。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縦断面図である。なお、以下に説明する各実施形態において、既に説明した同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。また、冷却筒の加工方法についても、同様である。
【００３３】
図４に示すように、第２実施形態の光ファイバ冷却装置１２０は、冷却筒１１１のノズル穴１１１ｄが凸部１１１ｃに開口するように設けられることにより、凸部１１１ｃから冷却ガスＧを冷却筒１１１に供給するようにした以外は、第１実施形態の光ファイバ冷却装置１１０と同様である。これにより、第１実施形態で述べた乱流による随伴流の光ファイバ１０４からの剥離に加えて、冷却ガスＧを光ファイバ１０４に近い位置（例えば、３ｍｍ程度）から光ファイバ１０４の側面に対して直接吹き付けることができるので、随伴流をより剥離することができ、さらに効率良く光ファイバ１０４を冷却できる。
【００３４】
（第３実施形態）
次に、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。
【００３５】
図５に示すように、第３実施形態の光ファイバ冷却装置１３０は、冷却筒１３１を備えている。冷却筒１３１には内壁に凹部、凸部が設けられ、冷却筒１３１には広径部と狭径部とが存在している。冷却筒１３１には、第１実施形態の冷却路１１１ａと同様に、複数の第１凹部１３１ｂ及び凸部１３１ｃからなる冷却路１３１ａが形成されている。
【００３６】
冷却筒１３１の中心から外周に向かって半径方向に形成された第１凹部１３１ｂの壁１３１ｅは、冷却路１３１ａの外周から中心に向かうに従って次第に光ファイバ１０４の走行方向（矢印Ａ方向）と逆方向に傾斜する形状に形成されている。
【００３７】
第１凹部１３１ｂ及び凸部１３１ｃは、光ファイバ１０４の線引き方向に沿って所定の間隔で交互に配置されており、凸部１３１ｃの軸方向長さＬ１に対する第１凹部１３１ｂの軸方向長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１は、０超過、２０未満となるように設定されている。なお、凸部１１１ｃの軸方向長さＬ１に対する第１凹部１１１ｂの軸方向長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１は、０より大きく、１以下に設定するのが好ましく、０．１以上、０．８以下とするのが更に好ましい。Ｌ２／Ｌ１は、０．４以上、０．７以下とするのが更に好ましい。
【００３８】
また、第１凹部１３１ｂの内壁には、側方からノズル穴１３１ｄが所定の間隔で複数個設けられており、ノズル穴１３１ｄを介して冷却ガスＧを冷却路１３１ａに供給するようになっている。
【００３９】
第３実施形態によれば、ノズル穴１３１ｄから供給された冷却ガスＧは、傾斜した壁１３１ｅに誘導されて、その大部分が光ファイバ１０４の走行方向（矢印Ａ方向）と逆方向（矢印Ｂ方向）に流れる。従って、第１実施形態で述べた乱流による随伴流の光ファイバ１０４からの剥離に加えて、冷却ガスＧが随伴流に逆らって流れることに伴う随伴流の光ファイバ１０４からの剥離が促進されることによって、さらに効率良く光ファイバ１０４を冷却できる。
【００４０】
（第４実施形態）
次に、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。
【００４１】
図６に示すように、第４実施形態の光ファイバ冷却装置１４０は、冷却筒１４１を備えている。冷却筒１４１には内壁に凹部、凸部が設けられ、冷却筒１４１には広径部と狭径部とが存在している。冷却筒１４１は、第１実施形態の冷却路１１１ａと同様に、複数の第１凹部１４１ｂ及び凸部１４１ｃからなる冷却路１４１ａが形成されている。
【００４２】
第１凹部１４１ｂ及び凸部１４１ｃの内壁面には、第１凹部１４１ｂより小さい、例えば、第１凹部１４１ｂの深さが１２ｍｍ、長さが５０ｍｍのとき、深さ１ｍｍ、長さ５ｍｍ程度の第２凹部１４１ｅが複数形成されている。“第１凹部より小さい”とは、深さまたは長さのいずれかが第１凹部より小さいことを意味する。
【００４３】
第１凹部１４１ｂ及び凸部１４１ｃは、光ファイバ１０４の線引き方向に沿って所定の間隔で交互に配置されており、凸部１４１ｃの軸方向長さＬ１に対する第１凹部１４１ｂの軸方向長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１は、０超過、２０未満となるように設定されている。なお、凸部１１１ｃの軸方向長さＬ１に対する第１凹部１１１ｂの軸方向長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１は、０超過、１以下に設定するのが好ましく、０．１以上、０．８以下とするのが更に好ましい。
【００４４】
また、第１凹部１４１ｂの内壁には、側方からノズル穴１４１ｄが所定の間隔で複数個設けられており、ノズル穴１４１ｄを介して冷却ガスＧを冷却路１４１ａに供給するようになっている。
【００４５】
第４実施形態によれば、ノズル穴１４１ｄから供給された冷却ガスＧは、第１凹部１４１ｂ及び凸部１４１ｃを流れる際に、第２凹部１４１ｅによって乱流化が更に促進されて複雑な流れとなる。そして、このような複雑な乱流が随伴流を充分に乱して、随伴流の光ファイバ１０４からの剥離が促進されることによって、さらに効率良く光ファイバ１０４を冷却できる。第２凹部１４１ｅは、第１凹部１４１ｂまたは凸部１４１ｃのいずれかに形成されているのでもよい。凸部１４１ｃは、第１凹部１４１ｂと比較して、光ファイバ１０４により近接しているので、第２凹部１４１ｅは、凸部１４１ｃに形成されている方が好ましい。第２凹部１４１ｅが、第１凹部１４１ｂと凸部１４１ｃとの両方に形成されれば、更に好ましい。
【００４６】
上述した各実施形態において、冷却路内の冷却ガスＧの流れの方向は、上方（光ファイバ１０４の走行方向と逆方向）とするのが好ましく、これにより、冷却ガスＧが随伴流に逆らって流れることに伴う随伴流の光ファイバ１０４からの剥離が促進されて、冷却効率が向上する傾向となる。
【００４７】
【実施例】
光ファイバ冷却方法の実施例と比較例を説明する。
【００４８】
（実施例１〜５）
第１実施形態の光ファイバ冷却装置１１０において、凸部１１１ｃの軸方向長さＬ１に対する第１凹部１１１ｂの軸方向長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１を表１に示すように種々変更したものを用意し、ノズル穴１１１ｄからヘリウムガス（冷却ガス）を供給する。冷却筒の長さは４ｍである。ノズル穴１１１ｄは、５０ｃｍ間隔で８箇所設ける。両端の２個のノズル穴１１１ｄは、それぞれ、冷却筒１１１の両端から２５ｍ離れた位置に設けられている。
【００４９】
（実施例６〜８）
実施例６は第２実施形態の光ファイバ冷却装置１２０を、実施例７は第３実施形態の光ファイバ冷却装置１３０を、実施例８は第４実施形態の光ファイバ冷却装置１４０を使用し、ノズル穴１１１ｄ，１３１ｄ，１４１ｄからヘリウムガスを供給する。光ファイバ冷却装置１４０において、第１凹部１４１ｂの形状は、長さ１２５ｍｍ，深さ１２ｍｍであり、凸部１４１ｃは、長さ５０ｍｍである。第２凹部１４１ｅの形状は長さ４ｍｍ，深さ２ｍｍである。第２凹部の間隔は８ｍｍである。最も上方に位置する第１凹部１４１ｂの上方側の側面は、冷却筒１４１の上端面から２７５ｍｍ離れた場所に位置している。最も下方に位置する第１凹部１４１ｂの下方側の側面は、冷却筒１４１の下端面から２７５ｍｍ離れた場所に位置している。
実施例６〜８において、凸部の軸方向長さＬ１に対する第１凹部の軸方向長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１は、全て０．４である。
【００５０】
実施例１〜８は、下記に示す共通条件で行う。
（共通条件）
冷却に供される光ファイバの温度：１０００℃
光ファイバの走行速度：１２００ｍ／分
冷却筒の長さ：４ｍ
第１凹部の内径ｄ２：３０ｍｍ
凸部の内径ｄ１：６ｍｍ
冷却筒の壁温度：２０℃
ヘリウムガス供給量の総量：２０Ｌ／分
第１凹部及び凸部の数：２０
【００５１】
（比較例１）
第１実施形態の光ファイバ冷却装置１１０においてＬ２／Ｌ１＝０に相当する光ファイバ冷却装置１５０を使用する（図７参照）。光ファイバ冷却装置１５０は、冷却路１５１ａの形状が内径６ｍｍのストレート穴とされた冷却筒１５１を有しており、冷却路１５１ａの側面に一定間隔で形成された８個のノズル穴１５１ｂからヘリウムガスを冷却路１５１ａに供給する。冷却に供される光ファイバの温度、光ファイバの走行速度、冷却筒の長さ、冷却筒の壁温度、及び、ヘリウムガス供給量の総量は、実施例の前記共通条件と同様である。
【００５２】
（比較例２）
第１実施形態の光ファイバ冷却装置１１０においてＬ２／Ｌ１＝２０に相当する光ファイバ冷却装置１６０を使用する（図８参照）。光ファイバ冷却装置１６０は、内径３０ｍｍの冷却路１６１ａに厚さ５ｍｍ、穴径６ｍｍの仕切板１６２を３８枚，等間隔で配置した冷却筒１６１を具備しており、冷却筒１６１の内壁に５０ｃｍ間隔で形成された８個のノズル穴１６１ｂからヘリウムガスをそれぞれ２．５Ｌ／分，合計２０Ｌ／分となるように冷却路１６１ａに供給する。冷却に供される光ファイバの温度、光ファイバの走行速度、冷却筒の長さ、冷却筒の壁温度、及び、ヘリウムガス供給量の総量は、実施例の前記共通条件と同様である。
【００５３】
上述した条件で光ファイバを、実施例１〜８及び比較例１，２の各光ファイバ冷却装置に通し、光ファイバ冷却装置から出た直後の光ファイバの温度を計算する。結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2004250292.tif 000003
【００５５】
熱伝達係数ｈは、下記式にそれぞれの数値を代入することにより求められる（文献「Ｕ．Ｃ．Ｐｅａｋ  ｅｔ．ａｌ．，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｅｉｃａｎ  Ｃａｒａｍｉｃ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｖｏｌ．５８，  Ｎｏ．７−８，  ｐｐ．３３０−３３５」を参照）。
【００５６】
θ＝ｅｘｐ［−［（４ｈ）／（ρＣｐｄ）］ｔ］
θ＝（Ｔ−Ｔｏ）／（Ｔｓ−Ｔｏ）
ここで、ρは密度、Ｃｐは比熱、ｄは光ファイバの直径、ｔは経過時間、Ｔは温度、Ｔｏは雰囲気温度、Ｔｓは初期温度である。
θ＝１にて、Ｔ＝Ｔｓ（初期温度）となり、θ＝０にて、Ｔ＝Ｔｏ（雰囲気温度）となるから、θは、温度差が初期状態の何倍になっているかを示す。
【００５７】
表１に示すように、実施例１〜５は、冷却筒にストレート穴を配置した比較例１、及び、冷却筒に仕切板を配置した比較例２と比較して、冷却装置出口での光ファイバの温度が低く、熱伝達係数ｈは高く、５０℃冷却に必要な冷却筒の長さは短くなり、冷却効率が１５％〜３０％改善している。より具体的には、凸部の軸方向長さＬ１に対する第１凹部の軸方向長さＬ２の比Ｌ２／Ｌ１が大きくなるに従って、随伴流の剥離効果が高まり、Ｌ２／Ｌ１＝０．４付近で効果が最大となる。Ｌ２／Ｌ１を更に大きくすると、随伴流の剥離効果が低下する。これは、第１凹部の長さが長くなり、光ファイバ１０４と冷却筒の内壁との平均距離が遠くなるためと推定される。
【００５８】
また、Ｌ２／Ｌ１＝０．４とされた実施例２，６〜８に関し、冷却ガスを凸部から供給するようにした実施例６、及び、冷却ガスの流れを光ファイバの走行方向（随伴流の方向）と逆方向にした実施例７は、冷却効率がより高く、第１凹部及び凸部に更に第２凹部を形成した実施例８は、冷却効率がさらに高い。このように、Ｌ２／Ｌ１の最適化に加えて、凹凸部の形状等が所定のものとされた実施例６〜８は、比較例１，２に対して冷却効率が３０％〜４０％改善している。
【００５９】
実施例６では冷却ガスを光ファイバのごく近く（３ｍｍ程度）から直接吹き付ける冷却が有効に作用し、また実施例７では随伴流と逆方向の冷却ガスの流れによって、光ファイバから随伴流を効率良く剥離できることによるものと考えられる。また、実施例８では第２凹部の存在によって冷却ガスの乱流化が促進され、随伴流を効果的に剥離できることによるものと考えられる。
【００６０】
【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できる光ファイバ冷却方法、及び、光ファイバ冷却装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバ冷却装置を具備する光ファイバ線引き装置の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光ファイバ冷却装置の縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視横断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光ファイバ冷却装置の縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る光ファイバ冷却装置の縦断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る光ファイバ冷却装置の縦断面図である。
【図７】比較例１の光ファイバ冷却装置の縦断面図である。
【図８】比較例２の光ファイバ冷却装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１０１  光ファイバ用母材
１０４  光ファイバ
１０３，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０  光ファイバ冷却装置
１１１，１３１，１４１，１５１，１６１  冷却筒
１１１ｂ，１３１ｂ，１４１ｂ  第１凹部
１１１ｃ，１３１ｃ，１４１ｃ  凸部
１３１ｅ  第１凹部の壁
１４１ｅ  第２凹部
Ｇ  冷却ガス
Ｌ１  凸部の軸方向長さ
Ｌ２  第１凹部の軸方向長さ
【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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