(57)【要約】【課題】サーミスタ等の温度検出素子を取り付ける必要がなく、しかも、検出温度が変動せず低消費電力で精度のよい加熱制御が可能な光ファイバ補強処理装置と補強処理方法を提供する。【解決手段】光ファイバの融着接続部に熱収縮性の補強スリーブを被せて補強する光ファイバ補強処理装置で、補強スリーブを加熱するヒータを加熱制御する加熱制御手段と、前記ヒータの加熱温度をヒータの抵抗値の変化に基づいて検出する温度検出手段を備えている。加熱制御及び温度検出は、ヒータへの給電をオン、オフする時間を制御して行う。また、温度検出は、第１の固定抵抗Ｒ１とヒータ抵抗Ｒｘの直列回路と、第２の固定抵抗Ｒ２と第３の固定抵抗Ｒ３の直列回路を並列接続したブリッジ回路の中間点の電圧変化Ｅｏを検出して行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの融着接続部に熱収縮性の補強スリーブを被せて補強する光ファイバ補強処理装置であって、
前記補強スリーブを加熱するヒータを加熱制御する加熱制御手段と、前記ヒータの加熱温度を前記ヒータの抵抗値の変化に基づいて検出する温度検出手段を備えていることを特徴とする光ファイバ補強処理装置。
【請求項２】
前記加熱制御手段は、前記ヒータへの給電をオン、オフする時間を制御することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ補強処理装置。
【請求項３】
前記温度検出手段は、第１の固定抵抗とヒータ抵抗の直列回路と第２の固定抵抗と、第３の固定抵抗の直列回路を並列接続したブリッジ回路を備え、該ブリッジ回路の中間点の電圧を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ補強処理装置。
【請求項４】
前記ヒータへの給電と前記ブリッジ回路への給電は、交互に給電されることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ補強処理装置。
【請求項５】
前記ヒータは、両端部分の加熱温度より中央部分の加熱温度が高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ補強処理装置。
【請求項６】
光ファイバの融着接続部に熱収縮性の補強スリーブを被せて補強する光ファイバ補強処理方法であって、
前記補強スリーブを加熱するヒータの温度を、抵抗値の変化に基づいて検出する温度検出手段によりモニタして、前記補強スリーブを熱収縮する温度で加熱することを特徴とする光ファイバ補強処理方法。
【請求項７】
前記補強スリーブを熱収縮する温度で加熱する前に、前記温度検出手段により前記ヒータの温度をモニタして、前記ヒータを所定の温度に予加熱しておくことを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ補強処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを融着接続装置で融着接続した後、融着接続部を補強スリーブで補強する光ファイバ補強処理装置及び補強処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの融着接続は、光ファイバの接続端部分のファイバ被覆を除去して、融着接続装置により露出されたガラスの裸ファイバの端部を突き合わせ、この突き合わせ端部を加熱溶融して融着することにより行なわれる。そして、融着接続された裸ファイバ部分は、ファイバ被覆が除去された状態で機械的な強度が弱いため補強部材により保護される。この補強部材は、通常、径方向に収縮する熱収縮性チューブ内に抗張力体（補強棒ともいう）と熱溶融性の接着樹脂材を収納した補強スリーブが用いられ、この補強スリーブを加熱収縮させて光ファイバの融着部分を保護している。
【０００３】
一般的な光ファイバ融着部の補強処理は、加熱ヒータを備えた補強処理装置により行われるが、光ファイバの融着作業に要する時間が１０〜２０秒であるのに対し、補強のための加熱処理作業に要する時間は３０〜１３５秒である。このため、融着作業が迅速に行われたとしても、次の加熱処理作業で多くの時間を要するため、融着接続処理トータルとしての作業効率を向上させにくかった。
【０００４】
これに対して、例えば、特許文献１では、加熱ヒータの発熱量を普通より高くし、ヒータの下部に配した送風機で温度上昇を抑制することで加熱時間を短縮し、また前記の送風機で強制冷却することで冷却時間を短縮し、全体の作業時間を短縮することが開示されている。
また、特許文献２には、外気温が低い場合は所定の処理温度までに昇温するのに時間が長くなることから、ヒータ温度と外気温度を検出して、外気温が低い場合はヒータの加熱量を高めることが開示されている。
さらに、特許文献３には、補強スリーブを補強処理装置で加熱する際に、スリーブの中央部分から両端部分に向かって加熱し、内部に空隙が残らないようにするとともに、加熱開始時の加熱をヒータの中央部分に集中して昇温することにより、加熱時間を短縮することが開示されている。
【特許文献１】実開平４−２４７０５号公報
【特許文献２】実開平２−７３６０２号公報
【特許文献３】特許第３２９３５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２においては、外気温に応じてヒータの加熱量を変えているが、例えば、外気温が−１０℃と言うような低い温度環境では、初期温度が低いため加熱ヒータの加熱量を大きくしたとしても所定の処理温度に昇温するまでには時間がかかる。また、連続して多数の光ファイバの補強処理を行う場合は、補強処理装置側の温度が変化して外気温との差も変動する。このため、ヒータの加熱温度を常時モニタして、加熱ヒータの加熱量を頻繁に変えたり、加熱時間を変える必要がある。
【０００６】
また、特許文献１に開示のように、送風機により昇温、冷却に要する時間を短縮したり、特許文献３に開示のように、中央部分の加熱温度を両端部分の加熱温度より高目に設定することで内部に空隙を残さないようにしている。この場合も、ヒータの中央部及び両側部の温度をモニタして、所定の加熱制御が行われている。
【０００７】
従来の光ファイバ補強処理では、その加熱制御にサーミスタを用いて温度測定を行っているが、サーミスタは接着等により所定の部位に取り付けられ、外気温などの外部環境により影響を受けやすく、取り付け状態や劣化状態等によって検出温度が変動することがある。このため、加熱制御の精度が低下し補強装置の品質にバラツキが生じ、検出温度の校正作業に労力を費やしていた。また、ヒータとサーミスタとの間で熱伝導の時間差が生じ、応答性と言う点で優れなかった。このことは加熱のオーバシュートを生じさせ、結果余剰な電力を消費していた。
【０００８】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、サーミスタ等の温度検出素子を取り付ける必要がなく、しかも、検出温度が変動せず低消費電力で精度のよい加熱制御が可能な光ファイバ補強処理装置と補強処理方法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補強処理装置及び補強処理方法は、光ファイバの融着接続部に熱収縮性の補強スリーブを被せて補強する光ファイバ補強処理装置で、補強スリーブを加熱するヒータを加熱制御する加熱制御手段と、前記ヒータの加熱温度をヒータの抵抗値の変化に基づいて検出する温度検出手段を備えている。加熱制御及び温度検出は、ヒータへの給電をオン、オフする時間を制御して行う。また、温度検出は、第１の固定抵抗とヒータ抵抗の直列回路と、第２の固定抵抗と第３の固定抵抗の直列回路を並列接続したブリッジ回路の中間点の電圧変化を検出して行う。
なお、ヒータは、両端部分の加熱温度より中央部分の加熱温度が高くなるようにし、また、補強スリーブを熱収縮する温度で加熱する前に、ヒータの温度をモニタして所定の温度に予加熱しておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、補強スリーブを加熱するヒータ自体を温度検出素子としているため、サーミスタ等の温度検出素子を必要とせず、構成部品数を減らすことができる。また、ヒータ自体が温度検出素子であるため、その取り付け状態や劣化状態による検出温度の変動が少なく精度の高い加熱制御を行うことが可能であり、検出温度の校正を容易にすることができる。さらには、温度制御の応答性の改善により無駄な電力消費の発生を抑えることができる。
また、変動の少ない温度検出で精度の高い加熱制御で、補強スリーブを中央部分から両端部分に向けて加熱する処理を安定してに行うことができ、さらに予加熱による加熱処理で、本加熱での加熱時間を効果的に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による補強処理装置の加熱制御の概略を説明する回路図、図２は本発明におけるヒータのへの給電状態を説明する図である。
本発明による補強処理装置の加熱体であるヒータの抵抗Ｒｘは、第１の固定抵抗Ｒ１と直列接続され、第２の固定抵抗Ｒ２と第３の固定抵抗Ｒ３の直列回路と並列接続したブリッジ回路の１つの抵抗素子として組込まれる。全体の制御回路としては、制御部からの制御信号により第１の電源Ｖ１のオン・オフを制御する第１のスイッチング手段ＳＷ１と、第２の電源Ｖ２のオン・オフを制御する第２のスイッチング手段ＳＷ２を有している。
【００１２】
第１のスイッチング手段ＳＷ１は、温度検出手段としてヒータ抵抗Ｒｘの変化を検出してヒータ温度を計測するためのものであり、第２のスイッチング手段ＳＷ２は、加熱制御手段としてヒータ抵抗Ｒｘに電力を供給して発熱量を制御するためのものである。これら第１のスイッチング手段ＳＷ１及び第２のスイッチング手段ＳＷ２によるオン・オフ制御は、ハードウエアで実施してもよく、ソフトウエアで実施するようにしてもよい。
【００１３】
また、第１の電源Ｖ１は、第２の電源Ｖ２より低い電圧で、例えば、第２の電源Ｖ２をＤＣ１２Ｖ程度とすると、第１の電源Ｖ１はＤＣ３.３Ｖ程度とされる。第１の電源Ｖ１が印加される負荷回路は、第１の固定抵抗Ｒ１とヒータ抵抗Ｒｘの直列回路と、第２の固定抵抗Ｒ２と第３の固定抵抗Ｒ３の直列回路を並列接続したブリッジ回路で形成され、温度検出手段としてブリッジ回路の中間点の電圧Ｅｏを検出する構成としている。
【００１４】
ブリッジ回路の中間点の電圧Ｅｏは、ブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値がＲ１・Ｒ３＝Ｒｘ・Ｒ２の平衡状態にあればゼロを示す。ヒータ抵抗Ｒｘが給電により温度上昇し、その抵抗値が変化することにより電圧Ｅｏが発生する。本発明においては、このブリッジ回路の電圧Ｅｏを検出することにより、ヒータ抵抗Ｒｘの加熱温度を計測するようにしている。ヒータの加熱温度は、サーミスタ等の感温素子を用いても検出することができるが、ヒータ抵抗Ｒｘの変化を簡単なブリッジ回路で検出することにより、サーミスタ等の温度検出素子を用いることなく、また、外気温に影響されず、その取り付け状態や劣化状態による変動のない、正確で確実なヒータ温度を検出することが可能となる。
【００１５】
図２は、ヒータ抵抗Ｒｘへの給電をオン・オフ制御し、ヒータの加熱温度の測定とヒータの発熱量を調整する一例を示す図である。
第１のスイッチング手段ＳＷ１による第１の電源Ｖ１からの給電では、ヒータ抵抗Ｒｘに固定抵抗Ｒ１で分圧された電圧Ｅ１が印加される。第１のスイッチング手段ＳＷ１によるオン・オフ動作は、例えば、１００ｍｓ単位で、１０ｍｓをオン、９０ｍｓをオフするような設定がされる。ヒータ抵抗Ｒｘが加熱により上述の平衡状態から変化していれば、この給電によりブリッジ回路の中間点に、ヒータ抵抗Ｒｘの抵抗値変化に応じた電圧Ｅｏが発生し、ヒータ温度が計測される。なお、電圧Ｅｏの変化は、電圧比較器Ｄにより制御部にフィードバックされる。
【００１６】
この第１のスイッチング手段ＳＷ１によるヒータ温度の計測は、補強処理をしていない非動作中、及び第２のスイッチングＳＷ２による加熱処理中においても実施することができ、常時又は任意の時点でヒータ温度を計測することが可能である。また、ヒータ温度の計測は、１００ｍｓ単位で、パルス状の１０ｍｓの短時間で行われるので、温度測定に要する消費電力は極めて少ない。
【００１７】
第２のスイッチング手段ＳＷ２による加熱制御は、第２の電源Ｖ２からヒータ抵抗Ｒｘに給電される時の電圧Ｅ２のオン・オフを制御する。第２のスイッチング手段ＳＷ２では、第１のスイッチングＳＷ１によるオン・オフ動作の単位を１００ｍｓとする場合は、これと一致する１００ｍｓ単位で設定することが望ましい。例えば、１単位時間でのオン時間を９０ｍｓ、オフ時間を１０ｍｓとし、さらに、これらが所定の単位時間毎にオン・オフ動作させるというような制御を行うことができる。なお、単位時間毎のオン・オフ動作に代えて、１単位時間内でのオン時間の９０ｍｓを短くし、オフ時間の１０ｍｓを長くするなど１単位時間内でのオン・オフの比率を変えるようにしてもよい。
【００１８】
なお、第２のスイッチング手段ＳＷ２による加熱制御で、補強スリーブを熱収縮する温度で本加熱する前に、ヒータ温度を所定の温度に予加熱しておくことができる。この予加熱の温度も、本加熱と同様に、第１の電源Ｖ１からの給電を所定の単位時間毎にオン・オフ動作させるというような制御を行うことで実現することができる。予加熱による加熱温度は、上述した第１のスイッチング手段ＳＷ１によるオン・オフ動作で計測され、補強スリーブが熱収縮する温度以下で、人が手に触れても焼けどをしない程度の温度とするのが望ましい。補強スリーブ内の接着樹脂材の溶融温度が、例えば、８０℃〜９０℃のものを用いるとすれば、その加熱温度が６０℃〜８０℃になるように加熱する。
【００１９】
第１のスイッチング手段ＳＷ１による給電電圧Ｅ１と、第２のスイッチング手段ＳＷ２による給電電圧Ｅ２は、ヒータ抵抗Ｒｘには同時に印加されないように制御する。図２に示すように、例えば、１００ｍｓ単位の時間内で、９０ｍｓを第２のスイッチング手段ＳＷ２で電圧Ｅ２を印加し、１０ｍｓを第１のスイッチング手段ＳＷ１で電圧Ｅ１を印加することにより、重なりが生じないように印加する。これにより、電源電圧の安定化を図ることができ、安定した電力供給ができる。なお、制御する単位時間を１００ｍｓで例示したが、補強スリーブの大きさ等により、より長い単位時間に設定してもよく、反対に短い単位時間でより細かい制御を行うようにしてもよい。
【００２０】
図３は、上述した加熱制御による加熱時間と加熱温度の状態を説明する図で、図３（Ａ）は予加熱を行わない加熱制御による場合を示し、図３（Ｂ）は予加熱を行う加熱制御による場合を示している。図３（Ａ）に示すように、補強スリーブの加熱処理に要する時間は、ａ点を開始点としてｃ点まで昇温のための加熱を行い、次いで、ｃ点からｄ点までは一定の加熱温度に維持し、ｄ点からｆ点までは冷却される。
【００２１】
一方、図３（Ｂ）の予加熱する場合は、図３（Ａ）のａ点からｃ点に至る昇温の途中のｂ点まで予加熱しておく。したがって、補強スリーブの加熱処理に要する時間は、ｂ点が開始点となりｃ点まで昇温のための加熱を行い、次いで、ｃ点からｄ点までは一定の加熱温度に維持する。そして、冷却する場合は、図３（Ａ）のｄ点からｆ点までの途中のｅ点まで冷却するが、このｅ点までの冷却で終了とし、以後の冷却は行わずに予加熱維持状態とし、次の補強処理に備える。この結果、予加熱する加熱制御では、予加熱しないａ点からｆ点までの加熱時間に対して、ｂ点からｅ点までの短縮された加熱時間で効率よく補強処理することができる。
【００２２】
図４〜図５は、本発明で実施される補強スリーブの加熱形態の一例を説明する図で、図４は補強スリーブの熱収縮状態を説明する図、図５はヒータの構成例を説明する図である。図中、１は光ファイバ、２はガラスの裸ファイバ、３は融着部、４は補強スリーブ、５は接着樹脂材、６は補強棒、７は熱収縮性チューブ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃはヒータ、１１はヒータ基板、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃは加熱導体を示す。
【００２３】
図４（Ａ）に示すように、補強スリーブの加熱温度は、ヒータの中央部分の温度が高く両側の温度が低い山形の温度分布になるように設定される。この加熱形態は、特許文献３に開示のものであるが、本加熱の加熱温度を山形の温度分布にすることに加えて、予加熱の加熱温度に対しても中央部分の温度を高めた山形の温度分布に設定することができる。これにより、補強スリーブの中央部分の熱収縮開始を素早くし、さらなる加熱時間の短縮を図ることができる。
【００２４】
図４（Ｂ）〜図４（Ｄ）は、補強スリーブ４の加熱による光ファイバの補強処理の経過状態を説明する図である。融着接続された一対の光ファイバ１は、図４（Ｂ）に示すように、その融着部３及びその近傍は、ファイバ被覆が除去されてガラスの裸ファイバ２が露出した状態にあるので、融着後は直ちに補強スリーブ４が被される。補強スリーブ４は、例えば、熱収縮性チューブ７内にチューブ状で熱溶融性の接着樹脂材５と補強棒６を収納して構成されていて、この補強スリーブ４の中央部分に裸ファイバ２の部分が位置するように被せて、補強処理装置の加熱プレート（図示せず）上に載置される。
【００２５】
補強スリーブ４は、ヒータの中央部分の温度が高いことから、図４（Ｃ）に示すように、先ず、中央部分の接着樹脂材５が溶融しはじめ、次いで、中央部分の熱収縮性チューブ７が熱収縮し、接着樹脂材５を中央部分から両端部分に向けて押出すようにして熱溶融と熱収縮が進行する。これにより、溶融する接着樹脂材５内に気泡が残ることなく、裸ファイバ２の周囲に接着樹脂材５が充填される。最終的には、図４（Ｄ）に示すように、接着樹脂材５でファイバ被覆の一部を含めて一体化され、熱収縮性チューブ７の両端を閉じるようにして補強処理される。
【００２６】
上記の中央部分の加熱温度を高くするヒータとしては、例えば、図５に示すような構成のものが用いられる。図５（Ａ）に示すヒータ１０ａは、セラミック等のプレート状のヒータ基体１１に加熱導体１２を埋設したもので、加熱導体１２の中央部分の導体を両側の部分より密に形成し、中央部分の発熱量が両側部分より多くなるようにしている。このヒータに予加熱及び本加熱のための給電を行ったときに、その加熱温度は図４（Ａ）のような山形になる。
【００２７】
図５（Ｂ）に示すヒータ１０ｂは、セラミック等のプレート状のヒータ基体１１に、中央部分を加熱する加熱導体１２ａと、ヒータ全長部分を加熱する加熱導体１２ｂの２組の加熱導体を電気的に絶縁して重ねるように埋設した例である。加熱導体１２ａと加熱導体１２ｂはそれぞれ個別に給電制御されるようにし、例えば、予加熱では中央部分の加熱導体１２ａのみに給電し、本加熱で加熱導体１２ｂを給電して、図４（Ａ）のような山形の温度分布とすることができる。また、本加熱では、途中で中央部分の加熱導体１２ａをオフとするような加熱制御を行うこともできる。
【００２８】
図５（Ｃ）に示すヒータ１０ｃは、セラミック等のプレート状のヒータ基体１１に、中央部分のみを加熱する加熱導体１２ａと、両側部分のみを加熱する加熱導体１２ｃとを直列状に組み合わせて埋設した例である。加熱導体１２ａと加熱導体１２ｃはそれぞれ個別に給電制御されるようにし、例えば、予加熱では中央部分の加熱導体１２ａのみに給電し、本加熱で加熱導体１２ｃに給電する切替える回路構成とする。また、中央部分の加熱導体１２ａの発熱量と加熱導体１２ｃの発熱量を、加熱導体の密度で変えたり、又は、給電制御で実施することで、図４（Ａ）のような山形の温度分布とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による補強処理装置の加熱制御の概略を説明する回路図である。
【図２】本発明におけるヒータへの給電状態を説明する図である。
【図３】本発明における加熱時間と加熱温度の状態を説明する図である。
【図４】本発明における補強スリーブの熱収縮状態を説明する図である
【図５】本発明で用いるヒータの構成例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…光ファイバ、２…ガラスの裸ファイバ、３…融着部、４…補強スリーブ、５…接着樹脂材、６…補強棒、７…熱収縮性チューブ、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…ヒータ、１１…ヒータ基板、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…加熱導体、Ｒｘ…ヒータ抵抗、Ｒ１…第１の固定抵抗、Ｒ２…第２の固定抵抗、Ｒ３…第３の固定抵抗、ＳＷ１…第１のスイッチング手段、ＳＷ２…第２のスイッチング手段、Ｄ…電圧比較器。
【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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