CN102245522A - 光纤母材的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在本发明的光纤线的制造方法中，通过将冷却装置与涂敷装置之间气密连接，并利用所述涂敷装置内的树脂的弯液面来阻挡在所述冷却装置内流动的冷却气体向所述涂敷装置侧的流动，来使所述冷却装置内部的所述冷却气体的气流成为上方气流而从所述冷却装置的上端排出到外部，在对光纤裸线强制冷却的工序中，向所述冷却装置的下部流入氦气作为冷却气体，从比流入所述氦气的位置靠下方侧，与所述氦气分离地流入二氧化碳作为冷却气体，分别独立地控制所述氦气的流量和所述二氧化碳的流量。

Description

光纤母材的制造方法
技术领域
本发明涉及在光纤的制造工序中从光纤母材进行抽线来制造光纤线的光纤母材的制造方法。
本申请基于2008年12月19日在日本申请的特愿2008-324366号申请而主张优先权，并将其内容援用至此。
背景技术
图14是表示在一般的石英系光纤的制造中使用的光纤线的制造装置的概略结构图。以往的光纤线的制造使用该图14所示的光纤线的制造装置并通过下述那样的工序进行。
(I)将成为光纤根基的由玻璃棒构成的光纤母材101插入到加热炉102中。然后，通过加热器102a以2000℃左右的温度对光纤母材101的前端进行加热来使其熔融，并将该熔融部分引出到加热炉102的下方来作为光纤裸线103。
(II)接下来，对引出的光纤裸线103进行冷却。在加热炉102的下方设有具备纵长的冷却筒的冷却装置104。在该冷却筒的内部，从冷却筒的侧部供给冷却气体(氦气(He)等)。冷却气体在冷却筒内向上方以及下方流动。在图14的冷却装置104中，箭头所示的部分是该冷却气体的气流110。从加热炉102引出的光纤裸线103被冷却气体充分冷却到能够进行涂敷的温度。
(III)接下来，在冷却后的光纤裸线103的周围，出于保护其表面的目的而通过涂敷装置106来涂布涂敷树脂。该涂敷树脂被固化装置108热固化，或者被紫外线固化，从而光纤裸线103成为光纤线107。该涂敷树脂一般由双层构造构成，分别在内侧涂敷有杨氏模量低的材料，在外侧涂敷有杨氏模量高的材料。
(IV)接下来，对光纤线107进行缠绕。涂敷后的光纤线107经由转动滑轮109而被省略图示的缠绕机缠绕。
在光纤线的制造方法中，伴随着光纤线生产率的提高，实现了光纤母材的大型化以及抽线速度(以下称为“线速”)的高速化。
通常，伴随着线速的高速化，线速变动(中心线速为±X(m/min)的范围的变动)量(以下称为“线速变动范围”)变大。因此，在该大的线速变动范围中，需要良好地以一定的涂涂敷层直径来实施保护覆盖(涂敷树脂)。
在线速慢的情况下，例如在线速为300(m/min)且线速变动范围为±30(m/min)的情况下，在该线速以及线速变动范围中，不用特别地花费工夫就能够利用涂敷树脂良好地以一定的涂涂敷层直径覆盖光纤裸线。
另一方面，在如上述那样线速快的情况下，例如线速为2000(m/min)的情况下，如果使线速变动范围与线速慢的情况同样为线速的10％(±200(m/min))，则线速范围成为2000(m/min)±200(m/min)。因此，需要能够在该线速范围内良好地利用涂敷树脂来以一定的涂涂敷层直径覆盖光纤裸线。但是，当将以与线速慢的情况同样的线速、即2000(m/min)±30(m/min)的线速范围制造出光纤线作为合格产品时，若以2000(m/min)±200(m/min)的线速范围进行制造，则光纤线的不合格产品显著增加，成品率变差。
并且，伴随着线速的高速化，从抽线开始时的低速状态(例如大约30(m/min)前后)到作为最终线速的高速状态(例如大约2000(m/min)以上)为止的速度的增加、速度的稳定所需的光纤的条长变长。结果，在制造出的光纤线中不合格产品增加，成品率变差。
而且，存在着当保持线速为高速状态而结束抽线时，切断了的光纤线的终端会损伤涂敷装置的问题。并且，当光纤线的终端到达了光纤卷取线轴时，该光纤线的终端有时会磕到合格产品的光纤线而对其造成损伤。
综上所述可知，在光纤线的制造方法中，当从光纤母材开始抽线时，需要尽量使线速为低速，使制造出的光纤线成为合格产品的状态，并保持合格产品的状态达到最终的线速。并且，在光纤母材的终端，需要在保持该合格状态地使线速缓缓降低后，停止从光纤母材抽线。而且，在该光纤线的制造方法中，要求涂涂敷层直径一定。
作为涂涂敷层直径的变动因素，一般可举出覆盖涂敷树脂时的光纤裸线的温度变化、涂敷装置内的模口成型面处的覆盖材料的剪断速度变化等。
在线速范围内从光纤母材引出的光纤裸线被冷却气体充分冷却到能够涂敷的温度时，覆盖时的光纤裸线的温度变化表现为冷却装置的冷却能力的变化。该冷却能力的变化对于涂涂敷层直径的变化影响大。因此，希望在宽大的线速范围适当调整光纤裸线的温度。
涂敷装置内的模口成型面处的覆盖材料的剪断速度的变化主要取决于覆盖材料温度变化所引起的粘度变化、向涂敷装置内提供覆盖材料的压力变化。但是，线速范围对这些变化造成的影响小，也可认为几乎没有。
因此，公开了一种如下所述的光纤线的制造方法。
公开了一种将流入到冷却装置的两种气体的流量总量设为一定，并根据线速将这些气体的流量比反馈给所有的气体系统，使光纤裸线的温度或者涂涂敷层直径一定的方法(例如参照专利文献1)。在该方法中，代替线速而根据表示光纤的温度的信号或者表示涂涂敷层直径的信号，来使气体的流量比变化。即，该方法基本上是从一个信号系统对所有的气体系统施加反馈，来使涂涂敷层直径一定的方法。
在该专利文献1所记载的技术中，为了防止外部气体的混入，需要一定量以上的气体流量。并且，为了使光纤裸线的温度相对于线速(或者光纤裸线的温度、涂涂敷层直径)变动一定，在使气体流量的总量保持一定的状态下，使所使用的两种以上气体的混合比变化。
这样，为了防止外部气体的混入，需要一定量以上的气体流量。因此，当在适应于宽大的线速范围的情况或者抽线速度增加了的情况应用时，气体的使用量的增加变得显著。因此，冷却装置内的雷诺数增加，结果导致气体的气流变成紊流。因此，会产生冷却装置内的光纤裸线振动(线振动)，导致涂敷不稳定的问题；在线振动大的情况下，光纤裸线与冷却装置的内壁接触而损伤该光纤裸线，导致制造出的光纤线的强度变低而产生断线这样的问题。
另一方面，如果减少气体的使用量，则外部气体会混入到冷却装置内，使得冷却能力变得不稳定。结果，会产生光纤裸线的温度变得不一定这样的问题。因此，需要大量的气体，价格昂贵的氦气的使用量也增加，从而增加了光纤线的制造成本。
另外，如果是使气体流量的总量一定的控制，则1种气体减少多大的量，以外的多种气体的流量就需要增加相应的量。该情况下，不容易求出光纤裸线的温度一定的气体流量的总量。
而且，为了使光纤裸线的温度一定，在由于冷却以外的问题(例如防止气泡混入到涂敷树脂内等)而不希望一方气体的流量为0的情况下，会产生能够利用的线速范围变狭这样的问题。
并且，由于在使多种气体混合后将其导入到冷却装置内，所以在冷却装置内无法使气体浓度比在冷却装置的长度方向发生变化，难以对冷却能力进行微调。因此，应用于宽大的线速范围存在困难。
公开了一种使两种以上气体流入到冷却装置，将这些气体分成固定流量的气体和可变流量的气体，并根据光纤线的涂涂敷层直径的信号来施加反馈，使可变流量的气体流量发生变化，从而使涂敷层直径一定的方法(例如参照专利文献2)。该方法是从一个信号系统施加反馈，来使涂敷层直径一定的方法。
在该方法中，为了防止外部气体的混入，也需要某种一定量的气体量。并且，在进行了2000(m/min)以上的高速抽线的情况下，需要较多的固定流量的气体流量。因此，会产生使冷却装置内的光纤裸线发生线振动而导致涂敷不稳定的问题；在线振动大的情况下光纤裸线与冷却装置的内壁接触而损伤该光纤裸线，导致制造出的光纤线的强度变低、产生断线这样的问题。
另外，如果减少气体的使用量，则会由于外部气体混入而导致冷却能力变得不稳定。结果，会产生光纤裸线的温度变得不一定的问题。因此，需要大量的气体，价格昂贵的氦气的使用量也增加，从而增加了光纤线的制造成本。
而且，由于需要热传导率高的冷却气体为固定流量，所以为了在更宽大的线速范围使光纤线的涂敷层直径一定，尤其为了与线速低的情况相对应，需要增加热传导率低的气体的流量。因此，会产生冷却装置内的光纤裸线发生线振动而导致涂敷不稳定的问题；或者在线振动大的情况下光纤裸线与冷却装置的内壁接触而损伤该光纤裸线，导致制造出的光纤线的强度变低、产生断线这样的问题。另外，由于存在作为固定流量的氦气，所以还有即使作为可变流量的气体，进一步使热传导率低的气体流量增加，在线速低的情况下，光纤裸线的温度也变低，无法将涂敷层直径维持一定这样的问题。
在线速为低速的状态和高速的状态下，伴随着线速的高速化，在冷却装置内热传导率低的一方气体的流量逐渐减少，热传导率高的一方气体的流量逐渐增加。而且，作为结果，当冷却装置内的热传导率低的一方气体的流量变成0时，是冷却装置的冷却能力成为最大的状态。因此，在线速为低速的状态时调整气体流量，然后在线速变成热传导率低的一方气体的流量成为0时以上的高速的情况下，冷却装置无法使光纤裸线充分冷却。结果，存在涂敷树脂的涂敷层直径细微地变化的情况；在最坏的情况下由于光纤裸线的发热而使液体的覆盖材料发生气化，导致涂敷不良的情况。
在专利文献1～2所公开的技术中，冷却装置与外部气体接触的位置位于上下。因此，当冷却装置的气体流量、气体温度和抽线速度发生变化时，存在气体的流动变得不稳定(上方流、下方流)的情况。即，由于在线速的低速区域和高速区域气体的流动发生变化，所以在该变化时冷却能力大幅变化。因此，在宽大的线速范围中，难以使冷却装置的冷却能力一定，将光纤裸线的温度、涂敷树脂的涂敷层直径维持一定存在困难。
专利文献1：日本专利第2844741号公报
专利文献2：日本专利第3098232号公报
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种在从光纤母材抽线来制造光纤线时，能够减少冷却气体的使用量、响应性良好地调整冷却装置的冷却能力并可以抑制涂敷树脂的涂敷层直径发生变动的光纤线的制造方法。
本发明为了解决上述课题来实现所述目的，采用了以下的方案。
(1)本发明的光纤线的制造方法是具有：使光纤母材熔融变形的工序；从所述光纤母材抽出所述熔融变形的部位作为光纤裸线的工序；通过冷却装置对所述光纤裸线进行强制冷却的工序；通过涂敷装置对冷却后的所述光纤裸线形成保护覆盖层的工序；以及使所述保护覆盖层固化的工序的光纤线的制造方法，其中，通过将所述冷却装置与所述涂敷装置之间气密连接，并利用所述涂敷装置内的树脂的弯液面来阻止在所述冷却装置内流动的冷却气体向所述涂敷装置侧的流动，由此使所述冷却装置内部的所述冷却气体的流动成为上方气流而从所述冷却装置的上端排出到外部，在所述强制冷却的工序中，向所述冷却装置的下部流入氦气作为所述冷却气体，从比流入所述氦气的位置靠下方侧，与所述氦气分离地流入二氧化碳作为所述冷却气体，分别独立地控制所述氦气的流量和所述二氧化碳气体的流量。
(2)也可以根据所述光纤线的线速信号来控制所述氦气的流量，根据所述光纤线的涂敷层直径信号来反馈控制所述二氧化碳的流量。
(3)也可以根据所述光纤线的线速信号来控制所述二氧化碳的流量，根据所述光纤线的涂敷层直径信号来反馈控制所述氦气的流量。
(4)当将所述光纤线为最大线速Vmax(m/min)时所述氦气的流量设为X1(Standard Liter per Minute：SLM)，将所述光纤线为稳定抽线速度Vcenter(m/min)时所述氦气的流量设为X2(SLM)，将所述光纤线为最低线速Vmin(m/min)时所述氦气的流量设为X3(SLM)，将所述光纤线的线速设为V(m/min)，将所述氦气的流量设为X(SLM)时，所述Vmax、所述Vcenter、所述Vmin、所述V、所述X1、所述X2、所述X3以及所述X满足下述公式(1)或者(2)。
[数式1]
X = X 1 - X 2 V max - V center V + V max X 2 - V center X 1 V max - V center ( V center ≤ V ≤ V max ) - - - ( 1 )
X = X 2 - X 3 V center - V min V + V center X 3 - V min X 2 V center - V min ( V min ≤ V ≤ V center ) - - - ( 2 )
(5)也可以使氦气、二氧化碳或者氮气流入到所述冷却装置的上部，并分别独立地控制各气体的流量。
(6)当所述光纤线的线速V的变化为Vmin2＜Vmin＜Vcenter＜Vmax＜Vmax2时，在Vmin2＜V＜Vmin的范围中，根据所述涂敷层直径信号来独立地反馈控制流入到所述冷却装置的上部的所述二氧化碳或者所述氮气，在Vmax＜V＜Vmax2的范围中，根据所述线速信号来独立地控制流入到所述冷却装置的上部的所述氦气。
根据上述(1)所记载的光纤线的制造方法，由于冷却装置与涂敷装置被连结，并仅在冷却装置的上部有气体的排出口，所以能够尽量防止气体从外部进入到该冷却装置内，可提高冷却装置内的氦气的浓度。结果，能够使氦的流量显著减少到以往的5％～50％程度。而且，由于能够尽量防止来自外部的气体进入到冷却装置内，所以可使冷却装置内的气流成为稳定的上方气流。
另外，通过向涂敷装置上部流入二氧化碳，并向冷却装置下部流入氦气，会在冷却装置内产生上方气流、并且在涂敷树脂附近存在足够的二氧化碳。由此，能够防止气泡向保护覆盖层的混入。
而且，由于仅使用氦气以及二氧化碳，所以通过调整这些气体的流量，能够使得基于该流量的变化的冷却装置的冷却能力的响应性，在光纤线稳定地作为合格产品而被制造的线速范围中维持为高的水平。
在上述(2)～(3)的情况下，由于根据线速信号来控制氦气的流量，根据涂敷层直径信号来反馈控制二氧化碳的流量，所以能够根据独立信号来进行各气体流量的控制。因此，可使涂敷层直径为一定的线速范围变大，并且能够使冷却能力的调整响应性维持为高的水平。根据线速信号来控制二氧化碳的流量并根据涂敷层直径信号来反馈控制氦气的流量的情况也同样。
因此，由于可使涂敷层直径为一定的线速范围大，所以能够在使制造出的光纤线作为合格产品的状态下，降低抽线开始时的线速，然后，在使线速增加到稳定线速来抽出长条的合格产品后，在抽线的终端侧降低线速。因此，可提高成品率，并且不会产生涂敷装置的损伤，或者光纤线的终端磕到被缠绕的合格产品的光纤线从而使其受损。
另外，由于如上所述那样冷却能力的响应性高，所以能够将保护覆盖层的涂敷层直径维持为一定。因此，制造出的光纤线的侧压特性良好。
而且，由于能够大幅减少氦气的流量，所以可抑制光纤线的制造成本，能够低成本地制造光纤线。
并且，由于可以降低冷却装置内的气体流量的总量，所以能够对于宽大的线速不产生线振动地制造出良好的光纤线。
附图说明
图1是表示在本发明的光纤线的制造方法的第一实施方式中使用的光纤线的制造装置的概略结构图。
图2是表示一般的冷却装置的概略截面图。
图3是表示对于冷却装置的长度与能够冷却的极限线速之间的关系进行实验而得出的结果的图表。
图4是表示通过放射温度计来测定从加热炉取出的光纤裸线的温度的结果的图表。
图5是通过线性函数表示了光纤线的线速V与氦气的流量X之间的关系时的图表。
图6是表示在本发明的光纤线的制造方法的第二实施方式中使用的光纤线的制造装置的概略结构图。
图7是表示在实施例1中线速、气体的流量以及涂敷层直径之间的关系的图表。
图8是表示在比较例1中线速、气体的流量以及涂敷层直径之间的关系的图表。
图9是表示在比较例2中线速、气体的流量以及涂敷层直径之间的关系的图表。
图10是表示在实施例2中线速、气体的流量以及涂敷层直径之间的关系的图表。
图11是表示在实施例3中线速、气体的流量以及涂敷层直径之间的关系的图表。
图12是表示在实施例4中线速、气体的流量以及涂敷层直径之间的关系的图表。
图13是表示在比较例6中线速、气体的流量以及涂敷层直径之间的关系的图表。
图14是表示一般的光纤的制造方法的概略结构图。
具体实施方式
对本发明的光纤线的制造方法的各实施方式进行说明。
在这些实施方式中，为了更好地理解本发明的主旨而进行具体说明，只要没有特别指定，便不对本发明进行限定。
(1)第一实施方式
图1是表示在本发明的光纤线的制造方法的第一实施方式中使用的光纤线的制造装置的概略结构图。
该光纤线的制造装置大致由加热炉2、冷却装置4、涂敷装置6、用于将冷却装置4及涂敷装置6之间连结的筒状连结部件5、外径测定器7、固化装置8、转动滑轮(turn pulley)9以及引取机10构成。
在冷却装置4与涂敷装置6之间设有连结部件5，该连结部件5将冷却装置4与涂敷装置6气密连结。
在冷却装置4的下端部的侧面形成有氦气的导入口4a。在连结部件5的侧面形成有二氧化碳的导入口5a。
作为冷却装置4，例如可使用图2所示那样的构造的冷却装置。
该冷却装置4由冷却筒14a和循环水筒14b构成。
在冷却筒14a内插入光纤裸线3。
可从在冷却筒14a的上部设置的导入口14c、在冷却筒14a的中央部设置的导入口14d或者在冷却筒14a的下部设置的导入口14e的任意一个，向该冷却筒14a内导入冷却气体(以下有时简称为“气体”)。例如，在图1所示的冷却装置4中，冷却筒14a的导入口14e是氦气的导入口4a，冷却筒14a的其他导入口14c、14d被封闭成不发生气体的流出流入。
在循环水筒14b中，被导入冷却水并使之循环。
光纤裸线3在经过该冷却筒14a的期间通过冷却气体与循环水的热交换被冷却，并经由连结部件5，被送入到用于涂敷成为覆盖层的树脂的涂敷装置6。
在本实施方式中，多个这样的冷却装置4连结而被使用。在如此连结了多个的情况下，形成只有最下部的冷却筒14a的导入口14e成为氦气的导入口4a，其他的导入口被封闭的构成。
外径测定器7经由线缆15与第一控制装置连接(省略图示)。该第一控制装置对从连结部件5的导入口5a流入到冷却装置4内的二氧化碳的流量进行控制。
引取机10经由线缆16与第二控制装置连接(省略图示)。该第二控制装置对从冷却装置4的导入口4a流入到冷却装置4内的氦气的流量进行控制。根据引取机10的旋转速度，可计算出光纤线11的线速。
对使用了该光纤线的制造装置的光纤线的制造方法进行说明。
光纤母材1被加热炉2熔融变形，该熔融变形后的部位被从加热炉2的出口引出而作为光纤裸线3。
接着，通过设置在加热炉2的下方并未与加热炉2连结的冷却装置4，对光纤裸线3进行强制冷却。
接着，通过设置在冷却装置4下方的涂敷装置6对被冷却后的光纤裸线3在周围形成保护覆盖层，从而成为光纤线11。
通过外径测定器7来测定被涂敷了保护覆盖层后的光纤线11的涂敷层直径(光纤线11的外径)。
接着，光纤线11的保护覆盖层被固化装置8固化。
接着，光纤线11经由转动滑轮9、引取机10而被向省略图示的缠绕机卷绕。
在本实施方式的光纤线的制造方法中，冷却气体(氦、二氧化碳)流入到被冷却装置4、连结部件5、涂敷装置6以及涂敷装置6内侧的涂敷树脂的弯液面封闭的空间(不过在冷却装置4的上端部，向外部开口)。由此，冷却装置4内部以及连结部件5内部的气体的气流除了跟随光纤裸线3而流动的一部分气体以外，都强制性地成为上方气流，只从冷却装置4的上端部向冷却装置4的外部排出。
由于该冷却气体的流动，冷却装置4内的气体的流动不会变得不稳定，并且也不会产生依赖于光纤线11的抽线条件的不稳定的气流。因此，冷却气体的流动成为稳定的上方气流12、13。结果，冷却装置4能够得到稳定的冷却能力。
并且，成为上方气流12、13的气体从也可成为外部气体向冷却装置4内侵入的入口的冷却装置4的上端，强制性地被喷出到外部。因此，能够将气体从冷却装置4的外部向冷却装置4内部的混入防止到最小程度。从而，能够最大限度地提高冷却装置4内冷却气体的浓度，尤其在使用了氦气的情况下，能够显著减少氦气的使用量。由此，可减少光纤线的制造成本。
在本实施方式中，除了氦气之外，还使二氧化碳与氦气分离地流入到冷却装置4内。
使氦气流入的场所是冷却装置4的下部或者连结部件5的上部。另一方面，使二氧化碳流入的场所比流入氦气的位置靠下侧、并且是涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部。在这些位置关系中，氦气流入的场所相对于朝向上方的气流成为下游侧，二氧化碳流入的场所相对于朝向上方的气流成为上游侧。
由此，气体的气流成为上方气流12、13，各气体稳定地流过。因此，二氧化碳的浓度在涂敷装置6附近最高，能够防止气泡混入、残留在保护覆盖层中。
并且，由于向冷却装置4的上部(下游)流动的氦气和二氧化碳的混合状态也总是稳定的，所以这些气体的冷却能力不会由于线速的不同而变得不稳定，是稳定的。因此，根据线速来使这些气体的流量发生变化，对冷却装置4的冷却能力进行了调整时的响应性良好，能够以一定的涂敷层直径来涂敷光纤裸线3。
另外，通过分别独立地调整流入到冷却装置4的下部或者连结部件5的上部的氦气、和流入到涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部的二氧化碳的流量，能够调整冷却装置4的冷却效率(冷却能力)。即，在本实施方式中，通过2个系统独立的信号来控制氦气的流量与二氧化碳的流量。作为2个系统独立的信号，可以使用表示光纤线11的线速的线速信号、和表示光纤线11的涂敷层直径的涂敷层直径信号。
优选根据光纤线的线速信号来控制热传导率高的氦气的流量，根据涂敷层直径信号来反馈控制(PID控制)热传导率低的二氧化碳的流量。另外，也可以根据线速来切换通过涂敷层直径信号控制的气体种类。
另外，对于二氧化碳的导入口5a与氦气的导入口4a之间存在的二氧化碳和氦气的混合气体区域(成为上方气流的二氧化碳与被光纤裸线3拖引的氦气混合的区域)的混合气体，该混合气体也由于从上游侧(涂敷装置6侧)产生的上方气流而成为上方气流。因此，该混合气体总是流向冷却装置4的上方(加热炉两侧)，最终从冷却装置4的上端被排出。从而，在本实施方式的光纤线的制造方法中，能够响应性良好地容易地进行冷却能力的调整。
由此，在本实施方式的光纤线的制造方法中，即使进行抽线的线速从低速变成了高速，也能够在其范围中根据该线速的变动，响应性良好地进行使涂敷层直径保持一定那样的冷却装置4的冷却能力的控制。
在本实施方式的冷却装置4中，当流入到冷却装置4内的气体对应线速而使它们的流量发生变化时，各气体的增减方向相反。即，在线速慢的情况下，氦气的流量降低，二氧化碳的流量增加。这与热传导率高的氦气的流量固定的情况相比，减小二氧化碳的增加量即可。另一方面，在线速快的情况下，氦气的流量增加，二氧化碳的流量降低。这样，在本实施方式中，虽然冷却装置4内的气体流量的总量发生变化，但由于来自外部的气体的侵入变少，并且彼此的气体的增减方向相反，所以气体流量的总量不会显著增加。因此，不会产生光纤裸线3的线振动。
而且，在本实施方式的光纤线的制造方法中，根据线速信号来控制热传导率高的氦气的流量。由此，在线速低的情况下，能够特别减小氦气的流量，可根据情况减少到0。另一方面，在线速高的情况下，可以使氦气的流量增加到能够恰当冷却光纤裸线3的流量。不过，由于在确保了冷却装置4的适当的冷却长度的基础上，调整各气体的流量来进行冷却能力的微调整，所以气体流量不会显著增加(例如10(L/min)以上)。因此，不会成为使光纤裸线3产生线振动的气体流量。
另外，在本实施方式的光纤线的制造方法中，根据涂敷层直径信号反馈控制了热传导率低的二氧化碳的流量。由此，当存在涂敷层直径变粗的趋势时，二氧化碳的流量增加，另一方面，当存在涂敷层直径变细的趋势时，二氧化碳的流量减少。结果，能够将涂敷层直径控制为一定。
接下来，表示光纤裸线3的冷却所需的冷却装置4的长度的估算方法。
在将冷却装置4与涂敷装置6连结的状态下冷却能力最大(即，氦气以外的气体的流量为0)，在将冷却装置4内的气氛设为氦气气氛的状态下，适当选择能够得到所需的冷却能力的冷却装置4的长度。例如，在冷却装置4的下部或者连结部件5的上部设置氦气的导入口4a，向冷却装置4内流入5.0(Standard Liter per Minute：每分钟标准立方升；SLM)的氦气，来决定能够得到所需的冷却能力的冷却装置4的长度。
一般对于必要的冷却装置4的长度，由于根据冷却装置4的构造(内径、内壁表面的形状、内壁的材质、冷却水的温度等)而发生变化，所以不能一概地决定。但是，冷却装置4需要在假定为至少制造出的光纤线是合格产品的最大线速、和氦气的浓度高的理想状态下，能够将光纤裸线冷却到所需的温度。
本实施方式的光纤线的制造方法能够应用到可冷却光纤裸线的最大线速为止，尤其不依赖于冷却装置4的构造、长度。
这里，图3表示在使用了图2所示的冷却装置的情况下，对于冷却装置的必要长度的线速依赖性进行验证而得到的结果。图3的图表表示对于冷却装置的长度与能够冷却的极限线速之间的关系进行实验而得到的结果。其中，作为冷却装置4，使用了内径为10mm的黄铜制的管。而且，作为在循环水筒14b内循环的冷却水，使用了20℃的水。
另外，图4表示对于在不使用冷却装置而使从加热炉中取出的光纤裸线在空气中裸行的情况下，光纤裸线的温度到达50℃为止的距离与线速的关系进行验证而得到的结果。图4的图表表示通过放射温度计对从加热炉中取出的光纤裸线的温度进行测定的结果。
根据以上的结果可确认：在冷却装置4的必要长度为最大的情况下(仅使用氦气作为冷却气体)，如果是该情况下的最大线速以下的线速，则通过根据该线速来混合二氧化碳，光纤裸线的温度不会过度降低，可将光纤裸线冷却到能够涂敷保护覆盖层的温度。而且确认到：即使在对冷却装置的长度量的光纤裸线进行了空冷的情况下，如果是光纤裸线的温度不过度降低的范围的线速，则能够将光纤裸线的温度控制为一定。综上所述，通过使流过的气体的量与冷却装置的长度对应地变化，能够在较大的线速范围冷却光纤裸线。例如在冷却装置4的长度为10m的情况下，由图3可知，通过调整冷却气体的流量，能够到大约最大为3000(m/min)的线速为止冷却光纤裸线。另一方面，在不使用气体的情况下，由图4可知，能够到大约最大为1000(m/min)的线速为止冷却光纤裸线。即，在冷却装置的长度为10m的情况下，通过适当调节冷却气体的流量，能够最大在线速1000～3000(m/min)的范围冷却光纤裸线。
接下来，对冷却装置4中的氦气的流量的变动范围进行研究。
当光纤线11为最大线速Vmax时，将流入到涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部的二氧化碳的流量设为0.03～0.5(SLM)程度，来确认光纤线11的涂敷层直径成为目标涂敷层直径的氦气的流量(5(SLM)以下)。而且，将该流量设定为最大线速Vmax下的氦气的流量X1(SLM)。
而且，当光纤线11为制造中心线速(稳定抽线速度)Vcenter时，将流入到涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部的二氧化碳的流量设为0.03～0.5(SLM)程度，来确认光纤线11的涂敷层直径成为目标涂敷层直径的氦气的流量。而且，将该流量设定为制造中心线速Vcenter下的氦气的流量X2(SLM)。
另外，当光纤线11为最低线速Vmin时，将流入到涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部的二氧化碳的流量设为0.03～0.5SLM程度，来确认光纤线11的涂敷层直径成为目标涂敷层直径氦气的流量。而且，将该流量设定为最低线速Vmin下的氦气的流量X3(SLM)。
以上的氦气流量的关系是X3≤X2≤X1＜5。
根据以上的关系，与光纤线11的线速V(m/min)对应地调整氦气的流量X(SLM)。在对氦气的流量X(SLM)进行调整的情况下，其函数没有特别限定，可以是线性函数，也可以是二次函数，但优选是线性函数。图5例示了用线性函数来表示光纤线11的线速V(m/min)与氦气的流量X(SLM)的关系时的图表。
此时，上述的Vmax、Vcenter、Vmin、V、X1、X2、X3以及X满足下述公式(1)或者(2)。
X = X 1 - X 2 V max - V center V + V max X 2 - V center X 1 V max - V center ( V center ≤ V ≤ V max ) - - - ( 1 )
X = X 2 - X 3 V center - V min V + V center X 3 - V min X 2 V center - V min ( V min ≤ V ≤ V center ) - - - ( 2 )
接下来，对于光纤线11的涂敷层直径的控制性进行研究。
在根据线速信号控制氦气流量的状态下，通过涂敷层直径信号来反馈控制流入到涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部的二氧化碳的流量。此时，对能否在允许的线速范围的整个区域二氧化碳的流量不为0而将涂敷层直径控制为一定进行确认。
如上所述，对冷却装置4中的氦气流量的变动范围与光纤线11的涂敷层直径的控制性进行研究的结果是，冷却装置4内的氦气流量为5.0(SLM)以下，冷却装置4内的二氧化碳流量为2.0(SLM)以下。因此可确认：冷却装置4内的最大气体流量是7.0(SLM)，不是产生光纤裸线3的线振动的流量。
而且，在线速为高速的区域以及低速的区域中，从涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部流入的二氧化碳的流量也不会为0.03(SLM)以下。因此，不会产生气泡混入、残留到保护覆盖层中，能够在非常大的线速范围将涂敷层直径控制为一定。
这样，在本实施方式的光纤线的制造方法中，用于对氦气的流量与二氧化碳的流量进行控制的信号是彼此独立的信号(线速信号、涂敷层直径信号)。因此，能够分别独立地控制各气体的流量。而且，冷却装置4内的氦气与二氧化碳的流动不会由于它们流量而发生变化，总是上方气流。因此，在改变了这些气体的流量比来对冷却能力进行了调整时，由于其响应性良好，并且对于线速变动的响应也快，所以能够将光纤线11的涂敷层直径保持为一定。
另外，由于氦气的流量根据线速信号而增减，所以不会不必要地增加二氧化碳的流量，能够调整对光纤裸线3进行冷却的冷却装置4的冷却能力。
(2)第二实施方式
图6是表示在本发明的光纤线的制造方法的第二实施方式中使用的光纤线的制造装置的概略结构图。
在图6中，对于与图1所示的构成要素相同的构成要素标注了相同的附图标记，并省略其说明。
该实施方式的光纤线的制造装置与上述第一实施方式的不同点在于：在冷却装置4的上部侧面设有二氧化碳以及/或者氮气的导入口4b；和在比冷却装置4的上部侧面的导入口4b靠上方设有氦气的导入口4c。即，参照图2，例如在该冷却装置4是一个的情况下(冷却装置4由一组冷却筒14a以及循环水筒14b构成的情况下)，冷却筒14a的导入口14c、14e分别是氦气的导入口4c、4a，冷却筒14的导入口14d是二氧化碳以及/或者氮气的导入口4b。在连结了多个冷却装置4的情况下，只要根据这些冷却筒14的各导入口14c、14d、14e的位置，适当地设定氦气的导入口4c、二氧化碳以及/或者氮气的导入口4b即可。此时，未使用的各导入口14c、14d、14e关闭。
外径测定器7经由线缆15与第三控制装置(省略图示)连接。该第三控制装置控制从导入口5a以及导入口4b流入到冷却装置4内的二氧化碳的流量以及/或者氮气的流量。
引取机10经由线缆16与第四控制装置(省略图示)连接。该第四控制装置控制从导入口4a以及从导入口4c流入到冷却装置4内的氦气的流量。
在本实施方式中，通过利用流入到冷却装置4的下部或者连结部件5的上部的氦气、流入到涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部的二氧化碳、以及流入到冷却装置4的上部的二氧化碳、氮气或者氦气，调整这些气体的流量，能够调整冷却装置4的冷却效率(冷却能力)。
例如，从冷却装置4的下部或者连结部件5的上部(导入口4a)流入氦气，并且从冷却装置4的上部(导入口4c)流入氦气。该情况下，在比导入口4c靠上部、即加热炉2附近的光纤裸线3的温度高的区域，能够提高光纤裸线3的冷却效率。因此，尤其在线速快时，能够有效地对光纤裸线3进行冷却。而且，由于不会对涂敷装置6的上部的气氛造成影响，所以可抑制保护覆盖层发生气泡的混入。
另外，例如从涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部(导入口5a)流入二氧化碳，并且从冷却装置4的上部(导入口4b)流入二氧化碳以及/或者氮气。该情况下，在比导入口4b靠上部、即加热炉2附近的光纤裸线3的温度高的区域，能够降低光纤裸线3的冷却效率。因此，尤其在线速慢时是有效的。另外，由于不会对涂敷装置6的上部的气氛造成影响，所以可抑制保护覆盖层发生气泡的混入。这些气体不会对加热炉2的火焰造成影响。
并且，也可以通过2个系统以上的独立信号来控制流入到冷却装置4的上部的二氧化碳以及/或者氮气的流量、和氦气的流量。作为2个系统以上的独立信号，可使用表示光纤线11的线速的线速信号、和表示光纤线11的涂敷层直径的涂敷层直径信号。
例如，尤其在光纤线11的线速为高速区域(最大线速Vmax附近)的情况下，对冷却装置4要求高的冷却能力。因此，根据线速信号来增加流入到冷却装置4的上部的氦气流量。
该情况下，对于相同的线速信号，按照流入到冷却装置4的下部或者连结部件5的上部的氦气的流量、与流入到冷却装置4的上部的氦气的流量均不变化的方式，划分光纤线11的线速范围，仅使任意一方的氦气的流量发生变化。即，在Vmin～(Vmax-α)的线速范围，仅使流入到冷却装置4的下部或者连结部件5的上部的氦气、即从导入口4a流入的氦气的流量变化。另一方面，在(Vmax-α)～Vmax的线速范围，仅使流入到冷却装置4的上部的氦气、即从导入口4c流入的氦气的流量发生变化。这里，α表示了在使二氧化碳最低限度流过的情况下仅通过氦气1个系统能够冷却的最高线速。
另外，在光纤线11的线速位于低速区域(最低线速Vmin附近)的情况下，对冷却装置4不要求高的冷却能力。因此，根据涂敷层直径信号，来增加流入到冷却装置4的上部的二氧化碳的流量以及/或者氮气的流量。
该情况下，对于相同的涂敷层直径信号，按照流入到涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部的二氧化碳的流量、与流入到冷却装置4的上部的二氧化碳的流量以及/或者氮气的流量均不发生变化的方式，划分光纤线11的线速范围，使这些气体的流量发生变化。即，在Vmin～(Vmin-β)的线速范围，仅使流入到冷却装置4的上部的气体、即从导入口4b流入的二氧化碳的流量以及/或者氮气的流量发生变化。另一方面，在(Vmin-β)～Vmax的线速范围，仅使流入到涂敷装置6的上部或者连结部件5的下部的气体、即从导入口5a流入的二氧化碳的流量发生变化。这里，β表示了在二氧化碳为最大限度流过的情况下，仅通过二氧化碳1个系统能够将敷层系统控制为一定的最低线速。
这样，在分别对根据线速而控制的气体种类、流入位置进行控制的情况下，当将各个控制形成为1个系统时，本实施方式被视为合计4个系统的控制。
在本实施方式中，例示了在冷却装置4的上部侧面设有二氧化碳以及/或者氮气的导入口4b，在比冷却装置4的上部侧面的导入口4b靠上方设有氦气的导入口4c的情况，但本发明不限于此。在本发明中，也可以从在冷却装置的上部侧面设置的一个导入口，流入从氦气、二氧化碳以及氮气中选择出的1种或者2种以上的气体。
实施例
以下，通过实施例来进一步具体说明本发明，但本发明不限于以下的实施例。
“实施例1”
在图1所示的装置构成中，以中心线速为1800(m/min)来进行光纤线的抽线，由此制造出光纤线。
通过连结部件将未与加热炉连结的冷却装置与涂敷装置连结。按照使冷却装置的下部流过氦气的方式安设管线，并按照使涂敷装置的上部(连结部件的下部)流过二氧化碳的方式安设管线。
作为冷却装置，使用连结了6个由黄铜构成的内径为10mm、长度为1m的圆筒形冷却筒而成的冷却装置，该冷却装置的冷却长度为6m。另外，在构成冷却装置的循环水筒内循环的冷却水的温度恒定为20℃。
连结部件的长度为300mm。
可以采用如此使用连结部件的方法，但也可以是冷却装置与涂敷装置为一体的构造，没有特别限定。
而且，根据线速信号来线性控制流入到冷却装置的下部的氦气的流量，根据涂敷层直径信号来反馈控制流入到涂敷装置的上部的二氧化碳的流量。
并且，通过回收装置来回收从冷却装置的上部排出的气体，在将该回收的气体分离后，进行再利用。
在将抽线开始时的线速调整成800(m/min)后，开始制造合格的光纤线作为制品。
然后，自动地花费1小时，使制造中心线速增加到1800(m/min)，在该状态下使线速变动范围为±200(m/min)，并且将光纤线抽出1300km。然后，自动地花费1小时使线速减速成800(m/min)后，结束光纤线的抽线。
该期间的光纤线的合格产品合计是1500km。而且，在线速为800(m/min)～2000(m/min)的整个区域，制造出的光纤线的涂敷层直径恒定为目标值的195μm，也没有气泡向保护覆盖层混入的现象，能够进行控制性(响应性)良好的控制。
而且，作为在抽线开始时使用的光纤线的不合格产品的长度大约是15km，非常短。
抽线时的线速以及气体流量如下所述，使氦气流量线性增减。
将最低线速Vmin设为800(m/min)，此时氦气的流量是0.2SLM，二氧化碳的流量是1.8SLM。
将稳定抽线速度Vcenter设为1800(m/min)，此时氦气的流量是1.5(SLM)，二氧化碳的流量是0.2(SLM)。
将最大线速Vmax设为2000(m/min)，此时氦气的流量是2.0(SLM)，二氧化碳的流量是0.2(SLM)。
图7表示线速、气体的流量以及涂敷层直径的关系。
“比较例1”
除了按照使冷却装置的下部流过氦气与二氧化碳的方式安设管线，使这些氦气的流量与二氧化碳的流量的总量一定，根据线速信号将这些气体的流量控制成一定之外，与实施例1同样地进行光纤线的制造，将其作为比较例1。
在将抽线开始时的线速调整成800(m/min)后，开始了制造合格的光纤线作为制品。
然后，自动地花费1小时使制造中心线速增加到1800(m/min)，在该状态下将线速变动范围设为±200(m/min)，并且使光纤线抽出1300km。然后，在自动地花费1小时将线速减速到800(m/min)后，结束光纤线的抽线。
该期间的光纤线的合格产品合计是500km。而且，在线速范围为800(m/min)～2000(m/min)中，制造出的光纤线的涂敷层直径未被恒定维持为目标值的195μm，可见气体条件的设定存在不足以及困难。另外，由于将氦气与二氧化碳气体混合导入到冷却装置，所以涂敷装置上部的二氧化碳浓度降低，发现了气泡向保护覆盖层的混入。
而且，由于制造出的光纤线从线速为800(m/min)开始为合格品，所以作为抽线开始使用的光纤线的不合格产品的长度是大约15km，非常短。
抽线时的线速与气体流量如下所述，使氦气的流量线性增减。
将最低线速Vmin设为800(m/min)，此时氦气的流量是0SLM，二氧化碳的流量是2.0SLM。
将稳定抽线速度Vcenter设为1800(m/min)，此时氦气的流量是1.7(SLM)，二氧化碳的流量是0.3(SLM)。
将最大线速Vmax设为2000(m/min)，此时氦气的流量是2.0(SLM)，二氧化碳的流量是0(SLM)。
图8表示线速、气体的流量以及涂敷层直径的关系。
“比较例2”
除了仅根据涂敷层直径信号来反馈控制流入到涂敷装置的上部的二氧化碳的流量以外，与实施例1同样地进行光纤线的制造，将其作为比较例2。
在将抽线开始时的线速调整为800(m/min)后，开始制造合格的光纤线作为制品。
然后，自动地花费1小时将制造中心线速增加到1800(m/min)，在该状态下将线速变动范围设为±200(m/min)，并且使光纤线抽出1300km。然后，在自动地花费1小时使线速减速到800(m/min)后，结束光纤线的抽线。
该期间的光纤线的合格产品合计是1000km。而且，在线速为1500(m/min)以下时，发现与二氧化碳的流量增加相伴的涂敷层直径的控制性降低，发现了涂敷层直径的变动。另外，在线速为1000(m/min)以下时，冷却装置内的气体流量的总量增加，产生线振动，发现了涂敷层直径的变动。而且，由于制造出的光纤线从线速为800(m/min)开始为合格品，所以作为抽线开始使用的光纤线的不合格产品的长度大约是15km，非常短。
抽线时的线速与气体流量如下所述，将氦气的流量设为一定。
将最低线速Vmin设为800(m/min)，此时氦气的流量是2.0SLM，二氧化碳的流量是25SLM。
将稳定抽线速度Vcenter设为1800(m/min)，此时氦气的流量是2.0(SLM)，二氧化碳的流量是0.5(SLM)。
将最大线速Vmax设为2000(m/min)，此时氦气的流量是2.0(SLM)，二氧化碳的流量是0.03(SLM)。
图9表示线速、气体的流量以及涂敷层直径的关系。
考察实施例1、比较例1以及比较例2的结果。
在实施例1、比较例1以及比较例2中，以利用连结部件连结了全部冷却装置与涂敷装置状态进行了评价。
在实施例1中将控制信号设为2个系统，在比较例1中将气体流量的总量设为一定，在比较例2中将氦气的流量设为固定，使二氧化碳的流量可变。
在图7～9所示的图表中，表示了相对于线速(横轴)的氦气的流量(左纵轴)、相对于线速的冷却装置内的气体流量的总量(左纵轴)以及相对于线速的涂敷层直径(右纵轴)。
根据图7的结果可知，在实施例1中，由于在线速为800～2000(m/min)的整个区域进行了2个系统控制，所以气体流量的总量少，因此也不会产生线振动，由此制造出光纤线。结果，得到了涂敷层直径一定的光纤线。并且可知：在实施例1中，也没有气泡向保护覆盖层的混入，对冷却能力变化的响应性良好，因此该制造方法优良。
根据图8的结果可知，在比较例1中，由于将气体流量的总量设为一定，所以不能恰当地进行相对于线速变化的各气体的流量变化，无法使冷却装置的冷却能力恰当地变化。结果，制造出的光纤线在涂敷层直径为185～199μm的范围变动。可认为这是由于利用连结部件连结了冷却装置与涂敷装置，所以相对于气体流量变化的冷却能力的变化变大。而且，由于向冷却装置中流入氦气与二氧化碳的混合气体，所以气泡向保护覆盖层的混入频度高，无法获得良好的光纤线。
根据图9的结果可知，由于在比较例2中，使氦气的流量固定、使二氧化碳的流量可变，所以在线速为800～2000(m/min)的整个区域，能够使光纤线的涂敷层直径一定。但是，由于氦气的流量固定，所以在低速线速区域增加了二氧化碳的流量。因此，在冷却装置内雷诺数增加，光纤裸线产生了线振动，结果涂敷层直径的变动变大。
根据以上的结果可知：在实施例1的2个系统控制方式中，由于气体流量没有显著的增加，所以也没有光纤裸线的线振动、气泡向保护覆盖层的混入，与气体流量变化对应的冷却能力变化的响应性优良。
“实施例2”
在图1所示的装置构成中，以中心线速2400(m/min)来进行抽线，由此制造出光纤线。
利用连结部件来连结未与加热炉连结的冷却装置和涂敷装置。按照使冷却装置的下部流过氦气的方式安设管线，并按照使涂敷装置的上部(连结部件下部)流过二氧化碳的方式安设管线。
作为冷却装置，使用连结了6个由黄铜构成的内径为15mm、长度为1.5m的圆筒形冷却筒而成的冷却装置，该冷却装置的冷却长度为9m。而且，使在构成冷却装置的循环水筒内循环的冷却水的温度恒定为30℃。
连结部件的长度是400mm。
另外，根据线速信号来线性控制流入到冷却装置的下部的氦气的流量，根据涂敷层直径信号来反馈控制流入到涂敷装置的上部的二氧化碳的流量。
在将抽线开始时的线速调整为1000(m/min)后，开始制造合格的光纤线作为制品。
然后，自动地花费1.25个小时使制造中心线速增加到2400(m/min)，在该状态下使线速变动范围为±300(m/min)，并且使光纤线抽出1300km。然后，在自动地花费1.25个小时使线速减速到1000(m/min)后，结束光纤线的抽线。
该期间的光纤线的合格产品合计为1500km。而且，在线速为1000(m/min)～2700(m/min)的整个区域，制造出的光纤线的涂敷层直径恒定为目标值的195μm，也不产生气泡向保护覆盖层的混入，能够进行控制性(响应性)良好的控制。
另外，在抽线开始时使用的光纤线的不合格产品的长度大约是18km，非常短。
抽线时的线速、气体流量如下所述，使氦气的流量线性增减。
将最低线速Vmin设为1000(m/min)，此时氦气的流量是0.1(SLM)，二氧化碳的流量是1.6(SLM)。
将稳定抽线速度Vcenter设为2400(m/min)，此时氦气的流量是1.2(SLM)，二氧化碳的流量是0.2(SLM)。
将最大线速Vmax设为2700(m/min)，此时氦气的流量是2.0(SLM)，二氧化碳的流量是0.05(SLM)。
图10表示线速、气体的流量以及涂敷层直径的关系。
“实施例3”
在图1所示的装置构成中，以中心线速2700(m/min)来进行抽线，由此制造出光纤线。
利用连结部件来连结未与加热炉连结的冷却装置和涂敷装置。按照使冷却装置的下部流过氦气的方式安设管线，并按照使涂敷装置的上部(连结部件的下部)流过二氧化碳的方式安设管线。
作为冷却装置，使用连结了5个由黄铜构成的内径为20mm、长度为2m的圆筒形冷却筒而成的冷却装置，该冷却装置的冷却长度为10m。而且，使在构成冷却装置的循环水筒内循环的冷却水的温度恒定为15℃。
并且，按照从冷却装置的上方向第一个筒的下部通过其他途径流过氦气与氮气的混合气体的方式安设管线。
连结部件的长度是600mm。
另外，在线速为1500～2800(m/min)的范围利用线速信号来线性控制流入到冷却装置的下部的氦气的流量。在线速为2800～3000(m/min)的范围利用线速信号来线性控制流入到冷却装置的上部的氦气的流量。
而且，在线速为1500～3000(m/min)的范围利用涂敷层直径信号来反馈控制流入到涂敷装置的上部的二氧化碳的流量。在线速为1000～1500(m/min)的范围利用涂敷层直径信号来反馈控制流入到冷却装置的上部的氮气的流量。
在将抽线开始时的线速调整为1000(m/min)后，开始制造合格的光纤线作为制品。
然后，自动花费2个小时将制造中心线速增加到2700(m/min)，在该状态下将线速变动范围设为±300(m/min)，并且将光纤线抽出1200km。然后，在自动地花费2个小时将线速减速成1000(m/min)后，结束光纤线的抽线。
该期间的光纤线的合格产品合计是1500km。而且，在线速为1000(m/min)～3000(m/min)的整个区域，制造出的光纤线的涂敷层直径恒定为目标值的195μm，也不产生气泡向保护覆盖层的混入，能够进行控制性(响应性)良好的控制。
另外，在抽线开始时使用的光纤线的不合格产品的长度大约是18km，非常短。
抽线时的线速、气体流量如下所述，使氦气的流量线性增减。
将最低线速Vmin2设为1000(m/min)，此时流入到冷却装置的下部的氦气的流量是0(SLM)，流入到冷却装置的上部的氦气的流量是0(SLM)，流入到涂敷装置的上部的二氧化碳的流量是2.0(SLM)，流入到冷却装置的上部的氮气的流量是1.0SLM。
将最低线速Vmin设为1500(m/min)，此时流入到冷却装置的下部的氦气的流量是0.5(SLM)，流入到冷却装置上部的氦气的流量是0(SLM)，流入到涂敷装置的上部的二氧化碳的流量是2.0(SLM)，流入到冷却装置的上部的氮气的流量是0(SLM)。
将稳定抽线速度Vcenter设为2700(m/min)，此时流入冷却装置下部的氦气的流量是1.0(SLM)，流入冷却装置上部的氦气的流量是0(SLM)，流入涂敷装置上部的二氧化碳气体的流量是0.1(SLM)，流入到冷却装置的上部的氮气的流量是0(SLM)。
将最大线速Vmax设为2800(m/min)，此时流入到冷却装置的下部的氦气的流量是1.5(SLM)，流入到冷却装置的上部的氦气的流量是0(SLM)，流入到涂敷装置的上部的二氧化碳的流量是0.1(SLM)，流入到冷却装置的上部的氮气的流量是0(SLM)。
将最大线速Vmax2设为3000(m/min)，此时流入到冷却装置的下部的氦气的流量是1.5(SLM)，流入到冷却装置的上部的氦气的流量是0.5(SLM)，流入到涂敷装置的上部的二氧化碳的流量是0.1(SLM)，流入到冷却装置的上部的氮气的流量是0(SLM)。
图11表示线速、气体的流量以及涂敷层直径的关系。
“实施例4”
在图1所示的装置构成中，以中心线速1200(m/min)来进行抽线，由此制造出光纤线。
不使用连结部件地将与加热炉连结的冷却装置和涂敷装置连结，连结部件的长度实质为0mm。按照使冷却装置的下部流过氦气的方式安设管线，并按照使涂敷装置的上部(连结部件的下部)流过二氧化碳的方式安设管线。
作为冷却装置，使用连结了3个由黄铜构成的内径为8mm、长度为1.2m的圆筒形冷却筒而成的冷却装置，该冷却装置的冷却长度是3.6m。而且，使在构成冷却装置的循环水筒内循环的冷却水的温度恒定为20℃。
另外，根据线速信号来线性控制流入到冷却装置的下部的氦气的流量，根据涂敷层直径信号来反馈控制流入到涂敷装置的上部的二氧化碳的流量。
在将抽线开始时的线速调整为600(m/min)后，开始制造合格的光纤线作为制品。
然后，自动花费0.5个小时使制造中心线速增加到1200(m/min)，在该状态下将线速变动范围设为±150(m/min)，并且使光纤线抽出1300km。然后，在自动地花费0.5个小时使线速减速到600(m/min)后，结束光纤线的抽线。
该期间的光纤线的合格产品合计是1500km。另外，在线速为600(m/min)～1350(m/min)的整个区域，制造出的光纤线的涂敷层直径恒定为目标值的195μm，也不产生气泡向保护覆盖层的混入，能够进行控制性(响应性)良好的控制。
另外，抽线开始所使用的光纤线的不合格产品的长度是大约10km，非常短。
抽线时的线速、气体流量如下所述，使氦气的流量线性增减。
将最低线速Vmin设为600(m/min)，此时氦气的流量是0SLM，二氧化碳的流量是1.5SLM。
将稳定抽线速度Vcenter设为1200(m/min)，此时氦气的流量是1.0(SLM)，二氧化碳的流量是0.3(SLM)。
将最大线速Vmax设为1350(m/min)，此时氦气的流量是1.5(SLM)，二氧化碳的流量是0.15(SLM)。
图12表示线速、气体的流量以及涂敷层直径的关系。
考察实施例2～4的结果。
在实施例2、3中，以利用连结部件连结了冷却装置与涂敷装置的状态进行了评价。在实施例4中，以不使用连结部件而将冷却装置与涂敷装置直接连结的状态进行了评价。
在实施例2中，对于比实施例1还大的线速区域以及高速线速进行了实验。结果，与实施例1同样，不产生光纤裸线的线振动地进行了光纤线的制造。结果，得到了涂敷层直径一定的光纤线。并且可知：在实施例2中，也不产生气泡向保护覆盖层的混入，对冷却能力变化的响应性良好，因此本实施例的光纤线的制造方法优良。
在实施例3中，通过其他途径使氦气与氮气的混合气体流入到冷却装置的上部来进行了实验。结果，不产生光纤裸线的线振动地进行了光纤线的制造。结果，得到了涂敷层直径一定的光纤线。并且可知：在实施例3中，也不产生气泡向保护覆盖层的混入，对冷却能力变化的响应性良好，因此本实施例的光纤线的制造方法优良。
在实施例4中，降低线速进行了实验。结果，不产生光纤裸线的线振动地进行了光纤线的制造。结果，得到了涂敷层直径一定的光纤线。并且可知：在实施例4中，也不产生气泡向保护覆盖层的混入，对冷却能力变化的响应性良好，因此本实施例的光纤线的制造方法优良。
根据以上的结果，确认了实施例2～4中的2个系统控制方式能够应对宽大的线速区域。
另外，在实施例1～4中，将连结部件的长度在0～600mm的范围变更。而且，在冷却装置的下部或者连结部件的上部设置氦气的导入口，在涂敷装置的上部或者连结部件的下部设置二氧化碳的导入口，以将它们组合的4个模式进行了实验。
而且，设由黄铜构成的冷却筒的内径为8～20mm，设一个冷却筒的长度为1～2m，使循环水的温度在15～30℃的范围变化。并且，由图3可知，根据最大线速来估算冷却装置的必要长度(冷却长度)，进行了光纤线的制造。
另外，使用图4的结果来使光纤裸线裸行，进行了光纤线的制造。即，在光纤裸线的线速成为该光纤裸线的冷却所需的裸行距离之时的线速(例如在裸行距离为10m程度的情况下，光纤裸线的线速大约为1000m/min)之后，按照能够将涂敷层直径控制为一定的方式设定条件，开始制造合格的光纤线作为制品。
对于以上的变更，光纤裸线也不产生线振动地进行了光纤线的制造。结果，得到了涂敷层直径一定的光纤线。并且可知：在实施例1～4中，也不产生气泡向保护覆盖层的混入，对冷却能力变化的响应性良好，因此，实施例1～4的光纤线的制造方法优良。
“比较例3”
在图14所示的装置构成中，以中心线速1800(m/min)来进行抽线，由此制造出光纤线。
不利用连结部件将未与加热炉连结的冷却装置和涂敷装置连结，按照使冷却装置的下部流过氦气与氮气的混合气体的方式安设管线。
作为冷却装置，使用连结了6个由黄铜构成的内径为10mm、长度为1m的圆筒形冷却筒而成的冷却装置，该冷却装置的冷却长度为6m。而且，使在构成冷却装置的循环水筒内循环的冷却水的温度恒定为20℃。
另外，使流入到冷却装置的下部的氦气与氮气的混合气体的流量的总量一定，根据线速信号将该混合气体的流量控制为一定。
在抽线开始时使线速缓缓增加的过程中，若线速超过800(m/min)，则制造出的光纤线的涂敷层直径变细。然后，当线速为1000(m/min)时，由于该涂敷层直径变为180μm以下，所以中断了光纤线的抽线。
可认为这是由于流入到冷却装置的气体被光纤拖引而在冷却装置内几乎不产生气体的上方气流，无法对光纤裸线进行冷却。
在该比较例3中，设氦气的流量为0(SLM)，氮气的流量为2.0(SLM)，来开始抽线。
“比较例4”
除了将氮气的流量设为20(SLM)以外，与比较例3同样地进行光纤线的制造，将其作为比较例4。
在抽线开始时使线速缓缓增加的过程中，若线速超过1000(m/min)，则制造出的光纤线的涂敷层直径变细。然后，当线速为1200(m/min)时，由于该涂敷层直径变为180μm以下，所以中断了光纤线的抽线。
可认为这是由于流入到冷却装置的气体被光纤裸线拖引，所以在冷却装置内几乎不产生气体的上方气流，无法冷却光纤裸线。
考察比较例3、4的结果。
在比较例3、4中，未利用连结部件将冷却装置与涂敷装置连结，设氦气的流量与氮气的流量的总量为一定，向冷却装置内流动这些混合气体，对此进行评价。
在比较例3和比较例4中，虽然混合气体的流量的总量不同，但都随着线速增加而出现涂敷层直径变细的现象。可认为这是由于冷却装置内的混合气体的流动因线速的增加而发生变化，因此无法冷却光纤裸线。即，在线速为低速的情况下，冷却装置内的混合气体的气流成为上方气流，但随着线速的增加，被光纤裸线拖引的混合气体的量也增加，作为结果，混合气体的气流成为下方气流。结果，可认为气体从外部侵入到冷却装置内，从而无法冷却光纤裸线。另外，在比较例3、比较例4的条件下，与冷却装置内的气体的量无关，气体的气流根据线速变化。因此可知：比较例3、比较例4的条件不适于稳定的光纤线的抽线、冷却装置的冷却能力的维持。尤其是不适于高速的抽线。
“比较例5”
除了按照从冷却装置之上向第1个筒的下部流过氦气，从冷却装置之上向第2个筒的上部流过氮气的方式安设管线，并根据涂敷层直径信号来反馈控制从冷却装置之上流入到第2个筒的上部的氮气的流量之外，与比较例3同样地进行光纤线的制造，将其作为比较例5。
在抽线开始时使线速缓缓增加的过程中，若线速超过900(m/min)，则制造出的光纤线的涂敷层直径变细。然后，当线速为1100(m/min)时，由于该涂敷层直径变为180μm以下，所以中断了光纤线的抽线。
抽线时的线速、气体流量如下所述，使氦气的流量恒定。
将最低线速Vmin设为800(m/min)，此时氦气的流量是2.0(SLM)，氮气的流量是0.1(SLM)。
将稳定抽线速度Vcenter设为1800(m/min)，此时氦气的流量是2.0(SLM)。
将最大线速Vmax设为2000(m/min)，此时氦气的流量是2.0(SLM)。
“比较例6”
除了使氦气的流量恒定为20(SLM)以外，与比较例5同样地进行光纤线的制造，将其作为比较例6。
在将抽线开始时的线速调整成800(m/min)后，开始制造合格的光纤线作为制品。
然后，自动地花费1个小时使制造中心线速增加到1800(m/min)，在该状态下将线速变动范围设为±200(m/min)，并且使光纤线抽出1300km。然后，自动地花费1个小时使线速减速到800(m/min)后，结束光纤线的抽线。该期间的光纤线的合格产品的合计是800km。
在线速为2000(m/min)附近，发现了制造出的光纤线的涂敷层直径由于冷却不足而变细的现象。另外，当线速为800(m/min)时，冷却装置内的气体流量的总量变多，光纤裸线产生线振动，导致光纤线的涂敷层直径产生了变动。
而且，抽线开始所使用的光纤线的不合格产品的长度大约是15km，非常短。
抽线时的线速、气体流量如下所述，使氦气的流量一定。
将最低线速Vmin设为800(m/min)，此时氦气的流量是20(SLM)，氮气的流量是10(SLM)。
将稳定抽线速度Vcenter设为1800(m/min)，此时氦气的流量是20(SLM)，氮气的流量是1.5(SLM)。
将最大线速Vmax设为2000(m/min)，此时氦气的流量是20(SLM)，氮气的流量是0(SLM)。
图13表示线速、气体的流量以及涂敷层直径的关系。
考察比较例5，6的结果。
在比较例5、6中，不利用连结部件将冷却装置与涂敷装置连结，按照从冷却装置之上向第1个筒的下部流过氦气，并从冷却装置之上向第2个筒的上部流过氮气的方式安设管线，将氦气与氮气分离而在冷却装置内流动，对此进行评价。而且，对氦气的流量为2(SLM)和20(SLM)的情况进行了评价。
在比较例5中，由于氦气的流量少，所以当线速为900(m/min)以上时，制造出的光纤线的涂敷层直径开始变细。可认为这是因为由于氦气的流量少，所以来自外部的气体侵入到冷却装置内，无法冷却光纤裸线并且线速增加。
另一方面，在比较例6中，与将氦气的流量设为20(SLM)无关，冷却装置的冷却能力不足，制造出的光纤线的涂敷层直径变细。可认为这是由于即使将氦气的流量设为20(SLM)，来自外部的气体也大量侵入到冷却装置内，冷却装置内的氦气的浓度降低。另外，在线速为800(m/min)附近时，为了维持制造出的光纤线的涂敷层直径，需要氮气的流量为10(SLM)。因此，冷却装置内的气体流量的总量变成30(SLM)，在冷却装置内雷诺数增加。结果认为：光纤裸线产生线振动，制造出的光纤线的涂敷层直径产生了变动。
以上，对实施例1～4与比较例1～6的结果进行了总结。
若不将冷却装置与涂敷装置连结，则随着线速增加，被光纤裸线拖引的气体的量增加，使得冷却装置内的气流成为下方气流。因此，来自外部的气体侵入到冷却装置内，导致无法充分冷却光纤裸线。
另外，即使将冷却装置和涂敷装置连结，在进行了使冷却装置内流动的气体的流量的总量一定的控制的情况下；进行了使冷却装置内流动的气体的一方的流量固定、另一方的流量可变的控制的情况下，这些气体在保护覆盖层中混合而产生气泡。并且，若为了应对宽大的线速而使气体的流量可变，则由于该气体的流量显著增加而使得光纤裸线产生线振动，结果，难以使制造出的光纤线的涂敷层直径一定。
另一方面，使用了由基于线速信号的线性控制、与基于涂敷层直径信号的反馈控制构成的2个系统控制的使用制造方法，由于气体流量的总量不显著增加，也不产生光纤裸线的线振动，所以是制造出光纤线的涂敷层直径均匀的优良方法。
以上，说明了本发明的优选实施例，但本发明不限于这些实施例。在不脱离本发明主旨的范围，能够进行构成的添加、省略、置换以及其他变更。本发明不受上述说明的限定，仅由权利要求的范围限定。
工业上的可利用性
根据本发明的光纤线的制造方法，由于冷却装置与涂敷装置被连结，气体的排出口仅位于冷却装置的上部，所以能够尽量防止气体从外部进入到该冷却装置内，可提高冷却装置内氦气的浓度。结果，能够使氦的流量显著减少到以往的5％～50％程度。另外，由于能够尽量防止来自外部的气体进入到冷却装置内，所以可使冷却装置内的气流成为稳定的上方气流。
而且，通过向涂敷装置上部流过二氧化碳，向冷却装置下部流过氦气，会在冷却装置内产生上方气流，并且在涂敷树脂附近存在足够的二氧化碳。由此，能够防止气泡向保护覆盖层的混入。
并且，由于仅使用了氦气以及二氧化碳，所以通过调整这些气体的流量，能够使基于该流量的变化的冷却装置的冷却能力的响应性，在光纤线稳定地作为合格产品而被制造的线速范围维持为高的水平。
附图标记说明：1-光纤母材；2-加热炉；3-光纤裸线；4-冷却装置；4a-导入口；5-连结部件；5a-导入口；6-涂敷装置；7-外径测定器；8-固化装置；9-转动滑轮；10-引取机；11-光纤线；12-上方气流；13-上方气流；14a-冷却筒；14b-循环水筒；14c-导入口；14d-导入口；14e-导入口；15-线缆；16-线缆。

Claims (6)

1.一种光纤线的制造方法，具有：使光纤母材熔融变形的工序；从所述光纤母材抽出所述熔融变形的部位作为光纤裸线的工序；通过冷却装置对所述光纤裸线进行强制冷却的工序；通过涂敷装置对冷却后的所述光纤裸线形成保护覆盖层的工序；以及使所述保护覆盖层固化的工序；所述光纤线的制造方法的特征在于，
通过将所述冷却装置与所述涂敷装置之间气密连接，并利用所述涂敷装置内树脂的弯液面来阻挡在所述冷却装置内流动的冷却气体向所述涂敷装置侧的流动，来使所述冷却装置内部的所述冷却气体的气流成为上方气流而从所述冷却装置的上端排出到外部，
在所述强制冷却的工序中，向所述冷却装置的下部流入氦气作为所述冷却气体，从比流入所述氦气的位置靠下方侧与所述氦气分离地流入二氧化碳作为所述冷却气体，
分别独立地控制所述氦气的流量和所述二氧化碳的流量。
2.根据权利要求1所述的光纤线的制造方法，其特征在于，
根据所述光纤线的线速信号来控制所述氦气的流量，根据所述光纤线的涂涂敷层直径信号来反馈控制所述二氧化碳的流量。
3.根据权利要求1所述的光纤线的制造方法，其特征在于，
根据所述光纤线的线速信号来控制所述二氧化碳的流量，根据所述光纤线的涂涂敷层直径信号来反馈控制所述氦气的流量。
4.根据权利要求1所述的光纤线的制造方法，其特征在于，
当将所述光纤线为最大线速Vmax时所述氦气的流量设为X1，将所述光纤线为稳定抽线速度Vcenter时所述氦气的流量设为X2，将所述光纤线为最低线速Vmin时所述氦气的流量设为X3，将所述光纤线的线速设为V，将所述氦气的流量设为X时，所述Vmax、所述Vcenter、所述Vmin、所述V、所述X1、所述X2、所述X3以及所述X满足下述公式(1)或者(2)，其中，所述X1、所述X2、所述X3、所述X的单位是SLM、即每分钟标准立升，所述Vmax、所述Vcenter、所述Vmin、所述V的单位是m/min，
[数式1]
X = X 1 - X 2 V max - V center V + V max X 2 - V center X 1 V max - V center ( V center ≤ V ≤ V max ) - - - ( 1 )
X = X 2 - X 3 V center - V min V + V center X 3 - V min X 2 V center - V min ( V min ≤ V ≤ V center ) - - - ( 2 )
5.根据权利要求1所述的光纤线的制造方法，其特征在于，
使氦气、二氧化碳或者氮气流入到所述冷却装置的上部，并分别独立地控制各气体的流量。
6.根据权利要求5所述的光纤线的制造方法，其特征在于，
当所述光纤线的线速V的变化为Vmin2＜Vmin＜Vcenter＜Vmax＜Vmax2时，
在Vmin2＜V＜Vmin的范围中，根据所述涂涂敷层直径信号来独立地反馈控制流入到所述冷却装置的上部的所述二氧化碳或者所述氮气，
在Vmax＜V＜Vmax2的范围中，根据所述线速信号来独立地控制流入到所述冷却装置的上部的所述氦气。
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