JP2000247688A

JP2000247688A - 光ファイバの冷却装置

Info

Publication number: JP2000247688A
Application number: JP11054394A
Authority: JP
Inventors: Yukio Shinagawa; 幸夫品川
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】線引きされた光ファイバが冷却装置を通過す
る際、冷却装置の光ファイバ入口部及び出口部に光ファ
イバを接触させることなく冷却することができる光ファ
イバの冷却装置を提供する。【解決手段】光ファイバ母材を加熱溶融して線引きし
た光ファイバ２５を、線引き直後に冷却ガスＧが供給さ
れる冷却管４１内を挿通させて冷却する光ファイバの冷
却装置１であって、冷却管４１は、光ファイバの入口４
３及び出口４４に、光ファイバ２５に向けて略垂直にガ
スｇを噴射するガス噴射口３、４を備えると共に、冷却
ガスＧを冷却管４１内に導入するための冷却ガス導入口
４２と、光ファイバの入口４３及び出口４４とは別位置
に配設され冷却ガスＧを冷却管４１外に排出するための
冷却ガス排出口２とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線引き後の光ファ
イバを冷却ガスにさらして冷却する光ファイバの冷却装
置に関し、特に冷却時における光ファイバの振動を防止
して高品位の光ファイバを得る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、樹脂被覆光ファイバは、図４に例
示すような線引装置によって製造されていた。この線引
装置２１では、光ファイバ母材２２が漏斗状に形成され
た加熱炉２３内部に充填され、加熱炉２３のヒータ２４
によって加熱溶融される。その結果、光ファイバ母材２
２は、加熱炉２３の下端から規定の外径で線引きされて
垂下し、これにより光ファイバ２５が得られる。この段
階での光ファイバ２５は、そのままの状態ではガラス表
面に傷が入りやすく、引張強度や曲げ強度が弱いため、
光ファイバ２５の表面に紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹
脂等の樹脂が被覆される。この樹脂被覆を行うために、
加熱炉２３の下部に冷却装置（硬化炉）３１，３２，３
３及び被覆装置３４，３５が交互に配設されている。

【０００３】冷却装置３１〜３３については、図５を参
照して後述するものとして、まず樹脂被覆について説明
する。被覆装置３４，３５はダイス形状になっており、
図示を省略した樹脂タンクから紫外線硬化型樹脂や熱硬
化型樹脂が供給されるようになっている。そして、冷却
装置３１を通過した光ファイバ２５が被覆装置３４を通
過することによって、その周囲に前記樹脂が被覆され、
冷却装置３２を通過することで硬化し、一次被覆層が形
成される。さらに光ファイバ２５は、被覆装置３５に供
給されて、もう一層の被覆（二次被覆）が施され、冷却
装置３３を通過した後、巻取装置３６により巻き取られ
て光ファイバ素線２５ａとなる。

【０００４】ところで、光ファイバ２５は、光ファイバ
母材２２を加熱溶融して得られるので、加熱炉２３の下
部から引き出された時点での光ファイバ２５は非常に高
温になっている。そのため、光ファイバ２５が下方に引
かれる線引速度（以下、単に線速と称する）が遅い場合
や、加熱炉２３と被覆装置３４との距離が十分に離れて
いる場合は、光ファイバ２５は被覆装置３４に達する迄
の間に十分に空冷されるので、冷却する必要はない。し
かし、線速が速い場合では、光ファイバ２５は高温のま
ま被覆装置３４に達してしまい、そのままの状態で表面
に樹脂を被覆したのでは、樹脂被覆の乱れや、外径不良
といった被覆不良が発生する。そこで、線引きした光フ
ァイバ２５を被覆に先立って、何らかの冷却装置３１に
よって冷却しなければならない。

【０００５】次に、図５を参照して最も一般的な従来の
冷却装置の一例を説明する。なお、以下に説明する冷却
装置は、図４に示した冷却装置３１に適用されているも
のとする。冷却装置３１は、中空円筒状の冷却管４１の
光ファイバ移動方向に対する側端部、即ち図中の下側に
設けられた冷却ガス導入口４２からヘリウム等の冷却ガ
スＧを導入し、冷却管４１内の下方から上方に向けて流
動させる構成になっている。従って、冷却ガスＧは冷却
管４１内に充満された状態で上方に流動し、上部の光フ
ァイバ入口４３から排出される。一方、光ファイバ２５
は、光ファイバ入口４３から冷却管４１内を通過して光
ファイバ出口４４に向かって移動することになり、光フ
ァイバ２５は冷却ガスＧ雰囲気内を移動することで冷却
される。

【０００６】また、冷却管４１の外周囲には、横断面環
状の冷却水流通部４５が設けられ、冷却水等の冷却液Ｗ
を流している。これにより、冷却液Ｗは冷却管４１を冷
却し、冷却ガスＧによる光ファイバ２５の冷却効率を助
長している。この冷却液Ｗは、下端に設けた冷却液導入
口４６から導入され、上端に設けた冷却液排出口４７か
ら排出されるようになっている（特願昭６１−７２６４
８号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の公知技術にあっては、下記のような問題があ
った。即ち、冷却装置３１の下部から導入された冷却ガ
スＧは、冷却管４１の上部に達して光ファイバ入口４３
から外部に排出される。ところが、冷却管４１の上部４
１ａ（図４に点線で示した部分）付近で冷却ガスＧは乱
流になりやすく、乱流が生じると光ファイバ２５を振動
させることになる。特に、線速が速くなると、冷却効率
を上げるために冷却ガスＧを大量に流さなければなら
ず、そのため、線速を上げれば上げるほど、光ファイバ
２５はより激しく振動するようになる。その結果、光フ
ァイバ２５が光ファイバ入口４３及び光ファイバ出口４
４に接触し、光ファイバ２５に損傷を与え強度低下を招
いてしまう。

【０００８】このような光ファイバ２５の振動問題を解
消する手段として、図６に示すような冷却装置５１が提
案されている（特開平７−３３０３８４号）。この冷却
装置５１は、筒状の冷却管５２の略中間部に２つの冷却
ガス吹き込み口５３，５４を設けると共に、冷却ガス吹
き込み口５３，５４から冷却管５２の内部、即ち光ファ
イバ２５が通過する筒状の空間に冷却ガスを旋回するよ
うに吹き込む構成になっている。そして、冷却ガス吹き
込み口５３に連通した冷却ガスの吹き出し口５３ａと、
冷却ガス吹き込み口５４に連通した冷却ガスの吹き出し
口５４ａとは逆方向に向けられている。従って、冷却ガ
ス吹き込み口５３から吹き込まれた冷却ガスは矢印Ａに
示すように旋回しながら上方に向かい、冷却ガス吹き込
み口５４から吹き込まれた冷却ガスは、矢印Ａ方向とは
逆方向に旋回しながら矢印Ｂに示すように下方に向かっ
て流れる。この構成によれば、渦流による光ファイバ２
５の振動を防ぎながら冷却することができる。

【０００９】また、この他にも、同様な方法で光ファイ
バの振動を防止する方法が開示されている（特開平６０
−６５７４７号公報）。しかし、これらの方法は、あく
までも光ファイバ２５が振動しにくくするだけであり、
本質的に光ファイバ入り口及び出口における光ファイバ
２５の接触を防止することはできなかった。

【００１０】本発明は前記情況に鑑みてなされたもので
あり、線引きされた光ファイバが冷却装置を通過する
際、冷却装置の光ファイバ入口部及び出口部に光ファイ
バを接触させることなく冷却することができる光ファイ
バの冷却装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１記載の光ファイバの冷却装置
は、光ファイバ母材を加熱溶融して線引きした光ファイ
バを、該線引き直後に冷却ガスが供給される冷却管内を
挿通させて冷却する光ファイバの冷却装置において、前
記冷却管は、前記光ファイバの入口及び出口に、前記光
ファイバに向けて略垂直にガスを噴射するガス噴射口を
備えると共に、前記冷却ガスを該冷却管内に導入するた
めの冷却ガス導入口と、前記光ファイバの入口及び出口
とは別位置に配設され前記冷却ガスを該冷却管外に排出
するための冷却ガス排出口とを備えたことを特徴とす
る。

【００１２】この光ファイバの冷却装置では、冷却管の
光ファイバの入口及び出口に、光ファイバに向けて略垂
直にガスを噴射するガス噴射口を配設し、ガスを光ファ
イバに向けて略垂直に噴射するので、光ファィバが光フ
ァイバ入口及び出口に接触することが防止されると共
に、光ファイバの振動を減衰させることができ、以て、
光ファイバの強度低下を防止することができる。また、
光ファイバ入口及び出口とは異なる位置に冷却管内の冷
却ガスを排出する冷却ガス排出口を設けたので、冷却ガ
スが光ファイバの入口や出口から排出されにくくなると
共に、冷却ガスが滞留することなく円滑に冷却ガス排出
口から排出されるため、光ファイバを振動させることが
防止され、また、ガス噴射口から噴射さたガス流速を低
下させることが防止される。これにより、冷却管に導入
できる冷却ガスの流量を増加させることができ、冷却効
率を向上させることができる。さらに、光ファイバが光
ファイバ入口及び光ファイバ出口との接触が防止される
ため、光ファイバ入口及び光ファイバ出口と光ファィバ
との間のクリアランスを小さくすることができる。その
ため、冷却装置内に外気が進入しにくくなり、冷却効率
をより向上させることができる。

【００１３】請求項２の光ファイバの冷却装置は、前記
ガス噴射口を、前記光ファイバの入口及び出口の複数箇
所に等間隔で形成したことを特徴とする。

【００１４】この光ファイバの冷却装置では、ガス噴射
口からのガス噴射を光ファイバに対して略等方向から行
うことができるため、光ファイバに均等に力が作用し
て、光ファイバと冷却管の光ファイバの入口及び出口と
の接触をより安定して防止することができる。

【００１５】請求項３の光ファイバの冷却装置は、前記
ガス噴射口を、前記光ファイバまでの距離をそれぞれ等
しく形成したことを特徴とする。

【００１６】この光ファイバの冷却装置では、ガス噴射
口からのガス噴射を光ファイバに対して等距離で行うこ
とができるため、光ファイバに均等に力が作用して、光
ファイバと冷却管の光ファイバの入口及び出口との接触
をより安定して防止することができる。

【００１７】請求項４の光ファイバの冷却装置は、前記
ガス噴射口から噴射させるガスが、前記冷却ガスと同じ
ガスであることを特徴とする。

【００１８】この光ファイバの冷却装置では、ガス噴射
口から噴射されたガスが冷却ガスと混合しても、冷却ガ
スの純度を低下させることなく回収することができる。
これにより冷却装置のランニングコストを低減すること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る光ファイバの
冷却装置を図面を参照して詳細に説明する。図１は冷却
装置の全体構成を示す模式的断面図、図２は冷却装置の
冷却ガス噴射口の構成を示す要部斜視図である。なお、
以下に説明する冷却装置１は、従来例で説明した線引き
装置２１を構成する冷却装置３１等に代替可能なもので
あるので、冷却装置の説明にあたっては、従来例の説明
に参照した線引き装置２１の図面や符号等を適宜援用す
る。

【００２０】まず冷却装置１の構成を説明する。本実施
形態の冷却装置１は、光ファイバ２５に冷却ガスｇを直
接吹き付ける構成を設け、冷却管４１の光ファイバの入
口及び出口とは異なる位置に冷却ガスＧの排出口を設け
たことを特徴としており、その他の構成は図５の従来例
と同様である。

【００２１】冷却装置１は、冷却ガスＧによる冷却効率
を上げるため、冷却管４１の周囲に熱容量の大きい冷却
水等の冷却液Ｗを流している。これにより、冷却装置１
の冷却管４１をいち早く冷却することができ、冷却装置
１の運転立ち上がり時間を短縮できると共に、運転中に
冷却装置１外部からの熱により温度上昇が生じることを
防止できる。この冷却液Ｗは、短時間で下端に設けた冷
却液導入口４６から導入され、上端に設けた冷却液排出
口４７から排出されるようになっている

【００２２】冷却ガスＧによる光ファイバ２５の冷却
は、中空円筒状の冷却管４１の光ファイバ移動方向に対
する端部で冷却ガスＧの導入及び排出を行うことで行
い、光ファイバを冷却ガスＧの低温雰囲気にさらし、光
ファイバを冷却させる。即ち、図１の下側に設けられた
冷却ガス導入口４２からヘリウム等の冷却ガスＧを導入
する一方、冷却管４１の上端に冷却ガス排出口２を設け
て冷却ガスＧを冷却管４１内から外部へ排出する。これ
により、冷却ガスＧは冷却管４１内の下方から上方に向
けて円滑に流動し、光ファイバは冷却管４１内で冷却さ
れる。この構成によれば、冷却管４１内を上昇した冷却
ガスＧは、冷却ガス排出口２から冷却管４１外に排出さ
れ、光ファイバ入口４３からの排出は殆どなくなる。従
って、冷却管４１の上部における冷却ガスＧの滞留がな
くなり、光ファイバが移動に伴って振動することが防止
できる。以て、光ファイバ入口４３との接触防止作用を
向上させることができる。

【００２３】また、本実施形態の冷却装置１は、上記構
成に加えて冷却ガス排出口２の上方に複数のガス吹き込
み口３が設けられ、光ファイバ入口４３に形成された吹
き出し開口部３ａから光ファイバ２５に向けてガスｇを
勢い良く噴射するように構成されている。また、冷却ガ
ス導入口４２の下側に複数のガス吹き込み口４が同様に
設けられ、光ファイバ出口４４に形成された吹き出し開
口部４ａから光ファイバ２５に向けてガスｇを勢い良く
噴射するように構成されている。

【００２４】ここで、各ガス吹き込み口３，４は、図２
に示すように、放射状に等間隔に複数形成され、さらに
光ファイバ２５との距離が等しくなるようにそれぞれ形
成されている。これにより、光ファイバ２５は、周囲か
ら等方的にガスｇが吹き付けられ、光ファイバ２５に、
光ファイバ入口４３及び光ファイバ出口４４への接近が
抑止される力が作用する。この力により、光ファイバ２
５の冷却装置１との接触を防止することができる。ま
た、仮に光ファイバ２５が振動している場合であって
も、ガスｇの吹き付けにより振動が減衰され、光ファイ
バ２５が光ファイバ入口４３及び光ファイバ出口４４に
接触することが防止される。以て、光ファイバの損傷が
防止され、低強度化が防止でき、安定して高品質な光フ
ァイバを得ることができる。

【００２５】そして、光ファイバ２５が光ファイバ入口
４３及び光ファイバ出口４４に接触することが防止され
るため、本実施形態の冷却装置１では、光ファイバ入口
４３及び光ファイバ出口４４の光ファイバ２５との間隔
をより小さく、即ち、光ファイバの入口４３及び出口４
４を縮小することができる。このため、冷却装置１内に
外気が進入しにくくなり、冷却効率を向上させることが
できる。なお、本実施形態では、冷却ガス排出口２と複
数のガス吹き込み口３，４（吹き出し開口部３ａ，４ａ
を含む）を複数設けているが、光ファイバに対して等方
的にガスを噴射可能ならば、その数は特に限定されるも
のではない。また、吹き出し開口部３ａ，４ａに適宜ノ
ズルを設けて噴射力を助長させる構成としても良い。

【００２６】さらに、本実施形態の冷却装置１では、光
ファイバ入口４３のファイバ移動方向下流側に冷却ガス
排出口２を設けているため、冷却ガスＧが光ファイバ入
口４３から排出されることが防止される。そのため、光
ファイバ入口４３から光ファイバ２５に向かって噴射さ
れるガスｇ流速を低下させることがなくなる。これによ
り、冷却ガスＧの流速を高めて冷却装置１内の内部圧力
を増加させるこことが可能となり、冷却効率をより向上
させることができる。

【００２７】以上説明した冷却装置１の構成において
は、冷却ガスＧを下方から導入して上方から排出するも
のであったが、これに限定されることなく、上方から導
入して下方から排出する構成であっても良い。この場合
は、冷却ガスＧの排出口を、光ファイバ出口直前の上
部、即ち、光ファイバ２５の移動方向上流側に設けるこ
とになる。

【００２８】また、上記のガスｇについては、光ファイ
バ２５の強度や伝送特性等に悪影響を与えないものであ
ればいずれのものであってもよいが、ガスｇは冷却管４
１内にも流れ込む可能性があるため、冷却ガスＧと同じ
ガスであることが好ましい。この場合には、冷却ガスＧ
を回収して再使用する場合にガス純度の低下が防止でき
る。

【００２９】

【実施例】次に、本発明を下記の実施例により説明す
る。本実施例では、光ファイバ母材２２には、外径３６
ｍｍのものを用い、ヒータ２４の温度を約２，０００℃
として光ファイバ母材２２を加熱溶融し、光ファイバ２
５が１２５μｍになるように、また被覆用樹脂にはＵＶ
硬化型のウレタンアクリレート樹脂を用い、二次被覆の
外径が２４０μｍになるように線速３００ｍ／分で線引
きを行った。そして、従来例として示した冷却装置３１
と本発明による冷却装置１とを用いて製造した光ファイ
バそれぞれの引張破断荷重を測定した。その結果、破断
強度と破断確率との関係について、図３に示す測定結果
を得た。

【００３０】図３によれば、従来の冷却装置３１により
製造した光ファイバは、破断確率が破断強度約１〜５ｋ
ｇｆの間の範囲に分布する。これに対し、本発明による
冷却装置１により製造した光ファイバは、その殆どが６
ｋｇｆ近傍で破断し、従来の冷却装置３１を用いて製造
した光ファイバような低強度での破断やバラツキは見ら
れない。この測定結果から、本発明による冷却装置１に
よれば、従来の冷却装置３１で製造された光ファイバと
比較して、光ファイバの光ファイバ入口４３及び光ファ
イバ出口４４における接触が防止され、低強度破断の確
率の低い高品質の光ファイバが安定して得られることが
わかった。

【００３１】

【発明の効果】本発明による光ファイバの冷却装置によ
れば、冷却管の光ファイバの入口及び出口に、光ファイ
バに向けて略垂直にガスを噴射するガス噴射口を配設す
ると共に、冷却管に冷却ガスを冷却管内に導入するため
の冷却ガス導入口と、光ファイバの入口及び出口とは別
位置に、冷却ガスを冷却管外に排出するための冷却ガス
排出口とを設けることにより、光ファィバが光ファイバ
入口及び出口に接触することが防止され、光ファイバの
強度低下を防止することができる。また、光ファイバが
振動する場合にこれを減衰させることができる。さら
に、光ファイバ入口及び出口とは異なる位置に冷却管内
の冷却ガスを排出する冷却ガス排出口を設けたので、冷
却ガスが光ファイバの入口や出口から排出されにくくな
ると共に、冷却ガスが滞留することなく円滑に冷却ガス
排出口から排出されるため、光ファイバを振動させるこ
とが防止される。

【００３２】そして、ガス噴射口から噴射さたガス流速
を低下させることが防止されるため、冷却管に導入でき
る冷却ガスの流量を増加させることができ、冷却効率を
向上させることができる。そしてさらに、光ファイバが
光ファイバ入口及び光ファイバ出口との接触が防止され
るため、光ファイバ入口及び光ファイバ出口と光ファィ
バとの間のクリアランスを小さくすることができる。そ
のため、冷却装置内に外気が進入しにくくなり、冷却効
率をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバの冷却装置の構成を示
す模式的構成図である。

【図２】図１に示す冷却装置の冷却ガス噴射口の構成を
示す要部斜視図である。

【図３】光ファイバの破断確率及び破断強度との関係を
示す特性図である。

【図４】従来の線引装置の構成を示す系統図である。

【図５】従来の光ファイバの冷却装置の構成を示す模式
的構成図である。

【図６】従来の光ファイバの冷却装置の他の構成を示す
模式的構成図である。

【符号の説明】

１冷却装置２冷却ガス排出口３，４ガス吹き込み口３ａ，４ａガス吹き出し開口部２１線引装置２２光ファイバ母材２３加熱炉２４ヒータ２５光ファイバ４１冷却管４２冷却ガス導入口４３光ファイバ入口４４光ファイバ出口Ｇ冷却ガスｇガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ母材を加熱溶融して線引きし
た光ファイバを、該線引き直後に冷却ガスＧが供給され
る冷却管内を挿通させて冷却する光ファイバの冷却装置
において、前記冷却管は、前記光ファイバの入口及び出口に、前記
光ファイバに向けて略垂直にガスｇを噴射するガス噴射
口を備えると共に、前記冷却ガスＧを該冷却管内に導入するための冷却ガス
導入口と、前記光ファイバの入口及び出口とは別位置に
配設され前記冷却ガスＧを該冷却管外に排出するための
冷却ガス排出口とを備えたことを特徴とする光ファイバ
の冷却装置。
【請求項２】前記ガス噴射口は、前記光ファイバの入
口及び出口の複数箇所に等間隔で形成したことを特徴と
する請求項１記載の光ファイバの冷却装置。
【請求項３】前記ガス噴射口は、該噴射口の先端から
前記光ファイバまでの距離をそれぞれ等しく形成したこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光ファイバ
の冷却装置。
【請求項４】前記ガス噴射口から噴射させるガスｇ
は、前記冷却ガスＧと同じガスであることを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光ファイバの
冷却装置。