JP2012150376A

JP2012150376A - 光ファイバ接続部補強部材の加熱装置および加熱方法

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Publication number: JP2012150376A
Application number: JP2011010526A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Mishima; 誠良三島
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-08-09

Abstract

【課題】光ファイバ接続部補強部材の取り付けを迅速に行う。
【解決手段】光ファイバの端部同士を対向させて融着接続した部分に、光ファイバ接続部補強部材を電熱ヒータの熱によって熱収縮させて装着する光ファイバ接続部補強部材の加熱装置３０において、電熱ヒータ２１に印加される電圧を検出する電圧検出手段（分圧回路３４、Ａ／Ｄ変換回路３６）と、電熱ヒータに流れる電流を検出する電流検出手段（抵抗３２、増幅回路３５、Ａ／Ｄ変換回路３７）と、電圧検出手段および電流検出手段によって検出された電圧と電流に基づいて電熱ヒータの温度制御を行う制御手段（半導体スイッチ３３、制御回路３８）と、を有し、制御手段は、電圧検出手段と電流検出手段によって検出された電圧と電流から算出される抵抗値が昇温目標温度に対応する抵抗値以上となるまで、電熱ヒータに対して連続して電源電圧を印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ接続部補強部材の加熱装置および加熱方法に関するものである。

光ファイバ同士を融着接続する方法としては、まず、２本の心線の接続端のそれぞれの被覆を除去する。そして、露出した光ファイバ同士をアーク放電により加熱溶融し、光ファイバが溶融した時点で融着接続を行い、その後、光ファイバを冷却する方法が知られている。

心線の被覆が除去され、融着接続された光ファイバの接続部分は、一般に機械的な強度が低く、また、接続部分が外気に晒されていることからガラスの劣化が早期に進行するため、光ファイバ接続部補強部材により接続部分が補強される。

図８は、光ファイバ接続部補強部材の構造を示す斜視図である。この図に示すように、光ファイバ１０の心線の融着接続部１９に、熱溶融チューブ１１、補強体１２、および、熱収縮チューブ１３からなる光ファイバ接続部補強部材１４を被せ、電熱ヒータ２１を有するヒータユニット２０で約２５０℃前後の温度に加熱して補強を行う。加熱により、熱溶融チューブ１１が溶融し、これと同時に熱収縮チューブ１３が収縮する。その後、変形を防ぐために、冷却ファンなどにより、光ファイバ接続部補強部材１４を所定の温度まで冷却して硬化させ、図９に示すような光ファイバ１０の心線相互の融着接続部１９が光ファイバ接続部補強部材１４によって補強された補強接続部１５が得られる。

ところで、電熱ヒータによる加熱温度を制御する方法としては、例えば、電熱ヒータの近傍にサーミスタを取り付け、サーミスタによって検出された温度によって通電量等を制御する方法がある。しかしながら、このような方法では、サーミスタの取り付け位置やサーミスタ自体の経年変化等によって検出温度が変動することがある。このため、温度制御の精度が低下し、補強接続部１５の品質にばらつきが生じる場合がある。また、電熱ヒータからサーミスタまでの熱伝導に遅延が生じることから、応答性が低下し、この結果、加熱の際にオーバーシュートが生じて、余剰な電力を消費するという問題がある。

そこで、電熱ヒータ自体の抵抗値を検出することにより、温度制御を行う技術が特許文献１に開示されている。この技術では、電熱ヒータを含む４つの抵抗素子により、ホイートストーンブリッジを構成し、第１の電源からの電圧を所定の期間ホイートストーンブリッジに印加し、ホイートストーンブリッジに生じる差圧から電熱ヒータの温度を検出する。そして、検出された温度に基づいて、第２の電源から電熱ヒータへの給電をオン、オフする時間を制御することにより、加熱制御を行う。

特開２００７−３１００８０号公報

ところで、特許文献１に開示される技術では、電熱ヒータの温度検出と、電熱ヒータへの給電は同時に行うことができないことから、これらを異なるタイミングで行う必要がある。そのため、電熱ヒータの温度の検出に要する時間だけ、加熱処理時間が長くなるという問題点がある。

そこで、本発明は、光ファイバの接続部分を補強する光ファイバ接続部補強部材の取り付けを迅速に行うことが可能な光ファイバ接続部補強部材の加熱装置および加熱方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、光ファイバの端部同士を対向させて融着接続した部分に、光ファイバ接続部補強部材を電熱ヒータの熱によって熱収縮させて装着する光ファイバ接続部補強部材の加熱装置において、前記電熱ヒータに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電熱ヒータに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電圧検出手段および前記電流検出手段によって検出された電圧と電流に基づいて前記電熱ヒータの温度制御を行う制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記電圧検出手段と前記電流検出手段によって検出された電圧と電流から算出される抵抗値が昇温目標温度に対応する抵抗値以上となるまで、前記電熱ヒータに対して連続して電源電圧を印加することを特徴とする。
この構成によれば、光ファイバの接続部分を補強する光ファイバ接続部補強部材の取り付けを迅速に行うことが可能となる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記制御手段は、算出される抵抗値が昇温目標温度に対応する抵抗値以上となった後は、一定の期間にわたって、前記算出される抵抗値が前記昇温目標温度に対応する抵抗値と略等しくなるように、前記電熱ヒータに対して電源電圧を断続的に印加することを特徴とする。
この構成によれば、光ファイバ接続部補強部材を確実に熱収縮させることができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記制御手段は、前記一定期間が経過した後は、前記電熱ヒータに対して所定の周期で瞬間的に電源電圧を印加し、算出される抵抗値が降温目標温度に対応する抵抗値以下となるまで動作を継続することを特徴とする。
この構成によれば、光ファイバ接続部補強部材を確実に冷却して、変形を防ぐことができる。

また、本発明は、光ファイバの端部同士を対向させて融着接続した部分に、光ファイバ接続部補強部材を電熱ヒータの熱によって熱収縮させて装着する光ファイバ接続部補強部材の加熱方法において、前記電熱ヒータに印加される電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電熱ヒータに流れる電流を検出する電流検出ステップと、前記電圧検出ステップおよび前記電流検出ステップにおいて検出された電圧と電流に基づいて前記電熱ヒータの温度制御を行う制御ステップと、を有し、前記制御ステップは、前記電圧検出ステップと前記電流検出ステップによって検出された電圧と電流から算出される抵抗値が昇温目標温度に対応する抵抗値以上となるまで、前記電熱ヒータに対して連続して電源電圧を印加する、ことを特徴とする。
この方法によれば、光ファイバの接続部分を補強する光ファイバ接続部補強部材の取り付けを迅速に行うことが可能となる。

本発明によれば、光ファイバの接続部分を補強する光ファイバ接続部補強部材の取り付けを迅速に行うことが可能な光ファイバ接続部補強部材の加熱装置および加熱方法を提供することが可能となる。

本発明に係る光ファイバ接続部補強部材の加熱装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すヒータユニットの構成例を示す図である。図１に示す光ファイバ接続部補強部材の加熱装置の動作を説明する図である。図１に示す光ファイバ接続部補強部材の加熱装置において実行されるメイン処理を説明するフローチャートである。図４に示す温度上昇処理の詳細を説明するフローチャートである。図４に示す温度維持処理の詳細を説明するフローチャートである。図４に示す温度下降処理の詳細を説明するフローチャートである。光ファイバ接続部補強部材の構成例を示す斜視図である。加熱後の光ファイバ接続部補強部材の状態を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の実施形態に係る光ファイバ接続部補強部材の加熱装置３０（以下、単に「加熱装置３０」と称する）の構成例を示すブロック図である。この図に示すように、加熱装置３０は、バッテリ３１、抵抗３２、ヒータユニット２０、半導体スイッチ３３、分圧回路３４、増幅回路３５、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路３６，３７、および、制御回路３８を主要な構成要素としている。

ここで、バッテリ３１は、例えば、ニッケルカドミウム電池または鉛蓄電池等の二次電池または一次電池によって構成され、所定の直流電圧（この例では１２Ｖ）を出力する。抵抗３２は、ヒータユニット２０に流れる電流を検出するためのシャント抵抗であり、例えば、０．０２Ω程度の抵抗値を有する。抵抗３２の両端に生じた電圧は、増幅回路３５に入力される。ヒータユニット２０は、例えば、図２に示すように、セラミック等のプレート状のヒータ基体２２に加熱導体としての電熱ヒータ２１（以下、単に「ヒータ２１」と称する）を埋設したものであり、ヒータ２１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の発熱量よりも多くなるように設定されている。これにより、ヒータユニット２０の両側より中央部分の温度の方が高くなることから、まず、中央部分の熱溶融チューブ１１が溶融しはじめ、ついで、中央部分の熱収縮チューブ１３が熱収縮し、熱溶融チューブ１１を中央部分から両端部分に向けて押し出すようにして熱溶融と熱収縮が進行する。その結果、熱溶融チューブ１１内に気泡が残ることなく、融着接続部１９の周囲に溶融した熱溶融チューブ１１が充填される。なお、ヒータ２１の抵抗値は、常温（２５℃）下において、例えば、９．５Ωである。

半導体スイッチ３３は、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等によって構成される。半導体スイッチ３３は、制御回路３８からの制御信号によってその状態が制御され、オンの状態（導通状態）にされた場合には、バッテリ３１からの直流電圧が抵抗３２を介してヒータユニット２０のヒータ２１に供給される。また、オフの状態（遮断状態）にされた場合には、バッテリ３１からヒータ２１への直流電圧の供給が停止される。

分圧回路３４は、例えば、直列接続された抵抗素子等によって構成され、バッテリ３１の直流電圧（＝１２Ｖ）を、例えば、１／４程度に分圧し、Ａ／Ｄ変換回路３６の入力電圧範囲（＝０〜３．３Ｖ）に適合する電圧範囲に変換して出力する。なお、バッテリ３１の電圧またはＡ／Ｄ変換回路３６の入力電圧範囲によっては、これ以外の分圧比であってもよい。

増幅回路３５は、抵抗３２に現れる電圧を、所定のゲインで増幅し、Ａ／Ｄ変換回路３７に出力する。ここで、抵抗３２に現れる電圧は、半導体スイッチ３３のオン抵抗およびバッテリ３１の内部抵抗を無視し、ヒータユニット２０のヒータ２１の抵抗値を９．５Ωとすると、０．０２Ω／（０．０２Ω＋９．５Ω）×１２Ｖ≒０．０２５Ｖとなる。したがって、当該電圧をＡ／Ｄ変換回路３７の入力電圧範囲（０〜３．３Ｖ）に適合する電圧範囲に変換するため、増幅回路３５は、入力電圧を１００倍に増幅して出力する。なお、抵抗３２およびヒータ２１の抵抗値またはＡ／Ｄ変換回路３７の入力電圧範囲によっては、これ以外のゲインであってもよい。

Ａ／Ｄ変換回路３６は、分圧回路３４から出力される電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングし、所定の量子化ビット数で量子化し、デジタル信号として出力する。Ａ／Ｄ変換回路３７は、増幅回路３５から出力される電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングし、所定の量子化ビット数で量子化し、デジタル信号として出力する。ここで、Ａ／Ｄ変換回路３６，３７のサンプリング周期および量子化ビット数について説明する。まず、サンプリング周期については、常温である２５℃から昇温目標温度である２５０℃まで上昇するために要する時間は、１２．５秒程度である。そこで、オーバーシュートを１℃以下とする場合、サンプリング周期は、０．０５５秒（≒１２．５秒／（２５０℃−２５℃））以下に設定すればよい。また、量子化ビット数については、抵抗３２の抵抗値が０．０２Ωであり、増幅回路３５のゲインが１００倍である場合、１℃あたりの分解能は、実測によれば、０．００１９９Ｖ程度となる。ここで、リファレンス電圧が３．３ＶのＡ／Ｄ変換回路の場合、量子化ビット数が１０ｂｉｔであるときは１ＬＳＢの分解能は０．００３２２Ｖとなり、量子化ビット数が１２ｂｉｔであるときは１ＬＳＢの分解能は０．０００８Ｖとなる。このため、量子化ビット数が１２ｂｉｔのＡ／Ｄ変換回路を使用することが望ましい。

制御回路３８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および、Ｉ／Ｆ（Interface）等によって構成され、ＲＯＭに格納されている制御プログラムに基づいて、Ａ／Ｄ変換回路３６，３７を制御して、サンプリングされたデータを入力するとともに、これらデータに基づいて、半導体スイッチ３３を制御し、ヒータユニット２０の温度を制御する。

つぎに、本実施形態の動作について説明する。以下では、まず、図３を参照して、本実施形態の動作の概要について説明した後、図４〜図７のフローチャートを参照して、詳細な動作を説明する。

まず、本実施形態の動作の概要について説明する。図３は、本実施形態の加熱装置３０の動作の概要を説明するための図である。この図において、図３（Ａ）は、Ａ／Ｄ変換回路３６，３７のサンプリング周期を示している。図３（Ｂ）は、ヒータ２１に印加される電圧の時間的変化を示している。図３（Ｃ）は、ヒータ２１の温度の時間的変化を示している。なお、本実施形態では、図３（Ｃ）に示すように、ヒータ２１の温度は、Ｔ０〜Ｔ１の期間における温度上昇処理により昇温目標温度である２５０℃まで上昇され、Ｔ１〜Ｔ２の期間における温度維持処理により２５０℃に一定期間維持され、Ｔ２〜Ｔ３の期間における温度下降処理により降温目標温度である１００℃まで下降される。このような制御により、光ファイバ接続部補強部材１４を収縮させて、補強接続部１５を生成する。なお、ヒータ２１の温度とは、例えば、図２に示すヒータ２１の中央付近（温度が最も高い部分）の温度をいうものとする。

ここで、Ｔ０〜Ｔ１の期間における温度上昇処理では、図３（Ｂ）に示すように、半導体スイッチ３３が連続してオンの状態に保持されるとともに、図３（Ａ）に示すように、サンプリング周期τ１（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎に分圧回路３４および増幅回路３５の出力がサンプリングされてヒータ２１の抵抗値が算出される。そして、算出された抵抗値Ｒが昇温目標温度である２５０℃におけるヒータ２１の抵抗値Ｒ１（既知の値）と比較され、Ｒ≧Ｒ１となった場合には、２５０℃に達したとしてＴ１〜Ｔ２の期間で示す温度維持処理に移行する。温度維持処理では、サンプリング周期τ１毎にヒータ２１の抵抗値Ｒが算出され、Ｒ＝Ｒ１となるように、半導体スイッチ３３が断続的に制御される（例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される）ことで、２５０℃に維持される。そして、所定の時間Ｔｈ（例えば、２０秒）が経過した場合には、Ｔ２〜Ｔ３の期間で示す温度下降処理に移行する。温度下降処理では、図３（Ａ）に示すように、サンプリング周期τ２（例えば、１００ｍｓｅｃ）毎に、半導体スイッチ３３が瞬間的に（ヒータ２１の抵抗値Ｒを測定するために十分な時間（例えば、１ｍｓｅｃ）だけ）オンの状態とされ（図３（Ｂ）参照）、抵抗値Ｒが降温目標温度である１００℃に対応する抵抗値Ｒ２（既知の値）と比較される。そして、Ｒ≦Ｒ２となった場合には処理を終了する。

以上の処理によれば、温度上昇処理では、ヒータ２１に連続して電源電圧を印加するようにしたので、昇温に要する時間を短縮することができる。また、ヒータ２１に印加される電圧と、流れる電流とを測定して抵抗値を求め、当該抵抗値に基づいて制御を行うようにしたので、サーミスタを使用する場合に比較して、温度制御をより正確に行うことができる。

つぎに、図４〜図７に示すフローチャートを参照して、本実施形態の加熱装置３０において実行される処理について説明する。なお、図４〜図７に示す処理は、制御回路３８の図示せぬＲＯＭに格納されている制御プログラムが実行されることにより実現される。

図４は、本実施形態の加熱装置３０において実行されるメインの処理を説明するフローチャートである。まず、図８に示すように、光ファイバ１０の心線の融着接続部１９に、熱溶融チューブ１１、補強体１２、および、熱収縮チューブ１３からなる光ファイバ接続部補強部材１４を被せた後、これをヒータユニット２０に近接させ、制御回路３８に対して加熱開始を指示する。加熱開始が指示されると、制御回路３８は、ステップＳ１０において、半導体スイッチ３３をオンの状態にする。この結果、バッテリ３１から直流電力がヒータ２１に供給される。ステップＳ１１では、制御回路３８は、ヒータ２１を昇温目標温度である２５０℃まで上昇させる温度上昇処理を実行する。なお、この処理の詳細については、図５を参照して後述する。ステップＳ１２では、制御回路３８は、半導体スイッチ３３をオフの状態に制御する。この結果、バッテリ３１からヒータ２１への直流電力の供給が停止される。ステップＳ１３では、制御回路３８は、ヒータ２１を所定の期間２５０℃に維持する温度維持処理を実行する。なお、この処理の詳細については、図６を参照して後述する。ステップＳ１４では、制御回路３８は、ヒータ２１を降温目標温度である１００℃まで下降させる温度下降処理を実行する。なお、この処理の詳細については、図７を参照して後述する。図４の処理により、図３（Ｃ）に示すような温度制御が実現される。

図５は、図４のステップＳ１１に示す温度上昇処理の詳細を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理が開始されると、ステップＳ３０において、制御回路３８は、不図示のタイマを参照し、時間τ１（例えば、１０ｍｓｅｃ）が経過したか否かを判定し、経過したと判定した場合（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）にはステップＳ３１に進み、それ以外の場合（ステップＳ３０；Ｎｏ）には時間τ１が経過するまで同じ処理を繰り返す。ステップＳ３１では、制御回路３８は、Ａ／Ｄ変換回路３６から出力されるデータを参照し、ヒータ２１に印加される電圧を測定する。具体的には、分圧回路３４から出力される電圧は、ヒータ２１に印加されている電圧を１／４倍した値であるので、制御回路３８はＡ／Ｄ変換回路３６から出力されたデータを４倍することにより実際の電圧を求める。なお、分圧回路３４が検出する電圧は、実際には、ヒータ２１だけではなく、抵抗３２および半導体スイッチ３３のオン抵抗によって生じる電圧も含んでいるが、これらの抵抗値はヒータ２１の抵抗値に比較して非常に小さいので無視する。

ステップＳ３２では、制御回路３８は、Ａ／Ｄ変換回路３７から出力されるデータを参照し、ヒータ２１に流れる電流を測定する。具体的には、増幅回路３５から出力される電圧は、抵抗３２に印加されている電圧を１００倍にした値であるので、制御回路３８はＡ／Ｄ変換回路３７から出力されたデータを１／１００倍し、抵抗３２の抵抗値０．０２Ωで除して、電流値を求める。例えば、検出された電圧が２．４Ｖであるとすると、電流値として１．２Ａ（＝２．４Ｖ／１００／０．０２Ω）が得られる。

ステップＳ３３では、制御回路３８は、ステップＳ３１で測定した電圧を、ステップＳ３２で測定した電流で除することにより、ヒータ２１の抵抗値Ｒを算出する。具体的には、測定した電圧が１２Ｖであって、測定した電流が１．２Ａであるとすると、ヒータ２１の抵抗値Ｒとして１０Ω（＝１２Ｖ／１．２Ａ）が得られる。

ステップＳ３４では、制御回路３８は、ステップＳ３３において算出された抵抗値Ｒに基づいて異常が発生しているか否かを判定し、異常が発生していると判定した場合（ステップＳ３４；Ｙｅｓ）にはステップＳ３５に進み、それ以外の場合（ステップＳ３４；Ｎｏ）にはステップＳ３６に進む。具体的には、抵抗値Ｒが無限大に近い場合には、断線が生じた（またはヒータユニット２０の未接続）と判定してステップＳ３５に進み、あるいは、抵抗値Ｒが０に近い場合には、短絡が生じたと判定してステップＳ３５に進む。なお、ステップＳ３５では、異常が発生したとして、半導体スイッチ３３をオフの状態にし、例えば、図示せぬ表示部に異常が発生したことを示す所定の情報を表示して終了する。表示部に表示を行うのではなく、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を点灯したり、ブザーを鳴動させるようにしたりしてもよい。

ステップＳ３６では、ステップＳ３３で算出した抵抗値Ｒが昇温目標温度（２５０℃）におけるヒータ２１の抵抗値Ｒ１以上であるかを判定し、Ｒ１以上であると判定した場合（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）には図４のステップＳ１２の処理に復帰（リターン）し、それ以外の場合（ステップＳ３６；Ｎｏ）には処理を終了する。具体的には、抵抗値Ｒが２５０℃におけるヒータ２１の抵抗値Ｒ１（例えば、１１．５Ω）以上になった場合にはステップＳ１２の処理に復帰する。なお、昇温目標温度における抵抗値Ｒ１については、例えば、ヒータユニット２０の温度をサーモカメラで検出しながら、抵抗値を実測することによって求めることができる。

以上の処理により、半導体スイッチ３３がオンの状態にされ、ヒータ２１に電源電力が供給される。そして、サンプリング周期τ１毎にヒータ２１の抵抗値Ｒが算出され、抵抗値Ｒが２５０℃におけるヒータ２１の抵抗値Ｒ１以上となった場合には、昇温目的温度に到達したとして処理を終了する。なお、温度上昇処理中は、半導体スイッチ３３は、常にオンの状態を維持することから、特許文献１に示すように、測定のために電源電力の供給を停止する必要がないので、昇温目的温度まで迅速に温度を上昇させることができる。また、サンプリング周期τ１については、前述した、オーバーシュートを１℃以下とするための０．０５５秒（＝５５ｍｓｅｃ）を下回る１０ｍｓｅｃに設定することにより、オーバーシュートの発生を確実に防止できる。

つぎに、図６を参照して、図４のステップＳ１３に示す温度維持処理の詳細について説明する。図６に示す処理が開始されると、ステップＳ５０において、制御回路３８は、時間τ１が経過したか否かを判定し、時間τ１（例えば、１０ｍｓｅｃ）が経過したと判定した場合（ステップＳ５０；Ｙｅｓ）にはステップＳ５１に進み、それ以外の場合（ステップＳ５０；Ｎｏ）には時間τ１が経過するまで同様の処理を繰り返す。

ステップＳ５１では、制御回路３８は、半導体スイッチ３３をオンの状態にして、ヒータ２１に対して電源電力を供給する。ステップＳ５２では、制御回路３８は前述したステップＳ３１と同様に、ヒータ２１に印加される電圧を測定する。ステップＳ５３では、制御回路３８は前述したステップＳ３２と同様に、ヒータ２１に流れる電流を測定する。ステップＳ５４では、制御回路３８は、半導体スイッチ３３をオフの状態とし、ヒータ２１への電源電力の供給を停止する。なお、ステップＳ５１からステップＳ５４の処理は非常に短期間（例えば、１ｍｓｅｃ未満の期間）に実行されるので、この期間中に供給される電力によってヒータ２１の温度が上昇することを防止できる。

ステップＳ５５では、前述したステップＳ３３の場合と同様に、ステップＳ５２とステップＳ５３で測定した電圧と電流に基づいて、ヒータ２１の抵抗値Ｒを算出する。ステップＳ５６では、算出した抵抗値Ｒに基づいて、例えば、短絡や開放等の異常が発生したか否かを判定し、異常が発生したと判定した場合（ステップＳ５６；Ｙｅｓ）にはステップＳ５７に進み、異常が発生したとして処理を終了し、それ以外の場合（ステップＳ５６；Ｎｏ）にはステップＳ５８に進む。

ステップＳ５８では、制御回路３８は、ステップＳ５５で算出したヒータ２１の抵抗値Ｒが、２５０℃におけるヒータ２１の抵抗値Ｒ１よりも小さいか否かを判定し、小さいと判定した場合（ステップＳ５８；Ｙｅｓ）にはステップＳ５９に進み、それ以外の場合（ステップＳ５８；Ｎｏ）にはステップＳ６０に進む。ステップＳ５９では、半導体スイッチ３３がオンの状態にされ、ヒータ２１に対して電源電力が供給される。一方、ステップＳ６０では、半導体スイッチ３３がオフの状態にされ、ヒータ２１に対する電源電力の供給が停止される。

ステップＳ６１では、制御回路３８は、図６の温度維持処理を開始してから、所定の時間Ｔｈ（例えば、２０秒）が経過したか否かを判定し、経過したと判定した場合（ステップＳ６１；Ｙｅｓ）には図４のステップＳ１４の処理に復帰（リターン）し、それ以外の場合（ステップＳ６１；Ｎｏ）にはステップＳ５０に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。

以上の処理によれば、所定のサンプリング周期τ１毎にヒータ２１の抵抗値Ｒが算出され、２５０℃におけるヒータ２１の抵抗値Ｒ１と算出された抵抗値Ｒが比較され、Ｒ＜Ｒ１の場合には半導体スイッチ３３がオンの状態とされ、Ｒ≧Ｒ１の場合には半導体スイッチ３３がオフの状態とされ、ヒータ２１の温度が２５０℃に維持される。なお、サンプリング周期τ１については、前述した、オーバーシュートを１℃以下とするための０．０５５秒（＝５５ｍｓｅｃ）を下回る１０ｍｓｅｃに設定したので、高い精度でヒータ２１の温度を２５０℃に維持することができる。

つぎに、図７を参照して、図４のステップＳ１４に示す温度下降処理の詳細について説明する。図７の処理が開始されると、ステップＳ７０において、制御回路３８は、時間τ２（例えば、１００ｍｓｅｃ）が経過したか否かを判定し、時間τ２が経過したと判定した場合（ステップＳ７０；Ｙｅｓ）にはステップＳ７１に進み、それ以外の場合（ステップＳ７０；Ｎｏ）には時間τ２が経過するまで同様の処理を繰り返す。

ステップＳ７１では、制御回路３８は、半導体スイッチ３３をオンの状態にし、ヒータ２１に対して電源電力を供給する。ステップＳ７２では、制御回路３８は前述したステップＳ３１と同様に、ヒータ２１に印加される電圧を測定する。ステップＳ７３では、制御回路３８は前述したステップＳ３２と同様に、ヒータ２１に流れる電流を測定する。ステップＳ７４では、制御回路３８は、半導体スイッチ３３をオフの状態とし、ヒータ２１への電源電力の供給を停止する。なお、ステップＳ７１からステップＳ７４の処理は非常に短期間（例えば、１ｍｓｅｃ未満の期間）に実行されるので、この期間中に供給される電力によってヒータ２１の温度が上昇することを防止できる。

ステップＳ７５では、前述したステップＳ３３の場合と同様に、ステップＳ７２とステップＳ７３で測定した電圧と電流に基づいて、ヒータ２１の抵抗値Ｒを算出する。ステップＳ７６では、算出した抵抗値Ｒに基づいて、例えば、短絡や開放等の異常が発生したか否かを判定し、異常が発生したと判定した場合（ステップＳ７６；Ｙｅｓ）にはステップＳ７７に進み、異常が発生したとして処理を終了し、それ以外の場合（ステップＳ７６；Ｎｏ）にはステップＳ７８に進む。

ステップＳ７８では、制御回路３８は、ステップＳ７５で算出したヒータ２１の抵抗値Ｒが、降温目標温度である１００℃におけるヒータ２１の抵抗値Ｒ２以下か否かを判定し、Ｒ２以下と判定した場合（ステップＳ７８；Ｙｅｓ）には図４の処理に復帰して処理を終了し、それ以外の場合（ステップＳ７８；Ｎｏ）にはステップＳ７０に戻って、前述の場合と同様の処理を繰り返す。

以上の処理によれば、所定のサンプリング周期τ２毎にヒータ２１の抵抗値Ｒが算出され、降温目標温度である１００℃におけるヒータ２１の抵抗値Ｒ２と算出された抵抗値Ｒが比較され、Ｒ≦Ｒ２の場合には冷却が完了したと判定されて処理を終了し、それ以外の場合には１００℃以下に下降するまで同様の処理が繰り返される。

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、ヒータ２１に印加される電圧と、流れる電流からヒータ２１の抵抗値Ｒを算出し、昇温目標温度である２５０℃に対応する抵抗値Ｒ１以上になるまで、ヒータ２１に対して連続して電源電圧を印加するようにしたので、温度を高精度で検出して制御を行うことができるとともに、連続して電源電圧を印加することから、昇温を迅速に行うことができる。

また、以上の実施形態では、ヒータ２１に印加される電圧を検出するようにしたので、バッテリ３１の残容量による電圧変化や、バッテリ３１の内部抵抗による電圧降下による影響を排除し、ヒータ２１の抵抗値を正確に検出することができるため、温度制御を確実に行うことができる。

また、以上の実施形態では、ヒータ２１の温度が昇温目標温度に達した場合には、一定時間Ｔｈの間、抵抗値Ｒが昇温目標温度に維持されるようにヒータ２１に電力を断続的に供給するようにしたので、光ファイバ接続部補強部材１４を確実に収縮させ、光ファイバの接続部を補強することができる。

また、以上の実施形態では、一定時間Ｔｈが経過した後は、ヒータ２１に対して所定の周期で瞬間的に電源電圧を印加し、算出される抵抗値が降温目標温度に対応する抵抗値以下になるまで動作を継続するようにしたので、ヒータ２１を降温目標温度まで確実に冷却することができる。また、ヒータ２１の抵抗値を測定するための電源電圧の印加は、非常に短期間（例えば、電圧および電流を測定できる最短の期間）に行うようにしたので、測定によってヒータ２１の冷却が遅延されることはない。例えば、測定に１ｍｓｅｃを要する場合であっても、サンプリング周期である１００ｍｓｅｃに対しては、１／１００の期間であるので、温度降下に及ぼす影響は僅少である。

なお、上記の実施形態は、一例であって、これ以外にも各種の変形実施態様が存在する。例えば、図１に示す実施形態では、分圧回路３４の検出位置を、抵抗３２よりもバッテリ３１側としたが、例えば、抵抗３２とヒータ２１の間の電圧を検出するようにしてもよい。

また、図１に示す、抵抗３２、ヒータ２１および半導体スイッチ３３の配置関係を適宜入れ替えてもよい。例えば、グランド側からヒータ２１、抵抗３２および半導体スイッチ３３の順としたり、それ以外の順としたりしてもよい。

また、ヒータユニット２０としては、図２に示す構造のものを例に挙げて説明したが、例えば、ヒータ２１としては電熱線ではなく、セラミックヒータを使用してもよい。セラミックヒータの場合も、温度によって抵抗値が変化するので、本発明を適用することができる。また、ヒータは、１つだけでなく、複数のヒータを直列または並列に接続して構成してもよい。直列接続の場合には、最も高温となるヒータの温度を測定しながら、昇温目標温度と降温目標温度における抵抗値をそれぞれ測定し、当該測定値を用いて制御するようにすればよい。また、並列接続されている場合には、並列接続されているヒータのうち、例えば、最も高温になるヒータについてのみ昇温目標温度と降温目標温度における抵抗値をそれぞれ測定するとともに、当該ヒータのみの電流と電圧を測定し、当該測定値に基づいて全てのヒータについて制御を行うようにすればよい。

また、以上の実施形態における、τ１、τ２、Ｔｈの具体値については、一例であって前述した値に限定されるものではない。また、昇温目標温度と降温目標温度について、２５０℃と１００℃を例に挙げて説明したが、これらの値に限定されるものではない。

また、以上の実施形態では、温度上昇処理と温度維持処理におけるサンプリング周期はτ１で同じとしたが、これらを異なる周期に設定するようにしてもよい。例えば、温度上昇処理では、温度検出の分解能によってサンプリング周期を求め、温度維持処理では、温度制御の分解能によってサンプリング周期を求めるようにしてもよい。前者については、温度検出の分解能を１℃に設定する場合には、前述したように２２５℃上昇させるために要する時間を２２５℃で除した時間がサンプリング周期τ１となる。また、後者については、図６の処理に示すように、ヒータ２１に通電される時間の最小単位は、サンプリング周期τ１であるので、当該周期では温度の変動が大きい場合には、サンプリング周期をτ１より短く設定するようにしてもよい。あるいは、ある程度の変動が許容できる場合には、サンプリング周期をτ１より長く設定するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、温度下降処理においては、自然冷却するようにしたが、例えば、冷却ファンを用いて強制的に送風して、温度の下降を早めるようにしてもよい。

１０光ファイバ
１１熱溶融チューブ
１２補強体
１３熱収縮チューブ
１４光ファイバ接続部補強部材
１５補強接続部
１９融着接続部
２０ヒータユニット
２１電熱ヒータ
２２ヒータ基体
３１バッテリ
３２抵抗（電流検出手段の一部）
３３半導体スイッチ（制御手段の一部）
３４分圧回路（電圧検出手段の一部）
３５増幅回路（電流検出手段の一部）
３６Ａ／Ｄ変換回路（電圧検出手段の一部）
３７Ａ／Ｄ変換回路（電流検出手段の一部）
３８制御回路（制御手段の一部）

Claims

光ファイバの端部同士を対向させて融着接続した部分に、光ファイバ接続部補強部材を電熱ヒータの熱によって熱収縮させて装着する光ファイバ接続部補強部材の加熱装置において、
前記電熱ヒータに印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電熱ヒータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電圧検出手段および前記電流検出手段によって検出された電圧と電流に基づいて前記電熱ヒータの温度制御を行う制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記電圧検出手段と前記電流検出手段によって検出された電圧と電流から算出される抵抗値が昇温目標温度に対応する抵抗値以上となるまで、前記電熱ヒータに対して連続して電源電圧を印加する、
ことを特徴とする光ファイバ接続部補強部材の加熱装置。
前記制御手段は、算出される抵抗値が昇温目標温度に対応する抵抗値以上となった後は、一定の期間にわたって、前記算出される抵抗値が前記昇温目標温度に対応する抵抗値と略等しくなるように、前記電熱ヒータに対して電源電圧を断続的に印加する、
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ接続部補強部材の加熱装置。
前記制御手段は、前記一定期間が経過した後は、前記電熱ヒータに対して所定の周期で瞬間的に電源電圧を印加し、算出される抵抗値が降温目標温度に対応する抵抗値以下となるまで動作を継続する、
ことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ接続部補強部材の加熱装置。
光ファイバの端部同士を対向させて融着接続した部分に、光ファイバ接続部補強部材を電熱ヒータの熱によって熱収縮させて装着する光ファイバ接続部補強部材の加熱方法において、
前記電熱ヒータに印加される電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記電熱ヒータに流れる電流を検出する電流検出ステップと、
前記電圧検出ステップおよび前記電流検出ステップにおいて検出された電圧と電流に基づいて前記電熱ヒータの温度制御を行う制御ステップと、を有し、
前記制御ステップは、前記電圧検出ステップと前記電流検出ステップによって検出された電圧と電流から算出される抵抗値が昇温目標温度に対応する抵抗値以上となるまで、前記電熱ヒータに対して連続して電源電圧を印加する、
ことを特徴とする光ファイバ接続部補強部材の加熱方法。