JP3199999U

JP3199999U - 光ファイバ製造用発光ダイオード型紫外線照射装置

Info

Publication number: JP3199999U
Application number: JP2015002391U
Authority: JP
Inventors: 浩史内田
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2025-05-15

Abstract

【課題】光ファイバ素線製造時に必要な紫外線照射量を容易に調整することができ、光ファイバ素線を効率良く製造することができる光ファイバ製造用発光ダイオード型紫外線照射ユニット及び発光ダイオード型紫外線照射装置を提供する。【解決手段】紫外線発光ダイオードと、紫外線発光ダイオードからの光を集光する集光部を有する発光ダイオード型紫外線照射ユニットであって、石英ファイバを通す穴１と、穴の一方の開口部の両側に配置されたピン２及び穴の他方の開口部の両側に配置されたピン穴からなる位置合わせ構造部並びにピン２及びピン穴の外周上に配置された穴３からなる連結構造部を有し、１ユニット当たりの入力電力が５００Ｗ以下を特徴とする。また、この発光ダイオード型紫外線照射ユニットを、穴３に貫通させた固定ボルトにより複数連結して、紫外線照射装置を構成する。【選択図】図１

Description

本考案は、光ファイバ製造用発光ダイオード型紫外線照射装置に関する。

光ファイバ素線は、高速で線引きする石英ファイバの外周に紫外線硬化性のコート材（特許文献１〜３）を塗布しつつ、高出力のメタルハライドランプや高圧水銀ランプ等のＨＩＤランプ（high intensity dischargeランプ）の紫外線を照射して、コート材の硬化反応を進行させることにより、製造されている。
従来、光ファイバ素線製造時の紫外線照射時間を調節するためには、複数のＨＩＤランプを石英ファイバの移動方向に沿って縦列に並べる等の工夫がなされていた。しかしながら、ＨＩＤランプは光源部以外にソケット部やランプカバー部等が大きな容積を有する構造であったため、ランプを縦列に並べた場合にランプとランプとの間に空隙が必要であり、このため縦列に並べた光源全体として大きな体積を必要としていた。その結果、必要な紫外線照射時間を得るためには光源に長い距離を設ける必要があり、光ファイバ素線の製造装置が大型化して設備コストがかさむほか、光ファイバ素線の製造効率の低下を招いていた。
一方、紫外線領域に発光波長を有し強力な紫外線を発生させることができる紫外線発光ダイオード（紫外線ＬＥＤ、又はＵＶ−ＬＥＤ；以下、単に「ＬＥＤ」ともいう。）が開発されたことから、よりエネルギー効率が高く（発熱が少ない）、長寿命であるＬＥＤを光源に用いて光ファイバ素線を製造するための検討が進められている（特許文献４）。

特開平５−３０６１４６号公報特開平５−３０６１４７号公報特開２００１−１３０９２９号公報特開２００３−０８９５５５号公報

本考案は、光ファイバ素線製造時に必要な紫外線照射量を容易に調整することができ、光ファイバ素線を効率良く製造することができる光ファイバ製造用紫外線発光ダイオード型紫外線照射ユニット（以下、「ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット」という。）及び紫外線発光ダイオード型紫外線照射装置（以下、「ＵＶ−ＬＥＤ照射装置」という。）を提供することを目的とする。

本考案者らは、特定構造を有し、全光線束が小さいＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを用いれば、当該ユニットを縦横自在に配置、連結でき、これを複数連結した光ファイバ製造用ＵＶ−ＬＥＤ照射装置は、必要な紫外線照射量を確保するためのＵＶ−ＬＥＤ照射装置全体の大きさや配置の設計が容易であることを見出し、本考案を完成した。

すなわち、本考案は、紫外線発光ダイオードと、該紫外線発光ダイオードからの光を集光する集光部を有する発光ダイオード型紫外線照射ユニットであって、連結構造部及び位置合わせ構造部を有し、１ユニット当たりの入力電力が５００Ｗ以下である、光ファイバ製造用ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを提供するものである。
また、本考案は、当該ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを複数連結した構造を有する光ファイバ製造用ＵＶ−ＬＥＤ照射装置を提供するものである。
本願明細書において、「紫外線照射装置」は、少なくとも、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットと、該ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットに電力を供給する電源部と、該電源部に制御信号を供給する制御部とを備えてなる。「ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット」は、少なくとも、紫外線発光ダイオードと、該紫外線発光ダイオードからの光を集光する集光部を有してなる。

ＬＥＤは小型化することが容易であり、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットとしても小型化が容易である。そして、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを複数連結した場合にも、ユニットとユニットとの間の空隙をより小さくすることができる。
本考案の光ファイバ製造用ＵＶ−ＬＥＤ照射装置は、複数の小型のＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを縦横自在に配置、連結できるため、必要な紫外線照射量を確保するためのＵＶ−ＬＥＤ照射装置全体の大きさや配置の設計が容易である。
また、個々のＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを小型に設計できるため、ＵＶ−ＬＥＤ照射装置の背面や側面に位置決め用の構造を設けることが容易であり、複数のＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを連結した場合の位置決めを正確に行うことができ、紫外線照射条件を正確に決定することができる。

本考案の光ファイバ製造用ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットの一例を示す説明図。図１のＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットの上面図及び下面図。ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを重ねて固定するときに用いる上面板及び下面板の一例を示す説明図。ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを重ねたときの配置例で、上面図及び側面図。図３の上面板の断面図。ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを重ね、ボルトで固定する方法の一例示す説明図（断面図及び上面図）。

本考案のＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットは、連結構造部及び位置合わせ構造部を有するものである。
連結構造部は、複数のＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを縦横自在に連結できる構造部である。連結構造部の具体的構造は、複数のＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットを縦横自在に連結できるものであれば特に制限されず、例えば、ピン構造、ねじ止め構造等が挙げられる。
また、位置合わせ構造部は、ＵＶ−ＬＥＤを照射する光ファイバに対するＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットの位置や距離を一定にするために用いられる構造部である。位置合わせ構造部の具体的構造は、ＵＶ−ＬＥＤを照射する光ファイバに対するＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットの位置や距離を一定にするものであればいずれでも良い。
連結構造部及び位置合わせ構造部の設置場所や設置個数は、特に制限されず、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットの形状や大きさ等により、適宜設定することができる。

また、１ユニット当たりの入力電力は、５００Ｗ以下であり、４５０Ｗ以下が好ましく、４００〜２００Ｗがより好ましい。
１ユニット当たりの入力電力は、１ユニット内のＬＥＤ素子の数を調整することなどにより、調整することができる。

本考案のＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットの形状は特に制限されず、例えば、直方体、円柱等のいずれでも良い。また、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットの大きさは特に制限されないが、上記の入力電力の範囲内で可能な限り大きさが小さい方が好ましい。

本考案の光ファイバ製造用ＵＶ−ＬＥＤ照射装置は、前記のようなＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット複数連結したものである。
連結方法は特に制限されないが、ユニットに設置された連結構造部を用いて連結される。ユニットの形状や大きさ、連結構造部の設置場所等を調整することにより、縦横自在に連結することができる。
また、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットは複数連結されるが、そのユニット数は、石英ファイバに塗布された紫外線硬化性コート材を硬化させるのに必要な紫外線照射量を確保するための大きさ（長さ）で、必要な照射出力や照射時間になるよう、適宜選択することができる。
本考案の光ファイバ製造用ＵＶ−ＬＥＤ照射装置は、前記のようなＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット複数連結する以外は、通常のＵＶ−ＬＥＤ照射装置と同様の構造であれば良い。

本考案のＵＶ−ＬＥＤ照射装置を用いて紫外線照射を行うことにより、光ファイバ素線又は光ファイバ心線を、効率良く製造することができる。
すなわち、石英ファイバ又は光ファイバ素線の外周に紫外線硬化性のコート材を塗布し、紫外線を照射して、コート材を硬化させる光ファイバ素線又は光ファイバ心線を製造する際、本考案の光ファイバ製造用ＵＶ−ＬＥＤ照射装置を用いて紫外線照射を行うものである。

光ファイバ素線とは、石英ファイバの表面にまず柔軟な一次被覆層を設け、その外側に剛性の高い二次被覆層を設けた多層被覆構造を有するものをいう。
また、光ファイバ心線とは、光ファイバ素線のほか、光ファイバ素線の外側に着色層を設けた光ファイバ着色素線、複数の光ファイバ着色素線を束ねてテープ層でテープ状にした光ファイバテープを含むものである。

紫外線硬化性のコート材は、光ファイバの被覆に通常用いられるものであればいずれでも良く、このような紫外線硬化性コート材は、石英ファイバ又は光ファイバ素線の外周に塗布され、本考案の光ファイバ製造用ＵＶ−ＬＥＤ照射装置を用いて紫外線照射され、硬化され、光ファイバ素線又は光ファイバ心線を製造することができる。

次に実施例を挙げて本考案を詳細に説明するが、本考案は何らこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１
図１は、本考案の光ファイバ製造用紫外線発光ダイオード型紫外線照射ユニットの一実施例を示す。
紫外線発光ダイオード型紫外線照射ユニットは、直方体であり、紫外線発光ダイオードと、該紫外線発光ダイオードからの光を集光する集光部を有する。
紫外線発光ダイオード型紫外線照射ユニットは、高速で線引きされる石英ファイバを通すための穴１を有し、その両側に位置合わせ構造部にピン２が設置され、さらに、その外周上に、連結構造部で、固定ボルトを通すために、１２カ所の穴３が設けられている。

図２は、図１の光ファイバ製造用紫外線発光ダイオード型紫外線照射ユニットの上面図及び下面図である。上面図では、石英ファイバを通すための穴１、その両側に位置合わせ構造部にピン２が設置され、さらに、その外周上に、連結構造部で、固定ボルトを通すために、１２カ所の穴３が設けられている。また、下面図は、石英ファイバを通すための穴１、その外周に位置合わせ構造部で、位置合わせのピンが入る穴４が設けられ、さらに、その外周上に、連結構造部で、固定ボルトを通すために、１２カ所の穴３が設けられている。
図３は、光ファイバ製造用紫外線発光ダイオード型紫外線照射ユニットを複数台重ねたときに固定するために用いる上面板及び下面板を示す図である。上面板には、石英管を固定し、窒素を導入し、光もれを防止するための部品５、その外周に位置合わせ構造部で、位置合わせのピンが入る穴４が設けられ、さらに、その外周上に、連結構造部で、固定ボルトを通すために、１２カ所の穴３が設けられている。下面板には、石英ファイバを通すための穴１、その両側に位置合わせ構造部にピン２が設置され、さらに、その外周上に、連結構造部で、固定ボルトを通すために、１２カ所の穴３が設けられている。

図４は、本考案の光ファイバ製造用紫外線発光ダイオード型紫外線照射ユニットを複数台重ねて用いる場合の配置例で、上面図及び側面図を示す。
例（Ａ）は、４台のユニットを、石英管を通す穴１、連結構造部で、固定ボルトを通す穴３、位置合わせ構造部の穴４が重なるようにして、それぞれ１８０度の角度で重ねて配置している。上面からは、１台目と３台目、２台目と４台目は、それぞれ重なった位置に配置される。
例（Ｂ）は、３台のユニットを、石英管を通す穴１、連結構造部で、固定ボルトを通す穴３、位置合わせ構造部の穴４が重なるようにして、それぞれ１２０度の角度で重ねて配置している。
例（Ｃ）は、４台のユニットを、石英管を通す穴１、連結構造部で、固定ボルトを通す穴３、位置合わせ構造部の穴４が重なるようにして、それぞれ９０度の角度で重ねて配置している。
例（Ｄ）は、１２台のユニットを、石英管を通す穴１、連結構造部で、固定ボルトを通す穴３、位置合わせ構造部の穴４が重なるようにして、それぞれ９０度の角度で重ねて配置している。

図５は、図３の上面板の断面図である。
図６は、本考案の光ファイバ製造用紫外線発光ダイオード型紫外線照射ユニットを、図４の例（Ａ）のようにして、４台重ねて配置し、固定ボルト１０で固体した場合の一例を示す断面図である。その上面図を下部に示している。

１：石英管を通す穴
２：位置合わせのピン
３：連結構造部で、固定ボルトを通す穴
４：位置合わせ構造部の穴
５：石英管固定、窒素導入、光もれのための部品
６：アイリス
７：窒素導入用継手
８：Ｏリング
９：石英管
１０：固定ボルト

Claims

紫外線発光ダイオードと、該紫外線発光ダイオードからの光を集光する集光部を有する発光ダイオード型紫外線照射ユニットであって、連結構造部及び位置合わせ構造部を有し、１ユニット当たりの入力電力が５００Ｗ以下である、光ファイバ製造用紫外線発光ダイオード型紫外線照射ユニット。
請求項１記載の発光ダイオード型紫外線照射ユニットを複数連結した構造を有する光ファイバ製造用紫外線発光ダイオード型紫外線照射装置。