JP4110918B2 - Optical fiber drawing device - Google Patents
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- C03B2205/55—Cooling or annealing the drawn fibre prior to coating using a series of coolers or heaters
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを冷却ガスにより冷却する光ファイバ線引き装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバは、一般にガラス母材から線引きされた後に他の固形物に接触する前に樹脂被覆が施される。しかし、線引きされた直後の光ファイバは、高温であるため直ちに樹脂被覆を施すことができない。このため、通常、線引きされた直後の光ファイバを冷却しているが、この冷却を効率よく行うことで光ファイバの製造線速を高めることが可能となる。従来、線引き直後の光ファイバを冷却するための技術が種々提案されているが、基本的には、光ファイバを冷却筒内に通して、冷却筒内に冷却ガスを流して光ファイバの熱を奪うものである。
【0003】
図3は、従来の冷却筒内に光ファイバを導入し、ヘリウムガスを用いて冷却する一例を示す図である(例えば、特許文献1参照)。図中、1は光ファイバ母材、2は光ファイバ、3は線引き炉、4はファイバ冷却筒、4aはファイバ入口孔、4bはファイバ出口孔、4cはガス供給口、4dはガス排出口、5は樹脂被覆装置、6は樹脂硬化装置、7は樹脂塗布ファイバ、8はガイドローラ、9は巻取り装置、10はガス混合器、11はヘリウムガス精製装置、12はヘリウムガス供給装置、13はガスコンプレッサを示す。
【0004】
光ファイバ母材1は、線引き炉3により一方の端部から順次加熱溶融され、光ファイバ2が線引きされる。線引き直後の光ファイバ2は、ファイバ冷却筒4で冷却された後、樹脂被覆装置5で被覆が施され、樹脂硬化装置6で硬化させた後の樹脂塗布ファイバ7は、ガイドロール8を経て巻取り装置9により巻取られる。
【0005】
ファイバ冷却筒4は、光ファイバ2を通過させるファイバ入口孔4a及びファイバ出口孔4bを有すると共に、冷却用のヘリウムガスを導入するガス供給口4c及び排出するガス排出口4dを有している。ファイバ冷却筒4内に導入されたヘリウムガスは、光ファイバ2の熱を吸収及び伝熱してガス排出口4dから排出され、ガスコンプレッサ13を介してヘリウムガス精製装置11で、ファイバ入口孔4a及びファイバ出口孔4bから混入した空気等を除去する。精製されたヘリウムガスは、ガスコンプレッサ13を介して混合器10に入れられ、ヘリウムガス供給装置12で必要量を補充して再びガス供給口4cからファイバ冷却筒4内に送られる。
【0006】
図4は、同じく従来のヘリウムガスを用いて光ファイバを冷却する他の例を示す図である(例えば、特許文献2参照)。図中、14はシールガス供給ポートを示し、その他の符号は図3と同じ符号を用いることにより詳細説明を省略する。
【0007】
図4では、ファイバ冷却筒4の部分のみを示し、図3の例と同様に、光ファイバ母材1を線引き炉3(加熱ヒータで示す)により順次加熱溶融して光ファイバ2を線引きし、線引き直後の光ファイバ2をファイバ冷却筒4で冷却する。ファイバ冷却筒4内に導入されたヘリウムガスは、光ファイバ2の熱を吸収及び伝熱してガス排出口4dから回収され、ヘリウムガス精製装置11で精製される。精製されたヘリウムガス(60%以上の濃度)は、ファイバ出口孔4b側のシール用のガスとしてシールガス供給ポート14に供給している。ファイバ冷却筒4内には、別途、ガス供給口4cからヘリウムガス(100%の濃度)が供給される。
【0008】
シールガス供給ポート14は、光ファイバ2に振動が生じないように、光ファイバ2に対称的に配置され、また、シールガスがファイバ出口孔4bに下向きの流れを作るため、光ファイバの進行方向に傾けて形成している。この図4の例では、回収したヘリウムガスをシールガスとして用いることで、ファイバ冷却筒4内にヘリウムガス以外のガスの混入を少なくし、ファイバ冷却筒4内のヘリウム濃度の低下を抑制している。
【0009】
【特許文献1】
特開平4−24129号公報
【特許文献2】
特開平11−255535号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図3及び図4で示したファイバ冷却筒4は、何れも密閉形状のファイバ冷却筒4の下部側面に設けたガス供給口4cからヘリウムガスを供給し、上部側面に設けたガス排出口4dから排出回収している。しかし、ファイバ冷却筒4の上下端中央部に設けたファイバ入口孔4a及びファイバ出口孔4bから、ヘリウムガスが流出し大気中に放出されやすい。特に、線引き中は、光ファイバ2に牽引されて下部のファイバ出口孔4bから流出しやすく、ヘリウムガスの回収は不充分である。
【0011】
また、図4の例においては、下部のファイバ出口孔4bにシールガス供給ポート14を設けているが、ヘリウムガス以外の気体が外部からのファイバ冷却筒4内に混入するのを防止するものである。このため、シールガス供給ポート14を光ファイバの進行方向に傾け、下向きの流れを生じるようにして、むしろ、ファイバ冷却筒4内のヘリウムガスを外部に放出するように作用させるものである。しかも、シールガスとして、ガス排出口4dから回収されたヘリウムガスを用い外部に放散させるため、結果として高価なヘリウムガスを大気中の放散してしまっている。
【0012】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、線引き直後の光ファイバを冷却ガスで冷却するに際して、冷却装置の光ファイバの入口孔及び出口孔から冷却ガスが外部に放散するのを防ぎ、冷却ガスを完全に回収できるようにした光ファイバ線引き装置を提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバ線引き装置は、ガラス母材から線引きされた直後の光ファイバを冷却ガスにより強制冷却する光ファイバ線引き装置であって、光ファイバを通過させて冷却ガスにより強制冷却する強制冷却筒を筐体で覆い、筐体の上部に光ファイバを取囲んで冷却ガスを回収するガス回収機構を設けるようにしたものである。また、筐体の下部中央に、光ファイバにクリーンエアを吹付ける気体導入機構を設けるようにしたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図により、本発明の実施の形態を説明する。図1は光ファイバ線引き装置の概略を説明する図、図2(A)は強制冷却筒を説明する断面図、図2(B)は冷却ガス回収機構を説明する図、図2(C)は気体導入機構を説明する図である。図中、21は冷却装置、22は強制冷却筒、22aは通路、22bはガス導入ポート、23は筺体、23aはファイバ入口孔、23bはファイバ出口孔、24はガス回収機構、25は気体導入機構、26はガス導入管、27はカップ部材、27aはファイバ導入口、27bはガス回収室、28は吸気管部材、28aは吸気管、28bは吸引口、28cは吸気口、29は閉塞部材、29aはファイバ導出口、29bは気体室、29cは気体吹出し口を示す。その他の符号は図3で用いたのと同じ符号を用いることにより詳細説明を省略する。
【0015】
図1に示すように、本発明による光ファイバ線引き装置は、図3に示したのと同様に、垂直に吊り下げた光ファイバ母材1を線引き炉3により順次加熱溶融し、光ファイバ母材1の下端から光ファイバ2を線引きする。線引き直後の光ファイバ2は、冷却装置21で冷却した後、樹脂被覆装置5で被覆を施し、樹脂硬化装置6で硬化させた後の樹脂塗布ファイバ7を、複数のガイドローラ8(図では1つのみを示す)を経て巻取り装置9で巻取る。
【0016】
本発明における冷却装置21は、筒状の強制冷却筒22を密閉状の筺体23で覆い、筺体23の上端中央に光ファイバ2を取囲むように冷却ガスを回収するガス回収機構24を設けて構成される。また、密閉状の筺体23の下部中央には、光ファイバ2を取囲むようにクリーンエア等の気体を吹付ける気体導入機構25を設けて構成される。
【0017】
強制冷却筒22は、図2(A)に示すように、例えば、2つ割り又は一体の断面矩形の筒状体で形成され、中央部には光ファイバ2を通過させると共に冷却するための通路22aを有している。通路22aは断面円形の通路であってもよく、また、図2(A)のように内部に段部を設けて吸熱面積を増大させる形状としてもよい。この強制冷却筒22には、冷却用のヘリウムガスを導入する複数のガス導入ポート22bが設けられ、強制冷却筒22内を通過する光ファイバ2に直接ヘリウムガスを接触させて強制冷却する。
【0018】
図1に戻って、強制冷却筒22と密閉状の筺体23について説明すると、例えば、冷却用のヘリウムガスはガス導入管26により、強制冷却筒22の通路内に複数の箇所から導入される。強制冷却筒22内に導入されたヘリウムガスは、高濃度の状態で光ファイバ2に直接接触して光ファイバの熱を奪うと共に強制冷却筒22に伝熱し、冷却筒22の上下端の開放口から密閉状の筺体23内に放出される。
【0019】
筺体23は密閉状に形成され、上端に光ファイバ2が入るファイバ入口孔23aが設けられ、下端には光ファイバ2が出るファイバ出口孔23bが設けられ、また冷却ガスを分岐導入するガス導入管26を通す孔が設けられている。密閉状とは、ファイバ入口孔23aとファイバ出口孔23b以外の部分が密閉状に形成されていて、強制冷却筒22から放出されたヘリウムガスを筺体内に閉じ込めているという意味で用いるものである。
【0020】
強制冷却筒22は、複数個に分けて(図では2組の例を示す)縦方向に配列して設けることができ、それぞれの強制冷却筒22にはヘリウムガスが個別に導入される。強制冷却筒22のような小容積空間で光ファイバを直接冷却することにより、ヘリウムガスの必要量を少なく抑えて効率よく冷却することが可能となる。強制冷却筒22の上下端の開放口から放出されたヘリウムガスは、筺体23内でエア等の混入気体と混合されて上端のファイバ入口孔23aを通って、次に説明するガス回収機構24により回収される。
【0021】
密閉状の筺体23の上端中央には、冷却ガスを回収するガス回収機構24が設けられる。このガス回収機構24は、図2(B)に詳細を示すように、カップ部材27からなる。カップ部材27は、中央に光ファイバ2を通すファイバ導入口27aを有し、光ファイバ2が筺体23のファイバ入口孔23aに入る直前の部分をガス回収室27bで囲うようにして取付けられる。
【0022】
カップ部材27のガス回収室27bを形成する周壁には、ガス回収のための吸気管部材28が設けられる。この吸気管部材28は、例えば、吸気口28cを有するリング状の吸気管28aに、複数の吸引口28bを設けて形成される。複数の吸引口28bは、光ファイバ2の周囲に放射状に配され、ガス吸引の際に光ファイバ2に対して、均等な吸引力を与え振動が生じるのを抑制する。
【0023】
上述したガス回収機構24は、筺体23の上端中央のファイバ入口孔23aを囲うように設けられるので、強制冷却筒22から筺体23内に放出されたヘリウムガスを外部に漏えいさせることなく回収することが可能となる。また、光ファイバ2に対して均等な吸引力で作用するように構成されているので、光ファイバに振れを生じさせることなくスムーズな吸引で回収することができる。なお、密閉状の筺体23内に混入される気体及びカップ部材27のファイバ導入口27aから引込まれるエア等も合わせて吸引回収されるが、図3と同様な精製装置により精製され再利用に供せられる。
【0024】
筺体23の下端中央には、クリーンエア等の気体を光ファイバに吹付ける気体導入機構25が設けられる。この気体導入機構25は、図2(C)に詳細を示すように閉塞部材29からなる。閉塞部材29は、中央に光ファイバ2を通すファイバ導出口29aを有し、光ファイバ2が密閉状の筺体23のファイバ出口孔23bから出た直後の部分を気体室29bで囲うように取付けられる。なお、クリーンエアのクリーン度は、0.3以上のパーティクルが20個/m3以下のものであることが好ましい。また、吹付ける気体は、エア以外に不活性ガスを用いることもできる。
【0025】
閉塞部材29の基壁には、クリーンエアを吹出す気体吹出し口29cが形成されている。気体吹出し口29cは、例えば、複数の小孔を放射状に配し、光ファイバ2に対して均等に吹付けることにより振動が生じるのを抑制する。また、気体吹出し口29cは、筐体23内に向けて気体を吹出すように傾斜させた形状で形成し、吹出し気体が上方の筐体23内に流れ込むようにする。
【0026】
上述した気体導入機構25は、密閉状の筺体23の下端中央のファイバ出口孔23bを囲うように設けられるので、吹出されるクリーンエアによりファイバ出口孔23bをシールし、筺体23内に放出されたヘリウムガスが外部に漏出するのを防止することができる。また、クリーンエアを光ファイバ2の外面に吹付けることで、樹脂被覆を塗布する前の光ファイバの表面がクリーニングされるので、樹脂のコーティング不良や異物混入を防止することができる。さらに、気体吹出し口29cを傾斜させてクリーンエアが筐体23内に流れ込むようにすることで、筐体23からヘリウムガスが漏出するのを完全に防止し、筺体23内のクリーン度を維持しつつヘリウムガスを回収することが可能となる。
【0027】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、線引き直後の光ファイバを冷却する冷却ガスを外部に放散させることなく、ほぼ完全に回収することができ、再利用に供することが可能となる。また、光ファイバの表面をクリーンにして樹脂被覆を形成することができ、信頼性の高い光ファイバを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における光ファイバ線引き装置の概略を説明する図である。
【図2】本発明における光ファイバ線引き装置の詳細部分を示す図である。
【図3】従来技術の一例を説明する図である。
【図4】従来技術の他の例を説明する図である。
【符号の説明】
1…光ファイバ母材、2…光ファイバ、3…線引き炉、5…樹脂被覆装置、6…樹脂硬化装置、7…樹脂塗布ファイバ、8…ガイドローラ、9…巻取り装置、21…冷却装置、22…強制冷却筒、22a…通路、22b…ガス導入ポート、23…筺体、23a…ファイバ入口孔、23b…ファイバ出口孔、24…ガス回収機構、25…気体導入機構、26…ガス導入管、27…カップ部材、27a…ファイバ導入口、27b…ガス回収室、28…吸気管部材、28a…吸気管、28b…吸引口、28c…吸気口、29…閉塞部材、29a…ファイバ導出口、29b…気体室、29c…気体吹出し口。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber drawing apparatus that cools an optical fiber immediately after being drawn from a glass base material with a cooling gas.
[0002]
[Prior art]
Optical fibers are generally coated with a resin after being drawn from a glass preform and before contacting other solids. However, since the optical fiber immediately after being drawn is at a high temperature, the resin coating cannot be applied immediately. For this reason, although the optical fiber immediately after drawing is cooled normally, it becomes possible to raise the manufacturing linear velocity of an optical fiber by performing this cooling efficiently. Conventionally, various techniques for cooling an optical fiber immediately after drawing have been proposed. Basically, an optical fiber is passed through a cooling cylinder, and a cooling gas is supplied into the cooling cylinder to reduce the heat of the optical fiber. It is something to take away.
[0003]
FIG. 3 is a diagram showing an example in which an optical fiber is introduced into a conventional cooling cylinder and cooled using helium gas (see, for example, Patent Document 1). In the figure, 1 is an optical fiber preform, 2 is an optical fiber, 3 is a drawing furnace, 4 is a fiber cooling cylinder, 4a is a fiber inlet hole, 4b is a fiber outlet hole, 4c is a gas supply port, 4d is a gas discharge port, 5 is a resin coating device, 6 is a resin curing device, 7 is a resin coating fiber, 8 is a guide roller, 9 is a winding device, 10 is a gas mixer, 11 is a helium gas purification device, 12 is a helium gas supply device, 13 Indicates a gas compressor.
[0004]
The optical fiber preform 1 is sequentially heated and melted from one end by a drawing furnace 3, and the
[0005]
The
[0006]
FIG. 4 is a view showing another example of cooling an optical fiber using the conventional helium gas (see, for example, Patent Document 2). In the figure,
[0007]
In FIG. 4, only the part of the
[0008]
The seal
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-24129 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-255535
[Problems to be solved by the invention]
Each of the
[0011]
In the example of FIG. 4, the seal
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and prevents cooling gas from being diffused to the outside from the inlet hole and the outlet hole of the optical fiber of the cooling device when the optical fiber immediately after drawing is cooled with the cooling gas. Another object of the present invention is to provide an optical fiber drawing device that can completely recover the cooling gas.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An optical fiber drawing apparatus according to the present invention is an optical fiber drawing apparatus that forcibly cools an optical fiber immediately after being drawn from a glass base material with a cooling gas, and forcibly cools the optical fiber with a cooling gas through the optical fiber. And a gas recovery mechanism for recovering the cooling gas by surrounding the optical fiber at the upper part of the housing. In addition, a gas introduction mechanism for blowing clean air onto the optical fiber is provided at the lower center of the housing.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of an optical fiber drawing device, FIG. 2 (A) is a sectional view for explaining a forced cooling cylinder, FIG. 2 (B) is a diagram for explaining a cooling gas recovery mechanism, and FIG. It is a figure explaining a gas introduction mechanism. In the figure, 21 is a cooling device, 22 is a forced cooling cylinder, 22a is a passage, 22b is a gas introduction port, 23 is a housing, 23a is a fiber inlet hole, 23b is a fiber outlet hole, 24 is a gas recovery mechanism, and 25 is gas introduction. Mechanism, 26 is a gas introduction pipe, 27 is a cup member, 27a is a fiber introduction port, 27b is a gas recovery chamber, 28 is an intake pipe member, 28a is an intake pipe, 28b is an intake port, 28c is an intake port, and 29 is a
[0015]
As shown in FIG. 1, the optical fiber drawing apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 3, heats and melts the optical fiber preform 1 suspended vertically in a drawing furnace 3 in order, and thereby optical fiber preform. The
[0016]
The
[0017]
As shown in FIG. 2 (A), the forced cooling
[0018]
Returning to FIG. 1, the forced cooling
[0019]
The
[0020]
The forced
[0021]
A
[0022]
An
[0023]
Since the
[0024]
A
[0025]
A
[0026]
Since the
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the cooling gas for cooling the optical fiber immediately after drawing can be recovered almost completely without being diffused to the outside, and can be reused. Further, the surface of the optical fiber can be cleaned to form a resin coating, and a highly reliable optical fiber can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of an optical fiber drawing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a detailed portion of an optical fiber drawing apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a conventional technique.
FIG. 4 is a diagram for explaining another example of the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber base material, 2 ... Optical fiber, 3 ... Drawing furnace, 5 ... Resin coating apparatus, 6 ... Resin hardening apparatus, 7 ... Resin coating fiber, 8 ... Guide roller, 9 ... Winding apparatus, 21 ...
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