JP4329973B2 - 光ファイバ補強用熱収縮チューブの加熱収縮方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバの接続部を補強する光ファイバ補強用熱収縮チューブを、該光ファイバ補強用熱収縮チューブ内に空気が残らないように熱収縮させる光ファイバ補強用熱収縮チューブの加熱収縮方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ心線や素線（以下これらを光ファイバ心線という）を接続するときには、接続すべき光ファイバ心線の被覆層をストリッパーで除去し、裸にした光ファイバ（以下単に光ファイバという）の端末部を光ファイバ切断器で端面が鏡面となるように切断し、該鏡面状に切断した両光ファイバの端面同士を突合わせ、該突合部を融着接続機で融着接続して両光ファイバを接続している。
【０００３】
このようにして接続された光ファイバ接続部は光ファイバが裸の状態で露出、即ち、接続部がガラスの状態で外気に晒されているためガラスの劣化が早期に進行するため該裸のガラス部分を被覆補強する必要がある。
【０００４】
図７は光ファイバ接続部１０を示す概略説明図で、図示するように、光ファイバ心線２の接続部に光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を被せて熱収縮し被覆補強している。なお、図中３は光ファイバ、４は光ファイバ心線の被覆層、５は光ファイバ３相互の融着接続部で、該融着接続部５並びにその左右の露出ガラス部を光ファイバ補強用熱収縮チューブ１で被覆、補強している。
光ファイバ接続部１０の被覆補強には、図８に一例として示すような光ファイバ補強用熱収縮チューブ１が用いられている。該光ファイバ補強用熱収縮チューブ１は外部チューブ１１と、該外部チューブ１１の内面に設けたホットメルト接着剤１２と、外部チューブ１１ の内側に挿入の内部チューブ１４と、外部チューブ１１の内側に挿入の光ファイバ接続部補強用の添え木１３とからなり、前記ホットメルト接着剤１２は外部チューブ１１を光ファイバ被覆層４、光ファイバ３及び光ファイバ融着接続部５に密着固定するためのものである。
【０００５】
光ファイバ心線を接続するには、先ず両光ファイバ心線端末の被覆層４をストリッパーで除去して光ファイバ３を露出させ、露出させた光ファイバ３の端末を光ファイバ切断器で鏡面状に切断する。次いで光ファイバ補強用熱収縮チューブ１をどちらか一方の光ファイバの被覆層４側に通す。その後融着接続機にて両光ファイバを接続し該融着接続部５に光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を戻して加熱収縮し、両光ファイバ心線の接続を完了する。
【０００６】
従来の光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を加熱収縮させる加熱器は図９（イ）〜（ニ）に示すように光ファイバ補強用熱収縮チューブ１よりも長尺でその断面の形状がフラットなフラットタイプの加熱器３１ 、Ｕ字状タイプの加熱器３２、Ｖ字状タイプの加熱器３３、山形タイプの加熱器３４等が使用されている。
これらの加熱器で光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を熱収縮させるには、先ず、光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の両端の内側に光ファイバ心線の被覆層４が所定の長さ重ね合わせれるように配置し（このように配置することにより融着接続部５は光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の内部に収まる）、次いで該光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を上記加熱器にセットし加熱、収縮する。
【０００７】
上記加熱器のうちフラットタイプの加熱器３１の温度分布を図１０（ロ）（ハ）に示す。図示するようにこの加熱器３１は中心ほど温度が高く、中心から離れるに従って低くなるように傾斜分布させてある。従って、このような温度分布を有する加熱器３１の中心に光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の中央に図１０（イ）に示すように載置すると、加熱器３１の温度分布は中央程高くなるように設定されているので、光ファイバ補強用熱収縮チューブ１ はその中央から収縮が起こり、図１１（イ）に示すように両端に向けて熱収縮が進行する。
【０００８】
従って、図１１（イ）に示す熱収縮経過のように光ファイバ補強用熱収縮チューブ１は中央部分から両端に向かって収縮２５が進行するため、光ファイバ補強用熱収縮チューブ１ 内の空気は光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の両端に向かって押し出され、押し出された空気は光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の両端部から排出され、気泡が残らずに収縮が完了する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加熱器（例えばフラットタイプ３１）は補強用熱収縮チューブ１全長を熱収縮させる必要があるために加熱器全面が、光ファイバ補強用熱収縮チューブを加熱収縮するのに充分な高温に設定してある。このために光ファイバ補強用熱収縮チューブに肉厚のバラツキや径方向の不均一さ、あるいは添え木１３の位置等により該光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の熱収縮条件が幾分異なると、図１１（ロ）に示す熱収縮経過のように複数の箇所（図示した例は２ヵ所）から同時に熱収縮が始まり、光ファイバ補強用熱収縮チューブ１内に空気が閉じ込められてしまい光ファイバ補強用熱収縮チューブ１内に気泡２６を残す結果となることがある。
光ファイバ補強用熱収縮チューブ１内に気泡２６が停留するとヒートサイクルで気泡の体積が膨張収縮を繰り返すこととなり、この力が光ファイバに微小な曲げ応力として繰り返し作用することになり、接続損失に対する信頼性が失われるとともに、最後には光ファイバが破断する、といった問題が生じる。
【００１０】
なお、一般に熱収縮チューブを加熱収縮させる方法として、お湯等の高温液体を用い、あるいは加熱した気体を用いて熱収縮チューブの一方から他方に向けて収縮する方法もあるが、液体あるいは気体を用いる方法を光ファイバ接続部の光ファイバ補強用熱収縮チューブの熱収縮手段とて採用すると、光ファイバ補強用熱収縮チューブと光ファイバの被覆の合わせ目から水や気体が入り、この水や気体が光ファイバ接続部の接続損失を増大させることなるため、採用されるに至っていない。
本発明は上記の問題点を解消し、光ファイバ補強用熱収縮チューブ内に空気を閉じ込めることのない熱収縮方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光ファイバ補強用熱収縮チューブを光ファイバ被補強部上に位置させ、該光ファイバ補強用熱収縮チューブを熱収縮させる初期段階で空気を巻き込まない長さの加熱器により先ず一部を熱収縮させ、収縮させた部分から左または右に加熱器を移動せしめて該光ファイバ補強用熱収縮チューブ内の空気を排除しつつ熱収縮させることを特徴とする光ファイバ補強用熱収縮チューブの加熱収縮方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。なお、前述した部品等と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。図１、図２は本発明の一実施形態を示すもので、１は光ファイバ補強用熱収縮チューブ、２０は円筒状の加熱器で、該加熱器２０は熱収縮前の光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の外径より内径が大きく、光ファイバ心線２が通過可能な幅のスリット２１が設けられている円筒状のセラミック製で、図２にその透視図を示すように内部に発熱体２２が埋め込まれている。なお２３はリード線である。図３は前記加熱器２０の発熱温度分布を示すもので、中心ほど温度が高くなるように例えば発熱線の密度を考慮する等して温度分布を持たせている。
【００１３】
図２に示す円筒状加熱器２０に埋設する発熱体２２は加熱器２０のスリット部２１で周期的に折り返される一連続長の発熱線で構成されており、発熱体２２としてはタングステン線、ニクロム線等が採用できる。この様に発熱体２２を構成すると円筒状加熱器内部の径を一定とし、周方向で等温分布となり、長手方向に任意の温度分布となるように設計できる。従って、図３に示すような温度分布とし、円筒状加熱器の中央に光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を位置させれば光ファイバ補強用熱収縮チューブ１は周方向に均等に加熱され、長手方向に順次収縮する。
【００１４】
本発明において、円筒状加熱器２０の実効長は光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を収縮させる初期段階において収縮部分が空気を巻き込まない長さとする。具体的には光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の種類、加熱器２０の発熱容量と温度分布等によって相違するが、例えば光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の長さが４０ｍｍの時には１０ｍｍ以下、６０ｍｍの時には１５ｍｍ以下となるように、光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の長さの１／４程度が適当な長さである。このように設定することにより、例え光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の肉厚にバラツキがあり、あるいは添え木１３の位置により熱収縮が影響されても、複数の個所から光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の収縮が始まることはなく、初期段階で空気を巻き込む恐れはなくなる。
【００１５】
光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を収縮させるには、先ず図４（イ）に示すように光ファイバ接続部５近傍の一方の光ファイバ被覆層４に挿通しておいた光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を同図（ロ）に示すように光ファイバ接続部５の中央に光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の中央が位置するように引き戻す。この時、光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の両端の内側はそれぞれ接続されている光ファイバ心線の被覆層４，４と所定の長さで重なり合う状態に配置される。
【００１６】
この光ファイバ接続部５上に配置した光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の外周に円筒状加熱器２０を設置するには、光ファイバ被覆層４の所で、円筒状加熱器２０に設けたスリット２１から挿入し、最初にチューブを収縮する位置、例えば図４（ハ）に示す光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の中央部にまで戻す。なお、スリット２１の幅は光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の周方向にできるだけ均一に熱を加える必要性からできるだけ細くすることが好ましく、従って、光ファイバ心線の外径よりもやや大き目に設定し、上述したように光ファイバ心線（被覆層４）の部分から挿入するようにすると良い。
【００１７】
図４（ニ）は円筒状加熱器２０の径方向中央に光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を位置させ、加熱器２０発熱させて光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を熱収縮させる初期段階を示す。加熱器２０の温度が高い中央部Ａを中心にして中央部Ａが先ず熱収縮する。次いで加熱器２０を右側Ｂ方向に移動させて光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を収縮させ（同図（ホ））、更に加熱器２０を左側Ｃに移動させることにより光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を熱収縮させて、光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の熱収縮を完成する（同図（ヘ））。このとき、光ファイバ補強用熱収縮チューブ１内の空気は左右方向に移動し、かつ加熱器２０の長さが短いために複数ヶ所が同時に熱収縮するようなことはなく、従って、収縮部分２５に空気が巻き込まれるようなことはない。
【００１８】
次いで加熱器２０を右Ｂ方向に連続して、あるいは間欠的に移動させて光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を順次収縮させる。この時、加熱器２０の移動速度を早めると部分的に熱収縮が不十分となり空気を巻き込んだ空隙を生じさせることがあるので光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の収縮状況を観察しつつ同図（ハ）に示すような収縮作業を進める必要がある。右Ｂ方向の収縮作業が完了したならば次に左Ｃ方向に加熱器２０を移動し、右方向同様に光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を徐々に収縮させて空気を巻き込むことのない熱収縮部２５を完了することができる。
なお、図４では抗張力体は省略してある。
【００１９】
図５はチューブの収縮開始点をチューブの一方の端とした実施形態で、先ず、チューブの端部に加熱器をセットして該端部を熱収縮させる。この時加熱器２０はチューブの端末が加熱器の長手方向中央に位置するようにセットするとよい。このようにセットすると空気を巻き込む可能性が極端に減少する。光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の一端が点線で示すように熱収縮２５したならば加熱器２０を徐々に他端側に連続して、あるいは間欠的に移動して光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を熱収縮させ、前記同様空気を巻き込むことのない熱収縮を進行させることができ、気泡の入らない接続部を完成することができる。
【００２０】
図６は本発明を具現化する光ファイバ補強用熱収縮チューブの熱収縮装置４０の概念図を示す。
光センサアレイ４１と光源アレイ４２は例えばフォトダイオードアレイとＬＥＤ アレイからなり、対向するフォトダイオードとＬＥＤ で一対のセンサーを構成し、該センサは光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の長さを測定する長さ測定センサ、光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の位置を確認する位置確認センサ、確認された光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の収縮開始点（図では左端の初期セット位置）に円筒状加熱器２０を位置させる位置制御センサとして、それぞれ作動する。
【００２１】
光センサアレイ４１と光源アレイ４２とは、互いに対向しているＬＥＤ の出力光を対向するフォトダイオードで受けることによりセンサとして作動する。光ファイバ補強用熱収縮チューブ１が存在するところでは、この光ファイバ補強用熱収縮チューブ１によってＬＥＤからの出力光が遮断されるので、フォトダイオードからの出力は低下し下限値が所定の値以下のときは未だ収縮されていない光ファイバ補強用熱収縮チューブ１を、中間値では収縮された光ファイバ補強用熱収縮チューブの存在を、上限値以上では光ファイバ補強用熱収縮チューブが存在しないことを検知する。従って、光ファイバ補強用熱収縮チューブの位置と長さを決定することができる。
【００２２】
光ファイバ補強用熱収縮チューブ１はＶ溝状の金網４８に載せてセットする。筒状加熱器２０は金網４８の下に設けたスライドレール４５に載せられたスライドテーブル４６により左右に移動される。この筒状加熱器２０を載せたスライドテーブル４６はボールネジ４４とモータ４３とにより駆動する。
【００２３】
以下に動作の概略を説明する。先ず制御部４９に予め実験により得られた光ファイバ補強用熱収縮チューブ１、加熱器２０の種類に応じた各種データ（例えば光ファイバ補強用熱収縮チューブ１と加熱器２０とに応じた熱収縮時間等）を入力しておく。これら入力データから装置４０にセットする光ファイバ補強用熱収縮チューブ１と、加熱器２０の制御データ（例えば加熱収縮に要する時間Ｔ、時間Ｔでの収縮長に応じた移動距離Ｌ等）を操作パネル４７に呼び出す。次いで装置４０の金網４８の任意の位置に光ファイバ補強用熱収縮チューブ１をセットし、光センサアレイ４１と光源アレイ４２によってその長さ、位置、左端等を測定し、測定結果を制御部４９に報告する。制御部４９は操作パネル４７に光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の長さ等の情報を表示する。
【００２４】
制御部４９はセンサによって測定された光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の収縮開始点左端（初期セット位置）に円筒状加熱器２０の側面長さ方向中央の位置を移動するようモータ４３に命令し、加熱器２０を移動させる。（本実施例では一端を初期位置としたが、初期位置は任意に選定しうることは勿論ある。）
光ファイバ補強用熱収縮チューブ１の収縮開始点に円筒状加熱器２０の側面長さ方向中央に位置したならば、先ず、その部分の加熱収縮時間（Ｔ）だけ待機する。この待機時間が終了すると円筒状加熱器２０の側面長さ方向中央の位置を次の加熱収縮部位までＬの長さ移動させ、この地点で加熱収縮時間Ｔ待機する。この間欠的な移動、即ち、Ｔ時間待機後長さＬだけ移動させる回数を［Ｍ／Ｌ＋１］回繰り返して加熱収縮を終了する。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、光ファイバ補強用熱収縮チューブよりも短く、該光ファイバ補強用熱収縮チューブの局所的範囲を加熱し、加熱初期段階で空気を巻き込まない長さの加熱器を用いて、光ファイバ心線の接続部に被せた光ファイバ補強用熱収縮チューブの初期位置を先ず熱収縮させ、該熱収縮した初期位置から非収縮方向に向かって順次収縮させることで、収縮が終わった光ファイバ補強用熱収縮チューブ内に空気が残留することなく収縮することができる。その結果、ヒートサイクルによる接続損失の変動が殆どなく、光ファイバの断線を招くような危惧もない補強接続部が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、円筒状加熱器光ファイバ心線に挿着した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の円筒状加熱器の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の円筒状加熱器の温度分布を示すグラフである。
【図４】光ファイバ補強用熱収縮チューブの収縮進行状態を示す説明図である。
【図５】光ファイバ補強用熱収縮チューブの熱収縮初期状況を示す説明図である。
【図６】本発明の光ファイバ補強用熱収縮チューブの熱収縮装置を示す概念図である。
【図７】光ファイバ素線相互を接続した接続部の説明図である。
【図８】光ファイバ補強用熱収縮チューブの一例を示す説明図である。
【図９】光ファイバ補強用熱収縮チューブを加熱収縮する従来の加熱器の形状を示す説明図である。
【図１０】加熱器上に載置された光ファイバ補強用熱収縮チューブと光ファイバ心線の配置を示す説明図である。
【図１１】従来の光ファイバ補強用熱収縮チューブの熱収縮状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 光ファイバ補強用熱収縮チューブ
２ 光ファイバ心線
３ 光ファイバ
４ 光ファイバ被覆層
５ 光ファイバ融着接続部
１０ 光ファイバ接続部
２０ 円筒状加熱器
２１ スリット
２２ 発熱体
２５ 熱収縮部
４０ 熱収縮装置
４１ 光センサアレイ
４２ 光源アレイ
４３ モータ
４４ ボールネジ
４５ スライドレール
４６ スライドテーブル
４７ 操作コンピュータパネル ４７ 操作パネル
４８ 金網
４９ 制御部

Claims (4)

1. 光ファイバ心線の接続部に光ファイバ補強用熱収縮チューブを被せて熱収縮して被覆補強する光ファイバ補強用熱収縮チューブの加熱収縮方法において、
   全体が円筒状に形成され、前記光ファイバ心線を挿入可能な幅で長手方向に延びたスリットと、側周面に沿って内部に配置された発熱体とを備えた加熱器を用意する工程と、
   前記光ファイバ心線を、前記スリットを介して前記加熱器の内側に挿入する工程と、
   最初に熱収縮すべき前記光ファイバ補強用熱収縮チューブの収縮開始位置に前記加熱器を移動させる工程と、
   前記加熱器を加熱して、前記光ファイバ補強用熱収縮チューブの収縮開始位置を熱収縮する工程と、
   前記加熱器を前記光ファイバ補強用熱収縮チューブの収縮開始位置から長手方向に一方側又は他方側に移動させて、前記光ファイバ補強用熱収縮チューブを順次熱収縮する工程と、
   を有することを特徴とする光ファイバ補強用熱収縮チューブの加熱収縮方法。
2. 前記加熱器は、その長手方向の長さが前記光ファイバ補強用熱収縮チューブの長さの略１／４のものが用いられることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ補強用熱収縮チューブの加熱収縮方法
3. 光ファイバ心線の接続部に被せた光ファイバ補強用熱収縮チューブを熱収縮して被覆補強する熱収縮装置において、
   全体が円筒状に形成され、前記光ファイバ心線を挿入可能な幅で長手方向に延びたスリットと、側周面に沿って内部に配置された発熱体とを備えた加熱器と、
   前記加熱器を長手方向に移動させる移動手段と、
   前記光ファイバ補強用熱収縮チューブの長さ及び位置を検知する検知手段と、
   前記検知手段によって検知された前記光ファイバ補強用熱収縮チューブの長さ及び位置に基づいて、前記加熱器を移動させて、前記光ファイバ補強用熱収縮チューブを熱収縮させるように前記移動手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする熱収縮装置。
4. 前記加熱器の発熱体は、前記スリット近傍で周期的に折り返される一連続長の発熱線で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の熱収縮装置。

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