JPH02164739A - 光ファイバの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分針〉 本発明は、加熱線引きされた光ファイバを被覆しさらに
該被覆層を硬化させる等の処理に際し、予め光ファイバ
を冷却すべ（用いられろ光ファイバの冷却装置に関する
。

〈従来の技術〉 透明ガラス化した棒状をなす光ファイバ母材を所定の径
に加熱線引きする場合、一般にはこれに引き続いて光フ
ァイバの外周面に樹脂被覆が施される。

このような従来の線引き装置の概念を表した第６図に示
すように、光ファイバ母材１１を加熱溶融させるための
ヒータ１３が取り巻くように設けられている。さらにこ
れらの図中下方には、加熱溶融状態の光ファイバ母材１
１から腺引きされた光ファイバ１４を押通させてｔＭ脂
被被覆施すコーティングダイス１５が配設され且つその
直下には前述した樹脂被覆を硬化させ光ファイバ１４に
固着させる硬化装置１６が設けられている。

従って、炉心ｗ１２内にて光ファイバ母材１１から加熱
線引きされた光ファイバ１４は、コーティングダイス１
５により樹脂被覆されさらに硬化装置１６により前記樹
脂被覆を硬化定着されて最終的には、硬化装置１６の図
中下方に位置するドラム１７に巻き取られる。

しかるに加熱線引きされた光ファイバ１４がコーティン
グダイス１５に押通される前に十分冷却されていないと
、コーティングダイス１５内に保持された樹脂或いはコ
ーティングダイス１５により光ファイバ１４に被覆され
たＶ！！脂が加熱されその粘度が低下して被覆樹脂層の
厚さを十分なものに保ち得ないという問題がある。この
ため例えば特公昭５４−３９４９６号公報、特開昭６１
−７２６４８号公報、特開昭６３−１０００３５号公報
等に詳しく示されているように様々な光ファイバ１４の
冷却装置が考えられていた。特公昭５４−３９４９６号
において示された冷却装置の概略は、第７図に表したよ
うに炉心管１２とコーティングダイス１５との間に加熱
線引きされた光アイバ１４が押通される冷却管１８を配
設し且つこの冷却管１８内に光ファイバ１４の林引き方
向に沿って冷却用気体１９を流すことにより光ファイバ
１４を冷却しようとしたものである。また特開昭６１−
７２６４８号公報において示された冷却装置の概略は、
第８図に示したように、加熱線引きされた光ファイバ１
４が押通され且つこの光ファイバ１４の冷却用気体１９
が導入される内管２０の外周には、冷却？ｅＪｉ、２１
ノ入口ｐＩｒ２２及び出口管２３が設けられ内管２０内
の冷却用気体１９を冷却する冷却液２１が貫流しつつ充
填される外ｖ２４が内管２０を囲繞して設けられている
。つまり光ファイバ１４は内管２０内に充填された冷却
用気体１９によって冷却されさらにこの冷却効率を高め
るため冷却用気体１９は冷却液２１によって冷却される
のである。また特開昭６３−１０００３５号公報に示さ
れた冷却装置は、その破断斜視図を第９図に示すように
、放熱体２５内に光ファイバ母材１１が挿通される挿通
孔２６を形成すると共にこの挿通孔２６内に光ファイバ
１１が十分な隙間のない状態で貫通する孔２７を形成し
たストリップ板２８を複数箇所設は且つ光ファイバ１４
近傍の放熱を効率よく放熱体２５に伝達するためのピン
２９が挿通孔２６内周面より多数突設されている。つま
りストリップ板２８によって光ファイバ１４外周近侍の
高温雰囲気を剥離させ且つビン２９によってその剥離し
た高温雰囲気の熱を効率よく放熱体２５へ伝達すること
で光ファイバ１４の冷却を行おうとしたものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 特公昭５４−３９４９６号公報において示されたように
光ファイバ１４の線引き方向に沿って光ファイバ１４の
周囲に冷却用気体１９を流すのでは、この光ファイバ１
４を冷却し得る気体１９は主に光ファイバ１４外周近傍
の流れでありしかも光ファイバ１４に沿って流下するに
つれて加熱され冷却効率が著しく低下する。また特開昭
６１−７２６４８号公報において示されたように二重管
構造の内管２０に冷却用気体１９を充満させさらに外管
２４を貫流する冷却液２１で冷却用気体１９を冷却して
光ファイバ１４の冷却効率を高めようとした例でも、光
ファイバ１４外周近傍の直接冷却に係る冷却用気体１９
ば主に光ファイバ１４の移動に伴って流動するにとどま
り、冷却用気体１９と冷却液２１との熱交換ば必ずしも
十分でない。さらに特開昭６３−１０００３５号公報に
おいて示されたように光ファイバ１４をストリップ板２
８に設けられた孔２７を挿通させて光ファイバ１４外周
近傍の雰囲気を剥離させ且つピン２９を光ファイバ１４
外周近傍に突設させることにより伝熱効率を高めた場合
でも、孔２７による剥離作用は必ずしも十分でなくしか
もこの剥離作用を高めようとして孔２７の径を小さくす
ると光ファイバ１４と接触して損傷を与え易くなるとい
う問題もあった。結局上述したような例のいずれもが、
光ファイバ１４外周近傍の冷却用気体１９をより外周側
に位置するより低温の冷却用気体１９と常に交換流動さ
せる乙とが困難であり、従ってこれら冷却装置の単位長
さ当りの冷却能力が極めて小さいという課題があった。

く課題を解決するための手段〉 第１番目の本発明による光ファイバの冷却装置は、加熱
線引きされた光ファイバが貫通すると共に冷却用の気体
が導入されるケーシングと、前記ケーシング内側に位置
し且つ前記光ファイバの周囲を回転し得るよう前記ケー
シングに回転駆動自在に設けられた支持部材と、前記支
持部材に固定され且つ前記支持部材の回転に伴って前記
ケーシング内周壁近傍の前記気体を前記ケーシング中央
の前記光ファイバ側へ移動させて前記光ファイバを冷却
する羽根とを備えたことを特徴とするものである。

また第２番目の本発明は前記第１番目の本発明の本発明
の構成に加えて、ケーシング内の気体を冷却するための
冷却手段を前記ケーシングに設けたことを特徴とするも
のである。

また第３番目の本発明は前記第１番自戒いは第２番目の
本発明において、支持部材には光ファイバの貫通方向に
沿って複数本配設された支持棒があり且つ前記光ファイ
バの中心軸を２軸とした場合のＸｙＺ直交座標系におい
て前記光ファイバに向かう気体の流れの速度ベクトルの
総和のＸ成分とＸ成分とがほぼ零であるような前記流れ
を発生させるよう羽根を配したことを特徴とするもので
ある。

く作　　　用〉 冷却用の気体が導入されたケーシング内を貫通する光フ
ァイバの周囲を、支持部材に設けられた羽根が回転しケ
ーシング内周壁近傍の十分冷却された気体を光ファイバ
の位置するケーシング中央側へ移動させて光ファイバを
冷却する。またケーシングに設けられた冷却手段がケー
シング内周壁近傍の冷却用気体を効率よく冷却する。さ
らには支持部材として光ファイバの貫通方向に沿って複
数本配設された支持棒に、前記光ファイバの中心軸をＺ
軸とした場合のｘｙｚ直交座標系において前記光ファイ
バに向かう気体の流れの速度ベクトルの総和のＸ成分と
Ｘ成分とがほぼ零であるような前記流れを発生させるよ
う配設された羽根が、光ファイバの周囲を回転しケーシ
ング内周壁近傍の気体をケーシング中央側へ効率よ（移
動させると共に光ファイバのＸｙ力方向変位をほぼ零に
抑制する。。

く実　施　例〉 以下、本発明による光ファイバの冷却装置の一実施例を
図を参照して詳細に説明する。

なお従来の技術と重複する同一部材については同一符号
を付して表すこととし詳細な説明は省略する。

光７アイパの線引き装置の概念図である第１図に示した
ように、光ファイバ１４の冷却装置１１３１は、炉心管
１２と被覆装置１５との間に配設されており、炉心管１
２内にて加熱溶融された光ファイバ母材より線引きされ
た光ファイバ１４はまずこの冷却装置Ｊ３１を通って十
分に冷却された上で、光ファイバ１４に樹脂被覆を施す
被覆装Ｍ１５を通りさらには被覆層の硬化装置１６を経
てドラム１７に巻き取られる。

前述した冷却装置３１の概略構成断面図が第２図であり
、加＃％線引きされた光ファイバ１４が図中上下に貫通
する略円筒形状のケーシング３２には、このケーシング
３２内側に充満する冷却用気体３３を冷却するための冷
却）１１！３４が循環する流ＦＩｓ３５がケーシング３
２内周面に近接して形成され且つ流路３５に連通する冷
却液３４の導入管３６及び排出管３７が夫々設けられて
いる。またケーシング３２の内側には、ケーシング３２
の長手方向に沿って複数本（本実施例では８本）の支持
棒３８が配設されていると共に夫々の支持棒３８はケー
シング３２の内周に沿って略等間隔で配され、さらにこ
れら支持棒３８の両端部は夫々円環状のフランジ３９，
４０の対向する端面に固設されている。図中上方に位置
する一方のフランジ３９の端縁部は、ケーシング３２の
上端面とこれと対向して配され且つ中央に光ファイバ１
４が貫通する孔４１を有する蓋部４２とによって転がり
軸受４３を介して回転自在に挟持されている。図中下方
に位置する他方のフランジ４０の端縁部は、ケーシング
３２の下端面とこれに対向して配され且つ中央に光ファ
イバ１４が貫通する孔４４を有する蓋部４５とによって
転がり軸受４３を介して回転自在に挾持されている。ま
た蓋部４５の孔４４の内周面には、光ファイバ１４を冷
却するための冷却用気体３３を放出する放出口４６が設
けられ且つ蓋部４５にはこの放出口４６に連通する流路
４７及びこの流路４７に連通する導入管４８が設けられ
ている。ところで本実施例では図中下方を重力方向とし
且つ冷却用気体３３として空気より軽いヘリウムガスを
用いろこととしたため冷却用気体３３の放出口４６を図
中下方の蓋４５に設けたが、冷却用気体３３の比重やそ
の他の条件に応じてケーシング３２や図中上方の蓋部４
２等に設けてもよい。さらにフランジ４０の外周には、
蓋部４５に固設されたモータ４９により回転駆動される
歯車５０と噛み合う歯部５１が形成されており、モータ
４９の作動によりフランジ４０が回転しこれと共に支持
棒３８の夫々が略光ファイバ１４を回転中心として回転
する。

このように回転し得ろ支持棒３８の夫々には、第３図の
斜視図にも表したように光ファイバ１４の線引き方向に
沿って取付は部５２が螺旋状に配置され且つ略円弧状断
面を有する羽根５３が各１枚づつ設けられている。つま
り第３図の横断面を表した第４図に示すように、この羽
根５３は支持棒３８の回転方向（矢印Ｒ方向）に対して
へこんだ略円弧状の断面形を有すると共にその先端が光
ファイバ１４の外周に近接する状態で各支持棒３８に固
定されている。従って羽根５３は、支持棒３８の回転と
共に光ファイバ１４の周囲を回転して羽根５３の基端部
側の十分冷却された冷却用気体３３であるヘリウムガス
を光ファイバ１４が位置するケーシング３２の中心側へ
と送り出すと共に光ファイバ１４近傍のより高温となっ
た冷却用気体３３を前記羽根５３の前記基端部側と対向
するケーシング３２内周側へと送抄出して冷却ｉ３４に
より冷却し、さらに再び羽根５３がこの十分冷却された
冷却用気体３３を光ファイバ１４側へと送り出すという
サイクルを繰り返すのである。また前述したように、羽
根５３を各支持棒３８に対して順に螺旋状に配したこと
により、光ファイバ１４の中心軸を２軸としたｘｙｚ直
交座標系を考えた場合、前記光ファイバ１４に向かう気
体の流れの速度ベクトルの総和のＸ成分とＸ成分の夫々
をほぼ零にすることができるので、該晃ファイバ１４に
作用してその機械的強度に悪影響を与える剪断応力を最
小限に抑久ろことができる。さらに第５図に羽根５３の
取付は部を表したように、羽根５３の上下方向の断面形
を上側はど側方へ歪曲するよう形成したことにより、ケ
ーシング３２の内周近傍から中心部へと向かう流れの方
向が僅かに下方へ曲げられることになって、冷却用気体
３３であるヘリウムガスが浮力により上昇する流れと均
衡しヘリウムガスを安定してケーシング３２内に保持し
得ると共に光ファイバ１４に作用するせん断方向の応力
を軽減させることができる。

従って、予め冷却用気体３３の放出口４６よりケーシン
グ３２内に冷却用気体３３であるヘリウムガスを導入し
、ざらにモータ４９を作動させて加熱線引きされた光フ
ァイバ１４の周囲を取り巻く支持棒３８及びこの支持棒
３８に設けられた羽根５３を回転させて、ケーシング内
周円周画近傍の十分冷却された冷却用気体３３をケーシ
ング３２の中心側へと移動させて光ファイバ１４を冷却
する。さらに光ファイバ１４の冷却に用いられ、より高
１となった冷却用気体３３は引き続き前記中心部を経て
ケーシング３２の内周面側へと移動し、そこで冷却液３
４により冷却されたケーシング３２の内周面により十分
に冷却され再び羽根５３により光ファイバ１４の位置す
るケーシング３２の中心側へと送り出され光ファイバ１
４を冷却するというサイクルが繰り返される。

ところで本実施例では、ケーシング３２に冷却用気体３
３を効率よく冷却するための冷却液３４を循環させる流
路３５を設けたが、ケーシング３２自体が熱伝導性の良
好な材質或いは形状で形成されるなどによって効率よく
冷却用気体３３を冷却し得るのであればこの流＄３５等
からなる冷却手段は必ずしも設けられずともよい。また
各支持棒３８に設けられる羽＃５３の取付は枚数や取付
は位置或いは形状等も本実施例のみに限定されろもので
はなく、要するにケーシング３２内周側近傍の十分に冷
却された冷却用気体３３を、光ファイバ１４の位置する
ケーシング３２の中心側へ効率よく送出し得ると共に光
ファイバ１４の貫通方向に対して垂直方向の該光ファイ
バ１４の変位がほとんど生じ得ないような構成であれば
よく、また冷却用気体３３もヘリウムガスのみに限定さ
れない。

〈発明の効果〉 本発明の光ファイバの冷却装置によれば、加熱線引きさ
れた光ファイバの周囲を駆動回転する羽根を備え、この
羽根の回転によりケーシング内周壁近傍の十分冷却され
た冷却用気体をケーシング中央の光ファイバ側へと移動
させて、光ファイバの冷却に直接係わる光ファイバ近傍
の冷却用気体を常に低温状態に保持することができるの
で、極めて簡単な構成にて光ファイバの冷却効率が著し
く向上し、以って冷却装置の小型化及びコスト低減が計
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ファイバの冷却装置の一実施例
に係る線引き装置の概念図、第２図はこの一実施例の概
略構成断面図、第３図は第２図中の要部斜視図、第４図
は第３図の清新面図、第５図は羽根の形状を表す概略斜
視図、第６図〜第９図は従来の光ファイバの冷却装置を
表す概略説明図である。 １１は光ファイバ母材、１２は炉心管、１３はヒータ、
１４は光ファイバ、１５は被覆装置、１７はドラム、３
１は冷却装置、３２はケーシング、３３は冷却用気体、
３４は冷却液、３５゜４７は流路、３６，４Ｂは導入管
、３７は排出管、３８は支持棒、３９，４０はフランジ
、４２゜４５は蓋部、４３は転がり軸受、４６は放出口
、４９はモータ、５０は歯車、５１は歯部、５３は羽根
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱線引きされた光ファイバが貫通すると共に冷
   却用の気体が導入されるケーシングと、前記ケーシング
   内側に位置し且つ前記光ファイバの周囲を回転し得るよ
   う前記ケーシングに回転駆動自在に設けられた支持部材
   と、前記支持部材に固定され且つ前記支持部材の回転に
   伴って前記ケーシング内周壁近傍の前記気体を前記ケー
   シング中央の前記光ファイバ側へ移動させて前記光ファ
   イバを冷却する羽根とを備えたことを特徴とする光ファ
   イバの冷却装置。
2. （２）ケーシング内の気体を冷却するための冷却手段を
   前記ケーシングに設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲（１）に記載した光ファイバの冷却装置。
3. （３）支持部材には光ファイバの貫通方向に沿って複数
   本配設された支持棒があり且つ前記光ファイバの中心軸
   をｚ軸とした場合のｘｙｚ直交座標系において前記光フ
   ァイバに向かう気体の流れの速度ベクトルの総和のｘ成
   分とｙ成分とがほぼ零であるような前記流れを発生させ
   るよう羽根を配したことを特徴とする特許請求の範囲（
   １）または（２）に記載した光ファイバの冷却装置。