JPH07330384A - 光ファイバの製造方法とそれに用いる冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 光ファイバ母材から線引した光ファイバ15を
次のような冷却装置31で冷却する。光ファイバ15が通過
する筒体35の長手方向中間部に上下２段に吹き込み口37
Ａ、37Ｂを設ける。吹き込み口37Ａ、37Ｂから筒体35内
に冷却用ガスを旋回するように吹き込む。筒体35の上端
および下端を冷却用ガスの排出口とする。上下で冷却用
ガスの旋回方向を反対にする。 【効果】 周囲の空気を巻き込むことなく効率よく光フ
ァイバを冷却できる。光ファイバの振動が発生し難い。
光ファイバの線引速度を高くできると共に、品質の良好
な光ファイバを製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバの製造方法
と、それに用いる光ファイバの冷却装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ファイバの製造方法の一例を図
９に示す。この方法は、加熱炉11で加熱された光ファイ
バ母材13から垂直下方に光ファイバ15を引き出し、その
光ファイバ15を外径測定器17、冷却装置19、樹脂被覆ダ
イ21、樹脂硬化炉23に順次通して、一次被覆を有する光
ファイバを製造するものである。樹脂硬化炉23を出た光
ファイバ15はプーリー25で方向変換して図示しない引取
装置に引き取られる。

【０００３】光ファイバに被覆する樹脂としては一般に
紫外線硬化型の樹脂が使用される。樹脂を被覆する時に
光ファイバの温度が高いと、樹脂の粘度が低下して、光
ファイバ表面に樹脂を均一に被覆することができないた
め、光ファイバに十分な強度を持たせることができな
い。このため線引直後の高温の光ファイバ15を冷却装置
19に通し、樹脂被覆ダイ21に達するまでの間に、樹脂被
覆に適した温度まで冷却することが行われている。

【０００４】図９における冷却装置19は、線引直後の光
ファイバ15を筒体で囲み、その中に下から上へ熱伝導性
の良好な冷却用ガス（ヘリウムなど）を流すことによ
り、光ファイバの冷却を行うものである。

【０００５】図10は従来の光ファイバの製造方法の他の
例を示す。図９の方法と異なる点は光ファイバ１５の冷
却に渦流式の冷却装置27を使用していることである。こ
の冷却装置27は、線引直後の光ファイバ15のまわりに冷
却用ガスの渦流を発生させ、その冷却用ガスの渦流によ
り光ファイバ15を効率よく冷却しようとするものである
（特開昭60-65747号公報）。冷却用ガスとしては冷却効
率を高めるため液体窒素を気化させて得られる低温ガス
が使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図９で使用している冷
却装置は、筒体内を冷却用ガスが下から上へ流れるだけ
であるので、冷却用ガスが層流となりやすく、光ファイ
バの冷却効率を高めることが困難である。光ファイバの
冷却効率が低いと、光ファイバの線引速度を上げること
ができないため、生産性の向上が図れない。

【０００７】また図10で使用している冷却装置は、図９
のものより冷却効率が高いが、冷却用ガスが渦流となっ
て上から下へ流れるときに光ファイバの周囲の熱せられ
た空気を巻き込んでしまうため、冷却用ガスとして低温
ガスや熱伝導性のよいガスを使用したとしても、高い冷
却効率を得るにはかなり大量の冷却用ガスを必要とし、
不経済である。また冷却用ガスの流量を多くすると、光
ファイバの振動が大きくなるという問題もある。また高
い冷却効率を得るためには冷却用ガスとして低温ガスを
使用することが有効であるが、渦流冷却方式で低温ガス
を使用すると、周囲から巻き込んだ空気の中の水分が結
露して光ファイバに付着し、光ファイバの性能、強度を
著しく低下させるという問題もある。

【０００８】本発明の第１の目的は、周囲の空気を巻き
込むことなく光ファイバを効率よく冷却でき、光ファイ
バの線引速度をより高めることが可能な光ファイバの製
造方法とそれに用いる冷却装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、冷却区間で光ファイバの振動が
発生し難い光ファイバの製造方法とそれに用いる冷却装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段とその作用】本発明の光フ
ァイバの製造方法は、光ファイバ母材から線引した光フ
ァイバを冷却した後、その光ファイバに樹脂を被覆し、
硬化させて光ファイバを製造する方法において、光ファ
イバの冷却を、光ファイバが内部を通過する筒体の中
で、その筒体の長手方向中間部から両端に向かって光フ
ァイバのまわりをらせん状に旋回するように流れ、筒体
の両端から排出される冷却用ガスによって行う、ことを
特徴とする（請求項１）。

【００１０】この方法によると、冷却用ガスは光ファイ
バのまわりをらせん状に旋回するように流れるため、光
ファイバの周囲にできる熱いガスの層が取り除かれ、高
い冷却効率が得られる。また冷却用ガスは筒体の中間部
から供給されて両端から排出されるため、周囲の空気が
筒体内に入り込むことがなくなる。

【００１１】本発明の製造方法では、筒体の長手方向中
間部から上端に向かう冷却用ガスの旋回方向と下端に向
かう冷却用ガスの旋回方向を反対にすることが好ましい
（請求項２）。このようにすると冷却用ガスの旋回流に
よって光ファイバに加えられる回転力が筒体の上半部と
下半部で相殺されるため、光ファイバの振動が発生し難
くなる。

【００１２】また本発明の製造方法では、筒体の長手方
向中間部から両端に向かって光ファイバのまわりをらせ
ん状に旋回するように流れる冷却用ガスによる光ファイ
バの冷却を、複数段で行うことが好ましい（請求項
３）。光ファイバの冷却区間を一定とすれば、筒体を長
くして１段で冷却するより、筒体を短くして複数段で冷
却した方が、光ファイバがその熱によって加熱されてい
ない冷却用ガスと接触する回数が多くなるので、冷却効
率が高くなる。

【００１３】また冷却を複数段で行う場合は、上段より
下段の方で冷却用ガスの温度を低くすることが好ましい
（請求項４）。冷却を複数段で行うと、光ファイバの温
度は下段にいくほど低くなるので、上段より下段の方で
冷却用ガスの温度を低くすることは、下段の方で光ファ
イバの冷却効率を高めるのに有効である。

【００１４】次に本発明の製造方法の実施に好適な光フ
ァイバの冷却装置は、内部を光ファイバ母材から線引さ
れた光ファイバが通過する垂直な筒体を備え、その筒体
の長手方向中間部に、筒体内に冷却用ガスを筒体内で冷
却用ガスが旋回する方向に吹き込む吹き込み口を上下２
段に有していて、筒体の上端および下端が冷却用ガスの
排出口となっていることを特徴とする（請求項５）。

【００１５】この冷却装置は、筒体の長手方向中間部に
冷却用ガスを旋回する方向に吹き込む吹き込み口を上下
２段に有しているため、上段の吹き込み口から吹き込ま
れた冷却用ガスは旋回しながら筒体の上方に向かって流
れて筒体の上端から排出され、下段の吹き込み口から吹
き込まれた冷却用ガスは旋回しながら筒体の下方に向か
って流れて筒体の下端から排出されるようになる。この
ため光ファイバが旋回する冷却用ガスにより効率よく冷
却されると共に、筒体内に周囲の空気が入り込むことが
ない。

【００１６】本発明の冷却装置では、上段の吹き込み口
と下段の吹き込み口を、冷却用ガスの旋回方向が反対に
なるように形成することが好ましい（請求項６）。この
ようにすると冷却用ガスの旋回流によって光ファイバに
加えられる回転力が筒体の上半部と下半部で相殺される
ため、光ファイバの振動が発生し難くなる。

【００１７】また本発明の冷却装置では、上段の吹き込
み口と下段の吹き込み口をそれぞれ周方向に等しい間隔
をおいて３箇所以上、好ましくは４箇所以上に設けると
よい（請求項７）。このようにすると安定した冷却用ガ
スの旋回流が得られるようになり、光ファイバの振動を
より確実に抑制できる。

【００１８】また本発明の冷却装置では、上段の吹き込
み口を斜め上向きに、下段の吹き込み口を斜め下向きに
形成することが好ましい（請求項８）。このようにする
と上段の吹き込み口は冷却用ガスに旋回する勢いと共に
上昇する勢いを与え、下段の吹き込み口は冷却用ガスに
旋回する勢いと共に下降する勢いを与えるため、筒体の
中間部から吹き込まれた冷却用ガスが速やかに筒体の上
端および下端に達するようになり、光ファイバの冷却効
率が向上する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１ないし図４は本発明の一実施例を示
す。この製造方法は、加熱炉11で加熱された光ファイバ
母材13から垂直下方に光ファイバ15を引き出し、その光
ファイバ15を外径測定器17、冷却装置29、樹脂被覆ダイ
21、樹脂硬化炉23に順次通して、一次被覆を有する光フ
ァイバを製造するという点では従来と同様である。この
製造方法の特徴は、光ファイバ15の冷却が垂直方向に複
数段に設置された冷却装置31によって行われ、各冷却装
置31が図２ないし図４に示すような構成となっているこ
とである。

【００２０】すなわち冷却装置31は、内部に光ファイバ
15が通過する通路33を有する円筒形の筒体35を備えてい
る。この筒体35は長手方向中間部に上下２段に冷却用ガ
スの吹き込み口37Ａ、37Ｂを有している。冷却用ガスは
ガス入口39Ａ、39Ｂから供給され、いったん周方向に連
続するガス溜まり41Ａ、41Ｂに入った後、吹き込み口37
Ａ、37Ｂから通路33内に吹き込まれる。

【００２１】吹き込み口37Ａ、37Ｂはそれぞれ図３およ
び図４に示すように筒体35の横断面と平行に、かつ筒体
35の内周面の接線方向に形成されている。このため吹き
込み口37Ａ、37Ｂから吹き出す冷却用ガスは、通路33内
で光ファイバ15のまわりに旋回するようになる。上段の
吹き込み口37Ａは図３に示すように冷却用ガスの旋回方
向が上からみて時計回りとなるように形成されており、
下段の吹き込み口37Ｂは図４に示すように冷却用ガスの
旋回方向が上からみて反時計回りとなるように形成され
ている。つまり上段の吹き込み口37Ａと下段の吹き込み
口37Ｂは冷却用ガスの旋回方向が反対になるように形成
されている。また上段の吹き込み口37Ａと下段の吹き込
み口37Ｂはそれぞれ図３および図４に示すように周方向
に等しい間隔をおいて４箇所に形成されている。

【００２２】上段のガス入口39Ａと下段のガス入口39Ｂ
には図示しないガス供給源から等量の冷却用ガスが供給
され、上段の吹き込み口37Ａと下段の吹き込み口37Ｂか
らはそれぞれ等量の冷却用ガスが吹き出す。このため上
段の吹き込み口37Ａから吹き込まれた冷却用ガスは、通
路33内を上からみて時計方向に旋回しながら上昇し、筒
体35の上端から排出される。また下段の吹き込み口37Ｂ
から吹き込まれた冷却用ガスは、通路33内を上からみて
反時計方向に旋回しながら下降し、筒体35の下端から排
出される。このようにして上下の冷却用ガスの流れに対
称性をもたせている。

【００２３】筒体35内を通過する光ファイバ15は上記の
ような冷却用ガスの流れによって冷却される。すなわち
冷却用ガスは通路33内でらせん状に旋回するため、光フ
ァイバ15の表面付近の熱せられたガスの層をはぎ取り、
光ファイバ15を効率よく冷却する。また冷却用ガスは筒
体35の上端および下端から排出されるため、周囲の空気
が筒体35内に入り込むことがない。

【００２４】また筒体の上半部と下半部では冷却用ガス
の旋回方向が反対になっているため、光ファイバ15に働
く回転力が相殺され、光ファイバ15の振動が発生し難く
なる。また吹き込み口37Ａ、37Ｂがそれぞれ周方向に等
しい間隔をおいて４箇所に形成されていることも、冷却
用ガスの旋回流を安定させるのに有効であり、これも光
ファイバ15の振動を抑制するのに役立つ。

【００２５】次に試作試験の結果を説明する。試作した
冷却装置31の寸法は次のとおりである。筒体35の長さ30
0 mm、内径10〜20mm（15mmが最良）、吹き込み口37Ａ、
37Ｂ間の距離40mm、吹き込み口37Ａ、37Ｂの口径２〜３
mm。筒体35の材質は断熱性材料とした。この冷却装置31
を図１のように垂直方向に８本設置した。各冷却装置31
の間隔は50mmとした。各冷却装置31にそれぞれ−５℃の
乾燥空気を40リットル／分の流量で供給した。この条件
で光ファイバを製造した結果、光ファイバ15の線引速度
を従来の約２倍の600 ｍ／分にしても、樹脂を均一に被
覆することができた。

【００２６】以上は本発明の一実施例であり、冷却装置
31のサイズ、本数、冷却用ガスの種類などは光ファイバ
の製造条件に応じて適宜定めることができる。また光フ
ァイバ15の温度は上の方ほど高いので、上段の冷却装置
には常温の冷却用ガスを供給しても高い冷却効率が得ら
れる。しかし下の方では光ファイバの温度が低くなるの
で、上の方と同じ温度の冷却用ガスを供給したのでは冷
却効率が低くなる。したがって全体として光ファイバの
冷却効率を高めるためには上段の冷却装置より下段の冷
却装置で冷却用ガスの温度を低くすることが有効であ
る。また上記実施例では、吹き込み口37Ａ、37Ｂを筒体
35の長手方向中央部に設けたが、吹き込み口37Ａ、37Ｂ
は筒体35の長手方向中央部から若干、上端側または下端
側へずらしてもよい。

【００２７】次に図５ないし図７を参照して本発明の冷
却装置の他の実施例を説明する。図５ないし図７におい
て図２ないし図４と同一部分には同一符号を付してあ
る。この冷却装置31が図２ないし図４に示した冷却装置
と異なる点は、上段の吹き込み口37Ａが冷却用ガスを旋
回させる方向で斜め上向きに、下段の吹き込み口37Ｂが
冷却用ガスを旋回させる方向で斜め下向きに形成されて
いることである。

【００２８】このようにすると、上段の吹き込み口37Ａ
は冷却用ガスに旋回する勢いと共に上昇する勢いを与
え、下段の吹き込み口37Ｂは冷却用ガスに旋回する勢い
と共に下降する勢いを与えることになるため、筒体35の
中間部から吹き込まれた冷却用ガスが速やかに筒体35の
上端および下端に達し、光ファイバ15によって加熱され
た冷却用ガスが筒体35内に留まる時間が短くなる。この
ため光ファイバ15の冷却効率を高めることができる。

【００２９】次に図８を参照して本発明の製造方法の他
の実施例を説明する。図８において図１と同一部分には
同一符号を付してある。この製造方法は、光ファイバ母
材13から線引された光ファイバ15を冷却するのに、従来
の渦流式の冷却装置27と、本発明の冷却装置31を併用し
たものである。この方法では渦流式の冷却装置27には常
温の冷却用ガスを供給し、本発明の冷却装置31には低温
の冷却用ガスを供給することが冷却効率を高める上で望
ましい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
ファイバ母材から線引された光ファイバを、周囲の空気
を巻き込むことなく効率よく冷却することができるの
で、光ファイバの線引速度を高くすることができると共
に、品質の良好な光ファイバを製造することができる。
また本発明によれば、光ファイバの振動を抑制すること
もできるので、これによっても線引速度の高速化、光フ
ァイバの品質向上を図ることが可能である。また本発明
によれば、低温の冷却用ガスを使用する場合でも、空気
の巻き込みがないため光ファイバに水滴が付着するおそ
れがなく、光ファイバの品質、強度を劣化させることが
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の製造方法の一実施例を示す説明図。

【図２】 本発明の冷却装置の一実施例を示す縦断面
図。

【図３】 図２のＡ−Ａ線における横断面図。

【図４】 図２のＢ−Ｂ線における横断面図。

【図５】 本発明の冷却装置の他の実施例を示す縦断面
図。

【図６】 図５のＣ−Ｃ線における横断面図。

【図７】 図５のＤ−Ｄ線における横断面図。

【図８】 本発明の製造方法の他の実施例を示す説明
図。

【図９】 従来の製造方法の一例を示す説明図。

【図１０】 従来の製造方法の他の例を示す説明図。

【符号の説明】 11：加熱炉 13：光ファイバ母材 15：光ファイバ 17：外径測定器 21：樹脂被覆ダイ 23：樹脂硬化炉 31：冷却装置 33：通路 35：筒体 37Ａ：上段の吹き込み口 37Ｂ：下段の吹き込み口 39Ａ、39Ｂ：ガス入口 41Ａ、41Ｂ：ガス溜まり

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバ母材から線引した光ファイバを
   冷却した後、その光ファイバに樹脂を被覆し、硬化させ
   て光ファイバを製造する方法において、 光ファイバの冷却を、光ファイバが内部を通過する筒体
   の中で、その筒体の長手方向中間部から両端に向かって
   光ファイバのまわりをらせん状に旋回するように流れ、
   筒体の両端から排出される冷却用ガスによって行う、 ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の製造方法であって、筒体の
   長手方向中間部から上端に向かう冷却用ガスの旋回方向
   と下端に向かう冷却用ガスの旋回方向を反対にすること
   を特徴とするもの。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の製造方法であっ
   て、筒体の長手方向中間部から両端に向かって光ファイ
   バのまわりをらせん状に旋回しながら流れる冷却用ガス
   による光ファイバの冷却を、複数段で行うことを特徴と
   するもの。
4. 【請求項４】請求項３記載の製造方法であって、上段よ
   り下段の方で冷却用ガスの温度を低くすることを特徴と
   するもの。
5. 【請求項５】内部を光ファイバ母材から線引された光フ
   ァイバが通過する垂直な筒体を備え、その筒体の長手方
   向中間部に、筒体内に冷却用ガスを筒体内で冷却用ガス
   が旋回する方向に吹き込む吹き込み口を上下２段に有し
   ていて、筒体の上端および下端が冷却用ガスの排出口と
   なっていることを特徴とする光ファイバの冷却装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の冷却装置であって、上段の
   吹き込み口と下段の吹き込み口が、冷却用ガスの旋回方
   向が反対になるように形成されていることを特徴とする
   もの。
7. 【請求項７】請求項５または６記載の冷却装置であっ
   て、上段の吹き込み口と下段の吹き込み口がそれぞれ周
   方向に等しい間隔をおいて３箇所以上に設けられている
   ことを特徴とするもの。
8. 【請求項８】請求項５、６または７記載の冷却装置であ
   って、上段の吹き込み口が斜め上向きに、下段の吹き込
   み口が斜め下向きに形成されていることを特徴とするも
   の。