JPWO2010070931A1 - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の光ファイバ素線の製造方法では、冷却装置とコーティング装置との間を気密に接続し、前記冷却装置内を流れる冷却ガスの前記コーティング装置側への流れを、前記コーティング装置内の樹脂のメニスカスによって閉じることにより、前記冷却装置内部における前記冷却ガスの流れを上方流として前記冷却装置の上端より外部に排出し；光ファイバ裸線を強制冷却する工程で、前記冷却装置の下部に冷却ガスとしてヘリウムガスを流し、前記ヘリウムガスを流入させる位置よりも下方側から、前記ヘリウムガスと分離して冷却ガスとして炭酸ガスを流し；前記ヘリウムガスの流量と前記炭酸ガスの流量とをそれぞれ個別に制御する。

Description

本発明は、光ファイバの製造工程において、光ファイバ母材から線引きして光ファイバ素線を製造する、光ファイバ母材の製造方法に関する。
本願は、２００８年１２月１９日に、日本国に出願された特願２００８−３２４３６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
図１４は、一般的な石英系光ファイバの製造に用いられている光ファイバ素線の製造装置を示す概略構成図である。従来の光ファイバ素線の製造は、この図１４に示す光ファイバ素線の製造装置を用いて、次のような工程で行なわれる。
（I）光ファイバの元となるガラス棒からなる光ファイバ母材１０１を、加熱炉１０２に挿入する。そして、ヒータ１０２ａにより２０００℃程度の温度で光ファイバ母材１０１の先端を加熱溶融し、光ファイバ裸線１０３として、この溶融部分を加熱炉１０２の下方に引き出していく。
（II）次に、引き出した光ファイバ裸線１０３の冷却を行なう。加熱炉１０２の下方には縦長の冷却筒を備えた冷却装置１０４が設けられている。この冷却筒の内部には、冷却筒の側部から冷却ガス（ヘリウムガス（Ｈｅ）など）が供給される。冷却ガスは、冷却筒内で、上方および下方に流れる。図１４の冷却装置１０４中、矢印で示す部分がこの冷却ガスの流れ１１０である。加熱炉１０２から引き出された光ファイバ裸線１０３が、冷却ガスによってコーティング可能な温度になるまで十分に冷却される。
（III）次に、冷却された光ファイバ裸線１０３の周囲に、その表面の保護を目的として、コーティング装置１０６によりコーティング樹脂を塗布する。このコーティング樹脂は、硬化装置１０８によって熱硬化、あるいは、紫外線硬化され、光ファイバ裸線１０３が光ファイバ素線１０７となる。このコーティング樹脂は、一般的には２層構造で構成され、内側にはヤング率の低い材料、外側にはヤング率の高い材料がそれぞれコーティングされる。
（IV）次に、光ファイバ素線１０７の巻き取りを行なう。コーティングされた光ファイバ素線１０７は、ターンプーリ１０９を介して図示略の巻き取り機で巻き取られる。
光ファイバ素線の製造方法において、光ファイバ素線の生産性の向上に伴い、光ファイバ母材の大型化および線引き速度（以下、「線速」と言う）の高速化が図られている。
通常、線速の高速化に伴って、線速変動（中心線速±Ｘ（m/min）の範囲の変動）量（以下、「線速変動範囲」と言う）が大きくなる。そのため、その大きな線速変動範囲において、良好に一定のコート径で保護被覆（コーティング樹脂）を施す必要が生じる。
線速が遅い場合、例えば、線速が３００（m/min）で線速変動範囲が±３０（m/min）の場合、この線速および線速変動範囲においては、特に工夫を凝らすことなく、良好に一定のコート径で光ファイバ裸線をコーティング樹脂で被覆できる。
一方、上述したように線速が速い場合、例えば線速が２０００（m/min）となった場合、線速変動範囲を線速が遅い場合と同様に線速の１０％（±２００（m/min））とすると、線速範囲が２０００（m/min）±２００（m/min）となる。したがって、この線速範囲内で良好に、一定のコート径で光ファイバ裸線をコーティング樹脂で被覆できる必要がある。しかしながら、線速が遅い場合と同様な線速、すなわち２０００（m/min）±３０（m/min）の線速範囲で製造された光ファイバ素線を良品部とした場合、２０００（m/min）±２００（m/min）の線速範囲で製造すると、著しく光ファイバ素線の不良部が増加し、歩留まりが悪くなる。
さらに、線速の高速化に伴って、線引き開始時の低速状態（例えば、およそ３０（m/min）前後）から、最終的な線速である高速状態（例えば、およそ２０００（m/min）以上）になるまでの、速度の増加や速度の安定に必要とされる光ファイバの条長が長くなる。その結果、製造された光ファイバ素線では不良部が増大し、歩留まりが悪くなる。
また、線速が高速状態のまま線引きを終了させると、切断した光ファイバ素線の端末がコーティング装置を傷付けるという問題がある。さらに、光ファイバ素線の端末が光ファイバ巻取りボビンまで到達した際に、この光ファイバ素線の端末が良品の光ファイバ素線を叩いて、傷付けることがある。
以上のことから、光ファイバ素線の製造方法では、光ファイバ母材から線引きを開始する時に、できる限り線速を低速にして、製造される光ファイバ素線を良品状態とし、良品状態のまま最終の線速に到達させる必要がある。さらに、光ファイバ母材の終端では、この良品状態のまま徐々に線速を低下させた後、光ファイバ母材からの線引きを停止させる必要がある。そして、この光ファイバ素線の製造方法では、コート径が一定であることが求められている。
一般にコート径の変動要因としては、コーティング樹脂を被覆する時の光ファイバ裸線の温度の変化や、コーティング装置内のダイスランドにおける被覆材の剪断速度の変化などが挙げられる。
被覆時の光ファイバ裸線の温度の変化は、線速範囲内では、光ファイバ母材から引き出された光ファイバ裸線が、冷却ガスによってコーティング可能な温度になるまで十分に冷却される際、冷却装置の冷却能力の変化として現れる。この冷却能力の変化は、コート径の変化に対する影響が大きい。したがって、幅広い線速範囲にて光ファイバ裸線の温度を適切に調整することが望まれている。
コーティング装置内のダイスランドにおける被覆材の剪断速度の変化は、主に被覆材の温度変化による粘度変化や、コーティング装置内への被覆材供給圧力の変化に依存する。しかしながら、線速範囲が、これらの変化に与える影響は小さく、ほとんどないと考えてよい。
よって、以下のような光ファイバ素線の製造方法が開示されている。
冷却装置に流入させる２種類のガスの流量の総量を一定とし、これらのガスの流量比を、線速に応じて全てのガス系統にフィードバックをかけて、光ファイバ裸線の温度あるいはコート径を一定にする方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、線速の代わりに、光ファイバの温度を表す信号かコート径を表す信号に応じて、ガスの流量比を変化させる。すなわち、この方法は、基本的に、１つの信号系統から全てのガス系統にフィードバックをかけて、コート径を一定にする方法である。
この特許文献１に記載されている技術では、外気の混入を防ぐために、一定量以上のガス流量を必要とする。さらに、線速（または、光ファイバ裸線の温度、コート径）変動に対して光ファイバ裸線の温度を一定にするために、ガス流量の総量を一定としたまま、使用する２種類以上のガスの混合比を変化させている。
このように、外気の混入を防ぐためには、一定量以上のガス流量を必要とする。そのため、幅広い線速範囲に適応させる場合や、線引き速度が増加した場合に適用すると、ガスの使用量の増加が著しくなる。そのため、冷却装置内のレイノルズ数が増加し、結果として、ガスの流れが乱流となる。ゆえに、冷却装置内の光ファイバ裸線がぶれて（線ぶれして）、コーティングが不安定になる問題や、線ぶれが大きい場合、冷却装置の内壁に光ファイバ裸線が接触してこの光ファイバ裸線が傷付き、製造される光ファイバ素線の強度が低くなって、断線するという問題が生じる。
一方、ガスの使用量を削減すると、外気が冷却装置内に混入して冷却能力が不安定となる。その結果、光ファイバ裸線の温度が一定にならないという問題が生じる。このため、多量のガスが必要となり、高価なヘリウムガスの使用量も増加し、光ファイバ素線の製造コストが増加する。
また、ガス流量の総量を一定とする制御であると、１種類のガスを減少させた分、それ以外の多種類のガス流量を増加させる必要がある。その場合に、光ファイバ裸線の温度が一定となるガス流量の総量を求めるのは容易ではない。
また、光ファイバ裸線の温度を一定とするために、冷却以外の問題によって（例えばコーティング樹脂内への気泡の混入を防ぐ等）、一方のガスの流量を０とすることが好ましくない場合、適用可能な線速範囲が狭くなるという問題が生じる。
さらに、複数の種類のガスを混合してから冷却装置内に導入するため、冷却装置内でその長手方向にガスの濃度比を変化させることができず、冷却能力を微調整することが難しい。ゆえに、幅広い線速範囲に適用することが困難であった。
冷却装置に２種類以上のガスを流入させ、これらのガスを固定流量のガスと可変流量のガスとに分け、光ファイバ素線のコート径の信号によりフィードバックをかけて、可変流量のガス流量を変化させ、コート径を一定にする方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この方法は、１つの信号系統からフィードバックをかけて、コート径を一定にする方法である。
この方法においても、外気の混入を防ぐために、ある一定量のガス量が必要である。さらに、２０００（m/min）以上の高速線引きを行った場合には、固定流量のガス流量が多く必要となる。そのため、冷却装置内の光ファイバ裸線が線ぶれして、コーティングが不安定になる問題や、線ぶれが大きい場合、冷却装置の内壁に光ファイバ裸線が接触してこの光ファイバ裸線が傷付き、製造される光ファイバ素線の強度が低くなって、断線するという問題が生じる。
また、ガスの使用量を削減すると、外気が混入するため、冷却能力が不安定となる。この結果として、光ファイバ裸線の温度が一定にならないという問題が生じる。このため、多量のガスが必要となり、高価なヘリウムガスの使用量も増加し、光ファイバ素線の製造コストが増加する。
また、熱伝導率が高い冷却ガスが固定流量として必要であるため、より幅広い線速範囲にて光ファイバ素線のコート径を一定にするために、特に線速が低い場合に対応させるために、熱伝導率の低いガスの流量を増加させる必要がある。そのため、冷却装置内の光ファイバ裸線が線ぶれして、コーティングが不安定になる問題や、線ぶれが大きい場合、冷却装置の内壁に光ファイバ裸線が接触してこの光ファイバ裸線が傷付き、製造される光ファイバ素線の強度が低くなって、断線するという問題が生じる。また、固定流量としてのヘリウムガスが存在するため、可変流量のガスとして、より熱伝導率が低いガスの流量を増加させても、線速が低い場合、光ファイバ裸線の温度が低くなり、コート径を一定に維持できないという問題がある。
線速が低速な状態と高速な状態とでは、線速の高速化に伴って、冷却装置内では熱伝導率が低い方のガスの流量が少なくなっていき、熱伝導率の高い方のガスの流量が増加していく。そして、結果として冷却装置内の熱伝導率の低い方のガスの流量が０になったときが、冷却装置の冷却能力が最大となった状態である。したがって、線速が低速な状態の時にガス流量を調整し、その後、線速が熱伝導率の低い方のガスの流量が０になった時以上の高速になった場合、冷却装置が光ファイバ裸線を十分に冷却することができなくなる。その結果、コーティング樹脂のコート径が細く変化する場合や、最悪の場合、光ファイバ裸線の熱により液体の被覆材料が気化して、コーティング不良になる場合がある。
特許文献１〜２に開示されている技術では、冷却装置が外気と接触している箇所が上下にある。そのため、冷却装置のガス流量やガス温度、そして、線引き速度が変化すると、ガスの流れが不安定（上方流、下方流）になる場合がある。つまり、線速の低速領域と高速領域とでガスの流れが変化するため、その変化時に冷却能力が大幅に変わる。そのため、幅広い線速範囲では、冷却装置の冷却能力を一定にすることが難しく、光ファイバ裸線の温度やコーティング樹脂のコート径を一定に維持することが困難であった。
特許第２８４４７４１号公報 特許第３０９８２３２号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、光ファイバ母材から線引きをして光ファイバ素線を製造する際に、冷却ガスの使用量を削減し、冷却装置の冷却能力を応答性よく調整することを可能とし、コーティング樹脂のコート径の変動を抑えることができる、光ファイバ素線の製造方法の提供を目的とする。
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために、以下の手段を採用した。
（１）本発明の光ファイバ素線の製造方法は、光ファイバ母材を溶融変形させる工程と；前記光ファイバ母材から前記溶融変形させた部位を光ファイバ裸線として引き出す工程と；冷却装置にて前記光ファイバ裸線を強制冷却する工程と；冷却された前記光ファイバ裸線にコーティング装置にて保護被覆層を形成する工程と；前記保護被覆層を硬化させる工程と；を有する光ファイバ素線の製造方法であって、前記冷却装置と前記コーティング装置との間を気密に接続し、前記冷却装置内を流れる冷却ガスの前記コーティング装置側への流れを、前記コーティング装置内の樹脂のメニスカスによって閉じることにより、前記冷却装置内部における前記冷却ガスの流れを上方流として前記冷却装置の上端より外部に排出し；前記強制冷却する工程で、前記冷却装置の下部に前記冷却ガスとしてヘリウムガスを流し、前記ヘリウムガスを流入させる位置よりも下方側から、前記ヘリウムガスと分離して前記冷却ガスとして炭酸ガスを流し；前記ヘリウムガスの流量と前記炭酸ガスの流量とをそれぞれ個別に制御する。
（２）前記ヘリウムガスの流量を、前記光ファイバ素線の線速信号により制御し；前記炭酸ガスの流量を、前記光ファイバ素線のコート径信号によりフィードバック制御してもよい。
（３）前記炭酸ガスの流量を前記光ファイバ素線の線速信号により制御し；前記ヘリウムガスの流量を前記光ファイバ素線のコート径信号によりフィードバック制御してもよい。
（４）前記光ファイバ素線の最大線速Ｖｍａｘ（m/min）のときの前記ヘリウムガスの流量をＸ１（Standard Liter per Minute；SLM）、前記光ファイバ素線の定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒ（m/min）のときの前記ヘリウムガスの流量をＸ２（SLM）、前記光ファイバ素線の最低線速Ｖｍｉｎ（m/min）のときの前記ヘリウムガスの流量をＸ３（SLM）とし、前記光ファイバ素線の線速をＶ（m/min）、前記ヘリウムガスの流量をＸ（SLM）とした場合、前記Ｖｍａｘ、前記Ｖｃｅｎｔｅｒ、前記Ｖｍｉｎ、前記Ｖ、前記Ｘ１、前記Ｘ２、前記Ｘ３および前記Ｘは、下記の式（１）または（２）を満たしてもよい。
Figure 2010070931
（５）前記冷却装置の上部に、ヘリウムガス、炭酸ガスまたは窒素ガスを流入させ、それぞれのガスの流量を個別に制御してもよい。
（６）前記光ファイバ素線の線速Ｖの変化を、Ｖｍｉｎ２＜Ｖｍｉｎ＜Ｖｃｅｎｔｅｒ＜Ｖｍａｘ＜Ｖｍａｘ２とした場合、Ｖｍｉｎ２＜Ｖ＜Ｖｍｉｎの範囲において、前記冷却装置の上部に流入させた前記炭酸ガスまたは前記窒素ガスを前記コート径信号により独立にフィードバック制御し；Ｖｍａｘ＜Ｖ＜Ｖｍａｘ２の範囲において、前記冷却装置の上部に流入させた前記ヘリウムガスを前記線速信号により独立に制御してもよい。
上記（１）に記載の光ファイバ素線の製造方法によれば、冷却装置とコーティング装置とが連結され、ガスの排出口が冷却装置の上部にしかないので、この冷却装置内に外部からガスが進入するのを極限まで防止でき、冷却装置内のヘリウムガスの濃度を高められる。その結果、ヘリウムの流量を従来の５％〜５０％程度に著しく低減させられる。また、冷却装置内に外部からのガスが進入するのを極限まで防止できるため、冷却装置内のガスの流れを、安定した上方流とすることができる。
また、コーティング装置上部に炭酸ガスを流し、冷却装置下部にヘリウムガスを流すことにより、冷却装置内には上方流が生じ、かつコーティング樹脂付近に十分な炭酸ガスが存在する。これにより、保護被覆層への泡の混入を防止できる。
また、ヘリウムガスおよび炭酸ガスのみを用いているため、これらのガスの流量を調整することにより、この流量の変化による冷却装置の冷却能力の応答性が、光ファイバ素線が安定して良品部として製造される線速範囲において、高いレベルに維持できる。
上記（２）〜（３）の場合、ヘリウムガスの流量を線速信号により制御し、炭酸ガスの流量をコート径信号によりフィードバック制御するので、独立信号によって、それぞれのガス流量の制御が行なえる。ゆえに、コート径を一定にできる線速範囲が広くなり、かつ、冷却能力の調整の応答性を高いレベルに維持できる。炭酸ガスの流量を線速信号により制御し、ヘリウムガスの流量をコート径信号によりフィードバック制御した場合も同様である。
したがって、コート径を一定にできる線速範囲が広いので、製造される光ファイバ素線を良品部とした状態で、線引き開始時の線速を遅くし、その後、定常線速まで線速を増加させて長尺の良品部を線引きした後、線引きの終端側にて線速を遅くできる。ゆえに、歩留まりを向上することができ、かつ、コーティング装置の損傷や、光ファイバ素線の端末が、巻き取られた良品の光ファイバ素線を叩いて、傷付けることがない。
また、上述したように冷却能力の応答性が高いので、保護被覆層のコート径を一定に維持できる。ゆえに、製造された光ファイバ素線の側圧特性が良好である。
また、ヘリウムガスの流量を大幅に削減できるので、光ファイバ素線の製造コストを抑えることができ、安価に光ファイバ素線を製造できる。
さらに、冷却装置内のガス流量の総量を少なくできるので、幅広い線速に対して、線ぶれを生じることなく、良好な光ファイバ素線を製造できる。
本発明の光ファイバ素線の製造方法の第一の実施形態にて用いられる光ファイバ素線の製造装置を示す概略構成図である。 一般的な冷却装置を示す概略断面図である。 冷却装置の長さと、冷却可能な限界線速との関係について実験した結果を示すグラフである。 加熱炉を出た光ファイバ裸線の温度を、放射温度計により測定した結果を示すグラフである。 光ファイバ素線の線速Ｖと、ヘリウムガスの流量Ｘとの関係を線形関数で表した場合のグラフである。 本発明の光ファイバ素線の製造方法の第二の実施形態にて用いられる光ファイバ素線の製造装置を示す概略構成図である。 実施例１において、線速とガスの流量とコート径との関係を示すグラフである。 比較例１において、線速とガスの流量とコート径との関係を示すグラフである。 比較例２において、線速とガスの流量とコート径との関係を示すグラフである。 実施例２において、線速とガスの流量とコート径との関係を示すグラフである。 実施例３において、線速とガスの流量とコート径との関係を示すグラフである。 実施例４において、線速とガスの流量とコート径との関係を示すグラフである。 比較例６において、線速とガスの流量とコート径との関係を示すグラフである。 一般的な光ファイバの製造方法を示す概略構成図である。
本発明の光ファイバ素線の製造方法の各実施形態について説明する。
これら実施形態は、本発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
（１）第一の実施形態
図１は、本発明の光ファイバ素線の製造方法の第一の実施形態にて用いられる光ファイバ素線の製造装置を示す概略構成図である。
この光ファイバ素線の製造装置は、加熱炉２と、冷却装置４と、コーティング装置６と、冷却装置４及びコーティング装置６間を連結するための筒状の連結部材５と、外径測定器７と、硬化装置８と、ターンプーリ９と、引き取り機１０と、から概略構成されている。
冷却装置４とコーティング装置６との間には連結部材５が設置され、この連結部材５が冷却装置４とコーティング装置６とを気密に連結している。
冷却装置４の下端部の側面には、ヘリウムガスの導入口４ａが形成されている。連結部材５の側面には、炭酸ガスの導入口５ａが形成されている。
冷却装置４としては、例えば、図２に示すような構造のものが用いられる。
この冷却装置４は、冷却筒１４ａと循環水筒１４ｂとからなる。
冷却筒１４ａ内には、光ファイバ裸線３が挿通される。
冷却筒１４ａの上部に設けられた導入口１４ｃ、冷却筒１４ａの中央部に設けられた導入口１４ｄまたは冷却筒１４ａの下部に設けられた導入口１４ｅのいずれかから、この冷却筒１４ａ内に冷却ガス（以下、単にガスということがある）が導入される。例えば、図１に示す冷却装置４では、冷却筒１４ａの導入口１４ｅがヘリウムガスの導入口４ａであり、冷却筒１４ａの他の導入口１４ｃ，１４ｄはガスの流出入が生じないように閉じられている。
循環水筒１４ｂには、冷却水が導入され循環される。
光ファイバ裸線３は、この冷却筒１４ａを通過する間に冷却ガスと循環水との熱交換により冷却され、連結部材５を介して、被覆層となる樹脂を塗布するコーティング装置６に送り込まれる。
本実施形態では、このような冷却装置４が複数、連結して用いられる。このように複数を連結した場合では、最下部の冷却筒１４ａの導入口１４ｅのみがヘリウムガスの導入口４ａとなり、他の導入口は閉じられた構成となる。
外径測定器７は、ケーブル１５を介して、第一制御装置と接続されている（図示略）。この第一制御装置は、連結部材５の導入口５ａより冷却装置４内へ流入する炭酸ガスの流量を制御する。
引き取り機１０は、ケーブル１６を介して、第二制御装置と接続されている（図示略）。この第二制御装置は、冷却装置４の導入口４ａより冷却装置４内へ流入するヘリウムガスの流量を制御する。引き取り機１０の回転速度から、光ファイバ素線１１の線速が算出される。
この光ファイバ素線の製造装置を用いた光ファイバ素線の製造方法について説明する。
光ファイバ母材１は、加熱炉２にて溶融変形され、この溶融変形された部位が光ファイバ裸線３として加熱炉２の出口から引き出される。
次いで、加熱炉２の下方に設置され、加熱炉２と連結されていない冷却装置４にて、光ファイバ裸線３が強制冷却される。
次いで、冷却された光ファイバ裸線３は、冷却装置４の下方に設置されたコーティング装置６にてその周囲に保護被覆層が形成され、光ファイバ素線１１となる。
保護被覆層がコーティングされた光ファイバ素線１１は、外径測定器７にてそのコート径（光ファイバ素線１１の外径）が測定される。
次いで、光ファイバ素線１１の保護被覆層が、硬化装置８にて硬化される。
次いで、光ファイバ素線１１は、ターンプーリ９、引き取り機１０を介して図示略の巻き取り機へ巻き取られる。
本実施形態の光ファイバ素線の製造方法では、冷却装置４と、連結部材５と、コーティング装置６と、コーティング装置６の内側のコーティング樹脂のメニスカスと、によって閉じられた空間（ただし、冷却装置４の上端部では、外部に開口している）に、冷却ガス（ヘリウムや炭酸ガス）が流入される。これにより、冷却装置４内部および連結部材５内部でのガスの流れは、光ファイバ裸線３に付随して流れる一部のガスを除いて強制的に上方流となり、冷却装置４の上端部のみから冷却装置４の外部に排出される。
この冷却ガスの流れにより、冷却装置４内のガスの流れが不安定とならず、かつ、光ファイバ素線１１の線引き条件に依存した不安定なガスの流れが生じることもない。そのため、冷却ガスの流れは、安定した上方流１２、１３となる。その結果、冷却装置４は、安定した冷却能力が得られる。
さらに、上方流１２、１３となったガスは、外部ガスの冷却装置４内への浸入口ともなり得る冷却装置４の上端より、強制的に外部に噴出される。そのため、冷却装置４の外部から冷却装置４の内部へのガスの混入を最小限に防止できる。よって、冷却装置４内の冷却ガスの濃度を最大限に高めることができ、特に、ヘリウムガスを使用した場合、ヘリウムガスの使用量を著しく削減できる。これにより、光ファイバ素線の製造コストを低減できる。
本実施形態では、ヘリウムガスに加え、炭酸ガスをヘリウムガスと分離して、冷却装置４内に流す。
ヘリウムガスを流入させる場所は、冷却装置４の下部または連結部材５の上部である。一方、炭酸ガスを流入させる場所は、ヘリウムガスを流入させる位置よりも下側であって、かつコーティング装置６の上部または連結部材５の下部である。これらの位置関係は、ヘリウムガスを流入させる場所が、上向きのガスの流れに対して下流側、炭酸ガスを流入させる場所が、上向きのガスの流れに対して上流側となる。
これにより、ガスの流れが上方流１２、１３となり、それぞれのガスが安定して流れる。そのため、コーティング装置６付近では炭酸ガスの濃度が最も高くなり、保護被覆層への泡の混入や残留を防ぐことが可能となる。
さらに、冷却装置４の上部（下流）に流れるヘリウムガスと炭酸ガスとの混合の状態についても常に安定しているため、これらのガスによる冷却能力が、線速に応じて不安定になることなく、安定する。そのため、線速に応じてこれらのガスの流量を変化させて、冷却装置４の冷却能力を調整した際の応答性が良く、一定のコート径で光ファイバ裸線３をコーティングできる。
また、冷却装置４の下部または連結部材５の上部に流入させるヘリウムガスと、コーティング装置６の上部または連結部材５の下部に流入させる炭酸ガスとの流量をそれぞれ個別に調整することにより、冷却装置４の冷却効率（冷却能力）を調整できる。すなわち本実施形態では、ヘリウムガスの流量と炭酸ガスの流量とを、２系統の独立した信号により制御する。２系統の独立した信号としては、光ファイバ素線１１の線速を表す線速信号と、光ファイバ素線１１のコート径を表すコート径信号とが用いられる。
熱伝導率の高いヘリウムガスの流量を、光ファイバ素線の線速信号により制御し、熱伝導率の低い炭酸ガスの流量を、コート径信号によりフィードバック制御（ＰＩＤ制御）することが好ましい。また、線速に応じて、コート径信号により制御されるガスの種類を切り替えてもよい。
また、炭酸ガスの導入口５ａとヘリウムガスの導入口４ａとの間に存在する炭酸ガスとヘリウムガスの混合ガス領域（上方流となる炭酸ガスと；光ファイバ裸線３に引きずられてくるヘリウムガスと；が混合した領域）の混合ガスについても、この混合ガスは、上流側（コーティング装置６側）より生じている上方流により、上方流となる。ゆえに、この混合ガスは、常に冷却装置４の上方（加熱炉２側）へと流れ、最終的には冷却装置４の上端より排出される。そのため、本実施形態の光ファイバ素線の製造方法では、冷却能力の調整が応答性良く容易に行なえる。
これにより、本実施形態の光ファイバ素線の製造方法では、線引きを行う線速が低速から高速になったとしても、その範囲にわたって、コート径を一定にするような冷却装置４の冷却能力の制御を、この線速の変動に応じて、応答性よく行うことが可能である。
本実施形態の冷却装置４では、冷却装置４内に流入させるガスが、線速に応じてそれらの流量を変化させる際に、それぞれのガスの増減方向が逆となる。すなわち、線速が遅い場合では、ヘリウムガスの流量が低下し、炭酸ガスの流量が増加する。これは、熱伝導率の高いヘリウムガスの流量が固定の場合と比較すると、炭酸ガスの増加分が少なくてすむ。一方、線速が速い場合では、ヘリウムガスの流量が増加し、炭酸ガスの流量が低下する。このように、本実施形態では、冷却装置４内のガス流量の総量は変化するが、外部からのガスの浸入が少なく、かつ互いのガスの増減方向が逆であるため、著しくガス流量の総量が増加することがない。そのため、光ファイバ裸線３の線ぶれを発生させることがない。
また、本実施形態の光ファイバ素線の製造方法では、熱伝導率が高いヘリウムガスの流量を、線速信号に応じて制御する。これにより、線速が低い場合、ヘリウムガスの流量を特に少なく、場合によっては０にまで減少できる。一方、線速が高い場合、ヘリウムガスの流量を、光ファイバ裸線３の冷却が可能な適切な流量まで増加させることができる。ただし、冷却装置４の適切な冷却長さを確保した上で、それぞれのガスの流量を調整して冷却能力の微調整を行っているため、ガス流量が著しく増加（例えば、１０（L/min）以上）することがない。そのため、光ファイバ裸線３の線ぶれを発生させるガス流量とはならない。
また、本実施形態の光ファイバ素線の製造方法では、熱伝導率の低い炭酸ガスの流量を、コート径信号に応じてフィードバック制御している。これにより、コート径が太くなる傾向があるときには、炭酸ガスの流量が増加し、一方、コート径が細くなる傾向があるときには、炭酸ガスの流量が減少する。その結果、コート径を一定に制御できる。
次に、光ファイバ裸線３の冷却に必要とされる冷却装置４の長さの見積もり方法を示す。
冷却装置４とコーティング装置６とを連結した状態で冷却能力を最大とし（すなわち、ヘリウムガス以外のガスの流量を０とする）、冷却装置４内の雰囲気をヘリウムガス雰囲気とした状態で、必要とされる冷却能力が得られる冷却装置４の長さを適宜選択する。例えば、冷却装置４の下部または連結部材５の上部に、ヘリウムガスの導入口４ａを設け、冷却装置４内に５．０（Standard Liter per Minute；ＳＬＭ）のヘリウムガスを流入させ、必要とされる冷却能力が得られる冷却装置４の長さを決める。
一般的に、必要な冷却装置４の長さについては、冷却装置４の構造（内径や、内壁表面の形状、内壁の材質、冷却水の温度など）によって変化するため、一概に決めることはできない。しかしながら、冷却装置４は、少なくとも製造された光ファイバ素線が良品となるように想定されている最大線速と、ヘリウムガスの濃度が高い理想的な状態とで、必要な温度まで光ファイバ裸線を冷却できる必要がある。
本実施形態の光ファイバ素線の製造方法は、光ファイバ裸線を冷却可能な最大線速まで適用可能であり、特に冷却装置４の構造や長さには依存しない。
ここで、図２に示す冷却装置を用いた場合、冷却装置の必要長さの線速依存性について検証した結果を、図３に示す。図３のグラフは、冷却装置の長さと、冷却可能な限界線速との関係について実験した結果を示す。なお、冷却装置４としては、内径１０ｍｍの真鍮製のパイプを用いた。そして、循環水筒１４ｂ内を循環する冷却水として、２０℃の水を用いた。
また、冷却装置を使用せずに、加熱炉を出た光ファイバ裸線が空気中を空走した場合、光ファイバ裸線の温度が５０℃になるまでの距離と線速との関係について検証した結果を、図４に示す。図４のグラフは、加熱炉を出た光ファイバ裸線の温度を、放射温度計により測定した結果を示す。
以上の結果から、冷却装置４の必要長さを最大にした場合（冷却ガスとしてはヘリウムガスのみを使用）、その場合の最大線速以下の線速であれば、その線速に応じて炭酸ガスを混合することで、光ファイバ裸線の温度が下がりすぎることなく、保護被覆層をコーティング可能な温度にまで光ファイバ裸線を冷却できることが確認された。また、冷却装置の長さ分、光ファイバ裸線を空冷した場合であっても、光ファイバ裸線の温度が下がり過ぎない範囲の線速であれば、光ファイバ裸線の温度を一定に制御できることが確認された。これらのことから、冷却装置の長さに応じて流すガスの量を変化させることで、広い線速範囲にて光ファイバ裸線を冷却できる。例えば冷却装置４の長さを１０ｍとした場合、図３から分かるように、冷却ガスの流量を調整することで、およそ最大３０００（m/min）の線速まで光ファイバ裸線を冷却できる。一方、ガスを用いない場合では、図４から分かるように、およそ最大１０００（m/min）の線速まで光ファイバ裸線を冷却できる。すなわち、冷却装置の長さが１０ｍの場合、冷却ガスの流量を適宜調節することで、最大で、線速１０００〜３０００（m/min）の範囲にて光ファイバ裸線を冷却可能である。
次に、冷却装置４におけるヘリウムガスの流量の変動範囲について検討する。
光ファイバ素線１１の最大線速Ｖｍａｘにおいて、コーティング装置６の上部または連結部材５の下部に流入させる炭酸ガスの流量を０．０３〜０．５（ＳＬＭ）程度として、光ファイバ素線１１のコート径が目標のコート径となるヘリウムガスの流量（５（ＳＬＭ）以下）を確認する。そして、その流量を最大線速Ｖｍａｘにおけるヘリウムガスの流量Ｘ１（ＳＬＭ）として設定する。
また、光ファイバ素線１１の製造中心線速（定常線引き速度）Ｖｃｅｎｔｅｒにおいて、コーティング装置６の上部または連結部材５の下部に流入させる炭酸ガスの流量を０．０３〜０．５（ＳＬＭ）程度として、光ファイバ素線１１のコート径が目標のコート径となるヘリウムガスの流量を確認する。そして、その流量を製造中心線速Ｖｃｅｎｔｅｒにおけるヘリウムガスの流量Ｘ２（ＳＬＭ）として設定する。
また、光ファイバ素線１１の最低線速Ｖｍｉｎにおいて、コーティング装置６の上部または連結部材５の下部に流入させる炭酸ガスの流量を０．０３〜０．５ＳＬＭ程度として、光ファイバ素線１１のコート径が目標のコート径となるヘリウムガスの流量を確認する。そして、その流量を最低線速Ｖｍｉｎにおけるヘリウムガスの流量Ｘ３（ＳＬＭ）として設定する。
以上のヘリウムガスの流量の関係は、Ｘ３≦Ｘ２≦Ｘ１＜５である。
以上の関係から、光ファイバ素線１１の線速Ｖ（m/min）に応じて、ヘリウムガスの流量Ｘ（ＳＬＭ）を調整する。ヘリウムガスの流量Ｘ（ＳＬＭ）を調整する場合、その関数は特に限定されず、線形関数であっても、二次関数であってもよいが、線形関数が好ましい。光ファイバ素線１１の線速Ｖ（m/min）と、ヘリウムガスの流量Ｘ（ＳＬＭ）との関係を線形関数で表した場合のグラフを図５に例示する。
このとき、上記のＶｍａｘ、Ｖｃｅｎｔｅｒ、Ｖｍｉｎ、Ｖ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸは、下記の式（１）または（２）を満たす。
Figure 2010070931
次に、光ファイバ素線１１のコート径の制御性について検討する。
ヘリウムガスの流量を線速信号により制御している状態で、コーティング装置６の上部または連結部材５の下部に流入させる炭酸ガスの流量を、コート径信号によりフィードバック制御をする。この際、許容する線速範囲の全域にわたって炭酸ガスの流量が０になることなく、コート径を一定に制御できるか否かを確認する。
上述のように、冷却装置４におけるヘリウムガスの流量の変動範囲と、光ファイバ素線１１のコート径の制御性とを検討した結果、冷却装置４内におけるヘリウムガスの流量が５．０（ＳＬＭ）以下、冷却装置４内における炭酸ガスの流量が２．０（ＳＬＭ）以下である。ゆえに、冷却装置４内における最大ガス流量は７．０（ＳＬＭ）であり、光ファイバ裸線３の線ぶれが生じる流量ではないことが確認された。
また、線速が高速の領域、および、低速の領域においても、コーティング装置６の上部または連結部材５の下部から流入させる炭酸ガスの流量が、０．０３（ＳＬＭ）以下になることがない。そのため、保護被覆層への泡の混入や残留がなく、非常に幅広い線速範囲において、コート径を一定に制御できる。
このように本実施形態の光ファイバ素線の製造方法では、ヘリウムガスの流量と炭酸ガスの流量とを制御するための信号は、それぞれ独立した信号（線速信号、コート径信号）である。そのため、それぞれのガスの流量を個別に制御できる。また、冷却装置４内におけるヘリウムガスと炭酸ガスとの流れは、これらの流量によって変化することなく、常に上方流である。そのため、これらのガスの流量比を変えて冷却能力を調整した際に、その応答性がよく、かつ、線速の変動に対する応答も速いので、光ファイバ素線１１のコート径を一定に保つことができる。
また、線速信号に応じてヘリウムガスの流量が増減するので、炭酸ガスの流量を不必要に増加させることなく、光ファイバ裸線３を冷却する冷却装置４の冷却能力を調整できる。
（２）第二の実施形態
図６は、本発明の光ファイバ素線の製造方法の第二の実施形態にて用いられる光ファイバ素線の製造装置を示す概略構成図である。
図６において、図１に示した構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
この実施形態の光ファイバ素線の製造装置が、上述の第一の実施形態と異なる点は、冷却装置４の上部側面に炭酸ガスおよび／または窒素ガスの導入口４ｂが設けられている点と、冷却装置４の上部側面の導入口４ｂよりも上にヘリウムガスの導入口４ｃが設けられている点である。すなわち、図２を参照すると、例えばこの冷却装置４が一つである場合（冷却装置４が一組の冷却筒１４ａ及び循環水筒１４ｂからなる場合）、冷却筒１４ａの導入口１４ｃ，１４ｅとがそれぞれヘリウムガスの導入口４ｃ、４ａであり、冷却筒１４の導入口１４ｄが、炭酸ガスおよび／または窒素ガスの導入口４ｂである。複数の冷却装置４を連結した場合では、これら冷却筒１４の各導入口１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの位置に応じて、適宜ヘリウムガスの導入口４ｃ、炭酸ガスおよび／または窒素ガスの導入口４ｂを設定すればよい。この際、使用しない各導入口１４ｃ，１４ｄ，１４ｅは、閉じておく。
外径測定器７は、ケーブル１５を介して、第三制御装置（図示略）と接続されている。この第三制御装置は、導入口５ａおよび導入口４ｂより冷却装置４内へ流入させる炭酸ガスの流量および／または窒素ガスの流量を制御する。
引き取り機１０は、ケーブル１６を介して、第四制御装置（図示略）と接続されている。この第四制御装置は、導入口４ａおよび導入口４ｃより冷却装置４内へ流入させるヘリウムガスの流量を制御する。
本実施形態では、冷却装置４の下部または連結部材５の上部に流入させたヘリウムガスと；コーティング装置６の上部または連結部材５の下部に流入させた炭酸ガスと；冷却装置４の上部に流入させた炭酸ガス、窒素ガスまたはヘリウムガスと；を利用し、これらのガスの流量を調整することにより、冷却装置４の冷却効率（冷却能力）を調整できる。
例えば、冷却装置４の下部または連結部材５の上部（導入口４ａ）からヘリウムガスを流入させるとともに、冷却装置４の上部（導入口４ｃ）からヘリウムガスを流入させる。この場合、導入口４ｃよりも上部、すなわち、加熱炉２近傍の光ファイバ裸線３の温度が高い領域にて、光ファイバ裸線３の冷却効率を高くできる。そのため、特に線速が速いときに、効果的に光ファイバ裸線３を冷却できる。また、コーティング装置６の上部の雰囲気には影響を及ぼさないため、保護被覆層に泡の混入が生じるのを抑制できる。
また、例えば、コーティング装置６の上部または連結部材５の下部（導入口５ａ）から炭酸ガスを流入させるとともに、冷却装置４の上部（導入口４ｂ）から炭酸ガスおよび／または窒素ガスを流入させる。この場合、導入口４ｂよりも上部、すなわち、加熱炉２近傍の光ファイバ裸線３の温度が高い領域にて、光ファイバ裸線３の冷却効率を低くできる。ゆえに、特に線速が遅いときに有効である。また、コーティング装置６の上部の雰囲気には影響を及ぼさないので、保護被覆層に泡の混入が生じるのを抑制できる。これらのガスは、加熱炉２の炎に影響を及ぼすことがない。
さらに、冷却装置４の上部に流入させる炭酸ガスおよび／または窒素ガスの流量と、ヘリウムガスの流量とを、２系統以上の独立した信号により制御してもよい。２系統以上の独立した信号としては、光ファイバ素線１１の線速を表す線速信号と、光ファイバ素線１１のコート径を表すコート径信号が用いられる。
例えば、特に光ファイバ素線１１の線速が高速領域（最大線速Ｖｍａｘ付近）にある場合、冷却装置４には高い冷却能力が要求される。そのため、線速信号に応じて、冷却装置４の上部に流入させるヘリウムガスの流量を増加させる。
この場合、同一の線速信号に対して、冷却装置４の下部または連結部材５の上部に流入させるヘリウムガスの流量と、冷却装置４の上部に流入させるヘリウムガスの流量とが共に変化しないように、光ファイバ素線１１の線速範囲を区切って、どちらか一方のヘリウムガスの流量のみを変化させる。つまり、Ｖｍｉｎ〜（Ｖｍａｘ−α）の線速範囲では、冷却装置４の下部または連結部材５の上部に流入させるヘリウムガス、すなわち、導入口４ａから流入させるヘリウムガスの流量のみを変化させる。一方、（Ｖｍａｘ−α）〜Ｖｍａｘの線速範囲では、冷却装置４の上部に流入させるヘリウムガス、すなわち、導入口４ｃから流入させるヘリウムガスの流量のみを変化させる。ここで、αとは、炭酸ガスを最低限流した場合にヘリウムガスの１系統のみで冷却可能な最高線速を示している。
また、光ファイバ素線１１の線速が低速領域（最低線速Ｖｍｉｎ付近）にある場合、冷却装置４には高い冷却能力が要求されない。そのため、コート径信号に応じて、冷却装置４の上部に流入させる炭酸ガスの流量および／または窒素ガスの流量を増加させる。
この場合、同一のコート径信号に対して、コーティング装置６の上部または連結部材５の下部に流入させる炭酸ガスの流量と、冷却装置４の上部に流入させる炭酸ガスの流量および／または窒素ガスの流量とが共に変化しないように、光ファイバ素線１１の線速範囲を区切って、これらのガスの流量を変化させる。つまり、Ｖｍｉｎ〜（Ｖｍｉｎ−β）の線速範囲では、冷却装置４の上部に流入させるガス、すなわち、導入口４ｂから流入させる炭酸ガスの流量および／または窒素ガスの流量のみを変化させる。一方、（Ｖｍｉｎ−β）〜Ｖｍａｘの線速範囲では、コーティング装置６の上部または連結部材５の下部に流入させるガス、すなわち、導入口５ａから流入させる炭酸ガスの流量のみを変化させる。ここで、βとは、炭酸ガスを最大限流した場合に、炭酸ガスの１系統のみでコート系を一定に制御可能な最低線速を示している。
このように、線速に応じて制御するガス種や、流入箇所を別々に制御する場合、それぞれの制御を１系統とすると、本実施形態は、合計４系統による制御がなされるとみなす。
本実施形態では、冷却装置４の上部側面に炭酸ガスおよび／または窒素ガスの導入口４ｂが設けられ、冷却装置４の上部側面の導入口４ｂよりも上にヘリウムガスの導入口４ｃが設けられた場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、冷却装置の上部側面に設けられた１つの導入口から、ヘリウムガス、炭酸ガスおよび窒素ガスから選択される１種または２種以上のガスを流入させてもよい。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
「実施例１」
図１に示す装置構成で、中心線速１８００（m/min）で光ファイバ素線の線引きをし、光ファイバ素線の製造を行った。
加熱炉と連結していない冷却装置と；コーティング装置と；を、連結部材で連結した。冷却装置の下部にヘリウムガスを流せるように配管し、コーティング装置の上部（連結部材の下部）に炭酸ガスを流せるように配管した。
冷却装置としては、真鍮からなる内径１０ｍｍ、長さ１ｍの円筒形の冷却筒を６筒連結したものを用い、この冷却装置の冷却長を６ｍとした。また、冷却装置を構成する循環水筒内を循環する冷却水の温度を、２０℃で一定にした。
連結部材の長さを３００ｍｍとした。
このように連結部材を用いる手法でもよいが、冷却装置とコーティング装置とが一体になった構造でもよく、特に限定されるものではない。
また、冷却装置の下部に流入させるヘリウムガスの流量を線速信号により線形制御し、コーティング装置の上部に流入させる炭酸ガスの流量をコート径信号によりフィードバック制御した。
さらに、冷却装置の上部から排出されるガスを回収装置により回収し、その回収したガスを分離した後、再利用した。
線引き開始時の線速を８００（m/min）として調整した後、製品として良品な光ファイバ素線の製造を開始した。
その後、自動で１時間かけて、製造中心線速を１８００（m/min）に増加させ、この状態で線速変動範囲を±２００（m/min）としながら、光ファイバ素線を１３００ｋｍ線引きした。その後、自動で１時間かけて線速を８００（m/min）に減速した後、光ファイバ素線の線引きを終了した。
この間の光ファイバ素線の良品部は、合計で１５００ｋｍであった。また、線速８００（m/min）〜２０００（m/min）の全域にわたって、製造された光ファイバ素線のコート径が目標値である１９５μｍで一定になっており、保護被覆層への泡の混入もなく、制御性（応答性）の良い制御が可能であった。
また、線引き開始に使用した光ファイバ素線の不良部としての長さはおよそ１５ｋｍであり、非常に短かった。
線引き時の線速、及びガス流量は下記の通りであり、ヘリウムガスの流量を線形に増減させた。
最低線速Ｖｍｉｎを８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が０．２ＳＬＭ、炭酸ガスの流量が１．８ＳＬＭである。
定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒを１８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が１．５（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０．２（ＳＬＭ）である。
最大線速Ｖｍａｘを２０００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２．０（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０．２（ＳＬＭ）である。
線速と、ガスの流量およびコート径との関係を図７に示す。
「比較例１」
冷却装置の下部にヘリウムガスと炭酸ガスとを流せるように配管し、これらのヘリウムガスの流量と炭酸ガスの流量の総量を一定とし、線速信号によりこれらのガスの流量を一定に制御したこと以外は、実施例１と同様にして光ファイバ素線の製造を行ない、これを比較例１とした。
線引き開始時の線速を８００（m/min）として調整した後、製品として良品な光ファイバ素線の製造を開始した。
その後、自動で１時間かけて、製造中心線速を１８００（m/min）に増加させ、この状態で線速変動範囲を±２００（m/min）としながら、光ファイバ素線を１３００ｋｍ線引きした。その後、自動で１時間かけて線速を８００（m/min）に減速した後、光ファイバ素線の線引きを終了した。
この間の光ファイバ素線の良品部は、合計で５００ｋｍであった。また、線速範囲８００（m/min）〜２０００（m/min）にわたって、製造された光ファイバ素線のコート径が目標値である１９５μｍで一定に維持されず、ガス条件の設定不足および困難さが見られた。また、ヘリウムガスと炭酸ガスとを混合して冷却装置に導入しているため、コーティング装置上部の炭酸ガス濃度が低下し、保護被覆層への泡の混入が見られた。
また、製造された光ファイバ素線は、線速が８００（m/min）から良品としたため、線引き開始に使用した光ファイバ素線の不良部としての長さは、およそ１５ｋｍであり、非常に短かった。
線引き時の線速、ガス流量は下記の通りであり、ヘリウムガスの流量を線形に増減させた。
最低線速Ｖｍｉｎを８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が０ＳＬＭ、炭酸ガスの流量が２．０ＳＬＭである。
定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒを１８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が１．７（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０．３（ＳＬＭ）である。
最大線速Ｖｍａｘを２０００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２．０（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０（ＳＬＭ）である。
線速と、ガスの流量およびコート径との関係を図８に示す。
「比較例２」
コーティング装置の上部に流入させた炭酸ガスの流量のみをコート径信号によりフィードバック制御したこと以外は実施例１と同様にして光ファイバ素線の製造を行ない、これを比較例２とした。
線引き開始時の線速を８００（m/min）として調整した後、製品として良品な光ファイバ素線の製造を開始した。
その後、自動で１時間かけて、製造中心線速を１８００（m/min）に増加させ、この状態で線速変動範囲を±２００（m/min）としながら、光ファイバ素線を１３００ｋｍ線引きした。その後、自動で１時間かけて線速を８００（m/min）に減速した後、光ファイバ素線の線引きを終了した。
この間の光ファイバ素線の良品部は合計で１０００ｋｍであった。また、線速が１５００（m/min）以下では、炭酸ガスの流量増加に伴うコート径の制御性の低下が見られ、コート径の変動が見られた。また、線速が１０００（m/min）以下では、冷却装置内のガス流量の総量が増加し、線ぶれが発生して、コート径の変動が見られた。また、製造された光ファイバ素線は、線速が８００（m/min）から良品としたため、線引き開始に使用した光ファイバ素線の不良部としての長さは、およそ１５ｋｍであり、非常に短かった。
線引き時の線速、ガス流量は下記の通りであり、ヘリウムガスの流量を一定とした。
最低線速Ｖｍｉｎを８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２．０ＳＬＭ、炭酸ガスの流量が２５ＳＬＭである。
定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒを１８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２．０（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０．５（ＳＬＭ）である。
最大線速Ｖｍａｘを２０００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２．０（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０．０３（ＳＬＭ）である。
線速と、ガスの流量およびコート径との関係を図９に示す。
実施例１と比較例１および比較例２の結果を考察する。
実施例１と比較例１および比較例２とでは、全て冷却装置とコーティング装置とを連結部材で連結した状態で評価を行った。
実施例１では制御信号を２系統とし、比較例１ではガス流量の総量を一定とし、比較例２ではヘリウムガスの流量を固定し、炭酸ガスの流量を可変とした。
図７〜９に示すグラフには、線速（横軸）に対するヘリウムガスの流量（左縦軸）と、線速に対する冷却装置内のガス流量の総量（左縦軸）と、線速に対するコート径（右縦軸）とが示されている。
図７の結果から、実施例１では、線速８００〜２０００（m/min）の全域にわたって２系統制御を行っているので、ガス流量の総量が少なく、そのため線ぶれも生じることなく、光ファイバ素線の製造を行えた。その結果、コート径が一定な光ファイバ素線が得られた。さらに実施例１では、保護被覆層への泡の混入もなく、冷却能力変化への応答性がよく、よって、この製造方法が優れていることが分かった。
図８の結果から、比較例１では、ガス流量の総量を一定としたため、線速の変化に対するそれぞれのガスの流量の変化が適切に行なえず、冷却装置の冷却能力が適切に変化できなかった。その結果、製造された光ファイバ素線は、コート径が１８５〜１９９μｍの範囲で変動した。これは、冷却装置とコーティング装置とを連結部材で連結したことにより、ガス流量の変化に対する冷却能力の変化が大きくなったことに起因すると考えられる。また、冷却装置にヘリウムガスと炭酸ガスとの混合ガスを流入させているため、保護被覆層への泡の混入頻度が高く、良好な光ファイバ素線が得られなかった。
図９の結果から、比較例２では、ヘリウムガスの流量を固定し、炭酸ガスの流量を可変としたため、線速８００〜２０００（m/min）の全域にわたって、光ファイバ素線のコート径を一定にすることができた。しかしながら、ヘリウムガスの流量が固定であるので、低速線速領域では炭酸ガスの流量が増加した。そのため、冷却装置内においてレイノルズ数が増加し、光ファイバ裸線に線ぶれが生じた結果、コート径の変動が大きくなった。
以上の結果から、実施例１の２系統制御方式は、ガス流量の著しい増加がないので、光ファイバ裸線の線ぶれや、保護被覆層への泡の混入もなく、ガス流量の変化に応じた冷却能力変化への応答性が優れていることが分かった。
「実施例２」
図１に示す装置構成で、中心線速２４００（m/min）で線引きをし、光ファイバ素線の製造を行った。
加熱炉と連結していない冷却装置と；コーティング装置と；を、連結部材で連結した。冷却装置の下部にヘリウムガスを流せるように配管し、コーティング装置の上部（連結部材下部）に炭酸ガスを流せるように配管した。
冷却装置としては、真鍮からなる内径１５ｍｍ、長さ１．５ｍの円筒形の冷却筒を６筒連結したものを用い、この冷却装置の冷却長を９ｍとした。また、冷却装置を構成する循環水筒内を循環する冷却水の温度を、３０℃で一定にした。
連結部材の長さを４００ｍｍとした。
また、冷却装置の下部に流入させるヘリウムガスの流量を線速信号により線形制御し、コーティング装置の上部に流入させる炭酸ガスの流量をコート径信号によりフィードバック制御した。
線引き開始時の線速を１０００（m/min）として調整した後、製品として良品な光ファイバ素線の製造を開始した。
その後、自動で１．２５時間かけて、製造中心線速を２４００（m/min）に増加させ、この状態で線速変動範囲を±３００（m/min）としながら、光ファイバ素線を１３００ｋｍ線引きした。その後、自動で１．２５時間かけて線速を１０００（m/min）に減速した後、光ファイバ素線の線引きを終了した。
この間の光ファイバ素線の良品部は合計で１５００ｋｍであった。また、線速１０００（m/min）〜２７００（m/min）の全域にわたって、製造された光ファイバ素線のコート径が目標値である１９５μｍで一定になっており、保護被覆層への泡の混入もなく、制御性（応答性）の良い制御が可能であった。
また、線引き開始に使用した光ファイバ素線の不良部の長さはおよそ１８ｋｍであり、非常に短かった。
線引き時の線速、ガス流量は下記の通りであり、ヘリウムガスの流量を線形に増減させた。
最低線速Ｖｍｉｎを１０００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が０．１（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が１．６（ＳＬＭ）である。
定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒを２４００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が１．２（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０．２（ＳＬＭ）である。
最大線速Ｖｍａｘを２７００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２．０（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０．０５（ＳＬＭ）である。
線速と、ガスの流量およびコート径との関係を図１０に示す。
「実施例３」
図１に示す装置構成で、中心線速２７００（m/min）で線引きをし、光ファイバ素線の製造を行った。
加熱炉と連結していない冷却装置と；コーティング装置と；を連結部材で連結した。冷却装置の下部にヘリウムガスを流せるように配管し、コーティング装置の上部（連結部材の下部）に炭酸ガスを流せるように配管した。
冷却装置としては、真鍮からなる内径２０ｍｍ、長さ２ｍの円筒形の冷却筒を５筒連結したものを用い、この冷却装置の冷却長を１０ｍとした。また、冷却装置を構成する循環水筒内を循環する冷却水の温度を、１５℃で一定にした。
さらに、冷却装置の上から１筒目の下部に、別途、ヘリウムガスと窒素ガスの混合ガスを流せるように配管した。
連結部材の長さを６００ｍｍとした。
また、冷却装置の下部に流入させたヘリウムガスの流量を、線速が１５００〜２８００（m/min）の範囲にて線速信号により線形制御した。冷却装置の上部に流入させたヘリウムガスの流量を、線速が２８００〜３０００（m/min）の範囲にて線速信号により線形制御した。
また、コーティング装置の上部に流入させた炭酸ガスの流量を、線速が１５００〜３０００（m/min）の範囲にてコート径信号によりフィードバック制御した。冷却装置の上部に流入させた窒素ガスの流量を、線速が１０００〜１５００（m/min）の範囲にてコート径信号によりフィードバック制御した。
線引き開始時の線速を１０００（m/min）として調整した後、製品として良品な光ファイバ素線の製造を開始した。
その後、自動で２時間かけて、製造中心線速を２７００（m/min）に増加させ、この状態で線速変動範囲を±３００（m/min）としながら、光ファイバ素線を１２００ｋｍ線引きした。その後、自動で２時間かけて線速を１０００（m/min）に減速した後、光ファイバ素線の線引きを終了した。
この間の光ファイバ素線の良品部は合計で１５００ｋｍであった。また、線速１０００（m/min）〜３０００（m/min）の全域にわたって、製造された光ファイバ素線のコート径が目標値である１９５μｍで一定になっており、保護被覆層への泡の混入もなく、制御性（応答性）の良い制御が可能であった。
また、線引き開始に使用した光ファイバ素線の不良部の長さはおよそ１８ｋｍであり、非常に短かった。
線引き時の線速、ガス流量は下記の通りであり、ヘリウムガスの流量を線形に増減させた。
最低線速Ｖｍｉｎ２を１０００（m/min）とし、この際の冷却装置の下部に流入させたヘリウムガスの流量が０（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させたヘリウムガスの流量が０（ＳＬＭ）、コーティング装置の上部に流入させた炭酸ガスの流量が２．０（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させた窒素ガスの流量が１．０ＳＬＭである。
最低線速Ｖｍｉｎを１５００（m/min）とし、この際の冷却装置の下部に流入させたヘリウムガスの流量が０．５（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させたヘリウムガスの流量が０（ＳＬＭ）、コーティング装置の上部に流入させた炭酸ガスの流量が２．０（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させた窒素ガスの流量が０（ＳＬＭ）である。
定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒを２７００（m/min）とし、この際の冷却装置の下部に流入させたヘリウムガスの流量が１．０（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させたヘリウムガスの流量が０（ＳＬＭ）、コーティング装置の上部に流入させた炭酸ガスの流量が０．１（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させた窒素ガスの流量が０（ＳＬＭ）である。
最大線速Ｖｍａｘを２８００（m/min）とし、この際の冷却装置の下部に流入させたヘリウムガスの流量が１．５（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させたヘリウムガスの流量が０（ＳＬＭ）、コーティング装置の上部に流入させた炭酸ガスの流量が０．１（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させた窒素ガスの流量が０（ＳＬＭ）である。
最大線速Ｖｍａｘ２を３０００（m/min）とし、この際の冷却装置の下部に流入させたヘリウムガスの流量が１．５（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させたヘリウムガスの流量が０．５（ＳＬＭ）、コーティング装置の上部に流入させた炭酸ガスの流量が０．１（ＳＬＭ）、冷却装置の上部に流入させた窒素ガスの流量が０（ＳＬＭ）である。
線速と、ガスの流量およびコート径との関係を図１１に示す。
「実施例４」
図１に示す装置構成において、中心線速１２００（m/min）で線引きをし、光ファイバ素線の製造を行った。
加熱炉と連結していない冷却装置と；コーティング装置と；を連結部材を用いずに連結し、連結部材の長さを実質０ｍｍとした。冷却装置の下部にヘリウムガスを流せるように配管し、コーティング装置の上部（連結部材の下部）に炭酸ガスを流せるように配管した。
冷却装置としては、真鍮からなる内径８ｍｍ、長さ１．２ｍの円筒形の冷却筒を３筒連結したものを用い、この冷却装置の冷却長を３．６ｍとした。また、冷却装置を構成する循環水筒内を循環する冷却水の温度を、２０℃で一定にした。
また、冷却装置の下部に流入させるヘリウムガスの流量を線速信号により線形制御し、コーティング装置の上部に流入させる炭酸ガスの流量をコート径信号によりフィードバック制御した。
線引き開始時の線速を６００（m/min）として調整した後、製品として良品な光ファイバ素線の製造を開始した。
その後、自動で０．５時間かけて、製造中心線速を１２００（m/min）に増加させ、この状態で線速変動範囲を±１５０（m/min）としながら、光ファイバ素線を１３００ｋｍ線引きした。その後、自動で０．５時間かけて線速を６００（m/min）に減速した後、光ファイバ素線の線引きを終了した。
この間の光ファイバ素線の良品部は合計で１５００ｋｍであった。また、線速６００（m/min）〜１３５０（m/min）の全域にわたって、製造された光ファイバ素線のコート径が目標値である１９５μｍで一定になっており、保護被覆層への泡の混入もなく、制御性（応答性）の良い制御が可能であった。
また、線引き開始に使用した光ファイバ素線の不良部の長さはおよそ１０ｋｍであり、非常に短かった。
線引き時の線速、ガス流量は下記の通りであり、ヘリウムガスの流量を線形に増減させた。
最低線速Ｖｍｉｎを６００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が０ＳＬＭ、炭酸ガスの流量が１．５ＳＬＭである。
定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒを１２００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が１．０（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０．３（ＳＬＭ）である。
最大線速Ｖｍａｘを１３５０（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が１．５（ＳＬＭ）、炭酸ガスの流量が０．１５（ＳＬＭ）である。
線速と、ガスの流量およびコート径との関係を図１２に示す。
実施例２〜４の結果を考察する。
実施例２、３では、冷却装置とコーティング装置とを連結部材で連結した状態で評価を行った。実施例４では、連結部材を用いずに冷却装置とコーティング装置とを直接連結した状態で評価を行なった。
実施例２では、実施例１よりもさらに広い線速領域、および、高速線速について実験を行った。その結果、実施例１と同様に、光ファイバ裸線の線ぶれが生じることなく、光ファイバ素線の製造を行えた。その結果、コート径が一定な光ファイバ素線が得られた。さらに、実施例２では、保護被覆層への泡の混入もなく、冷却能力変化への応答性がよく、よって、本実施例の光ファイバ素線の製造方法が優れていることが分かった。
実施例３では、冷却装置の上部に、別途、ヘリウムガスと窒素ガスの混合ガスを流入させて実験を行った。その結果、光ファイバ裸線の線ぶれが生じることなく、光ファイバ素線の製造を行えた。その結果、コート径が一定な光ファイバ素線が得られた。さらに、実施例３では、保護被覆層への泡の混入もなく、冷却能力変化への応答性がよく、よって、本実施例の光ファイバ素線の製造方法が優れていることが分かった。
実施例４では、線速を遅くして実験を行った。その結果、光ファイバ裸線の線ぶれが生じることなく、光ファイバ素線の製造を行えた。その結果、コート径が一定な光ファイバ素線が得られた。さらに、実施例４では、保護被覆層への泡の混入もなく、冷却能力変化への応答性がよく、よって、本実施例の光ファイバ素線の製造方法が優れていることが分かった。
以上の結果から、実施例２〜４の２系統制御方式は、幅広い線速領域に対応可能であることが確認された。
また、実施例１〜４において、連結部材の長さを０〜６００ｍｍの範囲で変更した。そして、冷却装置の下部または連結部材の上部にヘリウムガスの導入口を設け、コーティング装置の上部または連結部材の下部に炭酸ガスの導入口を設けて、これらを組み合わせた４つのパターンにて実験を行った。
また、真鍮からなる冷却筒の内径を８〜２０ｍｍ、１つの冷却筒の長さを１〜２ｍ、循環水の温度を１５〜３０℃の範囲で変化させた。さらに、図３から、最大線速に応じて、冷却装置の必要長さ（冷却長）を見積もって、光ファイバ素線の製造を行なった。
また、図４の結果を用いて光ファイバ裸線を空走させ、光ファイバ素線の製造を行なった。すなわち、光ファイバ裸線の線速が、この光ファイバ裸線の冷却に必要な空走距離の時の線速となってから（例えば、空走距離が１０ｍ程度であった場合、光ファイバ裸線の線速がおよそ１０００ｍ／ｍｉｎとなってから）、コート径を一定に制御できるように条件を設定し、製品として良品な光ファイバ素線の製造を開始した。
以上の変更に対しても、光ファイバ裸線に線ぶれが生じることなく、光ファイバ素線の製造を行えた。その結果、コート径が一定な光ファイバ素線が得られた。さらに、実施例１〜４では、保護被覆層への泡の混入もなく、冷却能力変化への応答性がよく、よって、実施例１〜４の光ファイバ素線の製造方法が優れていることが分かった。
「比較例３」
図１４に示す装置構成で、中心線速１８００（m/min）で線引きをし、光ファイバ素線の製造を行った。
加熱炉と連結していない冷却装置と；コーティング装置と；を連結部材で連結せずに、冷却装置の下部にヘリウムガスと窒素ガスとの混合ガスを流せるように配管した。
冷却装置としては、真鍮からなる内径１０ｍｍ、長さ１ｍの円筒形の冷却筒を６筒連結したものを用い、この冷却装置の冷却長を６ｍとした。また、冷却装置を構成する循環水筒内を循環する冷却水の温度を、２０℃で一定にした。
また、冷却装置の下部に流入させるヘリウムガスと窒素ガスと混合ガスの流量の総量を一定とし、線速信号によりこの混合ガスの流量を一定に制御した。
線引き開始時に、線速を徐々に増加していったところ、線速が８００（m/min）を超えると、製造された光ファイバ素線のコート径が細くなった。そして、線速が１０００（m/min）では、このコート径が１８０μｍ以下になったので、光ファイバ素線の線引きを中断した。
これは、冷却装置に流入したガスが光ファイバに引きずられたために、冷却装置内でガスの上方流がほとんど生じずに、光ファイバ裸線を冷却できなくなったためと考えられる。
この比較例３では、ヘリウムガスの流量が０（ＳＬＭ）、窒素ガスの流量が２．０（ＳＬＭ）として、線引きを開始した。
「比較例４」
窒素ガスの流量を２０（ＳＬＭ）としたこと以外は比較例３と同様にして光ファイバ素線の製造を行ない、これを比較例４とした。
線引き開始時に、線速を徐々に増加していったところ、線速が１０００（m/min）を超えると、製造された光ファイバ素線のコート径が細くなった。そして、線速が１２００（m/min）では、このコート径が１８０μｍ以下になったので、光ファイバ素線の線引きを中断した。
これは、冷却装置に流入したガスが光ファイバ裸線に引きずられたため、冷却装置内でガスの上方流がほとんど生じずに、光ファイバ裸線を冷却できなくなったためと考えられる。
比較例３、４の結果を考察する。
比較例３、４では、冷却装置とコーティング装置とを連結部材で連結せずに、ヘリウムガスの流量と窒素ガスの流量との総量を一定として、これらの混合ガスを冷却装置内に流して評価を行った。
比較例３と比較例４とでは、混合ガスの流量の総量が異なっているものの、ともに線速が増加するにつれて、コート径が細くなる現象が見られた。これは、冷却装置内の混合ガスの流れが線速の増加によって変化したため、光ファイバ裸線を冷却できなくなったからだと考えられる。すなわち、線速が低速の場合は冷却装置内の混合ガスの流れが上方流となっていたが、線速が増加するにつれて光ファイバ裸線に引きずられる混合ガスの量も増加し、結果として混合ガスの流れが下方流となった。その結果、冷却装置内に外部からガスが浸入して、光ファイバ裸線を冷却できなくなったと考えられる。また、比較例３や比較例４の条件では、冷却装置内のガスの量にかかわらず、線速によってガスの流れが変化した。そのため、比較例３や比較例４の条件は、安定した光ファイバ素線の線引きや、冷却装置の冷却能力の維持には適していないことが分かった。特に、高速の線引きには適していないことが分かった。
「比較例５」
冷却装置の上から１筒目の下部にヘリウムガスを、冷却装置の上から２筒目の上部に窒素ガスを流せるように配管し、冷却装置の上から２筒目の上部に流入させた窒素ガスの流量を、コート径信号によりフィードバック制御したこと以外は、比較例３と同様にして光ファイバ素線の製造を行ない、これを比較例５とした。
線引き開始時に、線速を徐々に増加していったところ、線速が９００（m/min）を超えると、製造された光ファイバ素線のコート径が細くなった。そして、線速が１１００（m/min）では、このコート径が１８０μｍ以下になったので、光ファイバ素線の線引きを中断した。
線引き時の線速、ガス流量は下記の通りであり、ヘリウムガスの流量を一定とした。
最低線速Ｖｍｉｎを８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２．０（ＳＬＭ）、窒素ガスの流量が０．１（ＳＬＭ）である。
定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒを１８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２．０（ＳＬＭ）である。
最大線速Ｖｍａｘを２０００（m/min）とし、の際のヘリウムガスの流量が２．０（ＳＬＭ）である。
「比較例６」
ヘリウムガスの流量を２０（ＳＬＭ）で一定としたこと以外は、比較例５と同様にして光ファイバ素線の製造を行ない、これを比較例６とした。
線引き開始時の線速を８００（m/min）として調整した後、製品として良品な光ファイバ素線の製造を開始した。
その後、自動で１時間かけて、製造中心線速を１８００（m/min）に増加させ、この状態で線速変動範囲を±２００（m/min）としながら、光ファイバ素線を１３００ｋｍ線引きした。その後、自動で１時間かけて線速を８００（m/min）に減速した後、光ファイバ素線の線引きを終了した。この間の光ファイバ素線の良品部は、合計で８００ｋｍであった。
線速が２０００（m/min）付近では、冷却不足によって製造された光ファイバ素線のコート径が細くなる現象が見られた。また、線速が８００（m/min）では、冷却装置内のガス流量の総量が多く、光ファイバ裸線に線ぶれが生じて、光ファイバ素線のコート径の変動が生じた。
また、線引き開始に使用した光ファイバ素線の不良部としての長さはおよそ１５ｋｍであり、非常に短かった。
線引き時の線速、ガス流量は下記の通りであり、ヘリウムガスの流量を一定とした。
最低線速Ｖｍｉｎを８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２０（ＳＬＭ）、窒素ガスの流量が１０（ＳＬＭ）である。
定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒを１８００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２０（ＳＬＭ）、窒素ガスの流量が１．５（ＳＬＭ）である。
最大線速Ｖｍａｘを２０００（m/min）とし、この際のヘリウムガスの流量が２０（ＳＬＭ）、窒素ガスの流量が０（ＳＬＭ）である。
線速と、ガスの流量およびコート径との関係を図１３に示す。
比較例５、６の結果を考察する。
比較例５、６では、冷却装置とコーティング装置とを連結部材で連結せずに、冷却装置の上から１筒目の下部にヘリウムガスを、冷却装置の上から２筒目の上部に窒素ガスを流せるように配管し、ヘリウムガスと窒素ガスを分離して、冷却装置内に流して評価を行った。そして、ヘリウムガスの流量が２（ＳＬＭ）と２０（ＳＬＭ）の場合について評価を行った。
比較例５では、ヘリウムガスの流量が少ないため、線速が９００（m/min）以上になると、製造された光ファイバ素線のコート径が細くなり始めた。これは、ヘリウムガスの流量が少ないため、冷却装置内に外部からのガスが浸入し、光ファイバ裸線を冷却できなくなったから、及び線速が増加したからだと考えられる。
一方、比較例６では、ヘリウムガスの流量を２０（ＳＬＭ）としているにもかかわらず、冷却装置の冷却能力が不足し、製造された光ファイバ素線のコート径が細くなった。これは、ヘリウムガスの流量を２０（ＳＬＭ）としても、冷却装置内に外部からのガスが多量に浸入し、冷却装置内におけるヘリウムガスの濃度が低下したためと考えられる。また、線速が８００（m/min）付近では、製造された光ファイバ素線のコート径を維持するために、窒素ガスの流量が１０（ＳＬＭ）必要となった。そのため、冷却装置内のガス流量の総量が３０（ＳＬＭ）になり、冷却装置内においてレイノルズ数が増加した。その結果、光ファイバ裸線に線ぶれが生じ、製造された光ファイバ素線のコート径に変動が生じたと考えられる。
以上、実施例１〜４と比較例１〜６との結果をまとめる。
冷却装置とコーティング装置とを連結していないと、線速が増加するにつれて光ファイバ裸線に引きずられるガスの量が増加して、冷却装置内のガスの流れが下方流となる。そのため、冷却装置内に外部からのガスが浸入し、光ファイバ裸線を十分に冷却できなくなる。
また、冷却装置とコーティング装置とを連結しても、冷却装置内に流すガスの流量の総量を一定にする制御を行った場合や、冷却装置内に流すガスの一方の流量を固定し、他方の流量を可変とする制御を行った場合では、これらのガスが保護被覆層に混合して泡が生じる。さらに、幅広い線速に対応するためにガスの流量を可変とすると、このガスの流量の著しい増加によって光ファイバ裸線に線ぶれが生じ、その結果、製造される光ファイバ素線のコート径を一定にするのが難しくなる。
一方、線速信号による線形制御とコート径信号によるフィードバック制御とからなる２系統制御を用いた製造方法は、ガス流量の総量が著しく増えることがなく、光ファイバ裸線の線ぶれも生じることがないので、製造される光ファイバ素線のコート径が均一となる優れた方法である。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例のみに限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
本発明の光ファイバ素線の製造方法によれば、冷却装置とコーティング装置とが連結され、ガスの排出口が冷却装置の上部にしかないので、この冷却装置内に外部からガスが進入するのを極限まで防止でき、冷却装置内のヘリウムガスの濃度を高められる。その結果、ヘリウムの流量を従来の５％〜５０％程度に著しく低減させられる。また、冷却装置内に外部からのガスが進入するのを極限まで防止できるため、冷却装置内のガスの流れを、安定した上方流とすることができる。
また、コーティング装置上部に炭酸ガスを流し、冷却装置下部にヘリウムガスを流すことにより、冷却装置内には上方流が生じ、かつコーティング樹脂付近に十分な炭酸ガスが存在する。これにより、保護被覆層への泡の混入を防止できる。
また、ヘリウムガスおよび炭酸ガスのみを用いているため、これらのガスの流量を調整することにより、この流量の変化による冷却装置の冷却能力の応答性が、光ファイバ素線が安定して良品部として製造される線速範囲において、高いレベルに維持できる。
１ 光ファイバ母材
２ 加熱炉
３ 光ファイバ裸線
４ 冷却装置
４ａ 導入口
５ 連結部材
５ａ 導入口
６ コーティング装置
７ 外径測定器
８ 硬化装置
９ ターンプーリ
１０ 引き取り機
１１ 光ファイバ素線
１２ 上方流
１３ 上方流
１４ａ 冷却筒
１４ｂ 循環水筒
１４ｃ 導入口
１４ｄ 導入口
１４ｅ 導入口
１５ ケーブル
１６ ケーブル

Claims (6)

  1. 光ファイバ母材を溶融変形させる工程と；前記光ファイバ母材から前記溶融変形させた部位を光ファイバ裸線として引き出す工程と；冷却装置にて前記光ファイバ裸線を強制冷却する工程と；冷却された前記光ファイバ裸線にコーティング装置にて保護被覆層を形成する工程と；前記保護被覆層を硬化させる工程と；を有する光ファイバ素線の製造方法であって、
    前記冷却装置と前記コーティング装置との間を気密に接続し、前記冷却装置内を流れる冷却ガスの前記コーティング装置側への流れを、前記コーティング装置内の樹脂のメニスカスによって閉じることにより、前記冷却装置内部における前記冷却ガスの流れを上方流として前記冷却装置の上端より外部に排出し；
    前記強制冷却する工程で、前記冷却装置の下部に前記冷却ガスとしてヘリウムガスを流し、前記ヘリウムガスを流入させる位置よりも下方側から、前記ヘリウムガスと分離して前記冷却ガスとして炭酸ガスを流し；
    前記ヘリウムガスの流量と前記炭酸ガスの流量とをそれぞれ個別に制御する；
    ことを特徴とする光ファイバ素線の製造方法。
  2. 前記ヘリウムガスの流量を、前記光ファイバ素線の線速信号により制御し；前記炭酸ガスの流量を、前記光ファイバ素線のコート径信号によりフィードバック制御する；
    ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線の製造方法。
  3. 前記炭酸ガスの流量を前記光ファイバ素線の線速信号により制御し；前記ヘリウムガスの流量を前記光ファイバ素線のコート径信号によりフィードバック制御する；
    ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線の製造方法。
  4. 前記光ファイバ素線の最大線速Ｖｍａｘ（m/min）のときの前記ヘリウムガスの流量をＸ１（Standard Liter per Minute；SLM）、前記光ファイバ素線の定常線引き速度Ｖｃｅｎｔｅｒ（m/min）のときの前記ヘリウムガスの流量をＸ２（SLM）、前記光ファイバ素線の最低線速Ｖｍｉｎ（m/min）のときの前記ヘリウムガスの流量をＸ３（SLM）とし、前記光ファイバ素線の線速をＶ（m/min）、前記ヘリウムガスの流量をＸ（SLM）とした場合、
    前記Ｖｍａｘ、前記Ｖｃｅｎｔｅｒ、前記Ｖｍｉｎ、前記Ｖ、前記Ｘ１、前記Ｘ２、前記Ｘ３および前記Ｘは、下記の式（１）または（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線の製造方法。
    Figure 2010070931
  5. 前記冷却装置の上部に、ヘリウムガス、炭酸ガスまたは窒素ガスを流入させ、それぞれのガスの流量を個別に制御することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ素線の製造方法。
  6. 前記光ファイバ素線の線速Ｖの変化を、Ｖｍｉｎ２＜Ｖｍｉｎ＜Ｖｃｅｎｔｅｒ＜Ｖｍａｘ＜Ｖｍａｘ２とした場合、
    Ｖｍｉｎ２＜Ｖ＜Ｖｍｉｎの範囲において、前記冷却装置の上部に流入させた前記炭酸ガスまたは前記窒素ガスを前記コート径信号により独立にフィードバック制御し；
    Ｖｍａｘ＜Ｖ＜Ｖｍａｘ２の範囲において、前記冷却装置の上部に流入させた前記ヘリウムガスを前記線速信号により独立に制御する；
    ことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ素線の製造方法。
JP2010524687A 2008-12-19 2009-12-21 光ファイバ母材の製造方法 Active JP5250630B2 (ja)

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