JP4110918B2

JP4110918B2 - 光ファイバ線引き装置

Info

Publication number: JP4110918B2
Application number: JP2002307957A
Authority: JP
Inventors: 徹足立
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP2004142976A

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。

Claims

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、前記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、前記筐体の上部に前記光ファイバを取囲んで前記冷却ガスを回収するガス回収機構を設けたことを特徴とする光ファイバ線引き装置。
前記ガス回収機構は、通過する前記光ファイバに対して放射状に配した複数の吸引口を有していることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ線引き装置。
前記筐体の下部に、前記光ファイバにクリーンエアを吹付ける気体導入機構を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ線引き装置。
前記気体導入機構は、通過する前記光ファイバに対して放射状に配した複数の気体吹出し口を有していることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ線引き装置。
前記気体吹出し口は、前記筐体内に向けて気体を吹出すように傾斜させたことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ線引き装置。