JP7419670B2 - 光ファイバの製造方法、および光ファイバの製造装置 - Google Patents
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Description
本開示は、光ファイバの製造方法、および光ファイバの製造装置に関する。
光ファイバの製造方法は、線引炉において、光ファイバ用ガラス母材を加熱溶融し、光ファイバ用ガラス母材を線状のガラスファイバに引き伸ばす工程を有する。この工程は、「線引き」とも呼ばれる。線引き直後のガラスファイバは、高温であるので、そのままでは保護用の樹脂を塗布することができない。そのため、線引き直後のガラスファイバは、樹脂を塗布する前に、冷却装置によって冷却される（例えば特許文献１参照）。
特許文献１の冷却装置は、冷媒で冷却される冷却筒と、当該冷却筒を内部に収容するケーシングとを有する。ガラスファイバは、冷却筒を鉛直方向に貫通するファイバ通路を通過することにより、冷却される。ケーシングと冷却筒の間の空間は、冷却筒の温度よりも低い露点の乾燥雰囲気に保持されるので、ガラスファイバに対して水蒸気の凝結による微小な水滴の付着を未然に防止できる（例えば特許文献１の段落［００１４］参照）。
ところで、通常の線引き装置では、ガラスファイバは、線引炉と冷却装置との間において、外気に曝される。外気に曝さず、線引炉から冷却装置までガラスファイバの通路を外気から遮断すると、線引炉から冷却装置に熱風が流れ込むことになり、冷却装置でのガラスファイバを冷却する能力が著しく低下する。
一方で、外気に曝されると、ガラスファイバが冷却装置のケーシングの内部に引き込まれるとき、ガラスファイバと共に外気がケーシングの内部に引きずり込まれることになる。ガラスファイバの走行速度が速いほど、外気がケーシングの内部に引きずり込まれやすい。
外気は、水蒸気を含む空気であり、外気の露点は、冷却筒の温度よりも高い。このため、従来、冷却筒のファイバ通路に外気の水蒸気が引きずり込まれることにより、ファイバ通路において霜または結露が発生することがあった。
本開示の一態様は、冷却筒のファイバ通路における霜または水滴の発生を抑制できる、技術を提供する。
本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ用のガラス母材から線引きされたガラスファイバを、樹脂が塗布される前に、第１ケーシング内に収容され、第１冷媒で冷却された冷却筒を貫通して形成されるファイバ通路に通す第１の工程を有する。前記製造方法は、前記ガラスファイバを、前記第１ケーシングの内部に引き込む前に、第２ケーシングの内部に引き込む第２の工程を有する。前記第１ケーシングと前記冷却筒との間には第１乾燥空間が形成される。前記第１の工程は、前記第１ケーシングと前記冷却筒との間の第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することを含む。前記第２ケーシングは前記冷却筒とは接触することなく前記第１ケーシングと接触しており、前記第２ケーシングの内部には第２乾燥空間が形成される。前記第２の工程は、前記第２ケーシングの内部に形成される第２乾燥空間に、前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングの外部空間の露点よりも低い露点の第２乾燥ガスを導入することにより、前記第２乾燥空間の気圧を前記外部空間の気圧よりも高くすることを含む。前記ガラスファイバの走行速度が１０００ｍ／分以上である。前記第１の工程は、前記第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することにより、前記第１乾燥空間の気圧を前記外部空間の気圧よりも高くすることを含む。前記第２の工程は、前記第２乾燥空間に、前記外部空間の露点および前記冷却筒の温度よりも低い露点の前記第２乾燥ガスを導入することにより、前記第２乾燥空間の気圧を前記第１乾燥空間の気圧よりも高くすることを含む。前記ファイバ通路の気圧が、前記第１乾燥空間の気圧以上であり、且つ前記第２乾燥空間の気圧よりも低い。前記第１乾燥ガスは、空気または窒素である。前記第２乾燥ガスは、空気または窒素である。前記ファイバ通路に流すガスは、ヘリウムである。
本開示の一態様によれば、冷却筒のファイバ通路における霜または水滴の発生を抑制できる。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
〔１〕本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ用のガラス母材から線引きされたガラスファイバを、樹脂が塗布される前に、第１ケーシング内に収容され、第１冷媒で冷却された冷却筒を貫通して形成されるファイバ通路に通す第１の工程を有する。前記製造方法は、前記ガラスファイバを、前記第１ケーシングの内部に引き込む前に、第２ケーシングの内部に引き込む第２の工程を有する。前記第１ケーシングと前記冷却筒との間には第１乾燥空間が形成される。前記第１の工程は、前記第１ケーシングと前記冷却筒との間の第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することを含む。前記第２ケーシングは前記冷却筒とは接触することなく前記第１ケーシングと接触しており、前記第２ケーシングの内部には第２乾燥空間が形成される。前記第２の工程は、前記第２ケーシングの内部に形成される第２乾燥空間に、前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングの外部空間の露点よりも低い露点の第２乾燥ガスを導入することにより、前記第２乾燥空間の気圧を前記外部空間の気圧よりも高くすることを含む。前記ガラスファイバの走行速度が１０００ｍ／分以上である。前記第１の工程は、前記第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することにより、前記第１乾燥空間の気圧を前記外部空間の気圧よりも高くすることを含む。前記第２の工程は、前記第２乾燥空間に、前記外部空間の露点および前記冷却筒の温度よりも低い露点の前記第２乾燥ガスを導入することにより、前記第２乾燥空間の気圧を前記第１乾燥空間の気圧よりも高くすることを含む。前記ファイバ通路の気圧が、前記第１乾燥空間の気圧以上であり、且つ前記第２乾燥空間の気圧よりも低い。前記第１乾燥ガスは、空気または窒素である。前記第２乾燥ガスは、空気または窒素である。前記ファイバ通路に流すガスは、ヘリウムである。
上記〔１〕の製造方法によれば、第２乾燥空間の気圧が外部空間の気圧よりも高いので、外部空間から第２乾燥空間に外気が流れ込むのを抑制できる。また、第２乾燥空間において、ガラスファイバに引きずられてきたガスを第２乾燥ガスに置換できる。第２乾燥ガスの露点は、外部空間の露点よりも低い。それゆえ、第２乾燥空間におけるガスの水蒸気量を、外部空間の水蒸気量よりも低減でき、ガラスファイバと共に第２乾燥空間から第１乾燥空間に引きずり込まれるガスの水蒸気量を、外部空間の水蒸気量よりも低減できる。ひいては、ガラスファイバと共に第１乾燥空間からファイバ通路に引きずり込まれるガスの水蒸気量を低減でき、ファイバ通路における霜または結露の発生を抑制できる。
上記〔１〕の製造方法によれば、第１乾燥空間の気圧Ｐ１が外部空間の気圧Ｐ０よりも高いので、外部空間から第１乾燥空間に外気が流れ込むのを抑制できる。また、第２乾燥空間の気圧Ｐ２が第１乾燥空間の気圧Ｐ１よりも高いので、気圧Ｐ２と気圧Ｐ０との差圧ΔＰ２が気圧Ｐ１と気圧Ｐ０との差圧ΔＰ１よりも大きくなる。従って、第２乾燥空間を介して外部空間から第１乾燥空間に外気が流れ込むのを、より制限できる。第２乾燥空間を介して外部空間から第１乾燥空間に外気が流れ込むには、差圧ΔＰ１よりも大きな差圧ΔＰ２に逆らって外気を引きずることになるからである。第２乾燥空間を介して外部空間から第１乾燥空間に外気が流れ込むのを制限する効果は、第１ケーシングと第２ケーシングとが接する場合に特に顕著に得られる。
また、上記〔１〕の製造方法によれば、第２乾燥空間の気圧が第１乾燥空間の気圧よりも高いので、第２乾燥空間から第１乾燥空間に第２乾燥ガスが流れ込む。これにより、第１乾燥空間の気圧を高め、第１乾燥空間の気圧と外部空間の気圧との差圧を大きくできる。従って、第１ケーシング２３を構成する部材同士の隙間を介して、外部空間から第１乾燥空間に外気が流れ込むのを抑制することができる。また、第２乾燥ガスの露点は冷却筒の温度よりも低いので、第２乾燥ガスが冷却筒２１によって冷却されても、霜または結露が発生することはない。
〔３〕本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、光ファイバ用のガラス母材から線引きされたガラスファイバを、樹脂が塗布される前に、第１ケーシング内に収容され、第１冷媒で冷却された冷却筒を貫通して形成されるファイバ通路に通す第１の工程を有する。前記製造方法は、前記ガラスファイバを、前記第１ケーシングの内部に引き込む前に、第２ケーシングの内部に引き込む第２の工程を有する。前記第１の工程は、前記第１ケーシングと前記冷却筒との間の第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することを含む。前記第２の工程は、前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングの外部空間から前記第２ケーシングの内部の第２乾燥空間に前記ガラスファイバと共に引きずり込まれた水蒸気を、前記第２乾燥空間に配置される吸着部に吸着することを含む。
上記〔３〕の製造方法によれば、ガラスファイバと共に外部空間から第２乾燥空間に引きずり込まれたガスの水蒸気を、第２乾燥空間に配置される吸着部に吸着する。それゆえ、第２乾燥空間におけるガスの水蒸気量を、外部空間の水蒸気量よりも低減でき、ガラスファイバと共に第２乾燥空間から第１乾燥空間に引きずり込まれるガスの水蒸気量を、外部空間の水蒸気量よりも低減できる。ひいては、ガラスファイバと共に第１乾燥空間からファイバ通路に引きずり込まれるガスの水蒸気量を低減でき、ファイバ通路における霜または結露の発生を抑制できる。
〔４〕上記〔３〕に記載の第２の工程は、前記ガラスファイバと共に前記外部空間から前記第２乾燥空間に引きずり込まれた水蒸気を、前記吸着部である冷却部によって冷却することにより、前記冷却部に吸着することを含んでもよい。上記〔３〕に記載の第２の工程は、前記冷却部の温度が前記冷却筒の温度よりも低くなるように、前記冷却部を冷却する第２冷媒の温度を制御することを含んでもよい。
上記〔４〕の製造方法によれば、第２乾燥空間におけるガスの露点は、冷却部の温度と同程度まで下がる。冷却部の温度は、冷却筒の温度よりも低いため、第２乾燥空間におけるガスの露点を、冷却筒の温度よりも低くすることができる。また、ガラスファイバと共に第２乾燥空間から第１乾燥空間に引きずり込まれるガスの露点を、冷却筒の温度よりも低くすることができる。ひいては、ガラスファイバと共に第１乾燥空間からファイバ通路に引きずり込まれるガスの露点を、冷却筒の温度よりも低くすることができ、ファイバ通路における霜または結露の発生を抑制できる。
〔５〕上記〔３〕または〔４〕に記載の第２の工程は、前記ガラスファイバと共に前記外部空間から前記第２乾燥空間に引きずり込まれた水蒸気を、前記吸着部である多孔質材料からなる吸着剤に吸着することを含んでもよい。
上記〔５〕の製造方法によれば、多孔質材料からなる吸着剤を使用するので、冷却する必要がなく、より手軽に水蒸気を吸着できる。
〔６〕本開示の一態様に係る光ファイバの製造装置は、線引炉と、冷却装置と、第１冷媒供給装置と、第１乾燥ガス供給装置と、第２ケーシングと、第２乾燥ガス供給装置と、塗布装置と、を備える。前記線引炉は、光ファイバ用のガラス母材から線状のガラスファイバを引き伸ばすべく、前記ガラス母材を加熱溶融する。前記冷却装置は、第１冷媒で冷却される冷却筒と、前記冷却筒を貫通して形成され、前記ガラスファイバが通過するファイバ通路と、前記冷却筒を収容する第１ケーシングとを有する。前記第１冷媒供給装置は、前記第１冷媒の温度を調整する温調器と、前記温調器から前記冷却筒に向けて前記第１冷媒を送るポンプとを有する。第１乾燥ガス供給装置は、前記第１ケーシングと前記冷却筒との間の第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入する。前記第２ケーシングは、前記ガラスファイバが前記第１乾燥空間よりも先に通る第２乾燥空間を内部に形成する。前記第２乾燥ガス供給装置は、前記第２乾燥空間に、前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングの外部空間の露点よりも低い露点の第２乾燥ガスを導入することにより、前記第２乾燥空間の気圧を前記外部空間の気圧よりも高くする。前記塗布装置は、前記冷却装置によって冷却された前記ガラスファイバに樹脂を塗布する。
上記〔６〕の製造装置によれば、上記〔１〕の製造方法と同様の効果が得られる。
〔７〕本開示の他の一態様に係る光ファイバの製造装置は、線引炉と、冷却装置と、第１冷媒供給装置と、第１乾燥ガス供給装置と、第２ケーシングと、吸着部と、塗布装置と、を備える。前記線引炉は、光ファイバ用のガラス母材から線状のガラスファイバを引き伸ばすべく、前記ガラス母材を加熱溶融する。前記冷却装置は、第１冷媒で冷却される冷却筒と、前記冷却筒を貫通して形成され、前記ガラスファイバが通過するファイバ通路と、前記冷却筒を収容する第１ケーシングとを有する。前記第１冷媒供給装置は、前記第１冷媒の温度を調整する温調器と、前記温調器から前記冷却筒に向けて前記第１冷媒を送るポンプとを有する。第１乾燥ガス供給装置は、前記第１ケーシングと前記冷却筒との間の第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入する。前記第２ケーシングは、前記ガラスファイバが前記第１乾燥空間よりも先に通る第２乾燥空間を内部に形成する。前記吸着部は、前記第２乾燥空間に配置され、前記ガラスファイバと共に前記第２乾燥空間に引きずり込まれた水蒸気を吸着する。前記塗布装置は、前記冷却装置によって冷却された前記ガラスファイバに樹脂を塗布する。
上記〔７〕の製造装置によれば、上記〔３〕の製造方法と同様の効果が得られる。
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の一実施形態（以下「本実施形態」と記す）について詳細に説明する。以下の説明では、同一のまたは対応する要素には同一の符号を付し、説明を省略することがある。
以下、本開示の一実施形態（以下「本実施形態」と記す）について詳細に説明する。以下の説明では、同一のまたは対応する要素には同一の符号を付し、説明を省略することがある。
〔光ファイバの製造装置〕
図１は、一実施形態に係る光ファイバの製造装置を示す図である。光ファイバの製造装置１は、例えば、線引炉１０と、冷却装置２０と、第１冷媒供給装置３０と、第１乾燥ガス供給装置４０と、外径測定器５０と、樹脂塗布装置６０と、樹脂硬化装置６５と、巻取装置７０と、制御装置９０とを備える。
図１は、一実施形態に係る光ファイバの製造装置を示す図である。光ファイバの製造装置１は、例えば、線引炉１０と、冷却装置２０と、第１冷媒供給装置３０と、第１乾燥ガス供給装置４０と、外径測定器５０と、樹脂塗布装置６０と、樹脂硬化装置６５と、巻取装置７０と、制御装置９０とを備える。
線引炉１０は、光ファイバ用のガラス母材２から線状のガラスファイバ３を引き伸ばすべく、ガラス母材２を加熱溶融する。ガラス母材２は、予め棒状に形成され、径方向に屈折率分布を有する。ガラス母材２の長手方向が鉛直方向になるように、ガラス母材２が吊り下げられる。
ガラスファイバ３は、ガラス母材２の下端部から線状に引き伸ばされ、垂れ下がる。ガラスファイバ３は、ガラス母材２と同様に、径方向に屈折率分布を有する。ガラスファイバ３は、コアと、コアの外周を覆うクラッドとを有する。コアの屈折率は、クラッドの屈折率よりも大きい。
線引炉１０は、ガラス母材２を加熱溶融する加熱源１１と、加熱源１１を収容する炉筐体１２とを有する。加熱源１１は、例えば電気ヒータである。なお、加熱源１１は、コイルと導体とで構成されてもよい。高周波電源がコイルに電流を印加すると、コイルが導体の周囲に磁場を形成し、磁場の変化によって渦電流が導体に流れ、導体が発熱する。
炉筐体１２は、炉筐体１２の上端部に入口を有する。ガラス母材は、炉筐体１２の入口から炉筐体１２の内部に挿入される。また、炉筐体１２は、炉筐体１２の下端部に出口を有する。ガラスファイバ３は、炉筐体１２の出口から炉筐体１２の外部に引き出される。炉筐体１２の内部には、ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスが導入される。
線引き直後のガラスファイバ３は、高温であるので、そのままでは保護用の樹脂を塗布することができない。そのため、線引き直後のガラスファイバ３は、樹脂を塗布する前に、冷却装置２０によって冷却される。冷却装置２０は、線引炉１０の鉛直方向下方に配置される。
冷却装置２０は、第１冷媒で冷却される冷却筒２１と、冷却筒２１を貫通して形成されるファイバ通路２２とを有する。ファイバ通路２２は、冷却筒２１を鉛直方向に貫通して形成される。ファイバ通路２２の入口２２ａは、冷却筒２１の上面に形成される。ファイバ通路２２の出口２２ｂは、冷却筒２１の下面に形成される。ファイバ通路２２は、ガラスファイバ３が通過する通路である。ガラスファイバ３は、ファイバ通路２２の入口２２ａから、ファイバ通路２２の出口２２ｂに向けて走行する。
冷却筒２１は、鉛直方向に一列に複数配置される。複数の短尺の冷却筒２１に分けて配置することで、設備コストを低減できる。長尺の部材を一体に製造するよりも、短尺の部材を別々に製造して接続した方が、コストを低減できるからである。また、冷却筒２１毎に冷却筒２１の温度を変えることも可能である。冷却筒２１の温度は、第１冷媒の温度と同程度になる。
冷却装置２０は、冷却筒２１を収容する第１ケーシング２３を有する。第１ケーシング２３と冷却筒２１との間に第１乾燥空間２４が形成される。第１乾燥空間２４は、第１ケーシング２３の内部であって且つ冷却筒２１の外部に形成される。第１乾燥空間２４には、冷却筒２１の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスが導入される。
露点とは、水蒸気を含むガスを冷却したときに、水蒸気から水への凝縮が始まる温度のことである。露点が０℃以下である場合、水蒸気を含むガスを露点まで冷却すると、水蒸気から水への凝縮と、水から氷への凝固とが始まる。
本実施形態において、露点は、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１と同じ気圧下で測定するものとする。本開示は、第１乾燥空間２４における霜または結露の発生を抑制するものだからである。第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１は、後述するように外部空間６の気圧Ｐ０よりも高い。
外部空間６とは、第１ケーシング２３および後述の第２ケーシング１１０の外部に形成される空間のことである。外部空間６は、通常、空気で占められる。外部空間６の気圧Ｐ０は、大気圧である。
なお、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１と外部空間６の気圧Ｐ０との差圧ΔＰ１（ΔＰ１＝Ｐ１－Ｐ０）は、通常、外部空間６の気圧Ｐ０の１％以下である。従って、露点は、外部空間６の気圧Ｐ０、つまり、大気圧下で測定してもよい。差圧ΔＰ１が大気圧の１％以下であれば、差圧ΔＰ１による露点の差は無視できる程度に小さいからである。
ところで、冷却筒２１は、上述の如く、鉛直方向に一列に複数配置される。複数の冷却筒２１は、異なる温度に制御されることがある。例えば、下側に配置される冷却筒２１の温度は、上側に配置される冷却筒２１の温度よりも低く制御されることがある。複数の冷却筒２１が異なる温度に制御される場合、冷却筒２１の最低温度よりも低い露点の第１乾燥ガスが、第１乾燥空間２４に導入される。
第１ケーシング２３は、冷却筒２１の周囲に第１乾燥ガスを保持する。第１乾燥ガスとして、本実施形態では後述するように乾燥空気を用いるが、窒素ガスなどを用いてもよい。第１乾燥ガスの露点が冷却筒２１の温度よりも低いので、第１乾燥ガスが冷却されても、霜または結露が冷却筒２１に付くのを抑制でき、霜または結露によってガラスファイバ３が断線するのを抑制できる。なお、霜が生じるのは、冷却筒２１の温度が０℃以下の場合である。結露が生じるのは、冷却筒２１の温度が０℃を超える場合である。
上記したように、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１は、外部空間６の気圧Ｐ０よりも僅かに高い。その差圧ΔＰ１によって、外部空間６から第１乾燥空間２４に外気が流れ込むのを制限できる。外部空間６から第１乾燥空間２４への外気の流入を抑制することで、外部空間６から第１乾燥空間２４への水蒸気の流入を抑制でき、冷却筒２１に霜または結露が付くのを抑制できる。
第１ケーシング２３は、第１ケーシング２３の上端部に入口２３ａを有する。ガラスファイバ３は、第１ケーシング２３の入口２３ａから第１ケーシング２３の内部に引き込まれる。また、第１ケーシング２３は、第１ケーシング２３の下端部に出口２３ｂを有する。ガラスファイバ３は、第１ケーシング２３の出口２３ｂから第１ケーシング２３の外部に引き出される。
ガラスファイバ３は、第１ケーシング２３の入口２３ａから第１ケーシング２３の出口２３ｂに向けて走行し、その途中でファイバ通路２２を通過する。ガラスファイバ３の温度は、第１ケーシング２３の入口２３ａにおいて、例えば１２００℃程度である。また、ガラスファイバ３の温度は、第１ケーシング２３の出口２３ｂにおいて、例えば５０℃程度である。
ガラスファイバ３は、第１ケーシング２３の入口２３ａから第１ケーシング２３の出口２３ｂに至るまでの間に、１０００°以上冷却される。少なくとも一部の冷却筒２１は、ガラスファイバ３を急速に冷却すべく、０℃よりも低温の第１冷媒によって冷却される。
図２は、一実施形態に係る冷却筒および第１ケーシングを示す断面図である。図３は、一実施形態に係る冷却筒および第１ケーシングを示す断面図であって、図２のIII－III線に沿った断面図である。
冷却装置２０は、冷却筒２１に形成される第１冷媒流路２５を有する。第１冷媒流路２５の一部は、ファイバ通路２２に沿って形成される。第１冷媒流路２５は、例えば図３に示すように、ファイバ通路２２の周りに４本配置される。なお、第１冷媒流路２５の本数は特に限定されない。
冷却装置２０は、冷却筒２１に形成される伝熱ガス導入路２６を有する。伝熱ガス導入路２６は、伝熱ガスをファイバ通路２２に導入する。伝熱ガスは、高温のガラスファイバ３から低温の冷却筒２１に熱を伝えることにより、ガラスファイバ３の冷却を促進する。伝熱ガスとしては、例えばＨｅガスが用いられる。
伝熱ガスの露点は、冷却筒２１の温度よりも低い。例えば、伝熱ガスは、液体窒素によって冷却されたガス管を通った後、伝熱ガス導入路２６を介してファイバ通路２２に導入してもよい。この場合、伝熱ガスの露点は、液体窒素の沸点（－１９６℃）と同程度になる。
伝熱ガス導入路２６は、水平に配置される。伝熱ガス導入路２６は、例えば図３に示すようにファイバ通路２２を挟んで一対配置される。なお、伝熱ガス導入路２６は、鉛直方向視で、ファイバ通路２２の周りに放射状に配置されてもよい。
伝熱ガスは、ファイバ通路２２の鉛直方向中央部から、ファイバ通路２２に導入される。その後、伝熱ガスの流れは、ファイバ通路２２の鉛直方向中央部において、鉛直方向上方に向う流れと、鉛直方向下方に向う流れとに分岐する。
伝熱ガスは、ファイバ通路２２の入口２２ａとファイバ通路２２の出口２２ｂとの両方を通り、第１ケーシング２３と冷却筒２１との間の第１乾燥空間２４に排出され、その後、第１ケーシング２３の外部に排出される。なお、伝熱ガスは、回収して再利用しても良い。ファイバ通路２２の気圧は、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１と同程度か、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１よりも僅かに高い。
冷却装置２０は、冷却筒２１および第１ケーシング２３の他に、断熱材２７を有する。断熱材２７は、第１ケーシング２３の内部に導入された第１乾燥ガスから冷却筒２１への熱移動を制限することで、冷却筒２１の冷却効率を高める。断熱材２７は、冷却筒２１の表面のうち、ファイバ通路２２に面する部分以外の部分を覆う。断熱材２７は、ガラスファイバ３と干渉しないように配置される。
第１冷媒供給装置３０は、図１に示すように、第１冷媒の温度を調整する温調器３１と、温調器３１から冷却筒２１に向けて第１冷媒を送るポンプ３２とを有する。第１冷媒としては、例えば、少なくとも－７０℃以上室温（例えば２０℃）以下の温度範囲で液相であるものが用いられる。第１冷媒の具体例としては、パーフルオロポリエーテルが挙げられる。
第１冷媒は、温調器３１によって設定温度まで冷却された後、ポンプ３２によって冷却筒２１に向けて送られる。第１冷媒は、高温のガラスファイバ３から低温の冷却筒２１に伝わる熱を吸収した後、第１冷媒供給装置３０に還流される。その後、第１冷媒は、再び温調器３１によって設定温度まで冷却された後、ポンプ３２によって冷却筒２１に向けて送られる。
第１乾燥ガス供給装置４０は、第１ケーシング２３と冷却筒２１の間の第１乾燥空間２４に、冷却筒２１の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入する。第１乾燥ガスの導入口４１は、第１乾燥空間２４に面し、例えば第１ケーシング２３の入口２３ａ付近に配置される。第１乾燥ガスを導入することで、外気が第１ケーシング２３の内部に引きずり込まれるのを制限できる。
第１乾燥ガス供給装置４０は、第１乾燥ガスの原料となるガスに含まれる水蒸気を低減することにより第１乾燥ガスを生成する乾燥機４２と、乾燥機４２から第１ケーシング２３の内部に第１乾燥ガスを送るポンプ４３とを有する。第１乾燥ガスの原料ガスとしては、例えば空気が用いられ、この場合、第１乾燥ガスとして、乾燥空気が生成される。水蒸気の含有量の低減は、例えば水蒸気の吸着により行われる。
第１乾燥ガス供給装置４０は、乾燥機４２によって生成した第１乾燥ガスの露点を測定する露点計４５を有する。露点計４５は、乾燥機４２に設置される。第１乾燥ガスは、乾燥機４２において予め設定された露点まで乾燥された後、ポンプ４３によって乾燥機４２から第１ケーシング２３の内部に送られる。
第１乾燥ガス供給装置４０は、第１ケーシング２３の内部に導入される第１乾燥ガスの流量を調整する流量調整弁４６を有する。第１乾燥ガスは、第１ケーシング２３の内部に導入された後、第１ケーシング２３の出口２３ｂを通り、第１ケーシング２３の外部に排出される。本実施形態では第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１が後述の第２乾燥空間１１１の気圧Ｐ２よりも低いので、第１乾燥ガスは下方向に流れる。
外径測定器５０は、冷却装置２０によって冷却されたガラスファイバ３の外径を測定する。ガラスファイバ３の外径とは、クラッドの外径のことである。外径測定器５０は、例えば、ガラスファイバ３に光束を照射し、ガラスファイバ３を通過した後の光束を撮像することにより、ガラスファイバ３の外径を測定する。外径測定器５０の測定値が設定値（例えば１２５μｍ）になるように、ガラスファイバ３の走行速度が制御される。
樹脂塗布装置６０は、ガラスファイバ３に樹脂を塗布する。樹脂塗布装置６０は、液状の樹脂を貯留・塗布するダイ６１を有する。ガラスファイバ３がダイ６１を通過することにより、ガラスファイバ３の外周面に樹脂が塗布される。樹脂としては、例えば、紫外線によって硬化する紫外線硬化樹脂が用いられる。
樹脂硬化装置６５は、ガラスファイバ３の外周面に塗布された樹脂を硬化させる。樹脂硬化装置６５は、例えば紫外線硬化樹脂を硬化させる場合は、紫外線を照射する紫外線ランプ６６を有する。ガラスファイバ３が紫外線ランプ６６の横を通過することにより、ガラスファイバ３の外周面に塗布された樹脂が硬化される。
なお、樹脂としては、紫外線硬化樹脂の代わりに、熱硬化樹脂が用いられてもよい。また、複数種類の樹脂がガラスファイバ３の外周面に重ね塗りされてもよい。つまり、複数種類の樹脂層がガラスファイバ３の外周面に積層されてもよい。
巻取装置７０は、ガラスファイバ３が巻き取られる巻取ボビン４を着脱自在に保持する巻取ボビンホルダ７１と、巻取ボビンホルダ７１を回転させる巻取モータ７２とを有する。ガラスファイバ３は、樹脂硬化装置６５を通過した後、ガイドローラ７５によって方向転換され、最終的に巻取ボビン４に巻き取られる。なお、ガラスファイバ３は、ガラス母材２から線引きされた後、ガイドローラ７５によって方向転換されるまで、鉛直方向下方に走行する。
制御装置９０は、例えばコンピュータで構成され、図１に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２と、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを有する。制御装置９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、製造装置１の動作を制御する。また、制御装置９０は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。
ところで、ガラスファイバ３は、線引炉１０と冷却装置２０との間において、外気に曝される。外気に曝さず、線引炉１０から冷却装置２０までガラスファイバ３の通路を外気から遮断すると、線引炉１０から冷却装置２０に熱風が流れ込むことになり、冷却装置２０でガラスファイバ３を冷却する能力が著しく低下する。
ガラスファイバ３が冷却装置２０の第１ケーシング２３の内部に引き込まれるとき、ガラスファイバ３と共に外気が第１ケーシング２３の内部に引きずり込まれることがある。ガラスファイバ３の走行速度が速いほど、外気が第１ケーシング２３の内部に引きずり込まれやすい。
特に、ガラスファイバ３の走行速度が１０００ｍ／分以上であると、外気が第１ケーシング２３の内部に引きずり込まれやすい。なお、ガラスファイバ３の走行速度は、例えば６００ｍ／分～２５００ｍ／分である。
外気は、水蒸気を含む空気であり、外気の露点は、冷却筒２１の温度よりも高い。このため、冷却筒２１のファイバ通路２２にガラスファイバ３と共に外気が引きずり込まれると、水蒸気がファイバ通路２２に引きずり込まれる。
本願発明者は、ガラスファイバ３の断線する原因を検討し、水蒸気がファイバ通路２２に引きずり込まれることが原因であることをつきとめた。つまり、ファイバ通路２２に水蒸気が引きずり込まれると、ファイバ通路２２において霜または結露が生じてしまう。この霜または結露が、ガラスファイバ３の断線する原因であった。
光ファイバの製造装置１は、第２ケーシング１１０を備える。第２ケーシング１１０は、ガラスファイバ３が第１乾燥空間２４よりも先に通る第２乾燥空間１１１を内部に形成する。ガラスファイバ３は、第２乾燥空間１１１に導入する第２乾燥ガスに曝され、ガラスファイバ３に引きずられるガスは第２乾燥ガスに置換される。第２乾燥ガスの露点は、詳しくは後述するが外部空間６の露点よりも低い。それゆえ、第２乾燥空間１１１におけるガスの水蒸気量を、外部空間６の水蒸気量よりも低減でき、ガラスファイバ３と共に第１乾燥空間２４からファイバ通路２２に引きずり込まれるガスの水蒸気量を低減できる。
図４は、一実施形態に係る第１ケーシング、第２ケーシングおよび第２乾燥装置を示す断面図である。図４において、矢印は第２乾燥ガスの流れ方向を示す。なお、図５においても、同様である。
第２ケーシング１１０は、第２ケーシング１１０の上端部に入口１１０ａを有し、ガラスファイバ３は、入口１１０ａから第２ケーシング１１０の内部に引き込まれる。また、第２ケーシング１１０は、第２ケーシング１１０の下端部に出口１１０ｂを有し、ガラスファイバ３は、出口１１０ｂから第２ケーシング１１０の外部に引き出される。
第２ケーシング１１０は、第１ケーシング２３の上方に配置され、例えば、第１ケーシング２３上に設けられた水平な上板に設置される。なお、図５に示すように、第１ケーシング２３の上板に凹部を形成し、その凹部内に第２ケーシング１１０が設置されてもよい。
第２ケーシング１１０は、第１ケーシング２３に接する。第２ケーシング１１０の出口１１０ｂと、第１ケーシング２３の入口２３ａとは連続的に形成される。ガラスファイバ３は、第２ケーシング１１０の出口１１０ｂを出た直後に、第１ケーシング２３の入口２３ａに入る。それゆえ、第１ケーシング２３の入口２３ａに入る前に、ガラスファイバ３に引きずられるガスの水蒸気量が増加することはない。
なお、第２ケーシング１１０は、本実施形態では第１ケーシング２３に接しており第１ケーシング２３と間隔をおかずに配置されるが、第１ケーシング２３と間隔をおいて配置されてもよい。第１ケーシング２３と第２ケーシング１１０との間隔は、その間をガラスファイバ３が通過する間に、ガラスファイバ３に引きずられるガスの水蒸気量が外部空間６の水蒸気量よりも低く維持される程度の距離であればよい。
第２乾燥ガス供給装置１２０は、外部空間６の露点よりも低い露点の第２乾燥ガスを第２乾燥空間１１１に導入することにより、第２乾燥空間１１１の気圧Ｐ２を外部空間６の気圧Ｐ０よりも高くする。これにより、外部空間６から第２乾燥空間１１１に外気が流れ込むのを抑制できる。また、第２乾燥空間１１１において、ガラスファイバ３に引きずられてきたガスを第２乾燥ガスに置換できる。第２乾燥ガスの露点は、外部空間６の露点よりも低いので、第２乾燥空間１１１におけるガスの水蒸気量を、外部空間６の水蒸気量よりも低減でき、ガラスファイバ３と共に第２乾燥空間１１１から第１乾燥空間２４に引きずり込まれるガスの水蒸気量を、外部空間６の水蒸気量よりも低減できる。ひいては、ガラスファイバと共に第１乾燥空間２４からファイバ通路２２に引きずり込まれるガスの水蒸気量を低減でき、ファイバ通路２２における霜または結露の発生を抑制できる。なお、第２乾燥ガスの露点は、上記の通り、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１と同じ気圧下で測定する。但し、上記の通り、差圧ΔＰ１（ΔＰ１＝Ｐ１－Ｐ０）が外部空間６の気圧Ｐ０の１％以下であれば、第２乾燥ガスの露点は、外部空間６の気圧Ｐ０、つまり、大気圧下で測定してもよい。
第２乾燥ガスの導入口１２１は、第２乾燥空間１１１に面し、例えば第２ケーシング１１０の入口１１０ａ付近に配置される。入口１１０ａ付近に配置することにより、外気が、ガラスファイバ３と共に、第２ケーシング１１０の入口１１０ａを通り第２ケーシング１１０の内部に引きずり込まれるのをより制限できる。
第２乾燥ガス供給装置１２０は、乾燥ガス供給源１２２を有する。乾燥ガス供給源１２２としては、例えば乾燥機が用いられる。乾燥機は、第２乾燥ガスの原料となるガスに含まれる水蒸気の含有量を低減することにより、第２乾燥ガスを生成する。第２乾燥ガスとしては、例えば、乾燥空気が用いられる。
なお、乾燥ガス供給源１２２は、第２乾燥ガスとして、窒素ガスを、第２乾燥空間１１１に供給してもよい。窒素ガスとして、液体窒素から蒸発したものが用いられる場合、窒素ガスの露点は、液体窒素の沸点（約－１９６℃）と同程度であり、外部空間６の露点に比べて著しく低くすることができる。よって、第２乾燥空間１１１におけるガスの水蒸気量を外部空間６の水蒸気量よりも著しく低減できる。
第２乾燥ガス供給装置１２０は、第２ケーシング１１０の内部に導入される第２乾燥ガスの圧力を調整する圧力調整弁１２３を有する。圧力調整弁１２３は、例えば減圧弁である。第２乾燥空間１１１の気圧Ｐ２を一定に維持でき、第２乾燥空間１１１の気圧Ｐ２と外部空間６の気圧Ｐ０との差圧ΔＰ２（ΔＰ２＝Ｐ２－Ｐ０）を一定に維持できる。差圧ΔＰ２は、例えば０Ｐａより大きく０．３ＭＰａ以下である。
第２乾燥空間１１１の気圧Ｐ２は、外部空間６の気圧Ｐ０よりも高ければよく、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１よりも低くてもよいが、本実施形態では気圧Ｐ１よりも高くしている。気圧Ｐ２が気圧Ｐ１よりも高いと、気圧Ｐ２と気圧Ｐ０との差圧ΔＰ２が気圧Ｐ１と気圧Ｐ０との差圧ΔＰ１よりも大きくなる。従って、第２乾燥空間１１１を介して外部空間６から第１乾燥空間２４に外気が流れ込むのを、より制限できる。第２乾燥空間１１１を介して外部空間６から第１乾燥空間２４に外気が流れ込むには、差圧ΔＰ１よりも大きな差圧ΔＰ２に逆らって外気を引きずることになるからである。第２乾燥空間１１１を介して外部空間６から第１乾燥空間２４に外気が流れ込むのを制限する効果は、第１ケーシング２３と第２ケーシング１１０とが接する場合に特に顕著に得られる。
第２乾燥空間１１１の気圧Ｐ２が第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１よりも高いので、第２乾燥空間１１１から第１乾燥空間２４に第２乾燥ガスが流れ込む。これにより、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１を高め、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１と外部空間６の気圧Ｐ０との差圧ΔＰ１を大きくできる。差圧ΔＰ１は、例えば０Ｐａより大きく１００Ｐａ以下である。気圧Ｐ１が気圧Ｐ０よりも高いので、第１ケーシング２３を構成する部材同士の隙間を介して、外部空間６から第１乾燥空間２４に外気が流れ込むのを抑制することができる。なお、第２乾燥ガスの露点は冷却筒２１の温度よりも低いので、第２乾燥ガスが第１乾燥空間２４に流れ込み冷却筒２１によって冷却されても、霜または結露が発生することはない。
第２乾燥空間１１１の体積は、第１乾燥空間２４の体積よりも小さい。例えば、第２乾燥空間１１１の鉛直方向寸法は、第１乾燥空間２４の鉛直方向寸法よりも小さい。また、鉛直方向視で、第２乾燥空間１１１の直径は、第１乾燥空間２４の直径よりも小さい。第２乾燥空間１１１の体積が第１乾燥空間２４の体積よりも小さければ、第２乾燥空間１１１の気圧Ｐ２を第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１よりも容易に高めることができる。
〔光ファイバの製造方法〕
図６は、一実施形態に係る光ファイバの製造方法を示すフローチャートである。光ファイバの製造方法は、例えば、加熱溶融工程Ｓ１１と、冷却工程Ｓ１２と、樹脂塗布工程Ｓ１３と、樹脂硬化工程Ｓ１４と、巻取工程Ｓ１５とを有する。これらの工程は、制御装置９０による制御下で、連続して実施される。
図６は、一実施形態に係る光ファイバの製造方法を示すフローチャートである。光ファイバの製造方法は、例えば、加熱溶融工程Ｓ１１と、冷却工程Ｓ１２と、樹脂塗布工程Ｓ１３と、樹脂硬化工程Ｓ１４と、巻取工程Ｓ１５とを有する。これらの工程は、制御装置９０による制御下で、連続して実施される。
加熱溶融工程Ｓ１１では、光ファイバ用のガラス母材２から線状のガラスファイバ３を引き伸ばすべく、ガラス母材２を加熱溶融する。ガラス母材２は、線引炉１０において、線状のガラスファイバ３に引き伸ばされる。
冷却工程Ｓ１２では、線引き直後のガラスファイバ３を、樹脂が塗布される前に、冷却する。線引き直後のガラスファイバ３は、高温であるので、そのままでは保護用の樹脂を塗布することができないからである。これにより、線引き直後のガラスファイバ３は、冷却装置２０において、室温付近の温度まで冷却される。
樹脂塗布工程Ｓ１３では、冷却されたガラスファイバ３に樹脂を塗布する。樹脂としては、例えば、紫外線硬化樹脂が用いられる。液状の樹脂がダイ６１に貯留されており、ガラスファイバ３がダイ６１を通過することにより、ガラスファイバ３の外周面に樹脂が塗布される。
樹脂硬化工程Ｓ１４では、ガラスファイバ３に塗布された樹脂を硬化する。例えば、紫外線硬化樹脂を塗布した場合は、ガラスファイバ３が紫外線ランプ６６の横を通過することにより、ガラスファイバ３の外周面に塗布された樹脂が硬化される。なお、樹脂としては、紫外線硬化樹脂の代わりに、熱可塑性樹脂が用いられてもよい。
巻取工程Ｓ１５では、樹脂層で被覆されたガラスファイバ３を、巻取ボビン４に巻き取る。巻取ボビン４は、巻取ボビンホルダ７１に着脱自在に保持される。巻取モータ７２が巻取ボビンホルダ７１を回転させることにより、ガラスファイバ３が巻取ボビン４に巻き取られる。
ところで、冷却工程Ｓ１２は、ガラスファイバ３を、第１ケーシング２３内に収容される冷却筒２１のファイバ通路２２に通す第１の工程を有する。また、冷却工程Ｓ１２は、ガラスファイバ３を、第１ケーシング２３の内部に引き込む前に、第２ケーシング１１０の内部に引き込む第２の工程を有する。第２の工程と第１の工程とは、この順で、連続して実施される。また、第２の工程と第１の工程とは、制御装置９０による制御下で、繰り返し実施してもよい。
第１の工程は、第２ケーシング１１０を通過したガラスファイバ３を、第１ケーシング２３の内部に引き込むことを含む。第１ケーシング２３の内部には、第１乾燥空間２４が形成される。ガラスファイバ３は、第１乾燥空間２４の雰囲気に曝された後、ファイバ通路２２に引き込まれる。
第１の工程は、第１乾燥空間２４に、冷却筒２１の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することを含む。第１乾燥ガスの露点が冷却筒２１の温度よりも低いので、第１乾燥ガスが冷却されても、霜または結露が冷却筒２１に付くのを抑制できる。
第１の工程は、第１乾燥空間２４に、冷却筒２１の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することにより、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１を外部空間６の気圧Ｐ０によりも高くすることを含む。その差圧ΔＰ１によって、外部空間６から第１乾燥空間２４に外気が流れ込むのを制限できる。外部空間６から第１乾燥空間２４への外気の流入を抑制することで、外部空間６から第１乾燥空間２４への水蒸気の流入を抑制でき、冷却筒２１に霜または結露が付くのを抑制できる。
第２の工程は、外部空間６の露点よりも低い露点の第２乾燥ガスを第２乾燥空間１１１に導入することにより、第２乾燥空間１１１の気圧Ｐ２を外部空間６の気圧Ｐ０よりも高くすることを含む。これにより、外部空間６から第２乾燥空間１１１に外気が流れ込むのを抑制できる。また、第２乾燥空間１１１において、ガラスファイバ３に引きずられてきたガスを第２乾燥ガスに置換できる。第２乾燥ガスの露点は、外部空間６の露点よりも低いので、第２乾燥空間１１１におけるガスの水蒸気量を、外部空間６の水蒸気量よりも低減でき、ガラスファイバ３と共に第２乾燥空間１１１から第１乾燥空間２４に引きずり込まれるガスの水蒸気量を、外部空間６の水蒸気量よりも低減できる。ひいては、ガラスファイバと共に第１乾燥空間２４からファイバ通路２２に引きずり込まれるガスの水蒸気量を低減でき、ファイバ通路２２における霜または結露の発生を抑制できる。
第２の工程は、第２乾燥空間１１１に、外部空間６の露点および冷却筒２１の温度よりも低い露点の第２乾燥ガスを導入することにより、第２乾燥空間１１１の気圧Ｐ２を第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１よりも高くすることを含む。気圧Ｐ２が気圧Ｐ１よりも高いと、気圧Ｐ２と気圧Ｐ０との差圧ΔＰ２が気圧Ｐ１と気圧Ｐ０との差圧ΔＰ１よりも大きくなる。従って、第２乾燥空間１１１を介して外部空間６から第１乾燥空間２４に外気が流れ込むのを、より制限できる。第２乾燥空間１１１を介して外部空間６から第１乾燥空間２４に外気が流れ込むには、差圧ΔＰ１よりも大きな差圧ΔＰ２に逆らって外気を引きずることになるからである。ところで、上述の如く、気圧Ｐ２が気圧Ｐ１よりも高いので、第２乾燥空間１１１から第１乾燥空間２４に第２乾燥ガスが流れ込む。これにより、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１を高め、第１乾燥空間２４の気圧Ｐ１と外部空間６の気圧Ｐ０との差圧ΔＰ１を大きくできる。第１ケーシング２３を構成する部材同士の隙間を介して、外部空間６から第１乾燥空間２４に外気が流れ込むのを抑制することができる。なお、第２乾燥ガスの露点は冷却筒２１の温度よりも低いので、第２乾燥ガスが第１乾燥空間２４に流れ込み冷却筒２１によって冷却されても、霜または結露が発生することはない。
［第１変形例］
図７は、第１変形例に係る光ファイバの製造装置の要部を示す図である。本変形例の光ファイバの製造装置は、第２乾燥ガス供給装置１２０に代えて、吸着部１３０を備える。なお、吸着部１３０と第２乾燥ガス供給装置１２０とを組み合わせて使用することも、当然に可能である。
図７は、第１変形例に係る光ファイバの製造装置の要部を示す図である。本変形例の光ファイバの製造装置は、第２乾燥ガス供給装置１２０に代えて、吸着部１３０を備える。なお、吸着部１３０と第２乾燥ガス供給装置１２０とを組み合わせて使用することも、当然に可能である。
吸着部１３０は、第２乾燥空間１１１に配置され、ガラスファイバ３と共に外部空間６から第２乾燥空間１１１に引きずり込まれた水蒸気を吸着する。それゆえ、上記実施形態と同様に、第２乾燥空間１１１におけるガスの水蒸気量を、外部空間６の水蒸気量よりも低減でき、ガラスファイバ３と共に第２乾燥空間１１１から第１乾燥空間２４に引きずり込まれるガスの水蒸気量を、外部空間６の水蒸気量よりも低減できる。ひいては、ガラスファイバ３と共に第１乾燥空間２４からファイバ通路２２に引きずり込まれるガスの水蒸気量を低減でき、ファイバ通路２２における霜または結露の発生を抑制できる。
吸着部１３０は、例えば、第２冷媒によって冷却される冷却部１３０Ａである。冷却部１３０Ａは、ガラスファイバ３と共に外部空間６から第２乾燥空間１１１に引きずり込まれた水蒸気を冷却することにより、水蒸気（気体）を氷（固体）または水（液体）に変えて吸着する。冷却部１３０Ａとガラスファイバ３との間隔Ｓ１は、冷却筒２１の内周面とガラスファイバ３との間隔Ｓ２よりも広い。これにより、冷却部１３０Ａに吸着した氷または水と、ガラスファイバ３との接触を抑制できる。
冷却部１３０Ａは、例えば、水平方向にガラスファイバ３から遠ざかるにつれ下方に傾斜する傾斜板１３１Ａを有する。傾斜板１３１Ａに沿って、重力によって水を流れ落とすことができる。なお、傾斜板１３１Ａに吸着した氷は、傾斜板１３１Ａへの第２冷媒の供給を停止すると、融けて水に変わる。
光ファイバの製造装置は、受け皿１３２Ａを第２乾燥空間１１１に有する。受け皿１３２Ａは、冷却部１３０Ａの下方に配置され、冷却部１３０Ａから流れ落ちる水を回収する。受け皿１３２Ａには排水管１３３Ａが接続される。受け皿１３２Ａに回収された水は、排水管１３３Ａを通り、第２乾燥空間１１１の外部に排出される。
光ファイバの製造装置は、冷却部１３０Ａを加熱する加熱部１３５Ａを有していても良い。加熱部１３５Ａとしては、例えば電気ヒータなどが用いられる。冷却部１３０Ａを加熱することにより、冷却部１３０Ａに吸着した氷を融かす時間を短縮できる。冷却部１３０Ａに吸着した水を水蒸気に変え、水蒸気を冷却部１３０Ａから脱離することも可能である。加熱部１３５Ａは、例えばガラス母材２の交換時など光ファイバの製造中断時に、冷却部１３０Ａを加熱する。冷却部１３０Ａから氷または水を除去でき、冷却部１３０Ａに吸着した氷または水と、ガラスファイバ３との接触を抑制できる。
光ファイバの製造装置は、冷却部１３０Ａに第２冷媒を供給する第２冷媒供給装置１４０を備える。第２冷媒供給装置１４０は、第１冷媒供給装置３０と同様に構成される。第２冷媒供給装置１４０は、第２冷媒の温度を調整する温調器１４１と、温調器１４１から冷却筒２１に向けて第２冷媒を送るポンプ１４２とを有する。第２冷媒としては、例えば、少なくとも－７０℃以上室温（例えば２０℃）以下の温度範囲で液相であるものが用いられる。第２冷媒の具体例としては、パーフルオロポリエーテルが挙げられる。
第２冷媒は、温調器１４１によって設定温度まで冷却された後、ポンプ１４２によって冷却部１３０Ａに向けて送られる。第２冷媒は、冷却部１３０Ａに伝わる熱を吸収した後、第２冷媒供給装置１４０に還流される。その後、第２冷媒は、再び温調器１４１によって設定温度まで冷却された後、ポンプ１４２によって冷却部１３０Ａに向けて送られる。
制御装置９０は、冷却部１３０Ａの温度が冷却筒２１の温度よりも低くなるように、冷却部１３０Ａを冷却する第２冷媒の温度を制御する。制御装置９０は、第２冷媒の温度を、第１冷媒の温度よりも低く設定する。第１冷媒の設定温度Ｔ１と第２冷媒の設定温度Ｔ２との温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ１－Ｔ２）は、例えば０℃より大きく４０℃以下である。
第２乾燥空間１１１において、ガラスファイバ３に引きずられるガスの露点は、冷却部１３０Ａの温度と同程度まで下がる。冷却部１３０Ａの温度は、冷却筒２１の温度よりも低い。従って、第２乾燥空間１１１において、ガラスファイバ３に引きずられるガスの露点を、冷却筒２１の温度よりも低くすることができ、その後に第１乾燥空間２４に引きずり込まれるガスの露点を、冷却筒２１の温度よりも低くすることができる。ひいては、ガラスファイバ３と共に第１乾燥空間２４からファイバ通路２２に引きずり込まれるガスの露点を、冷却筒２１の温度よりも低くすることができる。従って、ファイバ通路２２における霜または結露の発生を抑制できる。
本変形例の冷却工程Ｓ１２は、上記実施形態の冷却工程Ｓ１２とは異なり、第２乾燥ガスを第２乾燥空間１１１に導入することの代わりに、第２乾燥空間１１１における水蒸気を吸着部１３０に吸着することを含む。これにより、上記実施形態と同様に、第２乾燥空間１１１におけるガスの水蒸気量を、外部空間６の水蒸気量よりも低減でき、ガラスファイバ３と共に第２乾燥空間１１１から第１乾燥空間２４に引きずり込まれるガスの水蒸気量を、外部空間６の水蒸気量よりも低減できる。ひいては、ガラスファイバ３と共に第１乾燥空間２４からファイバ通路２２に引きずり込まれるガスの水蒸気量を低減でき、ファイバ通路２２における霜または結露の発生を抑制できる。
なお、冷却工程Ｓ１２は、第２乾燥ガスを第２乾燥空間１１１に導入することと、第２乾燥空間１１１における水蒸気を第２乾燥空間１１１に配置される吸着部１３０に吸着することとを両方含むことも、当然に可能である。
［第２変形例］
図８は、第２変形例に係る光ファイバの製造装置の要部を示す図である。本変形例の光ファイバの製造装置は、吸着部１３０として、冷却部１３０Ａの代わりに、多孔質材料からなる吸着剤１３０Ｂを備える。なお、吸着剤１３０Ｂと冷却部１３０Ａとを組み合わせて使用することも、当然に可能である。また、吸着剤１３０Ｂと第２乾燥ガス供給装置１２０とを組み合わせて使用することも、当然に可能である。
図８は、第２変形例に係る光ファイバの製造装置の要部を示す図である。本変形例の光ファイバの製造装置は、吸着部１３０として、冷却部１３０Ａの代わりに、多孔質材料からなる吸着剤１３０Ｂを備える。なお、吸着剤１３０Ｂと冷却部１３０Ａとを組み合わせて使用することも、当然に可能である。また、吸着剤１３０Ｂと第２乾燥ガス供給装置１２０とを組み合わせて使用することも、当然に可能である。
吸着剤１３０Ｂは、ガラスファイバ３と共に外部空間６から第２乾燥空間１１１に引きずり込まれる水蒸気を吸着する細孔を有する。吸着剤１３０Ｂを使用すれば、冷却する必要がないので、より手軽に水蒸気を吸着できる。
吸着剤１３０Ｂは、例えばシリカゲル、アルミナゲル、ゼオライト、または活性炭などで形成される。吸着剤１３０Ｂは、例えば、粒状に形成され、粒状の吸着剤１３０Ｂは、例えば網に収容される。なお、粒状の吸着剤１３０Ｂは、網に収容される代わりに、受け皿などに載せてもよい。
光ファイバの製造装置は、吸着剤１３０Ｂを加熱する加熱部１３５Ｂを有する。加熱部１３５Ｂとしては、例えば電気ヒータなどが用いられる。吸着剤１３０Ｂを加熱することにより、吸着剤１３０Ｂから水蒸気を脱離できる。吸着剤１３０Ｂから脱離した水蒸気は、外部空間６に排出される。加熱部１３５Ｂは、例えばガラス母材２の交換時など光ファイバの製造中断時に、吸着剤１３０Ｂを加熱する。加熱することで、吸着剤１３０Ｂの吸着率の低下を抑制できる。
本変形例の冷却工程Ｓ１２は、上記第１変形例の冷却工程Ｓ１２と同様に、第２乾燥空間１１１における水蒸気を吸着部１３０に吸着することを含む。本変形例の冷却工程Ｓ１２は、上記第１変形例の冷却工程Ｓ１２と同様であるので、図示および説明を省略する。
以上、本開示の実施形態などについて説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
１ 製造装置
２ ガラス母材
３ ガラスファイバ
６ 外部空間
１０ 線引炉
２０ 冷却装置
２１ 冷却筒
２２ ファイバ通路
２３ 第１ケーシング
２４ 第１乾燥空間
３０ 第１冷媒供給装置
３１ 温調器
３２ ポンプ
４０ 第１乾燥ガス供給装置
９０ 制御装置
１１０ 第２ケーシング
１１１ 第２乾燥空間
１２０ 第２乾燥ガス供給装置
１３０ 吸着部
１３０Ａ 冷却部
１３０Ｂ 吸着剤
２ ガラス母材
３ ガラスファイバ
６ 外部空間
１０ 線引炉
２０ 冷却装置
２１ 冷却筒
２２ ファイバ通路
２３ 第１ケーシング
２４ 第１乾燥空間
３０ 第１冷媒供給装置
３１ 温調器
３２ ポンプ
４０ 第１乾燥ガス供給装置
９０ 制御装置
１１０ 第２ケーシング
１１１ 第２乾燥空間
１２０ 第２乾燥ガス供給装置
１３０ 吸着部
１３０Ａ 冷却部
１３０Ｂ 吸着剤
Claims (5)
- 光ファイバ用のガラス母材から線引きされたガラスファイバを、樹脂が塗布される前に、第１ケーシング内に収容され、第１冷媒で冷却された冷却筒を貫通して形成されるファイバ通路に通す第１の工程と、
前記ガラスファイバを、前記第１ケーシングの内部に引き込む前に、第２ケーシングの内部に引き込む第２の工程と、を有し、
前記第１ケーシングと前記冷却筒との間には第１乾燥空間が形成され、
前記第１の工程は、前記第１ケーシングと前記冷却筒との間の前記第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することを含み、
前記第２ケーシングは前記冷却筒とは接触することなく前記第１ケーシングと接触しており、前記第２ケーシングの内部には第２乾燥空間が形成され、
前記第２の工程は、前記第２ケーシングの内部に形成される前記第２乾燥空間に、前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングの外部空間の露点よりも低い露点の第２乾燥ガスを導入することにより、前記第２乾燥空間の気圧を前記外部空間の気圧よりも高くすることを含み、
前記ガラスファイバの走行速度が１０００ｍ／分以上であり、
前記第１の工程は、前記第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することにより、前記第１乾燥空間の気圧を前記外部空間の気圧よりも高くすることを含み、
前記第２の工程は、前記第２乾燥空間に、前記外部空間の露点および前記冷却筒の温度よりも低い露点の前記第２乾燥ガスを導入することにより、前記第２乾燥空間の気圧を前記第１乾燥空間の気圧よりも高くすることを含み、
前記ファイバ通路の気圧が、前記第１乾燥空間の気圧以上であり、且つ前記第２乾燥空間の気圧よりも低く、
前記第１乾燥ガスは、空気または窒素であり、
前記第２乾燥ガスは、空気または窒素であり、
前記ファイバ通路に流すガスは、ヘリウムである、光ファイバの製造方法。 - 光ファイバ用のガラス母材から線引きされたガラスファイバを、樹脂が塗布される前に、第１ケーシング内に収容され、第１冷媒で冷却された冷却筒を貫通して形成されるファイバ通路に通す第１の工程と、
前記ガラスファイバを、前記第１ケーシングの内部に引き込む前に、第２ケーシングの内部に引き込む第２の工程と、を有し、
前記第１の工程は、前記第１ケーシングと前記冷却筒との間の第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入することを含み、
前記第２の工程は、前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングの外部空間から前記第２ケーシングの内部の第２乾燥空間に前記ガラスファイバと共に引きずり込まれた水蒸気を、前記第２乾燥空間に配置される吸着部に吸着させることを含む、光ファイバの製造方法。 - 前記第２の工程は、
前記ガラスファイバと共に前記外部空間から前記第２乾燥空間に引きずり込まれた水蒸気を、前記吸着部である冷却部によって冷却することにより、前記冷却部に吸着することと、
前記冷却部の温度が前記冷却筒の温度よりも低くなるように、前記冷却部を冷却する第２冷媒の温度を制御することと、を含む、請求項２に記載の光ファイバの製造方法。 - 前記第２の工程は、前記ガラスファイバと共に前記外部空間から前記第２乾燥空間に引きずり込まれた水蒸気を、前記吸着部である多孔質材料からなる吸着剤に吸着することを含む、請求項２または３に記載の光ファイバの製造方法。
- 光ファイバ用のガラス母材から線状のガラスファイバを引き伸ばすべく、前記ガラス母材を加熱溶融する線引炉と、
第１冷媒で冷却される冷却筒と、前記冷却筒を貫通して形成され、前記ガラスファイバが通過するファイバ通路と、前記冷却筒を収容する第１ケーシングとを有する冷却装置と、
前記第１冷媒の温度を調整する温調器と、前記温調器から前記冷却筒に向けて前記第１冷媒を送るポンプとを有する第１冷媒供給装置と、
前記第１ケーシングと前記冷却筒との間の第１乾燥空間に、前記冷却筒の温度よりも低い露点の第１乾燥ガスを導入する第１乾燥ガス供給装置と、
前記ガラスファイバが前記第１乾燥空間よりも先に通る第２乾燥空間を内部に形成する第２ケーシングと、
前記第２乾燥空間に配置され、前記ガラスファイバと共に前記第２乾燥空間に引きずり込まれた水蒸気を吸着する吸着部と、
前記冷却装置によって冷却された前記ガラスファイバに樹脂を塗布する塗布装置と、を備える、光ファイバの製造装置。
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