JPH02188451A - 光ファイバの冷却方法および冷却装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、加熱線引きされた光ファイバを被覆するに先
立って、予め光ファイバを冷却する方法及びこれに用い
る装置に関する。

〈従来の技術〉 透明ガラス化した光フア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。

通常、光ファイバの線引きそして樹脂被覆は次のように
して行っている。すなわち第５図に示すように予め別途
作製の光フアイバ母材１を、線引き炉２の炉心管２ａ内
に保持し、加熱溶融した光フアイバ母材１の先端から一
定の張力で線引きし、得られた光ファイバ３を、線引き
過程中の自然放熱で冷却させながら、液状の樹脂を入れ
た一次被覆用のダイス５の中を通過させ、光ファイバ３
の表面にこの樹脂を付着させた後、樹脂硬化装置９で樹
脂を固化し得られる光フアイバ素線７を巻取ドラム８に
巻き取るか若しくは、更に二次被覆を連続して行うよう
にしている。

これは、線引き後の光ファイバ３が巻取ドラム８への接
触や光ファイバ３同士の接触等により光ファイバ３の表
面に傷が付き易く、さらに、ごく小さな傷でも光ファイ
バ３の表面に発生するとその材質が金属とは異なる高ぜ
い性材料であるため１００ｇ前後の小さな引張荷重や小
ざな曲げ荷重でも容易に傷が成長し、ぜい性破壊を起こ
しファイバの破断にいたる欠点を有するためである。従
って、線引きされた光ファイバ３の表面に直ちに樹脂被
覆して、引張り強度や曲げ強度を保持させろ上述したよ
うな方法が採用されている。

この樹脂被覆は一般に線引き直後の光ファイバ３に紫外
線硬化樹脂等の合成樹脂を被覆することにより行ってい
るが、光フアイバ製造の生産性を高めろために、光ファ
イバ３の線引き速度の高速化という要請がある。

この光ファイバの線引き速度の高速化に伴う問題点とし
て、光ファイバ３は加熱溶融された光フアイバ母材１か
ら線引きしたものであり、締引き過程において熱放散し
て冷却されるといっても、未だ十分冷却されない場合が
あり、このような状態で一次被覆用のダイス５の中を通
すと、被覆層はファイバ３の熱的影響を受け、被覆樹脂
の樹脂粘度が低下し被覆層の厚み寸法が安定せず、十分
な引張強度や曲げ強度が得られないというものがあった
。

そこで、この様な不具合を解消するために、従来は特開
昭６１−７２６４８号公報に開示された強制的に光ファ
イバを冷却する装置等が知られていた。

これは第６図に示すように内周側に光ファイバ３を貫通
させろ空間を形成する内側管と、この内側管の外周側で
内側管とほぼ同軸状に位置し内側管との間で冷却液を挿
通する空間を形成する外側管とを有する冷却管１９を具
備する装置である。この装置による光アイμ３の冷却は
内側管の内周側の空間に内側管の入口１０よりＨｅガス
等の冷却ガスを導入すると共に、内側管と外側管との間
の空間に外側管の冷却液入口１２から入り冷却液出口１
３から排出する冷却液を挿通することにより、光ファイ
バ３の熱を内側管を介し強制的に伝熱することにより行
われていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 光ファイバの生産性向上のなめに光ファイバの線引き速
度を大きくする程、光ファイバより単位時間当抄に奪う
熱量を大きくしなければならず、この手段として線引き
した光ファイバに樹脂被覆を施す以前に光ファイバを強
制的に冷却する必要があった。

しかし、特開昭６１＝７２６４８号公報記載の方法のよ
うに光ファイバと平行に冷却ガスを流す形式では光フア
イバ近傍の冷却ガスが近傍の外側の冷却ガスと入れ替わ
り難く、熱伝導によって光ファイバ近侍の冷却ガスから
その外側の冷却ガスへと移っていくのみであって、冷却
効果はあまり多（を期待できない。

従って、線引き速度を大きくすると光ファイバの温度が
十分低下せず、この熱的影響を受は樹脂被覆層の寸法が
不安定となり樹脂被覆の高品質化、品質安定化が図れな
いどう課題を有し“Ｃいる。

さらに、この熱伝導を大きくするため熱伝導率の高いＨ
ｅガスを使用しているが、この方法ではＨｅガスの消費
量が多く、またＨ８ガスの価格が高いため、冷却のため
の費用が高くなり、最終的に光フアイバケーブルの製品
コスト高となる課題を有している。

く課題を解決するための手段〉 本発明による光ファイバの冷却方法は、線引きされた光
ファイバを樹脂被覆するに先立ってこの光ファイバを冷
却ガス雰囲気に通し、この冷却ガス雰囲気にて前記光フ
ァイバの周囲から前記冷却ガス雰囲気を形成する冷却ガ
スを前記光ファイバへほぼ均等に吹出すようにしたこと
を特徴とするものであり、 光ファイバの冷却装置は、光ファイバの線引き炉と一次
被覆用ダイスとの間にこの光ファイバを取り囲むように
設けられ且つ冷却ガスが供給される冷却ガス供給装置と
、この冷却ガス供給装置に形成され且つ前記光ファイバ
の周囲から前記光ファイバへほぼ均等に冷却ガス流を吹
出す複数の冷却ガス吹出し口と、前記冷却ガス供給装置
を取り囲むと共に上下端に前記光ファイバの挿通口を有
し且つ冷却ガス雰囲気を形成するための容器とから構成
されることを特徴とするものである。

く作　　　用〉 加熱源により加熱溶融された光フアイバ母材先端から線
引きされろ光ファイバは、冷却ガス雰囲気を形成する容
器内で冷却ガス供給装置の吹出し口から光ファイバに向
けて冷却ガスが吹き付けられるため効率良く冷却されろ
。

この際、冷却ガス流は光ファイバの周囲にほぼ均等に吹
き付けられるため、光ファイバが冷却ガス流方向へ振ら
れずに冷却されることとなる。

く実　施゛例〉 本発明の良好な一実施例を第１図から第４図を参照しつ
つ説明する。尚、第５図、第６図と同一部材には同一符
号を付して重複した説明は省略する。

線引き炉２の下部には線引きされた光ファイバ３が押通
される容器である冷却円筒６が位置している。冷却円筒
６の上下端には光ファイバ３の挿通口であり、光ファイ
バ３より若干大きな径を有する細孔１５ａ、１５ｂをそ
れぞれ中央に形成した端板１８　ａ、　　１８　ｂが一
体的に取付けられている。また、冷却円筒６は円筒状且
つ細孔１５ａ、１５ｂをほぼ中心とする外壁１７を有す
ると共に、細孔１５ａ。

１５ｂをほぼ中心とし且つ冷却液を押通する空間を外壁
１７とで形成する内壁１４を外壁１７の内周側に有して
おり、外壁１７と内壁１４とは上下端がそれぞれ端板１
８　ａ、　１８　ｂに接合している。また、外壁１７に
はその下端側に冷却液の挿通する空間へつながる冷却液
人口１２があり且つその上端側には冷却液の排出用の冷
却液出口１３があり、冷却液入口１２、冷却液出口１３
はそれぞれ図示しない放熱装置を有する冷却液循環装置
に接続している。

さらに、内壁１４の内周側には細孔１５ａから押通され
ろ光ファイバ３と同軸状で光ファイバ３の周囲を取り巻
く位置にらせん状をなす冷却ガス供給装置である供給管
４が配置されている。供給管４の上端部及び下端部はそ
れぞれ内壁１４及び外壁１７を貫通し、冷却円筒６の外
側に冷却ガスの入口１０　ａ、　１０　ｂを形成してお
り、入口１０　ｇ、　　１０　ｂはそれぞれ図示しない
冷却ガス供給源に接続している。さらに、冷却ガス供給
源から供給された冷却ガスが光ファイバ３へ吹出すため
の吹出し口１６が供給管４の光ファイバ３と対向する位
置であって、供給管４の長手方向に等間隔に複数設けら
れており、さらに吹出し口１６の孔径は冷却ガスの吹出
し速さが全てほぼ同一となるように設定されている。従
って、吹出し口１６から吹出される冷却ガス流の速度ベ
クトルの総和はほぼ零となっており、吹出し口１６から
光ファイバ３へほぼ均等に冷却ガスが吹出している。以
上より、光ファイバ３の冷却は、まず、冷却ガスが冷却
ガス供給源から供給管４の入口１０　ａ、　　１０　ｂ
から同時に供給管４に導入され、これにより複数の吹出
し口１６から吹出した冷却ガスが供給管４のらせんの中
心軸と同軸状の光ファイバ３に吹付けられるため、光フ
ァイバ３の近傍にたえず低温の冷却ガスが存在し、光フ
ァイバ３の熱を冷却ガスが奪う乙とにより行われる。

また、光ファイバ３の冷却は内壁１４の内周側の空間に
吹出された冷却ガスが細孔１５ａ。

１５ｂから冷却円筒６の外に一部流出するものの、この
内周側の空間に冷却ガスが充満し冷却ガスの雰囲気を形
成するので、冷却ガスの対流が発生し、光ファイバ３の
近傍あるいは周囲に低温の冷却ガスがたえず対流により
送９こまれろことによっても行われる。

さらに、冷却液供給装置により潤滑する冷却液である水
道水が冷却液人口１２から内壁１４と外壁１７との間に
供給され、この冷却液が内壁１４及び内壁１４の内周側
の空間に充満した冷却ガスを介して供給管４、供給管４
内の冷却ガス及び光ファイバ３の熱を熱伝導により奪う
ことによっても行われろ。また冷却ガスが光ファイバ３
の周囲にある複数の吹出し口１６より光ファイバ３に吹
付けられるため、冷却ガス流による光ファイバ３への応
力が相殺され、結果として光ファイバ３の振れや振動が
防止され、光ファイバ３に線径変動を与えろおそれが生
じない。

ここで使用される冷却ガスとしては空気以外の熱伝導性
の良好なガスを用いることが冷却の効率を向上するのに
有効であるが、そのガスの使用量は吹出し口１６からの
吹出し、対流、熱伝導を併用し光ファイバ３の冷却を行
っている乙とより従来例の特開昭６１−７２６４８号公
報記載の装置より大巾に少な（することができろ。

上記構成の製造装置を用いて、光ファイバ３が直径１２
５μｍの石英ファイバであり、綿引き速度が毎分４００
ｍの割合である場合において、線引き炉２の下端より１
．５ｍ下の位置に上下長が２ｍの冷却円筒６の上端が位
置するように冷却円筒６を設置し、温度約２５℃のＨｅ
ガスを毎分３１の割合で流した。このとき冷却円筒６の
下端での光ファイバ３の温度は、５５℃であり、第５図
の装置で同様のファイバ径、材質、線引き速度及び測定
位置で測定した値の２７０℃に対し大巾に光ファイバ３
の温度を下げろことができた。比較として、同じ位置に
同じ上下長で第６図に示す様な従来の冷却管１９を設け
、同様のファイバ径、材質、線引き速度、Ｈｅガス温度
及び測定位置で光ファイバ３が５５℃になるには毎分１
２Ｉの割合でＨｅガスを流す必要があった。

ナオ、光ファイバ３の周囲から冷却ガスをファイバへ吹
出す吹出し口の位Ｗ１マ必ずしも供給管４の長手方向に
沿って等間隔である必要はなく、線引き方向と垂直方向
の力が光ファイバ３に加わらない様な位置であればよい
。

また、らせん状なす供給管４の代りに線引き方向と平行
に複数本パイプを設置する等の他のパイプ構造でもよく
、さらに、パイプ構造でない他の供給装置としてもよい
。

本発明に用いる冷却ガスとしては熱伝導性の高い不活性
ガスが望ましく、待にＨｅガス単体あるいはＨｅガスを
含む混合ガスが優れているが、他の熱伝導性の良いガス
とするとともできろ。さらに、本実施例の冷却液には水
道水を使用したが、冷却液としては水道水に限定されろ
ことなく使用温度以下の凝固点を有し、冷却の効果が高
く、価格の安い流体であればよい。

〈発明の効果〉 本発明によれば、光ファイバの周囲から冷却ガスを流し
ても光ファイバの位置が冷却ガスを流さないときの位置
と変わらないため、線引きにおける光フアイバ母材のく
びれ部分の形状に影響を与えろことなく冷却ガスを流す
ことができる。

従って、光フアイバ近傍の冷却ガスの温度を常に低く保
つことができ、冷却ガスによる冷却としては最大の能力
が発揮され、高品質で安定し且つ低コストの光フアイバ
素線の製造が可能となる。

また、実施例による光ファイバの冷却方法及び冷却装置
によれば、容器である冷却円筒６内に充満した冷却ガス
を介して熱伝導が行われろと共に容諸内の冷却ガスが対
流を起こす冷却効果があり、従来方法より冷却効果を大
幅に向上でき、従来例と同程度の冷却効果を上げるのに
必要な冷却ガスの消費量を大幅に低減でき、低いコスト
で高品質で安定した樹脂被覆を可能とすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に光ファイバの製造工程及び
装置の全体図、第２図は本発明の一実施例に係る光フア
イバ冷却装置の側面図、第３図は本発明の一実施例に係
る供給管の説明図、第４図は第３図の供給管の平面図、
第５図は従来技術に係る光ファイバの製造工程及び装置
の全体図、第６図は別の従来技術に係る光ファイバの製
造工程及び装置の全体図である。 図　　面　　中、 １は光フアイバ母材、 ２ば腺引き炉、 ３は光ファイバ、 ４は供給管、 ５はダイス、 ６は冷却円筒、 ７は光フアイバ素線、 ８ば巻取ドラム、 ９は樹脂硬化装置、 １０、１０　ａ、　１０　ｂは入口 １２は冷却液入口、 １３は冷却液出口、 １４は内壁、 １５ａ、１５ｂは細孔、 １６Ｃよ吹出し口、 １７は外壁、 １８ａ、１８ｂは端板、 １９は冷却管である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）線引きされた光ファイバを樹脂被覆するに先立っ
   てこの光ファイバを冷却ガス雰囲気に通し、この冷却ガ
   ス雰囲気にて前記光ファイバの周囲から前記冷却ガス雰
   囲気を形成する冷却ガスを前記光ファイバへほぼ均等に
   吹出すようにしたことを特徴とする光ファイバの冷却方
   法。
2. （２）光ファイバの線引き炉と一次被覆用ダイスとの間
   にこの光ファイバを取り囲むように設けられ且つ冷却ガ
   スが供給される冷却ガス供給装置と、この冷却ガス供給
   装置に形成され且つ前記光ファイバの周囲から前記光フ
   ァイバへほぼ均等に冷却ガス流を吹出す複数の冷却ガス
   吹出し口と、前記冷却ガス供給装置を取り囲むと共に上
   下端に前記光ファイバの挿通口を有し且つ冷却ガス雰囲
   気を形成するための容器とから構成されることを特徴と
   する光ファイバの冷却装置。