JPH11278876A - 光ファイバ製造のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラスプリフォームから線引した光ファイバ
を、製造速度が速くて冷却区間が短い場合でも、続いて
ファイバを被覆するのに問題のない温度まで確実に冷却
できる装置および方法を提供する。 【解決手段】 ガラス体（３）を線引用加熱炉（１）に
入れ、その末端の一つを線引温度に加熱し、引き出して
ファイバ（５）とする。ファイバ（５）は、冷却区間
（１１）を備える冷却装置（７）の中で冷却される。コ
ーティング装置（１５）の中では、冷却されたファイバ
（５）の上に少なくとも一つの層を被覆する。線引速度
が速い場合でも冷却装置（７）内で光ファイバ（５）の
効果的な冷却を確実に行うため、ファイバ（５）はその
冷却区間（１１）に入る前に、正圧がかかったガスを満
たした分離室（９）の中を通って導かれ、ファイバ
（５）について来たガスの被いが分離される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線引用加熱炉と、
冷却区間を持つ冷却装置と、コーティング装置とを用い
て光ファイバを製造する装置、および光ファイバを製造
する方法に関する。この製造方法では、ガラス体を線引
用加熱炉に入れ、その末端の一つを線引温度まで加熱
し、引き出してファイバとし、冷却区間を持つ冷却装置
内でそのファイバを冷却し、冷却されたファイバを少な
くとも一つの層で被覆する。

【０００２】

【従来の技術】ガラスプリフォームから光ファイバを製
造する場合、傷つきやすいファイバを線引後、これに一
つまたは複数層を被覆する。この被覆はファイバを機械
的損傷から保護するのに役立つ。ファイバを被覆するた
めには、線引プロセス直後のファイバの温度約２０００
℃が１００℃以下となるまで、ファイバを前もって冷却
する必要がある。従って高い製造速度を可能にし、被覆
を施す前にファイバの十分な冷却が確実に行われるよう
に、線引用加熱炉とそれに続くコーティング装置の間に
冷却装置を配置する。

【０００３】この冷却装置は通常冷却管を備え、冷却管
の内部では熱伝導率の高いガス、たとえばヘリウムをガ
ラスファイバにそって導く。冷却管内を通るファイバの
熱排出を高めるため、冷却管をジャケット管で同心円状
に囲み、冷却管とジャケット管の間に、リング状の断面
を持つ冷却チャンネルを設け、これに冷却水あるいはそ
のほかの冷却材を導くことができる。冷却ガスの流れ
は、熱をガラスファイバから冷却管の水で冷却された壁
に排出し、そこからは冷却水が熱を排出する。

【０００４】密度の小さいガス、例えば空気を用いる場
合は、冷却管内部へのガス供給は、冷却管のファイバ出
口近くで行うのが合理的である。ファイバにはガスの被
いがついて来てファイバを包んでいる。このガスの被い
は主として室内空気からなるもので、ほかにアルゴン、
窒素そのほかのガスを含むことがある。このガスの被い
は、線引速度が遅いときは冷却管内のガスの浮力を用
い、向流法により分離する。しかし線引速度が速いとき
は、冷却管を通過するファイバの十分な冷却はかならず
しも保証されない。その理由は、冷却に使用されるガス
の浮力によるだけでは、ファイバについて来たガスの被
いを十分に分離することはできないからである。この場
合、ファイバについて来たガスによって冷却ガスが希釈
されることになる。これによりファイバからの熱排出が
悪化するので、被覆を施す前にファイバを十分に冷却す
るためには、冷却管の長さと、冷却管内を流すガスの量
を、非常に大きくしなければならないことになる。しか
しこれは、製造装置に必要なスペースが拡大することに
なるか、または冷却と洗浄に用いるガスの消費が増加す
ることになり、これはどうしても避けなければならない
ことである。

【０００５】ＧＢ２２２６３１０Ａ１には光ファイバの
製造方法が記載されており、この場合、冷却区間の入口
の前でファイバの通過方向とは反対方向に洗浄ガスを流
すことにより、冷却されるべきファイバについて来たガ
スの被いを分離しようというものである。しかしこの方
法も、線引速度が速いときには、ファイバの十分な冷却
をかならずしも保証するものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎にある課
題は、技術のこのような現状を出発点として、ガラスプ
リフォームから線引した光ファイバを、製造速度が速く
て冷却区間が短い場合でも、続いてファイバを被覆する
のに問題のない温度まで、確実に冷却することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明によっ
て、とくにファイバの通過方向に見て冷却区間の前に、
正圧を加えられたガスを満たした分離室を備えることに
よって、またファイバが冷却区間に入る前に、正圧を加
えられたガスを満たした分離室を通り、導かれることに
よって解決される。

【０００８】本発明によって得られる利点は、とくにフ
ァイバが分離室を通過するとき、たとえば線引速度が毎
分６００ｍと速い場合でも、ファイバについて来たガス
の被いを、ファイバが冷却区間に入る前に確実に分離で
きることにある。ファイバについて来たガスの被いの主
な構成要素は、通常は室内の空気とアルゴンや窒素のよ
うなガスであるが、このガスの被いを分離することによ
って、ファイバの熱排出のために用いられるガスが希釈
されるのを防ぎ、ファイバが効果的に熱を排出できるよ
うにする。本発明の装置は製造が簡単かつ安価で、冷却
区間がファイバを十分に冷却するため必要なスペースが
少なくなり、従って製造速度を速める場合でも経費の高
い改造措置を行わなくてすむようになる。さらにファイ
バについて来たガスの被いを効果的に分離するため、ま
たファイバを十分に冷却するために必要なガスの量が比
較的少なくてすむので、その結果ガスの消費が少なくな
り、ファイバの製造コストが低くなる。

【０００９】下位請求項に挙げた諸特性によって、本発
明を有利に発展させ、改良することができる。

【００１０】分離室をその冷却区間の反対側で、開口を
備える有口閉鎖体によって閉じ、その結果分離室内の圧
力形成が容易になって分離作用が改善され、分離に用い
られるガスの消費が少なくなるようにすれば有利であ
る。

【００１１】ファイバについて来たガスの被いを効果的
に分離するためには、少なくとも一つの領域の有口閉鎖
体を円錐形に形成し、ファイバの通過方向と反対方向に
なるに従って先が細くなるようにすれば有利である。こ
の場合、円錐形に形成された領域を直接開口に接するよ
うにすればとくに有利である。

【００１２】分離室内の圧力形成を簡単にしてガスの消
費を少なくするためには、たとえばパイプ状の冷却区間
の有効径を１５ｍｍ未満の小さなものにすれば有利であ
る。またこの措置によって冷却効果が改善される。

【００１３】同じ理由から、開口の有効径を５ｍｍ未満
にし、分離室の有効径を小さなものにすれば同様に有利
である。有利な方法としては、分離室の有効径を冷却区
間の有効径と同じにする。

【００１４】冷却区間、分離室、または開口の断面に円
形の中空がある場合、有効径はそれぞれの断面の中空の
直径に対応する。

【００１５】本発明の実施形態を図面に単純化して示
し、より詳細に下記に説明する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に例示した光ファイバ製造の
ための装置は線引用加熱炉１を備え、加熱炉内では、通
常はプリフォームとも呼ばれるガラス体３の末端が線引
温度まで加熱される。この線引温度はガラス体３の融点
に対応しており、約２０００℃である。ガラス体３の溶
融した末端から光ファイバ５が引き出され、冷却装置７
の冷却区間１１内を通過する。光ファイバ５の通過方向
に見て、ファイバが冷却装置７の冷却区間１１に入る入
口の前に、図１では簡単に示されているだけの分離室９
を設ける。分離室はこの実施形態では冷却装置７に内蔵
されている。冷却区間１１はたとえばパイプ状の形態と
し、そこでは冷却区間１１内を通るファイバ５にそっ
て、またファイバ５の通過方向とは反対方向の向流とし
て、熱伝導率が高くて密度が空気よりも小さいガス、た
とえばヘリウムを導く。ファイバ５の冷却に用いられる
ガスは、たとえば冷却区間１１の分離室９とは反対側の
末端から冷却区間に供給され、冷却区間１１の分離室９
側の末端でポンプ１３により冷却区間から吸い出され
る。

【００１７】冷却装置７には光ファイバ５の通過方向に
コーティング装置１５を接続する。図１にはこのコーテ
ィング装置をコーティング用ポットとして、単純化した
形で図示している。コーティング装置１５ではファイバ
５に対し、光ファイバ５を機械的損傷から保護する被覆
を施す。被覆素材はたとえば紫外線硬化性の塗料であっ
て、この塗料はこれに続く硬化装置１７で紫外線ランプ
１９により硬化される。当然のことながら、さまざまな
特性の、場合によってはさまざまな色の複数の層からな
る被覆を、ファイバ５に施すことも同様に可能である。

【００１８】図２に示すのは、図１に示した冷却装置７
の拡大図であって、ファイバ５の通過方向に見て冷却区
間１１の直前に配置された分離室９を持つ。冷却区間１
１はこの実施形態の場合、長軸方向にのびる通過路２３
をともなって断面に円形の中空を持つ冷却管２１と、間
隔をおいて同心円状にこの冷却管を囲むジャケット管２
５によって形成される。光ファイバ５は、冷却管２１の
通過路２３の中を通って導かれ、通過路２３の中でファ
イバの通過方向と反対方向に流れる熱伝導率の高いガス
にさらされ、熱を排出することにより冷却される。冷却
管２１とジャケット管２５の間では、たとえば断面に環
状の中空を持つ冷却材チャンネル２７が形成され、この
スペースを通して冷却材、たとえば冷却液が導かれる。
冷却材チャンネル２７はこの目的のため、その分離室９
側の末端に供給ソケット２９、分離室９と反対側の末端
に排出ソケット３１を設ける。冷却材チャンネル２７内
を流れる冷却材は冷却管２１の内壁を冷却し、ファイバ
５にそって流れるガスから奪った熱を排出する。

【００１９】この実施形態では円筒形の分離室９は、た
とえば冷却管２１と同じ内径ないし同じ有効径であっ
て、たとえばその内壁を貫通する給気口３３を持ち、こ
の給気口から、光ファイバ５について来たガスの被いを
分離するためのガスを供給することができる。このガス
は、ファイバ５の冷却にも用いられるものと同じガスを
用いるのが好都合である。光ファイバ５が分離室９に入
る入口には、中央に開口３５を持つ有口閉鎖体３７が配
置され、この有口閉鎖体はさらに分離室９をその冷却区
間１１の反対側の末端で閉じている。分離室９の円筒形
の内壁と有口閉鎖体３７は一体の部品として形成するこ
とができる。開口３５はたとえば有効径または直径が５
ｍｍ未満、たとえば３ｍｍの円形の断面を持ち、光ファ
イバ５はこの開口を通って分離室９に入る。ガスは圧力
をかけられながら給気口３３から分離室９に供給される
ので、分離室９の中には正圧が形成され、ファイバ線引
速度が速くても、この正圧によって、光ファイバ５につ
いて来たガスの被いが確実に分離されることになる。冷
却管２１の通過路２３はこの実施形態の場合、分離室９
と同様にその有効径は比較的小さく、たとえば１２ｍｍ
である。通過路２３と分離室９が細いので、分離室９内
の圧力形成が容易となり、冷却材チャンネル２７を貫流
する冷却材への熱移動が改善されて冷却効果を助け、冷
却管２１内で自由な対流による乱流が発生するのを防止
する。分離室９内で正圧の下にあるガスは、その大部分
が早い流速で向流となって有口閉鎖体３７の細い開口３
５から流出し、光ファイバ５が運んできたガスの被いを
確実に分離する。ファイバ５が分離室９から出て来ると
きについて来るのはほとんど分離に使用されたガスだけ
であるため、冷却区間１１を通過する際の光ファイバ５
の効果的な冷却が確実に行われることになる。冷却に使
用されるガスは、冷却区間１１の分離室９と反対側の末
端で、給気ソケット３９から冷却管２１の通過路２３に
送り込まれ、冷却区間１１の分離室９側末端で、排気ソ
ケット４１により冷却管２１の通過路２３から吸い出さ
れる。このガスには、空気よりも密度が小さいヘリウム
のようなガスがとくに適当する。ほかのガスまたはガス
混合物を使用することもできる。

【００２０】図３に示す分離室９及び冷却装置７の実施
形態が図１及び２に示した実施形態と本質的に異なるの
は、有口閉鎖体３７の構造と、給気ソケット３９及び排
気ソケット４１がない点だけである。有口閉鎖体３７は
この実施形態の場合、分離室９の内壁に取り込まれて円
錐形となっており、ファイバ５の通過方向とは反対方向
に向かって円錐形に次第に先が細くなっている。この場
合の円錐形領域４５は開口３５まで直接延びている。ガ
スは圧力をかけられながら、二つの給気口３３から分離
室９に供給されるので、分離室９の中では正圧が形成さ
れる。分離室から、ガスの一部が光ファイバ５の通過方
向とは反対方向に開口３５から流れ、そのとき向流とな
ってファイバ５について来たガスの被いを分離する。円
錐形に先が細くなっている有口閉鎖体３７によって、ガ
スは半径方向に内部を向く力の成分を持ち、これが分離
効果を促進する。分離室９に供給されたガスのうち、ほ
かの部分は光ファイバ５の通過方向に冷却管２１の通過
路２３を貫流し、そのときファイバ５から奪った熱を、
冷却管２１の内壁を経由して冷却材チャンネル２７内の
冷却材に排出する。そして冷却区間１１の分離室９と反
対側の末端で、もう一つの有口閉鎖体４９の開口４７を
通って流出する。この開口４７も同様に狭い断面を持
ち、たとえば有効径は３ｍｍである。説明の繰り返しを
省くため、このほかは図１と図２に示した第一の実施形
態の説明を参照されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による装置の第一の実施形態であ
る。

【図２】図２は図１に示した冷却装置の拡大図である。

【図３】図３は本発明による冷却装置の第二の実施形態
である。

【符号の説明】

１ 線引用加熱炉 ３ ガラス体 ５ ファイバ ７ 冷却装置 ９ 分離室 １１ 冷却区間 １３ ポンプ １５ コーティング用ポット １７ 硬化装置 １９ 紫外線ランプ ２１ 冷却管 ２３ 通過路 ２５ ジャケット管 ２７ 冷却材チャンネル ２９ 供給ソケット ３１ 排出ソケット ３３ 給気口 ３５ 開口 ３７ 有口閉鎖体 ３９ 給気ソケット ４１ 排気ソケット ４５ 円錐形領域 ４７ 開口 ４９ もう一つの有口閉鎖体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線引用加熱炉（１）と、冷却区間（１
   １）を備える冷却装置（７）と、コーティング装置（１
   ５）とを有し、光ファイバ（５）の通過方向に見て冷却
   区間（１１）の前に、正圧がかかったガスを満たした分
   離室（９）を設けることを特徴とする、光ファイバ
   （５）製造装置。
2. 【請求項２】 分離室（９）がその冷却区間（１１）と
   反対側の末端で、開口（３５）を持つ有口閉鎖体（３
   ７）によって閉じられていることを特徴とする請求項１
   に記載の装置。
3. 【請求項３】 有口閉鎖体（３７）が少なくとも一つの
   領域（４５）で円錐形に形成されており、光ファイバ
   （５）の通過方向と反対方向に向かって先が細くなるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 円錐形に形成された領域（４５）が直接
   開口（３５）に接することを特徴とする請求項３に記載
   の装置。
5. 【請求項５】 冷却区間（１１）がパイプ状に形成さ
   れ、その冷却区間（１１）の有効径が１５ｍｍ未満であ
   ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記
   載の装置。
6. 【請求項６】 開口（３５）の有効径が５ｍｍ未満であ
   ることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記
   載の装置。
7. 【請求項７】 ガラス体（３）を線引用加熱炉（１）に
   入れ、その末端の一つを線引温度まで加熱し、引き出し
   て光ファイバ（５）とし、冷却区間（１１）を備える冷
   却装置（７）で光ファイバ（５）を冷却し、冷却された
   光ファイバ（５）を少なくとも一つの層で被覆して光フ
   ァイバ（５）を製造する方法であって、光ファイバ
   （５）がその冷却区間（１１）に入る前に、正圧がかか
   ったガスを満たした分離室（９）内を通り、導かれるこ
   とを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 密度が空気より小さいガスを洗浄ガスと
   して使用することを特徴とする請求項７に記載の方法。