光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線の製造装置
【課題】光ファイバ素線の製造において、冷却装置に導入する冷却ガスの紡糸線速の高速化に伴う使用量（流量）の増大を抑えることができ、光ファイバ裸線をコートする樹脂のコート径偏肉のばらつきが小さい光ファイバ素線を製造できる技術の開発。
【解決手段】光ファイバ母材２から溶融紡糸した光ファイバ裸線３を冷却する冷却装置５が、冷却筒５２の下側に冷却筒５２内に供給された冷却ガスＧの流出を防ぐファイバ出口シール部５３が設けられ、冷却ガスＧが上昇流を形成して冷却筒５２の上端からのみ流出する構成であり、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき冷却ガスの上昇流の流速ＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）が５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たすようにする光ファイバ素線の製造方法、製造装置を提供する。
【解決手段】光ファイバ母材２から溶融紡糸した光ファイバ裸線３を冷却する冷却装置５が、冷却筒５２の下側に冷却筒５２内に供給された冷却ガスＧの流出を防ぐファイバ出口シール部５３が設けられ、冷却ガスＧが上昇流を形成して冷却筒５２の上端からのみ流出する構成であり、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき冷却ガスの上昇流の流速ＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）が５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たすようにする光ファイバ素線の製造方法、製造装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ母材から溶融紡糸された光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、次いでこの光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、前記液状樹脂材料を硬化して保護被覆層を形成する光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線製造工程のうち線引き工程に使用される光ファイバ素線の製造装置に関し、特に高速線引きに適用して好適な光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ素線の紡糸工程（線引き工程）は一般に下記の手順で実施される（図１２参照）。
（１）光ファイバ素線の原料となるガラス母材１１０を紡糸用加熱炉１２０にて２０００℃以上の温度に加熱溶融する。
（２）溶融したガラスを高温状態で紡糸炉下部に引き出し、光ファイバ形状に引き伸ばす（ガラス母材１１０から光ファイバ裸線１１１を線引きする）。
（３）引き伸ばした高温状態の光ファイバ裸線１１１を冷却装置１３０によって適切温度に冷却する。
（４）冷却した光ファイバ裸線１１１にその保護のため樹脂コーティング装置１４０によって樹脂をコーティングした後、樹脂の種類に応じた手段（樹脂硬化装置１５０）によって光ファイバ裸線１１１に定着させ、光ファイバ素線１１２とする。
（５）光ファイバ素線１１２を巻き取り機１６０によって巻き取る。
【０００３】
上述のような光ファイバ紡糸工程にあっては、光ファイバ素線の製造性を向上させるために、線引き速度（線速）の高速化が進められている。線速は光ファイバ裸線の外径を一定に保つために常時変動するが、線速が高速化するにしたがいその変動幅が大きくなる。線速の変動は、光ファイバ裸線が樹脂コーティング装置に入る前の温度（入線温度）を変動させる。光ファイバの特性に影響を与える樹脂のコーティング厚は入線温度によって変動するため、入線温度の変動を抑えて均一なコーティング厚を得るために、冷却装置の冷却能力を調整する必要がある。これに鑑みて例えば特許文献１記載の方法が開示されている。
上記特許文献１記載に開示されている方法は、図１３に示すように、光ファイバ裸線２２０を冷却するための冷却装置２１０の冷却筒２１１内（具体的には冷却筒２１１の内側空間であり冷却装置２１０を上下に貫通する光ファイバ挿通孔２１２）に該冷却筒２１１内に通された前記光ファイバ裸線２２０を冷却するために導入する冷却ガスを、固定流量の冷却ガス２３１とこの固定流量の冷却ガス２３１よりも熱伝導率が低い可変流量の冷却ガス２３２とに分け、可変流量の冷却ガス２３２を制御することにより、一定のコーティング厚が得られるようにしたものである。なお、前記冷却筒２１１内に導入する固定流量冷却ガス２３１としては熱伝導率が高く安定しているＨｅ（ヘリウムガス。以下同）又はＨｅと他のガスとの混合ガスが使用され、冷却能力を調整するための可変流量冷却ガス２３２としてはＨｅよりも熱伝導率が低いガスが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０９８２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に記載の技術は、熱伝導率の高い固定流量の冷却ガス２３１と、熱伝導率の低い可変流量の冷却ガス２３２とを用いることにより、線速変動に伴い変動する光ファイバ裸線２２０の入線温度を制御し、一定のコート径が得られるものである。しかし、当該特許文献１記載の冷却装置２１０の構成では、冷却筒２１１の上下両端（図１３における上下両端）が開放されているため、光ファイバ裸線２２０の送り移動に伴い光ファイバ裸線２２０に引きずられるようにして大気が冷却装置２１０の冷却筒２１１内部に侵入して冷却ガスのＨｅ濃度を低下させるため、充分な冷却効率を引き出せていなかった。
そのため、紡糸線速が高速化すると、光ファイバ裸線の冷却に必要な冷却ガスの流量の増大により、冷却ガスによるファイバの線ぶれが発生し、コート径偏肉のばらつきが大きくなるという問題があった。また、光ファイバ裸線の線ぶれは光ファイバ裸線の外径測定の測定誤差要因や、光ファイバの強度不良の要因ともなるので、製造安定性上好ましくない。
【０００６】
本発明は、前記課題に鑑みて、冷却装置に導入する冷却ガスの紡糸線速の高速化に伴う使用量（流量）の増大を抑えることができ、これにより冷却装置に通されている光ファイバ裸線の線ぶれを防止し、光ファイバ裸線をコートする樹脂のコート径偏肉のばらつきが小さい光ファイバ素線を製造できる光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線の製造装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を提供する。
第１の発明は、加熱炉にて光ファイバ母材から溶融紡糸した光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、次いでコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、硬化装置にて前記液状樹脂材料を硬化させて保護被覆層を形成することで光ファイバ素線を得る光ファイバ素線の製造方法であって、前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記冷却筒の上部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流の流速をＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦Ｖを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第２の発明は、前記冷却ガスを前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内に該光ファイバ挿通孔内を満たすに充分な流速で流入させた状態にて光ファイバ裸線を製造安定範囲の最大線速で紡糸し、前記光ファイバ裸線を前記保護被覆層の形成安定範囲の温度に冷却するために必要となる冷却長を把握し、この把握した冷却長を確保できる冷却装置を使用し前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流に５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす流速を確保した状態にて前記光ファイバ裸線を紡糸することを特徴とする第１の発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第３の発明は、前記流速ＶＱが１００ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする第１又は第２の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第４の発明は、前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする第１〜３のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第５の発明は、前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする第１〜４のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第６の発明は、前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする第１〜５のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第７の発明は、前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする第６の発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第８の発明は、紡糸線速が１０００ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする第１〜７のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第９の発明は、光ファイバ母材を溶融して前記光ファイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸するための加熱炉と、この加熱炉にて紡糸された光ファイバ裸線を冷却するための冷却装置と、この冷却装置にて冷却後の光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布するコーティング装置と、このコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に塗布された液状樹脂材料を硬化させて前記保護被覆層を形成するための硬化装置とを具備し、前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔の上端部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、前記冷却装置は、該冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの流速をＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成する前記冷却ガスに５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１０の発明は、前記冷却装置として、該冷却装置内を冷却ガスで満たすに充分な流速で冷却ガスを流入させた状態にて製造安定範囲の最大線速で紡糸するときに必要となる冷却長を確保したものを用いることを特徴とする第９の発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１１の発明は、前記流速ＶＱが１００ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする第９又は１０の発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１２の発明は、前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする第９〜１１のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１３の発明は、前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする第９〜１２のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１４の発明は、前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする第９〜１３のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１５の発明は、前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする第１４の発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１６の発明は、１０００ｍ／ｍｉｎ以上の紡糸線速にて使用されることを特徴とする第９〜１５のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却装置として、該冷却装置の冷却筒を上下に貫通する光ファイバ挿通孔の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、光ファイバ挿通孔内に導入した冷却ガスが光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成し、光ファイバ挿通孔の上端部からのみ流出可能となっているものを採用する。これにより、光ファイバ母材から線引きされた光ファイバ裸線の送り移動に伴う光ファイバ挿通孔上端部（上端開口部）から光ファイバ挿通孔内への外気の流入を防止できるため、光ファイバ挿通孔内の冷却ガス濃度を高濃度に保つことができ、優れた冷却効率を確保できる。その結果、紡糸線速の高速化に伴う冷却ガスの使用量（流量）の増大を抑えることができ、これにより冷却装置に通されている光ファイバ裸線の線ぶれを防止でき、光ファイバ裸線をコートする樹脂のコート径偏肉のばらつきが小さい光ファイバ素線を製造できる。
【０００９】
また、本発明では、前記光ファイバ挿通孔内に５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱ（ＶＱ：冷却装置の光ファイバ挿通孔内に冷却ガスが形成する上昇流の流速（ｍ／ｍｉｎ）、νＤ：製造安定範囲の最大線速（ｍ／ｍｉｎ））を満たす流速で前記光ファイバ挿通孔内を上昇する冷却ガスの上昇流を形成する。冷却装置内に冷却ガスが形成する上昇流の流速ＶＱが、５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす構成であれば、冷却ガスの上昇流の流速が低すぎる場合に光ファイバ母材に起因するファイバ径変動や外乱の影響で光ファイバ裸線をコートする樹脂（保護被覆層を形成する樹脂）のコート径偏肉のばらつきが大きくなる、といった不都合を防止することができ、前記コート径偏肉のばらつきが小さい光ファイバ素線を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る光ファイバ素線の製造装置を示す全体図である。
【図２】図１の光ファイバ素線の製造装置の冷却装置の構造を示す断面図である。
【図３】図２に示す冷却装置を用いた場合の光ファイバ裸線の線速と冷却装置に必要となる冷却長Ｌとの関係を確認した結果を示すグラフである。
【図４】冷却装置内の冷却ガスの上昇流の流速が下限使用流速であるときの冷却装置の保冷温度依存性について測定した結果を示す図である。
【図５】光ファイバ裸線の線速（最大線速）に応じて冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）を設定したときの光ファイバ素線の保護被覆層の偏肉の測定結果を示すグラフであって、線速が１０００ｍ／ｍｉｎ、１３００ｍ／ｍｉｎ、１７００ｍ／ｍｉｎ、２１００ｍ／ｍｉｎ、２４００ｍ／ｍｉｎの場合の冷却ガス流速と偏肉との関係を示す。
【図６】光ファイバ裸線の線速（最大線速）に応じて冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）を設定したときの光ファイバ素線の保護被覆層の偏肉の測定結果を示すグラフであって、線速が２７００ｍ／ｍｉｎ、の場合の冷却ガス流速と偏肉との関係を示す。
【図７】光ファイバ裸線の線速に対する冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）の設定例を示す図であって、実施例１〜３、比較例１〜３の設定例を示すグラフである。
【図８】光ファイバ裸線の線速に対する冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）の設定例を示す図であって、実施例４〜６の設定例を示すグラフである。
【図９】図７、図８に示すように光ファイバ裸線の線速に応じて冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）を設定したときの光ファイバ素線の保護被覆層の偏肉の測定結果を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る別態様を示す図であって、冷却筒の下側に、コーティング装置として機能するファイバ出口シール部を設けてなる冷却・コーティングユニットの構成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る冷却装置の別態様を説明する図であって、（ａ）はファイバ出口シール部として、スリット付きフィルムを用いて構成されたフィルム接触シール部を適用した冷却装置を示す断面図、（ｂ）はフィルム接触シール部の構成を示す平面図である。
【図１２】従来例の光ファイバ素線の製造装置を示す全体図である。
【図１３】図１２の光ファイバ素線の製造装置の冷却筒の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施した光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線の製造装置の１実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る光ファイバ素線の製造装置１（以下、単に、製造装置とも言う）を示す全体図である。
図１に示すように、この製造装置１は、光ファイバ母材２を溶融して前記光ファイバ母材２から光ファイバ裸線３を紡糸するための加熱炉４と、この加熱炉４にて紡糸された光ファイバ裸線３を冷却するための冷却装置５と、この冷却装置５にて冷却された前記光ファイバ裸線３に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布（コーティング）するコーティング装置６と、前記コーティング装置６にて前記光ファイバ裸線３に塗布された液状樹脂材料を硬化させて前記保護被覆層を形成するための硬化装置７と、この硬化装置７での前記保護被覆層の形成（液状樹脂材料の硬化）によって得られた光ファイバ素線８を巻き取る巻き取り機９とを具備して構成されている。
【００１３】
図２は、冷却装置５の構造を示す断面図である。なお、図２において、上側を上、下側を下として説明する。
図２に示すように、前記冷却装置５は、前記加熱炉４にて光ファイバ母材２から線引きされた光ファイバ裸線３が引き通される光ファイバ挿通孔５１が貫設された冷却筒５２と、この冷却筒５２の下端側に設けられたファイバ出口シール部５３とを具備し、前記光ファイバ挿通孔５１の軸心が上下方向となる向きで設置されている。光ファイバ裸線３は、冷却筒５２の光ファイバ挿通孔５１に上下に引き通される。
【００１４】
前記冷却筒５２には、光ファイバ挿通孔５１に通された光ファイバ裸線３の冷却用の冷却ガスＧを前記光ファイバ挿通孔５１に導入するための冷却ガス導入ポート５４が設けられている。この冷却ガス導入ポート５４は、冷却筒５２の外周壁５２ａに形成されたガス導入孔５２ｂを介して前記光ファイバ挿通孔５１の下端部（詳細には、光ファイバ挿通孔５１の主孔部５１ａ（後述）の下端部）に連通されている。
また、冷却筒５２の外周壁５２ａの内部には図示しない冷媒通路が形成されている。冷却筒５２には前記冷媒通路通路に冷媒を送入するための冷媒入口５５１と、冷媒通路内の冷媒の排水用の冷媒出口５５２とが設けられており、この冷却装置５は、冷媒通路に通水した冷媒によって、光ファイバ挿通孔５１内の冷却ガスを冷却できるようになっている。
なお、冷却ガス導入ポート５４、冷媒入口５５１、冷媒出口５５２は、冷却筒５２の外周壁５２ａから外側（外周壁５２ａを介して光ファイバ挿通孔５１とは反対側）に突設されている。
【００１５】
冷却筒５２は、その上端部に、光ファイバ裸線３外径に比べて若干大きい内径のファイバ通過孔５１１が形成された天板部５６を有し、下端部に、光ファイバ裸線３外径に比べて若干大きい内径のファイバ通過孔５１２が形成された底板部５７を有している。前記天板部５６及び前記底板部５７は、冷却筒５２の外周壁５２ａの上下方向の端部の内側に設けられている。
なお、冷却ガス導入ポート５４から導入された冷却ガスＧを光ファイバ挿通孔５１に導くガス導入孔５２ｂは底板部５７よりも上側にて光ファイバ挿通孔５１と連通している。
【００１６】
天板部５６及び底板部５７のファイバ通過孔５１１、５１２は光ファイバ挿通孔５１の一部である。
光ファイバ挿通孔５１は、冷却筒５２の内側において天板部５６及び底板部５７の間に位置する部分である主孔部５１ａと、この主孔部５１ａに比べて断面積（冷却筒５２（詳細には外周壁５２ａ）の軸心に垂直の断面積）が小さいファイバ通過孔５１１、５１２とからなる。
天板部５６のファイバ通過孔５１１と底板部５７のファイバ通過孔５１２とは冷却筒５２（詳細には外周壁５２ａ）の軸心に沿う１直線上に位置している。光ファイバ裸線３は、主孔部５１ａと上下のファイバ通過孔５１１、５１２とに通して光ファイバ挿通孔５１に引き通される。
【００１７】
ファイバ出口シール部５３は、前記光ファイバ裸線３の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線３の周囲をシールして光ファイバ挿通孔５１内に導入された冷却ガスＧの冷却装置５下端からの流出を防ぐものである。
図２に例示した冷却装置５において、前記ファイバ出口シール部５３は、具体的には、前記冷却筒５２の底板部５７に固定された天板部５３１の下側にすり鉢状の貯液部５３２が設けられてなる容器状のケース部５３０内（内側空間５３Ｓ）に液状封止材５３４を収容しており、前記天板部５３１の中央部に貫設されたファイバ入口孔５３３を介してケース部５３０内に前記冷却筒５２から引き込まれた光ファイバ裸線３が、前記内側空間５３Ｓ内の液状封止材５３４中を通過して、前記貯液部５３２の底部に貫設されたファイバ出口孔５３５から引き出されるようになっている。
このファイバ出口シール部５３は、前記ファイバ入口孔５３３を冷却筒５２の底板部５７のファイバ通過孔５１２と連通させて設けられている。また、ファイバ出口シール部５３と冷却筒５２との間は気密性が確保されており、外気が流入しないようになっている。
【００１８】
前記液状封止材５３４としては、光ファイバ裸線３に対する付着性が低く、紡糸に伴う光ファイバ裸線３の移動に追従しにくく、光ファイバ裸線３の移動（通過）時にその表面張力によってファイバ出口孔５３５から漏出せず、しかも、図２に示すように、光ファイバ裸線３の通過により、その液面がその外周から光ファイバ裸線３側に行くにしたがって下方となるように湾曲し全体としてすり鉢状に窪んだ形状（以下、メニスカス形状とも言う）となるものが採用される。液状封止材５３４は、ファイバ出口孔５３５からの冷却ガスＧの漏出、ファイバ出口孔５３５からファイバ出口シール部５３の内部、光ファイバ挿通孔５１への外気の流入を阻止するために、ファイバ出口孔５３５を気密にシールする機能を果たす。ファイバ出口シール部５３に引き通された光ファイバ裸線３は、液状封止材５３４中に通された部分の周囲が液状封止材５３４によって気密にシールされる。以下、このファイバ出口シール部５３をメニスカスシール部とも言う。
【００１９】
上述のような液状封止材５３４としては、例えば、ホットメルト接着剤等の液状の高分子材料を好適に用いることができる。また、液状封止材５３４としては、例えば、シリコーン樹脂等のゲル状材料であっても良い。
なお、ファイバ出口孔５３５は、光ファイバ裸線３の通過に伴う液状封止材５３４の漏出を生じにくくするために、光ファイバ裸線３の径に比べて僅かに大きい内径に形成される。
【００２０】
ファイバ出口シール部５３はファイバ入口孔５３４を除く全体に気密性が確保された構成であり、冷却筒５２の下端からの冷却ガスＧの流出を防ぐ機能を果たす。冷却装置５は、冷却ガス導入ポート５４から光ファイバ挿通孔５１に導入された冷却ガスＧが冷却筒５２の上端（光ファイバ挿通孔５１の上端開口部。図示例では符号５１１のファイバ通過孔）のみから流出可能になっている。このため、冷却ガス導入ポート５４から光ファイバ挿通孔５１に導入された冷却ガスＧは、光ファイバ挿通孔５１の下端部から上端部に向かう上昇流を形成する。ファイバ出口シール部５３によって、冷却装置５下端からの冷却ガスＧの流出、冷却装置５下端から光ファイバ挿通孔５１内への外気の流入が阻止されるため、光ファイバ挿通孔５１に導入した冷却ガスは全て光ファイバ裸線３の冷却に寄与する。
また、冷却装置５について、光ファイバ挿通孔５１における冷却ガス導入ポート５４からの冷却ガスＧの導入位置（ガス導入孔５２ｂとの連通箇所）から光ファイバ挿通孔５１の上端開口部までの距離を、以下、冷却長Ｌとも言う。
【００２１】
この製造装置１を用いた光ファイバ素線９の製造（光ファイバ素線の製造方法）は、加熱炉４（図１参照）にて光ファイバ母材２から溶融紡糸した光ファイバ裸線３を冷却装置５にて冷却し、次いでコーティング装置６にて前記光ファイバ裸線３に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、硬化装置７にて前記液状樹脂材料を硬化させて保護被覆層を形成することで光ファイバ素線８を得る。得られた光ファイバ素線８は巻き取り機９にて巻き取る。
硬化装置７は、コーティング装置６にて光ファイバ裸線３に塗布した液状樹脂材料の硬化条件に対応して液状樹脂材料を硬化させるための機構（硬化機構）を具備するものである。前記硬化機構としては、例えば、液状樹脂材料がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である場合は液状樹脂材料を加熱硬化するための加熱装置、液状樹脂材料が紫外線硬化性樹脂である場合は液状樹脂材料を紫外線照射によって硬化するための紫外線照射装置が採用される。
【００２２】
ここで、冷却装置５（図２参照）にあっては、冷却ガス導入ポート５４から光ファイバ挿通孔５１に冷却ガスＧを継続的に流入させて光ファイバ裸線３を冷却する。また、冷媒通路に冷媒を通して、光ファイバ挿通孔５１内の冷却ガスＧの昇温を抑える。
【００２３】
図２に示すように、前記冷却装置５は、冷却ガス導入ポート５４から光ファイバ挿通孔５１に導入された冷却ガスＧが光ファイバ挿通孔５１内に上昇流を形成して冷却筒５２の上端（光ファイバ挿通孔５１の上端部）のみから流出する構成であるため、ファイバ挿通孔５１の上端部から流出する冷却ガスの上昇流によって、光ファイバ母材２から線引き（紡糸）された光ファイバ裸線３の送り移動に伴う光ファイバ挿通孔５１上端部（上端開口部）から光ファイバ挿通孔５１内への外気の流入を防止できる。その結果、光ファイバ挿通孔５１内の冷却ガス濃度を高濃度に保つことができ、優れた冷却効率を安定に確保できる。また、紡糸線速の高速化に伴う冷却ガスの使用量（流量）の増大を抑えることができるため、これにより冷却装置５に通されている光ファイバ裸線３の線ぶれを防止でき、光ファイバ裸線３をコートする樹脂（保護被覆層）のコート径偏肉のばらつきが小さい光ファイバ素線８を製造できる。
【００２４】
なお、本発明に冷却装置の冷却筒としては、冷却筒５２（光ファイバ挿通孔５１）内に導入された冷却ガスＧを冷却筒５２の上部から流出させる冷却ガス流出孔が、冷却筒５２の上端部のファイバ通過孔５１１のみである構成に限定されず、ファイバ通過孔５１１以外の孔（冷却ガス流出孔）を具備する構成も採用可能である。但し、光ファイバ裸線３の送り移動に伴う光ファイバ挿通孔５１内への外気の流入を阻止する点で、ファイバ通過孔５１１からの冷却ガスの流出が生じる（ファイバ通過孔５１１が冷却ガス流出孔として機能する）ことは必須である。
【００２５】
ところで、冷却装置４としては、製造装置１における光ファイバ素線８の製造時に想定される最大線速に対応して、コーティング装置６での光ファイバ裸線３への液状樹脂材料の塗布安定性（塗布によって光ファイバ裸線をコートする液状樹脂材料に所望の断面外形が安定に得られること）の確保に必要な冷却長Ｌを確保できるものを採用する。
ここで、製造装置１における光ファイバ素線８の製造時に想定される最大線速は、光ファイバ裸線３の光ファイバ母材２からの線引き、硬化装置７による液状樹脂材料の硬化及び光ファイバ裸線３に対する定着を安定に行える範囲の線速の上限値を指す。この線速の上限値を、以下、製造安定範囲の最大線速とも言う。
【００２６】
次に、光ファイバ裸線３の冷却に必要とされる冷却装置５の冷却長Ｌの見積もり方法の一例を示す。
必要な冷却装置５の冷却長Ｌは、冷却装置の構造（内径や、内壁表面の形状）によって変化するが、ここで説明する冷却長Ｌの見積もり方法は、冷却可能な最大線速まで適用可能であり、冷却装置５の構造には依存しない。
【００２７】
はじめに、製造装置１において任意の冷却長Ｌの冷却装置５を使用し、この冷却装置５の光ファイバ挿通孔５１内に冷却ガスＧ（ここではヘリウムガス）を光ファイバ挿通孔５１内全体を満たすに充分な流速（例えば１３０ｍ／ｍｉｎ）で流しておき、この状態で製造時に想定する最大線速（製造安定範囲の最大線速）に応じた冷却長を求めておく（把握しておく）。
製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握は、例えば、図２に示す構造の冷却筒５２であって冷却長が互いに異なるものを複数用意し、冷却筒５２とファイバ出口シール部５３とを用いて組み立てた冷却装置を使用して光ファイバ裸線３の紡糸、光ファイバ素線の試験製造を行い、冷却装置５とコーティング装置６との間に設置した温度計によって冷却装置５を通過した光ファイバ裸線３の温度を計測し、冷却筒５２を選択使用することで前記温度計による計測温度をコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度とすることができる冷却長を持つ冷却装置を選定する方法、後述する図３のグラフを利用して必要な冷却長を求める方法、等により行うことができる。
【００２８】
なお、光ファイバ挿通孔５１の前記冷却長Ｌに相当する部分は冷却装置５の内部構造によりその長手方向（冷却筒５２の軸心方向。冷却長Ｌに沿う方向）において部分的に断面積（光ファイバ挿通孔５１の軸心に垂直の断面積）が部分的に不揃いになっている箇所が存在する場合があるが、ここで示す流速は光ファイバ挿通孔５１内における代表的流速、例えば光ファイバ挿通孔５１の両端のファイバ通過孔５１１、５１２を結ぶ直線（冷却筒５２に引き通した光ファイバ裸線３に重なる直線）の近傍を流れる冷却ガスＧの流速を指す。以下、流速は、光ファイバ挿通孔５１内を流れる冷却ガスＧの代表的流速を意味するものとして使用する。
【００２９】
ここで、図２に示す冷却装置を用いた場合の光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５に必要となる冷却長Ｌとの関係を確認した結果を図３に示す。
この結果は、図２に示す構造の冷却筒５２であって冷却長が互いに異なるものを複数用意し、各線速において冷却装置５の冷却長Ｌを変更して、冷却装置通過後の光ファイバ裸線の温度を放射温度計によって計測し、光ファイバ裸線の温度がコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度となったときの冷却長をプロットしたものである。なお、冷却長が互いに異なる冷却筒５２に対してファイバ出口シール部５３は変更せず共通のものを使用した。また、冷却ガスとしてヘリウムガスを用い、光ファイバ挿通孔５１内全体を満たすに充分な流速（例えば１３０ｍ／ｍｉｎ）で流して、前記冷却長をプロットした。
【００３０】
この図３に示した光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係から、製造時に想定する最大線速（製造安定範囲の最大線速）に応じた冷却長を求めることができる。そして、この冷却長を具備する冷却装置を用いた製造装置１にて光ファイバ裸線３を製造時に想定する最大線速で紡糸して冷却装置を通過した光ファイバ裸線３の温度を計測し、この計測温度がコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度範囲（保護被覆層の形成安定範囲の温度）となることを確認する。これにより、製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握を行える。
図３は、冷却装置内を流れる冷却ガスの代表的流速を用いて、線速との関係を明らかにしたものであるため、この図３を利用した冷却長の把握は、冷却装置の構造には依存しない。したがって、冷却装置内に流す冷却ガスの流速（代表的流速）に応じて、図３に示したような光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係を用いることで、製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握を行える。
但し、光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係は、冷媒通路への冷媒の導入による冷却装置の保冷温度に依存するので、光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係に基づいて行う製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握は、より詳しくは、冷却装置内に流す冷却ガスの流速（代表的流速）と冷却装置の保冷温度とに応じた光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係に基づいて行う。
【００３１】
ところで、図３に示した光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係から、冷却装置５の光ファイバ挿通孔５１（ここでは光ファイバ挿通孔５１の内、特に、冷却長に相当する部分を指す）内への冷却ガスの導入によって形成する上昇流の流速としては、冷却装置５の光ファイバ挿通孔５１を満たすに必要な下限使用流速が存在することが判明した。さらに、本発明者は、前記下限使用流速では、光ファイバ挿通孔５１内への冷却ガスの導入に起因する線ぶれは発生しないが、光ファイバ母材に起因するファイバ径変動や外乱の影響を受けやすくなるため、偏肉のばらつきが大きくなることを見出した。
そこでさらに検討を進めた結果、光ファイバ裸線の線速（製造安定範囲の最大線速）をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流の流速ＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）が５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱ（式１）を満たすようにすることで、偏肉のばらつきが小さくなることを見出した。
上記式１は、後述の実施例１の流速と線速の測定結果から最小二乗法によって算出した近似式である。冷却装置に使用する冷却ガスの流速は遅いほど冷却ガスを無駄にすることがないので、冷却ガスの流速は上記式１に基づいて可能な限り遅くすることが望ましい。
【００３２】
図４は、この下限使用流速での冷却装置の保冷温度依存性について測定した結果を示す。図４から判るように、冷却装置の保冷温度を変化させても下限使用流速は殆ど変化することがない、このため、実用的な冷却装置保冷温度が−２０℃〜３０℃（冷却装置における光ファイバ挿通孔５１の主孔部５１ａ内面の温度）の範囲において下限使用流速は上記式１で規定できる。
なお、冷媒としては特に限定は無いが、保冷温度を０℃よりも高い温度とする場合は水等、０℃以下とする場合は例えばフッ素化炭化水素等のフッ素化合物、炭酸ガス、炭化水素、アンモニア等を用いることができる。
【００３３】
また、前記冷却ガスの上昇流の流速ＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）は、ＶＱ≦１００を満たすようにする。流速ＶＱが１００（ｍ／ｍｉｎ）以下であれば、冷却ガスの流れによる光ファイバ裸線の線ぶれが生じることは無い。また、この範囲の流速であれば、図３に示したような光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係を確実に得ることができる。
【００３４】
図５、図６は、光ファイバ裸線の線速（最大線速）に応じて冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速。以下同）を設定したときの光ファイバ素線の保護被覆層の偏肉の測定結果を示す。
図５、図６において「最大線速」は、１０００ｍ／ｍｉｎ、１３００ｍ／ｍｉｎ、１７００ｍ／ｍｉｎ、２１００ｍ／ｍｉｎ、２４００ｍ／ｍｉｎ、２７００ｍ／ｍｉｎの６通りである。図５，図６の測定結果は、冷却装置として、各最大線速に対応して、光ファイバ裸線を、コーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度範囲（保護被覆層の形成安定範囲の温度）に冷却できる冷却長を持つものを採用している。換言すれば、図５、図６の各プロットは、冷却装置の冷却長に対応して、光ファイバ裸線をコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度範囲に冷却できる最大線速（製造安定範囲の最大線速）にて紡糸した結果を示している。
【００３５】
図７、図８は、図５、図６の結果から、各線速（最大線速）に応じて偏肉の傾向が一致する流速が存在することに着目して、光ファイバ裸線の線速（最大線速）と冷却ガス流速との関係を纏めたものである。但し、図７、図８においては、光ファイバ裸線の線速（最大線速）を図７、図８に示す６通りよりも多く設定してその測定結果をプロットしている。
また、図９は、図５、図６の結果に基づいて各線速（最大線速）と偏肉との関係を纏めたものである。
【００３６】
なお、図７及び図９に示す実施例１〜３、比較例１〜３における光ファイバ裸線の線速、Ｈｅガス流速の設定は後述の「検証試験」にて説明する実施例１〜３、比較例１〜３の光ファイバ裸線の線速、Ｈｅガス流速の設定に対応し、図８及び図９に示す実施例４〜６の光ファイバ裸線の線速、Ｈｅガス流速の設定は後述の「検証試験」にて説明する実施例４〜６の光ファイバ裸線の線速、Ｈｅガス流速の設定に対応する。「検証試験」にて実施例１〜６、比較例１〜３について説明している光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定の具体例は、図５、図６に示すように、各線速（最大線速）に応じて偏肉の傾向が一致する箇所における、各線速（最大線速）とこれに対応するＨｅガス流速とを指す。
【００３７】
図９に示すように、既述の式１を満たしていない比較例１〜３については偏肉のばらつきが大きくなっているが、式１を満たす実施例１〜６については偏肉のばらつきが比較例１〜３に比べて小さくなっていることが判る。
【００３８】
（検証試験）
以下、本発明について行った検証試験の実施例１〜６、比較例１〜３を説明する。
なお、以下の実施例１〜６、比較例１〜３の説明中、「線速」は「製造安定範囲の最大線速」を指す。
（実施例１）
光ファイバ素線の線引き工程において、線速を１０００ｍ／ｍｉｎ、１３００ｍ／ｍｉｎ、１７００ｍ／ｍｉｎ、２１００ｍ／ｍｉｎ、２４００ｍ／ｍｉｎ、２７００ｍ／ｍｉｎの６通りとして線引きを行った。製造装置として、図１に例示したもの、すなわち図２に例示したメニスカスシール部５３を具備する構成の冷却装置５を採用したものを用い、この冷却装置５に冷却ガスとしてＨｅガスを導入した。
Ｈｅガス流速は、光ファイバ裸線の線速（以下、単に線速とも言う）が１０００ｍ／ｍｉｎのとき５．２７ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき６．９２ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき９．３ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき１１．５ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１２．９７ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１４．８ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で各線速につきそれぞれ５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．１±０．０５（図９参照）であった。
上記線速において既述の式１から算出されるＨｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき５．２５ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき６．９ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき９．１ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき１１．３ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１２．９５ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１４．６ｍ／ｍｉｎであり、上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００３９】
（実施例２）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき６．５０ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき８．１５ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき１０．３ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき１２．５ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１４．１１ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１５．８ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０８±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４０】
（実施例３）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき７．７７ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき９．４２ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき１１．６ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき１３．８ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１５．４ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１７．１ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０７±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４１】
（実施例４）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
１０００ｍ／ｍｉｎから２７００ｍ／ｍｉｎまでの線速の変化に対して、Ｈｅガス流速は２０ｍ／ｍｉｎで一定とした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０７±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４２】
（実施例５）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
１０００ｍ／ｍｉｎから２７００ｍ／ｍｉｎまでの線速の変化に対して、Ｈｅガス流速は４０ｍ／ｍｉｎで一定とした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０７±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４３】
（実施例６）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
１０００ｍ／ｍｉｎから２７００ｍ／ｍｉｎまでの線速の変化に対して、Ｈｅガス流速は７０ｍ／ｍｉｎで一定とした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０７±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４４】
（比較例１）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき２．５５ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき４．２７ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき６．４６ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき８．６６ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１０．３０ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１１．９５ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．２５±０．１５（図９参照）となりばらつきが大きい結果となった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていなかった。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれは生じなかった。
【００４５】
（比較例２）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき２．５５ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき４．２７ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき６．４６ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき８．６６ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１０．３０ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１１．９５ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．２５±０．１５（図９参照）となりばらつきが大きい結果となった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていなかった。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれは生じなかった。
【００４６】
（比較例３）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき３．８２ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき５．５４ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき７．７３ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき９．９３ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１１．５８ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１３．２２ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．１５±０．１０（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていなかった。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれは生じなかった。
【００４７】
（別実施形態１）
本発明は、図１に例示したように、コーティング装置６が冷却装置５から離隔させて設けられた構成の製造装置１を用いる構成に限定されず、例えば図１０に示すように、冷却筒５２の下側にコーティング装置として機能するメニスカスシール部５３Ａを設けた構成も含む。この場合、冷却装置は、光ファイバ裸線の冷却と冷却後の光ファイバ裸線への液状樹脂材料の塗布とを行えるものとなっている。以下、この実施形態に係る冷却装置を冷却・コーティングユニット５０とも言う。
【００４８】
前記冷却・コーティングユニット５０のメニスカスシール部５３Ａにて使用する液状封止材は、既述の図２に例示した冷却装置５のメニスカスシール部５３の液状封止材とは異なり、光ファイバ素線の保護被覆層を形成するための液状樹脂材料５８を用いる。
また、前記メニスカスシール部５３Ａは、既述の図２に例示した冷却装置５のメニスカスシール部５３のケース部１０内側にその外側から液状封止材（液状樹脂材料５８）を供給するための液供給ポート５９を設けた構成のケース部５３０Ａを具備し、貯液部５３２を光ファイバ裸線３の周囲に液状樹脂材料５８を所望の厚さでコートするためのダイス部として機能させる構成とした点で、既述の図２に例示した冷却装置５のメニスカスシール部５３と異なる。但し、貯液部５３２底部のファイバ出口孔５３５ａは、光ファイバ裸線３に液状樹脂材料５８を所望のコート厚でコートするべく、その軸心方向に垂直の断面外形が光ファイバ裸線３の外径に比べて僅かに大きく形成され、光ファイバ裸線３の送り移動によって、光ファイバ裸線３に液状樹脂材料５８が所望のコート厚を以てコートされている樹脂材料コート済みファイバが引き出されるようになっている。
【００４９】
液状樹脂材料５８としては、光ファイバ裸線３に対する付着性が良好で、しかも、図１０に示すように光ファイバ裸線３の通過によりメニスカス形状の液面を形成するものが採用される。この液状樹脂材料５８は、紡糸に伴う光ファイバ裸線３の移動に追従して、所望のコート厚を確保して光ファイバ裸線３にコートされた状態でファイバ出口孔５３５から引き出されていく。
【００５０】
この実施形態の製造装置は、冷却・コーティングユニット５０を通過した光ファイバ裸線３を硬化装置７に引き込まれて、光ファイバ裸線３にコートされた液状樹脂材料５８の硬化がなされるように構成される。冷却・コーティングユニット５０と前記硬化装置７との間には、別途、コーティング装置を介在設置する必要が無い。
【００５１】
（別実施形態２）
本発明に係る冷却装置５に設けられるファイバ出口シール部としては、光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして冷却筒５２下端からの冷却ガスの流出を防ぐ構成のものであれば良く、メニスカスシール部に限定されない。
例えば、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、可撓性の樹脂フィルム５３６を複数用い、これら樹脂フィルム５３６を光ファイバ裸線に接触させることで光ファイバ裸線の周囲をシールして、光ファイバ裸線の通過を許容しかつ冷却筒５２下端からの冷却ガスの流出を防ぐように構成したファイバ出口シール部５３Ｂも採用可能である。このファイバ出口シール部５３Ｂを、以下、フィルム接触シール部とも言う。
【００５２】
図１１（ａ）、（ｂ）に例示したフィルム接触シール部５３Ｂは、一対のリング状固定部材５３７、５３８の間に、互いに重ね合わせた複数枚（図示例では２枚）の樹脂フィルム５３６を挟み込んだ構成になっている。なお、説明の便宜上、図１１（ａ）、（ｂ）において、２枚の樹脂フィルム５３６の内、上側（図１１（ａ）において上側）の樹脂フィルム５３６に符号５３６Ａ、下側（図１１（ａ）において下側）の樹脂フィルム５３６に符号５３６Ｂを付している。
【００５３】
図１１（ｂ）は、フィルム接触シール部５３Ｂの構成を示す平面図（上側のリング状固定部材５３７側から見た図）である。但し、図１１（ｂ）は、複数の樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂに光ファイバ裸線を通していない状態を示す。
図１１（ａ）に示すように、一対のリング状固定部材５３７、５３８は、冷却筒５２の下側にて、それぞれの内側空間の軸心を冷却筒５２下端のファイバ通過孔５１２の軸心に一致させて上下に重ねるようにして設けられている。図１１（ｂ）に示すように、樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂは円形に形成されており、その外周部が一対のリング状固定部材５３７、５３８の間に挟持されている。
【００５４】
また、複数枚の樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂには、それぞれ、一対のリング状固定部材５３７、５３８の軸心に重なる中心点５３６ａから放射状に延在するスリット５３６ｂが複数形成されている。但し、このスリット５３６ｂは、樹脂フィルム５３６の外周部に達しないように形成されている。各樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂは、スリット５３６ｂによって分割されて個々に弾性変形可能な複数の接触片部５３６ｃが外周部５３６ｂからその内側へ（中心点５３６ａに向かって）張り出すように形成された構成になっている。
また、冷却筒５２からの冷却ガスＧの流出、外気の流入を阻止するために、樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂのスリット５３６ｂの位置は前記中心点５３６ａを中心とする軸回り方向（リング状固定部材５３７、５３８の周方向）において一致せず、互いにずらされている。
【００５５】
図１１（ａ）において一対のリング状固定部材５３７、５３８の内、上側に位置するリング状固定部材５３７と冷却筒５２との間、一対のリング状固定部材５３７、５３８の間には、冷却筒５２からの冷却ガスＧの流出、外気の流入を阻止できる充分なシール性が確保されている。
【００５６】
このフィルム接触シール部５３Ｂには、冷却筒５２から引き出された光ファイバ裸線３が引き込まれ、複数枚の樹脂フィルム５３６の中央部（具体的には中心点５３６ａ）を貫通させて引き通される。図１１（ａ）に示すように、「フィルム接触シール部５３Ｂに光ファイバ裸線３が引き通された状態において、各樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂは一対のリング状固定部材５３７、５３８の間に挟み込まれた外周部５３６ｂから中央部側（すなわち光ファイバ裸線３側）に行くにしたがって下側となるように湾曲変形され、接触片部５３６ｃの先端部（外周部５３６ｂとは反対側の端部）が光ファイバ裸線３の外周と接触状態となる。互いに重ね合わされた複数枚の樹脂フィルム５３６は、互いに重なり合った状態を維持したまま、一枚のシートの如く一体的に湾曲変形する。このとき、樹脂フィルム５３６自体の可撓性、柔軟性により、各接触片部５３６ｃの先端部が光ファイバ裸線３の外周形状に追従するように変形する上、樹脂フィルム５３６自体の弾性復元力によって光ファイバ裸線３に対する接触片部５３６ｃの接触状態が安定に維持される。このため、複数枚の樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂによって、前記光ファイバ裸線３の周囲をシールして冷却筒５２下端からの冷却ガスの流出を防ぐことができる。また、このフィルム接触シール部５３Ｂは、樹脂フィルム５３６の変形によって、光ファイバ裸線３の通過を許容することは言うまでも無い。
【００５７】
なお、樹脂フィルム５３６の材質としては、例えば、シリコーン樹脂、四フッ化エチレン樹脂等を好適に用いることができる。シリコーン樹脂フィルム、四フッ化エチレン樹脂フィルムは、可撓性、柔軟性に優れ、また、表面の接触抵抗が小さい樹脂フィルムを容易に得ることができる点で、フィルム接触シール部５３Ｂに用いて特に好適である。
また、この実施形態において、フィルム接触シール部に設ける樹脂フィルムの枚数は２枚に限定されず、３枚以上であっても良い。また、フィルム接触シール部は、１枚の樹脂フィルムのみで充分なシール性を確保できる場合は、複数枚の樹脂フィルムを重ね合わせることなく、樹脂フィルムを１枚のみ用いた構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１…光ファイバ素線製造装置、２…光ファイバ母材、３…光ファイバ裸線、４…加熱炉、５…冷却装置、５０…冷却・コーティングユニット、５１…光ファイバ挿通孔、５１１、５１２…ファイバ通過孔、５２…冷却筒、５２ａ…外周壁、５２ｂ…ガス導入孔、５３、５３Ａ…ファイバ出口シール部（メニスカスシール部）、５３Ｂ…ファイバ出口シール部（フィルム接触シール部）、５３０、５３０Ａ…ケース部、５３１…天板部、５３２…貯液部、５３３…ファイバ入口孔、５３４…液状封止材、５３５、５３５ａ…ファイバ出口孔、５３６、５３６Ａ、５３６Ｂ…樹脂フィルム、５３６ａ…中心点、５３６ｂ…スリット、５３７、５３８…リング状部材、５３Ｓ…内側空間、５４…冷却ガス導入ポート、５６…天板部、５７…底板部、５８…液状樹脂材料、５９…液供給ポート、６…コーティング装置、７…硬化装置、８…光ファイバ素線、９…巻き取り機。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ母材から溶融紡糸された光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、次いでこの光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、前記液状樹脂材料を硬化して保護被覆層を形成する光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線製造工程のうち線引き工程に使用される光ファイバ素線の製造装置に関し、特に高速線引きに適用して好適な光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ素線の紡糸工程（線引き工程）は一般に下記の手順で実施される（図１２参照）。
（１）光ファイバ素線の原料となるガラス母材１１０を紡糸用加熱炉１２０にて２０００℃以上の温度に加熱溶融する。
（２）溶融したガラスを高温状態で紡糸炉下部に引き出し、光ファイバ形状に引き伸ばす（ガラス母材１１０から光ファイバ裸線１１１を線引きする）。
（３）引き伸ばした高温状態の光ファイバ裸線１１１を冷却装置１３０によって適切温度に冷却する。
（４）冷却した光ファイバ裸線１１１にその保護のため樹脂コーティング装置１４０によって樹脂をコーティングした後、樹脂の種類に応じた手段（樹脂硬化装置１５０）によって光ファイバ裸線１１１に定着させ、光ファイバ素線１１２とする。
（５）光ファイバ素線１１２を巻き取り機１６０によって巻き取る。
【０００３】
上述のような光ファイバ紡糸工程にあっては、光ファイバ素線の製造性を向上させるために、線引き速度（線速）の高速化が進められている。線速は光ファイバ裸線の外径を一定に保つために常時変動するが、線速が高速化するにしたがいその変動幅が大きくなる。線速の変動は、光ファイバ裸線が樹脂コーティング装置に入る前の温度（入線温度）を変動させる。光ファイバの特性に影響を与える樹脂のコーティング厚は入線温度によって変動するため、入線温度の変動を抑えて均一なコーティング厚を得るために、冷却装置の冷却能力を調整する必要がある。これに鑑みて例えば特許文献１記載の方法が開示されている。
上記特許文献１記載に開示されている方法は、図１３に示すように、光ファイバ裸線２２０を冷却するための冷却装置２１０の冷却筒２１１内（具体的には冷却筒２１１の内側空間であり冷却装置２１０を上下に貫通する光ファイバ挿通孔２１２）に該冷却筒２１１内に通された前記光ファイバ裸線２２０を冷却するために導入する冷却ガスを、固定流量の冷却ガス２３１とこの固定流量の冷却ガス２３１よりも熱伝導率が低い可変流量の冷却ガス２３２とに分け、可変流量の冷却ガス２３２を制御することにより、一定のコーティング厚が得られるようにしたものである。なお、前記冷却筒２１１内に導入する固定流量冷却ガス２３１としては熱伝導率が高く安定しているＨｅ（ヘリウムガス。以下同）又はＨｅと他のガスとの混合ガスが使用され、冷却能力を調整するための可変流量冷却ガス２３２としてはＨｅよりも熱伝導率が低いガスが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０９８２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に記載の技術は、熱伝導率の高い固定流量の冷却ガス２３１と、熱伝導率の低い可変流量の冷却ガス２３２とを用いることにより、線速変動に伴い変動する光ファイバ裸線２２０の入線温度を制御し、一定のコート径が得られるものである。しかし、当該特許文献１記載の冷却装置２１０の構成では、冷却筒２１１の上下両端（図１３における上下両端）が開放されているため、光ファイバ裸線２２０の送り移動に伴い光ファイバ裸線２２０に引きずられるようにして大気が冷却装置２１０の冷却筒２１１内部に侵入して冷却ガスのＨｅ濃度を低下させるため、充分な冷却効率を引き出せていなかった。
そのため、紡糸線速が高速化すると、光ファイバ裸線の冷却に必要な冷却ガスの流量の増大により、冷却ガスによるファイバの線ぶれが発生し、コート径偏肉のばらつきが大きくなるという問題があった。また、光ファイバ裸線の線ぶれは光ファイバ裸線の外径測定の測定誤差要因や、光ファイバの強度不良の要因ともなるので、製造安定性上好ましくない。
【０００６】
本発明は、前記課題に鑑みて、冷却装置に導入する冷却ガスの紡糸線速の高速化に伴う使用量（流量）の増大を抑えることができ、これにより冷却装置に通されている光ファイバ裸線の線ぶれを防止し、光ファイバ裸線をコートする樹脂のコート径偏肉のばらつきが小さい光ファイバ素線を製造できる光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線の製造装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を提供する。
第１の発明は、加熱炉にて光ファイバ母材から溶融紡糸した光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、次いでコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、硬化装置にて前記液状樹脂材料を硬化させて保護被覆層を形成することで光ファイバ素線を得る光ファイバ素線の製造方法であって、前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記冷却筒の上部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流の流速をＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦Ｖを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第２の発明は、前記冷却ガスを前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内に該光ファイバ挿通孔内を満たすに充分な流速で流入させた状態にて光ファイバ裸線を製造安定範囲の最大線速で紡糸し、前記光ファイバ裸線を前記保護被覆層の形成安定範囲の温度に冷却するために必要となる冷却長を把握し、この把握した冷却長を確保できる冷却装置を使用し前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流に５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす流速を確保した状態にて前記光ファイバ裸線を紡糸することを特徴とする第１の発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第３の発明は、前記流速ＶＱが１００ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする第１又は第２の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第４の発明は、前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする第１〜３のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第５の発明は、前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする第１〜４のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第６の発明は、前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする第１〜５のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第７の発明は、前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする第６の発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第８の発明は、紡糸線速が１０００ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする第１〜７のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造方法を提供する。
第９の発明は、光ファイバ母材を溶融して前記光ファイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸するための加熱炉と、この加熱炉にて紡糸された光ファイバ裸線を冷却するための冷却装置と、この冷却装置にて冷却後の光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布するコーティング装置と、このコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に塗布された液状樹脂材料を硬化させて前記保護被覆層を形成するための硬化装置とを具備し、前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔の上端部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、前記冷却装置は、該冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの流速をＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成する前記冷却ガスに５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１０の発明は、前記冷却装置として、該冷却装置内を冷却ガスで満たすに充分な流速で冷却ガスを流入させた状態にて製造安定範囲の最大線速で紡糸するときに必要となる冷却長を確保したものを用いることを特徴とする第９の発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１１の発明は、前記流速ＶＱが１００ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする第９又は１０の発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１２の発明は、前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする第９〜１１のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１３の発明は、前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする第９〜１２のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１４の発明は、前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする第９〜１３のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１５の発明は、前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする第１４の発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
第１６の発明は、１０００ｍ／ｍｉｎ以上の紡糸線速にて使用されることを特徴とする第９〜１５のいずれかの発明の光ファイバ素線の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却装置として、該冷却装置の冷却筒を上下に貫通する光ファイバ挿通孔の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、光ファイバ挿通孔内に導入した冷却ガスが光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成し、光ファイバ挿通孔の上端部からのみ流出可能となっているものを採用する。これにより、光ファイバ母材から線引きされた光ファイバ裸線の送り移動に伴う光ファイバ挿通孔上端部（上端開口部）から光ファイバ挿通孔内への外気の流入を防止できるため、光ファイバ挿通孔内の冷却ガス濃度を高濃度に保つことができ、優れた冷却効率を確保できる。その結果、紡糸線速の高速化に伴う冷却ガスの使用量（流量）の増大を抑えることができ、これにより冷却装置に通されている光ファイバ裸線の線ぶれを防止でき、光ファイバ裸線をコートする樹脂のコート径偏肉のばらつきが小さい光ファイバ素線を製造できる。
【０００９】
また、本発明では、前記光ファイバ挿通孔内に５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱ（ＶＱ：冷却装置の光ファイバ挿通孔内に冷却ガスが形成する上昇流の流速（ｍ／ｍｉｎ）、νＤ：製造安定範囲の最大線速（ｍ／ｍｉｎ））を満たす流速で前記光ファイバ挿通孔内を上昇する冷却ガスの上昇流を形成する。冷却装置内に冷却ガスが形成する上昇流の流速ＶＱが、５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす構成であれば、冷却ガスの上昇流の流速が低すぎる場合に光ファイバ母材に起因するファイバ径変動や外乱の影響で光ファイバ裸線をコートする樹脂（保護被覆層を形成する樹脂）のコート径偏肉のばらつきが大きくなる、といった不都合を防止することができ、前記コート径偏肉のばらつきが小さい光ファイバ素線を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る光ファイバ素線の製造装置を示す全体図である。
【図２】図１の光ファイバ素線の製造装置の冷却装置の構造を示す断面図である。
【図３】図２に示す冷却装置を用いた場合の光ファイバ裸線の線速と冷却装置に必要となる冷却長Ｌとの関係を確認した結果を示すグラフである。
【図４】冷却装置内の冷却ガスの上昇流の流速が下限使用流速であるときの冷却装置の保冷温度依存性について測定した結果を示す図である。
【図５】光ファイバ裸線の線速（最大線速）に応じて冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）を設定したときの光ファイバ素線の保護被覆層の偏肉の測定結果を示すグラフであって、線速が１０００ｍ／ｍｉｎ、１３００ｍ／ｍｉｎ、１７００ｍ／ｍｉｎ、２１００ｍ／ｍｉｎ、２４００ｍ／ｍｉｎの場合の冷却ガス流速と偏肉との関係を示す。
【図６】光ファイバ裸線の線速（最大線速）に応じて冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）を設定したときの光ファイバ素線の保護被覆層の偏肉の測定結果を示すグラフであって、線速が２７００ｍ／ｍｉｎ、の場合の冷却ガス流速と偏肉との関係を示す。
【図７】光ファイバ裸線の線速に対する冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）の設定例を示す図であって、実施例１〜３、比較例１〜３の設定例を示すグラフである。
【図８】光ファイバ裸線の線速に対する冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）の設定例を示す図であって、実施例４〜６の設定例を示すグラフである。
【図９】図７、図８に示すように光ファイバ裸線の線速に応じて冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速）を設定したときの光ファイバ素線の保護被覆層の偏肉の測定結果を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る別態様を示す図であって、冷却筒の下側に、コーティング装置として機能するファイバ出口シール部を設けてなる冷却・コーティングユニットの構成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る冷却装置の別態様を説明する図であって、（ａ）はファイバ出口シール部として、スリット付きフィルムを用いて構成されたフィルム接触シール部を適用した冷却装置を示す断面図、（ｂ）はフィルム接触シール部の構成を示す平面図である。
【図１２】従来例の光ファイバ素線の製造装置を示す全体図である。
【図１３】図１２の光ファイバ素線の製造装置の冷却筒の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施した光ファイバ素線の製造方法、光ファイバ素線の製造装置の１実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る光ファイバ素線の製造装置１（以下、単に、製造装置とも言う）を示す全体図である。
図１に示すように、この製造装置１は、光ファイバ母材２を溶融して前記光ファイバ母材２から光ファイバ裸線３を紡糸するための加熱炉４と、この加熱炉４にて紡糸された光ファイバ裸線３を冷却するための冷却装置５と、この冷却装置５にて冷却された前記光ファイバ裸線３に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布（コーティング）するコーティング装置６と、前記コーティング装置６にて前記光ファイバ裸線３に塗布された液状樹脂材料を硬化させて前記保護被覆層を形成するための硬化装置７と、この硬化装置７での前記保護被覆層の形成（液状樹脂材料の硬化）によって得られた光ファイバ素線８を巻き取る巻き取り機９とを具備して構成されている。
【００１３】
図２は、冷却装置５の構造を示す断面図である。なお、図２において、上側を上、下側を下として説明する。
図２に示すように、前記冷却装置５は、前記加熱炉４にて光ファイバ母材２から線引きされた光ファイバ裸線３が引き通される光ファイバ挿通孔５１が貫設された冷却筒５２と、この冷却筒５２の下端側に設けられたファイバ出口シール部５３とを具備し、前記光ファイバ挿通孔５１の軸心が上下方向となる向きで設置されている。光ファイバ裸線３は、冷却筒５２の光ファイバ挿通孔５１に上下に引き通される。
【００１４】
前記冷却筒５２には、光ファイバ挿通孔５１に通された光ファイバ裸線３の冷却用の冷却ガスＧを前記光ファイバ挿通孔５１に導入するための冷却ガス導入ポート５４が設けられている。この冷却ガス導入ポート５４は、冷却筒５２の外周壁５２ａに形成されたガス導入孔５２ｂを介して前記光ファイバ挿通孔５１の下端部（詳細には、光ファイバ挿通孔５１の主孔部５１ａ（後述）の下端部）に連通されている。
また、冷却筒５２の外周壁５２ａの内部には図示しない冷媒通路が形成されている。冷却筒５２には前記冷媒通路通路に冷媒を送入するための冷媒入口５５１と、冷媒通路内の冷媒の排水用の冷媒出口５５２とが設けられており、この冷却装置５は、冷媒通路に通水した冷媒によって、光ファイバ挿通孔５１内の冷却ガスを冷却できるようになっている。
なお、冷却ガス導入ポート５４、冷媒入口５５１、冷媒出口５５２は、冷却筒５２の外周壁５２ａから外側（外周壁５２ａを介して光ファイバ挿通孔５１とは反対側）に突設されている。
【００１５】
冷却筒５２は、その上端部に、光ファイバ裸線３外径に比べて若干大きい内径のファイバ通過孔５１１が形成された天板部５６を有し、下端部に、光ファイバ裸線３外径に比べて若干大きい内径のファイバ通過孔５１２が形成された底板部５７を有している。前記天板部５６及び前記底板部５７は、冷却筒５２の外周壁５２ａの上下方向の端部の内側に設けられている。
なお、冷却ガス導入ポート５４から導入された冷却ガスＧを光ファイバ挿通孔５１に導くガス導入孔５２ｂは底板部５７よりも上側にて光ファイバ挿通孔５１と連通している。
【００１６】
天板部５６及び底板部５７のファイバ通過孔５１１、５１２は光ファイバ挿通孔５１の一部である。
光ファイバ挿通孔５１は、冷却筒５２の内側において天板部５６及び底板部５７の間に位置する部分である主孔部５１ａと、この主孔部５１ａに比べて断面積（冷却筒５２（詳細には外周壁５２ａ）の軸心に垂直の断面積）が小さいファイバ通過孔５１１、５１２とからなる。
天板部５６のファイバ通過孔５１１と底板部５７のファイバ通過孔５１２とは冷却筒５２（詳細には外周壁５２ａ）の軸心に沿う１直線上に位置している。光ファイバ裸線３は、主孔部５１ａと上下のファイバ通過孔５１１、５１２とに通して光ファイバ挿通孔５１に引き通される。
【００１７】
ファイバ出口シール部５３は、前記光ファイバ裸線３の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線３の周囲をシールして光ファイバ挿通孔５１内に導入された冷却ガスＧの冷却装置５下端からの流出を防ぐものである。
図２に例示した冷却装置５において、前記ファイバ出口シール部５３は、具体的には、前記冷却筒５２の底板部５７に固定された天板部５３１の下側にすり鉢状の貯液部５３２が設けられてなる容器状のケース部５３０内（内側空間５３Ｓ）に液状封止材５３４を収容しており、前記天板部５３１の中央部に貫設されたファイバ入口孔５３３を介してケース部５３０内に前記冷却筒５２から引き込まれた光ファイバ裸線３が、前記内側空間５３Ｓ内の液状封止材５３４中を通過して、前記貯液部５３２の底部に貫設されたファイバ出口孔５３５から引き出されるようになっている。
このファイバ出口シール部５３は、前記ファイバ入口孔５３３を冷却筒５２の底板部５７のファイバ通過孔５１２と連通させて設けられている。また、ファイバ出口シール部５３と冷却筒５２との間は気密性が確保されており、外気が流入しないようになっている。
【００１８】
前記液状封止材５３４としては、光ファイバ裸線３に対する付着性が低く、紡糸に伴う光ファイバ裸線３の移動に追従しにくく、光ファイバ裸線３の移動（通過）時にその表面張力によってファイバ出口孔５３５から漏出せず、しかも、図２に示すように、光ファイバ裸線３の通過により、その液面がその外周から光ファイバ裸線３側に行くにしたがって下方となるように湾曲し全体としてすり鉢状に窪んだ形状（以下、メニスカス形状とも言う）となるものが採用される。液状封止材５３４は、ファイバ出口孔５３５からの冷却ガスＧの漏出、ファイバ出口孔５３５からファイバ出口シール部５３の内部、光ファイバ挿通孔５１への外気の流入を阻止するために、ファイバ出口孔５３５を気密にシールする機能を果たす。ファイバ出口シール部５３に引き通された光ファイバ裸線３は、液状封止材５３４中に通された部分の周囲が液状封止材５３４によって気密にシールされる。以下、このファイバ出口シール部５３をメニスカスシール部とも言う。
【００１９】
上述のような液状封止材５３４としては、例えば、ホットメルト接着剤等の液状の高分子材料を好適に用いることができる。また、液状封止材５３４としては、例えば、シリコーン樹脂等のゲル状材料であっても良い。
なお、ファイバ出口孔５３５は、光ファイバ裸線３の通過に伴う液状封止材５３４の漏出を生じにくくするために、光ファイバ裸線３の径に比べて僅かに大きい内径に形成される。
【００２０】
ファイバ出口シール部５３はファイバ入口孔５３４を除く全体に気密性が確保された構成であり、冷却筒５２の下端からの冷却ガスＧの流出を防ぐ機能を果たす。冷却装置５は、冷却ガス導入ポート５４から光ファイバ挿通孔５１に導入された冷却ガスＧが冷却筒５２の上端（光ファイバ挿通孔５１の上端開口部。図示例では符号５１１のファイバ通過孔）のみから流出可能になっている。このため、冷却ガス導入ポート５４から光ファイバ挿通孔５１に導入された冷却ガスＧは、光ファイバ挿通孔５１の下端部から上端部に向かう上昇流を形成する。ファイバ出口シール部５３によって、冷却装置５下端からの冷却ガスＧの流出、冷却装置５下端から光ファイバ挿通孔５１内への外気の流入が阻止されるため、光ファイバ挿通孔５１に導入した冷却ガスは全て光ファイバ裸線３の冷却に寄与する。
また、冷却装置５について、光ファイバ挿通孔５１における冷却ガス導入ポート５４からの冷却ガスＧの導入位置（ガス導入孔５２ｂとの連通箇所）から光ファイバ挿通孔５１の上端開口部までの距離を、以下、冷却長Ｌとも言う。
【００２１】
この製造装置１を用いた光ファイバ素線９の製造（光ファイバ素線の製造方法）は、加熱炉４（図１参照）にて光ファイバ母材２から溶融紡糸した光ファイバ裸線３を冷却装置５にて冷却し、次いでコーティング装置６にて前記光ファイバ裸線３に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、硬化装置７にて前記液状樹脂材料を硬化させて保護被覆層を形成することで光ファイバ素線８を得る。得られた光ファイバ素線８は巻き取り機９にて巻き取る。
硬化装置７は、コーティング装置６にて光ファイバ裸線３に塗布した液状樹脂材料の硬化条件に対応して液状樹脂材料を硬化させるための機構（硬化機構）を具備するものである。前記硬化機構としては、例えば、液状樹脂材料がエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である場合は液状樹脂材料を加熱硬化するための加熱装置、液状樹脂材料が紫外線硬化性樹脂である場合は液状樹脂材料を紫外線照射によって硬化するための紫外線照射装置が採用される。
【００２２】
ここで、冷却装置５（図２参照）にあっては、冷却ガス導入ポート５４から光ファイバ挿通孔５１に冷却ガスＧを継続的に流入させて光ファイバ裸線３を冷却する。また、冷媒通路に冷媒を通して、光ファイバ挿通孔５１内の冷却ガスＧの昇温を抑える。
【００２３】
図２に示すように、前記冷却装置５は、冷却ガス導入ポート５４から光ファイバ挿通孔５１に導入された冷却ガスＧが光ファイバ挿通孔５１内に上昇流を形成して冷却筒５２の上端（光ファイバ挿通孔５１の上端部）のみから流出する構成であるため、ファイバ挿通孔５１の上端部から流出する冷却ガスの上昇流によって、光ファイバ母材２から線引き（紡糸）された光ファイバ裸線３の送り移動に伴う光ファイバ挿通孔５１上端部（上端開口部）から光ファイバ挿通孔５１内への外気の流入を防止できる。その結果、光ファイバ挿通孔５１内の冷却ガス濃度を高濃度に保つことができ、優れた冷却効率を安定に確保できる。また、紡糸線速の高速化に伴う冷却ガスの使用量（流量）の増大を抑えることができるため、これにより冷却装置５に通されている光ファイバ裸線３の線ぶれを防止でき、光ファイバ裸線３をコートする樹脂（保護被覆層）のコート径偏肉のばらつきが小さい光ファイバ素線８を製造できる。
【００２４】
なお、本発明に冷却装置の冷却筒としては、冷却筒５２（光ファイバ挿通孔５１）内に導入された冷却ガスＧを冷却筒５２の上部から流出させる冷却ガス流出孔が、冷却筒５２の上端部のファイバ通過孔５１１のみである構成に限定されず、ファイバ通過孔５１１以外の孔（冷却ガス流出孔）を具備する構成も採用可能である。但し、光ファイバ裸線３の送り移動に伴う光ファイバ挿通孔５１内への外気の流入を阻止する点で、ファイバ通過孔５１１からの冷却ガスの流出が生じる（ファイバ通過孔５１１が冷却ガス流出孔として機能する）ことは必須である。
【００２５】
ところで、冷却装置４としては、製造装置１における光ファイバ素線８の製造時に想定される最大線速に対応して、コーティング装置６での光ファイバ裸線３への液状樹脂材料の塗布安定性（塗布によって光ファイバ裸線をコートする液状樹脂材料に所望の断面外形が安定に得られること）の確保に必要な冷却長Ｌを確保できるものを採用する。
ここで、製造装置１における光ファイバ素線８の製造時に想定される最大線速は、光ファイバ裸線３の光ファイバ母材２からの線引き、硬化装置７による液状樹脂材料の硬化及び光ファイバ裸線３に対する定着を安定に行える範囲の線速の上限値を指す。この線速の上限値を、以下、製造安定範囲の最大線速とも言う。
【００２６】
次に、光ファイバ裸線３の冷却に必要とされる冷却装置５の冷却長Ｌの見積もり方法の一例を示す。
必要な冷却装置５の冷却長Ｌは、冷却装置の構造（内径や、内壁表面の形状）によって変化するが、ここで説明する冷却長Ｌの見積もり方法は、冷却可能な最大線速まで適用可能であり、冷却装置５の構造には依存しない。
【００２７】
はじめに、製造装置１において任意の冷却長Ｌの冷却装置５を使用し、この冷却装置５の光ファイバ挿通孔５１内に冷却ガスＧ（ここではヘリウムガス）を光ファイバ挿通孔５１内全体を満たすに充分な流速（例えば１３０ｍ／ｍｉｎ）で流しておき、この状態で製造時に想定する最大線速（製造安定範囲の最大線速）に応じた冷却長を求めておく（把握しておく）。
製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握は、例えば、図２に示す構造の冷却筒５２であって冷却長が互いに異なるものを複数用意し、冷却筒５２とファイバ出口シール部５３とを用いて組み立てた冷却装置を使用して光ファイバ裸線３の紡糸、光ファイバ素線の試験製造を行い、冷却装置５とコーティング装置６との間に設置した温度計によって冷却装置５を通過した光ファイバ裸線３の温度を計測し、冷却筒５２を選択使用することで前記温度計による計測温度をコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度とすることができる冷却長を持つ冷却装置を選定する方法、後述する図３のグラフを利用して必要な冷却長を求める方法、等により行うことができる。
【００２８】
なお、光ファイバ挿通孔５１の前記冷却長Ｌに相当する部分は冷却装置５の内部構造によりその長手方向（冷却筒５２の軸心方向。冷却長Ｌに沿う方向）において部分的に断面積（光ファイバ挿通孔５１の軸心に垂直の断面積）が部分的に不揃いになっている箇所が存在する場合があるが、ここで示す流速は光ファイバ挿通孔５１内における代表的流速、例えば光ファイバ挿通孔５１の両端のファイバ通過孔５１１、５１２を結ぶ直線（冷却筒５２に引き通した光ファイバ裸線３に重なる直線）の近傍を流れる冷却ガスＧの流速を指す。以下、流速は、光ファイバ挿通孔５１内を流れる冷却ガスＧの代表的流速を意味するものとして使用する。
【００２９】
ここで、図２に示す冷却装置を用いた場合の光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５に必要となる冷却長Ｌとの関係を確認した結果を図３に示す。
この結果は、図２に示す構造の冷却筒５２であって冷却長が互いに異なるものを複数用意し、各線速において冷却装置５の冷却長Ｌを変更して、冷却装置通過後の光ファイバ裸線の温度を放射温度計によって計測し、光ファイバ裸線の温度がコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度となったときの冷却長をプロットしたものである。なお、冷却長が互いに異なる冷却筒５２に対してファイバ出口シール部５３は変更せず共通のものを使用した。また、冷却ガスとしてヘリウムガスを用い、光ファイバ挿通孔５１内全体を満たすに充分な流速（例えば１３０ｍ／ｍｉｎ）で流して、前記冷却長をプロットした。
【００３０】
この図３に示した光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係から、製造時に想定する最大線速（製造安定範囲の最大線速）に応じた冷却長を求めることができる。そして、この冷却長を具備する冷却装置を用いた製造装置１にて光ファイバ裸線３を製造時に想定する最大線速で紡糸して冷却装置を通過した光ファイバ裸線３の温度を計測し、この計測温度がコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度範囲（保護被覆層の形成安定範囲の温度）となることを確認する。これにより、製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握を行える。
図３は、冷却装置内を流れる冷却ガスの代表的流速を用いて、線速との関係を明らかにしたものであるため、この図３を利用した冷却長の把握は、冷却装置の構造には依存しない。したがって、冷却装置内に流す冷却ガスの流速（代表的流速）に応じて、図３に示したような光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係を用いることで、製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握を行える。
但し、光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係は、冷媒通路への冷媒の導入による冷却装置の保冷温度に依存するので、光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係に基づいて行う製造安定範囲の最大線速に応じた冷却長の把握は、より詳しくは、冷却装置内に流す冷却ガスの流速（代表的流速）と冷却装置の保冷温度とに応じた光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係に基づいて行う。
【００３１】
ところで、図３に示した光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係から、冷却装置５の光ファイバ挿通孔５１（ここでは光ファイバ挿通孔５１の内、特に、冷却長に相当する部分を指す）内への冷却ガスの導入によって形成する上昇流の流速としては、冷却装置５の光ファイバ挿通孔５１を満たすに必要な下限使用流速が存在することが判明した。さらに、本発明者は、前記下限使用流速では、光ファイバ挿通孔５１内への冷却ガスの導入に起因する線ぶれは発生しないが、光ファイバ母材に起因するファイバ径変動や外乱の影響を受けやすくなるため、偏肉のばらつきが大きくなることを見出した。
そこでさらに検討を進めた結果、光ファイバ裸線の線速（製造安定範囲の最大線速）をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流の流速ＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）が５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱ（式１）を満たすようにすることで、偏肉のばらつきが小さくなることを見出した。
上記式１は、後述の実施例１の流速と線速の測定結果から最小二乗法によって算出した近似式である。冷却装置に使用する冷却ガスの流速は遅いほど冷却ガスを無駄にすることがないので、冷却ガスの流速は上記式１に基づいて可能な限り遅くすることが望ましい。
【００３２】
図４は、この下限使用流速での冷却装置の保冷温度依存性について測定した結果を示す。図４から判るように、冷却装置の保冷温度を変化させても下限使用流速は殆ど変化することがない、このため、実用的な冷却装置保冷温度が−２０℃〜３０℃（冷却装置における光ファイバ挿通孔５１の主孔部５１ａ内面の温度）の範囲において下限使用流速は上記式１で規定できる。
なお、冷媒としては特に限定は無いが、保冷温度を０℃よりも高い温度とする場合は水等、０℃以下とする場合は例えばフッ素化炭化水素等のフッ素化合物、炭酸ガス、炭化水素、アンモニア等を用いることができる。
【００３３】
また、前記冷却ガスの上昇流の流速ＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）は、ＶＱ≦１００を満たすようにする。流速ＶＱが１００（ｍ／ｍｉｎ）以下であれば、冷却ガスの流れによる光ファイバ裸線の線ぶれが生じることは無い。また、この範囲の流速であれば、図３に示したような光ファイバ裸線３の線速と冷却装置５の冷却長Ｌとの関係を確実に得ることができる。
【００３４】
図５、図６は、光ファイバ裸線の線速（最大線速）に応じて冷却ガス流速（光ファイバ挿通孔内の冷却ガス（具体的にはヘリウムガス）の上昇流の流速。以下同）を設定したときの光ファイバ素線の保護被覆層の偏肉の測定結果を示す。
図５、図６において「最大線速」は、１０００ｍ／ｍｉｎ、１３００ｍ／ｍｉｎ、１７００ｍ／ｍｉｎ、２１００ｍ／ｍｉｎ、２４００ｍ／ｍｉｎ、２７００ｍ／ｍｉｎの６通りである。図５，図６の測定結果は、冷却装置として、各最大線速に対応して、光ファイバ裸線を、コーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度範囲（保護被覆層の形成安定範囲の温度）に冷却できる冷却長を持つものを採用している。換言すれば、図５、図６の各プロットは、冷却装置の冷却長に対応して、光ファイバ裸線をコーティング装置における液状樹脂材料の塗布安定性を確保できる温度範囲に冷却できる最大線速（製造安定範囲の最大線速）にて紡糸した結果を示している。
【００３５】
図７、図８は、図５、図６の結果から、各線速（最大線速）に応じて偏肉の傾向が一致する流速が存在することに着目して、光ファイバ裸線の線速（最大線速）と冷却ガス流速との関係を纏めたものである。但し、図７、図８においては、光ファイバ裸線の線速（最大線速）を図７、図８に示す６通りよりも多く設定してその測定結果をプロットしている。
また、図９は、図５、図６の結果に基づいて各線速（最大線速）と偏肉との関係を纏めたものである。
【００３６】
なお、図７及び図９に示す実施例１〜３、比較例１〜３における光ファイバ裸線の線速、Ｈｅガス流速の設定は後述の「検証試験」にて説明する実施例１〜３、比較例１〜３の光ファイバ裸線の線速、Ｈｅガス流速の設定に対応し、図８及び図９に示す実施例４〜６の光ファイバ裸線の線速、Ｈｅガス流速の設定は後述の「検証試験」にて説明する実施例４〜６の光ファイバ裸線の線速、Ｈｅガス流速の設定に対応する。「検証試験」にて実施例１〜６、比較例１〜３について説明している光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定の具体例は、図５、図６に示すように、各線速（最大線速）に応じて偏肉の傾向が一致する箇所における、各線速（最大線速）とこれに対応するＨｅガス流速とを指す。
【００３７】
図９に示すように、既述の式１を満たしていない比較例１〜３については偏肉のばらつきが大きくなっているが、式１を満たす実施例１〜６については偏肉のばらつきが比較例１〜３に比べて小さくなっていることが判る。
【００３８】
（検証試験）
以下、本発明について行った検証試験の実施例１〜６、比較例１〜３を説明する。
なお、以下の実施例１〜６、比較例１〜３の説明中、「線速」は「製造安定範囲の最大線速」を指す。
（実施例１）
光ファイバ素線の線引き工程において、線速を１０００ｍ／ｍｉｎ、１３００ｍ／ｍｉｎ、１７００ｍ／ｍｉｎ、２１００ｍ／ｍｉｎ、２４００ｍ／ｍｉｎ、２７００ｍ／ｍｉｎの６通りとして線引きを行った。製造装置として、図１に例示したもの、すなわち図２に例示したメニスカスシール部５３を具備する構成の冷却装置５を採用したものを用い、この冷却装置５に冷却ガスとしてＨｅガスを導入した。
Ｈｅガス流速は、光ファイバ裸線の線速（以下、単に線速とも言う）が１０００ｍ／ｍｉｎのとき５．２７ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき６．９２ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき９．３ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき１１．５ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１２．９７ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１４．８ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で各線速につきそれぞれ５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．１±０．０５（図９参照）であった。
上記線速において既述の式１から算出されるＨｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき５．２５ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき６．９ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき９．１ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき１１．３ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１２．９５ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１４．６ｍ／ｍｉｎであり、上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００３９】
（実施例２）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき６．５０ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき８．１５ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき１０．３ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき１２．５ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１４．１１ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１５．８ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０８±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４０】
（実施例３）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき７．７７ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき９．４２ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき１１．６ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき１３．８ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１５．４ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１７．１ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０７±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４１】
（実施例４）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
１０００ｍ／ｍｉｎから２７００ｍ／ｍｉｎまでの線速の変化に対して、Ｈｅガス流速は２０ｍ／ｍｉｎで一定とした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０７±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４２】
（実施例５）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
１０００ｍ／ｍｉｎから２７００ｍ／ｍｉｎまでの線速の変化に対して、Ｈｅガス流速は４０ｍ／ｍｉｎで一定とした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０７±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４３】
（実施例６）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
１０００ｍ／ｍｉｎから２７００ｍ／ｍｉｎまでの線速の変化に対して、Ｈｅガス流速は７０ｍ／ｍｉｎで一定とした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．０７±０．０４５（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていた。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれも生じなかった。
【００４４】
（比較例１）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき２．５５ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき４．２７ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき６．４６ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき８．６６ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１０．３０ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１１．９５ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．２５±０．１５（図９参照）となりばらつきが大きい結果となった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていなかった。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれは生じなかった。
【００４５】
（比較例２）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき２．５５ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき４．２７ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき６．４６ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき８．６６ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１０．３０ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１１．９５ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．２５±０．１５（図９参照）となりばらつきが大きい結果となった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていなかった。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれは生じなかった。
【００４６】
（比較例３）
光ファイバ裸線線速に対するＨｅガス流速の設定以外は実施例１と同じにして線引き工程を行った。
Ｈｅガス流速は、線速が１０００ｍ／ｍｉｎのとき３．８２ｍ／ｍｉｎ、線速が１３００ｍ／ｍｉｎのとき５．５４ｍ／ｍｉｎ、線速が１７００ｍ／ｍｉｎのとき７．７３ｍ／ｍｉｎ、線速が２１００ｍ／ｍｉｎのとき９．９３ｍ／ｍｉｎ、線速が２４００ｍ／ｍｉｎのとき１１．５８ｍ／ｍｉｎ、線速が２７００ｍ／ｍｉｎのとき１３．２２ｍ／ｍｉｎとした。
この条件で５０本の線引きを行い、偏肉を測定した結果、偏肉のばらつきの標準偏差は１．１５±０．１０（図９参照）であった。Ｈｅガス流速は上記式１の条件を満たしていなかった。また、本条件では光ファイバ裸線の線ぶれは生じなかった。
【００４７】
（別実施形態１）
本発明は、図１に例示したように、コーティング装置６が冷却装置５から離隔させて設けられた構成の製造装置１を用いる構成に限定されず、例えば図１０に示すように、冷却筒５２の下側にコーティング装置として機能するメニスカスシール部５３Ａを設けた構成も含む。この場合、冷却装置は、光ファイバ裸線の冷却と冷却後の光ファイバ裸線への液状樹脂材料の塗布とを行えるものとなっている。以下、この実施形態に係る冷却装置を冷却・コーティングユニット５０とも言う。
【００４８】
前記冷却・コーティングユニット５０のメニスカスシール部５３Ａにて使用する液状封止材は、既述の図２に例示した冷却装置５のメニスカスシール部５３の液状封止材とは異なり、光ファイバ素線の保護被覆層を形成するための液状樹脂材料５８を用いる。
また、前記メニスカスシール部５３Ａは、既述の図２に例示した冷却装置５のメニスカスシール部５３のケース部１０内側にその外側から液状封止材（液状樹脂材料５８）を供給するための液供給ポート５９を設けた構成のケース部５３０Ａを具備し、貯液部５３２を光ファイバ裸線３の周囲に液状樹脂材料５８を所望の厚さでコートするためのダイス部として機能させる構成とした点で、既述の図２に例示した冷却装置５のメニスカスシール部５３と異なる。但し、貯液部５３２底部のファイバ出口孔５３５ａは、光ファイバ裸線３に液状樹脂材料５８を所望のコート厚でコートするべく、その軸心方向に垂直の断面外形が光ファイバ裸線３の外径に比べて僅かに大きく形成され、光ファイバ裸線３の送り移動によって、光ファイバ裸線３に液状樹脂材料５８が所望のコート厚を以てコートされている樹脂材料コート済みファイバが引き出されるようになっている。
【００４９】
液状樹脂材料５８としては、光ファイバ裸線３に対する付着性が良好で、しかも、図１０に示すように光ファイバ裸線３の通過によりメニスカス形状の液面を形成するものが採用される。この液状樹脂材料５８は、紡糸に伴う光ファイバ裸線３の移動に追従して、所望のコート厚を確保して光ファイバ裸線３にコートされた状態でファイバ出口孔５３５から引き出されていく。
【００５０】
この実施形態の製造装置は、冷却・コーティングユニット５０を通過した光ファイバ裸線３を硬化装置７に引き込まれて、光ファイバ裸線３にコートされた液状樹脂材料５８の硬化がなされるように構成される。冷却・コーティングユニット５０と前記硬化装置７との間には、別途、コーティング装置を介在設置する必要が無い。
【００５１】
（別実施形態２）
本発明に係る冷却装置５に設けられるファイバ出口シール部としては、光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして冷却筒５２下端からの冷却ガスの流出を防ぐ構成のものであれば良く、メニスカスシール部に限定されない。
例えば、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、可撓性の樹脂フィルム５３６を複数用い、これら樹脂フィルム５３６を光ファイバ裸線に接触させることで光ファイバ裸線の周囲をシールして、光ファイバ裸線の通過を許容しかつ冷却筒５２下端からの冷却ガスの流出を防ぐように構成したファイバ出口シール部５３Ｂも採用可能である。このファイバ出口シール部５３Ｂを、以下、フィルム接触シール部とも言う。
【００５２】
図１１（ａ）、（ｂ）に例示したフィルム接触シール部５３Ｂは、一対のリング状固定部材５３７、５３８の間に、互いに重ね合わせた複数枚（図示例では２枚）の樹脂フィルム５３６を挟み込んだ構成になっている。なお、説明の便宜上、図１１（ａ）、（ｂ）において、２枚の樹脂フィルム５３６の内、上側（図１１（ａ）において上側）の樹脂フィルム５３６に符号５３６Ａ、下側（図１１（ａ）において下側）の樹脂フィルム５３６に符号５３６Ｂを付している。
【００５３】
図１１（ｂ）は、フィルム接触シール部５３Ｂの構成を示す平面図（上側のリング状固定部材５３７側から見た図）である。但し、図１１（ｂ）は、複数の樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂに光ファイバ裸線を通していない状態を示す。
図１１（ａ）に示すように、一対のリング状固定部材５３７、５３８は、冷却筒５２の下側にて、それぞれの内側空間の軸心を冷却筒５２下端のファイバ通過孔５１２の軸心に一致させて上下に重ねるようにして設けられている。図１１（ｂ）に示すように、樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂは円形に形成されており、その外周部が一対のリング状固定部材５３７、５３８の間に挟持されている。
【００５４】
また、複数枚の樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂには、それぞれ、一対のリング状固定部材５３７、５３８の軸心に重なる中心点５３６ａから放射状に延在するスリット５３６ｂが複数形成されている。但し、このスリット５３６ｂは、樹脂フィルム５３６の外周部に達しないように形成されている。各樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂは、スリット５３６ｂによって分割されて個々に弾性変形可能な複数の接触片部５３６ｃが外周部５３６ｂからその内側へ（中心点５３６ａに向かって）張り出すように形成された構成になっている。
また、冷却筒５２からの冷却ガスＧの流出、外気の流入を阻止するために、樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂのスリット５３６ｂの位置は前記中心点５３６ａを中心とする軸回り方向（リング状固定部材５３７、５３８の周方向）において一致せず、互いにずらされている。
【００５５】
図１１（ａ）において一対のリング状固定部材５３７、５３８の内、上側に位置するリング状固定部材５３７と冷却筒５２との間、一対のリング状固定部材５３７、５３８の間には、冷却筒５２からの冷却ガスＧの流出、外気の流入を阻止できる充分なシール性が確保されている。
【００５６】
このフィルム接触シール部５３Ｂには、冷却筒５２から引き出された光ファイバ裸線３が引き込まれ、複数枚の樹脂フィルム５３６の中央部（具体的には中心点５３６ａ）を貫通させて引き通される。図１１（ａ）に示すように、「フィルム接触シール部５３Ｂに光ファイバ裸線３が引き通された状態において、各樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂは一対のリング状固定部材５３７、５３８の間に挟み込まれた外周部５３６ｂから中央部側（すなわち光ファイバ裸線３側）に行くにしたがって下側となるように湾曲変形され、接触片部５３６ｃの先端部（外周部５３６ｂとは反対側の端部）が光ファイバ裸線３の外周と接触状態となる。互いに重ね合わされた複数枚の樹脂フィルム５３６は、互いに重なり合った状態を維持したまま、一枚のシートの如く一体的に湾曲変形する。このとき、樹脂フィルム５３６自体の可撓性、柔軟性により、各接触片部５３６ｃの先端部が光ファイバ裸線３の外周形状に追従するように変形する上、樹脂フィルム５３６自体の弾性復元力によって光ファイバ裸線３に対する接触片部５３６ｃの接触状態が安定に維持される。このため、複数枚の樹脂フィルム５３６Ａ、５３６Ｂによって、前記光ファイバ裸線３の周囲をシールして冷却筒５２下端からの冷却ガスの流出を防ぐことができる。また、このフィルム接触シール部５３Ｂは、樹脂フィルム５３６の変形によって、光ファイバ裸線３の通過を許容することは言うまでも無い。
【００５７】
なお、樹脂フィルム５３６の材質としては、例えば、シリコーン樹脂、四フッ化エチレン樹脂等を好適に用いることができる。シリコーン樹脂フィルム、四フッ化エチレン樹脂フィルムは、可撓性、柔軟性に優れ、また、表面の接触抵抗が小さい樹脂フィルムを容易に得ることができる点で、フィルム接触シール部５３Ｂに用いて特に好適である。
また、この実施形態において、フィルム接触シール部に設ける樹脂フィルムの枚数は２枚に限定されず、３枚以上であっても良い。また、フィルム接触シール部は、１枚の樹脂フィルムのみで充分なシール性を確保できる場合は、複数枚の樹脂フィルムを重ね合わせることなく、樹脂フィルムを１枚のみ用いた構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１…光ファイバ素線製造装置、２…光ファイバ母材、３…光ファイバ裸線、４…加熱炉、５…冷却装置、５０…冷却・コーティングユニット、５１…光ファイバ挿通孔、５１１、５１２…ファイバ通過孔、５２…冷却筒、５２ａ…外周壁、５２ｂ…ガス導入孔、５３、５３Ａ…ファイバ出口シール部（メニスカスシール部）、５３Ｂ…ファイバ出口シール部（フィルム接触シール部）、５３０、５３０Ａ…ケース部、５３１…天板部、５３２…貯液部、５３３…ファイバ入口孔、５３４…液状封止材、５３５、５３５ａ…ファイバ出口孔、５３６、５３６Ａ、５３６Ｂ…樹脂フィルム、５３６ａ…中心点、５３６ｂ…スリット、５３７、５３８…リング状部材、５３Ｓ…内側空間、５４…冷却ガス導入ポート、５６…天板部、５７…底板部、５８…液状樹脂材料、５９…液供給ポート、６…コーティング装置、７…硬化装置、８…光ファイバ素線、９…巻き取り機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉にて光ファイバ母材から溶融紡糸した光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、次いでコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、硬化装置にて前記液状樹脂材料を硬化させて保護被覆層を形成することで光ファイバ素線を得る光ファイバ素線の製造方法であって、
前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記冷却筒の上部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、
前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流の流速をＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造方法。
【請求項２】
前記冷却ガスを前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内に該光ファイバ挿通孔内を満たすに充分な流速で流入させた状態にて光ファイバ裸線を製造安定範囲の最大線速で紡糸し、前記光ファイバ裸線を前記保護被覆層の形成安定範囲の温度に冷却するために必要となる冷却長を把握し、この把握した冷却長を確保できる冷却装置を使用し前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流に５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす流速を確保した状態にて前記光ファイバ裸線を紡糸することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項３】
前記流速ＶＱが１００ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項４】
前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項５】
前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項６】
前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項７】
前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項８】
紡糸線速が１０００ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項９】
光ファイバ母材を溶融して前記光ファイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸するための加熱炉と、この加熱炉にて紡糸された光ファイバ裸線を冷却するための冷却装置と、この冷却装置にて冷却後の光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布するコーティング装置と、このコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に塗布された液状樹脂材料を硬化させて前記保護被覆層を形成するための硬化装置とを具備し、
前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記冷却筒の上部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、
前記冷却装置は、該冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの流速をＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成する前記冷却ガスに５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１０】
前記冷却装置として、該冷却装置内を冷却ガスで満たすに充分な流速で冷却ガスを流入させた状態にて製造安定範囲の最大線速で紡糸するときに必要となる冷却長を確保したものを用いることを特徴とする請求項９記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１１】
前記流速ＶＱが１００ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項９又は１０記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１２】
前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１３】
前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１４】
前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１５】
前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする請求項１４記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１６】
１０００ｍ／ｍｉｎ以上の紡糸線速にて使用されることを特徴とする請求項９〜１５のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１】
加熱炉にて光ファイバ母材から溶融紡糸した光ファイバ裸線を冷却装置にて冷却し、次いでコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布し、硬化装置にて前記液状樹脂材料を硬化させて保護被覆層を形成することで光ファイバ素線を得る光ファイバ素線の製造方法であって、
前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記冷却筒の上部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、
前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流の流速をＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造方法。
【請求項２】
前記冷却ガスを前記冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内に該光ファイバ挿通孔内を満たすに充分な流速で流入させた状態にて光ファイバ裸線を製造安定範囲の最大線速で紡糸し、前記光ファイバ裸線を前記保護被覆層の形成安定範囲の温度に冷却するために必要となる冷却長を把握し、この把握した冷却長を確保できる冷却装置を使用し前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの上昇流に５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす流速を確保した状態にて前記光ファイバ裸線を紡糸することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項３】
前記流速ＶＱが１００ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項４】
前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項５】
前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項６】
前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項７】
前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項８】
紡糸線速が１０００ｍ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造方法。
【請求項９】
光ファイバ母材を溶融して前記光ファイバ母材から光ファイバ裸線を紡糸するための加熱炉と、この加熱炉にて紡糸された光ファイバ裸線を冷却するための冷却装置と、この冷却装置にて冷却後の光ファイバ裸線に保護被覆層を形成するための液状樹脂材料を塗布するコーティング装置と、このコーティング装置にて前記光ファイバ裸線に塗布された液状樹脂材料を硬化させて前記保護被覆層を形成するための硬化装置とを具備し、
前記冷却装置として、前記光ファイバ裸線が上下方向に引き通される光ファイバ挿通孔と、前記光ファイバ裸線の冷却用の冷却ガスを前記光ファイバ挿通孔に導入するための冷却ガス導入ポートとを有する冷却筒を具備し、前記冷却筒の下端側に、前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐファイバ出口シール部が設けられ、前記光ファイバ挿通孔内に供給された冷却ガスが前記冷却筒の上部からのみ流出可能であり前記冷却ガスが前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成するものを採用し、
前記冷却装置は、該冷却装置の前記光ファイバ挿通孔内の冷却ガスの流速をＶＱ（ｍ／ｍｉｎ）、製造安定範囲の最大線速をνＤ（ｍ／ｍｉｎ）としたとき、前記光ファイバ挿通孔内に上昇流を形成する前記冷却ガスに５．５×１０−３×νＤ−２．５×１０−１≦ＶＱを満たす冷却ガス流速で光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１０】
前記冷却装置として、該冷却装置内を冷却ガスで満たすに充分な流速で冷却ガスを流入させた状態にて製造安定範囲の最大線速で紡糸するときに必要となる冷却長を確保したものを用いることを特徴とする請求項９記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１１】
前記流速ＶＱが１００ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項９又は１０記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１２】
前記冷却装置は、前記冷却ガス導入ポートが前記光ファイバ挿通孔の下端部に連通され、この冷却ガス導入ポートから前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスによって前記光ファイバ挿通孔内の光ファイバ裸線を冷却することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１３】
前記冷却筒は、前記光ファイバ挿通孔に導入して前記光ファイバ挿通孔内をその下端部から冷却筒の上部に向かって流した前記冷却ガスが、前記冷却筒の上端部に開口する前記光ファイバ挿通孔の上端開口部のみから流出するように構成されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１４】
前記ファイバ出口シール部が、前記冷却筒の下側に固定され前記冷却筒を通過した光ファイバ裸線が引き通されるケース部内に前記光ファイバ裸線の通過を許容しかつ前記光ファイバ裸線の周囲をシールして前記冷却ガスの流出を防ぐ液状封止材を収容したものであることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１５】
前記液状封止材が保護被覆層を形成するための液状樹脂材料であり、前記ファイバ出口シール部が前記コーティング装置として機能するものであることを特徴とする請求項１４記載の光ファイバ素線の製造装置。
【請求項１６】
１０００ｍ／ｍｉｎ以上の紡糸線速にて使用されることを特徴とする請求項９〜１５のいずれかに記載の光ファイバ素線の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２２２１９７（Ｐ２０１０−２２２１９７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７２６４０（Ｐ２００９−７２６４０）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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