專利名稱：光纖素線的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光纖的制造工序中，對(duì)光纖母線進(jìn)行拉絲來制造光纖素線的方法。本發(fā)明基于2009年4月16日在日本提出的專利申請(qǐng)2009-100044號(hào)要求優(yōu)先權(quán)， 在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
圖15是表示一般的光纖素線的制造裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。使用該制造裝置的光纖素線的制造方法由下述工序構(gòu)成。(1)將由作為光纖的原料的玻璃棒形成的光纖母材101插入加熱爐102。然后，利用加熱器10 以2000°C左右的溫度對(duì)光纖母材101的前端進(jìn)行加熱熔融，將光纖裸線103 從加熱爐102的下方抽出。(2)利用設(shè)置在加熱爐102下方的冷卻裝置104，冷卻抽出的光纖裸線103。該冷卻裝置104具有縱長的冷卻筒。從冷卻筒的側(cè)部對(duì)該冷卻筒的內(nèi)部供給冷卻氣體(氦氣體等)。圖15中，箭頭所示的冷卻氣體的流動(dòng)110在冷卻筒內(nèi)朝向上方和下方，從加熱爐102 抽出的光纖裸線103利用該冷卻氣體充分冷卻至能夠進(jìn)行涂敷的溫度。(3)在光纖裸線103的周圍，以保護(hù)光纖玻璃表面為目的而涂敷覆蓋層樹脂以形成保護(hù)包覆層，成為光纖素線107。首先，利用涂敷裝置106對(duì)冷卻的光纖裸線103涂敷覆蓋層樹脂。接著，利用固化裝置108使該覆蓋層樹脂熱固化或者進(jìn)行紫外線固化以形成保護(hù)包覆層。該保護(hù)包覆層一般由兩層構(gòu)造形成。在內(nèi)側(cè)的層使用揚(yáng)氏模量低的材料進(jìn)行涂敷，在外側(cè)的層使用揚(yáng)氏模量高的材料進(jìn)行涂敷。(4)將形成保護(hù)包覆層的光纖素線107經(jīng)由旋轉(zhuǎn)滑輪109卷繞至省略圖示的卷取機(jī)?，F(xiàn)今，伴隨光纖的生產(chǎn)率的提高和低成本化，實(shí)現(xiàn)了光纖母材的大型化和拉絲速度(以下也稱為線速)的高速化。伴隨該線速的高速化，產(chǎn)生以下的現(xiàn)象。a.光纖裸線的冷卻所需要的冷卻裝置的長度變長。b.隨著從加熱爐送出的光纖裸線而流動(dòng)的冷卻氣體的每單位時(shí)間的流量增加。c.隨著光纖裸線從冷卻裝置內(nèi)流出的冷卻氣體的每單位時(shí)間的流量增加。根據(jù)以上內(nèi)容，伴隨線速的高速化，冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體的濃度下降，冷卻裝置的冷卻能力下降。其結(jié)果，冷卻裝置中的光纖裸線的冷卻變得不充分，存在保護(hù)包覆層的外徑(以下也稱為覆蓋層徑)變細(xì)的情況，光纖裸線的冷卻變得不穩(wěn)定而覆蓋層徑的變動(dòng)變大的情況。為了解決以上問題，尋求提高冷卻能力且具有穩(wěn)定的冷卻能力的冷卻裝置。一般來說，作為覆蓋層徑變動(dòng)的主要原因，能夠舉出涂敷覆蓋層樹脂時(shí)的光纖裸線的溫度的變化，涂敷裝置內(nèi)的模刃面(die land)的覆蓋層樹脂的剪斷速度的變化等。包覆覆蓋層樹脂時(shí)的光纖裸線的溫度的變化，在線速范圍(在產(chǎn)品制造中變動(dòng)的線速的范圍，中心線速士X(m/min))內(nèi)，在從光纖母材抽出的光纖裸線由冷卻氣體冷卻直至能夠涂敷的溫度時(shí)，作為冷卻裝置的冷卻能力的變化而表現(xiàn)出來。該冷卻能力的變化對(duì)覆蓋層徑的變化造成很大影響。由此，在冷卻裝置中，希望具有能夠總是穩(wěn)定地冷卻光纖裸線的能力，和能夠在產(chǎn)品制造中變動(dòng)的線速范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整光纖裸線的溫度的能力。另一方面，涂敷裝置內(nèi)的模刃面的覆蓋層樹脂的剪斷速度，主要依賴于由覆蓋層樹脂的溫度變化引起的粘度變化、向涂敷裝置內(nèi)的覆蓋層樹脂供給壓力的變化而變化。但是，在線速范圍中，它們的變化對(duì)覆蓋層徑的變動(dòng)造成的影響小，可以認(rèn)為基本不存在影響。作為用于解決該問題的技術(shù)，有專利文獻(xiàn)1公開的方法。專利文獻(xiàn)1記載的方法是，使用圖16所記載的具有光纖裸線204的入線部和出線部的冷卻裝置211，使得與從冷卻氣體導(dǎo)入口到光纖裸線204的出線部的壓力損失相比，從冷卻氣體導(dǎo)入口到光纖裸線204 的入線部的壓力損失低，而進(jìn)行光纖母材201的拉絲。為了實(shí)現(xiàn)該方法，在專利文獻(xiàn)1中記載有以樹脂涂敷裝置205覆蓋(密閉)光纖裸線204的出線部的冷卻方法。從而，事實(shí)上向冷卻裝置211內(nèi)導(dǎo)入的冷卻氣體的出口僅是冷卻裝置211的光纖裸線204的入線部(上部)。從而，能夠使將要隨著光纖裸線204向冷卻裝置211內(nèi)流入的氣體，高效地從該光纖裸線204剝離，提高冷卻裝置211的冷卻效率。專利文獻(xiàn)1 日本專利第4214389號(hào)公報(bào)但是，在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，為了將隨著光纖裸線而來的氣體從光纖裸線剝離，通過調(diào)整壓力損失，使冷卻裝置211內(nèi)的冷卻氣體的流動(dòng)為上行氣流。特別是，在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，以樹脂涂敷裝置205覆蓋冷卻裝置211的光纖裸線204的出線部。因此，外部氣體向冷卻裝置211內(nèi)的流入口僅是冷卻裝置211的光纖裸線204的入線部(上部)，能夠高效地將隨著光纖裸線204而來的氣體從該光纖裸線204剝離。此外， 在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，外部氣體混入冷卻裝置211內(nèi)的地方僅是冷卻裝置211的上部。但是，該冷卻裝置211的上部成為來自冷卻裝置211內(nèi)部的冷卻氣體的排出口。因此，向冷卻裝置211內(nèi)部混入的外部氣體成為最低限度，冷卻裝置211內(nèi)的冷卻氣體的濃度非常高。結(jié)果，能夠減少冷卻氣體的使用量。而且，冷卻裝置211內(nèi)的冷卻氣體的濃度變得非常高，能夠高效地進(jìn)行光纖裸線204與冷卻氣體之間的熱交換，以及冷卻氣體與冷卻裝置211之間的熱交換。但是，在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，存在冷卻裝置211的冷卻能力過分提高，冷卻能力相對(duì)于冷卻氣體流量的變化的響應(yīng)性過于靈敏的問題。在光纖母材210的拉絲工序中，由于外部干擾而存在冷卻裝置211內(nèi)的冷卻氣體的替換(冷卻氣體的流動(dòng))不均勻的情況。此處所說的外部干擾是指伴隨由混入光纖母材201中的氣泡或異物引起的光纖裸線204的瞬間的外徑變動(dòng)(例如在數(shù)秒以內(nèi)產(chǎn)生的基準(zhǔn)外徑(一般是125μπι) 士 Ιμπι以上的外徑變動(dòng))的線速的變動(dòng)(例如60m/min2以上的變化)；伴隨光纖母材201的外徑變動(dòng) (特別是光纖母材201的前端和末端部分的、光纖母材201的平均外徑變化士 1 μ m以上的部分引起的外徑變動(dòng))的線速的變動(dòng)(例如30m/min2以上的變化)；和伴隨冷卻裝置的歷時(shí)變化的溫度變化(從開始拉絲時(shí)到線速成為穩(wěn)定線速的冷卻裝置的冷卻水、內(nèi)壁等的溫度變化)。在專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)中，冷卻裝置211的冷卻能力的響應(yīng)性過于靈敏，因此， 產(chǎn)生由于由該外部干擾產(chǎn)生的不均勻的冷卻氣體的流動(dòng)，冷卻裝置211的冷卻能力變得不穩(wěn)定的問題。在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，根據(jù)線速穩(wěn)定時(shí)(制造中心線速、穩(wěn)定線速)的線速變動(dòng)，即使在為了調(diào)整冷卻能力而使冷卻氣體流量微量變化的情況下，冷卻能力的變化也變大。由于該冷卻能力的變化，不僅是光纖裸線與冷卻氣體間的熱交換，冷卻氣體與冷卻裝置之間的熱交換也發(fā)生變化。特別是在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中這些變化的影響很大，因此在一定值的反饋控制(例如PID控制)中難以將覆蓋層徑保持為一定。另一方面，如果使用使反饋控制不靈敏的PID的設(shè)定值，則不能夠?qū)⒏采w層徑保持為一定。結(jié)果，存在覆蓋層徑變動(dòng)變大，制造出的光纖素線的不良率上升這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而提出，其目的在于提供一種光纖素線的制造方法，其能夠減少冷卻氣體的使用量，并且能夠適當(dāng)維持冷卻裝置針對(duì)上述外部干擾的響應(yīng)性，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行光纖裸線的冷卻。為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下方法。(1)本發(fā)明的光纖素線的制造方法具有利用加熱爐使光纖母材熔融變形的工序；將上述光纖母材的上述熔融變形的部位作為光纖裸線進(jìn)行抽出的工序；利用冷卻裝置強(qiáng)制冷卻上述光纖裸線的工序；利用涂敷裝置在強(qiáng)制冷卻后的上述光纖裸線上形成保護(hù)包覆層的工序；以及利用固化裝置使上述保護(hù)包覆層固化的工序，該光纖素線的制造方法中， 對(duì)上述冷卻裝置和上述涂敷裝置之間進(jìn)行氣密性的連接，利用上述涂敷裝置內(nèi)的樹脂的彎月面封閉在上述冷卻裝置內(nèi)流動(dòng)的冷卻氣體向上述涂敷裝置側(cè)的流動(dòng)，由此使上述冷卻裝置內(nèi)的上述冷卻氣體的流動(dòng)成為上行氣流，從上述冷卻裝置的上端向外部排出；通過調(diào)整上述冷卻氣體的流量，使上述冷卻氣體的溫度，從上述冷卻裝置的下部向上述冷卻裝置的上部變高。(2)在上述(1)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選的是，作為上述冷卻氣體使用氦氣和二氧化碳?xì)怏w；從上述冷卻裝置的下部到上述涂敷裝置內(nèi)的上述樹脂的上述彎月面之間的任意位置導(dǎo)入上述氦氣；從上述冷卻裝置的下部到上述涂敷裝置內(nèi)的上述樹脂的上述彎月面之間的、并且位于上述氦氣的導(dǎo)入部位的下方側(cè)的任意位置導(dǎo)入上述二氧化碳?xì)怏w。(3)在上述(1)或(2)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選使用連接部件連接上述冷卻裝置和上述涂敷裝置。(4)在上述⑴ ⑶中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選的是，基于在上述冷卻裝置上端的上述氦氣和上述二氧化碳?xì)怏w的混合氣體的溫度和在導(dǎo)入上述氦氣的導(dǎo)入口的上述混合氣體的溫度，調(diào)整上述氦氣的流量和上述二氧化碳?xì)怏w的流量。(5)在上述(1) 中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選的是，在上述冷卻裝置上端的上述混合氣體的溫度設(shè)為Tgas，在上述導(dǎo)入口的上述混合氣體的溫度設(shè)為 tgas 時(shí)，滿足關(guān)系式[tgasX2(°C)] ^ Tgas(°C )彡[tgasX4(°C )]。(6)在上述(1) (5)中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選在比導(dǎo)入上述氦氣的位置靠下的下方側(cè)形成充滿上述二氧化碳?xì)怏w的空間。(7)在上述( ㈩)中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選的是，設(shè)置分隔物，對(duì)導(dǎo)入上述氦氣的位置與導(dǎo)入上述二氧化碳?xì)怏w的位置之間進(jìn)行分隔，使光纖裸線通過在上述分隔物的中心部設(shè)置的直徑為1 5mm的空孔。
(8)在上述C3) (7)中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選的是，從上述冷卻裝置的下部導(dǎo)入上述氦氣；從上述連接部件導(dǎo)入上述二氧化碳?xì)怏w。(9)在上述C3) (7)中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選的是，從上述連接部件導(dǎo)入上述氦氣；從上述涂敷裝置導(dǎo)入上述二氧化碳?xì)怏w。(10)在上述(9)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選從上述涂敷裝置的上部導(dǎo)入上述二氧化碳?xì)怏w。(11)在上述(1)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選的是，作為上述冷卻氣體使用氦氣和二氧化碳?xì)怏w；在混合上述氦氣和上述二氧化碳?xì)怏w后，從上述冷卻裝置的下部到上述涂敷裝置上部之間的任意位置導(dǎo)入上述混合氣體。(12)在上述(1) (11)中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法中，優(yōu)選預(yù)先設(shè)定上述冷卻裝置的內(nèi)壁的表面積。在上述(1)所述的光纖素線的制造方法中，氣密地連接冷卻裝置和涂敷裝置，利用涂敷裝置內(nèi)的樹脂封閉在冷卻裝置內(nèi)流動(dòng)的冷卻氣體向涂敷裝置側(cè)的流動(dòng)，使冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體的流動(dòng)成為上行氣流，從冷卻裝置的上端將冷卻氣體向外部排出。即，使氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體的流動(dòng)，成為從冷卻裝置的下部向上部穩(wěn)定的上行氣流。由此， 能夠?qū)㈦S著光纖裸線從冷卻裝置的上部侵入冷卻裝置內(nèi)的外部氣體減少至極限程度，提高冷卻裝置內(nèi)的氦氣濃度。此外，在上述(1)所述的光纖素線的制造方法中，通過調(diào)整氦氣的流量和二氧化碳?xì)怏w的流量，使它們的混合氣體的溫度從冷卻氣體的導(dǎo)入口向冷卻裝置的上部變高。由此，在冷卻裝置的上部，能夠使從光纖裸線向冷卻氣體的熱的移動(dòng)緩慢，因此能夠使冷卻能力的調(diào)整的響應(yīng)性適當(dāng)。而且，能夠?qū)⒗鋮s能力調(diào)整至制造穩(wěn)定范圍，因此能夠以在冷卻裝置內(nèi)強(qiáng)制冷卻的光纖裸線的溫度均勻的狀態(tài)，將光纖裸線導(dǎo)入涂敷裝置，能夠抑制上述外部干擾的影響，使形成于光纖裸線的保持包覆層徑均勻。在上述(6)所述的光纖素線的制造方法中，在比導(dǎo)入氦氣的位置靠近下方側(cè)形成充滿二氧化碳?xì)怏w的空間。由此，在涂敷裝置內(nèi)的覆蓋層樹脂附近存在充分的二氧化碳?xì)怏w，因此能夠防止泡沫混入保護(hù)包覆層內(nèi)。根據(jù)上述(7)所述的光纖素線的制造方法，通過分隔空間，能夠提高二氧化碳?xì)怏w的濃度。結(jié)果能夠防止泡沫混入保護(hù)包覆層內(nèi)。根據(jù)上述(10)所述的光纖素線的制造方法，氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合變得均勻，因此，能夠再現(xiàn)性好地控制它們的混合氣體的溫度，能夠使冷卻裝置的冷卻能力的穩(wěn)定
性非常高。


圖1是表示本發(fā)明的光纖素線的制造方法中使用的光纖素線的制造裝置的概要結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示在本發(fā)明的光纖素線的制造方法中使用的冷卻裝置的概要截面圖；圖3是表示關(guān)于冷卻裝置的長度與能夠冷卻的極限線速的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表；圖4是表示在本發(fā)明的光纖素線的制造方法中使用的、具有設(shè)置有凸部的內(nèi)壁的冷卻裝置的概要截面圖；圖5是表示實(shí)施例1的光纖徑變動(dòng)和線速變動(dòng)的圖；圖6是表示實(shí)施例1的覆蓋層徑變動(dòng)的圖；圖7是表示實(shí)施例2的光纖徑變動(dòng)和線速變動(dòng)的圖；圖8是表示實(shí)施例2的覆蓋層徑變動(dòng)的圖；圖9是表示實(shí)施例3的光纖徑變動(dòng)和線速變動(dòng)的圖；圖10是表示實(shí)施例3的覆蓋層徑變動(dòng)的圖；圖11是表示比較例2的光纖徑變動(dòng)和線速變動(dòng)的圖；圖12是表示比較例2的覆蓋層徑變動(dòng)的圖；圖13是表示比較例3的光纖徑變動(dòng)和線速變動(dòng)的圖；圖14是表示比較例3的覆蓋層徑變動(dòng)的圖；圖15是表示在現(xiàn)有的光纖素線的制造方法中使用的光纖素線的制造裝置的概要截面圖；以及圖16是表示在現(xiàn)有的另一光纖素線的制造方法中使用的光纖素線的制造裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。該方式是為了更好地理解本發(fā)明的主旨而進(jìn)行的具體說明，只要沒有特別指定，就不限定本發(fā)明。圖1是表示本發(fā)明的光纖素線的制造方法中使用的光纖素線的制造裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。該光纖素線的制造裝置大致包括具有加熱器加的加熱爐2 ；冷卻裝置4、涂敷裝置6、用于連接冷卻裝置4和涂敷裝置6的筒狀的連接部件5、外徑測(cè)定器7、固化裝置8、旋轉(zhuǎn)滑輪9、抽取機(jī)10。在冷卻裝置4與涂敷裝置6之間設(shè)置有連接部件5，該連接部件5氣密地連接冷卻裝置4和涂敷裝置6。通過在冷卻裝置4與涂敷裝置6之間設(shè)置連接部件5，在開始拉絲時(shí)使光纖裸線通過涂敷裝置6時(shí)，能夠縮短連接部件5以確?？臻g。因此，能夠開始運(yùn)用而不使操作性變差。在冷卻裝置4的下部的側(cè)面形成有氦氣的導(dǎo)入口 4a。在連接部件5的側(cè)面形成有二氧化碳?xì)怏w的導(dǎo)入口 5a。在本實(shí)施方式中，將氦氣和二氧化碳?xì)怏w用作冷卻氣體。以下，將這些氣體統(tǒng)稱為冷卻氣體或混合氣體。在冷卻裝置4的下部，配置有熱電偶(省略圖示)，其用于測(cè)定從導(dǎo)入口如導(dǎo)入的氦氣和從導(dǎo)入口如導(dǎo)入的二氧化碳?xì)怏w的混合氣體的溫度。在冷卻裝置4的上端部，配置有用于測(cè)定從該冷卻裝置4排出的混合氣體的溫度的熱電偶(省略圖示)。來自這些熱電偶(溫度測(cè)定部件)的溫度信息被送至控制裝置(省略圖示)。作為冷卻裝置4，例如使用圖2所示的構(gòu)造。該冷卻裝置4由冷卻筒1 和循環(huán)水筒14b構(gòu)成。在冷卻筒14a的上端，設(shè)置有插入光纖裸線3的開口部14c。在冷卻筒14a的下部，設(shè)置有使光纖裸線3穿出的開口部 14d。此外，在冷卻筒14a的下部，設(shè)置有導(dǎo)入冷卻氣體(氦氣)的導(dǎo)入口 14e (與上述導(dǎo)入口如相當(dāng))。冷卻水被導(dǎo)入循環(huán)水筒14b中并循環(huán)。光纖裸線3在通過該冷卻筒1 的過程中通過與冷卻氣體和循環(huán)水的熱交換被冷卻，通過連接部件5，被送入涂敷成為保護(hù)包覆層的覆蓋層樹脂的涂敷裝置6。在本實(shí)施方式中，這樣的冷卻裝置4與多個(gè)筒連接而使用。在該情況下，構(gòu)成為從配置在最下部的冷卻裝置4(冷卻筒14a)的導(dǎo)入口 4a(14e)導(dǎo)入氦氣，其它的冷卻裝置 4(冷卻筒14)的導(dǎo)入口 4a (He)關(guān)閉的結(jié)構(gòu)。外徑測(cè)定器7測(cè)定涂敷有覆蓋層樹脂的光纖裸線(即光纖素線)的外徑(以下稱為覆蓋層徑)。該外徑測(cè)定器7經(jīng)由線纜15與第一控制裝置(省略圖示)連接。該第一控制裝置控制從連接部件5的導(dǎo)入口 fe向冷卻裝置4流入的二氧化碳?xì)怏w的流量。抽取機(jī)10經(jīng)由線纜16與第二控制裝置(省略圖示)連接。該第二控制裝置控制從冷卻裝置4的導(dǎo)入口如向冷卻裝置4內(nèi)流入的氦氣的流量。根據(jù)抽取機(jī)10的旋轉(zhuǎn)速度， 計(jì)算光纖素線11的線速。對(duì)使用該光纖素線的制造裝置的光纖素線的制造方法進(jìn)行說明。使光纖母材1在加熱爐2中熔融變形，作為光纖裸線3從加熱爐2的出口抽出。接著，利用設(shè)置在加熱爐2的下方的、不與加熱爐2連接的冷卻裝置4對(duì)光纖裸線 3進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。接著，利用設(shè)置在冷卻裝置4的下方的涂敷裝置6對(duì)冷卻的光纖裸線3涂敷覆蓋層樹脂，成為光纖素線11。利用外徑測(cè)定器7測(cè)定涂敷有覆蓋層樹脂的光纖素線11的覆蓋層徑(光纖素線 10的外徑)。接著，利用固化裝置8使覆蓋層樹脂固化，成為在光纖裸線的周圍形成有保護(hù)包覆層的光纖素線11。接著，將光纖素線11經(jīng)由旋轉(zhuǎn)滑輪9和抽取機(jī)10向省略圖示的卷取機(jī)卷取。在本實(shí)施方式的光纖素線的制造方法中，冷卻裝置4的下方成為被冷卻裝置4、連接部件5、涂敷裝置6、以及位于涂敷裝置6的內(nèi)側(cè)的覆蓋層樹脂的面(彎月面)封閉的空間。由此，冷卻裝置4內(nèi)部和連接部件5內(nèi)部的冷卻氣體的流動(dòng)，除了隨著光纖裸線3流動(dòng)的一部分氣體，強(qiáng)制性地成為上行氣流12、13，這些冷卻氣體僅從冷卻裝置4的上端部向外部排出。在冷卻裝置4內(nèi)的冷卻氣體的流量發(fā)生變化的情況下，或依存于光纖素線的拉絲條件而產(chǎn)生不穩(wěn)定的氣體的流動(dòng)的情況下，也能夠利用上述冷卻氣體的流動(dòng)，使冷卻氣體的流動(dòng)成為穩(wěn)定的上行氣流12、13。結(jié)果，冷卻裝置4能夠得到穩(wěn)定的冷卻能力。冷卻裝置4和涂敷裝置6的連接，可以使用連接部件5連接，也可以直接連接冷卻裝置4和涂敷裝置6，只要能夠得到同樣的效果，則沒有特別限定。在直接連接冷卻裝置4 和涂敷裝置6的情況下，二氧化碳?xì)怏w的導(dǎo)入口 fe形成于涂敷裝置6即可。成為上行氣流12、13的冷卻氣體，從也作為外部氣體向冷卻裝置4內(nèi)的侵入口的冷卻裝置4的上端強(qiáng)制性地向外部噴出。因此，能夠?qū)耐獠肯蚶鋮s裝置4內(nèi)混入的氣體抑制為最小限度。由此，能夠?qū)⒗鋮s裝置4內(nèi)的冷卻氣體的濃度提高至最大限度。特別是， 在作為冷卻氣體使用氦氣的情況下，能夠顯著減少氦氣的使用量。具體地說，能夠使氦氣的流量顯著減少至現(xiàn)有技術(shù)的5%左右至50%左右。因?yàn)槟軌蜻@樣大幅減少氦氣的流量，所以能夠抑制光纖素線的制造成本，能夠制造價(jià)廉的光纖素線。在本實(shí)施方式中，在氦氣之外在冷卻裝置4內(nèi)流動(dòng)二氧化碳?xì)怏w。向冷卻裝置4、連接部件5和涂敷裝置6中的任意一個(gè)導(dǎo)入氦氣和二氧化碳?xì)怏w。 此時(shí)，氦氣和二氧化碳?xì)怏w分離導(dǎo)入冷卻裝置4、連接部件5和涂敷裝置6。作為一個(gè)例子， 在向冷卻裝置4的下部導(dǎo)入氦氣的情況下，二氧化碳?xì)怏w從冷卻裝置4的下部至涂敷裝置6 內(nèi)的樹脂面之間的、導(dǎo)入氦氣的位置的下方側(cè)導(dǎo)入。即，將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入到連接部件5 的下部或涂敷裝置6的上部。在將氦氣導(dǎo)入到連接部件5的上部的情況下，將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入到涂敷裝置6的上部。其中，優(yōu)選將氦氣導(dǎo)入到冷卻裝置4的下部，將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入到連接部件5的下部。通過這樣導(dǎo)入冷卻氣體，能夠在比導(dǎo)入氦氣的位置靠近下方側(cè)處形成充滿二氧化碳?xì)怏w的空間。由此，在涂敷裝置6內(nèi)的覆蓋層樹脂附近存在充分的二氧化碳?xì)怏w，因此， 能夠防止在保護(hù)包覆層內(nèi)混入泡沫。此時(shí)，也可以在導(dǎo)入氦氣的位置與導(dǎo)入二氧化碳?xì)怏w的位置之間設(shè)置分隔物。由此，能夠形成被高濃度的二氧化碳?xì)怏w充滿的空間，能夠更有效地防止在保護(hù)包覆層內(nèi)混入泡沫。此時(shí)，在分隔物的中央部，設(shè)置通過光纖裸線的直徑1 5mm左右的空孔。如果空孔的直徑小于1mm，則容易與光纖裸線接觸而不適合，如果空孔的直徑大于5mm，則以分隔物進(jìn)行劃分的效果下降。氦氣和二氧化碳?xì)怏w的導(dǎo)入口的位置關(guān)系是，使氦氣流入的部位，相對(duì)于向上的冷卻氣體的流動(dòng)為下游測(cè)，使二氧化碳?xì)怏w流入的部位，相對(duì)于向上的冷卻氣體的流動(dòng)為上游側(cè)。由此，冷卻氣體的流動(dòng)成為上行氣流12、13，各個(gè)氣體穩(wěn)定流動(dòng)。因此，能夠進(jìn)行連接部件5的長度方向上的二氧化碳?xì)怏w的濃度調(diào)整，在涂敷裝置6附近二氧化碳?xì)怏w濃度變得最高，能夠防止泡沫向保護(hù)包覆層的混入或泡沫的殘留。進(jìn)一步，因?yàn)樵诶鋮s裝置4的上部(下游)流動(dòng)的氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合狀態(tài)總是穩(wěn)定，所以冷卻裝置4的冷卻能力不會(huì)根據(jù)線速變得不穩(wěn)定而是保持穩(wěn)定。因此，在根據(jù)線速使這些氣體的流量變化時(shí)，能夠響應(yīng)性好地調(diào)整冷卻裝置4的冷卻能力，能夠以一定的覆蓋層徑利用覆蓋層樹脂對(duì)光纖裸線3進(jìn)行涂敷。通過分別調(diào)整流入冷卻裝置4的下部或連接部件5的上部的氦氣和流入涂敷裝置 6的上部或連接部件5的下部的二氧化碳?xì)怏w的流量，能夠調(diào)整冷卻裝置4的冷卻效率(冷卻能力)。在本實(shí)施方式中，從冷卻裝置4的下部(或連接部件5的上部)的氦氣的導(dǎo)入口如朝向冷卻裝置4的上部，使冷卻裝置4內(nèi)的冷卻氣體的溫度上升。因此，冷卻裝置4上部的光纖裸線3處于高溫的區(qū)域中，混合氣體的溫度變高(溫度比光纖裸線3的表面溫度低)。結(jié)果，由光纖裸線3的表面溫度與混合氣體的溫度的溫度差產(chǎn)生的熱的移動(dòng)變緩慢。另一方面，冷卻裝置4下部的光纖裸線處于低溫的區(qū)域中，混合氣體的溫度比光纖裸線3的表面的溫度低。因此，從光纖裸線3的表面向混合氣體產(chǎn)生熱的移動(dòng)，能夠維持光纖裸線3的冷卻。根據(jù)上述內(nèi)容，即使冷卻裝置4內(nèi)的氦氣濃度高，對(duì)冷卻能力調(diào)整的響應(yīng)性也很適當(dāng)(不過于靈敏，也不過于遲鈍)，能夠遍及拉絲出的光纖素線的全長，以一定的覆蓋層徑進(jìn)行保護(hù)包覆層的涂敷。
此處，利用熱電偶測(cè)定冷卻裝置4的上端的混合氣體的溫度和導(dǎo)入口如的混合氣體的溫度，以它們的溫度滿足以下的關(guān)系式的方式調(diào)整混合氣體的流量。[tgasX2(°C )]≤Tgas (°C )≤[tgasX4(°C )]Tgas是冷卻裝置4的上端的混合氣體的溫度，tgas是導(dǎo)入口如的混合氣體的溫度。作為混合氣體的溫度，嚴(yán)格地說，在光纖裸線3的表面部附近、冷卻裝置4的內(nèi)壁附近和它們的中間部能夠形成溫度分布。因此，難以將混合氣體的溫度嚴(yán)格地表示為哪個(gè)部分的溫度。因此，在本實(shí)施方式中，在光纖裸線3與冷卻裝置4的內(nèi)壁的中間位置設(shè)置熱電偶，將測(cè)定出的溫度作為混合氣體的溫度。在[tgasX 2 (0C)] > Tgas的情況下，冷卻裝置4的對(duì)冷卻能力調(diào)整的響應(yīng)性過于靈敏。在Tgas > [tgasX4(°C )]的情況下，相對(duì)于上述外部干擾的冷卻能力的穩(wěn)定性不足。而且，因?yàn)槔鋮s效率下降，所以冷卻裝置4需要更長的冷卻長度(冷卻裝置4內(nèi)的代表溫度(上述測(cè)定溫度)中，溫度[tgasX4(°C )]是上限，但實(shí)際的光纖裸線3附近的溫度推測(cè)為數(shù)百度以上)。通過使冷卻裝置4的上端的混合氣體的溫度范圍滿足上述關(guān)系式，如上所述，對(duì)冷卻能力調(diào)整的響應(yīng)性變得適當(dāng)，而且，即使在發(fā)生上述外部干擾的情況下，也能夠維持光纖裸線3的冷卻。因此，能夠遍及拉絲制作出的光纖素線的全長，以一定的覆蓋層徑涂敷保護(hù)包覆層。以下敘述具體的條件。如果對(duì)流熱傳導(dǎo)率為α (J/m2/K)、固體的表面積為S(m2)、固體溫度為Ts。lid(°C )、 氣體(冷卻氣體)的溫度為Tgas(°c)，則一般來說，在固體與其周圍流動(dòng)的某氣體之間移動(dòng)的熱量Q(J)由下式(1)表示。Q= α S (Tsolid-Tgas) (1)此處，對(duì)流熱傳導(dǎo)率α由下式( 表示。α = c · λ . um · cT1 · vn_m · a_n (2)其中，各符號(hào)表示的是，c:比較常數(shù)，λ 氣體的熱傳導(dǎo)率，u:氣體的流速，d:固體的代表長度，ν 氣體的動(dòng)粘度(=粘度/密度)，a 氣體的熱擴(kuò)散率(=熱傳導(dǎo)率/密度 /比熱容)。m、η取m = 0. 5 0. 8、η = 0. 2 0. 5的值，是根據(jù)氣體的流動(dòng)而變化的系數(shù)。根據(jù)以上內(nèi)容，由使用的氣體的種類、氣體相對(duì)于固體表面的相對(duì)流速和氣體的流動(dòng)決定流熱傳導(dǎo)率。S卩，如果以冷卻裝置4內(nèi)進(jìn)行說明，則光纖裸線3與周圍的冷卻氣體的熱的收支 Qfiber^gas依賴于光纖裸線3的溫度與光纖裸線3周圍的冷卻氣體的溫度差、冷卻裝置4內(nèi)的冷卻氣體相對(duì)于光纖裸線3的相對(duì)速度和該冷卻氣體的流動(dòng)方式。另一方面，周圍的冷卻氣體與冷卻裝置4的熱的收支Qga^1依賴于冷卻裝置4內(nèi)壁的溫度與冷卻裝置4內(nèi)的冷卻氣體的溫度差、以及冷卻裝置4內(nèi)的冷卻氣體相對(duì)于冷卻裝置4內(nèi)壁的相對(duì)速度和冷卻氣體的流動(dòng)方式。將式(2)代入式(1)，則
Qfiber — gas、Qgas — cool 如下所述。Qfiber^gas = C . λ . Uffl . (T1 · V-. a-n · Sfiber · (Tfiber-Tgas)Qgas^cool = C · λ · U、CT1 · V-. · Scool · (Tgas-Tcool)
根據(jù)以上敘述，能夠得到以下內(nèi)容。(1)為了使從光纖裸線3向冷卻氣體的熱的移動(dòng)緩慢，提高冷卻氣體的溫度即可。(2)為了使從光纖裸線3向冷卻氣體的熱的移動(dòng)緩慢，使冷卻氣體的流速變慢(減少冷卻氣體的流量)即可(因?yàn)樵诒景l(fā)明中，冷卻氣體的流動(dòng)為與光纖裸線3的前進(jìn)方向相對(duì)的上行氣流)。(3)為了使從冷卻氣體向冷卻裝置4的熱的移動(dòng)緩慢，提高冷卻裝置4的溫度(一般是致冷劑溫度)即可。(4)為了使從冷卻氣體向冷卻裝置4的熱的移動(dòng)緩慢，使冷卻裝置4內(nèi)壁的表面積變小即可。(5)為了使從冷卻氣體向冷卻裝置4的熱的移動(dòng)緩慢，使冷卻氣體的流速變慢(減少冷卻氣體的流量)即可。此處，⑵和(5)是相同的參數(shù)。此外，對(duì)于(3)來說需要在冷卻裝置4的長度方向上使溫度變化。在冷卻裝置4的長度方向上，能夠使致冷劑溫度變化。但是，致冷劑的熱容量大，因此難以短時(shí)間內(nèi)使致冷劑的溫度變化。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)(1)，通過使(2) ((5))和 (4)最佳化，實(shí)施冷卻裝置4內(nèi)的冷卻氣體溫度的調(diào)整。但是，本條件中，實(shí)際上依賴于冷卻裝置4、冷卻氣體的實(shí)際流動(dòng)的部分較多，因此需要對(duì)每個(gè)冷卻裝置進(jìn)行調(diào)整。但是，本發(fā)明的特征是使冷卻氣體的溫度處于規(guī)定的范圍，只要能夠設(shè)定為規(guī)定的溫度范圍，對(duì)于冷卻裝置4的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造并沒有限定。接著，表示冷卻光纖裸線3所需要的冷卻裝置4的長度的估算方法。在連接冷卻裝置4和涂敷裝置6的狀態(tài)下，適當(dāng)?shù)剡x擇在使冷卻能力最大的狀態(tài)也就是使冷卻裝置4內(nèi)的氣氛為氦氣氣氛的狀態(tài)(氦氣以外的氣體流量為0的狀態(tài))下， 能夠得到需要的冷卻能力的冷卻裝置4的長度。例如，在冷卻裝置4的下部或連接部件5 的上部設(shè)置氦氣的導(dǎo)入口 4a，使IOMandard Liter per Minute (SLM，每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立升)的氦氣流入冷卻裝置4內(nèi)，決定能夠得到需要的冷卻能力的冷卻裝置4的長度。對(duì)于所需冷卻裝置4的長度而言，根據(jù)冷卻裝置4的構(gòu)造(內(nèi)徑、內(nèi)壁表面的形狀、內(nèi)壁的材質(zhì)、冷卻水的溫度等)變化，因此不能夠一概地決定。但是，冷卻裝置4至少需要在能夠使得制造出的光纖素線為良品的設(shè)想的最大線速和氦氣濃度高的理想狀態(tài)下，能夠?qū)⒐饫w裸線冷卻至需要的溫度。此處，將對(duì)于使用圖2所示的冷卻裝置4的情況下的冷卻裝置4的所需長度的線速依存性進(jìn)行驗(yàn)證而得的結(jié)果表示于圖3。作為冷卻裝置4，使用內(nèi)徑Φ IOmm的黃銅制造的管(冷卻筒)，使光纖裸線3通過該管內(nèi)。而且，在該管的外周使約20°C的水循環(huán)。圖3 所示的結(jié)果是實(shí)際進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而驗(yàn)證得到的結(jié)果。根據(jù)圖3能夠確認(rèn)，通過使冷卻裝置4的長度變長，能夠使能夠冷卻光纖裸線3的極限線速(最大線速)增加。接著，研究覆蓋層徑的控制性。利用與線速對(duì)應(yīng)的線速信號(hào)或與覆蓋層徑對(duì)應(yīng)的覆蓋層徑信號(hào)對(duì)上述氦氣流量和/或二氧化碳?xì)怏w流量進(jìn)行反饋控制。根據(jù)抽取機(jī)10的轉(zhuǎn)速計(jì)算出的線速，作為線速信號(hào)向第二控制部發(fā)送。根據(jù)該線速信號(hào)，第二控制部對(duì)氦氣流量進(jìn)行反饋控制。由外徑測(cè)定器7測(cè)定的覆蓋層徑作為覆蓋層徑信號(hào)向第一控制部發(fā)送。根據(jù)該覆蓋層徑信號(hào)，第一控制部對(duì)二氧化碳?xì)怏w流量進(jìn)行反饋控制。此時(shí)，進(jìn)行在允許的線速范圍的整個(gè)區(qū)域中二氧化碳?xì)怏w的流量不為0、冷卻氣體的溫度進(jìn)入上述范圍內(nèi)、并且響應(yīng)性適當(dāng)、能夠?qū)⒏采w層徑控制為一定、抵抗外部干擾的能力強(qiáng)的情況的確認(rèn)。結(jié)果能夠確認(rèn)，冷卻氣體的冷卻裝置4上端的溫度進(jìn)入上述溫度范圍，由此冷卻能力調(diào)整的響應(yīng)性好，相對(duì)于外部干擾也能夠維持冷卻能力。在后述的實(shí)施例中進(jìn)行證實(shí)。此外，在本實(shí)施方式中，如圖4所示，通過在冷卻筒14a的內(nèi)壁設(shè)置凸部14f，能夠使冷卻裝置4的內(nèi)部為凹凸形狀。該凸部14f能夠在冷卻筒14a的同一面上設(shè)置多個(gè)，并且能夠沿冷卻筒14a的長度方向設(shè)置多個(gè)。通過在該冷卻筒14a的內(nèi)壁設(shè)置凸部14f，光纖裸線3的周圍的混合氣體與冷卻筒 14a內(nèi)的冷卻水的熱交換變得良好。通過適當(dāng)變更該凸部14f的大小、形狀、配置和個(gè)數(shù)而調(diào)整冷卻裝置4的內(nèi)壁表面積，能夠使混合氣體的溫度從冷卻裝置4氣體導(dǎo)入口如朝向上部變高。例如，如果從冷卻裝置4的上方向下方(氣體導(dǎo)入口如周邊)使凸部14f的大小逐漸變小，并且使個(gè)數(shù)增加， 使能夠進(jìn)行熱交換的表面積逐漸變大，則能夠使得在冷卻裝置4的下方(氣體導(dǎo)入口如周邊)混合氣體的溫度低，朝向上部使該溫度變高。在本發(fā)明的光纖裸線的制造方法中，優(yōu)選根據(jù)冷卻裝置4的長度、線速、冷卻氣體的混合比率、冷卻氣體的流量、溫度等，預(yù)先設(shè)定冷卻筒14a的內(nèi)壁的表面積。在本實(shí)施方式中，利用兩個(gè)系統(tǒng)以上的獨(dú)立信號(hào)控制氦氣的流量和二氧化碳?xì)怏w的流量。作為兩個(gè)系統(tǒng)以上的獨(dú)立信號(hào)，使用表示光纖素線11的線速的線速信號(hào)，和表示光纖素線11的覆蓋層徑的覆蓋層徑信號(hào)?？梢愿鶕?jù)線速變動(dòng)范圍，切換利用覆蓋層徑信號(hào)控制的氣體的種類。優(yōu)選的是，根據(jù)線速信號(hào)通過反饋控制使熱傳導(dǎo)率高的氦氣的流量變化，根據(jù)覆蓋層徑信號(hào)通過反饋控制(PID控制)使熱傳導(dǎo)率低的二氧化碳?xì)怏w的流量變化。關(guān)于在二氧化碳?xì)怏w的導(dǎo)入口 fe與氦氣的導(dǎo)入口如之間存在的二氧化碳?xì)怏w和氦氣的混合氣體區(qū)域(成為上行氣流的二氧化碳?xì)怏w和不隨著光纖裸線3的氦氣混合的區(qū)域)，該區(qū)域的混合氣體，也由于在該區(qū)域的上游側(cè)(涂敷裝置6側(cè))產(chǎn)生的冷卻氣體的上行氣流而成為上行氣流。因此，冷卻裝置4、連接部件5和涂敷裝置6內(nèi)的冷卻氣體的流動(dòng)總是向冷卻裝置4的上方(加熱爐2側(cè))流動(dòng)，最終從冷卻裝置4的上端排出。因此，在本實(shí)施方式的光纖素線的制造方法中，冷卻能力的調(diào)整容易且響應(yīng)性好。由此，在本實(shí)施方式的光纖素線的制造方法中，在整個(gè)線速范圍內(nèi)，能夠響應(yīng)性好地進(jìn)行使覆蓋層徑一定的冷卻裝置4的冷卻能力的控制。在本實(shí)施方式的冷卻裝置4中，使流入冷卻裝置4內(nèi)的氣體的流量根據(jù)線速等變化時(shí)，使用的各個(gè)氣體的增減方向相反。即，在線速低的情況下，氦氣的流量下降，二氧化碳?xì)怏w的流量增加。因此，與熱傳導(dǎo)率高的氦氣的流量固定的情況相比較，二氧化碳?xì)怏w的增加量變少。另一方面，在線速高的情況下，氦氣的流量增加而二氧化碳?xì)怏w的流量下降。這樣，在本實(shí)施方式中，雖然冷卻裝置4內(nèi)的氣體流量的總量變化，但來自外部的氣體的侵入變少，而且氣體的增減方向相互相反，因此，冷卻氣體流量的總量不會(huì)顯著增加。因此，不會(huì)發(fā)生光纖裸線3的搖晃。在本實(shí)施方式的光纖素線的制造方法中，根據(jù)線速信號(hào)對(duì)熱傳導(dǎo)率高的氦氣的流量進(jìn)行反饋控制。由此，在線速慢的情況下，能夠使氦氣的流量尤其少，根據(jù)情況也能夠減少至0。另一方面，在線速高的情況下，能夠?qū)⒑獾牧髁吭黾又聊軌蚶鋮s光纖裸線3的適當(dāng)?shù)牧髁?。但是，在確保冷卻裝置4的適當(dāng)?shù)睦鋮s長度的基礎(chǔ)上，調(diào)整各個(gè)冷卻氣體的流量并進(jìn)行冷卻能力的微調(diào)整。因此，冷卻氣體流量不會(huì)顯著增加(例如lOL/min以上)。結(jié)果，不會(huì)成為使光纖裸線3的線發(fā)生搖晃的冷卻氣體流量。本實(shí)施方式的光纖素線的制造方法中，根據(jù)覆蓋層徑信號(hào)對(duì)熱傳導(dǎo)率低的二氧化碳?xì)怏w的流量進(jìn)行反饋控制。由此，在存在覆蓋層徑變大的傾向時(shí)，二氧化碳?xì)怏w的流量增加。另一方面，在存在覆蓋層徑變細(xì)的傾向時(shí)，二氧化碳?xì)怏w的流量減少。結(jié)果，能夠?qū)⒏采w層徑控制為一定。在上述實(shí)施方式中，記載了將氦氣和二氧化碳?xì)怏w分別導(dǎo)入的冷卻裝置、連接部件、涂敷裝置的情況。但是，在本發(fā)明中，也可以在預(yù)先混合氦氣和二氧化碳?xì)怏w之后，將該混合氣體從冷卻裝置的下部、連接部件或涂敷裝置的上部導(dǎo)入。在該情況下，與上述實(shí)施方式同樣，氦氣的流量在根據(jù)線速信號(hào)進(jìn)行反饋控制之后與二氧化碳?xì)怏w混合，二氧化碳?xì)怏w的流量在根據(jù)覆蓋層徑信號(hào)進(jìn)行反饋控制之后與氦氣混合。實(shí)施例以下利用實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。在光纖素線的制造工序中，放入冷卻裝置時(shí)的光纖裸線的溫度使用輻射溫度計(jì)測(cè)定。向冷卻裝置導(dǎo)入的冷卻氣體和從冷卻裝置排出的冷卻氣體的溫度使用熱電偶測(cè)定。熱電偶的設(shè)置位置為光纖裸線與冷卻裝置內(nèi)壁的大約中間位置。冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體在光纖裸線附近溫度最高，具有隨著朝向冷卻裝置內(nèi)壁溫度變低的傾向。實(shí)際上，光纖裸線附近的冷卻氣體根據(jù)光纖裸線的線速隨著該光纖裸線成為下行氣流。另一方面，冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體基本上為上行氣流。由此，下行氣流和上行氣流混合，冷卻氣體的流動(dòng)變得復(fù)雜。因此，冷卻氣體的溫度分布也變得混亂。從而，不是將冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體溫度， 而是將從冷卻裝置排出的冷卻氣體的溫度作為冷卻裝置內(nèi)的氣體的溫度的代表值使用。如下所述定義相對(duì)于外部干擾的耐性(外部干擾耐性)。即使在線速由于外部干擾而變動(dòng)的情況下，也能夠進(jìn)行光纖裸線的穩(wěn)定的冷卻， 穩(wěn)定冷卻的結(jié)果是，冷卻裝置出口處的光纖裸線的溫度的變動(dòng)變小。結(jié)果，能夠?qū)⒏采w層徑的變動(dòng)抑制為士 Iym以下。但是，除去光纖裸線的外徑變動(dòng)的主要原因(在光纖裸線變 Klym的情況下，測(cè)定出的覆蓋層徑=光纖裸線外徑+覆蓋層徑壁厚，因此覆蓋層徑允許 2 μ m的變化)。此外，即使在線速由于外部干擾而變動(dòng)的情況下，反饋控制也不會(huì)偏離，冷卻裝置中的冷卻能力調(diào)整穩(wěn)定地進(jìn)行，穩(wěn)定冷卻的結(jié)果是，冷卻裝置出口處的光纖裸線的溫度的變動(dòng)變小。結(jié)果，能夠?qū)⒏采w層徑的變動(dòng)抑制為士 Iym以下。(實(shí)施例1)在圖1所示的裝置結(jié)構(gòu)中，以中心線速1500m/min進(jìn)行光纖素線的拉絲，進(jìn)行光纖素線的制造。與加熱爐不連接的冷卻裝置與涂敷裝置由連接部件連接。以向冷卻裝置的下部流入氦氣的方式配置管路，以向涂敷裝置的上部流入二氧化碳?xì)怏w的方式配置管路。連接部件的長度為300mm。作為冷卻裝置，將黃銅制造的內(nèi)徑Φ為10mm、內(nèi)壁形狀平坦、長度為Im的冷卻筒連接5個(gè)而使用，使冷卻裝置的冷卻長度為5m。此外，使在循環(huán)水筒內(nèi)循環(huán)的冷卻水的溫度為20°C。利用覆蓋層徑信號(hào)對(duì)二氧化碳?xì)怏w的流量進(jìn)行反饋控制。冷卻裝置內(nèi)的總氣體流量為5SLM，使氦氣的流量為4SLM，使二氧化碳?xì)怏w的流量為1SLM。測(cè)定光纖裸線的溫度和混合氣體的溫度。進(jìn)入冷卻裝置的光纖裸線的溫度為 1100°C，導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體(氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體)的溫度為25°C，從冷卻裝置的上端排出的混合氣體的溫度為68°C。在該情況下，實(shí)施合計(jì)1萬km的光纖素線的拉絲。結(jié)果，冷卻裝置的冷卻能力的響應(yīng)性、相對(duì)于外部干擾的耐性良好，制造出的光纖素線中覆蓋層徑均勻?yàn)榱己玫臓顟B(tài)。在圖5和圖6分別表示該實(shí)施例1的光纖裸線的光纖徑變動(dòng)、線速變動(dòng)和覆蓋層徑變動(dòng)的一個(gè)例子。(實(shí)施例2)使冷卻裝置的內(nèi)徑Φ為7mm，并且使冷卻裝置內(nèi)的總氣體流量為2SLM，使氦氣的流量為1. 5SLM，使二氧化碳?xì)怏w的流量為0. 5SLM，除此之外與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行光纖素線的制造。測(cè)定光纖裸線的溫度和混合氣體的溫度。進(jìn)入冷卻裝置的光纖裸線的溫度為 1100°C，導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體(氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體)的溫度為25°C，從冷卻裝置的上端排出的混合氣體的溫度為99°C。在該情況下，實(shí)施合計(jì)1萬km的光纖素線的拉絲。結(jié)果，冷卻裝置的冷卻能力的響應(yīng)性、相對(duì)于外部干擾的耐性良好，制造出的光纖素線中覆蓋層徑均勻?yàn)榱己玫臓顟B(tài)。在圖7和圖8分別表示該實(shí)施例2的線速變動(dòng)和覆蓋層徑變動(dòng)的一個(gè)例子。(實(shí)施例3)使冷卻裝置的內(nèi)徑Φ為15mm，使冷卻裝置的內(nèi)壁的形狀為凹凸形狀(參照?qǐng)D4)， 并且使冷卻裝置內(nèi)的總氣體流量為10SLM，使氦氣的流量為8SLM，使二氧化碳?xì)怏w的流量為2SLM，除此之外與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行光纖素線的制造。在本實(shí)施例中，在冷卻裝置的內(nèi)壁1 形成有凸部14f，由此在冷卻裝置內(nèi)形成凹凸形狀，使冷卻裝置內(nèi)的表面積增大。因此，冷卻裝置的內(nèi)壁和冷卻裝置內(nèi)的氣體的熱交換更為良好。測(cè)定光纖裸線的溫度和混合氣體的溫度。進(jìn)入冷卻裝置的光纖裸線的溫度為 1100°C，導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體(氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體)的溫度為25°C，從冷卻裝置的上端排出的混合氣體的溫度為52°C。在該情況下，實(shí)施合計(jì)1萬km的光纖素線的拉絲。結(jié)果，冷卻裝置的冷卻能力的響應(yīng)性、相對(duì)于外部干擾的耐性良好，制造出的光纖素線中覆蓋層徑均勻?yàn)榱己玫臓顟B(tài)。在圖9和圖10分別表示該實(shí)施例3的線速變動(dòng)和覆蓋層徑變動(dòng)的一個(gè)例子。(比較例1氣體流量少(流速慢)，因此光纖裸線與氣體之間的熱交換不充分，不能夠冷卻光纖裸線的例子)使冷卻裝置內(nèi)的總氣體流量為1SLM，使氦氣的流量為0. 75SLM，使二氧化碳?xì)怏w的流量為0. 25SLM，除此之外與實(shí)施例2同樣地進(jìn)行光纖素線的制造。雖然開始了拉絲，但在成為線速1500m/min的穩(wěn)定線速之前，不能夠進(jìn)行光纖裸線的冷卻，不能夠拉絲。(比較例2排出氣體溫度高，冷卻裝置的響應(yīng)性變得過于不敏感的例子)
作為冷卻裝置，將黃銅制造的內(nèi)徑Φ為7mm、內(nèi)壁形狀平坦、長度為Im的冷卻筒連接7個(gè)而使用，使該冷卻裝置的冷卻長度為7m，除此之外，與比較例1同樣地進(jìn)行光纖素線的制造。開始拉絲，能夠使線速為1500m/min。測(cè)定光纖裸線的溫度和混合氣體的溫度。進(jìn)入冷卻裝置的光纖裸線的溫度為1100°c，導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體(氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體)的溫度為25°c，從冷卻裝置的上端排出的混合氣體的溫度為134°C。在該狀態(tài)下，實(shí)施合計(jì)1萬km的光纖素線的拉絲。結(jié)果，在約三次的瞬間的光纖徑變動(dòng)產(chǎn)生時(shí)，冷卻裝置的冷卻能力來不及響應(yīng)，覆蓋層徑變細(xì)，結(jié)果不能夠涂敷，觀察到光纖素線的斷線。 在圖11和圖12分別表示該比較例2的線速變動(dòng)和覆蓋層徑變動(dòng)的一個(gè)例子。(比較例3排出氣體溫度低，響應(yīng)性過于靈敏的例子)使冷卻裝置的內(nèi)徑Φ為20mm，并且使冷卻裝置內(nèi)的總氣體流量為20SLM，使氦氣的流量為16SLM，使二氧化碳?xì)怏w的流量為4SLM，除此之外與實(shí)施例3同樣地進(jìn)行光纖素線的制造。測(cè)定光纖裸線的溫度和混合氣體的溫度。進(jìn)入冷卻裝置的光纖裸線的溫度為 1100°C，導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體(氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體)的溫度為25°C，從冷卻裝置的上端排出的混合氣體的溫度為44°C。在該情況下，實(shí)施合計(jì)1萬km的光纖素線的拉絲。結(jié)果，存在冷卻裝置的冷卻能力的響應(yīng)性變得靈敏的情況，在由線速變動(dòng)引起的低線速時(shí)存在覆蓋層徑微小變動(dòng)的部位。相對(duì)于外部干擾的耐性良好，能夠進(jìn)行拉絲，但制造出的光纖素線的覆蓋層徑存在變動(dòng)，不是良品。在圖13和圖14分別表示線速變動(dòng)和覆蓋層徑變動(dòng)的一個(gè)例子。如圖14所示，線速越低，變動(dòng)幅度越大。(實(shí)施例4線速為2000m/min的例子)以中心線速2000m/min進(jìn)行拉絲，作為冷卻裝置，將黃銅制造的內(nèi)徑Φ為10mm、 內(nèi)壁形狀平坦、長度為Im的冷卻筒連接7個(gè)而使用，使該冷卻裝置的冷卻長度為7m，并且使冷卻裝置內(nèi)的總氣體流量為4SLM，使氦氣的流量為3. 5SLM，使二氧化碳?xì)怏w的流量為 0. 5SLM，除此之外與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行光纖素線的制造。測(cè)定光纖裸線的溫度和混合氣體的溫度。進(jìn)入冷卻裝置的光纖裸線的溫度為 1200°C，導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體(氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體)的溫度為25°C，從冷卻裝置的上端排出的混合氣體的溫度為86°C。在該情況下，實(shí)施合計(jì)1萬km的光纖素線的拉絲。結(jié)果，冷卻裝置的冷卻能力的響應(yīng)性、相對(duì)于外部干擾的耐性良好，制造出的光纖素線的覆蓋層徑均勻?yàn)榱己玫臓顟B(tài)。(實(shí)施例5線速為2500m/min的例子)以中心線速2500m/min進(jìn)行拉絲，作為冷卻裝置，將黃銅制造的內(nèi)徑Φ為15mm、 內(nèi)壁形狀凹凸、長度為Im的冷卻筒連接8個(gè)而使用，使該冷卻裝置的冷卻長度為8m，并且使冷卻裝置內(nèi)的總氣體流量為3SLM，使氦氣的流量為2. 6SLM，使二氧化碳?xì)怏w的流量為 0. 4SLM，除此之外與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行光纖素線的制造。測(cè)定光纖裸線的溫度和混合氣體的溫度。進(jìn)入冷卻裝置的光纖裸線的溫度為 1200°C，導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體(氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體)的溫度為25°C，從冷卻裝置的上端排出的混合氣體的溫度為76°C。在該情況下，實(shí)施合計(jì)1萬km的光纖素線的拉絲。結(jié)果，冷卻能力的響應(yīng)性、相對(duì)于外部干擾的耐性良好，制造出的光纖素線的覆蓋層徑均勻?yàn)榱己玫臓顟B(tài)。(實(shí)施例6線速為1000m/min的例子)以中心線速lOOOm/min進(jìn)行拉絲，作為冷卻裝置，將黃銅制造的內(nèi)徑Φ為10mm、內(nèi)壁形狀平坦、長度為Im的冷卻筒連接3. 5個(gè)而使用，使該冷卻裝置的冷卻長度為3. 5m，除此之外與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行光纖素線的制造。測(cè)定光纖裸線的溫度和混合氣體的溫度。進(jìn)入冷卻裝置的光纖裸線的溫度為 1000°C，導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體(氦氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體)的溫度為25°C，從冷卻裝置的上端排出的混合氣體的溫度為57°C。在該情況下，實(shí)施合計(jì)1萬km的光纖素線的拉絲。結(jié)果，冷卻能力的響應(yīng)性、相對(duì)于外部干擾的耐性良好，制造出的光纖素線的覆蓋層徑均勻?yàn)榱己玫臓顟B(tài)。在表1中總結(jié)以上的實(shí)施例1 6和比較例1 3的結(jié)果。研究該結(jié)果。[表1]
權(quán)利要求
1.一種光纖素線的制造方法，其具有 利用加熱爐使光纖母材熔融變形的工序；將所述光纖母材的所述熔融變形的部位作為光纖裸線進(jìn)行抽出的工序； 利用冷卻裝置強(qiáng)制冷卻所述光纖裸線的工序；利用涂敷裝置在強(qiáng)制冷卻后的所述光纖裸線上形成保護(hù)包覆層的工序；以及利用固化裝置使所述保護(hù)包覆層固化的工序， 該光纖素線的制造方法的特征在于，對(duì)所述冷卻裝置和所述涂敷裝置之間進(jìn)行氣密性的連接，利用所述涂敷裝置內(nèi)的樹脂的彎月面封閉在所述冷卻裝置內(nèi)流動(dòng)的冷卻氣體向所述涂敷裝置側(cè)的流動(dòng)，由此使所述冷卻裝置內(nèi)的所述冷卻氣體的流動(dòng)成為上行氣流，從所述冷卻裝置的上端向外部排出；通過調(diào)整所述冷卻氣體的流量，使所述冷卻氣體的溫度從所述冷卻裝置的下部向所述冷卻裝置的上部變高。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖素線的制造方法，其中， 作為所述冷卻氣體使用氦氣和二氧化碳?xì)怏w；從所述冷卻裝置的下部到所述涂敷裝置內(nèi)的所述樹脂的所述彎月面之間的任意位置導(dǎo)入所述氦氣；從所述冷卻裝置的下部到所述涂敷裝置內(nèi)的所述樹脂的所述彎月面之間的、并且位于所述氦氣的導(dǎo)入部位的下方側(cè)的任意位置導(dǎo)入所述二氧化碳?xì)怏w。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光纖素線的制造方法，其中， 使用連接部件連接所述冷卻裝置和所述涂敷裝置。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法，其中，基于在所述冷卻裝置上端的所述氦氣和所述二氧化碳?xì)怏w的混合氣體的溫度和在導(dǎo)入所述氦氣的導(dǎo)入口的所述混合氣體的溫度，調(diào)整所述氦氣的流量和所述二氧化碳?xì)怏w的流量。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法，其中，在所述冷卻裝置上端的所述混合氣體的溫度設(shè)為Tgas，在所述導(dǎo)入口的所述混合氣體的溫度設(shè)為tgas時(shí)，滿足以下的關(guān)系式，[tgasX2(°C)]彡 Tgas(°C)彡[tgasX4(°C)]。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法，其中，在比導(dǎo)入所述氦氣的位置靠下的下方側(cè)形成充滿所述二氧化碳?xì)怏w的空間。
7.如權(quán)利要求2 6中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法，其中，設(shè)置分隔物，對(duì)導(dǎo)入所述氦氣的位置與導(dǎo)入所述二氧化碳?xì)怏w的位置之間進(jìn)行分隔， 使光纖裸線通過在所述分隔物的中心部設(shè)置的直徑為1 5mm的孔。
8.如權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法，其中， 從所述冷卻裝置的下部導(dǎo)入所述氦氣；從所述連接部件導(dǎo)入所述二氧化碳?xì)怏w。
9.如權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法，其中， 從所述連接部件導(dǎo)入所述氦氣；從所述涂敷裝置導(dǎo)入所述二氧化碳?xì)怏w。
10.如權(quán)利要求9所述的光纖素線的制造方法，其中， 從所述涂敷裝置的上部導(dǎo)入所述二氧化碳?xì)怏w。
11.如權(quán)利要求1所述的光纖素線的制造方法，其中， 作為所述冷卻氣體使用氦氣和二氧化碳?xì)怏w；在混合所述氦氣和所述二氧化碳?xì)怏w后，從所述冷卻裝置的下部到所述涂敷裝置上部之間的任意位置導(dǎo)入所述混合氣體。
12.如權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法，其中， 預(yù)先設(shè)定所述冷卻裝置的內(nèi)壁的表面積。
13.—種光纖素線，其由權(quán)利要求1 12中任一項(xiàng)所述的光纖素線的制造方法制造得
全文摘要
本發(fā)明提供一種光纖素線的制造方法。在該光纖素線的制造方法中，氣密地連接冷卻裝置和涂敷裝置，利用涂敷裝置內(nèi)的樹脂的彎月面封閉在冷卻裝置內(nèi)流動(dòng)的冷卻氣體向涂敷裝置側(cè)的流動(dòng)，由此使冷卻裝置內(nèi)的冷卻氣體的流動(dòng)成為上行氣流，從冷卻裝置的上端向外部排出，通過調(diào)整冷卻氣體的流量，使冷卻氣體的溫度從冷卻裝置的下部向冷卻裝置的上部變高。
文檔編號(hào)G02B6/44GK102272063SQ20108000391
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者岡田健志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社藤倉