CN111902375B

CN111902375B - 炉内气体供给装置、光纤制造装置、光纤的制造方法

Info

Publication number: CN111902375B
Application number: CN201980021449.7A
Authority: CN
Inventors: 吉川智; 常石克之
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: RU2757891C1; JPWO2019182136A1; US11795099B2; US20210094867A1; KR102645920B1; WO2019182136A1; EP3770126A1; KR20200135357A; EP3770126A4; CN111902375A; JP7334724B2

Abstract

本发明的目的在于，提供不易发生气体的流速不均匀、温度不均匀，能够减小光纤的外径变动的炉内气体供给装置等。本发明是向拉丝炉内供给气体的炉内气体供给装置。具有：第1流路，其使气体从规定的第1气体入口导入，从规定的第1气体出口朝向气体储存部流动；以及第2流路，其使在气体储存部中存留的气体从规定的第2气体入口导入，从规定的第2气体出口朝向拉丝炉的炉心管流动。气体储存部设置于第1气体出口和第2气体入口之间。第2气体入口的开口位置设置于与第1气体出口的开口位置不同的位置。

Description

炉内气体供给装置、光纤制造装置、光纤的制造方法

技术领域

本发明涉及炉内气体供给装置、光纤制造装置、光纤的制造方法。

本申请要求基于2018年03月23日申请的日本申请第2018－057227号的优先权，引用在上述日本申请中记载的全部记载内容。

背景技术

在专利文献1至3中公开了不将外部气体卷入拉丝炉内的构造。

专利文献1：日本特开2012－56815号公报

专利文献2：日本特开2007－70189号公报

专利文献3：日本特开昭62－260731号公报

发明内容

本发明的一个方式所涉及的炉内气体供给装置，其向拉丝炉内供给气体，该炉内气体供给装置具有：第1流路，其使所述气体从规定的第1气体入口导入，从规定的第1气体出口朝向气体储存部流动；以及第2流路，其使在所述气体储存部中存留的气体从规定的第2气体入口导入，从规定的第2气体出口朝向所述拉丝炉的炉心管流动，所述气体储存部设置于所述第1气体出口和所述第2气体入口之间，所述第2气体入口的开口位置设置于与所述第1气体出口的开口位置不同的位置。

附图说明

图1是对本发明的一个实施方式所涉及的光纤用拉丝炉的概略进行说明的图。

图2A是实施例1的炉内气体供给装置的斜视图。

图2B是图2A的分解斜视图。

图3A是图2B的剖视图。

图3B是图2A的III－III线矢向剖视图。

图4是实施例2的炉内气体供给装置的剖视图。

图5A是实施例3的炉内气体供给装置的斜视图。

图5B是图5A的分解斜视图。

图6是图5A的VI－VI线矢向剖视图。

具体实施方式

[本发明所要解决的课题]

光纤是将以石英为主要成分的光纤用玻璃母材(以下称为玻璃母材)插入光纤用拉丝炉(以下称为拉丝炉)的炉心管内，将玻璃母材的前端加热熔融而细径化，由此从拉丝炉的下方进行拉丝。此时的拉丝炉内的温度为大约2000℃，温度非常高，因此在拉丝炉内的部件中使用耐热性优异的石墨。

在该情况下，向拉丝炉内供给气体而将拉丝炉内设为正压，防止外部气体(氧气)进入拉丝炉内，但如果拉丝炉和玻璃母材之间的间隙处没有实现良好的气密性(没有密封)，则外部气体卷入拉丝炉内而对拉丝炉的寿命造成影响。在上述专利文献1至3中，公开了不将外部气体卷入拉丝炉内的构造。

另外，向拉丝炉内导入的气体优选沿周向均等地供给至拉丝炉内。在将气体从具有一定的面积的气体出口向拉丝炉内送入的情况下，气体的流速在气体出口的中心部附近大，随着向周边部远离而变小，因此在拉丝炉内在周向发生流速不均匀。另外，在气体的温度低的状态下(未加热)向拉丝炉内送入的情况下，气体导入部的温度和到达至玻璃熔点程度的拉丝炉中心部的温度之间的温度差变大，因此在拉丝炉内发生温度不均匀。如果发生流速不均匀、温度不均匀，则在拉丝炉内容易发生气体的对流，拉丝出的光纤的外径变动变大。

因此，本发明的目的在于，提供不易发生气体的流速不均匀、温度不均匀，能够减小光纤的外径变动的炉内气体供给装置、光纤制造装置、光纤的制造方法。

[本发明的效果]

根据本发明，在拉丝炉内不易发生气体的流速不均匀、温度不均匀，能够减小光纤的外径变动。

[本发明的实施方式的说明]

首先，列举本发明的实施方式的内容而进行说明。

本发明的一个方式所涉及的炉内气体供给装置，(1)向拉丝炉内供给气体，该炉内气体供给装置具有：第1流路，其使所述气体从规定的第1气体入口导入，从规定的第1气体出口朝向气体储存部流动；以及第2流路，其使在所述气体储存部中存留的气体从规定的第2气体入口导入，从规定的第2气体出口朝向所述拉丝炉的炉心管流动，所述气体储存部设置于所述第1气体出口和所述第2气体入口之间，所述第2气体入口的开口位置设置于与所述第1气体出口的开口位置不同的位置。第2流路的第2气体入口设置于不与第1流路的第1气体出口相对的位置，从第1气体出口流出的气体与第2气体入口的周围碰撞而流速降低，因此不易发生向拉丝炉内进入时的气体的流速不均匀。另外，通过在第1气体出口和第2气体入口之间设置气体储存部，从而从第1气体出口流出的气体进入至第2气体入口为止花费时间，通过拉丝炉内的热被加热而温度上升，因此不易发生拉丝炉内的气体的温度不均匀。

(2)在本发明的炉内气体供给装置的一个方式中，具有：外侧部件，其具有所述第1流路；以及内侧部件，其与该外侧部件相比配置于内侧，并且具有所述第2流路。如果分割为外侧部件和内侧部件，则容易形成第1流路、第2流路，并且容易设置气体储存部。

(3)在本发明的炉内气体供给装置的一个方式中，所述第2气体出口由沿所述炉心管的周向的多个长孔或者狭缝形成。如果将第2气体出口由多个长孔或者狭缝形成，则与由圆孔形成的情况相比能够减小来自第2流路的气体的流速，能够减小流速不均匀。

(4)在本发明的炉内气体供给装置的一个方式中，所述第2气体出口由遍及所述炉心管的整周的连续的1个狭缝形成。如果将第2气体出口由连续的狭缝形成，则能够进一步减小来自第2流路的气体的流速，能够进一步减小流速不均匀。

(5)本发明的一个方式所涉及的光纤制造装置由上述的炉内气体供给装置和供光纤用玻璃母材插入的拉丝炉构成。能够提供不易发生流速不均匀、温度不均匀，光纤的外径变动少的光纤制造装置。

(6)本发明的一个方式所涉及的光纤的制造方法使用上述的炉内气体供给装置，向由所述气体充满的所述拉丝炉内插入光纤用玻璃母材，将该光纤用玻璃母材在所述拉丝炉内加热熔融而拉丝出光纤。能够提供不易发生流速不均匀、温度不均匀，光纤的外径变动少的光纤制造方法。

[本发明的实施方式的详细内容]

下面，参照附图，对本发明所涉及的炉内气体供给装置、光纤制造装置、光纤的制造方法的优选的实施方式进行说明。此外，以下以通过加热器对炉心管进行加热的电阻炉为例进行说明，但在对线圈施加高频电源，将炉心管感应加热的感应炉中也能够应用本发明。另外，玻璃母材的悬挂机构、拉丝炉的结构等都是下述说明的一个例子，并不限定于此。

拉丝炉1具有炉框体2、炉心管3、加热源(加热器)4、密封构造10以及炉内气体供给装置20。炉框体2具有上端开口部2a和下端开口部2b，例如，由不锈钢制形成。炉心管3在炉框体2的中央部以圆筒状形成，与上端开口部2a连通。炉心管3为石墨制，在该炉心管3内，将玻璃母材5从上端开口部2a以通过密封构造10密封的状态进行插入。

在炉框体2内，将加热器4以包围炉心管3的方式配置，将隔热材料7以覆盖加热器4的外侧的方式收纳。加热器4对插入至炉心管3的内部的玻璃母材5进行加热熔融，从其下端部5a使熔融缩径的光纤5b垂下。玻璃母材5能够通过另外设置的移动机构向拉丝方向(下侧方向)移动，在玻璃母材5的上侧连结有用于将玻璃母材5悬挂支撑的支撑棒6。另外，炉内气体供给装置20例如设置于密封构造10和上端开口部2a之间，形成为能够向炉心管3内供给用于防止氧化、劣化的惰性气体(例如含有氩或者氮等的气体)。

此外，在图1中，举出了在炉心管3的内壁的上端部直接形成有上端开口部2a的例子，但并不限定于此。例如，也可以将成为比炉心管3的内径d更窄的上端开口部的上盖设置于炉心管3的上侧，在该情况下成为密封对象的间隙成为在该窄的上端开口部和玻璃母材5之间产生的间隙。另外，玻璃母材5的剖面形状基本上是以正圆形为目标而生成的，但也可以不考虑其精度而在一部分以非圆形状存在，另外也可以是椭圆形等。

(实施例1)

图2A是实施例1的炉内气体供给装置的斜视图，图2B是图2A的分解斜视图。另外，图3A是图2B的剖视图，图3B是图2A的III－III线矢向剖视图。

如图2A所示，炉内气体供给装置20具有形成为圆筒形状的外侧部件21及内侧部件31。内侧部件31与外侧部件21相比配置于内侧，能够相对于外侧部件21装卸。

外侧部件21例如由石墨形成，如图2B所示，具有同心的外周壁22和内周壁23。另外，如图3A所示，例如，内周壁23的下端形成有朝向外侧部件21的径向内侧延伸，能够载置内侧部件31的基座部24。

在外侧部件21的内部具有第1流路25。详细地说，第1流路25是在外侧部件21的径向延伸、将外周壁22和内周壁23贯通而形成的。

第1流路25例如以圆孔形成，如图2B所示，第1气体入口26在外周壁22开口，第1气体出口27在内周壁23开口。此外，第1气体入口26相当于本发明的第1流路的第1气体入口，第1气体出口27相当于本发明的第1流路的第1气体出口。另外，第1流路25在外侧部件21例如设置有20至30个，沿外侧部件21的周向大致等间隔地配置。

此外，气体朝向第1流路25的供给量优选由控制器(省略图示)控制。

内侧部件31例如由石墨制形成，如图2B所示，具有同心的外周壁32和内周壁33。另外，如图3A所示，例如，在内周壁33的上端形成有朝向内侧部件31的径向外侧延伸的凸缘部34。

在内侧部件31的内部具有第2流路35。详细地说，第2流路35是在内侧部件31的径向延伸、将外周壁32和内周壁33贯通而形成的。

第2流路35例如由将圆孔沿内侧部件31的周向延伸的长孔形成，第2气体入口36在外周壁32开口，第2气体出口37在内周壁33开口。此外，第2气体入口36相当于本发明的第2流路的第2气体入口，第2气体出口37相当于本发明的第2流路的第2气体出口。另外，第2流路35在内侧部件31例如设置有12个，沿内侧部件31的周向大致等间隔地配置。此外，在图2A、图2B、图3A、图3B中，举出从第2气体入口36遍及第2气体出口37而形成为长孔的例子进行了说明，但也可以是第2气体入口36以圆孔形成，将第2气体出口37形成为长孔。

但是，第2流路35形成于不与第1流路25相对的位置。具体地说，第2流路35在从拉丝炉的高度方向(与外侧部件21、内侧部件31的高度方向相同的方向：图2A、图2B、图3A、图3B的上下方向)观察时与第1流路25相比形成于下方，第2气体入口36不与第1气体出口27相对，与相比于第1气体出口27而处于下方的内周壁23相对配置。即，第1气体出口27也与相比于第2气体入口36而处于上方的外周壁32相对配置。此外，也可以在内侧部件31的上表面、外侧部件21的上表面附带有用于进行流路的对位的标记。此外，第2气体入口36和第1气体出口27也可以不是在上下方向，而是在左右方向其位置错开。

另外，如图3B所示，在外侧部件21和内侧部件31之间设置有缓冲空间40。此外，缓冲空间40相当于本发明的气体储存部。

详细地说，如果将图3A所示的内侧部件31朝向外侧部件21下降，将内侧部件31的下端部34a载置于外侧部件21的基座部24，则如图3B所示，在外侧部件21的内周壁23和内侧部件31的外周壁32之间、且在内侧部件31的凸缘部34和外侧部件21的基座部24之间形成轮状的缓冲空间40。能够在缓冲空间40中，储存在图3A中说明的从第1气体出口27流出而向第2气体入口36进入前的气体。

如上所述，第2气体入口36设置于不与第1气体出口27相对的位置，从第1气体出口27流出的气体与内侧部件31的外周壁32碰撞而流速降低，因此不易产生向拉丝炉内进入时的气体的周向的流速不均匀，向拉丝炉内进入的气体的流速均等化。

另外，在第1气体出口27和第2气体入口36之间设置缓冲空间40，由此从第1气体出口27流出的气体进入至第2气体入口36为止花费时间，通过拉丝炉内的热被加热而温度上升，因此不易发生气体的温度不均匀，拉丝炉内的气体的温度均等化。

另外，如果分割为外侧部件21和内侧部件31，则容易形成第1流路25、第2流路35，并且也容易设置缓冲空间40。

并且，如果将第2流路35的气体出口37由多个长孔形成，则与以圆孔形成的情况相比能够减小来自第2流路35的气体的流速。

(实施例2)

图4是实施例2的炉内气体供给装置的剖视图。实施例2除了第2流路35的形状以外，是与实施例1相同的结构。因此，关于第2流路35而详细地说明，省略外侧部件21等的说明。

如图4所示，第2流路35例如由将长孔沿内侧部件31的周向延伸的狭缝形成，气体入口36在外周壁32开口，气体出口37在内周壁33开口。另外，第2流路35在内侧部件31例如设置有6个，沿内侧部件31的周向大致等间隔地配置。

在实施例2的情况下，第2流路35也形成于不与第1流路25相对的位置，第2气体入口36不与第1气体出口27相对，而是与外侧部件21的内周壁23相对配置。

另外，在外侧部件21和内侧部件31之间设置有缓冲空间40，能够储存向第2气体入口36进入前的气体。

(实施例3)

图5A是实施例3的炉内气体供给装置的斜视图，图5B是图5A的分解斜视图。另外，图6是图5A的VI－VI线矢向剖视图。

外侧部件21如图5B所示，例如，内周壁23的上端朝向外侧部件21的径向外侧凹陷，形成有能够从下方把持内侧部件31的凸缘部34的把持部24a。此外，第1流路25与实施例1、2相同。

另外，在外侧部件21的内周壁23的下端，设置有朝向外侧部件21的径向内侧延伸的阶梯部24b。

在内侧部件31的下端具有第2流路35a。详细地说，第2流路35a如图6所示，形成于内侧部件31的下端部34a和外侧部件21的阶梯部24b之间。

因此，第2流路35a由将长孔沿内侧部件31的周向延伸的狭缝形成，在内侧部件31的径向延伸，第2气体入口36在外周壁32的下端开口，第2气体出口37在内周壁33的下端开口。另外，第2流路35a在内侧部件31设置有1个，沿内侧部件31的周向连续地形成。

在实施例3的情况下，第2流路35a也形成于不与第1流路25相对的位置，第2流路35a的第2气体入口36不与第1流路25的第1气体出口27相对，与相比于图5B所示的第1气体出口27处于下方的内周壁23相对配置。

另外，如图6所示，在外侧部件21和内侧部件31之间设置有缓冲空间40，能够储存向第2气体入口36进入前的气体。

此外，在实施例1至3中，举出了能够分割为外侧部件21和内侧部件31的例子，但本发明并不限定于该例子，也能够将外侧部件和内侧部件一体形成。

另外，炉内气体供给装置20并不限定于设置在密封构造10和上端开口部2a之间的例子。例如在设置于炉心管内的情况下也能够应用。

应当认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示且并不是限制性的内容。本发明的范围并不是上述的含义，而是由权利要求书表示，包含与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。

标号的说明

1…光纤用拉丝炉，2…炉框体，2a…上端开口部，2b…下端开口部，3…炉心管，4…加热器，5…光纤用玻璃母材，5a…下端部，5b…光纤，6…支撑棒，7…隔热材料，10…密封构造，20…炉内气体供给装置，21…外侧部件，22…外周壁，23…内周壁，24…基座部，24a…把持部，24b…阶梯部，25…第1流路，26…第1气体入口，27…第1气体出口，31…内侧部件，32…外周壁，33…内周壁，34…凸缘部，34a…下端部，35、35a…第2流路，36…第2气体入口，37…第2气体出口，40…缓冲空间。

Claims

1.一种炉内气体供给装置，其向拉丝炉内供给气体，

该炉内气体供给装置具有：

第1流路，其使所述气体从规定的第1气体入口导入，从规定的第1气体出口朝向气体储存部流动；以及

第2流路，其使在所述气体储存部中存留的气体从规定的第2气体入口导入，从规定的第2气体出口朝向所述拉丝炉的炉心管流动，

所述第1流路的数量多于所述第2流路的数量，或者所述第1流路的截面积小于所述第2流路的截面积，

所述气体储存部设置于所述第1气体出口和所述第2气体入口之间，

所述第2气体入口的开口位置设置于与所述第1气体出口的开口位置不同的位置。

2.根据权利要求1所述的炉内气体供给装置，其中，

具有：外侧部件，其具有所述第1流路；以及内侧部件，其与该外侧部件相比配置于内侧，并且具有所述第2流路。

3.根据权利要求1或2所述的炉内气体供给装置，其中，

所述第2气体出口由沿所述炉心管的周向的多个长孔或者狭缝形成。

4.根据权利要求1或2所述的炉内气体供给装置，其中，

所述第2气体出口由遍及所述炉心管的整周的连续的1个狭缝形成。

5.一种光纤制造装置，其由下述部分构成：

权利要求1至4中任一项所述的炉内气体供给装置；以及拉丝炉，其供光纤用玻璃母材插入。

6.一种光纤的制造方法，其使用权利要求1至4中任一项所述的炉内气体供给装置，向由所述气体充满的所述拉丝炉内插入光纤用玻璃母材，将该光纤用玻璃母材在所述拉丝炉内加热熔融而拉丝出光纤。