JP2009227516A

JP2009227516A - 光ファイバの製造方法

Info

Publication number: JP2009227516A
Application number: JP2008075175A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamada; 徹山田; Hiroshi Takamizawa; 宏史高見澤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】長いガラス母材を収容して光ファイバを線引きすることができる光ファイバの製造方法を提供する。
【解決手段】線引炉１０の上筒部１２の上部開口１２ａからガラス母材１３を挿入し、加熱部１１においてガラス母材１３を加熱溶融して下端から光ファイバを線引きする光ファイバの製造方法であって、ガラス母材１３が取り付けられたシード棒１５に接続された支持棒１７に、支持棒１７が上下移動可能に貫通するとともに上筒部１２の上部開口１２ａを密閉する密閉板２１と、支持棒１７が上下移動可能に貫通するとともに密閉板２１を上下移動可能に内包して上部開口１２ａを上から覆う気密カバー２２とを設け、ガラス母材１３を上筒部１２の上部開口１２ａから挿入し、密閉板２１によって上部開口１２ａを密閉するとともに、気密カバー２２によって上部開口１２ａを密閉した状態で、ガラス母材１３を徐々に下降させて線引きする。
【選択図】図３

Description

本発明は、線引炉においてガラス母材を加熱溶融して光ファイバを線引きする光ファイバの製造方法に関するものである。

従来より、ガラス母材は線引炉の内部で加熱溶融されて線引きされる。このとき、線引炉内部には加熱による熱で対流が生じ、気流が乱れて、線引きされた光ファイバの外径を変動させるため、複数枚の仕切板を用いてガラス母材の上部空間の容積を略一定にすることが行われている（例えば特許文献１参照）。

図４に示すように、特許文献１に記載の線引炉１００では、上下に昇降可能な支持棒１０１に取り付けられたガラス母材１０２の下端部を収容して加熱する炉心管１０７と、炉心管１０７の外側に設けられたヒータ１０３を備えており、炉心管１０７の下部開口から光ファイバ１０８が引き出されている。

また、支持棒１０１に沿って摺動可能な複数枚の仕切板１０４と、支持棒１０１の周囲を囲むように形成されて内部に上下方向に伸びる空間を有する上筒部１０５を有しており、上筒部１０５の内周面には段付構造部１０５ａが設けられている。複数枚の仕切板１０４は、下方に位置するものの外径が上方に位置するものの外径よりも小さくなっている。また、段付構造部１０５ａでは、各段の内径が下方に行くにつれて小さくなっている。このため、支持棒１０１の下降に従って、複数枚の仕切板１０４は段付構造部１０５ａによって一枚ずつ順次係止されるようになっている。これにより、ガラス母材１０２の上部空間を、略一定に保持している。なお、線引炉１００の上部開口には、蓋部１０６が設けられている。

特開２００２−６８７７３号公報

ところで、近年、光ファイバ１０８の製造コスト低減のために、ますますガラス母材１０２の大型化（長尺化）が望まれているが、線引炉１００に収容できるガラス母材１０２の大きさ（長さ）は、上筒部１０５の高さによって制限される。したがって、ガラス母材１０２の長尺化を図るためには、上筒部１０５の高さを高くするとともに、上筒部１０５の上開口からダミー棒１０１に接続されたガラス母材１０２を挿入できる空間を上筒部１０５の上方に確保しなければならない。ガラス母材１０２が長尺化すると、線引炉１００を収容する部屋の高さ内で、上筒部の長さとその上方の空間を確保することが困難であった。

そこで、本発明の目的は、線引炉内に長いガラス母材を収容して線引きすることができる光ファイバの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明に係る光ファイバの製造方法は、加熱部の上に上筒部を有する線引炉の当該上筒部の上部開口から光ファイバ用ガラス母材を挿入し、前記加熱部において前記ガラス母材を加熱溶融して下端から光ファイバを線引きする光ファイバの製造方法であって、前記ガラス母材が取り付けられたシード棒に接続された支持棒に、前記支持棒が上下移動可能に貫通するとともに前記上筒部の上部開口を密閉する密閉板と、前記支持棒が上下移動可能に貫通するとともに前記密閉板を上下移動可能に内包して前記上部開口を上から覆う気密カバーとを設け、前記ガラス母材を前記上筒部の上部開口から挿入し、前記密閉板によって前記上部開口を密閉するとともに、前記気密カバーによって前記上部開口を密閉した状態で、前記ガラス母材を徐々に下降させて線引きするものである。

また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、前記気密カバーと前記支持棒との間を気密スリーブにより気密状態に保持することが好ましい。

また、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、前記気密スリーブと前記支持棒との間に、前記支持棒を挿通させた状態で前記密閉板上に載せた気密管を設け、気密状態を保持することが好ましい。

本発明によれば、ガラス母材が取り付けられたシード棒に接続された支持棒に、支持棒が上下移動可能に貫通するとともに上筒部の上部開口を上から覆う気密カバーを設けたので、上筒部を延長することなく気密カバーの高さに相当する長さだけ長いガラス母材を収容して線引きを行うことができる。これにより、線引炉内に長いガラス母材を収容して、光ファイバを線引きすることができる。また、気密カバーの内部に、支持棒が上下移動可能に貫通するとともに上筒部の上部開口を密閉する密閉板を設けたので、上筒部内部を密閉することができ、線引きされる光ファイバの外径の変動を抑えることができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の光ファイバの製造方法に用いることができる線引炉の一例の構成図、図２は上筒部の上部開口における気密状態の保持を示す断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態である光ファイバの製造方法に用いられる線引炉１０は、ヒータ１１ａを備えた加熱部１１の上に円筒形状をした上筒部１２を有しており、上筒部１２の上部開口１２ａから光ファイバ用ガラス母材１３を挿入して、加熱部１１においてガラス母材を加熱溶融して線引きして、下端から光ファイバ１４を引き出すものである。

ガラス母材１３はガラス製のシード棒１５に取り付けられており、シード棒１５は接続部１６を介してガラス製の支持棒１７に接続されている。ガラス母材１３の下端から支持棒１７の上端までの高さはＨとなっている。接続部１６は円筒形状をしており、上下からシード棒１５及び支持棒１７を挿嵌する内部空間を有している。接続部１６の内部空間の径はシード棒１５及び支持棒１７の外径よりも若干大きくなっており、接続部１６の外径は、シード棒１５及び支持棒１７の外径よりも大きなものとなっている。

図２に示すように、支持棒１７には、支持棒１７が上下移動可能に貫通するとともに上筒部１２の上部開口１２ａを上から蓋をして密閉する密閉板２１と、支持棒１７が上下移動可能に貫通するとともに密閉板２１を上下移動可能に内包して上部開口１２ａを上から覆う気密カバー２２とが取り付けられている。

図２に示すように、密閉板２１は、上筒部１２の上部開口１２ａの内径よりも大きい外径を有するガラス製の円板形状を有しており、中心部には支持棒１７が貫通可能な貫通穴２１ａが設けられている。前述したように、接続部１６の外径は、シード棒１５及び支持棒１７の外径よりも大きく、密閉板２１の中央に設けられている貫通穴２１ａを通過することのない太さとされている。

また、密閉板２１の上面には、密閉板２１の貫通穴２１ａに合わせた内径の内部空間を有するスリーブ状の気密管２１ｂが上方に向けて取り付けられており、支持棒１７が気密状態を保持して密閉板２１に対して上下移動できるように支持している。なお、図２に示すように、上筒部１２の上端に円環状の取付部材２５が設けられている場合には、密閉板２１の外径は取付部材２５の中央の切欠き２５ａの内径よりも大きくして、密閉板２１が上筒部の上部に気密状態を保持して載置可能なものとしている。

気密カバー２２は例えばステンレスなどの１００℃以上の温度に耐えられる材質により形成されており、円筒形状の側壁２３と、側壁２３の上部を覆う天板２４を有している。側壁２３の下端部には、気密カバー２２が上筒部１２の上端部に載置された際に気密を保持することができるように、外側に向けて突出する鍔状の座部２３ａが設けられている。天板２４は円板形状をしており、中心部には、密閉板２１に取り付けられている気密管２１ｂが貫通できる大きさの貫通穴２４ａが設けられている。また、気密カバー２２の内部空間２２ａは、密閉板２１が上下移動可能な大きさを有している。

また、気密カバー２２と支持棒１７との間には、気密カバー２２内部を気密状態に保持する例えばステンレスなどの１００℃以上の温度に耐えられる材質により形成された気密スリーブ２７が設けられている。図２では、密閉板２１の上面中心部に気密管２１ｂが取り付けられているので、気密スリーブ２７の内径は気密管２１ｂの外径に対応して設定されており、密閉板２１の上下移動に伴う気密管２１ｂの上下移動の際に、気密状態を保持することができるようになっている。すなわち、気密スリーブ２７と支持棒１７との間に、支持棒を挿通させた状態の気密管２１ｂが密閉板２１上に載せられていることにより、気密状態をより確実に保持している。

ここで、内部空間２２ａの高さをｄとすると、板厚ｔの密閉板２１は、内部空間２２ａ内においてＬ＝ｄ−ｔだけ上下移動可能となっている。したがって、密閉板２１が気密カバー２２内部において最も上の位置、すなわち密閉板２１の上面が気密カバー２２の天板２４の下面に当接した状態でガラス母材１３の下端がこれまでと同じ位置に位置するようにすると、同じ線引炉１０を用いた場合でも、ガラス母材１３の長さをＬだけ伸ばすことができる。

図１に示すように、支持棒１７には、上下移動可能なカーボン製の円板状の仕切板２６が複数枚（ここでは、例えば４枚）設けられている。各仕切板２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは、中心部に支持棒１７は貫通できるが接続部１６は貫通できない大きさの貫通穴（図示省略）が設けられている。また、各仕切板２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの外径は、最も上の仕切板２６ａの外径が最も大きく、下に行くにしたがって外径が小さくなっている。

一方、上筒部１２の内面には、前述した仕切板２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを一枚ずつ順次係止する段付構造部１８が設けられている。すなわち、段付構造部１８では、最も上に仕切板２６ａのみを係止する段部１８ａが設けられており、下に向かって順に、仕切板２６ｂを係止する段部１８ｂ、仕切板２６ｃのみを係止する段部１８ｃ、仕切板２６ｄのみを係止する段部１８ｄが設けられている。また、上筒部１２の上部１２ｂには、補助ヒータ１２ｃが設けられており、段付構造部１８の上部及びこれよりも上方の空間（空間内の不活性ガス）を加熱して、線引炉１０内の気流を一層安定化させている。

次に、本発明に係る光ファイバの製造方法について説明する。図３（Ａ）〜（Ｄ）は、光ファイバの製造工程を示している。
まず、予めガラス母材１３をシード棒１５に取り付け、シード棒１５と支持棒１７を接続部１６により接続しておく。ここでは従来と同じ線引炉１０を用いるが、ガラス母材１３の長さは、前述したように、Ｌ＝ｄ−ｔだけ長くすることができる（図１及び図２参照）。

そして、図３（Ａ）に示すように、ガラス母材１３とともにシード棒１５及び支持棒１７の下部を、上筒部１２の上部開口１２ａから挿入する。この際、ガラス母材１３の下端と上筒部１２の上端との間に、間隔Ｄ（例えば、Ｄ＝２３０ｍｍ程度）を確保して、移動の際にガラス母材１３が上筒部１２に衝突しないようにする。なお、複数枚の仕切板２６、密閉板２１及び気密カバー２２は、支持棒１７の下端が接続されている接続部１６に当接して支持された状態となっている。

次いで、図３（Ｂ）に示すように、ガラス母材１３を線引炉１０の内部に挿入して、支持棒１７において吊下げ状態にあった気密カバー２２の座部２３ａを上筒部１２の上端に当接させて密閉状態で固定する。そして、ガラス母材１３の下端部を加熱部１１によって加熱溶融し、線引きを開始する。このとき、気密カバー２２の内部空間２２ａは上筒部１２の内部空間と連結されるとともに、外気に対して気密を保持することになる。また、このときガラス母材１３の下端が所定の位置（図３（Ｂ）において二点鎖線で示す位置）に達するようにシード棒１５の長さ等を設定しておく。これにより、線引きを中断した際に所定の高さＤ２（例えば、２００ｍｍ＋余裕長さ）だけ上昇させることが可能となる。線引き実行中に光ファイバが断線したときに、ガラス母材１３がそのままの位置にあると引き続き溶融されて炉内でとぐろを巻くようにガラス（ファイバ）が溜まってしまうため、線引きを中断した際にはガラス母材１３を高さＤ２だけ上昇させることにより、そのガラス溜まりを防止することができる。また、高さＤ２の分を上昇可能としておくことで、線引き実行時以外のガラス母材１３の一時待機スペースを確保することができる。

続いて、図３（Ｃ）に示すように、線引きに伴ってガラス母材１３が下降して、まず密閉板２１が上筒部１２の上端に当接して上部開口１２ａを覆い、密閉する。仕切板２６は、接続部１６に支持された状態で、上部開口１２ａから上筒部１２の内部に下降する。
図３（Ｄ）に示すように、線引きの進行に伴ってガラス母材１３がさらに下降すると、最も上にある外径が大きな仕切板２６ａが段付構造部１８の段部１８ａ（図１参照）に係止され、他の仕切板２６ｂ〜２６ｄはさらに下降する。以後順に、仕切板２６ｂが段部１８ｂに、仕切板２６ｃが段部１８ｃに、仕切板２６ｄが段部１８ｄに係止される（図３（Ｄ）の状態）。

以上説明した光ファイバの製造方法によれば、ガラス母材１２が取り付けられたシード棒１５に接続された支持棒１７に、支持棒１７が上下移動可能に貫通するとともに上筒部１２の上部開口１２ａを上から覆う気密カバー２２を設けたので、上筒部１２を延長することなく気密カバー２２の高さに相当する長さだけ長いガラス母材１２を収容して線引きを行うことができる。すなわち、従来と同じサイズの上筒部１２を用いた場合でも、ガラス母材１３の高さは、（ｄ−ｔ）だけ延長することができる。これにより、長いガラス母材１２を収容して、長い光ファイバ１４を線引きすることができる。また、ガラス母材１３及び上筒部１２の両方を長くした場合には、線引炉１０を収容している建物の天井の高さは、改良前よりもガラス母材１３の延長長さの２倍高い必要があるが、気密カバー２２を設けることにより、天井の高さは、ガラス母材１３の延長長さと同じだけ高ければよいことになる。

また、気密カバー２２の内部に、支持棒１７が上下移動可能に貫通するとともに上筒部１２の上部開口１２ａを密閉する密閉板２１を設けたので、上筒部１２内部を密閉することができ、線引きされる光ファイバ１４の外径の変動を抑えることができる。例えば、気密カバー２２のみを設けた場合には、線引きされた光ファイバ１４の外径の変動が１２５μｍ±１μｍ程度であったものが、密閉板２１を併用することにより、光ファイバ１４の外径の変動は１２５μｍ±０．１μｍ以下に抑えることができた。

また、気密カバー２２と支持棒１７との間を、気密スリーブ２７により気密状態を保持して上下移動可能に支持するので、上筒部１２内部を気密に保持することができ、安定した線引きを行うことができる。また、気密スリーブ２７と支持棒１７との間に、支持棒１７を挿通させた状態で密閉板２１上に載せた気密管２１ｂを設けているため、さらに良好に気密状態を保持することができる。

また、支持棒１７に上下移動可能な複数枚の仕切板２６を設けるとともに、上筒部１２の内面に仕切板２６を一枚ずつ順次保持する段付構造部１８を設けたので、支持棒１７が下降してガラス母材１３が下降した場合でも、ガラス母材１３の上部空間を略一定に保持することができる。これにより、線引炉１０内部の対流による気流の乱れを防止して、線引きされる光ファイバ１４の外径の変動を抑えることができる。

なお、本発明の光ファイバの製造方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。

本発明の光ファイバの製造方法に用いることができる線引炉の一例の構成図である。上筒部の上部開口における気密状態の保持を示す断面図である。（Ａ）〜（Ｄ）は光ファイバの線引き工程を示す説明図である。従来の線引炉の一例を示す断面図である。

符号の説明

１０線引炉
１１加熱部
１２上筒部
１２ａ上部開口
１３ガラス母材
１４光ファイバ
１５シード棒
１７支持棒
１８段付構造部
２１密閉板
２１ｂ気密管
２２気密カバー
２６仕切板
２７気密スリーブ

Claims

加熱部の上に上筒部を有する線引炉の当該上筒部の上部開口から光ファイバ用ガラス母材を挿入し、前記加熱部において前記ガラス母材を加熱溶融して下端から光ファイバを線引きする光ファイバの製造方法であって、
前記ガラス母材が取り付けられたシード棒に接続された支持棒に、前記支持棒が上下移動可能に貫通するとともに前記上筒部の上部開口を密閉する密閉板と、前記支持棒が上下移動可能に貫通するとともに前記密閉板を上下移動可能に内包して前記上部開口を上から覆う気密カバーとを設け、
前記ガラス母材を前記上筒部の上部開口から挿入し、前記密閉板によって前記上部開口を密閉するとともに、前記気密カバーによって前記上部開口を密閉した状態で、前記ガラス母材を徐々に下降させて線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
前記気密カバーと前記支持棒との間を気密スリーブにより気密状態に保持することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
前記気密スリーブと前記支持棒との間に、前記支持棒を挿通させた状態で前記密閉板上に載せた気密管を設け、気密状態を保持することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバの製造方法。