JP2012066972A

JP2012066972A - 光ファイバ用母材の吊具

Info

Publication number: JP2012066972A
Application number: JP2010213671A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yoshida; 真吉田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】コストを上げることなく、吊り強度を増大させることのできる光ファイバ用母材の吊具を提供する。
【解決手段】端部にくさび形凹部３が設けられた出発部材を、側面に貫通穴９が開けられた挿入管６に挿入し、前記くさび形凹部３を通るように前記貫通穴９からピン１０を挿入し、該ピン１０を介して出発部材を挿入管６に係止し、光ファイバ用母材を鉛直に吊り下げる吊具であって、前記挿入管６の内径をＤ、該挿入管６の中心軸線と前記貫通穴９の中心軸線との最短距離をＲ、貫通穴径をｄとするとき、(Ｒ−(ｄ/２))＜（Ｄ/２）＜(Ｒ＋(ｄ/２))の関係を満たすことを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、光ファイバ用母材の製造工程の中で、特に焼結工程及び延伸工程において鉛直方向への母材の吊り下げに使用される光ファイバ用母材の吊具に関する。

従来、光ファイバ母材を製造するために、各種方法が提案されている。
それらの方法の中でも、コアロッドの両端にダミーロッドを接続した出発部材の両端部をチャックで水平に把持して、軸周りに回転させつつ、出発部材と複数のバーナを相対往復移動させて、出発部材の表面にガラス微粒子を堆積させ、多孔質ガラス母材とした後、これを電気炉内に吊るし、回転させながら鉛直方向に移動させつつ、脱水、焼結し透明ガラス化して光ファイバ用ガラス母材を得る外付け法（ＯＶＤ法）は、比較的任意の屈折率分布のものが得られ、しかも、大口径の光ファイバ母材を量産できることから汎用されている。
さらにこの後、光ファイバ用ガラス母材を鉛直方向に吊るし、電気炉内で再加熱して延伸し、任意の外径の光ファイバ母材とされる。

ここで、焼結工程で垂直に吊るした際、母材の軸線と鉛直線とにズレ（軸ズレ）があると、回転させた場合に、振れ回りが発生する。この振れ回りが発生すると、母材は周方向に均一に加熱されず、ガラス化収縮時に偏肉や湾曲を生じ、偏芯を引き起こす。
そこで、母材を確実に把持し、振れ回ることなく回転させることができる光ファイバ用母材の吊り下げ方法として、特許文献１に記載されている方法は、出発部材の端部にくさび形凹部を設けて、側面に貫通穴が開けられた挿入管に挿入し、貫通穴にピンを挿入することで、くさび形凹部をピンに引っ掛けて、母材を吊り下げる方法である。

しかしながら、近年、光ファイバ用母材の大型化が急速に進んでおり、特許文献１に記載の方法は、図４の11に示すように、母材の端部に設けられたくさび形凹部の頂点近傍を起点として、割れが生じるという問題が増加してきた。
これを防ぐために、くさび形凹部の強度を上げる方法として、出発部材端部のダミーロッドのロッド径を太くする方法があるが、この方法はコストが上昇するという問題がある。他に、くさび形凹部を浅くする方法があるが、この場合、吊り下げるピンの太さを細くする必要が有り、ピン側が破損するという問題が発生する。

特開2001-287916号公報

本発明は、上記課題を解決するものであり、コストを上げることなく、吊り強度を増大させることのできる光ファイバ用母材の吊具を提供することを目的としている。

本発明の光ファイバ用母材の吊具は、端部にくさび形凹部が設けられた出発部材を、側面に貫通穴が開けられた挿入管に挿入し、前記くさび形凹部を通るように前記貫通穴からピンを挿入し、該ピンを介して出発部材を挿入管に係止し、光ファイバ用母材を鉛直に吊り下げる吊具であって、前記挿入管の内径をＤ、該挿入管の中心軸線と前記貫通穴の中心軸線との最短距離をＲ、貫通穴径をｄとするとき、(Ｒ−(ｄ/２)) ＜（Ｄ/２）＜(Ｒ＋(ｄ/２)) の関係を満たすことを特徴としている。

本発明の光ファイバ用母材の吊具は、出発部材の端部を挿入管に係止させるピンを細くすることなく、くさび形凹部の切り込み深さを小さくすることができる。そのため、ダミーロッド径を太くすることなく、くさび形凹部の強度を増大させることができ、吊り下げ加工時、くさび形凹部での割れを低減することができる。

多孔質ガラス母材の製造装置の一例を示す概略図である。母材の吊り下げ機構を説明する概略縦断面図である。従来の吊具の一例を示す概略図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はその縦断面図である。ダミーロッドの破損例を示す図である。ダミーロッドの径を大きくした場合の一例を示す概略縦断面図である。ダミーロッドのくさび形凹部を小さくした場合の一例を示す概略縦断面図である。本発明の吊具の一例を示す概略図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はその縦断面図である。

発明の実施の形態

以下、本発明の光ファイバ用母材の吊具について、図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、外付け法（ＯＶＤ法）による多孔質ガラス母材の製造装置の一例を示したものである。図１において出発部材は、コアロッド１の両端部にダミーロッド２が溶着され、ダミーロッド３の片端には、後工程の焼結工程及び延伸工程で鉛直方向に吊り下げるためのくさび形凹部３が設けられている。出発部材の両端部は把持機構４で把持され、軸回りに回転させつつ水平に保持される。この出発部材に向かって、左右に移動自在とされたバーナ５が配置されている。このバーナ５には、通常酸水素バーナが使用され、ファイバ用原料、例えばＳｉＣｌ₄ 等の蒸気と燃焼ガス（水素ガスおよび酸素ガス）とを吹き付け、火炎加水分解反応で生じたガラス微粒子（スート）を出発部材１に堆積させる。堆積中、バーナ５をバーナガイド機構（図示を省略）により、出発部材１の長手方向に沿って往復移動させることにより堆積層を形成し、光ファイバ用多孔質ガラス母材が形成される。

このようにして得られた光ファイバ用多孔質ガラス母材を鉛直方向に、吊具を用いて吊るすとともに、回転させながら、加熱炉中を通過させて脱水焼結し、さらに加熱して透明ガラス化され、光ファイバ用ガラス母材とされる。
ここで、吊るす方法としては、図２に示すように、側面に貫通穴９が開けられた挿入管６に、くさび形凹部３が形成された端部を挿入し、貫通穴９にピン10を挿通し、くさび形凹部３に引っ掛けることにより、出発部材は垂直に吊り下げられる。

端部にくさび形凹部を設けた場合、図３の（Ｂ）に示すように、ダミーロッド径Ａ１がＢ１と小さくなるくさび形凹部３の頂点部分の強度が最も弱くなる。その結果、図４に示すように、ダミーロッド２の割れは、この部分で発生する。この割れを防ぐために、図５のように、ダミーロッド径をＡ１からＡ２に大きくすることで、強度が弱いくさび形凹部３での径を、Ｂ１からＢ２に大きくすることができ、ダミーロッド２の強度は上がる。その結果、ダミーロッド２の割れを低減することができるが、ダミーロッド径が太くなるために、コストの上昇を招く。
また、図６に示すように、単純にくさび形凹部３の大きさを小さくして径をＢ１からＢ２にすると、挿通するピン10も細くする必要がある。その結果、ピン10の強度が下がり折損し易くなる。

本発明の吊具は、これらの問題を解決したものであり、図７に示すように、挿入管６の肉厚を大きくし、貫通穴９及びピン10の一部をこの挿入管６の肉厚内に納めることで、ダミーロッド径はＡ１でありながら、くさび形凹部３での径をＢ２に大きくすることが可能となる。これにより、ピン10を細くすることなく、くさび形凹部３の切り込み深さを小さくすることができ、ダミーロッド径を太くすることなく、くさび形凹部の強度を増大させることができ、ガラス微粒子の堆積、多孔質ガラス母材の焼結、光ファイバ用ガラス母材の延伸等の各工程において、くさび形凹部での割れを低減することができ、母材の落下事故を防止することができる。

（実施例）
図１に示すような外付け法で、外径55mm、長さ2000mmのコアロッドの両端部に外径40mmのダミーロッドを溶着した出発部材を使用して、堆積重量が150kgになるまでガラス微粒子を堆積させて光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造した。その後、電気炉で焼結し、透明ガラス化して光ファイバ用ガラス母材を得た。
なお、母材の吊り下げに使用した吊具の挿入管は、内径Ｄ42mm、貫通穴径ｄ10mm、ピン直径7mmであり、貫通穴の位置は、挿入管の中心軸線と貫通穴の中心軸線との最短距離Ｒを13〜20mmの間で変化させ、それに応じて、くさび型凹部の深さも変化させ、各条件５０本ずつ製造して、割れの発生頻度を比較した。その結果を表１にまとめて示した、

その結果、式(Ｒ−(ｄ/２)) ＜（Ｄ/２）＜(Ｒ＋(ｄ/２)) を満足する試料Ｎｏ．Ｅ〜Ｈは、貫通穴の位置を示す距離Ｒが17〜20mmであり、貫通穴の一部が挿入管肉厚部に達し、その結果、くさび型凹部の深さも４〜７mmと小さくて済み、堆積時及び焼結時の割れの発生は皆無であった。

同様な方法で、くさび型凹部の深さを10mmで統一し、ダミーロッド径を大きくしていった場合の割れの頻度を比較し、表２にまとめて示した。
その結果、ダミーロッド径を42mmから45mm以上に大型化しないと、割れを防ぐことができなかった。

１コアロッド
２ダミーロッド
３くさび形凹部
４把持機構
５バーナ
６挿入管
７シャフト
８吊下げ回転機構
９貫通穴
１０ピン
１１割れ

Claims

端部にくさび形凹部が設けられた出発部材を、側面に貫通穴が開けられた挿入管に挿入し、前記くさび形凹部を通るように前記貫通穴からピンを挿入し、該ピンを介して出発部材を挿入管に係止し、光ファイバ用母材を鉛直に吊り下げる吊具であって、前記挿入管の内径をＤ、該挿入管の中心軸線と前記貫通穴の中心軸線との最短距離をＲ、貫通穴径をｄとするとき、(Ｒ−(ｄ/２)) ＜（Ｄ/２）＜(Ｒ＋(ｄ/２)) の関係を満たすことを特徴とする光ファイバ用母材の吊具。