JP2016108192A - Method and apparatus for manufacturing optical fiber - Google Patents
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Abstract
【課題】径変動が大きい光ファイバ母材であっても、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間に生じる隙間を簡易で確実にシールしながら、線引きを行う。【解決手段】本発明に係る光ファイバ製造装置は、光ファイバ母材1を挿入するための上端開口部を有する線引炉(線引炉体10)と、上記上端開口部と挿入された光ファイバ母材1との間の隙間をシールするためのシール部20と、を備える。シール部20は、光ファイバ母材1の有効部の最大外径以下の内径をもつ2枚以上のカーボンフェルトリング21,22と、カーボンフェルトリング21,22間に設けた上記有効部の最大外径以上の内径をもつシートリング24と、を有し、上記2枚以上のカーボンフェルトリング21,22のうち少なくとも1枚は、他のカーボンフェルトリングと内径が異なり且つ上記有効部の最小外径以下の内径をもつ。【選択図】図2AEven if an optical fiber preform has a large diameter variation, drawing is performed while easily and reliably sealing a gap formed between an upper end opening in an optical fiber drawing furnace and the optical fiber preform. An optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention includes a drawing furnace (drawing furnace body 10) having an upper end opening for inserting an optical fiber preform 1, and light inserted into the upper end opening. And a seal portion 20 for sealing a gap between the fiber preform 1 and the fiber preform 1. The seal portion 20 includes two or more carbon felt rings 21 and 22 having an inner diameter equal to or smaller than the maximum outer diameter of the effective portion of the optical fiber preform 1 and the maximum outer portion of the effective portion provided between the carbon felt rings 21 and 22. And at least one of the two or more carbon felt rings 21 and 22 has an inner diameter different from that of the other carbon felt rings and the minimum outer diameter of the effective portion. It has the following inner diameter. [Selection] Figure 2A
Description
本発明は、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間の間隙をシールしながら光ファイバの線引きを行う光ファイバ製造方法、及びその光ファイバ製造装置に関する。 The present invention relates to an optical fiber manufacturing method and an optical fiber manufacturing apparatus for drawing an optical fiber while sealing a gap between an upper end opening and an optical fiber preform in an optical fiber drawing furnace.
光ファイバ用線引炉(以下、線引炉という)による光ファイバの線引きは、例えば石英を主成分とする光ファイバ母材(ガラス母材)をヒータなどで加熱溶融して行われる。このときの線引炉内の温度は、約2000℃と非常に高温となるので、線引炉内の部品には、耐熱性に優れたカーボンが用いられている。このカーボンは、高温の酸素含有雰囲気中で酸化して消耗する性質を有する。このため、線引炉内は、アルゴンガスやヘリウムガス等の希ガス又は窒素ガス(以下、不活性ガス等という)の雰囲気に保つ必要がある。 Optical fiber drawing by an optical fiber drawing furnace (hereinafter referred to as a drawing furnace) is performed by, for example, heating and melting an optical fiber base material (glass base material) mainly composed of quartz with a heater or the like. Since the temperature in the drawing furnace at this time is as high as about 2000 ° C., carbon having excellent heat resistance is used for the parts in the drawing furnace. This carbon has the property of being oxidized and consumed in a high-temperature oxygen-containing atmosphere. For this reason, it is necessary to keep the inside of a drawing furnace in the atmosphere of noble gas, such as argon gas and helium gas, or nitrogen gas (henceforth inert gas etc.).
そして、さらに炉内圧力を陽圧にすることにより、炉外の空気(酸素)が炉内に入り込むことを防いでいるが、線引炉の上端部における光ファイバ母材の導入口の隙間、つまり線引炉の上端開口部における光ファイバ母材との隙間でうまく気密がとれていないと(シールされていないと)、炉外の空気を巻き込んでしまうことになる。 Further, by making the pressure inside the furnace positive, air outside the furnace (oxygen) is prevented from entering the furnace, but the gap of the inlet of the optical fiber preform at the upper end of the drawing furnace, In other words, if the air gap is not well removed (not sealed) in the gap between the upper end opening of the drawing furnace and the optical fiber preform, air outside the furnace will be entrained.
従って、炉外空気を炉内に巻き込まないように、線引炉の上端部の隙間をシールするシール機構が必要となる。また、この部分をうまくシールすることができれば、不活性ガス等の使用量を減らすことができ、コスト低減につなげることも可能である。 Therefore, a sealing mechanism that seals the gap at the upper end of the drawing furnace is necessary so that outside air is not caught in the furnace. If this portion can be well sealed, the amount of inert gas used can be reduced, which can lead to cost reduction.
このようなシール機構として、上部チャンバ方式が採用されることがある。上部チャンバとは、炉体上部に設置され光ファイバ母材の全体を囲い、光ファイバ母材上部に設置した均一外径のダミー棒でシールされる空間である。しかし、高価なヘリウムガスではなく、比較的安価なアルゴンガスを用いて線引きを行うに際し、上部チャンバ方式を採用すると、光ファイバの外径変動がヘリウムガスを用いた場合に比べて悪くなる。これは上部チャンバ内部で発生するガス流の乱れに由来する。そのため、上部チャンバ方式を採用せず、上部チャンバ部分を取り払って光ファイバ母材の部分でシールする接触シール方式を採用することが、特に低コストでの線引きのためには望ましいと言える。 As such a sealing mechanism, an upper chamber system may be adopted. The upper chamber is a space that is installed in the upper part of the furnace body, surrounds the entire optical fiber preform, and is sealed by a dummy rod having a uniform outer diameter installed in the upper portion of the optical fiber preform. However, when drawing using a relatively inexpensive argon gas instead of an expensive helium gas, if the upper chamber method is adopted, the outer diameter fluctuation of the optical fiber becomes worse than when helium gas is used. This is due to the turbulence of the gas flow generated inside the upper chamber. For this reason, it can be said that it is particularly desirable for drawing at a low cost to adopt a contact sealing method in which the upper chamber portion is removed and the upper fiber portion is removed and the optical fiber preform is sealed.
接触シール方式に関し、特許文献1には、線引炉において炉外の空気が炉内に入り込むことを防ぐために、光ファイバ母材の導入口(挿入口)にシート状耐熱封止材を設け、上記導入口の上部にそのシート状耐熱封止材を覆う小室を形成し、その小室外のダミー棒側にその小室上部に形成された上記導入口との隙間を封止するシート状封止材を設けることが開示されている。
Regarding the contact seal method, in
特許文献2には、光ファイバ母材の周りを囲むように線引炉の上端部に設置する上部シールリングと、その外周に上部シールリングの中心方向に力を作用させる伸縮機構とを備え、上部シールリングが光ファイバ母材に常に密着するように線引炉の上端部の隙間をシールするシール構造が開示されている。ここで、上部シールリングは、複数の内側シールリング片を連結して構成された内側シールリングと、その外周に配置される、複数の外側シールリング片を連結して構成された外側シールリングとから構成されており、且つ内側シールリング片の連結部と外側シールリング片の連結部とが重ならないように配置されている。
特許文献3には、光ファイバ母材の直胴部より若干小さい内径をもつリング状のスリット付きカーボンシートを3つ以上有するシール部を備えた光ファイバ製造装置が開示されている。 Patent Document 3 discloses an optical fiber manufacturing apparatus including a seal portion having three or more ring-shaped slit-attached carbon sheets having an inner diameter slightly smaller than a straight body portion of an optical fiber preform.
上述した線引炉の上端開口部のシール構造のように光ファイバ母材にシール部材を接触させて気密を維持する場合、光ファイバ母材径の変動が小さければ、その母材径に合わせて線引炉の上端開口部と光ファイバ母材との隙間を単に塞いでおけば、十分なシール効果が得られる。しかし、実際には、光ファイバ母材径は、例えば±2mm以上、長手方向に変動していることがあり、場合によっては±5mm程度以上変動していることもある。このような場合には、上記隙間の間隔が大きく変動するため、その隙間の変動分を加味しながらシールできるシール構造が必要となる。 When maintaining the airtightness by bringing the sealing member into contact with the optical fiber preform as in the above-described seal structure of the upper end opening of the drawing furnace, if the variation in the optical fiber preform diameter is small, the optical fiber preform is adjusted to the preform diameter. A sufficient sealing effect can be obtained by simply closing the gap between the upper end opening of the drawing furnace and the optical fiber preform. However, in practice, the optical fiber preform diameter may vary in the longitudinal direction by, for example, ± 2 mm or more, and in some cases may vary by approximately ± 5 mm. In such a case, since the gap interval fluctuates greatly, a seal structure that can be sealed while taking into account the fluctuation amount of the gap is required.
しかしながら、特許文献1に記載のシール構造では、シート状耐熱封止材としてカーボンフェルトリングを用いているが、そのシール構造は複雑なものとなっている。また、特許文献2に記載のシール構造では、各シールリング片が連結された構造であるため、光ファイバ母材の径変動が長手方向について大きい場合は、その径変動に追従させることが難しい。なお、特許文献2には、その背景技術において、シール部材としてカーボンフェルトを用いることが好ましくないことも記載されている。
However, in the seal structure described in
また、特許文献3に記載のシール構造では、そのような光ファイバ母材径の変動に追従させるために、スリットが入ったカーボンシート又はカーボンフェルトを複数枚用いることでその内径(光ファイバ母材との接触面)を可変にしている。しかしながら、このシール構造では、スリットの部分で生じる隙間によるシール性能の低下が起こり得る。 Further, in the seal structure described in Patent Document 3, in order to follow such a change in the optical fiber preform diameter, a plurality of carbon sheets or carbon felts with slits are used to obtain the inner diameter (optical fiber preform). The contact surface is made variable. However, in this seal structure, the sealing performance may be deteriorated due to a gap generated in the slit portion.
さらに、カーボンシートは伸縮性に限界があるため、引き伸び時にカーボンシートが破断する問題がある。一方で、カーボンフェルトはカーボン繊維で形成されたフェルトであって布のようなものであり、カーボンシートに比べて伸縮性があるものの、1枚でシールできる光ファイバ母材の外径変動は±2mm以下程度までであり、且つ光ファイバ母材の太径の部分をシールした際に引き伸ばされると、細径の部分が通過する際、縮径が追い付かずシール性能が局所的に低下する問題がある。 Furthermore, since the carbon sheet has a limit in stretchability, there is a problem that the carbon sheet breaks during stretching. On the other hand, the carbon felt is a felt formed of carbon fiber, which is like a cloth and has elasticity compared to the carbon sheet, but the outer diameter variation of the optical fiber preform that can be sealed with one sheet is ± There is a problem that when it is stretched when the large diameter portion of the optical fiber preform is sealed up to about 2 mm or less, the reduced diameter cannot catch up and the sealing performance is locally lowered when the small diameter portion passes. is there.
このように、特許文献3に記載のシール構造では、光ファイバ母材径変動が大きくても±2mm程度に対応できる程度であり、それ以上の外径変動を有する光ファイバ母材のシールは困難であった。 As described above, in the seal structure described in Patent Document 3, even if the optical fiber preform diameter variation is large, it is only about ± 2 mm, and it is difficult to seal an optical fiber preform having a larger outer diameter variation. Met.
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、径変動が大きい光ファイバ母材であっても、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間に生じる隙間を簡易で確実にシールしながら、線引きを行うことを可能にする、光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an upper end opening and an optical fiber preform in an optical fiber drawing furnace even if the optical fiber preform has a large diameter variation. It is an object of the present invention to provide an optical fiber manufacturing method and an optical fiber manufacturing apparatus that can perform drawing while easily and reliably sealing a gap generated between the optical fiber and the optical fiber.
本発明に係る光ファイバ製造方法は、線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間の間隙をシール部でシールしながら、光ファイバの線引きを行う光ファイバ製造方法であって、上記シール部として、上記光ファイバ母材の有効部の最大外径以下の内径をもつ2枚以上のカーボンフェルトリングと、上記カーボンフェルトリング間に設けた上記有効部の最大外径以上の内径をもつシートリングと、を用いて、上記線引きを行い、上記2枚以上のカーボンフェルトリングのうち少なくとも1枚は、他のカーボンフェルトリングと内径が異なり且つ上記有効部の最小外径以下の内径をもつようにしたものである。 An optical fiber manufacturing method according to the present invention is an optical fiber manufacturing method in which an optical fiber is drawn while sealing a gap between an upper end opening and an optical fiber preform in a drawing furnace with a seal portion. Two or more carbon felt rings having an inner diameter less than or equal to the maximum outer diameter of the effective portion of the optical fiber preform as a seal portion, and an inner diameter greater than or equal to the maximum outer diameter of the effective portion provided between the carbon felt rings The drawing is performed using a sheet ring, and at least one of the two or more carbon felt rings has an inner diameter that is different from the other carbon felt rings and has an inner diameter that is less than or equal to the minimum outer diameter of the effective portion. It is what I did.
本発明に係る光ファイバ製造装置は、光ファイバ母材を挿入するための上端開口部を有する線引炉と、上記上端開口部と挿入された上記光ファイバ母材との間の隙間をシールするためのシール部と、を備えた光ファイバ製造装置であって、上記シール部は、上記光ファイバ母材の有効部の最大外径以下の内径をもつ2枚以上のカーボンフェルトリングと、上記カーボンフェルトリング間に設けた上記有効部の最大外径以上の内径をもつシートリングと、を有し、上記2枚以上のカーボンフェルトリングのうち少なくとも1枚は、他のカーボンフェルトリングと内径が異なり且つ上記有効部の最小外径以下の内径をもつようにしたものである。 An optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention seals a gap between a drawing furnace having an upper end opening for inserting an optical fiber preform and the inserted upper end of the optical fiber preform. An optical fiber manufacturing apparatus comprising: two or more carbon felt rings having an inner diameter equal to or less than a maximum outer diameter of an effective portion of the optical fiber preform; and the carbon A seat ring having an inner diameter equal to or larger than the maximum outer diameter of the effective portion provided between the felt rings, and at least one of the two or more carbon felt rings has an inner diameter different from that of the other carbon felt rings. In addition, the inner diameter is equal to or smaller than the minimum outer diameter of the effective portion.
本発明によれば、径変動が大きい光ファイバ母材であっても、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間に生じる隙間を簡易で確実にシールしながら、線引きを行うことが可能になる。 According to the present invention, even with an optical fiber preform having a large variation in diameter, the gap formed between the upper end opening in the optical fiber drawing furnace and the optical fiber preform is easily and reliably sealed while drawing. It becomes possible to do.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明に係る光ファイバ製造方法は、線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間の間隙をシール部でシールしながら、光ファイバの線引きを行う光ファイバ製造方法であって、上記シール部として、上記光ファイバ母材の有効部の最大外径以下の内径をもつ2枚以上のカーボンフェルトリングと、上記カーボンフェルトリング間に設けた上記有効部の最大外径以上の内径をもつシートリングと、を用いて、上記線引きを行い、上記2枚以上のカーボンフェルトリングのうち少なくとも1枚は、他のカーボンフェルトリングと内径が異なり且つ上記有効部の最小外径以下の内径をもつようにしたものである。これにより、径変動が大きい光ファイバ母材であっても、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間に生じる隙間を簡易で確実にシールしながら、線引きを行うことが可能になる。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
(1) An optical fiber manufacturing method according to the present invention is an optical fiber manufacturing method in which an optical fiber is drawn while a gap between an upper end opening and an optical fiber preform in a drawing furnace is sealed with a seal portion. In addition, as the seal portion, two or more carbon felt rings having an inner diameter equal to or less than the maximum outer diameter of the effective portion of the optical fiber preform, and greater than or equal to the maximum outer diameter of the effective portion provided between the carbon felt rings. The drawing is performed using a sheet ring having an inner diameter, and at least one of the two or more carbon felt rings has an inner diameter different from that of the other carbon felt rings and is equal to or less than the minimum outer diameter of the effective portion. It has an inner diameter. As a result, even with an optical fiber preform with large diameter fluctuations, drawing can be performed while easily and reliably sealing the gap formed between the upper end opening in the optical fiber drawing furnace and the optical fiber preform. Is possible.
(2)上記(1)の光ファイバ製造方法において、上記2枚以上のカーボンフェルトリングはいずれも上記有効部の最小外径以下の内径をもつようにしたものである。これにより、全てのカーボンフェルトリングで常にシールを行いつつ、内径の大きなカーボンフェルトリングにより光ファイバ母材の拡径後の縮径にも追従させてシールすることができる。 (2) In the optical fiber manufacturing method of (1), each of the two or more carbon felt rings has an inner diameter equal to or smaller than the minimum outer diameter of the effective portion. Accordingly, it is possible to always seal with all the carbon felt rings, and to follow the reduced diameter after the diameter expansion of the optical fiber preform with the carbon felt ring having a large inner diameter.
(3)本発明に係る光ファイバ製造装置は、光ファイバ母材を挿入するための上端開口部を有する線引炉と、上記上端開口部と挿入された上記光ファイバ母材との間の隙間をシールするためのシール部と、を備えた光ファイバ製造装置であって、上記シール部は、上記光ファイバ母材の有効部の最大外径以下の内径をもつ2枚以上のカーボンフェルトリングと、上記カーボンフェルトリング間に設けた上記有効部の最大外径以上の内径をもつシートリングと、を有し、上記2枚以上のカーボンフェルトリングのうち少なくとも1枚は、他のカーボンフェルトリングと内径が異なり且つ上記有効部の最小外径以下の内径をもつようにしたものである。これにより、径変動が大きい光ファイバ母材であっても、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間に生じる隙間を簡易で確実にシールしながら、線引きを行うことが可能になる。 (3) An optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention includes a drawing furnace having an upper end opening for inserting an optical fiber preform, and a gap between the upper end opening and the inserted optical fiber preform. An optical fiber manufacturing apparatus comprising: two or more carbon felt rings having an inner diameter equal to or less than a maximum outer diameter of an effective portion of the optical fiber preform; A seat ring having an inner diameter greater than or equal to the maximum outer diameter of the effective portion provided between the carbon felt rings, and at least one of the two or more carbon felt rings is composed of another carbon felt ring. The inner diameter is different and the inner diameter is equal to or smaller than the minimum outer diameter of the effective portion. As a result, even with an optical fiber preform with large diameter fluctuations, drawing can be performed while easily and reliably sealing the gap formed between the upper end opening in the optical fiber drawing furnace and the optical fiber preform. Is possible.
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の一実施形態に係る光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置の具体例を、以下に図1〜図3を参照しつつ説明する。なお、以下では、線引炉として、加熱源(ヒータ)により炉心管を加熱する抵抗炉を挙げて説明するが、コイルに高周波電源を印加し、炉心管を誘導加熱する誘導炉も適用可能である。
[Details of the embodiment of the present invention]
Specific examples of an optical fiber manufacturing method and an optical fiber manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the following, a resistance furnace that heats the core tube with a heating source (heater) will be described as a drawing furnace, but an induction furnace that applies high-frequency power to the coil and induction-heats the core tube is also applicable. is there.
図1は、本発明の一実施形態に係る光ファイバ製造装置の一構成例を示す図である。
図1に示すように、本実施形態に係る光ファイバ製造装置は、光ファイバ線引炉の本体(以下、単に線引炉という)10、シール部20、及び蓋体40を備え、線引炉10に光ファイバ母材1が挿入されて線引きがなされる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an optical fiber manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the optical fiber manufacturing apparatus according to the present embodiment includes an optical fiber drawing furnace main body (hereinafter simply referred to as a drawing furnace) 10, a
線引炉10は、炉筐体11、その内部に設けられた炉心管12、炉心管12の外周に設けられた筒状の加熱源(ヒータ)13、及びヒータ13の外周に設けられた断熱材14を備える。
The drawing
炉心管12は、線引炉10の上端開口部から挿入された光ファイバ母材1を内部に収容する。ヒータ13は、炉心管12に収容された光ファイバ母材1を加熱して溶融する。また、線引炉10には図示しない不活性ガス等の供給機構が設けられており、炉心管12内やヒータ13の周りに酸化や劣化防止のために不活性ガス等を供給するようになっている。
The
また、線引炉10において、光ファイバ母材1は、別途設けた移動機構により線引方向(下側方向)に移動させることが可能となっており、光ファイバ母材1の上側には、その光ファイバ母材1を上側から吊り下げて支持するための支持棒(ダミー棒)2が連結されている。上記移動機構に設けられた把持部がこの支持棒2を把持することになる。この支持棒2は、光ファイバ母材1と同種のガラスロッドであり、光ファイバ母材1と別々に製造して融着してもよいし、別途設けた接続部材で接続してもよい。
In the drawing
また、図1では、光ファイバ母材1として、その直胴部の上端部分で平らに切断した例を図示しているが、直胴部の上端部分にテーパ部(縮径部)が存在していてもよく、縮径後の細い直胴部を接続部材で接続したり、直接把持するようにしてもよい。
1 shows an example in which the
なお、図1では、炉心管12の内壁の上端部がそのまま線引炉10の上端部11aにおける上端開口部を形成している例を挙げているが、これに限ったものではない。例えば、炉心管12の内径dよりさらに狭い上端開口部となる上蓋を炉心管12の上側に設けてもよく、この場合にシール対象となる隙間は、この狭い上端開口部と光ファイバ母材1との間に生じる隙間となる。また、光ファイバ母材1の断面形状は、基本的に真円を目指して生成されたものとするが、その精度を問わず一部で凸凹が存在してもよく、また楕円形などであってもよい。また、上記上端開口部の断面は円形としておけばよいが、この精度は問わない。
In addition, although the upper end part of the inner wall of the
シール部20は、線引炉10の上端開口部と挿入された光ファイバ母材との間の隙間をシールするための部位であって、本実施形態の主たる特徴部分であり、図2A等を参照しながら後述する。
The
上述した線引炉10における光ファイバ線引工程を概略的に説明する。線引炉10では、上端部11aに設けた後述のシール部20によって炉外空気を巻き込まないようにシールしながら、炉内の光ファイバ母材1の下部を炉心管12内でヒータ13により加熱する。線引炉10では、こうして加熱溶融されて細径となった光ファイバ母材1の下端から光ファイバ3を溶融垂下させて、炉筐体11の下端部に設けられた排出孔16からその光ファイバ3を引き出す。そして、線引きが進むに連れて、支持棒2と共に光ファイバ母材1を上記移動機構により徐々に下降させていく。
The optical fiber drawing process in the drawing
ここで、蓋体40について説明する。図1に示したように光ファイバ母材1に支持棒2が設けられた構成では、線引工程の進行により、支持棒2が炉心管12の位置まで下がる場面、つまり支持棒2が線引炉10の上端部11aより下に位置する場面がある。
Here, the lid 40 will be described. In the configuration in which the
そのような場面でも炉内をシールし続けるために、シール部20の他に蓋体40を有することが好ましい。蓋体40は、支持棒2を貫通し光ファイバ母材1の上側に載置される蓋であり、図示したように、支持棒2の断面形状に合った貫通孔40aと肩部40bとを有するように形成されている。蓋体40の材料としては、例えば石英や金属などが挙げられる。
In order to keep the inside of the furnace sealed even in such a situation, it is preferable to have a lid 40 in addition to the
蓋体40を設けておくことで、光ファイバ3の線引が進み光ファイバ母材1及び支持棒2が下降しても、シール部20から光ファイバ母材1が離脱する前に、蓋体40の下端面がシール部20に接する状態に移行して、シール状態を維持することができる。なお、蓋体40が肩部40bを有することを前提として説明したが、蓋体40は単なる円盤に支持棒2の貫通孔40aを開けただけの形状であってもよい。
By providing the lid 40, even if the drawing of the optical fiber 3 progresses and the
次に、本実施形態の主たる特徴であるシール部20について、図2A〜図2Cを参照しながら説明する。図2Aは、図1の光ファイバ製造装置におけるシール部の一例を示す図、図2Bは、図2Aのシール部に用いられるカーボンフェルトリングの一例を示す図、図2Cは、図2Aのシール部に用いられるカーボンシートリングの一例を示す図である。
Next, the
図2Aで例示するシール部20は、光ファイバ母材1の光ファイバコアがある領域(以下、有効部)の最大外径以下の内径をもつ2枚以上のカーボンフェルトリングを有する。そして、上記2枚以上のカーボンフェルトリングのうち少なくとも1枚は、他のカーボンフェルトリングと内径が異なり、且つ上記有効部の最小外径以下の内径をもつものとする。また、設けられたカーボンフェルトリングの全ての内径が互いに異なるものであることが好ましい。
2A includes two or more carbon felt rings having an inner diameter equal to or smaller than the maximum outer diameter of a region where the optical fiber core of the
これらのカーボンフェルトリングは、スリットが入っていないリング状のカーボンフェルトである。カーボンフェルトは、カーボン繊維で形成されたフェルトであって、気密性があり、また、カーボンシートに比べて伸縮性があり撓ませることができる素材である。カーボンの材料としては、不純物混入の観点から、高純度カーボンと呼ばれるものを用いるのが好ましい。 These carbon felt rings are ring-shaped carbon felts without slits. The carbon felt is a felt formed of carbon fibers, is airtight, and is a stretchable material that can be bent as compared with a carbon sheet. As the carbon material, it is preferable to use what is called high purity carbon from the viewpoint of contamination with impurities.
図2Aでは、上記2枚以上のカーボンフェルトリングとして、2枚のカーボンフェルトリング21,22を採用した例を挙げている。カーボンフェルトリング21,22は、図2Bにその上面図を示すようにリング状のカーボンフェルトであり、両者の内径D1は異なり、カーボンフェルトリング21の内径D1の方がカーボンフェルトリング22のそれより小さく且つ光ファイバ母材1の外径(有効部の外径)φの最小値以下の内径をもつものとする。
FIG. 2A shows an example in which two carbon felt rings 21 and 22 are adopted as the two or more carbon felt rings. The carbon felt rings 21 and 22 are ring-shaped carbon felts as shown in the top view of FIG. 2B. The inner diameters D1 of the two are different, and the inner diameter D1 of the carbon felt
また、シール部20は、カーボンフェルトリング21,22間に、有効部の最大外径以上の内径をもつ(つまりカーボンフェルトリング21,22より内径が大きい)シートリング24を有する。図2Aでは、シートリング24の他に、カーボンフェルトリング21の下側に同様のシートリング23を設け、カーボンフェルトリング22の上側に同様のシートリング25を設けた例を挙げている。
The
シートリング23〜25は、図2Cにその上面図を示すようにリング状のシートであり、カーボンであること、特に高純度カーボンであることが好ましいが、それに限らず石英など、他の耐熱性素材を用いてもよい。なお、シートリング23〜25の内径D2は異なっても同じであってもよいが、高密度であって収縮力がなく且つスリットも入れていないことを前提とした場合は、上述したように上記有効部の最大外径以上である必要がある。 The seat rings 23 to 25 are ring-shaped sheets as shown in the top view of FIG. 2C, and are preferably carbon, particularly high-purity carbon. A material may be used. The inner diameters D2 of the seat rings 23 to 25 may be different or the same. However, when it is assumed that the seat rings 23 to 25 have a high density, no contraction force, and no slits, It must be greater than the maximum outer diameter of the effective part.
カーボンフェルトリング21,22及びシートリング23〜25は、図示する順番で炉筐体11の上端部11aに重ねて載置されており、シートリング25の上側には、カーボンフェルトリング21,22やカーボンシートリング23〜25が浮いて気密性を損なわないように、石英リング26が設けられている。蓋体40を設ける場合には線引きの進行に伴って蓋体40の下端がこの石英リング26の上端に接することになる。石英リング26の材質は石英に限らず、耐熱性があれば金属などであってもよい。また、シール部20には、リング21〜26の外枠として、耐熱性がある素材で形成された円筒形の筐体27が設けられている。
The carbon felt rings 21 and 22 and the seat rings 23 to 25 are placed on the
なお、線引炉10の炉内へガスを供給するガス導入口やガス供給機構について図示していないが、例えば、シートリング23の下側と上端部11aとの間に不活性ガス等が供給されるガス導入口を設けておき、そのガス導入口から図示しないガス供給機構により炉内へガスを供給するようにしてもよい。供給するガスは、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガスや、それらの混合ガスなどが挙げられる。
In addition, although not shown about the gas inlet and gas supply mechanism which supply gas into the furnace of the drawing
本実施形態に係る光ファイバ製造方法では、このようなシール部20を用いて線引きを行う。そして、伸縮性のあるカーボンフェルトリングの内側を光ファイバ母材1の有効部に接触させてシールしているため、光ファイバ母材1の外径φの変動に追従させることができ、シールを維持できる。
In the optical fiber manufacturing method according to the present embodiment, drawing is performed using such a
さらに、本実施形態では、2枚以上のカーボンフェルトリングによってシールすることで、より気密性を高められるだけでなく、2枚以上のフェルトリングのうち少なくとも1つが内径D1を異ならせているため、光ファイバ母材1の外径φの長手方向変動があった場合でも、よりフェルトの気密性維持が容易となる。具体的には、フェルトは伸縮性を有するといってもある一定以上引き伸ばされると、内径D1が復元されるまでの間、シール性能が低下する。しかし、内径D1が大きいカーボンフェルトリングが配置されているので、同じようにシール性能が劣化する可能性が低く、シール性能低下のリスクを軽減でき、シールがより維持し易くなる。また、何本もの光ファイバ母材1を線引することで、仮に内径D1が小さい方の可撓性が損なわれた場合でも、損なわれた方のカーボンシートリングだけを交換することで、シールを維持させることができる。
Furthermore, in this embodiment, not only can the air tightness be improved by sealing with two or more carbon felt rings, but also at least one of the two or more felt rings has a different inner diameter D1, Even when the
さらに、本実施形態では、カーボンフェルトリング21,22の間にシートリング24を設置しているため(スペースがあるため)、光ファイバ母材1の太い部分が通過する際の、カーボンフェルトリング21,22の曲がり具合を異ならせることができる。これに加えて、シートリング24により、カーボンフェルトリング間の摩擦を低減し、カーボンフェルトリング同士が擦れることによるダストの発生を抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
以上のように、本実施形態によれば、外径φの変動が大きい光ファイバ母材1であっても、線引炉における上端開口部と光ファイバ母材1との間に生じる隙間を簡易で確実にシールしながら、線引きを行うことが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, even if the
また、上記2枚以上のカーボンフェルトリングはいずれも、上記有効部の最小外径以下の内径をもつことが好ましい。これにより、全てのカーボンフェルトリングで常にシールを行いつつ、内径D1の大きなカーボンフェルトリングにより、光ファイバ母材1の有効部が拡径した後に縮径した場合であっても、追従してシールさせることができる。
Moreover, it is preferable that all of the two or more carbon felt rings have an inner diameter equal to or smaller than the minimum outer diameter of the effective portion. As a result, all the carbon felt rings are always sealed, and even if the effective portion of the
最後に、図3を参照しながら、上述した光ファイバ製造装置を用いて線引きを行った際の、光ファイバ母材(ガラス母材)1の外径(平均径からの変動値)及び線引炉内の内部圧力の変動結果について説明する。図3に示す変動結果は、ガラス母材1に対して、図2Aで例示したような2枚のシールでのシール性能を評価した結果である。ここでは、シートリング23〜25として、内径がガラス母材最大径+14mm、厚み1mmのカーボンシートリングを用い、カーボンフェルトリング21として、内径がガラス母材最大径−11mm、厚み5mmのカーボンフェルトリングを用い、カーボンフェルトリング22として、内径がガラス母材最大径−6mm、厚み5mmのカーボンフェルトリングを用いた。なお、カーボンフェルトリング21,22のうちの少なくとも内径の小さい方は、ガラス母材の有効部の最小外径以下としている。
Finally, referring to FIG. 3, the outer diameter (variation value from the average diameter) and the drawing of the optical fiber preform (glass preform) 1 when drawing is performed using the above-described optical fiber manufacturing apparatus. The fluctuation result of the internal pressure in the furnace will be described. The variation result shown in FIG. 3 is a result of evaluating the sealing performance of the two seals as illustrated in FIG. Here, a carbon sheet ring having an inner diameter of the glass base material maximum diameter of +14 mm and a thickness of 1 mm is used as the sheet rings 23 to 25, and a carbon felt ring having an inner diameter of the glass base material maximum diameter of −11 mm and a thickness of 5 mm is used as the carbon felt
その結果、このガラス母材1は、線引きの進行に伴ってガラス母材1の下からの位置(初期の最下点を0mmとした位置)が増すに連れて、ガラス母材1の有効部の外径φが一旦小さくなり、その後、大きくなり、最後にまた小さくなるものであったが、そのときの線引炉10内の内部圧力の基準圧力(最大圧力)に対する変動量(低下量)は0.2Pa程度となり、炉の気密を維持できることを確認した。
As a result, the
上述したように、図3の結果では、0.2Pa程度の圧力低下に留まっており、炉の気密を維持できることが確認できた。これに対し、内径が大きい方のカーボンフェルトリング22を設けない場合(1枚のシール)でも実験を行ったが、圧力低下はこれより大きく0.4Pa程度となった。
As described above, in the result of FIG. 3, it was confirmed that the pressure drop was about 0.2 Pa and that the airtightness of the furnace could be maintained. On the other hand, even when the carbon felt
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims for patent.
1…光ファイバ母材、2…支持棒、3…光ファイバ、10…線引炉、11…炉筐体、11a…上端部、12…炉心管、13…ヒータ、14…断熱材、15…隙間、16…排出孔、20…シール部、21,22…カーボンフェルトリング、23,24,25…シートリング、26…石英リング、27…筐体、40…蓋体、40a…貫通孔、40b…肩部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記シール部として、前記光ファイバ母材の有効部の最大外径以下の内径をもつ2枚以上のカーボンフェルトリングと、該カーボンフェルトリング間に設けた前記有効部の最大外径以上の内径をもつシートリングと、を用いて、前記線引きを行い、
前記2枚以上のカーボンフェルトリングのうち少なくとも1枚は、他のカーボンフェルトリングと内径が異なり且つ前記有効部の最小外径以下の内径をもつ、光ファイバ製造方法。 An optical fiber manufacturing method for drawing an optical fiber while sealing a gap between an upper end opening and an optical fiber preform in a drawing furnace with a seal portion,
As the seal portion, two or more carbon felt rings having an inner diameter equal to or smaller than the maximum outer diameter of the effective portion of the optical fiber preform, and an inner diameter equal to or larger than the maximum outer diameter of the effective portion provided between the carbon felt rings. The sheet ring is used to perform the drawing,
An optical fiber manufacturing method, wherein at least one of the two or more carbon felt rings has an inner diameter that is different from the other carbon felt rings and has an inner diameter equal to or smaller than a minimum outer diameter of the effective portion.
前記シール部は、前記光ファイバ母材の有効部の最大外径以下の内径をもつ2枚以上のカーボンフェルトリングと、該カーボンフェルトリング間に設けた前記有効部の最大外径以上の内径をもつシートリングと、を有し、
前記2枚以上のカーボンフェルトリングのうち少なくとも1枚は、他のカーボンフェルトリングと内径が異なり且つ前記有効部の最小外径以下の内径をもつ、光ファイバ製造装置。
A drawing furnace having a drawing furnace having an upper end opening for inserting an optical fiber preform, and a seal portion for sealing a gap between the upper end opening and the inserted optical fiber preform. A fiber manufacturing device,
The seal portion has two or more carbon felt rings having an inner diameter equal to or smaller than the maximum outer diameter of the effective portion of the optical fiber preform, and an inner diameter equal to or larger than the maximum outer diameter of the effective portion provided between the carbon felt rings. A seat ring having
An optical fiber manufacturing apparatus, wherein at least one of the two or more carbon felt rings has an inner diameter different from that of the other carbon felt rings and having an inner diameter equal to or smaller than a minimum outer diameter of the effective portion.
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