JP2024010830A - Method and apparatus for manufacturing optical fiber - Google Patents

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Shota Nakagawa
和泰 米沢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress glass particles generated in a drawing furnace from contacting a glass fiber.
SOLUTION: A method for manufacturing an optical fiber comprises the steps of: heating and melting an optical fiber preform in a drawing furnace including a heater and a furnace inner cylinder arranged below from a center of the heater and having an inert gas supplied to the inside to draw a glass fiber; and traveling the drawn glass fiber in the lower chamber including an extension inner cylinder extending below from a lower end of the furnace inner cylinder and a cooling jacket arranged on an outside of the extension inner cylinder. In at least a part in a travel direction of the glass fiber in the lower chamber, a surface temperature T1 of the glass fiber on a plane perpendicular to the travel direction of the glass fiber, a surface temperature T2 of an inner peripheral surface in the extension inner cylinder, and an inner diameter D2 of the extension inner cylinder satisfy: 2(T1-T2)/D2≥5[°C/mm].
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、光ファイバの製造方法および光ファイバの製造装置に関する。 The present disclosure relates to an optical fiber manufacturing method and an optical fiber manufacturing apparatus.

特許文献1には、炉心管の下端に接続された延長筒の内側に冷却ジャケットが設けられた光ファイバの線引炉が開示されている。冷却ジャケット内に冷媒が供給されることにより、延長筒内の雰囲気温度が所定温度に保持される。 Patent Document 1 discloses an optical fiber drawing furnace in which a cooling jacket is provided inside an extension tube connected to the lower end of a furnace tube. By supplying the refrigerant into the cooling jacket, the atmospheric temperature within the extension tube is maintained at a predetermined temperature.

特許文献2には、カーボン炉心管の内表面にコーティング層が形成された光ファイバの線引炉が開示されている。コーティング層により、光ファイバ用母材から発生するシリカの蒸気とカーボン炉芯管との反応によるカーボン炉芯管の劣化が抑制される。 Patent Document 2 discloses an optical fiber drawing furnace in which a coating layer is formed on the inner surface of a carbon core tube. The coating layer suppresses deterioration of the carbon furnace tube due to a reaction between silica vapor generated from the optical fiber base material and the carbon furnace tube.

特許文献3には、光ファイバの線引炉で使用されるヘリウムガスを回収し再利用する光ファイバの線引装置が開示されている。 Patent Document 3 discloses an optical fiber drawing device that recovers and reuses helium gas used in an optical fiber drawing furnace.

特開平9-2832号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-2832 特開平10-338538号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-338538 特開2004-250286号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-250286

このような線引炉においては、高温で加熱された光ファイバ用母材の表面から蒸発したシリカの粒子(ガラス粒子)が線引炉内を浮遊し、ガラスファイバと接触することにより、ガラスファイバの断線を引き起こす場合がある。 In such a drawing furnace, silica particles (glass particles) evaporated from the surface of the optical fiber base material heated at high temperature float in the drawing furnace and come into contact with the glass fiber, causing the glass fiber to become This may cause wire breakage.

本開示の目的は、線引炉内で発生したガラス粒子がガラスファイバと接触することを抑制することである。 An object of the present disclosure is to suppress glass particles generated in a drawing furnace from coming into contact with glass fibers.

本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、
ヒータと前記ヒータの中心より下方に配置される炉内筒とを有し、内部に不活性ガスが供給される線引炉において、光ファイバ用母材を加熱溶融してガラスファイバを線引きするステップと、
前記炉内筒の下端から下方に延びた延長内筒と前記延長内筒の外側に配置される冷却ジャケットとを有する下部チャンバ内に、線引きされた前記ガラスファイバを走行させるステップと、
を備えており、
前記下部チャンバの前記ガラスファイバの走行方向における少なくとも一部分において、前記ガラスファイバの走行方向と垂直な平面上の前記ガラスファイバの表面温度T1、前記延長内筒の内周面の表面温度T2、および前記延長内筒の内径D2は、2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たす。
A method for manufacturing an optical fiber according to one aspect of the present disclosure includes:
A step of heating and melting an optical fiber base material and drawing a glass fiber in a drawing furnace that has a heater and a furnace cylinder disposed below the center of the heater, and into which an inert gas is supplied. and,
Running the drawn glass fiber into a lower chamber having an extended inner cylinder extending downward from the lower end of the furnace inner cylinder and a cooling jacket disposed outside the extended inner cylinder;
It is equipped with
In at least a portion of the lower chamber in the running direction of the glass fiber, the surface temperature T1 of the glass fiber on a plane perpendicular to the running direction of the glass fiber, the surface temperature T2 of the inner circumferential surface of the extended inner cylinder, and the The inner diameter D2 of the extended inner cylinder satisfies 2(T1-T2)/D2≧5 [°C/mm].

本開示の一態様に係る光ファイバの製造装置は、
光ファイバ用母材を加熱溶融する線引炉と、
前記線引炉の下端に接続されており、加熱溶融された前記光ファイバ用母材から線引きされたガラスファイバが内部を走行する下部チャンバと、
を備えており、
前記線引炉は、内部に不活性ガスを供給するガス供給口と、ヒータと、前記ヒータの中心より下方に配置される炉内筒と、を有し、
前記下部チャンバは、前記炉内筒の下端から下方に延びた延長内筒と、前記延長内筒の外側に配置される冷却ジャケットと、を有し、
前記下部チャンバから出線する前記ガラスファイバの温度が800度以上でありかつ前記ガラスファイバの線引速度が500m/分以上である場合、前記下部チャンバの前記ガラスファイバの走行方向における少なくとも一部分において、前記ガラスファイバの走行方向と垂直な平面上の前記ガラスファイバの表面温度T1、前記延長内筒の内周面の表面温度T2、および前記延長内筒の内径D2は2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たす。
An optical fiber manufacturing apparatus according to one aspect of the present disclosure includes:
A drawing furnace that heats and melts the base material for optical fiber;
a lower chamber connected to the lower end of the drawing furnace, in which a glass fiber drawn from the heated and melted optical fiber preform runs;
It is equipped with
The drawing furnace has a gas supply port for supplying an inert gas inside, a heater, and an inner furnace cylinder arranged below the center of the heater,
The lower chamber has an extended inner cylinder extending downward from the lower end of the furnace inner cylinder, and a cooling jacket disposed outside the extended inner cylinder,
When the temperature of the glass fiber coming out from the lower chamber is 800 degrees or higher and the drawing speed of the glass fiber is 500 m/min or higher, at least a portion of the lower chamber in the running direction of the glass fiber, The surface temperature T1 of the glass fiber on a plane perpendicular to the running direction of the glass fiber, the surface temperature T2 of the inner peripheral surface of the extension inner cylinder, and the inner diameter D2 of the extension inner cylinder are 2(T1-T2)/D2. ≧5 [°C/mm] is satisfied.

本開示の構成によれば、線引炉内で発生したガラス粒子がガラスファイバと接触することを抑制できる。 According to the configuration of the present disclosure, it is possible to suppress the glass particles generated in the drawing furnace from coming into contact with the glass fiber.

図1は、本開示の一実施形態に係る光ファイバの製造装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical fiber manufacturing apparatus according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、図1の光ファイバの製造装置の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of the optical fiber manufacturing apparatus shown in FIG. 図3は、温度勾配と断線頻度の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between temperature gradient and wire breakage frequency. 図4は、ガス回収用配管における圧力損失と断線頻度の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between pressure loss and disconnection frequency in gas recovery piping.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
[Description of embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.

(1)本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、
ヒータと前記ヒータの中心より下方に配置される炉内筒とを有し、内部に不活性ガスが供給される線引炉において、光ファイバ用母材を加熱溶融してガラスファイバを線引きするステップと、
前記炉内筒の下端から下方に延びた延長内筒と前記延長内筒の外側に配置される冷却ジャケットとを有する下部チャンバ内に、線引きされた前記ガラスファイバを走行させるステップと、
を備えており、
前記下部チャンバの前記ガラスファイバの走行方向における少なくとも一部分において、前記ガラスファイバの走行方向と垂直な平面上の前記ガラスファイバの表面温度T1、前記延長内筒の内周面の表面温度T2、および前記延長内筒の内径D2は、2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たす。
(1) A method for manufacturing an optical fiber according to one aspect of the present disclosure includes:
A step of heating and melting an optical fiber base material and drawing a glass fiber in a drawing furnace that has a heater and a furnace cylinder disposed below the center of the heater, and into which an inert gas is supplied. and,
Running the drawn glass fiber into a lower chamber having an extended inner cylinder extending downward from the lower end of the furnace inner cylinder and a cooling jacket disposed outside the extended inner cylinder;
It is equipped with
In at least a portion of the lower chamber in the running direction of the glass fiber, the surface temperature T1 of the glass fiber on a plane perpendicular to the running direction of the glass fiber, the surface temperature T2 of the inner circumferential surface of the extended inner cylinder, and the The inner diameter D2 of the extended inner cylinder satisfies 2(T1-T2)/D2≧5 [°C/mm].

このような方法によれば、延長内筒内の径方向の温度勾配(2(T1-T2)/D2)が5[℃/mm]以上であるため、線引炉内で発生し下部チャンバに流入したガラス粒子は、熱泳動力により延長内筒の内周面へ移動しやすくなる。これにより、ガラス粒子を延長内筒の内周面に付着させることができ、線引炉内で発生し下部チャンバ内に浮遊するガラス粒子がガラスファイバと接触することを抑制できる。 According to this method, since the temperature gradient (2(T1-T2)/D2) in the radial direction inside the extended inner cylinder is 5 [°C/mm] or more, it occurs in the drawing furnace and flows into the lower chamber. The glass particles that have flowed in become easier to move toward the inner circumferential surface of the extended inner cylinder due to thermophoretic force. Thereby, the glass particles can be attached to the inner peripheral surface of the extension inner cylinder, and the glass particles generated in the drawing furnace and floating in the lower chamber can be suppressed from coming into contact with the glass fiber.

(2)上記(1)において、前記下部チャンバの前記ガラスファイバの走行方向における少なくとも一部分において、2(T1-T2)/D2≧10[℃/mm]を満たしてもよい。 (2) In (1) above, 2(T1-T2)/D2≧10 [° C./mm] may be satisfied in at least a portion of the lower chamber in the running direction of the glass fiber.

このような方法によれば、延長内筒内の径方向の温度勾配がさらに大きいので、ガラス粒子の熱泳動力を増進させることができる。これにより、より多くのガラス粒子を延長内筒の内周面に付着させることができ、ガラス粒子がガラスファイバと接触することを抑制できる。 According to such a method, the temperature gradient in the radial direction within the extended inner cylinder is further increased, so that the thermophoretic force of the glass particles can be increased. Thereby, more glass particles can be attached to the inner circumferential surface of the extension inner cylinder, and contact of the glass particles with the glass fiber can be suppressed.

(3)上記(1)または(2)において、前記少なくとも一部分は、前記延長内筒の前記ガラスファイバの走行方向における下端部でもよい。 (3) In the above (1) or (2), the at least one portion may be a lower end portion of the extended inner tube in the running direction of the glass fiber.

このような方法によれば、ヒートゾーンから離れた延長内筒の下端部において延長内筒内の径方向の温度勾配(2(T1-T2)/D2)が5[℃/mm]以上であるため、延長内筒の長手方向全体に渡ってガラス粒子を延長内筒の内周面に付着させることができる。 According to this method, the temperature gradient (2(T1-T2)/D2) in the radial direction inside the extension inner cylinder is 5 [°C/mm] or more at the lower end of the extension inner cylinder away from the heat zone. Therefore, glass particles can be attached to the inner circumferential surface of the extended inner cylinder over the entire longitudinal direction of the extended inner cylinder.

(4)上記(1)から(3)のいずれかにおいて、前記下部チャンバのガス吸引口から前記不活性ガスを吸引してもよい。 (4) In any one of (1) to (3) above, the inert gas may be sucked through a gas suction port of the lower chamber.

このような方法によれば、下部チャンバ内に流入し延長内筒の内周面に付着しなかったガラス粒子を不活性ガスと共に吸引できる。これにより、下部チャンバ内に浮遊するガラス粒子がガラスファイバと接触することを抑制できる。 According to such a method, glass particles that have flowed into the lower chamber and have not adhered to the inner circumferential surface of the extension inner cylinder can be sucked together with the inert gas. This can prevent glass particles floating in the lower chamber from coming into contact with the glass fibers.

(5)上記(4)の前記ガス吸引口には配管が接続されており、
前記配管の圧力損失が前回清掃後の圧力損失の150%以上となった場合に前記配管を清掃してもよい。
(5) Piping is connected to the gas suction port in (4) above,
The piping may be cleaned when the pressure loss in the piping becomes 150% or more of the pressure loss after the previous cleaning.

このような方法によれば、ガス吸引口から吸引されたガラス粒子が配管内に堆積することにより配管内の圧力損失が上昇し不活性ガスの吸引力が低下することを抑制できる。これにより、ガラス粒子の吸引量の低下を抑制できる。 According to such a method, it is possible to suppress the increase in pressure loss in the piping and the decrease in the suction force of the inert gas due to the accumulation of glass particles sucked in from the gas suction port inside the piping. Thereby, it is possible to suppress a decrease in the amount of suction of glass particles.

(6)上記(1)から(5)のいずれかにおいて、前記不活性ガスは、ヘリウムガスを含有してもよい。 (6) In any one of (1) to (5) above, the inert gas may contain helium gas.

このような方法によれば、ヘリウムガスは熱伝導性がよいので、線引炉内を流れる不活性ガスの温度分布が均一となり、不活性ガスの流れに乱れが生じることを抑制できる。 According to such a method, since helium gas has good thermal conductivity, the temperature distribution of the inert gas flowing in the drawing furnace becomes uniform, and disturbances in the flow of the inert gas can be suppressed.

(7)上記(1)から(5)のいずれかにおいて、前記不活性ガスは、アルゴンガスを含有してもよい。 (7) In any one of (1) to (5) above, the inert gas may contain argon gas.

このような方法によれば、アルゴンガスの原子はヘリウムガスの原子よりも大きいので、ヘリウムガスと比べてガラス粒子の熱泳動力を増進させることができる。 According to this method, since the atoms of argon gas are larger than the atoms of helium gas, the thermophoretic force of the glass particles can be increased compared to helium gas.

(8)本開示の一態様に係る光ファイバの製造装置は、
光ファイバ用母材を加熱溶融する線引炉と、
前記線引炉の下端に接続されており、加熱溶融された前記光ファイバ用母材から線引きされたガラスファイバが内部を走行する下部チャンバと、
を備えており、
前記線引炉は、内部に不活性ガスを供給するガス供給口と、ヒータと、前記ヒータの中心より下方に配置される炉内筒と、を有し、
前記下部チャンバは、前記炉内筒の下端から下方に延びた延長内筒と、前記延長内筒の外側に配置される冷却ジャケットと、を有し、
前記下部チャンバから出線する前記ガラスファイバの温度が800度以上でありかつ前記ガラスファイバの線引速度が500m/分以上である場合、前記下部チャンバの前記ガラスファイバの走行方向における少なくとも一部分において、前記ガラスファイバの走行方向と垂直な平面上の前記ガラスファイバの表面温度T1、前記延長内筒の内周面の表面温度T2、および前記延長内筒の内径D2は2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たす。
(8) An optical fiber manufacturing apparatus according to one aspect of the present disclosure includes:
A drawing furnace that heats and melts the base material for optical fiber;
a lower chamber connected to the lower end of the drawing furnace, in which a glass fiber drawn from the heated and melted optical fiber preform runs;
It is equipped with
The drawing furnace has a gas supply port for supplying an inert gas inside, a heater, and an inner furnace cylinder arranged below the center of the heater,
The lower chamber has an extended inner cylinder extending downward from the lower end of the furnace inner cylinder, and a cooling jacket disposed outside the extended inner cylinder,
When the temperature of the glass fiber coming out from the lower chamber is 800 degrees or higher and the drawing speed of the glass fiber is 500 m/min or higher, at least a portion of the lower chamber in the running direction of the glass fiber, The surface temperature T1 of the glass fiber on a plane perpendicular to the running direction of the glass fiber, the surface temperature T2 of the inner peripheral surface of the extension inner cylinder, and the inner diameter D2 of the extension inner cylinder are 2(T1-T2)/D2. ≧5 [°C/mm] is satisfied.

このような装置によれば、延長内筒内の径方向の温度勾配(2(T1-T2)/D2)が5[℃/mm]以上であるため、線引炉内で発生し下部チャンバに流入したガラス粒子は、熱泳動力により延長内筒の内周面へ移動しやすくなる。これにより、ガラス粒子を延長内筒の内周面に付着させることができるので、線引炉内で発生し下部チャンバ内に浮遊するガラス粒子がガラスファイバと接触することを抑制できる。 According to such a device, since the temperature gradient (2(T1-T2)/D2) in the radial direction inside the extended inner cylinder is 5 [°C/mm] or more, it occurs in the drawing furnace and flows into the lower chamber. The glass particles that have flowed in become easier to move toward the inner circumferential surface of the extended inner cylinder due to thermophoretic force. This allows glass particles to adhere to the inner circumferential surface of the extended inner cylinder, thereby suppressing glass particles generated in the drawing furnace and floating in the lower chamber from coming into contact with the glass fiber.

(9)上記(8)において、前記延長内筒は、前記下部チャンバから着脱可能に構成されてもよい。 (9) In the above (8), the extension inner cylinder may be configured to be detachable from the lower chamber.

このような装置によれば、下部チャンバから延長内筒を取り外すことができるので、延長内筒を清掃し、延長内筒の内周面に堆積したガラス粒子を除去できる。あるいは、延長内筒を新しい延長内筒に交換できる。これにより、延長内筒の内周面におけるガラス粒子の堆積効率の低下を抑制できる。 According to such a device, since the extension inner cylinder can be removed from the lower chamber, the extension inner cylinder can be cleaned and glass particles deposited on the inner peripheral surface of the extension inner cylinder can be removed. Alternatively, the extension inner cylinder can be replaced with a new extension inner cylinder. Thereby, it is possible to suppress a decrease in the deposition efficiency of glass particles on the inner circumferential surface of the extended inner cylinder.

(10)上記(8)または(9)において、前記延長内筒の内径が300mm以下でもよい。 (10) In the above (8) or (9), the inner diameter of the extended inner cylinder may be 300 mm or less.

このような装置によれば、延長内筒内の径方向の温度勾配が大きくなり、ガラス粒子が延長内筒の内周面に付着しやすくなる。 According to such a device, the temperature gradient in the radial direction within the extended inner cylinder increases, and glass particles tend to adhere to the inner circumferential surface of the extended inner cylinder.

(11)上記(10)において、前記延長内筒の内径は150mm以下でもよい。 (11) In the above (10), the inner diameter of the extended inner cylinder may be 150 mm or less.

このような装置によれば、延長内筒の内径がさらに小さいので、延長内筒内の径方向の温度勾配がより大きくなり、より多くのガラス粒子を延長内筒の内周面に付着させることができる。 According to such a device, since the inner diameter of the inner extended cylinder is smaller, the temperature gradient in the radial direction within the inner extended cylinder becomes larger, and more glass particles can be attached to the inner circumferential surface of the inner extended cylinder. Can be done.

(12)上記(8)から(11)のいずれかにおいて、前記下部チャンバは、前記不活性ガスを吸引するガス吸引口を備えてもよい。 (12) In any one of (8) to (11) above, the lower chamber may include a gas suction port that sucks the inert gas.

このような装置によれば、下部チャンバ内に流入し延長内筒の内周面に付着しなかったガラス粒子を不活性ガスと共に吸引できる。これにより、下部チャンバに浮遊するガラス粒子がガラスファイバと接触することを抑制できる。 According to such a device, glass particles that have flowed into the lower chamber and have not adhered to the inner circumferential surface of the extension inner cylinder can be sucked together with the inert gas. This can prevent glass particles floating in the lower chamber from coming into contact with the glass fiber.

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示に係る光ファイバの製造装置および製造方法の実施の形態の例を、図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、異なる図面であっても同一又は相当の要素には同一の符号又は名称を付し、重複する説明を適宜省略する。また、各図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上のものであって、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。
[Details of embodiments of the present disclosure]
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an optical fiber manufacturing apparatus and manufacturing method according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be given the same reference numerals or names even in different drawings, and overlapping description will be omitted as appropriate. Further, the dimensions of each member shown in each drawing are for convenience of explanation, and may differ from the actual dimensions of each member.

(光ファイバの製造装置)
図1は、本開示の一実施形態に係る光ファイバの製造装置1の概略構成図である。図2は、光ファイバの製造装置1の部分拡大図である。
(Optical fiber manufacturing equipment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical fiber manufacturing apparatus 1 according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a partially enlarged view of the optical fiber manufacturing apparatus 1. As shown in FIG.

光ファイバの製造装置1は、線引炉2と下部チャンバ3を備えている。線引炉2は、光ファイバ用母材G1を加熱溶融するように構成されている。下部チャンバ3は、線引炉2の下端に接続されている。下部チャンバ3は、下部チャンバ3内の雰囲気温度を所定温度に保持するように構成されている。線引炉2内で加熱溶融された光ファイバ用母材G1から線引きされたガラスファイバG2は下部チャンバ3の内部を走行する。なお、光ファイバの製造装置1はさらに、下部チャンバ3の下方にガラスファイバG2を冷却する冷却装置、ガラスファイバG2の外周に被覆樹脂を塗布する塗布装置、被覆樹脂が塗布されたガラスファイバG2を巻き取る巻取装置などを備えうる。 An optical fiber manufacturing apparatus 1 includes a drawing furnace 2 and a lower chamber 3. The drawing furnace 2 is configured to heat and melt the optical fiber preform G1. The lower chamber 3 is connected to the lower end of the drawing furnace 2 . The lower chamber 3 is configured to maintain the atmospheric temperature within the lower chamber 3 at a predetermined temperature. A glass fiber G2 drawn from an optical fiber preform G1 heated and melted in the drawing furnace 2 runs inside the lower chamber 3. The optical fiber manufacturing apparatus 1 further includes a cooling device that cools the glass fiber G2 below the lower chamber 3, a coating device that applies a coating resin to the outer periphery of the glass fiber G2, and a glass fiber G2 coated with the coating resin. A winding device or the like may be provided.

線引炉2は、筐体21、炉心管22、ヒータ23、および炉内筒24を備えている。筐体21は、炉心管22、ヒータ23および炉内筒24を囲うように構成されている。ヒータ23は、炉心管22を囲むように配置されている。ヒータ23と筐体21の間には、断熱材(図示省略)が配置されている。 The drawing furnace 2 includes a housing 21 , a furnace core tube 22 , a heater 23 , and a furnace cylinder 24 . The housing 21 is configured to surround the furnace core tube 22, the heater 23, and the furnace cylinder 24. The heater 23 is arranged to surround the furnace core tube 22. A heat insulating material (not shown) is arranged between the heater 23 and the housing 21.

炉心管22には、ガス供給口221が設けられている。具体的には、ガス供給口221は、炉心管22の上端側に設けられている。ガス供給口221には、ガス供給用配管11の一端が接続されている。ガス供給用配管11の他端には、不活性ガスを供給する不活性ガス供給器12が接続されている。不活性ガス供給器12から供給された不活性ガスは、ガス供給用配管11を通ってガス供給口221から炉心管22内に供給される。不活性ガスは、例えばヘリウムガスである。 A gas supply port 221 is provided in the furnace core tube 22 . Specifically, the gas supply port 221 is provided on the upper end side of the furnace core tube 22. One end of the gas supply pipe 11 is connected to the gas supply port 221 . An inert gas supplier 12 that supplies inert gas is connected to the other end of the gas supply pipe 11. The inert gas supplied from the inert gas supply device 12 passes through the gas supply piping 11 and is supplied into the furnace core tube 22 from the gas supply port 221. The inert gas is, for example, helium gas.

炉内筒24は、炉心管22内に配置されている。具体的には、炉内筒24は、炉心管22の長手方向においてヒータ23の中心より下方に配置される。炉内筒24は、炉心管22と一体的に形成されうる。本例においては、炉内筒24は、上端部において下方に向けて内径が小さくなるテーパ部241を有している。 The furnace tube 24 is arranged within the furnace core tube 22 . Specifically, the furnace tube 24 is arranged below the center of the heater 23 in the longitudinal direction of the furnace core tube 22 . The furnace cylinder 24 may be formed integrally with the furnace core tube 22. In this example, the furnace cylinder 24 has a tapered portion 241 at its upper end, the inner diameter of which decreases downward.

下部チャンバ3は、延長内筒31、冷却ジャケット32、およびガス回収機構33を有している。延長内筒31は、炉内筒24の下端に接続されており、炉内筒24の下端から下方に延びている。 The lower chamber 3 has an extended inner cylinder 31, a cooling jacket 32, and a gas recovery mechanism 33. The extension inner cylinder 31 is connected to the lower end of the furnace cylinder 24 and extends downward from the lower end of the furnace cylinder 24 .

図2に例示されるように、延長内筒31は、炉内筒24の出口と延長内筒31との入口が接続するように設けられている。延長内筒31の上端部は、炉内筒24の下端部の内径D1と同じ内径D2を有している。本例においては、延長内筒31は、長手方向に沿って一定の内径D2を有する円筒形状である。延長内筒の内径D2は、例えば300mm以下であり、好ましくは150mm以下である。また、延長内筒の内径D2は、好ましくは30mm以上である。 As illustrated in FIG. 2, the extension inner cylinder 31 is provided so that the outlet of the furnace inner cylinder 24 and the inlet of the extension inner cylinder 31 are connected. The upper end of the extension inner cylinder 31 has the same inner diameter D2 as the inner diameter D1 of the lower end of the furnace inner cylinder 24. In this example, the extended inner tube 31 has a cylindrical shape having a constant inner diameter D2 along the longitudinal direction. The inner diameter D2 of the extended inner cylinder is, for example, 300 mm or less, preferably 150 mm or less. Further, the inner diameter D2 of the extended inner cylinder is preferably 30 mm or more.

延長内筒31は、下部チャンバ3から着脱可能に設けられている。例えば、延長内筒31は、下部チャンバ3の下端の開口部から着脱可能に設けられる。本例においては、下部チャンバ3からガス回収機構33を取り外した後に、下部チャンバ3の下端の開口部から延長内筒31が取り外される。 The extension inner cylinder 31 is provided to be detachable from the lower chamber 3. For example, the extension inner cylinder 31 is provided to be detachable from an opening at the lower end of the lower chamber 3 . In this example, after the gas recovery mechanism 33 is removed from the lower chamber 3, the extension inner cylinder 31 is removed from the opening at the lower end of the lower chamber 3.

冷却ジャケット32は、延長内筒31の外側に配置されている。冷却ジャケット32は、冷媒が流れる流路321を有している。冷却ジャケット32には、冷媒供給装置(図示省略)が接続されており、冷媒供給装置により冷却ジャケット32内への冷媒の供給が制御される。 The cooling jacket 32 is arranged outside the extended inner cylinder 31. The cooling jacket 32 has a flow path 321 through which a refrigerant flows. A refrigerant supply device (not shown) is connected to the cooling jacket 32, and the supply of refrigerant into the cooling jacket 32 is controlled by the refrigerant supply device.

ガス回収機構33は、冷却ガスを吸引するガス吸引口331を備えている。本例においては、ガス回収機構33は上側シャッタ332と下側シャッタ333を有しており、二つのガス吸引口331が下側シャッタ333の底面に形成されている。上側シャッタ332と下側シャッタ333との間にはガス回収空間Sが形成されている。上側シャッタ332に形成された通過孔332Aを通過してガス回収空間Sに回収されたガスは、下側シャッタ333に形成されたガス吸引口331により吸引されて下部チャンバ3の外部へ排出される。また、下側シャッタ333には、ガス回収空間Sを通過したガラスファイバG2が下部チャンバ3の外部へ出線するファイバ導出口333Aが形成されている。 The gas recovery mechanism 33 includes a gas suction port 331 that sucks cooling gas. In this example, the gas recovery mechanism 33 has an upper shutter 332 and a lower shutter 333, and two gas suction ports 331 are formed on the bottom surface of the lower shutter 333. A gas recovery space S is formed between the upper shutter 332 and the lower shutter 333. The gas passed through the passage hole 332A formed in the upper shutter 332 and collected into the gas recovery space S is sucked by the gas suction port 331 formed in the lower shutter 333 and is discharged to the outside of the lower chamber 3. . In addition, the lower shutter 333 is formed with a fiber outlet 333A through which the glass fiber G2 that has passed through the gas recovery space S exits to the outside of the lower chamber 3.

ガス吸引口331には、ガス回収用配管13の一端が接続されている。ガス回収用配管13の他端にはガス再生装置14が接続されている。ガス回収空間Sに回収されたガスには、炉心管22内に供給された不活性ガスおよび光ファイバ用母材G1から発生したガラス粒子などが含まれている。ガス再生装置14は、ガス吸引口331から吸引されたガスから不活性ガス(例えば、ヘリウムガス)を分離精製し、不活性ガスを再利用可能な状態に再生させる。なお、ガス再生装置14と不活性ガス供給器12とを配管15で接続し、ガス再生装置14で再生された不活性ガスを不活性ガス供給器12へ供給するように構成してもよい。 One end of the gas recovery pipe 13 is connected to the gas suction port 331 . A gas regeneration device 14 is connected to the other end of the gas recovery pipe 13. The gas recovered in the gas recovery space S contains the inert gas supplied into the furnace tube 22 and glass particles generated from the optical fiber preform G1. The gas regeneration device 14 separates and refines an inert gas (for example, helium gas) from the gas sucked through the gas suction port 331, and regenerates the inert gas into a reusable state. Note that the gas regeneration device 14 and the inert gas supply device 12 may be connected through a pipe 15, and the inert gas regenerated by the gas regeneration device 14 may be supplied to the inert gas supply device 12.

このように構成された光ファイバの製造装置1は、延長内筒31のガラスファイバの走行方向における下端部312において、ガラスファイバG2の走行方向と垂直な平面上のガラスファイバG2の表面温度T1、延長内筒31の内周面311の表面温度T2、および延長内筒31の内径D2が2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たすように構成されている。延長内筒31の下端部312は、下部チャンバ3内のガラスファイバG2の走行方向における少なくとも一部分の一例である。 The optical fiber manufacturing apparatus 1 configured in this manner has a surface temperature T1 of the glass fiber G2 on a plane perpendicular to the running direction of the glass fiber G2 at the lower end 312 of the extension inner tube 31 in the running direction of the glass fiber; The surface temperature T2 of the inner circumferential surface 311 of the extended inner cylinder 31 and the inner diameter D2 of the extended inner cylinder 31 are configured to satisfy 2(T1-T2)/D2≧5 [° C./mm]. The lower end portion 312 of the extended inner cylinder 31 is an example of at least a portion of the glass fiber G2 in the lower chamber 3 in the running direction.

例えば、下部チャンバ3から出線するガラスファイバG2の温度が800度以上でありかつガラスファイバG2の線引速度が500m/分以上である場合に、2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たすように構成される。 For example, when the temperature of the glass fiber G2 coming out from the lower chamber 3 is 800 degrees or more and the drawing speed of the glass fiber G2 is 500 m/min or more, 2(T1-T2)/D2≧5 [°C /mm].

具体的には、2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たすように、所定の内径D2を有する延長内筒31が使用される。加えてまたは代えて、延長内筒31の内周面311の表面温度T2が所定の温度になるように、冷却ジャケット32を流れる冷媒の温度および流量が設定されうる。例えば、冷媒の温度は、20度から40度の間で調整されうる。 Specifically, the extended inner cylinder 31 having a predetermined inner diameter D2 is used so as to satisfy 2(T1-T2)/D2≧5[° C./mm]. Additionally or alternatively, the temperature and flow rate of the refrigerant flowing through the cooling jacket 32 may be set so that the surface temperature T2 of the inner circumferential surface 311 of the extended inner cylinder 31 becomes a predetermined temperature. For example, the temperature of the refrigerant may be adjusted between 20 degrees and 40 degrees.

(光ファイバの製造方法)
次に、図1に例示される光ファイバの製造装置1を用いた光ファイバの製造方法について説明する。
(Optical fiber manufacturing method)
Next, a method for manufacturing an optical fiber using the optical fiber manufacturing apparatus 1 illustrated in FIG. 1 will be described.

母材吊り機構(図示省略)により、不活性ガスが導入された炉心管22内に光ファイバ用母材G1を吊り下げ、ヒータ23で光ファイバ用母材G1の下部を加熱し溶融させる。溶融された光ファイバ用母材G1は、溶融ガラスの自重と引っ張り力により所定の外径のガラスファイバG2となって連続的に線引される。 A base material suspension mechanism (not shown) suspends the optical fiber base material G1 within the furnace tube 22 into which inert gas has been introduced, and the heater 23 heats and melts the lower part of the optical fiber base material G1. The molten optical fiber preform G1 is continuously drawn into a glass fiber G2 having a predetermined outer diameter due to the weight and tensile force of the molten glass.

線引炉2から出線したガラスファイバG2は、下部チャンバ3の内部を通過する。下部チャンバ3内の雰囲気温度は所定温度に保持されており、ガラスファイバG2は、急冷が緩和されるとともに、ある程度冷却硬化される。 The glass fiber G2 coming out of the drawing furnace 2 passes through the inside of the lower chamber 3. The atmospheric temperature in the lower chamber 3 is maintained at a predetermined temperature, and the glass fiber G2 is not only cooled rapidly but also hardened to some extent.

炉心管22から下部チャンバ3内へ流入した不活性ガスを含むガスは、ガス吸引口331から吸引される。ガス再生装置14によって吸引されたガスから不活性ガスが分離精製されて再利用される。 Gas containing inert gas that has flowed into the lower chamber 3 from the furnace core tube 22 is sucked through the gas suction port 331 . Inert gas is separated and purified from the gas sucked by the gas regeneration device 14 and reused.

ところで、線引炉2内で加熱された光ファイバ用母材G1の表面からシリカが蒸発することにより、線引炉2内にシリカの粒子(ガラス粒子P)が発生する。線引炉2内に発生したガラス粒子Pは、図2に例示されるように、ガラスファイバG2の牽引流および線引炉2内の上方から供給される不活性ガスのガス流により、下部チャンバ3に流入する。下部チャンバ3内に流入したガラス粒子Pは、ガラスファイバG2に衝突し、ガラスファイバG2の断線の原因となる。 Incidentally, as silica evaporates from the surface of the optical fiber preform G1 heated in the drawing furnace 2, silica particles (glass particles P) are generated in the drawing furnace 2. As illustrated in FIG. 2, the glass particles P generated in the drawing furnace 2 are moved into the lower chamber by the pulling flow of the glass fiber G2 and the gas flow of the inert gas supplied from above inside the drawing furnace 2. 3. The glass particles P that have flowed into the lower chamber 3 collide with the glass fiber G2, causing breakage of the glass fiber G2.

そこで、本実施形態に係る光ファイバの製造装置1は、延長内筒31の下端部312においてガラスファイバG2の走行方向と垂直な平面上のガラスファイバG2の表面温度T1、延長内筒31の内周面311の表面温度T2、および延長内筒31の内径D2が2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たすように、構成されている。すなわち、延長内筒31の径方向における温度勾配(2(T1-T2)/D2)が5[℃/mm]以上であるので、図2に例示されるように下部チャンバ3に流入したガラス粒子Pは、熱泳動力により延長内筒31の内周面311へ移動しやすくなる。これにより、ガラス粒子Pを延長内筒31の内周面311に付着させることができ、線引炉2内で発生し下部チャンバ3内に浮遊するガラス粒子PがガラスファイバG2と接触することを抑制できる。 Therefore, in the optical fiber manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment, the surface temperature T1 of the glass fiber G2 on the plane perpendicular to the running direction of the glass fiber G2 at the lower end 312 of the extension inner cylinder 31, It is configured such that the surface temperature T2 of the peripheral surface 311 and the inner diameter D2 of the extended inner cylinder 31 satisfy 2(T1-T2)/D2≧5 [° C./mm]. That is, since the temperature gradient (2(T1-T2)/D2) in the radial direction of the extended inner cylinder 31 is 5 [°C/mm] or more, the glass particles flowing into the lower chamber 3 as illustrated in FIG. P becomes easier to move toward the inner circumferential surface 311 of the extended inner cylinder 31 due to thermophoretic force. Thereby, the glass particles P can be attached to the inner peripheral surface 311 of the extension inner cylinder 31, and the glass particles P generated in the drawing furnace 2 and floating in the lower chamber 3 can be prevented from coming into contact with the glass fiber G2. It can be suppressed.

また、本実施形態においては、延長内筒31は、長手方向に沿って一定の内径D2を有する円筒形状である。また、ガラスファイバG2の表面温度T1は、ヒートゾーンから離れる程、低くなる。したがって、下端部312において2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]以上を満たす場合は、延長内筒31の下端部312よりもヒートゾーンに近い部分も2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]以上を満たす。これにより、延長内筒31の長手方向全体に渡ってガラス粒子Pを延長内筒31の内周面311に付着させることができる。 Further, in this embodiment, the extension inner tube 31 has a cylindrical shape having a constant inner diameter D2 along the longitudinal direction. Moreover, the surface temperature T1 of the glass fiber G2 becomes lower as the distance from the heat zone increases. Therefore, if 2(T1-T2)/D2≧5 [°C/mm] or more is satisfied at the lower end 312, the portion of the extension inner cylinder 31 closer to the heat zone than the lower end 312 also has 2(T1-T2)/D2. D2≧5[°C/mm] or more is satisfied. Thereby, the glass particles P can be attached to the inner circumferential surface 311 of the extended inner cylinder 31 over the entire longitudinal direction of the extended inner cylinder 31.

なお、光ファイバの製造装置1は、延長内筒31の径方向における温度勾配(2(T1-T2)/D2)は10[℃/mm]以上となるように構成されてもよい。これにより、延長内筒31内の径方向の温度勾配がさらに大きくなるので、より多くのガラス粒子を延長内筒31の内周面311に付着させることができ、線引炉2内に発生したガラス粒子がガラスファイバG2と接触することを抑制できる。
延長内筒31の径方向における温度勾配(2(T1-T2)/D2)は大きい方がより多くのガラス粒子を延長内筒31の内周面311に付着させることができるが、実現可能な範囲として上限は100[℃/mm]程度である。
Note that the optical fiber manufacturing apparatus 1 may be configured such that the temperature gradient (2(T1-T2)/D2) in the radial direction of the inner extension cylinder 31 is 10 [° C./mm] or more. As a result, the temperature gradient in the radial direction inside the extension inner cylinder 31 becomes even larger, so that more glass particles can be attached to the inner circumferential surface 311 of the extension inner cylinder 31, thereby reducing the amount of glass particles generated in the drawing furnace 2. It is possible to suppress the glass particles from coming into contact with the glass fiber G2.
The larger the temperature gradient (2(T1-T2)/D2) in the radial direction of the extension inner cylinder 31, the more glass particles can be attached to the inner circumferential surface 311 of the extension inner cylinder 31, but this is not possible. The upper limit of the range is about 100[° C./mm].

また、本実施形態においては、延長内筒31は、300mm以下、好ましくは150mm以下の内径を有している。これにより、延長内筒31内の径方向の温度勾配(2(T1-T2)/D2)が大きくなり、ガラス粒子Pが延長内筒31の内周面311に付着しやすくなる。他方、延長内筒31の内径D2は、30mm以上であるので、線引き前に行われる種落としの際に線引炉2から落とされるガラスの塊が延長内筒31を通過できる。 Further, in this embodiment, the extended inner cylinder 31 has an inner diameter of 300 mm or less, preferably 150 mm or less. As a result, the temperature gradient (2(T1-T2)/D2) in the radial direction inside the extended inner cylinder 31 increases, and the glass particles P tend to adhere to the inner circumferential surface 311 of the extended inner cylinder 31. On the other hand, since the inner diameter D2 of the extended inner tube 31 is 30 mm or more, the glass lumps dropped from the drawing furnace 2 during seed removal performed before wire drawing can pass through the extended inner tube 31.

また、本実施形態においては、延長内筒31は、下部チャンバ3から着脱可能に構成されている。下部チャンバ3の延長内筒31の内周面311に付着して凝固したガラス粒子が堆積することにより、下部チャンバ3の内部の温度勾配が変化したり、ガラス粒子の堆積効率が低下したりする。したがって、延長内筒31が下部チャンバ3から取り外せることにより、延長内筒31を清掃し、延長内筒31の内周面311に堆積したガラス粒子を除去できる。あるいは、延長内筒31を新しい延長内筒31に交換できる。これにより、延長内筒31の内周面311におけるガラス粒子の堆積効率の低下を抑制できる。例えば、延長内筒31の交換または清掃は、複数の光ファイバ用母材G1の線引きが行われた後に実施される。 Further, in this embodiment, the extension inner cylinder 31 is configured to be detachable from the lower chamber 3. As the glass particles adhere to and solidify on the inner peripheral surface 311 of the extended inner cylinder 31 of the lower chamber 3, the temperature gradient inside the lower chamber 3 changes and the glass particle deposition efficiency decreases. . Therefore, by being able to remove the extension inner cylinder 31 from the lower chamber 3, the extension inner cylinder 31 can be cleaned and glass particles deposited on the inner peripheral surface 311 of the extension inner cylinder 31 can be removed. Alternatively, the extended inner cylinder 31 can be replaced with a new extended inner cylinder 31. Thereby, a decrease in the deposition efficiency of glass particles on the inner circumferential surface 311 of the extended inner cylinder 31 can be suppressed. For example, the extension inner cylinder 31 is replaced or cleaned after the plurality of optical fiber preforms G1 are drawn.

また、本実施形態においては、不活性ガスとしてヘリウムガスが使用されている。ヘリウムガスは熱伝導性がよいので、線引炉2内を流れる不活性ガスの温度分布が均一となり、不活性ガスの流れに乱れが生じることを抑制できる。 Further, in this embodiment, helium gas is used as the inert gas. Since helium gas has good thermal conductivity, the temperature distribution of the inert gas flowing in the drawing furnace 2 becomes uniform, and disturbances in the flow of the inert gas can be suppressed.

また、本実施形態においては、炉内筒24は、下方に向かうにつれて内径が小さいテーパ部241を有している。これにより、炉内筒24からの熱輻射を効率よく光ファイバ用母材G1に伝えることができる。 Further, in this embodiment, the furnace cylinder 24 has a tapered portion 241 whose inner diameter decreases toward the bottom. Thereby, thermal radiation from the furnace tube 24 can be efficiently transmitted to the optical fiber base material G1.

また、本実施形態においては、下部チャンバ3のガス吸引口331から不活性ガスが吸引されている。これにより、下部チャンバ3内に流入し延長内筒31の内周面311に付着しなかったガラス粒子を不活性ガスと共に吸引できる。したがって、下部チャンバ3内に浮遊するガラス粒子がガラスファイバG2と接触することを抑制できる。 Further, in this embodiment, inert gas is sucked from the gas suction port 331 of the lower chamber 3. Thereby, glass particles that have flowed into the lower chamber 3 and have not adhered to the inner circumferential surface 311 of the extended inner cylinder 31 can be sucked together with the inert gas. Therefore, it is possible to suppress the glass particles floating in the lower chamber 3 from coming into contact with the glass fiber G2.

なお、ガス吸引口331から吸引されたガラス粒子Pがガス回収用配管13内で堆積すると、ガス回収用配管13内の圧力損失が上昇し、不活性ガスの吸引力が低下する。不活性ガスの吸引力の低下は、ガラス粒子Pの吸引量の低下を招く。したがって、ガス回収用配管13の圧力損失がガス回収用配管13を清掃した直後の圧力損失の150%以上になった場合に、ガス回収用配管13の清掃を行うことが好ましい。これにより、ガラス粒子がガス回収用配管13内に堆積することによりガス回収用配管13内の圧力損失が上昇し不活性ガスの吸引力が低下することを抑制できる。例えば、ガス回収用配管13内における圧力損失が150%以上になった場合、光ファイバ用母材G1の線引きが終了し次の光ファイバ用母材G1が線引炉に挿入される間に、ガス回収用配管13が清掃される。 Note that when the glass particles P sucked from the gas suction port 331 accumulate in the gas recovery pipe 13, the pressure loss in the gas recovery pipe 13 increases, and the suction force of the inert gas decreases. A decrease in the suction force of the inert gas causes a decrease in the amount of suction of the glass particles P. Therefore, it is preferable to clean the gas recovery piping 13 when the pressure loss in the gas recovery piping 13 becomes 150% or more of the pressure loss immediately after cleaning the gas recovery piping 13. Thereby, it is possible to suppress the increase in pressure loss in the gas recovery pipe 13 due to the accumulation of glass particles in the gas recovery pipe 13, and the decrease in the suction force of the inert gas. For example, if the pressure loss in the gas recovery pipe 13 becomes 150% or more, after the drawing of the optical fiber preform G1 is completed and the next optical fiber preform G1 is inserted into the drawing furnace, Gas recovery piping 13 is cleaned.

(実施例)
以下、実施例を示して本開示を更に具体的に説明するが、本開示は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
(Example)
EXAMPLES Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to Examples, but the present disclosure is not limited in any way by the following Examples.

光ファイバの製造装置1において、延長内筒31の内径D2および延長内筒31の内周面311の表面温度T2を変化させた後、光ファイバ用母材G1を線引きし、線引きされたガラスファイバG2の断線頻度を評価した。その結果を、表1に示す。延長内筒31の内周面311の表面温度T2は、冷却ジャケット32を流れる冷媒の温度および流量を変更することにより変化させた。線引き開始前の延長内筒31の内周面311の表面温度を下部チャンバ3の下から放射温度計で測定した。 In the optical fiber manufacturing apparatus 1, after changing the inner diameter D2 of the extension inner tube 31 and the surface temperature T2 of the inner circumferential surface 311 of the extension inner tube 31, the optical fiber base material G1 is drawn, and the drawn glass fiber is produced. The frequency of disconnection of G2 was evaluated. The results are shown in Table 1. The surface temperature T2 of the inner peripheral surface 311 of the extended inner cylinder 31 was changed by changing the temperature and flow rate of the refrigerant flowing through the cooling jacket 32. The surface temperature of the inner circumferential surface 311 of the extended inner cylinder 31 before the start of wire drawing was measured from below the lower chamber 3 using a radiation thermometer.

また、延長内筒31の内径D2、延長内筒31の内周面311の表面温度T2、およびガラスファイバG2の表面温度T1から延長内筒31内の径方向の温度勾配(2(T1-T2)/D2)を算出した。算出された温度勾配とガラスファイバG2の断線頻度との関係を図3に示す。下部チャンバ3のファイバ導出口333AにおけるガラスファイバG2の表面温度を測定し、測定されたガラスファイバG2の表面温度とヒータ23の温度に基づいて直線による内挿によってガラスファイバG2の表面温度T1を算出した。 Furthermore, the temperature gradient in the radial direction inside the extension inner cylinder 31 from the inner diameter D2 of the extension inner cylinder 31, the surface temperature T2 of the inner circumferential surface 311 of the extension inner cylinder 31, and the surface temperature T1 of the glass fiber G2 (2(T1-T2) )/D2) was calculated. FIG. 3 shows the relationship between the calculated temperature gradient and the breakage frequency of the glass fiber G2. Measure the surface temperature of the glass fiber G2 at the fiber outlet 333A of the lower chamber 3, and calculate the surface temperature T1 of the glass fiber G2 by linear interpolation based on the measured surface temperature of the glass fiber G2 and the temperature of the heater 23. did.

Figure 2024010830000002
Figure 2024010830000002

表1に示されるように、延長内筒31の内周面311の表面温度T2が低いほど、ガラスファイバG2の断線頻度が減少することが分かった。また、延長内筒31の内径D2が小さいほど、ガラスファイバG2の断線頻度が減少することが分かった。また、図3に示されるように、温度勾配の増加に伴いガラスファイバG2の断線頻度が低減していることが分かった。例えば、温度勾配が5℃/mm以上である場合、ガラスファイバG2の断線頻度が一般的に生産効率が著しく悪化すると言われている1.5件/千kmを超えないことが分かった。また、温度勾配を10℃/mm以上である場合、さらに断線頻度が低減することが分かった。 As shown in Table 1, it was found that the lower the surface temperature T2 of the inner peripheral surface 311 of the extended inner cylinder 31, the lower the frequency of breakage of the glass fiber G2. It was also found that the smaller the inner diameter D2 of the extended inner tube 31, the lower the frequency of breakage of the glass fiber G2. Moreover, as shown in FIG. 3, it was found that the frequency of breakage of the glass fiber G2 decreased as the temperature gradient increased. For example, it has been found that when the temperature gradient is 5° C./mm or more, the frequency of breakage of the glass fiber G2 does not exceed 1.5 breakages/1,000 km, which is generally said to significantly deteriorate production efficiency. Furthermore, it was found that when the temperature gradient was 10° C./mm or more, the frequency of wire breakage was further reduced.

また、光ファイバの製造装置1において、ガス吸引口331に接続されたガス回収用配管13内の圧力損失とガラスファイバG2の断線頻度との関係を調査した。不活性ガスとしては、ヘリウムガスを用いた。ガス回収用配管13内の圧力損失とガラスファイバG2の断線頻度との関係を図4に示す。図4において、横軸は、ガス回収用配管13を清掃した直後の圧力損失を1とした場合の圧力損失を示している。圧力損失は、ガス回収用配管13内の異なる2か所において圧力を測定し、検出された二つの圧力の差として算出した。 Furthermore, in the optical fiber manufacturing apparatus 1, the relationship between the pressure loss in the gas recovery pipe 13 connected to the gas suction port 331 and the frequency of breakage of the glass fiber G2 was investigated. Helium gas was used as the inert gas. FIG. 4 shows the relationship between the pressure loss in the gas recovery pipe 13 and the frequency of breakage of the glass fiber G2. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the pressure loss when the pressure loss immediately after cleaning the gas recovery piping 13 is set to 1. The pressure loss was calculated as the difference between the two detected pressures by measuring the pressure at two different locations in the gas recovery piping 13.

図4に示されるように、ガス回収用配管13内の圧力損失がガス回収用配管13の清掃直後の圧力損失の150%以上(すなわち、横軸において1.5以上)となる場合に、ガラスファイバG2の断線頻度が1.5件/千kmを超えることが分かった。 As shown in FIG. 4, when the pressure loss inside the gas recovery piping 13 is 150% or more of the pressure loss immediately after cleaning the gas recovery piping 13 (that is, 1.5 or more on the horizontal axis), the glass It was found that the frequency of fiber G2 breakages exceeded 1.5 cases/1,000km.

以上、本開示を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本開示の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本開示を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。また、上記説明した各例が含む要素は、互いに組みわせることができる。 Although the present disclosure has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Further, the number, position, shape, etc. of the constituent members described above are not limited to those in the above embodiment, and can be changed to a suitable number, position, shape, etc. for implementing the present disclosure. Moreover, the elements included in each of the examples described above can be combined with each other.

上記の実施形態において、延長内筒31の内周面311の表面温度T2は下部チャンバ3の下から放射温度計を用いて測定されている。しかしながら、下部チャンバ3に測定窓を設け、測定窓と反対側の延長内筒31の内周面311の表面温度T2を測定窓から放射温度計により測定してもよい。あるいは、下部チャンバ3の延長内筒31の内周面311の表面付近に熱電対を配置し、熱電対により延長内筒の内周面311の表面温度T2を測定してもよい。 In the above embodiment, the surface temperature T2 of the inner circumferential surface 311 of the extended inner cylinder 31 is measured from below the lower chamber 3 using a radiation thermometer. However, a measurement window may be provided in the lower chamber 3, and the surface temperature T2 of the inner circumferential surface 311 of the extension inner cylinder 31 on the opposite side to the measurement window may be measured through the measurement window using a radiation thermometer. Alternatively, a thermocouple may be disposed near the surface of the inner peripheral surface 311 of the extended inner cylinder 31 of the lower chamber 3, and the surface temperature T2 of the inner peripheral surface 311 of the extended inner cylinder may be measured by the thermocouple.

上記の実施形態においては、不活性ガスとして、ヘリウムガスが使用されている。しかしながら、不活性ガスは、ヘリウムガスを主成分として、例えばアルゴンガスや窒素ガスなどの他のガスを含有してもよい。この場合、ヘリウムガスは、50%以上含有されることが好ましい。 In the embodiments described above, helium gas is used as the inert gas. However, the inert gas may contain helium gas as a main component, and may also contain other gases such as argon gas and nitrogen gas. In this case, the content of helium gas is preferably 50% or more.

また、不活性ガスとして、ヘリウムガスの代わりに、例えばアルゴンガスが使用されてもよい。アルゴンガスの原子はヘリウムガスの原子よりも大きいので、不活性ガスとしてアルゴンガスが使用される場合は、ヘリウムガスと比べてガラス粒子P子の熱泳動力を増進させることができる。また、不活性ガスは、アルゴンガスを主成分として、例えばヘリウムガスや窒素ガスなどの他のガスを含有してもよい。この場合、アルゴンは、50%以上含有されていることが好ましい。 Further, as the inert gas, for example, argon gas may be used instead of helium gas. Since the atoms of argon gas are larger than the atoms of helium gas, when argon gas is used as the inert gas, the thermophoretic force of the glass particles P can be increased compared to helium gas. Further, the inert gas has argon gas as its main component, and may also contain other gases such as helium gas and nitrogen gas. In this case, the content of argon is preferably 50% or more.

上記の実施形態においては、延長内筒31の径方向における温度勾配(2(T1-T2)/D2)を5[℃/mm]以上となるように、延長内筒31の内径D2および/または冷却ジャケット32を流れる冷媒の温度および流量を設定している。しかしながら、例えば、ガラスファイバG2の表面温度T1が所定の温度になるようにヒータ23の温度が調整されてもよい。なお、ヒータ23の温度は、製造される光ファイバやガラスファイバG2の線引張力などの観点から適宜定まる設定範囲内で調整される。 In the above embodiment, the inner diameter D2 of the extended inner cylinder 31 and/or The temperature and flow rate of the refrigerant flowing through the cooling jacket 32 are set. However, for example, the temperature of the heater 23 may be adjusted so that the surface temperature T1 of the glass fiber G2 becomes a predetermined temperature. Note that the temperature of the heater 23 is adjusted within a setting range that is appropriately determined from the viewpoint of the drawing tension of the optical fiber to be manufactured and the glass fiber G2.

上記の実施形態においては、線引き前に冷却ジャケット32を流れる冷媒の温度および流量が設定されている。しかしながら、線引き中においても、延長内筒31の径方向における温度勾配が5[℃/mm]以上になるように、冷却ジャケット32を流れる冷媒の温度および流量やヒータ23の温度が調整されてもよい。 In the above embodiment, the temperature and flow rate of the refrigerant flowing through the cooling jacket 32 are set before wire drawing. However, even during wire drawing, the temperature and flow rate of the refrigerant flowing through the cooling jacket 32 and the temperature of the heater 23 are adjusted so that the temperature gradient in the radial direction of the extended inner cylinder 31 is 5 [°C/mm] or more. good.

1:光ファイバの製造装置
11:ガス供給用配管
12:不活性ガス供給器
13:ガス回収用配管
14:ガス再生装置
15:配管
2:線引炉
21:筐体
22:炉心管
221:ガス供給口
23:ヒータ
24:炉内筒
241:テーパ部
3:下部チャンバ
31:延長内筒
311:内周面
312:下端部
32:冷却ジャケット
321:流路
33:ガス回収機構
331:ガス吸引口
332:上側シャッタ
332A:通過孔
333:下側シャッタ
333A:ファイバ導出口
G1:光ファイバ用母材
G2:ガラスファイバ
P:ガラス粒子
D1:炉内筒の内径
D2:延長内筒の内径
S:ガス回収空間
T1:ガラスファイバの表面温度
T2:延長内筒の内周面の表面温度
1: Optical fiber manufacturing equipment 11: Gas supply piping 12: Inert gas supply device 13: Gas recovery piping 14: Gas regeneration device 15: Piping 2: Drawing furnace 21: Housing 22: Furnace core tube 221: Gas Supply port 23: Heater 24: Furnace cylinder 241: Tapered part 3: Lower chamber 31: Extension inner cylinder 311: Inner peripheral surface 312: Lower end 32: Cooling jacket 321: Flow path 33: Gas recovery mechanism 331: Gas suction port 332: Upper shutter 332A: Passing hole 333: Lower shutter 333A: Fiber outlet G1: Optical fiber base material G2: Glass fiber P: Glass particles D1: Inner diameter of furnace inner cylinder D2: Inner diameter of extended inner cylinder S: Gas Recovery space T1: Surface temperature of glass fiber T2: Surface temperature of inner peripheral surface of extension inner cylinder

Claims (12)

ヒータと前記ヒータの中心より下方に配置される炉内筒とを有し、内部に不活性ガスが供給される線引炉において、光ファイバ用母材を加熱溶融してガラスファイバを線引きするステップと、
前記炉内筒の下端から下方に延びた延長内筒と前記延長内筒の外側に配置される冷却ジャケットとを有する下部チャンバ内に、線引きされた前記ガラスファイバを走行させるステップと、
を備えており、
前記下部チャンバの前記ガラスファイバの走行方向における少なくとも一部分において、前記ガラスファイバの走行方向と垂直な平面上の前記ガラスファイバの表面温度T1、前記延長内筒の内周面の表面温度T2、および前記延長内筒の内径D2は、2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たす、光ファイバの製造方法。
A step of heating and melting an optical fiber base material and drawing a glass fiber in a drawing furnace that has a heater and a furnace cylinder disposed below the center of the heater, and into which an inert gas is supplied. and,
Running the drawn glass fiber into a lower chamber having an extended inner cylinder extending downward from the lower end of the furnace inner cylinder and a cooling jacket disposed outside the extended inner cylinder;
It is equipped with
In at least a portion of the lower chamber in the running direction of the glass fiber, the surface temperature T1 of the glass fiber on a plane perpendicular to the running direction of the glass fiber, the surface temperature T2 of the inner circumferential surface of the extended inner cylinder, and the An optical fiber manufacturing method, wherein the inner diameter D2 of the extended inner cylinder satisfies 2(T1-T2)/D2≧5 [°C/mm].
前記下部チャンバの前記ガラスファイバの走行方向における少なくとも一部分において、2(T1-T2)/D2≧10[℃/mm]を満たす、請求項1に記載の光ファイバの製造方法。 2. The method for manufacturing an optical fiber according to claim 1, wherein 2(T1-T2)/D2≧10 [° C./mm] is satisfied in at least a portion of the lower chamber in the running direction of the glass fiber. 前記少なくとも一部分は、前記延長内筒の前記ガラスファイバの走行方向における下端部である、請求項1に記載の光ファイバの製造方法。 2. The method for manufacturing an optical fiber according to claim 1, wherein the at least one portion is a lower end portion of the extended inner tube in the running direction of the glass fiber. 前記下部チャンバのガス吸引口から前記不活性ガスを吸引する、請求項1に記載の光ファイバの製造方法。 The method for manufacturing an optical fiber according to claim 1, wherein the inert gas is sucked through a gas suction port of the lower chamber. 前記ガス吸引口には配管が接続されており、
前記配管の圧力損失が前回清掃後の圧力損失の150%以上となった場合に前記配管を清掃する、請求項4に記載の光ファイバの製造方法。
Piping is connected to the gas suction port,
5. The method for manufacturing an optical fiber according to claim 4, wherein the piping is cleaned when the pressure loss in the piping becomes 150% or more of the pressure loss after the previous cleaning.
前記不活性ガスは、ヘリウムを含有するガスである、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光ファイバの製造方法。 The method for manufacturing an optical fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein the inert gas is a gas containing helium. 前記不活性ガスは、アルゴンを含有するガスである、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光ファイバの製造方法。 The method for manufacturing an optical fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein the inert gas is a gas containing argon. 光ファイバ用母材を加熱溶融する線引炉と、
前記線引炉の下端に接続されており、加熱溶融された前記光ファイバ用母材から線引きされたガラスファイバが内部を走行する下部チャンバと、
を備えており、
前記線引炉は、内部に不活性ガスを供給するガス供給口と、ヒータと、前記ヒータの中心より下方に配置される炉内筒と、を有し、
前記下部チャンバは、前記炉内筒の下端から下方に延びた延長内筒と、前記延長内筒の外側に配置される冷却ジャケットと、を有し、
前記下部チャンバから出線する前記ガラスファイバの温度が800度以上でありかつ前記ガラスファイバの線引速度が500m/分以上である場合、前記下部チャンバの前記ガラスファイバの走行方向における少なくとも一部分において、前記ガラスファイバの走行方向と垂直な平面上の前記ガラスファイバの表面温度T1、前記延長内筒の内周面の表面温度T2、および前記延長内筒の内径D2は2(T1-T2)/D2≧5[℃/mm]を満たす、光ファイバの製造装置。
A drawing furnace that heats and melts the base material for optical fiber;
a lower chamber connected to the lower end of the drawing furnace, in which a glass fiber drawn from the heated and melted optical fiber preform runs;
It is equipped with
The drawing furnace has a gas supply port for supplying an inert gas inside, a heater, and an inner furnace cylinder arranged below the center of the heater,
The lower chamber has an extended inner cylinder extending downward from the lower end of the furnace inner cylinder, and a cooling jacket disposed outside the extended inner cylinder,
When the temperature of the glass fiber coming out from the lower chamber is 800 degrees or higher and the drawing speed of the glass fiber is 500 m/min or higher, at least a portion of the lower chamber in the running direction of the glass fiber, The surface temperature T1 of the glass fiber on a plane perpendicular to the running direction of the glass fiber, the surface temperature T2 of the inner peripheral surface of the extension inner cylinder, and the inner diameter D2 of the extension inner cylinder are 2(T1-T2)/D2. An optical fiber manufacturing device that satisfies ≧5[°C/mm].
前記延長内筒は、前記下部チャンバから着脱可能に構成される、請求項8に記載の光ファイバの製造装置。 The optical fiber manufacturing apparatus according to claim 8, wherein the extension inner tube is configured to be detachable from the lower chamber. 前記延長内筒の内径が300mm以下である、請求項8に記載の光ファイバの製造装置。 The optical fiber manufacturing apparatus according to claim 8, wherein the inner diameter of the extension inner cylinder is 300 mm or less. 前記延長内筒の内径が150mm以下である、請求項10に記載の光ファイバの製造装置。 The optical fiber manufacturing apparatus according to claim 10, wherein the inner diameter of the extension inner tube is 150 mm or less. 前記下部チャンバは、前記不活性ガスを吸引するガス吸引口を備えている、請求項8から請求項11のいずれか一項に記載の光ファイバの製造装置。 The optical fiber manufacturing apparatus according to any one of claims 8 to 11, wherein the lower chamber includes a gas suction port that sucks the inert gas.
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