JP2556050B2 - ガラス毛細管とその製造方法 - Google Patents

ガラス毛細管とその製造方法

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JP2556050B2 JP62219034A JP21903487A JP2556050B2 JP 2556050 B2 JP2556050 B2 JP 2556050B2 JP 62219034 A JP62219034 A JP 62219034A JP 21903487 A JP21903487 A JP 21903487A JP 2556050 B2 JP2556050 B2 JP 2556050B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はガラス毛細管とその製造方法、特に光ファイ
バーの接続に用いられるガラスフェルールとその製造方
法に関するものである。
[従来の技術] 従来、温度計や流体移送に使用される内径が1mm前後
以上、外径1cm前後のガラス毛細管は熔融ガラスから直
接製造される。又、近年光学ファイバーのフェルール等
に使用される内径0.1〜0.2mm程度の微細なガラス毛細管
は、前記の如く熔融ガラスから直接つくられたガラス毛
細管を加熱し延伸する(以下加熱・延伸と書くことがあ
る)ことにより製造されている。
[発明の解決しようとする問題点] しかし、熔融ガラスから直接製造する方法では、内径
が0.5mmより小さい場合や、外径が内径の10倍程度以上
の場合は、高い精度で安定して製造することは極めて困
難であった。又、更に微細な毛細管を製造する場合は、
母材に上記熔融ガラスから直接製造された毛細管を使用
する為、内径を外径の10分の1程度以下にすることが極
めて難しいという問題を有していた。
本発明はこれらの問題点を解決して、高精度でかつ所
望の内・外径を持つガラス毛細管とその製造方法、特に
光ファイバーの接続に用いられるガラスフェルールとそ
の製造方法を新規に提供することを目的とするものであ
る。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたもので
あり、径の異なる複数本のガラス管を同軸的に配置して
なる多重管構成体を加熱し延伸すると同時に熱融着によ
り一体化するガラス毛細管の製造方法であって、上記多
重管構成体における最外側のガラス管の熱膨張係数が隣
接する内側のガラス管の熱膨張係数より小さいことを特
徴とするガラス毛細管の製造方法を提供する。
また、本発明は、径の異なる複数本のガラス管を同軸
的に配置してなる多重管構成体を加熱し延伸すると同時
に熱融着により一体化して成るガラス毛細管であって、
上記多重管構成体における最外側のガラス管の熱膨張係
数が隣接する内側のガラス管の熱膨張係数より小さくす
ることにより成ることを特徴とするガラス毛細管を提供
する。
本発明の好ましい態様では、上記ガラス毛細管の内径
に対する外径の比が約5以上である。
上記した複数本のガラス管の同軸性は工程の安定性や
得られるガラス毛細管の品質に関係する。またそれぞれ
のガラス管の肉厚(=外径−内径)が一定でないと、得
られるガラス毛細管の外径の中心と内径の中心が一致し
難い。したがって上記同軸性および特に肉厚は高い精度
で準備されなければならない。
以下図面に従って、本発明の内容を説明する。ただ
し、図面は本発明の一実施例を示すものであって本発明
はこの図面に限定されるものではない。
第1図は前記した本発明における複数本のガラス管を
同軸的に配置してなる多重管構成体4の一例の軸に垂直
な断面図で(内径、外径)が(d1i,d1o)の第1のガラ
ス管1を同じく(d2i,d2o)の第2のガラス管2内に、
更にこれを(d3i,d3o)の第3のガラス管3内に配置し
た例を示す。この構成体4を一例として第2図(a)に
示す如き装置・方法(電気炉5および延伸用ロール9)
で加熱・延伸すると同時に熱融着により一体化して第2
図(b)に断面図を示したガラス毛細管10を得る。上記
は径の異なる3本のガラス管からガラス毛細管を得る本
発明の製造方法の一実施例を示すものであって、ガラス
管が2本の場合、あるいは4本以上の場合も同様の方法
で製造できる。
本発明のガラス毛細管は前記多重管構成体を加熱・延
伸すると同時に熱融着により一体化することにより製造
されるものである故、前記複数本のガラス管が材質が同
種類のガラスである場合に精度の高い外径、内径をもつ
ガラス毛細管が得られ易い。熱膨張係数や軟化点などの
熱的性質が同じであれば上記した加熱・延伸や熱融着の
工程が安定しコントロールし易いからである。
一方、その熱的性質が類似したもの、例えば軟化点の
差異が約50℃の範囲内であり、温度−粘度特性に著しい
差異がなければ、熱膨張係数の異る材質のガラス管を用
いてガラス毛細管をつくることができる。
異なった材質のガラス管を用いる場合、前記多重管構
成体における最外側のガラス管の熱膨張係数が該ガラス
管に隣接する内側のガラス管の熱膨張係数より小さくな
るようにガラス管を配置すれば、上記した加熱・延伸と
熱融着の工程を経て室温に冷却された後得られる本発明
のガラス毛細管は、最外層部に圧縮応力を有するものと
なるので、上記の如き多重管構成体を準備することによ
り強度の高いガラス毛細管を得ることができる。上記内
外ガラス管の熱膨張係数の差は、上記した軟化点や温度
−粘度特性についての条件下であれば、大きく選ぶこと
ができる。実用上は目標とするガラス毛細管の強度や多
重管構成体の加熱・延伸・熱融着の作業性などを勘案し
て、例えば入手し易いガラス管のなかから2種類のもの
を選べばよく、あるいは上記熱膨張係数の差がおよそ2
×10-6/℃程度以下の範囲で2種類のガラス管を採用す
ることができる。
加熱・延伸により作成される毛細管は、その際の延伸
比により、延伸前の構成体より高精度にすることは一般
に容易である。例えば延伸前に±0.15mmの精度であれば
1/5倍に延伸することにより±0.03mmの精度の毛細管が
得られる。より高精度とするには、多重管を構成するガ
ラス管として熱加工・研削・研磨等を施して得られる精
度の高いガラス管を用いたり、また多重管構成体を加熱
・延伸と熱融着により一体化した後、さらに延伸する以
前に、熱加工・研削・研磨等のステップを設けることが
できる。又、加熱・延伸の際に構成体の中心、即ち、第
1のガラス管の内部に窒素、空気等のガスを導入、流通
させたり、ガラス管相互の間隙を減圧したりすることも
精度を保持しかつ気泡等の混入を避け高品質にする為に
有効な方法である。
このようにして径の異なる複数本のガラス管を同軸的
に配置してなる多重管構成体を用いることによって所望
の内径・外径を有するガラス毛細管を高い精度で作成す
ることができる。
毛細管部をもったガラス管を中心におき、その外側に
目標とするガラス毛細管の肉厚や作業性等を考慮して必
要に応じた本数のガラス管を同軸的に配置した多重管構
成体を用いれば、内径に対して外径が非常に大きい肉厚
の厚いガラス毛細管を高い精度で安定してつくることが
できる。また該肉厚の厚いガラス管は取扱い易く加熱・
延伸され内径の極めて細いガラス毛細管をつくることが
できる。本発明の方法は、熔融ガラスから直接つくられ
たガラス毛細管を単に延伸する方法では困難な、外径が
内径の約5倍程度以上の肉厚のガラス毛細管を精度よく
安定してつくることを可能にするものである。
したがって本発明の方法は、内径、外径の精度のよ
い、肉厚のガラス毛細管の製造特に光ファイバーの接続
に用いられるガラスフェルールの製造に特に適してい
る。肉厚の厚いガラスフェルールは衝撃やかしめ等に対
する強度が優れ、取扱い作業性もよい。
上記多重管構成体の最外層のガラス管として、隣接す
る内層のガラス管よりも熱膨張係数の小さいガラス管を
用いれば、加熱・延伸・熱融着により一体化された後に
得られたガラス毛細管は外層に圧縮応力をもった、それ
故強度が高いものとなる。この方法でつくられたガラス
フェルールは上記衝撃やかしめ等に対する強度がさらに
高い。
[実施例] 実施例1 (内径、外径)がそれぞれ(▲1.0+0.1 -0▼mm、8.0±
0.1mm)、(▲8.2+0.1 -0▼mm、13±0.1mm)、(13.6±
0.1mm、20±0.2mm)、長さがいずれも70cmの硼珪酸ガラ
スからなる管3本を軸に垂直な断面図が第1図(a)に
示される如くなるよう精度よく軸を一致させて配置し上
部を図示していない適切な慣用の手段で保持した3重管
構成体を、第2図のように電気炉中で約840℃に加熱し
延伸することにより、前記3本の管が相互に融着一体化
してなる内径0.2±0.01、外径3.9±0.1の毛細管を作成
した。
実施例2 内径約1.5mm、外径約9.0mmのソーダライムガラスから
なる管の内部に直径1.0±0.01mmの芯金を通して内部を
アスピレータを用い常法により約−200mmHgに減圧する
と同時に該管を外部から約680℃に加熱して熱成形によ
り内径▲1.0+0.02 -0.01▼mmのガラス管を得た。芯金は
ガラスとの熱膨張の差により冷却後容易に取外すことが
できた。これにより内径精度の高いガラス管を得た。外
表面を研削することにより該ガラス管の外径を8.0±0.0
5mmに仕上げ、これを加熱・延伸して外径3.0±0.02mmと
した。これを内径▲3.2+0 -0.1▼mm、外径9.0±0.1mmの
上記と同種類のソーダライムガラスからなる管内に同軸
的に配置して得られた二重管構造をもつ構成体を約720
℃で加熱・延伸して内径0.1mm、外径2.4mmの毛細管を作
成した。このとき、各工程での精度を維持することによ
り、内径は±0.005mm、外径±0.05mmの精度で作成する
ことができた。
実施例3 内径▲0.8+0.1 -0▼mm、外径▲7+0.1 -0▼mmの硼珪酸
ガラスから成る管を約840℃で加熱・延伸して内径0.39
±0.01mmの、外径▲3.4+0.05 -0▼mmのガラス管とし、こ
れを内径▲3.5+0.1 -0▼mm、外径▲9+0.1 -0▼mmの硼珪
酸ガラス管の内部に同軸的に配置して得られた二重管構
成体を約840℃で加熱・延伸して内径0.130±0.003mm、
外径3.0±0.03mmの毛細管を得た。これを長さ10mmに切
断し、第3図8の様に一端に入口の直径1.1±0.1mm、深
さ約1mmのテーパー形状の穴加工を行なった後、両端面
を研磨加工して光ファイバー用のフェルールを得た。
第3図(b)は毛細管部7をもったガラスフェルール
6のテーパー穴8側の端面図、(a)は(b)のAA断面
図である。
実施例4 内径が▲1.0+0.1 -0▼mm、外径が8±0.1mmで熱膨張係
数が3.9×10-6/℃、軟化点770℃の硼珪酸ガラス管を約8
10℃で加熱・延伸して外径2.9±0.05mmのガラス管を作
成、このガラス管を内径が▲3.0+0.1 -0▼mm、外径が9
±0.1mmで熱膨張係数が3.25×10-6/℃、軟化点815℃の
硼珪酸ガラス管内に同軸的に配置して得られた2重管構
成体を約850℃で加熱・延伸して内径0.130±0.005mm、
外径3.0±0.05mmの毛細管を得た。この毛細管は外側の
ガラス管を内側のガラスと同じガラスで構成した場合に
比べ、平均破壊強度が約2倍となった。
[発明の効果] 本発明によれば、径を選定した複数本のガラス管を組
み合わせることによって所望の内径、外径を有するガラ
ス毛細管を作成することができる。この際、予め熱成形
したり、加熱・延伸して精度を上げたガラス管を用いる
ことにより高精度に作成することができる。又、加熱・
延伸の際に構成体の中心、即ち、第1のガラス管の内部
に窒素、空気等のガスを導入、流通させたり、ガラス管
相互の間隙を減圧したりすることも精度を保持しかつ気
泡等の混入を避け高品質にする為に有効な方法である。
このように本発明によって母材ガラス管の選択の幅が
広がると同時に加熱・延伸によって高精度かつ安定に作
成できる為、ガラス毛細管の低コスト化が可能となる。
また、内径に比し外径の大きな(比が8倍以上)毛細管
は流体移送系の部材やフェルール等の光部品において
は、システムの構成や取扱いを容易にするが、本発明に
よって初めて安定に製作することが可能となる。
特に本発明の方法によりつくられたガラスフェルール
は、高精度の内径、外径が得られるのみならず、内径に
対する外径の比の大きなものが得られるので、強度的に
も信頼がもて、光ファイバーの装着ならびにコネクター
やレンズとの光軸合せなどセッティングの作業性も向上
し、組み立てコストの低減も可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における多重管構成体の断面
図であり、第2図(a)は加熱・延伸の装置・方法を示
す模式図、第2図(b)は加熱・延伸・熱融着により作
成されたガラス毛細管の一例を示す断面図である。第3
図(b)は本発明の一実施例であるガラスフェルールの
テーパー穴側端面図、(a)は(b)のAA断面図であ
る。 1、2、3……ガラス管 4……多重管構成体 5……電気炉 6……ガラスフェルール 7……毛細管部 8……テーパー穴 9……延伸用ロール 10……ガラス毛細管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−120718(JP,A) 特開 昭46−5788(JP,A) 特開 昭63−2824(JP,A) 実開 昭62−14722(JP,U)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】径の異なる複数本のガラス管を同軸的に配
    置してなる多重管構成体を加熱し延伸すると同時に熱融
    着により一体化するガラス毛細管の製造方法であって、
    上記多重管構成体における最外側のガラス管の熱膨張係
    数が隣接する内側のガラス管の熱膨張係数より小さいこ
    とを特徴とするガラス毛細管の製造方法。
  2. 【請求項2】径の異なる複数本のガラス管を同軸的に配
    置してなる多重管構成体を加熱し延伸すると同時に熱融
    着により一体化して成るガラス毛細管であって、上記多
    重管構成体における最外側のガラス管の熱膨張係数が隣
    接する内側のガラス管の熱膨張係数により小さくするこ
    とより成ることを特徴とするガラス毛細管。
  3. 【請求項3】上記ガラス毛細管の内径に対する外径の比
    が約5以上であることを特徴とする特許請求の範囲第2
    項記載のガラス毛細管。
JP62219034A 1986-09-11 1987-09-03 ガラス毛細管とその製造方法 Expired - Lifetime JP2556050B2 (ja)

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