JP3059389B2 - カーボン被覆装置及びカーボン被膜形成方法 - Google Patents

カーボン被覆装置及びカーボン被膜形成方法

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JP3059389B2
JP3059389B2 JP8214465A JP21446596A JP3059389B2 JP 3059389 B2 JP3059389 B2 JP 3059389B2 JP 8214465 A JP8214465 A JP 8214465A JP 21446596 A JP21446596 A JP 21446596A JP 3059389 B2 JP3059389 B2 JP 3059389B2
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一朗 吉村
洋一 石黒
晴彦 相川
信幸 吉澤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/104Coating to obtain optical fibres
    • C03C25/106Single coatings
    • C03C25/1061Inorganic coatings
    • C03C25/1062Carbon

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、線引きされた光フ
ァイバにカーボン被覆を施すカーボン被覆装置及びカー
ボン被膜形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバには、外部雰囲気による強度
低下等の悪影響を防ぐために、種々の被覆がなされてい
る。その一つとして、有機材料による被覆が一般に行わ
れるものの、該材料では水蒸気や水酸基イオンの浸透を
防ぐことができない。このため、有機材料による被覆を
施す前に、シリコンやカーボン、或いは各種金属のよう
な無機材料によるハーメチック被覆が行われる。
【0003】該ハーメチック被覆を施すために、今日用
いられている最も有利な方法の1つとして化学的気相成
長(CVD)法が知られている。CVD法においては、
被覆材料は単一のガス状反応材料からそのような材料を
生成するために必要な温度で被覆材料を反応により生成
するか、或いは2つ以上のガス状反応材料を所要の反応
温度で反応させるかして気相で形成する。
【0004】CVD法により光ファイバに被覆を施すた
めの装置は、例えば特公昭60−25381号公報に示
されている(図参照)。この反応装置11は光ファイ
バ10が連続的に送り込まれる第1隔離室12、反応室
13及び第2隔離室14とからなり、それぞれの入口及
び出口には小径となった開口部15,16,17,18
が形成されており、光ファイバは開口部15から入り第
1隔離室12、反応室13及び第2隔離室14を経て開
口部18から引き出される。
【0005】ここで、第1及び第2隔離室12,14は
反応室13を周囲の大気から隔離するものでそれぞれに
は不活性ガスの導入口19,20が設けられており、両
隔離室12,14内の圧力は、開口部15,18から炉
内に周囲大気が流入しないような圧力となるように設定
されている。また、開口部15,16,17,18の内
径は充分大きくとられているので、ファイバ10と内壁
とが接触しないようになっており、汚染物質が炉壁から
ファイバ10に付着するのが防止される。
【0006】上記反応室13へは、導入ガスが流入口2
1から導入されるとともに流出口22から排出されてお
り、この反応室13内の反応ガスは加熱コイル23によ
り所定温度に維持される。なお、加熱コイル23への給
電は通常の商用電源によって行われている。
【0007】そして反応室13内においては、導入され
た反応ガスの化学物質同士が化学反応してファイバの表
面上に例えばカーボン等の所定の厚さの被膜が形成され
る。この反応は光ファイバの表面上で進行するか、ある
いは気相中で一様に進行した後、反応生成物がファイバ
上に沈積する。また上記両プロセスの組合わせで反応全
体が進行することもある。炉内への熱エネルギを周知の
ようにマイクロ波もしくは高周波プラズマにより又は光
化学的な励起により供給することにより反応ガスの活性
化を促進することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ハーメチック被覆を施
す従来の図で示した反応装置11では、反応室13内
を外気からシールすべく、該反応室13の上下に夫々隔
離室12,14が設けられている。これらの隔離室1
2,14には共に不活性ガスが導入され、且つこのガス
が外気より高圧に保たれることによってシール効果が発
生するようになっている。
【0009】また、反応室13内では原料ガスの反応が
進行して、該反応室13内の光ファイバ10表面にカー
ボン微粒子等の被覆層が形成される。ところが、該被覆
層形成に用いられなかった微粒子は排気ガス中に混入し
たまま流れ、反応室13や特に隔離室12,14の小径
開口部15,16,17,18に付着して目づまりを起
こす。
【0010】ところが該目づまりは、隔離室12,14
内に供給され且つこれら開口部15,16,17,18
を流動する前述した不活性ガスによって、取り除かれる
ようにもなっていた。つまり、この不活性ガスは、前述
した如くシール用として用いられるのみではなく、目づ
まり防止のためにも極めて重要な役割を果している。
【0011】従って、この目づまり防止を実現するため
に、本来シール用として十分な量以上の不活性ガスを供
給せねばならず、高価な不活性ガスの大量使用を招き、
以てコスト高の大きな要因ともなっていたのである。
【0012】
【0013】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のカーボン被覆は、線引炉の下部に設置され、貫通し
て挿入される光ファイバにカーボン被覆を施す反応室
と、前記反応室の上下に外気と反応室内の雰囲気とをシ
ールするシール室をそれぞれ有するカーボン被覆装置に
おいて、前記反応室の上部に設けられたシール室には不
活性ガス導入口、下部シール室には空気導入口がそれぞ
れ設けられ、反応室には上部の光ファイバ導入側にカー
ボン被膜形成用の原料ガス導入口、下部の光ファイバ出
口側に反応室内の雰囲気を排気する排気口が設けられ、
該排気口には反応室内で生成されたカーボン粉を燃焼除
去する燃焼器が設置された事を特徴とする。
【0014】一方、本発明の第1のカーボン皮膜形成方
法は、光ファイバを線引後、光ファイバをカーボン被膜
形成用の原料ガスを導入した反応室に挿通し、線引後の
光ファイバ表面にカーボン被膜を形成する方法におい
て、該反応室は、光ファイバ導入口側を不活性ガスでシ
ールするとともに、光ファイバ出口側をシール用空気に
よりシールすることを特徴とする。
【0015】本発明の第2のカーボン皮膜形成方法は、
前記第1の方法において、シール用空気の一部は該反応
室に流入し、該反応室の光ファイバ出口側に設けた排気
口より排出することを特徴とする。
【0016】本発明の第3のカーボン皮膜形成方法は、
前記第2の方法において、前記排気口より排出される排
気ガスを流量計の前で燃焼させることを特徴とする。
【0017】〔作用〕ガスシール室に不活性ガスが導入
されて、反応室の一方側をシールし、該ガスシール室側
の反応室に設けられた導入口より原料ガスが流入して、
該反応室内にて光ファイバのハーメチック被覆が行わ
れ、該被覆に伴い生ずる排気ガスが、ガスシール室と反
対側の反応室に設けられた排出口から外部へと排出され
る。
【0018】同時に、反応室の他方側に連通して設けら
れた空気シール室内に空気が導入され、さらにこの空気
が反応室の前記排出口から排出されることにより、また
は、反応室の他方側の光ファイバ貫通口より空気が反応
室内へと流入し且つこの空気が前記排出口から排出され
ることにより、反応室内の一方側の大半を外部からシー
ルする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明のハーメチック被覆
装置に係る一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0020】この一実施例の概略構成断面図を図1に示
した如く、図中下方へと移動する光ファイバ31を囲繞
するように、側壁32が設けられている。側壁32の図
中上下の端部には、夫々隔壁33,34が一体的に設け
られ、且つこれらの隔壁33,34には光ファイバ31
が上下に貫通する貫通口35,36が夫々穿設されてい
る。また側壁32の図中上部には、該側壁32を貫通し
て導入管37が設けられていると共に、側壁32の図中
下部には該側壁32を貫通して排出管38が設けられて
いる。
【0021】つまり、側壁32と隔壁33,34とによ
って反応室39が形成されていると共に、図示しない原
料ガス供給手段の作動により、原料ガス40が前記導入
管37を経て反応室39内へと導入され、光ファイバ3
1表面にハーメチック被覆が施される(即ち、既述した
CVD法によるハーメチック被覆)。さらに、反応後の
原料ガス40は排気ガス41として、図示しないガス排
出手段の作動により、排出管38を経て反応室39の外
部へと排出される。本例において、該ハーメチック被覆
はカーボン被覆層を形成するものであり、原料ガスとし
ては、例えばヘリウムガス等のキャリアガスにハロゲン
化炭化水素等を混在させたものを用いている。
【0022】反応室39の隔壁33の図中上部には、蓋
部42が一体的に設けられ、この蓋部42と隔壁33と
によってガスシール室43が形成されている。また蓋部
42の図中上部には、光ファイバ31が貫通する貫通口
44が穿設されていると共に、この蓋部42には、該ガ
スシール室43内に窒素などのシール用不活性ガス45
を導入するための導入管46が設けられている。
【0023】従って、図示しない不活性ガス供給手段を
作動させることにより、外気より高圧の不活性ガス45
がガスシール室43内へと導入され、その一部は蓋部4
2の貫通口44を経て外部へ放出されると共に、残りは
隔壁33の貫通口35を経て反応室39内へと流入す
る。この結果、反応室39の図中上部は外気から完全に
シールされると共に、貫通口35,44の目づまりも防
止される。
【0024】また、反応室39の隔壁34の図中下部に
は、蓋部47が一体的に設けられ、この蓋部47と隔壁
34とによって空気シール室48が形成されている。ま
た蓋部47の図中下部には、光ファイバ31が貫通する
貫通口49が穿設されていると共に、この蓋部47に
は、該空気シール室48内にシール用空気50を導入す
るための導入管51が設けられている。
【0025】従って、図示しない空気供給手段を作動さ
せることにより、外気より高圧の空気が空気シール室4
8内へと導入され、その一部は蓋部47の貫通口49を
経て外部へと放出される。残りの空気は、隔壁34の貫
通口36を経て反応室39内へと流入し、且つその全て
は図示しない排気ガス排出手段からの吸引作用により、
排出管38を経て外部へと排出される。
【0026】こうして流入排出されるシール用の空気
は、反応室39内のガスの流出を防ぎ該反応室39を外
部からシールすると共に、該シール用の空気は全て排出
管38より外部へと排出され該排出管38より上方へは
上昇しないので、反応室39央部におけるハーメチック
被覆形成を阻害することもない。つまり本発明の装置に
おいて、排気ガス41の排出管38側に設けられたシー
ル室48には、シールガスとして空気が用いられ、これ
によって十分且つ好適なシール効果が実現されると共に
貫通口36,49の目づまり防止が実現され、従来の如
く高価な不活性ガスを用いる必要がないのである。
【0027】図は、この一実施例を用いて行った実験
結果のグラフである。このグラフは、排気ガス41の流
量を一定(6リットル/min ,8リットル/min ,10
リットル/min )とした条件下で、シール用空気50の
流量を様々に変えた場合の、図1中A点における原料ガ
ス(ここではその内のキャリアガスHe)の濃度変化を
示したものである。そしてこの実験では、シール用空気
50の流量変化に伴う該シール効果の有効性を検証する
ため、図中A点における酸素濃度を同時に検出した。
【0028】この結果、A点における酸素濃度は常にゼ
ロであり、また空気シール室48内の図中B点における
Heの濃度も、シール用空気流量4リットル/min 以上
で常にゼロであった。また、貫通口36,49の目づま
りも発生し難く、連続して50km以上の線引き作用を行
うことができた。
【0029】
【0030】
【0031】また、既述したような反応室39の排出管
38は、図中の管路53に連結されている。この管路
53の下流側の途中には流量計54が設けられ、該流量
計によって排気ガス41の流量を計測し、以て反応室3
9内に供給される原料ガス40の供給量を、常に好適な
ものとするような制御が図示しない制御装置によりなさ
れるのである。
【0032】しかるに、排気ガス41内には反応室39
内で形成されたカーボン微粒子等のダストが混入してお
り、該ダストが既述した流量計54内に流入すると目づ
まり等を起こして正確な測定を行うことができなくな
る。このため、流量計54より上流側の管路53途中に
は、石英等でできた燃焼管55が介装されると共に、そ
の周囲には加熱ヒータ56が設けられている。つまり、
排気ガス41がこの燃焼管55内を通過するうちに加熱
ヒータ56により加熱し、以て排気ガス41中に含まれ
るダストを燃焼させ取り除いてしまうのである。また、
この燃焼管55と流量計54との間の管路53には、高
温の排気ガスを冷却するための冷却器57が設けられて
いる。
【0033】ところで、このような燃焼方式のダスト除
去装置を、図のような従来のハーメチック被覆装置に
用いる場合、その排気ガス中に酸素が存在しないので、
に示した如く、燃焼管55の上流側の管路53内へ
と空気58を供給してやらねばならない。これに対し本
発明の装置では、空気を用いてシールを行うので、排気
ガス41中に酸素が存在し、このため特段に空気を供給
する必要がないという有利性も生ずるのである。
【0034】なお、既述した実施例中においては、貫通
口36から排出管38へと空気が流されてシール効果及
び目づまり防止作用を奏したが、この空気の代わりに例
えば酸素等を用いてもよい。
【0035】
【発明の効果】本発明のハーメチック被覆装置及び被覆
方法によれば、反応室の導入管側には不活性ガスのガス
シール室を設け、反応室の排出管側にはシール室を設け
ぬか或いは空気シール室を設けたことにより、反応室の
一方側開口部から反応室内へと流入し且つ排出管へと流
れる空気流動によって、該一方側開口部はシールされる
ので、反応室両開口部のシールを、共に高価な不活性ガ
スで行う場合より大幅にコスト低減が計れると共に、開
口部の目づまりも解消する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるハーメチック被覆装置の一実施例
を表す概略構成断面図である。
【図2】ダストの燃焼装置の概略構成図である。
【図3】実験結果を表すグラフである。
【図4】従来のハーメチック被覆装置の一例を表す概略
構成断面図である。
【符号の説明】
21 光ファイバ 23,24 隔壁 35,36,44,49 貫通口 37,46,51 導入管 38 排出管 39 反応室 40 原料ガス 41 排気ガス 43 ガスシール室 45 不活性ガス 48 空気シール室 50 空気 53 管路 54 流量計 55 燃焼管 56 加熱ヒータ 57 冷却器
フロントページの続き (72)発明者 石黒 洋一 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 相川 晴彦 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友 電気工業株式会社 横浜製作所内 (72)発明者 吉澤 信幸 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−192438(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 25/44

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 線引炉の下部に設置され、貫通して挿入
    される光ファイバにカーボン被覆を施す反応室と、反応
    室の上下に外気と反応室内の雰囲気とをシールするシー
    ル室をそれぞれ有するカーボン被覆装置において、 前記反応室の上部に設けられたシール室には不活性ガス
    導入口、下部シール室には空気導入口がそれぞれ設けら
    れ、且つ前記反応室には上部の光ファイバ導入側にカー
    ボン被膜形成用の原料ガス導入口、下部の光ファイバ出
    口側に反応室内の雰囲気を排気する排気口が設けられ、
    該排気口には反応室内で生成されたカーボン粉を燃焼除
    去する燃焼器が設置されたことを特徴とするカーボン被
    覆装置。
  2. 【請求項2】 光ファイバを線引後、光ファイバをカー
    ボン被膜形成用の原料ガスを導入した反応室に挿通し、
    線引後の光ファイバ表面にカーボン被膜を形成する方法
    において、 前記反応室は、光ファイバ導入口側を不活性ガスでシー
    ルするとともに、光ファイバ出口側をシール用空気によ
    りシールすることを特徴とするカーボン被膜形成方法。
  3. 【請求項3】 シール用空気の一部は前記反応室に流入
    し、該反応室の光ファイバ出口側に設けた排気口より排
    出することを特徴とする請求項2記載のカーボン被膜形
    成方法。
  4. 【請求項4】 前記排気口より排出される排気ガスを流
    量計の前で燃焼させることを特徴とする請求項3記載の
    カーボン被膜形成方法。
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