JP3863628B2 - 光ファイバのプリフォームの繊維化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバのプリフォームの繊維化装置に関し、より詳細には、ガラス材のプリフォームがその端部の一つに送り棒を具備するような装置に関する。繊維化送り棒と呼ばれるこの送り棒は通常、プリフォームとなるガラス材よりも品質が劣るガラス材でできている。送り棒はプリフォーム自体を損傷させないようにするために、プリフォームを繊維化装置内に維持するのに使われる。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、この種の繊維化装置は、
− 下端が自由であって上端が送り棒に接続されているプリフォームを送り棒を介して垂直に維持する手段と、
− プリフォームを下方向に垂直に移動させ、繊維化のために上部に開口部を有する繊維化装置のチャンバ内にプリフォームの下端を入れ前進させる手段であって、プリフォームが開口部内にある時このチャンバがその上部において外部から隔離される手段と、
− 少なくとも、プリフォームになるガラス材の繊維化温度に等しい温度までこのチャンバを加熱し、チャンバ内をプリフォームが移動するに従いプリフォームを繊維化する手段と
を含む。
【０００３】
これらの装置においては、外部環境によって繊維化チャンバの内部が擾乱されないようにすることがきわめて重要である。特に、チャンバの外部環境が繊維化温度（通常２０００℃程度）よりもはるかに低い温度であることによる熱的擾乱などの擾乱は、製造される光ファイバの直径のばらつきを生じる。また、シールの不良により万一空気が流入した場合、これらの擾乱により繊維化装置の加熱手段が損傷することもある。
【０００４】
従って、プリフォームが入るチャンバの上部において、外部環境から繊維化チャンバの内部を保護することがきわめて重要である。光ファイバが出てゆくチャンバの下部は、繊維化チャンバの内部における制御された圧力により気密性をもたらす小径オリフィスから成る。
【０００５】
繊維化チャンバの上部を外部環境の擾乱から保護するための第一の周知の解決方法は、チャンバの上部の開口部に一定直径のシールを配設するものである。
【０００６】
繊維化送り棒がプリフォームの直径よりも小さな直径を有する時にはこのようなシールでは充分ではないことがわかる。実際、繊維化の終了時、未繊維化のプリフォームの部分は非常に短く、その結果、繊維化チャンバの上部の開口部内に前進するのは送り棒である。この場合、前記の有害な結果をともない、外部環境に対する繊維化チャンバの気密性を確保することはできない。
【０００７】
その場合、繊維化チャンバの上部の開口部内に配設されたシールが開口部内を送り棒が通過する際もその役割を果たし続けるように、プリフォームの直径と同一の直径を有する繊維化送り棒を使用することも考えられよう。しかしながらこの解決方法は幾つもの理由から、満足のいくものではない。
【０００８】
第一に、上記のプリフォームの直径より小さい直径の送り棒は、製造時、特にプラズマ付着の段階時にプリフォームを維持するのに使われるものであるという長所を有する。繊維化のためにプリフォームの直径と同一の直径の送り棒を使おうとする場合、最初の送り棒をカッタで切り、新しい送り棒を溶接しなければならない。このため作業が増え、従って光ファイバの製造効率が低下する。さらにこれらの作業はプリフォームの表面を汚し、その結果プリフォームを破断させるおそれがある。
【０００９】
また、プリフォームの直径と同一の直径の送り棒の使用はコスト高である。なぜならこのような送り棒は、直径が小さい送り棒よりも多くの材料の使用を必要とするからである。
【００１０】
最後に、あるプリフォームと別のプリフォームとでは厳密には直径は同一でないことから、各プリフォームについてその直径を測定し、同一の直径の送り棒を切削する必要があるが、これは周知のように非常にコスト高である。
【００１１】
繊維化チャンバの上部において気密性を維持するために行われる別の解決方法は、この上部に、下部が繊維化チャンバの上部と接触し、上部が、プリフォームの直径よりも小さい直径の送り棒の直径部にシールを具備する容器を設置することである。
【００１２】
この解決方法の問題は、現在のところプリフォームが８０ｃｍ〜１ｍ程度と長く、繊維化チャンバ内の繊維化チャンバの上部の開口部から約２５ｃｍ下側で繊維化温度に達することから、繊維化の間中気密性を維持するために、少なくともプリフォームの長さに等しい比較的大きな高さを有する容器を使用しなければならないという点にある。また、そのためには、少なくとも容器の長さに等しい長さの送り棒を使用し、繊維化作業の間中、プリフォームを維持し移動できるようにする必要がある。
【００１３】
このために繊維化装置の寸法が増加する。さらに容器自体も高価であり、繊維化送り棒−プリフォームアセンブリの長さにより、繊維化中、アセンブリの振動が見られる。この振動により、製造される光ファイバの直径の変動が生じ、その結果、光ファイバの性能の低下が生じる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、繊維化の間中、特に繊維化送り棒の直径がプリフォームの直径よりも小さい時、繊維化チャンバの上部の気密性が確保され、製造される光ファイバに性能の低下をもたらさない繊維化装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明は、端部のうちの一つにおいてプリフォームの直径より小さい直径の送り棒を有するガラス材料製の光ファイバのプリフォームを繊維化する装置であって、
− 前記装置内に設置された前記プリフォームが自由下端と、前記送り棒が接続される上端とを含むように、前記送り棒を介して前記プリフォームをほぼ垂直に維持する手段と、
− 繊維化のために上部に開口部を有するチャンバ内にプリフォームの下端を入れ前進させるために、前記プリフォームを下方向にほぼ垂直に移動させる手段であって、前記プリフォームが前記開口部内にある時、前記チャンバの上部が外部から隔離される手段と、
− 前記チャンバ内を前記プリフォームが移動するに従いプリフォームを繊維化するように、少なくとも、前記ガラス材の繊維化温度に等しい温度まで前記チャンバを加熱する手段と
を含み、
前記プリフォームとともに移動し、前記送り棒が前記チャンバ内に入る時、前記チャンバの上部を外部から隔離されたままにするような気密手段を、前記プリフォームと前記送り棒との接合部分に具備することを特徴とする装置を提供する。
【００１６】
本発明によれば、気密手段がプリフォームとともに移動することから、気密手段が、先行技術による装置のうちの幾つかにおいて使われている容器の長さほどの長さを有する必要はない。従って送り棒もこのような長さを有さず、その結果装置のコストがより低く、振動の問題が起きない。
【００１７】
本発明によれば、プリフォームが繊維化チャンバの上部の開口部内にある時にこの上部における気密性を維持すること、ならびに送り棒が繊維化チャンバ内に入った時に気密性を維持することという二つの特性を組み合せることにより、このような気密手段を使用することができる。
【００１８】
従って本発明により、繊維化の間中、繊維化チャンバの上部において気密性を維持し、先行技術による解決方法の振動の問題を起こさないようにながら、プリフォームの直径と同じ直径の送り棒を使用しないようにすることができる。
【００１９】
特に有利な実施の形態によれば、前記気密手段は、送り棒とプリフォームとの間の接合部を囲む容器を含み、該容器は、その下部がチャンバの上部と接触する瞬間までプリフォームとともに移動することができ、さらに、該容器が前記チャンバの上部と接触している時、外部に対するこのチャンバの気密性を確保する手段を上部に具備する。
【００２０】
本発明の他の特徴および長所は、本発明による装置の実施形態の非限定的例として示した以下の説明において明らかになろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
全ての図において、共通な要素は同じ参照番号を有する。
【００２２】
図１から図３に、直径が４０〜１００ｍｍであって、一方の端部２Ａに例えば３０ｍｍ程度と自分の直径より小さな直径のガラス材料製の繊維化送り棒３を具備する、ガラス材料製の光ファイバのプリフォーム２の繊維化用の本発明による繊維化装置１を示す。プリフォーム２の他方の端部２Ｂは自由端である。
【００２３】
装置１は、プリフォーム２の端部２Ａが装置１内で上端を構成し、プリフォーム２の自由端２Ｂが装置１内で下端を構成するように、送り棒３を介してプリフォーム２を垂直に維持するチャック１０を含む。チャック１０は、維持されるプリフォーム２に、装置１の内部の軸Ｘに沿って下向きの、図１に示す矢印Ｆの方向への移動運動を与えるのにも用いられる。
【００２４】
装置１はさらに、プリフォーム２の移動時にプリフォームを通過させる開口部１２を上部１１Ａに含む円筒形繊維化チャンバ１１を含み、この開口部１２は、プリフォーム２の移動方向に沿って存在し、特にデンマーク特許出願４００６８３９号に記載の例えばグラファイトフェルトから成るシール１３を具備する。シール１３は、プリフォーム２が開口部１２内に入り移動する時チャンバ１１の気密性を確保するようにプリフォーム２の直径にほぼ等しい直径を有する。
【００２５】
チャンバ１１は、少なくとも、プリフォーム２となるガラス材の繊維化温度に等しい温度までこのチャンバを加熱することができる調節された加熱手段１４に囲まれる。従来の加熱手段１４についてはここではこれ以上詳細には説明しないことにする。当業者であれば加熱手段の選択を行うことができる。
【００２６】
プリフォーム２はチャンバ１１内で少なくとも繊維化温度に等しい温度まで加熱され、チャック１０によって行われるプリフォームの移動に従いプリフォームが光ファイバ４に繊維化される（図３を参照）。
【００２７】
本発明によれば、プリフォーム２は、送り棒３に接続されたその上端２Ａにおいて、送り棒に固定されたシリカ製容器５を具備し、この容器５はプリフォーム２および送り棒３を基準として固定されるが、プリフォーム２の移動時には、装置１に対してはプリフォームおよび送り棒とともに可動である。容器５は、少なくともプリフォームの直径に等しい直径の下部５Ｂと、送り棒３の直径にほぼ等しい直径の例えばグラファイトまたはシリカ製のフェルトから成るシール６を具備する上部５Ａとを有する。
【００２８】
容器５は例えばシリカで製作することができるが、より一般的には、プリフォーム２となるガラス材の繊維化温度程度の高温に耐えるあらゆる耐火材料で、なんらの変形を加えずまたはなんら冷却する必要もなく製作することができる。これは例えばグラファイト製であってもよい。また、プリフォーム２および送り棒３の移動中これらを観察することができるように、容器５は透明であるのが好ましい。
【００２９】
容器５がチャンバ１１と接触するようになる時、容器５の下部５Ｂにより、チャンバ１１の上部１１Ａの良好な気密性が確保されることが好ましい。このため、チャンバ１１の上部１１Ａと容器５の下部５Ｂの双方について完全に平滑な表面状態を確保すること、あるいは、例えばフェルトまたはグラファイト紙製の、気密性をもたらす中間ワッシャ（図示せず）を容器５に設けることが可能である。
【００３０】
本発明により、繊維化の開始時（図１を参照のこと）、シール１３を具備する開口部１２内を移動するのがプリフォーム２である時には、繊維化チャンバ１１はシール１３により外部から隔離され、次に、繊維化の終了時（図３を参照のこと）、開口部１２内に入り移動するのが送り棒３である時には、容器５は、プリフォーム２の移動中（図２を参照のこと）にあらかじめチャンバ１１の上部１１Ａに接触し、チャンバは容器５および該容器がその上部５Ａに具備するシール６により外部から隔離される。
【００３１】
従って、簡単且つ安価であり、得られた光ファイバ４の性能の低下をきたさない手段により、繊維化の間中ずっと気密性及び液密性が維持される。
【００３２】
送り棒３と接合する位置におけるプリフォーム２の端部２Ａの周囲に、単数または複数のシリカ製またはグラファイト製の追加シール７を配置することができる（図４を参照）。シール７はプリフォーム２とともに移動し、容器５の下部５Ｂがチャンバ１１と接触するようになると、このチェンバの上部１１Ａを押圧するようになる。
【００３３】
これらの追加シールにより、シール１３の不良時に二重の気密性を確保し、容器５内への周囲の気体の流入体積を減らすことができることから、ファイバ上の欠点の可能性が少なくなる。
【００３４】
また、各気密領域（シール６、シール１３）では、気密性を強化する目的から、グラファイト製フェルトとシリカ製フェルトとを常に組み合わせるのが好ましい。事実、グラファイト製シールはシリカ製シールよりもすぐれた気密性及び液密性を提供する。シリカ製シールは受ける温度に対しよりすぐれた熱的強度を有する。
【００３５】
勿論、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００３６】
特に、グラファイトまたはシリカ以外の使用に適し、好ましくは熱的均衡と気密性とを同時に保ち続けることができるあらゆる材料で、種々のシールを製作することができる。
【００３７】
最後に、本発明の範囲から逸脱することなくあらゆる手段を同等の手段に替えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 繊維化の開始時に種々の要素が占める位置における本発明による繊維化装置の略図である。
【図２】 繊維化の途中に種々の要素が占める位置における本発明による繊維化装置の略図である。
【図３】 繊維化の終了時に種々の要素が占める位置における本発明による繊維化装置の略図である。
【図４】 図３の部分IVの部分断面図である。
【符号の説明】
１ 装置
２ プリフォーム
２Ａ 上端
２Ｂ 自由下端
３ 送り棒
５ 容器
５Ａ 上部
６ 気密手段
７ 追加シール
１０ チャック（プリフォームを垂直に維持し移動させる手段）
１１ チャンバ
１１Ａ 上部
１２ 開口部
１３ 耐火材のシール
１４ チャンバを加熱する手段
Ｆ 下方向
Ｘ 軸

Claims (6)

1. 一方の端部にプリフォームの直径より小さい直径の送り棒（３）を有するガラス材料製の光ファイバのプリフォーム（２）を繊維化する装置であって、
   前記装置（１）内に設置された前記プリフォーム（２）が、自由下端（２Ｂ）と、前記送り棒（３）が接続される上端（２Ａ）とを含むように、前記送り棒（３）を介して前記プリフォーム（２）をほぼ垂直に維持する手段（１０）と、
   繊維化のために上部（１１Ａ）に開口部（１２）を有するチャンバ（１１）内にプリフォームの下端（２Ｂ）を入れ前進させるために、前記プリフォーム（２）を下方向（Ｆ）にほぼ垂直に移動させる手段（１０）であって、前記プリフォーム（２）が前記開口部（１２）内にある時、前記チャンバ（１１）の上部（１１Ａ）が外部から隔離される手段と、
   前記チャンバ（１１）内を前記プリフォーム（２）が移動するに従いプリフォームを繊維化するように、少なくとも、前記ガラス材の繊維化温度に等しい温度まで前記チャンバ（１１）を加熱する手段（１４）と
   を含み、
   前記プリフォーム（２）とともに移動し、前記送り棒（３）が前記チャンバ（１１）内に入る時、前記チャンバ（１１）の上部（１１Ａ）が外部から隔離されたままにするような気密手段（５、６）を、前記プリフォーム（２）と前記送り棒（３）との接合部分に具備し、
   前記気密手段が、前記送り棒（３）と前記プリフォーム（２）との間の接合部を囲む容器（５）を含み、前記容器（５）が、その下部（５Ｂ）が前記チャンバ（１１）の上部（１１Ａ）と接触する瞬間まで前記プリフォーム（２）とともに移動することができ、さらに、前記容器（５）が前記チャンバ（１１）の上部（１１Ａ）と接触している時、外部に対するこのチャンバの気密性を確保する手段（６）を上部（５Ａ）に具備することを特徴とする装置。
2. 前記容器（５）が、前記ガラス材料の繊維化温度程度の高温に耐える材料からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記容器（５）がシリカおよびグラファイトのうちから選択された素材でできていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記チャンバ（１１）の上部（１１Ａ）と接触するようになる前記容器（５）の下部（５Ｂ）が、外部に対する前記チャンバ（１１）の上部（１１Ａ）の気密性を確保することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記容器（５）の上部（５Ａ）の気密性および前記チャンバ（１１）の上部（１１Ａ）の気密性が、耐火材のシール（１３、６）により確保されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記シール（１３、６）がグラファイトおよび／またはシリカ製のフェルトを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。

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