JP4043728B2 - 光ファイバ線引炉 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材を加熱溶融して光ファイバを得るための光ファイバ線引炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ファイバの線引は一般に円筒状発熱体と炉心管とを有する光ファイバ加熱炉の上端から光ファイバ母材を挿入し、円筒状発熱体の中央部の最高温度部分で加熱溶融して所望の外径を有する光ファイバに線引し、加熱炉の下端から引き出すことによって行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバ母材の線引に使用される炉心管はカーボン製のものが多く、炉内にはAr、He等の不活性ガスが流されるが、線引炉内において光ファイバ母材が溶融される際に発生するSiやSiO2がカーボン製の炉心管と反応し、SiCやSiO2となって炉心管上部の低温部分に付着堆積する。特に、大型の光ファイバ母材を線引する場合には、炉心管上部開口部からの大気の流入が原因でカーボン炉心管が酸化消耗し、カーボン微粒子が発生したり、炉心管上部に付着した堆積物が剥がれ落ちたりすることが多く、これらの微粒子や堆積物が光ファイバに接触すると、光ファイバの断線や強度劣化を引き起こすという問題点があった。
【0004】
一方、炉心管は、カーボン製以外にジルコニア製も使用されている。ジルコニアは酸素雰囲気で使用することができるため炉心管の酸化消耗という問題は発生しないが、カーボン製の場合と同様に炉心管上部の低温部分に堆積物が付着し、この堆積物が剥がれ落ちることによって光ファイバの断線や強度劣化を引き起こすという問題点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は以下の手段により達成された。
(1)炉心管内に光ファイバ母材を挿入して、炉心管の周囲に設置した円筒状発熱体で光ファイバ母材を加熱溶融して光ファイバに線引する光ファイバ線引炉において、前記炉心管の上端縁に接して石英製の保護管を設置し、前記保護管の下端部の内径は炉心管内径に等しく、前記保護管の上端部の内径は炉心管内径に等しいか若しくは炉心管内径よりも大きいことを特徴とする光ファイバ線引炉。
(2)前記保護管と炉心管の接する炉心管上端位置から発熱体中央部までの距離が、炉心管内径の1.5倍よりも長いことを特徴とする(1)に記載の光ファイバ線引炉。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光ファイバ線引炉の好ましい実施態様を図面に従って詳細に説明する。
図1に示す光ファイバ線引炉の炉体の中央部には、光ファイバ母材1が挿入される炉心管3が設置されている。炉体内には、断熱材5と炉心管3を取り巻く発熱体6が設けられている。不活性ガス雰囲気部10上側部および炉心管3上方には不活性ガス導入口8、9が、炉心管3下方には外気の侵入を抑制するシャッター7が設けられている。所定量の不活性ガスが、不活性ガス導入口8から不活性ガス雰囲気部10を経て炉心管3内の下方から上方へ流され、また、上部開口部11からの大気の流入を防止するため、不活性ガス導入口9からも炉心管3内にガス(シールガス)が流される。
【0007】
炉心管上端縁3aには保護管4が設置されている。この保護管は炉心管を大気から保護する管であり、炉心管が大気にさらされて酸化消耗することを防止する役割を果たす。すなわち、保護管4を設置することによって、保護管4上部の開口部11からの大気の流入によるカーボン炉心管の酸化消耗がなくなり、カーボン微粒子が発生したり炉心管上部に付着した堆積物が剥がれ落ちたりすることがなくなる。保護管4にも堆積物が付着するが、保護管が酸化消耗しないため多量の堆積物が付着しない限り、堆積物が炉内に剥がれ落ちることはない。
【0008】
保護管4は、耐熱性に優れ、かつ酸化消耗しない材料から構成される。ジルコニアなどでもよいが特に石英が好ましい。保護管4の下端部の内径は、炉心管3の酸化消耗を防止する観点から炉心管内径12に等しい。ここで保護管4の下端部の内径が炉心管内径12よりも小さい場合も炉心管3の酸化消耗を防止することができるが、保護管4に付着した堆積物が炉心管3内に落下する恐れがあるため望ましくない。従って、上述のように保護管4の下端部の内径は炉心管内径12に等しくする。一方、保護管4の上端部の内径は、付着堆積物の落下を防止する観点から炉心管内径12に等しいか又は大きく、特に、炉心管内径12より大きい方が好ましい。
【0009】
また、保護管4と炉心管3の接する炉心管3上端位置から発熱体6中央部までの距離は、炉心管内径12の1.5倍よりも長くすることが好ましい。これは、保護管が結晶化してもろくなるために生じる破損を防止することができるからである。
【0010】
炉心管3上部から挿入された光ファイバ母材1は、先端部が炉心管3の最高温度部分で加熱溶融され、光ファイバ2に線引される。線引された光ファイバ2は図示していない被覆装置で樹脂を被覆された後、巻き取り機に巻き取られる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1
図1に示される光ファイバ線引炉を用いて、保護管4を通じて、炉心管内径12が150mmのカーボン製炉心管3上方から外径120mmの光ファイバ母材1を挿入した。このとき保護管41は、図2に示すように、形状を外径180mm、内径150mm、長さ30mmとし、炉心管31上端縁に設置した。また、発熱体6中央部から炉心管3上端までの長さL1は240mmとした。発熱体6により炉心管3を加熱し、その中央部の最高温度を約2200℃とした。その間に不活性ガス導入口8、9から炉心管3内に下方から上方へArを20SLM流し、炉心管3上方からもArを20SLM流した。ここで1SLMは、20℃、1気圧の標準状態における1l/minを示す。上記の条件で、連続して10000kmの光ファイバを線引したところ、炉心管3上部にはSiO2、SiC等の付着堆積物が、保護管4の表面にはSiO2等の付着堆積物が形成されたが、炉心管3の酸化劣化と付着堆積物の落下は少なく、線引中の断線は2回であった。
【0012】
実施例2
図3に示すように、保護管42の形状を上部が内径170mm、下部が内径150mmで長さ30mmのテーパ型にして、炉心管32上端縁に保護管42を設置した以外は、実施例1と同様に連続して10000kmの光ファイバを線引した。この場合、保護管に付着した堆積物の落下はほとんどなくなり、線引中の断線は1回であった。
【0013】
実施例3
図4に示すように、保護管43の形状を内径150mm、長さ10mmの内筒と内径170mm、長さ30mmの外筒とからなる二重管構造のものにして、炉心管33上端縁に保護管43を設置した以外は、実施例1と同様に連続して10000kmの光ファイバを線引した。この場合も保護管に付着した堆積物の落下はほとんどなく、線引中の断線は1回であった。
【0014】
比較例1
図5に示すように、保護管を使用しない他は実施例1と同様にして、連続して10000kmの光ファイバを線引した。この場合は、炉心管3の酸化劣化と、炉心管3上部の付着堆積物の落下が多く、線引中に6回の断線があった。
【0015】
比較例2
図6に示すように、発熱体6中央部から炉心管3上端までの長さL2を200mmとした以外は実施例1と同様にして、連続して10000kmの光ファイバを線引した。この場合は、炉心管3の酸化劣化はなかったものの保護管4の結晶化による劣化と付着堆積物の落下が起こり、線引中に4回の断線があった。
【0016】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバ線引炉の炉心管上端に接するように保護管を設置することにより、炉心管の酸化劣化とSiO2、SiC等の付着堆積物の落下を防止することができ、これにより光ファイバの線引中の断線や強度低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の概略図である。
【図2】本発明の第1実施例の保護管の断面図である。
【図3】本発明の第2実施例の保護管の断面図である。
【図4】本発明の第3実施例の保護管の断面図である。
【図5】本発明の比較例1(従来例)の概略図である。
【図6】本発明の比較例2の概略図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ母材
2 光ファイバ
3 炉心管
3a 炉心管上端縁
31 炉心管
32 炉心管
33 炉心管
4 保護管
41 保護管
42 保護管
43 保護管
5 断熱材
6 発熱体
7 シャッター
8 不活性ガス導入口
9 不活性ガス導入口
10 不活性ガス雰囲気部
11 開口部
12 炉心管内径
Claims (2)
- 炉心管内に光ファイバ母材を挿入して、炉心管の周囲に設置した円筒状発熱体で光ファイバ母材を加熱溶融して光ファイバに線引する光ファイバ線引炉において、前記炉心管の上端縁に接して石英製の保護管を設置し、前記保護管の下端部の内径は炉心管内径に等しく、前記保護管の上端部の内径は炉心管内径に等しいか若しくは炉心管内径よりも大きいことを特徴とする光ファイバ線引炉。
- 前記保護管と炉心管の接する炉心管上端位置から発熱体中央部までの距離が、炉心管内径の1.5倍よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ線引炉。
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