JP4404203B2

JP4404203B2 - 光ファイバの製造方法

Info

Publication number: JP4404203B2
Application number: JP2004318826A
Authority: JP
Inventors: 仁正道
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2024-11-02
Also published as: JP2006131427A

Description

本発明は、光ファイバ母材を線引きして光ファイバを製造する光ファイバの製造方法に関する。

一般に、光ファイバを製造する場合、まず、石英等の材料で製造した光ファイバ母材をフィーダによって線引き炉の線引き室に供給し、先端部を加熱溶融して下方に引き延ばして細径化することによりガラスの光ファイバとし、次いで、この細径化した光ファイバの外周に樹脂を被覆して光ファイバ心線とする。

光ファイバ母材から光ファイバが引き延ばされる線引き炉は、複数の筒体を連結した炉心管の外周側にヒータを備えており、このヒータによって炉心管を昇温させ炉心管内の線引き室に供給された光ファイバ母材を加熱する構造となっている。また、線引き室内には、安定して線引きが行われるように、上方側からヘリウムガスが供給されて下方へ流され、下降流が形成されている。

この種の線引き炉としては、ヒータ及びその周囲を囲う断熱材が収容された炉心管外空間に窒素（Ｎ_２）などの不活性ガスを供給し、断熱材が外気に含まれる酸素と接触することによる焼損を防ぐことが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１１５９６８号公報

ところで、線引き炉が設置された加工室は、クリーンルームとなっており、室内の圧力が管理されているが、図３に示すように、線引き炉の外部圧力である加工室内の圧力Ｐｒは、屋外もしくは隣室との間の扉の開閉、屋外の気象条件あるいは室内における他の排気設備の作動が外乱となり変動が生じる。
そして、このように加工室内の圧力Ｐｒに変動が生じると、線引き炉では、光ファイバ母材から引き延ばした光ファイバを通す下端の開口部を介して線引き室内の圧力Ｐ２も変動する。

これにより、炉心管外空間の圧力Ｐ１と線引き室の圧力Ｐ２との差圧が変動し、炉心管同士の継ぎ目を介して炉心管外空間から線引き室内へ流入する不活性ガスの流量Ｑが変動し、線引き室内のヘリウムガスの下降流が乱され、線引き直後のガラスファイバの冷却率がばらついて外径変動が発生してしまうことがある。

本発明は、線引き炉内における気流の乱れを抑制し、外径変動が極力抑えられた高品質な光ファイバを製造することが可能な光ファイバの製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の光ファイバの製造方法は、炉体内に筒状の炉心管を備えた線引き炉の前記炉心管内に配置した光ファイバ母材を、前記炉体と炉心管との間の炉心管外空間に設置したヒータにより加熱溶融して線引きする光ファイバの製造方法であって、前記炉心管外空間へ不活性ガスを供給するとともに、前記炉心管外空間から排出される不活性ガスの排出量を調節することにより、前記線引き炉の周辺の圧力と前記炉心管外空間の圧力との差圧を略一定に維持することを特徴としている。
なお、差圧を略一定に維持するとは、本明細書中においては目標値の差圧に対して±５０Ｐａ以内に維持することを指す。

また、本発明の光ファイバの製造方法は、炉体内に筒状の炉心管を備えた線引き炉の前記炉心管内に配置した光ファイバ母材を、前記炉体と炉心管との間の炉心管外空間に設置したヒータにより加熱溶融して線引きする光ファイバの製造方法であって、前記炉心管外空間へ不活性ガスを供給するとともに、前記不活性ガスの供給量を調節することにより、前記線引き炉の周辺の圧力と前記炉心管外空間の圧力との差圧を略一定に維持することを特徴としている。

本発明に係る光ファイバの製造方法によれば、線引き室内における気流の乱れを抑制することができ、外径変動が極力抑えられた高品質な光ファイバを製造することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る光ファイバの製造方法を実施するための線引き炉の一例を示す概略構成図であり、図２は本実施形態の光ファイバの製造方法が適応可能な線引き炉における各部の圧力及び流量の変化を示すグラフ図である。

図１に示すように、線引き炉１１は、カーボンからなる複数の筒体１２ａを連結した円筒状の炉心管１２を有しており、この炉心管１２の外周側に、環状のカーボン製ヒータ１３を備えている。そして、この線引き炉１１は、炉心管１２及びヒータ１３が、線引き炉１１の外殻を形成する水冷式の炉体１４によって囲われた構造とされている。ヒータ１３の外周側における炉体１４の内側には、炉心管外空間３２ｂが形成されており、この炉心管外空間３２ｂ内には、ヒータ１３の外周側を覆うカーボンから形成された断熱材１６が収納されている。

この線引き炉１１には、炉心管１２内の線引き室１７内に、線引き炉１１の上端に形成された上端開口部１１ａから光ファイバ母材１８が投入される。この光ファイバ母材１８は、その上端がガラス棒１９に連結され、このガラス棒１９によって線引き炉１１の線引き室１７内に吊り下げられる。

そして、ヒータ１３の発熱により炉心管１２が昇温し、線引き室１７内に配置された光ファイバ母材１８の先端部（下端部）近傍が加熱溶融される。それとともに、光ファイバ母材１８の先端部は下方に引き延ばされ細径化されてガラスの光ファイバ１８ａとなり、光ファイバ１８ａは線引き炉１１の下端開口部１１ｂから引き出される。

ガラス棒１９は、この線引き炉１１の上方に設けられた母材送り装置（図示せず）に支持されており、光ファイバ母材１８の線引き状態に応じて鉛直下方へ移動され、光ファイバ母材１８の先端位置が常にヒータ１３による加熱溶融位置に配置される。
なお、光ファイバ母材１８が投入される線引き炉１１の上端開口部１１ａには、シャッタ２０が設けられており、光ファイバ母材１８を線引き室１７内へ投入した後には、シャッタ２０によって上端開口部１１ａの開口度が小さくされる。

炉心管外空間３２ｂの上端における炉体１４と炉心管１２との間には、隔壁３１が設けられ、この隔壁３１によって炉体１４と炉心管１２との間に形成された空間が、ヘリウム供給空間３２ａと炉心管外空間３２ｂとに分割されている。

ヘリウム供給空間３２ａには、ヘリウムガス供給管３３が接続され、このヘリウムガス供給管３３から、流量調節器（図示せず）を介して所定の流量のヘリウムガス（Ｈｅ）が供給される。このヘリウム供給空間３２ａ内に供給されたヘリウムガスは、炉心管１２を構成する最上部とその下段の筒体１２ａとの連結部分に形成された供給口１２ｂから炉心管１２内の線引き室１７に入り込み、線引き室１７内を下降流となって流れ、下端開口部１１ｂから外部へ流出する。

また、炉心管外空間３２ｂには、不活性ガス供給管３４が接続され、この不活性ガス供給管３４から窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスが供給される。これにより、炉心管外空間３２ｂ内には不活性ガスが充満することにより、外気の入り込みが防止され、ヒータ１３の熱によって高温状態とされる断熱材１６に外気の酸素が触れることによる焼損が防止される。

この炉心管外空間３２ｂに供給された不活性ガスは、炉心管１２を構成する各筒体１２ａ同士の継ぎ目部分の僅かな隙間から炉心管１２内の線引き室１７へ漏れ出し、下降流を形成するヘリウムガスとともに下端開口部１１ｂから外部へ流出する。なお、不活性ガス供給管３４から炉心管外空間３２ｂへ供給する不活性ガスとしては、ヘリウムガスであっても良い。

また、炉心管外空間３２ｂには、差圧計３５が接続されており、この差圧計３５は、炉心管外空間３２ｂ内の圧力Ｐ１と線引き炉１１が設置されている加工室内の圧力Ｐｒとの差圧を検出する。さらに、炉心管外空間３２ｂには、開度調節型バルブ３６を備えた排気管３７が接続され、炉心管外空間３２ｂ内の不活性ガスが開度調節型バルブ３６によって調節された流量で排気される。
差圧計３５及び開度調節型バルブ３６は、コントローラ３８に接続されている。そして、このコントローラ３８は、差圧計３５からの検出データに基づいて、開度調節型バルブ３６へ制御信号を送信し、開度調節型バルブ３６の開度を制御して不活性ガスの排気流量を調節する。

次に、上記線引き炉１１を用いて光ファイバを製造する方法について説明する。
まず、ヘリウムガスの下降流が形成されている線引き室１７内に、上端開口部１１ａから光ファイバ母材１８を供給し、シャッタ２０によって上端開口部１１ａの開口度を小さくする。

次いで、ヒータ１３によって加熱溶融された光ファイバ母材１８の先端部を下方に引き延ばして光ファイバ１８ａとし、下端開口部１１ｂから引き出す。
その後、引き出した光ファイバ１８ａを線引き炉１１の下流側で冷却し、紫外線硬化型樹脂等を被覆して光ファイバ心線とし、ボビンに巻き取る。

ここで、本実施形態の光ファイバの製造方法では、光ファイバ母材１８を下方に引き延ばして光ファイバ１８ａとする際に、コントローラ３８が開度調節型バルブ３６を制御して炉心管外空間３２ｂ内からの不活性ガスの排出量を調節し、図２に示すように、炉心管外空間３２ｂ内の圧力Ｐ１と加工室内の室圧Ｐｒとの差圧を一定に維持する。例えば、差圧を５０±５０Ｐａとなるように維持する。より好ましくは、差圧を５０±１０Ｐａとなるように維持する。

そして、上記のように炉心管外空間３２ｂ内の圧力Ｐ１と線引き炉１１の周辺の圧力である加工室内の室圧Ｐｒとの差圧を一定に維持することにより、線引き室１７内の圧力Ｐ２と炉心管外空間３２ｂ内の圧力Ｐ１及び加工室内の圧力Ｐｒとの差圧も一定に維持され、炉心管外空間３２ｂから各筒体１２ａ同士の継ぎ目を介して線引き室１７へ漏れ出す不活性ガスの流量Ｑが略一定に保たれる。これにより、線引き室１７内へ漏れ出す不活性ガスの流量Ｑの変動による線引き室１７内における下降流の乱れの発生が防止される。

このように、上記実施形態の光ファイバの製造方法によれば、炉心管外空間３２ｂ内へ不活性ガスを供給するとともに、線引き炉１１の周辺の圧力Ｐｒと炉心管外空間３２ｂの圧力Ｐ１との差圧を略一定に維持することにより、炉心管外空間３２ｂから各筒体１２ａ同士の継ぎ目を介して線引き室１７へ漏れ出す不活性ガスの流量Ｑを略一定に維持することができる。
これにより、線引き室１７内へ漏れ出す不活性ガスの流量Ｑの変動による線引き室１７内における下降流の乱れの発生を確実に抑制することができ、外径変動を極力抑えて高品質な光ファイバを製造することができる。

また、炉心管外空間３２ｂから排出される不活性ガスの排出量を、コントローラ３８が開度調節型バルブ３６を制御して調節することにより、線引き炉１１の周辺の圧力Ｐｒと炉心管外空間３２ｂの圧力Ｐ１との差圧を極めて容易に略一定に維持することができる。

なお、上記実施形態は炉心管外空間３２ｂから排出される不活性ガスの排出量を調節して、圧力Ｐｒと圧力Ｐ１との差圧を略一定に維持する場合であるが、本発明においては、不活性ガスの排出量を調節する代わりに、不活性ガス供給管３４から炉心管外空間３２ｂに供給する不活性ガスの供給量を調節することによって、線引き炉１１の周辺の圧力Ｐｒと炉心管外空間３２ｂの圧力Ｐ１との差圧を略一定に維持し、炉心管外空間３２ｂから各筒体１２ａ同士の継ぎ目を介して線引き室１７へ漏れ出す不活性ガスの流量Ｑを略一定に維持することもできる。

本発明に係る光ファイバの製造方法の一実施形態を実施するための線引き炉を示す概略構成図である。本発明に係る光ファイバの製造方法の一実施形態における線引き炉各部の圧力及び流量の変化を示すグラフ図である。従来の光ファイバの製造方法における線引き炉各部の圧力及び流量の変化を示すグラフ図である。

符号の説明

１１線引き炉
１２炉心管
１４炉体
１６ヒータ
１７線引き室
１８光ファイバ母材
３２ｂ炉心管外空間

Claims

炉体内に筒状の炉心管を備えた線引き炉の前記炉心管内に配置した光ファイバ母材を、前記炉体と炉心管との間の炉心管外空間に設置したヒータにより加熱溶融して線引きする光ファイバの製造方法であって、
前記炉心管外空間へ不活性ガスを供給するとともに、前記炉心管外空間から排出される不活性ガスの排出量を調節することにより、前記線引き炉の周辺の圧力と前記炉心管外空間の圧力との差圧を略一定に維持することを特徴とする光ファイバの製造方法。
炉体内に筒状の炉心管を備えた線引き炉の前記炉心管内に配置した光ファイバ母材を、前記炉体と炉心管との間の炉心管外空間に設置したヒータにより加熱溶融して線引きする光ファイバの製造方法であって、
前記炉心管外空間へ不活性ガスを供給するとともに、前記不活性ガスの供給量を調節することにより、前記線引き炉の周辺の圧力と前記炉心管外空間の圧力との差圧を略一定に維持することを特徴とする光ファイバの製造方法。