JP5306839B2

JP5306839B2 - 光ファイバ母材の製造装置

Info

Publication number: JP5306839B2
Application number: JP2009010603A
Authority: JP
Inventors: 達也谷口; 伸昭折田; 一彦菅沼
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: JP2010168234A

Description

本発明は、光ファイバ多孔質母材を脱水、焼結する光ファイバ母材の製造装置に関するものである。

光ファイバ母材は、ＶＡＤ法、あるいはＯＶＤ法等により製造された光ファイバ多孔質母材を炉心管と円筒状発熱体を有する加熱炉の上端から挿入し、円筒状発熱体で加熱して、脱水、焼結することにより製造される。

円筒状発熱体１０としては、図６（ａ）に示すように、円筒部１２と前記円筒部１２の片端の開口部の対向する２ヶ所に備えられた電流の入出力端子１１，１１を有し、この電流の入出力端子１１、１１を電極に接続するとともに、この電流の入出力端子１１、１１で支持されるものが一般的に用いられている。円筒部１２には、上端から下方に向かうスリット１２ａと下端から上方に向かうスリット１２ｂとが周方向に交互に設けられている。これにより、円筒状発熱体１０の円筒部１２には、蛇行状に連結した通電路１２ｃが形成されている。

近年、光ファイバの需要増加に伴い、光ファイバ多孔質母材の大型化と長尺化が進み、これを脱水焼結するための大型の加熱炉が必要になってきている。これにともない、円筒状発熱体として内径が太く、また、長さも長いものが用いられるようになっており、円筒状発熱体の変形の問題が顕在化しつつある。より具体的には、熱が加わることで図６（ｂ）に示すように円筒状発熱体が変形し、円筒状発熱体と円筒状発熱体の周りに配置されるカーボン等からなる部品とが接触し、絶縁破壊を引き起こす問題が生じている。

このような円筒状発熱体の変形を抑える方法として、特開平４−１６０７８８号公報には、ヒータスリット内にＣＶＤ法により電気的絶縁材を充填することが示されている。また、特開平９−２３５１７８号公報にはヒータスリット内に抵抗発熱体を充填することが示されている。

特開平４−１６０７８８号公報特開平９−２３５１７８号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の方法は、円筒状発熱体の作製が非常に困難であるうえ、作製に費用がかかる問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、円筒状発熱体の変形を容易かつ安価に抑えた光ファイバ母材の製造装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ母材の製造装置は、炉心管内に光ファイバ多孔質母材を挿入して、前記炉心管の周囲に設置した円筒状発熱体で前記光ファイバ多孔質母材を加熱し、脱水、焼結する光ファイバ母材の製造装置であって、前記円筒状発熱体は、円筒部と前記円筒部の一端に電流の入出力端子を有し、前記円筒部の他端には、絶縁部材が備えられており、前記円筒状発熱体の外周には、断熱材が配置されており、前記絶縁部材は、前記円筒状発熱体と前記断熱材の間に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバ母材の製造装置は、上記の発明において、前記絶縁部材が石英またはセラミックスからなることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバ母材の製造装置は、上記の発明において、前記円筒状発熱体の内径をＤ、前記円筒状発熱体の長さをＬとしたとき、Ｌ／Ｄが５以上であることを特徴とする。

本発明によれば、円筒状発熱体の変形を容易かつ安価に抑えた光ファイバ母材の製造装置を実現できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る光ファイバ製造装置の模式な縦断面図である。絶縁部材９ａが配置されている状態を詳細に示す図である。絶縁部材９ａの形状を示す模式図である。絶縁部材９ｂの形状を示す模式図である。絶縁部材９ｂが配置されている状態を詳細に示す図である。（ａ）は円筒状発熱体１０の模式図、（ｂ）は円筒状発熱体１０が変形した様子を示す模式図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバ母材の製造装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）図１に、本発明の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造装置１の断面概略図を示す。図１に示す光ファイバ母材の製造装置１は、光ファイバ多孔質母材を脱水、焼結する加熱炉であり、炉体２の中心部を貫通していて内部に光ファイバ多孔質母材３を収容する石英ガラス等よりなる炉心管４と、炉体２内で炉心管４の周囲に配置されて該炉心管４内の光ファイバ多孔質母材３を加熱するカーボンヒータ等の円筒状発熱体１０と、炉心管４と円筒状発熱体１０との間で炉心管４の外周を包囲するように配置されたカーボン等からなるマッフル管５と、このマッフル管５の外側で炉体２の内壁に沿って配置されたカーボン等からな断熱材６とを主体として構成されている。図１に示す光ファイバ母材の製造装置１においては円筒状発熱体１０が２個縦列に配置されている例を示しているが、円筒状発熱体１０の数はこれに限定されない。

炉心管４の下端には処理ガス導入口７が設けられ、炉心管４内にＨｅガスやＣｌ_２ガス等が供給されるようになっている。炉心管４の上部には、炉心管４内の排気ガスを排出する排気口８が設けられている。炉体２内には、ＡｒガスやＮ２ガス等の不活性ガスが供給されるようになっている。

光ファイバ多孔質母材３の脱水、焼結は、このような光ファイバ母材の製造装置１を用い、円筒状発熱体１０に対して光ファイバ多孔質母材３を相対的に上下方向に動かすことにより行われる。

円筒状発熱体１０としては、図６に示す従来のものと同様の形状のものが用いられ、上端開口部の円の中心を挟んで対向する２ヶ所に設けられた電流の入出力端子１１、１１と、上端から下方に向かうスリット１２ａと下端から上方に向かうスリット１２ｂとが周方向に交互に設けられた円筒部１２からなる。これにより、円筒部１２には、蛇行状に連結した通電路１２ｃが形成されている。

円筒状発熱体１０は、上端に形成された電流の入出力端子１１、１１を電極に接続するとともに電流の入出力端子１１、１１で支持されており、円筒状発熱体１０の下端部には、電流の入出力端子１１、１１と対向する位置に絶縁部材９ａ、９ａが配置されている。

図２に絶縁部材９ａが配置されている状態を詳細に示す。絶縁部材９ａは図３に示すように四角柱の一面に突起部を有する形状をしており、この突起部２１を下端から上方に向かうスリット１２ｂに入れ、絶縁部材９ａを円筒状発熱体１０と断熱材６の間に配置することで円筒状発熱体１０が変形して外側に移動する（内径が大きくなる）ことを防止している。その結果、円筒状発熱体１０の変形を抑制できる。

絶縁部材９ａの材質としては、電気を通さず、かつ、１４５０℃程度の高温に耐えられる材質を選択する必要があり、たとえば石英、セラミックス等を用いることができる。なお、耐熱の観点から、セラミックスの中でも窒化珪素Ｓｉ_３Ｎ_４は特に好適に用いられる。

本発明の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造装置によれば、円筒状発熱体１０の電流の入出力端子１１、１１が備えられていない端部が、内径が大きくなる方向に変形することが抑制され、これにより、円筒状発熱体１０の変形を容易かつ安価に抑制することができる。円筒状発熱体１０の変形は、円筒状発熱体の内径をＤ、長さをＬとしたとき、Ｌ／Ｄが大きくなるほど発生しやすい。したがって、本発明は、Ｌ／Ｄが１．５以上の場合に特に効果的である。また、本発明の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造装置を用いれば、Ｌ／Ｄが大きい場合においても円筒状発熱体の変形を抑制できるので、たとえば、これまで長さの短い円筒状発熱体１０を３個縦列に配置して加熱していたものと同様の加熱を、長さの長い円筒状発熱体１０を２個使用することで実現できる。これにより円筒状発熱体１０や電極の数を減らすことができ、設備を簡素化することができる。

（実施の形態２）つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本発明の実施の形態２に係る光ファイバ母材の製造装置は、絶縁部材９ｂとして図４に示す形状のものを用いた以外は、実施の形態１と同様である。

絶縁部材９ｂは断面が略直角三角形の半円状であり、内周に垂直面３１、外周に傾斜面３２、底面には溝３３を有する。図５に絶縁部材９ｂが配置されている状態を詳細に示す。円筒状発熱体１０の下端部に２つの絶縁部材９ｂを円形になるように、かつ、三角形の頂点が上になるように配置する。このとき、垂直面３３は円筒状発熱体１０の内側に配置されるマッフル管５に沿うように配置される。また、溝３３に絶縁部材９ｂの下に配置する円筒状発熱体１０の上端部を挿入するとともに、傾斜面３２を絶縁部材９ｂの上に配置される円筒状発熱体１０の下端部と接触させる。これにより、円筒状発熱体１０の下端部が変形して内側に移動する（内径が小さくなる）ことを防止することができ、その結果、円筒状発熱体１０の変形を抑制できる。なお、一番下の円筒状発熱体１０の下端部に配置する絶縁部材９ｂは、溝３３を省略してもよい。

本発明の実施の形態２に係る光ファイバ母材の製造装置によれば、円筒状発熱体１０の電流の入出力端子１１、１１が備えられていない端部が、内径が小さくなる方向に変形することが抑制され、これにより、円筒状発熱体１０の変形を容易かつ安価に抑制することができる。

本発明にかかわる絶縁部材は実施の形態１および実施の形態２に示した形状に限定されない。円筒状発熱体１０の支持されていない側の端部に配置することができ、かつ、円筒状発熱体１０の支持されていない側の端部の変形を抑えることができればよい。

また、実施の形態１および実施の形態２では、電流の入出力端子１１、１１が上端になるように円筒状発熱体１０を配置しているが、電流の入出力端子１１、１１が下端になるように配置してもよい。この場合は、絶縁部材９を円筒状発熱体１０の上端に配置するとより円筒状発熱体１０の変形を抑制できる。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。（実施例１）本発明の実施の形態２に係る光ファイバ母材の製造装置を用いて、ＯＶＤ法で製造した光ファイバ多孔質母材を脱水、焼結した。なお、円筒状発熱体１０は、内径Ｄが３５０ｍｍ、長さＬが６００ｍｍ、通電路１２ｃの厚さｔが１０ｍｍのものを用いた。１２ヶ月使用した後、加熱炉を解体したところ、絶縁破壊を起こした形跡はなく、断熱
材やマッフル管の損傷はほとんどなかった。

（実施例２）本発明の実施の形態２に係る光ファイバ母材の製造装置を用いて、ＯＶＤ法で製造した光ファイバ多孔質母材を脱水、焼結した。なお、円筒状発熱体１０は、内径Ｄが４００ｍｍ、長さＬが７００ｍｍ、通電路１２ｃの厚さｔが１０ｍｍのものを用いた。１２ヶ月使用した後、加熱炉を解体したところ、絶縁破壊を起こした形跡はなく、断熱材やマッフル管の損傷はほとんどなかった。

（比較例１）絶縁部材を設置しない以外は実施例１と同様の光ファイバ母材の製造装置を用いて、ＯＶＤ法で製造した光ファイバ多孔質母材を脱水、焼結した。しかし、１本も脱水、焼結できずに絶縁破壊を起こした。

１光ファイバ母材製造装置

２炉体

３光ファイバ多孔質母材

４炉心管

５マッフル管

６断熱材

９、９ａ、９ｂ絶縁部材

１０円筒状発熱体

１１電流の入出力端子

１２円筒部

Claims

炉心管内に光ファイバ多孔質母材を挿入して、前記炉心管の周囲に設置した円筒状発熱体で前記光ファイバ多孔質母材を加熱し、脱水、焼結する光ファイバ母材の製造装置であって、前記円筒状発熱体は、円筒部と前記円筒部の一端に電流の入出力端子を有し、前記円筒部の他端には、絶縁部材が備えられており、
前記円筒状発熱体の外周には、断熱材が配置されており、前記絶縁部材は、前記円筒状発熱体と前記断熱材の間に配置されていることを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
前記絶縁部材が石英またはセラミックスからなることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造装置。
前記円筒状発熱体の内径をＤ、前記円筒状発熱体の長さをＬとしたとき、Ｌ／Ｄが１．５以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材の製造装置。