JP6303744B2

JP6303744B2 - 光ファイバの製造装置および光ファイバの製造方法

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Publication number: JP6303744B2
Application number: JP2014081520A
Authority: JP
Inventors: 吉村　文雄; 文雄吉村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: JP2015202967A

Description

本発明は、線引き用加熱炉の下方に配置され、線引きされた光ファイバを所定温度に制御する徐冷用加熱炉を用いた光ファイバの製造装置および光ファイバの製造方法に関する。

光ファイバは、光ファイバ母材（以下、ガラス母材という）を線引き用加熱炉（以下、線引炉という）で加熱溶融し、線引炉の下方から線引きして製造される。
ガラス母材から線引きされた光ファイバは強制冷却装置で強制的に冷却されるが、急激に冷却すると、光ファイバの伝送損失が大きくなる。そのため、例えば、特許文献１，２には、線引炉と強制冷却装置との間に徐冷用加熱炉を設け、その内部に配置された炉心管を保温して光ファイバの伝送損失を抑える技術が開示されている。

特開２０１０−１６８２４７号公報特開２０００−３３５９３４号公報

ところで、徐冷用加熱炉の長さ（徐冷に必要な長さ）は数ｍ程度にも及ぶが、小さい加熱炉を当該長さまで積み上げて構成させるのは難しく、また、当該長さに達した徐冷用加熱炉の設置場所や取り回しも困難になる。この点を解消する手法としては、徐冷用加熱炉を複数段のユニットに分け、複数の加熱炉からなる各ユニットを、例えば製造装置のタワーから側方に延びた架台上にそれぞれ載置することが考えられる。

しかしながら、徐冷用加熱炉のユニットを架台上に載置して一列に配置すると、各ユニットの上側とその直上に配置された他のユニットの架台の下側との間には、メンテナンス（各ユニットを持ち上げて移動するなど）を行う時に隙間が必要になる等のため、光ファイバを保温できない領域ができ、この領域で光ファイバが急激に冷却されるという問題がある。
なお、各ユニットには、１０００℃以上の設定温度に調整可能な例えば円筒型の加熱部（ヒータ部ともいう）が複数個用いられている。このヒータ部は高額であるので、製造コストの低廉化を図るためには、例えば市販ヒータをそのまま利用したユニットの構成が望まれる。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、光ファイバを保温できない領域を無くし、伝送損失を低下させることが可能な光ファイバの製造装置および光ファイバの製造方法の提供を目的とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、光ファイバ母材を加熱線引きする線引き用加熱炉の下方に配置され、線引きされた光ファイバを所定温度に制御する徐冷用加熱炉を用いた光ファイバの製造装置であって、前記徐冷用加熱炉は、筒状のヒータ部が複数に分割されて架台上に載置され、該架台の直上に配置された他の架台との空間を埋めるために、複数に分割された前記ヒータ部の最上段に突き合わせて筒状をなす半割り構造のヒータ部を備える。

上記によれば、光ファイバを保温できない領域における光ファイバの急激な冷却を防止でき、伝送損失を低下させることができる。

本発明の一態様による光ファイバの製造装置の概略構成図である。図１の徐冷用加熱炉の部分拡大図（１ユニットの図）である。図２のヒータ部の外観斜視図である。図２の炉心管接続箇所の拡大図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置は、（１）光ファイバ母材を加熱線引きする線引き用加熱炉の下方に配置され、線引きされた光ファイバを所定温度に制御する徐冷用加熱炉を用いた光ファイバの製造装置であって、前記徐冷用加熱炉は、筒状のヒータ部が複数に分割されて架台上に載置され、該架台の直上に配置された他の架台との空間を埋めるために、複数に分割された前記ヒータ部の最上段に突き合わせて筒状をなす半割り構造のヒータ部を備える。このように、半割り構造のヒータ部が、ヒータ部の最上段に設けられ、ユニットの上側とその直上に配置された他のユニットの架台の下側との間のような光ファイバを保温できない領域を無くしている。よって、この領域における光ファイバの急激な冷却を防止でき、伝送損失を低下させることができる。

（２）前記徐冷用加熱炉のユニットが複数あり、前記徐冷用加熱炉の内部には筒状の炉心管が一列に設置され、前記ユニットの間では、前記最上段のヒータ部の位置で前記炉心管が分割されている。炉心管は最上段のヒータ部の位置で接続可能に形成されているため、最上段のヒータ部を取り外すことで炉心管を分割することができ、架台へのユニットの取り付けや取り外しが容易になる。
（３）前記徐冷用加熱炉のユニットの間では、前記半割り構造のヒータ部と前記他の架台との間の空間を断熱材で埋めており、光ファイバを保温できない領域を無くしている。
（４）上記の光ファイバの製造装置を用いて光ファイバを製造する光ファイバの製造方法である。上記製造装置を用いることにより、上記と同様に、光ファイバの伝送損失を低下させることができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態に係る光ファイバの製造装置および製造方法の具体例を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一態様による光ファイバの製造装置の概略構成図である。当該製造装置１は、線引き用加熱炉（以下、線引炉という）１０、徐冷用加熱炉１１、強制冷却装置１２、樹脂塗布装置１３、樹脂硬化装置１４、ガイドローラ１５、および巻き取り装置１６を備える。

光ファイバ３は、光ファイバ母材（以下、ガラス母材という）２を線引炉１０内のヒータ１０ａで加熱溶融し、線引炉１０の下方から線引きされている。ガラス母材２から線引きされた光ファイバ３は、徐冷用加熱炉１１で所定温度に制御（徐冷処理ともいう）され、次いで、強制冷却装置１２で強制冷却された後、樹脂塗布装置１３で紫外線硬化樹脂が塗布され、樹脂硬化装置１４でこの樹脂を硬化させる。続いて、樹脂塗布後の光ファイバ４は、ガイドローラ１５を経て巻き取り装置１６のドラムに巻き取られる。

徐冷用加熱炉１１は、線引炉１０と強制冷却装置１２との間に設けられ、例えば４段の徐冷用加熱炉ユニット２０〜２３を有している。徐冷用加熱炉１１は、光ファイバのレーリー散乱を低減させるために必要な徐冷長さ（例えば５ｍ程度）が得られるように、上下方向に向けて一列に配置されている。徐冷用加熱炉１１の温度は、例えば下方に連れて次第に低くなるように制御され、線引きされた光ファイバ３の温度を例えば１３５０℃程度に制御して強制冷却装置１２に送出している。

光ファイバの製造装置はガラス母材２を吊り下げ可能なタワー（図示省略）を有しており、架台１８Ａ〜１８Ｄは、例えば鉄などの金属で形成され、上下方向に延びたタワーから側方に延びて徐冷用加熱炉ユニット２０〜２３を載置できる。詳しくは、上方から架台１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄの順に設けられ、架台１８Ａが徐冷用加熱炉ユニット２０を、架台１８Ｂが徐冷用加熱炉ユニット２１を、架台１８Ｃが徐冷用加熱炉ユニット２２を、架台１８Ｄが徐冷用加熱炉ユニット２３をそれぞれ載置する。

徐冷用加熱炉ユニット２０〜２３の内部には、線引きされた光ファイバ３を上下方向に沿って通過させる炉心管がそれぞれ設けられている。
各炉心管は例えばカーボンで形成され、図２で説明する炉心管１７Ｃが徐冷用加熱炉ユニット２２内に、図２で説明する炉心管１７Ｄが徐冷この用加熱炉ユニット２３内にそれぞれ配置される。なお、徐冷用加熱炉ユニット２０内や徐冷用加熱炉ユニット２１内にもそれぞれ炉心管が配置されている。

最も上の炉心管の上端は徐冷用加熱炉ユニット２０から突出し、この炉心管の下端は、架台１８Ａを通り抜けて徐冷用加熱炉ユニット２１の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂ内に達している。また、その下の炉心管の上端は徐冷用加熱炉ユニット２１の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂ内に配置され、この炉心管の下端は、架台１８Ｂを通り抜けて徐冷用加熱炉ユニット２２の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂ内に達している。図２に示す炉心管１７Ｃの上端は徐冷用加熱炉ユニット２２の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂ内に配置され、炉心管１７Ｃの下端は、架台１８Ｃを通り抜けて徐冷用加熱炉ユニット２３の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂ内に達している。さらに、図２に示す炉心管１７Ｄの上端は徐冷用加熱炉ユニット２３の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂ内に配置され、炉心管１７Ｄの下端は、架台１８Ｄを通り抜けて徐冷用加熱炉ユニット２３から突出している。

図２は、図１の徐冷用加熱炉の部分拡大図であり、図３は、図２のヒータ部の外観斜視図である。
架台１８Ｄに載置される徐冷用加熱炉ユニット２３を例に挙げて説明すると、この徐冷用加熱炉ユニット２３は、例えば円筒型に形成された５つのヒータ部４０と、例えば半円筒型の半割り構造で形成された１つの半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂとで構成されている。

図３（Ａ）に示すように、ヒータ部４０は円筒状のヒータ本体４１を有する。ヒータ本体４１の上下方向の長さは例えば２５０ｍｍ程度で形成され、ヒータ本体４１の内壁面４２には、発熱体４３が敷設されている。
図２に示すように、各ヒータ部４０は、上下方向に向けて一列に配置された状態で例えばステンレス製のケーシング２４内に収容されている。

ケーシング２４の上下端には開口部２５ａ，２５ｂがそれぞれ形成され、また、ケーシング２４の下端は架台１８Ｄに固定されている。
一方、半割りヒータ部５０Ａおよび５０Ｂは、突き合わせて円筒型のヒータ部を構成することができ、図３（Ｂ）に示すように、半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂは、円筒を、その半径方向に直交する軸線に沿って例えば２分割した形状のヒータ本体５１をそれぞれ有する。

ヒータ本体５１は、例えば上下方向の長さが２５０ｍｍ程度で形成され、ヒータ本体５１の内壁面５２にも、発熱体５３が敷設されている。図２に示すように、半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂの下端は、ケーシング２４で支持されている。なお、図２に示した半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂは、ヒータ部４０と同じ大きさで形成しても、異なる大きさとしてもよい。

そして、半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂは、５つのヒータ部４０を収容したケーシング２４の上側とその直上に配置された架台１８Ｃの下側との間に設置されている。架台１８Ｃと半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂとの間には、ユニット間用断熱材３５が嵌め込まれている。なお、このユニット間用断熱材３５が本発明の「半割り構造ヒータ部５０Ａ，５０Ｂと架台１８Ｄの直上に配置された他の架台１８Ｃとの間の空間を埋める断熱材」に相当する。
このように、半割り構造の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂが、円筒型のヒータ部４０を有する徐冷用加熱炉ユニット２３のケーシング２４の上側と架台１８Ｃの下側との間に設けられ、且つ半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂと架台１８Ｃとの間の空間が、ユニット間用断熱材３５などで埋められており、従来のような光ファイバを保温できない領域を無くしている。よって、この領域における光ファイバの急激な冷却を防止でき、伝送損失を低下させることができる。

なお、架台１８Ｄに載置される徐冷用加熱炉ユニット２３のケーシング２４の上側と架台１８Ｃの下側との距離、図２に示した架台１８Ｃに載置される徐冷用加熱炉ユニット２２のケーシング２４の上側と架台１８Ｂの下側との距離、また、この架台１８Ｂに載置される徐冷用加熱炉ユニット２１のケーシング２４の上側と架台１８Ａの下側との距離は、それぞれ１つの半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂが収まるように、例えば３００ｍｍ程度に統一されている。

また、架台１８Ｃに載置される徐冷用加熱炉ユニット２２は、３つのヒータ部４０と、半割り構造で形成された１つの半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂとで構成される。これらヒータ部４０、半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂの構造は、上記徐冷用加熱炉ユニット２３と同じであるので、詳細な説明は省略するが、これら半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂは、３つのヒータ部４０を収容したケーシング２４の上側とその直上に配置された架台１８Ｂの下側との間に設置され、且つ半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂと架台１８Ｂとの間の空間が、上記同様断熱材で埋められており、従来のような光ファイバを保温できない領域を無くしている。

なお、架台１８Ｂに載置される徐冷用加熱炉ユニット２１は徐冷用加熱炉ユニット２２と同じ構造であり、この徐冷用加熱炉ユニット２１の場合にも、従来のような光ファイバを保温できない領域を無くしている。また、架台１８Ａに載置される徐冷用加熱炉ユニット２０は、線引炉１０の直下に配置されるため、徐冷用加熱炉ユニット２１，２２から半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂおよびユニット間用断熱材３５などを省略した構造である。

図４は、図２の炉心管接続箇所の拡大図であり、上述した各半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂの内部には、接続治具６０が設置されている。
架台１８Ｄに載置される徐冷用加熱炉ユニット２３と徐冷用加熱炉ユニット２２との間を例に挙げて説明すると、接続治具６０は、接続部材６１を有し、炉心管１７Ｃと炉心管１７Ｄとを接続する。

接続部材６１は、例えば筒状に形成され、その内側に、炉心管１７Ｃ，１７Ｄの外径よりも小径の狭窄部分を有しており、この狭窄部分の中央には貫通穴が形成されている。接続部材６１の狭窄部分の上端が炉心管１７Ｃの下端を支持し、この狭窄部分の下端が炉心管１７Ｄの上端に対峙している。

なお、徐冷用加熱炉ユニット２０内の炉心管と徐冷用加熱炉ユニット２１内の炉心管とを接続する接続治具や、徐冷用加熱炉ユニット２１内の炉心管と炉心管１７Ｃとを接続する接続治具も、上記の接続治具６０と同じ構造であるので、詳細な説明は省略する。

次に、徐冷用加熱炉ユニット２０〜２３を新たな徐冷用加熱炉ユニット２０〜２３に交換する方法を、架台１８Ｄに載置される徐冷用加熱炉ユニット２３を交換する場合を例に挙げて説明する。
まず、半割り構造の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂをその径方向にそれぞれスライドさせ、徐冷用加熱炉ユニット２３のケーシング２４の上端部から取り外す。次いで、炉心管１７Ｄをケーシング２４内から上方あるいは下方へ引き抜いた後、このケーシング２４を、半割り構造の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂ等を配置していたスペースに向けて持ち上げ、その後水平方向にスライドさせて架台１８Ｄから取り外す。

続いて、徐冷用加熱炉ユニット２３の新たなヒータ部４０が収容されたケーシング２４を架台１８Ｄ上に降ろし、炉心管１７Ｄをケーシング２４内に上方あるいは下方から挿入した後、新たな半割り構造の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂ等をその径方向にそれぞれスライドさせてケーシング２４の上端部に取り付ける。
このように、炉心管１７Ｃ，１７Ｄ等は徐冷用加熱炉ユニット２０〜２３毎に設けられ、半割り構造の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂの位置で接続可能に形成されているため、半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂを取り外すことで炉心管を分割することができ、徐冷用加熱炉の取り付けや取り外しが容易になる。

また、半割り構造の半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂとし、且つ半割りヒータ部５０Ａ，５０Ｂと架台１８Ｃとの間の空間がユニット間用断熱材３５などで埋められているので、円筒型のヒータ部４０が収容されたケーシング２４を架台１８Ｄ上に載置した後に、その直上の架台１８Ｃの下側とケーシング２４の上側との領域を埋めることができ、従来のような光ファイバを保温できない領域を無くしている。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…光ファイバの製造装置、２…光ファイバ母材、３…線引き直後の光ファイバ、４…樹脂塗布後の光ファイバ、１０…線引炉、１０ａ…ヒータ、１１…徐冷用加熱炉、１２…強制冷却装置、１３…樹脂塗布装置、１４…樹脂硬化装置、１５…ガイドローラ、１６…巻き取り装置、１７Ｃ，１７Ｄ…炉心管、１８Ａ〜１８Ｄ…架台、２０〜２３…徐冷用加熱炉ユニット、２４…ケーシング、２５ａ，２５ｂ…開口部、３５…ユニット間用断熱材、４０…ヒータ部、４１，５１…ヒータ本体、４２，５２…内壁面、４３，５３…発熱体、５０Ａ，５０Ｂ…半割りヒータ部、６０…接続治具、６１…接続部材。

Claims

光ファイバ母材を加熱線引きする線引き用加熱炉の下方に配置され、線引きされた光ファイバを所定温度に制御する徐冷用加熱炉を用いた光ファイバの製造装置であって、
前記徐冷用加熱炉は、筒状のヒータ部が複数に分割されて架台上に載置され、該架台の直上に配置された他の架台との空間を埋めるために、複数に分割された前記ヒータ部の最上段に突き合わせて筒状をなす半割り構造のヒータ部を備える、光ファイバの製造装置。
前記徐冷用加熱炉のユニットが複数あり、前記徐冷用加熱炉の内部には筒状の炉心管が一列に設置され、前記ユニットの間では、前記最上段のヒータ部の位置で前記炉心管が分割されている、請求項１に記載の光ファイバの製造装置。
前記徐冷用加熱炉のユニットの間では、前記半割り構造のヒータ部と前記他の架台との間の空間を断熱材で埋める、請求項１又は２に記載の光ファイバの製造装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバの製造装置を用いて光ファイバを製造する光ファイバの製造方法。