WO2012053394A1 - 光ファイバ用線引炉のシール構造 - Google Patents

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WO2012053394A1
WO2012053394A1 PCT/JP2011/073334 JP2011073334W WO2012053394A1 WO 2012053394 A1 WO2012053394 A1 WO 2012053394A1 JP 2011073334 W JP2011073334 W JP 2011073334W WO 2012053394 A1 WO2012053394 A1 WO 2012053394A1
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WO
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blade members
optical fiber
base material
glass base
drawing furnace
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PCT/JP2011/073334
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English (en)
French (fr)
Inventor
巌 岡崎
山崎　卓
榎本　正
正敏 早川
柿井　俊昭
Original Assignee
住友電気工業株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/029—Furnaces therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
    • C03B2205/60—Optical fibre draw furnaces
    • C03B2205/80—Means for sealing the preform entry or upper end of the furnace

Definitions

  • the present invention relates to a sealing structure of an optical fiber drawing furnace for sealing a gap between an upper end opening of the optical fiber drawing furnace and a glass preform for optical fiber.
  • the optical fiber is made by heating and melting the tip of an optical fiber glass base material (hereinafter referred to as a glass base material) formed mainly of quartz in the furnace core tube from the upper end opening of the drawing furnace. It is manufactured by reducing the diameter of the tip of the material and drawing it. Since the temperature in the drawing furnace at this time is as high as about 2000 ° C., carbon having excellent heat resistance is used for the parts in the drawing furnace. This carbon is oxidized and consumed in a high-temperature oxygen-containing atmosphere. In order to prevent this, the interior of the drawing furnace needs to be maintained in an atmosphere of a rare gas such as argon gas or helium gas or nitrogen gas (hereinafter referred to as an inert gas).
  • a rare gas such as argon gas or helium gas or nitrogen gas
  • This inert gas or the like leaks not only from the outlet of the optical fiber after drawing at the lower end of the drawing furnace but also from the gap at the inlet of the glass base material at the upper end of the drawing furnace. become.
  • outside air outside the drawing furnace oxygen
  • the gap between the glass base material inlet at the upper end of the drawing furnace That is, if the airtightness is not taken well (not sealed) in the gap between the upper end opening of the drawing furnace and the glass base material, outside air outside the drawing furnace is entrained. Therefore, a sealing mechanism that seals the gap at the upper end of the drawing furnace is necessary so that outside air is not caught in the furnace. If this portion can be well sealed, the amount of inert gas used can be reduced, which can lead to cost reduction.
  • Patent Document 1 discloses an XY table provided with an insertion port through which a glass base material passes, an inner diameter variable seal mechanism disposed on the inner periphery of the insertion port, and an XY table directly above the XY table. And an outer diameter measuring means for measuring the outer diameter of the glass base material, and a deviation amount measuring means for measuring the deviation amount of the glass base material with respect to the X direction center of the XY table and the deviation amount with respect to the Y direction center. Yes.
  • the movement control of the XY table is performed so that the center position of the XY table coincides with the center of the glass base material, and the measurement data of the outer diameter measuring means is
  • a control means is provided for performing shrinkage control so that the inner diameter of the seal mechanism is always kept constant with respect to the outer diameter of the glass base material.
  • Patent Document 2 includes an upper seal ring installed at the upper end of the drawing furnace so as to surround the glass base material, and an expansion / contraction mechanism that applies a force to the outer periphery of the upper seal ring in the center direction of the upper seal ring.
  • a seal structure is disclosed that seals the gap at the upper end of the drawing furnace so that the upper seal ring is always in close contact with the glass base material.
  • the upper seal ring is an inner seal ring configured by connecting a plurality of inner seal ring pieces, and an outer seal ring configured by connecting a plurality of outer seal ring pieces arranged on the outer periphery thereof, Further, the connecting portion of the inner seal ring piece and the connecting portion of the outer seal ring piece are arranged so as not to overlap each other.
  • the sealing structure of the glass base material inlet described above, if the base material diameter variation is small, the gap between the insertion hole at the upper end of the drawing furnace and the glass base material can be simply blocked according to the base material diameter. Thus, a sufficient sealing effect can be obtained.
  • the length of the glass base material is increased and the outer diameter is increased to reduce the glass base material setup change. With the increase, the variation of the base material diameter is also increasing. When the variation of the base material diameter is larger than about ⁇ 10 mm, for example, the gap is greatly varied. Therefore, a seal structure that can be sealed while taking into account the variation of the gap is required.
  • a shutter plate is provided as a variable inner diameter type seal mechanism capable of uniformly deforming the inner diameter, but the shutter plate is based on the measurement result of the CCD camera. It is necessary to perform complicated electronic control such as reducing the opening diameter of the glass, and the structure is difficult to cope with a glass base material having a large diameter fluctuation in the circumferential direction, that is, a non-circular glass base material.
  • the seal structure described in Patent Document 2 is a structure in which the seal ring pieces are connected to each other, similarly, it corresponds to a glass base material having a large circumferential diameter variation, that is, a non-circular glass base material. It has a difficult structure. In addition, when the diameter variation in the longitudinal direction is large, it is difficult to follow the diameter variation.
  • An object of the present invention is to provide a sealing structure for a drawing furnace for an optical fiber that can cope with drawing of a large glass base material.
  • An optical fiber drawing furnace sealing structure seals a gap between an upper end opening of an optical fiber drawing furnace and an optical fiber glass base material inserted from the upper end opening.
  • 2 is a drawing structure of an optical fiber drawing furnace.
  • the seal structure includes a plurality of blade members, a support mechanism for supporting the plurality of blade members, and a plurality of blade members so that the tips of the plurality of blade members are in contact with the side surfaces of the optical fiber glass preform. And a pressing mechanism that individually presses the optical fiber glass preform in the radial direction.
  • the blade member preferably has a heat resistance of 200 ° C. or higher, and the blade member is preferably made of carbon. Moreover, it is preferable that the front-end
  • a stage on which a sealing mechanism composed of the plurality of blade members, the support mechanism, and the pressing mechanism is placed is placed on the upper part of the optical fiber drawing furnace, and the center position of the optical fiber glass preform is set. It is preferable that the stage is movable in the horizontal direction on the drawing furnace according to the movement.
  • the pressing action mechanism includes a plurality of bar-shaped members each having one end fixed to the rear ends of the plurality of blade members and the other end held by a part of the support mechanism, and each of the plurality of bar-shaped members.
  • the plurality of coil spring members may be provided, and the plurality of blade members may be individually brought into contact with the glass preform for optical fiber by the elastic force of the plurality of coil spring members.
  • the pressing mechanism can be extended and contracted in the radial direction of the draw furnace body, one end of which is fixed to the rear ends of the plurality of blade members and the other end is fixed to a part of the support mechanism.
  • a plurality of air cylinders may be used, and the plurality of blade members may be individually brought into contact with the optical fiber glass preform by the urging force of the plurality of air cylinders.
  • the pressing mechanism is configured such that the plurality of blade members are individually separated by a contracting force in a cylindrical radial direction of a cylindrical slit spring in which slits are alternately formed in a cylindrical heat-resistant material in the vertical direction. You may make it contact
  • the pressing mechanism is inclined such that the support mechanism of the blade member is inclined so as to be lowered toward the central axis direction of the upper end opening, and an insertion port for inserting the optical fiber glass preform is inserted in the center.
  • the plurality of blade members are individually slid along the inclination of the inclined table by the dead weight of the plurality of blade members, and the tips of the plurality of blade members are made of the glass base material for optical fibers. You may make it contact
  • the multiple flade members are made of the glass base material by the pressing mechanism.
  • Each blade member individually contacts the outer peripheral surface of the glass base material to seal the gap. For this reason, even when drawing the glass base material with the diameter fluctuation
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example and operation of a blade member in the seal structure of FIGS. It is sectional drawing which shows the outline of 3rd Embodiment of the seal structure by this invention. It is a top view which shows the principal part of the seal structure of FIG. It is a figure which shows the AA cross section of the seal structure of FIG.
  • FIG. 1 illustrates an outline of a drawing furnace to which the present invention is applied.
  • the drawing furnace 1 includes a furnace casing 2, a furnace core tube 3, a heating source (heater) 4, and a seal mechanism 8.
  • the furnace housing 2 has an upper end opening 2a and a lower end opening 2b, and is made of, for example, stainless steel.
  • a cylindrical furnace core tube 3 is disposed at the center of the furnace casing 2 and communicates with the upper end opening 2 a of the furnace casing 2.
  • the furnace core tube 3 is made of carbon, and the glass base material 5 is inserted into the core tube 3 after being sealed by the sealing mechanism 8 from the upper end opening 2 a of the furnace housing 2.
  • a heater 4 is disposed so as to surround the furnace core tube 3, and a heat insulating material 7 is accommodated so as to cover the outside of the heater 4.
  • the heater 4 heats and melts the glass base material 5 inserted into the core tube 3, and the optical fiber 5 b is melted and drooped from the melted and reduced lower end portion 5 a.
  • the glass base material 5 can be moved in a drawing direction (downward direction) by a separately provided moving mechanism, and the glass base material 5 is suspended and supported on the upper side of the glass base material 5.
  • the support rod 6 for connecting is connected.
  • the drawing furnace 1 is provided with an inert gas supply mechanism (not shown) to supply an inert gas or the like into the furnace core tube 3 or around the heater 4 to prevent oxidation or deterioration. ing.
  • the upper end part of the inner wall of the core tube 3 forms the upper end opening part 2a in the upper end part of the drawing furnace 1 as it is, the example is not restricted to this.
  • an upper lid that becomes an upper end opening narrower than the inner diameter d of the core tube 3 may be provided on the upper side of the core tube 3.
  • the gap to be sealed is the narrow upper end opening 2 a and the glass base material 5. It becomes a gap generated between the two.
  • the cross-sectional shape of the glass base material 5 is basically generated to aim at a perfect circle, but some non-circles may exist regardless of the accuracy, and the glass base material 5 may have an elliptical shape. May be.
  • the upper end opening 2a may have a circular cross section, but this accuracy does not matter.
  • the present invention is arranged at the upper end portion of the furnace casing 2, and the gap S between the upper end opening 2 a of the furnace casing 2 and the outer periphery of the glass base material 5 inserted from the upper end opening 2 a of the furnace casing 2.
  • the lower part of the glass base material 5 in the furnace is kept in the furnace core tube 3 while preventing outside air outside the furnace from being caught by the sealing mechanism 8 provided at the upper end. Heating is performed by a heater 4.
  • the cover body 9 arranged on the upper part of the glass base material 5 is made to correspond to the seal near the end of the drawing process, which will be described later.
  • FIGS. 2 is a top view schematically showing the seal structure 10, and FIG. 3 is a perspective view thereof.
  • 2 and 3 includes a plurality of blade members 14 and 15 having heat resistance, a cylinder 11 serving as a part of a support mechanism for supporting the blade members 14 and 15, and the blade members 14 and 15.
  • a mechanism having an action of pressing inward hereinafter referred to as a pressing action mechanism.
  • the cylinder 11 is referred to as an inner cylinder.
  • the outer cylinder 12 also forms part of a support mechanism that supports the blade members 14 and 15.
  • the inner cylinder 11 has a plurality of guide holes 13a and 13b for slidingly moving the plurality of blade members 14 and 15 linearly in the radial direction with respect to the central axis, on the circumference of the inner cylinder 11, for example, , Two stages are provided alternately.
  • the plurality of guide holes 13a and 13b are provided radially with respect to the inner cylinder 11, and the blade members 14 and 15 are also installed so as to be movable radially.
  • the guide holes 13a and 13b are not provided directly in the inner cylinder 11, for example, but as shown in FIG. 5, the inner cylinder 11 is provided with a disk-shaped storage portion 13 for storing the blade members 14 and 15, Each guide hole 13 a, 13 b can be provided in the storage portion 13.
  • the blade members 14 and 15 have, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape whose cross-sectional shape in a plane perpendicular to the moving direction is a substantially rectangular shape.
  • the thickness of the blade members 14 and 15 may be thin, for example, may be about 1 mm in thickness.
  • the guide holes 13a and 13b described above are holes having a shape that matches the cross-sectional shape of the blade members 14 and 15.
  • the tip of the blade members 14 and 15 are brought into contact with the side surfaces of the glass base material when pressed by a pressing mechanism as will be described later. Accordingly, the tip of the blade members 14 and 15 is the maximum value assumed as the radius of the glass base material (the maximum diameter of the glass base material to be used) so as not to damage the side surface of the glass base material at the time of contact. It is preferable to use an arc shape having a curvature suitable for the above. 2 and 3 show an example in which such an arc is adopted.
  • the material of the blade members 14 and 15 is preferably carbon. Carbon is not only excellent in heat resistance but also a soft material that can be processed with a small coefficient of friction, so there is no fear of damaging the glass base material. In particular, it is preferable to employ soft carbon having a Shore hardness of 100 or less for the blade members 14 and 15 of this example. Carbon is also preferred in that it can be easily molded by press molding or machining. As a material of the blade members 14 and 15, for example, glass (quartz), SiC-coated carbon (however, the tip portion is soft carbon) can be adopted in addition to carbon. Further, even when other hard materials are used, for example, the glass base material is not damaged by using soft carbon only at the tip portion.
  • the blade members 14 and 15 are required to be made of a material that does not melt with the heat of the drawing furnace, and preferably have a heat resistance of about 200 ° C. or higher.
  • a mechanism for cooling the blade members 14 and 15 for example, a water cooling method
  • an inert gas is sprayed onto the blade members 14 and 15 so that the periphery of the blade members 14 and 15 is increased. An inert gas atmosphere is desirable.
  • the inner diameter of the inner cylinder 11 and the length in the moving direction of the blade members 14 and 15 may be determined so as to fill a gap generated between the drawing furnace and the glass base material.
  • the width of the gap S generated between the core tube 3 and the glass base material 5 in the upper end opening 2 a is halved by subtracting the diameter ⁇ of the glass base material 5 from the diameter d of the core tube 3. Value.
  • the inner diameter of the inner cylinder 11 and the blade members 14 and 15 are based on the distance assumed as the gap S (preferably the assumed maximum distance). What is necessary is just to determine the length of the moving direction.
  • the diameter ⁇ of the glass base material 5 is 90 mm and is formed with a diameter variation of ⁇ 10 mm
  • the diameter d of the core tube 3 only needs to be about 120 mm, so the width of the gap S is about 10 to 20 mm.
  • the width (the length parallel to the tangential direction of the inner cylinder 11) and the number of blade members 14 and 15 may be appropriately selected according to the outer diameter, the outer diameter fluctuation amount, the bending amount, etc. of the glass base material to be used. Good. Basically, the greater the number of blade members 14 and 15, the easier it is to seal.
  • the said press action mechanism makes the front-end
  • the blade members 14 and 15 are individually pressed in the radial direction of the drawing furnace (more precisely, in the radial direction of the inner cylinder 11 and the storage portion 13). This pressing force is assumed to be weak enough not to inhibit the lowering of the glass base material.
  • the inner cylinder 11 has a plurality of guide holes 13a, 13b provided in two stages on the circumference thereof alternately, and the blade members 14, 15 are inserted into these guide holes in a movable state.
  • a plurality of blade members 14 are provided at equal intervals on the circumference of the inner cylinder 11, and a plurality of blade members 15 are also provided at equal intervals on the circumference of the inner cylinder 11.
  • the blade member 14 and the blade member 15 are not spaced apart in the vertical direction.
  • the blade members 14 and 15 fill the gap generated in the adjacent blade member 14 with the blade member 15 and fill the gap generated in the adjacent blade member 15 with the blade member 14. In other words, the gaps between the adjacent blade members 14 and the gaps between the adjacent blade members 15 are not overlapped. Thereby, said clearance gap S can be sealed more effectively.
  • the plurality of blade members 14 and 15 are alternately stacked in a two-layer structure.
  • the front end of the blade members 14 and 15 is brought into contact with the glass base material, thereby closing a gap generated in the opened upper portion of the drawing furnace.
  • Each of the plurality of blade members 14 and 15 is slidably installed in the horizontal direction toward the center of the glass base material.
  • the pressing mechanism is fixed to the rear end of each of the blade members 14 and 15, and the other end is connected to the outer cylinder 12 as a part of the support mechanism.
  • Each of the plurality of rod-shaped members 16 respectively held and the plurality of coil spring members 17 provided along each of the plurality of rod-shaped members 16 can be used.
  • the outer cylinder 12 is not limited to a cylinder, and may be a polygonal cylindrical member as long as it can function as an outer wall.
  • the coil spring member 17 may not have a coil shape as long as the coil spring member 17 extends and contracts in the axial direction.
  • the plurality of rod-like members 16 are inserted into the plurality of loose insertion holes formed in the fixing members 18 fixed to the outer cylinder 12, respectively, and are movable in the radial direction.
  • a plurality of coil spring members 17 are arranged along the rod-shaped member 16 and are brought into contact with the plurality of blade members 14 and 15 and the inside of the outer cylinder 12 respectively. Accordingly, this pressing mechanism can individually press the blade members 14 and 15 toward the glass base material by the biasing force of the coil spring member 17 whose one end is located on the inner surface of the outer cylinder 12.
  • FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the seal structure.
  • the seal structure 10 ′ of the present embodiment includes blade members 14 and 15, an inner cylinder 11, and a pressing mechanism.
  • the configuration including the inner cylinder 11 and the outer cylinder 12 as a support mechanism for supporting the blade members 14 and 15 is also the same.
  • the pressing mechanism in the seal structure 10 ' is composed of a plurality of air cylinders.
  • Each air cylinder 19 is provided in place of the rod-like member 16 and the spring member 17 shown in FIGS.
  • Each air cylinder 19 is a member whose length is expanded and contracted with respect to the radial direction of the drawing furnace, and is composed of piston rods 19a and 19b and a cylinder tube 19c, and has a biasing force in the extending direction.
  • the piston rods 19a and 19b include a rod 19a having a small diameter to be fixed to the plurality of blade members 14 and 15, and a rod 19b having a larger outer diameter fixed to the rod 19a.
  • the air cylinder 19 expands and contracts by inserting or inserting the large-diameter rod 19b from the cylinder tube 19c.
  • Each air cylinder 19 has one end (the tip of a small-diameter rod 19a) fixed to the rear ends of the blade members 14 and 15, and the other end (the opposite side of the rods 19a and 19b in the cylinder tube 19c). Are fixed by a fixing member 18 so that each of the end portions penetrates the outer cylinder 12.
  • the blade members 14 and 15 can be individually pressed to the glass base material side by the urging force of the air cylinder 19.
  • FIG. 5 is a view for explaining an example of the blade member and its operation in the seal structures 10 and 10 ′ in the first and second embodiments described above.
  • the guide hole and the blade member are provided in two stages.
  • the seal structure according to the present invention may be provided in at least one stage, and can be similarly applied even if there are three or more stages. It is.
  • the surface of each blade member that comes into contact with the glass base material is made small, and the surface is in contact with the blade members. What is necessary is just to employ
  • in the first stage there is a problem that a gap is generated between adjacent blades as described above, and the gap between the glass base material varies depending on the roundness of the glass base material at the position where the blade member abuts. Arise.
  • This problem can be solved by using two or more blade members.
  • Such a structure having two or more steps may be used as one set, and a structure in which two or more sets are stacked may be adopted.
  • the blade members When the number of blade members is three or more, the blade members may be arranged adjacent to each other so as not to create a gap in the vertical direction, and the blade members may be arranged so as to fill the gap between the blade members, as in the case of two stages.
  • each blade member 14 and 15 is a blade as shown in FIG. What is necessary is just to design so that the front-end
  • the blade members 14 and 15 are designed to be substantially accommodated in the accommodating portion 13 as shown in FIG. Just keep it. And each blade member 14 and 15 can absorb the diameter fluctuation
  • the gap S between the core tube 3 and the glass base material 5 can be satisfactorily sealed. Can do. As a result, the inflow of outside air into the furnace can be suppressed.
  • the blade members 14 and 15 move radially toward the outer cylinder 12 (outward) at locations where the glass base material is thick. And in a thin location, it is possible to seal the gap S with a simple structure in which the blade members 14 and 15 move radially toward the center of the inner cylinder 11 (inward). Variations in the diameter can be automatically absorbed. Further, since each of the plurality of blade members 14 and 15 has a structure that slides independently, it is possible to cope with the case where the diameter of the glass base material is not constant on the same cross section, that is, when it has a non-circular cross section. it can.
  • FIGS. 6 is a cross-sectional view schematically showing the seal structure 20
  • FIG. 7 is a top view showing a main part of the seal structure of FIG. 6,
  • FIG. 8 is a view showing an example of a blade member storage portion in the seal structure 20.
  • FIG. A seal structure 20 shown in FIG. 6 includes a plurality of blade members 24 and 25 having heat resistance, a storage portion 23 that is a part of a support mechanism that supports the blade members 24 and 25, and a cylindrical slit spring 26. Prepare.
  • the blade members 24 and 25 can have the same shape as that described in FIGS. 2 to 5 of the first and second embodiments, and the cross-sectional shape in a plane perpendicular to the moving direction is substantially rectangular. This is a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the blade members 24 and 25 may be thin, for example, about 1 mm thick. However, as the thickness increases, the pressure loss at the contact surface with the glass base material 5 increases, so that the amount of gas leakage decreases and the sealing performance increases. Further, the guide hole of the storage portion 23 that supports the plurality of blade members 24 and 25 is a hole having a shape that matches the cross-sectional shape of the blade members 24 and 25.
  • the tips of the blade members 24 and 25 are brought into contact with the side surface of the glass base material as much as possible when pressed by a pressing action mechanism described later, so that the side surface of the glass base material is not damaged at the time of contact. Therefore, like the blade members described in the first and second embodiments, the tips of the blade members 24 and 25 have an arc shape with a curvature that matches the maximum value assumed as the radius of the glass base material. It is preferable to keep it.
  • the material of the blade members 24 and 25 is preferably carbon.
  • an inert gas is sprayed onto the blade members 24 and 25 to surround the blade members 24 and 25.
  • An inert gas atmosphere is desirable.
  • the storage unit 23 is a disk-shaped member, and is housed and fixed in the housing 27.
  • FIG. 8 shows a state in which the storage portion 23 is viewed from the AA cross section in FIG.
  • the storage portion 23 has a plurality of guide holes 23 a and 23 b for moving the plurality of blade members 24 and 25 linearly in the radial direction with respect to the central axis. Two stages are provided alternately on the circumference of the.
  • the plurality of guide holes 23a, 23b are provided radially with respect to the storage portion 23, and, similar to the blade member of the first and second embodiments, from the state of FIG. 5A to the state of FIG. 5B.
  • the blade members 24 and 25 are also installed so as to be movable radially.
  • the inner diameter of the storage portion 23 and the length in the moving direction of the blade members 24 and 25 are determined so as to fill a gap generated between the drawing furnace and the glass base material.
  • the width and the number of blade members 24 and 25 are selected according to the outer diameter of the glass base material to be used.
  • the cylindrical slit spring 26 is provided around the blade members 24 and 25 and presses the blade members 24 and 25 in the central direction of the storage portion 23 (biasing force in the central direction). Functioning as an urging mechanism).
  • the cylindrical slit spring 26 is desirably formed of a heat-resistant material such as carbon, ceramics, carbon-ceramic composite material, or metal material, and preferably has a heat resistance of 200 ° C. or higher.
  • the cylindrical slit spring 26 of this example is formed by alternately forming slits in the above-described cylindrical heat-resistant material in the vertical direction.
  • FIG. 9 illustrates a part of the cylindrical slit spring 26.
  • the cylindrical slit spring 26 is formed by alternately forming slits 26a from above and slits 26b from below.
  • carbon is used as the material of the cylindrical slit spring 26, the process of providing the slits 26a and 26b is relatively easy.
  • the cylindrical slit spring 26 can be expanded and contracted in the circumferential direction by such slits 26a and 26b, and a force (shrinking force) for contracting in the cylindrical radial direction is generated by the elastic force in the circumferential direction.
  • the cylindrical slit spring 26 is provided so as to press the blade member against the outer peripheral side surface of the glass base material by the contracting force in the cylindrical radial direction.
  • the installation form of the cylindrical slit spring 26 is as shown in the sectional view of FIG. 6 and the top view of FIG.
  • the sealing structure 20 individually accommodates a plurality of blade members 24 and 25 in the radial direction of the drawing furnace (more precisely, by the contraction force of the cylindrical slit spring 26 in the cylindrical radial direction).
  • the tips of the blade members 24 and 25 are brought into contact with the side surface of the glass base material 5 by pressing in the radial direction of the portion 23.
  • the pressing force can be adjusted to be weak enough not to inhibit the lowering of the glass base material 5 by adjusting the thickness and slit width of the cylindrical slit spring 26.
  • the glass base material 5 descends as shown by the arrow as the drawing progresses, and the outer diameter of the glass base material 5 increases, for example, from ⁇ 1 to ⁇ 2 (> ⁇ 1 ).
  • the cylindrical slit spring 26 extends outward as indicated by the arrow with the blade members 24 and 25 uniformly tightened in the circumferential direction, and conversely shrinks when the outer diameter of the glass base material 5 decreases. Can do. Therefore, the cylindrical slit spring 26 can automatically absorb the diameter variation of the glass base material 5.
  • seal structure 20 of the present example has a structure in which each of the plurality of blade members 24 and 25 slides independently, when the diameter of the glass base material 5 is not constant on the same cross section, that is, a non-circular cross section. It is possible to deal with cases where
  • the casing 27 of the seal structure 20 is provided with a gas introduction port 27a through which an inert gas or the like is supplied by a supply mechanism (not shown), and the storage unit 23 is provided with a gas ventilation port 23c.
  • a gas introduction port 27a through which an inert gas or the like is supplied by a supply mechanism (not shown)
  • the storage unit 23 is provided with a gas ventilation port 23c.
  • carbon is used as a member such as the blade members 24 and 25 and the cylindrical slit spring 26
  • an inert gas or the like reaches the inside of the casing 27 and the blade members 24 and 25 through the gas introduction port 27a and the gas vent port 23c.
  • the inert gas etc. may be the same as the gas supplied into the furnace, or may be different types.
  • the sealing structure 20 of this example uses the cylindrical slit spring 26 having a simple structure that expands and contracts in the radial direction as the pressing mechanism, the equipment can be simplified and the maintenance is facilitated.
  • FIGS. 10 is a cross-sectional view showing an outline of the seal structure 30,
  • FIG. 11 is a view showing a state where the blade member in the seal structure of FIG. 10 is in an open state
  • FIG. 12 is a state in which the blade member in the seal structure of FIG. It is a figure which shows a mode in the case of (the most closed state).
  • a seal structure 30 shown in FIG. 10 includes a plurality of blade members 34 and 35 having heat resistance, and a support mechanism having an inclined base 31 and a slide mechanism for supporting the blade members 34 and 35.
  • the plurality of blade members 34 and 35 and the support mechanism are placed and stored in the casing 37 of the seal structure 30.
  • the housing 37 is illustrated so as to cover the upper and lower surfaces and the side surfaces of the tilting table 31, but the present invention is not limited to this, for example, the bottom wall of the housing 37 is eliminated and the upper end portion of the drawing furnace is removed. Alternatively, the tilt table 31 may be placed directly. Moreover, the structure which does not have the housing
  • the inclined table 31 that supports the plurality of blade members 34 and 35 is inclined so as to be lowered toward the central axis direction of the upper end opening of the drawing furnace, and has an insertion port for inserting the glass base material 5 at the center. It is a stand. That is, as shown in FIG. 10, the tilting table 31 has a right triangle with the bottom side parallel to the upper end of the drawing furnace and the height as the central axis direction of the upper end opening, and the center of the upper end opening. It is a disk-shaped member having a shape that is rotated around the upper end opening around the axis. Note that the right-angled triangle described above may actually have a trapezoidal shape even if it has another shape such as a trapezoid as shown in the figure. Moreover, although it is desirable that the diameter of the insertion port of the glass base material 5 in the inclined base 31 is the same as the diameter of the upper end opening, there may be some length.
  • the above mechanism corresponds to the pressing mechanism in the first to third embodiments described above.
  • the plurality of blade members 34, 35 are individually moved by the weight of the plurality of blade members 34, 35. It is a mechanism that slides in the radial direction of the drawing furnace along an inclination. And by this slide mechanism, the front-end
  • a part 32 is provided.
  • a plurality of protrusions 33 for linearly sliding the plurality of blade members 35 with respect to the central axis of the tilt table 31 are provided on the circumference of the tilt table 31.
  • the use of the plurality of protrusions 32 and 33 is an example of the slide mechanism described above, and the protrusions 32 and the protrusions 33 are provided alternately.
  • the auxiliary member 36 also forms a part of the slide mechanism. The auxiliary member 36 will be described later.
  • the horizontal sections of the protrusions 32 and 33 are substantially rectangular, and guide slits (slide holes) 34a and 35a having widths matching the short sides are provided in the blade members 34 and 35, respectively. Since the plurality of projecting portions 32 and 33 having such a shape are provided radially on the inclined base 31, the blade members 34 and 35 are also radial as shown in the example of transition from the state of FIG. 11 to the state of FIG. The slide can be moved to.
  • the protrusions 32 and 33 may be provided on the blade members 34 and 35 side, and a slide groove for guiding the blade members 34 and 35 may be provided on the inclined surface side of the inclined base 31. Moreover, although the example which provided one projection part with respect to one blade member is given, you may make it slide by providing two guide pins.
  • the blade members 34 and 35 can have the same shape as described in the first to third embodiments, and the cross-sectional shape in a plane perpendicular to the sliding direction is substantially rectangular or has a width.
  • the shape has a circular arc in the direction.
  • the thickness of the blade members 34 and 35 (the length of the short side in the case of a substantially rectangular shape and the width in the case of an arc shape) may be thin, for example, may be about 1 mm thick. As the thickness increases, the pressure loss at the contact surface with the glass base material 5 increases, so that the amount of gas leakage decreases and the sealing performance increases.
  • the length (slide distance) in the moving direction of the blade members 34 and 35 with respect to the inclined base 31 is determined by the length of the above-described guide slits 34a and 35a, etc., but occurs between the drawing furnace and the glass base material. Decide to fill the gap.
  • the tips of the blade members 34 and 35 do not prevent the glass base material 5 from being lowered by contact, so that the side surfaces of the blade base members 5 are not damaged when the glass base material 5 is lowered. It is preferable not to have it. For this purpose, it is preferable to contact the side surfaces of the glass base material 5 so that the contact surfaces of the blade members 34 and 35 are parallel to each other as shown by the contact surface 35b in the enlarged partial view of FIG.
  • the tips of the blade members 34 and 35 are brought into contact with the side surface of the glass base material 5 as much as possible when lowered along the inclination due to their own weight, so that the side surface of the glass base material 5 is not damaged at the time of contact. . Therefore, the tips of the blade members 34 and 35 have an arc shape having a curvature that matches the maximum value assumed as the radius of the glass base material 5 in the same manner as the blade members described in the first to third embodiments. It is preferable to keep it.
  • the protrusions 32 and 33 are alternately fixed on the circumference of the inclined base 31. That is, in the seal structure 30, a plurality of blade members 34 are provided at equal intervals on the circumference of the inclined base 31, and a plurality of blade members 35 are also provided at equal intervals on the circumference of the inclined base 31. As described above, these protrusions 32 and 33 are inserted into the guide slits 34a and 35a of the blade members 34 and 35 so that the blade members 34 and 35 are slidable with respect to the protrusions 32 and 33, respectively. It has become.
  • the protrusions 32 and 33 are provided with a mechanism in which the blade members 34 and 35 are alternately arranged in two stages.
  • the plurality of blade members 34 and 35 are alternately stacked in a two-layer structure.
  • the mechanism for providing a step can be realized, for example, by providing the following auxiliary member 36 for one protrusion 32.
  • the auxiliary member 36 is a member on which the blade member 34 is placed at an intermediate position between the adjacent blade members 35, and is arranged in parallel with the inclined surface of the inclined base 31.
  • the blade member 35 slides in contact with the slope of the tilt table 31.
  • the blade member 34 becomes a slide surface of the blade member 34 so that the blade member 34 slides while being in contact with the upper surface of the blade member 35 at a height on the upper surface side of the blade member 35.
  • the auxiliary member 36 is disposed on the inclined base 31. The lower surface of the blade member 34 comes into contact with the upper surface of the auxiliary member 36 when sliding. Then, the installation height of the auxiliary member 36 can be determined so that there is no vertical gap between the blade member 34 and the blade member 35 as shown in FIGS. 11 (C) and 12 (C). That's fine.
  • the blade members 34 and 35 are configured so that the gap generated in the adjacent blade member 34 is filled with the blade member 35 and the gap generated in the adjacent blade member 35 is filled with the blade member 34, that is, the gap between the adjacent blade members 34. And the gap between the adjacent blade members 35 do not overlap.
  • the gap in the horizontal direction can be filled, but a gap may be generated at a portion where a step is generated in the vertical direction. In order to close this gap, it is preferable to make the auxiliary member 36 substantially triangular or trapezoidal so as to fill the gap as much as possible so as not to cause a gap in the stepped portion.
  • the blade members 34 and 35 are as shown in FIGS. It is designed to come out to the extent that the tips of the blade members 35 come into contact with each other.
  • the blade members 34 and 35 are as shown in FIGS. Is designed to be substantially stored in the tilt table 31. And each blade member 34, 35 can absorb the diameter fluctuation of the glass base material 5, and can seal it by slidingly moving the range shown in FIG. 12 and FIG.
  • the guide hole and the blade member are provided in two stages, but it is sufficient that at least one stage is provided.
  • one stage in order to fill a gap between adjacent blade members on a horizontal plane, for example, the surface of each blade member that comes into contact with the glass base material is made small, and the surface is in contact with the blade members. What is necessary is just to employ
  • the first stage there is a problem that a gap is generated between adjacent blades as described above, and the gap between the glass base material varies depending on the roundness of the glass base material at the position where the blade member abuts. Arise.
  • This problem can be solved by using two or more blade members as described in the first and second embodiments (see FIG. 5).
  • a structure having two or more steps may be used as one set, and a structure in which two or more sets are stacked may be employed.
  • the blade members are adjacent to each other so that there is no gap in the vertical direction, and the blade members are filled so as to fill the gap between the blade members as in the case of two stages.
  • the structure is more complicated than the case of two stages.
  • a third-stage blade member is provided so as to be at the same horizontal position as the blade member 35 in FIGS. 10 to 12 and on the upper surface of the blade member 34.
  • the sliding projection 33 of the blade member 35 is extended upward to make it higher (which can also be used as a third-stage blade member), and an auxiliary member equivalent to the auxiliary member 36 is provided.
  • the third-stage blade member can be slidably installed by inserting the protrusion 33 into the provided guide slit and placing it on the auxiliary member.
  • the material of the blade members 34 and 35 is preferably carbon, like the blade members of the first to third embodiments.
  • carbon is used as the blade members 34 and 35, in order to prevent oxidation and deterioration, an inert gas is sprayed onto the blade members 34 and 35 to surround the blade members 34 and 35.
  • An inert gas atmosphere is desirable.
  • the seal structure 30 has a plurality of blades by sliding the blade members 34 and 35 individually in the radial direction of the drawing furnace along the inclination of the inclined table 31 by the weight of the blade members 34 and 35.
  • the tips of the members 34 and 35 are brought into contact with the side surface of the glass base material 5.
  • the angle of the inclined portion of the inclined base 31 and the weight of the blade members 34 and 35 may be designed so that the pressing force due to the own weight is weak enough not to inhibit the lowering of the glass base material.
  • the angle of the inclined portion is assumed to be about 20 ° to 45 ° with respect to the horizontal direction, but can be applied by adjusting the weight in the range of 5 ° to 85 °.
  • it is desirable to reduce the angle of the inclined portion for example, about 5 ° to 45 °).
  • the glass base material 5 is lowered as indicated by an arrow during the optical fiber drawing, and the outer diameter of the glass base material 5 is, for example, ⁇ 1 to ⁇ 2 (> 11 (A), (B), and 11 (B) from the states shown in FIGS. 12 (A), 12 (B), and 12 (C) while pushing the side surface of the glass base material 5 with a constant force even when increasing to ⁇ 1 ).
  • the blade members 34 and 35 can be slid outward and upward.
  • the blade members 34 and 35 can be slid inward and downward while pressing the side surface of the glass base material 5 with a constant force.
  • the seal structure 30 can automatically absorb the diameter variation of the glass base material.
  • the seal structure 30 can automatically absorb the diameter variation of the glass base material.
  • the seal structure 30 is provided with a gas introduction port 37a in the casing 37 through which an inert gas or the like is supplied by a gas supply mechanism (not shown).
  • a gas supply mechanism (not shown)
  • the inert gas or the like reaches the inside of the casing 37 and the blade members 34 and 35 and the inclined base 31 through the gas introduction port 37a. It is possible to prevent oxidation and deterioration.
  • the inert gas etc. here may be the same as the gas supplied into the furnace, or may be different types.
  • a gas vent (not shown) may be provided in the inclined base 31 so that an inert gas or the like flows from the back side of the blade members 34 and 35.
  • the seal structure 30 of this example even if the outer diameter of the glass base material changes, it is generated between the core tube of the drawing furnace and the glass base material, as in the first embodiment.
  • the gap S can be satisfactorily sealed, and leakage of gas in the furnace can be prevented, and inflow of outside air can be prevented.
  • the seal structure of this example is a simple seal mechanism in which the blade members 34 and 35 arranged along the inclination are brought into contact with the side surface of the glass base material using its own weight, the equipment is simple. And easy maintenance.
  • FIG. 13A is a diagram for explaining the operation of the sealing mechanism when the center position of the glass base material is shifted when there is no moving mechanism for moving the entire sealing mechanism in the sealing mechanism 8 of FIG. It is the figure which looked at the blade member and storage part of FIG. 5 from the top.
  • FIG. 13B is a top view for explaining the operation of the sealing mechanism when the center position of the glass base material is shifted when the moving mechanism is further provided in the sealing mechanism 8 of FIG. .
  • the center position of the glass base material 5 at the height at which the seal mechanism 8 is installed may be displaced from the center of the drawing furnace 1 due to the influence of the shape of the base material. That is, generally, the optical fiber 5b after drawing is controlled to move the glass base material 5 in the horizontal direction so as to be at the center of the lower end opening 2b, for example. However, if the position where the optical fiber 5 b is drawn out is shifted due to the shape of the glass base material, the position of the glass base material 5 is also shifted from the center of the drawing furnace 1.
  • the seal mechanism 8 as shown in FIG. 1 have been installed and fixed to the upper end, as shown in FIG. 13 (A), the center position C 1 of the center position C 2 of the glass base material 5 housing 13 the off-center position C 0 in or drawing furnace.
  • the pressing direction of the blade member 14 and 15 rather than toward the center position C 2 of the glass base material 5, toward the center position C 1 of the center position C 0 and housing 13 of the drawing furnace.
  • a conspicuous gap may be formed between the side surfaces of the glass base material 5 in a part of the blade members 14 and 15.
  • the sealing mechanism 8 includes a plurality of blade members 14, 15 such that the central axis of the inner cylinder 11 (that is, the central position C 1 of the storage portion 13) matches the central position C 2 of the glass base material 5. It is preferable to provide a mechanism for simultaneously moving the support mechanism and the pressing mechanism on the horizontal plane.
  • the moving mechanism is a movable table (also referred to as a stage), and a seal mechanism (such as the above-described seal structures 10, 10 ') provided with a blade member, a support mechanism, and a pressing mechanism is placed on the movable table. It is preferable to do.
  • the movable table is fixed on the upper portion of the drawing furnace, the seal mechanism 8 on the movable table, movable in the horizontal plane in accordance with the movement of the center position C 2 of the glass base material 5 It is attached with.
  • This movable table is also called an XY table.
  • FIG. 13 central position C 2 of the glass base material 5 sealing structure at the center position is the housing portion 13 of the (10, 10 ', etc.) as (A) even when shifted from the center position C 1, as shown in FIG. 13 (B), the center position C 1 of the housing 13 so as to be centered position C 2 of the base material, the entire seal structure by the movable table Can be shifted.
  • the center position C 1 of the center position C 2 and the storage portion 13 of the glass base material 5 is made to coincide with a position different from the center position C 0 of the drawing furnace, the pressing of the blade members 14, 15 The direction is also toward the center position C 2 of the glass base material 5. For this reason, a gap does not occur between part of the blade members 14 and 15 and the side surface of the glass base material 5.
  • the center position C 2 of the glass base material 5 may detect the height of the boundary between the sealing structure 10 and 10 basically the blade member 14 and the blade member 15, '.
  • the detection result in the vicinity of the height or the detection result of the center of the optical fiber 5b after drawing may be substituted.
  • the detection process itself may use various existing techniques.
  • the lid 9 is a lid that penetrates the support bar 6 and is placed on the upper side of the glass base material 5, and has a through hole 9 a and a shoulder 9 b for the support bar 6 as shown in the figure.
  • Examples of the material of the lid body 9 include quartz and metal.
  • the lid body 9 By providing the lid body 9, even if the drawing of the optical fiber 5 b is advanced and the glass base material 5 and the support rod 6 are lowered, the lid body is removed before the glass base material 5 is detached from the seal structure of the seal mechanism 8. 9 shifts to a state in which the lower end surface of 9 is in contact with the seal mechanism 8, and the sealed state can be maintained.
  • the cover body 9 may be a shape which just opened the through-hole 9a of the support bar 6 in the disk. Even in such a shape, transition between states as described above is possible as well.
  • blade member 16 ... rod-like member, 17 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Coil spring member, 18 ... Fixing member, 19 ... Air cylinder, 19a, 19b ... Piston rod, 19c ... Cylinder tube, 23 ... Storage part, 23c ... Gas vent, 26 ... Cylindrical slit spring, 26a, 26b ... Slit, 27 , 37 ... casing, 27a, 37 ... gas inlet, 31 ... ramps, 32, 33 ... protruding portion, 34a, 35a ... guide slit (slit), 36 ... auxiliary member.

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Abstract

　線引炉の上端開口部とガラス母材との間に生じる隙間を簡易な構造でシールすることが可能で、且つ径変動が大きいガラス母材の線引にも対応することが可能な光ファイバ用線引炉のシール構造を提供する。光ファイバ用線引炉１の上端開口部２ａと該上端開口部から挿入される光ファイバ用ガラス母材５との間の隙間Ｓをシールするための光ファイバ用線引炉のシール構造８である。該シール構造８は、複数のブレード部材と、該複数のブレード部材を支持する支持機構と、複数のブレード部材の先端を光ファイバ用ガラス母材の側面に当接させるように、複数のブレード部材を個別に光ファイバ用ガラス母材の径方向に押圧する押圧作用機構とを備えている。

Description

光ファイバ用線引炉のシール構造
　本発明は、光ファイバ用線引炉の上端開口部と光ファイバ用ガラス母材との間の隙間をシールするための光ファイバ用線引炉のシール構造に関する。
　光ファイバは、線引炉の上端開口部から炉心管内に石英を主成分として形成された光ファイバ用ガラス母材（以下、ガラス母材という）を下降させながらその先端を加熱溶融させ、ガラス母材の先端を細径化して線引きすることにより製造される。このときの線引炉内の温度は、約２０００℃と非常に高温となるため、線引炉内の部品には、耐熱性に優れたカーボンが用いられている。このカーボンは、高温の酸素含有雰囲気中で酸化して消耗する。これを防止するため、線引炉の内部は、アルゴンガスやヘリウムガス等の希ガスや窒素ガス（以下、不活性ガス等という）の雰囲気に保つ必要がある。
　この不活性ガス等は、線引炉の下端部における線引後の光ファイバの導出口から排出されるだけでなく、線引炉の上端部におけるガラス母材の導入口の隙間からも漏れることになる。また、炉内圧力を陽圧にすることにより、線引炉外の外気（酸素）が炉内に入り込むことを防いでいるが、線引炉の上端部におけるガラス母材の導入口の隙間、つまり線引炉の上端開口部におけるガラス母材との隙間でうまく気密が取れていないと（シールされていないと）、線引炉外の外気を巻き込んでしまうことになる。したがって、外気を炉内に巻き込まないように、線引炉の上端部の隙間をシールするシール機構が必要となる。また、この部分をうまくシールすることができれば、不活性ガス等の使用量を減らすことができ、コスト低減につなげることも可能である。
　例えば、特許文献１には、ガラス母材を通す挿通口を設けたＸ－Ｙテーブルと、その挿通口の内周部に配置された内径可変形のシール機構と、Ｘ－Ｙテーブルの直上にあり、ガラス母材の外径を計測する外径計測手段と、Ｘ－ＹテーブルのＸ方向中心に対するガラス母材のずれ量及びＹ方向中心に対するずれ量を計測するずれ量計測手段とを備えている。そして、ずれ量計測手段の計測データを元に、Ｘ－Ｙテーブルの中心位置がガラス母材の中心に一致すべくＸ－Ｙテーブルの移動制御を行うとともに、外径計測手段の計測データを元に、シール機構の内径をガラス母材の外径に対し常時一定のクリアランスに保持すべく縮開制御を行う制御手段を備えている。
　また、特許文献２には、ガラス母材の周りを囲むように線引炉の上端部に設置する上部シールリングと、その外周に上部シールリングの中心方向に力を作用させる伸縮機構とを備え、上部シールリングがガラス母材に常に密着するように線引炉の上端部の隙間をシールするシール構造が開示されている。ここで、上部シールリングは、複数の内側シールリング片を連結して構成された内側シールリングと、その外周に配置される複数の外側シールリング片を連結して構成された外側シールリングと、から構成されており、且つ内側シールリング片の連結部と外側シールリング片の連結部とが重ならないように配置されている。
特開平１０－１６７７５１号公報 特開２００６－３４２０３０号公報
　上記のガラス母材の導入口のシール構造に関し、母材径の変動が小さければ、その母材径に合わせて線引炉の上端部の挿入孔とガラス母材との隙間を単に塞いでおけば、十分なシール効果が得られる。しかしながら、近年は、光ファイバの製造コストを下げるため、ガラス母材の長さを長くするとともに外径も大きくし、ガラス母材の段取り替えを少なくすることが行われており、母材径の増大に従い、母材径の変動も大きくなってきている。母材径の変動が、例えば±１０ｍｍ程度より大きいような場合には、上記隙間が大きく変動するため、その隙間の変動分を加味しながらシールできるシール構造が必要となる。
　しかしながら、特許文献１に記載のシール構造では、内径を一様に変形することが可能な内径可変形のシール機構としてシャッタ板が設けられているが、ＣＣＤカメラでの計測結果に基づきそのシャッタ板の開口径を縮開させるといった複雑な電子制御を行う必要があり、また、周方向の径変動が大きいガラス母材、すなわち非円形のガラス母材には対応しにくい構造となっている。
　また、特許文献２に記載のシール構造では、各シールリング片が連結された構造であるため、同様に、周方向の径変動が大きいガラス母材、つまり非円形のガラス母材には対応しにくい構造となっている。また、長手方向の径変動が大きい場合は、その径変動に追従させることが難しい。
　本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたもので、線引炉の上端開口部とガラス母材との間に生じる隙間を簡易な構造でシールすることが可能で、且つ径変動が大きいガラス母材の線引にも対応することが可能な光ファイバ用線引炉のシール構造を提供することにある。
　本発明に係る光ファイバ用線引炉のシール構造は、光ファイバ用線引炉の上端開口部と該上端開口部から挿入される光ファイバ用ガラス母材との間の隙間をシールするための光ファイバ用線引炉のシール構造である。該シール構造は、複数のブレード部材と、該複数のブレード部材を支持する支持機構と、複数のブレード部材の先端を光ファイバ用ガラス母材の側面に当接させるように、複数のブレード部材を個別に光ファイバ用ガラス母材の径方向に押圧する押圧作用機構とを備えている。
　上記ブレード部材は２００℃以上の耐熱性をもつことが好ましく、また、上記ブレード部材はカーボンからなることが好ましい。
　また、上記ブレード部材の先端は、ガラス母材の半径として想定される最大値に合うような曲率をもつ円弧の形状になっているのが好ましい。
　また、上記複数のブレード部材は、上下に互い違いに２段で配されていることが好ましい。
　さらに、上記複数のブレード部材、上記支持機構及び上記押圧作用機構から構成されるシール機構を載せたステージが光ファイバ用線引炉の上部に載置され、光ファイバ用ガラス母材の中心位置の移動に応じて上記ステージが線引炉上を水平方向に移動可能となっているようにすることが好ましい。
　上記押圧作用機構は、複数のブレード部材の後端にそれぞれ一端が固定され、且つ他端が支持機構の一部にそれぞれ保持された複数の棒状部材と、該複数の棒状部材のそれぞれに沿って設けられた複数のコイルバネ部材とを有し、該複数のコイルバネ部材の弾性力により、上記複数のブレード部材を個別に光ファイバ用ガラス母材に当接させるようにしてもよい。
　また、上記押圧作用機構は、複数のブレード部材の後端にそれぞれ一端が固定され、且つ他端が支持機構の一部にそれぞれ固定された線引炉体の径方向に長さを伸縮可能な複数のエアシリンダとし、該複数のエアシリンダの付勢力により、上記複数のブレード部材を個別に光ファイバ用ガラス母材に当接させるようにしてもよい。
　また、上記押圧作用機構は、円筒状の耐熱性素材に上下方向から互い違いにスリットを形成した円筒スリットバネの円筒径方向の収縮力により、上記複数のブレード部材を個別に光ファイバ用ガラス母材に当接させるようにしてもよい。
　また、上記押圧作用機構は、上記ブレード部材の支持機構を上端開口部の中心軸方向に向かって下がるように傾斜させ且つ中心に光ファイバ用ガラス母材を挿入するための挿入口をもった傾斜台で形成し、上記複数のブレード部材の自重により、上記複数のブレード部材を個別に上記傾斜台の傾斜に沿ってスライドさせることで、上記複数のブレード部材の先端を光ファイバ用ガラス母材の側面に当接させるようにしてもよい。
　本発明に係る光ファイバ用線引炉のシール構造によれば、線引炉の上端開口部とガラス母材との隙間が大きく変動しても、押圧作用機構によって複数のフレード部材がガラス母材の外径の変動に応じて移動し、それぞれのブレード部材が個別にガラス母材の外周面に当接して、上記隙間をシールする。このため、周方向の径変動のあるガラス母材を線引きする場合でも確実にシールすることができる。
本発明の光ファイバ用線引炉の概略を説明する図である。 本発明によるシール構造の第１の実施形態の概略を示す上面図である。 図２のシール構造の斜視図である。 本発明によるシール構造の第２の実施形態の概略を示す斜視図である。 図２～４のシール構造におけるブレード部材の一例と動作を説明する図である。 本発明によるシール構造の第３の実施形態の概略を示す断面図である。 図６のシール構造の主要部を示す上面図である。 図６のシール構造のＡ－Ａ断面を示す図である。 図６のシール構造における円筒スリットバネの一例を示す図である。 本発明によるシール構造の第４の実施形態の概略を示す断面図である。 図１０のシール構造におけるブレード部材の開状態を説明する図である。 図１０のシール構造におけるブレード部材の閉状態を説明する図である。 本発明に係るシール構造において、ガラス母材が中心位置からずれた場合の動作を説明する図である。
　図１により、本発明が適用される線引炉の概略を説明する。線引炉１は、炉筐体２と、炉心管３と、加熱源（ヒータ）４と、シール機構８とを備えている。炉筐体２は、上端開口部２ａと下端開口部２ｂを有し、例えば、ステンレス鋼製で形成されている。炉筐体２の中央部には円筒状の炉心管３が配され、炉筐体２の上端開口部２ａと連通している。炉心管３はカーボン製で、この炉心管３内には、ガラス母材５が炉筐体２の上端開口部２ａからシール機構８でシールされて挿入されるようになっている。
　炉筐体２内には、ヒータ４が炉心管３を囲むように配置され、ヒータ４の外側を覆うように断熱材７が収納される。ヒータ４は、炉心管３の内部に挿入されたガラス母材５を加熱溶融し、溶融縮径された下端部５ａから光ファイバ５ｂが溶融垂下する。ガラス母材５は、別途設けた移動機構により線引方向（下側方向）に移動させることが可能となっており、ガラス母材５の上側には、ガラス母材５を吊り下げて支持するための支持棒６が連結されている。また、線引炉１には図示しない不活性ガス等の供給機構が設けられており、炉心管３内やヒータ４の周りに酸化や劣化防止のために不活性ガス等を供給するようになっている。
　なお、図１では、炉心管３の内壁の上端部がそのまま線引炉１の上端部における上端開口部２ａを形成している例を挙げているが、これに限ったものではない。例えば、炉心管３の内径ｄよりさらに狭い上端開口部となる上蓋を炉心管３の上側に設けてもよく、この場合にシール対象となる隙間は、この狭い上端開口部２ａとガラス母材５との間に生じる隙間となる。また、ガラス母材５の断面形状は、基本的に真円を目指して生成されたものとするが、その精度を問わず一部で非円が存在してもよく、また楕円形などであってもよい。また、上端開口部２ａの断面は円形としておけばよいが、この精度は問わない。
　本発明は、炉筐体２の上端部に配置され、炉筐体２の上端開口部２ａと炉筐体２の上端開口部２ａから挿入されたガラス母材５の外周との間の隙間Ｓをシールするシール機構８を対象とするもので、特に、上端部に設けたシール機構８によって炉外の外気を巻き込まないようにしながら、炉内のガラス母材５の下部を炉心管３内でヒータ４により加熱することを特徴とする。なお、ガラス母材５の上部に配した蓋体９は、線引工程の終了近くのシールに対応させるもので、これについては後述する。
　[第１の実施形態]
　以下、図２，３を参照して、シール機構の第１の実施形態に係るシール構造を説明する。図２はシール構造１０の概略を示す上面図で、図３はその斜視図である。
　図２，３に示すシール構造１０は、耐熱性をもった複数のブレード部材１４，１５と、ブレード部材１４，１５を支持する支持機構の一部となる円筒１１と、ブレード部材１４，１５を内方に押圧する作用を備える機構（以下、押圧作用機構という）とを備える。以下、後述する外側円筒１２と区別するために、円筒１１を内側円筒と称する。なお、外側円筒１２も、ブレード部材１４，１５を支持する支持機構の一部をなしている。
　内側円筒１１は、その中心軸に対して径方向に直線的に複数のブレード部材１４，１５をスライド移動させるための複数のガイド孔１３ａ，１３ｂを、その内側円筒１１の円周上に、例えば、互い違いに２段設けている。複数のガイド孔１３ａ，１３ｂは、内側円筒１１に対して放射状に設けられていて、ブレード部材１４，１５も放射状に移動可能に設置される。ガイド孔１３ａ，１３ｂは、例えば、内側円筒１１に直接設けるのではなく、図５に示すように、内側円筒１１にブレード部材１４，１５を収納するための円盤状の収納部１３を設け、その収納部１３に各ガイド孔１３ａ，１３ｂを設けることができる。
　ブレード部材１４，１５は、例えば、移動方向に垂直な面での断面形状が略長方形となる略直方体形状とする。なお、ブレード部材１４，１５の厚みは薄くてよく、例えば、厚さ１ｍｍ程度であってもよい。しかし、厚さが厚い方が、ガラス母材との接触面における圧力損失は大きくなるため、ガス漏れ量が少なくなり、シール性能が高くなる。なお、上述のガイド孔１３ａ，１３ｂはブレード部材１４，１５の断面形状に合った形状の孔となっている。
　ブレード部材１４，１５の先端は、後述のように押圧作用機構によって押圧された時に、ガラス母材の側面に当接される。従って、ブレード部材１４，１５の先端は、当接時にガラス母材の側面を傷付けないようにするために、ガラス母材の半径として想定される最大値（使用されるガラス母材の最大径）に合うような曲率をもつ円弧形状にしておくことが好ましい。図２，３は、このような円弧を採用した例で示してある。
　また、ブレード部材１４，１５の材料はカーボンであることが好ましい。カーボンは、耐熱性に優れるだけでなく、摩擦係数を小さく加工することができるやわらかい素材であるためガラス母材を傷付ける心配もない。特に、本例のブレード部材１４，１５には、ショア硬度１００以下の軟質のカーボンを採用することが好ましい。また、カーボンは、プレス成型や削り出しなどにより容易に成型することができる点でも好ましい。
　ブレード部材１４，１５の材料としては、カーボンの他に、例えば、ガラス（石英）、ＳｉＣコートカーボン（但し、先端部分は軟質カーボン）などを採用することもできる。また、他の硬質の材料を用いた場合でも、例えば、先端部分のみだけでも軟質のカーボンを使用することでガラス母材を傷付けることはない。
　ブレード部材１４，１５は、線引炉の熱では溶けない材質であることが必要であり、２００℃程度以上の耐熱性を持つことが好ましい。なお、ブレード部材１４，１５の耐熱性が十分でない場合は、ブレード部材１４，１５を冷却するような機構（例えば水冷方式）を持つようにさせてもよい。
　また、ブレード部材１４，１５としてカーボンを使用する場合は、酸化や劣化を防止するため、不活性ガスをブレード部材１４，１５に噴き付けるようにするなどして、ブレード部材１４，１５の周囲を不活性ガス雰囲気としておくことが望ましい。
　また、内側円筒１１の内径やブレード部材１４，１５の移動方向の長さは、線引炉とガラス母材との間に生じる隙間を埋められるように決めておけばよい。図１の例では、上端開口部２ａにおける炉心管３とガラス母材５との間に生じる隙間Ｓの幅は、炉心管３の直径ｄからガラス母材５の直径φを引いて半分にした値となる。しかし、実際上は、ガラス母材５の外径に変動があるため、上記隙間Ｓとして想定される距離（好ましくは想定される最大距離）に基づき、内側円筒１１の内径やブレード部材１４，１５の移動方向の長さを決定すればよい。例えば、ガラス母材５の直径φが９０ｍｍで±１０ｍｍの径変動で形成されている場合には、炉心管３の直径ｄが１２０ｍｍ程度あればよいので、隙間Ｓの幅は１０～２０ｍｍ程度となる。
　また、ブレード部材１４，１５の幅（内側円筒１１の接線方向に平行な長さ）や枚数は、使用するガラス母材の外径や外径変動量や曲がり量などに応じて、適宜選べばよい。基本的には、ブレード部材１４，１５の枚数が多いほど気密がとりやすい。
　そして、上記押圧作用機構は、複数のガイド孔１３ａ、１３ｂのそれぞれに複数のブレード部材１４，１５を挿入した状態で、複数のブレード部材１４，１５の先端をガラス母材の側面に当接させるように、複数のブレード部材１４，１５を個別に線引炉の径方向（より正確には内側円筒１１や収納部１３の径方向）に押圧する。この押圧力は、ガラス母材の下降を阻害しない程度に弱いものとする。
　上述したように、内側円筒１１には、複数のガイド孔１３ａ，１３ｂがその円周上に互い違いに２段設けており、これらのガイド孔にブレード部材１４，１５が移動可能な状態で挿入される。従って、ブレード部材１４は内側円筒１１の円周上に等間隔で複数設けられ、ブレード部材１５も内側円筒１１の円周上に等間隔で複数設けられる。そして、図３，５で示すように、ブレード部材１４とブレード部材１５との間は、上下方向に間隔が生じないようにする。さらに、ブレード部材１４，１５は、隣接するブレード部材１４で生じる隙間をブレード部材１５で埋めて、隣接するブレード部材１５で生じる隙間をブレード部材１４で埋めるようにする。すなわち、隣接するブレード部材１４間の隙間と隣接するブレード部材１５間の隙間とが重ならないように配置されている。これにより、上記の隙間Ｓを、より効果的にシールすることができる。
　このように、本発明では、複数のブレード部材１４，１５を２層構造で互い違いに重ね合わせることが好ましい。このような構造により、ブレード部材１４，１５の先端をガラス母材に接触させることで、線引炉の開口した上部に生じる隙間を閉鎖する。そして、複数のブレード部材１４，１５のそれぞれは、ガラス母材の中心に向かって水平方向に独立してスライド可能に設置されている。
　上記押圧作用機構は、例えば、図２，３に示すように、複数のブレード部材１４，１５の後端にそれぞれ一端が固定され、且つ他端が上記支持機構の一部としての外側円筒１２にそれぞれ保持された複数の棒状部材１６と、複数の棒状部材１６のそれぞれに沿って設けられた複数のコイルバネ部材１７とで構成することができる。なお、外側円筒１２は、円筒に限らず多角形の筒状部材であっても外壁として機能できればよい。なお、コイルバネ部材１７は、軸方向に伸縮する構造であれば、コイル形状でなくてもよい。
　そして、この押圧作用機構は、複数の棒状部材１６を、それぞれ外側円筒１２に固定された固定部材１８に開けられた複数の緩挿孔に挿入し、放射方向に移動可能としている。そして、複数のコイルバネ部材１７を棒状部材１６に沿って配置し、それぞれ複数のブレード部材１４，１５と外側円筒１２の内側とに当接させておく。従って、この押圧作用機構は、外側円筒１２の内面に一端が位置するコイルバネ部材１７の付勢力によって、複数のブレード部材１４，１５を個別にガラス母材側に押圧することができる。
　［第２の実施形態］
　図４は、シール構造の第２の実施形態を示す図である。本実施形態のシール構造１０’は、図３の例と同様に、ブレード部材１４，１５と、内側円筒１１と、押圧作用機構とを備える。また、ブレード部材１４，１５を支持する支持機構として、内側円筒１１と外側円筒１２を備える構成も同様である。
　シール構造１０’における押圧作用機構は、複数のエアシリンダによって構成されている。各エアシリンダ１９は、図２，図３の棒状部材１６及びバネ部材１７の代わりに設けられるものである。各エアシリンダ１９は、線引炉の径方向に対して長さが伸縮される部材であり、ピストンロッド１９ａ，１９ｂと、シリンダチューブ１９ｃとで構成され、伸びる方向に付勢力をもっている。ピストンロッド１９ａ，１９ｂは、複数のブレード部材１４，１５に固定するために細径のロッド１９ａを有するとともに、そのロッド１９ａに固定されたより太い外径のロッド１９ｂからなる。太径のロッド１９ｂがシリンダチューブ１９ｃから挿出され、又は挿入されることで、エアシリンダ１９が伸縮する。
　そして、各エアシリンダ１９は、複数のブレード部材１４，１５の後端にそれぞれ一端（細径のロッド１９ａの先端）が固定され、且つ他端（シリンダチューブ１９ｃにおけるロッド１９ａ，１９ｂとは反対側の端部）がそれぞれ外側円筒１２を突き抜けるように固定部材１８により取り付けられている。これらエアシリンダ１９の付勢力により複数のブレード部材１４，１５を個別にガラス母材側に押圧することができる。
　図５は、上述した第１，第２の実施形態におけるシール構造１０，１０’におけるブレード部材の一例とその動作を説明するための図である。
　シール構造１０，１０’では、ガイド孔及びブレード部材を２段で設けているが、本発明に係るシール構造は、少なくとも１段設けてあればよく、３段以上であっても同様に適用可能である。１段の場合には、水平面上で隣り合うブレード部材同士の隙間を埋めるために、例えば、各ブレード部材におけるガラス母材に当接する面を小さくし、且つその面がブレード部材同士で接するようにブレード部材の数を増やす構成などを採用すればよい。しかし、１段だと、上述したように隣接するブレード間に隙間が生じ、また、ブレード部材が当接する位置におけるガラス母材の真円度によって、ガラス母材との隙間も変動するという問題が生じる。
　この問題は、ブレード部材を２段以上とすることにより解決することができる。このような２段以上の構造を１セットとし、これを２セット以上重ねるような構造を採用するようにしてもよい。
　なお、ブレード部材を３段以上とする場合は、２段の場合と同様にブレード部材が上下に隙間が生じないように隣接させ、ブレード部材の隙間を埋め合うようにブレード部材を配置すればよいが、２段に比べると複雑な構造となる。
　上述したシール構造１０，１０’において、例えば、想定される最小径（直径Ｄａ）のガラス母材５が使用される場合、図５（Ａ）のように、各ブレード部材１４，１５は、ブレード部材１４の先端同士やブレード部材１５の先端同士が接触する程度まで出てくるよう設計しておけばよい。他方、想定される最大径（直径Ｄｂ）のガラス母材５が使用される場合、図５（Ｂ）のように、各ブレード部材１４，１５が収納部１３にほぼ収納されるように設計しておけばよい。そして、各ブレード部材１４，１５は個々に図５（Ａ）と図５（Ｂ）とで例示する間の範囲をスライド移動することで、ガラス母材５の径変動を吸収することができる。
　以上説明したように、本例のシール構造１０，１０’では、図１のガラス母材５の径変動が大きくても、炉心管３とガラス母材５との隙間Ｓを良好にシールすることができる。この結果、炉内への外気の流入を抑制することができる。
　また、シール構造１０，１０’では、ガラス母材が太い箇所では、ブレード部材１４，１５が外側円筒１２の方に（外方に）向かって放射状に移動する。そして、細い箇所では、ブレード部材１４，１５が内側円筒１１の中心に（内方に）向かって放射状に移動するといった簡易な構造で、上記の隙間Ｓをシールすることが可能で、ガラス母材の径変動も自動的に吸収できる。さらに、複数のブレード部材１４，１５のそれぞれが独立してスライドする構造をもつため、ガラス母材の径が同一断面上で一定でない場合、つまり非円形の断面をもつ場合にも対応させることができる。
　[第３の実施形態]
　次に、図６～図９を参照し、シール機構の第３の実施形態に係るシール構造を説明する。図６はシール構造２０の概略を示す断面図、図７は図６のシール構造の主要部を示す上面図、図８はシール構造２０におけるブレード部材の収納部の一例を示す図で、図９はシール構造２０に用いる円筒スリットバネの一例を示す図である。
　図６に示すシール構造２０は、耐熱性をもった複数のブレード部材２４，２５と、ブレード部材２４，２５を支持する支持機構の一部である収納部２３と、円筒スリットバネ２６と、を備える。
　ブレード部材２４，２５は、第１，２の実施形態の図２～図５で説明したのと同様な形状のものを用いることができ、移動方向に垂直な面での断面形状が略長方形となる略直方体形状とされる。そして、ブレード部材２４，２５の厚みは薄くてよく、例えば、厚さ１ｍｍ程度であってもよい。しかし、厚さが厚い方が、ガラス母材５との接触面における圧力損失は大きくなるため、ガス漏れ量が少なくなり、シール性能が高くなる。また、複数のブレード部材２４，２５を支持する収納部２３のガイド孔はブレード部材２４，２５の断面形状に合った形状の孔となっている。
　ブレード部材２４，２５の先端は、後述する押圧作用機構によって押圧された時に、ガラス母材の側面にできるだけ多くの面積で当接され、当接時にガラス母材の側面を傷付けないようにする。従って、ブレード部材２４，２５の先端は、第１，２の実施形態で説明したブレード部材と同様に、ガラス母材の半径として想定される最大値に合うような曲率をもつ円弧の形状にしておくことが好ましい。
　また、第１，２の実施形態のブレード部材と同様に、ブレード部材２４，２５の材料はカーボンであることが好ましい。なお、ブレード部材２４，２５としてカーボンを使用する場合は、酸化や劣化を防止するため、不活性ガスをブレード部材２４，２５に噴き付けるようにするなどして、ブレード部材２４，２５の周囲を不活性ガス雰囲気としておくことが望ましい。
　収納部２３は、円盤状の部材であり、筐体２７に収容固定されている。そして、図６において、収納部２３をＡ－Ａ断面から見た様子を図８に図示している。図８に示すように、収納部２３には、その中心軸に対して径方向に直線的に複数のブレード部材２４，２５を移動させるための複数のガイド孔２３ａ，２３ｂが、その収納部２３の円周上に互い違いに２段設けられている。複数のガイド孔２３ａ，２３ｂは収納部２３に対して放射状に設けられていて、第１，２の実施形態のブレード部材と同様に、図５（Ａ）の状態から図５（Ｂ）の状態への移行で示すように、ブレード部材２４，２５も放射状に移動可能に設置されることになる。なお、収納部２３の内径やブレード部材２４，２５の移動方向の長さは、線引炉とガラス母材との間に生じる隙間を埋められるように決められる。また、ブレード部材２４，２５の幅や枚数は、使用するガラス母材の外径などに応じて選定される。
　円筒スリットバネ２６は、図６に示すように、ブレード部材２４，２５の周囲に設けられ、ブレード部材２４，２５を収納部２３の中心方向に押圧する押圧作用機構（中心方向に力を付勢する付勢機構）として機能するものである。
　円筒スリットバネ２６は、耐熱性の材料、例えば、カーボン、セラミックス、カーボン－セラミックス複合材、金属材のいずれかで形成されていることが望ましく、２００℃以上の耐熱性をもつことが好ましい。
　本例の円筒スリットバネ２６は、例えば円筒状の上記の耐熱性素材に上下方向から互い違いにスリットを形成したものとする。図９には、円筒スリットバネ２６の一部分を図示している。円筒スリットバネ２６は、上方向からのスリット２６ａと下方向からのスリット２６ｂとを互い違いに形成しておく。特に、円筒スリットバネ２６の材料としてカーボンを用いると、スリット２６ａ，２６ｂを設ける加工も比較的に容易である。
　円筒スリットバネ２６は、このようなスリット２６ａ，２６ｂにより周方向に伸縮させることが可能となり、そのような周方向の弾性力によって、その円筒径方向に収縮しようとする力（収縮力）を生じる。円筒スリットバネ２６は、この円筒径方向の収縮力により、ブレード部材をガラス母材の外周側面に押圧するように設けられる。
　円筒スリットバネ２６の設置形態は、図６の断面図及び図７の上面図で示した通りである。図６及び図７の例の場合、シール構造２０は、円筒スリットバネ２６の円筒径方向の収縮力により、複数のブレード部材２４，２５を個別に線引炉の径方向（より正確には収納部２３の径方向）に押圧することで、複数のブレード部材２４，２５の先端をガラス母材５の側面に当接させている。そして、この押圧力は、円筒スリットバネ２６の厚みやスリット幅を調整することにより、ガラス母材５の下降を阻害しない程度に弱いものに調整することができる。
　これにより、図６に示すように、線引きの進行によりガラス母材５が矢印で示すように下降し、ガラス母材５の外径が、例えば、φ１からφ２（＞φ１）まで増加しても、円筒スリットバネ２６は、周方向に均一にブレード部材２４，２５を締め付けた状態で矢印に示すように外側に延び、逆にガラス母材５の外径が減少した場合は縮むことができる。よって、この円筒スリットバネ２６は、ガラス母材５の径変動を自動的に吸収することができる。
　さらに、本例のシール構造２０は、複数のブレード部材２４，２５のそれぞれが独立してスライドする構造をもつため、ガラス母材５の径が同一断面上で一定でない場合、つまり非円形の断面をもつ場合にも対応させることができる。
　また、シール構造２０の筐体２７には、図示しない供給機構により不活性ガス等が供給されるガス導入口２７ａが設けられており、さらに収納部２３にはガス通気口２３ｃが設けられている。ブレード部材２４，２５や円筒スリットバネ２６等の部材としてカーボンを使用する場合には、ガス導入口２７ａ及びガス通気口２３ｃにより不活性ガス等が筐体２７の内部及びブレード部材２４，２５に行き渡り、部材の酸化や劣化を防止することができる。なお、ここでの不活性ガス等は、炉内へ供給するガスと同じであってもよいし、異なる種類であってもよい。
　上述したように、本例のシール構造２０においても、第１，２の実施形態と同様に、図１のガラス母材５の径変動が大きくても、炉心管３とガラス母材５との隙間Ｓを良好にシールすることができ、炉内ガスの漏れを防ぐと共に、外気の流入を防ぐことができる。
　また、本例のシール構造は、押圧作用機構に径方向に伸縮する簡易な構造の円筒スリットバネ２６を用いているため、設備が簡素化でき、メンテナンスも容易となる。
[第４の実施形態]
　次に、図１０～図１２を参照し、シール機構の第４の実施形態に係るシール構造３０を説明する。図１０はシール構造３０の概略を示す断面図、図１１は図１０のシール構造におけるブレード部材が開状態である場合の様子を示す図、図１２は図１０のシール構造におけるブレード部材が閉状態（最も閉じた状態）である場合の様子を示す図である。
　図１０に示すシール構造３０は、耐熱性をもった複数のブレード部材３４，３５と、ブレード部材３４，３５を支持する傾斜台３１及びスライド機構を有する支持機構と、を備える。
　また、複数のブレード部材３４，３５や上記支持機構は、シール構造３０の筐体３７内に載置され、格納されている。なお、図１０では、筐体３７が傾斜台３１の上下面及び側面を覆うように図示しているが、これに限らず、例えば、筐体３７の底壁をなくし、線引炉の上端部に傾斜台３１が直接載置されるようにしてもよい。また、筐体３７を有しない構成であってもよい。
　複数のブレード部材３４，３５を支持する傾斜台３１は、線引炉の上端開口部の中心軸方向に向かって下がるように傾斜し、且つ中心にガラス母材５を挿入するための挿入口をもった台である。すなわち、傾斜台３１は、図１０に示すように、底辺を線引炉の上端部に平行な辺とし、且つ高さを上端開口部の中心軸方向とした直角三角形を、上端開口部の中心軸を回転中心として上端開口部の周りに回転させたような形状をもつ円盤状の部材である。なお、上記の直角三角形は、図示するように実際には台形になっているなど、他の形状であっても、斜面の部分を有していればよい。また、傾斜台３１におけるガラス母材５の挿入口の直径と、上端開口部の直径とが同じであるのが望ましいが、多少の長短があっても良い。
　上記の機構は、上述した第１～３の実施形態における押圧作用機構に相当するもので、複数のブレード部材３４，３５の自重により、複数のブレード部材３４，３５を個別に、傾斜台３１の傾斜に沿って線引炉の径方向にスライドさせる機構である。そして、このスライド機構により、複数のブレード部材３４，３５の先端は、その自重でガラス母材５の側面に当接させることが可能となっている。
　次に、上記のスライド機構について具体例を挙げて説明する。図１０～図１２に示すように、傾斜台３１の円周上には、複数のブレード部材３４を、傾斜台３１の中心軸に対して径方向に直線的にスライド移動させるための複数の突起部３２が設けられている。また、同様に、傾斜台３１の円周上には、複数のブレード部材３５を、傾斜台３１の中心軸に対して径方向に直線的にスライド移動させるための複数の突起部３３が設けられている。
　これら複数の突起部３２，３３の使用は、上記のスライド機構の一例であり、突起部３２と突起部３３とは交互に設けられている。なお、補助部材３６もスライド機構の一部をなすが、補助部材３６については後述する。
　突起部３２，３３の水平方向断面は略長方形であり、その短辺に合った幅をもつガイドスリット（スライド孔）３４ａ，３５ａがそれぞれブレード部材３４，３５に設けられている。このような形状の複数の突起部３２，３３が傾斜台３１に放射状に設けられているため、図１１の状態から図１２の状態に移行する例で示すように、ブレード部材３４，３５も放射状にスライド移動可能となる。
　なお、突起部３２，３３をブレード部材３４，３５側に設けて、傾斜台３１の斜面側にブレード部材３４，３５をガイドするためのスライド溝を設けるようにしてもよい。また、１つのブレード部材に対して１つの突起部を設けた例を挙げているが、２つのガイドピンを設けてスライドさせるようにしてもよい。
　ブレード部材３４，３５は、第１～３の実施形態で説明したのと同様な形状のものを用いることができ、スライド方向に垂直な面での断面形状は、略長方形とするか、若しくは幅方向に円弧を持たせた形状とする。なお、ブレード部材３４，３５の厚み（略長方形の場合には短辺の長さ、円弧形状の場合にはその幅）は薄くてもよく、例えば、厚さ１ｍｍ程度であってもよいが、厚さが厚い方が、ガラス母材５との接触面における圧力損失は大きくなるため、ガス漏れ量が少なくなり、シール性能は高くなる。また、傾斜台３１に対するブレード部材３４，３５の移動方向の長さ（スライド距離）は、上述したガイドスリット３４ａ，３５ａの長さなどによって決まるが、線引炉とガラス母材との間に生じる隙間を埋るように決めておけばよい。
　また、ブレード部材３４，３５の先端は、当接によってガラス母材５の下降を妨げないことは勿論のこと、ガラス母材５の下降時にその側面を傷つけないようにし、また、できるだけ隙間が生じないようにしておくことが好ましい。このためには、図１０の拡大部分図の接触面３５ｂで示すように、ガラス母材５の側面に対してブレード部材３４，３５の接触面が平行になるように接するのが好ましい。
　ブレード部材３４，３５の先端は、自重により傾斜に沿って下がった時に、ガラス母材５の側面にできるだけ多くの面積で当接され、当接時にガラス母材５の側面を傷付けないようにする。従って、ブレード部材３４，３５の先端は、第１～３の実施形態で説明したブレード部材と同様に、ガラス母材５の半径として想定される最大値に合うような曲率をもつ円弧の形状にしておくことが好ましい。
　次に、図１０～図１２における傾斜台３１に対するブレード部材３４，３５の配置例について、並びにそこで使用する補助部材３６について説明する。
　上述したように、傾斜台３１には突起部３２，３３がその円周上に交互に固定してある。つまり、シール構造３０では、ブレード部材３４は傾斜台３１の円周上に等間隔で複数設けられ、ブレード部材３５も傾斜台３１の円周上に等間隔で複数個設けられている。そして、上記したように、これらの突起部３２，３３がブレード部材３４，３５のガイドスリット３４ａ，３５ａに挿入され、ブレード部材３４，３５がそれぞれ突起部３２，３３に対してスライド可能な状態になっている。
　図１１及び図１２では、突起部３２，３３には、ブレード部材３４，３５が上下に互い違いで２段に配されるような機構を設けている。このように、シール構造３０では、複数のブレード部材３４，３５を２層構造で互い違いに重ね合わせることが好ましい。
　段差を付けるための機構は、例えば、一方の突起部３２に対し、次のような補助部材３６を設けることで実現できる。この補助部材３６は、隣り合うブレード部材３５の中間位置でブレード部材３４を載せる部材であり、傾斜台３１の斜面と平行に配される。
　ここで、ブレード部材３５は、傾斜台３１の斜面に接しながらスライドする。一方で、ブレード部材３４は、ブレード部材３５の上面側の高さで、且つブレード部材３４の下面の一部がブレード部材３５の上面に接しながらスライドするように、ブレード部材３４のスライド面となる補助部材３６を傾斜台３１上に配される。ブレード部材３４の下面は、スライド時に補助部材３６の上面に接することになる。
　そして、補助部材３６の設置高さは、図１１（Ｃ）及び図１２（Ｃ）で示すように、ブレード部材３４とブレード部材３５との間で上下方向に間隔が生じないように決めておけばよい。
　さらにブレード部材３４，３５は、隣接するブレード部材３４で生じる隙間をブレード部材３５で埋めて、隣接するブレード部材３５で生じる隙間をブレード部材３４で埋めるように、すなわち隣接するブレード部材３４間の隙間と隣接するブレード部材３５間の隙間とが重ならないように配置されている。
　なお、上述のように構成することにより、水平方向の隙間を埋めることはできるが、上下方向に段差が生じる部分で、隙間が生じることがある。この隙間を塞ぐために、補助部材３６を略三角形状または略台形状にして間をできるだけ埋めるようにし、段差部での隙間が生じないようにすることが好ましい。
　例えば、想定される最小径（直径φ１）のガラス母材５が使用された場合、各ブレード部材３４，３５は図１２（Ａ），（Ｂ）のようになって、ブレード部材３４の先端同士やブレード部材３５の先端同士が接触する程度まで出てくるよう設計しておく。一方、想定される最大径（直径φ２）のガラス母材５が使用された場合、各ブレード部材３４，３５は図１１（Ａ），（Ｂ）のようになって、ブレード部材３４，３５が傾斜台３１にほぼ収納されるように設計しておく。そして、各ブレード部材３４，３５は個々に図１２と図１１とで示す間の範囲をスライド移動することで、ガラス母材５の径変動を吸収してシールすることができる。
　上述したブレード部材を用いたシール構造３０では、ガイド孔及びブレード部材を２段設けているが、少なくとも１段設けてあればよい。１段の場合には、水平面上で隣り合うブレード部材同士の隙間を埋めるために、例えば、各ブレード部材におけるガラス母材に当接する面を小さくし、且つその面がブレード部材同士で接するようにブレード部材の数を増やす構成などを採用すればよい。しかし、１段だと、上述したように隣接するブレード間に隙間が生じ、また、ブレード部材が当接する位置におけるガラス母材の真円度によって、ガラス母材との隙間も変動するという問題が生じる。
　この問題は、第１，２の実施形態で説明したのと同様（図５参照）に、ブレード部材を２段以上とすることにより解決することができる。このような２段以上の構造（傾斜台付き）を１セットとし、これを２セット以上重ねるような構造を採用することとしてもよい。
　なお、１つの傾斜台につきブレード部材を３段以上とする場合は、２段の場合と同様にブレード部材が上下に隙間が生じないように隣接させ、ブレード部材の隙間を埋め合うようにブレード部材を配置すればよいが、２段の場合に比べると複雑な構造となる。
　１つの傾斜台につきブレード部材を３段とする構成例を簡単に説明する。まず、図１０～図１２におけるブレード部材３５と同じ水平方向位置で、且つブレード部材３４の上面の上側にくるように、三段目のブレード部材を設けるようにする。それと共に、ブレード部材３５のスライド用の突起部３３を上に延ばして高くし（これにより三段目のブレード部材と兼用にできる）、且つ補助部材３６と同等の補助部材を設けておく。このような構成により、三段目のブレード部材は、設けられたガイドスリットに突起部３３を挿入してその補助部材に載せることでスライド可能に設置できる。
　また、ブレード部材３４，３５の材料は、第１～３の実施形態のブレード部材と同様にカーボンであることが好ましい。なお、ブレード部材３４，３５としてカーボンを使用する場合は、酸化や劣化を防止するため、不活性ガスをブレード部材３４，３５に噴き付けるようにするなどして、ブレード部材３４，３５の周囲を不活性ガス雰囲気としておくことが望ましい。
　なお、傾斜台３１や他の部品も耐熱性が高いものを採用することが好ましく、ブレード部材３４，３５と同様に、２００℃以上の耐熱性をもつことが好ましい。
　上述したように、シール構造３０は、ブレード部材３４，３５の自重により、ブレード部材３４，３５を個別に傾斜台３１の傾斜に沿って線引炉の径方向にスライドさせることで、複数のブレード部材３４，３５の先端をガラス母材５の側面に当接させている。そして、この自重による押圧力は、ガラス母材の下降を阻害しない程度に弱いものとするように、傾斜台３１の傾斜部の角度やブレード部材３４，３５の重さを設計しておけばよい。傾斜部の角度としては、水平方向に対して２０°～４５°程度が想定されるが、５°～８５°の範囲であれば重さを調整することで適用可能である。例えば、ガラス母材５の挿入時にブレード部材３４，３５を破損させることなく外周方向に退避させるためには、傾斜部の角度を小さく（例えば５°～４５°程度に）することが望ましい。
　これにより、図１０に示す例で、光ファイバ線引の進行中にガラス母材５が矢印で示すように下降して、ガラス母材５の外径が、例えば、φ１からφ２（＞φ１）まで増加しても、ガラス母材５の側面を一定の力で押しながら、図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示す状態から図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示す状態のように、ブレード部材３４，３５を外側且つ上側にスライドさせることができる。また逆に、ガラス母材５の外径が減少した場合は、ガラス母材５の側面を一定の力で押しながら、ブレード部材３４，３５を内側且つ下側にスライドさせることができる。
　この結果、シール構造３０は、ガラス母材の径変動を自動的に吸収することができる。また、複数のブレード部材３４，３５のそれぞれが独立してスライドする構造をもつため、ガラス母材５の径が同一断面上で一定でない場合、つまり非円形の断面をもつ場合にも対応させることができる。
　また、シール構造３０には、図示しないガス供給機構により不活性ガス等が供給されるガス導入口３７ａが筐体３７に設けられている。ブレード部材３４，３５や傾斜台３１等の部材としてカーボンを使用する場合には、ガス導入口３７ａにより不活性ガス等が筐体３７の内部及びブレード部材３４，３５、傾斜台３１に行き渡り、部材の酸化や劣化を防止することができる。なお、ここでの不活性ガス等は、炉内へ供給するガスと同じであってもよいし、異なる種類であってもよい。また、傾斜台３１に図示しないガス通気口を設けておき、ブレード部材３４，３５の裏側からも不活性ガス等を流すようにしてもよい。
　上述したように、本例のシール構造３０においても、第１の実施形態と同様に、ガラス母材の外径が変化しても、線引炉の炉心管とガラス母材との間に生じる隙間Ｓを良好にシールすることができ、炉内ガスの漏れを防ぐと共に、外気の流入を防ぐことができる。
　また、本例のシール構造は、傾斜に沿って配したブレード部材３４，３５を、自重を利用してガラス母材の側面に当接させるといった簡易な構造のシール機構であるため、設備が簡素化できて、メンテナンスも容易となる。
　次に、ガラス母材の中心位置がずれた場合への対処方法について、図１３を参照しながら説明する。図１３（Ａ）は、図１のシール機構８において、シール機構全体を移動させる移動機構が無い場合の、ガラス母材の中心位置がずれた場合のシール機構の動作を説明するための図であって、図５のブレード部材及び収納部を上から見た図である。また、図１３（Ｂ）は、図１のシール機構８において、移動機構をさらに設けた場合に、ガラス母材の中心位置がずれた場合のシール機構の動作を説明するための上面図である。なお、図２～図５で説明したシール構造を用いて説明するが、図６～１２で説明したシール構造についても同様に適用できる。
　図１において、シール機構８が設置された高さでのガラス母材５の中心位置は、母材の形状などの影響により、線引炉１の中心からずれてくることがある。つまり、一般的に線引後の光ファイバ５ｂは、例えば、下端開口部２ｂの中心にくるように、ガラス母材５を水平方向に移動させる制御がなされている。しかし、ガラス母材の形状により、光ファイバ５ｂの引き出される位置がずれると、ガラス母材５の位置も線引炉１の中心からずれてしまう。
　そして、図１のようにシール機構８が上端部に固定して設置されていて、図１３（Ａ）で示すように、ガラス母材５の中心位置Ｃ２が収納部１３の中心位置Ｃ１や線引炉の中心位置Ｃ０からずれたとする。このとき、ブレード部材１４，１５の押圧方向がガラス母材５の中心位置Ｃ２に向かうのではなく、線引炉の中心位置Ｃ０や収納部１３の中心位置Ｃ１に向かう。このように、中心位置から母材がずれても、ある程度の範囲であればシールすることが可能である。しかしながら、母材位置が中心位置から大きくずれる場合、ブレード部材１４，１５の一部でガラス母材５の側面との間に目立つ隙間が生じることがある。
　従って、本発明に係るシール機構８は、内側円筒１１の中心軸（つまり収納部１３の中心位置Ｃ１）がガラス母材５の中心位置Ｃ２に合うように、複数のブレード部材１４，１５、支持機構、及び押圧作用機構を同時に水平面上に移動させる機構を備えることが好ましい。また、この移動機構は可動テーブル（ステージとも言う）とし、ブレード部材、支持機構、及び押圧作用機構が備わったシール機構（上述のシール構造１０，１０’等）をその可動テーブルの上に載置することが好ましい。その場合、線引炉の上端部の上に可動テーブルが固定され、その可動テーブルの上でシール機構８が、ガラス母材５の中心位置Ｃ２の移動に応じて水平面上に移動可能な状態で取り付けられている。なお、この可動テーブルはＸ－Ｙテーブルとも呼ばれる。
　この可動テーブルを備えたシール機構を採用することで、図１３（Ａ）のようにガラス母材５の中心位置Ｃ２がシール構造（１０，１０’等）の中心位置である収納部１３の中心位置Ｃ１からずれた場合でも、図１３（Ｂ）に示すように、収納部１３の中心位置Ｃ１に母材の中心位置Ｃ２がくるように、シール構造の全体をこの可動テーブルによりずらすことができる。これにより、ガラス母材５の中心位置Ｃ２と収納部１３の中心位置Ｃ１とが、線引炉の中心位置Ｃ０とは異なる位置で一致するようになり、ブレード部材１４，１５の押圧方向もガラス母材５の中心位置Ｃ２に向かう。このため、ブレード部材１４，１５の一部でガラス母材５の側面との間に隙間が生じるようなことはなくなる。
　また、ガラス母材５の中心位置Ｃ２は、シール構造１０，１０’では基本的にブレード部材１４とブレード部材１５との境界の高さで検出すればよい。例えば、その高さ付近での検出結果や、線引後の光ファイバ５ｂの中心の検出結果などで代替させてもよい。また、検出処理自体は既存の様々な技術を用いればよい。
　次に、図１に戻って、ガラス母材５の上端に配された蓋体９について説明する。図１に示したように、ガラス母材５に支持棒６が設けられた構成では、線引工程の進行により、支持棒６が炉心管３の位置まで下がる状態、つまり支持棒６が線引炉１の上端部より下に位置する状態がある。
　そのような状態でも線引炉内をシールし続けるために、シール機構８の他に蓋体９を備えていることが好ましい。蓋体９は、支持棒６を貫通しガラス母材５の上側に載置される蓋であり、図示したように、支持棒６用の貫通孔９ａと肩部９ｂとを有する。蓋体９の材料としては、例えば石英や金属などが挙げられる。
　蓋体９を設けておくことで、光ファイバ５ｂの線引きが進みガラス母材５及び支持棒６が下降しても、シール機構８のシール構造からガラス母材５が離脱する前に、蓋体９の下端面がシール機構８に接する状態に移行して、シール状態を維持することができる。
　なお、蓋体９が肩部９ｂを有することを前提として説明したが、蓋体９は単なる円盤に支持棒６の貫通孔９ａを開けただけの形状であってもよい。このような形状でも、上述したような状態間の移行は同様に可能である。
１…線引炉、２…炉筐体、２ａ…上端開口部、２ｂ…下端開口部、３…炉心管、４…加熱源（ヒータ）、５…光ファイバ用ガラス母材（ガラス母材）、５ａ…下端部、５ｂ…光ファイバ、６…支持棒、７…断熱材、８…シール機構、９…蓋体、９ａ…貫通孔、９ｂ…肩部、１０，１０’，２０，３０…シール構造、１１…内側円筒、１２…外側円筒、１３…収納部、１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ…ガイド孔、１４，１５，２４，２５，３４，３５…ブレード部材、１６…棒状部材、１７…コイルバネ部材、１８…固定部材、１９…エアシリンダ、１９ａ，１９ｂ…ピストンロッド、１９ｃ…シリンダチューブ、２３…収納部、２３ｃ…ガス通気口、２６…円筒スリットバネ、２６ａ，２６ｂ…スリット、２７，３７…筐体、２７ａ，３７ａ…ガス導入口、３１…傾斜台、３２，３３…突起部、３４ａ，３５ａ…ガイドスリット（スリット孔）、３６…補助部材。

Claims (10)

  1. 　光ファイバ用線引炉の上端開口部と該上端開口部から挿入される光ファイバ用ガラス母材との間の隙間をシールするための光ファイバ用線引炉のシール構造であって、
    　複数のブレード部材と、前記複数のブレード部材を支持する支持機構と、前記複数のブレード部材の先端を前記光ファイバ用ガラス母材の側面に当接させるように、前記複数のブレード部材を個別に前記光ファイバ用ガラス母材の径方向に押圧する押圧作用機構とを備えていることを特徴とする光ファイバ用線引炉のシール構造。
  2. 　前記ブレード部材は、２００℃以上の耐熱性をもつことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
  3. 　前記ブレード部材は、カーボン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用線引炉のシール構造。
  4. 　前記ブレード部材の先端は、前記光ファイバ母材の半径として想定される最大値に合うような曲率をもつ円弧の形状になっていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
  5. 　前記複数のブレード部材は、上下に互い違いに２段で配されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
  6. 　前記複数のブレード部材、前記支持機構及び前記押圧作用機構から構成されるシール機構を載せたステージが前記光ファイバ用線引炉の上部に載置され、前記光ファイバ用ガラス母材の中心位置の移動に応じて前記ステージが前記線引炉上を水平方向に移動可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
  7. 　前記押圧作用機構は、前記複数のブレード部材の後端にそれぞれ一端が固定され、且つ他端が前記支持機構の一部にそれぞれ保持された複数の棒状部材と、前記複数の棒状部材のそれぞれに沿って設けられた複数のコイルバネ部材とを有し、前記複数のコイルバネ部材の弾性力により、前記複数のブレード部材を個別に前記光ファイバ用ガラス母材に当接させることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
  8. 　前記押圧作用機構は、前記複数のブレード部材の後端にそれぞれ一端が固定され、且つ他端が前記支持機構の一部にそれぞれ固定された、前記線引炉体の径方向に長さを伸縮可能な複数のエアシリンダとし、前記複数のエアシリンダの付勢力により、前記複数のブレード部材を個別に前記光ファイバ用ガラス母材に当接させることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
  9. 　前記押圧作用機構は、円筒状の耐熱性素材に上下方向から互い違いにスリットを形成した円筒スリットバネの円筒径方向の収縮力により、前記複数のブレード部材を個別に前記光ファイバ用ガラス母材に当接させることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
  10. 　前記押圧作用機構は、前記ブレード部材の支持機構を前記上端開口部の中心軸方向に向かって下がるように傾斜させ且つ中心に前記光ファイバ用ガラス母材を挿入するための挿入口をもった傾斜台で形成し、前記複数のブレード部材の自重により、前記複数のブレード部材を個別に前記傾斜台の傾斜に沿ってスライドさせることで、前記複数のブレード部材の先端を前記光ファイバ用ガラス母材の側面に当接させることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
     
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