(57)【要約】【課題】加熱炉に装着でき、簡単な機構によって加熱炉内の圧力が一定値以上となるのを防止可能な下蓋体、この下蓋体を設けた加熱炉、および、光ファイバ母材交換方法を提供する。【解決手段】下蓋体３０は、線引炉２０の上部に光ファイバ母材１０が挿入される上部開口部２５が設けられ、上部開口部２５には光ファイバ母材１０との間をシールするシール機構２６が設けられており、線引炉２０の下部に光ファイバ１１を取出す下部開口部２８が設けられた線引炉に装着される。下蓋体３０は、線引炉２０内のガス圧力が所定値以上になった時に、線引炉内のガスを逃す弁を備えた圧抜き弁機構を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉上部に被加熱物が挿入される上部開口と、炉下部に前記被加熱物が取出される下部開口部と、前記上部開口部に前記被加熱物との間をシールするシール機構を有する加熱炉に装着される下蓋体であって、
前記下部開口部に装着され、炉内のガス圧力が所定値以上になった時に、炉内のガスを逃す圧抜き弁機構を有する下蓋体。
【請求項２】
前記圧抜き弁機構が、前記下蓋体に回動可能に軸支されたアームと、該アームの一端側に設けられ前記下部開口部を塞ぐ弁と、前記アームの他端側に設けられた錘を有する、請求項１に記載の下蓋体。
【請求項３】
前記圧抜き弁機構が、前記下蓋体に回動可能に軸支されたアームと、該アームの一端側に設けられ前記下部開口部を塞ぐ弁と、前記アームの他端側に設けられたバネを有する、請求項１に記載の下蓋体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の下蓋体を設けた加熱炉。
【請求項５】
前記加熱炉は、内圧１００Ｐａ以上、１０００Ｐａ以下の範囲で調整可能である、請求項４に記載の加熱炉
【請求項６】
前記加熱炉が、光ファイバを製造する線引炉である請求項４または５に記載の加熱炉。
【請求項７】
前記加熱炉が、光ファイバ母材を製造する延伸炉である請求項４または５に記載の加熱炉。
【請求項８】
加熱炉内に配設された光ファイバ母材を交換する光ファイバ母材交換方法であって、
前記加熱炉は、上部開口部と、下部開口部と、前記上部開口部に該上部開口部から挿入される光ファイバ母材との間をシールするシール機構を有し、
前記加熱炉内に挿入された光ファイバ母材を交換する際に下蓋体を装着する工程と、
炉内のガス圧力を高めた状態で、前記加熱炉内に挿入された光ファイバ母材を取出す工程を有し、
前記下蓋体は、前記炉内のガス圧力が所定値以上になった時に炉内のガスを逃す圧抜き弁機構を有する、光ファイバ母材交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下蓋体、加熱炉、および、光ファイバ母材交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを製造するための線引機の線引炉上部には、光ファイバ用ガラス母材（以下、光ファイバ母材という。）の挿入口があり、炉内雰囲気ガスが不必要に抜けないように、シール機構が必要となっている。従来は光ファイバ母材と一定の隙間を設けた気密板との隙間にガスを噴き出してシールするか、あるいは、特許文献１に開示されたように、黒鉛や石英ガラスのような材質のもので光ファイバ母材に接触させてシールする方法が採られていた。また、黒鉛シール片によるシール方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４２０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
線引開始時の線引炉への光ファイバ母材セット時や終了時の光ファイバ母材の取外し時には、昇温状態で上部開口部が解放される。炉内部品として、カーボン部品が使われているため、炉内の酸化防止を行う必要がある。図４は、従来の加熱炉を用いて線引終了時の光ファイバ母材を取り出す際の方法を説明するための図である。線引き時には、図４（Ａ）に示すように、線引炉２０の炉心管２１内に挿入された光ファイバ母材１０をヒータ２２で加熱することによって光ファイバ１１を線引きしている。光ファイバ母材１０は線引炉２０の上部開口部２５から炉内に挿入され、線引きが終了すると、上部開口部２５から取り出される。
【０００５】
その際、炉内に流入する大気の混入を避けるために、予め炉体内のガスパージ量を増加するとともに、図４（Ｂ）で示すように、線引炉下部の下部開口部２９を蓋４０で塞いでいた。そして、図４（Ｃ）に示すように、炉内から線引後の光ファイバ母材１０を取出し、新たな光ファイバ母材１０を炉内に挿入することによって、炉の昇温状態を保ったままで連続的な線引きを可能にしていた。
【０００６】
しかし、図４（Ｂ）に示すように、線引炉の下部開口部２９を蓋４０で閉塞し、線引炉上部に設けたブレードシャッタなどのシール機構２６が光ファイバ母材との間隙をシールしている状態の時に、炉体内のガスパージ量を増加させると、炉体内の内圧が上昇し、比較的強度の低い線引炉上部のシール機構２６を破壊する恐れがある。このため、炉体内のガスパージ量は炉体内の内圧を検出しながら調整しなければならなかった。
【０００７】
本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、加熱炉に装着することで、加熱炉内の圧力が一定値以上となるのを防止できる下蓋体、この下蓋体を設けた加熱炉、および、光ファイバ母材交換方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る下蓋体は、炉上部に被加熱物が挿入される上部開口と、炉下部に前記被加熱物が取出される下部開口部と、前記上部開口部に前記被加熱物との間をシールするシール機構を有する加熱炉に装着される下蓋体であって、前記下部開口部に装着され、炉内のガス圧力が所定値以上になった時に、炉内のガスを逃す圧抜き弁機構を有する。
また、本発明の一態様に係る加熱炉は、上記の下蓋体を設けたものである。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る光ファイバ母材交換方法は、加熱炉内に配設された光ファイバ母材を交換する光ファイバ母材交換方法であって、前記加熱炉は、上部開口部と、下部開口部と、前記上部開口部に該上部開口部から挿入される光ファイバ母材との間をシールするシール機構を有し、前記加熱炉内に挿入された光ファイバ母材を交換する際に下蓋体を装着する工程と、炉内のガス圧力を高めた状態で、前記加熱炉内に挿入された光ファイバ母材を取出す工程を有し、前記下蓋体は、前記炉内のガス圧力が所定値以上になった時に炉内のガスを逃す圧抜き弁機構を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加熱炉内の圧力を一定値以上となるのを防止できるため、光ファイバ母材の交換時等において、内圧を検出しながら圧力を調整する必要がなく、加熱炉内への大気の流入を防止しつつ、炉内部品を壊すことがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る下蓋体を設けた加熱炉において、線引終了時の光ファイバ母材を取り出す際の方法を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る下蓋体の概略の断面を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る下蓋体の概略の断面を示す図である。
【図４】従来の加熱炉を用いて線引終了時の光ファイバ母材を取り出す際の方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本願発明の実施形態の説明）
最初に本願発明の実施形態を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る下蓋体は、炉上部に被加熱物が挿入される上部開口と、炉下部に前記被加熱物が取出される下部開口部と、前記上部開口部に前記被加熱物との間をシールするシール機構を有する加熱炉に装着される下蓋体であって、前記下部開口部に装着され、炉内のガス圧力が所定値以上になった時に、炉内のガスを逃す圧抜き弁機構を有する。
【００１３】
これにより、加熱炉内の圧力を一定値以上となるのを防止できるため、光ファイバ母材の交換時等において、加熱炉内への大気の流入を防止しつつ、炉内部品を壊すことがなくなる。
【００１４】
（２）前記圧抜き弁機構が、前記下蓋体に回動可能に軸支されたアームと、該アームの一端側に設けられ前記下部開口部を塞ぐ弁と、前記アームの他端側に設けられた錘を有する。
これにより、圧抜き弁機構の構造が簡単になり、錘の位置を調整することによって、炉内圧力の微調整も可能になる。
【００１５】
（３）前記圧抜き弁機構が、前記下蓋体に回動可能に軸支されたアームと、該アームの一端側に設けられ前記下部開口部を塞ぐ弁と、前記アームの他端側に設けられたバネを有していてもよい。
これにより、圧抜き弁機構の一つの形態を提供することができる。
【００１６】
（４）本発明の一態様に係る加熱炉は、上記の下蓋体を設けた加熱炉であって、（５）前記加熱炉は、内圧１００Ｐａ以上、１０００Ｐａ以下の範囲で調整可能である。また、（６）前記加熱炉が、光ファイバを製造する線引炉であってもよく、（７）前記加熱炉が、光ファイバ母材を製造する延伸炉であってもよい。
これにより、加熱炉内の圧力が一定値以上となるのを防止でき、その値も調整可能であるため、光ファイバ母材の交換時等において、加熱炉内への大気の流入を防止しつつ、炉内部品を壊すことがなくなる。
【００１７】
（８）本発明の一態様に係る光ファイバ母材交換方法は、加熱炉内に配設された光ファイバ母材を交換する光ファイバ母材交換方法であって、前記加熱炉は、上部開口部と、下部開口部と、前記上部開口部に該上部開口部から挿入される光ファイバ母材との間をシールするシール機構を有し、前記加熱炉内に挿入された光ファイバ母材を交換する際に下蓋体を装着する工程と、炉内のガス圧力を高めた状態で、前記加熱炉内に挿入された光ファイバ母材を取出す工程を有し、前記下蓋体は、前記炉内のガス圧力が所定値以上になった時に炉内のガスを逃す圧抜き弁機構を有する。
【００１８】
これにより、光ファイバ母材の交換時に、加熱炉内の圧力を一定値以上となるのを防止することができるため、加熱炉内への大気の流入を防止しつつ、炉内部品を壊すことがなくなる。
【００１９】
（本願発明の実施形態の詳細）
以下、図面を参照しながら、本発明の下蓋体、加熱炉、および、光ファイバ母材交換方法に係る好適な実施形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。なお、本発明はこれらの実施形態での例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内および均等の範囲内におけるすべての変更を含む。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本発明は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。
【００２０】
（第１の実施形態）
以下の説明では、本発明の実施形態に係る下蓋体を設けた加熱炉として、線引炉の場合について、線引終了後に線引炉内から光ファイバ母材を取り出す際を例に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る下蓋体を設けた加熱炉において、線引終了時の光ファイバ母材を取り出す際の方法を説明するための図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る下蓋体の概略の断面を示す図である。
【００２１】
図１（Ａ）に示すように、光ファイバ１１は、石英を主成分とする光ファイバ母材１０を光ファイバ用の線引炉２０の上方から炉心管２１内に下降させながらその先端を加熱溶融し、この光ファイバ母材１０の先端を細径化して線引炉２０の下方から光ファイバ１１として取り出すことにより製造される。線引きされた光ファイバ１１は、図示しない冷却装置で冷却された後、外径測定器でその外径を測定され、続いて、表面を樹脂層で保護されて光ファイバ素線となり、ボビン等に巻き取られる。なお、光ファイバ母材が、本発明の被加熱物に相当する。
【００２２】
線引炉２０は、炉心管２１とこの炉心管２１を囲むように配されたヒータ２２と、ヒータ２２の外側と筐体２４の間に収納された断熱材２３を有している。ヒータ２２は、炉心管２１の内部に挿入された光ファイバ母材１０を加熱溶融し、溶融縮径した光ファイバ１１を下部チャンバ２８から垂下させる。このときの線引炉２０内の温度は、約２０００℃と非常に高温となるので、線引炉２０内の部品には、例えば、耐熱性に優れたカーボンが用いられる。
【００２３】
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性質を有する。このため、線引炉２０内は、アルゴンガスやヘリウムガス等の希ガス、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。そこで、線引炉２０の上部にシール機構２６を設け、光ファイバ母材１０が挿入される上部開口部２５と光ファイバ母材１０との間隙をシールするとともに、上部ガス流入口２７より、不活性ガス等を炉心管２１の内部に送り込んで、炉心管２１内部を陽圧に保ち、外気（酸素）が線引炉２０内に入り込むことを防いでいる。
【００２４】
また、線引炉２０の下部には、例えば、図示しないシャッタを有する下部チャンバ２８を設け、線引時には、シャッタの開口が光ファイバ１１を通過できる最小の大きさまで絞ることによって、線引炉２０内への大気の流入を防いでいる。図１では、不活性ガス等のガス流入口は、上部ガス流入口２７のみを有する例を記載しているが、線引炉２０の下部にも下部ガス流入口を設けてもよい。
【００２５】
ここで、図１（Ａ）を参照すれば、図に示すように、光ファイバ母材１０は線引炉２０上部の母材供給口となる上部開口部２５から線引炉２０内に挿入される。光ファイバ母材１０の上側には、例えばダミー部材１２が固着され、このダミー部材１２が係合された図示しない懸架装置によって、光ファイバ母材１０が、炉心管２１内に挿入下降される。そして、線引工程が進み、図１（Ａ）に示すように、光ファイバ母材１０が所定の長さまで短くなったところで線引工程を終了し、光ファイバ母材１０を線引炉２０から取り出し、新たな、光ファイバ母材に交換する。なお、図１（Ａ）に示す線引工程では、ダミー部材１２の径を光ファイバ母材１０の径とほぼ同じ径にしており、光ファイバ母材１０が全て線引炉２０内に挿入された際に、ダミー部材１２がシール機構２６によってシールされるようにしているが、線引時に線引炉２０の上部開口部がシールされる構造であれば、他のシール機構であってもよい。
【００２６】
線引炉２０内の光ファイバ母材１０を交換するに当たっては、図１（Ｂ）に示すように、光ファイバ母材１０が線引炉２０内に挿入されて線引炉２０の上部開口部２５がシール機構２６によってシールされている状態を維持しながら、線引炉２０の下部開口部２９に圧抜き弁機構を有する下蓋体３０を装着する。装着の際に、線引炉２０内には、線引時と同様に、不活性ガス等を供給し続ける。次に、線引炉２０内の圧力を高めた状態で、図１（Ｃ）に示すように、線引炉２０から光ファイバ母材１０を取出す。そして、次の線引用の新たな光ファイバ母材１０を線引炉２０内に挿入し、シール機構２６でシール後、下蓋体３０を取り外す。
【００２７】
下蓋体３０は、図２に示すように、下部チャンバ２８の下部開口部２９を塞ぐように取り付ける。取り付けに当たっては、本実施形態では、例えば、下部チャンバ２８に設けた取付用のフランジ２８ａと下蓋体３０に設けたフランジ３０ａとを突き合わせ、クランプ部材５０によって両者を固定している。下蓋体３０の取付は、この取付構造以外に、ねじ込みやフックを用いる等、他の取付構造を用いてもよい。
【００２８】
下蓋体３０には、中央部に下部開口部２９と連通する貫通孔３１を有し、貫通孔３１の下部を塞ぐ弁３３が設けられている。弁３３は、下蓋体３０に一体に設けられたアーム支持部３２の箇所で、軸部３５によって軸支されたアーム３４の一端側に設けられている。軸部３５に対して弁３３と反対側のアーム３４の他端側には、錘３６が設けられている。錘３６は、アーム３４の他端側に形成したネジ３７に螺合可能に取り付けられており、軸部３５との距離が調整可能となっている。アーム３４は軸部３５を中心に回動可能であるため、錘３６の位置を調整することにより、アーム３４の一方側に設けた弁３３が貫通孔３１を塞ぐ力を調整できる。
【００２９】
このシーソー型の圧抜き弁機構によって、線引炉２０内の圧力が所定値以上になった際に、弁３３が開弁し、線引炉２０内の圧力が高まるのを防ぐことができる。このように、アーム３４は、線引炉２０内の圧力の大きさ応じて軸部３５を中心に回動し、シーソーのように動作する。本実施形態の下蓋体３０における圧抜き弁機構は、下蓋体３０に軸支されて回動可能なアーム３４と、弁３３と、錘３６によって構成される。
【００３０】
実際に、線引炉２０内の圧力が１００〜１０００Ｐａに調整できるように設計した上記のシーソー型の下蓋体３０を作製し、５００Ｐａ程度に設定して使用した。線引後の光ファイバ母材１０が線引炉２０内に挿入され、線引炉２０上部のシール機構２６でシールされている状態で下蓋体３０を取り付けた。下蓋体３０を取り付けた時点から徐々に炉内圧が上がり、大気混入防止用にパージガス量を通常の線引状態の約１０倍に増加させると、５００Ｐａを越えて弁３３が開き、高温のガスを外部に排出した。次に、その状態で光ファイバ母材１０を線引炉２０から引き出して、線引炉２０の上部開口部２５が開口しだすと弁３３が閉じた。次の線引用の光ファイバ母材１０を線引炉２０の上部開口部２５から挿入し、炉内の圧力が高まると、再度、弁３３が開いてガスを排出した。光ファイバ母材１０が線引炉２０の上部のシール機構２６によってシールされたことを確認し、シーソー型の下蓋体３０を外した。このような作業を行った後に、線引炉２０内部やシール機構２６の損傷を確認したところ、全く異常は見受けられなかった。
【００３１】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の他の実施形態に係る下蓋体の概略の断面を示す図である。第１の実施形態では、下蓋体３０’として、錘３６を用いたシーソー型のものであったが、本実施形態では、バネ３８を用いている。図３に示すように、下蓋体３０’を、第１の実施形態と同様の方法で、下部チャンバ２８の下部開口部２９を塞ぐように取り付ける。下蓋体３０’は、軸部３５で軸支されたアーム３４の一端側に弁３３が取り付けられており、アーム３４の他端側には、バネ３８が下蓋体３０’のバネ支持部３９とアーム３４との間に取り付けられている。そして、バネ３８のバネ係数とバネ３８の軸部３５からの距離を調整することによって、弁３３が貫通孔３１を塞ぐ力を調整している。下蓋体３０’は下部チャンバ２８に接して取り付けられるため、高温となるので、バネ３８は、ある程度、下部チャンバ２８から所定距離以上離した状態で設けることが望ましい。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、下蓋体は線引炉だけに取り付けられるものではなく、縦型貫通炉において炉内を酸化防止用パージガスで保護する必要のある炉体、例えば、光ファイバ母材を製造する延伸炉にも有効である。また、線引炉２０の下部チャンバ２８の下部開口部２９に下蓋体を取り付ける例について説明したが、下蓋体は、被加熱物が取出される下部開口部であれば、他の部材の開口部に装着されても構わない。
【符号の説明】
【００３３】
１０…光ファイバ母材、１１…光ファイバ、１２…ダミー部材、２０…線引炉、２１…炉心管、２２…ヒータ、２３…断熱材、２４…筐体、２５…上部開口部、２６…シール機構、２７…上部ガス流入口、２８…下部チャンバ、２８ａ…フランジ、２９…下部開口部、３０、３０’…下蓋体、３０ａ…フランジ、３１…貫通孔、３２…アーム支持部、３３…弁、３４…アーム、３５…軸部、３６…錘、３７…ネジ、３８…バネ、３９…バネ支持部、４０…蓋、５０…クランプ部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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