(57)【要約】  徐冷装置およびその徐冷装置の上に配置されたパージ装置を備えた光ファイバ製造システムが提供される。そのパージ装置は、入口を画成する管を備える。光ファイバが、徐冷装置およびパージ装置を通って延在する。そのパージ装置は、入口を通じて、光ファイバに対してパージガスを注入するように構成されている。
2019532903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ製造システムにおいて、
徐冷装置、
前記徐冷装置の上に配置されたパージ装置であって、入口を画成する管を備えたパージ装置、および
前記徐冷装置および前記パージ装置を通って延在する光ファイバ、
を備え、
前記パージ装置は、パージガスを前記入口を通じて前記光ファイバに対して注入するように構成されている、光ファイバ製造システム。
【請求項２】
前記パージガスの注入により、前記光ファイバに沿って存在する気体の境界層が、該境界層中に存在する粒子が前記徐冷装置中に流入するのを減少させるのに十分に乱される、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記パージガスが、約１０ＳＬＰＭと約４０ＳＬＰＭの間の、前記入口を通る流量を有する、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記入口が、約０°超かつ約４０°未満の、前記光ファイバ製造システムのＸ−Ｙ面に対する角度を有する、請求項１から３いずれか１項記載のシステム。
【請求項５】
前記入口が、約０．１ｍｍと約１０．０ｍｍの間の高さを有する、請求項１から４いずれか１項記載のシステム。
【請求項６】
光ファイバ製造システムにおいて、
徐冷装置と、
前記徐冷装置の上に配置されたパージ装置であって、
光ファイバがその中を通る通路および入口を画成する管、
を備え、パージガスが前記光ファイバに沿って存在する気体の境界層を乱すように、前記入口を通って前記通路に入り、該光ファイバに対してパージガスを注入するように構成されているパージ装置と、
を備える光ファイバ製造システム。
【請求項７】
前記パージガスの注入により、前記光ファイバに沿って存在する前記気体の境界層が、該境界層中に存在する粒子が前記徐冷装置中に流入するのを減少させるのに十分に乱される、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記入口が、約０．１ｍｍと約１０．０ｍｍの間の高さを有する、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
光ファイバを形成する方法において、
徐冷処理装置の上方に配置された入口を画成する管およびノズルアセンブリを提供する工程、
光ファイバプリフォームを加熱する工程、
前記プリフォームから光ファイバを線引きする工程、
前記光ファイバを前記管および前記ノズルアセンブリに通過させる工程、および
前記入口を通じて前記光ファイバに向けてパージガスを注入する工程、
を有してなる方法。
【請求項１０】
前記徐冷処理装置内のパージガスを前記管中に引き入れる工程をさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記パージガスが、約１０ＳＬＰＭと約４０ＳＬＰＭの間の、前記入口を通る流量を有する、請求項９または１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１６年１０月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／４１１０８４号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、広く、ファイバ線引きシステムに関し、より詳しくは、ファイバ線引きシステムにおける光ファイバの破損を低下させるためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
黒鉛が、動作温度が高いために、ファイバ線引き炉内に広く使用されている。その炉の高温区域において、炉壁との反応により、腐食が生じ、ＳｉＣおよびＳｉＯの飽和蒸気が形成される。この飽和蒸気は、炉内で、高温区域から離れて下方に移動するにつれて、冷却され、それにより、炉壁上にＳｉＣが堆積する。その上、ＳｉＯが凝結し、ＳｉＯ粒子を形成する。これらの粒子は、典型的に、より大きい粒子へと凝集し、その粒子は、やがて、線引き炉の壁から剥がれ、ガス流中に再び導入され、ファイバと接触することがある。大きい黒鉛およびＳｉＯ粒子は、ファイバに付着し、その表面に傷を生じると、ファイバを破損させ得る。線引き過程中にファイバ中に取り込まれるより小さい黒鉛微粒子は、線引きにより引き起こされた点欠陥のために、許容できない製品損失を生じるであろう。
【０００４】
線引き炉内で欠陥を生じることに加え、微粒子は、ファイバの動きによる運動量拡散のために、線引き炉から徐冷装置中に輸送され得る。徐冷処理装置（ＳＣＤ）の小さい直径のために、これらの粒子は、ファイバと極めて近接しており、ファイバがまだ熱く、したがって、被害を受けやすいときに、追加の点欠陥とファイバの破損をもたらすことがある。その上、設備と過程の変更が、ＳＣＤ中に流入する微粒子の数の増加に寄与し、破損の可能性を増すであろう。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の少なくとも１つの態様によれば、光ファイバ製造システムは、徐冷装置およびその徐冷装置の上に配置されたパージ装置を備える。そのパージ装置は、入口を画成する管を備える。光ファイバは、徐冷装置およびパージ装置を通って延在する。そのパージ装置は、入口を通じて、光ファイバに対してパージガスを注入するように構成されている。
【０００６】
本開示の別の態様によれば、光ファイバ製造システムは、徐冷装置を備える。パージ装置が、その徐冷装置の上に配置され、光ファイバがその中を通って線引きされる通路および入口を画成する管を備える。そのパージ装置は、パージガスが光ファイバに沿って存在する気体の境界層を乱すように、入口を通って通路に入り、光ファイバに対してパージガスを注入するように構成されている。
【０００７】
本開示の別の態様によれば、光ファイバを形成する方法は、徐冷処理装置の上方に配置された入口を画成する管およびノズルアセンブリを提供する工程；光ファイバプリフォームを加熱する工程；そのプリフォームから光ファイバを線引きする工程；その光ファイバを管およびノズルアセンブリに通過させる工程；およびその入口を通じて光ファイバに向けてパージガスを注入する工程を有してなる。
【０００８】
本開示のこれらと他の特徴、利点、および目的が、以下の明細書、特許請求の範囲、および添付図面を参照することによって、当業者によりさらに理解され、認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】１つの実施の形態による、徐冷装置を有する光ファイバ製造システムを示す概略図
【図２Ａ】１つの実施の形態による、図１の区域ＩＩＡでの徐冷装置の上部領域の拡大断面図
【図２Ｂ】１つの実施の形態による、図２Ａの区域ＩＩＢでの拡大図
【図３Ａ】概要の光ファイバ製造システムの計算流体力学シミュレーション
【図３Ｂ】図３Ａの区域ＩＩＢの拡大図
【図３Ｃ】パージガスの流量に対する徐冷処理装置中に流入する粒子の百分率を示すグラフ
【図４Ａ】４０ＳＬＰＭのパージガス体積流量および２０°の入口角度に関する、入口高さに対する光ファイバ上の静圧を示すグラフ
【図４Ｂ】４０ＳＬＰＭのパージガス体積流量および２０°の入口角度に関する、入口高さに対する徐冷処理装置中に流入する粒子の百分率を示すグラフ
【図５Ａ】概要の光ファイバ製造システムの計算流体力学シミュレーション
【図５Ｂ】概要の光ファイバ製造システムの計算流体力学シミュレーション
【図６】徐冷処理装置内の光ファイバの位置に対するファイバ温度の変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、その説明から当業者に明白であるか、または特許請求の範囲および添付図面と共に、以下の説明に記載されたように本発明を実施することによって、認識されるであろう。
【００１１】
ここに用いられているように、「および／または」という用語は、２つ以上の項目のリストに使用される場合、列挙された項目のいずれか１つをそれだけで用いても差し支えなく、または列挙された項目の２つ以上の任意の組合せを用いて差し支えないことを意味する。例えば、組成物が成分Ａ、Ｂ、および／またはＣを含有すると記載されている場合、その組成物は、Ａのみ；Ｂのみ；Ｃのみ；ＡとＢの組合せ；ＡとＣの組合せ；ＢとＣの組合せ；またはＡとＢとＣの組合せを含有し得る。
【００１２】
この文献において、第１と第２、上部と底部などの関係語は、１つの実在物または作用を別の実在物または作用から区別するためだけに使用され、そのような実在物または作用の間のどのような実際のそのような関係または順序を必ずしも要求または暗示しない。
【００１３】
図１を参照すると、１つの実施の形態による、光ファイバ製造システム１０が概略示されている。システム１０は、約２，０００℃の温度に加熱されることのある炉１４を備える。ガラス光ファイバプリフォーム１８が炉１４内に配置され、そこからファイバが線引きされて、裸の光ファイバ２２を作り出す。プリフォーム１８は、どのガラスまたは材料から構成されてもよく、光ファイバの製造に適してドープされていてもよい。裸の光ファイバ２２がプリフォーム１８から一旦線引きされたら、裸の光ファイバ２２は、１つの実施の形態による処理管としてここに示され、記載された徐冷処理装置２６（「ＳＣＤ」）内で冷却してよい。徐冷管または処理装置２６は、１つの実施の形態によれば、炉１４の出口から距離を置いているのが示されている。しかしながら、処理装置２６は、他の様式で炉１４に連結されても、他の実施の形態にしたがって他の様式でそこに接続されていても差し支えないことを認識すべきである。
【００１４】
様々な実施の形態によれば、徐冷処理装置２６は線引き炉１４の下流にある装置であり、その中で、裸の光ファイバ２２が、２５℃および１気圧（約１０１ｋＰａ）の圧力での空気中におけるファイバ２２の冷却速度より遅い速度で冷却される。図２に示されるような、管３２を含むパージ装置３０が、ここに記載され、示されたような処理装置２６の上に配置されることがある。処理装置２６は、裸の光ファイバ２２が処理装置２６に、例えば、約１，６００℃と２，１００℃の間の温度で入るように、炉１４の出力または出口ポートに近接して配置されることがある。裸の光ファイバ２２は、好ましくは５００℃より高い温度で処理装置２６から出る。裸の光ファイバ２２は、徐冷処理装置２６内で処理されていない同一設計のファイバと比べて、減衰が減少するのに十分な時間に亘りその処理装置２６内で処理されることが好ましい。例えば、コア内に０．５質量パーセント未満の酸化ゲルマニウムを有する光ファイバ２２（および酸化ゲルマニウムを含まないコアを有するファイバ２２）について、ファイバ２２が、そのファイバの温度が１，２００℃と１，８００℃の間にある期間中、より好ましくはそのファイバの温度が１，２００℃と１，７００℃の間にある間、そしてさらにより好ましくはそのファイバの温度が１，３００℃と１，６００℃の間にある間、その処理装置内で処理（徐冷）されることが好ましい。コア内に０．５質量パーセント超の酸化ゲルマニウムを有する光ファイバ２２の例について、ファイバ２２が、そのファイバの温度が９００℃と１，６００℃の間にある期間中、より好ましくはそのファイバの温度が１，０００℃と１，５００℃の間にある間、そしてさらにより好ましくはそのファイバの温度が１，０００℃と１，４００℃の間にある間、その処理装置内で処理（徐冷）されることが好ましい。しかしながら、処理装置２６は大気圧より低い圧力を利用するので、これらの温度範囲は、処理装置２６内に達成できると同時に、処理装置が大気圧以上であった場合に、そうでなければ加わったであろう量より少ない熱量しか加わらない。処理装置２６内のファイバ２２の平均冷却速度は、処理装置２６中へのファイバ２２の入口点でのファイバ表面温度（ファイバ入口表面温度）から、処理装置２６からのファイバ２２の出口点でのファイバの表面温度（ファイバ出口表面温度）を引いて、処理装置２６中のファイバ２２の全滞留時間で割ったものと定義される。処理装置２６は、裸の光ファイバ２２が炉１４から出口ポート３８に通過するときにそのファイバ２２を冷却するように構成されることがある。
【００１５】
それに加え、炉１４への入力として、図１にＧ１として示された不活性ガスを提供するためのガス入口４２が示されている。ガスＧ１は、１つの実施の形態によれば、炉１４に到達する周囲空気の量を減少させるために、アルゴンを含むことがある。別の実施の形態によれば、不活性ガスＧ１は、窒素を含むことがある。炉１４および処理装置２６の様々な位置に、複数のガス入口４２を用いてよいことが理解されよう。
【００１６】
図１に示された実施の形態において、プリフォーム１８から線引きされた裸の光ファイバ２２は、炉１４の底を通って出て、処理装置２６を通り出口ポート３８から出て、十分な冷却後に、被覆ユニット６０に入るように通過する。被覆ユニット６０において、裸の光ファイバ２２の外面に、一次保護被覆層が施される。被覆ユニット６０から出た後、保護層を備えた光ファイバ２２は、牽引装置またはローラ６４などの製造システム１０内の様々な処理段階を通って、ファイバ貯蔵スプール６８上に通過することができる。ローラ６４の一方は、光ファイバ２２が全システムを通って線引きされ、最終的に貯蔵スプール６８上に巻き付けられるときに、光ファイバ２２上に必要な張力を与えるために使用されることがある。
【００１７】
ここで図２Ａを参照すると、徐冷処理装置２６の上にノズルアセンブリ７６が配置されている。ノズルアセンブリ７６は、ノズル本体７６Ａおよびノズル管７６Ｂを備える。ノズル通路７６Ｃが、ノズル本体７６Ａおよびノズル管７６Ｂを通ってノズルアセンブリ７６により画成される。徐冷処理装置２６の上に、パージ装置３０が配置されている。パージ装置３０は、管３２および上部部材９６を備える。管３２は、上部管３４および下部管８０を含む。下部管８０は、ノズルアセンブリ７６上に配置され、ノズル管７６Ｂの周りに延在する。下部管８０の上に上部管３４が配置されている。ノズルアセンブリ７６は、徐冷処理装置２６およびパージ装置３０を流体接続する。上部管３４および下部管８０は協働して、入口マニホルド８４、入口８８および管通路９２を画成する。管通路９２は、１つの実施の形態によれば、その内径よりも長さが５倍以上大きいことがある。図２Ｂに示されるように、入口８８は、入口マニホルド８４を管通路９２に流体連結する。管通路９２は、下部管８０により画成される第１部分９２Ａおよび上部管３４より画成される第２部分９２Ｂを含む。上部管３４の上には、上部部材９６が配置されている。上部部材９６は、直線部分９６Ａおよびテーパー部分９６Ｂの両方を画成し、テーパー部分９６Ｂが直線部分９６Ａの上に配置されている。パージ装置３０の上部管３４と直線部分９６Ａとの間に、間隙１００が画成される。部材通路９６Ｃが、直線部分９６Ａおよびテーパー部分９６Ｂを通って、上部部材９６により画成される。上部部材９６の上に、ファイバカッター１０４が配置されている。ファイバカッター１０４は、光ファイバ製造システム１０の連続運転の終わりに（例えば、プリフォーム１８（図１）が使い尽くされたときに）、光ファイバ２２を切断するように構成されることがある。図から分かるように、光ファイバ２２は、下方に、ファイバカッター１０４、上部部材９６、上部管３４、下部管８０、ノズルアセンブリ７６を通って、徐冷処理装置２６中に延在する。管通路９２内または他のどこかに、光ファイバ２２の直径または他の性質（例えば、温度、形状、位置など）を測定するように構成されたレーザマイクロメータまたは他の装置が含まれることがある。
【００１８】
様々な実施の形態によれば、ノズルアセンブリ７６は、徐冷処理装置２６の内部に存在する処理ガスの管通路９２中への流れを減少させるようなサイズで、そのように構成されることがある。動作において、加熱された処理ガスは、徐冷処理装置２６が煙突のような働きをするような様式で上部管３４に向かって上方に浮かぶ傾向にあるであろう。それゆえ、ノズルアセンブリ７６のノズル通路７６Ｃは、上部管３４中に逃げ込む処理ガスの量が減少するように、徐冷処理装置２６の直径より小さい直径の大きさとなることがある。
【００１９】
先に説明したように、上部部材９６は、直線部分９６Ａとテーパー部分９６Ｂの両方を備える。直線部分およびテーパー部分９６Ａ、９６Ｂは、上部部材９６の直線とテーパー状の外面により画成される。部材通路９６Ｃは、直線部分９６Ａとテーパー部分９６Ｂの両方を通って延在するが、この通路は、同様に、対応する直線およびテーパー部分９６Ａ、９６Ｂにおいて直線およびテーパー状であるであろう。言い換えると、直線およびテーパー部分９６Ａ、９６Ｂは、それぞれ、内部で直線およびテーパー状であることがある。様々な実施の形態によれば、上部部材９６の直線部分９６Ａの内径は、管通路９２の内径より小さいことがある。直線部分９６Ａおよび部材通路９６Ｃの内径は、約７ｍｍと約１２ｍｍの間にあることがある。管通路９２は、約６ｍｍと約１２ｍｍの間の内径を有することがある。間隙１００は、製造中に光ファイバ２２を観察するためのカメラ窓または観測ポートとして使用されることがある。さらに、下記により詳しく説明するように、間隙１００は、上部管３４から、そして概して光ファイバ製造システム１００から、注入ガスおよび炉の粒子をパージするために使用されることがある。図示された実施の形態において、上部部材９６の直線部分９６Ａは、テーパー部分９６Ｂよりも短い。他の実施の形態において、直線部分９６Ａはテーパー部分９６Ｂより長いことがある。直線およびテーパー部分９６Ａ、９６Ｂの相対的な長さは、パージされる注入ガスおよび粒子の方向および軌道に影響するであろう。
【００２０】
ここで、図２Ｂを参照すると、下部管８０がノズル管７６Ｂの周りに配置されている。先に説明したように、入口マニホルド８４が、入口８８を通じて管通路９２と流体連結されている。入口マニホルド８４は、トロイダル様式で管通路９２の周りに延在する。入口マニホルド８４は、入口８８を通じて管通路９２中に、光ファイバ２２に対して通過させるべきパージガスを受け入れるように構成されている。入口マニホルド８４は、パージガスの層流を作り出すことがある。入口マニホルド８４のトロイダル形状により、入口８８へのパージガスの実質的に均一な分布が可能になる。図示されたような入口８８は、下部管８０と上部管３４との間の界面により画成される。それゆえ、入口８８は、管通路９２の外周全てに亘り延在する。入口８８は連続または不連続の構造であってよいことが理解されよう。例えば、入口８８は、管通路９２の外周にある複数の孔、スロット、またはその組合せを含むことがある。入口８８は、約０．１ｍｍから約１０．０ｍｍ、または約０．２５ｍｍから約３．０ｍｍ、または約０．５ｍｍから約２．５ｍｍの高さを有することがある。様々な実施の形態によれば、入口８８は、光ファイバ製造システム１０のＸ−Ｙ水平面に対して角度が付けられていることがある。例えば、入口８８の角度は、光ファイバ製造システム１０のＸ−Ｙ水平面に対して、約０°と約４０°の間、約１０°から約３５°であることがある。具体例において、入口８８の角度は約２０°であることがある。いくつかの実施の形態において、入口８８は上方に角度が付けられている。入口８８を上方に角度付けることによって、光ファイバ２２に向けた、それに対するパージガスの注入は、光ファイバ２２の線引き方向（Ｚ方向に下向きのファイバ線引き方向）と略反対の方向にある。入口８８の角度は、管通路９２の外周の周りの位置により変動することがあることが理解されよう。入口８８は、約０．１標準リットル毎分（ＳＬＰＭ）と約８０ＳＬＰＭの間、または約１０ＳＬＰＭと約４０ＳＬＰＭとの間の体積流量でパージガスを注入することがある。入口８８の高さおよび入口８８に供給されるパージガスの体積流量は、光ファイバ２２に対して所望の静ガス圧を達成するために変えてもよいことが理解されよう。その静圧は、光ファイバ２２に衝突するパージガスにより生じる。様々な実施の形態によれば、入口８８からのパージガスの注入は、ファイバ２２と接触し、ファイバ２２に近接した気体の境界層をはぎ取る。先と下記により詳しく説明されるように、光ファイバ２２に近接した気体の境界層は、炉１４からの微粒子を含有することがある。入口８８から注入されるパージガスが、ファイバ２２から境界層および微粒子をはぎ取り、その境界層の気体および微粒子を、間隙１００を通って、または上部部分９６のテーパー部分９６Ｂの上の周囲環境へと排出する。言い換えれば、パージ装置３０は、パージガスが光ファイバ２２に沿って存在する気体の境界層を乱すように、入口８８を通じて通路９２に入り、光ファイバ２２に対してパージガスを注入するように構成されている。様々な実施の形態によれば、パージガスの注入により、境界層中に存在する粒子が徐冷処理装置２６中に流れ込むのを減��させるのに十分に、光ファイバ２２に沿って存在する気体の境界層を乱す。
【００２１】
ノズル通路７６Ｃは、管通路９２と流体連結している。ノズル通路７６Ｃは、ノズル通路７６Ｃが管通路９２より小さい内径を有するように、管通路９２に近接してテーパー状になっていることがある。入口８８の角度のついた実施の形態において、管通路９２を通る、上方、すなわちＺ方向へのガスの注入により、管通路９２の第１部分９２Ａ内に低圧が生じることがある。この低圧、および徐冷処理装置２６の工程ガスの高温により、徐冷処理装置２６（図２Ａ）内の工程ガスの浮力流が管通路９２中に移動することがある。それゆえ、管通路９２より小さい内径を有するノズル通路７６Ｃの実施の形態は、「煙突」効果、または徐冷処理装置２６から管通路９２への工程ガスの浮力流を都合よく減少させることがある。
【００２２】
まだ図２Ａおよび２Ｂを参照すると、動作において、光ファイバ２２が光ファイバ製造システム１０を通じて線引きされているときに、炉１４の大気圧炉頂ガスの一部は、境界層として光ファイバ２２に沿ってその外側に従う。先に説明したように、炉１４内で生じるＳｉＯ粒子は、その境界層中に存在することがある。炉１４から上部管３４中への下方の光ファイバ２２の移動により、境界層および粒子が徐冷処理装置２６中に引き込まれることがある。徐冷処理装置２６内にある間に光ファイバ２２の表面上に粒子が存在すると、ファイバ２２上に応力集中部および弱点が形成されることがある。したがって、先に説明したように、入口８８は、パージガスを管通路９２中に、そして光ファイバ２２上に注入するように構成されている。入口８８を通じたパージガスの注入は、光ファイバ２２に従う、境界層、および関連する粒子が、光ファイバ２２から吹き払われ、上部管３４の上部に向かって動かされ、光ファイバ製造システム１０から除去されるように、十分な体積および圧力のものであることがある。例えば、炉の雰囲気および関連する粒子は、間隙１００を通って、上部部材９６のテーパー部分９６Ｂの上部から、またはその組合せで、光ファイバ製造システム１０からパージされることがある。
【００２３】
先に説明したように、様々な実施の形態において、上部部材９６の直線部分９６Ａは、上部管３４の内径より小さい内径を有することがある。上部管３４に対して直線部分９６Ａのより小さい内径により、炉内雰囲気、粒子、および入口８８から注入されたガスの大半が、間隙１００を通じて放出されるであろう。さらに、管通路９２の内径を上部部材９６の直線部分９６Ａより大きく設計することによって、周囲空気および／または潜在的な環境粒子が、間隙１００を通って上部部材９６または上部管３４中に入るのが防がれるであろう。言い換えれば、ベンチュリ効果の可能な地点が、間隙１００を通るパージガスの正味の流出があるように、なくなるであろう。このように、周囲空気および粒子は、光ファイバ製造システム１０に入らず、潜在的なファイバ破損位置を生じない。それに加え、入口８８が光ファイバ製造システム１０のＸ−Ｙ水平面に対して角度付けられている実施の形態において、上部管３４を通る上方へのパージガスの動きにより、徐冷処理装置２６内から上部管３４への工程ガスの浮力流が生じることがある。入口８８を通って注入されたパージガスおよび徐冷処理装置２６から引き出される浮力流は、相乗的に協働して、境界層およびその粒子を徐冷処理装置２６から離して上方に、上部管３４を通じて間隙１００に向けてはぎ取ることがある。パージガスおよび浮力流の相乗作用により、徐冷処理装置２６中に流入する粒子が著しく減少するであろう。
【００２４】
現在開示されている光ファイバ製造システム１０を使用すると、数多くの利点が得られるであろう。第一に、入口８８を使用すると、粒子が徐冷処理装置２６に入る前に、粒子を光ファイバ製造システム１０から除去できる。先に説明したように、徐冷処理装置２６から粒子を除去すると、光ファイバ２２への粒子の付着が減少し、それによって、工程の運転当たりの使用可能な光ファイバ２２の収率が上昇するであろう。第二に、入口８８、上部部材９６、および上部管３４を使用すると、粒子の除去効率が９０％を超えるであろう。第三に、パージガスは、汚染物質（例えば、ガラス片、粒子、破片）が徐冷処理装置２６に入るのを防ぐであろう。例えば、光ファイバ２２の製造中に、汚染物質が光ファイバ製造システム１０に入ることがある。パージガスおよび浮力流を使用すると、これらの汚染物質が徐冷処理装置２６中に入るのが防がれるであろう。第四に、上部部材９６の直線部分９６Ａにより小さい内径を使用すると、周囲空気が炉１４に入るのが減少するであろう。炉１４に入る周囲空気の量が減少すると、炉１４内のＳｉＯ粒子の生成が減少するであろう（すなわち、炉１４内に存在する酸素が少なくなるために）。
【実施例】
【００２５】
ここで図３Ａおよび３Ｂを参照すると、上部部材９６、上部管３４、ノズルアセンブリ７６、および徐冷処理装置２６の概略図と共に、光ファイバ製造システム１０内のガス流の計算流体力学シミュレーションが示されている。示されたシミュレーションにおいて、入口８８を通じて注入されたパージガスは、４０ＳＬＰＭの体積流量を有し、入口８８は、光ファイバ製造システム１０のＸ−Ｙ水平面に対して約２０度の角度を有する。図から分かるように、パージガスは徐冷処理装置２６の浮力流ガスと相乗的に作用して、光ファイバ２２に近接して存在する境界層に対抗する。図３Ｂの拡大図から分かるように、上部部材９６の直線部分９６Ａの内径を、上部管３４の第１部分９２Ａより小さい内径を有するように設計することによって、周囲空気が上部部材９６および上部管３４に入るのが防がれる。さらに、先に説明したように、間隙１００から出るパージガスは粒子を搬送し、それによって、粒子を光ファイバ製造システム１０から除去することがある。
【００２６】
ここで図３Ｃを参照すると、図から分かるように、入口８８を通るパージガスの流量が増加すると、徐冷処理装置２６中に入り込む粒子が減少する。例えば、光ファイバ２２に約０．１ｍｍほど近い粒子のみが、徐冷処理装置２６中に流れ込む。そのファイバ表面から約０．１ｍｍより遠い粒子は、徐冷処理装置２６に入るのを阻まれ、光ファイバ製造システム１０からパージされる。
【００２７】
ここで図４Ａおよび４Ｂを参照すると、図示されたシミュレーションは、光ファイバ製造システム１０のＸ−Ｙ水平面に対して約２０°の角度での約４０ＳＬＰＭの入口８８を通る流量に基づくものであった。図から分かるように、入口８８のサイズが増加するにつれて、光ファイバ２２上の静圧が減少し、徐冷処理装置２６に入る粒子の百分率が増加する。言い換えれば、パージガスの速度が減少するにつれて（すなわち、より大きい入口８８を通って動くパージガスの同じ体積のために）、より少ない粒子が境界層からはぎ取られ、間隙１００および／または上部部材９６を通って光ファイバ製造システム１０から除去される。図４Ａおよび４Ｂから明白なように、静圧と入口８８のサイズとの間の合理的な妥協案が、２．５４ｍｍの高さの入口８８により達成される。何故ならば、徐冷処理装置２６に入る粒子の百分率が、その装置がない状況よりもずっと少ないからである（例えば、約９％対約４３％）。
【００２８】
ここで図５Ａおよび５Ｂを参照すると、上部部材９６の直線部分９６Ａとテーパー部分９６Ｂの長さ間の関係の効果が示されている。図から分かるように、直線部分９６Ａがテーパー部分９６Ｂより短い実施の形態（すなわち、図５Ａ）において、パージガス、はぎ取られた境界層および徐冷処理装置２６の浮力流は、直線部分９６Ａが上部部材９６のテーパー部分９６Ｂよりも長い長さのものである実施の形態（図５Ｂ）とは対照的に、ファイバカッター１０４に沿って、より広がっている。言い換えれば、直線部分９６Ａは、パージガス、境界層および浮力流を導く。パージガスは、浮力流と相乗的に働いて、境界層をはぎ取るのが分かる。さらに、シミュレーションは、間隙１００の上の上部部材９６の直線部分９６Ａが延長された場合、パージガスの性能のわずかな改善を実現できることを示す。このシミュレーションは、境界層が上部管３４からさらに離れて引きはがされていることを示す。このことは、図５Ａおよび５Ｂのパスラインの比較から分かる。それに加え、上部部材９６の直線部分９６Ａを約９．５ｍｍから３８ｍｍに延長することによって、徐冷処理装置２６中に流れ込む粒子の割合のわずかな減少も達成される。
【００２９】
ここで図６を参照すると、徐冷処理装置２６内の光ファイバ２２の軸位置に関連する、光ファイバ２２の温度変化が示されている。ｙ軸の温度差分は、光ファイバ２２が炉１４から出る時点の温度に対するファイバ２２の温度差を称する。入口８８の角度のついた実施の形態から分かるように、ファイバ２２は徐冷処理装置２６内において、角度が付けられていない入口８８の実施の形態よりも、遅く冷める。角度が付けられていない入口８８の実施の形態では、徐冷処理装置２６に入るパージガスにより、入口８８の角度のついた実施の形態と対照的に、冷却速度が増加するであろう。そのような実施の形態は、所定の所望の速度より速く光ファイバ２２を冷却する上で、不都合であろう。
【００３０】
本開示の改変が、当業者および本開示を利用する者に想起されるであろう。したがって、図面に示され、先に記載された実施の形態は、説明目的に過ぎず、均等論を含む特許法の原理にしたがって解釈されるような、以下の特許請求の範囲により定義される本開示の範囲を制限する意図はないことが理解されよう。
【００３１】
記載された開示の構成、および他の構成要素は、どの特定の材料にも限定されないことが、当業者に理解されるであろう。ここに開示された開示の他の例示の実施の形態は、特に明記のない限り、多種多様な材料から形成してよい。
【００３２】
本開示の目的に関して、「連結された」（連結、連結している、連結されたなどの形態の全て）という用語は、一般に、互いの（電気的または機械的に）直接的または間接的な２つの構成要素の接続を意味する。そのような接続は、静止していても、可動性であってもよい。そのような接続は、２つの構成要素（電気的または機械的）と任意の追加の中間部材が、互いに単一体として一体成形されて、またはその２つの構成要素により、達成されてもよい。特に明記のない限り、そのような接続は、永久的であっても、取り外し可能または解放可能であってもよい。
【００３３】
例示の実施の形態に示されたような、本開示の要素の構成および配置は、説明に過ぎないことに留意することも重要である。本開示において、この革新のいくつかの実施の形態しか、詳しく記載されていないが、本開示を検討する当業者には、新規の教示および列挙された主題の利点から実質的に逸脱せずに、多くの改変が可能である（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状および比率、パラメータの値、取り付け配置、材料の使用、色、向きなどの変更）ことが容易に認識されるであろう。例えば、一体成形されたと示された要素が多数の部品から構成されても、多数の部品として示された要素が一体成形されても、界面の操作が逆または他に変えられても、構造の長さまたは幅、および／またはシステムの部材、またはコネクタ、または他の要素が変えられても、要素間に設けられた調節位置の性質または数が変えられてもよい。システムの要素および／またはアセンブリが、多種多様な色、テクスチャ、および組合せのいずれで、十分な強度または耐久性を提供する多種多様な材料のいずれから構成されてもよいことも留意すべきである。したがって、そのような改変の全ては、この革新の範囲内に含まれるべきであることが意図されている。この革新の精神から逸脱せずに、所望の実施の形態および他の例示の実施の形態の設計、作動条件、および配置に、他の置換、改変、変更、および省略を行ってもよい。
【００３４】
任意の記載された過程、または記載された過程内での工程は、本開示の範囲内の構造を形成するために、他の開示された過程または工程と組み合わせてもよいことも理解されよう。ここに開示された例示の構造および過程は、説明目的のためであり、限定を構成するものではない。
【００３５】
本開示の概念から逸脱せずに、上述した構造および方法に、変更および改変を行えることも理解すべきであり、さらに、そのような概念は、以下の請求項によって、これらの請求項により言語で明白にそうではないと述べられていない限り、対象にされることが意図されると理解すべきである。さらに、下記に述べられている請求項は、この詳細な説明に含まれ、その一部を構成する。
【００３６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００３７】
実施形態１
光ファイバ製造システムにおいて、
徐冷装置、
前記徐冷装置の上に配置されたパージ装置であって、入口を画成する管を備えたパージ装置、および
前記徐冷装置および前記パージ装置を通って延在する光ファイバ、
を備え、
前記パージ装置は、パージガスを前記入口を通じて前記光ファイバに対して注入するように構成されている、光ファイバ製造システム。
【００３８】
実施形態２
前記パージガスの注入により、前記光ファイバに沿って存在する気体の境界層が、該境界層中に存在する粒子が前記徐冷装置中に流入するのを減少させるのに十分に乱される、実施形態１に記載のシステム。
【００３９】
実施形態３
前記パージガスが、約１０ＳＬＰＭと約４０ＳＬＰＭの間の、前記入口を通る流量を有する、実施形態２に記載のシステム。
【００４０】
実施形態４
前記入口が、前記管の外周の周りで連続している、実施形態１から３いずれか１つに記載のシステム。
【００４１】
実施形態５
前記入口が、約０°超かつ約４０°未満の、前記光ファイバ製造システムのＸ−Ｙ面に対する角度を有する、実施形態１から４いずれか１つに記載のシステム。
【００４２】
実施形態６
前記入口が、約１０°超かつ約３５°未満の、前記光ファイバ製造システムのＸ−Ｙ面に対する角度を有する、実施形態５に記載のシステム。
【００４３】
実施形態７
前記入口が、約０．１ｍｍと約１０．０ｍｍの間の高さを有する、実施形態１から６いずれか１つに記載のシステム。
【００４４】
実施形態８
前記管が入口マニホルドを画成し、前記入口が該入口マニホルドおよび該管の通路を流体連結する、実施形態１から７いずれか１つに記載のシステム。
【００４５】
実施形態９
光ファイバ製造システムにおいて、
徐冷装置と、
前記徐冷装置の上に配置されたパージ装置であって、
光ファイバがその中を通って線引きされる通路および入口を画成する管、
を備え、パージガスが前記光ファイバに沿って存在する気体の境界層を乱すように、前記入口を通って前記通路に入り、該光ファイバに対してパージガスを注入するように構成されているパージ装置と、
を備える光ファイバ製造システム。
【００４６】
実施形態１０
前記パージガスの注入により、前記光ファイバに沿って存在する前記気体の境界層が、該境界層中に存在する粒子が前記徐冷装置中に流入するのを減少させるのに十分に乱される、実施形態９に記載のシステム。
【００４７】
実施形態１１
前記入口が、約０°超かつ約４０°未満の、前記光ファイバ製造システムのＸ−Ｙ面に対する角度を有する、実施形態９または１０に記載のシステム。
【００４８】
実施形態１２
前記入口が、パージガスを前記通路中に、前記光ファイバが線引きされる方向と略反対の方向に注入するように構成されている、実施形態９から１１いずれか１つに記載のシステム。
【００４９】
実施形態１３
前記入口が、前記管の外周の周りで連続している、実施形態９から１２いずれか１つに記載のシステム。
【００５０】
実施形態１４
前記管と前記パージ装置の上部部材との間に間隙が画成されている、実施形態９から１３いずれか１つに記載のシステム。
【００５１】
実施形態１５
前記入口が、約０．１ｍｍと約１０．０ｍｍの間の高さを有する、実施形態１０に記載のシステム。
【００５２】
実施形態１６
光ファイバを形成する方法において、
徐冷処理装置の上方に配置された入口を画成する管およびノズルアセンブリを提供する工程、
光ファイバプリフォームを加熱する工程、
前記プリフォームから光ファイバを線引きする工程、
前記光ファイバを前記管および前記ノズルアセンブリに通過させる工程、および
前記入口を通じて前記光ファイバに向けてパージガスを注入する工程、
を有してなる方法。
【００５３】
実施形態１７
前記徐冷処理装置内のパージガスを前記管中に引き入れる工程をさらに含む、実施形態１６に記載の方法。
【００５４】
実施形態１８
前記入口が、約０°と約４０°との間の、光ファイバ製造システムのＸ−Ｙ面に対する角度を有する、実施形態１６または１７に記載の方法。
【００５５】
実施形態１９
前記パージガスが、約１０ＳＬＰＭと約４０ＳＬＰＭの間の、前記入口を通る流量を有する、実施形態１６から１８いずれか１つに記載の方法。
【００５６】
実施形態２０
前記光ファイバに向けた前記パージガスの注入が、該光ファイバの線引き方向と略反対の方向である、実施形態１６から１９いずれか１つに記載の方法。
【符号の説明】
【００５７】
１０    光ファイバ製造システム
１４    炉
１８    プリフォーム
２２    光ファイバ
２６    徐冷処理装置
３０    パージ装置
３４    上部管
３８    出口ポート
４２    ガス入口
６０    被覆ユニット
６４    ローラ
６８    貯蔵スプール
７６    ノズルアセンブリ
７６Ａ    ノズル本体
７６Ｂ    ノズル管
７６Ｃ    ノズル通路
８０    下部管
８４    入口マニホルド
８８    入口
９２    管通路
９２Ａ    第１部分
９２Ｂ    第２部分
９６    上部部材
９６Ａ    直線部分
９６Ｂ    テーパー部分
１００    間隙
１０４    ファイバカッター
【図１】
2019532903.tif 000003
【図２Ａ】
2019532903.tif 000004
【図２Ｂ】
2019532903.tif 000005
【図３Ａ】
2019532903.tif 000006
【図３Ｂ】
2019532903.tif 000007
【図３Ｃ】
2019532903.tif 000008
【図４Ａ】
2019532903.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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