(57)【要約】【課題】ガス回収の高効率化を達成できるとともに、光ファイバの外径変動や加熱炉内で発生する異物の光ファイバへの接触を抑制可能な光ファイバ線引装置および光ファイバ線引方法を提供する。【解決手段】光ファイバ母材１００を加熱して線引きする加熱炉２と、加熱炉２の出口に配置される上側シャッタ３２および下側シャッタ３３と、上側シャッタ３２と下側シャッタ３３との間からガスを吸引するガス吸引口３７とを備え、上側シャッタ３２は加熱炉２で線引きされた光ファイバ１１０が挿通される上側通過孔３５を有し、下側シャッタ３３は上側通過孔３５を通過した光ファイバ１１０が挿通される下側通過孔３６を有し、上側通過孔３５の径は下側通過孔３６の径よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を加熱して線引きする加熱炉と、
前記加熱炉の出口に配置される第一のシャッタおよび第二のシャッタと、
前記第一のシャッタと前記第二のシャッタとの間からガスを吸引するガス吸引口と、を備え、
前記第一のシャッタは前記加熱炉で線引きされた光ファイバが挿通される第一の通過孔を有し、
前記第二のシャッタは前記第一の通過孔を通過した前記光ファイバが挿通される第二の通過孔を有し、
前記第一の通過孔の径は前記第二の通過孔の径よりも大きい、光ファイバ線引装置。
【請求項２】
前記第二の通過孔の径が２５ｍｍ以下である、請求項１に記載の光ファイバ線引装置。
【請求項３】
前記第二の通過孔の径が１３ｍｍ以下である、請求項２に記載の光ファイバ線引装置。
【請求項４】
前記第一の通過孔の径が１３ｍｍ以上である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバ線引装置。
【請求項５】
前記第一の通過孔の径が２０ｍｍ以上である、請求項４に記載の光ファイバ線引装置。
【請求項６】
前記第一の通過孔の径が３０ｍｍ以下である、請求項４または請求項５に記載の光ファイバ線引装置。
【請求項７】
前記ガス吸引口は少なくとも２つあり、これらのガス吸引口は前記光ファイバの通過軸に対して回転対称に配置されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光ファイバ線引装置。
【請求項８】
前記ガス吸引口は、前記第二のシャッタの底面に設けられている、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバ線引装置。
【請求項９】
前記ガス吸引口から吸引された前記ガスを精製するためのガス精製装置を、さらに備え、
前記ガス精製装置で精製された前記ガスが前記加熱炉に供給される、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光ファイバ線引装置。
【請求項１０】
前記ガス吸引口と前記ガス精製装置との間にフィルタが設けられている、請求項９に記載の光ファイバ線引装置。
【請求項１１】
加熱炉と、前記加熱炉の出口に配置される第一のシャッタおよび第二のシャッタと、前記第一のシャッタと前記第二のシャッタとの間からガスを吸引するガス吸引口と、を備えた光ファイバ線引装置において光ファイバ用母材を加熱して線引きを行う光ファイバ線引方法であって、
前記第一のシャッタに設けられて前記加熱炉で線引きされた光ファイバが挿通される第一の通過孔の径は、前記第二のシャッタに設けられて前記第一の通過孔を通過した前記光ファイバが挿通される第二の通過孔の径よりも大きくなっており、
前記加熱炉内に不活性ガスを供給するとともに、前記ガス吸引口から前記不活性ガスを含んだガスを吸引しながら前記光ファイバの線引きを行う、光ファイバ線引方法。
【請求項１２】
前記加熱炉内に供給する前記不活性ガスの流量をＱｉｎとし、前記ガス吸引口から吸引する吸引ガスの流量をＱｏｕｔとしたとき、Ｑｏｕｔ≧Ｑｉｎとなるように前記不活性ガスおよび前記吸引ガスの流量を調整する、請求項１１に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項１３】
２×Ｑｉｎ≧Ｑｏｕｔとなるように前記不活性ガスおよび前記吸引ガスの流量を調整する、請求項１２に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項１４】
前記不活性ガスがＨｅを含有するガスである、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項１５】
前記吸引ガスは、Ｈｅ濃度が５０％以上である、請求項１４に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項１６】
前記Ｈｅ濃度が７０％以上である、請求項１５に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項１７】
前記不活性ガスがＡｒを含有するガスである、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項１８】
前記吸引ガスは、Ａｒ濃度が５０％以上である、請求項１７に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項１９】
前記Ａｒ濃度が７０％以上である、請求項１８に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項２０】
大気圧をＰ１とし、前記加熱炉内の圧力をＰ２とし、前記第一のシャッタと前記第二のシャッタとの間の圧力をＰ３としたときに、Ｐ１≧Ｐ２≧Ｐ３、またはＰ２≧Ｐ１≧Ｐ３となるように、前記加熱炉内の圧力および前記シャッタ間の圧力を調節する、請求項１１から請求項１９のいずれか一項に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項２１】
前記ガス吸引口を前記第二のシャッタの底面に設けて、前記吸引ガスを吸引する、請求項１１から請求項２０のいずれか一項に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項２２】
前記吸引ガスをガス精製装置に供給し、前記ガス精製装置で精製した不活性ガスを前記加熱炉内に循環させる、請求項１１から請求項２１のいずれか一項に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項２３】
前記ガス吸引口と前記ガス精製装置との間にフィルタを設置する、請求項２２に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項２４】
前記ガス吸引口から吸引する前記吸引ガスに含まれる前記不活性ガスの量が、前記加熱炉に供給される前記不活性ガスの量に対して９５％以上である、請求項１１から請求項２３のいずれか一項に記載の光ファイバ線引方法。
【請求項２５】
前記ガス吸引口から吸引する前記吸引ガスに含まれる前記不活性ガスの量が、前記加熱炉に供給される前記不活性ガスの量に対して９９％以上である、請求項２４に記載の光ファイバ線引方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ線引装置および光ファイバ線引方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの線引工程において、ネックダウン部での熱揺らぎに起因する光ファイバの外径変動を抑制することを目的として、熱伝導性の良い不活性ガスであるヘリウム（Ｈｅ）が線引炉内に供給される。ヘリウムは資源埋蔵量が少なく、大気中の濃度も低いことに加えて、医療分野などの様々な産業分野で需要が増えているため、資源価格の高騰が続いている。
【０００３】
このような需給環境の中、光ファイバ線引工程の製造コスト低減を目的として、光ファイバ線引装置で使用したヘリウムガスを回収し、精製したうえで、再度線引装置に循環させる（再利用する）方法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５０２８６号公報
【特許文献２】特開平６−１８１６１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７５１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
産業用途で使用したヘリウムガスを再利用するための精製技術についても実用化されているが（特許文献２、３参照）、このような精製技術では、ヘリウムの精製効率の観点から回収されたガス中のヘリウム濃度は高い方が好ましい。
【０００６】
また、特許文献１に開示のような光ファイバ線引装置において、ヘリウムガスを回収する際に、外部の大気が線引装置内に逆流すると、光ファイバの外径変動が生じたり、光ファイバ母材から揮発したシリカ成分が粒子化したシリカ粒子などの線引炉内で発生する異物が光ファイバと接触してガラス表面に傷が発生したりする可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ガス回収の高効率化を達成できるとともに、光ファイバの外径変動や加熱炉内で発生する異物の光ファイバへの接触を抑制可能な光ファイバ線引装置および光ファイバ線引方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る光ファイバ線引装置は、
光ファイバ母材を加熱して線引きする加熱炉と、
前記加熱炉の出口に配置される第一のシャッタおよび第二のシャッタと、
前記第一のシャッタと前記第二のシャッタとの間からガスを吸引するガス吸引口と、を備え、
前記第一のシャッタは前記加熱炉で線引きされた光ファイバが挿通される第一の通過孔を有し、
前記第二のシャッタは前記第一の通過孔を通過した前記光ファイバが挿通される第二の通過孔を有し、
前記第一の通過孔の径は前記第二の通過孔の径よりも大きい。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る光ファイバ線引方法は、
加熱炉と、前記加熱炉の出口に配置される第一のシャッタおよび第二のシャッタと、前記第一のシャッタと前記第二のシャッタとの間からガスを吸引するガス吸引口と、を備えた光ファイバ線引装置において光ファイバ用母材を加熱して線引きを行う光ファイバ線引方法であって、
前記第一のシャッタに設けられて前記加熱炉で線引きされた光ファイバが挿通される第一の通過孔の径は、前記第二のシャッタに設けられて前記第一の通過孔を通過した前記光ファイバが挿通される第二の通過孔の径よりも大きくなっており、
前記加熱炉内に不活性ガスを供給するとともに、前記ガス吸引口から前記不活性ガスを含んだガスを吸引しながら前記光ファイバの線引きを行う。
【発明の効果】
【００１０】
上記発明によれば、ガス回収の高効率化を達成できるとともに、光ファイバの外径変動や加熱炉内で発生する異物の光ファイバへの接触を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る光ファイバ線引装置の構成を示す図である。
【図２】図１の光ファイバ線引装置が備えるシャッタ機構の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本発明の実施形態の説明）
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る光ファイバ線引装置は、
（１）光ファイバ母材を加熱して線引きする加熱炉と、
前記加熱炉の出口に配置される第一のシャッタおよび第二のシャッタと、
前記第一のシャッタと前記第二のシャッタとの間からガスを吸引するガス吸引口と、を備え、
前記第一のシャッタは前記加熱炉で線引きされた光ファイバが挿通される第一の通過孔を有し、
前記第二のシャッタは前記第一の通過孔を通過した前記光ファイバが挿通される第二の通過孔を有し、
前記第一の通過孔の径は前記第二の通過孔の径よりも大きい。
上記構成によれば、ガス回収の高効率化を達成できるとともに、光ファイバの外径変動や加熱炉内で発生する異物の光ファイバへの接触を抑制可能な光ファイバ線引装置を提供することができる。
【００１３】
（２）前記第二の通過孔の径が２５ｍｍ以下であっても良い。
上記構成によれば、ガス回収の高効率化をさらに図ることができる。
【００１４】
（３）前記第二の通過孔の径が１３ｍｍ以下であっても良い。
上記構成によれば、ガス回収の高効率化をさらに図ることができる。
【００１５】
（４）前記第一の通過孔の径が１３ｍｍ以上であっても良い。
上記構成によれば、第一の通過孔でのガスの牽引流が過度に中心方向（当該第一の通過孔を通過する光ファイバの方向）へ絞られることがないため、異物の光ファイバへの接触を防止することができる。
【００１６】
（５）前記第一の通過孔の径が２０ｍｍ以上であっても良い。
上記構成によれば、異物の光ファイバへの接触をさらに防止することができる。
【００１７】
（６）前記第一の通過孔の径が３０ｍｍ以下であっても良い。
上記構成によれば、加熱炉内への大気の逆流を防止することができる。
【００１８】
（７）前記ガス吸引口は少なくとも２つあり、これらのガス吸引口は前記光ファイバの通過軸に対して回転対称に配置されていても良い。
上記構成によれば、光ファイバが加熱炉の径方向の一方方向へ引っ張られたり、第一のシャッタと第二のシャッタとの間で発生する渦に巻き込まれてぶれたりすることを防止することができる。
【００１９】
（８）前記ガス吸引口は、前記第二のシャッタの底面に設けられていても良い。
上記構成によれば、ガスの牽引流の向きに逆らうことなくガスを吸引することができるため、高い回収効率を実現することができる。
【００２０】
（９）前記ガス吸引口から吸引された前記ガスを精製するためのガス精製装置を、さらに備え、
前記ガス精製装置で精製された前記ガスが前記加熱炉に供給されても良い。
上記構成によれば、吸引したガスを簡便に再利用することができる。
【００２１】
（１０）前記ガス吸引口と前記ガス精製装置との間にフィルタが設けられていても良い。
上記構成によれば、ガスと共に吸引した異物がガス精製装置に送られてガス精製装置の配管が詰まってしまうことを防止することができる。
【００２２】
また、本発明の一態様に係る光ファイバ線引方法は、
（１１）加熱炉と、前記加熱炉の出口に配置される第一のシャッタおよび第二のシャッタと、前記第一のシャッタと前記第二のシャッタとの間からガスを吸引するガス吸引口と、を備えた光ファイバ線引装置において光ファイバ用母材を加熱して線引きを行う光ファイバ線引方法であって、
前記第一のシャッタに設けられて前記加熱炉で線引きされた光ファイバが挿通される第一の通過孔の径は、前記第二のシャッタに設けられて前記第一の通過孔を通過した前記光ファイバが挿通される第二の通過孔の径よりも大きくなっており、
前記加熱炉内に不活性ガスを供給するとともに、前記ガス吸引口から前記不活性ガスを含んだガスを吸引しながら前記光ファイバの線引きを行う。
上記方法によれば、ガス回収の高効率化を達成できるとともに、光ファイバの外径変動や加熱炉内で発生する異物の光ファイバへの接触を抑制可能な光ファイバ線引方法を提供することができる。
【００２３】
（１２）前記加熱炉内に供給する前記不活性ガスの流量をＱｉｎとし、前記ガス吸引口から吸引する吸引ガスの流量をＱｏｕｔとしたとき、Ｑｏｕｔ≧Ｑｉｎとなるように前記不活性ガスおよび前記吸引ガスの流量を調整しても良い。
上記方法によれば、ガス吸引口からのガス吸引量を加熱炉へのガス供給量よりも多くすることで、ガス回収の高効率化をさらに図ることができる。
【００２４】
（１３）２×Ｑｉｎ≧Ｑｏｕｔとなるように前記不活性ガスおよび前記吸引ガスの流量を調整しても良い。
上記方法によれば、回収したガス内の精製対象ガスの濃度を一定以上に保つことができるため、精製対象ガスの精製効率を向上させることができる。
【００２５】
（１４）前記不活性ガスがＨｅを含有するガスであっても良い。
Ｈｅを含有するガスに本発明を適用させることが好ましい。
【００２６】
（１５）前記吸引ガスは、Ｈｅ濃度が５０％以上であっても良い。
上記方法によれば、Ｈｅの精製効率を向上させることができる。
【００２７】
（１６）前記Ｈｅ濃度が７０％以上であっても良い。
上記方法によれば、Ｈｅの精製効率をさらに向上させることができる。
【００２８】
（１７）前記不活性ガスがＡｒを含有するガスであっても良い。
Ａｒを含有するガスに本発明を適用させることが好ましい。
【００２９】
（１８）前記吸引ガスは、Ａｒ濃度が５０％以上であっても良い。
上記方法によれば、Ａｒの精製効率を向上させることができる。
【００３０】
（１９）前記Ａｒ濃度が７０％以上であっても良い。
上記方法によれば、Ａｒの精製効率をさらに向上させることができる。
【００３１】
（２０）大気圧をＰ１とし、前記加熱炉内の圧力をＰ２とし、前記第一のシャッタと前記第二のシャッタとの間の圧力をＰ３としたときに、Ｐ１≧Ｐ２≧Ｐ３、またはＰ２≧Ｐ１≧Ｐ３となるように、前記加熱炉内の圧力および前記シャッタ間の圧力を調節しても良い。
上記方法によれば、加熱炉内への大気の逆流を防止することができる。
【００３２】
（２１）前記ガス吸引口を前記第二のシャッタの底面に設けて、前記吸引ガスを吸引しても良い。
上記方法によれば、ガスの牽引流の向きに逆らうことなくガスを吸引することができるため、高い回収効率を実現することができる。
【００３３】
（２２）前記吸引ガスをガス精製装置に供給し、前記ガス精製装置で精製した不活性ガスを前記加熱炉内に循環させても良い。
上記方法によれば、吸引した不活性ガスを簡便に再利用することができる。
【００３４】
（２３）前記ガス吸引口と前記ガス精製装置との間にフィルタを設置しても良い。
上記方法によれば、ガスと共に吸引した異物がガス精製装置に送られて装置配管が詰まってしまうことを防止することができる。
【００３５】
（２４）前記ガス吸引口から吸引する前記吸引ガスに含まれる前記不活性ガスの量が、前記加熱炉に供給される前記不活性ガスの量に対して９５％以上であっても良い。
上記の製造条件を満たすことで、上記のようなガス回収率を実現することができる。
【００３６】
（２５）前記ガス吸引口から吸引する前記吸引ガスに含まれる前記不活性ガスの量が、前記加熱炉に供給される前記不活性ガスの量に対して９９％以上であっても良い。
上記の製造条件を満たすことで、上記のようなガス回収率を実現することができる。
【００３７】
（本発明の実施形態の詳細）
本発明の実施形態に係る光ファイバ線引装置および光ファイバ線引方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３８】
図１は、光ファイバ線引装置の一例を示す図である。
図１に示すように、光ファイバ線引装置１は、光ファイバ母材１００を加熱して線引するための加熱炉２と、加熱炉２に供給されたガスを回収するためのシャッタ機構３とを備えている。
【００３９】
加熱炉２は、中央部に配置された円筒状の炉心管２１と、炉心管２１を囲むように配置された加熱用のヒータ２２と、炉心管２１と連続するように炉心管２１の下側に設けられた円筒状の延長管２３とを有している。
【００４０】
炉心管２１には、不活性ガスが導入される導入口２４が設けられている。炉心管２１に導入される不活性ガスとしては、例えばヘリウム（Ｈｅ）を含有するガス、あるいはアルゴン（Ａｒ）を含有するガス等が用いられる。なお、ヘリウムを含有するガスとは、ヘリウム以外のガスを含まない純ヘリウムガスであってもよい。アルゴンを含有するガスも同様である。
【００４１】
炉心管２１内には、光ファイバ母材１００が母材吊り機構（図示省略）により吊り下げられる。吊り下げられた光ファイバ母材１００の下部が溶融されることにより、所定の外径となった光ファイバ１１０が連続的に得られるように線引される。
【００４２】
延長管２３には、炉心管２１で線引された光ファイバ１１０が連続的に通過される。延長管２３は、例えば炉心管２１と一体的に形成されても良く、炉心管２１に対して着脱可能に設けられていても良い。
【００４３】
シャッタ機構３は、図１および図２に示すように、延長管２３の下側（出口側）に延長管２３と連続するように設けられている。シャッタ機構３は、延長管２３と同等程度の大きさの径を有する円筒状の側壁３１と、側壁３１の上側を覆うように取り付けられた円盤状の上側シャッタ３２（第一のシャッタの一例）と、側壁３１の下側を覆うように取り付けられた円盤状の下側シャッタ３３（第二のシャッタの一例）とを有している。
【００４４】
シャッタ機構３は、上側シャッタ３２が延長管２３の下開口を塞ぐように延長管２３の下側に取り付けられている。上側シャッタ３２と下側シャッタ３３とは対向して設けられており、シャッタ機構３には側壁３１と上側シャッタ３２と下側シャッタ３３とで構成される円筒状のガス回収空間３４が形成されている。なお、シャッタ機構３は、延長管２３に対して着脱可能に設けられていても良い。また、シャッタ機構３において、上側シャッタ３２および下側シャッタ３３は、側壁３１に対して着脱可能に設けられていても良い。
【００４５】
上側シャッタ３２の中央部には、加熱炉２で線引された光ファイバ１１０が挿通される上側通過孔３５（第一の通過孔の一例）が形成されている。下側シャッタ３３の中央部には、上側通過孔３５を通過した光ファイバ１１０が挿通される下側通過孔３６（第二の通過孔の一例）が形成されている。上側通過孔３５の径は、下側通過孔３６の径よりも大きく形成されている。
【００４６】
また、下側シャッタ３３の底面には、ガス回収空間３４に回収された混合ガスをガス回収空間３４から外部へ吸引するための複数のガス吸引口３７が形成されている。これらのガス吸引口３７は、下側通過孔３６に対して、すなわち光ファイバ１１０の通過軸Ｘに対して回転対称の位置に形成されている。
【００４７】
複数のガス吸引口３７にはそれぞれ吸引管３７ａが接続されており、各々の吸引管３７ａは、環状の吸引管３７ｂによって互いに連通されている。また、環状の吸引管３７ｂには吸引管３７ｃが接続されており、ガス吸引口３７から吸引された混合ガスは、吸引管３７ａ、吸引管３７ｂ、および吸引管３７ｃを通ってフィルタ１１に供給される。なお、吸引管３７ｃには吸引制御部３８が接続されており、ガス回収空間３４から吸引される混合ガスの流量は、吸引制御部３８によって制御されている。
【００４８】
フィルタ１１の後段には、上記吸引された混合ガスから不活性ガスを分離精製するガス精製装置１２が設けられている。フィルタ１１で濾過された混合ガスは、連結管３９ａを通ってガス精製装置１２へ供給される。ガス精製装置１２の後段にはガス供給器１３が設けられており、ガス精製装置１２で精製された不活性ガスは、連結管３９ｂを通ってガス供給器１３へ供給される。また、ガス供給器１３には連結管３９ｃを介してガス補給装置１４が接続されており、必要に応じてガス補給装置１４からガス供給器１３へ不活性ガスが補給される。
【００４９】
ガス供給器１３に供給または補給された不活性ガスは、連結管３９ｄを通って炉心管２１の導入口２４から炉心管２１内に供給される。なお、ガス供給器１３およびガス補給装置１４には供給制御部４０が接続されており、ガス供給器１３から供給される不活性ガスの流量およびガス補給装置１４から補給される不活性ガスの流量は、供給制御部４０によって制御されている。
【００５０】
このような構成の光ファイバ線引装置１において、導入口２４から炉心管２１内に供給された不活性ガスは、炉心管２１と光ファイバ母材１００との空間を通って延長管２３内に流れ、光ファイバ１１０の線引により牽引されたダウンフローの牽引流となる。一方、シャッタ機構３では、ガス回収空間３４に回収された混合ガスがガス吸引口３７から吸引されているため、上側通過孔３５の近傍やガス吸引口３７の近傍において吸引流が発生しうる。例えば上側通過孔３５の近傍で吸引流が発生した場合、上側通過孔３５の径が小さいと、光ファイバ１１０に牽引されている不活性ガスの牽引流が吸引流によって引き剥がされ、上側通過孔３５の近傍の牽引流が乱される。上側通過孔３５を通過する段階の光ファイバ１１０は、温度が高く粘度も低い状態にあるため、牽引流が乱されるとその乱流の影響で光ファイバ１１０に曲がりが生じたり外径変動が生じたりする。
【００５１】
また、光ファイバ１１０の線引中における加熱炉２内では、例えば光ファイバ母材１００から揮発したシリカ成分が粒子化するシリカ粒子、炉内で使用するカーボン部品から剥がれたカーボン粒子等が絶えず発生する。これらの異物粒子は、不活性ガスの牽引流によって運ばれる。牽引流がシャッタ機構３に到達した際、上側通過孔３５の径が小さいと、異物粒子は上側通過孔３５を通過せず通過孔上に堆積したり、上側通過孔３５で牽引流と共に中心方向へ絞られて光ファイバ１１０に接触または付着する虞がある。
【００５２】
このため、上側通過孔３５の径は、例えば１３ｍｍ以上に形成されることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００５３】
ところが、シャッタ機構３の下側シャッタ３３には下側通過孔３６とガス吸引口３７とが形成されているため、ガス吸引口３７からガスが吸引されるとその吸引量によっては下側通過孔３６を介して外気（大気）がガス回収空間３４内に吸引されうる。吸引された大気は炉内の部品に酸化や劣化を生じさせうるため、上側シャッタ３２の上側通過孔３５から延長管２３内へ大気が流入するのを防止しなければならない。
このため、上側通過孔３５の径は、例えば３０ｍｍ以下に形成されることが好ましい。
【００５４】
また、上述したように、不活性ガスは、光ファイバ１１０の線引によりダウンフローの牽引流となっているため、光ファイバ１１０が下側シャッタ３３の下側通過孔３６を通過する際に不活性ガスも下側通過孔３６を通ってガス回収空間３４の外部へ排出されうる。
そこで、不活性ガスの外部流出を抑制するために、下側通過孔３６の径は、例えば２５ｍｍ以下に形成されることが好ましく、１３ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００５５】
次に、上記構成の光ファイバ線引装置１を用いた光ファイバ１１０の線引方法について説明する。
加熱炉２の炉心管２１内に光ファイバ母材１００を挿入し、ヒータ２２で光ファイバ母材１００の下部を加熱し溶融させる。溶融された光ファイバ母材１００は、溶融ガラスの自重と引っ張り力により所定の外径の光ファイバ１１０となって連続的に線引される。
【００５６】
炉心管２１内で線引された光ファイバ１１０は、延長管２３内を通過してシャッタ機構３の上側通過孔３５に挿通される。炉心管２１内で線引された直後の光ファイバ１１０は、加熱軟化された状態となっているが、延長管２３内を通過することによって、急冷が緩和されるとともに、ある程度、冷却硬化されて外径変動が抑えられる。
【００５７】
光ファイバ１１０の線引中には、導入口２４を介して炉心管２１内に不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）が供給される。ヘリウムガスは、炉心管２１内の空間および延長管２３内の空間を均一に満たすように導入される。
【００５８】
また、光ファイバ１１０の線引中には、ガス吸引口３７を介してシャッタ機構３のガス回収空間３４から混合ガスが吸引される。吸引される混合ガスには、光ファイバ１１０に牽引されて上側通過孔３５を通り延長管２３からガス回収空間３４に流入されたヘリウムガスのほか、シャッタ機構３の下側通過孔３６を通り外部からガス回収空間３４に流入された大気等が含まれる。
【００５９】
この場合、炉心管２１内に供給されるヘリウムガスの流量をＱｉｎとし、ガス回収空間３４から吸引される混合ガスの流量をＱｏｕｔとすると、２×Ｑｉｎ≧Ｑｏｕｔ≧Ｑｉｎとなるようにヘリウムガスの流量および混合ガスの流量が調整される。ヘリウムガスの流量は供給制御部４０によって制御され、混合ガスの流量は吸引制御部３８によって制御される。
【００６０】
例えば、ガス吸引口３７から吸引される混合ガスにおいては、混合ガス中におけるヘリウムガスの濃度が５０％以上となるように各ガスの流量（ガス供給量およびガス吸引量）が調整されることが好ましい。さらに、ヘリウムガスの濃度が７０％以上となるように各ガスの流量が調整されることがより好ましい。
なお、本例では不活性ガスとしてヘリウムガスを用いているが、アルゴンガスを用いた場合も同様である。
【００６１】
また、外部の圧力（大気圧）をＰ１とし、炉心管２１内および延長管２３内の圧力（加熱炉内の圧力）をＰ２とし、ガス回収空間３４内の圧力をＰ３としたとき、光ファイバ１１０の線引中におけるＰ２とＰ３は、Ｐ１≧Ｐ２≧Ｐ３、またはＰ２≧Ｐ１≧Ｐ３となるように調節される。Ｐ２およびＰ３の値は、供給制御部４０により制御されるヘリウムガスの供給量と吸引制御部３８により制御される混合ガスの吸引量とによって調節される。
【００６２】
ガス吸引口３７から吸引された混合ガスは、フィルタ１１に通され、混合ガスに含まれる異物粒子等の固形物が取り除かれてガス精製装置１２へと送られる。ガス精製装置１２では、ヘリウムガスと他のガスとが分離精製される。精製されたヘリウムガスは、再利用のためガス供給器１３に供給される。ここで予め用意されているヘリウムガスが必要に応じてヘリウムガス補給装置１４からガス供給器１３に補給される。供給および補給されたヘリウムガスは、ガス供給器１３から炉心管２１に供給される。
【００６３】
この場合、ガス精製装置１２で精製されるヘリウムガスの量、すなわちシャッタ機構３のガス吸引口３７から回収することができるヘリウムガスの量は、炉心管２１に供給されたヘリウムガスの量に対して９５％以上となるように各条件が設定されることが望ましい。さらに、回収されるヘリウムガスの量が供給されるヘリウムガスの量に対して９９％以上となるように条件設定されることがより望ましい。
【００６４】
線引された光ファイバ１１０は、シャッタ機構３の上側通過孔３５から下側通過孔３６へと挿通された後、図示しない冷却工程や被覆工程等を経て、ドラム等で巻き取られる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態の光ファイバ線引装置および光ファイバ線引方法によれば、シャッタ機構３の下側シャッタ３３に設けられている下側通過孔３６の径は、上側シャッタ３２に設けられている上側通過孔３５の径よりも小さく形成されている。これにより、光ファイバ１１０に牽引され下側通過孔３６を通って外部（大気）へ流出されてしまう不活性ガスの量を抑制することができる。よって、シャッタ機構３によって回収することが可能な不活性ガスの回収率を高くすることができる。
【００６６】
また、シャッタ機構３のガス回収空間３４から不活性ガスを吸引するガス吸引口３７が下側シャッタ３３の底面に設けられている。これにより、光ファイバ１１０に牽引されて発生する不活性ガスの牽引流の向きに逆らうことなく不活性ガスを下方向へと吸引することができ、不活性ガスの回収率をさらに高くすることができる。
【００６７】
また、ガス吸引口３７から吸引される混合ガスの流量（Ｑｏｕｔ）が炉心管２１に供給される不活性ガスの流量（Ｑｉｎ）よりも多くなるように調整されている。これにより、不活性ガスの回収ロスを少なくすることができ、さらに回収率を高くすることができる。
【００６８】
例えば、Ｑｏｕｔ＞Ｑｉｎとなるようにヘリウムガスを回収するとともに、下側通過孔３６の径を２５ｍｍ以下とすることで、炉心管２１に供給されるヘリウムガスの９５％以上を回収し再利用することが可能になる。さらに、上記下側通過孔３６の径を１３ｍｍ以下にすることにより、ヘリウムガスの９９％以上を回収し再利用することが可能になる。
【００６９】
また、２×Ｑｉｎ≧Ｑｏｕｔとなる条件で不活性ガスの流量および混合ガスの流量が調整されているので、回収した混合ガス内の精製対象ガスである不活性ガスの濃度を一定以上に保つことができ、不活性ガスの精製効率を向上させることができる。例えば、各ガスの流量を上記条件で調整することにより、不活性ガスの濃度を少なくとも５０％以上にすることが可能である。
【００７０】
また、シャッタ機構３の上側通過孔３５の径が３０ｍｍ以下となるように形成され、さらに大気圧Ｐ１、加熱炉内の圧力Ｐ２、およびガス回収空間内の圧力Ｐ３がＰ１≧Ｐ２≧Ｐ３、またはＰ２≧Ｐ１≧Ｐ３となるように調節されている。これにより、下側通過孔３６からガス回収空間３４内に大気が逆流した場合、その大気が上側通過孔３５を通って加熱炉２内に流入するのを防止することができる。
【００７１】
また、上側通過孔３５の径が１３ｍｍ以上となるように形成されているので、例えば上側通過孔３５の近傍で吸引流が発生しても、その吸引流の作用による不活性ガスの牽引流の乱れを抑制することができる。これにより、牽引流の乱れによる光ファイバ１１０への影響を減少させることができ、光ファイバ１１０の外径変動を抑制することができる。また、上側通過孔３５の径を２０ｍｍ以上となるように形成することで、光ファイバ１１０の外径変動をさらに抑制することができる。
【００７２】
また、下側シャッタ３３に形成された複数のガス吸引口３７は、光ファイバ１１０の通過軸Ｘに対して回転対称に配置されている。これにより、光ファイバ１１０がガス回収空間３４の径方向の一方方向へ引っ張られたり、上側シャッタ３２と下側シャッタ３３との間で発生する渦に巻き込まれてぶれたりすることを防止することができ、光ファイバ１１０の外径変動を抑制することができる。
【００７３】
また、上側通過孔３５の径が１３ｍｍ以上となるように形成されているので、加熱炉２内で発生した異物粒子が上側通過孔３５を通過しないで通過孔上に堆積されたり、上側通過孔３５で牽引流と共に中心方向（通過する光ファイバの方向）へ絞られるのを抑制することができる。これにより、異物粒子が光ファイバ１１０に接触したり付着したりするのを抑制することができる。また、上側通過孔３５の径を２０ｍｍ以上となるように形成することで、光ファイバ１１０への異物粒子の接触または付着をさらに抑制することができる。
【００７４】
また、ガス吸引口３７から吸引された混合ガスをガス精製装置１２で精製し、精製された不活性ガスを加熱炉２に供給するように構成されている。これにより、吸引した不活性ガスを簡便に再利用することができる。
【００７５】
また、吸引された混合ガスを濾過するフィルタ１１がガス精製装置１２の前工程に配置されている。これにより、混合ガスに含まれる異物粒子をフィルタ１１で除去することができ、ガス精製装置１２の配管が異物粒子で詰まってしまうことを防止することができる。
【００７６】
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１：光ファイバ線引装置
２：加熱炉
３：シャッタ機構
１１：フィルタ
１２：ガス精製装置
２１：炉心管
２３：延長管
３１：側壁
３２：上側シャッタ（第一のシャッタの一例）
３３：下側シャッタ（第二のシャッタの一例）
３４：ガス回収空間
３５：上側通過孔（第一の通過孔の一例）
３６：下側通過孔（第二の通過孔の一例）
３７：ガス吸引口
１００：光ファイバ母材
１１０：光ファイバ
【図１】
2018193262.tif 000003
【図２】
2018193262.tif 000004