(57)【要約】【課題】内部が不活性ガス等で与圧された、抵抗発熱体を用いた電気炉の上部蓋を貫通して、垂直方向に連続的に挿入される貫通部材と上部蓋の貫通孔との間を容易にシールでき、炉内ガスの漏洩を最小限に抑えることができ、かつ摩擦抵抗が殆どない状態で自由に水平方向に移動できる、電気炉の軸シール機構を提供する。【解決手段】上部蓋３の貫通孔９に貫通部材１０が挿通される電気炉において、該上部蓋３の上にシール機構部材４が載せられ、該上部蓋３の上面と該シール機構部材４の下面との間に、加圧された気体を介在させることにより、上部蓋３の貫通孔９と貫通部材１０との間を軸シールすることを特徴とし、上部蓋の上面又は該上面と対向するシール機構部材の下面には、上部蓋３の貫通孔９に挿通される貫通部材１０と同心に形成された円弧状溝５を有し、該円弧状溝５に供給される気体の流量は調節弁７を介して調節される。【選択図】　　図１
2004051467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部蓋の貫通孔に貫通部材が挿通される電気炉において、該上部蓋の上にシール機構部材が載せられ、該上部蓋の上面と該シール機構部材の下面との間に、加圧された気体を介在させることにより、上部蓋の貫通孔と貫通部材との間隙から漏洩するガスをシールすることを特徴とする電気炉の軸シール機構。
【請求項２】
上部蓋の上面又は該上面と対向するシール機構部材の下面に、上部蓋の貫通孔に挿通される貫通部材と同心に形成された円弧状溝を設け、該円弧状溝に供給される気体の流量が調節弁を介して調節される請求項１に記載の電気炉の軸シール機構。
【請求項３】
上部蓋の上面とシール機構部材の下面とが対向する面内に、静圧気体によるスラスト軸受を形成する請求項１又は２に記載の電気炉の軸シール機構。
【請求項４】
円弧状溝に供給される気体の圧力に、適切な周波数の変動成分を重畳させる請求項１乃至３のいずれかに記載の電気炉の軸シール機構。
【請求項５】
シール機構部材の貫通孔と貫通部材との間に弾性を有するリップ状部材により、貫通部材を支承するシールを有している請求項１乃至４のいずれかに記載の電気炉の軸シール機構。
【請求項６】
シール機構部材の貫通孔と貫通部材との間に静圧気体が介在するように構成された軸受により、貫通部材を支承するシールを有している請求項１乃至４のいずれかに記載の電気炉の軸シール機構。
【請求項７】
光ファイバ母材の細径化に用いる電気炉が、請求項１乃至６のいずれかに記載の電気炉の軸シール機構を備えていることを特徴とする光ファイバ母材加工用電気炉。
【請求項８】
光ファイバの線引き等に用いる電気炉が、請求項１乃至６のいずれかに記載の電気炉の軸シール機構を備えていることを特徴とする光ファイバ母材加工用電気炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気炉の上部蓋の貫通孔に挿通される貫通部材と該上部蓋の貫通孔との間をシールする電気炉の軸シール機構及びこれを備えた光ファイバ母材加工用電気炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材を所望の径に延伸加工したり、光ファイバに線引き加工する際に使用される抵抗発熱体を用いた電気炉は、発熱体の酸化防止のため、炉内を不活性ガスで与圧しており、電気炉の上部蓋を貫通して垂直方向に、連続的に挿入される被加熱体又はこれを支える支持部材（以下、貫通部材と総称する）がある場合には、貫通孔からの炉内不活性ガスの漏洩防止が要求される。
【０００３】
この要求に対しては、従来、貫通孔に耐熱性軸シールを用いて炉内の気密性を維持している。例えば、実開昭６３−２７４４５号公報は、光ファイバ母材の延伸中、炉本体内の気密性を保持するために、電気炉本体の上部挿入口の上に煙突を設け、光ファイバ母材の上端に第１のシール円板を摺動可能に係止し、さらに、煙突の上端に第２のシール円板を載置したものであり、延伸が進んで第１のシール円板が挿入口の上面に密着すると、挿入口で炉本体内の気密が得られるという２段シールを開示している。
【０００４】
しかしながら、貫通部材の水平方向における位置が一定している場合には、通常の耐熱性軸シールを用いることで炉内不活性ガスの漏洩を防止できるが、何らかの理由により、貫通部材の水平方向の位置を制御する必要性がある場合には、単純な問題ではなくなる。
そのような場合、水平方向に移動可能なフローティング構造を有する軸シールが要求されるが、一般に水平方向に移動するフローティング構造が接触式の場合には、シール効果を上げようとすると、移動の際に発生する摩擦抵抗が増大する。
【０００５】
このように、従来の接触式の軸シールで貫通部材の水平方向の位置を制御するには、摩擦抵抗のために位置制御の精度が悪く、甚だしい場合には殆ど制御不能になるという問題点があった。
例えば、光ファイバ母材用のプリフォーム製造工程には、抵抗発熱式の電気炉を用いて長尺の母材インゴットを加熱する工程があり、これらの工程では、長尺の母材インゴットが電気炉の上部蓋の貫通孔から垂直方向に連続して挿入され、処理される。このとき、抵抗発熱体の酸化による消耗を防ぐために、炉内は一般に不活性ガスで与圧されており、上部蓋の貫通孔から炉内ガスが外部に漏洩することは望ましくない。
【０００６】
炉内への長尺ガラスロッド等の貫通部材の挿入に際して、上部蓋を貫通する貫通部材の位置が固定されている場合には、挿入される貫通部材の外径に合わせて、上部蓋の貫通孔に適切な耐熱性の軸シール部材を装着することにより、炉内ガスの漏洩防止を図ることができる。
【０００７】
また、炉心に対して貫通部材の軸心位置を制御する必要がある場合には、貫通部材の位置調整代に見合った量だけ貫通孔の内径を広げておき、貫通部材と貫通孔との間に生じた隙間をシールするために、フローティング式の軸シールが必要になる。
このとき使用される従来のフローティング式軸シールを図２に示す。
【０００８】
図２は、電気炉本体２１の上部に設けられた上部蓋２２の近傍のみを示している。内径の大きな貫通孔２３を有する上部蓋２２の上に、貫通部材２４用の軸シール２５が嵌装されたシール機構部材２６を載せ、さらに、このシール機構部材２６の上部蓋２２との対向面に、接触式シールリング２７を装着して、炉内ガスの漏洩を防止している。
このため、貫通部材２４の軸心位置を水平方向に移動する必要がある場合には、シールリング２７による摩擦抵抗のために、位置の制御系に不感帯を生じる等の不具合があった。特に、水平方向の駆動系に剛性が足りない場合には、この摩擦抵抗は大きな問題になる。
【０００９】
また、上部蓋２２を貫通して挿入される貫通部材２４の挿入位置が固定されている場合には、貫通部材２４に曲り、例えば、長尺ガラスロッドに無視できない曲りがあると、上部蓋２２の貫通孔２３に嵌装された耐熱性の軸シール２５と長尺ガラスロッドが擦れ合い、長尺ガラスロッドの表面に有害な傷が付くという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、内部が不活性ガス等で与圧された、抵抗発熱体を用いた電気炉の上部蓋を貫通して、垂直方向に連続的に挿入される貫通部材と上部蓋の貫通孔との間を容易にシールでき、炉内ガスの漏洩を最小限に抑えることができ、かつ摩擦抵抗が殆どない状態で自由に水平方向に移動できる、電気炉の軸シール機構を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気炉の軸シール機構は、上部蓋の貫通孔に貫通部材が挿通される電気炉において、該上部蓋の上にシール機構部材が載せられ、該上部蓋の上面と該シール機構部材の下面との間に、加圧された気体を介在させることにより、上部蓋の貫通孔と貫通部材との間隙から漏洩するガスをシールすることを特徴としている。
【００１２】
上部蓋の上面又は該上面と対向するシール機構部材の下面には、上部蓋の貫通孔に挿通される貫通部材と同心に形成された円弧状溝が設けられ、該円弧状溝に供給される気体の流量は調節弁を介して調節することができる。
本発明の軸シール機構は、上部蓋の上面とシール機構部材の下面とが対向する面内に、静圧気体によるスラスト軸受が形成される。
【００１３】
また、円弧状溝に供給される気体の圧力に、適切な周波数の変動成分を重畳させることができる。
また、本発明の軸シール機構は、シール機構部材の貫通孔と貫通部材との間に、弾性を有するリップ状部材によるシールにより、あるいは静圧気体が介在するように構成された軸受により、貫通部材を支承するシールが設けられている。
上記軸シール機構を備えた電気炉は、光ファイバ母材の細径化や、光ファイバの線引きなど、光ファイバ母材加工用電気炉として好適に用いられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、静圧気体スラスト軸受面を上部蓋の上に形成することにより、水平方向への貫通部材の移動に対して、無接触で追随可能な非接触式フローティング構造を有する軸シール機構を実現したものであり、これにより、従来の接触式フローティング構造の軸シールが有していた摩擦抵抗を大幅に低減し、貫通部の水平方向の位置制御精度を大幅に向上することができる。
【００１５】
以下、本発明の電気炉の軸シール機構について、図１を用いて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な態様が可能である。
図１は、被加熱体を連続的に挿入し、抵抗発熱体で加熱処理する電気炉の上部構造のみを示しており、炉内は不活性ガス等で与圧されている。
電気炉本体１の上部には、上部部材２、さらにその上に上部蓋３が上部部材２と一体的に設けられ、該電気炉の蓋部を形成している。この上部部材２は、上部蓋３が受ける熱負荷を軽減し、そのライフ延長に貢献している。
【００１６】
上部蓋３の上にはシール機構部材４が載置され、これには上部蓋３の上面と対向する面に円弧状溝５が設けられ、この円弧状溝５に、フレキシブルな配管６及び流量調節弁７を介して適切に加圧された窒素等の不活性ガスを外部から供給することにより、不活性ガスは円弧状溝５から内外周方向に流れ出し、上部蓋３とシール機構部材４との間の隙間に、この隙間の距離、ガスの供給圧力及び流量調節弁７の絞りにより決定される流体圧力分布を形成する。すなわち、これにより静圧気体によるスラスト軸受けが形成される。なお、円弧状溝５を上部蓋３の上面に設けても同様の効果が得られる。
【００１７】
この流体圧力分布により、挿入する際にシール機構部材４との間で発生する挿入反力に抗して浮上することが可能になり、上部蓋３とシール機構部材４との間の隙間に静圧気体スラスト軸受８が構成される。
また、貫通孔９から漏洩しようとする炉内の不活性ガスは、上部蓋３とシール機構部材４との間に形成されている静圧気体スラスト軸受面の流体圧力分布のために、上部蓋３とシール機構部材４との間の間隙からの漏洩は防止され、同時に貫通部材１０とシール機構部材４との間の間隙からの漏洩は軸シール１１によりシールされるので、炉内の不活性ガスが外部に漏洩することはない。
【００１８】
なお、円弧状溝５に供給される気体の圧力に、適切な周波数の変動成分を重畳させることにより、ディザー効果を持たせることができる。すなわち、接触面に微振動を与えることで、摩擦を低減させることができ、いわゆるビビリ振動を解消することができる。
【００１９】
本発明の軸シール機構は、上記構成とすることで非接触式の静圧気体スラスト軸受８が形成され、貫通部材１０を水平方向に駆動する際の摩擦抵抗は大幅に低減される。上部蓋３とシール機構部材４との間の隙間（シール機構部材４の浮上量）は非常に僅かでよく、静圧軸受が消費する気体の量も少なくて済む。さらに、貫通部材１０とシール機構部材４との間の漏洩は軸シール１１により容易にシールされ、炉内ガスの漏洩は最小限に抑えられる。
【００２０】
なお、図示はしていないが、上述の軸シール１１は、弾性を有するリップ状部材によるシールを設けてもよく、あるいは、静圧気体が介在するように構成された軸受、例えば、静圧気体ジャーナル軸受を設けてもよく、後者の場合、貫通部材と全く接触する部分を持たない軸シール機構を構成することができる。
【００２１】
本発明の軸シール機構は、光ファイバ母材インゴットを加熱・延伸して光ファイバ用プリフォームとする延伸炉や、プリフォームを線引きして光ファイバを得る線引き炉等の光ファイバ母材加工用電気炉に適用することもできる。例えば、線引き炉において、仮に曲り量が従来より大きなプリフォームを使用する場合でも、プリフォームが貫通する部分のシールが水平方向に自由に動き得るので、プリフォームに横方向の力が掛からず傷が付かない、という利点がある。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の優れた効果が得られる。
１）本発明の軸シール機構は非接触式フローティング構造を有し、水平方向に駆動されるシール機構部材の摩擦抵抗が極めて小さいので、貫通部材の水平方向に対する位置制御を極めて高い精度で行うことができる。
２）貫通部材の水平方向位置が固定され、貫通部材に無視できない曲りがある場合においても、シール機構部材全体が、摩擦抵抗が殆どない状態で自由に水平方向に動き得るので、シール部が原因となる貫通部材の傷付きは防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス漏洩シール機構を示す概略説明図である。
【図２】従来のガス漏洩シール機構（フローティング式軸シール）を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１，２１．……電気炉本体、
２．……上部部材、
３，２２．……上部蓋、
４，２６．……シール機構部材、
５．……円弧状溝、
６．……配管、
７．……流量調節弁、
８．……静圧気体スラスト軸受、
９，２３．……貫通孔、
１０，２４．……貫通部材、
１１．……接触式または静圧軸受け式軸シール、
２５．……軸シール、
２７．……接触式シールリング。
【図１】
2004051467.tif 000003
【図２】
2004051467.tif 000004