(57)【要約】【課題】光ファイバ線引炉体における上端部に設けられた光ファイバ母材の貫通孔と光ファイバ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光ファイバ母材の線引にも対応することが可能なシール構造を提供する。【解決手段】本発明の光ファイバ母材のシール構造は、光ファイバ線引炉体の上端部（以下、線引炉体上端部）１１ａにおいて、光ファイバ母材１を上記線引炉体に貫通させるために設けられた貫通孔と、光ファイバ母材１との間に生じる隙間をシールする。このシール構造は、そのために、上記隙間の幅より大きい幅をもった帯状部材２１を線引炉体上端部１１ａにおいて光ファイバ母材１の側面に巻付けて、上記隙間をシールし、且つ帯状部材２１の巻付張力を一定に保つように調節する調節機構（張力調整部２４及び固定部２５で例示）を備える。【選択図】図２
2012076972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ線引炉体の上端部において、円形断面の光ファイバ母材を前記線引炉体に貫通させるために設けられた貫通孔と、前記光ファイバ母材との間に生じる隙間をシールする光ファイバ母材のシール構造であって、
前記隙間の幅より大きい幅をもった帯状部材を、前記線引炉体の上端部において前記光ファイバ母材の側面に巻付けて前記隙間をシールし、且つ前記帯状部材の巻付張力を一定に保つように調節する調節機構を備えていることを特徴とする光ファイバ母材のシール構造。
【請求項２】
前記帯状部材は、１００℃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母材のシール構造。
【請求項３】
前記帯状部材は、フェルト状のカーボンであることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材のシール構造。
【請求項４】
前記帯状部材は、前記光ファイバ母材の直径に合わせて、前記光ファイバ母材に巻付けた形状に成型されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ母材のシール構造。
【請求項５】
前記帯状部材及び前記調節機構を複数セット有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ母材のシール構造。
【請求項６】
前記帯状部材の上側に載置する錘をさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ母材のシール構造。
【請求項７】
前記光ファイバ母材の上側には、該光ファイバ母材を上側から支持するための支持棒が連結されるとともに、前記支持棒を貫通し前記光ファイバ母材の上側に載置される第２のシール部材を備え、
光ファイバの線引が進み前記光ファイバ母材及び前記支持棒が下降して、前記帯状部材から前記光ファイバ母材が離脱する前に、前記第２のシール部材の下端面が前記帯状部材に接する状態または前記線引炉体上端部に接する状態に移行して、シール状態を維持す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母材のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ線引炉体の上端部における光ファイバ母材のシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、例えば石英を主成分として形成された光ファイバ母材を線引炉体にて加熱して引き出される。この線引炉体の内部には内部の材料の酸化を防ぐために不活性ガスまたは窒素ガス（以下、不活性ガス等と称す）が充填されているが、この不活性ガス等は、線引炉体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、線引炉体の上端部における光ファイバ母材の導入口の隙間からも漏れることになる。従って、不活性ガス等の補充量を少なくするためには、上記導入口の隙間から不活性ガス等が漏れにくいようにシールする必要がある。
【０００３】
上記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体の上端部の挿入孔と光ファイバ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、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、上記隙間の間隔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。
【０００４】
特許文献１には、光ファイバ母材の周りを囲むように線引炉体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光ファイバ母材に常に密着するように線引炉体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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のようなシール構造では、上部シールリングの構造が複雑になってしまうとともに、径の変動が大きい光ファイバ母材に対してシールするのは困難であり、径変動分を吸収できないと考えられる。
【０００７】
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバ線引炉体における上端部に設けられた光ファイバ母材の貫通孔と光ファイバ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光ファイバ母材の線引にも対応することが可能なシール構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光ファイバ母材のシール構造は、光ファイバ線引炉体の上端部において、円形断面の光ファイバ母材を上記線引炉体に貫通させるために設けられた貫通孔と、光ファイバ母材との間に生じる隙間をシールするシール構造であって、上記隙間の幅より大きい幅をもった帯状部材を、上記線引炉体の上端部において光ファイバ母材の側面に巻付けて上記隙間をシールし、且つ上記帯状部材の巻付張力を一定に保つように調節する調節機構を備えている。
【０００９】
上記帯状部材は、１００℃以上の耐熱性をもち、フェルト状のカーボンであることが好ましく、光ファイバ母材に巻付けた形状に成型されていることが好ましい。
また、上記帯状部材及び上記調節機構を複数セット有するようにしてもよく、上記帯状部材の上側に載置する錘をさらに有するようにしてもよい。
【００１０】
また、光ファイバ母材の上側には、光ファイバ母材を上側から支持するための支持棒が連結されるとともに、支持棒を貫通し前記光ファイバ母材の上側に載置される第２のシール部材を備え、光ファイバの線引が進み光ファイバ母材及び支持棒が下降して、上記帯状部材から光ファイバ母材が離脱する前に、上記第２のシール部材の下端面が上記帯状部材に接する状態または上記線引炉体上端部に接する状態に移行して、シール状態を維持することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光ファイバ母材のシール構造によれば、光ファイバ線引炉体における上端部に設けられた光ファイバ母材の貫通孔と光ファイバ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光ファイバ母材の線引にも対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るシール構造と光ファイバ線引炉体の概略を説明するための図である。
【図２】本発明に係るシール構造の一例を示す図である。
【図３】図１の光ファイバ線引工程でシール構造の変化を説明するための図である。
【図４】本発明に係るシール構造における帯状部材の巻き方の例を説明するための図である。
【図５】本発明に係るシール構造の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明に係るシール構造の一例と光ファイバ線引炉体を示し、図中、１は光ファイバ母材、１０は光ファイバ線引炉体（以下、単に線引炉体という）である。
図１に示すように、線引炉体１０は、炉筐体１１と、その内部に設けられた炉心管１２と、炉心管１２の外周に設けられた筒状のヒータ１３、ヒータ１３の外周に設けられた断熱材１４とを備える。また、線引炉体１０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１２内やヒータ１３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。
【００１４】
また、線引炉体１０において、光ファイバ母材１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、光ファイバ母材１の上側には、その光ファイバ母材１を上側から吊り下げて支持するための支持棒２が連結されている。この支持棒２は、光ファイバ母材１と一体に形成されたものでもよいが、光ファイバ母材１の断面よりは小さい断面をもつものとする。支持棒２の断面形状としては円形が挙げられるが、それに限ったものではない。また、支持棒２と光ファイバ母材１とを接続するために別途、接続部（嵌合部）を設けてもよい。
【００１５】
このような線引炉体１０における光ファイバ線引工程を概略的に説明する。線引炉体１０では、炉内の光ファイバ母材１の下部を炉心管１２内でヒータ１３により加熱し、加熱溶融されて細径となった光ファイバ母材１の下端から光ファイバ３を溶融垂下させて、炉筐体１１の下端部に設けられた排出孔１６からその光ファイバ３を引き出す。そして、線引が進むに連れて、光ファイバ母材１を移動機構により徐々に下げていく。なお、第２のシール部材２３については後述する。
【００１６】
本発明に係るシール構造は、線引炉体１０の上端部１１ａにおいて光ファイバ母材１を貫通させるために設けられた貫通孔と、光ファイバ母材１との間に生じる隙間１５をシールするための構造である。図１では炉心管１２の内壁の上端部がそのまま線引炉体１０の上端部１１ａの貫通孔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１２の内径ｄよりさらに狭い貫通孔となる上蓋を炉心管１２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、この狭い貫通孔と光ファイバ母材１との間に生じる隙間となる。
【００１７】
また、光ファイバ母材１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凸凹が存在してもよく、また楕円形などであってもよい。また、上記貫通孔の断面は円形としておけばよいが、この精度は問わない。
【００１８】
そして、本発明に係る光ファイバ母材のシール構造は、帯状部材２１を用いた巻付張力の調節機構を備えている。
帯状部材２１は、温度１００℃以上に耐えうる耐熱性をもった部材で構成され、且つ、上記隙間１５の幅より、少なくとも上端部１１ａに載置する部分だけ大きい幅をもった部材である。なお、帯状部材２１に耐熱性をもたせる代わりに、水冷方式などにより、帯状部材２１を冷やす構造としてもよい。帯状部材２１は、例えば、略長方形の断面形状をもった紐状の部材であるため、紐状部材とも言える。但し、帯状部材２１の断面形状は円形などでもよい。図１の例では、隙間１５の幅とは、炉心管１２の直径ｄから光ファイバ母材１の直径φを引いて半分にした値となる。但し、実際には光ファイバ母材１の直径には径変動があるため、上記隙間１５として想定される距離（好ましくは想定される最大距離）に基づき帯状部材２１の幅を決定すればよい。
【００１９】
例えば、光ファイバ母材１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１２の直径ｄが１２０ｍｍ程度であればよいため、隙間１５の幅は１０〜２０ｍｍ程度となる。この場合、帯状部材２１の幅を例えば４０ｍｍ程度にしておけば、帯状部材２１の外周側で十分に上端部１１ａに載置させることができる。
【００２０】
帯状部材２１はフェルト状の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、やわらかい素材であるため、摩擦係数を小さく加工することができるため光ファイバ母材１を傷付ける心配もないためである。また、カーボンは、プレス成型により容易に成型することができる点でも好ましい。帯状部材２１の材料としては、カーボンの他に例えばガラスウール（石英ウールも含む）などを採用することができる。なお、帯状部材２１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、不活性ガスを帯状部材２１に噴き付けるようにするなどして、帯状部材２１の周囲を不活性ガス雰囲気としておくことが望ましい。
【００２１】
上記巻付張力の調節機構は、帯状部材２１を上端部１１ａの外側から光ファイバ母材１の側面に巻付けて隙間１５をシールし、帯状部材２１の巻付張力を一定に保つように調節する。この巻付張力を一定に調整することは、光ファイバ母材１と帯状部材２１との接触圧力を調整することを意味する。この調節は、帯状部材２１を緩めたり引っ張ったりすることで行うことができる。
【００２２】
上記巻付張力の調節機構としては、例えば、図２に示すように、光ファイバ母材１の周りを１周巻付けた帯状部材２１の一端に固定部２５を設け、他端側に張力調整部２４を設けた機構としてもよい。固定部２５は、帯状部材２１の長手方向の一端を固定する部位であり、単なる固定器具で構成することができる。他端側に設けられた張力調整部２４は、固定部２５によって固定された一端側から光ファイバ母材１の側面に巻付けられた帯状部材２１の他端側を保持し、帯状部材２１の巻付張力を一定に保つように調節する。固定部２５及び張力調整部２４は、線引炉体１０の上端部１１ａに設けてもよいし、線引炉体１０から離間した位置に別途設けてもよい。
【００２３】
張力調整部２４は、上記他端側にて帯状部材２１を巻き取ったり送り出したりするリール機構をもたせ、上記一端（つまり固定部２５の位置）からの帯状部材２１の長さを調整することで、上記巻付張力を一定に保てばよい。張力調整部２４としては、リール機構を具備する代わりに、帯状部材２１の他端を固定してその固定位置を平行移動により調整させることで、巻付張力を一定に保つスライド機構を具備してもよい。
【００２４】
また、調節機構として、一端を固定し他端を稼動させることを前提として説明しているが、帯状部材２１の長手方向の両端を均等に引っ張るように、両端で長さを調節する機構としてもよいし、両端の位置を調節する機構としてもよい。
なお、張力調整部２４としては、帯状部材２１をばねで引っ張るような構成を採用してもよく、単に錘をぶら下げるだけでもよい。その場合には上記巻付張力を、帯状部材２１が光ファイバ母材１に十分接触するだけの、一定張力以上になるように保てばよい。なお、巻付張力を一定になるように保っても、光ファイバ母材１との摩擦力などにより、実際の巻付張力は一定とはならない場合もある。
【００２５】
また、帯状部材２１の上側に載置する錘２２を有することが好ましい。錘２２は金属製でリング状の断面をもつ形状をしている。錘２２は、炉筐体１１に対して何らかの接続手段により固定しておいてもよいし、固定しておかなくてもよい。また、錘２２を設けない場合には、帯状部材２１が自重によりシールできるように帯状部材２１の設計をしておけばよい。
【００２６】
このように、本発明に係る光ファイバ母材のシール構造は、光ファイバ母材１が太い所では帯状部材２１を緩め、細くなったら締めるといった簡易な構造で隙間１５をシールすることが可能で、また巻付張力を一定に保つ構造であるため、光ファイバ母材１の径変動も自動的に吸収でき、さらに多少の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、帯状部材２１として耐熱性がある部材を用いるため、熱で溶けたりすることもない。
【００２７】
また、図１に示したように光ファイバ母材１に支持棒２が設けられた構成では、線引工程の進行により、支持棒２が炉心管１２の位置まで下がる場面、つまり支持棒２が線引炉体１０の上端部１１ａより下に位置する場面がある。
そのような場面でも炉内をシールし続けるために、本発明に係る光ファイバ母材のシール構造は、第２のシール部材２３を有することが好ましい。第２のシール部材２３は、支持棒２を貫通し光ファイバ母材１の上側に載置される蓋であり、図示したように、支持棒２用の貫通孔２３ａと肩部２３ｂとを有する。第２のシール部材２３の材料としては、例えば石英や金属などが挙げられる。
【００２８】
そして、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）でその進み具合を例示するように、光ファイバ３の線引が進み光ファイバ母材１及び支持棒２が下降しても、帯状部材２１から光ファイバ母材１が離脱する前に、第２のシール部材２３の下端面２３ｃが帯状部材２１に接する状態または上端部１１ａに接する状態に移行して、シール状態を維持する。
【００２９】
まず、図３（Ａ）に示す状態は、調節機構により帯状部材２１が光ファイバ母材１の側面に巻付いたまま、第２のシール部材２３の下端面２３ｃが帯状部材２１または上端部１１ａに接していない状態である。図３（Ｂ）に示す状態は、調節機構により帯状部材２１が光ファイバ母材１の側面に巻付いたまま、且つ第２のシール部材２３の下端面２３ｃが帯状部材２１または上端部１１ａに接する状態である。なお、この状態では、第２のシール部材２３の本体部分の底面２３ｄは光ファイバ母材１の上面から浮いている。図３（Ｃ）に示す状態は、帯状部材２１が光ファイバ母材１から離脱した状態である。図３（Ｃ）で示す状態は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）で示す状態のように隙間１５が帯状部材２１によりシールされてはいないが、代わりに第２のシール部材２３により炉心管１２と支持棒２との間に生じる大きな隙間を塞ぐことで、シール状態が保たれている。なお、図３（Ｃ）で示す状態では帯状部材２１が支持棒２に巻付いていないが、これは張力調整部２４での張力調整を限定することで実現できる。
【００３０】
なお、第２のシール部材２３が肩部２３ｂを有することを前提として説明したが、第２のシール部材２３は単なる円盤に支持棒２の貫通孔２３ａを開けただけの形状、すなわち図１及び図３において本体の底面２３ｄと肩部２３ｂの下端面２３ｃとが同じ面になるような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。
【００３１】
次に、帯状部材２１及び調節機構の他の構成例について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は本発明に係るシール構造における巻き方の例を示す図で、図５は本発明に係るシール構造の他の構成例を示す図である。
図４（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、図２の帯状部材２１及び光ファイバ母材１を矢視Ａ，Ｂ方向から見た図である。図４（Ａ）に示すように帯状部材２１の左側２１Ｌが右側２１Ｒに乗り上げているため、また図４（Ｂ）に示すように帯状部材２１の中央部分（巻き部分）２１Ｃが右側２１Ｒに乗り上げているため、上端部１１ａと接すると隙間が生じる。
【００３２】
このように、帯状部材２１の断面形状が長さ方向に渡って一定であった場合、帯状部材２１の重ね合わせ部分によって隙間が生じる場合がある。帯状部材がある程度柔らかい素材であればこの隙間はあまり問題とはならないが、問題となる場合には、このような隙間を埋めるように、光ファイバ母材１の径変動を考慮して重なり合う可能性がある部分を切り欠いて、一方の面のみに若しくは双方の面に、凹部を形成しておけばよい。
【００３３】
図４（Ｃ），（Ｄ）はそのような凹部を双方の面に形成した場合の巻付け状態を示す図で、それぞれ図４（Ａ），（Ｂ）に対応する図である。図４（Ｃ），（Ｄ）で示すように、帯状部材の左側２１ａＬの一部に凹部を設け、右側２１ａＲの一部に凹部を設け、これらの凹部が噛み合うことで、一番下の面で隙間を生じさせないようにする。これにより、上端部１１ａとの間から不活性ガス等が漏れることを防ぐことができる。特に、図４（Ｃ），（Ｄ）の例のように、帯状部材は巻付けた状態でいずれの位置でも同じ高さを有するようにしておくことが好ましい。これにより、後述する帯状部材の多段積み上げが容易に実施できる。
【００３４】
また、帯状部材２１及び調節機構を複数セット有するようにしてもよい。図４（Ｅ）は、図４（Ｃ），（Ｄ）で示した帯状部材を逆巻きに２段設けた場合の例を示しており、その上面図は図５（Ａ）に示す通りである。
このようなシール構造は、図４（Ｅ）及び図５（Ａ）で示すように、まず下段の帯状部材の左側２１ｃＬの一部に凹部を設け、右側２１ｃＲの一部に凹部を設け、これらの凹部が噛み合うことで、一番下の面で隙間を生じさせないようにする。下段の帯状部材の左側２１ｃＬには張力調整部２４ｃが接続されており、右側２１ｃＲには固定部２５ｃが接続されている。
【００３５】
そして、その上に、左側２１ｂＬ、中央部分２１ｂＣ、右側２１ｂＲで構成される上段の帯状部材が載置される。この帯状部材も下段の帯状部材と同様に一番下の面（下段の帯状部材と接する面）で隙間を生じさせないようにしている。上段の帯状部材の左側２１ｂＬには固定部２５ｂが接続されており、右側２１ｂＲには張力調整部２４ｂが接続されている。複数セット巻くことで、ガスの漏れ量をさらに抑制できるようになる。
【００３６】
また、複数セット設ける他の例としては、図５（Ｂ）に示すように、下段に帯状部材２１ｄを半周巻きして一方に張力調整部２４ｄを接続して他方に固定部２５ｄを接続し、上段に帯状部材２１ｅを半周巻きして一方に固定部２５ｅを接続して他方に張力調整部２４ｅを接続してもよい。ここで、張力調整部２４ｄ，２４ｅは光ファイバ母材１の軸に対象な位置に配置しているが、これはより巻付張力の調整を行いやすくするためである。図５（Ｂ）の例では、帯状部材２１ｅの曲がる部分において下側に帯状部材２１ｄが存在しないため、隙間が生じて不活性ガス等が漏れる可能性があるが、この下側の空間もできるだけ埋めるような凸部を帯状部材２１ｅに設けておけばよい。
なお、錘２２を設置する場合には、複数の帯状部材を設置した状態（巻付けた状態）で、一番上に設置する帯状部材の上側に錘２２を設置すればよい。
【００３７】
また、同様の効果は、調節機構が、帯状部材を２回分以上巻付けた状態で巻付張力を一定に保つようにすることでも得られる。２回分とは、特に図示しないが、図４（Ａ），（Ｂ）で説明した帯状部材２１の巻き方をそのまま２回繰り返すことを意味する。なお、錘２２を設置する場合には、帯状部材２１を設置した状態（巻付けた状態）で、一番上に錘２２を設置すればよい。また、１つの帯状部材２１で複数回分巻いて、且つ複数の帯状部材及び調節機構のセットを設けてもよい。
【００３８】
以上、帯状部材について様々な形状を説明したが、帯状部材は、巻く前から、光ファイバ母材１の直径に概略合わせて光ファイバ母材１に巻付けた形状に成型されていることが好ましく、想定される最大径にあった巻付け形状に概略成型されていることがより好ましい。例えば、上述したようにカーボンであればプレス成型も可能であり、このような状態の形状にも容易に成型することができる。
【００３９】
また、帯状部材の厚みは、薄くてもよく、厚さ１ｍｍ程度やさらに薄くてもよい。帯状部材の厚さが大きいと、上述したように、帯状部材の重なり部分と重ならない部分との差によって生じる隙間からの漏れを考慮する必要が生じてくるが、薄い場合には考慮しなくてもよくなる。また、複数セット設ける場合や複数周巻く場合に、一段目（一周目）については、他の段と異なり、帯状部材を薄くしておくことで帯状部材同士の重なり部分による漏れを防ぐこともできる。
【符号の説明】
【００４０】
１…光ファイバ母材、２…支持棒、３…光ファイバ、１０…線引炉体、１１…炉筐体、１１ａ…上端部、１２…炉心管、１２ａ…角部、１３…ヒータ、１４…断熱材、１５…隙間、１６…排出孔、２１…帯状部材、２２…錘、２３…第２のシール部材、２３ａ…貫通孔、２３ｂ…肩部、２３ｃ…下端面、２３ｄ…第２のシール部材本体の底面、２４，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ…張力調整部、２５，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ…固定部。
【図１】
2012076972.tif 000003
【図２】
2012076972.tif 000004
【図３】
2012076972.tif 000005
【図４】
2012076972.tif 000006
【図５】
2012076972.tif 000007