(57)【要約】【課題】線引き炉の下部出口における不活性ガスの噴出流の安定を図り、光ファイバの外径変動の発生が抑制された光ファイバ用線引き炉を提供する。【解決手段】光ファイバ母材１６を内部に設けられたヒータ１２で加熱溶融し、下部に設けられたシャッタ１５の開口孔１５ａから光ファイバを引き出す光ファイバ用線引き炉であって、シャッタ１５の開口孔１５ａが上部から下部に向かって径が拡大する円錐状のテーパ孔で形成されている。なお、前記の開口孔の上端の孔径をｄとしたとき、３ｍｍ≦ｄ ≦１５ｍｍとし、テーパ孔の角度を２αとしたとき、１０°≦２α ≦ ４５°であり、テーパ孔のテーパ長をＹとしたとき、Ｙ ≧ ２ｄ とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を内部に設けられたヒータで加熱溶融し、下部に設けられたシャッタの開口孔から光ファイバを引き出す光ファイバ用線引き炉であって、
前記シャッタの開口孔が上部から下部に向かって径が拡大する円錐状のテーパ孔で形成されていることを特徴とする光ファイバ用線引き炉。
【請求項２】
前記開口孔の上端の孔径をｄとしたとき、３ｍｍ≦ ｄ ≦１５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用線引き炉。
【請求項３】
前記テーパ孔の角度を２αとしたとき、１０°≦ ２α ≦ ４５°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用線引き炉。
【請求項４】
前記テーパ孔のテーパ長をＹとしたとき、Ｙ ≧ ２ｄ であ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用線引き炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ母材を加熱溶融して光ファイバを線引きする光ファイバ用線引き炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、円柱状の光ファイバ用のガラス母材（以下、光ファイバ母材という）を線引き炉で加熱溶融して垂下延伸させて形成される。図３（Ａ）は、特許文献１に開示されるような光ファイバ線引き装置の一例を示し、炉体１内にヒータ２および炉心管３を配して構成される。炉体１の下部１ｂには、下部延長管４（下側煙突ともいう）が延されていて、その下端にはシャッタ板５が設けられている。シャッタ板５は、線引き時に炉内に外気を巻き込まないように開口を狭めるものであり、中央に線引きされた光ファイバを引き出す開口５ａを有し、該シャッタ板は２つに分割されて左右に開閉可能となっている。
【０００３】
炉体１の上部開口１ａからは、光ファイバ母材６が挿入され、ヒータ２により加熱され炉心管３内で軟化溶融された光ファイバ母材６の下端部から光ファイバ７が垂下延伸され線引きされる。線引きされた光ファイバ７は、隔壁４で軟化点以下に冷却されてシャッタ板５の開口５ａから引き出される。開口５ａから引き出された光ファイバは、この後、図示しない強制冷却装置などによりさらに冷却されて保護被覆が施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７８７９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ファイバ母材を加熱溶融する線引き炉は、炉体内の酸化・劣化を防ぐために、線引き時に不活性ガスが常時流入されるように構成されている。この不活性ガスは、炉心管３と光ファイバ母材６との間に形成される隙間を通って下方に流れ、図３（Ｂ）に示すように、光ファイバ７の引き出しと共にシャッタ板５の開口５ａから噴出して排出される。
【０００６】
開口５ａは円柱状で均一な細径の孔で、この孔から線引き炉外に不活性ガスが噴出すると、その噴出口近傍におけるガス流Ｇにより噴出口近傍に渦流Ｓが生じ、同じ開口５ａを通って引き出される光ファイバ７に振動等を与える。この振動は、軟化溶融した光ファイバ母材６の下端部に伝わるため、ファイバ径を変動させる要因となる。光ファイバ径に変動があると、光伝送特性に影響を及ぼす他に、光コネクタ等の取り付け不良や接続損失を増加させるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した実状に鑑みてなされたもので、線引き炉の下部出口における不活性ガスの噴出流の安定を図り、光ファイバの外径変動の発生が抑制された光ファイバ用線引き炉の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による光ファイバ用線引き炉は、光ファイバ母材を内部に設けられたヒータで加熱溶融し、下部に設けられたシャッタの開口孔から光ファイバを引き出す光ファイバ用線引き炉であって、シャッタの開口孔が上部から下部に向かって径が拡大する円錐状のテーパ孔で形成されていることを特徴とする。
なお、開口孔の上端の孔径をｄとしたとき、３ｍｍ≦ ｄ ≦１５ｍｍとし、テーパ孔の角度を２αとしたとき、１０°≦ ２α ≦ ４５°であり、テーパ孔のテーパ長をＹとしたとき、Ｙ≧ ２ｄ とするのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、線引き炉の下部開口孔からの不活性ガスの噴出流を安定にし、光ファイバの外径が変動するのを抑制することができる。この結果、光伝送特性が良好で、光コネクタの取り付け不良や接続損失の増加のない光ファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による線引き炉の概略を説明する図である。
【図２】本発明による線引き炉の下部開口孔の形状を説明する図である。
【図３】従来技術を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は、本発明で用いられる光ファイバの線引き炉の一例を示し、図１（Ｂ）は本発明の特徴部分を示す開口孔の部分拡大図である。図において、１０は線引き炉、１１は炉体、１１ａは上部開口、１１ｂは炉体の下部、１２はヒータ、１３は炉心管、１４は下部延長管、１５はシャッタ板、１５ａは開口孔、１６は光ファイバ母材、１７は光ファイバを示す。
【００１２】
線引き炉１０は、炉体１１内に加熱用のヒータ１２および炉心管１３を配して構成される。炉体１１の下部１１ｂには、下部延長管１４（下側煙突ともいう）が設けられていて、その下端部にはシャッタ板１５が設けられている。シャッタ板１５は、中央に線引きされた光ファイバ１７を引き出す開口孔１５ａを有し、該シャッタ板は２つに分割されて左右に開閉可能となっている。なお、シャッタ板は２分割のものに限定されるものではなく、分割されていなくても良いし、３つ以上に分割されていても良い。
【００１３】
炉体１１の上部開口１１ａからは、円柱状の光ファイバ母材１６が挿入され、ヒータ１２により加熱され炉心管１３内で軟化溶融された光ファイバ母材１６の下端部から光ファイバ１７が垂下延伸され線引きされる。線引きされた光ファイバ１７は、下部延長管１４で軟化点以下に冷却されてシャッタ板１５の開口孔１５ａから引き出される。開口孔１５ａから引き出された光ファイバ１７は、この後、図示しない強制冷却装置などによりさらに冷却されて保護被覆が施される。
【００１４】
光ファイバ母材１６を加熱溶融する線引き炉内には、炉体１１内の酸化・劣化を防ぐために、線引き時に炉体１１の上方部分から不活性ガスが常時流入されるように構成されている。この不活性ガスは、炉心管１３と光ファイバ母材１６との間に形成される隙間を通って下方に流れ、図１（Ｂ）に拡大して示すように、光ファイバ１７の引き出しと共にシャッタ板１５の開口孔１５ａから排出される。
【００１５】
線引きされた光ファイバ１７の引き出し口となるシャッタ板１５の開口孔１５ａは、不活性ガスの排出方向（上部から下部方向）に向かって径が拡大した円錐状のテーパ孔で形成され、そのテーパ角度等を適正に設定することにより、図３（Ｂ）で示したような渦流の発生を抑制することができる。この結果、光ファイバに振動を生じさせることなく線引きすることができ、光ファイバの外径が変動するのを抑制することができる。
【００１６】
図２は、開口孔１５ａのテーパ角等を変えることで、光ファイバの外径が変動することを検証した結果を示したものである。図２（Ａ）は、開口孔１５ａの形状を表した図であり、開口孔の上端の孔径をｄ、下端の孔径をＤ、開口孔の長さ（シャッタ板の厚み）をＩ、孔のテーパ角を２α、テーパ長をＹとする。
なお、これらパラメータ間の関係は、
ｔａｎ（α）＝（ Ｄ−ｄ ）／２Ｙ で表すことができる。
【００１７】
ここで、上端の孔径ｄ、テーパ角２α、テーパ長Ｙを変えて、光ファイバの外径変動量を調べた。なお、全ての条件で、開口孔の長さＩは５０ｍｍとしている。また、外径変動量は、±０.２μｍ以下となるようにすることが望ましい。実施例１〜３は、テーパ長Ｙを３０ｍｍ、テーパ角２αを３０°で一定とし、上端の孔径ｄを変化させたときの外径変動を計測した結果を示している。
【００１８】
この結果から、孔径ｄが３〜１５ｍｍの範囲であれば、外径変動は±０.１０μｍ〜±０.２０μｍと小さいことがわかる。これに対し、孔径ｄが１.５ｍｍ（比較例１）になると、断線が頻発し、線引きを継続することができなかった。また、孔径ｄが２０ｍｍ（比較例２）になると、外径変動は±０.４μｍに大きくなり、さらに突発的な外径変動が頻発し、線引き炉内部のカーボン部品の消耗も見られた。
【００１９】
これは、孔径が小さい場合については、光ファイバがシャッタ孔の内壁に接触することにより強度が悪化して断線が多発したものと考えられる。逆に孔径が大きい場合については、炉の内部から吹き出すガスの流速が遅くなってシャッタ開口孔付近に渦流が生じるため、外径変動が悪化し、さらに外部からの空気も巻き込みやすくなるため、炉内のカーボン部品が消耗したものと考えられる。すなわち、孔径ｄは、３〜１５ｍｍの範囲が最適であることが分かる。
【００２０】
また、実施例４のように、実施例２と同じ孔径、テーパ角とし、テーパ長Ｙを孔径ｄの２倍である２０ｍｍとした場合は、外径変動は±０.１８ｍｍであったが、テーパ長Ｙを孔径ｄの２倍未満とした比較例３（テーパ長１５ｍｍ）では、外径変動は±０.３８ｍｍと大きくなった。これは、ある程度の長さのテーパ長がないと、ガスの安定な流れ（必要な助走距離）ができないためと考えられ、これらの結果から考えると、テーパ長Ｙは、孔径ｄの２倍以上の長さが必要であることが分かる。
【００２１】
また、実施例５，６のように、実施例２と同じ孔径、テーパ長とし、テーパ角２αを１０，４５°としたときの外径変動は、各々±０.２０μｍ、±０.１８μｍと良好であったのに対し、テーパ角０°（比較例４）の外径変動は±０.６０μｍ、テーパ角６０°（比較例５）の外径変動は±０.４０μｍと悪化した。これは、テーパ角が小さい、若しくは大きい場合は、吹き出すガスの流れが安定せず、シャッタ開口孔付近に渦流が生じて外径変動が大きくなるものと考えられる。すなわち、テーパ角２αは、１０〜４５°の範囲が最適であることが分かる。
【符号の説明】
【００２２】
１０…線引き炉、１１…炉体、１１ａ…上部開口、１１ｂ…炉体の下部、１２…ヒータ、１３…炉心管、１４…下部延長管、１５…シャッタ板、１５ａ…開口孔、１６…光ファイバ母材、１７…光ファイバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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