(57)【要約】【課題】下部延長管におけるアッパーフローのガス流を抑制し、ススの舞い上がりが低減された光ファイバ用線引装置と線引方法を提供する。【解決手段】光ファイバ用ガラス母材１１が挿入される炉心管１３と、該炉心管の下方に配され下端にシャッター機構１９を有する下部延長管１７と、光ファイバ用ガラス母材を外側から加熱するヒータ１５を収納する炉筐体１４とを備え、炉心管内に不活性ガスを上方から下方に向けて流す光ファイバの線引炉である。そして、上記の下部延長管１７の内壁に、内径方向に突き出て下方からのガス流Ｑ２を弱める複数の突起部材２０を配設する。なお、突起部材２０の内径方向の突き出し量Ｄは、５ｍｍ〜１５ｍｍで、突起部材の断面を三角形状とするのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ用ガラス母材が挿入される炉心管と、該炉心管の下方に配され下端にシャッター機構を有する下部延長管と、前記光ファイバ用ガラス母材を外側から加熱するヒータを収納する炉筐体とを備え、前記炉心管内に不活性ガスを上方から下方に向けて流す光ファイバの線引炉であって、
前記下部延長管の内壁に、内径方向に突き出て下方からのガス流を弱める複数の突起部材を配設したことを特徴とする光ファイバ用線引炉。
【請求項２】
前記突起部材の内径方向の突き出し量は、５ｍｍ〜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炉。
【請求項３】
前記突起部材の断面は、三角形状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炉。
【請求項４】
光ファイバ用ガラス母材が挿入される炉心管と、該炉心管の下方に配され下端にシャッター機構を有する下部延長管と、前記光ファイバ用ガラス母材を外側から加熱するヒータを収納する炉筐体とを備えた線引炉を用い、前記炉心管内に不活性ガスを上方から下方に向けて流す光ファイバの線引方法であって、
前記管部延長管の内壁に、内径方向に突き出る複数の突起部材を配設して、下方からのガス流を弱めることを特徴とする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、光ファイバ用ガラス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炉と線引方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
線引炉による光ファイバの線引きは、ヒータで光ファイバ用ガラス母材（以下、ガラス母材という）を加熱溶融することにより行われる。線引炉の炉内の温度が大よそ２２００℃位と、非常に高温となることから、ガラス母材を囲う炉心管等の材質には、通常カーボンが用いられるが、このカーボンは、高温の酸素含有雰囲気中では、酸化して消耗する。これを防止するために、炉心管内には、アルゴンガスやヘリウムガス等の希ガスや窒素ガス（以下、不活性ガス等という）が送り込まれる。
【０００３】
炉心管内に送り込まれた不活性ガス等の多くは、炉心管の上方から下方に向かって流れ、ガラス母材の下端から垂下して線引きされたガラスファイバと共に、ファイバ導出口から外部に放出される。この場合、ファイバ導出口が大きく開いていると外気が炉心管内に入りやすく、炉心管等カーボン部品の劣化につながる。炉心管内への外気の浸入を抑制するには多くの不活性ガス等を流す必要があるが、線引炉に用いる不活性ガス等は製造コストに影響するため、できるだけその使用を抑制することが要望されている。
【０００４】
このため、例えば、特許文献１には、ファイバ導出口にシャッターを設けること、また、ガラス母材の下端から垂下して線引きされた軟化状態にあるガラスファイバが、線引炉の外に出るまでは、ある程度温度を下げて硬化された状態とするために、炉心管下端に円筒状の下部延長管（下煙突とも言う）を設け、この隔壁の下端にシャッターを設けることが開示されている。また、特許文献２には、ガラス母材の下端の軟化形状に沿うように、炉心管の形状をテーパ状に縮径して、ガラス母材の下端部のガスの流れを安定させ、ガラスファイバの外径変動を抑制すると共に、ファイバ導出口に細径の口金を設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７８７９８３号公報
【特許文献２】特開平８−９１８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
線引炉に用いる不活性ガス等の使用を抑制する方法として、上記の特許文献１，２に開示されているように、下部延長管のファイバ導出口を細くしてガスの流出を抑制することは有効である。
しかし、下向きに流れる不活性ガス等は、光ファイバの線速により加速されたガス流（牽引流）となって、その大部分は光ファイバとともに炉外に流出するものの、一部はシャッターのファイバ出口部分で跳ね返り、下部延長管の内壁に沿って上方に流れるガス流（アッパーフロー）となる。このアッパーフローのガス流は、下部延長管の上端から炉心管内にまで流れ込む可能性がある。
【０００７】
下部延長管の上部や炉心管の下部の内壁には、炉心管内で生成されたスス（ＳｉＣ，Ｃ，ＳｉＯ２等）が付着していることがあるが、上記したアッパーフローのガス流は、これら管内壁に付着したススを舞い上げることになる。この舞い上げられたススが、ガラス母材や線引直後のガラスファイバに接触したり付着すると、ガラスファイバの強度が低下し、スクリーニング断線頻度が多くなるなど、光ファイバの特性低下の一因となる虞がある。
【０００８】
本発明は、上述した実状に鑑みてなされたもので、下部延長管におけるアッパーフローのガス流を抑制し、ススの舞い上がりが低減され、ガラスファイバの強度低下が生じない光ファイバ用線引装置と線引方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による光ファイバ用線引炉および線引方法は、光ファイバ用ガラス母材が挿入される炉心管と、該炉心管の下方に配され下端にシャッター機構を有する下部延長管と、光ファイバ用ガラス母材を外側から加熱するヒータを収納する炉筐体とを備え、炉心管内に不活性ガスを上方から下方に向けて流す光ファイバの線引炉および線引方法である。そして、上記の下部延長管の内壁に、内径方向に突き出て下方からのガス流を弱める複数の突起部材を配設したことを特徴とする。
なお、突起部材の内径方向の突き出し量は、５ｍｍ〜１５ｍｍで、突起部材の断面を三角形状とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、下部延長管の内壁に沿うアッパーフローのガス流は、複数の突起部材に当たって減速、若しくは、反転されて、下部延長管の上端にまで達するのを抑制することができる。この結果、炉心管内壁等に付着しているススが舞い上がって、ガラスファイバにススが接触したり付着するのを低減し、光ファイバのスクリーニングでの断線頻度を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による光ファイバ用線引炉の一例を説明する図である。
【図２】本発明による突起部材の配設例を示す図である。
【図３】本発明による突起部材の形状例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜３により本発明の光ファイバ用線引炉の概略を説明する。図において、１０は光ファイバ線引炉、１１は光ファイバ用ガラス母材（ガラス母材）、１２はガラスファイバ、１３は炉心管、１４は炉筐体、１４ａは下壁、１４ｂは中心開口、１５はヒータ、１６は断熱材、１７は下部延長管、１８は炉心管受け部材、１９はシャッター機構、１９ａファイバ導出口、１９ｂはシャッター板、２０，２０ａ，２０ｂは突起部材を示す。
【００１３】
光ファイバの線引きは、図１に示すように、吊下げ支持されるガラス母材１１の下部を加熱し、溶融された下端部からガラスファイバ１２を溶融垂下させて所定の外径となるように線引きして行われる。このための光ファイバ線引炉１０は、ガラス母材１１が挿入供給される炉心管１３を囲むようにして、加熱用のヒータ１５を配し、このヒータ１５の熱が外部に放散されないように断熱材１６で囲い、その外側全体を炉筐体１４で囲って構成される。
【００１４】
ガラス母材１１は、母材吊り機構（図示省略）により吊り下げ支持され、光ファイバの線引きの進行にしたがって下方に順次移動制御される。炉筐体１４は、ステンレス等の耐食性に優れた金属で形成され、中心部に高純度のカーボンで形成された円筒状の炉心管１３が配される。炉心管１３は、例えば、石英またはカーボン等の耐熱性の材料からなる炉心管受け部材１８を介して炉筐体１４の下壁１４ａ上に載置する形で支持される。なお、下壁１４ａの中心開口１４ｂは、炉心管１３の内径とほぼ同径で形成されている。
【００１５】
炉心管１３の酸化・劣化を防ぐために、炉心管１３内にはアルゴンガスやヘリウムガス等の希ガスや窒素ガスなどの不活性ガス等が導入される。この不活性ガス等は、ガラス母材１１と炉心管１３の隙間を通って、その大部分は炉心管１３の下方から下部延長管１７を経て外部に放出される。
【００１６】
下部延長管１７は、加熱軟化しているガラスファイバ１２の急冷を緩和すると同時に、ある程度冷却硬化させて外径変動を抑える機能を有している。また、下部延長管１７の内径は、炉心管１３の内径より小さく、その上端を炉筐体１４の下壁１４ａに着脱可能にして取付けられる。下部延長管１７の下端には、シャッター機構１９が取付けられる。シャッター機構１９は、例えば、特許文献１に示すような径を小さくしたファイバ導出口１９ａを有する開閉可能な一対のシャッター板１９ｂで形成される。この他、特許文献２に示されるような、ファイバ導出口に細径の口金を設けるようにしたものであってもよい。
【００１７】
上記した光ファイバ線引炉１０で、炉心管１３内に上方から不活性ガス等が導入され、該ガスはガラス母材１１との間を通って下部延長管１７内に流れ、ガラスファイバ１２の高速線引により牽引されてダウンフローのガス流Ｑ１となる。ダウンフローのガス流Ｑ１の一部は、ガラスファイバ１２と共に、このシャッター機構１９のファイバ導出口１９ａから外部に放出されるが、一部はシャッター板１９ｂに当たって跳ね返り、下部延長管１７の内壁面に沿って上方に流れるアッパーフローのガス流Ｑ２となる。
【００１８】
このアッパーフローのガス流Ｑ２は、下部炉心管１７の上端から炉心管１３内に流れ込むと、下部延長管１７の上部や炉心管１３の下部の内壁に付着したススを舞い上がらせる虞がある。なお、ススは、線引中にガラス母材から出るＳｉＯ２や、炉心管からのカーボンＣや、ＳｉＯ２とＣとが反応して生成したＳｉＣ等により生成され、炉心管の内壁面に付着成長したものである。管内で舞い上がったススが、加熱溶融状態にあるガラス母材１１や線引直後のガラスファイバ１２に接触または付着すると、ファイバ強度が低下し、スクリーニング断線頻度が多くなるなど、光ファイバの特性低下の一因となる虞がある。
【００１９】
本発明は、図に示すように、下部延長管１７の内壁から内径方向に向かって突き出る突起部材２０を上下方向に複数配設し、該突起部材２０にアッパーフローのガス流Ｑ２が当たって、その流れを邪魔するようにして弱めることを特徴する。
【００２０】
突起部材２０は、石英、カーボン等の耐熱材で形成され、例えば、断面が三角形状であることが好ましい。特に図１のような直角三角形状であれば、ダウンフローのガス流Ｑ１の流れを邪魔することなく、アッパーフローのガス流Ｑ２の流れのみを邪魔することができる。また、壁面からの突き出し量Ｄが５ｍｍ〜１５ｍｍ程度で形成されているのが好ましい。突き出し量が大きすぎると、ダウンフローのガス流Ｑ１の流れを乱すことになり、逆に突き出し量が小さすぎると、アッパーフローのガス流Ｑ２を弱める効果が小さい。
【００２１】
また、突起部材２０は、例えば、図２（Ａ）に示すように、下部延長管１７の内壁の周方向に一周した環状形状で設けるようにしてもよく、または、図２（Ｂ）に示すように、周方向に沿う複数の円弧形状とし、上下方向で位置をずらせて交互に配列するようにしてもよい。この他、螺旋状に連続するように設けるようにしてもよい。
【００２２】
突起部材２０は、例えば、下部延長管１７に機械的な切削加工や化学的なエッチング加工、成形等で一体に形成することができる。この他、貼り付けや固着手段を用いて形成するようにしてもよい。
また、突起部材２０は、図１で説明した断面が三角形状とする以外に、図３（Ａ）に示すような断面半円状の突起部材２０ａ、図３（Ｂ）に示すようなシンプルな断面矩形状の突起部材２０ｂであってもよい。
【００２３】
上述のように構成された線引炉で、線引されるガラスファイバ１２は、下部延長管１７内を所定の線速で高速移動する。このとき、ガラスファイバ１２は、炉心管内に導入されガスを牽引し、下部延長管１７内に高速のダウンフローのガス流Ｑ１を生じさせ、下部延長管１７の下端のシャッター機構１９のファイバ導出口１９ａから上記のガスを排出しながら引き出される。
【００２４】
ガラスファイバ１２に牽引されるダウンフローのガス流Ｑ１の一部は、シャッター機構１９のシャッター板１９ｂに当たって跳ね返り、下部延長管１７の内壁に沿って上方に流れるアッパーフローのガス流Ｑ２となる。
このガス流Ｑ２は、下部延長管１７の上記の突起部材２０に当たって上方への流れが妨げられ、その一部は、ダウンフローのガス流Ｑ１と合流するようにして下方に流れが変えるか、若しくは、流れが減速される。
【００２５】
また、突起部材２０を乗り越えた残りのアッパーフローのガス流Ｑ２は、次の上方にある突起部材２０に当たって、同様にその流れを妨げ、これを複数回経ることで、下部延長管１７の上部にアッパーフローのガス流Ｑ２が流れ込むのを阻止することができ、ガラスファイバの強度低下が生じないようにすることができる。
なお、上述した突起部材を配した光ファイバ用線引炉で、１００万ｋｍの光ファイバの線引きを実施すると、突起部材２０を設けない場合に比べてスクリーニングでの断線頻度が約２０％減少する。
【符号の説明】
【００２６】
１０…光ファイバ線引炉、１１…光ファイバ用ガラス母材（ガラス母材）、１２…ガラスファイバ、１３…炉心管、１４…炉筐体、１４ａ…下壁、１４ｂ…中心開口、１５…ヒータ、１６…断熱材、１７…下部延長管、１８…炉心管受け部材、１９…シャッター機構、１９ａ…ファイバ導出口、１９ｂ…シャッター板、２０，２０ａ，２０ｂ…突起部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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