(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波誘導コイルにより誘導されてグラファイト製炉心管に流れる電流のエネルギで、送り込まれてくるプリフォームを加熱し、光ファイバを線引きする高周波誘導加熱炉であって、炉体内部の雰囲気を、該炉心管が配置される内側と該高周波誘導コイルが配置される外側に絶縁材で分離し、該内側に向けて窒素以外の不活性ガス源に繋がる導入管、該外側に向けて空気よりも電気絶縁性の高い窒素、６フッ化イオウ、又はフロンの不活性ガス源に繋がる導入管が配設されたことを特徴とする光ファイバの線引用加熱炉。
【請求項２】
該内側に導入管から送り込まれるガスの圧力が該外側に導入管から送り込まれるガスの圧力より高いことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの線引用加熱炉。
【請求項３】
前記窒素以外の不活性ガスがアルゴンであり、電気絶縁性の高い不活性ガスが窒素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の線引用加熱炉。
【請求項４】
グラファイト製炉心管に流れる高周波誘導電流のエネルギによりプリフォームを加熱して光ファイバを線引きする方法において、該炉心管が配置されている近辺を窒素以外の不活性ガス雰囲気、高周波誘導コイルが配置されている近辺を空気よりも電気絶縁性の高い不活性ガス雰囲気に保たれていることを特徴とする光ファイバの線引方法。
【請求項５】
前記窒素以外の不活性ガス雰囲気の圧力が、前記空気よりも電気絶縁性の高い不活性ガス雰囲気の圧力より高いことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバの線引方法。
【請求項６】
前記窒素以外の不活性ガスがアルゴン、前記電気絶縁性の高い不活性ガスが窒素であることを特徴とする請求項４または５に記載の光ファイバの線引方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波誘導電流のエネルギにより光ファイバプリフォームを加熱溶融し、光ファイバを線引きするための誘導加熱炉、および光ファイバを線引きする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、光ファイバプリフォームと呼ばれるコアとクララッドからなるガラスロッドを、加熱溶融しがら延伸して線引し製造される。加熱には発熱抵抗をヒータとする電気加熱炉が使用されていた。電気加熱炉の内部は、発熱抵抗を構成するグラファイトをはじめとするカーボン部品を酸化劣化から保護するため、アルゴン等の不活性ガスで満たされている。
【０００３】
最近では、加熱炉の効率向上を企図してヒータ式の電気加熱炉に替え、比較的設備コストが低く、炉構造が簡素化される高周波誘導加熱炉が使用されるようになってきた。高周波誘導加熱炉は、炉体内部の中央部にグラファイトからなる炉心管が配置され、その周囲をとり巻くように誘導コイルが配置される。誘導コイルに流れる高周波電流により炉心管に渦電流が流れて熱を生じ、炉心管の内部に送り込まれてくるプリフォームを２０００℃以上に加熱して軟化させる。これを光ファイバに線引きする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバの線引きのための高周波誘導加熱においては、加熱温度がかなりの高温であるため、誘導コイルに極めて高い電圧をかけ、炉体との間の電位差が非常に大きくなる。その結果、誘導コイルと炉体との間で火花放電（スパーク）を引き起こすことがある。かかる放電があると、炉体または誘導コイルに損傷が発生する。炉体は冷却のために水冷ジャケット構造になっており、炉体が損傷すると、漏れた冷却水が２０００℃以上に加熱された部材に触れ、水蒸気爆発などが起こる可能性があり、非常に危険な状態になる。
【０００５】
一方、炉心管は、アルゴン等の不活性ガスで満たされることでグラファイトが酸化劣化することから保護されている。しかし、アルゴン等の０族の不活性気体は、耐火花放電という面からすると必ずしも優れているとはいえない。図２には各種不活性ガス内で、平行平板電極間に生ずる火花電圧が示されている。図から分るように、ガス圧が極めて低い範囲を除き、大方において空気よりもアルゴンの方が火花電圧は低い。火花電圧が高い空気の主成分である窒素ガスは、酸化劣化の保護のための不活性ガスとして多用されているから、高周波誘導加熱に使用することが、一見、好都合かにみえる。
【０００６】
しかしながら、光ファイバの線引きのための高周波誘導加熱においては、炉内、特に炉心管は２０００℃以上に達するため、窒素ガスは炉心管であるグラファイトと反応し、猛毒のシアンガスを発生するという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消し、劣化、損傷がなく安全面で極めて優れた光ファイバの線引用加熱炉および線引方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明を適用する光ファイバの線引用加熱炉は、実施例に対応する図１に示すとおり、高周波誘導コイル５により誘導されてグラファイト製炉心管６に流れる電流のエネルギで、送り込まれてくるプリフォーム１０を加熱し、光ファイバ１１を線引きする高周波誘導加熱炉１であって、炉体３内部の雰囲気を、炉心管６が配置される内側と高周波誘導コイル５が配置される外側に絶縁材７で分離し、該内側に向けて窒素以外の不活性ガス源に繋がる導入管１３、該外側に向けて空気よりも電気絶縁性の高い窒素、６フッ化イオウ、又はフロンの不活性ガス源に繋がる導入管１４が配設されている。
【０００９】
窒素以外の不活性ガスとしては、例えばヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンが挙げられる。空気よりも電気絶縁性の高い不活性ガス、すなわち空気よりも火花電圧の高い不活性ガスとしては、例えば窒素、６フッ化イオウ、フロンが挙げられる。
【００１０】
該内側に導入管１３から送り込まれるガスの圧力が該外側に導入管１４から送り込まれるガスの圧力より高いことが好ましい。
【００１１】
さらに好ましくは、前記窒素以外の不活性ガスがアルゴンであり、電気絶縁性の高い不活性ガスが窒素である。
【００１２】
また上記目的を達成するためになされた本発明を適用する光ファイバの線引方法は、グラファイト製炉心管に流れる高周波誘導電流のエネルギによりプリフォームを加熱して光ファイバを線引きする方法において、該炉心管が配置されている近辺を窒素以外の不活性ガス雰囲気、高周波誘導コイルが配置されている近辺を空気よりも電気絶縁性の高い不活性ガス雰囲気に保たれていることを特徴としている。
【００１３】
この光ファイバの線引方法において、前記窒素以外の不活性ガス雰囲気の圧力が、前記空気よりも電気絶縁性の高い不活性ガス雰囲気の圧力より高いことが好ましい。
【００１４】
さらにこの光ファイバの線引方法において、さらに好ましくは、前記窒素以外の不活性ガスがアルゴン、前記電気絶縁性の高い不活性ガスが窒素である。
【００１５】
上記本発明の加熱炉１を用いて本発明の方法により光ファイバ１１を線引きするとき、高周波誘導コイル５に高電圧が印加されて炉体３との間の電位差が非常に大きくなっても、高周波誘導コイル５の近辺は電気絶縁性の高い不活性ガス雰囲気に保たれているから、誘導コイル５と炉体３との間で火花放電を引き起こすことがない。その一方で、グラファイトの炉心管６をはじめとするカーボン部品は、その近辺が窒素以外の不活性ガス雰囲気に保たれているから、酸化による劣化がないと同時に、極めて高い温度になってもシアンガスが発生することはない。
【００１６】
炉体３の内部が炉心管６のある内側と高周波誘導コイル５のある外側に絶縁材７で分離されているため、外側に導入する電気絶縁性の高い不活性ガス、例えば窒素ガスは、炉心管６内のプリフォームに触れることはないので、高純度でなくても、光ファイバを劣化させることはない。
【００１７】
さらに、絶縁材外側の圧力より絶縁体内側の圧力の方が高く保たれているため、窒素ガスが炉心管内に流入しプリフォームやメニスカス部やファイバに触れることはないので、高純度の窒素ガスを使用しなくとも、光ファイバの強度を低下させることはない。さらに従来に比べ高純度のアルゴンガスの使用量が半減する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光ファイバ線引用加熱炉を使用して本発明の光ファイバ線引方法の好適な実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用する光ファイバ線引用加熱炉の一実施例の断面図が示してある。図に示すとおり、光ファイバ線引用加熱炉は高周波誘導加熱炉１からなるもので、中央の上部から送り込まれてくる光ファイバプリフォーム１０を加熱して光ファイバ１１を線引きし、下部から出す構造となっている。
【００２０】
高周波誘導加熱炉１の炉体３は、外周囲が水冷ジャケット構造となっており、その内部がセラミックスからなる絶縁材の筒７により仕切られている。筒７の周囲、すなわち炉体３の内部の筒７により仕切られた外側は、高周波誘導コイル５が巻かれている。高周波誘導コイル５が配置されているこの外側に向けて、炉体３を貫通して窒素ガスのボンベ（図示省略）に繋がる導入管１４が挿入され、開閉弁のついた排気管１６が配管されている。炉体３の内部の筒７により仕切られた内側は、中央部にグラファイトからなる炉心管６が配置され、筒７と炉心管６との間はグラファイト断熱材８が詰め込まれる。炉心管６および断熱材８が配置されているこの内側に向けて、炉体３を貫通してアルゴンガスのボンベ（図示省略）に繋がる導入管１３が挿入され、開閉弁のついた排気管１７が配管されている。
【００２１】
この他、炉体３の上部には図示を省略したプリフォームの吊下げ送り機構から送られてくるプリフォーム１０を炉体３の内部に導く口金２１、下部には光ファイバ１１が通る孔のあるオリフィス板を備えた風防筒２２が配置され、光ファイバ１１は図示を省略した光ファイバ巻取り機構に到る。
【００２２】
この高周波誘導加熱炉１で、プリフォームを炉心管６の中程まで送り込んでおき、導入管１４から窒素ガスを炉体３の内部の筒７により仕切られた外側に導入し、導入管１３からアルゴンガスを内側に導入し、夫々ガス流を流し続ける。高周波誘導コイル５に高周波電流を流し炉心管６の温度を上げる。プリフォーム１０の溶融温度まで達したら光ファイバ１１を引き出し巻き取ってゆくことで光ファイバの線引がなされる。
【００２３】
上記の高周波誘導加熱炉で、本発明の光ファイバの線引方法を実施した例について以下に示す。
【００２４】
絶縁材の筒７の内側にアルゴンガスを１０Ｌ／Ｍｉｎ導入し、外気の差圧が３０Ｐａになるように排気量を調整し、誘導コイル雰囲気に窒素ガス５Ｌ／Ｍｉｎ導入して、外気との差圧が２０Ｐａになる様に排気量を調整し、筒７の外側のガス圧より内側のガス圧力の方を高く保った。
【００２５】
外径６０ｍｍ、長さ８００ｍｍの光ファイバ用プリフォームから、炉心管の表面温度を約２０５０℃、線速８００ｍｍ／ｍｉｎで線引きを行い、１２５μｍ、長さ１８０ｋｍのシングルモード光ファイバを得た。このファイバをスクリーニングテスターで１％スクリーニングを実施したところ、一度も破断は起こらなかった。また、線引き終了後、炉内を目視検査したが誘導コイルと炉体間にスパークが発生した痕跡は無かった。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、本発明の光ファイバの線引用加熱炉は、グラファイトの炉心管が劣化することがなく、しかも高周波誘導コイルと炉体との間で火花放電を引き起こすことがないから、コイルや炉体を損傷することがない。したがって、炉体の損傷部分から水漏れして水蒸気爆発などが発生することを事前に予防できる。また加熱炉が極めて高い温度になっても、その内に配置されているカーボン部品からシアンガスが発生することがなく、この面からも安全を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光ファイバ線引用加熱炉の実施例の断面図である。
【図２】各種不活性ガスのガス圧と火花放電を発生する電圧の関係を示す図である。
【符号の説明】
１は高周波誘導加熱炉、３は炉体、５は高周波誘導コイル、６は炉心管、７は筒、８は断熱材、１０はプリフォーム、１１は光ファイバ、１３・１４は導入管、１６・１７は排気管、２１は口金、２２は風防筒である。
【図１】
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【図２】
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