(57)【要約】  光ファイバ用線引炉の上端開口部と上端開口部から炉心管に挿入される光ファイバ用ガラス母材との間の隙間を塞ぐための光ファイバ用線引炉のシール構造である。光ファイバ用ガラス母材の周方向側面に当接するように周状に設けた複数のブレード部材と、複数のブレード部材の周囲に設けられ、複数のブレード部材が光ファイバ用ガラス母材の周方向側面に向けて直線的にスライド移動するためのガイド部材と、ブレード部材を光ファイバ用ガラス母材の径方向に移動させる押引作用機構と、を有する。複数のブレード部材の重心は、ガイド部材の先端面よりも後方の位置に設けられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ用線引炉の上端開口部と該上端開口部から炉心管に挿入される光ファイバ用ガラス母材との間の隙間を塞ぐための光ファイバ用線引炉のシール構造であって、
前記光ファイバ用ガラス母材の周方向側面に当接するように周状に設けた複数のブレード部材と、
該複数のブレード部材の周囲に設けられ、該複数のブレード部材が前記光ファイバ用ガラス母材の前記周方向側面に向けて直線的にスライド移動するためのガイド部材と、
前記ブレード部材を前記光ファイバ用ガラス母材の径方向に移動させる押引作用機構と、を有し、
前記複数のブレード部材の重心は、前記ガイド部材の先端面よりも後方の位置に設けられる、光ファイバ用線引炉のシール構造。
【請求項２】
前記複数のブレード部材の前記重心は、該複数のブレード部材の後端側を該複数のブレード部材の前端側よりも比重の高い材料で形成することにより、前記ガイド部材の前記先端面よりも前記後方の位置に設けられる、請求項１に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
【請求項３】
前記複数のブレード部材の前記重心は、該複数のブレード部材の中心よりも後ろに錘を設置することにより、前記ガイド部材の前記先端面よりも前記後方の位置に設けられる、請求項１または請求項２に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
【請求項４】
前記複数のブレード部材の前記重心は、該複数のブレード部材の前記後端側の幅を該複数のブレード部材の前端側よりも広く形成することにより、前記ガイド部材の前記先端面よりも前記後方の位置に設けられる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
【請求項５】
前記複数のブレード部材の前記重心は、該複数のブレード部材の前記後端側の厚みを該ブレード部材の前端側よりも厚く形成することにより、前記ガイド部材の前記先端面よりも前記後方の位置に設けられる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造を用いて光ファイバを線引きする、光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光ファイバ用線引炉のシール構造、光ファイバの製造方法に関する。
本出願は、２０１８年１１月２１日出願の日本出願第２０１８−２１８１４１号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、線引炉の上端開口部とガラス母材との隙間を塞ぐためのシール構造の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５２０８３号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の光ファイバ用線引炉のシール構造は、光ファイバ用線引炉の上端開口部と該上端開口部から炉心管に挿入される光ファイバ用ガラス母材との間の隙間を塞ぐための光ファイバ用線引炉のシール構造であって、前記光ファイバ用ガラス母材の周方向側面に当接するように周状に設けた複数のブレード部材と、該複数のブレード部材の周囲に設けられ、該複数のブレード部材が前記光ファイバ用ガラス母材の前記周方向側面に向けて直線的にスライド移動するためのガイド部材と、前記ブレード部材を前記光ファイバ用ガラス母材の径方向に移動させる押引作用機構と、を有し、前記複数のブレード部材の重心は、前記ガイド部材の先端面よりも後方の位置に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本開示の一実施形態による光ファイバ用線引炉の概略を説明する図である。
【図２】図２は、シール構造の一例を示す図である。
【図３】図３は、シール構造におけるブレード部材の動作を説明する図である。
【図４】図４は、実施例１によるブレード部材を説明する図である。
【図５】図５は、実施例２によるブレード部材を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［本開示が解決しようとする課題］
光ファイバは、石英を主成分とする光ファイバ用ガラス母材（以下、ガラス母材という）を光ファイバ用線引炉（以下、線引炉という）の上端開口部から炉心管内に挿入し、ガラス母材の先端が加熱溶融して細径化されることにより、線引炉の下方から線引きされ、製造される。このときの線引炉内の温度は、約２０００℃と非常に高温となるので、線引炉内の部品には、耐熱性に優れたカーボン製のものが使われることが多い。
【０００７】
カーボン部品の熱劣化を防ぐため、一般的には、不活性ガスで線引炉内を陽圧にし、外気（酸素）が線引炉内に入り込むことを防いでいるが、線引炉の上端開口部とガラス母材との隙間でうまく気密が取れていないと（シールされていないと）、外気を線引炉内に巻き込んでしまうことがある。これを防ぐため、例えば、特許文献１には、線引炉の上端開口部とガラス母材との隙間を塞ぐためのシール構造の技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、ブレード部材（シール部材）が予定していた位置まで移動しないと、線引炉内に外気が入り込むだけでなく、線引き動作に影響を与えることがある。また、前進した位置で、ブレード部材がその自重によって下方に傾くと、ブレード部材が周囲との摩擦によって動かなくなり、ガラス母材の挿入時や取出し時に、ガラス母材やシール構造の破損を招くおそれがある。
【０００９】
そこで、ブレード部材の閉動作や開動作を確実に行える光ファイバ用線引炉のシール構造、光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
［本開示の効果］
本開示によれば、線引炉内に外気が入り込むのを抑制するとともに、ガラス母材の挿入時や取出し時におけるガラス母材やシール構造の破損を防止することができる。
【００１１】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
本開示の一態様に係る光ファイバ用線引炉のシール構造は、（１）光ファイバ用線引炉の上端開口部と該上端開口部から炉心管に挿入される光ファイバ用ガラス母材との間の隙間を塞ぐための光ファイバ用線引炉のシール構造であって、前記光ファイバ用ガラス母材の周方向側面に当接するように周状に設けた複数のブレード部材と、該複数のブレード部材の周囲に設けられ、該複数のブレード部材が前記光ファイバ用ガラス母材の前記周方向側面に向けて直線的にスライド移動するためのガイド部材と、前記ブレード部材を前記光ファイバ用ガラス母材の径方向に移動させる押引作用機構と、を有し、前記複数のブレード部材の重心は、前記ガイド部材の先端面よりも後方の位置に設けられる。ブレード部材の重心がガイド部材の先端面よりも後方の位置に設けられているので、ブレード部材が前進した位置にあっても、自重で下方に傾き難くなる。よって、ブレード部材が動きづらくなるようなこともなく、ブレード部材を光ファイバ用ガラス母材に近づくように移動させる閉動作や、ブレード部材を光ファイバ用ガラス母材から離れるように移動させる開動作を確実に行えるので、線引炉内に外気が入り込むのを防ぐだけでなく、ガラス母材の挿入時や取出し時にガラス母材やシール構造が破損するのを防止することができる。
【００１２】
（２）前記複数のブレード部材の前記重心は、該複数のブレード部材の後端側を該複数のブレード部材の前端側よりも比重の高い材料で形成することにより、前記ガイド部材の前記先端面よりも前記後方の位置に設けられる。高比重の材料に変更すれば、ブレード部材の重心を後方に容易に設けることができる。
（３）前記複数のブレード部材の前記重心は、該複数のブレード部材の中心よりも後ろに錘を設置することにより、前記ガイド部材の前記先端面よりも前記後方の位置に設けられる。錘を設置すれば、ブレード部材の重心を後方に容易に設けることができる。
（４）前記複数のブレード部材の前記重心は、該複数のブレード部材の前記後端側の幅を該複数のブレード部材の前端側よりも広く形成することにより、前記ガイド部材の前記先端面よりも前記後方の位置に設けられる。ブレード部材の後端側の幅を広く形成すれば、ブレード部材の重心を後方に容易に設けることができる。
（５）前記複数のブレード部材の前記重心は、該複数のブレード部材の前記後端側の厚みを該ブレード部材の前端側よりも厚く形成することにより、前記ガイド部材の前記先端面よりも前記後方の位置に設けられる。ブレード部材の後端側の厚みを厚く形成すれば、ブレード部材の重心を後方に容易に設けることができる。
（６）本開示の一態様に係る光ファイバの製造方法は、上記いずれかの光ファイバ用線引炉のシール構造を用いて光ファイバを線引きする。上述のシール構造を用いているため、ガラス母材の挿入時や取出し時におけるガラス母材やシール構造の破損を防止できる。
【００１３】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら、本開示による光ファイバ用線引炉のシール構造、光ファイバの製造方法の好適な実施の形態について説明する。なお、以下ではヒータにより炉心管を加熱する抵抗炉を例に説明するが、コイルに高周波電源を印加し、炉心管を誘導加熱する誘導炉にも、本開示は適用可能である。また、ガラス母材の吊り下げ機構や、断熱材の構成なども、下記で説明するのは一例であり、これに限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本開示の一実施形態による光ファイバ用線引炉の概略を説明する図である。線引炉１は、炉筐体２と、炉心管３と、加熱源（ヒータ）４と、シール構造１０とを備えている。炉筐体２は、上端開口部２ａと下端開口部２ｂを有し、例えばステンレス鋼で形成されている。炉心管３は、炉筐体２の中央部に円筒状で形成され、例えば上端開口部２ａと連通している。炉心管３は例えばカーボン製であり、この炉心管３内には、ガラス母材５が上端開口部２ａからシール構造１０でシールされた状態で挿入される。
【００１５】
炉筐体２内には、ヒータ４が炉心管３を囲むように配置され、断熱材７がヒータ４の外側を覆うように収納されている。ヒータ４は、炉心管３の内部に挿入されたガラス母材５を加熱溶融し、その下端部５ａから溶融縮径された光ファイバ５ｂを垂下させる。ガラス母材５は、別途設けた移動機構により線引方向（下側方向）に移動可能であり、ガラス母材５の上側には、ガラス母材５を吊り下げて支持するための支持棒６が連結されている。また、線引炉１には不活性ガス等による炉内ガスの供給機構（図示省略）が設けられ、炉心管３内やヒータ４の周りに、酸化や劣化防止のための不活性ガス等を供給することが可能である。
【００１６】
なお、図１では、炉心管３の内壁の上端部がそのまま上端開口部２ａ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３の内径ｄよりさらに狭い上端開口部を炉心管３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、この狭い上端開口部とガラス母材５との間に生じる隙間となる。また、ガラス母材５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非円が存在してもよく、また楕円形などであってもよい。また、上端開口部２ａの断面は円形としておけばよいが、この精度は問わない。
【００１７】
本開示の一実施形態は、線引炉１の上端開口部２ａと上端開口部２ａから炉心管３に挿入されるガラス母材５の外周との間の隙間Ｓを塞ぐためのシール構造１０を対象とするものであり、特に、上端開口部２ａに設けたシール構造１０によって炉外の外気を巻き込まないようにしながら、線引炉内のガラス母材５をヒータ４により加熱するものである。
【００１８】
図２はシール構造の一例を示す図であり、図３はシール構造におけるブレード部材の動作を説明する図である。
シール構造１０は、耐熱性を持った複数のブレード部材１４，１５と、これらブレード部材１４，１５を収容し、ブレード部材１４，１５を直線的にスライド移動させるためのガイド部材１６，１７と、ブレード部材１４，１５やガイド部材１６，１７を収容する筐体１１と、ブレード部材１４，１５を、例えば気体の圧力差を利用して内方に押し付けたり、外方に引っ張ったりする作用を有した押引作用機構と、を備えている。
【００１９】
図２に示すように、筐体１１は、同心の貫通孔を有した円盤状の部材であり、筐体１１の内周面上に、ブレード部材１４，１５を挿通させるための開口が設けられている。筐体１１の内周面は、図１で説明した炉心管３に連通する炉内空間Ｉに位置している。
筐体１１は、例えばステンレス鋼で形成され、ブレード部材１４，１５やガイド部材１６，１７を例えば４００℃以下（各部材の材質にカーボンを用いている場合には３００℃以下にすることが好ましい）となるように冷却する機構（例えば水冷方式、図示省略）を有していてもよい。冷却する機構があれば、ブレード部材１４，１５やガイド部材１６，１７、筐体１１に使用するカーボンや金属が、線引炉の輻射熱により劣化するのを抑制することができる。
【００２０】
ブレード部材１４，１５は、筐体１１の中心軸に対してそれぞれ放射状に延びて、筐体１１内に例えば上下２段で設置され、ブレード部材１４は筐体１１の内周面に沿って略等間隔で複数設けられ、ブレード部材１５も、ブレード部材１４の下側で、筐体１１の内周面に沿って略等間隔で複数設けられている。ブレード部材１４，１５は、例えば、移動方向に垂直な面での断面形状が略長方形となる略直方体形状であり、上下２段で互い違いに配され、筐体１１から突出してガラス母材の側面に当接する。
【００２１】
ブレード部材１４，１５の材料はカーボンであることが好ましいが、カーボンの他に、例えば、石英ガラス、ＳｉＣコートカーボンなどを採用することもできる。
なお、上述したブレード部材１４，１５の幅や枚数は、使用するガラス母材の外径や外径変動量や曲がり量などに応じて、適宜選べばよい。
【００２２】
ガイド部材１６，１７は、例えばブレード部材１４，１５を挿通可能に形成され、ガイド部材１６はブレード部材１４の上側に、ガイド部材１７はブレード部材１５の下側にそれぞれ設置される。なお、ガイド部材１６，１７は、筐体１１と一体であってもよい。
ガイド部材１６，１７の材料もカーボンであることが好ましいが、窒化ボロン（ＢＮ）や、ステンレス、二硫化モリブテン（ＭｏＳ２）などの金属を採用することもできる。
【００２３】
図３により、押引作用機構として気体の圧力差を利用する例で、ブレード部材の動作について説明する。
図３に示すように、筐体１１には、内部の圧力付与空間４０にガスを供給、および排出する給排ポート１２が設けられ、給排ポート１２を介してガス供給部５１からのガスを圧力付与空間４０に溜めることができる。また、圧力付与空間４０に溜まったガスは、給排ポート１２を介してガス排出部５２から排出する（吸い出す）ことも可能である。ガス供給部５１やガス排出部５２はコントローラ５０に電気的に接続されている。
【００２４】
筐体１１の内周面上には、正面１１ａ，１１ｂが形成されている。正面１１ａは、ブレード部材１４の上側の位置で、図２で説明した炉内空間Ｉを囲むように湾曲して設けられている。正面１１ｂは、ブレード部材１５の下側の位置で、同じく炉内空間Ｉを囲むように湾曲して設けられている。
また、ガイド部材１６，１７の内周面上には、先端面１６ａ，１７ａが形成されている。先端面１６ａは、ブレード部材１４の上側と正面壁部１１ａとの間で炉内空間Ｉを囲むように湾曲して設けられ、先端面１７ａは、ブレード部材１５の下側と正面壁部１１ｂとの間で、同じく炉内空間Ｉを囲むように湾曲して設けられている。
【００２５】
ここで、本実施例のブレード部材１４，１５は、その重心が、線引き動作中は常に、ガイド部材１６，１７の先端面１６ａ，１７ａよりも後方の位置（筐体１１の外周面寄りの位置）に設けられるようにしている。
ブレード部材の重心をガイド部材の先端面より後方位置に設ける方法は限定されないが、例えば、図４に示す例では、ブレード部材１４の中心よりも後ろに、錘１４ａが設置されている。これにより、ブレード部材１４の先端面がガラス母材の側面から最も離れる場合（ブレード部材１４が許容される移動範囲の最後退位置に達する場合）から、ガラス母材の側面に当接する場合（ほぼブレード部材１４が許容される移動範囲の最前進位置に達した場合に相当）まで、ブレード部材１４の重心は、常にガイド部材１６の先端面１６ａよりも後方の、筐体１１内に維持されることになる。
【００２６】
また、ブレード部材１５の中心よりも後ろにも錘１５ａが設置され、ブレード部材１５の先端面がガラス母材の側面に当接する場合にも、ブレード部材１５の重心は、常にガイド部材１７の先端面１７ａよりも後方の、筐体１１内に維持される。
このように、本実施例では、ブレード部材１４，１５の重心が常にガイド部材１６，１７の先端面１６ａ，１７ａよりも後方の位置に設けられており、ブレード部材１４，１５が前進した位置にあっても、自重で下方に傾き難くなる。
【００２７】
よって、ブレード部材１４は、上方のガイド部材１６や下方のブレード部材１５との摩擦が大きくならず、また、ブレード部材１５は、上方のブレード部材１４や下方のガイド部材１７との摩擦が大きくならないため、ブレード部材１４，１５をガラス母材の側面に近づくように移動させる閉動作や、ブレード部材１４，１５をガラス母材の側面から離れるように移動させる開動作を確実に行うことができる。
【００２８】
また、錘１４ａ，１５ａを設置すれば、ブレード部材１４，１５の重心を後方に容易に設けることができる。
そして、上述のシール構造を用いた光ファイバの製造方法によれば、線引炉内に外気が入り込むのを抑制するとともに、ガラス母材の挿入時や取出し時におけるガラス母材やシール構造の破損を防止できる。
【００２９】
ところで、上記実施例では、ブレード部材１４，１５の重心を後方に設けるために、錘を設置する例を挙げて説明した。しかし、本開示はこの例に限定されるものでない。
図５は、実施例２によるブレード部材を説明する図であり、ブレード部材１４の例えば後端側に、前端側よりも比重の重い、例えばタングステン製の高比重部１４ｂが設けられている。ブレード部材１４を、筐体１１の外周面に近い方の質量を増やすように形成すれば、ブレード部材１４の重心を後方に容易に設けることができる。
【００３０】
なお、この図５ではブレード部材１４の例で説明したが、ブレード部材１５についても同様に形成すれば、その重心を後方に容易に設けることができる。
あるいは、その図示は省略するが、例えば後端に厚肉部を有したブレード部材１４，１５であってもよい。もしくは、例えば後端に幅広部を有したブレード部材１４，１５であってもよい。または、前端を軽量化したブレード部材１４，１５であってもよい。
ブレード部材１４，１５を、筐体１１の外周面に近い方の厚みを増やす、もしくは、筐体１１の外周面に近い方の幅を増やす、または、筐体１１の外周面に遠い方を軽くするように形成すれば、ブレード部材１４，１５の重心を後方に容易に設けることができる。
【００３１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３２】
１…光ファイバ用線引炉、２…炉筐体、２ａ…上端開口部、２ｂ…下端開口部、３…炉心管、４…ヒータ、５…光ファイバ用ガラス母材、５ａ…下端部、５ｂ…光ファイバ、６…支持棒、７…断熱材、１０…シール構造、１１…筐体、１１ａ，１１ｂ…正面、１２…給排ポート、１４，１５…ブレード部材、１４ａ，１５ａ…錘、１４ｂ…高比重部、１６，１７…ガイド部材、１６ａ，１７ａ…先端面、４０…圧力付与空間、５０…コントローラ、５１…ガス供給部、５２…ガス排出部、Ｓ…上端開口部とガラス母材の外周との間の隙間、ｄ…炉心管の内径。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2020105691.tif 000009
2020105691.tif 000010
2020105691.tif 000011