(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を加熱溶融して光ファイバに線引きする光ファイバ用紡糸炉の内壁部を構成しカーボンにより形成される構成部材の製造方法であって、カーボン粉末を所定形状に成形する成形工程と、この成形品を焼成し黒鉛化する焼成・黒鉛化工程と、この焼成・黒鉛化された成形品を所定形状に仕上げ加工する仕上げ工程とを備える光ファイバ用紡糸炉の構成部材の製造方法において、
上記仕上げ工程の後に、仕上げ加工品を洗浄液中に漬け、漬けた状態で超音波を発振させて上記仕上げ加工品に対し超音波洗浄を行う超音波洗浄工程を付加する
ことを特徴とする光ファイバ用紡糸炉の構成部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
超音波洗浄工程において、仕上げ加工品を洗浄液中で超音波洗浄を行った後に、洗浄液で満たされた浸漬槽中に所定時間浸漬する
ことを特徴とする光ファイバ用紡糸炉の構成部材の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
洗浄液中での超音波洗浄を行った後の仕上げ加工品を、複数の浸漬槽に順次浸漬する
ことを特徴とする光ファイバ用紡糸炉の構成部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用紡糸炉の内壁部を構成するカーボン製構成部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カーボン製構成部材を用いて構成された光ファイバ用紡糸炉として、特開平７−８１９６７号公報にて開示されたものが知られている。これは、図４に例示するように、光ファイバ母材ａが挿入される炉心管ｂと、この炉心管ｂの周囲を囲むように配設されたリング状のヒータｃと、このヒータｃの周囲を囲むように配設された断熱材ｄと、これらを覆う炉殻ｅとを備えたものであり、上記炉心管ｂ及びヒータｃ等によってカーボン製構成部材が構成されている。そして、ヒータｃはカーボン抵抗発熱体により構成されており、このカーボン抵抗発熱体に通電して発熱させることにより炉内を約２２００℃の高温状態にし、これにより、光ファイバ母材（例えば３０ｍｍ径）ａを加熱溶融させて光ファイバ（例えば１２５μｍ径）ｆに線引きするものである。
【０００３】
一方、上記のカーボン製の各構成部材の製造方法としては、図５に示す製造工程を経て製造する方法が知られている。すなわち、まず成形工程Ｐ１０でカーボン粉末を所定形状に成形し、この成形品を焼成工程Ｐ２０で焼成し黒鉛化工程Ｐ３０で黒鉛化する。次に、高純度処理工程Ｐ４０で黒鉛化させた成形品をハロゲンガスで置換した雰囲気で約２０００℃で数時間加熱して不純物の除去を行う。そして、この不純物除去後の成形品を粗加工Ｐ５０で所定形状に加工し、仕上げ加工工程Ｐ６０で旋盤により精密に切削加工を行って最終形状に仕上げる。最後に、製造された構成部材を真空パックして完了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の光ファイバ用紡糸炉の構成部材及びその製造方法においては、カーボンにより形成された各構成部材の表面清浄度合いが十分ではなく、このため、線引きされた光ファイバの弱点部発生頻度が高くなり易く、廃棄処分の対象となる光ファイバの増大化を招くことがある。すなわち、上記各構成部材の表面清浄度合いが十分ではない、つまり、各構成部材の表面にその各構成部材加工時のカーボン粉等のダストが比較的多数個付着していると、炉内を昇温していくにつれて上記ダストが飛び出して線引きしている光ファイバに衝突し、その衝突傷が生じた部位の光ファイバの強度劣化を招くことになる。その結果、光ファイバの長手方向の強度保証を保持し得なくなる。通常、光ファイバの製造においては、強度保証のために、線引きされた光ファイバに所定の引張力を作用させて切れるか否かを試験するスクリーニングを行い、所定の最低長さ以下で切れるとその光ファイバは廃棄処分とされる。このため、その衝突傷発生頻度が高くなると製造効率の悪化を招くことになる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光ファイバ用紡糸炉におけるカーボン製の各構成部材の表面を十分に清浄にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光ファイバ母材を加熱溶融して光ファイバに線引きする光ファイバ用紡糸炉の内壁部を構成する構成部材であって、カーボンにより形成されたものを対象とする。そして、上記構成部材を、所定形状に仕上げ加工された後に洗浄液中での超音波洗浄が施されて表面が清浄にされた構成とするものである。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成部材の製造方法に係るものであって、カーボン粉末を所定形状に成形する成形工程と、この成形品を焼成し黒鉛化する焼成・黒鉛化工程と、この焼成・黒鉛化された成形品を所定形状に仕上げ加工する仕上げ工程とを備える光ファイバ用紡糸炉の構成部材の製造方法を前提とする。そして、上記仕上げ工程の後に、仕上げ加工品を洗浄液中に漬け、漬けた状態で超音波を発振させて上記仕上げ加工品に対し超音波洗浄を行う超音波洗浄工程を付加する構成とするものである。
【０００８】
上記の請求項１もしくは請求項２記載の構成の場合、紡糸炉の内壁部を構成する各構成部材が最終形状に仕上げ加工された後に、洗浄液中での超音波洗浄、すなわち、仕上げ加工品を洗浄液に漬けた状態で超音波が発振されることにより、その超音波によるキャビテーション現象により表面に付着しているカーボン粉等のダストが除去されて清浄な表面となる。このため、上記各構成部材によって炉心の内壁部が構成された光ファイバ用紡糸炉においては、光ファイバ母材の加熱溶融による光ファイバの線引きに際し、カーボン製の各構成部材の表面からのカーボン粉等の衝突による強度劣化発生の頻度が十分に低減され、光ファイバの製造の効率化が図られる。
【０００９】
ここで、洗浄液としては、不純物を含有しないものが望ましく、例えば純水、フロン等のハロゲン化炭化水素系溶剤、または、エタノール，メタノール等の石油系溶剤を用いればよい。純水を用いる場合には、その不純物含有の程度はその電気伝導率を１．０μｓ／ｃｍ以下に維持する。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の超音波洗浄工程において、仕上げ加工品を洗浄液中で超音波洗浄を行った後に、洗浄液で満たされた浸漬槽中に所定時間浸漬するものである。
【００１１】
上記の構成の場合、洗浄液中での超音波洗浄の後、洗浄後の仕上げ加工品を洗浄液から引き上げる際に、洗浄により仕上げ加工品から除去されて洗浄液中に含まれているカーボン粉等が上記仕上げ加工品に再付着しても、その仕上げ加工品を浸漬槽に浸漬することにより、その再付着したカーボン粉が洗い落とされ、表面の清浄度合いがより向上する。
【００１２】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、洗浄液中での超音波洗浄を行った後の仕上げ加工品を、複数の浸漬槽に順次浸漬するものである。
【００１３】
上記の構成の場合、複数の浸漬槽に順次浸漬することにより、超音波洗浄後の仕上げ加工品の表面の清浄度合いがより一層向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る各構成部材を用いた光ファイバ用紡糸炉を示し、１は上下方向の炉心軸Ｘに沿って保持された光ファイバ母材、２はこの光ファイバ母材１から線引き（紡糸）されて下方に引き取られる光ファイバ、３は炉心軸Ｘに沿って上記光ファイバ母材１を囲むように配設されたマッフルチューブ（炉心管）、４はこのマッフルチューブ３の周囲を囲むように配設されたリング状のヒータ、５ａ，５ｂはこのヒータ４の周囲を囲むように配設された耐熱性の筒状断熱材、６はこれらを覆う円筒状の炉殻である。
【００１６】
また、７はガスの流れを整流させるための上部エグゾーストパイプ、８はノズル、９は下部エグゾーストパイプであり、上部エグゾーストパイプ７が上記マッフルチューブ３の内周面側の上部に、ノズル８及び下部エグゾーストパイプ９が下部にそれぞれ上記炉心軸Ｘと同軸に配設されている。そして、上記マッフルチューブ３、ヒータ４、上下部エグゾーストパイプ７，９、及び、ノズル８等の構成部材がカーボンにより形成され、これらの各構成部材３，４，７〜９によって紡糸炉の内壁部が構成されている。なお、上記断熱材５ａ，５ｂもカーボンまたはカーボンを含む材料により形成されて耐熱性が付与されている。また、図１中１０ａ，１０ｂは、紡糸炉の下部に連結されて、線引きされた光ファイバ２の周囲を囲むように配設された二重管式のシールドパイプである。
【００１７】
上記ヒータ４は、通電抵抗により発熱するカーボン抵抗発熱体により構成されており、紡糸炉の内部を約２２００℃の高温状態にするようになっている。そして、上記紡糸炉では、このヒータ４の加熱により上記光ファイバ母材が不活性ガス雰囲気下で加熱溶融されて光ファイバ２に線引きされるようになっている。
【００１８】
上記各構成部材３，４，７〜９は、図２にＰ１〜Ｐ９で示す以下の製造工程を経て製造される。すなわち、この製造方法は、成形工程Ｐ１、焼成工程Ｐ２、黒鉛化工程Ｐ３、高純度工程Ｐ４、粗加工工程Ｐ５及び仕上げ加工工程Ｐ６を図５に示す従来の製造方法における製造工程Ｐ１０〜Ｐ６０と同様に行い、上記仕上げ加工工程Ｐ６の後に、洗浄工程Ｐ７及び乾燥工程Ｐ８を付加して、最後に真空パック工程Ｐ９を行うものである。以下、各製造工程Ｐ１〜Ｐ９について説明する。
【００１９】
まず、成形工程Ｐ１では、カーボンの原料粉末を圧縮成形等により成形して所定形状の粉末成形品を得る。次に、焼成工程Ｐ２では、その粉末成形品を焼成して固結させ、黒鉛化工程Ｐ３では、焼成した成形品を黒鉛化炉等で黒鉛化してセメンタイト中のカーボンを黒鉛に変化させる。そして、高純度処理工程Ｐ４では、黒鉛化させた成形品をハロゲンガスで置換した雰囲気で約２０００℃で数時間加熱して不純物の除去を行い、粗加工工程Ｐ５はで不純物の除去後の成形品を切断・切削等により上記各構成部材３，４，７〜９に対応する形状に加工し、仕上げ加工工程Ｐ６では、粗加工品を旋盤等を用いて精密に仕上げ加工する。
【００２０】
そして、仕上げ加工後の仕上げ加工品に対し、洗浄工程Ｐ７を行う。この洗浄工程Ｐ７は、図３に示すように、テフロンコーティングが施されたバケット１１と、超音波発振槽１２と、浸漬槽１３とを用いて行われる。上記浸漬槽１３内には洗浄液としての純水が継続して供給されており、この浸漬槽１３内が純水で満たされ、この浸漬槽１３からオーバーフローした純水が上記超音波発振槽１２内に順次供給されて超音波発振槽１２内が純水で満たされるようになっている。上記の供給される純水は、電気伝導率が１．０μｓ／ｃｍ以下になるように維持される。
【００２１】
洗浄工程Ｐ７では、まず、各構成部材３，４，７〜９に対応する仕上げ加工品Ｓごと、もしくは、適当に組み合わせた複数種類の仕上げ加工品Ｓをバケット１１内に入れて固定し、このバケット１１を超音波発振槽１２の純水中に入れ、この状態で所定の共振周波数（例えば約５０ｋＨｚ）の超音波を発振させて超音波洗浄を行う。この超音波により生じるキャビテーション現象によって、仕上げ加工品Ｓの表面に付着していたカーボン粉が除去されるとともに、表面層の脆い微小部分が削られて、仕上げ加工品Ｓの表面を清浄にすることができる。そして、上記バケット１１を超音波発振槽１２から引き上げて浸漬槽１３に入れ、所定時間（例えば１０〜２０分）浸漬させる。この浸漬により、超音波洗浄後にバケット１１を超音波発振槽１２から引き上げる際に、超音波発振槽１２内の純水中に含まれているカーボン粉等の不純物が上記仕上げ加工品Ｓに再付着しても、その再付着した不純物が洗い落とされて、表面をより清浄にすることができる。
【００２２】
なお、上記浸漬槽１３への浸漬時間は、構成部材Ｓの種類、すなわち、形状，体積，表面積等に応じて定めればよい。また、この浸漬槽１３を複数個設けて、超音波発振槽１２から出したバケット１１を複数個の浸漬槽に順次浸漬することにより、仕上げ加工品Ｓの表面清浄度合いをより高くすることができる。
【００２３】
上記の洗浄工程Ｐ７の後に、乾燥工程Ｐ８を行う。乾燥工程Ｐ８では、上記の超音波洗浄を行った仕上げ加工品Ｓを赤外線乾燥器１４に数時間入れて置くことにより乾燥を行う。
【００２４】
最後に、乾燥後の仕上げ加工品Ｓを真空パックすることにより真空状態で保存する真空パック工程Ｐ９を行う。
【００２５】
【実施例】
各構成部材３，４，７〜９について、図５に示す従来の製造方法により形成したものと、図２に示す本発明に係る実施形態の製造方法により形成したものとを用意してこれらによってそれぞれ紡糸炉を構成し、それぞれの紡糸炉において同一条件で光ファイバ母材１から光ファイバ２の線引きを行った。そして、それぞれ昇温開始から６０分経過後の炉内温度約２０００℃の時の炉内のダスト発生量と、線引きされた光ファイバ２に対し０．６％スクリーニングを行った時の平均生存長とを測定して比較した。その結果を、表１に示す。なお、ダスト発生量とは、０．３μｍ以上のダストの発生量のことであり、０．６％スクリーニングとは、光ファイバ２に対し長手方向に０．６％の伸びひずみを発生させる引張力を連続的に作用させて光ファイバ２が切れるか否かを試験するものであり、また、平均生存長とは、１本の光ファイバ母材１から線引きした光ファイバ１の全長を、上記スクリーニングにより光ファイバが切れた回数に１を加えた値で除した長さ、すなわち、今回切れた位置から次回切れる位置までの光ファイバ１が切れずに生存する長さの平均のことである。
【００２６】
【表１】
0003859251.tif 000002
【００２７】
この比較試験の結果によれば、従来の製造方法による各構成部材を用いた紡糸炉では、ダストが０．１ＣＦ（ＣＦ；Cubic Feet）当り５５個発生し、平均生存長が約２００ｋｍであったの対し、本実施形態による各構成部材を用いた紡糸炉では、ダストの発生量が０．１ＣＦ当り７個と激減し、平均生存長が約４００ｋｍと増大した。従って、本実施形態の製造方法により形成したカーボン製構成部材３，４，７〜９を用いることにより、光ファイバ用紡糸炉内で発生するダストの量を激減させることができ、このダストの衝突傷による光ファイバの強度劣化を防止して光ファイバのスクリーニング生存長を大幅に増大させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明における光ファイバ用紡糸炉の構成部材、または、請求項２記載の発明における光ファイバ用紡糸炉の構成部材の製造方法によれば、上記構成部材の仕上げ加工後に洗浄液中での超音波洗浄を施すようにしているため、上記構成部材の表面清浄度合いを大幅に高めることができ、これにより、そのカーボン製構成部材によって炉心の内壁部が構成された光ファイバ用紡糸炉において、光ファイバの線引きに際しカーボン粉等のダストの衝突傷による強度劣化発生頻度を十分に低下させることができ、スクリーニング生存長の増大化を図ることができる。これにより、光ファイバの製造の効率化を図ることができる。
【００２９】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明による効果に加えて、洗浄液中での超音波洗浄の後の仕上げ加工品を浸漬槽に浸漬するようにしているため、構成部材の表面清浄度合いをより向上させることができ、光ファイバ製造のより効率化を図ることができる。
【００３０】
さらに、請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明による効果に加えて、超音波洗浄の後の仕上げ加工品を複数の浸漬槽に順次浸漬するようにしているため、構成部材の表面清浄度合いのより一層の向上を図ることができ、光ファイバ製造のより一層の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の構成部材を用いた光ファイバ用紡糸炉の一部省略断面図である。
【図２】実施形態における構成部材の製造工程を示すブロック図である。
【図３】洗浄工程及び乾燥工程を示す模式図である。
【図４】光ファイバ用紡糸炉の簡略断面図である。
【図５】従来における構成部材の製造工程を示すブロック図である。
【符号の説明】
１              光ファイバ母材
２              光ファイバ
３              マッフルチューブ（構成部材）
４              ヒータ（構成部材）
７              上部エグゾーストパイプ（構成部材）
８              ノズル（構成部材）
９              下部エグゾーストパイプ（構成部材）
１２            超音波発振槽
１３            浸漬槽
Ｐ１，Ｐ１０    成形工程
Ｐ２，Ｐ２０    焼成工程
Ｐ３，Ｐ３０    黒鉛化工程
Ｐ６，Ｐ６０    仕上げ工程
Ｐ７            洗浄工程（超音波洗浄工程）
Ｓ              仕上げ加工品
【図１】
0003859251.tif 000003
【図２】
0003859251.tif 000004
【図３】
0003859251.tif 000005
【図４】
0003859251.tif 000006
【図５】
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