JP5652328B2 - Seal structure of draw furnace for optical fiber - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバ用線引炉の上端開口部と光ファイバ母材との間の間隙をシールする光ファイバ用線引炉のシール構造に関するものである。 The present invention relates to a sealing structure for an optical fiber drawing furnace that seals a gap between an upper end opening of the optical fiber drawing furnace and an optical fiber preform.
光ファイバは、例えば石英を主成分として形成された光ファイバ母材を線引炉にて加熱して引き出される。この線引炉の炉内部品材料としては、主にカーボンが使われており、このカーボンの酸化を防ぐためにヘリウム、アルゴンなどの希ガスまたは窒素ガス(以下、不活性ガス等と称す)が炉内に充填されている。 For example, the optical fiber is drawn by heating an optical fiber preform formed of quartz as a main component in a drawing furnace. Carbon is mainly used as the in-furnace part material of this drawing furnace, and in order to prevent oxidation of this carbon, rare gas such as helium and argon or nitrogen gas (hereinafter referred to as inert gas) is used in the furnace. It is filled inside.
そして、さらに炉内圧力を陽圧にすることにより、炉外の空気(酸素)が炉内に入り込むことを防いでいるが、線引炉の上端部における光ファイバ母材の導入口の隙間、つまり線引炉の上端開口部における光ファイバ母材との隙間でうまく気密がとれていないと(シールされていないと)、炉外の空気を巻き込んでしまうことになる。
従って、炉外空気を炉内に巻き込まないように、線引炉の上端部の隙間をシールするシール機構が必要となる。また、この部分をうまくシールすることができれば、不活性ガス等の使用量を減らすことができ、コスト低減につなげることも可能である。
Further, by making the pressure inside the furnace positive, air outside the furnace (oxygen) is prevented from entering the furnace, but the gap of the inlet of the optical fiber preform at the upper end of the drawing furnace, In other words, if the air gap is not well removed (not sealed) in the gap between the upper end opening of the drawing furnace and the optical fiber preform, air outside the furnace will be entrained.
Therefore, a sealing mechanism that seals the gap at the upper end of the drawing furnace is necessary so that outside air is not caught in the furnace. If this portion can be well sealed, the amount of inert gas used can be reduced, which can lead to cost reduction.
特許文献1には、シール構造をもった光ファイバの線引装置が開示されている。この線引装置は、光ファイバ母材を通す挿通口を設けたX−Yテーブルと、その挿通口の内周部に配置された内径可変形のシール機構と、X−Yテーブルの直上にあり、光ファイバ母材の外径を計測する外径計測手段と、X−YテーブルのX方向中心に対する光ファイバ母材のずれ量及びY方向中心に対するずれ量を計測するずれ量計測手段とを備えている。ここで、外径計測手段及びずれ量計測手段としてはCCDカメラが設けられている。
さらに、この線引装置は、ずれ量計測手段の計測データを元に、X−Yテーブルの中心位置が光ファイバ母材の中心に一致すべくX−Yテーブルの移動制御を行うとともに、外径計測手段の計測データを元に、シール機構の内径を光ファイバ母材の外径に対し常時一定のクリアランスに保持すべく縮開制御を行う制御手段を備えている。 Further, this drawing apparatus controls the movement of the XY table so that the center position of the XY table coincides with the center of the optical fiber preform based on the measurement data of the deviation amount measuring means, and the outer diameter. Based on the measurement data of the measuring means, there is provided control means for performing contraction control so that the inner diameter of the seal mechanism is always maintained at a constant clearance with respect to the outer diameter of the optical fiber preform.
また、特許文献2には、光ファイバ用線引炉におけるシール構造として、リング状のシール部材を光ファイバ母材の周囲に設ける技術が開示されている。図6は、このシール構造を示す図で、図6(A)はシール構造の断面図、図6(B)はスリット無しカーボンシートの上面図、図6(C)はスリット付きカーボンシートの上面図である。
図6(A)で示すシール構造50は、光ファイバ用線引炉の炉筐体11の上端面(及び炉心管12の上端面)に設けられている。シール構造50は、その外壁となる上蓋付き円筒57にパージガス導入管58が設けられると共に、光ファイバ母材1の周囲に何層にも渡ってシール部材51,52,53が設けられている。シール部材52,53はシート支持部材59に載置されている。そのうち、シール部材51は、炉筐体11の上端面に図6(B)のスリット無しカーボンシート61を載置し、その上に図6(C)のように、内周から切り込むように形成された内周側スリット63aと外周から切り込むように形成された外周側スリット63bが設けられたカーボンシート63を載置し、さらにその上に図6(B)のスリット無しカーボンシート62を載置して形成されている。そして、最後にその上がシート押さえ64で押さえられている。
The
また、特許文献3には、上述のシール部材51〜53とは異なるシール部材が開示されている。図7は、このシール部材を示す斜視図である。図7で示すシール部材70は、複数のシールチップ71を、シールチップ面とロッド軸(光ファイバ母材の挿入孔72の挿入方向の軸)が直交しないように斜めに配置して、シールチップ71の先端を光ファイバ母材に押し当ててシールするように構成されている。
上述した線引炉のシール構造に関し、光ファイバ母材径の変動が小さければ、その母材径に合わせて線引炉体の上端開口部と光ファイバ母材との隙間を単に塞いでおけば、十分なシール効果が得られる。
しかし、光ファイバ母材径の変動が例えば±5mm程度以上と大きいような場合には、上記隙間の間隔が大きく変動するため、その隙間の変動分を加味しながらシールできるシール構造が必要となる。
With regard to the drawing furnace seal structure described above, if the variation of the optical fiber preform diameter is small, the gap between the upper end opening of the drawing furnace body and the optical fiber preform should be simply blocked according to the preform diameter. A sufficient sealing effect can be obtained.
However, when the variation of the optical fiber preform diameter is as large as about ± 5 mm or more, for example, the gap interval fluctuates greatly. Therefore, a seal structure that can be sealed while taking into account the variation of the gap is required. .
しかしながら、特許文献1に記載のシール構造では、内径を一様に変形することが可能な内径可変形のシール機構としてシャッタ板が設けられており、CCDカメラでの計測結果に基づきそのシャッタ板の開口径を縮開させるといった電子制御を行う必要があるだけでなく、周方向の径変動が大きい光ファイバ母材、つまり非円形の光ファイバ母材には対応しにくい構造となっている。
However, in the seal structure described in
また、特許文献2に記載のシール構造は、光ファイバ母材の周囲にスリット付きカーボンシートを設けて、上端開口部とに生じる隙間をシールする構造であるが、ここで採用されている内周側と外周側のスリットによる柔軟性だけではカーボンシートの内径の可変幅が小さく、結果として、光ファイバ母材の長手方向の径変動が±2mm程度に対応できる程度である。
In addition, the sealing structure described in
また、特許文献3に記載のシール構造は、個別の小さいシールチップを敷き詰めるため、整列して配設することが困難である上に、シールチップの何枚かが外れて炉内に落下し、得られた光ファイバがスパイクや断線を引き起こす可能性もある。
In addition, the seal structure described in
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間に生じる隙間を簡易な構造でシールすることが可能で、且つ、スパイクや断線を起こすことなく、径変動が大きい光ファイバ母材の線引にも対応することが可能な、光ファイバ用線引炉のシール構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described actual situation, and an object thereof is to seal a gap generated between an upper end opening in an optical fiber drawing furnace and an optical fiber preform with a simple structure. It is possible to provide a sealing structure for a drawing furnace for an optical fiber capable of handling drawing of an optical fiber preform having a large diameter variation without causing spikes or disconnection. .
本発明に係る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上端開口部から挿入された光ファイバ母材との間の隙間をシールするための構造である。そして、このシール構造は、内周側に複数のスリットが切り込まれたリング状のシール部材と、そのシール部材を、外周側に比べて内周側が水平方向より下向きに傾いた状態で保持する保持部と、を備え、そのシール部材の内周側の先端部を光ファイバ母材の側面に当接させることで、上記隙間をシールすることを特徴とする。 The optical fiber drawing furnace sealing structure according to the present invention is a structure for sealing a gap between the upper end opening of the optical fiber drawing furnace and the optical fiber preform inserted from the upper end opening. . This seal structure holds a ring-shaped seal member having a plurality of slits cut on the inner peripheral side, and the seal member in a state where the inner peripheral side is inclined downward from the horizontal direction as compared to the outer peripheral side. And a holding portion, and the gap is sealed by abutting the inner peripheral end of the sealing member against the side surface of the optical fiber preform.
上記シール部材は、リングの一部を切り抜いて非連続にし、非連続となった両端を重ねて下向きに傾いた形状にし、上記保持部に保持させる。若しくは、上記シール部材は、内径の異なるものが各々1枚以上ずつ重ねられている。
また、上記シール部材は、各々のスリットが上下で同じ位置にならないようにずらして2枚以上重ねられていることが好ましい。
The seal member cuts out a part of the ring so as to be discontinuous, and overlaps the discontinuous ends to form a shape inclined downward, and is held by the holding part . Alternatively, one or more seal members having different inner diameters are stacked.
Further, it is preferable that two or more of the sealing members are stacked so as to be shifted so that the respective slits are not at the same position in the vertical direction .
本発明に係る光ファイバ用線引炉のシール構造によれば、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間に生じる隙間を簡易な構造でシールすることが可能で、且つ、スパイクや断線を起こすことなく、径変動が大きい光ファイバ母材の線引にも対応することが可能になる。 According to the sealing structure of the optical fiber drawing furnace according to the present invention, it is possible to seal the gap generated between the upper end opening and the optical fiber preform in the optical fiber drawing furnace with a simple structure, In addition, it is possible to handle drawing of an optical fiber preform having a large diameter variation without causing spikes or disconnection.
図1は、本発明に係るシール構造の一例と光ファイバ線引炉体を示し、図中、1は光ファイバ母材(光ファイバ用のガラス母材)、10は光ファイバ線引炉の本体(以下、単に線引炉体という)、20はシール構造、30は蓋体である。
図1に示すように、線引炉体10は、炉筐体11と、その内部に設けられた炉心管12と、炉心管12の外周に設けられた筒状の加熱源(ヒータ)13、ヒータ13の外周に設けられた断熱材14とを備える。
FIG. 1 shows an example of a sealing structure according to the present invention and an optical fiber drawing furnace body, in which 1 is an optical fiber preform (glass preform for optical fiber) and 10 is a main body of the optical fiber draw furnace. (Hereinafter simply referred to as a drawing furnace body), 20 is a seal structure, and 30 is a lid.
As shown in FIG. 1, a
炉心管12は、上端開口部から挿入された光ファイバ母材1を内部に収容する。ヒータ13は、炉心管12に収容された光ファイバ母材1を加熱して溶融する。また、線引炉体10には図示しない不活性ガス等の供給機構が設けられており、炉心管12内やヒータ13の周りに酸化や劣化防止のために不活性ガス等を供給するようになっている。
The
また、線引炉体10において、光ファイバ母材1は、別途設けた移動機構により線引方向(下側方向)に移動させることが可能となっており、光ファイバ母材1の上側には、その光ファイバ母材1を上側から吊り下げて支持するための支持棒2が連結されている。
この支持棒2は、光ファイバ母材1と一体に形成されたものでもよく、別々に製造して、融着させてもよい。支持棒2の断面形状としては円形が挙げられるが、それに限ったものではない。また、支持棒2と光ファイバ母材1とを接続するために別途、接続部(嵌合部)を設けてもよい。
In the
The
なお、図1では、炉心管12の内壁の上端部がそのまま線引炉体10の上端部11aにおける上端開口部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12の内径dよりさらに狭い上端開口部となる上蓋を炉心管12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光ファイバ母材1との間に生じる隙間となる。また、光ファイバ母材1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凸凹が存在してもよく、また楕円形などであってもよい。また、上記上端開口部の断面は円形としておけばよいが、この精度は問わない。
In addition, although the upper end part of the inner wall of the
上述した線引炉体10における光ファイバ線引工程を概略的に説明する。線引炉体10では、上端部11aに設けた後述のシール構造20によって炉外空気を巻き込まないようにしながら、炉内の光ファイバ母材1の下部を炉心管12内でヒータ13により加熱する。線引炉体10では、こうして加熱溶融されて細径となった光ファイバ母材1の下端から光ファイバ3を溶融垂下させて、炉筐体11の下端部に設けられた排出孔16からその光ファイバ3を引き出す。そして、線引が進むにつれて、支持棒2と共に光ファイバ母材1を移動機構により徐々に下降させていく。
An optical fiber drawing process in the
本発明に係るシール構造20は、線引炉体10の上端部11aにおいて円形断面の光ファイバ母材1を貫通(緩挿)させるために設けられた貫通孔(つまり上端開口部)と、そこから挿入された円形断面の光ファイバ母材1との間に生じる隙間15をシールするための構造である。そして、シール構造20は、線引炉体10の上端部11aに設置される。
The
以下、図2〜図4を併せて参照し、本発明に係るシール構造20の主たる特徴について説明する。ここで、図2はこのシール構造20の詳細を示す図で、図2(A)はシール構造20の一部断面図、図2(B)は光ファイバ母材1を通す前のシール構造20の主要部を示す上面図である。図3は、図2のシール構造20におけるシール部材及び保持部の詳細を示す図で、図3(A)は傾斜台に取り付ける前のシール部材を示す上面図で、図3(B)はシール構造20の保持部の上面図、図3(C)は傾斜台の鉛直方向の断面図である。また、図4は、図2のシール構造20の主要部を斜め下方から見た斜視図である。なお、蓋体30については後述する。
Hereinafter, the main features of the
本発明に係るシール構造20は、図2(A),(B)に示すように、内周側に複数のスリット22bが切り込まれたリング状のシール部材22と、そのシール部材22を、外周側に比べて内周側が水平方向より下向きに傾いた状態で保持する保持部と、を備える。上記保持部については、後述する傾斜台21、ガイドピン23、及び押さえ部材24で構成した例を挙げる。なお、シール部材22はリング状であるため「シールリング」と呼ぶことができる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
そして、このシール構造20は、シール部材22の内周側の先端(スリット22bで仕切られた先端部22a)を光ファイバ母材1の側面に当接させることで、隙間15をシールするように構成されている。
具体的には、上記保持部の構成として、シール部材22が、内周側を浮かせて下向きに撓むことが可能な状態で保持される構成を採用する。無論、光ファイバ母材1の側面に当接させるために、内周側の撓ませる領域についてその領域の垂直方向の下側及び上側には保持部(この例では傾斜台21及び押さえ部材24)が出っ張らないように構成しておく。
The
Specifically, as the configuration of the holding portion, a configuration is adopted in which the
なお、当接する部分は、スリット22bが切り込まれている全体とは限らず、基本的にその一部となる。例えば、想定される最小径φ1の光ファイバ母材1に対しては最も先端の部分のみが当接し、想定される最大径φ2の光ファイバ母材1に対しては先端部22aのほぼ全体が撓み、その撓んだ部分の先端側が当接することになる。
In addition, the part to contact | abut is not necessarily the whole in which the
また、シール構造20は筐体25を備え、シール部材22や保持部は、傾斜台21がシール構造20の筐体25の床に固定されることで筐体25に格納されている。図2では、筐体25が傾斜台21の上下面及び側面を覆うように図示しているが、これに限らず、例えば傾斜台21の下側の床はなくても直接、上端部11aに載置してもよい。なお、筐体25を無くした構成も可能である。
In addition, the
筐体25には、図示しない供給機構により不活性ガス等が供給されるガス導入口25aが設けられている。シール部材22等の部材としてカーボンを使用する場合には、ガス導入口25aにより不活性ガス等が筐体25の内部に行き渡り、部材の酸化や劣化を防止することができる。なお、ここでの不活性ガス等は、炉内へ供給するガスと同じであってもよいし、異なる種類であってもよい。
The
また、例示する保持部の構造については後述するが、図2(A)で示すようにシール部材22を挟むように傾斜台21及び押さえ部材24が設けられている。そのため、傾斜台21及び/または押さえ部材24に図示しないガス通気口を設けておき、シール部材22の下側(裏側)及び/または上側からも不活性ガス等を流すようにしてもよい。
Moreover, although the structure of the holding | maintenance part illustrated is mentioned later, the
次に、本発明に係るシール構造20におけるシール部材22及び保持部の詳細について、説明する。
シール部材22の先端部22aは、光ファイバ母材1の外径変動に対応させるために、図2(B)に示すように内周側に切り込み(スリット22b)を入れて特に内周側に柔軟性を付与している。
Next, details of the
As shown in FIG. 2 (B), the
シール部材22の形状を具体的に説明する。シール部材22は傾斜台21に取り付けられて保持されることになる。取り付け前は、図3(A)に示すように、一枚の材料からリングを形成し、そのリングの一部を切り抜いて非連続にすると共に、リングの内周側にスリット22bを入れ、その周囲に所定の間隔でピン孔22cを穿つ。ピン孔22cは、非連続となった両端にも設けておく。
The shape of the
ここで、図3(A)で図示したように、スリット22bは、光ファイバ母材1の径方向、若しくはそれに近い方向(斜め)に沿って切り込まれていることが、光ファイバ母材1の下方向への移動に合わせて撓みやすいことから好ましいと言える。なお、スリット22bは全て同じ長さとしておくことが均一に撓むことができるため好ましく、そのような例を挙げているが、これに限ったものではない。
Here, as illustrated in FIG. 3A, the
傾斜台21は、上端開口部の中心軸方向に向かって下がるように傾斜し、且つ光ファイバ母材1を挿入するための挿入口をもった台である。すなわち、傾斜台21は、図2(A)及び図3(C)にその断面を示すように、円柱から、円錐台を逆さにした部分を取り除いたような形状をもっている。より具体的には、傾斜台21は、底辺を上端部11aに平行な辺とし且つ高さ方向を上端開口部の中心軸方向とした直角三角形を、上端開口部の中心軸を回転中心として上端開口部の周りに回転させたような形状をもつ円盤状の部材である。傾斜台21の傾斜の角度としては水平方向に対して20°〜45°程度が一般的に想定できるが、5°〜85°の範囲であっても適用できる。
The inclined table 21 is a table that is inclined so as to be lowered toward the central axis direction of the upper end opening and has an insertion port for inserting the
なお、上記直角三角形は、図示するように実際には台形になっているなど、他の形状であっても、斜面の部分が形成されればよい。また、傾斜台21における光ファイバ母材1の上記挿入口の直径は、上記上端開口部の直径と同じであればよいが、多少の長短があってもよい。但し、上記挿入口の直径の方が上記上端開口部の直径より短い場合には、線引できる母材径が小さくなる。
The right-angled triangle is actually a trapezoid as shown in the figure, but may be formed in a sloped portion even in other shapes. Further, the diameter of the insertion port of the
傾斜台21は、このような形状をもつことで、その斜面により、シール部材22を、外周側に比べて内周側が水平方向より下向きに傾いた状態で保持することができる。この保持は、図3(B),(C)のように傾斜台21の斜面に設けるか或いは指したガイドピン23によって、非連続となった両端を重ねて下向きに傾いた形状にしたシール部材22を固定すると共に、押さえ部材24とでシール部材22を挟持することで実現できる。
By having such a shape, the
組立に際しては、まずシール部材22を、非連続となった両端のピン孔22cが重なるように非連続部分を重ねて逆円錐形状にし、傾斜台21上の各ガイドピン23に各ピン孔22cを指し込み、その後、押さえ部材24を搭載する。押さえ部材24も傾斜台21の斜面に合うような斜面をもっており、各ガイドピン23を挿入するための挿入孔も穿たれている。押さえ部材24を搭載する際には、各ガイドピン23が各挿入孔に挿入されるようにすることで、傾斜台21と押さえ部材24とでシール部材22の位置がずれないようにシール部材22を挟持することができる。
これにより、図2(A)のように、シール部材22が傾斜台21と押さえ部材24とに挟まれた状態で保持することができる。
When assembling, first, the
As a result, as shown in FIG. 2A, the
このとき、上述したように、シール部材22の内周側の撓ませる領域についてその領域の垂直方向の下側及び上側には傾斜台21及び押さえ部材24が出っ張らないように構成しておく。すなわち、傾斜台21及び押さえ部材24は、シール部材22における同じ長さのスリット22bが切り込まれている領域より外側の領域(外周領域)を保持するようにするなど、少なくともスリット22bが切り込まれている領域を残して上下側から挟み込むように保持すればよい。なお、挟持していない部分にスリット22bが全く切り込まれていない円周方向領域があるように構成してもよいが、上述したように挟持していない部分はできるだけスリット22bが切り込まれているように構成することが好ましい。
At this time, as described above, the bendable region on the inner peripheral side of the
このようにして、傾斜台21及び押さえ部材24は、先端部22aを含むシール部材22を斜めに挟み込んで保持している。そして、スリット22bが入ったシール部材22が斜めに配されているので、光ファイバ母材1の径変動が大きくても光ファイバ母材1の側面に対して斜めに当たるため、先端部22aが撓み易く、それにより光ファイバ母材1の長手方向の径変動及び周方向の径変動を吸収できる。
In this way, the
つまり、シール構造20は、線引の進行により光ファイバ母材1が図2(A)で矢印で示すように下降して、光ファイバ母材1の外径が例えば想定される最小径φ1から最大径φ2(>φ1)まで増加しても、シール部材22の先端部22aが光ファイバ母材1の側面に当接した状態(側面を押した状態)を保て、図1の隙間15をシールすることができる。さらに、本発明に係るシール構造20は、スリット22bで区切られた各先端部22aのそれぞれが独立して光ファイバ母材1の側面を押す構造をもつため、光ファイバ母材1の径が同一断面上で一定でない場合、つまり非円形の断面をもつ場合にも対応させることができる。
That is, in the
このように、シール構造20は光ファイバ母材1の径変動を自動的に吸収することができる。そのため、炉内に不活性ガス等(N2、Ar、He等)を流しておけば、光ファイバ母材1の径変動に対しても炉内圧を陽圧に保つことができる。
さらに、シール部材22は、基本的に1つの部材から一面が形成されているため、多くの部材から形成されている特許文献3に記載の技術に比べて、シール部材を止める箇所が少なくて済む上に、取り付けも高精度にできて部品が炉内に落下する心配がない。
Thus, the
Furthermore, since one surface of the sealing
また、図2(A)及び図4で示すように、ここでは、シール部材22が3枚配される例を挙げている。この場合、スリット22bが上下で同じ位置にならないようにずらして配されていることが好ましい。なお、シール部材22の枚数は3枚に限らず、1枚でも2枚でも、4枚以上でもよいが、シール部材22は、上下で(つまり隣り合うシール部材22について)スリット22bが同じ位置にならないようにずらして2枚以上重ねられていることが好ましい。
また、シール部材22の枚数だけでなく、スリット22b同士の間隔や枚数は、使用する光ファイバ母材1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。基本的にシール部材22の枚数が多いほど、気密がとり易いが、可撓性が少なくなり対応できる径変動が小さくなる。
Further, as shown in FIGS. 2A and 4, an example in which three sealing
Further, not only the number of the sealing
また、傾斜台21の上記挿入口の内径や、傾斜台21から突出したシール部材先端部22aの径方向長さは、上記隙間15を埋められるように適宜決めておけばよい。図1の例では、隙間15の幅は炉心管12の直径dから光ファイバ母材1の直径φを引いて半分にした値となる。しかし、実際には光ファイバ母材1の径には変動があるため、上記隙間15としてその変動を鑑みて想定される距離(好ましくは想定される最大距離)に基づき、傾斜台21の内径や先端部22a(先端部22aにおける撓む部分)の径方向の長さを決定しておけばよい。なお、例えば光ファイバ母材1の直径φが150mmで±10mmの径変動で形成されている場合には、炉心管12の直径dが180mm程度であればよいため、隙間15の幅(d−φ)/2は10〜20mm程度となる。
In addition, the inner diameter of the insertion opening of the
また、シール部材22は、耐熱性をもつものとし、200℃以上の耐熱性をもつことが好ましい。また、シール部材22は、カーボンからなることが好ましく、カーボンシート(つまりカーボン製のシート)であることがより好ましい。カーボンは、耐熱性に優れるだけでなく、摩擦係数を小さく加工することができる(やわらかい素材である)ため光ファイバ母材1を傷付ける心配もないためである。さらには、カーボンシートの材質としては、高純度カーボンと呼ばれるものを用いることが好ましく、高温膨張処理により発泡させた後に圧縮加工した可撓性カーボンシートがより好ましい。
Further, the
また、カーボンは、プレス成型により容易に成型することができる点でも好ましい。シール部材22の厚みは、例えば0.2mmなどでよく、撓みを鑑みると0.1〜0.4mmの範囲であることが好ましく、またその撓みは曲率半径が10mm程度までになるように、材料(ヤング率など)や構造(スリット長さなど)を決めることが好ましい。
なお、シール部材22としては耐熱ガラスクロスなど、他の素材を採用してもよい。
Carbon is also preferred because it can be easily molded by press molding. The thickness of the
Note that other materials such as a heat-resistant glass cloth may be employed as the
また、傾斜台21や押さえ部材24、さらにはガイドピン23も、耐熱性が高いものを採用することが好ましく、シール部材22と同様に200℃以上の耐熱性をもつことが好ましい。傾斜台21や押さえ部材24としては、金属や石英、カーボンなどを用いることができる。ガイドピン23としては金属、石英、カーボン、セラミックスなどを用いることができる。各部材21〜24のうちいずれかの部材として耐熱性があまり高くないものを採用する場合には、それを冷却するような機構(例えば水冷方式)を設けるなどの工夫を行っておけばよい。
In addition, it is preferable that the
以上のように、本発明では、光ファイバ母材1の外径φが変化してもシール部材22が常に光ファイバ母材1に可能な限り接触した状態を保てる。つまり本発明によれば、径変動が大きい光ファイバ母材であっても、線引炉体10における上端開口部と光ファイバ母材1との間に生じる隙間15をシールすることができ、炉の上下部からの外気の流入を防ぐことができる。これにより、炉内部品の劣化を防ぎ、形成される光ファイバ3の径変動が大きくならずに線引することも可能となる。
さらに、本発明によれば一つの部品を加工して形成することが可能なシール部材22を保持しているため、炉内に落下する恐れもなく、スパイクや断線を起こすことない。また、シール部材22等の部品として耐熱性がある部材を用いることで、熱で溶けたりすることもない。
As described above, in the present invention, even when the outer diameter φ of the
Furthermore, according to the present invention, since the
実際、直径が150mmで外径変動がその10%程度の光ファイバ母材1を、上述したシール構造20でシールしながら線引して、125μmの光ファイバ3を生成した。その結果、得られた光ファイバ3にはスパイクや断線がなく、また炉内のカーボン製部品の劣化も無かったことから、十分なシール性を有することを確認できた。
これに対し、特許文献2に記載の切り込み入りカーボンシートを3枚積層したシール構造を採用して、直径が140〜155mmの光ファイバ母材の線引を行ったが、その結果、線引開始時より線引中のスパイクが多発し、途中で路上部から微かに白煙が上がり線引停止した。さらに、このとき、カーボンシートは一部折れ曲がっており、また炉内のカーボン製部品が酸化消耗している様子が確認された。
Actually, the
On the other hand, an optical fiber preform having a diameter of 140 to 155 mm was drawn using a seal structure in which three cut carbon sheets described in
図5は、本発明に係るシール構造の他の例を示す図で、図1中のシール構造の詳細を示す断面図である。図2のシール構造20はシール部材22を3枚積層したが、図5で例示するシール構造20は、3枚積層したシール部材22のセットをさらに中間部材27を介して重ねたものである。この中間部材にもガイドピン23用の挿入孔が穿たれているものとする。
また、ここではシール部材22のセットを2セット重ねた例を挙げているが、3セット以上の場合でも同様に間に中間部材27を挟んでおけばよい。また、シール部材22とシール部材26の枚数は共に3枚である例を挙げているが、これに限ったものではなく、両者が異なる枚数であってもよく、またその枚数も3枚に限らない。
FIG. 5 is a view showing another example of the seal structure according to the present invention, and is a cross-sectional view showing details of the seal structure in FIG. The
Further, here, an example in which two sets of the
ここで、中間部材27の厚さは、シール部材22の先端部22aとシール部材26の先端部26aとが、互いの撓みに影響を受けることがないように決めておけばよい。これにより、先端部22aと先端部26aとが互いの撓みに影響を受けることなく、光ファイバ母材1の側面に当接できる。
また、中間部材27に図示しないガス通気口を設けておき、シール部材22とシール部材26との間からも不活性ガス等を流すようにしてもよい。
Here, the thickness of the
Further, a gas vent (not shown) may be provided in the
なお、内径が均一のカーボンシートを用いる例について説明したが、内径が異なるカーボンシートを用いてもよい。例えば、内径φが125mmのカーボンシートと内径φが145mmのカーボンシートを、内径の小さい方のカーボンシートを下側にして各々1枚以上ずつ重ねたものを1セットとし、これを1セット、若しくは中間部材27を介して何セットか重ねたものとしてもよい。なお、上記したカーボンシートの内径の数値は、保持部に取り付けた後の内径の値であり、平面状態のカーボンシートの内径の値ではない。
内径の大きさは上記したものに限らず、光ファイバ母材1の外径や外径変動量に応じ、適宜最適と考えられる内径のカーボンシートを選べばよい。また、各々の径のカーボンシートは、各々何枚重ねてもよく、両者が異なる枚数であってもよい。また、内径の種類は2種類とは限らず、3種類以上であってもよい。
In addition, although the example using a carbon sheet with a uniform internal diameter was demonstrated, you may use the carbon sheet from which an internal diameter differs. For example, a carbon sheet having an inner diameter φ of 125 mm and a carbon sheet having an inner diameter φ of 145 mm, each having one or more stacked sheets with the smaller inner diameter carbon sheet on the lower side, is set as one set, or Several sets may be stacked via the
The size of the inner diameter is not limited to that described above, and a carbon sheet having an inner diameter that is considered to be optimal may be selected as appropriate in accordance with the outer diameter of the
次に、図1の蓋体30について説明する。
図1に示したように光ファイバ母材1に支持棒2が設けられた構成では、線引工程の進行により、支持棒2が炉心管12の位置まで下がる場面、つまり支持棒2が線引炉体10の上端部11aより下に位置する場面がある。
Next, the
In the configuration in which the
そのような場面でも炉内をシールし続けるために、本発明に係る光ファイバ用線引炉のシール構造は、図1に示したように図2や図5のシール構造20の他に蓋体30を有することが好ましい。蓋体30は、支持棒2を貫通し光ファイバ母材1の上側に載置される蓋であり、図示したように、支持棒2用の貫通孔30aと肩部30bとを有する。蓋体30の材料としては、例えば石英や金属などが挙げられる。
In order to keep the inside of the furnace sealed even in such a situation, the sealing structure of the drawing furnace for an optical fiber according to the present invention is a lid in addition to the sealing
蓋体30を設けておくことで、光ファイバ3の線引が進み光ファイバ母材1及び支持棒2が下降しても、シール部材22(及びシール部材26)から光ファイバ母材1が離脱する前に、蓋体30の下端面がシール構造20に接する状態に移行して、シール状態を維持することができる。
なお、蓋体30が肩部30bを有することを前提として説明したが、蓋体30は単なる円盤に支持棒2の貫通孔30aを開けただけの形状であってもよい。このような形状でも、上述したような状態間の移行は同様に可能である。
By providing the
In addition, although it demonstrated on the assumption that the
なお、本発明に係るシール構造について、上記では光ファイバ母材を線引する線引炉で説明したが、光ファイバ母材を延伸する延伸炉におけるシール構造にも同様に適用可能である。また、線引炉、延伸炉の他にも、同等の設備構成を持つガラス加熱加工炉にも適用可能である。 In the above description, the sealing structure according to the present invention has been described with reference to a drawing furnace for drawing an optical fiber preform. However, the sealing structure in a drawing furnace for drawing an optical fiber preform can be similarly applied. In addition to a drawing furnace and a drawing furnace, the present invention can also be applied to a glass heat processing furnace having an equivalent equipment configuration.
1…光ファイバ母材、2…支持棒、3…光ファイバ、10…線引炉体、11…炉筐体、11a…上端部、12…炉心管、13…ヒータ、14…断熱材、15…隙間、16…排出孔、20…シール構造、21…傾斜台、22,26…シール部材、22a,26a…シール部材の先端部、22b…スリット、22c…ピン孔、23…ガイドピン、24…押さえ部材、25…筐体、25a…ガス導入口、27…中間部材、30…蓋体、30a…貫通孔、30b…肩部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
内周側に複数のスリットが切り込まれたリング状のシール部材と、前記シール部材を、外周側に比べて内周側が水平方向より下向きに傾いた状態で保持する保持部と、を備え、
前記シール部材は、リングの一部を切り抜いて非連続にし、非連続となった両端を重ねて下向きに傾いた形状にし、前記保持部に保持させ、
前記シール部材の内周側の先端部を前記光ファイバ母材の側面に当接させることで、前記隙間をシールすることを特徴とする光ファイバ用線引炉のシール構造。 An optical fiber drawing furnace sealing structure for sealing a gap between an upper end opening of an optical fiber drawing furnace and an optical fiber preform inserted from the upper end opening;
A ring-shaped seal member in which a plurality of slits are cut on the inner peripheral side, and a holding portion that holds the seal member in a state in which the inner peripheral side is inclined downward from the horizontal direction compared to the outer peripheral side,
The seal member is cut out part of the ring to make it non-continuous, overlaps both ends that are made non-continuous, and has a shape inclined downward, and is held by the holding part,
A sealing structure for a drawing furnace for an optical fiber, wherein the gap is sealed by bringing a distal end portion on the inner peripheral side of the sealing member into contact with a side surface of the optical fiber preform.
内周側に複数のスリットが切り込まれたリング状のシール部材と、前記シール部材を、外周側に比べて内周側が水平方向より下向きに傾いた状態で保持する保持部と、を備え、 A ring-shaped seal member in which a plurality of slits are cut on the inner peripheral side, and a holding portion that holds the seal member in a state in which the inner peripheral side is inclined downward from the horizontal direction compared to the outer peripheral side,
前記シール部材は、内径の異なるものが各々1枚以上ずつ重ねられており、 One or more of the seal members having different inner diameters are stacked,
前記シール部材の内周側の先端部を前記光ファイバ母材の側面に当接させることで、前記隙間をシールすることを特徴とする光ファイバ用線引炉のシール構造。 A sealing structure for a drawing furnace for an optical fiber, wherein the gap is sealed by bringing a distal end portion on the inner peripheral side of the sealing member into contact with a side surface of the optical fiber preform.
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