專利名稱：光纖制造裝置和光纖的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于應(yīng)用管律法的光纖紡絲工序的光纖制造裝置和光纖制造方法。

背景技術(shù)：
光纖的制造，通常采用燒結(jié)由VAD法或OVD法等套管法制造出的石英多孔質(zhì)母材并使其玻璃化的方法。但是，近年隨著光纖母材的大型化，正在尋求生產(chǎn)性高的方法。
作為其中之一的方法，有通過光纖用石英玻璃管套層來制造占光纖大部分的包層部分的管律法。該方法按大致的劃分有以下兩種將光纖用芯棒插入光纖用石英玻璃管后，由加熱爐一體化而得到光纖用母材的方法，和一邊使光纖用芯棒和光纖用石英玻璃管一體化一邊進(jìn)行拉絲，一次地得到光纖的方法。并且，這里所說的光纖用芯棒，可以使用VAD法或MCVD法、OVD法等以往的制造方法制造，通常是由傳播光的芯部和包層部的一部分構(gòu)成。
在通過加熱爐進(jìn)行一體化時，需要防止氣體通過爐心管和光纖母材之間的間隙從外部流入爐心管內(nèi)的密封部件。其原因是，由于加熱爐內(nèi)的加熱器和爐心管一般是碳制的，如果爐心管和光纖母材之間的密封性(氣密性)差，氧氣從外部混入到爐心管內(nèi)，導(dǎo)致碳部件的劣化、燒損。使用密封部件，是為了防止氧氣從外部混入到爐心管內(nèi)。
在由加熱爐一體化得到光纖用母材的前者的方法中，也采用流過30～100SLM的吹掃氣體來防止氣體混入到爐心管內(nèi)的氣體密封。
但是，在邊一體化邊進(jìn)行拉絲一次性地得到光纖的后者方法中，爐心管內(nèi)部的氣體流很重要，通過大流量的吹掃氣體的氣體密封為光纖直徑波動的原因。因此，需要不使用大流量的氣體密封來密封爐心管和光纖母材。
但是，在使用φ100mm以上的大型光纖用石英玻璃管的管律法時，通常將虛設(shè)石英管焊接到光纖用石英玻璃管的端部。通過焊接虛設(shè)石英管，能夠拉絲到光纖用石英玻璃管的端部。并且，虛設(shè)石英管，能夠用作支撐具有重量的光纖用石英玻璃管的握持部。這里使用的虛設(shè)石英管，為了降低成本，多使用在能夠維持強度的范圍內(nèi)外徑比光纖用石英玻璃管細(xì)，壁厚薄的虛設(shè)石英管。另外，虛設(shè)石英管也能夠再次使用，但是有可能隨著其使用次數(shù)的增加外徑變細(xì)。即，如果虛設(shè)石英管反復(fù)地再次利用，光纖用石英玻璃管和虛設(shè)石英管必然地產(chǎn)生外徑差。并且，拉絲到光纖用石英玻璃管的端部時，在拉絲工序的后半程，光纖用石英玻璃管和虛設(shè)石英管的焊接部將進(jìn)入爐心管內(nèi)。
但是，如上所述，由于光纖用石英玻璃管和虛設(shè)石英管的焊接部具有外徑差，所以導(dǎo)致爐心管的密封性在拉絲過程中發(fā)生變化。因此，爐心管內(nèi)部氣體流變化有可能導(dǎo)致光纖直徑波動。其結(jié)果，具有產(chǎn)生光纖的成品率降低，由于混入氧氣而導(dǎo)致碳部件劣化等這樣的問題。
為了解決如上所述問題，提出了各種用于提高爐心管和光纖母材間密封性的裝置。
在日本特開2003-183045號公報(以下，稱專利文獻(xiàn)1)所示的光纖拉絲爐中，通過一并使用開口了相當(dāng)于光纖母材直徑的孔的碳薄片和氣體密封，保持爐心管內(nèi)為微正壓，可以防止外部空氣的混入和來自爐心管內(nèi)部的灰塵的擴散。
在日本特開2005-8475號公報(以下，稱專利文獻(xiàn)2)所示的光纖拉絲裝置中，使用碳薄膜作為氣體密封部件，但在成為光纖母材的預(yù)制部和焊接在該預(yù)制部上端的柄部中，通過使用各自的氣體密封機構(gòu)，即使在這些預(yù)制部和柄部存在外徑差時，也可以防止氣體從外部流入到爐心管內(nèi)。
在日本特開2006-342030號公報(以下，稱專利文獻(xiàn)3)所示的光纖拉絲裝置中，通過使用可以伸縮的密封環(huán)作為密封插入光纖母材的開口部的氣體密封部件，即使該光纖母材產(chǎn)生外徑差時，也能夠保持爐心管內(nèi)部的氣密性。
在日本特開2007-70189號公報(以下，稱專利文獻(xiàn)4)所示的光纖拉絲裝置中，通過使用在內(nèi)側(cè)密植耐熱性毛材的凸圓盤狀碳刷作為密封插入到光纖母材的開口部中的氣體密封部件，可以防止氣體從外部流入到爐心管內(nèi)。
可是，在上述引用文獻(xiàn)1～4所示的光纖拉絲爐/光纖拉絲裝置中，存在如下問題。
具體地說，在專利文獻(xiàn)1所示的光纖拉絲爐中，同時使用開口了相當(dāng)于光纖母材直徑的孔的碳薄片作為氣體密封，但是由于碳薄片上開孔的孔的內(nèi)徑一定，隨著光纖母材直徑的變化，光纖母材和碳薄片的孔之間產(chǎn)生間隙。由此導(dǎo)致爐心管內(nèi)壓力變化，因此為了校正此壓力變化需要進(jìn)行氣體流量調(diào)整?？墒?，由于在拉絲過程中氣體流量的變化成為光纖直徑變動的主要原因，因此不是希望的。
另外，在專利文獻(xiàn)2所示的光纖拉絲裝置中，作為存在外徑差情況下的對策，在預(yù)制部和柄部使用各自的氣體密封機構(gòu)，但是為了進(jìn)行柄部的氣體密封，需要用于承載碳薄膜的平坦的圓盤或者圓筒、遮蔽用環(huán)、和作為碳薄膜夾具的壓環(huán)。但是，由于金屬制或石英玻璃制的這些各部件重量重，調(diào)整碳薄膜水平度時，操作性差。另外，如果采用與玻璃同等或者更硬的材質(zhì)，也有可能誤傷光纖母材。
另外，在專利文獻(xiàn)3所示的光纖拉絲裝置中，使用可以伸縮的密封環(huán)作為氣體密封部件。可是，該密封環(huán)，由相互接合的多個密封環(huán)片構(gòu)成。由于各密封環(huán)片由于熱量不可避免地要伸縮，有可能不能高精度地形成各密封環(huán)片之間的連接。由于密封環(huán)片的連接精度差，在相互連接的密封環(huán)片之間產(chǎn)生間隙，其結(jié)果，有可能導(dǎo)致密封性惡化。另外，用于伸縮密封環(huán)片的伸縮彈簧，也可能由于熱劣化而導(dǎo)致動作不良，并且，也有可能由于熱產(chǎn)生的氧化而產(chǎn)生的銹進(jìn)入伸縮彈簧之間而導(dǎo)致不能平滑的活動。
另外，在專利文獻(xiàn)4所示的光纖拉絲裝置中，使用環(huán)形圓盤狀碳刷作為氣體密封部件，但由于在該碳刷內(nèi)側(cè)密植著耐熱性毛材，存在其使用中所產(chǎn)生的大量粉體粘著在光纖母材上，導(dǎo)致斷線的問題。
并且，在這些專利文獻(xiàn)所示的技術(shù)中，使用碳薄片作為密封部件時，其開口部的內(nèi)周緣不與光纖母材直接接觸，需要形成比光纖母材的最大直徑大的開口部。可是，在這樣的情況下，具有隨著光纖的拉絲而光纖母材外徑減少時，碳薄片開口部和光纖母材的間隙擴展，不能確保密封性這樣的問題。另一方面，為了確保密封性，也考慮了使用具有比光纖母材的最小直徑小的開口部的碳薄片?？墒?，此時，存在由于光纖母材外周面和碳薄片開口部接觸以及滑動，導(dǎo)致碳薄片破損這樣的問題。
另外，在使用φ100mm以上的大型光纖用石英玻璃管的管律法時，通常將虛設(shè)石英管焊接在光纖用石英玻璃管的端部。如上所述，使用與光纖用石英玻璃管相比直徑細(xì)的虛設(shè)石英管在成本方面有利?？墒牵捎诠饫w用石英玻璃管和虛設(shè)石英管的焊接部存在外徑差，導(dǎo)致虛設(shè)石英管插入爐心管內(nèi)時，上述密封部件的密封性惡化。
其結(jié)果，外部空氣進(jìn)入爐內(nèi)，不僅使拉絲時光纖直徑產(chǎn)生變動，還會劣化加熱器等碳制部件。作為其對策，也考慮了在爐心管和光纖母材/虛設(shè)石英管間使用組合了多個碳薄片的密封部件?？墒?，如上所述，由于碳薄片非常脆，施加外力容易折斷，碳薄片的厚度越薄越難以折斷，但是，難以完全防止破損。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)上述情況而做出的，其目的在于(1)提供一種即使光纖用石英玻璃管和虛設(shè)石英管存在外徑差，也不會在這些光纖母材和爐心管之間產(chǎn)生間隙，能夠維持良好的密封性的光纖制造裝置和光纖的制造方法，(2)提供一種即使光纖母材外徑隨著拉絲而變化也能將插入到拉絲爐的部位的密封性維持在足夠的狀態(tài)，由此，將拉絲爐內(nèi)的氧氣濃度抑制得比目標(biāo)值低(爐內(nèi)空間的密封部件側(cè)端部的氧氣濃度為200ppm以下)能夠穩(wěn)定光纖直徑的光纖制造裝置和光纖的制造方法。即，其目的在于提供一種不需要如以往那樣的用于維持密封性的配重，不會發(fā)生損傷光纖母材這樣的問題(專利文獻(xiàn)2)、密封環(huán)構(gòu)成部件連接不良和產(chǎn)生銹的問題(專利文獻(xiàn)3)以及由于產(chǎn)生大量粉體導(dǎo)致工作不良的問題(專利文獻(xiàn)4)。
為了解決上述課題，本發(fā)明采用了以下方法。
即，本發(fā)明第1方式，在對加熱后的光纖母材進(jìn)行拉絲來制造光纖的光纖制造裝置中，具備拉絲爐，其內(nèi)部具有可插入上述光纖母材的爐心管，加熱上述光纖母材；及第1密封部件，其與該拉絲爐同軸地配置在上述拉絲爐的端部，在中央形成開口部，對插過該開口部的上述光纖母材進(jìn)行密封，上述第1密封部件，具有在其內(nèi)周形成的狹縫即多個內(nèi)周側(cè)狹縫和在其外周形成的狹縫即多個外周側(cè)狹縫。
上述第1密封部件的上述各內(nèi)周側(cè)狹縫和上述各外周側(cè)狹縫，可以沿著上述光纖母材所插過的上述開口部的半徑方向形成；上述各內(nèi)周側(cè)狹縫和上述各外周側(cè)狹縫，也可以沿著上述第1密封部件的圓周方向交替地配置。
優(yōu)選上述第1密封部件由碳薄片構(gòu)成。
上述光纖制造裝置還可以具備沒有狹縫的第2密封部件，該沒有狹縫的第2密封部件，其中央具有開口部，與上述第1密封部件同軸配置。
另外，上述光纖制造裝置，也可以具備多個上述第2密封部件，上述第1密封部件配置在于上述爐心管的軸方向相互隔離設(shè)置的上述第2密封部件之間。
優(yōu)選上述第2密封部件的開口部內(nèi)徑比上述光纖母材的最大直徑大。
優(yōu)選上述第1密封部件的開口部內(nèi)徑比上述光纖母材的最小直徑小。
上述光纖制造裝置還可以具備與上述光纖母材的端部接合的虛設(shè)石英管。
另外，本發(fā)明第2方式的光纖制造方法，包括將光纖母材插入到設(shè)置在拉絲爐的內(nèi)部的爐心管中的工序；在通過與該拉絲爐同軸地配置在上述拉絲爐的端部的第1密封部件密封了插過在該第1密封部件的中央所形成的開口部的上述光纖母材的狀態(tài)下，對上述光纖母材進(jìn)行拉絲的工序，上述第1密封部件具有在其內(nèi)周形成的狹縫即多個內(nèi)周側(cè)狹縫，和在其外周形成的狹縫即多個外周側(cè)狹縫。
上述第1密封部件的上述各內(nèi)周側(cè)狹縫和上述各外周側(cè)狹縫，可以沿著插過了上述光纖母材的上述開口部的半徑方向形成，上述各內(nèi)周側(cè)狹縫和上述各外周側(cè)狹縫，也可以沿著上述第1密封部件的圓周方向交替地配置。
優(yōu)選上述第1密封部件由碳薄片構(gòu)成。
也可以將中央具有開口部但沒有狹縫的第2密封部件，與上述第1密封部件同軸地配置在上述拉絲爐的端部，在上述光纖母材插過了上述第1和第2密封部件的開口部的狀態(tài)下，對上述光纖母材進(jìn)行拉絲。
也可以在上述拉絲爐的端部配置多個上述第2密封部件，上述第1密封部件配置在于上述爐心管的軸方向相互隔離地設(shè)置的上述第2密封部件之間，在上述光纖母材插過了上述第1和第2密封部件的開口部的狀態(tài)下，對上述光纖母材進(jìn)行拉絲。
優(yōu)選上述第2密封部件的開口部內(nèi)徑比上述光纖母材的最大直徑大。
上述第1密封部件的開口部內(nèi)徑也可以比上述光纖母材的最小直徑小，通過上述第1密封部件的彈性變形對該第1密封部件的內(nèi)周緣彈性施力，在使該內(nèi)周緣與上述光纖母材的外周接觸的狀態(tài)下，對光纖母材進(jìn)行拉絲。
也可以通過同時地進(jìn)行上述拉絲爐的爐內(nèi)空間的抽真空所引起的減壓和由惰性氣體的導(dǎo)入所實現(xiàn)的氣體吹掃，來確保上述爐內(nèi)空間為正壓，在上述爐內(nèi)空間的上述密封部件側(cè)的端部的氧氣濃度為200ppm以下的狀態(tài)下，對上述光纖母材進(jìn)行拉絲。
也可以在上述光纖母材的端部接合有虛設(shè)石英管。
根據(jù)上述光纖制造裝置和光纖的制造方法，由于使用了第1密封部件，該第1密封部件設(shè)置在拉絲爐的端部，設(shè)有多個內(nèi)周側(cè)狹縫和多個外周側(cè)狹縫，提高了變形自由度。因此難以產(chǎn)生密封部件的破損，并且能夠由該密封部件維持光纖母材的密封性。
通過帶狹縫部件的變形，內(nèi)周側(cè)狹縫間密封片的頂端，即帶狹縫密封部件的內(nèi)周緣可以與光纖母材以緊密接觸的狀態(tài)接觸。另外，即使光纖拉絲過程中光纖母材的外徑有變動時，或者光纖用石英玻璃管和虛設(shè)石英管存在外徑差時，也不會在光纖母材和爐心管之間產(chǎn)生間隙，能夠維持光纖母材和爐心管之間的良好的密封性。因此，也能夠容易地實現(xiàn)防止外部氣體的進(jìn)入，能夠容易地實現(xiàn)將拉絲爐內(nèi)氧氣濃度抑制在目標(biāo)值以下(例如爐內(nèi)空間的上述密封部件側(cè)的端部處的氧氣濃度200ppm以下)。其結(jié)果，可以使拉絲出的光纖的直徑穩(wěn)定，并且，能夠防止拉絲爐內(nèi)的碳制爐心管和加熱器的劣化并實現(xiàn)長壽命。
另外，不必使用如以往的用于維持密封性的配重，也不會產(chǎn)生損傷光纖母材這樣的問題(專利文獻(xiàn)2)、密封環(huán)構(gòu)成部件的接合不良和產(chǎn)生銹的問題(專利文獻(xiàn)3)以及由產(chǎn)生大量粉體而導(dǎo)致的工作不良的問題(專利文獻(xiàn)4)，可以制造直徑均勻的光纖。



圖1是本發(fā)明一實施方式中的光纖制造裝置的概略構(gòu)成圖。
圖2A～2C是表示作為密封機構(gòu)的密封部件而設(shè)置的帶狹縫碳薄片的動作的圖，圖2A為初始狀態(tài)，圖2B為光纖母材插入到拉絲爐內(nèi)的狀態(tài)，圖2C為虛設(shè)石英管插入到拉絲爐內(nèi)的狀態(tài)。
圖3A～3C為表示碳薄片的俯視圖，圖3A為無狹縫碳薄片，圖3B為帶狹縫碳薄片，圖3C為僅在內(nèi)側(cè)有狹縫的碳薄片。
圖4是表示圖1光纖制造裝置的密封機構(gòu)中的施重部件和帶狹縫碳薄片關(guān)系的俯視圖(其中，表示透視了帶狹縫碳薄片的上側(cè)的無狹縫碳薄片23)。
圖5是該實施方式中的其他方式的光纖制造裝置(作為密封部件采用只使用了帶狹縫碳薄片的密封機構(gòu)裝置)的概略構(gòu)成圖。
圖6是該實施方式中的其他方式的光纖制造裝置(采用在帶狹縫碳薄片的上下重疊了無狹縫碳薄片的結(jié)構(gòu)的密封機構(gòu)的裝置)的概略構(gòu)成圖。
圖7是表示密封部件正下方的氧氣濃度與光纖直徑的變動量的關(guān)系的曲線圖。

具體實施例方式 以下，參照附圖對本發(fā)明一實施方式中的光纖制造裝置、光纖制造方法進(jìn)行說明。
本發(fā)明，首先，著眼于如果填充在拉絲爐內(nèi)的氧氣濃度為一定值以下則可以穩(wěn)定光纖直徑這樣的事實，目的在于通過將該氧氣濃度調(diào)整到一定范圍內(nèi)來謀求光纖直徑的穩(wěn)定性。為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提供了一種適當(dāng)?shù)鼐S持光纖母材插入到拉絲爐的位置的密封性的光纖制造裝置和光纖制造方法。
一般來說，眾所周知的公共通信中使用的光纖，由ITU-T等國際標(biāo)準(zhǔn)確定規(guī)格。最典型的光纖外徑為φ125μm。因此，最好為φ125.0μm。
可是，已知在光纖的拉絲中，存在少許外形變動和光纖具有少許非圓形，遍及光纖全長中其外徑都為φ125.0μm是很困難的。另外，已知市售的外徑測量器(例如，Anritsu公司的激光外徑測量器，型號KL-151A.TW)，存在由于取平均值或溫度等導(dǎo)致的測量誤差。
另外，根據(jù)上述ITU-T(G.652)規(guī)定一般的單模光纖的外徑標(biāo)準(zhǔn)為125.0±1μm。并且，最近制定的ITU(G.657)中規(guī)定低彎曲耗損光纖外徑的標(biāo)準(zhǔn)為125.0±0.7μm。
根據(jù)以上事實，優(yōu)選中心值為φ125.0μm，光纖的外徑變動公差為±0.5μm?；蛘撸梢员憩F(xiàn)為光纖外徑穩(wěn)定。并且，更希望中心值為φ125.0μm，光纖外徑變動的公差為±0.2μm。尤其是，遍及光纖的全長使外徑為φ125.0±0.2μm，可以提高光纖直徑的穩(wěn)定性。另外，一般來說，由于已知光纖外徑不穩(wěn)定時，光纖強度降低或?qū)е鹿饫w的連接損耗惡化，所以提高光纖直徑的穩(wěn)定性，在提高光纖的可靠性方面也很重要。
為了制造這樣的全長具有φ125.0±0.2μm外徑的光纖，本發(fā)明者，著眼于光纖母材的光纖直徑變動、爐心管和該光纖母材之間的密封性以及爐內(nèi)的氧氣濃度，進(jìn)行了研究。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)如果密封部件即碳薄片(見后面所述)的正下方的氧氣濃度(在圖1，圖5的點A處測量到的氧氣濃度)為200ppm以下，則光纖直徑能夠為φ125.0±0.2μm。另外，還判定出如果在上述氧氣濃度范圍內(nèi)，則可減少光纖制造裝置中碳部件的劣化，并且，如果氧氣濃度為100ppm以下，則能夠進(jìn)一步延長該碳部件的壽命。
以下，對用于制造遍及上述光纖外徑的全長具有φ125.0±0.2μm的外徑的光纖的具體構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明一實施方式中的光纖制造裝置100。該光纖制造裝置100，具備拉絲爐3，其具有內(nèi)置的加熱器1和插入光纖母材F的爐心管2；環(huán)狀密封機構(gòu)S，其在上述爐心管2上部按照具有相同的中心軸(用符號O表示)的方式配置了開口部(見后面所述)。爐心管2，沿著其軸方向(箭頭a-b方向)配置在拉絲爐3的內(nèi)部。
另外，圖5所示的光纖制造裝置101，為本實施方式的光纖制造裝置的其他例子。在圖5所示的光纖制造裝置101中，只有密封機構(gòu)S1與圖1的光纖制造裝置100不同，除密封機構(gòu)S1以外的結(jié)構(gòu)與圖1的光纖制造裝置100一樣。
并且，在以下的說明中，將圖1、圖2A～2C以及圖5中的上側(cè)作為上，下側(cè)作為下。
在圖1、圖5中，光纖母材F，由光纖用石英玻璃管4和插入在其內(nèi)部的光纖用芯棒5構(gòu)成。在該光纖母材F的上端部，設(shè)置有虛設(shè)石英管10、按壓石英管11和抽真空用塞12，另外，在其下端部，設(shè)置了偽部件13。
虛設(shè)石英管10，是被火焰焊在光纖用石英玻璃管4的上端部的管體，其內(nèi)部插入用于在頂端部按壓光纖用芯棒5的按壓石英管11。
抽真空用塞12，設(shè)置在虛設(shè)石英管10的上端面。光纖用芯棒5插入到虛設(shè)石英管10的內(nèi)部后，抽真空用塞12將該光纖用芯棒5固定并保持在虛設(shè)石英管10的內(nèi)部。
偽部件13，通過火焰焊接在光纖用石英玻璃管4的下端部進(jìn)行固定，在光纖拉絲時作為出口部。
接著，參照圖2A～2C和圖3A、3B對圖1的光纖制造裝置100的密封機構(gòu)S進(jìn)行說明。
如圖2A～2C所示，上述密封機構(gòu)S配置在拉絲爐3的上部。該密封機構(gòu)S，為了防止含有氧氣的外部空氣流入到爐心管2內(nèi)，通過使用組合多了個環(huán)狀碳薄片20、21而成的密封部件來維持密封性。
圖1、圖2A～2C中例示的密封機構(gòu)S，如圖3B所示，具備形成有狹縫25、26的1枚碳薄片21(第1密封部件。以下，稱為帶狹縫碳薄片)，和沒有形成狹縫的環(huán)狀部件(碳薄片)即2枚碳薄片20、23(參照圖3A。第2密封部件，在以下稱為無狹縫碳薄片)。帶狹縫碳薄片21，配置在于拉絲爐3的爐心管2的中心軸O方向(圖1中，上下方向)上相互隔離設(shè)置的2枚無狹縫碳薄片20、23之間。
在帶狹縫碳薄片21的下側(cè)作為間隔體設(shè)置薄片支持部24，該薄片支持部24形成為與中心軸O同軸的環(huán)狀。上述薄片支持部24，插入到帶狹縫碳薄片21和其下側(cè)的無狹縫碳薄片20之間，帶狹縫碳薄片21的外周部和無狹縫碳薄片20的外周部抵接。在帶狹縫碳薄片21中，與上述薄片支持部24所抵接的部位相比，其內(nèi)周側(cè)部分(伸出部21H)，以自薄片支持部24伸出的方式突出。另外，在帶狹縫碳薄片21下側(cè)的無狹縫碳薄片20中，也具有伸出部20H，該伸出部20H與上述薄片支持部24所抵接的部位相比在內(nèi)周側(cè)部分以從上述薄片支持部24伸出的方式突出。
帶狹縫碳薄片23的上側(cè)的無狹縫碳薄片21，重疊在帶狹縫碳薄片21上。
另外，在無狹縫碳薄片23上，設(shè)置了3枚密封部件(碳薄片20、21、23)和用于將薄片支持部24按壓到拉絲爐3上的環(huán)狀的施重部件28。如圖2A～2C、圖4所示，該施重部件28，設(shè)置在無狹縫碳薄片23的外周部上，使其在上下方向上(俯視)與薄片支持部24重疊。并且，圖4是表示透過上側(cè)的無狹縫碳薄片21對無狹縫碳薄片23進(jìn)行透視的俯視圖。
3枚密封部件(碳薄片20、21、23)和薄片支持部24相對于拉絲爐3不被固定，施重部件28相對于拉絲爐3也不被固定。在密封機構(gòu)S中，利用施重部件28的質(zhì)量(重量)將3枚密封部件(碳薄片20、21、23)和薄片支持部24按壓到拉絲爐3上。
如圖2A～2C所示，無狹縫碳薄片20是與拉絲爐3上端面接觸配置的環(huán)狀下側(cè)密封部件。形成了開口部20M的內(nèi)周緣20A，比爐心管2的內(nèi)周緣2A向內(nèi)側(cè)突出少許。
帶狹縫碳薄片21是環(huán)狀中間密封部件，其配置成隔著薄片支持部24相對于碳薄片20在軸方向(圖1中，箭頭a-b方向。沿著中心軸O的方向)具有間隔。形成其開口部21M的內(nèi)周緣21A，比碳薄片20的內(nèi)周緣20A向內(nèi)側(cè)突出少許。
如圖3B所示，該碳薄片21具有多個內(nèi)周側(cè)狹縫25和外周側(cè)狹縫26，該內(nèi)周側(cè)狹縫25為從面向其開口部21M的內(nèi)周緣在直徑方向上延伸的狹縫，該外周側(cè)狹縫26為從外周緣在直徑方向延伸的狹縫。狹縫25沿著開口部21M的內(nèi)周緣21A以一定的間隔形成，狹縫26沿著開口部21M的外周緣21B以一定的間隔分別形成多個。即，狹縫25、26，沿著碳薄片21的圓周方向配置。
圖3B表示本發(fā)明實施例(見后面所述)中的帶狹縫碳薄片21。
并且，圖3C表示比較例(后面所述的)中的碳薄片22。
在圖3C所示的碳薄片22中，在沿著上述開口部22M的內(nèi)周緣22A的方向以一定間隔設(shè)置多個從開口部22M內(nèi)周緣延伸的狹縫25a。該碳薄片22，具有相對于帶狹縫碳薄片21省略了外周側(cè)狹縫26的結(jié)構(gòu)，除了省略外周側(cè)狹縫26之外，為與帶狹縫碳薄片21一樣的結(jié)構(gòu)。
如圖2A～2C所示，無狹縫碳薄片23，是配置成與帶狹縫碳薄片21的上面重疊的環(huán)狀上側(cè)密封部件。形成其開口部23M的內(nèi)周緣23A，與碳薄片20一樣，自爐心管2的內(nèi)周緣2A向內(nèi)側(cè)突出少許。
無狹縫碳薄片20、23的開口部20M、23M的內(nèi)徑，比光纖母材F的最大直徑大，并且比虛設(shè)石英管10的外徑大。因此，這些無狹縫碳薄片20、23，不存在由于與光纖母材F接觸而導(dǎo)致破損的可能性。
另外，在圖1中，例示了具有比光纖母材F的外徑小若干的外徑的虛設(shè)石英管10。由于無狹縫碳薄片20、23開口部20M、23M的內(nèi)徑，比光纖母材F的最大直徑稍大，所以能夠維持虛設(shè)石英管10插入到無狹縫碳薄片20、23的開口部20M、23M的狀態(tài)下的縫隙較小。
另外，位于中間的帶狹縫碳薄片21的開口部21M的內(nèi)徑，比光纖母材F的最小直徑小(小少許)，且比虛設(shè)石英管10的外徑小少許。因此，帶狹縫碳薄片21，與光纖母材F、虛設(shè)石英管10緊密接觸，其結(jié)果，能夠得到高密封性。
并且，如前面所述，在本發(fā)明實施例中的中間的帶狹縫碳薄片21上，分別形成多個內(nèi)周側(cè)狹縫25和外周側(cè)狹縫26。如圖3B所示，這些狹縫25、26，沿著開口部21M的半徑方向放射狀地形成，并且關(guān)于該帶狹縫碳薄片21的圓周方向(沿著內(nèi)周緣21A和外周緣21B的方向)交替配置。
如上所述，由于密封機構(gòu)S的帶狹縫碳薄片21，分別形成多個內(nèi)周側(cè)狹縫25和外周側(cè)狹縫26，所以與沒有形成狹縫25、26的情況相比，形狀變化的自由度高，因此難以破損。另外，帶狹縫碳薄片21，與沒有形成狹縫25、26的情況相比，對于3維變形也能充分地應(yīng)對。因此，如圖2B所示，外徑比開口部21M的內(nèi)徑大的光纖母材F插過密封機構(gòu)S時，對于光纖母材F向密封機構(gòu)S輸送所產(chǎn)生的垂直方向的應(yīng)力和由光纖母材F的彎曲所產(chǎn)生的水平方向的應(yīng)力，通過該帶狹縫碳薄片21整體地變形，能夠有效地分散應(yīng)力。因此，能夠抑制帶狹縫碳薄片21的破損。
另外，在帶狹縫碳薄片21中，由于光纖母材F向密封機構(gòu)S輸送而產(chǎn)生的向下方的變位力作用于內(nèi)周緣21A。由此，對內(nèi)周側(cè)狹縫25間密封片25A，賦予如圖2B所示的向下的彎曲變形，由于帶狹縫碳薄片21自身的彈性恢復(fù)力，其內(nèi)周緣21A被光纖母材F彈性施力。由此，能夠確保帶狹縫碳薄片21內(nèi)周緣21A的對于光纖母材F的外徑變動的跟蹤性，能夠維持內(nèi)周緣21A與光纖母材F接觸的狀態(tài)，能夠可靠地確保密封性。
在密封機構(gòu)S中，通過在帶狹縫碳薄片21和其下側(cè)的無狹縫碳薄片20之間作為間隔體設(shè)置的薄片支持部24，在帶狹縫碳薄片21伸出部21H和無狹縫碳薄片20的伸出部20H之間確保間隙C。上述間隙C，有助于有效地確保帶狹縫碳薄片21的變形，尤其是有助于由于光纖母材F向密封機構(gòu)S20輸送而作用于內(nèi)周緣21A的向下方的變位力所引起的帶狹縫碳薄片21的彎曲變形(參照圖2B)的自由度。
另外，充分確保了帶狹縫碳薄片21和無狹縫碳薄片20之間的距離，以使由光纖母材F向密封機構(gòu)S輸送產(chǎn)生變形后的帶狹縫碳薄片21的內(nèi)周緣21A不與無狹縫碳薄片20接觸。由此，能夠避免帶狹縫碳薄片21的變形對無狹縫碳薄片20的密封性產(chǎn)生影響。
如前面所述，在該密封機構(gòu)S中，通過相對于拉絲爐3不固定的施重部件28的質(zhì)量(重量)，將相對于拉絲爐3不固定的3枚密封部件(碳薄片20、21、23)和薄片支持部24按壓到拉絲爐3上。并且，上述施重部件28的質(zhì)量，按照根據(jù)伴隨著光纖母材F的輸送，帶狹縫碳薄片21的變形可以微動的方式設(shè)定，上述施重部件28允許帶狹縫碳薄片21的變形。施重部件28，抑制3枚密封部件(碳薄片20、21、23)和薄片支持部24脫離拉絲爐3，并且，允許帶狹縫碳薄片21的變形，并將3枚密封部件(碳薄片20、21、23)和薄片支持部24按壓到拉絲爐3上。
并且，3枚密封部件(碳薄片20、21、23)和薄片支持部24可以在與中心軸O垂直的方向上變位。
通過3枚密封部件和薄片支持部24可以向與密封部件中心軸O垂直方向變位，例如，即使在光纖母材F的軸偏離中心軸O或者光纖母材F相對于中心軸O傾斜時，通過密封部件向與中心軸O垂直的方向變位，能夠防止過剩的力作用于密封部件。其結(jié)果，能夠防止密封部件(碳薄片)的破損。
并且，在上述密封機構(gòu)S中，薄片支持部24不是必須的，可以省略。例如，在虛設(shè)石英管10和光纖用石英玻璃管4之間外徑差小時，由于伴隨著光纖母材F的輸送，帶狹縫碳薄片21的變形量小，所以即使不使用薄片支持部24形成間隙C，也能夠通過帶狹縫碳薄片21的變形來吸收上述外徑差。
圖5所示的光纖制造裝置101的密封機構(gòu)S1，作為密封部件只具備1枚帶狹縫碳薄片21，不具備無狹縫碳薄片。
帶狹縫碳薄片21，與圖1例示的光纖制造裝置100大致一樣，配置成使其比爐心管2的內(nèi)周緣2A向內(nèi)側(cè)突出少許(開口部用符號21M表示)。另外，如前面所述，該帶狹縫碳薄片21的開口部21M的內(nèi)徑，比光纖母材F的最小直徑小(小少許)，且比虛設(shè)石英管10的外徑小若干。
即使在該光纖制造裝置101的密封機構(gòu)S1的上述帶狹縫碳薄片21中，對于由于光纖母材F向密封機構(gòu)S1輸送而產(chǎn)生的在垂直方向的應(yīng)力和由光纖母材F彎曲而產(chǎn)生的水平方向的應(yīng)力，通過該帶狹縫碳薄片21整體地變形能夠有效地分散應(yīng)力。因此，能夠抑制帶狹縫碳薄片21的破損。另外，通過由光纖母材F向密封機構(gòu)S1輸送而產(chǎn)生的向下方的變位力所引起的彎曲變形的帶狹縫碳薄片21自身的彈性恢復(fù)力，其內(nèi)周緣21A向光纖母材F彈性施力。由此，能夠確保帶狹縫碳薄片21內(nèi)周緣21A的對光纖母材F的外徑變動的跟蹤性，能夠維持內(nèi)周緣21A與光纖母材F接觸的狀態(tài)，能夠可靠地確保密封性。
另外，上述密封機構(gòu)S1的帶狹縫碳薄片21，形成與中心軸O同軸的環(huán)狀，不固定地設(shè)置在固定于拉絲爐3上的薄片支持部27上。另外，通過配置在上述帶狹縫碳薄片21上的前面所述的施重部件28按壓到薄片支持部27上。
另外，在該密封機構(gòu)S1中，帶狹縫碳薄片21，具有比薄片支持部27向內(nèi)側(cè)伸出的伸出部21H1。在上述伸出部21H1和拉絲爐3之間由于確保了間隙C1，能夠確保帶狹縫碳薄片21的變形自由度。
并且，在上述密封機構(gòu)S1中薄片支持部27不是必須的，可以省略。例如，虛設(shè)石英管10和光纖用石英玻璃管4之間的外徑差小時，由于伴隨著光纖母材F的輸送，帶狹縫碳薄片21的變形量小，所以即使不使用薄片支持部27來形成間隙C1，也能夠通過帶狹縫碳薄片21的變形吸收上述外徑差。
在確保拉絲爐3的端部(上端)處的密封性方面，與采用只有1個密封部件的密封機構(gòu)S1的光纖制造裝置101相比，采用一并使用帶狹縫碳薄片21和無狹縫碳薄片的密封結(jié)構(gòu)S的光纖制造裝置100一方更優(yōu)異。
另外，在圖1、圖2A～2C中例示的光纖制造裝置100的密封結(jié)構(gòu)S中，碳薄片20和23，隔著帶狹縫碳薄片21在上下各配置1枚。但是，本發(fā)明中的光纖制造裝置的密封機構(gòu)，并不局限于此，還可以設(shè)置多個無狹縫碳薄片(無縫密封部件)。此時，能夠進(jìn)一步提高密封性的維持效果。
并且，在使用了上述光纖制造裝置100、101的光纖制造中，在紡絲過程中由圖中沒有表示的真空泵對光纖用石英玻璃管4內(nèi)的空隙進(jìn)行減壓，降低爐內(nèi)的氧氣濃度(爐內(nèi)空間31(圖示例中的爐心管2內(nèi)的空間)的氧氣濃度)。并且，更優(yōu)選一并使用在密封機構(gòu)S下部導(dǎo)入惰性氣體所實現(xiàn)的氣體吹掃。即，通過同時進(jìn)行由抽真空產(chǎn)生的減壓和由惰性氣體導(dǎo)入產(chǎn)生的氣體吹掃，確保爐內(nèi)空間31為正壓。并且，為了提高關(guān)于拉絲爐3和光纖用石英玻璃管4之間的間隙的碳薄片20、21、23的密封性，即使進(jìn)行小流量的氣體吹掃，也能將爐內(nèi)的氧氣濃度維持得較低。這樣通過組合多枚碳薄片20、21、23，即使在光纖用石英玻璃管4存在外徑變動時，也不會損傷密封機構(gòu)S，可以在光纖母材F的整個長度方向上確保密封性。由此，能夠容易實現(xiàn)確保爐內(nèi)空間31的上述密封部件側(cè)端部(碳薄片20的正下方)處的氧氣濃度為200ppm以下來拉絲光纖母材。
但是，在密封機構(gòu)S中，通過采用具有從環(huán)狀碳薄片開口部延伸的狹縫的部件，可以抑制碳薄片的折斷(尤其是，抑制與光纖母材F接觸的內(nèi)周緣的折斷)?？墒牵鐖D3C所示，在只具有從其開口部22M延伸的狹縫25a，沒有外周側(cè)狹縫26(參照圖3C)的碳薄片22中，能夠允許的光纖母材F的外徑差減小為3mm程度。
因此，發(fā)明者，如上所述，為了放大該能夠允許的外徑差，發(fā)現(xiàn)了使用如圖3B所示的帶狹縫碳薄片21，具有從其內(nèi)周側(cè)延伸的狹縫(內(nèi)周側(cè)狹縫25)和從外周側(cè)延伸的狹縫(外周側(cè)狹縫26)的帶縫密封部件。在該帶狹縫碳薄片21中，通過狹縫25、26提高了對形狀變化的自由度。因此，即使由于光纖母材F的輸送產(chǎn)生垂直方向的應(yīng)力或由光纖母材F的彎曲產(chǎn)生水平方向的應(yīng)力，使該帶狹縫碳薄片21自身產(chǎn)生三維彎曲時，帶狹縫碳薄片21也難以破損，因此，能夠抑制其破損。
本發(fā)明中的帶狹縫碳薄片，未必局限于在其圓周方向交替配置內(nèi)周側(cè)狹縫25和外周側(cè)狹縫26的結(jié)構(gòu)。內(nèi)周側(cè)狹縫25和外周側(cè)狹縫26，也可以采用在環(huán)狀碳薄片半徑方向串聯(lián)形成的結(jié)構(gòu)。
關(guān)于在帶狹縫碳薄片21的圓周方向多處所形成的狹縫25、26的間隔，在破損抑制方面，最好分別以帶狹縫碳薄片21的中心為基準(zhǔn)，20度以下的間隔(相當(dāng)于在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)分別具有18處以上狹縫)。交替形成內(nèi)周側(cè)狹縫25和外周側(cè)狹縫26時，可以進(jìn)一步提高對破損的抑制。
在本發(fā)明者的探討研究中，以帶狹縫碳薄片21的中心為基準(zhǔn)，以5度的間隔在內(nèi)周緣21A和外周緣21B交替地設(shè)置狹縫時(分別在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)設(shè)置72處狹縫時)，即使光纖母材F的外徑差為最大的10mm時，帶狹縫碳薄片21也沒有破損，確認(rèn)了其抗外力的耐性強。另外關(guān)于帶狹縫碳薄片21的厚度，也取決于狹縫25、26的個數(shù)，但最好為0.4～1.0mm程度。
虛設(shè)石英管10和光纖用石英玻璃管4之間的外徑差小的情況等，伴隨光纖母材F的輸送帶狹縫碳薄片21的變形量小的情況，也可以采用如圖6所示的密封機構(gòu)。
在圖6所示的密封機構(gòu)S2中，在帶狹縫碳薄片21的上下配置2枚無狹縫碳薄片20、23，并且重疊使其與帶狹縫碳薄片21直接接觸。在圖6所示的密封機構(gòu)S2中，也通過載置在帶狹縫碳薄片21的上面的無狹縫碳薄片23上(相對于拉絲爐3不固定)的環(huán)狀的施重部件28，將碳薄片20、21、23按壓到拉絲爐3上，抑制它們從拉絲爐3脫離。
在該密封機構(gòu)S2中，除了在伴隨著光纖母材F的輸送，帶狹縫碳薄片21變形量小時，帶狹縫碳薄片21難以破損之外，還能夠避免由帶狹縫碳薄片21變形而引起的無狹縫碳薄片20、23的破損。因此，碳薄片20、21、23可以長期使用，能夠長期可靠地確保優(yōu)良的密封性。
接著，對具有上述碳薄片20、21、23的密封機構(gòu)S進(jìn)行了如下實驗。
如下所示，在本發(fā)明中的實施例1～5中，使用內(nèi)周緣21A和外周緣21B兩方具有狹縫25、26的帶狹縫碳薄片21作為密封機構(gòu)S的中間密封部件。另一方面，在比較例1～3中，不使用中間密封部件(比較例1)，或者使用只在開口部22M內(nèi)周緣22A具有狹縫25的碳薄片22作為中間密封部件(比較例2和3)。
(實施例1) 外徑φ145mm、內(nèi)徑φ80mm、長度800mm的虛設(shè)石英管10火焰焊接到外徑φ155mm、內(nèi)徑φ45mm、長度1500mm的光纖用石英玻璃管4的端部。
另外，在光纖用石英玻璃管4的相反的端部，火焰焊接有在光纖拉絲時成為出口部的偽部件13(長度100mm)。
用氫氟酸洗凈焊接后的光纖用石英玻璃管4、虛設(shè)石英管10和偽部件13后，用純水沖洗、干燥。對干燥后的光纖用石英玻璃管4內(nèi)面，照射鹵素?zé)舻墓膺M(jìn)行觀察后，沒有發(fā)現(xiàn)損傷、干燥污點(水痕)。
然后，在虛設(shè)石英管10內(nèi)部，將事先去除靜電后的氟化樹脂制的保護(hù)夾具(圖示略)插入到光纖用石英玻璃管4和虛設(shè)石英管10的焊接部附近。然后，將由VAD法制作的光纖用芯棒5(φ42mm×1500mm，由火焰加工彎曲后)插入到光纖用石英玻璃管4和偽部件13的焊接部。
接著，將用于固定光纖用芯棒5的按壓石英管11插入到虛設(shè)石英管10的內(nèi)部后，在虛設(shè)石英管10的端部設(shè)置抽真空用塞12。
然后，將光纖用石英玻璃管4設(shè)置在沒有圖示的拉絲爐塔上(參照圖1)。使用3枚碳薄片20、21、23(壁厚0.6mm)作為密封爐心管2和光纖母材F之間的間隙的密封部件。在具有圖3B的形狀的1枚帶狹縫碳薄片21(內(nèi)徑φ144.5mm，狹縫數(shù)共計72處)上下，分別配置了具有圖3A形狀的無狹縫碳薄片20、23(內(nèi)徑φ156mm)，并使其與帶狹縫碳薄片21重疊。在拉絲前將光纖母材F的頂端部插入到拉絲爐3的狀態(tài)下，測量密封機構(gòu)S碳薄片的正下方(圖1的點A。下側(cè)密封部件即無狹縫碳薄片20的正下方)，即爐內(nèi)空間31(參照圖1)密封部件側(cè)的端部(上端部)處的氧氣濃度的結(jié)果為70ppm，為足夠低的值，確認(rèn)了光纖母材F和拉絲爐3間的密封性充分。
然后，由加熱器1加熱拉絲爐3實施拉絲。在拉絲過程中使用沒有圖示的真空泵對光纖用石英玻璃管4內(nèi)的空隙進(jìn)行減壓，在波爾登管式壓力計顯示為-0.1MPa(表壓力)。在與上述相同的位置測量了拉絲過程中的氧氣濃度。如圖2B所示，光纖用石英玻璃管4插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為80～90ppm，如圖2C所示，虛設(shè)石英管10插入密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為60～80ppm。根據(jù)該測量結(jié)果，確認(rèn)密封性充分。拉絲過程中沒有光纖斷線，拉絲過程中在線觀測的光纖直徑變動穩(wěn)定在125±0.1μm，為狀態(tài)良好。在拉絲結(jié)束后，確認(rèn)碳部件外觀沒有發(fā)現(xiàn)劣化，為良好的狀態(tài)。
(實施例2) 將外徑φ180mm、內(nèi)徑φ100mm、長度800mm虛設(shè)石英管10火焰焊接到外徑φ190m、內(nèi)徑φ55mm、長度1500mm的光纖用石英玻璃管4的端部。焊接了虛設(shè)石英管10的光纖用石英玻璃管4中，用與實施例1一樣的方法插入光纖用芯棒5(φ52mm×1500mm，火焰加工彎曲后)。使用3枚碳薄片20、21、23(壁厚0.6mm)，作為密封爐心管2和光纖母材F之間的間隙的密封部件。
在具有圖3B的形狀的1枚帶狹縫碳薄片21(內(nèi)徑φ179.5mm，狹縫數(shù)共計72處)上下，分別設(shè)置具有圖3A形狀的無狹帶狹縫碳薄片20、23(內(nèi)徑φ191mm)，使其與帶狹縫碳薄片21重疊。
與實施例1一樣，測量拉絲前帶狹縫碳薄片21的正下方處的氧氣濃度的結(jié)果為80ppm，為充分低的值，確認(rèn)了光纖母材F和拉絲爐3間的密封性充分。另外，與實施例1一樣測量了拉絲過程中氧氣濃度。如圖2B所示，光纖用石英玻璃管4插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為80～100ppm，如圖2C所示，虛設(shè)石英管10插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為70～100ppm。根據(jù)該測量結(jié)果，確認(rèn)了密封性充分。拉絲過程中也沒有光纖的斷線，拉絲過程中在線觀測的光纖直徑變動穩(wěn)定在125±0.1μm，狀態(tài)良好。在拉絲結(jié)束后，確認(rèn)碳部件的外觀為沒有發(fā)現(xiàn)劣化的良好狀態(tài)。
(實施例3) 使用具有圖3B形狀，共計設(shè)置36處狹縫的帶狹縫碳薄片21，除此之外以與實施例1一樣的方法實施拉絲。
與實施例1一樣，測量拉絲前帶狹縫碳薄片21正下方處氧氣濃度的結(jié)果為120ppm，為充分低的值，確認(rèn)光纖母材F和拉絲爐3間的密封性充分。
另外，與實施例1一樣測量了拉絲過程中的氧氣濃度。如圖2B所示，光纖用石英玻璃管4插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為110～140ppm，如圖2C所示，虛設(shè)石英管10插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為100～120ppm，確認(rèn)了密封性充分。拉絲過程中也沒有光纖斷線，拉絲過程中在線觀測光纖直徑變動穩(wěn)定在125±0.1μm，狀態(tài)良好。拉絲結(jié)束后，確認(rèn)了碳部件的外觀，為沒有發(fā)現(xiàn)劣化的良好狀態(tài)。
(實施例4) 使用外徑φ155mm、內(nèi)徑φ45mm的光纖用石英玻璃管4和外徑φ150mm、內(nèi)徑φ80mm的虛設(shè)石英管10，使用具有圖3B形狀的1枚帶狹縫碳薄片21(內(nèi)徑φ149.5mm，狹縫數(shù)共計18處)和具有圖3A形狀的2枚無狹縫碳薄片20、23(內(nèi)徑φ156mm)，除此之外以與實施例1一樣的方法實施拉絲。
與實施例1一樣，測量拉絲前帶狹縫碳薄片21的正下方處的氧氣濃度的結(jié)果為90ppm，為充分低的值，確認(rèn)光纖母材F和拉絲爐3間的密封性充分。另外，與實施例1一樣測量了拉絲過程中的氧氣濃度。如圖2B所示，光纖用石英玻璃管4插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為80～110ppm，如圖2C所示，虛設(shè)石英管10插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為90～100ppm，確認(rèn)了密封性充分。在拉絲過程中也沒有光纖斷線，拉絲過程中在線觀測的光纖直徑變動穩(wěn)定在125±0.1μm，狀態(tài)良好。拉絲結(jié)束后，確認(rèn)碳部件的外觀為沒有發(fā)現(xiàn)劣化的良好狀態(tài)。
(實施例5) 使用具有圖3B形狀，內(nèi)徑為φ145.0mm，共計設(shè)置了72處狹縫的帶狹縫碳薄片21，除此之外以與實施例1一樣的方法實施拉絲。
與實施例1一樣，測量拉絲前帶狹縫碳薄片21的正下方處氧氣濃度的結(jié)果為130ppm，為充分低的值，確認(rèn)了光纖母材F和拉絲爐3間的密封性充分。
另外，與實施例1一樣測量拉絲過程中的氧氣濃度。如圖2B所示，光纖用石英玻璃管4插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為120～140ppm，如圖2C所示，虛設(shè)石英管10插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為160～180ppm，確認(rèn)了密封性充分。拉絲過程中也沒有光纖的斷線，拉絲過程中在線觀測的光纖直徑變動穩(wěn)定在125±0.1μm，為狀態(tài)良好。拉絲結(jié)束后，確認(rèn)碳部件的外觀，為沒有發(fā)現(xiàn)劣化的良好狀態(tài)。
(實施例6) 使用具有圖3B形狀，內(nèi)徑為φ145.5mm，設(shè)置了共計72處狹縫的帶狹縫碳薄片21，除此之外以與實施例1一樣的方法實施了拉絲。
與實施例1一樣，測量拉絲前帶狹縫碳薄片21的正下方處的氧氣濃度的結(jié)果為140ppm，為充分低的值，確認(rèn)光纖母材F和拉絲爐3間的密封性充分。另外，與實施例1一樣測量拉絲過程中的氧氣濃度。如圖2B所示，光纖用石英玻璃管4插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為130～150ppm，如圖2C所示，虛設(shè)石英管10插入到密封機構(gòu)S時的氧氣濃度為190～210ppm，確認(rèn)了密封性充分。拉絲過程中也沒有光纖斷線，拉絲過程中在線觀測光纖直徑變動穩(wěn)定在125±0.15μm，為狀態(tài)良好。拉絲結(jié)束后，確認(rèn)碳部件的外觀，為沒有發(fā)現(xiàn)劣化的良好狀態(tài)。
(比較例1) 作為密封部件，只使用具有圖3A的形狀的1枚無狹縫碳薄片20(內(nèi)徑φ156mm)，除此之外以與實施例1一樣的方法實施拉絲。
與實施例1一樣，測量拉絲前的氧氣濃度和拉絲過程中光纖用石英玻璃管4插入到密封機構(gòu)S時(圖2B)的氧氣濃度為130～150ppm，密封性充分。拉絲前半程光纖直徑穩(wěn)定在125±0.1μm。但是，如圖2C所示，如果虛設(shè)石英管10插入到密封機構(gòu)S，則氧氣濃度變?yōu)?50～300ppm，密封性惡化。密封性惡化之后，光纖直徑變動劇烈，光纖直徑變動為125±0.35μm，變得不穩(wěn)定。
拉絲結(jié)束后，確認(rèn)了碳部件的外觀，為爐心管2內(nèi)面變色，一部分燒損的狀態(tài)。
(比較例2) 作為密封部件，只使用具有圖3C形狀的1枚碳薄片22(內(nèi)徑φ154.5mm，狹縫數(shù)36處)，除此之外以與實施例1一樣的方法實施拉絲。
與實施例1一樣，測量拉絲前的氧氣濃度和拉絲過程中光纖用石英玻璃管4插入到密封機構(gòu)S時的(圖2B)氧氣濃度為70～90ppm，密封性充分。在拉絲前半程光纖直徑穩(wěn)定為125±0.1μm。但是，如圖2C所示，在虛設(shè)石英管10插入到密封機構(gòu)S時，氧氣濃度變?yōu)?00～230ppm，密封性惡化。在密封性惡化之后，光纖直徑變動劇烈，光纖直徑變動為125±0.3μm，不穩(wěn)定。拉絲結(jié)束后，確認(rèn)碳部件的外觀，為爐心管2內(nèi)面變色，一部分燒損的狀態(tài)。
(比較例3) 使用外徑φ148mm、內(nèi)徑φ45mm的光纖用石英玻璃管4和外徑φ145mm、內(nèi)徑φ80mm的虛設(shè)石英管10，作為密封部件只使用了具有圖3C的形狀的1枚碳薄片22(內(nèi)徑φ144.5mm，狹縫數(shù)36處)，除此之外以與實施例1一樣的方法實施拉絲。
與實施例1一樣，測量拉絲前的氧氣濃度為60～80ppm，密封性充分。但是，在拉絲長度為200km的拉絲階段，氧氣濃度變?yōu)?50ppm，密封性突然惡化。因此中止了拉絲。在爐內(nèi)冷卻后確認(rèn)碳薄片22的外觀，碳薄片22的內(nèi)周緣22A的狹縫破損并脫落。
總結(jié)本發(fā)明中的實施例和比較例的實驗結(jié)果，如表1、圖7的曲線所示。
由這些表1、圖7的曲線可知，在本發(fā)明中的實施例1～5中，爐內(nèi)的氧氣濃度均能抑制在200ppm以下，光纖直徑變動除了實施例6中稍高以外，都抑制在125±0.1μm的范圍內(nèi)。由此根據(jù)本發(fā)明，確認(rèn)了可以將拉絲過程中的光纖直徑的變動抑制在一定范圍內(nèi)。
另一方面，在比較例1～3中，爐內(nèi)氧氣濃度都均為200ppm以上，光纖直徑變動都比實施例1～5高。尤其是，在比較例3中，由于密封性惡化，發(fā)生了光纖斷線。如圖7的曲線所示，如果光纖直徑變動為0.4μm以上，斷線發(fā)生概率增高。

如以上的詳細(xì)說明，在本實施方式中的光纖制造裝置、光纖制造方法中，作為設(shè)置在拉絲爐3的爐內(nèi)空間31的端部(上端部)的、用于與插入到上述爐內(nèi)空間31的光纖母材F的外周接觸來密封上述拉絲爐3和光纖母材F間的密封部件，采用具有內(nèi)周側(cè)狹縫25和外周側(cè)狹縫26的帶狹縫碳薄片21，帶狹縫碳薄片21形成為環(huán)狀，并可插入光纖母材F。由此，即使插入外徑比該帶狹縫碳薄片21的開口部21M的內(nèi)徑大的光纖母材F時，由于內(nèi)周側(cè)狹縫25間的密封片25A的變形和上下活動，該密封片25A緊靠在光纖母材F上。并且，通過由內(nèi)側(cè)和外側(cè)的狹縫25、26使帶狹縫碳薄片21整體變形，能夠分散負(fù)擔(dān)施加在該帶狹縫碳薄片21上的應(yīng)力，因此，能夠抑制由于局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致的碳薄片破損。
即，即使在外徑比帶狹縫碳薄片21開口部21M內(nèi)徑大的光纖母材F插入到該開口部21M時，由于內(nèi)側(cè)的狹縫25間的密封片25A變形，緊靠在光纖母材F上，所以該密封部件不會破損，且由該帶狹縫碳薄片21能夠維持拉絲爐3和光纖母材F間的密封性。
如果帶狹縫碳薄片21的開口部21M的內(nèi)徑比光纖母材F的最小直徑小，則由于鄰接的狹縫25、26間的密封片25A、26A始終緊靠在光纖母材F上，所以在拉絲時，可以繼續(xù)維持拉絲爐3和光纖母材F間的密封性，有利于確保密封性的穩(wěn)定。
另外，帶狹縫碳薄片21，由于通過狹縫25、26提高了變形自由度，所以容易緊靠在光纖母材F上。因此，即使在光纖母材F的外徑隨著拉絲而變化時和光纖用石英玻璃管4與虛設(shè)石英管10存在外徑差時，帶狹縫碳薄片21與光纖母材F之間也不會產(chǎn)生間隙，能夠充分維持與該光纖母材F之間的密封性。因此，能夠防止外部空氣的進(jìn)入，保持拉絲爐3內(nèi)的氧氣濃度(爐內(nèi)空間31的密封部件側(cè)的端部處的氧氣濃度)為200ppm以下。其結(jié)果，可以使光纖直徑穩(wěn)定，并且，能夠防止拉絲爐3內(nèi)的碳制爐心管2和加熱器1的劣化，實現(xiàn)其長壽命。并且，在將上述拉絲爐3內(nèi)的氧氣濃度保持在100ppm以下的狀態(tài)下，也能夠容易地進(jìn)行光纖母材F的拉絲。
另外，上述帶狹縫碳薄片21的狹縫25、26，沿著該帶狹縫碳薄片21的半徑方向配置，并且沿著該帶狹縫碳薄片21的圓周方向相互錯位地配置。因此，在帶狹縫碳薄片21的開口部21M中插入具有比該開口部21M的內(nèi)徑大的外徑的光纖母材F時，通過這些狹縫25、26使帶狹縫碳薄片21整體變形，能夠有效地吸收施加在該密封部件上的變形。其結(jié)果，可以預(yù)先防止該帶狹縫碳薄片21的破損。
另外，由于光纖制造裝置的密封部件采用了碳薄片，所以能夠?qū)崿F(xiàn)密封部件的高耐熱性，和在拉絲時維持拉絲爐3和光纖母材F之間的高密封性。
另外，如圖1、圖2A～2C所示的光纖制造裝置100，如果采用具有狹縫25、26的帶狹縫碳薄片21、和與其同軸并在軸方向(箭頭a-b方向)隔開間隔配置無狹縫碳薄片20、23而構(gòu)成的密封機構(gòu)S，則通過該密封機構(gòu)的碳薄片20、21、23能夠維持拉絲時的拉絲爐3和光纖母材F之間的高密封性。因此，防止外部空氣的進(jìn)入，能夠更可靠地將拉絲爐3內(nèi)的氧氣濃度(爐內(nèi)空間31的密封部件側(cè)的端部處的氧氣濃度)保持在200ppm以下。其結(jié)果，可以使光纖直徑穩(wěn)定。并且，能夠更容易地將上述拉絲爐3內(nèi)的氧氣濃度保持在100ppm以下。
并且，在上述實施方式中，作為密封機構(gòu)S的密封部件，使用了碳薄片20、21、23，但并不局限于此，也可以采用耐熱性和可撓性優(yōu)異的其他材質(zhì)的密封部件。
以上，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但具體的構(gòu)成并不局限于本實施方式，還包括不脫離本發(fā)明主旨范圍的設(shè)計變更等。
權(quán)利要求
1.一種光纖制造裝置，對加熱后的光纖母材進(jìn)行拉絲來制造光纖，其特征在于，具備
拉絲爐，其內(nèi)部具有可插入上述光纖母材的爐心管，加熱上述光纖母材；及
第1密封部件，其與該拉絲爐同軸地配置在上述拉絲爐的端部，在中央形成開口部，對插過該開口部的上述光纖母材進(jìn)行密封，
上述第1密封部件，具有在其內(nèi)周形成的狹縫即多個內(nèi)周側(cè)狹縫和在其外周形成的狹縫即多個外周側(cè)狹縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖制造裝置，其特征在于，上述第1密封部件的上述各內(nèi)周側(cè)狹縫和上述各外周側(cè)狹縫，沿著上述光纖母材所插過的上述開口部的半徑方向形成；
上述各內(nèi)周側(cè)狹縫和上述各外周側(cè)狹縫，沿著上述第1密封部件的圓周方向交替地配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖制造裝置，其特征在于，上述第1密封部件由碳薄片構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖制造裝置，其特征在于，
具備沒有狹縫的第2密封部件，該沒有狹縫的第2密封部件，其中央具有開口部，與上述第1密封部件同軸配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖制造裝置，其特征在于，
具備多個上述第2密封部件，
上述第1密封部件配置在于上述爐心管的軸方向相互隔離設(shè)置的上述第2密封部件之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖制造裝置，其特征在于，
上述第2密封部件的開口部內(nèi)徑比上述光纖母材的最大直徑大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖制造裝置，其特征在于，
上述第1密封部件的開口部內(nèi)徑比上述光纖母材的最小直徑小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖制造裝置，其特征在于，
還具備與上述光纖母材的端部接合的虛設(shè)石英管。
9.一種光纖制造方法，其特征在于，包括
將光纖母材插入到設(shè)置在拉絲爐的內(nèi)部的爐心管中的工序；
在通過與該拉絲爐同軸地配置在于上述拉絲爐的端部的第1密封部件密封了插過在該第1密封部件的中央所形成的開口部的上述光纖母材的狀態(tài)下，對上述光纖母材進(jìn)行拉絲的工序，
上述第1密封部件具有在其內(nèi)周形成的狹縫即多個內(nèi)周側(cè)狹縫，和在其外周形成的狹縫即多個外周側(cè)狹縫。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖的制造方法，其特征在于，
上述第1密封部件的上述各內(nèi)周側(cè)狹縫和上述各外周側(cè)狹縫，沿著上述光纖母材所插過的上述開口部的半徑方向形成，
上述各內(nèi)周側(cè)狹縫和上述各外周側(cè)狹縫，沿著上述第1密封部件的圓周方向交替地配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖制造方法，其特征在于，
上述第1密封部件由碳薄片構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖制造方法，其特征在于，
將中央具有開口部但沒有狹縫的第2密封部件，與上述第1密封部件同軸地配置在上述拉絲爐的端部，
在上述光纖母材插過了上述第1和第2密封部件的開口部的狀態(tài)下，對上述光纖母材進(jìn)行拉絲。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖制造方法，其特征在于，
在上述拉絲爐的端部配置多個上述第2密封部件，
上述第1密封部件配置在于上述爐心管的軸方向相互隔離地設(shè)置的上述第2密封部件之間，
在上述光纖母材插過了上述第1和第2密封部件的開口部的狀態(tài)下，對上述光纖母材進(jìn)行拉絲。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光纖制造方法，其特征在于，
上述第2密封部件的開口部內(nèi)徑比上述光纖母材的最大直徑大。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖制造方法，其特征在于，
上述第1密封部件的開口部內(nèi)徑比上述光纖母材的最小直徑小，
通過上述第1密封部件的彈性變形對該第1密封部件的內(nèi)周緣彈性施力，在使該內(nèi)周緣與上述光纖母材的外周接觸的狀態(tài)下，對光纖母材進(jìn)行拉絲。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖制造方法，其特征在于，
通過同時地進(jìn)行上述拉絲爐的爐內(nèi)空間的抽真空所引起的減壓和由惰性氣體的導(dǎo)入所實現(xiàn)的氣體吹掃，來確保上述爐內(nèi)空間為正壓，
在上述爐內(nèi)空間的上述密封部件側(cè)的端部的氧氣濃度為200ppm以下的狀態(tài)下，對上述光纖母材進(jìn)行拉絲。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖制造方法，其特征在于，在上述光纖母材的端部接合有虛設(shè)石英管。
全文摘要
一種光纖制造裝置和光纖的制造方法，對加熱后的光纖母材進(jìn)行拉絲來制造光纖，該光纖制造裝置具備拉絲爐，其內(nèi)部具有可插入上述光纖母材的爐心管，加熱上述光纖母材；及第1密封部件，其與該拉絲爐同軸地配置在上述拉絲爐的端部，在中央形成開口部，對插過該開口部的上述光纖母材進(jìn)行密封，上述第1密封部件，具有在其內(nèi)周形成的狹縫即多個內(nèi)周側(cè)狹縫和在其外周形成的狹縫即多個外周側(cè)狹縫。
文檔編號C03B37/025GK101746950SQ20091024609
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者布目智宏 申請人:株式會社藤倉