JP2020037509A - 光ファイバの製造に使用される伸長されたシリカのシリンダーの加熱方法、加熱装置及び加熱システム - Google Patents
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Abstract
Description
この加熱方法は、
−加熱装置を与えるステップと、
−伸長されたシリカのシリンダーが加熱装置のキャビティを通って延びるように、当該伸長されたシリカのシリンダーを与えるステップと、
−加熱装置の加熱要素で生成された熱により、伸長されたシリカのシリンダーを、当該伸長されたシリカのシリンダーの軟化温度を超える温度まで局所的に加熱するステップと、
−加熱するステップを実行中にガス洗浄装置を用いて、少なくとも加熱要素空間を通るガスの流れを生成するステップと、を備え、
加熱装置は、
*伸長されたキャビティと、
*円柱壁を有する、伸長された円柱形のライナーと、
*加熱要素と、
*ガス洗浄装置と、を備え、
キャビティは、加熱装置の軸方向に延び、使用中にシリカのシリンダーがキャビティを通って延びることができるように構成され、
ライナーは、カーボン製であって、軸方向に延び、円柱壁によりキャビティを境界づけ、
加熱要素は、使用中に伸長されたシリカのシリンダーを加熱するためのものであり、
加熱要素は、環状の加熱要素空間に与えられ、
加熱要素は、ライナーの少なくとも一部を取り囲み、
ライナーの円柱壁は、加熱要素空間をキャビティから隔て、
加熱要素空間は、外側が、加熱装置のフレーム部分のさらなる包囲壁によって境界づけられ、
ガス洗浄装置は、少なくとも加熱要素空間を通るガスの流れを生成するためのものであり、
ガスの流れは、少なくともアルゴンガスと窒素ガスとを含むことを特徴とする。
説明される主題を定義するために、以下の定義が本明細書および請求項で使われる。以下に引用しないその他の用語は、本技術分野で一般に受け入れられている内容を意味する。
−「コラプシング」は、チューブを融点を超える温度まで局所的に加熱することにより、縮小させることを意味する。これにより、チューブの中心を貫通す孔が閉じ、チューブの外径が縮小する。
−本明細書で使われる「コアロッド」は、チューブをコラプシングすることによって得られる固体のロッドを意味する。「コアロッド」は、中心から周辺に向けて、少なくとも光コアと光クラッドとを含む。
−本明細書で使われる「プリフォーム」または「最終プリフォーム」は、伸長されたシリンダー状のシリカのガラス構造を意味する。「プリフォーム」または「最終プリフォーム」は、光ファイバの線引のために直接使うことができる。伸長されたシリンダー状のシリカのガラス構造は、コアロッド、または1つ以上の同心シリカガラスチューブで取り囲まれたコアロッド、またはコアロッドの円柱外周上に堆積した追加的なシリカを含むコアロッドである。
−本明細書で使われる「シリカ」は、正規組成であるか否かを問わず、また結晶であるかアモルファスであるかを問わず、SiOxの形をした任意の物質である。シリカは、非ガラス状シリカであっても、ガラス状シリカであってもよい。
−本明細書で使われる「非ガラス状シリカ」または「スート」は、不完全にガラス化した(ガラス化していない、または一部ガラス化した)シリカである。ドープされていないことも、ドープされていることもある。
−本明細書で使われる「ガラス状シリカ」または「シリカガラス」は、シリカのガラス化によって生成されたガラス状の物質である。ドープされていないことも、ドープされていることもある。ドープされていないガラス状合成シリカは、融解水晶または融解シリカとして知られ、高純度で、主にアモルファスのSiO2からなる。最大1500ppmまで塩素を含んでもよく、なおドープされていないとみなされる。ガラス状天然シリカは、天然シリカの粒子または粉末から作られ、複数の不純物を含む。
−装置の軸方向に延び、使用中にシリンダーがキャビティを通って延びることができるように構成された、伸長されたキャビティと、
−軸方向に延び、円柱壁によりキャビティを境界づける、カーボン製の伸長された円柱形のライナーと、
−使用中にチューブを加熱するための加熱要素と、
を備える。
加熱要素は、環状の加熱要素空間に与えられる。この加熱要素は、少なくともライナーの一部を取り囲む。ライナーの円柱壁は、加熱要素空間をキャビティから隔てる。
−前述の、伸長されたキャビティ12と、伸長された円柱形のライナー16と、加熱要素40と、ガス洗浄装置70と、を備える加熱装置1を与えるステップ。
−シリカの堆積層4を含むチューブ2の形の、伸長されたシリカのシリンダーが加熱装置1のキャビティ12を通って延びるように、当該伸長されたシリカのシリンダーを与えるステップ。この目的のために、チューブ2は、自身の対向する2つの端部で保持される。
−伸長されたシリカのシリンダーを加熱するステップ。すなわち、チューブ2は、加熱装置の加熱要素で生成された熱により伸長されたシリカのシリンダーの軟化温度を超える温度まで、局所的に加熱される。この目的のために、シリンダーは約2000℃まで加熱されてよい。
−少なくとも加熱するステップを実行中に、ガス洗浄装置70を用いて、ガスの流れを生成するステップ。ただしこのガスの流れは、少なくともアルゴンガスと窒素ガスとを含む。ライナー16はその円柱壁18に複数の貫通する孔44を含むため、ガスは、加熱要素空間19からキャビティ12内に流れる。
Claims (14)
- 光ファイバの製造に使用される伸長されたシリカのシリンダーの加熱方法であって、好ましくは、光ファイバのためのコアロッドを形成するために、伸長された空洞のシリカのシリンダーをコラプスするための方法であり、
−加熱装置を与えるステップと、
−伸長されたシリカのシリンダーが前記加熱装置のキャビティを通って延びるように、当該伸長されたシリカのシリンダーを与えるステップと、
−前記加熱装置の加熱要素で生成された熱により、前記伸長されたシリカのシリンダーを、前記伸長されたシリカのシリンダーの軟化温度を超える温度まで局所的に加熱するステップと、
−前記加熱するステップを実行中に、ガス洗浄装置を用いて、少なくとも加熱要素空間を通るガスの流れを生成するステップと、を備え、
前記加熱装置は、
*伸長されたキャビティと、
*円柱壁を有する、伸長された円柱形のライナーと、
*加熱要素と、
*ガス洗浄装置と、を備え、
前記キャビティは、前記加熱装置の軸方向に延び、使用中に前記シリカのシリンダーが前記キャビティを通って延びることができるように構成され、
前記ライナーは、カーボン製であって、軸方向に延び、前記円柱壁により前記キャビティを境界づけ、
前記加熱要素は、使用中に、前記伸長されたシリカのシリンダーを加熱するためのものであり、
前記加熱要素は、環状の加熱要素空間に与えられ、
前記加熱要素は、前記ライナーの少なくとも一部を取り囲み、
前記ライナーの前記円柱壁は、前記加熱要素空間を前記キャビティから隔て、
前記加熱要素空間は、外側が、前記加熱装置のフレーム部分のさらなる包囲壁によって境界づけられ、
前記ガス洗浄装置は、少なくとも前記加熱要素空間を通るガスの流れを生成するためのものであり、
前記ガスの流れは、少なくともアルゴンガスと窒素ガスとを含むことを特徴とする加熱方法。 - 前記ガスの流れの中に、窒素ガスが体積率で、0.2%以上20%以下存在し、好ましくは0.25%以上10%以下存在し、より好ましくは0.25%以上5%以下存在することを特徴とする請求項1に記載の加熱方法。
- 前記加熱するステップを実行中に、前記シリンダーは、1800℃より高温まで少なくとも局所的に加熱されることを特徴とする請求項1または2に記載の加熱方法。
- 前記ライナーは前記円柱壁に複数の貫通する孔を含み、
前記ガスの流れを生成するステップを実行中に、ガスが、前記孔を通って、前記加熱要素空間から前記キャビティに流れることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の加熱方法。 - 前記加熱装置を予熱するステップをさらに備え、
前記加熱装置を予熱するステップを実行中に、前記加熱要素は、前記加熱するステップを実行するのに適した温度まで加熱され、
前記加熱装置を予熱するステップを実行中に、前記ガス洗浄装置を用いて、ガスの流れが生成され、
前記ガスの流れは、少なくともアルゴンガスと窒素ガスとを含み、
このガスの流れの中で、アルゴンガスの体積流率は窒素ガスの体積流率より大きく、
アルゴンガスの体積流率は、窒素ガスの体積流率の50倍以上400倍以下、好ましくは75倍以上250倍以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の加熱方法。 - 前記加熱要素は抵抗型であり、
前記シリンダーを加熱するステップは、前記加熱要素に電力を与えることにより実行されることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の加熱方法。 - 請求項1から6のいずれかに記載の加熱方法に使われる、伸長されたシリカのシリンダーの加熱装置であって、光ファイバの製造に使用される装置であり、好ましくは、光ファイバのためのコアロッドを形成するための装置であり、
この目的のために、前記装置は、前記コアロッドを形成するために、前記シリンダーをコラプスするように構成され、
−伸長されたキャビティと、
−カーボン製の伸長された円柱形のライナーと、
−加熱要素と、を備え、
前記キャビティは、前記装置の軸方向に延び、使用中に前記シリンダーが前記キャビティを通って延びることができるように構成され、
前記ライナーは、軸方向に延び、前記ライナーの円柱壁によりキャビティを境界づけ、
前記加熱要素は、使用中に前記シリンダーを加熱するためのものであり、
前記加熱要素は、環状の加熱要素空間に与えられ、
前記加熱要素は、前記ライナーの少なくとも一部を取り囲み、
前記ライナーの前記円柱壁は、前記加熱要素空間を前記キャビティから隔て、
前記加熱装置は、少なくとも前記加熱要素空間を通るガスの流れを生成するための、ガス洗浄装置を有し、
前記ガスの流れは、少なくともアルゴンと窒素とを含むことを特徴とする加熱装置。 - 前記ライナーは、前記円柱壁に複数の貫通する孔を含み、
前記ガスの流れを生成するステップを実行中に、ガスが、前記孔を通って、前記加熱要素空間から前記キャビティに流れることを特徴とする請求項7に記載の加熱装置。 - 前記加熱要素は抵抗型であることを特徴とする請求項7または8に記載の加熱装置。
- 前記加熱要素はグラファイト製であり、
前記加熱要素は、前記ライナーの長さ部分に沿って、複数の屈曲した伸長部品または「フィンガー」を備えることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の加熱装置。 - 前記加熱要素は、前記ライナーから自由な状態にあり、
前記加熱要素は、前記ライナーの外面との間に半径方向に4mm以上9mm以下の隙間を残すことを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載の加熱装置。 - アルゴン源と窒素源と、
それぞれ前記アルゴン源と前記窒素源から加熱要素空間へのアルゴンと窒素の流れを実現するそれぞれのバルブ要素と、
窒素の流れに対するアルゴンの流れを調整するための調整要素と、をさらに備えることを特徴とする請求項7から11のいずれかに記載の加熱装置。 - 請求項1から6のいずれかに記載の加熱方法に使われる、伸長されたシリカのシリンダーの加熱システムであって、光ファイバの製造に使用される加熱システムであり、
請求項7から12のいずれかに記載の加熱装置を備え、
前記システムは、前記シリンダーと前記加熱装置とを軸方向に相対的に往復運動させるように構成された運動装置をさらに備えることを特徴とする加熱システム。 - 前記シリンダーの2つの対向した端部を保持するための、2つの保持要素を有し、
前記運動装置は、前記システムの使用中に前記加熱装置が前記シリンダーを通過するように、前記加熱装置を軸方向に往復運動させるように構成されることを特徴とする請求項13に記載の加熱システム。
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