JP4155001B2

JP4155001B2 - Optical fiber manufacturing method and manufacturing apparatus

Info

Publication number: JP4155001B2
Application number: JP2002321672A
Authority: JP
Inventors: 秀夫宮木; 勝也永山; 裕司阿部
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP2004155610A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材を加熱線引きする光ファイバの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを製造する方法および装置として、線引炉を用いて光ファイバ母材を加熱・軟化させて一端より線引きすることで製造する手法が広く用いられている。そして、低コスト化のため、光ファイバ母材の太径化が進められている。
【０００３】
このように光ファイバ母材を太径化した場合に、所望の特性を有する光ファイバを安定的に製造する方法および装置として、Ｈｅガス中で線引を行い、線引された光ファイバをＨｅガスより熱伝達率の低いガス（例えば、Ｎ２ガス）中で徐冷するものとし、徐冷手段と線引炉の間に両方のガスの混在層を形成する技術が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１１４５２６号公報（第５頁、図２）
【特許文献２】
特開２００１−１１４５２５号公報（第６頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ファイバの線引工程においては、光ファイバ母材表面を高温に熱した際に、ＳｉＯ２を主成分とするシリカ粉が発生し、これが線引炉の炉体出口に備えられているシャッター等に付着堆積し、堆積したシリカ粉の一部が剥離して線引中の光ファイバ表面に付着することにより低強度断線を引き起こすことがある。
【０００６】
そこで本発明は、線引中の光ファイバへのシリカ粉の付着を効果的に抑制するとともに、光ファイバの徐冷効果を高めることが可能な光ファイバの製造方法および製造装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明にかかる光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を加熱線引きする光ファイバの製造方法において、線引炉を用いて第１ガス雰囲気中で光ファイバ母材を加熱線引きし、徐冷装置を用いて第１ガスより熱伝達率の低い第２ガス雰囲気中で線引きされた光ファイバを徐冷し、線引炉と徐冷装置の間に外壁が筒状で下部に内筒を有する緩衝室を配置し、内筒下方から第１ガスより熱伝達率の低い第３ガスを供給するとともに、外壁の上方ないし側方からガスを吸引することで、緩衝室内に第１ガスと第３ガスとを成層化させ、吸引ガスとともにダストを吸引する工程を備えているものである。
【０００８】
一方、本発明にかかる光ファイバの製造装置は、光ファイバ母材を加熱線引きする光ファイバの製造装置において、第１ガス雰囲気中で光ファイバ母材を加熱線引きする線引炉と、第１ガスより熱伝達率の低い第２ガス雰囲気中で線引きされた光ファイバを徐冷する徐冷装置と、線引炉と徐冷装置の間で線引きされた光ファイバを包囲し、外気から遮断する筒状の外筒と、外筒内側の徐冷装置側の下端部に筒状に形成されて上端は外筒内と連通している内筒とを有する緩衝室と、内筒下方から内筒内に第１ガスより熱伝達率の低い第３ガスを供給して前記内筒内を前記第３ガスにより充たすガス供給手段と、緩衝室内の内筒上方またはその外側の第１ガスと第３ガスとを成層化させつつ、室内のガスをダストとともに吸引するガス吸引手段と、を備えているものである。
【０００９】
徐冷装置を用いて光ファイバの急冷を抑制することで光ファイバ内のガラス構造の安定性を高め、伝送損失の低い光ファイバを製造することができる。そして、下部が二重円筒構造の緩衝室を用いることで、下部の二重円筒の内筒内に第３ガス、外筒のみからなる上部に第１ガスを偏在させるとともに、内部でのガスフローを安定させ、線引炉から第１ガスとともに排出されるシリカ粉等のダストをこのガスフローに載せて速やかに排出することによって、シリカ粉の光ファイバへの付着を抑制する。
【００１０】
ここで、第１ガスにはＨｅ等の不活性ガス、第２、第３ガスとしては、空気、Ｎ_２、Ａｒ等の分子量の比較的大きなガスを用いることができる。そして、第２ガスと第３ガスには同一組成のガスを用いてもよい。
【００１１】
この緩衝室に室内と外部を連通する空気取り入れ口を設け、空気供給を行うことが好ましい。空気を導入することでガスフローをより安定させることが可能となる。
【００１２】
この内筒には、内筒内部と外側とを連通する切欠きが設けられていることが好ましい。切欠きを通じて内筒の内側から外側への第２ガス流出を促すことでガスフローをより安定させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、本発明に係る光ファイバ製造装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。この製造装置１は、本発明に係る光ファイバ製造方法を実現する装置、すなわち、石英系光ファイバを線引きによって製造する装置であって、線引炉１１、緩衝室５、保護管２１及び樹脂硬化部３１を有し、これら線引炉１１、緩衝質５、保護管２１及び樹脂硬化部３１は光ファイバ母材２を線引きする方向（図１において、上から下）に、線引炉１１、緩衝室５、保護管２１、樹脂硬化部３１の順で配設されている。そして、母材供給装置（図示せず）に保持された光ファイバ母材２を線引炉１１に供給し、線引炉１１内のヒータ１２で光ファイバ母材２の下端を加熱・軟化させ、光ファイバ３を線引きする。
【００１５】
線引炉１１の炉心管１３には、Ｈｅガス供給部１４からのＨｅガス供給通路１５が接続されており、線引炉１１の炉心管１３内は、Ｈｅガス雰囲気（第１ガス雰囲気）となるように調整されている。加熱線引きされた光ファイバ３は炉心管１３内にて、Ｈｅガスにより冷却される。その後、光ファイバ３は、炉心管延長部１６を通過する。ここで、Ｈｅガスの熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は、１５０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。
【００１６】
炉心管延長部１６の直下には緩衝室５が配置されている。図２、図３に緩衝室５の詳細な構造を示す。緩衝室５は筒状の外筒５０の内側に内筒５１が配置されている。ここで、外筒５０は、上端の開口５０ｂを介して炉心管延長部１６に接続され、光ファイバ３を包囲する外壁によって緩衝室５を外気から区画している。底面には、中央に後述する内筒５１が下側から挿入されている孔５０ｅと、この孔５０ｅをはさんで軸中心から１８０°対向する位置にそれぞれ設けられた孔５０ｃ、５０ｄを有する。孔５０ｃには、外気に接続される吸気管７７が接続されており、孔５０ｄは、排気管７３、ダンパー７４を介して、排気装置７５へと接続されている。ダンパー７４には、管内静圧を測定する圧力計７６が配置されている。また、外筒５０の上部には外気に開口するスリット５０ａが設けられている。一方、内筒５１は、上端が開放されており、底部中央の開口５１ｃに接続されたＮ_２ガス（第３ガス）供給通路７２を介してＮ_２ガス（第３ガス）供給部７１からＮ_２ガス（第３ガス）が供給されている。Ｎ₂ガスの熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であり、上述した第１ガスであるＨｅガスより低い熱伝導率を有している。本実施形態では、第３ガスとしてＮ_２ガスを用いたが、空気あるいはＡｒ等の分子量の比較的大きいガスを用いることが可能である。もちろん、第１ガスとしてＮ_２を用いる場合には、第３ガスはこれより熱伝導率の低いガスである必要がある。この内筒５１の側壁５１ａには、略等間隔で切欠き５１ｂが形成されており、いわゆるクラウン形状に加工されている。そして、内筒５１の外筒５０内への配置に際しては、内筒５１の上端部を外筒５０の天井面より低い位置に配置し、また、内筒５１の外径を外筒５０の孔５０ｅより小さくすることにより、内筒５１の周囲に隙間を形成している。
【００１７】
炉心管延長部１６から繰り出された光ファイバ３は、この緩衝室５の中心軸を通過していく。このとき、光ファイバ３とともに、線引炉１１内で光ファイバ母材２を高温に熱した時に発生したＳｉＯ_２を主成分とするシリカ粉がＨｅガスとともに炉心管延長部１６へ浸入してくる。そこで、Ｎ_２ガス供給部７１からＮ_２ガス供給通路７２を介して内筒５１の底部からＮ_２ガスを供給するとともに、排気装置７５により外筒５１の底部の一端（具体的には、孔５０ｄ）から排気管７３、ダンパー７４を介して緩衝室５内のガスを排出する。ここで、圧力計７６の測定値を参照してダンパー７４、排気装置７５を制御して排気量を調整することで、スリット５０ａと吸気管７７、内筒５１外側の孔５０ｅとの隙間から外気を緩衝室５内に導入することで、緩衝室５内に形成される気流を制御する。これにより、シリカ粉を速やかに緩衝室５内から排出して、光ファイバ３への付着を抑制し、その低強度断線を防止する。さらに、光ファイバ３の周囲において、ＨｅガスとＮ_２ガスとを成層化させることにより、光ファイバ３の横断面方向での気流の違いやガス組成の違いによって冷却効果が異なることによる光ファイバ３のガラス径変動、これによる伝送特性の変動を抑制する。ここで、内筒５１のクラウン形状、その配置位置（内筒５１の上端と炉心管延長部１６下端、つまり外筒５０の天井面との間隔）もまた、緩衝室５内の気流の安定化とガス成層化に寄与している。この間隔は５〜４０ｍｍとすることが好ましい。５ｍｍ未満では、ガス成層化の効果が十分に得られず、４０ｍｍを超えると、光ファイバの外径変動または曲がりの問題が生ずる。
【００１８】
光ファイバ３の緩衝室５への入線温度は、１２００〜１８００℃の範囲内の温度とされており、特に、１３００〜１６００℃の範囲内の温度に設定することが望ましい。このように、入線温度を１３００〜１６００℃の範囲内の温度とすることにより、比較的温度の高い状態から冷却速度を遅くした冷却が可能となり、レイリー散乱強度を更に低減して伝送損失が一層低くされた光ファイバ３を製造することができる。
【００１９】
保護管２１は、緩衝室５の下流側に設けられ、徐冷装置として機能する。この保護管２１は外気と通じており、保護管２１内が空気からなる雰囲気（第２ガス雰囲気）となるように構成されている。空気の熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であり、Ｈｅガスより低い熱伝導率を有している。なおＨｅガスより低い熱伝導率を有する所定のガスとして、空気を用いる代わりに、Ｎ₂あるいはＡｒ等の分子量の比較的大きいガスを用いることが可能である。Ｎ₂あるいはＡｒ等のガスを用いる場合には、第２ガスの供給源としてのガス供給部を、ガス供給通路を介して保護管２１に接続するように構成することになる。もちろん、前述した緩衝室５に導く第３ガスと同じガスを供給してもよい。また、第１ガスとしてＮ_２ガスを用いた場合には、これより熱伝導率の低いガスを第２ガスとして用いる必要がある。
【００２０】
保護管２１内においては、光ファイバ３は空気により冷却される。したがって、保護管２１における冷却は、加熱線引きされた光ファイバ３において温度が１１００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間、例えば、光ファイバ３の温度が１２００〜１４００℃となる部分（温度差が２００℃となる区間）が、Ｈｅガスでの冷却速度（２００００〜３００００℃／秒程度）よりも遅い冷却速度（４０００〜６０００℃／秒程度）で冷却することにより行われる。
【００２１】
保護管２１の設置位置及び光ファイバ母材２の線引き方向（図１において、上下方向）での全長は、上述した光ファイバ３の温度が１１００〜１７００℃となる部分のうち光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間が、保護管２１に位置して冷却されるように、線引き速度を考慮して設定されている。ここで、線引き速度を考慮する必要があるのは、線引き速度を速くすると、光ファイバ３の同じ温度となる位置が下方に下がるためである。保護管２１内へ空気を送り、空気流により強制冷却を行ってもよい。この場合も上述の冷却条件を満たす必要がある。
【００２２】
保護管２１を出た光ファイバ３は、外径測定器６１により外径がオンライン測定され、その測定値が光ファイバを引き取る装置（図示せず）を回転駆動する駆動モータ（図示せず）または光ファイバ母材送り装置（図示せず）にフィードバックされて外径が一定となるように制御される。その後、光ファイバ３に、コーティングダイス６２によりＵＶ樹脂６３を塗布し、樹脂硬化部３１のＵＶランプ３２によりＵＶ樹脂６３が硬化され、光ファイバ素線４となる。そして、光ファイバ素線４は、ガイドローラ６４を経て、ドラムにより巻き取られる。なお、ＵＶ樹脂６３の代わりに熱硬化樹脂を用い、この熱硬化樹脂を加熱炉により硬化させるように構成してもよい。
【００２３】
ここで、緩衝室５を内筒５１と外筒５０の二重円筒構造としたことによるガス成層化と、内部に形成される気流安定化の効果を検証するため、発明者が行った数値解析の結果を以下に示す。
【００２４】
解析に当たっては、緩衝室５内を図４に示される半円筒モデルでモデル化し、条件を代えた５種類のケースについて解析を行った。モデルは角度方向に１０度ずつ１８分割し、径方向に分割、高さ方向に１５分割したセルモデルを用いた。表１に各計算モデルを示す。いずれのケースにおいても、緩衝室５は、直径１３４ｍｍ、高さ５２ｍｍ、孔５０ｅは直径６０ｍｍ、スリット５０ａは角度３０°×高さ１０ｍｍ、孔５０ｃ、５０ｄはともに角度２０°×幅１０ｍｍの扇形形状、緩衝室上端と半筒上端との距離は１０ｍｍ、炉心管延長部１６（直径２５ｍｍ）からのＨｅ流入量は３００Ｋ換算で４０リットル／分、流入時の温度は１０００℃、孔５１ｃ（直径６ｍｍ）からのＮ２ガス流入量は、３００Ｋ換算で１リットル／分、流入温度は１００℃と同一に設定して計算を行った。
【００２５】
【表１】

ここで、切欠き５１ｂの角度は３０°に設定した。
【００２６】
図５〜図７に解析結果を示す。図５は、軸中心側セル５つの空気濃度の平均を高さ方向でプロットした軸中心線上の空気濃度を示すグラフであり、図６は、底部におけるＨｅ濃度分布を比較して示す図であり、図７は、横断面におけるＨｅ濃度分布と流速分布を示す図である。
【００２７】
これらの計算結果から、内筒５１を広くしたケースｂでは、上方から流入するＨｅガスが下方から流入するＮ２ガスを避けて内筒５１の底面まで達して好ましくなく、内筒５１の直径を制限してＮ２ガスによる内筒５１内の置換を促進する必要があることがわかる。また、排気量を減らしたケースｄでは、排気が不十分なため、スリット５０ａからガス漏れを起こすことがある。このことから、排気量５０リットル／分では不足であり、１００リットル／分程度、好ましくは８０〜１２０リットル／分の排気量が好ましいことがわかる。本解析では、緩衝室の容積は０．７３リットルであり、１分あたりの排気量は緩衝室容積の１１０〜１６５倍程度が好ましい。これに対して、ケースａ、ケースｃでは、軸中心にＨｅガスとＮ２ガスを成層化させるとともに、Ｈｅガスを効果的に排出でき、これにより緩衝室５に流入するシリカ粉等のダストもＨｅガスとともに排出できると考えられる。
【００２８】
次に、本発明に係る光ファイバ製造装置の第２の実施形態を図８を参照して説明する。この第２の実施形態の光ファイバ製造装置は第１の実施形態と基本構成は同一であって、徐冷装置として、保護管２１に代えて、徐冷用加熱炉２１ｘを備えている。
【００２９】
徐冷用加熱炉２１ｘは、ヒータ２２及び炉心管２３を有している。徐冷用加熱炉２１ｘでは、炉心管２３内の光ファイバ３をヒータ２２により加熱することで、光ファイバ３の所定箇所を、所定の冷却速度にて徐冷している。徐冷用加熱炉２１ｘにおける徐冷は、加熱線引きされた光ファイバ３において温度が１１００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間、例えば、光ファイバ３の温度が１２００〜１４００℃となる部分（温度差が２００℃となる区間）が１０００℃／秒以下の冷却速度で徐冷することにより行われる。なお、炉中心の温度を１１００〜１４００℃の範囲内の温度に設定することにより、加熱線引きされた光ファイバ３において温度が１２００〜１４００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間が１０００℃／秒以下の冷却速度で徐冷されることになる。
【００３０】
徐冷用加熱炉２１ｘのヒータ２２及び炉心管２３の設置位置及び光ファイバ母材２の線引き方向（図１において、上下方向）での全長は、上述した光ファイバ３の温度が１１００〜１７００℃となる部分のうち光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間が、徐冷用加熱炉２１ｘの炉心管２３内に位置してヒータ２２により加熱されながら、徐冷されるように、線引き速度を考慮して設定されている。ここで、線引き速度を考慮する必要があるのは、線引き速度を速くすると、光ファイバ３の同じ温度となる位置が下方に下がるためである。また、徐冷用加熱炉２１ｘのヒータ２２の温度は、炉心管２３内に位置する光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度で冷却するように設定される。
【００３１】
また、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３は外気と通じており、炉心管２３内が空気（第２ガス）からなる雰囲気となるように構成されている。なお、空気を用いる代わりに、第１の実施形態と同様に、Ｎ₂あるいはＡｒ等の分子量の比較的大きいガスを用いることが可能である。第２ガスとしてＮ₂あるいはＡｒ等のガスを用いる場合には、第２ガスの供給源としてのガス供給部をガス供給通路を介して炉心管２３に接続するように構成することになる。また、上述したように緩衝室５に導かれるのと同じ第３ガスを供給してもよい。
【００３２】
ヒータ２２は、第１ヒータ２２ａ、第２ヒータ２２ｂ及び第３ヒータ２２ｃからなる３つのヒータを含んでいる。各ヒータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは光ファイバ母材２を線引きする方向（図８において、上から下）に、第１ヒータ２２ａ、第２ヒータ２２ｂ、第３ヒータ２２ｃの順で配設されている。各ヒータ２２ａ，２２ｂ、２２ｃは、炉心管２３の対応する位置の表面温度が上から下にいくにつれて下がる様に調節されていることが好ましい。
【００３３】
このように各ヒータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃに温度差を付けることで、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３内で上側が高く、下側が低い温度勾配が与えられることになる。したがって、炉心管２３内が、線引炉１１側から樹脂硬化部３１側に向かって低下する温度分布を有する光ファイバ３の温度に対応した温度分布を有することとなり、光ファイバ３との温度差を適切に保ち、光ファイバ３を更に適切な冷却速度にて冷却することができる。
【００３４】
本実施形態では、光ファイバ３は強制冷却装置６５により数十℃程度まで冷却される。この強制冷却装置６５は、光ファイバ３が通る細長い管に室温以下のガス（たとえばＨｅガス）を流すように構成されている。強制冷却装置６５により冷却された光ファイバ３に、コーティングダイス６２によりＵＶ樹脂６３を塗布し、樹脂硬化部３１のＵＶランプ３２によりＵＶ樹脂６３が硬化され、光ファイバ素線４となる。そして、光ファイバ素線４は、ガイドローラ６４を経て、ドラムにより巻き取られる。なお、ＵＶ樹脂６３の代わりに熱硬化樹脂６３を用い、この熱硬化樹脂６３を加熱炉３１により硬化させるように構成してもよい。
【００３５】
次に、本発明に係る光ファイバ製造方法と従来の光ファイバ製造方法のそれぞれで光ファイバを製造した場合の炉心管延長部１６出口と光ファイバへのシリカ粉付着を比較した実験を行ったのでその結果について報告する。
【００３６】
実験条件は、以下の通りである。実施例１は、上述した実施形態１の装置で線引きを行った場合であり、実施例２は、内筒５１として切欠きのない内筒５１を用いて線引きを行った場合であり、比較例では、内筒５１を外した状態で線引きを行った。それ以外の実験条件は共通とし、炉体へのＨｅ供給量（炉心管延長部１６から緩衝室５への流入量も同一）は、５０リットル／分（標準状態換算）とし、圧力計７６で計測する排気圧は８５Ｐａ、炉心管延長部１６出口径は直径２５ｍｍとし、緩衝室５は、内径１３４．２ｍｍ、内部高さ５２ｍｍ、孔５０ｅは直径６０ｍｍ、スリット５０ａは角度２９．５°×高さ１９ｍｍ、孔５０ｃ、５０ｄは、いずれも直径２２ｍｍとし、内筒５１の内径を４０ｍｍ、その上端と炉心管延長部１６出口との距離を１０ｍｍとした。この条件でそれぞれ光ファイバ母材２から外径１２５μｍの光ファイバ３を線引きした。
【００３７】
実施例１においては、光ファイバ３、炉心管延長部１６出口ともにシリカ粉の付着は確認できなかった。また、実施例２においては、炉心管延長部１６に少量のシリカ粉付着が確認されたが、付着量は許容範囲以下に抑えられており、光ファイバ３側へのシリカ粉付着は見られなかった。内筒に切欠きを設けた方が、Ｈｅガスが内筒に流れ込みやすく、炉心管延長部の出口で滞留しにくいと考えられる。一方、比較例においては、炉心管延長部１６出口に実施例２を上回るシリカ粉の付着がみられ、光ファイバ３を強度スクリーニングにかけたところ、断線が多発した。これは、一旦炉心管延長部１６出口に付着したシリカ粉が剥がれて光ファイバ３へ付着し、この付着した箇所の強度が不足して断線に至るためと考えられる。
【００３８】
本実験により、本発明に係る光ファイバ製造方法と製造装置により、光ファイバへのシリカ粉付着を抑制する効果が確認できた。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、緩衝室内の気流、成層化状態を安定化させて、炉体から排出されるシリカ粉を速やかに排出することができるので、光ファイバへのシリカ粉の付着を効果的に抑制しつつ、光ファイバの徐冷効果を得ることができる。特に炉心管延長部が短い場合には有効である。炉心管延長部の長さを短く（例えば５ｃｍ〜２０ｃｍ）として、徐冷効果を十分に得、かつ、低強度断線の頻度を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ製造装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の装置の緩衝室の構成を示す断面図である。
【図３】図１の装置の緩衝室の構成を示す斜視図である。
【図４】図２の緩衝室内の流動解析モデルを示すモデル図である。
【図５】図４のモデルによる流動解析のうち、軸中心線上の空気濃度の解析結果を示す図である。
【図６】図４のモデルによる流動解析のうち、緩衝室底部におけるＨｅ濃度分布を示す図である。
【図７】図４のモデルによる流動解析のうち、緩衝室内のＨｅ濃度と流速の分布を示す図である。
【図８】本発明に係る光ファイバ製造装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ装置、２…光ファイバ母材、３…光ファイバ、４…光ファイバ素線、５…緩衝室、１１…線引き炉、１２…ヒータ、１３…炉心管、１４…第１ガス供給部、１５…第１ガス供給通路、１６…炉心管延長部、２１…徐冷装置（保護管、徐冷用加熱炉）、２２…ヒータ、２３…炉心管、３１…樹脂硬化部、５０…外筒、５１…内筒、７１…第３ガス供給部、７２…第３ガス供給通路、７４…ダンパー、７５…排気装置、７６…圧力計、７７…吸気管。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber manufacturing method and manufacturing apparatus for drawing an optical fiber preform by heating.
[0002]
[Prior art]
As a method and apparatus for manufacturing an optical fiber, a method of manufacturing an optical fiber by heating and softening an optical fiber preform using a drawing furnace and drawing from one end is widely used. In order to reduce the cost, the diameter of the optical fiber preform is being increased.
[0003]
As described above, as a method and apparatus for stably producing an optical fiber having desired characteristics when the optical fiber preform is increased in diameter, drawing is performed in He gas, and the drawn optical fiber is converted into He. A technique is known in which annealing is performed in a gas having a lower heat transfer coefficient than the gas (for example, N 2 gas), and a mixed layer of both gases is formed between the annealing means and the drawing furnace (Patent Document). 1, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-114526 A (5th page, FIG. 2)
[Patent Document 2]
JP 2001-114525 A (page 6, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the drawing process of the optical fiber, when the surface of the optical fiber preform is heated to a high temperature, silica powder containing SiO2 as a main component is generated, and this is a shutter provided at the furnace body outlet of the drawing furnace. In some cases, a part of the deposited silica powder peels off and adheres to the surface of the optical fiber being drawn, thereby causing low-strength disconnection.
[0006]
Therefore, the present invention provides an optical fiber manufacturing method and manufacturing apparatus capable of effectively suppressing the adhesion of silica powder to an optical fiber during drawing and enhancing the slow cooling effect of the optical fiber. Let it be an issue.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an optical fiber manufacturing method according to the present invention is an optical fiber manufacturing method in which an optical fiber preform is heated and drawn. In the optical fiber preform in a first gas atmosphere, a drawing furnace is used. An optical fiber drawn in a second gas atmosphere having a heat transfer coefficient lower than that of the first gas is slowly cooled using a slow cooling device, and the outer wall is cylindrical between the drawing furnace and the slow cooling device. A buffer chamber having an inner cylinder is arranged in the lower part, and a third gas having a lower heat transfer coefficient than the first gas is supplied from the lower side of the inner cylinder, and the gas is sucked from the upper side or the side of the outer wall to thereby enter the buffer chamber. The first gas and the third gas are stratified, and a step of sucking dust together with the suction gas is provided.
[0008]
On the other hand, an optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention is an optical fiber manufacturing apparatus for heating and drawing an optical fiber preform, and a drawing furnace for heating and drawing an optical fiber preform in a first gas atmosphere, and a first gas. A slow cooling device that slowly cools an optical fiber drawn in a second gas atmosphere having a lower heat transfer coefficient, and a cylinder that surrounds the optical fiber drawn between the drawing furnace and the slow cooling device and shields it from the outside air A buffer chamber having a cylindrical outer cylinder, an inner cylinder formed in a cylindrical shape at the lower end portion on the side of the slow cooling device inside the outer cylinder, the upper end communicating with the inside of the outer cylinder, and the inner cylinder from below the inner cylinder Gas supply means for supplying a third gas having a lower heat transfer coefficient than the first gas to fill the inner cylinder with the third gas, and the first gas and the third gas above or outside the inner cylinder in the buffer chamber while stratified bets, and gas suction means for sucking the interior of the gas with the dust It is one that is equipped with a.
[0009]
By suppressing rapid cooling of the optical fiber using a slow cooling device, the stability of the glass structure in the optical fiber can be improved, and an optical fiber with low transmission loss can be manufactured. By using a buffer chamber having a double cylindrical structure in the lower part, the third gas is unevenly distributed in the inner cylinder of the lower double cylinder and the first gas is unevenly distributed in the upper part consisting of only the outer cylinder, and the gas flow inside By attaching dust such as silica powder discharged together with the first gas from the drawing furnace onto this gas flow and quickly discharging it, the silica powder is prevented from adhering to the optical fiber.
[0010]
Here, an inert gas such as He can be used as the first gas, and a gas having a relatively large molecular weight such as air, N ₂ , or Ar can be used as the second and third gases. And the gas of the same composition may be used for the 2nd gas and the 3rd gas.
[0011]
The buffer chamber is preferably provided with an air intake port that communicates the interior and the exterior to supply air. By introducing air, the gas flow can be further stabilized.
[0012]
The inner cylinder is preferably provided with a notch that communicates the inside and the outside of the inner cylinder. The gas flow can be further stabilized by urging the second gas outflow from the inner side to the outer side of the inner cylinder through the notch.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted.
[0014]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention. The manufacturing apparatus 1 is an apparatus that realizes the optical fiber manufacturing method according to the present invention, that is, an apparatus that manufactures a silica-based optical fiber by drawing, and includes a drawing furnace 11, a buffer chamber 5, a protective tube 21, and resin curing. The drawing furnace 11, the buffer 5, the protective tube 21, and the resin curing part 31 have a drawing furnace 11 in a direction in which the optical fiber preform 2 is drawn (from top to bottom in FIG. 1), The buffer chamber 5, the protective tube 21, and the resin curing part 31 are arranged in this order. Then, the optical fiber preform 2 held in the preform supply device (not shown) is supplied to the drawing furnace 11, and the lower end of the optical fiber preform 2 is heated and softened by the heater 12 in the drawing furnace 11. The optical fiber 3 is drawn.
[0015]
A He gas supply passage 15 from a He gas supply unit 14 is connected to the core tube 13 of the drawing furnace 11. Inside the core tube 13 of the drawing furnace 11, a He gas atmosphere (first gas atmosphere) and It has been adjusted to be. The heated optical fiber 3 is cooled by He gas in the furnace tube 13. Thereafter, the optical fiber 3 passes through the core tube extension 16. Here, the thermal conductivity λ (T = 300K) of the He gas is 150 mW / (m · K).
[0016]
A buffer chamber 5 is disposed immediately below the core tube extension 16. 2 and 3 show the detailed structure of the buffer chamber 5. The buffer chamber 5 has an inner cylinder 51 disposed inside a cylindrical outer cylinder 50. Here, the outer cylinder 50 is connected to the core tube extension 16 via the opening 50 b at the upper end, and partitions the buffer chamber 5 from the outside air by an outer wall surrounding the optical fiber 3. The bottom surface has a hole 50e in which an inner cylinder 51 (to be described later) is inserted in the center, and holes 50c and 50d provided at positions opposed to the shaft center by 180 ° across the hole 50e. An intake pipe 77 connected to the outside air is connected to the hole 50c, and the hole 50d is connected to the exhaust device 75 via the exhaust pipe 73 and the damper 74. The damper 74 is provided with a pressure gauge 76 for measuring the static pressure in the tube. In addition, a slit 50 a that opens to the outside air is provided in the upper part of the outer cylinder 50. On the other hand, the upper end of the inner cylinder 51 is open, and the N ₂ gas (third gas) supply section 71 is connected to the N ₂ gas (third gas) supply passage 72 through the N ₂ gas (third gas) supply passage 72 connected to the opening 51c at the bottom center. _Two gases (third gas) are supplied. The thermal conductivity λ (T = 300K) of the N ₂ gas is 26 mW / (m · K), which is lower than that of the He gas that is the first gas described above. In this embodiment, N ₂ gas is used as the third gas, but it is possible to use a gas having a relatively high molecular weight such as air or Ar. Of course, when N ₂ is used as the first gas, the third gas needs to be a gas having a lower thermal conductivity. Notches 51b are formed at substantially equal intervals on the side wall 51a of the inner cylinder 51, and the inner cylinder 51 is processed into a so-called crown shape. When placing the inner cylinder 51 into the outer cylinder 50, the upper end portion of the inner cylinder 51 is disposed at a position lower than the ceiling surface of the outer cylinder 50, and the outer diameter of the inner cylinder 51 is set to the hole of the outer cylinder 50. By making it smaller than 50e, a gap is formed around the inner cylinder 51.
[0017]
The optical fiber 3 drawn out from the core tube extension 16 passes through the central axis of the buffer chamber 5. At this time, together with the optical fiber 3, silica powder containing SiO ₂ as a main component generated when the optical fiber preform 2 is heated to a high temperature in the drawing furnace 11 enters the furnace tube extension 16 together with the He gas. . Therefore, supplies the N ₂ gas from the bottom of the inner cylinder 51 through the N ₂ gas supply passage 72 from the N ₂ gas supply unit 71, the one end (specifically the bottom of the outer tube 51 by the exhaust device 75, holes 50d), the gas in the buffer chamber 5 is discharged through the exhaust pipe 73 and the damper 74. Here, by referring to the measured value of the pressure gauge 76 and controlling the damper 74 and the exhaust device 75 to adjust the exhaust amount, the outside air is removed from the gap between the slit 50a, the intake pipe 77, and the hole 50e outside the inner cylinder 51. Is introduced into the buffer chamber 5 to control the airflow formed in the buffer chamber 5. Thereby, silica powder is discharged | emitted from the buffer chamber 5 rapidly, the adhesion to the optical fiber 3 is suppressed, and the low intensity | strength disconnection is prevented. Further, by stratifying He gas and N ₂ gas around the optical fiber 3, the optical fiber 3 due to the cooling effect being different depending on the difference in gas flow and the difference in gas composition in the cross-sectional direction of the optical fiber 3. The glass diameter fluctuation of this, and the transmission characteristic fluctuation | variation by this are suppressed. Here, the crown shape of the inner cylinder 51 and its arrangement position (the distance between the upper end of the inner cylinder 51 and the lower end of the core tube extension 16, that is, the ceiling surface of the outer cylinder 50) also stabilize the airflow in the buffer chamber 5. And contributes to gas stratification. This interval is preferably 5 to 40 mm. If the thickness is less than 5 mm, the effect of gas stratification cannot be sufficiently obtained, and if it exceeds 40 mm, the problem of fluctuation in the outer diameter or bending of the optical fiber occurs.
[0018]
The temperature at which the optical fiber 3 enters the buffer chamber 5 is set to a temperature in the range of 1200 to 1800 ° C., and is particularly preferably set to a temperature in the range of 1300 to 1600 ° C. Thus, by setting the incoming line temperature to a temperature within the range of 1300 to 1600 ° C., it is possible to perform cooling with a slow cooling rate from a relatively high temperature, further reducing the Rayleigh scattering intensity and further reducing transmission loss. A lowered optical fiber 3 can be manufactured.
[0019]
The protective tube 21 is provided on the downstream side of the buffer chamber 5 and functions as a slow cooling device. The protective tube 21 communicates with the outside air, and is configured such that the inside of the protective tube 21 is an atmosphere made of air (second gas atmosphere). The thermal conductivity λ of air (T = 300K) is 26 mW / (m · K), which is lower than that of He gas. As a predetermined gas having a lower thermal conductivity than He gas, a gas having a relatively large molecular weight such as N ₂ or Ar can be used instead of air. In the case of using a gas such as N ₂ or Ar, the gas supply unit as the second gas supply source is configured to be connected to the protective tube 21 through the gas supply passage. Of course, the same gas as the third gas guided to the buffer chamber 5 may be supplied. Further, when N ₂ gas is used as the first gas, it is necessary to use a gas having a lower thermal conductivity as the second gas.
[0020]
In the protective tube 21, the optical fiber 3 is cooled by air. Therefore, the cooling in the protective tube 21 is performed in a section where the temperature difference of the optical fiber 3 is 50 ° C. or more in the portion where the temperature is 1100 to 1700 ° C. in the heated optical fiber 3, for example, the temperature of the optical fiber 3. The portion where the temperature becomes 1200 to 1400 ° C. (section where the temperature difference becomes 200 ° C.) is a cooling rate (about 4000 to 6000 ° C./second) slower than the cooling rate with He gas (about 20000 to 30000 ° C./second). This is done by cooling.
[0021]
The installation position of the protective tube 21 and the total length of the optical fiber preform 2 in the drawing direction (vertical direction in FIG. 1) are the temperature of the optical fiber 3 in the portion where the temperature of the optical fiber 3 is 1100 to 1700 ° C. The section where the difference is 50 ° C. or more is set in consideration of the drawing speed so that the section is cooled by being positioned on the protective tube 21. Here, the reason why the drawing speed needs to be taken into account is that when the drawing speed is increased, the position of the optical fiber 3 at the same temperature is lowered downward. Air may be sent into the protective tube 21 and forced cooling may be performed by an air flow. In this case as well, the above cooling condition must be satisfied.
[0022]
The optical fiber 3 exiting the protective tube 21 has an outer diameter measured online by an outer diameter measuring device 61, and the measured value is a drive motor (not shown) that rotates a device (not shown) for taking the optical fiber. It is fed back to an optical fiber preform feeding device (not shown) and controlled so that the outer diameter becomes constant. Thereafter, a UV resin 63 is applied to the optical fiber 3 by the coating die 62, and the UV resin 63 is cured by the UV lamp 32 of the resin curing unit 31 to form the optical fiber 4. Then, the optical fiber 4 is wound by a drum through a guide roller 64. Note that a thermosetting resin may be used instead of the UV resin 63, and the thermosetting resin may be cured by a heating furnace.
[0023]
Here, in order to verify the effects of gas stratification and stabilization of the airflow formed inside the buffer chamber 5 having the double cylinder structure of the inner cylinder 51 and the outer cylinder 50, numerical analysis performed by the inventors The results are shown below.
[0024]
In the analysis, the inside of the buffer chamber 5 was modeled by the semi-cylindrical model shown in FIG. 4, and the analysis was performed on five types of cases with different conditions. The cell model was divided into 18 parts by 10 degrees in the angular direction, divided in the radial direction, and divided into 15 parts in the height direction. Table 1 shows each calculation model. In any case, the buffer chamber 5 has a diameter of 134 mm, a height of 52 mm, the hole 50 e has a diameter of 60 mm, the slit 50 a has an angle of 30 ° × height of 10 mm, and the

holes

50 c and 50 d both have an angle of 20 ° × width of 10 mm. The distance between the upper end of the buffer chamber and the upper end of the half cylinder is 10 mm, the He inflow from the core tube extension 16 (diameter 25 mm) is 40 liters / min in terms of 300K, the temperature at the inflow is 1000 ° C., and the hole 51c (diameter 6 mm) The N2 gas inflow rate from 1) was set to 1 liter / min in terms of 300K, and the inflow temperature was set to be the same as 100 ° C.
[0025]
[Table 1]

Here, the angle of the notch 51b was set to 30 °.
[0026]
The analysis results are shown in FIGS. FIG. 5 is a graph showing the air concentration on the axial center line in which the average of the air concentrations of the five axial center side cells is plotted in the height direction, and FIG. 6 is a diagram showing a comparison of the He concentration distribution at the bottom. FIG. 7 is a diagram showing a He concentration distribution and a flow velocity distribution in a transverse section.
[0027]
From these calculation results, in case b in which the inner cylinder 51 is widened, the He gas flowing in from the upper side is not preferable because it reaches the bottom surface of the inner cylinder 51 avoiding the N2 gas flowing in from the lower side, and the diameter of the inner cylinder 51 is limited. Thus, it is understood that it is necessary to promote the replacement of the inner cylinder 51 with N2 gas. Further, in the case d in which the exhaust amount is reduced, the exhaust may be insufficient, and thus gas leakage may occur from the slit 50a. From this, it can be seen that a displacement of 50 liters / minute is insufficient, and a displacement of about 100 liters / minute, preferably 80 to 120 liters / minute is preferable. In this analysis, the volume of the buffer chamber is 0.73 liters, and the displacement per minute is preferably about 110 to 165 times the volume of the buffer chamber. On the other hand, in case a and case c, He gas and N2 gas are stratified at the center of the shaft, and He gas can be effectively discharged, whereby dust such as silica powder flowing into the buffer chamber 5 is also He. It is thought that it can be discharged together with gas.
[0028]
Next, a second embodiment of the optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. The optical fiber manufacturing apparatus of the second embodiment has the same basic configuration as that of the first embodiment, and includes a heating furnace 21x for slow cooling instead of the protective tube 21 as a slow cooling apparatus.
[0029]
The slow cooling heating furnace 21 x has a heater 22 and a core tube 23. In the heating furnace 21x for slow cooling, the optical fiber 3 in the furnace core tube 23 is heated by the heater 22 so that a predetermined portion of the optical fiber 3 is gradually cooled at a predetermined cooling rate. Slow cooling in the heating furnace 21x for slow cooling is a section where the temperature difference of the optical fiber 3 is 50 ° C. or more in the portion where the temperature is 1100 to 1700 ° C. in the heated optical fiber 3, for example, the optical fiber 3 The temperature of 1200 to 1400 ° C. (section where the temperature difference becomes 200 ° C.) is gradually cooled at a cooling rate of 1000 ° C./second or less. In addition, by setting the temperature of the furnace center to a temperature within the range of 1100 to 1400 ° C., the temperature difference of the optical fiber 3 in the portion where the temperature becomes 1200 to 1400 ° C. in the heated optical fiber 3 is 50 The section where the temperature is higher than or equal to ℃ is gradually cooled at a cooling rate of 1000 ℃ or less.
[0030]
The temperature of the optical fiber 3 described above is 1100 to 1700 ° C. in terms of the installation position of the heater 22 and the core tube 23 of the slow cooling furnace 21x and the total length in the drawing direction of the optical fiber preform 2 (vertical direction in FIG. 1). The section where the temperature difference of the optical fiber 3 becomes 50 ° C. or more in the portion to be is drawn so that it is gradually cooled while being heated by the heater 22 located in the core tube 23 of the heating furnace 21x for slow cooling. It is set considering the speed. Here, the reason why the drawing speed needs to be taken into account is that when the drawing speed is increased, the position of the optical fiber 3 at the same temperature is lowered downward. Further, the temperature of the heater 22 of the slow cooling heating furnace 21x is set so that the section where the temperature difference of the optical fiber 3 located in the core tube 23 is 50 ° C. or more is cooled at a cooling rate of 1000 ° C./second or less. Is done.
[0031]
Moreover, the core tube 23 of the heating furnace 21 for slow cooling communicates with the outside air, and the inside of the core tube 23 is configured to be an atmosphere composed of air (second gas). Instead of using air, a gas having a relatively high molecular weight such as N ₂ or Ar can be used as in the first embodiment. When a gas such as N ₂ or Ar is used as the second gas, a gas supply unit as a second gas supply source is connected to the core tube 23 through the gas supply passage. Further, as described above, the same third gas that is guided to the buffer chamber 5 may be supplied.
[0032]
The heater 22 includes three heaters including a first heater 22a, a second heater 22b, and a third heater 22c. The

heaters

22a, 22b, and 22c are arranged in the order of drawing the optical fiber preform 2 (from top to bottom in FIG. 8) in the order of the first heater 22a, the second heater 22b, and the third heater 22c. . Each of the

heaters

22a, 22b, and 22c is preferably adjusted so that the surface temperature of the corresponding position of the core tube 23 decreases as it goes from top to bottom.
[0033]
Thus, by giving a temperature difference to each

heater

22a, 22b, 22c, the upper side is high in the core tube 23 of the heating furnace 21 for slow cooling, and a lower temperature gradient is given to the lower side. Accordingly, the inside of the furnace core tube 23 has a temperature distribution corresponding to the temperature of the optical fiber 3 having a temperature distribution that decreases from the drawing furnace 11 side toward the resin curing portion 31 side. The optical fiber 3 can be further cooled at an appropriate cooling rate.
[0034]
In the present embodiment, the optical fiber 3 is cooled to about several tens of degrees Celsius by the forced cooling device 65. The forced cooling device 65 is configured to flow a gas (for example, He gas) at room temperature or lower through an elongated tube through which the optical fiber 3 passes. A UV resin 63 is applied to the optical fiber 3 cooled by the forced cooling device 65 by the coating die 62, and the UV resin 63 is cured by the UV lamp 32 of the resin curing unit 31 to form the optical fiber 4. Then, the optical fiber 4 is wound by a drum through a guide roller 64. Note that a thermosetting resin 63 may be used instead of the UV resin 63 and the thermosetting resin 63 may be cured by the heating furnace 31.
[0035]
Next, because an experiment was conducted comparing silica powder adhesion to the outlet of the core tube extension 16 and the optical fiber when the optical fiber was manufactured by the optical fiber manufacturing method according to the present invention and the conventional optical fiber manufacturing method, respectively. Report on the results.
[0036]
The experimental conditions are as follows. Example 1 is a case where drawing was performed by the apparatus of the first embodiment described above, and Example 2 was a case where drawing was performed using the inner cylinder 51 without a notch as the inner cylinder 51, and a comparative example Then, the drawing was performed with the inner cylinder 51 removed. The other experimental conditions are the same, the He supply amount to the furnace body (the same flow rate from the core tube extension 16 to the buffer chamber 5) is 50 liters / minute (standard condition conversion), and the pressure gauge 76 The exhaust pressure to be measured is 85 Pa, the core tube extension 16 outlet diameter is 25 mm, the buffer chamber 5 has an inner diameter of 134.2 mm, an internal height of 52 mm, the hole 50e has a diameter of 60 mm, and the slit 50a has an angle of 29.5 ° × high. Each of the holes 19c and

holes

50c and 50d had a diameter of 22 mm, an inner diameter of the inner cylinder 51 of 40 mm, and a distance between the upper end of the inner cylinder 51 and the outlet of the core tube extension 16 was 10 mm. Under these conditions, the optical fiber 3 having an outer diameter of 125 μm was drawn from the optical fiber preform 2.
[0037]
In Example 1, the adhesion of silica powder could not be confirmed at both the optical fiber 3 and the core tube extension 16 outlet. In Example 2, a small amount of silica powder adhered to the core tube extension 16 was confirmed, but the amount adhered was suppressed to an allowable range or less, and no silica powder adhered to the optical fiber 3 side. It was. It is considered that when the notch is provided in the inner cylinder, the He gas easily flows into the inner cylinder and is less likely to stay at the outlet of the core tube extension. On the other hand, in the comparative example, silica powder exceeding Example 2 was observed at the outlet of the core tube extension 16 and when the optical fiber 3 was subjected to strength screening, disconnection occurred frequently. This is presumably because the silica powder once adhered to the outlet of the core tube extension 16 peels off and adheres to the optical fiber 3, and the strength of the adhered portion is insufficient, resulting in disconnection.
[0038]
By this experiment, the effect which suppresses silica powder adhesion to an optical fiber with the optical fiber manufacturing method and manufacturing apparatus which concern on this invention has been confirmed.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the silica powder discharged from the furnace body can be quickly discharged by stabilizing the air flow and the stratified state in the buffer chamber. The effect of slow cooling of the optical fiber can be obtained while effectively suppressing the adhesion of the optical fiber. This is particularly effective when the core tube extension is short. By making the length of the core tube extension portion short (for example, 5 cm to 20 cm), a sufficient cooling effect can be obtained and the frequency of low-strength disconnection can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a configuration of a buffer chamber of the apparatus of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a buffer chamber of the apparatus of FIG. 1;
4 is a model diagram showing a flow analysis model in the buffer chamber of FIG. 2; FIG.
5 is a diagram showing the analysis result of the air concentration on the axial center line in the flow analysis by the model of FIG.
6 is a diagram showing a He concentration distribution at the bottom of the buffer chamber in the flow analysis by the model of FIG. 4;
7 is a diagram showing a distribution of He concentration and flow velocity in the buffer chamber in the flow analysis by the model of FIG.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of an optical fiber manufacturing apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber apparatus, 2 ... Optical fiber base material, 3 ... Optical fiber, 4 ... Optical fiber strand, 5 ... Buffer chamber, 11 ... Drawing furnace, 12 ... Heater, 13 ... Core tube, 14 ... 1st gas supply , 15 ... first gas supply passage, 16 ... core tube extension, 21 ... slow cooling device (protection tube, heating furnace for slow cooling), 22 ... heater, 23 ... core tube, 31 ... resin curing part, 50 ... Outer cylinder, 51 ... Inner cylinder, 71 ... Third gas supply section, 72 ... Third gas supply passage, 74 ... Damper, 75 ... Exhaust device, 76 ... Pressure gauge, 77 ... Intake pipe.

Claims

光ファイバ母材を加熱線引きする光ファイバの製造方法において、
線引炉を用いて第１ガス雰囲気中で前記光ファイバ母材を加熱線引きし、
徐冷装置を用いて第１ガスより熱伝達率の低い第２ガス雰囲気中で線引きされた光ファイバを徐冷し、
前記線引炉と前記徐冷装置の間に外壁が筒状で下部に内筒を有する緩衝室を配置し、内筒下方から第１ガスより熱伝達率の低い第３ガスを供給するとともに、外壁の上方ないし側方からガスを吸引することで、前記緩衝室内に第１ガスと第３ガスとを成層化させ、吸引ガスとともにダストを吸引する工程を備えている光ファイバの製造方法。In an optical fiber manufacturing method for drawing an optical fiber preform by heating,
Heat drawing the optical fiber preform in a first gas atmosphere using a drawing furnace,
An optical fiber drawn in a second gas atmosphere having a lower heat transfer coefficient than the first gas is slowly cooled using a slow cooling device,
Between the drawing furnace and the slow cooling device, a buffer chamber having an outer cylinder in a cylindrical shape and an inner cylinder at the lower part is disposed, and a third gas having a lower heat transfer coefficient than the first gas is supplied from below the inner cylinder, A method of manufacturing an optical fiber, comprising: stratifying a first gas and a third gas into the buffer chamber by sucking a gas from above or from an outer wall, and sucking dust together with the sucked gas.

前記第２ガスと前記第３ガスとして同一組成のガスを用いる請求項１記載の光ファイバの製造方法。 The optical fiber manufacturing method according to claim 1, wherein a gas having the same composition is used as the second gas and the third gas.

前記緩衝室に空気供給を行う請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。 The optical fiber manufacturing method according to claim 1, wherein air is supplied to the buffer chamber.

光ファイバ母材を加熱線引きする光ファイバの製造装置において、
第１ガス雰囲気中で前記光ファイバ母材を加熱線引きする線引炉と、
前記第１ガスより熱伝達率の低い第２ガス雰囲気中で線引きされた光ファイバを徐冷する徐冷装置と、
前記線引炉と前記徐冷装置の間で線引きされた光ファイバを包囲し、外気から遮断する筒状の外筒と、前記外筒内側の前記徐冷装置側の下端部に筒状に形成されて上端は前記外筒内と連通している内筒とを有する緩衝室と、
前記内筒下方から前記内筒内に前記第１ガスより熱伝達率の低い第３ガスを供給して前記内筒内を前記第３ガスにより充たすガス供給手段と、
前記緩衝室内の前記内筒上方またはその外側の領域から前記第１ガス層と第３ガスとを成層化させつつ、室内のガスをダストとともに吸引するガス吸引手段と、
を備えている光ファイバの製造装置。In an optical fiber manufacturing apparatus for heating and drawing an optical fiber preform,
A drawing furnace for heating and drawing the optical fiber preform in a first gas atmosphere;
A slow cooling device for slowly cooling an optical fiber drawn in a second gas atmosphere having a heat transfer coefficient lower than that of the first gas;
A cylindrical outer tube that surrounds the optical fiber drawn between the drawing furnace and the slow cooling device and shields it from the outside air, and a cylindrical shape at the lower end portion on the slow cooling device side inside the outer tube. A buffer chamber having an inner cylinder communicating with the inside of the outer cylinder at the upper end;
Gas supply means for supplying a third gas having a lower heat transfer coefficient than the first gas into the inner cylinder from below the inner cylinder and filling the inner cylinder with the third gas ;
Gas suction means for sucking the gas in the room together with dust while stratifying the first gas layer and the third gas from the region above or outside the inner cylinder in the buffer chamber;
An optical fiber manufacturing apparatus.

前記第２ガスと前記第３ガスが同一組成のガスである請求項４記載の光ファイバの製造装置。 The optical fiber manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the second gas and the third gas have the same composition.

前記緩衝室に室内と外部を連通する空気取り入れ口が設けられている請求項４または５に記載の光ファイバの製造装置。 6. The optical fiber manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the buffer chamber is provided with an air intake port that allows communication between the room and the outside.

前記内筒に内筒内部と外側とを連通する切欠きが設けられている請求項４〜６のいずれかに記載の光ファイバの製造装置。 The apparatus for manufacturing an optical fiber according to any one of claims 4 to 6, wherein the inner cylinder is provided with a notch communicating the inside and the outside of the inner cylinder.