JP2013018691A - 光ファイバ母材用加熱炉のシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ母材用加熱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、且つ径変動が大きい光ファイバ母材の加熱にも対応することが可能なシール構造を提供する。
【解決手段】本発明に係るシール構造２０は、複数のブレード部材２４，２５及びそれらを支持する支持機構を備える。上記支持機構は、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中心に光ファイバ母材を挿入するための挿入口をもった傾斜台２１と、複数のブレード部材２４，２５の自重により、複数のブレード部材２４，２５を個別に傾斜台２１の傾斜に沿って光ファイバ用線引炉の径方向にスライドさせることで、複数のブレード部材２４，２５の先端を光ファイバ母材の側面に当接させるスライド機構とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバ母材用加熱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母材用加熱炉のシール構造に関するものである。

光ファイバ母材用加熱炉について、以下に光ファイバ用線引炉を例に挙げて説明する。光ファイバ線引炉は、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加熱して１２５μｍの光ファイバを引き出すための加熱炉として用いられる。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。

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。

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共に、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。

また、特許文献２には、光ファイバ母材の周りを囲むように線引炉体の上端部に設置する上部シールリングと、その外周に上部シールリングの中心方向に力を作用させる伸縮機構とを備え、上部シールリングが光ファイバ母材に常に密着するように線引炉体の上端部の隙間をシールするシール構造が開示されている。ここで、上部シールリングは、複数の内側シールリング片を連結して構成された内側シールリングと、その外周に配置される、複数の外側シールリング片を連結して構成された外側シールリングとから構成されており、且つ内側シールリング片の連結部と外側シールリング片の連結部とが重ならないように配置されている。

特開平１０−１６７７５１号公報 特開２００６−３４２０３０号公報

上記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±１０ｍｍ程度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。

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。

また、特許文献２に記載のシール構造では、各シールリング片が連結された構造であるため、同様に、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。また、長手方向の径変動が大きい場合は、その径変動に追従させることが難しい。

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、光ファイバ母材用加熱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、且つ径変動が大きい光ファイバ母材の加熱にも対応することが可能な、光ファイバ母材用加熱炉のシール構造を提供することにある。

本発明に係るシール構造は、光ファイバ母材を加熱する加熱炉における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、光ファイバ母材用加熱炉のシール構造であり、複数のブレード部材と、複数のブレード部材を支持する支持機構と、を備えている。
そして、上記の支持機構は、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中心に光ファイバ母材を挿入するための挿入口をもった傾斜台と、複数のブレード部材の自重により、複数のブレード部材を個別に傾斜台の傾斜に沿って光ファイバ母材用加熱炉の径方向にスライドさせることで、複数のブレード部材の先端を光ファイバ母材の側面に当接させるスライド機構とを有することを特徴とする。

上記のブレード部材は２００℃以上の耐熱性をもつことが好ましく、またカーボンからなることが好ましい。
また、上記の複数のブレード部材は、上下に互い違いに２段で配されていることが好ましい。

上記のブレード部材の先端は、光ファイバ母材の半径として想定される最大値に合うような曲率をもつ円弧の形状になっていることが好ましい。
さらに、上記のシール構造は、複数のブレード部材及び支持機構から構成されるシール機構を載せたステージが線引炉体の上部に載置され、光ファイバ母材の中心位置の移動に応じて上記ステージが光ファイバ母材用加熱炉体上を水平面上に移動可能となっているようにすることが好ましい。

本発明に係る光ファイバ母材用加熱炉のシール構造によれば、光ファイバ線引炉体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、且つ径変動が大きい光ファイバ母材の加熱にも対応することが可能になる。

本発明に係るシール構造と光ファイバ線引炉体の概略を説明するための図である。 本発明に係るシール構造の一例を示す図で、図１中のシール構造の詳細を示す断面図である。 図２のシール構造においてブレード部材が開状態である場合の様子を示す図である。 図２のシール構造においてブレード部材が閉状態である場合の様子を示す図である。 本発明に係るシール構造において、光ファイバ母材が中心位置からずれた場合のシール機構の動作を説明するための図である。

以下、本発明に係る光ファイバ母材用加熱炉のシール構造について、光ファイバ母材用加熱炉の一例として光ファイバ用線引炉を挙げてそのシール構造を説明する。但し、ここで説明する光ファイバ用線引炉とほぼ同じ構造をもち、光ファイバ母材を細く（光ファイバまで細くするのではなく）延伸するための延伸炉のシール構造に対しても、本発明に係るシール構造が同様に適用できる。

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。

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。

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。

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。

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。

以下、本発明に係るシール構造２０について、図２〜図４を併せて参照しながら具体例を説明する。なお、蓋体３０については後述する。
ここで、図２はシール構造２０の詳細を示す断面図である。また、図３は、図２のシール構造２０においてブレード部材が開状態である場合の様子を示す図、図４は、図２のシール構造２０においてブレード部材が閉状態（最も閉じた状態）である場合の様子を示す図である。また、図３（Ａ）及び図４（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）は上面図、図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）は横から見た図である。なお、図３及び図４では、他の部材を可視化するために、便宜上、傾斜台が透明であると仮定して点線で図示しているが、透明な材質に限ったものではない。

本発明に係るシール構造２０は、図１で図示するように、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、そこから挿入される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。

本発明の主たる特徴として、シール構造２０は、図２〜図４で例示するように、複数のブレード部材２４，２５、及びブレード部材２４，２５を支持する支持機構を備える。そして、この支持機構は、後述する傾斜台２１及びスライド機構を有するものとする。

また、ブレード部材２４，２５や上記支持機構は、傾斜台２１がシール構造２０の筐体２７内に載置され、筐体２７内に格納されている。なお、図２では、筐体２７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の下側の筐体２７の床はなくし、直接上端部１１ａに載置してもよい。また、筐体２７を無くした構成も可能である。

そして、筐体２７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２７ａが設けられている。ブレード部材２４，２５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２７ａにより不活性ガス等が筐体２７の内部及びブレード部材２４，２５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。また、傾斜台２１に図示しないガス通気口を設けておき、ブレード部材２４，２５の裏側からも不活性ガス等を流すようにしてもよい。

次に、傾斜台２１及びスライド機構について説明する。
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、且つ中心に光ファイバ母材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にその断面を示すように、円柱から、その円柱より小径の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、図２の断面のように、底辺を上端部１１ａに平行な辺とし且つ高さ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。

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と、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。

上記スライド機構は、複数のブレード部材２４，２５の自重により、複数のブレード部材２４，２５を個別に、傾斜台２１の傾斜に沿って線引炉体１０の径方向にスライドさせる機構である。そして、上記スライド機構は、このようなスライドにより、複数のブレード部材２４，２５の先端を光ファイバ母材１の側面に当接させることが可能になっている。

上記スライド機構について具体例を挙げて説明する。図２〜図４に示すように、傾斜台２１の円周上には、複数のブレード部材２４を、傾斜台２１の中心軸に対して径方向に直線的にスライド移動させるための複数の突起部２２が設けられている。また、同様に、傾斜台２１の円周上には、複数のブレード部材２５を、傾斜台２１の中心軸に対して径方向に直線的にスライド移動させるための複数の突起部２３が設けられている。
これら複数の突起部２２，２３は、上記スライド機構の一例であり、突起部２２と突起部２３とは交互に設けられている。なお、補助部材２６もこの例における上記スライド機構の一部をなすが、補助部材２６については後述する。

突起部２２，２３の水平方向断面は略長方形であり、その短辺に合った幅をもつスリット（スライド孔）２４ａ，２５ａがそれぞれブレード部材２４，２５に設けられている。このような形状の複数の突起部２２，２３が傾斜台２１に放射状に設けられているため、図３の状態から図４の状態への移行で例示するように、ブレード部材２４，２５も放射状にスライド移動可能となる。
なお、スリット２４ａ，２５ａの代わりに、スライド溝をブレード部材２４，２５に設けてもよいし、傾斜台２１の斜面側にブレード部材２４，２５をガイドするための溝を設けるなどしてもよい。また、１つのブレード部材に対して１つの突起部を設けた例を挙げているが、例えば２つのガイドピンを設けてもスライドさせることができる。

ブレード部材２４，２５の形状や材質についてその詳細を説明する。
まず、ブレード部材２４，２５におけるスライド方向に垂直な面での断面形状は、略長方形とするか、若しくはスライド方向に垂直な面での断面形状を、幅をもった円弧形状とすればよい。なお、ブレード部材２４，２５の厚み（略長方形の場合には短辺の長さ、幅をもった円弧形状の場合にはその幅）は、薄くてもよく、例えば厚さ１ｍｍ程度であってもよいが、厚さが厚い方が、光ファイバ母材１との接触面における圧力損失は大きくなるため、ガス漏れ量が少なくなり、シール性能が高くなる。

また、ブレード部材２４，２５の先端におけるスライド方向に沿った鉛直面での断面形状は、光ファイバ母材１の下降を妨げないことは勿論のこと、光ファイバ母材１の下降時にその側面を傷つけないように、また、できるだけ隙間が生じないようにしておくことが好ましい。このためには、接触面２５ｂで例示したように、光ファイバ母材１の側面に対してブレード部材２４，２５の接触面が平行になるように接するようにするのが好ましい。さらに、光ファイバ母材１の下降に伴って母材径が広がる場合に、ブレード部材２４，２５が傾斜に沿って上ることが可能なようにしておくことが好ましい。

ブレード部材２４，２５の先端は、自重により傾斜に沿って下がった時に、光ファイバ母材１の側面にできるだけ多くの面積で当接されるような形状とする。従って、ブレード部材２４，２５の先端は、当接時に光ファイバ母材１の側面を傷付けないようにするために、光ファイバ母材１の半径として想定される最大値（つまり使用される光ファイバ母材１の最大径）に合うような曲率をもつ円弧の形状にしておくことが好ましい。このような円弧を採用した例は、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）の上面図で見ることができる。

また、傾斜台２１に対するブレード部材２４，２５の移動方向の長さ（スライド間隔）は、スリット２４ａ，２５ａの長さなどによって決まるが、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、つまり母材径には変動があるため、上記隙間１５として想定される距離（好ましくは想定される最大距離）に基づき、傾斜台２１の内径やブレード部材２４，２５の移動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９０ｍｍ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１２０ｍｍ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。
また、ブレード部材２４，２５の幅や枚数は、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。

また、ブレード部材２４，２５は２００℃以上の耐熱性をもつことが好ましい。また、ブレード部材２４，２５に使用する材料としては、カーボンを主成分とする材質を用いる。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、接触しても光ファイバ母材１を傷付ける心配もないためである。また、カーボンは、プレス成型などにより容易に成型することができる点でも好ましい。カーボンとしては、不純物混入の観点から、高純度カーボンと呼ばれるものを用いるのが好ましい。ブレード部材２４，２５の他の材料としては、例えば石英ガラス（但し先端部分は軟質カーボン）、ＳｉＣコートカーボンなども採用することができる。なお、他の硬質の材料を用いた場合でも、先端部分のみ例えば軟質のカーボンを使用することで、光ファイバ母材１を傷付けずに線引きすることは可能である。

なお、傾斜台２１や他の部品も耐熱性が高いものを採用することが好ましく、同様に２００℃以上の耐熱性をもつことが好ましい。傾斜台２１としては、石英などを用いることもできる。ブレード部材２４，２５、傾斜台２１や他の部品として、耐熱性があまり高くないものを採用する場合には、それら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。

以上説明したように、シール構造２０は、ブレード部材２４，２５の自重により、ブレード部材２４，２５を個別に傾斜台２１の傾斜に沿って線引炉体１０の径方向にスライドさせることで、複数のブレード部材２４，２５の先端を光ファイバ母材１の側面に当接させている。そして、この自重による押圧力は、光ファイバ母材１の径が大きくなっても光ファイバ母材１の下降を阻害しない程度に弱いものとするように、傾斜台２１の傾斜の角度やブレード部材２４，２５の重さを設計しておけばよい。傾斜の角度としては水平方向に対して２０°〜４５°程度が想定できるが、５°〜８５°の範囲ぐらいであれば重さを調整することで適用できる。例えば、光ファイバ母材１の挿入時にブレード部材２４，２５を破損させることなく外周方向に退避させるためには、角度を小さく（例えば５°〜４５°程度に）することが望ましい。

これにより、図２で例示するように、線引の進行により光ファイバ母材１が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φ_１からφ_２（＞φ_１）まで増加しても、光ファイバ母材１の側面を一定の力で押しながら、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示す状態から図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示す状態のようにブレード部材２４，２５を外側且つ上側にスライドさせることができる。また逆に、光ファイバ母材１の外径が減少した場合は、光ファイバ母材１の側面を一定の力で押しながら、ブレード部材２４，２５を内側且つ下側にスライドさせることができる。

このようにして、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。実際、炉内に不活性ガス等（Ｎ_２、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、本発明に係るシール構造２０は、複数のブレード部材２４，２５のそれぞれが独立してスライドする構造をもつため、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。

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、炉内ガスの漏れを防ぐと共に、外気の流入を防ぐことができる。これにより、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が可能になる。また、ブレード部材２４，２５として耐熱性がある部材を用いるため、熱で溶けたりすることもない。

さらに、本発明では、ブレード部材２４，２５の自重を活用し、光ファイバ母材１が太い所ではブレード部材２４，２５が外側且つ上側に向かって傾斜に沿って放射状にスライド移動し、細い所では内側且つ下側に向かって傾斜に沿って放射状にスライド移動するといった簡易な構造で隙間１５をシールすることが可能であり、設備が簡素化できて、メンテナンスも容易となる。また、ブレード部材２４，２５を母材形状に合わせた形状に加工することにより、より炉内ガスの漏れを防ぐとともに、より外気の流入を防ぐことも容易に実現できる。
また、ブレード部材２４，２５の自重だけで当接ができないような設計であっても、光ファイバ母材１の下降速度は遅いため、手動または自動でブレード部材２４，２５の外側から押すような機構を設けておいてもよい。

次に、図２〜図４における傾斜台２１に対するブレード部材２４，２５の配置例について、並びにそこで使用する補助部材２６について、詳細に説明する。
上述したように、傾斜台２１には突起部２２，２３がその円周上に交互に固定してある。つまり、図２〜図４で示すシール構造２０では、ブレード部材２４は傾斜台２１の円周上に複数、等間隔に設けられ、ブレード部材２５も傾斜台２１の円周上に複数個、等間隔に設けられている。そして、これらの突起部２２，２３にブレード部材２４，２５のスリット２４ａ，２５ａが挿入され、ブレード部材２４，２５がそれぞれ突起部２２，２３に対してスライド可能な状態になっている。

図３及び図４では、より好ましい例として、突起部２２，２３には、ブレード部材２４，２５が上下に互い違いで２段に配されるような機構を設けている。このように、シール構造２０では、複数のブレード部材２４，２５を２層構造で互い違いに重ね合わせることが好ましい。
段差を付けるための機構は、例えば一方の突起部２２に対し、次のような補助部材２６を設けることで実現できる。この補助部材２６は、ブレード部材２５と隣りのブレード部材２５との中間位置でブレード部材２４を載せる部材であり、傾斜台２１の表面と平行な部材である。

ここで、ブレード部材２５は、傾斜台２１の斜面に接しながらスライドする。一方で、ブレード部材２４は、ブレード部材２５の上面側の高さで且つブレード部材２４の下面の一部がブレード部材２５の上面に接しながらスライドするように、ブレード部材２４のスライド面となる補助部材２６を傾斜台２１上に設ける。ブレード部材２４の下面は、スライド時に補助部材２６の上面に接することになる。
そして、補助部材２６の設置高さは、図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）で示すように、ブレード部材２４とブレード部材２５との間が上下方向に間隔が生じないように決めておけばよい。

さらにブレード部材２４，２５は、隣接するブレード部材２４で生じる隙間をブレード部材２５で埋めて、隣接するブレード部材２５で生じる隙間をブレード部材２４で埋めるように、すなわち隣接するブレード部材２４間の隙間と隣接するブレード部材２５間の隙間とが重ならないように配置されている。
なお、上述のように構成することにより、水平方向には隙間が埋めることはできるが、上下方向に段差が生じる部分で、隙間が生じることがある。この隙間を塞ぐために、図３及び図４に示すように、補助部材２６を略三角形状または略台形状にして間をできるだけ埋めるようにし、段差部での隙間が生じないようにすることが好ましい。

例えば、想定される最小径（直径φ_１）の光ファイバ母材１が使用された場合、各ブレード部材２４，２５は図４（Ａ），（Ｂ）のようになって、ブレード部材２４の先端同士やブレード部材２５の先端同士が接触する程度まで出てくるよう設計しておけばよい。一方で、想定される最大径（直径φ_２）の光ファイバ母材１が使用された場合、各ブレード部材２４，２５は図３（Ａ），（Ｂ）のようになって、ブレード部材２４やブレード部材２５が傾斜台２１にほぼ収納されるように設計しておけばよい。そして、各ブレード部材２４や各ブレード部材２５は個々に図４と図３とで例示する間の範囲をスライドすることで、光ファイバ母材１の径変動を吸収することができ、隙間１５をより強固にシールすることができる。

次に、ブレード部材の段数について説明する。
上述したブレード部材を用いたシール構造２０ではガイド孔及びブレード部材を２段設けているが、本発明に係るシール構造は、少なくとも１段設けてあればよく、３段以上であっても同様に適用可能である。１段の場合には、水平面上で隣り合うブレード部材同士の隙間を埋めるために、例えば各ブレード部材における光ファイバ母材に当接する面を小さくし、且つその面がブレード部材同士で接するようにブレード部材の数を増やす構成などを採用すればよい。しかし、１段だと、上述したように隣接するブレード間に隙間が生じ、また、ブレード部材が当接する位置における光ファイバ母材の真円度によって、光ファイバ母材との隙間も変動するという問題が生じる。

この問題は、ブレード部材を２段以上とすることにより解決することができるため、２段以上の構造を採用することが望ましい。このような２段以上の構造（傾斜台付き）を１セットとし、これを２セット以上重ねるような構造を採用することとしてもよい。
なお、１つの傾斜台につきブレード部材を３段以上とする場合は、２段の場合と同様にブレード部材が上下に隙間が生じないように隣接させ、ブレード部材の隙間を埋め合うようにブレード部材を配置すればよいが、２段に比べると複雑な構造となる。

１つの傾斜台につきブレード部材を３段とする構成例を簡単に説明する。まず、図２〜図４におけるブレード部材２５と同じ水平方向位置で、且つブレード部材２４の上面の上側にくるように、三段目のブレード部材を設けるようにする。それと共に、ブレード部材２５のスライド用の突起部２３を上に延ばして高くし（これにより三段目のブレード部材と兼用にできる）、且つ補助部材２６と同等の補助部材を設けておく。このような構成により、三段目のブレード部材は、設けられたスリットに突起部２３を挿入してその補助部材に載せることでスライド可能に設置できる。

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。

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。

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、ブレード部材２４，２５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。

次に、光ファイバ母材１の中心位置がずれた場合への対処方法について、図５を参照しながら説明する。
図５は、本発明に係るシール構造において、光ファイバ母材が中心位置からずれた場合のシール機構の動作を説明するための図である。図５（Ａ）は、図１のシール構造において、シール機構全体を移動させる移動機構が無い場合の、光ファイバ母材の中心位置がずれた場合のシール機構の動作を説明するための図であって、図２のブレード部材を上から見た図である。また、図５（Ｂ）は、図１のシール構造において移動機構をさらに設けた場合に、光ファイバ母材の中心位置がずれた場合のシール機構の動作を説明するための上面図である。

シール構造２０が設置された高さでの光ファイバ母材１の中心位置は、母材の形状などの影響により、炉体中心からずれてくることがある。つまり、一般的に線引後の光ファイバ３は、例えば排出孔１６の中心にくるように、光ファイバ母材１を水平方向に移動させる制御がなされているため、母材の形状により、光ファイバ３の引き出される位置がずれると、母材の位置も、炉体中心からずれてしまう。

そのため、図１のようにシール構造２０が上端部１１ａに固定して設置されていると、図５（Ａ）で例示するように、光ファイバ母材１の中心位置Ｃ_２が傾斜台２１の中心位置Ｃ_１や線引炉体１０の中心位置Ｃ_０からずれたときに、ブレード部材２４，２５の押圧方向が光ファイバ母材１の中心位置Ｃ_２に向かうのではなく線引炉体１０の中心位置Ｃ_０や傾斜台２１の中心位置Ｃ_１に向かう。このような場合、ブレード部材２４，２５の一部で光ファイバ母材１の側面との間に目立つ隙間が生じることがある。

従って、本発明に係るシール構造は、傾斜台２１の中心位置Ｃ_１が光ファイバ母材１の中心位置Ｃ_２に合うように、複数のブレード部材２４，２５及び支持機構を同時に水平面上に移動させる機構を備えることが好ましい。
また、この移動機構は可動テーブル（ステージとも言う）とし、ブレード部材及び支持機構が備わったシール機構（上述のシール構造２０）をその可動テーブルの上に載置することが好ましい。その場合、上端部１１ａの上に可動テーブルが固定され、その可動テーブルの上でシール構造２０が、光ファイバ母材１の中心位置Ｃ_２の移動に応じて水平面上に移動可能な状態で取り付けられている。なお、この可動テーブルはＸ−Ｙテーブルとも呼ばれる。

この可動テーブルを備えたシール構造を採用することで、図５（Ａ）のように光ファイバ母材１の中心位置Ｃ_２がシール構造２０の中心位置である傾斜台２１の中心位置Ｃ_１からずれた場合でも、図５（Ｂ）に示すように、傾斜台２１の中心位置Ｃ_１に母材の中心位置Ｃ_２がくるように、シール構造２０の全体をこの可動テーブルによりずらすことができる。これにより、母材の中心位置Ｃ_２と傾斜台２１の中心位置Ｃ_１とが、線引炉体１０の中心位置Ｃ_０とは異なる位置で一致するようになり、ブレード部材２４，２５の押圧方向も光ファイバ母材１の中心位置Ｃ_２に向かうため、ブレード部材２４，２５の一部で光ファイバ母材１の側面との間に隙間が生じるようなことはなくなる。

また、光ファイバ母材１の中心位置Ｃ_２は、シール構造２０では基本的にブレード部材２４とブレード部材２５との境界の高さで検出すればよいが、例えばその高さ付近での検出結果や、線引後の光ファイバ３の中心の検出結果などで代替させてもよい。また、検出処理自体は既存の様々な技術を用いればよい。

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、２２，２３…突起部、２４，２５…ブレード部材、２４ａ，２５ａ…スリット（スライド孔）、２５ｂ…接触面、２６…補助部材、２７…筐体、２７ａ…ガス導入口、３０…蓋体、３０ａ…貫通孔、３０ｂ…肩部。

Claims (6)

1. 光ファイバ母材を加熱する加熱炉における上端開口部と前記上端開口部から挿入された前記光ファイバ母材との間の隙間をシールする、光ファイバ母材用加熱炉のシール構造であって、
   複数のブレード部材と、前記複数のブレード部材を支持する支持機構とを備え、
   前記支持機構は、前記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中心に前記光ファイバ母材を挿入するための挿入口をもった傾斜台と、前記複数のブレード部材の自重により、前記複数のブレード部材を個別に前記傾斜台の傾斜に沿って前記光ファイバ母材用加熱炉の径方向にスライドさせることで、前記複数のブレード部材の先端を前記光ファイバ母材の側面に当接させるスライド機構とを有することを特徴とする光ファイバ母材用加熱炉のシール構造。
2. 前記ブレード部材は、２００℃以上の耐熱性をもつことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材用加熱炉のシール構造。
3. 前記ブレード部材は、カーボンからなることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材用加熱炉のシール構造。
4. 前記複数のブレード部材は、上下に互い違いに２段で配されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ母材用加熱炉のシール構造。
5. 前記ブレード部材の先端は、前記光ファイバ母材の半径として想定される最大値に合うような曲率をもつ円弧の形状になっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ母材用加熱炉のシール構造。
6. 前記複数のブレード部材及び前記支持機構から構成されるシール機構を載せたステージが前記光ファイバ母材用加熱炉の上部に載置され、前記光ファイバ母材の中心位置の移動に応じて前記ステージが前記光ファイバ母材用加熱炉上を水平面上に移動可能となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ母材用加熱炉のシール構造。

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