光纤拉丝炉的制作方法[0002]光纤拉丝炉构成为，在炉框体内配置有:炉芯管，向炉芯管内部插入光纤用玻璃母材(以下，称为玻璃母材)；加热器等加热装置，其对该炉芯管进行加热；以及隔热材料，其从外侧将该炉芯管和加热装置包围，抑制热量向外部释放。在炉芯管中使用由各向同性石墨等构成的热传导率较大的碳(carbon)，为了提高隔热效果，隔热材料使用多孔质的碳。炉框体由耐腐蚀性的金属形成，形成为水冷构造。[0003]为了防止该炉芯管氧化，而向炉芯管内送入氩气(Ar)、氦气(He)等稀有气体或氮气(N2)(以下，称为惰性气体等)。另外，为了防止隔热材料和炉芯管等氧化，也向炉框体内送入惰性气体等。[0004]如果在处于加 热熔融状态的玻璃母材的下端部附近，炉芯管内气体的气流絮乱，则可能对光纤的外径变动等造成影响。在JPS62-162647A (专利文献1)、JP H8-91862A (专利文献2)中公开了下述内容:为了使炉芯管内的气体沿玻璃母材及光纤而层状地流动，与处于熔融状态的玻璃母材的下端部的形状相对应，将炉芯管的内径缩径为锥(taper)状。
[0005]本发明的目的在于，提供一种能够提高玻璃母材的加热效率，实现省电化的光纤拉丝炉。[0006]为了实现目的，提供一种光纤拉丝炉，其在炉框体内具有:炉芯管；加热装置，其对该炉芯管进行加热；以及第I隔热材料，其将该炉芯管的外侧包围，该光纤拉丝炉用于将光纤用玻璃母材插入在炉芯管内并加热熔融，拉制出光纤，该光纤拉丝炉的特征在于，炉芯管具有:缩径部，其内径从加热装置的中央部开始，朝向下端缩径为锥状；以及缩径管部，其处于加热装置的下方，外径也进行了缩径，在缩径管部和第I隔热材料之间产生的炉框体内的空间部分中还配置有用于抑制散热的第2隔热材料。[0007]第2隔热材料的内径优选与炉芯管的没有缩径的部位的外径相比较小，且具有不会由于加热时的热膨胀而与缩径管部接触的大小。
[0008]发明的效果
[0009]根据本发明所涉及的光纤拉丝炉，能够高效地抑制由加热装置加热后的炉芯管的热量向炉框体散热，能够提高光纤拉丝炉的加热效率，实现省电化。



[0010]图1是表示本发明所涉及的光纤拉丝炉的实施方式的概念图。
[0011]图2是表示现有技术的光纤拉丝炉的概念图。
[0012]图3是表示现有技术的光纤拉丝炉的概念图。
[0013]图2是表示专利文献I中公开的拉丝炉20的概念图。拉丝炉20具有炉芯管23、以及对该炉芯管进行加热的加热器4，通过将光纤用玻璃母材I向炉芯管23内插入并加热熔融，从而拉制出光纤2。光纤2从位于加热器4的中央部且处于熔融状态的玻璃母材的下端部Ia垂下并向下方引出。炉芯管23具有:缩径部23a，其内径以沿玻璃母材的下端部Ia的形状的方式缩径为锥状；以及缩径管部23b，其由缩径后的均匀内径和外径未缩径的均匀外径构成。
[0014]根据拉丝炉20，能够使炉芯管23内的惰性气流形成为层流，能够抑制光纤外径的变动。根据拉丝炉20，可以认为能够通过炉芯管下方的缩径部23a将辐射热隔断，均匀且高效地对玻璃母材I进行加热，但由于缩径管部23b形成为管的壁厚较厚，热阻较小的形状，因此，存在由于热传导而使热量容易向炉芯管外部释放，加热效率降低的问题。
[0015]图3是表示专利文献2中公开的拉丝炉30的概念图。拉丝炉30与拉丝炉20同样地，在炉框体6内具有炉芯管33、对该炉芯管进行加热的加热器4、以及将该加热器包围的隔热材料5，将光纤用玻璃母材I向炉芯管33内插入并加热熔融，拉制出光纤2。但是，炉芯管33的不同点在于，具有:缩径部33a，其内径以沿玻璃母材的下端部Ia的形状的方式缩径为锥状；以及缩径管部33b，其与缩径后的内径相匹配，也使外径进行了缩径。
[0016]拉丝炉30具有缩径管部33a，该缩径管部33a具有将拉丝炉20的缩径管部23b的管的壁厚变薄的形状，能够抑制热量由于热传导而向炉框体6释放。然而，在缩径管部33b与加热器4及隔热材料5下部之间产生空间，来自加热器的热量的一部分直接向炉框体6侧辐射，与拉丝炉20同样地存在加热效率降低的问题。
[0017]图1是表示本发明的实施方式即光纤拉丝炉10的概念图。下面，以通过加热器对炉芯管进行加热的电阻炉为例进行说明，但本发明也可适用于向线圈施加高频电源，对炉芯管进行感应加热的感应炉。
[0018]光纤的拉丝是通过下述方式进行拉丝的，即，对悬挂支撑的玻璃母材11的下部进行加热，使光纤(玻璃光纤)12从熔融的下端部Ila熔融垂下，并形成为规定的外径。用于进行拉丝的光纤拉丝炉10构成为，以将用于插入供给玻璃母材I的炉芯管13包围的方式配置加热装置(以下，称为加热器)14，以不使加热器14的热量向外部散失的方式利用第I隔热材料15a将加热器14包围，并由炉框体16包围它们的外侧整体。
[0019]玻璃母材11通过母材悬挂机构(省略图示)悬挂支撑，随着光纤拉丝的进行，受到控制而向下方依次移动。炉框体16由不锈钢等耐腐蚀性优异的金属形成，在中心部配置由高纯度的碳形成的圆筒状的炉芯管13。为了防止炉芯管13氧化、劣化，而向炉芯管13内导入Ar,He气体等稀有气体或N2气体(以下,称为惰性气体等)。该惰性气体等通过玻璃母材和炉芯管13的间隙，其大部分经由设置在炉芯管13下方的延长管17而向外部释放。
[0020]另外，为了防止碳制的加热器14和第I隔热材料15a的氧化、劣化，与上述相同地，也向炉框体16内流入Ar、He、N2气体等惰性气体等。流入炉框体16的气体，与流入炉芯管13内的气体独立进行控制，但通常使用相同的气体。
[0021]炉芯管13优选以 经由由石英等耐热电绝缘材料构成的炉芯管承载部件18而载置在炉框体16的下壁上的方式进行支撑。通过配置作为绝缘体的炉芯管承载部件18，从而将炉芯管13和炉框体16电气绝缘，在加热器14和炉芯管13之间发生了发电时，不会导致短路事故发生。但是，炉芯管承载部件18不限于石英，有时也使用碳，或者不经由炉芯管承载部件18而是将炉芯管13直接载置在炉框体16上。
[0022]在本发明中，炉芯管13由玻璃母材收容部(上方部)13c、缩径部13a和缩径管部13b构成。缩径部13a与上方部13c邻接设置，其内径以沿光纤母材11的下端部Ila的缩径形状的方式，随着远离上方部13c，从加热器14的中央部开始朝向下端缩径成锥(taper)状。由此，使流向下方的惰性气体等气流稳定化，并且，实现对加热器14向下方的散热的抑制，提高了加热效率。作为提高加热效率的具体的方法，其构成为，在位于缩径部13a的下方(与上方部连接一侧的相反侧)且与加热器14的下端相比靠下方处，设置外径比上方部的外径小的缩径管部13b，向由于外径的缩径而产生的空间部中填充第2隔热材料15b而抑制散热。
[0023]所谓缩径部13a，是指相对于从加热温度上升得最高的加热器14的中央部区域开始至加热器下端14a附近为止，使内径朝向下方以锥状逐渐缩径的范围的部位。缩径部13a是通过加热器14直接进行加热，有助于玻璃母材的加热熔融的区域，通过使得该部分的炉芯管外径均一而没有从炉芯管13的上方开始缩径，从而能够维持炉芯管和加热器之间的距离较短，能够提高来自加热器的加热 效率。另外，炉芯管外径均一时也易于进行加工。
[0024]另外，所谓缩径管部13b，是指与缩径部13a连通，具有与上方部13c的内径相比缩径后的均匀内径的管部，是从加热器下端14a附近开始朝向下方且处于炉框体内的范围。缩径管部13b的外径与该缩径后的内径相匹配，缩径至均匀的直径。另外，在本实施方式中，缩径管部13b与炉芯管的上方部13C及缩径部13a分别形成，但也可以一体地形成。另外，对于缩径管部13b的外径，也可以使外径缩径为锥状。
[0025]通过使缩径管部13b的外径与内径相匹配地进行缩径，从而使管部的厚度变薄，能够使热阻变大。其结果，与炉芯管20的缩径管部相比，能够减少由于热传导所导致的向炉框体的散热。另一方面，通过将缩径管部13b的外径缩径，从而在第I隔热材料15a和缩径管部13b之间产生空间(space)。该空间如图3中说明所示，由于加热器14的热量经由炉芯管进行辐射，因此热量易于向炉框体16散失。因此，在本发明中，向该空间部分中填充第2隔热材料15b，抑制了热量的散失。
[0026]填充至上述空间部分的第2隔热材料15b，可以是与填充至炉框体16内的第I隔热材料15a相同的材质。但是，第2隔热材料15b的内径D优选形成为，与炉芯管13没有缩径的非缩径部分的外径A相比较小，且为不会由于加热时的热膨胀而与缩径管部13b接触的大小。另外，第2隔热材料15b既可以是与第I隔热材料15a—体的构造，也可以是分离构造，第I隔热材料15a本身也可以是分割成多个部位的构造。此外，炉芯管13通常使用各向同性石墨，体积密度高，其热传导率为200W/ (πι.Κ)数量级。另一方面，在炉框体内使用的碳隔热材料的体积密度小，其热传导率在N2气体和Ar气体气氛中小于IW/ Cm -K),为炉芯管的1/200，极其小。
[0027]在本发明所涉及的拉丝炉中，作为供给至炉框体内的气体使用Ar气体的情况的一个例子，能够将为了获得加热器的中心温度2200°C所需的炉电力减少大约30%。另外，即使在供给至炉框体内的气体使用与N2气体和Ar气体相比热传导率为8倍左右的He气体的情况下，作为一个例子，能够将为了获得加热器的中心温度2200°C所需的炉电力减少大约10%