JPH10338538A - 加熱炉 - Google Patents
加熱炉Info
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- JPH10338538A JPH10338538A JP15091897A JP15091897A JPH10338538A JP H10338538 A JPH10338538 A JP H10338538A JP 15091897 A JP15091897 A JP 15091897A JP 15091897 A JP15091897 A JP 15091897A JP H10338538 A JPH10338538 A JP H10338538A
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- furnace
- optical fiber
- core tube
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/029—Furnaces therefor
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炉心管の寿命が長く、光ファイバの線引き炉
として使用しても製品の強度低下を起こさない加熱炉を
提供する。 【解決手段】 カーボン基材の炉心管の少なくとも内表
面に、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣのいずれか１種からなる
コーティング層を形成する。上記炭化物は高温での蒸気
圧やＳｉＯ2 との反応性がＣより小さい。
として使用しても製品の強度低下を起こさない加熱炉を
提供する。 【解決手段】 カーボン基材の炉心管の少なくとも内表
面に、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣのいずれか１種からなる
コーティング層を形成する。上記炭化物は高温での蒸気
圧やＳｉＯ2 との反応性がＣより小さい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被加熱体を内部に
収容する炉心管を備えた加熱炉に係わり、さらに詳しく
は、たとえば光ファイバ用多孔質ガラス母材の加熱処理
や線引きなどに適した加熱炉に関する。
収容する炉心管を備えた加熱炉に係わり、さらに詳しく
は、たとえば光ファイバ用多孔質ガラス母材の加熱処理
や線引きなどに適した加熱炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より光ファイバの製造にあたって
は、たとえば内付け法、外付け法、あるいは軸付け法な
どによりＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 などの酸化物の
スート（すす）を堆積させてまず多孔質ガラス母材を製
造し、次いでそのガラス母材を不活性雰囲気下で加熱処
理して透明高純度で充実した棒状のガラス母材（プリフ
ォームロッド）とし、溶融状態のプリフォームロッドを
線引きしてファイバ状とすることが、広く行われてい
る。上記工程において加熱処理装置としては、耐熱性で
高温においても製品に不純物を混入させるおそれの少な
い材質からなる炉心管を備えた加熱炉が、用いられる。
は、たとえば内付け法、外付け法、あるいは軸付け法な
どによりＳｉＯ2 、ＧｅＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 などの酸化物の
スート（すす）を堆積させてまず多孔質ガラス母材を製
造し、次いでそのガラス母材を不活性雰囲気下で加熱処
理して透明高純度で充実した棒状のガラス母材（プリフ
ォームロッド）とし、溶融状態のプリフォームロッドを
線引きしてファイバ状とすることが、広く行われてい
る。上記工程において加熱処理装置としては、耐熱性で
高温においても製品に不純物を混入させるおそれの少な
い材質からなる炉心管を備えた加熱炉が、用いられる。
【０００３】スートを堆積させて多孔質ガラス母材を製
造する工程は、高純度の石英すなわちＳｉＯ2 製の炉心
管を備えたスートガラス化炉とよばれる加熱炉を用いて
１２００〜１６００℃の温度で実施されるのが一般的で
あるが、このようなＳｉＯ2製の炉心管は、使用につれ
次第にガラス状態から結晶状態へと移行して脆くなるた
め、耐久性が乏しいという難点があった。そこで、この
ような難点を解消するためにさまざまな提案がなされて
おり、たとえばカーボン製の炉心管の表面にＳｉＣやＳ
ｉＮからなるガス不透性コーティング層を設けたスート
ガラス化炉が、特開平４−５０１２９号公報などに開示
されている。
造する工程は、高純度の石英すなわちＳｉＯ2 製の炉心
管を備えたスートガラス化炉とよばれる加熱炉を用いて
１２００〜１６００℃の温度で実施されるのが一般的で
あるが、このようなＳｉＯ2製の炉心管は、使用につれ
次第にガラス状態から結晶状態へと移行して脆くなるた
め、耐久性が乏しいという難点があった。そこで、この
ような難点を解消するためにさまざまな提案がなされて
おり、たとえばカーボン製の炉心管の表面にＳｉＣやＳ
ｉＮからなるガス不透性コーティング層を設けたスート
ガラス化炉が、特開平４−５０１２９号公報などに開示
されている。
【０００４】一方、プリフォームロッドの線引き工程
は、１９５０〜２２５０℃もの高温で行われ、カーボン
製の炉心管を備えた延伸炉あるいは線引き炉とよばれる
加熱炉の使用が一般的である。
は、１９５０〜２２５０℃もの高温で行われ、カーボン
製の炉心管を備えた延伸炉あるいは線引き炉とよばれる
加熱炉の使用が一般的である。
【０００５】ところで、線引き工程は不活性雰囲気下で
実施されるが、その時の温度は上記したように２０００
℃付近の高温であるため、プリフォームロッド表面から
生じるＳｉＯ2 の蒸気圧と、カーボン製の炉心管内表面
から生じるＣの蒸気圧とが、小さいとはいえ無視できな
い大きさとなっている。たとえば１６００℃においては
ＳｉＯ2 の蒸気圧１０-3ａｔｍ、Ｃの蒸気圧１０-12 ａ
ｔｍであるのに対して、２０００℃においてはそれぞれ
１０-1ａｔｍ、１０-8 ａｔｍとなり、２２２０℃のＳ
ｉＯ2 の蒸気圧は１ａｔｍ、２４００℃のＣの蒸気圧は
１０-6ａｔｍにも増加する。図１および図２は、それぞ
れＳｉＯ2 とＣの蒸気圧と温度の関係を示している。
実施されるが、その時の温度は上記したように２０００
℃付近の高温であるため、プリフォームロッド表面から
生じるＳｉＯ2 の蒸気圧と、カーボン製の炉心管内表面
から生じるＣの蒸気圧とが、小さいとはいえ無視できな
い大きさとなっている。たとえば１６００℃においては
ＳｉＯ2 の蒸気圧１０-3ａｔｍ、Ｃの蒸気圧１０-12 ａ
ｔｍであるのに対して、２０００℃においてはそれぞれ
１０-1ａｔｍ、１０-8 ａｔｍとなり、２２２０℃のＳ
ｉＯ2 の蒸気圧は１ａｔｍ、２４００℃のＣの蒸気圧は
１０-6ａｔｍにも増加する。図１および図２は、それぞ
れＳｉＯ2 とＣの蒸気圧と温度の関係を示している。
【０００６】なお、ＳｉＯ2 蒸気とＣ蒸気とが共存する
場合、１２５０℃を超えると次式２ＳｉＯ2 ＋５Ｃ→Ｓ
ｉＣ＋Ｓｉ＋４ＣＯで示される反応が開始することが知
られている。線引き時には、上記したＳｉＯ2 とＣの蒸
気圧の存在により、不活性雰囲気下にもかかわらず反応
は矢印の方向に進行し続ける。その結果プリフォームロ
ッドの表面は還元され、カーボン製の炉心管内表面は酸
化されて劣化する。
場合、１２５０℃を超えると次式２ＳｉＯ2 ＋５Ｃ→Ｓ
ｉＣ＋Ｓｉ＋４ＣＯで示される反応が開始することが知
られている。線引き時には、上記したＳｉＯ2 とＣの蒸
気圧の存在により、不活性雰囲気下にもかかわらず反応
は矢印の方向に進行し続ける。その結果プリフォームロ
ッドの表面は還元され、カーボン製の炉心管内表面は酸
化されて劣化する。
【０００７】このようなカーボン製の炉心管内表面の劣
化を防止する一方法として、酸化物製炉心管の使用も考
えられた。しかしながら、このような２０００℃付近の
高温を得るためにはカーボン抵抗ヒータの使用が一般的
であり、炉心管としての使用が考えられるような耐熱性
酸化物はＳｉＯ2 と同程度の高温でＣと反応を開始して
しまうという問題があった。なお、ＣとのＳｉＯ2 との
反応開始温度は上記したように１２５０℃であり、主な
酸化物とＣとの反応開始温度は、Ａｌ2 Ｏ3（１２８０
℃）、ＭｇＯ（１３５０℃）、ＺｒＯ2 （１３００
℃）、そしてＢ2Ｏ3 （１２００℃）である。酸化物製
の炉心管を使用した場合には、このようなヒータと炉心
管内表面との反応のため、ヒータと炉心管双方の寿命が
カーボン製炉心管の場合よりも短くなるという問題があ
った。さらに、これら耐熱性酸化物は、高純度品の入手
が困難なため不純物の含有が避けられず、これら不純物
の存在が、製品である光ファイバの損失増加や表面欠陥
の発生を招くという問題もあった。上記事情から、酸化
物製の炉心管の使用は実際的ではない。
化を防止する一方法として、酸化物製炉心管の使用も考
えられた。しかしながら、このような２０００℃付近の
高温を得るためにはカーボン抵抗ヒータの使用が一般的
であり、炉心管としての使用が考えられるような耐熱性
酸化物はＳｉＯ2 と同程度の高温でＣと反応を開始して
しまうという問題があった。なお、ＣとのＳｉＯ2 との
反応開始温度は上記したように１２５０℃であり、主な
酸化物とＣとの反応開始温度は、Ａｌ2 Ｏ3（１２８０
℃）、ＭｇＯ（１３５０℃）、ＺｒＯ2 （１３００
℃）、そしてＢ2Ｏ3 （１２００℃）である。酸化物製
の炉心管を使用した場合には、このようなヒータと炉心
管内表面との反応のため、ヒータと炉心管双方の寿命が
カーボン製炉心管の場合よりも短くなるという問題があ
った。さらに、これら耐熱性酸化物は、高純度品の入手
が困難なため不純物の含有が避けられず、これら不純物
の存在が、製品である光ファイバの損失増加や表面欠陥
の発生を招くという問題もあった。上記事情から、酸化
物製の炉心管の使用は実際的ではない。
【０００８】さて、ＣとのＳｉＯ2 との反応は、このよ
うな炉心管内表面の劣化だけでなく、線引きされた光フ
ァイバの強度低下をもたらすという側面をも有してい
る。すなわち、カーボン製の炉心管内表面には、劣化が
進むにつれ細かな凹凸が発生し、ついには０．１〜２μ
ｍ程度のカーボン微粒子が剥離するという現象が発生す
る。そして剥離したカーボン微粒子が、線引きされた光
ファイバあるいはネックタウン（プリフォームロッドか
らファイバへの移行部分）近傍に付着することによっ
て、線引きされた光ファイバの強度が低下するのであ
る。なお、このカーボン微粒子の発生量は、カーボンの
緻密度や表面平滑度にも依存することが知られている。
うな炉心管内表面の劣化だけでなく、線引きされた光フ
ァイバの強度低下をもたらすという側面をも有してい
る。すなわち、カーボン製の炉心管内表面には、劣化が
進むにつれ細かな凹凸が発生し、ついには０．１〜２μ
ｍ程度のカーボン微粒子が剥離するという現象が発生す
る。そして剥離したカーボン微粒子が、線引きされた光
ファイバあるいはネックタウン（プリフォームロッドか
らファイバへの移行部分）近傍に付着することによっ
て、線引きされた光ファイバの強度が低下するのであ
る。なお、このカーボン微粒子の発生量は、カーボンの
緻密度や表面平滑度にも依存することが知られている。
【０００９】ここで、線引きされた光ファイバの強度に
ついて説明する。図３は光ファイバの強度分布を示す模
式図であり、同図では、高強度部Ａと低強度部Ｂとで表
される強度を有する光ファイバが、線引き時にＳｉＯ2
とＣとの反応が活発に行われカーボン微粒子の発生が増
加する環境下におかれた場合には、強度が高強度部Ｃと
低強度部Ｄで表されるように変化することが示されてい
る。さらに詳しくは、ＳｉＯ2 とＣとの反応が活発に行
われる条件下では高強度部Ａが高強度部Ｃの位置にシフ
トされること、すなわち高強度部の破断強度が低下する
ことを、また、カーボン微粒子の発生が増加する条件下
では低強度部Ｂが低強度部Ｄの位置にシフトされるこ
と、すなわち低強度部の破断確率が上昇することを、図
３は模式的に示している。
ついて説明する。図３は光ファイバの強度分布を示す模
式図であり、同図では、高強度部Ａと低強度部Ｂとで表
される強度を有する光ファイバが、線引き時にＳｉＯ2
とＣとの反応が活発に行われカーボン微粒子の発生が増
加する環境下におかれた場合には、強度が高強度部Ｃと
低強度部Ｄで表されるように変化することが示されてい
る。さらに詳しくは、ＳｉＯ2 とＣとの反応が活発に行
われる条件下では高強度部Ａが高強度部Ｃの位置にシフ
トされること、すなわち高強度部の破断強度が低下する
ことを、また、カーボン微粒子の発生が増加する条件下
では低強度部Ｂが低強度部Ｄの位置にシフトされるこ
と、すなわち低強度部の破断確率が上昇することを、図
３は模式的に示している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記事情から、光ファ
イバの線引き工程においては、以下の方法で炉心管の劣
化を抑え光ファイバの強度低下を実用上支障のない強度
分布に維持することが試みられている。すなわち、図４
にその断面構造の概略を示す一般的な線引き炉におい
て、プリフォームロッド１とカーボン炉心管２の内表面
との間隙を適切に設定するとともに、炉心管２の下部内
側にも所定の間隙を設けて下部パイプ３を配置し、これ
らの間隙を下から上方に向かって流れる不活性ガス４の
流れを層流にして、ＳｉＯ2 とＣとの蒸気の混合を防ぎ
カーボン微粒子の発生を抑える。不活性ガスの流量を適
切に設定して、発生したカーボン微粒子や他の蒸発物の
炉心管内濃度が低くなるように、またそれらが光ファイ
バ５に接触しないようにする。なお、図４において矢印
は不活性ガスの流れを示している。
イバの線引き工程においては、以下の方法で炉心管の劣
化を抑え光ファイバの強度低下を実用上支障のない強度
分布に維持することが試みられている。すなわち、図４
にその断面構造の概略を示す一般的な線引き炉におい
て、プリフォームロッド１とカーボン炉心管２の内表面
との間隙を適切に設定するとともに、炉心管２の下部内
側にも所定の間隙を設けて下部パイプ３を配置し、これ
らの間隙を下から上方に向かって流れる不活性ガス４の
流れを層流にして、ＳｉＯ2 とＣとの蒸気の混合を防ぎ
カーボン微粒子の発生を抑える。不活性ガスの流量を適
切に設定して、発生したカーボン微粒子や他の蒸発物の
炉心管内濃度が低くなるように、またそれらが光ファイ
バ５に接触しないようにする。なお、図４において矢印
は不活性ガスの流れを示している。
【００１１】しかしながら、このような方法によってで
はＳｉＯ2 とＣとの反応を完全に亡くすことは不可能で
あった。そこで、本発明は上記した従来の加熱炉の難点
を解消するためになされたものであり、炉心管の寿命が
長く、光ファイバの線引き時に使用してもＳｉＯ2 とＣ
との反応を引き起こすおそれが少なく、光ファイバの強
度の向上を実現し得る加熱炉を提供することを、その目
的としている。
はＳｉＯ2 とＣとの反応を完全に亡くすことは不可能で
あった。そこで、本発明は上記した従来の加熱炉の難点
を解消するためになされたものであり、炉心管の寿命が
長く、光ファイバの線引き時に使用してもＳｉＯ2 とＣ
との反応を引き起こすおそれが少なく、光ファイバの強
度の向上を実現し得る加熱炉を提供することを、その目
的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的のため、高温に
おいて蒸気圧がＣより低くなおかつＳｉＯ2 との反応性
もＣより小さい高純度の材質に着目し、そのような材質
をカーボンの代わりに炉心管として使用することを検討
したところ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆという４Ａ族元素
の炭化物がこのような要求を満たすことが見出だされ
た。
おいて蒸気圧がＣより低くなおかつＳｉＯ2 との反応性
もＣより小さい高純度の材質に着目し、そのような材質
をカーボンの代わりに炉心管として使用することを検討
したところ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆという４Ａ族元素
の炭化物がこのような要求を満たすことが見出だされ
た。
【００１３】すなわち本発明は、被加熱体を収容する炉
心管を備えた加熱炉において、前記炉心管の少なくとも
内表面が、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣのいずれか１種から
なる加熱炉であること、あるいは被加熱体を収容するカ
ーボン基材の炉心管を備えた加熱炉であって、前記炉心
管の少なくとも内表面に、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣのい
ずれか１種からなるコーティング層が形成されているこ
とを、その特徴としている。
心管を備えた加熱炉において、前記炉心管の少なくとも
内表面が、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣのいずれか１種から
なる加熱炉であること、あるいは被加熱体を収容するカ
ーボン基材の炉心管を備えた加熱炉であって、前記炉心
管の少なくとも内表面に、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣのい
ずれか１種からなるコーティング層が形成されているこ
とを、その特徴としている。
【００１４】本発明の目的は、ＴｉＣ、ＺｒＣ、あるい
はＨｆＣからなる炉心管を備えることによって十分達せ
られるのではあるが、炉心管の全厚がこれら炭化物から
成っている必要はなく、またこれら炭化物単体で炉心管
を形成することは実用的でないので、炉心管の少なくと
も内表面がこれら炭化物から成るようにすることによっ
て本発明の目的は達せられる。
はＨｆＣからなる炉心管を備えることによって十分達せ
られるのではあるが、炉心管の全厚がこれら炭化物から
成っている必要はなく、またこれら炭化物単体で炉心管
を形成することは実用的でないので、炉心管の少なくと
も内表面がこれら炭化物から成るようにすることによっ
て本発明の目的は達せられる。
【００１５】本発明において、コーティング層の好まし
い厚さはコーティング層の緻密さなどの表面状態によっ
て左右され、それらは炭化物の種類によっても異なるの
で、一概には決められないが、目安としてＴｉＣの場合
には２５〜２５０μｍ、ＺｒＣの場合には１０〜２５μ
ｍ、ＨｆＣの場合には５〜１５μｍの範囲内であること
が好ましい。それぞれ厚さが上記下限より薄い場合に
は、局所的にＣが覆われていない部分が発生し、上限を
超える場合には、温度変化により亀裂や剥離が生ずるの
で、ともに好ましくない。
い厚さはコーティング層の緻密さなどの表面状態によっ
て左右され、それらは炭化物の種類によっても異なるの
で、一概には決められないが、目安としてＴｉＣの場合
には２５〜２５０μｍ、ＺｒＣの場合には１０〜２５μ
ｍ、ＨｆＣの場合には５〜１５μｍの範囲内であること
が好ましい。それぞれ厚さが上記下限より薄い場合に
は、局所的にＣが覆われていない部分が発生し、上限を
超える場合には、温度変化により亀裂や剥離が生ずるの
で、ともに好ましくない。
【００１６】本発明において、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆ
の炭化物からなるコーティング層を形成する方法として
は、たとえば(1) ＴｉＯ2 とＣとの減圧下での固相反
応、(2) ＴｉＨ4 とＣとの固相反応、(3) ＣＶＤ法、あ
るいは(4) ＰＶＤ法などのなどの方法があげられる。
の炭化物からなるコーティング層を形成する方法として
は、たとえば(1) ＴｉＯ2 とＣとの減圧下での固相反
応、(2) ＴｉＨ4 とＣとの固相反応、(3) ＣＶＤ法、あ
るいは(4) ＰＶＤ法などのなどの方法があげられる。
【００１７】なお、上記炭化物コーティングを施される
カーボン基材としては、たとえば灰分が少なく１０ｐｐ
ｍ以下の高純度グラファイトカーボンなどが好ましい
が、アモルファスカーボンの使用は、光ファイバの強度
と炉心管の寿命をさらに向上させることができるため、
より好ましい。これは、アモルファスカーボンはグラフ
ァイトカーボンに比べ緻密であるので、劣化開始も遅く
劣化物も微粒子になりにくいからと考えられる。アモル
ファスカーボンのこのような効果は、アモルファスカー
ボンを炉心管基材としてではなく、上記炭化物コーティ
ング層と高純度カーボン基材との中間層として使用した
場合にもほぼ同様に得ることができる。この場合、中間
層としての高純度アモルファスカーボンコーティング層
の厚さは、２０〜１５０μｍが好ましい。２０μｍより
薄い場合には基材カーボンを覆いつくすことができず、
１５０μｍより厚い場合には亀裂や剥離が生ずるので、
ともに好ましくない。
カーボン基材としては、たとえば灰分が少なく１０ｐｐ
ｍ以下の高純度グラファイトカーボンなどが好ましい
が、アモルファスカーボンの使用は、光ファイバの強度
と炉心管の寿命をさらに向上させることができるため、
より好ましい。これは、アモルファスカーボンはグラフ
ァイトカーボンに比べ緻密であるので、劣化開始も遅く
劣化物も微粒子になりにくいからと考えられる。アモル
ファスカーボンのこのような効果は、アモルファスカー
ボンを炉心管基材としてではなく、上記炭化物コーティ
ング層と高純度カーボン基材との中間層として使用した
場合にもほぼ同様に得ることができる。この場合、中間
層としての高純度アモルファスカーボンコーティング層
の厚さは、２０〜１５０μｍが好ましい。２０μｍより
薄い場合には基材カーボンを覆いつくすことができず、
１５０μｍより厚い場合には亀裂や剥離が生ずるので、
ともに好ましくない。
【００１８】ここで、本発明においてＴｉＣ、ＺｒＣ、
およびＨｆＣが着目された理由について説明する。図５
にはＴｉＣとＺｒＣの蒸気圧と温度の関係が、そして図
６には上記炭化物を含む各種化合物の生成自由エネルギ
ーと温度との関係が示されている。図５からも分かるよ
うに、蒸気圧の大きさはＴｉＣ＞ＺｒＣ＞ＨｆＣの順で
あり、ＴｉＣはＣとほぼ同程度であるが、図６からも分
かるように生成自由エネルギーの大きさは、炭化物＞窒
化物＞酸化物の順であるので、カーボンとの反応性は炭
化物＜窒化物＜酸化物の順、ＳｉＯ2 との反応性はＣ＞
炭化物＞窒化物の順となる。したがって、カーボンより
も炭化物を使用する方が、炉心管の劣化を抑え易く、ま
た光ファイバＳｉＯ2 の欠陥発生をも抑え易い。このよ
うなことから、上記４Ａ族元素の炭化物をカーボン炉心
管表面にコーティングすることにより、光ファイバの強
度を改善すると同時に炉心管の寿命をも長くすることが
できる。
およびＨｆＣが着目された理由について説明する。図５
にはＴｉＣとＺｒＣの蒸気圧と温度の関係が、そして図
６には上記炭化物を含む各種化合物の生成自由エネルギ
ーと温度との関係が示されている。図５からも分かるよ
うに、蒸気圧の大きさはＴｉＣ＞ＺｒＣ＞ＨｆＣの順で
あり、ＴｉＣはＣとほぼ同程度であるが、図６からも分
かるように生成自由エネルギーの大きさは、炭化物＞窒
化物＞酸化物の順であるので、カーボンとの反応性は炭
化物＜窒化物＜酸化物の順、ＳｉＯ2 との反応性はＣ＞
炭化物＞窒化物の順となる。したがって、カーボンより
も炭化物を使用する方が、炉心管の劣化を抑え易く、ま
た光ファイバＳｉＯ2 の欠陥発生をも抑え易い。このよ
うなことから、上記４Ａ族元素の炭化物をカーボン炉心
管表面にコーティングすることにより、光ファイバの強
度を改善すると同時に炉心管の寿命をも長くすることが
できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下本発明の詳細を実施例にした
がって説明する。本発明の実施例および比較例の線引き
炉を用いて、外径４０ｍｍのプリフォームロッドを線引
きし、得られた外径１２５μｍ光ファイバの強度および
炉心管の寿命を測定した。測定結果については後出の表
１に示す。なお、これら線引き炉の構造は、図４に示す
線引き炉と同様である。
がって説明する。本発明の実施例および比較例の線引き
炉を用いて、外径４０ｍｍのプリフォームロッドを線引
きし、得られた外径１２５μｍ光ファイバの強度および
炉心管の寿命を測定した。測定結果については後出の表
１に示す。なお、これら線引き炉の構造は、図４に示す
線引き炉と同様である。
【００２０】実施例１ 高純度カーボン基材の炉心管の内表面および下部パイプ
の内外表面に、ＣＶＤ法によって厚さ１５０μｍのＴｉ
Ｃからなるコーティング層を形成した。なお、ここで高
純度カーボンとは灰分１０ｐｐｍ以下のものを示してお
り、以下文中でも同様である。
の内外表面に、ＣＶＤ法によって厚さ１５０μｍのＴｉ
Ｃからなるコーティング層を形成した。なお、ここで高
純度カーボンとは灰分１０ｐｐｍ以下のものを示してお
り、以下文中でも同様である。
【００２１】このＴｉＣコーティングを施した炉心管お
よび下部パイプを組み込んだ線引き炉を用いて、光ファ
イバの線引きを行った。線引き時の温度は２２００℃で
あり、線引き炉の電気抵抗が１．１倍になるまでの時間
を寿命としたとき、線引き炉の寿命は９７０時間であっ
た。
よび下部パイプを組み込んだ線引き炉を用いて、光ファ
イバの線引きを行った。線引き時の温度は２２００℃で
あり、線引き炉の電気抵抗が１．１倍になるまでの時間
を寿命としたとき、線引き炉の寿命は９７０時間であっ
た。
【００２２】実施例２ 炉心管および下部パイプ表面に厚さ１５μｍのＺｒＣコ
ーティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施例
１と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引き
炉の寿命は１１００時間であった。
ーティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施例
１と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引き
炉の寿命は１１００時間であった。
【００２３】実施例３ 炉心管および下部パイプ表面に厚さ８μｍのＨｆＣコー
ティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施例１
と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引き炉
の寿命は１２００時間であった。
ティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施例１
と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引き炉
の寿命は１２００時間であった。
【００２４】実施例４ 高純度アモルファスカーボン基材の炉心管および下部パ
イプ表面に厚さ１５０μｍのＴｉＣコーティング層を形
成し、これらを組み込んだ線引き炉を使用して光ファイ
バの線引きを行った。線引き炉の寿命は１３００時間で
あった。
イプ表面に厚さ１５０μｍのＴｉＣコーティング層を形
成し、これらを組み込んだ線引き炉を使用して光ファイ
バの線引きを行った。線引き炉の寿命は１３００時間で
あった。
【００２５】実施例５ 炉心管および下部パイプ表面に厚さ１５μｍのＺｒＣコ
ーティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施例
４と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引き
炉の寿命は１４００時間であった。
ーティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施例
４と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引き
炉の寿命は１４００時間であった。
【００２６】実施例６ 炉心管および下部パイプ表面に厚さ８μｍのＨｆＣコー
ティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施例４
と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引き炉
の寿命は１５００時間であった。
ティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施例４
と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引き炉
の寿命は１５００時間であった。
【００２７】実施例７ 高純度カーボン基材の炉心管および下部パイプ表面に、
厚さ１００μｍの高純度アモルファスカーボンをコーテ
ィングし、さらにその上に厚さ１５０μｍのＴｉＣコー
ティング層を形成し、これらを組み込んだ線引き炉を使
用して光ファイバの線引きを行った。線引き炉の寿命は
１１００時間であった。
厚さ１００μｍの高純度アモルファスカーボンをコーテ
ィングし、さらにその上に厚さ１５０μｍのＴｉＣコー
ティング層を形成し、これらを組み込んだ線引き炉を使
用して光ファイバの線引きを行った。線引き炉の寿命は
１１００時間であった。
【００２８】実施例８ 炉心管および下部パイプの表面に、厚さ１５μｍのＺｒ
Ｃコーティング層を形成した線引き炉を使用した他は実
施例７と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線
引き炉の寿命は１２５０時間であった。
Ｃコーティング層を形成した線引き炉を使用した他は実
施例７と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線
引き炉の寿命は１２５０時間であった。
【００２９】実施例９ 炉心管および下部パイプの表面に、厚さ８μｍのＨｆＣ
コーティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施
例７と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引
き炉の寿命は１３００時間であった。
コーティング層を形成した線引き炉を使用した他は実施
例７と同様にして、光ファイバの線引きを行った。線引
き炉の寿命は１３００時間であった。
【００３０】比較例１ 炉心管および下部パイプの表面にコーティング層を形成
しない他は実施例１と同様の線引き炉を使用して、光フ
ァイバの線引きを行った。線引き炉の寿命は４８０時間
であった。
しない他は実施例１と同様の線引き炉を使用して、光フ
ァイバの線引きを行った。線引き炉の寿命は４８０時間
であった。
【００３１】比較例２ 炉心管および下部パイプの表面にコーティング層を形成
しない他は実施例４と同様の線引き炉を使用して、光フ
ァイバの線引きを行った。線引き炉の寿命は６４０時間
であった。
しない他は実施例４と同様の線引き炉を使用して、光フ
ァイバの線引きを行った。線引き炉の寿命は６４０時間
であった。
【００３２】比較例３ 炉心管および下部パイプの表面にコーティング層を形成
しない他は実施例７と同様の線引き炉を使用して、光フ
ァイバの線引きを行った。線引き炉の寿命は５２０時間
であった。
しない他は実施例７と同様の線引き炉を使用して、光フ
ァイバの線引きを行った。線引き炉の寿命は５２０時間
であった。
【００３３】以上の実施例および比較例の線引き炉を使
用して得られた光ファイバについて、強度を測定した結
果を次の表１に示す。なお、表中、高強度部の強度とし
て示される数値は、長さ１０ｍの光ファイバ試料５０本
について引張り速度５％／分で破断率５０％（ワイブル
分布を仮定）のときの強度として得られるものである。
また、スクリーニング破断率とは、負荷歪みを課した場
合の長さ１ｋｍあたりの破断数を示したものであって、
低強度部の破断確率を表している。
用して得られた光ファイバについて、強度を測定した結
果を次の表１に示す。なお、表中、高強度部の強度とし
て示される数値は、長さ１０ｍの光ファイバ試料５０本
について引張り速度５％／分で破断率５０％（ワイブル
分布を仮定）のときの強度として得られるものである。
また、スクリーニング破断率とは、負荷歪みを課した場
合の長さ１ｋｍあたりの破断数を示したものであって、
低強度部の破断確率を表している。
【００３４】
【表１】 表１からも明らかなように、炉心管表面にＴｉＣ、Ｚｒ
Ｃ、ＨｆＣのいずれかでコーティングした場合には、し
ない場合に比較して、光ファイバの高強度部の強度が向
上し低強度部の破断確率が低下すると同時に炉心管の寿
命が格段に長くなった。高純度アモルファスカーボンを
炉心管基材として、あるいは上記炭化物コーティング層
と高純度カーボン基材との中間層として使用した場合に
は、高純度カーボン基材の場合に比較して低強度部の破
断確率が低下すると同時に炉心管の寿命が長くなった。
Ｃ、ＨｆＣのいずれかでコーティングした場合には、し
ない場合に比較して、光ファイバの高強度部の強度が向
上し低強度部の破断確率が低下すると同時に炉心管の寿
命が格段に長くなった。高純度アモルファスカーボンを
炉心管基材として、あるいは上記炭化物コーティング層
と高純度カーボン基材との中間層として使用した場合に
は、高純度カーボン基材の場合に比較して低強度部の破
断確率が低下すると同時に炉心管の寿命が長くなった。
【００３５】なお、上記実施例は本発明を光ファイバ線
の引き炉に適用したものであるが、本発明はこれらに限
定されるものではなく、延伸炉やスートガラス化炉など
炉心管に収容した被加熱体を高温で加熱する加熱炉に対
して、同様に適用が可能である。
の引き炉に適用したものであるが、本発明はこれらに限
定されるものではなく、延伸炉やスートガラス化炉など
炉心管に収容した被加熱体を高温で加熱する加熱炉に対
して、同様に適用が可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、炉
心管の寿命が長く、光ファイバの線引き時に使用しても
ＳｉＯ2 とＣとの反応を引き起こすおそれが少なく、光
ファイバの強度の向上を実現し得る加熱炉が提供され
る。
心管の寿命が長く、光ファイバの線引き時に使用しても
ＳｉＯ2 とＣとの反応を引き起こすおそれが少なく、光
ファイバの強度の向上を実現し得る加熱炉が提供され
る。
【図１】ＳｉＯ2 の蒸気圧と温度の関係を示す図であ
る。
る。
【図２】Ｃ（黒鉛）の蒸気圧と温度の関係を示す図であ
る。
る。
【図３】光ファイバの強度分布を示す模式図である。
【図４】一般的な線引き炉の断面構造を示す概略図であ
る。
る。
【図５】ＴｉＣとＺｒＣの蒸気圧と温度の関係を示す図
である。
である。
【図６】各種化合物の生成自由エネルギーと温度との関
係を示す図である。
係を示す図である。
１……プリフォームロッド ２……炉心管 ３……下部パイプ ４……不活性ガス ５……光ファイバ
Claims (5)
- 【請求項１】 被加熱体を収容するカーボン基材の炉心
管を備えた加熱炉であって、前記炉心管の少なくとも内
表面に、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣのいずれか１種からな
るコーティング層が形成されていることを特徴とする加
熱炉。 - 【請求項２】 前記カーボン基材がアモルファスカーボ
ンであることを特徴とする特許請求の範囲請求項１記載
の加熱炉。 - 【請求項３】 前記カーボン基材と前記コーティング層
との間に、アモルファスカーボンからなる中間層が形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲請求項１記
載の加熱炉。 - 【請求項４】 前記被加熱体が、光ファイバの線引き用
プリフォームロッドであることを特徴とする特許請求の
範囲請求項１、２あるいは３記載の加熱炉。 - 【請求項５】 被加熱体を収容する炉心管を備えた加熱
炉において、前記炉心管の少なくとも内表面が、Ｔｉ
Ｃ、ＺｒＣ、ＨｆＣのいずれか１種からなることを特徴
とする加熱炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15091897A JPH10338538A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 加熱炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15091897A JPH10338538A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 加熱炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10338538A true JPH10338538A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15507255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15091897A Withdrawn JPH10338538A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 加熱炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10338538A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003095688A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-04-03 | Ibiden Co Ltd | 炉心管 |
| KR100545814B1 (ko) * | 2002-08-31 | 2006-01-24 | 엘에스전선 주식회사 | 광섬유 인선 용해로 및 이를 이용한 광섬유 인선방법 |
| JP2006256949A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-09-28 | Fujikura Ltd | 光ファイバ紡糸装置 |
| WO2022076180A1 (en) * | 2020-10-06 | 2022-04-14 | Corning Incorporated | Protective coating for muffle in optical fiber draw furnace |
-
1997
- 1997-06-09 JP JP15091897A patent/JPH10338538A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003095688A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-04-03 | Ibiden Co Ltd | 炉心管 |
| KR100545814B1 (ko) * | 2002-08-31 | 2006-01-24 | 엘에스전선 주식회사 | 광섬유 인선 용해로 및 이를 이용한 광섬유 인선방법 |
| JP2006256949A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-09-28 | Fujikura Ltd | 光ファイバ紡糸装置 |
| WO2022076180A1 (en) * | 2020-10-06 | 2022-04-14 | Corning Incorporated | Protective coating for muffle in optical fiber draw furnace |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040907 |