JP2004217472A - ガラス母材の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガラス微粒子堆積体の長手方向の各発熱体の加熱制御が均等に行なわれ、均一に透明ガラス化されたガラス母材の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】炉心管6の長手方向に配された3段以上の複数の発熱体11a〜11eを順次切替えてガラス微粒子堆積体2を加熱し、透明ガラス化するガラス母材の製造で、各段の発熱体11a〜11eの加熱領域を仕切り壁15により仕切られた冷却手段により発熱体11a〜11eの加熱作動停止後に冷却する。また、発熱体11a〜11eに抵抗加熱ヒータを用いた場合は、各段の抵抗加熱ヒータを熱遮蔽板16で遮蔽し、発熱体に誘導加熱ヒータを用いた場合は、各段の誘導加熱ヒータを電磁遮蔽板で遮蔽する。
【選択図】 図1
【解決手段】炉心管6の長手方向に配された3段以上の複数の発熱体11a〜11eを順次切替えてガラス微粒子堆積体2を加熱し、透明ガラス化するガラス母材の製造で、各段の発熱体11a〜11eの加熱領域を仕切り壁15により仕切られた冷却手段により発熱体11a〜11eの加熱作動停止後に冷却する。また、発熱体11a〜11eに抵抗加熱ヒータを用いた場合は、各段の抵抗加熱ヒータを熱遮蔽板16で遮蔽し、発熱体に誘導加熱ヒータを用いた場合は、各段の誘導加熱ヒータを電磁遮蔽板で遮蔽する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス微粒子堆積体(多孔質ガラス母材)を脱水・焼結して透明ガラス化するガラス母材の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガラス光ファイバ等の製造に用いるガラス母材の製造方法において、ガラス原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成し、これを出発ガラスロッド等に堆積させてガラス微粒子堆積体とし、これを脱水、焼結して透明ガラス化することが知られている。また、ガラス微粒子堆積体の製造には、VAD法(気相軸付法)、OVD法(外付け気相蒸着法)等が知られている。
【0003】
OVD法は、例えば、反応容器内で回転する出発ガラスロッドの外周に、SiCl4等のガラス原料ガスを、H2ガス,O2ガス等の燃焼用ガスとともにバーナで吹き付け、火炎加水分解反応によりガラス微粒子を生成して堆積させ、ガラス微粒子堆積体を作製する。VAD法は、回転する出発ガラスロッドの下方にバーナを配して、ガラス原料ガスと燃焼用ガスを吹き付け、火炎加水分解反応により生成されるガラス微粒子を軸方向に堆積させてガラス微粒子堆積体を作製する。
【0004】
ガラス微粒子堆積体の透明ガラス化は、カーボンまたは石英等の耐熱材で形成された炉心管を備えた焼結炉を用いて行われる。透明ガラス化の方法には種々の方法があるが、例えば、炉心管内を塩素含有雰囲気にして、脱水と透明ガラス化の加熱処理を同時に行なう方法がある。また、塩素系ガスとヘリウムガスで脱水加熱を行なった後に、温度を上げてヘリウムガスのみで加熱し透明ガラス化するなどの方法も知られている。これらの加熱処理を行なうための焼結炉には、今までに種々の構成のものが提案されている。
【0005】
焼結炉としては、例えば、炉心管の外周に複数のヒータを多段に配し、順次ヒータの発熱を切替えて透明ガラス化する構成のものが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。多段ヒータを用いた焼結炉は、ガラス微粒子堆積体を移動させる必要がないことから、密封状態での加熱処理が可能で炉心管内の有害ガスのリークがない。また、外部からの不純物の混入がなくなるので高品質なガラス母材を製造できる利点がある。
【0006】
図6(A)は、前記多段ヒータを用いた焼結炉の一例を示す図である。図中、1は焼結炉、2はガラス微粒子堆積体、3はダミーロッド、4は連結具、5は吊下げ支持具、6は炉心管、7は炉体、8はガス導入口、9はガス排気口、10は封止部、11a〜11dはヒータ、12a〜12dは温度センサ、13a〜13dは制御装置を示す。
【0007】
ガラス微粒子堆積体2は、少なくとも一方の端部にダミーロッド3が溶着により取付けられていて、その端部を連結具4を用いて吊下げ支持具5に吊下げ、焼結炉1の炉心管6内に入れられる。焼結炉1は、カーボン又は石英で形成された炉心管6の外周部を炉体7で囲い、炉心管6の外側にリング状の複数のヒータ11a〜11dを多段に配して構成されている。炉心管6の下部には、炉心管内にガスを供給するためのガス導入口8が設けられ、上部には、炉心管内のガスを排出するガス排気口9が設けられている。
【0008】
リング状のヒータ11a〜11dには、抵抗加熱ヒータ又は誘導加熱ヒータが用いられている。ヒータ11a〜11dの設置位置の近傍には、ヒータ毎に温度センサ12a〜12dが設けられ、炉心管6内の温度が予め設定された温度になるように制御装置13a〜13dにより制御される。なお、以下の説明において、「・・・温度」とは、温度センサ12a〜12dで検知されるヒータの温度を言うものとする。
【0009】
図6(A)のように構成された焼結炉1において、例えば、上記特許文献1に開示された方法によれば、炉心管6内にガラス微粒子堆積体2を挿入した後、塩素ガスとヘリウムガスの混合ガス雰囲気とし、ヒータ11a〜11dを一斉にオンして、予熱温度(800℃程度)から脱水温度(1070℃程度)になるように加熱して脱水処理を行なう。次いで、炉心管6内をフッ素ガス雰囲気とし、ヒータ11a〜11dを一斉に温度制御して炉心管温度を上げ(1290℃程度)、屈折率制御のためのフッ素添加を行なう。
【0010】
この後、最下端のヒータ11dは、透明ガラス化に必要な温度(1550℃程度)になるように加熱制御され、他のヒータ11a〜11cは降温(1200℃程度)する制御が行なわれる。ヒータ11dによる加熱で透明ガラス化温度に達したら、隣接する次のヒータ11cを制御して徐々に加熱温度を上げ、ヒータ11cによる加熱が透明ガラス化温度に達したら、次のヒータ11bを制御して徐々に加熱する。なお、ヒータ11dは、隣接するヒータ11cによる加熱で透明ガラス化温度に達したらオフとされる。前記の制御を順次行なうことにより、ガラス微粒子堆積体の透明ガラス化が行なわれる。
【0011】
また、特許文献2には、各段のヒータ間にリング状の板材で形成された熱遮蔽板(図示せず)を設けることが開示されている。この熱遮蔽板は断熱効果のよい材質で形成され、隣接するヒータ間で互いに熱的影響を与えないようにしている。これにより、加熱作動中のヒータで、隣接するヒータの加熱領域を加熱するのを抑制することができる。
【0012】
【特許文献1】
特開昭63−206327号公報
【特許文献2】
実開平6−59436号公報参照
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
各ヒータによる加熱範囲の温度分布は、ヒータ中央部が最高温度となる山形を成している。上方のヒータ11a(例えば、作動開始側とする)から下方のヒータ11d(例えば、作動終了側とする)を加熱制御して、炉心管6及びガラス微粒子堆積体2に対する加熱温度を順次切替え(例えば、10mm/分の速度)、長手方向に加熱領域を段階的に移動させていくと、各ヒータによる加熱領域の温度分布が図6(B)に示すような温度分布となる。
【0014】
すなわち、上方のヒータ11aによる加熱の温度分布が山の両側で対称的になっていても、下方のヒータ11dによる加熱の温度分布は、山の移動後方側のS部分がなだらかな形状になる。これは、ヒータの加熱を切替えても炉心管自体の温度が下がるまでには、ある程度の時間がかかり、前段側のヒータ加熱による温度が下がらないうちに後段側のヒータ加熱が開始されることによる。この温度分布の変化状態は、特許文献2のように隣接するヒータ間に熱遮蔽板を配しても、一旦加熱された炉心管及びヒータの温度が下がるには時間遅れがあるため、同様な状態となる。また、誘導加熱においては、非磁性の熱遮蔽板を用いた場合は、隣接する加熱領域の加熱を抑制することはできない。
【0015】
ヒータを順次切替えて、ガラス微粒子堆積体への加熱領域を移動させていくとき、上述のような温度分布に変化があると、加熱の終端側が過剰に加熱されることになる。この結果、透明ガラス化されたときにガラス母材が伸びて、均一な外径のガラス母材が得られないという問題が生じる。また、ヒータを段階的に切替えたときに、温度分布の谷の部分で十分な加熱温度が得られないことがある。
【0016】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、ガラス微粒子堆積体の長手方向の各ヒータの加熱制御が均等に行なわれ、均一に透明ガラス化されたガラス母材の製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明によるガラス母材の製造方法は、炉心管の長手方向に配された3段以上の複数の発熱体を順次切替えてガラス微粒子堆積体を加熱し、透明ガラス化するガラス母材の製造方法であって、各段の発熱体の加熱領域を仕切り壁により仕切られた冷却手段により発熱体の加熱作動停止後に冷却するようにしたものである。さらに、発熱体に抵抗加熱ヒータを用いた場合は、各段の抵抗加熱ヒータを熱遮蔽板で遮蔽し、発熱体に誘導加熱ヒータを用いた場合は、各段の誘導加熱ヒータを電磁遮蔽板で遮蔽するようにしたものである。
【0018】
また、本発明によるガラス母材の製造装置は、炉心管の長手方向に配された3段以上の複数の発熱体を順次切替えて発熱させ、ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化するガラス母材の製造装置であって、各段の発熱体の加熱領域に、仕切り壁により仕切られ発熱体の加熱作動停止後に冷却する冷却手段を備えるようにしたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
図により本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明に用いる焼結炉の一例を説明する図、図2は冷却手段の一例を示す図である。図中、15は仕切壁、16は熱遮蔽板、16aは冷却ガス通路、17は冷却室、18は冷却ガス配管を示す。その他の符号は、図6に用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【0020】
本発明に用いられる焼結炉1は、従来と同様にカーボン又は石英で形成された炉心管6の外周部を炉体7で囲い、炉心管6の外側に長手方向に沿ってリング状の複数のヒータ11a〜11eを多段に配して構成される。ヒータ11a〜11eの数(図の例では5段のヒータを使用)は、3段以上の複数あればよいが、従来のものより軸方向の寸法を小さくして段数を増加させることにより、精度の高い温度制御を行なうことができる。炉心管6の下部には、炉心管内にガスを供給するためのガス導入口8が設けられ、上部には、ガラス微粒子堆積体2を出し入れする炉心管蓋6’を有すると共に、炉心管内のガスを排出するガス排気口9が設けられている。
【0021】
ガラス微粒子堆積体2は、少なくとも一方の端部にダミーロッド3が溶着により取付けられていて、連結具4を用いて吊下げ支持具5により吊下げられ、焼結炉1の炉心管6内に入れられる。また、ダミーロッド3は、炉心管蓋6’の封止部10で封止されて内部のガスが漏出しないようにされる。ガラス微粒子堆積体2は、炉心管内で回転するようにしてもよいが、回転させなくてもよい。
【0022】
ヒータ11a〜11eには、例えば、抵抗加熱ヒータ又は誘導加熱ヒータが用いられる。ヒータ11a〜11eの設置位置の近傍には、ヒータ毎に温度センサ12a〜12eが設けられ、炉心管6内の温度が予め設定された温度になるように制御装置13により制御される。なお、以下の説明において、「・・・温度」とは、温度センサ12a〜12eで検知されるヒータ11a〜11eの温度を言うものとする。
【0023】
図1は、発熱体であるヒータ11a〜11eに、抵抗加熱ヒータを用いた例を示す図で、ヒータ11a〜11eは、仕切壁15により個別に仕切られる。本発明においては、仕切壁15と炉心管6の外面及びヒータ内径面で形成される空隙を冷却室17とし、この冷却室17に冷却ガス配管18から冷却ガスを供給するようにした冷却手段を備えている。各段のヒータ11a〜11eの加熱は、制御装置13によりそれぞれ個別に制御されると共に、前記の冷却手段により加熱作動停止後に個別に冷却される。
【0024】
図2に示すように、仕切壁15は、カーボン、石英、セラミック等の耐熱材料でリング状に形成され、内径部が炉心管6の外周面に接して隙間が生じないように配設され、ヒータ11a〜11eをそれぞれ個別に仕切る。また、ヒータ11a〜11eの少なくとも一方の端面側と仕切壁15との間に、リング状の熱遮蔽板16を配し、隣接するヒータ間を熱的に絶縁して互いに熱的影響を与えないように熱遮蔽効果を増すようにするのが望ましい。なお、仕切壁15が熱遮蔽機能を有する場合は、熱遮蔽板を省略してもよい。
【0025】
熱遮蔽板16には、径方向に孔を開けて冷却ガス通路16a、16bとすることができる。孔は少なくとも2つ設けて、一方の冷却ガス通路16aをガス供給側とし、他方の冷却ガス通路16bをガス排出側とする。図では2つの冷却ガス通路16a,16bを設けた例で示したが、より多くの冷却ガス通路を設けてもよい。また、冷却ガス通路16a,16bは、リング状の熱遮蔽板16に設けた例で説明したが、リング状の熱遮蔽板16を複数個に分割し、分割された熱遮蔽板16の間に、別個に冷却ガス通路を形成するようにしてもよい。なお、冷却媒体用のガスには、例えば、窒素ガスを用いることができる。
【0026】
図3は他の実施形態を説明する図で、発熱体に誘導加熱ヒータを用いた例を示す。図3(A)は焼結炉の概略図、図3(B)及び図3(C)は冷却手段の部分断面図である。図中、19は電磁遮蔽板、20a〜20eは誘導加熱コイル、21a〜21eは誘導発熱体を示し、その他の符号は、図1,2に用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【0027】
図3の誘導加熱ヒータは、誘導加熱コイル20a〜20eとそれぞれのコイルに対応するように配された誘導発熱体21a〜21eとからなり、図1の場合と同様に仕切壁15により個別に仕切られる。仕切壁15と炉心管6の外面及びヒータ内面で形成される空隙を冷却室17とし、この冷却室17に冷却ガス配管18から冷却ガスを供給するようにした冷却手段を備えている。各段の誘導発熱体21a〜21eの加熱は、誘導加熱コイル20a〜20eを制御装置13によりそれぞれ個別に制御して行なわれると共に、前記の冷却手段により加熱作動停止後に個別に冷却される。
【0028】
誘導発熱体21a〜21eは、炉心管6を1600℃程度まで加熱する必要があることから、カーボン等の耐熱性のある導電体でリング状に形成される。各誘導加熱コイル20a〜20eはリング状に形成され、誘導発熱体21a〜21eから熱絶縁し、隣接する誘導加熱コイル間を電気的に絶縁して、個別制御が可能なように組付けられる。誘導加熱コイル20a〜20eは、それぞれのコイルからの発生磁界が及ぶ範囲で、誘導発熱体21a〜21eの円周方向に渦電流を発生させ発熱させる。誘導加熱には低周波誘導加熱方式と高周波誘導加熱方式があるが、本発明においては、いずれの方式も用いることができる。
【0029】
また、図3(B)に示すように、各誘導加熱ヒータの少なくとも一方の端面側と仕切壁15との間に、リング状の電磁遮蔽板19を配し、隣接する誘導発熱体を磁気的に遮蔽して互いに電磁的影響を与えないようにするのが望ましい。これにより、動作中の誘導加熱コイルによって、隣接する誘導発熱体を発熱させるのを抑制することができる。この場合、電磁遮蔽板19には、図2で説明したのと同様に、径方向に孔を開けて冷却ガス通路19aとしてもよく、リング状の電磁遮蔽板19を複数個に分割し、分割された電磁遮蔽板19の間に別個に冷却ガス通路を形成するようにしてもよい。なお、電磁遮蔽板19には耐熱性のよい磁性鉄板、ファイライト等を用いることができる。
【0030】
また、図3(C)に示すように、前記の電磁遮蔽板19を用いる代わりに、仕切壁15’を磁性を有する材料で形成するようにしてもよい。この場合、図2の例と同様に、磁性の仕切壁15’と加熱誘導ヒータとの間に、熱遮蔽板16を配し、熱遮蔽板16には径方向に孔を開けて冷却ガス通路16aを形成してもよい。また、誘導加熱コイル20a〜20eを固定する熱絶縁体と熱遮蔽板16とを一体形成した構成としてもよい。
【0031】
上記のように構成された焼結炉1において、炉心管6内にガラス微粒子堆積体2を入れた後、例えば、図1において、ヒータ11a〜11eを一斉にオンして所定の脱水温度(例えば、1100℃前後)とする共に、塩素系ガスとヘリウムガスの混合ガス雰囲気として脱水処理を行なう。脱水処理を終えた後、引続いて炉心管6内のガスを一旦排出して、特定比率の塩素ガスとヘリウムガス、または、ヘリウムガスのみを導入し、透明ガラス化の加熱処理を行なう。
【0032】
図4(A)は、本発明による透明ガラス化の際の各ヒータによる加熱領域の温度分布を示す図、図4(B)はヒータ単体の温度分布を示す図である。なお、ヒータは図1に示した抵抗加熱ヒータを用いた例で示してある。
【0033】
各ヒータ11a〜11dによる加熱領域の温度分布は、ヒータ中央部が最高温度となる山形をしている。例えば、上方のヒータ11a(作動開始側とする)側から下方のヒータ11d(作動終了側とする)側に向けて加熱制御し、加熱作動を停止したヒータ(例えば、ヒータ11bとする)の冷却室17に冷却ガスを送り込み、そのヒータの加熱領域の炉心管部分及びヒータを冷却する。この結果、次に加熱作動される次段のヒータ(ヒータ11c)による温度分布は、前段のヒータ11bによる加熱温度の影響を受けることなく、加熱領域を加熱することができる。
【0034】
したがって、図6(B)のように、加熱領域が移動するにしたがって温度分布の後方がなだらかになる従来の形態に対して、本発明では、図4(A)に示すように、ほぼ同一形状の温度分布で移動させることができる。この結果、ガラス微粒子堆積体2を透明ガラス化した際に、ガラスが部分的に伸びて外径が変化するようなことはなくなり、均一な径のガラス母材を製造することが可能となる。
【0035】
また、図4(B)は、各ヒータ単体による望ましい温度分布を示し、加熱領域が300mm以内の範囲で、最高温度と最低温度の差が100℃以上ある山形の温度分布であるのが望ましい。このような温度分布で、ガラス微粒子堆積体を軸方向に順次移動加熱することにより、透明ガラス化した際に、内部に気泡が残るのを軽減することができる。
【0036】
図5は、本発明による透明ガラス化の加熱処理行なう温度制御を図式化したものである。図5(A)は発熱体の配設位置と温度分布を示した図、図5(B)は透明ガラス化のための温度制御で、経過時間と加熱温度の関係を示す図、図5(C)はガラス母材の長手方向位置と加熱温度の関係を示した図である。
【0037】
図中、S1は透明ガラス化に必要な所定温度への昇温開始時点、S2は透明ガラス化に必要な所定温度に達する時点、S3は透明ガラス化に必要な所定温度をオフ(昇温前の温度に戻すか又は作動停止)とする時点、Kは透明ガラス化に必要な所定温度に維持する時間、Lは隣り合う2つの発熱体の作動で透明ガラス化に必要な所定温度に同時に加熱する時間を示す。なお、図5においては、ガラス微粒子堆積体2を上端側から下端側に向かって透明ガラス化する例を示している。
【0038】
図5(A)に示すように、発熱体(以下、ヒータ11a〜11eとして説明する)による加熱範囲の温度分布は、ヒータの中央位置が最高温度となる山形をしており、ヒータ両側における加熱温度は低くなる。均一な加熱により脱水処理の終えたガラス微粒子堆積体2を透明ガラス化するに際しては、透明ガラス化する所定の温度(例えば、1500℃前後)に加熱温度を昇温する。透明ガラス化の場合、気泡等が透明化されたガラス母材内に封じ込められないように、ガラス微粒子堆積体2を一方の端部から他方の端部、又は、中央部から両端部に向けて長手方向に順次昇温加熱する。このため、ヒータ11a〜11eの昇温作動を順次切替えていく。
【0039】
しかし、ヒータ11a〜11eの単位ごとに昇温作動を順次切替えていくと、各ヒータによる山形の加熱領域が、図5(A)に示す形態でガラス微粒子堆積体2の一方の端部から他方の端部に向けて順に移動していくが、山と山の谷部で十分な加熱温度に達しない断続点が生じることがある。この場合、谷部に位置する部分で、透明ガラス化が不十分の状態となる。この様なガラス母材を、線引して光ファイバ化すると、ファイバ外径が不均一となり所定の光ファイバ特性が得られなくなる恐れがある。このため本発明では、以下に説明するように、少なくとも隣接する2つのヒータを所定時間だけ同時に透明ガラス化に必要な温度となる作動電力を供給するように加熱制御してもよい。
【0040】
図5(B)に示すように、先ず、ガラス微粒子堆積体の上端側に位置する第1のヒータ11aによる加熱領域が透明ガラス化に必要な所定温度(例えば、1500℃前後に昇温加熱)になるように昇温加熱する。加熱温度が所定温度に達した時点S2、又はしばらく前記の所定温度を維持した後に、隣接する第2のヒータ11bにより昇温加熱して、次の加熱領域を透明ガラス化に必要な所定温度に昇温加熱する。なお、昇温開始時点S1から透明ガラス化に必要な所定温度に達する時点S2までは、昇温制御しない場合でも多少の時間遅れを生じるが、所定の時間をかけて徐々に昇温制御するようにしてもよい。
【0041】
第1のヒータ11aによる加熱がオフにされる時点S3まで、第1のヒータ11aと第2のヒータ11bとは、所定の時間Lだけ透明ガラス化に必要な所定温度を同時に維持するように制御される。次いで、第2のヒータ11bによる加熱が透明ガラス化に必要な所定温度に達した時点S2、又はしばらく前記の所定温度を維持した後に、隣接する第3のヒータ11cによる昇温加熱を開始して、次の加熱領域を透明ガラス化に必要な所定温度に加熱する。第3のヒータ11cによる昇温加熱が開始される時点S1で、第1のヒータ11aによる加熱をオフとする。しかし、第1のヒータ11aの加熱をオフする時点S3は、第3のヒータ11cの昇温加熱が開始された時点S1の多少前であっても後であってもよく、厳密なものではない。このとき、第1のヒータ11aの冷却室に冷却ガスを供給し、加熱領域を冷却する。
【0042】
第1のヒータ11aによる昇温加熱がオフにされた後、第2のヒータ11bによる昇温加熱がオフとされるまで、第2のヒータ11bと第3のヒータ11cとは、所定の時間Lだけ透明ガラス化に必要な所定温度を同時に維持するように制御される。以下、後段のヒータ11d、11eを、同様に昇温加熱と冷却の制御を行ない、透明ガラス化に必要な所定温度をガラス微粒子堆積体の上端部から下端部に向けて移動させる。ガラス微粒子堆積体を同時に加熱する前記所定の時間Lは、ヒータ11a〜11eの温度分布特性によって異なるが、ヒータ11a〜11eがそれぞれ透明ガラス化に必要な所定温度で加熱維持する時間Kの1/3以上とするのが望ましい。さらに好ましくは、加熱維持する時間Kの1/2以上とするのが望ましい。
【0043】
上述の如く、ヒータ11a〜11eへの電力供給を制御装置13によりそれぞれ制御することにより、図5(C)に示すように、ガラス微粒子堆積体2の表面全域を途切れなくほぼ均一に加熱することができる。これは、ヒータ11a〜11eの加熱温度分布が図5(A)に示すように山形でヒータ両側における谷部の加熱温度は低くても、隣接する2つのヒータで同時に所定温度に加熱することで、ヒータの加熱領域の境界部における温度低下部分の温度を高めることができる。また、オフされたヒータの加熱領域を冷却して、温度分布を適正化し、均一な加熱を行なうことができる。
【0044】
【発明の効果】
上述したとおり、本発明によれば、ガラス微粒子堆積体に対して、長手方向の各発熱体の加熱制御が均等に行なわれ、均一に透明ガラス化されたガラス母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の概略を説明する図である。
【図2】本発明による冷却手段を説明する図である。
【図3】本発明の他の実施形態を説明する図である。
【図4】本発明による加熱領域の温度分布を示す図である。
【図5】本発明で用いられる加熱制御の例を説明する図である。
【図6】従来の技術を説明する図である。
【符号の説明】
1…焼結炉、2…ガラス微粒子堆積体、3…ダミーロッド、4…連結具、5…吊下げ支持具、6…炉心管、6’…炉心管蓋、7…炉体、8…ガス導入口、9…ガス排気口、10…封止部、11a〜11d…ヒータ、12a〜12d…温度センサ、13a〜13d…制御装置、15、15’…仕切壁、16…熱遮蔽板、16a,16b…冷却ガス通路、17…冷却室、18…冷却ガス配管、19…電磁遮蔽板、19a…冷却ガス通路、20a〜20e…誘導加熱コイル、21a〜21e…誘導発熱体。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス微粒子堆積体(多孔質ガラス母材)を脱水・焼結して透明ガラス化するガラス母材の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガラス光ファイバ等の製造に用いるガラス母材の製造方法において、ガラス原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成し、これを出発ガラスロッド等に堆積させてガラス微粒子堆積体とし、これを脱水、焼結して透明ガラス化することが知られている。また、ガラス微粒子堆積体の製造には、VAD法(気相軸付法)、OVD法(外付け気相蒸着法)等が知られている。
【0003】
OVD法は、例えば、反応容器内で回転する出発ガラスロッドの外周に、SiCl4等のガラス原料ガスを、H2ガス,O2ガス等の燃焼用ガスとともにバーナで吹き付け、火炎加水分解反応によりガラス微粒子を生成して堆積させ、ガラス微粒子堆積体を作製する。VAD法は、回転する出発ガラスロッドの下方にバーナを配して、ガラス原料ガスと燃焼用ガスを吹き付け、火炎加水分解反応により生成されるガラス微粒子を軸方向に堆積させてガラス微粒子堆積体を作製する。
【0004】
ガラス微粒子堆積体の透明ガラス化は、カーボンまたは石英等の耐熱材で形成された炉心管を備えた焼結炉を用いて行われる。透明ガラス化の方法には種々の方法があるが、例えば、炉心管内を塩素含有雰囲気にして、脱水と透明ガラス化の加熱処理を同時に行なう方法がある。また、塩素系ガスとヘリウムガスで脱水加熱を行なった後に、温度を上げてヘリウムガスのみで加熱し透明ガラス化するなどの方法も知られている。これらの加熱処理を行なうための焼結炉には、今までに種々の構成のものが提案されている。
【0005】
焼結炉としては、例えば、炉心管の外周に複数のヒータを多段に配し、順次ヒータの発熱を切替えて透明ガラス化する構成のものが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。多段ヒータを用いた焼結炉は、ガラス微粒子堆積体を移動させる必要がないことから、密封状態での加熱処理が可能で炉心管内の有害ガスのリークがない。また、外部からの不純物の混入がなくなるので高品質なガラス母材を製造できる利点がある。
【0006】
図6(A)は、前記多段ヒータを用いた焼結炉の一例を示す図である。図中、1は焼結炉、2はガラス微粒子堆積体、3はダミーロッド、4は連結具、5は吊下げ支持具、6は炉心管、7は炉体、8はガス導入口、9はガス排気口、10は封止部、11a〜11dはヒータ、12a〜12dは温度センサ、13a〜13dは制御装置を示す。
【0007】
ガラス微粒子堆積体2は、少なくとも一方の端部にダミーロッド3が溶着により取付けられていて、その端部を連結具4を用いて吊下げ支持具5に吊下げ、焼結炉1の炉心管6内に入れられる。焼結炉1は、カーボン又は石英で形成された炉心管6の外周部を炉体7で囲い、炉心管6の外側にリング状の複数のヒータ11a〜11dを多段に配して構成されている。炉心管6の下部には、炉心管内にガスを供給するためのガス導入口8が設けられ、上部には、炉心管内のガスを排出するガス排気口9が設けられている。
【0008】
リング状のヒータ11a〜11dには、抵抗加熱ヒータ又は誘導加熱ヒータが用いられている。ヒータ11a〜11dの設置位置の近傍には、ヒータ毎に温度センサ12a〜12dが設けられ、炉心管6内の温度が予め設定された温度になるように制御装置13a〜13dにより制御される。なお、以下の説明において、「・・・温度」とは、温度センサ12a〜12dで検知されるヒータの温度を言うものとする。
【0009】
図6(A)のように構成された焼結炉1において、例えば、上記特許文献1に開示された方法によれば、炉心管6内にガラス微粒子堆積体2を挿入した後、塩素ガスとヘリウムガスの混合ガス雰囲気とし、ヒータ11a〜11dを一斉にオンして、予熱温度(800℃程度)から脱水温度(1070℃程度)になるように加熱して脱水処理を行なう。次いで、炉心管6内をフッ素ガス雰囲気とし、ヒータ11a〜11dを一斉に温度制御して炉心管温度を上げ(1290℃程度)、屈折率制御のためのフッ素添加を行なう。
【0010】
この後、最下端のヒータ11dは、透明ガラス化に必要な温度(1550℃程度)になるように加熱制御され、他のヒータ11a〜11cは降温(1200℃程度)する制御が行なわれる。ヒータ11dによる加熱で透明ガラス化温度に達したら、隣接する次のヒータ11cを制御して徐々に加熱温度を上げ、ヒータ11cによる加熱が透明ガラス化温度に達したら、次のヒータ11bを制御して徐々に加熱する。なお、ヒータ11dは、隣接するヒータ11cによる加熱で透明ガラス化温度に達したらオフとされる。前記の制御を順次行なうことにより、ガラス微粒子堆積体の透明ガラス化が行なわれる。
【0011】
また、特許文献2には、各段のヒータ間にリング状の板材で形成された熱遮蔽板(図示せず)を設けることが開示されている。この熱遮蔽板は断熱効果のよい材質で形成され、隣接するヒータ間で互いに熱的影響を与えないようにしている。これにより、加熱作動中のヒータで、隣接するヒータの加熱領域を加熱するのを抑制することができる。
【0012】
【特許文献1】
特開昭63−206327号公報
【特許文献2】
実開平6−59436号公報参照
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
各ヒータによる加熱範囲の温度分布は、ヒータ中央部が最高温度となる山形を成している。上方のヒータ11a(例えば、作動開始側とする)から下方のヒータ11d(例えば、作動終了側とする)を加熱制御して、炉心管6及びガラス微粒子堆積体2に対する加熱温度を順次切替え(例えば、10mm/分の速度)、長手方向に加熱領域を段階的に移動させていくと、各ヒータによる加熱領域の温度分布が図6(B)に示すような温度分布となる。
【0014】
すなわち、上方のヒータ11aによる加熱の温度分布が山の両側で対称的になっていても、下方のヒータ11dによる加熱の温度分布は、山の移動後方側のS部分がなだらかな形状になる。これは、ヒータの加熱を切替えても炉心管自体の温度が下がるまでには、ある程度の時間がかかり、前段側のヒータ加熱による温度が下がらないうちに後段側のヒータ加熱が開始されることによる。この温度分布の変化状態は、特許文献2のように隣接するヒータ間に熱遮蔽板を配しても、一旦加熱された炉心管及びヒータの温度が下がるには時間遅れがあるため、同様な状態となる。また、誘導加熱においては、非磁性の熱遮蔽板を用いた場合は、隣接する加熱領域の加熱を抑制することはできない。
【0015】
ヒータを順次切替えて、ガラス微粒子堆積体への加熱領域を移動させていくとき、上述のような温度分布に変化があると、加熱の終端側が過剰に加熱されることになる。この結果、透明ガラス化されたときにガラス母材が伸びて、均一な外径のガラス母材が得られないという問題が生じる。また、ヒータを段階的に切替えたときに、温度分布の谷の部分で十分な加熱温度が得られないことがある。
【0016】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、ガラス微粒子堆積体の長手方向の各ヒータの加熱制御が均等に行なわれ、均一に透明ガラス化されたガラス母材の製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明によるガラス母材の製造方法は、炉心管の長手方向に配された3段以上の複数の発熱体を順次切替えてガラス微粒子堆積体を加熱し、透明ガラス化するガラス母材の製造方法であって、各段の発熱体の加熱領域を仕切り壁により仕切られた冷却手段により発熱体の加熱作動停止後に冷却するようにしたものである。さらに、発熱体に抵抗加熱ヒータを用いた場合は、各段の抵抗加熱ヒータを熱遮蔽板で遮蔽し、発熱体に誘導加熱ヒータを用いた場合は、各段の誘導加熱ヒータを電磁遮蔽板で遮蔽するようにしたものである。
【0018】
また、本発明によるガラス母材の製造装置は、炉心管の長手方向に配された3段以上の複数の発熱体を順次切替えて発熱させ、ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化するガラス母材の製造装置であって、各段の発熱体の加熱領域に、仕切り壁により仕切られ発熱体の加熱作動停止後に冷却する冷却手段を備えるようにしたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
図により本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明に用いる焼結炉の一例を説明する図、図2は冷却手段の一例を示す図である。図中、15は仕切壁、16は熱遮蔽板、16aは冷却ガス通路、17は冷却室、18は冷却ガス配管を示す。その他の符号は、図6に用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【0020】
本発明に用いられる焼結炉1は、従来と同様にカーボン又は石英で形成された炉心管6の外周部を炉体7で囲い、炉心管6の外側に長手方向に沿ってリング状の複数のヒータ11a〜11eを多段に配して構成される。ヒータ11a〜11eの数(図の例では5段のヒータを使用)は、3段以上の複数あればよいが、従来のものより軸方向の寸法を小さくして段数を増加させることにより、精度の高い温度制御を行なうことができる。炉心管6の下部には、炉心管内にガスを供給するためのガス導入口8が設けられ、上部には、ガラス微粒子堆積体2を出し入れする炉心管蓋6’を有すると共に、炉心管内のガスを排出するガス排気口9が設けられている。
【0021】
ガラス微粒子堆積体2は、少なくとも一方の端部にダミーロッド3が溶着により取付けられていて、連結具4を用いて吊下げ支持具5により吊下げられ、焼結炉1の炉心管6内に入れられる。また、ダミーロッド3は、炉心管蓋6’の封止部10で封止されて内部のガスが漏出しないようにされる。ガラス微粒子堆積体2は、炉心管内で回転するようにしてもよいが、回転させなくてもよい。
【0022】
ヒータ11a〜11eには、例えば、抵抗加熱ヒータ又は誘導加熱ヒータが用いられる。ヒータ11a〜11eの設置位置の近傍には、ヒータ毎に温度センサ12a〜12eが設けられ、炉心管6内の温度が予め設定された温度になるように制御装置13により制御される。なお、以下の説明において、「・・・温度」とは、温度センサ12a〜12eで検知されるヒータ11a〜11eの温度を言うものとする。
【0023】
図1は、発熱体であるヒータ11a〜11eに、抵抗加熱ヒータを用いた例を示す図で、ヒータ11a〜11eは、仕切壁15により個別に仕切られる。本発明においては、仕切壁15と炉心管6の外面及びヒータ内径面で形成される空隙を冷却室17とし、この冷却室17に冷却ガス配管18から冷却ガスを供給するようにした冷却手段を備えている。各段のヒータ11a〜11eの加熱は、制御装置13によりそれぞれ個別に制御されると共に、前記の冷却手段により加熱作動停止後に個別に冷却される。
【0024】
図2に示すように、仕切壁15は、カーボン、石英、セラミック等の耐熱材料でリング状に形成され、内径部が炉心管6の外周面に接して隙間が生じないように配設され、ヒータ11a〜11eをそれぞれ個別に仕切る。また、ヒータ11a〜11eの少なくとも一方の端面側と仕切壁15との間に、リング状の熱遮蔽板16を配し、隣接するヒータ間を熱的に絶縁して互いに熱的影響を与えないように熱遮蔽効果を増すようにするのが望ましい。なお、仕切壁15が熱遮蔽機能を有する場合は、熱遮蔽板を省略してもよい。
【0025】
熱遮蔽板16には、径方向に孔を開けて冷却ガス通路16a、16bとすることができる。孔は少なくとも2つ設けて、一方の冷却ガス通路16aをガス供給側とし、他方の冷却ガス通路16bをガス排出側とする。図では2つの冷却ガス通路16a,16bを設けた例で示したが、より多くの冷却ガス通路を設けてもよい。また、冷却ガス通路16a,16bは、リング状の熱遮蔽板16に設けた例で説明したが、リング状の熱遮蔽板16を複数個に分割し、分割された熱遮蔽板16の間に、別個に冷却ガス通路を形成するようにしてもよい。なお、冷却媒体用のガスには、例えば、窒素ガスを用いることができる。
【0026】
図3は他の実施形態を説明する図で、発熱体に誘導加熱ヒータを用いた例を示す。図3(A)は焼結炉の概略図、図3(B)及び図3(C)は冷却手段の部分断面図である。図中、19は電磁遮蔽板、20a〜20eは誘導加熱コイル、21a〜21eは誘導発熱体を示し、その他の符号は、図1,2に用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【0027】
図3の誘導加熱ヒータは、誘導加熱コイル20a〜20eとそれぞれのコイルに対応するように配された誘導発熱体21a〜21eとからなり、図1の場合と同様に仕切壁15により個別に仕切られる。仕切壁15と炉心管6の外面及びヒータ内面で形成される空隙を冷却室17とし、この冷却室17に冷却ガス配管18から冷却ガスを供給するようにした冷却手段を備えている。各段の誘導発熱体21a〜21eの加熱は、誘導加熱コイル20a〜20eを制御装置13によりそれぞれ個別に制御して行なわれると共に、前記の冷却手段により加熱作動停止後に個別に冷却される。
【0028】
誘導発熱体21a〜21eは、炉心管6を1600℃程度まで加熱する必要があることから、カーボン等の耐熱性のある導電体でリング状に形成される。各誘導加熱コイル20a〜20eはリング状に形成され、誘導発熱体21a〜21eから熱絶縁し、隣接する誘導加熱コイル間を電気的に絶縁して、個別制御が可能なように組付けられる。誘導加熱コイル20a〜20eは、それぞれのコイルからの発生磁界が及ぶ範囲で、誘導発熱体21a〜21eの円周方向に渦電流を発生させ発熱させる。誘導加熱には低周波誘導加熱方式と高周波誘導加熱方式があるが、本発明においては、いずれの方式も用いることができる。
【0029】
また、図3(B)に示すように、各誘導加熱ヒータの少なくとも一方の端面側と仕切壁15との間に、リング状の電磁遮蔽板19を配し、隣接する誘導発熱体を磁気的に遮蔽して互いに電磁的影響を与えないようにするのが望ましい。これにより、動作中の誘導加熱コイルによって、隣接する誘導発熱体を発熱させるのを抑制することができる。この場合、電磁遮蔽板19には、図2で説明したのと同様に、径方向に孔を開けて冷却ガス通路19aとしてもよく、リング状の電磁遮蔽板19を複数個に分割し、分割された電磁遮蔽板19の間に別個に冷却ガス通路を形成するようにしてもよい。なお、電磁遮蔽板19には耐熱性のよい磁性鉄板、ファイライト等を用いることができる。
【0030】
また、図3(C)に示すように、前記の電磁遮蔽板19を用いる代わりに、仕切壁15’を磁性を有する材料で形成するようにしてもよい。この場合、図2の例と同様に、磁性の仕切壁15’と加熱誘導ヒータとの間に、熱遮蔽板16を配し、熱遮蔽板16には径方向に孔を開けて冷却ガス通路16aを形成してもよい。また、誘導加熱コイル20a〜20eを固定する熱絶縁体と熱遮蔽板16とを一体形成した構成としてもよい。
【0031】
上記のように構成された焼結炉1において、炉心管6内にガラス微粒子堆積体2を入れた後、例えば、図1において、ヒータ11a〜11eを一斉にオンして所定の脱水温度(例えば、1100℃前後)とする共に、塩素系ガスとヘリウムガスの混合ガス雰囲気として脱水処理を行なう。脱水処理を終えた後、引続いて炉心管6内のガスを一旦排出して、特定比率の塩素ガスとヘリウムガス、または、ヘリウムガスのみを導入し、透明ガラス化の加熱処理を行なう。
【0032】
図4(A)は、本発明による透明ガラス化の際の各ヒータによる加熱領域の温度分布を示す図、図4(B)はヒータ単体の温度分布を示す図である。なお、ヒータは図1に示した抵抗加熱ヒータを用いた例で示してある。
【0033】
各ヒータ11a〜11dによる加熱領域の温度分布は、ヒータ中央部が最高温度となる山形をしている。例えば、上方のヒータ11a(作動開始側とする)側から下方のヒータ11d(作動終了側とする)側に向けて加熱制御し、加熱作動を停止したヒータ(例えば、ヒータ11bとする)の冷却室17に冷却ガスを送り込み、そのヒータの加熱領域の炉心管部分及びヒータを冷却する。この結果、次に加熱作動される次段のヒータ(ヒータ11c)による温度分布は、前段のヒータ11bによる加熱温度の影響を受けることなく、加熱領域を加熱することができる。
【0034】
したがって、図6(B)のように、加熱領域が移動するにしたがって温度分布の後方がなだらかになる従来の形態に対して、本発明では、図4(A)に示すように、ほぼ同一形状の温度分布で移動させることができる。この結果、ガラス微粒子堆積体2を透明ガラス化した際に、ガラスが部分的に伸びて外径が変化するようなことはなくなり、均一な径のガラス母材を製造することが可能となる。
【0035】
また、図4(B)は、各ヒータ単体による望ましい温度分布を示し、加熱領域が300mm以内の範囲で、最高温度と最低温度の差が100℃以上ある山形の温度分布であるのが望ましい。このような温度分布で、ガラス微粒子堆積体を軸方向に順次移動加熱することにより、透明ガラス化した際に、内部に気泡が残るのを軽減することができる。
【0036】
図5は、本発明による透明ガラス化の加熱処理行なう温度制御を図式化したものである。図5(A)は発熱体の配設位置と温度分布を示した図、図5(B)は透明ガラス化のための温度制御で、経過時間と加熱温度の関係を示す図、図5(C)はガラス母材の長手方向位置と加熱温度の関係を示した図である。
【0037】
図中、S1は透明ガラス化に必要な所定温度への昇温開始時点、S2は透明ガラス化に必要な所定温度に達する時点、S3は透明ガラス化に必要な所定温度をオフ(昇温前の温度に戻すか又は作動停止)とする時点、Kは透明ガラス化に必要な所定温度に維持する時間、Lは隣り合う2つの発熱体の作動で透明ガラス化に必要な所定温度に同時に加熱する時間を示す。なお、図5においては、ガラス微粒子堆積体2を上端側から下端側に向かって透明ガラス化する例を示している。
【0038】
図5(A)に示すように、発熱体(以下、ヒータ11a〜11eとして説明する)による加熱範囲の温度分布は、ヒータの中央位置が最高温度となる山形をしており、ヒータ両側における加熱温度は低くなる。均一な加熱により脱水処理の終えたガラス微粒子堆積体2を透明ガラス化するに際しては、透明ガラス化する所定の温度(例えば、1500℃前後)に加熱温度を昇温する。透明ガラス化の場合、気泡等が透明化されたガラス母材内に封じ込められないように、ガラス微粒子堆積体2を一方の端部から他方の端部、又は、中央部から両端部に向けて長手方向に順次昇温加熱する。このため、ヒータ11a〜11eの昇温作動を順次切替えていく。
【0039】
しかし、ヒータ11a〜11eの単位ごとに昇温作動を順次切替えていくと、各ヒータによる山形の加熱領域が、図5(A)に示す形態でガラス微粒子堆積体2の一方の端部から他方の端部に向けて順に移動していくが、山と山の谷部で十分な加熱温度に達しない断続点が生じることがある。この場合、谷部に位置する部分で、透明ガラス化が不十分の状態となる。この様なガラス母材を、線引して光ファイバ化すると、ファイバ外径が不均一となり所定の光ファイバ特性が得られなくなる恐れがある。このため本発明では、以下に説明するように、少なくとも隣接する2つのヒータを所定時間だけ同時に透明ガラス化に必要な温度となる作動電力を供給するように加熱制御してもよい。
【0040】
図5(B)に示すように、先ず、ガラス微粒子堆積体の上端側に位置する第1のヒータ11aによる加熱領域が透明ガラス化に必要な所定温度(例えば、1500℃前後に昇温加熱)になるように昇温加熱する。加熱温度が所定温度に達した時点S2、又はしばらく前記の所定温度を維持した後に、隣接する第2のヒータ11bにより昇温加熱して、次の加熱領域を透明ガラス化に必要な所定温度に昇温加熱する。なお、昇温開始時点S1から透明ガラス化に必要な所定温度に達する時点S2までは、昇温制御しない場合でも多少の時間遅れを生じるが、所定の時間をかけて徐々に昇温制御するようにしてもよい。
【0041】
第1のヒータ11aによる加熱がオフにされる時点S3まで、第1のヒータ11aと第2のヒータ11bとは、所定の時間Lだけ透明ガラス化に必要な所定温度を同時に維持するように制御される。次いで、第2のヒータ11bによる加熱が透明ガラス化に必要な所定温度に達した時点S2、又はしばらく前記の所定温度を維持した後に、隣接する第3のヒータ11cによる昇温加熱を開始して、次の加熱領域を透明ガラス化に必要な所定温度に加熱する。第3のヒータ11cによる昇温加熱が開始される時点S1で、第1のヒータ11aによる加熱をオフとする。しかし、第1のヒータ11aの加熱をオフする時点S3は、第3のヒータ11cの昇温加熱が開始された時点S1の多少前であっても後であってもよく、厳密なものではない。このとき、第1のヒータ11aの冷却室に冷却ガスを供給し、加熱領域を冷却する。
【0042】
第1のヒータ11aによる昇温加熱がオフにされた後、第2のヒータ11bによる昇温加熱がオフとされるまで、第2のヒータ11bと第3のヒータ11cとは、所定の時間Lだけ透明ガラス化に必要な所定温度を同時に維持するように制御される。以下、後段のヒータ11d、11eを、同様に昇温加熱と冷却の制御を行ない、透明ガラス化に必要な所定温度をガラス微粒子堆積体の上端部から下端部に向けて移動させる。ガラス微粒子堆積体を同時に加熱する前記所定の時間Lは、ヒータ11a〜11eの温度分布特性によって異なるが、ヒータ11a〜11eがそれぞれ透明ガラス化に必要な所定温度で加熱維持する時間Kの1/3以上とするのが望ましい。さらに好ましくは、加熱維持する時間Kの1/2以上とするのが望ましい。
【0043】
上述の如く、ヒータ11a〜11eへの電力供給を制御装置13によりそれぞれ制御することにより、図5(C)に示すように、ガラス微粒子堆積体2の表面全域を途切れなくほぼ均一に加熱することができる。これは、ヒータ11a〜11eの加熱温度分布が図5(A)に示すように山形でヒータ両側における谷部の加熱温度は低くても、隣接する2つのヒータで同時に所定温度に加熱することで、ヒータの加熱領域の境界部における温度低下部分の温度を高めることができる。また、オフされたヒータの加熱領域を冷却して、温度分布を適正化し、均一な加熱を行なうことができる。
【0044】
【発明の効果】
上述したとおり、本発明によれば、ガラス微粒子堆積体に対して、長手方向の各発熱体の加熱制御が均等に行なわれ、均一に透明ガラス化されたガラス母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の概略を説明する図である。
【図2】本発明による冷却手段を説明する図である。
【図3】本発明の他の実施形態を説明する図である。
【図4】本発明による加熱領域の温度分布を示す図である。
【図5】本発明で用いられる加熱制御の例を説明する図である。
【図6】従来の技術を説明する図である。
【符号の説明】
1…焼結炉、2…ガラス微粒子堆積体、3…ダミーロッド、4…連結具、5…吊下げ支持具、6…炉心管、6’…炉心管蓋、7…炉体、8…ガス導入口、9…ガス排気口、10…封止部、11a〜11d…ヒータ、12a〜12d…温度センサ、13a〜13d…制御装置、15、15’…仕切壁、16…熱遮蔽板、16a,16b…冷却ガス通路、17…冷却室、18…冷却ガス配管、19…電磁遮蔽板、19a…冷却ガス通路、20a〜20e…誘導加熱コイル、21a〜21e…誘導発熱体。
Claims (8)
- 炉心管の長手方向に配された3段以上の複数の発熱体を順次切替えてガラス微粒子堆積体を加熱し、透明ガラス化するガラス母材の製造方法であって、各段の前記発熱体の加熱領域を、仕切壁により仕切られた冷却手段により前記発熱体の加熱作動停止後に冷却することを特徴とするガラス母材の製造方法。
- 前記発熱体に抵抗加熱ヒータを用いた場合、各段の前記抵抗加熱ヒータを熱遮蔽板で遮蔽することを特徴とする請求項1に記載のガラス母材の製造方法。
- 前記発熱体に誘導加熱ヒータを用いた場合、各段の前記誘導加熱ヒータを電磁遮蔽板で遮蔽することを特徴とする請求項1に記載のガラス母材の製造方法。
- 前記発熱体により加熱される領域の温度分布を、最高点を中心とする300mmの範囲内の最高温度と最低温度の差が100℃以上あることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス母材の製造方法。
- 少なくとも隣接する2つの前記発熱体を所定時間だけ同時に順次作動させて、透明ガラス化に必要な温度で前記ガラス微粒子堆積体を長手方向に順次加熱することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラス母材の製造方法。
- 炉心管の長手方向に配された3段以上の複数の発熱体を順次切替えて発熱させ、ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化するガラス母材の製造装置であって、各段の前記発熱体の加熱領域には、仕切壁により仕切られた冷却手段を備えていることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造装置。
- 前記発熱体に抵抗加熱ヒータを用いる場合、各段の前記抵抗加熱ヒータが熱遮蔽板で遮蔽されていることを特徴とする請求項6に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。
- 前記発熱体に誘導加熱ヒータを用いる場合、各段の前記誘導加熱ヒータが電磁遮蔽板で遮蔽されていることを特徴とする請求項6に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。
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