JP3985138B2 - 石英ガラス管の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英ガラス管の製造方法及び製造装置に関し、さらに詳しくは、石英ガラス素材の周囲を囲った加熱用発熱体によって前記石英ガラス素材を加熱するとともに、前記石英ガラス素材に穿孔駒を当接し、該穿孔駒を圧入することで、前記石英ガラス素材を漸次円筒状の石英ガラス管に成形する石英ガラス管の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石英ガラス管は、半導体工業の分野における炉芯管等の部品や、光ファイバ用のプリフォームとして、需要が急増している。
このような石英ガラス管の製造方法として、特許２７９８４６５号や特開平７−１０９１３５号に記載されているようなピアシング法が普及している。
【０００３】
ピアシング法とは、図８に示すように、石英ガラス素材１０１に穿孔駒１０２を当接し、穿孔駒１０２の当接部周辺を加熱炉１０３により加熱しながら穿孔駒１０２を石英ガラス素材１０１に押圧して圧入させることで、石英ガラス素材１０１を先端側から漸次円筒状の石英ガラス管１０５に成形する方法である。
【０００４】
なお、前記加熱炉１０３は、石英ガラス素材１０１と穿孔駒１０２の当接部周辺を覆う円筒状の発熱体１０３ａと、この発熱体１０３ａの外周に配される適宜巻き数のコイル１０３ｂとを備えた構成である。コイル１０３ｂへ交流電流を流した際の誘導加熱で、発熱体１０３ａを石英ガラス素材１０１の軟化点以上の温度に昇温させて、穿孔駒１０２の当接部周辺の石英ガラス素材１０１を加熱する。
【０００５】
穿孔駒１０２は、この穿孔駒１０２の外径よりも細径の固定軸１０６の先端に連結支持されていて、石英ガラス素材１０１と反応しない炭素系材料によって形成されていて、炭素ドリルとも呼ばれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ファイバ用のプリフォームとして石英ガラス管１０５を使用する場合は、更にＭＣＶＤ法またはＰＣＶＤ法によるガラス層の内スス付け、ロッドインコラプス等の工程を経た後に、所定の加熱環境下で高速の線引き成形を行うことで、光ファイバとする。そのとき、石英ガラス管１０５に生じていた偏肉や、偏心、断面の真円度や、軸線の直線性、不純物の付着・混入量等の品質特性は、そのまま引き継がれて、光ファイバの諸性能に大きく影響する。
そのため、光ファイバ用のプリフォームとしての石英ガラス管１０５の製造に対しては、偏肉や偏心を抑えて断面の真円度を向上させること、軸線の直線性を向上させること、不純物の付着・混入の防止を図ること等が重要な課題となる。
【０００７】
ところが、前述した従来の製造方法では、加熱用発熱体１０３ａ内部の空間の雰囲気を一定に制御する手段を有していない。そのため、雰囲気のばらつきで不純物の付着・混入量が変動し、高品位の光ファイバに必要とされる高品質の石英ガラス管を安定して生産することが難しいという問題があった。
【０００８】
例えば、加熱用発熱体１０３ａ内に大気が巻き込まれると、大気中の水分のＯＨ基が高温の石英ガラス素材の表面に付着する。ＯＨ基の付着は、ファイバ化した際に伝送損失の原因となるため、付着量を極力抑えることが好ましい。しかし、前述した従来の製造方法では、加熱用発熱体１０３ａ内の大気を巻き込んでしまい、ＯＨ基が石英ガラス素材の表面に付着して、光ファイバの伝送損失の低下を招いていた。
また、従来の製造方法では、大気中の塵が加熱用発熱体１０３ａ内に侵入した場合も、石英ガラス素材の表面に付着して、品質の低下を招いてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、石英ガラス素材への穿孔が行われる加熱用発熱体内部の空間における塵や水分の侵入を防いで、大気中の塵や水分等が石英ガラス素材に付着することを防止することができ、さらに高品位の光ファイバに必要とされる高品質の石英ガラス管を安定して生産することができる石英ガラス管の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項１に係る石英ガラス管の製造方法は、ガラス素材の周囲を囲った加熱用発熱体によって石英ガラス素材を加熱するとともに、石英ガラス素材に穿孔駒を当接し、穿孔駒を圧入することで、石英ガラス素材を漸次円筒状の石英ガラス管に成形する石英ガラス管の製造方法において、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持して成形を進めることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の石英ガラス管の製造方法によれば、石英ガラス素材への穿孔を行う際に、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持するので、大気中の塵や水分が加熱用発熱体内に侵入することがなく、大気中の塵や水分等が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
また、発熱体と石英ガラス素材との間の空間に不活性ガスの層流を生じさせると、発熱体から塵が発生した場合でも塵が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
【００１２】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項２に係る石英ガラス管の製造装置は、石英ガラス素材の周囲を囲った加熱用発熱体と、石英ガラス素材に当接させる穿孔駒とを備え、穿孔駒の圧入によって石英ガラス素材を漸次円筒状の石英ガラス管に成形する石英ガラス管の製造装置において、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持する不活性ガス供給手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置によれば、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持するので、大気中の塵や水分が加熱用発熱体内に侵入することがなく、大気中の塵や水分等が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
また、発熱体と石英ガラス素材との間の空間に不活性ガスの層流を生じさせるように設定しておくことで、発熱体から塵が発生した場合でも塵が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
【００１４】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項３に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って形成されたガス供給孔と、固定軸の外周面に開口を有してガス供給孔を軸外周の空間に連通させるガス噴射孔とを有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項４に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って貫通して形成されたガス供給孔を有するとともに、穿孔駒が、ガス供給孔を固定軸外周の空間に連通させるガス噴射孔を有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項５に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って貫通して形成されたガス供給孔を有するとともに、穿孔駒が、ガス供給孔に連通して穿孔駒の先端まで貫通するように形成されたガス噴射孔を有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の石英ガラス管の製造装置によれば、穿孔駒の先端から不活性ガスを流すので、穿孔駒と石英ガラス管との間に不活性ガスを流すことができる。したがって、穿孔駒から塵が発生した場合でも塵が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項６に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って形成されたガス供給孔と、固定軸の外周面に開口を有してガス供給孔を軸外周の空間に連通させる第１ガス噴射孔とを有し、穿孔駒が、ガス供給孔を固定軸外周の空間に連通させる第２ガス噴射孔を有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項７に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って形成されたガス供給孔と、固定軸の外周面に開口を有してガス供給孔を軸外周の空間に連通させる第１ガス噴射孔とを有し、穿孔駒が、ガス供給孔に連通して穿孔駒の先端まで貫通するように形成された第２ガス噴射孔を有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項８に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２から７のいずれか１項に記載の石英ガラス管の製造装置であって、不活性ガスは、窒素ガス又はアルゴンガス又はヘリウムガスであることを特徴とする。
【００２１】
なお、上記の製造方法及び製造装置において、石英ガラス素材は、具体的には、適宜な製造法によって所定の寸法に仕上げた石英ガラスロッド、石英ガラスインゴット、石英ガラスパイプ等を使用することが挙げられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る石英ガラス管の製造方法及び製造装置の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１は、本発明の石英ガラス管の製造装置を示す概要図、図２は、図１に示した加熱炉近傍の模式図である。図３は、図２に示したガラス管の内部を示す模式図である。図４は、図３に示したガス供給路の第１変形例を示す模式図、図５は、図３に示したガス供給路の第２変形例を示す模式図、図６は、図３に示したガス供給路の第３変形例を示す模式図、図７は、図３に示したガス供給路の第４変形例を示す模式図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の石英ガラス管の製造装置１１は、所謂ピアシング法によって石英ガラス管を製造するものであり、ガラスインゴット１３を加熱する加熱炉１９と、加熱炉１９の上流側に配置された上流側固定台２１と、加熱炉１９の下流側に配置された下流側固定台２７とが設けられている。
【００２４】
上流側固定台２１の上には、ガラス素材であるガラスインゴット１３の一端を把持して図中左右方向にスライド移動する第１移動テーブル１５が備えられている。第１移動テーブル１５は、所望の速度でスライドすることが可能であり、さらに、ガラスインゴット１３をチャック１５ａにより把持して、ガラスインゴット１３をその長手方向の軸を中心に回転させることが可能である。
さらに、上流側固定台２１の上には、ガラスインゴット１３の自重を支えるサポータ２３が備えられている。サポータ２３は、把持されたガラスインゴット１３の高さに合わせてその高さを変更でき、さらに上流側固定台２１の上をガラスインゴット１３の軸方向にスライド可能である。また、サポータ２３の支承部分２３ａは、ガラスインゴット１３の軸回転を拘束することのないローラである。
【００２５】
また、下流側固定台２７の上には、ガラス製ダミーパイプ１４の一端を把持するとともに、第１移動テーブル１５の移動に合わせて図中左右方向にスライド移動が可能な第２移動テーブル２９が備えられている。第２移動テーブル２９は、把持されたダミーパイプ１４をその長手方向の軸を中心に回転させることが可能である。また、その回転は、第１移動テーブル１５によるガラスインゴット１３の回転に合わせて調整される。
【００２６】
ガラスインゴット１３は、第１移動テーブル１５に把持されていない他端が、第２移動テーブル２９によって把持されたダミーパイプ１４の他端と融着されている。したがって、ガラスインゴット１３とダミーパイプ１４が、軸方向に一体になって加熱炉１９の内部に導入された状態で、第１移動テーブル１５と第２移動テーブル２９とに把持される。
【００２７】
さらに、下流側固定台２７の上には支持台３１が設けられており、これによって穿孔治具の固定軸２５が支持される。穿孔治具は、固定軸２５の先端に設けられた穿孔駒１７を備えている。固定軸２５は、穿孔駒１７と同一の中心軸を有し、さらにガラスインゴット１３に中心軸を一致させた状態に支持される。また、下流側固定台２７の上に備えられたサポータ２３により、固定軸２５の自重が支えられている。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態の加熱炉１９は、高周波誘電加熱方式の炉であり、適宜巻き数のコイル４３に交流電流を流すことで発熱体４１が発熱する。発熱体４１はガラスインゴット１３と穿孔駒１７の当接部周辺を覆う円筒形状の黒鉛であり、発熱体４１の発熱によってガラスインゴット１３を加熱して軟化させる。
【００２９】
また、本実施形態の石英ガラス管の製造装置は、不活性ガス供給手段を備えており、加熱用発熱体４１とガラスインゴット１３との間の空間５０、及び穿孔駒１７の圧入で成形したガラス管１６内の空間５２を、不活性ガス雰囲気に維持している。
【００３０】
不活性ガス供給手段５５は、ガス圧送ポンプ（図示せず）を備え、不活性ガスを所望の圧力で所定のガス供給路に送り込む。送り込む不活性ガスは、窒素ガス、又はアルゴンガス、又はヘリウムガスなど、入手し易いものでよい。
【００３１】
図２に示すように、加熱用発熱体４１には、空間５０へ連通するガス供給路として、噴射口を空間５０に向けたノズル５６と、このノズル５６と圧送ポンプとの間を接続する配管５７とが装備されている。
ノズル５６及び配管５７は、加熱用発熱体４１の長手方向のほぼ中央部に設けられいるとともに、空間５０内の不活性ガス圧が略均一になるように、加熱用発熱体４１の周方向の複数箇所に分散装備されている。
ノズル５６から噴射された不活性ガス流は、図２に矢印Ｍ１，Ｍ２で示すように、加熱用発熱体４１の両端に向かって層流となって流れる。
【００３２】
また、本実施形態の場合、穿孔駒１７が先端に結合されている固定軸２５を、不活性ガス供給手段として用いている。
すなわち、図３に示すように、固定軸２５は、固定軸２５を軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１が形成されているとともに、固定軸２５の外周面に開口部を有してガス供給孔６１を軸外周の空間５２に連通させる複数のガス噴射孔６３が設けられている。ガス供給孔６１は、例えば、固定軸２５にパイプ材を使用することで、特別な加工を必要とせずに、装備することができる。ガス噴射孔６３は、空間５２内の不活性ガス圧が略均一になるように、適宜の間隔で、多数、分散配置されている。
また、ガス供給孔６１は、空間５２に連通するガス供給路として、固定軸２５の基端側（図１で支持台３１側）で、圧送ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００３３】
そして、固定軸２５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒１７の圧入で成形したガラス管１６内の空間５２への不活性ガスの供給を行う。
圧送ポンプから固定軸２５の基端に供給された不活性ガスは、矢印Ｍ３で示すように、固定軸２５の外周に噴出して、空間５２の開放端（図中右方向）に向かって流れる。
【００３４】
上述した石英ガラス管の製造装置１１では、上述した不活性ガス供給手段によって、発熱体４１とガラスインゴット１３との間の空間５０、及び穿孔駒１７を支持した固定軸２５の周囲の空間５２とを不活性ガスの雰囲気に維持しつつ、加熱炉１９内に送られたガラスインゴット１３を加熱しながら、穿孔駒１７を圧入することで、ガラスインゴット１３を先端側から漸次円筒状のガラス管１６に成形する。
【００３５】
このように、不活性ガス雰囲気下でピアシングによる石英ガラス管の成形を行うと、各空間５０，５２へ供給する不活性ガス圧を適宜に設定しておくことで、加熱用発熱体４１内部の各空間５０，５２への大気の巻き込みを防止することができる。
そして、この大気の巻き込み防止によって、大気中の塵や水分が加熱用発熱体４１内に侵入することがなく、大気中の塵や水分等がガラスインゴット１３及びガラス管１６に付着することを防止することができる。
【００３６】
なお、ガラス管１６内の空間５２を不活性ガス雰囲気に維持するためのガス供給路の実施態様は、上記の固定軸２５に限るものではない。
例えば、図４に示す固定軸３５及び穿孔駒７１や、図５に示す固定軸３５及び穿孔駒７７の形態とすることができる。
【００３７】
図４に示したガス供給路は図３に示したガス供給路の第１変形例であり、軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１が形成された固定軸３５と、ガス供給孔６１を固定軸３５の外周の空間５２に連通させるガス噴射孔７３が形成された穿孔駒７１とから構成されている。
このガス噴射孔７３は、矢印Ｍ４で示すように、固定軸３５の基端側に向かって不活性ガスを噴射する構造となっている。
このようなガス供給路の構造により、固定軸３５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒７１の圧入で成形したガラス管１６内の空間５２への不活性ガスの供給を行うことができる。
【００３８】
また、図５に示したガス供給路は図３に示したガス供給路の第２変形例であり、軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１が形成された固定軸３５と、固定軸３５と結合された基端から先端に向かって貫通するとともにガス供給孔６１に連通するガス噴射孔７９が形成された穿孔駒７７とから構成されている。
そして、固定軸３５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒７７の圧入で成形したガラス管１４内の空間５２への不活性ガスの供給を行う。
この場合の不活性ガスの流れは、矢印Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７で示す順序になる。
このガス供給路の構造のように、穿孔駒７７の先端から不活性ガスを噴出させると、穿孔駒７７の先端外周面上が、不活性ガス膜で覆われて、穿孔駒７７からガラス管１６へ塵が付着することを防ぐことができる。
【００３９】
さらに、図６に示すガス供給路の第３変形例のように、ガラス管１４内の空間５２を不活性ガス雰囲気に維持するためのガス供給路の態様は、図３に示した固定軸２５と図４に示した穿孔駒７１とを組み合わせた構成としても良い。
すなわち、穿孔駒７１が先端に結合される固定軸２５に、固定軸２５を軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１と、固定軸２５の外周面に開口部を有してガス供給孔６１を軸外周の空間５２に連通させるガス噴射孔６３とが設けられており、さらに、穿孔用駒７１に、ガス供給孔６１をガラス管１６内の空間５２に連通させるガス噴射孔７３が設けられている。この場合、固定軸２５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、ガス噴射孔６３，７３から空間５２への不活性ガスの供給が行われる。
【００４０】
さらに、図７に示すガス供給路の第４変形例のように、ガラス管１６内の空間５２を不活性ガス雰囲気に維持するためのガス供給路の態様は、図３に示した固定軸２５と図５に示した穿孔駒７７とを組み合わせた構成としても良い。
すなわち、穿孔駒７７が先端に結合される固定軸２５に、固定軸２５を軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１と、固定軸２５の外周面に開口部を有してガス供給孔６１を軸外周の空間５２に連通させるガス噴射孔６３とが設けられており、さらに、穿孔用駒７７に、ガス供給孔６１をガラス管１６内の空間５２に連通させるガス噴射孔７９が設けられている。この場合、固定軸２５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、ガス噴射孔６３，７９から空間５２への不活性ガスの供給が行われる。
【００４１】
（実施例）
以下に、本発明に係る実施例について説明する。
発熱体とガラスインゴットとの間の空間、及び石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持して成形したガラス管の実施例と、不活性ガス雰囲気を用いずに成形した従来のガラス管の比較例とで、光ファイバを作成し、伝送損失の比較を行った。
【００４２】
実施例と比較例の両方において、上述した製造装置１１を用いて、石英ガラス管を作製した。
実施例では、図２に示すように、不活性ガス供給手段を稼動させ、加熱用発熱体４１とガラスインゴット１３との間の空間５０、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管１６内の空間５２を、不活性ガス雰囲気に維持して石英ガラス管を作製した。なお、石英ガラス管１６内の空間５２に不活性ガスを供給する手段として、図７に示す第４変形例である、固定軸２５と穿孔駒７７とを組み合わせた構成を用いた。
また、不活性ガスとして、窒素ガス（N2）を用いた。
一方、比較例では、不活性ガス供給手段を稼動させずに石英ガラス管を作製した。
これらの実施例と比較例に関して、異なる製造条件は上記の不活性ガス雰囲気のみで、インゴットの回転速度やその他の条件は一致させた。
【００４３】
実施例と比較例の石英ガラス管を用いて、それぞれMCVD法でシングルモード光ファイバ母材を作製した後、それらを同一条件で線引きし、光ファイバとした。そして、ＯＨ基の吸収損失を反映する波長１．３８μｍでの伝送損失を測定した。
その結果、本発明に係る実施例の場合は、伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍであったのに対して、従来の製造法に準じた比較例では、伝送損失は２．０ｄＢ／ｋｍであった。
以上の結果により、発熱体とガラスインゴットとの間の空間、及び石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持してガラス管を成形することで、伝送損失が４分の１程度に軽減されたことが確認できた。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の石英ガラス管の製造方法及び製造装置によれば、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持するので、大気中の塵や水分が加熱用発熱体内に侵入することがなく、大気中の塵や水分等が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
また、発熱体と石英ガラス素材との間の空間に不活性ガスの層流を生じさせるように設定しておくことで、発熱体から塵が発生した場合でも塵が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
したがって、高品位の光ファイバに必要とされる高品質の石英ガラス管を安定して生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の石英ガラス管の製造装置を示す概要図である。
【図２】図１に示した加熱炉近傍の模式図である。
【図３】図２に示したガラス管の内部を示す模式図である。
【図４】図３に示したガス供給路の第１変形例を示す模式図である。
【図５】図３に示したガス供給路の第２変形例を示す模式図である。
【図６】図３に示したガス供給路の第３変形例を示す模式図である。
【図７】図３に示したガス供給路の第４変形例を示す模式図である。
【図８】従来の石英ガラス管の製造装置の要部模式図である。
【符号の説明】
１１ 石英ガラス管の製造装置
１３ ガラスインゴット（石英ガラス素材）
１５ 第１移動テーブル
１６ 石英ガラス管
１７ 穿孔駒（穿孔治具）
１９ 加熱炉
２１ 上流側固定台
２５ 固定軸（ガス供給手段）
２７ 下流側固定台
２９ 第２移動テーブル
３５ 固定軸（ガス供給手段）
４１ 発熱体
４３ コイル
５０ 空間
５２ 空間
５５ 不活性ガス供給手段
５６ ノズル
５７ 配管
６１ ガス供給孔
６３ ガス噴射孔
７１ 穿孔駒（第１変形例）
７３ ガス噴射孔
７７ 穿孔駒（第２変形例）
７９ ガス噴射孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英ガラス管の製造方法及び製造装置に関し、さらに詳しくは、石英ガラス素材の周囲を囲った加熱用発熱体によって前記石英ガラス素材を加熱するとともに、前記石英ガラス素材に穿孔駒を当接し、該穿孔駒を圧入することで、前記石英ガラス素材を漸次円筒状の石英ガラス管に成形する石英ガラス管の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石英ガラス管は、半導体工業の分野における炉芯管等の部品や、光ファイバ用のプリフォームとして、需要が急増している。
このような石英ガラス管の製造方法として、特許２７９８４６５号や特開平７−１０９１３５号に記載されているようなピアシング法が普及している。
【０００３】
ピアシング法とは、図８に示すように、石英ガラス素材１０１に穿孔駒１０２を当接し、穿孔駒１０２の当接部周辺を加熱炉１０３により加熱しながら穿孔駒１０２を石英ガラス素材１０１に押圧して圧入させることで、石英ガラス素材１０１を先端側から漸次円筒状の石英ガラス管１０５に成形する方法である。
【０００４】
なお、前記加熱炉１０３は、石英ガラス素材１０１と穿孔駒１０２の当接部周辺を覆う円筒状の発熱体１０３ａと、この発熱体１０３ａの外周に配される適宜巻き数のコイル１０３ｂとを備えた構成である。コイル１０３ｂへ交流電流を流した際の誘導加熱で、発熱体１０３ａを石英ガラス素材１０１の軟化点以上の温度に昇温させて、穿孔駒１０２の当接部周辺の石英ガラス素材１０１を加熱する。
【０００５】
穿孔駒１０２は、この穿孔駒１０２の外径よりも細径の固定軸１０６の先端に連結支持されていて、石英ガラス素材１０１と反応しない炭素系材料によって形成されていて、炭素ドリルとも呼ばれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ファイバ用のプリフォームとして石英ガラス管１０５を使用する場合は、更にＭＣＶＤ法またはＰＣＶＤ法によるガラス層の内スス付け、ロッドインコラプス等の工程を経た後に、所定の加熱環境下で高速の線引き成形を行うことで、光ファイバとする。そのとき、石英ガラス管１０５に生じていた偏肉や、偏心、断面の真円度や、軸線の直線性、不純物の付着・混入量等の品質特性は、そのまま引き継がれて、光ファイバの諸性能に大きく影響する。
そのため、光ファイバ用のプリフォームとしての石英ガラス管１０５の製造に対しては、偏肉や偏心を抑えて断面の真円度を向上させること、軸線の直線性を向上させること、不純物の付着・混入の防止を図ること等が重要な課題となる。
【０００７】
ところが、前述した従来の製造方法では、加熱用発熱体１０３ａ内部の空間の雰囲気を一定に制御する手段を有していない。そのため、雰囲気のばらつきで不純物の付着・混入量が変動し、高品位の光ファイバに必要とされる高品質の石英ガラス管を安定して生産することが難しいという問題があった。
【０００８】
例えば、加熱用発熱体１０３ａ内に大気が巻き込まれると、大気中の水分のＯＨ基が高温の石英ガラス素材の表面に付着する。ＯＨ基の付着は、ファイバ化した際に伝送損失の原因となるため、付着量を極力抑えることが好ましい。しかし、前述した従来の製造方法では、加熱用発熱体１０３ａ内の大気を巻き込んでしまい、ＯＨ基が石英ガラス素材の表面に付着して、光ファイバの伝送損失の低下を招いていた。
また、従来の製造方法では、大気中の塵が加熱用発熱体１０３ａ内に侵入した場合も、石英ガラス素材の表面に付着して、品質の低下を招いてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、石英ガラス素材への穿孔が行われる加熱用発熱体内部の空間における塵や水分の侵入を防いで、大気中の塵や水分等が石英ガラス素材に付着することを防止することができ、さらに高品位の光ファイバに必要とされる高品質の石英ガラス管を安定して生産することができる石英ガラス管の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項１に係る石英ガラス管の製造方法は、ガラス素材の周囲を囲った加熱用発熱体によって石英ガラス素材を加熱するとともに、石英ガラス素材に穿孔駒を当接し、穿孔駒を圧入することで、石英ガラス素材を漸次円筒状の石英ガラス管に成形する石英ガラス管の製造方法において、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持して成形を進めることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の石英ガラス管の製造方法によれば、石英ガラス素材への穿孔を行う際に、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持するので、大気中の塵や水分が加熱用発熱体内に侵入することがなく、大気中の塵や水分等が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
また、発熱体と石英ガラス素材との間の空間に不活性ガスの層流を生じさせると、発熱体から塵が発生した場合でも塵が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
【００１２】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項２に係る石英ガラス管の製造装置は、石英ガラス素材の周囲を囲った加熱用発熱体と、石英ガラス素材に当接させる穿孔駒とを備え、穿孔駒の圧入によって石英ガラス素材を漸次円筒状の石英ガラス管に成形する石英ガラス管の製造装置において、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持する不活性ガス供給手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置によれば、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持するので、大気中の塵や水分が加熱用発熱体内に侵入することがなく、大気中の塵や水分等が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
また、発熱体と石英ガラス素材との間の空間に不活性ガスの層流を生じさせるように設定しておくことで、発熱体から塵が発生した場合でも塵が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
【００１４】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項３に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って形成されたガス供給孔と、固定軸の外周面に開口を有してガス供給孔を軸外周の空間に連通させるガス噴射孔とを有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項４に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って貫通して形成されたガス供給孔を有するとともに、穿孔駒が、ガス供給孔を固定軸外周の空間に連通させるガス噴射孔を有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項５に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って貫通して形成されたガス供給孔を有するとともに、穿孔駒が、ガス供給孔に連通して穿孔駒の先端まで貫通するように形成されたガス噴射孔を有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の石英ガラス管の製造装置によれば、穿孔駒の先端から不活性ガスを流すので、穿孔駒と石英ガラス管との間に不活性ガスを流すことができる。したがって、穿孔駒から塵が発生した場合でも塵が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項６に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って形成されたガス供給孔と、固定軸の外周面に開口を有してガス供給孔を軸外周の空間に連通させる第１ガス噴射孔とを有し、穿孔駒が、ガス供給孔を固定軸外周の空間に連通させる第２ガス噴射孔を有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項７に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置であって、穿孔駒が結合された固定軸が、固定軸の内側に軸線方向に沿って形成されたガス供給孔と、固定軸の外周面に開口を有してガス供給孔を軸外周の空間に連通させる第１ガス噴射孔とを有し、穿孔駒が、ガス供給孔に連通して穿孔駒の先端まで貫通するように形成された第２ガス噴射孔を有し、不活性ガス供給手段によってガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項８に係る石英ガラス管の製造装置は、請求項２から７のいずれか１項に記載の石英ガラス管の製造装置であって、不活性ガスは、窒素ガス又はアルゴンガス又はヘリウムガスであることを特徴とする。
【００２１】
なお、上記の製造方法及び製造装置において、石英ガラス素材は、具体的には、適宜な製造法によって所定の寸法に仕上げた石英ガラスロッド、石英ガラスインゴット、石英ガラスパイプ等を使用することが挙げられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る石英ガラス管の製造方法及び製造装置の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１は、本発明の石英ガラス管の製造装置を示す概要図、図２は、図１に示した加熱炉近傍の模式図である。図３は、図２に示したガラス管の内部を示す模式図である。図４は、図３に示したガス供給路の第１変形例を示す模式図、図５は、図３に示したガス供給路の第２変形例を示す模式図、図６は、図３に示したガス供給路の第３変形例を示す模式図、図７は、図３に示したガス供給路の第４変形例を示す模式図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の石英ガラス管の製造装置１１は、所謂ピアシング法によって石英ガラス管を製造するものであり、ガラスインゴット１３を加熱する加熱炉１９と、加熱炉１９の上流側に配置された上流側固定台２１と、加熱炉１９の下流側に配置された下流側固定台２７とが設けられている。
【００２４】
上流側固定台２１の上には、ガラス素材であるガラスインゴット１３の一端を把持して図中左右方向にスライド移動する第１移動テーブル１５が備えられている。第１移動テーブル１５は、所望の速度でスライドすることが可能であり、さらに、ガラスインゴット１３をチャック１５ａにより把持して、ガラスインゴット１３をその長手方向の軸を中心に回転させることが可能である。
さらに、上流側固定台２１の上には、ガラスインゴット１３の自重を支えるサポータ２３が備えられている。サポータ２３は、把持されたガラスインゴット１３の高さに合わせてその高さを変更でき、さらに上流側固定台２１の上をガラスインゴット１３の軸方向にスライド可能である。また、サポータ２３の支承部分２３ａは、ガラスインゴット１３の軸回転を拘束することのないローラである。
【００２５】
また、下流側固定台２７の上には、ガラス製ダミーパイプ１４の一端を把持するとともに、第１移動テーブル１５の移動に合わせて図中左右方向にスライド移動が可能な第２移動テーブル２９が備えられている。第２移動テーブル２９は、把持されたダミーパイプ１４をその長手方向の軸を中心に回転させることが可能である。また、その回転は、第１移動テーブル１５によるガラスインゴット１３の回転に合わせて調整される。
【００２６】
ガラスインゴット１３は、第１移動テーブル１５に把持されていない他端が、第２移動テーブル２９によって把持されたダミーパイプ１４の他端と融着されている。したがって、ガラスインゴット１３とダミーパイプ１４が、軸方向に一体になって加熱炉１９の内部に導入された状態で、第１移動テーブル１５と第２移動テーブル２９とに把持される。
【００２７】
さらに、下流側固定台２７の上には支持台３１が設けられており、これによって穿孔治具の固定軸２５が支持される。穿孔治具は、固定軸２５の先端に設けられた穿孔駒１７を備えている。固定軸２５は、穿孔駒１７と同一の中心軸を有し、さらにガラスインゴット１３に中心軸を一致させた状態に支持される。また、下流側固定台２７の上に備えられたサポータ２３により、固定軸２５の自重が支えられている。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態の加熱炉１９は、高周波誘電加熱方式の炉であり、適宜巻き数のコイル４３に交流電流を流すことで発熱体４１が発熱する。発熱体４１はガラスインゴット１３と穿孔駒１７の当接部周辺を覆う円筒形状の黒鉛であり、発熱体４１の発熱によってガラスインゴット１３を加熱して軟化させる。
【００２９】
また、本実施形態の石英ガラス管の製造装置は、不活性ガス供給手段を備えており、加熱用発熱体４１とガラスインゴット１３との間の空間５０、及び穿孔駒１７の圧入で成形したガラス管１６内の空間５２を、不活性ガス雰囲気に維持している。
【００３０】
不活性ガス供給手段５５は、ガス圧送ポンプ（図示せず）を備え、不活性ガスを所望の圧力で所定のガス供給路に送り込む。送り込む不活性ガスは、窒素ガス、又はアルゴンガス、又はヘリウムガスなど、入手し易いものでよい。
【００３１】
図２に示すように、加熱用発熱体４１には、空間５０へ連通するガス供給路として、噴射口を空間５０に向けたノズル５６と、このノズル５６と圧送ポンプとの間を接続する配管５７とが装備されている。
ノズル５６及び配管５７は、加熱用発熱体４１の長手方向のほぼ中央部に設けられいるとともに、空間５０内の不活性ガス圧が略均一になるように、加熱用発熱体４１の周方向の複数箇所に分散装備されている。
ノズル５６から噴射された不活性ガス流は、図２に矢印Ｍ１，Ｍ２で示すように、加熱用発熱体４１の両端に向かって層流となって流れる。
【００３２】
また、本実施形態の場合、穿孔駒１７が先端に結合されている固定軸２５を、不活性ガス供給手段として用いている。
すなわち、図３に示すように、固定軸２５は、固定軸２５を軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１が形成されているとともに、固定軸２５の外周面に開口部を有してガス供給孔６１を軸外周の空間５２に連通させる複数のガス噴射孔６３が設けられている。ガス供給孔６１は、例えば、固定軸２５にパイプ材を使用することで、特別な加工を必要とせずに、装備することができる。ガス噴射孔６３は、空間５２内の不活性ガス圧が略均一になるように、適宜の間隔で、多数、分散配置されている。
また、ガス供給孔６１は、空間５２に連通するガス供給路として、固定軸２５の基端側（図１で支持台３１側）で、圧送ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００３３】
そして、固定軸２５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒１７の圧入で成形したガラス管１６内の空間５２への不活性ガスの供給を行う。
圧送ポンプから固定軸２５の基端に供給された不活性ガスは、矢印Ｍ３で示すように、固定軸２５の外周に噴出して、空間５２の開放端（図中右方向）に向かって流れる。
【００３４】
上述した石英ガラス管の製造装置１１では、上述した不活性ガス供給手段によって、発熱体４１とガラスインゴット１３との間の空間５０、及び穿孔駒１７を支持した固定軸２５の周囲の空間５２とを不活性ガスの雰囲気に維持しつつ、加熱炉１９内に送られたガラスインゴット１３を加熱しながら、穿孔駒１７を圧入することで、ガラスインゴット１３を先端側から漸次円筒状のガラス管１６に成形する。
【００３５】
このように、不活性ガス雰囲気下でピアシングによる石英ガラス管の成形を行うと、各空間５０，５２へ供給する不活性ガス圧を適宜に設定しておくことで、加熱用発熱体４１内部の各空間５０，５２への大気の巻き込みを防止することができる。
そして、この大気の巻き込み防止によって、大気中の塵や水分が加熱用発熱体４１内に侵入することがなく、大気中の塵や水分等がガラスインゴット１３及びガラス管１６に付着することを防止することができる。
【００３６】
なお、ガラス管１６内の空間５２を不活性ガス雰囲気に維持するためのガス供給路の実施態様は、上記の固定軸２５に限るものではない。
例えば、図４に示す固定軸３５及び穿孔駒７１や、図５に示す固定軸３５及び穿孔駒７７の形態とすることができる。
【００３７】
図４に示したガス供給路は図３に示したガス供給路の第１変形例であり、軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１が形成された固定軸３５と、ガス供給孔６１を固定軸３５の外周の空間５２に連通させるガス噴射孔７３が形成された穿孔駒７１とから構成されている。
このガス噴射孔７３は、矢印Ｍ４で示すように、固定軸３５の基端側に向かって不活性ガスを噴射する構造となっている。
このようなガス供給路の構造により、固定軸３５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒７１の圧入で成形したガラス管１６内の空間５２への不活性ガスの供給を行うことができる。
【００３８】
また、図５に示したガス供給路は図３に示したガス供給路の第２変形例であり、軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１が形成された固定軸３５と、固定軸３５と結合された基端から先端に向かって貫通するとともにガス供給孔６１に連通するガス噴射孔７９が形成された穿孔駒７７とから構成されている。
そして、固定軸３５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、穿孔駒７７の圧入で成形したガラス管１４内の空間５２への不活性ガスの供給を行う。
この場合の不活性ガスの流れは、矢印Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７で示す順序になる。
このガス供給路の構造のように、穿孔駒７７の先端から不活性ガスを噴出させると、穿孔駒７７の先端外周面上が、不活性ガス膜で覆われて、穿孔駒７７からガラス管１６へ塵が付着することを防ぐことができる。
【００３９】
さらに、図６に示すガス供給路の第３変形例のように、ガラス管１４内の空間５２を不活性ガス雰囲気に維持するためのガス供給路の態様は、図３に示した固定軸２５と図４に示した穿孔駒７１とを組み合わせた構成としても良い。
すなわち、穿孔駒７１が先端に結合される固定軸２５に、固定軸２５を軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１と、固定軸２５の外周面に開口部を有してガス供給孔６１を軸外周の空間５２に連通させるガス噴射孔６３とが設けられており、さらに、穿孔用駒７１に、ガス供給孔６１をガラス管１６内の空間５２に連通させるガス噴射孔７３が設けられている。この場合、固定軸２５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、ガス噴射孔６３，７３から空間５２への不活性ガスの供給が行われる。
【００４０】
さらに、図７に示すガス供給路の第４変形例のように、ガラス管１６内の空間５２を不活性ガス雰囲気に維持するためのガス供給路の態様は、図３に示した固定軸２５と図５に示した穿孔駒７７とを組み合わせた構成としても良い。
すなわち、穿孔駒７７が先端に結合される固定軸２５に、固定軸２５を軸線方向に沿って貫通するガス供給孔６１と、固定軸２５の外周面に開口部を有してガス供給孔６１を軸外周の空間５２に連通させるガス噴射孔６３とが設けられており、さらに、穿孔用駒７７に、ガス供給孔６１をガラス管１６内の空間５２に連通させるガス噴射孔７９が設けられている。この場合、固定軸２５の基端側からガス供給孔６１に不活性ガスを流入させることで、ガス噴射孔６３，７９から空間５２への不活性ガスの供給が行われる。
【００４１】
（実施例）
以下に、本発明に係る実施例について説明する。
発熱体とガラスインゴットとの間の空間、及び石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持して成形したガラス管の実施例と、不活性ガス雰囲気を用いずに成形した従来のガラス管の比較例とで、光ファイバを作成し、伝送損失の比較を行った。
【００４２】
実施例と比較例の両方において、上述した製造装置１１を用いて、石英ガラス管を作製した。
実施例では、図２に示すように、不活性ガス供給手段を稼動させ、加熱用発熱体４１とガラスインゴット１３との間の空間５０、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管１６内の空間５２を、不活性ガス雰囲気に維持して石英ガラス管を作製した。なお、石英ガラス管１６内の空間５２に不活性ガスを供給する手段として、図７に示す第４変形例である、固定軸２５と穿孔駒７７とを組み合わせた構成を用いた。
また、不活性ガスとして、窒素ガス（N2）を用いた。
一方、比較例では、不活性ガス供給手段を稼動させずに石英ガラス管を作製した。
これらの実施例と比較例に関して、異なる製造条件は上記の不活性ガス雰囲気のみで、インゴットの回転速度やその他の条件は一致させた。
【００４３】
実施例と比較例の石英ガラス管を用いて、それぞれMCVD法でシングルモード光ファイバ母材を作製した後、それらを同一条件で線引きし、光ファイバとした。そして、ＯＨ基の吸収損失を反映する波長１．３８μｍでの伝送損失を測定した。
その結果、本発明に係る実施例の場合は、伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍであったのに対して、従来の製造法に準じた比較例では、伝送損失は２．０ｄＢ／ｋｍであった。
以上の結果により、発熱体とガラスインゴットとの間の空間、及び石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持してガラス管を成形することで、伝送損失が４分の１程度に軽減されたことが確認できた。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の石英ガラス管の製造方法及び製造装置によれば、発熱体と石英ガラス素材との間の空間、及び穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持するので、大気中の塵や水分が加熱用発熱体内に侵入することがなく、大気中の塵や水分等が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
また、発熱体と石英ガラス素材との間の空間に不活性ガスの層流を生じさせるように設定しておくことで、発熱体から塵が発生した場合でも塵が石英ガラス素材に付着することを防止することができる。
したがって、高品位の光ファイバに必要とされる高品質の石英ガラス管を安定して生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の石英ガラス管の製造装置を示す概要図である。
【図２】図１に示した加熱炉近傍の模式図である。
【図３】図２に示したガラス管の内部を示す模式図である。
【図４】図３に示したガス供給路の第１変形例を示す模式図である。
【図５】図３に示したガス供給路の第２変形例を示す模式図である。
【図６】図３に示したガス供給路の第３変形例を示す模式図である。
【図７】図３に示したガス供給路の第４変形例を示す模式図である。
【図８】従来の石英ガラス管の製造装置の要部模式図である。
【符号の説明】
１１ 石英ガラス管の製造装置
１３ ガラスインゴット（石英ガラス素材）
１５ 第１移動テーブル
１６ 石英ガラス管
１７ 穿孔駒（穿孔治具）
１９ 加熱炉
２１ 上流側固定台
２５ 固定軸（ガス供給手段）
２７ 下流側固定台
２９ 第２移動テーブル
３５ 固定軸（ガス供給手段）
４１ 発熱体
４３ コイル
５０ 空間
５２ 空間
５５ 不活性ガス供給手段
５６ ノズル
５７ 配管
６１ ガス供給孔
６３ ガス噴射孔
７１ 穿孔駒（第１変形例）
７３ ガス噴射孔
７７ 穿孔駒（第２変形例）
７９ ガス噴射孔
Claims (8)
- 石英ガラス素材の周囲を囲った加熱用発熱体によって前記石英ガラス素材を加熱するとともに、前記石英ガラス素材に穿孔駒を当接し、該穿孔駒を圧入することで、前記石英ガラス素材を漸次円筒状の石英ガラス管に成形する石英ガラス管の製造方法において、
前記発熱体と前記石英ガラス素材との間の空間、及び前記穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持して成形を進めることを特徴とする石英ガラス管の製造方法。 - 石英ガラス素材の周囲を囲った加熱用発熱体と、前記石英ガラス素材に当接させる穿孔駒とを備え、前記穿孔駒の圧入によって前記石英ガラス素材を漸次円筒状の石英ガラス管に成形する石英ガラス管の製造装置において、
前記発熱体と前記石英ガラス素材との間の空間、及び前記穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間を、いずれも不活性ガス雰囲気に維持する不活性ガス供給手段を備えたことを特徴とする石英ガラス管の製造装置。 - 前記穿孔駒が結合された固定軸が、該固定軸の内側に軸線方向に沿って形成されたガス供給孔と、前記固定軸の外周面に開口を有して前記ガス供給孔を軸外周の空間に連通させるガス噴射孔とを有し、
前記不活性ガス供給手段によって前記ガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、前記穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置。 - 前記穿孔駒が結合された固定軸が、該固定軸の内側に軸線方向に沿って貫通して形成されたガス供給孔を有するとともに、前記穿孔駒が、前記ガス供給孔を前記固定軸外周の空間に連通させるガス噴射孔を有し、
前記不活性ガス供給手段によって前記ガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、前記穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置。 - 前記穿孔駒が結合された固定軸が、該固定軸の内側に軸線方向に沿って貫通して形成されたガス供給孔を有するとともに、前記穿孔駒が、前記ガス供給孔に連通して該穿孔駒の先端まで貫通するように形成されたガス噴射孔を有し、
前記不活性ガス供給手段によって前記ガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、前記穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置。 - 前記穿孔駒が結合された固定軸が、該固定軸の内側に軸線方向に沿って形成されたガス供給孔と、前記固定軸の外周面に開口を有して前記ガス供給孔を軸外周の空間に連通させる第１ガス噴射孔とを有し、
前記穿孔駒が、前記ガス供給孔を前記固定軸外周の空間に連通させる第２ガス噴射孔を有し、
前記不活性ガス供給手段によって前記ガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、前記穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置。 - 前記穿孔駒が結合された固定軸が、該固定軸の内側に軸線方向に沿って形成されたガス供給孔と、前記固定軸の外周面に開口を有して前記ガス供給孔を軸外周の空間に連通させる第１ガス噴射孔とを有し、
前記穿孔駒が、前記ガス供給孔に連通して該穿孔駒の先端まで貫通するように形成された第２ガス噴射孔を有し、
前記不活性ガス供給手段によって前記ガス供給孔に不活性ガスを流入させることで、前記穿孔駒の圧入で成形した石英ガラス管内の空間への不活性ガスの供給を行うことを特徴とする請求項２に記載の石英ガラス管の製造装置。 - 前記不活性ガスは、窒素ガス又はアルゴンガス又はヘリウムガスであることを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の石英ガラス管の製造装置。
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