JP4345974B2 - Quartz glass tube having a plurality of linear holes, method for manufacturing the same, and apparatus for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a quartz glass tube having a plurality of linear holes.
通信分野を中心として、光ファイバが幅広く利用されているが、その光ファイバは、通常、光ファイバプリフォームと呼ばれる母材を線引きすることによって製造される。 An optical fiber is widely used mainly in the communication field, and the optical fiber is usually manufactured by drawing a base material called an optical fiber preform.
一般的な光ファイバプリフォーム(線引きする前の母材)は、主としてMCVD法(Modified Chemical Vapor Deposition Method;内付け法)、VAD法(Vapor phase Axial Deposition Method;気相軸付け法)、OVD法(Outside Vapor Phase Deposition Method;外付け法)等により製造される。そして、この光ファイバプリフォームを細く線引きすることによって、所定の口径の光ファイバが得られるのである。 Common optical fiber preforms (base materials before drawing) are mainly MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition Method), VAD (Vapor phase Axial Deposition Method), and OVD methods. (Outside Vapor Phase Deposition Method). An optical fiber having a predetermined aperture can be obtained by thinly drawing the optical fiber preform.
現在、光通信のさらなる高速化・大容量化を図るため光通信システムにおいては、波長多重数の増大、波長領域の拡大が進められている。そして、波長多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)光伝送システムにおいては、種々のWDM伝送光部品が使用される。また、超広帯域利用の大容量伝送システムも研究中である。 Currently, in order to further increase the speed and capacity of optical communication, in the optical communication system, the number of wavelength multiplexing is increasing and the wavelength region is being expanded. In a wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission system, various WDM transmission optical components are used. We are also researching a large-capacity transmission system using ultra-wideband.
このWDM伝送光部品の一つとして、断面に空孔を有する特殊な偏波保持光ファイバが用いられている。また、超広帯域利用の大容量伝送システムでも、断面に空孔を有する特殊なホーリーファイバが必要とされる。 As one of the WDM transmission optical components, a special polarization maintaining optical fiber having a hole in a cross section is used. In addition, a special holey fiber having a hole in the cross section is required even in a large-capacity transmission system using ultra-wideband.
このような特殊な光ファイバには、断面に1個だけでなく、2個以上の空孔を必要とする場合がある。 Such a special optical fiber may require two or more holes in the cross section instead of only one.
光ファイバの形状は、線引きする前の母材である光ファイバプリフォームの形状と品質をそのまま引き継ぐので、断面に複数個の空孔を有する特殊な光ファイバを製造するためには、光ファイバプリフォームの段階で、線引き後の特殊な光ファイバに要求される空孔の形状に対応するように、複数個の線状空孔を有する光ファイバプリフォームを形成する必要がある。 The shape of the optical fiber inherits the shape and quality of the optical fiber preform, which is the base material before drawing, so that in order to manufacture a special optical fiber having a plurality of holes in the cross section, an optical fiber preform is used. At the reforming stage, it is necessary to form an optical fiber preform having a plurality of linear holes so as to correspond to the shape of the holes required for the special optical fiber after drawing.
このような、複数個の線状空孔を有する光ファイバプリフォームを形成しようとすると、上記した、MCVD法、VAD法又はOVD法で一旦光ファイバプリフォームを製造した後に、新たに線状空孔を開ける必要がある。 In order to form such an optical fiber preform having a plurality of linear voids, after the optical fiber preform is once manufactured by the MCVD method, the VAD method or the OVD method, a new linear void is formed. It is necessary to make a hole.
光ファイバプリフォームに、新たに線状空孔を形成する方法としては、ドリルによる冷間での切削加工があるが、このとき、その空孔は円形状のものだけしか得られない。また、光ファイバプリフォームにクラックが発生したり、開口された空孔部表面の面性状が粗くなってしまうおそれがある。さらに、空孔部に切削時の切削油や切削屑が付着するため、上記の偏波保持光ファイバやホーリーファイバのような、特殊ファイバに用いた場合はその光学特性が損なわれるおそれがあるとともに、切削された部分は、切削屑となってしまうため、歩留が低下する。 As a method for forming a new linear hole in an optical fiber preform, there is a cold cutting process using a drill. At this time, only a circular hole can be obtained. Further, cracks may occur in the optical fiber preform, or the surface properties of the opened hole portion surface may become rough. Furthermore, since cutting oil and cutting debris adhere to the air holes, its optical characteristics may be impaired when used for special fibers such as the above-mentioned polarization maintaining optical fiber and holey fiber. Since the cut portion becomes cutting waste, the yield decreases.
あるいは、上記した、MCVD法、VAD法又はOVD法で光ファイバのコア部となるべきコアロッド材を製造し、別途用意した光ファイバクラッド部となるべき石英ガラス管材の中にこのコアロッド材を挿入し、ロッドインコラプス法によって石英ガラス管と合体させて光ファイバ用プリフォームを得る方法もあるが、この方法の場合でも、光ファイバのクラッド部となる石英ガラス管材にあらかじめ空孔を開けておく必要がある。 Alternatively, the core rod material to be the core portion of the optical fiber is manufactured by the above-described MCVD method, VAD method, or OVD method, and this core rod material is inserted into the separately prepared quartz glass tube material to be the optical fiber cladding portion. There is also a method of obtaining a preform for an optical fiber by combining with a quartz glass tube by a rod in collapse method. However, even in this method, it is necessary to make a hole in the quartz glass tube material used as a cladding portion of the optical fiber in advance. There is.
特許文献1には、ドリルによる切削加工を不要とするロッドインコラプス法が記載されている。ここでは、多角形や星形等の非円形かつ点対象形の断面形状を有する穿孔部(プラグ)を、加熱軟化させた線状の石英ガラス素材の端面に押しつけることによって、管内面の断面形状が、多角形や星形等の非円形かつ点対象形である石英ガラス管を製造する。そして、この非円形かつ点対象形の断面を有する石英ガラス管をクラッド管材として、その中に、円形断面を有するコアロッド材を挿入して、ロッドインコラプス法により光ファイバプリフォームを形成するものである。ここでは、コアロッド材の円形断面と、クラッド管材の非円形かつ点対象形の管内面との間に形成される隙間部分が空孔となる。
しかしながら、この方法の場合、形成される複数個の空孔は石英ガラス素材の中心部近傍に円環状に配置されるとともに、その形成される個々の空孔の断面形状はすべて同じ形状とせざるを得ない。また、空孔の個数が増加したり、空孔の断面形状が複雑となったりすると、穿孔部(プラグ)形状が複雑になるとともに、プラグに大きな負荷がかかり、その結果破損しやすくなる。さらに、これらの空孔は、いずれも完全には互いに独立した空孔ではないため、ロッドインコラプス法にて光ファイバプリフォームを製造した際、変形が生じる場合もあり、目的としていた通りの形状が得られないおそれがある。 However, in this method, the plurality of holes to be formed are arranged in an annular shape near the center of the quartz glass material, and the cross-sectional shapes of the individual holes to be formed must all be the same. I don't get it. Further, when the number of holes increases or the cross-sectional shape of the holes becomes complicated, the shape of the perforated part (plug) becomes complicated and a large load is applied to the plug, and as a result, the plug is easily damaged. Furthermore, since these holes are not completely independent of each other, deformation may occur when an optical fiber preform is manufactured by the rod-in collapse method, and the shape as intended. May not be obtained.
本発明の目的は、任意の断面形状の線状空孔を複数個有す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にある。 An object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing a quartz glass tube having a plurality of linear pores of the cross-sectional shape of arbitrary.
さらに、現在、光通信の更なる高速化・大容量化の流れの中で、光ファイバの断面形状は、今後はコア近傍のみではなく、外輪郭を含む全体的な形状設計が必要となる。本発明の更なる目的は、外輪郭が非円形で、かつ任意の断面形状の線状空孔を複数個有す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にある。 Furthermore, in the current trend of higher speed and larger capacity of optical communication, the cross-sectional shape of the optical fiber will be required not only in the vicinity of the core but also in the overall shape design including the outer contour. A further object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a quartz glass tube having a plurality of linear holes having a non-circular outer contour and an arbitrary cross-sectional shape.
本発明にかかる、複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造方法及び製造装置を、次の(1)〜(12)に示す。それぞれ、本発明(1)〜本発明(12)ということがある。本発明(1)〜本発明(12)を総称して、本発明ということがある。 A manufacturing method and manufacturing apparatus for a quartz glass tube having a plurality of linear holes according to the present invention are shown in the following (1) to ( 12 ). These may be referred to as the present invention (1) to the present invention ( 12 ), respectively. The present invention (1) to the present invention ( 12 ) may be collectively referred to as the present invention.
(1)線状の石英ガラス素材の片端部の端面に、複数個の長尺穿孔部を有し、その長尺穿孔部に長尺穿孔部同士の位置関係を保持するための位置調整治具が設けられているプラグを、そして片端部の外周にダイスを、それぞれ設置し、線状の石英ガラス素材及びプラグをダイスに対して相対的な軸中心の回転を与えつつ、線状の石英ガラス素材の片端から順次加熱軟化させて軸方向に沿って移動させて、その加熱軟化部分をプラグとダイスによって形成される空間部に圧入して送り込むことを特徴とする、複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造方法。 (1) the end face of one end portion of the wire-like quartz glass material, have a plurality of elongate perforations, the position adjusting jig for holding the positional relationship between the elongated perforations in the elongated perforations A plug is provided , and a die is installed on the outer periphery of one end, and the linear quartz glass material and the plug are provided with a rotation of the axis center relative to the die while the linear quartz glass is provided. A plurality of linear holes, characterized by being heated and softened sequentially from one end of the material and moved along the axial direction, and the heated and softened portion is press-fitted into a space formed by a plug and a die. A method for producing a quartz glass tube having
(2)線状の石英ガラス素材の片端部の端面に、複数個の長尺穿孔部を有し、その長尺穿孔部に長尺穿孔部同士の位置関係を保持するための位置調整治具が設けられているプラグを、そして片端部の外周にダイスを、それぞれ設置し、線状の石英ガラス素材に回転を与えつつ、線状の石英ガラス素材の片端から順次加熱軟化させて軸方向に沿って移動させて、その加熱軟化部分をプラグとダイスによって形成される空間部に圧入して送り込む石英ガラス管の製造方法であって、プラグおよびダイスは、線状の石英ガラス素材の回転に同期して回転していることを特徴とする、複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造方法。 (2) to the end surface of one end portion of the wire-like quartz glass material, have a plurality of elongate perforations, the position adjusting jig for holding the positional relationship between the elongated perforations in the elongated perforations A plug is provided , and a die is installed on the outer periphery of one end, and while rotating the linear quartz glass material, it is heated and softened sequentially from one end of the linear quartz glass material in the axial direction. This is a method of manufacturing a quartz glass tube that is moved along and press-fitted into the space formed by the plug and the die, and the plug and the die are synchronized with the rotation of the linear quartz glass material. And a method for producing a quartz glass tube having a plurality of linear holes.
(3)基底部と、基底部に基端が固定されてなる複数個の長尺穿孔部からなる複合プラグを用いることを特徴とする、上記の(1)または(2)に記載の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造方法。 ( 3 ) A plurality of the plugs according to ( 1 ) or ( 2 ) above, wherein a composite plug comprising a base and a plurality of long perforated parts each having a base end fixed to the base is used. A method for producing a quartz glass tube having a linear hole.
(4)線状の石英ガラス素材として、石英ガラス素管を用いることを特徴とする、上記の(1)から(3)までのいずれかに記載の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造方法。 ( 4 ) A quartz glass having a plurality of linear voids according to any one of ( 1 ) to ( 3 ) above, wherein a quartz glass blank is used as the linear quartz glass material. A method of manufacturing a tube.
(5)線状の石英ガラス素管の加熱軟化部分をプラグとダイスによって形成される空間部に圧入して送り込む際に、線状の石英ガラス素管及び/又は圧入後に形成される石英ガラス管の空孔の内部を大気圧未満に減圧することを特徴とする、上記の(4)に記載の石英ガラス管の製造方法。 ( 5 ) The linear quartz glass tube and / or the quartz glass tube formed after the press-fitting when the heat-softened portion of the linear quartz glass tube is press-fitted into the space formed by the plug and the die. The method for producing a quartz glass tube according to ( 4 ) above, wherein the inside of the pores is reduced to less than atmospheric pressure.
(6)線状の石英ガラス素材として、石英ガラス棒を用いることを特徴とする、上記の(1)から(3)までのいずれかに記載の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造方法。 ( 6 ) A quartz glass tube having a plurality of linear holes according to any one of ( 1 ) to ( 3 ) above, wherein a quartz glass rod is used as the linear quartz glass material. Manufacturing method.
(7)線状の石英ガラス棒の加熱軟化部分をプラグとダイスによって形成される空間部に圧入して送り込む際に、圧入後に形成される石英ガラス管の空孔の内部を大気圧未満に減圧することを特徴とする、上記の(6)に記載の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造方法。 ( 7 ) When the heat softened portion of the linear quartz glass rod is press-fitted into the space formed by the plug and the die, the inside of the pores of the quartz glass tube formed after the press-fitting is reduced to less than atmospheric pressure. A method for producing a quartz glass tube having a plurality of linear holes as described in ( 6 ) above.
(8)プラグの長尺穿孔部の断面形状が円形状または非円形状である複合プラグを用いることを特徴とする、上記の(1)から(7)までのいずれかに記載の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造方法。 ( 8 ) A plurality of the plugs according to any one of ( 1 ) to ( 7 ) above, wherein a composite plug having a circular or non-circular cross-sectional shape of the long perforated portion of the plug is used. A method for producing a quartz glass tube having linear holes.
(9)線状の石英ガラス素材を軸方向に移動させる手段と、線状の石英ガラス素材を加熱する加熱手段と、加熱軟化された線状の石英ガラス素材を圧入する空間を形成するためのダイスとプラグとを有する石英ガラス管の製造装置であって、プラグが複数個の長尺穿孔部からなり、その長尺穿孔部に長尺穿孔部同士の位置関係を保持するための位置調整治具が設けられており、かつ線状の石英ガラス素材及びプラグをダイスに対して同期回転させる手段を有するものであることを特徴とする、複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造装置。 ( 9 ) A means for moving the linear quartz glass material in the axial direction, a heating means for heating the linear quartz glass material, and a space for press-fitting the heat-softened linear quartz glass material. an apparatus for producing a quartz glass tube having a die and a plug, the plug is Ri Do a plurality of elongated perforations, position adjustment for holding the positional relationship between the elongated perforations between its elongated perforations A quartz glass tube having a plurality of linear holes, wherein a jig is provided, and a means for synchronously rotating a linear quartz glass material and a plug with respect to a die is provided . Manufacturing equipment.
(10)プラグが石英ガラス管の軸中心まわりに回転可能な状態で保持されていることを特徴とする、上記の(9)に記載の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造装置。 ( 10 ) Production of a quartz glass tube having a plurality of linear holes as described in ( 9 ) above, wherein the plug is held in a rotatable state about the axis of the quartz glass tube apparatus.
(11)線状の石英ガラス素材を軸方向に移動させる手段と、線状の石英ガラス素材を加熱する加熱手段と、加熱軟化された線状の石英ガラス素材を圧入する空間を形成するためのダイスとプラグとを有する石英ガラス管の製造装置であって、プラグが複数個の長尺穿孔部からなり、その長尺穿孔部に長尺穿孔部同士の位置関係を保持するための位置調整治具が設けられており、かつ線状の石英ガラス素材、プラグおよびダイスを同期回転させる手段を有するものであることを特徴とする、複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造装置。 ( 11 ) A means for moving the linear quartz glass material in the axial direction, a heating means for heating the linear quartz glass material, and a space for press-fitting the heat-softened linear quartz glass material. an apparatus for producing a quartz glass tube having a die and a plug, the plug is Ri Do a plurality of elongated perforations, position adjustment for holding the positional relationship between the elongated perforations between its elongated perforations An apparatus for producing a quartz glass tube having a plurality of linear holes, characterized in that it is provided with a jig and has means for synchronously rotating a linear quartz glass material, a plug and a die. .
(12)プラグおよびダイスが石英ガラス管の軸中心まわりに回転可能な状態で保持されていることを特徴とする、上記の(11)に記載の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造装置。
( 12 ) A quartz glass tube having a plurality of linear holes as described in ( 11 ) above, wherein the plug and the die are held so as to be rotatable around the axis center of the quartz glass tube. Manufacturing equipment.
本発明によれば、互いに独立した複数個の線状空孔を有し、かつ、いずれの線状空孔も石英ガラス管と一体的に成形されたものであることを特徴とする、複数個の線状空孔を有する石英ガラス管を提供することができる。また、本発明によれば、任意の断面形状の線状空孔を複数個有する石英ガラス管を寸法精度よく製造することができ、かつ線状空孔の表面性状も優れた石英ガラス管を製造することができる。さらに、本発明によれば、外輪郭が非円形で、かつ任意の断面形状の線状空孔を複数個有する石英ガラス管を提供することができるとともに、寸法精度よく、かつ表面性状も優れたものを製造することができる。 According to the present invention, a plurality of linear vacancies that are independent from each other, and each of the linear vacancies is formed integrally with a quartz glass tube. It is possible to provide a quartz glass tube having the following linear holes. In addition, according to the present invention, a quartz glass tube having a plurality of linear holes having an arbitrary cross-sectional shape can be manufactured with high dimensional accuracy, and a quartz glass tube having excellent surface properties of the linear holes can be manufactured. can do. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a quartz glass tube having a plurality of linear holes having a non-circular outer contour and an arbitrary cross-sectional shape, with excellent dimensional accuracy and excellent surface properties. Things can be manufactured.
本発明に係る、複数個の線状空孔を有する石英ガラス管を製造するためには、まず、線状の石英ガラス素材を用意する。 In order to manufacture a quartz glass tube having a plurality of linear holes according to the present invention, a linear quartz glass material is first prepared.
そして、石英ガラス素材の片端部の端面に、複数個の長尺穿孔部を有するプラグを、そして片端部の外周にダイスを、それぞれ設置し、線状の石英ガラス素材及びプラグをダイスに対して相対的な軸中心の回転を与えつつ、線状の石英ガラス素材の片端から順次加熱軟化させて軸方向に沿って移動させて、そのプラグとダイスによって形成される空間部に圧入して送り込むことにより、複数個の長尺穿孔部に対応した線状空孔を有する石英ガラス管を製造する。また、断面形状の外輪郭が非円形の石英ガラス管を製造する場合には、プラグおよびダイスに線状の石英ガラス素材の回転に同期した回転を与えつつ、線状の石英ガラス素材を圧入して、石英ガラス管を製造する。 Then, a plug having a plurality of long perforated portions is installed on the end surface of one end portion of the quartz glass material, and a die is installed on the outer periphery of the one end portion, and the linear quartz glass material and the plug are attached to the die. While rotating relative to the center of the shaft, heat and soften sequentially from one end of the linear quartz glass material and move it along the axial direction, and press-fitting it into the space formed by the plug and die. Thus, a quartz glass tube having linear holes corresponding to a plurality of long perforated portions is manufactured. When manufacturing a quartz glass tube with a non-circular cross-section, the linear quartz glass material is pressed into the plug and die while rotating in synchronization with the rotation of the linear quartz glass material. To manufacture a quartz glass tube.
ダイスの内径は、成形加工される石英ガラス管の外径に対応する寸法に設定される。石英ガラス素材の外径は、この加熱軟化部分の圧入の際に、成形用ダイスの内径によって成形されるので、石英ガラス素材を拡径若しくは縮径すること又は同一径のままとすることによって、様々な外径を有する石英ガラス管に成形加工することができる。 The inner diameter of the die is set to a dimension corresponding to the outer diameter of the quartz glass tube to be molded. Since the outer diameter of the quartz glass material is formed by the inner diameter of the molding die during the press-fitting of the heat-softening portion, by expanding or reducing the diameter of the quartz glass material or keeping the same diameter, It can be formed into a quartz glass tube having various outer diameters.
以下に、図面を用いて、本発明を説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、3個の線状空孔を有する石英ガラス管の製造の態様を示したものである。 FIG. 1 shows an embodiment of manufacturing a quartz glass tube having three linear holes.
ここでは、線状の石英ガラス素材1として石英ガラス素管を用いる。線状の石英ガラス素材の片端と他端にはダミーシリンダー5がそれぞれ溶着によって取り付けられ、回転及び水平移動の可能な出側チャック10及び入側チャック11に、それぞれ把持される。
Here, a quartz glass base tube is used as the linear
入側チャック11と出側チャック10の間にはヒーター15が設置されている。線状の石英ガラス素材1は左から右の方向へ入側チャック11とともに移動し、ヒーター15によりその片端から順次加熱軟化されて軸方向に沿って移動し、その加熱軟化部分が3個の長尺穿孔部16を有するプラグとダイス21によって形成される空間部に圧入して送り込まれる。
A
なお、このプラグは3個の長尺穿孔部16を有する複合プラグであり、3個の長尺穿孔部16の基端はいずれもプラグの基底部17に固定され、そして、プラグの基底部17はマンドレル22によって保持されている。この長尺穿孔部の断面形状は、成形後の石英ガラス管における複数個の線状空孔の断面形状に対応する。
This plug is a composite plug having three long
そして、ここでは、この複合プラグに、目的とする線状空孔の形状並びに位置関係を保持するための位置調整治具18が設けられている。位置調整治具を設けた場合には、長尺穿孔部自身の自重により長尺穿孔部が撓むおそれがなくなるので、位置調整治具を設けるのが好ましい。位置調整治具を設置する場合は、長尺穿孔部先端から基端方向に50〜100mm程度離れた位置に設置するのが好ましい。長尺穿孔部の基端の近傍に設置すると撓み防止効果が得られにくいし、逆に、長尺穿孔部の先端の近傍に設置すると線状の石英ガラス素材の加熱軟化部分が長尺穿孔部に圧入するときに位置調整治具が干渉するおそれがあるためである。
Here, the composite plug is provided with a
また、位置調整治具は、形成された線状空孔の形状並びに位置関係を保持するのが目的であるため、圧入開始時にその機能が保持されていれば良い。圧入開始時に各長尺穿孔部の位置関係が保持されていれば、あとは圧入によって形成された空孔により位置関係は保持される。従って、位置調整治具は加熱軟化後に圧入された石英ガラス材によって押されて、複合プラグの基底部の方向へ移動する仕組みになっている。 In addition, since the position adjusting jig is intended to maintain the shape and positional relationship of the formed linear holes, the function only needs to be maintained at the start of press-fitting. If the positional relationship between the long perforated parts is maintained at the start of press-fitting, the positional relationship is maintained by the holes formed by press-fitting. Therefore, the position adjusting jig is pushed by the quartz glass material that is press-fitted after heat softening and moves toward the base of the composite plug.
なお、位置調整治具の設置は1個所だけとは限らない。長尺穿孔部の長さに応じて、複数箇所に設置してもよい。また、石英ガラス素材の前端部に、目的とする複数個の線状空孔を予め穿孔しておいたダミーシリンダーを溶着しておいてもよい。そうすれば、位置調整治具を用いなくとも、複合プラグをその長尺穿孔部の位置関係を保ったまま正確に石英ガラス素材に圧入することができる。 Note that the position adjusting jig is not limited to one place. You may install in several places according to the length of a long perforated part. Further, a dummy cylinder in which a plurality of target linear holes are previously drilled may be welded to the front end portion of the quartz glass material. By doing so, the composite plug can be accurately press-fitted into the quartz glass material while maintaining the positional relationship of the long perforated portions without using a position adjusting jig.
線状の石英ガラス素材は、加熱軟化後に圧入され、その内部は3個の長尺穿孔部16により穿孔された状態で右の方向に移動し、そして、その断面形状の外輪郭がダイス21によって加工成形されつつ、図面の右の方向に移動する。このように、線状の石英ガラス素材は順次加熱されて軟化し、3個の長尺穿孔部16を有するプラグとダイス21によって形成される空間部に圧入して送り込まれることによって、3個の線状空孔を有する石英ガラス管が順次形成され、線状の石英ガラス素材の他端まで、3個の線状空孔を有する形状が保持された状態で、成形加工される。
The linear quartz glass material is press-fitted after heat softening, and the inside thereof is moved in the right direction while being drilled by the three
そして、入側チャックの移動速度と出側チャックの移動速度の比は、線状の石英ガラス素材の断面積と、成形加工により形成される線状空孔を有する石英ガラス管の断面積の比の逆数に設定される。また、入側チャックの回転速度と出側チャックの回転速度は、各線状空孔の位置関係を設定通りに保持するため、速度差がない方が望ましい。 The ratio of the moving speed of the inlet side chuck and the moving speed of the outlet side chuck is the ratio of the cross-sectional area of the linear quartz glass material and the cross-sectional area of the quartz glass tube having the linear holes formed by molding. Is set to the inverse of. In addition, it is desirable that the rotational speed of the entrance side chuck and the rotational speed of the exit side chuck have no speed difference because the positional relationship between the linear holes is maintained as set.
この成形加工の際、線状の石英ガラス素材と3個の長尺穿孔部16を有するプラグは、
その水平方向の中心軸を中心として、ダイス21に対して同期回転させている。これは線状の石英ガラス素材の円周方向の加熱状態を均一にし、成形される石英ガラス管の外径の寸法精度を向上させるためである。なお、回転速度が遅ければ均熱効果が不十分であり、速すぎるとダイスとの接触頻度が増し、それらの損耗が激しくなると共に、成形加工された石英ガラス管30の表面性状も損なわれるので、回転速度は1〜10rpmが好ましい。より好ましいのは、2〜7rpmである。
During this molding process, a plug having a linear quartz glass material and three long
Around the central axis in the horizontal direction, the
さらに、石英ガラス管を製造する際に、石英ガラス素材である線状の石英ガラス素管の内部及び/又は圧入後に形成される石英ガラス管の空孔の内部を大気圧未満に減圧するのが、好ましい。線状の石英ガラス素管の内部又は圧入後に形成される石英ガラス管の空孔の内部を大気圧未満に減圧すると、成形後の石英ガラス管の線状空孔の形状とその位置が、目的通りに保持されやすいからである。 Furthermore, when manufacturing the quartz glass tube, the inside of the linear quartz glass base tube, which is a quartz glass material, and / or the inside of the pores of the quartz glass tube formed after press-fitting is reduced to less than atmospheric pressure. ,preferable. When the inside of a linear quartz glass tube or the inside of a quartz glass tube hole formed after press-fitting is reduced to less than atmospheric pressure, the shape and position of the linear hole in the quartz glass tube after molding are It is because it is easy to be kept on the street.
線状の石英ガラス素管の内部あるいは圧入後に形成される石英ガラス管の空孔の内部を大気圧未満に減圧する方法を、図1を用いて説明する。線状の石英ガラス素管から複数個の線状空孔を有する石英ガラス管を製造する際に、成形加工中の管の両端に外気の進入を遮断するホルダー41を設置する。線状の石英ガラス素管の側では石英ガラス素管内を真空ポンプ(図示せず)によって用いて排気する。そして、成形加工後の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の側では、プラグ基底部を保持するマンドレルを中空とし、マンドレルの側面に排気できる小孔43を設け、このマンドレルを介して真空ポンプ(図示せず)を用いて排気する。
A method of depressurizing the interior of a linear quartz glass tube or the inside of a hole in a quartz glass tube formed after press-fitting to below atmospheric pressure will be described with reference to FIG. When manufacturing a quartz glass tube having a plurality of linear holes from a linear quartz glass elementary tube,
このような減圧処理は、線状の石英ガラス素管側または成形加工後の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の側(プラグ側)のどちらか一方でもよいが、両側から減圧処理するのが好ましい。減圧処理はわずかでも有効であるが、過剰に減圧するとプラグとの接触が激しくなり、内表面に傷が発生する場合があるので、内部の圧力は100000Pa以下が好ましい。減圧による寸法精度の向上を図るためには、素管側で30000〜60000Pa、プラグ側で1000〜10000Paとするのが、特に好ましい。 Such pressure reduction treatment may be performed either on the side of the linear quartz glass tube or on the side of the quartz glass tube having a plurality of linear holes after molding (plug side). It is preferable to do this. The pressure reduction treatment is effective even slightly, but if the pressure is excessively reduced, contact with the plug becomes intense and scratches may occur on the inner surface, so the internal pressure is preferably 100000 Pa or less. In order to improve the dimensional accuracy by reducing the pressure, it is particularly preferable to set the pressure to 30000 to 60000 Pa on the raw tube side and 1000 to 10,000 Pa on the plug side.
特に、プラグ側からの減圧処理により、成形加工後の石英ガラス管内の複数個の線状空孔の成形精度が向上する。これは、加熱軟化された石英ガラスの内面において、プラグを構成する複数個の長尺穿孔部の径部に沿って寸法精度よく、長手方向に連続的に複数の空孔が形成されるためと思われる。なお、過剰に減圧すると、プラグを構成する複数個の長尺穿孔部と石英ガラスの接触が激しくなり、長尺穿孔部を破損したり、石英ガラス管の空孔の内表面に傷が発生したりするおそれがある。 In particular, the pressure reduction treatment from the plug side improves the accuracy of forming a plurality of linear holes in the quartz glass tube after the forming process. This is because, on the inner surface of the heat-softened quartz glass, a plurality of holes are continuously formed in the longitudinal direction along the radial portions of the plurality of long perforated portions constituting the plug. Seem. Note that if the pressure is excessively reduced, the contact between the multiple long perforated portions constituting the plug and the quartz glass becomes intense, and the long perforated portions are damaged or the inner surface of the pores of the quartz glass tube is damaged. There is a risk of
ここまでは、線状の石英ガラス素材として、石英ガラス素管を用いる方法を説明してきたが、線状の石英ガラス素材として、石英ガラス素管を用いる代わりに、石英ガラス棒を用いてもよい。石英ガラス素材が石英ガラス棒である場合でも、その原理に変わりはない。ただし、大気圧以下の減圧処理を行う場合には、成形加工後の複数個の線状空孔を有する石英ガラス管の側(プラグ側)からの減圧処理だけとなる。 Up to this point, the method of using a quartz glass tube as the linear quartz glass material has been described. However, instead of using the quartz glass tube, a quartz glass rod may be used as the linear quartz glass material. . Even when the quartz glass material is a quartz glass rod, the principle remains unchanged. However, in the case of performing the decompression process below the atmospheric pressure, only the decompression process is performed from the side (plug side) of the quartz glass tube having a plurality of linear holes after the forming process.
ダイスの断面形状の内輪郭の形状は、目的とする石英ガラス管の断面形状の外輪郭となるように設計されており、円形または非円形である。 The shape of the inner contour of the cross-sectional shape of the die is designed to be the outer contour of the target cross-sectional shape of the quartz glass tube, and is circular or non-circular.
図2は、本発明の製造装置に用いることができるダイスを例示した模式図である。図2のダイスは、断面形状の外輪郭が正四角形である石英ガラス管を製作するのに用いることができる。このように、断面形状の内輪郭が非円形であるダイスを用いる場合には、図1において、ダイス21は、石英ガラス素材1の回転に同期して回転させる。これにより、ガラス素材がダイスとプラグとで形成される空間部に圧入されるので、断面形状の外輪郭が非円形の石英ガラス管を製造することができる。
FIG. 2 is a schematic view illustrating a die that can be used in the manufacturing apparatus of the present invention. The die shown in FIG. 2 can be used to manufacture a quartz glass tube having a square outer cross section. As described above, when a die having a non-circular cross section is used, the
このとき、ダイス21は、駆動装置を用いて強制的に回転させても良いが、回転可能な状態で保持し、石英ガラス素材の外面とダイスの内面との摩擦力により、石英ガラス素材の回転に同期して回転させることが望ましい。なお、断面形状の内輪郭が円形のダイスを用いる場合には、石英ガラス素材の回転に同期させて回転させても良いし、固定させてもよい。
At this time, the
ダイスの断面形状の内輪郭の形状および寸法は、製作する石英ガラス管の断面形状の外輪郭の形状および寸法にあわせて設定すればよく、図2に示す形状に限定されない。即ち、製作すべき石英ガラス管の断面形状の外輪郭に合わせて、断面形状の内輪郭が円形であるダイス、または、内輪郭が楕円形、多角形、星形等の非円形であるダイスを用いればよい。 The shape and size of the inner contour of the cross-sectional shape of the die may be set in accordance with the shape and size of the outer contour of the cross-sectional shape of the quartz glass tube to be manufactured, and is not limited to the shape shown in FIG. In other words, in accordance with the outer contour of the cross-sectional shape of the quartz glass tube to be manufactured, a die whose inner contour is circular, or a die whose inner contour is non-circular such as an ellipse, polygon, star, etc. Use it.
次に、図3は、成形加工時における、複合プラグ及び位置調整治具18を示したものである。複合プラグは、3個の長尺穿孔部16と、これらの基端を固定するプラグの基底部17から構成されている。図3における、各長尺穿孔部の断面形状は円形であり、この長尺穿孔部の断面形状は、成形後の石英ガラス管における複数個の線状空孔の断面形状に対応する。
Next, FIG. 3 shows the composite plug and the
したがって、目的とする成形後の石英ガラス管における複数個の線状空孔の断面形状は、プラグを構成する長尺穿孔部16の断面形状によって、決まることになる。図1および図3においては、いずれも断面形状が円形である長尺穿孔部を有するプラグを用いたが、その断面形状は円形に限定されない。また、ここでは、線状空孔の数は3個であるが、3個に限定されることはなく、2個でもよいし、4個以上でもよい。
Therefore, the cross-sectional shape of the plurality of linear holes in the target quartz glass tube after molding is determined by the cross-sectional shape of the long perforated
図4に、成形後の石英ガラス管における複数個の線状空孔の種々の断面形状を示す。このように、線状空孔の断面形状としては、円形だけでなく、楕円形、三角形、四角形、五角形等の多角形、さらに、だるま形や星形でもよい。そして、それらを適宜に組み合わせて、複数個の線状空孔を形成してもよい。なお、石英ガラス管の断面形状の外輪郭は、図4に示すように、円形であっても良いが、以下に示すように、非円形であってもよい。 FIG. 4 shows various cross-sectional shapes of a plurality of linear holes in the formed quartz glass tube. Thus, the cross-sectional shape of the linear hole is not limited to a circle, but may be an ellipse, a triangle, a quadrangle, a pentagon, or a polygon, and a daruma or star. And you may form a some linear void | hole combining them suitably. The outer contour of the cross-sectional shape of the quartz glass tube may be circular as shown in FIG. 4, but may be non-circular as shown below.
図5に、断面形状の外輪郭が非円形である石英ガラス管の断面形状を示す。このように、石英ガラス管の断面形状の外輪郭は、四角形その他の多角形、楕円形などの非円形であってもよい。また、その線状空孔の断面形状としては、円形もしくは非円形のものまたはこれらの組み合わせであってもよい。 FIG. 5 shows a cross-sectional shape of a quartz glass tube having a non-circular outer contour. Thus, the outer contour of the cross-sectional shape of the quartz glass tube may be a non-circular shape such as a square, other polygons, or an ellipse. Further, the cross-sectional shape of the linear holes may be circular or non-circular or a combination thereof.
このような断面形状の線状空孔を有する石英ガラス管を製造するためには、それぞれに対応する断面形状の複数個の長尺穿孔部を有するプラグを使用すればよい。 In order to manufacture such a quartz glass tube having a linear hole having a cross-sectional shape, a plug having a plurality of long perforated portions having a corresponding cross-sectional shape may be used.
なお、プラグを構成する長尺穿孔部の先端部の断面形状は、形成された空孔が穿孔直後に変形することがないように、穿孔後に形成された空孔の形状と位置関係がそのまま保持される程度の長さ(例えばダイスの出側位置までの長さ)が確保されている必要がある。必ずしも、先端部から基端部まで全長にわたって、同一断面形状とする必要はないが、先端から基端まで同一径の同一断面形状の長尺穿孔部を有するプラグを用いるのが好ましい。また、長尺穿孔部の先端部形状は、半球状など、形成される線状空孔の寸法精度や線状空孔穿孔時のプラグへの負荷などを考慮し、設計すればよい。 Note that the cross-sectional shape of the tip of the long perforated part that constitutes the plug retains the shape and positional relationship of the holes formed after drilling so that the formed holes do not deform immediately after drilling. It is necessary to ensure a sufficient length (for example, a length up to the exit side position of the die). It is not always necessary to have the same cross-sectional shape over the entire length from the distal end portion to the proximal end portion, but it is preferable to use a plug having long perforated portions having the same cross-sectional shape with the same diameter from the distal end to the proximal end. Further, the shape of the tip of the long perforated part may be designed in consideration of the dimensional accuracy of the formed linear hole, such as a hemispherical shape, the load on the plug when drilling the linear hole, and the like.
石英ガラス素材を構成する石英ガラス材は、VAD法などで製造される合成石英ガラスに限定されることなく、水晶粉などを原料にした天然石英ガラスなど他の石英ガラスについても適用可能である。 The quartz glass material constituting the quartz glass material is not limited to synthetic quartz glass manufactured by the VAD method or the like, but can be applied to other quartz glass such as natural quartz glass using quartz powder as a raw material.
加工時の素材の温度は、軟化点がOH基濃度やCl濃度により大きく変化するので一概には決められない。石英ガラス素材の加熱は、ダイスの直前で最も高い温度になり、それよりやや低下したところで、ダイス、および、プラグを構成する長尺穿孔部に接して成形されるようにするのが、好ましい。 The temperature of the raw material at the time of processing cannot be determined unconditionally because the softening point varies greatly depending on the OH group concentration and Cl concentration. It is preferable to heat the quartz glass material at the highest temperature immediately before the dice, and when it is slightly lower than that, it is formed in contact with the long perforated portions constituting the die and the plug.
加熱炉の設定温度は2000〜2700℃程度となる。したがって、ダイスや、プラグを構成する長尺穿孔部の材料としては、酸化アルミナ系の酸化物、タングステン、モリプデン等の金属や黒鉛等が好ましい。高温域での強度並びに純度の面から黒鉛が最も好ましい。なお、成型加工は石英ガラス材の酸化防止のため、不活性雰囲気中で実施されるのが好ましい。 The set temperature of the heating furnace is about 2000 to 2700 ° C. Therefore, as the material of the long perforated portion constituting the die or the plug, an oxide of alumina oxide, a metal such as tungsten or molypden, graphite, or the like is preferable. Graphite is most preferable in terms of strength and purity at high temperatures. The molding process is preferably performed in an inert atmosphere to prevent oxidation of the quartz glass material.
高純度のSiCl4を酸水素火炎にて加水分解したSi02より得た合成石英ガラスインゴットを出発材として、線状の石英ガラス素材としての石英ガラス管を製造した。 A quartz glass tube as a linear quartz glass material was manufactured using a synthetic quartz glass ingot obtained from SiO 2 obtained by hydrolyzing high-purity SiCl 4 with an oxyhydrogen flame.
そして、図1に示す製造装置を用いて、次に述べるように、この線状の石英ガラス素管から、図6で示される断面形状(2個の円形の空孔)を有する石英ガラス管を成形した。 Then, using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, a quartz glass tube having the cross-sectional shape (two circular holes) shown in FIG. Molded.
石英ガラス素管(外径160mm、内径50mm、長さ1300mm)を、内径150mmのダイス、図6に示す断面形状に対応する構造の複合型プラグ(長尺穿孔部の数:2本、プラグ断面形状:いずれも円形で、直径は20mm)を用いて、加熱温度は2300℃、回転速度は5rpm、石英ガラス素管の内圧は50000Pa、成形加工後の石英ガラス管の側(プラグ側)の内圧は1000Paに、また石英ガラス素管の送り込み速度を16.70mm/min、成形加工後の石英ガラス管の引き抜き速度を17.78mm/minに設定して、線状空孔を形成した。
A quartz glass tube (outer diameter 160 mm,
その結果、2個の円形の空孔を有する石英ガラス管(外径149.78mm、長さ1360mm)が得られた。その重量を測定し、歩留を計算したところ、98.3%であった。 As a result, a quartz glass tube (outer diameter 149.78 mm, length 1360 mm) having two circular holes was obtained. When the weight was measured and the yield was calculated, it was 98.3%.
次に、目的とする断面形状が得られているか確認するため、長さ100mm程サンプリングし、線状空孔の形状と位置関係を確認した。 Next, in order to confirm whether or not the target cross-sectional shape was obtained, the sample was sampled about 100 mm in length, and the shape and positional relationship of the linear holes were confirmed.
線状空孔は2個観察され、空孔の径をノギスで測定したところ、それぞれ20.02mmと20.03mmであった。また、空孔の長軸と短軸の差を求めたところ、その差は0.01mmであり、円形が維持されていることが確認された。 Two linear holes were observed, and the diameter of the holes was measured with calipers to be 20.02 mm and 20.03 mm, respectively. Further, when the difference between the major axis and the minor axis of the hole was determined, the difference was 0.01 mm, and it was confirmed that the circular shape was maintained.
同様に、高純度のSiCl4を酸水素火炎にて加水分解したSi02より得た合成石英ガラスインゴットを出発材として、線状の石英ガラス素材としての石英ガラス棒を製造した。 Similarly, a quartz glass rod as a linear quartz glass material was manufactured using a synthetic quartz glass ingot obtained from SiO 2 obtained by hydrolyzing high-purity SiCl 4 with an oxyhydrogen flame.
そして、図1に示す製造装置を用いて、次に述べるように、この線状の石英ガラス棒から、図7で示される断面形状(1個の円形の空孔と4個の正方形の空孔)を有する石英ガラス管を成形した。 Then, using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, as described below, the cross-sectional shape shown in FIG. 7 (one circular hole and four square holes is obtained from this linear quartz glass rod. A quartz glass tube having
石英ガラス棒(外径145mm、長さ1400mm)を、内径160mmの成形用ダイス、図7に示す断面形状に対応する構造の複合型プラグ(長尺穿孔部の数:5本、プラグ断面形状:1本は円形で直径は20mm径、他の4本は正方形で15mm×15mm)を用いて、加熱温度は2350℃、回転速度は7rpm、成形加工後の石英ガラス管の側(プラグ側)の内圧は1500Paに、また石英ガラス棒の送り込み速度を18.35mm/min、成形加工後の石英ガラス管の引き抜き速度を16.04mm/minに設定して、線状空孔を形成した。 A quartz glass rod (outer diameter: 145 mm, length: 1400 mm), molding die having an inner diameter of 160 mm, composite type plug having a structure corresponding to the cross-sectional shape shown in FIG. 7 (number of long perforated portions: 5, plug cross-sectional shape: One is circular and the diameter is 20 mm, the other four are square and 15 mm × 15 mm), the heating temperature is 2350 ° C., the rotation speed is 7 rpm, and the side of the quartz glass tube after molding (plug side) The internal pressure was set to 1500 Pa, the feeding speed of the quartz glass rod was set to 18.35 mm / min, and the drawing speed of the quartz glass tube after forming was set to 16.04 mm / min to form linear holes.
その結果、1個の円形の空孔と4個の正方形の空孔を有する石英ガラス管(外径159.86mm、長さ1220mm)が得られた。その重量を測定し、歩留を計算したところ、99.7%であった。 As a result, a quartz glass tube (outer diameter 159.86 mm, length 1220 mm) having one circular hole and four square holes was obtained. When the weight was measured and the yield was calculated, it was 99.7%.
次に、目的とする断面形状が得られているか確認するため、長さ100mm程サンプリングし、線状空孔の形状と位置関係を確認した。 Next, in order to confirm whether or not the target cross-sectional shape was obtained, the sample was sampled about 100 mm in length, and the shape and positional relationship of the linear holes were confirmed.
線状空孔は5個観察され、空孔の径をノギスで測定したところ、円形部は20.03mmであり、また円形部の長軸と短軸の差を求めたところ、その差は0.01mmであり、円形が維持されていることが確認された。また、4ヶ所の正方形部は15.01〜15.03mmであったが、いずれも長軸と短軸の差は0.01mm以下であり、目的とする形状が維持されていることが確認された。 Five linear vacancies were observed, and the diameter of the vacancies was measured with calipers. The circular portion was 20.03 mm, and when the difference between the major axis and the minor axis of the circular portion was determined, the difference was 0. .01 mm, and it was confirmed that the circular shape was maintained. The four square portions were 15.01 to 15.03 mm, but the difference between the major axis and the minor axis was 0.01 mm or less, and it was confirmed that the target shape was maintained. It was.
同様に、高純度のSiCl4を酸水素火炎にて加水分解したSi02より得た合成石英ガラスインゴットを出発材として、線状の石英ガラス素材としての石英ガラス棒を製造した。 Similarly, a quartz glass rod as a linear quartz glass material was manufactured using a synthetic quartz glass ingot obtained from SiO 2 obtained by hydrolyzing high-purity SiCl 4 with an oxyhydrogen flame.
そして、図1に示す製造装置を用いて、次に述べるように、この線状の石英ガラス棒から、図8で示される断面形状(外輪郭:正方形、2個の長方形の空孔)を有する石英ガラス管を成形した。 Then, using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the linear quartz glass rod has the cross-sectional shape (outer contour: square, two rectangular holes) shown in FIG. 8 as described below. A quartz glass tube was formed.
石英ガラス棒(外径100mm、長さ2000mm)を、図8に示す断面形状に対応する構造のダイス(一辺の長さ120mm)および複合型プラグ(長尺穿孔部の数:2本、プラグ断面形状:15mm×40mm)を用いて、加熱温度は2350℃、回転速度は3rpm、成形加工後の石英ガラス管の側(プラグ側)の内圧は1000Paに、また石英ガラス棒の送り込み速度を28.94mm/min、成形加工後の石英ガラス管の引き抜き速度を17.22mm/minに設定して、線状空孔を形成した。 A quartz glass rod (outer diameter: 100 mm, length: 2000 mm), a die having a structure corresponding to the cross-sectional shape shown in FIG. 8 (length of one side: 120 mm) and a composite plug (number of long perforated portions: 2, plug cross section) (Shape: 15 mm × 40 mm), the heating temperature is 2350 ° C., the rotation speed is 3 rpm, the internal pressure on the side of the quartz glass tube after molding (plug side) is 1000 Pa, and the feeding speed of the quartz glass rod is 28. A linear hole was formed by setting the drawing speed of the quartz glass tube after molding to 94 mm / min to 17.22 mm / min.
その結果、断面形状の外輪郭が正方形で、2個の長方形の空孔を有する石英ガラス管(長さ1150mm)が得られた。 As a result, a quartz glass tube (length: 1150 mm) having a square cross-sectional outer contour and two rectangular holes was obtained.
次に、目的とする断面形状が得られているか確認するため、長さ30mm程サンプリングし、線状空孔の形状と位置関係を確認した。 Next, in order to confirm whether the target cross-sectional shape was obtained, about 30 mm in length was sampled, and the shape and positional relationship of the linear holes were confirmed.
断面形状の外輪郭の一辺の長さはそれぞれ119.91mmおよび119.89mmであった。また、線状空孔は2個観察され、空孔の寸法をノギスで測定したところ、一方の長方形の長辺は40.06mm、短辺は15.03mmで、他方の長方形の長辺は40.08mm、短辺は15.06mmであった。いずれも、目的とする形状が維持されていることが確認された。 The lengths of one side of the outer contour of the cross-sectional shape were 119.91 mm and 119.89 mm, respectively. In addition, two linear holes were observed, and the dimension of the holes was measured with calipers. The long side of one rectangle was 40.06 mm, the short side was 15.03 mm, and the long side of the other rectangle was 40. 0.08 mm and the short side was 15.06 mm. In both cases, it was confirmed that the target shape was maintained.
同様に、高純度のSiCl4を酸水素火炎にて加水分解したSi02より得た合成石英
ガラスインゴットを出発材として、線状の石英ガラス素材としての石英ガラス管を製造した。
Similarly, a quartz glass tube as a linear quartz glass material was manufactured using a synthetic quartz glass ingot obtained from SiO 2 obtained by hydrolyzing high-purity SiCl 4 with an oxyhydrogen flame.
そして、図1に示す製造装置を用いて、次に述べるように、この線状の石英ガラス管から、図9で示される断面形状(外輪郭:楕円形、1個の円形と4個の楕円形からなる空孔)を有する石英ガラス管を成形した。 Then, using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, as described below, from the linear quartz glass tube, the cross-sectional shape shown in FIG. 9 (outer contour: oval, one circle and four ellipses) A quartz glass tube having holes having a shape was formed.
石英ガラス管(外径100mm、内径60mm、長さ2000mm)を、図9に示す断面形状に対応する構造のダイス(長径:120mm、短径:100mmの楕円)および複合型プラグ(長尺穿孔部の数:5本、1本は直径15mmの円形、4本は長径30mm、短径15mmの楕円)を用いて、加熱温度は2300℃、回転速度は5rpm、石英ガラス素管の内圧は55000Pa、成形加工後の石英ガラス管の側(プラグ側)の内圧は30000Paに、また石英ガラス棒の送り込み速度を45.21mm/min、成形加工後の石英ガラス管の引き抜き速度を29.03mm/minに設定して、線状空孔を形成した。 A quartz glass tube (outer diameter: 100 mm, inner diameter: 60 mm, length: 2000 mm), a die (long diameter: 120 mm, short diameter: 100 mm ellipse) having a structure corresponding to the cross-sectional shape shown in FIG. Number of: 5; 1 is a circle with a diameter of 15 mm; 4 is an ellipse with a major axis of 30 mm and a minor axis of 15 mm; the heating temperature is 2300 ° C., the rotation speed is 5 rpm, and the internal pressure of the quartz glass blank is 55000 Pa, The internal pressure on the quartz glass tube side (plug side) after molding is 30000 Pa, the feeding speed of the quartz glass rod is 45.21 mm / min, and the drawing speed of the quartz glass tube after molding is 29.03 mm / min. Set to form a linear void.
その結果、断面形状の外輪郭が楕円形で、1個の円形の空孔および4個の楕円形の空孔を有する石英ガラス管(長さ1250mm)が得られた。 As a result, a quartz glass tube (length 1250 mm) having an oval cross-sectional outer shape and one circular hole and four oval holes was obtained.
次に、目的とする断面形状が得られているか確認するため、長さ30mm程サンプリングし、線状空孔の形状と位置関係を確認した。 Next, in order to confirm whether the target cross-sectional shape was obtained, about 30 mm in length was sampled, and the shape and positional relationship of the linear holes were confirmed.
断面形状の外輪郭の楕円形は、長径が119.93mm、短径が99.94mmであった。また、線状空孔は5個観察され、空孔の寸法をノギスで測定したところ、1個の円形は、直径が15.03mmの真円であった。また、4個の楕円形は、長径が30.03〜30.09mm、短径は15.02〜15.06mmであった。いずれも、目的とする形状が維持されていることが確認された。 The elliptical shape of the outer contour of the cross-sectional shape had a major axis of 119.93 mm and a minor axis of 99.94 mm. In addition, five linear holes were observed, and the size of the holes was measured with a caliper, and one circle was a perfect circle having a diameter of 15.03 mm. The four ellipses had a major axis of 30.03 to 30.09 mm and a minor axis of 15.02 to 15.06 mm. In both cases, it was confirmed that the target shape was maintained.
本発明によれば、互いに独立した複数個の線状空孔を有し、かつ、いずれの線状空孔も石英ガラス管と一体的に成形されたものであることを特徴とする、複数個の線状空孔を有する石英ガラス管を提供することができる。また、本発明によれば、任意の断面形状の線状空孔を複数個有する石英ガラス管を寸法精度よく製造することができ、かつ線状空孔の表面性状も優れた石英ガラス管を製造することができる。さらに、本発明によれば、外輪郭が非円形で、かつ任意の断面形状の線状空孔を複数個有する石英ガラス管を提供することができるとともに、寸法精度よく、かつ表面性状も優れたものを製造することができる。 According to the present invention, a plurality of linear vacancies that are independent from each other, and each of the linear vacancies is formed integrally with a quartz glass tube. It is possible to provide a quartz glass tube having the following linear holes. In addition, according to the present invention, a quartz glass tube having a plurality of linear holes having an arbitrary cross-sectional shape can be manufactured with high dimensional accuracy, and a quartz glass tube having excellent surface properties of the linear holes can be manufactured. can do. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a quartz glass tube having a plurality of linear holes having a non-circular outer contour and an arbitrary cross-sectional shape, with excellent dimensional accuracy and excellent surface properties. Things can be manufactured.
1 石英ガラス素材
5 ダミーシリンダー
10 出側チャック
11 入側チャック
15 ヒーター
16 プラグの長尺穿孔部
17 プラグの基底部
18 位置調整治具
21 ダイス
22 マンドレル
30 成形後の石英ガラス管
41 ホルダー
43 小孔
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