JP5907815B2 - 光ファイバ製造用加熱炉 - Google Patents

Description

本発明は、多孔質ガラス母材を加熱して焼結・透明ガラス化する焼結炉、ガラス母材を延伸し細径化する延伸炉、およびガラス母材を線引きする線引き炉などに使用できる光ファイバ製造用加熱炉に関する。

光ファイバの製造にあたっては、まず、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法等によりコアとクラッドの一部となる石英系ガラス微粒子からなる多孔質ガラス母材を作製し、これを脱水、焼結して透明ガラス化することにより中間ガラス母材を得る。
この中間ガラス母材を延伸し、その上にクラッドとなる石英系ガラス微粒子を外付けし、再度透明ガラス化して最終的なガラス母材とする。
このガラス母材を線引き装置にてファイバ化（細線化）することによって、光ファイバを製造することができる。
線引き工程の前に延伸工程を設定し、外径を調整してから線引きを行うこともある。また、ロッドインチューブ法のように、ジャケット管にコアロッドを挿入して線引きを行うこともある。
これらの工程では、焼結炉、延伸炉、線引き炉等と呼ばれる加熱炉が使用され、この加熱炉によって多孔質ガラス母材またはガラス母材が加熱される。加熱炉としては、抵抗加熱炉、誘導加熱炉などがあり、なかでも抵抗加熱炉はメンテナンスの容易性、性能の安定性などから好んで使用されている（例えば、特許文献１参照）。

図２２は、従来の加熱炉の一例である加熱炉４０を示す構成図である。
加熱炉４０は、被加熱物１１を加熱する発熱部１と、発熱部１に電力供給する一対の電極部２と、発熱部１に挿通する炉心管３と、これらを収容する炉本体４とを有する。
炉本体４は、筐体５と、その内部に設けられた断熱材６とを備えている。
発熱部１は、カーボン材料などからなり、内部に被加熱物１１が導入される筒状の発熱部本体１２と、発熱部本体１２の一端に形成された一対の接続端子部１３とを有する。接続端子部１３は、発熱部本体１２の一端から径方向外方に延出して形成されている。
電極部２、２は、銅、銅合金、ステンレス鋼などの金属材料からなり、本体部１５と、その先端から突出する受け部４６とを有する。
受け部４６は、側面視矩形に形成され、接続端子部１３を支持している。

被加熱物１１（例えば多孔質ガラス母材、ガラス母材）は、炉心管３内に導入され、発熱部１によって全周にわたり加熱される。
電極部２は金属製であるため高温になると破損しやすいが、冷却媒体（例えば冷却水）を本体部１５内で流通させることによって温度上昇を抑制し、破損を防止できる。

加熱炉４０は、多孔質ガラス母材を加熱して焼結・透明ガラス化する焼結炉、ガラス母材を延伸し細径化する延伸炉、およびガラス母材を線引きする線引き炉などに使用できる。

特開平７−１０９１４３号公報

しかしながら、加熱炉４０を用いて製造された光ファイバには、加熱炉４０や中間製品には異常が確認できないにもかかわらず、伝送損失が高くなる問題が起きることがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバの伝送損失の増加を防ぐことができる光ファイバ製造用加熱炉を提供することを目的とする。

Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｖ、Ｍｎなどの遷移金属は、ごく微量でも光ファイバの伝送損失増加の原因となる吸収損失を起こす。特に、遷移金属が光ファイバのコア近くまで拡散した場合、その影響は顕著である。なお、遷移金属による吸収損失については、P. C. Schultz, ”Optical Absorption of the Transition Elements in Vitreous Silica”, Journal of the American Ceramic Society, Vol.57, No.7.に記載がある。

本願発明者による検討の結果、伝送損失の増加は、光ファイバ中に拡散した遷移金属による吸収損失が原因であること、および遷移金属は加熱炉の電極部に由来する可能性があることがわかった。
このことから、例えば図２２の加熱炉４０によってガラス母材１１を加熱する際に、電極部２と、断熱材６（または炉心管３）との電位差により放電が起こり、この放電による局部的な温度上昇により電極部２の表面部分が蒸発（気化）し、炉心管３を透過してガラス母材１１に混入し、これが伝送損失増加の原因となっていることが推測された。
この推測は、伝送損失と電極部２の放電痕とを照合した結果からも支持された。

加熱炉４０を用いた光ファイバ製造の過程において、放電が激しい場合には、発熱部１への電力供給が不安定となり制御系の動作波形に異常が現れたり、中間製品の外観に異常が現れることによって、放電があったことを確認できることがある。
しかし、放電量が小さい場合には、装置の様子や製品の外観から異常を確認できない。また、製造過程で放電または放電痕を確認することは難しい。
このため、ガラス母材１１を製造した時点では異常を察知できず、光ファイバ化して伝送損失を確認して初めて異常が確認されることがあり、コスト増加を招いていた。

放電の防止には、電極部２に絶縁材料からなるカバーを設けることが考えられるが、絶縁材料からなるカバーを設けたとしても、放電を完全に防ぐことは難しかった。
また、光ファイバの製造、特に線引き工程では温度が２０００℃以上となることもあり、このような高温環境下で安定な絶縁材料は得難かった。例えば窒化珪素は高温で比較的安定であるが、蒸発を完全に抑えることは難しく、ガラス母材１１への窒化珪素の混入による光ファイバの強度低下を防ぐ必要がある。

発熱部１の接続端子部１３を炉本体４の外部に至るほど長く形成すれば、電極部２をガラス母材１１から遠ざけることができ、放電が起きた場合でもガラス母材１１への影響を小さくできる。
しかし、接続端子部１３は長くなれば脆弱となるため、発熱部１の取り扱いが難しくなる。また、接続端子部１３が長く形成されると、発熱部１の交換等の作業性が悪化する。また、発熱部１を設置する際の位置決めの精度が低下するという問題もある。

発熱部１の接続端子部１３と電極部２との間にカーボン材料からなる中間部材を介在させ、放電を起こりにくくすることも考えられるが、部品点数の増加により、装置組み立て工程の煩雑化、メンテナンス性の悪化などの問題が生じる。また、中間部材の熱膨張により発熱部１の水平姿勢が精度よく保てなくなるおそれもある。

本願発明者の検討によって、図２２に示すような加熱炉４０では、放電は、電極部２の先端部のエッジ部や角部（例えば受け部４６の先端の角部）と、断熱材６（または炉心管３）との間で起こりやすいことがわかった。
この知見に基づいて、さらに検討を行った結果、本願発明者は、電極部２の先端部を所定の形状とすることによって放電を抑制できることを見出し、これに基づいて本発明を完成させた。

本発明は、被加熱物を加熱する発熱部と、前記発熱部に電力供給して発熱させる電極部と、前記発熱部から外部への伝熱を遮る断熱部と、を備え、前記発熱部は、カーボン材料からなり、内部に前記被加熱物が導入される筒状の発熱部本体と、前記発熱部本体の軸方向に対し交差する外方に延出する接続端子部とを有し、前記断熱部は、前記発熱部本体の外周側に設けられ、前記電極部は、金属材料からなり、前記接続端子部に向けて延出し、前記延出方向の端部には、前記接続端子部に面的に当接して前記発熱部と電気的に接続される電極部接続面が形成され、前記端部の前記電極部接続面以外の面である外面は、滑らかに連続する面である光ファイバ製造用加熱炉を提供する。
前記電極部の端部の外面の横断面形状は、略円弧状または略楕円弧状であることが好ましい。
前記電極部の端部の外面の縦断面形状は、略円弧状または略楕円弧状であることが好ましい。
本発明では、前記電極部は、前記接続端子部に向けて延出する本体部を有し、前記端部は、前記本体部の先端面から突出して形成され、前記電極部接続面の幅は、前記電極部接続面に当接する前記接続端子部の幅を越えないことが好ましい。
本発明では、前記電極部は、前記接続端子部に向けて延出する本体部を有し、前記端部は、前記本体部の先端面から突出して形成され、前記電極部接続面を基準とする前記先端面の高さは、前記電極部接続面に当接する前記接続端子部の高さを越えないことが好ましい。
前記先端面の縁部は、曲面加工されていることが好ましい。
前記電極部接続面は、前記発熱部本体の径方向に沿う面であることが好ましい。
前記電極部接続面は、前記本体部の中心軸を含む面であることが好ましい。
少なくとも前記端部の先端を含む部分は、前記先端に向けて徐々に厚さを減じる形状であることが好ましい。

本発明によれば、電極部の端部の外面が滑らかに連続する面であるので、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制することができる。
また、電極部接続面は、接続端子部に面的に接触して発熱部との間に十分な電気的な接続を得ることができるため、放電を起きにくくすることができる。
従って、電極部と断熱材等との間の放電に起因する被加熱物への金属材料の混入を防ぎ、光ファイバの伝送損失の増加を防止できる。

本発明の本発明の光ファイバ製造用加熱炉の第１実施形態を示す構成図である。 図１の加熱炉の電極部および接続端子部を示す図であって、（Ａ）は接続されていない状態の接続端子部と電極部を示す平面図であり、（Ｂ）は接続された状態の接続端子部と電極部を示す側面図である。 図１の加熱炉の発熱部を示す正面図である。 図１の加熱炉の発熱部を示す平面図である。 図１の加熱炉の電極部の断面形状の一例を示す模式図である。 電極部の断面形状の他の例を示す模式図である。 電極部の断面形状の他の例を示す模式図である。 電極部の断面形状の他の例を示す模式図である。 図１の加熱炉と同じ基本構造を有する焼結炉を有する焼結装置を示す構成図である。 図１の加熱炉と同じ基本構造を有する延伸炉を有する延伸装置を示す構成図である。 図１の加熱炉と同じ基本構造を有する線引き炉を有する線引き装置を示す構成図である。 本発明の光ファイバ製造用加熱炉の第２実施形態を示す構成図である。 本発明の光ファイバ製造用加熱炉の第３実施形態を示す構成図である。 電極部および接続端子部の他の例を示す図であって、（Ａ）は接続されていない状態の接続端子部と電極部を示す平面図であり、（Ｂ）は接続された状態の接続端子部と電極部を示す側面図である。 電極部および接続端子部の他の例を示す図であって、（Ａ）は接続されていない状態の接続端子部と電極部を示す平面図であり、（Ｂ）は接続された状態の接続端子部と電極部を示す側面図である。 電極部および接続端子部の他の例を示す図であって、（Ａ）は接続されていない状態の接続端子部と電極部を示す平面図であり、（Ｂ）は接続された状態の接続端子部と電極部を示す側面図である。 電極部および接続端子部の他の例を示す図であって、接続された状態の接続端子部と電極部を示す側面図である。 電極部および接続端子部の他の例を示す図であって、接続された状態の接続端子部と電極部を示す側面図である。 電極部および接続端子部の他の例を示す図であって、接続された状態の接続端子部と電極部を示す側面図である。 電極部および接続端子部の他の例を示す図であって、接続された状態の接続端子部と電極部を示す側面図である。 電極部および接続端子部の他の例を示す図であって、接続された状態の接続端子部と電極部を示す側面図である。 従来の光ファイバ製造用加熱炉の一例を示す構成図である。

以下、本発明の光ファイバ製造用加熱炉の実施形態を詳しく説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の光ファイバ製造用加熱炉（以下、単に加熱炉ということがある）の第１実施形態である加熱炉１０を示す構成図である。図２は、加熱炉１０の接続端子部１３と電極部２を示す図であって、（Ａ）は接続されていない状態の接続端子部１３と電極部２を示す平面図であり、（Ｂ）は接続された状態の接続端子部１３と電極部２を示す側面図である。
図３は、発熱部１を示す正面図、図４は、発熱部１を示す平面図である。図１および図２において、上下方向は発熱部１、炉心管３、および断熱材６の軸方向である。上下方向は高さ方向ともいう。

図１に示すように、加熱炉１０は、被加熱物１１を加熱する発熱部１と、発熱部１に電力供給する一対の電極部２と、発熱部１に挿通する炉心管３と、これらを収容する炉本体４とを有する。

炉本体４は、筐体５と、その内部に設けられた断熱材６とを備えている。
筐体５は、ステンレス鋼などの金属からなり、開口５ｄを有する環状の底板５ａと、底板５ａの外周縁に立設された側板５ｂと、側板５ｂの上縁に形成された上板５ｃとを有し、底板５ａと側板５ｂと上板５ｃと炉心管３とで囲まれた空間に断熱材６を収容できる。上板５ｃおよび底板５ａは、被加熱物１１を導入するための開口５ｄ、５ｅを有する環状に形成されている。５ｆは側板５ｂに形成された開口であって、電極部２を挿通させることができる。
筐体５の外周壁には、冷却ジャケット（図示略）が形成され、この冷却ジャケットを流通する冷却媒体（例えば冷却水）によって筐体５を冷却できる。

断熱材６は、発熱部１から外部への伝熱を遮るものであって、筒状に形成され、発熱部１を囲んで形成されている。断熱材６としては、カーボン材料（炭素繊維など）、セラミックス等を使用できる。６ｈは断熱材６の内部空間である。
断熱材６の内面６ａには、発熱部１の発熱部本体１２を収容する収容凹部６ｂが形成されている。収容凹部６ｂは、一定深さで形成された凹部であり、上下方向に沿う内側面６ｃと、内側面６ｃの上端に形成された上面６ｄと、内側面６ｃの下端に形成された下面６ｅとによって区画された断面略矩形の空間６ｆに発熱部本体１２を収容できる。
収容凹部６ｂは、断熱材６の高さ方向の中間位置に形成されており、上面６ｄは断熱材６の最上部より低い位置にあり、下面６ｅは断熱材６の最下部より高い位置にある。

断熱材６には、電極部２が挿通可能な挿通孔６ｇが断熱材６の内部空間と外部空間とを連通して形成されている。挿通孔６ｇは空間６ｆに臨んで形成されている。図示例の挿通孔６ｇは内側面６ｃの最下部に開口している。挿通孔６ｇは例えば断熱材６の径方向に形成することができる。

炉心管３は、石英ガラス、カーボン材料などからなる円筒体であって、筐体５の開口５ｄ、５ｅを通して断熱材６の内部空間６ｈに挿通させて設けられている。

図３および図４に示すように、発熱部１は、内部に被加熱物１１が導入される筒状の発熱部本体１２と、発熱部本体１２の一端（図３では下端）に形成された一対の接続端子部１３とを有する。発熱部１は、例えば導電性のカーボン材料からなる。
発熱部本体１２は、概略円筒状に形成されており、抵抗値を大きくして発熱量を多くするために、周方向に所定間隔ごとにスリット１４が形成されている。

スリット１４は、発熱部本体１２の上端から下方に向けて下端近くまで切り込まれたスリット１４ａと、発熱部本体１２の下端から上方に向けて上端近くまで切り込まれたスリット１４ｂとを有する。
スリット１４ａ、１４ｂは、発熱部本体１２の周方向に交互に形成されているため、上下方向に直線的に延在する直線部１４ｃと、折返し部１４ｄとが繰返される蛇行構造となっている。

接続端子部１３は、概略矩形状の平板状の板状体であって、発熱部本体１２の一端（図３では下端）から径方向外方に延出して形成されている。図示例の接続端子部１３は、平面視において長方形であって、長手方向を発熱部本体１２の径方向に向け、中心軸Ｃ１方向（図３では上下方向）に垂直な面に沿って形成されている。

一対の接続端子部１３、１３は、発熱部本体１２について互いに回転対称となる位置に形成されている。
接続端子部１３の延出方向の延出方向の端部１３ａに近い位置には、平面視円形の取り付け穴１３ｂが形成されている。
取り付け穴１３ｂは、接続端子部１３を厚さ方向（（図３および図２（Ｂ）では上下方向）に貫通して形成されている。

接続端子部１３の下面１３ｃは、接続端子部１３の延出方向（径方向外方）に沿う平面であって、電極部２の電極部接続面１６ａ３が当接する発熱部接続面１３ｃ１である。１３ｄは接続端子部１３の上面である。
なお、接続端子部１３の延出方向は、発熱部本体１２の径方向外方に限らず、発熱部本体１２の中心軸Ｃ１方向（図３では上下方向）に交差する方向であって、発熱部本体１２の中心軸Ｃ１から離れる方向であれば、図示例とは異なる方向であってもよい。

図２に示すように、電極部２、２は、銅、銅合金、ステンレス鋼などの金属材料等からなり、本体部１５と、その先端面（外面１５ｂ１）から突出する受け部１６（突出部）とを有する。受け部１６は、「電極部２の延出方向の端部」に該当する部位である。
以下の説明において、図２の右方を先端方向（本体部１５の中心軸Ｃ２に沿う方向）といい、左方を基端方向ということがある。
本体部１５は、直管状の外管１５ａと、外管１５ａの先端を閉止する端板部１５ｂと、外管１５ａの内部に設けられた直管状の内管１５ｃとを有する。本体部１５は、外管１５ａの内部に内管１５ｃを有する二重管構造を有する。

図５に示すように、外管１５ａは、断面（横断面）円形とすることができる。横断面とは、本体部１５の中心軸Ｃ２に対し垂直な断面である。
なお、外管１５ａの断面形状は、他の形状であってもよい。
図６は、外管１５ａの断面形状の例であって、この外管１５ａの断面は楕円形である。
図７は、外管１５ａの断面形状の例であって、この外管１５ａの断面は長方形の角部およびその近傍部分を円弧に置き換えた形状である。具体的には、長方形の隣り合う辺を滑らかに連続させた形状であって、向かい合う一対の辺１５ａ１、１５ａ１と、向かい合う一対の辺１５ａ２、１５ａ２（辺１５ａ２は辺１５ａ１に垂直）と、隣り合う辺１５ａ１、１５ａ２を連結する円弧状の湾曲部１５ａ３とを有する。湾曲部１５ａ３は、外方に膨出する円弧をなす。
「滑らかに連続する」とは、２つの隣り合う面または線が、その境界における接線方向が互いに一致するように連続している関係をいう。例えば、図７では、辺１５ａ１と、これに隣接する湾曲部１５ａ３との境界点において、辺１５ａ１の接線方向と、湾曲部１５ａ３の接線方向とは互いに一致している。
図８は、外管１５ａの断面形状の例であって、この外管１５ａの断面はひし形に近い形状であって、４つの辺１５ａ４は直線ではなく外方に膨出する円弧状である。前図と同様に、辺１５ａ４と、これに隣接する湾曲部１５ａ５とは滑らかに連続している。

内管１５ｃは、外管１５ａの内径より小さい外径を有する管状体であり、内管１５ｃの先端１５ｃ１は端板部１５ｂから離れた位置にある。
内管１５ｃの内部空間は冷却媒体（例えば冷却水）が流通可能な内部流路１５ｄとなっており、冷却媒体を基端側から先端１５ｃ１に向けて流すことができる。
内管１５ｃの外面は外管１５ａの内面から離れており、内管１５ｃ外面と外管１５ａ内面との間の空間は冷却媒体が流通可能な外部流路１５ｅとなっている。
電極部２は、冷却媒体（例えば冷却水）を内管１５ｃの内部流路１５ｄに先端１５ｃ１方向に流し、先端１５ｃ１を経て外部流路１５ｅに基端方向に流れるように流通させることによって、温度上昇を抑制することができる。

端板部１５ｂは、本体部１５の中心軸Ｃ２に垂直（または略垂直）に形成されている。端板部１５ｂの外面１５ｂ１（先端面）は中心軸Ｃ２に垂直（または略垂直）である。

受け部１６は、端板部１５ｂの外面１５ｂ１（先端面）から本体部１５の延出方向（図２では右方）に突出している。

図２（Ａ）に示すように、受け部１６の内面１６ａは、平面視において、中心軸Ｃ２に沿う直線状の側縁部１６ａ１と、その先端側の半円状の端縁部１６ａ２とを有する半長円状に形成されている。
内面１６ａ（電極部接続面１６ａ３）の幅Ｗ１（先端方向に直交する方向の寸法）は、先端方向のいずれの位置においても、内面１６ａに当接する部分の接続端子部１３の下面１３ｃの幅Ｗ２を越えないことが好ましい。
図示例では、内面１６ａの幅Ｗ１は、接続端子部１３の下面１３ｃの幅Ｗ２に等しく、内面１６ａと下面１３ｃの幅方向位置は一致している。
これによって、内面１６ａの縁部（側縁部１６ａ１および端縁部１６ａ２）が露出しなくなるため、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制できる。

図２（Ｂ）に示すように、内面１６ａを基準とした外面１５ｂ１の高さＨ１（内面１６ａに垂直な方向の寸法）は、先端方向のいずれの位置においても、内面１６ａに当接する部分の接続端子部１３の高さＨ２（特に端部１３ａの高さ）を越えないことが好ましい。
図示例では、外面１５ｂ１の高さＨ１は、接続端子部１３の高さＨ２に等しい。
これによって、図２に示す、電極部２と接続端子部１３との接続部分は、外面１５ｂ１の上縁部１５ｂ２が接続端子部１３に対して突出しない形態となるため、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制できる。

図５において、先端側から見た受け部１６の形状は、内面１６ａと略半円の外面１６ｂとからなる略半円状となる。図６において、先端側から見た受け部１６の形状は、内面１６ａと略半楕円の外面１６ｂとからなる略半楕円状となる。図７において、先端側から見た受け部１６の形状は、内面１６ａと略半長円（略半湾曲長方形）の外面１６ｂとからなる略半長円状となる。図８において、先端側から見た受け部１６の形状は、内面１６ａと略半湾曲ひし形の外面１６ｂとからなる形状となる。

図２（Ｂ）に示すように、側面視において、受け部１６は、平面（図２（Ｂ）では直線）である内面１６ａと、湾曲面（図２（Ｂ）では湾曲線）である外面１６ｂとを有する。
内面１６ａは、接続端子部１３の発熱部接続面１３ｃ１が当接する電極部接続面１６ａ３であって、接続端子部１３を支持している。内面１６ａは、本体部１５の延出方向に沿う平面であり、中心軸Ｃ２を含む面であることが好ましい。
内面１６ａが中心軸Ｃ２を含む面であると、内面１６ａの面積を最大化し、発熱部１との間の十分な電気的接続を得ることができるため、放電が起こりにくくなる。

受け部１６は、側縁部１６ａ１（図２（Ａ）参照）に相当する部分である略半円柱状のストレート部１７と、先端方向に徐々に断面（横断面）の面積を減じる先端延出部１８とを有する。
先端延出部１８は、端縁部１６ａ２（図２（Ａ）参照）に相当する部分である。

図２（Ｂ）に示すように、先端延出部１８の外面１６ｂは、縦断面において接線Ｔ１の傾斜角度α１（本体部１５の中心軸Ｃ２に対する傾斜角度）が先端方向に行くに従って徐々に大きくなる湾曲形状である。
すなわち、先端延出部１８の外面１６ｂの側面視形状および縦断面形状は、略円弧状、略楕円弧状等の湾曲形状であり、詳細には、先端方向に向けて曲率半径が徐々に小さくなる湾曲形状である。
先端延出部１８の外面１６ｂの縦断面形状が略円弧状または略楕円弧状であると、最小曲率半径を大きくできるため、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制する効果を高めることができる。
縦断面形状が略楕円弧状である場合には、長径方向は例えば中心軸Ｃ２に沿う方向とすることができる。
縦断面とは、内面１６ａに垂直、かつ中心軸Ｃ２を含む断面である。

先端延出部１８は、先端１８ａに向けて厚さ（図２（Ｂ）の上下方向の寸法）を徐々に減じる形状であることが好ましい。
これによって、先端延出部１８は、放電が起こりやすい先端側ほど断熱材６との距離が大きくなるため、放電を抑制できる。

先端延出部１８の外面１６ｂの横断面は、略円弧状、略楕円弧状等の湾曲形状としてよい。先端延出部１８の外面１６ｂの横断面形状が略円弧状または略楕円弧状であると、最小曲率半径が大きくなるため、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制する効果を高めることができる。
外面１６ｂの横断面形状が略半楕円弧状である場合には、長径方向は例えば内面１６ａに沿う方向とすることができる。
なお、図示例では、受け部１６の一部である先端延出部１８の外面１６ｂが先端に向けて厚さを徐々に減じる形状となっているが、受け部１６は、全体が先端に向けて厚さを徐々に減じる形状であってもよい。

図示例では、接続端子部１３の発熱部接続面１３ｃ１は、ストレート部１７の内面１６ａの一部領域と、先端延出部１８全体に相当する領域の内面１６ａとに当接している。
内面１６ａ（電極部接続面１６ａ３）は、発熱部本体１２の径方向に沿う面であることが好ましい。これによって、発熱部接続面１３ｃ１との当接面が発熱部本体１２の径方向に沿う面となることから、熱膨張により発熱部本体１２の径が変化して接続端子部１３が径方向に変位した場合でも、発熱部接続面１３ｃ１が電極部接続面１６ａに対して当接面に沿って移動可能となり、電極部２との接続を維持できる。

ストレート部１７の外面１６ｂの縦断面は直線状であり、横断面は湾曲形状（例えば略円弧状、略楕円弧状）である。先端延出部１８の外面１６ｂは、横断面も縦断面も湾曲形状である。
ストレート部１７の外径は先端延出部１８の最大外径にほぼ等しくされているため、ストレート部１７の外面１６ｂは先端延出部１８の外面１６ｂに滑らかに連続している。よって、受け部１６の外面１６ｂはエッジ部や突起部がなく、全体として滑らかに連続する湾曲面となっている。

図示例の受け部１６は、内面１６ａと外面１６ｂとの合計２つの面からなるため、外面１６ｂは、受け部１６の全表面のうち内面１６ａ以外の面である。
受け部１６は、本体部１５の概略半球状の端部の上半分（略四分球状の部分）を切り欠いて残った下半分の略四分球状の部分ということもできる。

受け部１６には、後述する固定部材１９が挿通する平面視円形の取り付け穴１６ｄが形成されている。取り付け穴１６ｄは、受け部１６を厚さ方向（図２（Ｂ）では上下方向）に貫通して形成されている。

接続端子部１３と受け部１６とは互いに接続された状態で、固定部材１９によって位置決めされる。
固定部材１９は、ヘッド部１９ａとヘッド部１９ａから延出する挿通部１９ｂとを有し、挿通部１９ｂが取り付け穴１３ｂおよび取り付け穴１６ｄに挿通し、ヘッド部１９ａが接続端子部１３の上面に当接し、挿通部１９ｂが取り付け穴１６ｄ内面にネジ止め等により固定されることによって、接続端子部１３と受け部１６とが互いに固定される。
挿通部１９ｂは、受け部１６に対する接続端子部１３の移動が可能となるように、取り付け穴１３ｂ、１６ｄの内径よりも径が小さいことが好ましい。

次に、具体例に基づいて、加熱炉１０の使用方法について説明する。
図９〜図１１は、図１に示す加熱炉１０の具体的な適用例を示す概略構成図である。以下、同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
図９は、多孔質ガラス母材を焼結・透明ガラス化するための焼結装置５０を示す。
焼結装置５０は、細部の図示を省略しているが、図１の加熱炉１０と同じ基本構造を有する焼結炉１０Ａを備えている。
焼結炉１０Ａは、多孔質ガラス母材１１を加熱する発熱部１と、発熱部１に電力供給する電極部２（本図では省略）と、炉心管３と、これらを収容する炉本体４とを有する。炉本体４は、筐体５と、その内部に設けられた断熱材６とを備えている。
多孔質ガラス母材１１は、支持棒２１により支持されて炉心管３内に導入され、回転機構（図示略）により軸回りに回転しつつ発熱部１によって全周にわたり加熱され、焼結および透明ガラス化される。加熱温度は例えば約１５００℃である。

図１０は、ガラス母材を延伸し細径化するための延伸装置６０を示す。
延伸装置６０は、図１の加熱炉１０と同じ基本構造を有する延伸炉１０Ｂと、キャプスタン７とを有する。
ガラス母材１１は、炉心管３内に導入され、発熱部１に加熱され、キャプスタン７により延伸される。加熱温度は例えば約２０００℃である。

図１１は、ガラス母材を線引きするための線引き装置７０を示す。
ガラス母材１１は、線引き炉１０Ｃの炉心管３内に導入され、発熱部１に加熱されて線引きされる。得られた光ファイバ１１Ａは、冷却筒７１で冷却され、被覆材塗布装置７２およびＵＶランプ７３により、紫外線硬化型樹脂などからなる一次被覆層が形成される。
光ファイバ１１Ａは、被覆材塗布装置７４およびＵＶランプ７５により、紫外線硬化型樹脂などからなる二次被覆層が形成されて光ファイバ素線となり、ターンプーリ７６を経て巻取ドラム７７に巻き取られる。

加熱炉１０では、受け部１６の外面１６ｂが滑らかに連続する面であるので、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制することができる。
また、受け部１６の内面１６ａは、接続端子部１３に面的に接触して発熱部１との間に十分な電気的な接続を得ることができるため、放電を起きにくくすることができる。
このため、電極部２と断熱材６（または炉心管３）との間の放電に起因するガラス母材１１への金属材料の混入を防ぎ、光ファイバの伝送損失の増加を防止できる。

加熱炉１０は、上記効果に加え、以下の効果も奏する。
放電を起こりにくくできるため、電極部２を発熱部本体１２に近い位置に配置できる。このため、接続端子部１３を長く形成する必要はなく、接続端子部１３の強度低下が起きることはない。
接続端子部１３と電極部２との間に中間部材を介在させる必要はないため、部品点数の増加による装置組み立て工程の煩雑化、メンテナンス性の悪化などの問題は生じない。また、中間部材の熱膨張を原因とする発熱部１の位置精度の低下も起こらない。
電極部２の受け部１６の内面１６ａが上向きであるため、固定部材１９は上方から取り付け穴１３ｂ、１６ｄに挿入、抜出される。このため、固定部材１９に対する作業が容易になる。

図１２は、本発明の加熱炉の第２実施形態である加熱炉２０を示す構成図である。
この加熱炉２０は、図１の加熱炉１０の断熱材６に代えて、断熱材２６が用いられている。断熱材２６は、筒状の本体部２６ａと、その内周側に設けられた筒状の内周部２６ｂとからなる。
内周部２６ｂは、本体部２６ａとは別体であり、本体部２６ａの挿通孔６ｇより上方側の位置に設置される。内周部２６ｂの外径は発熱部１の外径（接続端子部１３の外径）より大きい。
加熱炉２０では、発熱部１を交換する際に、筐体５の上板５ｃを外し、内周部２６ｂを本体部２６ａから取り外すことによって、発熱部１を露出させることができるため、発熱部１の交換作業が容易になる。
断熱材２６の２分割構造を採用できるのは、上述のように、電極部２を発熱部本体１２に近い位置に配置できるからである。

図１３は、本発明の加熱炉の第３実施形態である加熱炉３０を示す構成図である。
この加熱炉３０は、断熱材６の挿通孔６ｇが収容凹部６ｂの内側面６ｃの最上部に開口しており、発熱部１が、図１の加熱炉１０とは上下逆向きに設置されている。すなわち、発熱部１は、接続端子部１３が発熱部本体１２の上端に位置する姿勢で設置されている。

この加熱炉３０は、図１の加熱炉１０と同様に、放電を抑制し、ガラス母材１１への金属材料の混入に起因する光ファイバの伝送損失の増加を防止できる。

図１４は、電極部２および接続端子部１３の他の例を示す図であって、（Ａ）は接続されていない状態の接続端子部１３Ａと電極部２を示す平面図であり、（Ｂ）は接続された状態の接続端子部１３Ａと電極部２を示す側面図である。
この例では、電極部２の内面１６ａの幅Ｗ１は、接続端子部１３の下面１３ｃの幅Ｗ２より小さい。
このため、内面１６ａの縁部（側縁部１６ａ１および端縁部１６ａ２）が露出しなくなるため、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制できる。
なお、接続端子部１３の幅が電極部２の内面１６ａより幅広となるため、接続端子部１３Ａの下面１３ｃの側縁部が露出することになるが、この側縁部と断熱材６等との間で放電が起きても、接続端子部１３Ａはカーボン材料からなるため金属材料の蒸発は起こらない。このため、金属材料の混入を原因とする光ファイバの伝送損失を防止できる。

図１５は、電極部２および接続端子部１３の他の例を示す図であって、この例では、電極部２の外面１５ｂ１の高さＨ１は、接続端子部１３（接続端子部１３Ｂ）の高さＨ２より小さい。
このため、電極部２および接続端子部１３は、外面１５ｂ１の上縁部１５ｂ２が突出する形態とはならないことから、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制できる。
なお、接続端子部１３が電極部２より高くなるため、接続端子部１３Ｂの端部１３ａの上縁部１３ａ１が突出することになるが、この上縁部１３ａ１と断熱材６等との間で放電が起きても、接続端子部１３Ｂはカーボン材料からなるため金属材料の蒸発は起こらない。このため、金属材料の混入を原因とする光ファイバの伝送損失を防止できる。

図１６は、電極部２および接続端子部１３の他の例を示す図であって、この例では、電極部２の端板部１５ｂの上縁部１５ｂ３は、断面が円弧状の湾曲部をなす形状となっている。すなわち、上縁部１５ｂ３は曲面加工されており、これによって、外管１５ａの外面と、上縁部１５ｂ３と、端板部１５ｂの外面１５ｂ１とは滑らかに連続している。
この例では、端板部１５ｂの上縁部１５ｂ３が断面湾曲形状であるため、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制できる。

図２に示す電極部２では、受け部１６の内面１６ａは本体部１５の中心軸Ｃ２を含むように形成されているが、内面１６ａは中心軸Ｃ２を外れた高さ位置にあってもよい。
図１７に示す受け部１６の内面１６ａは、中心軸Ｃ２より低い位置にあって、中心軸Ｃ２に沿う面である。このため、受け部１６の厚さ寸法（上下方向の寸法）は本体部１５の半径より小さい。
図１８に示す受け部１６の内面１６ａは、中心軸Ｃ２より高い位置にあって、中心軸Ｃ２に沿う面である。このため、受け部１６の厚さ寸法（上下方向の寸法）は本体部１５の半径より大きい。
これらの例においても、不均一な電界の発生を防ぎ、放電を抑制することが可能である。

図２に示す電極部２では、本体部１５の横断面は円形であり、受け部１６の横断面は半円状等であるため、本体部１５と受け部１６の断面形状は異なるが、本体部１５と受け部１６とは同じ横断面形状を有していてもよい。
図１９に示す例では、本体部１５の横断面形状は、受け部１６の横断面形状（略半円状、略半楕円状等）と同じ形状とされている。

図２（Ｂ）に示す電極部２では、先端延出部１８の外面１６ｂの側面視形状および縦断面形状は、略円弧状、略楕円弧状等の湾曲形状であるが、外面１６ｂの側面視形状および縦断面形状は、全体が湾曲する形状でなくてもよい。
図２０に示す例では、受け部１６Ａの先端延出部１８Ａの外面１６Ａｂの側面視形状および縦断面形状は、略円弧状の湾曲部１６ｂ１と、その先端側にあって、先端に向けて厚さを減じる方向に一定角度で傾斜する傾斜部１６ｂ２とを有する。
湾曲部１６ｂ１の先端における接線方向は傾斜部１６ｂ２に沿う方向であるため、湾曲部１６ｂ１と傾斜部１６ｂ２とは滑らかに連続しており、外面１６Ａｂは滑らかに連続する面である。
図２１に示す例では、受け部１６Ｂの先端延出部１８Ｂの外面１６Ｂｂの側面視形状および縦断面形状は、略円弧状の湾曲部１６ｂ３と、その先端側にあって、中心軸Ｃ２に垂直な直線をなす直線部１６ｂ４とを有する。
湾曲部１６ｂ３の先端部における接線方向は直線部１６ｂ４に沿う方向であるため、湾曲部１６ｂ３と直線部１６ｂ４とは滑らかに連続しており、外面１６Ｂｂは滑らかに連続する面である。

１・・・発熱部、２・・・電極部、３・・・炉心管、６・・・断熱材、１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、２０、３０・・・加熱炉、１１・・・多孔質ガラス母材、ガラス母材（被加熱物）、１２・・・発熱部本体、１３・・・接続端子部、１５・・・本体部、１５ｂ１・・・端板部の外面（本体部の先端面）、１５ｂ３・・・端板部の外面（本体部の先端面）の上縁部、１６ａ３・・・電極部接続面、１６ｂ・・・外面、１６・・・受け部（電極部の延出方向の端部）、１８・・・先端延出部（端部の先端を含む部分）、１８ａ・・・先端延出部の先端（端部の先端）、Ｃ２・・・本体部の中心軸、Ｈ１・・・受け部の内面（電極部接続面）を基準とした端板部の外面（本体部の先端面）の高さ、Ｈ２・・・接続端子部の高さ、Ｗ１・・・受け部の内面（電極部接続面）の幅、Ｗ２・・・接続端子部の下面（発熱部接続面）の幅。

Claims (8)

1. 被加熱物を加熱する発熱部と、前記発熱部に電力供給して発熱させる電極部と、前記発熱部から外部への伝熱を遮る断熱部と、を備え、
   前記発熱部は、カーボン材料からなり、内部に前記被加熱物が導入される筒状の発熱部本体と、前記発熱部本体の軸方向に対し交差する外方に延出する接続端子部とを有し、
   前記断熱部は、前記発熱部本体の外周側に設けられ、
   前記電極部は、金属材料からなり、前記接続端子部に向けて延出し、前記延出方向の端部には、前記接続端子部に面的に当接して前記発熱部と電気的に接続される電極部接続面が形成され、
   前記端部の前記電極部接続面以外の面である外面は、滑らかに連続する面であり、
   前記電極部の端部の外面の横断面形状は、略円弧状または略楕円弧状であることを特徴とする光ファイバ製造用加熱炉。
2. 前記電極部の端部の外面の縦断面形状は、略円弧状または略楕円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造用加熱炉。
3. 前記電極部は、前記接続端子部に向けて延出する本体部を有し、
   前記端部は、前記本体部の先端面から突出して形成され、
   前記電極部接続面の幅は、前記電極部接続面に当接する前記接続端子部の幅を越えないことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ製造用加熱炉。
4. 前記電極部は、前記接続端子部に向けて延出する本体部を有し、
   前記端部は、前記本体部の先端面から突出して形成され、
   前記電極部接続面を基準とする前記先端面の高さは、前記電極部接続面に当接する前記接続端子部の高さを越えないことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ製造用加熱炉。
5. 前記先端面の縁部は、曲面加工されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバ製造用加熱炉。
6. 前記電極部接続面は、前記発熱部本体の径方向に沿う面であることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の光ファイバ製造用加熱炉。
7. 前記電極部接続面は、前記本体部の中心軸を含む面であることを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバ製造用加熱炉。
8. 少なくとも前記端部の先端を含む部分は、前記先端に向けて徐々に厚さを減じる形状であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の光ファイバ製造用加熱炉。

Images