JPH04362035A - 高純度多孔質石英母材の加熱透明化装置 - Google Patents

高純度多孔質石英母材の加熱透明化装置

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JPH04362035A
JPH04362035A JP13901091A JP13901091A JPH04362035A JP H04362035 A JPH04362035 A JP H04362035A JP 13901091 A JP13901091 A JP 13901091A JP 13901091 A JP13901091 A JP 13901091A JP H04362035 A JPH04362035 A JP H04362035A
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JP
Japan
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emissivity
purity
core tube
furnace core
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Withdrawn
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JP13901091A
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English (en)
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Ichiro Tsuchiya
一郎 土屋
Toshio Danzuka
彈塚 俊雄
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • C03B37/0146Furnaces therefor, e.g. muffle tubes, furnace linings

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度多孔質石英母材
の加熱透明化装置に関し、特に光ファイバ用プリフォー
ムの製造プロセスに好適に用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】VAD法やOVD法のような気相合成法
で合成された高純度多孔質母材又はガラスコア材と該ガ
ラスコア材の周囲に気相合成法で合成された石英微粒子
層との複合体である高純度多孔質母材は、一般に、炉芯
管を有する加熱炉内に吊下げられ、約1500〜160
0℃に加熱して透明化される。そして、これにより例え
ば光ファイバ母材が得られ、この光ファイバ母材を線引
きすることによって光ファイバが得られる。
【0003】上述したように高純度多孔質母材を透明化
する加熱透明化装置は、例えば実開昭64−14174
1号公報に記載されており、その一例を図4を参照しな
がら詳細に説明する。
【0004】図4に示すように、炉芯管1はヒータ2及
び断熱材3に囲まれた状態で炉体4に保持されている。 炉芯管1内には多孔質母材5が母材吊下げ用ロッド6を
介して吊下げられており炉芯管1の上側開口1aは上蓋
7により覆われている。一方、炉体4の上側には、炉芯
管1の上側開口1aに対応する開口4aが形成されてお
り、この開口4aを介して炉芯管1と連通する前室8が
炉体4上に設けられている。この前室8は母材を出し入
れするための扉9を有するものであり、該前室8と炉芯
管1との間には開口4aを開閉するためのゲート弁10
が設けられている。
【0005】ここで、炉芯管1は高純度黒鉛又はコーテ
ィングを施した高純度黒鉛製であり、上部11,中部1
2,下部13を組立てることにより構成されている。ま
た、多孔質母材5は、母材吊下げ用ロッド6の先端に固
着されてた種棒14と、この種棒14の先端に固着され
たガラスコア材15と、このガラスコア材15の周囲に
設けられた多孔質ガラス層16とからなる。なお、図中
17は前室8に連通される前室排気ポンプ、18は炉体
排気ポンプ、19は炉体常圧排気口、20は炉体ガス導
入口、21は炉芯管ガス導入口である。
【0006】このような装置で透明ガラス母材を得るに
は、まず、炉芯管1を500〜1000℃に加熱し、こ
の炉芯管1内に前室8を介して多孔質母材5を挿入する
。そして、この多孔質母材5を回転させながら炉体4内
の温度コントロールをし、炉芯管1内を1500〜16
00℃まで加熱して多孔質母材1を透明化する。その後
、炉体4内を冷却して適当な温度まで降温したところで
透明化した母材を前室8を介して取り出するようにする
【0007】なお、以上の装置は炉体1内を減圧にする
、いわゆる真空炉であるが、同様に常圧炉,加圧炉もあ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図4に示すような装置
では、一般に種棒14として石英ロッドを用いる。これ
は、不純物をきらう高純度多孔質ガラス層に用いるもの
として同材料であるのが最適だからである。しかし、か
かる種棒14が例えば10kgを超えるような多孔質母
材5を高温下で支えるのは困難である。すなわち、種棒
14が高温により軟化して多孔質母材5の重量により伸
ばされてしまう問題がある。
【0009】そこで、従来においては、炉体4内のヒー
タ2の有効発熱長を変える又は炉芯管1内の多孔質母材
5の上下方向の位置を変える、というように多孔質母材
5と加熱範囲との相対的位置を変えることにより、種棒
14が伸びず且つ多孔質母材5には透明化のし残しがな
いという条件を設定するようにしているが、十分に対応
することはできない。
【0010】本発明はこのような事情に鑑み、種棒の変
形を防止すると共に多孔質母材の透明化を完全に行うこ
とができる高純度多孔質石英母材の加熱透明化装置を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の高純度多孔質母材の加熱透明化装置は、内方に高純
度多孔質石英母材を保持する炉芯管と、この炉芯管を囲
むヒータを保持する炉体とを有し、上記高純度多孔質石
英母材を加熱して透明ガラス母材を得る高純度多孔質石
英母材の加熱透明化装置において、上記炉芯管の少なく
とも内面を形成する材質が軸方向に変化して該内面の幅
射率が軸方向に変化していることを特徴とする。
【0012】
【作用】上記構成の装置では、炉芯管の内面の輻射率が
軸方向に変化しているので、該炉芯管内の温度分布が変
化する。したがって輻射率の異なる材質の炉芯管内面へ
の配置を適宜設定することにより、炉芯管内の温度分布
を設定することができる。例えば、多孔質ガラス層から
露出した種棒に対応する範囲の内面を低輻射率とし、他
の範囲の内面を高輻射率とすることによ、露出した種棒
の温度のみを相対的に低温とすることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を好適な実施例に基づいて説明
する。
【0014】図1に一定例に係る高純度多孔質石英母材
の加熱透明化装置を示す。本装置は炉芯管以外は図4に
示す装置と同じであるので、同一部材に同一符号を付し
て重複する説明は省略する。
【0015】本実施例の炉芯管30は、最上部31,上
部32,中部33及び下部34からなり、最上部31は
種棒14の多孔質ガラス層16から露出している部分に
対応する範囲である。そして、最上部31は輻射率が低
い低輻射率材、他の上部32,中部33及び下部34は
輻射率が高い高輻射率材からなる。
【0016】輻射率は表面の平滑さによっても影響を受
けるが材料による影響が大きいので、低輻射率材と高輻
射率材とするには少なくともその表面の材質を変えれば
よい。一方、炉芯管材料としては石英ガラス,カーボン
,コーティングを施したカーボン等が考えられるが、石
英製の炉芯管では大型になると熱変化を起こし易いので
、本発明にはカーボン系の材質が最適である。
【0017】したがって、本実施例の低輻射率材として
は、好適には熱分解黒鉛材又は熱分解黒鉛を高純度黒鉛
上にコーティングしたものを挙げることができる。また
、高輻射率材としては、好適には高純度黒鉛材若しくは
SiCをコーティングした高純度黒鉛材、又はガラス状
黒鉛材若しくはガラス状黒鉛材を高純度黒鉛上にコーテ
ィングしたものを挙げることができる。ここで、石英母
材の透明化温度である1300〜1650℃の範囲で上
記各材料の輻射率を考えると、熱分解黒鉛の輻射率とは
0.60〜0.65位である。これに対し、高純度黒鉛
若しくはSiCコーティングの高純度黒鉛の輻射率εは
0.95位であり、また、ガラス状黒鉛の輻射率はεは
0.85〜0.9位である。
【0018】図2には他の実施例に係る高純度多孔質石
英母材の加熱透明化装置の炉芯管を示す。同図に示すよ
うに、炉芯管40は上部41,中部42及び下部43か
らなり、上部41の内側で多孔質ガラス層16から露出
する種棒14に対応する部分に内筒44を有するもので
ある。そして、上部41,中部42,下部43は高輻射
率材からなり、内筒44が低輻射率材からなる。なお、
高輻射率材及び低輻射率材は上述した実施例と同様なも
のである。
【0019】以上説明した各実施例の装置で多孔質ガラ
ス母材5の透明化を行うと、多孔質ガラス層16から露
出する種棒14の温度が他の部分より低くなるので、種
棒14の変形を防止しつつ多孔質ガラス層16の透明化
を全体的に確実に行うことができる。
【0020】ここで炉芯管30,40の内表面積をA1
 、その温度をT1 均一、種棒14の外表面積をA2
 、その温度をT2 均一とし、種棒14と炉芯管20
,30とが同心円柱をなしていると近似すると、炉芯管
30,40から種棒14へ輻射率により伝えられる伝熱
量Qは次記数1で表される。なお、数1中、ε1 は炉
芯管内表面の輻射率、ε2 は種棒表面の輻射率、σは
ステファンボルツマン定数である。
【0021】
【数1】
【0022】数1からも明らかなように、炉芯管の内面
の輻射率を小さくすれば伝熱量Qが減少し、その部分の
温度が低下するようになる。なお、このような効果は、
上述した実施例のような真空炉の他、常圧炉や加圧炉で
も同等である。常圧炉や加圧炉ではガスによる熱伝導要
因が生じるが、石英の透明化に用いる温度、例えば15
00〜1600℃では輻射による熱伝達が支配的となる
からである。また、輻射については表面の輻射率だけが
問題となるので、図1と図2の装置の効果はほぼ同一で
ある。
【0023】図2に示す炉芯管40を有する装置を用い
、W−Re5−26熱電対で炉芯管40内の中心軸に沿
って温度分布を測定した。この結果を図3の実線で示す
。ここで、上部41,中部42及び下部43並びに上蓋
7として高純度黒鉛を用い、内筒44として熱分解黒鉛
を高純度黒鉛上にコーティングしたものを用いた。また
、比較のため、内筒44を除いた装置で同様に温度分布
を測定した結果を図3の破線で示す。
【0024】図3に示す結果より、実施例の装置では種
棒の部分のみ低温になっているのが判る。なお、図3に
示すのは熱電対の耐熱性のため、炉芯管中心部の温度が
1400℃のときの測定結果であるが、実際の透明化温
度の1500〜1600℃でもほぼ同様な結果が得られ
ると考えられる。
【0025】図2に示す炉芯管40を有する装置により
、外径200mm,長さ800mm,重量13kgの多
孔質母材5を直径22mmの種棒6を用いて透明化を実
施すしたところが、良好に透明化できた。比較のため、
内筒44を外したもので同様な多孔質母材の透明化を実
施したところ、母材は完全に透明化されたが、種棒が引
き伸ばされてしまい、母材が炉芯管内に落下してしまっ
た。また、落下した母材は円柱状から変形してしまって
いるため、光ファイバ母材として使用できないものであ
り、さらに、この母材は炉を完全に降温しなければ取り
出せないものでった。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高純度多
孔質石英母材の加熱透明化装置は、炉芯管の内面の軸方
向の一定範囲の輻射率を変化させているので、炉芯管内
の温度分布を調整できる。したがって、特に高純度多孔
質母材の種棒の部分のみを低温とすることにより、種棒
の変形を防止しつつ高純度多孔質母材の透明化を完全に
実現でき、例えば母材の重量が10kgを超えるような
大型母材の透明化に用いて特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例に係る高純度多孔質石英母材の加熱透
明化装置の断面図である。
【図2】他の実施例の炉芯管を示す断面図である。
【図3】炉芯管内の温度分布の測定結果を示す説明図で
ある。
【図4】従来技術に係る高純度多孔質石英母材の加熱透
明化装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1  炉芯管 2  ヒータ 3  断熱材 4  炉体 5  多孔質母材 6  母材吊下げ用ロッド 7  上蓋 8  前室 9  扉 10  ゲート 11  上部 12  中部 13  下部 14  種棒 15  ガラスコア材 16  多孔質ガラス層 17  前室排気ポンプ 18  炉体排気ポンプ 19  炉体常圧排気口 20  炉体ガス導入口 21  炉芯管ガス導入口 30,40  炉芯管 31  最上部(低輻射率材) 32,41  上部(高輻射率材) 33,42  中部(高輻射率材) 34,43  下部(高輻射率材) 44  内筒(低輻射率材)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  内方に高純度多孔質石英母材を保持す
    る炉芯管と、この炉芯管を囲むヒータを保持する炉体と
    を有し、上記高純度多孔質石英母材を加熱して透明ガラ
    ス母材を得る高純度多孔質石英母材の加熱透明化装置に
    おいて、上記炉芯管の少なくとも内面を形成する材質が
    軸方向に変化して該内面の幅射率が軸方向に変化してい
    ることを特徴とする高純度多孔質石英母材の加熱透明化
    装置。
  2. 【請求項2】  請求項1において、炉芯管がその軸方
    向の一定範囲に本体とは少なくとも内面の輻射率が異な
    る内筒を有するものであることを特徴とする高純度多孔
    質石英母材の加熱透明化装置。
  3. 【請求項3】  請求項1又は2において、炉芯管がカ
    ーボン又はコーティングを施したカーボンであることを
    特徴とする高純度多孔質石英母材の加熱透明化装置。
  4. 【請求項4】  請求項3において、高輻射率を有する
    部分に高純度黒鉛、SiCをコーティングした高純度黒
    鉛、ガラス状黒鉛又はガラス状黒鉛をコーティングした
    高純度黒鉛を用い、低輻射率を有する部分に熱分解性黒
    鉛又は熱分解性黒鉛をコーティングした高純度黒鉛を用
    いることを特徴とする高純度多孔質石英母材の加熱透明
    化装置。
JP13901091A 1991-06-11 1991-06-11 高純度多孔質石英母材の加熱透明化装置 Withdrawn JPH04362035A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0628521A1 (en) * 1993-06-08 1994-12-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd Apparatus for vitrifying soot preform for optical fiber
JP2015017013A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 住友電気工業株式会社 ガラス母材の製造装置および製造方法

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