JPH08208261A - ガラス母材の加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼結後のガラス体を冷却する際に、その表面
に塵埃等が付着しないようにする。 【構成】 炉心管３と、その上下方向の中央部に配置さ
れた加熱炉１と、この加熱炉１の上方において炉心管３
を覆う断熱材４と、焼結前のガラス体を下方にトラバー
スさせて加熱炉１中を通し、これによって焼結され形成
された透明ガラス体５を上方にトラバースさせるトラバ
ース装置７と、焼結処理が終わったときに、上記の断熱
材４を炉心管３から自動的に取り外す断熱材着脱装置１
０とを備え、焼結後の透明ガラス体５を炉心管３中に留
めても比較的速くその温度が表面が固化するほどの温度
にまで低下するようにし、表面が固化する前に透明ガラ
ス体５を外気にさらして塵埃等が付着するという事態を
避ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＶＡＤ法や外付け法
などで光ファイバ母材を製造する工程において、多孔質
ガラス体を加熱することによりその焼結（透明ガラス
化）処理の工程を行なうガラス母材の加熱処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＡＤ法や外付け法などで光ファイバ母
材を製造するとき、バーナより酸水素火炎を生じさせて
その中に四塩化珪素などのガラスの原料ガス及びドーパ
ント材のガスを送り込み、加水分解反応及び熱酸化反応
によってガラス微粒子（二酸化珪素）を生成させ、この
ガラス微粒子をターゲットに堆積させて円柱状の多孔質
のガラス体を形成する。そして、この多孔質のガラス体
を加熱することによって、透明ガラス化（焼結）処理す
る。あるいは、この焼結処理の工程で、ＯＨ基を除去
（脱水）する工程も同時に行なうこともある。こうして
透明なガラス体を作り、これを溶融して線引き紡糸する
ことによって細い光ファイバを作る。

【０００３】このガラス母材の加熱処理工程は、多孔質
ガラス体をトラバース装置でつり下げ、加熱炉のヒータ
ーで加熱された炉心管中を下方に移動（トラバース）さ
せていくことにより、行なわれる。この加熱処理（焼
結）が終了したとき、できあがった透明ガラス体は冷却
されることになるが、従来では、焼結終了後ただちに透
明ガラス体を炉心管内から取り出して、外部で空中冷却
するようにしている。

【０００４】これは、炉心管内の温度があまり下がらな
いので、その中に入れた状態では処理済みの透明ガラス
体の温度が下がるまでに長い時間がかかってしまうから
である。炉心管は通常石英ガラスで構成されるので、ヒ
ーターによる加熱と非加熱とを繰り返すとき、非加熱時
にあまり温度を下げると割れることが多くなるため、通
常非加熱時にもヒーターの加熱温度は１０００℃以下に
はしないという事情から、炉心管内の温度があまり下が
らない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、透明ガラス体を炉心管の外部に取り出して空中
にて冷却する場合、周囲の塵埃等がその表面に付着する
という問題があった。

【０００６】すなわち、透明ガラス体は焼結時にはヒー
ターによって１５００℃〜１６００℃ほどの温度に加熱
されており、その高温の透明ガラス体が外気に置かれる
と、その温度で透明ガラス体の周囲に上昇気流が生じて
塵埃等がその気流に乗って舞い上がってくる。そして、
この焼結終了直後は、透明ガラス体は上記の通り未だ高
温で、その表面は溶融した状態である。そのため、その
溶融した表面に塵埃等が付着し、その状態で温度低下と
ともに固まっていくことになる。このように表面に塵埃
等が付着した透明ガラス体を線引き紡糸することによっ
て作られた光ファイバは、強度が著しく低下するもので
あり、現に、引っ張り張力を加えて強度保証テストをす
ると切断事故が多発するという問題を引き起こしてい
る。

【０００７】もちろんこの問題を回避するには、透明ガ
ラス体の表面をファイアポリッシュなどによって研磨し
て付着した塵埃等を取り除けばよいが、そうすると手間
が増えて時間がかかるとともに費用もかさむことにな
る。

【０００８】この発明は、上記に鑑み、焼結処理の終わ
った透明ガラス体を炉心管から取り出すことなく炉心管
内部で冷却することができるようにして、透明ガラス体
に塵埃等が付着することがないように改善した、ガラス
母材の加熱処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるガラス母材の加熱処理装置において
は、筒状の炉心管と、該炉心管の長さ方向の一部を加熱
する加熱炉と、多孔質ガラス体を炉心管中で炉心管の長
さ方向にトラバースさせるトラバース装置と、上記炉心
管の加熱炉以外の箇所を覆う断熱材と、該断熱材を上記
炉心管に対して着脱させる着脱装置とを備えることが特
徴となっている。

【００１０】さらに、この発明によるガラス母材の加熱
処理装置においては、その長さ方向が上下方向となるよ
うに配置された筒状の炉心管と、該炉心管の長さ方向に
おける中央付近を加熱するようにその中央付近に配置さ
れた加熱炉と、上記炉心管中に多孔質ガラス体をつり下
げて上下方向にトラバースさせるトラバース装置と、上
記炉心管の加熱炉より上の部分を覆う断熱材と、該断熱
材を上記炉心管に対して着脱させる着脱装置と、上記多
孔質ガラス体を下方にトラバースさせて加熱炉中を通過
させることにより焼結処理を行ない、焼結処理の終了し
たガラス体を上方に引き上げて炉心管の加熱炉よりも上
の部分に位置せしめるよう上記のトラバース装置を制御
するとともに、このように焼結処理終了済みのガラス体
が加熱炉よりも上の部分の炉心管内に位置したときに上
記断熱材を上記炉心管から取り外すよう上記着脱装置を
制御する制御装置とを備えることが特徴となっている。

【００１１】

【作用】ガラス母材の加熱処理装置では、加熱炉により
炉心管の一部が加熱されるようになっており、多孔質ガ
ラス体はこの炉心管中をトラバースさせられることによ
って加熱領域を通過させられ、これによって焼結処理が
なされる。炉心管の加熱炉以外の部分は、その一部に、
加熱炉の熱を逃がさないように、断熱材で覆われてい
る。焼結終了後、この断熱材を取り外し、炉心管内にお
いてこの部分に焼結終了済みのガラス体を配置する。す
ると、断熱材がないことによって放熱効果が大きくなる
ので、炉心管中でも焼結終了済みのガラス体の温度低下
は速く、その表面が固まって塵埃等が付着しなくなるよ
うな温度（１２００℃〜１３００℃）に短時間で到達す
る。そのため、このようにある程度温度が低下した後で
処理済みのガラス体を炉心管から取り出せば、外気中で
冷却しても、周囲の塵埃等がその表面に付着することを
防ぐことができる。その結果、表面研磨しなくても、異
物付着による強度劣化等の悪影響を除いた光ファイバを
作製することが可能となる。これにより、手間も時間も
かからずに、光ファイバの製造コストを下げることがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示すよう
に、この発明の一実施例にかかるガラス母材の加熱処理
装置は、炉心管３を加熱する加熱炉１を有する。この加
熱炉１は円筒状のヒーター２とそれを囲む断熱材とから
なり、この円筒状のヒーター２に囲まれるように炉心管
３が配置される。炉心管３は石英ガラスによって円筒状
に形成されており、その長さ方向が上下方向となるよう
に配置されている。その長さは、その内部に入れられて
焼結処理される多孔質ガラス体の長さの２倍以上の長い
ものとされており、その長さ方向のほぼ中央部に加熱炉
１が配置される。そして、加熱炉１より上の部分におい
て、炉心管３は断熱材４で覆われる。

【００１３】加熱処理すべき多孔質ガラス体は、その上
端が支持部材６で把持されてつり下げられる。支持部材
６はトラバース装置７により保持され、上下方向にトラ
バースさせられる。加熱処理前の多孔質ガラス体が、ト
ラバース装置７によってつり下げられた状態で、炉心管
３の中を、回転させられながら、下方にトラバースさせ
られる。この炉心管３内には、焼結工程と同時に脱水工
程をも行なうとき、炉心管３の下部より送り込まれたヘ
リウムと塩素ガスなどの脱水剤のプロセスガスが充満さ
せられる。

【００１４】こうして多孔質ガラス体が、ヒーター２に
よって加熱された領域を上方から下方へと、通過してい
くことによって、多孔質ガラス体はその下端から上端に
向かって熱せられていき、下端部分から上端に向かって
徐々に透明ガラス化がなされる。つまり、多孔質ガラス
体が下方にトラバースさせられることにより、下端部分
から透明ガラス体５ができあがっていく。多孔質ガラス
体の上端までがヒーター２による加熱領域に入ってその
全体の焼結処理が終了すると、全体が透明ガラス体５と
なり、これがトラバース装置７によって引き上げられて
図１に示すように炉心管３内の、加熱炉１よりも上側の
部分に位置させられる。

【００１５】加熱炉１（ヒーター２）は温度コントロー
ラ８によって制御されており、焼結処理時にはその加熱
温度が１５００℃〜１６００℃に保たれている。そし
て、この温度コントローラ８とトラバース装置７はホス
トコンピュータ９の制御下にあり、上記のように下方へ
のトラバースによって焼結処理が終了したときに、上記
の加熱温度が１０００℃程度に下げられる。ここで焼結
処理終了後も１０００℃程度に保たれるのは、炉心管３
の寿命を延ばすためである。炉心管３は焼結処理を繰り
返すごとに加熱と非加熱のサイクルを繰り返すことにな
るが、石英ガラスで作られていることから非加熱時に温
度を下げすぎると割れる事故が生じやすくなるからであ
る。

【００１６】そして、焼結処理が終了してできあがった
透明ガラス体５が上方に引き上げられたとき、そのこと
がトラバース装置７からホストコンピュータ９に伝えら
れ、これに応じてホストコンピュータ９は断熱材着脱装
置１０に断熱材４を炉心管３から取り外すよう指令を与
える。したがって、焼結終了後、透明ガラス体５が炉心
管３内で加熱炉１よりも上方に位置させられると、その
周囲の断熱材４が取り外されるので、透明ガラス体５の
冷却が比較的速やかに行なわれる。

【００１７】断熱材４はガラス繊維などからなり、厚さ
５ｃｍ以上に形成されていて全体としては円筒状の炉心
管３を覆う円筒状となっている。このような円筒状の断
熱材４が、たとえば図２に示すように、２つに分割さ
れ、炉心管３から取り外すことができるようにされる。
ここでは、２つに分割された断熱材４がそれぞれ支持レ
バー１１によって支持されている。この支持レバー１１
は断熱材着脱装置１０によって矢印で示すように直線方
向に移動させられるようになっており、これによって２
分割された断熱材４が矢印で示すように炉心管３に対し
て着脱される。

【００１８】なお、断熱材４を炉心管３に対して着脱す
る構成は、このような直線移動型のものだけではなく、
図３に示すように２分割した断熱材４を回転軸で支持し
て矢印で示すように回転移動させる構成としてもよい。
また２分割ではなく４分割などとしてもよい。その他、
種々に考え得る。

【００１９】このようにして焼結処理が終了した後断熱
材４が炉心管３から取り外されるため、加熱炉１の加熱
温度が依然として１０００℃程度に保たれていても、比
較的速く透明ガラス体５を冷却することができる。たと
えば、図４の実線で示すように、３０分程度で、１５０
０℃から表面が固まって塵埃等が付着しない１２００℃
程度に表面温度を低下させることができた。これに対し
て、従来のように断熱材４を取り除かないと、加熱炉１
の加熱温度が１０００℃程度に保たれていることもあっ
て、図４の点線で示すように、同じ温度１２００℃程度
に達するのに６０分以上を要した。

【００２０】透明ガラス体５の表面温度が１２００℃程
度になって表面が固まり、塵埃等が付着しないようにな
ったら、透明ガラス体５を炉心管３から取り出して、外
気の中で冷却する。このときも透明ガラス体５の熱で上
昇気流が起こり塵埃等が舞いまうことがあるが、透明ガ
ラス体５の表面は固まっているので塵埃等が付着するこ
とはない。

【００２１】ふたたび別の多孔質ガラス体を加熱処理す
るときは、ホストコンピュータ９の指令により断熱材着
脱装置１０を制御して、断熱材４を再度炉心管３に取り
付けてこれを覆うようにする。したがって、加熱処理時
には炉心管３の加熱炉１よりも上方にある部分は断熱材
４に覆われることになり熱効率が損なわれることがな
い。これに対して炉心管３の加熱炉１よりも下方には断
熱材は配置されていない。これは、加熱炉１よりも下方
に降りてきたガラス体は焼結の終わった透明ガラス体５
であってこれを高温に保つ必要がないことと、加熱炉１
よりも下方で断熱材がなくても加熱炉１の熱があまり逃
げず、加熱炉１のガラス体に対する熱効率が悪くなるこ
とがないこと、の２つの理由に基づく。

【００２２】実際に上記のように断熱材４を取り外して
炉心管３内で透明ガラス体５を冷却させたところ、その
表面にごみなどが付着することが減少したため、これか
ら作った光ファイバに引っ張り張力を加えて強度保証テ
ストしたときの切断事故の頻度が従来の５０ｋｍコア長
／回から、１５０ｋｍコア長／回に減少し、簡単な構成
でありながら大きな効果が得られることが確認できた。

【００２３】なお、断熱材４の着脱装置１０は種々の構
成がとり得ることは上記したが、他の構成についても種
々の変更が可能である。たとえば加熱炉１の構成や加熱
炉１と炉心管３の配置関係なども上記のものに限定され
ない。また温度や時間等も一例であって他の値を取り得
ることはもちろんである。

【００２４】

【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明のガラス母材の加熱処理装置によれば、焼結処理
が終了した後炉心管を覆っている断熱材を自動的に取り
除くようにしているため、焼結処理の終わった透明ガラ
ス体を炉心管から取り出すことなく炉心管内部で比較的
短時間に冷却することができるようになる。そのため、
焼結終了時点から比較的短時間のうちに透明ガラス体を
炉心管から取り出しても、その透明ガラス体の表面温度
はその表面が固化するほどに低いものとなっており、そ
のまま外気にさらしても塵埃等が付着することがなくな
る。その結果、表面研磨して表面に付着した塵埃等を取
り除く工程なしに、塵埃等の付着による強度劣化等の悪
影響を除いた光ファイバを作製することが可能となる。
つまり、手間も時間もかかることがないので、光ファイ
バの製造コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるガラス母材の加熱
処理装置の模式図。

【図２】同実施例の断熱材着脱装置を示す模式的な斜視
図。

【図３】断熱材着脱装置の他の例を示す模式的な平面
図。

【図４】焼結終了時点からの透明ガラス体の温度変化を
示すタイムチャート。

【符号の説明】

１ 加熱炉 ２ ヒーター ３ 炉心管 ４ 断熱材 ５ 透明ガラス体 ６ 支持部材 ７ トラバース装置 ８ 温度コントローラ ９ ホストコンピュータ １０ 断熱材着脱装置 １１ 支持レバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の炉心管と、該炉心管の長さ方向の
   一部を加熱する加熱炉と、多孔質ガラス体を炉心管中で
   炉心管の長さ方向にトラバースさせるトラバース装置
   と、上記炉心管の加熱炉以外の箇所を覆う断熱材と、該
   断熱材を上記炉心管に対して着脱させる着脱装置とを備
   えることを特徴とするガラス母材の加熱処理装置。
2. 【請求項２】 その長さ方向が上下方向となるように配
   置された筒状の炉心管と、該炉心管の長さ方向における
   中央付近を加熱するようにその中央付近に配置された加
   熱炉と、上記炉心管中に多孔質ガラス体をつり下げて上
   下方向にトラバースさせるトラバース装置と、上記炉心
   管の加熱炉より上の部分を覆う断熱材と、該断熱材を上
   記炉心管に対して着脱させる着脱装置と、上記多孔質ガ
   ラス体を下方にトラバースさせて加熱炉中を通過させる
   ことにより焼結処理を行ない、焼結処理の終了したガラ
   ス体を上方に引き上げて炉心管の加熱炉よりも上の部分
   に位置せしめるよう上記のトラバース装置を制御すると
   ともに、このように焼結処理終了済みのガラス体が加熱
   炉よりも上の部分の炉心管内に位置したときに上記断熱
   材を上記炉心管から取り外すよう上記着脱装置を制御す
   る制御装置とを備えることを特徴とするガラス母材の加
   熱処理装置。