JPS62187130A - ガラス材料処理用加熱炉 - Google Patents

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】 本発明は光導波路ファイバに関し、特にこの種のファイ
バを作成する場合に用いるための改良された加熱炉に関
する。

光導波路ファイバを作成するための従来の種々の技術に
おいて、約１０００℃から約１５００℃までの範囲の温
度を発生しうる加熱炉が用いられている。

例えば外付は法（ｏｕｔｓｉｄｅ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）（ＯＶＤ）では、スートブランクと呼
ばれることもある多孔質ガラスプリフォームが形成され
、そして乾燥および融合合体（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉ
ｏｎ）のために加熱炉内に配置されて線引きにより光導
波路ファイバを得るのに適した透明なガラスブランクと
なされる。乾燥は例えばヘリウムと塩素の混合物のよう
なｌまたは複数の乾燥用ガスの存在下で約ｔｏｏｏ℃の
温度にプリフォームを加熱することによって行われる。

融合合体は乾燥されたプリフォームをそれの焼結温度以
上に、例えば１４５０℃のオーダの温度に加熱すること
によって行われる。

過去においては、乾燥および融合合体のために用いられ
る加熱炉は固定した「ホントゾーン」と可動ブランクを
用いていた。さらに詳細には、それらの炉は、例えば長
さ約３ｍ、内径約１２．７１２のアルミナマツフルのよ
うな円筒状のマッフルを具備していた。マツフルの外側
は熱損失を最少限におさえるために例えばアルミナ断熱
材で断熱されていた。マツフルの中心のまわりには例え
ば抵抗加熱要素のような加熱要素が配置され、約８４〜
９９ａａの長さを有するより冷いエンドゾーンによって
両側を包囲された約２６ａｍの長さを有する中央ホント
ゾーンを発生していた。

乾燥はマツフルの上方部分内にスートプリフォームを導
入しそしてそのマツフル内に乾燥ガスを導入することに
よってこれらの炉内で行われた。

ある場合には、スートブランクは、乾燥工程時に、それ
の長手方向軸線のまわりで回転された。典型的には、ス
ートブランクは融合合体に先立って約３〜４分のあいだ
マツフルの上方部分内に保持された。

融合合体は、ホントゾーンの温度が約１５００℃に保持
された状態において、スートブランクをそのホットゾー
ン内、に毎分約５鶴の速度で下降させることによってこ
れらの炉内で行われた。融合合体時に、スートブランク
は必要に応じて回転されてもよくあるいは回転されなく
てもよい。

これらの従来の加熱炉は種々の難点を有しており、それ
らのうちの最も大きい難点は、例えば７５〔のオーダの
長さを有するブランクのような短いブランクを処理する
ために用いられる場合にのみ商業上の利用が可能であっ
たという点である。

中央のホットゾーンとそれよりも温度の低いエンドゾー
ンの両方を収容するために、従来の炉は、その中で処理
されるべき最長のブランクの長さの約３〜４倍のオーダ
の長さを有するマツフルを必要とした。従って、７５ｃ
ｍのブランクに対しては、３ｍのマツフルが必要であっ
た。１．８メートルよりも長いマッフルピースは市販さ
れていないので、３メートルのマツフルは２個のマツフ
ルピースを継ぎ合わせて組立てられ、この場合、その継
ぎ目の部分は１１００℃よりも高くない温度に露呈され
た。すなわち、その継ぎ目の部分はホ７）ゾーンの外に
保持された。

７５ｃｍのブランクに対して２メートルのブランクの場
合には６メートルのオーダの長さを有するマツフルが必
要とされた。３個以上のマッフルピースを継ぎ合わせて
６メートルのマッフルを作成することが可能であるが、
継ぎ目部分は処理ガスをマツフル内に保持するために気
密でなければならないという点を考えると、継ぎ合わせ
および整列工程は実施が困難である。また、処理ガスお
よびブランクを乾燥させかつ融合合体させる場合に用い
られる高温の作用により２またはそれ以上の継ぎ目部分
においてマツフルが破壊する可能性もある。

長いブランクを処理するために従来の加熱炉を適用する
場合には、上述したマツフルの問題のほかにも、他の種
々の問題が生ずる０例えば、長いブランクを処理するこ
とができる従来の炉を、その炉のマッフル、それの支持
構造、およびブランクをマツフルに挿入しかつそれから
除去するために用いられる装置と一緒に収容するために
必要な物理的な空間がブランクの寸法の増大にともなっ
て問題となる。７５ｃｍのブランクの場合には、炉とそ
れに関連した装置は２階建ての建物内に収容されうる。

他方、２メートルのブランクの場合には、３階建ての建
物が必要となるであろう。このように高価な炉を必要と
することが明らかである。

さらに、炉およびそれに関連した装置の全体の長さが増
大されると、ブランクの移動に対して必要な制御を維持
することが実質的にいっそう困難となる。特に、２メー
トルのブランクが回転と６メートルのマッフルの中心線
に沿った直線往復運動とを行いうるように３階建ての装
置を整列させることは困難である。

従来の炉は、物理的な制限のほかに、処理上の制限も受
ける。特に、固定したホットゾーンと可動ブランクのた
めに、炉内では乾燥および融合合体のための上述した形
式の単純な熱サイクルだけしか実施されていない。

従って、本発明は光導波路ファイバを作成するために使
用するための改良された加熱炉を提供することを目的と
する。さらに詳細には、本発明の１つの目的は、７５ｃ
ｍ以上の長さを有するスートブランクを乾燥させかつ融
合合体させるために○ＶＤプロセスの一部分として都合
よく使用されうる改良された加熱炉を提供することであ
る０本発明の他の目的は光導波路ファイバが製造される
ガラス材料に対して種々の形態の熱サイクルを適用する
ために使用されうる改良された加熱炉を提供することで
ある。

上述した目的および他の目的を達成するために、本発明
によれば、光導波路ファイバが作成されるガラス材料を
処理するための加熱炉であって、（ａｌ　　処理される
べきガラス材料を受容するための細長いチャンバと、 （ｂｌ　　このチャンバまたはそれの長さに沿って空間
的に分布された選択された部分を、予め定められた単数
または複数の温度に加熱するための手段を具備している
加熱炉が提供される。前記加熱手段は長手方向軸線がチ
ャンバの長手方向軸線に平行な細長いサセプタと、誘導
加熱コイルと、前記サセプタおよびチャンバの長手方向
軸線に平行な通路に沿って前記誘導加熱コイルを移動さ
せるための手段と、前記誘導加熱コイルを付勢するため
の手段を具備しうる。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

上述のように、本発明は光導波路ファイバを作成する場
合に使用するための改良された加熱炉に関する。下記の
説明では、この炉は光導波路ファイバを製造するための
ＯＶＤプロセスの一部分として用いる場合につき示され
る。そのプロセス、特にそのプロセスにおいて生ずる多
孔質ガラスプリフォームの乾燥および融合合体について
の説明は米国特許第４４５３９６１号および 第４１２５３８８号にみられる。

図面を参照すると、第１図には、本発明に従って構成さ
れた加熱炉１０と、多孔質ガラスプリフォーム１４を炉
ＩＯ内に下降させかつ乾燥および融合合体が完了すると
、そのプリフォームを炉１０から回収する作用をするダ
ウンフィード・タワー１２が斜視図で示されている。炉
ｌＯおよびダウンフィード・タワー１２はそれぞれ１階
の高さであり、炉の支持構造１６は第１のロワーフロア
（図示せず）によって担持され、ダウンフィード・タワ
ーの支持構造１８は第２の、アパーフロワ２０によって
担持されている。

第７図の断面図に最もよく示されているように、プリフ
ォーム１４は、炉内に下降された場合には、円筒状のマ
ッフル２４によって形成されたチャンバ２２内に着生す
る。マッフル２４はシリカで形成されるのが好ましいが
、アルミナ、グラファイト、あるいは他の同様の材料の
ような他の材料で作成されてもよい、長さ約２メートル
、直径約１２センチメートルのガラスプリフォームを処
理するためには、長さ約３．７メートル、内径約１５セ
ンチメートル、外径約１６．５センチメートルのマツフ
ルを用いるのが好都合であることが認められた。

これらの寸法を有するワンピース・シリカマツフルは市
販されている。

マツフル２４をグラファイト・サセプタ２６が包囲して
いる。典型的なサセプタはアメリカ合衆国ベルシルバニ
ア州セントメリーズ所在のエアコスピア　カンパニによ
って供給されるエアコグレード　８９０　　ＲＬ　　グ
ラファイトで作成される０組立ての容易のためには、サ
セプタ２６は例えば４つの部分のような複数の部分でそ
れらの端部と端部とを突き合わせて構成されることが好
ましい、後で説明するように、サセプタは、使用時に、
誘導加熱コイル３８　（例えば第２図参照）によって誘
導加熱される。

第７図に示されているように、サセプタ２６は内部断熱
材２８、外部断熱材３０および外部管体３２によって包
囲されている。内部断熱材２８は密度０．４８ｇｍ／−
のアルミナで形成されることが好ましく、外部断熱材３
ｏは密度０．２４ｇｍ／−のアルミナで形成されること
が好ましく、外部管体３２はシリカで形成されることが
好ましいが、これらの材料にかえて他の材料を用いるこ
ともできる。後述するように、使用時には、サセプタ２
６とマツフル２４との空間３４、ならびに外部断熱材３
０と管体３２との間の空間３６を含めてマッフル２４と
管体３２との間の全ての空所が例えばアルゴンのような
不活性ガスでパージングされる。

このパージングはグラファイト・サセプタが加熱された
状態で酸化するのを防止するために行われる。

内部断熱材２８と外部断熱材３０は、スロット４０を形
成するように構成され、このスロット４０を通じてサセ
プタ２６の温度がパイロメータ４２および４４によって
モニタされる（第２図および下記の説明参照）、特に、
内部断熱材２８と外部断熱材３０はそれぞれ上端と下端
を突き合わせた複数の部分で形成され、その場合、内部
断熱材２８の各部分間の継ぎ目部分は外部断熱材３０の
各部分間の継ぎ目部分とは互い違いに配置される。第１
２図および第１３図に示されているように、外部断熱材
３０の各部分は断熱材料の１つの片で構成されているが
、内部断熱材２８の各部分は断熱材料の４つの片で構成
されている。

第１３図〜第１５図に示されているように、断熱材の外
層と内層が組立てられ、そしてスロット４０が心合用工
具４６とセラミックビン４８によって心合される。特に
、工具４６は支持板５０および５２に装着され、サセプ
タ２６の最下部分が所定の位置に設定され、そして内部
および外部断熱材がサセプタのまわりに配置され、工具
によって心合され、かつセラミックピン４８によってビ
ンづけされる。このプロセスは完全なサセプタおよびそ
のまわりの断熱材が組立てられるまで繰り返えされる゛
。

第１２図に示されているように、セラミックピン４８の
位置を互い違いするのが好ましいことが認められた。実
際には、各部分よりなる断熱材を用い、それらの各部分
をスロット４０の領域において互いにビンづけすること
により、スロット４０が炉の熱サイクル全体にわたって
比較的一定の寸法および位置を維持する全体的形状を生
ずることが認められた。

断熱材層２８および３０が組立てられると、工具４６が
回収され、外部管体３２が外部断熱第３０の外側のまわ
りに配置され、そしてマツフル２４がサセプタ２６内に
配置されて、第７図に示された構体が完成される。炉１
０とダウンフィード・タワー１２が心合される。特に、
マツフル２４と、処理時にプリフォーム１４を回転させ
るスピンドル駆動装置９６は、プリフォームがマツフル
の中心線に沿って存在するように心合される。これは、
スピンドルから下げ振りを吊り下げそしてその下げ振り
がマツフルの中心線に沿って存在するようにスピンドル
の位置をマツフルに対して相対的に調節することによっ
て最も都合よ〈実施されうる。

第８図〜第１１図に示されているように、炉１０はｇ４
加熱コイル３８と上下端ヒータ５４および５６によって
加熱される。それらの端ヒータはグラファイトで作成さ
れることが好ましく、抵抗ヒータとして動作される。こ
れらのヒータは炉の頂部および底部から端部損失を補償
するために用いられる。

誘導加熱コイル３Ｂは可動支持構造５８によって担持さ
れており、この可動支持構造５８は、融合合体時に炉の
長さに沿って例えば７ミリメ一ドル／分のような予め定
められた速度で上下に移動させ、チャンバ２２内に所望
の温度分布を発生させるようになされている。変圧器と
適当なコンデンサ（図示せず）を介してコイル３８に電
力を供給するために交流発電機（図示せず）が用いられ
る。これらのコイル、コンデンサ、および変圧器は、発
電機に力率ｌの負荷が与えられかつコイルが発電機の作
動周波数で共振するように選定されている。上記コイル
はサセプタ２６内に電流を発生させ、その電流によって
そのサセプタとチャンバ２２が加熱される。実際には、
１０キロヘルツで動作する７５キロワット固体発電機を
用いて、多孔質ガラスプリフォームを乾燥させかつ融合
合体させるのに必要な温度分布が発生されることが認め
られた。

パイロメータ４２および４４と熱電対６０および６２を
用いて温度帰還が得られる（第８図、第９図参照）、そ
れらの熱電対はプラチナ・ロジウム型熱電対であること
が好ましく、パイロメータは１波長光学型温度検知器で
あることが好ましいパイロメータは支持構体５８上に取
付けられており、コイル３８と一緒に移動する。透明な
外部管体３２とスロット４０によって、パイロメータが
サセプタ２６の色、従ってそれの温度を感知する。

図面には２つのパイロメータが示されておりかつ系統に
冗長性を与えることが好ましいが、この系統は単一のパ
イロメータで動作されうろことも理解すべきである。

コイル３８と端部ヒータ５４および５６に送られる電力
の量を制御するためにマイクロプロセッサ（図示せず）
が用いられる。そのマイクロプロセッサは熱電対および
パイロメータの出力を受取り、そしてそれらの値に基づ
いて、コイルおよび端部ヒータに送られる電力を調節し
、チャンバ２２内に所望の温度分布が得られるようにす
る。

実際には、ある期間の使用後、例えば約１ケ月の使用後
に、スロット４０の領域における管体３２の内側面上に
膜が集まる傾向がある。この膜によリパイロメータの読
みが低くなり、そのために、マイクロプロセッサがコイ
ルおよび端部ヒータに送られる電力の量を増大させるこ
とになる。乾燥時には、温度制御は一般的に焼結時はど
重大ではないから、この余分な熱は通常許容されうる。

しかしながら、温度制御がより重要な焼結時には、パイ
ロメータを介してのフィードバック制御よりも直接電力
制御を用いるほうが好ましい場合があることが認められ
た。

上記マイクロプロセッサはチャンバ２２内への例えば窒
素、ヘリウム、酸素および塩素のような処理ガスの導入
をも制御する。第６図に概略的に示されているように、
処理ガス６４はマニホルド７２を通じてマツフル２４の
底部に入り（第９図をも参照）、そして排気シュラウド
６６を通じてマッフルから外に出る。この処理ガスは、
適当な空気汚染規制装置（図示せず）に通じた排気ダク
トに入る前に排気シュラウド内において周囲の空気と混
合される。この処理ガスは、チャンバ２２を大気圧より
も高い圧力に維持するのに必要な圧力および流量でその
チャンバ２２に供給される。

第６図に示されているように、炉１０には、それのまわ
りの周囲温度を制御するために熱空気排気装置９６が設
けられうる。

さらに第６図に示されているように、吸気マニホルド７
６および排気マニホルド７８によって外部管体３２とマ
ッフル２４との間の空間にパージング・ガス７４が供給
されかつその空間から排出される。（第８図、第９図も
参照）。処理ガスの、場合と同様に、パージング・ガス
は炉を通った後に適当な空気汚染規制装置に送られる。

上述のように、パージング・ガスはアルゴンであること
が好ましく、それの目的はグラファイト端部ヒータと同
様にグラファイト・サセプタ２６の酸化を防止すること
である。このために、マニホルド７８から出て来るガス
の一酸化炭素含有量をモニタし、パージングが行われた
にもかかわらずサセプタと端部ヒータに酸素が到達して
いるかどうかが調べられる。このような状態は、例えば
マツフル２４から外部管体３２のいずれかが使用時に破
壊したような場合に生ずる。−酸化炭素モニタの出力は
マイ久ロプロセソサに供給され、完全性が失われた場合
に炉を停止させる。

マニホルド７８から外に出たガスの一酸化炭素含［１の
モニタのほかに、そのガスの水分含有量もモニタされる
。これは、炉に対する種々の支持構造に供給される冷却
水（第８図および第９図における管８０〜９０を参照）
が炉内に漏洩しているかどうかを調べるために行われる
（冷却水は蒸溜水であることが好ましく、支持構造はア
ルミニウムで形成されたものであることが好ましい。）
この場合にも、水分含有モニタの出力はマイクロプロセ
ッサに供給され、完全性が失われると炉は停止される。

第１６図は本発明の炉を用いて多孔質ガラスプリフォー
ムを乾燥させかつ融合合体させるための好ましい動作シ
ーケンスを概略的に示している。

第１６図において、細長い長方形の箱が炉ｌＯを表わし
ており、それより小さい長方形の箱は可動誘導加熱コイ
ル３８を表わしている。

第１６図の最初のパネルに示された「アイドル」フェー
ズは部分的または全体的停止（シャットダウン）時にお
ける炉の状態を表わしている。コイル電力はオフで、端
部ヒータ電力は熱電対６０および６２の近傍において例
えば約１１５０℃の温度を発生するように設定される。

（第１６図に示されている他のプロセス・フェーズに対
しては熱電対６０および６２の温度に対する約１０５０
℃の設定点が用いられるのが好都合である。）チャンバ
２２と、７７フル２４および外部管体２２間の空間はア
ルゴンでパージングされる。同様に、処理ガス、例えば
塩素をマニホルド７２に送るための供給管（図示せず）
が窒素でパージングされる。炉のための支持構造には管
８０〜９０を通じて冷却水が供給され、かつ炉の周囲物
からは排出装置９２によって熱がうばわれる。

炉を処理温度にするために、第１６図のパネル２に示さ
れた「加熱／保持」フェーズ時にコイル３８に電力が供
給される。このフェーズ時に、コイルは上方に移動する
場合には例えば１２５０ミリメートル／分の割合で、下
方に移動する場合には例えば２３００ミ、リメートル／
分の割合で炉の全長にわたって振動する。このフェーズ
時におけるパイロメータ４２および４４に対する設定点
は例えば約１１００℃でありうる。このフェーズ時に、
ヘリウムと酸素の混合物がマニホルド７２を通じてチャ
ンバ２２に供給され、そして排気シェラウド６６を通じ
て除去される。第１６図に示された「アイドル」フェー
ズならびに他のフェーズにおいて、アルゴンがマニホル
ド７６を通じてマッフル２４と外部管体３２との間の空
間に供給され、マニホルド７８を通じて除去され、冷却
水が管８０〜９０を通じて炉の支持構体に供給され、そ
して排出袋Ｗ９２により炉の周囲物から熱がうばわれる
。この加熱工程は、炉の所望の保持温度、例えば１１０
０℃に達するまで続けられる。このようにして、炉はガ
ラスプリフォームの乾燥と融合合体をなしうる準備がと
とのう。

この加熱工程時に、マッフル２４は長手方向に膨張する
。マッフル２４の上端を支持するために用いられる構体
はこの膨張を補償するように設計されている。

特に、第８図に示されているように、マッフル・フラン
ジ９８は、マッフル・フランジリング１０２に取付けら
れたマッフル支持スプリットリング１００によって支持
されている。マツフル・フランジ・リング１０２は支持
板１０６に接触するタヤソキング・ボルト９４を含んで
いる。第２図に示されているように、支持板１０６は支
持部材１４０に取付けられており、そしてその支持部材
１４０は炉を収容している建物に取付けられている（取
付構造は示されていない）、このようにして、マッフル
２４の上端に対する支持構造は、炉の残部に対する支持
構造とは熱的に実質的に独立である。

マッフル２４が支持板１０６から離れる方向に膨張する
と、ジャッキング・ボルトはスプリットリング１００が
マツフルを支持し続けるように調節される。同様に、マ
ツフルが冷却されると、ジャッキング・ボルトはマツフ
ルの収縮を補償するように調節される。支持板１０６は
、炉の支持フレーム１６にではなくて炉を収容した建物
に取付けられているから、マツフルの膨張酸４１トよ支
持フレームの膨張収縮とは独立に補償されうる。

第８図に示されているように、マツフル支持構体は、マ
ツフルの中心線をスートブランクの中心線に合致させる
ようにマツフル２４を横方向に位置決めするためのマツ
フル・フランジ・プレース１１２と、フランジ９８の上
面を被ってそれを保護するマッフル・フランジ保護リン
グ１１４と、スプリットリング１００とフランジ９８と
の接合部におけるＯリング１１０と、フランジ・リング
１０２とフランジ９８との接合部における０リング１０
８を含んでいる。マツフル支持構体を構成している０リ
ング１０８および１１０以外の部品は、マッフルが加熱
される高い温度に耐えることができるように例えばビト
ン等のようなフルオロカーボン化合物で形成されること
が好ましい。

実際に、シリカ・マツフルを用いた場合には、相当な時
間のあいだ１０５０℃以上の温度に加熱されたマッフル
を約６００℃以下の温度に冷却することは避けるのが好
ましいことが認められた。

これは、ガラス質シリカが徐々にかつ非可逆的に相変化
を受けて１０５０℃以上の温度においてベータ・クリス
トバライトになるからである。ザ・ジャーナル・オブ・
ザ・ブリティッシュ・ソサイエティ・オプ・サイエンテ
ィフィック・グラスブロワーズ、第３＠、第１号、（１
９６４）、第１〜１２頁における「ビトリアス・シリカ
・フォア・ザ・サイエンティフィック・グラスブロワ−
」という論文（ティー・ビー・プロウェルおよびジー・
ヘザリングトン著）を参照されたい。

ベータ・クリストバライトとガラス質シリカは高温にお
いて同じような膨張係数を有しているから、マッフルが
熱い状態に保持されているかぎり、そのマツフルには熱
的応力は生じない、しかし、マツフルが冷えると、ベー
タ・クリストバライトはアルファ石英（５７０℃におい
て）および／またはアルファ・クリストバライト（２７
０℃において）に変化する。これらの種類のシリカの膨
張係数はガラス質シリカの膨張係数とは大きく異なる。

従って、相当な時間のあいだ１０５０℃以上に加熱され
たシリカ・マツフルは冷却すると一般に破壊することが
認められた。上述のように、この問題に対する好ましい
解決策は、シリカ・マツフルを、それらがいったん使用
されると、熱い状態に、例えば約６００℃以上の温度に
、好ましくは約１１００℃に保持することである。

ガラス質シリカからベータ・クリストバライトへの相変
化は、融合合体（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）のため
に必要とされる高い温度で炉を稼動させうるという点で
有利であることが認められた。特に、融合合体のために
用いられる１４５０℃の温度はベータ・クリストバライ
トの融点より低いが、ガラス質シリカが軟化する範囲内
である。その結果、内表面に多量のベータ・クリストバ
ライトを有するマツフルは、ベータ・クリストバライト
の量が少ないマツフルよりも融合合体時に変形を受けに
くい。

マツフルの内表面上に比較的多量のベータ・りリストパ
ライトが形成された後でさえ、融合合体のために用いら
れた温度でマツフル２４の変形が生じうる。本発明によ
れば、これらの変形、ならびに実質的なガラス化が起る
前に生じうる変形は、上述したマッフル支持構体（すな
わち、ジャッキング・ポルト９４、支持板１０６および
支持部材１４０）を用いてかつマツフルの外側における
圧力すなわち外管３２とマツフル２４との間の空間にお
ける圧力をマッフルの内側における圧力と本質的に同一
となるように調節することによって制御される。これは
、例えば焼結工程時にマッフル内の圧力を測定し、排気
マニホルド７８内の圧力をモニタし、そして排気マニホ
ルド７８内の圧力がマツフル内で測定された圧力と本質
的に等しくなるように吸気マニホルド７４内への流速を
調節することによって都合よく行われうる。実際には、
焼結時におけるマツフル２４内の圧力は大気圧よりも０
．０１〜０．２インチ水のオーダだけ高いものであり、
従って、排気マニホルド７８内の圧力に対する設定点は
この範囲内に設定される。

再度第１６図を参照すると、「加熱／保持」フェーズが
完了した後に、「装填」フェーズに入り、プリフォーム
１４はハンドル１６に装着され、ダウンフィード・タワ
ー１２によってチャンバ２２内に下降される。この「装
填」フェーズ時には、炉１０は「加熱／保持」フェーズ
と同様に動作し続け、この場合、パイロメータ４２およ
び４４に対する設定点は例えば約１１００℃である。

装填が完了すると、ｒｃｇ、フラッシュ」フェーズに入
り、マニホルド７２に通じた供給管（図示せず）内の窒
素ガスが塩素ガスで置換される。

この置換には通常約１分かかる。このフェーズ時に、マ
ニホルド７２への酸素の流れが停止され、従ってこのフ
ェーズの終りには、チャンバ２２に入る処理ガスはヘリ
ウムと塩素である。

ｒｃｚ、フラッシュ」フェーズの後で、炉は「乾燥」フ
ェーズに入り、その間に、融合合体に先立って、プリフ
ォームの水分含有量が減少される。このフェーズ全体を
通じて、チャンバ２２にはヘリウムおよび塩素ガスの混
合物が充満され、プリフォーム１４はスピンドル駆動装
置９６によって例えば７ｒｐ−の速度で回転され、そし
てコイル３８が上方に移動している場合には例えば１２
５０ミリメートル／分の速度で、下方に移動している場
合には例えば２３００ミリメートル／分の速度で炉の全
長にわたって振動する。このフェーズ時における炉の温
度は例えば１１００℃である。

「乾燥」フェーズが完了して後に、炉は「焼結」または
融合合体フェーズに入るが、このフェーズは「ヒート・
アップ」段階、「ボトム・ホールド」段階、「ドライブ
・アップ」段階、「トップ・ホールド」段階および「ド
ライブ・ダウン」段階を含む（第１６図参照）。

コイル３８は「ヒート・アップ」段階のあいだ炉の底部
に配置され、そしてパイロメータ４２および４４が例え
ば約１４００℃のサセプタ温度を測定するまでそのコイ
ルに電力が供給される。

「ボトム・ホールドｊ段階時には、コイルは静止してお
り、プリフォームの先端を焼結させ、この段階時に、炉
の底部における温度は約１４５０’Ｃに達する０次に、
「ドライブ・アップ」段階時に、コイルが例えば７ミリ
メ一ドル／分の速度で上方に移動し、そしてチャンバ２
２の各部分をプリフォームの焼結温度以上に漸次加熱す
る。その後、「トップ・ホールド」段階において、プリ
フォームの頂部が焼結される。最後に、炉は「ドライブ
・ダウン」段階に入り、この段階では、コイルは例えば
２３００ミリメートル／分の速度で炉の底部に移動する
。この段階では、パイロメータ４２および４４に対する
設定点は例えば約１１ｏＯ℃でありうる。これらの各段
階全体にわたって、チャンバ２２にはヘリウムと塩素の
混合物が充満され、かつプリフォーム１４はスピンドル
駆動Ｖ装置９６によって例えば？　ｒｐｍの速度で回転
される。

全体として、２メートルのプリフォームに対する焼結段
階には約５時間のオーダの時間がかがる。

焼結が終了して後に、炉は「パージング」フェーズに入
り、この間に、コイルは炉の下方部分において振動して
この領域を再加熱する。チャンバ２２内への塩素ガスの
流れが遮断され、そしてそのチャンバがヘリウムと酸素
の混合物で例えば約５分の期間のあいだパージングされ
る。塩素ガスがパージングされると、炉は「終了」フェ
ーズに入り、融合合体されたプリフォームがチャンバ２
２から回収される。コイルは炉の下方部分上で例えば１
５分の期間のあいだ振動し続け、その間に下方部分は約
１０００℃に加熱され、上方部分はほぼそれと同じ温度
まで冷却する。炉は「加熱／保持」フェーズに戻り、次
のプリフォームの乾燥および融合合体のために待機する
。

以上本発明の特定の実施例につき説明したが、本発明の
精神および範囲から逸脱することなしに変更がなされう
ろことが理解されるであろう０例えば、本発明の加熱炉
は上述した以外の乾燥および焼結工程にガラスプリフォ
ームを処するためにも用いられうる。さらに一般的には
、本発明の炉は、それの可動の誘導加熱コイルおよびそ
れの端部ヒータによって、光導波路ファイバが作成され
るガラス材料を処理するための種々の温度分布を発生す
るために用いられうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成された加熱炉と処理のため
にその炉内に多孔質ガラスプリフォームを導入するため
の関連装置を示す斜視図、第２図は第１図の加熱炉をさ
らに詳細に示す斜視図、第３図は第１図の加熱炉および
関連装置の側面立面図、第４図は第１図の加熱炉および
関連装置の正両立面図、第５図は第１図の加熱炉の断面
図、第６図は第１図の炉内を通る処理ガスおよびパージ
ング・ガスの流れを概略的に示す図、第７図は第５図の
線７−７に沿ってみた断面図、第８図は第１図の炉の上
方部分の構造を一部断面で示す詳細図、第９図は第１図
の炉の下方部分を一部断面で示す詳細図、第１Ｏ図は第
４図の線１０−１０に沿ってみた断面図、第１１図は第
１０図の側面口、第１２〜１５図は第１図の炉のサセプ
タに用いられる断熱材を組立てるための好ましい方法を
示す図、第１６図はＯＶＤ法によって作成された多孔質
ガラスプリフォームを乾燥させかつ焼結させるために本
発明の炉を用いた場合を概略的に示す図である。 図面において、１０は加熱炉、１４は多孔質ガラスプリ
フォーム、２２はチャンバ、２４はマツフル、２６はサ
セプタ、３８は誘導加熱コイル、５４．５６は端部ヒー
タをそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光導波路ファイバが作成されるガラス材料を処理す
   るための加熱炉であって、 （ａ）処理されるべきガラス材料を受容するための細長
   いチャンバと、 （ｂ）前記チャンバまたはこのチャンバの長さに沿って
   空間的に分布された選択された部分を単数または複数の
   予め定められた温度に加熱するための手段を具備してい
   るガラス材料処理用加熱炉。 ２、特許請求の範囲第１項記載の加熱炉において、前記
   加熱手段は、長手方向軸線が前記チャンバの長手方向軸
   線と平行な細長いサセプタと、誘導加熱コイルと、前記
   サセプタおよび前記チャンバの長手方向軸線に平行な通
   路に沿って前記誘導加熱コイルを移動させるための手段
   と、前記誘導加熱コイルを付勢するための手段を具備し
   ている前記加熱炉。 ３、特許請求の範囲第２項記載の加熱炉において、前記
   加熱手段が前記誘導加熱コイルの領域における前記サセ
   プタの温度を感知するための感知手段を具備している前
   記加熱炉。 ４、特許請求の範囲第３項記載の加熱炉において、前記
   感知手段が前記誘導加熱コイルと一緒に移動するように
   なされた前記加熱炉。 ５、特許請求の範囲第４項記載の加熱炉において、前記
   サセプタが断熱材によって包囲されており、かつその断
   熱材は前記サセプタの長手方向軸線に平行なスロットを
   有しており、このスロットを介してパイロメータが前記
   サセプタの温度を感知するようになされている前記加熱
   炉。 ６、特許請求の範囲第１項〜第５項のうちの１つに記載
   された加熱炉において、前記細長いチャンバは長手方向
   軸線を垂直方向に配向された円筒状マッフルの形態をな
   しており、かつ前記加熱炉は前記マッフルの上端を支持
   するための手段を具備しており、その手段は前記炉の残
   部に対する支持構造とは熱的に実質的に独立であるよう
   になされている前記加熱炉。 ７、特許請求の範囲第６項記載の加熱炉において、前記
   マッフルの上端を支持するための前記手段は前記マッフ
   ルの熱的膨張および収縮を補償するための手段を具備し
   ている前記加熱炉。 ８、特許請求の範囲第１〜７項のうちの１つに記載され
   た加熱炉において、前記細長いチャンバまたはマッフル
   内に１または複数のガスを導入するための手段と、前記
   細長いチャンバまたはマッフルを不活性雰囲気で包囲す
   るための手段と、前記不活性雰囲気の圧力と前記チャン
   バ内における圧力をほぼ等しく維持するための手段をさ
   らに具備している前記加熱炉。 ９、特許請求の範囲第１項〜第８項のうちのいずれかに
   記載された加熱炉において、前記細長いチャンバまたは
   マッフルの各端に固定ヒータを具備している前記加熱炉
   。