WO2013099430A1

WO2013099430A1 - シリカガラスルツボ製造装置

Info

Publication number: WO2013099430A1
Application number: PCT/JP2012/078256
Authority: WO
Inventors: 俊明須藤; 忠広佐藤; 眞介山▲崎▼; 修司飛田; 剛司藤田; 岸　弘史
Original assignee: ジャパンスーパークォーツ株式会社
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-07-04
Also published as: TWM455725U

Abstract

　電極を移動可能としながらも、隔壁の貫通孔とこれに挿通された電極との隙間における粉塵またはヒュームの通過を抑制できる構造を備えたシリカガラスルツボ製造装置を提供する。そのために、一例として、貫通孔１６を閉塞手段３０により閉塞すると共に、閉塞手段３０に電極１３を挿通する挿入孔３２を形成し、閉塞手段３０による貫通孔１６の閉塞状態を保持しながら、電極１３の水平方向Ｔ１への移動に追従させるように挿入孔３２を水平方向Ｔ１に移動可能とするシリカガラスルツボ製造装置を提供する。

Description

シリカガラスルツボ製造装置

　本発明は、シリカガラスルツボ製造装置に関する。

　半導体ウェハの原料となるシリコン単結晶は、チョクラルスキー（ＣＺ）法を用いて製造することができる。一般的なＣＺ法は、以下の手順を経て行われる。
　・シリカガラスルツボ内に多結晶シリコンを収容する。
　・上記多結晶シリコンを加熱し、シリコン融液とする。
　・上記シリコン融液にシリコン種結晶を接触させる。
　・上記シリコン種結晶をゆっくりと回転させながら引き上げ、シリコン単結晶を育成する。
このとき、シリコン融液に不純物が混入することを避けるため、一般的に高純度のシリカガラスルツボが用いられている。

　シリコン単結晶の引き上げに用いるシリカガラスルツボの製造方法としては、回転モールド法が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。この方法では、回転させながら碗状の内表面にシリカ粉を堆積するためのモールドと、モールドの上方に設置された複数本の電極とを備えるシリカガラスルツボ製造装置を使用する。一般的な回転モールド法は、以下の手順を経て行われる。
　・回転させたモールド（以下、回転モールドと称する）の内表面に、シリカ粉を投入する。
　・回転モールドの内表面に、遠心力を利用してシリカ粉を堆積させて、シリカ粉層を形成する。
　・回転モールド側からシリカ粉層を減圧しながら、シリカ粉層をアーク放電により加熱熔融（以下、アーク熔融と称する）することによってシリカガラス層を形成する（例えば、特許文献２）。

　すなわち、この種のシリカガラスルツボ製造装置では、モールドをその回転軸を中心に回転させながらモールドの内表面にシリカ粉を所定の層厚に堆積することで、シリカ粉からなる碗状のシリカ粉成形体がモールド内において成形され、複数本の電極の先端間に生じるアーク放電によりモールド内のシリカ粉成形体を加熱熔融してガラス化することで、シリカガラスルツボが製造される。

　ところで、シリカ粉成形体を適切に熔融させるためには、電極の先端同士の距離を調整する等して、アーク放電の出力を調整し、アーク放電の安定化を図る必要がある。これに対し、従来のシリカガラスルツボ製造装置には、各電極をモールドの上方において移動させる機構を設けたものがあり、これにより電極の先端同士の距離を調整している。

　ここで、上記アーク熔融は高温下で行われ、熔融部分が２０００℃を超えることもある。このとき、熔融状態下において、シリカガラスの品質低下の原因となるいくつかの現象が起きることが知られている。例えば、アーク放電によって電極表面が燃焼する際に遊離した炭素粒子が落下し、ルツボ内面に付着することが知られている。また、熔融したシリカ粉末の一部が気化してシリカヒュームが発生し、そのシリカヒュームが電極表面に付着して凝集した後落下し、ルツボ内面に付着することが知られている。これに対し、従来のシリカガラスルツボ製造装置には、モールドの上方に板状の隔壁を配置したものがあり、これによって電極をモールドの上方において保持する保持機構などの保護を図っている。

　そのような中、ルツボへの異物の混入を防ぐために用いられるシリカガラスルツボ製造用加熱炉が、特許文献４に記載されている。具体的には、モールドを載せる回転台、粉をアーク加熱する電極棒を備えた電極構造部、及び加熱室を有し、加熱室の回転台に向かって電極棒が突設され、電極棒の支持手段が加熱室の外部に設置されていることを特徴とする石英ルツボ製造用加熱炉が記載されている。

　また、シリカヒュームや異物によるシリカガラスの品質低下をを防止するために用いられるシリカガラスルツボ製造装置が、特許文献３に記載されている。具体的には、モールドが設置された下部区画と、電極駆動機構が設置された上部区画と、それら上部区画と下部区画とを隔る区画部材とを有し、上記区画部材には、上記電極が貫通する一以上の連通路が設けられるとともに、上記上部区画内の気体と上記下部区画内の気体との交換が抑制されるように上記連通路内の気流を制御する気流制御機構を備えることを特徴とするシリカガラスルツボ製造装置が記載されている。

特公昭５９－３４６５９号公報特開平１１－２３６２３３号公報特開２０１１－９３７７５号公報特開２００３－３１３０３５号公報

　シリカガラスルツボの製造時にシリカ粉層を適切に熔融させるためには、アーク放電の出力を調整することが求められる。このために、電極の先端どうしを接近させたり、離間させたりすることにより、電極の先端間距離を調整することが行われる。また、アーク放電によりジュール熱を発生させるためには、始めに電極同士を接触させてショートさせる必要があるため、電極位置を調整することが行われる。

　しかしながら、電極が隔壁の開口を貫通しているシリカガラスルツボ製造装置を用いた場合、電極と隔壁とが接触するため、通常は開口をある程度広くする必要がある。開口をある程度広くしておかないと、電極又は隔壁の原料（例えば、炭素粒子又は金属粒子）が剥離して不純物を発生させ、熔融状態のシリカ粉層に混入するためである。特に炭素電極は脆いため、炭素電極のその表面が剥離しやすい。アーク放電中は、その電極は振動しているため、隔壁に接触して剥離しやすい。また、逆に粉塵や意図せぬ塵埃が、隔壁の上方側から貫通孔と電極との隙間を介してモールドに落下する虞もある。また、特許文献３では、上部区画と下部区画とを連通する区画部材の連通路におけるガス流の制御するための装置構成が大掛かりとなってしまう。

　また、近年では直径３００ｍｍのウェハーが半導体チップの製造プロセスの主流となり、直径４５０ｍｍのウェハーを用いるプロセスも開発中である。このようなウェハーを製造するには、当然ながら単結晶シリコンインゴットを製造するためのＣＺ法で用いられるシリカガラスルツボも２８インチ（約７１ｃｍ）、３２インチ（約８１ｃｍ）または４０インチ（約１０２ｃｍ）の大口径のものが求められるようになっている。そのため、アーク放電の開始の際に電極先端は互いに接触した状態であるが、アーク放電でシリカガラスルツボの内表面を熔融させるためには電極先端をシリカガラスルツボの内表面から１０ｃｍ程度の位置まで近づける必要が有るため、電極を大きく移動する必要が生じている。このとき、電極先端の可動域を確保するために隔壁の開口を大きくすると、隙間も大きくなってしまい、粉塵または塵埃が隙間を通って落下しやすくなる。

　引き上げられるシリコン単結晶の純度は、９９．９９９９９９９９９％以上であることが要求されるので、引き上げに利用されるシリカガラスルツボも極めて高純度であることが要求される。そのため、粉塵または塵埃が隙間を通って落下してシリカガラスルツボの内表面に付着すると大きな問題を引き起こす場合がある。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電極を移動可能としながらも、隔壁の貫通孔とこれに挿通された電極との隙間における粉塵またはヒュームの通過を抑制できる構造を備えたシリカガラスルツボ製造装置を提供することを目的とする。

　本発明によれば、アーク放電によってシリカ粉成形体を加熱熔融してシリカガラスルツボを製造するためのシリカガラスルツボ製造装置が提供される。このシリカガラスルツボ製造装置は、シリカ粉成形体を保持するためのモールドと、アーク放電を発生させるための棒状に形成された複数の電極と、上記モールドの上方に配された区画部材と、を備える。また、上記区画部材には、上記区画部材によって隔てられた上部区画および下部区画を粉塵またはヒュームの通過を抑制しつつ互いに連通させる連通部が設けられている。また、上記電極は、前記連通部に挿通されると共に、前記モールドに向けて延び、さらに、上記下部区画内において電極先端が移動可能に配されている。

　上記シリカガラスルツボ製造装置においては、区画部材には上部区画および下部区画を粉塵またはヒュームの通過を抑制しつつ互いに連通させる連通部が設けられており、上記電極は、上記連通部に挿通されると共に、上記モールドに向けて延びており、上記下部区画内において電極先端が移動可能に配されている。そのため、電極を移動可能としながらも、隔壁の貫通孔とこれに挿通された電極との隙間における粉塵またはヒュームの通過を抑制できる。

　そして、このシリカガラスルツボ製造装置においては、上記区画部材が、上記モールドの上方に配された板状の隔壁であってもよい。また、上記連通部が、上記隔壁をその厚さ方向に貫通する貫通孔と、上記貫通孔を閉塞する閉塞手段と、上記閉塞手段を貫通する挿入孔と、を有していてもよい。また、上記電極が、上記貫通孔および上記挿入孔に挿通されると共に、上記モールドに向けて延び、さらに、上記貫通孔内および上記挿入孔内において上記隔壁の面方向に沿って移動可能に配されていてもよい。また、上記挿入孔が、上記閉塞手段による上記貫通孔の閉塞状態を保持しながら、上記電極の移動に追従して上記隔壁の面方向に沿って移動可能に配されていてもよい。

　上記シリカガラスルツボ製造装置においては、電極が貫通孔内において隔壁の面方向に移動できるように貫通孔の開口面積が大きく設定されても、この貫通孔は閉塞手段によって閉塞されている。一方、閉塞手段には電極が挿通する挿入孔が設けられており、この挿入孔は電極の移動に追従して隔壁の面方向に移動する。そのため、閉塞手段の挿入孔の開口面積は、電極を挿通できる程度に小さく抑えることができる。すなわち、挿入孔とこれに挿通された電極との隙間を縮小することが可能となる。

　また、隔壁の貫通孔の開口面積を大きく設定できることで、貫通孔に対する電極の移動範囲を拡大することができ、例えば、アーク放電が生じる電極の先端同士の距離を広い範囲で調整することが可能となる。また、例えば、アーク放電が生じる電極の軸線同士がなす角度（以下、電極の開き角度と呼ぶ。）も広い角度範囲で調整することができる。このように貫通孔に対する電極の移動範囲を拡大させることは、例えば３０インチ以上の大口径のシリカガラスルツボを製造する場合に特に有効である。

　すなわち、大口径のシリカガラスルツボを製造する際には、シリカ粉を熔融するために必要なアーク放電の出力が増す。このため、アーク放電に基づく熱によって電極はその先端側から消耗しやすく、これに伴って電極の先端同士の距離が大きくなり易い。ここで、上記シリカガラスルツボ製造装置においては、前述したように、電極の先端同士の距離を広い範囲で調整することが可能であるため、電極の寿命を実質的に延ばすことができる。

　また、アーク放電の出力を増大させるためには、電極の先端間以外においてアーク放電が生じないように、電極の開き角度を拡大する必要がある。ここで、上記シリカガラスルツボ製造装置によれば、前述したように、上記電極の開き角度を広い角度範囲で調整できるため、同一のシリカガラスルツボ製造装置において、小口径から大口径までの幅広いシリカガラスルツボまで製造することが可能である。

　そして、このシリカガラスルツボ製造装置においては、上記閉塞手段が、上記隔壁の主面上に配された閉塞平板からなってもよい。また、上記挿入孔が、上記閉塞平板の厚さ方向に貫通して形成されていてもよい。

　この構成において、電極が貫通孔に対して上記面方向に沿って移動する場合には、電極が閉塞平板の挿入孔の周縁に当接する等して、隔壁の主面上において閉塞平板が電極の移動方向に追従して移動することで、挿入孔を電極の移動に追従させるように移動させることができる。

　また、このシリカガラスルツボ製造装置においては、上記閉塞平板が、上記隔壁の主面上に複数積層された閉塞平板からなってもよい。また、下層側の上記閉塞平板の上記挿入孔は、上記貫通孔内における上記電極の移動方向に沿った長さが、当該下層側の上記閉塞平板よりも上層側の上記閉塞平板の上記挿入孔よりも大きくてもよい。なお、この構成においては、隔壁の主面から最も離間した最上層に位置する閉塞平板の挿入孔の開口面積のみ電極を挿通できる程度に小さく抑えればよい。

　この構成において、電極が貫通孔に対して上記面方向に沿って移動する場合には、例えば電極が最上層の閉塞平板等の上層側の閉塞平板に形成された挿入孔の周縁に当接することで、上層側の閉塞平板が電極の移動方向に追従して移動する。

　ここで、上層側の閉塞平板に当接する下層側の閉塞平板の挿入孔は、上層側の閉塞平板の挿入孔よりも電極の移動方向に沿った長さが大きい。そのため、電極がその移動方向に対面する下層側の閉塞平板の挿入孔の周縁（以下、挿入孔の移動方向端部とも呼ぶ。）から離れている場合には、下層側の閉塞平板が電極に追従して移動することはない。すなわち、この場合には、上層側の閉塞平板が下層側の閉塞平板に対して相対的に移動することになる。

　一方、電極が下層側の閉塞平板の挿入孔の移動方向端部に位置する場合には、電極が下層側の閉塞平板の挿入孔の移動方向端部に当接する等して、上層側の閉塞平板及び下層側の閉塞平板の両方が電極の移動方向に追従して移動する。すなわち、この場合には、上層側の閉塞平板が下層側の閉塞平板に対して相対的に移動しない。
　このように、上記構成のシリカガラスルツボ製造装置では、積層方向に隣り合う２つの閉塞平板が互いに褶動するように相対移動する長さや、隔壁の主面とこれに当接する閉塞平板と互いに褶動するように相対移動する長さを小さく設定できるため、各閉塞平板や隔壁の主面の摩耗、及び、この摩耗に伴う塵埃の発生を抑制することができる。

　また、上述した相対的な移動長さを小さく設定できることから、他の閉塞平板や隔壁に当接する一の閉塞平板の当接面において、シリカ粉成形体を加熱熔融する際に発生するヒューム等の粉塵が付着する付着面積を小さくできると共に、一の閉塞平板の当接面に付着した粉塵が各閉塞平板の移動に伴って削ぎ落とされる量も減らすことが可能となる。したがって、モールドに向けて落下する塵埃や粉塵の量を減らすことができる。

　さらに、このシリカガラスルツボ製造装置においては、上記上層側の閉塞平板が上記下層側の閉塞平板に対して相対的に移動する移動範囲を規制する規制手段を備えていてもよい。

　この構成の場合には、規制手段により下層側の閉塞平板に対する上層側の閉塞平板の移動可能範囲を容易に設定することができる。また、電極の隔壁の面方向への移動に際して、電極が最上層の閉塞平板を除く他の閉塞平板の挿入孔の周縁に当接しないように設定することも可能となる。すなわち、電極の保護を図ることができる。

　また、このシリカガラスルツボ製造装置においては、上記閉塞手段が、頂部に上記挿入孔を有する弾性変形可能な傘状の筒状体からなっていてもよい。また、上記傘状の筒状体の下側の開口が、上記挿入孔の開口面積よりも大きく形成されており、かつ上記貫通孔を囲繞するように上記隔壁の主面に配されていてもよい。

　この構成において、電極が貫通孔内において前記面方向に沿って移動する場合には、傘状の筒状体が弾性変形することで、電極の移動に追従させるように挿入孔を移動させることができる。

　なお、傘状の筒状体の載置側開口部が隔壁の主面に固定されていない場合には、電極の移動に伴って傘状の筒状体が隔壁の主面上を移動することで、電極の移動に追従させるように挿入孔を移動させることもできる。

　また、このシリカガラスルツボ製造装置においては、上記下部区画には上記モールドが設置されており、上記上部区画には上記電極駆動機構が設置されていてもよい。また、上記区画部材が、下部区画と上部区画とを隔てる方向に互いに間隔をあけて配置された
下部区画側の第１隔壁と、上部区画側の第２隔壁とを有してもよい。また、上記連通部が、上記第１隔壁及び第２隔壁それぞれに一以上設けられている、上記電極が貫通する開口を有してもよい。また、上記第１隔壁の開口は、上記第２隔壁の開口よりも大きくてもよい。

　この構成によれば、上記下部区画から、上記第１隔壁及び第２隔壁に挟まれた空間へと継続的な気流が生じる。これにより、上記下部区画から生じる熱や埃などは、この気流に乗って上記第１隔壁及び第２隔壁に挟まれた空間からシリカガラスルツボ製造装置外へと排出される。従って、上記シリカガラスルツボ製造装置のうち上記下部区画以外の部分が高温によって老化したり、汚染されることを抑制することができる。またこのシリカガラスルツボ製造装置は、第１隔壁の開口が第２隔壁の開口よりも大きいため、電極と隔壁の接触が抑えられる結果、電極又は隔壁の剥離が生じにくいという効果を有する。

　このシリカガラスルツボ製造装置は、上記第２隔壁の開口の内面を覆うように弾性部材が設置されていることが好ましい。

　この構成によれば、第２隔壁と電極が直接接触しないため、第２隔壁又は電極の剥離を防止することができる。

　また、このシリカガラスルツボ製造装置においては、上記下部区画には上記モールドが設置されており、上記上部区画には上記電極駆動機構が設置されてもよい。また、上記区画部材には、上記電極が貫通する一以上の開口が設けられ、上記複数の電極の内部に位置する揺動軸を中心に各別に揺動又は接触させる揺動手段を備えてもよい。また、上記複数の電極は、揺動により互いの先端どうしが接近及び離間可能とされてもよい。また、上記揺動軸は上記区画部材における上記上部区画側の開口の内側に位置してもよい。

　この構成によれば、隔壁に設けられる開口を小さくすることができるため、熔融室からの熱が隔壁を越えて拡がることを抑制することができる。またこのシリカガラスルツボ製造装置は、揺動軸が上記区画部材における上記上部区画側の開口の内側に位置するため、電極と隔壁の接触が抑えられる結果、電極又は隔壁の剥離が生じにくいという効果を有する。そのため、アーク熔融時おける電極又は隔壁の剥離を抑えつつ、熔融中の熱が開口から隔壁を越えて広がってしまうことを抑制することが可能である。また、熔融準備作業中において、たとえば熔融室へと上記開口を通して塵埃を誤って落下させてしまうおそれが少ない。

　本発明によれば、区画部材には上部区画および下部区画を粉塵またはヒュームの通過を抑制しつつ互いに連通させる連通部が設けられており、上記電極は、前記連通部に挿通されると共に、前記モールドに向けて延びており、上記下部区画内において電極先端が移動可能に配されている。そのため、電極を移動可能としながらも、隔壁の貫通孔とこれに挿通された電極との隙間における粉塵またはヒュームの通過を抑制できる。

本発明に係るシリカガラスルツボ製造装置の一実施形態を示す模式正面図である。図１のシリカガラスルツボ製造装置における電極配置状態を示す模式平面図である。図１のシリカガラスルツボ製造装置における電極配置状態を示す模式正面図である。図１のシリカガラスルツボ製造装置における閉塞手段を示す拡大平面図である。図４のＡ－Ａ矢視断面図である。図５に示す閉塞手段において炭素電極の移動に伴う閉塞手段の動作を示す拡大断面図である。図１のシリカガラスルツボ製造装置において閉塞手段の変形例を示す拡大断面図である。図１のシリカガラスルツボ製造装置において電極移動機構及び貫通孔の変形例を示す拡大平面図である。図８の貫通孔を閉塞する閉塞手段を示す拡大平面図である。図８の構成において本発明に係るシリカガラスルツボ製造装置の炭素電極を変位させたアーク状態を示す模式正面図である。図１０の電極配置状態を示す模式平面図である。図１のシリカガラスルツボ製造装置において閉塞手段の変形例を示す拡大断面図である。図１３は、本発明に係るシリカガラスルツボ製造装置の一例を示す図である。図１４は、図１３および１７に記載された装置の水平断面図である。図１５は、本発明に係るシリカガラスルツボの製造装置の電極配置状態を示す模式平面図であり、（ａ）は配置された電極を上方から見た斜視図、（ｂ）は配置された電極を側方から見た側面図である。図１６は、図１３の揺動手段を示す図である。本発明にかかるシリカガラスルツボ製造装置の一例を示す図である。図１８は、図１７にかかるシリカガラスルツボ製造装置の揺動手段を示す図である。

　＜用語の定義＞
　本明細書において、シリカ粉とは、石英に限らず、二酸化ケイ素（シリカ）を含む、水晶、珪砂等、シリカガラスルツボの原材料として周知の材料の粉体をも含むものとする。すなわち、シリカ粉には、結晶状態、アモルファス、ガラス状態であるものが全て含まれ、その内部構造は石英のみに限定されないものとする。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

　[第１実施形態]
　図１は、本実施形態におけるシリカガラスルツボ製造装置の一部を示す模式正面図である。図において、符号１は、シリカガラスルツボ製造装置である。本実施形態のシリカガラスルツボ製造装置１は、２４インチ以上、好ましくは３２～４４～５０インチ程度の口径を有するシリカガラスルツボの製造における熱源として利用される。もっとも、非導電体をアーク熔融するための装置であれば、被熔融物種類、ルツボ口径、装置出力および熱源としての用途は限定されるものではなく、この構成に限られるものではない。

　本実施形態のシリカガラスルツボ製造装置１は、図１に示すように、図示しない回転手段によって回転可能とされシリカガラスルツボの外形を規定する碗状の内表面を有するモールド１０を備えており、モールド１０を回転させながらその内表面に原料粉（シリカ粉）が所定厚さに堆積されることでシリカ粉成形体１１が成形される。モールド１０内部には、その内表面に開口すると共に図示しない減圧手段に接続された通気口１２が複数設けられ、シリカ粉成形体１１内部を減圧できるようになっている。

　また、モールド１０は、熔融炉１４内に対して出し入れ自在に配することが可能とされている。これにより、例えばシリカ粉成形体１１の成形を熔融炉１４外において実施した後に、モールド１０を熔融炉１４内に配してシリカ粉成形体１１の加熱熔融を実施することができる。

　一方、熔融炉１４内に配されたモールド１０の上方には図示しない電力供給手段に接続されたアーク加熱用の炭素電極１３，１３，１３が設けられ、これによってシリカ粉成形体１１が加熱可能とされている。

　炭素電極１３，１３，１３は、例えば交流３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）のアーク放電をおこなうように同形状の電極棒とされ、熔融炉１４の天井部分をなす板状の隔壁１５の厚さ方向に貫通する貫通孔１６に挿通されると共に、熔融炉１４内のモールド１０に向けて延びるように配されている。各炭素電極１３，１３，１３は、隔壁１５の上方側に配された電極移動機構２０，２０，２０によってそれぞれ個別に保持されている。

　そして、炭素電極１３，１３，１３は、図２，図３に示すように、平面視で電極位置中心線ＬＬを中心とした同一の円周上に配置されている。また、炭素電極１３，１３，１３は、下方に頂点を有するような逆三角錐状となるように、それぞれの軸線１３Ｌが角度θ１をなすようにそれぞれ設けられている。なお、図示例において、電極位置中心線ＬＬは、モールド１０の回転中心線Ｌに一致しているが、電極移動機構２０により炭素電極１３を移動させることで、回転中心線Ｌに対してずらすことも可能である。

　この構成において、シリカガラスルツボ製造装置１は、３００ｋＶＡ～１２，０００ｋＶＡの出力範囲で、複数の炭素電極１３，１３，１３の先端間に生じるアーク放電によって非導電性対象物（シリカ粉）を加熱熔融する高出力の装置とされる。

　なお、炭素電極１３の本数は、図示例のものに限らず任意に設定することが可能であり、また、炭素電極１３の本数に応じて交流２相、交流３相、交流４相のアーク放電を行うことができる。

　図１に示すように、各電極移動機構２０は、熔融炉１４に対して隔壁１５の平坦な上面（主面）１５ａに沿う一方向（水平方向Ｔ１）に移動可能とされた基台２１と、基台２１からその上方に突出する柱状支持部２２と、柱状支持部２２に対して隔壁１５の厚さ方向（上下方向Ｔ２）に移動可能に取り付けられた中間支持部２３と、中間支持部２３に対して隔壁１５の上面１５ａに沿って延びる縦回転軸線Ｏ１を中心に回転可能に取り付けられた電極保持部２４とを備えている。

　ここで、熔融炉１４に対する基台２１の移動方向（水平方向Ｔ１）はモールド１０の回転中心線Ｌの径方向のみに設定されている。また、柱状支持部２２に対する中間支持部２３の上下方向Ｔ２への移動は、例えばラックピニオン等の機構により実施することが可能である。また、電極保持部２４の縦回転軸線Ｏ１は、水平方向Ｔ１に対して直交している。さらに、電極保持部２４は、炭素電極１３を保持するチャック手段として機能し、炭素電極１３は電極保持部２４に対して着脱可能とされている。なお、電極保持部２４は、例えば炭素電極１３をその軸線１３Ｌ方向に移動可能に保持するように構成されていてもよい。

　この構成により、各炭素電極１３は、隔壁１５に対して水平方向Ｔ１及び上下方向Ｔ２に平行に移動可能とされ、さらに、縦回転軸線Ｏ１を中心として縦回動方向Ｔ３に回動可能とされている。

　したがって、例えば炭素電極１３，１３の先端間距離Ｄ（以下、電極間距離Ｄと呼ぶ。）やその軸線１３Ｌ同士がなす角度θ１（以下、開き角度θ１と呼ぶ。）は、各炭素電極１３を水平方向Ｔ１及び縦回動方向Ｔ３に移動させることで調整することができる。また、モールド１０に対する炭素電極１３の高さ位置は、各炭素電極１３を上下方向Ｔ２に移動させることで調整することができる。

　一方、隔壁１５に形成される貫通孔１６は、図４，図５に示すように、各炭素電極１３が上述のように移動可能となるように、炭素電極１３の径寸法と比較して十分に大きく形成されている。なお、本実施形態においては、炭素電極１３を隔壁１５に対して水平方向Ｔ１や上下方向Ｔ２、縦回動方向Ｔ３に移動させた際に、貫通孔１６内に位置する炭素電極１３は水平方向Ｔ１のみに移動する。このため、貫通孔１６は、炭素電極１３の径寸法に対して水平方向Ｔ１に沿った長さが大きくなるように形成されており、隔壁１５の上面１５ａに沿って水平方向Ｔ１に直交する貫通孔１６の幅寸法は、炭素電極１３の径寸法よりも微小に大きく設定されている。この構成により、炭素電極１３が貫通孔１６内において水平方向Ｔ１に移動可能となる。

　＜閉塞手段の構成＞
　図１に示すように、貫通孔１６，１６，１６は、隔壁１５の上面１５ａに配された閉塞手段３０，３０，３０によって個別に閉塞されている。各閉塞手段３０は、図４，５に示すように、隔壁１５の上面１５ａに平板状の閉塞平板３１を複数（図示例では３枚）積層して構成されている。各閉塞平板３１は、カーボン等のように耐熱性に優れる材料からなり、各閉塞平板３１には、その厚さ方向に貫通して炭素電極１３を挿入する挿入孔３２が形成されている。また、任意の閉塞平板３１は、これに当接する他の閉塞平板３１や隔壁１５の上面１５ａに対して褶動するように、隔壁１５の面方向に移動可能となるように配されている。

　ただし、図示例においては、隔壁１５の上面１５ａに沿って水平方向Ｔ１に直交する閉塞平板３１，３１，３１の両側部に移動規制部材３３，３３が当接しており、隔壁１５の上面１５ａに固定されて隔壁１５の上面に沿う水平方向Ｔ１の直交方向に閉塞平板３１，３１，３１が移動することを防いでいる。これによって、閉塞平板３１，３１，３１の移動方向が水平方向Ｔ１に限定されている。なお、移動規制部材３３，３３は、特に設けられなくても構わない。

　各閉塞平板３１の挿入孔３２は、いずれも貫通孔１６の開口面積よりも小さく形成されている。具体的には、水平方向Ｔ１に沿う各挿入孔３２の長手寸法が貫通孔１６より短く設定されている。なお、図示例において、隔壁１５の上面に沿って水平方向Ｔ１に直交する各挿入孔３２の幅寸法は、貫通孔１６より短く設定されているが、例えば貫通孔１６と等しくなるように設定されていてもよい。

　また、隔壁１５の上面１５ａから最も離間した最上層に位置する第三閉塞平板３１Ｃの挿入孔３２Ｃは、平面視円形状に形成されており、その開口面積は、炭素電極１３を挿通できる程度に小さく抑えられている。そして、第三閉塞平板３１Ｃ（上層側閉塞平板３１）の下側に当接する第二閉塞平板３１Ｂ（下層側閉塞平板３１）の挿入孔３２Ｂは、第三閉塞平板３１Ｃの挿入孔３２Ｃと比較して、水平方向Ｔ１に沿った長さが大きい。また、第二閉塞平板３１Ｂ（上層側閉塞平板３１）の下側に当接する第一閉塞平板３１Ａ（下層側閉塞平板３１）の挿入孔３２Ａは、第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ｂと比較して、水平方向Ｔ１に沿った長さがさらに大きい。

　すなわち、複数の閉塞平板３１に形成される複数の挿入孔３２は、隔壁１５の上面１５ａから離れるにしたがって水平方向Ｔ１の寸法が順次小さくなるように相対的に形成されている。

　さらに、上記構成の閉塞手段３０は、水平方向Ｔ１に沿って第一閉塞平板３１Ａ（下層側閉塞平板３１）に対して相対的に移動する第二閉塞平板３１Ｂ（上層側閉塞平板３１）の移動範囲を規制する第一規制手段を備えている。第一規制手段は、第一閉塞平板３１Ａを第二閉塞平板３１Ｂの両端部よりも水平方向Ｔ１に延長させた上で、第一閉塞平板３１Ａのうち第二閉塞平板３１Ｂに当接する当接面の水平方向Ｔ１への延長部分に設けられた一対の第一突出ピン３３Ａ，３３Ａによって構成されている。

　この構成においては、水平方向Ｔ１に沿う第一突出ピン３３Ａ，３３Ａ間の距離から第二閉塞平板３１Ｂの長手寸法を差し引いた長さが、第一閉塞平板３１Ａに対する第二閉塞平板３１Ｂの移動可能範囲に相当する。なお、第二閉塞平板３１Ｂをこの移動可能範囲内で第一閉塞平板３１Ａに対して移動させる限り、第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ｂは第一閉塞平板３１Ａの挿入孔３２Ａの周縁よりも内側に位置する（図６参照）。

　また、閉塞手段３０は、水平方向Ｔ１に沿って第二閉塞平板３１Ｂ（下層側閉塞平板３１）に対して相対的に移動する第三閉塞平板３１Ｃ（上層側閉塞平板３１）の移動範囲を規制する第二規制手段を備えている。すなわち、第二規制手段は、第一規制手段と同様に、第二閉塞平板３１Ｂのうち第三閉塞平板３１Ｃに当接する当接面の水平方向Ｔ１への延長部分に設けられた一対の第二突出ピン３３Ｂ，３３Ｂによって構成され、第二突出ピン３３Ｂ，３３Ｂ間の距離から第三閉塞平板３１Ｃの長手寸法を差し引いた長さが、第二閉塞平板３１Ｂに対する第三閉塞平板３１Ｃの移動可能範囲に相当する。なお、第三閉塞平板３１Ｃをこの移動可能範囲内で第二閉塞平板３１Ｂに対して移動させる限り、第三閉塞平板３１Ｃの挿入孔３２Ｃは第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ｂの周縁よりも内側に位置する（図６参照）。

　＜閉塞手段の動作＞
　以下、炭素電極１３の移動に対する上記構成の閉塞手段３０の動作について説明する。ここでは、貫通孔１６及び複数の挿入孔３２の中心位置が水平方向Ｔ１に揃うように、上記構成の閉塞手段３０及び炭素電極１３が隔壁１５の貫通孔１６に対して配されている状態（図５に示す状態）から、図６に示すように、炭素電極１３を貫通孔１６内において水平方向Ｔ１（図６において左方向）に移動させる場合について説明する。

　はじめに、炭素電極１３を水平方向Ｔ１に移動させると、炭素電極１３が第三閉塞平板３１Ｃの挿入孔３２Ｃの周縁に当接することで、第三閉塞平板３１Ｃが炭素電極１３に追従して水平方向Ｔ１に移動する。

　この移動に際して、炭素電極１３が水平方向Ｔ１に対面する第一閉塞平板３１Ａ及び第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ａ，３２Ｂの周縁（以下、挿入孔３２Ａ，３２Ｂの移動方向端部と呼ぶ。）から離れている状態、また、第三閉塞平板３１Ｃの移動方向前方側の端部が、これに対向する第二閉塞平板３１Ｂの第二突出ピン３３Ｂに対して離れている状態では、第一閉塞平板３１Ａ及び第二閉塞平板３１Ｂが炭素電極１３に追従して移動することはない。すなわち、この状態においては第三閉塞平板３１Ｃのみが第二閉塞平板３１Ｂに対して褶動するように移動することになる。

　次いで、炭素電極１３をさらに水平方向Ｔ１に移動させて、第三閉塞平板３１Ｃの移動方向前方側の端部が第二閉塞平板３１Ｂの第二突出ピン３３Ｂに当接すると、第二閉塞平板３１Ｂ及び第三閉塞平板３１Ｃが炭素電極１３に追従して水平方向Ｔ１に移動する。なお、この当接状態においては、炭素電極１３が第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ｂの移動方向端部の近傍に位置するものの当接することはない。また、第三閉塞平板３１Ｃと第二閉塞平板３１Ｂとの間に相対的な移動は生じない。

　この移動に際して、炭素電極１３が水平方向Ｔ１に対面する第一閉塞平板３１Ａの挿入孔３２Ａの移動方向端部から離れている状態、また、第二閉塞平板３１Ｂの移動方向前方側の端部が、これに対向する第一閉塞平板３１Ａの第一突出ピン３３Ａに対して離れている状態では、第一閉塞平板３１Ａが炭素電極１３に追従して移動することはない。すなわち、この状態においては第二閉塞平板３１Ｂが第一閉塞平板３１Ａに対して褶動するように移動することになる。

　その後、炭素電極１３をさらに水平方向Ｔ１に移動させて、第二閉塞平板３１Ｂの移動方向前方側の端部が第一閉塞平板３１Ａの第一突出ピン３３Ａに当接すると、全ての閉塞平板３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが炭素電極１３に追従して水平方向Ｔ１に移動する。なお、この当接状態においては、炭素電極１３が第一閉塞平板３１Ａ及び第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ａ，３２Ｂの移動方向端部の近傍に位置するものの当接することはない。また、全ての閉塞平板３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの間に相対的な移動は生じない。したがって、この移動に際しては、第一閉塞平板３１Ａが隔壁１５に対して褶動するように移動することになる。

　以上のことから、上述した炭素電極１３の移動に際して、積層方向に隣り合う２つの閉塞平板３１，３１が互いに褶動するように移動する長さや、第一閉塞平板３１Ａと隔壁１５とが互いに褶動するように移動する長さをそれぞれ短く設定することができる。また、挿入孔３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、閉塞平板３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによる貫通孔１６の閉塞状態を保持しながら、貫通孔１６内における炭素電極１３に追従して移動することができる。

　＜シリカガラスルツボの製造方法＞
　次に、以上のように構成されたシリカガラスルツボ製造装置において、シリカ粉成形体１１を加熱熔融してシリカガラスルツボを製造する方法について説明する。モールド１０の内表面に成形された碗状のシリカ粉成形体１１を加熱熔融する際には、アーク放電開始前に、予め炭素電極１３，１３，１３が、センターアークとして、モールド１０の回転中心線Ｌに一致させた電極位置中心線ＬＬに対して軸線対称に設定される。具体的には、図２，図３に示すように、下方に頂点を有するような逆三角錐状となるように、それぞれの軸線１３Ｌ同士が開き角度θ１をなすように設定される。また、アーク放電を生じさせる炭素電極１３，１３，１３の先端同士を接触させておく。

　次いで、図示しない電力供給手段により炭素電極１３，１３，１３への電極供給を開始する（電力供給開始工程）。この際、炭素電極１３，１３，１３の先端同士が接触しているため、アーク放電は生じない。

　その後、電極移動機構２０により、炭素電極１３，１３，１３が下方に頂点を有するような逆三角錐状を維持しながら、電極間距離Ｄを拡大する（電極距離拡大工程）。これに伴って、炭素電極１３，１３間で放電が発生し始める。この際、各炭素電極１３における電力密度が４０ｋＶＡ／ｃｍ^２～１，７００ｋＶＡ／ｃｍ^２となるように電力供給手段により供給電力を制御する。

　また、電極移動機構２０により、開き角度θ１を維持した状態で、シリカ粉成形体１１熔融に必要な熱源としての条件を満たすように、電極間距離Ｄを調節する（電極距離調整工程）。この際、各炭素電極１３における電力密度が４０ｋＶＡ／ｃｍ^２～１，７００ｋＶＡ／ｃｍ^２となるように電力供給手段による供給電力制御が維持される。これにより、アーク放電の状態を安定させ、安定したアーク火炎の発生を持続することができる。

　さらに、電極移動機構２０により、開き角度θ１を維持した状態で、シリカ粉成形体１１熔融に必要な熱源としての条件を満たすように、モールド１０に対する炭素電極１３の高さ位置を調節する（電極高さ設定工程）。この際、各炭素電極１３における電力密度が４０ｋＶＡ／ｃｍ^２～１，７００ｋＶＡ／ｃｍ^２となるように電力供給手段による供給電力制御が維持される。

　最後に、シリカ粉成形体１１の熔融が所定の状態になった後に、電力供給手段による電力供給を停止する（電力供給終了工程）ことで、シリカガラスルツボの製造が完了する。なお、上述した各工程においては、通気口１２に接続した減圧手段によってシリカ粉成形体１１付近の圧力を制御してもよい。

　＜作用効果＞
　以上説明したように、本実施形態によるシリカガラスルツボ製造装置１においては、炭素電極１３が貫通孔１６内において水平方向Ｔ１に移動できるように貫通孔１６の開口面積が大きく設定されても、貫通孔１６は閉塞手段３０によって閉塞されている。一方、炭素電極１３の移動に追従して水平方向Ｔ１に移動する閉塞手段３０のうち１つの挿入孔３２Ｃの開口面積は、炭素電極１３を挿通できる程度に小さく抑えられているため、この挿入孔３２Ｃと炭素電極１３との隙間を縮小することが可能となる。

　したがって、シリカ粉成形体１１を加熱熔融する際に発生するヒューム等の粉塵が、隔壁１５の上方側に侵入して、電極移動機構２０等に付着することを抑制できる。また、意図せぬ塵埃が、隔壁１５の上方側から挿入孔３２Ｃと炭素電極１３との隙間を介してモールド１０に落下することも抑制できる。このような塵埃がアーク熔融中のシリカガラスルツボの内表面に付着すると、塵埃が熔融したシリカガラスに取り込まれた状態で固化することになってしまう。そして、このようにシリカガラスに取り込まれた塵埃は出荷前に洗浄などで除去することが困難である。その結果、このようにシリカガラス中に取り込まれた塵埃が、ユーザによるシリカガラスルツボを用いたＣＺ法（チョコラルスキー法）による単結晶シリコンの引上げの際に単結晶に欠陥を発生させる原因と成り得る。そのため、このような塵埃がわずかでも（ｐｐｍオーダーでも）取り込まれたシリカガラスルツボは商品価値がなくなってしまう。これに対して、本実施形態によるシリカガラスルツボ製造装置１においては、意図せぬ塵埃が落下することを抑制できるため、シリカガラスルツボの商品価値を高く維持することができる。

　また、隔壁１５の貫通孔１６の開口面積を大きく設定できることで、貫通孔１６に対する炭素電極１３の移動範囲を拡大することができ、例えば、アーク放電が生じる炭素電極１３，１３の電極間距離Ｄを広い範囲で調整することが可能となる。また、例えば、アーク放電が生じる炭素電極１３，１３の開き角度θ１も広い角度範囲で調整することができる。このように貫通孔１６に対する炭素電極１３の移動範囲を拡大させることは、例えば３０インチ以上の大口径のシリカガラスルツボを製造する場合に特に有効である。

　すなわち、大口径のシリカガラスルツボを製造する際には、シリカ粉を熔融するために必要なアーク放電の出力が増す。このため、アーク放電に基づく熱によって各炭素電極１３はその先端側から消耗しやすく、これに伴って炭素電極１３，１３の電極間距離Ｄが大きくなり易い。ここで、本実施形態のシリカガラスルツボ製造装置１においては、前述したように、電極間距離Ｄを広い範囲で調整することが可能であるため、炭素電極１３の寿命を実質的に延ばすことができる。

　また、アーク放電の出力を増大させるためには、炭素電極１３，１３の先端間以外においてアーク放電が生じないように、炭素電極１３，１３の開き角度θ１を拡大する必要がある。ここで、本実施形態のシリカガラスルツボ製造装置１によれば、前述したように、開き角度θ１を広い角度範囲で調整できるため、同一のシリカガラスルツボ製造装置１において、小口径から大口径までの幅広いシリカガラスルツボまで製造することが可能である。

　さらに、上記シリカガラスルツボ製造装置１においては、炭素電極１３の移動に際して、２つの閉塞平板３１，３１が互いに褶動するように移動する長さや、第一閉塞平板３１Ａと隔壁１５とが互いに褶動するように移動する長さをそれぞれ短く設定することができるため、各閉塞平板３１や隔壁１５の上面１５ａの摩耗、及び、この摩耗に伴う塵埃の発生を抑制できる。

　また、上述した相対的な移動長さを小さく設定できることから、熔融炉１４の内部空間に対面して他の閉塞平板３１や隔壁１５に当接する任意の閉塞平板３１の当接面において、シリカ粉成形体１１を加熱熔融する際に発生するヒューム等の粉塵が付着する付着面積を小さくできる。さらに、複数の閉塞平板３１に形成される複数の挿入孔３２は、隔壁１５の上面１５ａから離れるにしたがって水平方向Ｔ１の寸法が順次小さくなるように相対的に形成されているため、任意の閉塞平板３１の当接面は鉛直方向下方に向くことになり、当接面に対する粉塵や塵埃の堆積を防ぐことができる。以上のことから、任意の閉塞平板３１の当接面に付着した粉塵が各閉塞平板３１の移動に伴って削ぎ落とされる量も減らすことが可能となる。したがって、モールド１０に向けて落下する塵埃や粉塵の量を減らすことができる。

　さらに、規制手段をなす突出ピン３３を設けることで、下層側閉塞平板３１に対する上層側閉塞平板３１の移動可能範囲を容易に設定することができる。また、規制手段をなす突出ピン３３によって、炭素電極１３の水平方向Ｔ１への移動に際して、炭素電極１３が第一閉塞平板３１Ａ及び第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ａ，３２Ｂの周縁に当接しないように設定されているため、炭素電極１３の保護を図ることもできる。

　＜変形例１＞
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態において、閉塞平板３１，３１，３１は、隔壁１５の上面１５ａに積層されるとしたが、例えば図７に示すように、熔融炉１４の内部空間に面する隔壁１５の下面（主面）１５ｂ（図１参照）に積層されてもよい。この構成においては、上記実施形態と同様形状の第一閉塞平板３１Ａ、第二閉塞平板３１Ｂ及び第三閉塞平板３１Ｃを順番に積層すればよく、下面１５ｂに固定された懸架手段１７により第一閉塞平板３１Ａが隔壁１５の下面１５ｂに当接するように閉塞平板３１，３１，３１を支持すればよい。ただし、水平方向Ｔ１に沿う各閉塞平板３１の長手寸法は、閉塞平板３１が懸架手段１７から外れないように調整することが好ましい。

　＜変形例２＞
　また、各炭素電極１３は、貫通孔１６内において水平方向Ｔ１に移動するだけでなく、例えば図８に示すように、隔壁１５の上面１５ａに直交する横回転軸線Ｏ２（図１参照）を中心に横回動方向Ｔ４に回動可能とされてもよい。この場合には、電極移動機構２０において、例えば中間支持部２３が基台２１に対して横回転軸線Ｏ２を中心に回転可能に取り付けられていればよい。また、貫通孔１６内に位置する炭素電極１３は、隔壁１５の上面１５ａに沿って横回転軸線Ｏ２の周方向（横回動方向Ｔ４）にも移動するため、貫通孔１６は、例えば横回転軸線Ｏ２を中心とした扇状に形成されていればよい。

　一方、この貫通孔１６を閉塞する閉塞手段４０は、図９に示すように、上記実施形態と同様に、上面１５ａに積層される複数の閉塞平板３１，３１，３１によって構成されており、主に各閉塞平板３１の平面視形状について上記実施形態の構成と異なっている。また、上記実施形態のように移動規制部材３３，３３が設けられていない点でも異なる。

　すなわち、各閉塞平板３１は、平面視扇状の貫通孔１６を覆うように、横回転軸線Ｏ２を中心とした平面視扇状に形成されている。また、第一閉塞平板３１Ａ及び第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ａ，３２Ｂも、横回転軸線Ｏ２を中心とした平面視扇状に形成されており、横回動方向Ｔ４に沿う挿入孔３２Ａ，３２Ｂの周方向寸法は、いずれも貫通孔１６よりも短く設定されている。なお、第三閉塞平板３１Ｃの挿入孔３２Ｃは、上記実施形態と同様に平面視円形状に形成され、挿入孔３２Ｃの開口面積は炭素電極１３を挿通できる程度に小さく抑えられている。

　そして、第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ｂは、第三閉塞平板３１Ｃの挿入孔３２Ｃと比較して、横回動方向Ｔ４の長さが大きい。また、第一閉塞平板３１Ａの挿入孔３２Ａは、第二閉塞平板３１Ｂの挿入孔３２Ｂと比較して、横回動方向Ｔ４の長さがさらに大きい。すなわち、複数の閉塞平板３１に形成される複数の挿入孔３２は、隔壁１５の上面１５ａから離れるにしたがって横回動方向Ｔ４の寸法が順次小さくなるように相対的に形成されている。なお、水平方向Ｔ１に沿う各閉塞平板３１の長手寸法及び各挿入孔３２の長手寸法は、上記実施形態と同様に設定されている。

　さらに、閉塞手段４０は、横回動方向Ｔ４に沿って第一閉塞平板３１Ａ（下層側閉塞平板３１）に対して相対的に移動する第二閉塞平板３１Ｂ（上層側閉塞平板３１）の移動範囲を規制する第三規制手段としての一対の第三突出ピン３３Ｃ，３３Ｃを備えている。第三突出ピン３３Ｃ，３３Ｃは、第一閉塞平板３１Ａのうち第二閉塞平板３１Ｂに当接する当接面の横回動方向Ｔ４への延長部分に設けられている。この構成においては、横回動方向Ｔ４に沿う第三突出ピン３３Ｃ，３３Ｃ間の距離から横回動方向Ｔ４に沿う第二閉塞平板３１Ｂの周方向寸法を差し引いた長さが、第一閉塞平板３１Ａに対する第二閉塞平板３１Ｂの移動可能範囲に相当する。

　また、閉塞手段４０は、横回動方向Ｔ４に沿って第二閉塞平板３１Ｂ（下層側閉塞平板３１）に対して相対的に移動する第三閉塞平板３１Ｃ（上層側閉塞平板３１）の移動範囲を規制する第四規制手段としての一対の第四突出ピン３３Ｄ，３３Ｄを備えている。第四突出ピン３３Ｄ，３３Ｄは、第二閉塞平板３１Ｂのうち第三閉塞平板３１Ｃに当接する当接面の横回動方向Ｔ４への延長部分に設けられている。この構成においては、横回動方向Ｔ４に沿う第四突出ピン３３Ｄ，３３Ｄ間の距離から横回動方向Ｔ４に沿う第三閉塞平板３１Ｃの周方向寸法を差し引いた長さが、第二閉塞平板３１Ｂに対する第三閉塞平板３１Ｃの移動可能範囲に相当する。

　なお、第一突出ピン３３Ａ及び第二突出ピン３３Ｂの形成位置は、上記実施形態と同様である。

　図８，９に示す構成においては、例えば図１０，１１に示すように、炭素電極１３，１３，１３を縦回動方向Ｔ３や横回動方向Ｔ４等に移動させることで、電極位置中心線ＬＬに沿うアーク火炎の発生方向を回転中心線Ｌに沿う鉛直方向から角度ψ１だけ変位させることも可能となる。また、このように炭素電極１３，１３，１３を変位させても、貫通孔１６を閉塞手段４０によって閉塞状態に保持することができる。

　なお、図８，９に示す閉塞手段４０においては、平面視における貫通孔１６の形状や、各閉塞平板３１の外形形状、挿入孔３２Ａ，３２Ｂの形状を平面視扇状に限らなくてもよく、少なくとも貫通孔１６が閉塞手段４０によって閉塞状態に保持されながら、炭素電極１３が貫通孔１６内において水平方向Ｔ１及び横回動方向Ｔ４に移動可能であれば、任意の形状に設定してもよい。

　＜変形例３＞
　また、上記実施形態において、熔融炉１４に対する基台２１の移動方向（水平方向Ｔ１）はモールド１０の回転中心線Ｌの径方向のみに設定されているが、基台２１は熔融炉１４に対して例えば回転中心線Ｌの周方向にも移動可能とされてもよい。言い換えれば、基台２１の移動方向（水平方向Ｔ１）は、隔壁１５の上面（主面）に沿う面方向に設定されてもよい。この場合には、例えばモールド１０の回転中心線Ｌに対して電極位置中心線ＬＬを隔壁１５の面方向に平行移動させることが可能となる。

　＜変形例４＞
　さらに、下層側の閉塞平板３１に対する上層側の閉塞平板３１の移動範囲を規制する規制手段は、下層側の閉塞平板３１に設けられた突出ピン３３に限らない。例えば互いに当接する下層側の閉塞平板３１及び上層側の閉塞平板３１のいずれか一方の当接面に形成されて炭素電極１３の移動方向に沿って延びる溝状の軌道と、他方の閉塞平板３１の当接面に形成されて軌道に係合する突起状の係合部とによって構成されてもよい。この構成においては、軌道の長さ寸法を設定することで、下層側の閉塞平板３１に対する上層側の閉塞平板３１の相対的な移動可能範囲を設定できる。なお、この構成の場合には、下層側の閉塞平板３１に対する上層側の閉塞平板３１の相対位置にかかわらず上層側の閉塞平板３１が下層側の閉塞平板３１の挿入孔３２の周縁を覆っていれば、貫通孔１６内における炭素電極１３の移動方向に沿う下層側の閉塞平板３１の両端部の距離が上層側の閉塞平板３１の両端部の距離よりも大きくなくてもよい。

　また、突出ピン３３等からなる規制手段は特に設けられなくても構わない。この場合には、炭素電極１３がその移動に伴って下層側閉塞平板３１の挿入孔３２の移動方向端部に当接することで、下層側閉塞平板３１が上層側閉塞平板３１と共に炭素電極１３の移動方向に追従して移動する。

　＜変形例５＞
　さらに、貫通孔１６を閉塞する閉塞手段３０，４０は、閉塞平板３１を複数積層して構成されるとしたが、例えば１枚の閉塞平板３１のみによって構成されてもよい。すなわち、貫通孔１６を閉塞する閉塞手段３０，４０は、１枚、２枚、３枚、４枚、５枚のいずれの枚数の閉塞平板３１を積層して構成されていてもよい。

　＜変形例６＞
　また、閉塞手段は、閉塞平板３１によって構成されることに限らず、少なくとも炭素電極１３を挿入可能な挿入孔を有する任意の部材によって構成されていればよい。すなわち、閉塞手段は、例えば図１２に示すように、弾性変形可能な傘状の筒状体５０によって構成されてもよい。筒状体５０は、容易に弾性変形可能となるように蛇腹状に形成されており、筒状体５０においては、その一端側の開口が炭素電極１３の挿入孔５１とされている。また、他端側の開口は、挿入孔５１の開口面積よりも大きく形成された載置側開口部５２とされており、この載置側開口部５２が貫通孔１６を囲繞するように隔壁１５の上面１５ａに配される。

　なお、載置側開口部５２は隔壁１５の上面１５ａに固定されてもよいが、例えば上記実施形態の閉塞平板３１の場合と同様に、隔壁１５の上面１５ａとの間に隙間が形成されないように隔壁１５の上面１５ａに沿って移動可能とされてもよい。また、傘状の筒状体５０は、例えば隔壁１５の下面１５ｂに固定されてもよい。この傘状の筒状体５０は、例えばカーボンファイバー等のように耐熱性に優れる材料によって形成されることが好ましい。

　この構成においては、炭素電極１３が貫通孔１６内において例えば水平方向Ｔ１に移動する場合には、傘状の筒状体５０が弾性変形することで、炭素電極１３の移動に追従させるように挿入孔５１を移動させることができる。また、傘状の筒状体５０の載置側開口部５２が隔壁１５の上面１５ａに固定されていない場合には、炭素電極１３の移動に伴って筒状体５０が隔壁１５の上面１５ａ上を移動することで、炭素電極１３の移動に追従させるように挿入孔５１を移動させることもできる。すなわち、この構成においても、傘状の筒状体による貫通孔１６の閉塞状態を保持しながら、挿入孔５１が貫通孔１６内における炭素電極１３の移動に追従して移動可能となっている。

　[第２実施形態]
　図１３は、本発明の第２実施形態にかかるシリカガラスルツボの製造装置に関して説明するための概略正断面図であり、図１４中のＩ－Ｉ線視断面図である。図１４は、同じシリカガラスルツボ製造装置の平面図である。

　この装置は、アーク火炎の発生する装置内と装置外とを遮断可能とされる側壁１０１で囲まれた装置室を有する。側壁１０１は、シリカガラスルツボ製造において必要な雰囲気ガス・温度・騒音・振動などの遮断（もしくはこれらの装置外での低減・緩和）が装置内外で可能なものであれば金属で形成されてもよく、コンクリート等の構造材でもよい。また少なくとも一部に耐熱セラミック等の耐熱材を用いてもよい。側壁１０１の平面視した形状は特に限定されず、後述するモールド１０２等を内部に収納する空間を形成可能であれば角筒状であっても、円筒状であってもよい。

　側壁１０１の下部は、床部に設置され、装置底部（図示せず）に連接されて、この側壁１と上側に位置し後述する第１隔壁と下側に位置する床部とによりエアフロー的に外部と遮断可能または密閉可能な処理室（装置室あるいはアーク熔融炉）を形成している。側壁１０１の少なくとも一部に、後述するモールド２の搬入搬出あるいは作業員の出入りのために開閉可能な扉（図示せず）が設けられていてもよい。装置室内には、有底円筒状の内面を有するモールド１０２と、上記モールド２を駆動するモールド駆動機構４が設置されている。モールド駆動機構１０４はモールド１０２を駆動可能な状態であれば床部よりも下側などの装置室外側に設けられることも可能である。

　モールド（回転モールド）１０２は、シリカガラスルツボの外形を規定する椀状の凹部が上向きに開口され内側（内表面）形状を有した有底円筒状とされ、その材質は、例えば、グラファイトで構成されていてもよい。このモールド１０２内部には、その内表面に貫通するとともに図示しない減圧手段に接続された通気口１０２ａが複数設けられ、モールド１０２内表面に形成されたシリカ粉末成形体１０３内部を減圧可能となっている。モールド駆動機構１０４は、モールド１０２を中心軸（円筒内面の中心軸）回りに回転駆動する。これに加え、回転軸（中心軸）線角度を変化しない水平移動および上下移動、回転軸線角度を変化させる傾斜等の駆動を組み合わせて行うものであってもよい。

　装置室内におけるモールド２の上側には、平面視した装置室の略全面（側壁１０１で囲まれた全領域）に水平な第１隔壁６が設けられ、この第１隔壁１０６によって装置室内におけるモールド１０２の上側空間が装置室の外部からエアフロー的に遮蔽されている。第１隔壁１０６より一定の間隔をあけた上側位置には、この第１隔壁１０６と略平行に第２隔壁１０８が平面視した装置室の略全面（側壁１０１で囲まれた全領域）に設置されている。これら第１隔壁１０６と第２隔壁１０８とから構成される区画部材１１０は、その上下方向の内側に中間区画を構成するとともに、同時に、この区画部材（天井）１１０によって、装置室としてアーク加熱のおこなわれる装置下部区画を加熱をおこなわない装置上部区画から隔離・遮断している。本実施形態では第１隔壁１０６および第２隔壁１０８の外周形状は、側壁１０１の内面の形状によって規定される。

　第２隔壁１０８には、後述するアーク発生位置となる装置室の中央部分から平面視して離れた位置である側壁１０１の近傍に、複数の排気口１１２が平面視した装置室輪郭方向に複数等間隔で設けられて区画部材１１０内部の中間区画に連通している。この例では、１つの排気口１１２が後述するアーク発生位置となる装置室の中心位置に対して平面視して対向する位置に配置されている。区画部材１１０内部の中間区画は、排気口１１２から上方に伸びるパイプ状の排気経路１１４を通じて、排気装置１１６に連通されている。排気装置１１６には、ヒュームを捕集する集塵装置（図示せず）が装着されている。

　第１隔壁１０６は、後述するアーク発生位置となる装置室の中心位置近辺に複数の下部開口１１８を備える。下部開口１１８は、装置室の中心とされるモールド１０２直上に設定された中心点を囲む円周上に一定の間隔で配置されている。この例では、後述するアーク電極１２２の本数に対応して３個の下部開口１１８が円周上等間隔に配置されている。

　第２隔壁１０８は、下部開口１１８と同数の上部開口１２０を備えており、上部開口１２０は、下部開口１１８の上に一定の間隔で配置されている。この第２隔壁１０８に設定される上部開口１２０が設けられる円周は、上記第１隔壁１０６に設定される円周の中心からひいた鉛直線上に中心点が置かれてもよく、第１隔壁に設定される円周の半径より大きい半径を有してもよい。また、下部開口１１８と上部開口１２０は、それぞれアーク電極１２２を貫通可能なように相似する位置形状に平面配置される。また、上部開口１２０の内面（アーク電極１２２側）を覆うように弾性部材１２６が設置されている、これにより、第２隔壁１０８と電極１２２が直接接触しないため、第２隔壁１０８又は電極１２２の剥離を防止することができる。この弾性部材１２６としては、熔融作業中に発生する熱によって劣化しにくい物が好ましく、例えば耐熱性樹脂組成物を含む部材を使用でき、例えばフッ素ゴム、シリコーンゴム、又はアクリルゴム等の１種以上を用いることができる。耐熱性樹脂組成物としては、例えば融点が２００℃以上の樹脂を使用できる。具体的には、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥの１種以上を用いることができる。

　下部開口１１８と上部開口１２０によって、区画部材１１０を介して装置下部と装置上部を連通する連通路１２１が形成され、この連通路１２１を貫通して棒状のアーク電極１２２が配置される。アーク電極１２２は、ケーブルを介して交流電源１５５に接続されている。アーク電極１２２の本数は、連通路１２１の数、すなわち上部開口１２０の個数と同じであることが好ましい。この例では、三相３本のアーク電極１２２を用いている。アーク電極は鉛直線に対し、５度～４０度の傾角を有することが好ましい。アーク電極１２２は、炭素棒であってもよい。アーク電極１２２を炭素電極とする場合、かさ密度を所定範囲、例えば、１．３ｇ/ｃｍ^３～１．８ｇ/ｃｍ^３に調整してもよい。アーク電極１２２は、例えば、交流３相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）のアーク放電をおこなうよう同形状の電極棒とされ、図１５に示すように、下方に頂点を有するような逆三角錐状となるように、それぞれの軸線１２２Ｌが角度θ１をなすようにそれぞれが設けられている。また、各電極１２２への通電は図示しない制御手段によって制御可能となっている。図１５において、電極１２２の位置設定状態として、アーク噴出方向が電極位置中心軸線ＬＬと一致する状態として図示してある。電極の本数、配置状態、供給電力方式は上記の構成に限ることはなく、他の構成も採用することが可能である。

　アーク電極１２２を駆動する電極駆動機構１２４は、第２隔壁１０８より上側に配置されている。電極駆動機構１２４は、アーク電極１２２の内部に配置される揺動軸１５１を中心にアーク電極１２２を各別に揺動又は接触させるものである。すなわち、この揺動は、揺動軸１５１を中心として行われる。揺動軸１５１は、アーク電極１２２の長手方向と直角方向を指しており、本実施形態においては、上部開口１２０の内側に位置している。これにより、上部開口１２０のサイズを縮小化することが可能になる。また、揺動軸１５１が上部開口１２０の内側に位置しているため、電極と隔壁の接触が抑えられ、電極又は隔壁の剥離が生じにくくなる。また、下部開口１１８のサイズが上部開口１２０よりも大きくなることにより、アーク電極１２２の揺動の自由度が大きくなる。第１隔壁の開口のサイズは、上記第２隔壁の開口のサイズよりも、例えば１．２、１．３、１．５、１．７、２．０、４．０、又は５．０倍大きくてもよい。この倍数は、上記いずれかの値以上、又は範囲内であってもよい。この電極駆動機構１２４は、例えば揺動軸１５１を中心として回動自在となるように指示されたアーク電極１２２を適宜の駆動装置により回動させることによって、例えば、図１３に矢印によって示すように揺動させる構成となっている。このとき、電極は歳差運動することができる。即ち、揺動軸１５１を中心として円を描くように振れることができる。

　電極駆動機構１２４は、図１６に示すように、揺動規制板１６１、保持部１６２、Ｒガイド１６３、揺動モータ１６４、及び、進退モータ１６５を備えていることもできる。揺動規制板１６１は、互いに平行に配置された２枚の鋼板からなり、アーク電極１２２に沿って延びてアーク電極１２２と接続された支持板１６１ａと、これに接続されてアーク電極１２２の基部側から先端側に向かって電極の軸線から離間する方向に伸張する揺動位置規制板１６１ｂとを有している。この揺動位置規制板１６１ｂと、保持部１６２とは、Ｒガイド１６３によって互いに連結されている。Ｒガイド１６３は、レール１６３ａおよびスライドブロック１６３ｂからなる。レール１６３ａは、揺動軸１５１を中心とする円弧形状とされており、揺動規制板１６１に取り付けられている。スライドガイド１６３ｂは、レール１６３ａに対して揺動可能に嵌合しており、保持部１６２に取り付けられている。また、揺動規制板１６１には、ラック１６１ｃが形成されており、保持部１６２には、ラック１６１ｃと噛み合うギア１６２ａが設けられている。ラック１６１ａは、レール１６３ａと同心円形状とされている。ギア１６２ａは、揺動モータ１６４によって回転駆動される。揺動規制板１６１は、アーク電極１２２をアーク電極１２２の長手方向に進退動可能に保持している。この保持には、複数のローラ１６５ａが供されている。その一つのローラ１６５ａには、進退モータ１６５が運結されている。

　揺動モータ１６４の駆動により、アーク電極１２２は揺動規制板１６１と一体的に揺動する。この揺動は、揺動軸１５１を中心として行われる。図１６に示すように、揺動軸１５１は、アーク電極１２２の長手方向と直角方向を指しており、さらに平面視において複数のアーク電極１２２で形成される中心位置を中心とする円の周方向を指している。複数のアーク電極１２２を揺動させることにより、複数のアーク電極１２２の先端どうしの電極間距離を調整して電極開度調節可能となっている。

　なお、電極駆動機構１２４は、側壁１０１、第２隔壁１０８に固定されていてもよく、装置上部から吊り下げる構成としてもよい。アーク電極駆動機構１２４は伸縮および/または上下動により、アーク電極１２２の先端部の位置を調整する。さらに鉛直線に対する傾きを調整して、複数のアーク電極１２２のなす角度であるところの電極開度を設定することも可能である。

　電極駆動機構（電極位置設定手段）１２４は、アーク電極１２２を、それらの電極先端間距離Ｄを設定可能として支持する支持部と、この支持部を水平方向に移動可能とする水平移動手段と、複数の支持部およびその水平移動手段を一体として上下方向に移動可能とする上下移動手段と、アーク電極１２２の支持角度を変更可能とする回転角度設定手段とを有するものとされ、支持部においては、アーク電極１２２が揺動軸１５１周りに回転可能に支持され、揺動軸１５１の回転角度を制御する回転手段を有している。

　アーク電極１２２の電極先端間距離Ｄおよび電極位置状態を調節するには、回転角度設定手段によりアーク電極１２２の角度を制御するとともに、水平移動手段により支持部の水平位置を制御する。さらに、水平移動手段により電極中心軸線ＬＬとモールド回転軸線との水平方向位置を制御することができる。また、上下移動手段によって支持部の高さ位置を制御して各電極先端部１２２ａのシリカ粉成形体１０３底部位置に対する高さ位置を制御することができる。同時に、回転角度設定手段によって、各アーク電極１２２の角度をそれぞれ個別に設定してアーク火炎の発生方向（電極中心軸線）ＬＬを鉛直方向から角度ψ１だけ変位するように制御することが可能となる。

　なお、図示しない上下移動手段によって、区画部材（天井）１１０を側壁１０１に対して上下動可能に設定することで、アーク電極先端部１２２ａの高さ位置を制御可能とすることができる。

　次に、本実施形態にかかるシリカガラスルツボの製造方法について説明する。
　まず、回転するモールド１０２の内面にシリカ粉末を堆積し、目的とするシリカガラスルツボの形状に略対応する粉末積層体１０３を形成する。ここで、天然シリカガラスを形成するためのシリカ粉（天然シリカ粉）は、α－石英を主成分とする天然鉱物を粉砕して粉状にすることによって製造することができる。合成シリカガラスを形成するためのシリカ粉（合成シリカ粉）は、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）の気相酸化（乾式合成法）や、シリコンアルコキシド（Ｓｉ（ＯＲ）４）の加水分解（ゾル・ゲル法）などの化学合成による手法によって製造することができる。
　次いで、電極駆動機構１２４および/またはモールド駆動機構１０４により、電極先端を粉末積層体１０３に対向する所定位地に配置する。

　次いで、アーク電力供給前に排気装置１１６を起動し、排気経路１１４を介し、第１隔壁１０６および第２隔壁１０８に挟まれた中間区画内の気体を排気して、この中間区画内を減圧する。その際、下部開口１１８から吸入される気体の排気流量は、上部開口１２０または下部開口１１８の面積より、電極断面積をさしひいた実質の開口面積、排気装置１１６の排気速度、連通路１２１近傍における気体温度などに基づいて調整でき、区画部材１１０の上下において区画部材１１０下側で発生したヒュームの遮断および区画部材１１０上側へのアーク火炎等からの熱的影響を低減可能なように設定することができる。本発明においては、このようなヒュームの遮断と熱的影響の低減をもってエアフロー的な遮断あるいは密閉が可能である。上記の排気を開始後、モールド駆動機構１０４によりモールドの回転駆動を継続しつつ、アーク電極１２２に所定電圧を印加し、アーク放電によってシリカ粉層を熔融し、ガラス化してシリカガラスルツボを製造する。

　図１３の矢印は排気装置１１６を起動した際の気体の流れを概念的に示したものである。上記ガラス化の工程において、シリカ粉層が熔融する際、シリカ粉末の一部は気化してシリカヒュームが発生する。排気により、中間区画の気圧は、下部区画および上部区画内の気圧に対し陰圧となるため、ヒュームを含む気体は、下部開口１１８を介して中間区画に吸入され、側方（径方向）へ移動して排気経路１１４を介し、排気装置１１６によって装置外へ排気される。そのため、ヒュームを含む気体が上部開口１２０を通じて上部区画に侵入することは抑制または抑制できる。また、熔融炉からの熱が上部開口１２０を通じて上部区画に侵入することを防止することができる。

　なお、本発明は、上記で説明した実施形態には限定されない。

　上記第２実施形態の装置では、第１隔壁と第２隔壁をともに、側壁の外周が側壁の内面に規定される平面視した範囲全面に位置する構成としたが、いずれか一方の隔壁の面積を他方の隔壁より小さくしてもよい。

　また、上記実施形態２では、排気経路を第２隔壁から上方に伸びるパイプ状のものとしたが、側壁に排気口をもうけ、排気装置に連通させてもよい。たとえば、側壁の外側に側壁を囲む筒体を設置し、上記筒体と側壁に囲まれる空間を排気経路として用いてもよい

　次に、本実施形態に係るアーク放電熔融設備の作用について説明する。

　本実施形態においては、排気装置１１６による排気、および熔融中の被熔融物から生じる上昇気流によって、下部開口１１８、第１隔壁及び第２隔壁に挟まれた空間、排気口１１２、排気経路１１４へと順に継続的な気流が生じる。これにより、下部区画から生じる熱や塵などは、この気流に乗って排気装置１６からシリカガラスルツボ製造装置外へと排出される。したがって、上部区画の汚染を抑制することができる。

　また、第１隔壁、第２隔壁のいずれか一方が水冷構造であることにより、第１隔壁及び第２隔壁に挟まれた空間を流れる気流の熱によって、第１隔壁、第２隔壁が変形することを回避することができる。

　本実施形態では、アーク放電によって発する熱量の調整を目的として、複数のアーク電極１２２の先端間距離を調節するには、各アーク電極１２２を揺動させればよい。このとき、複数のアーク電極１２２は周知の揺動手段によって揺動させることができる。

　[第３実施形態]
　図１７は、本発明の第３実施形態にかかるシリカガラスルツボの製造装置に関して説明するための概略正断面図であり、図１４中のＩ－Ｉ線視断面図である。図１４は、同じシリカガラスルツボ製造装置の平面図である。第３実施形態は、基本的には第２実施形態と同様の構成を有し、同様の作用効果を示すが、以下の点で異なっている。

　装置室内におけるモールド１０２の上側には、平面視した装置室の略全面（側壁１０１で囲まれた全領域）に略水平な隔壁２０８が設けられ、この隔壁２０８によって装置室内におけるモールド１０２の上側空間が装置室の外部からエアフロー的に遮蔽されている。隔壁２０８は、装置室としてアーク加熱のおこなわれる装置下部区画を加熱をおこなわない装置上部区画から隔離・遮断している。本実施形態では隔２０壁８の外周形状は、側壁１０１の内面の形状によって規定される。

　隔壁２０８は、後述するアーク発生位置となる装置室の中心位置近辺に複数の開口を備える。この開口は、装置室の中心とされるモールド１０２直上に設定された中心点を囲む円周上に一定の間隔で配置されている。この例では、後述するアーク電極１２２の本数に対応して３個の開口が円周上等間隔に配置されている。この開口は、下部区画側の下部開口２１８と、上部区画側の上部開口２２０を備える。上記下部開口２１８は、隔壁２０８が下部区画と接している面と略同じ高さに位置していても良い。上記上部開口２２０は、隔壁２０８が上部区画と接している面と略同じ高さに位置していても良い。

　隔壁２０８は、下部開口２１８と同数の上部開口２２０を備えており、上部開口２２０は、下部開口２１８の上に一定の間隔で配置されている。この隔壁２０８に設定される上部開口２２０が設けられる円周は、下部開口２１８に係る円周の中心からひいた鉛直線上に中心点が置かれてもよく、第１隔壁に設定される円周の半径より大きい半径を有してもよい。また、下部開口２１８と上部開口２２０は、それぞれアーク電極２２２を貫通可能なように相似する位置形状に平面配置される。

　アーク電極１２２を駆動する電極駆動機構１２４は、第２隔壁２０８より上側に配置されている。電極駆動機構１２４は、アーク電極１２２の内部に配置される揺動軸２５１を中心にアーク電極１２２を各別に揺動させるものである。すなわち、この揺動は、揺動軸２５１を中心として行われる。揺動軸２５１は、アーク電極１２２の長手方向と直角方向を指しており、本実施形態においては、上部開口２２０の内側に位置している。これにより、上部開口２２０のサイズを縮小化することが可能になる。また、揺動軸２５１が上部開口２２０の内側に位置しているため、電極と隔壁の接触が抑えられ、電極又は隔壁の剥離が生じにくくなる。また、下部開口２１８のサイズが上部開口２２０よりも大きくなることにより、アーク電極１２２の揺動の自由度が大きくなる。第１隔壁の開口のサイズは、上記第２隔壁の開口のサイズよりも、例えば１．２、１．３、１．５、１．７、２．０、４．０、５．０倍、又は１０倍大きくてもよい。この倍数は、上記いずれかの値以上、又は範囲内であってもよい。この電極駆動機構１２４は、例えば揺動軸２５１を中心として回動自在となるように指示されたアーク電極１２２を適宜の駆動装置により回動させることによって、例えば、図１７に矢印によって示すように揺動させる構成となっている。このとき、電極は歳差運動することができる。即ち、揺動軸２５１を中心として円を描くように振れることができる。

　電極駆動機構１２４は、図１８に示すように、揺動規制板１６１、保持部１６２、Ｒガイド１６３、揺動モータ１６４、及び、進退モータ１６５を備えていることもできる。揺動規制板１６１は、互いに平行に配置された２枚の鋼板からなり、アーク電極１２２に沿って延びてアーク電極１２２と接続された支持板１６１ａと、これに接続されてアーク電極１２２の基部側から先端側に向かって電極の軸線から離間する方向に伸張する揺動位置規制板１６１ｂとを有している。この揺動位置規制板１６１ｂと、保持部１６２とは、Ｒガイド１６３によって互いに連結されている。Ｒガイド１６３は、レール１６３ａおよびスライドブロック１６３ｂからなる。レール１６３ａは、揺動軸２５１を中心とする円弧形状とされており、揺動規制板１６１に取り付けられている。スライドガイド１６３ｂは、レール１６３ａに対して摺動可能に嵌合しており、保持部１６２に取り付けられている。また、揺動規制板１６１には、ラック１６１ｃが形成されており、保持部１６２には、ラック１６１ｃと噛み合うギア１６２ａが設けられている。ラック１６１ａは、レール１６３ａと同心円形状とされている。ギア１６２ａは、揺動モータ１６４によって回転駆動される。揺動規制板１６１は、アーク電極１２２をアーク電極１２２の長手方向に進退動可能に保持している。この保持には、複数のローラ１６５ａが供されている。その一つのローラ１６５ａには、進退モータ１６５が運結されている。

　揺動モータ１６４の駆動により、アーク電極１２２は揺動規制板１６１と一体的に揺動する。この揺動は、揺動軸２５１を中心として行われる。図１８に示すように、揺動軸２５１は、アーク電極１２２の長手方向と直角方向を指しており、さらに平面視において複数のアーク電極１２２で形成される中心位置を中心とする円の周方向を指している。複数のアーク電極１２２を揺動させることにより、複数のアーク電極１２２の先端どうしの電極間距離を調整して電極開度調節可能となっている。

　次に、本実施形態にかかるシリカガラスルツボの製造方法について説明する。
　まず、回転するモールド１０２の内面にシリカ粉末を堆積し、目的とするシリカガラスルツボの形状に略対応する粉末積層体１０３を形成する。ここで、天然シリカガラスを形成するためのシリカ粉（天然シリカ粉）は、α－石英を主成分とする天然鉱物を粉砕して粉状にすることによって製造することができる。合成シリカガラスを形成するためのシリカ粉（合成シリカ粉）は、四塩化珪素（ＳｉＣｌ_４）の気相酸化（乾式合成法）や、シリコンアルコキシド（Ｓｉ（ＯＲ）_４）の加水分解（ゾル・ゲル法）などの化学合成による手法によって製造することができる。
　次いで、電極駆動機構１２４および/またはモールド駆動機構１０４により、電極先端を粉末積層体１０３に対向する所定位地に配置する。

　次いで、アーク電力供給前に排気装置１１６を起動すると、排気経路１１４を介して排気される。その後、モールド駆動機構１０４によりモールドの回転駆動を継続しつつ、アーク電極１２２に所定電圧を印加し、アーク放電によってシリカ粉層を熔融し、ガラス化してシリカガラスルツボを製造する。

　図１７の矢印は排気装置１１６を起動した際の気体の流れを概念的に示したものである。上記ガラス化の工程において、シリカ粉層が熔融する際、シリカ粉末の一部は気化してシリカヒュームが発生する。排気により、下部区画の気圧は、上部区画内の気圧に対し陰圧となるため、ヒュームを含む気体は、側方（径方向）へ移動して排気経路１１４を介し、排気装置１１６によって装置外へ排気される。そのため、ヒュームを含む気体が開口を通じて上部区画に侵入することは防止または抑制できる。また、熔融炉からの熱が開口を通じて上部区画に侵入することを抑制することができる。

　なお、本考案は、上記で説明した実施形態には限定されない。

　排気経路は隔壁から上方に伸びるパイプ状のものでもよく、又は、側壁に排気口をもうけ、排気装置に連通させてもよい。たとえば、側壁の外側に側壁を囲む筒体を設置し、上記筒体と側壁に囲まれる空間を排気経路として用いてもよい

　本実施形態においては、排気装置１１６による排気、および熔融中の被熔融物から生じる上昇気流によって、下部区画、排気口１１２、排気経路１１４へと順に継続的な気流が生じる。これにより、下部区画から生じる熱や塵などは、この気流に乗って排気装置１１６からシリカガラスルツボ製造装置外へと排出される。したがって、上部区画の汚染を防止することができる。

　また、隔壁２０８が水冷構造であることにより、気流の熱によって、隔壁２０８が変形することを回避することができる。

　本発明に係るシリカガラスルツボ製造装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本考案に係るシリカガラスルツボ製造装置の各部の具体的な構成は、種々に設定変更自在である。

１　シリカガラスルツボ製造装置
１０　モールド
１１　シリカ粉成形体
１３　炭素電極
１５　隔壁
１５ａ　上面（主面）
１５ｂ　下面（主面）
１６　貫通孔
３０，４０　閉塞手段
３１　閉塞平板
３２　挿入孔
３３　突出ピン（規制手段）
５０　傘状の筒状体（閉塞手段）
５１　挿入孔
１０１　側壁
１０２　モールド
１０３　シリカ粉末積層体
１０４　モールド駆動機構
１０６　第１隔壁
１０８　第２隔壁
１１０　区画部材
１１２　排気口
１１４　排気経路
１１６　排気装置
１１８　下部開口
１２０　上部開口
１２１　連通路
１２２　アーク電極
１２４　電極駆動機構
１２６　弾性部材
１５１　揺動軸
２０８　隔壁
２１８　下部開口
２２０　上部開口
２５１　揺動軸

Claims

　アーク放電によってシリカ粉成形体を加熱熔融してシリカガラスルツボを製造するためのシリカガラスルツボ製造装置であって、
　シリカ粉成形体を保持するためのモールドと、
　アーク放電を発生させるための棒状に形成された複数の電極と、
　前記モールドの上方に配された区画部材と、
　を備え、
　　前記区画部材には、前記区画部材によって隔てられた上部区画および下部区画の間を粉塵またはヒュームの通過を抑制しつつ連通させる連通部が設けられており、
　　前記電極が、前記連通部に挿通されると共に、前記モールドに向けて延び、さらに、前記下部区画内において電極先端が移動可能に配されている、
　シリカガラスルツボ製造装置。
　前記区画部材が、前記モールドの上方に配された板状の隔壁であり、
　前記連通部が、
　　前記隔壁をその厚さ方向に貫通する貫通孔と、
　　前記貫通孔を閉塞する閉塞手段と、
　　前記閉塞手段を貫通する挿入孔と、
　を有し、
　前記電極が、前記貫通孔および前記挿入孔に挿通されると共に、前記モールドに向けて延び、さらに、前記貫通孔内および前記挿入孔内において前記隔壁の面方向に沿って移動可能に配されており、
　前記挿入孔が、前記閉塞手段による前記貫通孔の閉塞状態を保持しながら、前記電極の移動に追従して前記隔壁の面方向に沿って移動可能に配されている、
　請求項１に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記閉塞手段が、前記隔壁の主面上に配された閉塞平板からなり、
　前記挿入孔が、前記閉塞平板の厚さ方向に貫通して形成されている、
　請求項２に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記閉塞手段が、前記隔壁の主面上に複数積層された閉塞平板からなり、
　下層側の前記閉塞平板の前記挿入孔は、前記貫通孔内における前記電極の移動方向に沿った長さが、当該下層側の前記閉塞平板よりも上層側の前記閉塞平板の前記挿入孔よりも大きい、請求項３に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記上層側の閉塞平板が前記下層側の閉塞平板に対して相対的に移動する移動範囲を規制する規制手段をさらに備える、
　請求項４に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記閉塞手段が、頂部に前記挿入孔を有する弾性変形可能な傘状の筒状体からなり、
　前記傘状の筒状体の下側の開口が、前記挿入孔の開口面積よりも大きく形成されており、かつ前記貫通孔を囲繞するように前記隔壁の主面に配されている、
　請求項２に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記下部区画には前記モールドが設置されており、
　前記上部区画には前記電極駆動機構が設置されており、
　前記区画部材が、下部区画と上部区画とを隔てる方向に互いに間隔をあけて配置された、下部区画側の第１隔壁と、上部区画側の第２隔壁とを有し、
　前記連通部が、前記第１隔壁及び第２隔壁それぞれに一以上設けられている、前記電極が貫通する開口を有し、
　前記第１隔壁の開口は、前記第２隔壁の開口よりも大きい、
　請求項１に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記第２隔壁の開口の内面を覆うように弾性部材が設置されている、
　請求項７に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記複数の電極の内部に位置する揺動軸を中心に各別に揺動又は接触させる揺動手段をさらに備え、
　前記複数の電極は、揺動により互いの先端どうしが接近及び離間可能とされている、
　請求項７に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記揺動軸が、前記第２隔壁の開口の内側に位置する、
　請求項９に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記第１隔壁の開口は、前記第２隔壁の開口よりも１．２倍大きい、
　請求項７に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記隔壁は、前記モールドに対して接近離間可能とされている、
　請求項７に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記第１隔壁及び前記第２隔壁の少なくとも一方は、中空水冷構造とされている、
　請求項７に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　排気経路及び前記排気経路から排気する排気手段をさらに備える、
　請求項７に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記下部区画には前記モールドが設置されており、
　前記上部区画には前記電極駆動機構が設置されており、
　前記区画部材には、前記電極が貫通する一以上の開口が設けられ、
　前記複数の電極の内部に位置する揺動軸を中心に各別に揺動又は接触させる揺動手段を備え、
　前記複数の電極は、揺動により互いの先端どうしが接近及び離間可能とされており、
　前記揺動軸は前記区画部材における前記上部区画側の開口の内側に位置する、
　請求項１に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記区画部材の前記開口において、下部区画側の開口のサイズが、上部区画側の開口のサイズよりも大きい、
　請求項１５に記載のシリカガラスルツボ製造装置。
　前記複数のアーク電極は、その長手方向に揺動可能である、
請求項１５に記載のシリカガラスルツボ製造装置。