ガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉
【課題】未焼結部を無くすとともに、種棒の過度の加熱を防止して引き伸びを無くすことができるガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉を提供する。
【解決手段】ガラス母材を製造する焼結炉１０によれば、位置調整可能な下部治具２２を有する遮熱治具２０を直接出発種棒３に固定して、下部治具２２をガラス微粒子堆積体１上部のテーパ部２近傍に配置した。これにより、ヒータ１２からの熱が出発種棒３へ伝わらないように遮熱できるので、出発種棒３の引き伸びを確実に防止することができる。また、ガラス微粒子堆積体１の上部をヒータ１２に近づけることができるので、ガラス微粒子堆積体１の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。また、下部治具２２は、ガラス微粒子堆積体１の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体１に接触することなく、ガラス微粒子堆積体１毎に遮熱板の位置調整を行うことができる。
【解決手段】ガラス母材を製造する焼結炉１０によれば、位置調整可能な下部治具２２を有する遮熱治具２０を直接出発種棒３に固定して、下部治具２２をガラス微粒子堆積体１上部のテーパ部２近傍に配置した。これにより、ヒータ１２からの熱が出発種棒３へ伝わらないように遮熱できるので、出発種棒３の引き伸びを確実に防止することができる。また、ガラス微粒子堆積体１の上部をヒータ１２に近づけることができるので、ガラス微粒子堆積体１の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。また、下部治具２２は、ガラス微粒子堆積体１の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体１に接触することなく、ガラス微粒子堆積体１毎に遮熱板の位置調整を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス微粒子堆積体を加熱炉内で加熱焼結させるガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス母材を製造する焼結炉には、例えば、特許文献１に記載されているようなものが知られている。図８に示すように、焼結炉である焼結装置１００は、蓋１０９を有する炉心管１０６と、炉心管１０６の周囲に配置され熱源１０４を有する加熱炉１０５とを備えている。焼結装置１００は、種棒である出発棒１１２にガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体である多孔質ガラス母材１１１を炉心管１０６内に挿入して、多孔質ガラス母材１１１を回転させながら降下させて加熱炉１０５により焼結させる。焼結装置１００は、炉心管１０６の下端にＨｅガス等を供給する不活性ガス導入管１０２を備え、炉心管１０６の上方に排気装置１０８を備えている。
【０００３】
上記焼結装置１００では、多孔質ガラス母材１１１の上方に上部熱遮蔽具１０７を設置して、多孔質ガラス母材１１１の焼結完了部位１１６である下方に下部熱遮蔽具１０３が設置されている。上部熱遮蔽具１０７は多孔質ガラス母材１１１の上方のコーン体１１３に載っており、下部熱遮蔽具１０３は炉心管１０６に固定されている。上部熱遮蔽具１０７及び下部熱遮蔽具１０３は、石英ガラスからなり、多孔質ガラス母材１１１の上下に設置されることで、コーン体１１３からの輻射熱の逃散を制御して炉心管１０６の温度ムラや自然対流を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１９５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多孔質ガラス母材１１１を焼結させる工程では、熱がうまく伝わらなかったり散逸することにより多孔質ガラス母材１１１の上部が未焼結となったり、逆に必要以上に熱せられることにより出発棒１１２が引き伸ばされることがある。多孔質ガラス母材１１１の上端部が未焼結であると、焼結部との収縮の違いにより割れが入り、多孔質ガラス母材１１１が落下してしまうことがある。また、後工程の線引き工程で未焼結部分が焼結され、多孔質ガラス母材１１１が線引き炉内で曲がったりする。また、未焼結部のスス粉が落下して焼結部に付着することで線引き時に断線することもある。その他、火炎研磨時にも、未焼結部と焼結部の境界で、熱膨張率の差により割れて落下するなどの問題が生じる。
【０００６】
また、必要以上に多孔質ガラス母材１１１の上部が熱せられると、出発棒１１２に過度に熱が加わり、出発棒１１２が引き伸ばされる。出発棒１１２に引き伸びが生じると、多孔質ガラス母材１１１の曲がりや落下などの問題が生じる。なお、多孔質ガラス母材１１１は、大型化の傾向にあり、重量が重くなって出発棒１１２の引き伸びが発生し易くなっている。
【０００７】
特許文献１に記載の焼結装置１００では、上部熱遮蔽具１０７によりコーン体１１３からの輻射熱の逃散を制御しているが、多孔質ガラス母材１１１を炉心管１０６内へ挿着する前に、少なくとも上部熱遮蔽具１０７を多孔質ガラス母材１１１の上方から貫入してコーン体１１３に載せる必要がある。この取付け作業時に、熱遮蔽具１０７とスス体が接触するため、多孔質ガラス母材１１１を傷付けるなどの不具合が生じる可能性がある。
【０００８】
また、上記焼結装置１００では、多孔質ガラス母材１１１によって熱遮蔽具１０７の設置位置が固定されてしまい、ヒートゾーンに対する熱遮蔽具１０３，１０７の位置調整が母材毎にはできないので、焼結時の出発棒１１２の引き伸びや多孔質ガラス母材１１１の上端部の未焼結の防止を完全に解決するのは難しい。
【０００９】
本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、未焼結部を無くすとともに、種棒の過度の加熱を防止して引き伸びを無くすことができるガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決することができる本発明に係るガラス母材の製造方法は、出発種棒にガラス微粒子を堆積させ、種棒部、テーパ状ガラス微粒子堆積部、ガラス微粒子定常堆積部からなるガラス微粒子堆積体をヒートゾーンからの熱により加熱焼結させるガラス母材の製造方法であって、前記ガラス微粒子堆積体上部の前記テーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に、前記ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整が可能な遮熱治具を配置することにより、前記ヒートゾーン及び前記ガラス母材から前記種棒部へ伝わる熱を遮熱しながら、前記ガラス微粒子堆積体を焼結することを特徴としている。
【００１１】
このように構成されたガラス母材の製造方法によれば、位置調整可能な遮熱治具をガラス微粒子堆積体上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に配置するので、種棒部をヒートゾーンぎりぎりまで近づけても種棒部側へ伝わる熱を遮熱できる。これにより、種棒部の引き伸びを確実に防止できるとともに、ガラス微粒子堆積体の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。また、遮熱治具は、ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体に接触することなく、ガラス微粒子堆積体毎に遮熱治具の位置調整を行うことができる。
【００１２】
上記課題を解決することができる本発明に係るガラス母材を製造する焼結炉は、出発種棒にガラス微粒子を堆積させ、種棒部、テーパ状ガラス微粒子堆積部、ガラス微粒子定常堆積部からなるガラス微粒子堆積体を収容する炉心管と、前記ガラス微粒子堆積体を加熱焼結させる加熱炉と、を有し、前記ガラス微粒子堆積体上部の前記テーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に、前記ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整が可能な遮熱治具を設けたことを特徴としている。
【００１３】
このように構成されたガラス母材を製造する焼結炉によれば、位置調整可能な遮熱治具をガラス微粒子堆積体上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に配置したので、種棒部をヒートゾーンぎりぎりまで近づけても種棒部側へ伝わる熱を遮熱できる。これにより、種棒部の引き伸びを確実に防止することができる。また、ガラス微粒子堆積体の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。また、遮熱治具は、ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体に接触することなく、ガラス微粒子堆積体毎に遮熱治具の位置調整を行うことができる。
【００１４】
前記ガラス母材を製造する焼結炉において、前記遮熱治具は、前記炉心管又は前記種棒部に固定されていることが好ましい。
【００１５】
前記構成のガラス母材を製造する焼結炉によれば、遮熱治具は、例えば、炉心管の一部である上蓋や種棒部を嵌合させる支持棒、嵌合部、又は種棒部自体に固定され、ガラス微粒子堆積体自体には接触することがないので、ガラス微粒子堆積体を傷付けるなどの不具合を確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉によれば、位置調整可能な遮熱治具をガラス微粒子堆積体上部のテーパ上部近傍に配置するので、遮熱治具をテーパ状ガラス微粒子堆積部と種棒部との間の最適な位置に調整することができる。したがって、種棒部をヒートゾーンぎりぎりまで近づけても種棒部側へ伝わる熱を遮熱治具で確実に遮熱することができ、種棒部の引き伸びを確実に防止できるとともに、ガラス微粒子堆積体の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。
【００１７】
また、遮熱治具は、ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体に接触することなく、ガラス微粒子堆積体毎に遮熱治具の位置調整を行うことができるとともに、ガラス微粒子堆積体を傷付けるなどの不具合を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るガラス母材を製造する焼結炉の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】図１の遮熱治具周辺の要部拡大図である。
【図３】図２の下部治具の嵌合前の状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】図２の下部治具の嵌合後の状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】図２の下部治具の変形例を示し、（ａ）は嵌合前の平面図、（ｂ）は嵌合後の平面図である。
【図６】図２の上部治具であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明に係るガラス母材を製造する焼結炉の第２実施形態を示す遮熱治具周辺の要部拡大図である。
【図８】従来のガラス母材の焼結炉を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉の実施形態について、図１〜図７を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態であるガラス母材を製造する焼結炉１０は、上部を蓋部１３により閉塞され、出発種棒３にガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体１を収容する炉心管１１と、炉心管１１の外周側にガラス微粒子堆積体１を加熱焼結させる熱源であるヒータ１２とを備えている。
【００２１】
ガラス微粒子堆積体１は、円柱状のガラス微粒子定常堆積部４と、ガラス微粒子定常堆積部４の上下端部にテーパ状ガラス微粒子堆積部２，５と、上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部部分でガラス微粒子が堆積されていない種棒部８と、を有し、連結部材１４によって炉心管１１内に吊り下げられている。炉心管１１の下部には、Ｈｅガス等の不活性ガスを供給するガス供給部１５と、上部にガス排出部１６を備えている。
【００２２】
図２に示すように、焼結炉１０は、ガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２近傍に、該ガラス微粒子堆積体１の長手方向の位置調整が可能なカーボン製の遮熱治具２０を備えている。遮熱治具２０は、出発種棒３の所定位置に固定される上部治具２１と、遮熱機能を有する円板状の下部治具２２と、３本の吊りボルト２３と、各吊りボルト２３に螺合された調整ナット２６Ａ，２６Ｂと、から構成されている。上部治具２１を固定する出発種棒３の中間部には、上部治具２１を係合する種棒段部７を有している。
【００２３】
遮熱治具２０の外径Ｄ１は、炉心管１１の内径をＤ０とすると、０．３Ｄ０＜Ｄ１＜０．９８Ｄ０の範囲内に収まる外径寸法に設定されている。例えば、内径Ｄ０が２１０ｍｍであると、略外径Ｄ１は、６３ｍｍ〜２０６ｍｍの範囲内に設定される。遮熱治具２０の高さＨ１は、下部治具２２の位置Ｈ０が出発種棒３の上端から例えば３００ｍｍであると、約２００ｍｍ程度に設定される。
【００２４】
図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、下部治具２２は、切欠部２７を有する第１遮熱板２４と、第１遮熱板２４に嵌合する第２遮熱板２５と、から構成されている。第１遮熱板２４は、その中央部に種棒部８が貫通する種棒貫通孔２８を有し、種棒部８への取り付け時用の切欠部２７と、吊りボルト２３を挿通する３つのボルト貫通孔２９とを有している。切欠部２７は、種棒部８への取り付け時に、第２遮熱板２５を取り外すことで、この切欠部２７から種棒部８を種棒貫通孔２８内に配置させるためのものであり、両端縁に嵌合用の第１段差部２４Ａを有している。
【００２５】
第２遮熱板２５は、第１遮熱板２４の切欠部２７の上方から嵌合させることで切欠部２７を覆うような、例えば扇形状となっている。切欠部２７の切欠形状は、扇形状に限らず、例えば、図５（ａ）のように、切欠部２７が略長方形であっても良い。第２遮熱板２５は、第１遮熱板２４上の切欠部２７の両端部に載るように切欠部２７より幅広に形成され、両端縁に第２段差部２５Ａを有している。この第２段差部２５Ａが第１遮熱板２４の第１段差部２４Ａに嵌め合わされることで、第２遮熱板２５が第１遮熱板２４に固定される。
【００２６】
なお、第１段差部２４Ａの一部に凹部２４Ｂを作成し、第２段差部２５Ａと嵌め合わせる際、この凹部２４Ｂに相当する第２段差部２５Ａの位置に凸部２５Ｂを作成することにより、第２遮熱板２５が滑り落ちることのないように固定することができる。この凹凸部２４Ｂ，２５Ｂの位置は、図３（ａ）に示すような切欠部２７の端部に作成しても良いし、図５（ａ）に示すような切欠部２７の中央部付近にあっても良い。中央部付近であれば、前後方向にも固定できるので、より強固に固定することができる。
【００２７】
切欠部２７が扇形状の場合、第１遮熱板２４の切欠部２７の切欠角度θ１は、例えば１３０°程度であり、第２遮熱板２５の中心角度θ２は、切欠角度θ１より広角（θ２＞θ１）の例えば、１３５°〜１４０°の範囲に設定される。
【００２８】
図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１遮熱板２４上に第２遮熱板２５を嵌合させた状態では、円形の種棒貫通孔２８が形成され、切欠部２７が完全に覆われる。下部治具２２の外径Ｄ２は、遮熱治具２０の外径Ｄ１に等しく、種棒貫通孔２８の内径Ｄ３との比Ｄ２／Ｄ３は、１．２５＜Ｄ２／Ｄ３＜５となる範囲内に設定され、好ましくは３≦Ｄ２／Ｄ３≦４が最適である。例えば、外径Ｄ２が２００ｍｍであると、種棒貫通孔２８の内径Ｄ３は、約５０ｍｍ〜６６ｍｍの範囲内に設定される。
【００２９】
図６（ａ）に示すように、上部治具２１は、３方に延設され、各々先端部近傍にボルト貫通孔３３を有する３本の連結片３１と、出発種棒３に直接固定するための取付孔３２を中心に有している。各連結片３１の両側には、熱の逃げ空間が形成されており、種棒部８付近に熱がこもらず、炉心管１１の上方にヒータ１２からの熱を逃がすようになっている。図６（ｂ）に示すように、取付孔３２は、上側が小径で下側が大径である取付孔段部３４を有しており、この取付孔段部３４が上記出発種棒３の種棒段部７に係合することで、遮熱治具２０が出発種棒３の所定位置に固定される。
【００３０】
次に、遮熱治具２０のガラス微粒子堆積体１への取り付け手順を説明する。
【００３１】
（遮熱治具の組立）
図２〜図６に示すように、先ず、下部治具２２の第１遮熱板２４の下方側から３本の吊りボルト２３を貫入させる。次に、第１調整ナット２６Ａを各吊りボルト２３に螺合させ、上部治具２１のボルト貫通孔３３に吊りボルト２３を貫入させる。さらにその後、第２調整ナット２６Ｂを各吊りボルト２３に螺合させる。調整ナット２６Ａ，２６Ｂの螺合位置は、遮熱治具２０を出発種棒３に係合させたときに、下端の第１遮熱板２４がガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部近傍に配置されるように調整される。
【００３２】
（遮熱治具の取付）
次に、組み立てた遮熱治具２０を持ち上げ、第２遮熱板２５を外した状態で上部治具２１の取付孔３２に下方側から種棒部８の上端部６を挿入させる。ガラス微粒子堆積体１は重いため、これを連結部材１４にセットする際、バランサーなどで種棒部８を保持しながらセットする必要があるが、このとき、第１遮熱板２４の切欠部２７を種棒部８側に向けて、第１遮熱板２４をガラス微粒子堆積体１に接触させないように種棒部８側に移動させる。これにより、種棒部８の下方を、バランサーなどでガラス微粒子堆積体１を保持した状態でも、第１遮熱板２４の切欠部２７から種棒貫通孔２８内に配置させることができる。その後、遮熱治具２０をガラス微粒子堆積体１のガラス微粒子定常堆積部４側に下降させることで、上部治具２１が出発種棒３の種棒段部７に係合する。
【００３３】
このとき、ガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２と種棒部８との境界部分に、第１遮熱板２４が水平に配置されるように３組の調整ナット２６Ａ，２６Ｂを調整して位置決めする。最後に、第１遮熱板２４上に第２遮熱板２５を嵌合させることで、遮熱治具２０の取付けが完了する。
【００３４】
（ガラス微粒子堆積体の取付）
この後、遮熱治具２０を取り付けたガラス微粒子堆積体１を連結部材１４に連結し、焼結炉１０内に吊り下げる。
【００３５】
次に、ガラス母材の製造方法として、ガラス微粒子堆積体の焼結工程について説明する。
【００３６】
（ガラス微粒子堆積体の焼結工程）
ヒータ１２により炉心管１１内を約１６００℃に加熱することで、ガラス微粒子堆積体１を焼結して透明化する。このとき、ガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２と種棒部８との境界部分に、遮熱治具２０の下部治具２２が配置される。これにより、ヒータ１２及び透明化されたガラス母材などから種棒部８へ伝わる熱を遮熱しながら、ガラス微粒子堆積体１を焼結する。
【００３７】
これにより、ヒータ１２の熱による出発種棒３の引き伸びを確実に防止することができるとともに、ガラス微粒子堆積体１上部の未焼結部の領域を小さくすることができる。また、遮熱治具２０の下部治具２２は、ガラス微粒子堆積体１の長手方向に調整ナット２６によって位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体１に接触することなく、各々ガラス微粒子堆積体１毎に下部治具２２の位置調整ができる。
【００３８】
上述したように本実施形態のガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉によれば、位置調整可能な下部治具２２を有する遮熱治具２０を直接種棒部８に固定して、下部治具２２をガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部近傍に配置した。これにより、下部治具２２の上方側へ、ヒータ１２などからの熱が種棒部８へ伝わらないように遮熱できるので、種棒部８の引き伸びを確実に防止することができる。また、下部治具２２の下方側では、テーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部をヒートゾーンに近づけることができるので、ガラス微粒子堆積体１の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。
【００３９】
また、下部治具２２は、ガラス微粒子堆積体１の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体１に接触させることなく、ガラス微粒子堆積体１毎に最適な位置へ、遮熱板の位置調整を行うことができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態であるガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉を図７に基づいて説明する。なお、上記第１実施形態と同一構成の部材には同一符号を付すことで、詳細な説明は省略する。また、遮熱治具の組立と焼結工程は第１実施形態と同じなので説明は省略する。
【００４１】
（遮熱治具の取付）
図７に示すように、第２実施形態の焼結炉４０は、遮熱治具５０が出発種棒３を接続する連結部材４１に固定される点が第１実施形態と異なっている。遮熱治具５０は、連結部材４１が炉心管１１内に貫入される前に、予め連結部材４１に固定される。上部治具５１は、取付孔５２が段部を有さないストレート孔である以外は第１実施形態と同じ構成である。連結部材４１は、遮熱治具５０を係合する係止部４２を有している。上部治具５１の取付孔５２が連結部材４１の上方から係止部４２に係合される。
【００４２】
（ガラス微粒子堆積体の取付）
本実施形態の焼結炉４０は、予め遮熱治具５０が連結部材４１に固定されている状態で、ガラス微粒子堆積体１を炉心管１１内に吊り下げる。即ち、下部治具２２の第２遮熱板２５は外れており、連結部材４１に出発種棒３と一体のガラス微粒子堆積体１が連結され、炉心管１１内に吊り下げられる。
【００４３】
このとき、ガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２と種棒部８との境界部分は、予め炉心管１１内に係合されている第１遮熱板２４の切欠部２７付近に配置される。第１遮熱板２４がガラス微粒子堆積体１に接触せず、且つ境界部分に正確に配置されるように、３組の調整ナット２６Ａ，２６Ｂによって位置調整を行う。最後に、第１遮熱板２４上に第２遮熱板２５を嵌合させて、焼結前のガラス微粒子堆積体１の取付けが完了する。
【００４４】
ガラス微粒子堆積体１の取り外し時は、第２遮熱板２５を取り外すことができるので、遮熱治具５０を取り付けたままの状態で、ガラス微粒子堆積体１を連結部材４１から取り外すことができる。
【００４５】
遮熱治具５０の寸法は、焼結炉４０及びガラス微粒子堆積体１によって決まる。例えば、下部治具２２の位置Ｈ０が出発種棒３の上端から３００ｍｍであると、遮熱治具５０の高さＨ１は、約４００ｍｍ程度となる。それ以外の寸法は、第１実施形態と同じなので説明は省略する。
【００４６】
上述したように第２実施形態のガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉によれば、位置調整可能な下部治具２２を有する遮熱治具５０を連結部材４１に固定して、下部治具２２をガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部近傍に配置した。これにより、下部治具２２の上方側へ、ヒータ１２などからの熱が種棒部８へ伝わらないように遮熱できるので、種棒部８の引き伸びを確実に防止することができる。また、下部治具２２の下方側では、ガラス微粒子堆積体１の上部をヒートゾーンに近づけることができるので、ガラス微粒子堆積体１の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。
【００４７】
また、下部治具２２は、ガラス微粒子堆積体１の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体１に接触させることなく、ガラス微粒子堆積体１毎に最適な位置へ、下部治具２２の位置調整を行うことができる。
【００４８】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００４９】
例えば、上記実施形態では焼結工程について説明したが、線引工程での線引炉にも適用することができる。また、遮熱治具の取付位置は、出発種棒や連結部材以外に、焼結炉の炉心管や蓋部であっても良い。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明に係るガラス母材の製造方法の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
【００５１】
使用焼結炉の内径Ｄ０：２１０ｍｍ
使用多孔質ガラス母材：外径１８０ｍｍのガラス微粒子堆積体
焼結温度：１６００℃
（実施例）
使用遮熱治具：出発種棒に直接固定するカーボン製タイプ（第１実施形態を参照）
遮熱治具の外径Ｄ１：２００ｍｍ
遮熱治具の高さＨ１：２２０ｍｍ
下部治具の位置Ｈ０：出発種棒の上端から３２０ｍｍ
下部治具の外径Ｄ２：２００ｍｍ、内径Ｄ３：５５ｍｍ
（比較例）
使用遮熱治具：なし
【００５２】
遮熱治具を取り付けた状態で、１ヶ月間ガラス微粒子堆積体を焼結炉内で焼結した実施例と、遮熱治具を取り付けない状態で、１ヶ月間ガラス微粒子堆積体を焼結炉内で焼結した比較例とで、焼結、線引き及び火研時に不良事態（母材の落下、母材上端の偏芯、ファイバ断線、母材クラック）が発生する頻度を集計した。結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１に示すように、実施例では、母材の落下及び母材クラックが全く発生しなかった。また、母材上端の偏芯及びファイバ断線も低く抑えることができた。これは、遮熱治具の下部治具より下方側では、下部治具を最適な位置に調整できたことにより、ガラス微粒子堆積体の上端部が確実に焼結され、また、下部治具より上方側へは、遮熱治具により遮熱されたため、種棒部の引き伸びが抑えられたことによると推察できる。なお、上記第２実施形態に記載の遮熱治具を使用した場合も、ほぼこれと同じ結果が得られた。
【００５５】
これに対して比較例では、母材の落下及び母材クラックが発生しており、母材上端の偏芯及びファイバ断線も実施例の発生頻度に比べて１０倍以上多く発生していることがわかる。したがって、遮熱治具を取り付けることによる顕著な効果を確認することができた。
【符号の説明】
【００５６】
１…ガラス微粒子堆積体、２…テーパ状ガラス微粒子堆積部、３…出発種棒、８…種棒部、１０，４０…焼結炉、１１…炉心管、１２…ヒータ、１４，４１…連結部材、２０，５０…遮熱治具、２１，５１…上部治具、２２…下部治具、２３…吊りボルト、２４…第１遮熱板、２５…第２遮熱板、２６…調整ナット、２７…切欠部、２８…種棒貫通孔、３１…連結片、３２，５２…取付孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス微粒子堆積体を加熱炉内で加熱焼結させるガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス母材を製造する焼結炉には、例えば、特許文献１に記載されているようなものが知られている。図８に示すように、焼結炉である焼結装置１００は、蓋１０９を有する炉心管１０６と、炉心管１０６の周囲に配置され熱源１０４を有する加熱炉１０５とを備えている。焼結装置１００は、種棒である出発棒１１２にガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体である多孔質ガラス母材１１１を炉心管１０６内に挿入して、多孔質ガラス母材１１１を回転させながら降下させて加熱炉１０５により焼結させる。焼結装置１００は、炉心管１０６の下端にＨｅガス等を供給する不活性ガス導入管１０２を備え、炉心管１０６の上方に排気装置１０８を備えている。
【０００３】
上記焼結装置１００では、多孔質ガラス母材１１１の上方に上部熱遮蔽具１０７を設置して、多孔質ガラス母材１１１の焼結完了部位１１６である下方に下部熱遮蔽具１０３が設置されている。上部熱遮蔽具１０７は多孔質ガラス母材１１１の上方のコーン体１１３に載っており、下部熱遮蔽具１０３は炉心管１０６に固定されている。上部熱遮蔽具１０７及び下部熱遮蔽具１０３は、石英ガラスからなり、多孔質ガラス母材１１１の上下に設置されることで、コーン体１１３からの輻射熱の逃散を制御して炉心管１０６の温度ムラや自然対流を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１９５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多孔質ガラス母材１１１を焼結させる工程では、熱がうまく伝わらなかったり散逸することにより多孔質ガラス母材１１１の上部が未焼結となったり、逆に必要以上に熱せられることにより出発棒１１２が引き伸ばされることがある。多孔質ガラス母材１１１の上端部が未焼結であると、焼結部との収縮の違いにより割れが入り、多孔質ガラス母材１１１が落下してしまうことがある。また、後工程の線引き工程で未焼結部分が焼結され、多孔質ガラス母材１１１が線引き炉内で曲がったりする。また、未焼結部のスス粉が落下して焼結部に付着することで線引き時に断線することもある。その他、火炎研磨時にも、未焼結部と焼結部の境界で、熱膨張率の差により割れて落下するなどの問題が生じる。
【０００６】
また、必要以上に多孔質ガラス母材１１１の上部が熱せられると、出発棒１１２に過度に熱が加わり、出発棒１１２が引き伸ばされる。出発棒１１２に引き伸びが生じると、多孔質ガラス母材１１１の曲がりや落下などの問題が生じる。なお、多孔質ガラス母材１１１は、大型化の傾向にあり、重量が重くなって出発棒１１２の引き伸びが発生し易くなっている。
【０００７】
特許文献１に記載の焼結装置１００では、上部熱遮蔽具１０７によりコーン体１１３からの輻射熱の逃散を制御しているが、多孔質ガラス母材１１１を炉心管１０６内へ挿着する前に、少なくとも上部熱遮蔽具１０７を多孔質ガラス母材１１１の上方から貫入してコーン体１１３に載せる必要がある。この取付け作業時に、熱遮蔽具１０７とスス体が接触するため、多孔質ガラス母材１１１を傷付けるなどの不具合が生じる可能性がある。
【０００８】
また、上記焼結装置１００では、多孔質ガラス母材１１１によって熱遮蔽具１０７の設置位置が固定されてしまい、ヒートゾーンに対する熱遮蔽具１０３，１０７の位置調整が母材毎にはできないので、焼結時の出発棒１１２の引き伸びや多孔質ガラス母材１１１の上端部の未焼結の防止を完全に解決するのは難しい。
【０００９】
本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、未焼結部を無くすとともに、種棒の過度の加熱を防止して引き伸びを無くすことができるガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決することができる本発明に係るガラス母材の製造方法は、出発種棒にガラス微粒子を堆積させ、種棒部、テーパ状ガラス微粒子堆積部、ガラス微粒子定常堆積部からなるガラス微粒子堆積体をヒートゾーンからの熱により加熱焼結させるガラス母材の製造方法であって、前記ガラス微粒子堆積体上部の前記テーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に、前記ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整が可能な遮熱治具を配置することにより、前記ヒートゾーン及び前記ガラス母材から前記種棒部へ伝わる熱を遮熱しながら、前記ガラス微粒子堆積体を焼結することを特徴としている。
【００１１】
このように構成されたガラス母材の製造方法によれば、位置調整可能な遮熱治具をガラス微粒子堆積体上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に配置するので、種棒部をヒートゾーンぎりぎりまで近づけても種棒部側へ伝わる熱を遮熱できる。これにより、種棒部の引き伸びを確実に防止できるとともに、ガラス微粒子堆積体の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。また、遮熱治具は、ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体に接触することなく、ガラス微粒子堆積体毎に遮熱治具の位置調整を行うことができる。
【００１２】
上記課題を解決することができる本発明に係るガラス母材を製造する焼結炉は、出発種棒にガラス微粒子を堆積させ、種棒部、テーパ状ガラス微粒子堆積部、ガラス微粒子定常堆積部からなるガラス微粒子堆積体を収容する炉心管と、前記ガラス微粒子堆積体を加熱焼結させる加熱炉と、を有し、前記ガラス微粒子堆積体上部の前記テーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に、前記ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整が可能な遮熱治具を設けたことを特徴としている。
【００１３】
このように構成されたガラス母材を製造する焼結炉によれば、位置調整可能な遮熱治具をガラス微粒子堆積体上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に配置したので、種棒部をヒートゾーンぎりぎりまで近づけても種棒部側へ伝わる熱を遮熱できる。これにより、種棒部の引き伸びを確実に防止することができる。また、ガラス微粒子堆積体の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。また、遮熱治具は、ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体に接触することなく、ガラス微粒子堆積体毎に遮熱治具の位置調整を行うことができる。
【００１４】
前記ガラス母材を製造する焼結炉において、前記遮熱治具は、前記炉心管又は前記種棒部に固定されていることが好ましい。
【００１５】
前記構成のガラス母材を製造する焼結炉によれば、遮熱治具は、例えば、炉心管の一部である上蓋や種棒部を嵌合させる支持棒、嵌合部、又は種棒部自体に固定され、ガラス微粒子堆積体自体には接触することがないので、ガラス微粒子堆積体を傷付けるなどの不具合を確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉によれば、位置調整可能な遮熱治具をガラス微粒子堆積体上部のテーパ上部近傍に配置するので、遮熱治具をテーパ状ガラス微粒子堆積部と種棒部との間の最適な位置に調整することができる。したがって、種棒部をヒートゾーンぎりぎりまで近づけても種棒部側へ伝わる熱を遮熱治具で確実に遮熱することができ、種棒部の引き伸びを確実に防止できるとともに、ガラス微粒子堆積体の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。
【００１７】
また、遮熱治具は、ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体に接触することなく、ガラス微粒子堆積体毎に遮熱治具の位置調整を行うことができるとともに、ガラス微粒子堆積体を傷付けるなどの不具合を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るガラス母材を製造する焼結炉の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】図１の遮熱治具周辺の要部拡大図である。
【図３】図２の下部治具の嵌合前の状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】図２の下部治具の嵌合後の状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】図２の下部治具の変形例を示し、（ａ）は嵌合前の平面図、（ｂ）は嵌合後の平面図である。
【図６】図２の上部治具であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明に係るガラス母材を製造する焼結炉の第２実施形態を示す遮熱治具周辺の要部拡大図である。
【図８】従来のガラス母材の焼結炉を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉の実施形態について、図１〜図７を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態であるガラス母材を製造する焼結炉１０は、上部を蓋部１３により閉塞され、出発種棒３にガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体１を収容する炉心管１１と、炉心管１１の外周側にガラス微粒子堆積体１を加熱焼結させる熱源であるヒータ１２とを備えている。
【００２１】
ガラス微粒子堆積体１は、円柱状のガラス微粒子定常堆積部４と、ガラス微粒子定常堆積部４の上下端部にテーパ状ガラス微粒子堆積部２，５と、上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部部分でガラス微粒子が堆積されていない種棒部８と、を有し、連結部材１４によって炉心管１１内に吊り下げられている。炉心管１１の下部には、Ｈｅガス等の不活性ガスを供給するガス供給部１５と、上部にガス排出部１６を備えている。
【００２２】
図２に示すように、焼結炉１０は、ガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２近傍に、該ガラス微粒子堆積体１の長手方向の位置調整が可能なカーボン製の遮熱治具２０を備えている。遮熱治具２０は、出発種棒３の所定位置に固定される上部治具２１と、遮熱機能を有する円板状の下部治具２２と、３本の吊りボルト２３と、各吊りボルト２３に螺合された調整ナット２６Ａ，２６Ｂと、から構成されている。上部治具２１を固定する出発種棒３の中間部には、上部治具２１を係合する種棒段部７を有している。
【００２３】
遮熱治具２０の外径Ｄ１は、炉心管１１の内径をＤ０とすると、０．３Ｄ０＜Ｄ１＜０．９８Ｄ０の範囲内に収まる外径寸法に設定されている。例えば、内径Ｄ０が２１０ｍｍであると、略外径Ｄ１は、６３ｍｍ〜２０６ｍｍの範囲内に設定される。遮熱治具２０の高さＨ１は、下部治具２２の位置Ｈ０が出発種棒３の上端から例えば３００ｍｍであると、約２００ｍｍ程度に設定される。
【００２４】
図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、下部治具２２は、切欠部２７を有する第１遮熱板２４と、第１遮熱板２４に嵌合する第２遮熱板２５と、から構成されている。第１遮熱板２４は、その中央部に種棒部８が貫通する種棒貫通孔２８を有し、種棒部８への取り付け時用の切欠部２７と、吊りボルト２３を挿通する３つのボルト貫通孔２９とを有している。切欠部２７は、種棒部８への取り付け時に、第２遮熱板２５を取り外すことで、この切欠部２７から種棒部８を種棒貫通孔２８内に配置させるためのものであり、両端縁に嵌合用の第１段差部２４Ａを有している。
【００２５】
第２遮熱板２５は、第１遮熱板２４の切欠部２７の上方から嵌合させることで切欠部２７を覆うような、例えば扇形状となっている。切欠部２７の切欠形状は、扇形状に限らず、例えば、図５（ａ）のように、切欠部２７が略長方形であっても良い。第２遮熱板２５は、第１遮熱板２４上の切欠部２７の両端部に載るように切欠部２７より幅広に形成され、両端縁に第２段差部２５Ａを有している。この第２段差部２５Ａが第１遮熱板２４の第１段差部２４Ａに嵌め合わされることで、第２遮熱板２５が第１遮熱板２４に固定される。
【００２６】
なお、第１段差部２４Ａの一部に凹部２４Ｂを作成し、第２段差部２５Ａと嵌め合わせる際、この凹部２４Ｂに相当する第２段差部２５Ａの位置に凸部２５Ｂを作成することにより、第２遮熱板２５が滑り落ちることのないように固定することができる。この凹凸部２４Ｂ，２５Ｂの位置は、図３（ａ）に示すような切欠部２７の端部に作成しても良いし、図５（ａ）に示すような切欠部２７の中央部付近にあっても良い。中央部付近であれば、前後方向にも固定できるので、より強固に固定することができる。
【００２７】
切欠部２７が扇形状の場合、第１遮熱板２４の切欠部２７の切欠角度θ１は、例えば１３０°程度であり、第２遮熱板２５の中心角度θ２は、切欠角度θ１より広角（θ２＞θ１）の例えば、１３５°〜１４０°の範囲に設定される。
【００２８】
図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１遮熱板２４上に第２遮熱板２５を嵌合させた状態では、円形の種棒貫通孔２８が形成され、切欠部２７が完全に覆われる。下部治具２２の外径Ｄ２は、遮熱治具２０の外径Ｄ１に等しく、種棒貫通孔２８の内径Ｄ３との比Ｄ２／Ｄ３は、１．２５＜Ｄ２／Ｄ３＜５となる範囲内に設定され、好ましくは３≦Ｄ２／Ｄ３≦４が最適である。例えば、外径Ｄ２が２００ｍｍであると、種棒貫通孔２８の内径Ｄ３は、約５０ｍｍ〜６６ｍｍの範囲内に設定される。
【００２９】
図６（ａ）に示すように、上部治具２１は、３方に延設され、各々先端部近傍にボルト貫通孔３３を有する３本の連結片３１と、出発種棒３に直接固定するための取付孔３２を中心に有している。各連結片３１の両側には、熱の逃げ空間が形成されており、種棒部８付近に熱がこもらず、炉心管１１の上方にヒータ１２からの熱を逃がすようになっている。図６（ｂ）に示すように、取付孔３２は、上側が小径で下側が大径である取付孔段部３４を有しており、この取付孔段部３４が上記出発種棒３の種棒段部７に係合することで、遮熱治具２０が出発種棒３の所定位置に固定される。
【００３０】
次に、遮熱治具２０のガラス微粒子堆積体１への取り付け手順を説明する。
【００３１】
（遮熱治具の組立）
図２〜図６に示すように、先ず、下部治具２２の第１遮熱板２４の下方側から３本の吊りボルト２３を貫入させる。次に、第１調整ナット２６Ａを各吊りボルト２３に螺合させ、上部治具２１のボルト貫通孔３３に吊りボルト２３を貫入させる。さらにその後、第２調整ナット２６Ｂを各吊りボルト２３に螺合させる。調整ナット２６Ａ，２６Ｂの螺合位置は、遮熱治具２０を出発種棒３に係合させたときに、下端の第１遮熱板２４がガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部近傍に配置されるように調整される。
【００３２】
（遮熱治具の取付）
次に、組み立てた遮熱治具２０を持ち上げ、第２遮熱板２５を外した状態で上部治具２１の取付孔３２に下方側から種棒部８の上端部６を挿入させる。ガラス微粒子堆積体１は重いため、これを連結部材１４にセットする際、バランサーなどで種棒部８を保持しながらセットする必要があるが、このとき、第１遮熱板２４の切欠部２７を種棒部８側に向けて、第１遮熱板２４をガラス微粒子堆積体１に接触させないように種棒部８側に移動させる。これにより、種棒部８の下方を、バランサーなどでガラス微粒子堆積体１を保持した状態でも、第１遮熱板２４の切欠部２７から種棒貫通孔２８内に配置させることができる。その後、遮熱治具２０をガラス微粒子堆積体１のガラス微粒子定常堆積部４側に下降させることで、上部治具２１が出発種棒３の種棒段部７に係合する。
【００３３】
このとき、ガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２と種棒部８との境界部分に、第１遮熱板２４が水平に配置されるように３組の調整ナット２６Ａ，２６Ｂを調整して位置決めする。最後に、第１遮熱板２４上に第２遮熱板２５を嵌合させることで、遮熱治具２０の取付けが完了する。
【００３４】
（ガラス微粒子堆積体の取付）
この後、遮熱治具２０を取り付けたガラス微粒子堆積体１を連結部材１４に連結し、焼結炉１０内に吊り下げる。
【００３５】
次に、ガラス母材の製造方法として、ガラス微粒子堆積体の焼結工程について説明する。
【００３６】
（ガラス微粒子堆積体の焼結工程）
ヒータ１２により炉心管１１内を約１６００℃に加熱することで、ガラス微粒子堆積体１を焼結して透明化する。このとき、ガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２と種棒部８との境界部分に、遮熱治具２０の下部治具２２が配置される。これにより、ヒータ１２及び透明化されたガラス母材などから種棒部８へ伝わる熱を遮熱しながら、ガラス微粒子堆積体１を焼結する。
【００３７】
これにより、ヒータ１２の熱による出発種棒３の引き伸びを確実に防止することができるとともに、ガラス微粒子堆積体１上部の未焼結部の領域を小さくすることができる。また、遮熱治具２０の下部治具２２は、ガラス微粒子堆積体１の長手方向に調整ナット２６によって位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体１に接触することなく、各々ガラス微粒子堆積体１毎に下部治具２２の位置調整ができる。
【００３８】
上述したように本実施形態のガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉によれば、位置調整可能な下部治具２２を有する遮熱治具２０を直接種棒部８に固定して、下部治具２２をガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部近傍に配置した。これにより、下部治具２２の上方側へ、ヒータ１２などからの熱が種棒部８へ伝わらないように遮熱できるので、種棒部８の引き伸びを確実に防止することができる。また、下部治具２２の下方側では、テーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部をヒートゾーンに近づけることができるので、ガラス微粒子堆積体１の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。
【００３９】
また、下部治具２２は、ガラス微粒子堆積体１の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体１に接触させることなく、ガラス微粒子堆積体１毎に最適な位置へ、遮熱板の位置調整を行うことができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態であるガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉を図７に基づいて説明する。なお、上記第１実施形態と同一構成の部材には同一符号を付すことで、詳細な説明は省略する。また、遮熱治具の組立と焼結工程は第１実施形態と同じなので説明は省略する。
【００４１】
（遮熱治具の取付）
図７に示すように、第２実施形態の焼結炉４０は、遮熱治具５０が出発種棒３を接続する連結部材４１に固定される点が第１実施形態と異なっている。遮熱治具５０は、連結部材４１が炉心管１１内に貫入される前に、予め連結部材４１に固定される。上部治具５１は、取付孔５２が段部を有さないストレート孔である以外は第１実施形態と同じ構成である。連結部材４１は、遮熱治具５０を係合する係止部４２を有している。上部治具５１の取付孔５２が連結部材４１の上方から係止部４２に係合される。
【００４２】
（ガラス微粒子堆積体の取付）
本実施形態の焼結炉４０は、予め遮熱治具５０が連結部材４１に固定されている状態で、ガラス微粒子堆積体１を炉心管１１内に吊り下げる。即ち、下部治具２２の第２遮熱板２５は外れており、連結部材４１に出発種棒３と一体のガラス微粒子堆積体１が連結され、炉心管１１内に吊り下げられる。
【００４３】
このとき、ガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２と種棒部８との境界部分は、予め炉心管１１内に係合されている第１遮熱板２４の切欠部２７付近に配置される。第１遮熱板２４がガラス微粒子堆積体１に接触せず、且つ境界部分に正確に配置されるように、３組の調整ナット２６Ａ，２６Ｂによって位置調整を行う。最後に、第１遮熱板２４上に第２遮熱板２５を嵌合させて、焼結前のガラス微粒子堆積体１の取付けが完了する。
【００４４】
ガラス微粒子堆積体１の取り外し時は、第２遮熱板２５を取り外すことができるので、遮熱治具５０を取り付けたままの状態で、ガラス微粒子堆積体１を連結部材４１から取り外すことができる。
【００４５】
遮熱治具５０の寸法は、焼結炉４０及びガラス微粒子堆積体１によって決まる。例えば、下部治具２２の位置Ｈ０が出発種棒３の上端から３００ｍｍであると、遮熱治具５０の高さＨ１は、約４００ｍｍ程度となる。それ以外の寸法は、第１実施形態と同じなので説明は省略する。
【００４６】
上述したように第２実施形態のガラス母材の製造方法およびガラス母材を製造する焼結炉によれば、位置調整可能な下部治具２２を有する遮熱治具５０を連結部材４１に固定して、下部治具２２をガラス微粒子堆積体１上部のテーパ状ガラス微粒子堆積部２の上部近傍に配置した。これにより、下部治具２２の上方側へ、ヒータ１２などからの熱が種棒部８へ伝わらないように遮熱できるので、種棒部８の引き伸びを確実に防止することができる。また、下部治具２２の下方側では、ガラス微粒子堆積体１の上部をヒートゾーンに近づけることができるので、ガラス微粒子堆積体１の上端部の未焼結部の領域を小さくすることができる。
【００４７】
また、下部治具２２は、ガラス微粒子堆積体１の長手方向に位置調整できるので、ガラス微粒子堆積体１に接触させることなく、ガラス微粒子堆積体１毎に最適な位置へ、下部治具２２の位置調整を行うことができる。
【００４８】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００４９】
例えば、上記実施形態では焼結工程について説明したが、線引工程での線引炉にも適用することができる。また、遮熱治具の取付位置は、出発種棒や連結部材以外に、焼結炉の炉心管や蓋部であっても良い。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明に係るガラス母材の製造方法の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
【００５１】
使用焼結炉の内径Ｄ０：２１０ｍｍ
使用多孔質ガラス母材：外径１８０ｍｍのガラス微粒子堆積体
焼結温度：１６００℃
（実施例）
使用遮熱治具：出発種棒に直接固定するカーボン製タイプ（第１実施形態を参照）
遮熱治具の外径Ｄ１：２００ｍｍ
遮熱治具の高さＨ１：２２０ｍｍ
下部治具の位置Ｈ０：出発種棒の上端から３２０ｍｍ
下部治具の外径Ｄ２：２００ｍｍ、内径Ｄ３：５５ｍｍ
（比較例）
使用遮熱治具：なし
【００５２】
遮熱治具を取り付けた状態で、１ヶ月間ガラス微粒子堆積体を焼結炉内で焼結した実施例と、遮熱治具を取り付けない状態で、１ヶ月間ガラス微粒子堆積体を焼結炉内で焼結した比較例とで、焼結、線引き及び火研時に不良事態（母材の落下、母材上端の偏芯、ファイバ断線、母材クラック）が発生する頻度を集計した。結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１に示すように、実施例では、母材の落下及び母材クラックが全く発生しなかった。また、母材上端の偏芯及びファイバ断線も低く抑えることができた。これは、遮熱治具の下部治具より下方側では、下部治具を最適な位置に調整できたことにより、ガラス微粒子堆積体の上端部が確実に焼結され、また、下部治具より上方側へは、遮熱治具により遮熱されたため、種棒部の引き伸びが抑えられたことによると推察できる。なお、上記第２実施形態に記載の遮熱治具を使用した場合も、ほぼこれと同じ結果が得られた。
【００５５】
これに対して比較例では、母材の落下及び母材クラックが発生しており、母材上端の偏芯及びファイバ断線も実施例の発生頻度に比べて１０倍以上多く発生していることがわかる。したがって、遮熱治具を取り付けることによる顕著な効果を確認することができた。
【符号の説明】
【００５６】
１…ガラス微粒子堆積体、２…テーパ状ガラス微粒子堆積部、３…出発種棒、８…種棒部、１０，４０…焼結炉、１１…炉心管、１２…ヒータ、１４，４１…連結部材、２０，５０…遮熱治具、２１，５１…上部治具、２２…下部治具、２３…吊りボルト、２４…第１遮熱板、２５…第２遮熱板、２６…調整ナット、２７…切欠部、２８…種棒貫通孔、３１…連結片、３２，５２…取付孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発種棒にガラス微粒子を堆積させ、種棒部、テーパ状ガラス微粒子堆積部、ガラス微粒子定常堆積部からなるガラス微粒子堆積体をヒートゾーンからの熱により加熱焼結させるガラス母材の製造方法であって、
前記ガラス微粒子堆積体上部の前記テーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に、前記ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整が可能な遮熱治具を配置することにより、前記ヒートゾーン及び前記ガラス母材から前記種棒部へ伝わる熱を遮熱しながら、前記ガラス微粒子堆積体を焼結することを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項２】
出発種棒にガラス微粒子を堆積させ、種棒部、テーパ状ガラス微粒子堆積部、ガラス微粒子定常堆積部からなるガラス微粒子堆積体を収容する炉心管と、
前記ガラス微粒子堆積体を加熱焼結させる加熱炉と、を有し、
前記ガラス微粒子堆積体上部の前記テーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に、前記ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整が可能な遮熱治具を設けたことを特徴とするガラス母材の焼結炉。
【請求項３】
前記遮熱治具は、前記炉心管又は前記種棒部に固定されていることを特徴とする請求項２に記載のガラス母材の焼結炉。
【請求項１】
出発種棒にガラス微粒子を堆積させ、種棒部、テーパ状ガラス微粒子堆積部、ガラス微粒子定常堆積部からなるガラス微粒子堆積体をヒートゾーンからの熱により加熱焼結させるガラス母材の製造方法であって、
前記ガラス微粒子堆積体上部の前記テーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に、前記ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整が可能な遮熱治具を配置することにより、前記ヒートゾーン及び前記ガラス母材から前記種棒部へ伝わる熱を遮熱しながら、前記ガラス微粒子堆積体を焼結することを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項２】
出発種棒にガラス微粒子を堆積させ、種棒部、テーパ状ガラス微粒子堆積部、ガラス微粒子定常堆積部からなるガラス微粒子堆積体を収容する炉心管と、
前記ガラス微粒子堆積体を加熱焼結させる加熱炉と、を有し、
前記ガラス微粒子堆積体上部の前記テーパ状ガラス微粒子堆積部の上部近傍に、前記ガラス微粒子堆積体の長手方向に位置調整が可能な遮熱治具を設けたことを特徴とするガラス母材の焼結炉。
【請求項３】
前記遮熱治具は、前記炉心管又は前記種棒部に固定されていることを特徴とする請求項２に記載のガラス母材の焼結炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−８２１２７（Ｐ２０１２−８２１２７Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６７９１（Ｐ２０１１−１９６７９１）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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