(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸水素火炎によりガラス微粒子をターゲットに吹き付け堆積させるバーナを内部に有する炉体と、該炉体の作業者側開口面を覆う扉とを備え、前記炉体と該扉との合わせ面に第１の密閉材が設けられたガラス微粒子堆積体製造用反応容器であって、
前記合わせ面に対し垂直となる外周囲に、前記合わせ面の端部を外側から覆うように該端部に取り付けられる耐熱性を有する第２の密閉材を具備し、
前記第２の密閉材は、前記合わせ面の端部を外側から覆うように設置されたフレーム内面に配設され、
前記フレームの外側には、前記扉を閉じた状態に保ち、前記炉体の端部と前記扉の端部とを挟み、前記フレームを前記合わせ面に押し付けるための断面コの字形状の複数のクランプ部材が設けられていることを特徴とするガラス微粒子堆積体製造用反応容器。
【請求項２】
請求項１記載のガラス微粒子堆積体製造用反応容器であって、
前記第２の密閉材は、シリコンゴムスポンジであることを特徴とするガラス微粒子堆積体製造用反応容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸水素火炎によりガラス微粒子をターゲットに吹き付け堆積させる反応容器に関し、特に、異物汚染の少ない光ファイバ用ガラス母材の製造に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバプリフォーム等のガラス製品の製造では、反応容器内のターゲットに対向させてガラス微粒子合成用バーナを配置し、ターゲットの表面にガラス微粒子を層状に堆積させて（スス付けして）ガラス多孔質体（スス体）を得る。反応容器には余剰のススを排出する排気装置が接続される。反応容器は、例えば直方体形状に形成され、耐熱温度が２００〜３００℃の金属製炉体を有し、その作業者面側の一面（開口面）に出発ロッドの取り付けや内部清掃などを行うための開口部を有する。開口面には開口部の周囲に四角枠状の合わせ面が形成される。炉体にはヒンジ（蝶番）を介して扉が開閉自在に取り付けられ、扉は開口面を覆って開口部を密閉する。すなわち、開口部周囲の合わせ面と、扉の合わせ面とが気密状態に密接される。
【０００３】
図５（ａ）は従来の反応容器における開口面開放時の断面図、（ｂ）は開口面密閉時の断面図である。
従来の反応容器における開口面の密閉構造は、図５（ａ）に示すように、内面が金属製（例えばニッケル）隔壁５０１に覆われた炉体５０３の開口面５０５が、不図示のヒンジによって回動自在に支持された扉５０７によって開閉される。開口面５０５の周囲には複数のクランプ部材５０９が設けられる。クランプ部材５０９は、炉体５０３に固定されるブラケット５１１と、ブラケット５１１に支持される支持軸５１３と、支持軸５１３に回動自在に支持され揺動可能となる揺動軸５１５と、揺動軸５１５に螺合されるクランプハンドル５１７とからなる。
【０００４】
上記密閉構造において、炉体５０３の開口面５０５を密閉するには、図５（ｂ）に示すように、扉５０７を閉め、揺動軸５１５を炉体５０３及び扉５０７の枠材５１９，５２１に切り欠かれた受入部５２３，５２５に進入させ、クランプハンドル５１７を締め込み方向に回転することで、開口面５０５が気密状態に密閉される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６９１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、扉５０７は、２００〜３００℃前後の高熱となるため、熱による部材の歪みにより若干の隙間が生じ、充分に気密性を上げることができない。また、排気装置の接続される炉体５０３内は、若干の負圧となるため、反応容器外に浮遊している異物が扉５０７の隙間（炉体５０３と扉５０７との合わせ面５２７，５２９の間隙）を通じて反応容器内に進入し、スス体に付着する。スス付け時に、スス体の内部や表面に異物が混入または付着すると、ガラス化した際の気泡発生の原因となり、線引時の断線を誘発し歩留を低下させる不具合が生じる。反応容器を密閉するには、例えば、特許文献１に開示されるように扉５０７に密閉材を設けることが望ましいが、扉５０７は高温になるため、高温に耐え、且つ柔軟性を持つ密閉材を見つけるのが困難であった。また、密閉材の素材性能のみならず、高温変形時の歪みを吸収しながら、密閉性能が維持できる新たな密閉構造の開発も望まれていた。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、炉体と扉の密閉性を高めて異物の混入を防止できるガラス微粒子堆積体製造用反応容器を提供し、もって、光ファイバ用ガラス母材における異物汚染の低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  酸水素火炎によりガラス微粒子をターゲットに吹き付け堆積させるバーナを内部に有する炉体と、該炉体の作業者側開口面を覆う扉とを備え、前記炉体と該扉との合わせ面に第１の密閉材が設けられたガラス微粒子堆積体製造用反応容器であって、
前記合わせ面に対し垂直となる外周囲に、前記合わせ面の端部を外側から覆うように該端部に取り付けられる耐熱性を有する第２の密閉材を具備し、
前記第２の密閉材は、前記合わせ面の端部を外側から覆うように設置されたフレーム内面に配設され、
前記フレームの外側には、前記扉を閉じた状態に保ち、前記炉体の端部と前記扉の端部とを挟み、前記フレームを前記合わせ面に押し付けるための断面コの字形状の複数のクランプ部材が設けられていることを特徴とするガラス微粒子堆積体製造用反応容器。
【０００９】
このガラス微粒子堆積体製造用反応容器によれば、炉体と扉の合わせ面が第１の密閉材で塞がれ、前段の隙間塞ぎ（気密シール）が行え、合わせ面が表出する炉体と扉の外周囲にさらに第２の密閉材が押し当てられ、後段の隙間塞ぎが行われる。これにより、炉体と扉の隙間が多段構造で塞がれ、密閉性が高まる。前段の隙間塞ぎ部では第１の密閉材により断熱効果が得られるため、後段の隙間塞ぎ部は、前段の隙間塞ぎ部よりも低温となる。後段の隙間塞ぎ部では、比較的温度の低い条件にすることができるため、密閉材の選択肢を広げることができ、炉体内への異物混入が確実に防止される。
【００１１】
また、このガラス微粒子堆積体製造用反応容器によれば、炉体に形成された開口部の周縁部と扉の周縁部とが閉扉状態で重なり、これら周縁部の合わせ面の端部は第２の密閉材で塞がれる。第２の密閉材は、前記合わせ面を覆うように設置されたフレーム内面に配設されており、さらにその外側に複数のクランプ部材が装備されて閉扉状態に固定する。クランプ部材は断面コの字形状をしており、このクランプ部材で炉体端部と扉端部とを挟み込み、締め付けることによって固定する。また、クランプ部材により締め付けることによって、開口部の周縁部に表出する前記合わせ面は、フレームの内面に配設された第２の密閉材に押し当てられ、より密閉されて塞がれる。
【００１２】
（２）  （１）のガラス微粒子堆積体製造用反応容器であって、
前記第２の密閉材は、シリコンゴムスポンジであることを特徴とするガラス微粒子堆積体製造用反応容器。
【００１３】
このガラス微粒子堆積体製造用反応容器によれば、第２の密閉材をシリコンゴムスポンジとすることで、耐熱性、耐摩耗性、断熱性、及び反発弾性に優れ、２００℃程度の高温状態においても、熱膨張に伴う合わせ面の変位をクッション性により吸収して、密閉構造を維持し続けることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るガラス微粒子堆積体製造用反応容器によれば、炉体と扉との合わせ面に第１の密閉材を設けたガラス微粒子堆積体製造用反応容器において、炉体と扉との合わせ面に対し垂直となる外周囲に、合わせ面の端部を外側から覆うように該端部に耐熱性を有する第２の密閉材を取り付けたので、炉体と扉の密閉性を高めることができ、異物の混入を防止できる。この結果、異物汚染の少ない光ファイバ用ガラス母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るガラス微粒子堆積体製造用反応容器の開扉時の斜視図である。
【図２】図１に示したガラス微粒子堆積体製造用反応容器の閉扉時の斜視図である。
【図３】閉扉時におけるフレーム及び合わせ面の断面図である。
【図４】（ａ）はクランプ部材の非クランプ時の断面図、（ｂ）はクランプ部材のクランプ時の断面図である。
【図５】（ａ）は従来のガラス微粒子堆積体製造用反応容器における開口面開放時の断面図、（ｂ）は開口面密閉時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るガラス微粒子堆積体製造用反応容器の開扉時の斜視図、図２は図１に示したガラス微粒子堆積体製造用反応容器の閉扉時の斜視図である。
ガラス微粒子堆積体製造用反応容器（以下、単に「反応容器」と呼称する。）１００は、例えば直方体形状に形成され、耐熱温度が２００〜３００℃の金属製炉体１１を有し、その作業者面側の一面（開口面１３）に出発ロッド１５の取り付けや内部清掃などを行うための開口部１７を有する。開口面１３には開口部１７の周囲に、扉２３との合わせ面となる四角枠状の合わせ面１９が形成される。炉体１１にはヒンジ（蝶番）２１を介して扉２３が回動自在に取り付けられ、扉２３は開口面１３を覆って開口部１７を密閉する。すなわち、開口部１７周囲の合わせ面１９と、扉２３の合わせ面２５とが気密状態に合わさる。炉体１１及び扉２３の内面は、金属製隔壁２７にて覆われる。
【００１７】
反応容器１００は、気体を供給する給気口（不図示）及び炉体１１内の気体を排出する排気口２９と、炉体１１内でターゲット（多孔質母材）３３を堆積させるための出発ロッド１５と、ターゲット３３を挟んで排気口２９の反対側に配設され生成するガラス微粒子を出発ロッド１５に堆積させるバーナ３５と、扉２３を閉じたままで反応容器内部が観察できるようにした石英ガラス製の観察窓３７と、を備える。
【００１８】
バーナ３５は、出発ロッド１５に原料ガスである四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、燃料ガスである水素ガス（Ｈ2）、助燃料ガスである酸素ガス（Ｏ2）及び不活性ガス（Ｎ2）を用いて加水分解反応若しくは熱酸化反応により火炎３９と共にガラス微粒子を生成し、出発ロッド１５に堆積させる。なお、図１はバーナが１本の例を示しているが、特に１本バーナに限定するものではない。
【００１９】
炉体１１の開口部周囲で四角枠状となった炉体１１の合わせ面１９には第１の密閉材である帯状のパッキン４１が固着される。パッキン４１は、扉２３の合わせ面２５の外枠と略同形状の四角枠状に形成され、接着剤、係止構造、或いは固定ビスにて炉体１１の合わせ面１９に保持される。本実施の形態では固定ビス４２（図３参照）にて固定される。パッキン４１としては、２００℃以上の耐熱性をもつ素材、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂を好適に用いることができる。炉体１１の開口部１７は、扉２３が閉められることで、合わせ面１９，２５同士の間にパッキン４１が挟まれて高い気密性で密閉されるようになっている。
【００２０】
図３は閉扉時におけるフレーム及び合わせ面の断面図である。
図３に示すように、扉２３が閉められることで、パッキン４１を挟んで密接した開口部１７周囲の合わせ面１９，２５は、端部１９ａ，２５ａが表出する。合わせ面１９，２５の端部１９ａ，２５ａは、矩形状の扉２３の４辺部の外周部に沿って表出する。反応容器１００には、端部１９ａ，２５ａを覆うようにして後述する第２の密閉材が内側に設置されたフレーム４９が取り付けられ、さらに、図１に示すように閉扉状態に固定する複数のクランプ部材４７が取付けられる。
【００２１】
クランプ部材４７は、フレーム４９を合わせ面１９，２５に押し付けるための断面コの字形状からなる。フレーム４９は、端部１９ａ，２５ａの各４辺部に沿う４本に分割されている。なお、フレーム４９は、平板状としても良いし、図示例のように炉体１１と扉２３とを内側に挟む断面コの字形状の長尺材にて形成しても良い。扉２３の外周には図３に示す断面Ｌ形のアングル材５１が固定され、炉体１１の合わせ面１９の外周には断面Ｌ形のアングル材５３が固定される。
【００２２】
図４（ａ）はクランプ部材の非クランプ時の断面図、（ｂ）はクランプ部材のクランプ時の断面図である。
図４（ａ）に示すように、クランプ部材４７は、出力ロッド６３と、トグル機構６５と、レバーハンドル６１と、を備えたメカニカルクランプであり、手動により駆動されるレバーハンドル６１を介して出力ロッド６３を駆動して、フレーム４９を扉２３及び炉体１１側へクランプする。
【００２３】
扉２３の外周縁に設けられたアングル材５１の一方の辺５１ａにはスロープ部材６７が固定され、スロープ部材６７はアングル材５１の他方の辺５１ｂに向かって徐々に低くなる傾斜面６７ａを有している。
【００２４】
図４（ｂ）に示すように、クランプ部材４７は、支持ピン５７を回動中心に回動され、フレーム４９の内方にアングル材５１，５３を挟んだ位置（クランプ位置）で、レバーハンドル６１が回動操作されると、トグル機構６５を介して出力ロッド６３が突出され、出力ロッド６３の先端がスロープ部材６７の傾斜面６７ａに押圧される。出力ロッド６３が傾斜面６７ａを押圧することで、出力ロッド６３を介してクランプ部材４７には図４の右方向に付勢される反力が作用し、フレーム４９は内面４９ａを合わせ面１９，２５の端部１９ａ，２５ａに接近させる方向に付勢される。
【００２５】
トグル機構６５は、レバーハンドル６１がクランプ方向に倒され、出力ロッド６３を押圧してクランプ状態となる。クランプ状態では、レバーハンドル６１を操作しない限り、出力ロッド６３が外力を受けて解除位置側へ後退しなくなる。なお、出力ロッド６３の先端部には突出長を調整可能とした調整部材７１が螺合される。調整部材７１は、回動調整されることで、出力ロッド６３の先端位置を変えて、出力ロッド６３の傾斜面６７ａに対するクランプ力を可変可能としている。
【００２６】
クランプ部材４７がクランプ位置となったとき、フレーム４９の内面４９ａが合わせ面１９，２５と垂直な面となる。この内面４９ａには耐熱性を有する第２の密閉材である帯状のガスケット７３が接着剤、係止構造、或いは固定ビスにて固定されている。ガスケット７３は、図４（ｂ）に示すように、アングル材５１，５３の一方の辺５１ａ，５３ａ（図３参照）、隔壁２７、パッキン４１の各端面（これら各部材における合わせ面１９，２５に対し垂直となる面）７５に押しつけられる。つまり、合わせ面１９，２５の端部１９ａ，２５ａにはガスケット７３が押し当てられる。ガスケット７３は、合わせ面１９，２５の端部１９ａ，２５ａを図４（ｂ）の上下方向に横断して塞いでいる。なお、図４（ａ）には端面７５の延長仮想面を二点鎖線で示す。
【００２７】
ガスケット７３としては、シリコンゴムスポンジを好適に用いることができる。シリコンゴムスポンジは、ケイ素化合物（高分子シリコーン等）を主成分とする合成樹脂であり、耐熱性、耐薬品性、自己潤滑性、耐摩耗性、断熱性、反発弾性に優れる。シリコンゴムスポンジは、例えば発泡倍率が約４倍の低発泡シリコンゴムスポンジの場合、圧縮程度にもよるが約２００℃までの使用が可能となる。低発泡シリコンゴムスポンジは、独立気泡であり、１５度程度の硬度となる。シリコンゴムスポンジからなるガスケット７３は、２００℃程度の高温状態においても、熱膨張に伴う合わせ面１９，２５の変位をクッション性により吸収して、密閉構造を維持し続けることが可能となる。
【００２８】
次に、上記構成の反応容器１００の作用を説明する。
反応容器１００は、扉２３が閉められると、合わせ面１９，２５がパッキン４１を挟んで密接される。クランプ部材４７が支持ピン５７を中心にクランプ位置に回転されると、フレーム４９がアングル材５１，５３を覆うように配置される。
【００２９】
炉体１１に形成された開口部１７の周縁部と扉２３の周縁部が閉扉状態で重なり、これら周縁部の合わせ面１９，２５の端部１９ａ，２５ａは第２の密閉材であるガスケット７３で塞がれる。ガスケット７３は、合わせ面１９，２５を覆うように設置されたフレーム４９内面に配設されており、さらにその外側にクランプ部材４７が装備されて閉扉状態に固定する。
【００３０】
この状態で、各クランプ部材４７のレバーハンドル６１がクランプ方向に操作されると、トグル機構６５を介して出力ロッド６３が突出し、スロープ部材６７を押圧する。これにより、合わせ面１９，２５の間でパッキン４１が挟まれ、間隙が高気密に塞がれて、前段の隙間塞ぎ（気密シール）が行われる。
【００３１】
合わせ面１９，２５に耐熱温度２００℃以上のパッキン４１を使用することで、前段の隙間塞ぎができ、遮熱及び断熱効果で外側の温度も下げられる。一般的に２００℃以上の耐熱性をもつ材料は、柔軟性が無かったり、耐腐食性が低かったり、またはそれ自身が汚染源になってしまうなどパッキンとして適用できるものが少ない。耐熱温度の高いパッキンはあるがコスト面で現実的ではない。これに対し、厚肉のテフロン（登録商標）であれば柔軟性はさほどないが２００℃以上でも耐えるのでパッキン４１として使用が可能となり、熱伝導率も低いので外周面の温度低減にも効果的となる。
【００３２】
次いで、全てのクランプ部材４７がクランプされると、クランプ部材４７は断面コの字形状をしているので、このクランプ部材４７で炉体端部と扉端部とを挟み込み、締め付けることによって固定する。また、クランプ部材４７により締め付けることによって、開口部１７の周縁部に表出する合わせ面１９，２５は、フレーム４９の内面に配設されたガスケット７３に押し当てられ、より密閉されて塞がれる。
【００３３】
これにより、炉体１１と扉２３の隙間が多段構造で塞がれ、密閉性が高まる。前段の隙間塞ぎ部ではパッキン４１により断熱効果が得られるため、後段の隙間塞ぎ部は、前段の隙間塞ぎ部よりも低温となる。したがって、後段の隙間塞ぎ部では、比較的温度の低い条件で十分な隙間塞ぎができるため、密閉材の選択肢を広げることができ、炉体１１内への異物混入が確実に防止されることになる。シリコンゴムスポンジは、耐熱温度が２００℃程度ながら充分なクッション性があり、扉外周面に押し当てる構造を採用することで隙間を完全に塞ぐことができる。
【００３４】
したがって、上記構成の反応容器１００によれば、炉体１１と扉２３との合わせ面１９，２５にパッキン４１を設け、さらに合わせ面１９，２５の端部１９ａ，２５ａを囲むクランプ部材４７を取り付け、クランプ部材４７の合わせ面１９，２５と垂直な内面４９ａに耐熱性を有するガスケット７３を設けたので、炉体１１と扉２３の密閉性を高めることができ、異物の混入を防止できる。この結果、異物汚染の少ない光ファイバ用ガラス母材を製造することができる。
【００３５】
上記構成と同様の反応容器を実際に製作し、パッキン４１、ガスケット７３の設けられていない従来構造の反応容器と異物汚染の程度を比較した。その結果、従来構造の反応容器では、粒径０．５μｍ程度の異物浮遊量が３０００個であったのに対し、上記構成で製作した発明に係る反応容器では、１０００個以下となることが確認できた。
【符号の説明】
【００３６】
１１  炉体
１３  開口面
１９，２５  合わせ面
１９ａ，２５ａ  合わせ面の端部
２３  扉
３３  ターゲット
３５  バーナ
３９  酸水素火炎
４１  パッキン（第１の密閉材）
４７  クランプ部材
４９  フレーム
４９ａ  クランプ部材の合わせ面と垂直な内面
７３  ガスケット（第２の密閉材）
１００  ガラス微粒子堆積体製造用反応容器
【図１】
0005521428.tif 000002
【図２】
0005521428.tif 000003
【図３】
0005521428.tif 000004
【図４】
0005521428.tif 000005
【図５】
0005521428.tif 000006