(57)【要約】【課題】多孔質ガラス母材を焼結して透明化するガラス母材の製造方法において、ヘリウムガスの使用による製造コストを低く抑える。【解決手段】有効部３ａと非有効部３ｂとからなる多孔質ガラス母材３を焼結して透明化するガラス母材の製造方法であって、焼結炉１内にヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給しながら前記有効部３ａを焼結する第１工程と、前記焼結炉１内に窒素（Ｎ２）ガスまたはアルゴン（Ａｒ）ガスの少なくとも一方を供給しながら前記非有効部３ｂを焼結する第２工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効部と非有効部とからなる多孔質ガラス母材を焼結して透明化するガラス母材の製造方法であって、
焼結炉内にヘリウムガスを供給しながら前記有効部を焼結する第１工程と、
前記焼結炉内に窒素ガスまたはアルゴンガスの少なくとも一方を供給しながら前記非有効部を焼結する第２工程と、を含むガラス母材の製造方法。
【請求項２】
ヘリウムガスを供給して前記有効部を焼結する前記第１工程が終了した後、前記焼結炉内に窒素ガスまたはアルゴンガスの少なくとも一方を供給して前記非有効部を焼結する前記第２工程を行う、請求項１に記載のガラス母材の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程では、前記焼結炉内に、ヘリウムを含まずに窒素ガスのみを供給する、請求項１または２に記載のガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質ガラス母材を焼結して透明化するガラス母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質ガラス母材を透明化する際、焼結中の炉心管内には、通常不活性ガスであるヘリウムガスを流している。しかしながら、ヘリウムガスは高価であり、ヘリウムガスの使用はコスト増に繋がるため、ヘリウムガスの使用量低減が求められている。特許文献１は、炉内圧変動が小さい焼結初期であれば炉内に流すヘリウムガス（Ｈｅ）の流量を減らすことが可能であり、それにより、製造コストを削減することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３２５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、さらなるコスト削減のため、多孔質ガラス母材を透明化する際に使用するヘリウムガス量の、さらなる低減の要望がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ヘリウムガスの使用量を減らし、製造コストを低く抑えることが可能なガラス母材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決することのできる本発明のガラス母材の製造方法は、有効部と非有効部とからなる多孔質ガラス母材を焼結して透明化するガラス母材の製造方法であって、
焼結炉内にヘリウムガスを供給しながら前記有効部を焼結する第１工程と、
前記焼結炉内に窒素ガスまたはアルゴンガスの少なくとも一方を供給しながら前記非有効部を焼結する第２工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ヘリウムガスの使用量を減らし、製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るガラス母材の製造方法に用いられる焼結炉の概略構成図であり、有効部を焼結する状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るガラス母材の製造方法に用いられる焼結炉の概略構成図であり、非有効部を焼結する状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
多孔質ガラス母材を焼結して透明化する際、通常は、ガラス中へのガス溶解度の大きい不活性ガスである、ヘリウムガスを炉心管内に流している。このヘリウムガスに替えて、安価な窒素ガスまたはアルゴンガスなどの他の不活性ガスを用いると、気泡発生などの問題が生じることがある。
本発明者は、多孔質ガラス母材には、光ファイバ化される（製品となる）部分である有効部と、光ファイバ化されない（製品とならない）部分である非有効部とがあることに着目した。非有効部を未焼結のままにすると、その後の有効部の線引時に焼結が進み、母材が変形するなどの不具合が生じるので、非有効部も焼結させることが必要である。ところが、非有効部のガラスに気泡などが生じても、非有効部は線引きすることはないので、製造される（製品となる）光ファイバ自体には問題は生じない。
このようにして、本発明者は鋭意検討した結果、多孔質ガラス母材のうち非有効部を焼結する間は、ヘリウムガスに替えて安価な窒素ガス（またはアルゴンガス）を用いる製造方法を見出した。これにより、製造される光ファイバの品質を保ったまま、製造コストを低減することができる。
【００１０】
［本願発明の実施形態の説明］
本願発明の実施形態に係るガラス母材の製造方法は、
（１）有効部と非有効部とからなる多孔質ガラス母材を焼結して透明化するガラス母材の製造方法であって、
焼結炉内にヘリウムガスを供給しながら前記有効部を焼結する第１工程と、
前記焼結炉内に窒素ガスまたはアルゴンガスの少なくとも一方を供給しながら前記非有効部を焼結する第２工程と、を含む。
有効部での焼結の際（第１工程）はヘリウムガスを用いるのに対し、非有効部を焼結する際（第２工程）は、ヘリウムガスよりも安価な窒素ガスまたはアルゴンガスを用いるので、焼結時全体での使用するガスのコストを下げることができる。非有効部は、焼結されても光ファイバにならない部分であるので、窒素ガスまたはアルゴンガスを用いて焼結した結果気泡が生じても、製品となる光ファイバに影響を及ぼさない。従って、得られる光ファイバの品質を損なうことなく、製造コストを削減することができる。なお、第２工程では、ヘリウムが若干量混入してもよい。
【００１１】
（２）ヘリウムガスを供給して前記有効部を焼結する前記第１工程が終了した後、前記焼結炉内に窒素ガスまたはアルゴンガスの少なくとも一方を供給して前記非有効部を焼結する前記第２工程を行う。
多孔質ガラス母材は、上下端に非有効部を含むことがあるが、有効部を焼結する前に窒素ガスまたはアルゴンガスで非有効部である部分を焼結してしまうと、有効部でヘリウムガスに切り替えたとしても、有効部に気泡が発生してしまう場合がある。このため、最初はヘリウムを流し、有効部が完全に焼結された後に、窒素ガスまたはアルゴンガスの少なくとも一方を供給して焼結することにより、有効部に気泡が発生することを確実に防ぎつつ、製造コストを削減することができる。
【００１２】
（３）前記第２工程では、前記焼結炉内に、ヘリウムを含まずに窒素ガスのみを供給する。
第２工程において、ヘリウムガスを全く含まず、且つアルゴンガスよりも安価な窒素ガスを使用することにより、さらにコストを効果的に削減することができる。
【００１３】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るガラス母材の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るガラス母材の製造方法に用いられる焼結炉の概略構成図であり、有効部を焼結する状態を示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係るガラス母材の製造方法に用いられる焼結炉の概略構成図であり、非有効部を焼結する状態を示す図である。
【００１５】
図１および図２に示した焼結炉１は、多孔質ガラス母材３を加熱して焼結し、透明化させるものである。この焼結炉１は、炉心管２と、ヒータ４と、ガス供給用流路５と、第１吸気弁６と、第２吸気弁７と、排気用流路８および排気弁８ａを備えている。
【００１６】
炉心管２は、例えば多孔質ガラス母材３が挿入される有底円筒状に形成された管である。この炉心管２の上端壁９には、多孔質ガラス母材３の上端から上方に延びるシード棒１０が昇降自在に挿通する開口１１を有している。
ヒータ４は、炉心管２内に挿入された多孔質ガラス母材３を加熱する。炉心管２の底部には、ガス供給用流路５が接続されている。ガス供給用流路５の途中には、炉心管２内に供給される窒素（Ｎ２）ガスまたはアルゴン（Ａｒ）ガスを供給する際に開く第１吸気弁６と、ヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給する際に開く第２吸気弁７と、が設けられている。また、炉心管２の上端側の周壁には、炉内のガスを排気するための排気用流路８が接続され、排気用流路８の途中には排気弁８ａが設けられている。なお、炉心管２に供給されるガスの一部は、シード棒１０と開口１１との間の隙間から外部に排出される。
【００１７】
また、焼結炉１の炉心管２に挿入される多孔質ガラス母材３は、光ファイバ化される部分である有効部３ａと、光ファイバ化されない部分である非有効部３ｂとを有する。有効部３ａは、光ファイバのコアとなる部分と、クラッドとなる部分を有し、製品となる部分である。なお、図１および図２において、非有効部３ｂは多孔質ガラス母材３内の破線よりも上の部分であるが、最下端に非有効部が存在する場合もありうる。
【００１８】
［ガラス母材の製造方法］
次に、本実施形態のガラス母材の製造方法について説明する。
まず、図１に示すように、多孔質ガラス母材３を焼結炉１の炉心管２内に挿入する。このとき、多孔質ガラス母材３の下端部（すなわち、有効部３ａの焼結開始端）がヒータ４の高さに配置される。
【００１９】
（第１工程）
最初に、以下の第１工程を実施する。
第１吸気弁６は閉じた状態で第２吸気弁７を開けて、ガス供給用流路５から焼結用の不活性ガスとして炉心管２内にヘリウムガスを供給する。このとき、炉内が陽圧になるようにヘリウムガスの供給・排気流量を調整する。この供給されたヘリウムガスの雰囲気中で、ヒータ４により所定の加熱を行うことで、多孔質ガラス母材３の有効部３ａを焼結させる。このように有効部３ａをその下端側から焼結させながら、徐々に多孔質ガラス母材３の位置を下げていく。そして、図２に示すように、炉心管２内で多孔質ガラス母材３を吊り下げる位置が所定位置（例えば、非有効部３ｂがヒータ４の高さと同じ位置）まで到達すると、有効部３ａ全体が完全に焼結された状態になる。
【００２０】
（第２工程）
次に、以下の第２工程を実施する。
第２吸気弁７を閉じ、第１吸気弁６を開けて炉心管２内に窒素ガスまたはアルゴンガスを供給する。なお、ヘリウムガスから窒素ガスまたはアルゴンガスに切り替えても、炉内に外気が混入することを防止するために、炉内を陽圧に保つ必要がある。このため、ヘリウムとほぼ同じ量の窒素ガスまたはアルゴンガスを供給しながら、圧力を調整する。そして、窒素ガスまたはアルゴンガスの雰囲気中で、ヒータ４により所定の加熱を行うことで、多孔質ガラス母材３の非有効部３ｂを焼結させる。
【００２１】
以上のようにして、多孔質ガラス母材３の全体が焼結され、透明化したガラス母材が得られる。本実施形態のガラス母材の製造方法によれば、ヘリウムガスのみで多孔質ガラス母材３全体を焼結させる場合に比べて、ヘリウムガスの使用量が１／８〜１／１０減少し、製造コストが約１０％削減できる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、下部に有効部、上部に非有効部がある例について述べたが、ガラス母材の下部にも非有効部が存在する場合もある。この場合、最初に窒素ガスまたはアルゴンガスで非有効部を焼結してからガスを切り替え、ヘリウムを流して有効部を焼結すると、有効部で気泡が生じてしまう。このため、有効部を焼結する前には、窒素ガスまたはアルゴンガスを流さずに焼結する必要があり、この場合は、非有効部であってもヘリウムガスで焼結することが必要である。
また、窒素ガスはアルゴンガスよりも安価であるので、上記実施形態において、アルゴンガスよりも窒素ガスを用いる方がコスト的に有利である。
なお、第２工程において、窒素ガスまたはアルゴンガスを単独で用いるのではなく、窒素ガスとアルゴンガスとを混合して供給するようにしてもよい。また、若干量のヘリウムが混合してもよいが、上記したように、窒素ガスのみを用いる方が、コスト的に有利である。
【００２３】
また、上記実施形態のガラス母材の製造方法において、多孔質ガラス母材３の有効部３ａと非有効部３ｂの境目の部分では、有効部３ａの焼結終了側端部と非有効部３ｂの焼結開始側端部とを同時に焼結する時間帯が生じる。この時間帯に入ると同時に第２工程に移行し、供給するガスをヘリウムガスから窒素ガスまたはアルゴンガスに切り替えて非有効部３ｂの焼結を開始してもよいし、徐々に窒素ガスまたはアルゴンガスの割合を増やしていってもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１  焼結炉
２  炉心管
３  多孔質ガラス母材
３ａ  有効部
３ｂ  非有効部
４  ヒータ
５  ガス供給用流路
６  第１吸気弁
７  第２吸気弁
８  排気用流路
８ａ  排気弁
９  上端壁
１０  シード棒
１１  開口
【図１】
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【図２】
2014214066.tif 000004