(57)【要約】【課題】炉心管の継ぎ目からのプロセスガスの漏れを確実になくすこととアルゴンガスの消費量を少なくする。【解決手段】光ファイバ母材の製造方法は、加熱された炉心管７に多孔質母材３を挿入しながら、加熱すると共に前記炉心管７内にプロセスガス２５を供給して前記多孔質母材３を透明ガラス化するものである。この製造方法において、前記炉心管７の継ぎ目３１の周囲をシール室３５で覆うと共に前記シール室３５の内部に不活性ガス３７を封入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された炉心管に多孔質母材を挿入しながら、加熱すると共に前記炉心管内にプロセスガスを供給して前記多孔質母材を透明ガラス化する光ファイバ母材の製造方法において、
前記炉心管の継ぎ目の周囲をシール室で覆うと共に前記シール室の内部に不活性ガスを封入することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
前記シール室が、炉心管の長手方向で継ぎ目の前後に、少なくとも一方を冷却管で構成される第１，第２ジャケット部で隙間を介して前記炉心管の円周方向の全周に配置し、前記第１，第２ジャケット部の間の隙間をシール材でシールして形成されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
前記シール材が、断面方向で伸縮性を有する断面中空のチューブ状であることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項４】
シール室内と炉心管内を同じ圧力にすることを特徴とする請求項１、２又は３記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項５】
多孔質母材を挿入すると共に内部にプロセスガスを供給する炉心管と、この炉心管の周囲に配置されて前記炉心管内の多孔質母材を加熱して透明ガラス化せしめる加熱炉と、前記炉心管の継ぎ目の周囲を覆うシール室と、このシール室の内部に封入した不活性ガスと、を有することを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
【請求項６】
前記シール室が、炉心管の長手方向で継ぎ目の前後に隙間を介して前記炉心管の円周方向の全周に配置して少なくとも一方を冷却管で構成される第１，第２ジャケット部と、前記第１，第２ジャケット部の間の隙間をシールするシール材と、から構成してなることを特徴とする請求項５記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項７】
前記シール材が、断面方向で伸縮性を有する断面中空のチューブ状であることを特徴とする請求項５又は６記載の光ファイバ母材の製造装置。
【請求項８】
シール室内と炉心管内を同じ圧力に構成してなることを特徴とする請求項５、６又は７記載の光ファイバ母材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外付け方法などで光ファイバ母材を製造する際に、多孔質ガラス体を加熱することにより、前記多孔質ガラス体の脱水処理や焼結（透明ガラス化）処理を行う光ファイバ母材の製造方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ母材を製造するとき、ＶＡＤ法ではバーナより酸水素火炎を生じさせてその中に四塩化珪素などのガラスの原料ガス及びドーパント材のガスが送り込まれ、加水分解反応及び熱酸化反応によってガラス微粒子（二酸化珪素）が生成され、このガラス微粒子をターゲットに堆積させて円柱状の多孔質ガラス体が形成される。
【０００３】
そして、多孔質ガラス体は延伸工程を経てから、外付け法で多孔質ガラス体が加熱されることによって、ＯＨ基が除去（脱水）されて透明ガラス化（焼結）処理されることになる。脱水処理と焼結処理とは、同時に行なうこともあるし、最初にガラスの溶融温度よりも低い温度で加熱することにより脱水処理のみを行ない、つぎに温度をガラス溶融温度に上昇させて透明ガラス化処理を行なうというように２段階に分けて処理を行なうこともある。
【０００４】
以上のようにして作られた透明なガラス母材は、溶融して線引き紡糸されることによって細い光ファイバが作られる。
【０００５】
図６を参照するに、従来、上記の脱水や焼結の処理を行う外付け装置１０１（加熱処理装置）は、多孔質ガラス体１０３を通過させるための石英ガラス製の炉心管１０５（マッフル）が備えられており、その周囲にＳｉＣ，ＭｏＳｉ２、カーボンもしくは電磁誘導コイルなどのヒータ１０７を備えた加熱炉１０９が設けられている。この加熱炉１０９では、炉心管１０５内がヒータ１０７により千から千数百℃まで昇温され、一定のガラス化温度を保っているヒートゾーンとなる。
【０００６】
スート母材１１１は、吊り下げ用の出発部材１１３に多孔質ガラス体１０３（スート）が付着して堆積された状態であり、出発部材１１３に形成された多孔質ガラス体１０３は前記炉心管１０５の中に移動させられる。つまり、出発部材１１３を上から吊り下げて、回転させながら下方に移動（トラバース）させ、多孔質ガラス体１０３がヒートゾーンの上から下へと通過する。
【０００７】
炉心管１０５の下部からは、ヘリウム（Ｈｅ）と塩素ガス（Ｃｌ２）などの脱水剤のプロセスガス１１５が送り込まれ、多孔質ガラス体１０３はヒートゾーンを通過する際に上記の高温で処理されて、その中のＯＨ基が除去されると共に透明ガラス化が行われる。これによりヒートゾーンを通過した多孔質ガラス体１０３が透明ガラス体となる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−３３９０２４号公報
【特許文献２】特開平５−２２１６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来の光ファイバ母材の製造装置１０１においては、炉心管１０５の上部は中心穴１１７に出発部材１１３が貫通されたキャップ１１９により被蓋されており、このキャップ１１９の中心穴１１７と出発部材１１３との間は出発部材１１３が回転するときに水平方向に移動する分だけの隙間が設けられており、この隙間は石英シール１２１によりシールされている。しかし、ヘリウムと塩素ガスなどのプロセスガス１１５は上記のキャップ１１９のフランジ部１２３や加熱炉１０９付近の炉心管１０５のフランジ部１２５の継ぎ目１２７の部分から洩れるので、その周囲が上部、下部カバー１２９，１３１で覆われており、上記の洩れたプロセスガス１１５が上部、下部カバー１２９，１３１から排出管１３３を経て外部へ排出される。
【０００９】
このとき、加熱炉１０９は石英ガラス製ではなく耐熱性金属、例えばステンレス製などの金属製部材で構成されているので、上記の洩れたプロセスガス１１５のうちの塩素ガスによって加熱炉１０９の金属部材が腐食するという問題点があった。
【００１０】
そこで、従来では、上記のプロセスガス１１５が漏れるのを極力少なくすると共に石英ガラス製の部材以外の金属製部材の腐食を防止するために、例えば上部カバー１２９と出発部材１１３との隙間から不活性ガスであるアルゴンガス１３５を上部カバー１２９の内部に流入させてアルゴンガス１３５の雰囲気状態を形成している。つまり、アルゴンガス１３５が炉心管１０５のフランジ部１２３の継ぎ目１２７の部分に吹き付けられる状態になるので、プロセスガス１１５の洩れが極力抑えられることになる。なお、下部カバー１３１でも上記の上部カバー１２９と同じようにアルゴンガス１３５の雰囲気状態が形成されている。
【００１１】
しかし、プロセスガス１１５の洩れを確実に抑えることができないことと、アルゴンガス１３５を常時吹き付けるように流入させるので多量のアルゴンガス１３５が必要とされ、コスト高になるという問題点があった。
【００１２】
この発明は上述の課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の光ファイバ母材の製造方法は、加熱された炉心管に多孔質母材を挿入しながら、加熱すると共に前記炉心管内にプロセスガスを供給して前記多孔質母材を透明ガラス化する光ファイバ母材の製造方法において、
前記炉心管の継ぎ目の周囲をシール室で覆うと共に前記シール室の内部に不活性ガスを封入することを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明の光ファイバ母材の製造方法は、前記光ファイバ母材の製造方法において、前記シール室が、炉心管の長手方向で継ぎ目の前後に、少なくとも一方を冷却管で構成される第１，第２ジャケット部で隙間を介して前記炉心管の円周方向の全周に配置し、前記第１，第２ジャケット部の間の隙間をシール材でシールして形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、この発明の光ファイバ母材の製造方法は、前記光ファイバ母材の製造方法において、前記シール材が、断面方向で伸縮性を有する断面中空のチューブ状であることが好ましい。
【００１６】
また、この発明の光ファイバ母材の製造方法は、前記光ファイバ母材の製造方法において、シール室内と炉心管内を同じ圧力にすることが好ましい。
【００１７】
この発明の光ファイバ母材の製造装置は、多孔質母材を挿入すると共に内部にプロセスガスを供給する炉心管と、この炉心管の周囲に配置されて前記炉心管内の多孔質母材を加熱して透明ガラス化せしめる加熱炉と、前記炉心管の継ぎ目の周囲を覆うシール室と、このシール室の内部に封入した不活性ガスと、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明の光ファイバ母材の製造装置は、前記光ファイバ母材の製造装置において、前記シール室が、炉心管の長手方向で継ぎ目の前後に隙間を介して前記炉心管の円周方向の全周に配置して少なくとも一方を冷却管で構成される第１，第２ジャケット部と、前記第１，第２ジャケット部の間の隙間をシールするシール材と、から構成することが好ましい。
【００１９】
また、この発明の光ファイバ母材の製造装置は、前記光ファイバ母材の製造装置において、前記シール材が、断面方向で伸縮性を有する断面中空のチューブ状であることが好ましい。
【００２０】
また、この発明の光ファイバ母材の製造装置は、前記光ファイバ母材の製造装置において、シール室内と炉心管内を同じ圧力に構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、炉心管の継ぎ目の周囲をシール室で覆うと共に前記シール室内には不活性ガスを封入しているので、プロセスガスが炉心管の継ぎ目から洩れることがないために、加熱炉を構成する金属製部材がプロセスガスの塩素ガスによって腐食することがない。また、不活性ガスがシール室内に封入されるので、多量の不活性ガスを必要とせず、低コストにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１及び図５を参照するに、この実施の形態に係る光ファイバ母材の製造装置としては、ＶＡＤ工程により生成された多孔質ガラス体（スート；多孔質母材）が延伸工程を経てから、この実施の形態の外付け装置１（加熱処理装置）で多孔質ガラス体３が加熱される外付け工程を経てＯＨ基が除去（脱水）されて透明ガラス化（焼結）処理される。
【００２４】
上記のように脱水や焼結の処理を行う外付け装置１（加熱処理装置）は、上記の多孔質ガラス体３を備えたスート母材５を通過させるための石英ガラス製の炉心管７（マッフル）が備えられており、その周囲にＳｉＣ，ＭｏＳｉ２、カーボンもしくは電磁誘導コイルなどのヒータ９を備えた加熱炉１１が設けられている。この加熱炉１１では、炉心管７内がヒータ９により所定温度（９００〜１４００℃程度）まで昇温され、一定のガラス化温度を保っているヒートゾーンとなる。このとき、ヒータ９のほぼ中央に相当する部分がヒートゾーンの最高温度となる。
【００２５】
スート母材５は、吊り下げ用の出発部材１３に多孔質ガラス体３が付着して堆積された状態であり、出発部材１３の上端は図５に示されているように回転把持部１５により把持されている。この回転把持部１５は、柱形状の装置本体１７に備えられた例えばボールねじ１９とナット部材２１とからなるトラバース機構２３により上下動するように構成されている。したがって、出発部材１３が回転把持部１５で上から吊り下げられて回転しながら下方に移動（トラバース）することにより、出発部材１３に形成された多孔質ガラス体３が、図５の二点鎖線に示されているように炉心管７の中を移動してヒートゾーンを上から下へと通過することになる。
【００２６】
炉心管７の下部からは、図１に示されているようにヘリウム（Ｈｅ）と塩素ガス（Ｃｌ２）などの脱水剤のプロセスガス２５が送り込まれ、多孔質ガラス体３はヒートゾーンを通過する際に上記の所定温度の高温で処理されて、その中のＯＨ基が除去されると共に透明ガラス化が行われる。これによりヒートゾーンを通過した多孔質ガラス体３が透明ガラス体となる。
【００２７】
なお、上記の炉心管７は図５に示されているようにその上部や中間部がフランジ部２７，２９で連結されており、前記フランジ部２７，２９の継ぎ目３１の周囲は例えば図１に示されているようにフランジ部２９の間からプロセスガス２５が洩れないようにするための炉心管シール部３３が設けられている。
【００２８】
次に、この発明の実施の形態の主要部を構成する炉心管シール部３３について図面を参照して説明する。この実施の形態では、特に加熱炉１１の付近の炉心管７のフランジ部２９の継ぎ目３１に対する炉心管シール部３３について説明する。
【００２９】
図１〜図４を併せて参照するに、炉心管７のフランジ部２９の継ぎ目３１の周囲を覆うようにシール室３５が設けられており、このシール室３５内に不活性ガスとしての例えばアルゴンガス３７を供給し且つ封入させるためのガスバルブ３９（例えばチェックバルブ）が設けられている。
【００３０】
また、前記シール室３５は、第１ジャケット部としての例えば上部冷却管４１と、第２ジャケット部としての例えば下部冷却管４３が、炉心管７の長手方向で継ぎ目３１の前後、すなわち図１及び図２において上、下フランジ部２９Ａ，２９Ｂの継ぎ目３１の上下に隙間Ｇを介して前記炉心管７の円周方向の全周に配置されており、さらに前記上部、下部冷却管４１，４３の間の隙間Ｇがシール材４５でシールされることにより、上部、下部冷却管４１，４３の壁面とシール材４５により密閉される構成である。
【００３１】
なお、この実施の形態では上記の第１，第２ジャケット部は、前述したようにシール材４５が加熱炉１１の高温により溶けてしまうのを防止するために両方が冷却管となっているが、少なくとも一方（特に加熱炉１１側のジャケット部）を冷却管として構成することもできる。
【００３２】
より詳しくは、上部冷却管４１と下部冷却管４３はほぼ矩形状の断面をなしており、炉心管７の上、下フランジ部２９Ａ，２９Ｂの両外側に石英シール４７を介して炉心管７の全周に亘って前記上、下フランジ部２９Ａ，２９Ｂより外側に張り出すようにして設けられている。上部冷却管４１と下部冷却管４３の隙間Ｇには、図２に示されているようにチューブ状のシール材４５が挟み込まれており、上部冷却管４１と下部冷却管４３とシール材４５とにより囲まれる領域がシール室３５となる。したがって、このシール室３５が上、下フランジ部２９Ａ，２９Ｂの継ぎ目３１の全周を覆う状態となる。
【００３３】
例えば、上部冷却管４１は図３において左右対称となる半割構造の左右冷却管４１Ａ，４１Ｂで円形状に構成されており、左右冷却管４１Ａ，４１Ｂがヒンジ部４９で連結されている。前記左右冷却管４１Ａ，４１Ｂが炉心管７の周囲を外側から挟み込むようにして全体として円形状に囲むように取り付けられて固定金具５１で連結される構成である。各左右冷却管４１Ａ，４１Ｂの両端側には冷却水供給口５３と冷却水排水口５５が設けられており、常時冷却水Ｗが内部を流れるように構成されている。
【００３４】
一方、下部冷却管４３は、下フランジ部２９の下面に石英シール４７を介して、予め下部の炉心管７の外周を円形状に取り付けられており、冷却水Ｗが冷却水供給口５７から供給され、冷却水排水口５９から排出されるようにして常時冷却水Ｗが内部を流れるように構成されている。なお、下部冷却管４３の他の例としては、上部冷却管４１と同様に左右対称となる半割構造の左右冷却管４１Ａ，４１Ｂで構成されても構わない。
【００３５】
そして、上部冷却管４１と下部冷却管４３が上、下フランジ部２９Ａ，２９Ｂを図２において上下から挟み込むようにして図３及び図４に示されているように複数のボルト６１で一体的に固定される。このとき、チューブ状のシール材４５は断面方向に弾力性もしくは伸縮性があるのでシール室３５内が確実に密閉された状態となる。なお、シール材４５としてはチューブ状でなくとも中実のシール材４５であっても構わないが、炉心管７に装着する作業性と密閉性を向上させるために断面方向に弾力性もしくは伸縮性などの柔軟性を有することが望ましい。
【００３６】
また、上部冷却管４１の一部には図２及び図３に示されているようにアルゴンガス３７を供給してシール室３５内に封入するためのガスバルブ３９を備えたアルゴンガス供給口６３が設けられており、アルゴンガス供給口６３には図示しないアルゴンガス供給源に連通するアルゴンガス供給管（図示省略）を連結するかあるいはアルゴンガス３９を随時供給するように構成されている。そして、シール室３５内の圧力は炉心管７内の圧力と同じ状態になるようにアルゴンガス３７の圧力及び供給量を調整できるものである。
【００３７】
上記構成により、炉心管７の上、下フランジ部２９Ａ，２９Ｂの継ぎ目３１の周囲を覆うようにシール室３５が設けられており、このシール室３５内には不活性ガスであるアルゴンガス３７が炉心管７内のプロセスガス２５の圧力と同じ圧力で封入されているので、炉心管７内のプロセスガス２５が炉心管７の上、下フランジ部２９Ａ，２９Ｂの継ぎ目３１から洩れることがないので、加熱炉１１を構成する金属製部材、例えばステンレス製部材などが、従来のようにプロセスガス２５の塩素ガスによって腐食することがなくなる。また、アルゴンガス３７はシール室３５内に封入されているので、多量のアルゴンガス３７を必要とせず、低コストとなる。
【００３８】
また、シール室３５を構成するシール材４５はその断面方向に弾力性、伸縮性を有するので、シール室３５内を確実に密閉された状態にでき、アルゴンガス３７を封入することができる。特にチューブ状のシール材４５はより一層弾力性、伸縮性に富むのでシール室３５内の密閉性を向上させることができる。しかも、シール材４５は上下から上部冷却管４１と下部冷却管４３により挟み込まれて常時冷却されるので、加熱炉１１の熱により溶けるという悪影響を受けることがない。
【００３９】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００４０】
前述した実施の形態では加熱炉１１の付近の炉心管７のフランジ部２９の継ぎ目３１に対する炉心管シール部３３について説明したが、炉心管７の上部のフランジ部２７とキャップ（従来の技術で説明したキャップに該当）のフランジ部との継ぎ目に対しても同様の構造でシールすることができる。また、炉心管７の他の部分に継ぎ目があれば、この継ぎ目に対しても適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施の形態の光ファイバ母材の製造装置の部分的な拡大断面図である。
【図２】図１の特に炉心管シール部をより詳細に示すもので、図３の矢視ＩＩ−ＩＩ線の拡大断面図である。
【図３】図２及び図５の矢視ＩＩＩ−ＩＩＩ線の平面図である。
【図４】図３の下方から視た炉心管シール部の側面図である。
【図５】この発明の実施の形態の光ファイバ母材の製造装置の全体的な構成を示す概略説明図である。
【図６】従来の光ファイバ母材の製造装置の概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  外付け装置（光ファイバ母材の製造装置）
３  多孔質ガラス体（多孔質母材）
５  スート母材
７  炉心管（マッフル）
９  ヒータ
１１  加熱炉
１３  出発部材
１５  回転把持部
２３  トラバース機構
２５  プロセスガス
２７，２９  フランジ部
２９Ａ  上フランジ部
２９Ｂ  下フランジ部
３１  継ぎ目
３３  炉心管シール部
３５  シール室
３７  アルゴンガス（不活性ガス）
３９  ガスバルブ
４１  上部冷却管（第１ジャケット部）
４１Ａ，４１Ｂ  左右冷却管
４３  下部冷却管（第２ジャケット部）
４５  シール材
４７  石英シール
４９  ヒンジ部
５１  固定金具
５３，５７  冷却水供給口
５５，５９  冷却水排水口
Ｇ  隙間
Ｗ  冷却水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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