(57)【要約】      （修正有）【課題】炉心管内で光ファイバ母材を加熱して焼結させる、光ファイバ母材の製造方法において炉心管の座屈変形を検査可能な炉心管の検査方法の提供。【解決手段】炉心管４の上端開口部から炉心管内にレーザ光Ｌを照射し、炉心管４におけるレーザ光の照射点を検出する、光ファイバ母材を製造するために用いられる石英ガラス製の炉心管４の検査方法。炉心管４の中心軸Ｏと、炉心管４の座屈変形部Ｂとの径方向の距離Ｒを測定する、炉心管４の検査方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を製造するために用いられる石英ガラス製の炉心管の検査方法であって、
前記炉心管の上端開口部から前記炉心管内にレーザ光を照射し、前記炉心管における前記レーザ光の照射点を検出する、炉心管の検査方法。
【請求項２】
前記炉心管の中心軸と、前記炉心管の座屈変形部と、の径方向の距離を測定する、請求項１に記載の炉心管の検査方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の炉心管の検査方法を用いて前記炉心管を検査し、
前記炉心管内で前記光ファイバ母材を加熱して焼結させる、
光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉心管の検査方法および光ファイバ母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記特許文献１に示されるような、光ファイバ母材の製造に用いられる焼結装置が知られている。この焼結装置は、炉心管と、炉心管の外周に設けられたヒータと、を備えており、光ファイバ母材を炉心管内で加熱することで、光ファイバ母材に含まれるスートを焼結してガラス化するものである。さらに、この特許文献１では、炉心管の内圧を変化させることで、この炉心管に割れが発生したことを検査する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５４２９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の炉心管の材質としては、光ファイバ母材に不純物が混入しないようにするため、石英ガラスが用いられることがある。また、特に、塩素系ガスやフッ素系ガスなどの腐食性ガスを用いる場合には、耐薬品性の高い石英ガラス製の炉心管が多く用いられる。
ここで、石英ガラス製の炉心管は、加熱により軟化する。また、この炉心管には、自重等によって圧縮応力が作用している。このため、光ファイバ母材の焼結工程を繰り返すことで、炉心管は徐々に座屈変形してしまう。このような座屈変形は、炉心管のうちヒータの近傍において、特に発生しやすい。炉心管の座屈変形が進み、座屈変形部が炉心管内で回転する光ファイバ母材に接触すると、光ファイバ母材に外傷や破損などが発生してしまう。このような現象の発生を防ぐには、炉心管の座屈変形の有無やその程度を検査する必要がある。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、炉心管の割れが発生した場合にはこれを検出することができるが、炉心管が割れずに座屈変形した場合には、炉心管の内圧が変化しないため、このような座屈変形を検出することができない。
また、近年では炉心管の大型化が進んでおり、炉心管の上端開口部からヒータまでの上下方向の距離が２ｍ以上（長尺品では４ｍ以上）となる場合がある。このため、炉心管の上端開口部から単純に目視しても、座屈変形の有無や程度を確認することが困難な場合が多い。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、炉心管の座屈変形を検査可能な炉心管の検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１態様に係る炉心管の検査方法は、光ファイバ母材を製造するために用いられる石英ガラス製の炉心管の検査方法であって、前記炉心管の上端開口部から前記炉心管内にレーザ光を照射し、前記炉心管における前記レーザ光の照射点を検出する。
【０００８】
上記態様に係る炉心管の検査方法によれば、炉心管におけるレーザ光の照射点を検出することで、レーザ光が炉心管の底壁に照射されたか、あるいは座屈変形部に照射されたか、を判別することができる。これにより、炉心管の座屈変形の有無を検査することができる。
【０００９】
また、上記態様に係る炉心管の検査方法では、前記炉心管の中心軸と、前記炉心管の座屈変形部と、の径方向の距離を測定してもよい。
【００１０】
この場合、炉心管の中心軸と炉心管の座屈変形部との径方向の距離を測定することで、炉心管内で光ファイバ母材を回転させた際に、光ファイバ母材と座屈変形部とが接触するか否かを判断することができる。これにより、光ファイバ母材への外傷や破損が発生するのを抑えつつ、炉心管の交換頻度を必要最小限にして、光ファイバ母材の製造コストおよびリードタイムの低減を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の第２態様に係る光ファイバ母材の製造方法は、上述の検査方法を用いて前記炉心管を検査し、前記炉心管内で前記光ファイバ母材を加熱して焼結させる。
【００１２】
上記態様の光ファイバ母材の製造方法によれば、光ファイバ母材を焼結させる際に、炉心管と光ファイバ母材とが接触することで光ファイバ母材に外傷や破損が発生するのを抑え、光ファイバ母材の品質を安定させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の上記態様によれば、炉心管の座屈変形を検査可能な炉心管の検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光ファイバ母材を製造するための炉心管の概略図である。
【図２】炉心管の検査方法の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本実施形態に係る炉心管の検査方法および光ファイバ母材の製造方法について、図１〜図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。
【００１６】
（光ファイバ母材の製造方法）
まず、光ファイバ母材の製造方法について説明する。本実施形態では、ＶＡＤ法やＯＶＤ法などのスート法を用いる場合について説明するが、他の製法を採用してもよい。
スート法によって光ファイバ母材を製造する際、まず、反応容器内に設置されたバーナから、酸素ガス、水素ガス、不活性ガスなどを流し、これらのガスを反応させた火炎中に、ＳｉＣｌ４などのガラス原料ガスを投入する。これにより、ガラス微粒子が生成される。このガラス微粒子を、反応容器内で回転するターゲットに付着させることで、ターゲットの外周にスートが堆積する。これにより、焼結前の光ファイバ母材（以下、未焼結母材という）が得られる。
【００１７】
次に、未焼結母材を、図１に示すような焼結装置１０によって焼結させる（焼結工程）。焼結装置１０は、石英ガラス製の炉心管４と、炉心管４を加熱する焼結炉５と、を備えている。焼結炉５は、炉心管４の外周に設けられている。焼結炉５内には、外気から遮断されたヒータ６が設けられている。
【００１８】
炉心管４は、周壁４ａおよび底壁４ｂを有する有底筒状に形成されている。また、炉心管４には、図示しないガス導入口およびガス排出口設けられている。以下、炉心管４の中心軸線Ｏを単に中心軸線Ｏといい、中心軸線Ｏに沿う方向を上下方向という。また、上下方向に沿う底壁４ｂ側を下方といい、その反対側を上方という。また、上下方向から見た平面視において、中心軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ周りに周回する方向を周方向という。
【００１９】
焼結工程では、支持棒１およびダミー部２を介して、未焼結母材を炉心管４内で保持する。そして、炉心管４の上端開口部を蓋体７で閉塞し、支持棒１を回転させつつ下降させる。これにより、未焼結母材がその下部から上部に向かって加熱されて焼結し、光ファイバ母材３が得られる。なお、上記焼結処理の際に、この炉心管４内で光ファイバ母材３の脱水処理が行われてもよい。
【００２０】
また、このようにして得られた光ファイバ母材３を溶融させて線引きすることで、光ファイバが得られる。
【００２１】
ところで、先述の通り炉心管４は石英ガラスによって形成されている。これは、焼結工程の際に、光ファイバ母材３に不純物が混入しないようにするためであるが、石英ガラスは加熱によって軟化する。一方で、炉心管４の周壁４ａには、炉心管４の自重による、上下方向の圧縮応力が作用する。以上のことから、光ファイバ母材３の焼結工程を繰り返すと、図２に示すように、炉心管４のうち焼結炉５に近い部分が座屈変形してしまう場合がある。炉心管４が座屈変形し、周壁４ａが炉心管４の内側に向けて突出すると、この突出した部分（座屈変形部Ｂ）が、炉心管４内で回転する光ファイバ母材３に接触してしまうおそれがある。炉心管４の座屈変形部Ｂと光ファイバ母材３とが接触すると、光ファイバ母材３に外傷が発生してしまう。
【００２２】
そこで本実施形態では、上記のような座屈変形部Ｂと光ファイバ母材３との接触を未然に防止するために、以下のような炉心管の検査方法を採用している。
【００２３】
（炉心管の検査方法）
図２に示すように、本実施形態の炉心管の検査方法では、検査装置２０を用いる。検査装置２０は、炉心管４の上端開口部に取り付けられるステージ２１と、ステージ２１に沿って水平面内を移動するレーザ光源２２と、を備えている。なお、炉心管４を検査する際は、炉心管４から光ファイバ母材３および蓋体７を予め除去する。
【００２４】
レーザ光源２２は、その下端部からレーザ光Ｌを出射する。レーザ光Ｌとしては、赤色光（０．６μｍ帯）や緑色光（０．５μｍ帯）を用いることができる。レーザ光Ｌは、上下方向に沿って、下方に向けて進行する。レーザ光Ｌが炉心管４の底壁４ｂに照射された場合と、座屈変形部Ｂに照射された場合とでは、炉心管４の上端開口部から観察した際に、照射点の見え方が異なる。このため、検査作業者は、レーザ光Ｌの照射点を炉心管４の上端開口部から視認することで、その部分の座屈変形の有無を検査することができる。
【００２５】
なお、石英ガラス製の炉心管４は、室温まで冷却されると、失透により破損する可能性が高いため、通常では休転時においても９００℃程度の温度が維持される。石英ガラスは９００℃程度で赤熱するが、炉心管４におけるレーザ光Ｌの照射点は、赤熱した部分よりも明るく光るため、目視によっても照射点を容易に確認することができる。なお、レーザ光Ｌの照射点を目視により確認する場合には、検査作業者は、安全のためにレーザ保護眼鏡を着用する。
【００２６】
ところで、炉心管４が座屈変形している場合であっても、座屈変形部Ｂと光ファイバ母材３とのクリアランス（隙間）が確保されている場合には、引き続き炉心管４を用いることができる。このため、座屈変形部Ｂが炉心管４の内側にどの程度突出しているかを測定することも有効である。
【００２７】
そこで、検査装置２０としては、水準器を有するステージ２１と、このステージ２１と一体化されたレーザ光源２２と、を備えたレーザ墨出し機を好適に用いることができる。この場合、レーザ光源２２を、径方向に水平に移動させつつ、その移動距離を正確に測定することができる。検査作業者は、中心軸線Ｏを起点としてレーザ光源２２を移動させ、レーザ光Ｌが座屈変形部Ｂに照射された時点で、レーザ光源２２の移動を停止することで、径方向における座屈変形部Ｂと中心軸線Ｏとの距離Ｒを測定することができる。この距離Ｒと光ファイバ母材３の半径との差が、座屈変形部Ｂと光ファイバ母材３との間のクリアランスである。
【００２８】
なお、光ファイバ母材３の中心軸と炉心管４の中心軸とは完全に同軸にはならず、誤差が生じる。また、光ファイバ母材３の外周面の振れなどを考慮すると、距離Ｒと光ファイバ母材３の半径との差分が所定の値より小さくなった場合には、炉心管４を交換することが望ましい。上記所定の値は、光ファイバ母材３の中心軸と炉心管４との中心軸との一致の精度、光ファイバ母材３の外周面の振れ、光ファイバ母材３がヒータ６によって加熱された際の熱膨張などを考慮して決定するとよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の炉心管の検査方法によれば、炉心管４におけるレーザ光Ｌの照射点を目視によって検出（視認）することで、レーザ光Ｌが炉心管４の底壁４ｂに照射されたか、あるいは座屈変形部Ｂに照射されたか、を判別することができる。これにより、炉心管４の座屈変形の有無を簡便に検査することができる。
【００３０】
また、炉心管４の中心軸線Ｏと、炉心管４の座屈変形部Ｂと、の径方向における距離Ｒを測定することで、炉心管４内で光ファイバ母材３を回転させた際に、光ファイバ母材３と座屈変形部Ｂとが接触するか否かを判断することができる。これにより、光ファイバ母材３への外傷や破損が発生するのを抑えつつ、炉心管４の交換頻度を必要最小限にして、光ファイバ母材３の製造コストおよびリードタイムの低減を図ることができる。
【００３１】
また、上述の検査方法を用いて炉心管４を検査し、炉心管４内で光ファイバ母材３を加熱して焼結させる光ファイバ母材の製造方法を採用することで、光ファイバ母材３に外傷や破損が発生するのを抑え、光ファイバ母材３の品質を安定させることができる。
【００３２】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
第１実施形態では、目視によってレーザ光Ｌの反射点を確認したが、本実施形態では、反射したレーザ光Ｌを受光部によって受光する。
【００３３】
受光部としては、炉心管４に照射されて反射したレーザ光Ｌを受光することで、レーザ光源２２と反射点との上下方向における距離を測定できるものを、好適に用いることができる。このようなレーザ光源２２および受光部としては、例えば反射型の距離センサとして市販されているものを用いることができる。
【００３４】
レーザ光源２２と反射点との上下方向における距離は、反射点が炉心管４の底壁４ｂであるか座屈変形部Ｂであるかによって大きく変化する。従って、受光部による反射光の検出結果に基づいて、水平方向におけるレーザ光源２２の位置に、座屈変形部Ｂが存在するか否かを判定することができる。
また、本実施形態によれば、炉心管４の座屈変形の有無およびその程度を、目視によらずにより安全に検出することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、具体的な実施例を用いて、上記実施形態を説明する。なお、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実施例）
内径がφ３００ｍｍの石英ガラス製の炉心管４を用いた。この炉心管４に、外径がφ２００ｍｍの光ファイバ母材３をセットした。すなわち、炉心管４の周壁４ａと光ファイバ母材３との間の径方向の隙間は、５０ｍｍである。この光ファイバ母材３を回転させつつ炉心管４内に進入させ、焼結炉５の位置まで下降させて、脱水処理および焼結処理を行った。このような脱水・焼結処理を１００回繰り返し、前記第１実施形態で説明した炉心管４の検査方法を実施した。
【００３６】
本実施例では、レーザ光Ｌとして、レーザポインタ（クラス２、１ｍＷ以下、赤色光）を用いた。炉心管４内におけるレーザ光Ｌの照射点を視認したところ、ヒータ６の近傍で、座屈変形部Ｂの存在が確認された。また、中心軸線Ｏを起点として、この座屈変形部Ｂに向けてレーザ光源２２を径方向に移動させたところ、距離Ｒ（図２参照）が１３０ｍｍであることが判明した。この測定結果と、光ファイバ母材３の半径が１００ｍｍであることから、光ファイバ母材３と座屈変形部Ｂとの間のクリアランスは３０ｍｍ確保されていることが判った。このため、炉心管４は座屈変形しているが実用上問題無いと判断し、炉心管４を交換せずに前記脱水・焼結処理を行った。この結果、炉心管４と光ファイバ母材３とが接触することなく、正常に光ファイバ母材３を製造することができた。
【００３７】
上記脱水・焼結処理を２００回繰り返した時点で、再度炉心管４の検査を行ったところ、距離Ｒが１１５ｍｍであることが判明した。この測定結果から、光ファイバ母材３と座屈変形部Ｂとの間のクリアランスが１５ｍｍであり、光ファイバ母材３の外周面の振れなどを考慮すると、光ファイバ母材３と座屈変形部Ｂとが接触するおそれがあることが判った。このため、炉心管４の交換を実施した。
【００３８】
（比較例）
上記実施例と同様の条件で、脱水・焼結処理を１５０回繰り返した時点で、炉心管４を上方から単純に観察したところ、座屈変形量は少ないと判断された。このため、光ファイバ母材３を炉心管４内に挿入して脱水・焼結処理を開始したところ、光ファイバ母材３がヒータ６の近傍まで下降した時点で異音が発生した。このため、脱水・焼結処理を中止して光ファイバ母材３の状態を確認すると、その表面に擦れ傷があり、一部に割れが生じていた。事後的に、実施例と同様の検査方法によって炉心管４を検査すると、距離Ｒが１１０ｍｍであることが判った。つまり、光ファイバ母材３と座屈変形部Ｂとのクリアランスが１０ｍｍしかなく、光ファイバ母材３の外周面の振れなどによって、光ファイバ母材３が座屈変形部Ｂに接触してしまったと考えられる。
【００３９】
上記実施例と比較例との対比から、本実施形態の炉心管の検査方法によれば、光ファイバ母材３に外傷や破損が発生するのを抑えつつ、炉心管４の交換頻度を必要最小限にできることが確認された。
【００４０】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の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。
【００４１】
例えば、前記実施形態では、ヒータ６が一か所に配置されていたが、ヒータ６が複数個所に配置されていてもよい。また、炉心管４の形状などは図示の例に限られず、適宜変更してもよい。
【００４２】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…支持棒  ２…ダミー部  ３…光ファイバ母材  ４…炉心管  ５…焼結炉  ６…ヒータ  １０…焼結装置  ２０…検査装置  ２１…ステージ  ２２…レーザ光源  Ｂ…座屈変形部  Ｌ…レーザ光
【図１】
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【図２】
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