(57)【要約】【課題】炉心管フランジ部での密封性を高め、炉心管外部へのガス漏れ発生を防止することができるガラス母材の焼結装置及び焼結方法を提供する。【解決手段】分割形成された炉心管１をフランジ部２ａ，３ａで連結し、炉心管内に収納したガラス微粒子堆積体７を炉心管外周に配したヒータ４により加熱し、脱水・透明ガラス化するガラス母材の焼結装置及び焼結方法であって、フランジ部２ａ，３ａの接合面外周を取り囲む凹溝９を有する押圧部材１０と、押圧部材１０を内径方向に付勢する付勢手段とを有し、凹溝９はフランジ部２ａ，３ａを楔作用で封止する形状としたものである。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割形成された炉心管をフランジ部で連結し、炉心管内に収納したガラス微粒子堆積体を炉心管外周に配したヒータにより加熱し、脱水・透明ガラス化するガラス母材の焼結装置であって、
前記フランジ部の接合面外周を取り囲む凹溝を有する押圧部材と、前記押圧部材を内径方向に付勢する付勢手段とを有し、前記凹溝は前記フランジ部を楔作用で封止する形状に形成されていることを特徴とするガラス母材の焼結装置。
【請求項２】
前記凹溝の底部と前記フランジの外周面との間に生じる間隙にシールガスを通すように構成したことを特徴とする請求項１に記載のガラス母材の焼結装置。
【請求項３】
分割形成された炉心管をフランジ部で連結し、炉心管内に収納したガラス微粒子堆積体を炉心管外周に配したヒータにより加熱し、脱水・透明ガラス化するガラス母材の焼結方法であって、
前記フランジの接合部外周を押圧部材の凹溝で取り囲み、前記押圧部材を内径方向に付勢し、前記フランジ部を前記凹溝の楔作用で封止することを特徴とするガラス母材の焼結方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス微粒子堆積体を脱水・透明ガラス化するガラス母材の焼結装置及びガラス母材の焼結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス光ファイバ等の製造に用いるガラス母材を製造するには、ガラス原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成し、これを出発ガラスロッド等に堆積させてガラス微粒子堆積体（多孔質ガラス母材）とし、これを脱水、燒結して透明ガラス化することが知られている。また、ガラス微粒子堆積体の製造には、ＶＡＤ法（気相軸付法）、ＯＶＤ法（外付け気相蒸着法）等が知られている。
【０００３】
ＯＶＤ法は、例えば、反応炉内で回転する出発ガラスロッドの外周に、ＳｉＣｌ４等のガラス原料ガスを、Ｈ２ガス，Ｏ２ガス等の燃焼用ガスとともにバーナで吹き付け、火炎加水分解反応によりガラス微粒子を生成して堆積させ、ガラス微粒子堆積体を作製する。ＶＡＤ法は、回転する出発ガラスロッドの下方にバーナを配して、ガラス原料ガスと燃焼用ガスを吹き付け、火炎加水分解反応により生成されるガラス微粒子を軸方向に堆積させてガラス微粒子堆積体を作製する。
【０００４】
ガラス微粒子堆積体の脱水・透明ガラス化は、一般的には、ガラス微粒子堆積体をカーボン又は石英等の耐熱材で形成された炉心管の外周にヒータを配した焼結装置を用いて行なわれる。透明ガラス化の方法には種々の方法があるが、例えば、炉心管内を塩素含有雰囲気にして、脱水と透明ガラス化の加熱処理を同時に行なう方法がある。また、塩素ガスとヘリウムガスで脱水加熱を行なった後に、温度を上げてヘリウムガスのみで加熱し透明ガラス化するなどの方法も知られている。これらの加熱処理を行なうための焼結装置には、今までに種々の構成のものが提案されている。
【０００５】
図４は、従来の焼結装置の一例（例えば、特許文献１参照）を示す概略図である。図中、２０はガラス微粒子堆積体、２１はガラスロッド、２２は炉心管、２３は接合部、２４はヒータ、２５は断熱材、２６は炉体、２７はガス供給口、２８はガス排気口を示す。
【０００６】
図において、ガラス微粒子堆積体２０は、ＳｉＯ２粒子生成の出発棒とされたガラスロッド２１により、炉心管２２の貫通部および炉体２６の貫通部を通じて、炉心管２２内の炉心室の中央部に吊り下げ支持されている。炉心管２２は、高純度のカーボンで形成され、長尺の大型のガラス微粒子堆積体２０を収納するために、複数に分割したものを多段に積重ねて構成されている。炉心管２２の積重ね部分の接合部２３の具体構造は明らかでないが、カーボン製のパッキン等を装填して封止している。炉心管２２と炉体２６との間には、ヒータ２４と断熱部材２５が配されている。
【０００７】
炉心管２７内には、ガラス微粒子堆積体２０を脱水、焼結処理するためのガスがガス供給口２７から供給され、ガス排気口２８から排出される。脱水、焼結処理用のガスとしては、例えば、ヘリウムと塩素ガスが用いられる。また、炉体２６にもガス供給口とガス排出口が設けられていて、ヒータ２４および断熱材２５が酸化による劣化を生じないように、アルゴンガス等の不活性ガスを供給し、排気するようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−６８７７０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
炉心管２２内は１５００℃前後の高温に加熱され、また、有害な塩素ガスを用いて使用されるため炉心管２２には、通常、耐熱性・耐食性に優れたカーボン又は石英等の材料で形成される。しかし、これらの材料は、材質的には密封性は備えているものの硬質で脆いという性質がある。このため、分割されて積重ねられる炉心管２２の接合部２３を、ネジ、ボルト等を用いて直接締め付けて連結することができず密封が難しい。密封の精度を向上させるために接合部の接合面を平滑にし、また、シール部材を強固なものに変更する等を試みても、密封状態を向上させることは困難であった。この結果、炉心管内のガスが漏洩し、作製されるガラス母材の品質不良や炉体の腐食を引き起こす恐れがあった。
【００１０】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、炉心管の接合部での密封性を高め、炉心管外部へのガス漏れ発生を防止することができるガラス母材の焼結装置及び焼結方法の提供を課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるガラス母材の焼結装置は、分割形成された炉心管をフランジ部で連結し、炉心管内に収納したガラス微粒子堆積体を炉心管外周に配したヒータにより加熱し、脱水・透明ガラス化するガラス母材の焼結装置であって、フランジ部の接合面外周を取り囲む凹溝を有する押圧部材と、押圧部材を内径方向に付勢する付勢手段とを有し、凹溝はフランジ部を楔作用で封止する形状としたものである。
【００１２】
また、本発明によるガラス母材の焼結方法は、分割形成された炉心管をフランジ部で連結し、炉心管内に収納したガラス微粒子堆積体を炉心管外周に配したヒータにより加熱し、脱水・透明ガラス化するガラス母材の焼結方法であって、フランジの接合部外周を押圧部材の凹溝で取り囲み、押圧部材を内径方向に付勢し、フランジ部を凹溝の楔作用で封止して焼結を行なうようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２により実施の形態を説明する。図１は焼結装置主要部の概略図を示す図、図２はフランジ部の封止構造の一例を示す図である。図中、１は炉心管、２は本体部、２ａはフランジ部、３は蓋部、３ａはフランジ部、４はヒータ、５はガス導入部、６はガス排気部、７はガラス微粒子堆積体、８はガラスロッド、１０，１０ａ，１０ｂは押圧部材、１１は凹溝、１１ａは凹溝側壁、１１ｂは凹溝底壁、１２は間隙、１３はシールガス供給部、１４はシールガス排出部、１５はエアシリンダ機構を示す。
【００１４】
本発明は、炉心管１は、耐熱性、耐食性に優れたカーボン又は石英で形成し、少なくとも本体部２と蓋部３の二つに分割され、分割された炉心管のつなぎ目はそれぞれに一体に設けたフランジ部２ａと３ｂで連結される。炉心管１の下部側にはガス導入部５が設けられ、上部側にはガス排気部６が設けられ、脱水・透明ガラス化に必要な塩素ガス、ヘリウムガス等が導入される。蓋部３側には、ガラス微粒子堆積体７の端部から延びているガラスロッド８を貫通する孔を有し、ガラスロッド上端を吊下げ支持装置（図示せず）に連結させている。前記蓋の孔付近に吸引装置（図示せず）を配置し、孔から漏れたガスは、この吸引装置で吸引排除する。炉心管１の外周には、リング状の複数のヒータ４を配し、炉心管内に収納されたガラス微粒子堆積体７を加熱する。
【００１５】
本体部２と蓋部３を連結するフランジ部２ａ，３ａには、内側に凹溝１１を有する環状の押圧部材１０がフランジ部外周を囲うように配される。この押圧部材１０は、例えば、図２に示すように、フランジ部２ａ，３ａの外側から取付けられるように、２分割した半円形状の押圧部材１０ａ，１０ｂで形成する。しかし、３以上の複数に分割形成してもよいものである。
【００１６】
押圧部材１０ａ，１０ｂは、内側に形成された凹溝１１でフランジ部２ａと３ａとを上下から挟むようにして組み付けられる。凹溝１１は側壁１１ａと底壁１１ｂとからなる断面Ｕ字状で形成され、側壁１１ａは、楔作用でフランジ部２ａ，３ａの外周エッジを押圧する開口側が拡開した傾斜面で形成される。押圧部材１０ａ，１０ｂの外側には、押圧部材１０ａ，１０ａを内方に付勢する付勢手段が配される。この付勢手段としては、例えば、流体駆動を用いたエアシリンダ機構１５を用いることができる。
【００１７】
以上のように構成された焼結装置で、ガラス微粒子堆積体７を炉心管１内に収納した後、炉心管本体部２のフランジ部２ａと炉心管蓋部３のフランジ部３ａの位置を一致させる。次いで、エアシリンダ機構１５を作動させて押圧部材１０ａ，１０ｂを内径方向に押圧する。エアシリンダ機構１５は、過度の押圧力が生じないように一定の押圧力に制御され、押圧部材１０ａ，１０ｂに過度の力が加わらないようにされ、炉心管が割れないようにされる。
【００１８】
押圧部材１０ａ，１０ｂが内径方向に押圧され移動することにより、凹溝１１がフランジ部２ａ，３ａの外周を取り囲み、凹溝側壁１１ａがフランジ部２ａ，３ａの外周エッジに当たって、楔作用でフランジ部２ａ，３ａの接合面を互いに密接させる。フランジ部２ａ，３ａは、外周部を押圧部材１０ａ，１０ｂによって直接押圧され、接合面の隙間を効果的に狭めることができる。この結果、単に本体部と蓋部を軸方向に押圧する構成と比べて密封性を飛躍的に向上させることができる。
【００１９】
また、押圧部材１０ａ，１０ｂを内径方向に押し込んだ際に、フランジ部２ａ，３ａの外周面と凹溝１１の底壁１１ｂとの間に間隙１２が生じる。ガス供給部１３とガス排出部１４をこの間隙１２に連通させ、この間隙１２に不活性ガス等のシールガスを供給、排出する。これにより、フランジ部２ａと３ａ間の微小な隙間からガスが漏れたとしても、間隙に供給されるシールガスとともにガス排出部より排出される。こうして、炉心管内のガスがつなぎ目から炉心管外部に拡散するのを完全に防止することができる。
【００２０】
シールガスのガス供給部１３とガス排出部１４は、押圧部材１０ａ，１０ｂの任意の位置に設けることができるが、前記の押圧部材１０ａと１０ｂとが接する端部分に設けるのが好ましい。これは、ガス供給部１３またはガス排出部１４を覆うハウジングが、押圧部材１０ａとが接する部分を覆うことで、この部分のシールを兼ねることができるからである。
【００２１】
図３は押圧部材を内径方向に付勢する付勢手段の他の例を示す図である。図中、１６は締め付けバンド、１６ａは端部片、１７はボルト、１８はスプリング、１９はナットを示し、その他の符号は、図１，図２で用いた符号を用いることにより説明を省略する。
【００２２】
この図３に示す付勢手段は、押圧部材１０ａ，１０ｂの外周を締め付ける締め付けバンド１６を用いることにより、押圧部材１０ａ，１０ｂを内径方向に付勢するようにしたものである。締め付けバンド１６は２つに分割した半円構造の例を示したが、単一の環状構造のものであってもよく、３以上に分割した構造のものであってもよい。径方向への締め付けは、例えば、締め付けバンド１６の両端に設けた端部片１６ａを、ボルト１７にスプリング１８を介在させてナット１９で締めることにより行なうことができる。
【００２３】
締め付けバンド１６の径を縮小する締め付けにより、押圧部材１０ａ，１０ｂは内径方向に付勢され移動される。締め付けバンド１６の過度の締め付けは、スプリング１８により緩和され、押圧部材１０ａ，１０ｂに過度の力が加わらないようにされる。押圧部材１０ａ，１０ｂが内径方向に付勢され移動することにより、図２の例と同様に、凹溝１１がフランジ部２ａ，３ａの外周を取り囲み、凹溝側壁１１ａがフランジ部２ａ，３ａの外周エッジに当たって、楔作用でフランジ部２ａ，３ａの接合面を互いに密接させる。
【００２４】
なお、締め付けバンド１６と押圧部材１０ａ，１０ｂとの間に、断熱部材等を介在させることにより、締め付けバンド１６が炉心管からの熱伝導を低減し、熱膨張歪で締め付け力が低下するのを防止することができる。締め付けバンド１６による付勢は、金属バンドを用いた簡単な構成であるので、図２の例と比べ安価に実現することができる。また、フランジ部２ａと３ａの接合面の間に、多孔質カーボン製の緩衝材をいれてもよい。この緩衝材は、パッキン材としても作用する。
【００２５】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、炉心管の分割接合部分から管内の有害ガスが外部に拡散するのを効率よく大幅に抑制することができる。また、封止部に形成される間隙を利用してシールガスを流すことにより、炉心管内のガスが外部に漏れるのを完全に防止することができる。また、本発明により、ガラス母材の品質不良や炉体の腐食が抑えられて、人的安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガラス母材の焼結装置主要部の概略を示す図である。
【図２】本発明による炉心管フランジ部の封止構造の一例を示す図である。
【図３】本発明による炉心管フランジ部の封止構造の他の例を示す図である。
【図４】従来の技術を説明する図である。
【符号の説明】
１…炉心管、２…本体部、２ａ…フランジ部、３…蓋部、３ａ…フランジ部、４…ヒータ、５…ガス導入部、６…ガス排気部、７…ガラス微粒子堆積体、８…ガラスロッド、１０，１０ａ，１０ｂ…押圧部材、１１…凹溝、１１ａ…凹溝側壁、１１ｂ…凹溝底壁、１２…間隙、１３…シールガス供給部、１４…シールガス排出部、１５…エアシリンダ機構、１６…締め付けバンド、１６…端部片、１７…締め付けネジ、１８…スプリング、１９…ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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