(57)【要約】【課題】加熱時に正確に温度を測定することができる炉心管内部の温度測定方法、及び、ガラス母材などのガラス体に適切な加熱処理を行うことができるガラス体の加熱処理方法を提供する。【解決手段】本発明の炉心管内部の温度測定方法は、加熱炉１０の炉心管１１内部から放射される放射光を導光手段２２で取り込み、取り込まれた放射光をもとに、炉心管１１内部の温度に関するデータを計測器２３で測定する。また、本発明のガラス体の加熱処理方法は、加熱炉１０の炉心管１１内部から放射される放射光を導光手段２２で取り込み、取り込まれた放射光をもとに、炉心管１１内部の最高温度に関するデータを目標値になるように制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉の炉心管内部から放射される放射光を導光手段で取り込み、取り込まれた前記放射光をもとに、前記炉心管内部の温度に関するデータを計測器で測定することを特徴とする炉心管内部の温度測定方法。
【請求項２】
前記炉心管内部の画像を確認し、特定の箇所の温度に関するデータを測定できるように前記導光手段の配置を設定することを特徴とする請求項１に記載の炉心管内部の温度測定方法。
【請求項３】
加熱炉の炉心管内部から放射される放射光を導光手段で取り込み、取り込まれた前記放射光をもとに、前記炉心管内部の最高温度に関するデータを目標値になるように制御することを特徴とするガラス体の加熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを製造するためのガラス母材等のガラス体を加熱軟化させる際に用いる炉心管内部の温度測定方法及びガラス体を加熱処理するガラス体の加熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ファイバを製造するためなどに使用されるガラス母材は、ガラス多孔質体に脱水焼結を施し、光ファイバの線引きを行うに適した径に延伸する延伸工程によって得られる。この延伸工程において、加熱炉内にガラス母材を配し、加熱炉のヒータによってガラス母材を加熱軟化させつつ、下方に引張ることで延伸させつつ、ガラス母材を所望の径とする。
【０００３】
従来、ガラス母材の延伸方法としては、加熱炉の下方側面に設置された放射温度計によって外径変化部分の表面温度を測定して、延伸外径を一定に保持するように制御するものなどがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、加熱炉の内部に炉心管を設け、この炉心管の外周側にヒータを設けることで、ヒータの酸化劣化を防止する構造が知られている。
このような加熱炉では、放射温度計を炉心管の外周側に配し、炉心管の外周面の温度を測定し（炉心管が石英で光が透過するため実際には母材表面の温度を測定し）、この温度をもとにヒータの温度が制御されていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２３９６３９号公報
【特許文献２】
特開平１１−３２２３５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、炉心管を備えた加熱炉にあっては、炉心管の内周面が酸化劣化すると、炉心管の内側と外側との温度差が大きくなる。この場合、上記特許文献２のように、炉心管の外周面における温度を放射温度計によって測定する方法では、炉心管内の温度を正確に測定することが極めて困難であった。このため、ガラス母材を延伸する前に加熱炉内を適切に設定することができなかった。そして、この炉心管内でガラス母材を延伸することで、炉心管の内部の設定温度が適正でないことに起因して、ガラス母材に外径変動等の不具合が生じてしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、加熱時に正確に温度を測定することができる炉心管内部の温度測定方法、及び、ガラス母材などのガラス体に適切な加熱処理を行うことができるガラス体の加熱処理方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、加熱炉の炉心管内部から放射される放射光を導光手段で取り込み、取り込まれた放射光をもとに、炉心管内部の温度に関するデータを計測器で測定することを特徴とする炉心管内部の温度測定方法によって達成される。
ここで、導光手段とは、例えば、鏡等の反射手段、内視鏡、イメージファイバなどの光を導くものである。また、計測器とは、例えば、放射温度計、分光器（赤外線の強度）である。温度に関するデータとは、絶対的な温度に換算してもよいし、換算前の相対的な温度データ（特定波長の放射光量そのものでもよい。）でもよい。
こうすれば、加熱炉の炉心管の内部から放出される放出光を取り込むことができる位置に、導光手段を適宜配置することで、炉心管内部の温度に関するデータを測定器で測定することができる。
例えば、ガラス母材を延伸する加熱炉については、炉心管の内部に連通する、上方又は下方の開口近傍に導光手段を配することで、炉心管の内部から放出される放出光に基づいて炉心管内部の温度を測定することができる。
したがって、上記炉心管内部の温度測定方法によれば、炉心管を有する加熱炉について、炉心管の劣化の進行度合にかかわらず加熱炉内の温度を正確に測定することができる。
上記炉心管内部の温度測定方法において、炉心管内部の画像を確認し、特定の箇所の温度に関するデータを測定できるように導光手段の配置を設定することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の上記目的は、加熱炉の炉心管内部から放射される放射光を導光手段で取り込み、取り込まれた放射光をもとに、炉心管内部の最高温度に関するデータを目標値になるように制御することを特徴とするガラス体の加熱処理方法によって達成される。
上記ガラス体の加熱処理方法は、加熱炉の内部から放射される放射光を導光手段によって取り込み、取り込んだ放射光に基づいて炉心管内部の最高温度を測定する。このため、炉心管の酸化などによる劣化にかかわらず、常に安定して炉心管内部の正確な温度を測定することができる。つまり、従来のように炉心管の外部を放射温度計で測定する際に生じ得る、炉心管の劣化の進行度合に伴い炉心管内部の実際の温度が正確に測定できないといった問題を回避することができる。そして、炉心管の温度をガラス体の加熱処理に適した所望の値に設定することができる。例えば、ガラス母材を延伸する工程に上記加熱炉を用いる場合、炉心管内部の温度を測定し、必要に応じてヒータなどの加熱手段を制御することで、延伸を開始する際の炉心管の温度を適正に設定することができる。このため、延伸されたガラス母材に外径変動などが生じることを防止でき、このガラス母材を線引して得られる光ファイバに不具合が生じることがなく、品質が良好な光ファイバを製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる炉心管内部の温度測定方法及びガラス体の加熱処理方法について図面を参照して説明する。
図１は、本発明にかかる炉心管内部の温度測定方法及びガラス体の加熱処理方法を実施するのに好適な加熱炉を示している。
図１に示すように、加熱炉１０は、カーボンからなる円筒状の炉心管１１と、炉心管１１の外周に配された加熱手段である環状のヒータ１２とを有し、炉心管１１とヒータ１２とが外方に配された炉体１３によって収容されている。
【００１１】
加熱炉１０には、炉心管１１内の上方端部近傍及び下方端部近傍に連通するガス導入路１４ａ、１４ｂが設けられている。炉心管１１の内部を加熱する際には、炉心管１１の内部にガス導入路１４ａ、１４ｂを介してアルゴン等の不活性ガスが供給される。
【００１２】
炉心管１１の内部に供給された不活性ガスは、炉心管１１の上方端部及び下方端部へ向かって流れ、加熱炉１０の外部へ吹き出される。こうすることで、加熱炉１０の周囲における雰囲気中の気体（大気など）が加熱炉内に流れこむことを防止することができる。また、炉心管１１内の不活性ガスの圧力を加熱炉１０の外部の圧力より高くすることで、炉心管１１内の異物などを外部へ排出することができる。
【００１３】
また、炉心管１１の上方端部の開口部分を覆うように気密板１５が設けられている。気密板１５は、炉心管１１内に外部から気体が流れ込むことを制限する。
【００１４】
上記加熱炉１０には、その炉心管１１内に、ガラス体であるガラス母材Ｇが投入される。このガラス母材Ｇの上端には支持棒１６が、また下端には支持棒１７が接続される。支持棒１６は、連結具１８を介して上側駆動部１９に上下方向（図１の上下方向）に駆動自在に支持されている。また、支持棒１７は、下側駆動部２１によって下方向（図１の下方向）に駆動自在に支持されている。
これら上側駆動部１９及び下側駆動部２１は、ガラス母材Ｇを炉心管１内にて、その軸を中心として回転させつつ、延伸状態に応じて上下方向に移動させることで吊り下げ位置を変位させるものである。
【００１５】
次に、本発明にかかるガラス体の加熱処理方法の一例としてガラス母材Ｇの延伸方法について説明する。
まず、加熱炉１０の炉心管１１内に、上側駆動部１９に吊り下げたガラス母材Ｇを投入し、下方の支持棒１７を下側駆動部２１で保持する。
この状態にて、ヒータ１２に通電し、炉心管１１を介してその内部を、ガラス母材Ｇの延伸を行う際の所定の延伸温度に加熱する。
ここで、このヒータ１２による加熱を行う際に、本発明にかかる炉心管内部の温度測定方法を実施することで加熱炉１０内の温度を測定する。
【００１６】
図１に示すように、まず、加熱炉１０の炉心管１１における下方端部の開口近傍に、放射光（本実施形態においては赤外線）を取り込むことができる導光手段として機能する鏡２２を設置する。この鏡２２は、加熱炉１０の炉心管１１の内周面から外部に直接放射される赤外線が到達する位置であって、炉心管１１内からの赤外線を所定の方向へ反射させるように傾けて設置する。
導光手段としては、鏡などの反射手段に限らず、例えば、内視鏡やイメージファイバなどを用いることができる。
【００１７】
次に、この鏡２２によって所定の方向へ反射された赤外線を測定可能な計測器として機能する放射温度計２３を設置する。ここで、計測器としては、放射温度計に限定されず、赤外線の強度を測定する分光器などを用いてもよい。
そして、この放射温度計２３の測定値によって、加熱炉１０における炉心管１１内部の温度に関するデータを測定し、このデータに基づいて、所定の延伸温度となるように、ヒータ１２を制御する。
このようにして、加熱炉１０（炉心管１１）内の温度を目標値に設定した後に、ガラス母材Ｇの延伸作業を開始する。
ここで、温度に関するデータとは、絶対的な温度に換算してもよいし、換算前の相対的な温度データ（特定波長の放射光量そのものでもよい。）でもよい。
また、炉心管１１とヒータとの相対位置に応じて炉心管内部１１では温度が炉心管の軸方向（図１の上下方向）に対して異なる。そこで、本実施形態において、炉心管内部の温度としては、炉心管内部の最高温度を測定する。すると、ガラス体に加熱処理を施す際に、低い温度の箇所を測定して目標値に合わせることで必要以上に設定温度を上げすぎることを防止することができる。
【００１８】
つまり、本発明にかかる炉心管内部の測定方法は、加熱炉１０の炉心管１１内部から放射される放出光を導光手段（鏡２２）によって取り込み、取り込まれた放射光をもとに、炉心管内部の温度に関するデータを計測器（放射温度計２３）で測定することを特徴とする。
また、本発明にかかるガラス体の加熱処理方法は、加熱炉１０の炉心管１１内部から放射される放射光を導光手段（鏡２２）によって取り込み、取り込まれた放射光をもとに、炉心管内部の温度に関するデータを測定し、このデータをもとに炉心管内部の温度に関するデータを目標値になるように制御することを特徴とする。
【００１９】
ここで、上記炉心管内部の測定方法を行う加熱炉としては、ガラス母材の延伸に用いるものに限定されず、例えば、ガラス多孔質体に脱水焼結を行う工程やガラス母材を線引する工程で使用する加熱炉であってもよい。また、本発明にかかるガラス体の加熱処理方法としては、ガラス母材の延伸方法に限定されない。加熱炉が使用されるものであれば、例えば、ガラス多孔質体に脱水焼結を行う工程やガラス母材を線引する工程でもガラス体の加熱処理方法を使用することができる。
【００２０】
上記炉心管内部の測定方法によれば、ガラス母材Ｇを延伸する加熱炉１０において、炉心管１１の内部に連通する、上方又は下方の開口近傍に鏡２２を配することで、炉心管１１の内部から放出される赤外線に基づいて炉心管１１内の温度を測定することができる。
また、上記のガラス母材Ｇを延伸する加熱炉１０に限らず、炉心管を有する加熱炉において、炉心管内部から放出される放射光を取り込むことができる位置に、導光手段を適宜配置することで、放射光を測定することができる。
さらに、炉心管内部の画像を確認し、特定の箇所の温度に関するデータを測定できるように導光手段の配置を設定することが好ましい。
したがって、上記炉心管内部の温度測定方法によれば、炉心管の劣化の進行度合にかかわらず加熱炉内の温度を正確に測定することができる。
【００２１】
また、上記実施形態のガラス体の加熱処理方法は、加熱炉１０の内部から放射される赤外線を鏡２２によって反射させ、反射した赤外線を放射温度計２３によって測定する。このため、炉心管１１の酸化による劣化にかかわらず、常に安定して炉心管１１の内部の正確な温度を測定することができる。つまり、従来のように炉心管の外部を放射温度計で測定する際に、炉心管の劣化の進行度合に伴い炉心管内部の実際の温度が正確に測定できないといった問題を回避することができる。そして、炉心管１１の温度をガラス体の加熱処理に適した所望の値に設定することができる。
【００２２】
例えば、ガラス母材を延伸する工程に上記ガラス体の加熱処理方法を実施すれば、放射温度計２３によって炉心管１１の内部の温度を測定し、必要に応じて加熱手段１２を制御することで、延伸を開始する際の炉心管１１の温度を適正に設定することができる。このため、延伸されたガラス母材Ｇに外径変動などが生じることを防止でき、このガラス母材Ｇを線引して得られる光ファイバに不具合が生じることがなく、品質が良好な光ファイバを製造することができる。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明にかかる上記炉心管内部の温度測定方法と従来の温度測定方法の効果を比較する試験を行った。従来の温度測定方法としては、炉心管の外周側に設置した放射温度計によって炉心管外面の温度を測定するものを用いた。そして、本発明にかかる上記炉心管内部の温度測定方法と従来の温度測定方法によって炉心管温度をそれぞれ測定してヒータを制御した後、ガラス母材の延伸作業を行った。
【００２４】
従来の加熱炉の温度測定方法では、放射温度計の測定値が２０００℃（炉心管外面）になるようにヒータを制御し、本発明にかかる炉心管内部の温度測定方法では、放射温度計の測定値が１８５０℃（炉心管の外面温度が２０００℃となるのに相当する温度）になるようにヒータを制御し、それぞれ外径１３０ｍｍのガラス母材を延伸外径５０ｍｍとする延伸作業を１００回行った。
【００２５】
その結果、従来の加熱炉の温度測定方法の場合、炉心管内の温度のばらつきが±５０℃であったのに対し、本発明にかかる炉心管内部の温度測定方法では、炉心管内の温度のばらつきを±１０℃以下に低減することができた。
そして、従来の加熱炉の温度測定方法によって温度を制御して延伸作業を行った場合、延伸したガラス母材の延伸外径の変動が±２．０ｍｍ以上であった。一方、本発明にかかる炉心管内部の温度測定方法によって温度を制御して延伸作業を行った場合、延伸したガラス母材の延伸外径の変動を±０．５ｍｍ以下に低減することができた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加熱時に正確に温度を測定することができる炉心管内部の温度測定方法、及び、ガラス母材などのガラス体に適切な加熱処理を行うことができるガラス体の加熱処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる、炉心管内部の温度測定方法及びガラス体の加熱処理方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  加熱炉
１１  炉心管
１２  加熱手段（ヒータ）
２２  鏡（導光手段）
２３  放射温度計（計測器）
Ｇ  ガラス母材
【図１】
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