(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英製の炉心管を有し、その周囲に熱源を配置して、前記熱源を隔壁で覆ってなる加熱炉であって、
前記炉心管と前記隔壁との隙間ならびに隔壁に設けられた導入管接続口およびケーブル引き込み口の隙間に、酸素により酸化されることにより当該酸素を消費する酸素消費手段が配置されていることを特徴とする加熱炉。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱炉であって、
前記隔壁と前記炉心管で囲まれる空間に不活性ガスを流す、ガス導入手段を有することを特徴とする加熱炉。
【請求項３】
石英製の炉心管外に熱源を配置し、さらに前記熱源を隔壁で覆い、前記炉心管と前記隔壁との間に酸素消費手段を配置して、前記隔壁内の空間の酸素を前記酸素消費手段で消費させることにより、前記熱源が酸化されることを防ぎながら前記炉心管内で被加熱物を加熱することを特徴とする被加熱物の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英製の炉心管を有する加熱炉、及び石英製の炉心管を有する加熱炉によって被加熱物を加熱する加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス体を製造する際にガラス微粒子堆積体を焼結して透明ガラス化する場合、ガラス体を延伸する場合、あるいはガラス体を線引きして光ファイバを製造する場合などには、一般に筒状の炉心管を備えた加熱炉が用いられている。
この種の加熱炉では、炉心管の周囲にカーボンやタングステン等からなるヒータが設けられ、さらに、ヒータは、隔壁によって囲われている。そして、この加熱炉では、隔壁内に不活性なパージガスを導入することにより、高温となったヒータの酸化による劣化を防いでいる。
また、炉心管内の酸素の除去及び炉心管内への酸素の侵入抑制を図るべく、酸素と反応する酸素消費手段を設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３８１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、加熱炉には、炉心管と隔壁との隙間、隔壁におけるケーブル引き込み部分あるいはガス導入管の挿入部分に隙間があり、この隙間から酸素が混入してヒータが酸化するようなことがないように、これらの隙間をシール材によってシールする必要がある。
しかしながら、シール材の耐熱性には限界があるため、加熱温度の高い加熱炉（最大１５００℃等）の場合、シール材が熱により劣化する。このため、シール材による完全な気密は困難であった。
また、石英製の炉心管を備えた加熱炉では、その石英ガラスが失透（クリストバライト化）した場合、その後の降温（約８００℃程度）により亀裂等の損傷が生じることがある。したがって、炉心管の温度を８００℃程度から下げることができず、炉心管の温度を下げて劣化したシール材を新たなものに交換することが困難であった。
【０００５】
本発明は、石英製の炉心管を備えた加熱炉において、ヒータが酸化により劣化することを確実に防止することが可能な加熱炉及び被加熱物の加熱方法を提供することを目的としている。
【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に係る加熱炉は、石英製の炉心管を有し、その周囲に熱源を配置して、前記熱源を隔壁で覆ってなる加熱炉であって、前記炉心管と前記隔壁との隙間ならびに隔壁に設けられた導入管接続口およびケーブル引き込み口の隙間に、酸素により酸化されることにより当該酸素を消費する酸素消費手段が配置されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明に係る加熱炉において、前記隔壁と前記炉心管で囲まれる空間に不活性ガスを流す、ガス導入手段を有することが好ましい。
【０００８】
また、上記課題を解決することのできる本発明に係る被加熱物の加熱方法は、石英製の炉心管外に熱源を配置し、さらに前記熱源を隔壁で覆い、前記炉心管と前記隔壁との間に酸素消費手段を配置して、前記隔壁内の空間の酸素を前記酸素消費手段で消費させることにより、前記熱源が酸化されることを防ぎながら前記炉心管内で被加熱物を加熱することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、石英製の炉心管を備えた加熱炉において、隔壁内の空間の酸素を酸素消費手段で消費させることにより、ヒータが酸化により劣化することを確実に防止することができ、ヒータの長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る加熱炉及び被加熱物の加熱方法の実施形態の例について図面を参照して説明する。
図１は、加熱炉の構造を示す概略断面図である。
図１に示すように、この加熱炉１は、円筒形状の炉心管２と、炉心管２の周囲に配置された加熱源であるヒータ３とを備えている。ヒータ３の周囲は隔壁４によって覆われている。炉心管２は、石英により形成されており、ヒータ３の発熱により炉心管２が昇温させられる。そして、炉心管２の内部に被加熱物であるガラス体を挿入すると、ガラス体が所望の温度に加熱される。なお、炉心管２の上部には、ガラス体の挿入、取り出し時に開閉される上蓋２ａが設けられている。また、隔壁４及び炉心管２は、さらに筐体によって覆われている。
【００１１】
また、炉心管２の下端には、ガス導入口２ｂが設けられ、上蓋２ａには、ガス排出管２ｃが設けられている。そして、このガス導入口２ｂを介して炉心管２内へのガスの導入が行われ、排出管２ｃを介して炉心管２内からのガスの排出が行われる。
【００１２】
隔壁４には、導入管接続口１１が形成されており、この導入管接続口１１には、パージガス導入管１２が差し込まれて接続されている。そして、この隔壁４によって囲われたヒータ３を収納する収納空間Ｓ内には、パージガス導入管１２を介して、窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスが導入される。また、導入管接続口１１には、隔壁４の外側部分にシール材１３が設けられ、導入管接続口１１とパージガス導入管１２との間がシールされている。
【００１３】
また、隔壁４には、ケーブル引き込み口２１が形成されており、このケーブル引き込み口２１には、電源２２に接続された電力ケーブル２３が引き込まれている。そして、この電力ケーブル２３はヒータ３からの引き出し線３ａに接続され、ヒータ３には電力ケーブル２３を介して電源２２からの電力が供給される。
このケーブル引き込み口２１にも、隔壁４の外側部分にシール材２４が設けられ、ケーブル引き込み口２１と電力ケーブル２３との間がシールされている。
また、隔壁４には温度測定用窓２５が設けられており、この温度測定用窓２５の外側から非接触型の温度計でヒータ３の温度測定を行うことができるようになっている。
【００１４】
上記構造の加熱炉１には、炉心管２と隔壁４との隙間に、酸素消費部材（酸素消費手段）３１が設けられている。
また、導入管接続口１１及びケーブル引き込み口２１における隔壁４の内側部分にも、酸素消費部材（酸素消費手段）３２，３３が設けられている。
これら酸素消費部材３１，３２，３３は、例えば、カーボンから形成されており、酸素と酸化反応を起こすことで周囲の酸素を消費するものである。なお、この酸素消費部材３１，３２，３３としては、セラミック製の容器内にカーボンの粒を入れたものでも良い。
【００１５】
次に、上記加熱炉１を使用した被加熱物の加熱方法について、光ファイバ用のガラス母材を形成する場合を例に挙げて説明する。
まず、炉心管２の上部開口部からガラス微粒子堆積体である多孔質のガラス体を導入し、上蓋２ａによって炉心管２の上部開口部を閉じる。
この状態にて、ヒータ３の温度を上げて、炉心管２内の温度を上げるとともに、塩素ガス（Ｃｌ２）とヘリウムガス（Ｈｅ）との混合ガスを、ガス導入口２ｂから炉心管２内に吹き込む。また、吹き込むガスと同流量のガスを排出管２ｃから排出する。
【００１６】
そして、炉心管２内を上記混合ガスの雰囲気とした状態で、炉心管２内の温度を１０００℃〜１３５０℃（好ましくは１１００℃〜１２５０℃）の温度範囲に保持し、数十分程度の所定時間の間加熱して脱水処理を行う。
次いで、炉心管２内の温度をヒータ３によって、１４００℃〜１６００℃に昇温させると同時に、所定比率の塩素ガス（Ｃｌ２）とヘリウムガス（Ｈｅ）との混合ガス、または、ヘリウムガス（Ｈｅ）のみをガス導入口２ｂから導入し、導入したガスと同流量のガスを排出管２ｃから排出し、ガラス体を所定時間加熱して、透明なガラス母材とする。その後、上蓋２ａを外し、炉心管２の上部開口部から透明化したガラス母材を取り出す。
【００１７】
ところで、上記のようにガラスを加熱処理する際に、炉心管２と隔壁４との隙間、導入管接続口１１及びケーブル引き込み口２１の隙間から収納空間Ｓ内に酸素が混入すると、高温状態のカーボンあるいはタングステン製のヒータ３が酸化してしまう。
【００１８】
そこで、本実施形態の加熱炉１では、炉心管２と隔壁４との間、導入管接続口１１及びケーブル引き込み口２１における隔壁４の内側部分に、それぞれ酸素消費部材３１，３２，３３が設けられている。これにより、酸素消費部材３１，３２，３３が、ヒータ３の収納空間Ｓ内へ侵入する酸素と反応を起こして酸素を消費し、収納空間Ｓ内への酸素の侵入が抑制される。
しかも、収納空間Ｓ内に、窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスを導入するので、収納空間Ｓ内における酸素濃度を低く抑えることができる。不活性ガスの導入量は、例えば標準状態の体積にして１０リットル／分程度が好ましい。
【００１９】
具体的には、上記加熱炉１では、酸素消費部材３１，３２，３３を使用することと不活性ガスを導入することにより、収納空間Ｓ内の酸素濃度を１００ｐｐｍ以下にすることができ、ヒータ３の酸化の進行を大幅に抑制することができる。
【００２０】
このように、上記実施形態によれば、失透（クリストバライト化）した場合に降温に制限が生じる石英製の炉心管２を備えることにより炉心管２の温度を下げてシール材１３などを交換することが困難な加熱炉１においても、隔壁４内の収納空間Ｓの酸素を酸素消費部材３１，３２，３３で消費させることにより、収納空間Ｓ内における酸素濃度を極力小さくすることができ、ヒータ３が酸化されることを防ぎながら炉心管２内で被加熱物であるガラス体を加熱することができる。このように、上記加熱炉１では、ヒータ３の酸化による劣化を抑えてヒータ３の長寿命化を図ることができる。
【００２１】
なお、上記実施形態では、縦型の加熱炉１を例に挙げて説明したが、横型の加熱炉の場合にも上記実施形態と同様な構造とすることにより、収納空間Ｓ内における酸素の侵入を抑制することができる。
【００２２】
また、ヒータ３を発熱させる方式は、上記の抵抗加熱に限らない。ヒータ３の周囲にコイルを配置してそのコイルに電流を流すことでヒータ３に誘導電流を生じさせて発熱させる（所謂誘導加熱）ようにしても良い。
【００２３】
また、上記実施形態では、多孔質のガラス体を加熱炉１によって加熱して光ファイバ用のガラス母材とする例を示したが、本発明の加熱炉１は、ガラスの加熱加工の全般に使用できるものである。例えば、加工するガラスとしては多孔質のガラス体に限らず、透明なガラス体も使用できる。例えば、透明なガラス体を延伸する加工や、透明なガラス体（光ファイバ母材）を線引きして光ファイバとする際の加熱炉としても有効に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る加熱炉の構造の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  加熱炉
２  炉心管
３  ヒータ（熱源）
４  隔壁
１２  パージガス導入管（ガス導入手段）
３１、３２、３３  酸素消費部材（酸素消費手段）
Ｓ  収納空間（空間）
【図１】
0004407648.tif 000002