(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内の内部空間の中央部の周囲に設けられたサセプターの周囲に巻回された誘導コイルに通電して前記サセプターを誘導加熱して発熱させ、前記内部空間に挿入されたガラスを加熱する加熱炉であって、
前記サセプターの長さは前記内部空間の長さより短く、前記サセプターはその両端で窒化珪素から構成される支持部材によって支持され、前記内部空間は前記サセプターに囲まれる部分では温度が高く前記支持部材に囲まれる部分では温度が低いという温度勾配を有することを特徴とする加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加熱炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの製造において、母材の製造、延伸、焼結、線引き等の各工程で、図４および図５に示すような加熱炉１０１が用いられている。この加熱炉１０１においては、誘導コイル１０３が巻回されており、この誘導コイル１０３の内側に断熱材１０５が設けられている。断熱材１０５の内側にはカーボン製の導電性発熱物であるサセプター１１１が取り付けられており、サセプター１１１の内側には加熱領域１１３が設けられている。
【０００３】
ロッドインチューブ法により光ファイバ用ガラス母材を製造する場合、ガラスロッドが挿入されたガラスパイプを加熱領域１１３に挿入し、ケーシング１０９の上部に取り付けられている入力端子１１５から誘導コイル１０３に電流を流してサセプター１１１を誘導電流により加熱し、加熱領域１１３を昇温させ、加熱領域１１３内のガラスパイプとガラスロッドとを一体化させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラス母材を製造するためには、加熱領域の温度分布が急峻であることが要求されるところ、前述したような従来の技術においては、サセプター１１１および断熱材１０５に誘導電流が発生して共に発熱し、加熱領域が広くなるため、急峻な温度分布を得ることができないという問題がある。また、無駄に電力消費が多くなってしまうおそれがある。
【０００５】
この発明の目的は、以上のような従来の技術の問題点に着目してなされたものであり、加熱域を狭くして電力を集中することにより、急峻な温度分布を得ると共に電力消費量を低減することのできる加熱炉を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１による発明の加熱炉は、ケーシング内の内部空間の中央部の周囲に設けられたサセプターの周囲に巻回された誘導コイルに通電して前記サセプターを誘導加熱して発熱させ、前記内部空間に挿入されたガラスを加熱する加熱炉であって、前記サセプターの長さは前記内部空間の長さより短く、前記サセプターはその両端で窒化珪素から構成される支持部材によって支持され、前記内部空間は前記サセプターに囲まれる部分では温度が高く前記支持部材に囲まれる部分では温度が低いという温度勾配を有することを特徴とするものである。
【０００７】
従って、発熱体の両側を支持部材により支持するので、発熱体を小さくすることができる。また、支持部材は絶縁体なので誘導コイルによる誘導電流を発生せず、発熱しないので、カーボンで構成される発熱体に発熱が集中することにより、急峻な温度分布を得ることができる。また、小さくなった発熱体に集中して誘導電流を発生できるので、消費電力が低減される。
【０００８】
参考例である加熱炉の発熱体支持構造は、支持部材が、３５０℃〜２３００℃の範囲で高温とその熱衝撃に耐えうるものであることを特徴とするものである。
【０００９】
参考例である加熱炉の発熱体支持構造は、加熱炉の発熱体支持構造において、前記支持部材が、窒化硼素で構成されるものであることを特徴とするものである。この時、加熱炉内が低酸素域（不活性）である状態が好ましい。
【００１０】
窒化硼素で構成される支持部材は、耐熱性、絶縁性を有すると共に、高温とその熱衝撃に絶えて長期間発熱体を支持することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、ロッドインチューブ法により光ファイバ用ガラス母材を製造する加熱炉を例として、図面に基づいて詳細に説明する。図1には、この発明に係る加熱炉１の断面図が示されている。この加熱炉１では、ケーシング３の中央に、コア用ガラスロッド７が挿入されたクラッド用ガラスパイプ５を通すための内部空間である挿入部１１が前後方向（図１中左右方向）に設けられており、開口部１３F、１３Rがケーシング３の前後両端面に設けられている。
【００１２】
挿入部１１の中央部内面には、カーボンで構成される発熱体であるサセプタ−１５が全周にわたって設けられており、サセプタ−１５の外側には断熱材１７を挟んで誘導コイル１９が巻回されている。また、サセプタ−１５の前後両側に隣接して挿入部１１の内周面には、挿入部１１内の酸素を排出するために例えば窒素ガスのような不活性ガスを挿入部１１に噴出するための不活性ガス噴出口２１が所定間隔で設けられている。この不活性ガス噴出口２１には、不活性ガスを供給する配管２３が断熱材１７を貫通して設けられている。なお、この配管２３は、図示省略の不活性ガス噴出手段に接続されている。
【００１３】
挿入部１１における前後両開口部１３F、１３Rの内側には、挿入部１１にある酸素および挿入部１１に侵入してくる酸素を消費するために、酸素消費手段として酸素消費リング２５が挿入部１１の内周面の全周にわたって設けられている。さらに、挿入部１１における酸素消費リング２５の外側であるケーシング３の前後両端面３F、３Rには、外部から挿入部１１に酸素が侵入するのを防止するための二重シャッター２７A、２７Bが設けられており、二重シャッター２７Bの内側に低酸素領域である前室２９が設けられている。
【００１４】
次に、この発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造装置１の要部についてさらに詳しく説明する。図２に示すように、サセプター１５の前後（図１および図２において左右）両側は、支持部材３１の端部の縁部３１‘により支持されている。この支持部材３１は、熱伝導率がカーボンより小さく且つ絶縁体である。また、支持部材３１は、３５０℃〜２３００℃の範囲で、例えば１０分で４００℃から２３００℃まで上昇するような熱衝撃に耐えうるものであることから、例えば窒化硼素で構成されるものが用いられている。
【００１５】
このときのサセプター１５および支持部材３１の温度分布が図３に示されており、サセプター１５の中心の位置をゼロ点としたものである。本実施形態のように支持部材３１によりサセプター１５を支持した場合の方（図３において実線で表示）が、従来のように挿入部の全部にわたりカーボンで構成されたサセプター（図３において破線で表示）に比べて、サセプター１５の前後両側部分である支持部材３１の温度が低くなるため、温度分布が急峻になっている。
【００１６】
上記構成により、光ファイバ用ガラス母材を作製する際には、コア用ガラスロッド７が挿入されたクラッド用ガラスパイプ５を加熱炉１の挿入部１１の図１中左側から相対的に挿入する。このとき、前後の二重シャッター２７A、２７Bは、ガラス母材９の形状に合わせて開閉して、二重シャッター２７A、２７Bとガラス母材９の間から酸素が挿入部１１に侵入するのを防止する。
【００１７】
そして、サセプタ−１５の前後両側に設けられている不活性ガス噴出口２１から挿入部１１内へ不活性ガス、例えば窒素ガスを噴出して、挿入部１１内部の酸素を前後両開口部１３F、１３Rから窒素ガスと共に排出する。さらに、酸素消費リング２５により挿入部１１に残っている酸素あるいは開口部１３F、１３Rから挿入部１１に侵入してくる酸素を消費しながら、誘導コイル１９に電流を流してサセプタ−１５を発熱させ、その内側の領域を加熱して、その領域に挿入されたガラスロッド７とガラスパイプ５とを加熱する。更に、ガラスパイプ５の内部を負圧にしてガラスパイプ５を押し潰すようにして、ガラスロッド７とガラスパイプ５とを一体化して光ファイバ用ガラス母材を作成する。このとき、サセプター１５の前後（図１において左右）両側は、絶縁体である支持部材３１により支持されているので、電力をサセプター１５に集中させることができる。
【００１８】
サセプター１５の大きさを従来の約５５〜６０％とし、他を支持部材３１にすると、消費電力を従来と比べ約１０％程度低減することができる。また、支持部材３１は窒化硼素を用いて作製されているので、急激な温度変化による熱衝撃にも亀裂等を生じることなく耐えるので、長時間サセプター１５を支持することができる。
【００１９】
なお、本発明の加熱炉の発熱体支持構造は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。すなわち、上述した実施形態では、支持部材３１をサセプター１５のごく近傍にのみ設けたが、挿入部１１の両端まで設けるようにしてもよい。
【００２０】
また、支持部材３１に窒化硼素を使用したが、それ以外に、窒化硅素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、コージライト系セラミックス（２ＭｇＯ・２Ａ2ｌＯ3・５ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、等でもよく、それらのうちから二つ以上の成分からなる混合物でもよい。上記の例では、光ファイバ用ガラス母材の製造を示したが、本発明の加熱炉はこれに限定されるものではない。光ファイバの製造における他の工程で使用してもよく、また、それ以外においても使用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による加熱炉では、下記の効果を奏することができる。
(1)発熱体を小さくすることができる。
(2)急峻な温度分布を得ることができる。
(3)消費電力を低減することができる。
(4)熱衝撃に耐えうる支持部材を用いることで、長時間発熱体を支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加熱炉の発熱体支持構造の一実施形態を示す断面図である。
【図２】発熱体の支持部材を示す概略断面図である。
【図３】母材挿入部における温度分布を示すグラフである。
【図４】従来の加熱炉の発熱体支持構造の一例を示す断面図である。
【図５】図４中Ｖ方向から見た側面図である。
【符号の説明】
１ 加熱炉
５ クラッド用ガラスパイプ
７ コア用ガラスロッド
１１ 挿入部
１５ サセプター（発熱体）
１９ 誘導コイル
３１ 支持部材
【図１】
0003944704.tif 000002
【図２】
0003944704.tif 000003
【図３】
0003944704.tif 000004
【図４】
0003944704.tif 000005
【図５】
0003944704.tif 000006