(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体内に炉心管を配置して光ファイバ母材を脱水焼結する方法であって、前記炉心管は同軸状に配した第１の炉心管とその外側の第２の炉心管からなり、かつ、前記第１の炉心管と前記第２の炉心管はカーボンで形成されており、前記第１の炉心管と前記第２の炉心管との間に形成される中間室の圧力を、前記第１炉心管内の圧力および前記炉体と前記第２の炉心管との間の空間の圧力より低く設定して、前記中間室へのガスの供給、排気を独立して行なうことを特徴とする光ファイバ母材の脱水焼結方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス微粒子を堆積した光ファイバ母材を脱水、焼結し、透明ガラス化する脱水焼結方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の一般的な製造方法として、ＶＡＤ法やＯＶＤ法が知られている。これらの製造方法は、ＳｉＣｌ4 とＧｅＣｌ4 、燃料としての水素および酸素を送り込んで、火炎加水分解反応によりＳｉＯ2 粒子を生成させ、出発棒に堆積させるものである。そして、この製造方法で作られた光ファイバ母材は、脱水、焼結して透明化させるため、脱水焼結炉で加熱される。
【０００３】
光ファイバ母材を脱水、焼結して緻密で高純度の透明化ガラスを得るには、脱水焼結炉内の加熱雰囲気を高純度に保つ必要がある。このため、光ファイバ母材を炉心管で囲い、汚染雰囲気の原因となる断熱材から分離するようにしている。このための脱水焼結炉として、種々のものが知られているが、大別して光ファイバ母材が収納される炉心管に、石英を用いるものとカーボンを用いるものとに分けられる。
【０００４】
炉心管としてカーボンを用いたものは、石英を用いるものに比べて、ガラスの透明化に必要な１６００℃以上の高温に耐え、かつ急激な温度変化にも耐えることができ、さらに光ファイバ母材の大型化にも対応が可能なため、炉心管に適した材料であるとされている（例えば、特開平６−３４５４６９号公報参照）。
【０００５】
図２に、従来のカーボン製の炉心管を用いた脱水焼結炉の概要を示す。図中、１は光ファイバ母材、２は支持棒、３は炉心管、５は加熱ヒーター、６は断熱材、７は炉体、８は炉心室、９は炉体室、１１，１５はガス供給口、１２，１６はガス排気口を示す。
【０００６】
光ファイバ母材１は、ＳｉＯ2 粒子生成の出発棒とされた支持棒２により、炉心管３の貫通部３ａおよび炉体７の貫通部７ａを通じて、炉心管３内の炉心室８の中央部に吊り下げ支持されている。炉心管３は、高純度のカーボンで形成され、光ファイバ母材を内部に収納し、また長尺の大型の光ファイバ母材を収納するために、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３の積重ね部分の接合部３ｂには、カーボン製のパッキンを装填して封止している。炉心管３と炉体７との間に形成される空間９には、加熱ヒーター５と断熱部材６が配されている。
【０００７】
そして、炉心管３には、光ファイバ母材１の脱水、焼結処理用のガスがガス供給口１１から供給され、ガス排気口１２から排出される。この光ファイバ母材１の処理用ガスとしては、例えば、ヘリウムと塩素ガスが用いられる（例えば、特開平６−１２７９６４号公報参照）。また、炉体７にもガス供給口１５とガス排出口１６が設けられていて、加熱ヒーター５および断熱材６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】
以上のように構成された脱水焼結炉において、支持棒２の貫通部３ａおよび７ａでは、当然ながら密封性の高いシール手段が用いられているが、温度が比較的低い炉体７の貫通部７ａはともかく、高温となる炉心管３の貫通部３ａでの気密性は十分でない。また、複数に分割されて積重ねられる炉心管３の接合部３ｂをカーボンパッキンで封止するとしても完全な気密性を得ることは困難である。さらにガスの供給口、排出口の接続パイプの取付け部の気密性も完全なものではない。
【０００９】
さらに、光ファイバ母材処理用の塩素ガスが、加熱により光ファイバ部材１から放出される水分の一部と反応して腐食性のガス、例えばＨＣｌ等のガスが生じる。この発生ガスは、炉心管３の圧力上昇で上述の気密性が不十分な支持棒２の貫通部３ａや接合部３ｂから漏れて、炉心管３の外に漏出する。炉心管３から炉体７内に漏れた腐食性ガスは、ステンレス合金等の金属で形成されている炉体７を腐食する。また、これらの有害ガスは、排気ガスの処理系統が異なるガス排気口１６を通じて外部に漏洩する恐れもある。
【００１０】
なお、炉体７内の圧力を炉心管３内の圧力より高くすることにより、炉心管３から炉体７側へのガス漏れを回避することはできる。しかし、この場合は、炉体７からは断熱材６による汚染ガスが炉心管３内に漏れて入り込み、高純度の透明化ガラスを得ることができなくなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、光ファイバ母体の脱水焼結炉の炉心管からのガス漏れは構造的に避けられないとしても、炉心管内のガスは炉体側に漏れず、また炉体側のガスは炉心管内に漏れない脱水焼結方法を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、炉体内に炉心管を配置して光ファイバ母材を脱水焼結する方法であって、前記炉心管は同軸状に配した第１の炉心管とその外側の第２の炉心管からなり、かつ、前記第１の炉心管と前記第２の炉心管はカーボンで形成されており、前記第１の炉心管と前記第２の炉心管との間に形成される中間室の圧力を、前記第１炉心管内の圧力および前記炉体と前記第２の炉心管との間の空間の圧力より低く設定して、前記中間室へのガスの供給、排気を独立して行なうことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１により説明する。なお、図１において、図２と同じ構成部分については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。本発明は、図２で示す炉心管３（以下、第１炉心管という）の外側に第２炉心管４を同軸状に配置し、第１炉心管３との間に空間（以下、中間室という）１０を作り、この空間に対するガス供給口１３とガス排出口１４を別に独立して設けている。
【００１５】
第１炉心管３および第２炉心管４は、ともに高純度のカーボンで作られた円筒状の側壁部材を複数個に分割して多段に積重ね、その上下を円板状の蓋と底部材で封止して構成される。なお、蓋と底部材は円筒状の側壁部材と一体に形成したものでもよい。部材間の接合部４ｂには、カーボン性の薄いパッキンを用いて封止するが、完全な気密性を得ることは難しい。
【００１６】
光ファイバ母材１は、支持棒２を第１炉心管３の貫通部３ａ、第２炉心管４の貫通部４ａおよび炉体７の貫通部７ａを通して、第１炉心管３の中心部に吊り下げ支持される。炉体の貫通部７ａは、フッ素ゴム系の耐熱封止部材を用いて気密性を得ることはできるが、炉心管の貫通部３ａ，４ａにはカーボン部材を用いるので、気密性は十分でない。
【００１７】
第２炉心管４の外側には、加熱ヒーター５が配され、その外側を断熱材６で覆って外部への熱放散を遮蔽している。炉体７は、ステンレス等の耐食性に優れた金属で形成され、第１炉心管３および第２炉心管４を含め構成部材の全体を囲い、外囲気から完全に封止する。
【００１８】
第１炉心管３内の空間である炉心室８には、図２で説明したのと同様に、ガス供給口１１から、光ファイバ母材１の脱水焼結処理を効果的に行なうためのガスが供給される。このガスとしては、例えば、ガラスの透明化に有利なヘリウムガスと脱水処理に有利な塩素ガスの混合ガスが供給される。また、光ファイバ母材の屈折率調整のために高温で分解するフッ素化合物ガスが供給される。なお、供給ガスとしては、特にこれに限定されるものではなく、光ファイバ母材の製造プロセスによって異なる種類のガスが使用される。
【００１９】
光ファイバ母材１から放出された水分は、供給ガスの一部と加水分解して塩化水素またはフッ化水素等の腐食性の有害なガスを生成する。これらのガスは、ガス排気口１２から排気され、液化するなどの処理が行なわれる。
【００２０】
また、炉体７と第２炉心管４との間の空間である炉体室９にも、図２で説明したように、ガス供給口１５から、加熱ヒーター５および断熱材６が酸化による劣化を起こさないようにアルゴンガス等の不活性ガスを供給するようにしてある。また、この不活性ガスを排出するガス排気口１６が設けられる。
【００２１】
第１炉心管３と第２炉心管４との間に形成される中間室１０は、第１炉心管３の炉心室８と炉体７の空間である炉体室９とを遮断する。この中間室１０内には、キャリアガスとして、例えば、ヘリウムが用いられ、ガス供給口１３から供給され、ガス排気口１４から排出される。そして、中間室１０内の圧力は、炉心室８および炉体室９の圧力より、多少低い圧力になるように調整される。
【００２２】
中間室１０の圧力を炉心室８の圧力より多少低くなるように設定すると、第１炉心管３内のガスは、気密性が不十分な貫通部３ａおよび接合部３ｂから、中間室１０内に多少漏れることになる。しかし、中間室１０内に漏れたガスは、ガス排気口１４から排出される。なお、中間室１０のガスは、圧力が高い側の炉心室８に漏れることはない。
【００２３】
同様に、中間室１０の圧力を炉体室９の圧力より多少低くなるように設定する。炉体７内のガスが、第２炉心管４の貫通部４ａおよび接合部４ｂから、中間室１０内に多少漏れた場合であっても、中間室１０に漏れたガスは、ガス排気口１４から排出される。なお、炉間室１０のガスは、圧力が高い側の炉体室９に漏れることはない。
【００２４】
すなわち、第１炉心管３内で発生する腐食性の有害なガスは、中間室１０内に漏れることはあっても、炉体７の炉体室９に漏れることを回避することができる。また、同様に炉体７内の断熱材で汚染された発生ガスは、中間室１０内に漏れることはあっても、第１炉心管３の炉心室８に漏出することを回避することができる。したがって、第１炉心管３内のガスと炉体７内のガスとを離隔する隔壁となる炉心管に、気密性の不十分な接合部や貫通部が存在したとしても、互いに離隔されたガスが漏れることを防止することが可能となる。
【００２５】
中間室１０と炉心室８および炉体室９との圧力差は、中間室１０側から炉心室８および炉体室９側にガスが流入するのを阻止する程度であればよいので、僅かな圧力差が存在していればよい。具体例として、中間室１０の圧力Ｐを、１０１．３〜１０２．３ＫＰａ（大気圧は、１０１．３２５ＫＰａ）とし、炉心室８の圧力は、Ｐ＋（０．０１〜０．２）ＫＰａとし、炉体室９の圧力は、Ｐ＋（０．１〜１．０）ＫＰａの範囲で実施した。この結果、炉心室８と炉体室９間でのガスの漏出は全く生じなかった。また、高温で分解するフッ素化合物ガスにより、光ファイバ母材の屈折率を調整することも問題なく行なえた。
【００２６】
なお、炉心室８、炉体室９および中間室１０の圧力調整は、各室のガス排気口１２，１４，１６に設けられる排気バルブ１２ａ，１４ａ，１６ａにより行なうことができる。排気バルブ１２ａ，１４ａ，１６ａとして、排気および圧力調整を自動化する場合には、遠隔制御が可能な電動バルブを使用する。
【００２７】
炉心室８と中間室１０との圧力差は、差圧計１７で検出し、ガス圧制御装置１９により、ガス排気口１２の排気バルブ１２ａを調整し、炉心室８の圧力を調整する。炉体室９と中間室１０との圧力差は、差圧計１８で検出し、ガス圧制御装置１９により、ガス排気口１６の排気バルブ１６ａを調整し、炉体室９の圧力を調整する。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明は、炉体内に炉心管を配置して光ファイバ母材を脱水焼結する方法であって、前記炉心管は同軸状に配した第１の炉心管とその外側の第２の炉心管からなり、かつ、前記第１の炉心管と前記第２の炉心管はカーボンで形成されており、前記第１の炉心管と前記第２の炉心管との間に形成される中間室の圧力を、前記第１炉心管内の圧力および前記炉体と前記第２の炉心管との間の空間の圧力より低く設定して、前記中間室へのガスの供給、排気を独立して行なうことで、第１の炉心管内のガスが炉体と第２の炉心管との間の空間に漏れるのを防止することができる。この結果、炉心管の封止構造に完全な気密性を持たせる必要がなくなるので、炉心管の分割組立による大型化が可能となり、光ファイバ母材の大型化に対応させることができる。また、炉心管からの腐食性ガスの漏れがなくなるため、炉体の長寿命化を図ることができる。さらに、炉体側の汚染ガスが炉心管内に漏れて入り込まないため高純度の透明化ガラスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概要を説明する図である。
【図２】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ母材、２…支持棒、３…第１炉心管、４…第２炉心管、５…加熱ヒーター、６…断熱材、７…炉体、８…炉心室、９…炉体室、１０…中間室、１１，１３，１５…ガス供給口、１２，１４，１６…ガス排気口１７，１８…差圧計、１９…ガス圧制御装置。
【図１】
0004379554.tif 000002
【図２】
0004379554.tif 000003