JP2003277093A - ガラス母材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

ガラス母材の製造方法及び製造装置

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JP2003277093A
JP2003277093A JP2002082783A JP2002082783A JP2003277093A JP 2003277093 A JP2003277093 A JP 2003277093A JP 2002082783 A JP2002082783 A JP 2002082783A JP 2002082783 A JP2002082783 A JP 2002082783A JP 2003277093 A JP2003277093 A JP 2003277093A
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glass base
glass
furnace
heating
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JP2002082783A
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Tomohiro Ishihara
朋浩 石原
Masashi Onishi
正志 大西
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス母材の加熱処理の生産性を向上せし
め、かつ省スペース化を実現するガラス母材の製造方法
及び製造装置を提供する。 【解決手段】 ガラス母材の製造装置は、加熱炉10
と、該加熱炉の炉芯管11に対するガラス母材の挿入/
離脱を行うための昇降装置20と、ガラス母材を支持す
る支持棒21と、ガラス母材を炉芯管11内に挿入した
ときに炉体を気密にするための上蓋22とを有してい
て、焼結によって透明ガラス化したガラス母材1に対す
る熱処理を可能とする。加熱炉10は、ガラス母材を収
納して処理するための複数の炉芯管11が設けられ、こ
れら炉芯管11は、その外周側に配された共通のヒータ
12によって同時に熱処理されるように構成されてい
る。本発明の構成によって、加熱炉の処理能力が向上
し、装置の省エネルギー化と省スペース化が実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスファイバ等
の製造に用いるガラス母材の製造方法及び製造装置、よ
り詳細には、ガラス微粒子堆積体を高温加熱することで
透明ガラス化させた後に、さらに加熱処理するガラス母
材の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、光ファイバの製造においては、
まず光ファイバのプリフォームとなるガラス母材を形成
し、その後の線引き工程において、該ガラス母材を加熱
溶融して線引きすることにより、目的の光ファイバを得
るようにしている。上記のようなガラス母材の製造方法
の一例としては、まずガラスロッドを出発母材として、
そのガラスロッドを回転させながら該ガラスロッドの外
周にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を形
成し、このガラス微粒子堆積体に対して塩素系の脱水用
ガスをHeガスなどとともに作用させることによって脱
水処理を行い、さらにその後He雰囲気下で焼結処理を
行うことによって透明ガラス化したガラス母材を得てい
る。上記のごとくのガラス微粒子堆積体の形成方法は、
OVD法(外付け気層蒸着法)として知られている。
【0003】上記の工程によって焼結して透明ガラス化
されたガラス母材に対し、さらに熱処理を行うことによ
り、安定した品質の母材を得るようにする技術が知られ
ている。例えば、特開平7−157327号公報におい
ては、焼結によって透明ガラス化したガラス母材を、窒
素ガスやArガス等の雰囲気中で加熱することによっ
て、ガラス母材中に溶解しているHe量を低減させる。
これによって線引きされた光ファイバ中に気泡が残留す
るのを防止する技術が開示されている。また、特開平5
−221674号公報には、焼結によって透明ガラス化
したガラス母材に対し、加熱によるアニール処理と、さ
らに加圧下における加熱処理とを順次施すことによっ
て、ガラス母材中の残留歪みを取り除き、欠陥を低減せ
しめる技術が開示されている。
【0004】図2は、上記のごとくの透明ガラス化後の
加熱処理を行うための装置の構成例を示す図で、図中、
1はガラス母材、10は加熱炉、11は炉芯管、12は
ヒータ、13は熱電対、14は断熱材、20は昇降装
置、21は吊り棒、22は上蓋である。図2に示す装置
は、吊り棒21に透明ガラス化したガラス母材1を吊り
下げ支持せしめ、昇降装置20を動作させることによっ
て該ガラス母材1を加熱炉10の炉芯管11の内部に挿
入し、その炉芯管11内に窒素ガスを供給しながら当該
ガラス母材1に対する加熱処理を行う。加熱処理は、加
熱炉10に分割配置された複数のヒータ12によって行
い、温度制御は各ヒータ12に対応して設けられた熱電
対13による検知温度を用いて、図示しない温度制御装
置によって実行する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとくの焼結後
のガラス母材に対する加熱処理において、加熱炉10に
は加熱対象のガラス母材を収納する1つの炉芯管11が
配設されているが、このような構成では、加熱炉当たり
の処理生産性が低いという課題がある。例えば、多量の
ガラス母材を処理する場合には、相当数の加熱炉を用意
するか、もしくは同一の加熱炉で順次処理を行うことに
なり、処理量当たりの設備スペースが大きくなったり、
処理時間が多くかかるというような問題が生じる。
【0006】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、透明ガラス化されたガラス母材に対してさ
らに熱処理を行うことにより、ガラス母材中のHe溶解
量を減少させ、もしくはガラス中の残留歪みを取り除
き、ガラス母材中の欠陥を低減せしめるためのガラス母
材の製造方法及び製造装置であって、ガラス母材の加熱
処理の生産性を向上せしめ、かつ省スペース化を実現す
るガラス母材の製造方法と、該方法を実施するためのガ
ラス母材の製造装置を提供することを目的とするもので
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のガラス母材の製
造方法は、ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化したガラ
ス母材を線引きする前にさらに加熱処理するガラス母材
の製造方法であって、複数の炉芯管共通のヒータで加熱
する加熱炉を用いて、複数のガラス母材を加熱処理する
ことを特徴とする。
【0008】また、本発明のガラス母材の製造装置は、
ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化したガラス母材に対
して加熱処理を行う加熱炉を備えたガラス母材の製造装
置であって、加熱炉は、ガラス母材を収納して熱処理す
るための複数の炉芯管を備え、複数の炉芯管は、外周側
に配された共通のヒータによって同時に加熱されるよう
に構成されていることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、ガラス微粒子を堆積さ
せたガラス微粒子堆積体をHe雰囲気中で加熱して透明
ガラス化させた後、窒素,Ar等の不活性気体もしくは
大気などの雰囲気中で加熱する。この加熱により、ガラ
ス母材中のHe量を低減させ、もしくはガラス母材の残
留歪みを除去する。このための加熱炉は、複数の炉芯管
を収納して同時に加熱処理できるようにし、これによ
り、加熱炉の処理能力を向上せしめ、省エネルギー化と
省スペース化を実現することができるようにする。
【0010】図により本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明のガラス母材の製造装置を示す概略図
で、図1(A)は、炉芯管を複数配した装置の側面概略
図、図1(B)は、炉芯管の配置を説明するための上面
概略図である。図1において、図2と同様の機能を有す
る部分には図1と同じ符号を付して説明を省略する。本
実施の形態に係わるガラス母材の製造装置は、図1に示
すごとくに加熱炉10の炉体内部に複数の炉芯管11を
具備するもので、図1(B)に示すごとくに、複数の炉
芯管11は、例えば、炉体内に環状に均一な間隔で配置
される。また昇降装置20、吊り棒21及び上蓋22に
よる各ガラス母材の収納支持体は、各炉芯管11の各々
に対応して設けられている。なお、図1(A)におい
て、本来は、各炉芯管11の一部が互いに重なり合って
みえるが、複数の炉芯管11をわかりやすく示すため
に、均一間隔で配されているように描いてある。
【0011】図1に示す加熱装置は、各吊り棒21にそ
れぞれ支持せしめた透明ガラス化させたガラス母材1
を、昇降装置20を動作させることによって炉芯管11
内に挿入し、窒素ガス(N2)を各炉芯管11内に供給
しながら各ガラス母材に対する加熱処理を行う。加熱処
理は、炉体に配置されたヒータ12によって行い、温度
制御は各ヒータ12に対応して設けられた熱電対13に
よる検知温度を用いて、図示しない温度制御装置によっ
て実行する。
【0012】ヒータ12は、加熱炉10の炉体の側面周
囲に、炉内の複数の炉芯管11を同時に加熱できるよう
に配置される。ヒータ12は、例えば、複数のヒータを
炉の周方向に分割して配置し、また、垂直方向(炉芯管
の長手方向)に対しても複数のヒータに分割して配置す
ることができる。図示した例では、加熱炉10の周方向
では、2つのヒータに分割され、また加熱炉10の垂直
方向では、3つのヒータによって分割されて合計6つの
ヒータによって構成されている。また、各ヒータ12に
対応した位置に熱電対13が設けられ、ヒータ外周雰囲
気の温度を測定する。これら熱電対13は、図示しない
温度制御装置に接続してある。分割配置された各ヒータ
12は、それぞれに対応した熱電対13による測定温度
に応じて個別に制御され、炉芯管11の温度分布を均一
にすることができる。
【0013】(実施例1)図1のごとくの加熱炉を準備
する。その炉体の大きさは1.3m×1.3m×2.4m
で、6つのヒータの容量は、各50Aである。また、こ
の加熱炉における炉芯管の数は、図1に示すごとくに8
本である。
【0014】加熱炉で加熱処理を行うガラス母材として
は、例えば、光ファイバ用に用いられるコア/クラッド
部を有する直径20mmのコアガラスロッドの両端にガ
ラスダミーロッドを溶着して出発ガラスロッドを作製す
る。次いで、この出発ガラスロッドの外周にVAD法に
よりガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を作製
する。このガラス微粒子堆積体を焼結炉により、He若
しくはHeと塩素との混合ガス雰囲気中で1550℃に
加熱することにより焼結処理若しくは脱水・焼結処理し
て透明ガラス化したガラス母材を作製する。
【0015】上記の方法で作製されたガラス母材8本
を、図1に示す装置の各炉芯管11に収納し、ガラス母
材を窒素雰囲気中で1200℃に加熱する。8本のガラ
ス母材を加熱する際に消費する電力は、200V×50
A×6(ヒータ数)≒60(KW)である。本装置を用
いる場合、ガラス母材1本の加熱に必要となる装置体積
は0.507(m3/本)となる。
【0016】(比較例1)図2に示すごとくの加熱炉を
8台準備する。その炉体の大きさは0.6m×0.6m×
2.4mで、各加熱炉のヒータ数は各々3つであり、個
々のヒータの容量は50Aである。実施例1と同じよう
に作製したガラス母材8本を、各加熱炉の炉芯管内にそ
れぞれ収納し、窒素雰囲気中で1200℃に加熱する。
8本のガラス母材を加熱する際に消費する電力は、20
0V×25A×3(ヒータ数)×8(装置数)=120
(KW)となる。また、この加熱炉を用いる場合、ガラ
ス母材1本の加熱に必要となる装置体積は、0.864
(m3/本)となる。
【0017】以上の実施例及び比較例から解るように、
8本のガラス母材を同時に処理する場合、上記実施例で
は、その消費電力が約60(KW)で、またガラス母材
1本当たりの装置体積は0.507(m3/本)である。
これに対し、上記比較例においては、その消費電力は約
120(KW)で、またガラス母材1本当たりの装置体
積は、0.864(m3/本)となり、実施例の構成は、
省エネルギー化、省スペース化を実現している。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、加熱炉に複数の炉芯管を配して加熱処理を行
うことができるようにすることによって、加熱炉の処理
能力を向上せしめることができ、これにより省エネルギ
ー化と省スペース化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するためのガラス母材の製造装置
を示す概略構成図である。
【図2】透明ガラス化後の加熱処理を行うための従来の
装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
1…ガラス母材、10…加熱炉、11…炉芯管、12…
ヒータ、13…熱電対、14…断熱材、20…昇降装
置、21…吊り棒、22…上蓋。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化した
    ガラス母材を線引きする前にさらに加熱処理するガラス
    母材の製造方法であって、複数の炉芯管を共通のヒータ
    で加熱する加熱炉を用いて、複数のガラス母材を、加熱
    処理することを特徴とするガラス母材の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記加熱処理を行うガラス母材は、ガラ
    ス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体をHe雰囲気
    中で加熱して透明ガラス化させたガラス母材であること
    を特徴とする請求項1に記載のガラス母材の製造方法。
  3. 【請求項3】 ガラス微粒子堆積体を透明ガラス化した
    ガラス母材に対して加熱処理を行う加熱炉を備えたガラ
    ス母材の製造装置であって、前記加熱炉は、前記ガラス
    母材を収納して熱処理するための複数の炉芯管を備え、
    前記複数の炉芯管は、外周側に配された共通のヒータに
    よって同時に加熱されるように構成されていることを特
    徴とするガラス母材の製造装置。
  4. 【請求項4】 前記加熱炉は、前記複数の炉芯管を環状
    に取り囲む共通のヒータと、前記ヒータを取り囲む断熱
    材とを収納した炉体を備え、前記加熱炉上部に前記炉芯
    管内に前記ガラス母材を収納するための昇降装置及び気
    密防止の上蓋を備えることを特徴とする請求項3に記載
    のガラス母材の製造装置。
  5. 【請求項5】 前記炉体内にヒータ外周雰囲気の温度を
    測定する温度測定器を備えたことを特徴とする請求項4
    に記載のガラス母材の製造装置。
  6. 【請求項6】 前記ヒータは、前記加熱炉の周方向及び
    /または垂直方向に分割して配置され、前記温度測定器
    は、前記分割して配置された個々のヒータに対応して設
    けられ、前記温度測定器の測定結果に基づいて各前記ヒ
    ータが個別に制御されることを特徴とする請求項5に記
    載のガラス母材の製造装置。
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