JP6025604B2 - ガラス母材の製造装置 - Google Patents
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
既存の光ファイバの製造方法においては気相での加水分解反応、もしくは酸素による熱酸化反応を用いるため、例えば四塩化ケイ素(SiCl4)、四塩化ゲルマニウム(GeCl4)など、ガス状の原料を使用する必要がある。
このようにして供給されたアルカリ金属化合物を、従来と同様に酸素雰囲気で加熱し酸化してガラス表面に堆積させることで、アルカリ金属酸化物がドープされた光ファイバ用ガラス母材を作製することができる。
この方法に用いられる加熱炉は、例えば略円筒型の炉心管を有し、炉心管内部の炉室は、炉心管の外周側に設置された加熱手段により加熱される。
炉室内に前駆体ガラスを保持して加熱し、炉室にアルカリ金属蒸気を導入することで前駆体ガラスはアルカリ金属蒸気に曝される。炉室は炉心管により加熱手段から隔てられているため、炉室内の前駆体ガラスは、外部(例えば加熱手段)からの不純物による汚染を受けにくい。そのため遮蔽構造体である炉心管の材料には、高い化学安定性が求められる。
高温加熱状態で炉心管を構成する物質が揮発して放出されると、それが不純物として前駆体ガラスの外表面に付着し、さらに内部に向かって浸透し、光ファイバの伝送損失を悪化させる原因となる可能性があるからである。
特許文献1の請求項2には、前駆体ガラスを軟化点以下に加熱すると記載されていながら、請求項3、4ではシリカガラスの軟化点よりもはるかに高い1900℃ないし2100℃まで温度範囲を広げた記載がされていることから、特許文献1記載の加熱炉の炉心管にはシリカガラスよりも高融点の材料が用いられていると考えることができる。
例えば、炉心管に前駆体ガラスと同じガラスを用いた場合には、炉心管には前駆体ガラスと同程度にアルカリ金属酸化物がドープされることは不可避である。そのため、繰り返しアルカリ金属酸化物のドープを行うと、炉心管の内壁にドープされるアルカリ金属酸化物の濃度が徐々に高くなることで炉心管を構成するガラスの軟化点が低下するため、前駆体ガラスにアルカリ金属酸化物をドープするための温度にまで炉室内を加熱すると、炉心管の機械的強度が低下する可能性がある。
特に、光ファイバに用いる高純度なシリカガラスにアルカリ金属酸化物、あるいはアルカリ土類金属酸化物をドープする場合に、前駆体ガラスと同じシリカガラスを炉心管に用いることは、不純物を原因とする伝送損失の悪化を防止するには有効である。
しかしながら、炉心管にガラスを用いた場合には、アルカリ金属酸化物、もしくはアルカリ土類金属酸化物がドープされることによる軟化点の低下は不可避であり、炉心管の機械的強度の維持は容易ではない。
少なくとも前記第1炉心管は、取付けおよび取外し自在とされていることが好ましい。
前記前駆体ガラスは、シリカガラスからなることが好ましい。
前記ドープ材料加熱部は、前記加熱炉とは別体に設けることができる。
本発明のガラス母材の製造装置は、前記加熱炉が、前記前駆体ガラスが加熱されるガラス加熱部を有し、前記ドープ材料加熱部が、前記第1炉心管内に、前記ガラス加熱部よりも前記ドープ材料の含有ガスの流通方向の上流側に設けられ、前記ドープ材料加熱部と前記ガラス加熱部が、加熱時の温度を互いに独立に設定できる構成としてもよい。
前記第1炉心管には、前記ガラス加熱部により前記前駆体ガラスが加熱される位置よりも前記ドープ材料の含有ガスの流通方向の上流側に、キャリアガスを前記第1炉心管内に導入する導入口を形成することができる。
また、加熱炉は、第1炉心管と第2炉心管とを有する多重管構造であり、第1炉心管は、外部と炉室との間の遮蔽物としての機能を有し、第2炉心管は、加熱炉に機械的強度を与え、炉としての構造を維持する機能を有する。
このため、ドープ材料の影響により第1炉心管の軟化点が低下し、加熱時に第1炉心管に変形が起こっても、直ちに加熱炉全体の構造が維持できなくなる事態を防ぐことができる。
以下、本発明のガラス母材の製造装置の好適な実施の形態に基づいて本発明を説明する。
図1に、本形態例の製造装置の第1の実施形態を示す。この製造装置10Aは、前駆体ガラス12を加熱する加熱炉11(ガラス加熱部)と、前駆体ガラス12を支持する軸13と、ドープ材料14(アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物)を加熱するドープ材料加熱部(気化部)15とを有する。
第1炉心管21は、上部開口21cを通して前駆体ガラス12を出し入れできる。
光ファイバ母材用の前駆体ガラス12を構成するガラス材料としてはシリカガラスが好ましいため、第1炉心管21も、シリカガラスで構成することができる。
シリカガラスは、純粋なシリカガラスでもよく、フッ素(F)や酸化ゲルマニウム(GeO2)等の通常の光ファイバで用いられる添加物がドープされたシリカガラスでもよく、目的のドープ量より少ないアルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物がドープされたシリカガラスでもよい。2種類以上の添加物が含まれるシリカガラスを使用することもできる。
第1炉心管21に用いられるシリカガラスは、少なくとも一部が結晶性のシリカ(たとえば石英)になっていてもよい。
第2炉心管22は、上部開口22dから第1炉心管21を出し入れできる構造となっている。
ガラス材料としては、シリカガラス、石英、ソーダガラスなどがあり、特にシリカガラスが好ましい。第2炉心管22の構成材料は、第1炉心管21と同じ材質(例えばシリカガラスなどのガラス材料)であってもよい。第2炉心管22を第1炉心管21と同じ材質とすると、両者の線膨張係数が互いに等しくなるため、炉心管21、22の隙間が大きくなるのを防ぎ、ガス滞留を防ぐことができる。
第1炉心管21と第2炉心管22との隙間はできるだけ小さいことが好ましい。第1炉心管21と第2炉心管22の線膨張係数が異なる場合には、加熱時における炉心管21、22の変形量が異なるため、第1炉心管21と第2炉心管22との間には適度な隙間があることが望ましい。
図示例の連結筒体24には、ガス排出口20を有する排出筒部29が形成されている。
第2蓋体23Bは環状に形成され、内径は筒部21bの外径にほぼ等しくされ、外径は第2炉心管22の筒部22bの内径より大きくすることができる。これによって、第2蓋体23Bは、第2炉心管22の上部開口22dを開閉自在に閉止できる。図1に示す状態では、第2蓋体23Bは、フランジ部22cの上面に隙間なく面的に当接しており、筒部21b、22b間の隙間を気密に閉止している。
このように、加熱炉11では、2つの炉心管21、22に異なる機能が分担して与えられる。
加熱炉11には、第2炉心管22によって十分な機械的強度が与えられるため、ドープ材料14の影響により第1炉心管21の軟化点が低下し、加熱時に第1炉心管21に変形が起こっても、直ちに加熱炉11全体の構造が維持できなくなるような事態を防ぐことができる。
なお、前駆体ガラス12の長手方向に複数のヒータを設置することも可能である。この場合は、すべてのヒータを発熱させて前駆体ガラス12の全体を加熱することにより均熱炉として使用したり、一部のヒータを発熱させて前駆体ガラス12の一部を加熱する傾斜炉として使用したりすることができる。あるいは、ガラス加熱用ヒータH1は、前駆体ガラス12の全体よりも短い円筒状のヒーターであって、ガラス加熱用ヒーターH1を発熱させて前駆体ガラス12の一部を加熱しつつ、ガラス加熱用ヒーターH1と前駆体ガラス12が相対的に上下に移動するようにして、前駆体ガラス12の全体を加熱する傾斜炉として使用したりすることができる。
ドープ材料加熱部15は、ドープ材料加熱部15は、ドープ材料14(アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物)を収容可能な容器状の本体部17と、1つ又は2つ以上のドープ材料加熱用ヒータH2を備えている。
本体部17は、ドープ材料14(アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物)とは容易には反応しない材質、例えばガラス、ハステロイ合金等が使用できる。
本体部17には、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、窒素(N2)等の不活性ガスからなるキャリアガスを本体部17に導入する導入管路25(導入経路)と、本体部17内のガスを第1炉心管21内に導入する連絡管路26とが接続されている。
導入管路25は、多孔質の前駆体ガラス12をドープする場合や、ドープ工程の前工程としてドープ材料14の乾燥工程を行う場合などに、キャリアガスをドープ材料加熱部15に導入することができる。水分の排出を促進するため、塩素(Cl2)、塩化チオニル(SOCl2)などの脱水剤をキャリアガスに含入させることもできる。
符号26aは連絡管路26を開閉する弁である。
前駆体ガラス12は、高温になりすぎると、結晶化、あるいは軟化(更には液化)して、ガラス状態や形状、組成分布を維持することが困難になる場合があるが、ガラス加熱用ヒータH1により、第1炉心管21内の温度を、前駆体ガラス12が結晶化する温度より低い適切な温度に保つことができる。
また、ドープ材料加熱用ヒータH2により、ドープ材料14の(アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物)の融点以上の適切な温度に加熱することによって、ドープ材料14を十分な濃度で含む含有ガス18を得て、アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物を効率よく前駆体ガラス12にドープすることができる。
本実施形態の製造方法は、多孔質の前駆体ガラス12の表面に、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を気化させて接触させることにより、前駆体ガラス12にアルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物をドープするドープ工程と、前駆体ガラス12を焼結して透明なガラス体とする焼結工程を有する。
アルカリ土類金属化合物としては、アルカリ土類金属、すなわち、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムの化合物(塩)がある。
アルカリ金属化合物(塩)やアルカリ土類金属化合物(塩)は、一般に次のような性質を示す。
例えば塩化物、臭化物、フッ化物、ヨウ化物などのハロゲン化物、酸化物、水酸化物などの多くは化学的に安定で、分解することなく融点を示す。ただし、イオン半径の大きなアルカリ金属の酸化物、例えば酸化カリウム(K2O)は、過酸化物(K2O2)とカリウム(K)に分解する。炭酸水素塩はかなり低温で分解して炭酸塩となるが、炭酸塩は融点を示し、さらに加熱すると酸化物に分解する。硫化物は大気中の酸素や二酸化炭素と反応して、それぞれ酸化物や炭酸塩に変化するが、不活性ガス中では融点を示す。硝酸塩は比較的低い融点を示すが、融点以上で亜硝酸塩に分解する。いくつかの例を表1に示す。
また、同一のアルカリ土類金属元素の化合物を2種類以上併用することもでき、異なるアルカリ土類金属元素の化合物を2種類以上併用することもできる。
さらには、アルカリ金属化合物とアルカリ土類金属化合物を合わせて2種類以上併用することもできる。ガラスにアルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物を、2種類以上ドープすることも可能である。
シリカガラスは、純粋なシリカガラスでもよく、フッ素(F)や酸化ゲルマニウム(GeO2)等の通常の光ファイバで用いられる添加物がドープされたシリカガラスでもよく、目的のドープ量より少ないアルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物がドープされたシリカガラスでもよい。2種類以上の添加物が含まれるシリカガラスを使用することもできる。
ドープ工程に先立って、ドープ材料14等を乾燥させる乾燥工程を行ってもよい。
乾燥工程では、ドープ材料14や前駆体ガラス12からの水分の排出を促進するため、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、窒素(N2)等の不活性ガスからなるキャリアガスを、導入管路25からドープ材料加熱部15に導入することができる。導入されるガスは、水分量を十分に低減した乾燥ガスであることが望ましい。水分の排出を促進するため、塩素(Cl2)、塩化チオニル(SOCl2)などの脱水剤をキャリアガスに添加してもよい。これによって、損失増加の原因となる水分を除去することができる。
光ファイバの製造においては損失増加の原因となる水分の混入を避けるため、加熱炉11内に導入するガスは、水分量を十分に低減した乾燥ガスであることが望ましい。
キャリアガスは、第1炉心管21内で上方に向けて流れ、ガス排出口20から排出される。
なお、ドープ材料14が十分に乾燥している場合には、乾燥工程を省いてもよい。
ドープ工程では、加熱炉11の第1炉心管21内に導入した多孔質の前駆体ガラス12を、ガラス加熱用ヒータH1により加熱し、一方、ドープ材料加熱部15のドープ材料加熱用ヒータH2により本体部17内のドープ材料14をその融点以上に加熱し、ドープ材料14から気化した蒸気等を含む含有ガス18を、連絡管路26を通して加熱炉11内に導入し、前駆体ガラス12の表面(外表面や多孔質の内部表面)に接触させる。
ドープ材料の含有ガス18は、ドープ材料の液滴又は微粒子を含んでいてもよい。
キャリアガスは、第1炉心管21内で上方に向けて流れ、ガス排出口20から排出される。
前駆体ガラス12に対するアルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物の添加物濃度は、第1炉心管21内での処理温度や処理時間等を調整することにより制御することが可能である。
しかし、アルカリ金属塩などが存在すると前駆体ガラス12は結晶化しやすく、クリストバライトやトリディマイトなどの結晶性シリカが生成しやすい。純粋なバルクのシリカガラスでは、1000〜1700℃程度の温度範囲で最も結晶化しやすいが、シリカガラス中にアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンの濃度が増加するにつれて、シリカガラスが結晶化しやすい温度範囲は低下する。前駆体ガラスの結晶化を抑制するため、アルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物のドープは、ドープ処理時間中に前駆体ガラスが結晶化する温度範囲より低い温度で行う必要がある。そのため、必要なドープ量やドープ処理時間等にもよるが、ドープ処理温度は700〜950℃が好ましい。
焼結工程は、前駆体ガラス12を加熱炉11内に留めたまま、ドープ工程に引き続いて実施することができる。
焼結工程を実施する前に、第1炉心管21の雰囲気中及び前駆体ガラス12の表面に存在する未反応のドープ材料を排出する工程を設けることができる。これにより、焼結工程中にアルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物のドープ量が変化(増加)することを抑制することができる。この場合でも、ドープ材料加熱部15が十分に冷却されれば、ドープ材料保持部17内のドープ材料14をドープ材料加熱部15内に留めたまま、焼結工程を実施して構わない。
高速の昇温を終了する温度(高速昇温終了温度)は、多孔質の前駆体ガラス12が焼結されて透明なガラス体となる焼結温度である。この焼結温度は、前駆体ガラスの融点より低い温度であることが好ましい。具体的には、高速昇温終了温度は、前駆体ガラス12がガラス状態を保つことができる温度範囲において、例えば1300〜1400℃が挙げられる。
前駆体ガラス12が焼結温度に達した後、透明なガラス体が得られるまで焼結温度の範囲内に保ち、その後、放冷する。焼結温度の範囲内に保っている間は、焼結温度が一定であってもよく、あるいは焼結温度の範囲内で任意に昇温又は降温をすることもできる。
また、加熱炉11は、第1炉心管21と第2炉心管22とを有する二重管構造であり、第1炉心管21は、外部と炉室27との間の遮蔽物としての機能を有し、第2炉心管22は、加熱炉11に機械的強度を与え、炉としての構造を維持する機能を有する。
このため、加熱炉11では、ドープ材料14の影響により第1炉心管21の軟化点が低下し、加熱時に第1炉心管21に変形が起こっても、直ちに加熱炉11全体の構造が維持できなくなるような事態を防ぐことができる。
従って、前駆体ガラス12に不純物の混入が起こらず、かつ第1炉心管21の機械的強度を維持することができる。
図2は、本形態例の製造装置の第2の実施形態である製造装置10Bを示す。
以下の説明において、第1の実施形態の製造装置10Aとの共通部分については同じ符号を付して説明を省略する。
製造装置10Bは、前駆体ガラス12を加熱する加熱炉31と、前駆体ガラス12を支持する軸13と、ドープ材料加熱部45とを備えている。
加熱炉31は、内部に前駆体ガラス12を収容可能な第1炉心管41と、第1炉心管41を収容する第2炉心管42と、第1炉心管41を開閉可能に閉止する蓋体43とを備えている。
底板41aは、複数の導入孔41cが形成された構造、例えば網目構造を有することが好ましい。
第1炉心管41は、前駆体ガラス12と同じ材質(例えばシリカガラスなどのガラス材料)からなる。
第1炉心管41は、第2炉心管42および他の構成(ガラス加熱用ヒータH1等)に対して、取付けおよび取外し自在とすることができる。すなわち、第1炉心管41は、筒部42bの上部開口を通して第2炉心管42から取り出したり、再び第2炉心管42内に取り付けること可能である。
第2炉心管42にはガラス材料を使用でき、例えば、第1炉心管41と同じ材質を使用できる。
第2炉心管42も、他の構成(ガラス加熱用ヒータH1等)に対して、取付けおよび取外し自在とすることができる。
第2炉心管42の底板42aには、ガス導入口19を有する導入筒部28が形成され、ガス導入口19は、キャリアガス等を供給するガス供給装置(図示せず)に接続される。
蓋体43は、第1炉心管41の筒部41bの上端に当接して上部開口41cを開閉自在に気密に閉止するとともに、第2炉心管42の筒部42bの上端に当接して筒部42bの上部開口を開閉自在に気密に閉止する。
蓋体43には、ガス排出口20を有する排出筒部29が形成されている。
ガラス加熱部44を構成する第2炉心管42の外周には、1つ又は2つ以上のガラス加熱用ヒータH1が設けられている。図2に示す例では、ガラス加熱用ヒータH1は、前駆体ガラス12の全体よりも長い円筒状のヒータである。ガラス加熱用ヒータH1によって、加熱炉31は、前駆体ガラス12の全体を均等に加熱することが可能な均熱炉となっている。
ドープ材料加熱部45を構成する第2炉心管42の外周には、1つ又は2つ以上のドープ材料加熱用ヒータH2が設けられている。ドープ材料加熱用ヒータH2によりドープ材料14(アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物)をその融点以上に加熱すると、ドープ材料14を含む含有ガス18を加熱炉31内に発生させ、前駆体ガラス12の表面(外表面や多孔質の内部表面)に接触させることが可能である。
ドープ材料14は、第1炉心管41の内部に設置されたドープ材料保持部47に保持されている。ドープ材料保持部47は、皿等の容器を図示しない支柱や腕、格子などの支持体により支持することができる。ドープ材料14を加熱炉11の内壁から離れた位置に設置することにより、ドープ材料の乾燥工程等の際、ドープ材料の周囲に水分等の不純物を運搬するためのキャリアガスを効率よく流通させることができる。
含有ガス18は、キャリアガスに同伴して、第1炉心管41内を上方に向けて流れ、前駆体ガラス12に接触した後、ガス排出口20から排出される。
また、加熱炉31は、第1炉心管41と第2炉心管42とを有する二重管構造であるため、ドープ材料14の影響により第1炉心管41の軟化点が低下し、加熱時に第1炉心管41に変形が起こっても、直ちに加熱炉31全体の構造が維持できなくなるようなことはない。
製造装置10Bでは、ドープ材料加熱部45が第1炉心管41内に設けられているため、その構造が簡略となり、装置の小型化を図ることができる。
図3は、本発明の製造装置の第3の実施形態である製造装置10Cを示す。
製造装置10Cは、前駆体ガラス12を加熱する加熱炉51と、前駆体ガラス12を支持する軸13と、ドープ材料加熱部45とを備えている。
加熱炉51は、内部に前駆体ガラス12を収容可能な第1炉心管61と、第1炉心管61を収容する第2炉心管62と、第1炉心管61を開閉可能に閉止する蓋体43とを備えている。
フランジ部61cは、第2炉心管62の上部開口を閉止可能である。
導入口61eは、筒部61bの軸方向に対して垂直な方向に形成することができる。
導入口61eは、ドープ材料加熱部45によりドープ材料14が加熱される位置よりも高い位置に形成することができる。すなわち、導入口61eは、ドープ材料14が加熱される位置よりも含有ガス18の流通方向の下流側に形成することができる。
第1炉心管61は、第2炉心管62等に対して、取付けおよび取外し自在とすることができる。
第2炉心管62にはガラス材料を使用でき、例えば、第1炉心管61と同じ材質を使用できる。
第2炉心管62の底板62aには、ガス導入口19を有する導入筒部28が形成されている。
ガラス加熱部44を構成する第2炉心管62の外周には、ガラス加熱用ヒータH1が設けられている。
ドープ材料14は、第1炉心管61の内部に設置されたドープ材料保持部47に保持されている。ドープ材料保持部47は、皿等の容器を図示しない支柱や腕、格子などの支持体により支持することができる。
また、加熱炉51は、第1炉心管61と第2炉心管62とを有する二重管構造であるため、ドープ材料14の影響により第1炉心管61の軟化点が低下し、加熱時に第1炉心管61に変形が起こっても、直ちに加熱炉51全体の構造が維持できなくなるようなことはない。
また、ドープ材料加熱部45が第1炉心管61内に設けられているため、その構造が簡略となり、装置の小型化を図ることができる。
図4は、本形態例の製造装置の第4の実施形態である製造装置10Dを示す。
製造装置10Dは、第1炉心管61の筒部61bに形成された導入口61eが、筒部61bの内面側から外面側にかけて徐々に上昇する方向に傾斜して形成されていること以外は、図3に示す製造装置10Cと同様の構成である。
従って、ドープ材料14を含む第1炉心管61内の液が第2炉心管62に接するのを防止できる。
図5は、本形態例の製造装置の第5の実施形態である製造装置10Eを示す。
製造装置10Eは、前駆体ガラス12を加熱する加熱炉71と、前駆体ガラス12を支持する軸13と、ドープ材料加熱部45とを備えている。
加熱炉71は、内部に前駆体ガラス12を収容可能な第1炉心管81と、第1炉心管81を収容する第2炉心管82と、第1炉心管81を開閉可能に閉止する蓋体43とを備えている。
第1炉心管81は、前駆体ガラス12と同じ材質からなる。
第1炉心管81は、第2炉心管82等に対して、取付けおよび取外し自在とすることができる。
フランジ部81cは、第2炉心管82の上部開口を閉止可能である。
第2炉心管82にはガラス材料を使用でき、例えば、第1炉心管81と同じ材質を使用できる。
第2炉心管82の底板82aには、ガス導入口19を有する導入筒部28が形成されている。
ガラス加熱部44を構成する第2炉心管82の外周には、ガラス加熱用ヒータH1が設けられている。
ドープ材料14は、加熱炉11の内部に設置されたドープ材料保持部47に保持されている。
図6は、本形態例の製造装置の第6の実施形態である製造装置10Fを示す。
製造装置10Fは、前駆体ガラス12を加熱する加熱炉91が、三重管構造を有する点で、図1〜図5の製造装置10A〜10Eと異なる。
加熱炉91は、内部に前駆体ガラス12を収容可能な第1炉心管81と、第1炉心管81を収容する第2炉心管102と、第2炉心管102を収容する第3炉心管103と、第1炉心管101を開閉可能に閉止する蓋体43とを備えている。
第1炉心管81は、前駆体ガラス12と同じ材質のガラス材料からなる。
第1炉心管81は、第2炉心管102等に対して、取付けおよび取外し自在とすることができる。
第2炉心管102にはガラス材料を使用でき、例えば第1炉心管81と同じ材質を使用できる。
第3炉心管103にはガラス材料を使用でき、例えば第1炉心管81と同じ材質を使用できる。
第3炉心管103の底板103aには、ガス導入口19を有する導入筒部28が形成されている。
キャリアガスは、第2炉心管102(筒部102b)と第3炉心管103(筒部103b)との隙間を通って上方に流れ、次いで第1炉心管81(筒部81b)と第2炉心管102(筒部102b)との隙間を下方に流れて第1炉心管81内に導入され、第1炉心管81内を上方に向けて流れ、ガス排出口20から排出される。
このため、加熱炉91には、十分な機械的強度が与えられ、ドープ材料14の影響により加熱時に第1炉心管21に変形が起こっても、加熱炉11全体の構造が維持できなくなるような事態を防ぐことができる。
図7は、本形態例の製造装置の第7の実施形態である製造装置10Gを示す。
製造装置10Gの加熱炉111は、図6に示す製造装置10Fの加熱炉91と同様に、三重管構造を有する。
加熱炉111は、内部に前駆体ガラス12を収容可能な第1炉心管121と、第1炉心管121の下部を収容する第2炉心管122と、第2炉心管122を収容する第3炉心管103と、第1炉心管121を開閉可能に閉止する蓋体43とを備えている。
第1炉心管121は、前駆体ガラス12と同じ材質のガラス材料からなる。
第1炉心管121は、第2炉心管122等に対して、取付けおよび取外し自在とすることができる。
第2炉心管122にはガラス材料を使用でき、例えば第1炉心管121と同じ材質を使用できる。
図1の製造装置10Aでは、排出筒部29は連結筒体24に形成されているが、排出筒部29は、第1炉心管21内のガスを排出できる位置であれば、いずれの位置に形成してもよい。例えば、排出筒部29を蓋体23Aに形成することもできる。図2〜図7の製造装置10B〜10Gにおいても、排出筒部29の形成位置は、第1炉心管内のガスを排出できる位置であれば、いずれの位置であってもよい。
図1および図2の製造装置10A、10Bでは、第1炉心管の筒部上端にフランジ部がない構造が採用されている。製造装置10Aでは、第1炉心管、第2炉心管それぞれの上面開口を塞ぐ蓋体を用い、製造装置10Bでは第1炉心管、第2炉心管に共通の蓋体を用いることにより第1炉心管内部の雰囲気を保つ構造となっている。
一方、図3〜図7の製造装置10C〜10Gでは、第1炉心管の筒部上端から外方に延出する円板状のフランジ部が設けられており、第1炉心管のフランジは、図3〜図5の製造装置10C〜10Eでは第2炉心管の、図6、図7の製造装置10F、10Gでは第3炉心管の筒部上端から外方に延出する円板状のフランジ部の上に載置されることでそれぞれの蓋としての役割を持ち、第1炉心管のフランジの上のみに蓋体43を載置することで、第1炉心管内部の雰囲気を保つ構造となっている。フランジ部の有無やその形状に合わせた蓋体の構造は、第1炉心管内部の雰囲気を保つことができれば適宜選択してよい。
加熱炉は、少なくとも第1炉心管が容易に交換可能であれば二重管構造、三重管構造に限らず、四重管以上の構造としてもよく、二重管以上の多重管構造であれば部分的に異なる数の多重管構造としてもよい。
Claims (6)
- 前駆体ガラスを加熱する加熱炉と、ドープ材料であるアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を加熱して前記ドープ材料の含有ガスを得るドープ材料加熱部とを備え、前記ドープ材料の含有ガスを前記加熱炉内の前駆体ガラスに接触させることができ、
前記加熱炉は、内部に前記前駆体ガラスを収容可能な第1炉心管と、前記第1炉心管を収容する第2炉心管とを有する多重管構造であり、
前記多重管構造をなす炉心管のうち最も内側に位置する前記第1炉心管は、前記前駆体ガラスと同じ材質からなることを特徴とするガラス母材の製造装置。 - 少なくとも前記第1炉心管は、取付けおよび取外し自在とされてい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装置。
- 前記前駆体ガラスは、シリカガラスからなることを特徴とする請求項1または2に記載のガラス母材の製造装置。
- 前記ドープ材料加熱部は、前記加熱炉とは別体に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載のガラス母材の製造装置。
- 前記加熱炉は、前記前駆体ガラスが加熱されるガラス加熱部を有し、
前記ドープ材料加熱部は、前記第1炉心管内に、前記ガラス加熱部よりも前記ドープ材料の含有ガスの流通方向の上流側に設けられ、
前記ドープ材料加熱部と前記ガラス加熱部は、加熱時の温度を互いに独立に設定できる請求項1〜3のうちいずれか1項に記載のガラス母材の製造装置。 - 前記第1炉心管には、前記ガラス加熱部により前記前駆体ガラスが加熱される位置よりも前記ドープ材料の含有ガスの流通方向の上流側に、キャリアガスを前記第1炉心管内に導入する導入口が形成されていることを特徴とする請求項1〜3、および5のうちいずれか1項に記載のガラス母材の製造装置。
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