JP6025604B2 - ガラス母材の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばアルカリ金属酸化物又はアルカリ土類金属酸化物が添加された光ファイバ用ガラス母材の製造に使用できるガラス母材の製造装置に関する。

従来、アルカリ金属酸化物、あるい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を用いて作製した光ファイバは、伝送損失が低下することがこれまで多くの先人により示されてきたが（例えば、非特許文献１参照）、これを工業的に大量生産する技術は未完成である。
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（ＳｉＣｌ_４）、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ_４）など、ガス状の原料を使用する必要がある。

しかしながら、いわゆる硬いカチオンであるアルカリ金属イオン、あるいはアルカリ土類金属イオンは、非常に強いイオン結合を形成するため、それらの化合物（塩）は常温かつ常圧付近では固体となることがほとんどである。ガスとなる化合物をほとんど形成しないため、光ファイバの製造には適用が困難だった。そのため、アルカリ金属酸化物、あるいはアルカリ土類金属酸化物がドープされた光ファイバを商用生産するためには、従来この分野で確立された方法とは異なる製造方法を開発しなければならない。

このような課題に対して、これまで様々な取り組みがなされてきた。例えば、アルカリ金属ハロゲン化物を強加熱してアルカリ金属蒸気とし、光ファイバ前駆体ガラスをこれに曝してドープする方法が試された（特許文献１を参照）。さらに、アルカリ金属ハロゲン化物を加熱して蒸気とした後に直ちに冷却して微粒子化し、これを適当なガス流で運搬することでエアロゾルとして原料供給する方法も試された（特許文献２および３を参照）。
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。

光ファイバの前駆体ガラス（被加熱物）を加熱炉内に保持し、前駆体ガラスの軟化点以下の温度条件下でアルカリ金属蒸気に曝すことにより、前駆体ガラスの外表面から内部に向かってアルカリ金属酸化物をドープする方法が報告されている（特許文献１を参照）。
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の報告では、アルカリ金属蒸気を炉内に送り込むための配管を、アルカリ金属とは容易には反応しないガラス、もしくはハステロイで構成することが好ましいとの記載があるが、炉心管の構成材料については何ら記載がない。
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。

特許第４８７０５７３号公報 特開２０１２−００６７７９公報 特開２０１２−０６２２１１公報

M.E. Lines、"A possible non-halide route to ultralow loss glasses"、Journal of Non-Crystalline Solids、１９８８年、第１０３巻、ｐ．２７９−２８８

加熱炉の炉室内で前駆体ガラスを加熱しアルカリ金属あるいはアルカリ金属化合物を含む蒸気にさらすことでドープする際には、前駆体ガラスにアルカリ金属酸化物がドープされるのと同様に、炉心管の内壁にもアルカリ金属化合物が付着し、材料によっては内壁から炉心管材料の内部にまでアルカリ金属酸化物が浸透することが考えられる。
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。

前者の不純物の問題は、炉心管に前駆体ガラス（被加熱物）と同じ材質のガラスを用いれば克服できる。すなわち、前駆体ガラスと同じ材質からなる炉心管であれば、加熱下で微量発生する二酸化ケイ素をはじめとするガスが前駆体ガラスとほぼ同じ組成の物質であるため、たとえそれが前駆体ガラス表面に付着したとしても不純物にはならない。
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。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被加熱物に不純物の混入が起こらず、かつ炉心管の機械的強度を維持することができるガラス母材の製造装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、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ガラス母材の製造装置を提供する。
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。

本発明によれば、最も内側にある第１炉心管が、前駆体ガラスと同じ材質からなるため、加熱により第１炉心管に由来する揮発物等（例えば二酸化ケイ素）が生じたとしても、前駆体ガラスとほぼ同じ組成となるため、前駆体ガラスに付着しても伝送損失の悪化等の不具合の原因とならない。
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。

本発明に用いられる製造装置の第１実施形態を示す図である。 本発明に用いられる製造装置の第２実施形態を示す図である。 本発明に用いられる製造装置の第３実施形態を示す図である。 本発明に用いられる製造装置の第４実施形態を示す図である。 本発明に用いられる製造装置の第５実施形態を示す図である。 本発明に用いられる製造装置の第６実施形態を示す図である。 本発明に用いられる製造装置の第７実施形態を示す図である。

（第１実施形態）
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。

加熱炉１１は、内部に前駆体ガラス１２を収容可能な第１炉心管２１（第１本体部）と、第１炉心管２１を収容する第２炉心管２２（第２本体部）と、炉心管２１、２２を開閉可能に閉止する蓋体２３Ａ、２３Ｂと、連結管２４とを備えている。

第１炉心管２１は、円板状の底板２１ａとその周縁に立設された円筒状の筒部２１ｂとを有する。底板２１ａ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。
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。

第１炉心管２１は、第２炉心管２２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２１は、上部開口２２ｄを通して第２炉心管２２から取り出したり、再び第２炉心管２２内に取り付けること可能である。

第１炉心管２１は、前駆体ガラス１２と同じ材質からなる。第１炉心管２１にはガラス材料を使用することができる。
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（ＧｅＯ_２）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、円板状の底板２２ａとその上面から立設された円筒状の筒部２２ｂと、筒部２２ｂの上端から外方に延出する円板状のフランジ部２２ｃとを有する。フランジ部２２ｃは、筒部２２ｂの軸方向に垂直（または略垂直）とすることができる。
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。

第２炉心管２２には、ガラス材料、カーボン材料、セラミック材料などが使用できる。
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２炉心管２２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。

連結筒体２４は、第１炉心管２１の筒部２１ｂとほぼ同径の筒体であり、下端を筒部２１ｂの上端に気密に当接させることができる。
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１蓋体２３Ａは、連結筒体２４の上部開口を閉止して設置することができ、これによって第１炉心管２１の上部開口２１ｃを開閉自在に閉止できる。第１蓋体２３Ａには、軸１３を挿通する挿通孔２３Ａ１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。

加熱炉１１は、第１炉心管２１と第２炉心管２２とを有する多重管構造（具体的には二重管構造）をなす。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。

軸１３は、中心線の周囲で回転させたり、長手方向に沿って移動させたりすることができる構造とすることも可能である。ここで、「前駆体ガラス」とは、ガラス母材の原材料となるガラス、すなわちドープ前の被ドープガラスと、この被ドープガラスから誘導されるドープ途中及びドープ後のガラスを総称する意味であり、製造装置内のガラスで構成され得る他の部材を含まない。

第２炉心管２２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１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１１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。
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、加熱炉１１とは別体に設けられている。
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（Ｎ_２）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（Ｃｌ_２）、塩化チオニル（ＳＯＣｌ_２）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。

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すると、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）に接触させることが可能である。
符号２６ａは連絡管路２６を開閉する弁である。

製造装置１０Ａは、加熱炉１１とドープ材料加熱部１５が別体であるため、前駆体ガラス１２の温度とドープ材料１４の温度とを、別々に制御することが可能である。
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。

ガス排出口２０は、排出されるガスに混じるガラス微粒子や、脱水時に生成する弱塩基−強酸からなる塩等を除去するため、適切な除去装置（スクラバ。図示せず）に接続することができる。

次に、製造装置１０Ａを用いてガラス母材を製造する方法を説明する。
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。

ドープ工程で用いられるアルカリ金属化合物としては、アルカリ金属、すなわち、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムの化合物（塩）がある。
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（Ｋ_２Ｏ）は、過酸化物（Ｋ_２Ｏ_２）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。

これら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は、前駆体ガラス１２を構成するガラスの融点、あるいはガラススートが稠密化して中実の透明ガラス体となる焼結温度よりも低い場合がほとんどで、ガラスの融点や焼結温度以下の温度領域でも、蒸気圧は低いながらも気化することができる。酸化物や炭酸塩等に分解する場合も、酸化物や炭酸塩等として気化することができる。そこで、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物の蒸気又は液滴とガラススートを焼結温度以下で接触させれば、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ドープすることが可能になる。以上のことから、ドープ工程の温度は、少なくとも、用いる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であることが必要である。

アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物としては、同一のアルカリ金属元素の化合物を２種類以上併用することもでき、異なるアルカリ金属元素の化合物を２種類以上併用することもできる。
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。

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。
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（ＧｅＯ_２）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。

（乾燥工程）
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（Ｎ_２）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（Ｃｌ_２）、塩化チオニル（ＳＯＣｌ_２）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）
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。

ドープ工程では、ドープ材料１４や前駆体ガラス１２から排出される水分の排出を促進するため、乾燥工程と同様に、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスからなるキャリアガスを、ガス導入口１９から第１炉心管２１に導入することができる。さらに、水分の排出を促進するため、塩素（Ｃｌ_２）、塩化チオニル（ＳＯＣｌ_２）などの脱水剤を不活性ガスからなるキャリアガスに添加してもよい。
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。

ドープ工程では、加熱炉１１のガス導入口１９及びガス排出口２０を開放し、ガスを流通させることが好ましい。すなわち、前述のキャリアガスを、連続的にガス導入口１９から第１炉心管２１内に導入するとともにガス排出口２０から排出させつつ、ドープ材料の含有ガス１８を前駆体ガラス１２に接触させることが好ましい。

第１炉心管２１内が高温となると、その温度によっては、前駆体ガラス１２が結晶化、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可能性があるため、ガラス加熱用ヒータＨ１による加熱は、第１炉心管２１内の温度が、ドープ処理時間内で前駆体ガラスが結晶化する温度より低い温度となるように調節するのが好ましい。
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。

気液平衡状態のドープ材料によるドープ量は、シリカガラスに対する接触時間及び接触面積に比例する。前記ドープ工程では、完全な気液平衡には達しないとしても、ドープ量はシリカガラスとドープ材料の含有ガスの接触時間及び接触面積にほぼ比例すると考えられる。このため、前駆体ガラス１２としては、中実なガラスの塊ではなく、ガラスの微粒子スートの集合体などのように多孔質であると、前記接触面積が大きくなるため短時間で所定の濃度のドープが行えることから、より好ましい。多孔質のシリカガラスは、例えばＶＡＤ（Vapor phase axial deposition）法やＯＶＤ（Outside vapor deposition）法などの方法により形成することが可能である。

スートの集合体は、ガラスからなる支持体、例えばガラスからなる棒（ロッド）や管（チューブ）等の出発部材の外周や先端部にスートを堆積させることで、所望の寸法に成長させることができる。ＶＡＤ法の場合、出発部材の先端部から、スートを長さ方向に成長させることにより、半径方向の中心部までスートで形成された大型の集合体を形成できるため、好ましい。

図１に示すように、多孔質の前駆体ガラス１２をＶＡＤ法で作製した場合、ガラススートを堆積させる出発母材の一部又は全部を、前駆体ガラス１２を支持する軸１３として用いることができる。例えばＶＡＤ法により製造される多孔質のガラスは、比表面積が５〜２０ｍ^２／ｇであり、好適に使用することができる。

ドープ処理の温度は、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るため、その融点以上であることが好ましい。温度が高いほどアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンが前駆体ガラス１２中に速く拡散するため、より短時間でドープ可能である。
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）
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。

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多孔質の前駆体ガラス１２を焼結することにより、透明なガラス体を得ることができる。このとき、前駆体ガラス１２が結晶化しやすい温度範囲をできるだけ早く通過するような速い昇温速度で加熱することにより、あるいは前駆体ガラス１２が結晶化しやすい温度範囲を避け、焼結処理時間内で前駆体ガラスが結晶化する温度より低い温度に保ちながら、多孔質の前駆体ガラスを焼結することにより、前駆体ガラス１２の結晶化を抑制して、ガラス状態を保つことができる。

具体的には、昇温速度を速くする方法の場合、このような高速の昇温を開始する温度（高速昇温開始温度）は、前駆体ガラスが結晶化しやすい温度範囲よりやや低い温度であり、１０００℃以下が好ましい。
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。

焼結温度を低くする方法の場合、焼結温度は、前駆体ガラスが結晶化しやすい温度範囲よりやや低い温度であり、１０００℃以下、例えば９００〜１０００℃が好ましい。前駆体ガラス１２を、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。

製造装置１０Ａは、最も内側にある第１炉心管２１が、前駆体ガラス１２と同じ材質からなるため、加熱により第１炉心管２１に由来する揮発物等（例えば二酸化ケイ素）が生じたとしても、前駆体ガラス１２とほぼ同じ組成となるため、前駆体ガラス１２に付着しても伝送損失の悪化等の不具合の原因とならない。
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。

加熱炉１１では、ドープ材料１４由来のアルカリ金属酸化物等が第１炉心管２１に付着すると、加熱によりアルカリ金属酸化物等が第１炉心管２１に浸透し、第１炉心管２１の機械的強度が低下するおそれがあるが、第１炉心管２１は第２炉心管２２等に対して取付けおよび取り外し可能であるため、第１炉心管２１を、機械的強度が低下する前に容易に交換できる。
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。

（第２実施形態）
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。

第１炉心管４１は、円板状の底板４１ａとその周縁に立設された円筒状の筒部４１ｂとを有する。
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は、円板状の底板４２ａとその上面から立設された円筒状の筒部４２ｂと、筒部４２ｂの上端から外方に延出する円板状のフランジ部４２ｃとを有する。フランジ部４２ｃは、筒部４２ｂの軸方向に垂直（または略垂直）とすることができる。
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、円板状に形成され、その外径は、第２炉心管４２の筒部４２ｂの内径より大きくすることができる。
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。

加熱炉３１の上部は、前駆体ガラス１２を加熱するガラス加熱部（均熱焼結部）４４となっている。
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は、第１炉心管４１の下部の内部に設けられている。ドープ材料加熱部４５は、ガラス加熱部４４よりも下方位置にある。このため、ドープ材料加熱部４５は、ガラス加熱部４４に比べて、ドープ材料１４を含む含有ガス１８の流れ方向の上流側に設けられている。
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。

加熱炉３１は、ガラス加熱部４４とドープ材料加熱部４５とが高さ位置を違えて設けられた構造により、前駆体ガラス１２の温度とドープ材料１４の温度とを、別々に制御することが可能である。

ドープ工程、あるいはその前工程としての乾燥工程では、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２等の不活性ガスからなるキャリアガスを、ガス導入口１９からガス排出口２０へと流通させることができる。キャリアガスは、加熱炉３１の下端のガス導入口１９から第１炉心管４１の底板４１ａの導入孔４１ｃを経て第１炉心管４１内に導入されて上方に向けて流れ、ガス排出口２０から排出される。

ドープ工程では、ドープ材料加熱用ヒータＨ２によりドープ材料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を発生させる。
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。

焼結工程では、前駆体ガラス１２を加熱し、焼結することにより、透明なガラス体を得ることができる。

製造装置１０Ｂでは、第１炉心管４１が、前駆体ガラス１２と同じ材質からなるため、加熱により第１炉心管４１に由来する揮発物等（例えば二酸化ケイ素）が生じ、前駆体ガラス１２に付着しても伝送損失の悪化等の不具合の原因とならない。
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。

（第３実施形態）
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。

第１炉心管６１は、円板状の底板６１ａと、その周縁に立設された円筒状の筒部６１ｂと、筒部６１ｂの上端から外方に延出する環状のフランジ部６１ｃとを有する。
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。

筒部６１ｂには、１または複数の導入口６１ｅが筒部６１ｂを貫通して形成されている。導入口６１ｅは、筒部６１ｂの周方向に間隔をおいて形成することができる。これら複数の導入口６１ｅは、互いにほぼ同じ高さ位置に形成することが好ましい。
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、ガラス加熱部４４により前駆体ガラス１２が加熱される位置よりも低い位置に形成することができる。すなわち、導入口６１ｅは、前駆体ガラス１２が加熱される位置に対して、含有ガス１８の流通方向の上流側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、前駆体ガラス１２と同じ材質からなる。
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は、円板状の底板６２ａとその上面から立設された円筒状の筒部６２ｂと、筒部６２ｂの上端から外方に延出する円板状のフランジ部６２ｃとを有する。
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。

加熱炉５１の上部は、前駆体ガラス１２を加熱するガラス加熱部（均熱焼結部）４４となっている。
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。

ドープ材料加熱部４５は、第１炉心管６１の下部の内部に設けられている。ドープ材料加熱部４５は、ガラス加熱部４４よりも下方位置にある。このため、ドープ材料加熱部４５は、ガラス加熱部４４に比べて、ドープ材料１４を含む含有ガス１８の流れ方向の上流側に設けられている。
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。

加熱炉５１は、ガラス加熱部４４とドープ材料加熱部４５とが高さ位置を違えて設けられた構造により、前駆体ガラス１２の温度とドープ材料１４の温度とを、別々に制御することが可能である。

ドープ工程、あるいはその前工程としての乾燥工程では、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２等の不活性ガスからなるキャリアガスを、加熱炉５１の下端のガス導入口１９から第２炉心管６２内に導入し、導入口６１ｅを通して第１炉心管６１内に導入して上方に向けて流し、ガス排出口２０から排出する。

ドープ工程では、ドープ材料加熱用ヒータＨ２によりドープ材料１４をその融点以上に加熱し、ドープ材料１４を含む含有ガス１８を、キャリアガスとともに第１炉心管６１内を上方に向けて流し、前駆体ガラス１２に接触させてガス排出口２０から排出する。

焼結工程では、前駆体ガラス１２を加熱し、焼結することにより、透明なガラス体を得ることができる。

製造装置１０Ｃでは、第１炉心管６１が、前駆体ガラス１２と同じ材質からなるため、加熱により第１炉心管６１に由来する揮発物等（例えば二酸化ケイ素）が生じ、前駆体ガラス１２に付着しても伝送損失の悪化等の不具合の原因とならない。
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。

（第４実施形態）
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。

この製造装置１０Ｄは、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ので、筒部６１ｂの内面を流れ落ちる液滴が導入口６１ｅを通して筒部６１ｂの外部に流出することが起こりにくい。
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。

（第５実施形態）
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、円筒状の筒部８１ｂと、筒部８１ｂの上端から外方に延出する環状のフランジ部８１ｃとを有する。
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は、円板状の底板８２ａとその上面から立設された円筒状の筒部８２ｂと、筒部８２ｂの上端から外方に延出する円板状のフランジ部８２ｃと、底板８２ａ上に形成された台部８２ｄとを有する。
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。

台部８２ｄは、例えば下方に向かって径が徐々に大きくなる円錐台形とすることができる。図示例の台部８２ｄは、上板８２ｄ１と、上板８２ｄ１の周縁から下方に向かって径が徐々に大きくなる部分円錐形の側板部８２ｄ２とを有し、側板部８２ｄ２には、通気口８２ｅが形成されている。

加熱炉７１の上部は、前駆体ガラス１２を加熱するガラス加熱部（均熱焼結部）４４となっている。
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。

ドープ材料加熱部４５は、第１炉心管６１の下部の内部に、台部８２ｄ上に設けることができる。
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。

加熱炉７１は、ガラス加熱部４４とドープ材料加熱部４５とが高さ位置を違えて設けられた構造により、前駆体ガラス１２の温度とドープ材料１４の温度とを、別々に制御することが可能である。

ドープ工程、あるいはその前工程としての乾燥工程では、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２等の不活性ガスからなるキャリアガスを、加熱炉７１の下端のガス導入口１９から第２炉心管８２の台部８２ｄの通気口８２ｅを通して第１炉心管８１内に導入して上方に向けて流し、ガス排出口２０から排出する。

ドープ工程では、ドープ材料加熱用ヒータＨ２によりドープ材料１４をその融点以上に加熱し、ドープ材料１４を含む含有ガス１８を、キャリアガスとともに第１炉心管８１内を上方に向けて流し、第１炉心管８１内で前駆体ガラス１２に接触させてガス排出口２０から排出する。

焼結工程では、前駆体ガラス１２を加熱し、焼結することにより、透明なガラス体を得ることができる。

製造装置１０Ｅでは、ドープ材料加熱部４５が第１炉心管８１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。

（第６実施形態）
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、円筒状の筒部８１ｂと、筒部８１ｂの上端から外方に延出する環状のフランジ部８１ｃとを有する。
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は、円板状の底板１０２ａと、その周縁から立設された円筒状の筒部１０２ｂとを有する。
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は、円板状の底板１０３ａとその上面から立設された円筒状の筒部１０３ｂと、筒部１０３ｂの上端から外方に延出する円板状のフランジ部１０３ｃとを有する。
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。

ドープ工程、あるいはその前工程としての乾燥工程では、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２等の不活性ガスからなるキャリアガスを、加熱炉７１の下端のガス導入口１９から第３炉心管１０３内に導入する。
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。

ドープ工程では、ドープ材料加熱用ヒータＨ２によりドープ材料１４をその融点以上に加熱し、ドープ材料１４を含む含有ガス１８を、キャリアガスとともに第１炉心管８１内を上方に向けて流し、前駆体ガラス１２に接触させてガス排出口２０から排出する。

焼結工程では、前駆体ガラス１２を加熱し、焼結することにより、透明なガラス体を得ることができる。

製造装置１０Ｆでは、加熱炉９１が三重構造を有するため、第２炉心管１０２と第３炉心管１０３の両方が加熱炉９１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。

（第７実施形態）
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、ドープ材料加熱部４５を収容する下部筒部１２１ｂ１と、下部筒部１２１ｂ１の上端から外方に延出する外方延出部１２１ｂ２と、その周縁に立設されて上部筒部１２１ｂ３と、上部筒部１２１ｂ３の上端から外方に延出する環状のフランジ部１２１ｃとを有する。上部筒部１２１ｂ３は、前駆体ガラス１２を収容可能である。
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は、図６の第２炉心管１０２に比べて高さ寸法が低く形成されている。具体的には、第２炉心管１２２は、円板状の底板１２２ａと、その周縁から立設された円筒状の筒部１２２ｂとを有し、第１炉心管１２１の下部筒部１２１ｂ１のみを収容可能である。
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。

製造装置１０Ｇは、加熱炉１１１の上部が二重管構造となっているため製造装置１０Ｆ（図６）に比べてガラス加熱部４４の温度制御がしやすく、しかも炉としての構造を維持するために重要な炉下部において機械的強度を高めることができる。

図１の製造装置１０Ａに用いられている蓋体２３Ａ、２３Ｂおよび連結管２４は、図２〜図７の製造装置１０Ｂ〜１０Ｇの蓋体４３に代えて使用してもよい。また、図２〜図７の蓋体４３を、図１の蓋体２３Ａ、２３Ｂおよび連結管２４に代えて使用してもよい。
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。

１０Ａ〜１０Ｇ…製造装置、１１、３１、５１、７１、９１、１１１…加熱炉、２１、４１、６１、８１、１２１…第１炉心管、２２、４２、６２、８２、１０２、１２２…第２炉心管、１２…前駆体ガラス、１４…ドープ材料（アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物）、１５、４５…ドープ材料加熱部（気化部）、１８…ドープ材料の含有ガス、１９…入口（ガス導入口）、２０…出口（ガス排出口）、Ｈ１…ガラス加熱用ヒータ、Ｈ２…ドープ材料加熱用ヒータ。

Claims (6)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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