JPH10310444A - 光ファイバ用母材製造用加熱炉 - Google Patents

光ファイバ用母材製造用加熱炉

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JPH10310444A
JPH10310444A JP9114070A JP11407097A JPH10310444A JP H10310444 A JPH10310444 A JP H10310444A JP 9114070 A JP9114070 A JP 9114070A JP 11407097 A JP11407097 A JP 11407097A JP H10310444 A JPH10310444 A JP H10310444A
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furnace
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    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転コスト低減が可能であり、かつ耐久性に
優れた光ファイバ用母材製造用加熱炉を提供する。 【解決手段】 多孔質母材を焼結する炉心管2を、通電
発熱性を有する複数の管状のカーボンヒータ7と、これ
らカーボンヒータ7同士の間に挿入された絶縁材8を有
するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ用母材
製造用加熱炉に関し、特に、運転コスト低減が可能であ
り、かつ耐久性に優れた光ファイバ用母材製造用加熱炉
に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ用母材を製造するには、まず
VAD法などによって多孔質母材を作製する。多孔質母
材は気泡を含み不透明であるため、加熱炉を用いて焼結
し、透明化する必要がある。この光ファイバ用母材の製
造に用いられる加熱炉としては、例えば、図2に示すよ
うなものが知られている。ここに示す加熱炉21は、多
孔質母材Pを収容する炉心管22と、炉心管22の外周
に若干の隙間をおいて配置されたヒータ23と、これら
を収容する筐体24とを備えたものである。上記炉心管
22の材質としては、主に石英ガラスが用いられてい
る。このような構成の加熱炉21を用いて光ファイバ用
母材を製造するには、ヒータ23に通電してこれを発熱
させ、炉心管22内の温度を、多孔質母材中の気泡を排
出し、多孔質母材を透明化させるために必要な温度まで
高め、炉心管22内の多孔質母材Pを加熱、焼結し、透
明ガラス化する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の加熱炉21は、炉心管22内の多孔質母材を炉心管
22を介して間接的に加熱する構造を有するものであ
り、しかも炉心管22とヒータ23との間に隙間がある
ため、加熱効率が低く、電力コストなどの運転コストが
嵩む問題があった。また石英ガラス製の炉心管22は、
被焼結体である多孔質母材と同じまたは類似の材質から
なるものであるため、光ファイバ用母材製造時にこの母
材への不純物混入を防ぐことができる利点がある反面、
耐熱性、耐熱衝撃性が低く、耐久性に劣る不都合があっ
た。本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、運転
コスト低減が可能であり、かつ耐久性に優れた光ファイ
バ用母材製造用加熱炉を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題は、炉心管内面
の少なくとも一部を、通電発熱性を有するカーボンヒー
タからなるものとした光ファイバ用母材製造用加熱炉に
よって解決することができる。また、炉心管を、その軸
方向に間隔をおいて配置された複数のカーボンヒータ
と、これらカーボンヒータ同士の間に、これらを隔てて
配置された絶縁材とを有するものとし、前記複数のカー
ボンヒータを、各々独立に温度設定可能に設けるのが好
ましい。また、カーボンヒータとしては、ガス不透過性
熱分解炭素からなるものを用いるのが好ましい。
【0005】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の光ファイバ用母
材製造用加熱炉の一例を示すものである。ここに示す光
ファイバ用母材製造用加熱炉(以下、単に加熱炉という
ことがある)1は、炉心管2と、炉心管2を収容する筐
体3とを備えて概略構成されている。筐体3は、その内
部に必要に応じてヘリウムガスなどの不活性ガスを流す
ことができるようになっている。
【0006】炉心管2は、炉心管本体4と、石英ガラス
等からなり、本体4の上下端に気密に接するように設け
られた上部および下部炉心管5、6とを備え、気密構造
とされたものとされる。炉心管本体4は、その軸方向に
間隔をおいて配置された複数の管状のカーボンヒータ7
と、これらカーボンヒータ7同士の間に、これらを隔て
て配置された管状の絶縁材8とを有するものとされる。
【0007】図1に示すこの例の加熱炉1の炉心管本体
4は、3つのカーボンヒータ7と4つの絶縁材8が炉心
管軸方向に交互に配置されたもので、上部および下部炉
心管5、6と接する最上部および最下部には絶縁材8が
配置されている。炉心管2の厚みは、5〜15mmとす
るのが好ましい。また内径は180〜300mmとする
のが好ましい。
【0008】カーボンヒータ7の材料としては、通電発
熱性を有する炭素材が用いられる。なかでも特に、ガス
不透過性熱分解炭素を用いるのが好ましい。ガス不透過
性熱分解炭素とは、炭素材表面にCVD法等により高密
度、高純度、気体不透過性のカーボン膜をコーティング
し、表面からカーボン粒子が飛散しにくくしたものであ
る。カーボンヒータ7をガス不透過性熱分解炭素からな
るものとすると、炉心管2内の多孔質母材を高いエネル
ギー効率で加熱することができるばかりでなく、カーボ
ン粒子などの不純物が多孔質母材に混入するのを未然に
防ぐことができ、不純物の少ない光ファイバ用母材を得
ることができるため好ましい。
【0009】また絶縁材8の材料としては、電気絶縁性
を有するものが用いられ、特に耐熱性、耐熱衝撃性が石
英ガラスより優れ、断熱性にも優れたものを用いるのが
好適である。具体例としては、炭化珪素、アルミナなど
が挙げられる。中でも特に、高温で再結晶し溶結する性
質を有する炭化珪素からなるものとすると、絶縁材8と
カーボンヒータ7とを直接溶接することによって接着剤
を用いずに接合することができ、炉心管2内部に接着剤
に由来する不純物が混入するのを未然に防ぎ、かつ接合
部分を強固かつ高気密なものとすることができるため好
ましい。
【0010】上記カーボンヒータ7と絶縁材8とは、互
いに気密に接合されている。これらを接合する方法とし
ては、溶接による方法のほか、耐熱性接着剤を用いた方
法などが採用される。
【0011】上記カーボンヒータ7にはそれぞれ電極9
が取り付けられ、これら電極9は、各々抵抗器10を介
して電源11に接続されており、カーボンヒータ7に通
電することによってこれらヒータ7を発熱させることが
できるようになっている。上記抵抗器10としては、そ
の抵抗値を任意に設定可能なものを採用し、3つのカー
ボンヒータ7を各々独立に任意温度に設定することがで
きるようにするの好ましい。
【0012】上記構成のの炉心管2は、その内部にヘリ
ウム、アルゴンなどの不活性ガスを任意の流量で流し、
内部を酸素濃度を例えば50ppm以下とした脱酸素雰
囲気に保つことができるようになっている。
【0013】上記加熱炉を用いて光ファイバ用母材を製
造するには、例えば次のようにする。カーボンヒータ7
に通電し、炉心管2内温度を高めた状態で、多孔質母材
Pを炉心管2内に上方から下方に向けて移動させながら
収容する。これによって、炉心管2内の多孔質母材Pは
その温度が高まるとともに、内部に含まれた気泡が排出
され、透明化した状態で焼結する。
【0014】この際、炉心管本体4の3つのカーボンヒ
ータ7の温度を、炉心管本体4の上端側に位置するもの
から下端側に位置するものにかけて漸次その温度が高く
なるように設定するのが好ましい。これによって炉心管
本体4内温度は上方から下方にかけて徐々に高温とな
り、炉心管2内を上方から下方に向けて移動する多孔質
母材Pは、急激に加熱されることなく徐々に温度が上昇
するようになる。このため、多孔質母材Pの温度が気泡
排出可能な温度まで高まってから焼結が完了するまでに
十分な時間が確保され、この間に気泡排出が確実になさ
れるようになる。これに対し、多孔質母材Pの温度が短
時間のうちに上昇すると、気泡排出が完全になされない
うちに多孔質母材Pが焼結してしまい、その透明度が不
十分となりやすい。
【0015】上記構成の光ファイバ用母材製造用加熱炉
1にあっては、炉心管2の一部をカーボンヒータ7から
なるものとしたので、炉心管2内の多孔質母材をカーボ
ンヒータ7によって直接加熱することができる。従っ
て、多孔質母材を効率よく加熱し、電力コストを節約
し、運転コスト削減を図ることができる。
【0016】また、炉心管2を、複数のカーボンヒータ
7と、これらカーボンヒータ7同士の間に、これらを隔
てて挿入された絶縁材8とを有するものとし、カーボン
ヒータ7を各々独立に温度設定可能に設けることによっ
て、炉心管2内の軸方向に亙る温度分布を自由に設定す
ることができる。従って、炉心管2内温度を、多孔質母
材を移動させる方向に沿って徐々に高温となるように設
定することができ、多孔質母材Pを徐々に加熱し、気泡
排出を確実に行わせてから焼結し、透明度の高い光ファ
イバ用母材を得ることができる。
【0017】また、炉心管2を構成するカーボンヒータ
7および絶縁材8が、それぞれカーボン、炭化珪素、ア
ルミナなどの、石英ガラスに比べて耐熱性、熱衝撃性に
優れた材料からなるものであるので、高い耐久性を有す
る加熱炉を得ることができる。
【0018】また、炉心管本体4は、上部および下部炉
心管5、6と接する部分である最上部および最下部に絶
縁材8が配置されているため、カーボンヒータ7が発す
る熱をこれら絶縁材8によって遮断し、上部および下部
炉心管5、6の過熱を防ぐことができる。従って、上部
および下部炉心管5、6として、耐熱性、耐熱衝撃性に
劣る石英ガラス製のものを用いた場合においても、これ
らが劣化するのを未然に防ぐことができる。
【0019】また、絶縁材8を炭化珪素からなるものと
することによって、絶縁材8と、カーボンヒータ7とを
溶接することにより接合することができる。このため、
接合部分の強度を高め、より耐久性に富んだ加熱炉を得
ることができる。また接着剤を用いることなく接合部分
の気密性を高度なものとし、炉心管2内への不純物混入
をより少なくすることができる。従って、不純物の少な
い光ファイバ用母材を製造することが可能となる。
【0020】なお、上記構成の加熱炉1では、炉心管2
を3つのカーボンヒータ7を有するものとしたが、本発
明の加熱炉はこれに限らず、炉心管を、2つあるいは4
つ以上のカーボンヒータを有するものとしてもよい。ま
た、絶縁材の材料としては、石英ガラスを採用してもよ
い。
【0021】
【実施例】
(実施例)図1に示すものと同様の構造の加熱炉1を作
製した。この加熱炉1の炉心管2の厚さは10mm、内
径は230mmとした。炉心管2を構成するカーボンヒ
ータ7および絶縁材8の軸方向長さはそれぞれ20m
m、40mmとした。上記絶縁材8としては炭化珪素か
らなるものを使用した。
【0022】この加熱炉1を用い、次に示す多孔質母材
焼結試験を行った。炉心管2内に、直径200mm、長
さ1500mmの石英ガラス製多孔質母材を、上方側か
ら収容した。加熱炉1の3つのカーボンヒータ7の温度
は、上方に位置するものから下方に位置するものにかけ
て徐々に高温となるように設定した。また炉心管2内部
には、ヘリウムガスを圧力18.4mmH2O、流量6
slmとなるように流した。また、加熱炉1内圧は9
6.3mmH2Oに設定した。この条件で、カーボンヒ
ータ7への供給電力を変えて複数回の焼結試験を行い、
得られた光ファイバ用母材が完全に透明化されているか
どうかを目視によって判定した。
【0023】(比較例)図2に示す従来例と同様の構造
の加熱炉21を用い、上記実施例で用いたものと同様の
多孔質母材を焼結した。その他の試験条件は実施例と同
様とした。この焼結試験を、ヒータ23への供給電力を
変えて複数回行った。
【0024】上記試験の結果、比較例の加熱炉では、多
孔質母材を完全に透明化し、光ファイバ用母材とするた
めに必要であった電力の最小値が35kWであったのに
対し、実施例の加熱炉を用いた場合には、所要電力が2
5kWと大幅に小さいものとなった。
【0025】
【発明の効果】本発明の光ファイバ用母材製造用加熱炉
にあっては、炉心管内面の少なくとも一部をカーボンヒ
ータからなるものとしたので、炉心管内の多孔質母材を
カーボンヒータによって直接加熱することができる。従
って、多孔質母材を効率よく加熱し、電力コストを節約
し、運転コスト削減を図ることができる。また、炉心管
の材料として耐熱性、熱衝撃性に優れるカーボンを用い
たので、高い耐久性を有するものとなる。
【0026】また、炉心管を、軸方向に間隔をおいて配
置された複数のカーボンヒータと、これらカーボンヒー
タ同士の間に、これらを隔てて配置された絶縁材とを有
するものとし、これら複数のカーボンヒータを、各々独
立に温度設定可能に設けることによって、炉心管内温度
を、多孔質母材を移動させる方向に沿って徐々に高温と
なるように設定することができる。従って、多孔質母材
を徐々に加熱し、気泡排出を確実に行わせ、透明度の高
い光ファイバ用母材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光ファイバ用母材製造用加熱炉の一
例を示す概略構成図である。
【図2】 従来の光ファイバ用母材製造用加熱炉の一例
を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1・・・光ファイバ用母材製造用加熱炉、2・・・炉心管、7
・・・カーボンヒータ 8・・・絶縁材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔質母材を焼結する炉心管を備えた光
    ファイバ用母材製造用加熱炉であって、 炉心管内面の少なくとも一部が、通電発熱性を有するカ
    ーボンヒータからなるものであることを特徴とする光フ
    ァイバ用母材製造用加熱炉。
  2. 【請求項2】 炉心管が、その軸方向に間隔をおいて配
    置された複数のカーボンヒータと、これらカーボンヒー
    タ同士の間に、これらを隔てて配置された絶縁材とを有
    するものであり、前記複数のカーボンヒータが、各々独
    立に温度設定可能に設けられていることを特徴とする請
    求項1記載の光ファイバ用母材製造用加熱炉。
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WO2009090257A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Heraeus Quartz Uk Limited Heat treatment furnaces
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