專利名稱：多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件及燒結方法
多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件及燒結方法
技術領域：
本發明涉及一種適于對成為光纖原材的多孔質玻璃母材進行燒結并脫水及透明玻璃化時使用的多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件及燒結方法。
背景技術：
光纖是將以石英玻璃為主要成分的多孔質玻璃母材作為原材。燒結多孔質玻璃母材，將該脫水及透明玻璃化而成的光纖母材 延伸成規定的直徑，如此所成的物體被稱之為光纖預成型件，將其用拉線機拉成線則得到光纖。
以往，為了制造多孔質玻璃母材，提出了各種方法。在這些方法中，外氣相沉積法(0VD:Outside Vapor Deposition法)由于能得到比較任意的折射率分布的產品，而且能批量生產大口徑的光纖母材而被廣泛使用，該外氣相沉積法是通過一邊使在圓柱狀的芯棒的兩端部熔接了虛設棒的起始構件繞著軸旋轉，一邊讓起始構件和多個燃燒器相對往返運動，在起始構件的表面堆積玻璃微粒子，將所得的物品在電爐內脫水、燒結。
這樣獲得的多孔質玻璃母材的中央部為直體，兩端部呈圓錐狀。燒結時使用了在爐心管的周圍具有加熱爐的燒結裝置，讓多孔質玻璃母材沿軸向旋轉并在爐心管中向鉛垂下方移動的同時，利用加熱爐的熱源加熱，進行脫水以及透明玻璃化。
多孔質玻璃母材的燒結裝置如圖1所示，將在芯棒I的兩端連接了虛設棒2的起始構件的外側堆積玻璃微粒子而得到的多孔質玻璃母材3設置在爐心管4的內部。多孔質玻璃母材3被配置在爐心管4的外周且由隔熱材料5保護的加熱器6加熱而燒結。在燒結裝置的上部，設置了用于使多孔質玻璃母材3通過加熱器6的加熱區域的驅動源7 ;及與驅動源7連接，使下降速度增減的速度控制裝置8。在爐心管4的下方安裝了氣體導入管9，且該氣體導入管9與作為脫水反應用氣體的氯氣的供給源和作為惰性氣體的氦氣的供給源(未圖示)連接。在爐心管4的上方安裝了排氣管10。
多孔質玻璃母材的燒結是以如下方式實施。
氯氣與氦氣從各自的供給源(未圖示)經由氣體導入管9被混合后供給到爐心管4內。多孔質玻璃母材3由速度控制裝置8控制，在驅動源7的作用下進行軸旋轉的同時以低速下降，通過被加熱器6加熱后的加熱區域而實施燒結，脫水及透明玻璃化處理。
這時，在以往的燒結裝置中，輻射熱從多孔質玻璃母材兩端的圓錐形狀部向其上下方向大量逸散。因此，在母材的兩端部附近，燒結不充分，或處理產生偏差。另外，有爐心管內發生自然對流，而無法控制壓力變動，水分浸入爐心管內使得品質下降的情況。
作為解決所述問題的方法，專利文獻I提出了在多孔質玻璃母材上部的圓錐形狀部設置環狀熱屏蔽板，由此防止輻射熱逸散的方法。通過這樣的方法，雖然解決了所述問題，但是，卻產生了新的問題，由于燒結時的熱而使熱屏蔽板變形，致使如果不頻繁地更換熱屏蔽板就不能發揮充分的能力。
[背景技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3017990號
發明內容
[發明所要解決的課題]
本發明是為了解決所述課題 而完成的，目的在于提供一種能夠防止在燒結多孔質玻璃母材時的熱所導致的熱屏蔽板的變形，從而穩定地防止輻射熱逸散的多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件及燒結方法。
[解決問題的技術手段]
本發明的多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件是在對至少在芯棒的一端連接了虛設棒的起始構件的外側堆積玻璃微粒子而得到的多孔質玻璃母材進行加熱使其燒結時，配設在該多孔質玻璃母材的上方的虛設棒上，且具有:筒狀的熱屏蔽筒；連接在所述熱屏蔽筒的上端部的熱屏蔽上板；連接在所述熱屏蔽筒的下端部的熱屏蔽下板；以及防止所述熱屏蔽筒、所述熱屏蔽上板、及所述熱屏蔽下板的至少I個熱變形的熱變形防止構件。
所述熱變形防止構件也可以具有配置在所述熱屏蔽筒的內側，且將所述熱屏蔽上板與所述熱屏蔽下板連接的筒狀的內筒。或者，所述熱變形防止構件也可以具有配置在所述熱屏蔽筒的內側，且將所述熱屏蔽上板和所述熱屏蔽下板連接的多個柱構件。或者，所述熱變形防止構件也可以具有配置在所述熱屏蔽上板及所述熱屏蔽下板的至少一方的面上的板狀的補強板。
所述熱變形防止構件也可以具有配置在所述熱屏蔽上板及所述熱屏蔽下板的至少一方的面上，且沿徑方向延伸的梁構件。
所述熱屏蔽上板及/或所述熱屏蔽下板優選包含透明石英玻璃經噴砂而成的材料、或者不透明石英材料。
本發明的多孔質玻璃母材的燒結方法是在對至少在芯棒的一端連接了虛設棒的起始構件的外側堆積玻璃微粒子而得到的多孔質玻璃母材進行加熱使其燒結時，使用所述熱屏蔽構件進行燒結。
[發明效果]
在燒結時，使用本發明的具有熱變形防止構件的熱屏蔽構件，由此，構成熱屏蔽構件的熱屏蔽板不會變形，能夠穩定地防止輻射熱從多孔質玻璃母材逸散，發揮可獲得全長上光學特性穩定的光纖母材等的優異效果。
圖1是表示燒結裝置的一例的概略縱剖面圖。
圖2是表示以往類型的熱屏蔽構件的概略立體圖。
圖3是將以往類型的熱屏蔽構件安裝在多孔質玻璃母材上部的虛設棒的狀態放大表示的概略剖面圖。
圖4是表示燒結后半狀態的燒結裝置的概略縱剖面圖。
圖5是表示以往類型的熱屏蔽構件因輻射熱而變形的狀態的概略剖面圖。
圖6是表示實施方式的內筒型熱屏蔽構件的概略剖面圖。
圖7是表示實施方式的柱狀型熱屏蔽構件的概略剖面圖。
圖8是圖7的概略立體圖。
圖9是表示用沿徑方向延伸的多個補強材將熱屏蔽下板上表面補強的狀態的概略剖面圖。
圖10是圖9的概略立體圖。
圖11是表示將熱屏蔽上板的內周部設為厚壁而補強熱屏蔽上板的狀態的概略剖面圖。
具體實施方式
為了解決所述課題，首先，將圖2所示的包含圓筒狀的熱屏蔽筒14的熱屏蔽構件11如圖3所示那樣，以將虛設棒上設置的凸部包入的方式安裝，讓多孔質玻璃母材從下部依次通過圖1所示的燒結裝置的加熱區域進行燒結，結果在圖4所示的燒結后半，由于熱屏蔽構件11接近加熱器6，所以如圖5所示，特別受熱的熱屏蔽下板13整體、或熱屏蔽上板12的內周緣部變形，使用較短時間就必須更換。
因此，本實施方式的熱屏蔽構件通過將具有熱屏蔽上板及熱屏蔽下板的熱屏蔽筒設為熱變形防止構造，而解決了課題。
以下，基于圖6 圖11詳細說明實施方式的多孔質玻璃母材3的熱變形防止機構。
如圖6所示，以包圍多孔質玻璃母材3的外周的方式配置熱屏蔽構件11。熱屏蔽構件
11具有熱屏蔽上板12、熱屏蔽下板13、熱屏蔽筒14、及作為熱變形防止構件的一例的內筒15。
熱屏蔽上板12及熱屏蔽下板13形成為中央部設有供多孔質玻璃母材3通過的圓形孔的環形板狀。
熱屏蔽筒14形成為圓筒狀。熱屏蔽筒14的上端與熱屏蔽上板12連接。熱屏蔽筒14的下端與熱屏蔽下板13連接。
內筒15形成為圓筒狀。內筒15的外徑比熱屏蔽筒14的內徑小。內筒15配置在熱屏蔽筒14的內側。內筒15的上端與熱屏蔽上板12連接。內筒15的下端與熱屏蔽下板13連接。由此，內筒15發揮對熱屏蔽上板12、熱屏蔽下板13及熱屏蔽筒14進行補強的補強構件的作用。因此，熱屏蔽構件11防止熱屏蔽上板12、熱屏蔽下板13及熱屏蔽筒14因熱所導致的變形。
優選地，在熱屏蔽上板12、熱屏蔽下板13、熱屏蔽筒14、及內筒15中的任一構件上形成排氣孔16。由此，可防止由熱屏蔽上板12、熱屏蔽下板13、熱屏蔽筒14、及內筒15所包圍的空間密閉，因此能夠抑制熱屏蔽構件11破損。
作為所述熱變形防止構件的其他形態，如圖7、圖8所示，也可以在熱屏蔽筒14的內側設置柱構件17。柱構件17的上端與熱屏蔽上板12連接。柱構件17的下端與熱屏蔽下板13連接。根據該方法，因為補強構件較少，所以能夠不較大地增加重量而進行補強。
此外，如圖9、圖10所示，也 可以在熱屏蔽下板13的上表面設置沿徑方向延伸的多個梁構件18作為熱變形防止構件。另外，梁構件18也可以設置在熱屏蔽下板13的下表面、熱屏蔽上板12的上表面或下表面。
此外，圖11所示的方法是在熱屏蔽上板12的內周部配置環板狀的補強板19而將內周部設為厚壁構造，如此也可以抑制熱屏蔽上板12的變形。另外，補強板19的外徑設為大于等于熱屏蔽下板13的開口徑D即可。補強板19也可以設置在熱屏蔽下板13的下表面或上表面、熱屏蔽上板12的下表面。
另外，構成熱屏蔽構件11的各構件的材質使用具有熱屏蔽效果的透明石英玻璃經噴砂處理而成的材料、或者不透明石英材料等，由此能夠輕量且有效地進行熱屏蔽。
以下，對于實施方式的熱屏蔽構件，舉出實施例進行詳細說明，但是本發明不受這些實施例限定，可有各種各樣的方式。
[比較例I]
準備在外徑、長度2000mm的芯棒的兩端連接了虛設棒的起始構件的外側，通過OVD法將玻璃微粒子堆積到外徑達到300_Φ為止的多孔質玻璃母材，在該多孔質玻璃母材的上部安裝熱屏蔽構件，以燒結速度1.5(mm/min)、燒結溫度1500 (°C )進行燒結。
所使用的熱屏蔽構件是將在中心具有用于插過多孔質玻璃母材的插通孔且外徑270mm、厚度5mm的透明石英玻璃經噴砂而成的圓板作為上下熱屏蔽板,且在外徑270mm、高度100mm、厚度5mm的經噴砂的透明石英玻璃制的熱屏蔽筒連接上下的熱屏蔽板。
結果，熱屏蔽構件在經20次燒結使用時開始變形，經50次使用之后如圖5所示那樣大幅變形。
[實施例1]
準備與比較例I中使用的母材相同的多孔質玻璃母材，安裝熱屏蔽構件后進行燒結。所使用的熱屏蔽構件是準備與比較例I中使用的構件相同的熱屏蔽構件，在熱屏蔽筒內配置內徑120mm、高度100mm、厚度5mm的透明石英玻璃經噴砂而成的內筒，且在該內筒熔接熱屏蔽上板和熱屏蔽下板而進行連接的構造，此外，在熱屏蔽上板的上表面，配置如圖11所示的在中心具有用于穿插母材的插通孔的外徑150_、厚度10_的補強板19,而將熱屏蔽上板的內周部設為厚壁構造。另外，在熱屏蔽上板的3個部位開設了半徑5mm的孔作為排氣孔。
結果，在經300次燒結使用之后也完全沒有變形。
[實施例2]
準備與比較例I中使用的母材相同的多孔質玻璃母材，安裝熱屏蔽構件后進行燒結。所使用的熱屏蔽構件是準備與比較例I中使用的構件相同的熱屏蔽構件，在熱屏蔽筒內的半徑150mm的位置,按照如圖8所示的形式在4個部位設置高度100mm、直徑IOmm的石英棒作為柱構件，并熔接在熱屏蔽上板和熱屏蔽下板上而進行連接，此外，將熱屏蔽上板的比內徑150mm更內側的位置設為厚度IOmm的厚壁。
結果，在經300次燒結使用之后也完全沒有變形。
[實施例3]
準備與比較例I中使用的母 材相同的多孔質玻璃母材，安裝熱屏蔽構件后進行燒結。所使用的熱屏蔽構件是準備與比較例I中使用的構件相同的熱屏蔽構件，在熱屏蔽筒內的半徑150mm的位置,按照如圖8所示的形式在4個部位設置高度100mm、直徑IOmm的石英棒作為柱，并熔接在熱屏蔽上板和熱屏蔽下板上而進行連接，此外，在熱屏蔽下板的上表面沿徑方向設置4根如圖10所示的方材狀(5mm見方)的梁構件。
結果，在經300次燒結使用之后也完全沒有變形。
符號說明
I芯棒 2虛設棒 3多孔質玻璃母材 4爐心管 5隔熱材料 6加熱器 7驅動源 8速度控制裝置 9氣體導入管 10排氣管 11熱屏蔽構件
12熱屏蔽上板 13熱屏蔽下板 14熱屏蔽筒 15內筒 16排氣孔17 柱構件18 梁構件19 補強板
權利要求
1.一種多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件,在對至少在芯棒的一端連接了虛設棒的起始構件的外側堆積玻璃微粒子而得到的多孔質玻璃母材進行加熱使其燒結時，配設在該多孔質玻璃母材的上方的虛設棒上， 所述熱屏蔽構件具有: 筒狀的熱屏蔽筒； 熱屏蔽上板，連接在所述熱屏蔽筒的上端部； 熱屏蔽下板，連接在所述熱屏蔽筒的下端部；以及 熱變形防止構件，防止所述熱屏蔽筒、所述熱屏蔽上板、及所述熱屏蔽下板的至少I個熱變形。
2.根據權利要求1所述的多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件，其中所述熱變形防止構件具有配置在所述熱屏蔽筒的內側，且將所述熱屏蔽上板和所述熱屏蔽下板連接的筒狀的內筒。
3.根據權利 要求1所述的多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件，其中所述熱變形防止構件具有配置在所述熱屏蔽筒的內側，且將所述熱屏蔽上板和所述熱屏蔽下板連接的多個柱構件。
4.根據權利要求1所述的多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件，其中所述熱變形防止構件具有配置在所述熱屏蔽上板及所述熱屏蔽下板的至少一方的面上的板狀的補強板。
5.根據權利要求1所述的多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件，其中所述熱變形防止構件具有配置在所述熱屏蔽上板及所述熱屏蔽下板的至少一方的面上，且沿徑方向延伸的梁構件。
6.根據權利要求1所述的多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件，其中所述熱屏蔽上板和/或所述熱屏蔽下板包含透明石英玻璃經噴砂而成的材料、或者不透明石英材料。
7.一種多孔質玻璃母材的燒結方法，在對至少在芯棒的一端連接了虛設棒的起始構件的外側堆積玻璃微粒子而得到的多孔質玻璃母材進行加熱使其燒結時，使用權利要求1所述的多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件進行燒結。
全文摘要
本發明提供一種多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件及燒結方法，在燒結多孔質玻璃母材時可以防止熱所導致的熱屏蔽板的變形，從而穩定地防止輻射熱的逸散。所述多孔質玻璃母材的熱屏蔽構件是在對至少在芯棒的一端連接了虛設棒的起始構件的外側堆積玻璃微粒子而得到的多孔質玻璃母材進行加熱使其燒結時，配設在該多孔質玻璃母材的上方的虛設棒上。所述熱屏蔽構件具有筒狀的熱屏蔽筒；連接在所述熱屏蔽筒的上端部的熱屏蔽上板；連接在所述熱屏蔽筒的下端部的熱屏蔽下板；以及防止所述熱屏蔽筒、所述熱屏蔽上板、及所述熱屏蔽下板的至少1個熱變形的熱變形防止構件。
文檔編號C03B37/018GK103214180SQ201310012690
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月14日 優先權日2012年1月19日
發明者吉田真 申請人:信越化學工業株式會社