本發(fā)明涉及用于對(duì)光纖用多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行熱處理來(lái)制造光纖母材的熱處理裝置，特別是涉及在該熱處理裝置中使用的爐心管。

背景技術(shù)：

作為光纖用多孔質(zhì)玻璃母材的制造方法，存在稱(chēng)為vad法、ovd法的方法。在這些方法中，首先，在火焰中使玻璃原料燃燒而生成玻璃細(xì)顆粒，使該玻璃細(xì)顆粒沿著旋轉(zhuǎn)的靶棒的軸向或者徑向附著于該靶棒來(lái)制造多孔質(zhì)玻璃母材。

作為用于使多孔質(zhì)玻璃母材玻璃化的熱處理裝置，使用如圖1所示那樣的熱處理裝置1。熱處理裝置1由加熱器2、覆蓋該加熱器2的爐體3和設(shè)置于加熱器內(nèi)側(cè)的硅玻璃制的爐心管4構(gòu)成。同樣的裝置記載于例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1等。

爐心管4的上端被開(kāi)設(shè)有貫通孔的上蓋5堵塞，安裝有穿過(guò)貫通孔且支承多孔質(zhì)玻璃母材10的支承棒6。在爐心管的下部設(shè)置有用于供給氦(he)氣、氯(cl2)氣這樣的工藝氣體的氣體導(dǎo)入口7。在上蓋設(shè)置有用于排出氣體的氣體排出口8。

爐心管4若反復(fù)進(jìn)行多孔質(zhì)玻璃母材10的熱處理，則被在熱處理時(shí)導(dǎo)入的工藝氣體蝕刻，玻璃的厚度變薄，在爐心管4產(chǎn)生裂紋。與此相對(duì)，通過(guò)增厚爐心管4的玻璃的厚度，能夠謀求爐心管4的長(zhǎng)壽命化。

另外，爐心管4中的位于加熱器2所加熱的加熱區(qū)域20的部分通過(guò)在開(kāi)始多孔質(zhì)玻璃母材10的加熱處理之前預(yù)先使用加熱器2來(lái)進(jìn)行加熱處理(熟化處理)而進(jìn)行玻璃的結(jié)晶化，從而能夠防止在多孔質(zhì)玻璃母材10的加熱處理時(shí)爐心管4變形。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2014-065642號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

在使用上述那樣的熱處理裝置來(lái)對(duì)多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行處理之際，使安裝于支承棒的多孔質(zhì)玻璃母材依次向下方移動(dòng)而通過(guò)加熱區(qū)域，從而從下端對(duì)多孔質(zhì)玻璃母材依次進(jìn)行加熱而進(jìn)行透明玻璃化。在反復(fù)進(jìn)行使如此加熱的多孔質(zhì)玻璃母材向加熱區(qū)域的下方移動(dòng)的處理的過(guò)程中，在爐心管的加熱區(qū)域的下方局部地產(chǎn)生玻璃的結(jié)晶化。產(chǎn)生如下問(wèn)題：在如此玻璃已結(jié)晶化的部分，易于產(chǎn)生管裂紋，僅反復(fù)進(jìn)行多孔質(zhì)玻璃母材的熱處理幾十次左右就必須更換爐心管。

用于解決問(wèn)題的方案

為了解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明的熱處理裝置具備：硅玻璃制的爐心管；加熱器，其與所述爐心管相鄰設(shè)置，用于對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行加熱；以及移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其支承多孔質(zhì)玻璃母材，并且在利用所述加熱器對(duì)所述加熱區(qū)域進(jìn)行了加熱的狀態(tài)下，在所述爐心管的內(nèi)部使所述多孔質(zhì)玻璃母材相對(duì)于所述加熱器相對(duì)移動(dòng)而穿過(guò)所述加熱區(qū)域。并且，在所述爐心管中的、與位于所述加熱區(qū)域的部分相鄰的區(qū)域具有玻璃的壁厚比位于所述加熱區(qū)域的部分的玻璃的壁厚薄的薄壁部。

在本發(fā)明中，將所述薄壁部的玻璃的厚度設(shè)為爐心管的位于加熱區(qū)域的部分的玻璃的厚度的75％以下為佳。另外，將薄壁部的玻璃的壁厚設(shè)為4mm～6mm為佳。

另外，在本發(fā)明中，在穿過(guò)所述加熱區(qū)域之際的所述多孔質(zhì)玻璃母材的移動(dòng)方向上，在所述加熱區(qū)域的下游區(qū)域具有所述薄壁部為佳，該下游區(qū)域是在所述加熱區(qū)域的下游與所述加熱區(qū)域相鄰的區(qū)域。

所述爐心管中的位于所述加熱區(qū)域的部分被加熱器預(yù)先加熱而使玻璃結(jié)晶化為佳。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠防止在爐心管產(chǎn)生裂紋，能夠長(zhǎng)期地使用爐心管。

附圖說(shuō)明

圖1是表示熱處理裝置1的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是示意性地表示以往的熱處理裝置中的加熱區(qū)域20及其周邊的放大圖。

圖3是示意性地表示本發(fā)明的熱處理裝置中的加熱區(qū)域20及其周邊的放大圖。

圖4是示意性地表示本發(fā)明的熱處理裝置中的、加熱處理(熟化處理)后的加熱區(qū)域20及其周邊的放大圖。

圖5是示意性地表示在本發(fā)明的熱處理裝置中反復(fù)進(jìn)行了多孔質(zhì)玻璃母材10的熱處理之后的加熱區(qū)域20及其周邊的放大圖。

圖6是示意性地表示以往的熱處理裝置中的、加熱處理(熟化處理)后的加熱區(qū)域20及其周邊的放大圖。

具體實(shí)施方式

在反復(fù)進(jìn)行如上述那樣一邊在加熱區(qū)域20中對(duì)多孔質(zhì)玻璃母材10進(jìn)行加熱而進(jìn)行透明玻璃化一邊使多孔質(zhì)玻璃母材10向加熱區(qū)域20的下方移動(dòng)的處理的過(guò)程中，即使在爐心管4的加熱區(qū)域20的下方的部分，也會(huì)因來(lái)自在處理后成為高溫的多孔質(zhì)玻璃母材10的輻射熱，而被從爐心管4的內(nèi)側(cè)加熱。這樣一來(lái)，在加熱區(qū)域20的下方與加熱區(qū)域20相鄰的區(qū)域(也就是說(shuō)，在熱處理時(shí)的多孔質(zhì)玻璃母材10的移動(dòng)方向上，在加熱區(qū)域20的下游與加熱區(qū)域20相鄰的區(qū)域。以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“下游區(qū)域”)21被來(lái)自高溫的多孔質(zhì)玻璃母材10的輻射熱反復(fù)加熱的過(guò)程中，爐心管4的位于下游區(qū)域21的部分的玻璃被結(jié)晶化。如圖2所示，產(chǎn)生結(jié)晶化的部分4c從受到來(lái)自多孔質(zhì)玻璃母材10的輻射熱較多的爐心管4的內(nèi)側(cè)逐漸形成(玻璃厚度方向上的不均勻)，且沿著爐心管4的周向形成為斑狀(周向上的不均勻)。

在熱處理后的多孔質(zhì)玻璃母材10穿過(guò)之際，若下游區(qū)域21中的爐心管4的結(jié)晶化的進(jìn)行成為斑的部分被加熱，則結(jié)晶化了的部分的熱膨脹率與沒(méi)有結(jié)晶化的部分的熱膨脹率不同，因此，爐心管4的變形的程度產(chǎn)生差異。明確了：由于該熱膨脹率的差異，在爐心管4的玻璃的結(jié)晶化產(chǎn)生了不均勻的部分產(chǎn)生管裂紋。

在爐心管4的位于下游區(qū)域21的部分的壁厚較厚的情況下，不均勻的結(jié)晶化特別明顯。考慮到其中的一個(gè)原因在于，與對(duì)加熱區(qū)域20進(jìn)行加熱的加熱器相比，來(lái)自多孔質(zhì)玻璃母材10的輻射熱的熱量較小，因此，玻璃的結(jié)晶化無(wú)法一下子產(chǎn)生而是逐漸進(jìn)行。因此，在爐心管4的位于下游區(qū)域21的部分的壁厚較厚的情況下，易于產(chǎn)生爐心管裂紋。因此，發(fā)現(xiàn)如下內(nèi)容，以至于得到本發(fā)明：通過(guò)使?fàn)t心管4的位于該下游區(qū)域21的部分的爐心管厚度比爐心管4的位于加熱區(qū)域20的部分的爐心管厚度薄，從而謀求下游區(qū)域21的均勻的結(jié)晶化。

以下，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的熱處理裝置1。熱處理裝置1與圖1所示的熱處理裝置同樣地，由如下構(gòu)件構(gòu)成：加熱器2，其用于對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行加熱；爐體3，其覆蓋該加熱器2；以及硅玻璃制的爐心管4，其與加熱器2相鄰地設(shè)置于加熱器2的內(nèi)側(cè)。

爐心管4的上端被開(kāi)設(shè)有貫通孔的上蓋5堵塞，安裝有穿過(guò)貫通孔且支承多孔質(zhì)玻璃母材10的支承棒6。支承棒6支承多孔質(zhì)玻璃母材10，并且作為移動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)揮功能，在利用加熱器2對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行了加熱的狀態(tài)下，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)在爐心管4的內(nèi)部使多孔質(zhì)玻璃母材10相對(duì)于加熱器2向一方向相對(duì)地移動(dòng)。支承于支承棒6的多孔質(zhì)玻璃母材10的移動(dòng)由未圖示的馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行熱處理之際的多孔質(zhì)玻璃母材10的移動(dòng)方向是從上方朝向下方的方向，在加熱區(qū)域20被加熱器2加熱了的狀態(tài)下，使多孔質(zhì)玻璃母材10以從其下端到上端依次穿過(guò)的方式移動(dòng)。在爐心管4的下部設(shè)置有用于供給氦氣、氯氣那樣的工藝氣體的氣體導(dǎo)入口7。另外，在上蓋5設(shè)置有用于排出氣體的氣體排出口8。

在本實(shí)施方式中，如圖3的(a)和圖3的(b)所示，在爐心管4中的、與加熱區(qū)域20相鄰的區(qū)域設(shè)置有玻璃的壁厚比位于加熱區(qū)域20的部分的玻璃的壁厚薄的薄壁部41。在將爐心管4的位于加熱區(qū)域20的部分的厚度設(shè)為xmm、將薄壁部41的厚度設(shè)為ymm時(shí)，y/x≤0.75(也就是說(shuō)，薄壁部41的厚度是爐心管4的位于加熱區(qū)域20的部分的玻璃的厚度的75％以下)為佳，具體而言，設(shè)為4mm～6mm為佳。

薄壁部41設(shè)置于爐心管4中的、在加熱區(qū)域20的下方與加熱區(qū)域20相鄰的區(qū)域(也就是說(shuō)，在穿過(guò)加熱區(qū)域20之際的多孔質(zhì)玻璃母材10的移動(dòng)方向上，在加熱區(qū)域20的下游與加熱區(qū)域20相鄰的區(qū)域即下游區(qū)域)21為佳。這樣的話(huà)，能夠在爐心管4的位于下游區(qū)域21的部分抑制在爐心管4產(chǎn)生裂紋。另外，也可以是，不是在下游區(qū)域21，而是在爐心管4中的、在加熱區(qū)域20的上方與加熱區(qū)域20相鄰的區(qū)域(也就是說(shuō)，在穿過(guò)加熱區(qū)域20之際的多孔質(zhì)玻璃母材10的移動(dòng)方向上，在加熱區(qū)域20的上游與加熱區(qū)域20相鄰的區(qū)域。以下稱(chēng)為“上游區(qū)域”)22設(shè)置薄壁部41。為了將熱處理完畢的玻璃母材10從爐心管4的上部取出而使熱處理完畢的玻璃母材10向上方移動(dòng)之際，在加熱區(qū)域的上游區(qū)域22中，也會(huì)因輻射熱引起爐心管4的玻璃化，因此，對(duì)于爐心管4的位于上游區(qū)域22的部分，也能夠通過(guò)設(shè)為薄壁，在上游區(qū)域22抑制爐心管4產(chǎn)生裂紋。

既可以?xún)H在爐心管4中的、位于下游區(qū)域21和上游區(qū)域22的部分中的一者設(shè)置薄壁部41，也可以在兩者設(shè)置薄壁部41。

如圖3的(a)和圖3的(b)所示，優(yōu)選的是，通過(guò)使設(shè)置于下游區(qū)域21和/或上游區(qū)域22的薄壁部41的內(nèi)徑比爐心管4的位于加熱區(qū)域20的部分的內(nèi)徑大而設(shè)為薄壁。這樣一來(lái)，能夠增大從加熱了的多孔質(zhì)玻璃母材10到設(shè)為薄壁的部分的距離，能夠抑制來(lái)自加熱了的多孔質(zhì)玻璃母材10的輻射熱的影響。

對(duì)于爐心管4的位于與加熱區(qū)域20充分地遠(yuǎn)離且不會(huì)由于加熱了的多孔質(zhì)玻璃母材10的輻射熱的影響而產(chǎn)生玻璃的結(jié)晶化的區(qū)域的部分，既可以設(shè)為與薄壁部41同樣的厚度，也可以為了確保強(qiáng)度而設(shè)為與爐心管4的位于加熱區(qū)域20的部分的玻璃的厚度同樣的厚度。

上述那樣的構(gòu)造的爐心管4既可以利用熱加工將內(nèi)徑不同的硅玻璃制的管接合來(lái)制作，也可以利用磨削或研磨將恒定的內(nèi)徑的硅玻璃制的管的一部分區(qū)域加工成薄壁來(lái)制作。

優(yōu)選的是，爐心管4中的位于加熱區(qū)域20的部分預(yù)先利用加熱器2進(jìn)行加熱而進(jìn)行玻璃的結(jié)晶化。

若將以上說(shuō)明了的爐心管4設(shè)置于熱處理裝置1來(lái)使用，與以往相比，爐心管4難以產(chǎn)生裂紋，能夠長(zhǎng)期且反復(fù)使用爐心管4。

(實(shí)施例)

將內(nèi)徑374mm、比加熱器2的下端位置靠上部的部分的玻璃厚8mm、比下端位置靠下的部分的玻璃厚4mm的、新的爐心管4安裝于玻璃母材熱處理裝置1。在將爐心管4的內(nèi)壓保持為大氣壓的狀態(tài)下，利用加熱器2進(jìn)行了加熱處理(熟化處理)。以加熱溫度1300℃、加熱時(shí)間240小時(shí)實(shí)施了加熱處理。在加熱處理后，在圖4所示的加熱器2的內(nèi)側(cè)的加熱區(qū)域20，爐心管4玻璃結(jié)晶化(圖4中的附圖標(biāo)記42)。

之后，將外徑340mm的多孔質(zhì)玻璃母材10插入爐心管4中，一邊導(dǎo)入氦氣和氯氣，一邊以加熱溫度1500℃、下拉速度1.5mm/min實(shí)施了多孔質(zhì)玻璃母材10的熱處理。如圖5所示，因來(lái)自在與加熱器2相鄰的加熱區(qū)域20中穿過(guò)且被熱處理了的多孔質(zhì)玻璃母材10的輻射熱，在比加熱器2下端位置靠下側(cè)(也就是說(shuō)，在穿過(guò)加熱區(qū)域20之際的多孔質(zhì)玻璃母材10的移動(dòng)方向上，在加熱區(qū)域20的下游與加熱區(qū)域20相鄰的下游區(qū)域)的部分21逐漸發(fā)生了玻璃的結(jié)晶化(圖5中的附圖標(biāo)記43)。若反復(fù)進(jìn)行多孔質(zhì)玻璃母材10的熱處理，則結(jié)晶化的進(jìn)行在熱處理次數(shù)為100次左右停止，之后，能夠進(jìn)一步進(jìn)行100次以上的熱處理。

(比較例)

將內(nèi)徑374mm、玻璃厚8mm的、新的爐心管4安裝于玻璃母材熱處理裝置1。在將爐心管4的內(nèi)壓保持為大氣壓的狀態(tài)下，利用加熱器2進(jìn)行了加熱處理(熟化處理)。以加熱溫度1300℃、加熱時(shí)間240小時(shí)實(shí)施了加熱處理。在加熱處理后，與實(shí)施例同樣，在圖6所示的加熱器2的內(nèi)側(cè)的加熱區(qū)域20，爐心管4玻璃結(jié)晶化(圖6中的附圖標(biāo)記42)。

之后，將外徑340mm的多孔質(zhì)玻璃母材10插入爐心管4中，一邊導(dǎo)入氦氣和氯氣，一邊以加熱溫度1500℃、下拉速度1.5mm/min實(shí)施了多孔質(zhì)玻璃母材10的熱處理。因來(lái)自在與加熱器2相鄰的加熱區(qū)域20中穿過(guò)且被熱處理了的多孔質(zhì)玻璃母材的輻射熱，在加熱器2下端位置的下側(cè)的區(qū)域(也就是說(shuō)，在穿過(guò)加熱區(qū)域20之際的多孔質(zhì)玻璃母材10的移動(dòng)方向上，在加熱區(qū)域20的下游與加熱區(qū)域20相鄰的下游區(qū)域)21逐漸發(fā)生了玻璃的結(jié)晶化。若反復(fù)進(jìn)行多孔質(zhì)玻璃母材10的熱處理，則在熱處理次數(shù)為80次左右時(shí)由于結(jié)晶化的部分的熱膨脹率與未結(jié)晶化的部分的熱膨脹率的差異，爐心管4產(chǎn)生了裂紋。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1、熱處理裝置；2、加熱器；3、爐體；4、爐心管；5、上蓋；6、支承棒；7、氣體導(dǎo)入口；8、氣體排出口；10、多孔質(zhì)玻璃母材；20、加熱區(qū)域；21、下游區(qū)域；22、上游區(qū)域；41、薄壁部。