专利名称：玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的烧结炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将玻璃微粒堆叠体在加热炉内烧结的玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的烧结炉。
背景技术：
日本特开2000-219519号公报中记载了本申请图8所示的烧结装置100。烧结装置100具有炉心管106，其具有盖109 ；以及加热炉105，其配置在炉心管106的周围，具有加热器104。在烧结装置100中，将在初始棒112上堆叠玻璃微粒而形成的多孔质玻璃母材 111插入炉心管106内，使多孔质玻璃母材111在旋转的同时下降，利用加热炉105进行烧结。烧结装置100在炉心管106的下端具有用于供给He气等的惰性气体导入管102，在炉心管106的上方具有排气装置108。在烧结装置100中，在多孔质玻璃母材111的上方设置上部热屏蔽件107，在多孔质玻璃母材111的烧结完成部位116即下方设置下部热屏蔽件103。上部热屏蔽件107载置于多孔质玻璃母材111上方的锥状体113上，下部热屏蔽件103固定于炉心管106上。上部热屏蔽件107以及下部热屏蔽件103由石英玻璃构成，通过设置在多孔质玻璃母材111 的上下方，从而抑制来自锥状体113的辐射热的扩散，抑制炉心管106的温度不均和自然对流。在对多孔质玻璃母材111进行烧结的工序中，有时由于热量没有良好地传导或发生了扩散而导致多孔质玻璃母材111的上部未烧结，或者相反地，有时由于过度加热而导致初始棒112被拉伸。如果多孔质玻璃母材111的上端部未烧结，则由于其与烧结部之间的收缩不同而产生裂纹，可能使多孔质玻璃母材111掉落。另外，有可能在后续工序的拉丝工序中使未烧结部分被烧结，多孔质玻璃母材111在拉丝炉内弯曲。另外，也可能由于未烧结部的碳烟粉掉落并向烧结部附着，所以在拉丝时断线。除此之外，还存在下述问题，即，在火焰抛光时，在未烧结部和烧结部的边界处，由于热膨胀率的差异而导致玻璃母材断裂并掉落。另外，如果使多孔质玻璃母材111的上部过度加热，则对初始棒112过度地加热， 使初始棒112拉伸。如果初始棒112被拉伸，则产生多孔质玻璃母材111的弯曲或掉落等问题。另外，多孔质玻璃母材111具有大型化的倾向，重量变重，变得容易发生初始棒112 的拉伸。在烧结装置100中将多孔质玻璃母材111烧结时，在将多孔质玻璃母材111插入炉心管106内之前，必须至少将上部热屏蔽件107从多孔质玻璃母材111的上方穿入，并载置在锥状体113上。在该安装作业时，由于热屏蔽件107与碳烟体接触，所以可能将多孔质玻璃母材111划伤。另外，在烧结装置100中，由多孔质玻璃母材111将热屏蔽件107的设置位置固定，无法针对每个母材进行热屏蔽件103、107相对于加热区域的位置调整，因此， 难以完全解决防止烧结时的初始棒112的拉伸以及多孔质玻璃母材111的上端部的未烧结这样的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的烧结炉， 其可以消除未烧结部，并且防止对母棒的过度加热，从而避免拉伸。为了实现目的，本发明提供一种玻璃母材的烧结炉，其特征在于，包含(1)炉心管，其对在初始母棒上堆叠玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆叠体进行收容；( 连结部件，其将玻璃微粒堆叠体吊挂在炉心管中；(3)加热炉，其将炉心管的至少一部分包围，对玻璃微粒堆叠体进行加热烧结；以及(4)热屏蔽夹具，其配置在炉心管中的玻璃微粒堆叠体上部的锥状堆叠部的上部附近，热屏蔽夹具可以在玻璃微粒堆叠体的长度方向上相对于玻璃微粒堆叠体进行位置调整。优选热屏蔽夹具固定在炉心管、连结部件或者初始母棒上。另外，在实施方式中， 热屏蔽夹具包含上部夹具、热屏蔽板、以及将上部夹具和热屏蔽板连结的悬吊螺栓，上部夹具固定在连结部件或者初始母棒上，上部夹具和热屏蔽板的间隔可以调整。作为本发明的其他实施方式，提供一种玻璃母材的制造方法，在该方法中，利用来自加热区域的热量，对在初始母棒上堆叠玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆叠体进行加热烧结，其特征在于，在玻璃微粒堆叠体上部的锥状堆叠部的上部附近，配置可以在玻璃微粒堆叠体的长度方向上相对于玻璃微粒堆叠体进行位置调整的热屏蔽夹具，在将从加热区域以及玻璃母材向初始母棒传导的热量屏蔽的同时，对玻璃微粒堆叠体进行烧结。发明的效果根据本发明所涉及的玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的烧结炉，由于将可进行位置调整的热屏蔽夹具配置在玻璃微粒堆叠体上部的锥状堆叠部的上部附近，因此可以将热屏蔽夹具调整至锥状堆叠部和母棒部之间的最佳位置。因此，即使母棒部最大限度地靠近加热区域，也可以可靠地利用热屏蔽夹具将向母棒部侧传导的热量屏蔽，可以可靠地防止母棒部的拉伸，并且可以减小玻璃微粒堆叠体的上端部处的未烧结部的区域。另外， 由于热屏蔽夹具可以在玻璃微粒堆叠体的长度方向上进行位置调整，因此，不必与玻璃微粒堆叠体接触，可以针对每个玻璃微粒堆叠体进行热屏蔽夹具的位置调整，并且可以防止将玻璃微粒堆叠体损伤。
图1是表示本发明所涉及的烧结炉的第1实施方式的概念图。图2是第1实施方式的烧结炉中的热屏蔽夹具周边的放大图。图3表示图2的热屏蔽夹具中的下部夹具的嵌合前的状态，(a)为俯视图，(b)为侧视图。图4表示图2的热屏蔽夹具中的下部夹具的嵌合后的状态，(a)为俯视图，(b)为侧视图。图5表示图2的热屏蔽夹具中的下部夹具的变形例，(a)为嵌合前的俯视图，(b) 为嵌合后的俯视图。图6表示图2的热屏蔽夹具中的上部夹具，(a)为俯视图，(b)为侧视图。图7是本发明所涉及的烧结炉的第2实施方式中的热屏蔽夹具周边的放大图。
图8是表示现有的烧结炉的概念图。
具体实施例方式
下面，参照附图，说明本发明的实施方式。附图以说明为目的，并不对发明的范围进行限定。在附图中，为了避免说明的重复，相同的标号表示同一部分。附图中的尺寸比例不一定准确。第1实施方式图1是表示本发明所涉及的烧结炉的第1实施方式的概念图。作为本发明的第1 实施方式的烧结炉10具有炉心管11，其上部由盖13闭塞，对在初始母棒3上堆叠玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆叠体1进行收容；以及作为热源的加热器12，其在炉心管11的外周侧对玻璃微粒堆叠体1进行加热烧结。玻璃微粒堆叠体1具有圆柱状的稳定堆叠部4、位于稳定堆叠部4的上下端部的锥状堆叠部2、5、以及位于上部的锥状堆叠部2的上部部分且没有堆叠玻璃微粒的母棒部8， 该玻璃微粒堆叠体1利用连结部件14吊挂在炉心管11内。在炉心管11的下部具有供给 He气等惰性气体的气体供给部15，在炉心管11的上部具有气体排出部16。图2是烧结炉10中的热屏蔽夹具20周边的放大图。烧结炉10在玻璃微粒堆叠体 1上部的锥状堆叠部2附近，具有可在该玻璃微粒堆叠体1的长度方向上进行位置调整的碳制的热屏蔽夹具20。热屏蔽夹具20由固定在初始母棒3的规定位置上的上部夹具21、具有热屏蔽功能的圆板状的下部夹具22、3根悬吊螺栓23、以及与各悬吊螺栓23螺合的调整螺母^A、26B而构成。在固定上部夹具21的初始母棒3的中间部，具有将上部夹具21卡合的母棒台阶部7。如果将炉心管11的内径设为D0，则将热屏蔽夹具20的外径Dl设定为落在0. 3D0 < Dl < 0. 98D0的范围内的外径尺寸。例如，如果内径DO为210mm，则大致将外径Dl设定在63mm 206mm的范围内。如果下部夹具22的位置HO距离初始母棒3的上端例如300mm， 则将热屏蔽夹具20的高度Hl设定为大约200mm左右。图3表示热屏蔽夹具20中的下部夹具22的嵌合前的状态，(a)为俯视图，(b)为侧视图。下部夹具22由具有切口部27的第1热屏蔽板24、以及与第1热屏蔽板M嵌合的第2热屏蔽板25构成。第1热屏蔽板M在其中央部具有使母棒部8贯穿的母棒贯穿孔 28，并且该第1热屏蔽板M具有向母棒部8上安装时用的切口部27、以及使悬吊螺栓23插入的3个螺栓贯穿孔四。切口部27是用于在向母棒部8上安装时，通过将第2热屏蔽板 25拆下，从而从切口部27将母棒部8配置于母棒贯穿孔观内的部分，在两端缘具有嵌合用的第1台阶部24A。第2热屏蔽板25形成为通过从第1热屏蔽板M的切口部27的上方嵌合而将切口部27覆盖的例如扇形状。切口部27的切口形状不限于扇形状，例如切口部27也可以是大致长方形(图5(a)、(b))。第2热屏蔽板25形成为比切口部27宽，以载置于第1热屏蔽板M上的切口部27的两端部上，在两端缘具有第2台阶部25A。通过使第2台阶部25A 与第1热屏蔽板M的第1台阶部24A嵌合，从而将第2热屏蔽板25固定在第1热屏蔽板 M上。另外，通过在第1台阶部24A的局部形成凹部MB，在第2台阶部25A的与凹部MB
5相对应的位置处形成凸部25B，从而在与第2台阶部25A嵌合时可以将第2热屏蔽板25固定而不会使其滑落。凹部MB、凸部25B可以位于切口部27的端部(图3(a))，也可以位于切口部27的中央部附近(图5(a)、(b))。如果位于中央部附近，则在前后方向上也可以得到固定，因此可以更牢固地固定。在切口部27为扇形状的情况下，第1热屏蔽板M的切口部27的切口角度Θ1例如为130°左右，第2热屏蔽板25的中心角度Θ2设定在比切口角度θ 1大(02 > θ 1)的例如135° 140°的范围内。图4表示热屏蔽夹具20中的下部夹具22的嵌合后的状态，(a)为俯视图，(b)为侧视图。在使第2热屏蔽板25嵌合至第1热屏蔽板M上的状态下，形成圆形的母棒贯穿孔观，切口部27被完全覆盖。下部夹具22的外径D2与热屏蔽夹具20的外径Dl相等，将与母棒贯穿孔28的内径D3的比D2/D3设定在1. 25 < D2/D3 < 5的范围内，优选3 <D2/ D3彡4。例如，如果外径D2为200mm，则将母棒贯穿孔28的内径D3设定在大约50mm 66mm的范围内。图6表示热屏蔽夹具20中的上部夹具21，(a)为俯视图，(b)为侧视图。上部夹具21具有3个连结片31，其向3个方向延伸并在各个前端部附近具有螺栓贯穿孔33 ；以及安装孔32，其位于用于与初始母棒3直接固定的中心处。在各连结片31的两侧形成热扩散空间(图6(a))，热量不会滞留在母棒部8附近，来自加热器12的热量向炉心管11的上方扩散。安装孔32具有上侧为小径且下侧为大径的安装孔台阶部34(图6(b))，通过将安装孔台阶部34与初始母棒3的母棒台阶部7卡合，从而将热屏蔽夹具20固定在初始母棒 3的规定位置。下面，说明使用热屏蔽夹具20进行玻璃微粒堆叠体1的烧结的方法。热屏蔽夹具的组装首先，从下部夹具22的第1热屏蔽板M的下方侧将3根悬吊螺栓23穿入。然后， 使第1调整螺母26A与各悬吊螺栓23螺合，将悬吊螺栓23穿入上部夹具21的螺栓贯穿孔 33中。然后，使第2调整螺母26B与各悬吊螺栓23螺合。调整螺母的螺合位置确定为，在热屏蔽夹具20与初始母棒3卡合时，将下端的第1热屏蔽板M配置在玻璃微粒堆叠体1上部的锥状堆叠部2的上部附近。热屏蔽夹具向玻璃微粒堆叠体的安装下面，将组装好的热屏蔽夹具20抬起，在将第2热屏蔽板25拆下的状态下，从下方侧将母棒部8的上端部6插入上部夹具21的安装孔32中。由于玻璃微粒堆叠体1较重，所以在将其向连结部件14上设置时，必须一边由平衡器保持母棒部8 一边进行设置，此时，使第1热屏蔽板M的切口部27朝向母棒部8侧，以第1热屏蔽板24不与玻璃微粒堆叠体1接触的方式向母棒部8侧移动。由此，即使在母棒部8的下方由平衡器保持玻璃微粒堆叠体1的状态下，也可以将母棒部8从第1热屏蔽板M的切口部27向母棒贯穿孔观内配置。然后，使热屏蔽夹具20向玻璃微粒堆叠体1侧下降，直至上部夹具21与初始母棒 3的母棒台阶部7卡合为止。此时，以使第1热屏蔽板M水平配置在玻璃微粒堆叠体1上部的锥状堆叠部2和母棒部8之间的边界部分的方式，对3组调整螺母^5A、26B进行微调整并定位。最后，通过将第2热屏蔽板25嵌合至第1热屏蔽板M上，从而完成热屏蔽夹具20的安装。玻璃微粒堆叠体的烧结工序
将安装有热屏蔽夹具20的玻璃微粒堆叠体1与连结部件14连结，并吊挂在烧结炉10内。然后，通过利用加热器12将炉心管11内加热至大约1600°C，从而将玻璃微粒堆叠体1烧结并透明化。此时，热屏蔽夹具20的下部夹具22配置在玻璃微粒堆叠体1上部的锥状玻璃微粒堆叠部2和母棒部8之间的边界部分。由此，在将从加热器12以及被透明化的玻璃母材等向母棒部8传导的热量屏蔽的同时，将玻璃微粒堆叠体1烧结。由此，可以可靠地防止由加热器12的热量而引起的初始母棒3的拉伸，并且可以减小玻璃微粒堆叠体1上部的未烧结部的区域。另外，热屏蔽夹具20的下部夹具22可以利用调整螺母沈在玻璃微粒堆叠体1的长度方向上进行位置调整，因此不必与玻璃微粒堆叠体1接触，可以针对每个玻璃微粒堆叠体1分别进行下部夹具22的位置调整。如上所述，根据本实施方式的玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的烧结炉， 将具有可进行位置调整的下部夹具22的热屏蔽夹具20直接固定在母棒部8上，将下部夹具22配置在玻璃微粒堆叠体1上部的锥状玻璃微粒堆叠部2的上部附近。由此，可以进行热屏蔽，以不会朝向下部夹具22的上方侧使来自加热器12的热量向母棒部8传导，因此， 可以可靠地防止母棒部8的拉伸。另外，在下部夹具22的下方侧，可以使锥状堆叠部2的上部接近加热区域，因此，可以减小玻璃微粒堆叠体1的上端部的未烧结部的区域。另外，由于下部夹具22可以在玻璃微粒堆叠体1的长度方向上进行位置调整，因此，不必与玻璃微粒堆叠体1接触，可以针对每个玻璃微粒堆叠体1向最佳的位置进行热屏蔽板的位置调整。第2实施方式图7是本发明所涉及的制造玻璃母材的烧结炉的第2实施方式中的热屏蔽夹具50 周边的放大图。另外，热屏蔽夹具的组装和烧结工序与第1实施方式相同，因此省略说明。热屏蔽夹具的安装作为本发明的第2实施方式的烧结炉40与第1实施方式的不同点在于，热屏蔽夹具50固定在连接初始母棒3的连结部件41上。在将连结部件41插入炉心管11内之前， 将热屏蔽夹具50预先固定在连结部件41上。上部夹具51构成为，除了安装孔52是不具有台阶部的直孔这一点以外，与第1实施方式相同。连结部件41具有将热屏蔽夹具50卡合的卡止部42。上部夹具51的安装孔52从连结部件41的上方与卡止部42卡合。玻璃微粒堆叠体的安装对于烧结炉40，在预先将热屏蔽夹具50固定于连结部件41上的状态下，将玻璃微粒堆叠体1吊挂在炉心管11内。即，将下部夹具22的第2热屏蔽板25拆下，将与初始母棒3 —体的玻璃微粒堆叠体1连结在连结部件41上，并吊挂在炉心管11内。此时，将玻璃微粒堆叠体1上部的锥状堆叠部2和母棒部8之间的边界部分，配置在预先卡合在炉心管11内的第1热屏蔽板M的切口部27附近。利用3组调整螺母2队、 26B进行位置调整，以使第1热屏蔽板M不与玻璃微粒堆叠体1接触且准确地配置在边界部分处。最后，将第2热屏蔽板25嵌合在第1热屏蔽板M上，完成烧结前的玻璃微粒堆叠体1的安装。(在将玻璃微粒堆叠体1拆下时，由于可以将第2热屏蔽板25拆下，因此可以在安装有热屏蔽夹具50的状态下，将玻璃微粒堆叠体1从连结部件41上拆下。)热屏蔽夹具50的尺寸由烧结炉40以及玻璃微粒堆叠体1确定。例如，如果下部夹具22的位置HO距离初始母棒3的上端300mm，则热屏蔽夹具50的高度Hl为大约400mm左右。除此之外的尺寸与第1实施方式相同，因此省略说明。如上所述，根据第2实施方式的玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的烧结炉，将具有可进行位置调整的下部夹具22的热屏蔽夹具50固定在连结部件41上，将下部夹具22配置在玻璃微粒堆叠体1上部的锥状堆叠部2的上部附近。由此，可以进行热屏蔽， 以不会朝向下部夹具22的上方侧使来自加热器12的热量向母棒部8传导，因此可以可靠地防止母棒部8的拉伸。另外，在下部夹具22的下方侧，可以使玻璃微粒堆叠体1的上部靠近加热区域，因此可以减小玻璃微粒堆叠体1的上端部的未烧结部的区域。另外，下部夹具22可以在玻璃微粒堆叠体1的长度方向上进行位置调整，因此，不必与玻璃微粒堆叠体 1接触，可以针对每个玻璃微粒堆叠体1，向最佳的位置进行下部夹具22的位置调整。另外，本发明并不被上述的各实施方式所限定，可以适当地自由进行变形、改良等。除此之外，对于上述实施方式中的各构成要素的材质、形状、尺寸、数值、方式、数量、配置部位等，只要可以实现本发明，则可以是任意的，不进行限定。例如，在上述实施方式中， 针对烧结工序进行了说明，但对于拉丝工序中的拉丝炉也适用。另外，热屏蔽夹具的安装位置，除了初始母棒和连结部件以外，也可以是烧结炉的炉心管或盖。由于热屏蔽夹具不会与玻璃微粒堆叠体本身接触，因此可以可靠地防止将玻璃微粒堆叠体损伤。实施例在内径DO为210mm的烧结炉中，以一个月为期进行外径为180mm的玻璃微粒堆叠体的烧结(烧结温度1600°C )。在实施例中，在安装有热屏蔽夹具(直接固定在初始母棒上的碳制型热屏蔽夹具(本发明的第1实施方式)，外径Dl为200mm，高度Hl为220mm，下部夹具的位置HO为距离初始母棒的上端320mm，下部夹具的外径D2为200mm，内径D3 :55mm) 的状态下进行烧结。在对比例中，在未安装热屏蔽夹具的状态下进行烧结。针对实施例和对比例，对在烧结、拉丝以及火焰抛光时发生不良情况(母材掉落、母材上端偏心、光纤断线、 母材裂纹)的频度进行合计。在表中示出结果。表
权利要求
1.一种玻璃母材的烧结炉，其特征在于，包含炉心管，其对在初始母棒上堆叠玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆叠体进行收容； 连结部件，其将所述玻璃微粒堆叠体吊挂在所述炉心管中；加热炉，其将所述炉心管的至少一部分包围，对所述玻璃微粒堆叠体进行加热烧结；以及热屏蔽夹具，其配置在所述炉心管中的所述玻璃微粒堆叠体上部的锥状堆叠部的上部附近，所述热屏蔽夹具可以在所述玻璃微粒堆叠体的长度方向上相对于所述玻璃微粒堆叠体进行位置调整。
2.根据权利要求1所述的玻璃母材的烧结炉，其特征在于，所述热屏蔽夹具固定在所述炉心管、所述连结部件或者所述初始母棒上。
3.根据权利要求1所述的玻璃母材的烧结炉，其特征在于，所述热屏蔽夹具包含上部夹具、热屏蔽板、以及将所述上部夹具和所述热屏蔽板连结的悬吊螺栓，所述上部夹具固定在所述连结部件或者所述初始母棒上，所述上部夹具和所述热屏蔽板的间隔可以调整。
4.一种玻璃母材的制造方法，在该方法中，利用来自加热区域的热量，对在初始母棒上堆叠玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆叠体进行加热烧结，其特征在于，在所述玻璃微粒堆叠体上部的锥状堆叠部的上部附近，配置可以在所述玻璃微粒堆叠体的长度方向上相对于所述玻璃微粒堆叠体进行位置调整的热屏蔽夹具，在将从所述加热区域以及所述玻璃母材向所述初始母棒传导的热量屏蔽的同时，对所述玻璃微粒堆叠体进行烧结。
全文摘要
本发明提供一种玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的烧结炉，其可以消除未烧结部，并且防止对母棒过度加热，从而避免拉伸。根据制造玻璃母材的烧结炉，将具有可进行位置调整的下部夹具的热屏蔽夹具直接固定在初始母棒上，将下部夹具配置在玻璃微粒堆叠体上部的锥状部附近。由此，可以以不使来自加热器的热量向初始母棒传导的方式进行热屏蔽，因此可以可靠地防止初始母棒的拉伸。另外，可以使玻璃微粒堆叠体的上部靠近加热器，因此可以减小玻璃微粒堆叠体的上端部的未烧结部的区域。另外，由于下部夹具可以在玻璃微粒堆叠体的长度方向上进行位置调整，因此不必与玻璃微粒堆叠体接触，可以针对每个玻璃微粒堆叠体进行热屏蔽板的位置调整。
文档编号C03B37/012GK102531376SQ20111027697
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者八木干太, 楠浩二, 铃木智哉 申请人:住友电气工业株式会社