专利名称：多孔质玻璃母材的热屏蔽构件及烧结方法
多孔质玻璃母材的热屏蔽构件及烧结方法
技术领域：
本发明涉及一种适于对成为光纤原材的多孔质玻璃母材进行烧结并脱水及透明玻璃化时使用的多孔质玻璃母材的热屏蔽构件及烧结方法。
背景技术：
光纤是将以石英玻璃为主要成分的多孔质玻璃母材作为原材。烧结多孔质玻璃母材，将该脱水及透明玻璃化而成的光纤母材 延伸成规定的直径，如此所成的物体被称之为光纤预成型件，将其用拉线机拉成线则得到光纤。
以往，为了制造多孔质玻璃母材，提出了各种方法。在这些方法中，外气相沉积法(0VD:Outside Vapor Deposition法)由于能得到比较任意的折射率分布的产品，而且能批量生产大口径的光纤母材而被广泛使用，该外气相沉积法是通过一边使在圆柱状的芯棒的两端部熔接了虚设棒的起始构件绕着轴旋转，一边让起始构件和多个燃烧器相对往返运动，在起始构件的表面堆积玻璃微粒子，将所得的物品在电炉内脱水、烧结。
这样获得的多孔质玻璃母材的中央部为直体，两端部呈圆锥状。烧结时使用了在炉心管的周围具有加热炉的烧结装置，让多孔质玻璃母材沿轴向旋转并在炉心管中向铅垂下方移动的同时，利用加热炉的热源加热，进行脱水以及透明玻璃化。
多孔质玻璃母材的烧结装置如图1所示，将在芯棒I的两端连接了虚设棒2的起始构件的外侧堆积玻璃微粒子而得到的多孔质玻璃母材3设置在炉心管4的内部。多孔质玻璃母材3被配置在炉心管4的外周且由隔热材料5保护的加热器6加热而烧结。在烧结装置的上部，设置了用于使多孔质玻璃母材3通过加热器6的加热区域的驱动源7 ;及与驱动源7连接，使下降速度增减的速度控制装置8。在炉心管4的下方安装了气体导入管9，且该气体导入管9与作为脱水反应用气体的氯气的供给源和作为惰性气体的氦气的供给源(未图示)连接。在炉心管4的上方安装了排气管10。
多孔质玻璃母材的烧结是以如下方式实施。
氯气与氦气从各自的供给源(未图示)经由气体导入管9被混合后供给到炉心管4内。多孔质玻璃母材3由速度控制装置8控制，在驱动源7的作用下进行轴旋转的同时以低速下降，通过被加热器6加热后的加热区域而实施烧结，脱水及透明玻璃化处理。
这时，在以往的烧结装置中，辐射热从多孔质玻璃母材两端的圆锥形状部向其上下方向大量逸散。因此，在母材的两端部附近，烧结不充分，或处理产生偏差。另外，有炉心管内发生自然对流，而无法控制压力变动，水分浸入炉心管内使得品质下降的情况。
作为解决所述问题的方法，专利文献I提出了在多孔质玻璃母材上部的圆锥形状部设置环状热屏蔽板，由此防止辐射热逸散的方法。通过这样的方法，虽然解决了所述问题，但是，却产生了新的问题，由于烧结时的热而使热屏蔽板变形，致使如果不频繁地更换热屏蔽板就不能发挥充分的能力。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第3017990号
发明内容
[发明所要解决的课题]
本发明是为了解决所述课题 而完成的，目的在于提供一种能够防止在烧结多孔质玻璃母材时的热所导致的热屏蔽板的变形，从而稳定地防止辐射热逸散的多孔质玻璃母材的热屏蔽构件及烧结方法。
[解决问题的技术手段]
本发明的多孔质玻璃母材的热屏蔽构件是在对至少在芯棒的一端连接了虚设棒的起始构件的外侧堆积玻璃微粒子而得到的多孔质玻璃母材进行加热使其烧结时，配设在该多孔质玻璃母材的上方的虚设棒上，且具有:筒状的热屏蔽筒；连接在所述热屏蔽筒的上端部的热屏蔽上板；连接在所述热屏蔽筒的下端部的热屏蔽下板；以及防止所述热屏蔽筒、所述热屏蔽上板、及所述热屏蔽下板的至少I个热变形的热变形防止构件。
所述热变形防止构件也可以具有配置在所述热屏蔽筒的内侧，且将所述热屏蔽上板与所述热屏蔽下板连接的筒状的内筒。或者，所述热变形防止构件也可以具有配置在所述热屏蔽筒的内侧，且将所述热屏蔽上板和所述热屏蔽下板连接的多个柱构件。或者，所述热变形防止构件也可以具有配置在所述热屏蔽上板及所述热屏蔽下板的至少一方的面上的板状的补强板。
所述热变形防止构件也可以具有配置在所述热屏蔽上板及所述热屏蔽下板的至少一方的面上，且沿径方向延伸的梁构件。
所述热屏蔽上板及/或所述热屏蔽下板优选包含透明石英玻璃经喷砂而成的材料、或者不透明石英材料。
本发明的多孔质玻璃母材的烧结方法是在对至少在芯棒的一端连接了虚设棒的起始构件的外侧堆积玻璃微粒子而得到的多孔质玻璃母材进行加热使其烧结时，使用所述热屏蔽构件进行烧结。
[发明效果]
在烧结时，使用本发明的具有热变形防止构件的热屏蔽构件，由此，构成热屏蔽构件的热屏蔽板不会变形，能够稳定地防止辐射热从多孔质玻璃母材逸散，发挥可获得全长上光学特性稳定的光纤母材等的优异效果。
图1是表示烧结装置的一例的概略纵剖面图。
图2是表示以往类型的热屏蔽构件的概略立体图。
图3是将以往类型的热屏蔽构件安装在多孔质玻璃母材上部的虚设棒的状态放大表示的概略剖面图。
图4是表示烧结后半状态的烧结装置的概略纵剖面图。
图5是表示以往类型的热屏蔽构件因辐射热而变形的状态的概略剖面图。
图6是表示实施方式的内筒型热屏蔽构件的概略剖面图。
图7是表示实施方式的柱状型热屏蔽构件的概略剖面图。
图8是图7的概略立体图。
图9是表示用沿径方向延伸的多个补强材将热屏蔽下板上表面补强的状态的概略剖面图。
图10是图9的概略立体图。
图11是表示将热屏蔽上板的内周部设为厚壁而补强热屏蔽上板的状态的概略剖面图。
具体实施方式
为了解决所述课题，首先，将图2所示的包含圆筒状的热屏蔽筒14的热屏蔽构件11如图3所示那样，以将虚设棒上设置的凸部包入的方式安装，让多孔质玻璃母材从下部依次通过图1所示的烧结装置的加热区域进行烧结，结果在图4所示的烧结后半，由于热屏蔽构件11接近加热器6，所以如图5所示，特别受热的热屏蔽下板13整体、或热屏蔽上板12的内周缘部变形，使用较短时间就必须更换。
因此，本实施方式的热屏蔽构件通过将具有热屏蔽上板及热屏蔽下板的热屏蔽筒设为热变形防止构造，而解决了课题。
以下，基于图6 图11详细说明实施方式的多孔质玻璃母材3的热变形防止机构。
如图6所示，以包围多孔质玻璃母材3的外周的方式配置热屏蔽构件11。热屏蔽构件
11具有热屏蔽上板12、热屏蔽下板13、热屏蔽筒14、及作为热变形防止构件的一例的内筒15。
热屏蔽上板12及热屏蔽下板13形成为中央部设有供多孔质玻璃母材3通过的圆形孔的环形板状。
热屏蔽筒14形成为圆筒状。热屏蔽筒14的上端与热屏蔽上板12连接。热屏蔽筒14的下端与热屏蔽下板13连接。
内筒15形成为圆筒状。内筒15的外径比热屏蔽筒14的内径小。内筒15配置在热屏蔽筒14的内侧。内筒15的上端与热屏蔽上板12连接。内筒15的下端与热屏蔽下板13连接。由此，内筒15发挥对热屏蔽上板12、热屏蔽下板13及热屏蔽筒14进行补强的补强构件的作用。因此，热屏蔽构件11防止热屏蔽上板12、热屏蔽下板13及热屏蔽筒14因热所导致的变形。
优选地，在热屏蔽上板12、热屏蔽下板13、热屏蔽筒14、及内筒15中的任一构件上形成排气孔16。由此，可防止由热屏蔽上板12、热屏蔽下板13、热屏蔽筒14、及内筒15所包围的空间密闭，因此能够抑制热屏蔽构件11破损。
作为所述热变形防止构件的其他形态，如图7、图8所示，也可以在热屏蔽筒14的内侧设置柱构件17。柱构件17的上端与热屏蔽上板12连接。柱构件17的下端与热屏蔽下板13连接。根据该方法，因为补强构件较少，所以能够不较大地增加重量而进行补强。
此外，如图9、图10所示，也 可以在热屏蔽下板13的上表面设置沿径方向延伸的多个梁构件18作为热变形防止构件。另外，梁构件18也可以设置在热屏蔽下板13的下表面、热屏蔽上板12的上表面或下表面。
此外，图11所示的方法是在热屏蔽上板12的内周部配置环板状的补强板19而将内周部设为厚壁构造，如此也可以抑制热屏蔽上板12的变形。另外，补强板19的外径设为大于等于热屏蔽下板13的开口径D即可。补强板19也可以设置在热屏蔽下板13的下表面或上表面、热屏蔽上板12的下表面。
另外，构成热屏蔽构件11的各构件的材质使用具有热屏蔽效果的透明石英玻璃经喷砂处理而成的材料、或者不透明石英材料等，由此能够轻量且有效地进行热屏蔽。
以下，对于实施方式的热屏蔽构件，举出实施例进行详细说明，但是本发明不受这些实施例限定，可有各种各样的方式。
[比较例I]
准备在外径、长度2000mm的芯棒的两端连接了虚设棒的起始构件的外侧，通过OVD法将玻璃微粒子堆积到外径达到300_Φ为止的多孔质玻璃母材，在该多孔质玻璃母材的上部安装热屏蔽构件，以烧结速度1.5(mm/min)、烧结温度1500 (°C )进行烧结。
所使用的热屏蔽构件是将在中心具有用于插过多孔质玻璃母材的插通孔且外径270mm、厚度5mm的透明石英玻璃经喷砂而成的圆板作为上下热屏蔽板,且在外径270mm、高度100mm、厚度5mm的经喷砂的透明石英玻璃制的热屏蔽筒连接上下的热屏蔽板。
结果，热屏蔽构件在经20次烧结使用时开始变形，经50次使用之后如图5所示那样大幅变形。
[实施例1]
准备与比较例I中使用的母材相同的多孔质玻璃母材，安装热屏蔽构件后进行烧结。所使用的热屏蔽构件是准备与比较例I中使用的构件相同的热屏蔽构件，在热屏蔽筒内配置内径120mm、高度100mm、厚度5mm的透明石英玻璃经喷砂而成的内筒，且在该内筒熔接热屏蔽上板和热屏蔽下板而进行连接的构造，此外，在热屏蔽上板的上表面，配置如图11所示的在中心具有用于穿插母材的插通孔的外径150_、厚度10_的补强板19,而将热屏蔽上板的内周部设为厚壁构造。另外，在热屏蔽上板的3个部位开设了半径5mm的孔作为排气孔。
结果，在经300次烧结使用之后也完全没有变形。
[实施例2]
准备与比较例I中使用的母材相同的多孔质玻璃母材，安装热屏蔽构件后进行烧结。所使用的热屏蔽构件是准备与比较例I中使用的构件相同的热屏蔽构件，在热屏蔽筒内的半径150mm的位置,按照如图8所示的形式在4个部位设置高度100mm、直径IOmm的石英棒作为柱构件，并熔接在热屏蔽上板和热屏蔽下板上而进行连接，此外，将热屏蔽上板的比内径150mm更内侧的位置设为厚度IOmm的厚壁。
结果，在经300次烧结使用之后也完全没有变形。
[实施例3]
准备与比较例I中使用的母 材相同的多孔质玻璃母材，安装热屏蔽构件后进行烧结。所使用的热屏蔽构件是准备与比较例I中使用的构件相同的热屏蔽构件，在热屏蔽筒内的半径150mm的位置,按照如图8所示的形式在4个部位设置高度100mm、直径IOmm的石英棒作为柱，并熔接在热屏蔽上板和热屏蔽下板上而进行连接，此外，在热屏蔽下板的上表面沿径方向设置4根如图10所示的方材状(5mm见方)的梁构件。
结果，在经300次烧结使用之后也完全没有变形。
符号说明
I芯棒 2虚设棒 3多孔质玻璃母材 4炉心管 5隔热材料 6加热器 7驱动源 8速度控制装置 9气体导入管 10排气管 11热屏蔽构件
12热屏蔽上板 13热屏蔽下板 14热屏蔽筒 15内筒 16排气孔17 柱构件18 梁构件19 补强板
权利要求
1.一种多孔质玻璃母材的热屏蔽构件,在对至少在芯棒的一端连接了虚设棒的起始构件的外侧堆积玻璃微粒子而得到的多孔质玻璃母材进行加热使其烧结时，配设在该多孔质玻璃母材的上方的虚设棒上， 所述热屏蔽构件具有: 筒状的热屏蔽筒； 热屏蔽上板，连接在所述热屏蔽筒的上端部； 热屏蔽下板，连接在所述热屏蔽筒的下端部；以及 热变形防止构件，防止所述热屏蔽筒、所述热屏蔽上板、及所述热屏蔽下板的至少I个热变形。
2.根据权利要求1所述的多孔质玻璃母材的热屏蔽构件，其中所述热变形防止构件具有配置在所述热屏蔽筒的内侧，且将所述热屏蔽上板和所述热屏蔽下板连接的筒状的内筒。
3.根据权利 要求1所述的多孔质玻璃母材的热屏蔽构件，其中所述热变形防止构件具有配置在所述热屏蔽筒的内侧，且将所述热屏蔽上板和所述热屏蔽下板连接的多个柱构件。
4.根据权利要求1所述的多孔质玻璃母材的热屏蔽构件，其中所述热变形防止构件具有配置在所述热屏蔽上板及所述热屏蔽下板的至少一方的面上的板状的补强板。
5.根据权利要求1所述的多孔质玻璃母材的热屏蔽构件，其中所述热变形防止构件具有配置在所述热屏蔽上板及所述热屏蔽下板的至少一方的面上，且沿径方向延伸的梁构件。
6.根据权利要求1所述的多孔质玻璃母材的热屏蔽构件，其中所述热屏蔽上板和/或所述热屏蔽下板包含透明石英玻璃经喷砂而成的材料、或者不透明石英材料。
7.一种多孔质玻璃母材的烧结方法，在对至少在芯棒的一端连接了虚设棒的起始构件的外侧堆积玻璃微粒子而得到的多孔质玻璃母材进行加热使其烧结时，使用权利要求1所述的多孔质玻璃母材的热屏蔽构件进行烧结。
全文摘要
本发明提供一种多孔质玻璃母材的热屏蔽构件及烧结方法，在烧结多孔质玻璃母材时可以防止热所导致的热屏蔽板的变形，从而稳定地防止辐射热的逸散。所述多孔质玻璃母材的热屏蔽构件是在对至少在芯棒的一端连接了虚设棒的起始构件的外侧堆积玻璃微粒子而得到的多孔质玻璃母材进行加热使其烧结时，配设在该多孔质玻璃母材的上方的虚设棒上。所述热屏蔽构件具有筒状的热屏蔽筒；连接在所述热屏蔽筒的上端部的热屏蔽上板；连接在所述热屏蔽筒的下端部的热屏蔽下板；以及防止所述热屏蔽筒、所述热屏蔽上板、及所述热屏蔽下板的至少1个热变形的热变形防止构件。
文档编号C03B37/018GK103214180SQ201310012690
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月14日 优先权日2012年1月19日
发明者吉田真 申请人:信越化学工业株式会社