热处理装置的制作方法

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热处理装置的制造方法

本发明涉及用于对光纤用多孔质玻璃母材进行热处理来制造光纤母材的热处理装置,特别是涉及在该热处理装置中使用的炉心管。



背景技术:

作为光纤用多孔质玻璃母材的制造方法,存在称为VAD法、OVD法的方法。在这些方法中,首先,在火焰中使玻璃原料燃烧而生成玻璃细颗粒,使该玻璃细颗粒沿着旋转的靶棒的轴向或者径向附着于该靶棒来制造多孔质玻璃母材。

作为用于使多孔质玻璃母材玻璃化的热处理装置,使用如图1所示那样的热处理装置1。热处理装置1由加热器2、覆盖该加热器2的炉体3和设置于加热器内侧的硅玻璃制的炉心管4构成。同样的装置记载于例如专利文献1等。

炉心管4的上端被开设有贯通孔的上盖5堵塞,安装有穿过贯通孔且支承多孔质玻璃母材10的支承棒6。在炉心管的下部设置有用于供给氦(He)气、氯(Cl2)气这样的工艺气体的气体导入口7。在上盖设置有用于排出气体的气体排出口8。

炉心管4若反复进行多孔质玻璃母材10的热处理,则被在热处理时导入的工艺气体蚀刻,玻璃的厚度变薄,在炉心管4产生裂纹。与此相对,通过增厚炉心管4的玻璃的厚度,能够谋求炉心管4的长寿命化。

另外,炉心管4中的位于加热器2所加热的加热区域20的部分通过在开始多孔质玻璃母材10的加热处理之前预先使用加热器2来进行加热处理(熟化处理)而进行玻璃的结晶化,从而能够防止在多孔质玻璃母材10的加热处理时炉心管4变形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-065642号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

在使用上述那样的热处理装置来对多孔质玻璃母材进行处理之际,使安装于支承棒的多孔质玻璃母材依次向下方移动而通过加热区域,从而从下端对多孔质玻璃母材依次进行加热而进行透明玻璃化。在反复进行使如此加热的多孔质玻璃母材向加热区域的下方移动的处理的过程中,在炉心管的加热区域的下方局部地产生玻璃的结晶化。产生如下问题:在如此玻璃已结晶化的部分,易于产生管裂纹,仅反复进行多孔质玻璃母材的热处理几十次左右就必须更换炉心管。

用于解决问题的方案

为了解决上述的问题,本发明的热处理装置具备:硅玻璃制的炉心管;加热器,其与所述炉心管相邻设置,用于对加热区域进行加热;以及移动机构,其支承多孔质玻璃母材,并且在利用所述加热器对所述加热区域进行了加热的状态下,在所述炉心管的内部使所述多孔质玻璃母材相对于所述加热器相对移动而穿过所述加热区域。并且,在所述炉心管中的、与位于所述加热区域的部分相邻的区域具有玻璃的壁厚比位于所述加热区域的部分的玻璃的壁厚薄的薄壁部。

在本发明中,将所述薄壁部的玻璃的厚度设为炉心管的位于加热区域的部分的玻璃的厚度的75%以下为佳。另外,将薄壁部的玻璃的壁厚设为4mm~6mm为佳。

另外,在本发明中,在穿过所述加热区域之际的所述多孔质玻璃母材的移动方向上,在所述加热区域的下游区域具有所述薄壁部为佳,该下游区域是在所述加热区域的下游与所述加热区域相邻的区域。

所述炉心管中的位于所述加热区域的部分被加热器预先加热而使玻璃结晶化为佳。

发明的效果

根据本发明,能够防止在炉心管产生裂纹,能够长期地使用炉心管。

附图说明

图1是表示热处理装置1的结构的示意图。

图2是示意性地表示以往的热处理装置中的加热区域20及其周边的放大图。

图3是示意性地表示本发明的热处理装置中的加热区域20及其周边的放大图。

图4是示意性地表示本发明的热处理装置中的、加热处理(熟化处理)后的加热区域20及其周边的放大图。

图5是示意性地表示在本发明的热处理装置中反复进行了多孔质玻璃母材10的热处理之后的加热区域20及其周边的放大图。

图6是示意性地表示以往的热处理装置中的、加热处理(熟化处理)后的加热区域20及其周边的放大图。

具体实施方式

在反复进行如上述那样一边在加热区域20中对多孔质玻璃母材10进行加热而进行透明玻璃化一边使多孔质玻璃母材10向加热区域20的下方移动的处理的过程中,即使在炉心管4的加热区域20的下方的部分,也会因来自在处理后成为高温的多孔质玻璃母材10的辐射热,而被从炉心管4的内侧加热。这样一来,在加热区域20的下方与加热区域20相邻的区域(也就是说,在热处理时的多孔质玻璃母材10的移动方向上,在加热区域20的下游与加热区域20相邻的区域。以下简称为“下游区域”)21被来自高温的多孔质玻璃母材10的辐射热反复加热的过程中,炉心管4的位于下游区域21的部分的玻璃被结晶化。如图2所示,产生结晶化的部分4C从受到来自多孔质玻璃母材10的辐射热较多的炉心管4的内侧逐渐形成(玻璃厚度方向上的不均匀),且沿着炉心管4的周向形成为斑状(周向上的不均匀)。

在热处理后的多孔质玻璃母材10穿过之际,若下游区域21中的炉心管4的结晶化的进行成为斑的部分被加热,则结晶化了的部分的热膨胀率与没有结晶化的部分的热膨胀率不同,因此,炉心管4的变形的程度产生差异。明确了:由于该热膨胀率的差异,在炉心管4的玻璃的结晶化产生了不均匀的部分产生管裂纹。

在炉心管4的位于下游区域21的部分的壁厚较厚的情况下,不均匀的结晶化特别明显。考虑到其中的一个原因在于,与对加热区域20进行加热的加热器相比,来自多孔质玻璃母材10的辐射热的热量较小,因此,玻璃的结晶化无法一下子产生而是逐渐进行。因此,在炉心管4的位于下游区域21的部分的壁厚较厚的情况下,易于产生炉心管裂纹。因此,发现如下内容,以至于得到本发明:通过使炉心管4的位于该下游区域21的部分的炉心管厚度比炉心管4的位于加热区域20的部分的炉心管厚度薄,从而谋求下游区域21的均匀的结晶化。

以下,参照附图说明本发明的实施方式的热处理装置1。热处理装置1与图1所示的热处理装置同样地,由如下构件构成:加热器2,其用于对加热区域进行加热;炉体3,其覆盖该加热器2;以及硅玻璃制的炉心管4,其与加热器2相邻地设置于加热器2的内侧。

炉心管4的上端被开设有贯通孔的上盖5堵塞,安装有穿过贯通孔且支承多孔质玻璃母材10的支承棒6。支承棒6支承多孔质玻璃母材10,并且作为移动机构发挥功能,在利用加热器2对加热区域进行了加热的状态下,该移动机构在炉心管4的内部使多孔质玻璃母材10相对于加热器2向一方向相对地移动。支承于支承棒6的多孔质玻璃母材10的移动由未图示的马达的驱动力来实现。进行热处理之际的多孔质玻璃母材10的移动方向是从上方朝向下方的方向,在加热区域20被加热器2加热了的状态下,使多孔质玻璃母材10以从其下端到上端依次穿过的方式移动。在炉心管4的下部设置有用于供给氦气、氯气那样的工艺气体的气体导入口7。另外,在上盖5设置有用于排出气体的气体排出口8。

在本实施方式中,如图3的(a)和图3的(b)所示,在炉心管4中的、与加热区域20相邻的区域设置有玻璃的壁厚比位于加热区域20的部分的玻璃的壁厚薄的薄壁部41。在将炉心管4的位于加热区域20的部分的厚度设为Xmm、将薄壁部41的厚度设为Ymm时,Y/X≤0.75(也就是说,薄壁部41的厚度是炉心管4的位于加热区域20的部分的玻璃的厚度的75%以下)为佳,具体而言,设为4mm~6mm为佳。

薄壁部41设置于炉心管4中的、在加热区域20的下方与加热区域20相邻的区域(也就是说,在穿过加热区域20之际的多孔质玻璃母材10的移动方向上,在加热区域20的下游与加热区域20相邻的区域即下游区域)21为佳。这样的话,能够在炉心管4的位于下游区域21的部分抑制在炉心管4产生裂纹。另外,也可以是,不是在下游区域21,而是在炉心管4中的、在加热区域20的上方与加热区域20相邻的区域(也就是说,在穿过加热区域20之际的多孔质玻璃母材10的移动方向上,在加热区域20的上游与加热区域20相邻的区域。以下称为“上游区域”)22设置薄壁部41。为了将热处理完毕的玻璃母材10从炉心管4的上部取出而使热处理完毕的玻璃母材10向上方移动之际,在加热区域的上游区域22中,也会因辐射热引起炉心管4的玻璃化,因此,对于炉心管4的位于上游区域22的部分,也能够通过设为薄壁,在上游区域22抑制炉心管4产生裂纹。

既可以仅在炉心管4中的、位于下游区域21和上游区域22的部分中的一者设置薄壁部41,也可以在两者设置薄壁部41。

如图3的(a)和图3的(b)所示,优选的是,通过使设置于下游区域21和/或上游区域22的薄壁部41的内径比炉心管4的位于加热区域20的部分的内径大而设为薄壁。这样一来,能够增大从加热了的多孔质玻璃母材10到设为薄壁的部分的距离,能够抑制来自加热了的多孔质玻璃母材10的辐射热的影响。

对于炉心管4的位于与加热区域20充分地远离且不会由于加热了的多孔质玻璃母材10的辐射热的影响而产生玻璃的结晶化的区域的部分,既可以设为与薄壁部41同样的厚度,也可以为了确保强度而设为与炉心管4的位于加热区域20的部分的玻璃的厚度同样的厚度。

上述那样的构造的炉心管4既可以利用热加工将内径不同的硅玻璃制的管接合来制作,也可以利用磨削或研磨将恒定的内径的硅玻璃制的管的一部分区域加工成薄壁来制作。

优选的是,炉心管4中的位于加热区域20的部分预先利用加热器2进行加热而进行玻璃的结晶化。

若将以上说明了的炉心管4设置于热处理装置1来使用,与以往相比,炉心管4难以产生裂纹,能够长期且反复使用炉心管4。

(实施例)

将内径374mm、比加热器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、新的炉心管4安装于玻璃母材热处理装置1。在将炉心管4的内压保持为大气压的状态下,利用加热器2进行了加热处理(熟化处理)。以加热温度1300℃、加热时间240小时实施了加热处理。在加热处理后,在图4所示的加热器2的内侧的加热区域20,炉心管4玻璃结晶化(图4中的附图标记42)。

之后,将外径340mm的多孔质玻璃母材10插入炉心管4中,一边导入氦气和氯气,一边以加热温度1500℃、下拉速度1.5mm/min实施了多孔质玻璃母材10的热处理。如图5所示,因来自在与加热器2相邻的加热区域20中穿过且被热处理了的多孔质玻璃母材10的辐射热,在比加热器2下端位置靠下侧(也就是说,在穿过加热区域20之际的多孔质玻璃母材10的移动方向上,在加热区域20的下游与加热区域20相邻的下游区域)的部分21逐渐发生了玻璃的结晶化(图5中的附图标记43)。若反复进行多孔质玻璃母材10的热处理,则结晶化的进行在热处理次数为100次左右停止,之后,能够进一步进行100次以上的热处理。

(比较例)

将内径374mm、玻璃厚8mm的、新的炉心管4安装于玻璃母材热处理装置1。在将炉心管4的内压保持为大气压的状态下,利用加热器2进行了加热处理(熟化处理)。以加热温度1300℃、加热时间240小时实施了加热处理。在加热处理后,与实施例同样,在图6所示的加热器2的内侧的加热区域20,炉心管4玻璃结晶化(图6中的附图标记42)。

之后,将外径340mm的多孔质玻璃母材10插入炉心管4中,一边导入氦气和氯气,一边以加热温度1500℃、下拉速度1.5mm/min实施了多孔质玻璃母材10的热处理。因来自在与加热器2相邻的加热区域20中穿过且被热处理了的多孔质玻璃母材的辐射热,在加热器2下端位置的下侧的区域(也就是说,在穿过加热区域20之际的多孔质玻璃母材10的移动方向上,在加热区域20的下游与加热区域20相邻的下游区域)21逐渐发生了玻璃的结晶化。若反复进行多孔质玻璃母材10的热处理,则在热处理次数为80次左右时由于结晶化的部分的热膨胀率与未结晶化的部分的热膨胀率的差异,炉心管4产生了裂纹。

附图标记说明

1、热处理装置;2、加热器;3、炉体;4、炉心管;5、上盖;6、支承棒;7、气体导入口;8、气体排出口;10、多孔质玻璃母材;20、加热区域;21、下游区域;22、上游区域;41、薄壁部。

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