專利名稱：玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的燒結爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種將玻璃微粒堆疊體在加熱爐內燒結的玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的燒結爐。
背景技術：
日本特開2000-219519號公報中記載了本申請圖8所示的燒結裝置100。燒結裝置100具有爐心管106，其具有蓋109 ；以及加熱爐105，其配置在爐心管106的周圍，具有加熱器104。在燒結裝置100中，將在初始棒112上堆疊玻璃微粒而形成的多孔質玻璃母材 111插入爐心管106內，使多孔質玻璃母材111在旋轉的同時下降，利用加熱爐105進行燒結。燒結裝置100在爐心管106的下端具有用于供給He氣等的惰性氣體導入管102，在爐心管106的上方具有排氣裝置108。在燒結裝置100中，在多孔質玻璃母材111的上方設置上部熱屏蔽件107，在多孔質玻璃母材111的燒結完成部位116即下方設置下部熱屏蔽件103。上部熱屏蔽件107載置于多孔質玻璃母材111上方的錐狀體113上，下部熱屏蔽件103固定于爐心管106上。上部熱屏蔽件107以及下部熱屏蔽件103由石英玻璃構成，通過設置在多孔質玻璃母材111 的上下方，從而抑制來自錐狀體113的輻射熱的擴散，抑制爐心管106的溫度不均和自然對流。在對多孔質玻璃母材111進行燒結的工序中，有時由于熱量沒有良好地傳導或發(fā)生了擴散而導致多孔質玻璃母材111的上部未燒結，或者相反地，有時由于過度加熱而導致初始棒112被拉伸。如果多孔質玻璃母材111的上端部未燒結，則由于其與燒結部之間的收縮不同而產生裂紋，可能使多孔質玻璃母材111掉落。另外，有可能在后續(xù)工序的拉絲工序中使未燒結部分被燒結，多孔質玻璃母材111在拉絲爐內彎曲。另外，也可能由于未燒結部的碳煙粉掉落并向燒結部附著，所以在拉絲時斷線。除此之外，還存在下述問題，即，在火焰拋光時，在未燒結部和燒結部的邊界處，由于熱膨脹率的差異而導致玻璃母材斷裂并掉落。另外，如果使多孔質玻璃母材111的上部過度加熱，則對初始棒112過度地加熱， 使初始棒112拉伸。如果初始棒112被拉伸，則產生多孔質玻璃母材111的彎曲或掉落等問題。另外，多孔質玻璃母材111具有大型化的傾向，重量變重，變得容易發(fā)生初始棒112 的拉伸。在燒結裝置100中將多孔質玻璃母材111燒結時，在將多孔質玻璃母材111插入爐心管106內之前，必須至少將上部熱屏蔽件107從多孔質玻璃母材111的上方穿入，并載置在錐狀體113上。在該安裝作業(yè)時，由于熱屏蔽件107與碳煙體接觸，所以可能將多孔質玻璃母材111劃傷。另外，在燒結裝置100中，由多孔質玻璃母材111將熱屏蔽件107的設置位置固定，無法針對每個母材進行熱屏蔽件103、107相對于加熱區(qū)域的位置調整，因此， 難以完全解決防止燒結時的初始棒112的拉伸以及多孔質玻璃母材111的上端部的未燒結這樣的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的燒結爐， 其可以消除未燒結部，并且防止對母棒的過度加熱，從而避免拉伸。為了實現(xiàn)目的，本發(fā)明提供一種玻璃母材的燒結爐，其特征在于，包含(1)爐心管，其對在初始母棒上堆疊玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆疊體進行收容；( 連結部件，其將玻璃微粒堆疊體吊掛在爐心管中；(3)加熱爐，其將爐心管的至少一部分包圍，對玻璃微粒堆疊體進行加熱燒結；以及(4)熱屏蔽夾具，其配置在爐心管中的玻璃微粒堆疊體上部的錐狀堆疊部的上部附近，熱屏蔽夾具可以在玻璃微粒堆疊體的長度方向上相對于玻璃微粒堆疊體進行位置調整。優(yōu)選熱屏蔽夾具固定在爐心管、連結部件或者初始母棒上。另外，在實施方式中， 熱屏蔽夾具包含上部夾具、熱屏蔽板、以及將上部夾具和熱屏蔽板連結的懸吊螺栓，上部夾具固定在連結部件或者初始母棒上，上部夾具和熱屏蔽板的間隔可以調整。作為本發(fā)明的其他實施方式，提供一種玻璃母材的制造方法，在該方法中，利用來自加熱區(qū)域的熱量，對在初始母棒上堆疊玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆疊體進行加熱燒結，其特征在于，在玻璃微粒堆疊體上部的錐狀堆疊部的上部附近，配置可以在玻璃微粒堆疊體的長度方向上相對于玻璃微粒堆疊體進行位置調整的熱屏蔽夾具，在將從加熱區(qū)域以及玻璃母材向初始母棒傳導的熱量屏蔽的同時，對玻璃微粒堆疊體進行燒結。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明所涉及的玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的燒結爐，由于將可進行位置調整的熱屏蔽夾具配置在玻璃微粒堆疊體上部的錐狀堆疊部的上部附近，因此可以將熱屏蔽夾具調整至錐狀堆疊部和母棒部之間的最佳位置。因此，即使母棒部最大限度地靠近加熱區(qū)域，也可以可靠地利用熱屏蔽夾具將向母棒部側傳導的熱量屏蔽，可以可靠地防止母棒部的拉伸，并且可以減小玻璃微粒堆疊體的上端部處的未燒結部的區(qū)域。另外， 由于熱屏蔽夾具可以在玻璃微粒堆疊體的長度方向上進行位置調整，因此，不必與玻璃微粒堆疊體接觸，可以針對每個玻璃微粒堆疊體進行熱屏蔽夾具的位置調整，并且可以防止將玻璃微粒堆疊體損傷。
圖1是表示本發(fā)明所涉及的燒結爐的第1實施方式的概念圖。圖2是第1實施方式的燒結爐中的熱屏蔽夾具周邊的放大圖。圖3表示圖2的熱屏蔽夾具中的下部夾具的嵌合前的狀態(tài)，(a)為俯視圖，(b)為側視圖。圖4表示圖2的熱屏蔽夾具中的下部夾具的嵌合后的狀態(tài)，(a)為俯視圖，(b)為側視圖。圖5表示圖2的熱屏蔽夾具中的下部夾具的變形例，(a)為嵌合前的俯視圖，(b) 為嵌合后的俯視圖。圖6表示圖2的熱屏蔽夾具中的上部夾具，(a)為俯視圖，(b)為側視圖。圖7是本發(fā)明所涉及的燒結爐的第2實施方式中的熱屏蔽夾具周邊的放大圖。
圖8是表示現(xiàn)有的燒結爐的概念圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。附圖以說明為目的，并不對發(fā)明的范圍進行限定。在附圖中，為了避免說明的重復，相同的標號表示同一部分。附圖中的尺寸比例不一定準確。第1實施方式圖1是表示本發(fā)明所涉及的燒結爐的第1實施方式的概念圖。作為本發(fā)明的第1 實施方式的燒結爐10具有爐心管11，其上部由蓋13閉塞，對在初始母棒3上堆疊玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆疊體1進行收容；以及作為熱源的加熱器12，其在爐心管11的外周側對玻璃微粒堆疊體1進行加熱燒結。玻璃微粒堆疊體1具有圓柱狀的穩(wěn)定堆疊部4、位于穩(wěn)定堆疊部4的上下端部的錐狀堆疊部2、5、以及位于上部的錐狀堆疊部2的上部部分且沒有堆疊玻璃微粒的母棒部8， 該玻璃微粒堆疊體1利用連結部件14吊掛在爐心管11內。在爐心管11的下部具有供給 He氣等惰性氣體的氣體供給部15，在爐心管11的上部具有氣體排出部16。圖2是燒結爐10中的熱屏蔽夾具20周邊的放大圖。燒結爐10在玻璃微粒堆疊體 1上部的錐狀堆疊部2附近，具有可在該玻璃微粒堆疊體1的長度方向上進行位置調整的碳制的熱屏蔽夾具20。熱屏蔽夾具20由固定在初始母棒3的規(guī)定位置上的上部夾具21、具有熱屏蔽功能的圓板狀的下部夾具22、3根懸吊螺栓23、以及與各懸吊螺栓23螺合的調整螺母^A、26B而構成。在固定上部夾具21的初始母棒3的中間部，具有將上部夾具21卡合的母棒臺階部7。如果將爐心管11的內徑設為D0，則將熱屏蔽夾具20的外徑Dl設定為落在0. 3D0 < Dl < 0. 98D0的范圍內的外徑尺寸。例如，如果內徑DO為210mm，則大致將外徑Dl設定在63mm 206mm的范圍內。如果下部夾具22的位置HO距離初始母棒3的上端例如300mm， 則將熱屏蔽夾具20的高度Hl設定為大約200mm左右。圖3表示熱屏蔽夾具20中的下部夾具22的嵌合前的狀態(tài)，(a)為俯視圖，(b)為側視圖。下部夾具22由具有切口部27的第1熱屏蔽板24、以及與第1熱屏蔽板M嵌合的第2熱屏蔽板25構成。第1熱屏蔽板M在其中央部具有使母棒部8貫穿的母棒貫穿孔 28，并且該第1熱屏蔽板M具有向母棒部8上安裝時用的切口部27、以及使懸吊螺栓23插入的3個螺栓貫穿孔四。切口部27是用于在向母棒部8上安裝時，通過將第2熱屏蔽板 25拆下，從而從切口部27將母棒部8配置于母棒貫穿孔觀內的部分，在兩端緣具有嵌合用的第1臺階部24A。第2熱屏蔽板25形成為通過從第1熱屏蔽板M的切口部27的上方嵌合而將切口部27覆蓋的例如扇形狀。切口部27的切口形狀不限于扇形狀，例如切口部27也可以是大致長方形(圖5(a)、(b))。第2熱屏蔽板25形成為比切口部27寬，以載置于第1熱屏蔽板M上的切口部27的兩端部上，在兩端緣具有第2臺階部25A。通過使第2臺階部25A 與第1熱屏蔽板M的第1臺階部24A嵌合，從而將第2熱屏蔽板25固定在第1熱屏蔽板 M上。另外，通過在第1臺階部24A的局部形成凹部MB，在第2臺階部25A的與凹部MB
5相對應的位置處形成凸部25B，從而在與第2臺階部25A嵌合時可以將第2熱屏蔽板25固定而不會使其滑落。凹部MB、凸部25B可以位于切口部27的端部(圖3(a))，也可以位于切口部27的中央部附近(圖5(a)、(b))。如果位于中央部附近，則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為扇形狀的情況下，第1熱屏蔽板M的切口部27的切口角度Θ1例如為130°左右，第2熱屏蔽板25的中心角度Θ2設定在比切口角度θ 1大(02 > θ 1)的例如135° 140°的范圍內。圖4表示熱屏蔽夾具20中的下部夾具22的嵌合后的狀態(tài)，(a)為俯視圖，(b)為側視圖。在使第2熱屏蔽板25嵌合至第1熱屏蔽板M上的狀態(tài)下，形成圓形的母棒貫穿孔觀，切口部27被完全覆蓋。下部夾具22的外徑D2與熱屏蔽夾具20的外徑Dl相等，將與母棒貫穿孔28的內徑D3的比D2/D3設定在1. 25 < D2/D3 < 5的范圍內，優(yōu)選3 <D2/ D3彡4。例如，如果外徑D2為200mm，則將母棒貫穿孔28的內徑D3設定在大約50mm 66mm的范圍內。圖6表示熱屏蔽夾具20中的上部夾具21，(a)為俯視圖，(b)為側視圖。上部夾具21具有3個連結片31，其向3個方向延伸并在各個前端部附近具有螺栓貫穿孔33 ；以及安裝孔32，其位于用于與初始母棒3直接固定的中心處。在各連結片31的兩側形成熱擴散空間(圖6(a))，熱量不會滯留在母棒部8附近，來自加熱器12的熱量向爐心管11的上方擴散。安裝孔32具有上側為小徑且下側為大徑的安裝孔臺階部34(圖6(b))，通過將安裝孔臺階部34與初始母棒3的母棒臺階部7卡合，從而將熱屏蔽夾具20固定在初始母棒 3的規(guī)定位置。下面，說明使用熱屏蔽夾具20進行玻璃微粒堆疊體1的燒結的方法。熱屏蔽夾具的組裝首先，從下部夾具22的第1熱屏蔽板M的下方側將3根懸吊螺栓23穿入。然后， 使第1調整螺母26A與各懸吊螺栓23螺合，將懸吊螺栓23穿入上部夾具21的螺栓貫穿孔 33中。然后，使第2調整螺母26B與各懸吊螺栓23螺合。調整螺母的螺合位置確定為，在熱屏蔽夾具20與初始母棒3卡合時，將下端的第1熱屏蔽板M配置在玻璃微粒堆疊體1上部的錐狀堆疊部2的上部附近。熱屏蔽夾具向玻璃微粒堆疊體的安裝下面，將組裝好的熱屏蔽夾具20抬起，在將第2熱屏蔽板25拆下的狀態(tài)下，從下方側將母棒部8的上端部6插入上部夾具21的安裝孔32中。由于玻璃微粒堆疊體1較重，所以在將其向連結部件14上設置時，必須一邊由平衡器保持母棒部8 一邊進行設置，此時，使第1熱屏蔽板M的切口部27朝向母棒部8側，以第1熱屏蔽板24不與玻璃微粒堆疊體1接觸的方式向母棒部8側移動。由此，即使在母棒部8的下方由平衡器保持玻璃微粒堆疊體1的狀態(tài)下，也可以將母棒部8從第1熱屏蔽板M的切口部27向母棒貫穿孔觀內配置。然后，使熱屏蔽夾具20向玻璃微粒堆疊體1側下降，直至上部夾具21與初始母棒 3的母棒臺階部7卡合為止。此時，以使第1熱屏蔽板M水平配置在玻璃微粒堆疊體1上部的錐狀堆疊部2和母棒部8之間的邊界部分的方式，對3組調整螺母^5A、26B進行微調整并定位。最后，通過將第2熱屏蔽板25嵌合至第1熱屏蔽板M上，從而完成熱屏蔽夾具20的安裝。玻璃微粒堆疊體的燒結工序
將安裝有熱屏蔽夾具20的玻璃微粒堆疊體1與連結部件14連結，并吊掛在燒結爐10內。然后，通過利用加熱器12將爐心管11內加熱至大約1600°C，從而將玻璃微粒堆疊體1燒結并透明化。此時，熱屏蔽夾具20的下部夾具22配置在玻璃微粒堆疊體1上部的錐狀玻璃微粒堆疊部2和母棒部8之間的邊界部分。由此，在將從加熱器12以及被透明化的玻璃母材等向母棒部8傳導的熱量屏蔽的同時，將玻璃微粒堆疊體1燒結。由此，可以可靠地防止由加熱器12的熱量而引起的初始母棒3的拉伸，并且可以減小玻璃微粒堆疊體1上部的未燒結部的區(qū)域。另外，熱屏蔽夾具20的下部夾具22可以利用調整螺母沈在玻璃微粒堆疊體1的長度方向上進行位置調整，因此不必與玻璃微粒堆疊體1接觸，可以針對每個玻璃微粒堆疊體1分別進行下部夾具22的位置調整。如上所述，根據(jù)本實施方式的玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的燒結爐， 將具有可進行位置調整的下部夾具22的熱屏蔽夾具20直接固定在母棒部8上，將下部夾具22配置在玻璃微粒堆疊體1上部的錐狀玻璃微粒堆疊部2的上部附近。由此，可以進行熱屏蔽，以不會朝向下部夾具22的上方側使來自加熱器12的熱量向母棒部8傳導，因此， 可以可靠地防止母棒部8的拉伸。另外，在下部夾具22的下方側，可以使錐狀堆疊部2的上部接近加熱區(qū)域，因此，可以減小玻璃微粒堆疊體1的上端部的未燒結部的區(qū)域。另外，由于下部夾具22可以在玻璃微粒堆疊體1的長度方向上進行位置調整，因此，不必與玻璃微粒堆疊體1接觸，可以針對每個玻璃微粒堆疊體1向最佳的位置進行熱屏蔽板的位置調整。第2實施方式圖7是本發(fā)明所涉及的制造玻璃母材的燒結爐的第2實施方式中的熱屏蔽夾具50 周邊的放大圖。另外，熱屏蔽夾具的組裝和燒結工序與第1實施方式相同，因此省略說明。熱屏蔽夾具的安裝作為本發(fā)明的第2實施方式的燒結爐40與第1實施方式的不同點在于，熱屏蔽夾具50固定在連接初始母棒3的連結部件41上。在將連結部件41插入爐心管11內之前， 將熱屏蔽夾具50預先固定在連結部件41上。上部夾具51構成為，除了安裝孔52是不具有臺階部的直孔這一點以外，與第1實施方式相同。連結部件41具有將熱屏蔽夾具50卡合的卡止部42。上部夾具51的安裝孔52從連結部件41的上方與卡止部42卡合。玻璃微粒堆疊體的安裝對于燒結爐40，在預先將熱屏蔽夾具50固定于連結部件41上的狀態(tài)下，將玻璃微粒堆疊體1吊掛在爐心管11內。即，將下部夾具22的第2熱屏蔽板25拆下，將與初始母棒3 —體的玻璃微粒堆疊體1連結在連結部件41上，并吊掛在爐心管11內。此時，將玻璃微粒堆疊體1上部的錐狀堆疊部2和母棒部8之間的邊界部分，配置在預先卡合在爐心管11內的第1熱屏蔽板M的切口部27附近。利用3組調整螺母2隊、 26B進行位置調整，以使第1熱屏蔽板M不與玻璃微粒堆疊體1接觸且準確地配置在邊界部分處。最后，將第2熱屏蔽板25嵌合在第1熱屏蔽板M上，完成燒結前的玻璃微粒堆疊體1的安裝。(在將玻璃微粒堆疊體1拆下時，由于可以將第2熱屏蔽板25拆下，因此可以在安裝有熱屏蔽夾具50的狀態(tài)下，將玻璃微粒堆疊體1從連結部件41上拆下。)熱屏蔽夾具50的尺寸由燒結爐40以及玻璃微粒堆疊體1確定。例如，如果下部夾具22的位置HO距離初始母棒3的上端300mm，則熱屏蔽夾具50的高度Hl為大約400mm左右。除此之外的尺寸與第1實施方式相同，因此省略說明。如上所述，根據(jù)第2實施方式的玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的燒結爐，將具有可進行位置調整的下部夾具22的熱屏蔽夾具50固定在連結部件41上，將下部夾具22配置在玻璃微粒堆疊體1上部的錐狀堆疊部2的上部附近。由此，可以進行熱屏蔽， 以不會朝向下部夾具22的上方側使來自加熱器12的熱量向母棒部8傳導，因此可以可靠地防止母棒部8的拉伸。另外，在下部夾具22的下方側，可以使玻璃微粒堆疊體1的上部靠近加熱區(qū)域，因此可以減小玻璃微粒堆疊體1的上端部的未燒結部的區(qū)域。另外，下部夾具22可以在玻璃微粒堆疊體1的長度方向上進行位置調整，因此，不必與玻璃微粒堆疊體 1接觸，可以針對每個玻璃微粒堆疊體1，向最佳的位置進行下部夾具22的位置調整。另外，本發(fā)明并不被上述的各實施方式所限定，可以適當?shù)刈杂蛇M行變形、改良等。除此之外，對于上述實施方式中的各構成要素的材質、形狀、尺寸、數(shù)值、方式、數(shù)量、配置部位等，只要可以實現(xiàn)本發(fā)明，則可以是任意的，不進行限定。例如，在上述實施方式中， 針對燒結工序進行了說明，但對于拉絲工序中的拉絲爐也適用。另外，熱屏蔽夾具的安裝位置，除了初始母棒和連結部件以外，也可以是燒結爐的爐心管或蓋。由于熱屏蔽夾具不會與玻璃微粒堆疊體本身接觸，因此可以可靠地防止將玻璃微粒堆疊體損傷。實施例在內徑DO為210mm的燒結爐中，以一個月為期進行外徑為180mm的玻璃微粒堆疊體的燒結(燒結溫度1600°C )。在實施例中，在安裝有熱屏蔽夾具(直接固定在初始母棒上的碳制型熱屏蔽夾具(本發(fā)明的第1實施方式)，外徑Dl為200mm，高度Hl為220mm，下部夾具的位置HO為距離初始母棒的上端320mm，下部夾具的外徑D2為200mm，內徑D3 :55mm) 的狀態(tài)下進行燒結。在對比例中，在未安裝熱屏蔽夾具的狀態(tài)下進行燒結。針對實施例和對比例，對在燒結、拉絲以及火焰拋光時發(fā)生不良情況(母材掉落、母材上端偏心、光纖斷線、 母材裂紋)的頻度進行合計。在表中示出結果。表
權利要求
1.一種玻璃母材的燒結爐，其特征在于，包含爐心管，其對在初始母棒上堆疊玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆疊體進行收容； 連結部件，其將所述玻璃微粒堆疊體吊掛在所述爐心管中；加熱爐，其將所述爐心管的至少一部分包圍，對所述玻璃微粒堆疊體進行加熱燒結；以及熱屏蔽夾具，其配置在所述爐心管中的所述玻璃微粒堆疊體上部的錐狀堆疊部的上部附近，所述熱屏蔽夾具可以在所述玻璃微粒堆疊體的長度方向上相對于所述玻璃微粒堆疊體進行位置調整。
2.根據(jù)權利要求1所述的玻璃母材的燒結爐，其特征在于，所述熱屏蔽夾具固定在所述爐心管、所述連結部件或者所述初始母棒上。
3.根據(jù)權利要求1所述的玻璃母材的燒結爐，其特征在于，所述熱屏蔽夾具包含上部夾具、熱屏蔽板、以及將所述上部夾具和所述熱屏蔽板連結的懸吊螺栓，所述上部夾具固定在所述連結部件或者所述初始母棒上，所述上部夾具和所述熱屏蔽板的間隔可以調整。
4.一種玻璃母材的制造方法，在該方法中，利用來自加熱區(qū)域的熱量，對在初始母棒上堆疊玻璃微粒而形成的玻璃微粒堆疊體進行加熱燒結，其特征在于，在所述玻璃微粒堆疊體上部的錐狀堆疊部的上部附近，配置可以在所述玻璃微粒堆疊體的長度方向上相對于所述玻璃微粒堆疊體進行位置調整的熱屏蔽夾具，在將從所述加熱區(qū)域以及所述玻璃母材向所述初始母棒傳導的熱量屏蔽的同時，對所述玻璃微粒堆疊體進行燒結。
全文摘要
本發(fā)明提供一種玻璃母材的制造方法以及制造玻璃母材的燒結爐，其可以消除未燒結部，并且防止對母棒過度加熱，從而避免拉伸。根據(jù)制造玻璃母材的燒結爐，將具有可進行位置調整的下部夾具的熱屏蔽夾具直接固定在初始母棒上，將下部夾具配置在玻璃微粒堆疊體上部的錐狀部附近。由此，可以以不使來自加熱器的熱量向初始母棒傳導的方式進行熱屏蔽，因此可以可靠地防止初始母棒的拉伸。另外，可以使玻璃微粒堆疊體的上部靠近加熱器，因此可以減小玻璃微粒堆疊體的上端部的未燒結部的區(qū)域。另外，由于下部夾具可以在玻璃微粒堆疊體的長度方向上進行位置調整，因此不必與玻璃微粒堆疊體接觸，可以針對每個玻璃微粒堆疊體進行熱屏蔽板的位置調整。
文檔編號C03B37/012GK102531376SQ20111027697
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權日2010年9月16日
發(fā)明者八木干太, 楠浩二, 鈴木智哉 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社