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JP2004142988A - Method and apparatus for heating glass body - Google Patents

Method and apparatus for heating glass body Download PDF

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Publication number
JP2004142988A
JP2004142988A JP2002309177A JP2002309177A JP2004142988A JP 2004142988 A JP2004142988 A JP 2004142988A JP 2002309177 A JP2002309177 A JP 2002309177A JP 2002309177 A JP2002309177 A JP 2002309177A JP 2004142988 A JP2004142988 A JP 2004142988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass body
heating
furnace tube
insertion portion
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002309177A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taku Yamazaki
山▲崎▼ 卓
Tomomi Moriya
守屋 知巳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2002309177A priority Critical patent/JP2004142988A/en
Publication of JP2004142988A publication Critical patent/JP2004142988A/en
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/029Furnaces therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high quality glass article by preventing intrusion of outside air when a glass body is inserted into a vertical core tube. <P>SOLUTION: In the method for heating the glass body, a seal gas is blown into an insert space 10 from a spit hole 11 away from an opening part 9 positioned at the upper end of a upper cylinder 8 downward by a distance L equal to or above the inside diameter D of the core tube 2 when the glass body 30 is inserted from the upper side of the upper cylinder 8 (insert part) positioned in the upper side of the vertical core tube 2 toward the inside of the core tube 2, so that the glass body 30 inserted into a heating space 5 is heated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス体の加熱方法及び加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガラス体を延伸したり、線引きして光ファイバを製造したりする際には、一般に筒状の炉心管を備えた加熱装置によってガラス体を加熱して、軟化させる。
ガラス体を加熱する際には、加熱したガラス体に品質を低下させるような不純物が混入したりあるいは付着したりすることを防ぐために、炉心管の内側を清浄な雰囲気に維持することが望まれている。また、カーボンにより形成された炉心管を使用する場合は、酸素が存在する雰囲気中で加熱を行うと、炉心管が徐々に酸化して劣化してしまう。炉心管が劣化した場合には、炉心管の内表面から塵埃が発生して、炉心管の内側の雰囲気を汚染してしまうため、炉心管の内側に酸素を侵入させないための種々の対策が行われている。
【0003】
線引きする際の対策としては、図5に示すように、縦型の炉心管50の上端部に連結して配置された内筒管51のガス吹込み口52から、内筒管51及び炉心管50の内部にヘリウム、窒素等の不活性ガスを流し込む方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、この方法では、内筒管51の上部を、ガラス体である光ファイバ母材53を支持するダミー棒54が貫通して移動し得る孔を設けた上蓋55によって蓋をすることで、内部の不活性ガスが流出することを防いでいる。
なお、光ファイバ母材53の線引きは、炉心管50の外部からヒータ56で光ファイバ母材53の下端付近を加熱して軟化させ、光ファイバ母材53の下端から光ファイバ57を引き出すようにして行われる。
【0004】
また、延伸する際の対策としては、図6に示すように、ダミー棒60が貫通したフランジ61を有する蛇腹状円筒62を縦型の炉心管63の上方に設け、延伸加工中に、ガラス体である光ファイバ母材64の下降と同期させてフランジ61を下降させる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この方法では、フランジ61とダミー棒60との相対的な位置を変えることなく、貫通したダミー棒60とフランジ61との間のクリアランスを保って気密性を維持している。
なお、光ファイバ母材64の延伸は、炉心管63の周囲のヒータ65により光ファイバ母材64を加熱し、上部チャック66と下部チャック67の移動速度を制御して光ファイバ母材64に張力を与えることにより行われる。
【0005】
【特許文献1】
特許第2965031号公報(第3頁、図1)
【特許文献2】
特開平6−256034号公報(第3頁、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような縦型の炉心管を用いてガラス体を加熱するにあたって、ガラス体を炉心管に挿入する際には、炉心管の上方を開口する必要がある。その際には炉心管の内側の気密性が失われやすい。
【0007】
本発明の目的は、縦型の炉心管にガラス体を挿入するときに、外気の侵入を確実に防止することにより、高品質のガラス物品を得ることのできるガラス体の加熱方法及び加熱装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るガラス体の加熱方法は、縦型の炉心管の上方に位置した挿入部の上方から、炉心管の内側に向けてガラス体を挿入する際に、挿入部の上端に位置する開口部から炉心管の内径以上の距離が離れた下方の位置から、挿入部の内側に向けてシールガスを吹き出して炉心管の内側にガラス体を挿入し、炉心管内でガラス体を加熱することを特徴としている。
なお、シールガスとしては、アルゴン(Ar)、窒素(N)、ヘリウム(He)等の不活性ガスを用いると良い。
【0009】
また、上記のガラス体の加熱方法において、前記開口部からシールガスを吹き出す位置までの距離を、炉心管の内径の2倍以上にすることが好ましい。
【0010】
また、上記のガラス体の加熱方法において、挿入部の上下方向の長さを伸縮可能として、ガラス体を挿入部の上方から挿入する際に、前記開口部からシールガスを吹き出す位置までの距離を炉心管の内径以上にすることが好ましい。
【0011】
また、上記目的を達成するための本発明に係るガラス体の加熱装置は、縦型の炉心管と、炉心管の上方に位置した挿入部とを備え、挿入部の上端に位置する開口部から炉心管の内径以上の距離が離れた下方の位置に、挿入部の内側に向けてシールガスを吹き出すことが可能な吹き出し口が設けられていることを特徴としている。
【0012】
また、上記のガラス体の加熱装置において、挿入部は、上下方向の長さを伸縮させ得るように構成されていることが好ましい。例えば、挿入部が蛇腹状に形成されていることが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラス体の加熱方法及び加熱装置の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。
(第1実施形態)
この第1実施形態は、縦型の炉心管に上方からガラス体を挿入するときに、挿入を行う開口部から炉心管の内径以上の距離が離れた下方の位置からシールガスを吹き出して、外気の侵入を効果的に防ぎ、挿入したガラス体を加熱することを特徴としている。
【0014】
図1に、本実施形態において用いるガラス体の加熱装置の概要図を示す。
図1に示すように、ガラス体の加熱装置1は、縦型に配置された筒状の炉心管2と、この炉心管2を発熱させるためのヒータ3を備えている。ヒータ3の周囲は断熱材4にて覆われている。炉心管2の材質はカーボンであり、ヒータ3は2000℃程度まで発熱させることができる。炉心管2の内側の加熱空間5にガラス体30を挿入すると、ガラス体30を所望の温度に加熱することができる。
【0015】
炉心管2の下方には、加熱空間5と連続した下部空間13を形成している下筒6が設けられている。さらに、この下筒の下端には、着脱可能な下蓋7が装着されている。
【0016】
炉心管2の上方には、加熱空間5と連続した挿入空間10を形成している上筒8が設けられている。この上筒8は、上端の開口部9から炉心管2の加熱空間5に向けて、ガラス体30を挿入する際の挿入部である。なお、上筒8の上端には、開口部9を開閉するための上蓋14を装着することができる。
また、上筒8には、複数の吹き出し口11が円周方向に1列に配列されて形成されている。さらに、上筒8の周囲には、吹き出し口11に連通するように形成されたガス導入部12が設けられている。このガス導入部12は、シールガスを供給するガスコントロールパネル(図示せず)等に接続されており、ガスコントロールパネルから供給されたシールガスを、吹き出し口11を通して、挿入空間10に向けて吹き出すことができるように構成されている。
なお、吹き出し口11は、上筒8の円周方向においてシールガスをほぼ均等に吹き出すように設けられていることが望ましい。吹き出し口11は1列以上に配列されて設けられていても良く、円周方向に連続するスリット状に形成されていても良い。
【0017】
さらに、吹き出し口11は、上筒8の開口部9からの距離Lが、炉心管2の内径Dと比較して、等しいかまたはそれ以上の距離となる位置に設けられている。好ましくは、距離Lが内径Dに対して2倍以上であると良い。また、上筒8の内径が炉心管2の内径Dと同等であることが好ましい。なお、上筒8の材質は、カーボンや金属、セラミックス等が使用可能である。
以上述べたように、本実施形態のガラス体の加熱装置1は、シールガスを吹き出す吹き出し口11が、開口部9から充分な距離を隔てて設けられているので、開口部9から下方に向かって外気が侵入してくることがあっても、シールガスによって外気が加熱空間5まで侵入することを効果的に防ぐことができる。
【0018】
次に、上述したガラス体の加熱装置1を用いたガラス体の加熱方法について説明する。
まず、下筒6に下蓋7を装着し、上筒8に上蓋14を装着した状態で、縦型の炉心管2をヒータ3により加熱する。そして、加熱空間5の温度を、ガラス体30を加熱する温度まで上昇させる。その際、パージガスを吹き出し口11から挿入空間10と加熱空間5と下部空間13とに流しておく。なお、パージガスは、炉心管を加熱する前や、あるいは加熱すると同時に流し始めても良い。
【0019】
炉心管2の加熱と、パージガスの吹き出しとをそれぞれ継続して行って、加熱空間5の温度が所望の値となったら、吹き出し口11からシールガスを吹き出し、上蓋14を外して、ガラス体30を開口部9の上方から挿入空間10に向けて下降させていく。また、パージガスが各空間10,5,13に充満するまでの間、開口部9に上蓋14を装着していても良い。
なお、シールガス及びパージガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム等の塵埃を除去した不活性ガスを用いる。パージガスとシールガスは、同じガスを用いることができる。また、パージガスの流量は、シールガスの流量よりも少なくて良い。
【0020】
挿入空間10は、上部になるほど加熱空間5に比べて温度が低くなっている。この温度差により、吹き出し口11から吹き出されたシールガスは挿入空間10を上昇する上昇気流となり、かつ、開口しているのは開口部9のみであるため、開口部9から外部へ流出していく。この状態で、ガラス体30を開口部9から挿入空間10に挿入する。
そのとき、仮にガラス体30とシールガスの上昇気流とが干渉して、開口部9から外気が侵入したとしても、上昇気流の発生源である吹き出し口11は、開口部9から炉心管2の内径D以上の距離Lが離れた下方の位置にあるため、巻き込まれて挿入空間10に侵入した外気が加熱空間5まで達することは防がれる。
【0021】
したがって、開口部9を開口した状態でガラス体30を加熱空間5まで挿入しても、少なくとも加熱空間5と下部空間13の中に外気に含まれる酸素や塵埃が侵入してくることを防止することができる。
また、吹き出し口11は、上筒8の円周方向においてパージガスやシールガスをほぼ均等に吹き出すことができるため、上昇気流の偏りが起こりにくく、外気を巻き込みにくい。
また、パージガスの吹き出し量を適宜調節して、各空間10,5,13を陽圧にしておくことにより、さらに効果的に外気の侵入を防止することができる。
【0022】
このように、加熱空間5をパージガスの雰囲気に維持したまま、ガラス体30を加熱して、高品質のガラス物品を得ることができる。
なお、本実施形態において、ガラス体30は、光ファイバ用のガラス母材であり、加熱することによって延伸加工や線引き等を行うことができる。
【0023】
(第2実施形態)
次に、本発明に係るガラス体の加熱方法及び加熱装置の第2実施形態について説明する。
この第2実施形態は、上述した第1実施形態の特徴に加えて、挿入部の上下方向の長さを伸縮可能として、縦型の炉心管に上方からガラス体を挿入する際に、開口部からシールガスを吹き出す位置までの距離を炉心管の内径以上に設定することを特徴としている。
【0024】
図2に、本実施形態において用いるガラス体の加熱装置の概要図を示す。なお、上述した第1実施形態と同様の部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
図2に示すように、ガラス体の加熱装置20は、上述した第1実施形態における挿入部(上筒8)の構成が異なっており、他の部位は第1実施形態と同様の構成である。
【0025】
本実施形態における挿入部21は、上筒8aと、上筒8aの上端に接続された蛇腹状円筒22とを備えている。上筒8aには、上述した吹き出し口11が設けられており、さらにその周囲には、吹き出し口11に連通するように形成されたガス導入部12が設けられている。
【0026】
蛇腹状円筒22は、上端がワイヤ(図示せず)等に吊るされており、このワイヤの巻き取りにより上下方向の長さを伸縮させることが可能である。すなわち、蛇腹状円筒22を伸縮させることによって、上端の開口部9から吹き出し口11までの距離Lを変動させることが可能である。
また、蛇腹状円筒22の材質は、柔軟性と気密性、さらには耐熱性を考慮して選定することが好ましい。例えば、アルミコーティングを施したカーボン繊維と、シリコーン樹脂とを張り合わせた複合材料を用いることができる。
【0027】
上述したガラス体の加熱装置20を用いたガラス体30の加熱方法について説明する。
まず、ガラス体30を炉心管2の加熱空間5に挿入する前に、蛇腹状円筒22の長さを調節して、開口部9から吹き出し口11までの距離Lを、炉心管2の内径D以上となるように設定する。
その後、上述した第1実施形態と同様にして、炉心管2の加熱とシールガスの吹き出しとを行い、ガラス体30を加熱空間5に挿入する。そして、加熱空間5をパージガスの雰囲気に維持したまま、ガラス体30を加熱して、所望のガラス物品を得ることができる。
【0028】
また、図3に示すように、ガラス体30を加熱する際には、ガラス体30の上端に接続されたダミー棒32を上部チャック33により把持して、上部チャック33を徐々に下降させていく。これにより、ガラス体30は下端側から上端側に至るまで徐々に加熱される。
例えば、図3に示すように、ガラス体30を加熱して線引きを行う場合には、上部チャック33の下降速度と、ガラス体30から線引きされる光ファイバ31の線引き張力とを適宜制御して、所望の径の光ファイバ31を製造する。また、開口部9における気密性を確保するために、開口部9には、ダミー棒32とのクリアランスが微小となるような孔が形成された上蓋23が装着される。
【0029】
線引きが進行するにつれて、上部チャック33は徐々に下降していくが、この上部チャック33の下降に合わせて蛇腹状円筒22の長さを縮めていくことにより、ダミー棒32と上蓋23との相対的位置が一定に保たれて気密性を維持しやすくなる。また、第1実施形態に比べて、線引き終了時に要求される、上部チャック33とガラス体30の上端との距離を短くすることができるので、短いダミー棒32を用いることができる。
なお、ガラス体30を延伸する際にも同様の効果を得ることができる。
【0030】
また、本実施形態においては、挿入部の長さを伸縮可能とする構成として、蛇腹状の挿入部を用いたが、他の構成によって挿入部の長さを伸縮させても良い。例えば、径の異なる複数の筒を組み合わせることで、いわゆるスライドパイプ型の挿入部を用いて、スライドするパイプ間を磁性流体でシールしても良い。
【0031】
また、本発明において用いるガラス体として、高い品質が要求される光ファイバ用のガラス母材等を好適に使用することができる。
【0032】
ところで、本発明とは別の方法として、ガラス体を挿入する開口部で、ガラス体に向かってシールガスを吹き付けることで外気の侵入を防ぐという方法も考えられる。
【0033】
しかしながら、炉心管の内側は外気に比べて高温に加熱されているために、炉心管の上方が開口していると、開口部の下方から上方に向かう上昇気流が発生してしまう。そのため、上昇気流によってシールガスが上方へ流されやすくなるとともに、ガラス体との干渉によって開口部の付近で対流が発生し、炉心管の内側に外気を巻き込んでしまい、シール効果が充分に得られないことがある。その場合、挿入したガラス体を加熱して所望のガラス物品を得る際に、ガラス物品の品質を低下させてしまうおそれがある。
また、炉心管内の温度を下げてガラス体を挿入することもできるが、その際の降温や、加熱の際の昇温には時間がかかり、効率的ではない。
【0034】
(実施例)
次に、本発明に係るガラス体の加熱方法及び加熱装置の実施例について説明する。
上述した第2実施形態において説明したガラス体の加熱装置20(図2参照)を用いて、炉心管2の内径Dに対する、開口部9と吹き出し口11との距離Lの比L/Dが4となるようにした。そして、L/D=0.5〜3.0の位置における空間中心での酸素濃度(%)を測定した。
なお、シールガスは窒素(N)を用い、吹き出し量は50リットル/分とした。
その測定結果を、次の表1及び図4に示す。
【0035】
【表1】

Figure 2004142988
【0036】
表1及び図4から判るように、距離Lが内径Dと等しい場合(L/D=1.0)を境として、酸素濃度とL/Dの関係は急激に変化した。L/D<1.0ではL/Dの値が大きくなればなるほど酸素濃度は急激に低下し、L/D≧1.0ではL/Dが増加しても酸素濃度はあまり低下せず、L/D≧2では酸素濃度はほぼ一定となった。
すなわち、L/D=1.0の点は、L/Dと酸素濃度との関係において臨界的意義を有する点であることが判った。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガラス体の加熱方法及び加熱装置によれば、縦型の炉心管にガラス体を挿入するときに、外気の侵入を確実に防止することにより、高品質のガラス物品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガラス体の加熱方法を実施するための加熱装置を示す概要図である。
【図2】図1に示した加熱装置の第2実施形態を示す概要図である。
【図3】図2に示した加熱装置を用いた線引きの状態を示す概要図である。
【図4】本発明に係る実施例の測定結果を示すグラフである。
【図5】従来の加熱装置を用いた線引きの状態を示す概要図である。
【図6】従来の加熱装置を用いた延伸の状態を示す概要図である。
【符号の説明】
1 ガラス体の加熱装置(第1実施形態)
2 炉心管
3 ヒータ
4 断熱材
5 加熱空間
6 下筒
7 下蓋
8 上筒(挿入部)
9 開口部
10 挿入空間
11 吹き出し口
12 ガス導入部
13 下部空間
14 上蓋
20 ガラス体の加熱装置(第2実施形態)
21 挿入部
22 蛇腹状円筒
30 ガラス体
D 炉心管の内径
L 開口部と吹き出し口との距離[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for heating a glass body.
[0002]
[Prior art]
When a glass body is drawn or drawn to produce an optical fiber, the glass body is generally heated and softened by a heating device having a tubular core tube.
When heating the glass body, it is desirable to maintain the inside of the furnace tube in a clean atmosphere in order to prevent impurities that deteriorate the quality from being mixed in or attached to the heated glass body. ing. When a furnace tube made of carbon is used, if heating is performed in an atmosphere containing oxygen, the furnace tube is gradually oxidized and deteriorated. If the core tube deteriorates, dust is generated from the inner surface of the core tube and contaminates the atmosphere inside the core tube, and various measures are taken to prevent oxygen from entering the inside of the core tube. Has been done.
[0003]
As a countermeasure at the time of drawing, as shown in FIG. 5, as shown in FIG. 5, the inner tube 51 and the core tube 51 are connected from the gas inlet 52 of the inner tube 51 connected to the upper end of the vertical tube 50. A method has been proposed in which an inert gas such as helium, nitrogen, or the like is poured into the inside of 50 (for example, see Patent Document 1). In addition, in this method, the upper portion of the inner tube 51 is covered with an upper cover 55 having a hole through which a dummy rod 54 for supporting an optical fiber preform 53 as a glass body can move. To prevent the flow of inert gas.
The optical fiber preform 53 is drawn by heating the vicinity of the lower end of the optical fiber preform 53 with a heater 56 from the outside of the furnace tube 50 to soften the optical fiber preform 53, and pulling out the optical fiber 57 from the lower end of the optical fiber preform 53. Done.
[0004]
As a countermeasure for stretching, as shown in FIG. 6, a bellows-shaped cylinder 62 having a flange 61 through which a dummy rod 60 penetrates is provided above a vertical core tube 63, and during stretching, a glass body is formed. A method of lowering the flange 61 in synchronization with the lowering of the optical fiber preform 64 has been proposed (for example, see Patent Document 2). In this method, the airtightness is maintained by maintaining the clearance between the penetrating dummy bar 60 and the flange 61 without changing the relative position between the flange 61 and the dummy bar 60.
The optical fiber preform 64 is stretched by heating the optical fiber preform 64 by the heater 65 around the furnace tube 63 and controlling the moving speeds of the upper chuck 66 and the lower chuck 67 to tension the optical fiber preform 64. This is done by giving
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2965031 (page 3, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-6-256034 (page 3, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when heating the glass body using the vertical furnace tube as described above, it is necessary to open the upper part of the furnace tube when inserting the glass body into the furnace tube. At that time, the airtightness inside the furnace tube is easily lost.
[0007]
An object of the present invention is to provide a method and apparatus for heating a glass body capable of obtaining a high-quality glass article by reliably preventing outside air from entering when inserting the glass body into a vertical furnace tube. To provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the method for heating a glass body according to the present invention is characterized in that when the glass body is inserted toward the inside of the furnace tube from above the insertion portion located above the vertical furnace tube, From the opening located at the upper end of the part, a seal gas is blown out toward the inside of the insertion part from a position below the inner diameter of the furnace tube, away from the inner diameter of the furnace tube, and the glass body is inserted inside the furnace tube. It is characterized by heating a glass body.
Note that an inert gas such as argon (Ar), nitrogen (N), or helium (He) is preferably used as the seal gas.
[0009]
In the above method for heating a glass body, it is preferable that the distance from the opening to the position from which the seal gas is blown out is at least twice the inner diameter of the furnace tube.
[0010]
Further, in the method for heating the glass body, the length of the insertion portion in the vertical direction can be expanded and contracted, and when the glass body is inserted from above the insertion portion, the distance to the position where the sealing gas is blown out from the opening is reduced. It is preferable that the diameter be equal to or larger than the inner diameter of the core tube.
[0011]
Further, the apparatus for heating a glass body according to the present invention for achieving the above object includes a vertical furnace tube, and an insertion portion located above the furnace tube, from an opening located at an upper end of the insertion portion. A blowout port capable of blowing out a seal gas toward the inside of the insertion portion is provided at a position below and at a distance greater than the inner diameter of the furnace tube.
[0012]
Further, in the above-described heating device for a glass body, it is preferable that the insertion portion is configured to be able to expand and contract the length in the vertical direction. For example, it is desirable that the insertion portion is formed in a bellows shape.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a heating method and a heating device for a glass body according to the present invention will be described with reference to FIGS.
(1st Embodiment)
In the first embodiment, when a glass body is inserted into a vertical furnace tube from above, a sealing gas is blown out from a position below the inner diameter of the furnace tube from an opening where the glass body is inserted, and the outside air is blown out. It is characterized by effectively preventing intrusion of heat and heating the inserted glass body.
[0014]
FIG. 1 shows a schematic view of a heating device for a glass body used in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, a heating device 1 for a glass body includes a tubular core tube 2 arranged in a vertical shape, and a heater 3 for generating heat in the core tube 2. The periphery of the heater 3 is covered with a heat insulating material 4. The material of the furnace tube 2 is carbon, and the heater 3 can generate heat up to about 2000 ° C. When the glass body 30 is inserted into the heating space 5 inside the furnace tube 2, the glass body 30 can be heated to a desired temperature.
[0015]
Below the furnace tube 2, a lower cylinder 6 forming a lower space 13 continuous with the heating space 5 is provided. Further, a detachable lower lid 7 is attached to a lower end of the lower cylinder.
[0016]
Above the furnace tube 2, an upper tube 8 forming an insertion space 10 continuous with the heating space 5 is provided. The upper tube 8 is an insertion portion for inserting the glass body 30 from the opening 9 at the upper end toward the heating space 5 of the furnace tube 2. An upper lid 14 for opening and closing the opening 9 can be attached to the upper end of the upper cylinder 8.
A plurality of outlets 11 are formed in the upper cylinder 8 so as to be arranged in a row in the circumferential direction. Further, around the upper cylinder 8, there is provided a gas introduction part 12 formed so as to communicate with the outlet 11. The gas introduction unit 12 is connected to a gas control panel (not shown) that supplies a seal gas, and blows out the seal gas supplied from the gas control panel through the outlet 11 toward the insertion space 10. It is configured to be able to.
In addition, it is desirable that the outlet 11 is provided so as to almost uniformly discharge the seal gas in the circumferential direction of the upper cylinder 8. The outlets 11 may be arranged in one or more rows, or may be formed in a slit shape continuous in the circumferential direction.
[0017]
Further, the outlet 11 is provided at a position where the distance L from the opening 9 of the upper tube 8 is equal to or longer than the inner diameter D of the core tube 2. Preferably, the distance L is at least twice the inner diameter D. Further, it is preferable that the inner diameter of the upper tube 8 is equal to the inner diameter D of the furnace tube 2. In addition, as a material of the upper cylinder 8, carbon, metal, ceramics, or the like can be used.
As described above, in the glass body heating apparatus 1 according to the present embodiment, the outlet 11 for blowing the seal gas is provided at a sufficient distance from the opening 9, and thus faces downward from the opening 9. Even if outside air may enter, the seal gas can effectively prevent outside air from entering the heating space 5.
[0018]
Next, a method of heating a glass body using the above-described glass body heating device 1 will be described.
First, the vertical furnace core tube 2 is heated by the heater 3 with the lower lid 7 attached to the lower cylinder 6 and the upper lid 14 attached to the upper cylinder 8. Then, the temperature of the heating space 5 is raised to a temperature at which the glass body 30 is heated. At that time, the purge gas is flown from the outlet 11 into the insertion space 10, the heating space 5, and the lower space 13. The purge gas may be started to flow before heating the furnace tube or simultaneously with the heating.
[0019]
The heating of the furnace tube 2 and the blowing of the purge gas are continuously performed, and when the temperature of the heating space 5 reaches a desired value, the sealing gas is blown out from the blowing port 11, the upper lid 14 is removed, and the glass body 30 is removed. Is lowered from above the opening 9 toward the insertion space 10. Further, the upper lid 14 may be attached to the opening 9 until the space 10, 5, 13 is filled with the purge gas.
Note that an inert gas from which dust such as argon, nitrogen, and helium is removed is used as the seal gas and the purge gas. The same gas can be used as the purge gas and the seal gas. Further, the flow rate of the purge gas may be smaller than the flow rate of the seal gas.
[0020]
The temperature of the insertion space 10 is lower in the upper part than in the heating space 5. Due to this temperature difference, the seal gas blown out from the blowout port 11 becomes an ascending airflow that rises in the insertion space 10, and flows out from the opening 9 to the outside because only the opening 9 is open. Go. In this state, the glass body 30 is inserted into the insertion space 10 from the opening 9.
At that time, even if the glass body 30 and the rising airflow of the sealing gas interfere with each other and outside air enters through the opening 9, the outlet 11, which is a source of the rising airflow, passes from the opening 9 to the furnace tube 2. Since the distance L equal to or larger than the inner diameter D is at the lower position, it is possible to prevent outside air that has been caught and entered the insertion space 10 from reaching the heating space 5.
[0021]
Therefore, even if the glass body 30 is inserted into the heating space 5 with the opening 9 opened, it is possible to prevent oxygen and dust contained in the outside air from entering at least into the heating space 5 and the lower space 13. be able to.
Further, since the blowout port 11 can blow out the purge gas and the seal gas almost uniformly in the circumferential direction of the upper cylinder 8, the upward airflow is less likely to be biased and the outside air is hardly entrained.
In addition, by appropriately adjusting the amount of purge gas to be blown out and keeping each of the spaces 10, 5, 13 at a positive pressure, the invasion of outside air can be more effectively prevented.
[0022]
As described above, the glass body 30 is heated while the heating space 5 is maintained in the atmosphere of the purge gas, and a high-quality glass article can be obtained.
In the present embodiment, the glass body 30 is a glass base material for an optical fiber, and can be subjected to stretching, drawing, and the like by heating.
[0023]
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment of the method and apparatus for heating a glass body according to the present invention will be described.
In the second embodiment, in addition to the features of the above-described first embodiment, the length of the insertion portion in the vertical direction can be expanded and contracted, and when the glass body is inserted into the vertical furnace tube from above, the opening portion is formed. It is characterized in that the distance from the seal gas to the position where the seal gas is blown out is set to be equal to or larger than the inner diameter of the core tube.
[0024]
FIG. 2 shows a schematic diagram of a heating device for a glass body used in the present embodiment. The same parts as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
As shown in FIG. 2, the heating device 20 for a glass body is different from the first embodiment in the configuration of the insertion portion (upper tube 8) in the above-described first embodiment, and the other portions are the same in configuration as the first embodiment. .
[0025]
The insertion portion 21 in the present embodiment includes an upper cylinder 8a and a bellows-shaped cylinder 22 connected to an upper end of the upper cylinder 8a. The above-described outlet 11 is provided in the upper cylinder 8a, and a gas introduction part 12 formed so as to communicate with the outlet 11 is provided therearound.
[0026]
The bellows-shaped cylinder 22 has an upper end suspended from a wire (not shown) or the like, and the length of the bellows-shaped cylinder 22 in the vertical direction can be expanded or contracted by winding the wire. That is, by expanding and contracting the bellows-shaped cylinder 22, the distance L from the opening 9 at the upper end to the outlet 11 can be changed.
The material of the bellows-shaped cylinder 22 is preferably selected in consideration of flexibility, airtightness, and heat resistance. For example, a composite material in which carbon fibers coated with aluminum and a silicone resin are bonded together can be used.
[0027]
A method of heating the glass body 30 using the above-described glass body heating device 20 will be described.
First, before inserting the glass body 30 into the heating space 5 of the furnace tube 2, the length of the bellows-shaped cylinder 22 is adjusted so that the distance L from the opening 9 to the outlet 11 is changed to the inner diameter D of the furnace tube 2. Set so as to be as described above.
Thereafter, in the same manner as in the first embodiment described above, heating of the furnace tube 2 and blowing of the sealing gas are performed, and the glass body 30 is inserted into the heating space 5. Then, while maintaining the heating space 5 in the atmosphere of the purge gas, the glass body 30 is heated to obtain a desired glass article.
[0028]
As shown in FIG. 3, when heating the glass body 30, the dummy bar 32 connected to the upper end of the glass body 30 is gripped by the upper chuck 33 and the upper chuck 33 is gradually lowered. . Thereby, the glass body 30 is gradually heated from the lower end side to the upper end side.
For example, as shown in FIG. 3, when the glass body 30 is drawn by heating, the descent speed of the upper chuck 33 and the drawing tension of the optical fiber 31 drawn from the glass body 30 are appropriately controlled. The optical fiber 31 having a desired diameter is manufactured. In order to ensure airtightness in the opening 9, the opening 9 is provided with an upper lid 23 having a hole formed such that the clearance with the dummy bar 32 is minute.
[0029]
As the drawing progresses, the upper chuck 33 gradually descends. By reducing the length of the bellows-shaped cylinder 22 in accordance with the lowering of the upper chuck 33, the relative position between the dummy rod 32 and the upper lid 23 is reduced. The target position is kept constant and airtightness can be easily maintained. Further, the distance between the upper chuck 33 and the upper end of the glass body 30 required at the end of drawing can be shortened as compared with the first embodiment, so that a short dummy rod 32 can be used.
The same effect can be obtained when the glass body 30 is stretched.
[0030]
Further, in the present embodiment, a bellows-shaped insertion portion is used as a configuration that allows the length of the insertion portion to be extendable, but the length of the insertion portion may be extended or reduced by another configuration. For example, by combining a plurality of cylinders having different diameters, the sliding pipes may be sealed with a magnetic fluid using a so-called slide pipe type insertion portion.
[0031]
Further, as the glass body used in the present invention, a glass base material for an optical fiber, which requires high quality, can be suitably used.
[0032]
By the way, as another method different from the present invention, a method of preventing the invasion of outside air by blowing a sealing gas toward the glass body at the opening into which the glass body is inserted may be considered.
[0033]
However, since the inside of the furnace tube is heated to a higher temperature than the outside air, if the upper portion of the furnace tube is open, an upward airflow from below the opening to the upper side is generated. As a result, the upward flow of the sealing gas facilitates the upward flow of the sealing gas, and convection occurs near the opening due to interference with the glass body. There may not be. In that case, when the inserted glass body is heated to obtain a desired glass article, the quality of the glass article may be deteriorated.
In addition, it is possible to insert the glass body by lowering the temperature in the furnace tube, but it takes time to lower the temperature at that time and raise the temperature at the time of heating, which is not efficient.
[0034]
(Example)
Next, examples of the method and apparatus for heating a glass body according to the present invention will be described.
Using the glass body heating device 20 (see FIG. 2) described in the second embodiment, the ratio L / D of the distance L between the opening 9 and the outlet 11 to the inner diameter D of the furnace tube 2 is 4 It was made to become. Then, the oxygen concentration (%) at the center of the space at the position of L / D = 0.5 to 3.0 was measured.
Note that nitrogen (N 2 ) was used as the seal gas, and the blowing amount was 50 liter / min.
The measurement results are shown in the following Table 1 and FIG.
[0035]
[Table 1]
Figure 2004142988
[0036]
As can be seen from Table 1 and FIG. 4, the relationship between the oxygen concentration and L / D sharply changed when the distance L was equal to the inner diameter D (L / D = 1.0). When L / D <1.0, the oxygen concentration sharply decreases as the value of L / D increases, and when L / D ≧ 1.0, the oxygen concentration does not decrease so much even if L / D increases, When L / D ≧ 2, the oxygen concentration was almost constant.
That is, it turned out that the point of L / D = 1.0 has a critical significance in the relationship between L / D and oxygen concentration.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the glass body heating method and the heating apparatus of the present invention, when the glass body is inserted into the vertical furnace tube, the invasion of outside air is reliably prevented, so that high-quality glass can be obtained. Articles can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a heating device for carrying out a method for heating a glass body according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the heating device shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing a state of drawing using the heating device shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a graph showing measurement results of an example according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state of drawing using a conventional heating device.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state of stretching using a conventional heating device.
[Explanation of symbols]
1 Heating device for glass body (first embodiment)
2 Furnace tube 3 Heater 4 Insulation material 5 Heating space 6 Lower cylinder 7 Lower lid 8 Upper cylinder (insertion part)
Reference Signs List 9 opening 10 insertion space 11 outlet 12 gas inlet 13 lower space 14 upper lid 20 glass body heating device (second embodiment)
21 Insertion part 22 Bellows-like cylinder 30 Glass body D Inner diameter L of furnace tube Distance between opening and outlet

Claims (4)

縦型の炉心管の上方に位置した挿入部の上方から、前記炉心管の内側に向けてガラス体を挿入する際に、
前記挿入部の上端に位置する開口部から前記炉心管の内径以上の距離が離れた下方の位置から、前記挿入部の内側に向けてシールガスを吹き出して前記炉心管の内側に前記ガラス体を挿入し、
前記炉心管内で前記ガラス体を加熱することを特徴とするガラス体の加熱方法。
When inserting a glass body toward the inside of the core tube from above the insertion portion located above the vertical core tube,
From the opening located at the upper end of the insertion portion, a seal gas is blown out toward the inside of the insertion portion from a position below and at a distance equal to or more than the inner diameter of the furnace tube to remove the glass body inside the furnace tube. Insert
A method for heating a glass body, comprising heating the glass body in the furnace tube.
請求項1に記載のガラス体の加熱方法において、前記挿入部の上下方向の長さを伸縮可能として、前記ガラス体を前記挿入部の上方から挿入する際に、
前記開口部から前記シールガスを吹き出す位置までの距離を前記炉心管の内径以上にすることを特徴とするガラス体の加熱方法。
The method for heating a glass body according to claim 1, wherein the length of the insertion portion in the vertical direction is expandable and contractable, and when the glass body is inserted from above the insertion portion,
A method for heating a glass body, wherein a distance from the opening to a position from which the seal gas is blown out is equal to or larger than an inner diameter of the furnace tube.
縦型の炉心管と、前記炉心管の上方に位置した挿入部とを備え、
前記挿入部の上端に位置する開口部から前記炉心管の内径以上の距離が離れた下方の位置に、前記挿入部の内側に向けてシールガスを吹き出すことが可能な吹き出し口が設けられていることを特徴とするガラス体の加熱装置。
A vertical furnace tube, and an insertion portion located above the furnace tube,
An outlet capable of blowing out a seal gas toward the inside of the insertion portion is provided at a position below the opening located at the upper end of the insertion portion at a distance equal to or more than the inner diameter of the furnace tube. A heating device for a glass body, characterized in that:
請求項3に記載のガラス体の加熱装置において、前記挿入部は、上下方向の長さを伸縮させ得るように構成されていることを特徴とするガラス体の加熱装置。The heating device for a glass body according to claim 3, wherein the insertion portion is configured to be able to expand and contract a length in a vertical direction.
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