特開 2022-179164 ガラス部材の加熱装置、ガラス部材の加熱方法、及びそれを用いた光ファイバ用母材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022179164

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】ガラス部材の加熱装置、ガラス部材の加熱方法、及びそれを用いた光ファイバ用母材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/029 20060101AFI20221125BHJP

【ＦＩ】

C03B37/029

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086452

(22)【出願日】2021-05-21

(71)【出願人】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100143764

【弁理士】

【氏名又は名称】森村 靖男

(72)【発明者】

【氏名】高橋 純一

(57)【要約】

【課題】 水に起因する異常状態を検知し得るガラス部材の加熱装置、ガラス部材の加熱方法、及びそれを用いた光ファイバ用母材の製造方法を提供する。
【解決手段】 ガラス部材の加熱装置としての脱水焼結装置１００は、ガラス部材としてのコア用多孔質ガラス体２０を収容可能な収容空間３１Ｓを有する炉心管３１と、炉心管３１の一部を囲う炉体３５と、炉心管３１と炉体３５とによって囲われる空間３５Ｓに配置されるヒータ３７と、ガス測定部４８と、を備え、空間３５Ｓに配置される部材の少なくとも１つには炭素が含まれ、ガス測定部４８は、水と炭素との反応に起因して発生するガスの前記空間内の濃度を測定可能である。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス部材の少なくとも一部を収容可能な収容空間を有する炉心管と、
前記炉心管の少なくとも一部を囲う炉体と、
前記炉心管と前記炉体とによって囲われる空間に配置されるヒータと、
ガス測定部と、
を備え、
前記空間に配置される部材の少なくとも１つには炭素が含まれ、
前記ガス測定部は、水と炭素との反応に起因して発生するガスの前記空間内の濃度を測定可能である
ことを特徴とするガラス部材の加熱装置。

【請求項2】

前記ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、及び水素の少なくとも１つである
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス部材の加熱装置。

【請求項3】

前記炉体は、冷却水が流れる流路を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のガラス部材の加熱装置。

【請求項4】

前記炉体に形成され前記空間に連通する給気口から前記空間に不活性ガスを供給するガス供給部を更に備える
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス部材の加熱装置。

【請求項5】

前記ガス測定部は、前記炉体に形成され前記空間に連通する排気口から排気される排気ガスから前記ガスの濃度を測定する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス部材の加熱装置。

【請求項6】

前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度の経時変化に基づいて、異常状態であるか否かを判断する異常判断部を更に備え、
前記異常判断部は、前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度と、当該ガスの濃度が測定されるタイミング以前において前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度の平均値との差が所定値以上である場合に、異常状態であると判断する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガラス部材の加熱装置。

【請求項7】

ファイバ不良判断部を更に備え、
前記ガラス部材は、光ファイバの一部となる多孔質ガラス体であり、
前記ファイバ不良判断部は、前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度の経時変化に基づいて、前記光ファイバが不良となるか否かを判断する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のガラス部材の加熱装置。

【請求項8】

前記ガスは、一酸化炭素であり、
前記ガラス部材は、前記光ファイバのコアとなる多孔質ガラス体であり、
前記ファイバ不良判断部は、前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度と、前記炉体が設置されてから最初に前記ガラス部材を加熱する前の初期状態における前記ガスの濃度との差が５５０ｐｐｍを超える場合に、前記光ファイバが不良となると判断する
ことを特徴とする請求項７項に記載のガラス部材の加熱装置。

【請求項9】

少なくとも一部が炉体によって囲われる炉心管における収容空間にガラス部材の少なくとも一部を収容させ、前記炉心管と前記炉体とによって囲われる空間に配置されるヒータによって前記ガラス部材を加熱するガラス部材の加熱方法であって、
前記空間に配置される部材の少なくとも１つには炭素が含まれ、
前記ヒータによって前記ガラス部材を加熱しつつ、水と炭素との反応に起因して発生するガスの前記空間内の濃度を測定する
ことを特徴とするガラス部材の加熱方法。

【請求項10】

請求項９に記載のガラス部材の加熱方法によって前記ガラス部材としての多孔質ガラス体を加熱する加熱工程を備える
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス部材の加熱装置、ガラス部材の加熱方法、及びそれを用いた光ファイバ用母材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバの製造に用いる光ファイバ用母材を製造する方法として、ＯＶＤ法（Outside Vapor Deposition method）やＶＡＤ法（Vapor Phase Axial Deposition method）等を用いてガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成し、当該多孔質ガラス体を加熱して焼結させる方法が知られている。

【0003】

下記特許文献１には、多孔質ガラス体を加熱する加熱装置が開示されている。この加熱装置は、多孔質ガラス体を収容する収容空間を有する炉心管と、炉心管の外側に配置されるヒータと、炉心管の一部及びヒータを囲う炉体と、ガス検知器と、を備える。このガス検知器は、炉心管から当該炉心管と炉体とで囲われる空間に漏洩し、炉体に設けられる排気口から排出される漏洩ガスを検知する。このため、この加熱装置によれば、ガス検知器によって炉心管の割れ等の破損を検知できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－４８２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のような加熱装置の炉体は、冷却水によって冷却されることがあり、炉体が破損すると、冷却水が炉心管と炉体とで囲われる空間に侵入することがある。また、この空間に不活性ガスを供給して当該空間に配置される部材の燃焼を抑制することがあり、ガスの供給装置等の不具合によってこの空間に不活性ガスとともに水が侵入することがある。炉心管は一般的に石英やカーボン等から成り、このように上記の空間に水が入り込んだ異常状態では、炉心管が破損していなくても当該空間から炉心管の収容空間に水が浸透することがある。ヒータによって多孔質ガラス体を加熱して焼結している際に収容空間に水が浸入すると、最終的に製造される光ファイバの特性である伝送損失等が悪化することがある。

【0006】

そこで、本発明は、水に起因する異常状態を検知し得るガラス部材の加熱装置、ガラス部材の加熱方法、及びそれを用いた光ファイバ用母材の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的の達成のため、本発明のガラス部材の加熱装置は、ガラス部材の少なくとも一部を収容可能な収容空間を有する炉心管と、前記炉心管の少なくとも一部を囲う炉体と、前記炉心管と前記炉体とによって囲われる空間に配置されるヒータと、ガス測定部と、を備え、前記空間に配置される部材の少なくとも１つには炭素が含まれ、前記ガス測定部は、水と炭素との反応に起因して発生するガスの前記空間内の濃度を測定可能であることを特徴とするものである。

【0008】

また、上記目的の達成のため、本発明は、少なくとも一部が炉体によって囲われる炉心管における収容空間にガラス部材の少なくとも一部を収容させ、前記炉心管と前記炉体とによって囲われる空間に配置されるヒータによって前記ガラス部材を加熱するガラス部材の加熱方法であって、前記空間に配置される部材の少なくとも１つには炭素が含まれ、前記ヒータによって前記ガラス部材を加熱しつつ、水と炭素との反応に起因して発生するガスの前記空間内の濃度を測定することを特徴とする。

【0009】

ガラス部材を脱水、焼結、溶融等する場合、一般的に、ヒータは７００℃以上に加熱される。このような高温状態で、上記の空間に水が入り込むと、水とこの空間に配置される部材に含まれる炭素とが反応してガスが発生する。このガラス部材の加熱装置、及びガラス部材の加熱方法では、このように発生するガスの濃度を測定できるため、上記の空間に水が入り込んだ異常状態を検知し得る。

【0010】

前記ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、及び水素の少なくとも１つであることとしてもよい。

【0011】

前記炉体は、冷却水が流れる流路を有することとしてもよい。

【0012】

このような構成にすることで、熱による炉体の損傷を抑制できる。また、ガス測定部が、水と炭素との反応に起因して発生するガスの上記の空間内の濃度を測定可能であるため、冷却水が上記の空間に入り込むような炉体の損傷を検知し得る。

【0013】

上記のガラス部材の加熱装置は、前記炉体に形成され前記空間に連通する給気口から前記空間に不活性ガスを供給するガス供給部を更に備えることとしてもよい。

【0014】

このような構成にすることで、上記の空間に配置される部材の燃焼を抑制できる。また、ガス測定部が、水と炭素との反応に起因して発生するガスの上記の空間内の濃度を測定可能であるため、不活性ガスとともに水が上記の空間に入り込むようなガス供給部や配管等の不具合を検知し得る。

【0015】

上記のガラス部材の加熱装置では、前記ガス測定部は、前記炉体に形成され前記空間に連通する排気口から排気される排気ガスから前記ガスの濃度を測定することとしてもよい。

【0016】

このような構成にすることで、上記の空間のある地点において上記のガスの濃度を測定する場合と比べて、当該空間においてガスが発生する場所による当該ガスの濃度への影響を抑制できる。このため、上記の場合と比べて、上記の空間に水が入り込んだ異常状態を正確に検知し得る。

【0017】

上記のガラス部材の加熱装置は、前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度の経時変化に基づいて、異常状態であるか否かを判断する異常判断部を更に備え、前記異常判断部は、前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度と、当該ガスの濃度が測定されるタイミング以前において前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度の平均値との差が所定値以上である場合に、異常状態であると判断することとしてもよい。

【0018】

同じ構成の炉体であっても当該炉体の設置状態に応じて定常状態に測定される上記のガスの濃度は変化する傾向にある。このため、上記のような構成にすることで、ガスの濃度が所定値以上となる場合に異常状態であると判断する場合と比べて、適切に異常状態であるか否かを判断し得る。

【0019】

上記のガラス部材の加熱装置は、ファイバ不良判断部を更に備え、前記ガラス部材は、光ファイバの一部となる多孔質ガラス体であり、前記ファイバ不良判断部は、前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度の経時変化に基づいて、前記光ファイバが不良となるか否かを判断することとしてもよい。

【0020】

上記のように、多孔質ガラス体を焼結している際に収容空間に水が浸入すると、最終的に製造される光ファイバの特性である伝送損失等が悪くなることがあり、収容空間に侵入する水の量が多いほど特性が悪化する傾向にある。このような収容空間への水の侵入は、多孔質ガラス体が焼結されることで形成される透明化されたガラス部材の外観に影響を与えないことがある。このため、透明化されたガラス部材の外観に基づいて、最終的に製造される光ファイバの特性が悪化して当該光ファイバが不良となるか否かを判断し難い場合がある。しかし、収容空間に侵入する水の量が多いほど、水と炭素との反応に起因して発生するガスの量は多くなり、このガスの濃度が高くなる。このため、上記のような構成にすることで、透明化されたガラス部材を製造した段階において、最終的に製造される光ファイバが不良となるか否かを判断でき、光ファイバの不良率を低減し得、光ファイバの生産性を向上し得る。

【0021】

この場合、前記ガスは、一酸化炭素であり、前記ガラス部材は、前記光ファイバのコアとなる多孔質ガラス体であり、前記ファイバ不良判断部は、前記ガス測定部によって測定される前記ガスの濃度と、前記炉体が設置されてから最初に前記ガラス部材を加熱する前の初期状態における前記ガスの濃度との差が５５０ｐｐｍを超える場合に、前記光ファイバが不良となると判断することとしてもよい。

【0022】

本発明者は、コアとなる多孔質ガラス体を加熱している際の一酸化炭素の濃度と上記の初期状態における一酸化炭素の濃度との差が５５０ｐｐｍを超える場合に、当該多孔質ガラス体から成るコアガラス体を含む光ファイバ用母材から製造される光ファイバが不良となることを見出した。このため、このような構成にすることで、最終的に製造される光ファイバが不良となるか否かを適切に予測し得る。

【0023】

本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、上記のガラス部材の加熱方法によって前記ガラス部材としての多孔質ガラス体を加熱する加熱工程を備えることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0024】

以上のように、本発明によれば、水に起因する異常状態を検知し得るガラス部材の加熱装置、ガラス部材の加熱方法、及びそれを用いた光ファイバ用母材の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の様子を概略的に示す図である。

【図2】図１に示す光ファイバを製造するための光ファイバ用母材の長手方向に垂直な断面の様子を概略的に示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係る光ファイバ用母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法の工程を示すフローチャートである。

【図4】第１加熱工程で用いる脱水焼結装置を概略的に示す図である。

【図5】実験例におけるそれぞれのコアガラスロッドと、焼結時に測定された一酸化炭素及び二酸化炭素のそれぞれの濃度、及び製造された光ファイバの伝送損失との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明に係るガラス部材の加熱装置、ガラス部材の加熱方法、及びそれを用いた光ファイバ用母材の製造方法が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。なお、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、各部材の寸法を変えて示す場合がある。

【0027】

図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の様子を概略的に示す図である。図１に示すように、本実施形態の光ファイバ１は、コア１０と、コア１０の外周面を囲むクラッド１１と、クラッド１１の外周面を被覆する被覆層１２とを主な構成として備える。当該断面におけるコア１０の外形は円形とされ、当該コア１０はクラッド１１の中心に配置されている。なお、当該断面におけるクラッド１１の外形は楕円形や多角形等の非円形とされもよい。図１では、クラッド１１の外形が円形とされる光ファイバ１が示されている。

【0028】

コア１０の屈折率はクラッド１１の屈折率よりも高くされる。本実施形態では、コア１０はゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率が高くなるドーパントが添加されたシリカガラスからなり、クラッド１１は何ら添加物の無いシリカガラスからなる。なお、コア１０が何ら添加物の無いシリカガラスからなり、クラッド１１がフッ素（Ｆ）等の屈折率が低くなるドーパントが添加されたシリカガラスからなっていてもよい。また、コア１０が屈折率を高くするドーパントが添加されたシリカガラスからなり、クラッド１１が屈折率を低くするドーパントが添加されたシリカガラスからなっていてもよい。また、屈折率を高くするドーパント及び屈折率を低くするドーパントは特に制限されるものではない。

【0029】

被覆層１２は、樹脂からなる。被覆層１２を構成する樹脂として、例えば熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂が挙げられる。被覆層１２は、クラッド１１を囲う１つの樹脂の層からなる単層構造とされてもよく、複数の樹脂の層からなる多層構造とされてもよい。

【0030】

図２は、図１に示す光ファイバ１を製造するための光ファイバ用母材の長手方向に垂直な断面の様子を概略的に示す図である。図２に示すように、光ファイバ用母材１Ｐは、コア１０となるロッド状のコアガラス体１０Ｐと、コアガラス体１０Ｐの外周面を囲みクラッド１１となるクラッドガラス体１１Ｐとから構成される。本実施形態では、当該断面におけるクラッドガラス体１１Ｐの外形は円形であり、コアガラス体１０Ｐはクラッドガラス体１１Ｐの中心に配置されている。また、当該断面におけるコアガラス体１０Ｐの外形は円形である。

【0031】

次に、本実施形態に係る光ファイバ用母材の製造方法について説明する。

【0032】

図３は、本実施形態に係る光ファイバ用母材１Ｐの製造方法の工程を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐの製造方法は、第１堆積工程Ｐ１と、第１加熱工程Ｐ２と、第２堆積工程Ｐ３と、第２加熱工程Ｐ４と、を備える。

【0033】

＜第１堆積工程Ｐ１＞
本工程は、ガラス微粒子を堆積させて図２に示すコアガラス体１０Ｐとなるコア用多孔質ガラス体を形成する工程である。多孔質ガラス体は、ＯＶＤ法やＶＡＤ法などのスート法によって形成することができる。本実施形態では、ＶＡＤ法によって、準備したガラスロッドの一端部から当該ガラスロッドの軸方向に沿うようにガラス微粒子を堆積させて、コア用多孔質ガラス体を形成する。

【0034】

＜第１加熱工程Ｐ２＞
本工程は、第１堆積工程Ｐ１によって形成されるガラス部材としてのコア用多孔質ガラス体を加熱する工程であり、図３に示すように、第１脱水工程Ｐ２ａと第１焼結工程Ｐ２ｂとを含む。まず、本工程で用いるガラス部材の加熱装置としての脱水焼結装置について説明する。

【0035】

図４は、第１加熱工程Ｐ２で用いる脱水焼結装置を概略的に示す図である。図４に示すように、本実施形態の脱水焼結装置１００は、加熱炉３０と、昇降部４０と、第１ガス供給部４１と、第２ガス供給部４２と、ガス測定部４８と、判断部５０と、メモリ５５と、通知部５６と、制御部６０と、を主な構成として備える。

【0036】

制御部６０は、例えば、マイクロコントローラ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large-scale Integrated Circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの集積回路やＮＣ（Numerical Control）装置から成る。また、制御部６０は、ＮＣ装置を用いた場合、機械学習器を用いたものであってもよく、機械学習器を用いないものであってもよい。以下に説明するように、脱水焼結装置１００の幾つかの構成が制御部６０によって制御される。

【0037】

本実施形態では、加熱炉３０は、炉心管３１と、炉体３５と、ヒータ３７と、断熱材３８と、を主な構成として備える。

【0038】

本実施形態の炉心管３１は、上下方向に延在する筒状部材であり、収容空間３１Ｓにコア用多孔質ガラス体２０を収容可能である。本実施形態では、炉心管３１の両端の開口が閉塞されており、上側の開口を閉塞する部位が他の部位から取り外し可能とされている。炉心管３１における上側の開口を閉塞する部位には、コア用多孔質ガラス体２０を吊り下げるための支持棒２２を挿入する貫通孔が形成されている。支持棒２２の下端には接続部２３が設けられ、コア用多孔質ガラス体２０が堆積されたガラスロッド２４がこの接続部２３に接続されている。炉心管３１には、収容空間３１Ｓにそれぞれ連通する排気口Ｅ１及び給気口Ｓ１が形成されている。炉心管３１を構成する材料として、例えば、石英、カーボン等が挙げられる。

【0039】

本実施形態の炉体３５は、中空の箱状に形成され、炉体３５の外壁内に、図示しない冷却水供給部から供給される冷却水が流れる流路３６を有する。流路３６に冷却水が流れることによって炉体３５が冷却され、熱による炉体３５の損傷が抑制される。また、炉体３５の中心部には、上下方向に貫通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔に炉心管３１が挿入される。炉心管３１の上端部及び下端部のそれぞれは、炉体３５から突出しており、炉体３５は上下方向における炉心管３１の中央部を囲い、炉心管３１と炉体３５とによって囲われる空間３５Ｓが形成されている。また、炉体３５には、この空間３５Ｓに連通する給気口Ｓ２及び排気口Ｅ２が形成されている。給気口Ｓ２は炉心管３１を基準とした水平方向の一方側に位置し、他方側に排気口Ｅ２が位置している。炉体３５を構成する材料として、例えば、金属が挙げられる。

【0040】

ヒータ３７は、発熱することで炉心管３１の収容空間３１Ｓに収容されるコア用多孔質ガラス体２０を加熱できるように空間３５Ｓに配置される。本実施形態のヒータ３７は、カーボン製とされ、炉心管３１を囲うリング状に形成されるが、ヒータ３７は、複数の加熱部に分割されて構成され、これら複数の加熱部が炉心管３１を囲うように不連続に配置されてもよい。ヒータ３７は、制御部６０からの制御信号により、発熱温度を調節する。ヒータ３７が発する熱を有効に利用するため、空間３５Ｓにおけるヒータ３７と炉体３５との間に、断熱材３８が配置されている。断熱材３８の数は特に制限されるものではなく、断熱材３８は複数に分割されていてもよい。本実施形態の断熱材３８はカーボン製とされる。このため、本実施形態では、空間３５Ｓに配置される部材であるヒータ３７及び断熱材３８には、炭素が含まれている。なお、空間３５Ｓに配置される部材の少なくとも１つに炭素が含まれていればよく、例えば、ヒータ３７及び断熱材３８の一方は、例えばシリコンカーバイド製であってもよく、加熱炉３０は断熱材３８を備えなくてもよい。

【0041】

昇降部４０は、把持する支持棒２２を昇降する。昇降部４０は、制御部６０からの制御信号により、支持棒２２を昇降して支持棒２２に取り付けられるコア用多孔質ガラス体２０を上下に移動させる。なお、昇降部４０の構成は特に制限されるものではない。

【0042】

第１ガス供給部４１は、炉心管３１の給気口Ｓ１に接続される配管４３を介して収容空間３１Ｓに、脱水用ガスを含む第１ガスを供給する。第１ガス供給部４１は、制御部６０からの制御信号により、第１ガスの供給量を調節する。収容空間３１Ｓに供給される第１ガスは、炉心管３１の排気口Ｅ１から排気管４４に排気される。本実施形態では、第１ガスは脱水用ガス及び不活性ガスの混合ガスとされ、脱水用ガスとして、例えば、塩素、ＳｉＣｌ_４、塩化チオニル（ＳＯＣｌ₂）、四塩化炭素（ＣＣｌ_４）等の塩素系ガス、及び一酸化炭素が挙げられ、不活性ガスとして、例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ₂等が挙げられる。

【0043】

第２ガス供給部４２は、炉体３５の給気口Ｓ２に接続される配管４５を介して空間３５Ｓに、不活性ガスである第２ガスを供給する。第２ガス供給部４２は、制御部６０からの制御信号により、第２ガスの供給量を調節する。空間３５Ｓに供給される第２ガスは、炉体３５の排気口Ｅ２から排気管４６に排気される。第２ガスとして、例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ₂等が挙げられる。

【0044】

本実施形態では、ガス測定部４８は、排気管４６に取り付けられ、排気口Ｅ２から排気される排気ガスから当該排気ガスにおける所定ガスの濃度を測定し、測定した所定ガスの濃度を示す信号を判断部５０に出力する。ガス測定部４８はこの測定及び出力を断続的または連続的に繰り返す。所定ガスは、水と炭素との反応に起因して発生するガスである。上記のように、空間３５Ｓに配置される部材の少なくとも１つには炭素が含まれる。このため、空間３５Ｓの温度が水と炭素とが反応するような温度、例えば、７００℃以上の状態において空間３５Ｓに水が浸入する場合、この水と空間３５Ｓに配置される部材に含まれる炭素とが反応して所定ガスが発生し得る。なお、水と炭素とが反応するような高温状態では、水は水素原子と酸素原子とに分解して、水素原子及び酸素原子と炭素とが反応していると考えられる。所定ガスとして、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、酸素、及び水素が挙げられ、ガス測定部４８は、これらの少なくとも１つの濃度を測定可能に構成される。一酸化炭素の濃度を測定するものとして、例えば、定電位電解式センサが挙げられ、二酸化炭素の濃度を測定するものとして、例えば、非分散型赤外線式センサが挙げられ、メタンや水素の濃度を測定するものとして、例えば、半導体レーザ吸収分光式センサが挙げられ、酸素の濃度を測定するものとして、例えば、ジルコニア濃淡電池式センサが挙げられる。本実施形態のガス測定部４８は、一酸化炭素の濃度を測定可能とされる。なお、ガス測定部４８は、上記の所定ガスの空間３５Ｓ内の濃度を測定可能であればよく、例えば、炉体３５に取り付けられてもよい。

【0045】

本実施形態の判断部５０は、ガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度をメモリ５５に記憶させるとともに、当該所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、脱水焼結装置１００が異常状態であるか否かの判断、及び、製造される光ファイバが不良となるか否かの判断をする。判断部５０の構成として、例えば、制御部６０と同様の構成が挙げられる。

【0046】

メモリ５５は、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の半導体記録媒体が好適であるが、光学式記録媒体や磁気記録媒体等の任意の形式の記録媒体を包含し得る。本実施形態では、メモリ５５には、これらの判断処理を実行するためのプログラム、及び情報が記憶される。判断部５０は、メモリ５５からプログラム及び情報を読み出し、この状態において異常判断部５１及びファイバ不良判断部５２を備え、上記の判断処理を実行する。

【0047】

異常判断部５１は、ガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、脱水焼結装置１００が異常状態であるか否かの判断をする。本発明者は、後述のように、ガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度と、当該ガスの濃度が測定されるタイミング以前においてガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度の平均値との差が第１所定値以上となると、空間３５Ｓに水が浸入している異常状態であることを見出した。これは、空間３５Ｓに水が浸入することで当該水と炭素との反応によって所定ガスが発生し、当該所定ガスの濃度が上昇するためと考えられる。このため、本実施形態の異常判断部５１は、ガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度と、当該ガスの濃度が測定されるタイミング以前においてガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度の平均値との差が第１所定値以上となる場合に、異常状態を示す信号を制御部６０を介して通知部５６に出力する。一方、異常判断部５１は、上記の差が第１所定値未満の場合には、信号を制御部６０に出力しないが、異常状態でないことを示す信号を制御部６０を介して通知部５６に出力してもよい。このため、異常判断部５１の判断とは、ガス測定部４８からの信号に応じて、出力する信号を変化させることである。なお、上記の第１所定値は実験等によって予め設定でき、例えば、所定ガスが一酸化炭素である場合の第１所定値は５００ｐｐｍとされ、二酸化炭素である場合の第１所定値は４５０ｐｐｍとされる。また、異常判断部５１は、信号を直接通知部５６に出力してもよい。

【0048】

ファイバ不良判断部５２は、光ファイバの一部となる多孔質ガラス体を加熱している際にガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、当該多孔質ガラス体から成る部材を含む光ファイバ用母材から製造される光ファイバが不良となるか否かの判断をする。本発明者は、後述するように、多孔質ガラス体を加熱している際の所定ガスの濃度と、初期状態における所定ガスの濃度との差が第２所定値を超える場合に、多孔質ガラス体から成るガラス部材を含む光ファイバ用母材から製造される光ファイバが不良となることを見出した。空間３５Ｓに侵入する水の量が多くなると、炉心管３１を浸透して収容空間３１Ｓに浸入する水の量も多くなり、製造される光ファイバの特性、例えば、伝送損失が悪化する。そして、上記の差が第２所定値を超えると、長距離伝送用の光ファイバとして一般的に要求される特性を満たさなくなることが分かった。上記の初期状態は、炉体３５が設置されてから最初にコア用多孔質ガラス体２０を加熱する前の状態である。また、上記の第２所定値は実験等によって予め設定でき、例えば、所定ガスが一酸化炭素であり、多孔質ガラス体が光ファイバ１のコア１０となるコア用多孔質ガラス体２０である場合には、５５０ｐｐｍである。本実施形態のファイバ不良判断部５２は、一酸化炭素の濃度と、初期状態における一酸化炭素の濃度との差が５５０ｐｐｍを超える場合に、光ファイバ１が不良となることを示す信号を制御部６０に出力する。一方、ファイバ不良判断部５２は、この差が５５０ｐｐｍ未満である場合には、信号を制御部６０に出力しないが、光ファイバ１が不良とならないことを示す信号を制御部６０に出力してもよい。このため、ファイバ不良判断部５２の判断とは、ガス測定部４８からの信号に応じて、出力する信号を変化させることである。また、ファイバ不良判断部５２は、信号を直接通知部５６に出力してもよい。

【0049】

本実施形態の通知部５６は、異常判断部５１からの信号及びファイバ不良判断部５２からの信号に基づく通知を行う。通知部５６としては、例えば、ディスプレイ及びスピーカーの少なくとも一方を有する構成が挙げられる。

【0050】

次に、第１加熱工程Ｐ２の第１脱水工程Ｐ２ａ及び第１焼結工程Ｐ２ｂについて説明する。

【0051】

＜第１脱水工程Ｐ２ａ＞
本工程は、脱水焼結装置１００を用いてコア用多孔質ガラス体２０を加熱してコア用多孔質ガラス体２０を脱水する工程である。本工程では、まず、図４に示すように、支持棒２２に吊り下げられたコア用多孔質ガラス体２０を炉心管３１の収容空間３１Ｓに収容させる。第１ガス供給部４１は、制御部６０からの制御信号により、第１ガスを収容空間３１Ｓに供給し、当該収容空間３１Ｓに第１ガスを充填するとともに、収容空間３１Ｓ内のガスを排気管４４から排気させる。また、第２ガス供給部４２は、制御部６０からの制御信号により、第２ガスを空間３５Ｓに供給し、当該空間３５Ｓに第２ガスを充填するとともに、空間３５Ｓ内のガスを排気管４６から排気させる。このため、空間３５Ｓ内のヒータ３７、断熱材３８等が燃焼することを抑制できる。

【0052】

ヒータ３７は、このように第１ガス供給部４１及び第２ガス供給部４２がガスを供給している状態で、制御部６０からの制御信号により、発熱する。ヒータ３７が発熱している状態で、昇降部４０は、制御部６０からの制御信号により、コア用多孔質ガラス体２０の全体がヒータ３７を横切るように、コア用多孔質ガラス体２０を所定の速度で移動させる。このため、コア用多孔質ガラス体２０がヒータ３７によって所定の温度で加熱される。この加熱により、第１ガスに含まれる脱水用ガスによって、コア用多孔質ガラス体２０のＯＨ基や付着した水分が除去される。なお、加熱温度は、コア用多孔質ガラス体２０の焼結温度より低い温度でかつコア用多孔質ガラス体２０から水分を除去できる温度であればよく、例えば、１１００℃以上１４００℃以下であることが好ましい。加熱温度が１１００℃以上であることによって、コア用多孔質ガラス体２０へのガスの拡散が促進され、加熱温度が１４００℃以下であることによって、コア用多孔質ガラス体２０が軟化することを十分に抑制し得る。

【0053】

このようにヒータ３７によってコア用多孔質ガラス体２０を加熱している際、ガス測定部４８は、所定の時間間隔、例えば、１分間隔で、一酸化炭素の濃度を測定し、測定した一酸化炭素の濃度を示す信号を判断部５０に出力する。つまり、本工程では、ヒータ３７によってコア用多孔質ガラス体２０を加熱しつつ、ガス測定部４８によって一酸化炭素の濃度を測定しており、このような加熱方法によってコア用多孔質ガラス体２０を加熱する。

【0054】

異常判断部５１は、ガス測定部４８によって測定される所定ガスとしての一酸化炭素の濃度と、当該一酸化炭素の濃度が測定されるタイミング以前においてガス測定部４８によって測定される一酸化炭素の濃度の平均値との差が第１所定値以上となる場合に、異常状態を示す信号を通知部５６に出力し、通知部５６は異常判断部５１からの信号に基づく通知を行う。このため、作業者は、通知部５６の通知によって異常状態を認識し得る。また、ファイバ不良判断部５２は、ガス測定部４８によって測定される一酸化炭素の濃度と、上記の初期状態においてガス測定部４８によって予め測定された一酸化炭素の濃度との差が５５０ｐｐｍを超える場合に、光ファイバが不良となることを示す信号を制御部６０に出力し、通知部５６はファイバ不良判断部５２からの信号に基づく通知を行う。このため、作業者は、通知部５６の通知によって製造される光ファイバが不良となることを判断し得る。

【0055】

＜第１焼結工程Ｐ２ｂ＞
本工程は、第１脱水工程Ｐ２ａ後に当該第１脱水工程Ｐ２ａで用いた脱水焼結装置１００を用いてコア用多孔質ガラス体２０を加熱してコア用多孔質ガラス体２０を焼結する工程である。第１脱水工程Ｐ２ａと同様に、第１ガス供給部４１は第１ガスを収容空間３１Ｓに供給し、第２ガス供給部４２は第２ガスを空間３５Ｓに供給する。また、ヒータ３７は、このように第１ガス供給部４１及び第２ガス供給部４２がガスを供給している状態で、発熱する。また、ヒータ３７が発熱している状態で、昇降部４０は、コア用多孔質ガラス体２０の全体がヒータ３７を横切るように、コア用多孔質ガラス体２０を所定の速度で移動させる。このため、コア用多孔質ガラス体２０がヒータ３７によって所定の温度で加熱され、当該加熱よってコア用多孔質ガラス体２０を焼結する。なお、加熱温度は、コア用多孔質ガラス体２０が焼結して透明ガラス化する温度であればよく、例えば、１３００℃以上１６５０℃以下であることが好ましい。

【0056】

ガス測定部４８は、第１脱水工程Ｐ２ａと同様に、例えば、１分間隔で、一酸化炭素の濃度を測定し、測定した一酸化炭素の濃度を示す信号を判断部５０に出力する。このため、本工程では、第１脱水工程Ｐ２ａと同様に、ヒータ３７によってコア用多孔質ガラス体２０を加熱しつつ、ガス測定部４８によって一酸化炭素の濃度を測定しており、このような加熱方法によってコア用多孔質ガラス体２０を加熱する。そして、第１脱水工程Ｐ２ａと同様に、通知部５６によって、異常判断部５１及びファイバ不良判断部５２からの信号に基づく通知がなされる。本工程によって、コア用多孔質ガラス体２０が透明ガラス化され、図２に示すコアガラス体１０Ｐとなるコアガラスロッドとなり、切断等によってガラスロッド２４からコアガラスロッドを得る。

【0057】

＜第２堆積工程Ｐ３＞
本工程は、第１焼結工程Ｐ２ｂによって形成されたコアガラスロッドの外面にガラス微粒子を堆積させて図２に示すクラッドガラス体１１Ｐとなるクラッド用多孔質ガラス体を形成する工程である。本実施形態では、ＯＶＤ法によってコアガラスロッドの外周面にガラス微粒子を堆積させてクラッド用多孔質ガラス体を形成するが、クラッド用多孔質ガラス体の形成方法は、特に制限されるものではない。

【0058】

＜第２加熱工程Ｐ４＞
本工程は、第２堆積工程Ｐ３によって形成されるクラッド用多孔質ガラス体を加熱する工程であり、図３に示すように、第２脱水工程Ｐ４ａと第２焼結工程Ｐ４ｂとを含む。本実施形態では、第１加熱工程Ｐ２で用いた脱水焼結装置１００と同じ構成の別の脱水焼結装置１００を用いてこれら工程を行うが、第１加熱工程Ｐ２で用いた脱水焼結装置１００を用いてもよい。

【0059】

＜第２脱水工程Ｐ４ａ＞
本工程は、脱水焼結装置１００を用いてクラッド用多孔質ガラス体を加熱してクラッド用多孔質ガラス体を脱水する工程である。本工程は、主に、クラッド用多孔質ガラス体が形成されたコアガラスロッドを炉心管３１の収容空間３１Ｓに収容させる点において、第１脱水工程Ｐ２ａと異なる。このため、本工程の詳細な説明は省略するが、本工程では、ヒータ３７によってクラッド用多孔質ガラス体を加熱してクラッド用多孔質ガラス体を脱水しつつ、ガス測定部４８によって一酸化炭素の濃度を測定する。なお、本工程では、ファイバ不良判断部５２は光ファイバが不良となるか否かの判断を行わず、通知部５６は異常判断部５１からの信号に基づく通知を行う。

【0060】

＜第２焼結工程Ｐ４ｂ＞
本工程は、第２脱水工程Ｐ４ａ後に当該第２脱水工程Ｐ４ａで用いた脱水焼結装置１００を用いてクラッド用多孔質ガラス体を加熱してクラッド用多孔質ガラス体を焼結する工程である。本工程は、主に、第２脱水工程Ｐ４ａよって脱水されたクラッド用多孔質ガラス体が形成されたコアガラスロッドを炉心管３１の収容空間３１Ｓに収容させる点において、第１脱水工程Ｐ２ａと異なる。このため、本工程の詳細な説明は省略するが、本工程では、ヒータ３７によってクラッド用多孔質ガラス体を加熱してクラッド用多孔質ガラス体を焼結しつつ、ガス測定部４８によって一酸化炭素の濃度を測定する。なお、本工程では、ファイバ不良判断部５２は光ファイバが不良となるか否かの判断を行わず、通知部５６は異常判断部５１からの信号に基づく通知を行う。

【0061】

本工程においては、コアガラスロッドはほとんど変化することなく図２に示すコアガラス体１０Ｐとなる。また、クラッド用多孔質ガラス体が透明ガラス化されてクラッドガラス体１１Ｐとなる。こうして、図２に示す光ファイバ用母材１Ｐが得られる。

【0062】

このようにして得られる光ファイバ用母材１Ｐを紡糸炉によって加熱して線引きすることで、コアガラス体１０Ｐがコア１０となり、クラッドガラス体１１Ｐがクラッド１１となり、コア１０とクラッド１１とから構成される光ファイバ裸線が得られる。そして、この光ファイバ裸線を被覆層１２となる樹脂で被覆することで、被覆層１２が形成され、図１に示す光ファイバ１が製造される。

【0063】

以上説明したように、本実施形態のガラス部材の加熱装置としての脱水焼結装置１００は、炉心管３１と、炉体３５と、ヒータ３７と、ガス測定部４８と、を備える。炉心管３１はガラス部材としてのコア用多孔質ガラス体２０の全体を収容可能な収容空間３１Ｓを有する。炉体３５は炉心管３１の少なくとも一部を囲い、ヒータ３７は炉心管３１と炉体３５とによって囲われる空間３５Ｓに配置される。この空間３５Ｓに配置される部材の少なくとも１つには炭素が含まれる。ガス測定部４８は、水と炭素との反応に起因して発生する所定ガスの空間３５Ｓ内の濃度を測定可能である。

【0064】

また、本実施形態のガラス部材としてのコア用多孔質ガラス体２０及びクラッド用多孔質ガラス体の加熱方法は、炉心管３１と炉体３５とによって囲われる空間３５Ｓに配置されるヒータ３７によってこれらガラス部材を加熱する。この空間３５Ｓに配置される部材の少なくとも１つには炭素が含まれる。そして、ヒータ３７によってこれらガラス部材を加熱しつつ、水と炭素との反応に起因して発生する所定ガスの空間３５Ｓ内の濃度を測定する。

【0065】

ガラス部材を、脱水、焼結、溶融等する場合、一般的に、ヒータは７００℃以上に加熱される。このような高温状態で、上記の炉心管３１と炉体３５とで囲われる空間３５Ｓに水が入り込むと、水とこの空間に配置される部材に含まれる炭素とが反応してガスが発生する。本実施形態の脱水焼結装置１００、及びガラス部材の加熱方法では、このように発生するガスの濃度を測定できるため、上記の空間３５Ｓに水が入り込んだ異常状態を検知し得る。

【0066】

また、本実施形態の脱水焼結装置１００及びガラス部材の加熱方法では、炉体３５は、冷却水が流れる流路３６を有するため、熱による炉体３５の損傷を抑制できる。また、ガス測定部４８が水と炭素との反応に起因して発生するガスの上記の空間３５Ｓ内の濃度を測定可能であるため、冷却水が上記の空間３５Ｓに入り込むような炉体３５の損傷を検知し得る。

【0067】

また、本実施形態の脱水焼結装置１００は、炉体３５に形成され空間３５Ｓに連通する給気口Ｓ２から空間３５Ｓに不活性ガスを供給する第２ガス供給部４２を更に備える。このため、空間３５Ｓに配置される部材であるヒータ３７、断熱材３８等の燃焼を抑制できる。また、ガス測定部４８が水と炭素との反応に起因して発生するガスの空間３５Ｓ内の濃度を測定可能であるため、不活性ガスとともに水が空間３５Ｓに入り込むような第２ガス供給部４２や第２ガス供給部４２に接続される配管４５等の不具合を検知し得る。

【0068】

また、本実施形態の脱水焼結装置１００及びガラス部材の加熱方法では、炉体３５に形成され空間３５Ｓに連通する排気口Ｅ２から排気される排気ガスから所定ガスの濃度を測定する。このため、空間３５Ｓのある地点において所定ガスの濃度を測定する場合と比べて、当該空間３５Ｓにおいて所定ガスが発生する場所による当該所定ガスの濃度への影響を抑制できる。このため、上記の場合と比べて、空間３５Ｓに水が入り込んだ異常状態を正確に検知し得る。

【0069】

また、本実施形態の脱水焼結装置１００は、ガス測定部４８よって測定される所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、異常状態であるか否かを判断する異常判断部５１を更に備える。異常判断部５１は、ガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度と、当該所定ガスの濃度が測定されるタイミング以前においてガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度の平均値との差が第１所定値以上である場合に、異常状態であると判断する。同じ構成の炉体３５であっても当該炉体３５の設置状態に応じて定常状態に測定される所定ガスの濃度は変化する傾向にある。このため、上記のような構成にすることで、ガスの濃度が所定値以上となる場合に異常状態であると判断する場合と比べて、適切に異常状態であるか否かを判断し得る。

【0070】

本実施形態の脱水焼結装置１００は、ファイバ不良判断部５２を更に備え、光ファイバ１の一部となる多孔質ガラス体であるコア用多孔質ガラス体２０を加熱する。このファイバ不良判断部５２は、コア用多孔質ガラス体２０を加熱している際にガス測定部４８よって測定される所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、光ファイバ１が不良となるか否かを判断する。

【0071】

コア用多孔質ガラス体２０を焼結している際に収容空間３１Ｓに水が浸入すると、最終的に製造される光ファイバ１の特性である伝送損失等が悪化することがあり、収容空間３１Ｓに侵入する水の量が多いほど特性が悪化する傾向にある。このような収容空間３１Ｓへの水の侵入は、コア用多孔質ガラス体２０が焼結されることで形成される透明化されたガラス部材の外観に影響を与えないことがある。このため、透明化されたガラス部材の外観に基づいて、最終的に製造される光ファイバ１の特性が悪化して当該光ファイバ１が不良となるか否かを判断し難い場合がある。しかし、収容空間３１Ｓに侵入する水の量が多いほど、水と炭素との反応に起因して発生するガスの量は多くなり、当該ガスの濃度が高くなる。このため、上記のような構成にすることで、透明化されたガラス部材を製造した段階において、最終的に製造される光ファイバ１が不良となるか否かを判断でき、光ファイバ１の不良率を低減し得、光ファイバ１の生産性を向上し得る。

【0072】

本実施形態では、所定ガスは一酸化炭素であり、ファイバ不良判断部５２は、光ファイバ１のコア１０となるコア用多孔質ガラス体２０を加熱している際にガス測定部４８よって測定される一酸化炭素の濃度と、初期状態における一酸化炭素の濃度との差が５５０ｐｐｍを超える場合に、光ファイバ１が不良となると判断する。前述のように、本発明者は、この差が５５０ｐｐｍを超える場合に、当該コア用多孔質ガラス体２０から成るコアガラス体１０Ｐを含む光ファイバ用母材１Ｐから製造される光ファイバ１が不良となることを見出した。このため、このような構成にすることで、最終的に製造される光ファイバ１が不良となるか否かを適切に判断し得る。

【0073】

以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0074】

例えば、上記実施形態では、異常判断部５１及びファイバ不良判断部５２を備える脱水焼結装置１００を例に説明した。しかし、脱水焼結装置１００は異常判断部５１及びファイバ不良判断部５２の少なくとも一方を備えなくてもよい。この場合、例えば、作業者が、ガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、異常状態であるか否かの判断や光ファイバ１が不良となるか否かの判断をしてもよい。

【0075】

上記実施形態では、ガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度と、当該所定ガスの濃度が測定されるタイミング以前においてガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度の平均値との差が第１所定値以上である場合に、異常状態であると判断する異常判断部５１を例に説明した。しかし、異常判断部５１は、ガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、異常状態であるか否かを判断すればよい。例えば、異常判断部５１は、所定ガスの濃度が所定の閾値以上となる場合に、異常状態であることを示す信号を出力してもよい。この所定の閾値は、例えば、所定ガスが一酸化炭素である場合、７００ｐｐｍとされ、所定ガスが二酸化炭素である場合、８００ｐｐｍとされる。しかし、適切に異常状態であるか否かを判断する観点では、異常判断部５１は、本実施形態のように異常状態であるか否かを判断することが好ましい。また、異常判断部５１は、所定ガスの濃度と当該所定ガスの濃度が測定されるタイミング以前における所定ガスの濃度の中央値の差、所定ガスの濃度と当該所定ガスの濃度が測定されるタイミング以前における所定ガスの濃度の平均値から標準偏差を引いた値との差、所定ガスの濃度と当該所定ガスの濃度が測定されるタイミング以前における所定ガスの濃度の最小値との差等に基づいて、異常状態であると判断してもよい。この場合、異常判断部５１は、これらの差が所定値以上である場合に異常状態であると判断し、この所定値は、それぞれの差に対して実験等に基づいて設定する。また、光ファイバ１が不良となるような状態は、異常状態である。このため、異常判断部５１は、例えば、上記実施形態のファイバ不良判断部５２と同様に、ガラス部材を加熱している際にガス測定部４８よって測定される一酸化炭素の濃度と、初期状態における一酸化炭素の濃度との差が５５０ｐｐｍを超える場合に、異常状態であると判断してもよい。

【0076】

上記実施形態では、コア用多孔質ガラス体２０を加熱している際にガス測定部４８よって測定される一酸化炭素の濃度と、初期状態における一酸化炭素の濃度との差が４００ｐｐｍを超える場合に、光ファイバ１が不良となると判断するファイバ不良判断部５２を例に説明した。しかし、ファイバ不良判断部５２は、ガス測定部４８によって測定される所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、異常状態であるか否かを判断すればよい。例えば、ファイバ不良判断部５２は、所定ガスの濃度が所定の閾値以上となる場合に、光ファイバ１が不良となることを示す信号を出力してもよい。この所定の閾値は、例えば、所定ガスが一酸化炭素である場合、７００ｐｐｍとされ、所定ガスが二酸化炭素である場合、８００ｐｐｍとされる。また、上記実施形態では、ファイバ不良判断部５２は、第１加熱工程Ｐ２において測定される所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、光ファイバ１が不良となるか否かを判断していた。ここで、光ファイバ１のクラッド１１となるクラッド用多孔質ガラス体を焼結している際に収容空間３１Ｓに水が浸入すると、最終的に製造される光ファイバ１の特性である伝送損失が悪化することがあり、収容空間３１Ｓに侵入する水の量が多いほど伝送損失が悪化する傾向にある。このため、ファイバ不良判断部５２は、第２加熱工程Ｐ４において測定される所定ガスの濃度の経時変化に基づいて、光ファイバ１が不良となるか否かを判断してもよい。この場合、実験値等に基づいて、光ファイバ１が不良となるか否かを判断するための所定ガスの濃度の閾値等を設定する。

【0077】

また、上記実施形態では、炉心管３１の一部を囲う炉体３５を例に説明した。しかし、炉体３５は、炉心管３１の少なくとも一部を囲っていればよく、例えば、炉心管３１の全体を囲っていてもよい。

【0078】

また、上記実施形態では、第２ガス供給部４２を備える脱水焼結装置１００を例に説明した。しかし、脱水焼結装置１００は第２ガス供給部４２を備えなくてもよく、例えば、第２ガス供給部４２に替わって、排気管４６から空間３５Ｓ内の空気を排気して空間３５Ｓを真空状態にする排気部を備えてもよい。このように空間３５Ｓを真空状態にすることで、空間３５Ｓ内のヒータ３７、断熱材３８等が燃焼することを抑制できる。

【0079】

また、上記実施形態では、コアガラス体１０Ｐとなるコア用多孔質ガラス体２０を形成する第１堆積工程Ｐ１を例に説明した。しかし、第１堆積工程Ｐ１で形成する多孔質ガラス体は、特に制限されるものではなく、例えば、コアガラス体１０Ｐとクラッドガラス体１１Ｐの一部となる多孔質ガラス体であってもよい。この場合、第２堆積工程Ｐ３では、第１焼結工程Ｐ２ｂによって形成されるガラスロッドの外面にガラス微粒子を堆積させてクラッドガラス体１１Ｐの他の一部となる多孔質ガラス体を形成する。

【0080】

また、上記実施形態では、第１堆積工程Ｐ１、第１加熱工程Ｐ２、第２堆積工程Ｐ３、及び第２加熱工程Ｐ４を備える光ファイバ用母材１Ｐの製造方法を例に説明した。しかし、光ファイバ用母材１Ｐの製造方法は、上記のガラス部材の加熱方法によってガラス部材としての多孔質ガラス体を加熱する加熱工程を備えていればよい。例えば、光ファイバ用母材１Ｐの製造方法は、第１堆積工程Ｐ１及び第１加熱工程Ｐ２を含んでいなくてもよい。この場合、例えば、第２堆積工程Ｐ３では、まず、コアガラスロッドを購入等によって準備し、当該コアガラスロッドの外周面にガラス微粒子を堆積させてクラッド用多孔質ガラス体を形成する。

【0081】

また、上記実施形態では、第１ガスが脱水用ガス及び不活性ガスの混合ガスとされ、当該第１ガスが第１ガス供給部４１から収容空間３１Ｓに供給されている状態で多孔質ガラス体を加熱する第１焼結工程Ｐ２ｂ及び第２焼結工程Ｐ４ｂを例に説明した。しかし、第１焼結工程Ｐ２ｂ及び第２焼結工程Ｐ４ｂでは、収容空間３１Ｓに不活性ガスのみが供給されている状態で多孔質ガラス体を加熱してもよい。この場合、例えば、第１ガス供給部４１の構成を、供給する第１ガスを脱水用ガス及び不活性ガスを含むガスと不活性ガスのみとに変更できる構成とする。そして、制御部６０は、工程に応じて第１ガス供給部４１から供給される第１ガスが切り替わるように当該第１ガス供給部４１を制御する。

【0082】

また、上記実施形態では、第１脱水工程Ｐ２ａ及び第１焼結工程Ｐ２ｂにおいて、同じ脱水焼結装置１００によってコア用多孔質ガラス体２０を加熱し、第２脱水工程Ｐ４ａ及び第２焼結工程Ｐ４ｂにおいて、同じ脱水焼結装置１００によってクラッド用多孔質ガラス体を加熱していた。しかし、例えば、それぞれの工程において、互いに異なる脱水焼結装置１００によって多孔質ガラス体を加熱してもよい。また、光ファイバ用母材１Ｐの製造方法は、第１加熱工程Ｐ２によってコア用多孔質ガラス体２０が焼結されたガラス体を延伸してコアガラスロッドを得る延伸工程を更に備えていてもよい。なお、炉心管３１は、ガラス部材の少なくとも一部を収容する収容空間３１Ｓを有していればよく、炉心管３１の両端に開口が形成されていてもよい。例えば、上記のガラス体を延伸する装置、光ファイバ用母材１Ｐを加熱する紡糸炉及び先端加工炉も本発明のガラス部材の加熱装置に含まれる。

【0083】

以下、本発明を、実験例を挙げて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。

【0084】

図４に示す脱水焼結装置１００を用いて、図３に示す第１堆積工程Ｐ１及び第１加熱工程Ｐ２を３２回繰り返すことによって、３２本のコアガラスロッドを製造した。この脱水焼結装置１００では、炉体３５が設置されてから１本目のコアガラスロッドを製造するまでの間にヒータ３７は加熱されていなかった。また、炉体３５が設置されてから一本目のコアガラスロッドを製造するための第１加熱工程Ｐ２より前の初期状態における一酸化炭素及び二酸化炭素のそれぞれの空間３５Ｓ内の濃度をガス測定部４８によって測定した。初期状態での一酸化炭素の濃度は１５０ｐｐｍであり、二酸化炭素の濃度は２６０ｐｐｍであった。また、それぞれのコアガラスロッドを製造する際の第１加熱工程Ｐ２中に、一酸化炭素及び二酸化炭素のそれぞれの空間３５Ｓ内の濃度をガス測定部４８によって測定した。この測定結果を図５に示す。なお、図５には、後述する伝送損失も示されている。

【0085】

また、別の脱水焼結装置１００を用いて、図３に示す第２堆積工程Ｐ３及び第２加熱工程Ｐ４を行うことによって、これらコアガラスロッドのそれぞれから図２に示す光ファイバ用母材１Ｐと同様の光ファイバ用母材１Ｐを製造した。それぞれの光ファイバ用母材１Ｐを製造する際の第２加熱工程Ｐ４中に、一酸化炭素及び二酸化炭素のそれぞれの空間３５Ｓ内の濃度をガス測定部４８によって測定した。一酸化炭素の濃度は、１５０ｐｐｍ以上２５０ｐｐｍ以下であり、二酸化炭素の濃度は、２５０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下であった。また、光ファイバ用母材１Ｐの製造後に空間３５Ｓを確認したところ、当該空間３５Ｓへの水の侵入はなかった。

【0086】

また、製造した３２本の光ファイバ用母材１Ｐのそれぞれを紡糸炉によって加熱して線引きすることで、それぞれの光ファイバ用母材１Ｐから図１に示す光ファイバ１と同様の光ファイバ１を製造した。それぞれの光ファイバ１におけるコア１０の直径は概ね１０μｍであり、クラッド１１の直径は概ね１２５μｍであった。また、それぞれの光ファイバ１について、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）を用いて１３８３ｎｍの波長の光における伝送損失を測定した。その測定結果は上記のように図５に示されている。なお、図５には、長距離伝送用の光ファイバとして一般的に要求される伝送損失の値としての０．３１ｄＢ／ｋｍを示す一点鎖線が記載されている。

【0087】

図５に示すように、１本目から２７本目までのコアガラスロッドから製造された光ファイバ１の伝送損失は概ね０．２８ｄＢ／ｋｍであり、２８本目のコアガラスロッドから製造された光ファイバ１の伝送損失は０．３０９ｄＢ／ｋｍであった。２９本目以降のコアガラスロッドから製造された光ファイバ１の伝送損失は０．３１ｄＢ／ｋｍを超えており、２９本目以降では、本数が増えるにつれて伝送損失が増加する傾向にあった。また、１本目から２８本目のコアガラスロッドを製造する際の一酸化炭素の濃度が最大となるのは、２８本目であり、２８本目における一酸化炭素の濃度は３９７ｐｐｍであった。また、１本目から２８本目のコアガラスロッドのうち、二酸化炭素の濃度が最大となったのは、２８本目であり、２８本目における二酸化炭素の濃度は４４８ｐｐｍであった。２９本目における一酸化炭素の濃度は７０３ｐｐｍであり、２９本目における二酸化炭素の濃度は８１３ｐｐｍであり、２９本目以降における一酸化炭素及び二酸化炭素の濃度は、本数が増加するにつれて増加していた。このため、２８本目を製造するときに空間３５Ｓ内に水が浸入しはじめ、２８本目以降では、本数が増えるにつれて空間３５Ｓ内に侵入する水の量が多くなっていたと考えられる。また、上記のように、初期状態での一酸化炭素の濃度は１５０ｐｐｍであり、二酸化炭素の濃度は２６０ｐｐｍであった。このため、ガラス部材としてのコア用多孔質ガラス体２０を加熱する際の一酸化炭素の濃度と、炉体３５が設置されてから最初にコア用多孔質ガラス体２０を加熱する前の初期状態における一酸化炭素の濃度との差が５５０ｐｐｍを超える場合に、光ファイバ１が不良となることが分かった。また、コア用多孔質ガラス体２０を加熱する際の二酸化炭素の濃度と、この初期状態における二酸化炭素の濃度との差が５５０ｐｐｍを超える場合に、光ファイバ１が不良となることも分かった。また、一酸化炭素の濃度が７００ｐｐｍ以上となる場合、二酸化炭素の濃度が８００ｐｐｍ以上となる場合に、光ファイバ１が不良となることが分かった。なお、水と炭素が反応すると一酸化炭素及び二酸化炭素とともにメタン、酸素、及び水素も発生する。メタン、酸素、及び水素の発生量は、化学量論的に一酸化炭素及び二酸化炭素の発生量に比例する傾向にある。このため、メタン、酸素、及び水素のそれぞれの濃度についても、実験値等に基づいて、光ファイバ１が不良となるか否かを判断するための基準値を設定できる。

【0088】

また、１本目から２８本目では、一酸化炭素の濃度と、当該一酸化酸素が測定されるタイミング以前において測定される一酸化炭素の濃度の平均値との差は、５００ｐｐｍ以下であった。また、２９本目では、当該差は、５０６ｐｐｍであった。このため、当該差が５００以上である場合に、脱水焼結装置１００が異常状態であることが分かった。また、１本目から２８本目では、二酸化炭素の濃度と、当該に二酸化酸素が測定されるタイミング以前において測定される二酸化炭素の濃度の平均値との差は、５５０ｐｐｍ以下であった。また、２９本目では、当該差は、５５３ｐｐｍであった。このため、当該差が５５０以上である場合に、脱水焼結装置１００が異常状態であることが分かった。また、一酸化炭素の濃度が７００ｐｐｍ以上となる場合、二酸化炭素の濃度が８００ｐｐｍ以上となる場合に、脱水焼結装置１００が異常状態であることが分かった。なお、上記のように、メタン、酸素、及び水素の発生量は、一酸化炭素及び二酸化炭素の発生量に比例する傾向にあるため、メタン、酸素、及び水素のそれぞれの濃度についても、実験値等に基づいて、脱水焼結装置１００が異常状態であるか否かを判断するための基準値を設定できる。

【産業上の利用可能性】

【0089】

以上説明したように、水に起因する異常状態を検知し得るガラス部材の加熱装置、ガラス部材の加熱方法、及びそれを用いた光ファイバ用母材の製造方法が提供され、光ファイバ通信等の分野で利用することが期待される。

【符号の説明】

【0090】

１・・・光ファイバ
１Ｐ・・・光ファイバ用母材
２０・・・コア用多孔質ガラス体（多孔質ガラス体）
３１・・・炉心管
３１Ｓ・・・収容空間
３５・・・炉体
３５Ｓ・・・空間
３６・・・流路
３７・・・ヒータ
４１・・・第１ガス供給部
４２・・・第２ガス供給部
４８・・・ガス測定部
５１・・・異常判断部
５２・・・ファイバ不良判断部
６０・・・制御部
１００・・・脱水焼結装置（加熱装置）
Ｓ１，Ｓ２・・・給気口
Ｅ１，Ｅ２・・・排気口
Ｐ１・・・第１堆積工程
Ｐ２・・・第１加熱工程
Ｐ３・・・第２堆積工程
Ｐ４・・・第２加熱工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】