特開 2022-187545 ガラス母材の製造装置、およびガラス母材の製造方法

(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】P2022187545

(43)【公開日】2022-12-20

(54)【発明の名称】ガラス母材の製造装置、およびガラス母材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 20/00 20060101AFI20221213BHJP

   C03B 37/014 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

C03B20/00 E

C03B37/014 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095577

(22)【出願日】2021-06-08

(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】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 隆成

【テーマコード（参考）】

4G014

4G021

【Ｆターム（参考）】

4G014AH21

4G021CA13

(57)【要約】

【課題】ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化を抑制できるガラス母材の製造装置、およびガラス母材の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス母材の製造装置は、未処理母材を収容可能な炉心管と、前記炉心管の外側に設けられるヒータと、前記炉心管の少なくとも一部および前記ヒータを収容する炉体と、前記炉体内にガスを供給する複数の供給口と、前記炉体内からガスを排出する排気口と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

未処理母材を収容可能な炉心管と、
前記炉心管の外側に設けられるヒータと、
前記炉心管の少なくとも一部および前記ヒータを収容する炉体と、
前記炉体内にガスを供給する複数の供給口と、
前記炉体内からガスを排出する排気口と、を備えるガラス母材の製造装置。

【請求項2】

少なくとも１つの前記供給口および前記排気口は、前記炉心管の軸方向において前記ヒータを挟むように配されている、請求項１に記載のガラス母材の製造装置。

【請求項3】

前記複数の供給口は、前記炉心管の周方向において略等間隔を空けて配されている、請求項１または２に記載のガラス母材の製造装置。

【請求項4】

前記排気口を複数備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス母材の製造装置。

【請求項5】

前記複数の排気口は、前記炉心管の周方向において略等間隔を空けて配されている、請求項４に記載のガラス母材の製造装置。

【請求項6】

前記炉体に収容される断熱材をさらに備え、
前記複数の供給口の少なくとも一部は、前記断熱材の外周面よりも前記炉心管の径方向における外側に位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス母材の製造装置。

【請求項7】

前記炉体に収容される断熱材をさらに備え、
前記複数の供給口の少なくとも一部は、前記断熱材の外周面よりも前記炉心管の径方向における内側に位置する、請求項１から６のいずれか一項に記載のガラス母材の製造装置。

【請求項8】

ガラス母材の製造装置を用い、未処理母材に対して熱処理を行うガラス母材の製造方法であって、
前記ガラス母材の製造装置は、
前記未処理母材を収容可能な炉心管と、
前記炉心管の外側に設けられるヒータと、
前記炉心管の少なくとも一部および前記ヒータを収容する炉体と、
前記炉体内にガスを供給する複数の供給口と、
前記炉体内からガスを排出する排気口と、を備える、ガラス母材の製造方法。

【請求項9】

前記未処理母材は堆積されたガラス微粒子を有し、
前記熱処理によって前記ガラス微粒子を焼結させる、請求項８に記載のガラス母材の製造方法。

【請求項10】

前記熱処理を行う際に、前記炉心管の内部で前記未処理母材を回転させる、請求項８または９に記載のガラス母材の製造方法。

【請求項11】

前記炉心管の軸方向における各位置において、前記炉心管の外周面の周方向における温度の最大値と最小値との差が１０℃以下に保たれる、請求項８から１０のいずれか一項に記載のガラス母材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス母材の製造装置、およびガラス母材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ガラス母材（光ファイバ母材）の製造装置が開示されている。このガラス母材の製造装置は、未処理母材を収容可能な炉心管と、ヒータと、炉心管およびヒータを収容する炉体と、炉体内にガスを供給する供給口と、炉体内からガスを排出する排気口と、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１２４９５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、供給口を通じて炉体内に供給されるガスの温度は、ヒータの温度と異なることが多い。特許文献１のように炉体内にガスを供給する供給口が１つしか設けられていない場合、当該供給口近傍の温度と、当該供給口近傍以外の部分の温度との間に差が生じ、炉心管に温度むらを生じやすくなっていた。炉心管の温度むらは、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化の原因となり得る。

【0005】

本発明はこのような事情を考慮してなされ、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化を抑制できるガラス母材の製造装置、およびガラス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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るガラス母材の製造装置は、未処理母材を収容可能な炉心管と、前記炉心管の外側に設けられるヒータと、前記炉心管の少なくとも一部および前記ヒータを収容する炉体と、前記炉体内にガスを供給する複数の供給口と、前記炉体内からガスを排出する排気口と、を備える。

【0007】

また、本発明の一態様に係るガラス母材の製造方法は、ガラス母材の製造装置を用い、未処理母材に対して熱処理を行うガラス母材の製造方法であって、前記ガラス母材の製造装置は、前記未処理母材を収容可能な炉心管と、前記炉心管の外側に設けられるヒータと、前記炉心管の少なくとも一部および前記ヒータを収容する炉体と、前記炉体内にガスを供給する複数の供給口と、前記炉体内からガスを排出する排気口と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明の上記態様によれば、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化を抑制可能なガラス母材の製造装置、およびガラス母材の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係るガラス母材の製造装置の断面図である。

【図2】図１におけるＩＩ－ＩＩ断面矢視図である。

【図3】第２実施形態に係るガラス母材の製造装置の断面図である。

【図4】図３におけるＩＶ－ＩＶ断面矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るガラス母材の製造装置およびガラス母材の製造方法について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ガラス母材の製造装置１Ａは未処理母材Ｍを収容可能な炉心管１０と、ヒータ２０と、炉体３０と、断熱材４０と、を備える。炉心管１０は、炉心管下面１０ｂおよび炉心管外周面（炉心管の外周面）１０ｃを有する有底筒状に形成されている。炉心管１０の開口端部には蓋Ｌが取り付けられる。

【0011】

ここで本実施形態では、炉心管１０の中心軸線Ｏに沿う方向を軸方向という。軸方向に沿って、蓋Ｌ側を上方といい、炉心管下面１０ｂ側を下方という。軸方向における位置を単に高さという。軸方向に垂直な断面を横断面という。軸方向からみて、中心軸線Ｏに交差する方向を径方向といい、中心軸線Ｏまわりに周回する方向を周方向という。横断面視において、中心軸線Ｏに接近する向きを径方向内側、中心軸線Ｏから離反する向きを径方向外側という。

【0012】

未処理母材Ｍは、堆積されたガラス微粒子を有するガラス多孔質体である。未処理母材Ｍに含まれるガラス微粒子に対して焼結等の熱処理を行うことにより、ガラス母材が得られる。未処理母材Ｍは、例えばＶＡＤ法やＯＶＤ法等のスート法を用いて製造されたガラス多孔質体であってもよい。
スート法を用いて未処理母材Ｍを製造する場合、まず、反応容器内に設置されたバーナから、酸素ガス、水素ガス、不活性ガス等を流し、これらのガスを反応させた火炎中に、ＳｉＣｌ_４等のガラス原料ガスを投入する。これにより、ガラス微粒子が生成される。このガラス微粒子を、反応容器内で回転するターゲットに付着させることで、ターゲットの外周にスートが堆積する。これにより、ガラス多孔質体（未処理母材Ｍ）が得られる。

【0013】

ガラス母材の製造装置１Ａは、例えば光ファイバ母材の製造装置であってもよい。この場合、上記したターゲットは光ファイバのコアとなる部分を含んでいてもよい。また、上記したターゲットのうち、スートが堆積していない部分は、後述の支持部５０として用いられてもよい。

【0014】

炉心管下面１０ｂは下方を向いており、炉心管外周面１０ｃは径方向外側を向いている。炉心管１０の材質としては、例えば石英ガラス等を採用できる。本実施形態の炉心管外周面１０ｃは、横断面視において円形状に形成されている。炉心管１０には、不図示の炉心管用ガス供給口および炉心管用ガス排出口が設けられていてもよい。炉心管用ガス供給口は、未処理母材Ｍが収容される空間（炉心管１０内部）にガスを供給するためのガス供給口である。炉心管用ガス排出口は、未処理母材Ｍが収容される空間（炉心管１０内部）からガスを排気するためのガス排出口である。蓋Ｌは、炉心管１０の開口端部（上端部）に開閉自在に取り付けられる。使用者は、蓋Ｌを開くことで、未処理母材Ｍを炉心管１０内に挿入したり、焼結済みの母材（ガラス母材）を炉心管１０から取り出したりすることができる。蓋Ｌが閉じられると、炉心管１０が閉塞され、炉心管１０内に不要なガスが流入することが抑制される。

【0015】

未処理母材Ｍは、支持部５０を介して炉心管１０内に支持される。支持部５０は、蓋Ｌの中心部を貫通している。詳細な説明は省略するが、蓋Ｌは、支持部５０が貫通した状態で、炉心管１０内をシールすることができるように構成されている。また、支持部５０は蓋Ｌに対して回転可能に構成されていてもよい。この場合、支持部５０を回転させることで、未処理母材Ｍを炉心管１０内で回転させることができる。つまり、未処理母材Ｍは、炉心管１０に対する中心軸線Ｏまわりの回転が許容された状態で炉心管１０内に支持される。ヒータ２０によって未処理母材Ｍを加熱する際、未処理母材Ｍを回転させることで、未処理母材Ｍに対する熱の加わり方を周方向において均すことができる。なお、未処理母材Ｍは炉心管１０内において回転可能に支持されていなくてもよい。

【0016】

ヒータ２０は、炉心管１０の外側に設けられている。本実施形態においてヒータ２０は円筒状であり、炉心管１０を周方向において取り囲むように配置されている。ヒータ２０は、炉心管１０を介して未処理母材Ｍを加熱する。ヒータ２０は、例えば電気ヒータ等であってもよい。ヒータ２０は、径方向外側を向くヒータ外周面２０ｃおよび径方向内側を向くヒータ内周面２０ｄを有する。ヒータ内周面２０ｄは、炉心管１０の炉心管外周面１０ｃと径方向において対向する。なお、本実施形態においてヒータ２０は単一の円筒状であるが、ヒータ２０は複数に分かれていてもよい。この場合、複数のヒータ２０が炉心管１０を周方向において取り囲んでいてもよい。また、複数のヒータ２０が軸方向に並べて配置されてもよい。

【0017】

炉体３０は、本実施形態において中空円柱状の容器であり、炉心管１０の少なくとも一部およびヒータ２０を収容している。なお、炉体３０は炉心管１０の全体を収容していてもよい。炉体３０は、上端部である炉体上壁３０ａと、下端部である炉体下壁３０ｂと、炉体上壁３０ａおよび炉体下壁３０ｂを接続する炉体周壁３０ｃと、を有する。炉体上壁３０ａの中心部および炉体下壁３０ｂの中心部にはそれぞれ、炉体３０内に連通する貫通孔３３が形成されている。各貫通孔３３には、炉心管１０が挿通される。使用者は、貫通孔３３を介して炉心管１０を炉体３０に挿通したり、炉体３０から炉心管１０を引き抜いたりすることができる。

【0018】

貫通孔３３の縁部には、環状のシール機構Ｓが設けられている。シール機構Ｓは、炉心管１０を貫通孔３３に挿通した際に貫通孔３３に生じ得る隙間を塞ぎ、貫通孔３３を介して炉体３０からガスが流出したり、炉体３０にガスが流入したりすることを抑制する。なお、ガラス母材の製造装置１Ａは、シール機構Ｓを備えていなくてもよい。

【0019】

炉体周壁３０ｃには、径方向外側に向けて延びる供給管３１が４本設けられている。なお、供給管３１の本数は適宜変更可能であり、２本以上であれば何本であってもよい。また、炉体周壁３０ｃには、径方向外側に向けて延びる排気管３２が４本設けられている。排気管３２の本数は適宜変更可能であり、１～３本または５本以上であってもよい。供給管３１は、炉体３０の外部から炉体３０内にガスＧを供給する際に用いられる管である。排気管３２は、炉体３０内から炉体３０の外部にガスＧを排出する際に用いられる管である。供給管３１を通して炉体３０に供給されるガスＧは、主として不活性ガス（例えばアルゴン、ヘリウム、窒素等）である。ガスＧを炉体３０内に供給することで、炉体３０内の酸素を排出し、ヒータ２０や断熱材４０の酸化、および酸化に伴う劣化を抑制することができる。

【0020】

各供給管３１のうち、径方向内側の端部を供給口３１ａという。同様に、各排気管３２のうち、径方向内側の端部を排気口３２ａという。本実施形態において、各供給口３１ａおよび各排気口３２ａは、炉体周壁３０ｃ上に位置する。各供給管３１のうち、供給口３１ａとは反対側に位置する端部は、不図示のガス供給装置に連結されている。なお、例えば、１つのガス供給装置に対して４本すべての供給管３１が連結されていてもよいし、４つのガス供給装置に対して１本ずつ供給管３１が連結されていてもよい。つまり、各供給管３１を通じて炉体３０内にガスＧを供給できるのであればガス供給装置の構成は任意である。また、各排気管３２のうち、排気口３２ａとは反対側に位置する端部は、炉体３０の外部に位置する。

【0021】

本実施形態において、４つの供給口３１ａと、４つの排気口３２ａとは、軸方向においてヒータ２０を挟むように配されている。より具体的には、各供給口３１ａはヒータ２０よりも下方に設けられ、各排気口３２ａはヒータ２０よりも上方に設けられている。

【0022】

各供給口３１ａからガスＧを供給し、各排気口３２ａからガスＧを排出することで、炉体３０から酸素を排出することができる。これにより、ヒータ２０や断熱材４０の酸化、および酸化に伴う劣化を抑制することができる。

【0023】

ガスＧの温度は、ヒータ２０の温度、炉心管１０の温度、および未処理母材Ｍの温度と異なる場合が多い。例えば、ガスＧの温度が室温程度である場合には、ガスＧの温度は、ヒータ２０の温度、炉心管１０の温度、および未処理母材Ｍの温度よりも低くなりやすい。したがって、炉心管外周面１０ｃのうち各供給口３１ａと径方向において対向する部分の温度と、炉心管外周面１０ｃの当該部分以外の部分の温度との間には、差が生じやすい。言い換えれば、炉心管外周面１０ｃには温度むらが生じやすい。

【0024】

これに対して本実施形態のガラス母材の製造装置１Ａは、４つの供給口３１ａが炉心管１０の中心軸線Ｏに関して略回転対称に配されている（図２参照）。言い換えれば、４つの供給口３１ａは、周方向において略等間隔を空けて配されている。これにより、ガスＧの供給が周方向において分散され、炉心管外周面１０ｃの周方向における温度むらを抑制することができる。また、炉心管外周面１０ｃの周方向における温度分布の対称性が高めることができる。したがって、未処理母材Ｍに対して熱処理を行うことで得られるガラス母材の偏心（コアの位置ずれ）や、ガラス母材の断面形状の非円化を抑制することができる。なお、「略回転対称」「略等間隔」には、製造誤差を取り除けば回転対称または等間隔とみなせる場合や、完全な回転対称または等間隔でなくとも上記した偏心や非円化を抑制する効果が期待できる場合も含む。

【0025】

また、ガスＧは排気口３２ａから排出されるため、炉心管外周面１０ｃのうち各排気口３２ａと径方向において対向する部分の温度と、炉心管外周面１０ｃの当該部分以外の部分の温度との間には、差が生じやすい。したがって、炉心管外周面１０ｃには、各供給口３１ａの位置に起因した温度むらだけでなく、各排気口３２ａの位置に起因した温度むらも生じ得る。これに対して本実施形態のガラス母材の製造装置１Ａは、４つの排気口３２ａが炉心管１０の中心軸線Ｏに関して略回転対称に配されている。言い換えれば、４つの排気口３２ａは、周方向において略等間隔を空けて配されている。これにより、ガスＧの排出が周方向において分散され、炉心管外周面１０ｃの周方向における温度むらをさらに抑制することができる。また、炉心管外周面１０ｃの周方向における温度分布の対称性をさらに高めることができる。したがって、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化をさらに抑制することができる。なお、「略回転対称」「略等間隔」には、製造誤差を取り除けば回転対称または等間隔とみなせる場合や、完全な回転対称または等間隔でなくとも上記した偏心や非円化を抑制する効果が期待できる場合も含む。

【0026】

断熱材４０は、炉心管１０の熱が炉体３０の外部へ逃げるのを抑制する部材である。断熱材４０としては例えば、カーボンシートを層状に重ねたものや、シリコンスポンジ等を採用することができる。本実施形態において、断熱材４０は円筒状に形成されており、炉心管１０およびヒータ２０を周方向において取り囲んでいる。断熱材４０は、径方向外側を向く断熱材外周面（断熱材の外周面）４０ｃと、径方向内側を向く断熱材内周面４０ｄと、を有する。断熱材内周面４０ｄは、炉心管外周面１０ｃと径方向において対向する。断熱材内周面４０ｄには、ヒータ２０が配置される凹部４１が形成されている。凹部４１は、軸方向における断熱材４０の中央部に位置し、断熱材内周面４０ｄから径方向外側に窪んでいる。なお、凹部４１を設けず、例えば断熱材内周面４０ｄと炉心管外周面１０ｃとの間の隙間にヒータ２０を配置してもよい。断熱材４０は、多孔質材（例えばスポンジ状の材質）によって形成されていてもよい。この場合、ガスＧが断熱材４０内を透過しやすくなる。これにより、炉体３０内の酸素をより効率的に排気することができる。

【0027】

断熱材外周面４０ｃは、炉体周壁３０ｃと径方向において対向する。特に、本実施形態における各供給口３１ａは、断熱材外周面４０ｃよりも径方向外側に位置している。これにより、各供給口３１ａから供給されるガスＧが炉心管外周面１０ｃに直接当たることが防止され、ガスＧに起因する炉心管外周面１０ｃの温度むらを生じにくくすることができる。

【0028】

（ガラス母材の製造方法）
次に、以上のように構成されたガラス母材の製造装置１Ａを用いたガラス母材の製造方法について説明する。

【0029】

まず、未処理母材Ｍが用意される。未処理母材Ｍは、例えば先述のターゲットに対してガラス微粒子を堆積させたもの等が採用できる。
次に、未処理母材Ｍが炉心管１０内に挿入され、炉心管１０の中心軸線Ｏに沿って配置される。
次に、蓋Ｌによって炉心管１０が閉塞される。

【0030】

次に、不図示のガス供給装置から、各供給管３１を通して炉体３０内部にガスＧが供給される。ガスＧの供給は、継続的に行われる。これにより、炉体３０内の酸素を炉体３０の外部へと排出し、ヒータ２０や断熱材４０の酸化、および酸化に伴う劣化を抑制することができる。またこのとき、炉体３０内の気圧が外気圧よりも高くなるようにガスＧが供給されてもよい。なおこの場合、炉体３０内部に不図示の圧力計測手段（例えば気圧センサ等）が設けられ、炉体３０内の気圧の測定値に基づいてガスＧの供給量が制御されてもよい。炉体３０内を昇圧することで、後述する熱処理工程において熱によって軟化した炉心管１０が径方向外側に向けて屈曲することが抑制される。
なお、以降特段の言及がない限り、ガスＧの供給は継続される。

【0031】

以下、ガスＧの流動経路を説明する。まず、各供給口３１ａから供給されたガスＧは、断熱材４０の内部を浸透し、あるいは断熱材４０と炉体３０の内面との間の隙間を通って断熱材内周面４０ｄと炉心管外周面１０ｃとが対向する領域に到達する。当該領域に到達したガスＧは、図２に示すように、周方向において等方的に広がる。これと同時に、炉体３０内の軸方向における気圧差によってガスＧは下方から上方に向けて流動する（図１参照）。次に、ガスＧは断熱材４０の内部を浸透し、あるいは断熱材４０と炉体３０の内面との間の隙間を通って各排気口３２ａに到達し、炉体３０の外部へと排出される。ここで、本実施形態における排気口３２ａおよび供給口３１ａはヒータ２０を軸方向において挟むように配されている。より具体的には、供給口３１ａはヒータ２０より下方に位置し、排気口３２ａはヒータ２０より上方に位置している。このため、ヒータ２０の近傍においてガスＧが流れる方向が、上方に向けて安定し、ヒータ２０周辺の酸素を効率的に排出することができる。したがって、ヒータ２０の酸化および劣化を効果的に抑制することができる。

【0032】

ガスＧが炉体３０内に供給され始めてから所定の時間が経ったのち、未処理母材Ｍへの熱処理が開始される。より具体的には、ヒータ２０が稼働され、未処理母材Ｍが炉心管１０を介して加熱される。未処理母材Ｍに対して熱処理を行うことで、ガラス母材が得られる。なお、炉体３０内に設けられた不図示の酸素濃度計を用いて炉体３０内の酸素濃度が計測され、当該計測値が所定の濃度値を下回ったのちに熱処理が開始されてもよい。

【0033】

ところで、ヒータ２０が稼働されるとガスＧは熱膨張する。密度が小さくなったガスＧは、重力の影響により、上方に向かおうとする。このため、ガスＧの下方から上方へ向けた流動が促進される。ここで、本実施形態における各排気口３２ａは各供給口３１ａよりも上方に位置しているため、ガスＧの熱膨張による上方移動を利用した効率的な排気を行うことができる。したがって、ヒータ２０や断熱材４０の酸化および劣化をより効果的に抑制することができる。

【0034】

また、未処理母材Ｍの熱処理が行われている際に、未処理母材Ｍが炉心管１０の内部で炉心管１０の中心軸線Ｏまわりに適宜回転されてもよい。この場合、周方向における未処理母材Ｍの温度むらが抑制され、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化を抑制する効果が得られる。この効果は、未処理母材Ｍの回転速度が大きいほど高まると考えられる。一方で、未処理母材Ｍの回転速度が大きいほど、未処理母材Ｍに生じる遠心力が大きくなり、未処理母材Ｍの径方向における振れが大きくなる。特に、未処理母材Ｍの一部が炉心管１０の内周面に触れるほど大きな振れが生じた場合、未処理母材Ｍに損傷が生じる可能性がある。これに対し、本実施形態のガラス母材の製造装置１Ａは供給口３１ａを複数設ける等の工夫がなされているため、未処理母材Ｍの回転速度を高めなくとも上記の偏心および非円化を抑制する効果を得ることができる。

【0035】

熱処理は、例えば未処理母材Ｍに含まれるガラス微粒子を焼結させる焼結工程であってもよい。焼結工程ではガラス微粒子がガラス転移温度（約１４００～１５００℃）まで昇温されるが、当該温度付近において、ガラス微粒子の透明度や粘性をはじめとする種々の物性が温度に対して著しく変化する。したがって、焼結工程で未処理母材Ｍの温度むらが生じると、未処理母材Ｍの物性が不均一になりやすくなる。このため、焼結工程では特にガラス母材の偏心や非円化が生じやすい。これに対し、本実施形態のガラス母材の製造装置１Ａは供給口３１ａを複数設ける等の工夫がなされているため、焼結工程における偏心および非円化を抑制することができる。なお、「熱処理」は、脱水処理やドープ処理等であってもよい。焼結工程の前に、脱水処理やドープ処理が行われてもよい。

【0036】

ガラス母材の製造方法が特に光ファイバ母材の製造方法である場合には、上記した工程に加えて、光ファイバ母材から光ファイバを得る線引き工程が行われてもよい。線引き工程では、光ファイバ母材が溶融され、溶融した光ファイバ母材が長手方向において引き延ばされることで、光ファイバが得られる。

【0037】

以上説明したように、本実施形態のガラス母材の製造装置１Ａは、未処理母材Ｍを収容可能な炉心管１０と、炉心管１０の外側に設けられるヒータ２０と、炉心管１０の少なくとも一部およびヒータ２０を収容する炉体３０と、炉体３０内にガスＧを供給する複数の供給口３１ａと、炉体３０内からガスＧを排出する排気口３２ａと、を備える。

【0038】

また、本実施形態のガラス母材の製造方法は、上記したガラス母材の製造装置１Ａを用い、未処理母材Ｍに対して熱処理を行う。

【0039】

これらの構成により、例えば供給口３１ａが１つしか設けられていない場合と比べて、炉心管外周面１０ｃの周方向における温度むらを抑制することができる。したがって、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化を抑制することができる。

【0040】

また、少なくとも１つの供給口３１ａおよび排気口３２ａは、軸方向においてヒータ２０を挟むように配されている。この構成により、ヒータ２０周辺の酸素が効率的に排気され、ヒータ２０の酸化および劣化を効果的に抑制することができる。

【0041】

また、複数の供給口３１ａは、周方向において略等間隔を空けて配されている。この構成により、炉心管外周面１０ｃの周方向における温度分布の対称性が高まり、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化を効果的に抑制することができる。

【0042】

また、本実施形態のガラス母材の製造装置１Ａは、排気口３２ａを複数備える。この構成により、炉心管外周面１０ｃの周方向における温度むらがさらに抑制され、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化をさらに抑制することができる。

【0043】

また、複数の排気口３２ａは、周方向において略等間隔を空けて配されている。この構成により、炉心管外周面１０ｃの周方向における温度分布の対称性がさらに高まり、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化をより効果的に抑制することができる。

【0044】

また、本実施形態のガラス母材の製造装置１Ａは、炉体３０に収容される断熱材４０をさらに備え、複数の供給口３１ａのそれぞれは、断熱材外周面４０ｃよりも径方向外側に位置する。この構成により、各供給口３１ａと炉心管外周面１０ｃとが遠ざかり、炉心管外周面１０ｃにおいて局所的な温度変化が生じるのを抑制できる。したがって、ガラス母材の偏心やガラス母材の断面形状の非円化を生じにくくすることができる。

【0045】

また、本実施形態のガラス母材の製造方法において、未処理母材Ｍは堆積されたガラス微粒子を有し、熱処理によってガラス微粒子を焼結させてもよい。本実施形態のガラス母材の製造装置１Ａによれば、熱処理として焼結を採用した場合においても、ガラス母材の偏心およびガラス母材の断面形状の非円化を抑制することができる。

【0046】

また、本実施形態のガラス母材の製造方法において、熱処理を行う際に、炉心管１０の内部で未処理母材Ｍを回転させてもよい。本実施形態のガラス母材の製造装置１Ａによれば、未処理母材Ｍの回転速度を高めなくとも、ガラス母材の偏心およびガラス母材の断面形状の非円化を抑制することができる。したがって、未処理母材Ｍが炉心管１０の内周面と接触して未処理母材Ｍに損傷が生じるのを抑制することができる。

【0047】

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図３に示すように、本実施形態のガラス母材の製造装置１Ｂでは、各供給口３１ａおよび各排気口３２ａが、断熱材外周面４０ｃよりも径方向内側に位置している。図３および図４の例では、各供給管３１および各排気管３２が断熱材４０を径方向において貫通し、各供給口３１ａおよび各排気口３２ａが断熱材内周面４０ｄ上に配置されている。これにより、ヒータ内周面２０ｄと炉心管外周面１０ｃとが対向する領域へのガスＧの供給速度が向上し、炉体３０内の酸素を除去する速度を向上することができる。したがって、ヒータ２０や断熱材４０の酸化、および酸化に伴う劣化を効果的に抑制できる。

【0048】

以上説明したように、本実施形態のガラス母材の製造装置１Ｂは、炉体３０に収容される断熱材４０を備え、複数の供給口３１ａのそれぞれは、断熱材外周面４０ｃよりも径方向内側に位置する。この構成により、炉体３０内の酸素を除去する速度が向上し、ヒータ２０や断熱材４０の酸化および劣化を効果的に抑制することができる。

【実施例0049】

以下、具体的な実施例を用いて、上記実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

【0050】

（比較例）
直径が９００ｍｍ、軸方向における寸法が１２００ｍｍの炉体と、直径３００ｍｍの炉心管と、断熱材と、を有するガラス母材の製造装置を２つ用意した。比較例１は、供給管および排気管を１つずつ備え、供給口および排気口は炉体周壁上に位置していた。比較例２は供給管および排気管を１つずつ備え、供給口および排気口は断熱材内周面上に位置していた。

【0051】

（実施例）
第２実施形態に係るガラス母材の製造装置１Ｂを用意した。実施例は、４本の供給管３１および４本の排気管３２を備え、各供給口３１ａおよび各排気口３２ａは断熱材内周面４０ｄ上に位置していた。

【0052】

比較例１、２と実施例のそれぞれについて、炉体を密閉した状態で各供給管からアルゴンガスを供給し、炉体内の酸素が十分に排出されるのに要した時間を計測した。より具体的には、排気口近傍に設けられた酸素濃度計を用いて酸素濃度を計測し、アルゴンガスの供給開始から酸素濃度が２１０ｐｐｍ（体積百万分率）に達するまでの時間を計測した。

【0053】

次に、同一の未処理母材Ｍに対して焼結処理を行い、光ファイバ母材の製造を行った。未処理母材Ｍは、光ファイバのコアとなる部分を有するターゲットに対してガラス微粒子を堆積させたガラス多孔質体であった。なお、焼結処理最中のアルゴンガス供給速度は、比較例１、２および実施例のいずれにおいても、全供給管の合計値で２．０Ｌ／ｍ（リットル毎分）であった。得られた光ファイバ母材のそれぞれについて、軸方向２００ｍｍ間隔で断面形状を測定し、偏心量の最大値を評価した。なお、（偏心量）＝（光ファイバ母材中心とコア中心との間のずれ量）／（光ファイバ母材外径）と定義した。

【0054】

上記の実験で得られた酸素排出所要時間および偏心量の最大値を以下の表１にまとめた。なお、比較例２および実施例の酸素排出所要時間における「６以下」とは、６時間経過時点で既に酸素濃度が２１０ｐｐｍを下回っていたことを意味する。

【0055】

【表1】

【0056】

表１において、実施例と比較例１、２との対比からわかるように、供給管および排気管が複数ずつ設けられている場合、供給管および排気管が１つずつ設けられている場合と比べて光ファイバ母材の偏心量が小さくなっている。このように、供給管および排気管を複数設けることにより、光ファイバ母材の偏心を抑制できることが確認された。
なお、比較例１、２を比べると、供給口が断熱材外周面よりも径方向内側に位置する場合、供給口が断熱材外周面よりも径方向外側に位置する場合に比べて酸素排出に要する時間が短くなっている。このように、供給口を断熱材内周面に近づけることにより、酸素排出効率を向上できることも確認された。

【0057】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0058】

例えば、各供給管３１および各排気管３２は、炉体上壁３０ａまたは炉体下壁３０ｂに設けられていてもよい。
また、排気管３２を設けず、例えば２つのシール機構Ｓの一方または両方を無くし、貫通孔３３と炉心管１０との間の隙間を排気口３２ａとして用いてもよい。

【0059】

また、各供給口３１ａおよび各排気口３２ａは断熱材４０の内部に位置していてもよい。

【0060】

また、前記実施形態の炉心管外周面１０ｃは横断面視において円形状であったが、横断面視において多角形状であってもよい。同様に、断熱材４０および炉体周壁３０ｃは横断面視において多角形状であってもよい。

【0061】

また、ガラス母材の製造方法における熱処理工程の際に、炉心管外周面１０ｃの温度むらが大きく生じないように、ガスＧの供給量の制御が行われてもよい。例えば、各高さにおいて、炉心管外周面１０ｃの周方向における温度の最大値と最小値との差が１０℃に保たれるようにガスＧの供給量が調節されてもよい。この場合、炉体３０内に炉心管外周面１０ｃの温度を測定する温度測定手段（例えば温度センサ等）が設けられ、炉心管外周面１０ｃの温度の測定値に基づいてガスＧの供給量が制御されてもよい。これらの構成を採用した場合、ガラス母材の偏心およびガラス母材の断面形状の非円化をより確実に抑制することができる。

【0062】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
例えば第１実施形態および第２実施形態を組み合わせて、複数の供給口３１ａのうちの一部が断熱材外周面４０ｃよりも径方向外側に位置し、残りの供給口３１ａが断熱材外周面４０ｃよりも径方向内側に位置してもよい。

【符号の説明】

【0063】

１…ガラス母材の製造装置 １０…炉心管 １０ｃ…炉心管外周面（炉心管の外周面） ２０…ヒータ ３０…炉体 ３１ａ…供給口 ３２ａ…排気口 ４０…断熱材 ４０ｃ…断熱材外周面（断熱材の外周面） Ｍ…未処理母材 Ｇ…ガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】