JP3944704B2 - heating furnace - Google Patents
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- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加熱炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバの製造において、母材の製造、延伸、焼結、線引き等の各工程で、図4および図5に示すような加熱炉101が用いられている。この加熱炉101においては、誘導コイル103が巻回されており、この誘導コイル103の内側に断熱材105が設けられている。断熱材105の内側にはカーボン製の導電性発熱物であるサセプター111が取り付けられており、サセプター111の内側には加熱領域113が設けられている。
【0003】
ロッドインチューブ法により光ファイバ用ガラス母材を製造する場合、ガラスロッドが挿入されたガラスパイプを加熱領域113に挿入し、ケーシング109の上部に取り付けられている入力端子115から誘導コイル103に電流を流してサセプター111を誘導電流により加熱し、加熱領域113を昇温させ、加熱領域113内のガラスパイプとガラスロッドとを一体化させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラス母材を製造するためには、加熱領域の温度分布が急峻であることが要求されるところ、前述したような従来の技術においては、サセプター111および断熱材105に誘導電流が発生して共に発熱し、加熱領域が広くなるため、急峻な温度分布を得ることができないという問題がある。また、無駄に電力消費が多くなってしまうおそれがある。
【0005】
この発明の目的は、以上のような従来の技術の問題点に着目してなされたものであり、加熱域を狭くして電力を集中することにより、急峻な温度分布を得ると共に電力消費量を低減することのできる加熱炉を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1による発明の加熱炉は、ケーシング内の内部空間の中央部の周囲に設けられたサセプターの周囲に巻回された誘導コイルに通電して前記サセプターを誘導加熱して発熱させ、前記内部空間に挿入されたガラスを加熱する加熱炉であって、前記サセプターの長さは前記内部空間の長さより短く、前記サセプターはその両端で窒化珪素から構成される支持部材によって支持され、前記内部空間は前記サセプターに囲まれる部分では温度が高く前記支持部材に囲まれる部分では温度が低いという温度勾配を有することを特徴とするものである。
【0007】
従って、発熱体の両側を支持部材により支持するので、発熱体を小さくすることができる。また、支持部材は絶縁体なので誘導コイルによる誘導電流を発生せず、発熱しないので、カーボンで構成される発熱体に発熱が集中することにより、急峻な温度分布を得ることができる。また、小さくなった発熱体に集中して誘導電流を発生できるので、消費電力が低減される。
【0008】
参考例である加熱炉の発熱体支持構造は、支持部材が、350℃〜2300℃の範囲で高温とその熱衝撃に耐えうるものであることを特徴とするものである。
【0009】
参考例である加熱炉の発熱体支持構造は、加熱炉の発熱体支持構造において、前記支持部材が、窒化硼素で構成されるものであることを特徴とするものである。この時、加熱炉内が低酸素域(不活性)である状態が好ましい。
【0010】
窒化硼素で構成される支持部材は、耐熱性、絶縁性を有すると共に、高温とその熱衝撃に絶えて長期間発熱体を支持することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、ロッドインチューブ法により光ファイバ用ガラス母材を製造する加熱炉を例として、図面に基づいて詳細に説明する。図1には、この発明に係る加熱炉1の断面図が示されている。この加熱炉1では、ケーシング3の中央に、コア用ガラスロッド7が挿入されたクラッド用ガラスパイプ5を通すための内部空間である挿入部11が前後方向(図1中左右方向)に設けられており、開口部13F、13Rがケーシング3の前後両端面に設けられている。
【0012】
挿入部11の中央部内面には、カーボンで構成される発熱体であるサセプタ−15が全周にわたって設けられており、サセプタ−15の外側には断熱材17を挟んで誘導コイル19が巻回されている。また、サセプタ−15の前後両側に隣接して挿入部11の内周面には、挿入部11内の酸素を排出するために例えば窒素ガスのような不活性ガスを挿入部11に噴出するための不活性ガス噴出口21が所定間隔で設けられている。この不活性ガス噴出口21には、不活性ガスを供給する配管23が断熱材17を貫通して設けられている。なお、この配管23は、図示省略の不活性ガス噴出手段に接続されている。
【0013】
挿入部11における前後両開口部13F、13Rの内側には、挿入部11にある酸素および挿入部11に侵入してくる酸素を消費するために、酸素消費手段として酸素消費リング25が挿入部11の内周面の全周にわたって設けられている。さらに、挿入部11における酸素消費リング25の外側であるケーシング3の前後両端面3F、3Rには、外部から挿入部11に酸素が侵入するのを防止するための二重シャッター27A、27Bが設けられており、二重シャッター27Bの内側に低酸素領域である前室29が設けられている。
【0014】
次に、この発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造装置1の要部についてさらに詳しく説明する。図2に示すように、サセプター15の前後(図1および図2において左右)両側は、支持部材31の端部の縁部31‘により支持されている。この支持部材31は、熱伝導率がカーボンより小さく且つ絶縁体である。また、支持部材31は、350℃〜2300℃の範囲で、例えば10分で400℃から2300℃まで上昇するような熱衝撃に耐えうるものであることから、例えば窒化硼素で構成されるものが用いられている。
【0015】
このときのサセプター15および支持部材31の温度分布が図3に示されており、サセプター15の中心の位置をゼロ点としたものである。本実施形態のように支持部材31によりサセプター15を支持した場合の方(図3において実線で表示)が、従来のように挿入部の全部にわたりカーボンで構成されたサセプター(図3において破線で表示)に比べて、サセプター15の前後両側部分である支持部材31の温度が低くなるため、温度分布が急峻になっている。
【0016】
上記構成により、光ファイバ用ガラス母材を作製する際には、コア用ガラスロッド7が挿入されたクラッド用ガラスパイプ5を加熱炉1の挿入部11の図1中左側から相対的に挿入する。このとき、前後の二重シャッター27A、27Bは、ガラス母材9の形状に合わせて開閉して、二重シャッター27A、27Bとガラス母材9の間から酸素が挿入部11に侵入するのを防止する。
【0017】
そして、サセプタ−15の前後両側に設けられている不活性ガス噴出口21から挿入部11内へ不活性ガス、例えば窒素ガスを噴出して、挿入部11内部の酸素を前後両開口部13F、13Rから窒素ガスと共に排出する。さらに、酸素消費リング25により挿入部11に残っている酸素あるいは開口部13F、13Rから挿入部11に侵入してくる酸素を消費しながら、誘導コイル19に電流を流してサセプタ−15を発熱させ、その内側の領域を加熱して、その領域に挿入されたガラスロッド7とガラスパイプ5とを加熱する。更に、ガラスパイプ5の内部を負圧にしてガラスパイプ5を押し潰すようにして、ガラスロッド7とガラスパイプ5とを一体化して光ファイバ用ガラス母材を作成する。このとき、サセプター15の前後(図1において左右)両側は、絶縁体である支持部材31により支持されているので、電力をサセプター15に集中させることができる。
【0018】
サセプター15の大きさを従来の約55〜60%とし、他を支持部材31にすると、消費電力を従来と比べ約10%程度低減することができる。また、支持部材31は窒化硼素を用いて作製されているので、急激な温度変化による熱衝撃にも亀裂等を生じることなく耐えるので、長時間サセプター15を支持することができる。
【0019】
なお、本発明の加熱炉の発熱体支持構造は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。すなわち、上述した実施形態では、支持部材31をサセプター15のごく近傍にのみ設けたが、挿入部11の両端まで設けるようにしてもよい。
【0020】
また、支持部材31に窒化硼素を使用したが、それ以外に、窒化硅素(Si3N4)、窒化アルミニウム(AlN)、コージライト系セラミックス(2MgO・2A2lO3・5SiO2)、アルミナ(Al2O3)、ジルコニア(ZrO2)、等でもよく、それらのうちから二つ以上の成分からなる混合物でもよい。上記の例では、光ファイバ用ガラス母材の製造を示したが、本発明の加熱炉はこれに限定されるものではない。光ファイバの製造における他の工程で使用してもよく、また、それ以外においても使用可能である。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による加熱炉では、下記の効果を奏することができる。
(1)発熱体を小さくすることができる。
(2)急峻な温度分布を得ることができる。
(3)消費電力を低減することができる。
(4)熱衝撃に耐えうる支持部材を用いることで、長時間発熱体を支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る加熱炉の発熱体支持構造の一実施形態を示す断面図である。
【図2】発熱体の支持部材を示す概略断面図である。
【図3】母材挿入部における温度分布を示すグラフである。
【図4】従来の加熱炉の発熱体支持構造の一例を示す断面図である。
【図5】図4中V方向から見た側面図である。
【符号の説明】
1 加熱炉
5 クラッド用ガラスパイプ
7 コア用ガラスロッド
11 挿入部
15 サセプター(発熱体)
19 誘導コイル
31 支持部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating furnace .
[0002]
[Prior art]
In the production of an optical fiber, a
[0003]
When a glass preform for an optical fiber is manufactured by the rod-in-tube method, a glass pipe into which a glass rod is inserted is inserted into the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to manufacture the glass base material, it is required that the temperature distribution in the heating region is steep, and in the conventional technique as described above, an induced current is generated in the
[0005]
The object of the present invention has been made by paying attention to the problems of the prior art as described above. By concentrating the power by narrowing the heating region, a steep temperature distribution can be obtained and the power consumption can be reduced. An object of the present invention is to provide a heating furnace that can be reduced.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the heating furnace of the invention according to claim 1 energizes the induction coil wound around the susceptor provided around the central portion of the internal space in the casing to cause the susceptor to flow. A heating furnace for generating heat by induction heating and heating the glass inserted into the internal space, wherein the length of the susceptor is shorter than the length of the internal space, and the susceptor is composed of silicon nitride at both ends thereof It is supported by a support member, and the internal space has a temperature gradient in which a temperature is high in a portion surrounded by the susceptor and a temperature is low in a portion surrounded by the support member.
[0007]
Therefore, since both sides of the heating element are supported by the support member, the heating element can be made small. In addition, since the support member is an insulator, no induction current is generated by the induction coil and no heat is generated. Therefore, a rapid temperature distribution can be obtained by concentrating the heat generation on the heat generation element made of carbon. In addition, since the induced current can be generated concentrated on the reduced heating element, the power consumption is reduced.
[0008]
The heating element support structure for a heating furnace as a reference example is characterized in that the support member can withstand high temperatures and thermal shocks in the range of 350 ° C to 2300 ° C.
[0009]
The heating element support structure for a heating furnace, which is a reference example, is characterized in that in the heating element support structure for a heating furnace, the support member is made of boron nitride. At this time, a state where the inside of the heating furnace is in a low oxygen region (inactive) is preferable.
[0010]
The support member made of boron nitride has heat resistance and insulation properties, and can support the heating element for a long time without being affected by high temperature and its thermal shock.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking as an example a heating furnace for manufacturing a glass preform for an optical fiber by a rod-in-tube method. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a heating furnace 1 according to the present invention. In the heating furnace 1, an
[0012]
A
[0013]
In order to consume oxygen in the
[0014]
Next, the principal part of the optical fiber glass preform manufacturing apparatus 1 according to the present invention will be described in more detail. As shown in FIG. 2, both front and rear (left and right in FIGS. 1 and 2) sides of the
[0015]
The temperature distribution of the
[0016]
With the above configuration, when the glass preform for the optical fiber is manufactured, the clad
[0017]
Then, inert gas, for example, nitrogen gas, is jetted into the
[0018]
When the size of the
[0019]
The heating element support structure of the heating furnace of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications and improvements can be made. That is, in the above-described embodiment, the
[0020]
Although using boron nitride to the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the heating furnace according to the present invention can achieve the following effects.
(1) The heating element can be made small.
(2) A steep temperature distribution can be obtained.
(3) Power consumption can be reduced.
(4) By using a support member that can withstand thermal shock, the heating element can be supported for a long time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a heating element support structure for a heating furnace according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a heating member support member.
FIG. 3 is a graph showing a temperature distribution in a base material insertion portion.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a heating element support structure of a conventional heating furnace.
5 is a side view as seen from the direction V in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
19
Claims (1)
前記サセプターの長さは前記内部空間の長さより短く、前記サセプターはその両端で窒化珪素から構成される支持部材によって支持され、前記内部空間は前記サセプターに囲まれる部分では温度が高く前記支持部材に囲まれる部分では温度が低いという温度勾配を有することを特徴とする加熱炉。 The length of the susceptor is shorter than the length of the internal space, the susceptor is supported by support members made of silicon nitride at both ends thereof, and the temperature of the internal space is high at the portion surrounded by the susceptor. A heating furnace characterized by having a temperature gradient that the temperature is low in the enclosed part.
Priority Applications (1)
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| JP2002020722A JP3944704B2 (en) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | heating furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002020722A JP3944704B2 (en) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | heating furnace |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2003223974A JP2003223974A (en) | 2003-08-08 |
| JP3944704B2 true JP3944704B2 (en) | 2007-07-18 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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2002
- 2002-01-29 JP JP2002020722A patent/JP3944704B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2003223974A (en) | 2003-08-08 |
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