(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内にターゲット材を設け、
原料ガスおよび可燃ガスを前記反応容器内に設けられたバーナから噴出させてガラス微粒子を生成し、
前記ターゲット材を回転させながら、前記ターゲット材と前記バーナを相対移動させ、前記ガラス微粒子を前記ターゲット材の外周に堆積させて光ファイバ母材とする光ファイバ母材の製造方法であって、
前記反応容器の断面における前記ターゲット材と前記バーナの配置において、
前記ターゲット材の中心を中心とし、前記ターゲット材と前記バーナの加熱中心とを結び延長線上のターゲット側を０°、前記ターゲット材の中心を通り前記延長線と垂直に交わる線上を±９０°としたとき、±４５°方向における前記反応容器の内面近傍が、前記ターゲット材側を中心方向とする曲面で形成され、
前記反応容器の外周面にはガス流路が形成され、前記ガス流路内を流れたガスを前記反応容器の前記バーナ側に設けられた給気口より前記反応容器内に導入し、前記反応容器の前記給気口と対向する位置に設けられた排気口より排出することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
前記反応容器の断面における前記ターゲット材と前記バーナの配置において、
前記ターゲット材の中心を中心とし、前記ターゲット材と前記バーナの加熱中心とを結び延長線上のターゲット側を０°、前記ターゲット材の中心を通り前記延長線と垂直に交わる線上を±９０°としたとき、±１３５°方向における前記反応容器の内面近傍が前記ターゲット材側を中心方向とする曲面であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
前記曲面が、断面において放物線形状であり、前記ターゲット材または前記バーナの加熱中心が前記放物線形状の焦点位置に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項４】
前記曲面が、断面において略楕円形状であり、前記ターゲット材および前記バーナの加熱中心が、前記反応容器の楕円の略焦点位置に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項５】
反応容器内にターゲット材を設け、
原料ガスおよび可燃ガスを前記反応容器内に設けられたバーナから噴出させてガラス微粒子を生成し、
前記ターゲット材を回転させながら、前記ターゲット材と前記バーナを相対移動させ、前記ガラス微粒子を前記ターゲット材の外周に堆積させて光ファイバ母材とする光ファイバ母材の製造方法であって、
前記反応容器の断面における前記ターゲット材と前記バーナの配置において、
前記ターゲット材の中心を中心とし、前記ターゲット材と前記バーナの加熱中心とを結び延長線上のターゲット側を０°、前記ターゲット材の中心を通り前記延長線と垂直に交わる線上を±９０°としたとき、±４５°方向における前記反応容器の内面近傍が、前記ターゲット材側を中心方向とする曲面で形成され、
前記曲面が、断面において放物線形状であり、前記ターゲット材または前記バーナの加熱中心が前記放物線形状の焦点位置に配置されることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項６】
前記反応容器の少なくとも内側表面は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔまたはこれらの合金からなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項７】
反応容器と、
前記反応容器内に、
ターゲット材を設置するターゲット設置部と、
前記ターゲット材に対し、原料ガスおよび可燃ガスを噴出させガラス微粒子を生成するバーナと、
を具備し、
前記ターゲット設置部に設置された前記ターゲット材を回転させながら、前記ターゲット材と前記バーナを相対移動させ、前記生成したガラス微粒子を前記ターゲット材の外周に堆積させる光ファイバ母材の製造装置であって、
前記反応容器の断面における前記ターゲット設置部と前記バーナの配置において、
前記ターゲット材の中心を中心とし、前記ターゲット材と前記バーナの加熱中心とを結び延長線上のターゲット側を０°、前記ターゲット材の中心を通り前記延長線と垂直に交わる線上を±９０°としたとき、±４５°方向における前記反応容器の内面近傍が、前記ターゲット材側を中心方向とする曲面で形成され、
前記反応容器の外周面にはガス流路が形成され、前記ガス流路内を流れたガスを前記反応容器内に導入する給気口を前記反応容器の前記バーナ側に備え、排気口を前記反応容器の前記給気口と対向する位置に備えることを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型の光ファイバ母材の製造方法およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ用のガラス微粒子堆積体を製造する方法としてＯＶＤ法（Ｏｕｔｓｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄ）等がある。ＯＶＤ法は、珪素を含むガラス原料を可燃性ガス、助燃性ガス等の燃焼ガスとともにバーナに導入し、火炎中でガラス原料を加水分解反応又は酸化反応させることにより、ガラス微粒子体及び微粒子体の集合体を生成させ、これを回転する堆積ターゲットとなる心棒の外周に堆積させてガラス微粒子堆積体を形成する方法である。
【０００３】
ＯＶＤ法では、前述した加水分解反応又は酸化反応の熱および火炎によって、反応容器が非常に高温になる。また、四塩化珪素などの塩素を含むガラス原料を使用する場合には、腐食性ガスであるＨＣｌが生成する。したがって、反応容器の材質には、耐熱性に加えて耐腐食性を有する素材を選定する必要がある。
【０００４】
通常、反応容器には石英ガラスや耐熱ガラス等のガラスあるいは、アルミやステンレス等の金属に耐熱性樹脂をコーティングしたものが用いられている。また、発生する熱による悪影響に対応するために様々な工夫が行われている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５８６３７号公報
【特許文献２】特開Ｈ１０−２０３８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の光ファイバの製造においては、より大型の光ファイバ母材が求められている。したがって、より大型のガラス微粒子堆積体を、ＯＶＤ法等によって製造する必要がある。このような大型のガラス微粒子堆積体を得るためには、ガラス微粒子堆積体自体の強度を向上させる必要がある。このため、ガラス微粒子堆積体の高密度化が求められる。
【０００７】
ＯＶＤ法においては、回転するターゲット上に、バーナで生成したガラス微粒子を堆積させるとともに、バーナ火炎によって堆積体の表面温度を上昇させ、堆積した微粒子を溶融焼結させることで堆積表面の高密度化が図られる。したがって、ガラス微粒子堆積体は、表面に露出する高密度な部分とその下側のやや密度の低い部分が層状に堆積した構造となる。
【０００８】
このようにして形成される微粒子堆積体の高密度化を図ろうとする場合、ガラス微粒子の堆積途上で堆積体表面をより高温にする必要がある。そのためには、より多くの可燃性ガス、助燃性ガス等の燃焼ガスを燃焼させてガラス微粒子堆積体の温度を上げ、堆積した微粒子の溶融焼結を進める必要がある。しかし、このような方法は、経済的に非効率的であることに加え、反応容器内での発熱量が増えることから反応容器自体の温度を上昇させることとなる。また、発熱量が増大することで、反応容器の局所的な過熱による変形や材質劣化が起こることがある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、燃焼ガスの量を過剰に増加させることなく、高密度のガラス微粒子堆積体を形成し、効率良く大型の光ファイバ用母材を得ることができる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】
【００１０】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、反応容器内にターゲット材を設け、原料ガスおよび可燃ガスをバーナから噴出させてガラス微粒子を生成し、前記ターゲット材を回転させながら、前記ターゲット材と前記バーナを相対移動させ、前記ガラス微粒子を前記ターゲット材の外周に堆積させて光ファイバ母材とする光ファイバ母材の製造方法であって、前記反応容器の断面における前記ターゲット材と前記バーナの配置において、前記ターゲット材の中心を中心とし、前記ターゲット材と前記バーナの加熱中心とを結び延長線上のターゲット側を０°、前記ターゲット材の中心を通り前記延長線と垂直に交わる線上を±９０°としたとき、±４５°方向における前記反応容器の内面近傍が、前記ターゲット材側を中心方向とする曲面で形成され、前記反応容器の外周面にはガス流路が形成され、前記ガス流路内を流れたガスを前記反応容器の前記バーナ側に設けられた給気口より前記反応容器内に導入し、前記反応容器の前記給気口と対向する位置に設けられた排気口より排出することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。
【００１１】
前記反応容器の断面における前記ターゲット材と前記バーナの配置において、
前記ターゲット材の中心を中心とし、前記ターゲット材と前記バーナの加熱中心とを結び延長線上のターゲット側を０°、前記ターゲット材の中心を通り前記延長線と垂直に交わる線上を±９０°としたとき、±１３５°方向における前記反応容器の内面近傍が前記ターゲット材側を中心方向とする曲面であることが望ましい。
【００１２】
前記±４５°方向における前記反応容器の内面近傍、および／または、前記±１３５°方向における前記反応容器の内面近傍が、断面において放物線形状であり、前記ターゲット材の中心または前記加熱中心が当該放物線形状の焦点位置に配置されてもよい。
【００１３】
少なくとも、前記±４５°方向における前記反応容器の内面近傍が、断面において略楕円形状であり、前記ターゲット材の中心および前記バーナの加熱中心が、前記反応容器の楕円の略焦点位置に配置されてもよい。反応容器内にターゲット材を設け、原料ガスおよび可燃ガスを前記反応容器内に設けられたバーナから噴出させてガラス微粒子を生成し、前記ターゲット材を回転させながら、前記ターゲット材と前記バーナを相対移動させ、前記ガラス微粒子を前記ターゲット材の外周に堆積させて光ファイバ母材とする光ファイバ母材の製造方法であって、前記反応容器の断面における前記ターゲット材と前記バーナの配置において、前記ターゲット材の中心を中心とし、前記ターゲット材と前記バーナの加熱中心とを結び延長線上のターゲット側を０°、前記ターゲット材の中心を通り前記延長線と垂直に交わる線上を±９０°としたとき、±４５°方向における前記反応容器の内面近傍が、前記ターゲット材側を中心方向とする曲面で形成され、前記曲面が、断面において放物線形状であり、前記ターゲット材または前記バーナの加熱中心が前記放物線形状の焦点位置に配置されてもよい。

【００１４】
前記反応容器の少なくとも内側表面は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔまたはこれらの合金からなってもよい。
【００１６】
第１の発明によれば、反応容器の内面の一部に曲面を形成し、加熱中心から放射される熱（赤外線）を効率良くターゲット材に反射させることができる。このため、加熱対象となるガラス微粒子堆積体の表面温度を上昇させることができる。したがって、燃焼ガスの燃焼量を増加させることなく、より多くの熱量を加熱対象に対して与えることができる。このため、より大型かつ高密度のガラス微粒子堆積体を得ることができる。また、反応容器の外周面にガス流路を形成し、反応容器からの熱でガス流路を流れるガスを余熱し、余熱されたガスを反応容器内に導入することで、ガスによる加熱対象物の温度低下を抑制し、効率良く加熱対象物表面の温度を上昇させることができる。
【００１７】
特に、反応容器の断面において、ターゲット材とバーナとを結ぶ延長線上に対して、ターゲット材を中心に±４５°および±１３５°の位置をターゲット材方向に向く曲面とすることで、従来であればターゲット材に反射することがなかった熱を、より確実にターゲット材方向に反射させることができる。このため、加熱対象物に効率よく熱を与えることができる。
【００１８】
また、反応容器の内面の曲面を放物線形状とし、この焦点位置にターゲット材またはバーナを配置することで、反応容器内面の曲面で反射された熱をより確実に加熱対象物に与えることができる。
【００１９】
また、反応容器断面形状を略楕円とし、このそれぞれの焦点位置にバーナおよびターゲット材を配置することで、より高い効率で、反応容器内面の反射を利用し、加熱対象物に熱を与えることができる。
【００２０】
また、当該曲面内面を、耐久性があり反射率の高い金属またはその合金で構成することで、熱の反応容器自体への吸収が抑えられるため、反応容器の温度上昇を抑えることができるとともに、効率良く熱を反射させることができる。
【００２２】
第２の発明は、反応容器と、前記反応容器内に、ターゲット材を設置するターゲット設置部と、前記ターゲット材に対し、原料ガスおよび可燃ガスを噴出させガラス微粒子を生成するバーナと、を具備し、前記ターゲット設置部に設置されたターゲット材を回転させながら、前記ターゲット材と前記バーナを相対移動させ、前記生成したガラス微粒子を前記ターゲット材の外周に堆積させる光ファイバ母材の製造装置であって、前記反応容器の断面における前記ターゲット設置部と前記バーナの配置において、前記ターゲット材の中心を中心とし、前記ターゲット材と前記バーナとを結び延長線上のターゲット側を０°、前記ターゲット材の中心を通り前記延長線と垂直に交わる線上を±９０°としたとき、±４５°方向における前記反応容器の内面近傍が、前記ターゲット材側を中心方向とする曲面で形成され、前記反応容器の外周面にはガス流路が形成され、前記ガス流路内を流れたガスを前記反応容器内に導入する給気口を前記反応容器の前記バーナ側に備え、排気口を前記反応容器の前記給気口と対向する位置に備えることを特徴とする光ファイバ母材の製造装置である。
【００２３】
第２の発明によれば、燃焼ガスの燃焼量を増加させることなく、効率良く加熱対象物表面を加熱することができ、より大型かつ高密度のガラス微粒子堆積体を得ることが可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、燃焼させるガス量を過剰に増加させることなく、高密度のガラス微粒子堆積体を形成し、効率良く大型の光ファイバ母材を得ることができる光ファイバ用母材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】光ファイバ用ガラス微粒子堆積装置１を示す図。
【図２】バーナ５を示す図。
【図３】反応容器３の断面図。
【図４】反応容器内の熱（赤外線）の反射状態を示す概念図で、（ａ）は反応容器３内面の反射を示す図、（ｂ）は反応容器１０１内面の反射を示す図。
【図５】光ファイバ用ガラス微粒子堆積装置１ａの反応容器３の断面図。
【図６】光ファイバ用ガラス微粒子堆積装置３０の反応容器３ａの断面図。
【図７】光ファイバ用ガラス微粒子堆積装置４０の反応容器３ｂの断面図。
【図８】光ファイバ用ガラス微粒子堆積装置５０の反応容器３ｃの断面図。
【図９】光ファイバ用ガラス微粒子堆積装置６０の反応容器３の断面図。
【図１０】ガラス微粒子堆積体の表面温度を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態にかかるガラス微粒子堆積装置１について説明する。図１は、ガラス微粒子堆積装置１の概略構成図である。ガラス微粒子堆積装置１は主に、反応容器３、バーナ５、ターゲット材把持部６等から構成される。
【００２７】
反応容器３内部には、複数のバーナ５が所定間隔で配置される。また、反応容器３内部に、一対のターゲット材把持部６が設けられる。ターゲット材把持部６には、ターゲット材４が把持される。ターゲット材４は、たとえば光ファイバコアおよび一部にクラッドを有するロッドである。
【００２８】
ターゲット材４の両端部は、ターゲット材把持部６に固定される。ターゲット材４は、ターゲット材４の軸方向を回転軸として回転可能である（図中矢印Ｂ方向）。ターゲット材４とバーナ５とは、ターゲット材４の軸方向に対して、相対的に往復移動可能である（図中矢印Ａ方向）。すなわち、ターゲット材４の長手方向に対してバーナ５の炎を均一に当てることができる。なお、ターゲット材把持部６近傍には、補助バーナ１１が設けられる。補助バーナ１１は、ターゲット材４の端部近傍においてバーナ５による熱が十分に付与されず、低密度な多孔質ガラスが形成されるものを焼き固めるものである。
【００２９】
図２は、バーナ５を示す図である。バーナ５の中心には、原料ガスを噴出する原料ガス流路１３が設けられ、原料ガス流路１３の周囲には原料シールガス流路１５が設けられる。さらに外周側には、助燃性ガスを噴出する助燃ガス流路１９および可燃性ガスを噴出する可燃ガス流路１７が形成され、最外層にはバーナシールガス流路２１が設けられる。
【００３０】
図１に示すように、バーナ５から噴出される助燃性ガス及び可燃性ガスからなる火炎中に、原料ガスを供給することにより、ガラス微粒子が合成され、ガラス微粒子をターゲット材４の外周面に堆積させることができる。ガラス微粒子はバーナ５の熱によって焼き固められて、高密度な多孔質ガラス母材７が形成される。
【００３１】
なお、バーナ５に供給するガスとしては、たとえば、原料ガス流路１３にＳｉＣｌ４およびＯ２、原料シールガス流路１５にＮ２、助燃ガス流路１９にＯ２、可燃ガス流路１７にＨ２、バーナシールガス流路２１にＮ２を流せばよい。
【００３２】
また、ガラス微粒子堆積体である多孔質ガラス母材７の成長（増径）に伴い、バーナ５をターゲット材４（多孔質ガラス母材７）から遠ざかるように移動させてもよい。このようにすることで、バーナ５（の炎）と多孔質ガラス母材７表面との距離を常に一定にしながら、ガラス微粒子を堆積させることができる。
【００３３】
なお、バーナ５の態様、使用ガス、反応容器３内部での各構成の配置については、図示した例に限られない。
【００３４】
図３（ａ）は、反応容器３の断面図である。反応容器３は、略円状の断面形状である。反応容器３の材質は、反射率が高く、使用時の容器内面温度に必要な耐熱、耐腐食性を有していればいずれの材質も使用することができるが、例えば、ハステロイ、モネル、インコネル等のニッケル合金や純Ｎｉ板、Ｃｏ、Ｐｔまたはこれらの合金を適用することができる。また、反応容器３の内面に上記材質をコーティングしてもよい。
【００３５】
バーナ５の両側には、２列の給気口２３が設けられる。また、反応容器３の上部には排気口９が設けられる。給気口２３からは、クリーンエア等が反応容器３内部に導入され（図中矢印Ｃ方向）、堆積せずに反応容器の内部に飛散したガラス粒子等とともに、排気口９から排出される（図中矢印Ｄ方向）。
【００３６】
ここで、図３（ａ）に示すように、バーナ５の先端から吐出した可燃ガスが燃焼し、バーナ火炎による温度分布を想定した際に、火炎の最も温度の高い部分をバーナ５の加熱中心２５とする。また、ターゲット材４の中心をターゲット中心２７とする。すなわち、多孔質ガラス母材７は、反応容器３断面において、ターゲット中心２７を中心に回転しながら、バーナ５からの原料ガスによって周囲にガラス微粒子が堆積される。
【００３７】
ここで、図３（ｂ）に示すように、加熱中心２５とターゲット中心２７とを結ぶ直線Ｅ１を想定する。ターゲット中心２７を通過し、この直線Ｅ１に対し±４５°の方向の延長線を直線Ｅ３とし、±９０°の方向の延長線を直線Ｅ２とし、±１３５°の方向の延長線を直線Ｅ４とする。
【００３８】
本発明では、直線Ｅ１に対して±４５°の直線Ｅ３と反応容器３との交点近傍の内面がターゲット材側反射面２９ｂとなる。ターゲット材側反射面２９ｂは、ターゲット中心２７側を中心方向とする曲面で形成される。
【００３９】
同様に、直線Ｅ１に対して±１３５°の直線Ｅ４と反応容器３との交点近傍の内面がバーナ側反射面２９ａとなる。バーナ側反射面２９ａは、ターゲット中心２７側を中心方向とする曲面で形成される。なお、本発明では、前述した±４５°方向のターゲット材側反射面２９ｂのみを曲面とし、バーナ側反射面２９ａは必要に応じて形成されれば良い。また、±４５°および±１３５°としたのは、この位置が最も効率良く、ターゲット材方向に熱を反射することができるためである。
【００４０】
図４（ａ）は、本発明の反応容器３内の熱（赤外線）の反射状態を示す概念図である。加熱中心２５からは、熱が放射状に放出される。一部の熱は、ターゲット方向に照射され、直接ターゲット材（多孔質ガラス母材）に熱を与える。
【００４１】
これに対し、ターゲット材側反射面２９ｂ方向に向かう熱は、反応容器３の内面でターゲット材方向に反射する（図中矢印Ｇ方向）。すなわち、ターゲット材側反射面２９ｂは、ターゲット中心２７方向を中心とする曲面で構成されるため、当該範囲に照射された熱は、ターゲット材方向に集まるように反射される。
【００４２】
同様に、バーナ側反射面２９ａ方向に向かう熱は、反応容器３の内面でターゲット材方向に反射する（図中矢印Ｆ方向）。すなわち、バーナ側反射面２９ａは、ターゲット中心２７方向を中心とする曲面で構成されるため、当該範囲に照射された熱は、ターゲット材方向に集まるように反射される。
【００４３】
一方、図４（ｂ）に示すような従来のガラス微粒子堆積装置１００では、反応容器１０１は通常矩形（内面直線）で構成される。したがって、加熱中心２５およびターゲット中心２７を想定して、ガラス微粒子堆積装置１と同様に、バーナ側反射面１０３ａおよびターゲット材側反射面１０３ｂを想定すると、当該方向に放射された熱は、ターゲット材方向に向かうことなく、反応容器側面方向に反射される（図中矢印Ｈ、Ｉ方向）。したがって、熱は反応容器１０１との複数回の反射時に反応容器に吸収され、ターゲット方向への熱の反射がなく、熱の多くは反応容器の温度上昇に費やされる。なお、従来の反応容器１０１であっても、反射回数が増えれば、いずれは熱がターゲット中心２７方向に向かうが、反応容器１０１の内面の熱の反射率は１００％ではないため、反射回数が増えることで反応容器に吸収される熱量も増え、効率は得られない。
【００４４】
これに対し、本発明によれば、バーナ５で生じた熱をターゲット材方向に集めることで、効率良くターゲット材（多孔質ガラス母材）に熱を与えることができる。したがって、バーナ５での燃焼量を増すことなく、多孔質ガラス母材への熱の供給量を増すことができる。このため、少ないガス量でより高密度な多孔質ガラス母材を得ることができる。この際、反応容器の温度が過剰に上昇することがないため、反応容器からの不純物等による汚染もなく、また、局所的な加熱による変形や不良の発生も抑制することができる。
【００４５】
また、従来は、反応容器内部の反射率等は考慮されず、その耐熱性、耐腐食性が考慮されていたため、例えば反応容器１０１の内面はフッ素樹脂コーティング等が施されていた。これに対し、本発明では、反応容器３の内面に、反射率が高いＮｉ合金等を用いるため、より効率良く、熱をターゲット材方向に集めることができる。
【００４６】
次に、第２の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施の形態にかかるガラス微粒子堆積装置１ａを示す図である。なお、以下の説明において、ガラス微粒子堆積装置１と同様の機能を奏する構成については、図２等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ガラス微粒子堆積装置１ａは、ガラス微粒子堆積装置１と略同様の構成であるが、バーナ５が２列設けられている点で異なる。
【００４７】
ガラス微粒子堆積装置１ａの場合では、加熱中心２５は、二列のバーナ５のそれぞれの加熱中心の中間とする。このため、図５（ｂ）に示すように、バーナ側反射面２９ａおよびターゲット材側反射面２９ｂの位置は、ガラス微粒子堆積装置１の場合と同様になる。したがって、バーナ側反射面２９ａおよびターゲット材側反射面２９ｂにおける反応容器３内面を、ガラス微粒子堆積装置１と同様に曲面で構成することにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
次に、第３の実施の形態について説明する。図６は、第３の実施の形態にかかるガラス微粒子堆積装置３０を示す図である。ガラス微粒子堆積装置３０は、ガラス微粒子堆積装置１と略同様の構成であるが、反応容器の形状が異なる。
【００４９】
ガラス微粒子堆積装置３０の反応容器３ａは、前述したバーナ側反射面２９ａおよびターゲット材側反射面２９ｂ近傍のみを曲面として、他の部位を直線で形成したものである。
【００５０】
ガラス微粒子堆積装置３０では、バーナ側反射面２９ａおよびターゲット材側反射面２９ｂの間などは曲面で構成されないが、主な反射部となるバーナ側反射面２９ａおよびターゲット材側反射面２９ｂが曲面で構成されるため、熱が効率良くターゲット材方向に反射される。したがって、第３の実施の形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
次に、第４の実施の形態について説明する。図７は、第４の実施の形態にかかるガラス微粒子堆積装置４０を示す図である。ガラス微粒子堆積装置４０は、ガラス微粒子堆積装置１と略同様の構成であるが、反応容器の形状が異なる。
【００５２】
ガラス微粒子堆積装置４０の反応容器３ｂは、バーナ側反射面２９ａおよびターゲット材側反射面２９ｂが放物線状に形成される。また、ターゲット材側反射面２９ｂの曲面を構成する放物線の略焦点位置にターゲット中心２７が配置される。同様にバーナ側反射面２９ａの曲面を構成する放物線の略焦点位置に加熱中心２５が配置される。
【００５３】
ガラス微粒子堆積装置４０では、バーナ側反射面２９ａおよびターゲット材側反射面２９ｂを構成する放物線のそれぞれの焦点にターゲット中心および加熱中心が配置されるため、より効率良くターゲット材の中心に熱を反射させることができる。すなわち、加熱中心からの熱をバーナ側反射面２９ａで上方に平行に反射させ、平行な熱をターゲット材側反射面２９ｂで反射させてターゲット材に集中させることができる。したがって、第４の実施の形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、ターゲット中心および加熱中心の両方をそれぞれの焦点位置に配置しなくても、いずれか一方のみを焦点位置に配置してもよい。この場合、両者を焦点位置に配置する場合と比較して効率は落ちるものの、ターゲット中心方向へ熱を反射させることができる。
【００５４】
次に、第５の実施の形態について説明する。図８は、第５の実施の形態にかかるガラス微粒子堆積装置５０を示す図である。ガラス微粒子堆積装置５０は、ガラス微粒子堆積装置１と略同様の構成であるが、反応容器の形状が異なる。
【００５５】
ガラス微粒子堆積装置５０の反応容器３ｃは、少なくともバーナ側反射面２９ａおよびターゲット材側反射面２９ｂにおいて反応容器３ｃ内面が略楕円状に形成される。また、少なくともターゲット材側反射面２９ｂの曲面を構成する楕円の略焦点位置にターゲット中心２７および加熱中心２５が配置される。
【００５６】
ガラス微粒子堆積装置５０では、バーナ側反射面２９ａおよびターゲット材側反射面２９ｂを構成する楕円の焦点それぞれにターゲット中心および加熱中心が配置されるため、より効率良くターゲット材中心に熱を反射させることができる。したがって、第５の実施の形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
次に、第６の実施の形態について説明する。図９は、第６の実施の形態にかかるガラス微粒子堆積装置６０を示す図である。ガラス微粒子堆積装置６０は、ガラス微粒子堆積装置１と略同様の構成であるが、反応容器外面に給気ガス流路が形成される点が異なる。
【００５８】
前述の通り、反応容器３の内部にはエア等の給気ガスが給気口２３より導入される。この際、ガラス微粒子堆積装置６０では、給気ガスは、反応容器３の外面に沿って流入し（図中矢印Ｊ方向）、給気口２３から反応容器内部に導入される。したがって、給気ガスは、反応容器３の外面によって加熱されて温度が上昇する。このため、反応容器３内部に加熱された給気ガスが導入されることにより、多孔質ガラス母材７表面温度の低下を抑制することができる。したがって、より効率良く多孔質ガラス母材７表面の温度を上昇させることができる。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明のガラス微粒子堆積装置を用いて、多孔質ガラス母材を作成した。所定の条件で多孔質ガラス母材をそれぞれ２０本作成し、評価した。なお、それぞれのサンプルは、所定のファイバ特性を得るための最適なコアクラッド比率となるように製造した。各条件および結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
0005566929.tif 000002
【００６１】
実施例１は、図３に示すガラス微粒子堆積装置１と同様の断面形状の反応容器を用いた。反応容器の材質としては、Ｎｉ合金であるハステロイを用いた。バーナで使用されるガスとしては、原料ガスとしてＳｉＣｌ４を７ｌ／ｍｉｎおよびＯ２を７ｌ／ｍｉｎ、原料シールガスとしてＮ２を１１／ｍｉｎ、助燃ガスとしてＯ２を２２ｌ／ｍｉｎ、可燃ガスとしてＨ２を７２ｌ／ｍｉｎ、バーナシールガスとしてＮ２を１ｌ／ｍｉｎとした。
【００６２】
実施例２は、図５に示すガラス微粒子堆積装置１ａと同様の断面形状の反応容器を用いた。なお、その他の条件は実施例１と同様である。
【００６３】
実施例３は、図８に示すガラス微粒子堆積装置５０と同様の断面形状の反応容器を用いた。なお、その他の条件は実施例１と同様である。
【００６４】
比較例１は、図４（ｂ）に示すガラス微粒子堆積装置１００と同様の断面形状の反応容器を用いた。また、反応容器の材質としては、ステンレスの内面にフッ素樹脂をコーティングしたものを用いた。なお、その他の条件は実施例１と同様である。
【００６５】
比較例２は、供給可燃ガスとして、Ｈ２を１０５ｌ／ｍｉｎとする以外は、比較例１と同様とした。
【００６６】
多孔質ガラス母材の密度は、それぞれの条件で製造された多孔質ガラス母材の平均密度を示した。また、各多孔質ガラス母材および透明化された各ガラス母材の外観を観察し、発見された異常内容を示した。また、透明化されたガラス母材を線引きし、破断確率を評価した。なお、破断確率は、ＪＩＳ６８２１で規定される試験結果であり、０．７ＧＰａプルーフテストにおいて、ファイバ千ｋｍ当たりの破断回数を示した。
【００６７】
結果より、実施例１〜３は、製造された多孔質ガラス母材の密度が高く、また、外観異常も発見されなかった。また、破断確率も０．８以下と良好であった。
【００６８】
また、図１０は、本試験において測定された多孔質ガラス母材の表面温度の推移である。図中Ａは実施例１、図中Ｂは実施例３、図中Ｃは比較例１、図中Ｄは比較例２を示す。なお、実施例２は実施例１と略同様であった。本発明の実施例では、堆積開始時の表面温度が７５０〜８００℃程度であり、堆積時間とともに温度は低下するが、その低下幅は１００℃程度であった。
【００６９】
一方、比較例１は、多孔質ガラス母材の密度が低いものとなった。これは、図１０に示すように、十分に多孔質ガラス母材表面の温度が上昇せず、また、堆積時間に伴う温度低下幅も２００℃近いものであった。更に比較例１のサンプルは、合成中あるいは合成後に、７本にクラックが発生した。
【００７０】
また、比較例２は、図１０に示すように、堆積中の多孔質ガラス母材表面の温度を確保するために、可燃ガス量を増加させたものである。このため、多孔質ガラス母材の密度は、実施例１〜３と略同等であった。しかしながら、反応容器の内壁面温度が過剰に上昇していたと考えられ、反応容器内壁面が熱で劣化しており一部剥離が認められた。また、堆積開始後しばらくすると反応容器内壁の熱による変形（反り）と反応容器自身の断続的な振動も認められた。
【００７１】
ガラス化炉における透明ガラス化中に、１８本に気泡が確認された。また、気泡が発生しなかったガラス体の線引き後の破断確率も２．３８と極めて高いものとなった。これは、反応容器の熱変形による振動と、反応容器内壁面の熱による劣化によって、堆積中に樹脂被覆材料及び内壁に堆積したガラス微粒子が剥離し、堆積最中の微粒子体に異物として再付着したためと考えられる。
【００７２】
以上、本発明によれば、少ない燃焼ガス量で堆積させる多孔質ガラス母材の平均密度を０．７ｇ／ｃｍ３以上にすることができ、たとえば、透明化後のガラス母材の外径が１５０ｍｍ以上のものを製造する場合に特に有効に用いることができる。
【００７３】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７４】
例えば、上記説明した各実施例の構成は、互いに組み合わせることが可能であることは言うまでもない。また、反応容器の内面の反射率を向上させるため、バフ研磨等で鏡面に仕上げておくことで、より高い反射効率で多孔質ガラス母材表面の温度を上昇させることができる。また、反応容器内壁面の外側にＡｒガス等を封入した気密層や真空断熱層を設置し、壁面材料が耐える範囲で温度を上げて熱放射を利用することも有効である。
【符号の説明】
【００７５】
１、１ａ、３０、４０、５０………ガラス微粒子堆積装置
３、３ａ、３ｂ、３ｃ………反応容器
４………ターゲット材
５………バーナ
６………ターゲット材把持部
７………多孔質ガラス母材
９………排気口
１１………補助バーナ
１３………原料ガス流路
１５………原料シールガス流路
１７………可燃ガス流路
１９………助燃ガス流路
２１………バーナシールガス流路
２３………給気口
２５、２５ａ、２５ｂ………加熱中心
２７………ターゲット中心
２９ａ………バーナ側反射面
２９ｂ………ターゲット側反射面
６１………給気ガス流路
１００………ガラス微粒子堆積装置
１０１………反応容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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