(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱形の反応容器の上に上部円筒を取り付け、この上部円筒の上方に、生成される円筒状スートを回転させながら引き上げるための駆動装置が設けられている光ファイバ母材製造装置において、
反応容器と上部円筒の下端との間にスペーサを介在させて、反応容器と上部円筒の下端との間に外部に連通した空隙を設けた光ファイバ母材製造装置。
【請求項２】
上記スペーサを、その高さを調節可能に構成した光ファイバ母材製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光ファイバ母材となる円柱状スートを生成する反応容器と、生成した円柱状スートを引き込む上部円筒とからなる光ファイバ母材製造装置の機構、構造に関するものであり、生成される母材の高品質化を図るために極めて有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来の光ファイバ母材製造装置の機構、構造の一例の概略を図３を参照しつつ簡単に説明する。
図３に示す従来の光ファイバ母材製造装置１０は、箱形の反応容器１１の上に上部円筒１２を取り付け、生成される円筒状スートＳをゆっくりと回転させながらゆっくりと上部円筒１２に引き込むための駆動装置が設けられているものであり、上記反応容器には酸素、水素を供給するノズル、母材生成原料を供給するノズル等から構成されるバーナ１３がその内側側面に設けられている。
反応容器内は、排気装置１４によって排気することによって、その内圧が制御されている。そして酸素、水素の燃焼ガスに混入したスート（煤状になった素材）が、反応容器内でゆっくり回転する母材の種に付着して円筒状スートを徐々に成長させ、円筒状スートは成長するに連れて上部円筒１２内に引き上げられ、これによって、所定の直径と長さを有する円筒状スートＳが生成される。
以上の従来技術については、上部円筒の内側面と円筒状スートＳの外側面との間の間隙内のディポジション条件（スートが円柱状スートＳに付着する条件、例えば、スート密度、温度等）を可及的に変わらないようにするために、上部円筒１２の内径は生成する円筒状スートＳの直径に合わせて決められている。上部円筒１２の内径が円筒状スートＳの直径に近すぎる（上部円筒の内側面と円筒状スートＳの外側面との間の間隙が小さすぎる）と、生成した円筒状スートＳが上部円筒１２内へ引き込まれていくに連れて、上部円筒の内側面と円筒状スートＳの外側面との間の間隙内のディポジション条件が大きく変化するので、母材の特性が長手方向において不均一になる。上部円筒の内径を円筒状スートの直径に対して十分大きくすることによって、この問題は解消される。しかし、反対に、上部円筒１２の内径が円筒状スートＳの直径よりも大きすぎる（上部円筒の内側面と円筒状スートＳの外側面との間の間隙が大きすぎる）と、未反応のスートが上部円筒１２内へ多量に侵入する。このために円筒状スートに未反応のスートが多量に付着し、また、円筒状スートの表面に微細な泡（ピンホール）ができてしまう。
したがって母材品質の良否は、上部円筒１２の内側面と円筒状スートＳの外側面との間の間隙の大小によって微妙に影響される。
また、従来の光ファイバ母材製造装置においては、排気装置１４によって、反応容器の内圧が制御されているので、排気装置１４による排気を強化することによって上部円筒１２への未反応スートの過剰侵入を極力抑制することが可能である。しかし、このようにすると反応容器内のガスの流れが撹乱され、したがって、バーナ１３の炎が揺れて、円筒状スートへの安定的なスートの付着が得られず、母材品質が著しく劣化することになる。
母材の大きさ、素材の違いによって母材生成条件が変化するが、この変化に応じて上部円筒のサイズ、排気制御条件を変更して、母材の品質を適切に調整することは容易なことではなく、したがって、母材品質を向上させ、所定の品質を常に確保することは非常に困難なことである。
以上のことから、光ファイバ母材の品質を向上させ、所定の品質を常に確保するためには、上部円筒の内径を十分大きくしても、反応容器内のガスを撹乱することなく、未反応スートの上部円筒への侵入を確実に抑制できるように、光ファイバ母材製造装置の機構、構造を工夫することが肝要であるということができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光ファイバ母材の品質を向上させることを目的とし、そのために、上部円筒の内径を十分大きくしても、反応容器内のガスを撹乱することなく未反応スートの上部円筒への侵入を確実に防止できるように、光ファイバ母材製造装置の構造を工夫することをその課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のために講じた手段は次の要素（イ）によって構成されるものである。
（イ）反応容器と上部円筒の下端との間にスペーサを介在させて、反応容器と上部円筒の下端との間に外部に連通した空隙を設けたこと。
【０００５】
【作    用】
未反応スートは、上部円筒の内側面と円筒状スートの外側面との間に形成された間隙を経て反応容器から上部円筒に侵入することになるが、上記間隙が大気に連通しているので、この間隙によって未反応スートの上部円筒への上昇が抑制される。
上記問題による、未反応スートの上部円筒への上昇を抑制する効果は、反応容器の大きさ、上部円筒の大きさ、反応容器の内圧の大小によって左右される。上記間隙の幅が大きすぎると、未反応スートの上部円筒への上昇を抑制することができず、また、反応容器内のガスの流れに与える影響が大きくなる。上記スペーサによる間隙を反応容器と上部円筒の下端との間に介在させることによって未反応スートの上部円筒への上昇を抑制することができるが、この間隙が大きいほど反応容器内のガスの流れを乱す傾向が大きくなる。しかし、スペーサの高さを調整して上記間隙を適正な幅にすることによって、未反応スートの上部円筒への上昇を抑制する効果を十分確保しつつ、かつ、反応容器内のガスの流れに対する影響を殆ど無視し得る程度に抑えることができる。
【０００６】
【実  施  例】
反応容器内で生成される光ファイバ母材の品質の良否は、素材の種類の如何、直径、長さ等の円筒状スートのサイズの如何、反応容器の圧力、温度、燃焼ガスとスートの混合化、排気条件等によって大きく左右されるので、全てに条件を示した上での最適実施例を例示することは一概にはできないが、本発明を実施する上で参考になる一つの例を図１、図２を参照しつつ説明する。
この光ファイバ母材の製造装置１の反応容器２は縦、横、高さが各７００ｍｍの立方体であり、上部円筒３は内径が５００ｍｍ、高さが１０００ｍｍの円筒体であり、その下端は開口し、上端は密閉されている。
上部円筒３の下端と反応容器の天板との間にリング状のスペーサ４を単純に挾んで介在させている。このスペーサ４の外周には当間隔で多数の連通孔５を設けている。このスペーサによって上部円筒３と反応容器２との間に間隙６が形成され、この間隙６はスペーサ４の連通孔５によって外部に連通している。その他の点については図３に示す従来の光ファイバ母材の製造装置と違いはない。
スート素材が石英系ガラスで、直径２００ｍｍ、長さが１２００ｍｍの円筒状スートＳを成形することを目的とし、反応容器２の容器内温度９０℃、容器内相対圧力１．３ｍｍＨ２Ｏとしたとき、上記スペーサ４の高さ、すなわち上記間隙６の幅ｂを０．５ｍｍとすると未反応スートの上部円筒３内への侵入を十分抑制することができず、円柱状スートＳ（図３参照）への未反応スートの付着が多く、反対に、上記スペーサ４の高さ、すなわち上記間隙６の幅ｂを２．０ｍｍとすると未反応スートの上部円筒３内への侵入は完全に抑制されるが、この間隙６の介在による反応容器内のガスの流れに与える影響が大きくなり、反応容器内のガスの流れが乱れ、バーナ１３（図３参照）の炎の揺れが大きくなる。上記スペーサの高さ、すなわち上記間隙６の幅を１．０ｍｍとすると未反応スートの上部円筒３内への侵入は十分に抑制され、反応容器内のガスの流れに与える影響は殆ど無い。この場合の上記スペーサの高さの許容範囲は±０．１ｍｍ程度であり、この高さが１±０．１ｍｍの範囲にあるとき、高品質の光ファイバ母材が安定的に生成される。このスペーサ４の高さが１±０．１ｍｍの範囲を越えると光ファイバ母材の品質は殆ど保証されない。このスペーサの適正高さ、許容範囲は各光ファイバ母材の製造装置の種々の条件によって左右され、一概に決まるものではないことは上述のとおりであるから、各製造装置において種々の光ファイバ母材成形条件に応じた適正高さを試行的に求める他はない。いずれにしても、その適正高さは０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内にあることは間違いないので、０．２ｍｍ刻みで高さの異なる多数のスペーサを用意し、これを選択的に用いることによって、殆どの母材成形条件に対応することができる。
なお、ブロック状の数個のスペーサを上部円筒３の下に介在させてもよい。この場合は一つ一つのブロックの形状は単純であり、したがってその製作は簡単であるが、同一寸法のスペーサを多数種類用意することが必要であり、上記実施例のリング状のスペーサに比して、その交換が面倒である。
【０００７】
【効    果】
上記の本発明の課題を解決して前述の従来技術の問題を解決した発明は公知ではない。したがって、上記課題を解決して前述の従来技術の問題を解消したこと自体が本発明の最大の特有の効果である。
すなわち、反応容器内のガスを乱すことなく、上部円筒への未反応スートの侵入を効果的に抑制して、円柱状スートへの未反応スートの付着および円筒状スートの表面の微細な泡（ピンホール）の発生を可及的に防止することができ、これによって母材の品質を向上させ、かつ母材の長手方向において均一にすることができる。
また、母材生成条件の変更に対する調整をスペーサの高さの変更によって簡単に行うことができる。
上部円筒の内径を円柱状スートの直径に対して十分大きくし、これによって、円柱状スートが上昇するに伴って生じる上部円筒内でのディポジション条件の変化を可及的に小さくし、これによって母材長手方向の品質の不均一をなくすることとし、他方、上部円筒の内径を円柱状スートの直径に対して十分大きくすることによって生じる問題、すなわち、多量の未反応スートが上部円筒内に侵入するという問題を、上部円筒と反応容器との間に外部に連通した間隙、すなわちバッファ間隙を設けることによって解決したことが、本発明の基本原理であり、反応容器と上部円筒との間にスペーサを介在してバッファ間隙を形成したことが本発明の本質である。
したがって、この原理の具体化のための手段としては、例えば、小さめのスペーサリングを上部円筒と反応容器との間に固定的に介在させてバッファ間隙を形成し、このスペーサリングに等間隔で設けた連通孔に吸引ポンプを接続し、バッファ間隙から微小排気し、この排気強さを制御するという手段によって上記原理を実現することもできる。この解決手段はスペーサリングを交換してバッファ間隙の幅を調整することによってバッファ間隙によるバッファ特性を調節するものであるのに対してバッファ間隙からの積極的に排気し、この排気の強さを調整することによって、バッファ間隙によるバッファ特性を調節するものであるから、円柱状スートの生成条件の変化に対する対応のためにスペーサリングを入れ替える必要はないが、バッファ間隙からの排気およびその制御システムを必要とする。
両者のメリット、デメリットを勘案すると、円柱状スートの生成条件が頻繁に変わることのない光ファイバ母材の製造装置にはスペーサの幅を変えて対応するものが適しているということができ、円柱状スートの生成条件が頻繁に変わる光ファイバ母材の製造装置には吸引ポンプを用いるものが適しているということができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の模式図である。
【図２】図１のリング状スペーサの斜視図である。
【図３】従来の光ファイバ母材製造装置の模式図である。
【符号の説明】
１、１０・・・光ファイバ母材製造装置
２、１１・・・反応容器
３、１２・・・上部円筒
４・・・スペーサ
５・・・連通孔
６・・・間隙
１３・・・バーナ
１４・・・排気装置
Ｓ・・・円筒状スート
ｂ・・・間隙６の幅
【図１】
0003559078.tif 000002
【図２】
0003559078.tif 000003
【図３】
0003559078.tif 000004