(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）の被供給部に気体を分岐して供給する気体分岐装置であって、
第１〜第Ｎの配管を有し、
前記第１〜第Ｎの配管のそれぞれが、下流端側で第１〜第Ｎの分岐配管に分岐されており、
１以上Ｎ以下の整数ｉのそれぞれについて、前記第１〜第Ｎの配管の前記第ｉの分岐配管が、それぞれ前記第ｉの被供給部に共通して接続され、前記第１〜第Ｎの配管の前記第ｉの分岐配管にバルブがそれぞれ設けられている
ことを特徴とする気体分岐装置。
【請求項２】
前記第１〜第Ｎの配管の前記第１〜第Ｎの分岐配管に設けられた前記バルブの開閉を制御する制御部をさらに有し、
前記制御部は、１以上Ｎ以下の整数ｊのそれぞれについて、前記第ｊの配管の前記第１〜第Ｎの分岐配管に設けられたＮ個の前記バルブのうち、１つを開放状態とし、残りを閉鎖状態とする第１の条件、及び、１以上Ｎ以下の整数ｋのそれぞれについて、前記第１〜第Ｎの配管の前記第ｋの分岐配管に設けられたＮ個の前記バルブのうち、１つを開放状態とし、残りを閉鎖状態とする第２の条件を満たしつつ、前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の気体分岐装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記バルブの開閉状態をランダムに切り替えるように前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項２記載の気体分岐装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記バルブの開閉状態を規則的に切り替えるように前記バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項２記載の気体分岐装置。
【請求項５】
前記第１〜第Ｎの配管の上流に分流器をさらに有し、
前記分流器は、前記気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有し、前記第１〜第Ｎの気体導出口にそれぞれ前記第１〜第Ｎの配管の上流端が接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の気体分岐装置。
【請求項６】
前記分流器は、前記第１〜第Ｎの気体導出口への前記気体の分岐比が均等になるように設計されていることを特徴とする請求項５記載の気体分岐装置。
【請求項７】
前記第１〜第Ｎの被供給部は、長尺の対象物の長手方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気体分岐装置。
【請求項８】
第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）の被供給部に気体を分岐して供給する気体分岐装置であって、
前記気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有する複数の分流器と、
前記複数の分流器のそれぞれの前記第１〜第Ｎの気体導出口を、前記第１〜第Ｎの被供給部のいずれかに１：１で接続する複数の配管とを有し、
前記複数の分流器のそれぞれの前記第１〜第Ｎの気体導出口は、前記分流器における位置が互いに異なり、
前記第１〜第Ｎの被供給部のそれぞれに接続された複数の前記気体導出口は、前記分流器における位置が互いに異なる
ことを特徴とする気体分岐装置。
【請求項９】
前記複数の分流器は、前記第１〜第Ｎの気体導出口への前記気体の分岐比が均等になるように設計された分流器であることを特徴とする請求項８記載の気体分岐装置。
【請求項１０】
前記複数の分流器は、鉛直方向に並ぶように配置され、
前記複数の分流器のそれぞれの前記第１〜第Ｎの気体導出口は、前記分流器における高さ位置が互いに異なることを特徴とする請求項８又は９に記載の気体分岐装置。
【請求項１１】
前記複数の分流器のいずれか１つを前記気体の分岐に使用するように、前記気体の分岐に使用する前記分流器を切り替える制御部をさらに有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の気体分岐装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記気体の分岐に使用する前記分流器をランダムに切り替えることを特徴とする請求項１１記載の気体分岐装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記気体の分岐に使用する前記分流器を規則的に切り替えることを特徴とする請求項１１記載の気体分岐装置。
【請求項１４】
前記第１〜第Ｎの被供給部は、長尺の対象物の長手方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の気体分岐装置。
【請求項１５】
第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）の被供給部に気体を分岐して供給する気体分岐装置であって、
前記気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有する複数の分流器であって、互いに体積が異なる複数の分流器と、
前記複数の分流器のそれぞれの前記第１〜第Ｎの気体導出口を、前記第１〜第Ｎの被供給部のいずれかに１：１で接続する複数の配管と
を有することを特徴とする気体分岐装置。
【請求項１６】
前記複数の分流器のうちのいずれか１つを前記気体の分岐に使用するように、前記気体の流量に応じて、前記気体の分岐に使用する前記分流器を切り替える制御部をさらに有することを特徴とする請求項１５記載の気体分岐装置。
【請求項１７】
第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）の被供給部に気体を分岐して供給する気体分岐装置であって、
前記気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有する体積可変の分流器と、
前記分流器の前記第１〜第Ｎの気体導出口を、前記第１〜第Ｎの被供給部のいずれかに１：１で接続する複数の配管と
を有することを特徴とする気体分岐装置。
【請求項１８】
前記気体の流量に応じて、前記分流器の体積を制御する制御部をさらに有することを特徴とする請求項１７記載の気体分岐装置。
【請求項１９】
前記分流器は、前記第１〜第Ｎの気体導出口への前記気体の分岐比が均等になるように設計された分流器であることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の気体分岐装置。
【請求項２０】
前記第１〜第Ｎの被供給部は、長尺の対象物の長手方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の気体分岐装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の気体分岐装置を用いたガラス微粒子堆積体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の被供給部に気体を分岐して供給する気体分岐装置及びそれを用いたガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラス系の光ファイバは、一般的に、プリフォームと呼ばれる光ファイバ母材を製造し、これを線引きすることにより製造される。プリフォームは、ガラス微粒子体が集合してなるガラス微粒子堆積体を加熱して脱水及び焼結することにより製造される。ガラス微粒子堆積体の製造方法としては、例えば、ＶＡＤ（Vapor-phase  Axial  Deposition）法、ＯＶＤ（Outside  Vapor  Deposition）法等が知られている。【０００３】
ＯＶＤ法では、長尺の芯材に対してその長手方向に沿って複数のバーナーが配置され、複数のバーナーによる酸水素火炎中にＳｉＣｌ４等を含む原料ガスが供給される。これにより、ガラス微粒子が生成されて芯材上に堆積し、ガラス微粒子堆積体が形成される。その後、ガラス微粒子堆積体に対して炉中にて脱水及び焼結を行うことにより、プリフォームが得られる。【０００４】
上記ガラス微粒子堆積体の製造方法に関し、特許文献１には、ガラス棒の全長にわたって等間隔に配置された複数のバーナーのそれぞれのガス条件を、堆積体の形状を均一化することができるように個別に制御することが記載されている。この各バーナーのガス条件の制御には、各バーナーに設けられたマスフローコントローラ（ＭＦＣ）が用いられている。【０００５】
また、特許文献２、特許文献３には、バーナーへのガスの送りの一様性及び再現性を高い程度に保証するため、ガス流を複数の部分ガス流に分岐する分流器等を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２７９２３４号公報
【特許文献２】特開平８−２８４９０４号公報
【特許文献３】特許第５０９０６４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記光ファイバ用ガラス微粒子堆積体の製造方法のように、芯材等の対象物の長手方向に沿って配置されたバーナー等の複数の被供給部に原料ガス、可燃性ガス、支燃性ガス等の気体が供給され、それら複数の被供給部により製品が製造される場合がある。このような場合において、製造される製品の長手方向における均一性、安定性を確保するため、複数の被供給部に対して可能なかぎり高い均一性で気体を供給することが要求される。【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されるように各被供給部にＭＦＣを設けた方法では、ＭＦＣの経時変化やＭＦＣ間の個体差による影響を排除することは困難である。【０００９】
また、特許文献２や特許文献３に記載されるように分流器を用いる方法では、分流器自体の加工精度による影響を無視することはできない。また、配管間の個体差による抵抗差をないものとすることは困難である。このため、分流器を用いる方法であっても、完全に均等に気体を分岐することは困難である。【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高い均一性で複数の被供給部に気体を供給することができる気体分岐装置及びそれを用いたガラス微粒子堆積体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】
【００１１】
本発明の一観点によれば、第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）の被供給部に気体を分岐して供給する気体分岐装置であって、第１〜第Ｎの配管を有し、前記第１〜第Ｎの配管のそれぞれが、下流端側で第１〜第Ｎの分岐配管に分岐されており、１以上Ｎ以下の整数ｉのそれぞれについて、前記第１〜第Ｎの配管の前記第ｉの分岐配管が、それぞれ前記第ｉの被供給部に共通して接続され、前記第１〜第Ｎの配管の前記第ｉの分岐配管にバルブがそれぞれ設けられていることを特徴とする気体分岐装置が提供される。【００１２】
本発明の他の観点によれば、第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）の被供給部に気体を分岐して供給する気体分岐装置であって、前記気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有する複数の分流器と、前記複数の分流器のそれぞれの前記第１〜第Ｎの気体導出口を、前記第１〜第Ｎの被供給部のいずれかに１：１で接続する複数の配管とを有し、前記複数の分流器のそれぞれの前記第１〜第Ｎの気体導出口は、前記分流器における位置が互いに異なり、前記第１〜第Ｎの被供給部のそれぞれに接続された複数の前記気体導出口は、前記分流器における位置が互いに異なることを特徴とする気体分岐装置が提供される。【００１３】
本発明のさらに他の観点によれば、第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）の被供給部に気体を分岐して供給する気体分岐装置であって、前記気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有する複数の分流器であって、互いに体積が異なる複数の分流器と、前記複数の分流器のそれぞれの前記第１〜第Ｎの気体導出口を、前記第１〜第Ｎの被供給部のいずれかに１：１で接続する複数の配管とを有することを特徴とする気体分岐装置が提供される。【００１４】
本発明のさらに他の観点によれば、第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）の被供給部に気体を分岐して供給する気体分岐装置であって、前記気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有する体積可変の分流器と、前記分流器の前記第１〜第Ｎの気体導出口を、前記第１〜第Ｎの被供給部のいずれかに１：１で接続する複数の配管とを有することを特徴とする気体分岐装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い均一性で複数の被供給部に気体を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による気体分岐装置を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態による気体分岐装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態による気体分岐装置を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態による気体分岐装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第６実施形態による気体分岐装置を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の第６実施形態による気体分岐装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第７実施形態による気体分岐装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による気体分岐装置について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態による気体分岐装置を示す概略図である。図２は、本実施形態による気体分岐装置の動作を示すフローチャートである。
【００１８】
まず、本実施形態による気体分岐装置の構成について図１を用いて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態による気体分岐装置１００は、気体を供給すべき被供給部である複数のバーナー１０−１〜１０−５に気体を分岐して供給するものである。なお、以下では、バーナー１０−１〜１０−５が、ＯＶＤ法により光ファイバ用ガラス微粒子堆積体を製造するためのバーナーである場合を例に説明する。また、バーナーの数は２つ以上の複数であれば特に限定されるものではないが、以下では５つのバーナー１０−１〜１０−５を用いた場合を例に説明する。
【００２０】
バーナー１０−１〜１０−５は、互いに同一設計で作製された例えば石英ガラス製のものである。各バーナー１０−１〜１０−５は、火炎を形成してその火炎中に原料ガスを導入するため、複数の気体が供給されるようになっている。各バーナー１０−１〜１０−５に供給される複数の気体は、例えば、水素（Ｈ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、及び原料ガスである。原料ガスには、ＳｉＣｌ４等が含まれる。ＯＶＤ法では、各バーナー１０−１〜１０−５において、これらのガスが用いられ、酸水素火炎が形成されるとともに、その酸水素火炎中に原料ガスが導入される。各ガスをバーナー１０−１〜１０−５に供給する流量は特に限定されるものではないが、Ｈ２ガスの流量は、例えば２００００〜４００００ｓｃｃｍである。Ｏ２ガスの流量は、例えば３５０００〜４００００ｓｃｃｍである。Ａｒガスの流量は、例えば３０００〜５０００ｓｃｃｍである。原料ガスの流量は、例えば３０００〜１００００ｓｃｃｍである。
【００２１】
なお、以下では、各バーナー１０−１〜１０−５に供給される複数の気体のうちの１種の気体を供給する構成を例に説明するが、他の気体を各バーナー１０−１〜１０−５に供給する構成も、以下に説明する構成と同様の構成とすることができる。
【００２２】
バーナー１０−１〜１０−５の火炎が吹きつけられる長尺棒状の芯材１２は、プリフォームとなるガラス微粒子が堆積するものであり、例えばガラスロッドである。芯材１２は、その長手方向が水平になるように保持されている。また、芯材１２は、その中心軸を回転軸として回転可能に保持されている。芯材１２の長さは、特に限定されるものではないが、例えば数メートル、より具体的には例えば１〜２ｍである。
【００２３】
バーナー１０−１〜１０−５は、長尺棒状の芯材１２の長手方向に沿って等間隔で水平方向に並んで配置されている。なお、本実施形態では５つのバーナー１０−１〜１０−５を例に説明しているが、例えば、長さ１〜２ｍの芯材１２に対して配置するバーナー数は、５〜３０とすることができる。こうしてバーナー１０−１〜１０−５が等間隔で配置されていることで、バーナー１０−１〜１０−５による複数の火炎が、等間隔で芯材１２に向けて吹きつけられるようになっている。
【００２４】
また、バーナー１０−１〜１０−５は、芯材１２の長手方向に沿って所定の範囲を往復移動可能に構成されている。なお、バーナー１０−１〜１０−５を往復移動可能に構成することに代えて、芯材１２がその長手方向に沿って往復移動可能となるように構成してもよい。
【００２５】
本実施形態による気体分岐装置１００は、複数のバーナー１０−１〜１０−５に供給すべき気体を分岐する分流器１４を有している。また、本実施形態による気体分岐装置１００は、分流器１４に気体を供給する配管系と、分流器１４と複数のバーナー１０−１〜１０−５との間を接続する配管系とを有している。
【００２６】
分流器１４は、例えば金属製のものであり、２つの気体導入口１４ｉ−１、１４ｉ−２と、複数のバーナー１０−１〜１０−５の数と同数の複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５とを有している。複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５は、一定の配列方向に等間隔に並んで設けられている。分流器１４は、複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５の配列方向が例えば芯材１２の長手方向と同様に水平になるように配置されている。
【００２７】
なお、分流器１４の体積は、特に限定されるものではなく、気体の供給条件等に応じて選定することができるが、例えば１０００〜５０００ｃｍ３である。また、分流器１４が２つの気体導入口１４ｉ−１、１４ｉ−２を有する場合について説明しているが、気体導入口の数は２つに限定されるものではない。気体導入口の数は、１つであっても２つ以上の複数であってもよく、気体の供給条件、分流器１４の体積等に応じて適宜変更することができる。
【００２８】
本実施形態による気体分岐装置１００は、バーナー１０−１〜１０−５に供給すべき同種の気体を分流器１４に供給するための配管１６−１、１６−２を有している。配管１６−１、１６−２の上流端は、バーナー１０−１〜１０−５に供給すべき気体の供給源（図示せず）に接続されている。配管１６−１、１６−２には、それぞれＭＦＣ１８−１、１８−２が設けられている。ＭＦＣ１８−１、１８−２により、それぞれ配管１６−１、１６−２内を分流器１４に向かって流れる気体の流量を制御することが可能になっている。
【００２９】
分流器１４の２つの気体導入口１４ｉ−１、１４ｉ−２には、それぞれ配管１６−１、１６−２の下流端が接続されている。
【００３０】
また、分流器１４は、複数の配管２０−１〜２０−５の上流に配置されている。分流器１４の複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５には、それぞれ配管２０−１〜２０−５の上流端が接続されている。分流器１４は、複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５への気体の分岐比が均等になるように設計されている。すなわち、分流器１４は、配管１６−１、１６−２から分流器１４に導入された気体が、複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５から均等な分岐比でそれぞれ配管２０−１〜２０−５に導出されるように設計されている。
【００３１】
各配管２０−１〜２０−５は、それぞれの下流端側で、複数のバーナー１０−１〜１０−５の数と同数の複数の分岐配管に分岐されている。すなわち、配管２０−１は、その下流端側で、分岐配管２０−１−１〜２０−１−５に分岐されている。配管２０−２は、その下流端側で、分岐配管２０−２−１〜２０−２−５に分岐されている。配管２０−３は、その下流端側で、分岐配管２０−３−１〜２０−３−５に分岐されている。配管２０−４は、その下流端側で、分岐配管２０−４−１〜２０−４−５に分岐されている。配管２０−５は、その下流端側で、分岐配管２０−５−１〜２０−５−５に分岐されている。
【００３２】
配管２０−１〜２０−５の分岐配管には、それぞれ分岐配管を開閉するエアバルブが設けられている。すなわち、分岐配管２０−１−１〜２０−１−５には、それぞれエアバルブＡＶ１１、ＡＶ１２、ＡＶ１３、ＡＶ１４、ＡＶ１５が設けられている。分岐配管２０−２−１〜２０−２−５には、それぞれエアバルブＡＶ２１、ＡＶ２２、ＡＶ２３、ＡＶ２４、ＡＶ２５が設けられている。分岐配管２０−３−１〜２０−３−５には、それぞれエアバルブＡＶ３１、ＡＶ３２、ＡＶ３３、ＡＶ３４、ＡＶ３５が設けられている。分岐配管２０−４−１〜２０−４−５には、それぞれエアバルブＡＶ４１、ＡＶ４２、ＡＶ４３、ＡＶ４４、ＡＶ４５が設けられている。分岐配管２０−５−１〜２０−５−５には、それぞれエアバルブＡＶ５１、ＡＶ５２、ＡＶ５３、ＡＶ５４、ＡＶ５５が設けられている。なお、以下の説明では、これらエアバルブをエアバルブＡＶｘｙ（ただし、ｘは１≦ｘ≦５を満たす整数であり、ｙは１≦ｙ≦５を満たす整数である）と表記することがある。
【００３３】
互いに分岐元の配管が異なる分岐配管２０−１−１、２０−２−１、２０−３−１、２０−４−１、２０−５−１の下流端には、配管２２−１の上流端が共通して接続されている。互いに分岐元の配管が異なる分岐配管２０−１−２、２０−２−２、２０−３−２、２０−４−２、２０−５−２の下流端には、配管２２−２の上流端が共通して接続されている。互いに分岐元の配管が異なる分岐配管２０−１−３、２０−２−３、２０−３−３、２０−４−３、２０−５−３の下流端には、配管２２−３の上流端が共通して接続されている。互いに分岐元の配管が異なる分岐配管２０−１−４、２０−２−４、２０−３−４、２０−４−４、２０−５−４の下流端には、配管２２−４の上流端が共通して接続されている。互いに分岐元の配管が異なる分岐配管２０−１−５、２０−２−５、２０−３−５、２０−４−５、２０−５−５の下流端には、配管２２−５の上流端が共通して接続されている。
【００３４】
配管２２−１の下流端はバーナー１０−１に接続され、配管２２−１からバーナー１０−１に気体が供給されるようになっている。配管２２−２の下流端はバーナー１０−２に接続され、配管２２−２からバーナー１０−２に気体が供給されるようになっている。配管２２−３の下流端はバーナー１０−３に接続され、配管２２−３からバーナー１０−３に気体が供給されるようになっている。配管２２−４の下流端はバーナー１０−４に接続され、配管２２−４からバーナー１０−４に気体が供給されるようになっている。配管２２−５の下流端はバーナー１０−５に接続され、配管２２−５からバーナー１０−５に気体が供給されるようになっている。
【００３５】
本実施形態による気体分岐装置１００は、エアバルブＡＶｘｙの開閉を制御する制御部２４をさらに有している。制御部２４は、種々の演算、制御、判別等の処理を実行するＣＰＵ（図示せず）を有している。また、制御部２４は、ＣＰＵによって実行される様々な制御プログラム、ＣＰＵが参照するデータベース等を格納するＲＯＭ（図示せず）を有している。また、制御部２４は、ＣＰＵが処理中のデータや入力データ等を一時的に格納するＲＡＭ（図示せず）を有している。
【００３６】
制御部２４は、バーナー１０−１〜１０−５の火炎を用いてプリフォームを製造する間、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を複数回ランダムに切り替えるように、エアバルブＡＶｘｙの開閉を制御する。エアバルブＡＶｘｙの開閉状態の切り替えに際して、制御部２４は、以下の条件（Ｉ）及び（II）が満足されるようにエアバルブＡＶｘｙの開閉を制御する。
（Ｉ）ｘ＝１〜５のそれぞれについて、エアバルブＡＶｘ１、ＡＶｘ２、ＡＶｘ３、ＡＶｘ４、ＡＶｘ５のうち、いずれか１つを開放状態とし、残りを閉鎖状態とする。
（II）ｙ＝１〜５のそれぞれについて、エアバルブＡＶ１ｙ、ＡＶ２ｙ、ＡＶ３ｙ、ＡＶ４ｙ、ＡＶ５ｙのうち、いずれか１つを開放状態とし、残りを閉鎖状態とする。
【００３７】
制御部２４は、上記エアバルブＡＶｘｙの開閉状態の切り替えを所定の時間間隔で実行する。この時間間隔は、特に限定されるものではないが、例えば１〜１０分とすることができる。
【００３８】
ガラス微粒子堆積体を製造する間、上記制御部２４によるエアバルブＡＶｘｙの開閉状態の切り替えにより、分流器１４の複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５と、複数のバーナー１０−１〜１０−５とが１：１に対応して接続されることになる。さらに、バーナー１０−１〜１０−５に対して接続される分流器１４の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５は、ランダムに切り替えられることになる。
【００３９】
本実施形態による気体分岐装置１００では、複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５への気体の分岐比が均等になるように分流器１４が設計されている。また、複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５からバーナー１０−１〜１０−５までの配管抵抗の差が極力小さくなるように設計されている。しかしながら、加工精度や経時変化に起因して、分流器１４の分岐比が完全に均等でないことがある。また、加工精度や経時変化に起因して、複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５からバーナー１０−１〜１０−５までの配管抵抗に差が生じることがある。さらに、バーナー１０−１〜１０−５の間には、これらが互いに同一設計で作製されているものの、加工精度や経時変化に起因して個体差が存在している。このように、分流器１４からバーナー１０−１〜１０−５までの間には、加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきが存在している。部材又は部品のばらつきが存在したままでは、その影響により、高い均一性で複数のバーナー１０−１〜１０−５に気体を供給することが困難となる。その結果、芯材１２の長手方向に沿って製造されるガラス微粒子堆積体の長手方向における均一性、安定性が損なわれるおそれがある。
【００４０】
これに対し、本実施形態による気体分岐装置１００では、制御部２４によるエアバルブＡＶｘｙの開閉状態の切り替えにより、バーナー１０−１〜１０−５に対して接続される分流器１４の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５がランダムに切り替えられる。これにより、上記のような加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきによる影響が打ち消されていくため、部材又は部品のばらつきによる影響を低減することができる。したがって、本実施形態によれば、部材又は部品のばらつきによる影響を低減しつつ、高い均一性で複数のバーナー１０−１〜１０−５に気体を供給することができる。こうして、本実施形態によれば、長手方向おける均一性、安定性に優れたガラス微粒子堆積体を製造することができる。また、バーナーや配管の交換があった場合であっても、交換前と同様の気体の供給状態を高い再現性で再現することができ、長手方向おける均一性、安定性に優れたガラス微粒子堆積体を高い再現性で製造することができる。
【００４１】
次に、本実施形態による気体分岐装置１００の動作についてさらに図２を用いて説明する。
【００４２】
気体分岐装置１００の動作開始前は、エアバルブＡＶｘｙのすべてが閉鎖状態となっている。
【００４３】
まず、気体分岐装置１００の動作を開始して、配管１６−１、１６−２から分流器１４に向けて気体を導入する。配管１６−１、１６−２から気体を導入する間、ＭＦＣ１８−１、１８−２は、それぞれ配管１６−１、１６−２を流れる気体の流量を制御する。
【００４４】
次いで、制御部２４により、エアバルブＡＶｘｙの開閉を制御する（ステップＳ１１）。これにより、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を、上記条件（Ｉ）及び（II）を満足する開閉状態とする。エアバルブＡＶｘｙの開閉の制御に際し、制御部２４は、例えば、乱数又は疑似乱数を生成し、生成した乱数又は疑似乱数に基づき開放状態とするエアバルブを選定して開放状態とし、残りのエアバルブを閉鎖状態とする。
【００４５】
上記のようにエアバルブＡＶｘｙの開閉状態を設定したうえで、複数のバーナー１０−１〜１０−５にそれぞれ気体を供給する（ステップＳ１２）。また、ガラス微粒子堆積体の製造に用いる他の気体についても、同様にして複数のバーナー１０−１〜１０−５に供給する。
【００４６】
上記のようにして気体が供給される各バーナー１０−１〜１０−５では、供給される気体のうちの燃料ガスにより火炎が形成されるともに、供給される気体のうちの原料ガスが火炎中に導入される。こうして、原料を含む火炎が、中心軸を回転軸として回転する芯材１２に向けて吹きつけられる。これにより、光ファイバのプリフォームとなるガラス微粒子が芯材１２上に堆積していく。なお、この間、複数のバーナー１０−１〜１０−５を芯材１２の長手方向に沿って往復移動させてもよい。
【００４７】
上記のようにしてガラス微粒子を芯材１２上に堆積する間、芯材１２上に堆積されたガラス微粒子の堆積重量をモニタし、モニタされる堆積重量に基づき、ガラス微粒子の堆積を終了するか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００４８】
ガラス微粒子の堆積重量が所定の重量未満であり堆積を終了せずに継続する場合（ステップＳ１３、ＮＯ）、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を切り替えるべき時間間隔が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００４９】
エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を切り替えるべき時間間隔が経過していない場合（ステップＳ１４、ＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、そのまま各気体を供給しつつ、ガラス微粒子の堆積を継続する。
【００５０】
一方、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を切り替えるべき時間間隔が経過した場合（ステップＳ１４、ＹＥＳ）、ステップＳ１１に戻り、再び、制御部２４により、エアバルブＡＶｘｙの開閉を制御する。これにより、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を、上記条件（Ｉ）及び（II）を満足する開閉状態にランダムに切り替えたうえで、各気体を供給しつつ、ガラス微粒子の堆積を継続する。エアバルブＡＶｘｙの開閉の制御に際し、制御部２４は、例えば、乱数又は疑似乱数を生成し、生成した乱数又は疑似乱数に基づき開放状態とするエアバルブを選定して開放状態とし、残りのエアバルブを閉鎖状態とする。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、制御部２４によるエアバルブＡＶｘｙの開閉状態のランダムな切り替えにより、バーナー１０−１〜１０−５に対して接続される分流器１４の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５がランダムに切り替えられる。これにより、加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきによる影響を低減することができる。
【００５２】
なお、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態の切り替えは、各気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５から導出される気体が各バーナー１０−１〜１０−５に供給される時間の積算時間が、バーナー１０−１〜１０−５の間で等しくなるように行うことが好ましい。これにより、加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきによる影響をさらに低減することができ、より高い均一性で複数のバーナー１０−１〜１０−５に気体を供給することができる。
【００５３】
一方、ガラス微粒子の堆積重量が所定の重量となっており堆積を終了する場合（ステップＳ１３、ＹＥＳ）、制御部２４により、エアバルブＡＶｘｙをすべて閉鎖状態とする（ステップＳ１５）。こうして、芯材１２上へのガラス微粒子の堆積を終了し、ガラス微粒子の堆積物であるガラス微粒子堆積体を得る。
【００５４】
その後、上記のようにして得られたガラス微粒子堆積体に対して炉中にて脱水及び焼結を行うことにより、プリフォームが得られる。
【００５５】
以上のとおり、本実施形態によれば、高い均一性で複数の被供給部に気体を供給することができる。
【００５６】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による気体分岐装置について説明する。なお、上記第１実施形態による気体分岐装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
【００５７】
上記第１実施形態では、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を複数回ランダムに切り替えるように、エアバルブＡＶｘｙの開閉を制御する場合を例に説明した。しかしながら、エアバルブＡＶｘｙの開閉の制御は、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を複数回ランダムに切り替えるように行う場合に限定されるものではない。例えば、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を複数回規則的に切り替えるように、エアバルブＡＶｘｙの開閉を制御してもよい。
【００５８】
本実施形態では、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を複数回規則的に切り替えるように、エアバルブＡＶｘｙの開閉を制御する場合について説明する。
【００５９】
この場合、例えば、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を切り替えるべき所定の時間間隔が経過するごとに、次のように以下の各バルブ群におけるエアバルブＡｘｙの開閉を同期して制御する。
【００６０】
まず、エアバルブＡＶ１１〜ＡＶ１５のバルブ群については、エアバルブＡＶ１１、エアバルブＡＶ１２、エアバルブＡＶ１３、エアバルブＡＶ１４、及びエアバルブＡＶ１５の順で繰り返し開放状態とする。一方、開放状態としたエアバルブ以外の残りのエアバルブは閉鎖状態とする。
【００６１】
また、エアバルブＡＶ２１〜ＡＶ２５のバルブ群については、エアバルブＡＶ２２、エアバルブＡＶ２３、エアバルブＡＶ２４、エアバルブＡＶ２５、及びエアバルブＡＶ２１の順で繰り返し開放状態とする。一方、開放状態としたエアバルブ以外の残りのエアバルブは閉鎖状態とする。
【００６２】
また、エアバルブＡＶ３１〜ＡＶ３５のバルブ群については、エアバルブＡＶ３３、エアバルブＡＶ３４、エアバルブＡＶ３５、エアバルブＡＶ３１、及びエアバルブＡＶ３２の順で繰り返し開放状態とする。一方、開放状態としたエアバルブ以外の残りのエアバルブは閉鎖状態とする。
【００６３】
また、エアバルブＡＶ４１〜ＡＶ４５のバルブ群については、エアバルブＡＶ４４、エアバルブＡＶ４５、エアバルブＡＶ４１、エアバルブＡＶ４２、及びエアバルブＡＶ４３の順で繰り返し開放状態とする。一方、開放状態としたエアバルブ以外の残りのエアバルブは閉鎖状態とする。
【００６４】
また、エアバルブＡＶ５１〜ＡＶ５５のバルブ群については、エアバルブＡＶ５５、エアバルブＡＶ５１、エアバルブＡＶ５２、エアバルブＡＶ５３、及びエアバルブＡＶ５４の順で繰り返し開放状態とする。一方、開放状態としたエアバルブ以外の残りのエアバルブは閉鎖状態とする。
【００６５】
上記のように、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態を、上記条件（Ｉ）及び（II）を満足する開閉状態に複数回規則的に切り替えるように、エアバルブＡＶｘｙの開閉を制御することもできる。このようなエアバルブＡＶｘｙの開閉状態の規則的な切り替えにより、バーナー１０−１〜１０−５に対して接続される分流器１４の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５が規則的に切り替えられる。このような規則的な切り替えによっても、加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきによる影響を低減することができる。したがって、本実施形態によれば、部材又は部品のばらつきによる影響を低減しつつ、高い均一性で複数のバーナー１０−１〜１０−５に気体を供給することができる。
【００６６】
なお、この場合も、エアバルブＡＶｘｙの開閉状態の切り替えは、各気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５から導出される気体が各バーナー１０−１〜１０−５に供給される時間の積算時間が、バーナー１０−１〜１０−５の間で等しくなるように行うことが好ましい。
【００６７】
本発明は、上記第１及び第２実施形態に限らず、種々の変形が可能である。
【００６８】
例えば、上記第１及び第２実施形態では、５つのバーナー１０−１〜１０−５に気体を分岐して供給する場合を例に説明したが、バーナーの数は２つ以上の複数であれば特に限定されるものではない。
【００６９】
第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）のバーナーに気体を分岐して供給する場合、分流器は、気体が導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有し、第１〜第Ｎの気体導出口への気体の分岐比が均等になるように設計されたものとする。また、第１〜第Ｎの気体導出口には、それぞれ第１〜第Ｎの配管の上流端が接続されたものとする。また、第１〜第Ｎの配管のそれぞれは、下流端側で第１〜第Ｎの分岐配管に分岐されたものとする。さらに、１以上Ｎ以下の整数ｉのそれぞれについて、第１〜第Ｎの配管の第ｉの分岐配管が、それぞれ第ｉのバーナーに共通して接続され、第１〜第Ｎの配管の第ｉの分岐配管にバルブがそれぞれ設けられているように構成する。
【００７０】
上記第１〜第Ｎのバーナーに気体を分岐して供給する場合において、制御部は、次の第１の条件及び第２の条件が満足されるように、バルブの開閉を制御すればよい。すなわち、第１の条件は、１以上Ｎ以下の整数ｊのそれぞれについて、第ｊの配管の第１〜第Ｎの分岐配管に設けられたＮ個のバルブのうち、１つを開放状態とし、残りを閉鎖状態とするものである。また、第２の条件は、１以上Ｎ以下の整数ｋのそれぞれについて、第１〜第Ｎの配管の第ｋの分岐配管に設けられたＮ個のバルブのうち、１つを開放状態とし、残りを閉鎖状態とするものである。
【００７１】
また、上記第１及び第２実施形態では、気体が供給される複数の被供給部としてバーナー１０−１〜１０−５を例に説明したが、被供給部はバーナーに限定されるものではない。被供給部は、供給される気体を用いて製品の製造、被加工品に対する加工等の何らかの処理を行うものであればよい。
【００７２】
また、上記第１及び第２実施形態では、被供給部としてのバーナー１０−１〜１０−５が長尺の対象物である芯材１２の長手方向に沿って配置された場合を例に説明したが、複数の被供給部は、必ずしも対象物の長手方向に沿って配置されたものである必要はない。
【００７３】
また、上記第１及び第２実施形態では、エアバルブＡＶｘｙを用いた場合を例に説明したが、エアバルブに代えて、制御部２４により開閉が制御可能な種々のバルブを用いることができる。例えば、エアバルブに代えて、電磁バルブ等を用いることができる。
【００７４】
また、上記第１及び第２実施形態では、芯材１２をその長手方向が水平になるように保持する場合を例に説明したが、芯材１２を保持する態様はこれに限定されるものではない。例えば、芯材１２をその長手方向が鉛直になるように保持してもよい。この場合、バーナー１０−１〜１０−５は、鉛直に配置された芯材１２の長手方向に沿って等間隔に配置することができる。また、分流器１４は、上記と同様に複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５の配列方向が水平になるように配置してもよいし、複数の気体導出口１４ｏ−１〜１４ｏ−５の配列方向が鉛直になるように配置することもできる。
【００７５】
また、上記第１及び第２実施形態は、分流器を用いない場合や分流器の分岐比が均等でない場合にも適用可能である。
【００７６】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による気体分岐装置について図３及び図４を用いて説明する。図３は、本実施形態による気体分岐装置を示す概略図である。図４は、本実施形態による気体分岐装置の動作を示すフローチャートである。
【００７７】
まず、本実施形態による気体分岐装置の構成について図３を用いて説明する。
【００７８】
図３に示すように、本実施形態による気体分岐装置１１００は、気体を供給すべき被供給部である複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に気体を分岐して供給するものである。なお、以下では、バーナー１１０−１〜１１０−３が、ＯＶＤ法により光ファイバ用ガラス微粒子堆積体を製造するためのバーナーである場合を例に説明する。また、バーナーの数は２つ以上の複数であれば特に限定されるものではないが、以下では３つのバーナー１１０−１〜１１０−３を用いた場合を例に説明する。
【００７９】
バーナー１１０−１〜１１０−３は、互いに同一設計で作製された例えば石英ガラス製のものである。各バーナー１１０−１〜１１０−３は、火炎を形成してその火炎中に原料ガスを導入するため、複数の気体が供給されるようになっている。各バーナー１１０−１〜１１０−３に供給される複数の気体は、例えば、水素（Ｈ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、及び原料ガスである。原料ガスには、ＳｉＣｌ４等が含まれる。ＯＶＤ法では、各バーナー１１０−１〜１１０−３において、これらのガスが用いられ、酸水素火炎が形成されるとともに、その酸水素火炎中に原料ガスが導入される。各ガスをバーナー１１０−１〜１１０−３に供給する流量は特に限定されるものではないが、Ｈ２ガスの流量は、例えば２００００〜４００００ｓｃｃｍである。Ｏ２ガスの流量は、例えば３５０００〜４００００ｓｃｃｍである。Ａｒガスの流量は、例えば３０００〜５０００ｓｃｃｍである。原料ガスの流量は、例えば３０００〜１００００ｓｃｃｍである。
【００８０】
なお、以下では、各バーナー１１０−１〜１１０−３に供給される複数の気体のうちの１種の気体を供給する構成を例に説明するが、他の気体を各バーナー１１０−１〜１１０−３に供給する構成も、以下に説明する構成と同様の構成とすることができる。
【００８１】
バーナー１１０−１〜１１０−３の火炎が吹きつけられる長尺棒状の芯材１１２は、プリフォームとなるガラス微粒子が堆積するものであり、例えばガラスロッドである。芯材１１２は、その長手方向が鉛直になるように保持されている。また、芯材１１２は、その中心軸を回転軸として回転可能に保持されている。芯材１１２の長さは、特に限定されるものではないが、例えば数メートル、より具体的には例えば１〜２ｍである。
【００８２】
芯材１１２が大型化して長尺になり又は重くなると、芯材１１２をその長手方向が水平になるように保持したのでは、芯材１１２に撓みが生じる。この結果、長手方向に均一性を確保してガラス微粒子堆積体を製造することが困難になる。本実施形態では、芯材１１２がその長手方向が鉛直になるように保持されるため、芯材１１２における撓みの発生を抑制することができる。
【００８３】
バーナー１１０−１〜１１０−３は、長尺棒状の芯材１１２の長手方向に沿って等間隔で鉛直方向に並んで配置されている。なお、本実施形態では３つのバーナー１１０−１〜１１０−３を例に説明しているが、例えば、長さ１〜２ｍの芯材１１２に対して配置するバーナー数は、５〜３０とすることができる。こうしてバーナー１１０−１〜１１０−３が等間隔で配置されていることで、バーナー１１０−１〜１１０−３による複数の火炎が、等間隔で芯材１１２に向けて吹きつけられるようになっている。
【００８４】
また、バーナー１１０−１〜１１０−３は、芯材１１２の長手方向に沿って所定の範囲を往復移動可能に構成されている。なお、バーナー１１０−１〜１１０−３を往復移動可能に構成することに代えて、芯材１１２がその長手方向に沿って往復移動可能となるように構成してもよい。
【００８５】
本実施形態による気体分岐装置１１００は、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に供給すべき気体を分岐する複数の分流器１１４−１〜１１４−３を有している。また、本実施形態による気体分岐装置１１００は、複数の分流器１１４−１〜１１４−３に気体を供給する配管系と、複数の分流器１１４−１〜１１４−３と複数のバーナー１１０−１〜１１０−３との間を接続する配管系とを有している。
【００８６】
分流器１１４−１〜１１４−３は、それぞれ例えば金属製のものであり、互いに同一設計で作製されたものである。
【００８７】
分流器１１４−１は、２つの気体導入口１１４−１ｉ−１、１１４−１ｉ−２と、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３の数と同数の複数の気体導出口１１４−１ｏ−１〜１１４−１ｏ−３とを有している。複数の気体導出口１１４−１ｏ−１〜１１４−１ｏ−３は、一定の配列方向に等間隔に並んで設けられている。
【００８８】
分流器１１４−２は、２つの気体導入口１１４−２ｉ−１、１１４−２ｉ−２と、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３の数と同数の複数の気体導出口１１４−２ｏ−１〜１１４−２ｏ−３とを有している。複数の気体導出口１１４−２ｏ−１〜１１４−２ｏ−３は、一定の配列方向に等間隔に並んで設けられている。
【００８９】
分流器１１４−３は、２つの気体導入口１１４−３ｉ−１、１１４−３ｉ−２と、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３の数と同数の複数の気体導出口１１４−３ｏ−１〜１１４−３ｏ−３とを有している。複数の気体導出口１１４−３ｏ−１〜１１４−３ｏ−３は、一定の配列方向に等間隔に並んで設けられている。
【００９０】
分流器１１４−１〜１１４−３は、上側から下側にこの順に鉛直に並んで配置されている。鉛直に並んで配置された分流器１１４−１〜１１４−３では、複数の気体導出口１１４−１ｏ−１〜１１４−１ｏ−３、１１４−２ｏ−１〜１１４−２ｏ−３、１１４−３ｏ−１〜１１４−３ｏ−３の配列方向が、芯材１１２の長手方向と同様に鉛直になっている。
【００９１】
上記のように分流器１１４−１〜１１４−３が配置されているため、分流器１１４−１〜１１４−３の複数の気体導出口は高さ位置が異なり、これらの間には高低差が存在している。すなわち、分流器１１４−１では、気体導出口１１４−１ｏ−１が上段、気体導出口１１４−１ｏ−２が中段、気体導出口１１４−１ｏ−３が下段に位置している。分流器１１４−２では、気体導出口１１４−２ｏ−１が上段、気体導出口１１４−２ｏ−２が中段、気体導出口１１４−２ｏ−３が下段に位置している。分流器１１４−３では、気体導出口１１４−３ｏ−１が上段、気体導出口１１４−３ｏ−２が中段、気体導出口１１４−３ｏ−３が下段に位置している。
【００９２】
なお、分流器１１４−１〜１１４−３の体積は、特に限定されるものではなく、気体の供給条件等に応じて選定することができるが、例えば１０００〜５０００ｃｍ３である。また、分流器１１４−１〜１１４−３がそれぞれ２つの気体導入口を有する場合について説明しているが、気体導入口の数は２つに限定されるものではない。気体導入口の数は、１つであっても２つ以上の複数であってもよく、気体の供給条件、分流器１１４−１〜１１４−３の体積等に応じて適宜変更することができる。
【００９３】
本実施形態による気体分岐装置１１００は、バーナー１１０−１〜１１０−３に供給すべき同種の気体を分流器１１４−１〜１１４−３に供給するための配管１１６−１、１１６−２を有している。配管１１６−１、１１６−２の上流端は、バーナー１１０−１〜１１０−３に供給すべき気体の供給源（図示せず）に接続されている。配管１１６−１、１１６−２には、それぞれＭＦＣ１１８−１、１１８−２が設けられている。ＭＦＣ１１８−１、１１８−２により、それぞれ配管１１６−１、１１６−２内を分流器１１４−１〜１１４−３に向かって流れる気体の流量を制御することが可能になっている。
【００９４】
配管１１６−１、１１６−２は、それぞれの下流端側で、分流器１１４−１〜１１４−３の数と同数の複数の分岐配管に分岐されている。すなわち、配管１１６−１は、その下流端側で、分岐配管１１６−１−１〜１１６−１−３に分岐されている。配管１１６−２は、その下流端側で、分岐配管１１６−２−１〜１１６−２−３に分岐されている。
【００９５】
分流器１１４−１の２つの気体導入口１１４−１ｉ−１、１１４−１ｉ−２には、それぞれ分岐配管１１６−１−１、１１６−２−１の下流端が接続されている。分流器１１４−２の２つの気体導入口１１４−２ｉ−１、１１４−２ｉ−２には、それぞれ分岐配管１１６−１−２、１１６−２−２の下流端が接続されている。分流器１１４−３の２つの気体導入口１１４−３ｉ−１、１１４−３ｉ−２には、それぞれ分岐配管１１６−１−３、１１６−２−３の下流端が接続されている。
【００９６】
配管１１６−１、１１６−２の分岐配管には、それぞれ分岐配管を開閉するエアバルブが設けられている。すなわち、分岐配管１１６−１−１、１１６−２−１には、それぞれエアバルブＢＶ１１、ＢＶ１２が設けられている。分岐配管１１６−１−２、１１６−２−２には、それぞれエアバルブＢＶ２１、ＢＶ２２が設けられている。分岐配管１１６−１−３、１１６−２−３には、それぞれエアバルブＢＶ３１、ＢＶ３２が設けられている。なお、以下の説明では、これらエアバルブをエアバルブＢＶｘｙ（ただし、ｘは１≦ｘ≦３を満たす整数であり、ｙは１又は２である）と表記することがある。
【００９７】
また、分流器１１４−１の複数の気体導出口１１４−１ｏ−１〜１１４−１ｏ−３には、それぞれ配管１２０−１−１〜１２０−１−３の上流端が接続されている。分流器１１４−１は、複数の気体導出口１１４−１ｏ−１〜１１４−１ｏ−３への気体の分岐比が均等になるように設計されている。すなわち、分流器１１４−１は、分岐配管１１６−１−１、１１６−２−１から分流器１１４−１に導入された気体が、複数の気体導出口１１４−１ｏ−１〜１１４−１ｏ−３から均等な分岐比でそれぞれ配管１２０−１−１〜１２０−１−３に導出されるように設計されている。
【００９８】
配管１２０−１−１〜１２０−１−３には、それぞれチャッキバルブ（逆止弁）ＣＶ１１、ＣＶ１２、ＣＶ１３が設けられている。チャッキバルブＣＶ１１、ＣＶ１２、ＣＶ１３は、それぞれ配管１２０−１−１〜１２０−１−３における気体の下流側から上流側である分流器１１４−１側への逆流を防止するものである。なお、チャッキバルブＣＶ１１、ＣＶ１２、ＣＶ１３に代えて、気体導入側のエアバルブＢＶ１１、ＢＶ１２と同期して開閉するエアバルブをそれぞれ設けてもよい。
【００９９】
また、分流器１１４−２の複数の気体導出口１１４−２ｏ−１〜１１４−２ｏ−３には、それぞれ配管１２０−２−１〜１２０−２−３の上流端が接続されている。分流器１１４−２は、複数の気体導出口１１４−２ｏ−１〜１１４−２ｏ−３への気体の分岐比が均等になるように設計されている。すなわち、分流器１１４−２は、分岐配管１１６−１−２、１１６−２−２から分流器１１４−２に導入された気体が、複数の気体導出口１１４−２ｏ−１〜１１４−２ｏ−３から均等な分岐比でそれぞれ配管１２０−２−１〜１２０−２−３に導出されるように設計されている。
【０１００】
配管１２０−２−１〜１２０−２−３には、それぞれチャッキバルブＣＶ２１、ＣＶ２２、ＣＶ２３が設けられている。チャッキバルブＣＶ２１、ＣＶ２２、ＣＶ２３は、それぞれ配管１２０−２−１〜１２０−２−３における気体の下流側から上流側である分流器１１４−２側への逆流を防止するものである。なお、チャッキバルブＣＶ２１、ＣＶ２２、ＣＶ２３に代えて、気体導入側のエアバルブＢＶ２１、ＢＶ２２と同期して開閉するエアバルブをそれぞれ設けてもよい。
【０１０１】
また、分流器１１４−３の複数の気体導出口１１４−３ｏ−１〜１１４−３ｏ−３には、それぞれ配管１２０−３−１〜１２０−３−３の上流端が接続されている。分流器１１４−３は、複数の気体導出口１１４−３ｏ−１〜１１４−３ｏ−３への気体の分岐比が均等になるように設計されている。すなわち、分流器１１４−３は、分岐配管１１６−１−３、１１６−２−３から分流器１１４−３に導入された気体が、複数の気体導出口１１４−３ｏ−１〜１１４−３ｏ−３から均等な分岐比でそれぞれ配管１２０−３−１〜１２０−３−３に導出されるように設計されている。
【０１０２】
配管１２０−３−１〜１２０−３−３には、それぞれチャッキバルブＣＶ３１、ＣＶ３２、ＣＶ３３が設けられている。チャッキバルブＣＶ３１、ＣＶ３２、ＣＶ３３は、それぞれ配管１２０−３−１〜１２０−３−３における気体の下流側から上流側である分流器１１４−３側への逆流を防止するものである。なお、チャッキバルブＣＶ３１、ＣＶ３２、ＣＶ３３に代えて、気体導入側のエアバルブＢＶ３１、ＢＶ３２と同期して開閉するエアバルブをそれぞれ設けてもよい。
【０１０３】
なお、以下の説明では、上記のチャッキバルブをチャッキバルブＣＶｍｎ（ただし、ｍは１≦ｍ≦３を満たす整数であり、ｎは１≦ｎ≦３を満たす整数である）と表記することがある。
【０１０４】
配管１２０−１−１、１２０−２−２、１２０−３−３の下流端には、配管１２２−１の上流端が共通して接続されている。これら配管１２０−１−１、１２０−２−２、１２０−３−３は、分流器における高低差が異なる気体導出口に接続されている。すなわち、配管１２０−１−１は上段の気体導出口１１４−１ｏ−１に接続され、配管１２０−２−２は中段の気体導出口１１４−２ｏ−２に接続され、配管１２０−３−３は下段の気体導出口１１４−３ｏ−３に接続されている。
【０１０５】
配管１２０−１−３、１２０−２−１、１２０−３−２の下流端には、配管１２２−２の上流端が共通して接続されている。これら配管１２０−１−３、１２０−２−１、１２０−３−２は、分流器における高低差が異なる気体導出口に接続されている。すなわち、配管１２０−１−３は下段の気体導出口１１４−１ｏ−３に接続され、配管１２０−２−１は上段の気体導出口１１４−２ｏ−１に接続され、配管１２０−３−２は中段の気体導出口１１４−３ｏ−２に接続されている。
【０１０６】
配管１２０−１−２、１２０−２−３、１２０−３−１の下流端には、配管１２２−３の上流端が共通して接続されている。これら配管１２０−１−２、１２０−２−３、１２０−３−１は、分流器における高低差が異なる気体導出口に接続されている。すなわち、配管１２０−１−２は中段の気体導出口１１４−１ｏ−２に接続され、配管１２０−２−３は下段の気体導出口１１４−２ｏ−３に接続され、配管１２０−３−１は上段の気体導出口１１４−３ｏ−１に接続されている。
【０１０７】
配管１２２−１の下流端はバーナー１１０−１に接続され、配管１２２−１からバーナー１１０−１に気体が供給されるようになっている。配管１２２−２の下流端はバーナー１１０−２に接続され、配管１２２−２からバーナー１１０−２に気体が供給されるようになっている。配管１２２−３の下流端はバーナー１１０−３に接続され、配管１２２−３からバーナー１１０−３に気体が供給されるようになっている。
【０１０８】
こうして、複数の分流器１１４−１〜１１４−３のそれぞれの複数の気体導出口が、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３のいずれかに配管により１：１で接続されている。すなわち、分流器１１４−１の気体導出口１１４−１ｏ−１は、配管１２０−１−１、１２２−１を介してバーナー１１０−１に接続されている。分流器１１４−１の気体導出口１１４−１ｏ−２は、配管１２０−１−２、１２２−３を介してバーナー１１０−３に接続されている。分流器１１４−１の気体導出口１１４−１ｏ−３は、配管１２０−１−３、１２２−２を介してバーナー１１０−２に接続されている。分流器１１４−２の気体導出口１１４−２ｏ−１は、配管１２０−２−１、１２２−２を介してバーナー１１０−２に接続されている。分流器１１４−２の気体導出口１１４−２ｏ−２は、配管１２０−２−２、１２２−１を介してバーナー１１０−１に接続されている。分流器１１４−２の気体導出口１１４−２ｏ−３は、配管１２０−２−３、１２２−３を介してバーナー１１０−３に接続されている。分流器１１４−３の気体導出口１１４−３ｏ−１は、配管１２０−３−１、１２２−３を介してバーナー１１０−３に接続されている。分流器１１４−３の気体導出口１１４−３ｏ−２は、配管１２０−３−２、１２２−２を介してバーナー１１０−２に接続されている。分流器１１４−３の気体導出口１１４−３ｏ−３は、配管１２０−３−３、１２２−１を介してバーナー１１０−１に接続されている。
【０１０９】
本実施形態による気体分岐装置１１００は、エアバルブＢＶｘｙの開閉を制御する制御部１２４をさらに有している。制御部１２４は、種々の演算、制御、判別等の処理を実行するＣＰＵ（図示せず）を有している。また、制御部１２４は、ＣＰＵによって実行される様々な制御プログラム、ＣＰＵが参照するデータベース等を格納するＲＯＭ（図示せず）を有している。また、制御部１２４は、ＣＰＵが処理中のデータや入力データ等を一時的に格納するＲＡＭ（図示せず）を有している。
【０１１０】
制御部１２４は、バーナー１１０−１〜１１０−３の火炎を用いてガラス微粒子堆積体を製造する間、気体の分岐に使用する分流器を分流器１１４−１〜１１４−３のいずれかに複数回ランダムに切り替えるように、エアバルブＢＶｘｙの開閉を制御する。使用する分流器の切り替えに際して、制御部１２４は、分流器１１４−１に対するエアバルブＢＶ１１、ＢＶ１２の開閉を同期して制御する。また、分流器１１４−２に対するエアバルブＢＶ２１、ＢＶ２２の開閉を同期して制御する。また、分流器１１４−３に対するエアバルブＢＶ３１、ＢＶ３２の開閉を同期して制御する。また、制御部１２４は、これら同期して制御するエアバルブＢＶ１１、ＢＶ１２の組、エアバルブＢＶ２１、ＢＶ２２の組、及びエアバルブＢＶ３１、ＢＶ３２の組のうち、いずれか１組を開放状態とし、残りの組を閉鎖状態とする。
【０１１１】
制御部１２４は、上記使用する分流器の切り替えを所定の時間間隔で実行する。この時間間隔は、特に限定されるものではないが、例えば１〜１０分とすることができる。
【０１１２】
ガラス微粒子堆積体を製造する間、上記制御部１２４による分流器の切り替えにより、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に供給する気体を分岐するために分流器１１４−１〜１１４−３のいずれか１つが使用され、使用される分流器がランダムに切り替えられる。
【０１１３】
使用される分流器が異なると、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に気体を供給する分流器の気体導出口の高さ位置が異なることになる。すなわち、分流器１１４−１が使用されると、バーナー１１０−１には上段の気体導出口１１４−１ｏ−１から、バーナー１１０−２には下段の気体導出口１１４−１ｏ−３から、バーナー１１０−３には中段の気体導出口１１４−１ｏ−２から気体が供給されることになる。分流器１１４−２が使用されると、バーナー１１０−１には中段の気体導出口１１４−２ｏ−２から、バーナー１１０−２には上段の気体導出口１１４−２ｏ−１から、バーナー１１０−３には下段の気体導出口１１４−２ｏ−３から気体が供給される。分流器１１４−３が使用されると、バーナー１１０−１には下段の気体導出口１１４−３ｏ−３から、バーナー１１０−２には中段の気体導出口１１４−３ｏ−２から、バーナー１１０−３には上段の気体導出口１１４−３ｏ−１から気体が供給される。
【０１１４】
ガラス微粒子堆積体の製造に際して分流器により気体を分岐して複数のバーナーに供給する場合、製造すべきガラス微粒子堆積体が大型化すると、分流器自体も大型化し、分流器による分岐数を増加する必要が生じる。また、芯材をその長手方向が水平になるように保持したのでは、芯材及びガラス微粒子堆積体の重量の増加によりこれらに撓みが生じることになる。このような撓みを抑制するため、芯材をその長手方向が鉛直になるように保持する必要がある。また、この場合、分流器の複数の気体導出口と複数のバーナーとの間の配管距離差及びこれに伴う配管抵抗差を最小限に抑えるため、複数の気体導出口の配列方向が鉛直になるように分流器を縦向きに配置する必要もある。
【０１１５】
しかしながら、上記のように分流器を縦向きに配置すると、重力の影響により分流器内において高さ位置で圧力差が生じ、その結果、複数の気体導出口への分岐比に差が生じることがある。特に、原料ガス等の比較的に比重が大きい気体の場合、重力の影響を受けやすいため、分岐比に差が生じやすい。このように分流器の分岐比に差が生じていたのでは、高い均一性で複数のバーナーに気体を供給することが困難となる。その結果、芯材の長手方向に沿って製造されるガラス微粒子堆積体の長手方向における均一性、安定性が損なわれるおそれがある。
【０１１６】
これに対し、本実施形態による気体分岐装置１１００では、制御部１２４により、気体の分岐に使用される分流器が、分流器１１４−１〜１１４−３のいずれか１つにランダムに切り替えられる。使用される分流器が異なると、上述のように、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に気体を供給する分流器の気体導出口の高さ位置が異なることになる。これにより、上記のような分流器による気体の分岐に対する重力による影響が打ち消されていくため、重力による影響を低減することができる。
【０１１７】
また、本実施形態による気体分岐装置１１００では、複数の気体導出口への気体の分岐比が均等になるように複数の分流器１１４−１〜１１４−３のそれぞれが設計されている。また、複数の気体導出口からバーナー１１０−１〜１１０−３までの配管抵抗の差が極力小さくなるように設計されている。しかしながら、加工精度や経時変化に起因して、分流器１１４−１〜１１４−３の分岐比が完全に均等でないことがある。また、加工精度や経時変化に起因して、複数の気体導出口からバーナー１１０−１〜１１０−３までの配管抵抗に差が生じることがある。さらに、バーナー１１０−１〜１１０−３の間には、これらが互いに同一設計で作製されているものの、加工精度や経時変化に起因して個体差が存在している。このように、分流器１１４−１〜１１４−３からバーナー１１０−１〜１１０−３までの間には、加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきが存在している。部材又は部品のばらつきが存在したままでは、高い均一性で複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に気体を供給することが困難となり、その結果、芯材１１２の長手方向に沿って製造されるガラス微粒子堆積体の長手方向における均一性、安定性が損なわれるおそれがある。
【０１１８】
これに対し、本実施形態による気体分岐装置１１００では、上述のように、制御部１２４により、気体の分岐に使用される分流器がランダムに切り替えられる。これにより、上記のような加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきによる影響が打ち消されていくため、部材又は部品のばらつきによる影響を低減することができる。
【０１１９】
以上より、本実施形態によれば、重力による影響及び部材又は部品のばらつきによる影響を低減しつつ、高い均一性で複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に気体を供給することができる。こうして、本実施形態によれば、長手方向おける均一性、安定性に優れたガラス微粒子堆積体を製造することができる。また、バーナーや配管の交換があった場合であっても、交換前と同様の気体の供給状態を高い再現性で再現することができ、長手方向おける均一性、安定性に優れたガラス微粒子堆積体を高い再現性で製造することができる。
【０１２０】
次に、本実施形態による気体分岐装置１１００の動作についてさらに図４を用いて説明する。
【０１２１】
気体分岐装置１１００の動作開始前は、エアバルブＢＶｘｙのすべてが閉鎖状態となっている。
【０１２２】
まず、気体分岐装置１１００の動作を開始して、配管１１６−１、１１６−２から分流器１１４−１〜１１４−３に向けて気体を導入する。配管１１６−１、１１６−２から気体を導入する間、ＭＦＣ１１８−１、１１８−２は、それぞれ配管１１６−１、１１６−２を流れる気体の流量を制御する。
【０１２３】
次いで、制御部１２４により、エアバルブＢＶｘｙの開閉を制御する。これにより、エアバルブＢＶ１１、ＢＶ１２の組、エアバルブＢＶ２１、ＢＶ２２の組、及びエアバルブＢＶ３１、ＢＶ３２の組のうち、いずれか１組を開放状態とし、残りの組を閉鎖状態とする。エアバルブＢＶｘｙの開閉の制御に際し、制御部１２４は、例えば、乱数又は疑似乱数を生成し、生成した乱数又は疑似乱数に基づき開放状態とするエアバルブの組を選定して開放状態とし、残りのエアバルブの組を閉鎖状態とする。こうして、分流器１１４−１〜１１４−３のいずれか１つを、気体の分岐に使用する分流器に設定する（ステップＳ１１１）。
【０１２４】
上記のように気体の分岐に使用する分流器を設定したうえで、設定した分流器により気体を分岐して、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３にそれぞれ気体を供給する（ステップＳ１１２）。なお、分流器１１４−１〜１１４−３に対しては気体導出側にチャッキバルブＣＶｍｎがそれぞれ設けられているため、気体の分岐に使用していない分流器に気体が逆流することはない。また、ガラス微粒子堆積体の製造に用いる他の気体についても、同様にして複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に供給する。
【０１２５】
上記のようにして気体が供給される各バーナー１１０−１〜１１０−３では、供給される気体のうちの燃料ガスにより火炎が形成されるともに、供給される気体のうちの原料ガスが火炎中に導入される。こうして、原料を含む火炎が、中心軸を回転軸として回転する芯材１１２に向けて吹きつけられる。これにより、光ファイバのプリフォームとなるガラス微粒子が芯材１１２上に堆積していく。なお、この間、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３を芯材１１２の長手方向に沿って往復移動させてもよい。
【０１２６】
上記のようにしてガラス微粒子を芯材１１２上に堆積する間、芯材１１２上に堆積されたガラス微粒子の堆積重量をモニタし、モニタされる堆積重量に基づき、ガラス微粒子の堆積を終了するか否かを判定する（ステップＳ１１３）。
【０１２７】
ガラス微粒子の堆積重量が所定の重量未満であり堆積を終了せずに継続する場合（ステップＳ１１３、ＮＯ）、気体の分岐に使用する分流器を切り替えるべき時間間隔が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。
【０１２８】
気体の分岐に使用する分流器を切り替えるべき時間間隔が経過していない場合（ステップＳ１１４、ＮＯ）、ステップＳ１１２に戻り、そのまま各気体を供給してガラス微粒子の堆積を継続する。
【０１２９】
一方、気体の分岐に使用する分流器を切り替えるべき時間間隔が経過した場合（ステップＳ１１４、ＹＥＳ）、ステップＳ１１１に戻り、再び、制御部１２４により、エアバルブＢＶｘｙの開閉を制御する。これにより、エアバルブＢＶ１１、ＢＶ１２の組、エアバルブＢＶ２１、ＢＶ２２の組、及びエアバルブＢＶ３１、ＢＶ３２の組のうち、いずれか１組を開放状態とし、残りの組を閉鎖状態とする。エアバルブＢＶｘｙの開閉の制御に際し、制御部１２４は、例えば、乱数又は疑似乱数を生成し、生成した乱数又は疑似乱数に基づき開放状態とするエアバルブの組を選定して開放状態とし、残りのエアバルブの組を閉鎖状態とする。こうして、再度気体の分岐に使用する分流器を設定することにより、気体の分岐に使用する分流器をランダムに切り替えたうえで、各気体を供給しつつ、ガラス微粒子の堆積を継続する。
【０１３０】
このように、本実施形態によれば、制御部１２４による分流器のランダムな切り替えにより、バーナー１１０−１〜１１０−３に対して接続される分流器の気体導出口の高さ位置がランダムに切り替えられる。これにより、分流器の分岐比に対する重力による影響を低減することができる。また、加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきによる影響を低減することもできる。
【０１３１】
なお、気体の分岐に使用する分流器の切り替えは、各分流器１１４−１〜１１４−３が気体の分岐に使用される時間の積算時間が互いに等しくなるように行うことが好ましい。これにより、重力による影響及び加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきによる影響をさらに低減することができ、より高い均一性で複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に気体を供給することができる。
【０１３２】
一方、ガラス微粒子の堆積重量が所定の重量となっており堆積を終了する場合（ステップＳ１１３、ＹＥＳ）、制御部１２４により、エアバルブＢＶｘｙをすべて閉鎖状態とする（ステップＳ１１５）。こうして、芯材１１２上へのガラス微粒子の堆積を終了し、ガラス微粒子の堆積物であるガラス微粒子堆積体を得る。
【０１３３】
その後、上記のようにして得られたガラス微粒子堆積体に対して炉中にて脱水及び焼結を行うことにより、プリフォームが得られる。
【０１３４】
以上のとおり、本実施形態によれば、高い均一性及び高い再現性で複数の被供給部に気体を供給することができる。
【０１３５】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による気体分岐装置について説明する。なお、上記第３実施形態による気体分岐装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
【０１３６】
上記第３実施形態では、気体の分岐に使用する分流器を複数回ランダムに切り替えるように、エアバルブＢＶｘｙの開閉を制御する場合を例に説明した。しかしながら、エアバルブＢＶｘｙの開閉の制御は、気体の分岐に使用する分流器を複数回ランダムに切り替えるように行う場合に限定されるものではない。例えば、気体の分岐に使用する分流器を複数回規則的に切り替えるように、エアバルブＢＶｘｙの開閉を制御してもよい。
【０１３７】
本実施形態では、気体の分岐に使用する分流器を複数回規則的に切り替えるように、エアバルブＢＶｘｙの開閉を制御する場合について説明する。
【０１３８】
この場合、例えば、気体の分岐に使用する分流器を切り替えるべき所定の時間間隔が経過するごとに、エアバルブＢＶ１１、ＢＶ１２の組、エアバルブＢＶ２１、ＢＶ２２の組、及びエアバルブＢＶ３１、ＢＶ３２の組の順で繰り返し開放状態とする。一方、開放状態とした組以外の残りの組は閉鎖状態とする。こうして、気体の分岐に使用する分流器が、分流器１１４−１、分流器１１４−２、分流器１１４−３の順で順次繰り返して切り替えられる。
【０１３９】
上記のように、気体の分岐に使用する分流器を複数回規則的に切り替えるように、エアバルブＢＶｘｙの開閉を制御することもできる。このような規則的な切り替えによっても、重力による影響及び部材又は部品のばらつきによる影響を低減することができる。したがって、本実施形態によれば、重力による影響及び部材又は部品のばらつきによる影響を低減しつつ、高い均一性で複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に気体を供給することができる。
【０１４０】
なお、この場合も、気体の分岐に使用する分流器の切り替えは、各分流器１１４−１〜１１４−３が気体の分岐に使用される時間の積算時間が互いに等しくなるように行うことが好ましい。
【０１４１】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による気体分岐装置について説明する。なお、上記第３及び第４実施形態による気体分岐装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
【０１４２】
上記第３及び第４実施形態では、複数の分流器１１４−１〜１１４−３が鉛直に並んで配置された場合を例に説明した。この場合、複数の気体導出口１１４−１ｏ−１〜１１４−１ｏ−３、１１４−２ｏ−１〜１１４−２ｏ−３、１１４−３ｏ−１〜１１４−３ｏ−３の配列方向が、芯材１１２の長手方向と同様に鉛直になっていた。しかしながら、複数の分流器１１４−１〜１１４−３を配置される態様は、鉛直に並んで配置される場合に限定されるものではない。例えば、複数の分流器１１４−１〜１１４−３は水平に並んで配置されていてもよい。
【０１４３】
本実施形態では、複数の分流器１１４−１〜１１４−３が水平に配置された場合について説明する。
【０１４４】
この場合、水平に並んで配置された分流器１１４−１〜１１４−３では、複数の気体導出口１１４−１ｏ−１〜１１４−１ｏ−３、１１４−２ｏ−１〜１１４−２ｏ−３、１１４−３ｏ−１〜１１４−３ｏ−３の配列方向が水平になっている。
【０１４５】
なお、芯材１１２は、第３及び第４実施形態と同様に、その長手方向を鉛直になるように保持されている。
【０１４６】
上記のように、複数の分流器１１４−１〜１１４−３が水平に配置された本実施形態においても、第３及び第４実施形態と同様に、制御部１２４により、気体の分岐に使用される分流器がランダムに切り替えられる。これにより、上記のような加工精度や経時変化に起因する部材又は部品のばらつきによる影響を低減することができる。したがって、本実施形態によれば、部材又は部品のばらつきによる影響を低減しつつ、高い均一性で複数のバーナー１１０−１〜１１０−３に気体を供給することができる。
【０１４７】
本発明は、上記第３乃至第５実施形態に限らず、種々の変形が可能である。
【０１４８】
例えば、上記第３乃至第５実施形態では、３つのバーナー１１０−１〜１１０−３に気体を分岐して供給する場合を例に説明したが、バーナーの数は２つ以上の複数であれば特に限定されるものではない。また、３つの分流器１１４−１〜１１４−３を気体分岐装置１１００が有する場合を例に説明したが、分流器の数は２つ以上の複数であれば特に限定されるものではない。ただし、装置の複雑化を回避するため、分流器の数は１０以下であることが好ましい。
【０１４９】
第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）のバーナーに気体を分岐して供給する場合、気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有し、第１〜第Ｎの気体導出口への気体の分岐比が均等になるように設計された互いに同一設計の複数の分流器を用いる。複数の分流器のそれぞれの第１〜第Ｎの気体導出口は、分流器における高さ位置等の位置が互いに異なっている。複数の分流器のそれぞれの第１〜第Ｎの気体導出口は、第１〜第Ｎのバーナーのいずれかに１：１で複数の配管により接続されたものとする。第１〜第Ｎのバーナーのそれぞれに接続された複数の気体導出口は、分流器における高さ位置等の位置が互いに異なるものとする。
【０１５０】
上記第１〜第Ｎのバーナーに気体を分岐して供給する場合において、制御部１２４は、複数の分流器のいずれか１つを気体の分岐に使用するように、気体の分岐に使用する分流器を切り替えればよい。
【０１５１】
また、上記第３乃至第５実施形態では、気体が供給される複数の被供給部としてバーナー１１０−１〜１１０−３を例に説明したが、被供給部はバーナーに限定されるものではない。被供給部は、供給される気体を用いて製品の製造、被加工品に対する加工等の何らかの処理を行うものであればよい。
【０１５２】
また、上記第３乃至第５実施形態では、被供給部としてのバーナー１１０−１〜１１０−３が対象物である芯材１１２の長手方向に沿って配置された場合を例に説明したが、複数の被供給部は、必ずしも対象物の長手方向に沿って配置されたものである必要はない。
【０１５３】
また、上記第３乃至第５実施形態では、エアバルブＢＶｘｙを用いた場合を例に説明したが、エアバルブに代えて、制御部１２４により開閉が制御可能な種々のバルブを用いることができる。例えば、エアバルブに代えて、電磁バルブ等を用いることができる。
【０１５４】
また、上記第３乃至第５実施形態では、エアバルブの開閉を制御することにより、気体の分岐に使用する分流器を切り替える場合を例に説明したが、分流器の切り替え方法はこれに限定されるものではない。気体の分岐に使用する分流器の切り替えは、種々の方法により行うことができる。
【０１５５】
また、上記第３乃至第５実施形態では、芯材１１２をその長手方向が鉛直になるように保持する場合を例に説明したが、芯材１１２を保持する態様はこれに限定されるものではない。例えば、芯材１１２をその長手方向が水平になるように保持してもよい。この場合、バーナー１１０−１〜１１０−３は、水平に配置された芯材１１２の長手方向に沿って等間隔に配置することができる。また、分流器１１４−１〜１１４−３は、上記のように鉛直又水平に並んで配置することができる。
【０１５６】
また、上記第３乃至第５実施形態では、複数のバーナー１１０−１〜１１０−３の数と複数の分流器１１４−１〜１１４−３の数とが同数である場合を例に説明したが、両者は必ずしも同数である必要はない。ただし、複数のバーナーの数と複数の分流器の数とは、同数であることが好ましい。これにより、各バーナーに対して、分流器におけるすべての位置の気体導出口を接続することができる。
【０１５７】
また、上記第３乃至第５実施形態は、分流器の分岐比が均等でない場合にも適用可能である。
【０１５８】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態による気体分岐装置について図５及び図６を用いて説明する。図５は、本実施形態による気体分岐装置を示す概略図である。図６は、本実施形態による気体分岐装置の動作を示すフローチャートである。
【０１５９】
まず、本実施形態による気体分岐装置の構成について図５を用いて説明する。
【０１６０】
図５に示すように、本実施形態による気体分岐装置２１００は、気体を供給すべき被供給部である複数のバーナー２１０−１〜２１０−３に気体を分岐して供給するものである。なお、以下では、バーナー２１０−１〜２１０−３が、ＯＶＤ法により光ファイバ用ガラス微粒子堆積体を製造するためのバーナーである場合を例に説明する。また、バーナーの数は２つ以上の複数であれば特に限定されるものではないが、以下では３つのバーナー２１０−１〜２１０−３を用いた場合を例に説明する。
【０１６１】
バーナー２１０−１〜２１０−３は、互いに同一設計で作製された例えば石英ガラス製のものである。各バーナー２１０−１〜２１０−３は、火炎を形成してその火炎中に原料ガスを導入するため、複数の気体が供給されるようになっている。各バーナー２１０−１〜２１０−３に供給される複数の気体は、例えば、水素（Ｈ２）ガス、酸素（Ｏ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、及び原料ガスである。原料ガスには、ＳｉＣｌ４等が含まれる。ＯＶＤ法では、各バーナー２１０−１〜２１０−３において、これらのガスが用いられ、酸水素火炎が形成されるとともに、その酸水素火炎中に原料ガスが導入される。各ガスをバーナー２１０−１〜２１０−３に供給する流量は特に限定されるものではないが、Ｈ２ガスの流量は、例えば２００００〜４００００ｓｃｃｍである。Ｏ２ガスの流量は、例えば３５０００〜４００００ｓｃｃｍである。Ａｒガスの流量は、例えば３０００〜５０００ｓｃｃｍである。原料ガスの流量は、例えば３０００〜１００００ｓｃｃｍである。
【０１６２】
なお、以下では、各バーナー２１０−１〜２１０−３に供給される複数の気体のうちの１種の気体を供給する構成を例に説明するが、他の気体を各バーナー２１０−１〜２１０−３に供給する構成も、以下に説明する構成と同様の構成とすることができる。
【０１６３】
バーナー２１０−１〜２１０−３の火炎が吹きつけられる長尺棒状の芯材２１２は、プリフォームとなるガラス微粒子が堆積するものであり、例えばガラスロッドである。芯材２１２は、その長手方向が水平になるように保持されている。また、芯材２１２は、その中心軸を回転軸として回転可能に保持されている。芯材２１２の長さは、特に限定されるものではないが、例えば数メートル、より具体的には例えば１〜２ｍである。
【０１６４】
バーナー２１０−１〜２１０−３は、長尺棒状の芯材２１２の長手方向に沿って等間隔で水平方向に並んで配置されている。なお、本実施形態では３つのバーナー２１０−１〜２１０−３を例に説明しているが、例えば、長さ１〜２ｍの芯材２１２に対して配置するバーナー数は、５〜３０とすることができる。こうしてバーナー２１０−１〜２１０−３が等間隔で配置されていることで、バーナー２１０−１〜２１０−３による複数の火炎が、等間隔で芯材２１２に向けて吹きつけられるようになっている。
【０１６５】
また、バーナー２１０−１〜２１０−３は、芯材２１２の長手方向に沿って所定の範囲を往復移動可能に構成されている。なお、バーナー２１０−１〜２１０−３を往復移動可能に構成することに代えて、芯材２１２がその長手方向に沿って往復移動可能となるように構成してもよい。
【０１６６】
本実施形態による気体分岐装置２１００は、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３に供給すべき気体を分岐する複数の分流器２１４−１〜２１４−３を有している。また、本実施形態による気体分岐装置２１００は、複数の分流器２１４−１〜２１４−３に気体を供給する配管系と、複数の分流器２１４−１〜２１４−３と複数のバーナー２１０−１〜２１０−３との間を接続する配管系とを有している。
【０１６７】
分流器２１４−１〜２１４−３は、それぞれ例えば金属製のものであり、互いに体積が異なっている。すなわち、分流器２１４−１は、小体積のものである。分流器２１４−２は、分流器２１４−１よりも体積が大きい中体積のものである。分流器２１４−３は、分流器２１４−２よりも体積が大きい大体積のものである。分流器２１４−１〜２１４−３は、後述するように、分岐すべき気体の流量に応じて使い分けられる。
【０１６８】
分流器２１４−１は、２つの気体導入口２１４−１ｉ−１、２１４−１ｉ−２と、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３の数と同数の複数の気体導出口２１４−１ｏ−１〜２１４−１ｏ−３とを有している。複数の気体導出口２１４−１ｏ−１〜２１４−１ｏ−３は、一定の配列方向に等間隔に並んで設けられている。
【０１６９】
分流器２１４−２は、２つの気体導入口２１４−２ｉ−１、２１４−２ｉ−２と、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３の数と同数の複数の気体導出口２１４−２ｏ−１〜２１４−２ｏ−３とを有している。複数の気体導出口２１４−２ｏ−１〜２１４−２ｏ−３は、一定の配列方向に等間隔に並んで設けられている。
【０１７０】
分流器２１４−３は、２つの気体導入口２１４−３ｉ−１、２１４−３ｉ−２と、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３の数と同数の複数の気体導出口２１４−３ｏ−１〜２１４−３ｏ−３とを有している。複数の気体導出口２１４−３ｏ−１〜２１４−３ｏ−３は、一定の配列方向に等間隔に並んで設けられている。
【０１７１】
分流器２１４−１〜２１４−３は、水平に並んで配置されている。水平に並んで配置された分流器２１４−１〜２１４−３では、複数の気体導出口２１４−１ｏ−１〜２１４−１ｏ−３、２１４−２ｏ−１〜２１４−２ｏ−３、２１４−３ｏ−１〜２１４−３ｏ−３の配列方向が例えば芯材２１２の長手方向と同様に水平になっている。
【０１７２】
なお、分流器２１４−１〜２１４−３の体積は、特に限定されるものではなく、気体の供給条件等に応じて選定することができる。小体積の分流器２１４−１の体積は、例えば５００〜１０００ｃｍ３である。中体積の分流器２１４−２の体積は、例えば１０００〜２０００ｃｍ３である。大体積の分流器２１４−３の体積は、例えば２０００〜３０００ｃｍ３である。また、分流器２１４−１〜２１４−３がそれぞれ２つの気体導入口を有する場合について説明しているが、気体導入口の数は２つに限定されるものではない。気体導入口の数は、１つであっても２つ以上の複数であってもよく、気体の供給条件、分流器２１４−１〜２１４−３の体積等に応じて適宜変更することができる。
【０１７３】
本実施形態による気体分岐装置２１００は、バーナー２１０−１〜２１０−３に供給すべき同種の気体を分流器２１４−１〜２１４−３に供給するための配管２１６−１、２１６−２を有している。配管２１６−１、２１６−２の上流端は、バーナー２１０−１〜２１０−３に供給すべき気体の供給源（図示せず）に接続されている。配管２１６−１、２１６−２には、それぞれＭＦＣ２１８−１、２１８−２が設けられている。ＭＦＣ２１８−１、２１８−２により、それぞれ配管２１６−１、２１６−２内を分流器２１４−１〜２１４−３に向かって流れる気体の流量を制御することが可能になっている。
【０１７４】
配管２１６−１、２１６−２は、それぞれの下流端側で、分流器２１４−１〜２１４−３の数と同数の複数の分岐配管に分岐されている。すなわち、配管２１６−１は、その下流端側で、分岐配管２１６−１−１〜２１６−１−３に分岐されている。配管２１６−２は、その下流端側で、分岐配管２１６−２−１〜２１６−２−３に分岐されている。
【０１７５】
分流器２１４−１の２つの気体導入口２１４−１ｉ−１、２１４−１ｉ−２には、それぞれ分岐配管２１６−１−１、２１６−２−１の下流端が接続されている。分流器２１４−２の２つの気体導入口２１４−２ｉ−１、２１４−２ｉ−２には、それぞれ分岐配管２１６−１−２、２１６−２−２の下流端が接続されている。分流器２１４−３の２つの気体導入口２１４−３ｉ−１、２１４−３ｉ−２には、それぞれ分岐配管２１６−１−３、２１６−２−３の下流端が接続されている。
【０１７６】
配管２１６−１、２１６−２の分岐配管には、それぞれ分岐配管を開閉する導入側エアバルブが設けられている。すなわち、分岐配管２１６−１−１、２１６−２−１には、それぞれ導入側エアバルブＡＶｉ１１、ＡＶｉ１２が設けられている。分岐配管２１６−１−２、２１６−２−２には、それぞれ導入側エアバルブＡＶｉ２１、ＡＶｉ２２が設けられている。分岐配管２１６−１−３、２１６−２−３には、それぞれ導入側エアバルブＡＶｉ３１、ＡＶｉ３２が設けられている。なお、以下の説明では、これら導入側エアバルブを導入側エアバルブＡＶｉｘｙ（ただし、ｘは１≦ｘ≦３を満たす整数であり、ｙは１又は２である）と表記することがある。また、導入側エアバルブを単にエアバルブと称することもある。
【０１７７】
また、分流器２１４−１の複数の気体導出口２１４−１ｏ−１〜２１４−１ｏ−３には、それぞれ配管２２０−１−１〜２２０−１−３の上流端が接続されている。分流器２１４−１は、複数の気体導出口２１４−１ｏ−１〜２１４−１ｏ−３への気体の分岐比が均等になるように設計されている。すなわち、分流器２１４−１は、分岐配管２１６−１−１、２１６−２−１から分流器２１４−１に導入された気体が、複数の気体導出口２１４−１ｏ−１〜２１４−１ｏ−３から均等な分岐比でそれぞれ配管２２０−１−１〜２２０−１−３に導出されるように設計されている。
【０１７８】
配管２２０−１−１〜２２０−１−３には、それぞれ配管２２０−１−１〜２２０−１−３を開閉する導出側エアバルブＡＶｏ１１、ＡＶｏ１２、ＡＶｏ１３が設けられている。なお、導出側エアバルブＡＶｏ１１、ＡＶｏ１２、ＡＶｏ１３に代えてチャッキバルブ（逆止弁）を設け、チャッキバルブにより、配管２２０−１−１〜２２０−１−３における気体の下流側から上流側である分流器２１４−１側への逆流を防止してもよい。
【０１７９】
また、分流器２１４−２の複数の気体導出口２１４−２ｏ−１〜２１４−２ｏ−３には、それぞれ配管２２０−２−１〜２２０−２−３の上流端が接続されている。分流器２１４−２は、複数の気体導出口２１４−２ｏ−１〜２１４−２ｏ−３への気体の分岐比が均等になるように設計されている。すなわち、分流器２１４−２は、分岐配管２１６−１−２、２１６−２−２から分流器２１４−２に導入された気体が、複数の気体導出口２１４−２ｏ−１〜２１４−２ｏ−３から均等な分岐比でそれぞれ配管２２０−２−１〜２２０−２−３に導出されるように設計されている。
【０１８０】
配管２２０−２−１〜２２０−２−３には、それぞれ配管２２０−２−１〜２２０−２−３を開閉する導出側エアバルブＡＶｏ２１、ＡＶｏ２２、ＡＶｏ２３が設けられている。なお、導出側エアバルブＡＶｏ２１、ＡＶｏ２２、ＡＶｏ２３に代えてチャッキバルブを設け、チャッキバルブにより、配管２２０−２−１〜２２０−２−３における気体の下流側から上流側である分流器２１４−２側への逆流を防止してもよい。
【０１８１】
また、分流器２１４−３の複数の気体導出口２１４−３ｏ−１〜２１４−３ｏ−３には、それぞれ配管２２０−３−１〜２２０−３−３の上流端が接続されている。分流器２１４−３は、複数の気体導出口２１４−３ｏ−１〜２１４−３ｏ−３への気体の分岐比が均等になるように設計されている。すなわち、分流器２１４−３は、分岐配管２１６−１−３、２１６−２−３から分流器２１４−３に導入された気体が、複数の気体導出口２１４−３ｏ−１〜２１４−３ｏ−３から均等な分岐比でそれぞれ配管２２０−３−１〜２２０−３−３に導出されるように設計されている。
【０１８２】
配管２２０−３−１〜２２０−３−３には、それぞれ配管２２０−３−１〜２２０−３−３を開閉する導出側エアバルブＡＶｏ３１、ＡＶｏ３２、ＡＶｏ３３が設けられている。なお、導出側エアバルブＡＶｏ３１、ＡＶｏ３２、ＡＶｏ３３に代えてチャッキバルブを設け、チャッキバルブにより、配管２２０−３−１〜２２０−３−３における気体の下流側から上流側である分流器２１４−３側への逆流を防止してもよい。
【０１８３】
なお、以下の説明では、上記の導出側エアバルブを導出側エアバルブＡＶｏｍｎ（ただし、ｍは１≦ｍ≦３を満たす整数であり、ｎは１≦ｎ≦３を満たす整数である）と表記することがある。また、導出側エアバルブを単にエアバルブと称することもある。
【０１８４】
配管２２０−１−１、２２０−２−１、２２０−３−１の下流端には、配管２２２−１の上流端が共通して接続されている。配管２２０−１−２、２２０−２−２、２２０−３−２の下流端には、配管２２２−２の上流端が共通して接続されている。配管２２０−１−３、２２０−２−３、２２０−３−３の下流端には、配管２２２−３の上流端が共通して接続されている。
【０１８５】
配管２２２−１の下流端はバーナー２１０−１に接続され、配管２２２−１からバーナー２１０−１に気体が供給されるようになっている。配管２２２−２の下流端はバーナー２１０−２に接続され、配管２２２−２からバーナー２１０−２に気体が供給されるようになっている。配管２２２−３の下流端はバーナー２１０−３に接続され、配管２２２−３からバーナー２１０−３に気体が供給されるようになっている。
【０１８６】
こうして、複数の分流器２１４−１〜２１４−３のそれぞれの複数の気体導出口が、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３のいずれかに配管により１：１で接続されている。すなわち、分流器２１４−１の気体導出口２１４−１ｏ−１は、配管２２０−１−１、２２２−１を介してバーナー２１０−１に接続されている。分流器２１４−１の気体導出口２１４−１ｏ−２は、配管２２０−１−２、２２２−２を介してバーナー２１０−２に接続されている。分流器２１４−１の気体導出口２１４−１ｏ−３は、配管２２０−１−３、２２２−３を介してバーナー２１０−３に接続されている。分流器２１４−２の気体導出口２１４−２ｏ−１は、配管２２０−２−１、２２２−１を介してバーナー２１０−１に接続されている。分流器２１４−２の気体導出口２１４−２ｏ−２は、配管２２０−２−２、２２２−２を介してバーナー２１０−２に接続されている。分流器２１４−２の気体導出口２１４−２ｏ−３は、配管２２０−２−３、２２２−３を介してバーナー２１０−３に接続されている。分流器２１４−３の気体導出口２１４−３ｏ−１は、配管２２０−３−１、２２２−１を介してバーナー２１０−１に接続されている。分流器２１４−３の気体導出口２１４−３ｏ−２は、配管２２０−３−２、２２２−２を介してバーナー２１０−２に接続されている。分流器２１４−３の気体導出口２１４−３ｏ−３は、配管２２０−３−３、２２２−３を介してバーナー２１０−３に接続されている。
【０１８７】
本実施形態による気体分岐装置２１００は、導入側エアバルブＡＶｉｘｙ及び導出側エアバルブＡＶｏｍｎの開閉を制御する制御部２２４をさらに有している。制御部２２４は、種々の演算、制御、判別等の処理を実行するＣＰＵ（図示せず）を有している。また、制御部２２４は、ＣＰＵによって実行される様々な制御プログラム、ＣＰＵが参照するデータベース等を格納するＲＯＭ（図示せず）を有している。また、制御部２２４は、ＣＰＵが処理中のデータや入力データ等を一時的に格納するＲＡＭ（図示せず）を有している。
【０１８８】
制御部２２４は、バーナー２１０−１〜２１０−３の火炎を用いてガラス微粒子堆積体を製造する間、気体の分岐に使用する分流器を分流器２１４−１〜２１４−３のいずれかに切り替えるように、導入側エアバルブＡＶｉｘｙ及び導出側エアバルブＡＶｏｍｎの開閉を制御する。使用する分流器の切り替えに際して、制御部２２４は、分流器２１４−１に対する導入側エアバルブＡＶｉ１１、ＡＶｉ１２及び導出側エアバルブＡＶｏ１１、ＡＶｏ１２、ＡＶｏ１３の開閉を同期して制御する。また、分流器２１４−２に対する導入側エアバルブＡＶｉ２１、ＡＶｉ２２及び導出側エアバルブＡＶｏ２１、ＡＶｏ２２、ＡＶｏ２３の開閉を同期して制御する。また、分流器２１４−３に対する導入側エアバルブＡＶｉ３１、ＡＶｉ３２及び導出側エアバルブＡＶｏ３１、ＡＶｏ３２、ＡＶｏ３３の開閉を同期して制御する。また、制御部２２４は、これら同期して制御するエアバルブＡＶｉ１１、ＡＶｉ１２、ＡＶｏ１１、ＡＶｏ１２、ＡＶｏ１３の組、エアバルブＡＶｉ２１、ＡＶｉ２２、ＡＶｏ２１、ＡＶｏ２２、ＡＶｏ２３の組、及びエアバルブＡＶｉ３１、ＡＶｉ３２、ＡＶｏ３１、ＡＶｏ３２、ＡＶｏ３３の組のうち、いずれか１組を開放状態とし、残りの組を閉鎖状態とする。
【０１８９】
制御部２２４は、分岐すべき気体の流量をＭＦＣ２１８−１、２１８−２から取得し、分岐すべき気体の流量に応じて上記分流器の切り替えを実行する。すなわち、制御部２２４は、分岐すべき気体の流量が低流量の場合には、気体の分岐に使用する分流器を小体積の分流器２１４−１に切り替える。気体の流量が低流量の場合よりも高い中流量の場合には、気体の分岐に使用する分流器を中体積の分流器２１４−２に切り替える。気体の流量が中流量の場合よりも高い高流量の場合には、気体の分岐に使用する分流器を大体積の分流器２１４−３に切り替える。
【０１９０】
なお、各分流器２１４−１〜２１４−３を使用する気体の流量は、特に限定されるものではないが、例えば、分岐すべき気体の流量が３０００〜５０００ｓｃｃｍの低流量の場合には、体積が５００〜１０００ｃｍ３の小体積の分流器２１４−１を用いることができる。また、分岐すべき気体の流量が５０００〜８０００ｓｃｃｍの中流量の場合には、体積が１０００〜２０００ｃｍ３の中体積の分流器２１４−２を用いることができる。また、分岐すべき気体の流量が８０００〜１００００ｓｃｃｍの高流量の場合には、体積が２０００〜３０００ｃｍ３の大体積の分流器２１４−３を用いることができる。
【０１９１】
各バーナー２１０−１〜２１０−３には、１つのガラス微粒子堆積体の製造開始から製造終了までの間、時間の経過に応じて流量を変化させて気体を供給する。例えば、製造開始から製造終了までの間、時間の経過に応じて流量が段階的に増加するように各バーナー２１０−１〜２１０−３に気体を供給する。このため、分岐すべき気体の流量も、時間の経過に応じて変化し、例えば段階的に増加する。本実施形態による気体分岐装置２１００では、このように変化する気体の流量に応じて、気体の分岐に使用する分流器が分流器２１４−１〜２１４−３のいずれかに切り替えられる。なお、気体の流量が変化する態様は、特に限定されるものではない。時間の経過に応じて段階的に増加する態様のほか、例えば、時間の経過に応じて段階的に減少する態様、時間の経過に応じて漸増又は漸減する態様、時間の経過に応じて増減する態様、これらの態様を組み合わせた変化の態様であってもよい。
【０１９２】
光ファイバ用ガラス微粒子堆積体の製造に際しては、複数のバーナーに供給する気体の流量を変化させる場合がある。このため、分流器により分岐すべき気体の流量も変化することになる。しかしながら、気体の流量に対して分流器の体積が小さすぎたり大きすぎたりして適切でないと、均等な分岐が困難になる等の不都合が生じる。
【０１９３】
具体的には、まず、分岐すべき気体が高流量である場合に、分流器の体積が小さすぎると、動圧の影響が増加する。このため、一般的に導出側の流路が絞られる構造の分流器では、均等な分岐が困難になる。また、分岐すべき気体が低流量の場合に、分流器の体積が大きすぎると、分流器内が均圧になるのに時間を要するため、導出側の流量変化に遅延が生じるとともに、均等な分岐が困難になる。
【０１９４】
このため、分岐すべき気体の流量が変化すると、流量によって分流器による分岐比が均一に安定せず不安定になることがある。このように分流器の分岐比が不安定になっていたのでは、高い均一性で複数のバーナーに気体を供給することが困難となる。その結果、芯材の長手方向に沿って製造されるガラス微粒子堆積体の長手方向における均一性、安定性が損なわれるおそれがある。
【０１９５】
これに対し、本実施形態による気体分岐装置２１００では、制御部２２４により、気体の分岐に使用される分流器が、分岐すべき気体の流量に応じて、互いに体積が異なる分流器２１４−１〜２１４−３のいずれか１つに切り替えられる。こうして分岐すべき気体の流量に応じて分流器を切り替えることにより、分岐すべき気体の流量に応じてより適切な分流器を使用することができる。これにより、流量による影響を低減しつつ、安定して気体を分岐して高い均一性でバーナー２１０−１〜２１０−３に供給することができる。したがって、本実施形態によれば、長手方向おける均一性、安定性に優れたガラス微粒子堆積体を製造することができる。
【０１９６】
次に、本実施形態による気体分岐装置２１００の動作についてさらに図６を用いて説明する。
【０１９７】
気体分岐装置２１００の動作開始前は、導入側エアバルブＡＶｉｘｙ及び導出側エアバルブＡＶｏｍｎのすべて閉鎖状態となっている。
【０１９８】
まず、気体分岐装置２１００の動作を開始して、配管２１６−１、２１６−２から分流器２１４−１〜２１４−３に向けて気体を導入する。配管２１６−１、２１６−２から気体を導入する間、ＭＦＣ２１８−１、２１８−２は、それぞれ配管２１６−１、２１６−２を流れる気体の流量を制御する。
【０１９９】
制御部２２４は、ＭＦＣ２１８−１、２１８−２から、分岐すべき気体の流量を取得する（ステップＳ２１１）。
【０２００】
次いで、制御部２２４は、ＭＦＣ２１８−１、２１８−２から取得した流量が、小体積の分流器２１４−１を使用する上限値である流量値ｆ１以下であるか否か判定する（ステップＳ２１２）。流量値ｆ１以下である場合（ステップＳ２１２、ＹＥＳ）、制御部２２４は、エアバルブＡＶｉ１１、ＡＶｉ１２、ＡＶｏ１１、ＡＶｏ１２、ＡＶｏ１３の組を開放状態とする。同時に、制御部２２４は、エアバルブＡＶｉ２１、ＡＶｉ２２、ＡＶｏ２１、ＡＶｏ２２、ＡＶｏ２３の組、及びエアバルブＡＶｉ３１、ＡＶｉ３２、ＡＶｏ３１、ＡＶｏ３２、ＡＶｏ３３の組を閉鎖状態とする。こうして、小体積の分流器２１４−１を、気体の分岐に使用する分流器に設定する（ステップＳ２１３）。
【０２０１】
一方、流量値ｆ１以下でない場合（ステップＳ２１２、ＮＯ）、制御部２２４は、ＭＦＣ２１８−１、２１８−２から取得した流量が、中体積の分流器２１４−２を使用する上限値である流量値ｆ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。なお、流量値ｆ２は流量値ｆ１よりも大きい値である。流量値ｆ２以下である場合（ステップＳ２１４、ＹＥＳ）、制御部２２４は、エアバルブＡＶｉ２１、ＡＶｉ２２、ＡＶｏ２１、ＡＶｏ２２、ＡＶｏ２３の組を開放状態とする。同時に、制御部２２４は、エアバルブＡＶｉ１１、ＡＶｉ１２、ＡＶｏ１１、ＡＶｏ１２、ＡＶｏ１３の組、及びエアバルブＡＶｉ３１、ＡＶｉ３２、ＡＶｏ３１、ＡＶｏ３２、ＡＶｏ３３の組を閉鎖状態とする。こうして、中体積の分流器２１４−２を、気体の分岐に使用する分流器に設定する（ステップＳ２１５）。
【０２０２】
一方、流量値ｆ２以下でない場合（ステップＳ２１４、ＮＯ）、制御部２２４は、エアバルブＡＶｉ３１、ＡＶｉ３２、ＡＶｏ３１、ＡＶｏ３２、ＡＶｏ３３の組を開放状態とする。同時に、制御部２２４は、エアバルブＡＶｉ１１、ＡＶｉ１２、ＡＶｏ１１、ＡＶｏ１２、ＡＶｏ１３の組、及びエアバルブＡＶｉ２１、ＡＶｉ２２、ＡＶｏ２１、ＡＶｏ２２、ＡＶｏ２３の組を閉鎖状態とする。こうして、大体積の分流器２１４−３を、気体の分岐に使用する分流器に設定する（ステップＳ２１６）。
【０２０３】
上記のように気体の流量に応じて気体の分岐に使用する分流器を設定したうえで、設定した分流器により気体を分岐して、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３にそれぞれ気体を供給する（ステップＳ２１７）。なお、ガラス微粒子堆積体の製造に用いる他の気体についても、同様にして複数のバーナー２１０−１〜２１０−３に供給する。
【０２０４】
上記のようにして気体が供給される各バーナー２１０−１〜２１０−３では、供給される気体のうちの燃料ガスにより火炎が形成されるともに、供給される気体のうちの原料ガスが火炎中に導入される。こうして、原料を含む火炎が、中心軸を回転軸として回転する芯材１２に向けて吹きつけられる。これにより、光ファイバのプリフォームとなるガラス微粒子が芯材２１２上に堆積していく。なお、この間、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３を芯材２１２の長手方向に沿って往復移動させてもよい。
【０２０５】
上記のようにしてガラス微粒子を芯材２１２上に堆積する間、芯材２１２上に堆積されたガラス微粒子の堆積重量をモニタし、モニタされる堆積重量に基づき、ガラス微粒子の堆積を終了するか否かを判定する（ステップＳ２１８）。
【０２０６】
ガラス微粒子の堆積重量が所定の重量未満であり堆積を終了せずに継続する場合（ステップＳ２１８、ＮＯ）、ステップＳ２１１に戻り、上記のようにして気体の流量に応じて分流器を切り替えつつ、各気体を供給してガラス微粒子の堆積を継続する。
【０２０７】
一方、ガラス微粒子の堆積重量が所定の重量となっており堆積を終了する場合（ステップＳ２１８、ＹＥＳ）、制御部２２４により、導入側エアバルブＡＶｉｘｙ及び導出側エアバルブＡＶｏｍｎをすべて閉鎖状態とする（ステップＳ２１９）。こうして、芯材２１２上へのガラス微粒子の堆積を終了し、ガラス微粒子の堆積物であるガラス微粒子堆積体を得る。
【０２０８】
その後、上記のようにして得られたガラス微粒子堆積体に対して炉中にて脱水及び焼結を行うことにより、プリフォームが得られる。
【０２０９】
以上のとおり、本実施形態によれば、高い均一性で複数の被供給部に気体を供給することができる。
【０２１０】
なお、上記では、１つのガラス微粒子堆積体を製造する間に分流器２１４−１〜２１４−３を切り替える場合について説明した。一方、サイズ、材料構成等が異なる異種類のガラス微粒子堆積体を製造する場合には、バーナーに供給すべき気体の流量も異なり、分岐すべき気体の流量も異なることがある。このようにサイズ等が異なる異種類のガラス微粒子堆積体を製造する場合において、ガラス微粒子堆積体の種類に応じて、気体に分岐する使用する分流器２１４−１〜２１４−３を切り替えて使い分けることもできる。これにより、異種類のガラス微粒子堆積体を製造する場合においても、各ガラス微粒子堆積体を製造する際に安定した気体の分岐を実現することができる。
【０２１１】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態による気体分岐装置について図７を用いて説明する。図７は、本実施形態による気体分岐装置を示す概略図である。なお、上記第６実施形態による気体分岐装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
【０２１２】
上記第６実施形態では、互いに体積が異なる複数の分流器２１４−１〜１４−３を用いる場合を例に説明した。しかしながら、気体の分岐に使用する分流器の体積を変更することができれば、必ずしも複数の分流器２１４−１〜２１４−３を用いる必要はない。すなわち、体積可変の分流器を用いることにより、複数の分流器２１４−１〜２１４−３を用いた場合と同様に、流量による影響を低減して安定した気体の分岐を実現することができる。
【０２１３】
本実施形態では、互いに体積が異なる複数の分流器２１４−１〜２１４−３に代えて、体積可変の単一の分流器を用いた場合について説明する。
【０２１４】
図７に示すように、本実施形態による気体分岐装置２２００は、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３に供給すべき気体を分岐する体積可変の分流器２２６を有している。また、本実施形態による気体分岐装置２２００は、分流器２２６に気体を供給する配管系と、分流器２２６と複数のバーナー２１０−１〜２１０−３との間を接続する配管系とを有している。
【０２１５】
分流器２２６は、例えば金属製のものであり、その体積を変化させることが可能な体積可変機構を有している。体積可変機構の構成は、特に限定されるものではなく、分流器２２６の体積を変化させることができるものであればよい。なお、体積可変の分流器２２６の体積は、制御部２２８によって制御される。
【０２１６】
分流器２２６は、２つの気体導入口２２６ｉ−１、２２６ｉ−２と、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３の数と同数の複数の気体導出口２２６ｏ−１〜２２６ｏ−３とを有している。複数の気体導出口２２６ｏ−１〜２２６ｏ−３は、一定の配列方向に等間隔に並んで設けられている。分流器２２６は、複数の気体導出口２２６ｏ−１〜２２６ｏ−３の配列方向が例えば芯材２１２の長手方向と同様に水平になるように配置されている。
【０２１７】
なお、分流器２２６の体積の可変範囲は、特に限定されるものではなく、気体の供給条件等に応じて選定することができるが、例えば５００〜３０００ｃｍ３の範囲で分流器２２６の体積を変化させることが可能になっている。また、分流器２２６が２つの気体導入口２２６ｉ−１、２２６ｉ−２を有する場合について説明しているが、気体導入口の数は２つに限定されるものではない。気体導入口の数は、１つであっても２つ以上の複数であってもよく、気体の供給条件、分流器２２６の体積の可変範囲等に応じて適宜変更することができる。
【０２１８】
本実施形態による気体分岐装置２２００は、バーナー２１０−１〜２１０−３に供給すべき同種の気体を分流器２２６に供給するための配管２１６−１、２１６−２を有している。配管２１６−１、２１６−２の上流端は、バーナー２１０−１〜２１０−３に供給すべき気体の供給源（図示せず）に接続されている。配管２１６−１、２１６−２には、それぞれＭＦＣ２１８−１、２１８−２が設けられている。ＭＦＣ２１８−１、２１８−２により、それぞれ配管２１６−１、２１６−２内を分流器２２６に向かって流れる気体の流量を制御することが可能になっている。
【０２１９】
分流器２２６の２つの気体導入口２２６ｉ−１、２２６ｉ−２には、それぞれ配管２１６−１、２１６−２の下流端が接続されている。
【０２２０】
また、分流器２２６の複数の気体導出口２２６ｏ−１〜２２６ｏ−３には、それぞれ配管２２０−１〜２２０−３の上流端が接続されている。分流器２２６は、その体積の可変範囲内にわたって、複数の気体導出口２２６ｏ−１〜２２６ｏ−３への気体の分岐比が均等になるように設計されている。すなわち、分流器２２６は、その体積の可変範囲内にわたって、配管２１６−１、２１６−２から分流器２２６に導入された気体が、複数の気体導出口２２６ｏ−１〜２２６ｏ−３から均等な分岐比でそれぞれ配管２２０−１〜２２０−３に導出されるように設計されている。
【０２２１】
配管２２０−１〜２２０−３には、それぞれ配管２２０−１〜２２０−３を開閉するエアバルブＡＶ１〜ＡＶ３が設けられている。
【０２２２】
配管２２０−１の下流端はバーナー２１０−１に接続され、配管２２０−１からバーナー２１０−１に気体が供給されるようになっている。配管２２０−２の下流端はバーナー２１０−２に接続され、配管２２０−２からバーナー２１０−２に気体が供給されるようになっている。配管２２０−３の下流端はバーナー２１０−３に接続され、配管２２０−３からバーナー２１０−３に気体が供給されるようになっている。
【０２２３】
本実施形態による気体分岐装置２２００は、エアバルブＡＶ１〜ＡＶ３の開閉を制御するとともに、体積可変の分流器２２６の体積を制御する制御部２２８をさらに有している。制御部２２８は、種々の演算、制御、判別等の処理を実行するＣＰＵ（図示せず）を有している。また、制御部２２８は、ＣＰＵによって実行される様々な制御プログラム、ＣＰＵが参照するデータベース等を格納するＲＯＭ（図示せず）を有している。また、制御部２２８は、ＣＰＵが処理中のデータや入力データ等を一時的に格納するＲＡＭ（図示せず）を有している。
【０２２４】
制御部２２８は、バーナー２１０−１〜２１０−３の火炎を用いてガラス微粒子堆積体を製造する間、エアバルブＡＶ１〜ＡＶ３を開放状態とするとともに、分流器２２６により分岐すべき気体の流量に応じて、体積可変の分流器２２６の体積を制御する。
【０２２５】
制御部２２８は、分岐すべき気体の流量をＭＦＣ２１８−１、２１８−２から取得し、分岐すべき気体の流量に応じて分流器２２６の体積を制御する。すなわち、制御部２２８は、分岐すべき気体の流量が比較的に低流量の場合には、分流器２２６の体積を比較的に小さい値に設定し、分岐すべき気体の流量が比較的に高流量の場合には、分流器２２６の体積を比較的に大きい値に設定する。
【０２２６】
なお、制御部２２８が設定する分流器２２６の体積範囲は、特に限定されるものではないが、例えば、気体の流量が３０００〜５０００ｓｃｃｍの低流量の場合には、分流器２２６の体積を５００〜１０００ｃｍ３の小体積の値に設定することができる。また、気体の流量が５０００〜８０００ｓｃｃｍの中流量の場合には、分流器２２６の体積を１０００〜２０００ｃｍ３の中体積の値に設定することができる。また、気体の流量が８０００〜１００００ｓｃｃｍの高流量の場合には、分流器２２６の体積を２０００〜３０００ｃｍ３の大体積の値に設定することができる。
【０２２７】
こうして、分岐すべき気体の流量に応じて体積可変の分流器２２６の体積を変更することにより、分岐すべき気体の流量に応じて分流器２２６の体積をより適切な値に設定することができる。このため、本実施形態によっても、第６実施形態と同様に、流量による影響を低減しつつ、安定して気体を分岐して高い均一性でバーナー２１０−１〜２１０−３に供給することができる。したがって、本実施形態によれば、長手方向おける均一性、安定性に優れたガラス微粒子堆積体を製造することができる。
【０２２８】
本発明は、上記第６及び第７実施形態に限らず、種々の変形が可能である。
【０２２９】
例えば、上記第６及び第７実施形態では、３つのバーナー２１０−１〜２１０−３に気体を分岐して供給する場合を例に説明したが、バーナーの数は２つ以上の複数であれば特に限定されるものではない。また、互いに体積が異なる３つの分流器２１４−１〜２１４−３を気体分岐装置２１００が有する場合を例に説明したが、互いに体積が異なる分流器の数は２つ以上の複数であれば特に限定されるものではない。ただし、装置の複雑化を回避するため、分流器の数は１０以下であることが好ましい。
【０２３０】
第１〜第Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）のバーナーに気体を分岐して供給する場合、気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有し、第１〜第Ｎの気体導出口への気体の分岐比が均等になるように設計された複数の分流器を用いる。複数の分流器は、互いに体積が異なるものとする。複数の分流器のそれぞれの第１〜第Ｎの気体導出口は、第１〜第Ｎのバーナーのいずれかに１：１で複数の配管により接続されたものとする。
【０２３１】
上記第１〜第Ｎのバーナーに気体を分岐して供給する場合において、制御部は、複数の分流器のうちのいずれか１つを気体の分岐に使用するように、気体の流量に応じて、気体の分岐に使用する分流器を切り替えればよい。
【０２３２】
また、複数の分流器に代えて、気体が分岐されて導出される第１〜第Ｎの気体導出口を有し、第１〜第Ｎの気体導出口への気体の分岐比が均等になるように設計された体積可変の分流器を用いることもできる。体積可変の分流器の第１〜第Ｎの気体導出口は、第１〜第Ｎのバーナーのいずれかに１：１で複数の配管により接続されたものとする。
【０２３３】
上記体積可変の分流器を用いる場合において、制御部は、気体の流量に応じて、分流器の体積を制御すればよい。
【０２３４】
また、上記第６及び第７実施形態では、気体が供給される複数の被供給部としてバーナー２１０−１〜２１０−３を例に説明したが、被供給部はバーナーに限定されるものではない。被供給部は、供給される気体を用いて製品の製造、被加工品に対する加工等の何らかの処理を行うものであればよい。
【０２３５】
また、上記第６及び第７実施形態では、被供給部としてのバーナー２１０−１〜２１０−３が対象物である芯材２１２の長手方向に沿って配置された場合を例に説明したが、複数の被供給部は、必ずしも対象物の長手方向に沿って配置されたものである必要はない。
【０２３６】
また、上記第６及び第７実施形態では、エアバルブＡＶｉｘｙ、ＡＶｏｍｎ、ＡＶ１〜ＡＶ３を用いた場合を例に説明したが、エアバルブに代えて、制御部２２４、２２８により開閉が制御可能な種々のバルブを用いることができる。例えば、エアバルブに代えて、電磁バルブ等を用いることができる。
【０２３７】
また、上記第６及び第７実施形態では、エアバルブの開閉を制御することにより、気体の分岐に使用する分流器を切り替える場合を例に説明したが、分流器の切り替え方法はこれに限定されるものではない。気体の分岐に使用する分流器の切り替えは、種々の方法により行うことができる。
【０２３８】
また、上記第６及び第７実施形態では、芯材２１２をその長手方向が水平になるように保持する場合を例に説明したが、芯材２１２を保持する態様はこれに限定されるものではない。例えば、芯材２１２をその長手方向が鉛直になるように保持してもよい。この場合、バーナー２１０−１〜２１０−３は、鉛直に配置された芯材２１２の長手方向に沿って等間隔に配置する。分流器２１４−１〜２１４−３は、上記のように水平に並んで配置してもよいし、鉛直に並んで配置してもよい。
【０２３９】
また、上記第６及び第７実施形態では、複数のバーナー２１０−１〜２１０−３の数と複数の分流器２１４−１〜２１４−３の数とが同数である場合を例に説明したが、両者は必ずしも同数である必要はない。分岐すべき気体の流量範囲等に応じて、互いに体積が異なる複数の分流器の数を設定することができる。
【０２４０】
また、上記第６及び第７実施形態は、分流器の分岐比が均等でない場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【０２４１】
１０−１〜１０−５…バーナー
１２…芯材
１４…分流器
１６−１、１６−２…配管
１８−１、１８−２…ＭＦＣ
２０−１〜２０−５…配管
２０−１−１〜２０−１−５…分岐配管
２０−２−１〜２０−２−５…分岐配管
２０−３−１〜２０−３−５…分岐配管
２０−４−１〜２０−４−５…分岐配管
２０−５−１〜２０−５−５…分岐配管
２２−１〜２２−５…配管
２４…制御部
１００…気体分岐装置
ＡＶｘｙ…エアバルブ
１１０−１〜１１０−３…バーナー
１１２…芯材
１１４−１〜１１４−３…分流器
１１６−１、１１６−２…配管
１１６−１−１〜１１６−１−３…分岐配管
１１６−２−１〜１１６−２−３…分岐配管
１１８−１、１１８−２…ＭＦＣ
１２０−１−１〜１２０−１−３…配管
１２０−２−１〜１２０−２−３…配管
１２０−３−１〜１２０−３−３…配管
１２２−１〜１２２−３…配管
１２４…制御部
１１００…気体分岐装置
ＢＶｘｙ…エアバルブ
ＣＶｍｎ…チャッキバルブ
２１０−１〜２１０−３…バーナー
２１２…芯材
２１４−１〜２１４−３…分流器
２１６−１、２１６−２…配管
２１６−１−１〜２１６−１−３…分岐配管
２１６−２−１〜２１６−２−３…分岐配管
２１８−１、２１８−２…ＭＦＣ
２２０−１−１〜２２０−１−３…配管
２２０−２−１〜２２０−２−３…配管
２２０−３−１〜２２０−３−３…配管
２２２−１〜２２２−３…配管
２２４…制御部
２２６…分流器
２２８…制御部
２１００…気体分岐装置
２２００…気体分岐装置
ＡＶｉｘｙ…導入側エアバルブ
ＡＶｏｍｎ…導出側エアバルブ
ＡＶ１〜ＡＶ３…エアバルブ
【要約】
第１〜第Ｎの被供給部（１０−１〜１０−５）に気体を分岐して供給する気体分岐装置（１００）であって、第１〜第Ｎの配管（２０−１〜２０−５）とを有し、第１〜第Ｎの配管のそれぞれが、下流端側で第１〜第Ｎの分岐配管に分岐されており、１以上Ｎ以下の整数ｉのそれぞれについて、第１〜第Ｎの配管の第ｉの分岐配管が、それぞれ第ｉの被供給部に共通して接続され、第１〜第Ｎの配管の第ｉの分岐配管にバルブ（ＡＶｘｙ）がそれぞれ設けられている。【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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