(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスロッドを挿入したガラスパイプの一端側からなる１次側にガス供給管を接続するとともに前記ガラスパイプの他端側からなる２次側にガス排気管を接続し、さらに前記ガス供給管から前記ガラスパイプに供給されるガスの余剰分を流すバイパス管を前記ガス供給管と前記ガス排気管との間に接続した状態で、
前記ガラスパイプの軸方向の一部を加熱手段で加熱して前記ガラスパイプの軸方向の一部と前記ガラスロッドの軸方向の一部とを一体化させる始端一体化処理を行い、次いで、前記加熱手段を前記ガラスパイプに対して相対的に移動させて前記ガラスパイプと前記ガラスロッドとを軸方向にわたって一体化させる連続一体化処理を行ってガラス母材を得るガラス母材の製造方法であって、
前記ガラスパイプの１次側圧力を常に２次側圧力以上に維持させながら、前記始端一体化処理及び前記連続一体化処理を行うことを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス母材の製造方法であって、
前記ガラスパイプの２次側のみにガス吸引器を設け、前記始端一体化処理時及び前記連続一体化処理時に前記ガス吸引器によって２次側のガスを前記ガス排気管から吸引して前記ガラスパイプの１次側圧力を常に２次側圧力以上に維持させることを特徴とするガラス母材の製造方法。
【請求項３】
ガラスパイプにガラスロッドを挿入した状態で加熱し一体化させてガラス母材を製造するガラス母材の製造装置であって、
前記ガラスロッドが挿入された前記ガラスパイプの一端側からなる１次側に接続されるガス供給管と、
前記ガラスパイプの他端側からなる２次側に接続されるガス排気管と、
前記ガス供給管に流量を調整してガスを送り込む流量制御手段と、
前記ガス供給管と前記ガス排気管との間に接続されて前記ガス供給管から前記ガラスパイプに供給されるガスの余剰分を流すバイパス管と、
前記ガラスパイプの軸方向の一部を加熱しながら前記ガラスパイプの軸方向に沿って前記ガラスパイプに対して相対的に移動して前記ガラスパイプと前記ガラスロッドとを一体化させる加熱手段と、
前記ガラスパイプの２次側のみに設けられ、２次側のガスを前記ガス排気管から吸引して前記ガラスパイプの１次側圧力を２次側圧力以上に維持させるガス吸引器と、
を備えることを特徴とするガラス母材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスパイプ内にガラスロッドを挿入して、両者を加熱して一体化することで光ファイバ用のガラス母材を製造するガラス母材の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分散補償ファイバや分散シフトファイバといった複雑な屈折率分布を有する光ファイバを製造するのに適したガラス母材の製造方法として、ガラスパイプ内にガラスロッドを挿入した後に両者を加熱して一体化するロッドインコラプス法が知られている。
【０００３】
このロッドインコラプス法によるガラス母材の製造方法として、図４に示すように、ガス供給管２７から供給するガスの余剰分を、バイパス管４１を経由してガス排気管３１に逃がし、バイパス管４１に流入するガス流量を測定し、測定されたガス流量とガス供給管から供給するガス流量の差が所定値以下になった後、連続一体化処理を開始する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この製造方法によれば、加熱炉に隠れている部位における一体化の進行度合いを、正確に検知でき、その検知結果に応じてガラスパイプ内へのガスの供給を制御することで、ガラスパイプの破損を回避すると共に、下流側の外気の巻き込み等の不都合の発生を防止して、円滑に安定した品質のガラス母材を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６２５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の製造方法では、一体化の開始を検知したらガス供給管２７からのガスの供給を停止してガスの供給側を真空吸引装置４７で吸引することにより連続一体化処理を開始する。このため、一体化開始端での一体化が不完全であった（隙間が残った）場合、ガス供給側からガスを吸引することにより、水蒸気等が残留したガス排気側の清浄でないガスがガラスパイプ内に流入し、コラプス後の光ファイバ母材内に水分や不純物等が取り込まれるおそれがある。このような水分等が取り込まれた母材から光ファイバを作製すると、その光ファイバにおいてはＯＨ基に起因する吸収損失(ＯＨ損失)が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、高品質なガラス母材を円滑に製造することができるガラス母材の製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することのできる本発明のガラス母材の製造方法は、ガラスロッドを挿入したガラスパイプの一端側からなる１次側にガス供給管を接続するとともに前記ガラスパイプの他端側からなる２次側にガス排気管を接続し、さらに前記ガス供給管から前記ガラスパイプに供給されるガスの余剰分を流すバイパス管を前記ガス供給管と前記ガス排気管との間に接続した状態で、
前記ガラスパイプの軸方向の一部を加熱手段で加熱して前記ガラスパイプの軸方向の一部と前記ガラスロッドの軸方向の一部とを一体化させる始端一体化処理を行い、次いで、前記加熱手段を前記ガラスパイプに対して相対的に移動させて前記ガラスパイプと前記ガラスロッドとを軸方向にわたって一体化させる連続一体化処理を行ってガラス母材を得るガラス母材の製造方法であって、
前記ガラスパイプの１次側圧力を常に２次側圧力以上に維持させながら、前記始端一体化処理及び前記連続一体化処理を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明のガラス母材の製造方法において、前記ガラスパイプの２次側のみにガス吸引器を設け、前記始端一体化処理時及び前記連続一体化処理時に前記ガス吸引器によって２次側のガスを前記ガス排気管から吸引して前記ガラスパイプの１次側圧力を常に２次側圧力以上に維持させることが好ましい。
【００１０】
本発明のガラス母材の製造装置は、ガラスパイプにガラスロッドを挿入した状態で加熱し一体化させてガラス母材を製造するガラス母材の製造装置であって、
前記ガラスロッドが挿入された前記ガラスパイプの一端側からなる１次側に接続されるガス供給管と、
前記ガラスパイプの他端側からなる２次側に接続されるガス排気管と、
前記ガス供給管に流量を調整してガスを送り込む流量制御手段と、
前記ガス供給管と前記ガス排気管との間に接続されて前記ガス供給管から前記ガラスパイプに供給されるガスの余剰分を流すバイパス管と、
前記ガラスパイプの軸方向の一部を加熱しながら前記ガラスパイプの軸方向に沿って前記ガラスパイプに対して相対的に移動して前記ガラスパイプと前記ガラスロッドとを一体化させる加熱手段と、
前記ガラスパイプの２次側のみに設けられ、２次側のガスを前記ガス排気管から吸引して前記ガラスパイプの１次側圧力を２次側圧力以上に維持させるガス吸引器と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガラスパイプの１次側圧力を常に２次側圧力以上に維持させながら一体化処理を実施する。これにより、ガラスパイプの始端での一体化が不完全であったとしても、ガラスパイプ内で２次側から１次側へガスが流れることはない。したがって、ガラスパイプ内への２次側の排ガスの逆流を防止することができ、水分や不純物の混入を防止して高品質なガラス母材を製造することができる。すなわち、製造したガラス母材から、伝送損失が低く信頼性の高い光ファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るガラス母材の製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示した製造装置で一体化処理の開始後における状態を示す概略構成図である。
【図３】図１の製造装置の変形例を示す概略構成図である。
【図４】従来のガラス母材の製造装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るガラス母材の製造方法及び製造装置の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るガラス母材の製造装置２１は、所謂、ロッドインコラプス法によって所定長のガラス母材を得るものである。
【００１４】
製造装置２１は、ガラスロッド２３が挿入されたガラスパイプ２５の一端側である１次側にガス供給管２７を気密に接続する管継手としての第１シールボックス２９と、ガラスパイプ２５の他端側である２次側にガス排気管３１を気密に接続する管継手としての第２シールボックス３３とを備えている。これらの第１シールボックス２９及び第２シールボックス３３は、基台３５に支持されており、これにより、内側にガラスロッド２３が挿入されて保持されたガラスパイプ２５が水平に支持される。
【００１５】
製造装置２１は、ガラスパイプ２５を加熱する加熱手段としての加熱炉３７を備えている。加熱炉３７は、ガラスパイプ２５の外周を囲う略環状の炉体３７ａ内に、略環状の加熱ヒータ３７ｂを配置したものであり、ガラスパイプ２５を周方向に略均一に加熱することができる。この加熱炉３７は、図１に矢印Ａで示すように、ガラスパイプ２５の中心軸の方向に沿って移動可能に設置されている。なお、加熱炉３７を固定式にして、ガラスパイプ２５が軸方向に沿って移動する構成としたり、両者が共に相対的に移動する構成としてもよい。
【００１６】
ガス供給管２７には、ガス供給手段（図示省略）が接続されており、このガス供給手段から所定のガスが供給される。ガス供給管２７には、その途中に、ガス供給手段からガス供給管２７へ供給されるガスの流量を制御する流量制御手段（ＭＦＣ）３９が設けられている。
【００１７】
ガス供給手段は、ガラスパイプ２５内にガラスロッド２３を挿入する前にガラスパイプ２５の内周面をエッチング処理する工程で六弗化硫黄（ＳＦ6）等のエッチングガスをガス供給管２７に供給する際や、始端一体化処理を実施する際に、脱水効果の高い塩素（Ｃｌ2）ガス等をガス供給管２７に供給する。
【００１８】
ガス供給管２７及びガス排気管３１には、バイパス管４１が接続されている。このバイパス管４１には、ガス供給管２７からガラスパイプ２５内へ供給されるガス圧が一定以上にならないように、ガスの余剰分をバイパス管４１へ逃がすガス量調整弁４３および自動弁４９が設けられている。また、このバイパス管４１の途中には、流れるガス流量を検出するバイパス流量測定手段（ＭＦＭ）４５が設けられている。
また、ガス排気管３１には、ガス吸引器である真空吸引装置４８が接続されており、この真空吸引装置４８は、ガス排気管３１内のガスを吸引する。
【００１９】
上記の製造装置２１は、制御装置（ＣＰＵ）６０を備えている。この制御装置６０は、バイパス流量測定手段４５で測定されたガス流量とガス供給管２７から供給するガス流量の差を計算する。
【００２０】
ガラスパイプ２５は、予め両端にダミーパイプ２６ａ，２６ｂが気密に接合される。そして、１次側のダミーパイプ２６ａが第１シールボックス２９を介してガス供給管２７に接続され、２次側のダミーパイプ２６ｂが第２シールボックス３３を介してガス排気管３１に接続される。
【００２１】
両端にダミーパイプ２６ａ，２６ｂが接続されたガラスパイプ２５は、ガラスロッド２３が未挿入の状態で、第１シールボックス２９及び第２シールボックス３３に接続され、その内部にエッチングガスを流すことによって、内周面がエッチングされる。そして、エッチング処理後に、一旦、第１シールボックス２９及び第２シールボックス３３から取り外されて、ガラスロッド２３が挿通されて保持された状態とされ、再度、第１シールボックス２９及び第２シールボックス３３間に取り付けられて、ガラスロッド２３とガラスパイプ２５とを一体化するための始端一体化処理及び連続一体化処理が順次実施される。
【００２２】
次に、上記の製造装置２１によるガラス母材の製造方法の手順の一例を説明する。
予め、光ファイバのコア部となるガラスロッド２３と、光ファイバのクラッド部の一部となるガラスパイプ２５を用意しておく。ガラスパイプ２５は、図１に示すように、両端にダミーパイプ２６ａ，２６ｂを接合した状態で用意しておく。
【００２３】
そして、まず、ガラスパイプ２５の両端のダミーパイプ２６ａ，２６ｂを、第１シールボックス２９及び第２シールボックス３３に取り付けて、ガラスパイプ２５の両端にガス供給管２７及びガス排気管３１が接続された状態にする。
【００２４】
その後、ガス供給手段、流量制御手段３９、及びガス供給管２７により、ＳＦ6ガス及びＣｌ2ガスをそれぞれ所定の流量で、ガラスパイプ２５に供給し、真空吸引装置４８によりガス排気管３１にガスを引き込む。これにより、ガラスパイプ２５の内部はこれらのガスで置換される。上記のガスを流したまま、加熱炉３７を用いてガラスパイプ２５を加熱し、ガラスパイプ２５の内面をエッチングするエッチング処理を実施する。
【００２５】
このエッチング処理においては、ガラスパイプ２５における光ファイバの有効部となる範囲において、加熱炉３７をほぼ一定の速度で移動させ、エッチング量がほぼ一定となるようにする。このエッチング処理によりガラスパイプ２５の内径が所定の値となった後、エッチングを終了させる。
【００２６】
次いで、第２シールボックス３３をガラスパイプ２５から取り外し、ガラスパイプ２５の内部にガラスロッド２３を挿入して保持させる。
そして、再び第２シールボックス３３をガラスパイプ２５に取り付けた後、ガス供給手段及び、流量制御手段３９、ガス供給管２７により、ガラスパイプ２５内にＣｌ2ガスを供給しながら、真空吸引装置４８でガス排気管３１にガスを引き込む。
【００２７】
このようにガラスロッド２３とガラスパイプ２５との間隙部の圧力が外気圧よりも高い場合には、第１シールボックス２９または第２シールボックス３３との接続部から外気がガラスパイプ２５の内部に侵入することが防止される。
【００２８】
そして、ガラスパイプ２５の内部がＣｌ2ガスで十分に置換された後、ガラスパイプ２５の内部の圧力をその外部の圧力より高く保ったまま、ガラスパイプ２５を加熱炉３７で加熱して脱水処理を行う。これにより、ガラスロッド２３の外周面及びガラスパイプ２５の内面に付着した水分を除去する。
【００２９】
その後、自動弁４９を開き、ガラスパイプ２５の２次側の任意の位置(以下、開始位置)でガラスパイプ２５の軸方向の一部とガラスロッド２３の軸方向の一部を加熱して一体化する始端一体化処理を実施する。このとき、ガス供給管２７にはＣｌ2，Ｏ2，Ｎ2等のガスが供給され、ガス供給管２７に供給されたそれらのガスは、まだその全量がガラスパイプ２５側に流れて、ガス排気管３１に排出される。
【００３０】
始端一体化処理の開始後は、バイパス流量測定手段４５の検出値を監視する。ガラスパイプ２５とガラスロッド２３とが溶着して一体化が始まると、ガラスパイプ２５内の間隙部が絞られた状態になって、ガス排気管３１側へガスが流れにくくなる。そのため、一体化の進行に伴って、ガラスパイプ２５内の圧力が上昇する。これにより、ガラスパイプ２５の１次側圧力Ｐ１が、ガラスパイプ２５の２次側圧力Ｐ２以上に保たれる。
【００３１】
そして、ガラスパイプ２５の１次側圧力Ｐ１が上昇し、予め設定した基準の圧力を越える余剰分のガスは、バイパス管４１に流れるようになる。即ち、始端一体化の進行に伴って、バイパス管４１に流れるガス量が増加していくことになり、バイパス管４１に流れるガス量を監視することで、始端一体化の進行状態を検知することができる。
【００３２】
始端一体化処理の開始後、一体化の進行に応じてガス供給管２７からバイパス管４１へのガスの流入量が増え始めた後も、真空吸引装置４８によってガラスパイプ２５の２次側のガスをガス排気管３１へ引き込み、常に、ガラスパイプ２５の１次側圧力Ｐ１を２次側圧力Ｐ２以上となるように維持する。
【００３３】
なお、一体化の進行に応じてガス供給管２７からバイパス管４１へのガスの流入量が増え始めた後は、流量制御手段３９によって徐々にガス供給管２７へのガス供給量を減少させたり、ガラスパイプ２５の１次側圧力Ｐ１及び２次側圧力Ｐ２の条件を変更したりして、必要以上の圧力がガラスパイプ２５に作用しないようにしてもよい。また、ガス供給手段から供給するガスの種類を変更しても良い。
【００３４】
始端一体化処理による一体化がガラスパイプ２５の周方向にわたって完了すると、その部分のガラスパイプ２５の内側は封止されてガラスパイプ２５からガス排気管３１側へガスが通過することができない。そのため、ガス供給管２７に供給されたガス量は、全量がバイパス管４１に流れることになる。
【００３５】
そこで、バイパス流量測定手段４５を監視していて、ガス供給管２７に供給されたガス量の全量がバイパス管４１に流れた時、始端一体化処理が完了したとみなすことができる。
【００３６】
始端一体化処理が完了した後、図２に示すように、一体化の開始位置からガラスパイプ２５の１次側に加熱炉３７を徐々に移動させて、ガラスパイプ２５を収縮（所謂、コラプス）させることで、ガラスパイプ２５とガラスロッド２３との加熱一体化域を１次側に延長して軸方向にわたって一体化させる連続一体化処理を実施する。これにより、ガラスパイプ２５及びガラスロッド２３の両者が所定の長さにわたって一体化される。
【００３７】
この連続一体化処理時においても、真空吸引装置４８によってガラスパイプ２５の２次側のガスをガス排気管３１へ引き込み、常に、ガラスパイプ２５の１次側圧力Ｐ１を２次側圧力Ｐ２以上になるように維持する。
【００３８】
このように、本実施形態では、ガラスパイプ２５の１次側圧力Ｐ１を常に２次側圧力Ｐ２以上に維持させながら始端一体化処理及び連続一体化処理を実施する。そのため、始端一体化処理の際、ガラスパイプ２５とガラスロッド２３との一体化が不完全となっても、ガラスパイプ２５内で２次側から１次側へガスが流れることはない。したがって、ガラスパイプ２５内への２次側の排ガスの逆流を防止することができ、水分や不純物の混入を防止して高品質なガラス母材を製造することができる。これにより、製造したガラス母材から、伝送損失が低く信頼性の高い光ファイバを製造することができる。
【００３９】
さらに、上記の製造装置２１では、始端一体化処理時及び連続一体化処理時に２次側のガスを吸引するガス吸引器として、ガラスパイプ２５の２次側のみに真空吸引装置４８を設けたので、１次側のガスを吸引して圧力調整を行う従来例である図４の製造装置と比較して、１次側のガス吸引器及びガス処理装置を不要とすることができ、装置の大幅なコスト削減を図ることができる。
【００４０】
なお、上記の製造装置２１では、２次側に設けた一つの真空吸引装置４８でガス排気管３１へのガスの引き込みを行うようにしたが、図３に示す製造装置２１Ａのように、真空吸引装置４８とは別の強吸引用の真空ポンプ５１を設け、始端一体化処理後における連続一体化処理での２次側のガスの吸引時に、真空ポンプ５１の上流側に設けられたバルブ５２を開いて真空ポンプ５１を作動させ、２次側のガスの吸引を真空吸引装置４８より吸引力の強い真空ポンプ５１で行っても良い。
【００４１】
このように、真空吸引装置４８と真空ポンプ５１を適宜併用して始端一体化処理と連続一体化処理での吸引を行うことにより、連続一体化処理で１次側と２次側との圧力調整を高精度に行うことができる。なお、始端一体化処理後における連続一体化処理での吸引の際に、真空吸引装置４８による吸引と真空ポンプ５１による吸引を両方行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００４２】
２１，２１Ａ：製造装置、２３：ガラスロッド、２５：ガラスパイプ、２７：ガス供給管、３１：ガス排気管、３７：加熱炉（加熱手段）、３９：流量制御手段、４１：バイパス管、４８：真空吸引装置（ガス吸引器）、５１：真空ポンプ（ガス吸引器）、Ｐ１：１次側圧力、Ｐ２：２次側圧力
【図１】
0005831181.tif 000002
【図２】
0005831181.tif 000003
【図３】
0005831181.tif 000004
【図４】
0005831181.tif 000005