(57)【要約】【課題】大型の光ファイバ用ガラス母材を長手方向にわたり均質に製造することが可能な製造装置と製造方法の提供。【解決手段】光ファイバ用ガラス合成用のバーナと、該バーナ本体を固定するバーナ固定台と、前記バーナにガラス原料とガスを供給するための供給装置と、前記バーナと該供給装置をつなぐチューブとを備えた光ファイバ用ガラス母材製造装置において、  前記バーナが、少なくともガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路と可燃性ガスを流す管路、支燃性ガスを流す管路、不活性ガスを流す管路とを備え、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路、又はガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路以外の管路間が固定されたことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造装置。【選択図】図１
2008063179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ用ガラス合成用のバーナと、該バーナ本体を固定するバーナ固定台と、前記バーナにガラス原料とガスを供給するための供給装置と、前記バーナと該供給装置をつなぐチューブとを備えた光ファイバ用ガラス母材製造装置において、
前記バーナが、少なくともガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路と可燃性ガスを流す管路、支燃性ガスを流す管路、不活性ガスを流す管路とを備え、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路が固定されたことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造装置。
【請求項２】
光ファイバ用ガラス合成用のバーナと、該バーナ本体を固定するバーナ固定台と、前記バーナにガラス原料とガスを供給するための供給装置と、前記バーナと該供給装置をつなぐチューブとを備えた光ファイバ用ガラス母材製造装置において、
前記バーナが、少なくともガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路と可燃性ガスを流す管路、支燃性ガスを流す管路、不活性ガスを流す管路とを備え、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路以外の管路間が固定されたことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造装置。
【請求項３】
前記バーナにおけるガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路間が、各管路のガス導入側端部を除いた少なくとも一ケ所以上で固定されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造装置。
【請求項４】
前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路以外の管路同士が、各管路のガス導入側端部を除いた少なくとも一ケ所以上で固定されたことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造装置。
【請求項５】
前記バーナにおける管路間の固定が、ガラス棒を加熱溶接してなされたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ用ガラス母材の製造装置。
【請求項６】
前記バーナにおける管路は、円筒状または角柱状の管路の組み合わせからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ用ガラス母材の製造装置。
【請求項７】
ガラス原料をバーナに供給し、上記バーナにより形成された火炎中で酸化あるいは加水分解反応させ、ガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を回転する出発材の先端あるいは外周に堆積させ、光ファイバ用ガラス母材を製造する方法において、
少なくともガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路と可燃性ガスを流す管路と支燃性ガスを流す管路と、不活性ガスを流す管路とを備え、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路とを固定したバーナを用いて光ファイバ用ガラス母材を製造することを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項８】
ガラス原料をバーナに供給し、上記バーナにより形成された火炎中で酸化あるいは加水分解反応させ、ガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を回転する出発材の先端あるいは外周に堆積させ、光ファイバ用ガラス母材を製造する方法において、
少なくともガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路と可燃性ガスを流す管路と支燃性ガスを流す管路と、不活性ガスを流す管路からなるバーナであって、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路間、及びガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路以外の管路間を固定したバーナを用いて光ファイバ用ガラス母材を製造することを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ用ガラス母材の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ用ガラス母材の製造には、ＶＡＤ法やＯＶＤ法等のスート法で作製された石英ガラス多孔質体を焼結ガラス化する方法が一般に用いられている。
この石英ガラス多孔質体を形成するには、ＳｉＣｌ４やＧｅＣｌ４などのガラス原料ガスを、酸水素火炎を形成するバーナに供給し、ガラス微粒子を生成させる。生成したガラス微粒子を、バーナと対向した位置にある回転するターゲットに堆積させることで、石英ガラス多孔質体を得ることができる。この際に用いられるバーナは、同心円状に配置された多重管バーナや、複数のノズルを配置したマルチノズルバーナなどが用いられる。
【０００３】
光ファイバ用ガラス母材の製造において、母材の歩留まりを高めるためには、バーナから出る火炎の安定性が重要となる。従来、バーナから出る火炎の安定性を向上させる技術として、例えば、特許文献１及び２に開示された技術が提案されている。
特許文献１には、バーナに接続する配管の自重でバーナがたわむことを防ぐために、配管部分をバーナステージと一緒に固定することが、製造される光ファイバ用ガラス母材の軸方向における屈折率の安定性に重要であることが記載されている。
【０００４】
また特許文献２には、光ファイバ用ガラス合成用のバーナと、該バーナ本体を固定するバーナ固定台と、前記バーナにガラス原料とガスを供給するための供給装置と、前記バーナと該供給装置をつなぐチューブとを備えた光ファイバ製造装置において、前記バーナが、少なくともガラス原料を流す中心ポートと、可燃性ガス噴出ポートまたは助燃性ガス噴出ポートとが、該可燃性ガス噴出ポートまたは助燃性ガス噴出ポートが前記中心ポートを取り囲むように同心円状に配列されてなる多重管バーナであって、ガラス原料の供給用チューブと接続される側の前記中心ポートの端部を固定することを特徴とする光ファイバ用母材の製造装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１６２３５号公報
【特許文献２】特許第３６７５５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２の従来技術には、次のような問題があった。
特許文献１に開示された従来技術において、バーナは、通常鉛直方向に対して斜め方向に設置される。また近年の光ファイバ用ガラス母材の大型化に伴い、反応容器も大型化している。そのため、バーナの長さも長くなる傾向がある。その場合は、管の自重により曲がり、管の芯ずれが生じやすくなる。自重による曲がりや管の芯ずれが起きた場合、火炎に偏りが生じるため、屈折率分布の安定性が低下する恐れがある。そのため、バーナを構成する管の精度を上げるだけでは十分とは言い難い。たとえ管の曲がりの影響を最小限に抑えることができた場合でも、実際にガスを流した場合、ガスが流れる際の摩擦により管は振動する。これは特にガス流量を多くした場合などに顕著に影響が出る。管が振動する事で、火炎の安定性が悪くなってしまう。結果として、母材の光学特性が安定しない、ガラス微粒子の堆積効率が低下する、石英ガラス多孔質体が割れる、などの影響が出てしまう場合がある。
【０００６】
特許文献２に開示された従来技術において、配管の自重の影響を除いた点では、火炎の安定性に一定の効果を持つ。ただし、この場合も、ガスを流した際の管の微小な振動は避けられない。また、管の自重による影響についても考慮されていない。そのため得られる母材の特性が不安定になる可能性がある。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、大型の光ファイバ用ガラス母材を長手方向にわたり均質に製造することが可能な製造装置と製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、光ファイバ用ガラス合成用のバーナと、該バーナ本体を固定するバーナ固定台と、前記バーナにガラス原料とガスを供給するための供給装置と、前記バーナと該供給装置をつなぐチューブとを備えた光ファイバ用ガラス母材製造装置において、前記バーナが、少なくともガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路と可燃性ガスを流す管路、支燃性ガスを流す管路、不活性ガスを流す管路とを備え、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路が固定されたことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造装置を提供する。
【０００９】
また本発明は、光ファイバ用ガラス合成用のバーナと、該バーナ本体を固定するバーナ固定台と、前記バーナにガラス原料とガスを供給するための供給装置と、前記バーナと該供給装置をつなぐチューブとを備えた光ファイバ用ガラス母材製造装置において、前記バーナが、少なくともガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路と可燃性ガスを流す管路、支燃性ガスを流す管路、不活性ガスを流す管路とを備え、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路以外の管路間が固定されたことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造装置を提供する。
【００１０】
本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造装置において、前記バーナにおけるガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路間が、各管路のガス導入側端部を除いた少なくとも一ケ所以上で固定されたことが好ましい。
【００１１】
本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造装置において、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路以外の管路同士が、各管路のガス導入側端部を除いた少なくとも一ケ所以上で固定されたことが好ましい。
【００１２】
本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造装置において、前記バーナにおける管路間の固定が、ガラス棒を加熱溶接してなされたことが好ましい。
【００１３】
本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造装置において、前記バーナにおける管路は、円筒状または角柱状の管路の組み合わせからなることが好ましい。
【００１４】
また本発明は、ガラス原料をバーナに供給し、上記バーナにより形成された火炎中で酸化あるいは加水分解反応させ、ガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を回転する出発材の先端あるいは外周に堆積させ、光ファイバ用ガラス母材を製造する方法において、少なくともガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路と可燃性ガスを流す管路と支燃性ガスを流す管路と、不活性ガスを流す管路とを備え、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路とを固定したバーナを用いて光ファイバ用ガラス母材を製造することを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供する。
【００１５】
また本発明は、ガラス原料をバーナに供給し、上記バーナにより形成された火炎中で酸化あるいは加水分解反応させ、ガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を回転する出発材の先端あるいは外周に堆積させ、光ファイバ用ガラス母材を製造する方法において、少なくともガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路と可燃性ガスを流す管路と支燃性ガスを流す管路と、不活性ガスを流す管路からなるバーナであって、前記バーナのガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路間、及びガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路以外の管路間を固定したバーナを用いて光ファイバ用ガラス母材を製造することを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光ファイバ用ガラス母材作製用のバーナの火炎が安定することで、大型の光ファイバ用ガラス母材を長手方向にわたり均質に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者らは、従来の光ファイバ用ガラス母材の製造装置において、バーナの火炎が不安定になる要因を鋭意検討した結果、バーナにガスを流すことでバーナ出口側で管がわずかに振動してしまい、これが火炎の安定性に影響することがわかった。さらに、管の振動を抑えるためには、ガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路とその周囲に隣接する管路間を固定することが有効であることが判明し、本発明を完成させた。
【００１８】
本発明において、バーナーの振動を防止するための前記固定位置は、各管路のガス導入側端部を除いた少なくとも一カ所以上で固定することが有効である。
図１は、本発明において用いるバーナの第１の例を示す図であり、本例ではバーナ先端側で固定する例を示している。図１中、左側図はバーナの横断面図、右側図はバーナの縦断面図である。図１中、符号１はガラス原料ガス及びキャリアガス用管路、２は可燃性ガス用管路、３は支燃性ガス用管路、４はシールガス用管路、５は固定箇所である。
本例において、ガラス原料ガスとしてはＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４が用いられ、 キャリアガスとしてはアルゴン（Ａｒ）ガスが用いられ、可燃性ガスとしては水素（Ｈ２）ガスが用いられ、支燃性ガスとしては酸素（Ｏ２）ガスが用いられ、またシールガスとしてはアルゴン（Ａｒ）ガスが用いられている。
【００１９】
図２は、本発明において用いるバーナの第２の例を示す図であり、本例では、バーナ先端側及びバーナ中間部の二カ所で固定した例を示している。図２中、左側図はバーナの横断面図、右側図はバーナの縦断面図である。図１中、符号１はガラス原料ガス及びキャリアガス用管路、２は可燃性ガス用管路、３は支燃性ガス用管路、４はシールガス用管路、５は固定箇所である。
本例において、ガラス原料ガスとしてはＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４が用いられ、 キャリアガスとしてはアルゴン（Ａｒ）ガスが用いられ、可燃性ガスとしては水素（Ｈ２）ガスが用いられ、支燃性ガスとしては酸素（Ｏ２）ガスが用いられ、またシールガスとしてはアルゴン（Ａｒ）ガスが用いられている。
【００２０】
図３は、本発明において用いるバーナの第３の例として、マルチノズルバーナを示す図である。図３中、左側図はバーナの横断面図、右側図はバーナの縦断面図である。図３中、符号１はガラス原料ガス及びキャリアガス用管路、２は可燃性ガス用管路、３は支燃性ガス用管路、４はシールガス用管路、５は固定箇所である。
本例において、ガラス原料ガスとしてはＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４が用いられ、 キャリアガスとしてはアルゴン（Ａｒ）ガスが用いられ、可燃性ガスとしては水素（Ｈ２）ガスが用いられ、支燃性ガスとしては酸素（Ｏ２）ガスが用いられ、またシールガスとしてはアルゴン（Ａｒ）ガスが用いられている。マルチノズルバーナの場合はノズルが多数配置されるため、図３に示すように、ガラス原料ガス及びキャリアガスを流す管路以外の管路間も固定している。
【００２１】
図１〜図３に示す各バーナにおいて、管路間の固定は、φ１〜２ｍｍ程度のガラス棒を加熱溶接して行えば良い。この径であれば、ガスの流れを乱すほどの影響はない。
このように、管路間を固定することによって、光ファイバ用ガラス母材作製用のバーナの火炎が安定することで、大型の光ファイバ用ガラス母材を長手方向にわたり均質に製造することができる。
【００２２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。以下の各実施例は本発明の単なる例示であって、本発明はこれら実施例の記載に限定されない。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］
ＳｉＣｌ４流量：５．５〜７．５ＳＬＭ、水素ガス流量：４０〜１００ＳＬＭ、酸素ガス流量１５〜４０ＳＬＭ、シールガスとしてアルゴンガスを１〜５ＳＬＭバーナに導入し、ガラス微粒子を生成させ、ＶＡＤ法によってφ２３０ｍｍ×１５００ｍｍの石英ガラス多孔質体を作製した。バーナは図１に示した先端側を固定したバーナを４本使用し、このうち１本のみにＧｅＣｌ４を流した。この際の成長速度は、１００ｍｍ±２ｍｍ／ｈであった。この石英ガラス多孔質体を焼結ガラス化し、φ１１０ｍｍ×８００ｍｍの光ファイバ用ガラス母材を得た。得られた光ファイバ用ガラス母材をφ３０ｍｍに延伸後、屈折率分布を測定した。この際、長手方向の比屈折率差（△）の変動は、図４で示す△１について、０．３５±０．００４％と安定していた。また脈理などの不均一部分も無いことを確認した。屈折率プロファイルから予想される特性歩留まりは、９３％と良好であった。
【００２４】
［実施例２］
使用した４本のバーナ（先端側を固定）のうち、２本にＧｅＣｌ４を流す以外は、実施例１と同様にして、石英ガラス多孔質体を作製した。焼結ガラス化後に得られた光ファイバ用ガラス母材をφ３０ｍｍに延伸後、径方向の屈折率分布を測定した。この際の比屈折率差（△）の変動は、図５に示す△１について、０．５±０．００４％、△３については０．５±０．０１％と安定していた。また脈理などの不均一部分も無いことを確認した。屈折率プロファイルから予想される特性歩留まりは、９１％と良好であった。
【００２５】
［比較例１］
先端側を固定していないバーナを４本使用した以外は、実施例１と同様にして、石英ガラス多孔質体を作製した。焼結ガラス化後に得られた光ファイバ用ガラス母材をφ３０ｍｍに延伸後、径方向の屈折率分布を測定した。この際の比屈折率差（△）の変動は、図４に示す△１については０．３５±０．２％であった。屈折率プロファイルから予想される特性歩留まりは８２％であった。
【００２６】
［比較例２］
先端側を固定していないバーナを４本使用した以外は、実施例２と同様にして、石英ガラス多孔質体を作製した。焼結ガラス化後に得られた光ファイバ用ガラス母材をφ３０ｍｍに延伸後、径方向の屈折率分布を測定した。この際の比屈折率差（△）の変動は、図５に示す△１については０．５±０．３％、△３については０．５±０．３５％であった。またφ３０×１５０ｍｍの母材を観察したところ、脈理などの不均一部分が２個所認められた。また屈折率プロファイルから予想される特性歩留まりは７５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明において用いるバーナの第１の例を示す断面図である。
【図２】本発明において用いるバーナの第２の例を示す断面図である。
【図３】本発明において用いるバーナの第３の例を示す断面図である。
【図４】実施例１で製造した光ファイバ用ガラス母材の径方向の屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図５】実施例２で製造した光ファイバ用ガラス母材の径方向の屈折率プロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１…ガラス原料ガス及びキャリアガス用管路、２…可燃性ガス用管路、３…支燃性ガス用管路、４…シールガス用管路、５…固定箇所。
【図１】
2008063179.tif 000003
【図２】
2008063179.tif 000004
【図３】
2008063179.tif 000005
【図４】
2008063179.tif 000006
【図５】
2008063179.tif 000007