(57)【要約】【課題】多数本バーナーを用いて光ファイバープリフォームを製造するに際して、ガス配管および制御機構を簡素化することを課題とする。【解決手段】ガラス原料ガス、Ｈ２ガス、Ｏ２ガスを多本数バーナーに供給するＯＶＤ法において、ガス供給源の先に設けた圧力平均化装置によって、各バーナーへのガス流量が均一になるようにする。前記圧力平均化装置とバーナーとの間に流量調整バルブを設けることが望ましい。また、圧力平均化装置は、直径または短辺をｄ、長さをＬのとき、Ｌ／ｄ＝３０〜１００の寸法比率であり、円筒状または角柱状のヘッダーからなる。圧力平均化装置の容量は、バーナーへの最大ガス流量の０．２〜３秒分の容量を持つこと、入口側配管は、ヘッダー内で圧力が均一化しやすい本数が決められ、出口側配管は、多本数バーナーの数に合わせて本数を決められることが望ましい。【選択図】　　　　図１
2004026519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料ガス、Ｈ２ガス、Ｏ２ガス等を多本数バーナーに供給し、火炎加水分解させてシリカ微粒子を生成し、これを出発部材上に堆積させるシリカ多孔質母材を製造するに際して、圧力平均化装置によって、各バーナーへのガス流量が均一になるようにすることを特徴とする多本数バーナーの流量制御方法。
【請求項２】
前記圧力平均化装置から各バーナーまでの間に設けた流量調整バルブによって、各バーナーに対する圧力損失の違いを調整する請求項１に記載の多本数バーナーの流量制御方法。
【請求項３】
圧力平均化装置が、直径または短辺をｄ、長さをＬとしたとき、Ｌ／ｄ＝３０〜１００の寸法比率であり、円筒状または角柱状のヘッダーからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多本数バーナーの流量制御方法に用いるガス流量調整機構。
【請求項４】
圧力平均化装置の容量が、バーナーへの最大ガス流量の０．２〜３秒分の容量を持つ請求項３に記載のガス流量調整機構。
【請求項５】
入口側配管は、ヘッダー内で圧力が均一化しやすい本数が決められ、出口側配管は、多本数バーナーの数に合わせて本数が決められる請求項３または請求項４に記載のガス流量調整機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバープリフォーム製造の外付け法（ＯＶＤ法）中でも多数本バーナーでシリカ多孔質母材を製造する方法に関するものであり、特許第２６１２９４９号で示されている「光ファイバープリフォーム母材の製造方法」に関するガス配管、及び制御部を簡素化するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にＶＡＤ法、ＯＶＤ法によりシリカ多孔質母材を製造する方法としては、多重管バーナーへガラス原料ガス、Ｈ２、Ｏ２、Ｎ２、不活性ガス等を供給し、気体状ガラス原料を酸水素火炎で加水分解して、生成させたガラス微粒子を出発部材上に堆積させている。その際、多重管バーナー１基毎に６〜７台の質量流量調節器を使っている。
多数本バーナー法では、堆積速度を早くするために、１台の装置に数本〜数十本のバーナーを有しているものがある。例えばバーナーが１０本の場合、多重管バーナー１基毎に７台の質量流量調節器を使用すると、全体として１０本×７台＝７０台の質量流量調節器が必要になる。質量流量調節器が高価であることを考慮すると、現実的ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、多数本バーナーを用いて光ファイバープリフォームを製造するに際して、ガス配管および制御機構を簡素化することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、ガラス原料ガス、Ｈ２ガス、Ｏ２ガス等を多本数バーナーに供給し、火炎加水分解させてシリカ微粒子を生成し、これを出発部材上に堆積させるシリカ多孔質母材を製造するに際して、圧力平均化装置によって、各バーナーへのガス流量が均一になるようにすることを特徴とする多本数バーナーの流量制御方法である。前記圧力平均化装置から各バーナーまでの間に設けた流量調整バルブによって、各バーナーに対する圧力損失の違いを調整することが望ましい。
また、圧力平均化装置が、直径または短辺をｄ、長さをＬとしたとき、Ｌ／ｄ＝３０〜１００の寸法比率であり、円筒状または角柱状のヘッダーからなる多本数バーナーの流量制御方法に用いるガス流量調整機構である。圧力平均化装置の容量が、バーナーへの最大ガス流量の０．２〜３秒分の容量を持つこと、入口側配管は、ヘッダー内で圧力が均一化しやすい本数が決められ、出口側配管は、多本数バーナーの数に合わせて本数を決めることが望ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、光ファイバープリフォームを製造するための多数本バーナー配管の途中に圧力平均化装置を設け、その後段に各バーナーのガス流量バランスを調整するための流量調整バルブを設けることにより、各バーナーに質量流量調節器が無くてもバーナーのガス流量バランスが適正に調節できる、との知見に基づいている。流量調整バルブはバーナーを新規に取り付けた場合や、バーナーを交換した場合に全体のバランスを調整するために使い、その後は堆積の都度、調整する必要はない。
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００６】
多数本バーナーを用いて光ファイバープリフォームを製造することは、例えば、特開平３−２２８８４５号公報、ＰＣＴＷＯ０２／１００７９号公報に示されている。これらにおいては、図２に示すように、出発部材１にガラス微粒子を堆積させるバーナー２が多数本用いられ、各バーナー２にそれぞれ独立してガス条件をコントロールするための制御機構３が設けられている。
図２では、バーナー２毎に設けられる制御機構３が簡略化されて示されているが、詳細には、図３に示されるように、多重管であるバーナー２の各管に供給される原料ガス、燃焼ガス、キャリアガス等のガス供給源５毎に、そのガス流路にそれぞれ質量流量調節器４が備え付けられている。したがって、バーナー２がＬ重管（例えば三重管）で、供給されるガスの流路がＭ（例えばガスが四種類［原料ガス（ＳｉＣｌ４）・燃料ガス（Ｈ２）・助燃ガス（Ｏ２）・キャリアガス（Ｎ２）］・７流路）であれば、質量流量調節器４はＬ×Ｍ基（例えば３×７＝２１基）備え付けられていた。
【０００７】
図１に本発明の多数本バーナーのガス制御方式を示す。
図１において、出発部材１にガラス微粒子を堆積させるバーナー２が多数本設けられる。バーナー２に原料ガス等を供給するガス供給源５からの各ガスは、ガスヘッダーであり得る圧力平均化装置６に一旦導入され、圧力平均化装置６から多数分岐するガス導管７を通して各バーナー２に分配される。９は、シリカ多孔質母材である。
ガスヘッダーであり得る圧力平均化装置６は、バーナー２に供給するガスを貯留し、その圧力を平均化して各バーナーに均一に供給するので、圧力平均化装置６とバーナー２との間には、各個別に質量流量調節器を用いることなくガス流量を調整することができる。
【０００８】
圧力平均化装置６とバーナー２との間には、各バーナーの形状誤差やラインの圧損の違い等を調整するために、流量調整バルブ８を介在させることが望ましい。前述のとおり、流量調整バルブはバーナーを新規に取り付けた場合や、バーナーを交換した場合に全体のバランスを調整するために使い、その後は堆積の都度、調整する必要はない。したがって、ガラス微粒子の体積に際してガス流量の調節が簡便化され、更に、装置系のメンテナンスの軽減にもつながる。
なお、ガス供給源と圧力平均化装置との間に、質量流量調節器を介装させることは差し支えない。
圧力平均化装置としては、直径、または短辺をｄ、長さをＬとしたとき、Ｌ／ｄ＝３０〜１００である、円筒状、または角柱状のヘッダーとすることが好ましい。Ｌ／ｄ＝３０未満ではヘッダーの直径が太くなり設置スペースが増すことになり、逆にＬ／ｄ＝１００を超える場合にはヘッダー直径が細くなり圧力損失が生じて両端部のガス量が低下し好ましくない。
【０００９】
圧力平均化装置の容量は、全バーナーへの最大ガス流量の０．２〜３秒分の容量を持つことことが好ましい。
圧力平均化装置の容量が最大ガス流量の０．２秒分未満であると、圧力が均一化する前に各ラインにガスが流れてしまい、本来の目的が果たせない。また、３秒分を超えると配管容積が大きくなりすぎて設置場所を多くとり、不経済となる。
圧力平均化装置の入口側配管は、ヘッダー内で圧力が均一化しやすい本数を決め、出口側配管は、多本数バーナーの数に合わせて本数を決めることができる。
圧力平均化装置の長さが短めであれば、入口側配管は一本で足り、長目であれば、二本またはそれ以上の複数本用いることが好ましい。
【００１０】
【実施例】
［実施例］
５本バーナーによる光ファイバープリフォームを製造する実験を行った。
実験は、三重管バーナーを用い、各管に原料ガスとしてＳｉＣｌ４ガス、燃料ガスとしてＨ２ガス、助燃ガスとしてＯ２ガスを供給し、その各流量は、Ｈ２流量５０ｓｌｍ、Ｏ２流量２０ｓｌｍ×５本＝１００ｓｌｍ、ＳｉＣｌ４流量２．５ｓｌｍ×５本＝１２．５ｓｌｍの条件でシリカ多孔質母材の堆積を行った。このとき圧力平均化装置のサイズは、表１に示す通りで設計した。
【００１１】
【表１】
2004026519.tif 000003
【００１２】
この実験で７０ｋｇのシリカ多孔質母材を堆積するために５０時間を要した。また、このときの付着率は６９．５％であり、密度は０．５６７ｇ／ｃｍ３であった。シリカ多孔質母材の外形は、１０点測定した結果２１５ｍｍ〜２４０ｍｍであり、平均直径は２２７．５ｍｍであった。外形変動率は±５％に抑えられた。
【００１３】
［比較例］
同様の実験をガス流量計を使って行った。
実施例と同重量のシリカ多孔質母材の堆積時間は４９時間１８分を要した。付着率は７０．５％、密度は０．５８０ｇ／ｃｍ３であった。外形は１０点測定した結果２１７ｍｍ〜２３０ｍｍであり、平均直径は２２５．３ｍｍであった。外形変動率は９６．３〜１０２％であった。
【００１４】
圧力平均化装置によるガス流量調節は、従来技術の質量流量調節器によるガス流量調節に比較すると、同等位で、実用に十分供することができるものであることが分かった。
質量流量調節器および配管、制御系は１ライン当たり数十万円〜百万円ほどになり、Ｎ本のバーナーにガスを供給する場合そのＮ倍になる。本発明の圧力平均化装置はＮ本のバーナーにガスを供給するものでも数十万円程度で製作可能であり、金銭的な優位さがある。これはバーナー本数およびガス種類が多くなればなるほど、その差が大きくなることは明白である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明により多数本バーナー方式の装置に使われる質量流量調節器の台数を減らすことができるため、部品点数、制御装置を簡素化でき、装置金額を抑えることができる。またメンテナンスの軽減にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多数本バーナーのガス制御方式を示す説明図である。
【図２】従来技術のガス制御系を示す説明図である。
【図３】従来技術の単一バーナーにおけるガス制御系を示す説明図である。
【符号の説明】
１：出発部材
２：（多重管）バーナー
３：（ガス条件）制御機構
４：質量流量調節器
５：ガス供給源
６：圧力平均化装置
７：ガス導管
８：流量調整バルブ
９：シリカ多孔質母材
【図１】
2004026519.tif 000004
【図２】
2004026519.tif 000005
【図３】
2004026519.tif 000006