(57)【要約】【課題】排気ダクトと排気フードとをフレキシブルホースを介して接続せずに当該排気フードを酸水素火炎バーナーの移動と同期して往復直線運動させる。【解決手段】酸水素火炎バーナー６と対向配置され、当該酸水素火炎バーナーの移動と同期して往復直線運動する排気フード８で、火炎加水分解反応で生成された排気ガスを放出するために、排気フードの往復直線運動方向に実質的に平行配置されるようにチャンバー２の外側面２ａに連結される排気固定ダクト１０と、排気フードに連結され且つ排気固定ダクト内で排気フードの往復直線運動方向に直線移動可能に当該排気固定ダクトに挿嵌され排気ガスを排気固定ダクトを介してチャンバー外に排気する排気移動ダクト９と、排気移動ダクトを排気固定ダクト内で直線移動させると共に当該排気移動ダクトおよび当該排気固定ダクト間の隙間を一定に維持するガイドローラ１２とを備えている。【選択図】図１
2004091309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内で出発部材上に、酸水素火炎バーナーで四塩化ケイ素を火炎加水分解させて生成するガラス微粒子を堆積させることにより外層部を成膜して光ファイバ用母材を形成するにあたり、前記酸水素火炎バーナーと対向配置され当該酸水素火炎バーナーの移動と同期して往復直線運動する排気フードで、前記火炎加水分解反応で生成された排気ガスを放出する光ファイバ用母材製造装置において、
前記排気フードの前記往復直線運動方向に実質的に平行配置されるように前記チャンバーの外側面に連結され前記排気ガスを前記チャンバー外に排気する排気固定ダクトと、前記排気フードに連結され且つ前記排気固定ダクト内で前記排気フードの前記往復直線運動方向に直線移動可能に当該排気固定ダクトに挿嵌され前記排気ガスを前記排気固定ダクトを介して前記チャンバー外に排気する排気移動ダクトと、前記排気移動ダクトを前記排気固定ダクト内で直線移動させると共に当該排気移動ダクトおよび当該排気固定ダクト間の隙間を一定に維持する移動機構とを備えたことを特徴とする光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項２】
前記排気移動ダクトは、前記排気固定ダクト内で前記排気フードの前記往復直線運動方向に前記直線移動する部分が直管であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項３】
前記排気固定ダクトと当該排気固定ダクトに挿嵌されている前記排気移動ダクトとの間には、前記排気移動ダクトから排気された前記排気ガスが前記排気固定ダクトを介して前記チャンバー内に戻らないように排気ガス気密手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項４】
前記移動機構は、前記排気移動ダクトおよび前記排気固定ダクト間に設けられるガイドローラを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火炎加水分解反応させて気相状態から酸化物をガラス微粒子として合成し焼結させる光ファイバ用母材の製造装置に係り、特に火炎加水分解反応で生成された排気ガスを排気するための排気ダクトを改良した光ファイバ用母材の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光ファイバ用母材を製造するために、火炎加水分解反応させて気相状態から酸化物をガラス微粒子として合成し焼結させる光ファイバ用母材の製造装置が知られている。
【０００３】
この製造装置は図２、図３、図４に示すように、気体状ガラス原料を酸水素火炎バーナー１０１に導入し、火炎加水分解で生成したガラス微粒子を回転している担体１０２上に吹きつけ、酸水素火炎バーナー１０１を担体軸方向に平行に往復移動させると共に、当該酸水素火炎バーナー１０１と対向する位置に排気口１０３を設け、この排気口１０３を酸水素火炎バーナー１０１の移動と同期して左右に往復運動させながら、ガラス微粒子を担体１０２上に一層ずつ堆積させることにより光ファイバ用母材を形成することができる。
【０００４】
この際、図２に示す製造装置１００Ａは、酸水素火炎バーナー１０１の移動と同期して左右に往復移動できるようにするために、排気口１０３がフレキシブルホース１０４に接続されている（例えば、特許文献１参照）。また、図３に示す製造装置１００Ｂは、排気口１０３が直線方向にのみ伸縮するフレキシブルホース１０５に接続されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
また、図４に示す製造装置１００Ｃは、酸水素火炎バーナー１０１の移動と同期して左右に往復移動できるようにするために、排気口１０３に連結されている移動排気管１０８が固定排気管１０７にスライド可能に挿入され、この移動排気管１０８と固定排気管１０７との間を無接触シールにより連結している（例えば特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−５４１２４号公報
【特許文献２】特開平５−３３９０２６号公報
【特許文献３】特開平６−１２７９５１号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示す製造装置１００Ａでは、可動排気口１０３にフレキシブルホース１０４を介して接続される固定排気口１０６が、反応炉１１０の担体軸方向に直交する方向の側面の中央に配置されているので、フレキシブルホース１０４は、▲１▼屈曲による変形で劣化が著しく寿命が短くなり頻繁にフレキシブルホース１０４を交換する必要がある、▲２▼反応炉１１０内でのフレキシブルホース１０４の取り回しが複雑になる、▲３▼排気の圧力変動が大きくなるなどの難点があった。
【０００７】
また、図３に示す製造装置１００Ｂでは、可動排気口１０３にフレキシブルホース１０５を介して接続される固定排気口１０７が、反応炉１１０の担体軸方向の側面に配置されているので、屈曲による変形を避けることはできるが、▲１▼伸縮による劣化は避けられないので寿命がそれほどは長くはなくフレキシブルホース１０５の交換頻度は高くなる、▲２▼フレキシブルホース１０５に付着した未堆積スートや未反応のガラス原料、ドーパントが当該フレキシブルホース１０５の伸縮時に、担体１０２上に堆積されている堆積体上に落下して光ファイバ用母材中の気泡の原因となる、▲３▼フレキシブルホース１０５に付着した未堆積スートや未反応のガラス原料、ドーパントの除去が難しくなるなどの難点があった。
【０００８】
さらに、図４に示す製造装置１００Ｃでは、無接触シールで移動排気管１０８と固定排気管１０７との間の無接触を保たなければならないので、各排気管１０７、１０８の寸法精度が要求され、また、移動排気管１０８の固定排気管１０７との隙間を維持する部位及び排気口１０３を支える部位などを強固な構造とする必要があるので、製造コストの上昇を招き、また、光ファイバ用母材の製造中における発熱により移動排気管１０８や固定排気管１０７等が熱膨張して変形することで、隙間を維持できなくなりスムーズな移動ができなくなったり破損したりする虞があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の難点を解決するためになされたもので、排気ダクトと排気フードとをフレキシブルホースを介して接続せずに当該排気フードを酸水素火炎バーナーの移動と同期して往復直線運動させることができる光ファイバ用母材の製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の光ファイバ用母材の製造装置は、チャンバー内で出発部材上に、酸水素火炎バーナーで四塩化ケイ素を火炎加水分解させて生成するガラス微粒子を堆積させることにより外層部を成膜して光ファイバ用母材を形成するにあたり、酸水素火炎バーナーと対向配置され当該酸水素火炎バーナーの移動と同期して往復直線運動する排気フードで、火炎加水分解反応で生成された排気ガスを放出する光ファイバ用母材製造装置において、排気フードの往復直線運動方向に実質的に平行配置されるようにチャンバーの外側面に連結され排気ガスをチャンバー外に排気する排気固定ダクトと、排気フードに連結され且つ排気固定ダクト内で排気フードの往復直線運動方向に直線移動可能に当該排気固定ダクトに挿嵌され排気ガスを排気固定ダクトを介してチャンバー外に排気する排気移動ダクトと、排気移動ダクトを排気固定ダクト内で直線移動させると共に当該排気移動ダクトおよび当該排気固定ダクト間の隙間を一定に維持する移動機構とを備えたものである。
【００１１】
このような光ファイバ用母材の製造装置によれば、チャンバーの外側面に連結された排気固定ダクト内で、排気フードに連結された排気移動ダクトを直線移動させることができる。したがって、フレキシブルホースを使用せずに酸水素火炎バーナーの移動と同期して排気フードを往復直線運動させることができるようになる。
【００１２】
また、本発明の光ファイバ用母材の製造装置において排気移動ダクトは、排気固定ダクト内で排気フードの往復直線運動方向に直線移動する部分が直管であることが好ましい。これにより、排気移動ダクトを排気固定ダクト内でスムーズに直線移動させることができる。
【００１３】
また、本発明の光ファイバ用母材の製造装置において排気固定ダクトと当該排気固定ダクトに挿嵌されている排気移動ダクトとの間には、排気移動ダクトから排気された排気ガスが排気固定ダクトを介してチャンバー内に戻らないように排気ガス気密手段が設けられていることが好ましい。これにより、未堆積スート（生成されたガラス微粒子）や未反応のガラス原料がチャンバー内に浮遊してしまうことを防げる。
【００１４】
さらに、前記移動機構は、排気移動ダクトおよび排気固定ダクト間に設けられるガイドローラを有するものであることが好ましい。これにより、排気移動ダクトや排気固定ダクトが熱膨張により変形しても、ガイドローラによってガイドすることによりダクト間の隙間を維持できるので、スムーズな移動ができなくなったり破損したりすることを防ぐことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光ファイバ用母材の製造装置を適用したその好ましい実施の形態例について、図面にしたがって説明する。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態例としての製造装置は、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すように、出発部材４に所定の外層部３をＯＶＤ法（外付け法）で堆積する装置で、光ファイバ用母材を製造するための反応炉となるチャンバー２と、チャンバー２内で出発部材４を水平に保持して回転させる回転機構５と、回転機構５によって回転している出発部材４上に、四塩化ケイ素を火炎加水分解させて生成するガラス微粒子を堆積させる酸水素火炎バーナー６と、ガス流でエアカーテン７０を設けるガス供給装置７と、酸水素火炎バーナー６と対向配置され当該酸水素火炎バーナー６による火炎加水分解反応で生成された排気ガスを排気する排気フード８と、排気フード８に接続される排気移動ダクト９と、排気移動ダクト９が挿嵌されチャンバー２の外側面２ａに連結される排気固定ダクト１０とを備えている。
【００１７】
回転機構５は、チャンバー２外に設けられたモータなどの回転駆動部５０によって出発部材４を回転させることができるので、チャンバー２を小型化させることが可能になっている。
【００１８】
酸水素火炎バーナー６は、四塩化ケイ素、酸素ガスおよび水素ガスを所定の配分量で供給して点火することにより、酸水素火炎中で四塩化ケイ素を火炎加水分解させてガラス微粒子を生成するもので、回転機構５に取付けられた出発部材４の下方に位置するチャンバー２内に配置され当該出発部材４の軸方向に往復直線運動できるようになっている。
【００１９】
ガス供給装置７は、この装置で製造することが可能な光ファイバ用母材のための外層部３の最大長さに亘ってガス流のエアカーテン７０を実質的に形成できるように、ガス供給装置自体を横型の長方形角型に形成させ、また、複数のガス供給部を一列に配置させるとよいが、形状、構造はこれらには限られない。また、このガス供給装置７は図１（ｂ）に示すように、回転機構５の出発部材４の軸方向から見て酸水素火炎バーナー６の両端に位置するようにそれぞれチャンバー２内に設置されている。これにより、出発部材４の両側面から、ガス供給装置７のガス流を、当該出発部材４の下方からチャンバー２の上方に向けて吹きつけて、ガス流による幕、即ち、エアカーテン７０を作ることができる。なお、このガス供給装置７から流出させるガスは、フィルタなどで濾過した清浄なものであれば、エア（空気）の他、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスなどの何れでもよい。
【００２０】
排気フード８は、酸水素火炎バーナー６の移動と同期して往復直線運動するもので、当該排気フード８の往復直線運動方向に実質的に平行配置されるようにチャンバー２の外側面２ａに連結される排気固定ダクト１０に挿嵌される排気移動ダクト９によって往復直線運動が行われる。また、排気移動ダクト９は、排気固定ダクト１０内で排気フード８の往復直線運動方向に直線移動する部分が直管で構成されている。これにより、排気固定ダクト１０内でスムーズに直線移動させることができる。
【００２１】
このような排気移動ダクト９を排気固定ダクト１０内で直線移動させる移動機構（図示せず）は、例えば排気移動ダクト９近傍に排気フード８の往復直線運動方向に対して平行なレールを設置し、排気移動ダクト９に取付けた車輪を介して排気移動ダクト９をレールに沿って移動させる方法などが考えられる。また、移動機構は、排気移動ダクト９と、当該排気移動ダクト９に挿入された排気固定ダクト１０との間にガイドローラ１２が設けられるものでもよい。具体的には、ガイドローラ１２は排気移動ダクト９の外周に回転可能に固定されているが、排気固定ダクト１０の内周に回転可能に固定しても、排気移動ダクト９を排気固定ダクト１０内で直線移動させることができる。
【００２２】
このような移動機構によって、排気移動ダクト９および排気固定ダクト１０間の隙間を一定に維持することにより、排気移動ダクト９や排気固定ダクト１０が熱膨張により変形してもダクト間の隙間を維持できるので、ダクトのスムーズな移動ができなくなったり破損したりすることを防ぐことができる。したがって、高い寸法精度を要することなく簡易な構造で製造することができ、その結果、製造コストを安価にできる。なお、ガイドローラ１２を設ける位置は図１に示す位置に限らず、排気移動ダクト９および排気フード８の重量を支持することができれば、どのような位置に設けてもよい。
【００２３】
また、この排気移動ダクト９および酸水素火炎バーナー６の往復移動を同期させるために、それぞれ制御装置（図示せず）に接続されている。なお、この同期方法は、これに限らず、機械的に同期させてもよい。
【００２４】
また、排気固定ダクト１０と当該排気固定ダクト１０に挿嵌されている排気移動ダクト９との間には、排気移動ダクト９から排気された排気ガスが排気固定ダクト１０を介してチャンバー２内に戻らないように排気気密手段１１が設けられている。これにより、未堆積スート（生成されたガラス微粒子）や未反応のガラス原料がチャンバー２内に浮遊してしまうことを防げる。このような排気気密手段１１としては、例えばテフロン（登録商標）製円筒形シール部材を排気移動ダクト９と排気固定ダクト１０との間に嵌め込むことなどが考えられる。
【００２５】
なお、回転機構５の回転駆動部５０はチャンバー２の外から出発部材４を回転させているが、この際、チャンバー２外からチャンバー２内に塵・埃が侵入しないように、チャンバー２の各貫通部はそれぞれエアシールされている。
【００２６】
このように構成された光ファイバ用母材の製造装置１の動作について以下に説明する。
【００２７】
まず、回転機構５に出発部材４をセットする。なお、出発部材４は、コア材や、コア材だけではなく薄いクラッド部を有するコア材なども含むものとする。次に、回転機構５の回転駆動部５０によって出発部材４を回転し、酸水素火炎バーナー６で四塩化ケイ素を火炎加水分解させてクラッドなどのガラス微粒子から成る外層部３を生成する。この火炎加水分解により生成されたガラス微粒子を、回転している出発部材４に付着、堆積させると共に、酸水素火炎バーナー６を出発部材４の軸方向に平行に往復直線運動させてガラス微粒子を出発部材４の軸方向に平均に堆積させて、例えばクラッド部となる外層部３を成膜する。これにより、クラッド部を有するスート積層体から成る光ファイバ用母材ができる。
【００２８】
また、排気移動ダクト９に接続されている排気フード８が、酸水素火炎バーナー６の移動と同期して移動機構によって往復直線運動するので、酸水素火炎バーナー６から生じる未反応ガスなどの排気ガスを、排気フード８から排気移動ダクト９および排気固定ダクト１０を介してチャンバー２の外へと排気することができる。この際、排気移動ダクト９は大部分が直管で構成されているので、フレキシブルホースのように屈曲や伸縮する部分がなく、▲１▼寿命が長くなり排気移動ダクトなどの部品の交換頻度が少なくなる、▲２▼未堆積スート（生成されたガラス微粒子）の付着が少なくなり、気泡の原因となる未堆積スートの脱落も少なくなり光ファイバ用母材の気泡を減少させることができる、▲３▼スート堆積後の清掃が容易になるなどの特有の効果を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の光ファイバ用母材の製造装置によれば、排気ダクトと排気フードとをフレキシブルホースを介して接続せずに当該排気フードを酸水素火炎バーナーの移動と同期して往復直線運動させることができるようになるので、寿命が長くなり排気移動ダクトなどの部品の交換頻度が少なくなり、また、未堆積スート（生成されたガラス微粒子）の付着が少なくなり、気泡の原因となる未堆積スートの脱落も少なくなり光ファイバ用母材の気泡を減少させることができ、さらに、スート堆積後の清掃が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ用母材の製造装置の好ましい実施の形態例を示す説明図で、（ａ）は説明図、（ｂ）は（ａ）の断面による側面図。
【図２】従来の光ファイバ用母材の製造装置を示す説明図。
【図３】従来の光ファイバ用母材の製造装置を示す説明図。
【図４】従来の光ファイバ用母材の製造装置を示す説明図。
【符号の説明】
１・・・・・光ファイバ用母材の製造装置
２・・・・・チャンバー
２ａ・・・・・チャンバーの外側面
３・・・・・外層部
４・・・・・出発部材
６・・・・・酸水素火炎バーナー
８・・・・・排気フード
９・・・・・排気移動ダクト
１０・・・・・排気固定ダクト
１２・・・・・ガイドローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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