(57)【要約】【課題】ガス供給装置のガス流をスート堆積体に直接吹きつけないようにコア材などの出発部材の下方からチャンバーの上方へと導く。【解決手段】チャンバー２内で出発部材４上に、当該出発部材４の下方に設置された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生成するガラス微粒子を堆積させることによりクラッド部などの外層部３を成膜して光ファイバ用母材を形成するにあたり、ガス供給装置７でガス流を出発部材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ラス微粒子を堆積させるために、ガス供給装置７は、ガス流を出発部材４の下方から斜め上方のチャンバー２の壁面２ｂに向けて吹きつけて当該ガス流をチャンバー２の上方へと導くように酸水素火炎バーナー６の両端にそれぞれ設置されている。【選択図】図１
2004035376.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、ガス供給装置でガス流を前記出発部材の下方から前記チャンバーの上方に向けて吹きつけて前記ガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用母材の製造方法において、
前記ガス供給装置の前記ガス流を前記出発部材の下方から斜め上方の前記チャンバーの壁面に向けて吹きつけて当該ガス流を前記チャンバーの上方へと導くことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項２】
チャンバー内で出発部材上に、当該出発部材の下方に設置された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、ガス供給装置でガス流を前記出発部材の下方から前記チャンバーの上方に向けて吹きつけて前記ガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用母材の製造装置において、
前記ガス供給装置は、前記ガス流を前記出発部材の下方から斜め上方の前記チャンバーの壁面に向けて吹きつけて当該ガス流を前記チャンバーの上方へと導くように前記酸水素火炎バーナーの両端にそれぞれ設置されていることを特徴とする光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項３】
前記ガス供給装置は、前記ガス流を前記出発部材の下方から斜め上方の前記チャンバーの壁面に向けて吹きつけて当該ガス流を前記チャンバーの上方へと導くためのルーバを備えていることを特徴とする請求項２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方法およびその製造装置に係り、特に火炎加水分解する際にガス供給装置でガス流をコア材などの出発部材の下方からチャンバーの上方に向けて吹きつけてガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用母材の製造方法およびそ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方法が知られている。
【０００３】
この製造方法は図３（ａ）、（ｂ）に示すように、外付け法によってコア用ガラス棒１０１の外周に多孔質ガラスを堆積するために、堆積用バーナー噴出口１０２およびエアカーテンガス噴出口１０３を各々独立して設け、多孔質ガラス母材の形成と同時にコア用ガラス棒１０１の全長に清浄なガス流を吹きつけながらガラス微粒子を堆積させることによりスート堆積体１０４から成る光ファイバ用母材を形成することができる（特開平５−１１６９７９号公報参照）。このエアカーテンガス噴出口１０３を堆積用バーナー噴出口１０２とは別個に設けることにより、▲１▼異物や気泡の元となる未堆積スートの塊をスート堆積体から吹き飛ばすことができる、▲２▼生成されたガラス微粒子の流れを大きく広がらないように押さえ込むことができるので、ガラス微粒子をスート堆積体１０４にきれいに導くことができる、▲３▼スート堆積体１０４を冷却し堆積用バーナー噴出口１０２からの火炎との温度差を拡大することにより堆積効率を上げることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光ファイバ用母材の製造方法では、▲１▼エアカーテンガス噴出口１０３から吹きつけられるガス流１１０によりスート堆積体１０４が急速に冷却されるので、堆積中や堆積終了後に亀裂が発生しやすくなる、▲２▼エアカーテンガス噴出口１０３から吹きつけられるガス流１１０により堆積スートが吹き飛ばされて堆積効率が低下する、▲３▼堆積用バーナー噴出口１０２からの火炎の火力を強くしたり、図３（ｂ）に示すようにスート堆積体１０４の径が太くなったりすると、エアカーテンガス噴出口１０３からのガス流１１０の強さより堆積用バーナー噴出口１０２からの火炎流１１１の強さのほうが強くなるので、ガス流１１０で火炎流１１１を抑えきれなくなるなどの難点があった。
【０００５】
なお、▲３▼においてガス流１１０をさらに強くすれば▲３▼の難点は解消できるが、▲１▼、▲２▼の影響はさらに強く出るようになる。
【０００６】
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、ガス供給装置のガス流をスート堆積体に直接吹きつけないようにコア材などの出発部材の下方からチャンバーの上方へと導くことができる光ファイバ用母材の製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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方法は、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、ガス供給装置でガス流を出発部材の下方からチャンバーの上方に向けて吹きつけてガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用母材の製造方法において、ガス供給装置のガス流を出発部材の下方から斜め上方のチャンバーの壁面に向けて吹きつけて当該ガス流をチャンバーの上方へと導くことができるものである。
【０００８】
また、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、当該出発部材の下方に設置された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、ガス供給装置でガス流を出発部材の下方からチャンバーの上方に向けて吹きつけてガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用母材の製造装置において、ガス供給装置は、ガス流を出発部材の下方から斜め上方のチャンバーの壁面に向けて吹きつけて当該ガス流をチャンバーの上方へと導くように酸水素火炎バーナーの両端にそれぞれ設置されているものである。
【０００９】
このような光ファイバ用母材の製造方法およびその製造装置によれば、ガス供給装置のガス流を出発部材の下方から斜め上方のチャンバーの壁面に向けて吹きつけて当該ガス流をチャンバーの上方へと導くことができるので、ガス流が直接スート堆積体に当たらないようになる。
【００１０】
また、本発明の光ファイバ用母材の製造装置においてガス供給装置は、ガス流を出発部材の下方から斜め上方のチャンバーの壁面に向けて吹きつけて当該ガス流をチャンバーの上方へと導くためのルーバを備えていることが好ましい。これにより、ガス流を整流することが可能になる。
【００１１】
【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方法およびそ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。
【００１２】
本発明の光ファイバ用母材の製造方法が適用される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から成る外層部３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。
【００１３】
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。
【００１４】
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の出発部材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。
【００１５】
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、ガス流を回転機構５に取付けられた出発部材４の下方から斜め上方のチャンバー２の壁面２ｂに向けて吹きつけて当該ガス流をチャンバー２の上方へと導くように、チャンバー２内で回転機構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の両端にそれぞれ設置されている。これにより、ガス供給装置７のガス流を出発部材４の下方からチャンバー２の上方に向けて吹きつける際、ガス流による幕、即ち、エアカーテン７０が直接スート堆積体に当たらないようにすることができる。
【００１６】
また、ガス供給装置７は、ガス流を出発部材４の下方から斜め上方のチャンバー２の壁面２ｂに向けて吹きつけて当該ガス流をチャンバー２の上方へと導くためのルーバ７１を備えている。これにより、ガス流を整流することが可能になる。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
また、酸水素火炎バーナー６の両端に設置されている各ガス供給装置７が、それぞれガス流を回転機構５に取付けられた出発部材４の下方から斜め上方のチャンバー２の壁面２ｂに向けて吹きつけて当該ガス流をチャンバー２の上方へと導くことができるので、エアカーテン７０が直接スート堆積体に当たらないようにすることができる。これにより、▲１▼各ガス供給装置７のガス流によるエアカーテン７０が直接スート堆積体に当たらず、酸水素火炎バーナー６の火炎温度の急速な低下をなくすことができるので、スート積層体に亀裂が入りにくくなる、▲２▼酸水素火炎バーナー６からのガラス微粒子が吹き飛ばされずにスート堆積体に当たるので、堆積効率が向上する、▲３▼チャンバー２の壁面にガス供給装置７のガス流が吹きつけられるので、壁面へのスートの付着が少なくなり、気泡の原因となるスートの脱落が減少し掃除を容易となるなどの特有の効果を得ることができる。
【００２４】
【実施例】
さらに、以下のような条件でガラス微粒子の堆積実験を行ない、実施例と比較例とを比較した。なお、実施例および比較例は共に、酸水素火炎バーナーに送り込む四塩化ケイ素、酸素ガスおよび水素ガスの各供給量、およびガス供給装置から噴出させるガス流の噴出量は同じなので、説明を省略する。
【００２５】
実施例
実施例は図１に示す製造装置１を用いて堆積実験を行なった。
【００２６】
比較例１
比較例１は図２（ａ）に示す製造装置２００Ａで、酸水素火炎バーナー２０１の火炎と共にガス供給装置２０２のガス流（エア）を、外層部３に直接吹きつけた。
【００２７】
比較例２
比較例２は図２（ｂ）に示す製造装置２００Ｂで、酸水素火炎バーナー２０１の火炎と共にガス供給装置２０２のガス流（エア）を、外層部３に直接吹きつけ、さらに、チャンバー２０３の左右の壁面２０３ａ、２０３ｂにそれぞれ給気口２０４を設けて、フィルタを通過させた清浄なエアを給気した。
【００２８】
比較例３
比較例３は図２（ｃ）に示す製造装置３００で、酸水素火炎バーナー３０１の両端にガス供給装置３０２を設け、各ガス供給装置３０２はそれぞれガス流（エア）が外層部３に直接吹きつけるようにした。
【００２９】
実験の結果、実施例では、スート堆積体には亀裂は発生せず、堆積速度は５．５ｇ／分で、チャンバー内の汚れは少なかった。これに対して比較例１では、スートの堆積中に亀裂が発生し、堆積速度は３．４ｇ／分となり、チャンバー内の汚れは多く、また、比較例２では、スートの堆積終了後に亀裂が発生し、堆積速度は５．０ｇ／分となり、チャンバー内の汚れは多く、さらに、比較例３では、スート堆積体には亀裂は発生せず、堆積速度は５．５ｇ／分となったが、チャンバー内の汚れは多くなることが確認できた。
【００３０】
【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方法およびその製造装置によれば、ガス供給装置のガス流を出発部材の下方から斜め上方のチャンバーの壁面に向けて吹きつけて当該ガス流をチャンバーの上方へと導くことができ、ガス流が直接スート堆積体に当たらないようになるので、スートの堆積中や堆積後に堆積体に亀裂が発生せず、堆積効率が良好になり、また、チャンバー内の汚れが少なくなる。
【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方法およびそ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】堆積実験による比較例を示す説明図。
【図３】従来の光ファイバ用母材の製造方法を示す説明図で、（ａ）はスート積層体の径が小さい場合の図、（ｂ）はスート積層体の径が大きい場合の図。
【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
３・・・・・外層部
４・・・・・出発部材
６・・・・・酸水素火炎バーナー
７・・・・・ガス供給装置
７１・・・・・ルーバ
【図１】
2004035376.tif 000003
【図２】
2004035376.tif 000004
【図３】
2004035376.tif 000005