(57)【要約】【課題】ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により前記ガラス管を加熱する工程を含むガラス部材の製造プロセスにおいて、均一な厚み、特性のガラス部材を得ることができるガラス部材の製造方法及びそのための装置を提供すること。【解決手段】ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により前記ガラス管を加熱する工程を含むガラス部材の製造方法において、前記加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を所定の値となるように制御することを特徴とするガラス部材の製造方法、及びそのための装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により前記ガラス管を加熱する工程を含むガラス部材の製造方法において、前記加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を所定の値となるように制御することを特徴とするガラス部材の製造方法。
【請求項２】
前記ガラス管を加熱する工程が、出発材であるガラス管の内側に該ガラス管のガス供給側から排気側に向けてガラス原料含有ガスを流しつつ、前記ガラス管を該ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により加熱し、前記ガラス管内で気相化学反応によりガラス微粒子を生成させガラス管内壁に堆積する工程であることを特徴とする請求項１に記載のガラス部材の製造方法。
【請求項３】
ガラス管内の任意の２点で圧力を測定し、前記２点の測定値の差分から加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を求め、その圧力が所定の値となるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス部材の製造方法。
【請求項４】
ガラス管に対して相対的に移動しながら前記ガラス管を加熱する加熱源を有するガラス部材の製造装置において、前記加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を所定の値となるように制御する手段を備えてなることを特徴とするガラス部材の製造装置。
【請求項５】
前記ガラス管内の圧力を所定の値となるように制御する手段が、ガラス管内の任意の２点で圧力を測定し、前記２点の測定値の差分から加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を求め、その圧力が所定の値となるように制御する手段であることを特徴とする請求項４に記載のガラス部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により前記ガラス管を加熱する工程を含むガラス部材の製造方法及びそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材などのガラス部材の製造方法には、ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により前記ガラス管を加熱する工程を含むものがある。
その代表的な例である内付けＣＶＤ法（ＭＣＶＤ法：Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による光ファイバ用ガラス母材などのガラス部材の製造は、一般に図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、出発材であるガラス管１を回転させつつ該ガラス管１内にガス供給側（上流側）から排気側（下流側）に向けてガラスの主原料であるＳｉＣｌ４　、ＧｅＣｌ４　やＢＣｌ３　等の添加物及びＯ２　等からなるガラス原料含有ガス（原料ガス）２を流しながら、ガラス管１の外側に設けた加熱源（この例では加熱用のバーナ３）とガラス管１とを相対的に往復運動（トラバース）させて外側から加熱する方法で行われている。以下、説明の簡略化のため、バーナ３を移動させる形で記載する。
【０００３】
バーナ３の移動に従い主原料ガスであるＳｉＣｌ４　が酸化されて生成するガラス微粒子（以下、ススと記載することもある）がバーナ３の下流側のガラス管１の内壁に堆積しガラス微粒子層（スス）４が形成され、さらにバーナ３が移動して加熱されると堆積しているガラス微粒子が透明ガラス化してガラス層５が形成される。バーナ３はトラバースターン部６まで移動した後、上流側の初期の位置に戻される。このトラバースを所定の回数繰り返して所望の厚さの堆積ガラス層５を形成させる。
【０００４】
このようなＭＣＶＤ法でガラス部材を製造する場合、加熱源の移動に伴いガラス管の長手方向に反応点が移動する。ガラス管内にはガス供給側から原料ガスを供給し、余剰のガスは排気側から排気するようにしているのでガラス管内には圧力勾配、圧力のばらつきが生じている。
圧力に変動があるとガスの密度にも変動が生じるため、同じ温度条件でも反応及び堆積状態、ガラス層の性状なども変化し、得られるガラス部材の特性が長手方向で変動するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決し、ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により前記ガラス管を加熱する工程を含むガラス部材の製造プロセスにおいて、均一な厚み、径、特性のガラス部材を得ることができるガラス部材の製造方法及びそのための装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決する手段として次の（１）〜（６）の構成を採るものである。
（１）ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により前記ガラス管を加熱する工程を含むガラス部材の製造方法において、前記加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を所定の値となるように制御することを特徴とするガラス部材の製造方法。
（２）前記ガラス管を加熱する工程が、出発材であるガラス管の内側に該ガラス管のガス供給側から排気側に向けてガラス原料含有ガスを流しつつ、前記ガラス管を該ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により加熱し、前記ガラス管内で気相化学反応によりガラス微粒子を生成させガラス管内壁に堆積する工程であることを特徴とする前記（１）のガラス部材の製造方法。
（３）ガラス管内の任意の２点で圧力を測定し、前記２点の測定値の差分から加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を求め、その圧力が所定の値となるように制御することを特徴とする前記（１）又は（２）のガラス部材の製造方法。
【０００７】
（４）ガラス管の下流側端部にガスを導入して、加熱源の位置におけるガラス管内の圧力が所定の値となるように制御することを特徴とする前記（３）のガラス部材の製造方法。
（５）ガラス管の下流側端部における排気ガス吸引量を変化させて、加熱源の位置におけるガラス管内の圧力が所定の値となるように制御することを特徴とする前記（３）のガラス部材の製造方法。
（６）ガラス管に対して相対的に移動しながら前記ガラス管を加熱する加熱源を有するガラス部材の製造装置において、前記加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を所定の値となるように制御する手段を備えてなることを特徴とするガラス部材の製造装置。
（７）前記ガラス管内の圧力を所定の値となるように制御する手段が、ガラス管内の任意の２点で圧力を測定し、前記２点の測定値の差分から加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を求め、その圧力が所定の値となるように制御する手段であることを特徴とする前記（６）のガラス部材の製造装置。
（８）前記ガラス管内の圧力を所定の値となるように制御する手段が、ガラス管の下流側端部に設けられたガス導入手段又は排気量調節手段であることを特徴とする前記（６）のガラス部材の製造装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法及び装置について、ＭＣＶＤ法によりガラス部材を製造する場合を例にとって図面を参照して説明する。図１はＭＣＶＤ法によりガラス部材を製造する場合の本発明の１実施形態を模式的に示す説明図である。
図１の例においては、ガラス旋盤１２に両端を把持され、回転する出発材であるガラス管１内に原料ガス２を供給し、加熱源であるバーナ３を原料ガス２の上流側から下流側へ移動させる。バーナ３により加熱されている位置（反応点）では、原料ガス２中のガラス原料が反応してガラス微粒子が生成し、ガラス管１の内壁に堆積したガラス微粒子はさらに加熱されてガラス化してガラス層が形成される。このバーナ３の移動を所定の回数繰り返すことによって任意の厚さのガラス層が形成される。
【０００９】
この方法ではガラス管１の一方（上流側）の端部からガラス原料を含むガスが供給され、他方（下流側）の端部から排気される。そのため通常は上流側端部の圧力が下流側端部の圧力よりも高くなり、両端部間には圧力勾配が生じており、バーナ３の位置によって反応条件が異なることになるので、ガラス管１の長手方向で製品性能にばらつきを生じる原因となる。
そこで本発明では、バーナ３の位置におけるガラス管１内の圧力を所定の値となるように制御する。通常の場合、長手方向全長にわたって一定の圧力（例えば、ＭＣＶＤ法でゲージ圧で１３０ＰａＧｅ程度）となるようにすればよいが、必要により途中で設定値を変えてもよい。外圧の変動などによりガラス管の径が変動するするような場合には、内圧を調整して該径を一定とするように調整すればよい。
この例のガラス部材製造プロセスでは、ガラス微粒子が堆積した直後に該ガラス微粒子が加熱源により加熱されて透明なガラスとなるが、ガラス部材製造プロセスとして一旦ガラス微粒子堆積層が形成された後で該ガラス微粒子堆積層が透明化されてガラス層となる場合もあり、本発明におけるガラス管を加熱する工程はこのガラス微粒子堆積層を形成する工程及びガラス微粒子堆積層を透明化する工程を含むものである。
【００１０】
加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を制御する方法は特に限定されるものではないが、例えば図１においてガラス管１の上流側端部近傍の測定点の圧力Ｐ１　と下流側端部近傍の測定点の圧力Ｐ２　を測定し、それらの値から加熱源の位置における圧力Ｐを推算し、ガラス管１の下流側端部に配管１３から窒素等の加圧用ガス１５を導入することによりＰがＰ１　に等しくなるように制御することができる。
具体的には、上流側測定点と下流側測定点との距離Ｌ、上流側測定点から加熱位置までの距離ｘから（１）式により加熱位置の圧力Ｐを求め、このＰが所定の圧力Ｐ０　に等しくなるように、すなわちＰ２　が（２）式の値となるようにバルブ１４により流量を調整しながら配管１３から加圧用ガス１５を導入することによって、加熱源の位置における圧力をほぼ一定に制御することができる。Ｐ１　を調整して加熱源の位置におけるガラス管内の圧力が所定の値になるように制御してもよい。
【数１】
Ｐ＝Ｐ１　−（Ｐ１　−Ｐ２　）・ｘ／Ｌ　　　　　（１）
Ｐ２　＝Ｐ１　＋Ｌ・（Ｐ０　−Ｐ１　）／ｘ　　　　（２）
【００１１】
ガラス管端部近傍のＰ１　及びＰ２　を測定する測定点はできるだけガラス管１の有効部に近い方が望ましい。また、図２に示すようにガラス管１の下流側端部近傍に、ガラス管１の中心軸を回転軸として回転する中心材１６に板状部材１７を取り付けたガラス微粒子除去部材１８を設置し、このガラス微粒子除去部材１８をガラス管１と相対的に回転させ、バーナ３の折り返し点Ｂより後流側のガラス管内壁に付着するガラス微粒子を除去しながらガラス層の形成を行う場合には、中心材１６を先端に穴を開けた中空構造とし、中空部の圧力（図２の例では中心材１６の先端の位置での圧力）を測定するようにすれば、より正確な測定が可能である。
【００１２】
また、ガラス微粒子の合成及びガラス化を行う前に、予め所定量のガス（空気など）を流し、ガラス管内の何カ所かで圧力を測定し、それぞれの位置での圧力を所定の値とするのに必要な加圧用ガスの必要量を求めておき、移動するバーナの位置に合わせて加圧用ガスの供給量を制御すれば、より簡単に圧力の制御を行うことができる。
【００１３】
本発明の方法はガラス管を加熱炉内で加熱し、延伸する工程にも有効に適用できる。例えば図４において、ガラス管１０内には不活性ガス９が図の上から下へ流される。縮径部１１はヒータ８によりガラスが加熱され軟化している。上流側圧力測定点２１からヒータ８の中心Ｃまでのガラス管１０の軸に沿った距離をｘ、上流側圧力測定点２１から下流側圧力測定点２２までのガラス管１０の軸に沿った距離をＬとし、上流側圧力測定点２１での圧力をＰ１　、下流側圧力測定点２２での圧力をＰ２　とする。ガラス管１０の延伸前の内径をＤ、延伸後の内径をｄとすれば、ヒータ８の中心Ｃの位置における縮径部１１の圧力Ｐは（３）式で表される。
【数２】
Ｐ＝〔Ｄ４　（Ｌ−ｘ）Ｐ１　＋ｄ４　ｘＰ２　〕／〔ｄ４　ｘ＋Ｄ４　（Ｌ−ｘ）〕・・・・・（３）
このＰが所定の値となるようにＰ１　又はＰ２　を調整する。これにより縮径部内の圧力が変化して、軟化したガラスが管の外側に膨れたり、内側に凹むのを抑制することができる。つまり、縮径部内の圧力を所定の圧力に制御することにより延伸によるガラス管の外径変動を抑えることができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス管に対して相対的に移動する加熱源により前記ガラス管を加熱する工程を含むガラス部材の製造方法において、前記加熱源の位置におけるガラス管内の圧力を所定の値に維持することができるので、均一な厚み、径、特性のガラス部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示す説明図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す説明図。
【図３】ＭＣＶＤ法によるガラス部材の製造工程におけるススとガラス層の形成状態を示す説明図。
【図４】ガラス管の延伸工程の１例を示す説明図。
【符号の説明】
１　ガラス管　　２　原料ガス　　３　バーナ　　４　ガラス微粒子層
５　ガラス層　　６　トラバースターン部　　７　加熱炉　　８　ヒータ
９　不活性ガス　　１０　ガラス管　　１１　縮径部　　１２　ガラス旋盤
１３　配管　　１４　バルブ　　１５　不活性ガス　　１６　中心材
１７　板状部材　　１８　ガラス微粒子除去部材
２１　上流側圧力測定点　　２２　下流側圧力測定点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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