(57)【要約】【課題】閉鎖系内で出発材にガラス微粒子を堆積させるガラス部材の製造方法において、堆積しなかったガラス微粒子（スス）を効率よく排出でき、排気管内へのススの堆積による作業の中断をきたすことなく製造が可能なガラス部材の製造方法及び装置を提供すること。【解決手段】排気管内に板状部材を有するガラス微粒子除去部材を挿入し、排気管の中心軸を回転軸として排気管に対して相対的に回転させ、前記板状部材の外側縁を排気管の内壁に摺動させ、排気管の内壁に付着するガラス微粒子を除去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
2004083353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖系内で出発材にガラス微粒子を堆積させ、堆積しなかったガラス微粒子を排気管から排出するガラス部材の製造方法において、前記排気管内に板状部材を有するガラス微粒子除去部材を挿入し、該ガラス微粒子除去部材を前記排気管の中心軸を回転軸として前記排気管に対して相対的に回転させ、前記板状部材の外側縁を前記排気管の内壁に摺動させ、前記排気管の内壁に付着するガラス微粒子を除去することを特徴とするガラス部材の製造方法。
【請求項２】
前記板状部材を弾性構造とし、該板状部材が排気管内壁を押す力を可変とした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】
閉鎖系内で出発材にガラス微粒子を堆積させ、堆積しなかったガラス微粒子を排気管から排出するガラス部材の製造装置において、板状部材を有するガラス微粒子除去部材が前記排気管の中心軸を回転軸として前記排気管に対して相対的に回転可能かつ前記板状部材の外側縁が前記排気管の内壁に摺動するように前記排気管内に配置されていることを特徴とするガラス部材の製造装置。
【請求項４】
前記板状部材が弾性構造であり、該板状部材が排気管内壁を押す力が可変となるように構成されていることを特徴とする請求項３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】
本発明はガラス部材の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内付けＣＶＤ法（ＭＣＶＤ法：Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、外付けＣＶＤ法（ＯＶＰＯ法：Ｏｕｔｓｉｄｅ　Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　）、軸付け法（ＶＡＤ法：Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ａｘｉａｌ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの気相合成法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方法においては、出発材となるガラス管内や反応容器内などの閉鎖系内で合成したガラス微粒子を、出発材に堆積させる工程がある。
これらの製造方法のうち、内付けＣＶＤ法によるガラス部材の製造は、一般に図４（ａ）及び図４（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である加熱用のバーナ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、加熱を止めて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】
このような内付けＭＣＶＤ法でガラス部材を製造する場合、トラバースターン部６の下流側のガラス管（この部分が排気管１３となる）にガラス化されないガラス微粒子が堆積し、堆積量が増すとガスの流通が阻害され製造作業の継続が困難になったり、ガラス微粒子の堆積状態によってはガラス層末端部分でガラス管が破損するという問題があった。そこで、ガラス微粒子の堆積量の増加を防止する方法が検討されている。
例えば、実開昭５３−２５３４３号公報には反応系下流側（ガラス管下流側）のガラス化しないガラス微粒子が堆積する部分に、ガラス管の回転により自由に回転する棒状物体を挿入しておき、ガラス微粒子の堆積を抑制する方法が提案されている。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　また、特開２００２−１１４５３４号公報には、排気管内に該排気管の内壁面に付着したガラス微粒子をこする複数の翼形状のへらを有するとともに、付着した微粒子にフッ化水素ガスを散布するスートリムーバを設けて排気管に付着したガラス微粒子を除去する工程を備えた光ファイバプリフォームの製造方法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この方法の場合、前記翼形状のへらは排気管の内径にある程度空隙を設けた大きさに設計されているので、掻き取りだけではガラス微粒子の除去効果が十分ではない。前記空隙の厚さ以上に成長した大きなガラス粒子が一度にとれてそれが堆積ガラス層に付着すると異常となることもある。また、フッ化水素ガスを併用しているため排気管等に腐食が生じるという問題がある。
本発明はこのような従来技術の実状に鑑み、堆積しなかったガラス微粒子を効率よく排出でき、腐食の問題もなく、排気管内壁へのガラス微粒子の堆積により作業の継続に支障をきたすことなくガラス部材の製造が可能な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）〜（８）の構成を採るものである。
（１）閉鎖系内で出発材にガラス微粒子を堆積させ、堆積しなかったガラス微粒子を排気管から排出するガラス部材の製造方法において、前記排気管内に板状部材を有するガラス微粒子除去部材を挿入し、該ガラス微粒子除去部材を前記排気管の中心軸を回転軸として前記排気管に対して相対的に回転させ、前記板状部材の外側縁を前記排気管の内壁に摺動させ、前記排気管の内壁に付着するガラス微粒子を除去することを特徴とするガラス部材の製造方法。
（２）前記板状部材を弾性構造とし、該板状部材が排気管内壁を押す力を可変としたことを特徴とする前記（１）のガラス部材の製造方法。
（３）前記排気管が、内付けＣＶＤ法において、内壁にガラス微粒子を堆積させるガラス管の下流側に接続された排気管であ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。
（４）前記排気管が、外付けＣＶＤ法又は軸付け法における出発材を収納しガラス微粒子の堆積を行う反応容器に接続された排気管であ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】
（５）閉鎖系内で出発材にガラス微粒子を堆積させ、堆積しなかったガラス微粒子を排気管から排出するガラス部材の製造装置において、板状部材を有するガラス微粒子除去部材が前記排気管の中心軸を回転軸として前記排気管に対して相対的に回転可能かつ前記板状部材の外側縁が前記排気管の内壁に摺動するように前記排気管内に配置されていることを特徴とするガラス部材の製造装置。
（６）前記板状部材が弾性構造であり、該板状部材が排気管内壁を押す力が可変となるように構成されていることを特徴とする前記（５）のガラス部材の製造装置。
（７）前記排気管が、内付けＣＶＤ法において、内壁にガラス微粒子を堆積させるガラス管の下流側に接続された排気管であることを特徴とする前記（５）又は（６）のガラス部材の製造装置。
（８）前記排気管が、外付けＣＶＤ法又は軸付け法における出発材を収納しガラス微粒子の堆積を行う反応容器に接続された排気管であることを特徴とする前記（５）又は（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内付けＣＶＤ法（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は本発明の１実施形態を模式的に示す説明図である。
ＭＣＶＤ法により光ファイバ用ガラス母材などのガラス部材を製造する工程において、加熱源であるバーナ３（ヒータであってもよい）が折り返すトラバースターン部６よりも排気側のガラス管内壁にはガラス化しなかったスス４が付着、堆積する。通常、ガラス管１としては高純度のガラス管が使用されるが、ガラス部材を製造した後に非有効部となる、ガラス層５の一部を含む排気側の部分（トラバースターン部６よりも少し上流の位置から排気側の部分、すなわち図のダミー管接続部８よりも排気側の部分）には純度の低い安価なガラス管（ダミー管）が使用されている。
【０００９】
本発明の方法及び装置では、ダミー管のトラバースターン部６より排気側が排気管１３となるが、この排気管１３内のガラス層５の終了端よりも排気側に、ガラス管１の中心軸を回転軸として排気管１３に対して相対的に回転するガラス微粒子除去部材１２を設置し、該除去部材１２を回転させてススの付着を防止するか、あるいは一部付着したススを掻き落とし、ガラス管１内の気流により排気側に排出するようにし、ススの付着、堆積を防止することを特徴とする。ガラス微粒子除去部材１２は中心材１０と板状部材１１とからなる。
ガラス微粒子除去部材１２と排気管１３とは、いずれが回転するように設定してもよい。図１のようにガラス管１が回転（従って、排気管１３が回転）している場合には、ガラス微粒子除去部材１２は回転駆動装置に接続する必要はなく、必要部分に挿入してガラス管１との相対的な回転作用を利用するのが一般的である。ただし、後述する図５に示したような外付けＣＶＤ法や軸付け法によるガラス部材の製造の場合には、排気管は反応容器に固定されているのでガラス微粒子除去部材１２が回転するように構成することが必要である。
【００１０】
ガラス微粒子除去部材１２を構成する板状部材１１の形状としては種々の形状のものを採用することができるが、その断面形状の代表的な例を図２に示す。
本発明では、板状部材の外側辺が常時排気管の内壁面に接触して摺動しながら回転するようにする。
弾性構造とした板状部材の例を図２（ａ）及び（ｂ）に示す。板状部材を図２（ａ）の板状部材１１ａ、図２（ｂ）の板状部材１１ｂのような形状とし、板状部材の先端（外側辺）が排気管１３の内壁面に接触するようにし、図の矢印方向に回転させると、板状部材１１ａ、１１ｂの外側辺の部分が内側に押されて撓むので、常に安定した接触状態を保つことができ、円滑かつ完全なススの排出が可能となる。
【００１１】
弾性構造体（バネ定数にして５０〜４００ｇ／ｍｍ程度）とした板状部材を、板状部材の外側端部（外側辺）から中心軸までの距離が排気管内面の半径よりも０．１５〜０．７５ｍｍ程度大きくなるようにすることにより、良好な接触状態が得られる。板状部材が中心軸に対して対象となるように取付けられている図２（ａ）の形状の例では、図３に示したように最大幅（板状部材１５の外側端部から中心材１２の中心までの距離の２倍）ｈが排気管１３の内径よりも０．３〜１．５ｍｍ大きくなるようにするのが好ましい。
板状部材を弾性構造体とすることでガラス微粒子の掻き取り時に一時的に大きな力が板状部材と排気管との間に生じても、板状部材がその力を吸収する。従って排気管に無理な力がかかることがなく、排気管がガラスである場合にも割れを防止することができる。バネ定数を上記の範囲とすることによりガラス微粒子の除去を十分に行うことができ、しかも排気管を損傷することがない。
図２には板状部材の数が２枚の例を示したが、板状部材は１枚あるいは３枚以上であってもよい。また、板状部材の材質としては、金属、耐熱性のある樹脂（ＦＲＰ：繊維強化プラスチック等）などが使用できるが、金属酸化物が発生してガラス層に混入して品質を劣化させる場合があるので、金属を使用する場合にはＮｉが好ましい。
【００１２】
ところで図６は参考例であり、中心材１０に２枚の長方形の板からなる板状部材１１ａがその外側の辺とガラス管１の内壁面との間に若干の隙間（クリアランス）を設けて取付けられている。しかし、板状部材１１ａの外側辺とガラス管内壁面との間に隙間を設けた場合、その隙間のススは充分に取りきれず、堆積したススが断続的に剥離されることになり、円滑な排出が行えなかったり、回転翼が断続的にガラス管をたたくことになるためガラス管の割れの原因となる場合がある。また、前記隙間の厚み以上に大きくなったススが上流側に逆行して排気側に近いガラス層に付着し、そのままガラス化されるとその部分が厚みに変化のある異常点となって有効部とはならず、非有効部と有効部の境界がガス供給側によってしまい、有効部が短くなる場合もある。
【００１３】
ガス排気側のススの堆積が生じる部分にガラス微粒子除去部材を設置してガラス部材を製造する方法としては、ガラス微粒子除去部材を排気管に対して相対的に回転させながらガス供給側からガラス原料含有ガスを供給し、ガラス微粒子の合成とガラス層の形成を行い、ガラス層の形成に関与しなかったススはガラス微粒子除去部材によってガラス管内壁への付着、堆積を防止しつつ、ガスの流れによって常時排出させながらガラス部材の製造を行う方法が好ましい。
また、ガラス微粒子除去部材を排気管内に常時配置せずにガラス微粒子の合成とガラス層の形成を行い、所定回数のバーナーのトラバース毎にガラス原料含有ガスの供給を停止し、代わりにガス供給側から不活性ガスを供給し、ガラス微粒子除去部材を排気管内に挿入して回転させることによって、断続的にススの排出を行う方法を採ることもできる。
【００１４】
ここまで内付けＣＶＤ法の場合を主体に説明したが、図５（ａ）のように排気管１７を備えた反応容器１５内で、出発材であるガラスロッド１８とガラス微粒子合成用バーナ１６とを相対的に移動させながら、ガラスロッド１８の外周にガラス微粒子を堆積させて多孔質体１９を製造する外付けＣＶＤ法や、図５（ｂ）のように排気管２３を備えた反応容器２１内で、出発材であるガラスロッド２４の先端又は周囲にガラス微粒子合成用バーナ２２で合成されるガラス微粒子を堆積させて多孔質体１９を製造する軸付け法によりガラス部材を製造する場合にも、排気管１７や２３内へのガラス微粒子の堆積を防ぐために本発明の方法及び装置は有効である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＭＣＶＤ法によるガラス部材の製造において、排気管にガラス化されないススが堆積するのを効果的に防止することができ、ススの堆積によりガスの流れが阻害されることによる作業の中断がなくガラス部材を製造することができる。
また、板状部材の外側辺が常時出発材であるガラス管の内壁に接触するようなガラス微粒子除去部材を使用しているので、ガラス管の破損や排出されなかったススの大粒子化に起因する得られるガラス部材の有効部の縮小という問題も解決され、より円滑で生産性のよいガラス部材の製造が可能になる。
さらに本発明の方法及び装置は、外付けＣＶＤ法や軸付け法によりガラス部材を製造する場合においても、ＭＣＶＤ法同様に有効である。
【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】本発明で使用するガラス微粒子除去部材の断面形状の例を示す説明図。
【図３】図２のガラス微粒子除去部材における板状部材の最大幅の定義を示す説明図。
【図４】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５】本発明の他の実施形態を示す説明図。
【図６】従来技術のガラス微粒子除去部材の断面形状の例を示す説明図。
【符号の説明】
１　ガラス管　　２　ガラス原料含有ガス　　３　バーナ
４　ガラス微粒子層（スス）　　５　ガラス層　　６　トラバースターン部
７　棒　　８　ダミー管接合部　　１０　中心材　　１１　板状部材
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ　板状部材　　　１２　ガラス微粒子除去部材
１３　排気管　　１５、２１　反応容器
１６、２２　ガラス微粒子合成用バーナ　　１７、２３　排気管
１８、２４　ガラスロッド　　１９、２５　多孔質体
２０、２６　ガラス微粒子除去部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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