(57)【要約】【課題】ガスを周方向にわたって均一に吹き出して多孔質体の形成を安定して行うことが可能な多重管構造のバーナ及び多孔質体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のバーナ１は、径の異なる複数のパイプ２，３，４，５が多層状に配設され、パイプ２，３，４，５間の隙間にポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４を有し、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４からガスを吹き出すバーナであって、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４は、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の空間の一部を遮蔽する遮蔽物１０，１１を着脱可能であり、着脱する位置が選択可能である。本発明の多孔質体の製造方法は、バーナ１から、燃焼ガス及びガラス原料ガスを吹き出して、ガラス微粒子を生成し、出発材にガラス微粒子を堆積させて多孔質体を製造する前に、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４のうち、少なくとも１つのポートの、空間の一部を、遮蔽物１０，１１により遮蔽し、ガスの周方向の吹き出し量のバランスを調整する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径の異なる複数のパイプを層状に配設し、前記パイプ間の隙間にポートを有し、前記ポートからガスを吹き出すバーナであって、
前記ポートの少なくとも１つは、前記ポートの空間の一部を遮蔽する遮蔽物を着脱可能であり、前記着脱する位置が選択可能である構成を有することを特徴とするバーナ。
【請求項２】
前記構成は、前記遮蔽物に対する係合手段であることを特徴とする請求項１に記載のバーナ。
【請求項３】
前記係合手段は、前記パイプの外周面及び内周面の少なくとも一方に形成された凹部または凸部であることを特徴とする請求項２に記載のバーナ。
【請求項４】
ガスを吹き出すポートを層状に有するバーナを用いて、燃焼ガス及びガラス原料ガスを吹き出して、ガラス微粒子を生成し、出発材に前記ガラス微粒子を堆積させて多孔質体を製造する多孔質体の製造方法であって、
前記堆積を開始する前に、前記ポートの少なくとも１つに前記ポートの空間の一部を遮蔽する遮蔽物を挿入することを特徴とする多孔質体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナ及び多孔質体の製造方法に関し、さらに詳しくは、複数のパイプが層状に配設された多重管構造のバーナ、及びこのバーナを用いて燃焼ガス及びガラス原料ガスを吹き出してガラス微粒子を生成し、堆積させて、ガラスの多孔質体を製造する多孔質体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コアとクラッドを有する光ファイバは、ガラスの多孔質体を加熱して透明化させた後、線引きして製造される。多孔質体を製造する方法として、例えばＶＡＤ法が挙げられる。このＶＡＤ法は、複数のポートを有するバーナから、可燃性ガスと支燃性ガスからなる燃焼ガス、及びガラス原料ガスを吹き出し、燃焼ガスの燃焼により生じる酸水素火炎中においてガラス原料を加水分解させて、ガラス微粒子を生成し、そのガラス微粒子を棒状の出発材にガラス微粒子を堆積させる方法である。
【０００３】
このようなガラスの多孔質体を製造する際に用いるバーナとしては、径の異なるパイプを同心円状となるように配置した多重管構造のバーナが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
従来用いられている多重管構造のバーナの一例を図４に示す。
図４に示すバーナ５０は、パイプ５１，５２，５３，５４をそれぞれ一方の端部を揃えた状態で同心円状となるように配置し、隣接したパイプ５１，５２，５３，５４同士が溶接により一体化されている。また、一般的には、バーナ５０は石英ガラスや金属で構成される。
このバーナ５０を用いてガラス微粒子を出発材に堆積させる場合、ガラス原料ガス（ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４等）、燃焼ガス（Ｈ２、Ｏ２）、及び不活性ガス（Ａｒ、Ｎ２）をバーナの各ポート５５，５６，５７，５８に個別でまたは混合して流す。そして、バーナ５０の先端から吹き出したガラス原料ガス及び燃焼ガスが混ざり合い、光ファイバのガラスを構成する材料である二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及び二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）が加水分解反応により生成され、それらが出発材に堆積されて、多孔質体が形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１５９５３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような多重管構造のバーナは、各パイプが同心円状となるように配置しているが、同心円状の配置を高精度に行うことは難しく、位置決めがうまくいかずに溶接してしまった場合は、ポートの大きさが周方向で不均一となってしまう。
例えば、図５に示すように、パイプ５３が同心円の位置からずれた場合には、パイプ５３の内側のポート５７と、パイプ５３の外側のポート５８とが、それぞれ周方向に偏った容積を持つことになる。そして、ポート５７，５８から吹き出されるガスが周方向に均一とならないため、酸水素火炎の燃焼が不均一になってしまい、ガラス微粒子の生成効率が低下したり、堆積する量に偏りが生じたりして、所望の形状及び材質の多孔質体を安定して得ることが困難となっていた。
【０００６】
そして、このような不具合が生じた場合には、出発材に対するバーナの向きを調節して、所望の多孔質体を得ようとしていたが、向きの調節によってもその不具合を解消することができないことがあり、バーナ自体を交換しなければならない場合があった。
また、同心円状の位置からずれたパイプの位置を修正してポートを大きさを周方向に均一にしようとしても、一度溶接して多重管構造としたバーナは、パイプの位置の修正が困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、ガスを周方向にわたって均一に吹き出すことができる多重管構造のバーナ、及び所望の形状及び材質の多孔質体の形成を安定して行うことが可能な多孔質体の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係るバーナは、径の異なる複数のパイプを層状に配設し、パイプ間の隙間にポートを有し、ポートからガスを吹き出すバーナであって、ポートの少なくとも１つは、ポートの空間の一部を遮蔽する遮蔽物を着脱可能であり、着脱する位置が選択可能である構成を有することを特徴としている。
【００１０】
このような構成のバーナによれば、ポートの空間の大きさが周方向で不均一となっているような場合に、空間が大きい側に遮蔽物を装着することにより、ガスの周方向における吹き出し量を容易に設定して均一化することができる。
【００１１】
また、上記構成のバーナにおいて、遮蔽物を着脱可能とする構成は、遮蔽物に対する係合手段であることが望ましい。
これにより、係合手段によって遮蔽物の位置が規制されるので、遮蔽物が移動することによるガスの流れのばらつきをなくし、安定したガスの吹き出し状態を維持することができる。
【００１２】
また、上記構成のバーナにおいて、係合手段は、パイプの外周面及び内周面の少なくとも一方に形成された、凹部または凸部であることが望ましい。
これにより、遮蔽物をパイプの内周面または外周面に容易に係合させることができ、ガスの吹き出し量の設定を極めて容易に行うことができる。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明に係る多孔質体の製造方法は、ガスを吹き出すポートを層状に有するバーナを用いて、燃焼ガス及びガラス原料ガスを吹き出して、ガラス微粒子を生成し、出発材にガラス微粒子を堆積させて多孔質体を製造する多孔質体の製造方法であって、堆積を開始する前に、ポートの少なくとも１つにポートの空間の一部を遮蔽する遮蔽物を挿入することを特徴としている。
【００１４】
このような多孔質体の製造方法によれば、ポートの空間の大きさが周方向で不均一となっているような場合に、空間が大きい側に遮蔽物を挿入して空間を部分的に遮蔽することにより、ガスの周方向における吹き出し面積を容易に設定して均一化することができる。したがって、出発材に対してガラス微粒子を安定して堆積させて、高品質な多孔質体を製造することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバーナ及び多孔質体の製造方法の実施の形態を、図１から図３に基づいて説明する。
図１に、本実施形態のバーナの部分断面要部斜視図を示す。
図１に示すように、本実施形態のバーナ１は、径の異なる複数のパイプ２，３，４，５を多層状に配設した多重構造のバーナである。
そして、中心のパイプ２の貫通孔がポートＰ１であり、パイプ２，３，４，５同士の隙間が、それぞれポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４である。
【００１６】
このバーナ１の後端側には、それぞれポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に連通する供給管（図示せず）が接続されており、これら供給管から各ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に、ガラス原料ガス、燃焼ガス、不活性ガスの何れかが供給され、バーナ１の先端から吹き出すようになっている。
例えば、中心の第１ポートＰ１には四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）及び四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ４）、第２ポートＰ２には水素（Ｈ２）、第３ポートＰ３には不活性ガスである窒素（Ｎ２）及びアルゴン（Ａｒ）、第４ポートＰ４には酸素（Ｏ２）がそれぞれ送り込まれ、送り込まれたガスはバーナ１の先端部から吹き出される。バーナ１の先端部は、予め用意した例えば石英ガラス製の棒状の出発材に向けられている。
そして、吹き出された燃焼ガスが燃焼することにより酸水素火炎が形成され、加水分解反応によりガラス微粒子が生成される。生成されたガラス微粒子は、出発材に付着して徐々に出発材の周囲に堆積していく。さらに、出発材を軸周りに回転させながらバーナ１から徐々に遠ざけていくことで、ガラス微粒子が堆積したガラスの多孔質体が成長していき、所望の多孔質体を形成することができる。
【００１７】
本実施形態のバーナ１は、パイプ２，３，４，５同士の隙間に形成されたポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４に対して、遮蔽物１０，１１を着脱することができるように構成されている。
遮蔽物１０，１１を着脱するための構成としては、パイプ２，３，４の外周面に、軸方向に沿った複数の凹部（係合手段）６が周方向にほぼ規則的な間隔をあけて形成され、この凹部６とパイプ３，４，５の内周面との間に遮蔽物１０，１１が入り込むようになっている。
【００１８】
遮蔽物１０は、断面円形の棒状体からなるものであり、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の凹部６は、遮蔽物１０の外形に対応した凹曲面となっている。遮蔽物１１は、遮蔽物１０が軸方向に中空に形成された筒状体である。すなわち、遮蔽物１１は、遮蔽物１０と比べて断面積が小さいため、遮蔽面積の微調整を行うのに適している。
また、凹部６に入った遮蔽物１０，１１が隣接する他の凹部６へ移動しないように、パイプ２，３，４，５の間隔や凹部６の形状が設定されている。
すなわち、遮蔽物１０，１１は、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４に対して、バーナ１の先端側から凹部６に係合するように挿入することにより装着することができる。また、凹部６と遮蔽物１０，１１の軸方向の長さは等しく、遮蔽物１０，１１の装着時にバーナ１の先端から遮蔽物１０，１１が突出しないように構成されている。また、遮蔽物１０，１１は、複数の凹部６に対して、任意の箇所に選択的に着脱することが可能である。
【００１９】
ここで、バーナ１は、パイプ２，３，４，５が同心円状となるように多層状に配設されて互いに溶接されているが、全てのパイプ２，３，４，５が同心円状に揃わなかったり軸線が傾いたりして、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の大きさが周方向で異なっていることがある。
本実施形態のバーナ１は、上述したように遮蔽物１０，１１をポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４に装着することができる。そのため、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の空間の開口面積が大きくなった位置に遮蔽物１０，１１を装着することによって、遮蔽物１０，１１を装着した部分のポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の断面積が小さくなり、その部分のガスの吹き出し量が抑えられる。このように、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の任意の位置に遮蔽物１０，１１を挿入して装着し、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の空間を部分的に遮蔽することで、周方向のガスの吹き出し量のバランスを適宜設定することができる。
したがって、バーナ１は、ガラス微粒子の堆積を開始する前に、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の断面積を周方向にほぼ均一として、バーナ１の各ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４にて周方向に均一にガスを吹き出すことができ、高品質の多孔質体を製造することができる。
【００２０】
このように、本実施形態のバーナ及び多孔質体の製造方法によれば、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の大きさが周方向で不均一となっているような場合においても、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４の断面積が大きい側に遮蔽物１０，１１を装着することにより、ガラス微粒子の堆積を開始する前に極めて容易に周方向におけるガスの吹き出し量を設定して均一化することができ、出発材に対してガラス微粒子を安定して堆積させて、高品質な多孔質体を製造することができる。
【００２１】
また、係合手段である凹部６によって遮蔽物１０，１１の周方向への位置が規制されるので、遮蔽物１０，１１が移動することによる吹き出し量のばらつきがなくされ、周方向に均一なガスの吹き出し状態を維持することができる。
さらに、遮蔽物１０，１１は簡単な係合により凹部６に装着することができるとともに、取り外しも容易であることから、吹き出し量の調整を極めて容易に行うことができる。
【００２２】
なお、上記の例では、遮蔽物１０，１１として、丸棒または丸筒を用いたが、遮蔽物の形状は、断面が円形のものに限らず、断面四角形や断面三角形の棒体または筒体でも良い。
また、上記の実施形態では、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４を形成するパイプ２，３，４の外周面に凹部６を形成し、この凹部６に遮蔽物１０，１１を係合させる係合手段を設けたが、この凹部６をポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４を形成するパイプ３，４，５の内周面に形成しても良い。また、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４を形成するパイプ２，３，４，５の内周面及び外周面の両方に凹部６が形成されていても良い。
【００２３】
また、本発明において、係合手段の形状は特に限定されるものではない。
例えば、図３に示すように、パイプ４の外周面に係合手段である溝状の凹部８を形成し、この凹部８に係合可能な突条部１３が形成された遮蔽物１２を用いても良い。
また、各パイプの外周面及び内周面の両方もしくは一方に係合手段となる凸部を形成し、遮蔽物に凸部が係合可能な凹部を形成しても良い。
なお、遮蔽物を着脱可能としたポートは、遮蔽物を装着した際に断面積が減少して全体的な開口面積が減少するため、遮蔽物による遮蔽面積を予め考慮して、従来のバーナより若干大きく形成しておくことが望ましい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のバーナ及び多孔質体の製造方法によれば、ガスを吹き出すポートの大きさが周方向で不均一となっているような場合であっても、ポートの空間を部分的に遮蔽することにより、周方向にわたってガスを均一に吹き出して多孔質体の形成を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多孔質体の製造方法を実施するためのバーナの部分断面要部斜視図である。
【図２】図１に示したバーナの先端付近の断面図である。
【図３】係合手段の態様を説明する要部斜視図である。
【図４】従来のバーナを示す軸方向の断面図である。
【図５】従来のバーナを示す径方向の断面図である。
【符号の説明】
１  バーナ
２，３，４，５  パイプ
６，８  凹部（係合手段）
１０，１１，１２  遮蔽物
１３  突条部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  ポート
【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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