(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路と、
この原料ガス噴出流路を取り囲むように設けられた複数の小口径流路からなり、これらの小口径流路から助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路と、
前記原料ガス噴出流路及び前記助燃性ガス噴出流路の周囲に設けられ、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路とを備え、
前記可燃性ガス及び前記助燃性ガスを噴出させ、この可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガスを供給することにより合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させるガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記原料ガス噴出流路が、当該ガラス微粒子合成用バーナの断面中心を中心とする同一円周上に等間隔で複数配置され、
前記助燃性ガス噴出流路が、前記原料ガス噴出流路のそれぞれを取り囲むように個々の前記原料ガス噴出流路と同心の円上に環状配置された第１助燃性ガス噴出流路と、この第１助燃性ガス噴出流路を取り囲むように当該ガラス微粒子合成用バーナの断面中心を中心とする同一円周上に環状配置された第２助燃性ガス噴出流路と、で構成され、
前記ガラス微粒子合成用バーナの断面中心には、第１助燃性ガス噴出流路が配置されていることを特徴とするガラス微粒子合成用バーナ。 
【請求項２】
前記第１助燃性ガス噴出流路が、個々の前記原料ガス噴出流路に対して、３箇所以上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子合成用バーナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガラス微粒子合成用バーナを用いて、前記可燃性ガス噴出流路から可燃性ガスを噴出させるとともに、前記第１助燃性ガス噴出流路と前記第２助燃性ガス噴出流路から助燃性ガスを噴出させ、この可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガス噴出流路から原料ガスを供給することによりガラス微粒子を合成し、合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ母材を製造する際に用いられるガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）及びこのバーナを用いたガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な光ファイバの製造方法として、気相軸付け法（ＶＡＤ：Vapor-phase Axial Deposition）、外付け気相成長法（ＯＶＤ：Outside Vapor Deposition）、内付け化学気相成長法（ＭＣＶＤ：Modified Chemical Vapor Deposition）などの気相合成法、又はこれらを組み合わせた方法が知られている。
【０００３】
ＯＶＤ法では、バーナにより、ＳｉＣｌ４等の原料ガス、Ｈ２等の可燃性ガス及び助燃性ガスであるＯ２が供給され、酸水素火炎中で原料ガスが火炎加水分解反応することによりガラス微粒子が合成される。ターゲットロッドを軸中心に回転させながら、バーナとターゲットロッドを長手方向に相対移動させることで、ターゲットロッドの外周面にガラス微粒子（スート）が堆積され、スート体が形成される。
そして、形成されたスート体を高温で加熱して脱水・焼結することにより、透明ガラス化された光ファイバ母材が製造される。また、この光ファイバ母材を加熱して線引きすることにより、光ファイバが製造される。なお、ターゲットロッドには、例えばＶＡＤ法により作製されたコア母材が用いられる。
【０００４】
上述したＯＶＤ法に用いられるバーナとしては、可燃性ガス噴出流路の中心に原料ガス噴出流路を配置し、この原料ガス噴出流路を取り囲むように、可燃性ガス流出路内に助燃性ガス噴出流路を環状に配置したバーナ（いわゆるマルチノズルバーナ、例えば特許文献１〜４）或いはガス流出口が同心円状に配置されているいわゆる多重菅バーナが知られている。
【０００５】
図５は、マルチノズルバーナの一例を示す図である。図５に示すように、バーナ５０は、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路５１、助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路５２、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路５３を備えている。
具体的には、マルチノズルバーナ５０の断面中心に、原料ガス噴出流路５１が配置され、この原料ガス噴出流路５１の外側には、原料ガス噴出流路５１と同心の円Ｃ１上に等間隔で第１助燃性ガス噴出流路５２１が配置されている。さらにその外側には、原料ガス噴出流路５１と同心の円Ｃ２上に等間隔で第２助燃性ガス噴出流路５２２が配置されている。
【０００６】
また、特許文献５、６には、ＯＶＤ法を利用して光ファイバ母材を製造する際に、ターゲットロッドの長手方向に複数のバーナを配置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２９７５９号公報
【特許文献２】特開平５−３２３１３０号公報
【特許文献３】特開昭６２−１８７１３５号公報
【特許文献４】特開平６−０７２７３３号公報
【特許文献５】特開平３−２２８８４５号公報
【特許文献６】特開平１０−１５８０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年では、光ファイバの需要が飛躍的に増加していることに伴い、より大型の光ファイバ母材をより短時間で製造し、低コスト化することが要求されている。
特許文献５、６のように、ターゲットロッドの長手方向に複数のバーナを並べて配設する手法は、短時間でスート体を形成できるという点で有効である。しかしながら、個々のバーナの堆積能力のわずかな差異によりスート体及びこれを透明ガラス化した光ファイバ母材の外形変動が生じやすいという欠点がある。特許文献６では、堆積量検出機構（ＣＣＤカメラ）により外径変動を検出して修正するようにしているが、バーナの制御が複雑となる上、製造設備も複雑な構造となってしまう。
このように、従来の手法では、光ファイバ母材の大型化、低コスト化に応えることが困難となっている。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光ファイバ母材の製造において良質なスート体を短時間で効率的に形成し、製造コストを低減できるガラス微粒子合成用バーナ及びガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路と、
この原料ガス噴出流路を取り囲むように設けられた複数の小口径流路からなり、これらの小口径流路から助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路と、
前記原料ガス噴出流路及び前記助燃性ガス噴出流路の周囲に設けられ、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路とを備え、
前記可燃性ガス及び前記助燃性ガスを噴出させ、この可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガスを供給することにより合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させるガラス微粒子合成用バーナにおいて、
前記原料ガス噴出流路が、当該ガラス微粒子合成用バーナの断面中心を中心とする同一円周上に等間隔で複数配置され、
前記助燃性ガス噴出流路が、前記原料ガス噴出流路のそれぞれを取り囲むように個々の前記原料ガス噴出流路と同心の円上に環状配置された第１助燃性ガス噴出流路と、この第１助燃性ガス噴出流路を取り囲むように当該ガラス微粒子合成用バーナの断面中心を中心とする同一円周上に環状配置された第２助燃性ガス噴出流路と、で構成され、
前記ガラス微粒子合成用バーナの断面中心には、第１助燃性ガス噴出流路が配置されていることを特徴とする。 
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガラス微粒子合成用バーナにおいて、前記第１助燃性ガス噴出流路が、個々の前記原料ガス噴出流路に対して、３箇所以上に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のガラス微粒子合成用バーナを用いて、前記可燃性ガス噴出流路から可燃性ガスを噴出させるとともに、前記第１助燃性ガス噴出流路と前記第２助燃性ガス噴出流路から助燃性ガスを噴出させ、この可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎中に前記原料ガス噴出流路から原料ガスを供給することによりガラス微粒子を合成し、合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、良質なスート体を短時間で効率的に形成することができるので、大型の光ファイバ母材をより短時間で製造することができる。したがって、光ファイバ母材の製造コストを格段に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るバーナの一例を示す図である。
【図２】ＯＶＤ法によるスート形成工程の概略を示す図である。
【図３】変形例１に係るバーナを示す図である。
【図４】変形例２に係るバーナを示す図である。
【図５】従来のマルチノズルバーナの一例を示す図である。
【図６】比較例１−１で用いたバーナの構成を示す図である。
【図７】比較例１−２で用いたバーナの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施形態に係るガラス微粒子合成用バーナ（以下、バーナ）１０の一例を示す図である。図１に示すように、バーナ１０は、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路１３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路１１及び助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路１２が配置されて構成されている。バーナ１０では、助燃性ガス噴出流路１２、可燃性ガス噴出流路１３からそれぞれ助燃性ガス、可燃性ガスを噴出させ、この助燃性ガス及び可燃性ガスからなる火炎中に原料ガスを供給することにより合成されたガラス微粒子をターゲットロッドに堆積させる。
【００１６】
バーナ１０の中央（可燃性ガス噴出流路１３の中央）には、バーナ１０の断面中心を中心とする同一円周上に、等間隔で３個の原料ガス噴出流路１１が配置されている。それぞれの原料ガス噴出流路１１の外側には、同心状にシールガス噴出流路１６が配置されている。
助燃性ガス噴出流路１２は、原料ガス噴出流路１１の外側に配置される小口径流路からなる第１助燃性ガス噴出流路１２１と、この第１助燃性ガス噴出流路１２１の外側に配置される小口径流路からなる第２助燃性ガス噴出流路１２２で構成されている。
【００１７】
第１助燃性ガス噴出流路１２１は、それぞれの原料ガス噴出流路１１を取り囲むように、個々の原料ガス噴出流路１１と同心でバーナ中心を通る３つの円Ｃ１１〜Ｃ１３上に環状配置されている。具体的には、第１助燃性ガス噴出流路１２１は、３つの円Ｃ１１〜Ｃ１３の交点（バーナ中心）、及び２つの円Ｃ１１、Ｃ１２の交点、円Ｃ１１、Ｃ１３の交点、円Ｃ１２、Ｃ１３の交点の４箇所、並びにそれぞれの原料ガス噴出流路１１の中心に関してバーナ中心と点対称な位置となる３箇所の計７箇所に配置されている。
【００１８】
また、第２助燃性ガス噴出流路１２２は、第１助燃性ガス噴出流路１２１を取り囲むように、バーナ１０の断面中心を中心とした同一円周Ｃ２上に、等間隔で６箇所に環状配置されている。なお、第２助燃性ガス流路１２２は、それぞれの原料ガス噴出流路１１から噴出された原料ガスを十分にガラス粒子化し、安定して堆積させるため、６箇所以上に配置するのが望ましい。
【００１９】
可燃性ガス噴出流路１３は、原料ガス噴出流路１１及び助燃性ガス噴出流路１２を内包する大口径流路で構成されている。
また、可燃性ガス噴出流路１３の外側には、シールガスを噴出するシールガス噴出流路１４、助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路１５が同心状に配置されている。シールガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｎ２などの不活性ガスが一般的に用いられる。なお、各噴出流路１１〜１６は、例えば石英ガラスやセラミックス等の耐熱性の高い材料で構成される。
【００２０】
ここで、バーナ１０においては、３個の原料ガス噴出流路１１及び第１助燃性ガス噴出流路１２１の周囲には、第２助燃性ガス噴出流路１２２が配置されているので、バーナ１０の外縁側ほど燃焼部位（助燃性ガスと可燃性ガスの界面）が多くなる。つまり、原料ガス流には外側方向から熱、水分が多く供給されることとなる。したがって、それぞれの原料ガス噴出流路１１に対して第１助燃性ガス噴出流路１２１を均等配置すると、３個の原料ガス噴出流路１１から噴出される原料ガス流同士の間の部分で温度が低くなる。
このような原料ガス流の断面内における温度の偏りを低減するために、助燃性ガス噴出流路１２を設けることは有効である。すなわち、第１助燃性ガス噴出流路１２１は、実現可能なバーナ構造の中で、原料ガス流の断面内での温度の偏りを小さくするように適宜設定されるべきである。
【００２１】
本実施形態では、上述したように３個の原料ガス噴出流路１１の間、すなわちバーナ１０の中央部に重点的に第１助燃性ガス噴出流路１２１を配置することで、原料ガス流の断面内で生じる温度の偏りを抑制している。また、第１助燃性ガス流路１２１を、１個の原料ガス噴出流路１１あたり３箇所以上に配置するのが望ましく、これにより原料ガス流の断面内での温度の偏りをさらに小さくすることができる。
【００２２】
また、原料ガス噴出流路１１、第１助燃性ガス噴出流路１２１、第２助燃性ガス噴出流路１２２の噴出方向は、それぞれバーナ１０の中心軸上で焦点を結ぶように設定される。望ましくは、第１助燃性ガス噴出流路１２１から噴出される第１助燃性ガスの焦点距離（噴出端面におけるバーナ中心から焦点までの距離、以下同じ）をＬ１、原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの焦点距離をＬ２、第２助燃性ガス噴出流路１２２から噴出される第２助燃性ガスの焦点距離をＬ３としたとき、Ｌ１＝Ｌ２≦Ｌ３となるように設定する。
【００２３】
バーナ１０のように、助燃性ガスと可燃性ガス流界面で原料ガスが燃焼する場合、原料ガスのガス流断面方向での熱の均質性を考慮すると、原料ガスの焦点が第一助燃性ガスの焦点と一致していなければ、原料ガスのガス流断面方向での熱の均質性が損なわれる。つまり、層流の如く流れている原料ガス流に対して第一助燃性ガス流が一方からだけ接触すると、原料ガス流が片側に乱れガラス原料や生成したガラス微粒子が堆積効率が低下すると考えられる。そこで、第１助燃性ガスの焦点距離Ｌ１と原料ガスの焦点距離Ｌ２を一致（Ｌ１＝Ｌ２）させるのが望ましい。
【００２４】
また、原料ガスと第１助燃性ガスの焦点付近（焦点距離Ｌ１＝Ｌ２）で生成されたガラス微粒子の流れが焦点より先で乱されても、その外側に高速で流れる第２助燃性ガスの流れがあれば、ガラス微粒子の流れが押さえこまれていくと考えられる。一方、第２助燃性ガスの焦点距離Ｌ３を原料ガスの焦点距離Ｌ１より短くすると、原料ガスのガス流断面での熱的不均一をもたらし、乱れたガラス微粒子の流れを抑える機能もなくなる。そこで、第２助燃性ガスの焦点距離Ｌ３は、第１助燃性ガスの焦点距離Ｌ１及び原料ガスの焦点距離Ｌ２以上（Ｌ３≧Ｌ１＝Ｌ２）とするのが望ましい。
なお、後述する図４のように、第２助燃性ガス流路３２２を二重環構造とした場合は、外側の第２助燃性ガスの焦点距離Ｌ３２を、内側の第２助燃性ガスの焦点距離Ｌ３１以上とすればよい。
【００２５】
第１助燃性ガス噴出流路１２１と第２助燃性ガス噴出流路１２２を構成する小口径流路の内径は同一とされ、第１助燃性ガス噴出流路１２１と第２助燃性ガス噴出流路１２２には別系統の供給路を通して助燃性ガスが供給される。つまり、それぞれのガス供給量を調整することで、噴出される助燃性ガスの流速を個別に制御可能となっている。
【００２６】
助燃性ガス噴出流路１２（第１助燃性ガス噴出流路１２１及び第２助燃性ガス噴出流路１２２を構成する小口径流路）の内径が小さいほど、少ないガス供給量で流速を速くすることができるが、内径が小さくなりすぎると流速を上げることが困難となる。一方で、助燃性ガス噴出流路１２の内径が大きくなると大量の助燃性ガスが必要となり非経済的である。これより、助燃性ガス噴出流路１２の内径は０．５〜３ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍとする。
可燃性ガス噴出流路１３の内径は、可燃性ガスとしてＨ２を使用する場合には２５〜５５ｍｍとするのが望ましい。可燃性ガスと助燃性ガスの適切な流速差を得る為である。
【００２７】
一般に、ガラス微粒子の堆積速度を向上させるためには、原料ガス噴出流路から大量の原料ガスを噴出させ、効率よく反応させて堆積させる必要がある。原料ガスを大量に噴出する手法としては、例えば、原料ガスの流速を速くする手法と、原料ガス噴出流路の口径を拡大する方法が考えられる。
しかしながら、前者の手法では、原料ガスの流速を速くするに従い、原料ガスが火炎加水分解反応するための時間が十分確保できなくなる。そのため、ガラス微粒子の合成が不十分な状態で原料ガス流がターゲットロッドに到達することとなり、ガラス微粒子の堆積効率が低下してしまう。
一方、後者の手法では、原料ガス噴出流路の口径を拡大するに従い、原料ガス流の外縁部と中心部でガラス微粒子の合成反応進行度合いの差が大きくなり、特に中心部におけるガラス微粒子の合成速度が遅くなる。原料ガス流の周囲から熱及び反応に必要な水分等が供給されることにより、原料ガス流の外縁部から中心部に向かってガラス微粒子の合成反応が進むためである。そして、このような不均一な合成状態で原料ガス流がターゲットロッドに到達すると、ガラス微粒子の堆積効率が低下してしまう。
【００２８】
そこで、本実施形態では、小口径の原料ガス噴出流露１１を分割して複数設けることにより、個々の原料ガス噴出流路１１の口径を拡大することなく、全体として原料ガスを大量に噴出できるようにしている。また、個々の原料ガス噴出流路１１のそれぞれに対して、環状に第１助燃性ガス噴出流路１２１を設けることにより、個々の原料ガス噴出流路１１から噴出された原料ガス流に均等に熱及び反応に必要な水分等が供給されるようにしている。
これにより、それぞれの原料ガス流において一様にガラス微粒子が合成されるので、全体として原料ガスを大量に噴出することができ、ガラス微粒子の堆積効率を向上させることができる。なお、原料ガスの流速は、ガラス微粒子が十分に合成されうる程度の反応時間が確保されるように設定されればよい。
【００２９】
加えて、原料ガス噴出流路１１から噴出された原料ガス流には、それぞれの外側に環状配置された第１助燃性ガス噴出流路１２１から噴出された助燃性ガス及び可燃性ガス噴出流路１３から噴出された可燃性ガスによる燃焼により熱が供給されるので、各原料ガス流内で合成されたガラス微粒子の温度と堆積面の温度が適正に制御されて、ガラス微粒子が効率的に堆積していくこととなる。
さらに、第２助燃性ガス噴出流路１２２から噴出された助燃性ガスにより、原料ガス流及び原料ガス流中で生成したガラス微粒子流の流れを安定化させることができ、加えてガラス微粒子流の温度と堆積面の温度が適正に制御される。
【００３０】
このように、実施形態のバーナ１０によれば、良質なスート体を短時間で効率的に形成することができるので、大型の光ファイバ母材をより短時間で製造することができる。したがって、光ファイバ母材の製造コストを格段に低減することができる。
【００３１】
図２は、図１に示すバーナ１０を用いて、ＯＶＤ法によりスートを形成する工程について示した図である。本実施形態では、ＯＶＤ法によりターゲットロッド２の外周面にスート体３を形成し、これを高温で加熱して脱水・焼結することにより、透明ガラス化して光ファイバ母材１を製造する。
【００３２】
図２に示すように、ＯＶＤ法では、バーナ１０がターゲットロッド２の長手方向に往復移動可能に配置される。
このバーナ１０により、ＳｉＣｌ４等の原料ガス、可燃性ガス（例えばＨ２）、助燃性ガス（例えばＯ２）及びシールガス（例えばＮ２）が供給される。そして、可燃性ガス及び助燃性ガスからなる火炎（例えば酸水素火炎）１０１中で原料ガスが火炎加水分解反応することによりガラス微粒子１０２が合成される。
ターゲットロッド２を軸中心に回転させながら、バーナ１０を長手方向に往復移動させることで、ターゲットロッド２の外周面にガラス微粒子１０２が堆積され、スート体３が形成される。なお、ターゲットロッド２とバーナ１０は相対移動すればよく、ターゲットロッド２を長手方向に往復移動させてもよい。そして、高温で加熱して脱水・焼結することにより、透明ガラス化された光ファイバ母材１が製造される。また、この光ファイバ母材１を加熱して線引きすることにより、光ファイバが製造される。なお、ターゲットロッド２には、例えばＶＡＤ法により作製されたコア母材が用いられる。
【００３３】
［変形例１］
図３は、変形例１に係るバーナ２０の一例を示す図である。変形例１では、原料ガス噴出流路２１を４個配置している点が実施形態のバーナ１０と異なる。
図３に示すように、バーナ２０は、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路２３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路２１及び助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路２２が配置されて構成されている。
【００３４】
バーナ２０の中央には、バーナ２０の断面中心を中心とする同一円周上に等間隔で４個の原料ガス噴出流路２１が配置されている。それぞれの原料ガス噴出流路２１の外側には、同心状にシールガス噴出流路２６が配置されている。
【００３５】
助燃性ガス噴出流路２２は、原料ガス噴出流路２１の外側に配置される小口径流路からなる第１助燃性ガス噴出流路２２１と、この第１助燃性ガス噴出流路２２１の外側に配置される小口径流路からなる第２助燃性ガス噴出流路２２２で構成されている。
第１助燃性ガス噴出流路２２１は、それぞれの原料ガス噴出流路２１を取り囲むように、個々の原料ガス噴出流路２１と同心でバーナ中心（可燃性ガス噴出流路２３の中心）を通る４つの円Ｃ１１〜Ｃ１４上に環状配置されている。具体的には、第１助燃性ガス噴出流路２２１は、４つの円Ｃ１１〜Ｃ１４の交点（バーナ中心）、及び２つの円Ｃ１１、Ｃ１２の交点、円Ｃ１２、Ｃ１３の交点、円Ｃ１３、Ｃ１４の交点、円Ｃ１４、Ｃ１１の交点の５箇所、並びにそれぞれの原料ガス噴出流路２１の中心に関してバーナ中心と点対称な位置となる４箇所の計９箇所に配置されている。
また、第２助燃性ガス噴出流路２２２は、第１助燃性ガス噴出流路２２１を取り囲むように、可燃性ガス噴出流路２３と同心の円Ｃ２上に等間隔で１２箇所に環状配置されている。
【００３６】
可燃性ガス噴出流路１３は、原料ガス噴出流路２１及び助燃性ガス噴出流路２２を内包する大口径流路で構成されている。
また、可燃性ガス噴出流路２３の外側には、シールガスを噴出するシールガス噴出流路２４、助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路２５が同心状に配置されている。シールガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｎ２などの不活性ガスが一般的に用いられる。なお、各噴出流路２１〜２６は、例えば石英ガラスやセラミックス等の耐熱性の高い材料で構成される。
【００３７】
変形例１のバーナ２０においても、実施形態のバーナ１０と同様の効果が得られる。すなわち、変形例１のバーナ２０によれば、良質なスート体を短時間で効率的に形成することができるので、大型の光ファイバ母材をより短時間で製造することができる。したがって、光ファイバ母材の製造コストを格段に低減することができる。
【００３８】
［変形例２］
図４は、変形例２に係るバーナ３０の一例を示す図である。変形例２では、原料ガス噴出流路３１を２個配置し、第２助燃性ガス噴出流路３２２を二重環構造としている点が実施形態のバーナ１０と異なる。
図４に示すように、バーナ３０は、可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出流路３３内に、原料ガスを噴出する原料ガス噴出流路３１及び助燃性ガスを噴出する助燃性ガス噴出流路３２が配置されて構成されている。
【００３９】
バーナ３０の中央には、バーナ３０の断面中心を中心とする同一円周上に等間隔、すなわちバーナ中心（可燃性ガス噴出流路３３の中心）に関して点対称となる２箇所に原料ガス噴出流路３１が配置されている。それぞれの原料ガス噴出流路３１の外側には、同心状にシールガス噴出流路３６が配置されている。
【００４０】
助燃性ガス噴出流路３２は、原料ガス噴出流路３１の外側に配置される小口径流路からなる第１助燃性ガス噴出流路３２１と、この第１助燃性ガス噴出流路３２１の外側に配置される小口径流路からなる第２助燃性ガス噴出流路３２２で構成されている。
第１助燃性ガス噴出流路３２１は、それぞれの原料ガス噴出流路３１を取り囲むように、個々の原料ガス噴出流路３１と同心でバーナ中心を通る２つの円Ｃ１１、Ｃ１２上に環状配置されている。具体的には、第１助燃性ガス噴出流路３２１は、円Ｃ１１、Ｃ１２のそれぞれにおいて、互いの接点（バーナ中心）を含む等間隔の４箇所（計７箇所）に配置されている。
また、第２助燃性ガス噴出流路３２２は、第１助燃性ガス噴出流路３２１を取り囲むように、可燃性ガス噴出流路３３と同心の円Ｃ２上に等間隔で８箇所に環状配置された内側の第２助燃性ガス噴出流路３２２ａと、可燃性ガス噴出流路３３と同心の円Ｃ３上に等間隔で１２箇所に環状配置された外側の第２助燃性ガス噴出流路３２２ｂからなる二重環構造となっている。
【００４１】
可燃性ガス噴出流路３３は、原料ガス噴出流路３１及び助燃性ガス噴出流路３２を内包する大口径流路で構成されている。
また、可燃性ガス噴出流路３３の外側には、シールガスを噴出するシールガス噴出流路３４、助燃性ガスを噴出する補助助燃性ガス噴出流路３５が同心状に配置されている。シールガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｎ２などの不活性ガスが一般的に用いられる。なお、各噴出流路３１〜３６は、例えば石英ガラスやセラミックス等の耐熱性の高い材料で構成される。
【００４２】
変形例２のバーナ３０においても、実施形態のバーナ１０と同様の効果が得られる。すなわち、変形例２のバーナ３０によれば、良質なスート体を短時間で効率的に形成することができるので、大型の光ファイバ母材をより短時間で製造することができる。したがって、光ファイバ母材の製造コストを格段に低減することができる。
【００４３】
［実施例１−１］
実施例１−１では、図１に示すバーナ１０を用いて光ファイバ母材を作製した。具体的には、バーナ１０を１００ｍｍφのターゲットロッド２から２５０ｍｍ離間させて対向配置した。そして、原料ガスをＳｉＣｌ４、可燃性ガスをＨ２、助燃性ガスをＯ２として、ターゲットロッド２を回転させながらバーナ１０を往復移動させ、ターゲットロッド２の外周面にガラス微粒子１０２を堆積させてスート体３を形成した。このとき、ターゲットロッドの回転速度を１００ｒｐｍ、バーナ１０のトラバース速度を２０００ｍｍ／ｍｉｎとし、堆積時間は３００ｍｉｎとした。なお、原料ガス噴出流路１１からは原料ガスＳｉＣｌ４と助燃性ガスであるＯ２を混合して噴出させた。
また、実施例１−１では、原料ガス噴出流路１１の噴出端における流速（以下、原料ガスの流速）を３８．２ｍ／ｓ、第１助燃性ガス噴出流路１２１の噴出端における流速（以下、第１助燃性ガスの流速）を３３．６ｍ／ｓ、第２助燃性ガス噴出流路１２２の噴出端における流速（以下、第２助燃性ガスの流速）を２０．３ｍ／ｓ、可燃性ガス噴出流路１３の噴出端における流速（以下、可燃性ガスの流速）を８．８ｍ／ｓとした。各噴出ガスの流速は、ガス供給量／噴出端の断面積により求まる。
また、シールガス噴出流路１６からは、原料ガスを可燃性ガス及び助燃性ガスと仕切れる程度の流量（流速：１ｍ／ｓ前後）でシールガス（例えばＮ２）を供給した。
そして、高温で加熱して脱水・焼結することによりスート体３を透明ガラス化し、実施例１−１に係る光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。
【００４４】
［実施例１−２］
実施例１−２では、図１に示すバーナ１０を用いて光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。実施例１−１とは、第１助燃性ガス及び可燃性ガスの流速が異なり、他の条件は同じとした。すなわち、実施例１−２では、原料ガスの流速を３８．２ｍ／ｓ、第１助燃性ガスの流速を３１．９ｍ／ｓ、第２助燃性ガスの流速を１６．９ｍ／ｓ、可燃性ガスの流速を６．８ｍ／ｓとした。
【００４５】
［実施例２］
実施例２では、図３に示すバーナ２０を用いて光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。なお、バーナ２０における原料ガス噴出流路２１の噴出端の断面積は、図１に示すバーナ１０における原料ガス噴出流路１１の噴出端の断面積の３／４とした。つまり、噴出端における流速が同じであれば、原料ガス噴出流路２１から噴出される原料ガスの総量は、原料ガス噴出流路１１から噴出される原料ガスの総量と同じとなる。
また、実施例２では、原料ガスの流速を３８．２ｍ／ｓ、第１助燃性ガスの流速を３２．０ｍ／ｓ、第２助燃性ガスの流速を２０．５ｍ／ｓ、可燃性ガスの流速を８．３ｍ／ｓとした。その他の条件は実施例１−１と同じとした。
【００４６】
［実施例３］
実施例３では、図４に示すバーナ３０を用いて光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。なお、バーナ３０における原料ガス噴出流路３１の噴出端の断面積は、図１に示すバーナ１０における原料ガス噴出流路１１の噴出端の断面積の３／２とした。つまり、噴出端における流速が同じであれば、原料ガス噴出流路３１から噴出される原料ガスの総量は、原料ガス噴出流路１１から噴出される原料ガスの総量と同じとなる。
また、実施例３では、原料ガスの流速を３８．２ｍ／ｓ、第１助燃性ガスの流速を３２．５ｍ／ｓ、第２助燃性ガス（内側）の流速を２４．７ｍ／ｓ、第２助燃性ガス（外側）の流速を１８．７ｍ／ｓ、可燃性ガスの流速を８．８ｍ／ｓとした。その他の条件は実施例１−１と同じとした。
【００４７】
［比較例１−１］
比較例１−１では、図６に示すバーナ６０を用いて光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。図６に示すバーナ６０は、図１における第２助燃性ガス噴出流路１２２に相当する助燃性ガスの噴出口がない点が実施例１−１、実施例１−２と異なる。比較例１−１では、原料ガスの流速を３８．２ｍ／ｓ、第１助燃性ガスの流速を３９．２ｍ／ｓ、可燃性ガスの流速を８．１ｍ／ｓとした。その他の条件は実施例１−１と同じとした。
【００４８】
［比較例１−２］
比較例１−２では、図７に示すバーナ７０を用いて光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。図７に示すバーナ７０は、図１における第１助燃性ガス噴出流路１２１に相当する助燃性ガスの噴出口がない点が実施例１−１、実施例１−２と異なる。比較例１−２では、原料ガスの流速を３８．２ｍ／ｓ、第２助燃性ガスの流速を３９．６ｍ／ｓ、可燃性ガスの流速を８．１ｍ／ｓとした。その他の条件は実施例１−１と同じとした。
【００４９】
［比較例２］
比較例２では、図５に示すバーナ５０を用いて光ファイバクラッド用透明ガラス体を作製した。なお、バーナ５０における原料ガス噴出流路５１の噴出端の断面積は、図１に示すバーナ１０における原料ガス噴出流路１１の噴出端の内径を１．７３倍として流出口部の断面積を３倍とした。つまり、噴出端における流速が同じであれば、原料ガス噴出流路５１から噴出される原料ガスの総量は、原料ガス噴出流路１１から噴出される原料ガスの総量と同じとなる。
また、比較例２では、原料ガスの流速を３８．２ｍ／ｓ、第１助燃性ガスの流速を３２．０ｍ／ｓ、第２助燃性ガスの流速を２０．５ｍ／ｓ、可燃性ガスの流速を８．３ｍ／ｓとした。その他の条件は実施例１−１と同じとした。
【００５０】
実施例で作製された光ファイバクラッド用透明ガラス体について、堆積速度（ｇ／ｍｉｎ）、堆積効率（％）、及びスート体におけるクラック、気泡、白濁を評価した結果を表１に示す。また、比較例で作製された光ファイバクラッド用透明ガラス体について同様に評価した結果を表２に示す。
【００５１】
【表１】
0005342514.tif 000002
【００５２】
【表２】
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【００５３】
表１に示すように、実施例１−１、実施例１−２、実施例２及び実施例３では、高い堆積速度と、高い堆積効率の両方を同時に達成することができた。また、透明ガラス化したガラス体は、クラック、気泡及び白濁がなく光ファイバ用クラッドガラスとして良好な堆積体であった。
これに対して、比較例１−１、比較例１−２及び比較例２では、クラック、気泡、白濁は生じなかったが、堆積速度、堆積効率何れも実施例に比較して低くなった。
【００５４】
すなわち、実施例１−１、実施例１−２と比較例１−１の評価結果より、原料ガス噴出流路を複数配置した場合には、個々の原料ガス噴出流路に対して第１助燃性ガス流路を環状配置しても、第２助燃性ガス噴出流路を配置しなければ良好な結果は得られない。
また、実施例１−１、実施例１−２と比較例１−２の評価結果より、原料ガス噴出流路を複数配置した場合には、第２助燃性ガス噴出流路を配置しても、個々の原料ガス噴出流路に対して第１助燃性ガス噴出流路を配置しなければ良好な結果は得られない。
さらには、実施例１−１、実施例１−２、実施例２、実施例３と比較例２の評価結果より、原料ガスの供給量（総量）が同じであっても場合、原料ガス噴出流路の口径が大きい場合には、良好な結果は得られない。
【００５５】
このように、可燃性ガス噴出流路の中央に複数の原料ガス噴出流路を環状配置するとともに、個々の原料ガス噴出流路に対して第１助燃性ガス噴出流路を環状配置し、さらに第２助燃性ガス噴出流路から助燃性ガスを噴出させて原料ガスのガラス微粒子化反応を進めることで、高い堆積効率を実現できるとともに、良質なスート体を形成できることが確認された。
【００５６】
また、実施例１〜３で得られた光ファイバ母材を線引きし、外径１２５μｍのガラスファイバとし、その表面にＵＶ硬化型樹脂を２層構造に塗布してＵＶ硬化させて被覆を形成し、光ファイバを製造した。得られた光ファイバの特性を調べたところ、伝送損失、スクリーニング破断強度ともに良好であった。
【００５７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００５８】
実施形態では、複数の原料ガス噴出流路のぞれぞれを取り囲む円の交点に第１助燃性ガス噴出流路を配置し、この第１助燃性ガス噴出流路から噴出される第１助燃性ガスが、複数の原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの合成に共用されるようにしているが、原料ガス噴出流路の離間距離を大きくして、それぞれの原料ガス噴出流路から噴出される原料ガスの合成専用に第１助燃性ガスが供されるように、第１助燃性ガス噴出流路を配置するようにしてもよい。
【００５９】
この場合、複数の原料ガス流に対して、第１助燃性ガスの焦点を個別に設定することができる。すなわち、原料ガスの噴出方向の軸上で、その原料ガスを取り囲む第１助燃性ガスが焦点を結ぶように設定することができる。このとき、第１助燃性ガスの焦点距離Ｌ１は、原料ガスの焦点距離Ｌ２よりも小さく設定される（Ｌ１＜Ｌ２）。
また、第２助燃性ガスは、バーナの中心軸上で焦点を結び、焦点距離Ｌ３が原料ガスの焦点距離Ｌ２以上に設定される（Ｌ３≧Ｌ２）。なお、原料ガスが焦点を結ばない場合（Ｌ２＝∞）は、第２助燃性ガスも焦点を結ばないようにすればよい（Ｌ３＝∞）。
【００６０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
１  光ファイバ母材
２  ターゲットロッド
３  スート体
１０  バーナ
１１  原料ガス噴出流路
１２  助燃性ガス噴出流路
１２１  第１助燃性ガス噴出流路
１２２  第２助燃性ガス噴出流路
１３  可燃性ガス噴出流路
１４  シールガス噴出流路
１５  補助助燃性ガス噴出流路
１６  シールガス噴出流路
【図１】
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【図２】
0005342514.tif 000005
【図３】
0005342514.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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