(57)【要約】【課題】異物の付着や混入を抑制しつつ安定的に高品質なガラス微粒子堆積体を効率良く製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造装置を提供する。【解決手段】反応容器１１内のターゲットにバーナ１３の火炎による加水分解反応で生成されるガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積体の製造装置１０であって、反応容器１１には、バーナ１３の配置側の側面にクリーンエア導入口３９が設けられ、クリーンエア導入口３９には、少なくとも反応容器１１の内部側が凸曲面である複数本の整流棒２４を所定の隙間Ｇをあけて並べた整流部２３が設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内のターゲットにバーナの火炎による加水分解反応で生成されるガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記反応容器には、前記バーナの配置側の側面にクリーンエア導入口が設けられ、
前記クリーンエア導入口には、少なくとも前記反応容器の内部側が凸曲面である複数本の棒材を所定の隙間をあけて並べた整流部が設けられていることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記棒材の配列方向が異なる複数の前記整流部が、前記棒材の配列面に交差する方向に互いに間隔をあけて設けられていることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットに対してガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーナからガラス原料ガス及び燃焼ガスを含むガスを噴き出し、ガラス微粒子を生成して、ガラス微粒子を出発材に堆積させる際に、バーナの周囲から出発材に向けて整流されたクリーンエアを供給することが知られている（特許文献１参照）。この装置には、クリーンエア供給室内の、配管の接続口であるクリーンエア入り口とクリーンエア供給室の開口部との間に、クリーンエア供給室の断面を覆う整流板が取り付けられており、この整流板を通過することによりクリーンエアは整流状態で反応容器内部に供給される。整流板としては、例えば網状の板やハニカム形状の板を複数重ねたり、あるいは多数の筒を並べることにより、多数のクリーンエアの通路を形成したものを使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４８８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、網状の板やハニカム形状の板を複数重ねた整流板では、網を構成する線材同士の接触箇所や互いに重ね合わせたハニカム形状の板同士の接触箇所から発生する金属粉等が反応容器内に飛散してガラス微粒子堆積体に混入するおそれがある。また、多数の筒を並べた整流板やパンチングメタル等の多数の通路となる穴を有する整流板では、クリーンエアの通路となる穴以外の部分に反応容器内の浮遊ガラス微粒子が付着して堆積し、それが堆積処理中に反応容器内へ飛散し、ガラス微粒子堆積体に付着して混入するおそれがあった。このように、ガラス微粒子堆積体中に異物が混入すると、このガラス微粒子堆積体に割れが発生するなどの不具合が生じる。
【０００５】
また、異物が混入したガラス微粒子堆積体を透明化し、それを母材として光ファイバを線引きすると、光ファイバの線引き時に断線の原因となる。なお、整流板を装置から取り外して洗浄すれば、整流板に付着した異物を除去することができるが、煩雑な洗浄作業及び着脱作業を行わなければならない。
また、ハニカム形状の板や多数の筒を並べた整流板では、クリーンエアが整流板を素通りしてガラス微粒子堆積体へ直接的に吹き付けられ、ガラス微粒子堆積体の割れ等の原因となるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、異物の付着や混入を抑制しつつ安定的に高品質なガラス微粒子堆積体を効率良く製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することのできる本発明のガラス微粒子堆積体の製造装置は、反応容器内のターゲットにバーナの火炎による加水分解反応で生成されるガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記反応容器には、前記バーナの配置側の側面にクリーンエア導入口が設けられ、
前記クリーンエア導入口には、少なくとも前記反応容器の内部側が凸曲面である複数本の棒材を所定の隙間をあけて並べた整流部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のガラス微粒子堆積体の製造装置において、前記棒材の配列方向が異なる複数の前記整流部が、前記棒材の配列面に交差する方向に互いに間隔をあけて設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造装置によれば、棒材同士が互いに重なり合うことなく所定の隙間をあけて並列に配置された整流部を備えているので、メッシュ板のように金属線同士が接触して擦れることにより金属粉が発生するような不具合を防止することができる。しかも、整流部を構成する棒材の少なくとも反応容器の内部側が凸曲面とされているので、クリーンエアを、コアンダ効果によって浮遊粒子を寄せ付けずに凸曲面である棒材の表面に沿って良好に整流させることができ、反応容器内でのガラス微粒子の堆積時に生じた浮遊ガラス微粒子の棒材表面への付着も防止することができる。これにより、付着したガラス微粒子が剥がれてガラス微粒子堆積体へ付着するような不具合もなくすことができる。
このように、本発明によれば、異物の付着や混入を抑制しつつ安定的に高品質なガラス微粒子堆積体を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の製造装置の水平方向の概略断面図である。
【図３】図１の製造装置に設けられた整流部の平面図である。
【図４】図１の製造装置に設けられた整流部の一部の斜視図である。
【図５】図１の製造装置に設けられた整流部の一部の断面図である。
【図６】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の他の実施形態を示す水平方向の概略断面図である。
【図７】図６の製造装置に設けられた整流部を示す図であって、（ａ）は横方向に沿って整流棒が配列された整流部の平面図、（ｂ）は縦方向に沿って整流棒が配列された整流部の平面図である。
【図８】参考例に係る整流部を示す図であって、（ａ）は整流部の平面図、（ｂ）は整流部の一部の断面図である。
【図９】参考例に係る整流部を示す図であって、（ａ）は整流部の平面図、（ｂ）は整流部の一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、ガラス微粒子堆積体の製造装置１０は、反応容器１１内のターゲット１５にバーナ１３の火炎による加水分解反応で生成されるガラス微粒子を堆積させて、光ファイバの母材となるガラス微粒子堆積体１７を製造する装置である。製造装置１０は、回転するターゲット１５を収容する反応容器１１と、ガラス微粒子をターゲット１５に向けて吹き付ける複数のバーナ１３と、ターゲット１５とバーナ１３とを相対的に移動させる移動手段（図示省略）と、清浄化ガスであるクリーンエアＣＡを供給するためのクリーンエア供給装置（図示省略）とを備えている。バーナ１３は、ガラス原料ガスと可燃性ガスおよび助燃性ガスとから火炎加水分解反応によりガラス微粒子を生成するものである。
【００１２】
反応容器１１の上部には、ターゲット１５が上下方向に気密的に挿通するように配置される。ターゲット１５は、上端が回転チャック（図示省略）に把持されて回転されるとともに、移動手段により上下方向に往復移動するようになっている。ターゲット１５を回転させながらその軸方向に沿って往復移動させることにより、ターゲット１５の表面にガラス微粒子を均一に堆積させてガラス微粒子堆積体１７を製造するようにしている。
【００１３】
このように、製造装置１０は、複数のバーナ１３が短く相対的に往復してガラス微粒子を堆積させるＭＭＤ（多バーナ多層付け）法によりガラス微粒子堆積体１７を製造する構成を有する。
【００１４】
反応容器１１は、ニッケル等の耐食性金属材料から形成されたものである。この反応容器１１は、バーナ１３の配列側の一側面側が、クリーンエア導入口３９とされており、このクリーンエア導入口３９からクリーンエアＣＡが送り込まれる。反応容器１１のクリーンエア導入口３９には、整流部２３が設けられ、この整流部２３によって反応容器１１のクリーンエア導入口３９側が仕切られ、ターゲット１５と反対側の空間がクリーンエアＣＡの流入するチャンバーであるクリーンブース４３となっている。このクリーンブース４３には、複数のクリーンエア供給路２１が接続されており、これらのクリーンエア供給路２１からクリーンエアＣＡが供給される。クリーンブース４３にはバーナ１３の支持と、自動後退を行う自動後退機構４５が設けられている。
【００１５】
また、反応容器１１には、整流部２３を有するクリーンエア導入口３９と反対側に複数の排気路２７が設けられている。これらの排気路２７は外部に突出され、排気ライン（図示省略）に接続されている。排気ラインは反応容器１１の内面への、浮遊する余剰のガラス微粒子（ススとも呼ばれる）の付着を防ぐために、排気部２７から余剰ガラス微粒子を含んだクリーンエアＣＡを吸引ファンで効率良く排気するよう構成されている。
【００１６】
上記構成を有する製造装置１０では、反応容器１１内へクリーンエアＣＡが直接的に反応容器１１内に流入することが無く、整流部２３からの整流したクリーンエアＣＡのみが安定して供給される。
【００１７】
図３に示すように、整流部２３は、複数本の整流棒（棒材）２４を横方向に沿って配列したものである。この整流部２３を構成する整流棒２４としては、例えば、ニッケルまたはチタン等の耐食性金属材料から形成された外径５〜１５ｍｍ程度の棒材が用いられる。図４に示すように、整流棒２４から構成された整流部２３には、バーナ１３が貫通して設置されている。
【００１８】
図５に示すように、上記構成の整流部２３では、それぞれの整流棒２４が、所定の隙間Ｇをあけて配列されており、各整流棒２４同士の隙間ＧをクリーンエアＣＡが通過する。そして、クリーンエアＣＡは、整流部２３を構成する整流棒２４同士の隙間Ｇを通過することにより整流される。整流部２３からのクリーンエアＣＡによる整流効果は、整流部２３がターゲット１５に近いほど良好となる。
【００１９】
この整流部２３を構成する整流棒２４は断面円形に形成されており、これにより、各整流棒２４は反応容器１１の内部側が凸曲面とされている。なお、これらの整流棒２４は、少なくとも反応容器１１の内部側が凸曲面とされていれば良く、例えば半円形状、楕円形状であっても良い。また、整流棒２４は中実であってもよく、中空であってもよい。
【００２０】
上記構成の製造装置１０によりガラス微粒子堆積体１７を製造する際には、ガラス原料の酸水素火炎をバーナ１３から噴出させ、反応容器１１の内部で火炎加水分解して生成されるガラス微粒子を、回転するターゲット１５に吹き付けて堆積させてガラス微粒子堆積体１７を成長させていく。また、バーナ１３は、堆積によるガラス微粒子堆積体１７の拡径にしたがって後退させる。
【００２１】
上記のように、ターゲット１５へのガラス微粒子の堆積時に、クリーンブース４３へクリーンエアＣＡを供給すると、このクリーンエアＣＡが整流部２３で整流されて反応容器１１内へ送り込まれる。これにより、異物の付着や混入を抑制しつつバーナ１３の火炎の乱れを抑制して安定的にガラス微粒子堆積体１７を製造することができる。このようにして製造されたガラス微粒子堆積体１７によれば、線引き時における断線の頻度を極力抑えつつ円滑に高品質な光ファイバを製造することができる。
【００２２】
また、本実施形態に係る製造装置１０によれば、整流棒２４同士が、互いに重なり合うことなく、所定の隙間Ｇをあけて並列に配置された整流部２３を備えているので、メッシュ板のように金属線同士が接触して擦れることにより金属粉が発生するような不具合を防止することができる。しかも、整流部２３を構成する整流棒２４の反応容器１１の内部側が凸曲面とされているので、クリーンエアＣＡを、コアンダ効果によって浮遊粒子を寄せ付けずに凸曲面である整流棒２４の表面に沿って良好に整流させることができ、反応容器１１内でのガラス微粒子の堆積時に生じた余剰ガラス微粒子の整流棒２４の表面への付着も防止することができる。これにより、整流棒２４に付着したガラス微粒子が剥がれてガラス微粒子堆積体１７へ付着するような不具合もなくすことができる。
これにより、異物の付着や混入を抑制しつつ安定的に高品質なガラス微粒子堆積体１７を効率良く製造することができる。
【００２３】
なお、整流部２３を構成する整流棒２４としては、上記のように断面円形のものに限らず、断面楕円形であっても良い。また、クリーンエアＣＡの下流側である反応容器１１の内部側が凸曲面となっていれば、クリーンエアＣＡの上流側である反応容器１１の外部側が凸曲面でなく、平面等であっても良い。
【００２４】
また、整流部２３の整流棒２４の配列方向としては、横方向に限定されないが、バーナ１３から噴射させる酸水素火炎は上昇しやすいことから、整流棒２４を横方向に沿って配列してクリーンエアＣＡを上下方向に対して整流し、火炎が上下方向に乱れないようにすることが好ましい。
また、上記実施形態では、１枚の整流部２３を設けたが、整流棒２４の配列方向が異なる複数の整流部２３を設けても良い。
【００２５】
２つの整流部２３を設けた製造装置について説明する。
図６に示すように、この製造装置１０Ａは、クリーンエアが流れる方向（棒材２４の配列面に交差する方向）に対して互いに間隔をあけて配置された２つの整流部２３Ａ，２３Ｂを備えている。整流部２３Ａは、図７（ａ）に示すように、複数本の整流棒２４を横方向に沿って配列させたものであり、また、整流部２３Ｂは、図７（ｂ）に示すように、複数本の整流棒２４を縦方向に沿って配列させたものである。
【００２６】
このように、整流棒２４が横方向に沿って配列された整流部２３Ａ及び整流棒２４が縦方向に沿って配列された整流部２３Ｂを設けると、クリーンエアＣＡを、整流部２３Ｂによって縦方向に整流し、さらに整流部２３Ａによって横方向に整流することができる。これにより、反応容器１１へ送り込むクリーンエアＣＡをむらなく整流し、さらに高品質なガラス微粒子堆積体１７を効率良く製造することができる。
なお、整流部２３Ａ，２３Ｂ同士の間隔は、クリーンエアＣＡの供給時に撓んでも互いに接触しない間隔とされており、例えば、１０〜２０ｍｍ程度が好ましい。
【００２７】
なお、上記実施形態の製造装置１０では、ターゲット１５の軸線に沿って複数のバーナ１３を一列に配置させたが、ターゲット１５の軸線に沿って複数のバーナ１３を上下に千鳥状に配置させ、ターゲット１５に対して周方向の異なる位置から火炎を吹き付けるようにしても良い。
また、製造装置１０は、ＯＶＤ（Outside Vapor Phase Deposition）法またはＶＡＤ（Vapor Phase Axial Deposition）法によってガラス微粒子堆積体１７を製造する装置構成であっても良い。
【００２８】
次に、参考例として、異なる構造の整流部について説明する。
図８（ａ），（ｂ）に示すものは、複数本の金属線５１を格子状に編んだメッシュ板５２からなる整流部である。
このようなメッシュ板５２からなる整流部では、気流の変動によって振動が生じると、この振動によって金属線５１同士が擦れ合い、金属粉αが発生する。そして、この金属粉αがガラス微粒子堆積体１７へ付着するおそれがある。
【００２９】
図９（ａ），（ｂ）に示すものは、複数の穴６１を形成したパンチングメタル６２からなる整流部である。
このようなパンチングメタル６２からなる整流部では、穴６１のない部分で気流が停滞するため、この穴６１のない部分に反応容器１１内でのガラス微粒子の堆積時に生じた残留ガラス微粒子βが堆積する。そして、この堆積したガラス微粒子βが剥離すると、この剥離したガラス微粒子βがガラス微粒子堆積体１７へ付着するおそれがある。また、パンチングメタル６２からなる整流部では、穴６１の出口付近で乱流が生じ、このため、クリーンエアＣＡの流れが不安定となり、整流効果が低下するおそれもある。また、穴６１を有するパンチングメタル６２では、開口率が大き過ぎると整流効果が不十分となり、ガラス微粒子堆積体１７に割れが生じるおそれがある。
【実施例】
【００３０】
図８に示したメッシュ板５２からなる整流部を備えた比較例１に係る製造装置及び図９に示したパンチングメタル６２からなる整流部を備えた比較例２の製造装置、本実施形態に係る１枚の整流部２３を備えた実施例１に係る製造装置、本実施形態の変形例に係る２枚の整流部２３Ａ，２３Ｂを備えた実施例２に係る製造装置によって、それぞれガラス微粒子堆積体１７を製造した。
【００３１】
そのときの反応容器１１内におけるクリーン度（パーティクル個数）、整流部へのガラス微粒子の付着の有無、風速変動の大きさ、製造したガラス微粒子堆積体１７から光ファイバを線引きした際の断線の頻度、ガラス微粒子堆積体１７の割れの頻度を調査した。なお、パーティクル個数は、立法フィート中における０．５μｍ以上の粒子の個数（ｐｃ／ｃｆ＠０．５μｍ）とした。
【００３２】
比較例１の整流部としては、線径０．２ｍｍの金属線を格子状に編み込んだ５０メッシュのメッシュ板を６枚重ねたものを用いた。
比較例２の整流部としては、穴径５ｍｍで開口率３０％のパンチングメタル６２を用いた。
実施例１の整流部としては、外径１０ｍｍのニッケル製の中実または中空の整流棒を横方向に沿って１ｍｍの隙間Ｇをあけて配列させた整流板を用いた。
実施例２の整流部としては、外径１０ｍｍのニッケル製の中実または中空の整流棒を横方向に沿って１ｍｍの隙間Ｇをあけて配列させた整流部と、外径１０ｍｍのニッケル製の中実または中空の整流棒を縦方向に沿って１ｍｍの隙間Ｇをあけて配列させた整流部を用い、これらを２０ｍｍの間隔をあけて配置した。
【００３３】
（評価結果）
評価結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2012246180.tif 000003
【００３５】
（１）クリーン度
反応容器１１内のパーティクル個数を測定した結果、比較例１では１００、比較例２では７０であった。また、実施例１では５０、実施例２では４０であった。
このことからメッシュ板５２からなる整流部を用いた比較例１では、気流の変動によって生じた振動により、金属線５１同士が擦れ合い、金属粉が発生し、反応容器１１内のパーティクル個数が増加することがわかった。
【００３６】
（２）ガラス微粒子の付着
比較例１では整流部へのガラス微粒子の付着はなかったが、比較例２では整流部にガラス微粒子が付着した。また、実施例１，２では、いずれも整流部へのガラス微粒子の付着はなかった。
このことからパンチングメタル６２からなる整流部を用いた比較例２では、穴６１のない部分に反応容器１１内でのガラス微粒子の堆積時に生じた残留ガラス微粒子が堆積することがわかった。
【００３７】
（３）風速変動の大きさ
風速変動の大きさは、比較例１，２及び実施例１，２の何れの場合も良好であった。但し、実施例１は一方向のみの整流であるため、実施例２や比較例１に比べ、風速変動が大きかった。また、比較例２は穴の開いているところと開いていないところの風量の差が大きいため、比較例１や実施例２に比べ、風速変動が大きかった。
【００３８】
（４）線引き断線頻度
比較例１の線引き断線頻度を基準の１とすると、比較例２では０．７、実施例１では０．５、実施例２では０．４であった。
このことからメッシュ板５２からなる整流部を用いた比較例１では、メッシュ板５２自体が発塵源となり、このメッシュ板５２で発生した金属粉がガラス微粒子堆積体１７に付着することにより、線引き時における断線の頻度が高まることがわかった。
【００３９】
（５）割れ頻度
比較例２の割れ頻度を基準の１とすると、比較例１では０．３、実施例１では０．２、実施例２では０．１であった。
このことからパンチングメタル６２からなる整流部を用いた比較例２では、パンチングメタル６２に付着したガラス微粒子が剥離してガラス微粒子堆積体１７に付着することにより、ガラス微粒子堆積体１７の割れ頻度が高まることがわかった。
【符号の説明】
【００４０】
１０：製造装置、１１：反応容器、１３：バーナ、１５：ターゲット、１７：ガラス微粒子堆積体、２３，２３Ａ，２３Ｂ：整流部、２４：整流棒（棒材）、３９：クリーンエア導入口、ＣＡ：クリーンエア、Ｇ：所定の隙間
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１】
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