(57)【要約】【課題】コストを極力抑えつつ高品質なガラス母材を製造することが可能なガラス母材の製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】反応容器１２内でバーナ１５によりガラス微粒子を生成して出発基材１４に吹き付けて堆積させ、反応容器１２に設けられた透光窓部３１，３２を介してレーザ光を投受光するレーザ装置２１によりガラス微粒子の堆積状態をモニタしながら、そのモニタ結果により引き上げ速度を制御して、多孔質ガラスからなるガラス母材Ｇを製造する際、レーザ装置２１を構成するレーザ光Ｌの投光器２２とこの投光器２２側の透光窓部３１との間、および、レーザ装置２１を構成するレーザ光Ｌの受光器２３とこの受光器２３側の透光窓部３２との間、の少なくとも何れか一方に、遮熱板３７，４１を設けて、投光器２２および受光器２３の温度を耐用温度以下に抑える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内でガラス微粒子を生成して基材に吹き付けて堆積させるバーナと、前記反応容器に設けられた窓部を介してレーザ光の投受光により前記ガラス微粒子の堆積状態をモニタするレーザ装置と、を備え、レーザ装置のモニタ結果により引き上げ速度を制御して多孔質ガラスからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造装置であって、
前記レーザ装置を構成するレーザ光の投光器とこの投光器側の前記窓部との間、および、前記レーザ装置を構成するレーザ光の受光器とこの受光器側の前記窓部との間、の少なくとも何れか一方に、遮熱板が設けられていることを特徴とするガラス母材の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス母材の製造装置であって、
前記遮熱板が、ニッケル、ステンレス鋼あるいはポリテトラフルオロエチレン樹脂のうちの何れかで形成されていることを特徴とするガラス母材の製造装置。
【請求項３】
反応容器内でバーナによりガラス微粒子を生成して基材に吹き付けて堆積させ、前記反応容器に設けられた窓部を介してレーザ光を投受光するレーザ装置により前記ガラス微粒子の堆積状態をモニタしながら、そのモニタ結果により前記基材の引き上げ速度を制御して、多孔質ガラスからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造方法であって、
前記レーザ装置を構成するレーザ光の投光器とこの投光器側の前記窓部との間、および、前記レーザ装置を構成するレーザ光の受光器とこの受光器側の前記窓部との間、の少なくとも何れか一方に、遮熱板を設け、前記レーザ装置を構成するレーザ光の投光器および受光器の温度を耐用温度以下に抑えながらガラス母材を製造することを特徴とするガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス微粒子を堆積させてガラス母材を製造するガラス母材の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアとクラッドとを有する光ファイバは、光ファイバ用のガラス母材を線引きして細径化することにより製造される。光ファイバのもととなるガラス母材を製造する方法としては、ＶＡＤ（Vapor Phase Axial Deposition）法やＯＶＤ（Outside Vapor Phase Deposition）法が知られている。このＶＡＤ法やＯＶＤ法は、バーナの火炎中にガラス微粒子を生成させ、生成したガラス微粒子を石英等からなる出発基材に堆積させながら円柱状の多孔質のガラス母材を形成していく方法である。特にＶＡＤ法では、鉛直方向に配置した棒状の出発基材にガラス微粒子を堆積させながら、出発基材を上方に徐々に引き上げていき、出発基材の軸方向にガラス微粒子の堆積体（多孔質のガラス母材）を成長させていく。
【０００３】
このような多孔質のガラス母材を形成する際のガラス母材の引き上げを制御するために、レーザ光の投光器と受光器とからなる監視装置を設け、投光器から照射されたレーザ光の受光器での受光量が一定になるように制御することが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−４１５３８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８４５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような監視装置を構成する投光器および受光器は、バーナの火炎の輻射熱によって高温になると、故障の原因となる。そして、この監視装置が故障すると、ガラス微粒子を良好に堆積させることが困難となり、ガラス母材の品質低下を招くおそれがある。このため、投光器および受光器の表面に、窒素ガス（Ｎ２）やクリーンエアーなどの冷却ガスを吹き付けて冷却し、熱による故障を防止することが行われる。しかしながら、その場合には冷却ガスを大量に使用することになるため、コストが嵩張ってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、コストを極力抑えつつ高品質なガラス母材を製造することが可能なガラス母材の製造装置および製造方法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ガラス母材の製造装置は、反応容器内でガラス微粒子を生成して基材に吹き付けて堆積させるバーナと、前記反応容器に設けられた窓部を介してレーザ光の投受光により前記ガラス微粒子の堆積状態をモニタするレーザ装置と、を備え、レーザ装置のモニタ結果により引き上げ速度を制御して多孔質ガラスからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造装置であって、
前記レーザ装置を構成するレーザ光の投光器とこの投光器側の前記窓部との間、および、前記レーザ装置を構成するレーザ光の受光器とこの受光器側の前記窓部との間、の少なくとも何れか一方に、遮熱板が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
前記遮熱板が、ニッケル、ステンレス鋼あるいはポリテトラフルオロエチレン樹脂のうちの何れかで形成されていることが好ましい。
【０００９】
また、上記課題を解決することのできるガラス母材の製造方法は、反応容器内でバーナによりガラス微粒子を生成して基材に吹き付けて堆積させ、前記反応容器に設けられた窓部を介してレーザ光を投受光するレーザ装置により前記ガラス微粒子の堆積状態をモニタしながら、そのモニタ結果により前記基材の引き上げ速度を制御して、多孔質ガラスからなるガラス母材を製造するガラス母材の製造方法であって、
前記レーザ装置を構成するレーザ光の投光器とこの投光器側の前記窓部との間、および、前記レーザ装置を構成するレーザ光の受光器とこの受光器側の前記窓部との間、の少なくとも何れか一方に、遮熱板を設け、前記レーザ装置を構成するレーザ光の投光器および受光器の温度を耐用温度以下に抑えながらガラス母材を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記のガラス母材の製造装置および製造方法によれば、遮熱板によってバーナの火炎の輻射熱を遮断するので、冷却ガスの使用流量を従来の場合より減らして、もしくは冷却ガスを使用することなく、レーザ装置を構成する投光器および受光器の少なくとも何れか一方の温度上昇を抑えることができる。冷却ガスを使用する必要がなくなれば、冷却ガスの使用と冷却ガス供給装置の設置を不要とすることができ、製造コストおよび設備コストを極力抑えつつ、高品質なガラス母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るガラス母材の製造装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】投光器側の遮熱板の例を示す遮熱板の正面図である。
【図３】受光器側の遮熱板の例を示す遮熱板の正面図である。
【図４】遮熱板のない製造装置の例を示す概略断面図である。
【図５】実施例に係る製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るガラス母材の製造装置および製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、製造装置１１は、反応容器１２を備えており、この反応容器１２内で多孔質ガラス体からなるガラス母材Ｇを製造する装置である。反応容器１２は、ニッケル（Ｎｉ）合金などの板材により矩形筒状または円筒状に形成されており、その上部には吊り下げ装置１３が設けられている。吊り下げ装置１３は反応容器１２の外側に設けられた駆動装置（図示略）により上下に昇降される。吊り下げ装置１３には、例えば、石英ガラスなどから形成された出発基材（基材）１４が把持されており、この出発基材１４は、吊り下げ装置１３によって軸回りに回転されながら軸方向に沿って移動可能とされている。
【００１３】
反応容器１２には、その下部にバーナ１５が設けられており、このバーナ１５は、反応容器１２内でガラス原料と火炎ガスを出発基材１４へ向かって噴出する。このバーナ１５から噴出されるガラス原料と火炎ガスにより、火炎加水分解されて生成されるガラス微粒子が、軸回りに回転される出発基材１４に吹き付けられて堆積される。そして、この出発基材１４にガラス微粒子を堆積させながら出発基材１４を徐々に引き上げることで、出発基材１４の軸方向に、ガラス微粒子の堆積体である円柱状のガラス母材Ｇが形成される。このガラス微粒子のガラス母材Ｇは、その後、脱水および焼結して透明ガラス化された光ファイバ用母材とされ、その光ファイバ用母材を線引きすることで光ファイバが製造される。
【００１４】
反応容器１２の下部には、レーザ装置２１が設けられている。このレーザ装置２１は、レーザ光Ｌを出射する投光器２２と、レーザ光Ｌを受光する受光器２３とを備えている。投光器２２と受光器２３とは、反応容器１２の下部における外側で、反応容器１２を挟んで互いに対向した位置に設けられている。
【００１５】
反応容器１２の下部には、レーザ装置２１の投光器２２および受光器２３と対向する側面に、それぞれ反応容器１２の内部を視認するための透光窓部（窓部）３１，３２が設けられている。これらの透光窓部３１，３２は、反応容器１２に形成された開口部（図示略）と、この開口部を塞ぐように設けられた透光性を有する透明板３５，３６とを有している。
【００１６】
透光窓部３１と投光器２２との間には、遮熱板３７が設けられている。図２に示すように、この遮熱板３７は、ネジ３８によって透明板３５に固定されており、この遮熱板３７によって透明板３５の投光器２２側の表面が覆われている。この遮熱板３７は、例えば、耐熱性、耐久性および耐食性に優れたニッケル（Ｎｉ）から形成された平面視八角形状の板体からなるもので、その厚さは、約０．１ｍｍとされている。この遮熱板３７には、その一部に、透光孔３９が形成されており、この透光孔３９において、透明板３５が露出されている。そして、投光器２２のレーザ光Ｌは、遮熱板３７の透光孔３９において、透明板３５を透過して反応容器１２内へ照射される。
【００１７】
なお、本実施形態では、遮熱板３７により反応容器１２の透光窓部３１がほぼ覆われてしまうことになるが、作業面は通常反応容器１２の片側の面だけであり、作業面ではない側は、この透光窓部３１を通して反応容器１２の内部を観察する必要はないので、透光窓部３１がほぼ覆われていても問題は生じない。但し、この透光窓部３１から反応容器１２の内部を観察する場合も考えて、遮熱板３７を透光窓部３１から離した位置に固定する形態としてもよい。
【００１８】
また、透光窓部３２と受光器２３との間には、遮熱板４１が設けられている。この遮熱板４１は、透光窓部３２の透明板３６に対して間隔をあけて移動可能に設けられている。このように移動可能にしているのは、受光器２３側の反応容器１２の側面が、バーナ１５の設置や調整、出発基材１４やガラス母材Ｇ等の取り付けや取り外しなどの作業面となり、この面に設けられた扉が開口する必要があるため、扉の開口の際に、この遮熱板４１が干渉しないようにするためである。図３に示すように、遮熱板４１は、例えば、耐熱性、耐久性および耐食性に優れたニッケル（Ｎｉ）から形成された平面視矩形状の板体からなるもので、その厚さは、約０．１ｍｍとされている。この遮熱板４１には、その一部に、透光孔４２が形成されている。そして、反応容器１２を通過して透明板３６を透過したレーザ光Ｌは、遮熱板４１の透光孔４２を透過して受光器２３に到達し、この受光器２３で受光される。そして、この受光器２３からの受光信号に基づいて、ガラス母材Ｇにおけるガラス微粒子の堆積状態（堆積面の位置）が監視される。
【００１９】
なお、遮熱板３７，４１は、形状劣化がなく、熱発散が良く、さらに、固定箇所での熱変形の少ない厚さとすることが好ましい。また、遮熱板３７，４１は、ニッケル（Ｎｉ）に限らず、耐熱性、耐久性および耐食性に優れたステンレス鋼（ＳＵＳ）あるいはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂から形成されたものでも良い。
【００２０】
次に、上記の製造装置１１によって出発基材１４にガラス微粒子を堆積させてガラス母材Ｇを製造する方法について説明する。
まず、出発基材１４を吊り下げ装置１３に吊り下げ、出発基材１４を所定位置に配置させる。
【００２１】
次に、出発基材１４を軸回りに回転させながら、バーナ１５から噴出されるガラス原料と火炎ガスによって火炎加水分解されて生成されるガラス微粒子を出発基材１４に吹き付け、ガラス微粒子を出発基材１４に堆積させる。
この状態で、吊り下げ装置１３によって出発基材１４を徐々に引き上げ、ガラス微粒子の堆積体である円柱状のガラス母材Ｇを形成する。
【００２２】
このとき、投光器２２および受光器２３からなるレーザ装置２１によってガラス微粒子の堆積状態を監視して、吊り下げ装置１３による引き上げ速度を制御することで、所定径のガラス母材Ｇを製造する。
【００２３】
なお、図４に示すように、遮熱板３７，４１を備えていない装置では、透光窓部３１，３２からのバーナ１５の火炎の輻射熱によって投光器２２および受光器２３が高温となり、耐用温度を超えることがある。すると、これらの投光器２２および受光器２３からなるレーザ装置２１が故障し、ガラス微粒子の堆積状態のモニタ不良により、製造するガラス母材Ｇの品質低下を招いてしまう。
このため、レーザ装置２１の投光器２２および受光器２３へ窒素ガス（Ｎ２）やクリーンエアーなどの冷却ガスを大量に供給して冷却すると、ガラス母材Ｇの製造コストが増加してしまう。
【００２４】
これに対して、本実施形態では、透光窓部３１と投光器２２との間および透光窓部３２と受光器２３との間に、遮熱板３７，４１を設けている。これにより、バーナ１５の火炎の輻射熱を遮り、投光器２２と受光器２３とからなるレーザ装置２１の温度を耐用温度以下に抑えることができる。つまり、本実施形態では、レーザ装置２１の温度を耐用温度以下に抑えながらガラス母材Ｇを製造することができる。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、遮熱板３７，４１によって、バーナ１５の火炎による輻射熱を遮断し、冷却ガスの使用流量を従来の場合より減らして、もしくは冷却ガスを使用することなく、レーザ装置２１を構成する投光器２２および受光器２３の温度上昇を抑えることができる。これにより、冷却ガスを使用する必要がなくなれば、冷却ガスの使用および冷却ガス供給装置の設置を不要とすることができ、製造コストおよび設備コストを極力抑えつつ高品質なガラス母材Ｇを製造することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、投光器２２側および受光器２３側の両方に、遮熱板３７，４１を設けたが、バーナ１５の輻射熱による影響を受けやすい何れか一方側のみに設けても良い。
また、投光器２２側では、遮熱板３７を透明板３５に固定したが、上記のように、この遮熱板３７も、受光器２３側と同様に、透明板３５に対して間隔をあけて配置しても良い。
【実施例】
【００２７】
図５に示すような装置構成で、反応容器１２内でガラス母材を製造し、そのときのレーザ装置２１を構成する投光器２２（管理温度５０．０℃）および受光器２３（管理温度６０．０℃）の温度を測定した。
【００２８】
実施例１として、板厚０．１ｍｍのニッケル（Ｎｉ）製の遮熱板を備えた製造装置（図１参照）でガラス母材を製造し、比較例１として、遮熱板を設置していない製造装置（図４参照）でガラス母材を製造した。
【００２９】
実施例１と比較例１で、投光器２２のカバー温度Ａ、投光器２２の本体温度Ｂ、受光器２３における反応容器１２側である手前温度Ｃおよび受光器２３における反応容器１２と反対側である奥側温度Ｄを測定した。
【００３０】
なお、比較例１では、投光器２２および受光器２３にそれぞれ窒素ガス（Ｎ２）からなる冷却ガス供給装置Ｅ，Ｆを設け、投光器２２および受光器２３を冷却ガスで冷却した。
【００３１】
投光器２２側の温度測定結果を表１に示し、受光器２３側の温度測定結果を表２に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に示すように、遮熱板のない製造装置の比較例１では、冷却ガスを供給（流量９．７５Ｌ／分）しても、投光器２２のカバー温度Ａが６５．８℃、投光器２２の本体温度Ｂが５６．７℃となり、管理温度を超える値となった。これに対して遮熱板を備えた製造装置の実施例１では、冷却ガスの供給がなくても、投光器２２のカバー温度Ａが４７．０℃、投光器２２の本体温度Ｂが４１．０℃に抑えられた。このように、実施例１では、冷却ガスの供給がなくても、投光器２２の温度を管理温度（５０．０℃）以下に抑えることができた。
【００３４】
【表２】
2013241302.tif 000004
【００３５】
表２に示すように、遮熱板のない製造装置の比較例１では、冷却ガスを供給（流量１９．５Ｌ／分）しても、受光器２３の手前温度Ｃが５０．１℃、受光器２３の奥側温度Ｄが４５．６℃となり、管理温度上限値に近い値となった。これに対して遮熱板を備えた製造装置の実施例１では、冷却ガスの供給がなくても、受光器２３の手前温度Ｃが３８．８℃、受光器２３の奥側温度Ｄが３６．８℃に抑えられた。このように、実施例１では、冷却ガスの供給がなくても、受光器２３の温度を管理温度（６０．０℃）以下に抑えることができた。
【００３６】
この温度測定の結果、反応容器１２の透光窓部と、投光器２２および受光器２３との間にそれぞれ遮熱板を設けることで、バーナの火炎による輻射熱を遮断し、冷却ガスの使用流量を従来の場合より減らして、もしくは冷却ガスを使用することなく、投光器２２および受光器２３の温度上昇を抑えることができた。これにより、冷却ガスを使用する必要がなくなれば、冷却ガスの使用および冷却ガス供給装置Ｅ，Ｆの設置を不要とすることができるので、本発明では、製造コストおよび設備コストを抑えてガラス母材を製造可能であることがわかった。
【符号の説明】
【００３７】
１１：製造装置、１２：反応容器、１４：出発基材（基材）、１５：バーナ、２１：レーザ装置、２２：投光器、２３：受光器、３１，３２：透光窓部（窓部）、３７，４１：遮熱板、Ｇ：ガラス母材
【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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