(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎から生成するガラス微粒子を内部で堆積させる複数の反応チャンバに、各々設けられた支流排気ガス管が本流排気ガス管へ合流し、該支流排気ガス管の各々の途中に、該排気ガスの貯溜タンクが設けられ、該本流排気ガス管が、その途中に排気ガスの圧力を計測する圧力計と、ガス流量調整弁と、該計測した圧力により該ガス流量調整弁の開閉を制御する回路とを有して、排気装置に接続していることを特徴とする光ファイバ母材製造装置。
【請求項２】
火炎から生成するガラス微粒子を複数の反応チャンバ内で堆積させて光ファイバ母材を製造する方法であって、該複数の反応チャンバからの排気ガスを、各々貯溜タンクに留めてから、合流させた後、該排気ガスの圧力を計測しフィードバック制御して一定に維持することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相合成によって光ファイバ母材を製造する反応チャンバから、排気ガスを、定圧に維持しつつ、排気する光ファイバ母材製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの原材である光ファイバ母材は、反応チャンバ内でテトラクロロシランガスのような原料ガスを火炎中加水分解して生成したガラス微粒子が堆積する気相合成により得られるものである。
【０００３】
ガラス微粒子を堆積させる際、原料ガスの加水分解によって副生する塩化水素や堆積できず浮遊しているガラス微粒子は排気ガスとして、反応チャンバに設けた排気ガス管から外界へ排気される。
【０００４】
排気ガスの圧力が変動すると反応チャンバの内圧も連動して変動し、反応チャンバ内に乱気流を発生させ火炎が揺らぐため、不均質にガラス微粒子の堆積した光ファイバ母材が形成されてしまう。このような光ファイバ母材を焼結したガラスロッドは軸方向での特性が不均一となるので、さらにこれを線引きした光ファイバも伝送特性が不均一となる。
【０００５】
そのため従来、排気ガス管内に設けたダンパーを適宜開閉することにより、排気ガスの圧力を一定に維持していた。
【０００６】
光ファイバ母材の生産性を高めるために複数の反応チャンバを用い各々バッチ運転する場合、反応チャンバ毎にダンパーを開閉するのは面倒である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、気相合成によって光ファイバ母材を製造する複数の反応チャンバから、排気ガスを定圧に維持しつつ排気できる、簡便な光ファイバ母材製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の光ファイバ母材製造装置は、実施例に対応する図１を参照して説明すると、火炎３から生成するガラス微粒子を内部で堆積させる複数の反応チャンバ２に、各々設けられた支流排気ガス管５が本流排気ガス管８へ合流し、支流排気ガス管５の各々の途中に、排気ガスの貯溜タンク６が設けられ、本流排気ガス管８が、その途中に排気ガスの圧力を計測する圧力計９と、ガス流量調整弁１２と、計測した圧力によりガス流量調整弁１２の開閉を制御する回路１０とを有して、排気装置１３に接続している。
【０００９】
この製造装置を用いると、ひとつの排気装置１３で一括して、複数の反応チャンバ２から安定して排気を行うことができる。
【００１０】
反応チャンバ２は、気相軸付け法（ＶＡＤ法）、外付け化学蒸着法（ＯＶＤ法）、変形化学蒸着法（ＭＣＶＤ法）の何れの光ファイバ母材の製造方法に用いられるものであってもよい。複数の反応チャンバ２は各々、バッチ運転されるもので、同一の製造方法に用いられるものであってもよく、異なる製造方法に用いられるものであってもよい。
【００１１】
支流排気ガス管５の各々の途中に、排気ガスの貯溜タンク６が設けられていることが好ましい。このタンク６があると、たとえ他の反応チャンバのバッチ運転の開始や停止によって本流排気ガス管の圧力が変動しても、各タンク６内に貯溜している排気ガスが若干膨張または圧縮する結果、製造装置全体の圧力変動を緩衝する。そのため各反応チャンバ２内の圧力変動が極僅かになる。反応チャンバ２の数と共にタンク６の数が多くなるほど、またタンク６が大きくなるほど、圧力緩衝作用が強くなり、反応チャンバ２の内圧変動が一層小さくなる。
【００１２】
本発明の光ファイバ母材の製造方法は、火炎３から生成するガラス微粒子を複数の反応チャンバ２内で堆積させて光ファイバ母材１を製造する方法であって、複数の反応チャンバ２からの排気ガスを、各々貯溜タンクに留めてから、合流させた後、排気ガスの圧力を計測しフィードバック制御して一定に維持するというものである。
【００１３】
排気ガスの圧力が一定となると、反応チャンバ２の内圧も一定となり、火炎３が揺らがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用する光ファイバ母材製造装置の実施例を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、光ファイバ母材製造装置の実施例を示す骨格構成図である。
【００１６】
この製造装置は、バッチ運転可能な複数の反応チャンバ２に接続されている。反応チャンバ２はＶＡＤ法によって光ファイバ母材を製造するためのものである。
【００１７】
水素ガス源、酸素ガス源、およびテトラクロロシランガス源へ繋がったバーナ４が、各反応チャンバ２に貫入されている。ガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材１を形成させる始発棒が、反応チャンバ２の上部から挿入されている。
【００１８】
各反応チャンバ２は、バーナ４の延長上の反応チャンバ２の壁側面から、支流排気ガス管５が延びている。この支流排気ガス管５が、排気ガス貯溜タンク６の胴の中程へ接続している。タンク６の上部から排気ガス管が延び、開閉弁７を介して本流排気ガス管８に合流している。
【００１９】
本流排気ガス管８は、その途中に排気ガスの圧力を計測する圧力計９と、ガス流量調整弁１２とを有している。圧力計９は、比例積分微分制御回路（ＰＩＤ制御回路）１０の入力に接続されている。このＰＩＤ制御回路１０が駆動源１１に接続し、駆動源１０がガス流量調整弁１２に繋がっている。
【００２０】
本流排気ガス管８は排気装置１３に接続している。
【００２１】
光ファイバ母材製造装置は、以下のように動作する。
【００２２】
先ず、排気装置１３を駆動する。バッチ運転する反応チャンバ２に繋がる開閉弁７を開く。すると、この反応チャンバ２内の圧力は、大気圧よりも幾分低くなる。
【００２３】
次いで、水素ガスと酸素ガスとをバーナ４に流して点火し、その火炎３にテトラクロロシランガスを流す。テトラクロロシランが火炎３中で加水分解しガラス微粒子を生成する。ガラス微粒子を、光ファイバ母材始発棒へ堆積させると、光ファイバ母材１が得られる。
【００２４】
加水分解の際に副生した塩化水素ガスや、堆積できなかった浮遊ガラス微粒子は排気ガスとして、反応チャンバ２内から支流排気ガス管５へ流れる。
【００２５】
排気ガスは一旦、排気ガス貯溜タンク６に流れ込んで溜まる。このタンク６の上部から流れ出た排気ガスは、開閉弁７を経て、本流排気ガス管８へ流れる。他のバッチ運転している反応チャンバ２からも排気ガスが同様に流れ、合流する。
【００２６】
圧力計９により、本流排気ガス管８の圧力が計測される。この計測圧力値は、ＰＩＤ制御回路１０に入力される。
【００２７】
計測圧力値が所定圧力よりも低いと、ＰＩＤ制御回路１０がガス流量調整弁１２での流量を下げる信号を駆動源１１である空気圧作動式のアクチュエーターに出し、アクチュエーター１１が駆動してガス流量調整弁１２を絞り、排気ガスの流量を減少させる。すると、排気ガスが本流排気ガス管８内から排気され難くなる結果、本流排気ガス管８内の圧力が上昇する。
【００２８】
一方、計測圧力値が所定圧力よりも高いと、ＰＩＤ制御回路１０が流量制御弁１２での流量を上げる信号をアクチュエーター１１に出し、アクチュエーター１１が駆動してガス流量調整弁１２を緩め、排気ガスの流量を増加させる。すると、排気ガスが本流排気ガス管８内から排気され易くなる結果、本流排気ガス管８内の圧力が降下する。
【００２９】
この繰返しにより本流排気ガス管８内の圧力は、フィードバック制御されるので、ほぼ一定に維持される。各反応チャンバ２内の圧力は、本流排気ガス管８内の圧力に連動しているうえ、排気ガス貯溜タンク６の圧力緩衝作用により、ほとんど変動しない。
【００３０】
本流排気ガス管８内の圧力の変動幅は、そこの排気ガスの圧力と大気圧との差圧に対し、±１％以下と極僅かである。反応チャンバ２の内圧の変動幅は、圧力緩衝作用のために、それより更に極僅かである。そのため火炎３は全く揺らがない。
【００３１】
なお、制御回路はオンオフ制御回路であってもよい。反応チャンバ２はＯＶＤ法やＭＣＶＤ法に用いられるものであってもよい。
【００３２】
前記実施例に従い光ファイバ母材製造装置を用いて、光ファイバ母材を製造した例を以下の実施例１および２に示す。また本発明を適用外の光ファイバ母材製造装置を用いた光ファイバ母材の製造例を比較例に示す
【００３３】
（実施例１）
反応チャンバは、ＶＡＤ法に用いられるもので、１バッチにつき４０時間かけバッチ運転する３６台を使用した。本流排気ガス管内の圧力は、大気圧よりも２．５ｋＰａＧ低く維持することとした。各反応チャンバ毎、バッチ運転開始時期をずらして、光ファイバ母材７２本を製造した。バッチ運転している反応チャンバの数に応じ、排気ガス風量の負荷は±３０％で変動したが、本流排気ガス管内の圧力変動幅は、大気圧との差圧に対し±１％以下とほとんど変動しなかった。反応チャンバ内の火炎の揺らぎは認められなかった。得られた光ファイバ母材を焼結したガラスロッドについて軸方向の特性変化を測定したところ、いずれも均一であり異常点がなかった。
【００３４】
（実施例２）
反応チャンバを１８台使用したこと以外は実施例１と同様にして光ファイバ母材を３６本製造した。排気ガス風量の負荷は±５０％で変動したが、本流排気ガス管内の圧力変動幅は、大気圧との差圧に対し±１％以下とほとんど変動しなかった。反応チャンバ内の火炎の揺らぎは認められなかった。得られた光ファイバ母材を焼結したガラスロッドについて軸方向の特性変化を測定したところ、いずれも均一であり異常点がなかった。
【００３５】
（比較例）
反応チャンバを１２台使用したことと、排気ガス貯溜タンクに代えて手動の圧力調整ダンパーを用いて１バッチの途中で２時間おきに排気ガス圧力を調整したことと、本流排気ガス管途中のガス流量調整弁を開いたままにしたこと以外は、実施例１と同様にして光ファイバ母材を１０本製造した。排気ガス風量の負荷は±５０％で変動し、本流排気ガス管内の圧力変動幅は、大気圧との差圧に対し±１０％と大きく変動した。反応チャンバ内の火炎の揺らぎが認められた。得られた光ファイバ母材を焼結したガラスロッドについて軸方向の特性変化を測定したところ、うち３本は軸方向の特性の異常点が認められ、光ファイバへの線引きに供することができなかった。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の光ファイバ母材製造装置を用いると、排気ガスを定圧に維持しつつ、反応チャンバから排気ガスを排出できる。複数の反応チャンバの内圧は、一定に維持される。
【００３７】
ひとつの排気装置で一括して、複数の反応チャンバの安定した排気を行うことができるので、光ファイバ母材製造装置を簡便かつ安価に構成することができる。
【００３８】
この光ファイバ母材製造装置を用いて形成された光ファイバ母材から得られる光ファイバは、均質であり伝送特性が優れ、歩留まりが優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光ファイバ母材製造装置の実施例を示す骨格構成図である。
【符号の説明】
１は光ファイバ母材、２は反応チャンバ、３は火炎、４はバーナ、５は支流排気ガス管、６は排気ガス貯溜タンク、７は開閉弁、８は本流排気ガス管、９は圧力計、１０はＰＩＤ制御回路、１１は駆動源、１２はガス流量調整弁、１３は排気装置である。
【図１】
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