(57)【要約】      （修正有）【課題】有機シリコンがＳｉＯ２スートを形成する反応前に液化することを抑制し、反応の安全性および安定性を向上させて光ファイバ母材の製造方法を提供する。【解決手段】気体もしくは霧状の有機シリコン１ａを含む原料含有ガス２ａに酸素ガス５ａを予混合する予混合工程と、原料含有ガス２ａに酸素ガス５ａが予混合された予混合原料ガス７ａと燃焼用ガス２４ａとをバーナに供給し、火炎中で反応させてＳｉＯ２スートを生成するスート生成工程と、を含む光ファイバ母材の製造方法において、有機シリコン１ａを含む原料含有ガス２ａに予混合用酸素ガス５ａを予混合する予混合工程では、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの量に応じて決定される有機シリコン１ａの液化温度以上の温度の酸素ガス（５ａ）を予混合する光ファイバ母材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体もしくは霧状の有機シリコンを含む原料含有ガスに酸素ガスを予混合する予混合工程と、
前記原料含有ガスに前記酸素ガスが予混合された予混合原料ガスと燃焼用ガスとをバーナに供給し、火炎中で反応させてＳｉＯ２スートを生成するスート生成工程と、を含む光ファイバ母材の製造方法において、
前記予混合工程では、前記予混合原料ガス中の前記有機シリコンの量に応じて決定される前記有機シリコンの液化温度以上の温度の前記酸素ガスを予混合することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
前記予混合原料ガスと前記燃焼用ガスとを隔てるシールガスを、前記予混合原料ガス中の前記有機シリコンの量に応じて決定される前記有機シリコンの液化温度以上の温度にて前記バーナに供給することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
前記予混合工程では、１１０℃以上の前記酸素ガスを予混合することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項４】
予混合する前記酸素ガスの温度以上の温度の前記シールガスを前記バーナに供給することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項５】
前記原料含有ガスは、アルゴンと酸素との混合ガス、窒素と酸素との混合ガス、または、酸素をキャリアガスとして含むガスであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項６】
前記シールガスは、アルゴンであることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項７】
前記バーナは、複数のノズルを持つマルチノズルバーナであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項８】
前記バーナは、多重管バーナであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項９】
前記有機シリコンが、オクタメチルシクロテトラシロキサンであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項１０】
前記有機シリコンが、ヘキサメチルジシロキサンであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機シリコンを原料に用いた光ファイバ母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ用プリフォーム（光ファイバ母材）は、例えば、ＶＡＤ法などでＳｉＯ２スートをターゲットに堆積させ、これを焼結して製造される。ＳｉＯ２スートの原料として、従来のＳｉＣｌ４に代えて、有機シリコンを用い、有機シリコンをバーナ等を用いて酸水素火炎中（反応場）で燃焼させることにより、ＳｉＯ２スートを生成する技術がある（例えば、特許文献１〜３参照）。有機シリコンを用いることで、ＳｉＣｌ４に対して、有害な塩酸を発生させることがなく、また、必要な水素が従来よりも少なくて済む等の利点がある。
【０００３】
ここで、ＳｉＯ２スートの生成速度を高めるためには、有機シリコン原料を大量に供給する必要が有る。しかし、大量の有機シリコン（高濃度の有機シリコンガス）は、完全燃焼させることが難しい。そのため、上記反応場において、有機シリコンの反応が不十分となり、不純物ゲルまたは不純物微粒子等がバーナに付着したり、炭素がスートに付着したり、スートに欠陥が形成されたりする。そこで、予め有機シリコンと酸素ガスとを予混合することにより有機シリコンの反応性を高めることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６３１２６号公報（２０００年２月２９日公開）
【特許文献２】特表２０１４−５２０７４７号公報（２０１４年８月２５日公表）
【特許文献３】特開２０１３−１７７２９７号公報（２０１３年９月９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術においては、次のような問題がある。すなわち、有機シリコンを含むガスの温度は、比較的低温の酸素ガスと予混合することにより低下し得る。ＳｉＯ２スートを形成する反応の前に、有機シリコンを含むガスの温度が低下した場合には、有機シリコンは蒸気圧が低いため液化する。このように有機シリコンが液化すると、着火した状態で液滴がバーナから飛び出すことがあり得るために危険である。また、バーナのノズルに付着した液滴によりガス流が乱れることに起因して、反応後のガラス微粒子がスートに均一に堆積せず、光ファイバ母材の品質が悪化する。そして、最悪の場合、大量の液滴が一時的にノズルを防ぐことにより、ガスの流出が阻害され、火炎がバーナ管内を逆行してバーナ内部で爆発を起こし得るという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機シリコンがＳｉＯ２スートを形成する反応前に液化することを抑制し、反応の安全性および安定性を向上させて光ファイバ母材を製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、気体もしくは霧状の有機シリコンを含む原料含有ガスに酸素ガスを予混合する予混合工程と、前記原料含有ガスに前記酸素ガスが予混合された予混合原料ガスと燃焼用ガスとをそれぞれバーナに供給し、火炎中で反応させてＳｉＯ２スートを生成するスート生成工程と、を含む光ファイバ母材の製造方法において、前記予混合工程では、前記予混合原料ガス中の前記有機シリコンの量に応じて決定される前記有機シリコンの液化温度以上の温度の前記酸素ガスを予混合する、ことを特徴としている。
【０００８】
上記方法によると、有機シリコンを含む原料含有ガスと予混合される酸素ガスの温度は、予混合原料ガス中の有機シリコンの量に応じて決定される有機シリコンの液化温度以上になっている。そのため、酸素を予混合することによる予混合原料ガスの温度の低下を抑制でき、予混合原料ガス中の有機シリコンが、液化温度よりも低温となって液化するという現象が抑制される。そのため、有機シリコンが液化することによる不具合を防ぐことができる。
【０００９】
よって、上記方法によると、有機シリコンがＳｉＯ２スートを形成する反応前に液化することを抑制し、反応の安全性および安定性を向上させて光ファイバ母材を製造することができる。また、有機シリコンは気体もしくは霧状で反応に供されるため、反応性が高く、ＳｉＯ２スートの品質を向上させることができる。そのため、上記方法にて製造した光ファイバ母材を用いて、高品質な光ファイバを安全かつ効率的に生産することができる。
【００１０】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記予混合原料ガスと前記燃焼用ガスとを隔てるシールガスを、前記予混合原料ガス中の前記有機シリコンの量に応じて決定される前記有機シリコンの液化温度以上の温度にて前記バーナに供給するのが好ましい。
【００１１】
シールガスを用いることで、バーナ端面（出口）で有機シリコンが反応してスートが生成されるのを防ぎ、反応が起こる位置を制御することができる。ここで、バーナに供給されるシールガスが常温程度であると、同じバーナに供給される予混合原料ガスの温度が低下し、有機シリコンが液化する可能性がある。しかし、上記方法によると、バーナに供給されるシールガスの温度は、予混合原料ガス中の有機シリコンの量に応じて決定される有機シリコンの液化温度以上になっている。そのため、シールガスをバーナに供給することによる予混合原料ガスの温度の低下を抑制でき、予混合原料ガスに含まれる有機シリコンが液化温度よりも低温となって液化するという現象が抑制される。そのため、有機シリコンが液化することによる不具合を防ぐことができる。
【００１２】
このように、上記方法によると、有機シリコンがＳｉＯ２スートを形成する反応前に液化することをより確実に抑制し、反応の安全性および安定性を向上させて光ファイバ母材を製造することができる。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記予混合工程では、１１０℃以上の前記酸素ガスを予混合するのが好ましい。
【００１４】
一般に原料含有ガスは例えば２００℃といった高温で気化されているため、１１０℃以上の酸素ガスを予混合することで、予混合原料ガスは少なくとも１１０℃以上になる。ここで、反応させる有機シリコンを増やしたい場合、予混合原料ガスが１１０℃未満であると、バーナへの送出時に予混合原料ガス中の有機シリコン以外のガス（他のガス）が多量に必要になり、現実的ではない。しかし、上記方法により、１１０℃以上の酸素ガスを予混合し、予混合原料ガスが少なくとも１１０℃以上となっていると、他のガスが現実的に提供できる量となる。よって、都合よく光ファイバ母材を製造することが可能となる。
【００１５】
なお、有機シリコンがオクタメチルシクロテトラシロキサンである場合、１１０℃の蒸気圧は０．１２９ａｔｍと推定される。そのため、予混合原料ガス中のオクタメチルシクロテトラシロキサンの分圧が０．１２９ａｔｍ以下である場合に、１１０℃以上の酸素ガスを予混合することで、予混合による有機シリコンの液化を確実に防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、予混合する前記酸素ガスの温度以上の温度の前記シールガスを前記バーナに供給するのが好ましい。
【００１７】
ここで、シールガスの温度が予混合原料ガスの温度以下であると、同じバーナを流れる予混合原料ガスの温度を奪ってしまう。しかし、上記方法により、シールガスの温度を、予混合する酸素ガス（有機シリコンの液化温度以上の温度）と同じにしておけば、バーナを流れる予混合原料ガスの低下を防ぐことができ、予混合原料ガス中の有機シリコンの液化を防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法では、前記原料含有ガスは、アルゴンと酸素との混合ガス、窒素と酸素との混合ガス、または、酸素をキャリアガスとして含むガスであるのが好ましい。
【００１９】
上記構成によると、有機シリコンを搬送するキャリアガスとして、アルゴンと酸素との混合ガス、窒素と酸素との混合ガス、あるいは、酸素を用いることができる。
【００２０】
配管の太さに比して有機シリコン（原料ガス）の供給量が少ない場合、流速が遅いため（送られる体積が小さいため）、供給が不安定になる、つまり、制御が難しい場合がある。そのため、あえて原料ガスを薄めてでも体積を大きくし、安定して原料ガスを供給するためにキャリアガスを混合する。
【００２１】
キャリアガスとして、アルゴンまたは窒素を用いることで安全に原料ガスを搬送することができる。しかし、一方で、反応に無関係であるアルゴンまたは窒素を予混合原料ガス中に、あまり割合を増やすのは望ましくない。そこで、キャリアとして必要なガス流量のうち、逆火（火炎がバーナ内に遡行する現象）が生じない程度の酸素をキャリアに混ぜる（残りはアルゴンまたは窒素）のが好ましい。逆火を生じない酸素量は、燃焼限界濃度や、配管内の原料流量（流速）などで決まる。
【００２２】
よって、上記構成によると、アルゴンと酸素の混合ガス、窒素と酸素の混合ガスをキャリアガスに用いることで、より安全に原料ガスを搬送することができる。また、他の理由により安全性を確保できれば、酸素をキャリアガスに用いてもよい。酸素をキャリアガスに用いるとより効率よく原料ガスを燃焼させることができる。
【００２３】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法では、前記シールガスは、アルゴンであるのが好ましい。
【００２４】
アルゴンは、シールガスとして一般的に用いられる不活性ガスであり、入手しやすいため、容易に光ファイバ母材を製造することができる。
【００２５】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法では、前記バーナとして、複数のノズルを持つマルチノズルバーナや、多重管バーナを用いることができる。
【００２６】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法では、前記有機シリコンとして、例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサンや、ヘキサメチルジシロキサンを用いることができる。
【００２７】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法を用いて製造した光ファイバ母材、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法を用いる光ファイバの製造方法、当該光ファイバの製造方法を用いて製造した光ファイバも、本発明の範疇に含まれる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、有機シリコンがＳｉＯ２スートを形成する反応前に液化することを抑制し、反応の安全性および安定性を向上させて光ファイバ母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ファイバ母材製造用のＳｉＯ２スート生成装置の構成を示す概略図である。
【図２】上記ＳｉＯ２スート生成装置に備えられたバーナの出口付近の斜視図である。
【図３】ＯＭＣＴＳを気化するために必要な予混合原料ガスに含まれるＯＭＣＴＳ以外のガスの流量を示す表である。
【図４】ＯＭＣＴＳの温度と蒸気圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３１】
＜ＳｉＯ２スートの生成装置＞
本実施の形態では、ＳｉＯ２スートをターゲットに堆積させ光ファイバ母材を製造する。そこで、先ず、ＳｉＯ２スートの生成装置の構成の一例について、図１および図２に基づいて説明する。図１は、本実施の形態におけるＳｉＯ２スート生成装置１００の構成を示す概略図である。図２は、ＳｉＯ２スート生成装置１００が備えるバーナ２０の斜視図である。
【００３２】
ＳｉＯ２スート生成装置１００は、図１に示すように、原料ガス調製部１０と、バーナ２０とを備えている。
【００３３】
原料ガス調製部１０は、液体原料タンク１と、気化器２と、キャリアガス供給部３と、第１配管４と、酸素ガス供給部５と、第２配管６と、予混合チャンバ７と、第３配管８とを備えている。
【００３４】
液体原料タンク１には、液体の有機シリコン１ａが貯留される。本実施の形態で用いる有機シリコン１ａとしては、例えば環状シロキサンやポリメチルシロキサン等の有機シロキサンが挙げられる。有機シリコンの選択においては、原料の保存性および輸送性、沸点、並びに反応性等が考慮される。すなわち、有機シリコン原料は、常温では液体であること、沸点が低いこと、反応性が高いことが好ましい。本実施の形態用いる有機シリコンとしては、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）またはヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）が好ましい。以下の説明においては、有機シリコンとしてＯＭＣＴＳを用いた場合について説明するが、別の有機シロキサンを用いてもよいし、その他の有機シリコンを用いてもよい。
【００３５】
気化器２は、液体原料タンク１から供給された液体の有機シリコン１ａ加熱し、気体または霧状にする装置である。気体または霧状の有機シリコン１ａを、以下では、有機シリコンガス１ａあるいは原料ガス１ａと称する場合もある。なお、気体には一部霧状が含まれていてもよい。
【００３６】
気化器２には、また、キャリアガス供給部３からキャリアガス３ａが供給され、キャリアガスも加熱される。キャリアガス３ａは、気体の状態で供給されても液体の状態で供給されてもよい。キャリアガス３ａは、有機シリコンと反応しない気体であって、例えば、アルゴン、窒素、酸素、またはヘリウム等の不活性ガスである。または、これらを混合したガスであってもよい。また、キャリアガス３ａは、アルゴンと酸素との混合ガス、窒素と酸素との混合ガス、または、酸素であるのが好ましい。アルゴンと酸素との混合ガス、窒素と酸素との混合ガスをキャリアガス３ａに用いることで、より安全に原料ガスを搬送することができる。また、他の理由により安全性を確保できれば、酸素をキャリアガス３ａに用いてもよい。酸素をキャリアガスに用いるとより効率よく原料ガスを燃焼させることができる。
【００３７】
ここで、気化器２に供給される液体の有機シリコン１ａおよびキャリアガス３ａの供給量は、図示しないマスフローコントローラ等を用いて制御することができる。なお、供給量の制御には、その他の流量制御手段を用いても構わない。
【００３８】
気化器２は、有機シリコン１ａとキャリアガス３ａとを本実施の形態では２００℃に加熱する。気化器２における加熱温度は、有機シリコン１ａの沸点や量等、種々の条件に基づいて決定すればよく、２００℃に限らない。有機シリコンガス１ａとキャリアガス３ａとが混合されたガスを以下では原料含有ガス２ａと称する。気化器２から２００℃の原料含有ガス２ａが、第１配管４を介して予混合チャンバ７に供給される。ここで、第１配管４は管内を流れるガスを加熱するよう構成されており、原料含有ガス２ａの温度が低下するのを、具体的には２００℃以下になるのを防いでいる。加熱は、第１配管４にヒータを配置する（例えば、リボンヒータを巻く）、あるいは、第１配管４をホットチューブにて形成する、ことで行う。これら以外の手段で管内のガスを加熱してもよい。以下で説明する第２配管６、第３配管８、第４配管２２ｂ、およびバーナ２０を流れるガスの加熱についても同様に、ヒータ、ホットチューブ、あるいは別の手段を用いて行う。
【００３９】
予混合チャンバ７は、原料含有ガス２ａに予混合用酸素ガス５ａを予混合する。予混合用酸素ガス５ａは、酸素ガス供給部５から第２配管６を介して予混合チャンバ７へ供給される。ここで、第２配管６は管内を流れるガスを加熱するよう構成されており、予混合用酸素ガス５ａは加熱された状態で予混合される。この加熱については後段で詳細に説明する。予混合用酸素ガス５ａが予混合された原料含有ガス２ａを以下では、予混合原料ガス７ａと称する。予混合原料ガス７ａは、予混合チャンバ７から第３配管８を通じてバーナ２０へと送られる。第３配管８は管内を流れるガスを加熱するよう構成されており、予混合原料ガス７ａの温度が低下するのを防いでいる。
【００４０】
バーナ２０は、光ファイバ母材製造用のバーナであり、図１および図２に示すように、多重管バーナである。本実施の形態では、バーナ２０を多重管バーナとして説明するが、多重管バーナに限らず、例えば、複数のノズルをもつマルチノズルバーナ等であってもよい。
【００４１】
バーナ２０は、中心から順に、第３配管８に接続している予混合原料ガス７ａが流れる原料ガス管２１と、シールガス２２ａが流れるシールガス管２２と、燃焼用酸素ガス（燃焼用ガス）２３ａが流れる酸素ガス管２３と、水素ガス（燃焼用ガス）２４ａが流れる水素ガス管２４とを備えている。なお、酸素ガス管２３と水素ガス管２４とは、互いに逆の配置であってもよい。また、原料ガス管２１は、バーナ２０の中心部ではなく、他の位置に設けられていてもよい。燃焼用酸素ガス２３ａおよび水素ガス２４ａは、有機シリコンガス１ａが反応しＳｉＯ２スートが生成される反応場３０に火炎（酸水素火炎）を形成する原料である。なお、本実施の形態における反応場３０は酸水素火炎中であるが、これに限らない。
【００４２】
シールガス２２ａは、予混合原料ガス７ａと、燃焼用酸素ガス２３ａおよび水素ガス２４ａとを隔てるためのガスである。シールガス２２ａにより、バーナ２０の出口近傍にて予混合原料ガス７ａ中の有機シリコンガス１ａが反応してＳｉＯ２スートが堆積して該出口を塞ぐのを防ぐことができる。シールガス２２ａの流速を変えることで反応が起こる位置を制御することができる。シールガス２２ａにより、反応はバーナ２０の出口から離間したところで起こる。
【００４３】
よって、シールガス２２ａとしては、有機シリコンガス１ａの反応に不活性なガスであればよく、例えばヘリウム、窒素、もしくはアルゴンのガス、またはこれらを混合したガスが用いられる。なお、ここに例示しないガスであってもよい。
【００４４】
シールガス２２ａは、第４配管２２ｂを通ってバーナ２０に導入され、シールガス管２２へと送られる。ここで、第４配管２２ｂは管内を流れるガスを加熱するよう構成されており、シールガス２２ａは加熱された状態で導入される。この加熱については後段で詳細に説明する。また、バーナ２０は、バーナ２０内を流れるガスを加熱するよう構成されており、バーナ２０内を流れるガスの温度が低下するのを防いでいる。
【００４５】
（予混合酸素およびシールガスの加熱）
例えば予混合用酸素ガス５ａが常温である場合には、予混合チャンバ７において原料含有ガス２ａに予混合用酸素ガス５ａを予混合すると、混合後の予混合原料ガス７ａの温度が低下する。また、シールガス２２ａが流れるシールガス管２２は原料ガス管２１を囲むように形成されている。そのため、例えば常温のシールガス２２ａがシールガス管２２を流れる場合には、その内側の原料ガス管２１を流れる予混合原料ガス７ａの温度が奪われる。これらにより、予混合原料ガス７ａの温度がそれに含まれる有機シリコン１ａの液化温度以下になれば、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａが液化してしまう。
【００４６】
そこで、ＳｉＯ２スート生成装置１００では、予混合用酸素ガス５ａの温度およびシールガス２２ａの温度が、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの量に応じて決定される有機シリコン１ａの液化温度以上となるように、予混合用酸素ガス５ａおよびシールガス２２ａ加熱する。
【００４７】
なお、ＳｉＯ２スート生成装置１００では、燃焼用酸素ガス２３ａおよび水素ガス２４ａをバーナ２０に送出する前に加熱していないが、加熱する構成であってもよい。
【００４８】
（有機シリコンの液化温度）
次に、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコンガス１ａの液化温度について、図３に基づいて説明する。図３は、有機シリコン１ａであるＯＭＣＴＳの各供給量および予混合原料ガス７ａの各温度における、当該ＯＭＣＴＳをすべて気化するために必要な予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳ以外のガス（以下ではその他ガスと称する）の流量を示す表である。
【００４９】
気化器２に供給される液体の有機シリコン１ａの流量、およびキャリアガス３ａの流量は、マスフローコントローラ等によって制御することができる。また、予混合チャンバ７に供給される予混合用酸素ガス５ａの流量も、マスフローコントローラ等によって制御することができる。そのため、予混合原料ガス７ａに含まれる有機シリコンガス１ａとその他ガスとの割合を制御することができる。ここで、「割合」とは本質的にはモル比を意味するが、制御および表示するパラメータとしては、液体や気体の質量流量や体積流量でありうる。
【００５０】
予混合原料ガス７ａにおける上記「割合」が決定されれば、有機シリコン１ａの液化温度は、以下のようにして求まる。
【００５１】
予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの体積とその他ガスの体積との比から、有機シリコン１ａの分圧Ｐｐを求めることができる。この分圧Ｐｐは、有機シリコン１ａが全て気化した場合における分圧を意味する。
【００５２】
ここで、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの液化温度とは、有機シリコン１ａの蒸気圧と上記分圧Ｐｐとが等しくなる温度のことである。例えば、本実施の形態の有機シリコン１ａであるＯＭＣＴＳでは、ある温度における蒸気圧は、図４に示す値となる。図４に示すように、ＯＭＣＴＳが１００℃のとき、蒸気圧は０．０８７ａｔｍとなる。つまり、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの分圧が０．０８７ａｔｍであるとき、有機シリコン原料の液化温度は１００℃である。そのため、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの分圧が０．０８７ａｔｍのとき、予混合原料ガス７ａの温度が１００℃以下となると、有機シリコン１ａは液化する。
【００５３】
＜光ファイバ母材の製造方法＞
本実施の形態の光ファイバ母材の製造方法は、次の通りである。
【００５４】
まず、気体もしくは霧状の有機シリコンを含む原料含有ガス２ａに、予混合用酸素ガス５ａを予混合する（予混合工程）。次に、原料含有ガス２ａに予混合用酸素ガス５ａが予混合された予混合原料ガス７ａ、シールガス２２ａ、燃焼用酸素ガス２３ａ、および水素ガス２４ａをバーナ２０に供給し、そして、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａを、酸水素火炎中で反応させてＳｉＯ２スートを生成する（スート生成工程）。
【００５５】
スート生成工程後には、透明化のための加熱を行い（加熱工程）、光ファイバ母材を製造する。なお、加熱工程は、公知の技術を用いることができる。
【００５６】
ここで、予混合工程では、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの量に応じて決定される有機シリコンの液化温度以上の温度の予混合用酸素ガス５ａを予混合する。このように、予混合用酸素ガス５ａの温度を、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの量に応じて決定される有機シリコン１ａの液化温度以上とすることで、次の効果がある。すなわち、予混合用酸素ガス５ａを予混合することによる予混合原料ガス７ａの温度の低下を抑制でき、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａが液化温度よりも低温となって液化するのを抑制できる。そのため、有機シリコン１ａが液化することによる不具合を防ぐことができる。
【００５７】
特に、予混合工程では、１１０℃以上の予混合用酸素ガス５ａを予混合するのが好ましい。原料含有ガス２ａは上記のように２００℃で気化されているため、１１０℃以上の予混合用酸素ガス５ａを予混合することで、予混合原料ガス７ａは少なくとも１１０℃以上になる。ここで、反応させる有機シリコン１ａを増やしたい場合、予混合原料ガス７ａが１１０℃未満であると、バーナ２０への送出時に予混合原料ガス７ａ中の他のガスが多量に必要になり、現実的ではない。しかし、１１０℃以上の予混合用酸素ガス５ａを予混合し、予混合原料ガス７ａが少なくとも１１０℃以上となっていると、他のガスが現実的に提供できる量となる。
【００５８】
なお、有機シリコン１ａがＯＭＣＴＳである場合、図４から１１０℃の蒸気圧は０．１２９ａｔｍと推定される。そのため、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳの分圧が０．１２９ａｔｍ以下である場合に、１１０℃以上の予混合用酸素ガス５ａを予混合することで、酸予混合による有機シリコンの液化を確実に防ぐことができる。
【００５９】
さらに、スート生成工程でのシールガスを供給する際には、シールガスを予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの量に応じて決定される有機シリコン１ａの液化温度以上の温度にてバーナ２０に供給する。このように、バーナ２０に供給されるシールガス２２ａの温度を、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコンの量に応じて決定される有機シリコン１ａの液化温度以上にすることで、次の効果がある。すなわち、シールガスをバーナに供給することによる予混合原料ガス７ａの温度の低下を抑制でき、上記と同様に、予混合原料ガス７ａに含まれる有機シリコンが液化することが抑制され、有機シリコンが液化することによる不具合を防ぐことができる。
【００６０】
よって、本実施の形態の光ファイバ母材の製造方法を用いることで、有機シリコンがＳｉＯ２スートを形成する反応前に液化することを抑制し、反応の安全性および安定性を向上させて光ファイバ母材を製造することができる。また、有機シリコンは気体もしくは霧状で反応に供されるため、反応性が高く、ＳｉＯ２スートの品質を向上させることができる。そのため、本実施の形態の光ファイバ母材の製造方法にて製造した光ファイバ母材を用いて、高品質な光ファイバを安全かつ効率的に生産することができる。
【００６１】
特に、シールガスを供給する際には、予混合用酸素ガス５ａの温度以上の温度のシールガス２２ａをバーナ２０に供給するのが好ましい。シールガス２２ａの温度が予混合原料ガス７ａの温度以下であると、バーナ２０を流れる予混合原料ガス７ａの温度を奪ってしまう。しかし、シールガス２２ａの温度を、予混合用酸素ガス５ａ（有機シリコン１ａの液化温度以上の温度）と同じにしておけば、バーナ２０を流れる予混合原料ガス７ａの低下を防ぐことができ、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの液化を防ぐことができる。
【００６２】
なお、上記では、燃焼用酸素ガス２３ａおよび水素ガス２４ａはバーナ２０に供給する際加熱されないが、加熱されてもよい。
【００６３】
本実施の形態の光ファイバ母材の製造方法は、例えば、ＶＡＤ法、ＳＴ法、ＯＶＤ法等に利用できる。
【００６４】
以上のように製造した光ファイバ母材を線引きして（線引工程）、光ファイバを製造することができる。線引工程は公知の技術を用いることができる。
【実施例】
【００６５】
以下のように、上記にて説明したＳｉＯ２スート生成装置１００を用いてＳｉＯ２スートの生成における有機シリコン１ａの液化防止を検証した。
【００６６】
（実施例１）
有機シリコン１ａとしてＯＭＣＴＳ、キャリアガス３ａ及びシールガス２２ａとしてアルゴンを用いた。２２ｇ／ｍｉｎの質量流量の液体ＯＭＣＴＳ（有機シリコン１ａ）および２．５ｓｌｍのキャリアガス３ａを気化器２に供給した。ＯＭＣＴＳおよびキャリアガス３ａを気化器２にて２００℃に加熱し、気化したＯＭＣＴＳとキャリアガス３ａとからなる原料含有ガス２ａとした。
【００６７】
１５０℃に加熱した予混合用酸素ガス５ａを９ｓｌｍにて原料含有ガス２ａに予混合することにより予混合原料ガス７ａとし、予混合原料ガス７ａをバーナ２０に送入した。
【００６８】
このとき、気体のＯＭＣＴＳは流量に換算すると約１．６６ｓｌｍであり、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳ以外のガス（以下、その他ガスと称する）は１１．５ｓｌｍとなっている。そのため、バーナ内の圧力を１ａｔｍとすれば、予混合原料ガス７ａにおけるＯＭＣＴＳの分圧は約０．１２６ａｔｍとなる。ＯＭＣＴＳの蒸気圧が０．１２６ａｔｍとなる温度は、約１０９℃である。すなわち、このときの予混合原料ガス７ａにおけるＯＭＣＴＳの液化温度は、約１０９℃であった。
【００６９】
また、１５０℃に加熱したシールガス２２ａをシールガス管２２に導入した。
【００７０】
以上の条件の下、酸水素炎中にてＳｉＯ２スートを生成したところ、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳは、酸水素炎中で反応する前に液化しなかった。これは、予混合用酸素ガス５ａおよびシールガスが１５０℃であるために、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳが、予混合用酸素ガス５ａのあるいはシールガス２２ａの温度の影響を受けても、このときの液化温度（約１０９℃）未満となることがなかったことによるもの、と結論づけられる。
【００７１】
（比較例１）
予混合用酸素ガス５ａおよびシールガス２２ａの温度を１００℃としたこと以外は、実施例１と同様の条件にて、ＳｉＯ２スートを生成した。
【００７２】
この比較例１では、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳは、酸水素炎中で反応する前に液化した。これは、
予混合用酸素ガス５ａの温度およびシールガス２２ａの温度が１００℃であることにより、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳが予混合用酸素ガス５ａのあるいはシールガス２２ａの温度の影響を受けて、このときの液化温度（約１０９℃）よりも低くなったことによるもの、と結論づけられる。
【００７３】
（実施例２）
以下の条件であること以外は、実施例１と同様の条件にて、ＳｉＯ２スートを生成した。２４．５ｇ／ｍｉｎの質量流量（＝１．８５ｓｌｍ）のＯＭＣＴＳを用いた。予混合原料ガス７ａ中において、その他ガスの流量が１２．７ｓｌｍとなるように、キャリアガス３ａおよび予混合用酸素ガス５ａを混合した。シールガス２２ａおよび予混合用酸素ガス５ａの温度を、それぞれ１１０℃とした。
【００７４】
このときの予混合原料ガス７ａにおけるＯＭＣＴＳの分圧は０．１２７ａｔｍであり、液化温度は約１０９℃であった。
【００７５】
以上の条件の下、ＳｉＯ２スートを生成したところ、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳは、酸水素炎中で反応する前に液化しなかった。これは、予混合用酸素ガス５ａのおよびシールガス２２ａの温度が１１０℃であるため、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳが、予混合用酸素ガス５ａのあるいはシールガス２２ａの温度の影響を受けてもこのときの液化温度未満となることがなかったことによるもの、と結論づけられる。
【００７６】
（実施例３）
以下の条件であること以外は、実施例１と同様の条件にて、ＳｉＯ２スートを生成した。２０．１ｇ／ｍｉｎの質量流量（＝１．５２ｓｌｍ）のＯＭＣＴＳを用いた。予混合原料ガス７ａ中において、その他ガスの流量が１０．５ｓｌｍとなるように、キャリアガス３ａおよび予混合用酸素ガス５ａを混合した。また、シールガス２２ａおよび予混合用酸素ガス５ａの温度を、それぞれ１１０℃とした。
【００７７】
このときの予混合原料ガス７ａにおけるＯＭＣＴＳの分圧は０．１２６ａｔｍであり、液化温度は、約１０９℃であった。
【００７８】
以上の条件の下、ＳｉＯ２スートを生成したところ、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳは、反応場３０で反応する前に液化しなかった。これは、予混合用酸素ガス５ａのおよびシールガス２２ａの温度が１１０℃であるため、予混合原料ガス７ａ中のＯＭＣＴＳの温度が、予混合用酸素ガス５ａのあるいはシールガス２２ａの温度の影響を受けてもこのときの液化温度未満となることがなかったことのよるもの、と結論づけられる。
【００７９】
実施例１〜３および比較例１の結果から、有機シリコン１ａ（例えばＯＭＣＴＳ）の供給量および、予混合原料ガス７ａ中のその他ガスの供給量に基づいて決定される、つまり、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの量に応じて決定される、有機シリコン１ａの液化温度以上に予混合用酸素ガス５ａおよびシールガス２２ａを加熱することにより、予混合原料ガス７ａ中の有機シリコン１ａの液化を防止できることが確認された。
【００８０】
本発明は上述した実施形態および各実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態または各実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８１】
２ａ    原料含有ガス
５ａ    予混合用酸素ガス
７ａ    予混合原料ガス
２０    バーナ
２２ａ  シールガス
３０    反応場
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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