(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する中心部材の側面に火炎を吹き付けて該火炎中で原料ガスを反応させて生成した合成石英ガラススートを堆積させるための合成石英ガラススート堆積用バーナにおいて、バーナ本体の先端部に上記火炎の噴射方向に沿って張り出したフードが設けられ、該フードは、上記火炎の出口の形状が楕円、長円若しくは長方形であり、かつ、成長する上記母材の外径に応じて上記火炎の噴射方向を軸として徐々に回動することを特徴とする合成石英ガラススート堆積用バーナ。
【請求項２】
合成石英ガラススート堆積用バーナから回転する中心部材の側面に火炎を吹き付けて該火炎中で原料ガスを反応させて生成した合成石英ガラススートを堆積させる光ファイバ母材製造装置において、上記合成石英ガラススート堆積用バーナは、バーナ本体と、該バーナ本体の先端部に上記火炎の噴射方向に沿って張り出して設けられ、上記火炎の出口の形状が楕円、長円若しくは長方形であり、かつ成長する上記母材の外径に応じて上記火炎の噴射方向を軸として徐々に回動するフードとからなることを特徴とする光ファイバ母材製造装置。
【請求項３】
上記フード又は上記バーナ本体と上記フードとを一体化させた合成石英ガラススート堆積用バーナ全体を回動させる回動手段を有する請求項２に記載の光ファイバ母材製造装置。
【請求項４】
上記合成石英ガラススート堆積用バーナ及び上記回動手段を複数有する請求項３に記載の光ファイバ母材製造装置。
【請求項５】
合成石英ガラススート堆積用バーナから回転する中心部材の側面に火炎を吹き付けて該火炎中で原料ガスを反応させて生成した合成石英ガラススートを堆積させる光ファイバ母材製造方法において、バーナ本体と、該バーナ本体の先端部に上記火炎の噴射方向に沿って張り出して設けられ、上記火炎の出口の形状が楕円、長円若しくは長方形であるフードとからなる上記合成石英ガラススート堆積用バーナの上記フードを、上記火炎の噴射方向を軸として回動手段により成長する上記母材の外径に応じて徐々に回動させることを特徴とする光ファイバ母材製造方法。
【請求項６】
上記バーナ及び上記回動手段を複数個用いる請求項５に記載の光ファイバ母材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成石英ガラススート堆積用バーナ、合成石英ガラス製造装置及び光ファイバ母材製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材（以下「母材」という。）を製造する方法として外付け法（ＯＶＤ法）がある。この外付け法は、回転する中心部材の側面に、合成石英ガラススート堆積用バーナ（以下「バーナ」という。）から合成石英ガラスの原料ガスを含む火炎を吹き付け、その火炎の中で原料ガスを加水分解反応させて生成される合成石英ガラススート（以下「スート」という。）を堆積させる方法である。なお、中心部材には、光ファイバのコアとなる合成石英ガラス棒、あるいは単なるターゲット（スートをガラス化した後で除去されるもの）が用いられる。
【０００３】
図５（ａ）は外付け法に用いられる従来の合成石英ガラススート堆積用バーナの側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示した合成石英ガラススート堆積用バーナの火炎の出口の形状を示す図である。
【０００４】
図５（ａ）、（ｂ）に示すようにバーナ１は、合成石英ガラススート堆積用バーナバーナ本体（以下「バーナ本体」という。）２の先端部に、バーナ本体２の先端側面部から火炎噴射方向に沿って張り出した外殻管形状のフード３を有している。フード３の火炎の出口３ａの断面形状は円形となっている。
【０００５】
図６は図５（ａ）、（ｂ）に示した合成石英ガラススート堆積用バーナを用いた光ファイバ母材の製造方法を示す説明図である。
【０００６】
細径の中心部材４は、公知の回転揺動手段（図示せず。）により中心部材４の軸方向（図では紙面に垂直な方向）に揺動し、かつ中心部材４の中心を軸に（矢印５方向に）回転する。このような中心部材４の側面にバーナ１から火炎６を吹き付けることで、中心部材４の側面にスート８が堆積する。
【０００７】
図８は外付け法により製造された光ファイバ母材の一例を示す説明図であり、中心部材４の周囲に両端がテーパ状に細くなっているスート８が堆積されている。
【０００８】
ここで、フード３は、バーナ本体２の先端部の劣化を抑制し、噴射する火炎の広がりを抑制し、さらに火炎を中心部材４（あるいは母材９）の表面に接近させることになり、より多くのスート８を堆積させる機能を有する。
【０００９】
この火炎加水分解による合成石英ガラススート堆積に使用するバーナとして、バーナ本体の先端部にバーナ本体から離れるに従い外側にそりかえって広がった形状を有するフードを取り付けたもの（特開平１０−２３６８３５号公報参照）や、同心円状に配置された５重管を囲む燃性ガス供給用外殻管の内側に支燃性ガス供給用ノズルを配置したもの（特開平７−１３８０２８号公報参照）等が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のバーナ本体２の先端側面部から火炎噴射方向に沿って張り出したフード３では、堆積始めの状態においては図６に示すようにほとんどの火炎６が中心部材４（または母材９）に当たらず無駄になってしまう。
【００１１】
また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すようにスート８の堆積が進んで母材９が太径になるとバーナ１からの火炎６が互いに干渉し（部分７）、母材９の表面の温度を上昇させてしまい、堆積不良の原因になってしまうという問題があった。尚、図７（ａ）は堆積が進み母材が太くなった状態を示す外観斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）の平面図である。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、原料ガスの無駄が少ない合成石英ガラススート堆積用バーナ、光ファイバ母材製造装置及び光ファイバ母材製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の合成石英ガラススート堆積用バーナは、回転する中心部材の側面に火炎を吹き付けて該火炎中で原料ガスを反応させて生成した合成石英ガラススートを堆積させるための合成石英ガラススート堆積用バーナにおいて、バーナ本体の先端部に上記火炎の噴射方向に沿って張り出したフードが設けられ、該フードは、上記火炎の出口の形状が楕円、長円若しくは長方形であり、かつ、成長する上記母材の外径に応じて上記火炎の噴射方向を軸として徐々に回動するものである。
【００１６】
本発明の光ファイバ母材製造装置は、合成石英ガラススート堆積用バーナから回転する中心部材の側面に火炎を吹き付けて該火炎中で原料ガスを反応させて生成した合成石英ガラススートを堆積させる光ファイバ母材製造装置において、上記合成石英ガラススート堆積用バーナは、バーナ本体と、該バーナ本体の先端部に上記火炎の噴射方向に沿って張り出して設けられ、上記火炎の出口の形状が楕円、長円若しくは長方形であり、かつ成長する上記母材の外径に応じて上記火炎の噴射方向を軸として徐々に回動するフードとからなるものである。
【００１８】
上記構成に加え本発明の光ファイバ母材製造装置は、上記フード又は上記バーナ本体と上記フードとを一体化させた合成石英ガラススート堆積用バーナ全体を回動させる回動手段を有するのが好ましい。
【００１９】
上記構成に加え本発明の光ファイバ母材製造装置は、上記合成石英ガラススート堆積用バーナ及び上記回動手段を複数有してもよい。
【００２０】
本発明の光ファイバ母材製造方法は、合成石英ガラススート堆積用バーナから回転する中心部材の側面に火炎を吹き付けて該火炎中で原料ガスを反応させて生成した合成石英ガラススートを堆積させる光ファイバ母材製造方法において、バーナ本体と、該バーナ本体の先端部に上記火炎の噴射方向に沿って張り出して設けられ、上記火炎の出口の形状が楕円、長円若しくは長方形であるフードとからなる上記合成石英ガラススート堆積用バーナの上記フードを、上記火炎の噴射方向を軸として回動手段により成長する上記母材の外径に応じて徐々に回動させるものである。
【００２２】
上記構成に加え本発明の光ファイバ母材の製造方法は、バーナ及び回動手段を複数個用いてもよい。
【００２３】
本発明によれば、合成石英ガラススート堆積用バーナに、火炎の出口の形状が楕円、長円若しくは長方形のものを用い、成長する母材の外径に応じて合成石英ガラススート堆積用バーナを火炎の噴射方向を軸として回動させることにより、スートが効率よく堆積され、原料ガスやスートの無駄が防止される。
【００２４】
また、バーナ本体の先端部の側面を覆い、火炎の噴射方向に沿って張り出し、火炎の出口の断面形状が楕円、長円若しくは長方形のフードを用いることにより、火炎が母材に向かって絞られるので、特にスート堆積の初めの状態において、スートが効率よく堆積され、原料ガスやスートの無駄が防止される。
【００２５】
さらに、合成石英ガラススート堆積用バーナ及び回動手段を複数個用いる場合、成長する母材の外径に応じて各合成石英ガラススート堆積用バーナを回動させることにより、各合成石英ガラススート堆積用バーナから噴射される火炎同士が離れるので、火炎同士の干渉が無くなり母材上のスートの堆積不良が防止される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。尚、図５〜図７に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００２７】
図１（ａ）は本発明の合成石英ガラススート堆積用バーナの一実施の形態を示す側面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した合成石英ガラススート堆積用バーナの火炎の出口の形状を示す図である。
【００２８】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本合成石英ガラススート堆積用バーナ（以下「バーナ」という。）１０は、円形断面形状のバーナ本体２の先端部の側面を覆い、火炎の噴射方向に沿って張り出したフード１２の火炎の出口１２ａの断面形状が楕円（若しくは長円でもよい。）になるように形成されたものである。フード１２はバーナ本体２の軸のまわりに回転自在になっている。楕円（長円）の短軸方向の長さｄ１は、スートを堆積させるべき中心部材の外径に等しいか若干短い長さであることが望ましい。また、長軸方向の長さｄ２は、スート堆積終了時の母材の外径（最大外径）と等しいか、若しくは若干短い長さであることが望ましい。
【００２９】
このようにフード１２の火炎の出口１２ａの形状を楕円形状にすることで、火炎が全て中心部材または母材の側面に噴射されるように、成長する母材の外径に応じてバーナ１０を火炎の噴射方向を軸として回動させることにより、スートが効率よく堆積支、原料ガスの無駄が防止される。
【００３０】
図２（ａ）は本発明の合成石英ガラススート堆積用バーナの他の実施の形態を示す側面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示した合成石英ガラススート堆積用バーナの火炎の出口の形状を示す図である。
【００３１】
図１（ａ）、（ｂ）に示したバーナ１０との相違点は、フード１３の火炎の出口１３ａの形状が長方形である点である。このようなバーナ１４を用いても図１（ａ）、（ｂ）に示したバーナ１０と同様の効果が得られる。尚、長方形の短辺の長さＬ１は、スートを堆積させるべき中心部材の外径に等しいか短いのが望ましく、長辺の長さＬ２は、スート堆積終了時の母材の外径（最大外径）と等しいか若しくは若干短い長さであることが望ましい。
【００３２】
図３（ａ）は本発明の光ファイバ母材製造方法を適用した光ファイバ母材製造装置の外観斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の側面図である。
【００３３】
図３（ａ）、（ｂ）に示す製造装置は、図２（ａ）、（ｂ）に示したバーナと同様の構造の２個（図では２個であるが、限定されない。また、フード１３の断面形状は図では長方形であるが限定されず、楕円若しくは長円でもよい。）のバーナ１４−１、１４−２と、両フード１３を火炎６の噴射方向を軸としてそれぞれ所定の角度θだけ回動させる回動手段１５−１、１５−２と、中心部材４の両−端を保持し、かつ中心部材４の軸のまわりに（矢印５方向）回転させると共に、中心部材４の軸方向（矢印１６方向）に揺動させる公知の回転揺動手段（図示せず。）とで構成されている。
【００３４】
回動手段１５−１、１５−２は、例えばギヤードモータ（若しくはステップモータ）１７と、ギヤードモータ１７の出力軸にシャフト１８を介して固定されたピニオンギヤ１９と、フード１３のバーナ本体２側の管状の側面に設けられ、ピニオンギヤ１９と噛み合うリングギヤ２０とで構成されている。ギヤードモータ１７の作動により、フード１３が回動するようになっている。すなわち、フード１３の回動の角度θが成長する母材の外径に応じて徐々に変えられるのである。フード１３は火炎６の熱で高温になるため、両ギヤ１９、２０及びシャフト１８の熱伝導によるギヤードモータ１７への影響が予想される。このため、ピニオンギヤ１９の材質にセラミック等を用いたり、ギヤードモータ１７の出力軸に連結されるシャフト１８を十分長くしてギヤードモータ１７をフード１３から離す等しておくことが好ましい。また、両フード１３の回転方向２１、２２は火炎６同士が離れるようにするため、同一方向とするのが好ましい。
【００３５】
次に本製造装置の動作について説明する。
【００３６】
図４（ａ）は図３（ａ）に示した製造装置による合成石英ガラススートの堆積が進んで母材が太くなったときの状態を示す外観斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の側面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）の平面図である。
【００３７】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように中心部材４を本製造装置にセットし、堆積始めの状態の中心部材４を中心部材４の軸のまわりに（矢印５方向）回転させると共に中心部材４の軸方向（矢印１６方向）に沿って揺動させ、火炎出口側形状が長方形のバーナ１４−１、１４−２の両フード１３をその長辺が中心部材４の長手方向と平行になるように設定する。両バーナ１４−１、１４−２からの火炎６を噴出させ、火炎６中で生成される合成石英ガラス成分からなるスート８を中心部材４の側面に堆積させ、母材９を成長させていく。このときバーナ１４−１、１４−２のフード１３から噴出される火炎６の断面形状は母材９の投影面とほぼ一致するため、火炎６が無駄なく中心部材４の側面に当たり、スート８が中心部材４に効率的に堆積される。中心部材４はその軸のまわりに回転すると共に、その軸方向に揺動しているので、中心部材４の側面に均一かつ効率的にスート８が堆積する。
【００３８】
次にスート８の堆積が進み母材９の外径が太くなると、その母材９の外径に応じて火炎６が無駄なく母材９の側面に当たるように、図４（ａ）に示すように両回動手段１５−１、１５−２のギヤードモータ１７をそれぞれ同時に作動させてフード１３を回転させ、最終的に所定の角度θ（＝９０度）まで回動させる。図ではバーナ１４−１、１４−２のフード１３から噴出される火炎６の断面形状は垂直方向に長い長方形となっており、火炎６同士が互いに離れるので（図４（ｃ））火炎６同士が干渉することがなくなり、スートの堆積不良が防止される。
【００３９】
尚、本実施の形態ではフード１３を最終的に９０度回動させた場合で説明したが、母材４ｂの外径に応じてフード１３の最終的な回動角度を変えてもよいことは言うまでもない。また、本実施の形態ではフード１３を回動させた場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バーナ本体２とフード１３とを接着、溶接、テーピング等で一体化してバーナ全体を回動させるように構成しても同様の効果が得られる。
【００４０】
また、本実施の形態では、中心部材４をその長手方向に揺動させた場合で説明したが、中心部材４はその軸方向に回転させるだけとし、バーナ１４−１、１４−２を中心部材４の長手方向に揺動させてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、スートを効率よく堆積させることができ、原料ガスの無駄が少ない合成石英ガラススート堆積用バーナ、合成石英ガラス製造装置及び合成石英ガラス製造方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の合成石英ガラススート堆積用バーナの一実施の形態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した合成石英ガラススート堆積用バーナの火炎の出口の形状を示す図である。
【図２】（ａ）は本発明の合成石英ガラススート堆積用バーナの他の実施の形態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した合成石英ガラススート堆積用バーナの火炎の出口の形状を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の光ファイバ母材製造方法を適用した光ファイバ母材製造装置の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図４】（ａ）は図３（ａ）に示した製造装置による合成石英ガラス成分の堆積が進んで母材が太くなったときの状態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）は（ａ）の平面図である。
【図５】（ａ）は従来の合成石英ガラススート堆積用バーナの側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した合成石英ガラススート堆積用バーナの火炎の出口の形状を示す図である。
【図６】図５（ａ）、（ｂ）に示した合成石英ガラススート堆積用バーナを用いた光ファイバ母材の製造方法を示す説明図である。
【図７】（ａ）は堆積が進み母材が太くなった状態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）は（ａ）の平面図である。
【図８】外付け法により製造された光ファイバ母材の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
２  バーナ本体
４  中心部材
６  火炎
８  スート
９  母材
１０、１４  １４−１、１４−２  合成石英ガラススート堆積用バーナ（バーナ）
１２、１３  フード
１５−１、１５−２  回動手段
１７  ギヤードモータ
１９  ピニオンギヤ
２０  リングギヤ
【図１】
0004228565.tif 000002
【図２】
0004228565.tif 000003
【図３】
0004228565.tif 000004
【図４】
0004228565.tif 000005
【図５】
0004228565.tif 000006
【図６】
0004228565.tif 000007
【図７】
0004228565.tif 000008
【図８】
0004228565.tif 000009