(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心ノズルからガラス原料ガスを噴出すると共に、その外周から酸素ガスと水素ガスの火炎を生成し、加水分解反応または熱酸化反応させてガラス微粒子を生成する多孔質ガラス母材合成用バーナにおいて、
前記中心ノズルを複数本のガラス原料ガスノズルにより構成し、
各ガラス原料ガスノズルをターゲットまたはバーナが移動する方向に１列に配置するとともに、一括して不活性ガスノズルの内部に設置し、
前記不活性ガスノズルが、各ガラス原料ガスノズルと非同心円状に配されてなることを特徴とする多孔質ガラス母材合成用バーナ。
【請求項２】
請求項１記載の多孔質ガラス母材合成用バーナにおいて、
前記１列に配置した各ガラス原料ガスノズルの内径を、初期ターゲット径ａと最終径ｂから、次式
【数１】
0003744350.tif 000006
の平均合成速度が最大となるように設定したことを特徴とする多孔質ガラス母材合成用バーナ。
【請求項３】
多孔質ガラス母材合成用バーナの中心ノズルからガラス原料ガスを噴出すると共に、その外周から酸素ガスと水素ガスの火炎を生成し、加水分解反応または熱酸化反応させてガラス微粒子を生成し、これを光ファイバのコア部を含む回転するターゲットに対して相対的に軸方向に沿って往復運動させながら、ターゲットの外周へ所定の径になるまで吹き付けて堆積させる多孔質ガラス母材の製造方法において、
前記多孔質ガラス母材合成用バーナとして、前記中心ノズルを複数本のガラス原料ガスノズルにより構成し、
各ガラス原料ガスノズルをターゲットまたはバーナが移動する方向に１列に配置するとともに、一括して不活性ガスノズルの内部に設置し、かつ前記不活性ガスノズルを各ガラス原料ガスノズルと非同心円状に配してなるバーナを用い、
前記複数本のガラス原料ガスノズルの周りから不活性ガスを噴出し、そのバーナ先端にガラス微粒子の付着を防ぐことを特徴とする多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の多孔質ガラス母材の製造方法において、
前記多孔質ガラス母材合成用バーナとして、前記複数本のガラス原料ガスノズルの内径を、初期ターゲット径から最終径まで堆積したとき、平均合成速度が最大となるように設計したバーナを用いることを特徴とする多孔質ガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス原料ガスを酸素ガスと水素ガスを用いた加水分解反応または熱酸化反応させガラス微粒子を生成するための多孔質ガラス母材合成用バーナ及び多孔質ガラス母材の製造方法に係り、詳しくは、外付けＶＡＤ法による光ファイバ用母材の製造方法において、多孔質ガラス微粒子を効率良く堆積させ、所定径のスート母材を短時間で製造する光ファイバ用母材の製造時に使用する多孔質ガラス母材合成用バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを製造するための多孔質ガラス母材合成技術として、次のものがある。すなわち、バーナから支燃性ガス（例えば、酸素ガス）と可燃性ガス（例えば水素ガス）を噴出し、火炎を形成させ、火炎中にガラス原料ガス（たとえば、四塩化珪素や四塩化ゲルマニウム）を供給し、火炎加水分解反応または熱酸化反応によりガラス微粒子を生成する。この生成されたガラス微粒子を光ファイバのコア部を含む、ガラスターゲット棒に所定の径になるまで吹き付ける。この方法は、外付けＶＡＤ法といい、生産性が優れた多孔質ガラス母材合成技術である。
【０００３】
このような、外付けＶＡＤ法で使用されるバーナは、従来、１本の中心ノズルからガラス原料ガス（たとえば四塩化珪素）を噴出し、その外周から酸素ガスと水素ガスの火炎を生成する構造になっている。この構造には、中心ノズルの周囲にバーナ中心と同心円状に複数設置したポートから酸素ガス、水素ガス、不活性ガスを噴出するたとえば９重管バーナ等の多重管バーナ型（多重管構造）や、中心ノズルの周囲に複数の小口径の酸素噴出ポートを配設したいわゆるマルチバーナ型などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような中心ノズル（原料ガスノズルと同意）１本から原料ガスを供給するバーナの場合、その多孔質ガラス母材の合成速度［ｇ／min ］（１分あたりに堆積するＳｉＯ2 の重量）は、原料ガスノズル径が大きすぎると、出発母材であるターゲットが細い場合、原料ガスがターゲットに当たらず逃げてしまい、無駄に原料ガスを捨てていることになる。
【０００５】
それとは逆に、原料ノズル径が小さすぎる場合、ガスの流れが大きくなりすぎ、原料ガスノズルから噴出した原料ガスが加水分解反応する距離が小さくなり、合成速度は飽和し、堆積効率（噴出した原料ガス量に対して付着したＳｉＯ2 の比）を低下させ、スート径（スートとは多孔質ガラス微粒子である）を所定径まで増加させるのに大変時間がかかる。
【０００６】
さらに、付着しなかったガラス微粒子が、反応チャンバー内に浮遊し、その浮遊したガラス微粒子が再度、ターゲット棒に付着し、気泡などのガラス欠陥を引き起こす。また、浮遊したガラス微粒子は温度が低いため、多孔質ガラス母材の嵩密度（単位堆積当たりの多孔質ガラス微粒子の重量）を急激に下げ、クラックを発生させる。また、粉塵除去装置（例えばスクラバー）で除去しなければならないガラス微粒子が多く、粉塵除去装置の負担やこの除去にかかわるランニングコストも大変大きくなる。
【０００７】
光ファイバの低コスト化を図るためには、スート径を所定径まで増加させるのに必要な堆積時間を短縮し、供給したガラス原料ガスを効率良く堆積させることや、気泡、クラックなどのガラス欠陥をなくすことが重要となる。
【０００８】
以上のことをまとめると、従来技術の問題点は次のようになる。(1) 飽和スート径までの堆積効率および合成速度が小さいため、堆積時間がかかる。(2) 付着しなかったＳｉＯ2 粉が浮遊し、気泡やクラックの原因となる。(3) 上記(1) のため、除去すべきＳｉＯ2 粉が多く、粉塵除去装置の負担及びランニングコストが大きくなる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、堆積効率及び合成速度を飛躍的に向上させ、短時間で多孔質ガラス母材製造することを可能とすること、また、堆積効率を向上させることで、気泡やクラックの原因となる付着しなかったガラス微粒子を最小限に少なくし、光ファイバ特性を向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１１】
（１）請求項１の発明に係る多孔質ガラス母材合成用バーナは、中心ノズルからガラス原料ガスを噴出すると共に、その外周から酸素ガスと水素ガスの火炎を生成し、加水分解反応または熱酸化反応させてガラス微粒子を生成する多孔質ガラス母材合成用バーナにおいて、前記中心ノズルを複数本のガラス原料ガスノズルにより構成し、各ガラス原料ガスノズルをターゲットまたはバーナが移動する方向に１列に配置するとともに、一括して不活性ガスノズルの内部に設置し、前記不活性ガスノズルが、各ガラス原料ガスノズルと非同心円状に配されてなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の多孔質ガラス母材合成用バーナには、ガラス原料ガス噴出用の中心ノズルの周囲にバーナ中心と同心円状に複数設置したポートから酸素ガス、水素ガス、不活性ガスを噴出する多重管バーナ型や、中心ノズルの周囲に複数の小口径の酸素噴出ポートを配設したいわゆるマルチバーナ型など、そのいずれの形態も含まれる。
【００１４】
この不活性ガスノズル（不活性ガス噴出ノズル）を設ける理由は、バーナ先端にガラス微粒子が付着するのを防ぐためであり、バーナの中心と同心的に形成した円筒状のポート又は非円筒状のポートとして設けても良いし、バーナの中心と同心的に形成した円環状のポート又は非円環状のポートとして設けても良い。いずれの形態においても、不活性ガス噴出ノズルは、各々のガラス原料ガスノズルと同心円状に設置していない形態になる。
【００１５】
（２）請求項２の発明は、請求項１の多孔質ガラス母材合成用バーナにおいて、前記１列に配置した各ガラス原料ガスノズルの内径を、初期ターゲット径ａと最終径ｂから、次式
【００１６】
【数２】
0003744350.tif 000002
【００１７】
の平均合成速度が最大となるように設定したことを特徴とする。
【００１８】
（３）請求項３の発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法は、多孔質ガラス母材合成用バーナの中心ノズルからガラス原料ガスを噴出すると共に、その外周から酸素ガスと水素ガスの火炎を生成し、加水分解反応または熱酸化反応させてガラス微粒子を生成し、これを光ファイバのコア部を含む回転するターゲットに対して相対的に軸方向に沿って往復運動させながら、ターゲットの外周へ所定の径になるまで吹き付けて堆積させる多孔質ガラス母材の製造方法において、前記多孔質ガラス母材合成用バーナとして、前記中心ノズルを複数本のガラス原料ガスノズルにより構成し、各ガラス原料ガスノズルをターゲットまたはバーナが移動する方向に１列に配置するとともに、一括して不活性ガスノズルの内部に設置し、かつ前記不活性ガスノズルを各ガラス原料ガスノズルと非同心円状に配してなるバーナを用い、前記複数本のガラス原料ガスノズルの周りから不活性ガスを噴出し、そのバーナ先端にガラス微粒子の付着を防ぐことを特徴とする。
【００２０】
（４）請求項４の発明は、請求項３記載の多孔質ガラス母材の製造方法において、前記多孔質ガラス母材合成用バーナとして、前記複数本のガラス原料ガスノズルの内径を、初期ターゲット径から最終径まで堆積したとき、平均合成速度が最大となるように設計したバーナを用いることを特徴とする。
【００２１】
＜発明の要点＞
本発明の要点は、多孔質ガラス母材合成用バーナのガラス原料ガスノズルを１列に配置し、その列の方向を、ターゲットまたはバーナが移動する方向と同じとすることにある。
【００２２】
このようにすることにより、(i) 出発母材であるターゲットが細い場合、原料ガスノズル径が大きすぎるために、原料ガスがターゲットに当たらず逃げてしまうという不都合を回避できると共に、(ii)逆に、原料ノズル径が小さすぎる場合、ガスの流れが大きくなりすぎ、原料ガスノズルから噴出した原料ガスが加水分解反応する距離が小さくなり、合成速度が飽和し堆積効率を低下させる、という不都合を回避することができる。
【００２３】
従って、本発明のバーナを使用することにより、堆積効率及び合成速度を向上させて、作業時間（堆積時間）の短縮を図ることができる。
【００２４】
また、堆積効率が向上したことで、反応チャンバに浮遊したガラス微粒子の再付着がなくなり、気泡やクラックの発生がない光ファイバ用母材を製造することができる。
【００２５】
また本発明の他の要点は、堆積中にバーナのガラス原料ガスノズルから噴出される四塩化珪素がノズルから出た瞬間、加水分解反応し生成されたガラス微粒子がバーナ先端に付着するのを防ぐために、前記複数本のガラス原料ガスノズルを一括して不活性ガスノズルの内部に設置する点にある。この形態としては、通常の形態として、ガラス原料ガスノズルの周りに、ガラス原料ガスノズルと同心円状に円環状のポート（図６の円環状のポート２１参照）を設け、そこから不活性ガス（例えば、Ａｒ）を噴出する形態とすることができる。しかし、本発明では複数本のガラス原料ガスノズルを使用していることから、好ましくは、複数本のガラス原料ガスノズルを一括して円筒状又は非円筒状の不活性ガスノズルの内部に設置する形態とするのが良い（図１参照）。いずれの形態においても、本発明の場合、そのバーナ先端にガラス微粒子が付着するのを防ぐための不活性ガス噴出ノズルは、各々のガラス原料ガスノズルと同心円状に設置していない点に特徴がある。
【００２６】
さらに本発明の他の要点は、複数の原料ガスノズルの内径を、初期ターゲット径ａ［mm］から最終径ｂ［mm］まで堆積したとき、平均合成速度が最大となるように設計した点にある。下記式
【００２７】
【数３】
0003744350.tif 000003
【００２８】
が最大となるように設計することがポイントである。
【００２９】
＜発明の補足説明＞
本発明は、ガラス原料ガスノズルをターゲットまたはバーナの移動方向に沿って１列に配置したものであり、この数は多い方が有効である。その合成速度は、このノズル数に比例して大きくなり、さらに堆積時間の短縮が図れる。また、本発明で使用する不活性ガスノズルの形状は円が基本であるが、楕円や四角でもかまわない。また、バーナ全体の形状についても同様に楕円や四角でも同じ効果が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００３１】
図４に、本実施形態の光ファイバ母材の製造方法で採用した外付けＶＡＤ法を示す。この方法は、図４に示すように、光ファイバのコア部にあたるコアガラスまたはそのコアガラスと一部クラッドを含んだガラスターゲット棒２を出発部材（ターゲット）として、そのガラスターゲット両端をチャック１にて固定し、その軸の周りに回転させる。一方、１本あるいは複数本のスート生成用バーナ５へ原料ガスである四塩化珪素と燃料ガスである水素、助燃料ガスである酸素を供給し、そのバーナ５から燃焼火炎４とともにガラス微粒子を吹き付ける。回転するターゲットの外周へガラス微粒子を堆積させながら、ガラスターゲット棒２とバーナ５を相対的にターゲットの軸方向に沿って往復運動、すなわちトラバースさせて、多孔質スート母材３を堆積するものである。このトラバースの速度は、往復運動の往路と復路の速度は同じでも異なっていてもよい。
【００３２】
図５（ａ）（ｂ）にスート径ｘ［mm］に対する合成速度ｙ［ｇ／min ］のグラフを示す。合成速度とは、単位時間あたり付着するＳｉＯ2 の重量である。ｙ（ｘ）のグラフからもわかるように、それそれのバーナでスート径がある径（飽和スート径）に達したとき、それ以上のスート径では合成速度があまり変化しない飽和状態（飽和合成速度）となる領域がある。この飽和し始めるスート径を「飽和スート径」と定義する。また、この飽和スート径以上での飽和した合成速度を「飽和合成速度」と定義する。この飽和スート径Ｘｓは、図５（ａ）に示すように、ｙ（ｘ）の曲線の立ち上がりの原点からの接線Ａと、飽和合成速度Ｙｓの値（２０ｇ／min ）の直線Ｂとに着目し、両者が交わる交点Ｃに対応するスート径Ｘｓとして求められる。図示の場合、飽和スート径Ｘｓは直径約９０mmφである。
【００３３】
ところで、上述したとおり、多孔質ガラス母材を初期ターゲット径ａ［mm］から最終径ｂ［mm］まで堆積するまでの平均合成速度は、任意のターゲット径での合成速度をｆ（ｘ）とすると、次式で求められる。
【００３４】
【数４】
0003744350.tif 000004
【００３５】
但し、初期ガラスターゲット径をａ［mm］とし、堆積後の最終径をｂ［mm］とする。
【００３６】
上式を見てもわかるように、ｆ（ｘ）とｘ軸及び上式で表されている積分範囲で囲まれる面積が大きいほど、１本の多孔質ガラス母材を堆積するまでの平均合成速度が大きく、堆積時間が早い。言い換えれば、供給したガラス原料ガスに対して効率良く堆積するということである。
【００３７】
したがって、投入したガラス原料ガスを無駄なく効率的に堆積させ、堆積時間を短縮するためには、飽和スート径Ｘｓを小さくし、且つ飽和合成速度Ｙｓを大きくすれば良いことがわかる。
【００３８】
そこで、この重要なパラメータである飽和スート径Ｘｓと飽和合成速度Ｙｓがガラス原料ガスノズル径に対してどのように変化するかを調べた。
【００３９】
＜比較例１〜４、図６＞
比較例として、図６に示すように、中心ノズルが１本のガラス原料ガスノズル６から成る構成のバーナ５を試作し実験に用いた。その１本の中心ノズルからガラス原料ガスである四塩化珪素を供給し、そのガラス原料ガスノズル６の周りにバーナ中心と同心円状に複数本の小さな径の酸素ノズル（複数の小口径の酸素噴出ポート）７を設け、そこから酸素を噴出させた。また、水素はその複数本の小さな径の酸素ノズル７の周りの隙間から成るポート８から噴出させた。
【００４０】
さらに、この酸水素の噴出構造を、内側層ノズル９と、外側層ノズル１０の２重構造とした。２重構造にした理由は次の通りである。すなわち、(i) 堆積している多孔質ガラス母材が細いときは、内側の酸素、水素のみで加水分解反応をさせ、徐々に増加する多孔質ガラス母材の径に従い外側の酸素、水素を噴出し、多孔質ガラス母材の微粒子の嵩密度の低下を防ぐ。(ii)さらに、複数本の多孔質ガラス母材生成用バーナを横並びにしたときに、火炎の干渉をできる限り抑え、堆積効率を向上させるためである。ただし、本実験では、ガラス原料ガスノズルによる堆積効率及び合成速度の関係を明らかにするため、堆積初期から内側と外側から酸素、水素ガスを噴出し、加水分解反応をさせた。
【００４１】
また、中心のノズル６からガラス原料ガスである四塩化珪素、その中心ノズル６の周りに同心円状に円環状のポート２１、２２を設け、円環状のポート２１からはバーナ先端に多孔質ガラス微粒子の付着を防ぐために、不活性ガスであるアルゴンガス（内側シールＡｒ）を噴出させた。また最後に最外周の円環状のノズル（ポート２２）からもアルゴンガス（外側シールＡｒ）を噴出させた。
【００４２】
次に、上記図６の構成において、中心にある１本のガラス原料ガスノズル６のノズル径を２mmφ、３mmφ、４mmφ、６mmφと変化させた構造のバーナを作成し、これらを比較例１〜比較例４とした。そして、これらを使用し、堆積中徐々に増加する多孔質ガラス母材（スート径）に対する合成速度［ｇ／min ］を比較した。
【００４３】
ただし、これらのバーナ構造は、ガラス原料ガスノズル６の径以外は全て寸法、構造ともに同じとし、さらに堆積時に使用した水素ガス、酸素ガス、不活性ガス及び四塩化珪素ガスの流量も同じにした。さらに、それらのガス流量は、徐々に増加する多孔質ガラス母材の径によらず、一定にした。具体的には、四塩化珪素＝４２×２［ｇ／min ］、内側酸素＝１７×２［ｌ／min ］、内側水素＝３２×２［ｇ／min ］、外側酸素＝１８×２［ｌ／min ］、外側水素＝３８×２［ｌ／min ］、四塩化珪素を搬送するためのキャリアＡｒ＝０．３×２［ｌ／min ］、内側シールＡｒ＝１［ｌ／min ］、外側シールＡｒ＝１５［min ］とした。また、ターゲットの回転数および、バーナとターゲットの相対移動速度は、それぞれ４０rpm と１２０mm／min に固定した。
【００４４】
実験は出発ターゲットに１０mmφの石英棒を使用し、長さ２０００mm、径２２０mmφのスート母材を製造した。そして、付着したガラス微粒子の重量を測定しながら堆積させ、その重量より合成速度（１分あたりに堆積するＳｉＯ2 の重量）を計算した。その結果を図７に示す。
【００４５】
図７を見ても分かるように、飽和合成速度は、ガラス原料ガスノズル径がφ２、φ３、φ４、φ６（mm）と大きくなるにつれて増加している。これは、ガラス原料ガスノズル６の径が大きくなることで、原料ガスの流速が小さくなり、バーナから噴出した原料ガスが反応する距離が長くなり、ガラス微粒子生成に必要な距離が十分あるからである。
【００４６】
しかしながら、ガラス原料ガスノズルの径が大きいほど合成速度が飽和し始める径が大きい。即ち、飽和スート径が大きい。言い換えれば、ターゲット径が細い（スート径が細い）ときは堆積効率が悪いということを表している。このことは、原料ガスノズルから噴出した原料ガスの広がりが大きく、火炎と反応して生成されたガラス微粒子の一部がターゲットに当たらず逃げてしまい、ガラス微粒子を無駄に捨てているからである。
【００４７】
最終的な多孔質ガラス母材の径になるまで堆積効率（平均堆積効率）を良くし、平均合成速度を大きくするためには、飽和合成速度が高いだけではなく、ターゲット径（スート径）が細いときの合成速度も重要になる。即ち、飽和スート径を小さくすることも重要となる。
【００４８】
図８に理想的なバーナ特性の方向性を示す。合成速度及び堆積効率を向上させるためには、図８中に矢印で示すように、曲線を左方向にシフトさせ、さらに上矢印の方向へシフトさせることがポイントとなる。
【００４９】
先の実験から、飽和スート径を小さくするためには、図８のバーナ特性を左矢印方向にシフトさせるべく、ガラス原料ガスノズル径を小さくし、細いときのガラスターゲットにピンポイントでガラス原料ガスを付着させることである。
【００５０】
さらに飽和合成速度を大きくするためには、図８のバーナ特性を上矢印方向にシフトさせるべく、ガラス原料ガスノズル径を大きくすることである。即ち、ガラス原料ガスノズルの断面積を大きくし、ガラス原料ガスの噴出速度（流速）を遅くすることで、ガラス原料ガスの反応距離を長くすることである。
【００５１】
＜本実施形態のバーナ＞
以上のことから、次のようなバーナを発明した。図１に本発明の一実施形態に係るバーナ５の構造を示す。中心ノズル以外は図６と同じ構造である。
【００５２】
ガラス原料ガス噴出用の中心ノズルの周囲に、バーナ中心と同心円状に複数のポートを形成すべく、円筒状の不活性ガスノズル１１、１３、酸素ガス及び水素ガス用の円環状の内側層ノズル９、同じく酸素ガス及び水素ガス用の円環状の外側層ノズル１０を有する。内側層ノズル９及び外側層ノズル１０の構成は図６と同じであり、中心ノズルの周囲、正確には不活性ガスノズル１３（ポート２２）の周囲に、複数の小口径の酸素噴出ポートから成る酸素ノズル７を周方向に等間隔で配設し、その周囲の隙間から成るポート８から水素を噴出させる構造である。
【００５３】
ガラス原料ガスノズル６の径は、飽和スート径が小さく、ピンポイントで細いガラスターゲットにガラス微粒子を付着させることができる２mmφ（内径）とし、これを４本、ガラスターゲットまたはバーナの移動する方向に１列に設置した。また、バーナ５を小型化するために、各ガラス原料ガスノズル６はその間隔を空けずに密に設置した。ガラス原料ガスのバーナ５への供給口は１つとし、４本のガラス原料ガス（噴出）ノズル６へ均等にガスを供給するようにした。
【００５４】
したがって、４本のガラス原料ガスノズル６の総断面積は、バーナ中心に１個のガラス原料ガスノズルが設置してある図６のバーナ形状のノズル径４mmφの断面積と同じである。よって、バーナから噴出するガラス原料ガスの流速が等しくなる。
【００５５】
これらの一列配置されたガラス原料ガスノズル６は、バーナ先端にガラス微粒子が付着するのを防ぐため、上記円筒状の不活性ガスノズル１１の内部のシールＡｒガス領域１２中に一括して設置した。
【００５６】
上記の如く構成された本発明のバーナを用いて、先の多孔質ガラス母材径（スート径）に対する合成速度の関係を調べた。実験の条件（ガス流量や原料ガスノズル径以外のバーナ構造及び寸法、ターゲット回転数、移動速度）は、先の実験とすべて同じとした。その結果を図２に示す。図２中、実線は本発明のバーナ特性であり、破線は図６のバーナ（ガラス原料ガスノズル径φ４）のバーナ特性である。
【００５７】
図２からも明らかなように、本発明（実線）のバーナの飽和スート径Ｘｓ（図５参照）は、従来技術（破線）のバーナのそれと比べ、小さくなっている。すなわち、従来技術（破線）では飽和スート径Ｘｓ＝ｘ２が約１００mmφであるのに対し、本発明バーナでは飽和スート径Ｘｓ＝ｘ２が約２０mmφとかなり小さくなっている。
【００５８】
さらに、飽和合成速度は、本発明バーナからのガラス原料ガス噴出速度（流速）と従来技術のバーナの流速が等しいことから等しくなっている。
【００５９】
初期のガラスターゲット径を１０mmφとし、これを径１５０mmφまで堆積したとすると、従来技術のバーナの平均合成速度は１１．９［ｇ／min ］であるのに対し、本発明のバーナの平均合成速度は１６．１［ｇ／min ］と飛躍的に増加している。図６のバーナ構造に対して、約１．３５倍向上することができている。この結果、堆積時間（作業時間）を約２６％短縮することができた。
【００６０】
堆積効率（噴出した原料ガス量に対して付着したＳｉＯ2 の比）に関しても同様に約１．３５倍向上しており、無駄なくターゲットにガラス微粒子を付着することができている。
【００６１】
本発明のバーナで堆積した多孔質ガラス母材を焼結し、透明ガラス化したものは気泡などのガラス欠陥も認められず、良好な光ファイバガラス母材であった。
【００６２】
＜他の実施形態＞
本発明のバーナは、ガラス原料ガスノズルをターゲットまたはバーナの移動方向に沿って１列に配置したものであり、上記実施形態のように４本を一列配置する場合の他、１列配置する本数を２本、３本、５本、６本等と変更しても本発明所期の効果を奏することができるが、このガラス原料ガスノズルの本数は多い方が有効である。その合成速度は、このノズル数に比例して大きくなり、さらに堆積時間の短縮が図れる。
【００６３】
また、図１で使用した不活性ガス噴出ノズル（シールＡｒノズル）１１、１３の形状は円になっているが、図３に示すように楕円の形状とすることもできるし、四角、五角、六角等の多角形とすることもできる。また、バーナ全体の形状についても同様に楕円や四角、五角、六角等の多角形とすることができ、円形の場合と同じ効果が得られる。
【００６４】
さらに複数本のガラス原料ガスのノズル径は、上記実施形態では内径２mmφとしたが、初期ガラスターゲットおよび堆積後のスート径により、次式
【００６５】
【数５】
0003744350.tif 000005
【００６６】
が最大となるように設計することがポイントである。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、多孔質ガラス母材合成用バーナのガラス原料ガスノズルを１列に配置し、その列の方向を、ターゲットまたはバーナが移動する方向と同じにしたので、(i) 出発母材であるターゲットが細い場合、原料ガスノズル径が大きすぎるために、原料ガスがターゲットに当たらず逃げてしまうという不都合を回避できると共に、(ii)逆に、原料ノズル径が小さすぎる場合、ガスの流れが大きくなりすぎ、原料ガスノズルから噴出した原料ガスが加水分解反応する距離が小さくなり、合成速度が飽和し堆積効率を低下させる、という不都合を回避することができる。
【００６８】
従って、本発明のバーナを使用することにより、堆積効率及び合成速度を向上させて、作業時間（堆積時間）の短縮を図ることができる。
【００６９】
また、堆積効率が向上したことで、反応チャンバに浮遊したガラス微粒子の再付着がなくなり、気泡やクラックの発生がない光ファイバ用母材を製造することができる。
【００７０】
また、このような構成にすることにより、複数の原料ガスノズルの内径を、初期ターゲット径から最終径まで堆積したとき、平均合成速度が最大となるように設計することができる。
【００７１】
また、上記一列配置の複数本のガラス原料ガスノズルを一括して不活性ガスノズルの内部に設置したので、各ガラス原料ガスノズルで生成されたガラス微粒子がバーナ先端に付着するのを一括して防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多孔質ガラス母材合成用バーナの構造を示す図である。
【図２】本発明の多孔質ガラス母材合成用バーナによるスート径と合成速度の関係を示す図である。
【図３】本発明の多孔質ガラス母材合成用バーナの他の構造例を示す図である。
【図４】本発明の多孔質ガラス母材の製造方法で採用した外付けＶＡＤ法の概要を示す図である。
【図５】図４の製造方法における飽和スート径と飽和合成速度の関係を示すグラフである。
【図６】比較用に作成された多孔質ガラス母材合成用バーナの構造を示す図である。
【図７】図６の構造を持つ比較用バーナの特性を、その中心のガラス原料ガスノズルの径の変化をパラメータとして示した図である。
【図８】図７の特性から導き出される理想的なバーナ特性の方向性を示す図である。
【符号の説明】
２  ガラスターゲット棒
３  多孔質スート母材
４  火炎
５  バーナ
６  ガラス原料ガスノズル
７  酸素ノズル
８  ポート（隙間）
９  内側層ノズル
１０  外側層ノズル
１１、１３  不活性ガスノズル
１２  シールＡｒガス領域
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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