JPS59500670A - 気相軸付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 気相軸付は装置 技・術分野 本発明は、気相軸付は技術を利用した光ファイバのプリフォームの製造法に関す る。

背　景　技　術 光ファイバは固体ガラスの円筒又はプリフォームより引き出される。このプリフ ォームの製造法の１つが西暦１９７７年１２月１３日に発行されたイザヮらによ る米国特許第４、０６２．’６６５号に述べられており、それは一般に気相軸付 け（ＶＡＤ）法として知られている。

ＶＡＤ法の技術では延在する円筒室の中央部へと軸方向に突出する耐火性出発部 材を使用している。この部材は円筒室より引き出される時円筒室の軸と同軸の出 発部材回転軸に沿って回転する。ガラス原料は、回転する耐火性出発部材の端末 上へと導かれガラス微粒子又は煤を生成する固定トーチ先端付近の炎の高温部に 導入される。

多孔性煤のほぼ円筒形のボール（ｂｏｕｌｅ”）は、出発部材がボール上の煤の 生長速度に等しい速度で円筒室より連続的に引き出されるにつれ、出発部材上に 形成される。

更に引き出される煤のボールは、高温下に置かれ多孔性物質は融合固化し透明な 円筒形光フアイバ用プリフォームと成る。かかる技術により、光フアイバ用プリ フォームを製造でき、このプリフォームより低損失の光ファイバが引き出された 。しかしながら、このプロセスを実行する現在公知のシステムにはいくらか１の 問題がある。

例えば、公知のシステムにおけるトーチの炎は乱れゆらぐ傾向があることが観察 された。この結果、煤の非効率的で不均一な付着や、反応物質′の損失や、各生 産間での再現性の欠除等が起きる。

又、様々な製造上の理由からこのプロセスに使用されるトーチの物理的特性を変 えることが望ましい。

発　明　の　概　要 トーチの炎のゆらぎは本発明によるいくつかの技術の各々により減することが可 能である。即ち、その技術とは付着室内に定常でないガス移動をひき起こし、そ れにより炎のゆらぎを発生させるデッドスペースの存在を避けるような形状をし た付着室を使用すること、及びａ）無秩序に付着室を移動する過剰の煤煙の存在 及びｂ）排気装置内の圧変動によって起きる（炎のゆらぎを引き起こす）付着室 ガス圧の変化とを防ぐより効率的排気装置を使用することである。更にトーチ形 状とその特性を早く且つ簡単に変えられる新しいトーチも提供される。

図面の簡単な説明 第１図は本発明によるＶＡＤ室の等角図である。

第２図は第１図に示すＶＡＤ室に使用される煤トーチの等角図である。

第３図、第４図及び第５図はそれぞれ、トーチの最内側、中間、及び外側管の等 角図である。

第６図は煤トーチの断面図である。

第７図、第８図、及び第９図は煤トーチの代表的端末形状である。

第１０図はＶＡＤ装置の模式図である。

第１１図は排気管の側面図である。

第１２図は排気装置に使用される煤捕集室の断面図で第１図は本発明によるＶＡ Ｄ装置５の等角図である。このＶＡＤ装置５はハウジング１０．トーチ１２．挿 入部１４及び排気装置１６より成っている（第１０図も参照）ハウジング１０は 前フランジ２２及び後フランジ２４とを有する短い円筒状本体１８を有している 。この円筒状本体１８の直径は、その長−さよりも大きい。はぼ平面で円形の覆 い蓋２６は後フランジ２４に、ボルト２８−２８により取り外し可能に固定され ている。類似形状を有する不図示の覆い蓋も又、作動中前フランジ２４に固定さ れる。開口３４を有する弧状のバッフル３２はハウジング１０に内設されている 。本体１８はそれぞれ本体を貫通する細長い孔３６．第１及び第２開口３８及び ３９を有している。弧状板４０は対向する案内部材４１−４１と円筒形の本体１ ８との間に摺動可能に配されている。

挿入部１４は、円筒中空部材４６．錐状部５２及′び小径部５６より成っている 。小径部５６は、孔３９を貫通しバッフル３２内の開口３４で終了している。試 験管のように丸い端部６２を有する中空のガラス管である出発部材５８は、ハウ ジング１０の中心に向かって又は中心より離れる方向に移動できる回転ロッド６ ４に取り外し可能に結合されている。

トーチ１２はノズル１１２とベース１１４より成っている。ノズル１２は、内側 ガラス管１１６複数の中間ガラス管１１８，１２０及び１２４．そして外側ガラ ス管１２６より成る（第２図）が、これらガラス管は全て同心に内側より順に配 されている。更に、大径の円筒又は覆い１２７（第１図）は、外側ガラス管１２ ６上に摺動可能に配されている。覆い１２７の軸方向位置は、煤付着作業時ノズ ル１１２より発する炎の焦点を変えるため調整可能と成っている。

内側ガラス管１１６は、第３図に示すように、開口１２９を有する第１の長い小 径の部分１２８と大径部１３０とより成っている。複数のスプライン１３２−１ ３２は、部分１２８の円周回りに等間隔に離間して固設されている゛。スプライ ン１Ｂ２−１３２は、管状の部分１２８に接合されるガラス棒で良い。

中間ガラス管１１８．１２０及び１２４の各々は、異なる外径を有する以外はほ ぼ同じである。それ故中間ガラス管１１８（第４図）のみを詳細に説明する。中 間ガラス管１１８は、はぼ一様な径を有するボア１３４′き、ボア１３４の周囲 に等間隔に離間して固設された複数のスプライン１３２−１３２と、中間ガラス 管１１８の一端上に半径方向に延びるフランジ１３６とを有してしる。１外側ガ ラス管１２６（第５図）は中間ガラス管１１８゜１２０及び１２４に類似してお り、大きな径のボア１３８を有するがその外側表面にはスプラインは無い。

又、フランジ１３６は外側ガラス管の一端より半径方向に延びている。

同心に配されたガラス管１１６，１１８，１２０゜１２４、及び１２６は、第６ 図の断面図に見られるようベース１１４内へと延び、ベース１１４により保持さ れている。ベース１１４は、複数の環状支持部′材１−・４〇−１４０と１つの 環状頂部部材１４２とより成っている。

支持部材１４０−１４０と頂部部材１４２とは、テフロンポリマー等の材料でで き、頂部プレート１４４と底部プレート１４６との間に、それらを貫通し底部プ レート１４６へと螺入されるねじ山を有する複数のロッド１４８−１４８により 保持される。各支持部材１４〇−１４０はその壁に開口１５２を有し、ガスライ ンコネクタ１５３を螺入して受入れている。各開口１５２−１５２はそれぞれ対 応する複数の通路１５６〜１５６を経由してそれぞれ対応する複数の内部環状室 １５４−１５４に通じている。複数のワッシャ形状のスペーサ１５８−１５８は 中間ガラス管１１８，１２０及び１２４と外側ガラス管１２６．！＝のそれぞれ のフランジ１３’　６−’　ｉ　３６間に配置される。内部を貫遁する軸方′内 通路を有するフェルコル１６２は、最下端の支持部材１４０内に螺入され、　開 口１６８を有するロックナツト１６６がフェルール上に螺嵌して配置されている 。

図示のごとく中間ガラス管１１８．１２０及び１２４は、外側ガラス管１２６の 内側で同心に配されている。

スプライン１３２−１３２は高精度に加工された厚さを有しており、これにより 、該ガラス管間の所定の位置関係が保たれる。フランジ１３６−１３６は支持部 材１４０−１４０間に配されている。更に、環状のスペーサ１５８−１５８は、 各フランジ１３６間さ配置されている。

他のガラス管に対する１つ又はそれ以上のガラス管の高さを変えるため各フラン ジ１３６間のスペーサ１５８−１５８の数を容易に変えられるのは有効である。

それ故、ノズル１１２の端末形状は容易に調整でき様々な形状にすることができ る。その形状のうち３つを第７図、第８図、及び第９図に示す。ノズル１１２の 放出端の形状を変えられることに加え、内側ガラス管１１６の位置は、フェルー ル１６２内を前方又は後方に移動調整でき各位置でロックナツト１６６により固 定できる。

排気装置１６は第１０図に示すごとく排気管２２６゜出口バイブ２２７．第１噴 射型ベンチユＩＪ　２２８　、煤捕集室２３２．第２噴射型ベンチュリ２３６を 有する放出ライン２３４を直列に結合して成っている。第３の噴射型ベンチュリ ２３８は、吸気ライン２４１に結合され、吸気ラインは放出ライン２３４に結合 し不図示の排気フードへと至っている。

排気管２２６（第１１図）はほぼ円筒形で中空の出口端部２４２と徐々に折返さ れたリップ２４５を有するすそ広がりの吸込口２４４とを有している。又、排気 管２２６は出口端２４２と吸込口２４４の中間に収縮したのど部２４６を有して いる。

排気管２２６の出口端２４２は配設板２４７（第１０図）に側設されている。こ の配設板２４７は出口バイブ２２７の第１の端末２４９上のフランジ？４８に密 着固定されている。

第１２図に示される煤捕集室２３２は、頂板２５２と底板２５４とを有する円筒 状ハウジング２５０より構成されている。頂板２５２は、ベンチュリ２８からの 連結パイプ２２９が煤捕集室２３２の中央部に貫通して突き出す開口２５６を有 している。ハウジング２５０は又、開口２６２を有しており、放出ライン２３４ の第１の端末２６４を受け入れている。第１き第２の円筒２６６及び２６８とは ハウジング２５０に内設されている。第１の円筒２６６は頂板２５２に固着され 頂板より下がっており、底板と離間した関係にある固着されない端末２６９を有 している。第２の円筒２６８は底板２５４上に第１の円筒２６６内で固設され、 頂板２５２に向かい上方へ突出し、頂板と離間した関係にある。

噴射型ベンチュ’Ｊ　２２８　；’　２３６及び２３８は、公知のインライン噴 射型のもので、例えばノーチルマシン社（ｔｈｅ　１ｏｒｔｅｌ　ｍａｃｈｉｎ ｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ　、Ｂｕｆｆａｌｏ、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ。

ＵＳＡ　）により製造されるＡＭ−，１５００（ガラス充填テフロンポリマ）等 がある。フィルタを通した圧搾空気が制御流空気ポンプ２７２．２７４及び２７ ６によりそれぞれ各噴射型ベンチュ１Ｊ２２８，２３６及び２３８に供給される 。一般に知られるように、かかる噴射型ベンチュリは圧搾空気の供給速度に応答 してそこを流れるガス流速を制御しガス流線に沿った圧分布を制御する。

本実施態様においては、噴射型ベンチュリ２３６の作動によりハウジング１０内 のＰ、で測定される圧が影響を受ける。一方噴射型ベンチュリ２２８は、ハウジ ング１０のＰ、と出口バイブ２２７のＰ２間の差圧に影響を与える。差圧の測定 にもとづき空気ポンプ２７４はハウジング１０内が所望の圧（例えば標準雰囲気 ７６０　ｍｍＨｇ）になるまで調整される。圧測定装置２７７は気圧、計２７８ で測定される周囲の空圧ＰＡをレファレンスとしている。圧力計２７９で測定さ れる差圧（Ｐ＋　−Ｐ２　）は噴射型ベンチュリ２“２８を通るガス流を制御す る空気ポンプ２７２を調整して所定圧に選定されている。噴射型ベンチュリ２３ ８はまた排気ライン２３４内のオーバーオールの圧を制御している。

メータ２７７と２７９及び気圧計２７８は公知のもので良く、これらは、接続さ れる不図示の計算機制御゛装置へと出力を与える。この計算機制御装置はエアポ ンプ２７２．２７４及び２７６へとフィードバック信号を与えベンチュＵ２２８ ，２３６及び２３８への空気流を制御し排気装置１６とハウジング１０内の圧を 連続的に制御する。

作動に際しく第１図及び第１０図参照）、弧状板４０が案内部材４１−４１内で 移動され、トーチ１２のノズル１１２の軸をその端末部６２にノズルが向けられ ている出発部材５８の軸に所定角例えば３５°の角度で配置する。

１７６へと流れ、第６図に示されるような内側ガラス管１１６を通り流れる。他 のガスも、通路１５６−１５６を通りそれぞれの室１５４−１５４に入り、ノズ ル１１２の噴出端より流出するようになっている。５ｉＣＩ。

のような気体はガラス管１１６と１１８の間を、水素はガラス管１１８と１２０ の間を、アルゴンはガラス管１２０と１２４の間を、そして酸素はガラス管１２ ４と１２６の間を流れる。

各種のガスやガスの流速等を選択して煤のボール６２を作ることは従来の公知技 術によっている。

第１０図に示すようにノズルは煤を発生しこの煤が付着して回転ボール３０２を 形成する。この煤のボール３０２は回転されると同時にＶＡＤ装置５より挿入部 １４を通って引き出される。

不活性ガスが矢で示すように成長する多孔質のボール３０２０表面と挿入部１４ の小径部の内面間で室５へと導入される。排気管２２６の吸入口２４４は回転す る煤のボール３０２に近接して配されている。付着されない煤や気体は排気管２ ２６へと吸い込まれる。

徐々に折り返されたリップ２４５を有するすそ広がりの吸込口２４４は、矢印で 示されるようにすそ広がりの吸込口の後から、付着されない煤を効果的に除去す る。

更に、徐々に折り返されたリップ２４５により吸込口２４５でのガスの乱れがほ ぼ阻止され、ボール３０２への煤の付着は更に促進される。排気管２２６の収縮 部２４６は付着室５より引き出される燃焼副生物や付着しなかった煤の流れを加 速し、結果的に付着室５と出口バイブ２２７との間に前方圧降下例えば１．２ｍ ｍＨｇを引き起こす。

排ガスと付着しなかった煤とは、排気管２２６より出口バイブ２２７と噴射型ベ ンチュリ２２８を通り、煤捕集室２３２内へと入る。この室２３２は排気中より 煤を取り除くこととハウジング１０と下流の圧変動とをある程度分離することの ２つの機能を果たしている。煤捕集室２３２（第１２図参照）はそこへ導入され る煤や排ガス用の曲折した通路を与える。排ガスと煤とはパイプ２２９を介し煤 捕集室２３２へと軸方向に導入される。

入口バイブ２２９を出る排ガスは、半径方向外側に広がりそして頂板２５２へと 向かって上方へ移動しそこで再び拡張する。この過程は気体が最終的に開口２６ ２を経て排気され放出ライン２３４へと通るまでくり返される。

重い煤粒子は旋板２５４上に堆積し、軽い粒子は、シリンダ２６６及び２６８の 表面やハウジング２５０の内壁に付着する。

残りの煤を有した排ガスは噴射型ベンチュリ２３６及び２３８の制御下にある放 出ライン２３４（第１０図参照）を通り、不図示の排気フードへと出る。

ハウジングＩＯの形状は、大きな二次ガス循環セル間）を排除したものである。

かかる二次ガス循環セルの排除はハウジング１０の制約７された深さにより課せ られる制限に起因するものと思われる。ハウジング１０のその深さに対する直径 の比は１．５：１以上である必要があり、一方ハウジングの深さの煤のボール３ ０２の直径に対する比は３：１以下である。一実施態様において、ハウジング１ ０の直径はと２５ｃｍ深さは１２ｃｍそして、ボールの直径は５　ｃｍである。

更に第１図に示すように、ノズル１１２．ボール６２排気管２２６の長手軸は共 通平面内にある。これにより二次ガス循環は更に減少する。

上述の付着室や排気装置は炎の乱れやゆらぎをほぼ排除するガス流パターンをつ くり付着速度、煤のボー゛ルの密度、ボール成長速度及び付着表面の形状は従来 達成しえなかった程再現性あるものとなった。

ハウジング１０．バッフル３２端末プレート２６−２６挿入部１４及び排気管２ ２６はパイレックスガラスより製造されている。しかしながら各種の他のガラス や金属材料も使用できる。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ：２ Ｆ、／　Ｇ　７４ ＦＩＧ、−／／ 補正書の翻訳文提出書 ゛（特許法第１８４条の７第１項） 昭和５８年１２月２２日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／１ＪＳ８ろ１０　［１５９３ ２、発明の名称 気相軸付は装置 ６特許出願人 ５、補正書の提出年月日　１９８６年９月２日６、添付書類の目録 特許請求の範囲 １．　第１と第２の端末を有する排気ライン（２７）を含む気相軸付は室（１０ ）よりすすを排気する装置において、 中空で実質的に円筒形の排気管（２６）は該室内に突出る徐々に折り返されたリ ップ（４６）を有するすそ広がりの吸気口（４４）を有し、出口端部は排気ライ ンの第１の端末に連結され、収縮した部分（４８）が該吸気口と該出口端部との 中間にあり、捕集室（５１）が排気ラインの第２の端末に連結され付着室より排 気管と排気ラインを経て通過する煤を捕集するようになっていることを特徴とす る排気装置。

２、　請求の範囲第１項に記載の排気装置において、煤捕集室が排媒より微粒子 を取り除きかつ付着室を下流の圧変化により分離する巡回路を与えるよう同心に 配される複数の管状部材（５７，６８，６６）より戊っている排気装置。

３、　請求の範囲第１項又は第２項に記載の排気装置において、 排気装置中に少なくとも１つのインライン噴射型ベンチュリ（２８）を含み、装 置内の圧を制御するため装置を通るガス流を引き起こす排気装置。

４、　光フアイバ用の煤のボールを製造するための付着室（１０）を有し、ボー ルの出発部材が該付着室内で自身の軸回りに及び軸に沿って回転されかつ煤のボ ール（６２）を形成するため出発部材（５８）に向かって煤の流れを発生する手 段（１１２）を含んでいる気相軸付は装置において、 出発部材と煤の流れの軸とは第１の平面内にあり、該付着室は、第１の平面に概 ね平行で対向して配される第１と第２の壁（２４，２６）を含んでおり、該壁と 該第１の平面との間の距離は、煤のボールの形成時炎の乱れやゆらぎを実質的に 排除できるよう十分に近接していることを特徴とする気相軸付は一装置。

５、請求の範囲第４項に記載の気相軸、付は装置において、前記第１の平面内に 長手軸を有する排気管を有する排気装置を含んでいる気相］山付は装置。

６、　請求の範囲第４項又は第５項に記載の気相軸付は装置において、 前記壁間の距離は製造されるすすのボールの直径の３倍以下である気相軸付は装 置。

７、　同軸に配され延在する複数の管を含み、気相軸付は法により光フアイバ用 プリフォームを製造するためのトーチにおいて、 同軸に配される内側管（１１６，）は他の管（１１８１２０）に対し軸方向に可 動で、 内側及び中間の管は各々その外表面上に高精度に加工された複数のスプライン（ １：３２）を有し、該管間の所定距離を維持し、 複数の外側管の各々は、その第一の端末に複数の環。

状スペーサ部材（１４０）間に保持される半径方向に延びるフランジ（１３６） を有し、管の軸位置を制御していることを特徴とするトーチ。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　第１と第２の端末を有する排気ライン（２７）を営む気相軸付は室（１０ ）より煤を排気する装置において、 中空で実質的に円筒形の排気管（２６）は該室内に突出る徐々に折り返されたリ ップ（４６）を有するすそ広がりの吸気口（４４）を有し、出口端部は排気ライ ンの第１の端末に連結され、収縮した部分（４８）が該吸気口と該出口端部との 中間にあり、捕集室（５１）が排気ラインの第２の端末に連結され付着室より排 気管と排気ラインを経て通過する煤を捕集するようになっていることを特徴とす る排気装置。 ２、　請求の範囲第１項に記載の排気装置において、煤補集室が排媒より微粒子 を取り除きかつ付着室を下流の圧変動より分離する巡回路を与えるよう同心に配 される複数の管状部材（５７，６８，６６）より成っている排気装置。 ３６　請求の範囲第１項又は第２項に記載の排気装置にお゛いて、 排気装置中に少なくとも１つのインライン噴射量ベンチュ！Ｊ（２８）を含み、 装置内の圧を制御するため装置を通るガス流を引き起こす排気装置。 ４、　光フアイバ用の煤のボールを製造するための付着室（１０）を有し、ボー ルの出発部材が該付着室内で自、煤の流れを発生する手段（１１２）を含んでい る気相軸付は装置において、 出発部材と煤の流れの軸とは第１の平面内にあり、該付着室は、第１の平面に概 ね平行で対向して配される第１と第２の壁（２４，２６）を含んでおり、該壁と 該第１の平面との間の距離は、煤のボールの形成時炎の乱れやゆらぎを実質的に 排除できるよう十分に近接していることを特徴とする気相軸付は装置。 ５、　請求の範囲第４項に記載の気相軸付は装置において、前記第１の平面内に 長手軸を有する排気管を有する排気装置を含んでいる気相軸付は装置。 ６、　請求の範囲第４項又は第５項に記載の気相軸付は装置において、 前記壁間の距離は製造されるすすのボールの直径の３倍以下である気相軸付は装 置。 ７、　複数の同軸に配された管を含む気相軸付は装置に使用するトーチで外側管 （１１８）に対し軸方向に調整きる内側管（１１６）を特徴とするトーチ。 ８、　請求の範囲第７項に記載のトーチ！各自側管正確に加工されたスプライン （１３２）を有し該管間の所定の距離を維持していることを特徴とするトーチ。 ９、　請求の範囲第７項に記載のトーチでその最内側管（１１６）以外の容管は 、その第１の端末に半径方、向に配されるフランジ（１３６）を有していること を特徴とするトーチ。 １０、請求の範囲第９項に記載のトーチで半径方向に配されるフランジは複数の 環状スペーサ部材（１４０）間に個々に保持されていることを特徴とするトーチ 。