JP2005075682A - Method of manufacturing porous glass preform - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガラス微粒子を堆積させて作製する多孔質ガラス母材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a porous glass base material produced by depositing glass fine particles.
高速・大容量通信として利用される光ファイバは、主にコアとクラッドから構成されており、ガラス微粒子の堆積体である多孔質ガラス母材を脱水・焼結してガラス母材に加工後、このガラス母材を線引きすることにより製造される。光ファイバの製造のもととなる多孔質ガラス母材を製造する方法としては、VAD(Vapour-phase axial deposition method)法がよく知られている。このVAD法は、バーナの火炎中にガラス微粒子を生成させ、生成したガラス微粒子をガラス棒の周りに堆積させて、円柱状の多孔質ガラス母材を形成していく方法である。 An optical fiber used for high-speed and large-capacity communication is mainly composed of a core and a clad, and after dewatering and sintering the porous glass base material, which is a deposit of glass particles, into a glass base material, It is manufactured by drawing this glass base material. A VAD (Vapour-phase axial deposition method) method is well known as a method for producing a porous glass base material that is the basis for producing an optical fiber. This VAD method is a method in which glass fine particles are generated in a flame of a burner, and the generated glass fine particles are deposited around a glass rod to form a cylindrical porous glass base material.
図3に、VAD法による多孔質ガラス母材の製造方法の従来例を示す。図3において、出発ロッド101は、回転するチャック102に把持されたメインシード棒103に取り付けられ、回転させられる。この出発ロッド101の外周には、ガラス微粒子合成用バーナー105により生成されたガラス微粒子が堆積され、ガラス微粒子堆積体106が合成される。この堆積面107の下方に出発ロッドの外径測定器108が設置されており、出発ロッド101の外径のデータが得られる。また、チャック102はガラス微粒子堆積体106の合成に伴って上昇させられるが、このときの上昇速度は速度変換器109によりモニターされる(特許文献1参照。)。
従来のVAD法を用いた多孔質ガラス母材の製造方法では、ガラス微粒子の付着により形成されたガラス微粒子堆積体のある位置での成長速度(ガラス微粒子の付着速度)を監視して、このデータを基に、ガラス微粒子堆積体の引き上げ速度を制御することが行われている。
このガラス微粒子堆積体の引き上げ速度の制御は、製造される多孔質ガラス母材の外径変動に大きな影響を及ぼすことがあり、この速度は一定であるか、あるいは、極めて限られた範囲内の変動であることが望ましい。
In the conventional method for producing a porous glass base material using the VAD method, this data is obtained by monitoring the growth rate (glass particle adhesion rate) at a certain position of the glass particle deposit formed by the adhesion of glass particles. Based on the above, the pulling speed of the glass particulate deposit is controlled.
Control of the pulling-up speed of the glass particulate deposit can have a large effect on fluctuations in the outer diameter of the porous glass base material to be produced, and this speed is constant or within a very limited range. It is desirable to be variable.
しかしながら、多孔質ガラス母材の製造では、反応容器内の雰囲気(温度、湿度、気圧等)、バーナへ供給する燃焼用ガスやガラス原料用ガスの流量等のガラス微粒子堆積体の製造環境に変動が生じることがあり、これにより製造過程にあるガラス微粒子の付着具合や成長速度に変動が生じてしまう。このガラス微粒子の付着具合や成長速度に応じ、ガラス微粒子堆積体の引き上げ速度を大きく制御することがあり、その結果、従来の多孔質ガラス母材の製造方法では、ガラス微粒子堆積体の外径が均一になりにくかった。
このようにガラス微粒子堆積体の成長速度等のデータに基づいて、ガラス微粒子堆積体の引き上げ速度を直接変化させるのみでは、外径変動を高精度に制御することが難しかった。
一方、ガラス微粒子堆積体の表面温度についても、製造環境の変動の影響を受けるため、表面温度を所望範囲内で制御することが難しく、その結果、得られる多孔質ガラス母材の外径が均一でなくなることがあった。
However, in the production of the porous glass base material, the atmosphere in the reaction vessel (temperature, humidity, atmospheric pressure, etc.), the flow rate of the combustion gas supplied to the burner and the flow rate of the glass raw material gas, etc. vary in the production environment of the glass particulate deposit This may cause fluctuations in the degree of adhesion and growth rate of the glass fine particles in the manufacturing process. Depending on the degree of adhesion and growth rate of the glass fine particles, the pulling rate of the glass fine particle deposit may be largely controlled. As a result, in the conventional method for producing a porous glass base material, the outer diameter of the glass fine particle deposit is small. It was difficult to be uniform.
As described above, it is difficult to control the fluctuation of the outer diameter with high accuracy only by directly changing the pulling rate of the glass fine particle deposit based on the data such as the growth rate of the glass fine particle deposit.
On the other hand, since the surface temperature of the glass particulate deposit is also affected by fluctuations in the manufacturing environment, it is difficult to control the surface temperature within a desired range, and as a result, the outer diameter of the resulting porous glass base material is uniform. Sometimes disappeared.
本発明の目的は、外径が長手方向に均一であり、ばらつきの少ない多孔質ガラス母材を製造できる多孔質ガラス母材の製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the porous glass base material which can manufacture the porous glass base material with an outer diameter uniform in a longitudinal direction, and few dispersion | variations.
上記目的を達成するために、本発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法は、燃焼用ガスとガラス原料用ガスとをバーナに供給してガラス微粒子を生成させ、ガラス棒を軸回転させながら引き上げ、前記ガラス微粒子を前記ガラス棒の外周に堆積させて多孔質ガラス母材を形成する多孔質ガラス母材の製造方法であって、
前記ガラス棒に堆積したガラス微粒子堆積体成長部の成長速度の計測値又は表面温度の計測値に基づいて、前記バーナに供給する燃焼用ガス及びガラス原料用ガスの少なくともいずれかの流量を制御することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the method for producing a porous glass preform according to the present invention supplies a combustion gas and a glass raw material gas to a burner to generate glass fine particles, while rotating the glass rod axially. A method for producing a porous glass base material by pulling up and depositing the glass fine particles on the outer periphery of the glass rod to form a porous glass base material,
The flow rate of at least one of the combustion gas and the glass raw material gas supplied to the burner is controlled based on the measured value of the growth rate of the glass particulate deposit growing part deposited on the glass rod or the measured value of the surface temperature. It is characterized by that.
上記製造方法において、前記ガラス微粒子堆積体成長部の成長速度の計測値に基づいて、前記ガラス棒の引き上げ速度を制御することが好ましい。 In the manufacturing method described above, it is preferable to control the pulling rate of the glass rod based on the measured value of the growth rate of the glass fine particle deposit growing part.
このように、バーナへ供給するガス流量を増減させると、ガラス微粒子堆積体の堆積効率や成長速度を変化させることができ、多孔質ガラス母材の外径を高精度に制御できる。よって、前記したような要因により、ガラス微粒子堆積体成長部の成長速度又は表面温度に変動が生じた時にも、上記のようにバーナへのガス流量を制御すれば、ゆるやかに成長速度と表面温度を修正することができる。従って、本発明の製造方法によれば、外径が長手方向に均一で、ばらつきの少ない多孔質ガラス母材を製造することができる。 As described above, when the flow rate of the gas supplied to the burner is increased or decreased, the deposition efficiency and growth rate of the glass particulate deposit can be changed, and the outer diameter of the porous glass base material can be controlled with high accuracy. Therefore, even when the growth rate or surface temperature of the glass particulate deposit growth part varies due to the factors as described above, if the gas flow rate to the burner is controlled as described above, the growth rate and the surface temperature are gradually reduced. Can be corrected. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a porous glass base material having a uniform outer diameter in the longitudinal direction and little variation.
また、前記燃焼用ガス又はガラス原料用ガスの流量制御において、水素ガスの流量を制御することが好ましい。 In the flow rate control of the combustion gas or the glass raw material gas, it is preferable to control the flow rate of hydrogen gas.
また、上記多孔質ガラス母材の製造方法においては、予め前記ガラス微粒子堆積体の成長速度の目標値を設定し、前記ガラス微粒子堆積体成長部の成長速度の計測値が前記目標値より大きいときに、前記バーナへ供給する水素ガスの流量を増加させ、前記ガラス微粒子堆積体成長部の成長速度の計測値が前記目標値より小さいときに、前記バーナへ供給する水素ガスの流量を減少させることが好ましい。 In the method for producing a porous glass base material, when a target value of the growth rate of the glass particulate deposit is set in advance, and a measured value of the growth rate of the glass particulate deposit growth part is larger than the target value In addition, the flow rate of hydrogen gas supplied to the burner is increased when the flow rate of the hydrogen gas supplied to the burner is increased and the measured value of the growth rate of the glass particulate deposit growth part is smaller than the target value. Is preferred.
また、予め前記ガラス微粒子堆積体の表面温度の目標値を測定し、前記ガラス微粒子堆積体成長部の表面温度の計測値が前記目標値より大きいときに、前記バーナへ供給する水素ガスの流量を減少させ、前記ガラス微粒子堆積体成長部の表面温度の計測値が前記目標値より小さいときに、前記バーナへ供給する水素ガスの流量を増加させることが好ましい。 Further, a target value of the surface temperature of the glass particulate deposit is measured in advance, and when the measured value of the surface temperature of the glass particulate deposit growth portion is larger than the target value, the flow rate of hydrogen gas supplied to the burner is set. It is preferable that the flow rate of the hydrogen gas supplied to the burner is increased when the measured value of the surface temperature of the glass fine particle deposit growing part is smaller than the target value.
本発明の多孔質ガラス母材の製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体の成長速度又は表面温度の計測値に基づいて、バーナへ供給する燃焼用ガス及びガラス原料用ガスの少なくともいずれかの流量を制御することにより、外径が長手方向に高精度に均一化され、ばらつきの少ない多孔質ガラス母材を製造できる。 According to the method for producing a porous glass base material of the present invention, the flow rate of at least one of the combustion gas and the glass raw material gas supplied to the burner based on the measured value of the growth rate or surface temperature of the glass particulate deposit. By controlling the above, it is possible to manufacture a porous glass base material having a uniform outer diameter with high accuracy in the longitudinal direction and less variation.
以下、本発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る多孔質ガラス母材の製造装置を示しており、(a)は概略正面図、(b)は底面から見た図を示している。図1に示すように、この多孔質ガラス母材の製造装置10は反応容器1を有しており、この反応容器1の上部には、拡縮自在の開口部5aを有する開閉板5が設けられている。反応容器1の外側上方には吊り下げ装置13が設置されており、シード棒12が吊り下げ装置13によって吊り下げられている。吊り下げられたシード棒12には、ガラス棒11が取り付けられており、ガラス棒11は開口部5aを通って、反応容器1の内部へ導入されている。
吊り下げ装置13は、シード棒12に取り付けられたガラス棒11を、軸回転可能かつ軸方向の移動可能にしている。また、吊り下げ装置13は、ガラス棒11の軸方向の移動速度の変動が可能なように構成されている。
このガラス棒11の外周にガラス微粒子を堆積させていくと、中心にガラス棒11を有するガラス微粒子堆積体19を作製することができる。
Embodiments of a method for producing a porous glass base material according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an apparatus for producing a porous glass base material according to the present embodiment, wherein (a) is a schematic front view, and (b) is a view seen from the bottom. As shown in FIG. 1, the porous glass
The
When glass particles are deposited on the outer periphery of the
反応容器1の下部には、ガラス微粒子を生成するバーナ7と、反応容器1内の未堆積ガラス微粒子等を排出する排気口9とが設けられている。
バーナ7は、ガスの吹き出し口が複数のポートを有するマルチポート(多重管)構造となっており、各ポートから燃焼用ガス及びガラス原料用ガスを吹き出し、燃焼用ガスにより生じる火炎中において、ガラス原料を酸化反応又は加水分解反応させてガラス微粒子を生成するものである。ここで、バーナ7へ供給する燃焼用ガスとは、主に支燃性ガス及び助燃性ガスとからなり、支燃性ガスとしては水素、助燃性ガスとしては酸素が一例として挙げられる。また、ガラス原料用ガスとしては、四塩化珪素(SiCl4)が一例として挙げられる。
Below the reaction vessel 1, a burner 7 that generates glass particles and an exhaust port 9 that discharges undeposited glass particles in the reaction vessel 1 are provided.
The burner 7 has a multi-port structure in which the gas outlet has a plurality of ports. The gas for combustion and the glass raw material gas are blown out from each port, and the glass in the flame generated by the combustion gas The raw material is oxidized or hydrolyzed to produce glass fine particles. Here, the combustion gas supplied to the burner 7 mainly includes a combustion-supporting gas and a supplementary combustion gas, and examples of the combustion-supporting gas include hydrogen and examples of the combustion-supporting gas include oxygen. An example of the glass raw material gas is silicon tetrachloride (SiCl 4 ).
バーナ7には、これらの燃焼用ガス及びガラス原料用ガスを供給するための酸素供給タンク15、水素供給タンク16、及びガラス原料供給タンク17が接続されており、燃焼用ガスやガラス用原料ガスをバーナ7の各ポートへ別々に供給できるようになっている。各タンクのバルブ15a、16a及び17aには、ライン24を介してガス流量制御装置6が接続されており、ガス流量制御装置6は、ライン23を介して制御装置4へ接続されている。このガス流量制御装置6により、各タンクからバーナへ供給されるガス流量が制御される。
The burner 7 is connected to an
また、反応容器1の外部には、バーナ7により形成されたガラス微粒子堆積体19の底面部に向けて、投光器2が設けられており、投光器2からの光ビーム18を受光できる位置に、受光器3が配置されている(図1(b)参照。)。この投光器2及び受光器3により、ガラス微粒子堆積体19の成長部の成長速度を測定できる。受光器3は、ライン21を介して制御装置4へ接続されている。また、制御装置4はライン25を介して吊り下げ装置13へと接続されている。
In addition, a projector 2 is provided outside the reaction vessel 1 toward the bottom surface of the glass
さらに、反応容器1のバーナ7の近傍には、温度測定器8が備えられている。温度測定器8は、ガラス微粒子堆積体19の底面部において、バーナ7により加熱される領域に向けて配置されており、この加熱領域内点Tの表面温度を測定することができる。なお、温度測定器8としては、ここでは放射温度計を用いることができるが、この他にサーモグラフィ等の底面部全体の表面温度を計測する装置を用いてもよい。
温度測定器8は、ライン22を介して制御装置4に接続されており、温度測定器8により測定された点Tの表面温度の計測値は制御装置4へと送られる。
Further, a
The
この製造装置10を用いて多孔質ガラス母材を製造する方法を以下に説明する。まず、シード棒12の先端にガラス棒11を取り付け、このシード棒12を吊り下げ装置13に吊り下げる。そして、吊り下げ装置13を作動させ、ガラス棒11のガラス微粒子堆積開始点とバーナ7の吹き出し口との距離が所望距離となるように、ガラス棒11を降下させる。
一方、酸素供給タンク15、水素供給タンク16及びガラス原料供給タンク17の各バルブ15a、16a及び17aを開放してバーナ7への供給を開始する。必要に応じて供給タンクを増設して、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスや、四塩化ゲルマニウム(GeCl4)、POCl3等の屈折率制御用原料ガス等をバーナ7へ供給してもよい。
A method for manufacturing a porous glass base material using the
On the other hand, the valves 15a, 16a and 17a of the
ガラス棒11を軸回転させ、ガラス棒11に向かってバーナ7から酸水素火炎を放射する。この酸水素火炎中では、ガラス原料用ガスの酸化反応又は加水分解反応によりガラス微粒子が生成する。この生成したガラス微粒子をガラス棒11の外周に付着させながら、ガラス棒11を所定速度で引き上げて、徐々にガラス微粒子堆積体19を形成し、成長させていく。
The
ガラス微粒子堆積体19を形成・成長させる際には、投光器2及び受光器3により、常にガラス微粒子堆積体19成長部(底面部)の位置を検出して、ガラス微粒子堆積体19成長部の成長速度を計測し、この成長速度に基づいて吊り下げ装置13の引き上げ速度を制御する。
具体的には、投光器2からレーザ光18を発して、レーザ光18がガラス微粒子堆積体19の底面部上の点Pに接するようにし、受光器3によりこのレーザ光18の光量を測定する。点Pは、ガラス微粒子堆積体19の底面部上の任意の位置に設定される。なお、投光器2及び受光器3の代わりに、CCDカメラ等を用いてガラス微粒子堆積体19の底面部を撮影し、画像解析することによりガラス微粒子堆積体19の点Pの位置を検出することもできる。
When forming and growing the
Specifically, a
受光器3により測定された受光量のデータは、所定の時間毎に制御装置4へと送られる。制御装置4は、この受光量のデータから点Pでの成長速度を算出し、この成長速度のデータに基づいて、吊り下げ装置13に対してガラス棒11の引き上げ速度の制御を行う。これにより、ガラス微粒子堆積体19の最下端とバーナとの距離が常に一定に保たれることになる。
The received light amount data measured by the
また、これとは別に、ガラス微粒子堆積体19成長部(底面部)における点Tの表面温度を温度測定器8により測定する。ここで、点Tは、ガラス微粒子堆積体19の底面部上の任意の位置に設定される。温度測定器8により計測された点Tの温度の計測値は、制御装置4へと送られる。
Separately from this, the
制御装置4は、上記のようにして計測されたガラス微粒子堆積体19成長部の成長速度又は表面温度の計測値に基づいて、ガス流量制御装置6に信号を送り、酸素供給タンク15、水素供給タンク16及びガラス原料供給タンク17の各バルブ15a、16a及び17aの開閉を制御して、バーナ7へ供給する燃焼用ガス及びガラス原料用ガスの少なくともいずれかの流量を制御する。
前記したように、ガラス微粒子堆積体19の形成においては、反応容器内の雰囲気(温度、湿度、気圧等)、燃焼用ガスやガラス原料用ガスの流量等に変動がおこり、これによりガラス微粒子堆積体19成長部の成長速度又は表面温度が変動する場合がある。本実施形態に係る製造方法においては、この成長速度又は表面温度の変動に対して、ガラス棒11の引き上げ速度を制御するとともに、バーナ7へ供給する燃焼用ガス又はガラス原料用ガスの流量を制御する。このガス流量の制御は、ガラス棒11に堆積するガラス微粒子の成長速度又は表面温度が所望の速度又は温度となるように制御する。
The control device 4 sends a signal to the gas flow rate control device 6 based on the measured value of the growth rate or surface temperature of the glass
As described above, in the formation of the
従来、コアロッドを中心に有するタイプの多孔質ガラス母材をVAD法により製造する方法においては、母材の外径を均一にする手段として、ガラス微粒子堆積体19の成長速度に対して、ガラス棒11の引き上げ速度を増減させることが行われていた。しかしながら、このように多孔質ガラス母材を製造すると、ガラス微粒子体積体19の堆積面とバーナ7との距離は一定に保たれるが、ガラス微粒子堆積体19の成長速度や表面温度が変動したときに、これらを所定の値になるように制御することは困難であった。
本実施形態では、バーナ7へのガス流量を制御すると、バーナ7から放出される火炎の大きさや火炎の温度、火炎中のガラス微粒子の含有量等を調整でき、その時バーナ7により形成されているガラス微粒子の堆積層の厚みのみをコントロールできるので、ガラス微粒子堆積体19の成長速度又は表面温度の変動をゆるやかに修正できる。よって、引き上げ速度の変動幅を小さくして、成長速度又は表面温度の大きな変動を防止できるので、外径が長手方向に高精度に均一化された多孔質ガラス母材を得ることができる。
Conventionally, in a method of manufacturing a porous glass base material of a type having a core rod as the center by the VAD method, as a means for making the outer diameter of the base material uniform, a glass rod is used with respect to the growth rate of the
In this embodiment, when the gas flow rate to the burner 7 is controlled, the size of the flame released from the burner 7, the temperature of the flame, the content of glass fine particles in the flame, and the like can be adjusted. Since only the thickness of the glass fine particle deposition layer can be controlled, the fluctuation of the growth rate or surface temperature of the glass
また、より詳しくは、ガラス微粒子堆積体19を形成する時の成長速度又は表面温度の目標値を予め設定しておき、この目標値に対して、計測した成長速度又は表面温度の値が近づくように、燃焼用ガス又はガラス原料用ガスのガス流量を増減させるとよい。
More specifically, a target value of the growth rate or surface temperature when the glass
ここで、上記燃焼用ガス又は原料用ガスの流量制御においては、水素ガス、酸素ガス、ガラス原料用ガスのいずれのガス流量を制御してもよいが、中でも、バーナ7の火炎温度を調整しやすいことから、水素ガスの流量を制御することが好ましい。 Here, in the flow rate control of the combustion gas or the raw material gas, any gas flow rate of hydrogen gas, oxygen gas, or glass raw material gas may be controlled, and among them, the flame temperature of the burner 7 is adjusted. Since it is easy, it is preferable to control the flow rate of hydrogen gas.
例えば、ガラス微粒子堆積体19の成長速度の計測値に基づいて、水素ガス流量を変更する場合、予めガラス微粒子堆積体19の成長速度の目標値を設定し、ガラス微粒子堆積体19成長部の成長速度の計測値が目標値より大きいときに、バーナ7への水素ガスの流量を増加させ、ガラス微粒子堆積体19成長部の成長速度の計測値が目標値より小さいときに、バーナ7への水素ガスの流量を減少させることが好ましい。
For example, when changing the hydrogen gas flow rate based on the measured value of the growth rate of the
ガラス微粒子堆積体19の成長速度が大きいときは、受光器3の検出信号により、ガラス微粒子堆積体19の引き上げ速度の増加が指示される。この引き上げ速度の増大が連続すると、ガラス微粒子堆積体19とバーナ7との距離が所望距離より離れて、ガラス微粒子堆積体19の外径が小さくなる傾向がある。この場合、水素ガス供給タンク16のバルブ16aを制御して、水素ガス流量を増加させる。これにより、ガラス微粒子の堆積量を増加させ、かつガラス微粒子が堆積しているガラス微粒子堆積体19の底面部の温度を高くして、ガラス微粒子堆積体19の外径を増大させる方向とする。
逆に、ガラス微粒子堆積体19の成長速度が小さいときには、引き上げ速度が小さく、外径が大きくなる傾向にある。この場合、水素ガス供給タンク16のバルブ16aを制御して、水素ガス流量を減少させる。これにより、堆積量を減少させ、かつ堆積面の温度を低下させて、ガラス微粒子堆積体19の外径を減少させる方向とする。
When the growth rate of the
Conversely, when the growth rate of the
また、ガラス微粒子堆積体19の表面温度の計測値に基づいて、水素ガス流量を変更する場合にも、予めガラス微粒子堆積体19の表面温度の目標値を設定しておくことが望ましい。ガラス微粒子堆積体19成長部の表面温度の計測値が目標値より大きいときに、バーナ7への水素ガスの流量を減少させ、ガラス微粒子堆積体19成長部の表面温度の計測値が目標値より小さいときに、バーナ7への水素ガスの流量を増加させることが好ましい。
In addition, when changing the hydrogen gas flow rate based on the measured value of the surface temperature of the
この場合、ガラス微粒子堆積体19の表面温度が大きい場合には、成長速度が小さくなり、外径が太くなる傾向にあるので、水素ガス流量を減少させて表面温度を低くする方向とする。また、ガラス微粒子堆積体19の表面温度が小さい場合には、成長速度が大きくなり、外径が細くなる傾向にあるので、水素ガス流量を増加させて表面温度を高くする方向とする。
In this case, when the surface temperature of the
このように成長速度又は表面温度の目標値を予め設定して水素ガス流量の制御を行う場合、この目標値と、ガラス微粒子堆積体19の成長速度又は表面温度の計測値との差分を算出し、目標値と計測値との差分がある一定上の範囲となった時に、水素ガス流量を上記のように制御するとよい。
Thus, when the target value of the growth rate or the surface temperature is set in advance and the hydrogen gas flow rate is controlled, the difference between this target value and the measured value of the growth rate or the surface temperature of the
以上に説明したように、水素ガス流量を制御することによってガラス微粒子堆積体19の底面部の表面温度をコントロールすることにより、ガラス微粒子堆積体19の外径を高精度で均一となるように堆積していくことができ、その結果、外径変動が少なく、しかもばらつきも少ない多孔質ガラス母材を製造することができる。
As described above, by controlling the surface temperature of the bottom surface of the glass
また、本実施形態においては、ガラス微粒子堆積体19の成長速度又は表面温度に基づいて、水素ガス流量を制御する方法について説明したが、同様に他の助燃性ガス(酸素ガス)やガラス原料用ガス等のガス流量を制御することにより、ガラス微粒子堆積体19の外径を制御することができる。さらに、複数のガス(水素ガス、酸素ガス及びガラス原料用ガスから選択される2種又は3種)の流量を同時に制御してもよい。
例えば、酸素ガスの流量を制御する場合、ガラス微粒子堆積体の成長速度19の計測値が目標値より大きいときに、バーナ7への酸素ガスの流量を減量制御し、ガラス微粒子堆積体19の成長速度の計測値が目標値より小さいときに、バーナ7への酸素ガスの流量を増量制御するとよい。
表面温度に基づいて酸素ガス流量を制御する場合は、ガラス微粒子堆積体19の表面温度の計測値が目標値より大きいときに、バーナ7への酸素ガスの流量を増量制御し、ガラス微粒子堆積体19の表面温度の計測値が目標値より小さいときに、バーナへの酸素ガスの流量を減量制御するとよい。
In the present embodiment, the method of controlling the hydrogen gas flow rate based on the growth rate or surface temperature of the
For example, when the flow rate of the oxygen gas is controlled, when the measured value of the
When the oxygen gas flow rate is controlled based on the surface temperature, when the measured value of the surface temperature of the glass
また、ガラス原料用ガスの流量を制御する場合は、ガラス微粒子堆積体19の成長速度の計測値が目標値より大きいときに、バーナ7へのガラス原料用ガスの流量を減量制御し、ガラス微粒子堆積体19の成長速度の計測値が目標値より小さいときに、バーナ7へのガラス原料用ガスの流量を増量制御するとよい。
表面温度に基づいてガラス原料用ガス流量を制御する場合は、ガラス微粒子堆積体19の表面温度の計測値が目標値より大きいときに、バーナ7へのガラス原料用ガスの流量を減量制御し、ガラス微粒子堆積体19の表面温度の計測値が目標値より小さいときに、バーナへのガラス原料用ガスの流量を増量制御するとよい。
Further, when the flow rate of the glass raw material gas is controlled, when the measured value of the growth rate of the glass
When controlling the glass raw material gas flow rate based on the surface temperature, when the measured value of the surface temperature of the
なお、本発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法は、上記で述べた実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、上記実施形態においては、バーナ7を1本用いた例を示したが、バーナの本数は1本に限定されず、複数本用いた場合にも本発明は適用可能である。 In addition, the manufacturing method of the porous glass base material based on this invention is not limited to embodiment described above, A suitable deformation | transformation, improvement, etc. are possible. For example, in the above-described embodiment, an example in which one burner 7 is used has been described. However, the number of burners is not limited to one, and the present invention can be applied to the case where a plurality of burners are used.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明についてさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
図1に示すVAD法による製造装置10を用いて、ガラス棒11の引き上げ速度の目標値を60mm/hに設定して、外径150mm、長さ500mmの多孔質ガラス母材を製造した。すなわち、点Pをガラス微粒子堆積体19の中心から75mmの距離にある点に設定し、ガラス微粒子堆積体19の点Pを投光器2及び受光器3を用いてモニタした。この堆積量のデータから制御装置4にて点Pの成長速度を計測し、この成長速度の増減に応じて、ガラス棒11の引き上げ速度を増減させた。さらに、制御装置4にて、点Pでのガラス微粒子の成長速度の5分間のデータを移動平均して、この移動平均した成長速度が、目標値(60mm/h)よりも1%速くなると水素ガス流量を5%増加させ、1%遅くなると水素ガス流量を5%減少させた。
この結果、図2(a)の実線に示すように、このガラス微粒子堆積体19の点Pでの成長速度、即ち吊り下げ装置13によるガラス棒11の引き上げ速度は、目標値から±3%以内に収まっていた。また、得られた多孔質ガラス母材の外径について調べたところ、図2(c)の実線に示すように、長手方向の変動が目標値の3%以内に収まっていることがわかった。また、上記と同様の方法により多孔質ガラス母材を3本製造したところ、すべての多孔質ガラス母材を、目標値の成長速度に対して±3%以内で製造することができ、外径変動も3%以内とすることができた。すなわち、引き上げ速度の変動幅を極力小さくしながら、成長速度に基づいて水素ガス流量を制御することで、外径変動の少ない多孔質ガラス母材が作成できた。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to a following example.
(Example 1)
A porous glass base material having an outer diameter of 150 mm and a length of 500 mm was manufactured by using the
As a result, as shown by the solid line in FIG. 2A, the growth rate of the
(実施例2)
図1に示すVAD法による製造装置10を用いて、ガラス微粒子堆積体19の表面温度の目標値を800℃に設定して、外径150mm、長さ500mmの多孔質ガラス母材を製造した。すなわち、点Pをガラス微粒子堆積体19の中心から75mmの距離にある点に設定し、ガラス微粒子堆積体19の点Pを投光器2及び受光器3を用いてモニタした。この堆積量のデータから制御装置4にて点Pの成長速度を計測し、この成長速度の増減に応じて、ガラス棒11の引き上げ速度を増減させた。さらに、温度測定器8により点Tの表面温度を測定した。
そして、制御装置4にて、この点Tの表面温度の5分間のデータを移動平均して、この移動平均した表面温度が、目標値(800℃)よりも5℃高くなると、水素ガス流量を5%減少させ、温度が5℃低くなると水素ガス流量を5%増加させた。
この結果、図2(b)の実線に示すように、このガラス微粒子堆積体19の点Tでの表面温度は、目標値から±3%以内に収まっていた。また、得られた多孔質ガラス母材の外径について調べたところ、長手方向の変動が目標値の3%以内に収まっていることがわかった。
また、上記と同様の方法により多孔質ガラス母材を3本製造したところ、すべての多孔質ガラス母材で、目標の表面温度に対して±3%以内で製造することができ、外径変動も3%以内とすることができた。すなわち、引き上げ速度の変動幅を極力小さくしながら、表面温度に基づいて水素ガス流量を制御することで、外径変動の少ない多孔質ガラス母材が作製できた。
(Example 2)
A porous glass base material having an outer diameter of 150 mm and a length of 500 mm was manufactured by using the
Then, the controller 4 performs a moving average of the data of the surface temperature at this point T for 5 minutes, and when the moving average surface temperature becomes 5 ° C. higher than the target value (800 ° C.), the hydrogen gas flow rate is changed. When the temperature decreased by 5% and the temperature decreased by 5 ° C., the hydrogen gas flow rate was increased by 5%.
As a result, as shown by the solid line in FIG. 2B, the surface temperature of the glass
In addition, when three porous glass base materials were manufactured by the same method as described above, all the porous glass base materials can be manufactured within ± 3% of the target surface temperature, and the outer diameter variation Was also within 3%. That is, a porous glass base material with little fluctuation in outer diameter could be produced by controlling the hydrogen gas flow rate based on the surface temperature while minimizing the fluctuation range of the pulling rate.
(比較例1)
実施例1と同様に図1に示す製造装置10を用いて、多孔質ガラス母材を製造した。すなわち、ガラス微粒子堆積体19の点Pを投光器2及び受光器3を用いてモニタしながら、この堆積量のデータから制御装置4にて点Pの成長速度を計測し、この成長速度の増減に応じて、ガラス棒11の引き上げ速度のみを増減させた。ただし、燃焼用ガス及びガラス原料用ガスのいずれのガス流量の増減を行わず、一定とした。
その結果、図2(a)、(b)の破線に示すように、成長速度及び表面温度が変動し、図2(c)の破線に示すように長手方向に外径が変動した。また、同様の方法により母材を3本製造したところ、1本の母材の成長速度、表面温度及び外径が変動するだけでなく、3本の母材の成長速度、表面温度及び外径もばらついていた。
(Comparative Example 1)
As in Example 1, a porous glass base material was manufactured using the
As a result, the growth rate and surface temperature fluctuated as indicated by the broken lines in FIGS. 2A and 2B, and the outer diameter varied in the longitudinal direction as indicated by the broken lines in FIG. In addition, when three base materials were manufactured by the same method, not only the growth rate, surface temperature and outer diameter of one base material changed, but also the growth speed, surface temperature and outer diameter of the three base materials. It was scattered.
4 制御装置
7 バーナ
11 ガラス棒
13 吊り下げ装置
19 ガラス微粒子堆積体
4 Control device 7
Claims (3)
前記ガラス棒に堆積したガラス微粒子堆積体成長部の成長速度の計測値又は表面温度の計測値に基づいて、前記バーナに供給する燃焼用ガス及びガラス原料用ガスの少なくともいずれかの流量を制御することを特徴とする多孔質ガラス母材の製造方法。 A combustion gas and a glass raw material gas are supplied to a burner to generate glass particles, and the glass rod is pulled up while rotating the shaft, and the glass particles are deposited on the outer periphery of the glass rod to form a porous glass base material. A method for producing a porous glass preform,
The flow rate of at least one of the combustion gas and the glass raw material gas supplied to the burner is controlled based on the measured value of the growth rate of the glass particulate deposit growing part deposited on the glass rod or the measured value of the surface temperature. The manufacturing method of the porous glass base material characterized by the above-mentioned.
前記ガラス微粒子堆積体成長部の成長速度の計測値が前記目標値より大きいときに、前記バーナへ供給する水素ガスの流量を増加させ、
前記ガラス微粒子堆積体成長部の成長速度の計測値が前記目標値より小さいときに、前記バーナへ供給する水素ガスの流量を減少させることを特徴とする請求項1に記載の多孔質ガラス母材の製造方法。 Set a target value for the growth rate of the glass particulate deposit beforehand,
When the measured value of the growth rate of the glass particulate deposit growth portion is larger than the target value, the flow rate of hydrogen gas supplied to the burner is increased,
2. The porous glass base material according to claim 1, wherein a flow rate of hydrogen gas supplied to the burner is decreased when a measured value of a growth rate of the glass particulate deposit growth portion is smaller than the target value. Manufacturing method.
前記ガラス微粒子堆積体成長部の表面温度の計測値が前記目標値より大きいときに、前記バーナへ供給する水素ガスの流量を減少させ、
前記ガラス微粒子堆積体成長部の表面温度の計測値が前記目標値より小さいときに、前記バーナへ供給する水素ガスの流量を増加させることを特徴とする請求項1に記載の多孔質ガラス母材の製造方法。 Measure the target value of the surface temperature of the glass particulate deposit beforehand,
When the measured value of the surface temperature of the glass particulate deposit growth part is larger than the target value, the flow rate of hydrogen gas supplied to the burner is decreased,
2. The porous glass base material according to claim 1, wherein the flow rate of hydrogen gas supplied to the burner is increased when the measured value of the surface temperature of the glass particulate deposit body growth portion is smaller than the target value. Manufacturing method.
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