JP2012031034A - 光ファイバ母材製造装置及び光ファイバ母材製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応容器10内に配されたターゲット部材20にガラス微粒子を堆積させるバーナ30,40を備えた光ファイバ母材製造装置1であって、前記反応容器10を内在させるブース50と、前記ブース50の内部を、第一空間50aと第二空間50bとに区画する仕切板51と、前記第一空間50a内に清浄な空気を供給する給気手段60と、を備え、前記反応容器10及び前記バーナ30,40は、前記第一空間50a内に配され、前記仕切板51は、前記第一空間50aと前記第二空間50bとを互いに連通する複数の貫通孔51aを有しており、前記第二空間50b内の空気を排出するように排気手段70が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
また、光ファイバ母材内における気泡の増加が見られることから、メンテナンス又は清掃等を行った後に、一定の時間をおいてから製造を再開する必要があった。そのため、光ファイバ母材製造装置101の処理能力が低下してしまうという課題があった。
しかしながら、本発明における仕切板には複数の貫通孔が形成されている。さらに、第二空間内の空気を排出する排気手段が設けられており、この排気手段の作動によって、複数の貫通孔を通じて第一空間から第二空間に向かう空気の流れが生じる。すなわち、第一空間内の空気の大部分を反応容器内に通すことなく第二空間に流動させることが可能となる。仕切板に付着した塵埃が巻き上げられたとしても、第一空間から第二空間に向かう空気の流れに乗り、塵埃は複数の貫通孔を通じて第二空間に移動する。したがって、仕切板に塵埃が付着したまま多孔質母材の製造を開始したとしても、反応容器内に侵入する塵埃の個数を減少でき、製造中の多孔質母材内に塵埃が混入することを抑制できる。以上より、多孔質母材を加熱により透明ガラス化して成る光ファイバ母材内の気泡の発生を抑制できるという効果がある。
図1は、本実施形態における、VAD法を用いた光ファイバ母材製造装置1の概略構成を示す垂直断面図である。なお、図1における紙面上下方向は、鉛直方向となっている。
図1に示すように、光ファイバ母材製造装置1は、光ファイバ多孔質母材S(以下、単に「多孔質母材S」と称する)を製造する装置であって、反応容器10と、ターゲット部材20と、コアバーナ30(バーナ)と、クラッドバーナ40(バーナ)と、ブース50と、給気装置60(給気手段)と、第一排気装置70(排気手段)と、第二排気装置80とを備えている。
給気装置60がブース50の第一空間50a内にクリーンエアを供給するための給気口61は、ブース50の天板または側壁に開けられた穴であって、複数設けられていてもよい。また、給気口61は、コアバーナ30及びクラッドバーナ40よりも上方に配されている。換言すれば、給気装置60から供給されるクリーンエアの流れが、給気口61を通して第一空間50aに供給されてから、コアバーナ30及びクラッドバーナ40が配された位置を通過し、さらに仕切板51における複数の貫通孔51aを通過して、第二空間50bに導入されるように、給気口61と、コアバーナ30及びクラッドバーナ40と、仕切板51とが配されている。
コラム22に設けられる不図示の駆動装置の作動により、ターゲット部材20がその中心軸線周りに回転しつつ、鉛直方向下方から上方に向けて移動する。このターゲット部材20の移動とともに、コアバーナ30及びクラッドバーナ40の燃焼ガス内で生成されるガラス微粒子が、ターゲット部材20の先端(下方)に軸方向に堆積する。コアバーナ30から供給されるガラス微粒子によってコアスートS1が生成され、クラッドバーナ40から供給されるガラス微粒子によってクラッドスートS2が生成される。なお、コアバーナ30は、クラッドバーナ40の鉛直方向下方に設けられていることから、下方から上方に向けて移動するターゲット部材20の先端(下方)には、先ずコアスートS1が生成され、その後コアスートS1の外周にクラッドスートS2が生成される。したがって、中心部にはコアスートS1が配され、外周部にはクラッドスートS2が配された多孔質母材Sが製造される。
給気装置60からクリーンエアが第一空間50a内に供給される。また、第二排気装置80が、反応容器排気口11を介して反応容器10内の空気を第一空間50aに通すことなくブース50の外部へ排出する。反応容器10には不図示の開口部が形成されていることから、第一空間50aから反応容器10内へ向かうクリーンエアの流れが形成される。すなわち、反応容器10内の塵埃の個数を抑制できる。なお、装置の構成上開口部を設けない場合において、反応容器10の構造上隙間が出来てしまっている場合も、本願の効果を奏する。
しかしながら、本実施形態におけるブース50の仕切板51には、板厚方向に貫通する複数の貫通孔51aが形成されており、複数の貫通孔51aを通じて、仕切板51の上面に付着した塵埃を第二空間50bに向けて落下させることができ、仕切板51の上面における塵埃の清掃を容易に行うことができる。第二空間50bに向けて落下した塵埃は、ブース50の底面53に堆積する。
しかしながら、仕切板51には複数の貫通孔51aが形成されている。さらに、ブース排気口52には第一排気装置70が接続されており、第一排気装置70の作動によって、ブース排気口52を通じて第二空間50b内の空気が外部に排出される。第二空間50b内の空気がブース排気口52から排出されることにより、複数の貫通孔51aを通じて、第一空間50aから第二空間50bに向かう空気の流れが生じる。すなわち、第一空間50a内の空気を反応容器10内に通すことなく第二空間50bに流動させることが可能となる。仕切板51の上面に付着した塵埃が巻き上げられたとしても、第一空間50aから第二空間50bに向かう空気の流れに乗り、塵埃は貫通孔51aを通じて第二空間50bに移動する。したがって、仕切板51に塵埃が付着したまま、多孔質母材Sの製造を開始したとしても、反応容器10内に浸入する塵埃の個数を減少でき、製造中の多孔質母材S内に塵埃が混入することを抑制できる。以上より、多孔質母材Sを加熱により透明ガラス化して成る光ファイバ母材内の気泡の発生を抑制できる。
また、複数の貫通孔51aを通じて、第一空間50aから第二空間50bに向かう空気の流れが生じることから、ブース50の底面53に堆積した塵埃が巻き上がり、再び第一空間50a内に浸入することを防止できる。
また、燃焼ガスによって加熱され、ブース50、コアバーナ30及びクラッドバーナ40に変形又は緩み等が生じる可能性がある。このような変形又は緩みにより、コアバーナ30及びクラッドバーナ40におけるガラス微粒子を供給する方向が変化し、製造中の多孔質母材Sにおける品質・光学特性のバラツキや、スート割れを発生させる虞がある。
しかしながら、本実施形態の光ファイバ母材製造装置1においては、複数の貫通孔51aを通じて、コアバーナ30及びクラッドバーナ40が配置されている第一空間50aから、第二空間50bに向かう空気の流れが生じる。そのため、燃焼ガスの熱を効率よく第二空間50bに向けて排出できるため、反応容器10及びブース50の熱劣化を抑えることができる。すなわち、熱劣化を原因とする塵埃の発生を抑制することができる。また、燃焼ガスの熱を効率よく第二空間50bに向けて排出できるため、ブース50、コアバーナ30及びクラッドバーナ40の熱変形又は緩み等を抑えることができる。すなわち、多孔質母材Sにおける品質のバラツキ、スート割れ等を防止・抑制することができる。
さらに、ブース50には一般的に透明の部材が用いられるが、この部材に、高い耐熱性を有しないが安価なプラスチック板(アクリル板や塩ビ板等)を用いることができ、光ファイバ母材製造装置1の装置コストを削減できる。
図2に示す光ファイバ母材製造装置1Aにおいて、反応容器10の内部には、ターゲット部材20が設けられている。外付け法ではターゲット部材20の周囲にガラス微粒子を堆積させる。ターゲット部材20は、コアあるいはコアとクラッドの一部からなる棒状ガラスであったり、後に引き抜かれるダミー部材であったりする。クラッドバーナ40は複数本であってもよく、また、必要に応じて四塩化ゲルマニウム(GeCl4)などのドーパント用原料が供給されることもある。
図3は、本実施形態における、VAD法を用いた光ファイバ母材製造装置1Bの概略構成を示す垂直断面図である。なお、図3において、図1に示す第一の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態におけるコアバーナ30は、第一支持部材31を介して仕切板51に配されている。また、第一支持部材31は弾性部材32を挟持して構成されている。弾性部材32は、弾性を有するゴムや樹脂からなり、仕切板51が振動したときにその振動を吸収し、コアバーナ30の振動を抑制するための部材である。
しかしながら、本実施形態における第一支持部材31には弾性部材32が設けられており、仕切板51が振動したとしてもその振動を弾性部材32が吸収して、コアバーナ30が振動することを防止・抑制できる。よって、本実施形態によれば、コアバーナ30の振動を防止・抑制することにより、多孔質母材Sの品質を安定化できるという効果がある。
図4は、本実施形態における、VAD法を用いた光ファイバ母材製造装置1Cの概略構成を示す垂直断面図である。なお、図4において、図1に示す第一の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態におけるコアバーナ30は、第二支持部材33を介して、ブース50の底面53に固定されている。第二支持部材33は、鉛直方向に延びる複数の棒状部材からなり、この棒状部材は、仕切板51の貫通孔51aに非接触状態で挿通されている。すなわち、第二支持部材33は、仕切板51と非接触状態に配されている。
また、コアバーナ30と仕切板51との間には、符号hで示す間隔が形成されている。
また、コアバーナ30と仕切板51との間に間隔hが形成されていることから、コアバーナ30の周囲における清掃が容易になるという効果がある。さらに、コアバーナ30の周囲において、第一空間50aから第二空間50bに向かう空気の流れにおける澱みを抑制でき、コアバーナ30の周囲に塵埃が堆積することを防止・抑制できるという効果がある。
なお、本実施形態における第二支持部材33は、底面53に固定されているが、これに限定されるものではなく、ブース50の側壁に固定される構成であってもよい。
図5は、本実施形態における、VAD法を用いた光ファイバ母材製造装置1Dの概略構成を示す垂直断面図である。なお、図5において、図1に示す第一の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態におけるコアバーナ30は、第三支持部材34を介して、ブース50の外部に配置されるコラム22に固定されている。第三支持部材34は、図示しないが、ブース50の側壁を貫通して設けられている。また、第三支持部材34は、仕切板51と非接触状態に配されている。
また、コアバーナ30と仕切板51との間には、符号hで示す間隔が形成されている。
また、コアバーナ30と仕切板51との間に間隔hが形成されていることから、コアバーナ30の周囲における清掃が容易になるという効果がある。さらに、コアバーナ30の周囲において、第一空間50aから第二空間50bに向かう空気の流れにおける澱みを抑制でき、コアバーナ30の周囲に塵埃が堆積することを防止・抑制できるという効果がある。
図6は、本実施形態における、VAD法を用いた光ファイバ母材製造装置1Eの概略構成を示す垂直断面図である。なお、図6において、図1に示す第一の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態におけるコアバーナ30は、第四支持部材35を介して、反応容器10の外面に固定されている。なお、反応容器10は、ブース50の側壁又はコラム22に固定され、且つ仕切板51と非接触状態に配されている。そのため、第四支持部材35は、仕切板51と非接触状態に配されている。
また、コアバーナ30と仕切板51との間には、符号hで示す間隔が形成されている。
また、コアバーナ30と仕切板51との間に間隔hが形成されていることから、コアバーナ30の周囲における清掃が容易になるという効果がある。さらに、コアバーナ30の周囲において、第一空間50aから第二空間50bに向かう空気の流れにおける澱みを抑制でき、コアバーナ30の周囲に塵埃が堆積することを防止・抑制できるという効果がある。
表1に示されるそれぞれの装置で、スート母材を製造した後、脱水、透明ガラス化処理をして、外径φ100mm、有効長1000mmの光ファイバ母材を得た。清掃後から製造開始するまでの時間を、直後及び2時間後にして、それぞれ5本ずつ母材を製造し、母材5本の平均の気泡個数を計数した。また、スート割れが発生した直後に製造した母材の気泡個数を計数した。ブース50の側壁における最高温度も測定している。また、製造した母材に一定倍率のクラッドをつけて光ファイバにしたときに予想されるMFD(Mode Field Diameter)の変動を、母材の屈折率分布の測定結果から推定した。これは比較例1を基準とした。
なお、表1に示すように、給気装置60からのクリーンエアの供給量を調整している。これは比較例1を基準とした。
実施例1と比較例1と比較例2とを比較すると、クリーンエアの供給量を増やしても、MFD変動は大きくならず、むしろ小さくなっており、熱対策の効果が見られる。清掃直後に製造された母材や、スート割れ直後に製造された母材中の気泡が減少しており、気泡削減の効果も見られる。よってガラス微粒子の堆積に影響を与えず、気泡を削減する効果を大きくできる。
また、比較例1では100本ほど母材を生成したところでブース50の側壁が熱により歪んでいくのが観察され、母材の気泡個数も増大の傾向を示した。ブース50内のクリーン度を測定したところ、通常クラス1000未満であるのに対し、クラス3500程度有り、クリーン度が落ちていた。しかし、実施例1では100本の母材を生成してもブース50の側壁の歪みなどは見られず、気泡個数が増大することもなかった。
仕切板51の開口面積を大きくし、クリーンエア通風量を増やしても、コアバーナの振動起因の特性変動は発生しない。
仕切板51の開口面積を大きくし、クリーンエア通風量を増やしても、コアバーナ30の振動起因の特性変動は発生しない。
Claims (8)
- 反応容器内に配されたターゲット部材にガラス微粒子を堆積させるバーナを備えた光ファイバ母材製造装置であって、
前記反応容器を内在させるブースと、
前記ブースの内部を、第一空間と第二空間とに区画する仕切板と、
前記第一空間内に清浄な空気を供給する給気手段と、を備え、
前記反応容器及び前記バーナは、前記第一空間内に配され、
前記仕切板は、前記第一空間と前記第二空間とを互いに連通する複数の貫通孔を有しており、
前記第二空間内の空気を排出する排気手段が設けられていることを特徴とする光ファイバ母材製造装置。 - 重力方向に向けて、前記第一空間と前記第二空間とが順に配されていることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ母材製造装置。
- 前記空気の流れが、前記給気手段から給気口を通して前記第一空間に供給されてから、前記バーナが配された位置を通過し、さらに前記仕切板における前記複数の貫通孔を通過して、前記第二空間に導入されるように、
前記給気口と、前記バーナと、前記仕切板とが配されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバ母材製造装置。 - 前記バーナを複数備え、
前記バーナの一部は、第一支持部材を介して前記仕切板に配されており、
前記第一支持部材は、弾性部材を含んでなることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光ファイバ母材製造装置。 - 前記バーナを複数備え、
前記バーナの一部は、第二支持部材を介して、前記第二空間を形成する前記ブースの内面に固定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光ファイバ母材製造装置。 - 前記バーナを複数備え、
前記バーナの一部は、第三支持部材を介して、前記ブースの外部に配される剛性部材に固定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光ファイバ母材製造装置。 - 前記バーナを複数備え、
前記バーナの一部は、第四支持部材を介して、前記反応容器の外面に固定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光ファイバ母材製造装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の光ファイバ母材製造装置を用いて、
前記空気を、前記第一空間に供給してから、前記バーナが配された位置を通過させ、さらに前記仕切板における前記複数の貫通孔を通過させて、前記第二空間に導入させつつ、光ファイバ母材を製造することを特徴とする光ファイバ母材製造方法。
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