JP2013087020A - 多孔質ガラス母材製造用バーナ及び多孔質ガラス母材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の多孔質ガラス母材製造用バーナ10によれば、複数のガス噴出開口部15,16,17のうち最外側の第3のガス噴出開口部17が、塞ぎ部材19によって塞がれており、塞ぎ部材19には、一列又は複数列のガス噴出孔20がガラス原料ガス噴出ポート11の中心軸に対して同心円状に設けられている。
【選択図】図2
Description
この外付け法の一例としては、最初の段階として、出発母材とガラス母材製造用バーナとを相対的に往復移動させながら、ガラス母材製造用バーナからガラス微粒子を含む火炎を出発母材に噴射し、出発母材上にガラス微粒子(スート)を付着堆積させる。そして、次の段階として、スート堆積体を電気炉内で脱水及び焼結させることによって透明ガラス化し、これにより光ファイバ母材を生成する。
図6及び図7に示すように、従来の多孔質ガラス母材製造用バーナ30は、五重管構造になっている。多孔質ガラス母材製造用バーナ30は、中心軸C(図8参照)を有する第1の管31と、第1の管31の周囲に配置された第2の管32と、第2の管32の周囲に配置された第3の管33と、第3の管33の周囲に配置された第4の管34と、第4の管34の周囲に配置された第5の管35とを備えている。
このようなバーナにおいて、最外側の助燃性ガスの線速を大きくしようとすると、必要以上にガス流量を大きくしなければならない。しかしながら、上記の従来例Cの実験結果からもわかるように、助燃性ガスの流量を必要以上に大きくすると、堆積面の温度が低下し、その結果、堆積効果も大きく低下してしまうという問題がある。
また、助燃性ガスの線速が小さい場合には、可燃性ガスと助燃性ガスとが隣接して噴出される構成にすると、管の先端部分が焼けてしまう。したがって、図6及び図7の従来の構成のように、可燃性ガスを噴出する第3の管33と助燃性ガスを噴出する第5の管35との間に第4の管34を配置し、第4の管34に不活性ガスを流す必要がある。しかしながら、不活性ガスがガス微粒子の堆積面に当たると、堆積面の温度が低下し、その結果、堆積効果が低下してしまうという問題がある。
さらに、最外側のガス噴出開口部を通過するガスが中心軸の延長線上に向かって収束するように噴射されるので、最外側のガス噴出開口部の内側を流れる別のガスに対して閉じ込め効果を発揮し、内側のガスの拡散もより効果的に抑えることができる。したがって、ガラス微粒子の堆積効率をより一層向上させることができる。
従来では、バーナの先端部分が焼けるのを防ぐために可燃性ガスと助燃性ガスとの間に不活性ガスを流す必要があったが、本発明の構成によれば、最外側のガス噴出開口部を通過するガスの線速が従来に比べて大きくなるので、不活性ガスを流さなくても、バーナの先端部分が焼けにくくなる。したがって、不活性ガスを流す管を配置することなく、可燃性ガスと助燃性ガスとを隣接して噴出する構成にすることができる。その結果、従来のように不活性ガスが堆積面の温度を低下させるという問題も生じなくなり、堆積効果がより向上する。
次に、ファイバ用ガラス原料としてSiCl4等の蒸気と燃焼ガス(水素ガス及び酸素ガス)とをバーナ装置7に供給する。ここで、バーナ装置7は、出発母材2の長手方向に沿って往復しながら、ファイバ用ガラス原料を含む蒸気と火炎とを出発母材2に噴射する。この際、酸水素火炎中においてSiCl4等の加水分解反応によりガラス微粒子(スート)が生成され、軸周りに回転する出発母材2上にガラス微粒子が付着することになる。
上記のステップから、バーナ装置7の往復範囲においてガラス微粒子が出発母材2上に付着堆積し、スート堆積体、すなわち、光ファイバ用多孔質ガラス母材が形成される。
最終的に、ガラス微粒子を電気炉(図示せず)内で脱水及び焼結させることによって透明ガラス化し、これにより光ファイバ母材を生成する。
次に、図1のバーナ装置に用いられる多孔質ガラス母材製造用バーナについて説明する。図2は、第1実施形態に係る多孔質ガラス母材製造用バーナをガスの噴出口側から見た平面図であり、図3は、図2のA−A線断面図である。
したがって、最外側の第3のガス噴出開口部17の断面積が従来に比べて小さくなり、従来と同様のガス流量でガスを流した場合でも、助燃性ガスの線速が大きくなる。これにより、最外側の第3のガス噴出開口部17から噴出される助燃性ガス、及び、第3のガス噴出開口部17に隣接する第2のガス噴出開口部16から噴出される可燃性ガスの拡散が抑えられ、ガラス微粒子の堆積効率を向上させることができる。
したがって、最外側の第3のガス噴出開口部17から噴出される助燃性ガスの拡散をより効果的に抑えることができる。さらに、第3のガス噴出開口部17を通過する助燃性ガスが中心軸Cの延長線上に向かって収束するように噴射されるので、第3のガス噴出開口部17の内側にある第2のガス噴出開口部16を流れる可燃性ガスに対して閉じ込め効果を発揮し、ガスの拡散をより効果的に抑えることができる。
従来では、バーナの先端部分が焼けるのを防ぐために可燃性ガスと助燃性ガスとの間に不活性ガスを流す必要があったが、本実施形態の構成によれば、最外側の第3のガス噴出開口部17を通過する助燃性ガスの線速が従来に比べて大きくなるので、不活性ガスを流さなくても、バーナの先端部分が焼けにくくなる。したがって、不活性ガスを流す管を配置することなく、可燃性ガスと助燃性ガスとを隣接して噴出する構成にすることができる。その結果、従来のように不活性ガスが堆積面の温度を低下させるという問題も生じなくなり、堆積効果がより向上する。
以下、本発明の第2実施形態に係る多孔質ガラス母材製造用バーナ10を説明する。図5は、第2実施形態に係る多孔質ガラス母材製造用バーナをガスの噴出口側から見た平面図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
一方、実施例Fでは、堆積効率が66%と他の実施例に比べて低い結果となった。これは、ガス噴出孔20の個数が18個と少なく、孔間隔が広がってしまい、その隙間から可燃性ガスが若干拡散したことが原因である。表3における実施例Fの孔間隔は、4.5mmであった。一方、堆積効率が68%の実施例Eは、孔間隔は、3.5mmであり、堆積効率が70%の実施例Bの孔間隔は、2.0mmであった。したがって、助燃性ガスの線速が約16m/sの場合、径が1mm以下で且つ孔の間隔が2.0mm以下となるような孔の配置がよい。
2 出発母材
3 コアロッド
4 ダミーロッド
5 基材支持部材
6 回転モータ
7 バーナ装置
10 多孔質ガラス母材製造用バーナ
11 第1の管(ガラス原料ガス噴出ポート)
12 第2の管
13 第3の管
14 第4の管
15 第1のガス噴出開口部
16 第2のガス噴出開口部
17 第3のガス噴出開口部
18 小口径助燃性ガス噴出ポート
19 塞ぎ部材
20 ガス噴出孔
Claims (10)
- 中心軸を有するガラス原料ガス噴出ポートの外側に、複数の円環状のガス噴出開口部が同心円状に配置され、前記複数のガス噴出開口部のうち最外側以外のいずれかのガス噴出開口部に、一列又は複数列の小口径ガス噴出ポートが前記中心軸に対して同心円状に配置され、前記小口径ガス噴出ポートのうち同一円周上にある前記小口径ガス噴出ポートの軸線が、前記中心軸の延長線上において交点を有する多孔質ガラス母材製造用バーナにおいて、
前記複数のガス噴出開口部のうち最外側のガス噴出開口部が、塞ぎ部材によって塞がれており、前記塞ぎ部材には、一列又は複数列のガス噴出孔が前記中心軸に対して同心円状に設けられていることを特徴とする多孔質ガラス母材製造用バーナ。 - 同一円周上にある前記ガス噴出孔を通る軸心が前記中心軸の延長線上において交点を有するように、前記ガス噴出孔を通る軸心が、前記中心軸に対して傾斜してい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製造用バーナ。
- 前記最外側のガス噴出ポートには、助燃性ガスが供給され、前記最外側のガス噴出ポートに隣接するガス噴出ポートには、可燃性ガスが供給されるように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の多孔質ガラス母材製造用バーナ。
- 前記塞ぎ部材の厚みが、1.0mm以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の多孔質ガラス母材製造用バーナ。
- 前記ガス噴出孔を通過するガスの線速が、約16m/sであり、前記ガス噴出孔が、円形状であり、前記ガス噴出孔の内径が、1.0mm以下であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の多孔質ガラス母材製造用バーナ。
- 中心軸を有するガラス原料ガス噴出ポートの外側に、複数の円環状のガス噴出開口部が同心円状に配置され、前記複数のガス噴出開口部のうち最外側以外のいずれかのガス噴出開口部に、一列又は複数列の小口径ガス噴出ポートが前記中心軸に対して同心円状に配置され、前記小口径ガス噴出ポートのうち同一円周上にある前記小口径ガス噴出ポートの軸線が、前記中心軸の延長線上において交点を有する多孔質ガラス母材製造用バーナを用い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製造用バーナに可燃性ガス及び助燃性ガスを供給するステップと、
前記多孔質ガラス母材の出発母材と前記多孔質ガラス母材製造用バーナとを相対的に往復移動させながら、前記多孔質ガラス母材製造用バーナからガラス微粒子を含む火炎を前記出発母材に噴射させることにより、前記出発母材上に前記ガラス微粒子を堆積するステップとを含み、
前記複数のガス噴出開口部のうち最外側のガス噴出開口部が、塞ぎ部材によって塞がれており、前記塞ぎ部材には、一列又は複数列のガス噴出孔が前記中心軸に対して同心円状に設けられていることを特徴とする多孔質ガラス母材の製造方法。 - 同一円周上にある前記ガス噴出孔を通る軸心が前記中心軸の延長線上において交点を有するように、前記ガス噴出孔を通る軸心が、前記中心軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項6に記載の多孔質ガラス母材の製造方法。
- 前記可燃性ガス及び助燃性ガスを供給するステップは、
前記最外側のガス噴出ポートに助燃性ガスを供給することと、
前記最外側のガス噴出ポートに隣接するガス噴出ポートに可燃性ガスを供給することと
を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の多孔質ガラス母材の製造方法。 - 前記塞ぎ部材の厚みが、1.0mm以上であることを特徴とする請求項6ないし8のいずれか一項に記載の多孔質ガラス母材の製造方法。
- 前記ガス噴出孔を通過するガスの線速が、約16m/sであり、前記ガス噴出孔が、円形状であり、前記ガス噴出孔の内径が、1.0mm以下であることを特徴とする請求項6ないし9のいずれか一項に記載の多孔質ガラス母材の製造方法。
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