JP2016188149A - 光ファイバ母材の製造装置及び光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スートの堆積効率を低下させてしまうことなく、内部監視用窓の内側表面へのガラス微粒子の付着を抑制でき、堆積工程中の多孔質母材の製造状態を的確に観察することが可能であり、製造される光ファイバ母材の品質を担保することができる光ファイバ母材製造装置を提供する。【解決手段】反応容器と、前記反応容器内に配置されたターゲット部材と、前記反応容器内で、前記ターゲット部材へガラス微粒子を堆積させるためのバーナと、備えた光ファイバ母材製造装置であって、前記反応容器には、側壁に設けられた内部監視用窓、前記反応容器内へ気体を供給するための給気口、及び、前記反応容器内の気体を排出する排気装置が設けられ、前記気体の流れが、前記給気口から、前記内部監視用窓の反応容器の内側の表面付近を通過し、前記反応容器内に導入された後に排出されるように、前記給気口と、前記内部監視用窓と、前記排気装置とが構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ母材製造装置及び光ファイバ母材の製造方法に関する。

光ファイバの母材を製造する方法として、ＶＡＤ法や外付け法が知られている。図４は、ＶＡＤ法を用いた従来の光ファイバ母材製造装置の概略構成を示す鉛直断面図である。図４に示すように、光ファイバ母材製造装置１０１は、反応容器１１０と、反応容器１１０内に設けられるターゲット部材１２０と、ターゲット部材１２０の先端から軸方向下方に向けてガラス微粒子を堆積させるためのコアバーナ１３０及びクラッドバーナ１４０とを備えている。なお、外付け法を用いた従来の光ファイバ母材製造装置では、コアバーナ１３０は設けられておらず、クラッドバーナ１４０のみを備えている。

ターゲット部材１２０は、例えば石英からなる棒状の部材であって、鉛直方向に延在して反応容器１１０内に設けられている。ターゲット部材１２０は、保持部１２１を介して、コラム１２２に支持されている。コラム１２２には、ターゲット部材１２０をその中心軸線周りに回転させ、且つ中心軸線方向に移動させる不図示の駆動装置が設けられている。コアバーナ１３０は、ターゲット部材１２０の先端から軸方向下方に向けてコアとなるガラス微粒子を堆積させてコアスートＳ１を生成するためのバーナである。クラッドバーナ１４０は、コアスートＳ１の外周に、クラッドとなるガラス微粒子を堆積させてクラッドスートＳ２を生成するためのバーナである。ターゲット部材１２０の先端から軸方向下方に向けてコアスートＳ１及びクラッドスートＳ２が生成されることで、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）が製造される。製造された多孔質母材Ｓは、加熱による脱水処理及び透明ガラス化処理を経て、光ファイバ母材となる。さらに、必要に応じて不足したクラッドを付与した後、光ファイバ母材を線引きすることにより、光ファイバが製造される。

なお、従来の光ファイバ母材製造装置１０１は、図示しない給気装置（給気手段）と、排気装置１７０とを備えたブース１５０内に載置される。なお、図４ではブース１５０の床面のみが図示される。給気装置から導入された外気は、コアバーナ１３０と反応容器１１０との間の隙間、及び、クラッドバーナ４０と反応容器１０の間の隙間から、反応容器内に入る。さらに、反応容器内に入った外気は、排気装置１７０により、反応容器１１０から排出される。これにより、反応容器内は陰圧に保たれる。このように外気を流通させるのは、反応容器内のガスやガラス微粒子などが反応容器の外に漏出することを防ぎ、光ファイバ母材の堆積効率を低下させないためである。

光ファイバ母材製造装置には、多孔質母材Ｓの製造状態を監視するための内部監視用窓１８０が設置されている。反応容器内では酸素ガス、水素ガスが、多孔質母材の製造用原料ガスである塩化化合物ガスと加水分解反応をし、ガラス微粒子を生成する。そして、生成されたガラス微粒子のうち、スートとしてターゲット部材１２０の先端に堆積しないガラス微粒子は、反応容器内を浮遊した後、反応容器内面に付着する。当然に内部監視用窓の内側表面にもガラス微粒子が付着するため、曇った内部監視用窓により多孔質母材Ｓの製造状態を的確に観察することが出来なくなる。そのため、製造される多孔質母材の品質を担保できないという問題があった。

特開２００５−８４９８号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであって、スートの堆積効率を低下させてしまうことなく、内部監視用窓の内側表面へのガラス微粒子の付着を抑制でき、堆積工程中の多孔質母材の製造状態を内部監視用窓から的確に観察することが可能であり、製造される光ファイバ母材の品質を担保することができる光ファイバ母材製造装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様に係る光ファイバ母材製造装置は、反応容器と、前記反応容器内に配置されたターゲット部材と、前記反応容器内で、前記ターゲット部材へガラス微粒子を堆積させるためのバーナと、を備える。前記反応容器には、側壁に設けられた内部監視用窓、前記反応容器内へ気体を供給するための給気口、及び、前記反応容器内の気体を排出する排気装置が設けられ、前記気体の流れが、前記給気口から、前記内部監視用窓の反応容器の内側の表面付近を通過し、前記反応容器内に導入された後に排出されるように、前記給気口と、前記内部監視用窓と、前記排気装置とが構成されている。

前記給気口が、前記内部監視用窓の近傍に設けられていてもよい。

前記給気口は、前記反応容器に設けられた、開口部と、前記開口部を覆うように設置される前記内部監視用窓との間の間隙により構成されていてもよい。

前記内部監視用窓が前記給気口から前記排気装置への気流の流れと略平行な側面に設けられていてもよい。

本発明の第２態様に係る光ファイバ母材の製造方法は、上記第１態様に係る光ファイバ母材製造装置を用いて、前記気体を、前記給気口を通して、前記内部監視用窓の反応容器の内側の表面付近を通過させて、光ファイバ母材を製造する。

本発明の上記態様に係る光ファイバ母材製造装置、及び、光ファイバ母材の製造方法においては、スートの堆積効率を低下させてしまうことなく、内部監視用窓の内側表面へのガラス微粒子の付着を抑制でき、堆積工程中の多孔質母材の製造状態を的確に観察することが可能であり、製造される光ファイバ母材の品質を担保することができる。

本発明の実施形態に係る光ファイバ母材製造装置の概略構成を示す鉛直断面図である。 （ａ）は本発明の第一の実施形態に係る光ファイバ母材製造装置の内部監視用窓の概略構成を示す鉛直断面図であり、（ｂ）はその正面図である。 （ａ）は本発明の第二の実施形態に係る光ファイバ母材製造装置の内部監視用窓の概略構成を示す鉛直断面図であり、（ｂ）はその正面図である。 従来の光ファイバ母材製造装置の概略構成を示す垂直断面図である。

以下、本発明に係る光ファイバ母材製造装置について、図面を引用しながら詳しく説明する。なお、以下の説明で使用する図面は、本発明の特徴を判り易くするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。

＜第一実施形態＞
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、鉛直方向である。
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る。図１に示すように、光ファイバ母材製造装置１は、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、図示しない給気装置（給気手段）と、排気装置７０とを備えている。反応容器１０の側面には、光ファイバ母材を監視するための内部監視用窓８０が設けられている。内部監視用窓８０は、反応容器１０の側面にボルトなどで固定される。また、内部監視用窓８０が回動して開閉可能になるように、反応容器１０と内部監視用窓８０の上部とが蝶番を用いて接続されていてもよい。内部監視用窓８０は耐熱性の強化ガラスや石英ガラスなどで形成される。

反応容器１０は、製造される多孔質母材Ｓをその内部に収容する。反応容器１０には、排気口１１が設けられている。排気口１１は、反応容器１０内の気体を外部に向けて排出するための通気口である。反応容器１０はアルミで形成される。

ターゲット部材２０は、鉛直方向に延在して反応容器１０内に設けられる棒状の部材である。また、ターゲット部材２０の先端から軸方向下方に向けて多孔質母材Ｓが堆積される。ターゲット部材２０は、例えば石英を用いて製作される。ターゲット部材２０は、保持部２１を介してコラム２２（剛性部材）に支持されている。コラム２２には、ターゲット部材２０をその中心軸線周りに回転させ、且つ中心軸線方向に移動させる不図示の駆動装置が設けられている。コラム２２は、鉛直方向に延びる柱状の剛性部材で形成され、ブース５０の外部に設置されている。コアバーナ３０は、ターゲット部材２０の先端（下方）に軸方向にガラス微粒子を堆積させて、コアスートＳ１を生成する。コアバーナ３０のノズル先端は、反応容器１０に設けられた開口部から、反応容器１０内に突出して配置されており、斜め上方に向けて設置されている。

クラッドバーナ４０は、コアスートＳ１の外周にガラス微粒子を堆積させて、クラッドスートＳ２を生成する。クラッドバーナ４０は、コアバーナ３０の鉛直方向上方に配置され、クラッドバーナ４０のノズル先端は、反応容器１０に設けられた開口部から、反応容器１０内に突出して配置されている。なお、多孔質母材Ｓは、コアスートＳ１とクラッドスートＳ２からなる。ブース５０は反応容器１０をその内部に収容する。また、ブース５０は、その内部に清浄な空気すなわちクリーンエアが流動する空間を形成する。

第一実施形態においては、内部監視用窓８０の近傍でかつ排気口１１（排気装置７０）が設けられる側面と対向する側面に、反応容器内に気体を供給するための給気口９０が設けられている。そして、給気口９０を介して供給され、排気装置７０により排出される気体の流れにより、内部監視用窓８０の反応容器の内側の表面付近へのガラス微粒子の付着が阻害される。反応容器１０内を流れる気体として、クリーンエアを用いることにより、反応容器１０内の塵芥を減少させることもできる。

図２（ａ）は、本実施形態に係る光ファイバ母材製造装置における、内部監視用窓８０及び給気口９０の概略構成を示す鉛直断面図である。図２（ｂ）は、本実施形態に係る光ファイバ母材製造装置における、内部監視用窓８０及び給気口９０の概略構成を示す正面図である。

本実施形態においては、図２に示すように、給気口９０は、正面から見て矩形状の内部監視用窓８０の下部に、水平方向（内部監視用窓８０の下辺に沿う方向）に拡がった、正面から見て矩形状の開口部として形成される。そして、反応容器外を陽圧にし、反応容器内を陰圧にする（反応容器１０内の圧力を反応容器外の圧力より低くする）ことにより、反応容器の外部から内部に向かう気体の流れが生じる。ここで、給気口９０と内部監視用窓８０と排気装置７０とは、給気口９０から供給された気体が内部監視用窓８０の反応容器１０の内側の表面付近を通過するように構成されている。そのため、反応容器１０内に浮遊するガラス微粒子が、内部監視用窓８０の内側表面に到達しにくく、内部監視用窓８０の反応容器１０の内側の表面へのガラス微粒子の付着が阻害される。（図２（ａ）における矢印参照）

なお、給気口９０の開口部の位置は、内部監視用窓８０の下部には限定されず、給気口９０の開口部から、反応容器１０内への外気の流れが内部監視用窓８０の内側を通過する限り、内部監視用窓８０の上や、横方向に隣接して設けられていても良い。

また、給気口９０の開口部の形状は特に限定されないが、内部監視用窓の内側における、開口部を通過する外気が通過する部分の面積が最大化される様に、内部監視用窓の一辺に沿って長方形状に設けられることが好ましい。

本実施形態における光ファイバ母材製造装置１は、ＶＡＤ法を用いた製造装置であるが、これに限定されず、外付け法を用いた光ファイバ母材製造装置であってもよい。

＜第二実施形態＞
図３（ａ）は、本発明の別の実施形態に係る光ファイバ母材製造装置における、内部監視用窓８１及び給気口９１の概略構成を示す鉛直断面図である。図３（ｂ）は、本発明の別の実施形態に係る光ファイバ母材製造装置における、内部監視用窓８１及び給気口９１の概略構成を示す正面図である。
本実施形態において、第一の実施形態とは、内部監視用窓８１と、給気口９１以外の部分は、同様であるため、説明を省略する。

本実施形態においては、給気口９１は、反応容器側面に設けられた内部監視用窓設置用の開口部９３と、内部監視用窓８１との間の間隙により構成されている。

詳細を説明すると、本実施形態では、開口部９３を覆うように内部監視用窓８１が設置される。内部監視用窓８１の上部と反応容器１０とは、図３に示すように蝶番により接続され、内部監視用窓８１の上部以外の部分は固定されていない。そのため、内部監視用窓８１は、反応容器１０の側面に対して蝶番を中心に回動可能である。本実施形態では、開口部９３の下端と、内部監視用窓８１の下部との間に治具９４が挟まれている。それにより、内部監視用窓８１は反応容器１０の側面に対して傾いた状態で維持され、反応容器１０の側面と内部監視用窓８１との間には、治具９４の厚みに応じた大きさの間隙（給気口９１）が形成される。また、治具９４の大きさ（厚さ）を調整することにより、給気口９１の大きさを自由に調整することができる。間隙である給気口９１を介して供給される気体の流れにより、内部監視用窓８１の反応容器の内側の表面付近へのガラス微粒子の付着が阻害される。

なお、上記の第一及び第二実施形態では、排気口（排気装置）が設けられる側面と対向する側面に内部監視用窓及び給気口が設けられている。しかしながら、本発明は、給気口から供給された気体が内部監視用窓の反応容器の内側の表面付近を通過して排気される構成であれば限定されない。
例えば、内部監視用窓を気流の流れと略平行な側面（図1の反応容器１０の紙面手前側の側面や奥側の側面）に設けてもよい。この場合でも、外部からの気体は、監視窓の内側表面を通るので好ましい。
また、給気口は内部監視用窓の、排気装置と離れた側の、一つ又は、二つの辺に沿って設けられてもよい。給気口を二つの辺に沿って設ける場合として、例えば、排気装置が反応容器の一側面の上部に設けられる場合に、給気口を排気装置が設けられる側面に対向する側面と、反応容器の下面に設けられる構成が挙げられる。このとき、内部監視用窓は排気装置及び給気口が設けられていない側面に設けられることで、気体が内部監視用窓の反応容器の内側の表面付近を通過して排気される。

＜実施例＞
第一実施形態、及び、第二実施形態で説明したそれぞれの装置で、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。本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る光ファイバ母材製造装置の使用によって、光ファイバ母材の製造中に、内部監視用窓が曇ることがなかった。また、内部監視用窓の曇りについて懸念することなく、反応容器内のガラス微粒子の濃度を高めることが出来るため、ガラス微粒子の堆積速度を速くすることが出来る。従って、従来の光ファイバ母材製造装置に比較して、本発明を用いることでスート母材の製造時間を短縮することが出来た。

以上、光ファイバ母材製造装置及び光ファイバ母材製造方法について説明してきたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能で
ある。

本発明は、光ファイバ母材製造装置及び光ファイバ母材製造方法に広く適用可能である。

１ 光ファイバ母材製造装置、１０、１１０ 反応容器、２０、１２０ ターゲット部材、２２、１２２ コラム（剛性部材）、３０、１３０ コアバーナ（バーナ）、４０、１４０ クラッドバーナ（バーナ）、５０，１５１ ブース、７０、１７０ 排気装置、８０、８１ 内部監視用窓、９０、９１ 給気口

Claims (5)

1. 反応容器と、
   前記反応容器内に配置されたターゲット部材と、
   前記反応容器内で、前記ターゲット部材へガラス微粒子を堆積させるためのバーナと、
   を備えた光ファイバ母材製造装置であって、
   前記反応容器には、側壁に設けられた内部監視用窓、前記反応容器内へ気体を供給するための給気口、及び、前記反応容器内の気体を排出する排気装置が設けられ、
   前記気体の流れが、前記給気口から、前記内部監視用窓の前記反応容器の内側の表面付近を通過し、前記反応容器内に導入された後に排出されるように、前記給気口と、前記内部監視用窓と、前記排気装置とが構成されていることを特徴とする光ファイバ母材製造装置。
2. 前記給気口が、前記内部監視用窓の近傍に設けら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。
3. 前記給気口は、前記反応容器に設けられた、開口部と、前記開口部を覆うように設置される前記内部監視用窓との間の間隙により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材製造装置。
4. 前記内部監視用窓が前記給気口から前記排気装置への気流の流れと略平行な側面に設けられ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。
5. 請求項１〜４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、
   前記気体を、前記給気口を通して、前記内部監視用窓の前記反応容器の内側の表面付近を通過させて、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の製造方法。

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