JP2018203567A - 光ファイバ母材の製造装置および光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
温調部として加熱部材を用いた場合には、この加熱部材によって、合流部を確実に温めることができる。
温調部としてヒートパイプを用いた場合には、ヒートパイプの蒸発部を排気ダクトのうち高温となる反応容器側に位置させ、ヒートパイプの凝縮部を合流部の近傍に位置させることで、反応容器で生じた熱を合流部に効率よく伝えて、合流部を温めることができる。
以下、第1実施形態に係る光ファイバ母材の製造装置の構成を、図1を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。
製造装置1Aは、反応容器10と、コア用バーナ11と、クラッド用バーナ12と、連結ダクト13、14と、給気ダクト15と、排気ダクト16と、温調部(temperature keeping portion)17と、を備えている。
反応容器10内には、反応容器10の外部から石英ガラスロッドRが導入されている。石英ガラスロッドRは、反応容器10内で回転させられる。
製造装置1AはVAD法を採用しており、反応容器10内では、下記数式(1)に示す火炎加水分解反応が生じる。
SiCl4 + 2H2O →SiO2 +4HCl …(1)
すなわち、反応容器10内では、ガラス微粒子(SiO2)とともに塩化水素(HCl)が生成される。
このようにして、石英ガラスロッドRの周囲にスートを堆積させ、これを焼結してガラス化させることで、光ファイバ母材Mが製造される。
また、この光ファイバ母材Mを溶融させて線引きすることで、光ファイバが製造される。
排気ダクト16は、反応容器10に接続された金属製の上流側排気ダクト16aと、上流側排気ダクト16aの下流側に接続された、樹脂を含む下流側排気ダクト16bと、を含んでいる。
上流側排気ダクト16aは、連結ダクト13、14を介して、反応容器10に接続されている。上流側排気ダクト16aは、耐熱性が要求されるため、金属によって形成されている。上流側排気ダクト16aに用いられる金属としては、アルミニウム、チタンなどを採用することができる。
そこで本実施形態の製造装置1Aは、上流側排気ダクト16aのうち、反応容器10内から排出された排気ガスEと、給気ダクト15から給気された冷却用ガスSと、の合流部Cにおける温度を調節する温調部17を備えている。温調部17は、上流側排気ダクト16aのうち、少なくとも開口部Cの外表面に設けられている。温調部17としては、シリコンスポンジなどの断熱部材、電気ヒータなどの加熱部材、若しくはヒートパイプなどの熱輸送部材を用いることができる。なお、ヒートパイプとは、作動流体と、作動流体に毛管力を発生させるウイックと、をコンテナ内に封入したものであり、作動流体の相転移を利用して熱を輸送するものである。
温調部17として加熱部材を用いた場合には、この加熱部材によって、合流部Cを確実に温めることができる。
温調部17としてヒートパイプを用いる場合には、例えばヒートパイプの蒸発部を上流側排気ダクト16aのうち高温となる反応容器10側に位置させ、ヒートパイプの凝縮部を合流部Cの近傍に位置させるとよい。これにより、反応容器10で生じた熱を合流部Cに効率よく伝えて、合流部Cを温めることができる。
次に、本発明に係る第2実施形態について説明するが、第1実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態の製造装置は、光ファイバ母材をOVD法(外付け法)によって製造する点が、第1実施形態と異なる。
製造装置1Bは、反応容器20と、バーナ21と、連結ダクト22〜24と、給気ダクト25と、排気ダクト26と、温調部27と、を備えている。
バーナ21は、反応容器20内に設置されている。バーナ21は、SiCl4ガス、GeCl4ガス、O2ガス、H2ガス、不活性ガスなどを石英ガラスロッドRに吹き付けながら、石英ガラスロッドRの長手方向に沿って往復運動する。
生成したガラス微粒子が石英ガラスロッドRに付着して堆積することで、スートが形成される。これを焼結させてガラス化することで光ファイバ母材が製造され、光ファイバ母材を溶融させて線引きすることで光ファイバが製造される。
排気ダクト26は、反応容器20に接続された金属製の上流側排気ダクト26aと、上流側排気ダクト26aの下流側に接続された、樹脂を含む下流側排気ダクト26bと、を含んでいる。
上流側排気ダクト26aは、連結ダクト22〜24を介して、反応容器20に接続されている。上流側排気ダクト26aは、耐熱性が要求されるため、金属によって形成されている。上流側排気ダクト26aに用いられる金属としては、アルミニウム、チタンなどを採用することができる。
下流側排気ダクト26b内は負圧となっている。このため、反応容器20内の排気ガスEは、連結ダクト22〜24および上流側排気ダクト26aを通じて、下流側排気ダクト26b内へと吸引される。なお、排気ガスEは、下流側排気ダクト26bの下流側に設けられた排ガス処理装置(不図示)に導入され、除塵・除害処理された後に放出される。
本実施例では、図1に示すような製造装置1Aによって光ファイバ母材Mを製造した際の、温調部17による塩酸の結露防止効果を確認した。この結果を、下記表1に示す。
表1の「ダクト表面温度」は、温度センサS2による、上流側排気ダクト16aと給気ダクト15との接続部の、外面における温度の測定結果である。本実施例では、このダクト表面温度は、18℃〜95℃の範囲となった。
表1の「温調部の構成」は、温調部17の構成を示している。例えば実施例1では、温調部17として断熱材(シリコンスポンジ)とヒータとを組み合わせて用いている。また、比較例1〜3では、温調部17を設けなかった。
表1の「排気ダクト内部の結露」は、光ファイバ母材Mを製造後、上流側排気ダクト16aの内面に、塩酸が結露していたか否かを示している。
表1に示すように、温調部17を設けなかった比較例1〜3では、ダクト内面温度が20℃〜30℃の範囲となった。また、上流側排気ダクト16aの内面に塩酸の結露が確認された。これは、上流側排気ダクト16aの合流部Cが冷却用ガスSによって局所的に冷やされ、排気ガスE内に含まれる水分と塩化水素とが凝縮することで、塩酸が生成されてしまったと考えられる。
一方、温調部17を設けた実施例1〜5では、ダクト内面温度が40℃〜100℃の範囲となった。また、排気ダクト内部に塩酸の結露が確認されなかった。これは、上流側排気ダクト16aの合流部Cの内面が、冷却用ガスSによって局所的に低温となってしまうのを、温調部17が抑止したことによる。つまり、合流部Cの内面の温度が、塩化水素および水素を含むガスが凝縮する温度以上となったことで、塩酸の結露を防止することができた。
Claims (7)
- 反応容器と、
前記反応容器内に設置されたバーナと、
前記反応容器に接続された排気ダクトと、
前記排気ダクト内に冷却用ガスを給気する給気ダクトと、
前記排気ダクトのうち、前記反応容器内から排出された排気ガスと前記冷却用ガスとの合流部における内面の温度が40℃以上となるように、前記排気ダクトの温度を調整する温調部と、
を備える、光ファイバ母材の製造装置。 - 前記排気ダクトは、
前記反応容器に接続された金属製の上流側排気ダクトと、
前記上流側排気ダクトの下流側に接続された、樹脂を含む下流側排気ダクトと、
を含む、請求項1に記載の光ファイバ母材の製造装置。 - 前記温調部は、前記排気ダクトのうち、少なくとも前記給気ダクトが開口する開口部に設けられている、請求項1または2に記載の光ファイバ母材の製造装置。
- 前記温調部は、断熱部材、加熱部材、およびヒートパイプのうち少なくとも一つを有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の製造装置。
- 前記温調部は、加熱部材を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の製造装置。
- 反応容器と、
前記反応容器内に設置されたバーナと、
前記反応容器に接続された排気ダクトと、
前記排気ダクトの内面における最も低い温度が40℃以上となるように前記排気ダクトの温度を調整する温調部と、
を備える、光ファイバ母材の製造装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の製造装置を用いて、光ファイバ母材を製造する、光ファイバ母材の製造方法。
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