JP2021193061A - ガラス微粒子堆積体の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
反応容器内に出発ロッドとコア用バーナを配置し、前記コア用バーナからガラス原料をガス状態で噴出させ、前記コア用バーナが形成する火炎内で前記ガラス原料を反応させてガラス微粒子を生成させ、生成した前記ガラス微粒子を前記出発ロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作製する堆積工程を有するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記コア用バーナの外周部には、前記コア用バーナから前記ガラス原料が噴出する方向である噴出方向へと延びるフードが設けられており、
前記堆積工程は、前記コア用バーナから噴出された前記ガラス原料を、前記フード内を通過させて前記フードの開口部から噴出させ、前記ガラス微粒子を堆積させる堆積面へと堆積させるものであり、
前記開口部の内径が前記コア用バーナの外径よりも大きい。
ガラス原料をガス状態で供給するガラス原料供給装置と、前記ガラス原料が供給され、供給された前記ガラス原料を噴出するコア用バーナとを備えたガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記コア用バーナの外周部には、前記コア用バーナから前記ガラス原料が噴出する方向である噴出方向へと延びるフードが設けられており、
前記フードにおける、前記コア用バーナとは反対側の端部に設けられた開口部の内径が、前記コア用バーナの外径よりも大きい。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示の一態様に係るガラス微粒子堆積体の製造方法は、
反応容器内に出発ロッドとコア用バーナを配置し、前記コア用バーナからガラス原料をガス状態で噴出させ、前記コア用バーナが形成する火炎内で前記ガラス原料を反応させてガラス微粒子を生成させ、生成した前記ガラス微粒子を前記出発ロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作製する堆積工程を有するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記コア用バーナの外周部には、前記コア用バーナから前記ガラス原料が噴出する方向である噴出方向へと延びるフードが設けられており、
前記堆積工程は、前記コア用バーナから噴出された前記ガラス原料を、前記フード内を通過させて前記フードの開口部から噴出させ、前記ガラス微粒子を堆積させる堆積面へと堆積させるものであり、
前記開口部の内径が前記コア用バーナの外径よりも大きい。
上記構成によれば、反応容器内に供給されるクリーン・エア等により生じる気流が堆積面に当たることを防止でき、また、開口部近傍の気圧差によって生じる火炎の乱れを抑制できる。すなわち、堆積面の温度を下げる要因を減らすことになるので、コア用バーナに供給される水素等のガスの流量を変えて火炎を拡大させずとも、堆積面の温度が上昇することになる。その結果、ガラス微粒子堆積体におけるコアスートのかさ密度を上げ、かつ、ガラス微粒子堆積体を焼結して得られるガラス母材の屈折率分布を測定する際に測定異常が発生する恐れを少なくできる。
前記フードが、
前記外周部から前記噴出方向へ延びる円筒部と、
前記円筒部より前記噴出方向側にあって、前記噴出方向側にいくにつれて内径が拡大するテーパ部と、を含むことが好ましい。
上記構成によれば、堆積面に当たる火炎の範囲を適度に拡げ、ガラス微粒子堆積体のかさ密度を更に上げることができる。また、開口部と開口部から噴出される火炎との距離を遠くできるため、フードの開口部近傍が火炎によって劣化することを抑制できる。
前記ガラス原料が、ドーパントとして四塩化ゲルマニウムを含むことが好ましい。
上記構成によれば、ガラス微粒子堆積体から得られるガラス母材の屈折率分布を制御することが容易になる。
前記堆積工程において、前記開口部から前記堆積面までの距離を10mm以上50mm以下にして前記ガラス微粒子を堆積させることが好ましい。
上記構成によれば、開口部から噴出される火炎が気流等の影響により堆積面に適切に当たらなくなることを防止できる。また、フードの開口部近傍が過度に加熱されて劣化することを抑制できる。
前記堆積工程において、前記ガラス微粒子堆積体のかさ密度を0.16g/cm3以上0.35g/cm3以下にして前記ガラス微粒子を堆積させることが好ましい。
上記構成によれば、ガラス微粒子堆積体を焼結してガラス母材を作製し、そのガラス母材から光ファイバを製造する際に、得られる光ファイバの量を増加させることができる。すなわち、1つのガラス母材から得られる光ファイバの量が増加するので、光ファイバの製造効率を向上させることが可能になる。
ガラス原料をガス状態で供給するガラス原料供給装置と、前記ガラス原料が供給され、供給された前記ガラス原料を噴出するコア用バーナとを備えたガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記コア用バーナの外周部には、前記コア用バーナから前記ガラス原料が噴出する方向である噴出方向へと延びるフードが設けられており、
前記フードにおける、前記コア用バーナとは反対側の端部に設けられた開口部の内径が、前記コア用バーナの外径よりも大きい。
上記構成によれば、クリーン・エア等により生じる気流がガラス微粒子を堆積させる堆積面に当たることを防止でき、また、開口部近傍の気圧差によって生じる火炎の乱れを抑制できる。すなわち、堆積面の温度を下げる要因を減らすことになるので、コア用バーナに供給される水素等のガスの流量を変えて火炎を拡大させずとも、堆積面の温度が上昇することになる。その結果、ガラス微粒子堆積体におけるコアスートのかさ密度を上げ、かつ、ガラス微粒子堆積体を焼結して得られるガラス母材の屈折率分布を測定する際に測定異常が発生する恐れを少なくできる。
前記フードが、
前記外周部から前記噴出方向へ延びる円筒部と、
前記円筒部より前記噴出方向側にあって、前記噴出方向側にいくにつれて内径が拡大するテーパ部と、を含むことが好ましい。
上記構成によれば、堆積面に当たる火炎の範囲を適度に拡げ、ガラス微粒子堆積体のかさ密度を更に上げることができる。また、開口部と開口部から噴出される火炎との距離を遠くできるため、フードの開口部近傍が火炎によって劣化することを抑制できる。
前記テーパ部の最大内径が、前記円筒部の内径の1.2倍以上2.0倍以下であることが好ましい。
上記構成によれば、堆積面に当たる火炎の範囲を更に適度なものにでき、ガラス微粒子堆積体のかさ密度を更に上げることができる。また、コアスートの側面部にまで火炎が届いてしまい、当該側面部においてドーパントの濃度が局所的に増加するような事態を防止できる。また、フードの開口部近傍が火炎によって劣化することを適切に抑制できる。
前記ガラス原料供給装置が、ドーパントとして四塩化ゲルマニウムを含む前記ガラス原料を供給するものであることが好ましい。
上記構成によれば、ガラス微粒子堆積体から得られるガラス母材の屈折率分布を制御することが容易になる。
前記フードが、前記コア用バーナに対して着脱自在であることが好ましい。
上記構成によれば、火炎等の影響でフードが劣化した場合に、劣化したフードを取り外して新たなフードと交換することができる。すなわち、フードが劣化した場合、コア用バーナは交換せず、フードのみを交換すればよいため、コスト削減が可能になる。
以下、本開示に係るガラス微粒子堆積体の製造方法および製造装置の実施の形態の例を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、異なる図面であっても同一又は相当の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
図1は、本開示の一実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造装置10を示す模式図である。図1に示すように、製造装置10は、反応容器11と、昇降装置15と、クラッド用バーナ17と、ガス供給装置18と、制御装置19と、コア用バーナ20と、フード30と、を備えている。
本開示に係るガラス微粒子堆積体の製造方法は、製造装置10を用いてガラス微粒子堆積体14を製造する方法である。本開示の製造方法は、反応容器11内に出発ロッド13とコア用バーナ20を配置し、コア用バーナ20からガラス原料をガス状態で噴出させ、コア用バーナ20が形成する火炎内でガラス原料を反応させてガラス微粒子を生成させ、生成したガラス微粒子を出発ロッド13に堆積させてガラス微粒子堆積体14を作製する堆積工程を有する。なお、本開示の製造方法において、堆積工程を除く他の工程は、従来のガラス微粒子堆積体の製造方法を適宜採用することができる。
製造例1として、従来の方法によってガラス微粒子堆積体を製造した。ガラス原料ガスは、四塩化ケイ素と四塩化ゲルマニウムを含むガスを用いた。火炎形成ガスは、水素ガスと酸素ガスを用いた。コア用バーナ20には、テーパ部33がない円筒部32のみのフード30を装着した。パイプ端部22から堆積面までの距離を100mmとした。コアスート先端領域14a及びコアスート側面領域14bの温度をセンサによって測定しながら、ガラス微粒子堆積体を製造した。得られたガラス微粒子堆積体のかさ密度は、0.25g/cm3であった。
製造例2として、製造例1における水素ガスの供給量を増加させたこと以外は、製造例1と同様の方法を用いて、ガラス微粒子堆積体を製造した。得られたガラス微粒子堆積体のかさ密度は、0.28g/cm3であった。その後、得られたガラス微粒子堆積体を焼結してガラス母材を得た。得られたガラス母材について、プリフォームアナライザを用いて屈折率分布を測定した。屈折率分布の測定結果を図6に示す。なお、図6の屈折率分布の測定結果において、横軸はガラス母材の径方向位置を示し、横軸の中心位置がガラス母材の中心位置に対応する。また、縦軸は屈折率を示し、上方向が屈折率が大きい方向に対応する。
製造例2として、コア用バーナ20に円筒部32とテーパ部33とを備えたフード30を装着させたこと以外は、製造例1と同様の方法を用いて、ガラス微粒子堆積体を製造した。第2開口部34の内径は、円筒部32の内径の2倍とした。第2開口部34から堆積面までの距離は10mmとした。得られたガラス微粒子堆積体のかさ密度は、0.30g/cm3であった。その後、得られたガラス微粒子堆積体を製造例2と同様の方法を用いてガラス母材とし、屈折率分布を測定した。屈折率分布の測定結果を図7に示す。なお、図7の屈折率分布の測定結果において、横軸はガラス母材の径方向位置を示し、横軸の中心位置がガラス母材の中心位置に対応する。また、縦軸は屈折率を示し、上方向が屈折率が大きい方向に対応する。
製造例1〜製造例3において、ガラス微粒子堆積体を製造中におけるコアスート先端領域14a及びコアスート側面領域14bの温度分布の平均を図5に示す。図5に示すように、製造例1は、各製造例のうちでコアスート先端領域14aにおける温度が最も低かった。そのため、得られたガラス微粒子堆積体のかさ密度は、製造例3よりも低くなっている。
11:反応容器
12:支持棒
13:出発ロッド(ダミーガラスロッド)
14:ガラス微粒子堆積体
14a:コアスート先端領域
14b:コアスート側面領域
15:昇降装置
16:排気管
17:クラッド用バーナ
18:ガス供給装置
19:制御装置
20:コア用バーナ
21:外周部
22:パイプ端部
23:パイプ
30:フード
31:第1開口部
32:円筒部
33:テーパ部
34:第2開口部
35:固定部
Claims (10)
- 反応容器内に出発ロッドとコア用バーナを配置し、前記コア用バーナからガラス原料をガス状態で噴出させ、前記コア用バーナが形成する火炎内で前記ガラス原料を反応させてガラス微粒子を生成させ、生成した前記ガラス微粒子を前記出発ロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作製する堆積工程を有するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記コア用バーナの外周部には、前記コア用バーナから前記ガラス原料が噴出する方向である噴出方向へと延びるフードが設けられており、
前記堆積工程は、前記コア用バーナから噴出された前記ガラス原料を、前記フード内を通過させて前記フードの開口部から噴出させ、前記ガラス微粒子を堆積させる堆積面へと堆積させるものであり、
前記開口部の内径が前記コア用バーナの外径よりも大きい、
ガラス微粒子堆積体の製造方法。 - 前記フードは、
前記外周部から前記噴出方向へ延びる円筒部と、
前記円筒部より前記噴出方向側にあって、前記噴出方向側にいくにつれて内径が拡大するテーパ部と、を含む、
請求項1に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。 - 前記ガラス原料が、ドーパントとして四塩化ゲルマニウムを含む、
請求項1または請求項2に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。 - 前記堆積工程は、前記開口部から前記堆積面までの距離を10mm以上50mm以下にして前記ガラス微粒子を堆積させる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。 - 前記堆積工程は、前記ガラス微粒子堆積体のかさ密度を0.16g/cm3以上0.35g/cm3以下にして前記ガラス微粒子を堆積させる、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。 - ガラス原料をガス状態で供給するガラス原料供給装置と、前記ガラス原料が供給され、供給された前記ガラス原料を噴出するコア用バーナとを備えたガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記コア用バーナの外周部には、前記コア用バーナから前記ガラス原料が噴出する方向である噴出方向へと延びるフードが設けられており、
前記フードにおける、前記コア用バーナとは反対側の端部に設けられた開口部の内径が、前記コア用バーナの外径よりも大きい、
ガラス微粒子堆積体の製造装置。 - 前記フードは、
前記外周部から前記噴出方向へ延びる円筒部と、
前記円筒部より前記噴出方向側にあって、前記噴出方向側にいくにつれて内径が拡大するテーパ部と、を含む、
請求項6に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。 - 前記テーパ部の最大内径は、前記円筒部の内径の1.2倍以上2.0倍以下である、
請求項7に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。 - 前記ガラス原料供給装置が、ドーパントとして四塩化ゲルマニウムを含む前記ガラス原料を供給するものである、
請求項6から請求項8のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。 - 前記フードが、前記コア用バーナに対して着脱自在である、
請求項6から請求項9のいずれか一項に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。
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