JP2023083805A - ガラス微粒子堆積体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス微粒子堆積体を作製するためのバーナの劣化や破損を防止可能な、ガラス微粒子堆積体の製造装置を提供する。【解決手段】ガラス微粒子堆積体の製造装置は、火炎中にガラス原料を供給することにより、ガラス微粒子堆積体を作製するためのガラス微粒子を生成するバーナを備えている。バーナは、金属製のバーナ本体と、バーナ本体により形成される火炎への気流の影響を規制するための管状のフードとを含む。フードは、バーナ本体からガラス原料が噴出する方向である噴出方向へと延びるようにバーナ本体に取り付けられている。フードは、石英ガラスの熱膨張係数より大きく且つバーナ本体を形成する金属の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有する材料から形成されている。【選択図】図２

Description

本開示は、ガラス微粒子堆積体の製造装置に関する。

特許文献１には、バーナの先端部の外周に、火炎への気流の影響を規制する気流規制部材が取り付けられた光ファイバ用多孔質母材の製造装置が開示されている。
特許文献２には、耐熱性合金材料からなる金属製の多孔質ガラス製造用バーナが開示されている。

特開２０１９－１７２５４５号公報 特開２０１０－０７６９８２号公報

特許文献１及び２に開示のような光ファイバ用母材を製造するためのバーナに取り付けられる気流規制部材としてのフードの長寿命化については改善の余地がある。

そこで、本開示は、ガラス微粒子堆積体を作製するためのバーナの劣化や破損を防止可能な、ガラス微粒子堆積体の製造装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るガラス微粒子堆積体の製造装置は、
火炎中にガラス原料を供給することにより、ガラス微粒子堆積体を作製するためのガラス微粒子を生成するバーナを備えたガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記バーナは、金属製のバーナ本体と、前記バーナ本体により形成される前記火炎への気流の影響を規制するための管状のフードとを含み、
前記フードは、前記バーナ本体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ように前記バーナ本体に取り付けられており、
前記フードは、石英ガラスの熱膨張係数より大きく且つ前記バーナ本体を形成する金属の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有する材料から形成されている。

上記構成によれば、ガラス微粒子堆積体を作製するためのバーナの劣化や破損を防止可能な、ガラス微粒子堆積体の製造装置を提供することができる。

図１は、本開示の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の構成図である。 図２は、図１に示す製造装置に用いられるコア合成用バーナの一例を示す断面図である。 図３は、コア合成用バーナを構成するブラケット及びフードを示す斜視図である。 図４は、コア合成用バーナの第一変形例を示す図である。 図５は、コア合成用バーナの第二変形例を示す図である。 図６は、コア合成用バーナの従来例を示す図である。

（本開示の実施形態の説明）
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装置は、
（１）火炎中にガラス原料を供給することにより、ガラス微粒子堆積体を作製するためのガラス微粒子を生成するバーナを備えたガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
前記バーナは、金属製のバーナ本体と、前記バーナ本体により形成される前記火炎への気流の影響を規制するための管状のフードとを含み、
前記フードは、前記バーナ本体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ように前記バーナ本体に取り付けられており、
前記フードは、石英ガラスの熱膨張係数より大きく且つ前記バーナ本体を形成する金属の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有する材料から形成されている。
上記構成によれば、金属製のバーナ本体との熱膨張係数の違いによるフードの破損が発生しにくい。そのため、ガラス微粒子堆積体を作製するためのバーナの劣化や破損を防止可能な、ガラス微粒子堆積体の製造装置を提供できる。

（２）前記フードを形成する前記材料は、炭化ケイ素及び窒化ケイ素のいずれか一方であってもよい。
上記構成によれば、バーナ本体を形成する金属との熱膨張係数の相違によるフードの破損を防止できる。また、フードの内壁面へのガラス微粒子の付着を抑制することで当該内壁面の表面凹凸の発生を防止して、この表面凹凸に起因するガラス微粒子堆積体の堆積面の変形を抑制できる。

（３）前記フードは、
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、前記噴出方向側に向かうにつれて内径が拡大するテーパ部と、を含んでもよい。
上記構成によれば、ガラス微粒子堆積体の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、フードのテーパ部とテーパ部から噴出される火炎との距離を遠くできるため、フードのテーパ部先端が火炎によって劣化することを抑制できる。

（４）前記フードは、前記バーナ本体に対して着脱自在であってもよい。
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、バーナ本体は交換せず、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。

（５）前記フードの端部には、前記フードの径方向の外側に向けて突出するフランジ部が形成され、
前記フランジ部が前記バーナ本体に着脱可能に固定されていてもよい。
上記構成によれば、フードに形成されたフランジ部によりフードがバーナ本体に強固に固定される。これにより、バーナ本体に対するフードの位置ずれを防止できるため、歪みなく安定したガラス微粒子堆積体を作製することができる。

（６）前記フランジ部は、金属製ボルトにより前記バーナ本体に固定されていてもよい。
上記構成によれば、金属製ボルトを用いることで、熱膨張の影響を最小限に抑えられる。これにより、バーナ本体とフードとの固定が緩みにくくなり、バーナ本体に対するフードの位置ずれをより確実に防止できる。

（７）前記バーナ本体に着脱可能に固定される固定治具をさらに備え、
前記フランジ部の外周面が前記固定治具に覆われた状態で、前記フランジ部が前記バーナ本体と前記固定治具との間で挟持されることで、前記フードが前記バーナ本体に固定されていてもよい。
上記構成によれば、フードをバーナ本体から容易に脱着させることができるため、バーナを分解しての清掃が容易となる。

（８）前記バーナ本体および前記フードは、ＶＡＤ法のコア合成用バーナに用いられてもよい。
本開示の構成は、光ファイバ特性に影響が大きいコア合成用バーナに適用することが好ましい。

（本開示の実施形態の詳細）
本開示の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の具体例を、図面を参照して説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、本開示の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の一例を示す構成図である。
なお、以下の実施形態では、ガラス微粒子堆積体を製造する方法として、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を例に説明するが、ＶＡＤ法に限らない。ＶＡＤ法と同様にガラス原料から火炎熱分解反応を利用してガラス微粒子を堆積させる方法、例えば、ＯＶＤ（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等に本実施形態を適用することも可能である。

図１に示すように、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造装置１は、反応容器２を備えている。反応容器２の上方から容器内部に支持棒３が吊り下げられ、支持棒３の下側にダミーガラスロッド（出発ロッド）４が取り付けられている。このダミーガラスロッド４にガラス微粒子を堆積させることによりガラス微粒子堆積体（光ファイバ用母材）Ｍが形成される。支持棒３は、その上端部が昇降装置１０により把持されており、昇降装置１０によって回転と共に昇降する。昇降装置１０は、制御部２０によって制御されている。反応容器２の側壁部には排気管５が取り付けられている。

反応容器２の内部下方には、コア合成用バーナ６及びクラッド合成用バーナ７が設けられている。コア合成用バーナ６の先端部とクラッド合成用バーナ７の先端部は反応容器２の内部に突出して配置されている。コア合成用バーナ６及びクラッド合成用バーナ７には、それぞれ原料ガス、火炎形成ガス（可燃性ガス及び助燃性ガス）などが供給される。コア合成用バーナ６及びクラッド合成用バーナ７に供給されるガスの流量は、ＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２１によって制御されている。ＭＦＣ２１は、制御部２０から送信される制御信号に基づいて、ガスの供給量を制御する。原料容器１１内に収容された液体原料を気化させたものが原料ガスとしてコア合成用バーナ６及びクラッド合成用バーナ７に供給される。火炎形成ガスは、ガス供給装置１２からコア合成用バーナ６及びクラッド合成用バーナ７へ供給される。

図２は、コア合成用バーナ６の長さ方向における一部断面図である。図３は、コア合成用バーナ６を構成するブラケット６３とフード６４とを示す斜視図である。
図２及び図３に示すように、コア合成用バーナ６は、コア合成用のバーナ本体６１（バーナ本体の一例）と、バーナ本体６１に対して着脱可能に固定されるフード６４と、を備えている。バーナ本体６１は、バーナ基部６２と、バーナ基部６２の周囲に取り付けられるブラケット６３と、を有している。

バーナ基部６２は、その内部構造の図示は省略するが、例えば、径の異なる複数のガス吹き出し管が同心円状に配置された部材である。すなわち、コア合成用バーナ６は、例えば、少なくともガラス原料を流す中心ポートと、これを取り囲むように可燃性ガス又は助燃性ガスの少なくとも１つのガス噴出ポートと、が同心円状に配列された多重管バーナであることが好ましい。バーナ基部６２は、ガス噴出側（図２において右側）の所定範囲の先端部分６２ａが根本部分６２ｂよりも細径となるように形成されている。すなわち、バーナ基部６２において、先端部分６２ａと根本部分６２ｂとの境界には段差部６２ｃが形成されている。バーナ基部６２は、例えば、ステンレス鋼材等で構成される金属製の部材である。

ブラケット６３は、略円筒状に構成される部材である。ブラケット６３の内径は、バーナ基部６２の先端部分６２ａの外径よりも僅かに大きくなるように形成されている。一方で、ブラケット６３の内径は、バーナ基部６２の根本部分６２ｂの外径よりも小さくなるように形成されている。ブラケット６３は、バーナ基部６２の先端部分６２ａの周囲に取り付けられる。ブラケット６３の両端部には、径方向の外側に向けて突出したフランジ部６５，６６が設けられている。ブラケット６３は、フランジ部６５，６６のうち一方のフランジ部６５がボルト６８によってバーナ基部６２の段差部６２ｃにボルト締めされることによりバーナ基部６２に固定される。ブラケット６３及びボルト６８は、例えば、ステンレス鋼材やチタン等で構成される金属製の部材である。

フード６４は、コア合成用バーナ６で形成される火炎の気流による影響を規制するための管状の部材である。フード６４は、円筒部６４Ａと、テーパ部６４Ｂと、を備えている。円筒部６４Ａは、フード６４をバーナ本体６１に装着した状態において、バーナ本体６１から噴出されるガラス原料の噴出方向へ延びるように形成されている。円筒部６４Ａの内径は、バーナ基部６２の先端部分６２ａの外径よりも僅かに大きくなるように形成されている。このような構成により、バーナ基部６２の先端部分６２ａを円筒部６４Ａの内部へ挿入した状態で、バーナ基部６２とフード６４とを固定することが容易になる。円筒部６４Ａは、バーナ基部６２の先端部分６２ａの周囲に、バーナ基部６２の中心軸と同じ中心軸を有するように取り付けられる。

テーパ部６４Ｂは、円筒部６４Ａの噴出方向側の端部から噴出方向側へと延びるように形成されている。テーパ部６４Ｂは、噴出方向側である先端に向かうにつれて内径が拡大するように形成されている。テーパ部６４Ｂの先端部には、開口部６４Ｃが形成されている。バーナ本体６１から噴出されたガラス原料ガス等は、円筒部６４Ａ及びテーパ部６４Ｂの内部を通って、開口部６４Ｃからフード６４の外部へと噴出される。

円筒部６４Ａのテーパ部６４Ｂとは反対側の端部（図２において左側の端部）には、径方向の外側に向けて突出したフランジ部６７が設けられている。フード６４は、フランジ部６７がボルト６９によってブラケット６３のフランジ部６６にボルト締めされることによりバーナ本体６１に着脱自在に固定される。

本例において、フード６４を形成するための材料としては、耐熱性が高いという観点から、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を用いることが好ましく、耐熱衝撃性の観点で窒化ケイ素がより好ましい。なお、フード６４の材料はこれらに限られるものではなく、熱膨張性の観点から、バーナ基部６２やブラケット６３を構成するステンレス鋼材等の金属の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する、その他の材料を用いることができる。具体的には、フード６４の材料として、例えば、石英ガラスの熱膨張係数より大きく、且つ、バーナ基部６２やブラケット６３を構成する金属の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有する材料を用いることができる。フード６４の材料として従来用いられていた石英ガラスの熱膨張係数（０．５×１０^－６／℃程度）よりも大きく、ステンレス鋼材等の金属の熱膨張係数（９×１０^－６～１５×１０^－６／℃程度）以下の熱膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。炭化ケイ素の熱膨張係数は３．７×１０^－６～４．６×１０^－６／℃程度、窒化ケイ素の熱膨張係数は２．４×１０^－６～３．５×１０^－６／℃程度とされている。例えば、フード６４は、アルミナ（酸化アルミニウム）またはジルコニア（酸化ジルコニウム）から構成されていてもよい。

本例のフード６４は、例えば、窒化ケイ素から形成されているため、円筒部６４Ａ及びテーパ部６４Ｂの厚みを、石英ガラス製のフードの場合よりも厚くすることができる。フード６４の円筒部６４Ａ及びテーパ部６４Ｂの厚みは、それぞれ約５ｍｍである。フード６４をブラケット６３に取り付けるためのボルト６９は、例えば、ステンレス鋼材やチタン等で構成される金属製の部材である。

フード６４のフランジ部６７が固定されるブラケット６３の固定面、すなわちブラケット６３のフランジ部６６における外側（図２において右端部）の面６６ａは、バーナ基部６２のガス噴出側の端部６２ｄからバーナ基部６２の軸方向における根本部分６２ｂ方向へ、所定の距離Ｌだけ離隔した位置に設けられている。所定の距離Ｌは、０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、所定の距離Ｌは、５０ｍｍである。フード６４のフランジ部６７とブラケット６３のフランジ部６６の固定面である面６６ａとの間には、カーボン製またはフッ素樹脂製、例えば、テフロン（登録商標）製のガスケット７０が設けられている。ガスケット７０は、例えば、リング状に形成されたものとし得る。

（ガラス微粒子堆積体の製造方法）
このように構成されたガラス微粒子堆積体（光ファイバ用母材）Ｍの製造装置１は、図１に示すように、ガラス原料をコア合成用バーナ６及びクラッド合成用バーナ７に供給し、各々のバーナにより形成された火炎中で酸化あるいは加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を回転するダミーガラスロッド４の先端あるいは外周に堆積させてガラス微粒子堆積体Ｍを製造する。

コア合成用バーナ６には、ガラス原料ガス及び火炎形成ガスが供給される。ガラス原料ガスには、例えば、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）又はシロキサンが含まれる。また、ガラス原料ガスは、例えば、ドーパントとして四塩化ゲルマニウムを含むものであることが好ましい。ガラス原料ガスとして四塩化ケイ素と四塩化ゲルマニウムを用いた場合、シリカ（ＳｉＯ_２）及び二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ_２）を主成分とするガラス微粒子がコア合成用バーナ６の火炎中で生成される。火炎形成ガスは、例えば、酸水素ガスであり、可燃性ガスである水素と助燃性ガスである酸素とを含むものである。

コア合成用バーナ６に供給されたガラス原料ガスは、バーナ本体６１から噴出され、火炎形成ガスによって形成される火炎とともに、フード６４の円筒部６４Ａ及びテーパ部６４Ｂを通って、開口部６４Ｃからフード６４の外へと噴出される。この過程で生成されたガラス微粒子は、噴出方向にある堆積面に堆積していく。

なお、堆積面とは、堆積工程の初期においてはダミーガラスロッド４上の面であり、ダミーガラスロッド４上にガラス微粒子堆積体Ｍが堆積した後は、ガラス微粒子堆積体Ｍ上の面である。ガラス微粒子堆積体Ｍにおいてコアとなるガラス微粒子が十分に堆積した領域には、後に、クラッド合成用バーナ７によってクラッドとなるガラス微粒子が堆積される。

以上説明したように、本実施形態に係るガラス微粒子堆積体Ｍの製造装置１は、火炎中にガラス原料を供給することにより、ガラス微粒子堆積体Ｍを作製するためのガラス微粒子を生成するコア合成用バーナ６を備えている。コア合成用バーナ６は、金属製のバーナ本体６１と、バーナ本体６１により形成される火炎への気流の影響を規制するための管状のフード６４とを含んでいる。そして、フード６４は、バーナ本体６１からガラス原料の噴出方向へと延びるようにバーナ本体６１に取り付けられている。フード６４は、石英ガラスの熱膨張係数より大きく且つバーナ本体６１を形成する金属の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有する材料（例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナまたはジルコニア）から形成されている。

ところで、フードを形成する材料として耐熱性の高い石英ガラスを用いることも考えられるが、石英ガラスは衝撃に弱く破損頻度が比較的高い。また、石英ガラス製のフードを金属製のバーナ本体に固定する場合、石英ガラスと金属との熱膨張係数の違いにより、フードの、特にフランジ部にクラックが発生しやすい。
これに対して、本実施形態の構成によれば、石英ガラスよりもバーナ本体６１を形成する金属材料の熱膨張係数と近い熱膨張係数を有する材料、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナまたはジルコニアなどを用いてフード６４が形成されている。すなわち、石英ガラス製のフードを用いた場合よりも、衝撃に強く、また金属製のバーナ本体６１との熱膨張係数の違いによるフランジ部６７のクラックも発生しにくいフード６４を用いてコア合成用バーナ６が形成されている。そのため、ガラス微粒子堆積体Ｍの製造過程におけるフード６４の劣化や破損を防止することができ、コア合成用バーナ６の長寿命化を実現できる。

また、石英ガラス製のフードを用いた場合には、バーナ本体により生成されたガラス微粒子の一部が余剰ススとしてフードの内壁面に付着して内壁面に表面凹凸が生じる場合がある。この内壁面へのスス付着によって生じた表面凹凸により、火炎やガラス微粒子の噴出方向や噴出量に変化が生じ、ガラス微粒子堆積体Ｍの堆積面の変形の発生につながる可能性がある。
これに対して、本実施形態のように、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナまたはジルコニアを用いてフード６４を形成した場合には、石英ガラスを用いた場合よりもフード６４の内壁面の表面粗さが小さくなる。そのため、フード６４の内壁面へのススの付着が少なくなる。これにより、フード６４の内壁面に凹凸等の経時変化が生じることがなく、フード６４へのスス付着に起因したガラス微粒子堆積体Ｍの堆積面の変形の発生を防止することができる。

また、本実施形態に係る製造装置１においては、フード６４は、ガラス微粒子の噴出方向へ延びる円筒部６４Ａと、円筒部６４Ａより先端（噴出方向）側にあって、先端側に向かうにつれて内径が拡大するテーパ部６４Ｂと、を備えている。この構成によれば、ガラス微粒子堆積体Ｍの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Ｍのかさ密度を上げることができる。また、フード６４の開口部６４Ｃと開口部６４Ｃから噴出される火炎との距離を遠くできるため、開口部６４Ｃ近傍が火炎によって劣化することを抑制できる。

また、本実施形態に係るフード６４は、バーナ本体６１、具体的にはブラケット６３に対して着脱自在である。この構成によれば、火炎等の影響でフード６４が劣化した場合に、劣化したフード６４を取り外して新たなフード６４と交換することができる。すなわち、フード６４が劣化した場合には、コア合成用バーナ６全体を交換せずに、フード６４のみを交換すればよいため、コスト削減が可能になる。

ところで、フードをバーナ本体に固定する方法としては、従来、例えば図６に示すように、テープ３１０などをバーナ本体３０１とフード３０２とに貼り付ける方向が採用されていた。しかしながら、テープ３１０では必ずしも固定力が十分ではなく、例えばバーナ本体３０１の先端部やフード３０２に付着した汚れを清掃した際に、フード３０２の取り付け角度や取り付け位置がずれてしまう場合があった。フード３０２の取り付け位置等が変化すると、バーナ本体３０１から噴出されるガラス微粒子の方向も変化してしまうため、歪みのない安定したガラス微粒子堆積体Ｍを作製することが難しくなる。

これに対して、上記実施形態に係る製造装置１においては、フード６４の円筒部６４Ａの端部には、フード６４の径方向の外側に向けて突出するフランジ部６７が形成され、フランジ部６７がバーナ本体６１に着脱可能に固定されている。このように、フード６４の円筒部６４Ａに形成されたフランジ部６７をバーナ本体６１のブラケット６３に固定することで、フード６４をバーナ本体６１に対して強固に固定できる。そのため、バーナ本体６１に対するフード６４の位置ずれを防止することができる。これにより、反応容器２内において、コア合成用バーナ６の火炎への気流の影響を確実に抑制することができ、歪みなく安定したガラス微粒子堆積体Ｍを作製することができる。

また、製造装置１においては、フード６４のフランジ部６７は、金属製のボルト６９でバーナ本体６１に固定されている。この構成によれば、バーナ本体６１に対してフード６４を緩みなく確実に固定することができる。加えて、ボルト腐食による不純物の発生を防止することができるので、ガラス微粒子堆積体Ｍへの不純物の付着を抑制することができる。

なお、図２及び図３に示す実施形態では、コア合成用バーナ６について説明したが、クラッド合成用バーナ７についても本実施形態と同様の構成とすることができる。

（実施例）
以下、本開示に係る実施例及び比較例を示して、本開示をさらに詳細に説明する。なお、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。

（製造例１）
製造例１として、従来のコア合成用バーナとして金属製のバーナ本体に石英ガラス製のフードを取り付けたものを使用し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。

（製造例２）
製造例２として、本開示の実施形態に係るコア合成用バーナとして金属製のバーナ本体に窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）製のフードを取り付けたものを使用してガラス微粒子堆積体を製造した。石英ガラス製ではなく窒化ケイ素製のフードを用いたこと以外は、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。

（評価）
製造例１及び製造例２において、製造されたガラス微粒子堆積体のうち堆積面に所定範囲以上の変形が発生した個体の割合（変形発生率）と、コア合成用バーナが設けられた１台のガラス微粒子堆積体の製造装置における１年間当たりのフードの破損本数について評価した。まず、ガラス微粒子堆積体の堆積面の変形発生率は、製造例１では５．５％であり、製造例２では１．５％であった。さらに、フードの破損本数は、製造例１では１年間当たり０．９本／台であり、製造例２では１年間当たり０本／台であった。このようにフードを形成する材料として石英ガラスではなく例えば窒化ケイ素等の金属に熱膨張係数がより近似する材料を用いることで、ガラス微粒子堆積体の変形発生率及びフードの破損発生率を有意に低減できることが確認できた。

（第一変形例）
次に、図４を参照して、コア合成用バーナの第一変形例について説明する。
上述した実施形態におけるコア合成用バーナ６においては、フード６４をバーナ本体６１に固定するためにブラケット６３を設け、当該ブラケット６３にフード６４をボルト締めしているが、この構成に限られない。例えば、フードは、ブラケットを介さずにバーナ基部に直接ボルト締めされるようにしてもよい。

図４は、第一変形例に係るコア合成用バーナ１０６の構成を示す断面図である。図４に示すように、コア合成用バーナ１０６は、コア合成用のバーナ本体１６１と、バーナ本体１６１に対して着脱可能なフード１６４と、を備えている。バーナ本体１６１は、バーナ基部１６２を有している。バーナ基部１６２は、例えば、金属製の部材である。

フード１６４は、フランジ部１６７がボルト１６９によってバーナ基部１６２の段差部１６２ｃにボルト締めされることによりバーナ基部１６２（バーナ本体１６１）に固定される。フード１６４は、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）から形成されている。ボルト１６９は、例えば、ステンレス鋼材やチタン等から形成されている。

本変形例のコア合成用バーナ１０６の構成では、フード１６４のフランジ部１６７がバーナ本体１６１のバーナ基部１６２に直接固定される。この構成でも、上記実施形態のコア合成用バーナ６を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

（第二変形例）
次に、図５を参照して、コア合成用バーナの第二変形例について説明する。
図５は、第二変形例に係るコア合成用バーナ２０６の構成を示す断面図である。図５に示すように、コア合成用バーナ２０６は、コア合成用のバーナ本体２６１と、バーナ本体２６１に対して着脱可能なフード２６４と、フード２６４をバーナ本体２６１に固定するための固定治具８１と、を備えている。

バーナ本体２６１におけるガス噴出側（図５において右側）の端部には、径方向の外側に向けて突出したフランジ部９１が設けられている。フランジ部９１の外周面には、ねじ切り加工が施されている。

フード２６４は、上記の実施形態のフード６４と同様に、例えば、窒化ケイ素から形成されている。フード２６４の一方の端部（図５において左側の端部）には、径方向の外側に向けて突出したフランジ部２６７が設けられている。フード２６４の他方の端部（図５において右側の端部）は、上記の実施形態のフード６４とは異なり、拡径されていない。

固定治具８１は、例えば、バーナ本体２６１と同じ金属から形成され、円筒状に構成された部材である。固定治具８１は、バーナ本体２６１の軸方向に沿った一端部側に底部８２を有している。底部８２の中央には、孔部８３が形成されている。孔部８３の径は、フード２６４のフランジ部２６７以外の円筒部分の外径よりも僅かに大きくなるように形成されている。固定治具８１の他端部側の内周面には、ねじ切り加工が施されている。固定治具８１は、バーナ本体２６１のフランジ部９１との螺合により、フランジ部９１の周囲に取り付けられる。すなわち、固定治具８１は、バーナ本体２６１に対して着脱可能に固定される。

第二変形例における、バーナ本体２６１へのフード２６４の取り付け方法は以下のとおりである。まず、フード２６４をフランジ部２６７が設けられた側とは反対側の端部から固定治具８１の孔部８３に挿通させる。この状態で、フード２６４内にバーナ本体２６１におけるガス噴出側の端部を挿入し、固定治具８１をバーナ本体２６１のフランジ部９１と螺合させる。これにより、フード２６４のフランジ部２６７が固定治具８１の底部８２に押されて、バーナ本体２６１のフランジ部９１の面９１ａに接触する。このようにして、フード２６４のフランジ部２６７の外周面が固定治具８１に覆われた状態で、フランジ部２６７が固定治具８１の底部８２とバーナ本体２６１のフランジ部９１との間で挟持され、フード２６４がバーナ本体２６１に固定される。

以上説明したように、第二変形例のコア合成用バーナ２０６は、バーナ本体２６１に着脱可能に固定される固定治具８１を備えている。コア合成用バーナ２０６は、フード２６４のフランジ部２６７の外周面が固定治具８１に覆われた状態でバーナ本体２６１のフランジ部９１と固定治具８１の底部８２との間にフード２６４のフランジ部２６７が挟持されることで、フード２６４がバーナ本体２６１に固定されるように構成されている。このように、ボルト以外の部材を用いてフード２６４のフランジ部９１を固定することで、フード２６４を容易に脱着させることができる。加えて、固定治具８１をバーナ本体２６１のフランジ部９１と螺合させているため、フード２６４をバーナ本体２６１から容易に脱着させて、コア合成用バーナ２０６を分解しての清掃等を容易に実施できる。

以上、本開示を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本開示の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本開示を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

１：ガラス微粒子堆積体の製造装置
２：反応容器
３：支持棒
４：ダミーガラスロッド（出発ロッド）
５：排気管
６，１０６，２０６，３００：コア合成用バーナ
７：クラッド合成用バーナ
１０：昇降装置
１１：原料容器
１２：ガス供給装置
２０：制御部
２１：ＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）
６１，１６１，２６１，３０１：コア合成用のバーナ本体（バーナ本体の一例）
６２，１６２：バーナ基部
６２ａ，１６２ａ：先端部分
６２ｂ，１６２ｂ：根本部分
６２ｃ，１６２ｃ：段差部
６２ｄ：端部
６３：ブラケット
６４，１６４，２６４，３０２：フード
６４Ａ：円筒部
６４Ｂ：テーパ部
６４Ｃ：開口部
６５，６６，６７，９１，１６７，２６７：フランジ部
６６ａ，９１ａ：面（固定面）
６８，６９，１６９：ボルト
７０：ガスケット
８１：固定治具
８２：底部
８３：孔部
３１０：テープ
Ｍ：ガラス微粒子堆積体（光ファイバ用母材）

Claims (8)

1. 火炎中にガラス原料を供給することにより、ガラス微粒子堆積体を作製するためのガラス微粒子を生成するバーナを備えたガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
   前記バーナは、金属製のバーナ本体と、前記バーナ本体により形成される前記火炎への気流の影響を規制するための管状のフードとを含み、
   前記フードは、前記バーナ本体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ように前記バーナ本体に取り付けられており、
   前記フードは、石英ガラスの熱膨張係数より大きく且つ前記バーナ本体を形成する金属の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有する材料から形成されている、ガラス微粒子堆積体の製造装置。
2. 前記フードを形成する前記材料は、炭化ケイ素及び窒化ケイ素のいずれか一方である、請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。
3. 前記フードは、
   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、前記噴出方向側に向かうにつれて内径が拡大するテーパ部と、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装置。
4. 前記フードは、前記バーナ本体に対して着脱自在である、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装置。
5. 前記フードの端部には、前記フードの径方向の外側に向けて突出するフランジ部が形成され、
   前記フランジ部が前記バーナ本体に着脱可能に固定されている、請求項４に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。
6. 前記フランジ部は、金属製ボルトにより前記バーナ本体に固定されている、請求項５に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。
7. 前記バーナ本体に着脱可能に固定される固定治具をさらに備え、
   前記フランジ部の外周面が前記固定治具に覆われた状態で、前記フランジ部が前記バーナ本体と前記固定治具との間で挟持されることで、前記フードが前記バーナ本体に固定されている、請求項５に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置。
8. 前記バーナ本体および前記フードは、ＶＡＤ法のコア合成用バーナに用いられる、請求項１から請求項７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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