JP2649450B2 - 多孔質ガラス母材の製造方法 - Google Patents
多孔質ガラス母材の製造方法Info
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は合成シリカガラスの前駆
体となる多孔質ガラス母材を製造する方法に係り、特に
シリカ微粒子を耐熱性基体上に中空円筒状に若しくは該
耐熱基体の軸端より中実状に堆積させながら多孔質ガラ
ス母材（以下スート体という）を製造する方法に関す
る。
体となる多孔質ガラス母材を製造する方法に係り、特に
シリカ微粒子を耐熱性基体上に中空円筒状に若しくは該
耐熱基体の軸端より中実状に堆積させながら多孔質ガラ
ス母材（以下スート体という）を製造する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＳｉＣｌ４その他の珪素化合
物を酸水素炎その他の熱源により加熱し、その火炎加水
分解反応及び高温熱酸化反応によって生成されるすす状
シリカ微粒子を石英ガラス、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等
の耐熱性基体上若しくは該基体軸端より軸方向に沿って
中実状にに堆積させて、合成石英ガラス体の前駆体とな
るスート体を生成した後、該スート体を真空又は不活性
ガス雰囲気中で加熱して焼結／溶融する事により透明状
のガラス体を得る、いわゆる気相による合成石英ガラス
体の製造方法は公知である。
物を酸水素炎その他の熱源により加熱し、その火炎加水
分解反応及び高温熱酸化反応によって生成されるすす状
シリカ微粒子を石英ガラス、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等
の耐熱性基体上若しくは該基体軸端より軸方向に沿って
中実状にに堆積させて、合成石英ガラス体の前駆体とな
るスート体を生成した後、該スート体を真空又は不活性
ガス雰囲気中で加熱して焼結／溶融する事により透明状
のガラス体を得る、いわゆる気相による合成石英ガラス
体の製造方法は公知である。
【０００３】かかる合成シリカガラスの前駆体となるス
ート体の製造装置は、シリカ微粒子生成手段、例えばＳ
ｉＣｌ４等の珪素化合物と酸素及び水素を同時に供給可
能な同心円状の環状炎バーナと、石英ガラス、アルミ
ナ、炭素、炭化珪素から形成される回転可能な軸状耐熱
性基体を備え、前記バーナ若しくは耐熱性基体の少なく
とも一方を基体軸方向に順次移動させながら、回転して
いる該基体上にシリカ微粒子を積層してスート体を製造
する技術。（特開昭４９−９５２３号）
ート体の製造装置は、シリカ微粒子生成手段、例えばＳ
ｉＣｌ４等の珪素化合物と酸素及び水素を同時に供給可
能な同心円状の環状炎バーナと、石英ガラス、アルミ
ナ、炭素、炭化珪素から形成される回転可能な軸状耐熱
性基体を備え、前記バーナ若しくは耐熱性基体の少なく
とも一方を基体軸方向に順次移動させながら、回転して
いる該基体上にシリカ微粒子を積層してスート体を製造
する技術。（特開昭４９−９５２３号）
【０００４】又シリカ微粒子の耐熱性基体への堆積速度
を向上させる為に、耐熱性基体のシリカ微粒子堆積部位
のほぼ全長に亙って、前記バーナを耐熱性基体軸方向に
一列状に配列し、該バーナ列を基体軸方向に相対的に往
復運動させながら前記回転している基体上にシリカ微粒
子を軸方向に均一に積層してスート体を製造させる技術
（特開昭５３−７０４４９号他、、以下径方向成長法と
いう）。
を向上させる為に、耐熱性基体のシリカ微粒子堆積部位
のほぼ全長に亙って、前記バーナを耐熱性基体軸方向に
一列状に配列し、該バーナ列を基体軸方向に相対的に往
復運動させながら前記回転している基体上にシリカ微粒
子を軸方向に均一に積層してスート体を製造させる技術
（特開昭５３−７０４４９号他、、以下径方向成長法と
いう）。
【０００５】更に前記バーナを耐熱性基体軸端に向け配
置し、両部材間が基体軸方向に相対的に離間する方向に
移動させながら回転している該基体にシリカ微粒子を半
球状に積層して中実状スート体を製造する技術（特開昭
５２−１４３０３７号他、以下軸方向成長法という）も
開発されている。
置し、両部材間が基体軸方向に相対的に離間する方向に
移動させながら回転している該基体にシリカ微粒子を半
球状に積層して中実状スート体を製造する技術（特開昭
５２−１４３０３７号他、以下軸方向成長法という）も
開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記製造
技術はいずれもバッチ式にスート体を製造する方法であ
る為に、合成シリカガラスの生産性を高める為には、ス
ート体の大型化が必須の条件となるが、該スート体はい
ずれもシリカ微粒子を単に堆積させて多孔質状に形成さ
れている為にその機械的強度は極めて脆く、この為該ス
ート体が大型化する程又重量が増大するほど該スート体
に生じる負担は大きくなり、最悪の場合には該スート体
にひび割れが発生し、落下して破損する事態が生じてし
まう恐れさえあった。
技術はいずれもバッチ式にスート体を製造する方法であ
る為に、合成シリカガラスの生産性を高める為には、ス
ート体の大型化が必須の条件となるが、該スート体はい
ずれもシリカ微粒子を単に堆積させて多孔質状に形成さ
れている為にその機械的強度は極めて脆く、この為該ス
ート体が大型化する程又重量が増大するほど該スート体
に生じる負担は大きくなり、最悪の場合には該スート体
にひび割れが発生し、落下して破損する事態が生じてし
まう恐れさえあった。
【０００７】又前記製造方法がバッチ式である為に、前
記各耐熱性基体上に所定量のシリカガラス微粒子の堆積
終了毎に、シリカ微粒子堆積用バーナを消火させ、一旦
所定温度以下に冷却した後次工程の焼結溶融工程に移行
するようなバッチ処理方式を取ると、前記スート体は透
明ガラス体に比較して大幅に熱容量が小さいために、前
記バーナの消炎にともない、スート体の表面が急激に冷
却され、該冷却した表面の収縮によりスート体表面に引
張り応力が生じ、ひび割れを引起こす事になる。面も前
記欠点はスート体を大口径化すればするほど冷却された
表面と内部の温度差が大きくなり、前記欠点が増幅され
る。
記各耐熱性基体上に所定量のシリカガラス微粒子の堆積
終了毎に、シリカ微粒子堆積用バーナを消火させ、一旦
所定温度以下に冷却した後次工程の焼結溶融工程に移行
するようなバッチ処理方式を取ると、前記スート体は透
明ガラス体に比較して大幅に熱容量が小さいために、前
記バーナの消炎にともない、スート体の表面が急激に冷
却され、該冷却した表面の収縮によりスート体表面に引
張り応力が生じ、ひび割れを引起こす事になる。面も前
記欠点はスート体を大口径化すればするほど冷却された
表面と内部の温度差が大きくなり、前記欠点が増幅され
る。
【０００８】かかる欠点を解消するために、本出願人は
先に前記バーナに供給する水素ガスや酸素ガス等のガス
流量の調整、若しくは前記バーナと耐熱性基体間の距離
調整を行なう事により、前記シリカ微粒子の堆積密度を
半径方向に変化、より具体的には中間域に対し、スート
体の内外表面側の堆積密度を大に設定した技術を提案し
た。（特開昭６４−９８２１号）
先に前記バーナに供給する水素ガスや酸素ガス等のガス
流量の調整、若しくは前記バーナと耐熱性基体間の距離
調整を行なう事により、前記シリカ微粒子の堆積密度を
半径方向に変化、より具体的には中間域に対し、スート
体の内外表面側の堆積密度を大に設定した技術を提案し
た。（特開昭６４−９８２１号）
【０００９】しかしながら前記技術に用いるバーナはＳ
ｉＣｌ４等の珪素化合物ととともに、該化合物の加水分
解と熱酸化を促す酸素及び水素を同時に且つ同一バーナ
より供給する為に、該一のバーナのみでシリカ微粒子の
生成と密度調整を行なう事は極めて困難であり、特に一
のバーナでガス流量の調整と距離調整を行なうと燃焼温
度、酸素／原料のミキシング状態、反応状態等が変化
し、円滑なシリカ微粒子の調整と密度調整の両者を精度
よく行なう事が困難になる。特にシリカ微粒子の堆積収
率を最大にしようとすると、強力な火炎にする事が出来
ず、結果として高密度化が不可能となる。本発明はかか
る従来技術の欠点に鑑み、前記したシリカ微粒子の生成
とその密度調整の両者を精度よく且つ円滑に行なう事の
出来るスート体の製造方法を提供する事を目的とする。
ｉＣｌ４等の珪素化合物ととともに、該化合物の加水分
解と熱酸化を促す酸素及び水素を同時に且つ同一バーナ
より供給する為に、該一のバーナのみでシリカ微粒子の
生成と密度調整を行なう事は極めて困難であり、特に一
のバーナでガス流量の調整と距離調整を行なうと燃焼温
度、酸素／原料のミキシング状態、反応状態等が変化
し、円滑なシリカ微粒子の調整と密度調整の両者を精度
よく行なう事が困難になる。特にシリカ微粒子の堆積収
率を最大にしようとすると、強力な火炎にする事が出来
ず、結果として高密度化が不可能となる。本発明はかか
る従来技術の欠点に鑑み、前記したシリカ微粒子の生成
とその密度調整の両者を精度よく且つ円滑に行なう事の
出来るスート体の製造方法を提供する事を目的とする。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】本発明はかかる技術的課題
を達成するために、請求項１記載の発明は、いわゆる径
方向成長法（ＯＶＤ法）に適用されるもので、その特徴
とするところは、１又は複数のシリカ微粒子生成手段又
は／及び軸状耐熱性基体を基体軸方向に往復動させなが
ら、前記耐熱性基体の径方向にシリカ微粒子の堆積を行
ない、径方向成長により多孔質ガラス母材を製造する方
法において、前記夫々のシリカ微粒子生成手段の往復動
方向両側に夫々加熱手段が位置するように、前記シリカ
微粒子生成手段と加熱手段とを基体軸方向に沿って配設
し、該加熱手段を前記生成手段と一体的に往復動させな
がら、前記生成手段とその両側に配設した加熱手段によ
り同時加熱しながら多孔質ガラス母材を製造する事を特
徴とするものである。請求項２記載の発明は、シリカ微
粒子を耐熱性基体の軸端から遠ざかる方向に順次堆積さ
せながらスート体を製造させる軸方向成長法（ＶＡＤ
法）に適用されるもので、シリカ微粒子生成手段を耐熱
性基体の軸心から外周側に半径方向に往復移動させなが
ら、前記耐熱性基体の軸方向にシリカ微粒子の堆積を行
ない、軸方向成長により多孔質ガラス母材を製造する方
法において、前記シリカ微粒子生成手段の往復動方向両
側に夫々加熱手段が位置するように、前記シリカ微粒子
生成手段と加熱手段とを基体径方向に沿って配設し、該
加熱手段を前記生成手段と一体的に相対移動させなが
ら、前記生成手段とその両側に配設した加熱手段とによ
り同時加熱しながら多孔質ガラス母材を製造する事を特
徴とする。
を達成するために、請求項１記載の発明は、いわゆる径
方向成長法（ＯＶＤ法）に適用されるもので、その特徴
とするところは、１又は複数のシリカ微粒子生成手段又
は／及び軸状耐熱性基体を基体軸方向に往復動させなが
ら、前記耐熱性基体の径方向にシリカ微粒子の堆積を行
ない、径方向成長により多孔質ガラス母材を製造する方
法において、前記夫々のシリカ微粒子生成手段の往復動
方向両側に夫々加熱手段が位置するように、前記シリカ
微粒子生成手段と加熱手段とを基体軸方向に沿って配設
し、該加熱手段を前記生成手段と一体的に往復動させな
がら、前記生成手段とその両側に配設した加熱手段によ
り同時加熱しながら多孔質ガラス母材を製造する事を特
徴とするものである。請求項２記載の発明は、シリカ微
粒子を耐熱性基体の軸端から遠ざかる方向に順次堆積さ
せながらスート体を製造させる軸方向成長法（ＶＡＤ
法）に適用されるもので、シリカ微粒子生成手段を耐熱
性基体の軸心から外周側に半径方向に往復移動させなが
ら、前記耐熱性基体の軸方向にシリカ微粒子の堆積を行
ない、軸方向成長により多孔質ガラス母材を製造する方
法において、前記シリカ微粒子生成手段の往復動方向両
側に夫々加熱手段が位置するように、前記シリカ微粒子
生成手段と加熱手段とを基体径方向に沿って配設し、該
加熱手段を前記生成手段と一体的に相対移動させなが
ら、前記生成手段とその両側に配設した加熱手段とによ
り同時加熱しながら多孔質ガラス母材を製造する事を特
徴とする。
【００１１】
【作用】かかる技術手段によれば、シリカ微粒子生成
と、該生成堆積したシリカ微粒子の密度調整が夫々専用
的に行なう事が出来るために、前記したシリカ微粒子の
生成とその密度調整の両者を精度よく且つ円滑に行なう
事が出来る。又本発明はシリカ微粒子の堆積が終了した
後に、加熱するのではなく、前記基体上にシリカ微粒子
堆積の都度、繰返し加熱調整する事が出来るために、ス
ート体の半径方向の堆積密度を任意に調整でき、例えば
前記したようにシリカ微粒子の堆積密度を半径方向に変
化させたり、又半径方向全域に亙って密度増幅する事も
可能であり、特に本発明によればシリカ微粒子の堆積収
率の最大化と、高密度化の相反する要請を容易に達成で
きる。
と、該生成堆積したシリカ微粒子の密度調整が夫々専用
的に行なう事が出来るために、前記したシリカ微粒子の
生成とその密度調整の両者を精度よく且つ円滑に行なう
事が出来る。又本発明はシリカ微粒子の堆積が終了した
後に、加熱するのではなく、前記基体上にシリカ微粒子
堆積の都度、繰返し加熱調整する事が出来るために、ス
ート体の半径方向の堆積密度を任意に調整でき、例えば
前記したようにシリカ微粒子の堆積密度を半径方向に変
化させたり、又半径方向全域に亙って密度増幅する事も
可能であり、特に本発明によればシリカ微粒子の堆積収
率の最大化と、高密度化の相反する要請を容易に達成で
きる。
【００１２】次に各請求項について詳細に説明する。請
求項１記載の発明は前記シリカ微粒子生成手段の往復方
向両側に前記加熱手段を配し、両側同時加熱を行う事を
特徴とするものである。このことは非常に重要なこと
で、例えば特開昭６０−１９１０２８号に開示された技
術には、例えば図３（Ａ）に示すごとく、複数のシリカ
微粒子生成バーナ群３１．３２の両外側に加熱バーナ４
１と４２を配し、軸状耐熱性基体軸方向に前記両バーナ
群４１、３２、３１、４２を一体的に往復動させなが
ら、往動方向では（Ｂ）に示すごとく進行方向先端の加
熱バーナ４２を点火させずに後端に位置する加熱バーナ
４１を点火させて、堆積したシリカ微粒子２１の焼結２
２を行い、復動方向では、（Ｃ）に示すように進行方向
先端の加熱バーナ４１を点火させずに後端に位置する加
熱バーナ４２を点火させて、堆積したシリカ微粒子２１
の焼結２２を行い、言換えればシリカ微粒子生成手段の
往復方向片側交互加熱によりシリカ微粒子を耐熱性基体
上に堆積させて入る。しかしながらこのように後端加熱
バーナの片側交互加熱では、後端加熱バーナの先側に位
置するシリカ微粒子生成バーナ群３１、３２の折返し部
に位置する堆積したシリカ微粒子２１軸端側２１Ａ、２
１Ｂでは常に加熱バーナ４１若しくは４２による焼結が
行われない事になる。即ち、往動方向では（Ｅ）４１に
示す位置しか点火された加熱バーナ４１が移動しないた
めに、（Ｄ）に示すシリカ微粒子軸端側２１Ａが焼結さ
れず、一方復動方向では（Ｅ）４２に示す位置しか点火
された加熱バーナ４２が移動しないために、（Ｄ）に示
すシリカ微粒子軸端側２１Ｂが焼結されない事になる。
従って、常に焼結されるのは２２の中央部分だけであ
る。従って前記従来技術では火炎の照射されない部分が
存在する軸端側２１Ａ、２ １Ｂ領域は確実に温度変化に
よる膨張収縮が常に生じており、次第に耐熱性基体及び
耐熱性基体上に堆積したスート体には熱歪みが大きくな
って、両者２１Ａ、２１Ｂでと中央の焼結された部分２
２の境部等にひび割れ若しくは折損の生じ、シリカ微粒
子を堆積することが困難になってしまう。また、火炎等
が往復動とも常に照射される中央部分２２と往動若しく
は復動の一方しか照射されない部分２１Ａ、２１Ｂが生
じ、この結果常に照射されている中央部分２２と片側の
みしか照射されていない軸端側２１Ａ、２１Ｂ部分とか
さ密度は異なってしまうため最終的にスート体は（Ｄ）
に示すような凹凸を有するものになることは明らかであ
り、特に光ファイバ用母材に使用するには極めて困難な
形状と言える。
求項１記載の発明は前記シリカ微粒子生成手段の往復方
向両側に前記加熱手段を配し、両側同時加熱を行う事を
特徴とするものである。このことは非常に重要なこと
で、例えば特開昭６０−１９１０２８号に開示された技
術には、例えば図３（Ａ）に示すごとく、複数のシリカ
微粒子生成バーナ群３１．３２の両外側に加熱バーナ４
１と４２を配し、軸状耐熱性基体軸方向に前記両バーナ
群４１、３２、３１、４２を一体的に往復動させなが
ら、往動方向では（Ｂ）に示すごとく進行方向先端の加
熱バーナ４２を点火させずに後端に位置する加熱バーナ
４１を点火させて、堆積したシリカ微粒子２１の焼結２
２を行い、復動方向では、（Ｃ）に示すように進行方向
先端の加熱バーナ４１を点火させずに後端に位置する加
熱バーナ４２を点火させて、堆積したシリカ微粒子２１
の焼結２２を行い、言換えればシリカ微粒子生成手段の
往復方向片側交互加熱によりシリカ微粒子を耐熱性基体
上に堆積させて入る。しかしながらこのように後端加熱
バーナの片側交互加熱では、後端加熱バーナの先側に位
置するシリカ微粒子生成バーナ群３１、３２の折返し部
に位置する堆積したシリカ微粒子２１軸端側２１Ａ、２
１Ｂでは常に加熱バーナ４１若しくは４２による焼結が
行われない事になる。即ち、往動方向では（Ｅ）４１に
示す位置しか点火された加熱バーナ４１が移動しないた
めに、（Ｄ）に示すシリカ微粒子軸端側２１Ａが焼結さ
れず、一方復動方向では（Ｅ）４２に示す位置しか点火
された加熱バーナ４２が移動しないために、（Ｄ）に示
すシリカ微粒子軸端側２１Ｂが焼結されない事になる。
従って、常に焼結されるのは２２の中央部分だけであ
る。従って前記従来技術では火炎の照射されない部分が
存在する軸端側２１Ａ、２ １Ｂ領域は確実に温度変化に
よる膨張収縮が常に生じており、次第に耐熱性基体及び
耐熱性基体上に堆積したスート体には熱歪みが大きくな
って、両者２１Ａ、２１Ｂでと中央の焼結された部分２
２の境部等にひび割れ若しくは折損の生じ、シリカ微粒
子を堆積することが困難になってしまう。また、火炎等
が往復動とも常に照射される中央部分２２と往動若しく
は復動の一方しか照射されない部分２１Ａ、２１Ｂが生
じ、この結果常に照射されている中央部分２２と片側の
みしか照射されていない軸端側２１Ａ、２１Ｂ部分とか
さ密度は異なってしまうため最終的にスート体は（Ｄ）
に示すような凹凸を有するものになることは明らかであ
り、特に光ファイバ用母材に使用するには極めて困難な
形状と言える。
【００１３】一方、本発明は前記従来技術のように、複
数のシリカ微粒子生成バーナの両側に夫々１本づつ加熱
バーナが配置されているのではなく、夫々のシリカ微粒
子生成手段の両側に夫々加熱手段が配置されている。即
ち図１に示すようにシリカ微粒子生成バーナが複数であ
っても左外側より加熱バーナ、シリカ微粒子生成バー
ナ、そして右外側にも加熱バーナが配置され、そして該
加熱バーナの加熱は片側交互加熱ではなく、各シリカ微
粒子生成バーナの両側の加熱バーナにより同時加熱しな
がら、言換えれば各シリカ微粒子生成バーナを挟むごと
く火炎を照射しながらシリカ微粒子の生成と焼結を行う
ものであるために、火炎の照射されない部分の領域を極
力少なくでき、例えば火炎の照射されない部分を基体両
端の円錐状のところだけにすることで、製品として有効
になる直胴部を均一なかさ密度にでき、熱歪みが少なく
直胴部の外径が一定なスート体が得ることが可能といえ
る。又本発明はシリカ微粒子生成バーナが複数あって
も、夫々のシリカ微粒子生成バーナの両側に夫々加熱バ
ーナが挟むごとく火炎を照射しながらシリカ微粒子の生
成と焼結を行うものである為に、焼結密度も軸方向に均
等となり、この結果ガラス微粒子の堆積しているスート
体の製品として有効な部分を常に加熱でき、均一なかさ
密度のスート体が得られることである。
数のシリカ微粒子生成バーナの両側に夫々１本づつ加熱
バーナが配置されているのではなく、夫々のシリカ微粒
子生成手段の両側に夫々加熱手段が配置されている。即
ち図１に示すようにシリカ微粒子生成バーナが複数であ
っても左外側より加熱バーナ、シリカ微粒子生成バー
ナ、そして右外側にも加熱バーナが配置され、そして該
加熱バーナの加熱は片側交互加熱ではなく、各シリカ微
粒子生成バーナの両側の加熱バーナにより同時加熱しな
がら、言換えれば各シリカ微粒子生成バーナを挟むごと
く火炎を照射しながらシリカ微粒子の生成と焼結を行う
ものであるために、火炎の照射されない部分の領域を極
力少なくでき、例えば火炎の照射されない部分を基体両
端の円錐状のところだけにすることで、製品として有効
になる直胴部を均一なかさ密度にでき、熱歪みが少なく
直胴部の外径が一定なスート体が得ることが可能といえ
る。又本発明はシリカ微粒子生成バーナが複数あって
も、夫々のシリカ微粒子生成バーナの両側に夫々加熱バ
ーナが挟むごとく火炎を照射しながらシリカ微粒子の生
成と焼結を行うものである為に、焼結密度も軸方向に均
等となり、この結果ガラス微粒子の堆積しているスート
体の製品として有効な部分を常に加熱でき、均一なかさ
密度のスート体が得られることである。
【００１４】又、ＶＡＤ法における請求項２記載の発明
においては、前記シリカ微粒子生成 手段の往復動方向両
側に前記加熱手段が位置するように、前記シリカ微粒子
生成手段の基体半径方向両側に加熱手段を配し、該両加
熱手段が前記生成手段と一体的に相対移動させながら、
前記生成手段の両側の加熱手段により同時加熱しながら
多孔質ガラス母材を製造する事を特徴とするものであ
る。ＶＡＤ法は回転軸に対して斜め下から火炎照射する
のが標準的な方法であり、バーナは堆積する半球状の堆
積面の下端よりも上部を向いているのが普通である。そ
してＶＡＤ法は通常１本のバーナによってシリカ微粒子
を堆積させ、そのバーナ火炎照射部分は、下端の温度は
高いが半球部と直胴部の境付近の温度は低いことが挙げ
られる。つまり、ＶＡＤ法によるスート体は熱歪みが生
じ易い、ちょっとした振動などの影響でスート体が落下
する問題がある。そこで本発明では、前記シリカ微粒子
生成手段の基体半径方向両側、言換えればシリカ微粒子
生成手段の往復動方向両側に加熱手段を配し、移動方向
に沿うシリカ微粒子生成手段の両側で同時加熱を行うこ
とにより、均一なかさ密度調整をするものである。この
場合の加熱調整はもちろん温度を高くすることだけでは
なく、温度を低くすることも含む。つまり、回転するス
ート体は外周部は放熱によって温度が低くなり、かさ密
度が低くなる傾向であるが、逆に中心部は放熱は少なく
温度が高くなる傾向であるので、その中心部をシリカ微
粒子生成手段の両側を別異の加熱手段によって同時に火
炎照射し、シリカ微粒子生成域の外周部の温度を高く
し、かつ中心部の温度を低くすることでスート体のかさ
密度を均一にするという方法である。つまり、本発明は
両側同時加熱により始めて、ガラス微粒子の堆積してい
るスート体の堆積面の温度を調整でき、均一なかさ密度
のスート体が得られることである。
においては、前記シリカ微粒子生成 手段の往復動方向両
側に前記加熱手段が位置するように、前記シリカ微粒子
生成手段の基体半径方向両側に加熱手段を配し、該両加
熱手段が前記生成手段と一体的に相対移動させながら、
前記生成手段の両側の加熱手段により同時加熱しながら
多孔質ガラス母材を製造する事を特徴とするものであ
る。ＶＡＤ法は回転軸に対して斜め下から火炎照射する
のが標準的な方法であり、バーナは堆積する半球状の堆
積面の下端よりも上部を向いているのが普通である。そ
してＶＡＤ法は通常１本のバーナによってシリカ微粒子
を堆積させ、そのバーナ火炎照射部分は、下端の温度は
高いが半球部と直胴部の境付近の温度は低いことが挙げ
られる。つまり、ＶＡＤ法によるスート体は熱歪みが生
じ易い、ちょっとした振動などの影響でスート体が落下
する問題がある。そこで本発明では、前記シリカ微粒子
生成手段の基体半径方向両側、言換えればシリカ微粒子
生成手段の往復動方向両側に加熱手段を配し、移動方向
に沿うシリカ微粒子生成手段の両側で同時加熱を行うこ
とにより、均一なかさ密度調整をするものである。この
場合の加熱調整はもちろん温度を高くすることだけでは
なく、温度を低くすることも含む。つまり、回転するス
ート体は外周部は放熱によって温度が低くなり、かさ密
度が低くなる傾向であるが、逆に中心部は放熱は少なく
温度が高くなる傾向であるので、その中心部をシリカ微
粒子生成手段の両側を別異の加熱手段によって同時に火
炎照射し、シリカ微粒子生成域の外周部の温度を高く
し、かつ中心部の温度を低くすることでスート体のかさ
密度を均一にするという方法である。つまり、本発明は
両側同時加熱により始めて、ガラス微粒子の堆積してい
るスート体の堆積面の温度を調整でき、均一なかさ密度
のスート体が得られることである。
【００１５】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
は本発明の実施例に係る径方向成長法に基づくスート体
製造装置を示す。同図において、５はバーナ台で、シリ
カ微粒子形成バーナ２と加熱バーナ３を交互に１列状に
直立配置するとともに、各バーナ２、３の火炎開口を耐
熱性基体１軸線と平行な水平線状に位置せしめる。
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
は本発明の実施例に係る径方向成長法に基づくスート体
製造装置を示す。同図において、５はバーナ台で、シリ
カ微粒子形成バーナ２と加熱バーナ３を交互に１列状に
直立配置するとともに、各バーナ２、３の火炎開口を耐
熱性基体１軸線と平行な水平線状に位置せしめる。
【００１６】この場合各バーナ２、３はシリカ微粒子形
成バーナ２の両側に加熱バーナ３が位置するごとく設定
するのがよく、又その配列間隔はシリカ微粒子形成バー
ナ２間の配列間隔を耐熱性基体の相対的振幅幅と同程度
に設定するのがよく、更にシリカ微粒子形成バーナ２と
加熱バーナ３間の間隔は、火炎が互いに干渉しない程度
の間隔に設定するのが望ましい。
成バーナ２の両側に加熱バーナ３が位置するごとく設定
するのがよく、又その配列間隔はシリカ微粒子形成バー
ナ２間の配列間隔を耐熱性基体の相対的振幅幅と同程度
に設定するのがよく、更にシリカ微粒子形成バーナ２と
加熱バーナ３間の間隔は、火炎が互いに干渉しない程度
の間隔に設定するのが望ましい。
【００１７】又前記形成バーナ２は、前記したようにＳ
ｉＣｌ４等の珪素化合物と酸素及び水素を同時に供給可
能な同心円状の環状炎バーナで形成する。加熱バーナ３
は一般に酸水素バーナにて構成するが必ずしもこれのみ
に限定するものではない。耐熱性基体１はアルミナその
他の耐熱性材料で中空円筒状に形成され、そして該基体
を、その周面が前記各バーナ２、３により形成される火
炎中に位置するように前記バーナ列と平行に水平方向に
延設して配設すると共に、不図示の駆動手段を利用して
該基体１の軸心を中心として回転しつつ且つ軸線方向に
一定の振幅で往復運動可能に構成している。
ｉＣｌ４等の珪素化合物と酸素及び水素を同時に供給可
能な同心円状の環状炎バーナで形成する。加熱バーナ３
は一般に酸水素バーナにて構成するが必ずしもこれのみ
に限定するものではない。耐熱性基体１はアルミナその
他の耐熱性材料で中空円筒状に形成され、そして該基体
を、その周面が前記各バーナ２、３により形成される火
炎中に位置するように前記バーナ列と平行に水平方向に
延設して配設すると共に、不図示の駆動手段を利用して
該基体１の軸心を中心として回転しつつ且つ軸線方向に
一定の振幅で往復運動可能に構成している。
【００１８】次にかかる装置における具体的な実験結果
を下記に示す。先ず３本のシリカ微粒子形成バーナ２と
４本の加熱バーナ３を２０ｃｍ間隔で交互にバーナ台５
上に配列した後、前記耐熱基体１にアルミナ（Ａｌ２Ｏ
３）製の管（外径４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、長さ１．５
ｍ）を不図示の駆動手段に接続して、回転可能に且つ例
えば４０ｃｍ程度の振幅幅で往復運動可能に構成する。
を下記に示す。先ず３本のシリカ微粒子形成バーナ２と
４本の加熱バーナ３を２０ｃｍ間隔で交互にバーナ台５
上に配列した後、前記耐熱基体１にアルミナ（Ａｌ２Ｏ
３）製の管（外径４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、長さ１．５
ｍ）を不図示の駆動手段に接続して、回転可能に且つ例
えば４０ｃｍ程度の振幅幅で往復運動可能に構成する。
【００１９】かかる構成において、前記加熱バーナ３の
スート体４への加熱温度をシリカ微粒子形成用バーナ２
とほぼ同等の１０００〜１５００℃程度に設定した後、
両バーナより同時に火炎を噴出させながら前記堆積性基
体１を回転させつつ往復運動を行なう事により、シリカ
微粒子形成バーナ２より噴射されるＨ２とＯ２との燃焼
炎中に珪素化合物を送り込み、該燃焼中で生成されたシ
リカ微粒子を耐熱性基体１に堆積させつつ、該堆積の都
度隣接する加熱バーナ３によりスート体４の堆積部位を
加熱させる。
スート体４への加熱温度をシリカ微粒子形成用バーナ２
とほぼ同等の１０００〜１５００℃程度に設定した後、
両バーナより同時に火炎を噴出させながら前記堆積性基
体１を回転させつつ往復運動を行なう事により、シリカ
微粒子形成バーナ２より噴射されるＨ２とＯ２との燃焼
炎中に珪素化合物を送り込み、該燃焼中で生成されたシ
リカ微粒子を耐熱性基体１に堆積させつつ、該堆積の都
度隣接する加熱バーナ３によりスート体４の堆積部位を
加熱させる。
【００２０】この結果堆積したスート体４の半径方向全
域に亙って密度増幅し、高密度のスート体４の形成が可
能となり、例えば前記加熱バーナ３を用いずに製造した
従来方式のスート体に比較して嵩密度が０．２〜０．５
ｇ／ｃｍ３上昇した事が確認された。
域に亙って密度増幅し、高密度のスート体４の形成が可
能となり、例えば前記加熱バーナ３を用いずに製造した
従来方式のスート体に比較して嵩密度が０．２〜０．５
ｇ／ｃｍ３上昇した事が確認された。
【００２１】次に本発明の実施例の効果を確認するため
に前記の様にして製造した従来法と本法とにより製造し
たスート体４について、人為的に堆積部位始端へ各々ひ
び割れを発生させてその進行状況を確認した所、本法の
スート体については前記ひび割れの進行を阻止すること
ができたが、従来法ではひび割れが全長に亙って進行
し、すべて割れてしまった。尚、本発明によれば更にス
ート体が大型になっても、機械的な振動、応力歪、熱歪
を緩和するためにバーナの炎の形状を広げたり、バーナ
の数を増やすことで解決できることを確認している。
に前記の様にして製造した従来法と本法とにより製造し
たスート体４について、人為的に堆積部位始端へ各々ひ
び割れを発生させてその進行状況を確認した所、本法の
スート体については前記ひび割れの進行を阻止すること
ができたが、従来法ではひび割れが全長に亙って進行
し、すべて割れてしまった。尚、本発明によれば更にス
ート体が大型になっても、機械的な振動、応力歪、熱歪
を緩和するためにバーナの炎の形状を広げたり、バーナ
の数を増やすことで解決できることを確認している。
【００２２】次に軸方向成長法の場合の効果を確認する
ために、図２に示すように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製
の種棒１０（外径４０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）を不図示
の駆動手段に取付け、軸心を中心として回転可能且つ垂
直方向に上昇可能に構成する。そして該基体の下方の軸
心より半径方向に僅かにずらした位置に、前記シリカ微
粒子形成バーナ２０の往復動方向両側に前記加熱バーナ
３０、３０が位置するように、前記シリカ微粒子生成バ
ーナ２０の基体半径方向両側に加熱バーナ３０ 、３０を
配設する。
ために、図２に示すように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製
の種棒１０（外径４０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）を不図示
の駆動手段に取付け、軸心を中心として回転可能且つ垂
直方向に上昇可能に構成する。そして該基体の下方の軸
心より半径方向に僅かにずらした位置に、前記シリカ微
粒子形成バーナ２０の往復動方向両側に前記加熱バーナ
３０、３０が位置するように、前記シリカ微粒子生成バ
ーナ２０の基体半径方向両側に加熱バーナ３０ 、３０を
配設する。
【００２３】かかる構成において先ず耐熱性基体１０を
回転させつつ軸線方向に沿って上昇させながら前記両バ
ーナ３０、２０、３０より火炎を噴射させる事により、
前記生成バーナ２０より噴射させるＨ２とＯ２との燃焼
炎中に珪素化合物を送り込み、該燃焼炎中で生成された
シリカ微粒子を耐熱性基体１０に堆積させつつ、該堆積
の都度生成バーナ２０の左右両側に隣接する加熱バーナ
３０によりスート体４０の堆積部位を加熱させる。
回転させつつ軸線方向に沿って上昇させながら前記両バ
ーナ３０、２０、３０より火炎を噴射させる事により、
前記生成バーナ２０より噴射させるＨ２とＯ２との燃焼
炎中に珪素化合物を送り込み、該燃焼炎中で生成された
シリカ微粒子を耐熱性基体１０に堆積させつつ、該堆積
の都度生成バーナ２０の左右両側に隣接する加熱バーナ
３０によりスート体４０の堆積部位を加熱させる。
【００２４】この結果前記径方向成長法と同様に、堆積
したスート体４０の半径方向全域に亙って密度増幅させ
た、高密度のスート体４０の形成が可能となり、前記と
同様に前記加熱バーナ３０を消炎させて製造した従来方
式のスート体に比較して嵩密度が０．２〜０．５ｇ／ｃ
ｍ３上昇した事が確認された。この際加熱バーナ３０の
スート体４０への加熱温度はシリカ微粒子形成用バーナ
２とほぼ同等の１０００〜１５００℃程度に設定した。
したスート体４０の半径方向全域に亙って密度増幅させ
た、高密度のスート体４０の形成が可能となり、前記と
同様に前記加熱バーナ３０を消炎させて製造した従来方
式のスート体に比較して嵩密度が０．２〜０．５ｇ／ｃ
ｍ３上昇した事が確認された。この際加熱バーナ３０の
スート体４０への加熱温度はシリカ微粒子形成用バーナ
２とほぼ同等の１０００〜１５００℃程度に設定した。
【００２５】又本実施例においても人為的に堆積部位始
端へ各々ひび割れを発生させてその進行状況を確認した
所、本法のスート体については前記ひび割れの進行を阻
止することができたが、従来法ではひび割れが全長に亙
って進行し、すべて割れてしまった。
端へ各々ひび割れを発生させてその進行状況を確認した
所、本法のスート体については前記ひび割れの進行を阻
止することができたが、従来法ではひび割れが全長に亙
って進行し、すべて割れてしまった。
【００２６】
【効果】以上記載した如く本発明によれば、前記したシ
リカ微粒子の生成とその密度調整の両者を精度よく且つ
円滑に行なう事の出来るとともに、特にシリカ微粒子の
堆積収率の最大化と高密度化という相反する要請を容易
に満足する事が出来、これによりスート体を大型化させ
つつ該スート体のひび割れの発生を防止し得ることも可
能であり、結果として容易にスート体の大型化に対応で
き、安定してスート体を供給することができる、等の種
々の著効を有す。
リカ微粒子の生成とその密度調整の両者を精度よく且つ
円滑に行なう事の出来るとともに、特にシリカ微粒子の
堆積収率の最大化と高密度化という相反する要請を容易
に満足する事が出来、これによりスート体を大型化させ
つつ該スート体のひび割れの発生を防止し得ることも可
能であり、結果として容易にスート体の大型化に対応で
き、安定してスート体を供給することができる、等の種
々の著効を有す。
【図１】本発明の実施例に係わる径方向成長法に基づく
多孔質ガラス母材製造方法を示す全体概略図である。
多孔質ガラス母材製造方法を示す全体概略図である。
【図２】本発明の実施例に係わる軸方向成長法に基づく
多孔質ガラス母材製造方法を示す全体概略図である。
多孔質ガラス母材製造方法を示す全体概略図である。
【図３】従来技術に係わる径方向成長法に基づく多孔質
ガラス母材製造方法を示す全体概略図（Ａ）とその問題
点を示す作用図（Ｂ）〜（Ｅ）である。
ガラス母材製造方法を示す全体概略図（Ａ）とその問題
点を示す作用図（Ｂ）〜（Ｅ）である。
１ 耐熱性基体 ２、２０ シリカ微粒子形成バーナ ３、３０ 加熱バーナ ４ スート体
Claims (2)
- 【請求項１】 １又は複数のシリカ微粒子生成手段又は
／及び軸状耐熱性基体を基体軸方向に往復動させなが
ら、前記耐熱性基体の径方向にシリカ微粒子の堆積を行
ない、径方向成長により多孔質ガラス母材を製造する方
法において、 前記夫々のシリカ微粒子生成手段の往復動方向両側に夫
々加熱手段が位置するように、前記シリカ微粒子生成手
段と加熱手段とを基体軸方向に沿って配設し、該加熱手
段を前記生成手段と一体的に往復動させながら、前記生
成手段とその両側に配設した加熱手段とにより同時加熱
しながら多孔質ガラス母材を製造する事を特徴とする多
孔質ガラス母材の製造方法 - 【請求項２】 シリカ微粒子生成手段を耐熱性基体の軸
心から外周側に半径方向に往復移動させながら、前記耐
熱性基体の軸方向にシリカ微粒子の堆積を行ない、軸方
向成長により多孔質ガラス母材を製造する方法におい
て、 前記シリカ微粒子生成手段の往復動方向両側に夫々加熱
手段が位置するように、前記シリカ微粒子生成手段と加
熱手段とを基体径方向に沿って配設し、該加熱手段を前
記生成手段と一体的に相対移動させながら、前記生成手
段とその両側に配設した加熱手段とにより同時加熱しな
がら多孔質ガラス母材を製造する事を特徴とする多孔質
ガラス母材の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244071A JP2649450B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 多孔質ガラス母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244071A JP2649450B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 多孔質ガラス母材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558647A JPH0558647A (ja) | 1993-03-09 |
| JP2649450B2 true JP2649450B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=17113304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3244071A Expired - Fee Related JP2649450B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 多孔質ガラス母材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2649450B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19827945C1 (de) | 1998-06-25 | 1999-06-24 | Heraeus Quarzglas | Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung einer porösen SiO¶2¶-Vorform |
| JP4558547B2 (ja) * | 2005-03-14 | 2010-10-06 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ母材の製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3806570A (en) * | 1972-03-30 | 1974-04-23 | Corning Glass Works | Method for producing high quality fused silica |
| JPS57160927A (en) * | 1981-03-25 | 1982-10-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of base material for optical fiber |
| JPS58156548A (ja) * | 1982-03-13 | 1983-09-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバ−プリフオ−ムの製造方法 |
| JPS60191028A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高純度ガラス体の製造方法 |
| JPH04240126A (ja) * | 1991-01-18 | 1992-08-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 石英系多孔質ガラス層の形成装置 |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3244071A patent/JP2649450B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0558647A (ja) | 1993-03-09 |
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