JP3077107B1 - 光ファイバの多孔質ガラス母材製造用チャンバ - Google Patents

光ファイバの多孔質ガラス母材製造用チャンバ

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    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
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Abstract

【要約】 【課題】多孔質ガラス母材中に不純物が付着することな
く製造でき、熱ひずみによるクラックや割れが生じるこ
とがない孔質ガラス母材の製造用チャンバを提供する。 【解決手段】光ファイバの多孔質ガラス母材の製造用チ
ャンバは、火炎加水分解により合成されたガラス微粒子
を堆積させて多孔質ガラス母材5を製造するためのチャ
ンバ1の内表面に、ガラス微粒子からなる断熱層10が
設けられているものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、火炎加水分解によ
り合成されたガラス微粒子を堆積させて光ファイバの多
孔質ガラス母材を製造するのに適したチャンバ、および
チャンバを耐熱性のある状態に改質する方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバーは、大径なガラス母材、い
わゆる光ファイバープリフォームを線曳きして製造され
る。この大径なガラス母材は、軸付(VAD)法によっ
て形成された多孔質ガラス母材を、熱処理により透明ガ
ラス化したものである。軸付法による多孔質ガラス母材
の製造は、図2に示すように、チャンバ1内でガラス原
料を火炎加水分解して合成されたガラス微粒子をターゲ
ット棒4に堆積させるものである。ターゲット棒4は図
示外の駆動装置により回転するとともに、上昇するよう
になっている。ターゲット棒4の先端に向けてガラス微
粒子合成用バーナー2が配置され、ガラス原料(SiC
l)の供給源、H2ボンベ、Oボンベに接続されてい
る。またバーナー2の先端延長上には排気装置8が配備
されている。
【0003】この装置で、バーナー2からは、ガラス原
料のSiClを酸水素火炎3とともに噴出すると火炎加水
分解し、ガラス微粒子を合成する。これをターゲット棒
4の先端に付着堆積させてゆくと多孔質ガラス母材5が
得られる。付着堆積しなかった残余のガラス微粒子6
は、排気装置8を通ってチャンバ1から排気される。
【0004】チャンバ1はシリカガラスの円筒管で耐熱
性であるが、酸水素火炎3はかなりの高熱を発生する。
上記の多孔質ガラス母材5を製造する期間中、複数の表
面温度計でチャンバ1の外表面の温度を計測し、その最
高温度を図7に示してある。最高温度は520℃にも達
していた。このような高温になるため、熱ひずみによっ
てクラックや割れが生じることがあった。この問題は、
チャンバ内面に耐熱セラミックの断熱材を施すことで解
決が図られた。しかし断熱材が飛散したり、高温によっ
て分解して、多孔質ガラス母材中に不純物として取り込
まれれるという新たな問題が生じた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解消するためになされたもので、多孔質ガラス母
材を製造するのに際し、多孔質ガラス母材中に不純物が
付着することなく製造でき、熱ひずみによってクラック
や割れが生じることがない多孔質ガラス母材の製造用チ
ャンバを提供するものである。さらには、チャンバの耐
熱性を改質する方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明を適用する光ファイバの多孔質ガラ
ス母材の製造用チャンバは、火炎加水分解により合成さ
れたガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材を製造
するためのチャンバ内表面に、ガラス微粒子からなる断
熱層が設けられているものである。
【0007】本発明の多孔質ガラス母材の製造用チャン
バは、内表面に断熱層が設けられたことにより、耐熱性
が増し、熱ひずみによるクラックや割れが防止される。
【0008】断熱層の厚みは0.1mm〜10mmで適切に
実施できる。好ましくは0.2mm〜10mmである。断熱
層の厚みが0.2mm以下では断熱効果が乏しく、10mm
以上になると層が剥げ落ちてしまう。
【0009】前記多孔質ガラス母材のガラス微粒子と、
該断熱層を構成するガラス微粒子とが同質であっても実
施できる。ガラス微粒子どうしが同質であると、同一工
程中で多孔質ガラス母材の製造と断熱層の形成ができ
る。
【0010】チャンバを形成する材質がシリカガラスで
あり、断熱層を構成するガラス微粒子がシリカガラス微
粒子であることが好ましい。
【0011】同じく前記の目的を達成するためになされ
た本発明を適用する光ファイバの多孔質ガラス母材製造
用チャンバの耐熱改質方法は、チャンバ内でガラス原料
ガスから火炎加水分解により合成したガラス微粒子を、
チャンバ内表面に堆積させて断熱層を形成することを特
徴としている。
【0012】この耐熱改質方法は、多孔質ガラス母材の
製造設備を利用することにより、容易にチャンバの内表
面に断熱層が設けられて耐熱性が向上し、熱ひずみによ
るチャンバのクラックや割れを防止できる。
【0013】さらに前記の目的を達成するためになされ
た本発明の別な態様の光ファイバの多孔質ガラス母材製
造用チャンバの耐熱改質方法は、多孔質ガラス母材を形
成するためのガラス微粒子を合成中に、チャンバからの
排気を抑制することによりチャンバ内に残留するガラス
微粒子をチャンバ内表面に堆積させて断熱層を形成する
ことを特徴とする。
【0014】この態様の耐熱改質方法によれば、多孔質
ガラス母材の製造途中にチャンバの内表面に断熱層が設
けられて耐熱性が向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を説明する。図1には、光ファイバの多孔質ガラス母
材を軸付法により製造する装置が示してある。装置は、
チャンバ1内に、ガラス微粒子合成用バーナー2、排気
装置8を有し、上部は蓋7で覆われている。バーナー2
はH2ボンベ、OボンベおよびSiClの供給源(キャリ
アガスAr)に繋がっている。この多孔質ガラス母材の製
造装置を使用してチャンバ1の耐熱性が改良され、本発
明のチャンバが完成する。
【0016】図1の装置で、チャンバ1はシリカガラス
で成形されている。チャンバ1の耐熱性改質方法は、多
孔質ガラス母材の製造に先立って行われるものである。
したがって図2に示す多孔質ガラス母材5の出発基材で
あるターゲット棒4は外されている。バーナー2にはH
2 、O、SiCl(キャリアガスAr)が供給され、バー
ナー2に点火すると、SiClが酸水素火炎3により加水
分解してSiOのシリカガラス微粒子が合成される。排
気装置8は停止したままであり、チャンバ1内は排気さ
れていないのでシリカガラス微粒子が充満し、内壁面に
堆積付着してゆく。シリカガラス微粒子の堆積付着厚
み、すなわち断熱層10の厚みが0.1mm〜10mmにな
ったところで、バーナー2を停止すれば、チャンバ1は
耐熱性が改良されたものとなる。
【0017】このようにして完成した本発明のチャンバ
1内に、図2で示す通常の軸付法で、ターゲット棒4に
バーナー2から生成するガラス微粒子を堆積付着させ多
孔質ガラス母材5を製造する。このとき、排気装置8が
作動しているので、ターゲット棒4乃至多孔質ガラス母
材5に堆積付着しなかった残余のシリカガラス微粒子6
は排気装置8により完全に排気され、チャンバ1の内表
面に堆積付着するシリカガラス微粒子の厚みは不変であ
る。
【0018】本発明の別な態様のチャンバの耐熱性改質
方法は、多孔質ガラス母材の製造の途中に行われるもの
である。図2に示すように、チャンバ1内にはターゲッ
ト棒4が吊下げられ、バーナー2からは酸水素火炎3の
加水分解により合成されたシリカガラス微粒子がターゲ
ット棒4に堆積付着して行く。排気装置8は、当初、停
止乃至は排気量を抑制して運転しており、チャンバ1内
はシリカガラス微粒子が残留して内壁面に堆積付着し、
断熱層10を形成してゆく。断熱層10が所望の厚みに
なったところで、排気装置8を定常状態の運転、すなわ
ちターゲット棒4乃至多孔質ガラス母材5に堆積付着し
なかった残余のシリカガラス微粒子6が完全に排気され
る強さの運転に切り替える。バーナー2からのシリカガ
ラス微粒子の供給は多孔質ガラス母材5が目的の太さ、
長さに成長するまで続ける。これにより、チャンバ1の
断熱層10は前記した所望の厚みのまま、目的の多孔質
ガラス母材5が製造される。
【0019】チャンバ1の内表面にガラス微粒子が堆積
付着した断熱層10の有効性を確認するため、以下の実
験を行った。
【0020】確認実験1 図1の装置で、チャンバ1の外表面複数箇所に散点して
表面温度計を設置し、排気装置8を停止したまま、バー
ナー2でシリカガラス微粒子を合成し、チャンバ1の内
壁面に堆積付着させた。シリカガラス微粒子の堆積付着
厚み(断熱層厚み)の変化を監視し、表面温度計が示し
た温度を計測した。複数の表面温度計の計測結果から最
高温度を図3に示してある。断熱層の厚みが0.1mmぐ
らいになったところから最高温度が下がりはじめて断熱
効果が見られ、0.2mm程度で断熱効果が現れて安定し
てゆく。しかし断熱層の厚みが10mm程度になるとシリ
カガラス微粒子が剥げ落ちてしまい、それ以上の厚みに
することはできなかった。
【0021】確認実験2 確認実験1と同様な手順でシリカガラス微粒子を合成
し、チャンバ1の内壁面にシリカガラス微粒子を堆積付
着させ断熱層10の厚みが2mmのところで停止した。2
mmの断熱層10を持つチャンバ1内にターゲット棒4を
取り付け、チャンバ1内に、通常の軸付法(図2参照)
で多孔質ガラス母材5を製造した。製造期間中、複数の
表面温度計でチャンバ1の外表面の温度を計測した。そ
の最高温度を図4に示してある。最高温度は350℃で
安定していた。
【0022】確認実験3 図2に示すように、チャンバ1内のターゲット棒4を吊
しておき、バーナー2で定常状態の量でシリカガガラス
微粒子を合成する。当初、排気装置8は停止しておき、
チャンバ1内に滞留するシリカガラス微粒子がチャンバ
内壁に堆積付着し、断熱層10の厚みが1.5mmにな
ったら、排気装置8を運転し、ひき続き目的の多孔質ガ
ラス母材5を製造した。バーナー2の点火開始から多孔
質ガラス母材5の製造終了まで、複数の表面温度計でチ
ャンバ1の外表面の温度を計測した。その最高温度を図
5に示してある。チャンバ内壁に断熱層が充分に形成さ
れていない段階で最高400℃になったが、1.5mm
の断熱層が形成されて以降(排気装置8を運転後)は、
350℃で安定していた。
【0023】確認実験4 当初、バーナー2からのシリカガガラス微粒子の量を定
常状態の2/3にすること以外は、確認実験3と同じに
した。断熱層10の厚みが1.8mmになったら、排気
装置8を運転し、バーナー2からのシリカガガラス微粒
子の量を定常状態にして、ひき続き目的の多孔質ガラス
母材5を製造した。チャンバ1の外表面の最高温度は図
6に示すとおり、略350℃で安定していた。
【0024】本発明のチャンバを使用した確認実験2、
3、4のチャンバ外表面の最高温度(図4、5、6参
照)は、いずれも従来のチャンバを使用したチャンバ外
表面の最高温度(図7参照)よりも低いことを示してい
る。
【0025】確認実験2によりシリカガラス微粒子の厚
みが2mmの断熱層を形成してあるシリカガラスチャンバ
を使用し、通常の軸付法でD=200mm、L=200
0mmの多孔質ガラス母材を400本製造したが、チャ
ンバにクラックや割れは全く生じなかった。尚、断熱層
を形成してない、従来のシリカガラスチャンバを使用
し、同一条件で多孔質ガラス母材を製造すると、約10
0本の製造でチャンバに割れ入り、その都度交換する必
要があった。
【0026】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明を適
用する光ファイバの多孔質ガラス母材の製造用チャンバ
は、耐熱性が改質され、熱ひずみによってクラックや割
れが生じることがないので繰り返しその使用が可能とな
る。チャンバの交換の手間がなくなるとともに経済的に
も資するところが大きい。多孔質ガラス母材中に不純物
が付着することなく製造でき、熱ひずみによってクラッ
クや割れが生じることがない孔質ガラス母材の製造用チ
ャンバを提供するものである。さらには、チャンバ内表
面に形成される断熱層は、ガラス微粒子からなり多孔質
ガラス母材と同質であるため、万一、孔質ガラス母材に
付着しても害にならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】軸付法により多孔質ガラス母材を製造する装置
であって、本発明を適用するチャンバの耐熱改質方法を
実施している状態を示す図である。
【図2】本発明を適用するチャンバで軸付法により多孔
質ガラス母材を製造する装置を示す図である。
【図3】本発明を適用するチャンバの外表面温度と断熱
層の厚みとの関係を示す図である。
【図4】本発明を適用する一例のチャンバの外表面温度
と多孔質ガラス母材の製造経過時間との関係を示す図で
ある。
【図5】本発明を適用する別な例のチャンバの外表面温
度と多孔質ガラス母材の製造経過時間との関係を示す図
である。
【図6】本発明を適用するさらに別な例のチャンバの外
表面温度と多孔質ガラス母材の製造経過時間との関係を
示す図である。
【図7】従来のチャンバの外表面温度と多孔質ガラス母
材の製造経過時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
1はチャンバ、2はガラス微粒子合成用バーナー、3は
酸水素火炎、4はターゲット棒、5は多孔質ガラス母
材、6はガラス微粒子、7は蓋、8は排気装置、10は
断熱層である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−18932(JP,A) 実開 平3−32500(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 8/04 C03B 37/018

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 火炎加水分解により合成されたガラス
    微粒子を堆積させて光ファイバの多孔質ガラス母材を製
    造するためのチャンバ内表面に、ガラス微粒子からなる
    断熱層が設けられていることを特徴とする多孔質ガラス
    母材製造用チャンバ。
  2. 【請求項2】 該断熱層の厚みが0.1mm〜10mmで
    あることを特徴とする請求項1に記載の多孔質ガラス母
    材製造用チャンバ。
  3. 【請求項3】 前記多孔質ガラス母材のガラス微粒子
    と、該断熱層を構成するガラス微粒子とが同質であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の多孔質ガラス母材製造
    用チャンバ。
  4. 【請求項4】 該チャンバを形成する材質がシリカガ
    ラスであり、該断熱層を構成するガラス微粒子がシリカ
    ガラス微粒子であることを特徴とする請求項1〜3のい
    ずれかに記載の多孔質ガラス母材製造用チャンバ。
  5. 【請求項5】 チャンバ内でガラス原料ガスから火炎
    加水分解により合成したガラス微粒子を、チャンバ内表
    面に堆積させて断熱層を形成することを特徴とする多孔
    質ガラス母材製造用チャンバの耐熱改質方法。
  6. 【請求項6】 多孔質ガラス母材を形成するするため
    のガラス微粒子を合成中に、チャンバからの排気を抑制
    することによりチャンバ内に残留するガラス微粒子をチ
    ャンバ内表面に堆積させて断熱層を形成することを特徴
    とする多孔質ガラス母材製造用チャンバの耐熱改質方
    法。
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