JP3714823B2 - 光ファイバプリフォーム加工用バーナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを得るための原材となる光ファイバプリフォームの延伸や表面の平滑化の際、加熱するために用いられるバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、石英ガラスを主成分とする多孔質ガラス母材を原材としている。多孔質ガラス母材を焼結し、脱水および透明ガラス化した光ファイバプリフォーム母材を所定径に延伸したものは、光ファイバプリフォームロッドと呼ばれ、これを線引機で線引きすると光ファイバが得られる。
【０００３】
このような光ファイバプリフォームを延伸したり表面を平滑にするために熱処理する際には、その両端をガラス旋盤のチャックに把持させ回転させながら、火炎バーナを用いて加熱している。このバーナは可燃性ガスの流れる外管内に支燃性ガスの流れる内管が挿入されたものである。外管や内管はステンレス製またはガラス製のものが用いられている。
【０００４】
加熱時、外管や内管のバーナ先端の表面温度は火炎により高温となっている。特に火炎を絞ったとき、燃焼温度の高い内炎上方部がバーナ先端に近づくため、バーナ先端の表面温度は４００〜８００℃にも達する。外管や内管がステンレス製であるバーナは、母材等の接触に対して頑健だが、長時間使用するとバーナ先端表面に金属酸化物を生じる。金属酸化物が、徐々に浮遊性の微粒子となって飛散し光ファイバプリフォームの表面に付着すると、火炎により焼き付いてしまい、光ファイバプリフォーム表面をヤスリ等で研磨しなければならない。研磨すると光ファイバプリフォームのクラッド部とコア部との比率が変わり、光ファイバの光伝送特性不良を生じさせてしまう。一方、バーナの外管や内管が、ガラス製であると金属酸化物を生じさせないが、ガラス母材等に接触すると破損してしまう。バーナ内で逆火したときも急激な圧力変動により破損する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、バーナから金属酸化物を発生せず、また光ファイバプリフォームと接触しても破損せず、バーナ内で逆火を起こさない光ファイバプリフォーム加工用バーナを提供することを目的とする。
【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の光ファイバプリフォーム加工用バーナは、実施例に対応する図面を参照して説明すると以下のとおりである。
【０００７】
光ファイバプリフォーム加工用バーナは、図１に示すとおり、支燃性ガスの流れるガス流出口１２の少なくとも近傍をガラス製とする内管２が、可燃性ガスの流れるガス流出口１３の少なくとも近傍をガラス製とする外管３内に挿入されており、外管３が保護外筒１に挿入されたバーナであって、内管２と外管３のガラス製の部位が保護外筒１の内空部にまで挿入されている。保護外筒１は金属製であることが好ましい。内管２および外管３は、ガス流出口１２および１３近傍の先端部分のみがガラス製であってもよく、全体がガラス製であってもよい。保護外筒１が少なくともこのガラス製の部位を覆い囲んでいればよいが、内管２や外管３の全体を囲んでいることが好ましい。
【０００８】
保護外筒１は、ニッケル製、ステンレス製、または金メッキされた金属製であることが好ましい。金メッキされた金属製のものには、例えば金メッキされたステンレス製やニッケル製のものが挙げられる。保護外筒１は金メッキされたニッケル製であると一層好ましい。保護外筒１の材質がこれらの金属であると、酸化しないので浮遊性微粒子を発生させない。また、保護外筒１はガラス母材と接触しても変形せず、火炎あるいはガラス母材からの輻射による熱に耐えることができる。保護外筒１は、光ファイバプリフォームがチャックから外れたり割れて落下したときに破片が内管２や外管３に接触しない形状であり、円筒形であることが好ましい。
【０００９】
内管２が、流量計６を経路途中に有する支燃性ガスの供給管５と、流量調整弁１０を経路途中に有する不活性ガスの供給管９とに繋がれ、流量計６に接続された制御回路７が、流量調整弁１０を開閉する駆動源８へ繋がる構成とすることで好適に実施することができる。
【００１０】
本発明の光ファイバプリフォーム加工方法は、前記の光ファイバプリフォーム加工用バーナの火炎により光ファイバプリフォームを加熱しつつ、支燃性ガスの流量を内管２のガス流出口１２の開口面積で除した支燃性ガス線速度が１ｍ／秒以下のとき、不活性ガスの流量を内管ガス流出口１２の開口面積で除した不活性ガス線速度が０．５〜１．０ｍ／秒の不活性ガスを、支燃性ガスに混合して流すことを特徴としている。不活性ガス線速度が０．５ｍ／秒以下の不活性ガスを流しても逆火を防止できない。一方１．０ｍ／秒以上の不活性ガスを流すと可燃性ガスの濃度が薄まる結果、火力が弱くなってしまう。
【００１１】
この方法によれば、支燃性ガス線速度が１ｍ／秒以下になると発生しやすくなる逆火を防止することができる。このため逆火によるバーナの破損が起こらない。
【００１２】
可燃性ガスには例えば水素が挙げられ、支燃性ガスには例えば酸素が挙げられ、不活性ガスには例えば窒素、ヘリウムが挙げられる。
【００１３】
この光ファイバプリフォーム加工用バーナを用いると、バーナから金属酸化物を発生せず、また光ファイバプリフォームと接触しても破損せず、バーナ内で逆火が起こらない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明を適用する光ファイバプリフォーム加工用バーナの実施例を示す斜視図である。
【００１５】
この光ファイバプリフォーム加工用バーナは、保護外筒１の中に、外管３が配置され、その中に３本の内管２が挿入されている。保護外筒１の上端面の高さＡは、内管２の先端面の高さＢおよび外管３の先端の高さＣより高くなっている。内管２は、先端をガラス製の管としこれがステンレス製の管に連結されたもので、分配具１５に繋がっている。分配具１５は、三方バルブ１１を介して、支燃性ガスすなわち酸素ガスの供給管５と、不活性ガスすなわち窒素ガスの供給管９とに接続している。酸素ガス供給管５の経路途中に流量計６、窒素ガス供給管９の経路途中に、流量調整弁１０が配置されている。流量計６は制御回路７の入力端に接続し、制御回路７は窒素ガスの流量調整弁１０へ繋がった駆動源８に接続している。外管３は底端が閉鎖され、可燃性ガスすなわち水素ガス供給管４に接続している。保護外筒１は、ステンレス製の円筒であり、台座１６に固定されている。
【００１６】
光ファイバプリフォーム加工用バーナは、以下のように動作する。
水素ガスが、供給源（不図示）から水素ガス供給管４を経て外管３に流入し、酸素ガスが、供給源（不図示）から酸素ガス供給管５を経て内管２に流入する。外管３の先端で水素ガスおよび酸素ガスは混合され、この混合ガスに点火すると酸水素火炎が得られる。光ファイバプリフォームの火炎加工の目的に応じて、供給源の流量弁により水素ガス量と酸素ガス量とを調整し、適切な火炎状態にする。
【００１７】
このとき酸素ガスの流量計６から制御回路７にガス流量値を示す信号が出力されている。この流量を内管ガス流出口１２の開口面積で除した酸素ガス線速度が１．０ｍ／秒以下であると制御回路７が判断したとき、制御回路７は駆動源である加圧エアー８により、窒素ガス流量調整弁１０を開放する。すると、窒素ガスの流量を内管ガス流出口１２の開口面積で除したガス線速度で０．５ｍ／秒の窒素ガスが、三方バルブ１１を経て酸素ガスと混合されて、内管２へ供給される。
【００１８】
なお、酸素の流量を変化させた後、酸素ガス線速度が１．１ｍ／秒に達したと制御回路７が判断すると、制御回路７により開閉弁１０を閉鎖する構成であると好ましい。流量調整弁１０の開放および閉鎖の際の支燃性ガスの線速度に差異を設定すると、流量調整弁１０の開閉による脈流の発生を防止することができる。流量調整弁１０は電動バルブ、電磁バルブまたは手動バルブであってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の光ファイバプリフォーム加工用バーナは、火炎近傍のガス流出口がガラス製であるため、金属酸化物の浮遊異物が発生しない。バーナは保護外筒を有しているので、光ファイバプリフォームが割れたり落下してもバーナのガラス部分に接触することがない。酸素流量が少なくなると発生するバーナの逆火を防止することができ、逆火によってバーナが破損しない。また、万が一、不慮の衝撃により内管や外管のガラスが破損したときでも破片が周辺に飛散しないため、安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光ファイバプリフォーム加工用バーナの実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１は保護外筒、２は内管、３は外管、４は水素ガス供給管、５は酸素ガス供給管、６は流量計、７は制御回路、８は駆動源、９は窒素ガス供給管、１０は流量調整弁、１１は三方バルブ、１２は内管ガス流出口、１３は外管ガス流出口、１５は分配具、１６は台座、Ａは保護外筒上端面、Ｂは内管先端面、Ｃは外管先端面である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを得るための原材となる光ファイバプリフォームの延伸や表面の平滑化の際、加熱するために用いられるバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、石英ガラスを主成分とする多孔質ガラス母材を原材としている。多孔質ガラス母材を焼結し、脱水および透明ガラス化した光ファイバプリフォーム母材を所定径に延伸したものは、光ファイバプリフォームロッドと呼ばれ、これを線引機で線引きすると光ファイバが得られる。
【０００３】
このような光ファイバプリフォームを延伸したり表面を平滑にするために熱処理する際には、その両端をガラス旋盤のチャックに把持させ回転させながら、火炎バーナを用いて加熱している。このバーナは可燃性ガスの流れる外管内に支燃性ガスの流れる内管が挿入されたものである。外管や内管はステンレス製またはガラス製のものが用いられている。
【０００４】
加熱時、外管や内管のバーナ先端の表面温度は火炎により高温となっている。特に火炎を絞ったとき、燃焼温度の高い内炎上方部がバーナ先端に近づくため、バーナ先端の表面温度は４００〜８００℃にも達する。外管や内管がステンレス製であるバーナは、母材等の接触に対して頑健だが、長時間使用するとバーナ先端表面に金属酸化物を生じる。金属酸化物が、徐々に浮遊性の微粒子となって飛散し光ファイバプリフォームの表面に付着すると、火炎により焼き付いてしまい、光ファイバプリフォーム表面をヤスリ等で研磨しなければならない。研磨すると光ファイバプリフォームのクラッド部とコア部との比率が変わり、光ファイバの光伝送特性不良を生じさせてしまう。一方、バーナの外管や内管が、ガラス製であると金属酸化物を生じさせないが、ガラス母材等に接触すると破損してしまう。バーナ内で逆火したときも急激な圧力変動により破損する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、バーナから金属酸化物を発生せず、また光ファイバプリフォームと接触しても破損せず、バーナ内で逆火を起こさない光ファイバプリフォーム加工用バーナを提供することを目的とする。
【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の光ファイバプリフォーム加工用バーナは、実施例に対応する図面を参照して説明すると以下のとおりである。
【０００７】
光ファイバプリフォーム加工用バーナは、図１に示すとおり、支燃性ガスの流れるガス流出口１２の少なくとも近傍をガラス製とする内管２が、可燃性ガスの流れるガス流出口１３の少なくとも近傍をガラス製とする外管３内に挿入されており、外管３が保護外筒１に挿入されたバーナであって、内管２と外管３のガラス製の部位が保護外筒１の内空部にまで挿入されている。保護外筒１は金属製であることが好ましい。内管２および外管３は、ガス流出口１２および１３近傍の先端部分のみがガラス製であってもよく、全体がガラス製であってもよい。保護外筒１が少なくともこのガラス製の部位を覆い囲んでいればよいが、内管２や外管３の全体を囲んでいることが好ましい。
【０００８】
保護外筒１は、ニッケル製、ステンレス製、または金メッキされた金属製であることが好ましい。金メッキされた金属製のものには、例えば金メッキされたステンレス製やニッケル製のものが挙げられる。保護外筒１は金メッキされたニッケル製であると一層好ましい。保護外筒１の材質がこれらの金属であると、酸化しないので浮遊性微粒子を発生させない。また、保護外筒１はガラス母材と接触しても変形せず、火炎あるいはガラス母材からの輻射による熱に耐えることができる。保護外筒１は、光ファイバプリフォームがチャックから外れたり割れて落下したときに破片が内管２や外管３に接触しない形状であり、円筒形であることが好ましい。
【０００９】
内管２が、流量計６を経路途中に有する支燃性ガスの供給管５と、流量調整弁１０を経路途中に有する不活性ガスの供給管９とに繋がれ、流量計６に接続された制御回路７が、流量調整弁１０を開閉する駆動源８へ繋がる構成とすることで好適に実施することができる。
【００１０】
本発明の光ファイバプリフォーム加工方法は、前記の光ファイバプリフォーム加工用バーナの火炎により光ファイバプリフォームを加熱しつつ、支燃性ガスの流量を内管２のガス流出口１２の開口面積で除した支燃性ガス線速度が１ｍ／秒以下のとき、不活性ガスの流量を内管ガス流出口１２の開口面積で除した不活性ガス線速度が０．５〜１．０ｍ／秒の不活性ガスを、支燃性ガスに混合して流すことを特徴としている。不活性ガス線速度が０．５ｍ／秒以下の不活性ガスを流しても逆火を防止できない。一方１．０ｍ／秒以上の不活性ガスを流すと可燃性ガスの濃度が薄まる結果、火力が弱くなってしまう。
【００１１】
この方法によれば、支燃性ガス線速度が１ｍ／秒以下になると発生しやすくなる逆火を防止することができる。このため逆火によるバーナの破損が起こらない。
【００１２】
可燃性ガスには例えば水素が挙げられ、支燃性ガスには例えば酸素が挙げられ、不活性ガスには例えば窒素、ヘリウムが挙げられる。
【００１３】
この光ファイバプリフォーム加工用バーナを用いると、バーナから金属酸化物を発生せず、また光ファイバプリフォームと接触しても破損せず、バーナ内で逆火が起こらない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明を適用する光ファイバプリフォーム加工用バーナの実施例を示す斜視図である。
【００１５】
この光ファイバプリフォーム加工用バーナは、保護外筒１の中に、外管３が配置され、その中に３本の内管２が挿入されている。保護外筒１の上端面の高さＡは、内管２の先端面の高さＢおよび外管３の先端の高さＣより高くなっている。内管２は、先端をガラス製の管としこれがステンレス製の管に連結されたもので、分配具１５に繋がっている。分配具１５は、三方バルブ１１を介して、支燃性ガスすなわち酸素ガスの供給管５と、不活性ガスすなわち窒素ガスの供給管９とに接続している。酸素ガス供給管５の経路途中に流量計６、窒素ガス供給管９の経路途中に、流量調整弁１０が配置されている。流量計６は制御回路７の入力端に接続し、制御回路７は窒素ガスの流量調整弁１０へ繋がった駆動源８に接続している。外管３は底端が閉鎖され、可燃性ガスすなわち水素ガス供給管４に接続している。保護外筒１は、ステンレス製の円筒であり、台座１６に固定されている。
【００１６】
光ファイバプリフォーム加工用バーナは、以下のように動作する。
水素ガスが、供給源（不図示）から水素ガス供給管４を経て外管３に流入し、酸素ガスが、供給源（不図示）から酸素ガス供給管５を経て内管２に流入する。外管３の先端で水素ガスおよび酸素ガスは混合され、この混合ガスに点火すると酸水素火炎が得られる。光ファイバプリフォームの火炎加工の目的に応じて、供給源の流量弁により水素ガス量と酸素ガス量とを調整し、適切な火炎状態にする。
【００１７】
このとき酸素ガスの流量計６から制御回路７にガス流量値を示す信号が出力されている。この流量を内管ガス流出口１２の開口面積で除した酸素ガス線速度が１．０ｍ／秒以下であると制御回路７が判断したとき、制御回路７は駆動源である加圧エアー８により、窒素ガス流量調整弁１０を開放する。すると、窒素ガスの流量を内管ガス流出口１２の開口面積で除したガス線速度で０．５ｍ／秒の窒素ガスが、三方バルブ１１を経て酸素ガスと混合されて、内管２へ供給される。
【００１８】
なお、酸素の流量を変化させた後、酸素ガス線速度が１．１ｍ／秒に達したと制御回路７が判断すると、制御回路７により開閉弁１０を閉鎖する構成であると好ましい。流量調整弁１０の開放および閉鎖の際の支燃性ガスの線速度に差異を設定すると、流量調整弁１０の開閉による脈流の発生を防止することができる。流量調整弁１０は電動バルブ、電磁バルブまたは手動バルブであってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の光ファイバプリフォーム加工用バーナは、火炎近傍のガス流出口がガラス製であるため、金属酸化物の浮遊異物が発生しない。バーナは保護外筒を有しているので、光ファイバプリフォームが割れたり落下してもバーナのガラス部分に接触することがない。酸素流量が少なくなると発生するバーナの逆火を防止することができ、逆火によってバーナが破損しない。また、万が一、不慮の衝撃により内管や外管のガラスが破損したときでも破片が周辺に飛散しないため、安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光ファイバプリフォーム加工用バーナの実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１は保護外筒、２は内管、３は外管、４は水素ガス供給管、５は酸素ガス供給管、６は流量計、７は制御回路、８は駆動源、９は窒素ガス供給管、１０は流量調整弁、１１は三方バルブ、１２は内管ガス流出口、１３は外管ガス流出口、１５は分配具、１６は台座、Ａは保護外筒上端面、Ｂは内管先端面、Ｃは外管先端面である。
Claims (4)
- 支燃性ガスの流れるガス流出口の少なくとも近傍をガラス製とする内管が、可燃性ガスの流れるガス流出口の少なくとも近傍をガラス製とする外管内に挿入されており、該外管が保護外筒に挿入されたバーナであって、該内管と該外管のガラス製の部位が該保護外筒の内空部にまで挿入されている光ファイバプリフォーム加工用バーナ。
- 前記保護外筒が、ニッケル製、ステンレス製、または金メッキされた金属製であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバプリフォーム加工用バーナ。
- 前記内管が、流量計を経路途中に有する支燃性ガスの供給管と、流量調整弁を経路途中に有する不活性ガスの供給管とに繋がれ、該流量計に接続された制御回路が、該流量調整弁を開閉する駆動源へ繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバプリフォーム加工用バーナ。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバプリフォーム加工用バーナの火炎により光ファイバプリフォームを加熱しつつ、支燃性ガスの流量を内管のガス流出口の開口面積で除した支燃性ガス線速度が１ｍ／秒以下のとき、不活性ガスの流量を内管ガス流出口開口面積で除した不活性ガス線速度が０．５〜１．０ｍ／秒の該不活性ガスを、該支燃性ガスに混合して流すことを特徴とする光ファイバプリフォーム加工方法。
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|---|---|---|---|
| JP12006799A JP3714823B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 光ファイバプリフォーム加工用バーナ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12006799A JP3714823B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 光ファイバプリフォーム加工用バーナ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000310404A JP2000310404A (ja) | 2000-11-07 |
| JP3714823B2 true JP3714823B2 (ja) | 2005-11-09 |
Family
ID=14777080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12006799A Expired - Fee Related JP3714823B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 光ファイバプリフォーム加工用バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3714823B2 (ja) |
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| JP5036193B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2012-09-26 | 信越化学工業株式会社 | 石英ガラス製バーナの火炎調整方法 |
| KR100784948B1 (ko) | 2006-03-30 | 2007-12-11 | 어코드 주식회사 | 수소버너 및 그 화염감지방법 |
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| CN112079562A (zh) * | 2020-10-19 | 2020-12-15 | 江苏亨通光导新材料有限公司 | 一种ovd法沉积松散体的烧结保护装置 |
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1999
- 1999-04-27 JP JP12006799A patent/JP3714823B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000310404A (ja) | 2000-11-07 |
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