JP3828192B2 - 光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバ母材製造用バーナ - Google Patents
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＶＤ法やＶＡＤ法などによる光ファイバ母材の製造時、ガラス微粒子の堆積効率の向上を図った光ファイバ母材の製造方法およびこれに用いる光ファイバ母材製造用バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来のＯＶＤ法による光ファイバ母材の製造方法の一例を示すと、図４の如くで、光ファイバ母材製造用バーナ１から、出発棒材である被堆積材２の表面にガラス微粒子３を噴射させ、堆積させている。
この場合の光ファイバ母材製造用バーナ１先端の一般的なノズル構造を示すと、図５の如くで（同心多重管構造）、中心に原料ガス（ＳｉＣｌ4 など）を噴射させる原料噴射ノズル１１を位置させ、その周りにＡｒガスなどのシールガスを噴射させるシールノズル１２、酸素ガスなどの助燃性ガスを噴射させる助燃性ガスノズル１４、水素ガスなどの可燃性ガスを噴射させる可燃性ガスノズル１３をそれぞれ同心円状に配してなり、火炎加水分解により生じた水を原料ガス（ＳｉＣｌ4 など）と反応させて、ガラス微粒子（ＳｉＯ2 ）を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来構造の光ファイバ母材製造用バーナ１にあっては、原料噴射ノズル１１が中央に１本あるのみであるため、そのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整することはできず、ガラス微粒子３は、ほぼ全周方向に万遍なく広がった円形となって、被堆積材２の外周表面に噴射されることとなる。
このような調整のできない単純な円形のガラス微粒子噴射流にあっては、次のような欠点があった。
【０００４】
つまり、出発棒材である被堆積材２は、当初（初期）細く、堆積の進行に伴って徐々にその径が増すものであるため、光ファイバ母材製造用バーナ１のガラス微粒子噴射流の大きさを当初の被堆積材径に合わせておいたのでは、被堆積材２の径が成長して増大してくると、上記ガラス微粒子噴射流の大きさでは、その径が小さ過ぎて、堆積効率が上がり難いという問題が生じる。
かとって、当初から、ガラス微粒子噴射流が大きく広がる光ファイバ母材製造用バーナ１を用いれば、被堆積材２が十分大きい場合には、その堆積効率は細く絞られている場合より高いものが得られるものの、噴射の初期には、ガラス微粒子噴射流が被堆積材２からはみ出て、堆積されないガラス微粒子３が多量に発生して、無駄が生じる結果となる。
【０００５】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲が調整できる光ファイバ母材製造用バーナを用いることによって、上記のような従来の問題点を解消しようとしたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、光ファイバ母材製造用バーナからのガラス微粒子を被堆積材の先端または外周表面に堆積させる光ファイバ母材の製造方法において、
バーナ噴射口のセンタ部分において、少なくとも噴射範囲調整ガス用ノズルを中心に配置すると共に、その周りに複数の原料噴射ノズルを配列し、前記噴射範囲調整ガス用ノズルからの噴射範囲調整ガスの噴射によって、前記複数の原料噴射ノズルからのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整できるようにした光ファイバ母材製造用バーナを用い、少なくとも堆積の初期にあっては、前記光ファイバ母材製造用バーナのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を小さく抑える一方、被堆積材の成長に対応して、前記光ファイバ母材製造用バーナのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を大きくすることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法にある。
【０００７】
本発明の請求項２は、前記光ファイバ母材製造用バーナが少なくとも一対の原料噴射ノズルを有するバーナであって、当該バーナを回転させることにより、前記被堆積材に対して、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法にある。
【０００８】
本発明の請求項３は、バーナ噴射口のセンタ部分において、少なくとも噴射範囲調整ガス用ノズルを中心に配置すると共に、その周りに複数の原料噴射ノズルを配列し、前記噴射範囲調整ガス用ノズルからの噴射範囲調整ガスの噴射によって、前記複数の原料噴射ノズルからのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整できるようにしたことを特徴とする光ファイバ母材製造用バーナにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る光ファイバ母材製造用バーナの一つの実施の形態を示したものである。
この光ファイバ母材製造用バーナ１００の場合、バーナ噴射口のセンタ部分において、複数の原料噴射ノズル１０１，１０１の真中に噴射範囲調整ガス用ノズル１０２を配列した分割構造（独立構造も可）とすると共に、これらの３ノズルの外側には、同心円状にシールガス（Ａｒガスなどの不活性ガス）のシールノズル１１１、酸素ガスなどの助燃性ガスが噴射される助燃性ガスノズル１１２、水素ガスなどの可燃性ガス（天然ガスなどの使用も可）が噴射される可燃性ガスノズル１１３が配列されてなる。なお、助燃性ガスノズル１１２は、細管からなる複数のノズルとして、可燃性ガスノズル１１３内に点在させてもよい。
【００１０】
この光ファイバ母材製造用バーナ１００では、噴射範囲調整ガスとしては、例えばＡｒガスなどの不活性ガスを用い、この不活性ガスをノズル１０２から噴射させれば、当該不活性ガスは、その両側に位置する原料噴射ノズル１０１，１０１からの原料噴射流の中に割って入る形をとるため、この原料噴射流に大きな影響を与えることとなる。
つまり、不活性ガスが噴射されると、このガス流によって、両側の原料噴射ノズル１０１，１０１からの原料噴射流は、当該不活性ガスの噴射圧によって、内側に入り難くなり、より外側へ広がる傾向となるため、噴射流全体としては、噴射範囲が拡大される。この拡大の程度（大きさ）は、不活性ガスの供給量や供給圧などによって、ある程度制御することができる。
一方、不活性ガスの無噴射時には、両側の原料噴射ノズル１０１，１０１からの原料噴射流は、互いに隣接する内側に入り易く、外側へあまり広がらないため、噴射流全体としては、噴射範囲が縮小される。
【００１１】
このような構造の光ファイバ母材製造用バーナ１００を用いて、上記本発明に係る光ファイバ母材の製造方法を実施するには、次のようにして行う。
先ず、本発明においても、従来と同様、光ファイバ母材製造用バーナ１００からのガラス微粒子を、出発棒材である被堆積材の外周表面に噴射させ、堆積させて行う。もちろん、この際、原料噴射ノズル１０１，１０１からは原料ガス（ＳｉＣｌ4 など）を噴射させ、噴射範囲調整ガス用ノズル１０２からは必要によりＡｒガスなどの噴射範囲調整ガスを噴射させ、また、助燃性ガスノズル１１２からは例えば酸素ガス、可燃性ガスノズル１１３からは例えば水素ガスをそれぞれ噴射させる。
【００１２】
この噴射による「堆積の初期」においては、図２に示したように、被堆積材２００が未だ細いことから、一対の原料噴射ノズル１０１，１０１を被堆積材２００の幅方向に合わせると同時に、噴射範囲調整ガス用ノズル１０２からのガス噴射を停止させた状態で、ガラス微粒子３００を噴射させて行う。つまり、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲を小さく抑えて行う。
この結果、未成長段階の細い被堆積材２００に対して、小さい噴射範囲のガラス微粒子噴射流が噴射されるため、無駄のない、効率的な堆積が行われる。
【００１３】
なお、本発明では、光ファイバ母材製造用バーナ１００に回転機構を設けて、「堆積の初期」の最も細い段階の被堆積材２００に対しては、一対の原料噴射ノズル１０１，１０１を、当該被堆積材２００の長手方向に合わせて噴射させ、やや被堆積材２００が成長したところで、上記のように、一対の原料噴射ノズル１０１，１０１を被堆積材２００の幅方向に合わせるようにして制御することもできる。
【００１４】
このようにして堆積がある程度進行した、「堆積の途中」からは、図３に示したように、被堆積材２００がかなり太くなるため、一対の原料噴射ノズル１０１，１０１を被堆積材２００の幅方向に合わせると同時に、噴射範囲調整ガス用ノズル１０２から、噴射範囲調整ガスを噴射させる。
この噴射範囲調整ガスが噴射されると、上述したように、原料噴射ノズル１０１，１０１からの原料噴射流は、より外側へ広がり、噴射範囲が拡大されるため、太い被堆積材２００の表面の広範囲に噴射されて堆積される。
この噴射範囲の大きさは、上述したように、噴射範囲調整ガスの供給量や供給圧などによって、ある程度制御できるため、これらの制御を、被堆積材２００の成長に合わせて行うようにするとよい。
つまり、被堆積材２００の成長に対応させて、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲を大きくして行えばよい。
この結果、太く成長した被堆積材２００に対しても、無駄のない、迅速な堆積が可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、被堆積材の成長段階に応じて、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲の大きさを制御することができるため、原料の無駄が抑えられると共に、迅速で効率的な堆積が可能となり、堆積効率の優れた光ファイバ母材の製造方法および光ファイバ母材製造用バーナが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る光ファイバ母材製造用バーナの一つの実施の形態になるバーナ噴射口を示した端面図である。
【図２】 本発明に係る光ファイバ母材の製造方法での堆積の初期における、ガラス微粒子噴射流の噴射状態を示した概略説明図である。
【図３】 本発明に係る光ファイバ母材の製造方法での堆積の途中における、ガラス微粒子噴射流の噴射状態を示した概略説明図である。
【図４】 従来の光ファイバ母材の製造方法を示した概略説明図である。
【図５】 図４の光ファイバ母材の製造方法に使用される従来の光ファイバ母材製造用バーナを示した端面図である。
【符号の説明】
１００ 光ファイバ母材製造用バーナ
１０１ 原料噴射ノズル
１０２ 噴射範囲調整ガス用ノズル
１１１ シールノズル
１１２ 助燃性ガスノズル
１１３ 可燃性ガスノズル
２００ 被堆積材
３００ ガラス微粒子
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＶＤ法やＶＡＤ法などによる光ファイバ母材の製造時、ガラス微粒子の堆積効率の向上を図った光ファイバ母材の製造方法およびこれに用いる光ファイバ母材製造用バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、従来のＯＶＤ法による光ファイバ母材の製造方法の一例を示すと、図４の如くで、光ファイバ母材製造用バーナ１から、出発棒材である被堆積材２の表面にガラス微粒子３を噴射させ、堆積させている。
この場合の光ファイバ母材製造用バーナ１先端の一般的なノズル構造を示すと、図５の如くで（同心多重管構造）、中心に原料ガス（ＳｉＣｌ4 など）を噴射させる原料噴射ノズル１１を位置させ、その周りにＡｒガスなどのシールガスを噴射させるシールノズル１２、酸素ガスなどの助燃性ガスを噴射させる助燃性ガスノズル１４、水素ガスなどの可燃性ガスを噴射させる可燃性ガスノズル１３をそれぞれ同心円状に配してなり、火炎加水分解により生じた水を原料ガス（ＳｉＣｌ4 など）と反応させて、ガラス微粒子（ＳｉＯ2 ）を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来構造の光ファイバ母材製造用バーナ１にあっては、原料噴射ノズル１１が中央に１本あるのみであるため、そのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整することはできず、ガラス微粒子３は、ほぼ全周方向に万遍なく広がった円形となって、被堆積材２の外周表面に噴射されることとなる。
このような調整のできない単純な円形のガラス微粒子噴射流にあっては、次のような欠点があった。
【０００４】
つまり、出発棒材である被堆積材２は、当初（初期）細く、堆積の進行に伴って徐々にその径が増すものであるため、光ファイバ母材製造用バーナ１のガラス微粒子噴射流の大きさを当初の被堆積材径に合わせておいたのでは、被堆積材２の径が成長して増大してくると、上記ガラス微粒子噴射流の大きさでは、その径が小さ過ぎて、堆積効率が上がり難いという問題が生じる。
かとって、当初から、ガラス微粒子噴射流が大きく広がる光ファイバ母材製造用バーナ１を用いれば、被堆積材２が十分大きい場合には、その堆積効率は細く絞られている場合より高いものが得られるものの、噴射の初期には、ガラス微粒子噴射流が被堆積材２からはみ出て、堆積されないガラス微粒子３が多量に発生して、無駄が生じる結果となる。
【０００５】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲が調整できる光ファイバ母材製造用バーナを用いることによって、上記のような従来の問題点を解消しようとしたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、光ファイバ母材製造用バーナからのガラス微粒子を被堆積材の先端または外周表面に堆積させる光ファイバ母材の製造方法において、
バーナ噴射口のセンタ部分において、少なくとも噴射範囲調整ガス用ノズルを中心に配置すると共に、その周りに複数の原料噴射ノズルを配列し、前記噴射範囲調整ガス用ノズルからの噴射範囲調整ガスの噴射によって、前記複数の原料噴射ノズルからのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整できるようにした光ファイバ母材製造用バーナを用い、少なくとも堆積の初期にあっては、前記光ファイバ母材製造用バーナのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を小さく抑える一方、被堆積材の成長に対応して、前記光ファイバ母材製造用バーナのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を大きくすることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法にある。
【０００７】
本発明の請求項２は、前記光ファイバ母材製造用バーナが少なくとも一対の原料噴射ノズルを有するバーナであって、当該バーナを回転させることにより、前記被堆積材に対して、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法にある。
【０００８】
本発明の請求項３は、バーナ噴射口のセンタ部分において、少なくとも噴射範囲調整ガス用ノズルを中心に配置すると共に、その周りに複数の原料噴射ノズルを配列し、前記噴射範囲調整ガス用ノズルからの噴射範囲調整ガスの噴射によって、前記複数の原料噴射ノズルからのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整できるようにしたことを特徴とする光ファイバ母材製造用バーナにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る光ファイバ母材製造用バーナの一つの実施の形態を示したものである。
この光ファイバ母材製造用バーナ１００の場合、バーナ噴射口のセンタ部分において、複数の原料噴射ノズル１０１，１０１の真中に噴射範囲調整ガス用ノズル１０２を配列した分割構造（独立構造も可）とすると共に、これらの３ノズルの外側には、同心円状にシールガス（Ａｒガスなどの不活性ガス）のシールノズル１１１、酸素ガスなどの助燃性ガスが噴射される助燃性ガスノズル１１２、水素ガスなどの可燃性ガス（天然ガスなどの使用も可）が噴射される可燃性ガスノズル１１３が配列されてなる。なお、助燃性ガスノズル１１２は、細管からなる複数のノズルとして、可燃性ガスノズル１１３内に点在させてもよい。
【００１０】
この光ファイバ母材製造用バーナ１００では、噴射範囲調整ガスとしては、例えばＡｒガスなどの不活性ガスを用い、この不活性ガスをノズル１０２から噴射させれば、当該不活性ガスは、その両側に位置する原料噴射ノズル１０１，１０１からの原料噴射流の中に割って入る形をとるため、この原料噴射流に大きな影響を与えることとなる。
つまり、不活性ガスが噴射されると、このガス流によって、両側の原料噴射ノズル１０１，１０１からの原料噴射流は、当該不活性ガスの噴射圧によって、内側に入り難くなり、より外側へ広がる傾向となるため、噴射流全体としては、噴射範囲が拡大される。この拡大の程度（大きさ）は、不活性ガスの供給量や供給圧などによって、ある程度制御することができる。
一方、不活性ガスの無噴射時には、両側の原料噴射ノズル１０１，１０１からの原料噴射流は、互いに隣接する内側に入り易く、外側へあまり広がらないため、噴射流全体としては、噴射範囲が縮小される。
【００１１】
このような構造の光ファイバ母材製造用バーナ１００を用いて、上記本発明に係る光ファイバ母材の製造方法を実施するには、次のようにして行う。
先ず、本発明においても、従来と同様、光ファイバ母材製造用バーナ１００からのガラス微粒子を、出発棒材である被堆積材の外周表面に噴射させ、堆積させて行う。もちろん、この際、原料噴射ノズル１０１，１０１からは原料ガス（ＳｉＣｌ4 など）を噴射させ、噴射範囲調整ガス用ノズル１０２からは必要によりＡｒガスなどの噴射範囲調整ガスを噴射させ、また、助燃性ガスノズル１１２からは例えば酸素ガス、可燃性ガスノズル１１３からは例えば水素ガスをそれぞれ噴射させる。
【００１２】
この噴射による「堆積の初期」においては、図２に示したように、被堆積材２００が未だ細いことから、一対の原料噴射ノズル１０１，１０１を被堆積材２００の幅方向に合わせると同時に、噴射範囲調整ガス用ノズル１０２からのガス噴射を停止させた状態で、ガラス微粒子３００を噴射させて行う。つまり、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲を小さく抑えて行う。
この結果、未成長段階の細い被堆積材２００に対して、小さい噴射範囲のガラス微粒子噴射流が噴射されるため、無駄のない、効率的な堆積が行われる。
【００１３】
なお、本発明では、光ファイバ母材製造用バーナ１００に回転機構を設けて、「堆積の初期」の最も細い段階の被堆積材２００に対しては、一対の原料噴射ノズル１０１，１０１を、当該被堆積材２００の長手方向に合わせて噴射させ、やや被堆積材２００が成長したところで、上記のように、一対の原料噴射ノズル１０１，１０１を被堆積材２００の幅方向に合わせるようにして制御することもできる。
【００１４】
このようにして堆積がある程度進行した、「堆積の途中」からは、図３に示したように、被堆積材２００がかなり太くなるため、一対の原料噴射ノズル１０１，１０１を被堆積材２００の幅方向に合わせると同時に、噴射範囲調整ガス用ノズル１０２から、噴射範囲調整ガスを噴射させる。
この噴射範囲調整ガスが噴射されると、上述したように、原料噴射ノズル１０１，１０１からの原料噴射流は、より外側へ広がり、噴射範囲が拡大されるため、太い被堆積材２００の表面の広範囲に噴射されて堆積される。
この噴射範囲の大きさは、上述したように、噴射範囲調整ガスの供給量や供給圧などによって、ある程度制御できるため、これらの制御を、被堆積材２００の成長に合わせて行うようにするとよい。
つまり、被堆積材２００の成長に対応させて、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲を大きくして行えばよい。
この結果、太く成長した被堆積材２００に対しても、無駄のない、迅速な堆積が可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、被堆積材の成長段階に応じて、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲の大きさを制御することができるため、原料の無駄が抑えられると共に、迅速で効率的な堆積が可能となり、堆積効率の優れた光ファイバ母材の製造方法および光ファイバ母材製造用バーナが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る光ファイバ母材製造用バーナの一つの実施の形態になるバーナ噴射口を示した端面図である。
【図２】 本発明に係る光ファイバ母材の製造方法での堆積の初期における、ガラス微粒子噴射流の噴射状態を示した概略説明図である。
【図３】 本発明に係る光ファイバ母材の製造方法での堆積の途中における、ガラス微粒子噴射流の噴射状態を示した概略説明図である。
【図４】 従来の光ファイバ母材の製造方法を示した概略説明図である。
【図５】 図４の光ファイバ母材の製造方法に使用される従来の光ファイバ母材製造用バーナを示した端面図である。
【符号の説明】
１００ 光ファイバ母材製造用バーナ
１０１ 原料噴射ノズル
１０２ 噴射範囲調整ガス用ノズル
１１１ シールノズル
１１２ 助燃性ガスノズル
１１３ 可燃性ガスノズル
２００ 被堆積材
３００ ガラス微粒子
Claims (3)
- 光ファイバ母材製造用バーナからのガラス微粒子を被堆積材の先端または外周表面に堆積させる光ファイバ母材の製造方法において、
バーナ噴射口のセンタ部分において、少なくとも噴射範囲調整ガス用ノズルを中心に配置すると共に、その周りに複数の原料噴射ノズルを配列し、前記噴射範囲調整ガス用ノズルからの噴射範囲調整ガスの噴射によって、前記複数の原料噴射ノズルからのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整できるようにした光ファイバ母材製造用バーナを用い、少なくとも堆積の初期にあっては、前記光ファイバ母材製造用バーナのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を小さく抑える一方、被堆積材の成長に対応して、前記光ファイバ母材製造用バーナのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を大きくすることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 - 前記光ファイバ母材製造用バーナが少なくとも一対の原料噴射ノズルを有するバーナであって、当該バーナを回転させることにより、前記被堆積材に対して、ガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法。
- バーナ噴射口のセンタ部分において、少なくとも噴射範囲調整ガス用ノズルを中心に配置すると共に、その周りに複数の原料噴射ノズルを配列し、前記噴射範囲調整ガス用ノズルからの噴射範囲調整ガスの噴射によって、前記複数の原料噴射ノズルからのガラス微粒子噴射流の噴射範囲を調整できるようにしたことを特徴とする光ファイバ母材製造用バーナ。
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