JP3928844B2 - 光ファイバ母材製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相合成によって光ファイバ母材を製造する反応チャンバから、排気ガスを、定圧に維持しつつ、排気する光ファイバ母材製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバの原材である光ファイバ母材は、反応チャンバ内でテトラクロロシランガスのような原料ガスを火炎中加水分解して生成したガラス微粒子が堆積する気相合成により得られるものである。
【0003】
ガラス微粒子を堆積させる際、原料ガスの加水分解によって副生する塩化水素や堆積できず浮遊しているガラス微粒子は排気ガスとして、反応チャンバに設けた排気ガス管から外界へ排気される。
【0004】
排気ガスの圧力が変動すると反応チャンバの内圧も連動して変動し、反応チャンバ内に乱気流を発生させ火炎が揺らぐため、不均質にガラス微粒子の堆積した光ファイバ母材が形成されてしまう。このような光ファイバ母材を焼結したガラスロッドは軸方向での特性が不均一となるので、さらにこれを線引きした光ファイバも伝送特性が不均一となる。
【0005】
そのため従来、排気ガス管内に設けたダンパーを適宜開閉することにより、排気ガスの圧力を一定に維持していた。
【0006】
光ファイバ母材の生産性を高めるために複数の反応チャンバを用い各々バッチ運転する場合、反応チャンバ毎にダンパーを開閉するのは面倒である。
【0007】
【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になされたもので、気相合成によって光ファイバ母材を製造する複数の反応チャンバから、排気ガスを定圧に維持しつつ排気できる、簡便な光ファイバ母材製造装置を提供することを目的とする。
【0008】
【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母材製造装置は、実施例に対応する図1を参照して説明すると、火炎3から生成するガラス微粒子を内部で堆積させる複数の反応チャンバ2に、各々設けられた支流排気ガス管5が本流排気ガス管8へ合流し、支流排気ガス管5の各々の途中に、排気ガスの貯溜タンク6が設けられ、本流排気ガス管8が、その途中に排気ガスの圧力を計測する圧力計9と、ガス流量調整弁12と、計測した圧力によりガス流量調整弁12の開閉を制御する回路10とを有して、排気装置13に接続している。
【0009】
この製造装置を用いると、ひとつの排気装置13で一括して、複数の反応チャンバ2から安定して排気を行うことができる。
【0010】
反応チャンバ2は、気相軸付け法(VAD法)、外付け化学蒸着法(OVD法)、変形化学蒸着法(MCVD法)の何れの光ファイバ母材の製造方法に用いられるものであってもよい。複数の反応チャンバ2は各々、バッチ運転されるもので、同一の製造方法に用いられるものであってもよく、異なる製造方法に用いられるものであってもよい。
【0011】
支流排気ガス管5の各々の途中に、排気ガスの貯溜タンク6が設けられていることが好ましい。このタンク6があると、たとえ他の反応チャンバのバッチ運転の開始や停止によって本流排気ガス管の圧力が変動しても、各タンク6内に貯溜している排気ガスが若干膨張または圧縮する結果、製造装置全体の圧力変動を緩衝する。そのため各反応チャンバ2内の圧力変動が極僅かになる。反応チャンバ2の数と共にタンク6の数が多くなるほど、またタンク6が大きくなるほど、圧力緩衝作用が強くなり、反応チャンバ2の内圧変動が一層小さくなる。
【0012】
本発明の光ファイバ母材の製造方法は、火炎3から生成するガラス微粒子を複数の反応チャンバ2内で堆積させて光ファイバ母材1を製造する方法であって、複数の反応チャンバ2からの排気ガスを、各々貯溜タンクに留めてから、合流させた後、排気ガスの圧力を計測しフィードバック制御して一定に維持するというものである。
【0013】
排気ガスの圧力が一定となると、反応チャンバ2の内圧も一定となり、火炎3が揺らがない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用する光ファイバ母材製造装置の実施例を詳細に説明する。
【0015】
図1は、光ファイバ母材製造装置の実施例を示す骨格構成図である。
【0016】
この製造装置は、バッチ運転可能な複数の反応チャンバ2に接続されている。反応チャンバ2はVAD法によって光ファイバ母材を製造するためのものである。
【0017】
水素ガス源、酸素ガス源、およびテトラクロロシランガス源へ繋がったバーナ4が、各反応チャンバ2に貫入されている。ガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材1を形成させる始発棒が、反応チャンバ2の上部から挿入されている。
【0018】
各反応チャンバ2は、バーナ4の延長上の反応チャンバ2の壁側面から、支流排気ガス管5が延びている。この支流排気ガス管5が、排気ガス貯溜タンク6の胴の中程へ接続している。タンク6の上部から排気ガス管が延び、開閉弁7を介して本流排気ガス管8に合流している。
【0019】
本流排気ガス管8は、その途中に排気ガスの圧力を計測する圧力計9と、ガス流量調整弁12とを有している。圧力計9は、比例積分微分制御回路(PID制御回路)10の入力に接続されている。このPID制御回路10が駆動源11に接続し、駆動源10がガス流量調整弁12に繋がっている。
【0020】
本流排気ガス管8は排気装置13に接続している。
【0021】
光ファイバ母材製造装置は、以下のように動作する。
【0022】
先ず、排気装置13を駆動する。バッチ運転する反応チャンバ2に繋がる開閉弁7を開く。すると、この反応チャンバ2内の圧力は、大気圧よりも幾分低くなる。
【0023】
次いで、水素ガスと酸素ガスとをバーナ4に流して点火し、その火炎3にテトラクロロシランガスを流す。テトラクロロシランが火炎3中で加水分解しガラス微粒子を生成する。ガラス微粒子を、光ファイバ母材始発棒へ堆積させると、光ファイバ母材1が得られる。
【0024】
加水分解の際に副生した塩化水素ガスや、堆積できなかった浮遊ガラス微粒子は排気ガスとして、反応チャンバ2内から支流排気ガス管5へ流れる。
【0025】
排気ガスは一旦、排気ガス貯溜タンク6に流れ込んで溜まる。このタンク6の上部から流れ出た排気ガスは、開閉弁7を経て、本流排気ガス管8へ流れる。他のバッチ運転している反応チャンバ2からも排気ガスが同様に流れ、合流する。
【0026】
圧力計9により、本流排気ガス管8の圧力が計測される。この計測圧力値は、PID制御回路10に入力される。
【0027】
計測圧力値が所定圧力よりも低いと、PID制御回路10がガス流量調整弁12での流量を下げる信号を駆動源11である空気圧作動式のアクチュエーターに出し、アクチュエーター11が駆動してガス流量調整弁12を絞り、排気ガスの流量を減少させる。すると、排気ガスが本流排気ガス管8内から排気され難くなる結果、本流排気ガス管8内の圧力が上昇する。
【0028】
一方、計測圧力値が所定圧力よりも高いと、PID制御回路10が流量制御弁12での流量を上げる信号をアクチュエーター11に出し、アクチュエーター11が駆動してガス流量調整弁12を緩め、排気ガスの流量を増加させる。すると、排気ガスが本流排気ガス管8内から排気され易くなる結果、本流排気ガス管8内の圧力が降下する。
【0029】
この繰返しにより本流排気ガス管8内の圧力は、フィードバック制御されるので、ほぼ一定に維持される。各反応チャンバ2内の圧力は、本流排気ガス管8内の圧力に連動しているうえ、排気ガス貯溜タンク6の圧力緩衝作用により、ほとんど変動しない。
【0030】
本流排気ガス管8内の圧力の変動幅は、そこの排気ガスの圧力と大気圧との差圧に対し、±1%以下と極僅かである。反応チャンバ2の内圧の変動幅は、圧力緩衝作用のために、それより更に極僅かである。そのため火炎3は全く揺らがない。
【0031】
なお、制御回路はオンオフ制御回路であってもよい。反応チャンバ2はOVD法やMCVD法に用いられるものであってもよい。
【0032】
前記実施例に従い光ファイバ母材製造装置を用いて、光ファイバ母材を製造した例を以下の実施例1および2に示す。また本発明を適用外の光ファイバ母材製造装置を用いた光ファイバ母材の製造例を比較例に示す
【0033】
(実施例1)
反応チャンバは、VAD法に用いられるもので、1バッチにつき40時間かけバッチ運転する36台を使用した。本流排気ガス管内の圧力は、大気圧よりも2.5kPaG低く維持することとした。各反応チャンバ毎、バッチ運転開始時期をずらして、光ファイバ母材72本を製造した。バッチ運転している反応チャンバの数に応じ、排気ガス風量の負荷は±30%で変動したが、本流排気ガス管内の圧力変動幅は、大気圧との差圧に対し±1%以下とほとんど変動しなかった。反応チャンバ内の火炎の揺らぎは認められなかった。得られた光ファイバ母材を焼結したガラスロッドについて軸方向の特性変化を測定したところ、いずれも均一であり異常点がなかった。
【0034】
(実施例2)
反応チャンバを18台使用したこと以外は実施例1と同様にして光ファイバ母材を36本製造した。排気ガス風量の負荷は±50%で変動したが、本流排気ガス管内の圧力変動幅は、大気圧との差圧に対し±1%以下とほとんど変動しなかった。反応チャンバ内の火炎の揺らぎは認められなかった。得られた光ファイバ母材を焼結したガラスロッドについて軸方向の特性変化を測定したところ、いずれも均一であり異常点がなかった。
【0035】
(比較例)
反応チャンバを12台使用したことと、排気ガス貯溜タンクに代えて手動の圧力調整ダンパーを用いて1バッチの途中で2時間おきに排気ガス圧力を調整したことと、本流排気ガス管途中のガス流量調整弁を開いたままにしたこと以外は、実施例1と同様にして光ファイバ母材を10本製造した。排気ガス風量の負荷は±50%で変動し、本流排気ガス管内の圧力変動幅は、大気圧との差圧に対し±10%と大きく変動した。反応チャンバ内の火炎の揺らぎが認められた。得られた光ファイバ母材を焼結したガラスロッドについて軸方向の特性変化を測定したところ、うち3本は軸方向の特性の異常点が認められ、光ファイバへの線引きに供することができなかった。
【0036】
【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母材製造装置を用いると、排気ガスを定圧に維持しつつ、反応チャンバから排気ガスを排出できる。複数の反応チャンバの内圧は、一定に維持される。
【0037】
ひとつの排気装置で一括して、複数の反応チャンバの安定した排気を行うことができるので、光ファイバ母材製造装置を簡便かつ安価に構成することができる。
【0038】
この光ファイバ母材製造装置を用いて形成された光ファイバ母材から得られる光ファイバは、均質であり伝送特性が優れ、歩留まりが優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する光ファイバ母材製造装置の実施例を示す骨格構成図である。
【符号の説明】
1は光ファイバ母材、2は反応チャンバ、3は火炎、4はバーナ、5は支流排気ガス管、6は排気ガス貯溜タンク、7は開閉弁、8は本流排気ガス管、9は圧力計、10はPID制御回路、11は駆動源、12はガス流量調整弁、13は排気装置である。
Claims (2)
- 火炎から生成するガラス微粒子を内部で堆積させる複数の反応チャンバに、各々設けられた支流排気ガス管が本流排気ガス管へ合流し、該支流排気ガス管の各々の途中に、該排気ガスの貯溜タンクが設けられ、該本流排気ガス管が、その途中に排気ガスの圧力を計測する圧力計と、ガス流量調整弁と、該計測した圧力により該ガス流量調整弁の開閉を制御する回路とを有して、排気装置に接続していることを特徴とする光ファイバ母材製造装置。
- 火炎から生成するガラス微粒子を複数の反応チャンバ内で堆積させて光ファイバ母材を製造する方法であって、該複数の反応チャンバからの排気ガスを、各々貯溜タンクに留めてから、合流させた後、該排気ガスの圧力を計測しフィードバック制御して一定に維持することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
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