JPH08157235A - 多孔質ガラス体の製造方法および装置 - Google Patents

多孔質ガラス体の製造方法および装置

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JPH08157235A
JPH08157235A JP32131294A JP32131294A JPH08157235A JP H08157235 A JPH08157235 A JP H08157235A JP 32131294 A JP32131294 A JP 32131294A JP 32131294 A JP32131294 A JP 32131294A JP H08157235 A JPH08157235 A JP H08157235A
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JP
Japan
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nozzle
gas
glass
ejecting
deposition
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JP32131294A
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Kohei Nishioka
耕平 西岡
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C11/00Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415Reactant delivery systems
    • C03B19/1423Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/04Multi-nested ports
    • C03B2207/06Concentric circular ports
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/20Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
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    • C03B2207/20Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 気相反応プロセスを利用し、火炎中で生成し
たガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を作ると
き、その堆積が進行してきた段階における堆積効率を向
上させる。 【構成】 多重管バーナ10において、中心の第1のノ
ズル11は不活性ガスなどの噴出用とし、その周囲の第
2のノズル12をガラス原料ガスの噴出用とする。さら
にその周囲に、不活性ガス噴出用の第3のノズル13
と、酸素ガス噴出用の第4のノズル14と、水素ガス噴
出用の第5のノズル15とを設ける。堆積の開始時には
第1のノズル11からのガス噴出は行なわず、堆積が進
行してきてターゲットの径が大きくなったとき、この第
1のノズル11からのガス噴出を行ない、ガラス微粒子
流を周囲方向に拡散させて、径の大きなターゲットの周
囲にガラス微粒子流を回り込ます。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバのガラス
母材を作製するのに好適な、気相反応プロセスを利用し
た多孔質ガラス体の製造方法およびその製造装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】バーナに燃料ガス(水素ガスと酸素ガ
ス)を送り込んで酸水素火炎を発生させ、この火炎中
に、四塩化珪素などのガラス原料ガスを送り込んで加水
分解反応させることによりガラス微粒子を生成し、この
生成されたガラス微粒子を回転するターゲットの表面に
堆積させることにより、円柱状の多孔質ガラス体(ガラ
ス微粒子堆積体、スートプリフォーム)を形成すること
ができる。
【0003】このように気相反応プロセスにより多孔質
ガラス体を作る場合、従来では、図4に示すような多重
管バーナ20を用いる。この多重管バーナ20では、多
数のノズルが多重管を形成しており、中心の第1ノズル
21からはガラス原料ガスを、その周囲の第2ノズル2
2からはアルゴンガスを、その外側の第3ノズル23か
らは酸素ガスを、最外周の第4ノズル24からは水素ガ
スをそれぞれ噴出するようにする。
【0004】図5に示すように、この多重管バーナ20
の先端に火炎31を発生させ、その中に生じたガラス微
粒子流32をターゲット33に吹き付けることにより、
ターゲット33の表面にガラス微粒子を堆積させる。こ
こで、ターゲット33は、外付け法においては、最初コ
ア部(あるいはコア部とその外周のクラッド部)のガラ
ス円柱であり、徐々に堆積が進んでくると、すでに堆積
された部分つまり多孔質ガラス体ということになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記のような多重管バーナ20を用いて多孔質ガラス体
を製造する場合、図3の点線で示すように、堆積が進ん
できたときに堆積効率が悪くなるという問題がある。
【0006】すなわち、ガラス原料ガスを噴出するノズ
ルは中心の第1ノズル21であるから、原料ガスが周囲
の酸素ガス、水素ガスと反応してガラス微粒子を生成し
てもその微粒子は拡散せず、ガラス微粒子流32は火炎
31の中心付近に収束した細い流れとして形成される。
そのため、最初の出発母材(点線で示す)のようにター
ゲット33が比較的細いときはこの細いガラス微粒子流
32によっても比較的良好に堆積を行なうことができ
る。しかし、堆積が進んでターゲット33の径が大きく
なってくると、バーナ20の先端とターゲット33の表
面との距離が短くなり、粒子がターゲット33表面に衝
突するときの速度が高くなって、慣性衝突による粒子の
堆積よりも、粒子の跳ね返りが増えてくる。また、原料
ガスの流量はデポジションを開始してから徐々に増加さ
せることが普通であり、原料ガスの流速も徐々に速くな
ってくるので、このことが粒子の跳ね返りを倍加させ
る。その結果、デポジションの後半で、時間当たりの堆
積増加量が図3の点線のように飽和する傾向となる。
【0007】この発明は、上記に鑑み、ガラス微粒子の
堆積効率が、堆積が進んできたときでも低下しないよう
に改善した、多孔質ガラス体の製造方法を提供すること
を目的とする。
【0008】また、この発明は、そのような多孔質ガラ
ス体の製造方法を実施するための製造装置を提供するこ
とも目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明によれば、酸水素火炎中にガラス原料ガス
を送り込んでガラス微粒子を生成し、このガラス微粒子
をターゲット表面に堆積させる多孔質ガラス体の製造方
法において、堆積が進んできたときに、ガラス微粒子の
流れを拡散させるためのガスを上記火炎中に噴出するこ
とが特徴となっている。
【0010】また、上記目的を達成するためのこの発明
による多孔質ガラス体の製造装置は、中心にガラス微粒
子流拡散ガス噴出用の第1のノズルと、該第1のノズル
の周囲のガラス原料ガス噴出用の第2のノズルと、該第
2のノズルの外側に位置する不活性ガス噴出用の第3の
ノズルと、該第3のノズルの外周の酸素ガス噴出用の第
4のノズルと、該第4のノズルのさらに外側に位置する
水素ガス噴出用の第5のノズルとを備える多重管バーナ
を有することが特徴となっている。
【0011】
【作用】デポジションが進んでターゲットの径が大きく
なってきたときに、火炎中のガラス微粒子の流れが、ガ
スの噴出によって、拡散させられる。そこで、ガラス微
粒子はターゲット表面に衝突することが少なくなってそ
の表面での跳ね返りが少なくなる。これとともに、ガラ
ス微粒子流が大きな径のターゲットの周囲に回り込ん
で、サーモホレシス効果によるターゲット表面へのガラ
ス微粒子の付着量が増える。そのため、結果的に、デポ
ジションが進んだときの堆積量を飽和させずに、このと
きの堆積量を増加させることができる。
【0012】ガラス微粒子生成用バーナは、多重管バー
ナであるが、その中心にはガラス微粒子流拡散ガス噴出
用の第1のノズルが備えられている。そして、この第1
のノズルの周囲には、ガラス原料ガス噴出用の第2のノ
ズルが備えられているのであるから、この第2のノズル
からの噴出によって形成されるガラス微粒子流は、第1
のノズルから噴出させられるガスによって、拡散させら
れることになる。そこで、この多重管バーナを用いてガ
ラス微粒子の堆積を行ない、堆積が進んできてターゲッ
トが大きくなったときに、第1のノズルからガスを流す
ようにすれば、ガラス微粒子流を拡散させることがで
き、その結果、堆積工程の後半における堆積効率を改善
することができる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の実施例
では、図1に示すような多重管バーナ10を用いる。こ
の多重管バーナ10では、ノズルが五重の管になってお
り、その最も中心に位置する第1のノズル11は窒素ガ
スやアルゴンガス、あるいは水素ガスなどを拡散用ガス
として噴出させるためのものである。その第1のノズル
11の外側には、ガラス原料ガスを噴出させる第2のノ
ズル12が設けられている。この第2のノズル12の外
周の第3のノズル13はアルゴンガスを噴出させるため
のもので、さらにその外側に位置する第4のノズル14
は酸素ガスを噴出させるためのものであり、最外周の第
5のノズル15は水素ガスを噴出させるためのものであ
る。
【0014】この多重管バーナ10を用いて、たとえば
多孔質ガラス体である光ファイバ母材を外付け法によっ
て作るものとする。このとき、コア部(あるいはコア部
とその外周のクラッド部)をなすガラス円柱をターゲッ
トとしてその周囲表面にガラス微粒子を堆積させて円柱
状の多孔質ガラス体を成長させていくことになる。この
ように多重管バーナ10を用いて多孔質ガラス体を製造
するとき、ガラス微粒子を堆積するターゲットの径が最
初、細い間は、中心の第1のノズル11からはガスは出
さない。つまり、第2のノズル12からガラス原料ガス
を噴出させるとともに、第3、第4、第5のノズル1
3、14、15からそれぞれアルゴンガス、酸素ガス、
水素ガスを出して火炎を作る。この場合、ガラス微粒子
流は第2のノズル12からの原料ガス流に対応したもの
となって、径が細いものとなり、細いターゲットに効率
よくガラス微粒子を堆積させることができる。
【0015】こうしてデポジションが進行して多孔質ガ
ラス体が成長してきてターゲットの径が太くなったと
き、中心の第1のノズル11からガスを噴出する。する
と、図2に示すように、ガラス原料ガスの流れの中央に
窒素などのガスが噴出するので、ガラス微粒子流32は
大きく広がる。そこでこのガラス微粒子流32は火炎3
1の外縁に沿ったものとなって、径が大きくなったター
ゲット33の周囲に回り込むことになる。そのため、ガ
ラス微粒子はターゲット33の表面に慣性衝突するもの
が少なくなり、跳ね返りも少なくなる。代わりに、ガラ
ス微粒子流32がターゲット33の周囲に回り込むこと
からサーモホレシス効果によるターゲット33表面への
堆積量が増える。その結果、図3の実線で示すように、
デポジション後半における堆積量の飽和がなくなり、堆
積量が増加する。
【0016】実際に、この多重管バーナ10を用い、つ
ぎの表で示すようなガス流量でデポジションを行ったと
ころ、図3の実線で示すような堆積データがえられた。 -------------------------------------------------------------------- ノズル ガス 堆積開始時 堆積後半 -------------------------------------------------------------------- 第1 アルゴン 0(リットル/分) 5(リットル/分) 第2 四塩化珪素 3 6 第3 アルゴン 1 1 第4 酸素 20 25 第5 水素 40 50 --------------------------------------------------------------------
【0017】なお、この実施例では中心の第1のノズル
11からは、最初ガスを出さず、後半で出すという、出
すか出さないかの制御を行っているが、ターゲット33
の成長に伴って徐々に噴出量を増やすようにすることも
可能である。この場合、ターゲット33の径の大きさに
対応して第1のノズル11からの噴出量の調整によりガ
ラス微粒子流32の広がり度をコントロールできるの
で、ターゲット33の径の太さの各段階において最も堆
積量が多くなるような形状のガラス微粒子流32とする
ことができるため、デポジション工程の全体で堆積量を
より増加させることができる。
【0018】
【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明の多孔質ガラス体の製造方法および装置によれ
ば、とくにターゲット径が太いときのガラス微粒子の堆
積効率を高め、より効率的に、径の大きな、光ファイバ
母材として好適な、多孔質ガラス体を製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかるバーナ先端部の模
式的な斜視図。
【図2】同実施例におけるガラス微粒子流を示す模式
図。
【図3】堆積特性データを示すグラフ。
【図4】従来例のバーナ先端部の模式的な斜視図。
【図5】同従来例におけるガラス微粒子流を示す模式
図。
【符号の説明】
10、20 多重管バーナ 11、21 第1ノズル 12、22 第2ノズル 13、23 第3ノズル 14、24 第4ノズル 15 第5ノズル 31 火炎 32 ガラス微粒子流 33 ターゲット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸水素火炎中にガラス原料ガスを送り込
    んでガラス微粒子を生成し、このガラス微粒子をターゲ
    ット表面に堆積させる多孔質ガラス体の製造方法におい
    て、堆積が進んできたときに、ガラス微粒子の流れを拡
    散させるためのガスを上記火炎中に噴出することを特徴
    とする多孔質ガラス体の製造方法。
  2. 【請求項2】 中心にガラス微粒子流拡散ガス噴出用の
    第1のノズルと、該第1のノズルの周囲のガラス原料ガ
    ス噴出用の第2のノズルと、該第2のノズルの外側に位
    置する不活性ガス噴出用の第3のノズルと、該第3のノ
    ズルの外周の酸素ガス噴出用の第4のノズルと、該第4
    のノズルのさらに外側に位置する水素ガス噴出用の第5
    のノズルとを備える多重管バーナを有することを特徴と
    する多孔質ガラス体の製造装置。
JP32131294A 1994-11-30 1994-11-30 多孔質ガラス体の製造方法および装置 Pending JPH08157235A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0978487A2 (en) * 1998-08-07 2000-02-09 Corning Incorporated Sealed, nozzle-mix burners for silica deposition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0978487A2 (en) * 1998-08-07 2000-02-09 Corning Incorporated Sealed, nozzle-mix burners for silica deposition
EP0978487A3 (en) * 1998-08-07 2001-02-21 Corning Incorporated Sealed, nozzle-mix burners for silica deposition

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