JPS621334B2 - - Google Patents

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JPS621334B2
JPS621334B2 JP55134407A JP13440780A JPS621334B2 JP S621334 B2 JPS621334 B2 JP S621334B2 JP 55134407 A JP55134407 A JP 55134407A JP 13440780 A JP13440780 A JP 13440780A JP S621334 B2 JPS621334 B2 JP S621334B2
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JP
Japan
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gas
reaction vessel
pressure
flow rate
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JP55134407A
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JPS5761641A (en
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Katsuyuki Imoto
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Publication of JPS621334B2 publication Critical patent/JPS621334B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • 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]
    • C03B37/0144Means for after-treatment or catching of worked reactant gases

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 光フアイバ母材の製法の一つに、火炎加水分解
バーナによりガラス微粒子を合成し、これを出発
材に吹きつけて多孔質ガラス母材を成長させ、そ
の後、高温に加熱して透明なガラスの光フアイバ
母材とする方法がある。この方法において、光フ
アイバ母材の外径および屈折率の軸方向変動を抑
えるにはバーナの火炎のゆらぎ量をつねに一定と
なるように制御しなければならない。この火炎の
ゆらぎ量を制御する方法として、従来、反応容器
内あるいは排気管内の圧力を検出し、その検出信
号で排気側に設けた排気ガス流量調節装置にフイ
ードバツクし、排気量を制御して圧力を一定にす
る方法が用いられている。反応容器内の圧力を変
動させるものには、(1)反応容器内の状態変化に起
因するものと、(2)反応容器外の状態変化に起因す
るもの、の2つがあるが、上記圧力制御法は排気
装置の排気速度が変動すると反応容器内の圧力変
動を誘引し、炎を反応容器外の状態変化で乱す。
そのために本来制御しなければならない反応容器
内の状態変化による圧力変動を高精度に制御する
ことが困難であるという問題点があつた。この問
題点を解決するために本発明者は第1図に示す方
法を提案し、特許出願を行なつた。第1図はこの
光フアイバ用母材の製造方法の概略図を示したも
のである。19,19′は排気ガスを一時的に貯
えるタンクである。このタンクの容積は大きいほ
ど排気装置17の排気速度の変動による反応容器
内の圧力変動を抑制する効果が大きい。21,2
1′は供給管、22,22′は排出管である。タン
ク19,19′内の底部には、この場合水20,
20′を少し充填してある。これは排気ガスを水
表面に吹きつけることにより、排気ガス中に含ま
れているガス微粒子や、Cl、Cl2などの塩素ガス
を水中に沈でんさせる目的で充填してある。その
結果、圧力検出装置、排気ガス流量調節装置、排
気装置などがガラス微粒子でつまつて動作不安定
になることを防ぐことができ、また上記装置の腐
蝕防止にも役立つ。
なお、図において、1はバーナ、2はストー・
ロツド、3は加熱用ヒータ、4はガラス・ロツ
ド、33はロツド・支持用ガラス、5はバーナの
火炎、24はロツド回転用モータである。7はロ
ツドの引き上げ方向、8はロツドの回転方向であ
る。9,10はガス導入パイプ、11,11′,
12,12′は導入ガスの流入方向を示す。1
3,22は排気管、15は差圧計、16は流量制
御器、18は流量制御器の制御系である。
この方法は排気口13と排気装置17との間
に、排気ガスを一時的に貯えるタンク、反応容器
内の圧力を検知する圧力検知器、排気ガス流量調
節装置を設け、圧力検知器の出力信号を排気ガス
流量調節装置にフイードバツクすることにより反
応容器内の圧力を一定に保つ方法である。この方
法によると排気装置17の排気速度の変動をタン
クにより抑制することができ、したがつて反応容
器内の状態変化による圧力変動を制御することが
できる。またタンク内に水を充填することによ
り、排気ガス中に含まれているガラス微粒子や塩
素ガスを水中に沈でんさせることができ、その結
果、圧力検出装置、排気ガス調節装置、排気装置
を安定に動作させることができた。ところがバー
ナ1への供給ガス、あるいは矢印11′方向へ流
しているガスの急激な変動に対する圧力の応答性
はあまり良くなかつた。これは圧力検知器が反応
容器からかなり遠く離れたところに設置されてい
るために、反応容器内の圧力変動に対してむだ時
間が大きすぎるためであつた。また反応容器内の
圧力をかなり離れたところで検出しているため
に、火炎のゆらぎの状態と圧力変動の状態とが直
接対応していなかつた。
本発明の方法は、バーナの火炎のゆらぎを一定
にするような圧力制御法の提案と、バーナ供給ガ
ス流量とか加熱炉内への保護ガス流量の変動、さ
らには排気速度の変動に対する反応容器内の圧力
を応答性よく制御する圧力制御法を提案するもの
である。さらに排気側に設けたタンク内に水を充
填することによつて排気ガス中に含まれているガ
ス微粒子、塩素ガスを効率よく捕集し、排気系の
動作を安定にさせる方法も提供するものである。
以下に実施例を用いて本発明の方法を説明する。
第2図に本発明の光フアイバ母材製造方法の一
実施例の概略図を示す。図中の符号で第1図と同
一のものは同じ部位を示す。
本発明は特に次の点に特徴がある。圧力検出器
15(この場合、大気圧との差圧を測定するスト
レンゲージ型の差圧計を使用した。)を火炎5の
すぐ近くに設置し、火炎状態を応答性よく検出で
きるようにした。
排気管13に新たなガス導入管27を設けて排
気管内へのガス流入量を調節するようにする。こ
のガス流入量(26はガス流入方向)は反応容器
6に設けた圧力検出器15によつてなされる。圧
力検出器15の出力信号は制御回路18を通して
ガス流量調節装置25にフイードバツクしてあ
る。そして矢印26方向から矢印26′方向へ流
し込むガス流量を調節することによつて反応容器
6内の圧力を制御する。排気ガス14にはバイア
ス用空気吸入口28より大気中の空気を矢印29
のように吸入させて重畳させ、また内圧制御用ガ
ス(矢印26′)も重畳させ、タンク19を通し
て排気装置17で排気するようにしてある。タン
ク内には水20が充填されており、排気管21内
を矢印30方向に流れてくるガス中に含まれてい
るガラス微粒子や塩素ガスを水中内に沈でんさせ
るようにしてある。そして矢印31方向に流れて
いるガス中には上記ガラス微粒子や塩素ガスが極
めて少なくなり、排気装置17を安定に動作させ
ることができる。バーナ1の外周に設けた同心円
状の多重管22,22′,22″はバーナの火炎5
を保護するためのものであり、矢印32,3
2′,32″,32方向へ流すガスはバーナの火
炎5の保護とバーナへの供給ガス流量の変動に対
する圧力変動を抑制するため、さらに応力容器6
の内壁表面へのガラス微粒子の付着防止を目的と
したものである。第2図の具体的説明を以下に述
べる。
反応容器6には外径178mm、内径165mm、高さ
500mmのパイレツクスガラス管を用いた。差圧計
15には定格容量±10mmH2O、応答特性200Hz、出
力電圧1Vフルスケール(増幅器内蔵型)のスト
レンゲージ型のものを用い、バーナ火炎のすぐ側
面に配置させた。排気装置17には内径約300
mm、長さ約10mの排気ダクトを通して排気ポンプ
(排気速度140/min)で排気する構成とした。
排気管13,21,21′には内径約48mmのガラ
ス管、アルミジヤバラ管を使用した。バツフアー
タンク19には容量W=0、22、88の3種類を
用いて実験した。矢印26′方向へ流す流量はガ
ス流量調節装置25で0から60/min(O2
ス)まで調節して流せるようにした。バイアス用
ガス導入管28には排気管の外周に直径5mmの穴
を8個設けた構造とし、大気中の空気を吸入させ
るようにした。バーナ1には同心状の4重管を用
い、中心管からSiCl4(0.5/min)、GeCl4(0.2
/min)、POCl3(0.1/min)をArをキヤリ
ヤガスとして送り込み、その外側にAr(0.83
/min)を、その次の管内にH2(3/
min)、最外管内にO2(6/min)をそれぞれ
流した。そしてバーナの外周に同心状の3重管か
らなる保護管を用い、矢印32,32′,32″,
32方向へそれぞれN2ガスを10/min流し
た。制御回路18にはゲイン約60dBの比例動作
を用いた。矢印11′,12′方向へはそれぞれ10
/minのHe、N2ガスを流した。まず、差圧計
15の出力をガス流量調節装置25にフイードバ
ツクしない状態で本発明の方法と従来の方法との
特性比較を行なつた。第3図a,b,cは反応容
器内の圧力を−0.5mmH2Oに設定した状態でのバ
ツフアータンクの容量(W)を変えた場合の差圧
Piの変動特性を示したものである。各図におい
て、(a)、(b)、(c)の各条件は次の通りである。
(a) バツフアータンクなし。
W=0 (b) バツフアータンクあり。
W=22 (c) バツフアータンクあり。
W=88 Wの値が大きくなる程、Piの変動量は小さくな
り、バツフアータンクの挿入が内圧変動の抑制に
効果のあることを示している。
第4図は第2図において、内圧制御を行なわな
い状態で矢印32方向へ流すガス流量FIをステ
ツプ状に変えた場合の内圧Piの変化特性を示した
ものである。ほとんどむだ時間なく、わずかの時
間おくれ(0.5秒以下)でPiが追従しており、応
答性の良いことを示している。一方、第5図は第
1図の装置におけるFIのステツプ状変化に対す
るPiの変化特性を示したもので、第4図の場合に
比し、むだ時間(0.5秒前後)があり、応答性が
よくない。
第6図は第2図の装置におけるPi特性を示す。
aはバツフアータンクがない場合の内圧制御を行
なわない場合のPi特性、bはバツフアータンクの
容量Wが88の場合の内圧制御を行なわない場合
のPi特性、cはW=88の場合の内圧制御を行な
つた場合のPi特性である。バツフアータンクを設
けて内圧制御を行なうことによつて内圧変動を小
さく抑えることができる。
上記内圧制御を行ないながら多孔質ガラス母材
(外径65mm、長さ400mm)を4時間で成長させ、つ
いで電気炉で透明ガラス化した。その後、これを
延伸し、石英管内に入れてロツドインチユーブ法
で光フアイバを作成した。この光フアイバの帯域
特性(6dB低下帯域幅)は1.1GHz・Kmであり、
極めて広帯域であつた。同種光フアイバを5回作
成したがその帯域特性は830MHz・Kmから
1.2GHz・Kmの範囲内にすべて入つていた。また
この5回の作成でバツフアータンク内の水中内に
ガラス微粒子、塩素ガスを約70%以上回収するこ
とができた。
第7図は本発明の別の実施例である。これはタ
ンク19内に34より矢印36のごとく水を供給
し、矢印36′のごとく流出させ、ガラス微粒
子、塩素系排液を含んだ水収容装置35に集める
ようにしたものである。このようにすることによ
り、排気装置17の寿命をのばし、安定に動作さ
せることができる。水の供給量と排出量はバラン
スがとつており、タンク内の容量が一定となるよ
うに保たれている。なお、図中における符号で第
2図と同一符号は同一の部位を示している。
本発明は上記実施例に限定されないことはいう
までもない。たとえば反応容器内の内圧制御は差
圧計の出力を制御回路を通して矢印32方向へ
流しているガス流量を調節する装置(図示せず)
にフイードバツクしてもよい。さらには、矢印2
6′方向へ流しているガス流を調節する代わり
に、矢印29方向への空気吸入量を調節して制御
してもよい。また上記内圧制御を併用してもよい
バツフアータンクの容量は88以上でもよく、ま
た、排気系に直列にあるいは並列に複数個設けて
もよい。矢印32,32′,32″,32,2
6′,26,11′,12′方向へ流す流量は数
/minから数十/minの範囲から選ぶことが
できる。バイアス用空気吸入口28の形状、寸法
は上記実施例に限定されず設計して良いことはい
うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明者が先に提案した光フアイバ用
母材の製造方法において用いる装置の概略断面
図、第2図および第7図はいずれも本発明の実施
例において用いた光フアイバ用母材の製造装置の
概略断面図、第3図はバツフアータンクの容量を
かえた場合の差圧の変動特性を示す図、第4図、
第5図はガス流量32変化に対する内圧の変化特
性を示す図、第6図は内圧制御の程度と差圧の変
動特性を示す図である。 1……バーナ、2……多孔質ガラス母材、3…
…加熱装置、4……透明ガラス母材、5……火
炎、6……反応容器、13……排気口、14……
排気ガスの流出方向、15……圧力検出装置、2
5……ガス流量調節装置、17……排気装置、1
8……制御回路、19,19′……タンク、2
0,20′……水、21……供給管、21′……排
出管、26……反応系ガス流を安定化し制御する
ためのガス流の方向。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 排気装置に連接された排気口を有する反応容
    器内に出発部材を配置し、火炎加水分解バーナに
    よつて合成されたガラス微粒子をこの出発部材に
    吹付け、その軸方向に多孔質ガラス母材を成長さ
    せる方法において、上記排気口と排気装置との間
    に、上記反応容器からの排気ガスを一時的に貯え
    るための少なくとも1つのタンクを設け、このタ
    ンクと上記排気口との間の排気管に大気中の空気
    を吸入させるような少なくとも1つの穴を設け、
    さらに、上記排気管内を流れる排気ガスの流れ方
    向に沿つてバイアスガスを強制的に供給すること
    を特徴とする光フアイバ用母材の製造方法。 2 特許請求の範囲第1項において、前記反応容
    器内の圧力変動に応じて前記バイアスガスの流量
    を調節することを特徴とする光フアイバ用母材の
    製造方法。
JP13440780A 1980-09-29 1980-09-29 Manufacturing of optical fiber preform Granted JPS5761641A (en)

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