JPS62171938A - 光フアイバ用母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上のオリ用分野〉 この発明は反応容器内においてガス状のガラス原料物質
を酸水素炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、生成
する粒状ガラスを出発棒に堆積させるに当シ、出発棒に
対する粒状ガラスの付着効率を向上させた光ファイバ用
母材の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 一般に気相軸付は法によ多光ファイバ用母材を製造する
場合は、反応容器内においてガス状のガラス原料物質を
酸水素炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、これに
よって生成した粒状ガラスを回転する出発棒の先端また
は外局に堆積させ多孔質のガラス母材を形成する方法が
採用されている。

このような多孔質のガラス母材の製造方法において、多
孔質ガラス母材の合成速度を向上させる手段として種々
の方法が検討されてきた。しかし、酸水素炎バーナに送
入式れるガラス原料物質の火炎加水分解反応率？高め、
かつ生成した粒状ガラスの出発材への堆積効率を高める
ことが最大の課題となっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上述した従来の元ファイバ用母材の製造方法
にしたがって光ファイバ用母材を製造すると、酸水素炎
バーナに送入されるガラス原料物質の火炎加水分解反応
によって生成される粒状ガラスが、出発材上に付着し多
孔質ガラス母材に形成される効率は、火炎加水分解反応
によシ生成した粒状ガラスが出発材上に付着する効率に
よって左右される。

多孔質ガラス母材の形成成長速度を上げるため、酸水素
炎バーナに送入するガラス原料物質の流量を大にすると
、出発拐上に堆積形成する多孔質ガラス母材の収率は却
って低下し、極端な場合は４０チ以下になってしまう場
合があった。このようにガラス原料物質の流量を増して
も多孔質ガラス母材の合成速度（又は堆積速度）は向上
せず、光ファイバ用母材製造上の問題となっていた。

この発明は、このような従来の光ファイバ用母材の製造
方法の問題点を解決すべくなされたものであって、反応
容器内においてガス状のガラス原料物質を酸水素炎バー
ナがら噴出させて火炎加水分解し、生成する粒状ガラス
を、回転する出発材上に堆積して多孔質のガラス母材を
形成させるに際し、粒状ガラスを効率よく出発材および
多孔質ガラス母材上に付着堆積きせることができる元フ
ァイバ用母材の製造方法全提供しようとするものである
。

く問題点を解決するための手段〉 本発明者等は上述の目的を達成すべく種々実駁を１ねた
結果、酸水素炎バーナに送入もれたガス状のガラス原料
物質が、火炎内において火炎加水分解し、生成する粒状
ガラスが出発材上に付着し、多孔質のガラス母材を形成
する基本要素は、第１図（−〜（０）に示すようにガラ
ス粒子１がもっている運動の慣性のために気流の流線２
から偽れて出発材あるいは多孔質ガラス母材３に衝突す
る慣性効果（第１図（ａ））、 温度勾配のある気体中の粒状ガラスが高温側気体分子と
低温側気体分子の運動量の差によシ、低温側へ移動する
、いわゆる熱泳動現象によって低温側の出発材あるいは
多孔質ガラス母材３側へ移動して付着する拡散効果（第
１図（ｂ））、 さらに、気流と同じ運動をしているガラス粒子が、気流
を辿ぎるものと接触し、付着する６さえぎシ効果″（第
１図（Ｃ））の三種であって、これらの基本要素中付着
に及ぼす役割の割合はガラス粒子の大きさ、つまシ粒子
径によって異なることを知った。

粒子径が付着効果に及はす影醤を示すと、第２図のごと
き特性図が得られる。第２図の横軸はガラス粒子の粒子
径（μｍ単位で示す）を、縦軸は付着効果大小を相対的
に示したものであシ、第２図の特性曲線中、曲線ａは慣
性効果による付着効果を、曲線すは拡散効果による付着
効果を、曲線Ｃはさえぎシ効果による付着効果の比率を
示したものである。この特性曲線から、粒子径が１０　
μｍ以下になると熱泳動による付着効果が支配的になシ
数μｍ〜１０μｍ以上では慣性効果による付着効果が大
きいことを知った。

さらに、酸水素炎バーナ中におけるガラス原料物質の火
炎加水分解によシ生成する粒状ガラスの大きさは、電子
顕微鏡観察の結果によれば０．０６〜０．２μｍ程展で
あることを知った。したがって、上述した方法で反応容
器内において酸水素炎バーナに送入されたガス状のガラ
ス原料物質が火炎加水分解し、生成した粒状ガラスを出
発材に付着させて多孔質ガラス母材を形成させる元ファ
イバ用母材の製造方法においては、粒状ガラスが出発材
あるいは多孔質ガラス母材に付着する機構は熱泳動によ
るものが支配的であることが推測される。

このような考察によシ、粒状ガラスの熱泳動効果を有効
ならしめるようにすれは、出発材あるいは多孔質ガラス
母材に対する粒子ガラスの付着効果全局め、多孔質のガ
ラス母材の堆積迷良を上げることができることを知った
Ｏ また、熱泳動速度ＶＴはＤｅｒｊａｇｕｉｎの式からと
なる。ただし、上式のλｐ、λｇは粒子２よび気体の熱
伝導度、 Ｋｎ＝−２／ｃｌｐはクヌツセ／数、 Ｃｔは粒子表面での温度の不連続性に基因する補正係数
、 μは流体粘度、 ρｆは流体密度、 ＣＣハカニンガムの補正係数である。

ｉＴ したがって、温度勾配π　を大きく丁れば、熱泳動速度
ＶＴも大になることがわかる。

また、酸水素炎バーナの火炎と堆枳する多孔質ガラス母
材との間の温度差を大きくすると、火炎内のガラス粒子
は火炎（高温）側から多孔質ガラス母材（低温）側へ移
動する現象が弛められる。

しかも、多孔質のガラス母材表面の温度は、火炎流から
多孔質のガラス母材側に伝達される熱と、多孔質メｆラ
ス母材表面から反応容器壁面にふく豹により伝えられる
伝熱の関係から定”よる。

このふく豹伝熱は、定常状態のときは次の関係が成立す
る。

α（Ｔｆ−Ｔ８）−σ（Ｔｇ−ＴＭ）　　　　　　　　
・・・（２）ただし、（２］式における Ｔｆ　＋　Ｔｓ　ｒ　Ｔｐａ　はそれぞれ火炎流の温度
、多孔質ガラス母材の温度、反応容器壁面の温度、αは
熱伝達率、 σはステファン１１ぐルツマン定数である。

したがって、火炎と多孔質ガラス母材表面の温度差を大
きくするには、反応容器の壁面の温度を下けれ一：よい
ことが判る。ただし、火炎の温度を上げた場合は、必然
的に多孔質ガラス母材の狭面温度も高くなるので、大き
な効果を期待することができない。’ｆｆｃ、火炎の温
度は粒状ガラスの製造榮件某によって制約されるため大
幅に変えることはできない。

したがって、この発明の光ファイバ用母材の製造方法は
、反応容器内においてガス状のガラス原料物質を酸水素
炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、これによって
生成した粒状ガラスを回転する出発材上に堆積させて多
孔質のガラス母材を製造する光ファイバ用母材の製造方
法において、反応容器の壁面を冷却しながら前記出発材
に多孔質のガラス母材を堆積させることを％徴とするも
のである。

く作　　　用〉 以上のように、ガス状のガラス原料物５ｉｔを酸水紫炎
バーナから噴出させて火炎加水分解し、生成する粒状ガ
ラスを付着・堆積場せる出発材を反応容器内に配置して
元ファイバ用母材を製造するに当り、反応容器の壁面を
冷却するから、火炎と出発材あるいは多孔質ガラス母材
の温度を下げ、両者の間の温度差を大きくでき、生成し
たガラス粒の熱泳動を促進し、出発材あるいは多孔質ガ
ラス母材に付着−堆積する速度を高めることができる。

く笑　施　例〉 つぎに、実施例および比較例に基づいてこの発明をよ）
具体的に説明する。

第３図はこの発明の光ファイバ用母材の製造方法の実施
に用いた反応容器の概略構成會示す装部断面図である。

第３図中、４は冷却水を流通させノ９イグ９内蔵の反応
容器、反応容器４内は中空に形成され、反応容器４上部
から反応容器内に出発材５が後述する酸水素炎バーナ７
の噴出口に向けて垂下され、図示しない駆動モータによ
って、中心軸の周シに回転できるように配設されている
。また、６は出発材５の先端および外周に堆積させた多
孔質のガラス母材でおシ、７は噴出口を反応容器４内に
突出させた酸水素炎バーナであシ、通常は同心円状の多
重管構造になっており、図示力のガス源から酸素ガス、
水素ガスおよびガラス原料物質ガスとしてキリャガスに
よって輸送された５ｉｌＪ４　、　ＧｅＣ１１４が供給
されると共に、排ガスは酸水素炎バーナ７と反対側に設
けた排気管８を通して容器４ＩＡに排出される。

また、反応容器は光ファイバ用母材製造中、ノ５イア６
９内に冷却水を流すことによりｉ面温度を下げ、出発材
５および多孔質ガラス母材表面の温度を低下させて火炎
との間の温度差を大にし、火炎加水分解反応によシ生成
した粒状ガラスの熱泳動効果を促進させガラス粒子の付
着拳堆積効果を高める。

く比　較　例〉 一方、光ファイバ用母材製造中、反応容器４のパイプに
冷却水を流さない以外は、上記実施例と全く同じ方法に
よ９元ファイバ用母材を製造したところ、ガラス粒子の
堆積速度は３Ｐ／９ｊ−であシ堆積効率は４３％にすぎ
なかつた。しかもこのときの反応容器４の温度は１７０
℃でおった。

しかるに反応容器４内ツクイブ９に冷却水を流し、反応
容器の壁面を２０℃に冷却したところ、５Ｐ／ｆｊの堆
積速度でガラス粒子が堆積し、多孔質ガラス母材が形成
された。しかもこのときのガラス粒子の堆積速度は７２
チであシ、明らかに従来方法に比べて堆積速度の改善が
認められた。

なお、上記実施例における反応容器壁面の冷却は、容器
の壁面全体を冷却する構成のものについて例示したが、
反応容器下部のガラス粒子堆積個所近傍の壁面を冷却す
る構成にしてもよい。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、反応容器に冷却する手
段を付加することにより、多孔質ガラス母材表面の温度
を下げ、酸水素炎バーナの火炎側との間の温度差を大に
できるから、火炎加水分解反応によって生成したガラス
粒子の熱泳動を促進できるので、多孔質ガラス母材の堆
積速度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）　（（りは出発材上にガラス粒子
が付着する基本機構の原理説明図、第２図はガラス粒子
の粒子径対付着効果の関係を示す特性図、第３図はこの
発明の元ファイバ用母材の製造方法の実施に使用する一
実施例の反応容器の概略構成を示す装部断面図でおる。 図　　面　　中、 ４は反応容器、 ５は出発材、 ６は多孔質ガラス母材、 ７は酸水素炎バーナ、 ８は排気管、 ９は冷却パイプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応容器内においてガス状のガラス原料物質を酸
   水素炎バーナから噴出させて火炎加水分解し、これによ
   つて生成した粒状ガラスを回転する出発材上に堆積させ
   て多孔質のガラス母材を製造する光ファイバ用母材の製
   造方法において、反応容器の壁面を冷却しながら前記出
   発材に多孔質のガラス母材を堆積させることを特徴とす
   る光ファイバ用母材の製造方法。
2. （２）反応容器の壁面を冷却するに当り、当該反応容器
   の外周面に良熱伝導材料からなるパイプを取り付け、パ
   イプ内に冷却用液体又は気体を流通させることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の光ファイバ用母材
   の製造方法。