WO2005092803A1 - 多孔質ガラス母材の製造装置 - Google Patents

多孔質ガラス母材の製造装置 Download PDF

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base material
producing
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Tetsuya Otosaka
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Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture 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]
    • C03B37/01406—Deposition reactors therefor
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07F—COIN-FREED OR LIKE APPARATUS
    • G07F17/00—Coin-freed apparatus for hiring articles; Coin-freed facilities or services
    • G07F17/26—Coin-freed apparatus for hiring articles; Coin-freed facilities or services for printing, stamping, franking, typing or teleprinting apparatus
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    • C03B37/0144—Means for after-treatment or catching of worked reactant gases

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a porous glass base material for depositing glass fine particles on a rotating target bar (starting member) arranged vertically.
  • Patent application 2004 94496 Filing date March 29, 2004
  • High-purity synthetic quartz glass used in the production of optical fiber preforms and the like is obtained by subjecting a glass raw material such as silicon tetrachloride to flame hydrolysis in an oxygen or hydrogen flame and rotating the produced glass fine particles (silica powder). It is obtained by depositing on a starting member such as quartz glass to produce a porous glass preform, sintering it, and turning it into a transparent glass.
  • a method for producing a porous glass preform glass fine particles generated by supplying a glass raw material to a burner 2 are deposited on the tip of a starting member 1 as shown in FIG.
  • a VAD method in which the porous glass preform 4 is grown in the axial direction of the starting member 1 by lifting the shaft 3 connected to the member 1 while rotating the shaft 3 via a suspension mechanism (not shown).
  • an external VAD method that grows in the axial direction along the side surface of the starting member 1 as shown in FIG. 1 (b), or along the side surface of the starting member 1 as shown in FIG. 1 (c)
  • a method typified by the OVD method in which the parner 2 is relatively moved back and forth to grow in the radial direction. In each of the figures, only one parner 2 is shown, but a plurality of parners can be used as needed.
  • Patent Document 1 discloses that a core parner 2a, a core heating parner 2b, and a cladding parner 2c are provided as shown in FIG.
  • the slit-shaped intake port 5 is provided along the vicinity of the ceiling of the reaction chamber side wall on the ru side, and the exhaust port 6 is provided on the side wall surface opposite to the intake port 5, so that the airflow from the intake port 5 is reduced.
  • the air curtain effect that flows to the exhaust port 6 along the ceiling is obtained, and soot adhering to the ceiling can be significantly reduced.
  • Patent Document 1 cannot reduce soot adhesion to the side wall of the reaction chamber.
  • Patent Document 1 JP-A-2002-193633
  • the present invention has been made in view of the above problems, and is a porous glass that can prevent soot from adhering to the upper surface (ceiling) of a reaction chamber and reduce peeling and dropping of upper surface force.
  • the purpose is to provide a base metal manufacturing device. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. Also, the dependent claims define further advantageous embodiments of the present invention.
  • the manufacturing apparatus for a porous glass base material of the present invention includes a starting member vertically arranged and a raw material gas.
  • a device for producing a porous glass base material by depositing glass fine particles generated by a flame hydrolysis reaction of a gas a plurality of glass particles are formed along the ceiling of the reaction chamber on the upper part of the side wall of the reaction chamber provided with a deposition parner. It is characterized by having an intake port.
  • the manufacturing apparatus of the present invention can be implemented in various modes.
  • the air inlet is installed on a wall facing the porous glass base material, or the air inlet is provided on the left and right edges of the side wall on which the deposition parner is installed. It can be provided in a slit shape along.
  • an exhaust port is provided on a side wall facing the side wall on which the deposition parner is installed, and the width of the side wall provided with the exhaust port is made larger than the width of the side wall provided with the intake port. Preferably, it is narrow.
  • one of the inlets is provided on a side wall on the same side as the outlet, so that the distance between the lowermost part of the inlet and the uppermost part of the outlet is at least 30 mm.
  • the ceiling and side walls of the reaction chamber through which the airflow sucked from the air inlet flows preferably have flat surfaces.
  • the manufacturing apparatus of the present invention having the above-described configuration, suppresses soot from adhering to the ceiling and side walls of the reaction chamber, and even if the soot that has adhered has been peeled off and dropped, the porous glass base material Adhesion to the substrate is prevented, the number of bubbles in the product can be reduced, and a high-quality optical fiber preform can be obtained.
  • FIG. 1 is a view showing a method for manufacturing a porous glass base material, wherein (a) is a VAD method, (b) is an external VAD method, and (c) is a schematic longitudinal section illustrating an OVD method.
  • FIG. 1 is a view showing a method for manufacturing a porous glass base material, wherein (a) is a VAD method, (b) is an external VAD method, and (c) is a schematic longitudinal section illustrating an OVD method.
  • FIG. 2 is a schematic vertical sectional view showing a conventional apparatus for manufacturing a porous glass base material.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an airflow state at a low intake air level of the manufacturing apparatus shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example of the manufacturing apparatus of the present invention, in which (a) is a top view (omitted with a wrench), (b) is a schematic longitudinal sectional view, and (c) is a right side view (a wrench). Is omitted).
  • (a) is a top view (omitted with a wrench)
  • (b) is a schematic longitudinal sectional view
  • (c) is a right side view (a wrench). Is omitted).
  • the manufacturing apparatus of the present invention is characterized in that a plurality of air inlets are provided along a ceiling of the reaction chamber on an upper portion of a side wall of the reaction chamber having a deposition parner. It is preferable that this intake port is provided on a side wall opposed to the porous glass base material. As a result, the vortex as shown in FIG. 3 is not generated, and fresh intake gas flows over the entire ceiling surface, so that floating soot does not reach the ceiling surface.
  • an inlet is provided in a slit shape along the left and right edges of the side wall on which the deposition side is provided, thereby stabilizing the airflow in the reaction chamber and further attaching soot to the side wall of the reaction chamber. Can also be significantly suppressed.
  • an exhaust port is provided on a side wall opposite to the side wall on which the deposition parner is installed, and By making the width of the side wall provided with the exhaust port smaller than the width of the side wall provided with the intake port, even if the linear velocity of the air flow on the exhaust side is increased, the linear velocity of the air flow on the It can be slowed down and the disturbance of the Pana flame can be reduced.
  • one of the intake ports is provided on the same wall surface as the exhaust port, it is preferable to provide a gap of 30 mm or more between the lowermost part of the intake port and the uppermost part of the exhaust port. This is because, when the intake port and the exhaust port are too close, the airflow flowing from the intake port along the ceiling is disturbed by the exhaust flow, the air curtain effect is reduced, and the effect of preventing soot adhesion to the ceiling is reduced.
  • the top and side surfaces of the reaction chamber through which the airflow sucked from the air inlet flows are preferably formed as flat surfaces.
  • the reason for this is that if the side wall is made up of a spherical or cylindrical curved surface with a small radius of curvature of about 200 to 400 mm, the inspired airflow will not flow along the wall surface, but will form a vortex, causing the airflow in the reaction chamber. The air curtain effect cannot be fully exerted!
  • a porous glass base material was manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIG.
  • Fig. 4 (a) is a top view of the manufacturing apparatus (without a parner), (b) is a schematic longitudinal sectional view, and (c) is a right side view (with no parner).
  • this device is provided with an intake port 5a along the ceiling above the left and right side walls facing each other, and the lower end of the left intake port 5a and the upper end of the exhaust port 6 Are separated by 30mm. Further, as shown by the shaded portion in FIG. 4 (c), in addition to the intake port 5a provided along the ceiling, the right side wall has slit-shaped intake ports 5b along the left and right edges, respectively. Is provided.
  • a core parner 2a, a core heating burner 2b, and a clad parner 2c are installed, respectively, and glass fine particles are deposited.
  • the porous glass base material 4 is pulled upward through the upper chamber 9 as it grows.
  • deposition was performed with the amount of glass particles synthesized and supplied in all the panners set to 700 g / hr.
  • the air velocity was set at 1.5 m / sec , forming an airflow layer along the ceiling and side walls. Glass particles that could not adhere to the deposition surface of the porous glass base material 4 were exhausted along with the exhaust gas.
  • the gas to be taken in was air in a clean room.
  • a SUS316 wire mesh was attached to the intake port as a means for applying pressure loss for adjusting the intake linear velocity.
  • FIG. 4 is a view showing an example of the manufacturing apparatus of the present invention.
  • This apparatus is not limited to the VAD method performed in Example 1, but may be used in the external VAD method and the external OVD method.
  • the configuration of the present invention can be applied.
  • a glass preform for optical fibers excellent in optical properties with very few bubbles can be supplied.

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Abstract

　反応室上面（天井）へのススの付着を防止し、上面からの剥離・落下を低減することのできる多孔質ガラス母材の製造装置を提供する。垂直に配置された出発部材１に、原料ガスの火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材４を製造する装置において、堆積用バーナ２を備えた反応室の側壁に、該反応室の天井に沿って複数の吸気口５を有することを特徴としている。

Description

明 細 書
多孔質ガラス母材の製造装置
技術分野
[0001] 本発明は、垂直に配置された回転するターゲット棒（出発部材）にガラス微粒子を 堆積する多孔質ガラス母材の製造装置に関する。
[0002] 文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載さ れた内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
特願 2004— 94496 出願日 平成 16年 3月 29日
背景技術
[0003] 光ファイバ母材等の製造に用いられる高純度合成石英ガラスは、酸素、水素火炎 中で四塩化珪素等のガラス原料を火炎加水分解し、生成したガラス微粒子 (シリカ粉 )を回転する石英ガラス等の出発部材上に堆積させて多孔質ガラス母材を製造し、こ れを焼結し、透明ガラス化することで得られる。
[0004] 多孔質ガラス母材の製造方法には、図 1 (a)に示すような、出発部材 1の先端に、バ ーナ 2にガラス原料を供給し生成するガラス微粒子を堆積させ、出発部材 1に接続さ れたシャフト 3を吊下げ機構（図示を省略)を介して回転させつつ吊り上げることにより 、出発部材 1の軸方向に多孔質ガラス母材 4を成長させる VAD法がある。また、図 1 ( b)に示すような、出発部材 1の側面に沿って軸方向に成長させて行く外付け VAD法 、あるいは図 1 (c)に示すような、出発部材 1の側面に沿ってパーナ 2を相対的に往 復移動させて径方向に成長させて行く OVD法に代表される方法が挙げられる。なお 、いずれの図においても、パーナ 2は 1本しか示されていないが、必要に応じて適宜 複数本のパーナを使用することができる。
[0005] 生成したガラス微粒子は、全てが多孔質ガラス母材として出発部材上に堆積される わけではなぐ堆積されなカゝつたガラス微粒子の一部は、反応室内を浮遊し、ススと なって壁面に付着し堆積される。残りは排気ガスと共に反応室外へ排出される。
[0006] 壁面に付着したススが剥がれ落ち、堆積中の多孔質ガラス母材の堆積面に付着し たものは、透明ガラス化時に泡となって製品中に現れ、品質を落とす。 [0007] 上記製品の品質に悪影響を与えるススの問題を解決するために、特許文献 1は、 図 2に示すように、コア用パーナ 2a、コア加熱用パーナ 2b及びクラッド用パーナ 2cが 設置されて!、る側の反応室側壁の天井付近に沿ってスリット状の吸気口 5を設け、こ の吸気口 5と対向する側壁面に排気口 6を設けることにより、吸気口 5からの気流が天 井に沿って排気口 6へと流れるエアカーテン効果が得られ、天井に付着するススを大 幅に低減することができるとして 、る。
[0008] 近年、光ファイバ母材は、光ファイバ製造の合理化、コストダウン等の要請により大 型化される傾向にある。これにともない大型の多孔質ガラス母材が必要となり、ガラス 原料の供給量も増大している。このように反応室内へのガラス原料の供給量が増大 してくると、出発部材に堆積されず浮遊するガラス微粒子量も増し、特許文献 1の方 法では、壁面へのスス付着を完全に防止することはできず、剥離 ·落下したススが多 孔質ガラス母材の堆積面に付着することがある。
[0009] このことは、図 2の吸気ロレベルでの気流の状態を示した図 3から明らかなように、 排気口側の天井面では、吸気ロカ の気流が多孔質ガラス母材によって遮られ、逆 向きの渦流ができ、この渦流部に浮遊ススが長時間滞留し、ススとなって付着し、成 長する。
また、特許文献 1の方法では、反応室の側壁に対するススの付着を低減させること はできない。
特許文献 1：特開 2002- 193633号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、反応室上面 (天井)へのススの 付着を防止し、上面力ゝらの剥離'落下を低減することのできる多孔質ガラス母材の製 造装置を提供することを目的としている。この目的は請求の範囲における独立項に 記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具 体例を規定する。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明の多孔質ガラス母材の製造装置は、垂直に配置された出発部材に、原料ガ スの火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材 を製造する装置において、堆積用パーナを備えた反応室の側壁の上部に、該反応 室の天井に沿って複数の吸気口を有することを特徴としている。
本発明の製造装置は、様々な態様が可能であり、吸気口を多孔質ガラス母材を挟 んで対向する壁面に設置したり、堆積用パーナが設置されている側の側壁の左右端 縁に沿ってスリット状に設けたりすることができる。
[0012] また、排気口を堆積用パーナが設置されている側の側壁と対向する側壁に設け、こ の排気口が設けられた側壁の幅を、吸気口が設けられた側壁の幅よりも狭くするのが 好ましい。
吸気口のうちの 1つは、排気口と同じ側の側壁に設け、吸気口の最下部と排気口の 最上部との間隔が 30mm以上あるようにするのが好ましい。
吸気口から吸入される気流が沿って流れる反応室の天井及び側壁は、平面で構成 するのがよい。
[0013] なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなぐこ れらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となりうる。
発明の効果
[0014] 本発明の製造装置は、上記構成としたことにより、反応室の天井及び側壁にススが 付着するのが抑制され、たとえ付着したススが剥離'落下した場合でも、多孔質ガラス 母材への付着は防止され、製品中の泡数を減少させることができ、高品質な光フアイ バ母材を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]多孔質ガラス母材の製造方法を示す図であり、（a)は VAD法、（b)は外付け V AD法、（c)は OVD法を説明する概略縦断面図である。
[図 2]従来技術による多孔質ガラス母材の製造装置を示す概略縦断面図である。
[図 3]図 2に示す製造装置の吸気ロレベルでの気流の状態を説明する概略図である
[図 4]本発明の製造装置の一例を示す概略図であり、 (a)は上面図 (パーナは省略） 、（b)は概略縦断面図であり、（c)は右側面図（パーナは省略)である。 符号の説明
[0016] 1 出発部材 (ターゲット棒）
2 パーナ
2a コア用パーナ
2b コア加熱用パーナ
2c クラッド用パーナ
3 シャフト
4 多孔質ガラス母材
5 吸気口
5a 天井に沿う吸気口
5b 側壁端縁に沿う吸気口
6 排気口
7 上部反応室
8 下部反応室
9 上室
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範 囲に係る発明を限定するものではなぐまた実施形態の中で説明されている特徴の 組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らな!/、。
[0018] 本発明の製造装置は、堆積用パーナを備えた反応室の側壁の上部に、該反応室 の天井に沿って複数の吸気口を有することを特徴としている。この吸気口は、多孔質 ガラス母材を挟んで対向する側壁に設置することが好ましい。これにより、図 3で示し たような渦流ができずに、天井面全体にわたって新鮮な吸気ガスが流れ、天井面ま で浮遊ススが到達しな 、ようにすることができる。
また、吸気口を堆積用パーナが設置されて 、る側の側壁の左右端縁に沿ってスリ ット状に設けることにより、反応室内の気流を安定させ、さらに反応室側壁へのスス付 着をも大幅に抑制することができる。
[0019] また、排気口を堆積用パーナが設置されている側の側壁と対向する側壁に設け、こ の排気口が設けられた側壁の幅を、吸気口が設けられた側壁の幅よりも狭くすること により、排気側の気流の線速を増しても、パーナ側の気流の線速は比較的遅くするこ とができ、パーナ火炎の撹乱を低減することができる。
[0020] 吸気口のうちの 1つを排気口と同じ側の壁面に設ける場合は、吸気口の最下部と排 気口の最上部との間に 30mm以上の間隔を設けるのが好ましい。これは、吸気口と 排気口が接近し過ぎると、吸気口から天井に沿って流れる気流が排気流によって乱 され、エアカーテン効果が落ち、天井へのスス付着防止効果が低減するためである。
[0021] 吸気口から吸入される気流が沿って流れる反応室の上面及び側面は、平面で構成 するのがよい。この理由は、曲率半径 200— 400mm程度の小さな曲率半径の球体 の球面もしくは円柱体の曲面で側壁を構成すると、吸気した気流が壁面に沿って流 れずに渦流を生じたりして反応室内の気流を乱し、エアカーテン効果を十分に発揮 させることができな!/ヽためである。
[0022] 本発明を、以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例 に限定されるものではなぐ様々な態様が可能である。
実施例
[0023] 図 4に示す製造装置を使用して多孔質ガラス母材の製造を行った。
図 4 (a)は製造装置の上面図 (パーナは省略)であり、（b)はその概略縦断面図、 (c )は右側面図 (パーナは省略)である。
この装置には、図 4 (b)に示すように、対向する左右の側壁の上部に、天井に沿つ て吸気口 5aが設けられ、左側の吸気口 5aの下端と排気口 6の上端との間は 30mm 離されている。さらに右側の側壁には、図 4 (c)において網線部で示すように、天井に 沿って設けられた吸気口 5aに加えて、左右の端縁に沿ってそれぞれスリット状に吸 気口 5bが設けられている。
[0024] 上部反応室 7及び下部反応室 8には、それぞれコア用パーナ 2a、コア加熱用バー ナ 2b及びクラッド用パーナ 2cが設置され、ガラス微粒子の堆積が行われる。多孔質 ガラス母材 4はその成長に合わせて、上室 9を経て上方に引き上げられる。このとき、 全パーナで合成され供給されるガラス微粒子量を 700g/hrとして堆積を行った。堆 積中、吸気線速は 1. 5m/secとして天井面及び側壁面に沿う気流層を形成し、多孔 質ガラス母材 4の堆積面に付着できな力つたガラス微粒子を排気ガスと共に排気口 6 力も排出した。吸気されるガスはクリーンルーム内の空気とした。吸気口には、吸気線 速調整のための圧力損失付与手段として SUS316製の金網を取り付けた。
[0025] このようにして 30時間堆積を行ったところ、天井面及び吸気口と排気口の設けられ ていない前後壁面の右側部分では、ほぼ完全にスス付着が抑制された。前後壁面の 左下部分 (排気口近傍)ではスス付着や剥離 ·落下も起こったが、ここで生じた剥離 · 落下したススは速やかに排気口カゝら排出され、多孔質ガラス母材の堆積面に付着す ることもなぐ製品中の泡の原因となることはなかった。
[0026] なお、図 4は、本発明の製造装置の一例として挙げたものである力 この装置は、実 施例 1で行った VAD法に限らず、外付け VAD法及び外付け OVD法でも本発明の 構成を適用できる。
[0027] 以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施 形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良をカロ えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含 まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
産業上の利用可能性
[0028] 泡の極めて少ない光学特性に優れた光ファイバ用ガラス母材を供給することができ る。

Claims

請求の範囲
[1] 垂直に配置された出発部材に、原料ガスの火炎加水分解反応により生成したガラス 微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材を製造する装置にぉ ヽて、堆積用バーナを備 えた反応室の側壁の上部に、該反応室の天井に沿って複数の吸気口を有することを 特徴とする多孔質ガラス母材の製造装置。
[2] 該吸気口が、多孔質ガラス母材を挟んで対向する側壁に設置されて 、る請求項 1に 記載の多孔質ガラス母材の製造装置。
[3] 該反応室において、堆積用パーナが設置されている側の側壁の左右端縁に沿って スリット状の吸気口を有する請求項 1に記載の多孔質ガラス母材の製造装置。
[4] 堆積用パーナが設置されている側の側壁と対向する側壁に、排気口を有する請求 項 1乃至 3のいずれかに記載の多孔質ガラス母材の製造装置。
[5] 排気口が設けられた側壁の幅が、吸気口が設けられた側壁の幅よりも狭 、請求項 4 に記載の多孔質ガラス母材の製造装置。
[6] 吸気口のうちの 1つ力 排気口と同じ側の側壁に設けられ、吸気口の最下部と排気 口の最上部との間隔が 30mm以上ある請求項 1乃至 4のいずれかに記載の多孔質 ガラス母材の製造装置。
[7] 吸気口から吸入される気流が沿って流れる反応室の天井及び側壁力 平面で構成 されている請求項 1乃至 6のいずれかに記載の多孔質ガラス母材の製造装置。
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