JP5651675B2 - Porous glass manufacturing apparatus and manufacturing method, and optical fiber preform manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバ母材や各種光学部品、耐熱部品等に用いられるガラス母材の製造に用いるガラス多孔質体の製造装置及び製造方法、並びに光ファイバ母材に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a porous glass body used for manufacturing a glass base material used for an optical fiber base material, various optical parts, heat-resistant parts, and the like, and an optical fiber base material.
一般に、光ファイバ母材等に用いられる石英ガラス母材は、ＶＡＤ（Vapor phase axial deposition）法やＯＶＤ（Outside vapor deposition）法などのスート法で作製されたガラス多孔質体を焼結し、透明ガラス化することで作製される。光ファイバは、このようにして作製された光ファイバ母材を線引きすることで製造される（例えば、特許文献１〜９参照）。
In general, a quartz glass base material used for an optical fiber base material is made by sintering a glass porous body made by a soot method such as a VAD (Vapor phase axial deposition) method or an OVD (Outside vapor deposition) method, and is transparent. Made by vitrification. The optical fiber is manufactured by drawing the optical fiber preform manufactured in this way (see, for example,
図１に、ＯＶＤ法を用いたガラス多孔質体の製造装置１０の一例を示す。ガラス多孔質体１は、ＳｉＣｌ４（四塩化ケイ素）等の原料ガスと酸水素ガス（Ｏ２＋Ｈ２）等のガスを、原料配管ライン８からバーナ２に供給し、火炎３中で生成したガラス微粒子を、ターゲット４の外周に堆積させることで得られる。ターゲット４の外周に円柱状にガラス微粒子を堆積させるため、ターゲット４を軸周りに回転させ、バーナ２をターゲット４の長さ方向に対して相対的に運動させる。ターゲット４はチャンバ５に覆われており、このチャンバ５には、バーナ２に正対する位置に排気口６が設けられている。製造中に発生する未付着のガラス微粒子や燃焼ガスは、排気口６から排気される。ターゲット４は、旋盤などの支持部７に支持される。
In FIG. 1, an example of the
ガラス微粒子の堆積が終わると、原料配管ライン８に窒素やアルゴンなどの不活性ガスを流し、バーナ２から排出する（図２参照）。これは、配管やバーナの内部等に残留する原料ガスを排出し、また、配管内への不純物の侵入を防ぐためである。以下、ここで、バーナ２から排出するガスをパージガス９とする。また、ガラス多孔質体の取り出しやチャンバ５内を清掃する際には、バーナ２の破損を避けるため、バーナ２をチャンバ５の外に退避させる。
When the deposition of the glass fine particles is completed, an inert gas such as nitrogen or argon is caused to flow through the raw material piping line 8 and is discharged from the burner 2 (see FIG. 2). This is for discharging the raw material gas remaining inside the pipe and the burner and preventing impurities from entering the pipe. Hereinafter, the gas discharged from the
いったん原料ガスを原料配管ラインに流すと、パージをしても原料配管ラインに原料がこびりついてしまうため、バージガスには、いつまでも原料が、微量ではあるが、残留している。図２に示すように、バーナ２をチャンバ５の外に退避させている間、パージガス９は室内に拡散し、パージガス９中に残存する原料の影響により、製造装置１０の周囲で室内の各種装置や物品、設備等（製造装置１０やその付属物品に限られない。）の錆付きや劣化の原因となる。原料ガスとしては、例えばＳｉＣｌ４等の金属塩化物やフッ素化合物が用いられることもあるが、これらは加水分解によりＨＣｌやＨＦ等の腐食性物質を生じるものも存在する。
Once the raw material gas is flowed to the raw material piping line, the raw material is stuck to the raw material piping line even after purging. Therefore, a small amount of raw material remains in the barge gas forever. As shown in FIG. 2, while the
室内の錆や汚れ等の異物がガラス多孔質体に混入すると、そのガラス多孔質体から作製されるガラス製品の変質や劣化が生じてしまう。例えば光ファイバを製造する場合は、光ファイバの伝送損失の悪化や、母材内に発生した気泡による線引き中やスクリーニングテスト中の断線等による歩留まりの低下が生じてしまう。よって、室内の錆や汚れ等の異物を取り除くため、定期的にメンテナンスをする必要がある。製造装置の稼働率を上げ、生産能力を向上させるには、室内の異物の発生を低減し、メンテナンスの回数を少なくできることが望まれる。 When foreign substances such as rust and dirt in the room are mixed in the glass porous body, the glass product produced from the glass porous body is deteriorated or deteriorated. For example, when an optical fiber is manufactured, the transmission loss of the optical fiber is deteriorated, and the yield is reduced due to drawing due to bubbles generated in the base material or disconnection during a screening test. Therefore, regular maintenance is required to remove foreign matter such as rust and dirt in the room. In order to increase the operating rate of the manufacturing apparatus and improve the production capacity, it is desirable to reduce the occurrence of foreign matter in the room and reduce the number of maintenance.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、周囲の錆や腐食を抑制し、メンテナンス頻度を削減することが可能な、ガラス多孔質体の製造装置及び製造方法、並びに光ファイバ母材の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of suppressing surrounding rust and corrosion and reducing the maintenance frequency, and a glass porous body manufacturing apparatus and manufacturing method, and an optical fiber preform. It is an object to provide a manufacturing method.
前記課題を解決するため、本発明は、バーナの火炎中で生成するガラス微粒子を、チャンバに収容したターゲットに堆積させてガラス多孔質体を製造する製造装置であって、前記バーナは、前記チャンバの外に設けられたバーナ退避領域に退避可能であり、前記バーナ退避領域に退避した前記バーナに正対する位置に、前記バーナから放出されるパージガスを吸引するダクトを備えることを特徴とするガラス多孔質体の製造装置を提供する。
前記ターゲットの長さ方向に沿って前記バーナを移動させる移動レールを備え、前記バーナが前記移動レールにより前記バーナ退避領域に退避可能であることが好ましい。
また、本発明は、前記ガラス多孔質体の製造装置を用いてガラス多孔質体を製造するガラス多孔質体の製造方法を提供する。
前記ガラス多孔質体を製造する工程の前又は後に、前記バーナを前記バーナ退避領域に退避させ、前記バーナに正対する位置に配置した前記ダクトにより、前記バーナから放出されるパージガスを吸引する工程を有することが好ましい。
また、本発明は、前記ガラス多孔質体の製造方法を用いてガラス多孔質体を製造する工程を含む光ファイバ母材の製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a manufacturing apparatus for manufacturing a porous glass body by depositing glass fine particles generated in a flame of a burner on a target accommodated in the chamber, wherein the burner includes the chamber. And a duct for sucking in a purge gas discharged from the burner at a position facing the burner retracted in the burner retracting area. A material manufacturing apparatus is provided.
It is preferable that a moving rail for moving the burner along the length direction of the target is provided, and the burner can be retracted to the burner retracting area by the moving rail.
Moreover, this invention provides the manufacturing method of the glass porous body which manufactures a glass porous body using the manufacturing apparatus of the said glass porous body.
Before or after the step of manufacturing the porous glass body, the step of retracting the burner to the burner retracting region and sucking the purge gas released from the burner by the duct disposed at a position facing the burner. It is preferable to have.
Moreover, this invention provides the manufacturing method of an optical fiber preform | base_material including the process of manufacturing a glass porous body using the manufacturing method of the said glass porous body.
本発明によれば、パージガスの拡散を防ぐことにより、周囲の錆や腐食を抑制し、メンテナンス頻度を削減し、装置稼働率を向上することができる。 According to the present invention, by preventing the purge gas from diffusing, the surrounding rust and corrosion can be suppressed, the maintenance frequency can be reduced, and the apparatus operating rate can be improved.
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図３に、本発明によるガラス多孔質体の製造装置の一例を示す。図３の製造装置１０は、図１と同様に、バーナ２の火炎３中で生成するガラス微粒子を、チャンバ５に収容したターゲット４に堆積させてガラス多孔質体１を製造する製造装置である。さらに、バーナ２は、チャンバ５の外に設けられたバーナ退避領域１１に退避可能であり、バーナ退避領域１１に退避したバーナ２に正対する位置に、バーナ２から放出されるパージガス９（図２参照）を吸引するダクト１３（図３参照）を備える。
The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings.
In FIG. 3, an example of the manufacturing apparatus of the glass porous body by this invention is shown. The
本発明によるガラス多孔質体の製造方法では、ガラス多孔質体を製造する工程の前又は後（２回以上のガラス多孔質体を製造する工程の間）に、バーナ２をバーナ退避領域１１に退避させ、バーナ２に正対する位置に配置したダクト１３により、バーナ２から放出されるパージガスを吸引する。
これにより、バーナ２をチャンバ５の外に退避させている間、パージガスの室内への拡散を防ぎ、室内や装置自体が錆びることを抑制できる。また、これにより、室内のメンテナンス頻度を削減でき、稼働率を向上することができる。
ダクト１３は、プラスチックや金属などの各種素材で構成することができるが、塩化ビニルなどの錆に強い素材が好ましい。
ダクト１３の配置は、バーナ２から放出されるパージガスをなるべく多く、例えば９０％から９９％以上吸引することが好ましく、１００％吸引できることが最も望ましい。バーナ２は、内部に原料ガス、酸水素ガス等のガスの流路を有し、この流路の先端には、ガスを噴出して火炎３（図１参照）を発生させる開口を有する。ガスの流路は、バーナの外筒に対して同心円状でもよく、小筒を１又は２以上設けてもよい。また、原料ガス流路の開口からパージガスが放出されることから、すべての原料ガス流路の延長線がダクトの吸引口の内側に含まれることが好ましい。ダクトをバーナ先端に十分に近づけることが好ましい。
原料ガス流路の方向は、バーナの長手方向に平行であってもよく、バーナの中心軸に向かって内側に傾斜していてもよく、バーナの中心軸から外側に広がって傾斜していてもよい。原料ガス流路の方向がバーナの中心軸に向かって内側に傾斜している場合は、バーナの中心軸の周囲の同一円周上に複数の原料ガス流路が設けられ、これらの原料ガス流路の延長線が所定の距離（焦点距離）で一点（焦点）に収束する構成であってもよい。複数の原料ガス流路の延長線が一点に収束する構成の場合、焦点より遠くではガスが逆に発散することから、ダクトの吸引口を焦点より近くに配置することが好ましい。
ダクトの吸引口の開口面積は、バーナ先端の開口面積よりも広いことが好ましい。ダクトの吸引量（単位時間に吸引する体積）は、バーナから放出されるパージガスの放出量（単位時間に放出される体積）よりも十分に大きいことが好ましい。しかし吸引量が過度に大きいと室内の空気が多く吸引されることから、必要であれば吸引量を適切に調整することが好ましい。
In the method for producing a glass porous body according to the present invention, before or after the step of producing the glass porous body (between the steps of producing the glass porous body twice or more), the
Thereby, while the
The
Arrangement of the
The direction of the source gas flow path may be parallel to the longitudinal direction of the burner, may be inclined inward toward the central axis of the burner, or may be inclined to spread outward from the central axis of the burner. Good. When the direction of the source gas channel is inclined inward toward the center axis of the burner, a plurality of source gas channels are provided on the same circumference around the center axis of the burner. The extension line of the road may be converged to one point (focal point) at a predetermined distance (focal length). In the case where the extended lines of the plurality of source gas flow paths converge at one point, the gas diverges in the opposite direction at a distance farther from the focal point. Therefore, it is preferable to arrange the suction port of the duct closer to the focal point.
The opening area of the suction port of the duct is preferably wider than the opening area of the burner tip. The suction amount of the duct (volume sucked per unit time) is preferably sufficiently larger than the discharge amount of purge gas released from the burner (volume released per unit time). However, if the suction amount is excessively large, a large amount of room air is sucked. Therefore, it is preferable to appropriately adjust the suction amount if necessary.
図３にＯＶＤ堆積装置の実施例を示す。図１と同様に、バーナ２はターゲット４の長さ方向において移動可能となっており、ターゲット４上の所望の位置に酸水素火炎３を当てることができる。また、チャンバ５の横にはバーナ退避領域１１が設定されており、ガラス多孔質体１の取り出し中やチャンバ５の清掃中には、バーナ２をバーナ退避領域１１に退避させることができる。
この実施例では、ガラス微粒子の堆積時にバーナ２をターゲット４の長さ方向に沿って移動させる移動レール１２が、バーナ退避領域１１まで延長されている。これにより、移動レール１２に沿ってバーナ２をバーナ退避領域１１に退避させたり、チャンバ５内に戻したりすることができる。
また、バーナ退避領域１１には、バーナ２に正対する位置に排気ダクト１３（図３参照）が設けられ、バーナ２から放出されるパージガス９（図２参照）を吸引する構造となっている。
FIG. 3 shows an embodiment of the OVD deposition apparatus. As in FIG. 1, the
In this embodiment, a moving
Further, the
ガラス多孔質体を製造する場合は、まず、コア部を含むガラスロッドをターゲットとしてＯＶＤ堆積装置に取り付ける。バーナ退避領域に退避させていたバーナをチャンバ内に移動させ、ガラス微粒子の堆積を開始する。ターゲット上に所望の厚さまでガラス微粒子を堆積させることにより、ガラス多孔質体を作製することができる。
ガラス多孔質体の製造が完了した後は、バーナにパージガスとして窒素を流し、再びバーナ退避領域に退避させる。ガラス多孔質体をターゲット上に付いたままチャンバから取り出す。チャンバ内に残存したガラス微粒子は、チャンバ内の排気口や掃除機などにより除去した後、引き続き、別のターゲットをチャンバ内に取り付けて、ガラス多孔質体の製造を開始する。
また、先に作製したガラス多孔質体は、ターゲットのガラスロッド上で焼結により透明ガラス化することにより、ガラスロッドをコア部とし、ガラス多孔質体から得た透明ガラスをクラッド部とする光ファイバ母材となった。
When manufacturing a glass porous body, first, a glass rod including a core part is attached to an OVD deposition apparatus as a target. The burner that has been retracted to the burner retracting area is moved into the chamber, and deposition of glass particulates is started. A glass porous body can be produced by depositing glass fine particles to a desired thickness on a target.
After the production of the porous glass body is completed, nitrogen is allowed to flow as a purge gas through the burner, and the glass porous body is again retracted to the burner retracting area. The porous glass body is removed from the chamber while remaining on the target. After the glass particles remaining in the chamber are removed by an exhaust port or a vacuum cleaner in the chamber, another target is subsequently attached in the chamber, and the production of the glass porous body is started.
In addition, the previously produced glass porous body is made into a transparent glass by sintering on the glass rod of the target, so that the glass rod serves as a core part and the transparent glass obtained from the glass porous body serves as a cladding part. It became a fiber preform.
パージガスによる装置の錆や汚れを落とすために、バーナ退避領域に排気ダクトを設ける前は３ヶ月毎にメンテナンスを行っていた（図４の比較例）が、バーナ退避領域に排気ダクトを取り付けることで、半年間ＯＶＤ堆積装置を連続稼働しても良好な光ファイバを得られた（図４の実施例）。図４には、装置の連続稼働期間（左側から開始）と、気泡によるファイバ廃却率の傾向を、Ａ．Ｕ．（arbitrary unit）により表示して対比した。 In order to remove the rust and dirt of the device by purge gas, maintenance was performed every three months before the exhaust duct was installed in the burner retreat area (comparative example in FIG. 4), but by installing the exhaust duct in the burner retreat area Even when the OVD deposition apparatus was continuously operated for half a year, a good optical fiber was obtained (Example of FIG. 4). 4 shows the trend of the continuous operation period of the apparatus (starting from the left side) and the fiber discard rate due to bubbles. U. Displayed by (arbitrary unit) and contrasted.
本発明は、光ファイバ母材の製造に限らず、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とするガラス製品の製造に利用することができる。シリカガラスは純ＳｉＯ２に限られるものではなく、ＧｅＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｆ、ＴｉＯ２等が添加することも可能である。レンズ、プリズム、フォトマスク等の光学部品や、炉心管、マッフル、ルツボ等の耐熱部品の製造にも利用可能である。 The present invention can be used not only for the production of optical fiber preforms but also for the production of glass products mainly composed of silica (SiO 2 ). Silica glass is not limited to pure SiO 2 , and GeO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , F, TiO 2 and the like can be added. It can also be used to manufacture optical parts such as lenses, prisms and photomasks, and heat-resistant parts such as furnace tubes, muffles and crucibles.
１…ガラス多孔質体、２…バーナ、３…火炎、４…ターゲット、５…チャンバ、６…排気口、７…支持部、８…原料配管ライン、９…パージガス、１０…製造装置、１１…バーナ退避領域、１２…移動レール、１３…ダクト。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記バーナは、前記チャンバの外に設けられたバーナ退避領域に退避可能であり、
前記バーナ退避領域に退避した前記バーナに正対する位置に、前記バーナから放出されるパージガスを吸引するダクトを備えることを特徴とするガラス多孔質体の製造装置。 A production apparatus for producing a glass porous body by depositing glass fine particles generated in a flame of a burner on a target accommodated in a chamber,
The burner can be retracted to a burner retracting area provided outside the chamber,
An apparatus for producing a porous glass body, comprising: a duct for sucking a purge gas discharged from the burner at a position facing the burner retracted in the burner retracting area.
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