ガラス微粒子堆積体の製造方法
【課題】原料ガス流量を制御する原料用ＭＦＣの機差の影響を減らすことができるガラス微粒子堆積体の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス微粒子を出発ガラスロッド１４に堆積させてガラス微粒子堆積体１７を製造する際、原料タンクＴ１〜Ｔ５の重量Ｗ１〜Ｗ５を測定し、該重量の時間変化量ΔＷ１〜ΔＷ５に応じて、原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量を調整する。これにより、実際の原料重量変化により原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量を補正することができ、実質的に全てのガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５へ供給される原料ガスＧの供給流量を均一にできる。
【解決手段】ガラス微粒子を出発ガラスロッド１４に堆積させてガラス微粒子堆積体１７を製造する際、原料タンクＴ１〜Ｔ５の重量Ｗ１〜Ｗ５を測定し、該重量の時間変化量ΔＷ１〜ΔＷ５に応じて、原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量を調整する。これにより、実際の原料重量変化により原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量を補正することができ、実質的に全てのガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５へ供給される原料ガスＧの供給流量を均一にできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＡＤ法（気相軸付け法）、ＯＶＤ法（外付け法）、ＭＭＤ法（多バーナ多層付け法）などによりガラス微粒子を出発ガラスロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガラス微粒子堆積体の製造方法は、例えば、ＭＭＤ法によると、複数のバーナ毎にガラス微粒子が堆積している部分の外径をモニタし、外径が長手方向で均一になるように各バーナに供給するガラス原料等のガス供給量を調整している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に示すように、従来のガラス微粒子堆積体の製造装置１００は、１つの原料タンクＴから複数のバーナＢに原料ガスを供給し、各バーナラインに設置している流量制御装置（以下、ＭＦＣと云う）１２０により各バーナＢへの原料供給流量を制御している。そして、各バーナ毎に対応するガラス微粒子堆積体１１０の外径をモニタして、ＭＦＣ１２０の流量設定値に補正を加えている。
例えば、ガラス微粒子堆積体１１０上でガラス付着量が少ないと外径が細くなり、この場合は対応するバーナＢの設定値を所定量増やす。また、ガラス付着量が多いと外径が太くなり、この場合は対応するバーナＢの設定値を所定量減らしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６０５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＭＦＣ１２０は個々の機差が大きく、複数のＭＦＣ１２０に同じ流量を指示しても同じ流量にはならない場合が多い。特に、原料ガス（ＳｉＣｌ４）を直接バーナＢに供給する直送式の場合、原料ガス流量を制御する原料用ＭＦＣを用いるが、この原料用ＭＦＣは機差が特に大きく、同じ設定値にしたとしても、実際のバーナＢへの原料ガス供給量が設定値からずれ、ガラス微粒子堆積体１１０のガラス付着量も設定量からずれてしまうことがある。したがって、所望の特性を有するガラス微粒子堆積体１１０を製造することができない。
【０００６】
また、ＭＦＣ１２０を故障などにより交換した場合、交換前のＭＦＣ１２０の流量設定に基づき、試作用のガラス微粒子堆積体１１０を製造して、付着したガラス付着量を測定してから、この測定値に基づいて適切な流量条件を設定しているが、前記したようにＭＦＣ１２０の機差が大きいため、調整に時間がかかり、余分な費用が発生してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、原料ガス流量を制御する原料用ＭＦＣの機差の影響を減らすことができるガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することができる本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法は、反応容器内に出発ガラスロッドとガラス微粒子生成用バーナとを配置して、原料タンク内の原料液を蒸発、気化させて原料ガスを生成し、該原料ガスの流量を原料用ＭＦＣを用いて制御し、前記原料ガス、酸素および水素を前記ガラス微粒子生成用バーナに供給して、該ガラス微粒子生成用バーナの火炎内で、火炎加水分解反応によりガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を前記出発ガラスロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、前記原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、前記原料用ＭＦＣの設定流量を調整することを特徴としている。
【０００９】
このように構成されたガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、原料用ＭＦＣの設定流量を調整するので、実際の原料重量変化により原料用ＭＦＣの設定流量を補正することができ、実質的にガラス微粒子生成用バーナへ供給される原料ガスの供給流量を均一にすることができる。これにより、原料用ＭＦＣの使用上の機差の影響を減らすことができ、ＭＦＣによらず同条件で製造することができるので、ガラス付着量が長手方向に安定したガラス微粒子堆積体を製造することができ、コア径およびクラッド径が安定した光ファイバを製造できる。
なお、ここで云う使用上の機差とは、ＭＦＣ毎に設定流量と実際の供給流量との差が異なるため、使用段階でもＭＦＣ毎に供給流量の差異が生じてしまうことを意味する。
【００１０】
また、上記ガラス微粒子堆積体の製造方法において、複数の前記ガラス微粒子生成用バーナにより前記ガラス微粒子堆積体を製造する際、前記各ガラス微粒子生成用バーナ毎に前記原料用ＭＦＣおよび前記原料タンクを接続して、前記各々原料タンクの重量を所定時間毎に測定し、該重量の時間変化量に応じて、前記各々原料タンクに対応する前記原料用ＭＦＣの設定流量値を調整することが好ましい。
【００１１】
前記構成のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、各ガラス微粒子生成用バーナ毎に対応する原料用ＭＦＣおよび原料タンクを持たせることで、ガラス微粒子堆積体の製造中に各原料用ＭＦＣを調整することができ、各ガラス微粒子生成用バーナへ供給される原料ガスの供給流量を均一にすることができる。
【００１２】
また、上記ガラス微粒子堆積体の製造方法において、前記原料用ＭＦＣを交換した際、交換した新原料用ＭＦＣに交換前の旧原料用ＭＦＣと同じ設定流量値を入力し、ガラス微粒子堆積体を製造する前に原料ガスを流して、前記旧原料用ＭＦＣと同じ重量変化量となるように前記新原料用ＭＦＣの設定流量を調整することが好ましい。
【００１３】
前記構成のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、交換した新原料用ＭＦＣを、ガラス微粒子堆積体を製造する前に最適な設定流量に調整することができ、調整にかかる時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、実際の原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、原料ガス流量を制御する原料用ＭＦＣの設定流量を調整するので、各原料用ＭＦＣの設定流量を補正することができ、複数の原料用ＭＦＣの使用上の機差の影響を減らすことができる。これにより、ＭＦＣによらず同条件で製造することができるので、ガラス付着量が長手方向に安定したガラス微粒子堆積体を製造することができ、コア径およびクラッド径が安定した光ファイバを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を説明する製造装置の概略図である。
【図２】図１の要部を示す拡大図である。
【図３】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を説明するブロック図である。
【図４】本発明のバーナ毎のＪ倍率変動率の一例を示すグラフである。
【図５】従来のガラス微粒子堆積体の製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態であるガラス微粒子堆積体の製造方法について図１を参照して説明する。なお、以下ではＭＭＤ法（多バーナ多層付け法）を一例に説明するが、本発明は、ＭＭＤ法には限定されない。ＶＡＤ法やＯＶＤ法などの他のガラス微粒子堆積体の製造方法に対しても適用できる。また、図１において、火炎形成ガスのガス供給装置は省略しており、本文中での説明も省略する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する製造装置１０は、ＭＭＤ法によりガラス微粒子の堆積を行うものである。製造装置１０の主要部は、複数本（この例では５本）のガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５からなるバーナ列１１と複数本（この例では３本）の排気管１３を対向する側壁面に配置した反応容器１２である。反応容器１２は、縦方向の中心軸上に出発ガラスロッド１４を配置する。また、製造装置１０は、ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５に原料ガス等を供給するガス供給装置２０と、ガス供給装置２０等を制御する制御装置３０とを備えている。
【００１８】
反応容器１２は、出発ガラスロッド１４の上下を支持棒１５で保持して、トラバース装置１６により出発ガラスロッド１４を回転させながら上下に往復移動させる。そして、ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５で生成されたガラス微粒子が出発ガラスロッド１４の周囲に堆積してガラス微粒子堆積体１７を作製する。
【００１９】
排気管１３は、所定量のガスの排気を行い、反応容器１２内に浮遊する、ガラス微粒子堆積体１７に堆積しなかったガラス微粒子を排除し、余剰なガラス微粒子が反応容器１２内に堆積するのを防止する。
【００２０】
図２に示すように、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５は、後述する原料用ＭＦＣ２１〜２５から所定流量の原料ガスＧが供給され、火炎内で原料ガスＧを火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成する。このガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５により生成されたガラス微粒子は、反応容器１２内の出発ガラスロッド１４に堆積する。各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５には外径センサＳ１〜Ｓ５が設置されている。
【００２１】
各外径センサＳ１〜Ｓ５は、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５に対応するガラス微粒子堆積体１７の所定位置（測定点Ｐ１〜Ｐ５）の成長する外径φＤ（プリフォーム径）を所定時間毎に測定する。この測定点Ｐ１〜Ｐ５は、ガラス微粒子堆積体１７の上方から等間隔に配置する。なお、必ずしも製造中に外径センサＳ１〜Ｓ５で外径をモニタする必要はなく、製造後にプリフォーム外径を測定することとしても良い。
【００２２】
ガス供給装置２０は、原料タンクＴ１〜Ｔ５と原料用ＭＦＣ２１〜２５とを備えている。原料タンクＴ１〜Ｔ５は、液体原料Ｌを不図示の温調ブースにより沸点以上の温度に制御して蒸発、気化させて原料ガスＧ（ＳｉＣｌ４等）を生成する。
【００２３】
原料用ＭＦＣ２１〜２５は、原料ガスＧの流量を制御してガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５に供給する。すなわち、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５毎に、専用の原料用ＭＦＣ２１〜２５と原料タンクＴ１〜Ｔ５が接続されている。
なお、火炎形成ガス等の一般ガス（Ｏ２、Ｈ２、Ｎ２などの不活性ガス等）用のガス供給装置の説明は省略する。
【００２４】
原料タンクＴ１〜Ｔ５は、液体原料Ｌが不図示のメインタンクから供給され、一定の液体原料Ｌを貯留しており、この液体原料Ｌを沸点以上の温度に制御して蒸発、気化させてＳｉＣｌ４等の原料ガスＧを生成する。各原料タンクＴ１〜Ｔ５には、重量計Ｍ１〜Ｍ５が設置されている。原料タンクＴ１〜Ｔ５の重量は、重量計Ｍ１〜Ｍ５によって所定時間毎に測定する。
【００２５】
原料用ＭＦＣ２１〜２５は、各原料タンクＴ１〜Ｔ５で生成した所定流量の原料ガスＧを各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５へ供給する。この所定流量は、後述する制御装置３０からの指令に基づいて調整される。
【００２６】
図１に示した制御装置３０は、重量計Ｍ１〜Ｍ５の重量測定データから原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量を調整する。なお、供給流路上に配置される開閉バルブ（不図示）等に関する説明は省略する。
【００２７】
次に、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法を、図３のブロック図を用いて説明する。なお、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５の制御方法は同じなので、主にガラス微粒子生成用バーナＢ１の系列を説明する。
【００２８】
図３に示すように、通常、初期設定流量Ｆ０の原料ガスＧは、原料タンクＴ１から原料用ＭＦＣ２１を介してガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給される。しかし、実際は、原料用ＭＦＣ２１には機差があるため、初期設定流量Ｆ０からずれた供給流量Ｆ０’の原料ガスＧがガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給される可能性が高い。
【００２９】
そのため、先ず、重量計Ｍ１により原料タンクＴ１の重量Ｗ１を所定時間毎に測定して、その重量測定データ３２（重量Ｗ１の時間変化量ΔＷ１）を制御装置３０へデータ出力する。
【００３０】
次に、制御装置３０は、重量測定データ３２と初期設定流量Ｆ０値を換算、比較して、誤差流量ΔＦを算出する。この誤差流量ΔＦに基づいて補正流量Ｆ１（＝Ｆ０±ΔＦ）値を算出する。この補正流量Ｆ１値は、初期設定流量Ｆ０値の補正指令３３として原料用ＭＦＣ２１へ出力される。
【００３１】
次に、原料用ＭＦＣ２１は、補正指令３３として補正流量Ｆ１値が入力されることで、初期設定流量Ｆ０から微調整された補正流量Ｆ１の原料ガスＧをガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給する。これにより、実質的にガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給される原料ガスＧの供給流量を、ＭＦＣによらず均一にできる。
【００３２】
全体的には、各原料タンクＴ１〜Ｔ５の重量Ｗ１〜Ｗ５を所定時間毎に測定し、重量Ｗ１〜Ｗ５の時間変化量ΔＷ１〜ΔＷ５を算出する。この変化量ΔＷ１〜ΔＷ５に応じて、各原料タンクＴ１〜Ｔ５に対応する各原料用ＭＦＣ２１〜２５の初期設定流量Ｆ０値を補正して、補正流量Ｆ１（＝Ｆ０±ΔＦ）値を算出する。各原料用ＭＦＣ２１〜２５によって異なる補正流量Ｆ１を対応する各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５へ供給する。
【００３３】
このように制御装置３０は、全ての重量計Ｍ１〜Ｍ５からの測定データ３２を収集して、この測定データ３２を流量設定値と換算、比較し、比較データに基づいて全ての原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量の微調整を行うことができる。これにより、原料用ＭＦＣ２１〜２５の使用上の機差の影響を減らすことができ、ガラス微粒子堆積体１７の長手方向のガラス付着量を一定に作製できる。
【００３４】
また、原料用ＭＦＣ２１〜２５の内、不良等により１個の原料用ＭＦＣ（例えば、原料用ＭＦＣ２１）を交換した場合は、まず、新しい原料用ＭＦＣ２６に交換前の原料用ＭＦＣ２１と同じ設定流量（例えば、補正流量Ｆ１）を入力する。
【００３５】
次に、ガラス微粒子堆積体１７を製造する前に、新しい原料用ＭＦＣ２６に原料ガスＧを流して、重量計Ｍ１が旧い原料用ＭＦＣ２１と同じ重量変化量ΔＷ１となるように新しい原料用ＭＦＣ２６の設定流量を調整する。これにより、交換した新しい原料用ＭＦＣ２６は、ガラス微粒子堆積体１７を製造する前に、最適な設定流量に調整される。
【００３６】
上述したように本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、ガラス微粒子を出発ガラスロッド１４に堆積させてガラス微粒子堆積体１７を製造する際、例えば、原料タンクＴ１の重量Ｗ１を測定し、該重量の時間変化量ΔＷ１に応じて、原料用ＭＦＣ２１の設定流量を調整する。これにより、実際の原料重量変化により原料用ＭＦＣ２１の設定流量を補正でき、実質的にガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給される原料ガスＧの供給流量を均一にできる。よって、全ての原料用ＭＦＣ２１〜２５の使用上の機差の影響を減らすことができ、ガラス微粒子堆積体１７の長手方向でガラス付着量を一定にできるので、コア径およびクラッド径が安定した光ファイバを製造できる。
【００３７】
また、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５毎に原料用ＭＦＣ２１〜２５および原料タンクＴ１〜Ｔ５を接続して、各原料タンクＴ１〜Ｔ５の重量Ｗ１〜Ｗ５を所定時間毎に測定し、該重量Ｗ１〜Ｗ５の時間変化量ΔＷ１〜ΔＷ５に応じて、各原料タンクＴ１〜Ｔ５に対応する原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量を調整する。このように、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５毎に対応する専用の原料用ＭＦＣ２１〜２５および原料タンクＴ１〜Ｔ５を持たせることにより、ガラス微粒子堆積体１７の製造中に各原料用ＭＦＣ２１〜２５を個々に調整でき、全ての原料用ＭＦＣ２１〜２５の使用上の機差の影響を減らすことができる。
【００３８】
また、例えば、原料用ＭＦＣ２１を交換した際、交換した新しい原料用ＭＦＣ２６に交換前の旧い原料用ＭＦＣ２１と同じ設定流量値を入力し、ガラス微粒子堆積体１７を製造する前に原料ガスＧを流して、旧い原料用ＭＦＣ２１と同じ重量変化量ΔＷ１となるように新しい原料用ＭＦＣ２６の設定流量を調整する。これにより、交換した新しい原料用ＭＦＣ２６をガラス微粒子堆積体１７の製造前に、最適な設定流量に調整できる。
【００３９】
次に、本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法の一実施例を説明する。
（実施例）
実施例、比較例とも、下記のような材料を使用してガラス微粒子堆積体を３０本製造する。
・出発ガラスロッド；直径２５ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英ガラス
・測定点；上端から１５０ｍｍ間隔に５箇所
・原料ガス…ＳｉＣｌ４（１〜７ＳＬＭ）
【００４０】
製造方法は、上述したＭＭＤ法により、実施例は、５本のガラス微粒子生成用バーナ毎に専用の原料用ＭＦＣおよび原料タンクを接続して、各原料用ＭＦＣへ原料ガスを供給する。そして、所定時間毎に原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、各原料タンクに対応する原料用ＭＦＣの設定流量を調整した補正流量の原料ガスを供給する。
【００４１】
（比較例）
比較例は、５本のガラス微粒子生成用バーナ毎に専用の原料用ＭＦＣを接続して、１個の原料タンクから分岐させて各原料用ＭＦＣへ初期の設定流量の原料ガスを供給する。
【００４２】
実施例、比較例とも、製造したガラス微粒子堆積体を焼結した後、各測定点のプリフォーム径とコア径を屈折率分布測定器などで測定し、測定したプリフォーム径とコア径とから各測定点のＪ倍率（プリフォーム径／コア径）を算出する。このＪ倍率からＪ倍率変動率（各測定点のＪ倍率／全測定点のＪ倍率平均値）を算出した一例を図４に示す。このＪ倍率変動率の最大変化量（MaxΔＪ）について、実施例、比較例とも各々プリフォーム３０本の平均値を算出して比較、評価する。
【００４３】
図４において、測定点Ｐ１が最大値であり、測定点Ｐ２が最小値であるため、最大値と最小値の差となる最大変化量は０．０２となる。このようにして、実施例、比較例の製造方法で製造したプリフォーム３０本の最大変化量の平均値を算出して比較する。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１から明らかなように、製造した３０本のガラス微粒子堆積体におけるＪ倍率変動率の最大変化量(MaxΔＪ）の平均値が、実施例では０．０１１となり比較例の０．０２３の約１／２（５０％）に低減している。また、この変動による光ファイバの特性不良率（カットオフ波長外れ等）が、比較例に比べ約３０％低減できることが確認された。
【００４６】
なお、本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在であり、ＶＡＤ法やＯＶＤ法においても同様の効果がある。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【符号の説明】
【００４７】
１０…製造装置、１２…反応容器、１４…出発ガラスロッド、１５…支持棒、１７…ガラス微粒子堆積体、２０…ガス供給装置、２１〜２６…原料用ＭＦＣ（原料流量制御装置）、３０…制御装置、Ｂ１〜Ｂ５…ガラス微粒子生成用バーナ、φＣ…出発ガラスロッドのコア径、φＤ１〜φＤ５…プリフォーム径、Ｇ…原料ガス、Ｍ１〜Ｍ５…重量計、Ｐ１〜Ｐ５…測定点、Ｓ１〜Ｓ５…外径センサ、Ｔ１〜Ｔ５…原料タンク、Ｗ１〜Ｗ５…重量、ΔＷ１〜ΔＷ５…重量の時間変化量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＡＤ法（気相軸付け法）、ＯＶＤ法（外付け法）、ＭＭＤ法（多バーナ多層付け法）などによりガラス微粒子を出発ガラスロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガラス微粒子堆積体の製造方法は、例えば、ＭＭＤ法によると、複数のバーナ毎にガラス微粒子が堆積している部分の外径をモニタし、外径が長手方向で均一になるように各バーナに供給するガラス原料等のガス供給量を調整している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に示すように、従来のガラス微粒子堆積体の製造装置１００は、１つの原料タンクＴから複数のバーナＢに原料ガスを供給し、各バーナラインに設置している流量制御装置（以下、ＭＦＣと云う）１２０により各バーナＢへの原料供給流量を制御している。そして、各バーナ毎に対応するガラス微粒子堆積体１１０の外径をモニタして、ＭＦＣ１２０の流量設定値に補正を加えている。
例えば、ガラス微粒子堆積体１１０上でガラス付着量が少ないと外径が細くなり、この場合は対応するバーナＢの設定値を所定量増やす。また、ガラス付着量が多いと外径が太くなり、この場合は対応するバーナＢの設定値を所定量減らしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６０５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＭＦＣ１２０は個々の機差が大きく、複数のＭＦＣ１２０に同じ流量を指示しても同じ流量にはならない場合が多い。特に、原料ガス（ＳｉＣｌ４）を直接バーナＢに供給する直送式の場合、原料ガス流量を制御する原料用ＭＦＣを用いるが、この原料用ＭＦＣは機差が特に大きく、同じ設定値にしたとしても、実際のバーナＢへの原料ガス供給量が設定値からずれ、ガラス微粒子堆積体１１０のガラス付着量も設定量からずれてしまうことがある。したがって、所望の特性を有するガラス微粒子堆積体１１０を製造することができない。
【０００６】
また、ＭＦＣ１２０を故障などにより交換した場合、交換前のＭＦＣ１２０の流量設定に基づき、試作用のガラス微粒子堆積体１１０を製造して、付着したガラス付着量を測定してから、この測定値に基づいて適切な流量条件を設定しているが、前記したようにＭＦＣ１２０の機差が大きいため、調整に時間がかかり、余分な費用が発生してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、原料ガス流量を制御する原料用ＭＦＣの機差の影響を減らすことができるガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することができる本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法は、反応容器内に出発ガラスロッドとガラス微粒子生成用バーナとを配置して、原料タンク内の原料液を蒸発、気化させて原料ガスを生成し、該原料ガスの流量を原料用ＭＦＣを用いて制御し、前記原料ガス、酸素および水素を前記ガラス微粒子生成用バーナに供給して、該ガラス微粒子生成用バーナの火炎内で、火炎加水分解反応によりガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を前記出発ガラスロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、前記原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、前記原料用ＭＦＣの設定流量を調整することを特徴としている。
【０００９】
このように構成されたガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、原料用ＭＦＣの設定流量を調整するので、実際の原料重量変化により原料用ＭＦＣの設定流量を補正することができ、実質的にガラス微粒子生成用バーナへ供給される原料ガスの供給流量を均一にすることができる。これにより、原料用ＭＦＣの使用上の機差の影響を減らすことができ、ＭＦＣによらず同条件で製造することができるので、ガラス付着量が長手方向に安定したガラス微粒子堆積体を製造することができ、コア径およびクラッド径が安定した光ファイバを製造できる。
なお、ここで云う使用上の機差とは、ＭＦＣ毎に設定流量と実際の供給流量との差が異なるため、使用段階でもＭＦＣ毎に供給流量の差異が生じてしまうことを意味する。
【００１０】
また、上記ガラス微粒子堆積体の製造方法において、複数の前記ガラス微粒子生成用バーナにより前記ガラス微粒子堆積体を製造する際、前記各ガラス微粒子生成用バーナ毎に前記原料用ＭＦＣおよび前記原料タンクを接続して、前記各々原料タンクの重量を所定時間毎に測定し、該重量の時間変化量に応じて、前記各々原料タンクに対応する前記原料用ＭＦＣの設定流量値を調整することが好ましい。
【００１１】
前記構成のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、各ガラス微粒子生成用バーナ毎に対応する原料用ＭＦＣおよび原料タンクを持たせることで、ガラス微粒子堆積体の製造中に各原料用ＭＦＣを調整することができ、各ガラス微粒子生成用バーナへ供給される原料ガスの供給流量を均一にすることができる。
【００１２】
また、上記ガラス微粒子堆積体の製造方法において、前記原料用ＭＦＣを交換した際、交換した新原料用ＭＦＣに交換前の旧原料用ＭＦＣと同じ設定流量値を入力し、ガラス微粒子堆積体を製造する前に原料ガスを流して、前記旧原料用ＭＦＣと同じ重量変化量となるように前記新原料用ＭＦＣの設定流量を調整することが好ましい。
【００１３】
前記構成のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、交換した新原料用ＭＦＣを、ガラス微粒子堆積体を製造する前に最適な設定流量に調整することができ、調整にかかる時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、実際の原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、原料ガス流量を制御する原料用ＭＦＣの設定流量を調整するので、各原料用ＭＦＣの設定流量を補正することができ、複数の原料用ＭＦＣの使用上の機差の影響を減らすことができる。これにより、ＭＦＣによらず同条件で製造することができるので、ガラス付着量が長手方向に安定したガラス微粒子堆積体を製造することができ、コア径およびクラッド径が安定した光ファイバを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を説明する製造装置の概略図である。
【図２】図１の要部を示す拡大図である。
【図３】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を説明するブロック図である。
【図４】本発明のバーナ毎のＪ倍率変動率の一例を示すグラフである。
【図５】従来のガラス微粒子堆積体の製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態であるガラス微粒子堆積体の製造方法について図１を参照して説明する。なお、以下ではＭＭＤ法（多バーナ多層付け法）を一例に説明するが、本発明は、ＭＭＤ法には限定されない。ＶＡＤ法やＯＶＤ法などの他のガラス微粒子堆積体の製造方法に対しても適用できる。また、図１において、火炎形成ガスのガス供給装置は省略しており、本文中での説明も省略する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する製造装置１０は、ＭＭＤ法によりガラス微粒子の堆積を行うものである。製造装置１０の主要部は、複数本（この例では５本）のガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５からなるバーナ列１１と複数本（この例では３本）の排気管１３を対向する側壁面に配置した反応容器１２である。反応容器１２は、縦方向の中心軸上に出発ガラスロッド１４を配置する。また、製造装置１０は、ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５に原料ガス等を供給するガス供給装置２０と、ガス供給装置２０等を制御する制御装置３０とを備えている。
【００１８】
反応容器１２は、出発ガラスロッド１４の上下を支持棒１５で保持して、トラバース装置１６により出発ガラスロッド１４を回転させながら上下に往復移動させる。そして、ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５で生成されたガラス微粒子が出発ガラスロッド１４の周囲に堆積してガラス微粒子堆積体１７を作製する。
【００１９】
排気管１３は、所定量のガスの排気を行い、反応容器１２内に浮遊する、ガラス微粒子堆積体１７に堆積しなかったガラス微粒子を排除し、余剰なガラス微粒子が反応容器１２内に堆積するのを防止する。
【００２０】
図２に示すように、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５は、後述する原料用ＭＦＣ２１〜２５から所定流量の原料ガスＧが供給され、火炎内で原料ガスＧを火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成する。このガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５により生成されたガラス微粒子は、反応容器１２内の出発ガラスロッド１４に堆積する。各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５には外径センサＳ１〜Ｓ５が設置されている。
【００２１】
各外径センサＳ１〜Ｓ５は、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５に対応するガラス微粒子堆積体１７の所定位置（測定点Ｐ１〜Ｐ５）の成長する外径φＤ（プリフォーム径）を所定時間毎に測定する。この測定点Ｐ１〜Ｐ５は、ガラス微粒子堆積体１７の上方から等間隔に配置する。なお、必ずしも製造中に外径センサＳ１〜Ｓ５で外径をモニタする必要はなく、製造後にプリフォーム外径を測定することとしても良い。
【００２２】
ガス供給装置２０は、原料タンクＴ１〜Ｔ５と原料用ＭＦＣ２１〜２５とを備えている。原料タンクＴ１〜Ｔ５は、液体原料Ｌを不図示の温調ブースにより沸点以上の温度に制御して蒸発、気化させて原料ガスＧ（ＳｉＣｌ４等）を生成する。
【００２３】
原料用ＭＦＣ２１〜２５は、原料ガスＧの流量を制御してガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５に供給する。すなわち、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５毎に、専用の原料用ＭＦＣ２１〜２５と原料タンクＴ１〜Ｔ５が接続されている。
なお、火炎形成ガス等の一般ガス（Ｏ２、Ｈ２、Ｎ２などの不活性ガス等）用のガス供給装置の説明は省略する。
【００２４】
原料タンクＴ１〜Ｔ５は、液体原料Ｌが不図示のメインタンクから供給され、一定の液体原料Ｌを貯留しており、この液体原料Ｌを沸点以上の温度に制御して蒸発、気化させてＳｉＣｌ４等の原料ガスＧを生成する。各原料タンクＴ１〜Ｔ５には、重量計Ｍ１〜Ｍ５が設置されている。原料タンクＴ１〜Ｔ５の重量は、重量計Ｍ１〜Ｍ５によって所定時間毎に測定する。
【００２５】
原料用ＭＦＣ２１〜２５は、各原料タンクＴ１〜Ｔ５で生成した所定流量の原料ガスＧを各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５へ供給する。この所定流量は、後述する制御装置３０からの指令に基づいて調整される。
【００２６】
図１に示した制御装置３０は、重量計Ｍ１〜Ｍ５の重量測定データから原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量を調整する。なお、供給流路上に配置される開閉バルブ（不図示）等に関する説明は省略する。
【００２７】
次に、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法を、図３のブロック図を用いて説明する。なお、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５の制御方法は同じなので、主にガラス微粒子生成用バーナＢ１の系列を説明する。
【００２８】
図３に示すように、通常、初期設定流量Ｆ０の原料ガスＧは、原料タンクＴ１から原料用ＭＦＣ２１を介してガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給される。しかし、実際は、原料用ＭＦＣ２１には機差があるため、初期設定流量Ｆ０からずれた供給流量Ｆ０’の原料ガスＧがガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給される可能性が高い。
【００２９】
そのため、先ず、重量計Ｍ１により原料タンクＴ１の重量Ｗ１を所定時間毎に測定して、その重量測定データ３２（重量Ｗ１の時間変化量ΔＷ１）を制御装置３０へデータ出力する。
【００３０】
次に、制御装置３０は、重量測定データ３２と初期設定流量Ｆ０値を換算、比較して、誤差流量ΔＦを算出する。この誤差流量ΔＦに基づいて補正流量Ｆ１（＝Ｆ０±ΔＦ）値を算出する。この補正流量Ｆ１値は、初期設定流量Ｆ０値の補正指令３３として原料用ＭＦＣ２１へ出力される。
【００３１】
次に、原料用ＭＦＣ２１は、補正指令３３として補正流量Ｆ１値が入力されることで、初期設定流量Ｆ０から微調整された補正流量Ｆ１の原料ガスＧをガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給する。これにより、実質的にガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給される原料ガスＧの供給流量を、ＭＦＣによらず均一にできる。
【００３２】
全体的には、各原料タンクＴ１〜Ｔ５の重量Ｗ１〜Ｗ５を所定時間毎に測定し、重量Ｗ１〜Ｗ５の時間変化量ΔＷ１〜ΔＷ５を算出する。この変化量ΔＷ１〜ΔＷ５に応じて、各原料タンクＴ１〜Ｔ５に対応する各原料用ＭＦＣ２１〜２５の初期設定流量Ｆ０値を補正して、補正流量Ｆ１（＝Ｆ０±ΔＦ）値を算出する。各原料用ＭＦＣ２１〜２５によって異なる補正流量Ｆ１を対応する各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５へ供給する。
【００３３】
このように制御装置３０は、全ての重量計Ｍ１〜Ｍ５からの測定データ３２を収集して、この測定データ３２を流量設定値と換算、比較し、比較データに基づいて全ての原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量の微調整を行うことができる。これにより、原料用ＭＦＣ２１〜２５の使用上の機差の影響を減らすことができ、ガラス微粒子堆積体１７の長手方向のガラス付着量を一定に作製できる。
【００３４】
また、原料用ＭＦＣ２１〜２５の内、不良等により１個の原料用ＭＦＣ（例えば、原料用ＭＦＣ２１）を交換した場合は、まず、新しい原料用ＭＦＣ２６に交換前の原料用ＭＦＣ２１と同じ設定流量（例えば、補正流量Ｆ１）を入力する。
【００３５】
次に、ガラス微粒子堆積体１７を製造する前に、新しい原料用ＭＦＣ２６に原料ガスＧを流して、重量計Ｍ１が旧い原料用ＭＦＣ２１と同じ重量変化量ΔＷ１となるように新しい原料用ＭＦＣ２６の設定流量を調整する。これにより、交換した新しい原料用ＭＦＣ２６は、ガラス微粒子堆積体１７を製造する前に、最適な設定流量に調整される。
【００３６】
上述したように本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、ガラス微粒子を出発ガラスロッド１４に堆積させてガラス微粒子堆積体１７を製造する際、例えば、原料タンクＴ１の重量Ｗ１を測定し、該重量の時間変化量ΔＷ１に応じて、原料用ＭＦＣ２１の設定流量を調整する。これにより、実際の原料重量変化により原料用ＭＦＣ２１の設定流量を補正でき、実質的にガラス微粒子生成用バーナＢ１へ供給される原料ガスＧの供給流量を均一にできる。よって、全ての原料用ＭＦＣ２１〜２５の使用上の機差の影響を減らすことができ、ガラス微粒子堆積体１７の長手方向でガラス付着量を一定にできるので、コア径およびクラッド径が安定した光ファイバを製造できる。
【００３７】
また、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５毎に原料用ＭＦＣ２１〜２５および原料タンクＴ１〜Ｔ５を接続して、各原料タンクＴ１〜Ｔ５の重量Ｗ１〜Ｗ５を所定時間毎に測定し、該重量Ｗ１〜Ｗ５の時間変化量ΔＷ１〜ΔＷ５に応じて、各原料タンクＴ１〜Ｔ５に対応する原料用ＭＦＣ２１〜２５の設定流量を調整する。このように、各ガラス微粒子生成用バーナＢ１〜Ｂ５毎に対応する専用の原料用ＭＦＣ２１〜２５および原料タンクＴ１〜Ｔ５を持たせることにより、ガラス微粒子堆積体１７の製造中に各原料用ＭＦＣ２１〜２５を個々に調整でき、全ての原料用ＭＦＣ２１〜２５の使用上の機差の影響を減らすことができる。
【００３８】
また、例えば、原料用ＭＦＣ２１を交換した際、交換した新しい原料用ＭＦＣ２６に交換前の旧い原料用ＭＦＣ２１と同じ設定流量値を入力し、ガラス微粒子堆積体１７を製造する前に原料ガスＧを流して、旧い原料用ＭＦＣ２１と同じ重量変化量ΔＷ１となるように新しい原料用ＭＦＣ２６の設定流量を調整する。これにより、交換した新しい原料用ＭＦＣ２６をガラス微粒子堆積体１７の製造前に、最適な設定流量に調整できる。
【００３９】
次に、本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法の一実施例を説明する。
（実施例）
実施例、比較例とも、下記のような材料を使用してガラス微粒子堆積体を３０本製造する。
・出発ガラスロッド；直径２５ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英ガラス
・測定点；上端から１５０ｍｍ間隔に５箇所
・原料ガス…ＳｉＣｌ４（１〜７ＳＬＭ）
【００４０】
製造方法は、上述したＭＭＤ法により、実施例は、５本のガラス微粒子生成用バーナ毎に専用の原料用ＭＦＣおよび原料タンクを接続して、各原料用ＭＦＣへ原料ガスを供給する。そして、所定時間毎に原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、各原料タンクに対応する原料用ＭＦＣの設定流量を調整した補正流量の原料ガスを供給する。
【００４１】
（比較例）
比較例は、５本のガラス微粒子生成用バーナ毎に専用の原料用ＭＦＣを接続して、１個の原料タンクから分岐させて各原料用ＭＦＣへ初期の設定流量の原料ガスを供給する。
【００４２】
実施例、比較例とも、製造したガラス微粒子堆積体を焼結した後、各測定点のプリフォーム径とコア径を屈折率分布測定器などで測定し、測定したプリフォーム径とコア径とから各測定点のＪ倍率（プリフォーム径／コア径）を算出する。このＪ倍率からＪ倍率変動率（各測定点のＪ倍率／全測定点のＪ倍率平均値）を算出した一例を図４に示す。このＪ倍率変動率の最大変化量（MaxΔＪ）について、実施例、比較例とも各々プリフォーム３０本の平均値を算出して比較、評価する。
【００４３】
図４において、測定点Ｐ１が最大値であり、測定点Ｐ２が最小値であるため、最大値と最小値の差となる最大変化量は０．０２となる。このようにして、実施例、比較例の製造方法で製造したプリフォーム３０本の最大変化量の平均値を算出して比較する。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１から明らかなように、製造した３０本のガラス微粒子堆積体におけるＪ倍率変動率の最大変化量(MaxΔＪ）の平均値が、実施例では０．０１１となり比較例の０．０２３の約１／２（５０％）に低減している。また、この変動による光ファイバの特性不良率（カットオフ波長外れ等）が、比較例に比べ約３０％低減できることが確認された。
【００４６】
なお、本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在であり、ＶＡＤ法やＯＶＤ法においても同様の効果がある。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【符号の説明】
【００４７】
１０…製造装置、１２…反応容器、１４…出発ガラスロッド、１５…支持棒、１７…ガラス微粒子堆積体、２０…ガス供給装置、２１〜２６…原料用ＭＦＣ（原料流量制御装置）、３０…制御装置、Ｂ１〜Ｂ５…ガラス微粒子生成用バーナ、φＣ…出発ガラスロッドのコア径、φＤ１〜φＤ５…プリフォーム径、Ｇ…原料ガス、Ｍ１〜Ｍ５…重量計、Ｐ１〜Ｐ５…測定点、Ｓ１〜Ｓ５…外径センサ、Ｔ１〜Ｔ５…原料タンク、Ｗ１〜Ｗ５…重量、ΔＷ１〜ΔＷ５…重量の時間変化量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内に出発ガラスロッドとガラス微粒子生成用バーナとを配置して、
原料タンク内の原料液を蒸発、気化させて原料ガスを生成し、
該原料ガスの流量を原料流量制御装置を用いて制御し、
前記原料ガス、酸素および水素を前記ガラス微粒子生成用バーナに供給して、
該ガラス微粒子生成用バーナの火炎内で、火炎加水分解反応によりガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を前記出発ガラスロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、前記原料流量制御装置の設定流量を調整することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項２】
複数の前記ガラス微粒子生成用バーナにより前記ガラス微粒子堆積体を作製する際、
前記各ガラス微粒子生成用バーナ毎に前記原料流量制御装置および前記原料タンクを接続して、
前記各々原料タンクの重量を所定時間毎に測定し、
該重量の時間変化量に応じて、前記各々原料タンクに対応する前記原料流量制御装置の設定流量値を調整することを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項３】
前記原料流量制御装置を交換した際、交換した新原料流量制御装置に交換前の旧原料流量制御装置と同じ設定流量値を入力し、ガラス微粒子堆積体を作製する前に原料ガスを流して、
前記旧原料流量制御装置と同じ重量変化量となるように前記新原料流量制御装置の設定流量を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項１】
反応容器内に出発ガラスロッドとガラス微粒子生成用バーナとを配置して、
原料タンク内の原料液を蒸発、気化させて原料ガスを生成し、
該原料ガスの流量を原料流量制御装置を用いて制御し、
前記原料ガス、酸素および水素を前記ガラス微粒子生成用バーナに供給して、
該ガラス微粒子生成用バーナの火炎内で、火炎加水分解反応によりガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を前記出発ガラスロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記原料タンクの重量を測定し、該重量の時間変化量に応じて、前記原料流量制御装置の設定流量を調整することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項２】
複数の前記ガラス微粒子生成用バーナにより前記ガラス微粒子堆積体を作製する際、
前記各ガラス微粒子生成用バーナ毎に前記原料流量制御装置および前記原料タンクを接続して、
前記各々原料タンクの重量を所定時間毎に測定し、
該重量の時間変化量に応じて、前記各々原料タンクに対応する前記原料流量制御装置の設定流量値を調整することを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項３】
前記原料流量制御装置を交換した際、交換した新原料流量制御装置に交換前の旧原料流量制御装置と同じ設定流量値を入力し、ガラス微粒子堆積体を作製する前に原料ガスを流して、
前記旧原料流量制御装置と同じ重量変化量となるように前記新原料流量制御装置の設定流量を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５４８９３（Ｐ２０１２−２５４８９３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８０９２（Ｐ２０１１−１２８０９２）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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