专利名称：多孔质玻璃母材的制造装置以及光纤用玻璃母材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种作为光纤(fiber optic)的原材料的多孔质玻璃母材的制造装置以及光纤用玻璃母材。
关于因参照文献而允许编入的指定国，根据下述申请案的内容而编入本申请案中，作为本申请案的一部分。
日本专利特愿2004-78211申请日 平成16年3月18日(2004.03.18)背景技术先前，如图1所示，多孔质玻璃母材的制造装置是，将沿可轴旋转地安装的基材玻璃棒1的长度方向反复往复运动的燃烧器2(burner)配设在下方，通过该燃烧器2将以火焰水解(flame hydrolysis)反应而合成的玻璃微粒子喷到基材玻璃棒1的侧面，并在长度方向上依次堆积，以形成多孔质玻璃烟尘3(porous glass soot)。
在多孔质玻璃烟尘3的上方，排气罩4与排气管5配设在与燃烧器2对向的方向上，以将燃烧废气与未附着的玻璃微粒子排出系统外。在装置内，如果排气流紊乱，则容易产生如下不良情况，即在堆积时烟尘分散，或者因为对未堆积的玻璃微粒子进行再次堆积，而在透明玻璃化时产生气泡。
作为该对策，在专利文献1中提出了下述方法，将多孔质玻璃烟尘3收存在筒体6中，并在该筒体6的大致中央处设置排气管5，由此使废气沿多孔质玻璃烟尘3的长度方向流动，从而减少气泡。再者，符号7为气体取入口(参照图2)。
专利文献1日本专利特开昭59-190232号公报近年来，光纤用玻璃母材逐步大型化，随之，作为半成品的多孔质玻璃烟尘也逐步大型化。如果多孔质玻璃烟尘的直径变粗，则撞到多孔质玻璃烟尘的堆积面上的火焰流被较大地扰乱，所以线速度降低的未堆积的玻璃微粒子流向垂直上方，因此无法良好地从排气罩排出。其结果，产生如下问题，即因气流紊乱而引起烟尘分散，或因未堆积的玻璃微粒子再次堆积在多孔质玻璃烟尘上而产生气泡等。
发明内容
本发明提供一种多孔质玻璃母材的制造装置以及光纤用玻璃母材，即使在制造粗径的多孔质玻璃烟尘时，也可以良好地维持排气流的状态，因此极少产生堆积时的烟尘分散以及透明玻璃化时的气泡。
本发明的第1形态是多孔质玻璃母材的制造装置，包括燃烧器，沿轴旋转的基材玻璃棒的长度方向反复往复运动，并且使玻璃微粒子喷射堆积在基材玻璃棒上；以及排气罩，在堆积该玻璃微粒子而成的多孔质玻璃烟尘的上方，与该燃烧器同步地在相同方向上反复往复运动，并且该排气罩覆盖多孔质玻璃烟尘的角度θ相对于多孔质玻璃烟尘的轴中心大于等于100°。
更优选的是，在所述多孔质玻璃母材的制造装置中，角度θ也可以相对于多孔质玻璃烟尘的轴中心大于等于180°。而且，在多孔质玻璃母材的制造装置中，排气罩也可以挟多孔质玻璃烟尘，并与燃烧器对向配置。
再者，通过在排气罩上表面设置对覆盖多孔质玻璃烟尘的角度θ进行调整的折回机构，可以容易地搬出母材，而且，通过以曲面形成排气罩的开口部端面，可以减少成长在排气罩端面上的未附着烟尘。
本发明的第2形态是多孔质玻璃母材的制造装置，包括燃烧器，沿轴旋转的基材玻璃棒的长度方向反复往复运动，并且使玻璃微粒子喷射堆积在基材玻璃棒上；以及排气罩，在堆积该玻璃微粒子而成的多孔质玻璃烟尘的上方，与该燃烧器同步地在相同方向上反复往复运动，并且当将连结燃烧器的中心轴与多孔质玻璃烟尘的轴中心的直线的延长线(以下，仅称作燃烧器的中心轴线)，与平行于该延长线的排气罩的排气管的中心轴线(以下，仅称作排气管的中心轴线)的偏移量设为r时，该偏移量r与排气管的半径R的比值r/R大于0且小于等于1.5。
在所述多孔质玻璃母材的制造装置中，排气管也可以向垂直上方偏移。
使用所述制造装置制造多孔质玻璃母材，并将所述多孔质玻璃母材加热至高温后进行烧结，并进行透明玻璃化，由此可获得本发明的光纤用玻璃母材。
再者，所述的发明概要并未列举出本发明的所有必要特征，此等特征群的子组合体也可以构成发明。
根据本发明的第1形态，将覆盖多孔质玻璃烟尘的排气罩的角度θ设为大于等于100°，由此不仅在堆积初期的直径较细时，在堆积进行后直径变粗时，也可以使废气以良好的状态排出系统外，而不会扰乱未被堆积的玻璃微粒子或排气流。再者，如果增大排气罩的角度θ，则难以搬出已完成堆积的多孔质玻璃烟尘，但是通过在排气罩的上表面设置折回机构，可以解决该问题。
根据本发明的第2形态，将燃烧器的中心轴线与排气管的中心轴线的偏移量r与排气管的半径R的比值r/R设为小于等于1.5，由此可良好地将撞到堆积面后的线速度降低的火焰流与未堆积的玻璃微粒子一并排出系统外，因此可获得如下的多孔质玻璃母材，其不会因气流紊乱而引起烟尘分散，或因对未堆积玻璃微粒子进行再堆积而产生气泡。
图1是表示习知的多孔质玻璃母材制造装置的示例的概略纵剖面图。
图2是表示习知的排气装置的一例的概略纵剖面图。
图3是表示具有第1发明的排气罩的多孔质玻璃母材制造装置的一例的概略纵剖面图。
图4(a)、(b)是对本发明的排气罩上表面的折回机构进行说明的概略纵剖面图。
图5是对排气罩的开口部端面的形状进行说明的概略剖面图，图5(a)是本发明的排气罩的开口部端面，图5(b)是习知的排气罩的开口部端面。
图6是说明第2发明的燃烧器的中心轴线与排气管的中心轴线的偏移量r与排气管的半径R的关系的概略纵剖面图。
1基材玻璃棒 2燃烧器3多孔质玻璃烟尘 4排气罩5排气管 6筒体7气体取入口 8螺杆9马达10往复动作控制装置11折回机构 12开口部端面具体实施方式
以下，根据发明的实施形态说明本发明，但以下的实施形态并不对申请专利范围中的发明进行限定，并且实施形态中所说明的所有特征的组合，并非在发明内容中所必须。
图3表示第1发明的制造装置的一例。
在装置内安装有可轴旋转的基材玻璃棒1，并且配设有玻璃微粒子堆积用的燃烧器2与排气罩4，该排气罩4设置在与该燃烧器2对向的方向上。将燃烧器2与排气罩4设置成可通过螺杆8以及马达9，并利用往复动作控制装置10，而沿基材玻璃棒1的长度方向互相同步地在相同方向上往复运动。
在基材玻璃棒1的侧面，使藉由燃烧器2对玻璃原料进行火焰水解反应所产生的玻璃微粒子进行堆积，而形成多孔质玻璃烟尘3。未被堆积的玻璃微粒子与废气一并从设置在多孔质玻璃烟尘3上方的排气罩4，经过排气管5而被排出系统外。将排气罩设置成如下，即以相对于其轴中心，角度θ大于等于100°的方式覆盖多孔质玻璃烟尘3。
通过增大排气罩4覆盖多孔质玻璃烟尘3的角度θ，使燃烧器2的火焰流被包入排气罩，因此可良好地进行排气而不会扰乱周围的气流。其结果，不仅在堆积初期的直径较细时，在堆积进行后直径变粗时，也可以通过排气罩良好地将玻璃微粒子排出系统外而不会扰乱气流，并且可以防止对未被堆积在多孔质玻璃烟尘3上的玻璃微粒子进行再次堆积。
再者，如果增大排气罩4的角度θ，则难以搬出已完成堆积的多孔质玻璃烟尘3，但如图4(a)、(b)所示，在排气罩4的上表面设置可对覆盖多孔质玻璃烟尘3的角度θ进行调整的折回机构11，在搬出时，将排气罩4的一部分向上方折回，由此无故障地进行搬出。
而且，如图5(a)所示，如果以曲面形成排气罩的开口部端面，则可以良好地将未堆积的玻璃微粒子引导至排气罩中而不扰乱气流。再者，图5(b)表示习知的排气罩的开口部端面，且气流易被扰乱。
图6是对第2发明进行说明的图，在该装置内，以使通过基材玻璃棒1的中心的燃烧器2的中心轴线与排气管5的中心轴线平行的方式而设置燃烧器2与排气管5，并使燃烧器2的中心轴线与排气管5的中心轴线的偏移量r与排气管的半径R的比值r/R大于0且小于等于1.5。
由此，撞到堆积面后而线速度降低的火焰流，与未堆积的玻璃微粒子一并被良好地排出系统外，因此可获得如下的多孔质玻璃母材，其较少产生因气流紊乱而引起的烟尘分散，也较少产生因对未堆积玻璃微粒子进行再堆积而产生的气泡。
实施例以下，根据实施例、比较例，对本发明进行更详细地说明，但本发明并不限定于这些实施例、实施比较例，可以有各种态样。
实施例1使用图3所示的装置制造多孔质玻璃母材。
设置在装置内的燃烧器2与排气管5，通过螺杆8以及马达9而反复往复动，将供给至燃烧器2的玻璃原料进行火焰水解，其后将所生成的玻璃微粒子喷到旋转的基材玻璃棒1的侧面。燃烧器2连接于可燃性气体供给管、助燃性气体供给管、以及原料气体供给管(未图示)。
将作为可燃性气体的氢气与作为助燃性气体的氧气供给至燃烧器2，以产生火焰流。此外，供给作为原料气体的四氯硅烷气体(tetrachlorosilanegas)，且通过火焰水解反应合成玻璃微粒子。再者，基材玻璃棒1可以为石英制的玻璃，或者也可以为具有芯部(core)与包层部(clad)的芯棒。
未被堆积的玻璃微粒子以及废气，从排气罩4经过排气管5而排出系统外。并且，利用使从基材玻璃棒1的轴中心朝向排气罩4的角度θ形成110°的方式而设置排气罩4，并使所述排气罩4包入(surround)多孔质玻璃烟尘3。
使用此种装置向燃烧器2供给原料气体并进行堆积时，即使在堆积进行后多孔质玻璃烟尘的直径变粗时，也可以将未堆积的玻璃微粒子与废气一并从排气罩4排出而不会扰乱气流。其结果，不会产生因气流紊乱而引起的烟尘分散，或未堆积的玻璃微粒子再次堆积在多孔质玻璃烟尘上。
比较例1除将排气罩的角度θ设为90°以外，以与实施例1同样的方式进行堆积。
在堆积初期的多孔质玻璃烟尘3为细径期间，可良好地排气，但随着堆积的进行，多孔质玻璃烟尘3的直径变粗，因火焰流撞向堆积面，而使气流紊乱变大，因此包含线速度降低的未堆积的玻璃微粒子的火焰流流向垂直上方，无法顺利地从排气罩4排出。其结果，在对多孔质玻璃母材进行透明玻璃化时，可确认因未堆积玻璃微粒子再次向烟尘(soot)上堆积而产生气泡。
实施例2使用图6所示的装置制造多孔质玻璃母材。
使排气管5的中心轴线相对于燃烧器2的中心轴线，以排气管的半径R的0.5、1.0、1.5倍向垂直上方偏移，其后使玻璃微粒子堆积在基材玻璃棒1上，此时撞到堆积面后线速度降低的火焰流与未堆积玻璃微粒子一并良好地被排出系统外，在任何情况下，均可获得如下的多孔质玻璃母材，其不会因气流紊乱而引起烟尘分散，也不会因对未堆积玻璃微粒子进行再次堆积而产生气泡。
比较例2使排气管5的中心轴线相对于燃烧器2的中心轴线，以排气管的半径R的2.0倍向垂直上方偏移，其后使玻璃微粒子堆积在基材玻璃棒1上，除此以外以与实施例2同样的方式进行堆积，此时在火焰流撞到堆积面后，向母材上方流动的未堆积玻璃微粒子被良好地排出系统外，但无法良好地排出向母材下方流动的未堆积玻璃微粒子，并且发现因对未堆积玻璃微粒子进行再堆积而产生气泡。
以上，已使用实施形态对本发明进行了说明，但本发明的技术性范围并不限定于所述实施形态中揭示的范围。可以对所述实施形态进行多种多样的变更或改良。申请专利范围的揭示表明，添加了此种变更或改良的形态也可包含在本发明的技术性范围中。
根据本发明，可提供如下的光纤用玻璃母材，其极少在堆积玻璃微粒子时产生烟尘分散，或极少在进行透明玻璃化时产生气泡，并且成本低、品质高。
权利要求
1.一种多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于包括燃烧器，沿轴旋转的基材玻璃棒的长度方向反复往复运动，并且使玻璃微粒子喷射堆积在基材玻璃棒上；以及排气罩，在堆积所述玻璃微粒子而成的多孔质玻璃烟尘的上方，与所述燃烧器同步地在相同方向上反复往复运动，并且所述排气罩覆盖所述多孔质玻璃烟尘的角度θ相对于多孔质玻璃烟尘的轴中心大于等于100°。
2.如权利要求1所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于所述角度θ相对于所述多孔质玻璃烟尘的轴中心大于等于180°。
3.如权利要求1所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于所述排气罩挟所述多孔质玻璃烟尘，且与所述燃烧器对向配置。
4.如权利要求1所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于在所述排气罩上表面具有对覆盖所述多孔质玻璃烟尘的角度θ进行调整的折回机构。
5.如权利要求1至4中任一项所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于所述排气罩的开口部端面为曲面。
6.一种多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于包括燃烧器，沿轴旋转的基材玻璃棒的长度方向反复往复运动，并且使玻璃微粒子喷射堆积在基材玻璃棒上；以及排气罩，在堆积所述玻璃微粒子而成的多孔质玻璃烟尘的上方，与所述燃烧器同步地在相同方向上反复往复运动，并且当将连结所述燃烧器的中心轴与所述多孔质玻璃烟尘的轴中心的直线的延长线，与平行于所述延长线的排气罩的排气管的中心轴线的偏移量设为r时，所述偏移量r与排气管的半径R的比值r/R大于0且小于等于1.5。
7.如权利要求6所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于所述排气管向垂直上方偏移。
8.一种光纤用玻璃母材，其特征在于所述光纤用玻璃母材为使用权利要求1至7中任一项所述的制造装置而制造的多孔质玻璃母材，并将所述多孔质玻璃母材加热至高温后进行烧结，且进行透明玻璃化。
全文摘要
本发明涉及一种多孔质玻璃母材的制造装置，包括玻璃微粒子堆积燃烧器，沿轴旋转的基材玻璃棒的长度方向反复往复运动；以及排气罩，在堆积该玻璃微粒子而成的多孔质玻璃烟尘的上方，与该燃烧器同步地反复往复运动，并且该排气罩覆盖多孔质玻璃烟尘的角度θ相对于多孔质玻璃烟尘的轴中心大于等于100°。而且，当将燃烧器的中心轴线与排气管的中心轴线的偏移量设为r时，与排气管的半径R的比值r/R大于0且小于等于1.5。
文档编号C03B37/012GK1934042SQ200580008549
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月9日 优先权日2004年3月18日
发明者吉田真, 神尾刚 申请人:信越化学工业株式会社