专利名称：多孔质玻璃母材的制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多孔质玻璃母材的制造装置，使玻璃微粒子沉积于垂直配置的旋转的靶棒(起始部件)。
关于因参照文献而允许编入的指定国，根据下述申请案所揭示的内容而编入本申请案中，作为该申请案的一部分。
日本专利申请2004-94496；请日期2004年3月29日。
背景技术：
用于制造光纤母材等的高纯度合成石英玻璃是利用如下方法来获得的，即，在氢氧焰中对四氯化硅素(Silicon Tetrachloride)等玻璃原料进行火焰水解，使所生成的玻璃微粒子(二氧化硅粉)沉积在旋转的石英玻璃等起始部件上，而制造出多孔质玻璃母材，再将其烧结、且使其透明玻璃化。
多孔质玻璃母材的制造方法中有VAD(Vapor Axial Deposition，气相轴向沉积)法，该方法如图1(a)所示，使将玻璃原料供给至燃烧器2(burner)而生成的玻璃微粒子沉积于起始部件1的前端，再一面利用悬吊机构(省略图示)使连接在起始部件1上的轴3(shaft)旋转，一面将该轴3吊起，由此使多孔质玻璃母材4在起始部件1的轴方向上成长。并且，还可列举出以外部VAD法或OVD(outside vapor deposition，外部气相沉积)法为代表的方法，其中，外部VAD法如图1(b)所示，使该多孔质玻璃母材沿起始部件1的侧面在轴方向上进行成长，而OVD法如图1(c)所示，使燃烧器2沿起始部件1的侧面相对地往返移动，以使该多孔质玻璃母材在直径方向上进行成长。另外，虽然在任一个图中均仅表示有1个燃烧器2，但可根据需要适当使用多个燃烧器。
所生成的玻璃微粒子并非全部沉积在作为多孔质玻璃母材的起始部件上，未沉积的玻璃微粒子的一部分会在反应室内悬浮，成为烟灰(soot)附着于壁面而沉积。剩余的玻璃微粒子则与排出气体一同排出反应室外。
当附着在壁面的烟灰剥落而附着于正在沉积中的多孔质玻璃母材的沉积面上，这将在透明玻璃化时变成气泡出现在制品中，从而使质量降低。
为了解决给上述制品质量带来不良影响的烟灰的问题，专利文献1采用了如下方式，如图2所示，在沿着设置芯部(core)用燃烧器2a、芯部加热用燃烧器2b以及包层部(clad)用燃烧器2c一侧的反应室侧壁的顶板(ceiling)附近，设置有狭缝状的进气口5，并在与该进气口5对向的侧壁面上设置排气口6，藉此，来自于进气口5的气流可沿着顶面流向排气口6，而得到风闸(air curtain)的效果，从而可大幅度减少附着在顶面上的烟灰。
近年来，因为光纤制造的合理化、成本降低等需求，光纤母材出现大型化的趋势。伴随这一趋势，大型的多孔质玻璃母材成为必需，玻璃原料的供给量也在增多。这样，如果对反应室内的玻璃原料供给量增大，则未沉积在起始部件而悬浮的玻璃微粒子量也将增加，使用专利文献1的方法，将无法完全防止烟灰附着在壁面上，且有时剥落、落下的烟灰会附着在多孔质玻璃母材的沉积面上。
这由表示在与图2的进气口为同一平面的气流状态的图3可显而易见，在排气口侧的顶面上，来自于进气口的气流因被多孔质玻璃母材遮挡而形成反向涡流，悬浮烟灰将在该涡流部长时间滞留，且形成烟灰而附着、生长。
并且，专利文献1的方法无法减少烟灰附着在反应室的侧壁上的问题。
专利文献1日本专利特开2001-193633号公报发明内容本发明是鉴于上述问题而研制开发的，其目的在于提供一种多孔质玻璃母材的制造装置，可抑制烟灰附着于反应室上面(顶板)，并减少从上面剥落、落下的烟灰。该目的通过权利要求书中的独立项所揭示的特征组合而达成。并且，依附项规定本发明更有利的具体例。
本发明的多孔质玻璃母材的制造装置，使通过原料气体的火焰水解反应而生成的玻璃微粒子沉积于垂直配置的起始部件上，而制造多孔质玻璃母材，其特征在于，在具备沉积用燃烧器的反应室的侧壁上部，沿着该反应室的顶板具有多个进气口。
本发明的制造装置可具有多种形态，可将进气口设置在隔着多孔质玻璃母材而对向的壁面上，或者沿着设置有沉积用燃烧器一侧的侧壁的左右的端缘设置为狭缝状。
并且，优选的是，将排气口设置于与设置有沉积用燃烧器一例的侧壁对向的侧壁上，且使设置有该排气口的侧壁的宽度比设置有进气口的侧壁的宽度更窄。
优选的是，将进气口中的一个设置在与排气口相同的一侧的侧壁上，且使进气口的最下部与排气口的最上部之间的间隔大于等于30mm。
由进气口进入的气流所顺沿而流入的反应室的顶板以及侧壁，可为平面结构。
另外，上述发明的概要并未列举出本发明的所有必要特征，上述多个特征群的次组合也可成为发明。
本发明的制造装置通过形成上述结构，可抑制烟灰附着在反应室的顶板上以及侧壁上，即使在所附着的烟灰剥落、落下时，也可防止烟灰附着在多孔质玻璃母材上，以使制品中的气泡数量减少，从而可获得高质量的光纤母材。
图1是表示多孔质玻璃母材的制造方法的示意图，图1(a)是说明VAD法的概略纵剖面图，图1(b)是说明外部VAD法的概略纵剖面图，图1(c)是说明OVD法的概略纵剖面图。
图2是表示利用现有技术而制造多孔质玻璃母材的制造装置的概略纵剖面图。
图3是说明在与图2所示的制造装置的进气口为同一平面的气流状态的概略图。
图4是表示本发明的制造装置一例的概略图，图4(a)是俯视图(省略燃烧器)，图4(b)是概略纵剖面图，图4(c)是右侧视图(省略燃烧器)。
1起始部件(靶棒)2燃烧器2a芯部用燃烧器 2b芯部加热用燃烧器2c包层部用燃烧器 3轴4多孔质玻璃母材5进气口5a沿着顶板的进气口 5b沿着侧壁端缘的进气口6排气口7上部反应室8下部反应室9上部腔室具体实施方式
以下，通过发明的实施形态对本发明进行说明，但以下实施形态并非限于权利要求书中的发明，而且实施形态中所说明的所有特征的组合并非限于发明内容中所必须。
本发明的制造装置的特征在于，在具备沉积用燃烧器的反应室的侧壁上部，沿着该反应室的顶板设置有多个进气口。优选的是，该进气口设置于隔着多孔质玻璃母材而对向的侧壁上。由此，不会形成图3中所示的涡流，而可使新鲜的吸进气体流经整个顶面，使悬浮烟灰不会到达顶面上。
并且，沿着设置有沉积用燃烧器一侧的侧壁的左右端缘，将进气口设置为狭缝状(slit)，也可使反应室内的气流稳定，此外也可大幅度抑制烟灰附着在反应室侧壁上。
并且，通过将排气口设置于与设置有沉积用燃烧器一侧的侧壁对向的侧壁上，且使设置有该排气口的侧壁的宽度比设置有进气口的侧壁的宽度更窄，从而即使增加排气侧的气流的线速度，也可使燃烧器侧的气流的线速度较缓慢，并降低燃烧器火焰的干扰。
优选的是，当将进气口中的一个设置于与排气口相同的一侧的壁面上时，在进气口最下部与排气口最上部之间设置大于等于30mm的间隔。其原因在于，如果进气口与排气口过于接近，则由进气口沿着顶板而流入的气流将因排气流而被扰乱，所以风闸(air curtain)的效果降低，从而会使防止烟灰附着在顶板上的效果降低。
由进气口进入的气流所顺沿而流入的反应室的上面以及侧面，其可为平面结构。其理由在于，如果由曲率半径为200～400mm左右的小曲率半径的球体的球面或圆柱体的曲面构成侧壁，则所吸进的气流将不沿着壁面流入，而形成涡流扰乱反应室内的气流，使风闸的效果无法充分发挥。
通过以下实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明并非限于这些实施例，而可具有多种形态。
使用图4所示的制造装置而制造多孔质玻璃母材。
图4(a)是制造装置的俯视图(省略燃烧器)，图4(b)是其概略纵剖面图，图4(c)是右侧视图(省略燃烧器)。
在该装置中，如图4(b)所示，在对向的左右的侧壁上部，沿着顶板设置有进气口5a，且左侧的进气口5a的下端与排气口6的上端之间相隔30mm。此外，在右侧的侧壁上，如图4(c)中的网格线部分所示，除了沿着顶板所设置的进气口5a以外，还沿着左右的端缘分别设置有狭缝状进气口5b。
在上部反应室7以及下部反应室8中，分别设置有芯部用燃烧器2a、芯部加热用燃烧器2b以及包层部用燃烧器2c，以进行玻璃微粒子的沉积。多孔质玻璃母材4随着其成长，而通过上部腔室9向上方提升。此时，所有燃烧器内所合成并供给的玻璃微粒子量以700g/hr进行沉积。沉积过程中，以1.5mm/sec的进气线速度形成沿着顶面以及侧壁面的气流层，并将无法附着在多孔质玻璃母材4的沉积面的玻璃微粒子与排出气体一同由排气口6排出。所吸进的气体为无尘室(clean room)内的空气。在进气口安装有SUS316制金属网，作为用来调整进气线速度的压力损失给予装置。
如上所述进行30个小时的沉积后，在顶面以及未设置进气口与排气口的前后壁面的右侧部分，几乎可完全抑制烟灰附着。在前后壁面的左下部分(排气口附近)也会产生烟灰的附着及剥落、落下，但此处所产生的剥落、落下的烟灰会迅速由排气口排出，而不会附着在多孔质玻璃母材的沉积面，从而不会成为制品中的气泡产生的原因。
另外，图4是作为发明的制造装置的一例而列举的，该装置不仅限于在实施例1中所进行的VAD法，外部VAD法以及外部OVD法中也可应用本发明的构成。
以上，使用实施形态对本发明进行了说明，但是本发明的技术性范围并不限定于上述实施形态中所揭示的范围。可于上述实施形态中附加多种变更或改良。而由权利要求书的记载显然可了解，附加上述变更或改良的形态也可包含于本发明的技术性范围内。
本发明可提供一种气泡极少且光学特性优越的光纤用玻璃母材。
权利要求
1.一种多孔质玻璃母材的制造装置，使通过原料气体的火焰水解反应而生成的玻璃微粒子沉积于垂直配置的起始部件上，而制造多孔质玻璃母材，其特征在于在具备沉积用燃烧器的反应室的侧壁上部，沿着该反应室的顶面具有多个进气口。
2.如权利要求1所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于这些进气口设置于隔着多孔质玻璃母材而对向的侧壁上。
3.如权利要求1所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于在该反应室中，沿着设置有沉积用燃烧器一侧的侧壁的左右端缘，具有狭缝状进气口。
4.如权利要求1至3中任一项所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于在与设置有沉积用燃烧器一侧的侧壁对向的侧壁上，具有排气口。
5.如权利要求4所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于设置有上述排气口的侧壁的宽度比设置有上述进气口的侧壁的宽度更窄。
6.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，其特征在于将上述进气口中的一个设置在与上述排气口相同的一侧的侧壁上，且上述进气口的最下部与上述排气口的最上部的间隔大于等于30mm。
7.如权利要求1至6中任一项所述的多孔质玻璃母材的制造装置，其特征在于由上述进气口进入的气流所顺沿而流入的反应室的顶板及侧壁，其是平面结构。
全文摘要
本发明提供一种多孔质玻璃母材的制造装置，可防止烟灰附着在反应室上面(顶板)，并减少从上面剥落、落下的烟灰。该装置使通过原料气体的火焰水解反应而生成的玻璃微粒子沉积于垂直配置的起始部件(1)上，而制造多孔质玻璃母材(4)，其特征在于在具备沉积用燃烧器(2)的反应室的侧壁上，沿着该反应室的顶板具有多个进气口(5)。
文档编号C03B37/012GK1938234SQ200580010168
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月7日 优先权日2004年3月29日
发明者乙坂哲也 申请人:信越化学工业株式会社