JP4087514B2 - Manufacturing method of optical fiber preform - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質母材中の水分等を除去し、かつ、透明ガラス化する脱水・焼結工程における光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の光ファイバ母材の製造方法の脱水・焼結工程で使用される脱水焼結炉として、マッフル管の上部に配設されこのマッフル管に連通した排気室を備えたものが知られている（例えば、特開平２−２１２３２５号公報参照）。このものでは、マッフル管内に多孔質母材を内挿させ、この多孔質母材から上方に延びる支持杆が上記排気室の上部に設けられた挿入孔を貫通して外部上方に突出するようになっている。上記排気室にはこの排気室内部のガスを吸引する吸引装置が接続されるようになっており、この吸引装置によって上記排気室内のガスを吸引することにより、上記マッフル管内の負圧を所定値に維持するようにしている。ここで、上記支持杆は回転させる必要があり、このため、上記挿入孔と支持杆との間には所定の隙間が存在している。このため、上記公報に記載された脱水焼結炉では、上記挿入孔から流入した外部の空気が上記マッフル管内に流入することを防止するために、上記支持杆に対しスリーブを外挿して、上記の隙間が極力小さくなるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記マッフル管内に供給される雰囲気ガスとしては多孔質母材を脱水させる塩素ガスが用いられており、この塩素ガスをそのまま外部に流出させないようにする必要がある。
【０００４】
また、上記の吸引装置は、上記塩素ガスを十分に吸引することが可能な程度の吸引力を有しているが、上記マッフル管の内圧は数ｍｍＨ2Ｏの負圧に設定することが望ましく、このため、例えば上記吸引装置があまり大きな吸引力でもってガスを吸引すると、上記の数ｍｍＨ2Ｏの負圧に設定することが不可能となってしまう。このため、上記吸引装置と排気室とを連結する排気管に絞りを設け、この絞りにより吸引流量を絞ることによって、上記マッフル管内の負圧の値を調節するようにしている。
【０００５】
ところが、上記のような吸引装置には特有の作動の揺らぎ（作動揺らぎ）があり、この作動揺らぎによって吸引流量に揺らぎ（流量変動）が生じてしまう。この流量変動の変動は、上記のように吸引流量を絞った場合にはその平均吸引流量に対して遙かに大きい割合となってしまい、この流動変動が上記排気室内に伝搬して負圧状態の排気室内に圧力変動を生じさせてしまう。このように排気室内に圧力変動が生じてしまうと上記塩素ガス等が上記挿入口と支持杆との間の隙間から外部に漏れてしまうことになるという不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気室内で生じる圧力変動を防止し、塩素ガス等の雰囲気ガスの外部への流出を防止することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、吸引装置により吸引されるガスには、マッフル管内に供給される雰囲気ガスと、挿入口と支持杆との間の隙間から流入する空気とがあり、この雰囲気ガスと空気との流量比が、上記排気室内の圧力変動と相関関係があることを見いだした、そして、この点に着目して実験を繰り返した結果、上記流量比が所定値以上であれば上記の圧力変動が生じないことを確認し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】
以下本願の発明を具体的に説明すると、本発明は、多孔質母材を保持する支持杆と、上記多孔質母材が内挿されるマッフル管と、上記マッフル管と互いに連通した排気室と、上記マッフル管に接続され、このマッフル管内に雰囲気ガスを供給する供給装置と、上記排気室に接続され、この排気室内のガスを吸引する吸引装置とを用い、上記支持杆を上記排気室に開口した挿入孔に対し内外方向に貫通させて上記多孔質母材を上記マッフル管内に内挿した状態で、上記雰囲気ガスをマッフル管内に供給しながら上記吸引装置を作動させて上記マッフル管内を所定の負圧状態に維持しつつ上記多孔質母材を加熱することにより脱水・焼結する光ファイバ母材の製造方法を前提としている。この方法において、上記吸引装置による吸引により上記挿入口と支持杆との間の隙間を通して外部から上記排気室内に流入する空気の流入流量を、上記雰囲気ガスの供給流量に対し少なくとも１０倍以上になるように調整することを特定事項とするものである。
【０００９】
この場合、供給装置からはマッフル管内の雰囲気を形成するのに必要な程度の雰囲気ガスが供給され、かつ、この雰囲気ガスの供給流量に対し挿入口と支持杆との隙間から流入する空気の流入流量を少なくとも１０倍以上とするため、吸引装置により吸引される吸引流量は比較的大きくなる。このため、吸引装置の作動揺らぎに起因する吸引流量の変動が起こったとしても、その平均吸引流量に対する変動の割合が小さくなり、上記流量変動自体が吸収されるようになる。そして、たとえ上記排気室内に流量変動が伝搬したとしても、上記のように平均吸引流量に対し変動の割合が小さく、挿入口と支持杆との隙間から流入する多量の流入流量によって上記変動が吸収され上記排気室内の圧力変動が可及的に小さくなる。その結果、上記挿入口と支持杆との隙間を通しての気体の移動は外部から排気室内への空気の流入のみに維持され、これにより、上記排気室内の雰囲気ガスが上記挿入孔から外部に漏れることが確実に防止あるいは抑制されると考えられる。また、上記挿入口と支持杆との隙間から流入した空気は、上記吸引装置により全て吸引されるため、マッフル管内に流入することは防止される。
【００１０】
上記の流入流量と供給流量との比率は、吸引装置、または、マッフル管内の設定負圧によって好ましい数値が変わるものであるが、少なくとも１０以上であれば、吸引装置等の如何に拘わらず排気室の圧力変動は防止あるいは抑制される。そして、この比率が大きいほど上記作動揺らぎに起因する流量変動の割合が平均流量に対して小さくなるため、作用・効果の程度は増大する。
【００１１】
上記の比率としては、１５〜２０、すなわち流入流量が供給流量に対し１０〜２０倍であれば、検出し得る程度の量の雰囲気ガスの漏れが防止され、上記比率が２０以上、例えば３０であれば雰囲気ガスの漏れは、完全に防止される。
【００１２】
また、上記流入流量と供給流量との比率を調整するには、吸引装置による吸引流量と、挿入孔の内径との一方もしくは双方を調整することにより行うようにすればよい。すなわち、例えば吸引流量を大きくし、かつ、挿入孔の内径を大きくすれば、上記挿入口と支持杆との隙間より大量の空気が流入するようになり、上記流入流量と供給流量との比率の調整が容易に実現可能となり、確実に所定値に調整することが可能になる。また、上記吸引流量のみを大きくするようにしてもよく、逆に挿入孔の内径のみを大きくするようにしてもよい。いずれの場合でも、上記挿入口と支持杆との隙間より大量の空気が流入するようになり、上記流入流量と供給流量との比率の調整が容易に実現可能となり、確実に所定値に調整することが可能になる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または請求項２記載の発明における光ファイバ母材の製造方法によれば、排気室内の圧力変動の発生を防止することができ、雰囲気ガスが挿入口と支持杆との間の隙間から外部に漏れることを確実に防止もしくは抑制することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、上記請求項１または請求項２記載の発明による効果に加えて、流入流量と供給流量との比率の調整を容易に実現することができ、確実に所定値に調整することができる。
【００１５】
【実施例】
図１は、本発明に係る脱水焼結炉を示しており、この脱水焼結炉は以下のように構成されている。
【００１６】
１は、出発材の表面に酸水素火炎により発生した石英系ガラス微粒子を堆積させるＶＡＤ法により形成された多孔質母材であり、２は、上記多孔質母材１を保持する支持杆２である。この支持杆２は上記多孔質母材１の上端から上側に突出し上方に延びるようになっている。
【００１７】
３は、上記多孔質母材１が内挿される石英等により形成されたマッフル管３であり、このマッフル管３の下端には、雰囲気ガス吸入口４が開口し、その先には塩素ガス及びヘリウムガスといった雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給装置５が接続されている。一方、上記マッフル管３の上部には、このマッフル管３に対し連通した排気室６が配設されており、この配設室６の側壁部には、吸引管７が接続され、その先には上記排気室６内のガスを吸引する吸引装置としての排気処理装置８が接続されている。この排気処理装置８は、上記塩素ガス等を処理した後に外部に排出するようになっている。また、上記排気室６の上部開口には、半円状の平板である一対の蓋体９が載置されて、この排気室６の上部開口を封止するようになっている。そして、上記一対の蓋体９を相対向させて上記排気室６の上部開口に載置したときにその中心位置に円形の挿入孔１０が形成されるよう上記各蓋体９には、半円状の切り欠きが形成されている。さらに、上記排気室６の上記吸引管７が接続された側壁部に相対向した側壁部には、この排気室６内の負圧を測定する負圧モニタ１３が取り付けられている。
【００１８】
上記吸引管７には、上記排気処理装置８による吸引流量を調節する絞り１１が取り付けられ、また、この吸引管７内の流速を検出する流速計が備えられている。
【００１９】
そして、上記マッフル管３の外周囲には、上記多孔質母材１を加熱するヒータ１４が配設されている。
【００２０】
つぎに、この脱水焼結炉において、供給される雰囲気ガス（同図の実線の矢印参照）の供給流量を一定とし挿入口１０と支持杆２との隙間から流入する空気（同図の一点鎖線の矢印参照）の流入流量と、排気処理装置８により吸引されるガスの吸引流量との比率を変えた場合の実験結果について説明する。
【００２１】
多孔質母材１は、ＶＡＤ法によりガラス微粒子を堆積させて外径１４０ｍｍ、平行部長さ４００ｍｍに形成したものを用いた。そして、上記マッフル管３は内径１７０ｍｍのものを用い、上記支持杆２が上記排気室６の挿入孔１０を内外方向に貫通して上記多孔質母材１が上記マッフル管３内に内挿された状態にした。この状態で、雰囲気ガスであるヘリウムを１０リットル／分、及び、塩素ガスを０．５リットル／分の供給流量で上記マッフル管３内に供給し、上記ヒータ１４により１６５０℃に加熱した状態で上記多孔質母材１を１００ｍｍ／時で降下させて上記多孔質母材１を脱水・焼結して透明ガラス化させた。また、上記吸引管７の内径は４３ｍｍで、支持杆２の外径は３０ｍｍのものを用いた。
【００２２】
なお、上記挿入孔１０から流入する空気の流入流量は、上記吸引管７に備えられた流速計１２により検出された流速と、吸引管７の断面積とにより吸引流量を計算し、この吸引流量から雰囲気ガスの供給流量を差し引けば求められる。
【００２３】
まず、挿入口の内径を３３ｍｍとし、吸引管７の絞り１１を絞ることにより、吸引流速が０．７ｍ／秒となるようにした。この場合、挿入孔１０より流入する空気の流入流量は、雰囲気ガスの供給流量に対し４．８倍であった。このとき、上記排気室６内の圧力変動は、０〜０．８ｍｍＨ2Ｏであり、この圧力変動による塩素ガスの挿入孔１０と支持杆２との隙間からの漏れが検出された。
【００２４】
一方、上記挿入孔１０の内径を４０ｍｍとし、吸引管７に設けられた絞り１１により吸引流速が２．５ｍ／秒となるようにした。この場合、挿入孔１０より流入する空気の流入流量は、雰囲気ガスの供給流量に対し１９．７倍であった。このとき、上記排気室６内の圧力変動は、０．２〜０．３ｍｍＨ2Ｏであり、圧力変動が極めて小さく、塩素ガスの上記挿入孔１０と支持杆２との隙間からの漏れは検出されなかった。
【００２５】
また、挿入孔１０と支持杆２との隙間より流入する空気の流入流量を、雰囲気ガスの供給流量に対し３０倍とした場合にも、上記排気室６内の圧力変動が著しく防止され、塩素ガスの挿入孔１０と支持杆２との隙間からの漏れは検出されなかった。
【００２６】
なお、上記の塩素ガスの漏れが検出されなかった条件において得られた光ファイバ母材をファイバ化しその特性を評価したところ、従来の方法により得られた光ファイバと比較して遜色がなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱水焼結炉を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１ 多孔質母材
２ 支持杆
３ マッフル管
５ 供給装置
６ 排気室
８ 排気処理装置（吸引装置）
１０ 挿入孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber preform in a dehydration / sintering process in which moisture and the like in a porous preform are removed and transparent vitrification is performed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a dehydration and sintering furnace used in the dehydration / sintering process of this type of optical fiber preform manufacturing method, there is one provided with an exhaust chamber disposed at the upper part of the muffle tube and communicating with the muffle tube. It is known (for example, see JP-A-2-212325). In this case, a porous base material is inserted into the muffle tube, and a support rod extending upward from the porous base material passes through an insertion hole provided in the upper portion of the exhaust chamber so as to protrude outward. It has become. The exhaust chamber is connected to a suction device for sucking the gas in the exhaust chamber. By sucking the gas in the exhaust chamber by the suction device, the negative pressure in the muffle pipe is set to a predetermined value. Try to keep on. Here, it is necessary to rotate the support rod, and for this reason, a predetermined gap exists between the insertion hole and the support rod. For this reason, in the dehydration sintering furnace described in the above publication, in order to prevent external air flowing from the insertion hole from flowing into the muffle tube, a sleeve is extrapolated from the support rod, The gap is made as small as possible.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, chlorine gas that dehydrates the porous base material is used as the atmospheric gas supplied into the muffle tube, and it is necessary to prevent this chlorine gas from flowing out to the outside as it is.
[0004]
In addition, the suction device has a suction force that can sufficiently suck the chlorine gas, but the internal pressure of the muffle tube is desirably set to a negative pressure of several mmH 2 O. For this reason, for example, if the suction device sucks a gas with a very large suction force, it becomes impossible to set the negative pressure of several millimeters H 2 O. For this reason, a throttle is provided in the exhaust pipe connecting the suction device and the exhaust chamber, and the value of the negative pressure in the muffle pipe is adjusted by reducing the suction flow rate by this throttle.
[0005]
However, the suction device as described above has a fluctuation of operation (operation fluctuation) peculiar to the operation, and the fluctuation of the suction flow rate (flow fluctuation) is caused by this operation fluctuation. When the suction flow rate is reduced as described above, the flow rate fluctuation becomes a much larger ratio with respect to the average suction flow rate, and this flow fluctuation propagates into the exhaust chamber and is in a negative pressure state. Will cause pressure fluctuations in the exhaust chamber. As described above, when pressure fluctuation occurs in the exhaust chamber, the chlorine gas or the like leaks to the outside through the gap between the insertion port and the support rod.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to prevent pressure fluctuations that occur in the exhaust chamber and to prevent outflow of atmospheric gases such as chlorine gas to the outside. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has described that the gas sucked by the suction device includes the atmospheric gas supplied into the muffle tube and the air flowing in from the gap between the insertion port and the support rod. The flow rate ratio was found to correlate with the pressure fluctuation in the exhaust chamber, and the experiment was repeated focusing on this point. As a result, if the flow rate ratio was greater than or equal to a predetermined value, the pressure fluctuation occurred. It has been confirmed that there is no such thing and the present invention has been completed.
[0008]
The invention of the present application will be specifically described below.The present invention includes a support rod for holding a porous base material, a muffle tube in which the porous base material is inserted, an exhaust chamber in communication with the muffle tube, Using the supply device connected to the muffle tube and supplying atmospheric gas into the muffle tube and the suction device connected to the exhaust chamber and sucking the gas in the exhaust chamber, the support rod is opened to the exhaust chamber. In a state where the porous base material is inserted into the muffle tube through the insertion hole inward and outward, the suction device is operated while supplying the atmospheric gas into the muffle tube, and the inside of the muffle tube is passed through a predetermined amount. It is premised on a method of manufacturing an optical fiber preform that is dehydrated and sintered by heating the porous preform while maintaining a negative pressure state. In this method, the flow rate of air flowing into the exhaust chamber from the outside through the gap between the insertion port and the support rod by suction by the suction device is at least 10 times or more than the supply flow rate of the atmospheric gas. It is a specific matter to make adjustments.
[0009]
In this case, the supply device supplies the atmospheric gas to the extent necessary to form the atmosphere in the muffle tube, and the inflow of air flowing from the gap between the insertion port and the support rod with respect to the supply flow rate of the atmospheric gas. Since the flow rate is at least 10 times or more, the suction flow rate sucked by the suction device is relatively large. For this reason, even if the fluctuation of the suction flow rate due to the fluctuation of the operation of the suction device occurs, the rate of the fluctuation with respect to the average suction flow rate becomes small, and the flow rate fluctuation itself is absorbed. Even if the flow rate fluctuation propagates into the exhaust chamber, the fluctuation rate is small with respect to the average suction flow rate as described above, and the fluctuation is absorbed by a large amount of inflow flow rate flowing from the gap between the insertion port and the support rod. Thus, the pressure fluctuation in the exhaust chamber becomes as small as possible. As a result, the movement of the gas through the gap between the insertion port and the support rod is maintained only by the inflow of air from the outside into the exhaust chamber, whereby the atmospheric gas in the exhaust chamber leaks out from the insertion hole. Is considered to be reliably prevented or suppressed. Further, since all of the air flowing in from the gap between the insertion port and the support rod is sucked by the suction device, it is prevented from flowing into the muffle tube.
[0010]
The ratio between the inflow flow rate and the supply flow rate varies depending on the negative pressure set in the suction device or the muffle tube, but if it is at least 10 or more, the exhaust chamber is independent of the suction device or the like. The pressure fluctuation is prevented or suppressed. And, as the ratio increases, the rate of flow rate fluctuation due to the operational fluctuation becomes smaller with respect to the average flow rate, so the degree of action / effect increases.
[0011]
The ratio is 15 to 20, that is, if the inflow rate is 10 to 20 times the supply flow rate, leakage of atmospheric gas in a detectable amount is prevented, and the ratio is 20 or more, for example, 30. If present, leakage of atmospheric gas is completely prevented.
[0012]
The ratio between the inflow flow rate and the supply flow rate may be adjusted by adjusting one or both of the suction flow rate by the suction device and the inner diameter of the insertion hole. That is, for example, if the suction flow rate is increased and the inner diameter of the insertion hole is increased, a large amount of air flows through the gap between the insertion port and the support rod, and the ratio between the inflow rate and the supply flow rate is increased. Adjustment can be easily realized and can be reliably adjusted to a predetermined value. Further, only the suction flow rate may be increased, or only the inner diameter of the insertion hole may be increased. In any case, a large amount of air flows in through the gap between the insertion port and the support rod, and the adjustment of the ratio between the inflow flow rate and the supply flow rate can be easily realized, and it is surely adjusted to a predetermined value. It becomes possible.
[0013]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing an optical fiber preform in the first or second aspect of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of pressure fluctuations in the exhaust chamber, and the atmospheric gas flows between the insertion port and the support rod. Can be reliably prevented or suppressed from leaking to the outside through the gap between the two.
[0014]
According to the invention described in
[0015]
【Example】
FIG. 1 shows a dehydration sintering furnace according to the present invention, and this dehydration sintering furnace is configured as follows.
[0016]
Reference numeral 1 denotes a porous base material formed by a VAD method in which quartz glass fine particles generated by an oxyhydrogen flame are deposited on the surface of the starting material, and 2 denotes a
[0017]
[0018]
The suction pipe 7 is provided with a
[0019]
A
[0020]
Next, in this dehydration and sintering furnace, air supplied from the gap between the insertion port 10 and the
[0021]
The porous base material 1 was formed by depositing glass fine particles by the VAD method so as to have an outer diameter of 140 mm and a parallel part length of 400 mm. The
[0022]
The inflow flow rate of air flowing in from the insertion hole 10 is calculated by calculating the suction flow rate based on the flow velocity detected by the
[0023]
First, the inner diameter of the insertion port was set to 33 mm, and the suction flow rate was set to 0.7 m / sec by narrowing the
[0024]
On the other hand, the inner diameter of the insertion hole 10 was set to 40 mm, and the suction flow rate was set to 2.5 m / second by the
[0025]
Even when the flow rate of air flowing in through the gap between the insertion hole 10 and the
[0026]
In addition, when the optical fiber preform obtained on the condition where the leakage of chlorine gas was not detected was converted into a fiber and the characteristics thereof were evaluated, there was no inferiority compared with the optical fiber obtained by the conventional method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a dehydration sintering furnace.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
10 Insertion hole
Claims (3)
上記吸引装置による吸引により上記挿入口と支持杆との間の隙間を通して外部から上記排気室内に流入する空気の流入流量を、上記雰囲気ガスの供給流量に対し少なくとも１０倍以上になるように調整する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。A support rod for holding a porous base material, a muffle tube in which the porous base material is inserted, an exhaust chamber communicating with the muffle tube, and an atmosphere gas supplied to the muffle tube And a suction device that is connected to the exhaust chamber and sucks the gas in the exhaust chamber, and penetrates the support rod inward and outward with respect to an insertion hole opened in the exhaust chamber. While the material is inserted into the muffle tube, the suction device is operated while supplying the atmospheric gas into the muffle tube to heat the porous base material while maintaining the inside of the muffle tube at a predetermined negative pressure state. In the method of manufacturing an optical fiber preform that is dehydrated and sintered by
The inflow flow rate of the air flowing from the outside into the exhaust chamber through the gap between the insertion port and the support rod by suction by the suction device is adjusted so as to be at least 10 times the supply flow rate of the atmospheric gas. An optical fiber preform manufacturing method.
空気の流入流量を、雰囲気ガスの供給流量に対し１５倍以上になるように調整する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。In claim 1,
A method of manufacturing an optical fiber preform, wherein an air inflow rate is adjusted to be 15 times or more of an atmospheric gas supply flow rate.
空気の流入流量の調整を、吸引装置による吸引流量と挿入孔の内径との一方もしくは双方を調整することにより行うようにする
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。In claim 1 or claim 2,
A method for manufacturing an optical fiber preform, wherein the adjustment of the inflow flow rate of air is performed by adjusting one or both of the suction flow rate by the suction device and the inner diameter of the insertion hole.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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