專利名稱：多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置以及光纖用玻璃母材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為光纖(fiber optic)的原材料的多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置以及光纖用玻璃母材。
關(guān)于因參照文獻(xiàn)而允許編入的指定國(guó)，根據(jù)下述申請(qǐng)案的內(nèi)容而編入本申請(qǐng)案中，作為本申請(qǐng)案的一部分。
日本專利特愿2004-78211申請(qǐng)日 平成16年3月18日(2004.03.18)背景技術(shù)先前，如圖1所示，多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置是，將沿可軸旋轉(zhuǎn)地安裝的基材玻璃棒1的長(zhǎng)度方向反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的燃燒器2(burner)配設(shè)在下方，通過(guò)該燃燒器2將以火焰水解(flame hydrolysis)反應(yīng)而合成的玻璃微粒子噴到基材玻璃棒1的側(cè)面，并在長(zhǎng)度方向上依次堆積，以形成多孔質(zhì)玻璃煙塵3(porous glass soot)。
在多孔質(zhì)玻璃煙塵3的上方，排氣罩4與排氣管5配設(shè)在與燃燒器2對(duì)向的方向上，以將燃燒廢氣與未附著的玻璃微粒子排出系統(tǒng)外。在裝置內(nèi)，如果排氣流紊亂，則容易產(chǎn)生如下不良情況，即在堆積時(shí)煙塵分散，或者因?yàn)閷?duì)未堆積的玻璃微粒子進(jìn)行再次堆積，而在透明玻璃化時(shí)產(chǎn)生氣泡。
作為該對(duì)策，在專利文獻(xiàn)1中提出了下述方法，將多孔質(zhì)玻璃煙塵3收存在筒體6中，并在該筒體6的大致中央處設(shè)置排氣管5，由此使廢氣沿多孔質(zhì)玻璃煙塵3的長(zhǎng)度方向流動(dòng)，從而減少氣泡。再者，符號(hào)7為氣體取入口(參照?qǐng)D2)。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開(kāi)昭59-190232號(hào)公報(bào)近年來(lái)，光纖用玻璃母材逐步大型化，隨之，作為半成品的多孔質(zhì)玻璃煙塵也逐步大型化。如果多孔質(zhì)玻璃煙塵的直徑變粗，則撞到多孔質(zhì)玻璃煙塵的堆積面上的火焰流被較大地?cái)_亂，所以線速度降低的未堆積的玻璃微粒子流向垂直上方，因此無(wú)法良好地從排氣罩排出。其結(jié)果，產(chǎn)生如下問(wèn)題，即因氣流紊亂而引起煙塵分散，或因未堆積的玻璃微粒子再次堆積在多孔質(zhì)玻璃煙塵上而產(chǎn)生氣泡等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置以及光纖用玻璃母材，即使在制造粗徑的多孔質(zhì)玻璃煙塵時(shí)，也可以良好地維持排氣流的狀態(tài)，因此極少產(chǎn)生堆積時(shí)的煙塵分散以及透明玻璃化時(shí)的氣泡。
本發(fā)明的第1形態(tài)是多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，包括燃燒器，沿軸旋轉(zhuǎn)的基材玻璃棒的長(zhǎng)度方向反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且使玻璃微粒子噴射堆積在基材玻璃棒上；以及排氣罩，在堆積該玻璃微粒子而成的多孔質(zhì)玻璃煙塵的上方，與該燃燒器同步地在相同方向上反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且該排氣罩覆蓋多孔質(zhì)玻璃煙塵的角度θ相對(duì)于多孔質(zhì)玻璃煙塵的軸中心大于等于100°。
更優(yōu)選的是，在所述多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置中，角度θ也可以相對(duì)于多孔質(zhì)玻璃煙塵的軸中心大于等于180°。而且，在多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置中，排氣罩也可以挾多孔質(zhì)玻璃煙塵，并與燃燒器對(duì)向配置。
再者，通過(guò)在排氣罩上表面設(shè)置對(duì)覆蓋多孔質(zhì)玻璃煙塵的角度θ進(jìn)行調(diào)整的折回機(jī)構(gòu)，可以容易地搬出母材，而且，通過(guò)以曲面形成排氣罩的開(kāi)口部端面，可以減少成長(zhǎng)在排氣罩端面上的未附著煙塵。
本發(fā)明的第2形態(tài)是多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，包括燃燒器，沿軸旋轉(zhuǎn)的基材玻璃棒的長(zhǎng)度方向反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且使玻璃微粒子噴射堆積在基材玻璃棒上；以及排氣罩，在堆積該玻璃微粒子而成的多孔質(zhì)玻璃煙塵的上方，與該燃燒器同步地在相同方向上反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)將連結(jié)燃燒器的中心軸與多孔質(zhì)玻璃煙塵的軸中心的直線的延長(zhǎng)線(以下，僅稱作燃燒器的中心軸線)，與平行于該延長(zhǎng)線的排氣罩的排氣管的中心軸線(以下，僅稱作排氣管的中心軸線)的偏移量設(shè)為r時(shí)，該偏移量r與排氣管的半徑R的比值r/R大于0且小于等于1.5。
在所述多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置中，排氣管也可以向垂直上方偏移。
使用所述制造裝置制造多孔質(zhì)玻璃母材，并將所述多孔質(zhì)玻璃母材加熱至高溫后進(jìn)行燒結(jié)，并進(jìn)行透明玻璃化，由此可獲得本發(fā)明的光纖用玻璃母材。
再者，所述的發(fā)明概要并未列舉出本發(fā)明的所有必要特征，此等特征群的子組合體也可以構(gòu)成發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的第1形態(tài)，將覆蓋多孔質(zhì)玻璃煙塵的排氣罩的角度θ設(shè)為大于等于100°，由此不僅在堆積初期的直徑較細(xì)時(shí)，在堆積進(jìn)行后直徑變粗時(shí)，也可以使廢氣以良好的狀態(tài)排出系統(tǒng)外，而不會(huì)擾亂未被堆積的玻璃微粒子或排氣流。再者，如果增大排氣罩的角度θ，則難以搬出已完成堆積的多孔質(zhì)玻璃煙塵，但是通過(guò)在排氣罩的上表面設(shè)置折回機(jī)構(gòu)，可以解決該問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的第2形態(tài)，將燃燒器的中心軸線與排氣管的中心軸線的偏移量r與排氣管的半徑R的比值r/R設(shè)為小于等于1.5，由此可良好地將撞到堆積面后的線速度降低的火焰流與未堆積的玻璃微粒子一并排出系統(tǒng)外，因此可獲得如下的多孔質(zhì)玻璃母材，其不會(huì)因氣流紊亂而引起煙塵分散，或因?qū)ξ炊逊e玻璃微粒子進(jìn)行再堆積而產(chǎn)生氣泡。


圖1是表示習(xí)知的多孔質(zhì)玻璃母材制造裝置的示例的概略縱剖面圖。
圖2是表示習(xí)知的排氣裝置的一例的概略縱剖面圖。
圖3是表示具有第1發(fā)明的排氣罩的多孔質(zhì)玻璃母材制造裝置的一例的概略縱剖面圖。
圖4(a)、(b)是對(duì)本發(fā)明的排氣罩上表面的折回機(jī)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的概略縱剖面圖。
圖5是對(duì)排氣罩的開(kāi)口部端面的形狀進(jìn)行說(shuō)明的概略剖面圖，圖5(a)是本發(fā)明的排氣罩的開(kāi)口部端面，圖5(b)是習(xí)知的排氣罩的開(kāi)口部端面。
圖6是說(shuō)明第2發(fā)明的燃燒器的中心軸線與排氣管的中心軸線的偏移量r與排氣管的半徑R的關(guān)系的概略縱剖面圖。
1基材玻璃棒 2燃燒器3多孔質(zhì)玻璃煙塵 4排氣罩5排氣管 6筒體7氣體取入口 8螺桿9馬達(dá)10往復(fù)動(dòng)作控制裝置11折回機(jī)構(gòu) 12開(kāi)口部端面具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)發(fā)明的實(shí)施形態(tài)說(shuō)明本發(fā)明，但以下的實(shí)施形態(tài)并不對(duì)申請(qǐng)專利范圍中的發(fā)明進(jìn)行限定，并且實(shí)施形態(tài)中所說(shuō)明的所有特征的組合，并非在發(fā)明內(nèi)容中所必須。
圖3表示第1發(fā)明的制造裝置的一例。
在裝置內(nèi)安裝有可軸旋轉(zhuǎn)的基材玻璃棒1，并且配設(shè)有玻璃微粒子堆積用的燃燒器2與排氣罩4，該排氣罩4設(shè)置在與該燃燒器2對(duì)向的方向上。將燃燒器2與排氣罩4設(shè)置成可通過(guò)螺桿8以及馬達(dá)9，并利用往復(fù)動(dòng)作控制裝置10，而沿基材玻璃棒1的長(zhǎng)度方向互相同步地在相同方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在基材玻璃棒1的側(cè)面，使藉由燃燒器2對(duì)玻璃原料進(jìn)行火焰水解反應(yīng)所產(chǎn)生的玻璃微粒子進(jìn)行堆積，而形成多孔質(zhì)玻璃煙塵3。未被堆積的玻璃微粒子與廢氣一并從設(shè)置在多孔質(zhì)玻璃煙塵3上方的排氣罩4，經(jīng)過(guò)排氣管5而被排出系統(tǒng)外。將排氣罩設(shè)置成如下，即以相對(duì)于其軸中心，角度θ大于等于100°的方式覆蓋多孔質(zhì)玻璃煙塵3。
通過(guò)增大排氣罩4覆蓋多孔質(zhì)玻璃煙塵3的角度θ，使燃燒器2的火焰流被包入排氣罩，因此可良好地進(jìn)行排氣而不會(huì)擾亂周圍的氣流。其結(jié)果，不僅在堆積初期的直徑較細(xì)時(shí)，在堆積進(jìn)行后直徑變粗時(shí)，也可以通過(guò)排氣罩良好地將玻璃微粒子排出系統(tǒng)外而不會(huì)擾亂氣流，并且可以防止對(duì)未被堆積在多孔質(zhì)玻璃煙塵3上的玻璃微粒子進(jìn)行再次堆積。
再者，如果增大排氣罩4的角度θ，則難以搬出已完成堆積的多孔質(zhì)玻璃煙塵3，但如圖4(a)、(b)所示，在排氣罩4的上表面設(shè)置可對(duì)覆蓋多孔質(zhì)玻璃煙塵3的角度θ進(jìn)行調(diào)整的折回機(jī)構(gòu)11，在搬出時(shí)，將排氣罩4的一部分向上方折回，由此無(wú)故障地進(jìn)行搬出。
而且，如圖5(a)所示，如果以曲面形成排氣罩的開(kāi)口部端面，則可以良好地將未堆積的玻璃微粒子引導(dǎo)至排氣罩中而不擾亂氣流。再者，圖5(b)表示習(xí)知的排氣罩的開(kāi)口部端面，且氣流易被擾亂。
圖6是對(duì)第2發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明的圖，在該裝置內(nèi)，以使通過(guò)基材玻璃棒1的中心的燃燒器2的中心軸線與排氣管5的中心軸線平行的方式而設(shè)置燃燒器2與排氣管5，并使燃燒器2的中心軸線與排氣管5的中心軸線的偏移量r與排氣管的半徑R的比值r/R大于0且小于等于1.5。
由此，撞到堆積面后而線速度降低的火焰流，與未堆積的玻璃微粒子一并被良好地排出系統(tǒng)外，因此可獲得如下的多孔質(zhì)玻璃母材，其較少產(chǎn)生因氣流紊亂而引起的煙塵分散，也較少產(chǎn)生因?qū)ξ炊逊e玻璃微粒子進(jìn)行再堆積而產(chǎn)生的氣泡。
實(shí)施例以下，根據(jù)實(shí)施例、比較例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例、實(shí)施比較例，可以有各種態(tài)樣。
實(shí)施例1使用圖3所示的裝置制造多孔質(zhì)玻璃母材。
設(shè)置在裝置內(nèi)的燃燒器2與排氣管5，通過(guò)螺桿8以及馬達(dá)9而反復(fù)往復(fù)動(dòng)，將供給至燃燒器2的玻璃原料進(jìn)行火焰水解，其后將所生成的玻璃微粒子噴到旋轉(zhuǎn)的基材玻璃棒1的側(cè)面。燃燒器2連接于可燃性氣體供給管、助燃性氣體供給管、以及原料氣體供給管(未圖示)。
將作為可燃性氣體的氫氣與作為助燃性氣體的氧氣供給至燃燒器2，以產(chǎn)生火焰流。此外，供給作為原料氣體的四氯硅烷氣體(tetrachlorosilanegas)，且通過(guò)火焰水解反應(yīng)合成玻璃微粒子。再者，基材玻璃棒1可以為石英制的玻璃，或者也可以為具有芯部(core)與包層部(clad)的芯棒。
未被堆積的玻璃微粒子以及廢氣，從排氣罩4經(jīng)過(guò)排氣管5而排出系統(tǒng)外。并且，利用使從基材玻璃棒1的軸中心朝向排氣罩4的角度θ形成110°的方式而設(shè)置排氣罩4，并使所述排氣罩4包入(surround)多孔質(zhì)玻璃煙塵3。
使用此種裝置向燃燒器2供給原料氣體并進(jìn)行堆積時(shí)，即使在堆積進(jìn)行后多孔質(zhì)玻璃煙塵的直徑變粗時(shí)，也可以將未堆積的玻璃微粒子與廢氣一并從排氣罩4排出而不會(huì)擾亂氣流。其結(jié)果，不會(huì)產(chǎn)生因氣流紊亂而引起的煙塵分散，或未堆積的玻璃微粒子再次堆積在多孔質(zhì)玻璃煙塵上。
比較例1除將排氣罩的角度θ設(shè)為90°以外，以與實(shí)施例1同樣的方式進(jìn)行堆積。
在堆積初期的多孔質(zhì)玻璃煙塵3為細(xì)徑期間，可良好地排氣，但隨著堆積的進(jìn)行，多孔質(zhì)玻璃煙塵3的直徑變粗，因火焰流撞向堆積面，而使氣流紊亂變大，因此包含線速度降低的未堆積的玻璃微粒子的火焰流流向垂直上方，無(wú)法順利地從排氣罩4排出。其結(jié)果，在對(duì)多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行透明玻璃化時(shí)，可確認(rèn)因未堆積玻璃微粒子再次向煙塵(soot)上堆積而產(chǎn)生氣泡。
實(shí)施例2使用圖6所示的裝置制造多孔質(zhì)玻璃母材。
使排氣管5的中心軸線相對(duì)于燃燒器2的中心軸線，以排氣管的半徑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積在基材玻璃棒1上，此時(shí)撞到堆積面后線速度降低的火焰流與未堆積玻璃微粒子一并良好地被排出系統(tǒng)外，在任何情況下，均可獲得如下的多孔質(zhì)玻璃母材，其不會(huì)因氣流紊亂而引起煙塵分散，也不會(huì)因?qū)ξ炊逊e玻璃微粒子進(jìn)行再次堆積而產(chǎn)生氣泡。
比較例2使排氣管5的中心軸線相對(duì)于燃燒器2的中心軸線，以排氣管的半徑R的2.0倍向垂直上方偏移，其后使玻璃微粒子堆積在基材玻璃棒1上，除此以外以與實(shí)施例2同樣的方式進(jìn)行堆積，此時(shí)在火焰流撞到堆積面后，向母材上方流動(dòng)的未堆積玻璃微粒子被良好地排出系統(tǒng)外，但無(wú)法良好地排出向母材下方流動(dòng)的未堆積玻璃微粒子，并且發(fā)現(xiàn)因?qū)ξ炊逊e玻璃微粒子進(jìn)行再堆積而產(chǎn)生氣泡。
以上，已使用實(shí)施形態(tài)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的技術(shù)性范圍并不限定于所述實(shí)施形態(tài)中揭示的范圍?？梢詫?duì)所述實(shí)施形態(tài)進(jìn)行多種多樣的變更或改良。申請(qǐng)專利范圍的揭示表明，添加了此種變更或改良的形態(tài)也可包含在本發(fā)明的技術(shù)性范圍中。
根據(jù)本發(fā)明，可提供如下的光纖用玻璃母材，其極少在堆積玻璃微粒子時(shí)產(chǎn)生煙塵分散，或極少在進(jìn)行透明玻璃化時(shí)產(chǎn)生氣泡，并且成本低、品質(zhì)高。
權(quán)利要求
1.一種多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，其特征在于包括燃燒器，沿軸旋轉(zhuǎn)的基材玻璃棒的長(zhǎng)度方向反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且使玻璃微粒子噴射堆積在基材玻璃棒上；以及排氣罩，在堆積所述玻璃微粒子而成的多孔質(zhì)玻璃煙塵的上方，與所述燃燒器同步地在相同方向上反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且所述排氣罩覆蓋所述多孔質(zhì)玻璃煙塵的角度θ相對(duì)于多孔質(zhì)玻璃煙塵的軸中心大于等于100°。
2.如權(quán)利要求1所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，其特征在于所述角度θ相對(duì)于所述多孔質(zhì)玻璃煙塵的軸中心大于等于180°。
3.如權(quán)利要求1所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，其特征在于所述排氣罩挾所述多孔質(zhì)玻璃煙塵，且與所述燃燒器對(duì)向配置。
4.如權(quán)利要求1所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，其特征在于在所述排氣罩上表面具有對(duì)覆蓋所述多孔質(zhì)玻璃煙塵的角度θ進(jìn)行調(diào)整的折回機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，其特征在于所述排氣罩的開(kāi)口部端面為曲面。
6.一種多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，其特征在于包括燃燒器，沿軸旋轉(zhuǎn)的基材玻璃棒的長(zhǎng)度方向反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且使玻璃微粒子噴射堆積在基材玻璃棒上；以及排氣罩，在堆積所述玻璃微粒子而成的多孔質(zhì)玻璃煙塵的上方，與所述燃燒器同步地在相同方向上反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)將連結(jié)所述燃燒器的中心軸與所述多孔質(zhì)玻璃煙塵的軸中心的直線的延長(zhǎng)線，與平行于所述延長(zhǎng)線的排氣罩的排氣管的中心軸線的偏移量設(shè)為r時(shí)，所述偏移量r與排氣管的半徑R的比值r/R大于0且小于等于1.5。
7.如權(quán)利要求6所述的多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，其特征在于所述排氣管向垂直上方偏移。
8.一種光纖用玻璃母材，其特征在于所述光纖用玻璃母材為使用權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的制造裝置而制造的多孔質(zhì)玻璃母材，并將所述多孔質(zhì)玻璃母材加熱至高溫后進(jìn)行燒結(jié)，且進(jìn)行透明玻璃化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置，包括玻璃微粒子堆積燃燒器，沿軸旋轉(zhuǎn)的基材玻璃棒的長(zhǎng)度方向反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及排氣罩，在堆積該玻璃微粒子而成的多孔質(zhì)玻璃煙塵的上方，與該燃燒器同步地反復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且該排氣罩覆蓋多孔質(zhì)玻璃煙塵的角度θ相對(duì)于多孔質(zhì)玻璃煙塵的軸中心大于等于100°。而且，當(dāng)將燃燒器的中心軸線與排氣管的中心軸線的偏移量設(shè)為r時(shí)，與排氣管的半徑R的比值r/R大于0且小于等于1.5。
文檔編號(hào)C03B37/012GK1934042SQ200580008549
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者吉田真, 神尾剛 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社