玻璃多孔体的制造装置和制造方法及光纤母材制造方法

文档序号:1885928阅读:243来源:国知局
玻璃多孔体的制造装置和制造方法及光纤母材制造方法
【专利摘要】本发明提供玻璃多孔体的制造装置,它通过使在燃烧器的火焰中生成的玻璃微粒沉积在收纳在腔室中的靶材上来制造多孔玻璃体,其中,所述燃烧器可退避到设置在所述腔室外的燃烧器退避区域,在与退避到所述燃烧器退避区域的所述燃烧器正相对的位置上具有吸引从所述燃烧器排出的吹扫气体的管道。
【专利说明】玻璃多孔体的制造装置和制造方法及光纤母材制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在用于光纤母材和各种光学部件、耐热部件等的玻璃母材的制造中使用的玻璃多孔体的制造装置和制造方法以及光纤母材。
【背景技术】
[0002]通常,用于光纤母材等的石英玻璃母材通过烧结用VAD (Vapor phase axialdeposition)法或 OVD (Outside vapor deposition)法等 S00T 法(火焰水解外沉积法)制成的玻璃多孔体、使其透明玻璃化而制作。光纤则通过将这样制得的光纤母材拉丝而制造(例如可参见专利文献I~9)。
[0003]图1示出采用OVD法的玻璃多孔体制造装置10的一个例子。玻璃多孔体I通过将SiCl4 (四氯化硅)等原料气体和氧氢气体(02+H2)等气体从原料配管线8供给至燃烧器
2、再将在火焰3中生成的玻璃微粒沉积在靶材4外周而得到。为使玻璃微粒在靶材4外周沉积成圆柱状,使靶材4绕轴旋转,并使燃烧器2相对于靶材4的长度方向作相对运动。靶材4被腔室5包覆,在该腔室5中,在与燃烧器2正相对的位置上设置有排气口 6。制造中产生的未附着的玻璃微粒和燃烧气体由排气口 6排出。靶材4由转盘等支承部7支承。
[0004]当玻璃微粒沉积结束时,向原料配管线8中通入氮、氩等惰性气体,从燃烧器2排出(参见图2)。这是为了排出残留在配管、燃烧器内部等中的原料气体,并防止杂质侵入配管内。下面,将此处从燃烧器2排出的气体称作吹扫气体9。此外,在取出玻璃多孔体或清扫腔室5内时,为了避免燃烧器2破损,使燃烧器2退避至腔室5外。
[0005]专利文献:
[0006]专利文献1:日本特开2010-202445号公报
[0007]专利文献2:日本特开2005-247624号公报
[0008]专利文献3:日本特开2003-073138号公报
[0009]专利文献4:日本特开2004-091309号公报
[0010]专利文献5:日本特开2006-347780号公报
[0011]专利文献6:日本特开2012-062203号公报
[0012]专利文献7:日本特开2009-167028号公报
[0013]专利文献8:日本特开平7-101744号公报
[0014]专利文献9:日本特开2012-193066号公报

【发明内容】

[0015]一旦使原料气体流入原料配管线中,则即使进行吹扫,原料也会粘附在原料配管线上,因此,吹扫气体中始终会残留有微量的原料。如图2所示,在使燃烧器2退避至腔室5外的期间,吹扫气体9扩散至室内,由于吹扫气体9中残留的原料的影响,在制造装置10周围,成为室内各种装置、物品、设备等(不局限于制造装置10和其附属物品)锈蚀、劣化的原因。作为原料气体,有时也会使用例如SiCl4等金属氯化物、氟化合物,但是,这些化合物中也存在会水解后产生HCl、HF等腐蚀性物质的成分。
[0016]若室内的锈斑、污垢等异物混入玻璃多孔体中,则由该玻璃多孔体制成的玻璃制品会变质、劣化。例如,制造光纤时,会出现光纤传输耗恶化,以及因母材内产生的气泡而引起拉丝中或屏蔽试验中的断丝等,导致成品率下降。因此,为了清除室内的锈斑、污垢等异物,需要定期进行维护。要提高制造装置的使用率、提高生产能力,最好能降低室内异物的产生、减少维护次数。
[0017]本发明是鉴于上述情况而作出的,旨在提供能抑制周围的锈蚀、腐蚀、削减维修频率的玻璃多孔体的制造装置及制造方法和光纤母材的制造方法。[0018]为了解决上述课题,本发明提供使在燃烧器的火焰中生成的玻璃微粒沉积在收纳在腔室内的靶材上、制造玻璃多孔体的制造装置,该制造装置的特征在于,上述燃烧器可退避至设置在上述腔室外的燃烧器退避区域,在与退避至上述燃烧器退避区域的上述燃烧器正相对的位置上具有吸引从上述燃烧器排出的吹扫气体的管道。
[0019]优选的是,具有使上述燃烧器沿上述靶材的长度方向移动的移动轨道,上述燃烧器可由上述移动轨道退避至上述燃烧器退避区域。
[0020]此外,本发明提供玻璃多孔体的制造方法,在该方法中,使用上述玻璃多孔体的制造装置制造玻璃多孔体。
[0021]优选在制造上述玻璃多孔体的工序之前或之后具有使上述燃烧器退避至上述燃烧器退避区域、通过配置在与上述燃烧器正相对的位置上的上述管道吸引从上述燃烧器排出的吹扫气体的工序。
[0022]此外,本发明提供光纤母材的制造方法,该方法包含使用上述玻璃多孔体的制造方法制造玻璃多孔体的工序。
[0023]根据本发明,通过防止吹扫气体的扩散,能抑制周围的锈蚀、腐蚀,削减维修频率,提闻装置运转率。
【专利附图】

【附图说明】
[0024]图1是显示采用OVD法的玻璃微粒沉积装置的一个例子的示意图。
[0025]图2是图1的玻璃微粒沉积装置中的吹扫工序的说明图。
[0026]图3是显示本发明的玻璃多孔体制造装置的一个例子的示意图。
[0027]图4是显示制造装置的连续运行期间与气泡导致的光纤废弃率的关系的图表。
【具体实施方式】
[0028]下面,通过优选实施方式,结合附图对本发明进行说明。
[0029]图3显示本发明的玻璃多孔体制造装置的一个例子。图3的制造装置10与图1一样,通过使在燃烧器2的火焰3中生成的玻璃微粒沉积在收纳在腔室5内的靶材4上来制造玻璃多孔体I。此外,燃烧器2可退避至设置在腔室5外的燃烧器退避区域11,在与退避至燃烧退避区域11的燃烧器2正相对的位置上具有吸引从燃烧器2排出的吹扫气体9(参见图2)的管道13 (参见图3)。
[0030]在本发明的玻璃多孔体的制造方法中,在制造玻璃多孔体的工序之前或之后(在2次以上的制造玻璃多孔体的工序之间),使燃烧器2退避至燃烧器退避区域11,通过配置在与燃烧器2正相对的位置上的管道13吸引从燃烧器2排出的吹扫气体。
[0031]由此,在使燃烧器2退避至腔室5外的期间,能防止吹扫气体向室内扩散,抑制室内和装置自身锈蚀。由此还能削减室内维修频率,提高运转率。
[0032]管道13可以用塑料、金属等各种材料构成,但优选氯乙烯等防锈性好的材料。
[0033]管道13宜配置成能尽可能多地吸引从燃烧器2排出的吹扫气体,例如优选能吸引90%到99%以上,最好能吸引100%。燃烧器2内部具有原料气体、氧气等气体的流路,该流路的前端具有能喷出气体、使火焰3 (参见图1)产生的开口。气体流路可以与燃烧器外筒呈同心圆形,也可以设置I或2个以上小筒。此外,由于吹扫气体从原料气体流路的开口排出,因此,优选所有的原料气体流路的延长线都包含在管道吸引口内侧。优选将管道充分靠近燃烧器前端。
[0034]原料气体流路的方向可以与燃烧器长度方向平行,也可以向着燃烧器的中心轴朝内侧倾斜,还可以从燃烧器中心轴向外侧扩展、倾斜。当原料气体流路的方向向着燃烧器中心轴朝内侧倾斜时,可以在燃烧器中心轴周围的同一圆周上设置多个原料气体流路,并使这些原料气体流路的延长线以规定的距离(焦点距离)收敛于一点(焦点)上。当多个原料气体流路的延长线收敛于一点时,由于在比焦点远的位置,气体反而发散,因此,优选将管道吸引口配置在比焦点近的位置。
[0035]管道吸引口的开口面积优选比燃烧器前端的开口面积宽。管道吸引量(单位时间吸引的体积)优选充分大于从燃烧器排出的吹扫气体的排出量(单位时间排出的体积)。但是,吸引量过大时,室 内空气会受到很多吸引,因此,如果需要,优选适当调节吸引量。
[0036]实施例
[0037]图3示出OVD沉积装置的实施例。与图1 一样,燃烧器2可在靶材4的长度方向上移动,能用氧氢火焰3灼烧靶材4上所希望的位置。此外,在腔室5的旁侧设定有燃烧器退避区域11,在取出玻璃多孔体I的过程中或在清扫腔室5的过程中,能使燃烧器2退避至燃烧器退避区域11。
[0038]在该实施例中,沉积玻璃微粒时,使燃烧器2沿靶材4的长度方向移动的移动轨道12延长至燃烧器退避区域11。由此,可以使燃烧器2沿移动轨道12退避至燃烧器退避区域11,也可以使燃烧器2沿移动轨道12返回至腔室5内。
[0039]此外,在燃烧器退避区域11中,在与燃烧器2正相对的位置上设有排气管道13(参见图3),其具有吸引从燃烧器2排出的吹扫气体9 (参见图2)的结构。
[0040]制造玻璃多孔体时,首先,将包含芯部的玻璃棒作为靶材安装在OVD沉积装置上。使退避至燃烧器退避区域的燃烧器移动到腔室内,开始沉积玻璃微粒。使玻璃微粒在靶材上沉积至所希望的厚度,由此可制作玻璃多孔体。
[0041]玻璃多孔体的制造结束后,将氮气作为吹扫气体通入燃烧器中,并使燃烧器再次退避至燃烧器退避区域。在玻璃多孔体附着在靶材上的状态下将玻璃多孔体从腔室中取出。通过腔室内的排气口、吸尘器等除去残留在腔室内的玻璃微粒后,再在腔室内安装另一靶材,开始制造玻璃多孔体。
[0042]此外,将前面制作的玻璃多孔体在作为靶材的玻璃棒上烧结,使其透明玻璃化,由此形成以玻璃棒为芯部、以由玻璃多孔体得到的透明玻璃为包层部的光纤母材。
[0043]为了用吹扫气体去除装置的锈斑和污垢,在燃烧器退避区域设置排气管道之前,曾经每3个月进行维修(图4的比较例),而通过在燃烧器退避区域安装排气管道,则即使在半年间连续运行OVD沉积装置,仍得到了良好的光纤(图4的实施例)。图4中用A.U.(“任意单位”之意)表示装置的连续运行期间(从左侧开始)和气泡导致的光纤废弃率的倾向,并进行了对比。
[0044]本发明不局限于 光纤母材的制造,还能应用于以硅石(SiO2)为主要成分的玻璃制品的制造。硅石玻璃不局限于纯SiO2,也可添加Ge02、B203、Al203、F、Ti02等。还可应用于透镜、棱镜、光掩模等光学部件、炉管、马弗炉、坩埚等耐热部件的制造。
[0045]符号说明:
[0046]1...玻璃多孔体,2…燃烧器,3…火焰,4…靶材,5…腔室,6…排气口,7…支承部,8…原料配管线,9…吹扫气体,10…制造装置,11...燃烧器退避区域,12…移动轨道,13…管道。
【权利要求】
1.玻璃多孔体的制造装置,其使在燃烧器火焰中生成的玻璃微粒沉积在收纳在腔室内的靶材上,制造玻璃多孔体,其中, 所述燃烧器可退避至设置在所述腔室外的燃烧器退避区域, 在与退避至所述燃烧器退避区域的所述燃烧器正相对的位置上具有吸引从所述燃烧器排出的吹扫气体的管道。
2.根据权利要求1所述的玻璃多孔体的制造装置,其特征在于,具有使所述燃烧器沿所述靶材长度方向移动的移动轨道,所述燃烧器可通过所述移动轨道退避至所述燃烧器退避区域。
3.玻璃多孔体的制造方法,其使用权利要求1或2所述的玻璃多孔体的制造装置制造玻璃多孔体。
4.根据权利要求3所述的玻璃多孔体的制造方法,其特征在于,在制造玻璃多孔体的工序之前或之后,具有使所述燃烧器退避至所述燃烧器退避区域、通过配置在与所述燃烧器正相对的位置上的所述管道吸引从所述燃烧器排出的吹扫气体的工序。
5.光纤母材的制造方法,其包含用权利要求3所述的玻璃多孔体的制造方法制造玻璃多孔体的工序。
6.光纤母材的制造方法,其包含用权利要求4所述的玻璃多孔体的制造方法制造玻璃多孔体的工序。
【文档编号】C03C11/00GK103896492SQ201310713452
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2012年12月25日
【发明者】远藤祥, 池田正司 申请人:株式会社藤仓
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