JP3182730B2 - ハロゲン化物を含有しないケイ素含有化合物を酸化させる精密バーナー - Google Patents
ハロゲン化物を含有しないケイ素含有化合物を酸化させる精密バーナーInfo
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- C03B37/0142—Reactant deposition burners
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- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は、光導波路ファイバがそれから引き延ばされ
るプレフォームを製造する際に使用するバーターに関す
るものである。
るプレフォームを製造する際に使用するバーターに関す
るものである。
発明の背景 歴史的に、SiCl4または様々なドープ剤を有するSiCl4
の混合物のようなハロゲン化物含有原料が、VAD（軸蒸
着）、およびOVD（外側蒸着）技術のような気相付着技
術によるプレフォームの製造に用いられてきた。
の混合物のようなハロゲン化物含有原料が、VAD（軸蒸
着）、およびOVD（外側蒸着）技術のような気相付着技
術によるプレフォームの製造に用いられてきた。
これらの方法において、パロゲン化物含有原料が揮発
して、バーナー内で加水分解され、VADの場合には回転
始動軸（ベイト管）上にまたはOVDの場合には回転マン
ドレル上に集積されるスート粒子を生成している。いく
つかのOVDシステムにおいて、プレフォームのクラッド
部分が、マンドレルではなくむしろ予め形成されたコア
プレフォーム上に付着している。
して、バーナー内で加水分解され、VADの場合には回転
始動軸（ベイト管）上にまたはOVDの場合には回転マン
ドレル上に集積されるスート粒子を生成している。いく
つかのOVDシステムにおいて、プレフォームのクラッド
部分が、マンドレルではなくむしろ予め形成されたコア
プレフォーム上に付着している。
このような工程に使用する多くのバーナー設計が開発
されている。それらの例が、モルツァン等の米国特許第
3,642,521号、パワーズの米国特許第4,165,223号、モル
ツァンの米国特許第3,565,345号およびモルツァンの米
国特許第3,698,936号に記載されている。
されている。それらの例が、モルツァン等の米国特許第
3,642,521号、パワーズの米国特許第4,165,223号、モル
ツァンの米国特許第3,565,345号およびモルツァンの米
国特許第3,698,936号に記載されている。
特に、スーダ等の米国特許第4,801,322号では、バー
ナーのオリフィスに付着するスート粒子の問題が論じら
れており（12段、55−66行参照のこと）；カワチ等の米
国特許第4,406,684号およびワタナベ等の米国特許第4,9
15,717号には、原料の出口が不活性ガスの出口により囲
まれているバーナーが開示されており；アンドレコ等の
米国特許第4,474,593号には、同心管を用い、そのうち
のいくつかが外面にスプラインが機械加工されているバ
ーターが開示されている。
ナーのオリフィスに付着するスート粒子の問題が論じら
れており（12段、55−66行参照のこと）；カワチ等の米
国特許第4,406,684号およびワタナベ等の米国特許第4,9
15,717号には、原料の出口が不活性ガスの出口により囲
まれているバーナーが開示されており；アンドレコ等の
米国特許第4,474,593号には、同心管を用い、そのうち
のいくつかが外面にスプラインが機械加工されているバ
ーターが開示されている。
ハロゲン化物含有原料を使用することにより、多量の
ハロゲン化物含有副生物、例えば、塩酸が生成されてし
まう。環境汚染を避けるために、これらの副生物を採集
しなければならない。このことにより、プレフォーム製
造工程の全体のコストが増大してしまう。したがって、
ハロゲン化物を含有しない材料、特に、ハロゲン化物を
含有しないケイ素含有材料が光導波路プレフォームの製
造に望ましい出発材料である。ドビン等の米国特許第5,
043,002号参照のこと。
ハロゲン化物含有副生物、例えば、塩酸が生成されてし
まう。環境汚染を避けるために、これらの副生物を採集
しなければならない。このことにより、プレフォーム製
造工程の全体のコストが増大してしまう。したがって、
ハロゲン化物を含有しない材料、特に、ハロゲン化物を
含有しないケイ素含有材料が光導波路プレフォームの製
造に望ましい出発材料である。ドビン等の米国特許第5,
043,002号参照のこと。
ドビン等の特許に説明されているように、光導波路プ
レフォームを製造するのに使用する特に好ましい、ハロ
ゲン化物を含有しないケイ素含有材料はポリメチルシロ
キサンであり、ポリメチルシクロシロキサンが特に好ま
しく、オクタメチルシクロテトラシロキサン（OMCTS）
が特に好ましい。この特許の関連部分をここに引用す
る。これらの同様のハロゲン化物を含有しないケイ素含
有原料は、本発明に使用するのに好ましい。
レフォームを製造するのに使用する特に好ましい、ハロ
ゲン化物を含有しないケイ素含有材料はポリメチルシロ
キサンであり、ポリメチルシクロシロキサンが特に好ま
しく、オクタメチルシクロテトラシロキサン（OMCTS）
が特に好ましい。この特許の関連部分をここに引用す
る。これらの同様のハロゲン化物を含有しないケイ素含
有原料は、本発明に使用するのに好ましい。
従来のバーナーを使用してハロゲン化物を含有しない
ケイ素含有材料を酸化させても差し支えないが、ハロゲ
ン化物を含有する原料に使用するのに設計されたバーナ
ーは、ハロゲン化物を含有しない材料には特に効率的に
使用できるものではない。これらの欠点は、バーナーの
構造および酸化工程で使用される様々なガスのバーナー
面での流出位置の両方を原因とするものである。以下詳
細に論じるように、本発明により、これらの欠陥が解消
したガス流パターンおよびバーナーの形状を開発した。
ケイ素含有材料を酸化させても差し支えないが、ハロゲ
ン化物を含有する原料に使用するのに設計されたバーナ
ーは、ハロゲン化物を含有しない材料には特に効率的に
使用できるものではない。これらの欠点は、バーナーの
構造および酸化工程で使用される様々なガスのバーナー
面での流出位置の両方を原因とするものである。以下詳
細に論じるように、本発明により、これらの欠陥が解消
したガス流パターンおよびバーナーの形状を開発した。
OVD工程において、プレフォームの全長に沿って単一
のバーナーを横断させることにより、または振動マニホ
ールド上に取り付けられた一連のバーナーを使用して、
各々のバーナーをプレフォームの一部のみに横断させる
ことにより、プレフォームを製造することができる。後
者の場合には、互いに対するバーナーの均一性がプレフ
ォームの縦の均一性を決定する。
のバーナーを横断させることにより、または振動マニホ
ールド上に取り付けられた一連のバーナーを使用して、
各々のバーナーをプレフォームの一部のみに横断させる
ことにより、プレフォームを製造することができる。後
者の場合には、互いに対するバーナーの均一性がプレフ
ォームの縦の均一性を決定する。
従来技術のバーナーではしばしば、特性が相当変動す
ることがあった。このことは、振動マニホールド内でそ
のようなバーナーを使用することにより製造されたプレ
フォーム内の変動が望ましくないレベルとなってしまっ
た。以下詳細に記載するように、本発明のある形態にお
いて、このバーナーの変動を最小にするバーナーを形状
を開発する。
ることがあった。このことは、振動マニホールド内でそ
のようなバーナーを使用することにより製造されたプレ
フォーム内の変動が望ましくないレベルとなってしまっ
た。以下詳細に記載するように、本発明のある形態にお
いて、このバーナーの変動を最小にするバーナーを形状
を開発する。
発明の概要 前述した点から、本発明の目的は、OMCTSのような、
ハロゲン化物を含有しないケイ素含有原料を効果的で効
率的に酸化させるバーナーを提供することにある。
ハロゲン化物を含有しないケイ素含有原料を効果的で効
率的に酸化させるバーナーを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、バーナーを構成部材から組
み立て、変動性の程度の小さい状態でマニホールドに取
り付けられるバーナー構成物を提供すること、すなわ
ち、高精度のバーナーを提供することにある。
み立て、変動性の程度の小さい状態でマニホールドに取
り付けられるバーナー構成物を提供すること、すなわ
ち、高精度のバーナーを提供することにある。
上述した目的および他の目的を達成するために、本発
明は、プレフォームを形成する方法であって： （ａ） 細長い円柱状の出発部材、例えば、回転マンド
レルまたはコアプレフォームを提供し、 （ｂ） 第１（36,90）、第２（38,92）、第３（40,42,
94,96）、および第４（44,98）のガス放出領域を備え、
第２の領域が第１の領域を囲い、第３の領域が第２の領
域を囲い、第４の領域が第３の領域を囲んでいるバーナ
ー面（34,88）を有するスート生成バーナー（10,100）
を提供し； （ｃ） 酸素と、ハロゲン化物を含有しないケイ素含有
材料、例えば、OMCTSとからなる混合物を第１の領域に
供給し； （ｄ） バーナーのスート流がバーナー面に接しないよ
うな十分な量で第２の領域に不活性ガス、例えば、N2を
供給し； （ｅ） 酸素を第３の領域に供給し； （ｆ） 酸素と、可燃性ガス、例えば、CH4とからなる
混合物を第４の領域に供給し； （ｇ） スート生成バーナーと出発部材との間に相対的
な振動動作を生じることにより、出発部材上にガラスス
ートを付着させて、プレフォームを形成する各工程から
なる方法を提供する。
明は、プレフォームを形成する方法であって： （ａ） 細長い円柱状の出発部材、例えば、回転マンド
レルまたはコアプレフォームを提供し、 （ｂ） 第１（36,90）、第２（38,92）、第３（40,42,
94,96）、および第４（44,98）のガス放出領域を備え、
第２の領域が第１の領域を囲い、第３の領域が第２の領
域を囲い、第４の領域が第３の領域を囲んでいるバーナ
ー面（34,88）を有するスート生成バーナー（10,100）
を提供し； （ｃ） 酸素と、ハロゲン化物を含有しないケイ素含有
材料、例えば、OMCTSとからなる混合物を第１の領域に
供給し； （ｄ） バーナーのスート流がバーナー面に接しないよ
うな十分な量で第２の領域に不活性ガス、例えば、N2を
供給し； （ｅ） 酸素を第３の領域に供給し； （ｆ） 酸素と、可燃性ガス、例えば、CH4とからなる
混合物を第４の領域に供給し； （ｇ） スート生成バーナーと出発部材との間に相対的
な振動動作を生じることにより、出発部材上にガラスス
ートを付着させて、プレフォームを形成する各工程から
なる方法を提供する。
別の形態によると、本発明は、スート製造バーナーで
あって、 （ａ） バーナーサブアセンブリ（13）であって、 複数のガス運搬通路（112,114,116,126,128,130）を有
するバックブロック（106）と、 中央ガス運搬通路（184）および中央ガス運搬通路を囲
む複数のガス運搬通路（186,188）を有するフェースブ
ロック（バーナー面から見たときに、中央通路は内腔90
であるが、この内腔はフェースブロック102内ではなく
むしろヒューム管108内に形成される）と、 バックブロック（106）とフェースブロック（102）との
間にある、フェースブロック（102）の中央ガス運搬通
路（184）を囲む複数のガス運搬通路（186,188）を通っ
て流動するガスの圧力を周囲に等化させる複数のオリフ
ィス（170,172）を備えたマニホールドプレート（104）
と、 フェースブロック（102）、バックブロック（106）、お
よびマニホールドプレート（104）のアセンブリ（13）
を形成する手段（105,150,152,154,156）とからなるバ
ーナーサブアセンブリ（13）； （ｂ） ガス供給マニホールドに取り付けるためのバー
ナーサブアセンブリ取付ブロック（107）；および （ｃ） バーナーサブアセンブリ取付ブロック（107）
上にバーナーサブアセンブリ（13）を正確に取り付ける
手段（140,142,144,158,160,162）からなるスート生成
バーナーを提供する。
あって、 （ａ） バーナーサブアセンブリ（13）であって、 複数のガス運搬通路（112,114,116,126,128,130）を有
するバックブロック（106）と、 中央ガス運搬通路（184）および中央ガス運搬通路を囲
む複数のガス運搬通路（186,188）を有するフェースブ
ロック（バーナー面から見たときに、中央通路は内腔90
であるが、この内腔はフェースブロック102内ではなく
むしろヒューム管108内に形成される）と、 バックブロック（106）とフェースブロック（102）との
間にある、フェースブロック（102）の中央ガス運搬通
路（184）を囲む複数のガス運搬通路（186,188）を通っ
て流動するガスの圧力を周囲に等化させる複数のオリフ
ィス（170,172）を備えたマニホールドプレート（104）
と、 フェースブロック（102）、バックブロック（106）、お
よびマニホールドプレート（104）のアセンブリ（13）
を形成する手段（105,150,152,154,156）とからなるバ
ーナーサブアセンブリ（13）； （ｂ） ガス供給マニホールドに取り付けるためのバー
ナーサブアセンブリ取付ブロック（107）；および （ｃ） バーナーサブアセンブリ取付ブロック（107）
上にバーナーサブアセンブリ（13）を正確に取り付ける
手段（140,142,144,158,160,162）からなるスート生成
バーナーを提供する。
ある好ましい実施の形態において、バーナーは、フェ
ースブロック（102）の中央ガス運搬通路（184）を通っ
て流動するガスの圧力を周囲に等化させる複数のオリフ
ィス（168）を備えた一体マニホールド（110）を有する
ヒューム管（108）を備えている。他の好ましい実施の
形態において、マニホールドプレート（104）は、組み
立てられたバーナー内のフェースブロック（102）、バ
ックブロック（106）、およびマニホールドプレート（1
04）の間を精密に整合させるフランジ（105）を備えて
いる。
ースブロック（102）の中央ガス運搬通路（184）を通っ
て流動するガスの圧力を周囲に等化させる複数のオリフ
ィス（168）を備えた一体マニホールド（110）を有する
ヒューム管（108）を備えている。他の好ましい実施の
形態において、マニホールドプレート（104）は、組み
立てられたバーナー内のフェースブロック（102）、バ
ックブロック（106）、およびマニホールドプレート（1
04）の間を精密に整合させるフランジ（105）を備えて
いる。
図面の簡単な説明 第１図は、従来技術のバーナーの分解図である。
第２図は、本発明を実施するのに用いられるガス供給
系の概略図である。
系の概略図である。
第３図は、第１図のバーナーのバーナー面の平面図で
ある。この図面に示されたガスの流動が本発明のもので
ある。
ある。この図面に示されたガスの流動が本発明のもので
ある。
第４図は、本発明により構成されたバーナー面の平面
図である。第３図に示したように、図示したガスの流動
は、本発明のものである。
図である。第３図に示したように、図示したガスの流動
は、本発明のものである。
第５図は、本発明により構成された精密バーナーの分
解図である。
解図である。
第６図は、第５図の線６−６に沿った本発明の精密バ
ーナーの断面図である。
ーナーの断面図である。
第７図は、本発明の精密バーナーのバックブロック部
材の第５図の線７−７に沿った断面図である。
材の第５図の線７−７に沿った断面図である。
本明細書に含まれ、本明細書の一部を構成する上述し
た図面は、本発明の好ましい実施の形態を示すものであ
り、記載と共に、本発明の原理を説明する機能を果た
す。もちろん、図面および記載の両方は、説明のための
みであり、本発明を限定するものではない。
た図面は、本発明の好ましい実施の形態を示すものであ
り、記載と共に、本発明の原理を説明する機能を果た
す。もちろん、図面および記載の両方は、説明のための
みであり、本発明を限定するものではない。
好ましい実施の形態の説明 上述したように、本発明の形態の１つは、バーナー面
での様々なガス流動の配置にある。このようなガス流動
は、従来技術のバーナーを用いて、または好ましくは、
ここに開示されている改良されたバーナー構造物を用い
て実施しても差し支えない。
での様々なガス流動の配置にある。このようなガス流動
は、従来技術のバーナーを用いて、または好ましくは、
ここに開示されている改良されたバーナー構造物を用い
て実施しても差し支えない。
第１図は、プレフォームを製造するのにOVD工程で以
前に用いられた種類の従来技術のバーナーを示してい
る。バーナー10は、フェースブロック12、マニホールド
プレート14、バックブロック16、ヒューム管18、および
内側シールドマニホールド20を備えている。マニホール
ドプレート14は、バーナー面34で均一なガス流動を提供
する。環状に配列されたオリフィス46を備えている。オ
ーリング50が、マニホールドプレート14の溝48内に収容
されて、バーナーの様々な通路の間のガス漏れを妨げる
ように機能している。後端で通されるヒューム管18が、
バックブロック16を通って延在し、前端で内側シールド
マニホールド20を担持している。特に、組み立てられた
バーナーにおいて、内側シールドマニホールド20は、ヒ
ューム管18の肩部52に隣接している。
前に用いられた種類の従来技術のバーナーを示してい
る。バーナー10は、フェースブロック12、マニホールド
プレート14、バックブロック16、ヒューム管18、および
内側シールドマニホールド20を備えている。マニホール
ドプレート14は、バーナー面34で均一なガス流動を提供
する。環状に配列されたオリフィス46を備えている。オ
ーリング50が、マニホールドプレート14の溝48内に収容
されて、バーナーの様々な通路の間のガス漏れを妨げる
ように機能している。後端で通されるヒューム管18が、
バックブロック16を通って延在し、前端で内側シールド
マニホールド20を担持している。特に、組み立てられた
バーナーにおいて、内側シールドマニホールド20は、ヒ
ューム管18の肩部52に隣接している。
バーナー10は、バックブロック16の中央開口部22の後
部にヒューム管18をねじ込み、この開口部の後部はこの
目的のために通っており、マニホールドプレート14の溝
48内にオーリング50を挿入し、ヒューム管の後端にマニ
ホールドプレートを通過させてバックブロック内のボル
ト孔24にプレート内のボルト孔26を整合させ、内側シー
ルドマニホールド20をヒューム管上に摺動させ、ボルト
孔28をボルト孔26に整合させることにより組み立てる。
第１図に一方のみが示されているボルト30が、整合され
たボルト孔24、26、および28を通して挿入されて、締め
付けられて互いにバーナー10を保持する。次いで、組み
立てられたバーナーが、ガス供給マニホールド、例え
ば、多数のバーナーを有する振動マニホールドに、バッ
クブロック16上の取付フランジ32により取り付けられ
る。ガス供給マニホールドは、ガス供給線およびバック
ブロック16の背面にあるガス受容開口部（図示せず）と
係合するガス気密取付部品により、バーナーに使用され
る様々なガスを供給する。
部にヒューム管18をねじ込み、この開口部の後部はこの
目的のために通っており、マニホールドプレート14の溝
48内にオーリング50を挿入し、ヒューム管の後端にマニ
ホールドプレートを通過させてバックブロック内のボル
ト孔24にプレート内のボルト孔26を整合させ、内側シー
ルドマニホールド20をヒューム管上に摺動させ、ボルト
孔28をボルト孔26に整合させることにより組み立てる。
第１図に一方のみが示されているボルト30が、整合され
たボルト孔24、26、および28を通して挿入されて、締め
付けられて互いにバーナー10を保持する。次いで、組み
立てられたバーナーが、ガス供給マニホールド、例え
ば、多数のバーナーを有する振動マニホールドに、バッ
クブロック16上の取付フランジ32により取り付けられ
る。ガス供給マニホールドは、ガス供給線およびバック
ブロック16の背面にあるガス受容開口部（図示せず）と
係合するガス気密取付部品により、バーナーに使用され
る様々なガスを供給する。
実際に、内側シールドマニホールド20のヒューム管18
への位置決め、およびフェースブロック12、マニホール
ドプレート14、バックブロック16およびヒューム管18の
整合は、バーナーにより変わることが分かった。また、
フランジ32を使用して、一連のバーナーを多数のバーナ
ーを有するガス供給マニホールドに取り付けることによ
り、製造されたプレフォームの軸に対してバーナーの位
置が変動することになる。これらの変動の両方は、第５
図から第７図に示し、以下に論じられる精密バーナー10
0により対処される。
への位置決め、およびフェースブロック12、マニホール
ドプレート14、バックブロック16およびヒューム管18の
整合は、バーナーにより変わることが分かった。また、
フランジ32を使用して、一連のバーナーを多数のバーナ
ーを有するガス供給マニホールドに取り付けることによ
り、製造されたプレフォームの軸に対してバーナーの位
置が変動することになる。これらの変動の両方は、第５
図から第７図に示し、以下に論じられる精密バーナー10
0により対処される。
第３図は、バーナー10の面34の平面図である。この図
面から分かるように、バーナー面には、スート粒子を製
造するのに使用される様々なガスおよびガス混合物が通
過する一連の環状領域36から44がある。領域36はヒュー
ム管18の内腔からなるが、領域38は、フェースブロック
12の中央内腔52とヒューム管との間の空間からなる。残
りの領域40、42、および44の各々は多数のオリフィスか
らなるが、所望であれば、本発明を実施するこれらの領
域に関して、領域38のような、連続開放リングを使用し
ても差し支えない。ヒューム管18は、例えば、約２ミリ
メートルだけフェースブロック12の面34よりも後ろに凹
んでいても差し支えない。
面から分かるように、バーナー面には、スート粒子を製
造するのに使用される様々なガスおよびガス混合物が通
過する一連の環状領域36から44がある。領域36はヒュー
ム管18の内腔からなるが、領域38は、フェースブロック
12の中央内腔52とヒューム管との間の空間からなる。残
りの領域40、42、および44の各々は多数のオリフィスか
らなるが、所望であれば、本発明を実施するこれらの領
域に関して、領域38のような、連続開放リングを使用し
ても差し支えない。ヒューム管18は、例えば、約２ミリ
メートルだけフェースブロック12の面34よりも後ろに凹
んでいても差し支えない。
ハロゲン化物含有原料を用いた従来技術の工程に使用
する場合には、領域36から44は、以下のガスを運搬し
た： 表１ 領域36 ハロゲン化物含有原料／不活性ガス混合物 領域38 酸素 領域40 可燃性ガス／酸素混合物 領域42 可燃性ガス／酸素混合物 領域44 酸素 本発明によると、OMCTSのようなハロゲン化物を含有
しないケイ素含有材料を酸化させる場合、領域は以下の
ガスを運搬すべきであることが分かった： このガス流動の配列が、ハロゲン化物を含有しないケ
イ素含有原料がOMCTSであり、不活性ガスが窒素であ
り、可燃性ガスがメタン（CH4）である装置に関して第
３図に示されている。
する場合には、領域36から44は、以下のガスを運搬し
た： 表１ 領域36 ハロゲン化物含有原料／不活性ガス混合物 領域38 酸素 領域40 可燃性ガス／酸素混合物 領域42 可燃性ガス／酸素混合物 領域44 酸素 本発明によると、OMCTSのようなハロゲン化物を含有
しないケイ素含有材料を酸化させる場合、領域は以下の
ガスを運搬すべきであることが分かった： このガス流動の配列が、ハロゲン化物を含有しないケ
イ素含有原料がOMCTSであり、不活性ガスが窒素であ
り、可燃性ガスがメタン（CH4）である装置に関して第
３図に示されている。
第２図は、調整されたガス供給源54から62、バーナー
供給線64から70、ガスミキサ72および74、計量ポンプ7
6、流量計78、予熱器80、調整器82、気化器84、およびO
MCTSを気化させ分配する弁86からなる、これらのガスの
供給装置を示している。当業者に知られている様々な器
具を第２図の供給装置の構成に用いても差し支えない。
例えば、ケイン等の米国特許第5,356,451号には、OMCTS
を気化させ分配するのに使用する適切な器具が開示され
ている。もちろん、本発明を実施するのに、他の器具お
よび供給装置を用いても差し支えない。
供給線64から70、ガスミキサ72および74、計量ポンプ7
6、流量計78、予熱器80、調整器82、気化器84、およびO
MCTSを気化させ分配する弁86からなる、これらのガスの
供給装置を示している。当業者に知られている様々な器
具を第２図の供給装置の構成に用いても差し支えない。
例えば、ケイン等の米国特許第5,356,451号には、OMCTS
を気化させ分配するのに使用する適切な器具が開示され
ている。もちろん、本発明を実施するのに、他の器具お
よび供給装置を用いても差し支えない。
第２図および第３図、並びに第４図において、「ヒュ
ーム」は領域36に供給される酸素を示し、「内側シール
ド」は領域38に供給される窒素を示し、「外側シール
ド」は領域40および42に供給される酸素を示し、「プレ
ミックス」は領域44に供給されるメタン／酸素混合物を
示す。領域40および42は、同一のガスを運搬するので、
単一領域のサブ領域であると考えても差し支えない。
ーム」は領域36に供給される酸素を示し、「内側シール
ド」は領域38に供給される窒素を示し、「外側シール
ド」は領域40および42に供給される酸素を示し、「プレ
ミックス」は領域44に供給されるメタン／酸素混合物を
示す。領域40および42は、同一のガスを運搬するので、
単一領域のサブ領域であると考えても差し支えない。
第３図に示し、表２に列記したガス流動パターンによ
り、表１の従来技術のパターンにより達成されるより
も、OMCTSのようなハロゲン化物を含有しないケイ素含
有原料をより効率的に使用することができる。特に、本
発明によると、化合物が組成中に多量の燃料を含有して
いるので、OMCTSのような化合物には、完全に反応させ
るのに多量の酸素を使用する必要があり、ほとんど外側
熱を必要としないことが分かった。
り、表１の従来技術のパターンにより達成されるより
も、OMCTSのようなハロゲン化物を含有しないケイ素含
有原料をより効率的に使用することができる。特に、本
発明によると、化合物が組成中に多量の燃料を含有して
いるので、OMCTSのような化合物には、完全に反応させ
るのに多量の酸素を使用する必要があり、ほとんど外側
熱を必要としないことが分かった。
表１のガス流動パターンのように、領域40および42を
使用して、可燃性ガス／酸素混合物ではなくむしろ酸素
を供給することにより、OMCTSおよび類似の化合物を完
全に反応させるのに十分な、ヒューム管に近い位置で多
量の酸素を供給する。さらに、可燃性ガス／酸素混合物
を領域44に制限することにより、酸化工程に十分な外側
熱を供給するが、同時にプレフォームの製造に必要とさ
れる可燃性ガスの量を減少させられることが分かった。
使用して、可燃性ガス／酸素混合物ではなくむしろ酸素
を供給することにより、OMCTSおよび類似の化合物を完
全に反応させるのに十分な、ヒューム管に近い位置で多
量の酸素を供給する。さらに、可燃性ガス／酸素混合物
を領域44に制限することにより、酸化工程に十分な外側
熱を供給するが、同時にプレフォームの製造に必要とさ
れる可燃性ガスの量を減少させられることが分かった。
OMCTSのようなハロゲン化物を含有しない化合物を酸
化させる場合、酸素を領域38、すなわち、内側シールド
から除去する必要があることが分かった。この領域内に
酸素を使用する場合には、スート流には、バーナー面と
接触し、ヒューム管18の周りにシリカを付着させる傾向
がある。窒素のような不活性ガスを内側シールドに通過
させることにより、ハロゲン化物を含有しない化合物と
酸素との間の反応を、バーナー面から十分に遠い位置に
移動させて、ヒューム管上にスートが付着するのを防
ぐ。
化させる場合、酸素を領域38、すなわち、内側シールド
から除去する必要があることが分かった。この領域内に
酸素を使用する場合には、スート流には、バーナー面と
接触し、ヒューム管18の周りにシリカを付着させる傾向
がある。窒素のような不活性ガスを内側シールドに通過
させることにより、ハロゲン化物を含有しない化合物と
酸素との間の反応を、バーナー面から十分に遠い位置に
移動させて、ヒューム管上にスートが付着するのを防
ぐ。
第１図のバーナー構成物および第３図のバーナー面構
成物に関して、表２の様々な材料／ガスの好ましい供給
／流速は以下のとおりである:OMCTS−13グラム／分；ヒ
ュームO2−5slpm（分あたりの標準リットル）；ヒュー
ムN2（必要に応じて）−0.4slpm;内側シールドN2−3.8s
lpm;外側シールドO2−7slpm;プレミックスCH4−3.5slp
m;およびプレミックスO2−2.8slpm。
成物に関して、表２の様々な材料／ガスの好ましい供給
／流速は以下のとおりである:OMCTS−13グラム／分；ヒ
ュームO2−5slpm（分あたりの標準リットル）；ヒュー
ムN2（必要に応じて）−0.4slpm;内側シールドN2−3.8s
lpm;外側シールドO2−7slpm;プレミックスCH4−3.5slp
m;およびプレミックスO2−2.8slpm。
実際に、付着速度および採集効率は、OMCTS供給速
度、ヒュームO2流速、および標的の直径に最も依存する
が、スートプレフォームの密度は、全酸素含有量（ヒュ
ームO2流速および外側シールドO2流速）、標的の直径、
およびバーナーから標的までの距離に最も依存する。こ
のように、当業者に知られている工程制御方法を用い
て、これらのパラメータを変更して、付着速度、採集効
率、およびプレフォームの密度を最適化しても差し支え
ない。
度、ヒュームO2流速、および標的の直径に最も依存する
が、スートプレフォームの密度は、全酸素含有量（ヒュ
ームO2流速および外側シールドO2流速）、標的の直径、
およびバーナーから標的までの距離に最も依存する。こ
のように、当業者に知られている工程制御方法を用い
て、これらのパラメータを変更して、付着速度、採集効
率、およびプレフォームの密度を最適化しても差し支え
ない。
スート密度がOMCTS供給速度にそれほど依存していな
いことは、スート密度を付着速度とは独立して制御でき
ることを意味するものである。特に、スート密度を最適
化して、一定の半径密度分布を達成することができ、次
いで、この一定の半径密度分布を乱すことなく、OMCTS
供給速度を用いて付着速度を最適化することができる。
商業的製造の点から、このことは、本発明のガス流動パ
ターンの重要な利点である。
いことは、スート密度を付着速度とは独立して制御でき
ることを意味するものである。特に、スート密度を最適
化して、一定の半径密度分布を達成することができ、次
いで、この一定の半径密度分布を乱すことなく、OMCTS
供給速度を用いて付着速度を最適化することができる。
商業的製造の点から、このことは、本発明のガス流動パ
ターンの重要な利点である。
第４図は、ハロゲン化物を含有しないケイ素含有原料
を酸化させるのに使用する改良バーナー面の構成物を示
している。第３図と第４図を比較すると、第４図のバー
ナー面88と第３図のバーナー面34との間には以下の差が
あることが明らかである： （１） バーナー面88の領域98内のオリフィスの数がバ
ーナー面34の領域44の数の半分である。このことによ
り、CH4＋O2プレミックス炎をバーナー面からさらに離
して延長させ、したがって、より安定で、逆火しにくく
なる。このことはまた、バーナーの運転温度が著しく減
少し（例えば、約350−400℃から約200−250℃に）、次
いで、バーナーのオーリングシールの寿命が著しく長く
なる。
を酸化させるのに使用する改良バーナー面の構成物を示
している。第３図と第４図を比較すると、第４図のバー
ナー面88と第３図のバーナー面34との間には以下の差が
あることが明らかである： （１） バーナー面88の領域98内のオリフィスの数がバ
ーナー面34の領域44の数の半分である。このことによ
り、CH4＋O2プレミックス炎をバーナー面からさらに離
して延長させ、したがって、より安定で、逆火しにくく
なる。このことはまた、バーナーの運転温度が著しく減
少し（例えば、約350−400℃から約200−250℃に）、次
いで、バーナーのオーリングシールの寿命が著しく長く
なる。
（２） バーナー面88の領域94および96は、外側シール
ド領域94および96からヒューム管領域90へ酸素が拡散す
る距離を減少させるように、面34の対応領域よりも領域
92に近い。領域94、96、および98の好ましい直径は、そ
れぞれ7.9、11.9、および17.0mmであり、一方、領域4
0、42、および44の好ましい直径は、それぞれ8.4、13.
5、および18.0mmである。領域94、96、および98の直径
をそれぞれDi、Do、およびD4と称する場合、第４図にお
いて、D4−Doは、Do−Diよりも大きい。
ド領域94および96からヒューム管領域90へ酸素が拡散す
る距離を減少させるように、面34の対応領域よりも領域
92に近い。領域94、96、および98の好ましい直径は、そ
れぞれ7.9、11.9、および17.0mmであり、一方、領域4
0、42、および44の好ましい直径は、それぞれ8.4、13.
5、および18.0mmである。領域94、96、および98の直径
をそれぞれDi、Do、およびD4と称する場合、第４図にお
いて、D4−Doは、Do−Diよりも大きい。
上述した変化に加えて、焦点角度、すなわち、オリフ
ィスの中心線がバーナーの面に対する垂線となす角度
が、バーナー面34のオリフィスに関する13゜から面88の
オリフィスに関する16゜に増加した。また、バーナー面
34の領域40、42、および44のオリフィスは全て同一のサ
イズ（例えば、0.09mm）であるが、バーナー面88の領域
94および96のオリフィスは、領域98のオリフィスよりも
約1/3大きい（例えば、領域98の0.09mmに対して、領域9
4および96の0.12mm）。このように直径が増加すること
により、これらの領域から流出する酸素の速度が減少
し、したがって、酸素の流動が炎を分割しない。さら
に、領域92の直径は、内側シールド窒素の流動をある程
度減少させるように、領域38の直径よりもいくぶん小さ
い（例えば、領域38の直径4.6mmに対して、領域94の直
径4.1mm）。
ィスの中心線がバーナーの面に対する垂線となす角度
が、バーナー面34のオリフィスに関する13゜から面88の
オリフィスに関する16゜に増加した。また、バーナー面
34の領域40、42、および44のオリフィスは全て同一のサ
イズ（例えば、0.09mm）であるが、バーナー面88の領域
94および96のオリフィスは、領域98のオリフィスよりも
約1/3大きい（例えば、領域98の0.09mmに対して、領域9
4および96の0.12mm）。このように直径が増加すること
により、これらの領域から流出する酸素の速度が減少
し、したがって、酸素の流動が炎を分割しない。さら
に、領域92の直径は、内側シールド窒素の流動をある程
度減少させるように、領域38の直径よりもいくぶん小さ
い（例えば、領域38の直径4.6mmに対して、領域94の直
径4.1mm）。
表２の様々な材料／ガスの好ましい供給／流速が、第
１図のバーナーの構成物および第４図のバーナー面の形
状に関して以下に記載されている:OMCTS−12.5グラム／
分（領域90）；ヒュームO2−5.5slpm（領域90）；ヒュ
ームN2（必要に応じて）−0.0slpm（領域90）；内側シ
ールドN2−3.2slpm（領域92）；プレミックスCH4−3.5s
lpm（領域98）；およびプレミックスO2−2.8slpm（領域
98）。
１図のバーナーの構成物および第４図のバーナー面の形
状に関して以下に記載されている:OMCTS−12.5グラム／
分（領域90）；ヒュームO2−5.5slpm（領域90）；ヒュ
ームN2（必要に応じて）−0.0slpm（領域90）；内側シ
ールドN2−3.2slpm（領域92）；プレミックスCH4−3.5s
lpm（領域98）；およびプレミックスO2−2.8slpm（領域
98）。
付着速度、採集効率、およびスートプレフォーム密度
は、バーナー面34に関して上述したものと同一のパラメ
ータに依存することが分かったが、バーナー面88に関す
るOMCTS供給速度への付着速度および採集効率の依存性
はバーナー面34のものの約半分であり、バーナーから標
的までの距離は、バーナー面88に関する付着速度および
採集効率により重要な役割を果たすことが分かった。バ
ーナー面34に関して、スート密度は、バーナー面88に関
するOMCTS供給速度への著しい依存性を示さず、したが
って、スート密度を付着速度とは独立して制御すること
ができる。
は、バーナー面34に関して上述したものと同一のパラメ
ータに依存することが分かったが、バーナー面88に関す
るOMCTS供給速度への付着速度および採集効率の依存性
はバーナー面34のものの約半分であり、バーナーから標
的までの距離は、バーナー面88に関する付着速度および
採集効率により重要な役割を果たすことが分かった。バ
ーナー面34に関して、スート密度は、バーナー面88に関
するOMCTS供給速度への著しい依存性を示さず、したが
って、スート密度を付着速度とは独立して制御すること
ができる。
バーナー面88の試験により、バーナー面34に関して達
成された速度と比較して小さい標的サイズに関する付着
速度が著しく増加した、すなわち、7mmの標的サイズで7
0％増加した（直径）ことが示された。増加量は、標的
サイズが増加するにつれて小さくなったが、まだ著し
く、すなわち、54mmの標的サイズ、増加は、約35％であ
ると評価された。全体的に、平均付着速度の増加は、長
さが0.7mであり、最初の直径が7mmである標的に関して
約25％、すなわち、0.6グラム/cm3の所定の密度に関し
て、バーナー面88の7.41グラム／分に対して、バーナー
面34の5.94グラム／分であった。特に、付着速度の増加
は、プレフォームの密度が損失することなく達成され
た。
成された速度と比較して小さい標的サイズに関する付着
速度が著しく増加した、すなわち、7mmの標的サイズで7
0％増加した（直径）ことが示された。増加量は、標的
サイズが増加するにつれて小さくなったが、まだ著し
く、すなわち、54mmの標的サイズ、増加は、約35％であ
ると評価された。全体的に、平均付着速度の増加は、長
さが0.7mであり、最初の直径が7mmである標的に関して
約25％、すなわち、0.6グラム/cm3の所定の密度に関し
て、バーナー面88の7.41グラム／分に対して、バーナー
面34の5.94グラム／分であった。特に、付着速度の増加
は、プレフォームの密度が損失することなく達成され
た。
第５図から第７図は、多数のバーナーを備えたガス供
給マニホールドに使用する好ましいバーナー構成物を示
している。特に、これらの図面に示したバーナー100を
組み立てて、高精度でガス供給マニホールドに取り付け
ることができる。このように、バーナーは、多数のバー
ナーがプレフォームの製造に用いられ、各々のバーナー
がプレフォームの一部のみにスートを付着させるOVD装
置に使用するのに特に適している。
給マニホールドに使用する好ましいバーナー構成物を示
している。特に、これらの図面に示したバーナー100を
組み立てて、高精度でガス供給マニホールドに取り付け
ることができる。このように、バーナーは、多数のバー
ナーがプレフォームの製造に用いられ、各々のバーナー
がプレフォームの一部のみにスートを付着させるOVD装
置に使用するのに特に適している。
精密バーナー100は、特にそのような多数のバーナー
の用途に有利であるが、所望であれば、１つのバーナー
の用途に使用しても差し支えない。同様に、バーナーの
好ましい用途は、ハロゲン化物を含有しないケイ素含有
原料の酸化におけるものであるが、このバーナーをハロ
ゲン化物含有材料に使用しても差し支えない。このよう
な場合には、表１のもののようなガス流動パターンおよ
び第３図のもののようなバーナー面形状を通常用いる。
以下に論じる目的のために、バーナーは、ハロゲン化物
を含有しないケイ素含有原料に使用し、第４図のガス流
動パターンおよびバーナー面形状を有するものとする。
の用途に有利であるが、所望であれば、１つのバーナー
の用途に使用しても差し支えない。同様に、バーナーの
好ましい用途は、ハロゲン化物を含有しないケイ素含有
原料の酸化におけるものであるが、このバーナーをハロ
ゲン化物含有材料に使用しても差し支えない。このよう
な場合には、表１のもののようなガス流動パターンおよ
び第３図のもののようなバーナー面形状を通常用いる。
以下に論じる目的のために、バーナーは、ハロゲン化物
を含有しないケイ素含有原料に使用し、第４図のガス流
動パターンおよびバーナー面形状を有するものとする。
精密バーナー100には５つの主要部材がある：フェー
スブロック102、マニホールドプレート104、バックブロ
ック106、ヒューム管108、およびバーナー取付ブロック
107。
スブロック102、マニホールドプレート104、バックブロ
ック106、ヒューム管108、およびバーナー取付ブロック
107。
使用の際に、フェースブロック102、マニホールドプ
レート104、バックブロック106、およびヒューム管108
が組み立てられてサブアセンブリ13が形成され、バーナ
ー取付ブロック107が、バーナー取付ブロック107内のネ
ジが切られていないボルト孔146を貫通し、ガス供給マ
ニホールド内の対応するネジが切られたボルト孔に係合
するボルト148によりガス供給マニホールド（図示せ
ず）上に取り付けられ、次いで、サブアセンブリ13が、
バックブロック106内のネジが切られていないボルト孔1
40を貫通し、バーナー取付ブロック107内のネジが切ら
れたボルト孔と係合するボルト144によりバーナー取付
ブロック107上に取り付けられる。従来技術のバーナー1
0のフランジ32に対立するものとして、ボルト148を用い
てバーナーブロック107をカス供給マニホールドに取り
付けることにより、個々のバーナーの取付における繰返
し精度が改良され、一連のバーナーの取付におけるバー
ナー間の変動性が減少する。
レート104、バックブロック106、およびヒューム管108
が組み立てられてサブアセンブリ13が形成され、バーナ
ー取付ブロック107が、バーナー取付ブロック107内のネ
ジが切られていないボルト孔146を貫通し、ガス供給マ
ニホールド内の対応するネジが切られたボルト孔に係合
するボルト148によりガス供給マニホールド（図示せ
ず）上に取り付けられ、次いで、サブアセンブリ13が、
バックブロック106内のネジが切られていないボルト孔1
40を貫通し、バーナー取付ブロック107内のネジが切ら
れたボルト孔と係合するボルト144によりバーナー取付
ブロック107上に取り付けられる。従来技術のバーナー1
0のフランジ32に対立するものとして、ボルト148を用い
てバーナーブロック107をカス供給マニホールドに取り
付けることにより、個々のバーナーの取付における繰返
し精度が改良され、一連のバーナーの取付におけるバー
ナー間の変動性が減少する。
サブアセンブリ13のバーナー取付ブロック107への精
密な取付は、（１）バーナー取付ブロック107により担
持され、バックブロック106の背面にある開口部（図示
せず）に係合するアライメントスタッド158、および
（２）バックブロック106の凹部160内に収容されるバー
ナー取付ブロック107の***面162（第７図参照のこと）
により行われる。***面162および凹部160は好ましく
は、それぞれのブロック中に機械加工され、確実に精密
に適合される。例えば、これらの特徴は、ブロックの回
転により形成される。これらのブロックは、並びにフェ
ースブロック102およびマニホールドプレート104は好ま
しくは、アルミニウムから作成する。アルミニウムは容
易に機械加工することができる。ヒューム管108は好ま
しくは、ステンレス鋼、例えば、303ステンレス鋼から
作成する。もちろん、所望であれば、他の材料をこれら
の部材に用いても差し支えない。
密な取付は、（１）バーナー取付ブロック107により担
持され、バックブロック106の背面にある開口部（図示
せず）に係合するアライメントスタッド158、および
（２）バックブロック106の凹部160内に収容されるバー
ナー取付ブロック107の***面162（第７図参照のこと）
により行われる。***面162および凹部160は好ましく
は、それぞれのブロック中に機械加工され、確実に精密
に適合される。例えば、これらの特徴は、ブロックの回
転により形成される。これらのブロックは、並びにフェ
ースブロック102およびマニホールドプレート104は好ま
しくは、アルミニウムから作成する。アルミニウムは容
易に機械加工することができる。ヒューム管108は好ま
しくは、ステンレス鋼、例えば、303ステンレス鋼から
作成する。もちろん、所望であれば、他の材料をこれら
の部材に用いても差し支えない。
第５図にそのうちの１つのみが示されているオーリン
グ166を用いて、バックブロック106内の対応するガス通
路へのバーナー取付ブロック107内のガス受容開口部118
から124をシールする。後端で、ガス受容開口部118から
124は、ガス供給マニホールドにより提供されるガス気
密取付部材（図示せず）およびガス供給線とかみ合って
いる。第４図のガス流動パターンに関して、ガス受容開
口部118は、CH4＋O2プレミックスを受容し、ガス受容開
口部120はOMCTS＋ヒュームO2を受容し、ガス受容開口部
122は内側シールドN2を受容し、ガス受容開口部124は、
外側シールドO2を受容する。
グ166を用いて、バックブロック106内の対応するガス通
路へのバーナー取付ブロック107内のガス受容開口部118
から124をシールする。後端で、ガス受容開口部118から
124は、ガス供給マニホールドにより提供されるガス気
密取付部材（図示せず）およびガス供給線とかみ合って
いる。第４図のガス流動パターンに関して、ガス受容開
口部118は、CH4＋O2プレミックスを受容し、ガス受容開
口部120はOMCTS＋ヒュームO2を受容し、ガス受容開口部
122は内側シールドN2を受容し、ガス受容開口部124は、
外側シールドO2を受容する。
バーナーを通過するガス流動が矢印132から138により
示されている。ここで、矢印132はOMCTS＋ヒュームO2の
流動を示し、矢印134は内側シールドN2の流動を示し、
矢印136は外側シールドO2の流動を示し、矢印138はCH4
＋O2プレミックスの流動を示す。図面から分かるよう
に、大きいガス通路をバーナー面までのバーナーの全て
の部分に用いて、バーナー間の圧力降下の差を減少させ
ている。
示されている。ここで、矢印132はOMCTS＋ヒュームO2の
流動を示し、矢印134は内側シールドN2の流動を示し、
矢印136は外側シールドO2の流動を示し、矢印138はCH4
＋O2プレミックスの流動を示す。図面から分かるよう
に、大きいガス通路をバーナー面までのバーナーの全て
の部分に用いて、バーナー間の圧力降下の差を減少させ
ている。
矢印132により示したように、OMCTS＋ヒュームO2がガ
ス受容開口部120を通ってバーナー取付ブロック107に進
入し、ヒューム管107を通過して、最終的に領域90を通
ってバーナー面から流出する。ヒューム管108は、均一
な圧力降下のための単一直径内腔90を有し、肩部176に
達するまで、バックブロック106中に圧入される。この
ようにして、精密アライメントがヒューム管とバックブ
ロックとの間で行われる。バーナーフェースブロック10
2には、これらの部材を整合させ、容易に分解するヒュ
ーム管108上のすべりばめがある。ヒューム管108の内腔
90は好ましくは、例えば、2.2mmの直径を有している。
ス受容開口部120を通ってバーナー取付ブロック107に進
入し、ヒューム管107を通過して、最終的に領域90を通
ってバーナー面から流出する。ヒューム管108は、均一
な圧力降下のための単一直径内腔90を有し、肩部176に
達するまで、バックブロック106中に圧入される。この
ようにして、精密アライメントがヒューム管とバックブ
ロックとの間で行われる。バーナーフェースブロック10
2には、これらの部材を整合させ、容易に分解するヒュ
ーム管108上のすべりばめがある。ヒューム管108の内腔
90は好ましくは、例えば、2.2mmの直径を有している。
内側シールドガスの圧力を等しくするように機能する
オリフィス168は、ヒューム管108の一体部として形成さ
れている。このように、オリフィスは、一体内側シール
ドマニホールド110を形成する（第５図参照）。このこ
とは、従来技術のバーナー10の実質的なバーナー間の変
動性の源であった、取り外し可能な内側シールドマニホ
ールド20を省けるので、精密バーナー100の重要な特性
である。
オリフィス168は、ヒューム管108の一体部として形成さ
れている。このように、オリフィスは、一体内側シール
ドマニホールド110を形成する（第５図参照）。このこ
とは、従来技術のバーナー10の実質的なバーナー間の変
動性の源であった、取り外し可能な内側シールドマニホ
ールド20を省けるので、精密バーナー100の重要な特性
である。
内側シールドN2がガス受容開口部122を通ってバーナ
ー取付ブロック107に進入し（第５図）、バックブロッ
ク106内のガス通路126を通って、このブロックの中央開
口部112に進入し（第７図の矢印134参照）、一体内側シ
ールドマニホールド110を通過して、最終的に領域92を
通ってバーナーの面から流出する。第７図に示したよう
に、通路180は、バックブロック106を放射状に通り、通
路126を中央開口部112に接続するように機能する。通路
180は、リープラグにより外側の端部でシールされてい
る。
ー取付ブロック107に進入し（第５図）、バックブロッ
ク106内のガス通路126を通って、このブロックの中央開
口部112に進入し（第７図の矢印134参照）、一体内側シ
ールドマニホールド110を通過して、最終的に領域92を
通ってバーナーの面から流出する。第７図に示したよう
に、通路180は、バックブロック106を放射状に通り、通
路126を中央開口部112に接続するように機能する。通路
180は、リープラグにより外側の端部でシールされてい
る。
外側シールドO2がガス受容開口部124を通ってバーナ
ー取付ブロック107に進入し（第５図）、バックブロッ
ク106内のガス通路128を通って、このブロックの内側環
114中に進入し（第７図の矢印136参照）、マニホールド
プレート104の圧力等化オリフィス170を通過して、最終
的に領域94および96を通ってバーナーの面から流出す
る。第７図に示したように、通路182は、バックブロッ
ク106を放射状に通り、通路128を内側環114に接続する
ように機能する。通路182は、リープラグにより外側の
端部でシールされている。
ー取付ブロック107に進入し（第５図）、バックブロッ
ク106内のガス通路128を通って、このブロックの内側環
114中に進入し（第７図の矢印136参照）、マニホールド
プレート104の圧力等化オリフィス170を通過して、最終
的に領域94および96を通ってバーナーの面から流出す
る。第７図に示したように、通路182は、バックブロッ
ク106を放射状に通り、通路128を内側環114に接続する
ように機能する。通路182は、リープラグにより外側の
端部でシールされている。
CH4＋O2プレミックスがガス受容開口部118を通ってバ
ーナー取付ブロック107に進入し（第６図）、バックブ
ロック106内のガス通路130を通って、このブロックの外
側環116に進入し（第６図の矢印138参照）、マニホール
ドプレート104の圧力等化オリフィス172を通過して、最
終的に領域98を通ってバーナーの面から流出する。
ーナー取付ブロック107に進入し（第６図）、バックブ
ロック106内のガス通路130を通って、このブロックの外
側環116に進入し（第６図の矢印138参照）、マニホール
ドプレート104の圧力等化オリフィス172を通過して、最
終的に領域98を通ってバーナーの面から流出する。
サブアセンブリ13は、ヒューム管108をバックブロッ
ク106の中央開口部112中に圧入し、オーリング164をマ
ニホールドプレート104の溝174中に挿入し、このマニホ
ールドプレートをヒューム管の前端を横切らせて、バッ
クブロック内のボルト孔150にプレート内のボルト孔152
を整合させ、フェースブロック102をヒューム管の前端
を横切らせて、そのボルト孔154をボルト孔152に整合さ
せることにより組み立てられる。第５図に一方のみが示
されている、ボルト156が整合されたボルト孔150、15
2、および154を通して挿入され、締め付けられて互いに
バーナーサブアセンブリ13を保持する。ボルト156を締
め付けることにより、マニホールドプレート104のオー
リング164をバックブロック106およびフェースブロック
102とかみ合わせて、バーナーの様々な通路の間のガス
漏れを防ぐ。所望であれば、フェースブロック102内の
内腔178内に熱電対を取り付けてもよい。
ク106の中央開口部112中に圧入し、オーリング164をマ
ニホールドプレート104の溝174中に挿入し、このマニホ
ールドプレートをヒューム管の前端を横切らせて、バッ
クブロック内のボルト孔150にプレート内のボルト孔152
を整合させ、フェースブロック102をヒューム管の前端
を横切らせて、そのボルト孔154をボルト孔152に整合さ
せることにより組み立てられる。第５図に一方のみが示
されている、ボルト156が整合されたボルト孔150、15
2、および154を通して挿入され、締め付けられて互いに
バーナーサブアセンブリ13を保持する。ボルト156を締
め付けることにより、マニホールドプレート104のオー
リング164をバックブロック106およびフェースブロック
102とかみ合わせて、バーナーの様々な通路の間のガス
漏れを防ぐ。所望であれば、フェースブロック102内の
内腔178内に熱電対を取り付けてもよい。
ヒューム管108のバックブロック106中への圧入によ
り、従来技術のバーナー10に用いられるヒューム管を取
り付けるためのねじ込み手法に見られるよりも、実質的
にバーナー間の変動性が少なくなることが分かった。ま
た、ヒューム管108の後部は、平らな表面に接する中央
内腔からなる。一方で、従来技術のバーナー10のヒュー
ム管18の後部には、ヒュームガスをバーナーの面に運搬
するより小さな内腔にテーパー状となっているガス取付
部品を受容する大きな内腔がある。実際に、レーパー状
となった区域は一片ごとに変化して、バーナー間の変動
性が全体的に増大することが分かった。
り、従来技術のバーナー10に用いられるヒューム管を取
り付けるためのねじ込み手法に見られるよりも、実質的
にバーナー間の変動性が少なくなることが分かった。ま
た、ヒューム管108の後部は、平らな表面に接する中央
内腔からなる。一方で、従来技術のバーナー10のヒュー
ム管18の後部には、ヒュームガスをバーナーの面に運搬
するより小さな内腔にテーパー状となっているガス取付
部品を受容する大きな内腔がある。実際に、レーパー状
となった区域は一片ごとに変化して、バーナー間の変動
性が全体的に増大することが分かった。
マニホールドプレート104は、フェースプレート102お
よびバックブロック106を互いに、マニホールドプレー
トと正確に整合させる重要な機能を果たすフランジ105
を備えている。従来技術のバーナー10に見られるバーナ
ー間の変動性は、このフランジの付いたプレートを使用
することにより、実質的に減少する。
よびバックブロック106を互いに、マニホールドプレー
トと正確に整合させる重要な機能を果たすフランジ105
を備えている。従来技術のバーナー10に見られるバーナ
ー間の変動性は、このフランジの付いたプレートを使用
することにより、実質的に減少する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キーファー，ウィリアム ジェイ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14845 ホースヘッズ カユガ ドライ ヴ 41 (72)発明者 パワーズ，デイル アール アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14870 ペインテッド ポスト ウエス ト レーン 112 (56)参考文献 特開 平６−234537（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−295820（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−229833（ＪＰ，Ａ) 米国特許5140665（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 8/04 C03B 37/018
Claims (25)
- 【請求項１】二酸化ケイ素含有プレフォームを形成する
方法であって、 （ａ）細長い出発部材を提供し、 （ｂ）第１、第２、第３、および第４のガス放出領域か
らなるバーナー面を有し、該第２の領域が該第１の領域
を囲み、該第３の領域が該第２の領域を囲み、該第４の
領域が該第３の領域を囲むスート製造バーナーを提供
し、 （ｃ）酸素とハロゲン化物を含有しないケイ素含有材料
とからなる混合物を前記第１の領域に供給し、 （ｄ）不活性ガスを、バーナーのスート流をバーナーの
面に接触させない十分な量で前記第２の領域に供給し、 （ｅ）酸素を前記第３の領域に供給し、 （ｆ）酸素と可燃性ガスとの混合物を前記第４の領域に
供給し、 （ｇ）二酸化ケイ素含有スートを前記出発部材上に付着
させて、前記スート製造バーナーと該出発部材との間の
相対的動作を生じさせることにより前記プレフォームを
形成する各工程からなることを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記第３のガス放出領域が、前記第１のガ
ス放出領域から排出される酸素とハロゲン化物を含有し
ないケイ素含有材料との混合物中に、そこからの酸素の
拡散を促進させるように形成されていることを特徴とす
る請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】前記第３のガス放出領域が複数のオリフィ
スを備え、該オリフィスの各々の軸が、（ｉ）前記第１
のガス放出領域から排出される酸素とハロゲン化物を含
有しないケイ素含有材料との混合物に向けられ、（ii）
バーナー面の垂線に対して少なくとも約14゜の角度に方
向付けられていることを特徴とする請求の範囲第２項記
載の方法。 - 【請求項４】前記第３のガス放出領域が内側ガス放出小
領域および外側ガス放出小領域からなり、該外側ガス放
出小領域が該内側ガス放出小領域を囲み、前記工程
（ｅ）において、該内側と外側のガス放出領域の各々に
酸素が供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記
載の方法。 - 【請求項５】（ｉ）前記内側ガス放出小領域、（ii）前
記外側ガス放出小領域、および（iii）前記第４のガス
放出領域の各々がオリフィスの環からなり、該環が、そ
れぞれ、直径Di、Do、およびD4を有し、D4とDoとの差
が、D0とDiとの差よりも大きいことを特徴とする請求の
範囲第４項記載の方法。 - 【請求項６】（ｉ）前記内側ガス放出小領域、（ii）前
記外側ガス放出小領域、および（iii）前記第４のガス
放出領域の各々がオリフィスの環からなり、前記第４の
ガス放出領域のオリフィスの数が、前記内側と外側のガ
ス放出小領域の各々のオリフィスの数よりも少ないこと
を特徴とする請求の範囲第４項記載の方法。 - 【請求項７】（ｉ）前記内側ガス放出小領域、（ii）前
記外側ガス放出小領域、および（iii）前記第４のガス
放出領域の各々がオリフィスの環からなり、該内側ガス
放出小領域のオリフィスの直径が、（ａ）前記外側ガス
放出小領域のオリフィスの直径と実質的に等しく、
（ｂ）前記第４のガス放出領域のオリフィスの直径より
も大きいことを特徴とする請求の範囲第４項記載の方
法。 - 【請求項８】（ｉ）前記内側ガス放出小領域、（ii）前
記外側ガス放出小領域、および（iii）前記第４のガス
放出領域の各々がオリフィスの環からなり、該環が、そ
れぞれ、直径Di、Do、およびD4を有し、 （ａ）D4とDoとの差が、D0とDiとの差よりも大きく、 （ｂ）前記第４のガス放出領域のオリフィスの数が、前
記内側と外側のガス放出小領域の各々のオリフィスの数
よりも少なく、 （ｃ）前記内側ガス放出小領域のオリフィスの直径が、
前記外側ガス放出小領域のオリフィスの直径と実質的に
等しく、前記第４のガス放出領域のオリフィスの直径よ
りも大きいことを特徴とする請求の範囲第４項記載の方
法。 - 【請求項９】前記出発部材上に付着した前記二酸化ケイ
素含有スートの密度を最適化し、前記ハロゲン化物を含
有しないケイ素含有材料が前記第１のガス放出領域に供
給される速度を変更することにより、前記スートの付着
速度を別々に最適化する追加の工程を含み、前記スート
の密度が、該ハロゲン化物を含有しないケイ素含有材料
が該第１のガス放出領域に供給される速度の変動とは実
質的に独立していることを特徴とする請求の範囲第１項
記載の方法。 - 【請求項１０】前記ハロゲン化物を含有しないケイ素含
有材料がオクタメチルシクロテトラシロキサンであるこ
とを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１１】複数のスート製造バーナーが提供され、
各々のバーナーが、前記プレフォームの一部のみにスー
トを付着させることを特徴とする請求の範囲第１項記載
の方法。 - 【請求項１２】前記プレフォームが、光導波路ファイバ
を製造するのに使用されることを特徴とする請求の範囲
第１項記載の方法。 - 【請求項１３】前記スート製造バーナーが、 （ａ）バーナーサブアセンブリであって、 複数のガス運搬通路を有するバックブロックと、 中央ガス運搬通路および該中央ガス運搬通路を囲む複数
のガス運搬通路を有するフェースブロックと、 前記バックブロックおよび前記フェースブロックの間に
あり、該フェースブロックの中央ガス運搬通路を囲む複
数のガス運搬通路を通って流動するガスの圧力を周囲に
等化する複数のオリフィスを備えるマニホールドプレー
トと、 前記フェースブロック、バックブロック、およびマニホ
ールドプレートのアセンブリを形成する手段とからなる
バーナーサブアセンブリ、 （ｂ）ガス供給マニホールドに取り付けるためのバーナ
ーサブアセンブリ取付ブロック、および （ｃ）該バーナーサブアセンブリ取付ブロックに前記バ
ーナーサブアセンブリを精密に取り付ける手段からなる
ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１４】前記マニホールドプレートの上流のガス
運搬通路が大きい断面積を有することを特徴とする請求
の範囲第13項記載の方法。 - 【請求項１５】（ａ）バーナーサブアセンブリであっ
て、 複数のガス運搬通路を有するバックブロックと、 中央ガス運搬通路および該中央ガス運搬通路を囲む複数
のガス運搬通路を有するフェースブロックと、 前記バックブロックおよび前記フェースブロックの間に
あり、該フェースブロックの中央ガス運搬通路を囲む複
数のガス運搬通路を通って流動するガスの圧力を周囲に
等化する複数のオリフィスを備えるマニホールドプレー
トと、 前記フェースブロック、バックブロック、およびマニホ
ールドプレートのアセンブリを形成する手段とからなる
バーナーサブアセンブリ、 （ｂ）ガス供給マニホールドに取り付けるためのバーナ
ーサブアセンブリ取付ブロック、および （ｃ）該バーナーサブアセンブリ取付ブロックに前記バ
ーナーサブアセンブリを精密に取り付ける手段からなる
ことを特徴とするスート製造バーナー。 - 【請求項１６】前記バックブロック中に圧入され、前記
マニホールドプレートを通って延在し、前記フェースプ
レートの中央ガス運搬通路内に収容されるヒューム管を
備えていることを特徴とする請求の範囲第15項記載のス
ート製造バーナー。 - 【請求項１７】前記中央ガス運搬通路内に収容されるヒ
ューム管の一部が、該中央ガス運搬通路を通って流動す
るガスの圧力を周囲に等化させる複数のオリフィスが設
けられた一体マニホールドを備えていることを特徴とす
る請求の範囲第16項記載のスート製造バーナー。 - 【請求項１８】前記ヒューム管が均一な直径の中央内腔
を有することを特徴とする請求の範囲16項記載のスート
製造バーナー。 - 【請求項１９】前記アセンブリを形成する手段が、前記
フェースブロック、バックブロック、およびマニホール
ドプレートを精密に整合させる手段を備えていることを
特徴とする請求の範囲第15項記載のスート製造バーナ
ー。 - 【請求項２０】前記精密に整合させる手段が、前記フェ
ースブロックおよび前記バックブロックの両方とかみ合
う、前記マニホールドプレートの外側周囲にあるフラン
ジからなることを特徴とする請求の範囲第19項記載のス
ート製造バーナー。 - 【請求項２１】前記マニホールドプレートの上流にある
ガス運搬通路が、大きい断面積を有することを特徴とす
る請求の範囲第15項記載のスート製造バーナー。 - 【請求項２２】前記スート製造バーナーが、二酸化ケイ
素含有プレフォームを形成するのに用いられることを特
徴とする請求の範囲第15項記載のスート製造バーナー。 - 【請求項２３】前記二酸化ケイ素含有プレフォームが光
導波路ファイバを製造するのに用いられることを特徴と
する請求の範囲第22項記載のスート製造バーナー。 - 【請求項２４】ガス供給マニホールドおよびそこに取り
付けられる請求の範囲第１項記載の複数のスート製造バ
ーナーを備えた、二酸化ケイ素含有プレフォームを形成
する装置であって、各々のバーナーが該プレフォームの
一部のみにスートを付着させることを特徴とする装置。 - 【請求項２５】前記二酸化ケイ素含有プレフォームが光
導波路ファイバを製造するのに用いられることを特徴と
する請求の範囲第24項記載の装置。
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