JPH09301719A - ガラス微粒子合成用焦点型複合バーナ - Google Patents

ガラス微粒子合成用焦点型複合バーナ

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JPH09301719A
JPH09301719A JP11498996A JP11498996A JPH09301719A JP H09301719 A JPH09301719 A JP H09301719A JP 11498996 A JP11498996 A JP 11498996A JP 11498996 A JP11498996 A JP 11498996A JP H09301719 A JPH09301719 A JP H09301719A
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ejection port
glass
burner
port
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Yuichi Oga
裕一 大賀
Motonori Nakamura
元宣 中村
Toshio Danzuka
俊雄 彈塚
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス微粒子の生成、堆積を効率的に行うこ
とができ、生産性に優れた合成速度の高い母材製造を可
能とするガラス微粒子合成用焦点型複合バーナを提供す
ること。 【解決手段】 ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応
又は酸化反応させ、ガラス微粒子を生成するガラス微粒
子合成用焦点型バーナにおいて、中心にガラス原料噴出
ポート、この外周に円環状の第１の水素噴出ポート又は
不活性ガス噴出ポートを有し、更にこの外周に円環状の
第２の水素ガス噴出ポートに内包された複数の酸素噴出
ポートを有する構造のバーナを、ガラス原料噴出ポート
に対し同心円上に複数個独立に配列させたことを特徴と
するガラス微粒子合成用焦点型複合バーナ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高純度の石英ガラスを
合成するために中間段階として製造する多孔質ガラス母
材の製造、又は直接石英ガラスを製造するのに用いられ
るバーナに関するものであり、このバーナで合成した多
孔質ガラス母材は、加熱処理により脱水及び／又は透明
化を行うことにより高純度の石英ガラスを製造すること
が可能である。
【０００２】
【従来の技術】高純度のガラス母材を合成する方法とし
て、ＶＡＤ法（気相軸付け法：VapourPhase Axial Depo
sition method) あるいはＯＶＤ法（外付け法：Outside
Vapour Deposition method) が一般的である。ＶＡＤ
法は、例えば特公昭５９−１３４５２号公報に開示され
ているように、バーナで形成された酸素ガス−水素ガス
火炎中にガラス原料ガス（例えばＳｉＣｌ4 ）を供給
し、火炎加水分解反応あるいは酸化反応によりガラス微
粒子を生成し、これをターゲットに付着、堆積し、この
ターゲットを回転しつつ母材の軸方向に引き上げること
により多孔質状のガラス母材を合成する方法である。こ
うして合成した多孔質ガラス母材は、焼結炉で加熱され
ることにより透明な高純度ガラス母材を製造することが
できる。このとき、屈折率分布を形成する場合には屈折
率を変化させるドーパント原料ガス（例えばＧｅＣ
ｌ4 ）をガラス原料ガスとともにバーナに供給すること
により、屈折率分布を形成することができる。この場合
に用いられるバーナは、前記特公昭５９−１３４５２号
公報に示されるような同心円上の多重管バーナが用いら
れるが、更に合成の効率を上げるため特開昭６１−１８
３１４０号公報に示すようないわゆる２重火炎バーナの
ような構造のバーナが開示されている。
【０００３】ＯＶＤ法は、例えば特開昭４８−７３５２
２号公報に示されるように、回転するガラスロッドの外
周部に、ガラス原料ガスの加水分解反応あるいは酸化反
応により生成したガラス微粒子を堆積、積層させ、母材
外径を次第に大きくし、所定量のガラス微粒子が堆積さ
れた後、堆積を停止し、ガラスロッドの外周に多孔質ガ
ラス母材を合成する方法である。この母材は、中心のガ
ラスロッドを引き抜いた後透明化することにより透明ガ
ラスパイプを製造する場合と、そのまま焼結して透明ガ
ラス化する場合とが知られている。この場合に用いられ
るバーナは、特開昭６２−１８７１３５号公報に示され
るような環状の可燃性ガス噴出流路の中に複数の助燃性
ガス噴出流路を設けた構造が開示されている。このバー
ナは、中心にガラス原料ガス噴出流路を有し、この外周
に複数の独立した助燃性ガス（酸素ガス）噴出流路が配
置され、この助燃性ガス噴出流路の周囲に環状の可燃性
ガス噴出流路が設けられた構造をしている。また、ガラ
ス原料ガス噴出流路と可燃性ガス噴出流路との間に不活
性ガス噴出ポートを設けた構造、あるいは可燃性ガス噴
出流路の外周に不活性ガス噴出流路、助燃性ガス噴出流
路を備えた構造も開示している。更に、特開平５−３２
３１３０号公報に示される多焦点型のバーナ構造も開示
されている。このバーナは、助燃性ガス噴出流路をバー
ナ中心軸方向に向けた焦点型構造としている。出発ロッ
ドの外周に多孔質ガラス母材を合成する方法では、上記
ＯＶＤ法以外に例えば特公平５−８３４９９号公報に開
示されているように出発ロッドの片端からガラス微粒子
を合成し始め、ガラスロッドの軸方向にガラスロッドを
引き上げて製造する方法も知られている。
【０００４】従来、このような気相合成法での多孔質ガ
ラス母材合成技術は、基本的な技術は既に確立され、最
近はもっぱら生産性の向上に開発の力点が置かれてい
る。生産性を示すパラメータとして、単位時間当たりに
合成される多孔質ガラス母材の重量が合成速度と称して
用いられる（ｇ／分）が気相合成法で合成速度を上げる
には、火炎中でのガラス原料ガスの反応を促進し、かつ
生成したガラス微粒子を効率的に堆積面付着、堆積させ
ていくことが重要なポイントである。ガラス微粒子の反
応を促進するには、反応時間を長くし、反応温度を高く
することが必要である。また、堆積を促進するために
は、堆積面と火炎との温度差を大きくし、ガラス微粒子
に働くサーモホレシス効果（微細な粒子は温度匂配のあ
る流れ場の中で高温側（火炎）から、低温側（堆積面）
の方向に温度匂配に比例した力を受ける。この現象をサ
ーモホレシス効果と称する）を最大限に利用することが
必要と考えられる。一般的に、単純にガラス原料ガスを
増量しただけでは、反応あるいは堆積の効率が低下し、
合成速度は頭打ちになってしまう。これは、特公昭５９
−１３４５２号公報に示されるような５重管に代表され
るような火炎が一つ形成されるバーナでは、原料ガスの
反応を促進するためには、バーナを堆積面から離すと火
炎の流速が遅いために母材に到達する火炎温度は低下
し、堆積効率が低下する。一方燃料ガスの流量を上げる
と火炎中心温度が上昇しすぎ、火炎の中心が当たってい
る堆積面の温度が局部的に上昇し、逆にガラス微粒子の
堆積を妨げることになる為である。
【０００５】このような問題を解決する手段として特開
昭６１−１８３１４０号公報に開示されているような多
重火炎バーナが開発されている。このバーナは、ガラス
原料ガスを反応させる内側火炎と母材を加熱し、生成し
たガラス微粒子の堆積を促進するための外側火炎から成
っており、ガラス原料ガスの反応時間を稼ぐために、内
側火炎の噴出位置が外側火炎に対して後方に下がった構
造になっている。外側火炎の存在により、母材の加熱が
容易になり、大型の母材製造が可能になるとともにサー
モホレシス効果の促進に有利となっている。しかしなが
ら、このような多重管バーナでは、外周部のポートほど
外径が大きくなるためにガス噴出口の断面積が大きくな
り、ガスの噴出流速が低下する。噴出流速は、火炎の強
さを決めるもので流速が小さいと母材の加熱が十分でき
ず、多重火炎バーナの利点を生かせないことになる。ポ
ートの隙間を小さくし断面積を絞ることもできるがこの
場合には実質的なバーナのサイズが小さくなり、加熱で
きる母材の大きさに制限が生じてしまう。この結果、多
重火炎バーナで合成速度を稼ぐためには、ポートの数を
増やし、且つ断面積の増加に伴いガスの流量を増加し流
速を稼ぐことが必要となり、ガスの使用量の増大、配管
系統数の増加を招き、合成速度の向上による経済効果が
これらの経費増大により相殺されてしまう事態となって
いる。
【０００６】上記問題点に対して、特開昭６２−１８７
１３５号公報に示された少口径助燃性ガス噴出流路を複
数個備えたバーナ構造が提案されている。この構造バー
ナは、助燃性ガスの噴出流量を断面積の小さな複数の流
路に分割することで、助燃性ガスの噴出速度を多重火炎
バーナに比べ大幅にアップし火炎の流速を速める効果が
ある。この結果、火炎を堆積面から離しても火炎温度が
低下することなく、助燃性ガス流量も増大することなく
ガラス原料ガスの反応に必要な距離だけ、バーナを堆積
面から離すことが可能となる。また、助燃性ガス噴出流
路を複数にすることにより、流路の中心からの距離に関
係なく、断面積を選択することが可能となり、多重管バ
ーナに比べ、ガスの使用量、配管系統数を削減できる効
果がある。しかしながら、この構造の場合、火炎形成が
ガラス原料ガス噴出ポートから離れた位置になされるた
め、ガラス原料ガスの反応に必要な酸素ガス、あるいは
Ｈ 2 Ｏガスが原料ガスと混合しにくいという問題が生じ
た。火炎の流速が速くなるため、バーナとガラス微粒子
堆積面との距離を離すことが可能になるが、ガラス原料
ガスの反応の進行速度が遅くなるため、火炎流速を速く
した効果が相殺されてしまい、十分な反応が進まないま
ま、堆積面に到達するという問題が生じた。
【０００７】ガラス原料ガスと酸素ガス、あるいはＨ2
Ｏガスとの反応を促進させるため、特開平５−３２３１
３０号公報には、可燃性ガス噴出流路内に原料ガス噴出
流路の外側へ行くに従い、同心円上に配置された小口径
助燃性ガス噴出流路の焦点距離を長くする多焦点型のバ
ーナ構造が開示されている。この構造のバーナでは、原
料ガスが複数回にわたって、高温部である焦点位置を通
過するとともに、各焦点位置で原料ガスが助燃性ガスと
良く攪拌され加水分解による反応を促進させることが可
能となる。ところが、原料ガスと助燃性ガスとの反応を
促進させるために、焦点距離を小さくしすぎることは、
逆に原料ガス流の流れを乱し、合成速度を低下せしめる
だけでなく、生成したガラス微粒子が助燃性ガス噴出ポ
ート先端に付着、ガラス化して、バーナの継続使用を困
難なものとしていた。また、複数の助燃性ガスの噴出流
路を内包する可燃性ガス噴出ポート断面積を比較的大き
くする必要があることから、可燃性ガスの噴出流速が遅
くなり燃焼反応が進みにくいという問題、可燃性ガスの
噴出流速を速くするためには、ガス流量を増加させる必
要があり、ガス使用量を増大させコスト高になるという
問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の種々の問題点を解消し、加熱処理により脱水及び／
又は透明化を行い高純度の石英ガラスを製造することの
できる多孔質ガラス母材を改良された生産性をもって合
成することを可能とするガラス微粒子合成用焦点型複合
バーナを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するべく、焦点型バーナの効果を最大限に引き
出すために研究を重ねた結果、可燃性ガスのガス消費量
を抑えるためには、可燃性ガス噴出ポートの断面積を抑
えることが有効であり、且つ効率的な燃焼反応、原料ガ
スの加水分解反応を生じせしめるには、中心に位置する
ガラス原料ガスポートの外周に円環状の第２の水素ガス
噴出ポートに内包された複数の酸素ガス噴出ポートを有
する構造のバーナを、ガラス原料ガス噴出ポートに対し
同心円上に複数個独立に配列させた構造が適切であるこ
とを見いだし、本発明に至った。
【００１０】すなわち、本発明によって特定される事項
を以下に要約して示す。 （１）ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応又は酸化
反応させ、ガラス微粒子を生成するガラス微粒子合成用
焦点型バーナにおいて、中心にガラス原料ガス噴出ポー
ト、この外周に円環状の第１の水素ガス噴出ポート又は
不活性ガス噴出ポートを有し、更にこの外周に円環状の
第２の水素ガス噴出ポートに内包された複数の酸素ガス
噴出ポートを有する構造のバーナを、ガラス原料ガス噴
出ポートに対し同心円上に複数個独立に配列させたこと
を特徴とするガラス微粒子合成用焦点型複合バーナ。 （２）第２の水素ガス噴出ポートの外周に環状の不活性
ガス噴出ポート、更にこの外周に環状の酸素ガス噴出ポ
ートを設けたことを特徴とする上記（１）に記載のガラ
ス微粒子合成用焦点型複合バーナ。 （３）ガラス原料ガス噴出ポートに水素ガス又は酸素ガ
スを供給するようにしたことを特徴とする上記（１）又
は（２）に記載のガラス微粒子合成用焦点型複合バー
ナ。 （４）ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応又は酸化
反応させ、ガラス微粒子を生成するガラス微粒子合成用
バーナにおいて、中心にガラス原料ガス噴出ポート、こ
の外周に円環状の第１の水素ガス噴出ポート又は不活性
ガス噴出ポート、第１の水素ガス噴出ポート又は不活性
ガス噴出ポートの外周に円環状の酸素ガス噴出ポート又
は不活性ガス噴出ポートを有し、更にこの外周に円環状
の第２の水素ガス噴出ポートに内包された複数の酸素ガ
ス噴出ポートを有する構造のバーナを、ガラス原料ガス
噴出ポートに対し同心円上に複数個独立に配列させたこ
とを特徴とするガラス微粒子合成用焦点型複合バーナ。 （５）第２の水素ガス噴出ポートの外周に環状の不活性
ガス噴出ポート、更にこの外周に環状の酸素ガス噴出ポ
ートを設けたことを特徴とする上記（４）に記載のガラ
ス微粒子合成用焦点型複合バーナ。
【００１１】（６）ガラス原料ガス噴出ポートに水素ガ
ス又は酸素ガスを供給するようにしたことを特徴とする
上記（４）又は（５）に記載のガラス微粒子合成用焦点
型複合バーナ。 （７）ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応又は酸化
反応させ、ガラス微粒子を生成するガラス微粒子合成用
バーナにおいて、中心にガラス原料ガス噴出ポート、こ
の外周に円環状の第２のガラス原料ガス噴出ポート、第
２のガラス原料ガス噴出ポートの外周に円環状の第１の
水素ガス噴出ポート又は不活性ガス噴出ポートを有し、
更にこの外周の円環状の第２の水素ガス噴出ポートに内
包された複数の酸素ガス噴出ポートを有する構造のバー
ナをガラス原料ガス噴出ポートに対し同心円上に複数個
独立に配列させたことを特徴とするガラス微粒子合成用
焦点型複合バーナ。 （８）第２の水素ガス噴出ポートの外周に環状の不活性
ガス噴出ポート、更にこの外周に環状の酸素ガス噴出ポ
ートを設けたことを特徴とする上記（７）に記載のガラ
ス微粒子合成用焦点型複合バーナ。 （９）ガラス原料ガス噴出ポートの両方又はいずれかに
水素ガス又は酸素ガスを供給するようにしたことを特徴
とする上記（７）又は（８）に記載のガラス微粒子合成
用焦点型複合バーナ。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい一実施形態を図
１（ａ）に示す。中心のガラス原料ガス噴出ポート２の
外周に第１の可燃性ガス噴出ポート３、又は不活性ガス
噴出ポート３を設け、この外周に複数の酸素ガス噴出ポ
ート４を内包する環状の第２の水素ガス噴出ポート５を
独立に複数個（本例では４個）設ける。第２の水素ガス
噴出ポートは通常２〜６個用いる。ガラス原料ガスと火
炎（Ｈ2 Ｏガス、酸素ガス）とを効率的に反応させるた
めには、可燃性ガスと酸素ガスとの反応を十分に促進す
る必要があるが、従来例（特開昭６２−１８７１３５号
公報）で示されるような環状の可燃性ガス噴出ポート内
に複数の酸素ガス噴出流路を備える構造のバーナでは、
酸素ガス噴出流路を囲う可燃性ガス噴出流路断面積を大
きくする必要があり可燃性ガス噴出流速が減少する。そ
の結果、燃焼反応が十分促進されず、母材を加熱するた
めの熱量が不足するためより多くのガスを供給する必要
性が生じ、ガス使用量の増大を招くことになる。
【００１３】更に、第２の実施形態を図１（ｂ）に示
す。中心にガラス原料ガス噴出ポート２、この外周に円
環状の第１の水素ガス噴出ポート３、又は不活性ガス噴
出ポート３を設け、この外周に複数の焦点型構造を有す
る酸素ガス噴出ポート４を内包した環状の第２の水素ガ
ス噴出ポート５を有し、更にその外周に環状の不活性ガ
ス噴出ポート６及び酸素ガス噴出ポート７を設けた構造
のバーナを配置させた構成にしたものである。酸素ガス
噴出ポート７を最外層に設けることで、複数の酸素ガス
噴出ポート４により形成される火炎の外周に更に環状の
火炎面を形成でき、水素ガスの燃焼効率を向上させ、母
材の加熱に貢献できる。これにより、更に大きな母材の
製造が可能になる。
【００１４】これらの焦点型バーナにおいて、中心原料
ガス噴出ポートに水素ガスを供給することは、生成した
ガラス微粒子流を安定化させる上で、特に有効となる。
水素ガスを原料ガスとともに添加することで、原料ガス
の平均密度は低下し流れの安定化が図れるので（ガラス
微粒子は、粒径が成長するに従い慣性力を得るが、それ
によりガラス微粒子流の流れを乱す要因となる。水素ガ
スの添加は、この乱れを是正するのに効果がある）、付
着効率が向上し、合成速度を向上させることができる。
一方、酸素ガスを原料ガスとともに添加することは、原
料ガスの酸化反応を促進させる上で効果がある。
【００１５】第３の実施形態においては、図１（ｃ）に
示されるように、中心にガラス原料ガス噴出ポート２、
この外周に円環状の第１の水素ガス噴出ポート３又は不
活性ガス噴出ポート３、第１の水素ガス噴出ポート３又
は不活性ガス噴出ポート３の外周に円環状の酸素ガス噴
出ポート４又は不活性ガス噴出ポート４を有し、更にこ
の外周に円環状の第２の水素ガス噴出ポート６に内包さ
れた複数の酸素ガス噴出ポート５を有する構造のバーナ
を、ガラス原料ガス噴出ポート２に対し同心円上に複数
個独立に配列させている。この場合は、第１の水素ガス
噴出ポート３又は不活性ガス噴出ポート３の外周に円環
状の酸素ガス噴出ポート４又は不活性ガス噴出ポート４
を設けることで、ガス噴出口先端でのガラス原料ガスと
Ｈ2 Ｏ火炎との反応が抑制され、原料ガス噴出ポート、
その外周の円環状のガス噴出ポート先端にガラス微粒子
が付着、ガラス化するのを防止することができる。更に
必要に応じて第２の水素ガス噴出ポート６の外周に円環
状の不活性ガス噴出ポート７及び酸素ガス噴出ポート８
を設けてもよく、図１（ｂ）の場合と同様の効果を奏す
ることができる。更に、この場合も、ガラス原料ガス噴
出ポート２に水素ガス又は酸素ガスを供給して原料ガス
の反応効率、付着効率を上げるようにしてもよい。
【００１６】本発明の第４の実施形態においては、図１
（ｃ）に示されるように中心にガラス原料ガス噴出ポー
ト２、この外周に円環状の第２のガラス原料ガス噴出ポ
ート３、第２のガラス原料ガス噴出ポートの外周に円環
状の第１の水素ガス噴出ポート４又は不活性ガス４を有
し、更にこの外周の円環状の第２の水素ガス噴出ポート
６に内包された複数の酸素ガス噴出ポート５を有する構
造のバーナを、ガラス原料ガス噴出ポートに対し同心円
上に複数個独立に配列させている。この場合は、特にＯ
ＶＤ法で、ガラス微粒子を堆積、積層させる場合には、
堆積初期のターゲット面積が小さいため、ガラス微粒子
の付着効率が低下するので、堆積初期においては、比較
的噴出断面積の小さい中心原料ガスポートのみからガラ
ス原料ガスを供給し、ガラス微粒子が堆積してターゲッ
ト面積がある程度大きくなった時点から、中心原料ガス
噴出ポート２とともに第２の円環状原料ガス噴出ポート
３からも原料ガスを供給すれば、より効率的に合成速度
を上げることができる。
【００１７】本実施形態においても、更に必要に応じて
第２の水素ガス噴出ポート６の外周に円環状の不活性ガ
ス噴出ポート７及び酸素ガス噴出ポート８を設けてもよ
く、図１（ｂ）の場合と同様の効果を奏することができ
るし、原料ガス噴出ポート２及び３の両方又はいずれか
一方に水素ガス又は酸素ガスを供給するようにしてもよ
い。上記した本発明のバーナの実施形態において、中心
のガラス原料ガス供給ポート周囲の円環状のパイプの数
は特に限定されない。本発明の焦点型複合バーナは図３
に示されるような構成を有し、焦点距離は１００〜４０
０ｍｍの範囲にあるのが好ましく、またガラス微粒子合
成時の酸素ガス噴出流路先端から母材堆積面までの距離
は通常１００〜２００ｍｍの範囲となるように用いるの
が好ましい。通常、前者は後者の１〜４倍とするのが好
ましい。
【００１８】
【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが限定を意図するものではない。 （実施例１）図１（ａ）の構造のバーナを用いて図２に
示すような構成で、ガラス微粒子の合成を行った。図２
で１はバーナ、２はロッド、３はガラス微粒子を示す。
中心のガラス原料ガス噴出ポートは、外径６ｍｍ、内径
４ｍｍのパイプで構成した。また、この外周に、外径１
０ｍｍ、内径８ｍｍのパイプで不活性ガス噴出ポートを
形成した。第２の水素ガス噴出ポートは、外径１７ｍ
ｍ、内径１５ｍｍのパイプを先端で絞り、ガス噴出出口
では、外径１４ｍｍ、内径１２ｍｍとし、この内部に外
径２．５〜３．０ｍｍ、内径１．０〜１．５ｍｍの酸素
ガス噴出ポートを５本配置させた構造のバーナを４本、
中心原料ガスポートに対して同心円上に配置し、かつ中
心軸方向に向けた。外周のバーナの焦点距離は、１８０
ｍｍに設定した。原料ガスは、ＳｉＣｌ4 を５リットル
／分、その外周の不活性ガスは２リットル／分、更にそ
の外周に設置した各バーナの水素ガスポートから水素ガ
スを３０リットル／分、酸素ガスは１０リットル／分、
供給した。バーナのセッティング位置は、酸素ガス噴出
ポート先端から多孔質ガラス母材堆積面までの距離を１
２０ｍｍと一定になるように、堆積中にバーナを後退さ
せながら多孔質母材の合成を行った。この結果、合成速
度は、８ｇ／分、カサ密度は０．６ｇ／ｃｍ3 であっ
た。従来に比べ水素ガス噴出流路の噴出断面積を３０％
削減したことにより、約２０％のガス使用量削減を実現
することができた。
【００１９】（比較例１）実施例１と同様のガラス原料
ガス噴出ポート、不活性ガス噴出ポートを有し、その外
周に、外径３２ｍｍ、内径３０ｍｍとした円環状の水素
ガス噴出ポートを形成した。この内部に外径３．０〜
３．５ｍｍ、内径１．５〜２．０ｍｍの酸素ガス噴出ポ
ートを同心円上に第１列、第２列に各々８本ずつ、合計
１６本配置させた。水素ガス流量は１４５リットル／
分、酸素ガス流量は３０リットル／分供給し、他のガス
流量、バーナのセッテイング位置は、実施例１と同様に
して多孔質母材の合成を行ったところ、合成速度は、６
ｇ／分に低下した。また母材堆積面温度を十分に上げら
れず、得られた多孔質母材の重量は減り、カサ密度が
０．４ｇ／ｃｍ3 に低下した。この例では、水素ガス噴
出流路の噴出断面積が実施例１より大きくガス流速が低
下したので良い結果が得られなかった。
【００２０】（実施例２）図１（ｂ）に示す構造のバー
ナを用いて、図２に示す構成にて、ガラス微粒子の合成
を行った。このバーナは、実施例１で使用したバーナに
おいて、各々の水素ガス噴出流路の外周に、外径２０．
５ｍｍ、内径１８．５ｍｍ（ガス噴出出口において）の
不活性ガス噴出ポート、更にその外周に外径２５ｍｍ、
内径２３ｍｍ（ガス噴出出口において）の酸素ガス噴出
ポートを設けた。実施例１と同様の実施形態に加えて、
各バーナの水素ガス噴出ポート外周の不活性ガス噴出ポ
ートから、Ａｒ（アルゴン）３リットル／分、最外層の
円環状酸素ガス噴出ポートから、酸素ガスを１０リット
ル／分供給した。この結果、合成速度は、９ｇ／分と良
好であった。
【００２１】（実施例３）実施例２と同様の実施形態に
て、図１（ｂ）のバーナを用い、中心原料ガスポートに
水素ガス３リットル／分を供給して、多孔質母材の合成
を行った。その結果、合成速度は、１０ｇ／分と向上し
た。
【００２２】（実施例４）図１（ｃ）の構造のバーナを
用いて図２に示すような構成で、ガラス微粒子の合成を
行った。中心のガラス原料ガス噴出ポートは、外径３．
５ｍｍ、内径２ｍｍのパイプで構成した。また、この外
周に、外径６．５ｍｍ、内径５ｍｍのパイプで第２の原
料ガス噴出ポートを形成し、その外周に、外径９．５ｍ
ｍ、内径８ｍｍのパイプで不活性ガス噴出ポートを形成
した。水素ガス噴出ポートは、外径１５ｍｍ、内径１２
ｍｍのパイプを先端部で絞りガス噴出出口では、外径１
２ｍｍ、内径９ｍｍとし、この内部に外径２．５〜３．
０ｍｍ、内径１．０〜１．５ｍｍの酸素ガス噴出ポート
を３本配置させた構造のバーナを４本、中心原料ガスポ
ートに対して同心円上に配置し、かつ中心軸方向に向け
た。更に第２水素ガス噴出ポートの外周には、外径１６
ｍｍ、内径１４ｍｍ（ガス噴出出口において）の不活性
ガス噴出ポート、更にその外周に外径２２ｍｍ、内径１
９ｍｍ（ガス噴出出口において）の酸素ガス噴出ポート
を設けた。外周のバーナの焦点距離は、２２０ｍｍに設
定した。ガラス原料ガス（ＳｉＣｌ4 ）は、中心原料ガ
スポートに４リットル／分供給し、多孔質母材の外径が
５０ｍｍになった時点で第２の原料ガス噴出ポートに更
に２リットル／分、原料ガス（ＳｉＣｌ4 ）を供給し
た。不活性ガスは、２リットル／分、外周に設置した各
バーナの水素ガスポートから、水素ガス３５リットル／
分、複数の酸素ガス噴出ポートには、酸素ガスを１０リ
ットル／分供給し、更にその外周の不活性ガス噴出ポー
トから、Ａｒ（アルゴン）２リットル／分、最外層の円
環状酸素ガス噴出ポートから、酸素ガスを１０リットル
／分供給した。バーナのセッティング位置は、酸素ガス
噴出ポート先端から、多孔質ガラス母材堆積面までの距
離を１５０ｍｍと一定になるように、堆積中にバーナを
後退させながら多孔質母材の合成を行った。この結果、
合成速度は、１０ｇ／分であった。
【００２３】（実施例５）実施例４と同様の実施形態に
て、中心原料ガスポートに酸素ガス３リットル／分を供
給し、更に第２の原料ガス供給ポートに酸素ガス１．５
リットル／分供給して、多孔質母材の合成を行った。そ
の結果、合成速度は、１１ｇ／分まで向上した。
【００２４】（実施例６）図１（ｃ）に示すバーナ構造
を用いて図２に示すような構成で、ガラス微粒子の合成
を行った。中心のガラス原料ガス噴出ポートは、外径
３．５ｍｍ、内径２ｍｍのパイプで構成した。また、こ
の外周に、外径６．５ｍｍ、内径５ｍｍのパイプで第１
の水素ガス噴出ポートを形成し、その外周に、外径９．
５ｍｍ、内径８ｍｍのパイプで不活性ガス噴出ポートを
形成した。第２の水素ガス噴出ポートは、外径１５ｍ
ｍ、内径１２ｍｍのパイプを先端部で絞り、ガス噴出出
口では、外径１２ｍｍ、内径９ｍｍとし、この内部に外
径２．５〜３．０ｍｍ、内径１．０〜１．５ｍｍの酸素
ガス噴出ポートを３本配置させた構造のバーナを４本、
中心原料ポートに対して同心円状に配置し、かつ中心軸
方向に向けた。更に、第２水素ガス噴出ポートの外周に
は、外径１６ｍｍ、内径１４ｍｍ（ガス噴出出口におい
て）の第２の不活性ガス噴出ポート、更にその外周に外
径２２ｍｍ、内径１９ｍｍ（ガス噴出出口において）の
酸素ガス噴出ポートを設けた。外周のバーナの焦点距離
は、２２０ｍｍに設定した。ガラス原料ガス（ＳｉＣｌ
4 ）は、中心原料ポートに４リットル／分供給した。第
１の水素ガス噴出ポートには、水素ガスを２リットル／
分、その外周の第１の不活性ガスは、Ａｒ（アルゴン）
１．０リットル／分供給した。外周に設置した各バーナ
の第２の水素ガスポートからは、水素ガス３５リットル
／分、複数の酸素ガス噴出ポートには酸素ガスを１０リ
ットル／分供給し、更にその外周の第２の不活性ガス噴
出ポートから、Ａｒ２．０リットル／分、最外層の円環
状酸素ガス噴出ポートから、酸素ガスを１０リットル／
分供給した。バーナのセッティング位置は、酸素ガス噴
出ポート先端から多孔質ガラス母材堆積面までの距離を
１５０ｍｍと一定になるように、堆積中バーナを後退さ
せながら多孔質母材の合成を行った。この結果、合成速
度は、１０ｇ／分であった。
【００２５】（実施例７）実施例５と同様に実施形態に
て、中心原料ポートに水素ガス２リットル／分を供給し
て、多孔質母材の合成を行った。その結果、合成速度
は、１１ｇ／分まで向上した。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、必要最小限のガス使用量で効率的な火炎形成を実
現し、かつ生成したガラス微粒子の流れを乱さずに、タ
ーゲット上に付着、堆積させることができるので、ガラ
ス微粒子の生成、堆積を効率的に行うことができ、生産
性に優れた合成速度の高い母材製造が可能となる。ま
た、実施例では示さなかったが、中心のガラス原料ガス
供給ポート周囲の円環状のパイプは何層でも良く（特に
限定される必要はなく）、その周囲に独立した複数の第
２の環状水素ガス噴出ポートに内包された複数の酸素ガ
ス噴出流路を有する構成の複合型バーナ構造であれば、
本発明で示す構成とすることにより、ガス消費量の削
減、合成速度の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のバーナ構造を示した概略図。
【図２】図２はＯＶＤ法で出発ロッド外周に多孔質ガラ
ス母材を合成するときの構成を概略説明する図。
【図３】図３は本発明の実施形態において焦点距離を示
す図。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応
    又は酸化反応させ、ガラス微粒子を生成するガラス微粒
    子合成用焦点型バーナにおいて、中心にガラス原料ガス
    噴出ポート、この外周に円環状の第１の水素ガス噴出ポ
    ート又は不活性ガス噴出ポートを有し、更にこの外周に
    円環状の第２の水素ガス噴出ポートに内包された複数の
    酸素ガス噴出ポートを有する構造のバーナを、ガラス原
    料ガス噴出ポートに対し同心円上に複数個独立に配列さ
    せたことを特徴とするガラス微粒子合成用焦点型複合バ
    ーナ。
  2. 【請求項２】 第２の水素ガス噴出ポートの外周に環状
    の不活性ガス噴出ポート、更にこの外周に環状の酸素ガ
    ス噴出ポートを設けたことを特徴とする請求項１に記載
    のガラス微粒子合成用焦点型複合バーナ。
  3. 【請求項３】 ガラス原料ガス噴出ポートに水素ガス又
    は酸素ガスを供給するようにしたことを特徴とする請求
    項１又は２に記載のガラス微粒子合成用焦点型複合バー
    ナ。
  4. 【請求項４】 ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応
    又は酸化反応させ、ガラス微粒子を生成するガラス微粒
    子合成用バーナにおいて、中心にガラス原料ガス噴出ポ
    ート、この外周に円環状の第１の水素ガス噴出ポート又
    は不活性ガス噴出ポート、第１の水素ガス噴出ポート又
    は不活性ガス噴出ポートの外周に円環状の酸素ガス噴出
    ポート又は不活性ガス噴出ポートを有し、更にこの外周
    に円環状の第２の水素ガス噴出ポートに内包された複数
    の酸素ガス噴出ポートを有する構造のバーナを、ガラス
    原料ガス噴出ポートに対し同心円上に複数個独立に配列
    させたことを特徴とするガラス微粒子合成用焦点型複合
    バーナ。
  5. 【請求項５】 第２の水素ガス噴出ポートの外周に環状
    の不活性ガス噴出ポート、更にこの外周に環状の酸素ガ
    ス噴出ポートを設けたことを特徴とする請求項４に記載
    のガラス微粒子合成用焦点型複合バーナ。
  6. 【請求項６】 ガラス原料ガス噴出ポートに水素ガス又
    は酸素ガスを供給するようにしたことを特徴とする請求
    項４又は５に記載のガラス微粒子合成用焦点型複合バー
    ナ。
  7. 【請求項７】 ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応
    又は酸化反応させ、ガラス微粒子を生成するガラス微粒
    子合成用バーナにおいて、中心にガラス原料ガス噴出ポ
    ート、この外周に円環状の第２のガラス原料ガス噴出ポ
    ート、第２のガラス原料ガス噴出ポートの外周に円環状
    の第１の水素ガス噴出ポート又は不活性ガス噴出ポート
    を有し、更にこの外周の円環状の第２の水素ガス噴出ポ
    ートに内包された複数の酸素ガス噴出ポートを有する構
    造のバーナを、ガラス原料ガス噴出ポートに対し同心円
    上に複数個独立に配列させたことを特徴とするガラス微
    粒子合成用焦点型複合バーナ。
  8. 【請求項８】 第２の水素ガス噴出ポートの外周に環状
    の不活性ガス噴出ポート、更にこの外周に環状の酸素ガ
    ス噴出ポートを設けたことを特徴とする請求項７に記載
    のガラス微粒子合成用焦点型複合バーナ。
  9. 【請求項９】 ガラス原料ガス噴出ポートの両方又はい
    ずれかに水素ガス又は酸素ガスを供給するようにしたこ
    とを特徴とする請求項７又は８に記載のガラス微粒子合
    成用焦点型複合バーナ。
JP11498996A 1996-05-09 1996-05-09 ガラス微粒子合成用焦点型複合バーナ Pending JPH09301719A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7073354B2 (en) 2002-02-01 2006-07-11 Fujikura Ltd. Method for manufacturing optical fiber preform and burner apparatus for this method for manufacturing optical fiber preform
JP2010018449A (ja) * 2008-07-08 2010-01-28 Denki Kagaku Kogyo Kk 球状金属酸化物粉末の製造方法

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