JPH10101343A

JPH10101343A - ガラス微粒子合成方法及びそのための焦点型バーナ

Info

Publication number: JPH10101343A
Application number: JP9109079A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Oga; 裕一大賀; Motonori Nakamura; 元宣中村; Toshio Danzuka; 俊雄彈塚
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-05-09
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-04-21
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: JP3543537B2

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が可
能なガラス微粒子合成方法及びガラス微粒子合成用焦点
型バーナを提供すること。【解決手段】中心のガラス原料ガス噴出ポートの外側
に同心円上に配列され、一つ又は複数の特定焦点距離の
酸素ガス噴出ポート群を形成する、複数の酸素ガス噴出
ポートを内包する円環状の水素ガス噴出ポートを有する
ガラス微粒子合成用焦点型バーナを使用し、各酸素ガス
噴出ポート群の焦点距離を適切な範囲に制御してガラス
微粒子を生成させることを特徴とするガラス微粒子合成
方法及びそのために使用するガラス微粒子合成用焦点型
バーナ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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の製造に適用される
ガラス微粒子合成方法及びその方法に用いられるバーナ
に関する。この方法及び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。この構造のバ
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 ₂Ｏ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。

【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、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、高い合成
速度で母材を製造することができるガラス微粒子合成方
法及びその方法を実施するためのガラス微粒子合成用焦
点型バーナを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、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、少口径助燃性ガス噴出口とガラス微粒子堆積面まで
の距離と焦点距離との間に適切な範囲があることを見い
だし、本発明に至った。すなわち、本発明は次の（１）
〜（１２）の構成を採るものである。

【００１０】（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てガラス微粒子を生成させ、回転
する出発部材に堆積させて多孔質ガラス母材を作製する
ガラス微粒子合成方法において、中心のガラス原料ガス
噴出ポートの外側にガラス原料ガス噴出ポートに対し同
心円上に１列又は複数列に配列され、同一の焦点距離を
有する複数の酸素ガス噴出ポートからなる一つ又は複数
の酸素ガス噴出ポート群を形成する、複数の酸素ガス噴
出ポートを内包する円環状の水素ガス噴出ポートを有す
るガラス微粒子合成用焦点型バーナを使用し、前記酸素
ガス噴出ポート群が一つの場合に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、水素ガ
ス噴出ポートに内包される酸素ガス噴出ポート群の焦点
距離が該酸素ガス噴出ポート先端から多孔質ガラス母材
堆積面までの距離の１〜４倍となるように制御し、前記
酸素ガス噴出ポート群が複数の場合には酸素ガス噴出ポ
ート先端から多孔質ガラス母材堆積面までの距離を、水
素ガス噴出ポートに内包される酸素ガス噴出ポート群の
うち焦点距離が最も短い群の焦点距離が該酸素ガス噴出
ポート先端から多孔質ガラス母材堆積面までの距離の１
〜４倍となり、２番目以降の群の焦点距離が該酸素ガス
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
の１〜６倍となり、かつ、外側の酸素ガス噴出ポート群
の焦点距離が内側の酸素ガス噴出ポート群の焦点距離よ
りも小さくならないように制御してガラス微粒子を生成
させることを特徴とするガラス微粒子合成方法。

【００１１】（２）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、水素ガス噴出ポートに
内包される酸素ガス噴出ポート群のうち焦点距離が最も
短い群の焦点距離が該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の１〜２倍となり、２番
目以降の群の焦点距離が該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の１〜４倍となるよ
うにすることを特徴とする前記（１）のガラス微粒子合
成方法。

【００１２】（３）多孔質ガラス母材堆積面へのガラス
微粒子の堆積量に応じてバーナを後退させ、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
ほぼ一定に保持しながらガラス微粒子の合成を行うこと
を特徴とする前記（１）又は（２）のガラス微粒子合成
方法。（４）ガラス原料ガス噴出ポートに水素ガスを供給しな
がらガラス微粒子の合成を行うことを特徴とする前記
（１）〜（３）のいずれか一つのガラス微粒子合成方
法。

【００１３】（５）前記（１）〜（４）のいずれか一つ
のガラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子
合成用焦点型バーナであって、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、更にこの外周に中
心のガラス原料ガス噴出ポートに対し同心円上に１列又
は複数列に配列され、同一の焦点距離を有する複数の酸
素ガス噴出ポートからなる一つ又は複数の酸素ガス噴出
ポート群を形成する、複数の酸素ガス噴出ポートを内包
する円環状の第２の水素ガス噴出ポートを有してなるこ
とを特徴とするガラス微粒子合成用焦点型バーナ。

【００１４】（６）前記（１）〜（４）のいずれか一つ
のガラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子
合成用焦点型バーナであって、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、第１の水素ガス噴出ポートの外周に円環状の不活性
ガス噴出ポートを有し、更にこの外周に中心のガラス原
料ガス噴出ポートに対し同心円上に１列又は複数列に配
列され、同一の焦点距離を有する複数の酸素ガス噴出ポ
ートからなる一つ又は複数の酸素ガス噴出ポート群を形
成する、複数の酸素ガス噴出ポートを内包する円環状の
第２の水素ガス噴出ポートを有してなることを特徴とす
るガラス微粒子合成用焦点型バーナ。

【００１５】（７）前記（１）〜（４）のいずれか一つ
のガラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子
合成用焦点型バーナであって、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、更にこの外周に中心のガラス原料ガス噴出
ポートに対し同心円上に１列又は複数列に配列され、同
一の焦点距離を有する複数の酸素ガス噴出ポートからな
る一つ又は複数の酸素ガス噴出ポート群を形成する、複
数の酸素ガス噴出ポートを内包する円環状の第２の水素
ガス噴出ポートを有してなることを特徴とするガラス微
粒子合成用焦点型バーナ。

【００１６】（８）前記（１）〜（４）のいずれか一つ
のガラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子
合成用焦点型バーナであって、中心付近にガラス原料ガ
ス噴出ポートを２個有し、これらガラス原料ガス噴出ポ
ート外周に各々円環状の第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、更にこれらの外周に中心
のガラス原料ガス噴出ポートに対し同心円上に１列又は
複数列に配列され、同一の焦点距離を有する複数の酸素
ガス噴出ポートからなる一つ又は複数の酸素ガス噴出ポ
ート群を形成する、複数の酸素ガス噴出ポートを内包す
る円環状の第２の水素ガス噴出ポートを有してなること
を特徴とするガラス微粒子合成用焦点型バーナ。

【００１７】（９）前記（１）〜（４）のいずれか一つ
のガラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子
合成用焦点型バーナであって、中心付近にガラス原料ガ
ス噴出ポートを２個有し、これらガラス原料ガス噴出ポ
ート外周に各々円環状の第１の水素ガス噴出ポート更に
その外周には各々円環状の不活性ガス噴出ポートを有
し、更にこれらの外周に中心のガラス原料ガス噴出ポー
トに対し同心円上に１列又は複数列に配列され、同一の
焦点距離を有する複数の酸素ガス噴出ポートからなる一
つ又は複数の酸素ガス噴出ポート群を形成する、複数の
酸素ガス噴出ポートを内包する円環状の第２の水素ガス
噴出ポートを有してなることを特徴とするガラス微粒子
合成用焦点型バーナ。

【００１８】（１０）前記（１）〜（４）のいずれか一
つのガラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒
子合成用焦点型バーナであって、中心付近にガラス原料
ガス噴出ポートを２個有し、これらガラス原料ガス噴出
ポート外周に各々円環状の第２のガラス噴出ポート、第
２のガラス原料ガス噴出ポートの外周には各々円環状の
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、更にこれらの外周に中心のガラス原料ガス噴出ポ
ートに対し同心円上に１列又は複数列に配列され、同一
の焦点距離を有する複数の酸素ガス噴出ポートからなる
一つ又は複数の酸素ガス噴出ポート群を形成する、複数
の酸素ガス噴出ポートを内包する円環状の第２の水素ガ
ス噴出ポートを有してなることを特徴とするガラス微粒
子合成用焦点型バーナ。

【００１９】（１１）第２の水素ガス噴出ポートの外周
に環状の酸素ガス噴出ポートを設けるか、又は第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
ことを特徴とする前記（５）〜（１０）のいずれか一つ
のガラス微粒子合成用焦点型バーナ。

【００２０】（１２）第２の水素ガス噴出ポートに内包
される酸素ガス噴出ポートが１〜３列に配列され、前記
酸素ガス噴出ポートが１列の場合には焦点距離の異なる
二つの酸素ガス噴出ポート群で構成され、前記酸素ガス
噴出ポートが２列又は３列の場合にはそれぞれの列が同
一の焦点距離の酸素ガス噴出ポート群を構成し、外側の
酸素ガス噴出ポート群の焦点距離が内側の酸素ガス噴出
ポート群の焦点距離よりも小さくないように構成されて
なることを特徴とする前記（５）〜（１１）のいずれか
一つのガラス微粒子合成用焦点型バーナ。

【００２１】本発明の方法においては、中心のガラス原
料ガス噴出ポートの外側にガラス原料ガス噴出ポートに
対し同心円上に１列又は複数列に配列され、同一の焦点
距離を有する複数の酸素ガス噴出ポートからなる一つ又
は複数の酸素ガス噴出ポート群を形成する、複数の酸素
ガス噴出ポートを内包する円環状の水素ガス噴出ポート
を有するガラス微粒子合成用焦点型バーナを使用し、前
記酸素ガス噴出ポート群が一つの場合には酸素ガス噴出
ポート先端から多孔質ガラス母材堆積面までの距離を、
水素ガス噴出ポートに内包される酸素ガス噴出ポート群
の焦点距離が該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の１〜４倍、好ましくは１〜２
倍となるように制御し、前記酸素ガス噴出ポート群が複
数の場合に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、水素ガス噴出ポートに内包さ
れる酸素ガス噴出ポート群のうち焦点距離が最も短い群
の焦点距離が該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の１〜４倍、好ましくは１〜２
倍となり、２番目以降の群の焦点距離が該酸素ガス噴出
ポート先端から多孔質ガラス母材堆積面までの距離の１
〜６倍、好ましくは１〜４倍、更に好ましくは１．１〜
４倍となり、かつ、外側の酸素ガス噴出ポート群の焦点
距離が内側の酸素ガス噴出ポート群の焦点距離よりも小
さくならないように、好ましくは外側の酸素ガス噴出ポ
ート群の焦点距離の方が大きくなるように制御してガラ
ス原料ガスを火炎中で加水分解反応又は酸化反応させて
ガラス微粒子を生成させ、回転する出発部材に堆積させ
て多孔質ガラス母材を作製する。このようにすることに
より、生成したガラス微粒子の流れを乱すことなく、ガ
ラス微粒子を堆積面に付着、堆積させることができ、合
成速度を向上させることができる。なお、酸素ガス噴出
ポート群の焦点距離が一つとなる場合においても、焦点
距離を前記のように設定することにより合成速度の向上
を図ることができる。

【００２２】この場合、必要により多孔質ガラス母材堆
積面へのガラス微粒子の堆積量に応じてバーナを後退さ
せ、酸素ガス噴出ポート先端から多孔質ガラス母材堆積
面までの距離をほぼ一定に保持しながらガラス微粒子の
合成を行うのが好ましい。また、中心の原料ガス噴出ポ
ートに水素ガスを供給するようにすれば、生成したガラ
ス微粒子の流れを安定化させる上で効果がある。

【００２３】本発明のガラス微粒子合成用焦点型バーナ
は、前記本発明の方法を実施するためのバーナであっ
て、その基本構造は、中心に、その外周に円環状の第１
の水素ガス噴出ポート及び／又は不活性ガス噴出ポート
を設けた、中心部とその外周の２層に分割されていても
よいガラス原料ガス噴出ポートを有し、この外周に中心
のガラス原料ガス噴出ポートに対し同心円上に１列又は
複数列に配列され、同一の焦点距離を有する複数の酸素
ガス噴出ポートからなる一つ又は複数の酸素ガス噴出ポ
ート群を形成する、複数の酸素ガス噴出ポートを内包す
る円環状の第２の水素ガス噴出ポートを有するものであ
り、この第２の水素ガス噴出ポートの外周には環状の酸
素ガス噴出ポートを設けるか、又は環状の不活性ガス噴
出ポート、更にその外周に酸素ガス噴出ポートが設けら
れていてもよい。

【００２４】前記第２の水素ガス噴出ポートに内包され
る酸素ガス噴出ポートは任意の列数で設けることができ
るが、通常は１〜３列程度が好ましく、特に２列の構成
が実用的である。また、各酸素ガス噴出ポートは、通常
各列毎に単一の焦点距離を有するように構成するが、各
列内において焦点距離が異なる二つ以上の群を形成させ
てもよい。

【００２５】

【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１の
外周に第１の可燃性ガス噴出ポート２、又は不活性ガス
噴出ポート２を設け、この外周に複数の酸素ガス噴出ポ
ートを内包する環状の第２の水素ガス噴出ポート５を設
ける。酸素ガス噴出ポートは中心のガラス原料ガス噴出
ポート１に対して同心円上に２列配列され、各列毎に同
一の焦点距離を有する酸素ガス噴出ポート群３、４を形
成している。このとき、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とした場合に、第
１列の酸素ガス噴出ポート群３の焦点距離を１〜４、好
ましくは１〜２とし、第２列の酸素ガス噴出ポート群４
の焦点距離を１〜６、好ましくは１〜４、更に好ましく
は１．１〜４とし、かつ第１列の酸素ガス噴出ポート群
３の焦点距離よりも小さくならないように、好ましくは
第１列の酸素ガス噴出ポート群３の焦点距離よりも大き
くなるように設定することで、ガラス原料ガスと火炎
（Ｈ₂Ｏガス、Ｏ₂ガス）との反応によって生成したガ
ラス微粒子の流れを乱すことなく、ガラス微粒子を堆積
面に付着、堆積させることができるので、合成速度を向
上させることが可能となる。第１列の酸素ガス噴出ポー
ト群３の焦点距離が、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よりも小さい場合（１未
満）には、生成ガラス微粒子の流れが乱れ、酸素ガス噴
出ポート先端に付着、ガラス化してバーナの継続使用が
困難となる。また、４倍以上に長くすることは、ガラス
原料ガスとＨ₂Ｏガス、酸素ガスと反応する位置がバー
ナから遠ざかり、反応時間が短くなるため、十分な反応
時間を確保するためには、バーナを堆積面から離すこと
が必要となる。その結果、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。

【００２６】一方、第２列の酸素ガス噴出ポート群４の
焦点距離を第１列の酸素ガス噴出ポート群３の焦点距離
より短くすることは、生成したガラス微粒子流が乱れ、
火炎の乱れを招くので好ましくない。また、第２列の酸
素ガス噴出ポート群４の焦点距離が、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よりも小
さい場合には、生成したガラス微粒子の流れが乱れ、火
炎の乱れが生じるので、好ましくなく、逆に焦点距離を
必要以上に長くすることは、堆積面上でのガラス微粒子
の付着効率を低下させるばかりでなく、母材の加熱効果
をも低下させるので好ましくない。第２列の酸素噴出ポ
ートの焦点距離が、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としたとき、１〜６、
好ましくは１〜４となるバーナ構造とすれば、上記不具
合点を改善できるので、ガラス微粒子の効率的な反応、
付着が可能となり、合成速度を向上させるのに有効とな
る。この実施形態において説明した第２の水素ガス噴出
ポートに内包される酸素ガス噴出ポート群における焦点
距離の相互関係は以下の第２〜第８の実施形態において
同じである。

【００２７】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１、この外周に円
環状の第１の水素ガス噴出ポート２、又は不活性ガス噴
出ポート２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群３、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、更にこの外周に環状の不
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
たものである。酸素ガス噴出ポート７を設けることで、
複数の酸素ガス複数ポート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。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１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。

【００２８】また、図１（ｂ）に示す構成において、特
に、中心のガラス原料ガス噴出ポート１、及びその外周
には第１の可燃性ガス噴出ポート（第１の水素ガス噴出
ポート）２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群３、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、更にこの外周に環状の不
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
た構造の場合には、ガラス原料ガスと火炎の距離を離す
ことができ、火炎中心部の温度上昇を抑えることが可能
となるとともに、中心のガラス原料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できる。
即ち、火炎は第２の水素ガス噴出ポートにおいて、この
環状ポートの内部に配置した酸素ガス噴出ポートとの間
で燃焼反応が発生して形成される。従って、火炎形成用
の第２水素ガス噴出流路とガラス原料ガス噴出ポートと
の間に第１の水素ガス噴出流路を設けることで、ガラス
原料ガスと火炎との距離を離すことが可能となる。ま
た、第１の水素ガス噴出ポートを設けることにより、第
２の水素ガス噴出ポートから流す水素ガス流量を減量す
ることができるので、トータルのガス消費量を抑えるこ
とができる。その結果、製造コストの削減が可能とな
る。

【００２９】本発明の第３の実施形態においては、図１
（ａ）に示されるバーナで、中心のガラス原料ガス噴出
ポート１の外周に円環状の第１の水素ガス噴出ポート２
及び更にその外周に円環状の不活性ガス噴出ポート（図
示していない）を設ける。これにより、ガス噴出口先端
でのガラス原料ガスとＨ₂Ｏ火炎との反応が抑制され、
ガラス原料ガス噴出ポート、その外周の円環状の第１の
水素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という効果をより奏することが可能
となる。更に必要に応じて第２の水素ガス噴出ポート５
の外周に円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を設けてもよく、これにより上記図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１に水素ガ
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。

【００３０】次に、第４の実施形態を図１（ｃ）に示
す。この構成は、中心にガラス原料ガス噴出ポート１
ａ、この外周に円環状の第２のガラス原料ガス噴出ポー
ト１ｂ、その外周に円環状の第１の可燃性ガス噴出ポー
ト２、又は不活性ガス噴出ポート２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群３、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、
更にこ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を設けたものである。特に、ＯＶＤ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。この場合、堆積初期においては、比較
的噴出断面積の小さい中心ガラス原料ガス噴出ポートの
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
心ガラス原料ガス噴出ポート１ａとともに第２の円環状
ガラス原料ガス噴出ポート１ｂ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。

【００３１】本発明の第４の実施形態においては、必要
に応じて第２の水素ガス噴出ポート５の外周に円環状の
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
けてもよく、これにより上記図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１ａ、１ｂの両方又はいずれか一方に水
素ガスを供給するように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。

【００３２】本発明の第５の実施形態においては、図１
（ｄ）に示すように、中心付近にガラス原料ガス噴出ポ
ート１、１′を２個設け、これらガラス原料ガス噴出ポ
ート１、１′の外周に各々円環状の第１の水素ガス噴出
ポート２、２′又は不活性ガス噴出ポート２、２′を設
けて成り、更にこれらの外周には円環状の第２の水素ガ
ス噴出ポート５に内包された複数の酸素ガス噴出ポート
群３、４が、ガラス原料ガス噴出ポートに対し同心円上
に１列、あるいは複数列配列し、かつその焦点距離を前
記と同様とする。

【００３３】本発明の第５の実施形態においては、必要
に応じて第２の水素ガス噴出ポート５の外周に円環状の
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
けてもよく、これにより上記図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１、２の両方又はいずれか一方に水素ガ
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。

【００３４】本発明の第６の実施形態においては、図１
（ｄ）に示されるバーナで２個のガラス原料ガス噴出ポ
ート１、１′の各々の外周に円環状の第１の水素ガス噴
出ポート２、２′、更にその外周に各々円環状の不活性
ガス噴出ポート（図示していない）を設け、かつ焦点距
離を前記と同様とする。更に必要に応じて第２の水素ガ
ス噴出ポート５の外周に円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を設けてもよく、これによ
り上記図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１、２
の両方又はいずれか一方に水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。

【００３５】本発明の第７の実施形態においては、図１
（ｄ）に示されるバーナで２個のガラス原料ガス噴出ポ
ート１、１′の各々の外周に円環状の第２のガラス原料
ガス噴出ポート（図示していない）、更にその外周に各
々円環状の第１の水素ガス噴出ポート又は不活性ガス噴
出ポート２、２′を設け、かつ焦点距離を前記と同様と
したものである。更に必要に応じて第２の水素ガス噴出
ポート５の外周に円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を設けてもよく、これにより上記
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１、２の両方
又はいずれか一方に水素ガスを供給してガラス原料ガス
の反応効率、付着効率を上げるようにしてもよい。

【００３６】上記の図１（ｄ）に示される各実施形態の
構造は、中心付近のガラス原料ガス噴出ポートを複数化
したこと、及び焦点型の複数の酸素噴出流路を備えるこ
とに特徴がある。中心の原料ガスポート径は、小さい方
が単位体積当たりのガラス微粒子密度を大きくすること
ができるので好ましいが、より合成速度を上げるために
は、ガラス原料ガス流路を増加させることが必要不可欠
である。単に原料ガス流量を増加させるだけでは、流速
が増加し、原料ガスと火炎との反応時間が低下するので
好ましくない。そこで、流速の増加を避けるために、ガ
ラス原料ガス噴出ポートを複数個化することがより効果
的となる。

【００３７】本発明において、焦点距離が酸素ガス噴出
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
としたとき、第１列の酸素ガス噴出ポート群が１〜４、
好ましくは１〜２であり、第２列の酸素ガス噴出ポート
群が１〜６、好ましくは１〜４と特定する理由は１未満
の場合は、原料流が乱れてガス噴出口（円環状噴出口、
酸素噴出口）にガラス微粒子が付着、ガラス化し、また
合成速度も低下してしまうし、４又は６を超えると、原
料ガスとＨ₂Ｏガスとの反応が進行せず、ガラス微粒子
の生成が不十分となること及び堆積面上での加熱効率が
低下することにより合成速度が低下するからである。酸
素ガス噴出ポート群の焦点距離が、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とした
とき、それぞれ１〜４及び１〜６である本発明のガラス
微粒子合成用焦点型バーナの焦点距離と堆積面との位置
関係の概略説明図を図３に、焦点距離が１未満であるバ
ーナにおける焦点距離と堆積面との位置関係の概略説明
図を図４に示す。また、上記の各実施形態において、複
数の酸素ガス噴出流路は１列のみの構成でもよく、例え
ば１つ置きに焦点距離の異なる酸素ガス噴出ポートを設
け、本発明で特定された上記の焦点距離の関係を満たす
ように設定することができる。

【００３８】

【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８はバーナ、９はロッド、１０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１０ｍｍ、内径８ｍｍのパイプで第１の水素ガス噴出
ポートを形成し、第２の水素ガス噴出ポートは、外径３
７ｍｍ、内径３５ｍｍのパイプを先端部で絞り、ガス噴
出出口では、外径３２ｍｍ、内径３０ｍｍとした。この
内部に外径３．０ｍｍ、内径１．５ｍｍ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。第１列の焦点距離は、２２０ｍ
ｍ、第２列の焦点距離は、３６０ｍｍに設定した。原料
ガスは、ＳｉＣｌ₄を５リットル／分、水素ガスは、第
１の水素ガス噴出ポートから、２リットル／分、第２の
水素ガス噴出ポートから、１２０リットル／分、酸素ガ
スは、５０リットル／分に設定した。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１２０ｍｍ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、８ｇ／分であった。

【００３９】（比較例１）実施例１と同様のガラス原料
ガス噴出ポート、第１の水素ガス噴出ポートを有し、第
２の水素ガス噴出ポートは、ガス噴出出口において、外
径３２ｍｍ、内径３０ｍｍのストレート構造とし、この
内部にストレート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。
各々のガス流量、バーナのセッティング位置は、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、６ｇ／分と大幅に低下した。本比較例では、酸
素噴出ノズルが焦点型でないため、原料ガスとＨ₂Ｏガ
スとの反応が進まず、ガラス微粒子の生成が不十分とな
り合成速度が２５％も低下した。

【００４０】（比較例２）実施例１と同様、ガラス原料
ガス噴出ポート、第１の水素ガス噴出ポート、第２の水
素ガス噴出ポートを有する構造であるが、第２の水素ガ
スポートの内部に中心原料ガスポートに対して同心円上
に設置される複数の酸素ガス噴出流路は、第１列の８本
が焦点距離１００ｍｍ、第２列の８本が焦点距離１４０
ｍｍに設定した。このバーナを用いて、実施例１と同様
のガス流量、バーナのセッティング位置で、多孔質母材
の合成を行ったところ、酸素ガス噴出流路の先端にガラ
ス微粒子が付着、堆積してガラス化し、継続使用が困難
となったため、合成を中断した。この場合は焦点距離の
比が１未満のためガラス合成ができなくなったものであ
る。

【００４１】（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で使用したバーナの外
周に外径３６ｍｍ、内径３４ｍｍ（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４２
ｍｍ、内径３９ｍｍ（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、第２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）４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３０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。

【００４２】（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、中心のガラス原料ガス
噴出ポートに水素ガス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。

【００４３】（実施例４）第２の水素ガス噴出ポート内
の酸素ガス噴出ポートのうち第１列の焦点距離を１９０
ｍｍ、第２列の焦点距離を２２０ｍｍとし、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
１９０ｍｍとしたほかは実施例３と同様の条件で多孔質
母材の合成を行った。その結果、合成速度は、１１．５
ｇ／分と良好であった。

【００４４】（実施例５）図１（ｃ）に示す構造のバー
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
のガラス原料ガス噴出ポートを形成し、その外周に、外
径９．５ｍｍ、内径８ｍｍのパイプで第１の水素ガス噴
出ポートを形成した。更に第２の水素ガス噴出ポート
は、外径３７ｍｍ、内径３５ｍｍのパイプを先端部で絞
り、ガス噴出出口では、外径３２ｍｍ、内径３０ｍｍと
した。この内部に外径３．０ｍｍ、内径１．５ｍｍ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。第１列の焦点距離は、
２２０ｍｍ、第２列の焦点距離は、３６０ｍｍに設定し
た。第２の水素ガス噴出ポートの外周には、外径３６ｍ
ｍ、内径３４ｍｍ（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４２ｍｍ、内径３９
ｍｍ（ガス噴出出口において）の酸素ガス噴出ポートを
設けた。原料ガス（ＳｉＣｌ₄）は、中心ガラス原料ガ
ス噴出ポートに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のガラス原料ガス噴出
ポートに更に２リットル／分、原料ガス（ＳｉＣｌ₄）
を供給した。水素ガスは、第１の水素ガス噴出ポートか
ら、２リットル／分、第２の水素ガス噴出ポートから、
１２０リットル／分、複数の酸素ガス噴出ポートには酸
素ガスを５０リットル／分供給し、外周の不活性ガス噴
出ポートから、Ａｒ（アルゴン）４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３０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１２０ｍｍ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。

【００４５】（実施例６）実施例５と同様の実施形態に
て、中心のガラス原料ガス噴出ポートに水素ガス３リッ
トル／分を供給し、更に第２のガラス原料ガス噴出ポー
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。

【００４６】（実施例７）図１（ｄ）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。中心付近にある２個のガラス原料ガス噴出ポー
トは各々、外径４．５ｍｍ、内径３ｍｍのパイプで構成
し、この外周には外径８．５ｍｍ、内径６ｍｍのパイプ
で第１の水素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５０ｍｍ、内径４８ｍｍのパイプ
を先端部で絞り、ガス噴出出口では、外径４０ｍｍ、内
径３８ｍｍとした。この内部に外径３．０ｍｍ、内径
１．５ｍｍの第１列酸素ガス噴出ポートをガラス原料ガ
ス噴出ポート中心に対して同心円上に５本ずつ配置し、
更にその外側に第２列酸素ガス噴出ポートとしてガラス
原料ガス噴出ポート中心に対して同心円上に５本ずつ設
け、合計２０本配置させた。第２水素ガス噴出ポートの
外周には、外径４４ｍｍ、内径４２ｍｍ（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５０ｍｍ、内径４７ｍｍ（ガス噴出出口において）の
酸素ガス噴出ポートを設けた。第１列の焦点距離は、２
２０ｍｍ、第２列の焦点距離は、４００ｍｍに設定し
た。原料ガスは、ＳｉＣｌ₄を５リットル／分、水素ガ
スは第１の水素ガス噴出ポートから、２リットル／分、
第２の水素ガス噴出ポートから、１８０リットル／分、
複数の酸素ガス噴出ポートに供給する酸素ガスは６０リ
ットル／分に設定し、更に外周の不活性ガス噴出ポート
から、Ａｒ（アルゴン）４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４０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１２０ｍｍ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、１１ｇ／分であった。

【００４７】（実施例８）実施例７と同様の実施形態に
て、中心のガラス原料ガス噴出ポートに水素ガス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、１２ｇ／分まで向上した。

【００４８】（実施例９）図１（ｄ）に類似した構造の
バーナにおいて、中心付近に３層のパイプを有するバー
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。中心付近にある２個のガラス原料ガス噴
出ポートは各々、外径３．０ｍｍ、内径１．５ｍｍのパ
イプで構成し、この外周には外径６．０ｍｍ、内径４．
５ｍｍのパイプで第１の水素ガス噴出ポートを形成し、
更にその外周には、外径９．０ｍｍ、内径７．５ｍｍの
パイプで第１の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５０ｍｍ、内径４８ｍｍ
のパイプを先端部で絞り、ガス噴出出口では、外径４０
ｍｍ、内径３８ｍｍとした。この内部に外径３．０ｍ
ｍ、内径１．５ｍｍの第１列酸素ガス噴出ポートをガラ
ス原料ガス噴出ポート中心に対して同心円状に５本ずつ
配置し、更にその外側に第２例酸素ガス噴出ポートとし
て、ガラス原料ガス噴出ポート中心に対して同心円状に
５本ずつ設け、合計２０本配置させた。第２水素ガス噴
出ポートの外周には、外径４４ｍｍ、内径４２ｍｍ（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５０ｍｍ、内径４７ｍｍ（ガス噴出
出口において）の酸素ガス噴出ポートを設けた。第１例
の焦点距離は、２００ｍｍ、第２列の焦点距離は、４０
０ｍｍに設定した。原料ガスは、ＳｉＣｌ₄を５リット
ル／分、水素ガスは、第１の水素ガス噴出ポートから、
２リットル／分、第１の不活性ガス噴出ポートから、Ａ
ｒ（アルゴン）１．５リットル／分、第２の水素ガス噴
出ポートから、１８０リットル／分、複数の酸素ガス噴
出ポートに供給する酸素ガスは、６０リットル／分に設
定し、更に外周の第２の不活性ガス噴出ポートから、Ａ
ｒ（アルゴン）４リットル／分、最外層の円環状酸素噴
出ポートから、酸素ガスを４０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
さ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、１１．
５ｇ／分であった。

【００４９】（実施例１０）実施例９と同様の実施形態
にて、中心ガラス原料ガス噴出ポートに水素ガス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、１２．５ｇ／分まで向上した。

【００５０】（実施例１１）図１（ｄ）に類似した構造
のバーナにおいて、中心付近に３層のパイプを有するバ
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。中心付近にある２個のガラス原料ガス
噴出ポートは各々、外径３．０ｍｍ、内径１．５ｍｍの
パイプで構成し、この外周には第２の原料ガス噴出ポー
トとして、外径６．０ｍｍ、内径４．５ｍｍのパイプを
形成し、更にその外周には、外径９．０ｍｍ、内径７．
５ｍｍのパイプで第１の不活性ガス噴出ポートを形成し
た。水素ガス噴出ポート、外径５０ｍｍ、内径４８ｍｍ
のパイプを先端部で絞り、ガス噴出出口では、外径４０
ｍｍ、内径３８ｍｍとした。この内部に外径３．０ｍ
ｍ、内径１．５ｍｍの第１列酸素ガス噴出ポートをガラ
ス原料ガス噴出ポート中心に対して同心円状に５本ずつ
配置し、更にその外側に第２列酸素ガス噴出ポートとし
て、ガラス原料ガス噴出ポート中心に対して同心円状に
５本ずつ設け、合計２０本配置させた。水素ガス噴出ポ
ートの外周には、外径４４ｍｍ、内径４２ｍｍ（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５０ｍｍ、内径４７ｍｍ（ガス噴出出口
において）の酸素ガス噴出ポートを設けた。第１列の焦
点距離は、２００ｍｍ、第２列の焦点距離は、４００ｍ
ｍに設定した。原料ガス（ＳｉＣｌ₄）は、中心ガラス
原料ガス噴出ポートから２．５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のガラス
原料ガス噴出ポートに更に２リットル／分原料ガス（Ｓ
ｉＣｌ₄）を供給した。その外周の第１の不活性ガス噴
出ポートから、Ａｒ（アルゴン）１．５リットル／分供
給し、更に水素ガス噴出ポートから、水素ガスを１２０
リットル／分、複数の酸素ガス噴出ポートには酸素ガス
を５０リットル／分供給し、その外周の第２の不活性ガ
ス噴出ポートから、Ａｒ（アルゴン）４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３
０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１２０ｍｍ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。

【００５１】（実施例１２）実施例１１と同様の実施形
態にて、中心ガラス原料ガス噴出ポート、及びその外周
のガラス原料ガス噴出ポートから、水素ガスを各々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、１２ｇ／分まで向上した。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成の製
造方法及びバーナによれば、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、複数の酸素ガス噴出流路が
１列のみ又は複数列であって、それらの焦点距離が単一
となる構成のバーナ構造においても、本発明で示す焦点
距離に設定することにより、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は本発明の焦点距離と堆積面との位置関係
を概略説明した図。

【図４】図４は従来のバーナ構造、及び焦点距離と堆積
面との位置関係を概略説明した図。

【符号の説明】

１ガラス原料ガス噴出ポート２第１の可燃性ガス噴出ポート又は不活性ガス噴出ポ
ート３酸素ガス噴出ポート群４酸素ガス噴出ポー
ト群５第２の水素ガス噴出ポート６不活性ガス噴出
ポート７酸素ガス噴出ポート８バーナ９ロッド１０ガラス微粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応
又は酸化反応させてガラス微粒子を生成させ、回転する
出発部材に堆積させて多孔質ガラス母材を作製するガラ
ス微粒子合成方法において、中心のガラス原料ガス噴出
ポートの外側にガラス原料ガス噴出ポートに対し同心円
上に１列又は複数列に配列され、同一の焦点距離を有す
る複数の酸素ガス噴出ポートからなる一つ又は複数の酸
素ガス噴出ポート群を形成する、複数の酸素ガス噴出ポ
ートを内包する円環状の水素ガス噴出ポートを有するガ
ラス微粒子合成用焦点型バーナを使用し、前記酸素ガス
噴出ポート群が一つの場合に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、水素ガス噴
出ポートに内包される酸素ガス噴出ポート群の焦点距離
が該酸素ガス噴出ポート先端から多孔質ガラス母材堆積
面までの距離の１〜４倍となるように制御し、前記酸素
ガス噴出ポート群が複数の場合に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、水素ガ
ス噴出ポートに内包される酸素ガス噴出ポート群のうち
焦点距離が最も短い群の焦点距離が該酸素ガス噴出ポー
ト先端から多孔質ガラス母材堆積面までの距離の１〜４
倍となり、２番目以降の群の焦点距離が該酸素ガス噴出
ポート先端から多孔質ガラス母材堆積面までの距離の１
〜６倍となり、かつ、外側の酸素ガス噴出ポート群の焦
点距離が内側の酸素ガス噴出ポート群の焦点距離よりも
小さくならないように制御してガラス微粒子を生成させ
ることを特徴とするガラス微粒子合成方法。
【請求項２】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、水素ガス噴出ポートに内包
される酸素ガス噴出ポート群のうち焦点距離が最も短い
群の焦点距離が該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の１〜２倍となり、２番目以
降の群の焦点距離が該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の１〜４倍となるように
することを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子合
成方法。
【請求項３】多孔質ガラス母材堆積面へのガラス微粒
子の堆積量に応じてバーナを後退させ、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ほぼ
一定に保持しながらガラス微粒子の合成を行うことを特
徴とする請求項１又は２に記載のガラス微粒子合成方
法。
【請求項４】ガラス原料ガス噴出ポートに水素ガスを
供給しながらガラス微粒子の合成を行うことを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか一つに記載のガラス微粒子合
成方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一つに記載のガ
ラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子合成
用焦点型バーナであって、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、更にこの外周に中心の
ガラス原料ガス噴出ポートに対し同心円上に１列又は複
数列に配列され、同一の焦点距離を有する複数の酸素ガ
ス噴出ポートからなる一つ又は複数の酸素ガス噴出ポー
ト群を形成する、複数の酸素ガス噴出ポートを内包する
円環状の第２の水素ガス噴出ポートを有してなることを
特徴とするガラス微粒子合成用焦点型バーナ。
【請求項６】請求項１〜４のいずれか一つに記載のガ
ラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子合成
用焦点型バーナであって、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、
第１の水素ガス噴出ポートの外周に円環状の不活性ガス
噴出ポートを有し、更にこの外周に中心のガラス原料ガ
ス噴出ポートに対し同心円上に１列又は複数列に配列さ
れ、同一の焦点距離を有する複数の酸素ガス噴出ポート
からなる一つ又は複数の酸素ガス噴出ポート群を形成す
る、複数の酸素ガス噴出ポートを内包する円環状の第２
の水素ガス噴出ポートを有してなることを特徴とするガ
ラス微粒子合成用焦点型バーナ。
【請求項７】請求項１〜４のいずれか一つに記載のガ
ラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子合成
用焦点型バーナであって、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、更にこの外周に中心のガラス原料ガス噴出ポー
トに対し同心円上に１列又は複数列に配列され、同一の
焦点距離を有する複数の酸素ガス噴出ポートからなる一
つ又は複数の酸素ガス噴出ポート群を形成する、複数の
酸素ガス噴出ポートを内包する円環状の第２の水素ガス
噴出ポートを有してなることを特徴とするガラス微粒子
合成用焦点型バーナ。
【請求項８】請求項１〜４のいずれか一つに記載のガ
ラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子合成
用焦点型バーナであって、中心付近にガラス原料ガス噴
出ポートを２個有し、これらガラス原料ガス噴出ポート
外周に各々円環状の第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、更にこれらの外周に中心のガ
ラス原料ガス噴出ポートに対し同心円上に１列又は複数
列に配列され、同一の焦点距離を有する複数の酸素ガス
噴出ポートからなる一つ又は複数の酸素ガス噴出ポート
群を形成する、複数の酸素ガス噴出ポートを内包する円
環状の第２の水素ガス噴出ポートを有してなることを特
徴とするガラス微粒子合成用焦点型バーナ。
【請求項９】請求項１〜４のいずれか一つに記載のガ
ラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子合成
用焦点型バーナであって、中心付近にガラス原料ガス噴
出ポートを２個有し、これらガラス原料ガス噴出ポート
外周に各々円環状の第１の水素ガス噴出ポート更にその
外周には各々円環状の不活性ガス噴出ポートを有し、更
にこれらの外周に中心のガラス原料ガス噴出ポートに対
し同心円上に１列又は複数列に配列され、同一の焦点距
離を有する複数の酸素ガス噴出ポートからなる一つ又は
複数の酸素ガス噴出ポート群を形成する、複数の酸素ガ
ス噴出ポートを内包する円環状の第２の水素ガス噴出ポ
ートを有してなることを特徴とするガラス微粒子合成用
焦点型バーナ。
【請求項１０】請求項１〜４のいずれか一つに記載の
ガラス微粒子合成方法を実施するためのガラス微粒子合
成用焦点型バーナであって、中心付近にガラス原料ガス
噴出ポートを２個有し、これらガラス原料ガス噴出ポー
ト外周に各々円環状の第２のガラス噴出ポート、第２の
ガラス原料ガス噴出ポートの外周には各々円環状の第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、更にこれらの外周に中心のガラス原料ガス噴出ポー
トに対し同心円上に１列又は複数列に配列され、同一の
焦点距離を有する複数の酸素ガス噴出ポートからなる一
つ又は複数の酸素ガス噴出ポート群を形成する、複数の
酸素ガス噴出ポートを内包する円環状の第２の水素ガス
噴出ポートを有してなることを特徴とするガラス微粒子
合成用焦点型バーナ。
【請求項１１】第２の水素ガス噴出ポートの外周に環
状の酸素ガス噴出ポートを設けるか、又は第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５〜１０のいずれか一つに記載のガラ
ス微粒子合成用焦点型バーナ。
【請求項１２】第２の水素ガス噴出ポートに内包され
る酸素ガス噴出ポートが１〜３列に配列され、前記酸素
ガス噴出ポートが１列の場合には焦点距離の異なる二つ
の酸素ガス噴出ポート群で構成され、前記酸素ガス噴出
ポートが２列又は３列の場合にはそれぞれの列が同一の
焦点距離の酸素ガス噴出ポート群を構成し、外側の酸素
ガス噴出ポート群の焦点距離が内側の酸素ガス噴出ポー
ト群の焦点距離よりも小さくないように構成されてなる
ことを特徴とする請求項５〜１１のいずれか一つに記載
のガラス微粒子合成用焦点型バーナ。