KR101036064B1 - 다공질 유리 모재 제조용 버너 - Google Patents

다공질 유리 모재 제조용 버너 Download PDF

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Abstract

각 가스 분출 포트 출구에 있어서, 균일한 선속 분포가 얻어지고, 반응이 균일하게 되고, 안정한 화염이 얻어지고, 퇴적 효율이 향상되는, 소구경 가스 분출 포트를 가지는 다공질 유리 모재 제조용 버너를 제공한다. 동심 다중관 구조를 가지고, 중심의 원료 가스 분출 포트 이외의 어느 가스 분출 포트 내에, 초점 거리를 동일하게 하는 복수의 소구경 가스 분출 포트가 원료 가스 분출 포트에 대하여 동심원상으로 1열 또는 복수열 배치되고, 당해 소구경 가스 분출 포트는, 당해 포트 선단으로부터 길이 L의 위치에서 1개의 주관으로부터 분기되고, 소구경 가스 분출 포트 이외의 각 가스 분출 포트는, 가스 유로의 면적이 도중에서 축소되어 있고, 가스 도입관이 장착된 버너 선단측의 가스 유로 단면적을 A, 버너 선단측의 가스 유로 단면적을 B로 할 때, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트보다 내측에 위치하는 가스 분출 포트는, 상기 L의 위치보다 버너 밑부분측의 위치에서, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트보다 외측에 위치하는 가스 분출 포트는, 상기 L의 위치보다 버너 선단측의 위치에서, 가스 유로 단면적이 B/A≤0.83을 만족시키도록 축소되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
Figure R1020080119260
가스 분출 포트, 다공질, 유리 모재, 버너, 동심 다중관

Description

다공질 유리 모재 제조용 버너{BURNER FOR PRODUCING POROUS GLASS PREFORM}
본 발명은 퇴적 효율이 뛰어난 다공질 유리 모재 제조용 버너(burner)에 관한 것이다.
종래, 광섬유 모재를 제조하기 위해서 각종 방법이 제안되어 있다. 그러한 방법 중에서도, 회전하는 출발 부재 상에 버너 화염 중에서 생성된 유리 미립자를, 버너 혹은 출발 부재를 상대 왕복 운동시켜 부착 퇴적시켜 수트(soot)를 합성하고, 이것을 전기로 내에서 탈수, 소결하는 외부 부착법(OVD법)은, 비교적 임의의 굴절률 분포의 것이 얻어지고, 또한 대구경의 광섬유 모재를 양산할 수 있기 때문에 범용되고 있다.
도 1은 외부 부착법(OVD법)에 의한 다공질 유리 모재의 제조 장치를 나타내는 개략도이다. 도 1에 있어서, 유리 미립자(수트)를 퇴적하는 출발 부재는, 코어 로드(core rod)(1)의 양단부에 더미 로드(dummy rod)(2)가 용착(溶着)되어 있고, 미도시의 기재 지지 부재에 의해 축회전으로 잉곳 척(ingot chuck) 기구(4)에 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 이 출발 부재를 향해 배치된 이동이 자유로운 버 너(burner)(3)로부터, 광섬유용 원료, 예를 들면 SiCl4 등의 증기와 연소 가스(수소 가스 및 산소 가스)를 출발 부재를 향해 뿜어내고, 산수소 화염 중에서의 가수분해에 의해 생성한 수트를 출발 부재 상에 퇴적시킴으로써, 광섬유용 다공질 모재가 형성된다. 또한, 부호 5는 배기 후드(hood)이다.
버너(3)는 미도시의 버너 가이드(guide) 기구에 의해 길이 방향으로 왕복 이동이 자유롭게 지지되고, 출발 부재를 축회전으로 회전시키면서, 출발 부재를 향해 화염을 분사하고, 화염 중에서의 원료 가스의 가수분해에 의해 생성된 유리 미립자를 퇴적시킴으로써 다공질 모재가 제조된다. 다음에, 가열로의 히터(heater)부를 통과시킴으로써 탈수 유리화되고 광섬유 모재로 된다.
유리 미립자를 합성하고 출발 부재 상에 수트(soot)를 퇴적시키는데는 종래, 동심 다중관 버너가 이용되어 왔지만, 이러한 동심 다중관 구조의 버너는 유리 원료 가스, 가연성 가스 및 조연성 가스의 혼합이 충분히 행해지지 않기 때문에, 유리 미립자의 생성이 충분하지 않았다. 그 결과, 수율이 늘어나지 않고 고속 합성이 곤란하였다.
이 문제를 해결하기 위해서, 특허문헌 1에는, 가연성 가스 분출 포트(port) 내에, 중심의 원료 가스 분출 포트를 둘러싸도록 소구경 조연성 가스 분출 포트를 배치한 멀티노즐(multi-nozzle)형 버너가 제안되어 있다.
이 타입(type)의 버너에는, 또한 퇴적 효율을 향상시키는 방법이 몇 가지 제안되어 있다. 예를 들면, 소구경 조연성 가스 분출 포트의 구성에 대해서 특허문헌 2∼5 등이 제안되고, 소구경 조연성 가스 분출 포트의 초점 거리의 적정화에 대해서 특허문헌 6∼8 등이 제안되고, 가스 유량 및 가스 선속의 적정화에 대해서 특허문헌 9∼12 등이 제안되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 1773359호 공보
특허문헌 2: 일본 특허공개 2003-206154호 공보
특허문헌 3: 일본 특허공개 2004-331440호 공보
특허문헌 4: 일본 특허공개 2006-182624호 공보
특허문헌 5: 일본 특허 3744350호 공보
특허문헌 6: 일본 특허공개 1993-323130호 공보
특허문헌 7: 일본 특허 3543537호 공보
특허문헌 8: 일본 특허공개 2003-226544호 공보
특허문헌 9: 일본 특허 3591330호 공보
특허문헌 10: 일본 특허공개 2003-165737호 공보
특허문헌 11: 일본 특허공개 2003-212555호 공보
특허문헌 12: 일본 특허 3653902호 공보
소구경 조연성 가스 분출 포트를 가지는 다공질 유리 모재 제조용 버너에 대해서 열심히 검토한 결과, 상기의 소구경 조연성 가스 분출 포트의 구성이나 초점 거리, 가스 유량, 가스 선속이 퇴적 효율에 크게 관련되어 있다는 것을 확인하였지 만, 그 이전에 각 가스 분출 포트 출구에서의 가스 선속 분포가 크기 때문에, 반응이 불균일하게 된다고 하는 문제나, 가스류에 흐트러짐이 생겨 화염이 흐트러진다고 하는 문제가 있고, 퇴적 효율의 향상을 방해하고 있다는 것을 알아내었다.
통상, 버너에의 반응 가스의 공급은, 버너의 각 가스 분출 포트의 밑부분에 1개소 가스 도입관을 장착하고, 여기에 가스 공급 튜브(tube)를 연결하여 가스 분출 포트에 반응 가스를 공급하고 있다. 또한, 각 가스 분출 포트에의 가스의 공급은 버너의 구조상, 중심에 배치된 가스 분출 포트 외에는, 포트 내의 유로와는 직교하는 방향 1개소로부터 공급된다. 여기서, 버너는 동심 다중관 구조를 가지고 있기 때문에, 바깥쪽의 관만큼 관 직경이 굵어지고, 가스 도입관으로부터 링(ring) 형상의 유로에 공급된 가스는, 바깥쪽의 관만큼 내부에 위치하는 내관의 반대측에는, 공급된 가스가 돌아 들어가기 어렵게 되고, 가스 분출 포트 단면 내에서의 선속 분포가 불균일하게 되기 쉽다.
특히, 소구경 조연성 가스 분출 포트를 가지는 버너는, 소구경 조연성 가스 분출 포트군을 내부에 배치하기 때문에, 종래 사용되어 온 동심 다중관 버너와 비교하여, 관 직경이 커지는 경향이 있다. 그 때문에, 동심 다중관 버너에 비해, 각 가스 분출 포트 출구에서의 가스 선속 분포가 커지기 쉽다.
그래서, 하나의 가스 분출 포트에 가스 도입관을 복수 장착함으로써, 가스 분출 포트 내의 선속 분포를 균일화하는 방법이 생각되지만, 가스 도입관의 수가 매우 많아지고 구조가 극히 복잡하게 되어 현실적인 방법은 아니다.
본 발명은 각 가스 분출 포트 출구에 있어서, 균일한 선속 분포가 얻어지고, 반응이 균일하게 되고, 안정한 화염이 얻어지고, 퇴적 효율이 향상되는, 소구경 가스 분출 포트를 가지는 다공질유리 모재 제조용 버너를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 다공질 유리 모재 제조용 버너는, 동심 다중관 구조를 가지고, 중심의 원료 가스 분출 포트 이외의 어느 가스 분출 포트 내에, 초점 거리를 동일하게 하는 복수의 소구경 가스 분출 포트가 원료 가스 분출 포트에 대하여 동심원상으로 1열 또는 복수열 배치되고, 당해 소구경 가스 분출 포트는, 당해 포트 선단으로부터 길이 L의 위치에서 1개의 주관(主管)으로부터 분기되고, 소구경 가스 분출 포트 이외의 각 가스 분출 포트는, 가스 유로의 면적이 도중에서 축소되어 있고, 가스 도입관이 장착된 버너 밑부분측의 가스 유로 단면적을 A, 버너 선단측의 가스 유로 단면적을 B로 할 때, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트보다 내측에 위치하는 가스 분출 포트는, 상기 L의 위치보다 버너 밑부분측의 위치에서, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트보다 외측에 위치하는 가스 분출 포트는, 상기 L의 위치보다 버너 선단측의 위치에서, 가스 유로 단면적이 B/A≤0.83을 만족시키도록 축소되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 버너는 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트의 개구 직경 D가 L/D≥2.0을 만족시키도록 설계되어 있다. 또한, 가스 유로 단면적의 축소부에 있어서, 버너 선단측의 관의 벽 두께를 얇게 하는 것이 바람직하다. 또, 버너 최외관의 외측에, 버너 최외관과 간극(clearance)을 일정하게 유지하도록 직경 축 소된 버너 커버(burner cover)를 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 버너로부터 분출되는 가스류는, 각 가스 분출 포트 출구에 있어서, 균일한 선속 분포가 얻어지고, 안정한 화염으로 되고, 생성된 유리 미립자의 퇴적 효율이 향상되는 등 극히 뛰어난 효과를 가져온다.
각 가스 도입관으로부터 가스 분출 포트로 도입된 가스는 그 유로 내에서 선속 분포를 가진다. 가스 분출 포트에 직교하는 방향으로부터 도입된 가스는, 내부에 배치되어 있는 내관벽에 충돌하여 버너 선단측을 향하기 때문에, 내관의 이면측 즉 배후측으로는 돌아 들어가기 어렵다. 그 때문에, 가스 도입관측의 선속이 커지고, 내관의 배후측의 선속이 작아지는 경향이 있다.
그래서, 열심히 검토를 거듭한 결과, 내관이 존재하고 있어도 가스 분출 포트 출구까지의 사이에 유로 단면적을 축소함으로써, 유로 내에서 도입 가스에 압력을 가하고, 선속 분포를 균일하게 할 수 있다는 것이 판명되었다. 이때, 유로 단면적의 축소비가 중요하게 되고, 다공질 유리 모재를 제조하는데 사용되는 가스에서는, 버너 밑부분측의 가스 유로 단면적을 A, 버너 선단측의 가스 유로 단면적을 B로 할 때, B/A≤0.8을 만족시킴으로써, 선속 분포가 균일하게 된다.　
또한, 유로 단면적의 축소에 즈음해서는 축소하는 위치가 중요하게 된다. 통상, 소구경 가스 분출 포트는 가스 도입관에 접속된 1개의 주관이 유로의 도중에서 분기되고, 복수의 소구경 가스 분출 포트를 구성하고 있다. 여기서, 복수의 소구경 가스 분출 포트로 주관으로부터 분기한 후, 이들을 내포하는 가스 분출 포트의 유로를 축소함으로써, 당해 유로 내의 가스는 소구경 가스 분출 포트의 주위를 통과할 때에 압력이 가해지므로, 소구경 가스 분출 포트의 주위를 흐르는 가스의 선속 분포를 균일하게 할 수 있다.
또, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트의 외측에 위치하는 가스 분출 포트에 대해서는, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트와 동일 위치에서 유로를 축소함으로써, 버너를 대형화시키는 일 없이 유로를 축소할 수가 있고, 당해 가스 분출 포트 내의 선속 분포를 균일화할 수가 있다.
한편, 소구경 가스 분출 포트보다 내측에 위치하는 가스 분출 포트는, 소구경 가스 분출 포트로 분기하기 전의 주관 부분, 즉 분기 위치보다도 버너 밑부분측에서 유로 단면적을 축소함으로써, 유로 내의 가스에 압력을 가할 수가 있고, 선속 분포가 균일하게 될 뿐만 아니라, 상기 분기부를 지나는 내관의 관 직경을 작게 할 수가 있다. 이에 의해 분기된 소구경 가스 분출 포트관 상호의 간격을 좁힐 수가 있고, 버너 전체를 콤팩트(compact)하게 모을 수가 있다.
역으로, 소구경 가스 분출 포트보다 내측에 위치하는 가스 분출 포트의 축소를, 분기 개소보다도 버너 선단측에서 행한 경우에는, 축소부에서 압력이 가해지고, 선속 분포가 균일하게 되는 것은 동일하지만, 내관의 관 직경이 굵은 채이므로, 분기 후의 분출 포트관 상호의 간격을 좁힐 수가 없고, 필연적으로 간격은 넓어진다. 그 결과, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트뿐만 아니라 그 외관도 굵어지기 때문에, 버너가 거대하게 되어 바람직하지 않다.
또한, 도입 가스의 유량 및 가스의 종류에 따라서는, 유로 단면적을 축소해도 소구경 가스 분출 포트의 길이 L이 짧으면, 소구경 가스 분출 포트의 주위를 흐르는 가스는, 유로 내의 내관으로부터와 외관으로부터에서 선속에 차이가 생기고, 선속 분포가 생기는 경우가 있다(도 11 참조). 이것은 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트의 개구 직경에 대해서, 소구경 가스 분출 포트의 길이 L이 부족하기 때문이다.
복수의 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트의 개구 직경에 대해서, 소구경 가스 분출 포트의 길이 L이 충분히 있는 경우에는, 버너 선단에 이르기까지 소구경 가스 분출 포트의 내측으로 가스가 돌아 들어가고, 소구경 가스 분출 포트 주위의 선속 분포는 작아진다(도 9 참조). 한편, 상기한 것처럼, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트의 개구 직경에 대해서, 소구경 가스 분출 포트의 길이 L이 부족한 경우에는, 버너 선단에 이르기까지 소구경 가스 분출 포트의 내측으로 가스가 돌아 들어갈 수 없기 때문에, 소구경 가스 분출 포트 내측에서의 선속은 작고, 전체의 선속 분포가 커진다.
그래서, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트의 개구 직경을 D로 할 때, 분기 개소로부터 버너 선단까지의 길이 L을, L/D≥2.0을 만족시키도록 설정함으로써, 소구경 가스 분출 포트의 길이를 충분히 취할 수가 있으므로, 소구경 가스 분출 포트의 주위를 흐르는 가스류의 선속 분포의 균일화가 가능하게 된다.
또한, 버너 밑부분측은 버너를 보유 장치에 고정하기 위해서 강도가 필요하 고, 역으로 버너 선단측은 유로 단면적을 축소할 필요가 있다. 그래서, 가스 유로 단면적의 축소부에 있어서, 버너 선단측의 관의 벽 두께를 얇게 하는 것이 바람직하다. 또, 버너 최외관의 버너 선단측은 유로 단면적의 축소에 의해 테이퍼(taper) 형상을 하고 있기 때문에, 버너 커버(burner cover)는 버너 최외관과 간극(clearance)을 일정하게 유지하도록 직경 축소되어 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서, 실시예 및 비교예를 들어 더 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
예비 조사
도 2에 나타내는 것 같은 버너를 이용하여, 각 가스 분출 포트에 대해서 버너 선단에서의 선속 분포를 측정하였다.
이 버너는 동심 5중관 구조를 가지고, 제3관 내에 8개의 소구경 가스 분출 포트(6)를 내포하고, 이들 소구경 가스 분출 포트(6)는 중심관에 대하여 동심원상으로 등간격으로 배치되고, 도3에 나타내듯이, 버너 밑부분으로부터 버너 선단까지 관 직경이 일정한 주관(主管)(8)은, 부호 7로 나타내는 버너 선단으로부터 L=70mm의 위치에서 분기되어 있다.
이 버너의 중심관 이외에 다공질 유리 모재 제조용 가스를 공급하고, 상온에 있어서의 버너 선단에서의 선속 분포를 열선 풍속계를 이용하여 측정하였다. 가스는 제2관에 씰 가스(seal gas)로서 N2를 4L/min, 제3관에 가연성 가스로서 H2를 170L/min, 제4관에 씰 가스로서 N2를 5L/min, 제5관에 조연성 가스로서 O2를 40L/min 공급하였다.
선속 분포의 측정은, 도 4에 나타내듯이, 가스 도입관(9)이 장착되어 있는 방향을 0시 방향으로 하고, 90°씩 3시 방향, 6시 방향, 9시 방향의 4개소에서 측정하였다. 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 제3관의 가스 분출 포트에 대해서는, 각 방향에 대해서 도 5에 나타내듯이, 소구경 가스 분출 포트의 상측과 하측의 2개소씩 측정하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도로부터는, 각 가스 분출 포트에 있어서, 가스 도입관측(0시 방향)의 가스 선속이 크고, 내관을 사이에 둔 이면측(6시 방향)의 가스 선속이 작은 것이 인지된다.
실시예 1
동심 5중관 구조를 가지는 버너를 사용하였다. 이 버너는 제3관 내에 8개의 소구경 가스 분출 포트를 내포하고, 이들 소구경 가스 분출 포트는, 도 7에 나타내듯이, 버너 선단으로부터 L=80mm의 위치에서 주관으로부터 분기되어 있고, 제3관의 개구 직경 D는 40mm이고, L/D=2.0으로 되어 있다.
소구경 가스 분출 포트보다 내측의 제1관 및 제2관은, 부호 10으로 나타낸 버너 선단으로부터의 거리 120mm의 위치에서 유로 단면적이 0.83배로 축소되어 있고, 소구경 가스 분출 포트보다 외측의 제3∼5관은, 부호 11로 나타낸 버너 선단으로부터 40mm의 위치에서 유로 단면적이 0.83배로 축소되어 있다. 각 가스 분출 포 트에 공급한 가스의 종류 및 가스 유량은 예비 조사와 마찬가지로 하여, 상온에서 선속 분포의 측정을 하였다.
그 결과, 도 8에 나타내듯이, 예비 조사의 도 6과 비교하여, 각 가스 분출 포트에 있어서, 선속 분포가 보다 균일화되어 있는 것이 인지된다. 또한, 도 9에 나타내듯이, 제3관 내를 흐르는 가스는 버너 선단에 도달하기까지 소구경 가스 분출 포트의 이면측에까지 충분히 돌아 들어가고 있다.
다음에, 이 선속 분포의 측정을 한 버너의, 유로 단면적의 축소 위치 및 버너 선단측의 관 직경은 바꾸지 않고, 버너 밑부분측의 관 직경을 바꿈으로써, 유로 단면적의 축소비 B/A를 0.7∼1.0의 범위로 변화시켜 유리 미립자의 퇴적을 행하고, 퇴적 효율을 구하였다.
또한, 버너에는 제1관에 유리 원료 가스로서 SiCl4 10L/min와 조연성 가스로서 O2 20L/min를 공급하고, 제2관에 씰 가스로서 N2를 4L/min, 제3관에 가연성 가스로서 H2를 170L/min, 제4관에 씰 가스로서 N2를 5L/min, 제5관에 조연성 가스로서 O2를 40L/min 공급하고, 또한 소구경 가스 분출 포트의 주관에는 조연성 가스로서 O2를 16L/min 공급하고, 외경 50mm, 길이 2000mm의 코어 로드(core rod)의 양단부에 외경 50mm의 더미 로드(dummy rod)를 용착한 출발 부재 상에 유리 미립자를 100kg 퇴적시켰다.
그 결과, 도 10에 나타내듯이, 축소비가 0.83 이하로 되면, 가스의 선속 분 포가 균일화되고, 화염이 안정하고, 퇴적 효율이 안정되어 있다.
비교예 1
실시예 1에서 선속 측정한 L/D가 2.0인 버너와 버너 밑부분 직경, 버너 선단 직경, 스로틀(throttle) 위치가 동일하고, 소구경 가스 분출 포트의 길이 L을 60mm로 하고 L/D비를 1.5로 변경한 버너를 사용하고, 각 가스 분출 포트로 공급한 가스의 종류 및 가스 유량은 예비 조사와 마찬가지로 하여, 상온에서 선속 분포의 측정을 하였다.
그 결과, 이 L/D=1.5의 버너는 L/D=2의 버너의 선속 분포를 나타낸 도 8의 버너와 비교하여, 도 11, 12에 나타낸 것처럼, 제3관 내의 내측과 외측(소구경 가스 분출 포트의 상측과 하측)에서 선속의 차이가 크게 되어 있었다. 이것은, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트의 개구 직경 D에 대해서, 소구경 가스 분출 포트의 길이 L이 부족하여, 소구경 가스 분출 포트의 내측으로 가스가 돌아 들어가지 않는 동안에 가스가 버너 선단에 도달해 버리기 때문이다.
실시예 2
다음에, 비교예 1에서 사용한 L/D=1.5의 버너의, 버너 밑부분 직경, 버너 선단 직경 및 스로틀(throttle) 위치를 바꾸지 않고, 소구경 가스 분출 포트의 길이를 바꿈으로써 소구경 가스 분출 포트의 길이 L과 제3관의 개구 직경 D의 비 L/D를 변화시켜, 외경 50mm, 길이 2000mm의 코어 로드의 양단부에 외경 50mm의 더미 로드를 용착한 출발 부재 상에 유리 미립자를 100kg 퇴적하였다. 도 13에 L/D와 퇴적 효율의 관계를 나타내었다.
또한, 버너에는 제1관에 유리 원료 가스로서 SiCl4 10L/min와 조연성 가스로서 O2 20L/min를 공급하고, 제2관에 씰 가스로서 N2를 4L/min, 제3관에 가연성 가스로서 H2를 170L/min, 제4관에 씰 가스로서 N2를 5L/min, 제5관에 조연성 가스로서 O2를 40L/min 공급하고, 또한 소구경 가스 분출 포트의 주관에는 조연성 가스로서 O2를 16L/min 공급하였다.
그 결과, 도 13에 나타내듯이, L/D≥2.0을 만족하고 있으면, 소구경 가스 분출 포트의 길이가 충분하게 되기 때문에 안정한 퇴적 효율이 얻어졌다.
또한, 도 14에 나타내는 버너는, 버너 최외관의 외측에 버너 최외관과 간극(clearance)을 일정하게 유지하도록, 버너 선단측을 향해 직경 축소된 버너 커버(burner cover)가 장착되어 있다. 이에 의해 버너를 콤팩트(compact)하게 할 수가 있다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명에 의한 버너는 안정한 화염이 얻어지고, 유리 미립자의 퇴적 효율이 향상되고, 다공질 유리 모재의 생산성 향상에 크게 기여한다.
도 1은 외부 부착법(OVD법)에 의한 다공질 유리 모재의 제조 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 소구경 가스 분출 포트(port)를 가지는 유리 미립자 합성용 버너(burner) 선단을 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래의 소구경 가스 분출 포트를 가지는 버너를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 버너 선단에서의, 가스 도입관의 위치를 기준으로 하는 가스의 선속 분포의 측정 위치를 설명하는 개략도이다.
도 5는 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트의 선속 분포의 측정 위치를 설명하는 개략도이다.
도 6은 종래의 소구경 가스 분출 포트를 가지는 버너의 선속 분포를 나타내는 도이다.
도 7은 실시예 1에서 사용한, 소구경 가스 분출 포트를 가지는 버너의 단면 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8은 실시예 1에서 사용한 버너의 선속 분포를 나타내는 도이다.
도 9는 실시예 1에서 사용한 버너의, 제3관 내의 가스류의 상태를 나타내는 개략도이다.
도 10은 유로 단면적의 축소비 B/A와 퇴적 효율의 관계를 나타내는 도이다.
도 11은 L/D가 작은 경우의 제3관 내의 가스류의 상태를 나타내는 개략도이 다.
도 12는 L/D가 작은 경우의 버너의 선속 분포를 나타내는 도이다.
도 13은 L/D와 퇴적 효율의 관계를 나타내는 도이다.
도 14는 버너 최외관의 외측에 버너 커버가 장착된 버너의 외관을 나타내는 개략도이다.
<부호의 설명>　
1 코어(core)부
2 더미 로드(dummy rod)
3 버너(burner)
4 잉곳 척(ingot chuck) 기구
5 배기 후드(hood)
6 소구경 가스 분출 포트(port)
7 분기부
8 주관(主管)
9 가스 도입관
10, 11 가스 분출 포트 축소부
12 버너 최외관
13 버너 커버(burner cover)

Claims (4)

  1. 동심 다중관 구조를 가지고, 중심의 원료 가스 분출 포트 이외의 어느 가스 분출 포트 내에, 초점 거리를 동일하게 하는, 원료 가스 분출 포트의 구경보다도 작은 구경을 가지는 복수의 소구경 가스 분출 포트가 원료 가스 분출 포트에 대하여 동심원상으로 1열 또는 복수열 배치되고, 당해 소구경 가스 분출 포트는 당해 포트 선단으로부터 길이 L의 위치에서 1개의 주관으로부터 분기되고, 소구경 가스 분출 포트 이외의 각 가스 분출 포트는 가스 유로의 면적이 도중에서 축소되어 있고, 가스 도입관이 장착된 버너 밑부분측의 가스 유로 단면적을 A, 버너 선단측의 가스 유로 단면적을 B로 할 때, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트보다 내측에 위치하는 가스 분출 포트는, 상기 L의 위치보다 버너 밑부분측의 위치에서, 소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트보다 외측에 위치하는 가스 분출 포트는, 상기 L의 위치보다 버너 선단측의 위치에서, 가스 유로 단면적이 B/A≤0.83을 만족시키도록 축소되어 있는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재 제조용 버너.
  2. 제1항에 있어서,
    가스 유로 단면적의 축소부에 있어서, 버너 선단측의 관의 벽 두께가 버너 밑부분측의 관의 벽 두께보다도 얇게 되어 있는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재 제조용 버너.
  3. 제1항에 있어서,
    소구경 가스 분출 포트를 내포하는 가스 분출 포트의 개구 직경 D가 식 2.0≤L/D≤2.5를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재 제조용 버너.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    버너 최외관의 외측에 버너 최외관과 간극을 일정하게 유지하도록 밑부분측의 직경보다도 직경이 축소된 버너 커버가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다공질 유리 모재 제조용 버너.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000327341A (ja) 1999-05-11 2000-11-28 Shin Etsu Chem Co Ltd 多孔質ガラス母材製造用多重管バーナおよびこれを用いた多孔質ガラス母材の製造方法並びに製造装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000327341A (ja) 1999-05-11 2000-11-28 Shin Etsu Chem Co Ltd 多孔質ガラス母材製造用多重管バーナおよびこれを用いた多孔質ガラス母材の製造方法並びに製造装置
JP2004036910A (ja) 2002-06-28 2004-02-05 Asahi Semicon:Kk 石英バーナ装置
JP2006306652A (ja) 2005-04-27 2006-11-09 Shin Etsu Chem Co Ltd 多孔質ガラス母材の製造方法及びこれに用いる堆積用バーナ
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