CN101965316B - 多孔质玻璃母材制造用燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能在各气体喷出端口出口中得到均一的线速度、反应均一、且能得到稳定的火焰、沉积效率提高的，具有小口径气体喷出端口的多孔质玻璃母材制造用燃烧器。本发明的多孔质玻璃母材制造用燃烧器的特征在于，形成位于配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口的径向内侧的气体喷出端口的管的内径，从比上述规定的长度L的位置更靠燃烧器根部一侧的位置朝向燃烧器尖端一侧被缩小，并且，形成配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口以及比该气体喷出端口位于径向外侧的气体喷出端口的管的内径，从比上述规定的长度L的位置更靠燃烧器尖端一侧的位置朝向燃烧器尖端一侧被缩小。
Description
技术领域
本发明涉及沉积效率良好的多孔质玻璃母材制造用燃烧器。
对于认可通过参照文献而编入内容的指定国，将记载在以下申请中的内容通过参照的方式引入本申请，作为本申请的一部分。
专利申请2008-046833申请日：2008年02月27日
专利申请2009-034224申请日：2009年02月17日
专利申请2009-042296申请日：2009年02月25日
背景技术
以往，为了制造光纤母材提出了各种方法。在这些方法中，外部沉积法(OVD：Outside Vapor Phase Deposition法)由于能得到比较任意的折射率分布的产品，而且能批量生产大口径的光纤母材而被广泛使用，该方法是：通过使燃烧器或者出发部件相对往返运动，将从燃烧器火焰中生成的玻璃微粒附着沉积到转动的出发部件上，合成多孔质母材，在电炉内将该多孔质母材脱水、烧结。
图1是表示采用外部沉积法(OVD法)的多孔质玻璃母材的制造装置的一个例子的概略图。在图1中，待沉积玻璃微粒(soot)的出发部件具有在芯棒1的两端部焊接虚设棒2的结构，其两端被铸块卡盘机构4转动自如地支承。从朝向该出发部件而配置的，往返移动自如的燃烧器3，向出发部件喷出光纤用原料，例如SiCl4等蒸气和燃烧气体(氢气及氧气)，将通过在氧氢火焰中水解生成的粉末(soot)沉积在出发部件上，从而形成光纤用多孔质母材。另外，符号5是排气罩。
燃烧器3由未图示的燃烧器导向机构，以沿出发部件的长度方向，往返移动自如的方式被支承。并且，在使出发部件以轴为中心转动的同时，向出发部件喷射火焰，将在火焰中通过原料气体的水解生成的玻璃微粒进行沉积，从而制造多孔质母材。接着，使其通过未图示的加热炉的加热部，进行脱水玻璃化，制成光纤母材。
以往，为了合成玻璃微粒并在出发部件上沉积粉末，采用了同心多重管燃烧器。可是，使用这样的同心多重管构造的燃烧器时，由于玻璃原料气体、可燃性气体及助燃烧性气体的混合不充分，而导致玻璃微粒的生成不充分。其结果，收获率不提高，很难高速合成。
为了解决这个问题，专利文献1公开了一种多喷嘴型燃烧器，这种燃烧器在可燃性气体喷出端口内以包围中心的原料气体喷出端口的方式配置有形成小口径助燃烧性气体喷出端口的多个喷嘴。此外，对于这种类型的燃烧器，还提出了几种进一步提高沉积效率的方法。例如，专利文献2至5等提出了小口径助燃烧性气体喷出端口的结构。同时，专利文献6至8等对小口径助燃烧性气体喷出端口的焦点距离的适当化进行了记载。并且，专利文献9至12等对气体流量及气体线速度的适当化进行了记载。
【专利文献1】专利公平03-9047号公报
【专利文献2】专利公开2003-206154号公报
【专利文献3】专利公开2004-331440号公报
【专利文献4】专利公开2006-182624号公报
【专利文献5】专利第3744350号公报
【专利文献6】专利公开平05-323130号公报
【专利文献7】专利第3543537号公报
【专利文献8】专利公开2003-226544号公报
【专利文献9】专利第3591330号公报
【专利文献10】专利公开2003-165737号公报
【专利文献11】专利公开2003-212555号公报
【专利文献12】专利第3653902号公报
本发明人对具有相关小口径助燃烧性气体喷出端口(喷嘴)的多孔质玻璃母材制造用燃烧器进行潜心研究的结果，确认了上述的小口径助燃烧性气体喷出端口的结构和焦点距离、气体流量、气体线速度与沉积效率有很大关系。可是，在此之前，发现了存在着由于各气体喷出端口出口处气体线速度的不稳定而导致反应变得不均一的问题、气体流产生紊乱而使火焰紊乱的问题，这些问题妨碍了沉积效率的提高。
通常，向燃烧器的反应气体的供给，是通过在形成燃烧器的各气体喷出端口的管的根部的一处安装气体导入管，在其上连接气体供给管，向各气体喷出端口供给反应气体。另外，以燃烧器的构造方面考虑，供给各气体喷出端口的气体除了从在中心配置气体喷出端口供给以外，还从在与环状的流路垂直相交的方向的一处连结的气体导入管供给。在这里，由于燃烧器具有同心多重管构造，所以越靠外侧的管的管径越粗，从气体导入管向环状的流路供给的气体是越靠外侧的管，越难于绕到位于内部的内管的相反侧。其结果，在气体喷出端口的流路断面内的线速度容易变得不均一。
尤其是具有小口径助燃烧性气体喷出端口的燃烧器，因为小口径助燃烧性气体喷出端口群配置在一个气体喷出端口之内，所以与以往使用的不具有小口径助燃烧性气体喷出端口的同心多重管燃烧器相比，有着管径变大的倾向。因此，与以往的同心多重管燃烧器相比，在各气体喷出端口出口的气体线速度容易存在散差。鉴于此，可以考虑对形成各气体喷出端口的管安装多个气体导入管，从而减少了气体喷出端口内的线速度的不稳定，但是这会导致气体导入管的数量非常多，构造变得极为复杂，不是一种现实的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在各气体喷出端口出口中得到均一的线速度、反应变得均一、能得到稳定的火焰、沉积效率提高的，具有小口径气体喷出端口的多孔质玻璃母材制造用燃烧器。
为实现上述目的，本发明的一方案提供一种多孔质玻璃母材制造用燃烧器，其特征在于，具备：中心管，其配置在中心，形成原料气体喷出端口；多个管，其相对该中心管被同心配置，并在相邻的管之间形成环状的气体喷出端口；以及多个小口径气体喷出端口喷嘴，其是在上述中心的原料气体喷出端口以外的任意气体喷出端口内，相对上述中心管在同心圆上配置成1列或者多列而形成小口径气体喷出端口的多个喷嘴，并且，上述多个小口径气体喷出端口喷嘴是在从该喷嘴尖端起的规定的长度L的位置，由在形成配置有该喷嘴的气体喷出端口的一对管之间配置的1根主管分支而构成。其中，形成位于比配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口更靠径向内侧的气体喷出端口的管的内径，从比上述规定的长度L的位置更靠燃烧器根部一侧的位置朝向燃烧器尖端一侧被缩小；形成配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口以及位于比该气体喷出端口的更靠径向外侧的气体喷出端口的管的内径，从比上述规定的长度L的位置更靠燃烧器尖端一侧的位置朝向燃烧器尖端一侧被缩小。
在这里，优选设多个上述小口径气体喷出端口喷嘴，为焦点距离相同。另外，优选形成位于比配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口更靠径向内侧的气体喷出端口的管的内径，以及，形成配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口以及位于比该气体喷出端口更靠径向外侧的气体喷出端口的管的内径，以满足规定的缩小比X的方式从燃烧器根部一侧朝向燃烧器尖端一侧被缩小，该缩小比优选是X≤0.83。
另外，在设形成配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口的外侧的管的开口直径为D时，优选该开口直径D和上述规定的长度L的关系满足式L/D≥2.0。另外，优选至少形成位于比配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口更靠径向内侧的气体喷出端口的管，在内径的缩小部中，朝向燃烧器尖端一侧厚度变薄。另外，优选在燃烧器的最外边管的外侧设置有与燃烧器的最外边管保持一定距离的燃烧器外壳。
发明效果
根据本发明的一方案，从燃烧器喷出的气体流在各气体喷出端口出口得到均一的线速度，成为稳定的火焰，生成的玻璃微粒的沉积效率提高等，获得极为良好的效果。
通常，从各气体导入管导入到气体喷出端口的气体，在其环状流路内的线速度不稳定。由于从与在气体喷出端口的轴线垂直相交的方向导入了的气体，与配置在内部的内管的壁碰撞而改变方向而朝向燃烧器尖端一侧，因此很难绕到内管的内侧即相反侧。因此有气体导入管侧的线速度变得大，内管背后侧的线速度变得小的倾向。可是，如本发明的一方案所示，如果采用到气体喷出端口出口为止之间的途中使管的内径缩小的结构，则即使内管存在，在环状流路内导入气体的流动碰上相对轴方向倾斜的内壁而扩散，使导入气体容易绕到内管相反侧，能抑制环状流路内的线速度的不稳定。
另外，关于位于内包小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口的外侧的气体喷出端口，通过在和内包小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口同样的位置缩小流路，能够在不使燃烧器大型化的情况下均一化该气体喷出端口内的线速度。另外，通过使位于小口径气体喷出端口喷嘴的内侧的气体喷出端口在分支为小口径气体喷出端口喷嘴之前的主管部分，即，在分支位置的燃烧器根部一侧缩小管的内径，能够扩散流路内的气体的流动，抑制线速度的不稳定，还能缩小通过上述分支部的管的管径。这样，能填补被分支的小口径气体喷出端口喷嘴互相间的间隔，能使燃烧器整体更紧凑。
相反，如果形成位于小口径气体喷出端口喷嘴的内侧的气体喷出端口的管的缩小，是在比分支位置更靠燃烧器尖端一侧进行，则虽然同样在缩小部气体的流动被扩散，线速度的不稳定抑制，不过因为内管的管径依然很粗，不能填补分支后的小口径气体喷出端口喷嘴互相间的间隔，必然使间隔变大。其结果，内包小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口之外，其外管也变粗，导致燃烧器变得巨大，因此不优选。
另外，在多个小口径气体喷出端口喷嘴中，通过使同一列的小口径气体喷出端口的焦点距离相同，因此能从该气体喷出端口喷出的气体集中喷出到对象物质的一点，提高气体的反应性。因而，能够提高多孔质玻璃的沉积效率。
在这里，形成气体喷出端口的管的内径的缩小比很重要，制造多孔质玻璃母材所使用的气体中，假设燃烧器根部一侧的管的内径为A、燃烧器尖端一侧的管的内径为B时，由于缩小比X满足X＝B/A≤0.83，从而线速度变得更加均一。另外，因为有被环状流路导入的气体的流速变得越大，则线速度的不稳定程度变小的倾向，因此流速变得越大，可减小缩小比X。同时，在形成气体喷出端口的管为圆筒状的情况下，轴方向断面的直径不变，因此缩小比X成为燃烧器根部一侧的管的直径A和在燃烧器尖端一侧的管的直径B的比。另一方面，在形成气体喷出端口的管为断面为椭圆状的筒体、断面为多角形的筒体的情况下，在轴方向断面的直径根据轴心周围的位置的不同而不同。这个情况下，将管的轴心周围的任意的位置的直径以燃烧器根部一侧(A)和燃烧器尖端一侧(B)比较后的值作为缩小比X。
另外，根据导入气体的流量及气体的种类的不同，有时即使缩小管的内径，如果小口径气体喷出端口喷嘴的长度L短，则沿着小口径气体喷出端口喷嘴周围流动的气体，在沿着流路内的内管和沿着外管的线速度产生差距，产生线速度的不稳定(参照图11)。这是因为相对内包小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口的开口直径，小口径气体喷出端口喷嘴的长度L不足的缘故。
在相对内包多个小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口的开口直径，小口径气体喷出端口喷嘴的长度L足够大的情况下，到达燃烧器尖端之前气体绕到小口径气体喷出端口喷嘴的径向内侧，使得小口径气体喷出端口喷嘴周围的线速度的差变小(参照图9)。另一方面，在使相对内包小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口的开口直径，小口径气体喷出端口喷嘴的长度L不足的情况下，到达燃烧器尖端之前气体绕不到小口径气体喷出端口喷嘴的径向内侧，使得在小口径气体喷出端口喷嘴内侧的线速度很小，整体的线速度的差变大。
因此，通过将内包上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口的开口直径设定为D、从分支处到燃烧器尖端的长度设定为L时，使其满足式L/D≥2.0，则能够使小口径气体喷出端口喷嘴的长度L充分大，因此能够使在小口径气体喷出端口喷嘴周围流动的气体流的线速度均一化。
另外，为了能用保持装置固定燃烧器，燃烧器根部一侧需要一定强度，相反，燃烧器尖端一侧需要缩小管的内径。因此，优选内包小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口的更内侧的管，使从管的内径的缩小部到燃烧器尖端的管的厚度变薄。
另外，燃烧器最外边管的燃烧器尖端一侧，随着管的内径的缩小而形成锥形形状。为此，缩小燃烧器外壳直径，以使与燃烧器的最外管之间保持一定间隔。
附图说明
图1是采用外部沉积法(OVD法)的多孔质玻璃母材的制造装置的概略图。
图2是表示以往的具有小口径气体喷出端口的玻璃微粒合成用燃烧器的尖端的概略图。
图3是表示以往的具有小口径气体喷出端口的燃烧器的概略断面图。
图4是为说明用于测定燃烧器尖端的、以气体导入管的位置作为基准的气体的线速度的不稳定的测量位置的概略图。
图5是为说明用于测定内包小口径气体喷出端口的气体喷出端口的线速度的不稳定的测量位置的概略图。
图6是示以往的具有小口径气体喷出端口的燃烧器的线速度的不稳定状态的图。
图7是表示实施例1使用的，具有本发明的小口径气体喷出端口的燃烧器的实施方式的断面构造的概略断面图。
图8是表示实施例1使用的燃烧器的线速度的不稳定状态的图。
图9是表示实施例1使用的燃烧器的，第3管内的气体流的状态的概略图。
图10是表示管的内径的缩小比X(B/A)和沉积效率的关系的图。
图11是表示L/D小的情况下的，第3管内的气体流的状态的概略图。
图12是表示L/D小的情况下的，燃烧器的线速度的不稳定的图。
图13是表示L/D和沉积效率的关系的图。
图14是表示在燃烧器的最外边管外侧安装了燃烧器外壳了的燃烧器的外管的概略图。
【附图标记】
100 燃烧器
101 第1管
101P 气体(第1气体)喷出端口
102 第2管
102P 第2气体喷出端口
103 第3管
103P 第3气体喷出端口
104 第4管
104P 第4气体喷出端口
105 第5管
105P 第5气体喷出端口
106P 小口径气体喷出端口
106N 小口径气体喷出端口喷嘴
108 主管
108A 隔壁
1091～1096 第1～第6气体导入管
110 燃烧器外壳
具体实施方式
下面，参照图7，对本发明的多孔质玻璃母材制造用燃烧器的一实施方式进行详细说明。
本实施方式的燃烧器100具有包含形成中心的原料气体喷出端口101P的第1管101，和与其同心的形成多个(第2至第5)环状的气体喷出端口102P，103P，104P，105P的多个(第2至第5)管102，103，104，105的同心多重管构造。第1至第5管102，103，104，105是轴方向断面为圆状的管。
本实施方式中，安装有相对于有中心轴线C，且形成中心的原料气体喷出端口(以下，称为第1气体喷出端口)101P的第1管101同轴的第1气体导入管1091。并且，有关该第1管101，相对于同心、按顺序配置的第2管102，第3管103，第4管104及第5管105，在燃烧器100根部一侧，在与中心轴线C垂直相交的方向，分别安装有第2气体导入管1092、第3气体导入管1093、第4气体导入管1094及第5气体导入管1095。
并且，在第2管102和第3管103之间，从根部一侧起，在从燃烧器100尖端到规定的长度L的位置为止，配置有1根主管108。该主管108，用被第2管102连结内周部的隔壁108A在长度L的位置封闭，并且，对于主管108，在其根部一侧，在与中心轴线垂直相交的方向上安装有第6气体导入管1096。另外，从主管108的隔壁108A，在规定的长度L的位置分支出形成多个小口径气体喷出端口106P的喷嘴106N。这些多个小口径气体喷出端口喷嘴106N，在本实施方式中，内包于形成于第2管102和第3管103之间的第3气体喷出端口103P，形成原料气体喷出端口101P的第1管101在中心轴线C周围的圆上，以等间隔配置成1列(本实施方式中为8根)。并且，各个小口径气体喷出端口喷嘴106N在途中向径向内侧弯曲，以使在中心轴线C上汇聚的焦点距离相同。另外，小口径气体喷出端口喷嘴106N，也可以在中心轴线C周围的同心圆上，等间隔配置成2列。
并且，位于内包小口径气体喷出端口喷嘴106N的第3气体喷出端口103P径向内侧的第1气体喷出端口101P和第2气体喷出端口102P，在途中的，在比从上述尖端的长度L位置更靠燃烧器根部一侧的长度Lx的位置，形成各端口的管的内径开始缩小，使长度L的位置的尖端一侧，管的内径固定。换句话说，位于内包小口径气体喷出端口喷嘴106N的第3气体喷出端口103P的更内侧的第1管101及第2管102，从长度Lx的位置到长度L的位置管径连续缩小。并且，形成这些第1及第2气体喷出端口，在形成这些端口的管的内径，按照满足以下条件的方式途中被缩小：分别设安装有气体导入管1091及1092的燃烧器100的根部一侧的管的内径为A，分别设燃烧器100尖端一侧的管的内径为B时，它们的缩小比X满足X＝B/A≤0.83。
另一方面，内包小口径气体喷出端口喷嘴106N的第3气体喷出端口103P、和位于其径向外侧的第4气体喷出端口104P和第5气体喷出端口105P，从自上述尖端的长度L的位置到燃烧器尖端一侧的长度Ly的位置，缩小形成各端口的管的内径。换句话说，小口径气体喷出端口喷嘴106N外侧的第3～5管103～105，从长度Ly的位置到燃烧器100尖端，管径连续缩小。并且，形成这些第3至第5气体喷出端口103P～105P的管的内径，在设从上述长度L的位置到长度Ly的位置的管的内径分别为A，设燃烧器100尖端的管的内径分别为B时，以它们的缩小比X满足X＝B/A≤0.83的方式在途中被缩小。
另外，形成配置有小口径气体喷出端口喷嘴106N的第3气体喷出端口103P的外侧的管，即，设第3管103开口直径为D时，这个开口直径D和规定的长度L的关系须满足式L/D≥2.0。就这样，通过充分增大小口径气体喷出端口喷嘴106N的长度L，能够使沿着小口径气体喷出端口喷嘴106N周围流动的气体流的线速度的均一化。
另外，本实施方式中，分别形成比配置了小口径气体喷出端口喷嘴106N的第3气体喷出端口103P位于径向内侧的第1及第2气体喷出端口101P及102P的第1及第2管101及102，分别在从开始缩小的长度Lx的位置到长度L的位置的管的内径的缩小部中，朝向燃烧器100尖端厚度逐渐变薄，并且，从长度L的位置到燃烧器100尖端，维持这个变薄后的厚度。并且，形成第5气体喷出端口105P的第5管105，在从长度Ly的位置到燃烧器100尖端的管的内径的缩小部中，朝向燃烧器尖端厚度逐渐变薄。由此，能实现燃烧器100整体的小型化。
并且，如图14所示，在燃烧器100最外管的第5管105外侧，以能够与第5管105保持一定间隔的方式设置有燃烧器外壳110。通过设置这样形成的燃烧器外壳110，能使燃烧器100整体小型化。
下面，举出本发明的实施例及比较例，进行更加详细的说明，不过本发明不受这些所限定。
(实施例)
预备调查；
首先，作为预备调查，用图2及图3所概略地表示的现有的燃烧器，对各气体喷出端口测量了在燃烧器尖端的线速度的散差。
这个燃烧器具有同心5重管构造，第3管13中内包8根小口径气体喷出端口喷嘴16，这些小口径气体喷出端口喷嘴16相对中心管11在同一圆上以等间隔配置。并且，如图3所示，从燃烧器主管18，在离燃烧器尖端在L＝80mm的位置分支出以符号17表示的小口径气体喷出端口喷嘴16。
在这该燃烧器中心管11以外，供给多孔质玻璃母材制造用气体，采用热线风速计测量了常温下的在燃烧器尖端的线速度的不稳定情况。气体的具体供给情况是：在第2管12作为密封气体的N2供给4L/min，在第3管13作为可燃性气体的H2供给170L/min，在第4管14作为密封气体的N2供给5L/min，在第5管15作为助燃烧性气体O2供给40L/min。
线速度的不稳定性的测量，如图4所示，将气体导入管19被安装的方向作为0点方向，每90度作为3点方向，6点方向，9点方向，测量了4处。关于内包小口径气体喷出端口喷嘴16的第3管13的气体喷出端口13P，如图5所示，在小口径气体喷出端口喷嘴16的上侧和下侧(径向外侧和内侧)的各2处进行了测量。图6表示了其结果。
从图6可知，在各气体喷出端口中，气体导入管19一侧(0点方向)的气体线速度大，隔着内管的内侧(6点方向)的气体线速度小。
(实施例1)
使用了具有参照图7说明的本发明的实施方式的同心5重管构造的燃烧器100。该燃烧器100，在第3管103里面内包8根小口径气体喷出端口喷嘴106N，这些小口径气体喷出端口喷嘴106N，如图7所示，在从燃烧器100尖端到L＝80mm的位置，从主管108被分支出来，第3管103开口直径D为40mm，成为L/D＝2.0。
小口径气体喷出端口106P内侧的第1管101及第2管102，从离燃烧器100尖端距离长度Lx＝120mm的位置开始以内径变为0.83倍的方式逐渐缩小，小口径气体喷出端口106P的外侧的第3～5管，从离燃烧器100尖端到长度Ly＝40mm的位置开始以内径为0.83倍的方式逐渐缩小。从各气体喷出端口101P到106P供给了的气体的种类及气体流量与预备调查同样，以常温进行了线速度的不稳定状况的测量。
其结果，如图8所示，与预备调查的图6比较可知，在各气体喷出端口中，线速度的不稳定被均一化。并且，如图9的粗箭头所示，确认了第3管103内流动的气体在直到燃烧器100尖端之前，充分绕到了小口径气体喷出端口喷嘴106N的内侧。
接着，对该测量了线速度的不稳定性的燃烧器100，不改变管的内径的缩小位置及燃烧器100尖端一侧的管的内径，而改变燃烧器100的根部一侧的管的内径，使管的内径的缩小比X(B/A)变为0.7～1.0的范围，并进行了玻璃微粒的沉积，求出了沉积效率。
并且，在燃烧器100中，在第1管101作为玻璃原料气体的SiCl4供给10L/min以及作为助燃烧性气体的O2供给20L/min，在第2管102作为密封气体的N2供给4L/min，在第3管103作为可燃性气体的H2供给170L/min，在第4管104作为密封气体的N2供给5L/min，在第5管105作为助燃烧性气体O2供给40L/min，并且，在小口径气体喷出端口喷嘴106N的主管108作为助燃烧性气体的O2供给16L/min，在外径50mm、长度2000mm芯棒两端部焊接外径50mm的虚设棒做为出发部件，在该出发部件上沉积玻璃微粒100kg。
其结果，如图10所示，确认了当缩小比为0.83以下时，气体的线速度均一化，火焰稳定，沉积效率高且稳定。
(比较例1)
使用与在实施例1测定线速度的L/D2.0的燃烧器100具有相同的根部直径，尖端直径，和变窄位置，但将小口径气体喷出端口喷嘴106N的长度L变更为60mm，从而将L/D比变更为1.5的燃烧器100′，各气体喷出端口供给了的气体的种类及气体流量与预备调查同样，在常温下测量了线速度的不稳定。
其结果，如图11和12所示，该L/D＝1.5燃烧器100′，与表示L/D＝2的燃烧器100的线速度的不稳定性的图8的燃烧器100比较，第3管103内的内侧和外侧(小口径气体喷出端口的上侧和下侧)的线速度之差变大。出现该情况的原因推测如下：由于相对内包小口径气体喷出端口喷嘴106N的气体喷出端口103P的开口直径D，小口径气体喷出端口喷嘴106N的长度L不足，因此，在气体没有绕到小口径气体喷出端口喷嘴106N内侧之前，气体就已经到达了燃烧器100′的尖端。
(实施例2)
接着，不改变在比较例1使用的L/D＝1.5燃烧器100′的燃烧器根部直径、和燃烧器尖端直径及变窄的位置，通过改变小口径气体喷出端口喷嘴106N的长度L，改变了小口径气体喷出端口喷嘴106N的长度L和第3管103开口直径D之间的比L/D，得到了燃烧器100″。并且，在外径50mm、长度2000mm芯棒两端部焊接外径50mm的虚设棒做为出发部件，在该出发部件上沉积玻璃微粒100kg。图13表示了L/D和沉积效率的关系。
另外，在燃烧器100″中，在第1管101作为玻璃原料气体的SiCl4供给10L/min以及作为助燃烧性气体的O2供给20L/min，在第2管102作为密封气体的N2供给4L/min，在第3管103作为可燃性气体的H2供给170L/min，在第4管104作为密封气体的N2供给5L/min，在第5管105作为助燃烧性气体O2供给40L/min，并且，在小口径气体喷出端口喷嘴106N的主管108作为助燃烧性气体的O2供给16L/min。
其结果，如图13所示，能够确认如果满足L/D≥2.0，则小口径气体喷出端口喷嘴106N的长度就充分大，因此能得到稳定的沉积效率。
(产业上的可利用性)
本发明的燃烧器能得到稳定的火焰，玻璃微粒的沉积效率提高，对多孔质玻璃母材的生产率提高有很大贡献。
图中字
图4
0点方向测定位置
3点方向测定位置
6点方向测定位置
9点方向测定位置
图5
外侧
内侧
图6
第2管
第3管(内侧)
第3管(外侧)
第4管
第5管
线速度
0点方向
3点方向
6点方向
9点方向
图8
第2管
第3管(内侧)
第3管(外侧)
第4管
第5管
线速度
0点方向
3点方向
6点方向
9点方向
图10
沉积效率
图12
第2管
第3管(内侧)
第3管(外侧)
第4管
第5管
线速度
0点方向
3点方向
6点方向
9点方向
图13
沉积效率
Claims (6)
1.一种多孔质玻璃母材制造用燃烧器，其特征在于，具备：
中心管，其配置在中心，形成原料气体喷出端口；
多个管，其相对于该中心管被同心配置，并在相邻的管之间形成环状的气体喷出端口；
多个小口径气体喷出端口喷嘴，其是在上述中心的原料气体喷出端口以外的任意气体喷出端口内，在相对于上述中心管的同心圆上配置成1列或者数列而形成小口径气体喷出端口的多个喷嘴，上述多个小口径气体喷出端口喷嘴是从该喷嘴尖端起在规定的长度L的位置，从配置在形成配置有该喷嘴的气体喷出端口的一对管之间的1根主管分支而构成的；
其中，形成位于比配置了上述小口径气体喷出端口管嘴的气体喷出端口更靠径向内侧的气体喷出端口的管的内径，在上述规定的长度L的位置中从燃烧器根部一侧的位置朝向燃烧器尖端一侧被缩小，
形成配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口以及位于比该气体喷出端口更靠径向外侧的气体喷出端口的管的内径，在上述规定的长度L的位置从置朝向燃烧器尖端一侧被缩小。
2.根据权利要求1所述的多孔质玻璃母材制造用燃烧器，其特征在于：
在多个上述小口径气体喷出端口喷嘴中，同一列的小口径气体喷出端口具有相同的焦点距离。
3.根据权利要求1或者2所述的多孔质玻璃母材制造用燃烧器，其特征在于：
形成位于比配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口更靠径向内侧的气体喷出端口的管的内径，以及，形成配置有上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口以及位于比该气体喷出端口更靠径向外侧的气体喷出端口的管的内径，以满足规定的缩小比X的方式从燃烧器根部一侧朝向燃烧器尖端一侧被缩小，该缩小比是X≤0.83，其中，所述缩小比X是指在所述燃烧器根部一侧的管的直径和在所述燃烧器尖端一侧的管的直径的比。
4.根据权利要求1所述的多孔质玻璃母材制造用燃烧器，其特征在于：
在设形成配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口的外侧的管的开口直径为D时，该开口直径D和上述规定的长度L的关系满足式L/D≥2.0。
5.根据权利要求1所述的多孔质玻璃母材制造用燃烧器，其特征在于：
至少形成比配置了上述小口径气体喷出端口喷嘴的气体喷出端口更位于径向内侧的气体喷出端口的管，在内径的缩小部中，朝向燃烧器尖端一侧厚度变薄。
6.根据权利要求1、2、4、5中任意一项所述的多孔质玻璃母材制造用燃烧器，其特征在于：
在燃烧器的最外边管的外侧设置有与燃烧器的最外边管保持一定距离的燃烧器外壳。
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