JP2005179077A - 多孔質母材の製造方法とその製造装置、およびこの多孔質母材の製造方法を用いて製造された合成石英ガラス - Google Patents

Abstract

【課題】 合成石英ガラス中に気泡が発生することを防止できる多孔質母材の製造方法とその製造装置、およびこの多孔質母材の製造方法を用いて製造された合成石英ガラスを提供する。
【解決手段】 反応容器１内に設けられたバーナ４より、ガラス原料ガスおよび燃料用ガスからなる反応ガスを噴出し、ガラス原料ガスが反応して生成したガラス微粒子を出発部材３上に堆積させることにより多孔質母材９を作製する多孔質母材の製造方法であって、バーナ４の近傍に空気を導入する空気流入口７を設け、この空気流入口７により、バーナ４に流れる反応ガスの供給量に対して、空気の流量を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、合成石英ガラスを得ることのできる多孔質母材の製造方法とその製造装置、およびこの多孔質母材の製造方法を用いて製造された合成石英ガラスに関するものである。

従来、合成石英ガラスを製造するには、まず、ガラス製または金属製の反応容器内部にバーナと支持棒を設け、このバーナからガラス原料ガスと燃焼用ガス、および助燃性ガスを反応容器内に噴出させる。次いで、火炎中でガラス原料ガスを反応させてガラス微粒子を形成し、支持棒に設けた出発部材にこのガラス微粒子を所定量堆積させて多孔質ガラスを得る。その後、この多孔質ガラスを加熱炉中にて加熱することにより透明ガラス化して、合成石英ガラスを得ていた（特許文献１参照）。

また、このような合成石英ガラスの製造は、たとえば、図４に示すような製造装置１００を用いて行われる。この製造装置１００は、排気管１０２を具備する反応容器１０１と、ガラス微粒子を堆積させて多孔質母材１０９を得る支持棒１０３と、ガラス原料ガスや燃焼用ガスおよび助燃性ガスを噴出するバーナ１０４とから概略構成されている。支持棒１０３は、その少なくとも先端付近が、反応容器１０１の内部に配設されるように、反応容器１０１に取り付けられている。また、バーナ１０４は、反応容器１０１に設けられたバーナ挿入孔１０６に、その少なくとも先端付近が反応容器１０１の内部に配設されるように取り付けられている。
特開２０００−３０２４５９号公報

しかしながら、上述したような従来の方法では、多孔質ガラスを加熱炉で透明ガラス化すると、得られる合成石英ガラス中に気泡が存在することがあった。この気泡は、後工程の熱処理工程で膨らみ、製品の製造ができなくなるおそれがあった。また、製品になった場合でも、合成石英ガラスを伝搬する光が気泡によって散乱し、局所的に光の透過率が低下することがあった。

バーナの火炎中で生成したガラス微粒子は出発部材に付着するが、これは１００％付着ではなく、一部は付着せず、排気管から排出されるか、または反応容器の内壁に付着する。この反応容器の内壁に付着したガラス微粒子は互いに結合し、二次ガラス微粒子を形成する。また、この二次ガラス微粒子は、一定の大きさになると反応容器の内壁から脱離して反応容器の底へ落下するが、一部はガラス微粒子の堆積中の多孔質ガラス表面に付着する。このときに付着した二次ガラス微粒子は、反応して生成した一次ガラス微粒子とは嵩密度が異なり、これが透明化後の気泡の原因となる。
したがって、多孔質ガラス表面に二次ガラス微粒子が付着することがなければ、気泡の発生を防ぐことが可能である。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、合成石英ガラス中に気泡が発生することを防止できる多孔質母材の製造方法とその製造装置、およびこの多孔質母材の製造方法を用いて製造された合成石英ガラスを提供することにある。

本発明の請求項１に記載の多孔質母材の製造方法は、反応容器内に設けられたバーナよりガラス原料ガスおよび燃料用ガスからなる反応ガスを噴出し、該反応ガスが反応して生成したガラス微粒子を出発部材上に堆積させることにより多孔質母材を作製する多孔質母材の製造方法であって、前記バーナの近傍に空気を導入する空気流入手段を設け、この空気流入手段により、前記バーナに流れる前記反応ガスの供給量に対して、前記空気の流量を制御することを特徴とする。

ここで、空気流入手段とは、反応容器外から内部へ空気が入り込むことが出来れば何でも良く、空気が、自然に入り込むか、強制的に送り込まれるか、の制限は一切ない。したがって、空気流入手段としては、たとえば、反応容器へバーナを設ける際に設けたバーナ挿入孔における、バーナ（外面）とバーナ挿入孔縁部との間に形成されたバーナの近傍の空間とすることが出来る。

また、反応ガスは、ガラス原料ガスおよび燃料用ガスからなるものとしているが、この燃料用ガスには助燃性ガスを含むものとする。
これにより、空気流入手段によってバーナからの反応ガスの噴出に伴ってもたらされるバーナの近傍に存在する空気の反応容器内への引き込みが制御される。そして、バーナに流れるガスの供給量と、バーナの近傍に流れる反応容器外から反応容器内への空気の流量との流量比の制御を適切に行うことができる。したがって、バーナの火炎が安定して、反応容器中に舞い戻った流れが発生することなく、二次ガラス微粒子が形成されることが抑制され、内部に気泡を有しない合成石英ガラスを製造することができる。

また、本発明の請求項２に記載の多孔質母材の製造方法は、前記請求項１に記載の多孔質母材の製造方法において、前記反応容器内にバーナを複数設け、各々のバーナに対応して個別に空気を導入する空気流入手段を設け、それぞれの空気流入手段は独自に空気の流量を制御することを特徴とする。

これにより、一つのバーナに設けた空気流入手段だけでは空気の流量を制御することが不十分である場合に、空気流入手段の数を増やすことで適切に流量比の制御を行うことが出来る。これは、たとえば空気流入手段が、上述したようにバーナ（外面）とバーナ挿入孔縁部との間に形成されたバーナの近傍の空間である場合など、バーナの近傍の空間を必要以上に大きくすると、空気の自然な送り込みがなされなくなってしまうおそれが有る場合に優位である。

また、本発明の請求項３に記載の多孔質母材の製造方法は、前記空気流入手段は、清浄空間から空気を取り入れることを特徴とする。

ここで、清浄空間とは、反応容器内に入り込む空気に伴って不要な塵埃などが無闇に入り込んだり、反応容器内へ入り込む空気の流れや強さの乱れを防いだりしないようにする構造を有する空間のことを言う。したがって、清浄空間としては、例えば反応容器だけを仕切りで囲むブースや、反応容器の付属設備をも含めて壁面で囲む室内などが適用可能である。

また、清浄空間には、空気を取り入れる手段（以下、「空気導入手段」と言う。）が設けられている。この空気導入手段は、反応容器外から内部へ入り込む空気を提供することが出来るものであれば、自然に入り込むか、強制的に送り込まれるかの制限は一切ないが、設置する清浄空間の形態によって適宜選択される。したがって、例えば、空気導入手段を、清浄空間の一部に形成された自然通気を行う単なる通気孔などとしたり、加圧して空気を強制的に送り込んだりするポンプ機能を有する空気供給口などとすることが出来る。

これにより、清浄空間が塵埃などの不要物の混入や空気の乱れを遮断し、また、清浄空間に設けた空気導入手段が、バーナに流れるガスの供給量と、バーナの近傍に流れる反応容器外から反応容器内への空気の流量との流量比の制御を適切に行うことで、バーナの火炎が安定し、反応容器中に舞い戻った流れが発生することなく、余分なガラス微粒子は排気管から排出されるものとなる。したがって、清浄な空気が提供されることで、二次ガラス微粒子を形成することが抑制され、内部に気泡を有しない合成石英ガラスを安定して提供することが出来る。

また、本発明の請求項４に記載の多孔質母材の製造方法は、前記清浄空間のクリーン度をクラス１０００未満とすることを特徴とする。

これにより、一層清浄な空気が反応容器内へ提供されることとなり、二次ガラス微粒子を形成することが抑制され、気泡の無いより透明な合成石英ガラスを提供することが出来る。

また、本発明の請求項５に記載の多孔質母材の製造方法は、前記請求項１ないし４のいずれか１に記載の多孔質母材の製造方法において、前記バーナに流れる前記反応ガスの供給量に対する前記空気流入手段により導入する空気の流量比を５０〜３００％とすることを特徴とする。

これにより、反応容器内に安定した反応ガスの流れができ、バーナの火炎がより安定し、二次ガラス微粒子を形成したり、反応容器中に舞い戻った流れが発生したりすることなく、最も質の良い合成石英ガラスを提供することが出来ることとなる。

また、本発明の請求項６に記載の多孔質母材の製造装置は、反応容器内に設けられたバーナよりガラス原料ガスおよび燃料用ガスからなる反応ガスを噴出し、該反応ガスが反応して生成したガラス微粒子を出発部材上に堆積させることにより多孔質母材を作製する多孔質母材の製造装置であって、前記バーナに流れる前記反応ガスの供給量に対して空気を導入し、かつ、その流量を制御する空気流入手段が、前記バーナの近傍に設けられていることを特徴とする。

これにより、バーナの近傍に設けた空気流入手段より空気が反応容器内へ入り込み、反応容器内で反応ガスの流れを作る。そして、この際、バーナに流れるガスの供給量と、バーナの近傍に流れる反応容器外からの空気の流量との流量比の制御を適切に行うことで、反応容器内に好ましい反応ガスの流れができ、バーナの火炎が安定し、反応容器中に舞い戻った反応ガスの流れが発生することがなくなる。したがって、余分なガラス微粒子は適切な空気の流れに伴って排気管から排出されるので、内部に気泡を有しない合成石英ガラスとすることが出来る。

また、本発明の請求項７に多孔質母材の製造装置は、前記請求項６に記載の多孔質母材の製造装置において、前記空気流入手段は、反応容器に設けられた複数のバーナごとに設けられていることを特徴とする。

これにより、バーナに流れるガスの供給量と、バーナの近傍に流れる反応容器外からの空気の流量との流量比の制御を複数の空気流入手段により行うことが出来、反応容器や製造装置の設計上の自由度が増すこととなる。

また、本発明の請求項８に多孔質母材の製造装置は、前記空気流入手段は、清浄空間から空気を取り入れることを特徴とする。

これにより、塵埃などの不要物や空気の乱れが清浄空間にて遮断されるとともに、バーナに流れるガスの供給量と、バーナの近傍に流れる反応容器外からの空気の流量との流量比の制御が、清浄空間に設けられた空気導入手段により達成され、清浄で安定した空気の流れにより二次ガラス微粒子を形成することが抑制され、内部に気泡を有さず透明な合成石英ガラスを安定して提供することが出来る。

また、本発明の請求項９に多孔質母材の製造装置は、前記請求項８に記載の多孔質母材の製造装置において、前記清浄空間を、クラス１０００未満のクリーン度に保つ制御手段を有することを特徴とする。

これにより、反応容器外から多くの空気が流入されたとしても、塵埃などの不要物が反応容器内へ入り込んでしまうおそれが低減し、気泡の無いより透明な一層良質の合成石英ガラスを提供することが出来る。

また、本発明の請求項１０に多孔質母材の製造装置は、前記請求項６から９のいずれか１に記載の多孔質母材の製造装置において、前記空気流入手段は、バーナに流れる前記反応ガスの供給量に対して導入する空気の流量比を５０〜３００％の範囲とする制御手段を有することを特徴とする。

これにより、ガスの供給量やバーナの寸法に合わせて反応容器内に安定した反応ガスの流れを自由に適切に作り出すことが出来、良質の合成石英ガラスを安定して提供することが出来ることとなる。

さらに、本発明の合成石英ガラスは、前記請求項１から５のいずれか１に記載の多孔質母材の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。

これにより、ガラス原料ガスの反応により生成する一次ガラス微粒子と嵩密度の異なるガラス異粒子、たとえば一次ガラス微粒子同士の結合により形成される二次ガラス微粒子を含まず、透明で気泡の無い高品質の合成石英ガラスを実現することができる。

本発明によれば、合成石英ガラス中における気泡の発生を効果的に防止できるので、高品質の合成石英ガラスを得ることが出来るとともに、工業的に有利に合成石英ガラスを製造することが出来る。

以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る多孔質母材の製造装置の第一の実施形態を説明する概略図である。図中、符号１は反応容器、２は排気管、３は出発部材としての支持棒、４はバーナ、６はバーナ挿入孔、７は空気流入口、８はバーナ挿入孔縁部、９は多孔質母材、１０は多孔質母材製造装置をそれぞれ示す。

図１に示すように、多孔質母材製造装置１０は、反応容器１と、この反応容器１の内部に設けられ、ガラス微粒子を堆積させて多孔質母材９を得る支持棒３と、少なくとも先端付近が反応容器１の内部に配設されるように取り付けられ、支持棒３に堆積させるガラス微粒子を与えるためガラス原料ガスや燃焼用ガスおよび助燃性ガスを噴出するバーナ４とから概略構成されている。

また、このバーナ４は、反応容器１に設けられたバーナ挿入孔６に取り付けられており、バーナ挿入孔６における反応容器１（バーナ挿入孔縁部８）とバーナ４との間に、バーナ４からのガスの噴出に伴って反応容器２から空気を取り入れる空気流入口７が形成されている。

反応容器１は、高温の火炎によりガラス原料ガスからガラス微粒子を形成させる反応を行うものであり、たとえばパイレックス（登録商標）ガラスなどからなるものである。
この反応容器１の上部には、反応により形成されたガラス微粒子を堆積する支持棒３が垂下するように設けられている。また、反応容器１の下部には、ガラス原料ガスや燃焼用ガスおよび助燃性ガスを噴出するバーナ４が設けられている。

また、反応容器１には、バーナ４の火炎中でガラス原料を反応して生成したガラス微粒子であって、支持棒３に付着しなかった（出来なかった）一部を、空気流入口７から流入した空気とともに排出する排気管２が設けられている。

支持棒３は、ガラス原料の反応により形成されたガラス微粒子を堆積する出発部材であり、このガラス微粒子をその近傍に満遍なく均一に堆積するために、回転しながら少しずつ上昇するように、その基端部が回転装置（図示略）と接続され、この回転装置の駆動により回転し得るように支持されている。

バーナ４は、加熱源であり、ガラス原料ガスや燃焼用ガスおよび助燃性ガスを噴出する各供給管が配設されている。ガラス原料ガスとしては、例えば四塩化ケイ素が用いられる。燃焼用ガスとしては、例えば水素および酸素が用いられる。助燃性ガスとしては、例えばアルゴンが用いられる。そして、このバーナ４は、反応容器１の下部に開口するバーナ挿入孔６内において、その先端が支持棒３の下端に対向するように配置されている。

次に、本発明に係る多孔質母材の製造方法の第一の実施形態について、図１に基づき説明する。

まず、反応容器１内には、予めバーナ４を取り付ける。このバーナ４は、反応容器１の下部に設けたバーナ挿入孔６より挿入し、ガス噴出口４ａが後から反応容器１内に設置される支持棒３の下端と対向するように設置する。この際、バーナ挿入孔６は、バーナ４の外径より大きく形成されており、バーナ４を設けた後の隙間部分が、空気流入手段として機能する空気流入口７となっている。すなわち、バーナ４から反応ガスを噴出させるに伴って、バーナ４の近傍から巻き込まれて反応容器１内へ取り込まれる空気の量が、この空気流入口７の大きさによって決まるのである。

また、反応容器１の上方より支持棒３を挿入し、その下端部が先に設置されているバーナ４のガス噴出口４ａの上方に位置するように取り付ける。これにより準備を完了し、ガラス原料ガスを反応させて支持棒３の近傍へのガラス微粒子の堆積を開始する。

反応は、反応容器１に設けられたバーナ４より、ガラス原料ガスおよび燃料用ガスからなる反応ガスを噴出させる。この際、ガラス原料ガスとしては、例えば、四塩化ケイ素、燃料用ガスとしては水素、酸素、およびアルゴンを用いることができる。

そして、高温の火炎中でガラス原料ガスを反応させてガラス微粒子を形成し、このガラス微粒子を支持棒３の近傍に吹き付ける。このようにして、このガラス微粒子を所定量堆積させて、多孔質母材９を得る。

そして、ガラス原料ガスの反応によって形成されたガラス微粒子は、バーナ４のガス噴出口４ａから噴出するガスの勢いと、空気流入口７から流入される空気の流れによって支持棒３に向かってほぼ吹き付けられ堆積するとともに、支持棒３に堆積されなかった一部のガラス微粒子は、反応容器１内に留まることなく空気の流れによって排出管２より外部へ排出される。
その後、この多孔質母材９を加熱炉中にて加熱することにより透明ガラス化して、合成石英ガラスを得ることが出来る。

次に、本発明に係る多孔質母材の製造方法の第二の実施形態について、図２に基づき説明する。

まず、反応容器２１内には、予め二本のバーナ２４、２５を取り付ける。このバーナ２４、２５は、反応容器２１の下部に設けたバーナ挿入孔２６ａ、２６ｂよりそれぞれ挿入し、ガス噴出口２４ａ、２５ａが後から反応容器２１内に設置される支持棒２３の下端と対向するように設置する。この際、バーナ挿入孔２６ａ、２６ｂは、いずれもバーナ２４、２５の外径より大きく形成されており、バーナ２４、２５を設けた後の隙間部分が、共に空気流入手段として機能する空気流入口２７ａ、２７ｂとなっている。

また、反応容器２１の上方より支持棒２３を挿入し、その下端部が先に設置されているバーナ２４，２５のガス噴出口２４ａ、２５ａの上方に位置するように取り付ける。これにより準備を完了し、ガラス原料ガスを反応させて支持棒３の近傍へのガラス微粒子の堆積を開始する。

反応は、反応容器２１に設けられたバーナ２４、２５より、ガラス原料ガスおよび燃料用ガスからなる反応ガスを噴出させ、高温の火炎中でガラス原料ガスを反応させてガラス微粒子を形成し、回転しながら上方へ移動する支持棒２３の近傍に吹き付けるようにして、このガラス微粒子を所定量堆積させて、多孔質母材２９を得る。この際、バーナ２４、２５のガス噴出口２４ａ、２５ａから噴出する火炎は、空気流入口２７ａ、２７ｂから流入される空気によって乱れることなく支持棒２３の近傍に向かって吹き付けられる。これにより、より多くの空気を反応容器内へ取り込むことが出来るものとなる。

そして、ガラス原料ガスの反応によって形成されたガラス微粒子は、バーナ２４、２５のガス噴出口２４ａ、２５ａから噴出するガスの勢いと、空気流入口２７ａ、２７ｂから流入される空気の流れによって支持棒２３に向かってほぼ吹き付けられ堆積するとともに、支持棒２３に堆積されなかった一部のガラス微粒子は、反応容器２１内に留まることなく空気の流れによって排出管２２より外部へ排出される。
その後、この多孔質母材２９を加熱炉中にて加熱することにより透明ガラス化して、合成石英ガラスを得ることが出来る。

さらに、本発明に係る多孔質母材の製造方法の第三の実施形態について、図３に基づき説明する。
まず、反応容器４１内には、予めバーナ４４を取り付ける。このバーナ４４は、反応容器４１の下部に設けられたバーナ挿入孔４６より挿入し、ガス噴出口４４ａが後から反応容器４１内に設置する支持棒４３の下端と対向するように設置する。また、この反応容器４１は、空気導入手段としての空気導入口６１を具備する清浄空間６０内に設置する。この清浄空間６０は、近傍が壁で囲まれ、外部と遮断された空間を構成する。この際、清浄空間６０に設けられた空気導入口６１は、清浄空間６０に対して空気を送り込む構成を有している。したがって、空気導入口６１より空気が次々と清浄空間６０内へ送り込まれ、清浄空間６０内の圧を適度に挙げることにより、バーナ４４が設けられたバーナ挿入孔４６におけるバーナ４４との隙間より反応容器４１へ空気を取り込み易くしている。

反応は、反応容器４１に設けられたバーナ４４より、ガラス原料ガスおよび燃料用ガスからなる反応ガスを噴出させ、高温の火炎中でガラス原料ガスを反応させてガラス微粒子を形成し、回転しながら上方へ移動する支持棒４３の近傍に吹き付けるようにして、このガラス微粒子を所定量堆積させて、多孔質母材４９を得る。この時、バーナ４４のガス噴出口４４ａから噴出する火炎は、空気流入口４７から流入される空気によって乱れることなく支持棒４３の近傍に向かって吹き付けられる。

そして、ガラス原料ガスの反応によって形成されたガラス微粒子は、バーナ４４のガス噴出口４４ａから噴出するガスの勢いと、バーナ挿入孔４６におけるバーナ４４との隙間より補助機能の有して取り込まれる空気の流れによって支持棒４３に向かって殆ど吹き付けられ堆積するとともに、支持棒４３に堆積されなかった一部のガラス微粒子は、反応容器１に留まることなく空気の流れによって排出管４２より外部へ排出される。

その後、この多孔質母材４９を加熱炉中にて加熱することにより透明ガラス化して、合成石英ガラスを得ることが出来る。

次に、本発明に係る実施例について説明する。

（実施例１）
まず、図１に示す多孔質母材製造装置１０を用い、バーナ４の近傍に流れる反応容器１外からの空気の流量を変えて、請求項１に記載の多孔質母材の製造方法により、直径１５０ｍｍ、長さ５００ｍｍの多孔質ガラスをそれぞれ製造した。この際、多孔質母材製造装置１０に用いたバーナの直径は５０ｍｍであり、バーナに流れる各ガスの流量は、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）を１０［ＳＬＭ：ｓｔａｎｄａｒｄ ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ、０℃、１０１．３ＫＰａ］、水素（Ｈ_２）を１５０［ＳＬＭ］ 、酸素（Ｏ_２）を１００［ＳＬＭ］、アルゴン（Ａｒ）を４０［ＳＬＭ］で、供給量は３００［ＳＬＭ］＝０．００５０［ｍ^３／ｓｅｃ］とした。

各実施例では、いずれも本発明に係る多孔質母材の製造装置および多孔質母材の製造方法を用いて合成石英ガラスを製造し、その評価を行った。そして、この評価は、製品中に存在した気泡数の確認と、多孔質母材表面に付着した二次ガラス微粒子を確認することによる、反応容器途中で舞い戻った流れの有無を判断することにより行った。

また、バーナ４の近傍に流れる反応容器１外からの空気の流量は、空気流入口７での流速と、バーナ４と反応容器１（バーナ挿入孔６縁部）との間隔から算出した断面積から算出した。結果を表１に示す。

表１の結果から、バーナの近傍に流れる反応容器外からの空気の流量が０．００２０［ｍ^３／ｓｅｃ］で、バーナに流れる供給量の４０％である場合、多孔質ガラスを製造中に空気とともに排出したガラス微粒子が再び反応容器内に流入し、ガラス微粒子を巻き込み、母材表面に付着した。そして、この多孔質ガラスを透明化したところ、長さ５００ｍｍの多孔質ガラス全体で２００個の気泡を確認した。

また、同空気の流量が０．００２５［ｍ^３／ｓｅｃ］でバーナに流れる供給量の５０％である場合、多孔質ガラスの製造中に空気とともに排出したガラス微粒子が再び反応容器内に流入した流れは確認されなかった。そして、この多孔質ガラスを透明化したところ、長さ５００ｍｍの多孔質ガラス全体で７個の気泡が確認された。
また、同空気の流量が０．０１５０［ｍ^３／ｓｅｃ］でバーナに流れる供給量の３００％である場合、多孔質ガラスの製造中に空気とともに排出したガラス微粒子が再び反応容器内に流入した流れは確認されなかった。そして、この多孔質ガラスを透明化したところ、気泡は確認されなかった。

さらに、同空気の流量が０．０２００［ｍ^３／ｓｅｃ］でバーナに流れる供給量の４００％である場合、バーナの火炎の揺らぎが大きくなり、多孔質ガラスを製造することが出来なかった。
以上のことから、バーナに流れるガスの供給量に対するバーナの近傍に流れる反応容器外からの空気の流量比を５０〜３００％に制御すると望ましいことが分かった。

（実施例２）
次に、図２に示す多孔質母材製造装置３０を用い、バーナ２４、２５の近傍に流れる反応容器２１外からの空気の流量を変えて、請求項２に記載の製造方法により、直径５０ｍｍ、長さ４００ｍｍの多孔質ガラスをそれぞれ製造した。この際、多孔質母材製造装置３０に用いた二本のバーナの直径はいずれも２０ｍｍであり、バーナに流れる各ガスの流量は、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）を６［ＳＬＭ：ｓｔａｎｄａｒｄ ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ、０℃、１０１．３ＫＰａ］、水素（Ｈ_２）を９０［ＳＬＭ］ 、酸素（Ｏ_２）を６０［ＳＬＭ］、アルゴン（Ａｒ）を２４［ＳＬＭ］で、供給量は１８０［ＳＬＭ］＝０．００３０［ｍ^３／ｓｅｃ］とした。
また、バーナ２４，２５の近傍に流れる反応容器２１外からの空気の流量は、ここでは第一のバーナ２４側の空気流入口２７ａでの流速と、バーナ２４と反応容器２１（第一のバーナ挿入孔２６ａ縁部）との間隔から算出した断面積から算出した。結果を表２に示す。

表２の結果から、バーナ近傍に流れる反応容器外からの空気の流量が０．００１２［ｍ３／ｓｅｃ］で、バーナに流れる供給量の４０％である場合、多孔質ガラスを製造中に空気とともに排出したガラス微粒子が再び反応容器内に流入し、ガラス微粒子を巻き込み、母材表面に付着した。そして、この多孔質ガラスを透明化したところ、長さ４００ｍｍの多孔質ガラス全体で６０個の気泡が確認された。

また、同空気の流量が０．００１５［ｍ^３／ｓｅｃ］でバーナに流れる供給量の５０％である場合、多孔質ガラスの製造中に反応容器途中で空気とともに排出したガラス微粒子が再び反応容器内に流入した流れは確認されなかった。そして、この多孔質ガラスを透明化したところ、気泡は確認されなかった。
また、同空気の流量が０．００９０［ｍ^３／ｓｅｃ］でバーナに流れる供給量の３００％である場合、多孔質ガラスの製造中に反応容器途中で空気とともに排出したガラス微粒子が再び反応容器内に流入した流れは確認されなかった。そして、この多孔質ガラスを透明化したところ、長さ４００ｍｍの多孔質ガラス全体で、３個の気泡が確認された。

さらに、同空気の流量が０．０１２０［ｍ^３／ｓｅｃ］でバーナに流れる供給量の４００％である場合、バーナの火炎の揺らぎが大きくなり、多孔質ガラスを製造することが出来なかった。
以上のことからも、バーナに流れるガスの供給量に対するバーナの近傍に流れる反応容器外からの空気の流量比を５０〜３００％に制御すると望ましいことがわかった。

（実施例３）
次に、図３に示す多孔質母材製造装置５０を用い、バーナ４４の近傍に流れる反応容器４１外からの空気の流量を変えて、請求項４に記載の製造方法により、直径２００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの多孔質ガラスをそれぞれ製造した。この際、多孔質母材製造装置５０に用いたバーナの直径は６０ｍｍであり、バーナに流れる各ガスの流量は、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）を１５［ＳＬＭ：ｓｔａｎｄａｒｄ ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ、０℃、１０１．３ＫＰａ］、水素（Ｈ_２）を１８０［ＳＬＭ］ 、酸素（Ｏ_２）を１２０［ＳＬＭ］、アルゴン（Ａｒ）を４５［ＳＬＭ］で、供給量は３６０［ＳＬＭ］＝０．００６０［ｍ^３／ｓｅｃ］とした。
また、バーナ４４の近傍に流れる反応容器４１外からの空気の流量は、空気流入口４７での流速と、バーナ４４と反応容器４１（第一のバーナ挿入孔４６縁部）との間隔から算出した断面積から算出した。

また、清浄空間としてのブース６０内には空気が導入され、クリーン度はクラス１０００未満であった。なお、クリーン度がクラス１０００未満とは、０．５μｍ以上の粒子が１ｆｔ^３（立方フィート）当たり１０００個未満であることを意味する。結果を表３に示す。

表３の結果から、バーナの近傍に流れる反応容器外からの空気の流量が０．００２４［ｍ^３／ｓｅｃ］で、バーナに流れる供給量の４０％である場合、多孔質ガラスを製造中に空気とともに排出したガラス微粒子が再び反応容器内に流入し、ガラス微粒子を巻き込み、母材表面に付着した。そして、この多孔質ガラスを透明化したところ、長さ１０００ｍｍの多孔質ガラス全体で１６個の気泡が確認された。

また、同空気の流量が０．００３０［ｍ^３／ｓｅｃ］でバーナに流れる供給量の５０％である場合、多孔質ガラスの製造中に反応容器途中で空気とともに排出したガラス微粒子が再び反応容器内に流入した流れは確認されなかった。そして、この多孔質ガラスを透明化したところ、気泡は確認されなかった。
また、同空気の流量が０．０１８０［ｍ^３／ｓｅｃ］でバーナに流れる供給量の３００％である場合、多孔質ガラスの製造中に反応容器途中で空気とともに排出したガラス微粒子が再び反応容器内に流入した流れは確認されなかった。そして、この多孔質ガラスを透明化したところ、気泡は確認されなかった。

さらに、同空気の流量が０．０２４０［ｍ^３／ｓｅｃ］でバーナに流れる供給量の４００％である場合、バーナの火炎の揺らぎが大きくなり、多孔質ガラスを製造することが出来なかった。
以上のことからも、バーナに流れるガスの供給量に対するバーナの近傍に流れる反応容器外からの空気の流量比を５０〜３００％に制御すると望ましいことがわかった。

本発明に係る多孔質母材の製造装置の第一の実施形態を説明する概略図である。 本発明に係る多孔質母材の製造装置の第二の実施形態を説明する概略図である。 本発明に係る多孔質母材の製造装置の第にの実施形態を説明する概略図である。 従来の多孔質母材の製造装置を説明する概略図である。

符号の説明

１，２１，４１・・・反応容器、２，２２，４２・・・排気管、３，２３，４３・・・支持棒（出発部材）４，２４，２５，４４・・・バーナ、６，２６ａ，２６ｂ，４６・・・バーナ挿入孔、７，２７ａ，２７ｂ，４７・・・空気流入口、８，２８ａ，２８ｂ，４８・・・バーナ挿入孔縁部、９，２９，４９・・・多孔質母材（多孔質ガラス）１０，３０，５０・・・多孔質母材製造装置、６０・・・ブース（清浄空間）、６１・・・空気導入口。

Claims (11)

1. 反応容器内に設けられたバーナよりガラス原料ガスおよび燃料用ガスからなる反応ガスを噴出し、該反応ガスが反応して生成したガラス微粒子を出発部材上に堆積させることにより多孔質母材を作製する多孔質母材の製造方法であって、
   前記バーナの近傍に空気を導入する空気流入手段を設け、この空気流入手段により、前記バーナに流れる前記反応ガスの供給量に対して、前記空気の流量を制御することを特徴とする多孔質母材の製造方法。
2. 前記反応容器内にバーナを複数設け、各々のバーナに対応して個別に空気を導入する空気流入手段を設け、それぞれの空気流入手段は独自に空気の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の多孔質母材の製造方法。
3. 前記空気流入手段は、清浄空間から空気を取り入れることを特徴とする請求項１または２に記載の多孔質母材の製造方法。
4. 前記清浄空間のクリーン度をクラス１０００未満とすることを特徴とする請求項３に記載の多孔質母材の製造方法。
5. 前記バーナに流れる前記反応ガスの供給量に対する前記空気流入手段により導入する空気の流量比を５０〜３００％とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多孔質母材の製造方法。
6. 反応容器内に設けられたバーナよりガラス原料ガスおよび燃料用ガスからなる反応ガスを噴出し、該反応ガスが反応して生成したガラス微粒子を出発部材上に堆積させることにより多孔質母材を作製する多孔質母材の製造装置であって、
   前記バーナに流れる前記反応ガスの供給量に対して空気を導入し、かつ、その流量を制御する空気流入手段が、前記バーナの近傍に設けられていることを特徴とする多孔質母材の製造装置。
7. 前記空気流入手段は、反応容器に設けられた複数のバーナごとに設けられていることを特徴とする請求項６に記載の多孔質母材の製造装置。
8. 前記空気流入手段は、清浄空間から空気を取り入れることを特徴とする請求項６または７に記載の多孔質母材の製造装置。
9. 前記清浄空間を、クラス１０００未満のクリーン度に保つ制御手段を有することを特徴とする請求項８に記載の多孔質母材の製造装置。
10. 前記空気流入手段は、バーナに流れる前記反応ガスの供給量に対して導入する空気の流量比を５０〜３００％の範囲とする制御手段を有することを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載の多孔質母材の製造装置。
11. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多孔質母材の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする合成石英ガラス。
    
    

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