JP3567574B2 - Burner for synthesis of porous glass base material - Google Patents

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Description

【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することにより、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り、石英系光ファイバ用母材として好適に用いられる。
【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：Ｖａｐｏｕｒ ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）又は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水素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堆積し、た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（多孔質ガラス母材と略称する）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過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（例えばＧｅＣｌ４ ）をガラス原料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。
【０００３】
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状の多重管バーナが用いられているが、さらに合成の効率を上げるため特開昭６１−１８３１４０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。
ＯＶＤ法は、例えば、特開昭４８−７３５２２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、そのまま焼結し透明ガラス化する場合とが知られている。
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、上記の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（単位ｇ／ｍｉｎ）。
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に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、堆積を促進するには堆積面と火炎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（微細な粒子は温度勾配に比例した力をガスから受ける。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の投入量を増加しただけでは、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１つ形成されるバーナでは、原料の反応を促進するためには、バーナを堆積面からはなすと火炎の流速が遅いために母材に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ためである。
【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いわゆる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の火炎と、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、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、大型の母材作成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になっている。
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で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事になる。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、か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になり、ガス使用量の増大、配管系統数の増加を招き、合成速度向上による経済効果はこれらの経費増大により相殺されてしまう事態になっている。
【０００６】
このような問題に対し、特開昭６２−１８７１３５号公報では環状の可燃ガス噴射流路の中に複数の助燃性ガス噴射口を設けたタイプのバーナが開示されている。このバーナは中心にガラス原料ガス噴射流路を有し、この外周に複数の独立した助燃性（酸素）噴射流路が配置され、この助燃性ガス噴射流路の周囲に環状に可燃性ガス噴射流路が設けられた構造を示している。また、ガラス原料噴射流路と可燃性ガス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射流路の外周に不活性ガス噴射流路、助燃性ガス噴射流路を備えた構造も開示されている。
この構造のバーナは助燃性ガスの噴射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、火炎の流速を早める効果が有る。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はなく、助燃性ガス流量も増大することなくガラス原料の反応に必要な距離、バーナを堆積面から離す事が可能となる。また、助燃性ガス噴射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、断面積を選ぶことが可能となり、多重管バーナに比べガスの使用量、配管の系統数を削減する効果がある。
しかしながら、この構造の場合複数の助燃性ガス噴射流路を内包する可燃性ガス噴出ポートがガラス原料ガス噴射流路に近いため、火炎中心部の温度が上がりすぎるという問題が発生してしまう。特に助燃性ガスの噴射流路が増大するため、火炎の半径方向への広がりは抑えられ、火炎温度は比較的低下しないまま母材まで達することになり、生成したガラス微粒子の堆積効率を著しく悪化させる要因となる。
また、ドーパント原料を入れた場合には、火炎温度が高すぎるとドーパントが十分に合成ガラスに固溶せず所望の屈折率分布を得られない問題も生じた。ドーパントとしてＧｅＯ２ を用いる場合にはドーパントが固溶する温度範囲として４００〜９００℃が知られており、火炎温度が上昇し、母材堆積面の温度が上昇すると、ＧｅＯ２ のドープ量に影響を与えることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、原料ガスポート、水素ガスポート、酸素ガスポートを特定の構造と特定の位置関係とにすることで、上記従来技術の種々の問題点を解決し、特に効率的な火炎形成を実現し、かつ火炎中心の温度を適正化することを目的とするものである。
【０００８】
上記の目的は、下記のような特徴的技術事項により達成することができる。
（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物品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一の水素噴出ポート、更にこの外周に複数の酸素噴出ポートを内包した円環状の第二の水素噴出ポートを設けた事を特徴とする多孔質ガラス母材合成用バーナ。
（２）複数の酸素噴出ポートが、中心に存在するガラス原料噴出ポートに対し同心状に１列又は複数列に配列されていることを特徴とする上記（１）に記載の多孔質ガラス母材製造用バーナ。
（３）ガラス原料ガス噴出ポートと第二の水素噴出ポートの最短距離が４ｍｍ以上であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の多孔質ガラス母材合成用バーナ。
【０００９】
（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物品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一の水素噴出ポート、更にこの外周に複数の酸素噴出ポートを内包した円環状の第二の水素噴出ポートを有し、該第二の水素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噴出ポートを設けた事を特徴とする多孔質ガラス母材合成用バーナ。
（５）複数の酸素噴出ポートが、中心に存在するガラス原料噴出ポートに対し同心状に１列又は複数列に配列されていることを特徴とする上記（４）に記載の多孔質ガラス母材製造用バーナ。
（６）ガラス原料ガス噴出ポートと第二の水素噴出ポートの最短距離が４ｍｍ以上であることを特徴とする上記（４）又は（５）に記載の多孔質ガラス母材合成用バーナ。
（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物品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一の水素噴出ポート、第一の水素噴出ポートの外周に円環状の不活性ガス噴出ポート、更にこの外周に複数の酸素噴出ポートを内包した円環状の第二の水素噴出ポートを有し、該第二の水素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噴出ポートを設けた事を特徴とする多孔質ガラス母材合成用バーナ。
（８）複数の酸素噴出ポートが、中心に存在するガラス原料噴出ポートに対し同心状に１列又は複数列に配列されていることを特徴とする上記（７）に記載の多孔質ガラス母材製造用バーナ。
（９）ガラス原料ガス噴出ポートと第二の水素噴出ポートの最短距離が４ｍｍ以上であることを特徴とする上記（８）に記載の多孔質ガラス母材合成用バーナ。
（１０）生成する多孔質ガラス母材の堆積面温度範囲を６００〜９００℃となるように構成された上記（１）〜（９）のいずれかに記載の多孔質ガラス母材合成用バーナ。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）に本発明の第一の実施形態を示す。中心のガラス原料ガス噴出ポート１の外周に第一の可燃性ガス（水素）噴出ポート２を設け、この外周に複数の酸素噴出ポート４を内包する環状の第二の水素噴出ポート３を設けることで、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。すなわち、火炎は第二の水素噴出ポート３において，この環状ポートの内部に配置した酸素ポート４との間で燃焼反応が発生して形成される。したがって、火炎形成用の第二水素ポート３とガラス原料ポート１の間に第一水素ポート２を設けることでガラス原料と火炎の距離を離すことが可能となる。このときガラス原料ガス噴出ポートと第二の水素噴出ポートの最短距離は火炎中心部の温度を適正化し、ガラス微粒子の堆積効率を上げるためには４ｍｍ以上が好ましい。又この場合、図１（ｄ）に示すように、複数の酸素噴出ポートは中心に存在するガラス原料ガス噴出ポートに対して同心状に複数列配置することもできる。
ここで水素ポートでなく特開昭６２−１８７１３５号公報で示されるように生成したガラス微粒子がガス噴出流路を閉塞するのを防止するために設けたシールガスポートで同様の試みをした場合には、逆にシールガスが火炎で生成されたＨ２ Ｏあるいは酸素とガラス原料の拡散を阻害するため、反応が抑制されることになり、合成速度が低下してしまうという問題が発生した。シールガスの流量を絞り拡散が阻害されないようにすると流速が遅くなり、ガラス原料ガスあるいはその外周を流れる水素ガスとの流速の差による火炎の乱れが大きくなり、合成速度を低下させる原因となった。水素ガスの拡散係数は非常に早く、このためその周囲を流れる反応ガスの拡散を阻害することなく、火炎中心部の温度を下げることが可能である。
また、ガスを流すのではなくガス流路を形成するパイプの肉厚を厚くしてガラス原料ガスと火炎の距離を大きくした場合も検討したが、パイプ端面によりガスの流れない部分ができてしまい、ガスの流れを乱す要因になってしまう事がわかった。
【００１１】
本発明の第二の実施形態を図１（ｂ）に示す。中心のガラス原料ガス噴出ポート１の外周に第一の可燃性ガス噴出ポート２を設け、この外周に複数の酸素噴出ポート４を内包する環状の第二の水素噴出ポート３を設け、さらにこの外周に環状の不活性ガス噴出ポート５および酸素ガス噴出ポート６を設けたものである。酸素ガス噴出ポート６を設けることで複数の酸素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。
【００１２】
更に本発明の第三の実施形態を図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、この外周に円環状の第一の水素噴出ポート２、第一の水素噴出ポートの外周に円環状の不活性ガス噴出ポート７、更にこの外周に複数の酸素噴出ポート４を内包した円環状の第二の水素噴出ポート３を有し、該第二の水素噴出ポート３の外周に環状の不活性ガス噴出ポート５、更にこの外周に環状の酸素噴出ポート６を設けたものであり、不活性ガス噴出ポート７が第一の水素ポートと第二の水素ポートの間に設置されていることが特徴である。このように不活性ガスの噴出ポートを設けることでガラス原料ガスと反応ガスの混合を制御することが可能となり、特にＧｅＯ２ などのドーパントを添加し所望の屈折率分布を形成する場合に有利である。この場合、ガラス原料ガスと火炎の距離は第一の水素ポートで稼ぎ、不活性ガス噴出ポートの幅は小さいことが必要である。
なお本発明において、ガラス原料ガス噴出ポートと第二の水素噴出ポートの最短距離とは、ガラス原料ガス噴出ポートを形成するガラス管の内壁から、第二の水素噴出ポートの内径を決定するガラス管の外壁までの最短距離をいう。
【００１３】
【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これに限定されるものではない。
（実施例１）
図１（ａ）の構成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。中心のガラス原料噴出ポートは外径は６ｍｍ内径４ｍｍのパイプで構成した。また、この外周に外径１２ｍｍ、内径１０ｍｍのパイプで第一の水素噴出ポートを形成し、第二の水素噴出ポートは外径３７ｍｍ、内径３４ｍｍのパイプで構成し、この内部に同心円状に内径２ｍｍ、外径３ｍｍの酸素噴出ポートを同心円状に１２ポート設置した。原料ガスはＳｉＣｌ４ を２．５リットル／ｍｉｎ、水素ガスは第一の水素ポートから２リットル／ｍｉｎ、第二の水素ポートから５０リットル／ｍｉｎ、酸素ガスは４０リットル／ｍｉｎに設定して多孔質母材の合成を行った。
この結果、合成速度は４ｇ／ｍｉｎと良好であった。また、このときの堆積面温度を２次元放射温度計で測定したところ最大で９００℃であった。
【００１４】
（比較例１）
実施例１と同様のバーナを使用し、第一の水素ポートから水素に代えてＡｒガスを２リットル／ｍｉｎ流し、あとは同じ設定で多孔質母材の合成を行った。
この結果合成速度は３．３ｇ／ｍｉｎと大幅に低下してしまった。
【００１５】
（比較例２）
実施例１と同様のバーナを使用し、第一水素噴出ポートにはガスを流さずに多孔質ガラス母材の製造を行った。この結果、火炎中心部でガスの流れに乱れが生じ、生成されるガラス微粒子の流れも、実施例に比べて安定性に欠けていた。 合成速度は３．１ｇ／ｍｉｎと低く、火炎の乱れが大きく影響していることがわかった。
【００１６】
（実施例２）
実施例１と同様の構成で第一の水素噴出ポートの隙間を１、２、３、４ｍｍと変えて多孔質ガラス母材の合成を行った。この寸法の変更に伴い、第一の水素ポートと第二の水素ポートの境界のパイプの外径はそれぞれ１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍとした。パイプの肉厚は全て１ｍｍとした。このときの原料噴出ポートと第二の水素ポートの距離はそれぞれ３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍである。第二の水素ポートはこれに伴い、外径をそれぞれ３５、３７、３９、４１ｍｍとし、肉厚はすべて１．５ｍｍとした。ガス流量は実施例１と基本的に同じにした。
この結果、合成速度はガラス原料ポートと第二の水素ポートとの距離３、４、５、６ｍｍに応じ、それぞれ３．５ｇ／ｍｉｎ、４ｇ／ｍｉｎ、４．２ｇ／ｍｉｎ、３．９ｇ／ｍｉｎとなった。また、このときの堆積面温度の最大値はそれぞれ９８０℃、９００℃、８８０℃、８５０℃であった。
【００１７】
（実施例３）
図１（ｄ）の構造のバーナを用いて、図２の構成で多孔質ガラス母材の製造を行った。バーナは中心のガラス原料噴出ポートを外径６ｍｍ内径４ｍｍのパイプで構成し、また、この外周に外径１２ｍｍ、内径１０ｍｍのパイプで第一の水素噴出ポートを形成し、第二の水素噴出ポートは外径４５ｍｍ、内径４２ｍｍのパイプで構成し、この内部に内径２ｍｍ、外径３ｍｍの酸素噴出ポートを同心円状に１２ポートと１２ポートの２列に配設した。原料ガスはＳｉＣｌ４ を２．５リットル／ｍｉｎ、水素ガスは第一の水素ポートから２リットル／ｍｉｎ、第二の水素ポートから８５リットル／ｍｉｎ、酸素ガスは８０リットル／ｍｉｎに設定して多孔質ガラス母材の合成を行った。
この結果合成速度は４．６ｇ／ｍｉｎと良好であった。
【００１８】
（実施例４）
図１（ｂ）の構成のバーナを用いて実施例１と同様のスス合成を行った。バーナのサイズは中心のガラス原料噴出ポートを外径６ｍｍ、内径４ｍｍのパイプで構成した。また、この外周に外径１２ｍｍ、内径１０ｍｍのパイプで第一の水素噴出ポートを形成し、第二の水素噴出ポートは外径３６ｍｍ、内径３４ｍｍのパイプで構成し、この内部に同心円状に内径２ｍｍ、外径３ｍｍの酸素噴出ポートを同心円状に１２ポート設置した。更にこの外側に外径４０ｍｍ、内径３８ｍｍのパイプ及び外径４６ｍｍ、内径４４ｍｍのパイプを配置し、それぞれ不活性ガスポート、酸素噴出ポートを形成した。このバーナにおいて実施例１と同じガスに加えて、不活性ガスとしてＡｒを４リットル／ｍｉｎ、さらに最外層に酸素２０リットル／ｍｉｎを流して多孔質ガラス母材の製造を行った。
この結果、合成速度４．３ｇ／ｍｉｎで良好な母材を得ることができた。
【００１９】
（実施例５）
図１（ｃ）の構成のバーナを用いて、図３の構成で出発ロッドの外周に多孔質母材の合成を行った。バーナのサイズは中心のガラス原料噴出ポートを外径７ｍｍ、内径５ｍｍのパイプで構成した。また、この外周に外径１２ｍｍ、内径１０ｍｍのパイプで第一の水素噴出ポートを形成し、この外周に外径１６ｍｍ、内径１４ｍｍのパイプで不活性ガス噴出ポートを形成し、第二の水素噴出ポートはこの外周に、外径３６ｍｍ、内径３４ｍｍのパイプで構成し、この内部に同心円状に内径１．５ｍｍ、外径２．５ｍｍの酸素噴出ポートを同心円状に１２ポート設置した。更にこの外側に外径４０ｍｍ、内径３８ｍｍのパイプ及び外径４５ｍｍ、内径４２ｍｍのパイプを配置し、それぞれ不活性ガスポート、酸素噴出ポートを形成した。ガス流量は実施例３に加えて、第一水素噴出ポートと、第二水素噴出ポートの間のシールガスとしてＡｒを流した。
Ａｒの流量を１、２、３、４、５リットル／ｍｉｎと変化させて多孔質ガラス母材を合成したところ、合成速度は４．３、４．３、４．１、３．９、３．４ｇ／ｍｉｎとなり、Ａｒ流量が多くなると、合成速度の低下が見られガラス微粒子合成反応が阻害されていることを裏付けるデータが得られた。
また、この合成において、ガラス原料ガスとともにＧｅＣｌ４ を１５０ｃｃ／ｍｉｎ供給したところ、Ａｒの流量に従って、屈折率分布が図４のように変化することが観察され、ガラス原料の拡散がこの不活性ガスで調整可能なことがわかった。
【００２０】
なお、上記の実施例ではガラス原料噴出ポートに水素を入れたものは示さなかったが、中心ポートのガス流速が遅く火炎に乱れが生じる場合には水素ガスを導入すると合成速度向上に効果が見られる。また、実施例４のようにＧｅＣｌ４ を導入し、図５に示すようにバーナを複数本使用して、コアおよびクラッドの合成をは同時に行うことも可能である。もちろん、図６に示すようなＯＶＤ法に適用することも可能である。
【００２１】
本発明において実現されるべき適正な堆積面温度は６００〜９００℃であり、従って実施例２でガラス原料噴出ポートと第２の水素噴出ポートの距離が４ｍｍ未満になると、堆積面温度は前記範囲を超えてしまい、合成速度も大幅に低下してしまう。堆積面温度が９００℃を超えると以上述べたように堆積効率が低下するという問題があり、６００℃より下がると多孔質ガラス母材のかさ密度が低くなりすぎて割れてしまうなどの問題が生じる。合成速度については高いほど好ましい。従って実施例２でいえば合成速度４．２ｇ／分が得られた第１の水素噴出ポートの隙間が３ｍｍのものが最も好ましいといえる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、効率的な火炎形成を実現し、かつ火炎中心の温度を適正化できるため、ガラス微粒子の生成、堆積を効率的に、合成速度の高い母材合成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、夫々本発明の多孔質ガラス母材合成用バーナの断面構造を示す概念図である。
【図２】図２は、ＶＡＤ法で出発ロッドの外周に多孔質ガラス母材を合成する構成を示した概念図である。
【図３】図３は、ＶＡＤ法で多孔質ガラス母材を合成する構成を示した概念図である。
【図４】図４は第一の水素噴出ポートと第二の水素噴出ポートの間の不活性ガス流量を変えたときの屈折率分布の影響を示した図である。
【図５】図５は、ＶＡＤ法でコアとクラッドを同時に合成する構成を示す概念図である。
【図６】図６は、ＯＶＤ法で出発ロッドの外周に多孔質ガラス母材を合成する構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１：ガラス原料噴出ポート、
２：第一の水素噴出ポート、
３：第二の水素噴出ポート、
４：酸素噴出ポート、
５，７：不活性ガス噴出ポート、
６：酸素噴出ポート、
１１，２１，３１：出発ロッド、
１２，３２：バーナ、
１３，３３：火炎、
１４，２２，３４：多孔質ガラス母材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a burner used for manufacturing a porous glass base material manufactured as an intermediate stage to synthesize high-purity quartz glass, and the porous glass base material synthesized with this burner is subjected to a heat treatment. By performing dehydration and / or transparency, it is possible to produce high-purity quartz glass, which is suitably used as a base material for quartz-based optical fibers.
[0002]
[Prior art]
As a method of synthesizing a high-purity glass base material, a VAD method (Vapour phase Axial Deposition method) or an OVD method (External method: Outside Vapor Deposition method) is generally used.
In the VAD method, as disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 59-13452, a glass raw material gas (for example, SiCl 4 ) is supplied into an oxygen-hydrogen flame formed by a burner, and a flame hydrolysis reaction or an oxidation reaction is performed. To produce a glass fine particle, deposit this on a target, and synthesize a porous glass base material (abbreviated as porous glass base material) by rotating the target and pulling it up in the axial direction of the base material. Is the way. The thus synthesized porous glass preform is heated in a sintering furnace to produce a transparent high-purity glass preform. At this time, when forming the refractive index distribution, the refractive index distribution can be formed by supplying a dopant raw material (for example, GeCl 4 ) for changing the refractive index to the burner together with the glass raw material.
[0003]
The burner used in this case is a concentric multi-tube burner as disclosed in JP-B-59-13452, which is disclosed in JP-A-61-183140 in order to further increase the efficiency of synthesis. A burner having such a structure as a so-called double flame burner is disclosed.
In the OVD method, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-73522, glass fine particles generated by a hydrolysis reaction or an oxidation reaction of a glass raw material are deposited on the outer peripheral portion of a rotating glass rod, In this method, the diameter is gradually increased, a predetermined amount of glass fine particles is deposited, the deposition is stopped, and a porous glass base material is synthesized on the outer periphery of the glass rod. It is known that the base material is made transparent by extracting the center glass rod and then made transparent, or that the base material is sintered as it is to make it transparent.
In the method of synthesizing the porous glass preform on the outer periphery of the starting rod, besides the above-described OVD method, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 5-83499, the synthesis of glass fine particles from one end of the starting rod is started. There is also known a method of manufacturing by pulling up a glass rod in the axial direction of the glass rod.
[0004]
Heretofore, the basic technique of the porous glass base material synthesis technique by such a vapor phase synthesis method has already been established, and recently the emphasis of development has been placed solely on improving the productivity. The weight of the porous glass base material synthesized per unit time is used as a parameter indicating productivity (g / min) (unit: g / min).
In order to increase the synthesis rate by the gas phase synthesis method, it is important to promote the reaction of the glass raw materials in the flame and to efficiently deposit the generated glass particles on the deposition surface. In order to promote the reaction of the glass particles, it is necessary to increase the reaction time and the reaction temperature. In order to accelerate the deposition, the temperature difference between the deposition surface and the flame is increased, and a thermophoresis effect acting on the glass particles (fine particles receive a force proportional to the temperature gradient from the gas. This phenomenon is called a thermophoresis effect). It is considered necessary to make the most of it. In general, simply increasing the input amount of glass raw material lowers the efficiency of reaction or deposition, and the synthesis rate reaches a peak. This is because, in a burner in which one flame is formed as represented by a quintuple tube as disclosed in JP-B-59-13452, the burner is separated from the deposition surface in order to promote the reaction of the raw material. Since the flame velocity is low, the flame temperature reaching the base material decreases, and the deposition efficiency decreases. On the other hand, if the flow rate of the fuel gas is increased, the temperature of the center of the flame becomes too high, and the temperature of the deposition surface on which the center of the flame is applied is locally increased, thereby preventing the deposition of the glass particles.
[0005]
As a means for solving such a problem, a so-called multiple flame burner as disclosed in JP-A-61-183140 has been developed. This burner consists of an inner flame that reacts the glass raw material gas and an outer flame that heats the base material and promotes the deposition of the generated glass fine particles. The structure has a structure in which the flame is ejected backward from the outer flame. The presence of the outer flame facilitates heating of the base material, allows for the preparation of a large base material, and is advantageous for promoting the thermophoresis effect.
However, in such a multi-tube burner, the outer diameter of the port is larger at the outer peripheral port, so that the cross-sectional area of the jet port is large, and the gas jet flow velocity is reduced. The jet velocity determines the strength of the flame. If the velocity is small, the base material cannot be heated sufficiently, and the advantage of the multiple flame burner cannot be used. Although the gap between the ports can be reduced to reduce the cross-sectional area, in this case, the size of the substantial burner is reduced, and the size of the base material that can be heated is limited. As a result, in order to increase the synthesis speed with the multiple flame burner, it is necessary to increase the number of ports and increase the flow rate of the gas with the increase in the cross-sectional area to increase the flow rate. The increase in the number of strains has led to a situation in which the economic effect of improving the synthesis speed has been offset by the increase in these costs.
[0006]
To cope with such a problem, Japanese Patent Laying-Open No. 62-187135 discloses a burner of a type in which a plurality of combustible gas injection ports are provided in an annular combustible gas injection flow path. This burner has a glass material gas injection flow path at the center, and a plurality of independent combustion assisting (oxygen) injection flow paths arranged around the periphery thereof. 3 shows a structure provided with a flow path. In addition, a structure in which an inert gas ejection port is provided between the glass material injection passage and the flammable gas passage, or an inert gas injection passage and an auxiliary gas injection passage on the outer periphery of the flammable gas injection passage Are also disclosed.
The burner with this structure divides the flow rate of the auxiliary gas into multiple channels with a small cross-sectional area, greatly increasing the injection speed of the auxiliary gas compared to the multiple flame burner, and has the effect of increasing the flame velocity. Yes. As a result, even if the flame is separated from the deposition surface, the flame temperature does not decrease, and the burner can be separated from the deposition surface by a distance necessary for the reaction of the glass raw material without increasing the flow rate of the auxiliary gas. In addition, by using a plurality of combustion assisting gas injection flow paths, it becomes possible to select a cross-sectional area regardless of the distance from the center of the flow path, thereby reducing the amount of gas used and the number of pipe systems compared to a multi-tube burner. It has the effect of reducing.
However, in the case of this structure, since the combustible gas ejection port including the plurality of auxiliary combustion gas injection passages is close to the glass raw material gas injection passage, a problem occurs in that the temperature of the flame center is too high. In particular, since the injection flow path of the auxiliary gas increases, the spread of the flame in the radial direction is suppressed, and the flame temperature reaches the base material without relatively lowering, and the deposition efficiency of the generated glass particles is significantly deteriorated. It is a factor to make it.
In addition, when a dopant raw material is added, if the flame temperature is too high, the dopant does not sufficiently dissolve in the synthetic glass and a desired refractive index distribution cannot be obtained. When GeO 2 is used as a dopant, the temperature range in which the dopant forms a solid solution is known to be 400 to 900 ° C., and when the flame temperature rises and the temperature of the base material deposition surface rises, the doping amount of GeO 2 is affected. Will be given.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned various problems of the prior art by setting the source gas port, the hydrogen gas port, and the oxygen gas port to a specific structure and a specific positional relationship, and realizes particularly efficient flame formation. The purpose is to optimize the temperature of the flame center.
[0008]
The above object can be achieved by the following characteristic technical items.
(1) In a burner for synthesizing glass articles, which produces a glass fine particle by causing a glass material gas to undergo a hydrolysis reaction or an oxidation reaction in a flame, a glass material gas ejection port is provided at the center, and an annular first hydrogen ejection port is provided at an outer periphery thereof. A burner for synthesizing a porous glass base material, further comprising an annular second hydrogen ejection port including a plurality of oxygen ejection ports on the outer periphery thereof.
(2) The porous glass preform according to the above (1), wherein the plurality of oxygen ejection ports are arranged concentrically in one or more rows with respect to the glass raw material ejection port located at the center. Burner for production.
(3) The burner for synthesizing a porous glass base material according to the above (1) or (2), wherein the shortest distance between the glass material gas ejection port and the second hydrogen ejection port is 4 mm or more.
[0009]
(4) In a burner for synthesizing glass articles, which produces a glass fine particle by causing a glass material gas to undergo a hydrolysis reaction or an oxidation reaction in a flame, a glass material gas ejection port is provided at the center, and an annular first hydrogen ejection port is provided at an outer periphery thereof. Further, on the outer periphery thereof, there is provided an annular second hydrogen ejection port including a plurality of oxygen ejection ports, an annular inert gas ejection port on the outer periphery of the second hydrogen ejection port, and an annular inert gas ejection port on the outer periphery. A burner for synthesizing a porous glass base material characterized by having an oxygen ejection port.
(5) The porous glass preform according to the above (4), wherein the plurality of oxygen ejection ports are arranged concentrically in one or more rows with respect to the glass material ejection port located at the center. Burner for production.
(6) The burner for synthesizing a porous glass base material according to the above (4) or (5), wherein the shortest distance between the glass material gas ejection port and the second hydrogen ejection port is 4 mm or more.
(7) In a burner for synthesizing glass articles, which produces a glass fine particle by causing a hydrolysis reaction or an oxidation reaction of a glass source gas in a flame, a glass source gas ejection port is provided at the center, and an annular first hydrogen ejection port is provided at an outer periphery of the port. An annular inert gas ejection port on the outer periphery of the first hydrogen ejection port, and an annular second hydrogen ejection port including a plurality of oxygen ejection ports on the outer periphery of the first hydrogen ejection port. A burner for synthesizing a porous glass base material, wherein an annular inert gas ejection port is provided on an outer periphery of a port, and an annular oxygen ejection port is further provided on the outer periphery of the port.
(8) The porous glass preform according to (7), wherein the plurality of oxygen ejection ports are arranged concentrically in one or more rows with respect to the glass material ejection port located at the center. Burner for production.
(9) The burner for synthesizing a porous glass base material according to (8), wherein the shortest distance between the glass material gas ejection port and the second hydrogen ejection port is 4 mm or more.
(10) The burner for synthesizing a porous glass preform according to any one of the above (1) to (9), wherein the temperature range of the deposition surface of the generated porous glass preform is 600 to 900 ° C.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1A shows a first embodiment of the present invention. A first combustible gas (hydrogen) ejection port 2 is provided on the outer periphery of a central glass material gas ejection port 1, and an annular second hydrogen ejection port 3 including a plurality of oxygen ejection ports 4 is provided on the outer periphery. Thus, the distance between the glass raw material gas and the flame can be increased, and the temperature rise at the center of the flame can be suppressed. That is, the flame is formed by a combustion reaction occurring between the second hydrogen ejection port 3 and the oxygen port 4 disposed inside the annular port. Therefore, by providing the first hydrogen port 2 between the second hydrogen port 3 for flame formation and the glass raw material port 1, the distance between the glass raw material and the flame can be increased. At this time, the shortest distance between the glass material gas ejection port and the second hydrogen ejection port is preferably 4 mm or more in order to optimize the temperature at the center of the flame and increase the deposition efficiency of the glass particles. In this case, as shown in FIG. 1D, the plurality of oxygen ejection ports can be arranged in a plurality of rows concentrically with respect to the glass source gas ejection port existing at the center.
Here, when a similar attempt is made not at the hydrogen port but at the seal gas port provided to prevent the generated glass fine particles from blocking the gas ejection flow path as shown in JP-A-62-187135. On the other hand, the sealing gas hinders the diffusion of H 2 O or oxygen generated by the flame and the glass material, so that the reaction is suppressed and the synthesis rate is reduced. If the flow rate of the seal gas is reduced so that diffusion is not hindered, the flow velocity is reduced, and the turbulence of the flame due to the difference in flow velocity between the glass raw material gas and the hydrogen gas flowing around the periphery is increased, causing a reduction in the synthesis rate. . The diffusion coefficient of hydrogen gas is very fast, so that it is possible to lower the temperature of the flame center without hindering the diffusion of the reaction gas flowing around it.
In addition, we examined the case where the thickness of the pipe forming the gas flow path was increased instead of flowing gas to increase the distance between the glass raw material gas and the flame. It turned out to be a factor that disrupted the gas flow.
[0011]
FIG. 1B shows a second embodiment of the present invention. A first flammable gas ejection port 2 is provided on the outer periphery of the central glass material gas ejection port 1, and an annular second hydrogen ejection port 3 including a plurality of oxygen ejection ports 4 is provided on the outer periphery thereof. And an annular inert gas ejection port 5 and an oxygen gas ejection port 6. By providing the oxygen gas ejection port 6, an annular flame surface can be further formed on the outer periphery of the flame formed by the plurality of oxygen ports, thereby improving the hydrogen gas combustion efficiency and contributing to the heating of the base material. This enables the production of a larger base material.
[0012]
FIG. 1C shows a third embodiment of the present invention. This configuration has a glass material gas ejection port 1 at the center, an annular first hydrogen ejection port 2 on the outer periphery, an annular inert gas ejection port 7 on the outer periphery of the first hydrogen ejection port, and a plurality of these on the outer periphery. An annular inert gas ejection port 5 on the outer periphery of the second hydrogen ejection port 3, and an annular oxygen ejection port on the outer periphery of the second hydrogen ejection port 3. A port 6 is provided, and the inert gas ejection port 7 is provided between the first hydrogen port and the second hydrogen port. Providing an inert gas ejection port in this way makes it possible to control the mixing of the glass source gas and the reaction gas, which is particularly advantageous when a dopant such as GeO 2 is added to form a desired refractive index distribution. is there. In this case, it is necessary that the distance between the glass raw material gas and the flame be gained at the first hydrogen port, and the width of the inert gas ejection port be small.
In the present invention, the shortest distance between the glass material gas ejection port and the second hydrogen ejection port is a glass tube that determines the inner diameter of the second hydrogen ejection port from the inner wall of the glass tube forming the glass material gas ejection port. The shortest distance to the outer wall of a building.
[0013]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto.
(Example 1)
Glass particles were synthesized with the configuration shown in FIG. 2 using the burner having the configuration shown in FIG. The glass material ejection port at the center was constituted by a pipe having an outer diameter of 6 mm and an inner diameter of 4 mm. In addition, a first hydrogen ejection port is formed on the outer periphery with a pipe having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm, and the second hydrogen ejection port is formed of a pipe having an outer diameter of 37 mm and an inner diameter of 34 mm. Twelve ports of oxygen ejection ports having a diameter of 2 mm and an outer diameter of 3 mm were installed concentrically. The raw material gas is SiCl 4 at 2.5 L / min, the hydrogen gas is set at 2 L / min from the first hydrogen port, the second hydrogen port is set at 50 L / min, and the oxygen gas is set at 40 L / min. A quality matrix was synthesized.
As a result, the synthesis rate was as good as 4 g / min. In addition, when the deposition surface temperature at this time was measured with a two-dimensional radiation thermometer, it was 900 ° C. at the maximum.
[0014]
(Comparative Example 1)
Using the same burner as in Example 1, Ar gas was flowed at 2 L / min instead of hydrogen from the first hydrogen port, and the synthesis of the porous base material was performed with the same settings.
As a result, the synthesis speed was greatly reduced to 3.3 g / min.
[0015]
(Comparative Example 2)
A porous glass preform was manufactured using the same burner as in Example 1 and without flowing gas to the first hydrogen ejection port. As a result, the flow of gas was disturbed at the center of the flame, and the flow of the generated glass fine particles was also less stable than in the examples. The synthesis rate was as low as 3.1 g / min, and it was found that the turbulence of the flame had a great effect.
[0016]
(Example 2)
A porous glass base material was synthesized with the same configuration as in Example 1 except that the gap between the first hydrogen ejection ports was changed to 1, 2, 3, and 4 mm. With the change in the dimensions, the outer diameters of the pipes at the boundary between the first hydrogen port and the second hydrogen port were set to 10 mm, 12 mm, 14 mm, and 16 mm, respectively. All pipe thicknesses were 1 mm. At this time, the distance between the raw material ejection port and the second hydrogen port is 3 mm, 4 mm, 5 mm, and 6 mm, respectively. Accordingly, the outer diameters of the second hydrogen port were 35, 37, 39, and 41 mm, respectively, and the wall thicknesses were all 1.5 mm. The gas flow rate was basically the same as in Example 1.
As a result, the synthesis speed was 3.5 g / min, 4 g / min, 4.2 g / min, 3.9 g / min according to the distance 3, 4, 5, 6 mm between the glass material port and the second hydrogen port. It became. The maximum values of the deposition surface temperature at this time were 980 ° C., 900 ° C., 880 ° C., and 850 ° C., respectively.
[0017]
(Example 3)
Using a burner having the structure shown in FIG. 1D, a porous glass base material was manufactured in the configuration shown in FIG. The burner has a central glass material ejection port composed of a pipe having an outer diameter of 6 mm and an inner diameter of 4 mm, and a first hydrogen ejection port formed by a pipe having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm, and a second hydrogen ejection port. Was composed of a pipe having an outer diameter of 45 mm and an inner diameter of 42 mm. Inside this, oxygen jet ports having an inner diameter of 2 mm and an outer diameter of 3 mm were arranged concentrically in two rows of 12 ports and 12 ports. The raw material gas is SiCl 4 at 2.5 L / min, the hydrogen gas is 2 L / min from the first hydrogen port, 85 L / min from the second hydrogen port, and the oxygen gas is 80 L / min. A synthetic glass base material was synthesized.
As a result, the synthesis rate was as good as 4.6 g / min.
[0018]
(Example 4)
Using the burner having the configuration shown in FIG. 1B, soot synthesis similar to that of Example 1 was performed. The burner size was such that the central glass material ejection port was constituted by a pipe having an outer diameter of 6 mm and an inner diameter of 4 mm. A first hydrogen ejection port is formed on the outer periphery with a pipe having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm, and the second hydrogen ejection port is formed of a pipe having an outer diameter of 36 mm and an inner diameter of 34 mm. Twelve ports of oxygen ejection ports having a diameter of 2 mm and an outer diameter of 3 mm were installed concentrically. Further, a pipe having an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 38 mm, and a pipe having an outer diameter of 46 mm and an inner diameter of 44 mm were arranged outside thereof to form an inert gas port and an oxygen ejection port, respectively. In this burner, in addition to the same gas as in Example 1, 4 liter / min of Ar as an inert gas and 20 liter / min of oxygen were passed through the outermost layer to produce a porous glass base material.
As a result, a good base material could be obtained at a synthesis speed of 4.3 g / min.
[0019]
(Example 5)
Using a burner having the configuration shown in FIG. 1C, a porous base material was synthesized on the outer periphery of the starting rod in the configuration shown in FIG. The burner size was such that the central glass material ejection port was constituted by a pipe having an outer diameter of 7 mm and an inner diameter of 5 mm. A first hydrogen ejection port is formed on the outer periphery with a pipe having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm, and an inert gas ejection port is formed on the outer periphery with a pipe having an outer diameter of 16 mm and an inner diameter of 14 mm. The port was constituted by a pipe having an outer diameter of 36 mm and an inner diameter of 34 mm on the outer periphery thereof, and 12 concentric oxygen injection ports having an inner diameter of 1.5 mm and an outer diameter of 2.5 mm were installed concentrically. Further, a pipe having an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 38 mm, and a pipe having an outer diameter of 45 mm and an inner diameter of 42 mm were arranged outside the tube, thereby forming an inert gas port and an oxygen ejection port, respectively. The gas flow rate was the same as in Example 3, except that Ar was flown as a seal gas between the first hydrogen ejection port and the second hydrogen ejection port.
When the porous glass base material was synthesized by changing the flow rate of Ar to 1, 2, 3, 4, 5 liters / min, the synthesis speed was 4.3, 4.3, 4.1, 3.9, 3 When the flow rate of Ar was increased to 0.4 g / min, a decrease in the synthesis rate was observed, and data supporting that the glass particle synthesis reaction was inhibited was obtained.
Also, in this synthesis, when GeCl 4 was supplied at 150 cc / min together with the glass raw material gas, it was observed that the refractive index distribution changed as shown in FIG. 4 according to the flow rate of Ar, and the diffusion of the glass raw material was Was found to be adjustable.
[0020]
In the above embodiment, the case where hydrogen was introduced into the glass material ejection port was not shown. However, when the gas flow velocity at the center port was low and the flame was disturbed, introducing hydrogen gas was effective in improving the synthesis speed. Can be Further, it is also possible to introduce GeCl 4 as in Example 4 and use a plurality of burners as shown in FIG. 5 to simultaneously synthesize the core and the clad. Of course, it is also possible to apply to the OVD method as shown in FIG.
[0021]
An appropriate deposition surface temperature to be realized in the present invention is 600 to 900 ° C., and therefore, when the distance between the glass material ejection port and the second hydrogen ejection port is less than 4 mm in Example 2, the deposition surface temperature falls within the above range. , And the synthesis speed is greatly reduced. When the deposition surface temperature exceeds 900 ° C., there is a problem that the deposition efficiency is reduced as described above. . The higher the synthesis rate, the better. Therefore, in Example 2, it is most preferable that the gap of the first hydrogen ejection port at which the synthesis rate of 4.2 g / min is obtained is 3 mm.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, efficient flame formation can be realized, and the temperature at the center of the flame can be optimized. Material synthesis is possible.
[Brief description of the drawings]
1 (a), 1 (b), 1 (c) and 1 (d) are conceptual diagrams each showing a cross-sectional structure of a burner for synthesizing a porous glass base material of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration in which a porous glass base material is synthesized on the outer periphery of a starting rod by a VAD method.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration for synthesizing a porous glass base material by a VAD method.
FIG. 4 is a diagram showing an influence of a refractive index distribution when an inert gas flow rate between a first hydrogen ejection port and a second hydrogen ejection port is changed.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a configuration in which a core and a clad are simultaneously synthesized by a VAD method.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration in which a porous glass base material is synthesized on the outer periphery of a starting rod by an OVD method.
[Explanation of symbols]
1: Glass material spouting port,
2: First hydrogen ejection port,
3: The second hydrogen ejection port,
4: Oxygen ejection port,
5, 7: inert gas ejection port,
6: Oxygen ejection port,
11, 21, 31: departure rod,
12, 32: burner,
13, 33: Flame,
14, 22, 34: Porous glass base material

Claims (10)

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物品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一の水素噴出ポート、更にこの外周に複数の酸素噴出ポートを内包した円環状の第二の水素噴出ポートを設けた事を特徴とする多孔質ガラス母材合成用バーナ。In a burner for synthesizing glass articles, which produces a glass particle by causing a hydrolysis reaction or an oxidation reaction of a glass raw material gas in a flame, a glass raw material gas discharging port is provided at the center, an annular first hydrogen discharging port is provided on the outer periphery of the glass material gas discharging port. A burner for synthesizing a porous glass base material, wherein an annular second hydrogen ejection port including a plurality of oxygen ejection ports is provided on the outer periphery. 複数の酸素噴出ポートが、中心に存在するガラス原料噴出ポートに対し同心状に１列又は複数列に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の多孔質ガラス母材製造用バーナ。The burner for producing a porous glass base material according to claim 1, wherein the plurality of oxygen ejection ports are arranged concentrically in one or more rows with respect to a glass material ejection port existing at the center. ガラス原料ガス噴出ポートと第二の水素噴出ポートの最短距離が４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多孔質ガラス母材合成用バーナ。3. The burner for synthesizing a porous glass base material according to claim 1, wherein the shortest distance between the glass material gas ejection port and the second hydrogen ejection port is 4 mm or more. 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物品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一の水素噴出ポート、更にこの外周に複数の酸素噴出ポートを内包した円環状の第二の水素噴出ポートを有し、該第二の水素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噴出ポートを設けた事を特徴とする多孔質ガラス母材合成用バーナ。In a burner for synthesizing glass articles, which produces a glass particle by causing a hydrolysis reaction or an oxidation reaction of a glass raw material gas in a flame, a glass raw material gas discharging port is provided at the center, an annular first hydrogen discharging port is provided on the outer periphery of the glass material gas discharging port. An annular second hydrogen ejection port including a plurality of oxygen ejection ports on an outer periphery thereof, an annular inert gas ejection port on an outer periphery of the second hydrogen ejection port, and an annular oxygen ejection port on the outer periphery. A burner for synthesizing a porous glass base material, characterized in that: 複数の酸素噴出ポートが、中心に存在するガラス原料噴出ポートに対し同心状に１列又は複数列に配列されていることを特徴とする請求項４に記載の多孔質ガラス母材製造用バーナ。The burner for manufacturing a porous glass base material according to claim 4, wherein the plurality of oxygen ejection ports are arranged concentrically in one or more rows with respect to a glass material ejection port located at the center. ガラス原料ガス噴出ポートと第二の水素噴出ポートの最短距離が４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載の多孔質ガラス母材合成用バーナ。The burner for synthesizing a porous glass base material according to claim 4 or 5, wherein the shortest distance between the glass material gas ejection port and the second hydrogen ejection port is 4 mm or more. 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物品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一の水素噴出ポート、第一の水素噴出ポートの外周に円環状の不活性ガス噴出ポート、更にこの外周に複数の酸素噴出ポートを内包した円環状の第二の水素噴出ポートを有し、該第二の水素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噴出ポートを設けた事を特徴とする多孔質ガラス母材合成用バーナ。In a burner for synthesizing glass articles that produces a glass fine particle by causing a glass material gas to undergo a hydrolysis reaction or an oxidation reaction in a flame, a glass material gas ejection port is provided at the center, an annular first hydrogen ejection port is provided at an outer periphery thereof, and a first hydrogen ejection port is provided. An annular inert gas ejection port on the outer periphery of the hydrogen ejection port, and a second annular hydrogen ejection port including a plurality of oxygen ejection ports on the outer periphery thereof, and an outer periphery of the second hydrogen ejection port. A burner for synthesizing a porous glass base material, comprising a ring-shaped inert gas discharge port and a ring-shaped oxygen discharge port on the outer periphery thereof. 複数の酸素噴出ポートが、中心に存在するガラス原料噴出ポートに対し同心状に１列又は複数列に配列されていることを特徴とする請求項７に記載の多孔質ガラス母材製造用バーナ。The burner for manufacturing a porous glass base material according to claim 7, wherein the plurality of oxygen ejection ports are arranged concentrically in one or more rows with respect to a glass material ejection port existing at the center. ガラス原料ガス噴出ポートと第二の水素噴出ポートの最短距離が４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項７又は８に記載の多孔質ガラス母材合成用バーナ。9. The burner for synthesizing a porous glass base material according to claim 7, wherein the shortest distance between the glass material gas ejection port and the second hydrogen ejection port is 4 mm or more. 生成する多孔質ガラス母材の堆積面温度範囲を６００〜９００℃となるように構成された請求項１〜９のいずれかに記載の多孔質ガラス母材合成用バーナ。The burner for synthesizing a porous glass preform according to any one of claims 1 to 9, wherein the deposition surface temperature range of the generated porous glass preform is 600 to 900 ° C.
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