JP6086168B2 - Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass base material - Google Patents
Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass base material Download PDFInfo
- Publication number
- JP6086168B2 JP6086168B2 JP2016074051A JP2016074051A JP6086168B2 JP 6086168 B2 JP6086168 B2 JP 6086168B2 JP 2016074051 A JP2016074051 A JP 2016074051A JP 2016074051 A JP2016074051 A JP 2016074051A JP 6086168 B2 JP6086168 B2 JP 6086168B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- raw material
- gas
- port
- burner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 183
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 33
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 209
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 145
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 138
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 48
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 43
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N octamethylcyclotetrasiloxane Chemical group C[Si]1(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O1 HMMGMWAXVFQUOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical group [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 5
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 13
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 11
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 10
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 7
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
本発明は、OVD法(外付け法)、VAD法(気相軸付け法)、MMD法(多バーナー多層付け法)などによりガラス微粒子を出発ロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法およびこのガラス微粒子堆積体を加熱して透明化するガラス母材の製造方法に関する。 The present invention is a glass for producing a glass particulate deposit by depositing glass particulates on a starting rod by the OVD method (external method), VAD method (vapor phase axis method), MMD method (multi-burner multilayer method), or the like. The present invention relates to a method for producing a fine particle deposit and a method for producing a glass base material by heating the glass fine particle deposit to make it transparent.
従来、ガラス母材の製造方法としては、OVD法やVAD法等によりガラス微粒子堆積体を作製する堆積工程と、このガラス微粒子堆積体を加熱して透明なガラス母材を作製する透明化工程とを含む製造方法が知られている。 Conventionally, as a method for producing a glass base material, a deposition process for producing a glass fine particle deposit by an OVD method, a VAD method or the like, and a transparentizing step for heating the glass fine particle deposit to produce a transparent glass base material, The manufacturing method containing this is known.
例えば、特許文献1には、プリフォーム(ガラス母材)の形成時に用いられる、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)等のハロゲン化物を含有しないケイ素含有化合物を酸化させる精密バーナーが開示されている。
特許文献2にはSiCl4やGeCl4またはOMCTS等のケイ素含有化合物を加水分解反応または酸化反応させる線状バーナーが開示されている。
For example,
Patent Document 2 discloses a linear burner in which a silicon-containing compound such as SiCl 4 , GeCl 4, or OMCTS is hydrolyzed or oxidized.
しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載のバーナーにおいては、バーナーの火炎内で生成されたガラス微粒子を出発ロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を製造する際の、ガラス原料収率の向上に改善の余地があった。
However, in the burners described in
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ガラス微粒子堆積体のガラス原料収率を向上させることができるガラス微粒子堆積体の製造方法およびガラス母材の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and provides a method for producing a glass fine particle deposit and a method for producing a glass base material that can improve the glass raw material yield of the glass fine particle deposit. The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、
反応容器内に出発ロッドとガラス微粒子生成用のバーナーを設置し、前記バーナーにガラス原料を導入し、前記バーナーが形成する火炎内でガラス原料を火炎熱分解反応させてガラス微粒子を生成し、生成したガラス微粒子を前記出発ロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作製する堆積工程を有するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記堆積工程において、前記バーナーから噴出するガラス原料の出射口を1つのバーナーあたり少なくとも2つ設け、前記出射口のうち少なくとも1つの出射口の面積を前記バーナーの火炎形成部の面積の2.25×10−4以下とし、前記ガラス原料を液体状態で各前記出射口に供給し、各前記出射口の外周から外側1.0mm以内の位置にガス噴出口の内周が配置され、前記ガス噴出口からガスを噴出する。
In order to solve the above problems, the method for producing a glass fine particle deposit according to the present invention comprises:
A starting rod and a glass fine particle production burner are installed in the reaction vessel, glass raw material is introduced into the burner, and glass fine particles are generated by flame pyrolysis reaction in the flame formed by the burner. A method for producing a glass particulate deposit having a deposition step of depositing the glass particulate on the starting rod to produce a glass particulate deposit,
In the deposition step, at least two glass material outlets ejected from the burner are provided per burner, and the area of at least one of the outlets is 2.25 of the area of the flame forming portion of the burner. × 10 −4 or less, the glass raw material is supplied to each of the outlets in a liquid state, and the inner periphery of the gas outlet is disposed at a position within 1.0 mm outside of the outer periphery of each of the outlets. Gas is spouted from the exit.
また、本発明のガラス母材の製造方法は、
上述のガラス微粒子堆積体の製造方法によってガラス微粒子堆積体を製造し、当該製造したガラス微粒子堆積体を加熱して透明なガラス母材を製造する透明化工程を有する。
Moreover, the manufacturing method of the glass base material of the present invention includes
A glass fine particle deposit is produced by the above-described method for producing a glass fine particle deposit, and the produced glass fine particle deposit is heated to produce a transparent glass base material.
本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法およびガラス母材の製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体のガラス原料収率を向上させることができる。 According to the method for producing a glass fine particle deposit and the method for producing a glass base material of the present invention, the glass raw material yield of the glass fine particle deposit can be improved.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、
(1)反応容器内に出発ロッドとガラス微粒子生成用のバーナーを設置し、前記バーナーにガラス原料を導入し、前記バーナーが形成する火炎内でガラス原料を火炎熱分解反応させてガラス微粒子を生成し、生成したガラス微粒子を前記出発ロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を作製する堆積工程を有するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記堆積工程において、前記バーナーから噴出するガラス原料の出射口を1つのバーナーあたり少なくとも2つ設け、前記出射口のうち少なくとも1つの出射口の面積を前記バーナーの火炎形成部の面積の2.25×10−4以下とし、前記ガラス原料を液体状態で各前記出射口に供給し、各前記出射口の外周から外側1.0mm以内の位置にガス噴出口の内周が配置され、前記ガス噴出口からガスを噴出する。
この構成によれば、ガラス微粒子生成用バーナーの各出射口から噴出するガラス原料の投入量を減らすことができ、ガラス原料の反応を促進させて、ガラス微粒子堆積体のガラス原料収率を向上させることができる。また、液体状態でガラス原料を供給するので、沸点が高温のガラス原料を気化させるための高価な処理装置を備える必要がなく、ガラス微粒子堆積体の製造コストを抑えることができる。さらに、液体原料を噴出する出射口外側のごく近傍からガスを噴出するので、効率よくガラス原料を霧化できる。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
The method for producing a glass particulate deposit according to the present invention comprises:
(1) A starting rod and a glass fine particle producing burner are installed in a reaction vessel, glass raw material is introduced into the burner, and glass fine particles are generated by flame pyrolysis reaction in the flame formed by the burner. And a method for producing a glass particulate deposit having a deposition step of depositing the produced glass particulate on the starting rod to produce a glass particulate deposit,
In the deposition step, at least two glass material outlets ejected from the burner are provided per burner, and the area of at least one of the outlets is 2.25 of the area of the flame forming portion of the burner. × 10 −4 or less, the glass raw material is supplied to each of the outlets in a liquid state, and the inner periphery of the gas outlet is disposed at a position within 1.0 mm outside of the outer periphery of each of the outlets. Gas is spouted from the exit.
According to this configuration, it is possible to reduce the amount of the glass raw material injected from each outlet of the glass fine particle generating burner, promote the reaction of the glass raw material, and improve the glass raw material yield of the glass fine particle deposit. be able to. Further, since the glass raw material is supplied in a liquid state, it is not necessary to provide an expensive processing apparatus for vaporizing the glass raw material having a high boiling point, and the manufacturing cost of the glass fine particle deposit can be suppressed. Furthermore, since the gas is ejected from the very vicinity outside the emission port from which the liquid material is ejected, the glass material can be efficiently atomized.
(2)前記堆積工程において、前記1つのバーナーあたり5つ以上の前記出射口を設けることが好ましい。
この構成によれば、ガラス原料の反応をさらに促進させて、ガラス原料収率をさらに向上させることができる。
(2) In the deposition step, it is preferable to provide five or more outlets per one burner.
According to this configuration, the glass raw material yield can be further improved by further promoting the reaction of the glass raw material.
(3)前記堆積工程において、前記1つの出射口の面積を前記火炎形成部の面積の1.00×10−4以下とすることが好ましい。
この構成によれば、ガラス原料を火炎内で広げる事ができるので、ガラス原料の反応を促進させることができる。
(3) In the deposition step, it is preferable that the area of the one emission port is 1.00 × 10 −4 or less of the area of the flame forming portion.
According to this configuration, since the glass raw material can be spread in the flame, the reaction of the glass raw material can be promoted.
(4)前記堆積工程において、前記1つの出射口の面積を前記火炎形成部の面積の2.50×10−5以下とすることが好ましい。 (4) In the deposition step, it is preferable that the area of the one emission port is 2.50 × 10 −5 or less of the area of the flame forming portion.
(5)前記堆積工程において、前記1つの出射口の面積を前記火炎形成部の面積の4.00×10−6以下とすることが好ましい。 (5) In the deposition step, it is preferable that an area of the one emission port is 4.00 × 10 −6 or less of an area of the flame forming portion.
(6)前記堆積工程において、各前記ガス噴出口から酸素ガスを含むガスを噴出して、各前記出射口から噴出される前記ガラス原料を霧化することが好ましい。
この構成によれば、酸素ガスを含むガスを液体原料の出射口外側のごく近傍から噴出することにより、ガラス原料の酸化反応を促進することができる。
(6) In the said deposition process, it is preferable to eject the gas containing oxygen gas from each said gas ejection port, and to atomize the said glass raw material ejected from each said ejection port.
According to this structure, the oxidation reaction of a glass raw material can be accelerated | stimulated by ejecting the gas containing oxygen gas from the very vicinity of the emission port outer side of a liquid raw material.
(7)前記堆積工程において、各前記ガス噴出口から855m/s以上の流速となるガスを噴出して、各前記出射口から噴出される前記ガラス原料を霧化することが好ましい。
この構成によれば、ガラス原料の噴霧液径を小さくすることができ、霧化したガラス原料の気化効率を上げることができる。
(7) In the deposition step, it is preferable that a gas having a flow velocity of 855 m / s or more is ejected from each gas ejection port to atomize the glass material ejected from each ejection port.
According to this structure, the spray liquid diameter of a glass raw material can be made small, and the vaporization efficiency of the atomized glass raw material can be raised.
(8)前記堆積工程において、各前記ガス噴出口から1283m/s以上の流速となるガスを噴出して、各前記出射口から噴出される前記ガラス原料を霧化することが好ましい。 (8) In the deposition step, it is preferable that a gas having a flow velocity of 1283 m / s or more is ejected from each gas ejection port to atomize the glass material ejected from each ejection port.
(9)前記堆積工程において、各前記ガス噴出口から噴出する前記ガスに含まれる酸素分子数を各前記出射口から噴出する前記ガラス原料の中に含まれるSi原子数以上とすることが好ましい。
この構成によれば、ガラス原料をSiO2へ酸化反応させる効率を上げることができる。
(9) In the deposition step, it is preferable that the number of oxygen molecules contained in the gas ejected from each gas ejection port is equal to or greater than the number of Si atoms contained in the glass raw material ejected from each emission port.
According to this configuration, the efficiency of oxidizing the glass raw material to SiO 2 can be increased.
(10)前記堆積工程において、各前記ガス噴出口から噴出する前記ガスに含まれる酸素分子数を各前記出射口から噴出する前記ガラス原料の中に含まれるSi原子数の1.5倍以上とすることが好ましい。 (10) In the deposition step, the number of oxygen molecules contained in the gas ejected from each gas outlet is 1.5 times or more the number of Si atoms contained in the glass raw material ejected from each outlet. It is preferable to do.
(11)前記堆積工程において、前記バーナーに供給する前記ガラス原料をシロキサンとすることが好ましい。
この構成によれば、ガラス微粒子を生成する際にHCl等の有害物質が発生することなく、ガラス微粒子堆積体の製造コストを抑えることができる。
(11) In the deposition step, the glass raw material supplied to the burner is preferably siloxane.
According to this configuration, it is possible to suppress the manufacturing cost of the glass particulate deposit without generating harmful substances such as HCl when producing the glass particulates.
(12)前記堆積工程において、前記バーナーに供給する前記ガラス原料をオクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)とすることが好ましい。 (12) In the deposition step, it is preferable that the glass raw material supplied to the burner is octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS).
また、本発明のガラス母材の製造方法は、
(13)上記の(1)から(12)のいずれかのガラス微粒子堆積体の製造方法によってガラス微粒子堆積体を製造し、当該製造したガラス微粒子堆積体を加熱して透明なガラス母材を製造する透明化工程を有する。
この構成によれば、ガラス微粒子堆積体のガラス原料収率を向上させることができるガラス母材の製造方法を提供することができる。
Moreover, the manufacturing method of the glass base material of the present invention includes
(13) A glass fine particle deposit is produced by the method for producing a glass fine particle deposit according to any one of (1) to (12) above, and the produced glass fine particle deposit is heated to produce a transparent glass base material. A transparentizing step.
According to this structure, the manufacturing method of the glass base material which can improve the glass raw material yield of a glass particulate deposit body can be provided.
(14)前記堆積工程における前記出発ロッドへのガラス微粒子の堆積をOVD法、VAD法、MMD法のいずれかにより行うことが好ましい。 (14) It is preferable to deposit glass fine particles on the starting rod in the deposition step by any one of the OVD method, the VAD method, and the MMD method.
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法およびガラス母材の製造方法の実施形態の例を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に示す製造方法としては、OVD(Outside Vapor Deposition)法を例に説明するが、本発明はOVD法に限定されるものではない。OVD法と同様にガラス原料から火炎熱分解反応を利用してガラスを堆積させる方法、例えば、VAD(Vapor Phase Axial Deposition)法やMMD(Multiburner Multilayer Deposition)法等に本発明を適用することも可能である。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, an example of an embodiment of a manufacturing method of a glass particulate deposition object and a manufacturing method of a glass base material concerning the present invention is described based on an accompanying drawing. As a manufacturing method shown below, an OVD (Outside Vapor Deposition) method will be described as an example, but the present invention is not limited to the OVD method. Similar to the OVD method, the present invention can be applied to a method of depositing glass from a glass raw material using a flame pyrolysis reaction, for example, a VAD (Vapor Phase Axial Deposition) method or an MMD (Multiburner Multilayer Deposition) method. It is.
図1は、本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する製造装置1の構成図である。製造装置1は、反応容器2と、昇降回転装置3と、原料供給装置21と、ガラス微粒子生成用のバーナー22と、各部の動作を制御する制御部5を備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a
反応容器2は、ガラス微粒子堆積体Mが形成される容器であり、容器の側面に取り付けられた排気管12を備えている。
The reaction container 2 is a container in which the glass particulate deposit M is formed, and includes an
昇降回転装置3は、支持棒10および出発ロッド11を介してガラス微粒子堆積体Mを昇降動作、および回転動作させる装置である。昇降回転装置3は、制御部5から送信されてくる制御信号に基づいて支持棒10の動作を制御している。昇降回転装置3は、ガラス微粒子堆積体Mを回転させながら昇降させる。
The lifting / lowering
支持棒10は、反応容器2の上壁に形成された貫通穴を挿通して配置されており、反応容器2内に配置される一方の端部(図1において下端部)には出発ロッド11が取り付けられている。支持棒10は、他方の端部(図1において上端部)を昇降回転装置3により把持されている。
The
出発ロッド11は、ガラス微粒子が堆積されるロッドであり、支持棒10に取り付けられている。
The starting
排気管12は、出発ロッド11およびガラス微粒子堆積体Mに付着しなかったガラス微粒子を反応容器2の外部に排出する管である。
The
バーナー22には、液体原料23を原料供給装置21により供給する。なお、図1において、火炎形成用ガスを供給するガス供給装置は省略されている。
原料供給装置21は、液体原料23を貯留する原料容器24と、液体原料23を供給するポンプ25と、液体原料23をバーナー22へ導く供給配管26と、原料容器24とポンプ25と供給配管26の一部とを含む温度調整する温調ブース27からなる。
A
The raw
ポンプ25は、バーナー22から出射される液体原料23を供給配管26を介してバーナー22へ供給する装置である。ポンプ25は、制御部5から送信されてくる制御信号に基づいてバーナー22へ供給する液体原料23の供給量の制御を行なっている。
The
供給配管26は、液体原料23をバーナー22へ導く配管である。供給配管26の温度を高温に保持するために、供給配管26の外周およびバーナー22の外周の一部には、発熱体であるテープヒータ28が巻き付けられることが好ましい。このテープヒータ28が通電されることで供給配管26やバーナー22が加熱され、バーナー22から出射される液体原料23の温度を原料反応に適した温度に上昇させることができる。例えば液体原料23がオクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)液であれば30〜170℃の温度に上昇させてもよい。
The
バーナー22は、液体原料23を火炎中において気化させて、さらに気化した原料を酸化反応させることでガラス微粒子30を生成し、生成されたガラス微粒子30を出発ロッド11に噴きつけて堆積させる。
The
制御部5は、昇降回転装置3、原料供給装置21等の各動作を制御している。制御部5は、昇降回転装置3に対して、ガラス微粒子堆積体Mの昇降速度および回転速度を制御する制御信号を送信している。また、制御部5は、原料供給装置21のポンプ25に対して、バーナー22から出射する液体原料23の流量を制御する制御信号を送信している。
The
ガラス原料や火炎形成ガスを噴出するために、バーナー22として、例えば、円筒形のマルチノズル構造のものやあるいは線状のマルチノズル構造のものが用いられる。
For example, a cylindrical multi-nozzle structure or a linear multi-nozzle structure is used as the
図2(a)は、マルチノズル構造を有するバーナー22の一形態に係るバーナー面の平面図を示している。
図2(a)に示すバーナー22は、バーナー面の中央部に、液体原料23を噴出する原料ポート31を有している。原料ポート31内には、液体原料23を噴出する液体原料用ポート(ガラス原料の出射口の一例)31aと、その周囲に噴出ガスポート(ガス噴出口の一例)31bが存在する。噴出ガスポート31bは、その内周が液体原料用ポート31aの外周から外側1.0mm以内に配置されるように、設置されている。原料ポート31は、液体原料用ポート31aから噴出した液体原料に噴出ガスポート31bから噴出したガスを当てることによって、液体原料を霧化する。原料ポート31の外周には、シールガスポート32が設けられている。さらに、シールガスポート32の周囲には、燃焼用ガスを噴出する燃焼ガスポート33が同心円状に複数個配置されている。
中心の原料ポート31の液体原料用ポート31aからは、例えば、液体原料23としてOMCTSなどに代表されるシロキサン液が噴出される。中心の原料ポート31の噴出ガスポート31bからは、例えば、窒素(N2)、酸素(O2)、アルゴン(Ar)等のガスがそれぞれ単体で、もしくは混合されて噴出される。シールガスポート32からはシールガスとして例えば不活性ガスである窒素(N2)やアルゴン(Ar)ガスが供給される。また、燃焼ガスポート33は、例えば内周側のポート33aから可燃性ガスである水素(H2)が噴出され、外周側のポート33bから助燃性ガスである酸素(O2)が噴出される。
Fig.2 (a) has shown the top view of the burner surface which concerns on one form of the
The
From the liquid
図2(b)に示すように、本実施形態においては、バーナー22の中央部に、原料ポート31が2つ設けられている。各原料ポート31の液体原料用ポート31aには、シロキサンが液体状態で供給されて、このシロキサン液が液体原料用ポート31aから噴出される。原料ポート31を2つ以上とすることで、1つの液体原料用ポート31aから噴出する原料の量を下げることができ、原料をSiO2へ化学変化させる効率を上げることができる。特に原料液を噴霧状態にしてバーナー火炎に出射する場合、噴霧液径を小さくすることができるため、原料液の気化効率を上げることができる。ガラス原料の噴出口(液体原料用ポート31a)の数が多いほどその効果は高くなり、5つ以上とすれば、さらに気化効率を高めることができる。但し、多すぎると、バーナーの価格が高価になる。
As shown in FIG. 2B, in the present embodiment, two
図2(a)の破線部分は、バーナー22における火炎形成部35を示している。火炎形成部35は、同心円状に配置された最外周のポート33bの外側までの面積を有している。本実施形態においては、液体原料用ポート31aのうち任意の1つ(少なくとも1つであり、本実施形態ではすべて)の液体原料用ポート31aの面積を火炎形成部35の面積に対して2.25×10−4以下となるように設定している。1つの液体原料用ポート31aの面積が火炎形成部35の面積に対して2.25×10−4よりも大きいとガラス微粒子堆積体Mを作製する際のガラス原料収率の向上が見込めない。
さらに好ましくは、各液体原料用ポート31aの面積を火炎形成部35の面積に対して1.00×10−4以下に設定する。さらに好ましくは、各液体原料用ポート31aの面積を火炎形成部35の面積に対して2.50×10−5以下、さらに好ましくは4.00×10−6以下とする。
なお、1つの液体原料用ポート31aの面積の下限値は、加工精度の限界値で決まる。
A broken line portion in FIG. 2A indicates the flame forming portion 35 in the
More preferably, the area of each
The lower limit value of the area of one
図3に示すように、原料ポート31は、液体原料用ポート31aと噴出ガスポート31bを有し、噴出ガスポート31bは、その先端部が、内周の液体原料用ポート31aに向けて傾斜する形状を有している。これにより、ガスの噴射方向が、液体原料用ポート31aの中心軸に向けて傾けられ、ガスが液体原料用ポート31aから噴出されるシロキサン液に衝突するようになっている。液体原料用ポート31aから噴出されたシロキサン液はガスの衝突により霧化され、火炎内においてバーナー22の径方向に略均一に広がることとなる。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態においては、原料ポート31中の外周側に設けられた噴出ガスポート31bから、酸素ガスを含むガスが855m/s以上の流速で噴出され、各液体原料用ポート31aから噴出されるシロキサン液に衝突することで、シロキサンの噴霧液径を小さくすることができる。さらに好ましくは、噴出ガスポート31bから1283m/s以上の流速となるようにガスを噴出する。
In the present embodiment, siloxane jetted from each
さらに、本実施形態においては、原料ポート31中の外周側に設けられた噴出ガスポート31bから噴出するガスに含まれるO2分子数を各液体原料用ポート31aから噴出する液体原料23に含まれるSi原子数以上とするように設定されている。ガスに含まれるO2分子数を液体原料23に含まれるSi原子数以上とすることにより、液体原料23をSiO2へ酸化反応させる効率を上げることができる。さらに好ましくは、噴出ガスポート31bから噴出するガスのO2分子数を各液体原料用ポート31aから噴出する液体原料23のSi原子数の1.5倍以上とする。
Furthermore, in the present embodiment, the number of O 2 molecules contained in the gas ejected from the
これにより、バーナー22では、火炎形成ガスによって発生した酸水素火炎中にシロキサン液が噴出されてガスの衝突により霧化され、酸水素火炎の熱により気化するとともに、気化した原料が火炎中の酸素と反応し、熱分解酸化反応によってガラス微粒子30として酸化珪素(SiO2)粒子が生成される。生成されたガラス微粒子30が出発ロッド11に堆積されて、所定外径のガラス微粒子堆積体Mが作製される。
Thereby, in the
次に、ガラス微粒子堆積体およびガラス母材の製造方法の手順について説明する。
[堆積工程]
OVD法(外付け法)によってガラス微粒子の堆積を行い、ガラス微粒子堆積体Mを製造する。先ず、図1に示すように、昇降回転装置3に支持棒10を取り付け、さらに支持棒10の下端部に出発ロッド11を取り付けた状態で、出発ロッド11および支持棒10の一部を反応容器2内に納める。
Next, the procedure of the method for producing the glass fine particle deposit and the glass base material will be described.
[Deposition process]
Glass fine particles are deposited by the OVD method (external method) to produce a glass fine particle deposit M. First, as shown in FIG. 1, with the
続いて、ポンプ25は、制御部5から送信されてくる制御信号に基づき、供給量を制御しながら液体原料23をバーナー22に供給する。
Subsequently, the
バーナー22に、液体原料23、ガス、および酸水素ガス(火炎形成ガス)を供給し、噴霧状態の液体原料23を酸水素火炎内で気化させた後、酸化反応させることでガラス微粒子30を生成する。
The liquid
そして、バーナー22は、火炎内で生成したガラス微粒子30を回転および昇降する出発ロッド11に継続的に堆積させていく。
The
昇降回転装置3は、制御部5からの制御信号に基づいて、出発ロッド11および出発ロッド11に堆積されたガラス微粒子堆積体Mを昇降及び回転させる。
The elevating and
[透明化工程]
次に、得られるガラス微粒子堆積体Mを不活性ガスと塩素ガスの混合雰囲気中で1100℃に加熱した後、He雰囲気中で1550℃に加熱して透明ガラス母材を得る。このようなガラス母材の製造を繰り返し行う。
[Transparency process]
Next, the obtained glass fine particle deposit M is heated to 1100 ° C. in a mixed atmosphere of an inert gas and a chlorine gas, and then heated to 1550 ° C. in a He atmosphere to obtain a transparent glass base material. Such a glass base material is repeatedly manufactured.
以上説明したように、本実施形態においては、堆積工程において、ガラス原料(液体原料23)の出射口である液体原料用ポート31aが1つのバーナー22あたり2つ設けられているとともに、2つの液体原料用ポート31aのうちそれぞれ1つあたりの液体原料用ポート31aの面積を火炎形成部の面積に対して2.25×10−4以下としている。また、ガラス原料は液体状態で液体原料用ポート31aに供給され、各液体原料用ポート31aの外周から外側1.0mm以内の位置に噴出ガスポート31bの内周が配置され、噴出ガスポート31bからガスが噴出される。液体原料用ポート31aを2つ以上とすることで、各液体原料用ポート31aから噴出する液体原料23の投入量を減らすことができ、液体原料23をSiO2へ化学反応させる際のガラス原料収率を向上させることができる。特に、液体原料23を噴霧状態にしてバーナー22で形成された火炎内に出射する際に、液体原料23の噴霧液径を小さくすることができるため、噴霧された液体原料23をバーナー火炎の熱により気化する効率を高めることができる。
As described above, in the present embodiment, in the deposition step, two
また、本実施形態においては、1つの液体原料用ポート31aの面積を火炎形成部35の面積に対して1.00×10−4以下、さらに好ましくは2.50×10−5以下、さらに好ましくは4.00×10−6以下とする。このようにすることで、自由噴流により液体原料23が火炎の中心から火炎の外周方向に広がりやすくなるため、原料と酸素の撹拌が促進されて原料の酸化反応をさらに進めることができる。さらに液体原料23を噴霧状態にしてバーナー22で形成された火炎内に出射する場合は、前記構成とすることで液体原料23の噴霧液径を小さくする効果も発揮され、液体原料23の気化効率が高まり、原料反応効率を高めることができる。
Further, in the present embodiment, the area of one
また、OMCTSは標準沸点が175℃と非常に高温であるため、OMCTSを気化させてガス状態でバーナー22に供給するためには別途高価な処理装置を備える必要がある。したがって、本実施形態においては、OMCTSを液体状態でバーナー22に供給し、バーナー22から噴出されるOMCTS液の周囲(液体原料用ポート31aの外周に対して外側1.0mm以内)からガスを吹き付けることによりOMCTS液を霧化させている。この構成によれば、沸点が高温のガラス原料であるOMCTSを気化させるための高価な処理装置を備える必要がなく、ガラス微粒子堆積体Mの製造コストを抑えることができる。
Further, since the standard boiling point of OMCTS is as high as 175 ° C., it is necessary to provide a separate expensive processing device in order to vaporize the OMCTS and supply it to the
また、本実施形態においては、各液体原料用ポート31aの外周近傍の噴出ガスポート31bから855m/s以上の流速となるガスを噴出して、各液体原料用ポート31aから噴出される液体原料23を霧化している。これにより、液体原料23の噴霧液径を小さくすることができ、ミスト状の液体原料23の気化効率を上げることができる。
また、各液体原料用ポート31aの外周近傍の噴出ガスポート31bから1283m/s以上の流速となるガスを噴出することで、上述の効果をさらに高めることができる。
Further, in the present embodiment, a
Moreover, the above-mentioned effect can be further enhanced by ejecting a gas having a flow velocity of 1283 m / s or more from the
また、本実施形態によれば、各液体原料用ポート31aの外周近傍の噴出ガスポート31bから噴出するガスに含まれる酸素分子数を各液体原料用ポート31aから噴出する液体原料23の中に含まれるSi原子数以上としている。これにより、液体原料23をSiO2へ酸化反応させる効率を上げることができる。また、各液体原料用ポート31aの外周近傍の噴出ガスポート31bから噴出するガスに含まれる酸素分子数を各液体原料用ポート31aから噴出する液体原料23の中に含まれるSi原子数の1.5倍以上とすることで、上述の効果をさらに高めることができる。
Further, according to the present embodiment, the number of oxygen molecules contained in the gas ejected from the
本実施形態においては、液体原料23として、ハロゲンフリーの原料であるシロキサン、好ましくはOMCTS液を用いている。従来、ガラス原料として用いられたSiCl4は、以下の式(1)に基づきSiO2ガラス微粒子が生成される。
SiCl4+2H20→ SiO2+4HCl …式(1)
この場合、副産物として環境へ悪影響を及ぼすHCl(塩酸)が生成されるため、塩酸を無害化する処理装置が必要となり、ガラス母材を製造するためのランニングコストが非常に高くなってしまう。
一方、本実施形態のように、例えばOMCTS等に代表されるシロキサン液を用いた場合は、以下の式(2)に基づきSiO2ガラス微粒子が生成される。
[SiO(CH3)2]4+16O2→4SiO2+8CO2+12H20 …式(2)
このように、バーナーに供給するガラス原料として、シロキサン、より好ましくはOMCTSを用いると、塩酸のような有害物質が排出されない。そのため、有害物質を除去または無害化するための処理装置を設ける必要がなく、ガラス母材の製造コストを抑えることができる。
In the present embodiment, siloxane which is a halogen-free raw material, preferably OMCTS liquid is used as the liquid
SiCl 4 + 2H 2 0 → SiO 2 + 4HCl Formula (1)
In this case, HCl (hydrochloric acid) that adversely affects the environment is generated as a by-product, so that a treatment apparatus that renders hydrochloric acid harmless is required, and the running cost for manufacturing the glass base material becomes very high.
On the other hand, when a siloxane liquid represented by, for example, OMCTS is used as in this embodiment, SiO 2 glass fine particles are generated based on the following formula (2).
[SiO (CH 3) 2] 4 + 16O 2 → 4SiO 2 + 8CO 2 + 12H 2 0 ... formula (2)
Thus, when siloxane, more preferably OMCTS, is used as the glass raw material supplied to the burner, harmful substances such as hydrochloric acid are not discharged. Therefore, it is not necessary to provide a processing device for removing or detoxifying harmful substances, and the manufacturing cost of the glass base material can be suppressed.
上記実施の形態においては、バーナー22の中央部に、液体原料用ポート31aと噴出ガスポート31bを有する原料ポート31が2つ設けられる構成としているがこの例に限られない。例えば、図4(a)に示すように、バーナー中央部に、5つの原料ポート31Aが同心円状に設けられる構成としてもよい。また、図4(b)に示すように、バーナー中央部に、5つの原料ポート31Bが一列に配置された構成としてもよい。さらに、図4(c)に示すように、バーナー中央部に、10個の原料ポート31Cが同心円状に設けられる構成としてもよい。
このように、1つのバーナー22あたり5つ以上の原料ポート31A,31B,31Cを設けることにより、作製されるガラス微粒子堆積体Mのガラス原料収率をさらに高めることができる。
In the above embodiment, the two
Thus, by providing five or more
また、上記実施の形態においては、円柱状のバーナー22を用いているが、この例に限られない。例えば、図5に示すように、線状バーナー122を用いることもできる。
線状バーナー122においては、バーナー122の短手方向の中央部に、複数の原料ポート131がバーナー122の長手方向に沿って一列に配置されている。原料ポート131の構造は、上記の原料ポート31と同じである。一列に配列された原料ポート131の両側には複数のシールガスポート132が配列されている。さらに、シールガスポート132の外側には、複数の燃焼ガスポート133が2列で配列されている。上記の実施形態と同様に、中心の原料ポート131の液体原料用ポート(ガラス原料の出射口の一例)からは、例えば、液体原料23としてOMCTSなどに代表されるシロキサン液が噴出される。液体原料用ポートの周囲には、噴出ガスポートが存在し、例えば、窒素(N2)、酸素(O2)、アルゴン(Ar)等のガスがそれぞれ単体で若しくは混合されて噴出される。シールガスポート132からはシールガスとして、例えば窒素(N2)やアルゴン(Ar)ガスが供給される。また、2列に配列された燃焼ガスポート133のうち内側のポート133aから可燃性ガスである水素(H2)が噴出され、外側のポート133bから助燃性ガスである酸素(O2)が噴出される。
Moreover, in the said embodiment, although the
In the
図5の破線部分は、バーナー122における火炎形成部135を示している。火炎形成部135は、両端に配置されたポート133bの外側までの面積を有している。上記の実施形態と同様に、線状バーナー122においても、原料ポート131のうち任意の1つの原料ポート131の液体原料用ポートの面積を火炎形成部135の面積に対して2.25×10−4以下となるように設定している。
なお、さらに好ましくは、各原料ポート131の液体原料用ポートの面積を火炎形成部135の面積に対して1.00×10−4以下に設定する。さらに好ましくは、各原料ポート131の液体原料用ポートの面積を火炎形成部35の面積に対して2.50×10−5以下、さらに好ましくは4.00×10−6以下とする。
The broken line portion in FIG. 5 shows the
More preferably, the area of the liquid source port of each
図5に示すような線状バーナー122によれば、上記の実施形態と同様に、各原料ポート131から噴出する液体原料23の投入量を減らすことができ、液体原料23をSiO2へ化学反応させる際のガラス原料収率を向上させることができる。特に、液体原料23を噴霧状態にして線状バーナー122で形成された火炎内に出射する際に、液体原料23の噴霧液径を小さくすることができるため、噴霧された液体原料23をバーナー火炎の熱により気化する効率を高めることができる。
According to the
また、上記実施の形態においては、シロキサン液の一例としてOMCTSを例にとって説明したが、DMCPS等、他のシロキサンでも上記実施の形態と同様の効果を有する。
また、SiCl4のようなシロキサン以外の原料であっても、ガラス原料収率を上げる効果は同様にある。
In the above embodiment, OMCTS is described as an example of the siloxane liquid. However, other siloxanes such as DMCPS have the same effect as the above embodiment.
Moreover, even if it is raw materials other than siloxane such as SiCl 4, the effect of increasing the glass raw material yield is also the same.
図1に示す製造装置を使用してOVD法によってガラス微粒子の堆積、すなわちガラス微粒子堆積体Mの製造を行う[堆積工程]。また、得られるガラス微粒子堆積体Mを不活性ガスと塩素ガスとの混合雰囲気中で1100℃に加熱した後、He雰囲気中で1550℃に加熱して透明ガラス化を行う[透明化工程]。 1 is deposited by the OVD method, that is, the glass particulate deposit M is produced [deposition step]. Further, the obtained glass fine particle deposit M is heated to 1100 ° C. in a mixed atmosphere of an inert gas and a chlorine gas, and then heated to 1550 ° C. in a He atmosphere to perform transparent vitrification [translucent step].
出発ロッドとして、直径36mm、長さ400mmの純石英ガラスを用いる。バーナーの全ての液体原料用ポートにはトータルで16.5g/分となるOMCTS液を供給する。1つのバーナーに5つの液体原料用ポートがある場合は、1ポート当たりに投入されるSi原子流量は0.044mol/分となる。火炎形成ガスとしてH2(流量:20〜70SLM)およびO2(流量:30〜70SLM)を、バーナーシールガスとしてAr(流量1〜8SLM)を供給する。 Pure quartz glass having a diameter of 36 mm and a length of 400 mm is used as the starting rod. The OMCTS liquid which is 16.5 g / min in total is supplied to all liquid raw material ports of the burner. When there are five liquid source ports in one burner, the Si atom flow rate per port is 0.044 mol / min. H 2 (flow rate: 20 to 70 SLM) and O 2 (flow rate: 30 to 70 SLM) are supplied as the flame forming gas, and Ar (flow rate of 1 to 8 SLM) is supplied as the burner seal gas.
上記の堆積工程において、バーナー単体あたりの原料ポートの数X、1つの液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合Y、各液体原料用ポートの外周近傍(噴出ガスポート)から噴出するガス中のO2分子流量Z(mol/分)、各噴出ガスポートから噴出するガスの流速W(m/s)を適宜変更して、出発ロッドへのガラス微粒子の堆積を行い、作製されるガラス微粒子堆積体の原料収率A(%)及び各実施例の設備コストを相対的に評価する。なお、火炎形成部の面積は、図2(a)および図5に示すバーナーの破線部分の面積で定義する。また、各実施例では、バーナーに複数設置されている液体原料用ポート及び噴出ガスポートの出口面積は、その実施例のバーナーにおける液体原料用ポート同士で等しく、噴出ガスポート同士で等しい。各実施例において、噴出ガスポートの内周は液体原料用ポートの外周から0.9mm離れて位置している。一方、比較例において、噴出ガスポートの内周は液体原料用ポートの外周から1.1mm離れて位置している。また、原料収率Aとは、バーナーに投入されるOMCTS液が100%石英ガラス微粒子に化学反応する場合のSiO2質量に対する、実際に出発ロッドおよびガラス微粒子堆積体に堆積するガラス微粒子の質量比である。また、バーナーAとして図2(a)に示すマルチノズル型のバーナーを用い、バーナーBとして図5に示す線状バーナーを用いる。
その結果を表1に示す。
In the above deposition step, the number of raw material ports per burner X, the ratio Y of the area of one liquid raw material port to the area of the flame forming portion, and the vicinity of the outer periphery of each liquid raw material port (spouting gas port) It is produced by appropriately changing the O 2 molecular flow rate Z (mol / min) in the gas and the flow velocity W (m / s) of the gas ejected from each ejection gas port, and depositing glass particles on the starting rod. The raw material yield A (%) of the glass fine particle deposit and the equipment cost of each example are relatively evaluated. In addition, the area of a flame formation part is defined by the area of the broken line part of the burner shown to Fig.2 (a) and FIG. Moreover, in each Example, the exit area of the liquid material port and the ejection gas port installed in the burner is the same for the liquid material ports in the burner of the example, and the ejection gas ports are the same. In each embodiment, the inner periphery of the ejection gas port is located 0.9 mm away from the outer periphery of the liquid source port. On the other hand, in the comparative example, the inner periphery of the ejection gas port is located 1.1 mm away from the outer periphery of the liquid source port. The raw material yield A is the mass ratio of the glass particles actually deposited on the starting rod and the glass particle deposit to the SiO 2 mass when the OMCTS liquid charged into the burner chemically reacts with 100% quartz glass particles. It is. In addition, a multi-nozzle type burner shown in FIG. 2A is used as the burner A, and a linear burner shown in FIG.
The results are shown in Table 1.
[実施例1]
実施例1から、バーナー単体あたりの原料ポートの数が2つ、1つの液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合が2.50×10−5、各噴出ガスポートから噴出するガスのO2分子流量が0.027mol/分、各噴出ガスポートから噴出するガスの流速が513m/sとすると、原料収率が50%になるという結果が得られる。
[Example 1]
From Example 1, the number of raw material ports per burner is two, the ratio of the area of one liquid raw material port to the area of the flame forming portion is 2.50 × 10 −5 , and the gas jetted from each jet gas port Assuming that the O 2 molecular flow rate is 0.027 mol / min and the flow rate of the gas ejected from each ejection gas port is 513 m / s, the raw material yield is 50%.
[比較例1]
一方、比較例1のように、バーナー単体あたりの原料ポートの数が1つで、液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合が2.50×10−5よりも大きく、例えば4.00×10−4であり、噴出ガスポートの内周が液体原料用ポートの外周より1.1mm離れている場合、各噴出ガスポートから噴出するガスのO2分子流量Zおよび各噴出ガスポートから噴出するガスの流速Wが実施例1と同じ値であっても、原料収率は20%に留まるという結果が得られる。
[Comparative Example 1]
On the other hand, as in Comparative Example 1, the number of raw material ports per burner is one, and the ratio of the area of the liquid raw material port to the area of the flame forming portion is larger than 2.50 × 10 −5 , for example 4 .00 × 10 −4 , and when the inner periphery of the ejection gas port is 1.1 mm away from the outer periphery of the liquid source port, the O 2 molecular flow rate Z of the gas ejected from each ejection gas port and each ejection gas port Even if the flow velocity W of the gas ejected from the same value as in Example 1, the raw material yield remains 20%.
この結果から、バーナー単体あたりの原料ポートの数を2つ以上にし、液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合を2.25×10−4よりも小さくし、噴出ガスポートの少なくとも一部を液体原料用ポートの外周から1.0mm以内に設置することで、原料収率が大きく向上することが確認できる。 From this result, the number of the raw material ports per burner is set to two or more, the ratio of the area of the liquid raw material port to the area of the flame forming portion is smaller than 2.25 × 10 −4 , and at least the ejection gas port It can be confirmed that the raw material yield is greatly improved by installing a part within 1.0 mm from the outer periphery of the liquid raw material port.
[実施例2〜5]
実施例2〜5においては、実施例1よりもバーナー単体あたりの原料ポートの数Xを増やし、実施例2は原料ポートが5つ、実施例3は原料ポートが10個、実施例4は原料ポートが50個、実施例5は原料ポートが100個のバーナーを用いる。なお、実施例2〜5において、1つの液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合Y、各噴出ガスポートから噴出するガスのO2分子流量Zおよび各噴出ガスポートから噴出するガスの流速Wは、実施例1と同一の値を用いる。
その結果、表1に示すようにバーナー単体あたりの原料ポートの数が増えるほど原料収率が向上することが確認できる。なお、実施例4,5では、バーナーとして、図5の線状バーナーを使用している。
[Examples 2 to 5]
In Examples 2 to 5, the number X of raw material ports per burner unit is increased from that in Example 1, Example 2 has 5 raw material ports, Example 3 has 10 raw material ports, and Example 4 has raw material ports. Burners with 50 ports and Example 5 with 100 raw material ports are used. In Examples 2 to 5, the ratio Y of the area of one liquid source port to the area of the flame forming portion, the O 2 molecular flow rate Z of the gas ejected from each ejection gas port, and the gas ejected from each ejection gas port The same value as in Example 1 is used for the flow velocity W of.
As a result, as shown in Table 1, it can be confirmed that the raw material yield improves as the number of raw material ports per burner increases. In Examples 4 and 5, the linear burner of FIG. 5 is used as the burner.
[実施例6〜8]
実施例6〜8においては、1つの液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合Yを変更して、実施例6は2.25×10−4、実施例7は1.00×10−4、実施例8は4.00×10−6であるバーナーを用いる。なお、実施例6〜8において、バーナー単体あたりの原料ポートの数Xと、各噴出ガスポートから噴出するガスのO2分子流量Zおよび各噴出ガスポートから噴出するガスの流速Wは、実施例2と同一の値を用いる。
その結果、表1の実施例6に示すように、1つの液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合を2.25×10−4以下とすることで、比較例1と比べて原料収率が十分に向上することが確認できる。また、実施例2、6〜8の結果から、1つの液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合Yを小さくしていくほど、原料収率が向上することが確認できる。
[Examples 6 to 8]
In Examples 6 to 8, the ratio Y of the area of one liquid source port to the area of the flame forming portion was changed, and Example 6 was 2.25 × 10 −4 , and Example 7 was 1.00 ×. 10 −4 , Example 8 uses a burner that is 4.00 × 10 −6 . In Examples 6 to 8, the number X of raw material ports per burner unit, the O 2 molecular flow rate Z of the gas ejected from each ejection gas port, and the flow velocity W of the gas ejected from each ejection gas port The same value as 2 is used.
As a result, as shown in Example 6 of Table 1, the ratio of the area of one liquid source port to the area of the flame forming portion is 2.25 × 10 −4 or less, compared with Comparative Example 1. It can be confirmed that the raw material yield is sufficiently improved. Further, from the results of Examples 2 and 6 to 8, it can be confirmed that the raw material yield is improved as the ratio Y of the area of one liquid raw material port to the area of the flame forming portion is decreased.
[実施例9〜12]
実施例9〜12においては、各噴出ガスポートから噴出するガスのO2分子流量Zおよび各噴出ガスポートから噴出するガスの流速Wの値を変更し、実施例9は0mol/分及び513m/s、実施例10は0.045mol/分および856m/s、実施例11は0.067mol/分および1284m/s、実施例12は0.089mol/分および1711m/sとする。なお、実施例9〜12において、バーナー単体あたりの原料ポートの数Xと、1つの液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合Yは、実施例2と同一の値を用いる。
その結果、表1に示すように、各噴出ガスポートから噴出するガスのO2分子流量Zを増やすことで、比較例1と比べて原料収率が十分に向上することが確認できる。具体的には、実施例10のように、ガス中のO2分子流量(0.045mol/分)を液体原料として噴出されるOMCTS中のSi原子流量(0.044mol/分)以上とすることで、原料収率が大きく向上する。また、実施例11,12のようにガス中のO2分子数をOMCTS中のSi原子数の1.5倍以上とすると原料収率がさらに向上することから、分子流量Zを増やすほど原料収率が向上することが確認できる。また、実施例9はO2分子流量が0mol/分の例であるが、各噴出ガスポートから噴出するガスの流速Wが比較例1と同じ値であっても、原料収率は実施例9の方が圧倒的に高いことがわかる。このことから、バーナー単体あたりの原料ポートの数が2つ以上で、液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合が2.25×10−4以下であり、噴出ガスポートを液体原料用ポートの外周から1.0mm以内の範囲に設置させる事が原料収率の向上に重要であることがわかる。
[Examples 9 to 12]
In Examples 9 to 12, the O 2 molecular flow rate Z of the gas ejected from each ejection gas port and the value of the flow velocity W of the gas ejected from each ejection gas port were changed. In Example 9, 0 mol / min and 513 m / s, Example 10 is 0.045 mol / min and 856 m / s, Example 11 is 0.067 mol / min and 1284 m / s, and Example 12 is 0.089 mol / min and 1711 m / s. In Examples 9 to 12, the same value as in Example 2 is used for the number X of raw material ports per burner and the ratio Y of the area of one liquid raw material port to the area of the flame forming portion.
As a result, as shown in Table 1, it can be confirmed that the raw material yield is sufficiently improved as compared with Comparative Example 1 by increasing the O 2 molecular flow rate Z of the gas ejected from each ejection gas port. Specifically, as in Example 10, the O 2 molecular flow rate (0.045 mol / min) in the gas is set to be equal to or higher than the Si atom flow rate (0.044 mol / min) in the OMCTS ejected as the liquid raw material. Thus, the raw material yield is greatly improved. Moreover, since the raw material yield is further improved when the number of O 2 molecules in the gas is 1.5 times the number of Si atoms in the OMCTS as in Examples 11 and 12, the raw material yield increases as the molecular flow rate Z increases. It can be confirmed that the rate is improved. Further, Example 9 is an example in which the O 2 molecular flow rate is 0 mol / min. However, even if the flow velocity W of the gas ejected from each ejection gas port is the same value as in Comparative Example 1, the raw material yield is in Example 9. It can be seen that is overwhelmingly higher. Therefore, the number of raw material ports per burner is two or more, the ratio of the area of the liquid raw material port to the area of the flame forming portion is 2.25 × 10 −4 or less, and the jet gas port is used as the liquid raw material. It can be seen that it is important to improve the raw material yield to be installed within the range of 1.0 mm from the outer periphery of the service port.
[実施例13〜15]
実施例13〜15においては、噴出ガスポートから噴出するガスの流速Wについて、実施例13は152m/s、実施例14は856m/s、実施例15は2158m/sとする。なお、実施例13〜15において、バーナー単体あたりの原料ポートの数Xと、1つの液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合Yと、各噴出ガスポートから噴出するガスのO2分子流量Zは、実施例2と同一の値を用いる。
その結果、表1に示すように各噴出ガスポートから噴出するガスの流速Wを152m/s以上とすることで、比較例1と比べて原料収率が十分に向上することが確認できる。また、実施例2,13〜15の結果から、流速Wを上げるほど原料収率が向上することが確認できる。
[Examples 13 to 15]
In Examples 13 to 15, the flow velocity W of the gas ejected from the ejection gas port is 152 m / s in Example 13, 856 m / s in Example 14, and 2158 m / s in Example 15. In Examples 13 to 15, the number X of raw material ports per burner, the ratio Y of the area of one liquid raw material port to the area of the flame forming portion, and O 2 of the gas ejected from each ejection gas port The molecular flow rate Z uses the same value as in Example 2.
As a result, as shown in Table 1, it can be confirmed that the raw material yield is sufficiently improved as compared with Comparative Example 1 by setting the flow velocity W of the gas ejected from each ejection gas port to 152 m / s or more. Moreover, from the results of Examples 2 and 13 to 15, it can be confirmed that the raw material yield is improved as the flow velocity W is increased.
[比較例2,3]
比較例2、3は、比較例1と同じく原料ポートの数を1つとし、各パラメータを変更する例である。上記の実施例9〜15から、各噴出ガスポートから噴出するガスのO2分子流量Zを増やすか、各噴出ガスポートから噴出するガスの流速Wを上げると原料収率が向上するという結果が得られている。しかし、表1の比較例2および3に示すように、バーナー単体あたりの原料ポートの数が1つであって、1つの液体原料用ポートの面積の火炎形成部の面積に対する割合Yが大きく、噴出ガスポートの内周が液体原料用ポートの外周から1.0mmより大きく離れていると、各パラメータを変更した効果は若干あるものの、原料収率を実施例の値ほどに向上させることはできない。
[比較例4]
比較例4は原料を気化させた状態でバーナーに供給する例であるが、高価な気化器(図示省略)が必要となるため、原料を液体で供給する場合(実施例1〜15、比較例1〜3)と比べて、設備コストが1.3倍になることがわかる。また、気化状態の原料を液体原料用ポートから出射し、その外周からO2分子流量0.027mol/分を含むガスを導入すると、バーナー近傍でガラス粒子が生成されて、ガラス粒子がバーナーに堆積してしまい、バーナーが詰まる問題が生じる。このため原料収率は測定不可能となる。
[Comparative Examples 2 and 3]
Comparative examples 2 and 3 are examples in which the number of raw material ports is one and the respective parameters are changed as in comparative example 1. From the above-mentioned Examples 9 to 15, when the O 2 molecular flow rate Z of the gas ejected from each ejection gas port is increased or the flow velocity W of the gas ejected from each ejection gas port is increased, the result that the raw material yield is improved. Has been obtained. However, as shown in Comparative Examples 2 and 3 in Table 1, the number of raw material ports per burner is one, and the ratio Y of the area of one liquid raw material port to the area of the flame forming portion is large, When the inner periphery of the ejection gas port is more than 1.0 mm away from the outer periphery of the liquid raw material port, there is a slight effect of changing each parameter, but the raw material yield cannot be improved to the value of the example. .
[Comparative Example 4]
Although the comparative example 4 is an example which supplies a raw material to a burner in the state which vaporized, since an expensive vaporizer (illustration omitted) is required, when supplying a raw material with a liquid (Examples 1-15, comparative example) It can be seen that the equipment cost is 1.3 times that of 1 to 3). Further, when the vaporized raw material is emitted from the liquid raw material port and a gas containing an O 2 molecular flow rate of 0.027 mol / min is introduced from the outer periphery, glass particles are generated in the vicinity of the burner, and the glass particles are deposited on the burner. As a result, there is a problem that the burner is clogged. For this reason, the raw material yield cannot be measured.
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。 While the invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members described above are not limited to the above-described embodiments, and can be changed to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
1:製造装置
2:反応容器
3:昇降回転装置
5:制御部
10:支持棒
11:出発ロッド
21:原料供給装置
22:バーナー
23:液体原料
24:原料容器
25:ポンプ
26:供給配管
27:温調ブース
28:テープヒータ
30:ガラス微粒子
31:原料ポート
31a:液体原料用ポート(ガラス原料の出射口の一例)
31b:噴出ガスポート(ガス噴出口の一例)
32:シールガスポート
33:燃焼ガスポート
35:火炎形成部
122:線状バーナー
131:原料ポート
132:シールガスポート
133:燃焼ガスポート
135:火炎形成部
M:ガラス微粒子堆積体
1: Manufacturing device 2: Reaction vessel 3: Elevating and rotating device 5: Control unit 10: Support rod 11: Starting rod 21: Raw material supply device 22: Burner 23: Liquid raw material 24: Raw material container 25: Pump 26: Supply piping 27: Temperature control booth 28: Tape heater 30: Glass fine particles 31:
31b: ejection gas port (an example of a gas ejection port)
32: Seal gas port 33: Combustion gas port 35: Flame formation part 122: Linear burner 131: Raw material port 132: Seal gas port 133: Combustion gas port 135: Flame formation part M: Glass particulate deposit
Claims (15)
前記堆積工程において、前記バーナーから噴出するガラス原料の出射口を1つのバーナーあたり少なくとも2つ設け、前記出射口のうち少なくとも1つの出射口の面積を前記バーナーの火炎形成部の面積の2.25×10−4以下とし、前記ガラス原料を液体状態で各前記出射口に供給し、各前記ガラス原料出射口の外側に接して各前記ガラス原料出射口と同心状に配置されたガス噴出口を設け、各前記ガラス原料出射口の全周囲で各前記ガラス原料出射口の外周から1.0mm以内に前記ガス噴出口が配置され、前記ガス噴出口からガスを噴出して、前記ガラス原料を霧化する、ガラス微粒子堆積体の製造方法。 A starting rod and a glass fine particle production burner are installed in the reaction vessel, glass raw material is introduced into the burner, and glass fine particles are generated by flame pyrolysis reaction in the flame formed by the burner. A method for producing a glass particulate deposit having a deposition step of depositing the glass particulate on the starting rod to produce a glass particulate deposit,
In the deposition step, at least two glass material outlets ejected from the burner are provided per burner, and the area of at least one of the outlets is 2.25 of the area of the flame forming portion of the burner. × 10 -4 or less, and the glass raw material is supplied to each of the outlets in a liquid state, and the gas outlets arranged in concentric relation with the glass raw material outlets in contact with the outside of the glass raw material outlets Provided, the gas outlet is disposed within 1.0 mm from the outer periphery of each glass raw material outlet around the entire circumference of each glass raw material outlet, gas is jetted from the gas outlet, and the glass raw material is fogged A method for producing a glass fine particle deposit.
MMD法のいずれかにより行う、請求項14に記載のガラス母材の製造方法。 Glass particles are deposited on the starting rod in the deposition step by OVD method, VAD method,
The manufacturing method of the glass base material of Claim 14 performed by either of MMD methods.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016074051A JP6086168B2 (en) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass base material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016074051A JP6086168B2 (en) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass base material |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013235193A Division JP2015093816A (en) | 2013-11-13 | 2013-11-13 | Manufacturing method for glass fine particle deposit and manufacturing method for glass preform |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016121070A JP2016121070A (en) | 2016-07-07 |
JP6086168B2 true JP6086168B2 (en) | 2017-03-01 |
Family
ID=56327062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016074051A Active JP6086168B2 (en) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass base material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6086168B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210246065A1 (en) * | 2018-06-15 | 2021-08-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing glass particulate deposit |
US20220081344A1 (en) * | 2018-12-04 | 2022-03-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Device and method for producing fine glass particle deposited body |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU718737B2 (en) * | 1995-12-19 | 2000-04-20 | Corning Incorporated | Method and apparatus for forming fused silica by combustion of liquid reactants |
EP1044172A4 (en) * | 1997-12-19 | 2005-01-19 | Corning Inc | Burner and method for producing metal oxide soot |
EP0978487A3 (en) * | 1998-08-07 | 2001-02-21 | Corning Incorporated | Sealed, nozzle-mix burners for silica deposition |
JP2004131337A (en) * | 2002-10-11 | 2004-04-30 | Nikon Corp | Apparatus for manufacturing synthetic quartz glass |
JP2004284886A (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Burner for manufacturing synthetic quartz glass |
EP2066973A1 (en) * | 2007-03-30 | 2009-06-10 | Corning Incorporated | Three dimensional micro-fabricated burners |
-
2016
- 2016-04-01 JP JP2016074051A patent/JP6086168B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016121070A (en) | 2016-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5935882B2 (en) | Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass base material | |
JP5880532B2 (en) | Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass base material | |
JP6236866B2 (en) | Method for producing glass fine particle deposit and burner for producing glass fine particle deposit | |
CN1128111C (en) | Method and apparatus for forming fused silica by combustion of liquid reactants | |
JP2683727B2 (en) | Method for producing non-porous body of high-purity fused silica glass | |
JP2015093816A (en) | Manufacturing method for glass fine particle deposit and manufacturing method for glass preform | |
US6260385B1 (en) | Method and burner for forming silica-containing soot | |
JP2001510134A (en) | Method and apparatus for forming silica by combustion of a liquid reactant using a heater | |
CN112262111B (en) | Method for producing glass particle deposit | |
JP6086168B2 (en) | Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass base material | |
WO2020054861A1 (en) | Production method for glass microparticle deposit and production method for glass base material | |
JP2013177297A (en) | Method for producing doped quartz glass | |
CN108947212B (en) | Method for producing glass microparticle deposit, method for producing glass base material, and glass microparticle deposit | |
KR20190052234A (en) | Vapor deposition system for optical fiber preform | |
CN111032587B (en) | Method for producing glass microparticle-deposited body, method for producing glass base material, and glass microparticle-deposited body | |
WO2019225637A1 (en) | Method for manufacturing glass preform | |
JP2022094218A (en) | Method and apparatus for manufacturing porous glass preform | |
WO2022224725A1 (en) | Burner, device for producing glass microparticle deposit, and method for producing glass microparticle deposit | |
JP3818567B2 (en) | Method for producing synthetic quartz glass ingot | |
US20220017403A1 (en) | Burner for producing glass fine particle deposited body, and device and method for producing glass fine particle deposited body | |
JP5962382B2 (en) | Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass base material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160616 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6086168 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |