JPH01257147A - 合成石英インゴット製造用多重管バーナー - Google Patents
合成石英インゴット製造用多重管バーナーInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、溶融ガラス化した合成石英インゴットを製造
する装置に用いるための多重管バーナーに関するもので
ある。
する装置に用いるための多重管バーナーに関するもので
ある。
合成石英（石英ガラス）は、Ｓｉｎ、を溶融した一成分
系のガラスであって、耐熱性や耐薬品性などにｉれると
共に低誘電率物質であるという特性のために半導体や光
学などの分野で貫層されているものである。
系のガラスであって、耐熱性や耐薬品性などにｉれると
共に低誘電率物質であるという特性のために半導体や光
学などの分野で貫層されているものである。
従来、溶融石英や合成石英を製造する方法としては、ア
ーク炉で石英ガラス粉末を溶融する方法や酸・水素炎中
でけい素質原料を噴射溶融させて微細なＳｉＯ□粉を発
生させ、これを耐熱基板上に堆積させる方法などが知ら
れている。
ーク炉で石英ガラス粉末を溶融する方法や酸・水素炎中
でけい素質原料を噴射溶融させて微細なＳｉＯ□粉を発
生させ、これを耐熱基板上に堆積させる方法などが知ら
れている。
前者は、アーク炉耐火物からの不純物の混入があり、純
度の高いものを製造できない。これに対して後者の方法
はこうした不純物の混入がなく有用である。
度の高いものを製造できない。これに対して後者の方法
はこうした不純物の混入がなく有用である。
第３図は、後者の技術の一興体例を示す装置であり、酸
・水素炎による合成石英インゴット製造用装置を示す。
・水素炎による合成石英インゴット製造用装置を示す。
この装置は、炉本体３０をのぞき窓３１を設けた耐火れ
んがのライニング３２を有する円筒形で構成し、その頂
部に炉Ｍ３３を載置してそのほぼ中心部に酸・水素炎バ
ーナー３４を配設する一方炉下部には炉台３５を配置し
た構成としである。
んがのライニング３２を有する円筒形で構成し、その頂
部に炉Ｍ３３を載置してそのほぼ中心部に酸・水素炎バ
ーナー３４を配設する一方炉下部には炉台３５を配置し
た構成としである。
この装置を用いて合成石英インゴット３８を製造する方
法について説明すると、まず耐熱基板３６を取付けた回
転昇降の可能なシャフト３７を、炉下部より炉内上部に
迫り上げて保持する。次いで前記バーナー３４から石英
粉末や５ｉＣ１４などのけい素質原料粉を、水素および
酸素とともに噴射することにより該けい素質原料粉を別
０□徽粉末として前記基板３６上に体積させると同時に
、溶融ガラス化させて砲弾状の合成石英インゴット３８
を逐次体積成長させ、そして前記シャフト３７を下降さ
せながら、所望の大きさの合成石英インゴット３８を製
造する。
法について説明すると、まず耐熱基板３６を取付けた回
転昇降の可能なシャフト３７を、炉下部より炉内上部に
迫り上げて保持する。次いで前記バーナー３４から石英
粉末や５ｉＣ１４などのけい素質原料粉を、水素および
酸素とともに噴射することにより該けい素質原料粉を別
０□徽粉末として前記基板３６上に体積させると同時に
、溶融ガラス化させて砲弾状の合成石英インゴット３８
を逐次体積成長させ、そして前記シャフト３７を下降さ
せながら、所望の大きさの合成石英インゴット３８を製
造する。
従来、上記合成石英インゴット３８を製造するための酸
・水素炎バーナー３４の形状はほとんど知られておらず
、わずかに第４図に示すような同心の３重管で構成され
たバーナー４０が知られているだけである。この従来バ
ーナーは、３重管のうち、その内管４１からはけい素質
原料粉末と０□ガスとの混合流体を噴射し、中管４２か
らはＮ２ガスを噴射し、そして外管４３からは０□ガス
を噴射する構造となっている。
・水素炎バーナー３４の形状はほとんど知られておらず
、わずかに第４図に示すような同心の３重管で構成され
たバーナー４０が知られているだけである。この従来バ
ーナーは、３重管のうち、その内管４１からはけい素質
原料粉末と０□ガスとの混合流体を噴射し、中管４２か
らはＮ２ガスを噴射し、そして外管４３からは０□ガス
を噴射する構造となっている。
上記従来バーナーを第３図に示す装置にセットして合成
石英インゴットを製造した場合、インゴット生成初期は
問題ないが、このインゴットが次第に成長し、砲弾形の
形状を形造ると、その砲弾形インゴット側壁部分の温度
にバラツキを生しるために、該側壁に凹凸を生ずるとい
う問題点があった。インゴット側壁部分に凹凸が生ずる
と、−定の大きさの基板として提供するような場合に行
う二次加工（スライス加工）時に多量のくずが発生し、
歩留りが低下する。
石英インゴットを製造した場合、インゴット生成初期は
問題ないが、このインゴットが次第に成長し、砲弾形の
形状を形造ると、その砲弾形インゴット側壁部分の温度
にバラツキを生しるために、該側壁に凹凸を生ずるとい
う問題点があった。インゴット側壁部分に凹凸が生ずる
と、−定の大きさの基板として提供するような場合に行
う二次加工（スライス加工）時に多量のくずが発生し、
歩留りが低下する。
しかも、すでに溶融してガラス化した砲弾形インゴット
側壁に針状ガラスを生成するという問題点もあった。こ
のような針状ガラスが生成すると、所定の形状に加熱成
形するときに、該針状ガラスが半溶融して失透したり、
インゴット内に気泡を発生する原因になるという問題点
もあった。
側壁に針状ガラスを生成するという問題点もあった。こ
のような針状ガラスが生成すると、所定の形状に加熱成
形するときに、該針状ガラスが半溶融して失透したり、
インゴット内に気泡を発生する原因になるという問題点
もあった。
本発明の目的は、従来の酸・水素炎バーナーが有する上
述の如き問題点を克服できるバーナーを提供することに
ある。
述の如き問題点を克服できるバーナーを提供することに
ある。
上部の目的を達成するのに有効な手段として本発明は、
軸心部に、けい素質原料粉を含む混合流体噴射用中心通
路と冷却ガス用環状通路とからなる同心２重管を配置し
、この同心２重管を包囲するように設けた一次燃焼用通
路ガス噴射通路とその噴射通路内にあって上記同心２重
管を包囲するように環状に列設した複数個の一次燃焼用
酸素噴射パイプ群とからなる一次燃焼用内筒と；上記内
筒を包囲するように設けた、冷却ガス用外環状通路、支
燃性ガス噴射用中環状通路・内環状通路との同心多重管
からなる２次燃焼用外筒と；で構成したことを特徴とす
る合成石英インゴット製造用多重管バーナー、 を提案する。
路と冷却ガス用環状通路とからなる同心２重管を配置し
、この同心２重管を包囲するように設けた一次燃焼用通
路ガス噴射通路とその噴射通路内にあって上記同心２重
管を包囲するように環状に列設した複数個の一次燃焼用
酸素噴射パイプ群とからなる一次燃焼用内筒と；上記内
筒を包囲するように設けた、冷却ガス用外環状通路、支
燃性ガス噴射用中環状通路・内環状通路との同心多重管
からなる２次燃焼用外筒と；で構成したことを特徴とす
る合成石英インゴット製造用多重管バーナー、 を提案する。
第１図は、かかる本発明バーナーの具体例である。この
合成石英製造用バーナーｌは、石英製の一次燃焼用内筒
（図中Ａ矢視領域の部分）と二次燃焼用外筒（図中Ｂ矢
視領域の部分）とで構成される同心多重管のマルチタイ
プバーナーである。
合成石英製造用バーナーｌは、石英製の一次燃焼用内筒
（図中Ａ矢視領域の部分）と二次燃焼用外筒（図中Ｂ矢
視領域の部分）とで構成される同心多重管のマルチタイ
プバーナーである。
上記−火燃焼用内筒部分は、軸心部に、石英ガラス粉末
や５ｉＣ１４などのけい素質原料粉末と酸素ガスとの混
合流体を噴射するための中心通路２と、その外側を包囲
するように設けたＮ２ガスなどの冷却ガスを噴射するた
めの環状通路３とからなる同心２重管を具え、 この同心２重管を取、りまくその外側に次のような一次
燃焼用通路を形成してなるものである。
や５ｉＣ１４などのけい素質原料粉末と酸素ガスとの混
合流体を噴射するための中心通路２と、その外側を包囲
するように設けたＮ２ガスなどの冷却ガスを噴射するた
めの環状通路３とからなる同心２重管を具え、 この同心２重管を取、りまくその外側に次のような一次
燃焼用通路を形成してなるものである。
すなわち、前記環状通路２の外側に、−火燃焼用水素ガ
スを噴射するための通路となる一次燃焼用通路ガス噴射
管５を同心に配置してなり、その水素ガス噴射管５内の
隙間内に、−火燃焼用酸素ガスを噴射するための多数の
小径の酸素ガス噴射バイブ４・・・を上記２重管を包囲
するように環状に列設してなる構成である。要するに、
−次燃焼用内筒Ａはそれだけでほぼ３重管構成となって
いる。
スを噴射するための通路となる一次燃焼用通路ガス噴射
管５を同心に配置してなり、その水素ガス噴射管５内の
隙間内に、−火燃焼用酸素ガスを噴射するための多数の
小径の酸素ガス噴射バイブ４・・・を上記２重管を包囲
するように環状に列設してなる構成である。要するに、
−次燃焼用内筒Ａはそれだけでほぼ３重管構成となって
いる。
なお、上記−火燃焼用酸素ガス噴射パイプ４・・・は、
上部がヘッダー４８を構成しており、上部酸素ガス供給
口４ｂから導入された酸素ガスは、−旦ヘッダ−４ａに
滞留した後に一定の圧力となって個々のパイプ４・・・
を通じて噴出するように構成しである。
上部がヘッダー４８を構成しており、上部酸素ガス供給
口４ｂから導入された酸素ガスは、−旦ヘッダ−４ａに
滞留した後に一定の圧力となって個々のパイプ４・・・
を通じて噴出するように構成しである。
しかしながら、上記具体例においては、ヘッダー４８を
設けて酸素ガス噴射流量を一定流量に制御することとし
たが、各酸素ガス噴射用バイブ４・・・にそれぞれ一定
流量の酸素ガスを供給するようにしてもよい。
設けて酸素ガス噴射流量を一定流量に制御することとし
たが、各酸素ガス噴射用バイブ４・・・にそれぞれ一定
流量の酸素ガスを供給するようにしてもよい。
また、図示例などは２重管環状通路３内への冷却ガス導
入口３ａおよび水素ガス導入口５ａをそれぞれ通路上部
に設けたものを示すが、一定流量の冷却ガスおよび水素
ガスを導入できれば、必ずしも通路上部に取付けなくと
もよい。
入口３ａおよび水素ガス導入口５ａをそれぞれ通路上部
に設けたものを示すが、一定流量の冷却ガスおよび水素
ガスを導入できれば、必ずしも通路上部に取付けなくと
もよい。
つぎに、二次燃焼用外筒は、上記−火燃焼用内筒のさら
にその外側を包囲するように設けた同心３重管構造の環
状ガス通路で構成される。この環状ガス通路は、窒素ガ
スなどの冷却ガスを噴出させるための外環状通路６、二
次燃焼を助けるために用いる水素ガスなどの支燃性ガス
を噴射させるための通運状通路７、および二次燃焼用の
同じ（酸素ガスである支燃性ガス噴射用内環状通路８か
らなるものである。
にその外側を包囲するように設けた同心３重管構造の環
状ガス通路で構成される。この環状ガス通路は、窒素ガ
スなどの冷却ガスを噴出させるための外環状通路６、二
次燃焼を助けるために用いる水素ガスなどの支燃性ガス
を噴射させるための通運状通路７、および二次燃焼用の
同じ（酸素ガスである支燃性ガス噴射用内環状通路８か
らなるものである。
ここで、前記各環状通路６．７．８に連通ずる冷却ガス
人口６ａ、二次燃焼用支燃性（Ｈ２）ガス人ロアａおよ
び、同じく二次燃焼用支燃性（０□）ガス人口８ａは、
それぞれ各環状通路上部に位置し、また、各環状通路の
長さが階段状になっているが、いずれもこれらの構造に
限定されるものではない。また、二次燃焼用０２ガス噴
射用内環状通路８と二次燃焼用１１□ガス噴射用中環状
通路７は、流動位置を代えてもよい。
人口６ａ、二次燃焼用支燃性（Ｈ２）ガス人ロアａおよ
び、同じく二次燃焼用支燃性（０□）ガス人口８ａは、
それぞれ各環状通路上部に位置し、また、各環状通路の
長さが階段状になっているが、いずれもこれらの構造に
限定されるものではない。また、二次燃焼用０２ガス噴
射用内環状通路８と二次燃焼用１１□ガス噴射用中環状
通路７は、流動位置を代えてもよい。
次に、上述のような構成になる本発明バーナーにより合
成石英インゴットを製造する例を説明する。
成石英インゴットを製造する例を説明する。
まず、−火燃焼用内筒Ａの各通路２．３．４．５にそれ
ぞれけい素質原料粉Ｈ２ガスおよび０２ガスを供給する
と、約２０００℃程度の火炎とともに反応したけい素質
原料粉がＳｉＯ□徽粉となって第３図に示す前記耐熱基
板３６上に堆積する。そして、次第に成長すると共に溶
融ガラス化して砲弾状の合成石英インゴット３８を形造
る。ところが、この合成石英インゴット３８を一次燃焼
用内筒Ａのみからなるバーナーで製造すると、生成した
インゴット側壁の温度にバラツキが生じる結果、側壁に
凹凸を生じさせたり、針状ガラスの生成が起る。
ぞれけい素質原料粉Ｈ２ガスおよび０２ガスを供給する
と、約２０００℃程度の火炎とともに反応したけい素質
原料粉がＳｉＯ□徽粉となって第３図に示す前記耐熱基
板３６上に堆積する。そして、次第に成長すると共に溶
融ガラス化して砲弾状の合成石英インゴット３８を形造
る。ところが、この合成石英インゴット３８を一次燃焼
用内筒Ａのみからなるバーナーで製造すると、生成した
インゴット側壁の温度にバラツキが生じる結果、側壁に
凹凸を生じさせたり、針状ガラスの生成が起る。
そのために本発明においては、−火燃焼用内筒 。
Ａの周囲に設けた二次燃焼用外筒Ｂから二次燃焼用０□
ガスおよびＨ，ガスを噴射した一次燃焼炎の外側に二次
燃焼炎を形成させることとした。その結果、インゴット
表面の温度コントロールが容易になり、上記凹凸の形成
や針状ガラスの生成を抑制することができた。なお、二
次燃焼用外筒Ｂの外環状通路６から冷却用Ｎ２ガスを噴
射したのは、温度が高くなり過ぎて砲弾状の合成石英イ
ンゴット３８が溶融しすぎて形状がくずれないようにす
るためであり、またこの冷却ガスによって、側壁の温度
を適正な温度とすることができる。
ガスおよびＨ，ガスを噴射した一次燃焼炎の外側に二次
燃焼炎を形成させることとした。その結果、インゴット
表面の温度コントロールが容易になり、上記凹凸の形成
や針状ガラスの生成を抑制することができた。なお、二
次燃焼用外筒Ｂの外環状通路６から冷却用Ｎ２ガスを噴
射したのは、温度が高くなり過ぎて砲弾状の合成石英イ
ンゴット３８が溶融しすぎて形状がくずれないようにす
るためであり、またこの冷却ガスによって、側壁の温度
を適正な温度とすることができる。
以上説明した構成になる本発明合成石英インゴット製造
用バーナーは、合成石英インゴットを製造する際に生ず
る針状ガラスの生成や側壁の凹凸のない合成石英インゴ
ットを有利に克服することができる。したがって、イン
ゴットの二次加工段階での気泡の発生がなくなり、歩留
りの高い合成石英インゴットの製造が可能となる。
用バーナーは、合成石英インゴットを製造する際に生ず
る針状ガラスの生成や側壁の凹凸のない合成石英インゴ
ットを有利に克服することができる。したがって、イン
ゴットの二次加工段階での気泡の発生がなくなり、歩留
りの高い合成石英インゴットの製造が可能となる。
第１図は、本発明の合成石英インゴ・ノド製造用バーナ
ーの縦断側面図、 第２図は、同じく本発明バーナーのＡ−Ａ’線断面図、 第３図は、従来使っていた合成石英インゴット製造装置
の説明図、 第４図は、従来のバーナーの形状を示すための説明であ
る。 ■・・・バーナー、２・・・中心通路、３・・・環状通
路、４・・・酸素ガス噴射バイブ、４ａ・・・ヘッダー
、４ｂ・・・酸素ガス供給口、５・・・水素ガス噴射管
、５ａ・・・水素ガス導入口、６・・・外環状通路、７
・・・通運状通路、８・・・内環状通路、６ａ・・・冷
却ガス、７ａ、 ８ａ・・・支燃性ガス入口。 特許出願人 日本重化学工業株式会社 代理人 弁理士 小 川 順 三 同 弁理士 中 村 盛 夫 第４図 づ？沫十崎○２
ーの縦断側面図、 第２図は、同じく本発明バーナーのＡ−Ａ’線断面図、 第３図は、従来使っていた合成石英インゴット製造装置
の説明図、 第４図は、従来のバーナーの形状を示すための説明であ
る。 ■・・・バーナー、２・・・中心通路、３・・・環状通
路、４・・・酸素ガス噴射バイブ、４ａ・・・ヘッダー
、４ｂ・・・酸素ガス供給口、５・・・水素ガス噴射管
、５ａ・・・水素ガス導入口、６・・・外環状通路、７
・・・通運状通路、８・・・内環状通路、６ａ・・・冷
却ガス、７ａ、 ８ａ・・・支燃性ガス入口。 特許出願人 日本重化学工業株式会社 代理人 弁理士 小 川 順 三 同 弁理士 中 村 盛 夫 第４図 づ？沫十崎○２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、軸心部に、けい素質原料を含む混合流体噴射用中心
通路と冷却ガス用環状通路とからなる同心２重管を配置
し、この同心２重管を包囲するように設けた一次燃焼用
水素ガス噴射通路とその噴射通路内にあって上記同心２
重管を包囲するように環状に列設した複数個の一次燃焼
用酸素噴射パイプ群とからなる一次燃焼用内筒と；上記
内筒を包囲するように設けた、冷却ガス用外環状通路、
支燃性ガス噴射用中環状通路・内環状通路との同心多重
管からなる二次燃焼用外筒と； で構成したことを特徴とする合成石英インゴット製造用
多重管バーナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8226988A JPH01257147A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 合成石英インゴット製造用多重管バーナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8226988A JPH01257147A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 合成石英インゴット製造用多重管バーナー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257147A true JPH01257147A (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=13769765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8226988A Pending JPH01257147A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 合成石英インゴット製造用多重管バーナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01257147A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0978487A2 (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-09 | Corning Incorporated | Sealed, nozzle-mix burners for silica deposition |
| KR100456124B1 (ko) * | 2001-12-07 | 2004-11-06 | 엘지전선 주식회사 | 광섬유모재 제조를 위한 플라즈마 토치 |
| EP2096087A3 (en) * | 2008-02-27 | 2011-10-12 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Burner for fabricating optical fiber preform |
-
1988
- 1988-04-05 JP JP8226988A patent/JPH01257147A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0978487A2 (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-09 | Corning Incorporated | Sealed, nozzle-mix burners for silica deposition |
| EP0978487A3 (en) * | 1998-08-07 | 2001-02-21 | Corning Incorporated | Sealed, nozzle-mix burners for silica deposition |
| KR100456124B1 (ko) * | 2001-12-07 | 2004-11-06 | 엘지전선 주식회사 | 광섬유모재 제조를 위한 플라즈마 토치 |
| EP2096087A3 (en) * | 2008-02-27 | 2011-10-12 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Burner for fabricating optical fiber preform |
| US8517721B2 (en) | 2008-02-27 | 2013-08-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Burner for fabricating optical fiber preform |
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