JPH0238336A - 石英ガラス多孔体合成用多重管バーナ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、気相軸付法により石英ガラス多孔体等を製
造する際に使用される多重管バーナに関する。

（従来の技術） 気相化学反応を利用して高品質の石英ガラスを製造する
方法の一つに気相軸付法（以下、ＶＡＤ法と記す）があ
る。ＶＡＤ法によって、例えば光ファイバーの母材とな
るスート体と称される高純度のガラス多孔体を製造する
場合は、多重管バーナの中央ノズルからＳｉＣｌ　、、
　ＧｅＣ１ａ等のガラス原料をキャリヤーガスと共にタ
ーゲットに向かって噴出させ、周囲のノズルから供給さ
れる水素ガスおよび酸素ガスによって生ずる酸水素炎に
より、前記ガラス原料を加水分解してガラス煤（スート
ともいわれる）を生成させ、この煤をターゲットに堆積
させて棒状のガラス多孔体を製造している。

ところで、前記バーナは、例えば第５図に示すような多
重管バーナが使用されている。第５図に示されるバーナ
は５重管バーナの例であり、パイプ１を中心に同心状に
パイプ２．３．４．５が配設され、これらのパイプの基
端部は相互に封じられて一体構造にされている。前記パ
イプ１内、およびパイプ１〜５で形成される円筒状空隙
が、ガラス原料、水素ガス、酸素ガス、窒素ガス或いは
アルゴンガス等の流通する流路６〜１０になっている。

そして前記バーナを構成する各パイプは、耐熱性を存す
ること、及びガラス多孔体に混入して悪影響を及ぼすよ
うな不純物を含まないこと、などの点から石英ガラスパ
イプが使用されている。

さて、このような多重管バーナを用いてガラス多孔体を
合成する場合、バーナを長時間にわたって使用したり、
あるいはガラス原料の流量が変動すると、第６図に示す
ように、バーナ先端部にガラスの微粒子が付着・成長し
て析出物りが生成することがある。このような析出物は
、火炎の流れを悪化させ、さらに成長すると熱によって
焼結されてパイプに融着し、パイプの変形を引き起こし
たり、ガス流路を閉塞することがある。こうした析出物
の除去は困難であり、無理に除去しようとするとバーナ
を破損することがある。

このため、従来においても、改良されたバーナが種々提
案されている。例えば、特開昭６１−２３６６２５号公
報に開示されている多重管バーナがある。

このバーナは、各パイプの基端部を金属製とし、先端部
を石英ガラスまたはセラミックス製パイプにして双方を
接続したものである。このため基端部が破損することが
なく、加工性および寸法精度も優れている。そして先端
部が石英ガラスまたはセラミックス製であるから、金属
を使用した場合のように、金属が腐食して剥離し、その
小片がガラス多孔体に不純物として混入するようなこと
はない。

しかしながら、この接続構造の多重管バーナは、基端部
の金属パイプおよび先端部の石英ガラスパイプとも薄肉
であり、しかも多重管であるため、接続部は複雑な構造
になっている。このためガスの流通が妨げられたり、シ
ール性の悪化あるいはバーナ自体の強度が低下するなど
の問題がある。

また上記バーナは、低熱膨張率を有するガラスパイプと
高熱膨張率の金属とが接続されているので、気相反応が
行われる容器内に挿入されて高温に曝されると、熱膨張
率の差に起因して接続部が破損するなどの問題がある。

（発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、上述した従来のバーナの問題点を解
消でき、耐久性のある石英ガラス多孔体合成用多重管バ
ーナを提供することにある。

（課題を解決するための手段） −ｉに、石英ガラス多孔体製造用多重管バーナでは、ガ
ラス原料を中央部以外のノズルから供給すると、原料の
大部分はヒユームとなって飛散するため、原料供給用ノ
ズルは中央部に配置されている。本発明者らは、石英ガ
ラス多孔体合成用多重管バーナについて種々検討を重ね
た結果、■中央部のガラス原料供給ノズルから噴出され
た原料は、酸水素炎によって直ちに加水分解されガラス
微粒子になる。火炎の乱れ等がある場合には、ガラス微
粒子の一部が中央部にあるノズル先端部に付着し析出物
となるが、他のノズルには殆ど付着しない。従って中央
部のノズルと他のノズル群とを別体とし、中央部ノズル
のみを取り替え。

るようにすれば、バーナは多数回使用できる。

■ガラス原料供給ノズルと、他のガス体供給ノズルの芯
が一致していないと、火炎がターゲット（多孔体母材）
を均一に被覆せず、多孔体の合成収率が低下するため、
着脱時の芯合わせは極めて重要である。着脱部をテーパ
ー形状にすれば、芯合わせが容易で、かつ正確にセント
できる、などの貴重な知見を得、この発明を完成した。

すなわち、この発明の要旨は「気相軸付法により石英ガ
ラス多孔体を合成する際に使用される多重管バーナであ
って、中央部に配置されたノズルと、このノズルの外側
に同心円状に配置されたノズル群とが着脱できる多重管
バーナ」、［前記多重管バーナの中央部に配置されたノ
ズルが、これに隣接するノズルと一体化され、この一体
化ノズルの外側に同心円状に配置されたノズル群と着脱
できる多重管バーナ」、および「前記多重管バーナの着
脱部がテーパー状に形成されている多重管バーナ」にあ
る、ここで、ノズルとはパイプおよびパイプによって構
成される流路をいい、バーナとは前記ノズルが同心円状
に配設されたノズル集合体をいい、テーパー状とはノズ
ル着脱部のノズル中心軸との角度（θ）が０〈θ≦９０
°であることをいう。また本発明でいう石英ガラスの範
囲には、純粋な石英ガラスの外にＧｅ、Ｆ、Ｐなどを含
有する石英系ガラスをも含んでいる。

（作用） 以下、本発明の多重管バーナについて、図面を用いて詳
しく説明する。第１図（断面図）は、本発明になる石英
ガラス製多重管バーナであって、中央部のノズルを着脱
できるようにしたバーナの例である。このバーナＢは５
重管からなり、パイプ１を中心にして同心円状にパイプ
２．３．４．５が配設されており、パイプ２〜５はそれ
ぞれのバイブ基端部において融着されて一体化されてい
る。

そしてパイプ１によってノズル１０が形成され、パイプ
１，２．３．４．５によりノズル群１１．１２．１３．
１４が形成されている。前記ノズル１ｏとノズル群１１
〜１４とは別体にされ、ノズル１０が着脱できるように
なっている。各ノズルの基端部にはガラス原料および燃
料ガスなどの供給口２０，２１，２２．２３．２４が設
けられている。前記パイプ１の基端部の一部が厚肉化さ
れて角度（θ）をなすテーパー１ａが形成され、前記パ
イプ２は基端部が拡管されてテーパー２ａが形成されて
おり、ノズル１０とノズル群１１〜１４とがテーパ一部
で嵌合連結されるようになっている。

嵌合部は摺り合わせ構造にするのもよく、これによって
テーパ一部の接触面積を大きくとれるため、中央ノズル
又は一体化ノズルと、外側のノズル群とのセットが正確
にできるようになる。

第２図（断面図）に示す本発明になる石英ガラス製多重
管バーナは、中央部ノズルとこれに隣接するノズルとを
一体化し、この一体化ノズルを着脱できるようにしたも
のである。このバーナＢは、パイプ１を中心に同心円状
にパイプ２．３．４．５が配設され、前記パイプ１と２
が一体化され、パイプ３．４．５がノズル群となってい
る。そして、パイプ１〜５によってノズル１０．１１．
１２．１３．１４が形成されている。前記パイプ２の基
端部の一部が肉厚化されて角度（θ）をなすテーパー２
８が形成され、前記パイプ３は基端部が拡管されてテー
パー３８が形成され、一体化ノズル１０．１１とノズル
群１２１３、１４とが、このテーパ一部で嵌合連結され
るようになっている。第３図及び第４図は、特に連結部
の角度（θ）の状態を示したものである。第３図は連結
部の角度（θ）が２度の場合を示し、第４図は連結角度
（θ）が９０度の場合である。

次に、第１図乃至第４図に示されるような５重管を使用
して石英ガラス多孔体を合成する場合について説明する
。

バーナＢは微粒子またはガラス煤を合成・堆積させるタ
ーゲット（図示せず）の下方に配置される。ガラス原料
（ＳｉＣ１ａ、　ＧｅＣｌ　ａ等）は、ガラス原料供給
口２０から供給され、中央部に設けられたノズル１０か
ら噴出される。同時に供給口２１．２２゜２３、２４か
ら、それぞれＮｚ　、Ｈｚ　、Ｎｚ　、Ｏｔが供給され
、各々が連通ずるノズル１１，１２．１３１４から噴出
される。前記ガラス原料はノズル２２および２４から供
給される水素ガスと酸素ガスにより生ずる酸水素炎によ
って、直ちに加水分解されてガラス煤となりターゲット
下端に堆積する。ガラス煤が堆積するにつれて、ターゲ
ットは上方に漸次引き上げられ、棒状多孔体が形成され
てゆく。

（実施例１） 第１図に示すように、中央部のノズルが着脱できるバー
ナを使用し、直径１８（Ｊｉｍ、長さ５００＋ｎ１１１
の石英ガラス多孔体を複数本合成した。そのバーナの仕
様および合成条件を第１表に示す、なお、比較のために
、第５図に示す従来のバーナによって同一サイズの多孔
体を合成した。その結果、本発明のバーナの場合、１０
００時間使用する間に中央部のノズルを５回交換したが
、他のノズル群は全く損傷を受けていなかった。これに
対し従来のバーナは、２５０時間で中央部ノズル先端部
に析出物が付着し使用できなくなった。

（実施例２） 第２図に示すように、中央部ノズルとこれに隣接するノ
ズルとが一体になったノズルと、この−体ノズルの外側
に同心円状に配置されたノズル群からなるバーナを使用
し、直径２０軸霧、長さ５００１の石英ガラス多孔体を
合成した。このノイーナの仕様および合成条件は実施例
１と同じである。このバーナによって多孔体を５０本合
成し、その間４回はど一律化ノズルを交換したが、他の
ノズル群は無傷であった。

（以下余白） （注記）（１）バーナ全長は４００ｍｍ−。

（２パイプの厚さＬＬ何れも１ｍ賑 （発明の効果） 以上説明したように、本発明のバーナは、損傷を受は易
いノズルを交換できるようにしたものである。したがっ
て、損傷ノズルを取り替えれば長時間の使用ができ、石
英ガラス多孔体製造コストの低減を図ることができる。

しかもノズル交換時の芯出し調整が容易で正確にできる
ため、石英ガラス多孔体の寸法精度を向上させることが
できるなど、優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は中央部のノズルを着脱できるようにした本発明
のバーナの断面図、 第２図は中央部のノズルと隣接ノズルとを接合した一律
化ノズルを着脱できるようにした本発明のバーナの断面
図、 第３図は本発明のバーナの連結部角度（θ）を２度にし
た場合のバーナの断面図、 第４図は本発明のバーナの連結部角度（θ）を９０度に
した場合のバーナ断面図、 第５図は従来のバーナの断面図、 第６図はバーナ先端部に析出部が付着した状態を示す図
、である。 １．２，３，４．５　はパイプ、ｔｏ、１１，１２，１
３．１４番よノズル、２０．２１，２２，２３．２４は
供給口、Ｂはノく−す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）気相軸付法により石英ガラス多孔体を合成する際
   に使用される多重管バーナであって、中央部に配設され
   たノズルと、この中央部ノズルの外側に同心円状に配置
   されたノズル群とが着脱できることを特徴とする石英ガ
   ラス多孔体合成用多重管バーナ。
2. （２）気相軸付法により石英ガラス多孔体を合成する際
   に使用される多重管バーナであって、中央部に配設され
   たノズルが、これに隣接するノズルと一体化され、この
   一体化ノズルの外側に同心円状に配置されたノズル群と
   着脱できることを特徴とする石英ガラス多孔体合成用多
   重管バーナ。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項における多重
   管バーナにおいて、ノズル着脱部がテーパー状に形成さ
   れていることを特徴とする石英ガラス多孔体合成用多重
   管バーナ。