JPS598980Y2 - バ−ナ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、火炎加水分解により形状安定で、かつ、均質
な石英ガラスを製造することを目的とするバーナーの改
良に関するものである。

火炎加水分解による石英ガラス製造法とは、ＳｉＣｌ４
等の、気化可能な原料を気相状態にして、酸水素炎の中
り送りこみ、火炎加水分解反応によって、ＳｉＯ２等の
ガラス微粒子を生威させ、ガラス微粒子を出発部材上に
堆積させて円柱状のガラス微粒子体を形或し、高温炉中
で加熱し、透明なガラス体とする方法である。

上記製造方法に用いる従来のバーナーは第１図に示す如
く、原料及び燃焼用ガスの複数の吹出口が同心状に配列
された多重管構造を有し、中心部の第１吹出口１に連結
された管５を経由して気相状態のガラス原料ＳｉＣｌ４
，ＰＣｌ３及びＧｅＣｌ４等を送り出し、第１吹出口１
の外側の第２吹出口２からは管６を経由して不活性ガス
（例えばＡｒ ， Ｎ２ガス）を、さらに第２吹出口２
の外側の第３吹出口３からは管７より送り込んだ可燃性
ガス（例えばＨ２ガス，プロパンガス）を、さらに第３
吹出口３の外側、すなわち最外側の第４吹出口４からは
管８を経由して送り込んだ酸素ガスをそれぞれ吹き出さ
せる。

そして可燃性ガスを酸素ガスで燃焼せしめ、ＳｉＣ１４
，ＰＣｌ３，ＧｅＣｌ４等を加水分解し、Ｓｉ０２ ，
Ｐ２ ０ ｓ ，Ｇｅｍ２等のガラス微粒子体を生戊し
ている。

しかし、このような従来のバーナーを用いてガラス微粒
子を作製する場合、ガラス微粒子が堆積している面（以
下或長面と呼ぶ）における温度分布によってガラス微粒
子体の密度が敏感に影響される。

すなわち、火炎が戒長面に噴出している部分は６００〜
７００℃の高温となり、ガラス微粒子体の密度が高くな
る。

逆に、火炎の中心からはずれた外側の部分は温度が低く
、その結果密度が小さくなってしまう。

このように前記バーナーを用いた場合、生成したガラス
微粒子体内に密度のゆらぎが生じ、透明ガラス化時に、
気泡が残ったり、ひびわれが生じ、透明なガラス化が容
易には行えないという欠点があった。

本考案は、これらの欠点を除去するために、バーナーの
最外側吹出口の外周囲の前方且つ外方に吸気口を設け、
ガラス微粒子が堆積する部分は、酸水素炎のあたってい
る部分のみに限定し、その周辺部および堆積せずに逃げ
てしまうガラス微粒子は、この吸気口に吸い込まれるよ
うにし、生戊したガラス微粒子堆積層体の密度が均一に
なるようにしたものである。

以下図面によって本考案の実施例を詳細に説明する。

第２図は本考案に係るバーナーの構造を長手方向断面図
により示したものである。

１は多重管構造をなすバーナーの吹出口群の中心部に開
口した第１の吹出口で、原料供給源（図示せず）に接続
された管５を経由してガス状のＳｉＣｌ４等のガラス原
料を吹出す。

２は第１吹出口１の外側に開口した第２吹出口で、バー
ナーの先端にガラス微粒子が付着しないようにするため
ガス供給源（図示せず）に接続された管６を経由して不
活性ガスを吹出す。

３は第２吹出口の外側に開口した第３吹出口で、供給源
（図示せず）に接続された管７を経由して燃焼用ガスを
吹出す。

４は第３吹出口３の外周、すなわちバーナーの最外周に
開口した第４吹出口で、供給源（図示せず）に接続され
た管８を経由して酸素ガスを吹出す。

９は前記第４吹出口４の外周囲に、第４吹出口４の先端
より少くとも２０ｍｍ前方に且つ半径方向に少くとも１
０ｍｍ外方の位置にバーナーの吹出口群を包囲するよう
に円環形状に開口した吸気口である。

１０は該吸気口に連結された吸気管で図示しない排気装
置に接続される。

つぎにこのように構威されたバーナーを用いて石英ガラ
スを形戊させた具体例を述べる。

ガラス形戊原料ガスとして、ＳｉＣｌ４とＧｅＣｌ４と
の混合ガス（９０ ： １０ ｍｏ１％）を２００ ｍ
ｌ ／分の速度で管５を経由して第１吹出口１に、Ａ
ｒガスを１ｌ／分の速度で管６を経由して第２吹出口２
に、Ｈ２ガスを２．５１／分の速度で管７を経由して第
３吹出口３に、０２ガスを５．Ｏｌｌ分の速度で管８を
貫流させて第４吹出口４にそれぞれ供給した。

バーナーの吹出口１，２，３．４の前方で火炎を形威し
、火炎加水分解反応によってガラス微粒子を生或させ、
直径５０〜６０ｍｍφの多孔質母材を５０ｍｍ／時の速
度で軸方向に或長させた。

また、本考案の効果を確認するため、吸気口９を取り除
いた場合、すなわち従来のバーナー構造とした場合、及
びその取り付け位置を変えた場合について多孔質母材を
作製した。

第３図は、それぞれの場合について得られた多孔質母材
の半径方向のカサ密度（ｇ／Ｃｍ３）の秤量経果を示し
たものである。

第３図において横軸は多孔質母材の半径を、縦軸軸ばか
さ密度を示し、曲線イは吸気口９を取り除いた場合、す
なわち従来構造のバーナーを用いた場合で、多孔質母材
の外縁部にかさ密度０．０３ｇ／ｃｍ３の多孔質ガラス
が堆積した。

曲線町よ吸気口９の開口端を第４吹出口４の先端よりも
２０ｍｍ前方に位置させた場合で、また曲線ハは吸気口
９の開口端を第４吹出口４の先端よりも３０ｍｍ前方に
突出させた場合を示している。

第３図よりわかるように、吸気口９をバーナー吹出口先
端から前方に突き出すほど、すなわち吸気口９を被加熱
物体である多孔質母材に近づけるほど、合威した多孔質
母材の周辺部まで密度は均一になることを示して，いる
。

しかし、実際の合或に際しては、吸気口９を２０ｍｍ以
上前方につき出すと、多孔質母材の外径が細くなり、単
位時間当りのガラス合或速度が低下することが見い出さ
れた。

このため、２０ｍｍ程度つき出すことが母材の安定合戊
、収率の向上の観点から望ましいことがわかった。

また第４吹出口４から吸気口９まで半径方向距離は少く
とも１０ｍｍ以上とすることが望ましい。

それ以下であると、酸水素炎の熱によって吸気口９を形
戊する内壁部の一部が焼損するおそれがあることがわか
った。

したがって吸気口９は最外側吹出口の先端より前方に２
０ｍｍ程度、半径方向に少くとも１０ｍｍ以上の位置に
設定すると、吸気効率が良好であり、また熱による損傷
を防ぐことが出来、かつ、生威中のガラス微粒子体温度
は均一となり、密度ゆらぎが少なく、容易に透明なガラ
ス体が得られる。

以上説明したように、従来の多重管バーナーの最外側吸
出口の前方且つ外方に吹い込み口をもうけることによっ
て、生或中のガラス微粒子の密度ゆらぎが少なく、容易
に透明なガラス体が得られ、ガラス化行程における歩留
りを大幅に向上することが出来た。

また、本考案の効果として、ガラス微粒子の流れが安定
となり、生戊したガラス微粒子の形状を安定に保つこと
も可能となるなどの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のバーナー構造の断面図、第２図は本考
案のバーナーの実施例を示す構造断面図、第３図は本考
案の効果を明らかにするため行ったガラス生或実験結果
の一例を示す。 １・・・・・・バーナー中央部の第１吹出口、２・・・
・・・第１吹出口１に隣接する外側の吹出口、３・・・
・・・第２吹出口２に隣接する外側の吹出口、４・・・
・・・第３吹出口に隣接する外側の吹出口、５・・・・
・・第１吹出口に連結される管、６・・・・・・第２吹
出口に連結される管、７・・・・・・第３吹出口に連結
される管、８・・・・・・第４吹出口に連結される管、
９・・・・・・吸気口、１０・・・・・・吸気口９に連
結される吸気管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 火炎加水分解法により石英ガラスの多孔質体を生戊する
   際に用いる複数の同心状吹出口を有する多重管構造のバ
   ーナーにおいて、該バーナーの最外側吹出口の外側面に
   前記同心状吹出口を包囲するように前記最外側吹出口の
   先端の前方に且つ半径方向の外方に円環形状に開口した
   吸気口及び該吸気口に連結した吸気管を有することを特
   徴とするバーナー。