KR100979867B1 - 석영 유리제 버너 - Google Patents

Abstract

석영 유리제 외관(1) 내에 복수의 세관으로 이루어지는 다분기관형의 석영 유리제 노즐(3)을 가지고, 외관 선단의 내경이 외관 직동부 내경의 0.65배 이상 0.90배 이하로 축경되어 있는 것을 특징으로 하고, 상기 노즐(3)은 세관 분기부(2)로부터 그 선단까지가 외관(1) 내에 수납되어 있는 구조로 하고, 세관을 수납하는 외관부의 길이는 외관 선단 내경의 1.5배 이상으로 한다. 버너 선단부에 있어서, 외관으로부터 공급되는 가스의 유속 분포를 균일하게 함으로써, 화염 가공시의 화력 향상 및 유리 미립자의 퇴적 효율을 향상시킬 수 있는 석영 유리제 버너를 제공한다.

석영 유리제, 세관, 다분기관, 외관, 버너

Description

석영 유리제 버너{QUARTZ GLASS MADE BURNER}

본 발명은 석영 유리제 버너(burner)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 화염 가공, 합성 석영 유리의 제조 등에 매우 적합하게 이용되는 석영 유리제 버너에 관한 것이다.

또한, 문헌의 참조에 의한 편입이 인정되는 지정국에 대해서는, 하기 특허출원의 명세서에 기재된 내용을 참조에 의해 본 출원에 편입하고, 본건 명세서의 기재의 일부로 한다.

일본 특허출원 2006－053215　　　출원일　2006년 2월 28일

석영 유리제 버너는 외관에 연소 가스를 흐르게 하고, 내관 노즐(nozzle)로부터 조연성 가스를 흐르게 하여 연소시킴으로써 고온이 얻어지기 때문에, 여러가지 화염 가공에 사용되고 있다. 또, 외관 내에 복수의 노즐이 되는 세관을 삽통한 버너를 사용하고, 외관에 연소 가스를 흐르게 하고, 노즐로부터 조연성 가스를 흐르게 함과 아울러, 임의의 세관에 유리 원료 가스를 흐르게 하고, 화염 가수분해시킴으로써 석영 유리 미립자의 합성이 행해지고 있다.

도 4에 종래의 석영 유리제 버너의 구조를 나타낸다. 동 도에 나타내듯이, 석영 유리제의 외관과, 세관 분기부 및 세관 분기부에 이어져 형성된 복수의 세관 을 포함하는 다분기관형(multibranched tube type)의 형상을 가지고 외관의 내측에 배치된 석영 유리제의 노즐을 구비한다.

종래, 이런 종류의 석영 유리제 버너에 대해서는, 화염 가공시의 화력 향상이나 유리 미립자의 퇴적 효율의 향상을 목적으로 하여, 조연성 가스를 흐르게 하는 노즐의 배치의 방법이나 노즐의 수가 검토되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는 유리 미립자의 합성 효율 및 퇴적 효율을 향상시킬 목적으로 노즐의 배치와 수를 규정하고 있다. 또, 특허문헌 2에서는 노즐의 직경과 선속도를 규정하고 있다.

그렇지만, 화염 가공 효율의 향상이나 퇴적 효율의 향상에는, 노즐로부터 공급되는 가스의 최적화만이 아니라, 외관으로부터 공급되는 가스의 최적화도 중요하다. 외관으로부터 공급되는 가스는 통상적으로 유로 면적이 크기 때문에, 버너 선단부에 있어서 유속이 일정하게 되지 않고 유속 분포를 발생시키기 쉽다. 이 때문에 온도 불균일을 발생시키고 화염 가공 효율이나 퇴적 효율을 저하시키고 있다. 이러한 현상은 특히 화염을 크게 하려고 외관 직경을 크게 한 경우에 현저하다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2003－206154

특허문헌 2: 일본 특허공개 2003－165737

<발명이 해결하고자 하는 과제>　

그래서, 본 발명은 버너 선단부에 있어서, 외관으로부터 공급되는 가스의 유속 분포를 균일하게 함으로써, 화염 가공시의 화력 향상 및 유리 미립자의 퇴적 효율을 향상시킬 수 있는 석영 유리제 버너를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명의 석영 유리제 버너는 석영 유리제 외관 내에 복수의 세관으로 이루어지는 다분기관형의 석영 유리제 노즐을 가지고, 외관 선단의 내경이 외관 직동부 내경의 0.65배 이상 0.90배 이하로 축경(縮徑)되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 상기 노즐은 세관 분기부로부터 그 선단까지가 외관 내에 수납되어 있는 구조로 하고, 세관을 수납하는 외관부의 길이는 외관 선단 내경의 1.5배 이상으로 하는 것이 바람직하다.

다만, 상기의 발명의 개요는 본 발명의 필요한 특징의 모두를 열거한 것은 아니다. 이러한 특징군의 서브콤비네이션(subcombination)도 또 발명으로 될 수 있다.

<발명의 효과>　

본 발명의 석영 유리제 버너는 버너의 외관 선단부에 있어서, 연소 가스의 유속 분포가 균일하게 되고, 화염 가공 및 퇴적체 표면의 온도 불균일이 저감된다. 이에 의해 화염 가공시의 화력이 향상되고, 또 유리 미립자의 퇴적 효율이 향상되는 등의 뛰어난 효과를 가져온다.

도 1은 본 발명의 석영 유리제 버너의 일례를 나타내는, 버너의 축선을 따른 개략 종단면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 석영 유리제 버너의 횡단면도이다.

도 3은 버너의 축경비와, 가열한 석영 유리봉 표면의 최고 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4는 종래의 석영 유리제 버너의 축선을 따른 개략 종단면도이다.

이하, 발명의 실시의 형태를 통해서 본 발명을 설명한다. 다만, 이하의 실시 형태는 청구의 범위에 관계되는 발명을 한정하는 것은 아니다. 또, 실시 형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합의 모두가 발명의 해결 수단에 필수적이라고 한정하지 않는다.

도 1은 본 발명에 의한 석영 유리제 버너의 일례를 나타내는 버너의 축선을 따른 개략 종단면도이고, 도 2는 그 횡단면도이다.

이 석영 유리제 버너는 합성 석영 유리의 화염 가공용으로서 설계된 것이고, 외관(1) 내에, 세관 분기부(2)에 복수의 세관이 장착된 다분기관형의 노즐(3)이 수용되어 있다. 외관(1)에는 연소 가스인 수소 가스를 도입하는 수소 가스 도관(4)이 접속되고, 복수의 세관이 장착된 세관 분기부(2)에는 조연 가스인 산소 가스를 도입하는 산소 가스 도관(5)이 접속되어 있다.

또한, 이 버너는 어느 세관에 유리 원료 도관(도시하지 않음)을 접속함으로써, 유리 미립자의 합성·퇴적용 버너로서 사용할 수도 있다.

도 1에 나타내듯이, 외관(1)은 선단의 축경부(6)에 있어서, 내경이 B로부터 A로 축경되어 있다. 구체적으로는, 외관 선단은 내경으로 외관 직동부의 0.65배 이상 0.90배 이하로 축경된다.

또한, 축경비가 0.90보다 큰 경우에는, 분출시에 충분한 압력이 가해지지 않고, 외관 선단부에서의 유속 분포가 불균일하게 되고, 화염 가공 효율이 저하된다. 또, 임의의 세관에 유리 원료를 공급할 수 있도록 하여 유리 미립자의 합성에 사용하는 경우에는, 퇴적면의 온도가 저하되고, 합성된 유리 미립자의 부착 효율이 저하된다. 한편, 축경비가 0.65보다 작은 경우에는, 이미 압력이 충분히 걸려 있기 때문에, 새로운 화염 가공 효율 혹은 부착 효율의 향상을 바랄 수 없을 뿐만 아니라, 외관 직동부의 외경이 큰 것으로 되고, 장치 설치상 보다 큰 공간이 필요하게 된다.

이와 같이, 외관의 선단부가 축경되어 있으면, 외관 선단부의 직경을 크게 한 경우에 있어서도 축경부에서 압력이 가해지게 된다. 그 결과, 외관 선단부에 있어서, 연소 가스의 유속 분포가 균일하게 되고, 화염 가공면 및 퇴적 표면의 온도 불균일이 저감되고, 화염 가공시의 화력 향상, 혹은 유리 미립자의 퇴적 효율 향상이라는 효과가 얻어진다.

또, 외관의 길이를 외관 선단 직경의 1.5배 이상으로 함으로써 보다 균일한 유속 분포가 얻어진다.

<실시예 1>

도 2에 나타낸 것처럼, 외관 내에 조연 가스용의 노즐을 중심에 1개, 그 주위에 6개 배치하고, 외관의 선단 내경을 25mmφ로 하고, 외관 직동부의 내경을 바꿈으로써, 여러가지 축경비의 석영 유리제 버너를 제작하였다.

이러한 축경비를 변화시킨 석영 유리제 버너를 이용하여 외경 60mmφ의 석영 유리봉의 화염 가공을 하였다. 또한, 노즐을 구성하는 7개의 각 세관은 버너의 중심 축선에 평행하게 설치하든지, 혹은 중심축 연장선상의 소망의 위치에서 초점을 맺도록 외관 내에 장착하면 좋다.

각 버너에 대해서 화염 가공부의 표면 온도를 방사 온도계로 측정하면서, 표면 온도가 최고로 되도록 외관과 노즐에 흐르게 하는 가스량을 각각 조정하고, 얻어진 축경비와 최고 온도의 관계를 도 3에 나타냈다.

도 3에 있어서, 축경비(A/B)가 0.90보다 큰 경우에는, 표면 온도가 낮아지고 가열 효율이 저하되고 있는 것이 인지되지만, 이것은 축경이 부족하여 외관 선단부에서의 연소 가스의 유속 분포가 커지고 있기 때문이다. 한편, 축경비가 0.65 이하로 되면, 충분히 축경되어 있기 때문에 더 이상의 효율의 향상은 기대할 수 없을 뿐만 아니라, 축경비 0.65의 경우, 축경부의 선단 내경을 25mmφ로 하면, 외관 직동부에서의 내경은 38mmφ로 되고, 그 때문에 장치 설치상 보다 큰 공간이 필요하게 되어 바람직하지 않다.

이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재된 범위에 한정되지 않는다. 상기 실시의 형태에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있는 것은 당업자에게 분명하다. 그러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것은 청구의 범위의 기재로부터 분명하다.

본 발명의 석영 유리제 버너는 합성 석영 유리의 제조용 혹은 화염 가공용으 로서 뛰어나고, 제조 비용의 저감 및 품질 향상에 기여한다.

Claims (3)

1. 석영 유리제 외관 내에 복수의 세관으로 이루어지는 다분기관형의 석영 유리제 노즐을 가지고, 외관 선단의 내경이 외관 직동부 내경의 0.65배 이상 0.90배 이하로 축경되어 있고,

   상기 외관에는 수소 가스 도관이 접속되고, 상기 복수의 세관에는 산소 가스 도관이 접속되는 것을 특징으로 하는 석영 유리제 버너.
2. 제1항에 있어서,

   상기 노즐은 세관 분기부로부터 그 선단까지가 외관 내에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 석영 유리제 버너.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   세관을 수납하는 외관부의 길이가 외관 선단 내경의 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 석영 유리제 버너.

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