KR940002639Y1 - 석영유리제조용 버너 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

석영유리제조용 버너

제 1 도는 종래의 정단면도.

제 2 도는 제 1 도의 A-A선 단면도.

제 3 도는 본 고안의 정단면도.

제 4 도는 본 고안의 저면도.

제 5 도는 본 고안의 다른 실시예 저면도.

제 6 도는 본 고안의 또다른 실시예 저면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 20 : 몸체 1 : 제 2 공급관

2 : 제 1 공급관 11 : 공급구

21 : 노즐 22, 23 : 유입실

3 : 원료공급구 31, 32 : 원료주입구

본 고안은 순수한 석영유리의 제조 및 가공을 위하여 고순도의 수정분말이나 규사 등 원료분말을 효율적으로 용융하기 위한 석영유리 제조용 버너에 관한 것으로, 특히 공급되는 규사 등 원료분말을 효율적으로 용융하기 위하여 그 공급이 불꽃의 중앙에 수직되게 한 것이다.

일반적으로 고순도의 석영유리는 반도체 산업에 있어서 필수적인 소재로 반도체 산업의 발달에 따라 계속적으로 그 수요가 증가하고 있다. 따라서 고순도의 석영유리를 제조하기 위한 석영의 용융방법으로 전기로 용융, 아크용융, 산수소 불꽃용융 등 이미 여러 가지의 용융법 및 장치가 고안되어 사용되고 있다. 특히 산수소 불꽃은 장치가 간단하고 값싸게 구성할 수 있기 때문에 석영유리의 용융 및 가공 등에 있어 가장 일반적으로 사용되는 방법이다.

이러한 종래의 산수소 불꽃을 이용한 석영용융장치는 미국특허 3, 128, 166 및 일본특허 소60-22641에 소개된 바와같이 산수소 불꽃을 발생하는 버너의 노즐과 그 전반부에 별도의 분말원료 공급구를 갖는 구조로 구성되어 있으며, 산수소 불꽃의 외부로부터 원료인 석영분말 등이 공급되게 있다.

이상의 구조를 원료인 석영분말 등을 산수소 불꽃 외부에서 공급하여 불꽃의 기류흐름에 의해 석영분말이 용융과 동시에 불꽃방향으로 이동되어 석영유리 구조체(500)에 용착되는데(도면 제 1 도 참조), 수소 및 산소 공급관(100, 200)으로의 원료분사가 산소공급을 노즐(201)과 수소공급구(101)로 분사됨과 동시에 별도의 점화장치에 의해 원료공급구(300)저부로 부터의 절결부로 점화되고 원료가 공급되어 불꽃에 의해 용융과 동시에 회전되는 석용 구조체(500)에 부착 제조된다.

이러한 종래의 버너는 장치의 구조적인 문제로 불꽃은 수평방향으로 유지해야 하며, 반면 원료는 수직방향으로 공급해야 하기 때문에 원료공급시의 진동이나 원료입자의 무게편차 등의 영향으로 원료의 손실이 클뿐만 아니라 용융된 원료의 용착위치, 원료의 용융상태가 균일하지 못한 등의 결점이 있다.

특히 원료의 입도 분포에 따라서는 작은 크기의 입자는 완전히 용융이 되더라도 큰 입자는 무게 때문에 불꽃 내에서 완전히 용융되지 않은 상태로 석영유리 구조체에 용착되게 되어 용융석영 유리제품의 투명도를 저하하는 등의 문제를 발생하며, 필요이상으로 산수소 불꽃온도를 높여야 하는등, 투명하고 결점이 없는 용융석영유리의 제조에는 부적합한 여러 가지의 문제점을 가지고 있다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로 본 고안의 목적은 원료의 공급방향이 불꽃의 중심이면서 수직상으로 놓여 원료입자의 무게편차 등의 영향에 의해 불균일한 용융을 해소함과 동시에 원의 공급량을 별도의 공급수단이 없이 연료의 공급에 따라 자연적으로 조절되게 한 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 상부에 원료공급구를 두고 그 하부로 원료주입구를 연장형성하고, 그 둘레에는 산소공급관으로 부터의 산소노즐을 포함하는 수소공급구로 형성되어 그 직하부에 석영유리 구조체를 구비하여서 된다.

이하에서 이를 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면 제 3 도 및 제 4 도에서와 같이 상부에 원료 공급구(3)를 두고 그 하부로 테이퍼져 중앙에 원료주입구(31)를 신장형성하며, 원료공급구 하부로는 산소공급용을 제 1 공급관(2)으로 산소가 유입되는 유입실(21)을 가지며, 중앙으로 하향설치된 원료주입구 주변둘레로 적어도 2개의 이상의 산소공급용 노즐(21)을 하향설치하고, 그 하부로는 수소공급용 제 2 공급관(1)으로부터 수소가 유입되는 수소공급구(11)가 상기 산소공급용 노즐(21) 및 원료주입구(31)를 포함하는 한 몸체(10)로 구성된 것이다.

이때 제 3 도에서 알 수 있듯히 산소공급용 노즐(21)은 중심을 향해 기울어지면서 원료주입구보다 짧은 구조로 하여 불꽃의 전방으로의 집속작용과 산소공급용 노즐(21)로 부터의 분사력에 의해 용융되는 원료 분말을 원료 주입구(31) 선단으로부터 떨어내는 작용을 갖는다.

한편 불꽃의 연료는 산소 및 수소이외에 플라즈마 등과 같은 열원을 이용할 수도 있으며, 한몸체(10)을 이루는 원료공급구(3)와 유입실(22) 및 수소공급부(11)의 외관을 원형으로 한 것에 본 고안의 기술이 한정되지 않으며, 도면 제 5 도에서와 같이 몸체(20)를 사각구조체로 이루거나 원료주입구(32)도 직사각체로 형성되어 그 양측에 산소 공급용 노즐(23)이 일정간격으로 설치되거나 제 6 도에서와 같이 몸체 중앙에 위치하되 적어도 1개 이상의 원료주입구(31)를 설치할 수도 있다. 이때도 역시 산소공급용 노즐(23)은 중심을 향해 기울어지면서 원료주입구보다 짧은 구성으로 상기와 같은 작용을 갖는다.

이상과 같이 구성된 본 고안은 제 1 및 제 2 공급관(2, 1)으로부터 열원이 공급되고 원료공급구(3)내에 고순도의 수정분말이나 규사 등의 원료분말을 넣어놓은 상태에서 도시되지 않는 점화장치에 의해 점화시켜주므로써 하부로 불꽃이 발생되며, 원료주입구(31, 32)의 말단으로 원료가 나옴과 동시에 고온의 불꽃에 의해 원료가 용융되면서 하부의 석영유리 구조체(5)에 부착되어진다.

이때 수소 및 산소공급용 제 1 및 제 2 공급관으로는 수소, 산소이외에 플라즈마를 사용할 수도 있으며, 원료의 용융량 증가의 목적으로 원료주입구(32, 31)를 불꽃화염의 중앙에 위치되게 하되 수직상의 중력방향으로 설치되어 자연법칙에 따라 별도의 연료공급수단이 필요없이 용이하게 공급된다. 그리고 도면 제 5 도에서와 같이 직사각체로 된 경우에는 용융부착되어지는 석영유리가 원료주입구(32)의 개구형태와 같이 장방향으로 되어지며 또는 제 6 도에서와 같이 원료주입구(31)가 적어도 1개 이상의 구조로 설치된 경우에는 용융부착되어지는 석영유리가 그 원료주입구(31)의 갯수에 따른 수의 스포트상에 밀집되는 형태로써 부착되는 작용을 한다.

이상과 같이 구성되고 작용되는 본 고안은 용융 석영유리의 제조용에 적합할 뿐만 아니라 석영유리의 가공, 코팅, 후처리에도 매우 유용하게 사용할 수 있으며, 또한 각종 등급의 분말 용융실리카의 제조에도 사용할 수 있는 것으로, 용융 석영유리를 제조할시 원료가 중력 방향으로 불꽃을 중앙으로 공급하되, 원료의 공급방향과 불꽃의 방향이 일치하여 원료가 시발점인 버너에서부터 융착점인 유리구조체에 도달할때까지 불꽃속에서 이동하기 때문에 원료의 직접 가열효율이 매우 높으며, 원료의 입도에 따른 손실도 없을뿐만 아니라, 원료의 용착점도 일정하여 용착상태가 매우 균질하며, 용융 효율도 극대화 한다.

따라서 원료의 입도가 불균일하더라도 결점이 없는 균질한 용융 석영유리의 제조가 가능하며, 별도의 후열처리 없이도 투명한 용융 석영유리를 제조할 수 있다. 또한 불꽃의 세기를 조절할 경우 버너 끝에서의 유속변화에 따른 원료공급구에서의 압력변화가 생기게 되며, 유속이 빠를수록 즉, 불꽃이 세어질수록 원료주입구의 압차가 커지게되며, 원료가 더 많이 공급되므로 별도의 원료공급 조절장치가 없이도 불꽃변화에 따라 원료공급량이 스스로 변화되며, 별도의 공급수단의 필요없이 자동적으로 일정한 용융이 가능하다.

상기와 같은 본 고안의 효과를 얻기 위하여 본 고안에 따른 석영용융장치를 사용할 경우의 불꽃방향은 연직 아랫방향이 바람직하며, 연직 아랫방향으로부터 약 30도 내에 있을 경우 그 효과는 거의 동일한 것으로 매우 간단하며 유용한 고안이다.

Claims (3)

1. 버너의 중심부로 원료공급부를 두어 불꽃측 방향으로 원료를 공급케 한 석영유리제조용 버너에 있어서, 상부에 원료공급구(3)를 두고 그 하부로 테이퍼져 중앙에 원료주입구(31)를 신장형성하며, 이 원료공급구 하부로는 제 1 공급관(2)으로 부터의 연료유입실(22)를 가지며, 상기 원료주입구 주변둘레로 하향설치되는 적어도 2개 이상의 노즐(21)을 중심으로 기울어지면서 그 하부로는 제 2 공급관(1)으로부터 연료가 유입되는 공급구(11)가 상기 노즐 및 원료주입구를 포함하는 한몸체(10)로 되어 수직하방으로 불꽃과 원료가 공급되게 한 것을 특징으로 하는 석영 유리제조용 버너.
2. 제 1 항에 있어서, 몸체(20)를 사각구조체로 하여 원료주입구(32)를 직사각단면을 가지게 형성하며, 그 양측에 노즐(23)이 일정간격으로 배열형성되어 장방형으로 석영유리가 입혀지도록 한 것을 특징으로 하는 석영 유리제조용 버너.
3. 제 2 항에 있어서, 원료주입구(31)는 원형관으로 형성되어 몸체(10, 20)중앙에 위치하되 적어도 1개 이상의 원료주입구로 되어 적어도 1개 이상의 스포트형으로 석영유리가 입혀지도록 한 것을 특징으로 하는 석영 유리제조용 버너.