專利名稱：多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沉積效率良好的多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器。對于認(rèn)可通過參照文獻(xiàn)而編入內(nèi)容的指定國，將記載在以下申請中的內(nèi)容通過參 照的方式引入本申請，作為本申請的一部分。專利申請2008-046833申請日2008年02月27日專利申請2009-034224申請日2009年02月17日專利申請2009-042296申請日2009年02月25日
背景技術(shù)：
以往，為了制造光纖母材提出了各種方法。在這些方法中，外部沉積法(0VD Outside Vapor Phase D印osition法)由于能得到比較任意的折射率分布的產(chǎn)品，而且能 批量生產(chǎn)大口徑的光纖母材而被廣泛使用，該方法是通過使燃燒器或者出發(fā)部件相對往 返運動，將從燃燒器火焰中生成的玻璃微粒附著沉積到轉(zhuǎn)動的出發(fā)部件上，合成多孔質(zhì)母 材，在電爐內(nèi)將該多孔質(zhì)母材脫水、燒結(jié)。圖1是表示采用外部沉積法(0VD法)的多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置的一個例子 的概略圖。在圖1中，待沉積玻璃微粒(soot)的出發(fā)部件具有在芯棒1的兩端部焊接虛設(shè) 棒2的結(jié)構(gòu)，其兩端被鑄塊卡盤機(jī)構(gòu)4轉(zhuǎn)動自如地支承。從朝向該出發(fā)部件而配置的，往返 移動自如的燃燒器3，向出發(fā)部件噴出光纖用原料，例如SiCl4等蒸氣和燃燒氣體(氫氣及 氧氣)，將通過在氧氫火焰中水解生成的粉末(soot)沉積在出發(fā)部件上，從而形成光纖用 多孔質(zhì)母材。另外，符號5是排氣罩。燃燒器3由未圖示的燃燒器導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以沿出發(fā)部件的長度方向，往返移動自如 的方式被支承。并且，在使出發(fā)部件以軸為中心轉(zhuǎn)動的同時，向出發(fā)部件噴射火焰，將在火 焰中通過原料氣體的水解生成的玻璃微粒進(jìn)行沉積，從而制造多孔質(zhì)母材。接著，使其通過 未圖示的加熱爐的加熱部，進(jìn)行脫水玻璃化，制成光纖母材。以往，為了合成玻璃微粒并在出發(fā)部件上沉積粉末，采用了同心多重管燃燒器?？?是，使用這樣的同心多重管構(gòu)造的燃燒器時，由于玻璃原料氣體、可燃性氣體及助燃燒性氣 體的混合不充分，而導(dǎo)致玻璃微粒的生成不充分。其結(jié)果，收獲率不提高，很難高速合成。為了解決這個問題，專利文獻(xiàn)1公開了一種多噴嘴型燃燒器，這種燃燒器在可燃 性氣體噴出端口內(nèi)以包圍中心的原料氣體噴出端口的方式配置有形成小口徑助燃燒性氣 體噴出端口的多個噴嘴。此外，對于這種類型的燃燒器，還提出了幾種進(jìn)一步提高沉積效率 的方法。例如，專利文獻(xiàn)2至5等提出了小口徑助燃燒性氣體噴出端口的結(jié)構(gòu)。同時，專利 文獻(xiàn)6至8等對小口徑助燃燒性氣體噴出端口的焦點距離的適當(dāng)化進(jìn)行了記載。并且，專 利文獻(xiàn)9至12等對氣體流量及氣體線速度的適當(dāng)化進(jìn)行了記載。專利文獻(xiàn)1專利公平03-9047號公報專利文獻(xiàn)2專利公開2003-206154號公報專利文獻(xiàn)3專利公開2004-331440號公報
專利文獻(xiàn)4專利公開2006-182624號公報專利文獻(xiàn)5專利第3744350號公報專利文獻(xiàn)6專利公開平05-323130號公報專利文獻(xiàn)7專利第3543537號公報專利文獻(xiàn)8專利公開2003-226544號公報專利文獻(xiàn)9專利第3591330號公報專利文獻(xiàn)10專利公開2003-165737號公報專利文獻(xiàn)11專利公開2003-212555號公報專利文獻(xiàn)12專利第3653902號公報本發(fā)明人對具有相關(guān)小口徑助燃燒性氣體噴出端口(噴嘴)的多孔質(zhì)玻璃母材制 造用燃燒器進(jìn)行潛心研究的結(jié)果，確認(rèn)了上述的小口徑助燃燒性氣體噴出端口的結(jié)構(gòu)和焦 點距離、氣體流量、氣體線速度與沉積效率有很大關(guān)系?？墒?，在此之前，發(fā)現(xiàn)了存在著由于 各氣體噴出端口出口處氣體線速度的不穩(wěn)定而導(dǎo)致反應(yīng)變得不均一的問題、氣體流產(chǎn)生紊 亂而使火焰紊亂的問題，這些問題妨礙了沉積效率的提高。通常，向燃燒器的反應(yīng)氣體的供給，是通過在形成燃燒器的各氣體噴出端口的管 的根部的一處安裝氣體導(dǎo)入管，在其上連接氣體供給管，向各氣體噴出端口供給反應(yīng)氣體。 另外，以燃燒器的構(gòu)造方面考慮，供給各氣體噴出端口的氣體除了從在中心配置氣體噴出 端口供給以外，還從在與環(huán)狀的流路垂直相交的方向的一處連結(jié)的氣體導(dǎo)入管供給。在這 里，由于燃燒器具有同心多重管構(gòu)造，所以越靠外側(cè)的管的管徑越粗，從氣體導(dǎo)入管向環(huán)狀 的流路供給的氣體是越靠外側(cè)的管，越難于繞到位于內(nèi)部的內(nèi)管的相反側(cè)。其結(jié)果，在氣體 噴出端口的流路斷面內(nèi)的線速度容易變得不均一。尤其是具有小口徑助燃燒性氣體噴出端口的燃燒器，因為小口徑助燃燒性氣體噴 出端口群配置在一個氣體噴出端口之內(nèi)，所以與以往使用的不具有小口徑助燃燒性氣體噴 出端口的同心多重管燃燒器相比，有著管徑變大的傾向。因此，與以往的同心多重管燃燒器 相比，在各氣體噴出端口出口的氣體線速度容易存在散差。鑒于此，可以考慮對形成各氣體 噴出端口的管安裝多個氣體導(dǎo)入管，從而減少了氣體噴出端口內(nèi)的線速度的不穩(wěn)定，但是 這會導(dǎo)致氣體導(dǎo)入管的數(shù)量非常多，構(gòu)造變得極為復(fù)雜，不是一種現(xiàn)實的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能在各氣體噴出端口出口中得到均一的線速度、反應(yīng) 變得均一、能得到穩(wěn)定的火焰、沉積效率提高的，具有小口徑氣體噴出端口的多孔質(zhì)玻璃母 材制造用燃燒器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方案提供一種多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器，其特 征在于，具備中心管，其配置在中心，形成原料氣體噴出端口 ；多個管，其相對該中心管被 同心配置，并在相鄰的管之間形成環(huán)狀的氣體噴出端口 ；以及多個小口徑氣體噴出端口噴 嘴，其是在上述中心的原料氣體噴出端口以外的任意氣體噴出端口內(nèi)，相對上述中心管在 同心圓上配置成1列或者多列而形成小口徑氣體噴出端口的多個噴嘴，并且，上述多個小 口徑氣體噴出端口噴嘴是在從該噴嘴尖端起的規(guī)定的長度L的位置，由在形成配置有該噴 嘴的氣體噴出端口的一對管之間配置的1根主管分支而構(gòu)成。其中，形成位于比配置了上
4述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口更靠徑向內(nèi)側(cè)的氣體噴出端口的管的內(nèi)徑，從 比上述規(guī)定的長度L的位置更靠燃燒器根部一側(cè)的位置朝向燃燒器尖端一側(cè)被縮小；形成 配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口以及位于比該氣體噴出端口的更靠 徑向外側(cè)的氣體噴出端口的管的內(nèi)徑，從比上述規(guī)定的長度L的位置更靠燃燒器尖端一側(cè) 的位置朝向燃燒器尖端一側(cè)被縮小。在這里，優(yōu)選設(shè)多個上述小口徑氣體噴出端口噴嘴，為焦點距離相同。另外，優(yōu)選 形成位于比配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口更靠徑向內(nèi)側(cè)的氣體噴 出端口的管的內(nèi)徑，以及，形成配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口以及 位于比該氣體噴出端口更靠徑向外側(cè)的氣體噴出端口的管的內(nèi)徑，以滿足規(guī)定的縮小比X 的方式從燃燒器根部一側(cè)朝向燃燒器尖端一側(cè)被縮小，該縮小比優(yōu)選是X <0. 83。另外，在設(shè)形成配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口的外側(cè)的管 的開口直徑為D時，優(yōu)選該開口直徑D和上述規(guī)定的長度L的關(guān)系滿足式L/D彡2. 0。另 外，優(yōu)選至少形成位于比配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口更靠徑向內(nèi) 側(cè)的氣體噴出端口的管，在內(nèi)徑的縮小部中，朝向燃燒器尖端一側(cè)厚度變薄。另外，優(yōu)選在 燃燒器的最外邊管的外側(cè)設(shè)置有與燃燒器的最外邊管保持一定距離的燃燒器外殼。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的一方案，從燃燒器噴出的氣體流在各氣體噴出端口出口得到均一的 線速度，成為穩(wěn)定的火焰，生成的玻璃微粒的沉積效率提高等，獲得極為良好的效果。通常，從各氣體導(dǎo)入管導(dǎo)入到氣體噴出端口的氣體，在其環(huán)狀流路內(nèi)的線速度不 穩(wěn)定。由于從與在氣體噴出端口的軸線垂直相交的方向?qū)肓说臍怏w，與配置在內(nèi)部的內(nèi) 管的壁碰撞而改變方向而朝向燃燒器尖端一側(cè)，因此很難繞到內(nèi)管的內(nèi)側(cè)即相反側(cè)。因此 有氣體導(dǎo)入管側(cè)的線速度變得大，內(nèi)管背后側(cè)的線速度變得小的傾向。可是，如本發(fā)明的一 方案所示，如果采用到氣體噴出端口出口為止之間的途中使管的內(nèi)徑縮小的結(jié)構(gòu)，則即使 內(nèi)管存在，在環(huán)狀流路內(nèi)導(dǎo)入氣體的流動碰上相對軸方向傾斜的內(nèi)壁而擴(kuò)散，使導(dǎo)入氣體 容易繞到內(nèi)管相反側(cè)，能抑制環(huán)狀流路內(nèi)的線速度的不穩(wěn)定。另外，關(guān)于位于內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口的外側(cè)的氣體噴出 端口，通過在和內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口同樣的位置縮小流路，能夠 在不使燃燒器大型化的情況下均一化該氣體噴出端口內(nèi)的線速度。另外，通過使位于小口 徑氣體噴出端口噴嘴的內(nèi)側(cè)的氣體噴出端口在分支為小口徑氣體噴出端口噴嘴之前的主 管部分，即，在分支位置的燃燒器根部一側(cè)縮小管的內(nèi)徑，能夠擴(kuò)散流路內(nèi)的氣體的流動， 抑制線速度的不穩(wěn)定，還能縮小通過上述分支部的管的管徑。這樣，能填補(bǔ)被分支的小口徑 氣體噴出端口噴嘴互相間的間隔，能使燃燒器整體更緊湊。相反，如果形成位于小口徑氣體噴出端口噴嘴的內(nèi)側(cè)的氣體噴出端口的管的縮 小，是在比分支位置更靠燃燒器尖端一側(cè)進(jìn)行，則雖然同樣在縮小部氣體的流動被擴(kuò)散，線 速度的不穩(wěn)定抑制，不過因為內(nèi)管的管徑依然很粗，不能填補(bǔ)分支后的小口徑氣體噴出端 口噴嘴互相間的間隔，必然使間隔變大。其結(jié)果，內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出 端口之外，其外管也變粗，導(dǎo)致燃燒器變得巨大，因此不優(yōu)選。另外，在多個小口徑氣體噴出端口噴嘴中，通過使同一列的小口徑氣體噴出端口 的焦點距離相同，因此能從該氣體噴出端口噴出的氣體集中噴出到對象物質(zhì)的一點，提高氣體的反應(yīng)性。因而，能夠提高多孔質(zhì)玻璃的沉積效率。在這里，形成氣體噴出端口的管的內(nèi)徑的縮小比很重要，制造多孔質(zhì)玻璃母材所 使用的氣體中，假設(shè)燃燒器根部一側(cè)的管的內(nèi)徑為A、燃燒器尖端一側(cè)的管的內(nèi)徑為B時， 由于縮小比X滿足X = B/A ^ 0. 83，從而線速度變得更加均一。另外，因為有被環(huán)狀流路導(dǎo) 入的氣體的流速變得越大，則線速度的不穩(wěn)定程度變小的傾向，因此流速變得越大，可減小 縮小比X。同時，在形成氣體噴出端口的管為圓筒狀的情況下，軸方向斷面的直徑不變，因此 縮小比X成為燃燒器根部一側(cè)的管的直徑A和在燃燒器尖端一側(cè)的管的直徑B的比。另一 方面，在形成氣體噴出端口的管為斷面為橢圓狀的筒體、斷面為多角形的筒體的情況下，在 軸方向斷面的直徑根據(jù)軸心周圍的位置的不同而不同。這個情況下，將管的軸心周圍的任 意的位置的直徑以燃燒器根部一側(cè)(A)和燃燒器尖端一側(cè)(B)比較后的值作為縮小比X。另外，根據(jù)導(dǎo)入氣體的流量及氣體的種類的不同，有時即使縮小管的內(nèi)徑，如果小 口徑氣體噴出端口噴嘴的長度L短，則沿著小口徑氣體噴出端口噴嘴周圍流動的氣體，在 沿著流路內(nèi)的內(nèi)管和沿著外管的線速度產(chǎn)生差距，產(chǎn)生線速度的不穩(wěn)定(參照圖11)。這是 因為相對內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口的開口直徑，小口徑氣體噴出端口 噴嘴的長度L不足的緣故。在相對內(nèi)包多個小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口的開口直徑，小口徑氣 體噴出端口噴嘴的長度L足夠大的情況下，到達(dá)燃燒器尖端之前氣體繞到小口徑氣體噴出 端口噴嘴的徑向內(nèi)側(cè)，使得小口徑氣體噴出端口噴嘴周圍的線速度的差變小(參照圖9)。 另一方面，在使相對內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口的開口直徑，小口徑氣 體噴出端口噴嘴的長度L不足的情況下，到達(dá)燃燒器尖端之前氣體繞不到小口徑氣體噴出 端口噴嘴的徑向內(nèi)側(cè)，使得在小口徑氣體噴出端口噴嘴內(nèi)側(cè)的線速度很小，整體的線速度 的差變大。因此，通過將內(nèi)包上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口的開口直徑設(shè)定 為D、從分支處到燃燒器尖端的長度設(shè)定為L時，使其滿足式L/D ^2.0,則能夠使小口徑氣 體噴出端口噴嘴的長度L充分大，因此能夠使在小口徑氣體噴出端口噴嘴周圍流動的氣體 流的線速度均一化。另外，為了能用保持裝置固定燃燒器，燃燒器根部一側(cè)需要一定強(qiáng)度，相反，燃燒 器尖端一側(cè)需要縮小管的內(nèi)徑。因此，優(yōu)選內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口 的更內(nèi)側(cè)的管，使從管的內(nèi)徑的縮小部到燃燒器尖端的管的厚度變薄。另外，燃燒器最外邊管的燃燒器尖端一側(cè)，隨著管的內(nèi)徑的縮小而形成錐形形狀。 為此，縮小燃燒器外殼直徑，以使與燃燒器的最外管之間保持一定間隔。


圖1是采用外部沉積法(0VD法)的多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置的概略圖。圖2是表示以往的具有小口徑氣體噴出端口的玻璃微粒合成用燃燒器的尖端的 概略圖。圖3是表示以往的具有小口徑氣體噴出端口的燃燒器的概略斷面圖。圖4是為說明用于測定燃燒器尖端的、以氣體導(dǎo)入管的位置作為基準(zhǔn)的氣體的線 速度的不穩(wěn)定的測量位置的概略圖。
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圖5是為說明用于測定內(nèi)包小口徑氣體噴出端口的氣體噴出端口的線速度的不 穩(wěn)定的測量位置的概略圖。圖6是示以往的具有小口徑氣體噴出端口的燃燒器的線速度的不穩(wěn)定狀態(tài)的圖。圖7是表示實施例1使用的，具有本發(fā)明的小口徑氣體噴出端口的燃燒器的實施 方式的斷面構(gòu)造的概略斷面圖。圖8是表示實施例1使用的燃燒器的線速度的不穩(wěn)定狀態(tài)的圖。
圖9是表示實施例1使用的燃燒器的，第3管內(nèi)的氣體流的狀態(tài)的概略圖。
圖10是表示管的內(nèi)徑的縮小比X(B/A)和沉積效率的關(guān)系的圖。
圖11是表示L/D小的情況下的，第3管內(nèi)的氣體流的狀態(tài)的概略圖。
圖12是表示L/D小的情況下的，燃燒器的線速度的不穩(wěn)定的圖。
圖13是表示L/D和沉積效率的關(guān)系的圖。
圖14是表示在燃燒器的最外邊管外側(cè)安裝了燃燒器外殼了的燃燒器的外略圖。
附圖標(biāo)記
100燃燒器
101第1管
IOlP氣體(第1氣體)噴出端口
102第2管
102P第2氣體噴出端口
103第3管
103P第3氣體噴出端口
104第4管
104P第4氣體噴出端口
105第5管
105P第5氣體噴出端口
106P小口徑氣體噴出端口
106N小口徑氣體噴出端口噴嘴
108主管
108A隔壁
1091 1096 第1 第6氣體導(dǎo)入管
110燃燒器外殼
具體實施例方式下面，參照圖7，對本發(fā)明的多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器的一實施方式進(jìn)行詳細(xì) 說明。本實施方式的燃燒器100具有包含形成中心的原料氣體噴出端口 IOlP的第1管 101，和與其同心的形成多個(第2至第5)環(huán)狀的氣體噴出端口 102P，103P，104P，105P的 多個(第2至第5)管102，103，104，105的同心多重管構(gòu)造。第1至第5管102，103，104， 105是軸方向斷面為圓狀的管。
本實施方式中，安裝有相對于有中心軸線C，且形成中心的原料氣體噴出端口(以 下，稱為第1氣體噴出端口)101P的第1管101同軸的第1氣體導(dǎo)入管1091。并且，有關(guān)該 第1管101，相對于同心、按順序配置的第2管102，第3管103，第4管104及第5管105，在 燃燒器100根部一側(cè)，在與中心軸線C垂直相交的方向，分別安裝有第2氣體導(dǎo)入管1092、 第3氣體導(dǎo)入管1093、第4氣體導(dǎo)入管1094及第5氣體導(dǎo)入管1095。并且，在第2管102和第3管103之間，從根部一側(cè)起，在從燃燒器100尖端到規(guī) 定的長度L的位置為止，配置有1根主管108。該主管108，用被第2管102連結(jié)內(nèi)周部的 隔壁108A在長度L的位置封閉，并且，對于主管108，在其根部一側(cè)，在與中心軸線垂直相交 的方向上安裝有第6氣體導(dǎo)入管1096。另外，從主管108的隔壁108A，在規(guī)定的長度L的 位置分支出形成多個小口徑氣體噴出端口 106P的噴嘴106N。這些多個小口徑氣體噴出端 口噴嘴106N，在本實施方式中，內(nèi)包于形成于第2管102和第3管103之間的第3氣體噴出 端口 103P，形成原料氣體噴出端口 IOlP的第1管101在中心軸線C周圍的圓上，以等間隔 配置成1列(本實施方式中為8根)。并且，各個小口徑氣體噴出端口噴嘴106N在途中向 徑向內(nèi)側(cè)彎曲，以使在中心軸線C上匯聚的焦點距離相同。另外，小口徑氣體噴出端口噴嘴 106N，也可以在中心軸線C周圍的同心圓上，等間隔配置成2列。并且，位于內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的第3氣體噴出端口 103P徑向內(nèi) 側(cè)的第1氣體噴出端口 IOlP和第2氣體噴出端口 102P，在途中的，在比從上述尖端的長度 L位置更靠燃燒器根部一側(cè)的長度Lx的位置，形成各端口的管的內(nèi)徑開始縮小，使長度L的 位置的尖端一側(cè)，管的內(nèi)徑固定。換句話說，位于內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的第3 氣體噴出端口 103P的更內(nèi)側(cè)的第1管101及第2管102，從長度Lx的位置到長度L的位置 管徑連續(xù)縮小。并且，形成這些第1及第2氣體噴出端口，在形成這些端口的管的內(nèi)徑，按 照滿足以下條件的方式途中被縮小分別設(shè)安裝有氣體導(dǎo)入管1091及1092的燃燒器100 的根部一側(cè)的管的內(nèi)徑為A，分別設(shè)燃燒器100尖端一側(cè)的管的內(nèi)徑為B時，它們的縮小比 X 滿足 X = B/A 彡 0. 83。另一方面，內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的第3氣體噴出端口 103P、和位于 其徑向外側(cè)的第4氣體噴出端口 104P和第5氣體噴出端口 105P，從自上述尖端的長度L的 位置到燃燒器尖端一側(cè)的長度Ly的位置，縮小形成各端口的管的內(nèi)徑。換句話說，小口徑 氣體噴出端口噴嘴106N外側(cè)的第3 5管103 105，從長度Ly的位置到燃燒器100尖 端，管徑連續(xù)縮小。并且，形成這些第3至第5氣體噴出端口 103P 105P的管的內(nèi)徑，在 設(shè)從上述長度L的位置到長度Ly的位置的管的內(nèi)徑分別為A，設(shè)燃燒器100尖端的管的內(nèi) 徑分別為B時，以它們的縮小比X滿足X = B/A彡0. 83的方式在途中被縮小。另外，形成配置有小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的第3氣體噴出端口 103P的外 側(cè)的管，即，設(shè)第3管103開口直徑為D時，這個開口直徑D和規(guī)定的長度L的關(guān)系須滿足 式L/D > 2. 0。就這樣，通過充分增大小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的長度L，能夠使沿著 小口徑氣體噴出端口噴嘴106N周圍流動的氣體流的線速度的均一化。另外，本實施方式中，分別形成比配置了小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的第3氣 體噴出端口 103P位于徑向內(nèi)側(cè)的第1及第2氣體噴出端口 IOlP及102P的第1及第2管 101及102，分別在從開始縮小的長度Lx的位置到長度L的位置的管的內(nèi)徑的縮小部中，朝 向燃燒器100尖端厚度逐漸變薄，并且，從長度L的位置到燃燒器100尖端，維持這個變薄
8后的厚度。并且，形成第5氣體噴出端口 105P的第5管105，在從長度Ly的位置到燃燒器 100尖端的管的內(nèi)徑的縮小部中，朝向燃燒器尖端厚度逐漸變薄。由此，能實現(xiàn)燃燒器100 整體的小型化。并且，如圖14所示，在燃燒器100最外管的第5管105外側(cè)，以能夠與第5管105 保持一定間隔的方式設(shè)置有燃燒器外殼110。通過設(shè)置這樣形成的燃燒器外殼110，能使燃 燒器100整體小型化。下面，舉出本發(fā)明的實施例及比較例，進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，不過本發(fā)明不受這些 所限定。(實施例)預(yù)備調(diào)查；首先，作為預(yù)備調(diào)查，用圖2及圖3所概略地表示的現(xiàn)有的燃燒器，對各氣體噴出 端口測量了在燃燒器尖端的線速度的散差。這個燃燒器具有同心5重管構(gòu)造，第3管13中內(nèi)包8根小口徑氣體噴出端口噴嘴 16，這些小口徑氣體噴出端口噴嘴16相對中心管11在同一圓上以等間隔配置。并且，如圖 3所示，從燃燒器主管18，在離燃燒器尖端在L = 80mm的位置分支出以符號17表示的小口 徑氣體噴出端口噴嘴16。在這該燃燒器中心管11以外，供給多孔質(zhì)玻璃母材制造用氣體，采用熱線風(fēng)速計 測量了常溫下的在燃燒器尖端的線速度的不穩(wěn)定情況。氣體的具體供給情況是在第2管 12作為密封氣體的N2供給4L/min，在第3管13作為可燃性氣體的H2供給170L/min，在第 4管14作為密封氣體的N2供給5L/min，在第5管15作為助燃燒性氣體O2供給40L/min。線速度的不穩(wěn)定性的測量，如圖4所示，將氣體導(dǎo)入管19被安裝的方向作為0點 方向，每90度作為3點方向，6點方向，9點方向，測量了 4處。關(guān)于內(nèi)包小口徑氣體噴出端 口噴嘴16的第3管13的氣體噴出端口 13P，如圖5所示，在小口徑氣體噴出端口噴嘴16的 上側(cè)和下側(cè)(徑向外側(cè)和內(nèi)側(cè))的各2處進(jìn)行了測量。圖6表示了其結(jié)果。從圖6可知，在各氣體噴出端口中，氣體導(dǎo)入管19 一側(cè)(0點方向)的氣體線速度 大，隔著內(nèi)管的內(nèi)側(cè)(6點方向)的氣體線速度小。(實施例1)使用了具有參照圖7說明的本發(fā)明的實施方式的同心5重管構(gòu)造的燃燒器100。 該燃燒器100，在第3管103里面內(nèi)包8根小口徑氣體噴出端口噴嘴106N，這些小口徑氣體 噴出端口噴嘴106N，如圖7所示，在從燃燒器100尖端到L = 80mm的位置，從主管108被分 支出來，第3管103開口直徑D為40mm，成為L/D = 2.0。小口徑氣體噴出端口 106P內(nèi)側(cè)的第1管101及第2管102，從離燃燒器100尖端 距離長度Lx = 120mm的位置開始以內(nèi)徑變?yōu)?. 83倍的方式逐漸縮小，小口徑氣體噴出端 口 106P的外側(cè)的第3 5管，從離燃燒器100尖端到長度Ly = 40mm的位置開始以內(nèi)徑為 0. 83倍的方式逐漸縮小。從各氣體噴出端口 IOlP到106P供給了的氣體的種類及氣體流量 與預(yù)備調(diào)查同樣，以常溫進(jìn)行了線速度的不穩(wěn)定狀況的測量。其結(jié)果，如圖8所示，與預(yù)備調(diào)查的圖6比較可知，在各氣體噴出端口中，線速度的 不穩(wěn)定被均一化。并且，如圖9的粗箭頭所示，確認(rèn)了第3管103內(nèi)流動的氣體在直到燃燒 器100尖端之前，充分繞到了小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的內(nèi)側(cè)。
接著，對該測量了線速度的不穩(wěn)定性的燃燒器100，不改變管的內(nèi)徑的縮小位置及 燃燒器100尖端一側(cè)的管的內(nèi)徑，而改變?nèi)紵?00的根部一側(cè)的管的內(nèi)徑，使管的內(nèi)徑的 縮小比X(B/A)變?yōu)?. 7 1. 0的范圍，并進(jìn)行了玻璃微粒的沉積，求出了沉積效率。并且，在燃燒器100中，在第1管101作為玻璃原料氣體的SiCl4供給lOL/min以 及作為助燃燒性氣體的O2供給20L/min，在第2管102作為密封氣體的N2供給4L/min，在 第3管103作為可燃性氣體的H2供給170L/min，在第4管104作為密封氣體的N2供給5L/ min,在第5管105作為助燃燒性氣體O2供給40L/min，并且，在小口徑氣體噴出端口噴嘴 106N的主管108作為助燃燒性氣體的O2供給16L/min，在外徑50mm、長度2000mm芯棒兩端 部焊接外徑50mm的虛設(shè)棒做為出發(fā)部件，在該出發(fā)部件上沉積玻璃微粒100kg。其結(jié)果，如圖10所示，確認(rèn)了當(dāng)縮小比為0.83以下時，氣體的線速度均一化，火焰 穩(wěn)定，沉積效率高且穩(wěn)定。(比較例1)使用與在實施例1測定線速度的L/D2. O的燃燒器100具有相同的根部直徑，尖端 直徑，和變窄位置，但將小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的長度L變更為60mm，從而將L/D比 變更為1. 5的燃燒器100'，各氣體噴出端口供給了的氣體的種類及氣體流量與預(yù)備調(diào)查 同樣，在常溫下測量了線速度的不穩(wěn)定。其結(jié)果，如圖11和12所示，該L/D = 1.5燃燒器100'，與表示L/D = 2的燃燒 器100的線速度的不穩(wěn)定性的圖8的燃燒器100比較，第3管103內(nèi)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)(小口 徑氣體噴出端口的上側(cè)和下側(cè))的線速度之差變大。出現(xiàn)該情況的原因推測如下由于相 對內(nèi)包小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的氣體噴出端口 103P的開口直徑D，小口徑氣體噴出 端口噴嘴106N的長度L不足，因此，在氣體沒有繞到小口徑氣體噴出端口噴嘴106N內(nèi)側(cè)之 前，氣體就已經(jīng)到達(dá)了燃燒器100'的尖端。(實施例2)接著，不改變在比較例1使用的L/D = 1. 5燃燒器100'的燃燒器根部直徑、和燃 燒器尖端直徑及變窄的位置，通過改變小口徑氣體噴出端口噴嘴106N的長度L，改變了小 口徑氣體噴出端口噴嘴106N的長度L和第3管103開口直徑D之間的比L/D，得到了燃燒 器100〃。并且，在外徑50mm、長度2000mm芯棒兩端部焊接外徑50mm的虛設(shè)棒做為出發(fā)部 件，在該出發(fā)部件上沉積玻璃微粒100kg。圖13表示了 L/D和沉積效率的關(guān)系。另外，在燃燒器100〃中，在第1管101作為玻璃原料氣體的SiCl4供給lOL/min 以及作為助燃燒性氣體的O2供給20L/min，在第2管102作為密封氣體的N2供給4L/min， 在第3管103作為可燃性氣體的H2供給170L/min，在第4管104作為密封氣體的N2供給 5L/min，在第5管105作為助燃燒性氣體O2供給40L/min，并且，在小口徑氣體噴出端口噴 嘴106N的主管108作為助燃燒性氣體的O2供給16L/min。其結(jié)果，如圖13所示，能夠確認(rèn)如果滿足L/D ^ 2. 0，則小口徑氣體噴出端口噴嘴 106N的長度就充分大，因此能得到穩(wěn)定的沉積效率。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)本發(fā)明的燃燒器能得到穩(wěn)定的火焰，玻璃微粒的沉積效率提高，對多孔質(zhì)玻璃母 材的生產(chǎn)率提高有很大貢獻(xiàn)。圖中字
10
圖4
0點方向測定位置
3點方向測定位置
6點方向測定位置
9點方向測定位置
圖5
外側(cè)
內(nèi)側(cè)
圖6
第2管
第3管(內(nèi)側(cè))
第3管(外側(cè))
第4管
第5管
線速度
0點方向
3點方向
6點方向
9點方向
圖8
第2管
第3管(內(nèi)側(cè))
第3管(外側(cè))
第4管
第5管
線速度
0點方向
3點方向
6點方向
9點方向
圖10
沉積效率
圖12
第2管
第3管(內(nèi)側(cè))
第3管(外側(cè))
第4管
第5管
線速度
0點方向
3點方向
6點方向
9點方向
圖13
沉積效率
權(quán)利要求
一種多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器，其特征在于，具備中心管，其配置在中心，形成原料氣體噴出端口；多個管，其相對于該中心管被同心配置，并在相鄰的管之間形成環(huán)狀的氣體噴出端口；多個小口徑氣體噴出端口噴嘴，其是在上述中心的原料氣體噴出端口以外的任意氣體噴出端口內(nèi)，在相對于上述中心管的同心圓上配置成1列或者數(shù)列而形成小口徑氣體噴出端口的多個噴嘴，上述多個小口徑氣體噴出端口噴嘴是從該噴嘴尖端起在規(guī)定的長度L的位置，從配置在形成配置有該噴嘴的氣體噴出端口的一對管之間的1根主管分支而構(gòu)成的；其中，形成位于比配置了上述小口徑氣體噴出端口管嘴的氣體噴出端口更靠徑向內(nèi)側(cè)的氣體噴出端口的管的內(nèi)徑，在上述規(guī)定的長度L的位置中從燃燒器根部一側(cè)的位置朝向燃燒器尖端一側(cè)被縮小，形成配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口以及位于比該氣體噴出端口更靠徑向外側(cè)的氣體噴出端口的管的內(nèi)徑，在上述規(guī)定的長度L的位置從置朝向燃燒器尖端一側(cè)被縮小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器，其特征在于在多個上述小口徑氣體噴出端口噴嘴中，同一列的小口徑氣體噴出端口具有相同的焦 點距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器，其特征在于 形成位于比配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口更靠徑向內(nèi)側(cè)的氣體噴出端口的管的內(nèi)徑，以及，形成配置有上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口 以及位于比該氣體噴出端口更靠徑向外側(cè)的氣體噴出端口的管的內(nèi)徑，以滿足規(guī)定的縮小 比X的方式從燃燒器根部一側(cè)朝向燃燒器尖端一側(cè)被縮小，該縮小比是X < 0. 83。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器，其特征在于在設(shè)形成配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口的外側(cè)的管的開口直 徑為D時，該開口直徑D和上述規(guī)定的長度L的關(guān)系滿足式L/D ^ 2. 0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器，其特征在于至少形成比配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口更位于徑向內(nèi)側(cè)的 氣體噴出端口的管，在內(nèi)徑的縮小部中，朝向燃燒器尖端一側(cè)厚度變薄。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5中任意一項所述的多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器，其特征在于在燃燒器的最外邊管的外側(cè)設(shè)置有與燃燒器的最外邊管保持一定距離的燃燒器外殼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能在各氣體噴出端口出口中得到均一的線速度、反應(yīng)均一、且能得到穩(wěn)定的火焰、沉積效率提高的，具有小口徑氣體噴出端口的多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器。本發(fā)明的多孔質(zhì)玻璃母材制造用燃燒器的特征在于，形成位于配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口的徑向內(nèi)側(cè)的氣體噴出端口的管的內(nèi)徑，從比上述規(guī)定的長度L的位置更靠燃燒器根部一側(cè)的位置朝向燃燒器尖端一側(cè)被縮小，并且，形成配置了上述小口徑氣體噴出端口噴嘴的氣體噴出端口以及比該氣體噴出端口位于徑向外側(cè)的氣體噴出端口的管的內(nèi)徑，從比上述規(guī)定的長度L的位置更靠燃燒器尖端一側(cè)的位置朝向燃燒器尖端一側(cè)被縮小。
文檔編號C03B8/04GK101965316SQ200980107278
公開日2011年2月2日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者吉田真 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社