JPH1149522A - 石英ガラスブランクの製造方法およびそれに適した装置 - Google Patents
石英ガラスブランクの製造方法およびそれに適した装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波噴霧器の設置を省略し得る、比較的コ
ンパクトな石英ガラスブランクの提供。 【解決手段】 液状ガラス原料を多ノズル蒸着バーナの
噴射ノズルに供給し、蒸着バーナにおいて液状ガラス原
料を霧状化または気化させ、化学反応によるＳｉＯ２粒
子の形成下に霧状化またはガス化したガラス原料を酸素
含有ガスと混合し、多孔性プリフォームの形成下にＳｉ
Ｏ２粒子を基板上に蒸着させ、さらに前記プリフォーム
を焼結して石英ガラスブランクを製造する方法におい
て、該ガラス原料を霧状化またはガス化するために蒸着
バーナに噴霧ガスを供給し、それにより噴射ノズル(６)
の開口部の領域に負圧を発生させる。 【図面】 図１
ンパクトな石英ガラスブランクの提供。 【解決手段】 液状ガラス原料を多ノズル蒸着バーナの
噴射ノズルに供給し、蒸着バーナにおいて液状ガラス原
料を霧状化または気化させ、化学反応によるＳｉＯ２粒
子の形成下に霧状化またはガス化したガラス原料を酸素
含有ガスと混合し、多孔性プリフォームの形成下にＳｉ
Ｏ２粒子を基板上に蒸着させ、さらに前記プリフォーム
を焼結して石英ガラスブランクを製造する方法におい
て、該ガラス原料を霧状化またはガス化するために蒸着
バーナに噴霧ガスを供給し、それにより噴射ノズル(６)
の開口部の領域に負圧を発生させる。 【図面】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は液状ガラス原料を
多ノズル蒸着バーナの噴射ノズルに供給し、蒸着バーナ
において液状ガラス原料を霧状化または気化させ、化学
反応によるＳｉＯ２粒子の形成下に霧状化またはガス化
したガラス原料を酸素含有ガスと混合し、多孔性プリフ
ォームの形成下にＳｉＯ２粒子を基板上に蒸着させて、
さらにこのプリフォームを焼結して石英ガラスブランク
を製造する方法に関する。
多ノズル蒸着バーナの噴射ノズルに供給し、蒸着バーナ
において液状ガラス原料を霧状化または気化させ、化学
反応によるＳｉＯ２粒子の形成下に霧状化またはガス化
したガラス原料を酸素含有ガスと混合し、多孔性プリフ
ォームの形成下にＳｉＯ２粒子を基板上に蒸着させて、
さらにこのプリフォームを焼結して石英ガラスブランク
を製造する方法に関する。
【０００２】さらに、この発明は、液状ガラス原料を供
給する噴射ノズル、ガラス原料を霧状化またはガス化す
る装置、並びに燃焼ガスを供給する燃焼ガスノズルを有
する蒸着バーナを備えたこの製造方法を実施する装置に
関する。
給する噴射ノズル、ガラス原料を霧状化またはガス化す
る装置、並びに燃焼ガスを供給する燃焼ガスノズルを有
する蒸着バーナを備えたこの製造方法を実施する装置に
関する。
【０００３】
【従来の技術】この種の蒸着方法および実施するための
蒸着バーナは米国特許第 5,110,335号で公知である。光
ファイバを引くためのプリフォームを製造するには、回
転石英ガラス棒にＳｉＯ２粒子を層をなして蒸着させ
る。これに用いる金属製の火炎加水分解バーナは、中央
にボーリング孔があり、このバーナはＳiＣl４ 含有貯
蔵容器に接続している。この貯蔵容器から中央ボーリン
グ孔に液状のＳiＣl４が供給される。ＳiＣl４ を投入
する際にはポンプが用いられる。この液体を霧状にする
ために、バーナ出口の領域にある中央ボーリング孔に
は、超音波噴霧器を備えている。微細な霧状のＳiＣl４
はバーナの火炎中で酸素と反応してＳｉＯ２を形成す
る。この反応に必要なエネルギをつくるために、中央ボ
ーリング孔と同軸の燃焼ガス用環状ノズルおよびこのノ
ズルの両側に酸素用環状ノズルが２つその周りを囲って
いる。燃焼ガス流に酸素を両側から供給すると、周知の
方法で円筒状の火炎フロントができる。環状ノズルの開
口部は中央ボーリング孔の開口部とともに共通平面上に
ある。
蒸着バーナは米国特許第 5,110,335号で公知である。光
ファイバを引くためのプリフォームを製造するには、回
転石英ガラス棒にＳｉＯ２粒子を層をなして蒸着させ
る。これに用いる金属製の火炎加水分解バーナは、中央
にボーリング孔があり、このバーナはＳiＣl４ 含有貯
蔵容器に接続している。この貯蔵容器から中央ボーリン
グ孔に液状のＳiＣl４が供給される。ＳiＣl４ を投入
する際にはポンプが用いられる。この液体を霧状にする
ために、バーナ出口の領域にある中央ボーリング孔に
は、超音波噴霧器を備えている。微細な霧状のＳiＣl４
はバーナの火炎中で酸素と反応してＳｉＯ２を形成す
る。この反応に必要なエネルギをつくるために、中央ボ
ーリング孔と同軸の燃焼ガス用環状ノズルおよびこのノ
ズルの両側に酸素用環状ノズルが２つその周りを囲って
いる。燃焼ガス流に酸素を両側から供給すると、周知の
方法で円筒状の火炎フロントができる。環状ノズルの開
口部は中央ボーリング孔の開口部とともに共通平面上に
ある。
【０００４】液状のＳiＣl４ の供給と霧状化には公知
の方法では、ポンプや超音波噴霧器のような高価な装置
を必要とする。これらの装置は液状のＳiＣl４ による
機械的磨耗や化学的浸食を受けるので、プリフォームの
汚染は避けられない。さらに、超音波噴霧器は特に整備
に費用がかかり、また、その設置にはかなりの容積を必
要とするので蒸着バーナの構造が大きくなる。
の方法では、ポンプや超音波噴霧器のような高価な装置
を必要とする。これらの装置は液状のＳiＣl４ による
機械的磨耗や化学的浸食を受けるので、プリフォームの
汚染は避けられない。さらに、超音波噴霧器は特に整備
に費用がかかり、また、その設置にはかなりの容積を必
要とするので蒸着バーナの構造が大きくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の技術的課題
は、根底には、これらの欠点を回避し、さらに、このた
めの装置を用意することにある。
は、根底には、これらの欠点を回避し、さらに、このた
めの装置を用意することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この方法に関しては、初
めに説明した方法に由来するこれらの課題は、この発明
では、ガラス原料を霧状化またはガス化するために蒸着
バーナに噴霧ガスを供給し、それにより同時に噴射ノズ
ルの開口部の領域に負圧をつくることにより解決するこ
とができる。
めに説明した方法に由来するこれらの課題は、この発明
では、ガラス原料を霧状化またはガス化するために蒸着
バーナに噴霧ガスを供給し、それにより同時に噴射ノズ
ルの開口部の領域に負圧をつくることにより解決するこ
とができる。
【０００７】「霧状化」とはガラス原料を細かい液滴に
分割することであり、「ガス化」とは液体を蒸気または
ガスに変えることであると理解できる。以下、はっきり
区別していない場合は、便宜上「霧状化」という言葉に
は「ガス化」も含まれる。
分割することであり、「ガス化」とは液体を蒸気または
ガスに変えることであると理解できる。以下、はっきり
区別していない場合は、便宜上「霧状化」という言葉に
は「ガス化」も含まれる。
【０００８】この発明の方法では、ガラス原料の霧状化
は噴霧ガスにより行われる。この液体を霧状化するため
に装置を追加する必要はない。この種の装置に係わる整
備費用等の出費がなくなり、その上プリフォームの汚染
も回避することができる。
は噴霧ガスにより行われる。この液体を霧状化するため
に装置を追加する必要はない。この種の装置に係わる整
備費用等の出費がなくなり、その上プリフォームの汚染
も回避することができる。
【０００９】液状ガラス原料は多ノズル蒸着バーナの噴
射ノズルを介して供給する。噴射ノズルの開口部の横断
面は円形または環状にすることができる。噴射ノズルは
相互に配置されたいくつかの円形または環状の単独ノズ
ルを組合せることもできる。通常、噴射ノズルの開口部
は蒸着バーナの中軸または中軸の近くにある。
射ノズルを介して供給する。噴射ノズルの開口部の横断
面は円形または環状にすることができる。噴射ノズルは
相互に配置されたいくつかの円形または環状の単独ノズ
ルを組合せることもできる。通常、噴射ノズルの開口部
は蒸着バーナの中軸または中軸の近くにある。
【００１０】噴霧ガスは多ノズル蒸着バーナの噴霧ノズ
ルを介して供給する。噴射ノズルと全く同様に、噴霧ノ
ズルも開口部の横断面は円形または環状にすることがで
き、また、いくつかの円形または環状の単独ノズルから
組み立てることもできる。噴霧ノズルを介して噴霧ガス
を供給すると、液状ガラス原料を霧状化するだけでなく
噴射ノズルの開口部の領域に負圧も生じる。このため
に、必然性はないが、通常、噴射ノズルと噴霧ノズルを
直接隣接させることは有効である。それぞれのノズルの
流動状況が相互に適切に調和がとれた時に、噴射ノズル
の開口部の領域に負圧が生じる。
ルを介して供給する。噴射ノズルと全く同様に、噴霧ノ
ズルも開口部の横断面は円形または環状にすることがで
き、また、いくつかの円形または環状の単独ノズルから
組み立てることもできる。噴霧ノズルを介して噴霧ガス
を供給すると、液状ガラス原料を霧状化するだけでなく
噴射ノズルの開口部の領域に負圧も生じる。このため
に、必然性はないが、通常、噴射ノズルと噴霧ノズルを
直接隣接させることは有効である。それぞれのノズルの
流動状況が相互に適切に調和がとれた時に、噴射ノズル
の開口部の領域に負圧が生じる。
【００１１】それにより、噴射ノズルの開口部に負圧が
生じ、液状ガラス原料を噴射ノズルから吸引することが
できる。したがって、蒸着バーナによりガラス原料の必
要な流動をつくるための装置は、この発明の方法では必
要がない。そのために、この種の装置に付随するコスト
・整備および汚染の問題がない。
生じ、液状ガラス原料を噴射ノズルから吸引することが
できる。したがって、蒸着バーナによりガラス原料の必
要な流動をつくるための装置は、この発明の方法では必
要がない。そのために、この種の装置に付随するコスト
・整備および汚染の問題がない。
【００１２】基板にＳｉＯ２粒子を蒸着させる場合、当
然複数の蒸着バーナを同時に使用することもできる。
然複数の蒸着バーナを同時に使用することもできる。
【００１３】液状ガラス原料として化合物である四塩化
珪素（ＳiＣl４）、四塩化ゲルマニウム（ＧeＣl４）、
三塩化硼素（ＢＣl３）、四塩化チタン（ＴiＣl４）、
塩化ホスホリル（ＰＯＣl３）の１種またはこれらの化
合物の混合物を用いることは実証されている。
珪素（ＳiＣl４）、四塩化ゲルマニウム（ＧeＣl４）、
三塩化硼素（ＢＣl３）、四塩化チタン（ＴiＣl４）、
塩化ホスホリル（ＰＯＣl３）の１種またはこれらの化
合物の混合物を用いることは実証されている。
【００１４】噴霧ガスとしては、酸素、アルゴン、ヘリ
ウムまたは窒素含有ガスが好適である。
ウムまたは窒素含有ガスが好適である。
【００１５】より有利な方法は、噴射ノズルを同軸に取
り囲んでいる環状の噴霧ノズルを介してバーナチップに
噴霧ガスを供給する方法である。それにより特に効果的
で一様な霧状化と噴射ノズルの開口部に放射対称の圧力
分布が得られる。
り囲んでいる環状の噴霧ノズルを介してバーナチップに
噴霧ガスを供給する方法である。それにより特に効果的
で一様な霧状化と噴射ノズルの開口部に放射対称の圧力
分布が得られる。
【００１６】特に好適な方式としては、ガラス原料のバ
ーナチップへの供給を噴射ノズルの開口部の領域に生じ
た負圧により制御する方式がある。液状のガラス原料は
貯蔵容器から自由に吸引できる。この場合、ガラス原料
の投入は蒸着バーナの内部で噴霧ガスの流動により生じ
た負圧のみで行われる。
ーナチップへの供給を噴射ノズルの開口部の領域に生じ
た負圧により制御する方式がある。液状のガラス原料は
貯蔵容器から自由に吸引できる。この場合、ガラス原料
の投入は蒸着バーナの内部で噴霧ガスの流動により生じ
た負圧のみで行われる。
【００１７】得られた負圧の大きさにより、ガラス原料
の投入量が決まる。蒸着バーナ以外での噴射ノズルへ供
給するガラス原料の供給量の制御は、この方式では必要
ない。これはコスト上好都合であり、蒸着方法を簡単に
し、さらに、汚染源を少なくすることになる。
の投入量が決まる。蒸着バーナ以外での噴射ノズルへ供
給するガラス原料の供給量の制御は、この方式では必要
ない。これはコスト上好都合であり、蒸着方法を簡単に
し、さらに、汚染源を少なくすることになる。
【００１８】この方法を実施する装置については、初め
に説明した装置に由来する上述の技術的課題は、この発
明では、噴霧装置が噴霧ガスを供給するための一つの噴
霧ノズルを含み、この噴霧ノズルが噴射ノズルに隣接し
て配置されており、そして、噴霧ノズルの開口部が、噴
霧ガスの供給方向から見て、噴射ノズルのノズル開口部
の後方の面まで伸びていることにより解決できる。
に説明した装置に由来する上述の技術的課題は、この発
明では、噴霧装置が噴霧ガスを供給するための一つの噴
霧ノズルを含み、この噴霧ノズルが噴射ノズルに隣接し
て配置されており、そして、噴霧ノズルの開口部が、噴
霧ガスの供給方向から見て、噴射ノズルのノズル開口部
の後方の面まで伸びていることにより解決できる。
【００１９】この発明の装置では、液状ガラス原料を霧
状化するために噴霧ノズルを備えている。初めに説明し
た周知の装置における蒸着バーナ内の超音波噴霧器は、
必要ではない。したがって、この発明ではこじんまりと
した構造物を備えた蒸着バーナを製作することができ
る。その上、噴霧ノズル付きの蒸着バーナは比較的わず
かな材料と労力でつくることができる。この発明の装置
では、プリフォームが汚染する危険は小さい。
状化するために噴霧ノズルを備えている。初めに説明し
た周知の装置における蒸着バーナ内の超音波噴霧器は、
必要ではない。したがって、この発明ではこじんまりと
した構造物を備えた蒸着バーナを製作することができ
る。その上、噴霧ノズル付きの蒸着バーナは比較的わず
かな材料と労力でつくることができる。この発明の装置
では、プリフォームが汚染する危険は小さい。
【００２０】液状ガラス原料は多ノズル蒸着バーナの噴
射ノズルから供給する。この噴射ノズルの開口部の横断
面の形状は円形でも環状でもよい。噴射ノズルは複数の
単独ノズルを組合せてつくることもできる。通常、噴射
ノズルの開口部は蒸着バーナの中軸または中軸の近くに
ある。
射ノズルから供給する。この噴射ノズルの開口部の横断
面の形状は円形でも環状でもよい。噴射ノズルは複数の
単独ノズルを組合せてつくることもできる。通常、噴射
ノズルの開口部は蒸着バーナの中軸または中軸の近くに
ある。
【００２１】多ノズル蒸着バーナの噴霧ノズルの開口部
の横断面の形状は、同様に、円形でも環状でもよく、ま
たは、複数の単独ノズルを組合せてつくることもでき
る。噴射ノズルと噴霧ノズルは、この発明の装置の空間
的には様々な形で相互に離された構成要素である。噴霧
ノズルは直接または間接に噴射ノズルに隣接して配置さ
れている。
の横断面の形状は、同様に、円形でも環状でもよく、ま
たは、複数の単独ノズルを組合せてつくることもでき
る。噴射ノズルと噴霧ノズルは、この発明の装置の空間
的には様々な形で相互に離された構成要素である。噴霧
ノズルは直接または間接に噴射ノズルに隣接して配置さ
れている。
【００２２】噴霧ノズルのノズル開口部は、噴霧ガスの
供給方向から見て、噴射ノズルのノズル開口部の後方の
平面まで伸びている。したがって、それぞれのノズル開
口部は互いに同一平面にはない。噴霧ノズルの方が噴射
ノズルより先まで伸びている。そのために、簡単な方法
で、噴射ノズルの開口部の領域に負圧をつくることがで
きる。この負圧により液状ガラス原料は吸引される。し
たがって、ガラス原料の必要な流動をつくるための装置
を追加する必要はない。
供給方向から見て、噴射ノズルのノズル開口部の後方の
平面まで伸びている。したがって、それぞれのノズル開
口部は互いに同一平面にはない。噴霧ノズルの方が噴射
ノズルより先まで伸びている。そのために、簡単な方法
で、噴射ノズルの開口部の領域に負圧をつくることがで
きる。この負圧により液状ガラス原料は吸引される。し
たがって、ガラス原料の必要な流動をつくるための装置
を追加する必要はない。
【００２３】燃焼ガスの化学反応または燃焼ガスによ
り、燃焼ガスの反応ゾーンにおいてガラス原料をＳｉＯ
２粒子に転化するためのエネルギが生み出される。通
常、燃焼ガスでは、空間的に相互に離された２つのノズ
ルにより反応ゾーンに供給される水素と酸素に係わる問
題である。
り、燃焼ガスの反応ゾーンにおいてガラス原料をＳｉＯ
２粒子に転化するためのエネルギが生み出される。通
常、燃焼ガスでは、空間的に相互に離された２つのノズ
ルにより反応ゾーンに供給される水素と酸素に係わる問
題である。
【００２４】噴霧ノズルを基本的には環状に形成するこ
と、および噴霧ノズルが噴射ノズルを同軸に包み込むよ
うに噴霧ノズルを噴射ノズルと燃焼ガスノズルの間に配
置するのが、特に有利であることが実証された。簡単に
形成できることが際だっているこの装置を用いると、特
に有効な霧状化と噴射ノズルの周りに対称的な圧力分布
が得られる。
と、および噴霧ノズルが噴射ノズルを同軸に包み込むよ
うに噴霧ノズルを噴射ノズルと燃焼ガスノズルの間に配
置するのが、特に有利であることが実証された。簡単に
形成できることが際だっているこの装置を用いると、特
に有効な霧状化と噴射ノズルの周りに対称的な圧力分布
が得られる。
【００２５】その上、噴霧ノズルが液状ガラス原料と一
つまたは複数の燃焼ガスの間の早すぎる接触を防止す
る。なぜなら、噴霧ノズルが噴射ノズルの開口部を包み
込んでいるからである。したがって、噴射ノズルのノズ
ル開口部と噴霧ノズルのノズル開口部の間の領域は、ガ
ラス原料のさらなる霧状化に自由に使える。
つまたは複数の燃焼ガスの間の早すぎる接触を防止す
る。なぜなら、噴霧ノズルが噴射ノズルの開口部を包み
込んでいるからである。したがって、噴射ノズルのノズ
ル開口部と噴霧ノズルのノズル開口部の間の領域は、ガ
ラス原料のさらなる霧状化に自由に使える。
【００２６】噴射ノズルと噴霧ノズルのノズル開口部と
の間隔を３ｍｍ以上に調整することが、有利であると実
証されている。この間隔は、噴射ノズルの開口部の領域
における十分な負圧の調整を可能にするだけでなく、ガ
ラス原料の均一な霧状化を保証する。
の間隔を３ｍｍ以上に調整することが、有利であると実
証されている。この間隔は、噴射ノズルの開口部の領域
における十分な負圧の調整を可能にするだけでなく、ガ
ラス原料の均一な霧状化を保証する。
【００２７】この発明の好適な実施態様では、噴霧ガス
の供給方向から見て噴霧ノズルの横断面が、そのノズル
開口部の下方領域で広がっている。ノズル横断面の広が
りは、噴霧ガス流に対しディフューザに似た効果があ
る。これによりこの領域における乱流の発生が容易にな
り、噴射ノズルの領域における負圧を大きくすることが
できる。乱流はガラス原料の霧状化にも寄与することが
できる。広がった開口部横断面を有する領域は、通常、
噴射ノズルの開口部とほぼ同じ位置にある。
の供給方向から見て噴霧ノズルの横断面が、そのノズル
開口部の下方領域で広がっている。ノズル横断面の広が
りは、噴霧ガス流に対しディフューザに似た効果があ
る。これによりこの領域における乱流の発生が容易にな
り、噴射ノズルの領域における負圧を大きくすることが
できる。乱流はガラス原料の霧状化にも寄与することが
できる。広がった開口部横断面を有する領域は、通常、
噴射ノズルの開口部とほぼ同じ位置にある。
【００２８】この発明の好適な変形装置としては、ベン
チュリ・ノズルの形をした噴霧ノズルがある。この形の
ノズルは噴射ノズルの開口部の領域において、特に、噴
霧ガスの流速が速い場合の調節を可能にする。通常、こ
れに加えて、最小の開口部横断面を有するノズル部分が
噴射ノズルの開口部と同じ位置に配置されている。ベン
チュリ・ノズルの横断面はノズル開口部の方向に広がっ
ている。それによりガス圧が急速に低下するので、液状
ガラス原料の蒸発または気化が可能になる。
チュリ・ノズルの形をした噴霧ノズルがある。この形の
ノズルは噴射ノズルの開口部の領域において、特に、噴
霧ガスの流速が速い場合の調節を可能にする。通常、こ
れに加えて、最小の開口部横断面を有するノズル部分が
噴射ノズルの開口部と同じ位置に配置されている。ベン
チュリ・ノズルの横断面はノズル開口部の方向に広がっ
ている。それによりガス圧が急速に低下するので、液状
ガラス原料の蒸発または気化が可能になる。
【００２９】特に、燃焼ガスとガス化または霧状化した
ガラス原料との良好な混合については、この発明の装置
の実施態様では、燃焼ガスノズルの開口部は、噴霧ガス
の供給方向から見て、噴霧ノズルの開口部の前方に配置
されていることが認められている。これにより、一つま
たは複数の燃焼ガスとガラス原料との混合が改善され
る。したがって、この発明のこのような実施態様では、
バーナと基板表面またはバーナ自身が形成したプリフォ
ームの間の間隔は特に小さく保持される。
ガラス原料との良好な混合については、この発明の装置
の実施態様では、燃焼ガスノズルの開口部は、噴霧ガス
の供給方向から見て、噴霧ノズルの開口部の前方に配置
されていることが認められている。これにより、一つま
たは複数の燃焼ガスとガラス原料との混合が改善され
る。したがって、この発明のこのような実施態様では、
バーナと基板表面またはバーナ自身が形成したプリフォ
ームの間の間隔は特に小さく保持される。
【００３０】特に、この発明の装置の実施態様では、噴
霧ガスの供給方向から見て噴霧ノズルに比べて燃焼ガス
ノズルの方が長いことが認められている。このように燃
焼ガスノズルを長くすると、一つまたは複数の燃焼ガス
と接触する前にガラス原料の均一な霧状化またはガス化
をもたらす。その場合、噴霧ノズルと燃焼ガスノズルの
ノズル開口部の間隔は、３〜５ｍｍの範囲に調節するの
が好ましい。その上、燃焼ガスノズルの横断面をそのノ
ズル開口部の下方領域で拡大することは有利である。ノ
ズル横断面の拡大はディフューザに似た効果がある。そ
れによりこの領域における乱流の発生が容易になり、ガ
ス化または霧状化したガラス原料と燃焼ガスとの混合が
改善される。通常、拡大した開口部横断面を有する領域
は、噴霧ノズルの開口部とほぼ同じ位置にある。
霧ガスの供給方向から見て噴霧ノズルに比べて燃焼ガス
ノズルの方が長いことが認められている。このように燃
焼ガスノズルを長くすると、一つまたは複数の燃焼ガス
と接触する前にガラス原料の均一な霧状化またはガス化
をもたらす。その場合、噴霧ノズルと燃焼ガスノズルの
ノズル開口部の間隔は、３〜５ｍｍの範囲に調節するの
が好ましい。その上、燃焼ガスノズルの横断面をそのノ
ズル開口部の下方領域で拡大することは有利である。ノ
ズル横断面の拡大はディフューザに似た効果がある。そ
れによりこの領域における乱流の発生が容易になり、ガ
ス化または霧状化したガラス原料と燃焼ガスとの混合が
改善される。通常、拡大した開口部横断面を有する領域
は、噴霧ノズルの開口部とほぼ同じ位置にある。
【００３１】特に、プリフォームの汚染については、蒸
着バーナのバーナチップが完全に石英ガラスからできて
いる装置において際だって少ない。接続管と蒸着バーナ
への接合部は、たとえば、特殊鋼またはプラスチックか
らつくることができる。多ノズル蒸着バーナは石英ガラ
スから比較的簡単につくることができる。
着バーナのバーナチップが完全に石英ガラスからできて
いる装置において際だって少ない。接続管と蒸着バーナ
への接合部は、たとえば、特殊鋼またはプラスチックか
らつくることができる。多ノズル蒸着バーナは石英ガラ
スから比較的簡単につくることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、実施例と添付図面によりこ
の発明を詳しく説明する。これらの図面はいずれも概略
図である。
の発明を詳しく説明する。これらの図面はいずれも概略
図である。
【００３３】図１にはすべてが参照番号１に帰属する、
蒸着バーナのバーナチップの一部を示す。バーナチップ
１はその長軸（破線）に関して放射対称につくられてい
る。バーナチップは相互に同軸に配置された４つの石英
ガラス管２、３、４、５から構成されている。中央管２
は噴射ノズル６を包みこんでいる。中央管２と隣接管３
の間には噴霧ノズルが形成されている。管３、４は環状
ノズル８、そして管４と５は外部ノズル９を包みこんで
いる。管２、３、４、５の壁の厚さは２ｍｍである。
蒸着バーナのバーナチップの一部を示す。バーナチップ
１はその長軸（破線）に関して放射対称につくられてい
る。バーナチップは相互に同軸に配置された４つの石英
ガラス管２、３、４、５から構成されている。中央管２
は噴射ノズル６を包みこんでいる。中央管２と隣接管３
の間には噴霧ノズルが形成されている。管３、４は環状
ノズル８、そして管４と５は外部ノズル９を包みこんで
いる。管２、３、４、５の壁の厚さは２ｍｍである。
【００３４】横断面が円形である噴射ノズルは、ＳiＣl
４ 用液体タンク（図１には図示していない）に接続さ
れている。基本的には環状の横断面を持ち、開口部の幅
が約１ｍｍである噴霧ノズル７には酸素を流入させ、開
口部の幅が３ｍｍの環状ノズル８には水素を流入させ
る。横断面が同様に環状で開口部の幅が３ｍｍの外側ノ
ズル９には、酸素を供給する。供給方向は矢印１０で示
している。
４ 用液体タンク（図１には図示していない）に接続さ
れている。基本的には環状の横断面を持ち、開口部の幅
が約１ｍｍである噴霧ノズル７には酸素を流入させ、開
口部の幅が３ｍｍの環状ノズル８には水素を流入させ
る。横断面が同様に環状で開口部の幅が３ｍｍの外側ノ
ズル９には、酸素を供給する。供給方向は矢印１０で示
している。
【００３５】それぞれのノズル６、７、８、９のノズル
開口部は、供給方向１０に向かって見て様々な平面に位
置している。噴射ノズルのノズル開口部は内側の平面１
１にある。噴霧ノズル７と環状ノズル８のノズル開口部
は中間平面１２まで伸びており、外側のノズル９のノズ
ル開口部は外側の平面１３に位置している。
開口部は、供給方向１０に向かって見て様々な平面に位
置している。噴射ノズルのノズル開口部は内側の平面１
１にある。噴霧ノズル７と環状ノズル８のノズル開口部
は中間平面１２まで伸びており、外側のノズル９のノズ
ル開口部は外側の平面１３に位置している。
【００３６】内側の平面１１と中間平面１２の間隔は３
ｍｍである。中間平面１２と外側の平面１３とは４ｍｍ
離れている。
ｍｍである。中間平面１２と外側の平面１３とは４ｍｍ
離れている。
【００３７】内側の石英ガラス管２の自由末端は供給方
向１０に向かって先細りになっている。このテーパ１４
は噴射ノズルの開口部（内側平面１１に対応）まで１０
ｍｍ伸びている。管２のテーパに対応して噴霧ノズル７
の横断面はこの領域で拡大している。
向１０に向かって先細りになっている。このテーパ１４
は噴射ノズルの開口部（内側平面１１に対応）まで１０
ｍｍ伸びている。管２のテーパに対応して噴霧ノズル７
の横断面はこの領域で拡大している。
【００３８】同じように、石英ガラス管３の自由末端は
供給方向１０から見て先細りになっている。このテーパ
１５は中間平面１２までやはり１０ｍｍ伸びている。そ
のために、環状ノズル８の横断面はこの領域で拡大して
いる。
供給方向１０から見て先細りになっている。このテーパ
１５は中間平面１２までやはり１０ｍｍ伸びている。そ
のために、環状ノズル８の横断面はこの領域で拡大して
いる。
【００３９】
【実施例】以下、この発明の方法を図１に示す実施例に
基づいて詳しく説明する。
基づいて詳しく説明する。
【００４０】噴射ノズル６からは液状ＳiＣl４、噴霧ノ
ズル７からは酸素、環状ノズル８からは水素および外側
のノズル９からは酸素が供給され、その場合、それぞれ
の物質流の流速は番号順にほぼ５：１：２：１５の比率
になっている。
ズル７からは酸素、環状ノズル８からは水素および外側
のノズル９からは酸素が供給され、その場合、それぞれ
の物質流の流速は番号順にほぼ５：１：２：１５の比率
になっている。
【００４１】噴霧ノズル７から供給された酸素流は、噴
射ノズル６から流入する液状ＳiＣl４を引き裂いて霧状
にするように調整される。これに加えて、噴霧ノズル７
の開口部横断面の拡大が寄与し、それによりノズル開口
部（内側平面１１）下方領域で噴霧ガスである酸素の流
速が大きくなり、乱流が生じる。
射ノズル６から流入する液状ＳiＣl４を引き裂いて霧状
にするように調整される。これに加えて、噴霧ノズル７
の開口部横断面の拡大が寄与し、それによりノズル開口
部（内側平面１１）下方領域で噴霧ガスである酸素の流
速が大きくなり、乱流が生じる。
【００４２】その上、噴射ノズル６のノズル開口部（内
側平面１１に対応）領域で噴霧ガスの流れが負圧をつく
る。この負圧により噴射ノズル６から液状ＳiＣl４ が
吸引される。吸引された液体の投入量は負圧の大きさを
によって決められる。負圧の大きさはやはり噴霧ガスの
流速に依存する。噴霧ノズル７の開口部を中間平面１２
まで、すなわち、供給方向１０に向かって前方へ、引き
出すことにより、十分な負圧が得られる。噴霧ガス流の
外側に限界があるので、これが特に噴射ノズル６のノズ
ル開口部で作用し、そこで必要な負圧を生じる。
側平面１１に対応）領域で噴霧ガスの流れが負圧をつく
る。この負圧により噴射ノズル６から液状ＳiＣl４ が
吸引される。吸引された液体の投入量は負圧の大きさを
によって決められる。負圧の大きさはやはり噴霧ガスの
流速に依存する。噴霧ノズル７の開口部を中間平面１２
まで、すなわち、供給方向１０に向かって前方へ、引き
出すことにより、十分な負圧が得られる。噴霧ガス流の
外側に限界があるので、これが特に噴射ノズル６のノズ
ル開口部で作用し、そこで必要な負圧を生じる。
【００４３】その上、噴霧ガスの外側の限界により燃焼
ガス（水素と酸素）との早すぎる接触を防止できる。両
平面１１と１２の間の約３ｍｍの間隔が、環状ノズル８
からの水素と接触する前に液状ＳiＣl４ が霧状化する
のに役立つ。
ガス（水素と酸素）との早すぎる接触を防止できる。両
平面１１と１２の間の約３ｍｍの間隔が、環状ノズル８
からの水素と接触する前に液状ＳiＣl４ が霧状化する
のに役立つ。
【００４４】その上、この発明の装置のこの実施態様で
は、平面１２と１３の間の領域で霧状化がさらに進行す
る。なぜなら、この領域では石英ガラス管４が外側限界
を形成し、これが外側のノズル９からの酸素との接触、
したがって、水素との化学反応を防止するからである。
これにより加水分解反応の前に、液状ＳiＣl４ の特別
に均一な霧状化と混合が保証される。
は、平面１２と１３の間の領域で霧状化がさらに進行す
る。なぜなら、この領域では石英ガラス管４が外側限界
を形成し、これが外側のノズル９からの酸素との接触、
したがって、水素との化学反応を防止するからである。
これにより加水分解反応の前に、液状ＳiＣl４ の特別
に均一な霧状化と混合が保証される。
【００４５】それに加えて、平面１２の下方領域では環
状ノズル８の横断面が拡大する。このような横断面の拡
大は、水素気流の場合ディフューザのように作用し、こ
の領域の上方で乱気流を生じ、この乱気流によりガスと
霧状の液体の混合を改善する。
状ノズル８の横断面が拡大する。このような横断面の拡
大は、水素気流の場合ディフューザのように作用し、こ
の領域の上方で乱気流を生じ、この乱気流によりガスと
霧状の液体の混合を改善する。
【００４６】この発明の装置の別の実施態様の図である
図２と３では、図１と同じ参照番号が使われており、こ
れらの参照番号は図１により同一の参照番号について説
明しているバーナチップの構成要素を表している。
図２と３では、図１と同じ参照番号が使われており、こ
れらの参照番号は図１により同一の参照番号について説
明しているバーナチップの構成要素を表している。
【００４７】図２によるバーナチップ１では、噴霧ノズ
ルはいわゆる「ベンチュリ・ノズル」１６として形成さ
れており、このノズルは石英ガラス管２と１７により境
界がつくられている。この場合、噴霧ガスとしては、酸
素が使用される。ベンチュリ・ノズル１６の環状のすき
間は、供給方向１０に向かって、噴射ノズルのノズル開
口部（平面１１）の下方領域で先が細くなっており、一
方、平面１１の上部領域１８、すなわち、噴射ノズル２
の開口部の上から平面１２までの領域で、ノズル開口部
は拡大している。
ルはいわゆる「ベンチュリ・ノズル」１６として形成さ
れており、このノズルは石英ガラス管２と１７により境
界がつくられている。この場合、噴霧ガスとしては、酸
素が使用される。ベンチュリ・ノズル１６の環状のすき
間は、供給方向１０に向かって、噴射ノズルのノズル開
口部（平面１１）の下方領域で先が細くなっており、一
方、平面１１の上部領域１８、すなわち、噴射ノズル２
の開口部の上から平面１２までの領域で、ノズル開口部
は拡大している。
【００４８】ベンチュリ・ノズルの特別な形状により、
噴射ノズル６の開口部（平面１１）の領域で、強い負圧
が生じ、これにより液状ＳiＣl４ をガス化させること
ができる。ガス化により、ガラス原料を特別に均一に分
布した状態にすることができる。ところで、図２の装置
と図１の装置との間には本質的な違いはない。したがっ
て、バーナチップ１の個々の構成要素の利点と作用並び
にこの発明の方法については上で述べた詳細な説明を参
照されたい。
噴射ノズル６の開口部（平面１１）の領域で、強い負圧
が生じ、これにより液状ＳiＣl４ をガス化させること
ができる。ガス化により、ガラス原料を特別に均一に分
布した状態にすることができる。ところで、図２の装置
と図１の装置との間には本質的な違いはない。したがっ
て、バーナチップ１の個々の構成要素の利点と作用並び
にこの発明の方法については上で述べた詳細な説明を参
照されたい。
【００４９】図３に示したバーナチップ１の部分では、
環状ノズル８と外側ノズル９のノズル開口部は共通平面
２０まで伸びている。噴射ノズル６のノズル開口部は中
間平面２１にあり、噴霧ノズル７のノズル開口部は外側
平面２２にある。
環状ノズル８と外側ノズル９のノズル開口部は共通平面
２０まで伸びている。噴射ノズル６のノズル開口部は中
間平面２１にあり、噴霧ノズル７のノズル開口部は外側
平面２２にある。
【００５０】噴霧ガスとしては酸素、ガラス原料として
は液状ＳiＣl４ が使われている。噴霧ノズル７から供
給された酸素流は、噴射ノズル６から流入する液状Ｓi
Ｃl４を引き裂いて霧状化するように調整される。これ
に加えて、噴霧ノズル７の開口部横断面の拡大が寄与
し、それによりノズル開口部（中間平面２１）下方領域
で噴霧ガスである酸素の流速が大きくなり、乱流が生じ
る。
は液状ＳiＣl４ が使われている。噴霧ノズル７から供
給された酸素流は、噴射ノズル６から流入する液状Ｓi
Ｃl４を引き裂いて霧状化するように調整される。これ
に加えて、噴霧ノズル７の開口部横断面の拡大が寄与
し、それによりノズル開口部（中間平面２１）下方領域
で噴霧ガスである酸素の流速が大きくなり、乱流が生じ
る。
【００５１】その上、噴射ノズル６のノズル開口部（中
間平面２１に対応）領域で噴霧ガスの流れが負圧をつく
る。この負圧により噴射ノズル６から液状ＳiＣl４ が
吸引される。吸引された液体の投入量は負圧の大きさに
より決められる。投入量もやはり噴霧ガスの流速に依存
する。噴霧ノズル７の開口部を外側平面２２まで、すな
わち、供給方向１０に向かって前方へ、引き出すことに
より、十分な負圧が得られる。噴霧ガス流の外側の限界
により、これが特に噴射ノズル６のノズル開口部で作用
し、そこで必要な負圧を生じる。平面２１と２２の間隔
は約３ｍｍである。
間平面２１に対応）領域で噴霧ガスの流れが負圧をつく
る。この負圧により噴射ノズル６から液状ＳiＣl４ が
吸引される。吸引された液体の投入量は負圧の大きさに
より決められる。投入量もやはり噴霧ガスの流速に依存
する。噴霧ノズル７の開口部を外側平面２２まで、すな
わち、供給方向１０に向かって前方へ、引き出すことに
より、十分な負圧が得られる。噴霧ガス流の外側の限界
により、これが特に噴射ノズル６のノズル開口部で作用
し、そこで必要な負圧を生じる。平面２１と２２の間隔
は約３ｍｍである。
【００５２】この発明の装置のこれらの実施態様では、
水素と酸素の燃焼ガスノズル８と９のノズル開口部は、
供給方向１０に向かって噴霧ノズル７のノズル開口部
（平面２２）の前、すなわち、共通平面２０にある。平
面２０と２２の間隔は約５ｍｍである。平面２１と２２
の領域では混合と酸素と水素の間の反応が起きる。それ
により平面２２の周りの領域にはすでに霧状ガラス原料
の加水分解用反応エネルギが用意されており、したがっ
て、このバーナでは加水分解用反応ゾーンはすでに比較
的バーナ口の近くで開始されている。これにより、自ら
形成しているプリフォームの表面とバーナチップ１の間
隔を小さく保持することができ、これは蒸着速度と蒸着
効率について有利である
水素と酸素の燃焼ガスノズル８と９のノズル開口部は、
供給方向１０に向かって噴霧ノズル７のノズル開口部
（平面２２）の前、すなわち、共通平面２０にある。平
面２０と２２の間隔は約５ｍｍである。平面２１と２２
の領域では混合と酸素と水素の間の反応が起きる。それ
により平面２２の周りの領域にはすでに霧状ガラス原料
の加水分解用反応エネルギが用意されており、したがっ
て、このバーナでは加水分解用反応ゾーンはすでに比較
的バーナ口の近くで開始されている。これにより、自ら
形成しているプリフォームの表面とバーナチップ１の間
隔を小さく保持することができ、これは蒸着速度と蒸着
効率について有利である
【図１】特に液状ガラス原料の噴霧に適した蒸着バーナ
の第１の実施態様を示す概略図である。
の第１の実施態様を示す概略図である。
【図２】特に液状ガラス出発物質のガス化に適した蒸着
バーナの別の実施態様を示す該略図である。
バーナの別の実施態様を示す該略図である。
【図３】この発明の蒸着バーナの別の実施態様を示す該
略図である。
略図である。
１ バーナチップ ２〜５ 石英ガラス管 ６ 噴射ノズル ７、１６ 噴霧ノズル ８、９ 燃焼ガスノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592164085 ＱＵＡＲＺＳＴＲＡＳＳＥ， 63450 Ｈ ＡＮＡＵ， ＧＥＲＭＡＮＹ (72)発明者 クラウス・ルッペルト ドイツ連邦共和国、63477 マインタール、 ルイザント・リング 13 (72)発明者 アントン・シュタインコール ドイツ連邦共和国、63584 グリュンダウ、 ホーフアッケルヘーク ５
Claims (14)
- 【請求項１】 液状ガラス原料を多ノズル蒸着バーナの
噴射ノズルに供給し、蒸着バーナにおいて液状ガラス原
料を霧状化または気化させ、化学反応によるＳｉＯ２粒
子の形成下に霧状化またはガス化したガラス原料を酸素
含有ガスと混合し、多孔性プリフォームの形成下にＳｉ
Ｏ２粒子を基板上に蒸着させ、さらに前記プリフォーム
を焼結して石英ガラスブランクを製造する方法におい
て、該ガラス原料を霧状化またはガス化するために蒸着
バーナに噴霧ガスを供給し、それにより噴射ノズル(６)
の開口部の領域に負圧を発生させることを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 前記液状ガラス原料として化合物である
四塩化珪素（ＳiＣl４）、四塩化ゲルマニウム（ＧeＣl
４）、三塩化硼素（ＢＣl３）、四塩化チタン（ＴiＣl
４）、塩化ホスホリル（ＰＯＣl３）の１種またはこれ
らの化合物の混合物を用いることを特徴とする請求項１
に記載の方法。 - 【請求項３】 前記噴霧ガスが、酸素、アルゴン、ヘリ
ウムまたは窒素を包含することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記噴霧ガスを前記噴射ノズル(６)を同
軸に取り囲む環状噴霧ノズル(７、１６)を介して前記蒸
着バーナに供給することを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか一つに記載の方法。 - 【請求項５】 前記蒸着バーナへの前記ガラス原料の供
給を、前記噴射ノズル(６)の開口部の領域で生じた負圧
により制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か一つに記載の方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一つに記載の方
法を実施する、液状ガラス原料を供給する噴射ノズル、
ガラス原料を霧状化またはガス化する装置、並びに燃焼
ガスを供給する燃焼ガスノズルを有する蒸着バーナを備
えた装置であって、前記噴霧装置は、噴霧ガスを供給す
る噴霧ノズル(７、１６)を含み、前記噴霧ノズル(７、１
６)が前記噴射ノズル(６)に隣接しており、前記噴霧ノ
ズルの開口部は前記噴霧ガスの供給方向(１０)から見て
前記噴射ノズル(６)のノズル開口部の後方の平面(１２)
まで伸びていることを特徴とする装置。 - 【請求項７】 前記噴霧ノズル(７、１６)が本質的には
環状に形成されており、かつ、前記噴射ノズル(６)と前
記燃焼ガスノズル(８、９)の間に配置され、さらに、前
記噴射ノズル(６)を同軸に取り囲んでいることを特徴と
する請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記噴射ノズル(６)と前記噴霧ノズル
(７、１６)のノズル開口部の間隔が少なくとも３ｍｍで
あることを特徴とする請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 前記噴霧ガスの供給方向(１０)から見て
前記噴霧ノズル(７、１６)の横断面が、そのノズル開口
部の下方領域で広がっていることを特徴とする請求項８
に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記噴霧ノズルがベンチュリ・ノズル
の形に形成されていることを特徴とする請求項６〜８の
いずれか一つに記載の装置。 - 【請求項１１】 前記燃焼ガスノズル(８、９)が前記噴
霧ノズル(７、１６)に比べ前記噴霧ガスの供給方向(１
０)から見て長く伸びていることを特徴とする請求項６
〜１０のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項１２】 前記噴霧ノズル(７、１６)と前記燃焼
ガスノズル(８、９)のノズル開口部の間隔が３〜５ｍｍ
の範囲に調節されていることを特徴とする請求項１１に
記載の装置。 - 【請求項１３】 前記燃焼ガスノズル(８、９)の開口部
が前記噴霧ガスの供給方向(１０)から見て前記噴霧ノズ
ル(７、１６)の前方に配置されていることを特徴とする
請求項６〜１０のいずれか一つに記載の装置。 - 【請求項１４】 前記蒸着バーナが全石英製のバーナチ
ップ(１)を備えていることを特徴とする請求項６〜１３
のいずれか一つに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19725955A DE19725955C1 (de) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglasrohlings und dafür geeignete Vorrichtung |
| DE19725955.3 | 1997-06-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1149522A true JPH1149522A (ja) | 1999-02-23 |
| JP3668862B2 JP3668862B2 (ja) | 2005-07-06 |
Family
ID=7832968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16878398A Expired - Fee Related JP3668862B2 (ja) | 1997-06-19 | 1998-06-16 | 石英ガラスブランクの製造方法およびそれに適した装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6079225A (ja) |
| JP (1) | JP3668862B2 (ja) |
| DE (1) | DE19725955C1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008504207A (ja) * | 2004-07-02 | 2008-02-14 | リエッキ オイ | 光導波路材料ならびにその製造方法および製造装置 |
| JP2009072688A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Kureha Ecology Management Co Ltd | 反応ノズル、気相加水分解処理装置および気相加水分解処理方法 |
| JP2016522149A (ja) * | 2013-05-24 | 2016-07-28 | ヘレウス クワルツグラス ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 蒸発器および合成石英ガラスを製造する方法 |
| JP2018135238A (ja) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 古河電気工業株式会社 | 多孔質体合成用多重管バーナー及び多孔質体合成装置 |
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