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JP7643936B2 - Method for manufacturing porous glass body - Google Patents

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JP7643936B2 JP2021088954A JP2021088954A JP7643936B2 JP 7643936 B2 JP7643936 B2 JP 7643936B2 JP 2021088954 A JP2021088954 A JP 2021088954A JP 2021088954 A JP2021088954 A JP 2021088954A JP 7643936 B2 JP7643936 B2 JP 7643936B2
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Description

本発明は、多孔質ガラス体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a porous glass body.

特許文献１には、複数のバーナを備えた多孔質ガラス体の製造装置が開示されている。各バーナから噴出した水素ガスを燃焼させ、この火炎によってガラス原料ガスを反応させることで、ガラス微粒子が生成される。ガラス微粒子を出発部材に堆積することで、光ファイバ等の母材の元となる、多孔質ガラス体が得られる。 Patent Document 1 discloses a porous glass body manufacturing device equipped with multiple burners. Hydrogen gas ejected from each burner is burned, and the resulting flame causes a reaction of glass raw material gas to produce glass particles. The glass particles are deposited on a starting material to obtain a porous glass body that can be used as a base material for optical fibers and the like.

特開２００５－３５８１３号公報JP 2005-35813 A

従来の多孔質ガラス体の製造装置においては、バーナごとに点火機構を設ける場合が多かった。すなわち、バーナと同じ数の点火機構が、反応室内に設けられていた。その結果、反応室内の構造が複雑になり、例えば点火機構の存在によって反応室内における各種気体の流れが乱れ、多孔質ガラス体の品質を低下させる場合があった。 In conventional porous glass body manufacturing equipment, an ignition mechanism was often provided for each burner. In other words, the same number of ignition mechanisms as burners were provided in the reaction chamber. As a result, the structure inside the reaction chamber became complex, and for example, the presence of the ignition mechanisms could disrupt the flow of various gases inside the reaction chamber, reducing the quality of the porous glass body.

本発明はこのような事情を考慮してなされ、点火機構の存在によって多孔質ガラス体の品質が低下することを抑制可能な多孔質ガラス体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide a method for manufacturing a porous glass body that can prevent the quality of the porous glass body from being reduced due to the presence of an ignition mechanism.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る多孔質ガラス体の製造方法は、出発部材の長手方向において間隔を空けて配置された第１バーナおよび第２バーナを用い、前記第１バーナから噴出する水素ガスに点火し、前記第１バーナから噴出するガラス原料ガスを反応させることでガラス微粒子を前記出発部材に堆積させ、前記第１バーナの火炎を、前記第２バーナから噴出する水素ガスに引火させることで前記第２バーナに点火し、前記第２バーナから噴出するガラス原料ガスを反応させることでガラス微粒子を前記出発部材に堆積させる。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a porous glass body according to one embodiment of the present invention uses a first burner and a second burner spaced apart in the longitudinal direction of a starting member, ignites hydrogen gas ejected from the first burner, reacts with the glass raw material gas ejected from the first burner to deposit glass particles on the starting member, ignites the second burner by igniting the hydrogen gas ejected from the second burner with the flame of the first burner, and reacts with the glass raw material gas ejected from the second burner to deposit glass particles on the starting member.

本発明の上記態様によれば、点火機構の存在によって多孔質ガラス体の品質が低下することを抑制可能な多孔質ガラス体の製造方法を提供できる。 According to the above aspect of the present invention, a method for manufacturing a porous glass body can be provided that can prevent the quality of the porous glass body from being deteriorated due to the presence of an ignition mechanism.

本実施形態の製造方法に用いる製造装置の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a manufacturing apparatus used in the manufacturing method of the present embodiment.

以下、本実施形態の多孔質ガラス体の製造方法について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、多孔質ガラス体の製造装置（以下、単に製造装置１０という）は、反応室９と、複数のバーナ３～５と、支持部２と、を備えている。反応室９内には、出発部材１が収容されている。出発部材１は、製造装置１０により製造される多孔質ガラス体の中心部となる部材である。出発部材１は石英ガラスなどにより形成されている。出発部材１は、例えば丸棒状である。出発部材１の少なくとも一方の端部は、支持部２によって回転可能に把持されている。反応室９には、不要なガスを排出するための２つの排気口８が設けられている。排気口８の数および位置は、適宜変更可能である。 Hereinafter, the method for producing a porous glass body according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a manufacturing apparatus for a porous glass body (hereinafter, simply referred to as manufacturing apparatus 10) includes a reaction chamber 9, a plurality of burners 3 to 5, and a support section 2. A starting member 1 is accommodated in the reaction chamber 9. The starting member 1 is a member that will be the central part of the porous glass body manufactured by the manufacturing apparatus 10. The starting member 1 is formed of quartz glass or the like. The starting member 1 is, for example, in the shape of a round rod. At least one end of the starting member 1 is rotatably held by the support section 2. The reaction chamber 9 is provided with two exhaust ports 8 for discharging unnecessary gas. The number and positions of the exhaust ports 8 can be changed as appropriate.

バーナ３～５には、ガラス原料ガス、酸素ガス、水素ガス、不活性ガス等が供給される。各バーナ３～５は、例えば多重管構造である。バーナ３～５の噴出口近傍には、各ガスが単独あるいは混合された状態で噴出する複数のポートが設けられている。ガラス原料ガスとしては、例えばSiCl4やGeCl4や有機シリコン化合物などを採用できる。有機シリコン化合物の具体例としてはアルキルシクロシロキサンが挙げられる。水素ガスが燃焼することで、バーナ３～５の噴出口の近傍には火炎（酸水素火炎）が生じる。この火炎中でガラス原料ガスを反応させることで、ガラス微粒子が生成される。このガラス微粒子を、回転する出発部材１の表面に堆積させることで、ガラス微粒子の堆積層（スート）が形成される。これにより、多孔質ガラス体が得られる。 The burners 3 to 5 are supplied with glass raw material gas, oxygen gas, hydrogen gas, inert gas, etc. Each of the burners 3 to 5 has, for example, a multi-tube structure. In the vicinity of the nozzles of the burners 3 to 5, a plurality of ports are provided for ejecting each gas alone or in a mixed state. As the glass raw material gas, for example, SiCl 4 , GeCl 4 , or an organosilicon compound can be used. A specific example of the organosilicon compound is alkylcyclosiloxane. When the hydrogen gas is burned, a flame (oxyhydrogen flame) is generated in the vicinity of the nozzles of the burners 3 to 5. The glass raw material gas is reacted in this flame to generate glass particles. The glass particles are deposited on the surface of the rotating starting member 1 to form a deposition layer (soot) of glass particles. In this way, a porous glass body is obtained.

バーナ３～５に供給される不活性ガスとしては、例えばアルゴンや窒素等を採用可能である。水素ガス等とともに、不活性ガスをバーナ３～５に供給することで、各噴出口から噴出されるガスの流速を上げることができる。これにより、火炎の発生位置（燃焼開始点）を各噴出口から遠ざけて、噴出口近傍が赤熱し破損することを抑制できる。 The inert gas supplied to burners 3 to 5 can be, for example, argon or nitrogen. By supplying inert gas to burners 3 to 5 together with hydrogen gas, the flow rate of the gas ejected from each nozzle can be increased. This moves the flame generation position (combustion start point) away from each nozzle, preventing the vicinity of the nozzle from becoming red-hot and being damaged.

本実施形態では、気相軸付法（ＶＡＤ法：Vapor phase Axial Deposition Method）によって光ファイバ母材を得る場合について説明する。ただし、ＶＡＤ法以外の方法（例えば外付け法（ＯＶＤ法：Outside Vapor Deposition Method））に本実施形態を適用してもよい。
多孔質ガラス体に焼結処理を施すことで、光ファイバ母材が得られる。焼結処理に加えて、必要に応じて光ファイバ母材に脱水処理やドープ処理を施してもよい。
また、光ファイバ母材を線引きすることで、光ファイバを得ることができる。 In this embodiment, a case where an optical fiber preform is obtained by a vapor phase axial deposition method (VAD method) will be described. However, this embodiment may be applied to a method other than the VAD method (for example, an outside vapor deposition method (OVD method)).
The porous glass body is sintered to obtain an optical fiber preform. In addition to the sintering, the optical fiber preform may be subjected to a dehydration treatment or a doping treatment, if necessary.
Moreover, an optical fiber can be obtained by drawing the optical fiber preform.

（方向定義）
本実施形態では、出発部材１の長手方向を、単に「長手方向」という場合がある。図面では、鉛直方向をＺ軸によって表し、鉛直方向における上方を＋Ｚ側、下方を－Ｚ側とする。本実施形態では、長手方向が鉛直方向と一致している。ただし、長手方向は鉛直方向と一致していなくてもよい。 (Direction definition)
In this embodiment, the longitudinal direction of the starting member 1 may be simply referred to as the "longitudinal direction". In the drawings, the vertical direction is represented by the Z axis, with the upper side in the vertical direction being the +Z side and the lower side being the -Z side. In this embodiment, the longitudinal direction coincides with the vertical direction. However, the longitudinal direction does not have to coincide with the vertical direction.

本実施形態では、出発部材１の上端部は支持部２によって把持されており、出発部材１の下端部は反応室９内に位置している。支持部２は、例えば、出発部材１を把持するチャックと、チャックを上下方向に移動させる移動機構と、を有している。支持部２は、出発部材１を回転させながら上方に移動させることが可能である。 In this embodiment, the upper end of the starting member 1 is gripped by the support part 2, and the lower end of the starting member 1 is located within the reaction chamber 9. The support part 2 has, for example, a chuck that grips the starting member 1 and a moving mechanism that moves the chuck in the vertical direction. The support part 2 is capable of moving the starting member 1 upward while rotating it.

バーナ３は、出発部材１の下端部にスート６を堆積させることが可能な位置に配置されている。バーナ３は、製造装置１０が有する複数のバーナ３～５のなかで最も下方に位置している。また、バーナ３は、鉛直方向および水平方向の双方に対して傾いている。ただし、バーナ３の位置や姿勢は適宜変更してもよい。本実施形態におけるバーナ３はコア用バーナであり、多孔質ガラス体のうち、コアとなる部分を形成する役割を担っている。 Burner 3 is positioned at a position where soot 6 can be deposited on the lower end of starting member 1. Burner 3 is located at the lowest of the multiple burners 3 to 5 possessed by manufacturing apparatus 10. Burner 3 is also inclined both vertically and horizontally. However, the position and attitude of burner 3 may be changed as appropriate. Burner 3 in this embodiment is a core burner, and plays a role in forming the core portion of the porous glass body.

バーナ４、５は、出発部材１の周囲にスートを堆積させることが可能な位置に配置されている。また、出発部材１が上方に移動することで、バーナ３が形成したコアとなるスート６の周囲に、バーナ４、５がスートを堆積させることができる。本実施形態におけるバーナ４、５はクラッド用バーナあり、多孔質ガラス体のうち、クラッドとなる部分を形成する役割を担っている。バーナ４はバーナ３よりも上方に配置され、バーナ５はバーナ４よりもさらに上方に配置されている。言い換えると、バーナ３～５は、出発部材１の長手方向に沿って、間隔を空けて配置されている。バーナ４、５は、出発部材１の長手方向に略直交する方向（すなわち、略水平方向）に沿って延びている。ただし、バーナ４、５の位置や姿勢は適宜変更してもよい。バーナ４を第１クラッド用バーナともいい、バーナ５を第２クラッド用バーナともいう。 The burners 4 and 5 are arranged at positions where they can deposit soot around the starting member 1. In addition, by moving the starting member 1 upward, the burners 4 and 5 can deposit soot around the soot 6 that becomes the core formed by the burner 3. In this embodiment, the burners 4 and 5 are burners for cladding, and play a role in forming the part of the porous glass body that becomes the cladding. The burner 4 is arranged above the burner 3, and the burner 5 is arranged even higher than the burner 4. In other words, the burners 3 to 5 are arranged at intervals along the longitudinal direction of the starting member 1. The burners 4 and 5 extend along a direction that is approximately perpendicular to the longitudinal direction of the starting member 1 (i.e., approximately horizontally). However, the positions and attitudes of the burners 4 and 5 may be changed as appropriate. The burner 4 is also called the first cladding burner, and the burner 5 is also called the second cladding burner.

ここで、各バーナ３～５の燃焼開始点における水素ガス濃度が８％を超えると、水素ガスに引火した際の衝撃によって、出発部材１に変形や割れなどが生じやすくなる。したがって、バーナ３～５に点火する際には、各バーナ３～５の燃焼開始点における水素ガス濃度が８％以下となるように、水素ガスの供給量等を調整することが好ましい。「燃焼開始点」とは、各バーナ３～５の噴出口近傍の点であって、水素ガスの燃焼により生じる火炎のうち最も噴出口に近い点である。燃焼開始点は、バーナ３～５ごとに定まる。より詳しくは、各バーナ３～５の燃焼開始点は、それぞれの噴出口から噴出する水素ガスの流速および水素ガスの火炎伝搬速度によって定まる。水素ガスの流速が大きいほど、燃焼開始点は噴出口から遠ざかる。バーナ３～５の故障を抑制するため、通常は、燃焼開始点がバーナ３～５の各噴出口よりも出発部材１に近い位置となるように、水素ガスの流速が設定される。 Here, if the hydrogen gas concentration at the combustion start point of each burner 3 to 5 exceeds 8%, the impact of igniting the hydrogen gas will easily cause deformation or cracking of the starting member 1. Therefore, when igniting the burners 3 to 5, it is preferable to adjust the amount of hydrogen gas supplied so that the hydrogen gas concentration at the combustion start point of each burner 3 to 5 is 8% or less. The "combustion start point" is a point near the nozzle of each burner 3 to 5, and is the point of the flame generated by the combustion of hydrogen gas that is closest to the nozzle. The combustion start point is determined for each burner 3 to 5. More specifically, the combustion start point of each burner 3 to 5 is determined by the flow speed of the hydrogen gas ejected from each nozzle and the flame propagation speed of the hydrogen gas. The greater the flow speed of the hydrogen gas, the farther the combustion start point is from the nozzle. In order to suppress failure of the burners 3 to 5, the flow speed of the hydrogen gas is usually set so that the combustion start point is closer to the starting member 1 than the nozzle of each burner 3 to 5.

出発部材１の長手方向（本実施形態では鉛直方向）における、各バーナ３～５の噴出口同士の間の間隔は、０．０１ｍ以上０．４ｍ以下であることが望ましい。本願発明者らが鋭意検討したところ、長手方向における各バーナ３～５間の間隔を０．４ｍ以下とすることで、各バーナ３～５の燃焼開始点における水素ガス濃度を８％以下としつつ、バーナ間で引火を生じさせることが可能であった。つまり、バーナ３の火炎をバーナ４に引火させられるため、バーナ４のための点火機構が不要となる。同様に、バーナ４の火炎をバーナ５に引火させられるため、バーナ５のための点火機構が不要となる。 The distance between the nozzles of each of the burners 3 to 5 in the longitudinal direction of the starting member 1 (vertical direction in this embodiment) is desirably 0.01 m or more and 0.4 m or less. As a result of careful consideration by the inventors of the present application, it was found that by making the distance between each of the burners 3 to 5 in the longitudinal direction 0.4 m or less, it is possible to cause ignition between the burners while keeping the hydrogen gas concentration at the combustion start point of each of the burners 3 to 5 at 8% or less. In other words, since the flame of burner 3 can be made to ignite burner 4, an ignition mechanism for burner 4 is not required. Similarly, since the flame of burner 4 can be made to ignite burner 5, an ignition mechanism for burner 5 is not required.

このように、バーナ３～５間で引火を生じさせることが可能であれば、最初に点火されるバーナ３のための点火機構を設けておけば、バーナ４、５のための点火機構を設けなくてもよい。そこで本実施形態では、バーナ３にのみ点火機構（不図示）を設けており、バーナ４、５には点火機構を設けていない。これにより、反応室９内の構造をシンプルにすることができる。バーナ３に設ける点火機構としては、例えばスパークプラグやグロープラグを採用可能であるが、その他の方式の点火機構を採用してもよい。 In this way, if it is possible to cause ignition between burners 3 to 5, there is no need to provide an ignition mechanism for burners 4 and 5 as long as an ignition mechanism is provided for burner 3, which is ignited first. Therefore, in this embodiment, an ignition mechanism (not shown) is provided only for burner 3, and no ignition mechanism is provided for burners 4 and 5. This makes it possible to simplify the structure inside reaction chamber 9. As the ignition mechanism provided for burner 3, for example, a spark plug or glow plug can be used, but other types of ignition mechanisms may also be used.

製造装置１０は、各バーナ３～５に供給される各ガスの流量、供給および停止のタイミング、および点火機構の作動タイミング等を制御する制御部（不図示）を備える。制御部としては、マイクロコントローラ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large-scale Integrated Circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの集積回路や、ＮＣ（Numerical Control）装置などを用いることができる。制御部としてＮＣ装置などを用いた場合、機械学習を用いてもよいし、用いなくてもよい。 The manufacturing apparatus 10 is equipped with a control unit (not shown) that controls the flow rate of each gas supplied to each burner 3 to 5, the timing of supply and stop, and the timing of operation of the ignition mechanism. The control unit may be an integrated circuit such as a microcontroller, an integrated circuit (IC), a large-scale integrated circuit (LSI), or an application specific integrated circuit (ASIC), or an NC (Numerical Control) device. When an NC device or the like is used as the control unit, machine learning may or may not be used.

次に、製造装置１０を用いた多孔質ガラス体の製造方法について説明する。なお、以下の説明において、各ガスの供給および停止のタイミング、各ガスの流量、および点火装置の作動タイミング等は、製造装置１０の制御部が制御してもよい。 Next, a method for manufacturing a porous glass body using the manufacturing apparatus 10 will be described. In the following description, the timing of supply and stop of each gas, the flow rate of each gas, and the activation timing of the ignition device may be controlled by the control unit of the manufacturing apparatus 10.

本実施形態では、ガラス微粒子を出発部材１に堆積させることに先立って、出発部材１の予備加熱を行う（予備加熱工程）。予備加熱を行うことで、多孔質ガラス体の割れやスート脱落の発生を抑制することができる。予備加熱は、バーナ３～５にガラス原料ガスを供給しない状態で水素を燃焼させることで、実行可能である。ガラス微粒子の堆積を開始する直前まで、予備加熱を行うことで、加熱された出発部材１の表面温度が低下することを抑制できる。したがって、予備加熱のために水素ガスを燃焼させ、所定の時間が経過した後、そのまま各バーナ３～５へのガラス原料ガスの供給を開始するとよい。 In this embodiment, prior to depositing the glass particles on the starting member 1, the starting member 1 is preheated (preheating step). Preheating can suppress the occurrence of cracks in the porous glass body and soot shedding. Preheating can be performed by burning hydrogen without supplying glass raw material gas to the burners 3 to 5. By performing preheating until just before starting to deposit the glass particles, it is possible to suppress a decrease in the surface temperature of the heated starting member 1. Therefore, it is advisable to burn hydrogen gas for preheating, and then start supplying glass raw material gas to each of the burners 3 to 5 after a predetermined time has elapsed.

予備加熱における、出発部材１の表面の目標温度は、出発部材１の当該部位におけるガラス微粒子の堆積温度より１００℃以上高く、かつ１５００℃以下とすることが望ましい。製造装置１０は、出発部材１の表面温度を測定するための非接触温度計を備えていてもよい。さらに、非接触温度計による測定結果が制御部に入力され、制御部は当該入力に基づいて各バーナ３～５へのガラス原料ガスの供給開始タイミングを制御するように構成してもよい。 In preheating, the target temperature of the surface of the starting member 1 is desirably at least 100°C higher than the deposition temperature of the glass particles at that portion of the starting member 1, and at most 1500°C. The manufacturing apparatus 10 may be equipped with a non-contact thermometer for measuring the surface temperature of the starting member 1. Furthermore, the measurement results from the non-contact thermometer may be input to the control unit, and the control unit may be configured to control the timing for starting the supply of glass raw material gas to each of the burners 3 to 5 based on the input.

バーナ３に点火する際は、水素ガスおよび不活性ガスをバーナ３に供給し、点火装置を作動させる。点火時のバーナ３の燃焼開始点における水素ガス濃度は、４％以上８％以下が望ましい。水素ガス濃度が４％より小さいと、点火装置を作動させても点火されない場合がある。水素ガス濃度が８％を超えると、先述の通り、出発部材１に変形や割れ等が生じやすくなる。本願発明者らが検討したところ、点火装置の作動タイミングを、バーナ３への水素ガス等の供給開始から１０秒以下とすることで、点火時におけるバーナ３の燃焼開始点における水素濃度を８％以下にすることができた。 When igniting the burner 3, hydrogen gas and inert gas are supplied to the burner 3 and the ignition device is operated. The hydrogen gas concentration at the start of combustion of the burner 3 at the time of ignition is desirably 4% or more and 8% or less. If the hydrogen gas concentration is less than 4%, ignition may not occur even if the ignition device is operated. If the hydrogen gas concentration exceeds 8%, as mentioned above, deformation, cracks, etc. are likely to occur in the starting member 1. As a result of the study by the present inventors, it was possible to reduce the hydrogen concentration at the start of combustion of the burner 3 at the time of ignition to 8% or less by setting the timing of operation of the ignition device to 10 seconds or less from the start of the supply of hydrogen gas, etc. to the burner 3.

バーナ３の点火が完了した後、バーナ４、５は未点火のまま、バーナ３に酸素ガスを供給して、出発部材１の下端部ａを予備加熱する。下端部ａの表面温度が目標値まで上昇したら、バーナ３へのガラス原料ガスの供給を開始し、下端部ａへのガラス微粒子の堆積を開始する。バーナ３へのガラス原料ガスの供給開始と近いタイミングで、バーナ４に水素ガスおよび不活性ガスを供給する。これにより、バーナ３の火炎がバーナ４に引火し、バーナ４が点火する。バーナ４の点火が完了した後、バーナ４に酸素ガスを供給して、出発部材１の外周部ｂを予備加熱する。外周部ｂを予備加熱している間も、バーナ３を定常通り作動させ、下端部ａへのガラス微粒子の堆積を続ける。この時点では、バーナ５は未点火の状態でもよい。なお、出発部材１のうち、バーナ４と対向する部分が外周部ｂであり、バーナ５と対向する部分が外周部ｃである。 After the ignition of the burner 3 is completed, oxygen gas is supplied to the burner 3 while the burners 4 and 5 are not ignited, to preheat the lower end a of the starting member 1. When the surface temperature of the lower end a rises to the target value, the supply of glass raw material gas to the burner 3 is started, and the deposition of glass particles on the lower end a is started. At a timing close to the start of the supply of glass raw material gas to the burner 3, hydrogen gas and inert gas are supplied to the burner 4. As a result, the flame of the burner 3 ignites the burner 4, and the burner 4 is ignited. After the ignition of the burner 4 is completed, oxygen gas is supplied to the burner 4 to preheat the outer periphery b of the starting member 1. Even while the outer periphery b is being preheated, the burner 3 is operated as usual, and the deposition of glass particles on the lower end a is continued. At this point, the burner 5 may be in an unignited state. Note that the part of the starting member 1 facing the burner 4 is the outer periphery b, and the part facing the burner 5 is the outer periphery c.

バーナ４による予備加熱によって、出発部材１の外周部ｂの表面温度が目標値まで上昇したら、バーナ４へのガラス原料ガスの供給を開始し、外周部ｂへのガラス微粒子の堆積を開始する。バーナ４へのガラス原料ガスの供給開始と近いタイミングで、バーナ５に水素ガスおよび不活性ガスを供給する。これにより、バーナ４の火炎がバーナ５に引火し、バーナ５が点火する。バーナ５の点火が完了した後、バーナ５に酸素ガスを供給して、出発部材１の外周部ｃを予備加熱する。外周部ｃを予備加熱している間も、バーナ４を定常通り作動させ、外周部ｂへのガラス微粒子の堆積を続ける。 When the surface temperature of the outer periphery b of the starting member 1 rises to the target value due to preheating by the burner 4, the supply of glass raw material gas to the burner 4 is started, and the deposition of glass particles on the outer periphery b is started. Hydrogen gas and inert gas are supplied to the burner 5 close to the start of the supply of glass raw material gas to the burner 4. This causes the flame of the burner 4 to ignite the burner 5, which then ignites. After the ignition of the burner 5 is completed, oxygen gas is supplied to the burner 5 to preheat the outer periphery c of the starting member 1. Even while the outer periphery c is being preheated, the burner 4 is operated normally, and the deposition of glass particles on the outer periphery b is continued.

バーナ５による予備加熱により、出発部材１の外周部ｃの表面温度が目標値まで上昇したら、バーナ５へのガラス原料ガスの供給を開始し、外周部ｃへのガラス微粒子の堆積を開始する。これにより、３本のバーナ３～５によるガラス微粒子（スート）の堆積が開始される。最終的に所望の形状の多孔質ガラス体が得られるように、出発部材１を上方に移動させて、バーナ３が堆積させたスートの上に、さらにバーナ４、５によってスートを堆積させてもよい。 When the surface temperature of the outer periphery c of the starting member 1 has risen to the target value through preheating by the burner 5, the supply of glass raw material gas to the burner 5 is started, and deposition of glass particles on the outer periphery c is started. This starts deposition of glass particles (soot) by the three burners 3 to 5. To finally obtain a porous glass body of the desired shape, the starting member 1 may be moved upward, and further soot may be deposited by the burners 4 and 5 on top of the soot deposited by the burner 3.

以上説明したように、本実施形態の多孔質ガラス体の製造方法は、出発部材１の長手方向において間隔を空けて配置されたバーナ３（第１バーナ）およびバーナ４（第２バーナ）を用いる。そして、バーナ３から噴出する水素ガスに点火し、バーナ３から噴出するガラス原料ガスを反応させることでガラス微粒子を出発部材１に堆積させ、バーナ３の火炎をバーナ４から噴出する水素ガスに引火させることでバーナ４に点火し、バーナ４から噴出するガラス原料ガスを反応させることでガラス微粒子を出発部材１に堆積させる。このような製造方法によれば、バーナ４に点火機構を設ける必要が無くなる。したがって、反応室９内に配置される点火機構の数を減らし、反応室９内の構造をシンプルにすることができる。これにより、点火機構の存在によって反応室９内における各種気体の流れが乱れて多孔質ガラス体の品質が低下することを抑制できる。また、点火機構を少なくすることで、製造装置１０のコストダウンを図ることもできる。 As described above, the manufacturing method of the porous glass body of this embodiment uses the burner 3 (first burner) and the burner 4 (second burner) arranged at intervals in the longitudinal direction of the starting member 1. Then, the hydrogen gas ejected from the burner 3 is ignited, and the glass raw material gas ejected from the burner 3 is reacted to deposit glass particles on the starting member 1, and the flame of the burner 3 is ignited to the hydrogen gas ejected from the burner 4 to ignite the burner 4, and the glass raw material gas ejected from the burner 4 is reacted to deposit glass particles on the starting member 1. According to this manufacturing method, it is not necessary to provide an ignition mechanism for the burner 4. Therefore, the number of ignition mechanisms arranged in the reaction chamber 9 can be reduced, and the structure inside the reaction chamber 9 can be simplified. This makes it possible to suppress the quality of the porous glass body from being deteriorated due to the presence of the ignition mechanism being disturbed by the flow of various gases in the reaction chamber 9. In addition, by reducing the number of ignition mechanisms, the cost of the manufacturing device 10 can be reduced.

また、バーナ４から噴出する水素ガスの流速および水素ガスの火炎伝搬速度によって定まる、バーナ４の燃焼開始点における水素濃度が４～８％の範囲内であってもよい。燃焼開始点における水素濃度が４％以上であることで、バーナ３の火炎をバーナ４により確実に引火させることが可能となる。また、燃焼開始点における水素濃度が８％以下であることで、点火時の衝撃で出発部材１に変形や割れが生じるのを抑制できる。 The hydrogen concentration at the start of combustion of the burner 4, which is determined by the flow rate of the hydrogen gas ejected from the burner 4 and the flame propagation speed of the hydrogen gas, may be within a range of 4 to 8%. Having a hydrogen concentration of 4% or more at the start of combustion makes it possible for the flame of the burner 3 to be reliably ignited by the burner 4. Also, having a hydrogen concentration of 8% or less at the start of combustion makes it possible to prevent deformation or cracking of the starting member 1 due to the impact at the time of ignition.

また、バーナ３およびバーナ４は、鉛直方向において間隔を空けて配置され、鉛直方向におけるバーナ３の噴出口とバーナ４の噴出口との間の間隔が０．４ｍ以下であってもよい。この場合、バーナ４の燃焼開始点における水素濃度を８％以下としつつ、バーナ３の火炎をバーナ４に引火させることができる。 Burner 3 and burner 4 may also be arranged at a distance in the vertical direction, with the vertical distance between the nozzle of burner 3 and the nozzle of burner 4 being 0.4 m or less. In this case, the flame of burner 3 can ignite burner 4 while keeping the hydrogen concentration at the combustion start point of burner 4 at 8% or less.

以下、具体的な試験例を用いて、上記実施形態を説明する。 The above embodiment will be explained below using specific test examples.

（試験例１）
図１に示すような製造装置１０を用意した。バーナ３およびバーナ４の噴出口同士の間の鉛直方向における距離は、０．２ｍとした。バーナ４およびバーナ５の噴出口同士の間の鉛直方向における距離は、０．１ｍとした。バーナ４、５の噴出口と出発部材１との間の距離（水平方向の間隔）は、０．１ｍとした。点火機構を作動させてバーナ３を点火した後、バーナ４の燃焼開始点における水素ガス濃度が２％となるように、バーナ４への水素ガスの供給を開始した。この条件下で、バーナ４が自動的に点火されるか（すなわち、バーナ３の火炎がバーナ４に引火するか）を、１０回試験した。その結果、バーナ４への水素ガスの供給を開始してから、１０秒以内にバーナ４が点火したのは、１０回の試験中で２回であった。バーナ４に引火する際の衝撃による、バーナ４や出発部材１の変形、破損は認められなかった。 (Test Example 1)
A manufacturing apparatus 10 as shown in FIG. 1 was prepared. The vertical distance between the nozzles of the burner 3 and the burner 4 was 0.2 m. The vertical distance between the nozzles of the burner 4 and the burner 5 was 0.1 m. The distance (horizontal interval) between the nozzles of the burners 4 and 5 and the starting member 1 was 0.1 m. After the ignition mechanism was operated to ignite the burner 3, the supply of hydrogen gas to the burner 4 was started so that the hydrogen gas concentration at the combustion start point of the burner 4 was 2%. Under these conditions, a test was performed 10 times to see whether the burner 4 was automatically ignited (i.e., whether the flame of the burner 3 ignited the burner 4). As a result, the burner 4 was ignited within 10 seconds after the supply of hydrogen gas to the burner 4 was started in two of the 10 tests. No deformation or damage of the burner 4 or the starting member 1 due to the impact when the burner 4 was ignited was observed.

（試験例２）
実施例１と同様の製造装置１０を用意した。点火機構を作動させてバーナ３を点火した後、バーナ４の燃焼開始点における水素ガス濃度が３％となるように、バーナ４への水素ガスの供給を開始した。この条件下で、バーナ４が自動的に点火されるか（すなわち、バーナ３の火炎がバーナ４に引火するか）を１０回試験した。その結果、バーナ４への水素ガスの供給を開始してから、１０秒以内にバーナ４が点火したのは、１０回の試験中で８回であった。バーナ４に引火する際の衝撃による、バーナ４や出発部材１の変形、破損は認められなかった。 (Test Example 2)
A manufacturing apparatus 10 similar to that of Example 1 was prepared. After the ignition mechanism was operated to ignite the burner 3, the supply of hydrogen gas to the burner 4 was started so that the hydrogen gas concentration at the combustion start point of the burner 4 was 3%. Under these conditions, a test was performed 10 times to check whether the burner 4 would automatically ignite (i.e., whether the flame of the burner 3 would ignite the burner 4). As a result, the burner 4 ignited within 10 seconds after the supply of hydrogen gas to the burner 4 was started 8 times out of the 10 tests. No deformation or damage of the burner 4 or the starting member 1 due to the impact when the burner 4 ignited was observed.

（試験例３）
実施例１と同様の製造装置１０を用意した。点火機構を作動させてバーナ３を点火した後、バーナ４の燃焼開始点における水素ガス濃度が４％となるように、バーナ４への水素ガスの供給を開始した。この条件下で、バーナ４が自動的に点火されるか（すなわち、バーナ３の火炎がバーナ４に引火するか）を１０回試験した。その結果、１０回の試験全てにおいて、バーナ４への水素ガスの供給を開始してから、１０秒以内にバーナ４が点火した。バーナ４に引火する際の衝撃による、バーナ４や出発部材１の変形、破損は認められなかった。 (Test Example 3)
A manufacturing apparatus 10 similar to that of Example 1 was prepared. After the ignition mechanism was operated to ignite the burner 3, the supply of hydrogen gas to the burner 4 was started so that the hydrogen gas concentration at the combustion start point of the burner 4 was 4%. Under these conditions, 10 tests were performed to check whether the burner 4 would automatically ignite (i.e., whether the flame of the burner 3 would ignite the burner 4). As a result, in all 10 tests, the burner 4 ignited within 10 seconds after the supply of hydrogen gas to the burner 4 was started. No deformation or damage of the burner 4 or the starting member 1 due to the impact when the burner 4 ignited was observed.

上記の通り、バーナ４の燃焼開始点における水素ガス濃度が４％以上であれば、バーナ３の火炎をバーナ４に引火させられることが確認された。 As described above, it was confirmed that if the hydrogen gas concentration at the start of combustion of burner 4 is 4% or more, the flame of burner 3 can be ignited by burner 4.

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、前記実施形態では、出発部材１の長手方向が鉛直方向と一致していた。しかしながら、出発部材１の長手方向は鉛直方向と一致していなくてもよく、例えば水平方向に一致していてもよい。さらに、出発部材１の長手方向における両端部を支持部２によって支持してもよい。
なお、出発部材１の長手方向が鉛直方向と一致している方が、重力の影響によって、バーナ３からバーナ４へと熱や火炎が伝わりやすく引火しやすい。出発部材１の長手方向が水平方向と一致している場合、例えば反応室９内の気流をバーナ３からバーナ４へと向かうように調整し、バーナ３からバーナ４へと引火しやすくすることができる。反応室９内の気流は、排気口８の位置や、反応室９に雰囲気ガスを供給する給気口の位置等によって調整できる。 For example, in the above embodiment, the longitudinal direction of the starting member 1 coincides with the vertical direction. However, the longitudinal direction of the starting member 1 does not have to coincide with the vertical direction, and may coincide with, for example, the horizontal direction. Furthermore, both ends of the starting member 1 in the longitudinal direction may be supported by the support portions 2.
If the longitudinal direction of the starting member 1 coincides with the vertical direction, heat and flame are more likely to be transferred from the burner 3 to the burner 4 due to the influence of gravity, and ignition is more likely to occur. If the longitudinal direction of the starting member 1 coincides with the horizontal direction, for example, the airflow in the reaction chamber 9 can be adjusted so as to flow from the burner 3 to the burner 4, making it easier for ignition to occur from the burner 3 to the burner 4. The airflow in the reaction chamber 9 can be adjusted by the position of the exhaust port 8, the position of the air supply port that supplies the atmospheric gas to the reaction chamber 9, etc.

また、前記実施形態では、各バーナ３～５によって予備加熱を開始するタイミングが同一ではなかった。つまり、バーナ３による予備加熱を開始し、所定時間が経過した後でバーナ４による予備加熱を開始した。しかしながら、バーナ３～５による予備加熱を同時に開始してもよい。 In addition, in the above embodiment, the timing at which preheating was started by each of burners 3 to 5 was not the same. In other words, preheating was started by burner 3, and then preheating by burner 4 was started after a predetermined time had elapsed. However, preheating by burners 3 to 5 may be started simultaneously.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the components in the above-described embodiments may be replaced with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-described embodiments and variations may be combined as appropriate.

１…出発部材 ３…バーナ（第１バーナ） ４…バーナ（第２バーナ） 1...Starting member 3...Burner (first burner) 4...Burner (second burner)

Claims (2)

出発部材の長手方向において間隔を空けて配置された第１バーナおよび第２バーナを用い、
前記第１バーナから噴出する水素ガスに点火し、前記第１バーナから噴出するガラス原料ガスを反応させることでガラス微粒子を前記出発部材に堆積させ、
前記第１バーナの火炎を、前記第２バーナから噴出する水素ガスに引火させることで前記第２バーナに点火し、前記第２バーナから噴出するガラス原料ガスを反応させることでガラス微粒子を前記出発部材に堆積させる、多孔質ガラス体の製造方法において、
前記第１バーナおよび前記第２バーナは、鉛直方向において間隔を空けて配置され、
前記鉛直方向における前記第１バーナの噴出口と前記第２バーナの噴出口との間の間隔が０．４ｍ以内であり、
前記第２バーナから噴出する水素ガスの流速および水素ガスの火炎伝搬速度によって定まる、前記第２バーナの燃焼開始点における水素濃度が４％以上である、多孔質ガラス体の製造方法。 using a first burner and a second burner spaced apart in a longitudinal direction of the starting member;
The hydrogen gas ejected from the first burner is ignited, and the glass raw material gas ejected from the first burner is reacted with each other to deposit glass particles on the starting member;
A method for producing a porous glass body, comprising the steps of: igniting the second burner by causing a flame of the first burner to ignite hydrogen gas ejected from the second burner; and reacting a glass raw material gas ejected from the second burner to deposit glass fine particles on the starting member ,
The first burner and the second burner are spaced apart in a vertical direction;
A distance between the nozzle of the first burner and the nozzle of the second burner in the vertical direction is within 0.4 m,
A method for producing a porous glass body, wherein a hydrogen concentration at a combustion start point of the second burner, which is determined by a flow velocity of the hydrogen gas ejected from the second burner and a flame propagation speed of the hydrogen gas, is 4% or more. 前記第２バーナの前記燃焼開始点における水素濃度が８％以下である、請求項１に記載の多孔質ガラス体の製造方法。 2. The method for producing a porous glass body according to claim 1, wherein the hydrogen concentration at the combustion start point of the second burner is 8% or less .
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