JP6532902B2

JP6532902B2 - 多重管バーナ

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Publication number: JP6532902B2
Application number: JP2017015798A
Authority: JP
Inventors: 信敏佐藤
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: WO2018142939A1; JP2018123022A

Description

本発明は、多重管バーナに関し、例えば光ファイバ母材等を製造する場合に好適なものである。

光ファイバ母材などを製造する場合、原料ガスを火炎と共に吹き付け、その燃焼反応により得られるガラス粒子をターゲットに堆積させる製法が用いられる。この様な製法として、例えば、ＶＡＤ法（Vapor-phase Axial Deposition）、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法などを挙げることができる。なお、ガラス粒子はスートと呼ばれている。

このような多孔質ガラス堆積体の製法に用いられるバーナとして、ハロゲン化物を含有しないケイ素含有化合物を酸化させるバーナが下記特許文献１に開示されている。下記特許文献１のバーナの一面には複数の射出領域が設けられている。

具体的には、原料ガスであるオクタメチルシクロテトラシロキサンと助燃性ガスである酸素との混合ガスを射出させる第１領域がバーナの射出口における中央に配置され、窒素を射出させる第２領域が第１領域を囲うように設けられている。また、助燃性ガスである酸素を射出させる複数の第３領域が第２領域の周りに所定間隔で設けられ、可燃性ガスであるメタンと助燃性ガスである酸素との混合ガスを射出させる複数の第４領域が第３領域の外側に所定間隔で設けられている。

特表平１１−５１０７７８号公報

ところで、原料ガス量が増加した場合、燃焼反応を起こした際の火炎の広がりが大きくなり、その火炎によりスートが拡散する傾向がある。上記特許文献１のバーナでは、原料ガスと助燃性ガスとの混合ガスを射出させる第１領域がバーナの射出口の最も内周側に設けられている。このため、大きく広がった火炎により第１領域よりも外周側にスートが拡散し、ターゲットに堆積するスートの堆積量が減ることが懸念される。

一方、第２領域から射出される窒素ガスの流速を大きくすれば、第１領域よりも外側にスートが拡散することが低減可能であると考えられる。しかし、窒素ガスの流速を大きくした場合、ガスの流れによってスートの温度が低くなり、ターゲットにスートが付着せずにスートの堆積量が減ることが懸念される。

そこで、本発明は、効率良くスートを堆積させ得る多重管バーナを提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の多重管バーナは、原料ガスを流す原料ガス管と、可燃性ガスを流す可燃性ガス管と、助燃性ガスを流す第１助燃性ガス管と、を備え、前記原料ガス管の射出ポート及び前記第１助燃性ガス管の射出ポートは、前記可燃性ガス管の射出ポートの内側に配置され、前記第１助燃性ガス管の射出ポートは、前記原料ガス管の射出ポートを囲むように配置されることを特徴とする。

このような多重管バーナによれば、助燃性ガスの内側で原料ガスが射出され、その助燃性ガス及び原料ガス囲むように可燃性ガスが射出される。このため、助燃性ガスが原料ガスの拡散を抑える壁のように作用し、助燃性ガスの内側に原料ガスを閉じ込め易くなる。従って、スートが外側に拡散することを低減することができる。このようにスートが拡散することを抑制して、ターゲットに堆積するスートの堆積量の減少を抑制することができる。
また、第１助燃性ガス管の射出ポートと原料ガス管の射出ポートとが別々に配置されているため、ガスの流速を個別に設定することが可能となる。従って、原料ガス量が増加することで火炎の広がりが大きくなっても、その広がった火炎によりスートが外側に拡散しないように第１助燃性ガス管の射出ポートから射出する助燃性ガスの流速を調整することができる。これにより、可燃性ガスの流速をさほど大きくしなくてもすみ、ガスの流れによりスートの温度が低くなることでターゲットにスートが付着しにくくなることを低減できる。この結果、ターゲットに堆積するスートの堆積量の減少を抑制することができる。
このように本発明の多重管バーナによれば、単位原料ガス当たりのスートの堆積量を増加し得る。こうして、効率良くスートを堆積させることができる。

また、前記助燃性ガスを流す第２助燃性ガス管をさらに備え、前記第２助燃性ガス管の射出ポートは、前記可燃性ガス管の射出ポートよりも内側における前記第１助燃性ガス管の射出ポートよりも外側に配置されることが好ましい。

このようにすれば、より効率的に可燃性ガスを燃焼させることができ、ターゲットに堆積したスートの温度をコントロールすることができる。また、助燃性ガスが原料ガスを二重に囲うため、助燃性ガスの内側に原料ガスをより閉じ込め易くすることができる。

また、シールガスを流す第１シールガス管をさらに備え、前記原料ガス管の射出ポートは、前記第１シールガス管の射出ポートの内側に配置され、前記第１助燃性ガス管の射出ポートは、前記第１シールガス管の射出ポートを囲むように配置されることが好ましい。

このようにすれば、原料ガスが外側に拡散することを抑制することができるとともに、原料ガスの射出ポート及び可燃性ガスの射出ポートから射出される原料ガスと可燃性ガスとの反応位置をシールガスの流速等により調整することができる。従って、スートが外側に拡散することをより一段と低減することができるとともに、ターゲットの適切な範囲にスートを堆積させることができる。

また、前記原料ガス管を流れる前記原料ガスの流速と前記第１助燃性ガス管を流れる前記助燃性ガスの流速との比は、０．３５〜０．７５の範囲内であることが好ましい。

このようにすれば、原料に含まれるＳｉ原子すべてがスート（ＳｉＯ_２）となってターゲットに付着した場合の堆積効率を１００％とした場合に、原料ガスの流量が所定の範囲内で変化しても、５０％以上の堆積効率を確保することができる。

また、前記比は、０．４〜０．７５の範囲内であることが好ましい。

このようにすれば、原料に含まれるＳｉ原子すべてがスート（ＳｉＯ_２）となってターゲットに付着した場合の堆積効率を１００％とした場合に、原料ガスの流量が所定の範囲内で変化しても、７０％以上の堆積効率を確保することができる。

また、前記原料ガス管の射出ポートは、前記第１助燃性ガス管の射出ポートの内側に配置され、前記第１助燃性ガス管の射出ポートは前記原料ガス管の射出ポートを全周に渡って囲むことが好ましい。

このように第１助燃性ガス管の射出ポートが原料ガス管の射出ポートを囲むことで、第１助燃性ガス管の射出ポートの射出領域が原料ガス管の射出ポートの外側を全周にわたって囲うこととなる。このため、助燃性ガスによって原料ガスの拡散をより一段と抑えることができると共に、周方向に均一な燃焼に近づけることができ、スートの発生を周方向において均一に近づけることができる。

また、前記第１助燃性ガス管を複数有し、複数の前記第１助燃性ガス管のそれぞれの射出ポートは、前記原料ガス管の射出ポートの周囲に所定間隔ごとに配置されるようにすることも可能である。この場合、多重管バーナの作製を容易にすることができる。

以上のように、本発明によれば、効率良くスートを堆積させ得る多重管バーナが提供される。

本発明の第１実施形態に係る多重管バーナの射出ポートをガスの射出側から見た様子を示す図である。本発明の第２実施形態に係る多重管バーナの射出ポートをガスの射出側から見た様子を示す図である。実施例１におけるガスの流速と堆積効率との関係を示すグラフである。実施例２におけるガスの流速と堆積効率との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る多重管バーナの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る多重管バーナの射出口である射出ポートをガスの射出側から見た様子を示す図である。図１に示すように、多重管バーナ１は、原料ガス管１１と、第１シールガス管１２と、複数の第１助燃性ガス管１３と、複数の第２助燃性ガス管１４と、可燃性ガス管１５と、第２シールガス管１６とを備える。なお、図１では、視認の容易のため原料ガス管１１、第１シールガス管１２、それぞれの第１助燃性ガス管１３、それぞれの第２助燃性ガス管１４、可燃性ガス管１５、第２シールガス管１６に斜線を付して示しているが、当該斜線は管の断面を示すものではない。

原料ガス管１１は原料ガスを流す管であり、この原料ガス管１１における射出端側とは反対の端部には連結管を介してガス供給装置が接続される。原料ガスの原料としては、例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。このようなオクタメチルシクロテトラシロキサンや、ヘキサメチルジシロキサン等のハロゲン化物を含有しないケイ素含有化合物が原料ガスとして用いられた場合には原料の燃焼反応により塩酸が発生しないため、当該ハロゲン化物を含有しないケイ素含有化合物は原料ガスとして好ましい。

第１シールガス管１２はシールガスを流す管であり、この第１シールガス管１２における射出端側とは反対の端部には連結管を介してガス供給装置が接続される。シールガスとしては、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスが挙げられる。

複数の第１助燃性ガス管１３はそれぞれ助燃性ガスを流す管である。これら第１助燃性ガス管１３の射出端側とは反対の端部には、連結管を介してガス供給装置に接続される。助燃性ガスとしては、例えば、酸素が挙げられる。

複数の第２助燃性ガス管１４はそれぞれ助燃性ガスを流す管である。これら第２助燃性ガス管１４における射出端側とは反対の端部には、連結管を介してガス供給装置に接続される。なお、第１助燃性ガス管１３と第２助燃性ガス管１４とは共用の連通管を介してガス供給装置に接続されていても良く、別々の連結管を介してガス供給装置に接続されていても良い。ただし、第１助燃性ガス管１３と第２助燃性ガス管１４とが別々の連結管を介してガス供給装置に接続された場合、第１助燃性ガス管１３と第２助燃性ガス管１４とで助燃性ガスの流量や種類を変えることができる。

可燃性ガス管１５は可燃性ガスを流す管であり、この可燃性ガス管１５における射出端側とは反対の端部には連結管を介してガス供給装置が接続される。可燃性ガスとしては、例えば、水素、メタン等が挙げられる。

第２シールガス管１６はシールガスを流す管であり、この第２シールガス管１６における射出端側とは反対の端部には連結管を介してガス供給装置が接続される。なお、第１シールガス管１２と第２シールガス管１６とは共用の連通管を介してガス供給装置に接続されていても良く、別々の連結管を介してガス供給装置に接続されていても良い。ただし、第１シールガス管１２と第２シールガス管１６とが別々の連結管を介してガス供給装置に接続された場合、第１シールガス管１２と第２シールガス管１６とでシールガスの流量や種類を変えることができる。

なお、上記で説明したガス供給装置は、原料ガス管１１に原料ガスを供給し、可燃性ガス管１５に可燃性ガスを供給し、第１助燃性ガス管１３及び第２助燃性ガス管１４に助燃性ガスを供給し、第１シールガス管１２及び第２シールガス管１６にシールガスを供給する。このガス供給装置は、原料ガス、可燃性ガス、助燃性ガス、シールガスそれぞれの供給量と流速とを個別に変更できるようになっている。

次に、それぞれのガス管の射出口である射出ポート１１Ａ〜１６Ａの配置について説明する。それぞれの射出ポート１１Ａ〜１６Ａをガスの射出側から見る場合に、それぞれの射出ポート１１Ａ〜１６Ａは次のように配置される。

原料ガス管１１の射出ポート１１Ａの外周を全周にわたって囲むように、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａが配置される。つまり、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａは第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａの内側に配置される。この第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａの外周を囲うように複数の第１助燃性ガス管１３のそれぞれの射出ポート１３Ａが所定間隔ごとに配置される。従って、複数の第１助燃性ガス管１３のそれぞれの射出ポート１３Ａは、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａをも囲っている。また、複数の第１助燃性ガス管１３のそれぞれの射出ポート１３Ａよりも外側には、複数の第２助燃性ガス管１４のそれぞれの射出ポート１４Ａが所定間隔ごとに配置される。

本実施形態の場合、射出ポート１１Ａの中心と同じ位置を中心とし射出ポート１２Ａの直径よりも大きい直径の円上に、複数の射出ポート１３Ａが互いに等しい所定の間隔ごとに配置されており、当該円よりも大きい円上に複数の射出ポート１４Ａが互いに等しい所定の間隔ごとに配置される。

複数の第２助燃性ガス管１４のそれぞれの射出ポート１４Ａの外側には、これら射出ポート１４Ａを囲うように可燃性ガス管１５が配置される。つまり、上記のような位置関係で配置される原料ガス管１１の射出ポート１１Ａ、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａ、複数の第１助燃性ガス管１３のそれぞれの射出ポート１３Ａ、複数の第２助燃性ガス管１４のそれぞれの射出ポート１４Ａは、可燃性ガス管１５の射出ポート１５Ａの内側に配置される。また、可燃性ガス管１５の射出ポート１５Ａの外側には、射出ポート１５Ａの外周を全周にわたって囲むように、第２シールガス管１６の射出ポート１６Ａが配置される。

また、本実施形態では、多重管バーナ１の内側から外側に向かって、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａ、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａ、可燃性ガス管１５の射出ポート１５Ａ、第２シールガス管１６の射出ポート１６Ａの順で、当該射出ポートが同心円状に配置されている。

また、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａにおける原料ガスの射出領域ＡＲ１の面積に比べて、可燃性ガスの射出領域ＡＲ４の面積が大きくされている。また、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａと第２シールガス管１６の射出ポート１６Ａとを合わせたシールガスの射出領域ＡＲ２の面積に比べて、可燃性ガスの射出領域ＡＲ４の面積が大きくされている。また、複数の第１助燃性ガス管１３のそれぞれの射出ポート１３Ａと複数の第２助燃性ガス管１４のそれぞれの射出ポート１４Ａとを合わせた助燃性ガスの射出領域ＡＲ３の面積に比べて、可燃性ガスの射出領域ＡＲ４の面積が大きくされている。なお、これら射出領域ＡＲ１〜ＡＲ４はガスが射出される領域であり、可燃性ガスの射出領域ＡＲ４は、第１助燃性ガス管１３のそれぞれの射出ポート１３Ａの外周と、第２助燃性ガス管１４のそれぞれの射出ポート１４Ａの外周と、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａの外周とを全周にわたって囲っている。

次に多重管バーナ１によるガスの燃焼とスートの生成について説明する。可燃性ガス管１５の射出ポート１５Ａから射出される可燃性ガスは、第１助燃性ガス管１３の射出ポート１３Ａから射出される助燃性ガスとともに燃焼する。この燃焼火炎内で、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａから射出される原料ガスの燃焼反応によりスートが生成される。そして、生成されたスートがターゲットに堆積する。

このとき、第２助燃性ガス管１４の射出ポート１４Ａから射出される助燃性ガスによってターゲットに堆積したスートの温度がコントロールされる。具体的には、第２助燃性ガス管１４の射出ポート１４Ａから射出される助燃性ガスが可燃性ガスと共に燃焼することで、温度を高くすることができる。また、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａから射出されるシールガスによって原料ガスが外側に拡散することを抑制することができると共に、当該シールガスの流速等によって原料ガスと可燃性ガスとの反応位置を調整することができる。さらに、第２シールガス管１６の射出ポート１６Ａから射出されるシールガスによって火炎が広がることを抑制することができ、さらに、シールガスの周りの気体に可燃性ガスが触れることを抑制することができる。

以上のように本実施形態に係る多重管バーナ１では、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａ及び第１助燃性ガス管１３の射出ポート１３Ａが、可燃性ガス管１５の射出ポート１５Ａの内側に配置されている。また、第１助燃性ガス管１３の射出ポート１３Ａは、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａを介して、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａを囲むように配置されている。

このような多重管バーナ１によれば、助燃性ガスの内側で原料ガスが射出され、その助燃性ガス及び原料ガス囲むように可燃性ガスが射出される。このため、助燃性ガスが原料ガスの拡散を抑える壁のように作用して、助燃性ガスの内側に原料ガスを閉じ込め易くすることができる。従って、スートが外側に拡散することを低減することができる。これによりスートが拡散することでターゲットに堆積するスートの堆積量の減少を抑制することができる。

また、第１助燃性ガス管１３の射出ポート１３Ａと原料ガス管１１の射出ポート１１Ａとが別々に配置されているため、ガスの流速を個別に設定することが可能となる。従って、原料ガス量が増加することで火炎が大きくなっても、大きくなった火炎によりスートが外側に拡散しないように第１助燃性ガス管１３の射出ポート１３Ａから射出する助燃性ガスの流速を調整することができる。これにより、可燃性ガスの流速をさほど大きくしなくても良いので、ガスの流れによりスートの温度が低くなることでターゲットにスートが付着しにくくなることを低減できる。この結果、ターゲットに堆積するスートの堆積量の減少を抑制することができる。なお、原料ガスと可燃性ガスとの流速を個々に調整可能になるので、原料ガス量の増減に応じて最適な堆積効率を調整することもできる。

このように本実施形態に係る多重管バーナ１によれば、単位原料ガス当たりのスートの堆積量を増加し得る。こうして、効率良くスートを堆積させることができる。

また、本実施形態の多重管バーナ１は、助燃性ガスを流す第２助燃性ガス管１４をさらに備えている。この第２助燃性ガス管１４の射出ポート１４Ａは、可燃性ガス管１５の射出ポート１５Ａよりも内側に配置され、第１助燃性ガス管１３の射出ポート１３Ａよりも外側に配置されている。このため、より効率的に可燃性ガスを燃焼させることができ、ターゲットに堆積したスートの温度をコントロールすることができる。また、助燃性ガスが原料ガスを二重に囲うので、助燃性ガスの内側に原料ガスをより閉じ込め易くすることができる。

さらに、本実施形態の多重管バーナ１は、シールガスを流す第１シールガス管１２をさらに備え、この第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａの内側に原料ガス管１１の射出ポート１１Ａが配置されている。このため、原料ガスが外側に拡散することを抑制することができるとともに、射出ポート１１Ａ，１５Ａから射出される原料ガスと可燃性ガスとの反応位置をシールガスの流速等により調整することができる。従って、スートが外側に拡散することをより一段と低減することができ、ターゲットの適切な範囲にスートを堆積させることができる。

また、本実施形態の多重管バーナ１は、可燃性ガス管１５の射出ポート１５Ａの外周を囲うように第２シールガス管１６の射出ポート１６Ａが配置されている。従って、火炎が大きく広がることを抑制することができ、ターゲットのより適切な範囲にスートを堆積させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る多重管バーナについて図２を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。

図２は、本実施形態に係る多重管バーナの射出ポートをガスの射出側から見た様子を示す図である。図２に示すように、第２実施形態に係る多重管バーナ２は、原料ガス管１１と、第１シールガス管１２と、第１可燃性ガス管２３と、第１助燃性ガス管２４と、複数の第２助燃性ガス管１４と、第２可燃性ガス管２５と、第２シールガス管１６とを備える。すなわち、本実施形態では、第１実施形態の複数の第１助燃性ガス管１３に代えて第１助燃性ガス管２４が備えられる。また、本実施形態では、第１実施形態の可燃性ガス管１５に代えて、第１助燃性ガス管２４を隔てて内側に配置される第１可燃性ガス管２３と外側に配置される第２可燃性ガス管２５とが設けられる。なお、図２では、視認の容易のため原料ガス管１１、第１シールガス管１２、第１可燃性ガス管２３、第１助燃性ガス管２４、それぞれの第２助燃性ガス管１４、第２可燃性ガス管２５、第２シールガス管１６に斜線を付して示しているが、当該斜線は管の断面を示すものではない。

第１可燃性ガス管２３は第１実施形態の可燃性ガス管１５と同様に可燃性ガスを流す管であり、この第１可燃性ガス管２３における射出端側とは反対の端部には連結管を介してガス供給装置が接続される。可燃性ガスとしては、第１実施形態の可燃性ガスと同様のガスを挙げることができる。

第１助燃性ガス管２４は第１実施形態の第１助燃性ガス管１３と同様にそれぞれ助燃性ガスを流す管である。この第１助燃性ガス管２４の射出端側とは反対の端部には、連結管を介してガス供給装置に接続される。助燃性ガスとしては、第１実施形態の助燃性ガスと同様のガスを挙げることができる。

第２可燃性ガス管２５は第１実施形態の可燃性ガス管１５と同様の構成とされる可燃性ガスを流す管である。可燃性ガスとしては、第１実施形態の可燃性ガスと同様のガスを挙げることができる。

次に、それぞれのガス管の射出ポートの配置について説明する。ただし、第１実施形態と同様の射出ポートの配置については、その説明を省略する。原料ガス管１１の射出ポート１１Ａ及びこれを囲う第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａは第１可燃性ガス管２３の射出ポート２３Ａの内側に配置される。従って、第１可燃性ガス管２３の射出ポート２３Ａは、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａの外周を全周にわたって囲み、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａを介して、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａを全周に渡って囲んでいる。

また、第１可燃性ガス管２３の射出ポート２３Ａは第１助燃性ガス管２４の射出ポート２４Ａの内側に配置される。従って、第１助燃性ガス管２４の射出ポート２４Ａは、第１可燃性ガス管２３の射出ポート２３Ａの外周を全周にわたって囲み、第１可燃性ガス管２３の射出ポート２３Ａ及び第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａを介して、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａを全周に渡って囲んでいる。また、第１助燃性ガス管１３の射出ポート１３Ａの外側には、複数の第２助燃性ガス管１４のそれぞれの射出ポート１４Ａが所定間隔ごとに配置される。

また、第２可燃性ガス管２５の射出ポート２５Ａは、第１助燃性ガス管２４の射出ポート２４Ａの外周を全周にわたって囲むように配置される。つまり、上記のような位置関係で配置される原料ガス管１１の射出ポート１１Ａ、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａ、第１可燃性ガス管２３の射出ポート２３Ａ、第１助燃性ガス管２４の射出ポート２４Ａ、複数の第２助燃性ガス管１４のそれぞれの射出ポート１４Ａは、第２可燃性ガス管２５の射出ポート１５Ａの内側に配置される。従って、第２可燃性ガス管２５の射出ポート２５Ａの内壁と、第１助燃性ガス管２４の射出ポート２４Ａの外壁との間には、複数の第２助燃性ガス管１４が配置される。

このような多重管バーナ２では、第１可燃性ガス管２３の射出ポート２３Ａの射出領域ＡＲ４は、第１シールガス管１２の射出ポート１２Ａの外周を全周にわたって囲っている。また、第１助燃性ガス管２４の射出ポート２４Ａの射出領域ＡＲ３は、第１可燃性ガス管２３の射出ポート２３Ａの外周を全周にわたって囲っている。従って、第１助燃性ガス管２４の射出ポート２４Ａの射出領域ＡＲ３は、第１可燃性ガス管２３の射出ポート２３Ａを介して、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａの外周を全周にわたって囲っている。さらに、第２可燃性ガス管２５の射出ポート２５Ａの射出領域ＡＲ４は、第２助燃性ガス管１４のそれぞれの射出ポート１４Ａの外周と、第１助燃性ガス管２４の射出ポート２４Ａの外周とを全周にわたって囲っている。

このように本実施形態の多重管バーナ２によれば、第１助燃性ガス管２４の射出ポート２４Ａが原料ガス管１１の射出ポート１１Ａの外側を全周にわたって囲っている。このため、第１実施形態のように複数の第１助燃性ガス管１３のそれぞれの射出ポート１３Ａが原料ガス管１１の射出ポート１１Ａの周囲に所定間隔で配置される場合に比べ、助燃性ガスによって原料ガスの拡散をより一段と抑えることができ、また、周方向に均一な燃焼に近づけることができるのでスートの発生を周方向において均一に近づけることができる。

以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、上記第１実施形態の射出ポート１１Ａ〜１６Ａをガスの射出側から見た場合に、射出ポート１１Ａ〜１６Ａは、第１実施形態で上述した位置関係となっている限り、同一の面上に配置されていても配置されていなくても良い。同様に、上記第２実施形態の射出ポート１１Ａ、１２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、１４Ａ、２５Ａ、１６Ａをガスの射出側から見た場合に、当該射出ポートは、第２実施形態で上述した位置関係となっている限り、同一の面上に配置されていても配置されていなくても良い。また、上記の各射出ポートが円形とされたが円形以外であっても良い。

また、上記実施形態では、第２助燃性ガス管１４、第１シールガス管１２及び第２シールガス管１６が設けられた。しかし、第２助燃性ガス管１４と第１シールガス管１２と第２シールガス管１６との全てが省略されていても良く、第２助燃性ガス管１４と第１シールガス管１２と第２シールガス管１６との１つ又は２つが省略されていても良い。

以下、実施例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。

（実施例１）
上記第１実施形態における多重管バーナ１を用いてＯＶＤ法によりターゲットにスートを堆積させた。このとき、原料ガス管１１に流す原料ガスの流速と第１助燃性ガス管１３に流す助燃性ガスの流速を変化させたときのスートの堆積効率を測定した。なお、堆積効率は、原料に含まれるＳｉ原子すべてがＳｉＯ_２となってターゲットに付着した場合を１．０（１００％）として、実験した際にターゲットに堆積したスートの重量より算出している。

なお、原料ガス管１１の射出ポート１１Ａの直径は３．６ｍｍとし、第１助燃性ガス管１３の射出ポート１３Ａの直径は１．６ｍｍとした。また、原料ガスの原料はオクタメチルシクロテトラシロキサンを用い、可燃性ガスは水素を用い、助燃性ガスは酸素を用い、シールガスは窒素を用いた。また、原料ガスの流速は２０ｍ／ｓ〜３５ｍ／ｓで変化させ、助燃性ガスの流速は１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓまで変化させた。

なお、原料ガスの流速は助燃性ガスの流速と所定の比率になるように変化させた。また、可燃性ガスの流速は０．１５ｍ／ｓで固定とした。さらに、第２助燃性ガス管１４の射出ポート１４Ａの直径は第１助燃性ガス管１３の射出ポート１３Ａと同じとし、第２助燃性ガス管１４を流れる助燃性ガスの流速は第１助燃性ガス管１３を流れる流速と同じとしている。さらに、シールガスの流速は０．３ｍ／ｓで固定とした。

図３は、実施例１におけるガスの流速と堆積効率との関係を示すグラフである。図３に示すように、原料ガスの流速に対する助燃性ガスの流速の比率（流速比）が０．３５〜０．７５の範囲内である場合、堆積効率は０．５以上となった。また、流速比が０．４〜０．７５の範囲内である場合、堆積効率は０．７以上となった。

このように、流速比が０．３５〜０．７５の範囲内であれば、原料ガスの流量が２０ｇ／ｍｉｎ〜３８ｇ／ｍｉｎの範囲内で変化しても、５０％以上の堆積効率を確保することができることが確認できた。また、流速比が０．４〜０．７５の範囲内であれば、原料ガスの流量が２０ｇ／ｍｉｎ〜３８ｇ／ｍｉｎの範囲内で変化しても、７０％以上の堆積効率を確保することができることが確認できた。

（実施例２）
原料ガス管の射出ポートの直径を２．８ｍｍとし、その他は実施例１と同じ条件で、原料ガス管に流す原料ガスの流速と第１助燃性ガス管に流す助燃性ガスの流速を変化させたときのスートの堆積効率を測定した。

図４は、実施例２におけるガスの流速と堆積効率との関係を示すグラフである。図４に示すように、原料ガスの流速に対する助燃性ガスの流速の比率（流速比）が０．３５〜０．７５の範囲内である場合、実施例１と同様に、堆積効率は０．５以上となった。また、流速比が０．４〜０．７５の範囲内である場合、実施例１と同様に、堆積効率は０．７以上となった。

このように、原料ガス管の射出ポートの直径が小さい場合にも、実施例１と同じように堆積効率を確保することができることが確認できた。なお、この堆積効率には、原料ガスの流速と第１助燃性ガスの流速との比が主に寄与すると考えられる。例えば、シールガスを用い無い場合には、シールガスを用いる場合よりも原料ガスが拡散してスートが堆積する範囲が広くなる傾向にあるが、堆積効率への影響は上記原料ガスの流速に対する助燃性ガスの流速の比率の影響と比べれば小さいと考えられる。

以上説明したように、本発明によれば、効率良くスートを堆積させ得る多重管バーナが提供され、光ファイバを製造する産業等において利用することができる。

１，２・・・多重管バーナ
１１・・・原料ガス管
１２・・・第１シールガス管
１３，２４・・・第１助燃性ガス管
１４・・・第２助燃性ガス管
１５・・・可燃性ガス管
１６・・・第２シールガス管
２３・・・第１可燃性ガス管
２５・・・第２可燃性ガス管
１１Ａ・・・原料ガス管の射出ポート
１２Ａ・・・第１シールガス管の射出ポート
１３Ａ，２４Ａ・・・第１助燃性ガス管の射出ポート
１４Ａ・・・第２助燃性ガス管の射出ポート
１５Ａ・・・可燃性ガス管の射出ポート
１６Ａ・・・第２シールガス管の射出ポート
２３Ａ・・・第１可燃性ガス管の射出ポート
２５Ａ・・・第２可燃性ガス管の射出ポート

Claims

原料ガスを流す原料ガス管と、
可燃性ガスを流す第１可燃性ガス管及び第２可燃性ガス管と、
助燃性ガスを流す第１助燃性ガス管と、
を備え、
前記原料ガス管の射出ポート、前記第１可燃性ガス管の出射ポート、及び前記第１助燃性ガス管の射出ポートは、前記第２可燃性ガス管の射出ポートの内側に配置され、
前記第１可燃性ガス管の出射ポートは、前記第１助燃性ガス管の出射ポートの内側に配置され、
前記原料ガス管の出射ポートは、前記第１可燃性ガス管の出射ポートの内側に配置され、
前記第１可燃性ガス管の出射ポートと前記第１助燃性ガス管の出射ポートとが隣接し、
前記原料ガス管の出射ポート、前記第１可燃性ガス管の出射ポート、前記第２可燃性ガス管の出射ポート、及び前記第１助燃性ガス管の出射ポートは、同一平面上に配置されている
ことを特徴とする多重管バーナ。
前記助燃性ガスを流す複数の第２助燃性ガス管をさらに備え、
前記複数の第２助燃性ガス管の射出ポートは、前記第２可燃性ガス管の射出ポートの内側において前記第１助燃性ガス管の射出ポートの周囲に所定間隔ごとに配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の多重管バーナ。
シールガスを流す第１シールガス管をさらに備え、
前記原料ガス管の射出ポートは、前記第１シールガス管の射出ポートの内側に配置され、
前記第１シールガス管の射出ポートは、前記第１可燃性ガス管の出射ポートの内側に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の多重管バーナ。
前記原料ガス管を流れる前記原料ガスの流速と前記第１助燃性ガス管を流れる前記助燃性ガスの流速との比は、０．３５〜０．７５の範囲内である
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の多重管バーナ。
前記比は、０．４〜０．７５の範囲内である
ことを特徴とする請求項４に記載の多重管バーナ。
前記原料ガスは、ハロゲン化物を含有しないケイ素含有化合物である
ことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の多重管バーナ。
前記原料ガス管を流れる前記原料ガスの流速と前記第１助燃性ガス管を流れる前記助燃性ガスの流速との比は、０．３５〜０．７５の範囲内であり、
前記原料ガスの流量は、２０ｇ／ｍｉｎ〜３８ｇ／ｍｉｎの範囲内である
ことを特徴とする請求項６に記載の多重管バーナ。