(57)【要約】【課題】高い精度で円筒部材の位置を調節することができ、乱流の影響が低減されたガラス製造用バーナを提供する。【解決手段】ガラス製造用バーナ１は、ガスを導入するガス導入部１０と、ガス導入部１０に接続され同心円状に配置された複数の円筒状の円筒部材４１〜４８からなる吹き出し管部４０と、を備え、複数の円筒部材４２〜４８にはそれぞれ、周方向に沿って複数個のねじ孔８０が径方向に貫通して設けられ、ねじ孔８０には径方向外側から径方向内側に向かってねじ部材７０が挿入されており、円筒部材４１〜４８は、最も外側の円筒部材４８の外径を除き、ねじ孔８０以外でその内径と外径とが長手方向で一様であり、ねじ部材７０の先端が内側の円筒部材４１〜４７に当接して円筒部材４１〜４８間の間隔が調節されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部に接続され同心円状に配置された複数の円筒状の円筒部材からなる吹き出し管部と、を備え、
複数の前記円筒部材にはそれぞれ、周方向に沿って複数個のねじ孔が径方向に貫通して設けられ、前記ねじ孔には径方向外側から径方向内側に向かってねじ部材が挿入されており、
前記円筒部材は、最も外側の前記円筒部材の外径を除き、前記ねじ孔以外でその内径と外径とが長手方向で一様であり、
前記ねじ部材の先端が内側の前記円筒部材に当接することにより前記円筒部材間の間隔が調節されることを特徴とするガラス製造用バーナ。
【請求項２】
隣接する前記円筒部材間において、径方向外側の前記円筒部材に設けられた前記ねじ孔は、径方向内側の前記円筒部材に設けられた前記ねじ孔に対して、周方向または長手方向にずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス製造用バーナ。
【請求項３】
前記ねじ部材と前記円筒部材は同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス製造用バーナ。
【請求項４】
前記ねじ部材は皿ねじであって、前記ねじ部材の頭部の表面と前記円筒部材の外周面とが略同一面上にあることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス製造用バーナ。
【請求項５】
前記ねじ部材は、隣接する前記円筒部材間に形成される流路に突出された前記ねじ部材の軸部の先端の外径が、前記ねじ孔と噛み合うねじ部の谷の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガラス製造用バーナ。
【請求項６】
前記ねじ部材は、前記円筒部材の長手方向の中央部より先端側に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス製造用バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス製造用バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、多孔質ガラスの作製に用いられるバーナとして、複数の円筒部材を、各管の間に隙間を隔てて同心状に組み合わせた多重管構造のものが知られている。この隙間がガス流路とされ、ガス流路を通じて原料ガスや燃焼ガスを供給し先端の吹き出し口から先でこれらのガスを燃焼させることで、ガラス微粒子を生成させる。
【０００３】
良質の多孔質ガラスを得るためには、バーナの各流路における吹き出し口から吹き出すガスを均一にしたり、一定の偏りを持たせた状態を維持したりすることが望ましい。また、各流路を流れるガスの流量や流速を精度良く管理するためには、流路の大きさを狙い通りに正確に管理する必要がある。このように、周方向に偏りなく、若しくは偏りを維持した状態でガスを吹き出させるためには、吹き出し口での円筒部材間の隙間形状を正確に管理する必要がある。
【０００４】
そこで、特許文献１，２は、円筒部材にスペーサを設けて円筒部材の位置を調整することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７６９８２号公報
【特許文献２】実公昭６２−１５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載されたバーナではスペーサを用いて円筒部材の位置を調整しているが、円筒部材とスペーサとを一体的に加工することは技術的に難しく、また、円筒部材の円筒度の加工精度を上げにくい。また、スペーサによって流路が局所的にふさがれてガス流に乱流が生じてしまい、ガラス微粒子を精度良く堆積させて多孔質ガラスを精度良く作成することが難しくなる。
さらに、乱流の影響を低減するためにはスペーサを円筒部材のガス導入部側に設ける必要があるが、この場合には円筒部材における先端側の位置の微調整が難しくなる。
【０００７】
本発明の目的は、円筒部材の位置を高い精度で調節することができ、乱流の発生を抑制することのできるガラス製造用バーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することのできる本発明のガラス製造用バーナは、
ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部に接続され同心円状に配置された複数の円筒状の円筒部材からなる吹き出し管部と、を備え、
複数の前記円筒部材にはそれぞれ、周方向に沿って複数個のねじ孔が径方向に貫通して設けられ、前記ねじ孔には径方向外側から径方向内側に向かってねじ部材が挿入されており、
前記円筒部材は、最も外側の前記円筒部材の外径を除き、前記ねじ孔以外でその内径と外径とが長手方向で一様であり、
前記ねじ部材の先端が内側の前記円筒部材に当接することにより前記円筒部材間の間隔が調節されることを特徴とする。
【０００９】
本発明のガラス製造用バーナにおいて、
隣接する前記円筒部材間において、径方向外側の前記円筒部材に設けられた前記ねじ孔は、径方向内側の前記円筒部材に設けられた前記ねじ孔に対して、周方向または長手方向にずれた位置に配置されていることが好ましい。
【００１０】
本発明のガラス製造用バーナにおいて、
前記ねじ部材と前記円筒部材は同一の材料で形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明のガラス製造用バーナにおいて、
前記ねじ部材は皿ねじであって、前記ねじ部材の頭部の表面と前記円筒部材の外周面とが略同一面上にあることが好ましい。
【００１２】
本発明のガラス製造用バーナにおいて、
前記ねじ部材は、隣接する前記円筒部材間に形成される流路に突出された前記ねじ部材の軸部の先端の外径が、前記ねじ孔と噛み合うねじ部の谷の外径よりも小さいことが好ましい。
【００１３】
本発明のガラス製造用バーナにおいて、
前記ねじ部材は、前記円筒部材の長手方向の中央部より先端側に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のガラス製造用バーナによれば、円筒部材の内径と外径が長手方向に一様とされているので、円筒部材の加工が容易であり、円筒部材の加工精度を上げることができる。また、ねじ部材で円筒部材間の間隔を調整することもできるので、高い精度で隙間を管理することができる。また、円筒部材間の間隔の調節に細いねじ部材を用いることで、乱流を生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るガラス製造用バーナの縦断面図である。
【図２】吹き出し管部の横断面図である。
【図３】ねじ孔および押しねじの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るガラス製造用バーナの実施の形態を、８重管バーナに適用した例を挙げて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るガラス製造用バーナの縦断面図である。図１に示すように、本実施形態に係るガラス製造用バーナ１は、８重管バーナである。ガラス製造用バーナ１は、原料ガスおよび燃料ガスを導入するガス導入部１０と、内部に導入された原料ガスおよび燃料ガスを先端側に送る吹き出し管部４０とを備えている。吹き出し管部４０に送り込まれた原料ガスおよび燃料ガスは、吹き出し管部４０から先で燃焼されてガラス微粒子を生成する。以降の説明では、吹き出し管部４０の長手方向をガラス製造用バーナ１の長手方向と定義して説明する。
【００１７】
吹き出し管部４０は、同心円状に配置された８本の円筒部材としての第一吹き出し管４１、第二吹き出し管４２、第三吹き出し管４３、第四吹き出し管４４、第五吹き出し管４５、第六吹き出し管４６、第七吹き出し管４７および第八吹き出し管４８を備えている。
【００１８】
吹き出し管４１〜４８はそれぞれ長手方向に延びる円筒形状に形成されており、その内径と外径が長手方向に一様とされている。つまり、吹き出し管４１〜４８にはスペーサなどの突起物は形成されていない。また、第一吹き出し管４１が一番小さく、第八吹き出し管４８に向かって順にその大きさが大きくなるように、それぞれ吹き出し管４１〜４８の大きさが設定されている。なお、最も外側の第八吹き出し管４８の外周面は流路を形成しないので、その外径は長手方向に一様でなくてもよい。
【００１９】
図２は、吹き出し管部４０の断面図である。上述のように構成されたガラス製造用バーナ１において、図２に示したように、第一吹き出し管４１内が、第一流路６１とされている。また、第一吹き出し管４１と第二吹き出し管４２との間が、第二流路６２とされている。同様にして、第三流路６３から第八流路６８が構成されている。これらの第一流路６１から第八流路６８はそれぞれ独立してガス導入部１０に接続されている。これにより、それぞれの原料ガスおよび燃料ガスは互いに交じり合うことなく流路６１〜６８中を流れ、吹き出し管４１〜４８の吹き出し口から吹き出され、ガラス微粒子を生成する。
【００２０】
このようなガラス製造用バーナ１において、円筒形状の各流路６２〜６８の断面の大きさを正確に管理できないと、各々の流路６２〜６８に流すガスの流量および流速を正確に管理できず、正確に多孔質ガラスを形成することができない。そこで、本実施形態では、押しねじ７０を用いて、各流路６２〜６８の断面の大きさを、精度良く調整可能としている。
【００２１】
また、図２に示したように、第二吹き出し管４２から第八吹き出し管４８には、それぞれ、周方向に沿って異なる位置に３個のねじ孔８０が、略等間隔に径方向に貫通するように形成されている。各ねじ孔８０には、押しねじ７０が径方向外側から径方向内側に向かって挿入されている。
【００２２】
各吹き出し管４１〜４８に設けられているねじ孔８０は、各層の押しねじ７０の位置が重ならないように、長手方向あるいは周方向（図２参照）にずらして設けられている。
【００２３】
次に、押しねじ７０と、押しねじ７０が挿入されるねじ孔８０について、図３を用いて説明する。図３は、第七吹き出し管４７の長手方向断面を拡大して示す図である。なお、図３には、第七吹き出し管４７に設けられたねじ孔８０を示したが、ねじ孔８０および押しねじ７０の構造は、他の吹き出し管４２〜４８に設けられるねじ孔８０とこれに挿入される押しねじ７０と共通である。ただし、吹き出し管４１〜４８間の隙間の大きさ（流路６２〜６８の断面の大きさ）に応じて、押しねじ７０は軸長さが異なるものが用いられる。
【００２４】
図３に示すように、押しねじ７０として皿小ねじが採用されている。この皿小ねじは、皿形状（円錐台形状）の頭部７１と、雄ねじが形成されたねじ軸部７２と、押しねじ７０の先端部である押圧子７３を有する。
【００２５】
押圧子７３は、第七吹き出し管４７の内側に配置された第六吹き出し管４６の外周面に当接可能とされている。この押圧子７３はねじ軸部７２の谷の径に比較して小径となっており、例えば０．５ｍｍ以下とするのが好ましい。また、ねじ軸部７２が先端に向かって細くなる形状の押しねじ７０を採用してもよい。
【００２６】
ねじ孔８０は外側の第七吹き出し管４７の径方向に貫通するように設けられている。ねじ孔８０には、径方向外側に設けられて押しねじ７０の頭部７１が埋没する頭部収容部８１と、ねじ軸部７２が噛み合う雌ねじが設けられたねじ部８２を有する。
【００２７】
頭部収容部８１は押しねじ７０の頭部７１の形状と対応した円錐台形状に形成されている。また、この頭部収容部８１の深さは、押しねじ７０をねじ孔８０に締結した際に頭部７１の表面と第七吹き出し管４７の外周面とが略同一面上に存在するように、設定されている。なお、最も外側の第八吹き出し管４８に限っては、外側に流路が存在しないため、必ずしも押しねじ７０の頭部７１と第八吹き出し管４８の外周面とが略同一面上にある必要はない。
【００２８】
従って、押しねじ７０を外側からねじ孔８０に挿入して回転させると、ねじ部８２がねじ軸部７２に螺合する。これにより、押圧子７３は第七流路６７側に突出する。したがって、押圧子７３の長さを調節しておくことにより、第六吹き出し管４６と第七吹き出し管４７の隙間を調節することができる。つまり、第七流路６７の断面の大きさを調整することができる。また、押しねじ７０を回転させて押し込み深さを調節することにより、第七流路６７の断面の大きさを微調整することができる。
【００２９】
このとき、押しねじ７０はねじ孔８０にねじ止めされており、押しねじ７０とねじ孔８０との間に隙間が生じないので、第七流路６７内を流れるガスが、ねじ孔８０を伝って外部に漏れることがない。
【００３０】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るガラス製造用バーナ１は、吹き出し管４１〜４７の内径と外径、および第八吹き出し管４８の内径がそれぞれ長手方向に一様とされているので、吹き出し管４１〜４８の加工が容易である。このため、吹き出し管４１〜４８の加工精度を高めることができる。これにより、高い精度で吹き出し管４１〜４８の隙間の大きさを管理することができる。
【００３１】
また、吹き出し管４１〜４７において外側に位置する複数吹き出し管４２〜４８には、それぞれ周方向に沿って複数個のねじ孔８０が径方向に貫通して設けられており、ねじ孔８０には径方向外側から径方向内側に向かって押しねじ７０が挿入されている。
【００３２】
このため、押しねじ７０を隣接する内側の吹き出し管４１〜４７に当接させることにより、吹き出し管４１〜４８間の隙間の大きさを容易に調節できる。この際、先端部が細い押しねじ７０を用いることにより、各流路６２〜６８を極力遮らず、乱流を生じにくくすることができる。
【００３３】
なお、本実施形態とは異なり、特許文献１，２のようにスペーサなどを吹き出し管４１〜４８に後から溶接により接合した場合には、吹き出し管４１〜４８が熱変形を起こすおそれがあり、吹き出し管４１〜４８の隙間の大きさを正確に管理できなくなる虞がある。また、吹き出し管４１〜４７の例えば外周に一体でスペーサを加工したとしても、組み立て時の嵌め合い隙間が必要となるため、この隙間を正確に管理できなくなる虞がある。しかし本実施形態に係るガラス製造用バーナ１によれば、隙間の調整にスペーサを用いることなく、隙間の調節に押しねじ７０を用いているので、熱変形の虞が無く、また組み立て時の嵌め合い隙間を設ける必要がなく、正確に隙間を調節することができる。
【００３４】
また本実施形態に係るガラス製造用バーナ１によれば、各吹き出し管４２〜４８に設けられているねじ孔８０は、各吹き出し管４２〜４８の押しねじ７０の位置が重ならないように、長手方向あるいは周方向にずらして設けられている。このため、径方向に関して外側の押しねじ７０が内側の押しねじ７０に当接しないので、外側の押しねじ７０によって確実に吹き出し管４１〜４８の位置調整を行うことができる。
【００３５】
また、押しねじ７０は、吹き出し管４１〜４８と同じ材料で形成することが好ましい。これにより、押しねじ７０と吹き出し管４１〜４８とが同一の熱膨張係数を有するため、多孔質ガラスの作成時にこれらの部材が加熱されても、押しねじ７０とねじ孔８０の間に隙間が生じるのを防止できる。
【００３６】
また本実施形態に係るガラス製造用バーナ１において、押しねじ７０として皿ねじを採用し、押しねじ７０の頭部７１の表面と吹き出し管４２〜４７の外周面とが略同一面上にあるようにした。このため、押しねじ７０の頭部７１が吹き出し管４２〜４７の外周面から突き出さないので、各流路６２〜６８を流れるガスに乱流が生じにくい。
【００３７】
また本実施形態に係るガラス製造用バーナ１の押しねじ７０は、押圧子７３の外径がねじ軸部７２の外径よりも小さく設定されている。このため、各流路６２〜６８に突出された押圧子７３の外径を小さく設定することができ、乱流の発生を更に低減することができる。
【００３８】
なお、精度良く多孔質ガラスを製造するためには、吹き出し管部４０の吹き出し側（先端側）で、ガスが層流で流れることが好ましい。このため、一般的には、吹き出し管部４０の根元側に流路６２〜６８の隙間を調節する調節部材が設けることが望ましい。吹き出し管部４０の根元側で乱流が生じても、先端側で層流に戻ることが期待できるためである。しかし、このように根元側に調節部材を設けた場合には、吹き出し管部４０の吹き出し側で流路６２〜６８の隙間を精度良く微調節することが難しくなる。
【００３９】
ところが本実施形態に係るガラス製造用バーナ１によれば、調節部材としての押しねじ７０が乱流を生じさせにくい。このため、押しねじ７０を吹き出し管部４０の長手方向の中央部よりも先端側に配置しても、吹き出し管部４０の先端側で乱流が生じにくい。これにより、吹き出し管部４０の吹き出し側で流路６２〜６８の断面の大きさや形状を微調節することが容易となり、多孔質ガラスを精度良く製造することができる。ここで先端付近として、例えば、吹き出し管部４０の先端から吹き出し管部４０の直径の２〜４倍の位置に押しねじ７０を配置することができる。
【００４０】
また、ガス導入部１０は、耐熱性に優れた鉄鋼合金やアルミニウム合金等の金属で構成することができる。用いることのできる金属として、例えば、ＳＵＳ３１６やハステロイ等を挙げることができる。耐熱性と耐蝕性に優れたセラミックスや石英ガラスをガス導入部１０に用いてもよい。吹き出し管部４０の吹き出し管４１〜４８も、ガス導入部１０と同じ材料で形成されることが好ましい。
【００４１】
なお、本発明のガラス製造用バーナ１は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、８重管バーナを例示して説明したが、本発明は、これに限るものではない。また、本実施形態に係るガラス製造用バーナ１は、例えばＶＡＤ法を用いた多孔質ガラスや直接法を用いたガラスの製造に用いることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１：ガラス製造用バーナ、１０：ガス導入部、１１〜１８：第一導入部材〜第八導入部材、２１〜２８：第一管固定部〜第八管固定部、３１〜３８：第一供給路〜第八供給路、４０：吹き出し管部、４１〜４８：第一吹き出し管〜第八吹き出し管（円筒部材）、５０：Ｏリング、６１〜６８：第一流路〜第八流路、７０：押しねじ、７１：頭部、７２：ねじ軸部、７３：押圧子、８０：ねじ孔、８１：頭部収容部、８２：ねじ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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