(57)【要約】【課題】【解決手段】気相成長法用のバーナは、ガラス前駆体材料を射出する中央ノズル１０と、炎反応剤を射出する、前記中央ノズル１０を取り囲む少なくとも１つのクラウンノズル３１と、内側遮蔽気体を射出し得るよう前記中央ノズル１０と前記クラウンノズル３１との間にある円形のノズル２０とを有し、中央ノズル１０は軸方向面内にて凹型の断面形状を有し、また、好ましくは軸方向面の周りにて対称であるものとする。
2006510561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス前駆体材料を射出する中央ノズル（１０）を有する、気相成長法又は蒸着法（ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）用バーナ（１）において、
前記中央ノズル（１０）は凹型の形状であることを特徴とする、気相成長法用バーナ。
【請求項２】
請求項１に記載のバーナにおいて、
前記中央ノズル（１０）は、軸方向面の周りにて対称であることを特徴とする、バーナ。
【請求項３】
請求項１に記載のバーナにおいて、
炎反応剤を射出する前記中央ノズル（１０）を取り囲む少なくとも１つのクラウンノズル（３１、３２）を更に備えることを特徴とする、バーナ。
【請求項４】
請求項１に記載のバーナにおいて、
内側遮蔽気体を射出し得るよう前記中央ノズル（１０）と前記クラウンノズル（３１、３２）との間の円形のノズル（２０）を更に備えることを特徴とする、バーナ。
【請求項５】
請求項４に記載のバーナにおいて、
前記中央ノズル（１０）は、最小半径方向寸法の第一の角度部分（１０ａ）と、最大半径方向寸法の第二の角度部分（１０ｂ）とを有することを特徴とする、バーナ。
【請求項６】
請求項５に記載のバーナにおいて、
前記少なくとも１つのクラウンのノズル（３１）は、前記第二の角度部分（１０ｂ）の同一の角度位置における第一の組みのノズル（３１ａ）と、前記第一の角度部分（１０ａ）の同一の角度位置における第二の組みのノズル（３１ｂ）とを備えることを特徴とする、バーナ。
【請求項７】
請求項６に記載のバーナにおいて、
前記第一の組みノズル（３１ａ）から出る第一の組みのオリフィスと、前記第二の組みのノズル（３１ｂ）から出る第二の組みのオリフィスとを更に備え、
第一の組みのオリフィスは、前記バーナの中心軸（５）に対し第一の角度にて傾斜し、第二の組みのオリフィスは、前記中心軸に対し第二の角度にて傾斜し、前記第二の角度は前記第一の角度よりも大きいことを特徴とする、バーナ。
【請求項８】
請求項１に記載のバーナにおいて、
前記ガラス前駆体材料が通る、前記中央ノズル（１０）から出る中央ダクト（１０１）を有し、
ガラス前駆体材料を前記中央ノズル（１０）の外側境界に向けて付勢すべく中央ダクト（１０１）内に配置された中央部材（７０）を備えることを特徴とする、バーナ。
【請求項９】
請求項８に記載のバーナにおいて、
中央部材（７０）は、前記中央ダクト（１０１）の外壁（１０２）に実質的に嵌まる少なくとも１つの拡大部分を有することを特徴とする、バーナ。
【請求項１０】
凹型の断面を有するガラス前駆体材料の流れを射出するステップを備える、化学的気相成長法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記ガラス前駆体材料の流れの周りに炎を生成するステップと、
内側遮蔽気体を前記ガラス前駆体材料の流れと前記炎との間に射出するステップとを更に備えることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法において、
前記ガラス前駆体材料の流れは、中心軸を有し、
前記断面は、最小半径方向伸長長さの第二の角度領域に対し交互に形成された最大半径方向伸長長さの第一の角度領域を有し、
炎を発生させるステップは、前記第一の角度領域に相応する第一の角度位置にて前記軸に対する第一の方向に沿い且つ、前記第二の角度領域に相応する第二の角度位置にて前記軸に対する第二の方向に沿って可燃性気体を射出するステップを備え、前記第二の角度は前記第一の角度よりも大きいことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法において、
前記ガラス前駆体材料の流れは、前記流れの中心軸の周りにおける領域内で最大となる速度にて射出されることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的気相成長法又は化学的蒸着法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）用、特に、光ファイバを引き抜くのに適したガラスプリフォームを製造するための化学的気相成長法又は化学的蒸着法用のバーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを引き抜くのに適したガラスプリフォームを製造する２つの典型的な過程は、外部気相成長法（ＯＶＤ（Ｏｕｔｓｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））及び気相軸方向成長法（ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ  Ａｘｉａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））である。これらの技術において、炎を発生させ且つ、炎と反応して、回転するマンドレル上に堆積される二酸化ケイ素スート（従って、「二酸化ケイ素前駆体」と称する）を形成する１つ又はより多くの物質を射出するバーナが使用される。
【０００３】
光プリフォームを作製する従来のバーナは、複数の同軸状ダクトを備えており、これらのダクトは、気体が射出される相応するノズルにて終わる。この過程の間、バーナには、二酸化ケイ素前駆体（選択的に、ＧｅＣｌ４のようなドーパント材料と共にＳｉＣｌ４のような）、燃焼気体（例えば、酸素及び水素又はメタン）、及び１つの選択として、幾分かの不活性気体（例えば、窒素、アルゴン又はヘリウム）が供給される。典型的に、ガラス前駆体材料は、中央ダクトを通して供給される。可燃性気体は、水素を保持する可燃性気体と、炎の生成を助ける、典型的に酸素である、補助気体とを備えている。燃焼反応の結果としてこのように構成された気体流中にＨ２Ｏが生成される。
【０００４】
二酸化ケイ素前駆体がＳｉＣｌ４であるとき、２つの異なる物理的化学成長法により、すなわち、反応式ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ→ＳｉＯ２＋４ＨＣｌにより前駆体と燃焼生成物（Ｈ２Ｏ）との間の拡散性加水分解という一次過程と、反応式ＳｉＣｌ４＋Ｏ２→ＳｉＯ２＋２Ｃｌ２により極めて高温度（通常、１０００℃以上）にて作用可能な、予混合した酸化という二次過程とによって二酸化ケイ素の合成が実現される。１つの代替的な二酸化ケイ素前駆体は、ＯＭＴＣＳ（オクタメチルシクロテトラシロキサン）であり、この場合、予混合状態の酸化は、二酸化ケイ素の合成に関係する唯一の過程である。
【０００５】
当該出願人は、実験試験及び数値シミュレーションによって、前駆体の完全な変態を制限し、その結果、過程は次の効果を生じた、すなわち、ＳｉＣｌ４流れ中へのＨ２Ｏ（又はＯＭＴＣＳ流れ中へのＯ２）の侵入、及び前駆体の流れ中への熱の侵入及びスートの形成を生じるであろう２つの物理的現象を確認した。熱の侵入が少なくなる結果、特に、粒子の加熱が減少し且つ、熱泳動効果が減少する。
【０００６】
これら２つの現象の存在は、高堆積量が必要とされるとき、特に問題となる。実際には、その出口速度を過度に速めることなく反応剤の流量を増す容易な方法は、反応剤ノズルの断面積（従って、バーナの寸法）を増大することであろうが、かかるバーナにより発生された強力な流れは、上述した現象を妨害し、低効率の過程となるであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来型式の２つのバーナは、米国特許明細書３，５６５，３４６号及び米国特許明細書５，９２２，１００号に記載されている。
米国特許明細書３，５６５，３４６号には、蒸発した四塩化ケイ素に対する円形の中央ノズルと、酸素を保持する気体が出るための中央ノズルを取り囲む環状のシース開口部と、可燃性気体を射出する、円筒状の形態にて環状のシースの周りに対称に配置された複数の開口とを有するバーナが記載されている。
【０００８】
米国特許明細書５，９２２，１００号には、ＯＭＣＴＳ＋Ｏ２のための中央の円形のノズルと、Ｎ２を射出する中央ノズルを取り囲む環状の開口部と、Ｏ２を射出する環状の開口部の周りにおける２つの輪状のオリフィスと、ＣＨ４＋Ｏ２を射出する外側輪状のオリフィスとを有するバーナが記載されている。
【０００９】
これら２つの型式のバーナは、相対的に反応剤の流量が少ないときにのみ優れた性能を提供することができることが分かった。
日本国特許明細書０４−２２８４４０号には、楕円形又は矩形の形状を有し、円形の形状の前駆体射出ポートを有するバーナに比して堆積量を６５％まで向上させることのできる高収率の多炎バーナが提案されている。
【００１０】
当該出願人は、過程の収率を増大させるため、ＳｉＣｌ４中へのＨ２Ｏ（又は、ＯＭＴＣＳ流れ中へのＯ２）の侵入及び前駆体の流れ中への熱の侵入及びスートの形成という上述した現象を改良することのできるバーナを提供するという課題に取り組んできた。
【００１１】
当該出願人は、「凹型」断面の前駆体の出口ポートを提供することにより、そのガラススートへの変態を許容する前駆体と反応剤との間の接触面が増大し、その結果、上記の現象は改良され且つ、過程の収率は向上することを知った。
【発明が解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的上、「凹型の形状」とは、「凸型」でない任意の平面状の幾何学的形状を意図するものであり、ここで、平面状の幾何学的形状は、任意の対のその点を接続する線状セグメントの全てを保持するならば、「凸型」である。このように、例えば、星形は凹型の形状である一方、円及び矩形体は凸型の形状である。
【００１３】
反応剤は、前駆体がＳｉＣｌ４であるとき、Ｈ２Ｏであり、また、前駆体がＯＭＴＣＳであるとき、Ｏ２であることが好ましい。
このため、本発明は、ガラス前駆体材料を射出する中央ノズルを有し、該中央ノズルが凹型の形状である気相成長法用のバーナに関する。
【００１４】
好ましくは、中央ノズルは、軸方向平面の周りにて対称であるものとする。
バーナは、炎反応剤を射出する、上記中央ノズルを取り囲む少なくともクラウンノズルを備えることが好ましい。バーナは、また内側遮蔽気体を射出するため、上記中央ノズルと上記クラウンのノズルとの間に円形のノズルを備えることも好ましい。
【００１５】
中央ノズルは、最小半径方向寸法の第一の角度部分と、最大半径方向寸法の第二の角度部分とを備えることが望ましい。
少なくともクラウンノズルは、上記第二の角度部分の同一の角度位置における第一の組みのノズルと、上記第一の角度部分の同一の角度位置における第二の組みのノズルとを備えることができる。
【００１６】
更に、バーナは、上記第一の組みのノズルから出る第一の組みのオリフィスと、上記第二の組みのノズルから出る第二の組みのオリフィスとを備え、第一の組みのオリフィスは、上記バーナの中心軸に対し第一の角度にて傾斜し、第二の組みのオリフィスは、上記中心軸に対し第二の角度にて傾斜し、上記第二の角度は上記第一の角度よりも大きいことが好ましい。
【００１７】
好ましくは、バーナは、上記ガラス前駆体材料が通る、上記中央ノズルから出る中央ダクトを有し、また、ガラス前駆体材料を前記中央ノズルの外部境界に向けて押し出す、中央ダクト内に配置された中央部材を備えるものとする。
【００１８】
中央部材は、上記中央ダクトの外壁に実質的に嵌まる少なくとも１つの拡大部分を有することができる。
その第二の面において、本発明は、凹型の断面を有するガラス前駆体材料の流れを射出するステップを備える、化学的気相成長法に関する。
【００１９】
望ましくは、該過程は、上記ガラス前駆体材料の流れの周りにて炎を生成するステップと、上記ガラス前駆体材料の流れと上記炎との間にて内側遮蔽気体を射出するステップとを更に備えることができる。
【００２０】
好ましくは、ガラス前駆体材料の流れは中心軸を有し、上記断面は、最小半径方向伸長長さの第二の角度領域と交互に形成された最大半径方伸長長さの第一の角度領域を有しており、炎を生成するステップは、上記第一の角度領域に相応する第一の角度位置にて上記軸に対する第一の方向に沿って、また、上記第二の角度領域に相応する第二の角度位置にて上記軸に対する第二の方向に沿って可燃性気体を射出するステップを備え、上記第二の角度は上記第一の角度よりも大きいものとする。
【００２１】
望ましくは、ガラス前駆体材料の流れは、中心軸の周りの環状領域内でその最高速度を有するようにする。
添付図面に関する以下の説明にて更に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１には、ＯＶＤ過程に特に適した本発明に従ったバーナ１の面が示されている。バーナ１は、ガラス前駆体材料の流れ（以下に、簡単に「前駆体」と称する）を射出し得るようにされており、また、上記流れを均一に加熱し、これにより前駆体を反応させる炎を発生させ得るようにされている。その結果、微細なスートガラス粒子の流れが形成される。スート粒子は、当該技術分野にて周知であるように、回転するロッドに堆積させ、ガラスプリフォームを形成することができる。
【００２３】
バーナ１は、その前面に、中央ノズル１０と、該中央ノズル１０を取り囲む環状ノズル２０と、円形のノズル２０を取り囲む４つの同心状のクラウンノズル３１、３２、４１、４２とを有している。バーナ１の中心軸は参照番号５で表示されている。
【００２４】
バーナ１は、例えば、次の気体を射出することができる。
中央ノズル１０：ＳｉＣｌ４＋Ｏ２（前駆体）;
円形ノズル２０：Ｏ２（内側遮蔽気体）；
内側対のクラウンのノズル３１、３２：ＣＨ４＋Ｏ２（炎）；
外側対のクラウンのノズル４１、４２：Ｏ２（外側遮蔽気体）；
本発明に従い、中央ノズル１０は、例えば、図１に示したもののような「凹型」形状（上記に規定したような）を有している。
【００２５】
図２を参照すると、中央ノズル１０は、円形の中央領域１０ａと、該中央領域１０ａから伸びる複数の半径方向領域１０ｂとを有することが好ましい。半径方向領域１０ｂは、均一に隔てられ且つ、偶数又は奇数とすることができる（当該場合、８つ）。中央ノズル１０は、軸方向面に対して、すなわち５つ点星形の形状におけるように軸５を保持する面（図１の面ＩＩＩ−ＩＩＩのような）及び６点星形の形状におけるように軸５に対し対称であることが好ましい。
【００２６】
本明細書に示した特定の実施の形態において、半径方向領域１０ｂの各々は、軸５に向けて収斂する２つの側壁（特に、それぞれの半径方向平面に位置する側壁）と、環状ノズル２０の内部境界近くにて他方の外側半径方向領域の端部壁と同一の外周上に位置する一端壁とにより境界付けされている。
【００２７】
図２の特定の形状は、前駆体の流れの外側周縁を同一の断面積を有するが、円形の形状であるノズルに比して１６０％以上増大させることを許容する。その結果、炎に露呈される前駆体の流れの面積は増大し、レイノルズ数（以下に定義）及び流れの乱れは減少する。
【００２８】
半径方向領域は、図２に示したものと異なる形状とし、例えば、星形の形状のような三角形とすることができる。
バーナ１は、以下に説明するように、中央ノズル１０内の気体の分布状態を調節する機能を果たす中央ピン７０を備えることも望ましい。
【００２９】
図３及び図４を参照すると、バーナ１は、後方ブロック２と、前面ブロック３と、後方ブロック２及び前面ブロック３の間に形成されたマニホルド板（又は、中間ブロック）４とを備えることが好ましい。これら３つの片は、金属製であり（例えば、アルミニウム）、また、例えば、ボルト（図示せず）により互いに解放可能に連結されるものとする。後方ブロック２は、必要な気体を受け入れるため反応剤供給システム（図示せず）に接続された気体受け入れブロックである。前面ブロック３は、気体の射出ブロックを画成し、また、上述した複数の出口ノズルを有している。
【００３０】
好ましくは、ブロック２、３、４は、実質的に円形の断面を有し、また、軸５に対し実質的に同軸状であるものとする。更に、ブロック２、３、４は、金属、より好ましくは、より容易に機械加工することができるアルミニウムで出来ていることが好ましい。しかし、代替的に、ステンレス鋼（例えば、３０３ステンレス鋼）のような機械加工に適したその他の金属を使用してもよい。
【００３１】
ブロックの各々に対し、後方部分及び前面部分は、後方ブロック及び前面ブロックの上記の定義に正確に従って識別する。
バーナ１は、後方ブロック２から前面ブロック３のノズルまで伸びる複数の気体通路を内部に画成する。特に、バーナ１は、それぞれの気体の流れを運ぶのに適した４つの通路１００ないし４００を有している。後方ブロック２及びマニホルド板４内にて、第一の通路１００は、軸５に対し同軸状の直線状で且つ円筒状の中央ダクトである一方、前面ブロック３内にて、該通路はノズル１０と同一の断面形状とされたダクト１０１により画成される。ダクト１０１は、中央壁１０２の内面により境界付けられ、該中央壁の外面は内部に通路２０１を境界付ける。壁１０２の内面は、上記特定の断面を示し得るように溝付きとされている。
【００３２】
図３及び図４において、通路１００、２００の第一の部分のみが示され、通路３００、４００の第一の部分は、図１の面ＩＩＩ−ＩＩＩが横断しないが、通路２００と同様の角度位置にある。
【００３３】
通路１００ないし４００の入口穴は、拡大されて且つ、反応剤供給システムの管接続部を後方ブロック２に連結することを許容するようねじ付きとされている。
後方ブロック２は、バーナ取り付けブロック（図示せず）と連結し得るようその基部に半径方向フランジ５００を有する実質的に円筒状の形状の一体的に形成された本体であることが好ましい。この目的のため、半径方向フランジ５００は、連結ボルト（図示せず）が通り得るよう非ねじ付き穴５１０を有している。
【００３４】
マニホルド板４は、後方ブロック２の外径と同一の外径を有する皿状本体であり、気体の圧力を安定化させ且つ、前面ブロック１０２にて均一な気体の流れを提供する機能を果たすことが好ましい。この目的のため、通路１００ないし４００は、マニホルド板４内にて最小である所定の寸法を有し、その内部を流れる気体の圧力を調節し得るようにする。マニホルド４内にて、通路２００ないし４００は、軸５に対し同軸状のそれぞれのクラウンオリフィスにより画成される。
【００３５】
後方ブロック２及びマニホルド板４の双方は、そのそれぞれの前面に、バーナ１の異なる通路内で又はバーナ１の外部に向け気体が漏洩するのを防止するために使用されるそれぞれのОリングを使用するのに適した環状溝６を備えることができる。
【００３６】
好ましくは、前面ブロック３は、截頭円錐形の形状をしており、また、その基部に、マニホルド板４及び後方ブロック２と実質的に同一の外径を有する円形フランジ７１０を有するものとする。
【００３７】
バーナ１には、前面ブロックの円形フランジ７１０、マニホルド板４の外側部分及び後方ブロック２の前側及び外側部分（ねじ付きである）を通って伸びる穴７が設けられ、３つの片をボルトにより連結することを許容する。
【００３８】
前面ブロック３内のその第一の部分において、通路２００、３００、４００は、軸５に向けて収斂する環状ダクトである。次に、通路２００は中央通路１００の周りの円形ダクト２０１として連続し且つ、円形ノズル２０にて終わる一方、通路３００、４００の各々は、２つのクラウンオリフィス３０１、３０２、４０１、４０２内にて分割され、これらのオリフィスは、第一の対のクラウンノズル３１、３２及び第二の対のクラウンノズル４１、４２にてそれぞれ終わっている。
【００３９】
好ましくは、内側クラウンオリフィス、すなわち参照番号３０１にて表示し且つ、ノズル３１にて終わるオリフィスの数は、中央ノズル１０の半径方向領域１０ｂの数の２倍であるものとする。更に、オリフィス３０１は、角度を付けて配置されており、このため、図２に示すように、参照番号３１ａで示したノズル３１の半分は、半径方向領域１０ｂと整合され、参照番号３１ｂで示したノズル３１の残り半分は、２つの半径方向領域１０ｂの間に介在されている。
【００４０】
望ましくは、オリフィス３０１の勾配は、半径方向領域１０ｂに対する相応するノズルの位置に依存するものとする。特に、ノズル３１ｂにて終わるこれらのオリフィス３０１は、ノズル３１ａにて終わるオリフィス３０１よりも中心軸５に対し大きい勾配を有し、前駆体気体の流れ中への炎気体（ＣＨ４＋Ｏ２のような）のより強力な侵入力を有するようにする。軸５に対しオリフィス３０１により形成された角度は、中央ノズル１０の形状に従って選ぶことになる。このため、ノズル３１ａにて終わる第一の組みのオリフィス３０１は、軸５に対し第一の角度を形成する方向に沿って伸び、また、ノズル３１ｂにて終わる第二の組みのオリフィス３０１は、軸５に対し第二の角度を形成する方向に沿って伸びている。第一の角度は、１３°ないし１９°の範囲にあることが好ましく、また、第二の角度は、１７°ないし２３°の範囲にあることが好ましい。
【００４１】
図４に示すように、中央ピン７０は、中央ノズル１０の中央領域１０ａと実質的に同一の直径を有する、２つの拡大部分７０ａ、７０ｂを有する直線ロッド状部材である。拡大部分７０ａ、７０ｂは、中央領域１０ａの外壁に実質的に嵌まり、また、その機能は、ピン７０を中央位置に維持することである。拡大部分は、また前駆体を付勢して半径方向領域１０ａ内に流れるようにすることにも寄与する。
【００４２】
ピン７０には、その後端に、その組織間隙間内にて気体が通るのを許容し得るような形状とされた複数の半径方向伸長部７０ｃも設けられている。例えば、ピン７０の後端は、凹型側部を有する三角形を形成する３つの伸長体を備えることができる。ピン７０の後端は、バーナが組み立てられたとき、マニホルド板４の端縁４１０に対し配置される。中央ピン７０は、前駆体を付勢して中央ノズル１０の外側部分に正確に分配し、これによりＨ２Ｏ、Ｏ２又はその他の反応剤が侵入すべき前駆体の流れの乱れ及び厚さを減少させるような勾配を有している。図５ａ、図５ｂには、それぞれ、ピン７０が存在し且つ存在しない場合のバーナ出口における前駆体の流れの速度プロフィールがそれぞれ示してある。ピン７０が存在するとき、流れは環状であり且つ、速度はより高速度であることが理解できる。
【００４３】
中央ノズル１０が凹型の形状であることは、従来の凸型の形状に比し、炎気体に露呈される前駆体の流れ表面を増大させることになる。その結果、堆積量を向上させる一連の効果が得られる。
【００４４】
第一の効果は、その合成を担当する反応剤（Ｈ２Ｏ、Ｏ２等）の前駆体の流れ中のより優れた拡散状態を通じてガラススート粒子に変態される前駆体の量を増大させることである。
【００４５】
第二の効果は、炎により発生された熱による前駆体流れ中への侵入を増大させることである。前駆体の反応領域内の温度が上昇することは、幾つかの有利な点を提供する。第一に、反応速度定数は温度上昇に伴なって増大するから、二酸化ケイ素の合成反応の運動はより迅速である。更に、スート粒子のより高温度が実現され、その結果、改良された粒子の流動性に起因してより高凝縮性、及び粒子流れとプリフォームとの間の温度勾配に起因して改良された熱泳動効果が得られる。このように、より高堆積量が実現される。
【００４６】
第三の効果は、高反応効率のため、炎気体及びガラス前駆体の双方の消費量が少ない点である。
中央ノズル１０の特別な形状は、流れの乱れが減少するという更なる有利な効果を提供する。流れの乱れが過度に大きいならば、プリフォームの表面に付着し且つ、「境界層」として知られた層状動作によりその上を流れる気体層は、プリフォームから早期に分離し、その結果、スート粒子流れとプリフォーム自体との間の接触面が減少することになる。これにより、勿論、過程の効率が低下し、このため、流れの乱れを制御することが極めて重要である。
【００４７】
前駆体の流れの乱れは次式で定義された、レイノルズ数に関係する。
Ｒｅ＝ρ・ν・ＤＨ／μ
ここでρは流体の密度、νは流体の速度、ＤＨは４として規定された液圧直径（流れの断面積／流れの断面積の周縁）、μは流体の粘度である。
【００４８】
中央ノズル１０の凹型の形状は、面積／周縁の比の値を小さくし、従って、値の小さいレイノルズ数を提供する。バーナ１は、円形の中央ノズルを有する同様のバーナのものよりも約６６％小さいレイノルズ数を有することが確認できる。
【００４９】
レイノルズ数の値が小さい結果、高堆積効率となり、それは、流れの乱れが少なく、プリフォームの周りの炎の境界層が幅の広い拡張長さを有するからである。
当該技術分野の当業者には、本発明の範囲又は精神から逸脱せずに、本発明の開示された実施の形態に対し色々な形態変更及び変更例を為すことが可能であることは明らかであろう。
【００５０】
例えば、第二、第三及び第四の通路２００、３００、４００の幾何学的形態は基本的でなく、また、バーナ１は、通路の異なる幾何学的形態及び中央通路１００の周りにおける数にて形成することができることを理解することができる。
【００５１】
実施例
当該出願人は、円形の中央ノズルを有する同様のバーナのものと、この発明に従ったバーナ、特に、図１ないし図４に示したバーナの性能とを比較した。
【００５２】
表Ｉ及び表ＩＩには、ＩＮＶ．ＢＵＲＮＥＲ（本発明のバーナ）及びＣＯＭＰ．ＢＵＲＮＥＲ（比較用バーナ）として表示した２つのバーナの特徴が記載されている。次の符号を使用する：
φＩ＝内径
φＯ＝外径
φｏｒｉｆ＝オリフィスの直径
ＮＩＣ＝内側クラウンオリフィスの数
ＮＯＣ＝外側クラウンオリフィスの数
α：軸５に対するオリフィスの勾配；αＩＮ：内側クラウンオリフィスの勾配；αＯＵＴ：外側クラウンオリフィスの勾配；
Ａ１０：ノズル１０の断面；Ａ７０：ピン７０の断面
【００５３】
【表１】
2006510561.tif 000003
【００５４】
【表２】
2006510561.tif 000004
【００５５】
バーナに供給した気体の流量は表ＩＩＩに掲げてある。
表ＩＩＩ
前駆体              内側遮蔽体            炎          外側遮蔽体
ＳｉＣｌ４      Ｏ２      Ｏ２        ＣＨ４        Ｏ２        Ｏ２
（ｇ／分）（ｓｌｐｍ）（ｓｌｐｍ）（ｓｌｐｍ）（ｓｌｐｍ）（ｓｌｐｍ）
ＣＯＭＰ      ４５      ６．５      ２．０    ２８．０    ２８．０    １０．０
ＩＮＶ        ４５      ６．５      ２．２    ２８．０    ２８．０    １０．０
実験結果は表ＩＶに記載されている。
【００５６】
表ＩＶ
堆積量              効率              密度
（ｇ／分）            （％）          （ｇ／ｃｃ）
ＣＯＭＰ    ７．６              ４８              ０．５２
ＩＮＶ      ８．１              ５１              ０．５５
堆積量及び効率は次の関係に従って計算したものである。
【００５７】
堆積量＝スート重量／過程時間
効率％＝（スート重量／（過程時間・Ｑ前駆体・ν・（ＰＭＯＸ／ＰＭ前駆体）））×１００
ここで、
Ｑ前駆体＝前駆体（ＳｉＣｌ４、ＯＭＴＣＳ等）の流量（ｇ／分）
ＰＭ前駆体＝前駆体の分子量
ＰＭＯＸ＝生成された酸化物（ＳｉＯ２、ＧｅＯ２等）の分子量
ν＝酸化物と前駆体の化学量論係数の比
堆積させたスートがより高密度であることは、プリフォームに堆積させたＳｉＯ２粒子がより高温度であることに起因する。堆積量及び過程の効率の双方は、本発明のバーナを使用することで改良されることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に従ったバーナの面を示す図である。
【図２】図１のバーナの面の中央部分を示す拡大図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに従った本発明のバーナを示す長手方向断面図である。
【図４】図３に断面図で示した、本発明のバーナを示す分解図である。
【図５ａ】流れ制御部材として機能する中央ピンが存在しないときの前駆体流の速度プロフィールを示す図である。
【図５ｂ】流れ制御部材として機能する中央ピンが存在するときの前駆体流の速度プロフィールを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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