JP4511933B2 - 石英ガラス素材を製造するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、石英ガラス素材を製造する方法であって、一連の析出バーナによってＳｉＯ_２粒子を発生させ、自体の長手方向軸線を中心として回転する保持体の円筒外套面の上に円筒形の多孔質のＳｉＯ_２煤煙体を形成して析出する方法段階を含んでいる方式のものに関する。この場合、形成される煤煙体の表面温度が温度調節体を用いてコントロールされる。

さらに本発明は石英ガラス素材を製造するための装置であって、ＳｉＯ_２粒子を発生させる一連の析出バーナと、自体の長手方向軸線を中心として回転可能でその円筒外套面の上に、発生したＳｉＯ_２粒子が円筒形の多孔質のＳｉＯ_２煤煙体を形成して析出される保持体と、形成される煤煙体の領域に配置された少なくとも１つの温度調節体とを有し、この場合調節体が煤煙体の軸方向の密度経過をコントロールすることを目的として煤煙体の表面温度に作用する形式のものに関する。

石英ガラス素材は管又は棒の形で、特に光学的な構成要素及び光導波ファイバを製造するための半製品として使用される。この場合には石英ガラス素材の軸方向及び半径方向の光学的な均質性は決定的な品質特徴である。素材は多数の析出バーナを用いて回転する堆積面の上にＳｉＯ_２粒子を層状に析出することによって形成される円筒形の多孔質のＳｉＯ_２予備成形体（煤煙体）を焼結することによって得られる。均質な粒子配分と狭まい密度帯とを自体の長手方向軸線に亙って有する煤煙体だけが高価な石英ガラス素材として後続加工される。

冒頭に記した形式の方法及び装置はＤＥ−Ｃ１９８２７９４５号明細書によって公知である。当該明細書にはＳｉＯ_２粒子から細長い、多孔質の煤煙体を製造することが記載されている。この場合には火炎加水分解バーナを用いて、水平に配向された、自体の長手方向軸線を中心として回転する保持棒の上にＳｉＯ_２粒子が層状に析出される。バーナは互いに等間隔をおいて、保持体の長手方向軸線に対し平行に延在するバーナブロックに取付けられる。バーナブロックは形成される多孔質の円筒形の煤煙体に沿って、左右の反転点の間で、調整可能な移動装置を用いて往復運動させられる。この場合、この並進運動の振幅は煤煙体長さよりも小さい。反転点の領域では煤煙体表面の過熱が発生し、局所的な軸方向の密度変動が生じる。この軸方向の密度の不均質性を回避するためには、ＤＥ−Ｃ１９８２７９４５号明細書によれば、煤煙体表面を反転点の領域でアクティブ又はパッシーブに冷却することが提案されている。アクティブな冷却では、熱は煤煙体表面からバーナ反転点の領域に、例えば冷却エレメント又は熱対流又は熱流によって導出される。パッシーブな冷却では反転点の領域にヒートシンクが設けられる。このヒートシンクは煤煙体を取囲む遮熱体における吸熱表面領域として又はスリットとして構成される。

前記熱遮蔽によって反転点の間の領域における熱損失が低減されかつ反転点の領域での熱損失が増強される。したがって冷却手段は局所的に限られて各反転点の領域に限られて、温度を下げるように作用する。

反転点の領域における温度ピークを回避するための別の方法はＤＥ−Ａ１９６２８９５８号明細書に提案されている。この場合には反転点の周辺領域にて、形成される煤煙体の回転速度が高められるか、析出バーナの火炎温度が下げられるか又は煤煙体表面からの析出バーナの間隔が拡大されることで、反転点周辺領域における煤煙体の過熱が回避される。これらの処置により反転点の領域における温度上昇は部分的に又は完全に補償され、煤煙体における軸方向の密度勾配は回避されるか又は減少される。

これら公知の方法に共通であることは、軸方向の密度差を補償するか又は回避するために構成的に又は調整技術的に高い費用が必要でありかつ提案された補償手段がバーナ運動の反転点の領域に限られていることである。

しかし、異なるバーナ特性又はバーナ調整時の差異又は析出プロセス中の温度変化に基づく調整ずれはもちろん必然的にバーナ運動の反転点の外でも煤煙体に対する不均質な温度作用、ひいては多孔質のＳｉＣＯ_２煤煙体の長手軸線に亙る不均質な密度経過をもたらす。このような密度変動は石英ガラス素材の所定の品質基準を維持することを困難にする。

析出プロセスは通常は析出室内で行なわれる。析出室内にはバーナ列と煤煙体と必要な組込み構成部分及び導体とが配置され、析出室はしばしばのぞき窓を備えている。したがってバーナ列の析出バーナが同等の特性を有しているとしても、析出室内の反射の異なる表面における散乱光線によって煤煙体表面の領域において温度差が生じる。もちろん前記同等の特性は煤煙体表面に沿って延在する唯一のスリットバーナによって析出バーナを置換えた場合でもほとんど達成することはできないものと想われる。

したがって本発明の課題は軸方向の密度変動の少ないＳｉＯ_２煤煙体を低価格で製造する方法及びそのための構成的に簡単な装置を提供することである。

方法に関しては前記課題は冒頭に記した方法から出発して、本発明によれば、温度調節体としてＳｉＯ_２煤煙体の主要な部分に沿って延在する面エレメントが使用され、この面エレメントが均質なヒートシンクとして温度を遮蔽して又は均質なレフレクタとして熱放射によって温度を上昇させて煤煙体表面に作用することにより解決された。

一般的には表面に当たる電磁的放射には以下の式：
Ｒ＋Ｓ＋Ａ＋Ｔ＝１
が成立する。

この場合、Ｒ＝反射度、Ｓ＝散乱度、Ａ＝吸収度、Ｔ＝透過度である。鏡面的な反射光の場合には入射角＝反射角であるのに対し、散乱反射光の場合には反射角は入射光線の角度に対し最早関連を持たない。

本発明の方法では、温度調節体は均質なヒートシンクとして作用するか又は均質なレフレクタとして作用する面エレメントを有している。公知の方法に対する相違は、面エレメントで、形成される煤煙体の個々の小さめの部分領域の表面温度が下げられるのではなく、面エレメントが煤煙体の有効長さ全体に亙って表面温度に作用してこれを均質化することである。この作用は面エレメントが温度遮蔽作用を有する均質なヒートシンクとして構成されているか又は温度を上昇させる均質なレフレクタとして構成されていることによって達成される。面エレメントがレフレクタとして構成されている場合にはＩＲ光線の反射値を温度上昇方向に規定することによって面エレメントは煤煙体の全表面に亙って作用させられる。この結果、局所的な温度ピークは、この温度ピークが個々の析出バーナの間の差異又は調整のずれに又はバーナ運動に基づき発生するか又は散乱放射に基づき発生するかとは無関係に均等化される。

面エレメントがヒートシンクとして構成されている場合には散乱放射による局所的な温度上昇は散乱放射が吸収されるか又は分散されることで回避又は低減させられる。したがってこの方法によって局所的な温度ピークは回避される。

面エレメントが前記作用の１つを発揮するためには面エレメントはＩＲ光線を均質に反射する鏡エレメント（レフレクタ）として構成されているか又はＩＲ光線を均質に吸収する冷却体（ヒートシンク）として構成されている。最初に述べたケースは主として面エレメントの表面形態に関係し、第２のケースでは付加的に面エレメントの材料が冷却作用に影響を及ぼす。

面エレメントは形成される煤煙体の長さの主要な部分に亙って延在する。この場合、面エレメントの温度均質化作用は面エレメントによって覆われた煤煙体の長さ区分が長ければ長いほど簡単にかつ良好に達成することができる。煤煙体よりもわずかに短い面エレメントでも前記均質化作用を十分な程度、煤煙体の全有効長さに亙って発揮することができる。したがってここでは明確化を根拠として煤煙体長さの５０％よりも長い部分長さを煤煙体長さの「主要な部分」と規定しておく。

重要であることは表面温度の経過の平坦化を目的として、ひいては煤煙体の軸方向の密度経過の均質化を目的として面エレメントの反射度を調整することである。表面又は材料特性による面エレメントの作用の前記調節は析出プロセスの開始にあたって一度だけ行なわれかつ通常は以後の析出プロセスでも維持される。

本発明による方法では１つの面エレメント又は複数の同じく作用する面エレメントが同時に用いられることができる。又、均質化作用において強さに関して又は形式に関して異なる（均質化するヒートシンクとして又は均質化するレフレクタとして作用する）複数の面エレメントを使用することもできる。しかし、いずれの場合にも面エレメントは本発明にしたがって、ＳｉＯ_２煤煙体の主要な部分に沿って延在するように使用される。例えばＳｉＯ煤煙体の端部の領域にてより低い表面温度を達成するためにＳｉＯ煤煙体の中央領域に本発明にしたがって作用する面エレメントとは異なる作用を有する面エレメントを設けることができる。

有利にはＳｉＯ_２煤煙体を取囲むケーシングの内壁によって形成される面エレメントが使用される。

この方法の変化実施例は特に簡単な構成をもたらす。何故ならばＳｉＯ_２煤煙体の析出は通常析出室内で行なわれるからである。この場合には面エレメントは析出室の壁に統合されるので、面エレメントが壁自体又は壁の１部を形成することができる。もっとも簡単な場合にはケーシングの全内壁が本発明の面エレメントを形成する。この場合にも重要なことは壁の材料及び表面特性が、達成しようとする機能性に関して、つまり煤煙体の長さに亙って温度補償が行なわれるように調節されることである。

本発明による方法の第１の有利な実施例では面エレメントはＩＲ光線のための反射度が８０％と１００％との間であるレフレクタとして作用する。

表面温度の変動はＩＲ光線を反射する面エレメントによって特に効果的に平坦化されることが判明した。この場合、煤煙体の表面温度はレフレクタによって全体としてより高い温度レベルに上げられ、その結果、析出バーナにより付与される必要のある熱量を下げることができる。この結果、析出バーナによる不均質な加熱を補償して本発明による面エレメントによって煤煙体全体として均質な加熱を高めることに成巧した。したがって温度プロフィールは煤煙体の長さに亙って全体的に均質化される。この方法においては２つの変化実施態様が有利であることが説明された。

第１の変化実施態様においては、面エレメントによって析出バーナの熱は煤煙体の方向に反射される。この場合には面エレメントは、列を成して配置された析出バーナから発せられる熱が面エレメントに当たりかつこの熱が、形成されるＳｉＯ_２煤煙体に向かって反射させられるように構成されかつ配置される。このためには面エレメントは例えば析出バーナの単数又は複数の列が煤煙体と面エレメントとの間に延在するように配置される。析出バーナから背後へ放射された損失熱は面エレメントによって受け止められ、形成される煤煙体に向かって変向される。

第２の変化態様においては面エレメントによって、形成されるＳｉＯ_２煤煙体の熱が煤煙体に向かって反射される。

この場合には煤煙体から発する熱は面エレメントにより受け止められ、再び煤煙体に向かって反射される。この場合、面エレメントは有利には煤煙体の上側又は下側又は横を延びている。析出バーナの火炎温度は煤煙体の表面温度よりも高い。熱光線の強度は近似的に温度Ｔ（ケルビン度）の４乗に比例して増加するので、火炎温度の反射は、煤煙体の熱放射が煤煙体自体に戻し反射される変化実施態様よりも強く、温度を上昇させて煤煙体に作用する。

均質なレフレクタとして作用する面エレメントの場合には煤煙体表面に沿った温度プロフィールは、付与する必要のある全熱の１部が均質な加熱方式（レフレクタ）によってより不均質である加熱方式（析出バーナ）を補償するために増大させられることで平坦化される。

この場合には有利な形式で作用度−形成されるＳｉＯ_２煤煙体を覆う空間角として規定−が少なくとも６０％である面エレメントが使用される。

これとは選択的に面エレメントがＩＲ光線を吸収するヒートシンクとして作用する方法形態も有利であることが証明された。

この変化実施例では面エレメントは加熱又は冷却するように煤煙体表面に作用するのではなく、面エレメントは単に、煤煙体に対する散乱放射−原則的にはむしろ不均質である−の作用を阻止するか又は減退させ、同様に温度プロフィールの平坦化をもたらす。

このヒートシンクとしての作用は少なくも１０μｍの平均粗面深さＲａを有する粗面化された表面を有する面エレメントが使用される有利な変化実施例でも達成される。表面の粗面化によって主として散乱度Ｓが高められる。したがってこの方法によって拡散反射の割合は鏡面反射に対し高められる。又、付加的に当該材料の固有の吸収によって熱放射は除かれる。

このような粗面化された表面は研削、フリージング（エッチング）、ブラスティング又は類似の表面処理法で特に簡単にかつ低コストで達成される。この場合、平均粗面深さＲａはＤＩＮ４７６８にしたがって求められる。

同様に温度均質化作用は黒色化された表面を有する面エレメントが使用されることでも達成される。

表面の黒色化によって主として吸収度Ａが高められる。この方法によって特に、例えばプロセス室内部の反射する表面から発する不均質な散乱放射の作用が減退又は除去される。黒色化は粗面化された表面に付加的に又はこれに対し択一的に行なわれることができる。

さらに冷却された面エレメントをヒートシンクとして用いることが適していることが証明された。

冷却は面エレメントが冷媒と接触させられることで行なわれる。冷媒は冷却ガス、冷却液又は冷却体であることができる。この変化実施態様は、冷媒で面エレメントの温度、ひいては有効性が煤煙体の表面温度のコントロール及び均質化に関連して所定の枠内で変化させられることができるという利点を有している。面エレメントの冷却は粗面化された表面及び／又は黒色化に付加的に又は選択的に行なうことができる。

さらに面エレメントと形成されるＳｉＯ_２煤煙体の表面との間隔をコンスタントに保つことも有利であることが証明された。

これにより析出方法の間にほぼ変らない温度均質化作用が面エレメントに保証される。面エレメントは例えば形成されるＳｉＯ_２煤煙体の直径の増大に伴って保持体軸線に対し垂直に移動させられる。

又、面エレメントを煤煙体に沿って移動させることも特に有利であると証明された。

この方法の実施態様は特に、煤煙体の部分長さに亙ってしか延びていない面エレメントの場合に特に有利である。さらにこれによって、不動の面エレメントがバーナ列の運動を妨げる可能性がある場合に構成の簡易化をもたらす。例えばバーナ列が煤煙体と面エレメントとの間を延びている配置では、バーナ列の供給管は面エレメントを貫通して導かれるか又は面エレメントの上を延びることが必要である。有効な煤煙体長さは両端の先細領域（端部キャップ）を除いた煤煙体の円筒長さ区分に相当する。

装置に関しては、前記課題は冒頭に述べた形式の装置から出発して、本発明によれば、温度調節体が均質なヒートシンクとして又は均質なレフレクタとして作用する面エレメントを有し、この面エレメントがＳｉＯ_２煤煙体の主要な部分に沿って延在しかつＩＲ光線のために所定の反射度を有していることによって解決された。

本発明の装置においては温度調節体は、均質なヒートシンクとして温度を遮蔽して又は均質なレフレクタとして熱放射によって温度を上昇させて煤煙体表面に作用する面エレメントを有している。

面エレメントは形成されるＳｉＯ_２煤煙体の少なくとも１つの部分長さに亙って延びている。公知の装置とは異って面エレメントは均質なヒートシンクとして又は所定の反射度を有する均質なレフレクタとして構成されている。面エレメントがレフレクタとして構成されている場合には温度を上昇させる方法でＩＲ光線のための反射度を規定することによって全煤煙体表面に亙たる温度上昇が目差される。この結果、局部的な温度ピークが平らにされる。しかもこれはこの温度ピークがバーナ運動に基づき又は調整ずれ又は個々の析出バーナの間の差異に基づき又は散乱放射に基づき発生したかとは無関係に行なわれる。

面エレメントがヒートシンクとして構成されている場合には散乱放射による局所的な温度上昇が阻止又は減退させられる。この場合には散乱光線は吸収又は分散させられる。この方法形態でも、局所的な温度ピークが回避される。

面エレメントがこの作用を発揮するためには面エレメントはＩＲ光線を均質に反射し、全体として温度を上昇させるように作用する鏡エレメント（レフレクタ）として構成されるか又はＩＲ光線を均質に吸収する、温度遮蔽作用を発揮する冷却体（シートタンク）として構成される。最初に述べたケースでは主として面エレメントの表面形態に関連し、第２のケースでは面エレメントの材料も冷却作用に対する影響を有している。

面エレメントは形成される煤煙体の長さの主要な部分に亙って延在している。この場合、面エレメントの温度均質化作用は、面エレメントによって覆われた煤煙体の長さ区分が長ければ長いほぼ良好に発揮される。又、煤煙体よりもわずかに短い面エレメントもまだ十分な程度の均質化機能を有することができるので、ここでは明瞭性の理由から煤煙体の長さの５０％よりも大きい部分長さを煤煙体長さの主要な部分であると規定しておく。

重要であることは面エレメントの反射度を表面温度の経過の平坦化、ひいては煤煙体の密度の軸方向の均質化を目的として調節することである。表面又は材料特性による面エレメントの作用の前記調節は析出プロセスの開始にあたって一度行なわれ、通常は次の析出プロセスにおいても維持される。

温度調節体は個別の面エレメントから成るか又は温度調節体は複数の面エレメントから構成される。さらに均質化作用の強度又は形式（均質なヒートシンクとして作用するか又は均質なレフレクタとして作用する）に関して異なる複数の面エレメントが設けられていることもできる。しかしいずれの場合にも面エレメントの１つはＳｉＯ_２煤煙体の主要な部分に沿って延びるようになっている。

本発明の装置の有利な構成は従属請求項に開示されている。従属請求項に記載されている装置の構成が本発明の方法の従属請求項に記載した方法の実施例に応じて構成されている限りにおいては、その構成については、対応する方法の請求項の説明を参照されたい。他の従属請求項に記載した本発明の装置の構成については以下に詳細に説明する。

コンカーブな湾曲を有する面エレメントによっては、ＩＲ光線は煤煙体表面の上にフォーカスされ、ひいては均質化作用が増強される。面エレメントは例えば煤煙体に沿って延びる長手方向軸線を有する中空鏡として構成されている。この場合、鏡面は煤煙体の全円筒面又はその１部分を取囲んで延びている。

このような装置構成でも、同様に２つの変化実施例が同等に有利であることが証明された。

第１の変化実施例ではコンカーブな湾曲は析出バーナの列の領域にある焦点を有している。この場合には面エレメントでは析出バーナの熱は煤煙体に向かって反射される。面エレメントは列を成して配置された析出バーナから発せられる熱が面エレメントに当たり、この熱が形成されるＳｉＯ_２煤煙体に向かって反射させられるように配置されかつ構成されている。面エレメントはこのためには例えば、析出バーナの単数の列もしくは複数の列が煤煙体と面エレメントとの間を延びるように配置されている。析出バーナから背後に放射した損失熱は面エレメントによって受止められ、形成される煤煙体に向かう方向へ変向される。

第２の装置の変化実施例においては、コンカーブな弯曲は、形成されるＳｉＯ_２煤煙体の領域に位置する焦点を有している。

この場合には煤煙体から発する熱は面エレメントによって受止められ、再び煤煙体表面に向かって戻し反射させられる。この場合、面エレメントは有利には煤煙体の上、横又は下を延びる。

ヒートシンクとして作用する面エレメントは有利には冷却装置を備えている。この冷却装置は例えば面エレメントと結合された冷却体から又は面エレメントをガス状の又は液状の冷媒で負荷する流動装置から成っている。面エレメントを冷却することにより、面エレメントの有効性は煤煙体の表面温度のコントロール及び均質化に関し所定の枠内で変化させられることができる。

以下、本発明を複数の実施例と図面とに基づき詳細に説明する。

図１には煤煙体の横に配置された２つの中空鏡を有する本発明による装置の１実施例が側面図で示されている。

図２には図１に示されている装置がＡ−Ａ′線に沿って断面されて側面図で示されている。

図３には中空鏡として作用する円筒形の析出室を有する本発明の第２実施例が側面図で示されている。

図１に概略的に示された装置においては、析出室８の内部に酸化アルミニュウムから成る保持体１が設けられている。この保持体１はその長手方向軸線３を中心として回転可能であり、この保持体１の上には析出バーナ５によってＳｉＯ_２粒子から成る多孔質の煤煙体２が生ぜしめられる。析出バーナ５は列を成して保持体１の長手方向軸線３に対し平行に共通のバーナベンチ４に取付けられている。ＳｉＯ_２粒子の析出はバーナベンチ４を２０ｃｍの周期で往復運動させることで行なわれる（ブロック矢印）。バーナベンチ４はバーナベンチを往復運動させる駆動装置と結合されている。析出バーナ５にはそれぞれ燃焼ガス、酸素及び水素とＳｉＯ_２粒子を形成するための出発材料として蒸気状のＳｉＣｌ４が供給される。煤煙体２の表面１０とバーナベンチ４との間の間隔は析出プロセスの間、一定に保たれる。このためにはバーナベンチ４は保持体１の長手方向軸線３に対し垂直な方向で可動である。これは方向矢印１１で示されている。

析出バーナ５を用いてＳｉＯ_２粒子が保持体長手方向軸線３を中心として回転する煤煙体２の表面１０の上に析出される。この場合、析出バーナ５は煤煙体表面１０に沿って同じ運動サイクルで、場所的に一定である反転点の間で往復運動させられる。煤煙体２の周速度は析出プロセスの間、コンスタントに１０ｍ／ｍｉｎに保持される。バーナベンチ４の平均並進速度は３５０ｍｍ／ｍｉｎである。

さらに当該装置はレフレクタとして作用する、煤煙体にて向き合って位置する２つの中空鏡の形をした均質な面エレメントを備えている。この面エレメントは煤煙体２の両側でその全長に亙って延びている。中空鏡１３は高級鋼から成り、煤煙体２に向いたコンカーブな内弯曲面はそれぞれ高輝度研磨されている。この場合、赤外光線のための反射度はほぼ１００％である。中空鏡１３は４００ｍｍの弯曲半径を有し、保持体長手方向軸線３に対する間隔は２７０ｍｍである。両方の中空鏡１３のフォーカスライン１４（図２を参照）はそれぞれ煤煙体２の表面の領域にて長手方向軸線３に対し平行に延びている。フォーカスライン１４を煤煙体２の外径の増大に伴って前記領域に保つためには中空鏡１３はブロック矢印１７で示すように保持体長手方向軸線３に対して垂直な方向に移動可能である。両方の中空鏡１３の作用度は形成されるＳｉＯ_２煤煙体を覆う空間角として規定され、ほぼ８０％である。

図２は図１の装置の側面図である。図２からは中空鏡１３が、形成される煤煙体２の立体形を模造した内弯曲を有している。中空鏡１３は両側を、バーナ列４に対し平行に延びている。この場合、中空鏡１３と煤煙体表面１０との間の最小間隔はコンスタントに１００ｍｍの値に、中空鏡１３が析出プロセスの間、ブロック矢印１７の方向に動かされて保たれる。中空鏡１３のフォーカスライン１４はそれぞれ図平面に対し垂直に煤煙体表面１０に沿って延びている。

中空鏡１３は煤煙体２から発する損失熱を煤煙体表面１０へ戻し反射させる。しかもこれは煤煙体２の全長に亙って行なわれる。これは煤煙体の加熱に寄与し、この加熱によって表面温度の変動は平坦化される。この結果、軸方向で均質な密度経過を有する煤煙体２を製造することに成巧した。中空鏡１３の使用は煤煙体２の密度を平均１．５％上昇させることを示した。密度上昇は析出バーナ５に供給された燃焼ガスの減少によって補償することができる。この場合、実施例においては燃焼ガスＯ_２とＨ_２とを５％減少させることが必要である。

本発明による装置の第１の選択的な実施形態では、煤煙体にて互いに向き合って位置する中空鏡は煤煙体長さの約８０％に亙ってしか延びていない。

第２の選択的な実施形態では煤煙体にて互いに向き合った中空鏡は同様に煤煙体長さの約８０％に亙って延び、それぞれ両側で煤煙体端部を越えて高級鋼エレメントによって延長されている。この高級鋼エレメントはサンドブラストされたつや消し表面を有している。つや消しされた表面は両方の煤煙体端部の領域でヒートシンクとして作用する。このヒートシンクは先きに延べた第１の選択的な実施形態に比較して前記端部領域における密度を低下させる。

図３に示された本発明による装置の実施形態において、図１と図２とにおける符号と同じ符号が使用されている限り、これによって示された構成部分は図１と２とに示した装置の構成部分と同じ又は等価の構成部分であることを表わしており、これについては該当する説明を参照されたい。

図３による装置においては、析出室３０は細長く延びた、楕円形の横断面を有する円筒形の中空鏡３１として構成されている。この中空鏡３１は煤煙体２に沿ってその全長に亙って延びている。中空鏡３１は高級鋼から成り、その際煤煙体２に向いたコンカーブな内湾曲面３３は高輝度研磨され、赤外光線のためにほぼ１００％の反射度を有している。中空鏡３１の上側には排出ギャップ３６が延び、下側には細長い透し開口３７がバーナベンチ４の長手方向の案内と燃焼ガスの供給とのために設けられている。

中空鏡３１のフォーカスライン３４，３５は図平面に対し垂直に、保持体長手方向軸線３に対し平行に延びている。煤煙体表面１０は、保持体１が煤煙体２の外径の増大に伴って矢印３８の方向に上方へ移動させられることで中空鏡３１の一方のフォーカスライン３４（焦点）に保持される。他方のフォーカスライン３５には析出バーナ５のバーナ火炎１８が位置している。

中空鏡３１はバーナ火炎１８から発する損失熱を煤煙体表面１０へ戻し反射する。これは煤煙体２の全長に亙って行なわれる。これは煤煙体２の均質な加熱に寄与するので、析出バーナ５の温度は相応に下げられ、煤煙形成に必要な熱放射の不均質部分が軸方向に均質な加熱に有利なように減少させられる。これにより表面温度の変動は平坦化される。この結果、軸方向で均質な密度経過を有する煤煙体を製造することに成功した。

構成的により簡単な変化実施態様においては、析出室３０は図３に基づき説明したように、しかし円形の横断面を有する細長く延びた中空鏡として構成されている。この実施形態においては中空鏡のフォーカスライン（中心軸線）は図平面に対し垂直にかつ保持体長手方向軸線に対し平行に、有利な形式でバーナ火炎と煤煙体表面との間を延びている。中空鏡の湾曲半径は６００ｍｍで、中空鏡の保持体軸線に対する間隔は４００ｍｍである。このように構成された中空鏡はバーナ火炎から発せられる損失熱を煤煙体表面に戻し反射、しかも煤煙体の全長に亙って戻し反射させる。この場合には図３に示された本発明の実施形態に比較して、煤煙体表面に対する析出バーナの熱の反射に関していくらか低い効率を有する。

本発明の装置のさらなる構成を説明するために以下、図１と図２とに示された構成を援用するこの場合には面エレメントは研磨された高級鋼から、上方に開いた１／４シェル体の形で、ほぼ１００％の反射度で形成され、バーナベンチ４全体の下側を延び、この面エレメントで、析出バーナ５の下に向かって放射された損失熱が煤煙体２に向かって戻し反射される。１／４シェル体はバーナベンチ４と不動に結合され、バーナベンチ４と一緒に煤煙体２に沿って往復運動させられ、１／４シェル体は煤煙体２の直径の増大に伴ってバーナベンチ４と共に下方へ移動させられバーナ火炎と煤煙体表面１０との間の間隔がコンスタントに保持される。

煤煙体の横に配置された２つの中空鏡を有する本発明による装置の１実施例の正面図。 図１のＡ−Ａ′線に沿って断面した側面図。 中空鏡として作用する円筒形の析出室を有する本発明の装置の第２実施例の側面図。

符号の説明

１ 保持体
２ 煤煙体
３ 長手方向軸線
４ バーナベンチ
５ 析出バーナ
６ ブロック矢印
１０ 煤煙体表面
１３ 中空鏡
１４ フォーカスライン
１７ ブロック矢印
１８ バーナ火炎
３０ 析出室
３１ 中空鏡
３３ 内湾曲面
３４，３５ フォーカスライン
３６ 排出ギャップ
３７ 透し開口
３８ 矢印

Claims (15)

1. 石英ガラス素材を製造する方法であって、一連の析出バーナを用いてＳｉＯ_２粒子を発生させ、自体の長手方向軸線を中心として回転する保持体の円筒形の外套面の上に円筒形の多孔質のＳｉＯ_２煤煙体を析出する方法ステップを有し、形成される煤煙体の表面温度が温度調節体を用いてコントロールされる方式の方法において、温度調節体としてＳｉＯ_２煤煙体（２）の主要な部分に沿って延在する面エレメント（１３；３１）を使用し、該面エレメント（１３；３１）が熱放射による均質なレフレクタとして温度を上昇させてＳｉＯ_２煤煙体表面（１０）に作用し、かつ８０％と１００％との間でＩＲ光線のための反射度を有することを特徴とする、石英ガラス素材を製造する方法。
2. ＳｉＯ_２煤煙体（２）を取囲むケーシング（３０）の内壁により形成されている面エレメント（３１）を使用する、請求項１記載の方法。
3. 前記面エレメント（３１）を用いて析出バーナ（５）の熱がＳｉＯ_２煤煙体（２）に向かって反射される、請求項１記載の方法。
4. 前記面エレメント（１３）によって、形成されるＳｉＯ_２煤煙体（２）の熱がＳｉＯ_２煤煙体表面（１０）に向かって反射される、請求項１記載の方法。
5. 前記面エレメントがＳｉＯ_２煤煙体（２）に沿って動かされる、請求項１又は４記載の方法。
6. 前記面エレメント（１３）と形成されるＳｉＯ_２煤煙体（２）の表面との間の間隔が一定に保たれる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記面エレメント（１３；３１）がＳｉＯ_２煤煙体（２）の全有効長さに亘って延在している、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置であって、ＳｉＯ_２粒子を発生させる一連の析出バーナと、自体の長手方向軸線を中心として回転可能で、円筒形外套面の上に、発生したＳｉＯ_２粒子が円筒形の多孔質のＳｉＯ_２煤煙体を形成して析出される保持体と、形成されるＳｉＯ_２煤煙体の領域に配置された、形成されたＳｉＯ_２煤煙体の表面温度に、軸方向の密度経過に影響を及ぼすために作用する温度調節体とを有している形式のものにおいて、前記温度調節体が均質なレフレクタとして作用する面エレメント（１３；３１）を有し、この面エレメント（１３；３１）がＳｉＯ_２煤煙体（２）の主要な部分に沿って延在しかつＩＲ光線に対し８０％と１００％との間の反射度を有していることを特徴とする、石英ガラス素材を製造する装置。
9. 前記面エレメント（３１）がＳｉＯ_２煤煙体（２）を取囲むケーシング（３０）の内壁により形成されている、請求項８記載の装置。
10. 前記面エレメント（１３；３１）がコンカーブな湾曲面（７；３３）を有している、請求項８記載の装置。
11. 前記コンカーブな湾曲面（３３）が前記一連の析出バーナ（５）の列の領域にある焦点（３４）を有している、請求項１０記載の装置。
12. 前記コンカーブな湾曲面（７）が、形成されるＳｉＯ_２煤煙体（２）の領域にある、請求項１０記載の装置。
13. 前記面エレメントが煤煙体に沿って可動に構成されている、請求項８から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 前記面エレメント（１３）が保持体長手方向軸線（３）に対し垂直に移動可能に構成されている、請求項８から１２までのいずれか１項記載の装置。
15. 前記面エレメント（１３；３１）がＳｉＯ_２煤煙体（２）の全有効長さに亘って延在している、請求項８から１４までのいずれか１項記載の装置。

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