JPH11246232A - ガラス物品の製造方法及び装置 - Google Patents
ガラス物品の製造方法及び装置Info
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- JPH11246232A JPH11246232A JP5220298A JP5220298A JPH11246232A JP H11246232 A JPH11246232 A JP H11246232A JP 5220298 A JP5220298 A JP 5220298A JP 5220298 A JP5220298 A JP 5220298A JP H11246232 A JPH11246232 A JP H11246232A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01413—Reactant delivery systems
- C03B37/0142—Reactant deposition burners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/70—Control measures
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的簡単な装置によりガラス微粒子を含む
火炎状態を計測することができ、その結果に基づいてバ
ーナの操作条件を調整することによって製造条件の適正
化を行うことができ、品質良好なガラス物品を、効率よ
く安定的に製造することができるガラス物品の製造方法
及びそのための装置を提供すること。 【解決手段】 ＶＡＤ法又はＯＶＤ法によりガラス微粒
子堆積体を形成させる方法において、火炎からの発光を
ＣＣＤカメラでモニターし、観察される輝度及び／又は
該輝度から求められる温度に基づいてガラス微粒子合成
用バーナの操作条件を調整することによって製造条件の
適正化を行うことを特徴とするガラス物品の製造方法、
及びそのための装置。
火炎状態を計測することができ、その結果に基づいてバ
ーナの操作条件を調整することによって製造条件の適正
化を行うことができ、品質良好なガラス物品を、効率よ
く安定的に製造することができるガラス物品の製造方法
及びそのための装置を提供すること。 【解決手段】 ＶＡＤ法又はＯＶＤ法によりガラス微粒
子堆積体を形成させる方法において、火炎からの発光を
ＣＣＤカメラでモニターし、観察される輝度及び／又は
該輝度から求められる温度に基づいてガラス微粒子合成
用バーナの操作条件を調整することによって製造条件の
適正化を行うことを特徴とするガラス物品の製造方法、
及びそのための装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＶＡＤ法やＯＶＤ法
によるガラス物品の製造方法及び装置に関し、特にガラ
ス微粒子の堆積速度が向上し、長距離伝送用に適した低
損失の光ファイバ母材などの品質良好なガラス物品を、
効率よく安定的に製造することができるガラス物品の製
造方法及びそのための装置に関する。
によるガラス物品の製造方法及び装置に関し、特にガラ
ス微粒子の堆積速度が向上し、長距離伝送用に適した低
損失の光ファイバ母材などの品質良好なガラス物品を、
効率よく安定的に製造することができるガラス物品の製
造方法及びそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ母材などのガラス物品の製造
方法として、ガラス原料ガス噴出ポート、燃焼用ガス噴
出ポート及び不活性ガス噴出ポートを備えたガラス微粒
子合成用バーナで火炎を形成し、この火炎中にガラス原
料ガスを供給して火炎加水分解反応によりガラス微粒子
を合成し、生成したガラス微粒子を出発材の先端から軸
方向に堆積させるＶＡＤ法又は出発材の外周に半径方向
に堆積させるＯＶＤ法が知られている。これらの方法に
おいて、ガラス微粒子合成用バーナによるガラス微粒子
堆積のメカニズムはサーモホレシス効果（微細な粒子は
温度勾配の中で高温側から低温側の方向に温度勾配に比
例した力を受ける）の影響が非常に大きいと考えられて
いる。このサーモホレシス効果を含め、ガラス微粒子堆
積効率を向上させる要件としてはバーナ構造、合成条件
等がある。サーモホレシス効果を推進するバーナ構造の
検討は試行錯誤に依存しており、また、ガラス微粒子堆
積効率はガス原料や燃焼用ガスの供給割合などによって
も微妙に変化するため、ガラス微粒子堆積速度が早く、
ガラス微粒子合成収率の高いガラス物品の製造条件は確
立されていないのが現状である。
方法として、ガラス原料ガス噴出ポート、燃焼用ガス噴
出ポート及び不活性ガス噴出ポートを備えたガラス微粒
子合成用バーナで火炎を形成し、この火炎中にガラス原
料ガスを供給して火炎加水分解反応によりガラス微粒子
を合成し、生成したガラス微粒子を出発材の先端から軸
方向に堆積させるＶＡＤ法又は出発材の外周に半径方向
に堆積させるＯＶＤ法が知られている。これらの方法に
おいて、ガラス微粒子合成用バーナによるガラス微粒子
堆積のメカニズムはサーモホレシス効果（微細な粒子は
温度勾配の中で高温側から低温側の方向に温度勾配に比
例した力を受ける）の影響が非常に大きいと考えられて
いる。このサーモホレシス効果を含め、ガラス微粒子堆
積効率を向上させる要件としてはバーナ構造、合成条件
等がある。サーモホレシス効果を推進するバーナ構造の
検討は試行錯誤に依存しており、また、ガラス微粒子堆
積効率はガス原料や燃焼用ガスの供給割合などによって
も微妙に変化するため、ガラス微粒子堆積速度が早く、
ガラス微粒子合成収率の高いガラス物品の製造条件は確
立されていないのが現状である。
【０００３】このことはバーナにより形成されるガラス
微粒子を含む火炎状態の把握が困難であることに起因し
ている。火炎中にレーザー光を入射してその散乱光を観
察し、そのデータに基づいてバーナへの原料供給量を制
御するための装置が提案されているが（特開昭５６−１
２０５３３号公報）、この装置はガラス微粒子の生成量
を増加させるように調整することを目的としており、ガ
ラス微粒子のコアロッドへの堆積効率に大きく影響する
サーモホレシス効果を効果的に推進することについては
全く配慮されていない。
微粒子を含む火炎状態の把握が困難であることに起因し
ている。火炎中にレーザー光を入射してその散乱光を観
察し、そのデータに基づいてバーナへの原料供給量を制
御するための装置が提案されているが（特開昭５６−１
２０５３３号公報）、この装置はガラス微粒子の生成量
を増加させるように調整することを目的としており、ガ
ラス微粒子のコアロッドへの堆積効率に大きく影響する
サーモホレシス効果を効果的に推進することについては
全く配慮されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来技術の実状に鑑み、比較的簡単な装置によりガラス微
粒子を含む火炎状態を計測することができ、その結果に
基づいてガラス微粒子合成用バーナの操作条件を調整す
ることによって、サーモホレシス効果を配慮した製造条
件の適正化を行うことができ、品質良好なガラス物品
を、効率よく安定的に製造することができるガラス物品
の製造方法及びそのための装置を提供することを目的と
する。
来技術の実状に鑑み、比較的簡単な装置によりガラス微
粒子を含む火炎状態を計測することができ、その結果に
基づいてガラス微粒子合成用バーナの操作条件を調整す
ることによって、サーモホレシス効果を配慮した製造条
件の適正化を行うことができ、品質良好なガラス物品
を、効率よく安定的に製造することができるガラス物品
の製造方法及びそのための装置を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らはガラス微粒
子合成用バーナを用いたガラス物品の製造方法について
鋭意検討の結果、ＣＣＤカメラを使用して火炎からの発
光を観察し、特定の測定ラインにおける単色出射能及び
／又はその単色出射能から算出される温度に基づいてバ
ーナの操作条件を調整することにより、前記課題が解決
できることを見出し本発明を完成した。すなわち、本発
明は次の（１）〜（９）の構成を含むものである。
子合成用バーナを用いたガラス物品の製造方法について
鋭意検討の結果、ＣＣＤカメラを使用して火炎からの発
光を観察し、特定の測定ラインにおける単色出射能及び
／又はその単色出射能から算出される温度に基づいてバ
ーナの操作条件を調整することにより、前記課題が解決
できることを見出し本発明を完成した。すなわち、本発
明は次の（１）〜（９）の構成を含むものである。
【０００６】（１）ガラス原料ガス噴出ポート、燃焼用
ガス噴出ポート及び不活性ガス噴出ポートを備えたガラ
ス微粒子合成用バーナで火炎を形成し、この火炎中にガ
ラス原料ガスを供給して火炎加水分解反応によりガラス
微粒子を合成し、生成したガラス微粒子を出発材の先端
から軸方向に堆積させるＶＡＤ法又は出発材の外周に半
径方向に堆積させるＯＶＤ法によりガラス微粒子堆積体
を形成させる方法において、前記火炎からの発光をＣＣ
Ｄカメラでモニターし、観察される単色出射能及び／又
は該単色出射能から求められる温度に基づいてガラス微
粒子合成用バーナの操作条件を調整することによって製
造条件の適正化を行うことを特徴とするガラス物品の製
造方法。
ガス噴出ポート及び不活性ガス噴出ポートを備えたガラ
ス微粒子合成用バーナで火炎を形成し、この火炎中にガ
ラス原料ガスを供給して火炎加水分解反応によりガラス
微粒子を合成し、生成したガラス微粒子を出発材の先端
から軸方向に堆積させるＶＡＤ法又は出発材の外周に半
径方向に堆積させるＯＶＤ法によりガラス微粒子堆積体
を形成させる方法において、前記火炎からの発光をＣＣ
Ｄカメラでモニターし、観察される単色出射能及び／又
は該単色出射能から求められる温度に基づいてガラス微
粒子合成用バーナの操作条件を調整することによって製
造条件の適正化を行うことを特徴とするガラス物品の製
造方法。
【０００７】（２）ＣＣＤカメラを火炎の中心軸に対し
て垂直に配置し、測定位置の火炎断面について、火炎の
中心軸を通る測定ラインとそれに平行な複数の測定ライ
ン上の単色出射能の測定ラインに沿った積算値を測定
し、火炎の中心軸を通る測定ラインの単色出射能の測定
ラインに沿った積算値Ｎと測定単色出射能が最大となる
測定ラインの単色出射能の測定ラインに沿った積算値Ｍ
を求め、ガラス微粒子合成用バーナの操作条件をＭ／Ｎ
の値が１．７以上、かつＭが式で表される２０００℃
における単色出射能の理論値であるｆ（λ）の値より大
きくなるように調整することを特徴とする前記（１）の
ガラス物品の製造方法。
て垂直に配置し、測定位置の火炎断面について、火炎の
中心軸を通る測定ラインとそれに平行な複数の測定ライ
ン上の単色出射能の測定ラインに沿った積算値を測定
し、火炎の中心軸を通る測定ラインの単色出射能の測定
ラインに沿った積算値Ｎと測定単色出射能が最大となる
測定ラインの単色出射能の測定ラインに沿った積算値Ｍ
を求め、ガラス微粒子合成用バーナの操作条件をＭ／Ｎ
の値が１．７以上、かつＭが式で表される２０００℃
における単色出射能の理論値であるｆ（λ）の値より大
きくなるように調整することを特徴とする前記（１）の
ガラス物品の製造方法。
【数２】 ｆ（λ）＝ｃ1 ／〔λ5 ・｛ｅｘｐ（ｃ2 ／２２７３・λ）−１｝〕・・・ 式中λは測定波長( μm)でありｃ1 、ｃ2 はそれぞれ次
の定数を表す。 ｃ1 ：3.2179×108 ( kcal・μm4 / m2 ・h) ｃ2 ：14388 ( μm ・K )
の定数を表す。 ｃ1 ：3.2179×108 ( kcal・μm4 / m2 ・h) ｃ2 ：14388 ( μm ・K )
【０００８】（３）ＣＣＤカメラを火炎の中心軸に対し
て垂直に配置し、測定位置の火炎断面について、火炎の
中心軸を通る測定ラインとそれに平行な複数の測定ライ
ン上の単色出射能の測定ラインに沿った積算値を、同一
測定ラインについてそれぞれ複数の波長で測定し、前記
複数の波長のうちの２波長における単色出射能の測定ラ
インに沿った積算値の比から各測定ラインにおける火炎
温度を算出し、火炎温度の最大値Ｐと火炎の中心軸を通
る測定ラインの温度Ｑを求め、Ｐが２０００℃以上及び
／又はＰ−Ｑの値が１００℃以上となるように調整する
ことを特徴とする前記（１）のガラス物品の製造方法。
て垂直に配置し、測定位置の火炎断面について、火炎の
中心軸を通る測定ラインとそれに平行な複数の測定ライ
ン上の単色出射能の測定ラインに沿った積算値を、同一
測定ラインについてそれぞれ複数の波長で測定し、前記
複数の波長のうちの２波長における単色出射能の測定ラ
インに沿った積算値の比から各測定ラインにおける火炎
温度を算出し、火炎温度の最大値Ｐと火炎の中心軸を通
る測定ラインの温度Ｑを求め、Ｐが２０００℃以上及び
／又はＰ−Ｑの値が１００℃以上となるように調整する
ことを特徴とする前記（１）のガラス物品の製造方法。
【０００９】（４）ＣＣＤカメラを火炎の中心軸に対し
て垂直に配置し、測定位置の火炎断面について、火炎の
中心軸を通る測定ラインとそれに平行な複数の測定ライ
ン上の単色出射能の測定ラインに沿った積算値を、同一
測定ラインについてそれぞれ複数の波長で測定し、特定
波長における火炎の中心軸を通る測定ライン上の単色出
射能の測定ラインに沿った積算値Ｎと測定単色出射能が
最大となる測定ライン上の単色出射能の測定ラインに沿
った積算値Ｍを求め、ガラス微粒子合成用バーナの操作
条件をＭ／Ｎの値が１．７以上となるように調整し、か
つ、前記複数の波長のうちの２波長における単色出射能
の測定ラインに沿った積算値の比から各測定ラインにお
ける火炎温度を算出し、火炎温度の最大値Ｐと火炎の中
心軸を通る測定ラインの温度Ｑを求め、Ｐが２０００℃
以上及び／又はＰ−Ｑの値が１００℃以上となるように
調整することを特徴とする前記（１）のガラス物品の製
造方法。
て垂直に配置し、測定位置の火炎断面について、火炎の
中心軸を通る測定ラインとそれに平行な複数の測定ライ
ン上の単色出射能の測定ラインに沿った積算値を、同一
測定ラインについてそれぞれ複数の波長で測定し、特定
波長における火炎の中心軸を通る測定ライン上の単色出
射能の測定ラインに沿った積算値Ｎと測定単色出射能が
最大となる測定ライン上の単色出射能の測定ラインに沿
った積算値Ｍを求め、ガラス微粒子合成用バーナの操作
条件をＭ／Ｎの値が１．７以上となるように調整し、か
つ、前記複数の波長のうちの２波長における単色出射能
の測定ラインに沿った積算値の比から各測定ラインにお
ける火炎温度を算出し、火炎温度の最大値Ｐと火炎の中
心軸を通る測定ラインの温度Ｑを求め、Ｐが２０００℃
以上及び／又はＰ−Ｑの値が１００℃以上となるように
調整することを特徴とする前記（１）のガラス物品の製
造方法。
【００１０】（５）前記２波長のうち、一方の波長が４
００〜５００ｎｍの範囲にあり、他方の波長が５００ｎ
ｍを超え、６００ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とす
る前記（３）又は（４）のガラス物品の製造方法。
００〜５００ｎｍの範囲にあり、他方の波長が５００ｎ
ｍを超え、６００ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とす
る前記（３）又は（４）のガラス物品の製造方法。
【００１１】（６）前記ガラス微粒子合成用バーナの操
作条件の調整を、ガラス微粒子合成用バーナの構造、位
置、原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不活性ガス
供給量のいずれか１種以上を調整することによって行う
ことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかのガラ
ス物品の製造方法。
作条件の調整を、ガラス微粒子合成用バーナの構造、位
置、原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不活性ガス
供給量のいずれか１種以上を調整することによって行う
ことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかのガラ
ス物品の製造方法。
【００１２】（７）前記ガラス微粒子合成用バーナの位
置、原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不活性ガス
供給量のいずれか１種以上の調整を、ＣＣＤカメラから
の出力をもとに自動制御することによって行うことを特
徴とする前記（６）のガラス物品の製造方法。
置、原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不活性ガス
供給量のいずれか１種以上の調整を、ＣＣＤカメラから
の出力をもとに自動制御することによって行うことを特
徴とする前記（６）のガラス物品の製造方法。
【００１３】（８）ガラス原料ガス噴出ポート、燃焼用
ガス噴出ポート及び不活性ガス噴出ポートを備えたガラ
ス微粒子合成用バーナで火炎を形成し、この火炎中にガ
ラス原料ガスを供給して火炎加水分解反応によりガラス
微粒子を合成し、生成したガラス微粒子を出発材の先端
から軸方向に堆積させるＶＡＤ法又は出発材の外周に半
径方向に堆積させるＯＶＤ法によりガラス微粒子堆積体
を形成させる方法によりガラス物品の製造を行う装置に
おいて、前記火炎からの発光をモニターするＣＣＤカメ
ラと、該ＣＣＤカメラによりモニターした画像の出力信
号をを解析してモニター画面上に単色出射能を規格化数
値として表示する画像解析装置とを備えてなることを特
徴とするガラス物品の製造装置。
ガス噴出ポート及び不活性ガス噴出ポートを備えたガラ
ス微粒子合成用バーナで火炎を形成し、この火炎中にガ
ラス原料ガスを供給して火炎加水分解反応によりガラス
微粒子を合成し、生成したガラス微粒子を出発材の先端
から軸方向に堆積させるＶＡＤ法又は出発材の外周に半
径方向に堆積させるＯＶＤ法によりガラス微粒子堆積体
を形成させる方法によりガラス物品の製造を行う装置に
おいて、前記火炎からの発光をモニターするＣＣＤカメ
ラと、該ＣＣＤカメラによりモニターした画像の出力信
号をを解析してモニター画面上に単色出射能を規格化数
値として表示する画像解析装置とを備えてなることを特
徴とするガラス物品の製造装置。
【００１４】（９）前記（８）の構成に加えて、前記画
像解析装置からの信号に基づいてガラス微粒子合成用バ
ーナの位置、原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不
活性ガス供給量のいずれか１種以上を自動的に制御する
制御装置を備えてなることを特徴とするガラス物品の製
造装置。
像解析装置からの信号に基づいてガラス微粒子合成用バ
ーナの位置、原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不
活性ガス供給量のいずれか１種以上を自動的に制御する
制御装置を備えてなることを特徴とするガラス物品の製
造装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の方法においては火炎の状
態を評価、解析する方法としてＣＣＤカメラを火炎の中
心軸に対して垂直に配置し、測定位置の火炎断面につい
て、火炎の中心軸を通る測定ラインとそれに平行な複数
の測定ライン上の単色出射能を測定し、その単色出射能
又はその単色出射能に基づいて算出される温度により、
バーナの操作条件を制御する。なお、以下の記載におい
て単色出射能及びその規格化数値は各測定ライン上の測
定ラインに沿った積算値である。
態を評価、解析する方法としてＣＣＤカメラを火炎の中
心軸に対して垂直に配置し、測定位置の火炎断面につい
て、火炎の中心軸を通る測定ラインとそれに平行な複数
の測定ライン上の単色出射能を測定し、その単色出射能
又はその単色出射能に基づいて算出される温度により、
バーナの操作条件を制御する。なお、以下の記載におい
て単色出射能及びその規格化数値は各測定ライン上の測
定ラインに沿った積算値である。
【００１６】第１の方法は規格化数値として計測される
単色出射能をそのまま利用する方法であり、その場合
は、測定断面において特定の波長についての各測定ライ
ンの単色出射能からその断面における単色出射能分布を
求める。そして、火炎の中心軸を通る測定ライン（通常
の場合、このラインにおける単色出射能は極小値とな
る）の単色出射能Ｎと測定単色出射能が最大となる測定
ラインの単色出射能Ｍを求め、ガラス微粒子合成用バー
ナの操作条件をＭ／Ｎの値が１．１以上となり、かつＭ
が前記式で表されるｆ（λ）の値より大きくなるよう
に調整する。
単色出射能をそのまま利用する方法であり、その場合
は、測定断面において特定の波長についての各測定ライ
ンの単色出射能からその断面における単色出射能分布を
求める。そして、火炎の中心軸を通る測定ライン（通常
の場合、このラインにおける単色出射能は極小値とな
る）の単色出射能Ｎと測定単色出射能が最大となる測定
ラインの単色出射能Ｍを求め、ガラス微粒子合成用バー
ナの操作条件をＭ／Ｎの値が１．１以上となり、かつＭ
が前記式で表されるｆ（λ）の値より大きくなるよう
に調整する。
【００１７】第２の方法は測定した単色出射能の値から
温度を算出し、その温度に基づいてガラス微粒子合成用
バーナの操作条件を調整する方法である。すなわち、同
一測定ラインについて複数の異なる波長で単色出射能の
値を測定し（規格化数値の形で得られる）、そのうちの
２種類の波長λ1 及びλ2 について、それぞれの単色出
射能の比をＨとすれば次の式により温度Ｔ（℃）を算
出することができる。
温度を算出し、その温度に基づいてガラス微粒子合成用
バーナの操作条件を調整する方法である。すなわち、同
一測定ラインについて複数の異なる波長で単色出射能の
値を測定し（規格化数値の形で得られる）、そのうちの
２種類の波長λ1 及びλ2 について、それぞれの単色出
射能の比をＨとすれば次の式により温度Ｔ（℃）を算
出することができる。
【数３】 Ｔ＝１４３８８×（１／λ2 −１／λ1 ）／ｌｎ｛Ｈ（λ1 ／λ2 ）5 ｝ −２７３．１５ ・・・・・ Ｔ：火炎温度（℃） λ1 、λ2 ：測定波長（μｍ） Ｈ：（波長λ1 における単色出射能）／（波長λ2 にお
ける単色出射能） この方法により各測定ラインにおける火炎温度を算出
し、火炎温度の極大値Ｐが２０００℃以上及び／又は火
炎温度の最大値Ｐと火炎の中心軸を通る測定ラインの温
度Ｑとの差（Ｐ−Ｑ）が１００℃以上となるようにガラ
ス微粒子合成用バーナの操作条件を調整する。
ける単色出射能） この方法により各測定ラインにおける火炎温度を算出
し、火炎温度の極大値Ｐが２０００℃以上及び／又は火
炎温度の最大値Ｐと火炎の中心軸を通る測定ラインの温
度Ｑとの差（Ｐ−Ｑ）が１００℃以上となるようにガラ
ス微粒子合成用バーナの操作条件を調整する。
【００１８】前記２種類の波長としては一方の波長を４
００〜５００ｎｍの範囲とし、他方の波長を５００ｎｍ
を超え、６００ｎｍ以下の範囲とするのが好ましい。こ
のような波長範囲が好ましい理由は、単色出射能に差が
見られ、かつ放射率にあまり差がない波長帯であり、単
色出射能比の算出手段として一般的に使用されているＣ
ＣＤカメラでの測定に適した波長帯であるためである。
００〜５００ｎｍの範囲とし、他方の波長を５００ｎｍ
を超え、６００ｎｍ以下の範囲とするのが好ましい。こ
のような波長範囲が好ましい理由は、単色出射能に差が
見られ、かつ放射率にあまり差がない波長帯であり、単
色出射能比の算出手段として一般的に使用されているＣ
ＣＤカメラでの測定に適した波長帯であるためである。
【００１９】前記の単色出射能による調整と温度による
調整は別々に行うことができるが、両者を併用して行う
こともできる。前記ガラス微粒子合成用バーナの操作条
件の調整は、ガラス微粒子合成用バーナの構造、位置、
原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不活性ガス供給
量のいずれか１種以上を調整することによって行うこと
ができる。
調整は別々に行うことができるが、両者を併用して行う
こともできる。前記ガラス微粒子合成用バーナの操作条
件の調整は、ガラス微粒子合成用バーナの構造、位置、
原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不活性ガス供給
量のいずれか１種以上を調整することによって行うこと
ができる。
【００２０】前記方法を実際のガラス微粒子合成に適用
する方法としては、予め本発明に係る火炎状態の評価、
解析法により操作条件（構造を含む）を最適化したバー
ナを用いてガラス微粒子の合成を行うようにしてもよ
く、また、バーナ火炎をＣＣＤカメラでモニターしなが
らガラス微粒子の合成を行い、適当な時間毎に前記の
Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑなどの値を求め、それに基づいて適切な
火炎状態となるようにバーナの操作条件を調整しながら
操業するようにしてもよい。さらに、ＣＣＤカメラによ
るモニターで計測される単色出射能の規格化数値に基づ
いて自動的にバーナの操作条件を調整行うようにするこ
ともできる。
する方法としては、予め本発明に係る火炎状態の評価、
解析法により操作条件（構造を含む）を最適化したバー
ナを用いてガラス微粒子の合成を行うようにしてもよ
く、また、バーナ火炎をＣＣＤカメラでモニターしなが
らガラス微粒子の合成を行い、適当な時間毎に前記の
Ｍ、Ｎ、Ｐ、Ｑなどの値を求め、それに基づいて適切な
火炎状態となるようにバーナの操作条件を調整しながら
操業するようにしてもよい。さらに、ＣＣＤカメラによ
るモニターで計測される単色出射能の規格化数値に基づ
いて自動的にバーナの操作条件を調整行うようにするこ
ともできる。
【００２１】
【実施例】以下、図面を参照した実施例により本発明を
さらに具体的に説明するが本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。以下の実施例において用いたバ
ーナの基本構成を図２に示す。図２（ａ）は中心軸に垂
直な面の断面図、図２（ｂ）は中心軸を含む面の断面図
である。図２のバーナにおいては、中心の原料ガス噴出
ポート１１の外周に第１の可燃性ガス噴出ポート又は不
活性ガス噴出ポート１２を設け、この外周に複数の酸素
ガス噴出ポートを内包する環状の第２の水素ガス噴出ポ
ート１５を設ける。酸素ガス噴出ポートは中心のガラス
原料ガス噴出ポート１１に対して同心円上に２列配列さ
れ、各列ごとに同一の焦点距離を有する酸素ガス噴出ポ
ート１３、１４を形成している。酸素ガス噴出ポートは
２列とし、それぞれ８本ずつで構成した。図２中の１６
は不活性ガス噴出ポート、１７は酸素ガス噴出ポートで
ある。
さらに具体的に説明するが本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。以下の実施例において用いたバ
ーナの基本構成を図２に示す。図２（ａ）は中心軸に垂
直な面の断面図、図２（ｂ）は中心軸を含む面の断面図
である。図２のバーナにおいては、中心の原料ガス噴出
ポート１１の外周に第１の可燃性ガス噴出ポート又は不
活性ガス噴出ポート１２を設け、この外周に複数の酸素
ガス噴出ポートを内包する環状の第２の水素ガス噴出ポ
ート１５を設ける。酸素ガス噴出ポートは中心のガラス
原料ガス噴出ポート１１に対して同心円上に２列配列さ
れ、各列ごとに同一の焦点距離を有する酸素ガス噴出ポ
ート１３、１４を形成している。酸素ガス噴出ポートは
２列とし、それぞれ８本ずつで構成した。図２中の１６
は不活性ガス噴出ポート、１７は酸素ガス噴出ポートで
ある。
【００２２】図１に本実施例における、バーナ火炎につ
いて単色出射能及び温度を測定する構成を示す。バーナ
１からの火炎（スス流）２の中心軸４に対して垂直にＣ
ＣＤカメラ５を配置してバーナ火炎をモニターした。モ
ニターした画像の出力信号は画像解析装置６へ送られ、
モニター画面上に単色出射能の規格化数値として表示さ
れる。単色出射能の規格化数値は（ｋ×単色出射能）で
表される。ｋはそれぞれの測定系において実験的に求め
られる定数であり、本実施例に係る測定系の場合はｋ＝
９．３６７８×１０-5（ｍ2 ・ｈ・μｍ／ｋｃａｌ）で
ある。温度が決まると単色出射能の波長依存性は一意的
に定まる。よって、異なる波長の単色出射能比Ｈから温
度を求めることができる（前記式参照）。
いて単色出射能及び温度を測定する構成を示す。バーナ
１からの火炎（スス流）２の中心軸４に対して垂直にＣ
ＣＤカメラ５を配置してバーナ火炎をモニターした。モ
ニターした画像の出力信号は画像解析装置６へ送られ、
モニター画面上に単色出射能の規格化数値として表示さ
れる。単色出射能の規格化数値は（ｋ×単色出射能）で
表される。ｋはそれぞれの測定系において実験的に求め
られる定数であり、本実施例に係る測定系の場合はｋ＝
９．３６７８×１０-5（ｍ2 ・ｈ・μｍ／ｋｃａｌ）で
ある。温度が決まると単色出射能の波長依存性は一意的
に定まる。よって、異なる波長の単色出射能比Ｈから温
度を求めることができる（前記式参照）。
【００２３】測定は火炎２の任意の測定個所７におい
て、中心軸４に垂直な測定ライン３を定め、そのライン
で観測される単色出射能を規格化数値の形で計測するこ
とによって行う。測定ライン３は図４に示すように測定
断面において、火炎（スス流、発光源となるスス粒子が
存在している領域）の中心軸４を通る測定ラインＸ０
（図の８）と測定ラインＸ０に平行な任意の数の測定ラ
インＸ（図の９）とする。以下の実施例、比較例におい
ては波長５７０ｎｍ及び４３０ｎｍの２波長について測
定したが、測定ラインＸにおける波長５７０ｎｍの単色
出射能の規格化数値をＦ（Ｘ）、波長４３０ｎｍの単色
出射能の規格化数値をＧ（Ｘ）とする。また、波長５７
０ｎｍ及び４３０ｎｍにおける単色出射能が最大となる
測定ラインの単色出射能の規格化数値をＡ及びＢ、火炎
の中心軸を通る測定ラインの単色出射能の規格化数値を
Ａ′及びＢ′とした。
て、中心軸４に垂直な測定ライン３を定め、そのライン
で観測される単色出射能を規格化数値の形で計測するこ
とによって行う。測定ライン３は図４に示すように測定
断面において、火炎（スス流、発光源となるスス粒子が
存在している領域）の中心軸４を通る測定ラインＸ０
（図の８）と測定ラインＸ０に平行な任意の数の測定ラ
インＸ（図の９）とする。以下の実施例、比較例におい
ては波長５７０ｎｍ及び４３０ｎｍの２波長について測
定したが、測定ラインＸにおける波長５７０ｎｍの単色
出射能の規格化数値をＦ（Ｘ）、波長４３０ｎｍの単色
出射能の規格化数値をＧ（Ｘ）とする。また、波長５７
０ｎｍ及び４３０ｎｍにおける単色出射能が最大となる
測定ラインの単色出射能の規格化数値をＡ及びＢ、火炎
の中心軸を通る測定ラインの単色出射能の規格化数値を
Ａ′及びＢ′とした。
【００２４】（実施例１）前記図２の構造のバーナを使
用して火炎の単色出射能及び温度測定を行った。この例
において、原料ガスは原料ガス噴出ポート１１からＳｉ
Ｃｌ4 を６リットル／ｍｉｎ、水素ガスは第１の水素ガ
ス噴出ポート（可燃性ガス噴出ポート１２）から４リッ
トル／ｍｉｎ、第２の水素ガス噴出ポート１５から１５
０リットル／ｍｉｎ、酸素ガスは第１列の８本の酸素ガ
ス噴出ポート１３から合わせて３０リットル／ｍｉｎ、
第２列の８本の酸素ガス噴出ポート１４から合わせて３
０リットル／ｍｉｎ流した。また、不燃性ガス噴出ポー
ト１６からはＡｒガスを４リットル／ｍｉｎ、酸素ガス
噴出ポート１７からは酸素ガスを５０リットル／ｍｉｎ
供給した。
用して火炎の単色出射能及び温度測定を行った。この例
において、原料ガスは原料ガス噴出ポート１１からＳｉ
Ｃｌ4 を６リットル／ｍｉｎ、水素ガスは第１の水素ガ
ス噴出ポート（可燃性ガス噴出ポート１２）から４リッ
トル／ｍｉｎ、第２の水素ガス噴出ポート１５から１５
０リットル／ｍｉｎ、酸素ガスは第１列の８本の酸素ガ
ス噴出ポート１３から合わせて３０リットル／ｍｉｎ、
第２列の８本の酸素ガス噴出ポート１４から合わせて３
０リットル／ｍｉｎ流した。また、不燃性ガス噴出ポー
ト１６からはＡｒガスを４リットル／ｍｉｎ、酸素ガス
噴出ポート１７からは酸素ガスを５０リットル／ｍｉｎ
供給した。
【００２５】図１で示されるようにバーナから１ｃｍ間
隔毎で２０ｃｍまでの各測定個所における単色出射能分
布を波長４３０ｎｍと波長５７０ｎｍにおいてそれぞれ
計測した。バーナから１０ｃｍ離れた測定箇所における
波長５７０ｎｍの単色出射能分布、すなわちＦ（Ｘ）の
分布を図５（ａ）に、波長４３０ｎｍの単色出射能分
布、すなわちＧ（Ｘ）の分布を図５（ｂ）に示す。ま
た、Ｆ（Ｘ）／Ｇ（Ｘ）で示される単色出射能比を式
（前記式に測定波長４３０ｎｍ及び５７０ｎｍを代入
した式）に代入することによりスス流断面における温度
分布を求めた結果を図５（ａ）に併記した。
隔毎で２０ｃｍまでの各測定個所における単色出射能分
布を波長４３０ｎｍと波長５７０ｎｍにおいてそれぞれ
計測した。バーナから１０ｃｍ離れた測定箇所における
波長５７０ｎｍの単色出射能分布、すなわちＦ（Ｘ）の
分布を図５（ａ）に、波長４３０ｎｍの単色出射能分
布、すなわちＧ（Ｘ）の分布を図５（ｂ）に示す。ま
た、Ｆ（Ｘ）／Ｇ（Ｘ）で示される単色出射能比を式
（前記式に測定波長４３０ｎｍ及び５７０ｎｍを代入
した式）に代入することによりスス流断面における温度
分布を求めた結果を図５（ａ）に併記した。
【００２６】図５（ａ）において単色出射能規格化数値
の最大値（測定ラインＸ２における単色出射能の規格化
数値）をＡ、火炎中心軸を通る測定ラインＸ０における
単色出射能の規格化数値をＡ′とするとＡは８９．０５
９、Ａ′は１１．５６３であり、Ａ／Ａ′＝７．７０２
となった。同様に図５（ｂ）においては単色出射能規格
化数値の最大値（測定ラインＸ２における単色出射能の
規格化数値）をＢ、火炎中心軸を通る測定ラインＸ０に
おける単色出射能の規格化数値をＢ′とすると、Ｂは２
１．９１４、Ｂ′は８．９９３であった。図５（ａ）及
び（ｂ）から同一測定ライン上の単色出射能比（例えば
Ａ／Ｂ）から温度分布を求めた結果、温度が最大となる
測定ラインＸ１における火炎温度は２６５０℃となっ
た。また、測定ラインＸ０における火炎温度は２１００
℃となった。さらに、この測定を火炎長手方向各測定個
所において行い、火炎長手方向（バーナから１〜２０ｃ
ｍの範囲）の平均値を算出した結果、ラインＸ０におけ
る火炎温度は２１００℃、ラインＸ１における火炎温度
は２７００℃、Ａ／Ａ′は８．９１となった。
の最大値（測定ラインＸ２における単色出射能の規格化
数値）をＡ、火炎中心軸を通る測定ラインＸ０における
単色出射能の規格化数値をＡ′とするとＡは８９．０５
９、Ａ′は１１．５６３であり、Ａ／Ａ′＝７．７０２
となった。同様に図５（ｂ）においては単色出射能規格
化数値の最大値（測定ラインＸ２における単色出射能の
規格化数値）をＢ、火炎中心軸を通る測定ラインＸ０に
おける単色出射能の規格化数値をＢ′とすると、Ｂは２
１．９１４、Ｂ′は８．９９３であった。図５（ａ）及
び（ｂ）から同一測定ライン上の単色出射能比（例えば
Ａ／Ｂ）から温度分布を求めた結果、温度が最大となる
測定ラインＸ１における火炎温度は２６５０℃となっ
た。また、測定ラインＸ０における火炎温度は２１００
℃となった。さらに、この測定を火炎長手方向各測定個
所において行い、火炎長手方向（バーナから１〜２０ｃ
ｍの範囲）の平均値を算出した結果、ラインＸ０におけ
る火炎温度は２１００℃、ラインＸ１における火炎温度
は２７００℃、Ａ／Ａ′は８．９１となった。
【数４】 Ｔ＝８２１８．３６／ｌｎ（Ｈ×４．０９３）−２７３．１５・・・ Ｔ：火炎温度（℃） Ｈ：（波長５７０ｎｍにおける単色出射能）／（波長４
３０ｎｍにおける単色出射能）
３０ｎｍにおける単色出射能）
【００２７】次に本バーナを図３に示すＯＶＤ法装置に
適用し、前記の条件でガラス微粒子合成を行った。図３
中、２３はバーナ、２８はロッド、２５は昇降装置、２
６は排気口、２４はシード棒、２２は本体、２１はガラ
ス微粒子を示す。堆積中に、酸素ガス噴出ポート先端か
ら多孔質ガラス母材堆積面までの距離が１７０ｍｍで一
定となるように、バーナを後退させながら多孔質ガラス
母材の合成を行った。このときのガラス堆積速度は１
３．５ｇ／ｍｉｎ、収率は８２％となった。また、本実
施例においては助燃性ガスポートを中心軸方向に向けた
焦点型バーナを用いたが、単に環状の可燃性ガス噴出ポ
ートの回りに助燃性ガス噴出ポートを設けたバーナにお
いても有効である。
適用し、前記の条件でガラス微粒子合成を行った。図３
中、２３はバーナ、２８はロッド、２５は昇降装置、２
６は排気口、２４はシード棒、２２は本体、２１はガラ
ス微粒子を示す。堆積中に、酸素ガス噴出ポート先端か
ら多孔質ガラス母材堆積面までの距離が１７０ｍｍで一
定となるように、バーナを後退させながら多孔質ガラス
母材の合成を行った。このときのガラス堆積速度は１
３．５ｇ／ｍｉｎ、収率は８２％となった。また、本実
施例においては助燃性ガスポートを中心軸方向に向けた
焦点型バーナを用いたが、単に環状の可燃性ガス噴出ポ
ートの回りに助燃性ガス噴出ポートを設けたバーナにお
いても有効である。
【００２８】（比較例１）実施例１と同じ構成のバーナ
を使用し、水素ガス及び酸素ガスの流量を変えてガラス
微粒子合成を行った。第２の水素ガスポート１５からの
流量を１５０リットル／ｍｉｎから１００リットル／ｍ
ｉｎ、酸素ガスは第１列の８本の酸素ガス噴出ポート１
３からの流量を３０リットル／ｍｉｎから１５リットル
／ｍｉｎ、第２列の８本の酸素ガス噴出ポートからの流
量を３０リットル／ｍｉｎから１５リットル／ｍｉｎに
変更した。
を使用し、水素ガス及び酸素ガスの流量を変えてガラス
微粒子合成を行った。第２の水素ガスポート１５からの
流量を１５０リットル／ｍｉｎから１００リットル／ｍ
ｉｎ、酸素ガスは第１列の８本の酸素ガス噴出ポート１
３からの流量を３０リットル／ｍｉｎから１５リットル
／ｍｉｎ、第２列の８本の酸素ガス噴出ポートからの流
量を３０リットル／ｍｉｎから１５リットル／ｍｉｎに
変更した。
【００２９】ＣＣＤカメラを使用し、実施例１と同様に
してバーナから１ｃｍ間隔毎で２０ｃｍまでの各測定個
所における単色出射能分布を波長４３０ｎｍと波長５７
０ｎｍにおいてそれぞれ計測した。バーナから１０ｃｍ
離れた測定箇所における波長５７０ｎｍの単色出射能分
布、すなわちＦ（Ｘ）の分布を図６（ａ）に、波長４３
０ｎｍの単色出射能分布、すなわちＧ（Ｘ）の分布を図
６（ｂ）に示す。また、Ｆ（Ｘ）／Ｇ（Ｘ）で示される
単色出射能比を前記式に代入することでスス流断面に
おける温度分布を求めた。
してバーナから１ｃｍ間隔毎で２０ｃｍまでの各測定個
所における単色出射能分布を波長４３０ｎｍと波長５７
０ｎｍにおいてそれぞれ計測した。バーナから１０ｃｍ
離れた測定箇所における波長５７０ｎｍの単色出射能分
布、すなわちＦ（Ｘ）の分布を図６（ａ）に、波長４３
０ｎｍの単色出射能分布、すなわちＧ（Ｘ）の分布を図
６（ｂ）に示す。また、Ｆ（Ｘ）／Ｇ（Ｘ）で示される
単色出射能比を前記式に代入することでスス流断面に
おける温度分布を求めた。
【００３０】その結果、温度が最大となる測定ラインＸ
１における火炎温度は１７５０℃となった。また、火炎
中心軸を通る測定ラインＸ０における火炎温度は１６１
０℃となった。さらに図６（ａ）において単色出射能規
格化数値の最大値をＡ、測定ラインＸ０における単色出
射能規格化数値をＡ′とするとＡは１．９１１、Ａ′は
０．７０４であり、Ａ／Ａ′＝２．７１４となった。ま
た、この測定を火炎長手方向各測定個所において行い、
火炎長手方向（バーナから１〜２０ｃｍ）の平均値を算
出した結果、ラインＸ０における火炎温度は１６００
℃、ラインＸ１における火炎温度は１７００℃、Ａ／
Ａ′は１．９８となった。
１における火炎温度は１７５０℃となった。また、火炎
中心軸を通る測定ラインＸ０における火炎温度は１６１
０℃となった。さらに図６（ａ）において単色出射能規
格化数値の最大値をＡ、測定ラインＸ０における単色出
射能規格化数値をＡ′とするとＡは１．９１１、Ａ′は
０．７０４であり、Ａ／Ａ′＝２．７１４となった。ま
た、この測定を火炎長手方向各測定個所において行い、
火炎長手方向（バーナから１〜２０ｃｍ）の平均値を算
出した結果、ラインＸ０における火炎温度は１６００
℃、ラインＸ１における火炎温度は１７００℃、Ａ／
Ａ′は１．９８となった。
【００３１】次に本バーナを図３に示すＯＶＤ法装置に
適用し、前記の条件でガラス微粒子合成を行った。堆積
中に、酸素ガス噴出ポート先端から多孔質ガラス母材堆
積面までの距離が１７０ｍｍで一定となるようにバーナ
を後退させながら多孔質ガラス母材の合成を行った。こ
のときのガラス堆積速度は８．０ｇ／ｍｉｎ、収率は５
５％となった。
適用し、前記の条件でガラス微粒子合成を行った。堆積
中に、酸素ガス噴出ポート先端から多孔質ガラス母材堆
積面までの距離が１７０ｍｍで一定となるようにバーナ
を後退させながら多孔質ガラス母材の合成を行った。こ
のときのガラス堆積速度は８．０ｇ／ｍｉｎ、収率は５
５％となった。
【００３２】（比較例２）酸素ガス噴出ポート数が実施
例１及び比較例１とは異なるバーナを使用してガラス微
粒子の合成を行った。酸素ガス噴出ポートは同心円上に
第１列６本、第２列に１２本、合計１８本配置させた。
原料ガスはＳｉＣｌ4 を６リットル／ｍｉｎとし、水素
ガスは第１の水素ガス噴出ポート（可燃性ガス噴出ポー
ト１２）から４リットル／ｍｉｎ、第２の水素ガス噴出
ポート１５から１５０リットル／ｍｉｎ、酸素ガスは第
１列の６本の酸素ガス噴出ポートから合わせて３０リッ
トル／ｍｉｎ、第２列の１２本の酸素ガス噴出ポートか
ら合わせて３０リットル／ｍｉｎ流した。
例１及び比較例１とは異なるバーナを使用してガラス微
粒子の合成を行った。酸素ガス噴出ポートは同心円上に
第１列６本、第２列に１２本、合計１８本配置させた。
原料ガスはＳｉＣｌ4 を６リットル／ｍｉｎとし、水素
ガスは第１の水素ガス噴出ポート（可燃性ガス噴出ポー
ト１２）から４リットル／ｍｉｎ、第２の水素ガス噴出
ポート１５から１５０リットル／ｍｉｎ、酸素ガスは第
１列の６本の酸素ガス噴出ポートから合わせて３０リッ
トル／ｍｉｎ、第２列の１２本の酸素ガス噴出ポートか
ら合わせて３０リットル／ｍｉｎ流した。
【００３３】ＣＣＤカメラを使用し、実施例１、比較例
１と同様にしてバーナから１ｃｍ間隔毎で２０ｃｍまで
の各測定個所における単色出射能分布を波長４３０ｎｍ
と波長５７０ｎｍにおいてそれぞれ計測した。バーナか
ら１０ｃｍ離れた測定箇所における波長５７０ｎｍの単
色出射能分布、すなわちＦ（Ｘ）の分布を図７（ａ）
に、波長４３０ｎｍの単色出射能分布、すなわちＧ
（Ｘ）の分布を図７（ｂ）に示す。また、Ｆ（Ｘ）／Ｇ
（Ｘ）で示される単色出射能比を前記式に代入するこ
とでスス流断面における温度分布を求めた。
１と同様にしてバーナから１ｃｍ間隔毎で２０ｃｍまで
の各測定個所における単色出射能分布を波長４３０ｎｍ
と波長５７０ｎｍにおいてそれぞれ計測した。バーナか
ら１０ｃｍ離れた測定箇所における波長５７０ｎｍの単
色出射能分布、すなわちＦ（Ｘ）の分布を図７（ａ）
に、波長４３０ｎｍの単色出射能分布、すなわちＧ
（Ｘ）の分布を図７（ｂ）に示す。また、Ｆ（Ｘ）／Ｇ
（Ｘ）で示される単色出射能比を前記式に代入するこ
とでスス流断面における温度分布を求めた。
【００３４】その結果、温度が最大となる測定ラインＸ
１における火炎温度は２０１０℃となった。また、火炎
中心軸を通る測定ラインＸ０における火炎温度は２００
０℃となった。さらに図７（ａ）において単色出射能の
規格化数値の最大値をＡ、測定ラインＸ０における単色
出射能の規格化数値をＡ′とするとＡは７．９１３、
Ａ′は７．５３８であり、Ａ／Ａ′＝１．０５となっ
た。また、この測定を火炎長手方向各測定個所において
行い、火炎長手方向（バーナから１〜２０ｃｍ）の平均
値を算出した結果、ラインＸ０における火炎温度は１９
９０℃、ラインＸ１における火炎温度は２０００℃、Ａ
／Ａ′は１．０５となった。
１における火炎温度は２０１０℃となった。また、火炎
中心軸を通る測定ラインＸ０における火炎温度は２００
０℃となった。さらに図７（ａ）において単色出射能の
規格化数値の最大値をＡ、測定ラインＸ０における単色
出射能の規格化数値をＡ′とするとＡは７．９１３、
Ａ′は７．５３８であり、Ａ／Ａ′＝１．０５となっ
た。また、この測定を火炎長手方向各測定個所において
行い、火炎長手方向（バーナから１〜２０ｃｍ）の平均
値を算出した結果、ラインＸ０における火炎温度は１９
９０℃、ラインＸ１における火炎温度は２０００℃、Ａ
／Ａ′は１．０５となった。
【００３５】次に本バーナを図３に示すＯＶＤ法装置に
適用し、前記の条件てガラス微粒子合成を行った。堆積
中に、酸素ガス噴出ポート先端から多孔質ガラス母材堆
積面までの距離が１７０ｍｍで一定となるように、バー
ナを後退させながら多孔質ガラス合成を行った。このと
きのガラス堆積速度は７．０ｇ／ｍｉｎ、収率は５０％
となった。
適用し、前記の条件てガラス微粒子合成を行った。堆積
中に、酸素ガス噴出ポート先端から多孔質ガラス母材堆
積面までの距離が１７０ｍｍで一定となるように、バー
ナを後退させながら多孔質ガラス合成を行った。このと
きのガラス堆積速度は７．０ｇ／ｍｉｎ、収率は５０％
となった。
【００３６】実施例１及び比較例１、２の結果と、条件
を変えて行った他の実験結果を合わせて、測定ラインＸ
１と測定ラインＸ０における温度差、測定ラインＸ１に
おける温度、Ａ／Ａ′の値（長手方向平均値）を表１に
まとめた。また、測定ラインＸ１の温度が２０００℃で
一定のときの、測定ラインＸ１と測定ラインＸ０との温
度差と堆積速度及び収率との関係を図８に、測定ライン
Ｘ１と測定ラインＸ０との温度差が１００℃で一定のと
きの、測定ラインＸ１における火炎温度と堆積速度及び
収率との関係を図９に示す。
を変えて行った他の実験結果を合わせて、測定ラインＸ
１と測定ラインＸ０における温度差、測定ラインＸ１に
おける温度、Ａ／Ａ′の値（長手方向平均値）を表１に
まとめた。また、測定ラインＸ１の温度が２０００℃で
一定のときの、測定ラインＸ１と測定ラインＸ０との温
度差と堆積速度及び収率との関係を図８に、測定ライン
Ｘ１と測定ラインＸ０との温度差が１００℃で一定のと
きの、測定ラインＸ１における火炎温度と堆積速度及び
収率との関係を図９に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】以上の結果から、堆積速度を向上させるた
めには、測定ラインＸ１の温度Ｐと測定ラインＸ０の温
度Ｑとの温度差が大きくかつ火炎温度の最大値（すなわ
ちＰ）が大きいこと、又は単色出射能比（Ａ／Ａ′値）
が大きくかつ火炎温度の最大値Ｐが大きいこと、が重要
であることがわかる。特に収率６５％以上を得るために
は火炎中心の温度（前記Ｑ）とその外周の最も温度の高
い部分の温度（前記Ｐ）との温度差が１００℃以上、若
しくはＡ／Ａ′が１．７０以上、好ましくは２．５以上
であり、かつ、火炎温度の最大値Ｐが２０００℃以上で
あることが好ましい。さらに、温度差が２００℃である
となお好ましい結果が得られる。火炎中心と外周との温
度差が大きいほどサーモホレシス効果が働き、ガラス微
粒子の付着効率が大きくなることを裏付ける結果であ
る。
めには、測定ラインＸ１の温度Ｐと測定ラインＸ０の温
度Ｑとの温度差が大きくかつ火炎温度の最大値（すなわ
ちＰ）が大きいこと、又は単色出射能比（Ａ／Ａ′値）
が大きくかつ火炎温度の最大値Ｐが大きいこと、が重要
であることがわかる。特に収率６５％以上を得るために
は火炎中心の温度（前記Ｑ）とその外周の最も温度の高
い部分の温度（前記Ｐ）との温度差が１００℃以上、若
しくはＡ／Ａ′が１．７０以上、好ましくは２．５以上
であり、かつ、火炎温度の最大値Ｐが２０００℃以上で
あることが好ましい。さらに、温度差が２００℃である
となお好ましい結果が得られる。火炎中心と外周との温
度差が大きいほどサーモホレシス効果が働き、ガラス微
粒子の付着効率が大きくなることを裏付ける結果であ
る。
【００３９】（実施例２）実施例１と同構成のバーナを
使用し、原料ガス（ＳｉＣｌ4 ）は、原料ガス噴出ポー
ト１１から６リットル／ｍｉｎ、水素ガスは第１の水素
ガス噴出ポート（可燃性ガス噴出ポート１２）から４リ
ットル／ｍｉｎ、第２の水素ガス噴出ポート１５から１
５０リットル／ｍｉｎ、酸素ガスは第１列の８本の酸素
ガス噴出ポート１３から合わせて３０リットル／ｍｉ
ｎ、第２列の８本の酸素ガス噴出ポート１４から合わせ
て３０リットル／ｍｉｎ流し、図３に示すＯＶＤ法装置
に適用してガラス微粒子の合成を行った。
使用し、原料ガス（ＳｉＣｌ4 ）は、原料ガス噴出ポー
ト１１から６リットル／ｍｉｎ、水素ガスは第１の水素
ガス噴出ポート（可燃性ガス噴出ポート１２）から４リ
ットル／ｍｉｎ、第２の水素ガス噴出ポート１５から１
５０リットル／ｍｉｎ、酸素ガスは第１列の８本の酸素
ガス噴出ポート１３から合わせて３０リットル／ｍｉ
ｎ、第２列の８本の酸素ガス噴出ポート１４から合わせ
て３０リットル／ｍｉｎ流し、図３に示すＯＶＤ法装置
に適用してガラス微粒子の合成を行った。
【００４０】堆積中に、ガス噴出ポート先端から多孔質
ガラス母材堆積面までの距離が１７０ｍｍで一定となる
ようにバーナを後退させながら多孔質ガラス母材を合成
した。また、合成中バーナから１０ｃｍの位置における
単色出射能分布を波長５７０ｎｍにおいて計測した。前
記と同様に任意の測定ラインＸにおける単色出射能の規
格化数値をＦ（Ｘ）とする。スス流中心を含む測定ライ
ンＸ０の単色出射能の規格化数値をＡ′とし、Ｆ（Ｘ）
の最大値をＡとするとＡは５５．８２１（２５００℃に
おける単色出射能の理論値に相当）、Ａ′は１５．９４
９であり、Ａ／Ａ′＝３．５０となった。この測定をス
ス付け中に１分間隔で行い、Ａ／Ａ′値が３．００以
上、かつＡが４０以上となるよう第１列酸素ガス噴出ポ
ートのガス流量を制御した。なお、Ａを４０とすること
によって、Ａから換算される単色出射能の最大値は４．
２７×１０5 ｋｃａｌ／（ｍ2 ・ｈ・μｍ）となり、２
４００℃における単色出射能の理論値２．４７×１０5
ｋｃａｌ／（ｍ2 ・ｈ・μｍ）とほぼ等しく、前記式
で表されるｆ（λ）の値よりも十分大きくなっている。
単色出射能比Ａ／Ａ′と第１列酸素ガス噴出ポートのガ
ス流量との関係は式のとおりである。
ガラス母材堆積面までの距離が１７０ｍｍで一定となる
ようにバーナを後退させながら多孔質ガラス母材を合成
した。また、合成中バーナから１０ｃｍの位置における
単色出射能分布を波長５７０ｎｍにおいて計測した。前
記と同様に任意の測定ラインＸにおける単色出射能の規
格化数値をＦ（Ｘ）とする。スス流中心を含む測定ライ
ンＸ０の単色出射能の規格化数値をＡ′とし、Ｆ（Ｘ）
の最大値をＡとするとＡは５５．８２１（２５００℃に
おける単色出射能の理論値に相当）、Ａ′は１５．９４
９であり、Ａ／Ａ′＝３．５０となった。この測定をス
ス付け中に１分間隔で行い、Ａ／Ａ′値が３．００以
上、かつＡが４０以上となるよう第１列酸素ガス噴出ポ
ートのガス流量を制御した。なお、Ａを４０とすること
によって、Ａから換算される単色出射能の最大値は４．
２７×１０5 ｋｃａｌ／（ｍ2 ・ｈ・μｍ）となり、２
４００℃における単色出射能の理論値２．４７×１０5
ｋｃａｌ／（ｍ2 ・ｈ・μｍ）とほぼ等しく、前記式
で表されるｆ（λ）の値よりも十分大きくなっている。
単色出射能比Ａ／Ａ′と第１列酸素ガス噴出ポートのガ
ス流量との関係は式のとおりである。
【数５】 Ｄn+1 ＝１００×（Ｗn −Ｗn-1 ）＋Ｄn ・・・・ Ｗn ：測定回数ｎにおける単色出射能比Ａ／Ａ′ Ｄn ：測定回数ｎにおける酸素流量（リットル／ｍｉ
ｎ）
ｎ）
【００４１】式に従い第１列酸素ガス噴出ポートのガ
ス流量を調整し、単色出射能比を３．００以上、かつＡ
が４０以上となるように制御しながらガラスの合成を行
った結果、ガラス堆積速度は１４ｇ／ｍｉｎ、収率は８
５％となり、良好な結果が得られた。本実施例において
は助燃性ガスポートを中心軸方向に向けた焦点型バーナ
を用いたが、単に環状の可燃性ガス噴出ポートの回りに
助燃性ガス噴出ポートを設けたバーナにおいても有効で
ある。また、本実施例では単色出射能比をオンラインで
制御しながらガラス母材の合成を行ったが、最高温度若
しくは温度差（スス流外側とスス流内側の温度差）のい
ずれか、又はこれらの項目の２つ以上についてオンライ
ンで制御しながらガラス母材の合成を行っても同様の効
果が得られる。
ス流量を調整し、単色出射能比を３．００以上、かつＡ
が４０以上となるように制御しながらガラスの合成を行
った結果、ガラス堆積速度は１４ｇ／ｍｉｎ、収率は８
５％となり、良好な結果が得られた。本実施例において
は助燃性ガスポートを中心軸方向に向けた焦点型バーナ
を用いたが、単に環状の可燃性ガス噴出ポートの回りに
助燃性ガス噴出ポートを設けたバーナにおいても有効で
ある。また、本実施例では単色出射能比をオンラインで
制御しながらガラス母材の合成を行ったが、最高温度若
しくは温度差（スス流外側とスス流内側の温度差）のい
ずれか、又はこれらの項目の２つ以上についてオンライ
ンで制御しながらガラス母材の合成を行っても同様の効
果が得られる。
【００４２】以上、実施例及び比較例に示したようにＣ
ＣＤカメラで火炎をモニターし、簡易的に火炎構造を解
析することで堆積速度を向上するのに必要な火炎条件や
バーナ構造を明確化できる。本実施例ではＯＶＤ法での
多孔質母材作製例を示したが、これに限られるものでは
なくＶＡＤ法に適用できることはいうまでもない。
ＣＤカメラで火炎をモニターし、簡易的に火炎構造を解
析することで堆積速度を向上するのに必要な火炎条件や
バーナ構造を明確化できる。本実施例ではＯＶＤ法での
多孔質母材作製例を示したが、これに限られるものでは
なくＶＡＤ法に適用できることはいうまでもない。
【００４３】
【発明の効果】本発明の方法によれば、比較的簡単な装
置によりガラス微粒子を含む火炎状態を計測、解析する
ことができ、その結果に基づいてガラス微粒子合成用バ
ーナの操作条件を調整することによって製造条件の適正
化を行うことにより品質良好なガラス物品を、効率よく
安定的に製造することができる。ガラス微粒子を含む火
炎状態を計測、解析するパラメータとして、ＣＣＤカメ
ラによる単色出射能の規格化数値及び／又は該単色出射
能の規格化数値から算出される火炎温度を用いることに
より、精度よくバーナの操作条件を調整することができ
る。本発明の装置によれば、前記本発明の方法を容易に
実施することができる。
置によりガラス微粒子を含む火炎状態を計測、解析する
ことができ、その結果に基づいてガラス微粒子合成用バ
ーナの操作条件を調整することによって製造条件の適正
化を行うことにより品質良好なガラス物品を、効率よく
安定的に製造することができる。ガラス微粒子を含む火
炎状態を計測、解析するパラメータとして、ＣＣＤカメ
ラによる単色出射能の規格化数値及び／又は該単色出射
能の規格化数値から算出される火炎温度を用いることに
より、精度よくバーナの操作条件を調整することができ
る。本発明の装置によれば、前記本発明の方法を容易に
実施することができる。
【図１】本発明の方法におけるバーナ火炎の単色出射能
及び温度を測定する構成を示す説明図。
及び温度を測定する構成を示す説明図。
【図２】実施例、比較例において用いたバーナの基本構
成を示す断面図。
成を示す断面図。
【図３】ＯＶＤ法によるガラス微粒子合成装置の１例を
示す説明図。
示す説明図。
【図４】本発明における単色出射能の測定ラインを示す
説明図。
説明図。
【図５】実施例１におけるバーナ火炎の単色出射能分布
及び温度分布を示す図。
及び温度分布を示す図。
【図６】比較例１におけるバーナ火炎の単色出射能分布
を示す図。
を示す図。
【図７】比較例２におけるバーナ火炎の単色出射能分布
を示す図。
を示す図。
【図８】最高温度が２０００℃で一定のときの、測定ラ
インＸ１と測定ラインＸ０との温度差と堆積速度及び収
率との関係を示す図。
インＸ１と測定ラインＸ０との温度差と堆積速度及び収
率との関係を示す図。
【図９】測定ラインＸ１と測定ラインＸ０との温度差が
１００℃で一定のときの、最高温度と堆積速度及び収率
との関係を示す図。
１００℃で一定のときの、最高温度と堆積速度及び収率
との関係を示す図。
１ バーナ ２ 火炎 ３ 測定ライン ４ 中
心軸 ５ ＣＣＤカメラ ６ 画像解析装置 ７ 測定個
所 ８ 測定ラインＸ０ ９ 測定ラインＸ １１ 原料ガス噴出ポート １２ 可燃性ガス噴出ポ
ート １３ 酸素ガス噴出ポート １４ 酸素ガス噴出ポー
ト １５ 水素ガス噴出ポート １６ 不活性ガス噴出ポ
ート １７ 酸素ガス噴出ポート ２１ ガラス微粒子 ２２ 本体 ２３ バーナ
２４ シード棒 ２５ 昇降装置 ２６ 排気口 ２７ ロッド
心軸 ５ ＣＣＤカメラ ６ 画像解析装置 ７ 測定個
所 ８ 測定ラインＸ０ ９ 測定ラインＸ １１ 原料ガス噴出ポート １２ 可燃性ガス噴出ポ
ート １３ 酸素ガス噴出ポート １４ 酸素ガス噴出ポー
ト １５ 水素ガス噴出ポート １６ 不活性ガス噴出ポ
ート １７ 酸素ガス噴出ポート ２１ ガラス微粒子 ２２ 本体 ２３ バーナ
２４ シード棒 ２５ 昇降装置 ２６ 排気口 ２７ ロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３５６ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３５６Ａ (72)発明者 大賀 裕一 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内
Claims (9)
- 【請求項１】 ガラス原料ガス噴出ポート、燃焼用ガス
噴出ポート及び不活性ガス噴出ポートを備えたガラス微
粒子合成用バーナで火炎を形成し、この火炎中にガラス
原料ガスを供給して火炎加水分解反応によりガラス微粒
子を合成し、生成したガラス微粒子を出発材の先端から
軸方向に堆積させるＶＡＤ法又は出発材の外周に半径方
向に堆積させるＯＶＤ法によりガラス微粒子堆積体を形
成させる方法において、前記火炎からの発光をＣＣＤカ
メラでモニターし、観察される単色出射能及び／又は該
単色出射能から求められる温度に基づいてガラス微粒子
合成用バーナの操作条件を調整することによって製造条
件の適正化を行うことを特徴とするガラス物品の製造方
法。 - 【請求項２】 ＣＣＤカメラを火炎の中心軸に対して垂
直に配置し、測定位置の火炎断面について、火炎の中心
軸を通る測定ラインとそれに平行な複数の測定ライン上
の単色出射能の測定ラインに沿った積算値を測定し、火
炎の中心軸を通る測定ラインの単色出射能の測定ライン
に沿った積算値Ｎと測定単色出射能が最大となる測定ラ
インの単色出射能の測定ラインに沿った積算値Ｍを求
め、ガラス微粒子合成用バーナの操作条件をＭ／Ｎの値
が１．７以上、かつＭが式で表される２０００℃にお
ける単色出射能の理論値であるｆ（λ）の値より大きく
なるように調整することを特徴とする請求項１に記載の
ガラス物品の製造方法。 【数１】 ｆ（λ）＝ｃ1 ／〔λ5 ・｛ｅｘｐ（ｃ2 ／２２７３・λ）−１｝〕・・・ 式中λは測定波長( μm)でありｃ1 、ｃ2 はそれぞれ次
の定数を表す。 ｃ1 ：3.2179×108 ( kcal・μm4 / m2 ・h) ｃ2 ：14388 ( μm ・K ) - 【請求項３】 ＣＣＤカメラを火炎の中心軸に対して垂
直に配置し、測定位置の火炎断面について、火炎の中心
軸を通る測定ラインとそれに平行な複数の測定ライン上
の単色出射能の測定ラインに沿った積算値を、同一測定
ラインについてそれぞれ複数の波長で測定し、前記複数
の波長のうちの２波長における単色出射能の測定ライン
に沿った積算値の比から各測定ラインにおける火炎温度
を算出し、火炎温度の最大値Ｐと火炎の中心軸を通る測
定ラインの温度Ｑを求め、Ｐが２０００℃以上及び／又
はＰ−Ｑの値が１００℃以上となるように調整すること
を特徴とする請求項１に記載のガラス物品の製造方法。 - 【請求項４】 ＣＣＤカメラを火炎の中心軸に対して垂
直に配置し、測定位置の火炎断面について、火炎の中心
軸を通る測定ラインとそれに平行な複数の測定ライン上
の単色出射能の測定ラインに沿った積算値を、同一測定
ラインについてそれぞれ複数の波長で測定し、特定波長
における火炎の中心軸を通る測定ライン上の単色出射能
の測定ラインに沿った積算値Ｎと測定単色出射能が最大
となる測定ライン上の単色出射能の測定ラインに沿った
積算値Ｍを求め、ガラス微粒子合成用バーナの操作条件
をＭ／Ｎの値が１．７以上となるように調整し、かつ、
前記複数の波長のうちの２波長における単色出射能の測
定ラインに沿った積算値の比から各測定ラインにおける
火炎温度を算出し、火炎温度の最大値Ｐと火炎の中心軸
を通る測定ラインの温度Ｑを求め、Ｐが２０００℃以上
及び／又はＰ−Ｑの値が１００℃以上となるように調整
することを特徴とする請求項１に記載のガラス物品の製
造方法。 - 【請求項５】 前記２波長のうち、一方の波長が４００
〜５００ｎｍの範囲にあり、他方の波長が５００ｎｍを
超え、６００ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする請
求項３又は４に記載のガラス物品の製造方法。 - 【請求項６】 前記ガラス微粒子合成用バーナの操作条
件の調整を、ガラス微粒子合成用バーナの構造、位置、
原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不活性ガス供給
量のいずれか１種以上を調整することによって行うこと
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラ
ス物品の製造方法。 - 【請求項７】 前記ガラス微粒子合成用バーナの位置、
原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不活性ガス供給
量のいずれか１種以上の調整を、ＣＣＤカメラからの出
力をもとに自動制御することによって行うことを特徴と
する請求項６に記載のガラス物品の製造方法。 - 【請求項８】 ガラス原料ガス噴出ポート、燃焼用ガス
噴出ポート及び不活性ガス噴出ポートを備えたガラス微
粒子合成用バーナで火炎を形成し、この火炎中にガラス
原料ガスを供給して火炎加水分解反応によりガラス微粒
子を合成し、生成したガラス微粒子を出発材の先端から
軸方向に堆積させるＶＡＤ法又は出発材の外周に半径方
向に堆積させるＯＶＤ法によりガラス微粒子堆積体を形
成させる方法によりガラス物品の製造を行う装置におい
て、前記火炎からの発光をモニターするＣＣＤカメラ
と、該ＣＣＤカメラによりモニターした画像の出力信号
をを解析してモニター画面上に単色出射能を規格化数値
として表示する画像解析装置とを備えてなることを特徴
とするガラス物品の製造装置。 - 【請求項９】 請求項８の構成に加えて、前記画像解析
装置からの信号に基づいてガラス微粒子合成用バーナの
位置、原料ガス供給量、燃焼用ガス供給量又は不活性ガ
ス供給量のいずれか１種以上を自動的に制御する制御装
置を備えてなることを特徴とするガラス物品の製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220298A JPH11246232A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | ガラス物品の製造方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220298A JPH11246232A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | ガラス物品の製造方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11246232A true JPH11246232A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=12908204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5220298A Pending JPH11246232A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | ガラス物品の製造方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11246232A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022095576A (ja) * | 2020-12-16 | 2022-06-28 | ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンディット・ゲゼルシャフト | 合成石英ガラスの調製方法 |
| JP2022095574A (ja) * | 2020-12-16 | 2022-06-28 | ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンディット・ゲゼルシャフト | 合成石英ガラスの調製方法 |
-
1998
- 1998-03-04 JP JP5220298A patent/JPH11246232A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022095576A (ja) * | 2020-12-16 | 2022-06-28 | ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンディット・ゲゼルシャフト | 合成石英ガラスの調製方法 |
| JP2022095574A (ja) * | 2020-12-16 | 2022-06-28 | ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンディット・ゲゼルシャフト | 合成石英ガラスの調製方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060620 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061017 |