(57)【要約】  高シリカ材料から成る構成材を接合する方法とその方法を実施する装置。  第１構成材と高シリカ材料から成る少なくとも１つの第２構成材を、これらの構成材の接合面間に一体接合を形成することにより接合する既知の溶着方法は、回転移動手段に構成材をクランプする工程、中心軸の方向において回転移動手段により構成材を移動させ、少なくとも1つの加熱バーナーにより相互の接合面の領域を同時に加熱、軟化し、接合面を互いに押し付けて溶着継ぎ目を含む構成材アッセンブリを形成する工程、そしてその構成材アッセンブリを冷却する工程を含んでいる。この溶着方法から出発して、接合しようとする石英ガラス構成材の間に堅固な溶着継ぎ目を、不純物を大幅に回避して、正確且つ再現できる仕方でつくる方法を提供する。すなわち、本発明に従って、両側で開いている内部を包囲する包囲体内で、相互接合面の領域において構成材は加熱、軟化される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１構成材と高シリカ材料から成る少なくとも１つの第２構成材を、これらの構成材（１，２）の接合面間に一体接合を形成することにより接合する溶着方法であって、回転移動手段（３）に構成材（１，２）をクランプする工程、中心軸（４）の方向において回転移動手段（３）により構成材（１，２）を互いの方向に向かって移動する工程、少なくとも1つの加熱バーナー（７，８）により相互の接合面の領域を同時に加熱、軟化し、接合面を互いに押し付けて溶着継ぎ目を含む構成材アッセンブリを形成する工程、そしてその構成材アッセンブリを冷却する工程を含む溶着方法において、構成材（１，２）は、内部（９）を包囲する包囲体（５）内で相互接合面の領域において加熱、軟化され、この包囲体（５）は中心軸において互いに対向する開口を含み、それらの開口を通して内部に溶着しようとする構成材が突入し、そして包囲体は高純度の石英ガラスの内側層の形の自由面が設けられた石英ガラスの壁（１０，１１）を備えていることを特徴とする溶着方法。
【請求項２】
内部（９）は中心軸（４）の方向で見て丸い横断面を有している請求項１に記載の方法。
【請求項３】
壁（１０，１１）の少なくとも部分は天然素材から溶かした不透明な石英ガラスから成る請求項１もしくは２に記載の方法。
【請求項４】
高純度の石英ガラスは、塩素含有雰囲気で高温塩素処理を受けた天然素材から得られたものである請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
高純度の石英ガラスは、密度が２．１５ｇ／ｃｍ３から２．１８ｇ／ｃｍ３までの不透明石英ガラスから成り、そして非晶形ＳｉＯ２粒子を湿式粉砕することにより得られた素材からつくられている請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
内側層（１１）の厚みは１０ｍｍから１２ｍｍの範囲内にある請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの加熱バーナー（７，８）が包囲体（５）の横の開口（６）から内部（９）に突入している請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
純化した空気を加熱バーナーに供給する請求項１〜７に記載の方法。
【請求項９】
包囲体（５）は複数パート構造である請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
構成材アッセンブリは包囲体（５）内で冷却される請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
構成材（１，２）を２２００℃以上の処理温度で加熱、軟化させ、その処理温度から１０００℃への冷却に少なくとも５分の時間をかける請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
互いに溶着しようとしている構成材（１，２）は円筒形であり、そして円筒の最大直径と内部（９）の内直径との間の比は１．５と３の間の範囲内にあって、好ましくは２と２．５との間にある請求項２に記載の請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
第１構成材と高シリカ材料から成る少なくとも１つの第２構成材を溶着接合する装置であって、構成材（１，２）をクランプし、中心軸（４）の方向において移動させる回転移動手段（３）と、構成材（１，２）の相互の接合面の領域を加熱、軟化する少なくとも１つの加熱バーナー（７，８）とを備えた装置において、内部（９）を包囲し、内部で構成材（１，２）の相互接合面の領域で構成材を加熱、軟化するための包囲体（５）を備え、この包囲体は溶着しようとする構成材が突入する中心軸で互いに対向する開口を備え、そして包囲体は高純度の石英ガラスの内側層（１１）の形の自由面を有する石英ガラスの壁（１０，１１）を備えていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
内部（９）は中心軸（４）の方向で見て丸い横断面を有している請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
壁（１０，１１）の少なくとも部分（１０）は天然素材から溶かした不透明な石英ガラスから成る請求項１３もしくは１４に記載の装置。
【請求項１６】
内側層（１１）の厚みは１０ｍｍから１２ｍｍの範囲内にある請求項１３〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの加熱バーナー（７，８）が包囲体（５）の横の開口（６）から内部（９）に突入している請求項１３〜１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
純化した空気を少なくとも１つの加熱バーナーに供給するようになっている請求項１３〜１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
包囲体（５）は複数パート構造である請求項１３〜１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
相互に溶着しようとしている構成材（１，２）は円筒形であり、そして円筒の最大直径と内部（９）の内直径との間の比は１．５と３との範囲内にあって、好ましくは２と２．５との間にある請求項１４または請求項１３〜１９のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１構成材と少なくとも１つの高シリカ材料から成る第２構成材を、これらの構成材の接合面間で一体接合を形成することにより接合する溶着方法であって、回転移動手段に構成材をクランプする工程、中心軸の方向において回転移動手段により構成材を移動させる工程、少なくとも1つの加熱バーナーの手段により第１構成材および第２構成材の相互の接合面の領域を同時に加熱、軟化し、接合面を互いに押し付けて溶着継ぎ目を持つ構成材アッセンブリを形成する工程、そしてその構成材アッセンブリを冷却する工程を含む溶着方法に関するものである。
【０００２】
さらに本発明は、第１構成材と高シリカ材料から成る少なくとも１つの第２構成材を溶着接合する装置であって、構成材をクランプし、中心軸の方向において動かす回転移動手段と、構成材の相互の接合面の領域を加熱軟化する少なくとも１つの加熱バーナーとを備えた装置に関するものである。
【０００３】
ここで、高シリカ材料とは、ＳｉＯ２含有量が少なくとも８５％である、ドープした、もしくはドープしていない石英ガラスである。この材料は以下で単に「石英ガラス」と称する。石英ガラスは、熱膨張率が小さく、広範な波長にわたって光学的に透明であり、そして化学的、熱的抵抗性が高い。
【背景技術】
【０００４】
石英ガラス構成材は多くの用途があり、例えば光ファイバーを製造するときの中空もしくは中実なシリンダーの形の半製品、ランプ製造ではスリーブ・チューブ、バルブ、カバープレートもしくはランプの反射板支持体、紫外線、赤外線そして可視スペクトル範囲での発光体、化学装置構成体または半導体製造では、半導体要素を処理する石英ガラスのリアクターや装置、ジグ、ベル・ジャー、坩堝、保護シールドもしくは簡単な石英ガラス構成材、例えばチューブ、ロッド、プレート、フランジ、リングもしくはブロックがある。特殊な特性とするときには他の物質を、例えばチタニューム、アルミニューム、ホウ素、ゲルマニュームを石英ガラスにドープする。
【０００５】
個別の石英ガラス構成材を相互に接合することがしばしば求められる。例えば、複雑な形の石英ガラス体をつくったり、特殊な機能を持たせるため石英ガラス構成材に接合したり、他にも取り付けや整形などがある。参照例としては、伸張プロセスで光ファイバーや光プリフォームをつくるときに用いられる石英ガラスシリンダーの構成材アッセンブリがある。この伸張プロセスでは、引っ張り段階で、その引っ張りの間その半製品の端部に延伸バルブが形成されることが特に重要であり、その延伸バルブからその構成材は延伸されて所定の形状と寸法とになる。延伸バルブの形成には多少の時間がかかり、それは延伸炉の生産能を犠牲にすることになり、また、延伸炉は引っ張り段階では非常に熱的ストレスがかかっているので、延伸炉の稼動寿命を犠牲にすることになる。半製品の外直径が大きくなると引っ張り段階で消費される時間も増大する。
【０００６】
延伸バルブに似た外形を先ず半製品の下端につくっておくと、非生産的引っ張り段階をかなり短縮できる。このため特開平１０−１８２１７９（１９９８）で提案されていることは、伸張しようとする石英ガラスシリンダーの下端に直径の小さいダミーチューブの形の取付片を溶着しておくことである。このことが引っ張りプロセスを短縮し、そして同時に材料の損失を少なくする。
【０００７】
一般に、ホルダーとして働く石英ガラスの構成材も伸張しようとする石英ガラスシリンダーの上端に溶着される。そのようなアッセンブリをつくるのに適した方法がＥＰ１０４２２４１Ａ１に記載されている。光ファイバーのプリフォームである石英ガラスチューブをダミーチューブに突き合わせ溶着するのに提案されていることは、互いに接合しようとしている前面を溶着接合形成前に面取りしておき、そしてその後で、プロパン／酸素バーナーの手段により接合面を溶着し、そしてそれから接合面を相互に押し付けることである。プロパン／酸素バーナーに代わるものとして、接合面を軟化する電気加熱炉を使うこともできる。
【０００８】
溶着プロセスは、両方の石英ガラス構成材を旋盤の手段でクランプする工程、石英ガラス構成材を互いに向けて移動させる工程、石英ガラス構成材の面を突き合わせ、同時に加熱、軟化し、そしてその軟化した面を互いに押し付けて溶着継ぎ目を持った構成材アッセンブリを形成する工程、およびその構成材アッセンブリを周囲温度まで冷却する工程を含んでいる。
【０００９】
必要なら、軟化した外面にグラファイト・テンプレートを押し付け、そしてその面をこのプロセス中に整形する。
【００１０】
石英ガラス構成材を溶着するときに、周囲環境、加熱バーナーもしくは境壁から不純物を形成もしくは放出することもある。これらの粒子は、接合しようとする石英ガラス構成材に、特に軟化接合面に沈着されるが、これらの粒子は有害な不純物であって、アッセンブリをその後さらに処理する際に境界面で泡や他の傷となり、もしくは破壊さえ生じることがある。
【００１１】
さらに、溶着中、望ましくない塑性変形が溶解区域で生じがちである。その変形は面倒な機械的工作でなくせるが、寸法の狂いが出てくるのが普通である。そのような変形は溶着プロセス中、不規則で不確定な加熱条件によって促進される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、不純物を大きく回避して、接合しようとする石英ガラス構成材間に正確な、そして再現可能な仕方で堅固な溶着継ぎ目をつくる方法を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、石英ガラス構成材間に溶着継ぎ目をつくる、簡単で、信頼できる動作で、廉価でもある装置を提供することであって、この装置は本発明の方法を実施するのに特に適している。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
方法について言えば、この目的は、上述の溶着方法から出発して、本発明に従って達成され、この本発明において、構成材は、内部を包囲する包囲体内で相互接合面の領域において加熱、軟化され、この包囲体は中心軸において互いに対向する開口を含み、それらの開口を通して内部に溶着しようとする構成材が突入し、そして包囲体は高純度の石英ガラスの内側層の形の自由面が設けられた石英ガラスの壁を備えている。
【００１５】
本発明に従い、１つもしくは幾つかの加熱バーナーが、構成材を接合面の領域で加熱、軟化するために用いられる。この目的で電気炉を使った場合に比較して、加熱バーナーの使用ではシステムにおけるエネルギーバランスはよく、そして資本投下は少なくてすむ。
【００１６】
先行技術と対照的なことは、構成材は、包囲体の内側で加熱バーナーの手段により加熱、軟化される。包囲体は、熱絶縁として作用し、同時に蓄熱槽としても働く。このことが時間で一定し、局所的に均一な加熱プロフイールを生じ、そして溶着継ぎ目の品質を高め、再現性を容易とする有利な効果を奏している。包囲体は、加熱バーナーの熱損失を軽減し、そして互いに溶着される構成材のゆっくりとした冷却を容易として、溶着継ぎ目のひび割れや破損につながる熱ストレスを最小とする。
【００１７】
さらに、包囲体は内部を外部環境から実質的に遮蔽して、加熱域から漂遊粒子や他の不純物を大きく排除している。
【００１８】
包囲体は、構成材が軟化され、互いに溶着される区域だけを実質的に包囲している。それの両側に、２つの開口が中心軸で互いに対向して設けられていて、その開口を通して溶着しようとする構成材がその内部に導入される。さらに、不純物を排出するフラッシング・ガスをその内部を通して流す。
【００１９】
包囲体は石英ガラスの壁を備えている。石英ガラスは溶着しようとする構成材の材料に対して特別な材料である。
【００２０】
さらに、上記壁は、高純度の石英ガラスの内側層の形の自由面が設けられている。壁自体は品質がそれほどでもない安い石英ガラスから成っていてもよい。高純度の石英ガラスの内側層は、壁から不純物が出て加熱領域に向かうのを防ぐか、もしくは少なくする。
【００２１】
ここで、高純度の石英ガラスとは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＣｒそしてＭｎの酸化物の総含有量が１０重量ｐｐｍ以下である石英ガラスを言う。
【００２２】
高純度石英ガラスは、石英ガラスもしくは天然素材の石英ガラスを塩素含有雰囲気内で高温塩素化することにより合成できる。
【００２３】
方法の特に好ましい変形態様では、上記内部は中心軸の方向で見て丸い横断面を有している。
【００２４】
上記内部が丸い横断面であるということは、中心軸に同心の加熱プロフイールをつくりやすくし、それにより円形断面の構成材を均一に加熱する。さらに、このことが中心軸の方向でおおよそ層状のフラッシング・ガス流の調整を容易とし、そして時間の経過につれて不純物や粒子が堆積するデッド・コーナーをなくす。
包囲体の壁は、天然素材から溶かした不透明な石英ガラスから成っているのが特に有用であることが判った。
【００２５】
石英ガラスの不透明さが、包囲体の熱絶縁効果を改善し、加熱域で時間について一定した均質な温度プロファイルの設定を容易とする。合成ガラスよりも天然の石英ガラスを使う方が好ましいのは費用の点からである。不透明な石英ガラスチューブは特にこの目的に適しており、ハナウのヘレウス  クオーツグラス社の商品名「ロトジル」が低価格で入手できる。一般に、石英ガラスの不透明チューブをつくるとき、溶固中（ガラス化）中、加熱要素に最も近い表面上に透明で密な表面層が形成される。この表面層の最大厚みは３ｍｍで、その表面層はそうではない不透明な壁の熱絶縁効果を損なわない。
【００２６】
コストという理由で、内側層の高純度石英ガラスは天然素材を塩素含有雰囲気で高温塩素化して得ることが好ましい。
【００２７】
高純度石英ガラスは、密度が２．１５ｇ／ｃｍ３から２．１８ｇ／ｃｍ３までの不透明石英ガラスから成り、そして非晶質ＳｉＯ２粒子を湿式粉砕することにより得られた素材からつくられていることが好ましいことが判明した。そのような石英ガラスは例えば、ハナウのヘレウス  クオーツグラス社の商品名「ＯＭ１００」で市販されている。石英ガラスは、粒子サイズが５００μｍを越えない、好ましくは１００μｍを越えない範囲のＳｉＯ２粒子から焼結され、最大体積部を考慮すると１μｍと１００μｍの間の範囲の粒子サイズのＳｉＯ２粒子から焼結する。粗い非晶質粒子を湿式摩砕することによるスリップ法で粒子とする。その場合、相互作用により、ＳｉＯ２粒子は高密度の水成スリップで既に相互作用しており、それらの粒子はスリップの安定性を改善し、そしてできた不透明な石英ガラスの密度を高める。
【００２８】
内側層の厚みは１０ｍｍから１２ｍｍの範囲内にあるとよいことが判明した。
【００２９】
内側層は厚ければ厚いほど接合しようとする構成材の汚染をそれだけ一層効果的に防ぐ。他方で、内側層をつくるのに高純度の原料を使うので、より費用がかかるようになる。上記の厚み範囲は、これらの要求を考慮して適正な妥協点を求める。
【００３０】
加熱バーナーは包囲体の内側に配置してよい。しかし、好ましい変形態様の方法では、その少なくとも１つの加熱バーナーを包囲体の横の開口から内部へ突入させる。
【００３１】
したがって、加熱バーナーは実質的に包囲体の外側に配置される。包囲体の熱絶縁壁は加熱バーナーを遮蔽し、そして加熱域の熱から媒体供給ラインを遮蔽している。結果として、加熱バーナーは包囲体を通るフラッシング・ガス流を干渉することはない。
【００３２】
純化した空気を加熱バーナーに供給するのがよいことが判っている。
【００３３】
このことが、前記の少なくとも１つの加熱バーナーが純粋な空気を吸い込み、接合しようとしている構成材の粒子などによる汚染を実質的に回避することを確実にしている。
【００３４】
包囲体を複数パート構造とするのが有利である。
【００３５】
複数パート構造は包囲体の取付けが容易となる。さらに、このことが保守を容易とし、そして廉価とする。包囲体の摩損部分だけを交換すればよいからである。
【００３６】
さらに、構成材アッセンブリを包囲体内で冷却するのがよいことが判明している。
【００３７】
包囲体は処理温度まで加熱した構成材アッセンブリの比較的ゆっくりとした冷却を保証している。この点で包囲体はアニール炉の機能を果たしている。
【００３８】
構成材を２２００℃以上の処理温度で加熱、軟化させ、その処理温度から１０００℃への冷却に少なくとも５分の時間をかけるのが好ましい。
【００３９】
構成材アッセンブリを処理温度から比較的ゆっくりと冷却することにより熱ストレスを最小とする。
【００４０】
円形の横断面を有する包囲体の１つの実施例では、互いに溶着しようとしている構成材は円筒形であり、そして円筒の最大外直径と内部の内直径との間の比は１．５と３の間の範囲内にあって、好ましくは２と２．５との間の範囲内にある。
【００４１】
このプロセス中、包囲体と構成材外面との間にある環状間隙は熱転送と生ずることのあるフラッシング・ガスの流れにとって適切である。
【００４２】
装置について言えば、上記の目的は、前述したタイプの装置から出発して、本発明に従って、内部を包囲し、内部で構成材の相互接合面の領域で構成材を加熱、軟化するための包囲体を備え、この包囲体は、中心軸方向で互に対向する開口（複数）を有し、これらの開口を通して、溶着しようとする構成材が包囲体内部に突入するようになっており、そして包囲体は石英ガラスの壁を備え、この壁は高純度の石英ガラスの内側層の形の自由面を有している。
【００４３】
１つもしくは幾つかの加熱バーナーの助けによってつくった加熱域内で、構成材をそれらの接合面で加熱し、軟化する。先行技術とは対照的に、加熱域は包囲体の内側につくられる。この包囲体は熱絶縁の目的を果たし、そして同時に蓄熱槽としても働く。このことが局所的に均一な加熱プロファイルをつくり、そのプロファイルは時間が経っても変わらず一定であり、溶着継ぎ目の品質を高め、再現性ある製造を容易とする。包囲体は、加熱バーナーの熱損失を少なくし、そして付加的に、互いに溶着された構成材のゆっくりとした冷却を容易として、溶着継ぎ目のひび割れや破損を最小とする。
【００４４】
包囲体が内部を外的雰囲気から遮蔽しているので漂遊粒子や他の不純物は加熱域に実質的に入れない。
【００４５】
内部は、接合しようとする構成材を加熱、溶着する加熱域だけを実質的に包囲している。
【００４６】
包囲体は中心軸の方向で対向している開口を備え、この開口を通して溶着されるべき構成材は内部に伸びる。さらに、不純物を排除するフラッシング・ガスを包囲体に、すなわち、開口を通して流す。
【００４７】
従属請求項から本発明の装置の有用な展開は明らかとなろう。従属請求項に記載の装置の構造は本発明の方法の従属請求項に記載に沿っており、補足的な説明については該当する方法の請求項についての上述の記述を参照されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の実施例を以下に添付図を参照して説明する。
【００４９】
図１，図２の装置は、石英ガラスチューブ１の形のホルダーをその前面側で中空シリンダー２に溶着する。つくろうとしている石英ガラスチューブ１と中空シリンダー２とのアッセンブリは、伸張されて、光ファイバーのプリフォームに、もしくは中空シリンダー２の内孔に挿入する所謂コアロッドと組み合わせた光ファイバーにされる。
【００５０】
石英ガラスチューブ１は、例えば大量の不純物、気泡などを含む低品質の石英ガラスから成る。内直径が同じでも、石英ガラスチューブ１の壁の厚みは石英ガラスシリンダー２よりもわずかに薄い。伸張プロセス中、中空シリンダー２は石英ガラスチューブ１により延伸炉内に保持され、及び又は石英ガラスチューブ１は伸張中引張りの役割を果たす。このため石英ガラスの中空シリンダー２の一端、もしくは両端にこのような石英ガラスチューブを設けるのである。
【００５１】
さらに、この装置はチャック３の形の旋盤を備え、石英ガラスチューブ１をその一端でクランプし、そして中心軸４を相互に同心とし、そして溶着しようとする前面を相互に対向させるようにして旋盤の他端で中空シリンダー２をクランプする。石英ガラスチューブ１と中空シリンダー２の対向区域は内直径“Ｄ”が４００ｍｍの不透明な石英ガラスのマッフルチューブ（muffle tube）５の内側で加熱され、軟化される。マッフルチューブ５は３部品部材として形成され、そしてそれは両側で開いている。中心部分には、その横壁に設けられた開口６を通して２つの加熱バーナー７，８が内部９に入り込んでいる。
【００５２】
マッフルチューブ５は石英ガラスの管状基体１０から成り、これは天然の石英を溶かしてつくったもので、「ロトジル」の商品名で市販されている。マッフルチューブ５には、その全長に渡って長手方向のスリットがつけられているが、これは膨張ジョイントとして作用する。内部９に面している基体１０の内面は、高品質の石英粒子を溶解したものであって、厚みが１０ｍｍから１２ｍｍの内側層１１で裏打ちされている。これは、既に清浄された形で「ＩＯＴＡスタンダード」の商品名で市販（販売元：ユニミン  コーポ、米国）されている天然石英粒子である。この既に清浄にされた石英粒子をさらに高温（９００℃）で塩素含有雰囲気内で清浄にしてから、それを使って溶解して内側層とする。表１は高温塩素化の前後のＩＯＴＡ標準の典型的な不純物を示す。
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【００５３】
表１に示す濃度は重量ｐｐｂである。不純物の含量はＩＣＥ‐０ＥＳにより測定された。
【００５４】
代替として、高純度の不透明な石英ガラスのマッフルチューブ５をつくる材料はハナウのヘレウス  クオーツガラス社との商品名「ＯＭ  １００」で市販されている。粗い非晶形粒子を湿式摩砕することによりスリップ法でつくられた約６０μｍの平均粒子サイズのＳｉＯ２から焼結して不透明な石英ガラスとする。この石英ガラスは、高純度であって、密度は２．１６ｇ／ｃｍ３程度であることにより識別される。
【００５５】
加熱バーナー７，８と対向する側で、マッフルチューブ５の内側は高純度の石英ガラスのシンプルなシェル様の挿入部分１３で覆われていて、これがマッフルチューブ５の構造上比較的複雑な中心部分を熱の作用から保護しており、加えて全構成体の熱容量を高め、そしてマッフルチューブ５の内部の温度分布を均一にしている。
【００５６】
高純度のグラファイトのホルダー（図示せず）が、マッフルチューブ５を正しく位置付け、そして保持する。
【００５７】
マッフルチューブ５の上方に吸込みデバイス１２が設けられている。この吸込みデバイスはマッフルチューブ５の前方に開いて部分的に延びていて、高温の排気ガスを吸込む。
【００５８】
さらに、超純粋な空気の供給デバイス（図１には示されていない）を加熱バーナー７，８のバーナー口の周りに設け、２つの加熱バーナー７，８が純粋な空気だけを吸い込むことを保証して、接合すべき構成材１，２の汚染を大きく回避する。加熱バーナー７，８は石英ガラスからつくられている。
【００５９】
本発明によるマッフルチューブ５を使うこの装置の実施例は、耐熱性材料の個々のモジュール、具体的に言えば石英ガラスのブロックからつくった包囲体と比較して環境に放出する不純物を少なくしている。
【００６０】
図１，２を参照して本発明の方法の実施例を詳述する。
【００６１】
高純度の四塩化珪素を蒸発させ、そして酸水素ガス炎内での火炎加水分解により既知のＯＶＤ法で石英ガラス素材をつくる。このプロセス中、ＳｉＯ２粒子が回転する石英ガラスロッドに堆積して、大きな体積の多孔性のスート材料をつくり、次いでこれを１６００℃でガラス化して石英ガラス素材を形成する。この石英ガラス素材の両端を切り落とし、そして外周面をシリンダー研磨機で研磨する。コア・ドリルを使うことにより石英ガラス素材に孔を開けて石英ガラスの中空シリンダーをつくる。その結果できた石英ガラスの中空シリンダーは、１８０ｍｍの外直径および５０ｍｍの内直径を有し、そしてフッ化水素酸でエッチング処理され、純水で洗浄され、そして乾燥される。
【００６２】
この高純度の中空シリンダー２を低純度の石英ガラスの石英ガラスチューブ１に接合するため、中空シリンダー２と石英ガラスチューブ１とを同心軸線４に沿って旋盤のチャック３にクランプし、旋盤駆動の手段により互いに向かって移動させて、これらを加熱バーナー７，８の作動域でマッフルチューブ５の内側で対向させる。溶着に面する領域を加熱バーナー７，８で約２２００℃から２３００℃の温度に２０分間加熱して、このプロセスで軟化させ、中空シリンダー２と石英ガラスチューブ１の前面を互いに対して同時に押し付ける。ここで、中空シリンダー２と石英ガラスチューブ１の孔を通して酸素を流す。
【００６３】
マッフルチューブ５が溶着プロセス中均質な温度分布を確かなものとする。その溶着完了後、上述のようにしてつくった構成材アッセンブリ（２，１）はマッフル５内に約１０分間置かれ、このプロセス中ゆっくりと１０００℃以下の温度に冷却される。
【００６４】
静的な引張り強度測定によると、３トンの最大試験荷重をかけても溶着域で破壊は生じなかった。
【００６５】
大きな構成材を溶着するのに特に有利である別のやり方では、加熱バーナー７，８を互いに平行に配列しないで、マッフルチューブ５の壁の周りで相互接合表面域に分散させる。こうしてマッフルチューブ５の大きな面積にわたって加熱バーナー７，８の加熱作用を分布させ、結果としてそれにかかる熱負荷を小さくする。加熱バーナー７，８はマッフルチューブの壁の上で例えば、対向させて配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】マッフルチューブの形の包囲体をジャケット表面に付けた本発明の装置の実施例を示す。
【図２】図１のマッフルチューブの正面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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