CN113307486A - 玻璃母材的制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在腐蚀性气体从反应容器泄漏的情况下能够抑制泄漏的玻璃母材的制造装置。玻璃母材的制造装置(1)具有：燃烧器(11)，其向火焰中供给玻璃原料而合成玻璃微粒；反应容器(2)，其在内部配置有燃烧器(11)；气体传感器(3)，其配置于反应容器(2)的外部，对腐蚀性气体进行检测；以及控制部(4)，其在来自气体传感器(3)的输出超过第一设定值时，进行使反应容器(2)内的压力降低的控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃母材的制造装置。
背景技术
在专利文献1中记载了：在使玻璃微粒沉积的过程中在反应容器内产生腐蚀性气体。
专利文献1：日本特开2009－102207号公报
但是，在专利文献1中，没有记载关于腐蚀性气体从反应容器内向外部漏出的情况的应对方法。
本发明的目的在于，提供一种在腐蚀性气体从反应容器泄漏的情况下能够抑制泄漏的玻璃母材的制造装置。
发明内容
本发明涉及的玻璃母材的制造装置具有：
燃烧器，其向火焰中供给玻璃原料而合成玻璃微粒；
反应容器，其在内部配置有所述燃烧器；
气体传感器，其配置于所述反应容器的外部，对腐蚀性气体进行检测；以及
控制部，其在来自所述气体传感器的输出超过第一设定值时，进行使所述反应容器内的压力降低的控制。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种在腐蚀性气体从反应容器泄漏的情况下能够抑制泄漏的玻璃母材的制造装置。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式涉及的玻璃母材的制造装置的代表性结构例的概略结构图。
图2是在玻璃母材的制造装置中表示反应容器及其周边部分的概略结构图。
图3是表示玻璃母材的制造装置的其他结构例的概略结构图。
具体实施方式
[本发明的实施方式的说明]
首先，列举本发明的实施方式而进行说明。
本发明涉及的玻璃母材的制造装置具有：
(1)燃烧器，其向火焰中供给玻璃原料而合成玻璃微粒；
反应容器，其在内部配置有所述燃烧器；
气体传感器，其配置于所述反应容器的外部，对腐蚀性气体进行检测；以及
控制部，其在来自所述气体传感器的输出超过第一设定值时，进行使所述反应容器内的压力降低的控制。
根据该结构，能够在腐蚀性气体从反应容器泄漏的情况下抑制泄漏。
(2)也可以是所述控制部在来自所述气体传感器的输出超过第二设定值时，进行使所述玻璃原料向所述燃烧器的供给停止的控制，该第二设定值大于所述第一设定值。
根据该结构，在腐蚀性气体的泄漏量大的情况下，使玻璃原料的供给停止，因此能够使腐蚀性气体的渗漏停止。
(3)也可以是所述气体传感器具有吸引所述腐蚀性气体的气体吸引口，
所述气体吸引口配置于比所述反应容器的上端更靠上处。
根据该结构，反应容器内的气体的温度高于室温，因此，容易从反应容器的上部泄漏腐蚀性气体。因而，通过从比反应容器的上端更靠上处吸引气体而由气体传感器进行检测，从而能够更可靠地检测出腐蚀性气体的泄漏。
(4)也可以是所述气体传感器具有吸引所述腐蚀性气体的气体吸引口，
所述气体吸引口配置于比所述燃烧器的高度低的位置。
根据该结构，在从玻璃原料用配管与燃烧器的连接接头泄漏出腐蚀性气体的情况下，能够可靠地检测出腐蚀性气体的泄漏。另外，在燃烧器发生了破损的情况下，能够可靠地检测出腐蚀性气体从破损部位的泄漏。
(5)也可以是所述气体传感器具有吸引所述腐蚀性气体的多个气体吸引口，
所述多个气体吸引口包含：
配置于比所述反应容器的上端更靠上处的气体吸引口；以及
配置于比所述燃烧器的高度低的位置的气体吸引口。
根据该结构，反应容器内的气体的温度高于室温，因此容易从反应容器的上部泄漏腐蚀性气体。因而，通过从比反应容器的上端更靠上处吸引气体而由气体传感器进行检测，从而能够更可靠地检测出腐蚀性气体的泄漏。
另外，在从玻璃原料用配管与燃烧器的连接接头泄漏出腐蚀性气体的情况下，能够可靠地检测出腐蚀性气体的泄漏。另外，在燃烧器发生了破损的情况下，能够可靠地检测出腐蚀性气体从破损部位的泄漏。
(6)也可以是所述气体传感器对一氧化氮不灵敏。
根据该结构，在反应容器内由于火焰而生成了一氧化氮的情况下，也能够可靠地检测出腐蚀性气体的泄漏。
[本发明的实施方式的详情]
下面，参照附图对本发明涉及的玻璃母材的制造装置的具体例进行说明。此外，本发明并不受这些例示限定，而是由权利要求书示出，包含与权利要求书等同的内容及其范围内的全部变更。
图1是表示本发明的实施方式涉及的玻璃母材的制造装置1的概略结构图。图2是在玻璃母材的制造装置1中表示反应容器2以及其周边部分的概略结构图。此外，下面作为通过玻璃母材的制造装置1进行的玻璃母材的制造方法，以VAD法(气相轴向沉积法：vaporphase axial deposition method)为例进行说明，但本发明并不限定于此。本发明涉及的玻璃母材的制造装置1还能够应用于OVD法(外气相沉积法：outside vapor depositionmethod)等其他的玻璃母材的制造方法。
如图1所示，玻璃母材的制造装置1具有反应容器2、气体传感器3、控制部4。反应容器2具有主体部2A、将主体部2A的上端开口部覆盖的上盖部2B。在反应容器2的侧面安装有排气管8。如图2所示，在反应容器2内配置有燃烧器11。向燃烧器11供给玻璃原料气体、燃烧性气体以及助燃性气体。例如，玻璃原料气体为四氯化硅气体(SiCl4)，燃烧性气体为氢气(H2)，助燃性气体为氧气(O2)。燃烧器11通过燃烧性气体以及助燃性气体而形成火焰，在火焰中使玻璃原料气体进行火焰水解反应而生成玻璃微粒15。在反应容器2的上盖部2B悬挂有支撑棒12，该支撑棒12在下端安装有种棒13。通过燃烧器11朝向一边旋转一边以规定的提升速度进行提升的种棒13喷吹玻璃微粒15，由此制作玻璃微粒沉积体14。未附着在种棒13或玻璃微粒沉积体14的反应容器2内的玻璃微粒15从排气管8通过而进行排气。另外，在生成玻璃微粒15过程中，通过火焰水解反应而产生的腐蚀性气体(例如，氯化氢气体(HCl))也从排气管8通过而进行排气。
返回到图1，气体传感器3配置于反应容器2的外部，对腐蚀性气体进行检测。在制作玻璃微粒沉积体14过程中产生的腐蚀性气体如上述那样，其一部分从排气管8通过而进行排气，但未进行排气而残留于反应容器2内的腐蚀性气体有时从反应容器2的间隙向外部漏出。气体传感器3检测从该反应容器2漏出的腐蚀性气体，将检测出的与腐蚀性气体的气体浓度相关的信号向控制部4输出。气体传感器3例如为吸引式的恒电位电解式传感器(Potentiostatic Electrolysis Method Sensor)。吸引式的恒电位电解式传感器是在保持为恒定电位的电极上对检测对象气体即腐蚀性气体进行电解，检测此时产生的电流作为气体浓度。吸引式的恒电位电解式传感器能够通过对设定电位进行选择而选择性地检测气体。此外，在种棒13的定心、空烧时，被燃烧器11加热的空气的氮成分发生反应而产生一氧化氮气体(NO)。在一氧化氮气体从反应容器2漏出至外部的情况下，气体传感器3检测出一氧化氮气体而将检测信号向控制部4输出，由此，控制部4有可能判断为制作玻璃微粒沉积体时产生的腐蚀性气体从反应容器2漏出。因此，优选气体传感器3对一氧化氮气体不灵敏。由于，即使一氧化氮气体从反应容器2漏出至外部，气体传感器3也不会检测一氧化氮气体，因此，能够可靠地检测出制作玻璃微粒沉积体时产生的腐蚀性气体(例如，氯化氢气体)。
另外，气体传感器3在其气体吸入口连接有配管5。配管5的与连接于气体传感器3的顶端相反侧的顶端配置于反应容器2的周边附近，作为气体传感器3的气体吸引口起作用。即，配管5构成为，从该顶端开口吸入从反应容器2漏出至外部的腐蚀性气体，将腐蚀性气体向气体传感器3输送。配管5例如为挠性的管。管优选由PTFE(聚四氟乙烯)的氟树脂(テフロン：Teflon(注册商标))形成。由PTFE的氟树脂形成的管具有柔软性，因此容易进行处理，另外，具有不吸附氯化氢气体的性质，因此，在气体传感器3中能够更准确地检测出腐蚀性气体。另外，通过使用具有规定长度(例如，从分支点5C起至各配管5A、5B的顶端为止的长度为12m)的管，从而能够与反应容器2的位置无关地将气体传感器3配置于自由的位置。
配管5在分支点5C分支为两个配管5A、5B，各配管5A、5B的顶端分别配置于反应容器2的上部以及下部的外侧的2处。如图2所示，配管5A的顶端配置于比反应容器2的上端更靠上处。在反应容器2内产生的气体的温度高于室温，因此容易向反应容器2的上部流动。由于配管5A的顶端配置于比反应容器2的上端更靠上的支撑棒12附近，因此能够可靠地检测出从上盖部2B的支撑棒12安装部位的间隙漏出的腐蚀性气体。另外，配管5B的顶端配置于比燃烧器11的高度低的位置。在制作玻璃微粒沉积体14过程中在反应容器2内产生的腐蚀性气体即氯化氢气体在常温下比空气重，因此有时还向反应容器2的下部流动。例如在燃烧器11发生了破损的情况下，有可能从破损部位向反应容器2的外部漏出氯化氢气体。另外，有可能从燃烧器11与玻璃原料用配管16的连接接头向反应容器2的外部漏出氯化氢气体。即使在这种情况下，由于配管5B配置于燃烧器11与玻璃原料用配管16的连接接头附近，因此也能够可靠地检测出腐蚀性气体即氯化氢气体的泄漏。此外，如本实施方式这样，在使用两个配管5A、5B而由一台气体传感器3对反应容器的2处进行检测的情况下，优选将配管5A、5B构成为，使得从配管5A、5B的顶端开口(吸引口)吸引的腐蚀性气体的流量相等。
控制部4由电子控制单元(ECU)构成，基于来自气体传感器3的输出，对反应容器2的压力进行控制。控制部4从气体传感器3接收到与腐蚀性气体的气体浓度相关的信号，对腐蚀性气体的气体浓度是否超过第一设定值进行判断。而且，控制部4在判断为腐蚀性气体的气体浓度超过第一设定值的情况下，进行使反应容器2内的压力降低的控制。通过降低反应容器2内的压力将反应容器2设为负压，从而能够抑制从反应容器2向外部漏出腐蚀性气体。例如，控制部4以使排气管8的排气量变多的方式进行控制。设置于反应容器2的排气管8与对配置有玻璃母材的制造装置1的工厂内的空气进行排气的排气管9连接，向工厂外进行排气。由于向工厂外排气的排气量是预先决定的，因此，控制部4以使排气管9的排气量减小的方式对在排气管9设置的排气阀10的开闭状态进行控制。
另外，控制部4在判断为腐蚀性气体的气体浓度超过第二设定值的情况下，进行使玻璃原料向燃烧器11的供给停止的控制，该第二设定值大于第一设定值。例如，控制部4与使玻璃原料气化而经由玻璃原料用配管16向燃烧器11供给原料气体的气体供给装置17连接，对气体供给装置17进行控制而使原料气体的供给停止。此外，第一设定值以及第二设定值适当地设定为规定的值。例如，第一设定值设定为1ppm，第二设定值设定为2ppm。
玻璃母材的制造装置1还具有泵6和接收容器7。泵6将在配管5流动的腐蚀性气体吸上来，将吸上来的腐蚀性气体经由接收容器7向气体传感器3送出。接收容器7通过使由于泵6产生了压力变动的腐蚀性气体的压力稳定，从而使气体传感器3的吸引流量稳定。接收容器7例如由与配管5相同的材料(PTFE的氟树脂)形成。此外，在能够通过气体传感器3自身将腐蚀性气体吸上来的情况下，可以省略设置泵6以及接收容器7。
如以上说明的那样，本实施方式的玻璃母材的制造装置1构成为，通过气体传感器3对制作玻璃微粒沉积体14时产生而从反应容器2漏出的腐蚀性气体进行检测，在气体传感器3的输出(腐蚀性气体的气体浓度)超过第一设定值的情况下，通过控制部4进行使反应容器2内的压力降低的控制。这样，在制作玻璃微粒沉积体时产生的腐蚀性气体从反应容器泄漏的情况下，能够抑制泄漏。
另外，控制部4构成为，在来自气体传感器3的输出超过第二设定值的情况下，进行使玻璃原料向燃烧器11的供给停止的控制，该第二设定值大于第一设定值。由此，在腐蚀性气体的泄漏量大的情况下，使玻璃原料的供给停止，因此能够使腐蚀性气体的渗漏停止。
另外，与气体传感器3连接的配管5A的顶端配置于比反应容器2的上端更靠上处。反应容器2内的气体的温度高于室温，因此容易从反应容器2的上部泄漏腐蚀性气体。因此，通过从比反应容器2的上端更靠上处吸引气体并通过气体传感器3进行检测，从而能够更可靠地检测出腐蚀性气体的泄漏。
另外，与气体传感器3连接的配管5B的顶端配置于比燃烧器11的高度低的位置。这样，在从燃烧器11的破损部位、玻璃原料用配管16与燃烧器11的连接接头漏出腐蚀性气体的情况下，能够可靠地检测出腐蚀性气体的泄漏。
另外，气体传感器3对一氧化氮不灵敏。由此，即使在反应容器2内由于火焰而生成了一氧化氮的情况下，也能够可靠地检测出腐蚀性气体的泄漏。
以上，详细且参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但对于本领域的技术人员而言，显然可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下进行各种变更或修正。另外，上述说明的构成部件的数量、位置、形状等并不限定于上述实施方式，为了实施本发明，能够变更为适合的数量、位置、形状等。
例如，在上述实施方式中，也可以在接收容器7以及气体传感器3连接有用于对腐蚀性气体进行排气的排气用缓冲器。
另外，在上述实施方式中，排气管8为与排气管9连接的构造，控制部4对排气管9的排气量进行控制，由此对反应容器2内的压力进行控制，但不限定于此。控制部4可以直接对排气管8的排气量进行控制。另外，也可以设置与排气管8不同的其它排气管，从此处对腐蚀性气体进行排气。
另外，在上述实施方式中，控制部4基于第一设定值以及第二设定值这两者进行排气的控制以及玻璃原料供给的控制，但并不限定于此。例如，控制部4可以仅基于第一设定值进行排气的控制。
另外，在上述实施方式中，在一台气体传感器3连接有配管5，将分支为两个的配管5A、5B配置于反应容器2的上部附近以及下部附近，但并不限定于此。例如，在使用多个气体传感器3而分别对反应容器2的上部附近以及下部附近进行检测的情况下，也可以是配管不进行分支而使用多个配管，将各配管连接于各气体传感器。另外，气体传感器3与反应容器2分离地配置，但也可以与反应容器2相邻地配置。在能够从气体传感器3直接吸引腐蚀性气体的情况下，可以省略配管5。
另外，在上述实施方式中，在反应容器2的上部附近以及下部附近这两处对腐蚀性气体进行检测，但并不限定于此。也可以在反应容器2的上部附近以及下部附近中的任一处对腐蚀性气体进行检测。另外，只要配置于有可能从反应容器2向外部漏出腐蚀性气体的部位，则也可以配置于反应容器2的上部附近以及下部附近以外的场所。
例如，如图3所示，还可以将与一台气体传感器3连接的配管5分支为配管5A、5B和配管5D这三个，将配管5D的顶端配置于排气管9的附近。向工厂外排气的排气量减少而腐蚀性气体反向流动，在反向流动后的腐蚀性气体从排气管9漏出至工厂内等的情况下，能够检测出腐蚀性气体。
另外，在上述实施方式中，作为反应容器2的上部附近的例子，在上盖部2B的支撑棒12安装部位附近对腐蚀性气体进行检测，但并不限定于此。只要配置于有可能从反应容器2的上部附近向外部漏出腐蚀性气体的部位，则场所不限定。例如，可以在上盖部2B与主体部2A的连接附近对腐蚀性气体进行检测。另外，作为反应容器2的下部附近的例子，在燃烧器11与玻璃原料用配管16的连接接头附近对腐蚀性气体进行检测，但并不限定于此。只要配置于有可能从反应容器2的下部附近向外部漏出腐蚀性气体的部位，则场所不限定。
标号的说明
1：玻璃母材的制造装置
2：反应容器
2A：主体部
2B：上盖部
3：气体传感器
4：控制部
5、5A、5B：配管
5C：分支点
6：泵
7：接收容器
8、9：排气管
10：排气阀
11：燃烧器
12：支撑棒
13：种棒
14：玻璃微粒沉积体
15：玻璃微粒
16：玻璃原料用配管
17：气体供给装置
Claims (6)
1.一种玻璃母材的制造装置，其具有：
燃烧器，其向火焰中供给玻璃原料而合成玻璃微粒；
反应容器，其在内部配置有所述燃烧器；
气体传感器，其配置于所述反应容器的外部，对腐蚀性气体进行检测；以及
控制部，其在来自所述气体传感器的输出超过第一设定值时，进行使所述反应容器内的压力降低的控制。
2.根据权利要求1所述的玻璃母材的制造装置，其中，
所述控制部在来自所述气体传感器的输出超过第二设定值时，进行使所述玻璃原料向所述燃烧器的供给停止的控制，该第二设定值大于所述第一设定值。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃母材的制造装置，其中，
所述气体传感器具有吸引所述腐蚀性气体的气体吸引口，
所述气体吸引口配置于比所述反应容器的上端更靠上处。
4.根据权利要求1或2所述的玻璃母材的制造装置，其中，
所述气体传感器具有吸引所述腐蚀性气体的气体吸引口，
所述气体吸引口配置于比所述燃烧器的高度低的位置。
5.根据权利要求1或2所述的玻璃母材的制造装置，其中，
所述气体传感器具有吸引所述腐蚀性气体的多个气体吸引口，
所述多个气体吸引口包含：
配置于比所述反应容器的上端更靠上处的气体吸引口；以及
配置于比所述燃烧器的高度低的位置的气体吸引口。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的玻璃母材的制造装置，其中，
所述气体传感器对一氧化氮不灵敏。
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