JP2004307223A - Container, and apparatus and method for preparing glass particle deposit - Google Patents

Container, and apparatus and method for preparing glass particle deposit Download PDF

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glass
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Takashi Kogo
隆司 向後
Tomomi Moriya
知巳 守屋
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture 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]
    • C03B37/01406Deposition reactors therefor

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease the occurrence of local uneven cooling in a container for containing an object to be heated, thus preventing bad effects such as the decrease in the life of the container and the quality degradation of the object to be heated; and to prevent foreign matters from sticking to or mixing into a glass particle deposit. <P>SOLUTION: The container 1 contains the glass particle deposit 35. The gap between the outer wall 3 and the inner wall 4 of the side wall 2 of the container 1 is formed as flow channels 16, 16a, 16b, and 16c, and a cooling fluid is caused to flow from the under side to the upper side through the flow channel 16. An apparatus 20 for preparing the glass particle deposit is constructed so that, at the side wall 2 of the container 1, a burner 22 and an exhaust duct 21 are arranged so as to face each other and the glass particle deposit 35 is formed by depositing on a glass rod 36 the glass particles formed by the burner 22. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&amp;NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱物を収容する容器に関する。また、本発明は、被加熱物であるガラス微粒子堆積体を製造する際に用いられる容器を備えたガラス微粒子堆積体の製造装置、及びその容器を用いたガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、被加熱物を収容する容器は、容器内が高温になるために容器の劣化が起こりやすいことから、容器を構成する壁を積極的に冷却するように構成されたものが用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図6に、気相合成法によりガラス微粒子堆積体を製造する際に用いられる従来の容器100を示す。この容器100の内側には、バーナ101と排気フード102とが、互いに対向して配置されている。バーナ101は、酸水素火炎によりガラス微粒子を生成させるものである。生成したガラス微粒子の大部分は、バーナ101と排気フード102との間の位置に配置されたガラス棒103に堆積され、ガラス微粒子堆積体104が形成される。一方、ガラス棒103に堆積しなかったガラス微粒子は、容器100の内側の空間を浮遊して、排気フード102から排気されていく。
【0004】
このように、容器100は、内側で酸水素火炎を発生させ、さらに熱被加熱物であるガラス微粒子を収容するものである。そのため、器壁105には、複数本の冷却用パイプ106が内蔵されており、この冷却用パイプ106に冷却用の液体を流すことで、容器100を冷却している。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−344530号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような従来の容器は、冷却用パイプによる冷却箇所が局所的に複数設けられている構成である。そのため、容器内の発熱量が大きくなった際には、局所的な冷却むらが発生しやすい。そのとき、容器の内面に発生する局所的な温度差が大きくなり、熱膨張の差から、容器の内面を構成する壁に熱疲労が生じる。この熱疲労により、容器の寿命は低下してしまう。
【0007】
また、熱疲労が徐々に蓄積されていくと、壁に劣化が生じて微小な剥離が生じてしまうことがある。剥離した断片は、容器内の空間を浮遊する異物となり、容器内に収容する被加熱物に対して悪影響を与えてしまうことがある。例えば、図6に示したようにガラス微粒子を堆積させる場合には、剥離した断片がガラス微粒子堆積体に付着したり、中に混入してしまうことがあり、ガラス微粒子堆積体の品質を低下させてしまう。
【0008】
本発明は、被加熱物を収容する容器の局所的な冷却むらの発生を少なくして、容器の寿命の低下や、被加熱物に対する品質低下などの悪影響の発生を防ぐことを目的としている。また、本発明は、ガラス微粒子堆積体に対する異物の付着や混入を防止することができるガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る容器は、被加熱物を収容する容器であって、容器の側壁の中に冷却流体の流路が形成されており、流路の下端に流路へ冷却流体を供給する供給部が設けられ、流路の上端に流路から冷却流体を排出する排出部が設けられていることを特徴としている。
【0010】
また、上記目的を達成するための本発明に係る容器は、被加熱物を収容する容器であって、容器の側壁の中に冷却流体の流路が形成されており、流路の上端に流路へ冷却流体を供給する供給部が設けられ、流路の下端に流路から冷却流体を排出する排出部が設けられており、排出部は、冷却流体を流路の上端より上方へ導くように構成されていることを特徴としている。
【0011】
また、上記目的を達成するための本発明に係る容器は、被加熱物を収容する容器であって、容器の側壁を構成する複数層の壁の間隙が冷却流体の流路として形成されており、流路の横断面形状が、被加熱物を収容する空間を部分的に囲うように形成されていることを特徴としている。
【0012】
また、本発明に係る容器において、流路は、流れの異なる複数の区画に分割されていることが好ましい。
【0013】
また、上記目的を達成するための本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置は、上記の本発明に係る容器を備え、側壁にバーナと排気口とが対向して配置されており、バーナにより生成された被加熱物であるガラス微粒子が、容器内に配置された基盤に堆積されてガラス微粒子堆積体が形成されるように構成されていることを特徴としている。
【0014】
また、上記目的を達成するための本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法は、上記の本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置を用いて、ガラス微粒子堆積体を製造することを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る容器、ガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法の実施の形態の例を、図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
本実施形態の容器は、被加熱物であるガラス微粒子を収容する容器であり、容器の側壁を構成する複数層の壁の間隙が、冷却流体の流路として形成されていることを特徴としている。また、本実施形態の容器は、流路へ冷却流体を供給する供給部が流路の下端に設けられ、流路の上端に流路から冷却流体を排出する排出部が設けられており、流路の下方から上方へ冷却流体が流れるように構成されていることを特徴としている。
【0016】
図1は、本実施形態の容器1を示す斜視図である。
図1に示すように、容器1は、主に複数の板状の部材から構成された、ほぼ直方体の箱型形状をなしている。板状の部材とは、容器1の3つの側面を構成する側壁2と、1つの側面を構成する扉9と、容器1の上面を構成する2枚の上蓋6と、容器1の下面を構成する底壁8である。
これら板状の部材は、例えばガラス微粒子堆積体を製造する際のような、高温かつ塩素ガス雰囲気の環境で腐食しにくい、インコネル(登録商標)、ハステロイ(登録商標)等のニッケル合金を用いて形成されている。また、容器1内で腐食性のガスを用いない場合には、ステンレスやスチールを使用しても良い。
【0017】
側壁2のうち、対向する面の一方には、容器1内でガラス微粒子を生成するバーナ22(図2参照)を挿入して設置するためのバーナ用開口部13が形成されている。また、側壁2の対向する面の他方には、容器1内の気体を排気する排気ダクト21(図2参照)を挿入して設置するための排気用開口部11が形成されている。
扉9は、蝶番等で側壁2に対して開閉自在(図2参照)に取り付けられており、容器1の内側を外から観察するための窓12が設けられている。窓12には、耐熱ガラス等を用いると良い。
【0018】
2つの上蓋6は、それぞれ容器1の上面が二分割された大きさであり、蝶番等により側壁2の上端に対して開閉自在に取り付けられている。各上蓋6は、側壁2に取り付けられている側とは反対側の端部に、双方の上蓋6を閉じた状態でその中央部分に円形の孔が形成されるように、凹部7が設けられている。
底壁8は、容器1の下面の全体を覆うように、側壁2の下端に取り付けられている。また、この底壁8に貫通孔が設けられ、その下部に矩形もしくは円筒状の容器が接続される場合もある。
【0019】
図2に、上述した容器1、及び容器1を備えたガラス微粒子堆積体の製造装置20の横断面図を示す。
図2に示すように、容器1の側壁2は、外壁3と内壁4との2層の壁を備えており、これら外壁3と内壁4との間隙が、冷却流体を流すための流路16,16a,16b,16cとして形成されている。これらの流路16,16a,16b,16cは、仕切り部材5によってそれぞれが区画分けされているが、全体として側壁2の内部のほぼ全域にわたって冷却流体が流れるように構成されている。すなわち、流路16,16a,16b,16cは、容器1の内側の空間に対して、側壁2が構成する3面を囲うように形成されている。
【0020】
なお、側壁2が3層以上の壁により構成されている場合には、それらの複数層の壁の何れかの間隙が流路として形成されていれば良い。
また、流路16,16a,16b,16cは、仕切り部材5により完全に区画分けされていると良いが、部分的に仕切るようにしても良い。
【0021】
また、側壁2の外壁3には、流路16,16a,16b,16cの上端または下端に相当する位置に、流路16,16a,16b,16cと外部の空間とを繋ぐ複数の通路口15が設けられている。この通路口15は、流路16,16a,16b,16cに対して冷却流体を供給または排出する際の供給部または排出部の一部を構成するものである。
【0022】
この容器1を用いてガラス微粒子堆積体を製造する際には、図2に示すように、バーナ用開口部13にバーナ22を設置して、排気用開口部11に排気口である排気ダクト21を設置する。バーナ22は、気相合成法の種類によって複数用いる場合があり、その場合にはバーナ用開口部13に縦に並ぶように複数設置することもできる。また、用いるバーナ22の本数に応じて、排気ダクト21も複数設ける場合もある。さらに、排気用開口部11と排気ダクト21との間は、適宜隙間が無いように埋めておく。
【0023】
さらに、上蓋6の凹部7(図1参照)により形成される孔には、ガラス微粒子を堆積させる基盤となるガラスロッド36が通されて、ガラスロッド36が容器1内のほぼ中央部分に配置される。また、凹部7とガラスロッド36との隙間からは、容器1の内側に向けて、塵埃が除去された窒素等の不活性ガスが供給される。
さらに、底壁8に貫通孔が設けられている場合には、その貫通孔にガラスロッド36を挿通して配置させることもできる。
【0024】
バーナ22は、酸素、水素、及びガラスの原料ガスが導入されて、ガラスロッド36に向けて酸水素火炎を発生させるものである。この酸水素火炎中で、加水分解反応によってガラス微粒子が生成される。そして、このガラス微粒子は、ガラスロッド36の周囲に堆積されて、ガラス微粒子堆積体35が形成されていく。
また、ガラスロッド36に堆積されずに容器1内を浮遊するガラス微粒子は、バーナ22と対向して配置された排気ダクト21により、容器1内の気体とともに排気される。
【0025】
このように、図2に示したガラス微粒子堆積体の製造装置20は、容器1の側壁2に、バーナ22と排気ダクト21とが対向して配置されており、バーナ22により生成されたガラス微粒子がガラスロッド36に堆積されてガラス微粒子堆積体35を形成することができる。
なお、本実施形態の容器1を用いてガラス微粒子を堆積させる気相合成法としては、その形態を問わない。また、容器1は、ガラス微粒子堆積体を焼結して透明化処理する際や、透明化したガラス体を延伸する際等にも用いることができる。その場合には、バーナ用開口部13は不要である。
【0026】
ガラス微粒子堆積体35を製造する際には、バーナ22の温度が2000℃から2700℃程度となり、ガラス微粒子堆積体35の温度は800℃から900℃程度になる。そのため、容器1の内側で発生した熱による容器1への負担を軽減させるため、側壁2の中に設けられた流路16,16a,16b,16cに冷却流体を流し、容器1の冷却を行う。冷却流体の流れの様子を示す模式図を、図3に示す。
【0027】
図3に示すように、流路16の下端に設けられた通路口15には、管路27とポンプ26が取り付けられる。これらの通路口15、管路27、ポンプ26は、冷却流体を流路16に供給する供給部28を構成している。
一方、流路16の上端に設けられた通路口15には、管路29が取り付けられる。これらの通路口15、管路29は、冷却流体を流路16から排出する排出部30を構成している。
供給部28に設けられたポンプ26によって、冷却流体は流路16へ供給される。そして、供給された冷却流体は、流路16内を下方から上方へ向かって流れ、排出部30から排出される。
【0028】
また、図3に示した形態では、供給用のポンプ26が供給部28に設けられているが、ポンプは供給部と排出部のどちらか一方に設けられていれば良い。また、供給用と排出用の両方のポンプを設けても良い。
さらに、供給部28と排出部30の管路27,29を繋いで、冷却流体を循環させるように構成することもできる。その場合には、循環経路の途中で、冷却流体から熱を奪う手段があると好ましい。例えば、チラーを設ける等して、管路29の周囲に冷媒を流す手段が挙げられる。
冷却流体を循環させる場合には、流路16内の冷却流体の圧力を高くすることが容易であるため、冷却効率を高めやすい。
【0029】
また、ポンプに流量の調節機能が備わっていれば、流路16内を流れる冷却流体の流れの量や速度を調整することができ、容器1の内部の温度に合わせて冷却の強さを調整することができる。
さらに、供給部28から供給する冷却流体の温度を予め所望の温度に設定しておくことによっても、冷却の強さを調整することができる。
【0030】
本実施形態では、冷却流体として、ヘリウムガス等の気体を用いると良い。ヘリウムは、熱伝導率が高く、冷却流体としての用途に優れている。また、液体の冷却流体を用いることもできる。
冷却流体は、上記のヘリウムガスの他、窒素ガス、空気、フロン、水、鉱物油等を用いることができる。さらに、流路16や供給部28及び排出部30の詰まりを防止するために、冷却流体に詰まり防止剤を添加しておくと良い。詰まり防止剤としては、例えばスケール防止剤、防錆剤、殺菌・殺藻剤等が挙げられる。気体の冷却流体を用いる場合には、流路16内での流れの向きを安定させるために、流路16内に整流板14を設けておくと良い。これにより、流路16内の全域で安定した冷却効果が得られやすくなる。
【0031】
なお、図3では、流路16における冷却流体の流れについて説明したが、他の流路16a,16b,16cにおいても、同様の供給部及び排出部を設けて、冷却流体を流す。
また、図2に示した本実施形態のガラス微粒子堆積体の製造装置20の場合には、バーナ22から発生する酸水素火炎により、バーナ22と対向する箇所が、特に高温となりやすい。すなわち、容器1の側壁2のうち、バーナ22と対向する排気ダクト21の周囲の温度が高温となりやすい。そのため、排気ダクト21の周囲の領域を、流路16とは別流路として区画された流路16a,16cに対して、特に積極的に冷却効率を向上させるように冷却流体を流すと良い。
【0032】
以上述べたように、本実施形態の容器1は、側壁2の中のほぼ全体に、容器1の空間を少なくとも部分的に囲うように流路16,16a,16b,16cが形成されているため、側壁2に発生する冷却むらを極力小さく抑えることができる。したがって、容器1の熱疲労による寿命の低下を抑えることができる。
また、内壁4に局所的な温度差が生じることを抑制できるため、熱疲労の蓄積により発生する内壁4の劣化を防止して、内壁4から微小な剥離を生じさせることも防がれる。そのため、ガラス微粒子の製造装置20を用いたガラス微粒子の製造方法によれば、異物の付着や混入が防がれた高品質のガラス微粒子堆積体35を製造することができる。
【0033】
(第2実施形態)
上述した第1実施形態では、流路16の下端に供給部30が設けられ、流路16の上端に排出部28が設けられており、冷却流体が流路16内を下方から上方へ向かって流れるように構成されているが、この流れの向きを逆にしても良い。
図4に示すように、第2実施形態における流路16の上端に設けられた通路口15には、管路27とポンプ26が取り付けられ、供給部28が構成されている。また、流路16の下端に設けられた通路口15には、管路29aが取り付けられ、排出部31が構成されている。
供給部28に設けられたポンプ26によって、冷却流体は流路16へ供給される。そして、供給された冷却流体は、流路16内を上方から下方へ向かって流れ、排出部31から排出される。
【0034】
排気部31の管路29aは、排出する冷却流体を一旦流路16の上端より上方へ導くために、上方管路部29bが設けられている。これにより、液体の冷却流体を用いた場合でも、流路16に供給された冷却流体は、排出部31の外へ排出されるよりも前に流路16内の全域に充満するようになる。したがって、冷却流体が液体であっても、側壁2の全体を確実に冷却することができる。
なお、冷却流体が気体である場合には、上方管路部29bを設けて冷却流体を流路16の上端より上方へ導く必要はない。
【0035】
以上述べた第2実施形態では、上述した第1実施形態と同様の冷却効果を得ることができる。
【0036】
(第3実施形態)
バーナ22やガラス微粒子堆積体35の熱は、容器1内の上方に伝わりやすい。そのため、図2において、流路16、16bは下から上へ冷却流体を流すこととし、一方、流路16a,16cはその上方の領域を積極的に冷却するように、冷却流体を上方から下方へ流すようにしても良い。これにより、流路16a,16cに供給された冷却流体ができるだけ低温となっている状態で、側壁2における最も高温となりやすい箇所の冷却を行うことができる。また、液体の冷却流体を用いるときには、流路16a,16cの排出部は、図4に示すように、各流路16a,16cの上端より上方へ冷却流体を導くようにすることが好ましい。
このように、ガラス微粒子の製造装置20を用いた本実施形態のガラス微粒子の製造方法では、側壁2内に設けられた複数の流路に対して、効果的に冷却流体の流れの状態を設定して、高温となりやすい箇所に対して効率的に冷却を行っている。
【0037】
また、図1及び図2に示した容器1は、ほぼ直方体の箱型形状であるが、容器の形状は特に限定されない。
例えば、図5に示すガラス微粒子堆積体の製造装置20aのように、容器1aに対してバーナ22を横方向に複数設置するような場合には、バーナ22の酸水素火炎が容器1aの中央方向を向くように配置しやすいように、容器1aの横断面形状を変更すると良い。そして、外壁3aと内壁4aとの間の流路17,17a,17b,17cにより構成される流路の全体形状が、容器1a内の空間を部分的に覆うように形成されていると良い。これにより、容器1aに局所的な冷却むらを発生させることが防がれる。
【0038】
なお、本発明においては、冷却流体を流す流路を側壁の中に設けるのみならず、容器の壁を構成する板状の部材のそれぞれに流路を設けても良い。
【0039】
【発明の効果】
本発明に係る容器によれば、被加熱物を収容する容器の局所的な冷却むらの発生を少なくして、容器の寿命の低下や、被加熱物に対する品質低下などの悪影響の発生を防ぐことができる。また、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体に対する異物の付着や混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る容器の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図2】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図3】冷却流体が下方から上方への流れる様子を示す模式図である。
【図4】冷却流体が上方から下方への流れる様子を示す模式図である。
【図5】本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造装置の実施の形態の別例を示す断面図である。
【図6】従来の容器を示す断面図である。
【符号の説明】
1 容器
2 側壁
3 外壁
4 内壁
6 上蓋
8 底壁
9 扉
15 通路口
16,16a,16b,16c 流路
20,20a ガラス微粒子堆積体の製造装置
21 排気ダクト(排気口)
22 バーナ
28 供給部
30,31 排出部
35 ガラス微粒子堆積体
36 ガラスロッド(基盤)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a container for storing an object to be heated. Further, the present invention relates to an apparatus for manufacturing a glass fine particle deposit provided with a container used for manufacturing a glass fine particle deposit as an object to be heated, and a method for manufacturing a glass fine particle deposit using the container.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a container for storing an object to be heated, a container configured to actively cool a wall forming the container is used because the container is easily degraded due to high temperature inside the container. (For example, refer to Patent Document 1).
[0003]
FIG. 6 shows a conventional container 100 used when producing a glass particle deposit by a gas phase synthesis method. Inside the container 100, a burner 101 and an exhaust hood 102 are arranged to face each other. The burner 101 generates glass fine particles by an oxyhydrogen flame. Most of the generated glass fine particles are deposited on a glass rod 103 disposed at a position between the burner 101 and the exhaust hood 102, and a glass fine particle deposit body 104 is formed. On the other hand, the glass particles not deposited on the glass bar 103 float in the space inside the container 100 and are exhausted from the exhaust hood 102.
[0004]
As described above, the container 100 generates an oxyhydrogen flame on the inside, and further contains the glass fine particles that are the objects to be heated. Therefore, a plurality of cooling pipes 106 are built in the container wall 105, and the container 100 is cooled by flowing a cooling liquid through the cooling pipes 106.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-344530 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the conventional container as described above has a configuration in which a plurality of cooling locations by cooling pipes are locally provided. Therefore, when the amount of heat generated in the container increases, local cooling unevenness is likely to occur. At that time, a local temperature difference generated on the inner surface of the container becomes large, and thermal fatigue occurs on a wall constituting the inner surface of the container due to a difference in thermal expansion. Due to this thermal fatigue, the life of the container is shortened.
[0007]
In addition, when thermal fatigue gradually accumulates, the wall may be deteriorated and minute peeling may occur. The exfoliated fragments become foreign matters floating in the space in the container, and may adversely affect the object to be heated housed in the container. For example, when glass particles are deposited as shown in FIG. 6, the peeled fragments may adhere to or mix in the glass particle deposit, deteriorating the quality of the glass particle deposit. Would.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the occurrence of local uneven cooling of a container accommodating an object to be heated, and to prevent adverse effects such as a reduction in the life of the container and a decrease in quality of the object to be heated. Another object of the present invention is to provide an apparatus and a method for manufacturing a glass fine particle deposit that can prevent foreign substances from adhering to and mixing with the glass fine particle deposit.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A container according to the present invention for achieving the above object is a container for accommodating an object to be heated, in which a flow path of a cooling fluid is formed in a side wall of the container, and a flow path is formed at a lower end of the flow path. A supply section for supplying a cooling fluid is provided, and a discharge section for discharging the cooling fluid from the flow path is provided at an upper end of the flow path.
[0010]
Further, a container according to the present invention for achieving the above object is a container for accommodating an object to be heated, wherein a flow path of a cooling fluid is formed in a side wall of the container, and a flow path is provided at an upper end of the flow path. A supply unit that supplies a cooling fluid to the passage is provided, and a discharge unit that discharges the cooling fluid from the flow passage is provided at a lower end of the flow passage, and the discharge unit guides the cooling fluid upward from an upper end of the flow passage. It is characterized by being constituted.
[0011]
Further, a container according to the present invention for achieving the above object is a container for accommodating an object to be heated, wherein a gap between a plurality of layers constituting a side wall of the container is formed as a flow path of a cooling fluid. The cross-sectional shape of the flow path is characterized in that it is formed so as to partially surround a space for accommodating the object to be heated.
[0012]
In the container according to the present invention, it is preferable that the flow path is divided into a plurality of sections having different flows.
[0013]
Further, the apparatus for producing a glass fine particle deposit according to the present invention for achieving the above object includes the container according to the present invention, and a burner and an exhaust port are arranged on a side wall so as to face each other. The method is characterized in that the generated glass fine particles as the object to be heated are deposited on a base placed in the container to form a glass fine particle deposit.
[0014]
Further, a method for producing a glass fine particle deposit according to the present invention for achieving the above object is characterized by producing a glass fine particle deposit using the above-described glass fine particle deposit manufacturing apparatus according to the present invention. I have.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a container, a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a glass fine particle deposit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
The container according to the present embodiment is a container for storing glass fine particles as an object to be heated, and is characterized in that a gap between walls of a plurality of layers constituting a side wall of the container is formed as a flow path of a cooling fluid. . In the container of the present embodiment, a supply unit that supplies a cooling fluid to the flow path is provided at a lower end of the flow path, and a discharge unit that discharges the cooling fluid from the flow path is provided at an upper end of the flow path. It is characterized in that the cooling fluid flows from the lower part of the path to the upper part.
[0016]
FIG. 1 is a perspective view showing a container 1 of the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the container 1 has a substantially rectangular parallelepiped box shape mainly including a plurality of plate-shaped members. The plate-like member includes side walls 2 forming three side surfaces of the container 1, a door 9 forming one side surface, two upper lids 6 forming an upper surface of the container 1, and a lower surface of the container 1. The bottom wall 8 is formed.
These plate-shaped members are made of a nickel alloy, such as Inconel (registered trademark) or Hastelloy (registered trademark), which does not easily corrode in a high-temperature and chlorine-gas atmosphere environment, for example, when manufacturing a glass particle deposit. Is formed. When corrosive gas is not used in the container 1, stainless steel or steel may be used.
[0017]
In one of the opposing surfaces of the side wall 2, a burner opening 13 for inserting and installing a burner 22 (see FIG. 2) for generating glass particles in the container 1 is formed. An exhaust opening 11 for inserting and installing an exhaust duct 21 (see FIG. 2) for exhausting the gas in the container 1 is formed on the other of the opposing surfaces of the side wall 2.
The door 9 is attached to the side wall 2 by a hinge or the like so as to be openable and closable (see FIG. 2), and is provided with a window 12 for observing the inside of the container 1 from outside. The window 12 is preferably made of heat-resistant glass or the like.
[0018]
The two upper lids 6 each have a size obtained by dividing the upper surface of the container 1 into two parts, and are attached to the upper end of the side wall 2 by a hinge or the like so as to be freely opened and closed. Each upper lid 6 is provided with a concave portion 7 at an end opposite to the side attached to the side wall 2 so that a circular hole is formed at a center portion thereof with both upper lids 6 closed. ing.
The bottom wall 8 is attached to the lower end of the side wall 2 so as to cover the entire lower surface of the container 1. In some cases, a through hole is provided in the bottom wall 8 and a rectangular or cylindrical container is connected to a lower portion thereof.
[0019]
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the above-described container 1 and an apparatus 20 for manufacturing a glass fine particle deposit provided with the container 1.
As shown in FIG. 2, the side wall 2 of the container 1 has two layers of an outer wall 3 and an inner wall 4, and a gap between the outer wall 3 and the inner wall 4 forms a flow path 16 for flowing a cooling fluid. , 16a, 16b, 16c. Each of these flow paths 16, 16a, 16b, 16c is partitioned by the partition member 5, but is configured such that the cooling fluid flows over substantially the entire area inside the side wall 2 as a whole. That is, the flow paths 16, 16 a, 16 b, and 16 c are formed so as to surround three surfaces formed by the side walls 2 with respect to the space inside the container 1.
[0020]
When the side wall 2 is formed of three or more layers of walls, any gap between the walls of the plurality of layers may be formed as a flow path.
The flow paths 16, 16a, 16b, and 16c are preferably completely partitioned by the partition member 5, but may be partially partitioned.
[0021]
In the outer wall 3 of the side wall 2, a plurality of passage openings 15 for connecting the flow passages 16, 16a, 16b, 16c to an external space are provided at positions corresponding to the upper ends or lower ends of the flow passages 16, 16a, 16b, 16c. Is provided. The passage opening 15 constitutes a part of a supply part or a discharge part when supplying or discharging the cooling fluid to or from the flow paths 16, 16a, 16b, 16c.
[0022]
When manufacturing a glass particle deposit using this container 1, as shown in FIG. 2, a burner 22 is installed in the burner opening 13, and an exhaust duct 21 serving as an exhaust port is installed in the exhaust opening 11. Is installed. A plurality of burners 22 may be used depending on the type of the vapor phase synthesis method. In this case, a plurality of burners 22 can be provided so as to be arranged vertically in the burner opening 13. In addition, a plurality of exhaust ducts 21 may be provided depending on the number of burners 22 used. Further, the space between the exhaust opening 11 and the exhaust duct 21 is appropriately filled so that there is no gap.
[0023]
Further, a glass rod 36 serving as a base on which glass fine particles are deposited is passed through a hole formed by the concave portion 7 (see FIG. 1) of the upper lid 6, and the glass rod 36 is disposed at a substantially central portion in the container 1. You. In addition, an inert gas such as nitrogen from which dust has been removed is supplied from the gap between the concave portion 7 and the glass rod 36 toward the inside of the container 1.
Further, when a through hole is provided in the bottom wall 8, the glass rod 36 can be inserted through the through hole and arranged.
[0024]
The burner 22 generates oxygen-hydrogen flame toward the glass rod 36 when oxygen, hydrogen, and a raw material gas for glass are introduced. In this oxyhydrogen flame, glass particles are generated by a hydrolysis reaction. Then, the glass fine particles are deposited around the glass rod 36 to form a glass fine particle stack 35.
Further, the glass fine particles floating in the container 1 without being deposited on the glass rod 36 are exhausted together with the gas in the container 1 by the exhaust duct 21 arranged to face the burner 22.
[0025]
As described above, in the apparatus 20 for manufacturing a glass fine particle deposit shown in FIG. 2, the burner 22 and the exhaust duct 21 are arranged on the side wall 2 of the container 1 so as to face each other, and the glass fine particles generated by the burner 22 are formed. Can be deposited on the glass rod 36 to form the glass particle deposit body 35.
The vapor phase synthesis method for depositing glass particles using the container 1 of the present embodiment is not limited to a particular mode. Further, the container 1 can also be used for sintering a glass fine particle deposit to make it transparent, or for stretching a transparent glass body. In that case, the burner opening 13 is unnecessary.
[0026]
When manufacturing the glass fine particle deposit 35, the temperature of the burner 22 becomes about 2000 ° C. to 2700 ° C., and the temperature of the glass fine particle deposit 35 becomes about 800 ° C. to 900 ° C. Therefore, in order to reduce the load on the container 1 due to the heat generated inside the container 1, a cooling fluid is caused to flow through the flow paths 16, 16a, 16b, and 16c provided in the side wall 2 to cool the container 1. . FIG. 3 is a schematic diagram showing the state of the flow of the cooling fluid.
[0027]
As shown in FIG. 3, a conduit 27 and a pump 26 are attached to the passage opening 15 provided at the lower end of the flow path 16. The passage opening 15, the pipe 27, and the pump 26 constitute a supply unit 28 that supplies the cooling fluid to the flow passage 16.
On the other hand, a conduit 29 is attached to the passage opening 15 provided at the upper end of the flow passage 16. The passage opening 15 and the pipe line 29 constitute a discharge unit 30 that discharges the cooling fluid from the flow path 16.
The cooling fluid is supplied to the flow path 16 by the pump 26 provided in the supply unit 28. Then, the supplied cooling fluid flows upward from below in the flow path 16 and is discharged from the discharge unit 30.
[0028]
Further, in the embodiment shown in FIG. 3, the supply pump 26 is provided in the supply unit 28, but the pump may be provided in one of the supply unit and the discharge unit. Further, both a supply pump and a discharge pump may be provided.
Further, the supply unit 28 and the conduits 27 and 29 of the discharge unit 30 may be connected to circulate the cooling fluid. In that case, it is preferable that there is a means for removing heat from the cooling fluid in the middle of the circulation path. For example, there is a means for flowing a refrigerant around the pipe line 29 by providing a chiller or the like.
In the case of circulating the cooling fluid, it is easy to increase the pressure of the cooling fluid in the flow path 16, so that the cooling efficiency is easily increased.
[0029]
In addition, if the pump is provided with a flow rate adjusting function, the amount and speed of the cooling fluid flowing in the flow path 16 can be adjusted, and the cooling intensity is adjusted according to the temperature inside the container 1. can do.
Further, by setting the temperature of the cooling fluid supplied from the supply unit 28 to a desired temperature in advance, the cooling intensity can be adjusted.
[0030]
In the present embodiment, a gas such as helium gas is preferably used as the cooling fluid. Helium has a high thermal conductivity and is excellent for use as a cooling fluid. Also, a liquid cooling fluid can be used.
As the cooling fluid, besides the above-mentioned helium gas, nitrogen gas, air, chlorofluorocarbon, water, mineral oil and the like can be used. Furthermore, in order to prevent clogging of the flow path 16, the supply unit 28 and the discharge unit 30, it is preferable to add a clogging inhibitor to the cooling fluid. Examples of the clogging inhibitor include a scale inhibitor, a rust inhibitor, a bactericidal / algicidal agent, and the like. When a gaseous cooling fluid is used, a flow straightening plate 14 is preferably provided in the flow path 16 to stabilize the flow direction in the flow path 16. Thereby, a stable cooling effect is easily obtained in the entire area in the flow path 16.
[0031]
Although the flow of the cooling fluid in the flow path 16 has been described with reference to FIG. 3, the same supply and discharge sections are provided in the other flow paths 16a, 16b, and 16c to flow the cooling fluid.
Further, in the case of the apparatus 20 for manufacturing a glass fine particle deposit according to the present embodiment shown in FIG. 2, a portion facing the burner 22 is likely to be particularly hot due to the oxyhydrogen flame generated from the burner 22. That is, in the side wall 2 of the container 1, the temperature around the exhaust duct 21 facing the burner 22 tends to be high. For this reason, it is preferable that a cooling fluid be flown so as to particularly positively improve the cooling efficiency in the area around the exhaust duct 21 in the flow paths 16 a and 16 c defined as separate flow paths from the flow path 16.
[0032]
As described above, in the container 1 of the present embodiment, the flow paths 16, 16a, 16b, and 16c are formed almost entirely in the side wall 2 so as to at least partially surround the space of the container 1. In addition, uneven cooling generated on the side wall 2 can be minimized. Therefore, it is possible to suppress a reduction in the life of the container 1 due to thermal fatigue.
Further, since it is possible to suppress the occurrence of a local temperature difference in the inner wall 4, deterioration of the inner wall 4 caused by accumulation of thermal fatigue is prevented, and occurrence of minute peeling from the inner wall 4 is also prevented. Therefore, according to the method for manufacturing glass fine particles using the apparatus 20 for manufacturing glass fine particles, it is possible to manufacture a high-quality glass fine particle deposit 35 in which adhesion and mixing of foreign matter are prevented.
[0033]
(2nd Embodiment)
In the above-described first embodiment, the supply unit 30 is provided at the lower end of the flow path 16, and the discharge unit 28 is provided at the upper end of the flow path 16. Although it is configured to flow, the direction of this flow may be reversed.
As shown in FIG. 4, a conduit 27 and a pump 26 are attached to a passage opening 15 provided at the upper end of the flow path 16 in the second embodiment, and a supply unit 28 is configured. In addition, a conduit 29 a is attached to the passage opening 15 provided at the lower end of the flow path 16, and a discharge unit 31 is configured.
The cooling fluid is supplied to the flow path 16 by the pump 26 provided in the supply unit 28. Then, the supplied cooling fluid flows downward from above in the flow path 16 and is discharged from the discharge unit 31.
[0034]
The conduit 29a of the exhaust unit 31 is provided with an upper conduit 29b for guiding the discharged cooling fluid upward from the upper end of the flow path 16 once. Thus, even when a liquid cooling fluid is used, the cooling fluid supplied to the flow path 16 fills the entire area in the flow path 16 before being discharged to the outside of the discharge unit 31. Therefore, even if the cooling fluid is a liquid, the entire side wall 2 can be reliably cooled.
When the cooling fluid is a gas, it is not necessary to provide the upper conduit portion 29b to guide the cooling fluid upward from the upper end of the flow path 16.
[0035]
In the second embodiment described above, the same cooling effect as in the first embodiment can be obtained.
[0036]
(Third embodiment)
The heat of the burner 22 and the glass particle deposit body 35 is easily transmitted upward in the container 1. Therefore, in FIG. 2, the flow paths 16 and 16b flow the cooling fluid from the bottom to the top, while the flow paths 16a and 16c flow the cooling fluid from the top to the bottom so as to actively cool the region above the flow path. It may be made to flow to. Thus, in a state where the cooling fluid supplied to the flow paths 16a and 16c is as low as possible, it is possible to cool the portion of the side wall 2 where the temperature is likely to be the highest. When a liquid cooling fluid is used, it is preferable that the discharge portions of the flow paths 16a and 16c guide the cooling fluid upward from the upper ends of the flow paths 16a and 16c, as shown in FIG.
As described above, in the method for manufacturing glass fine particles of the present embodiment using the apparatus 20 for manufacturing glass fine particles, the flow state of the cooling fluid is effectively set for the plurality of flow paths provided in the side wall 2. In this way, cooling is efficiently performed on a portion that easily becomes high in temperature.
[0037]
Although the container 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a substantially rectangular parallelepiped box shape, the shape of the container is not particularly limited.
For example, in a case where a plurality of burners 22 are installed in the lateral direction with respect to the container 1a as in the apparatus 20a for manufacturing a glass particle deposit shown in FIG. It is preferable to change the cross-sectional shape of the container 1a so that the container 1a can be easily arranged so as to face. The entire shape of the flow path formed by the flow paths 17, 17a, 17b, and 17c between the outer wall 3a and the inner wall 4a is preferably formed so as to partially cover the space in the container 1a. This prevents local uneven cooling in the container 1a.
[0038]
In the present invention, not only the flow path for flowing the cooling fluid is provided in the side wall, but also a flow path may be provided for each of the plate-like members constituting the wall of the container.
[0039]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the container which concerns on this invention, the generation | occurrence | production of the local cooling unevenness of the container which accommodates a to-be-heated object is reduced, and the life of a container is shortened, and generation | occurrence | production of the bad influences, such as quality deterioration with respect to a to-be-heated object, is prevented. Can be. Further, according to the apparatus and method for manufacturing a glass fine particle deposit according to the present invention, it is possible to prevent foreign matter from adhering to and mixing with the glass fine particle deposit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a container according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the apparatus for manufacturing a glass fine particle deposit according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which a cooling fluid flows upward from below.
FIG. 4 is a schematic view showing a state in which a cooling fluid flows from above to below.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the apparatus for manufacturing a glass fine particle deposit according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a conventional container.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Side wall 3 Outer wall 4 Inner wall 6 Top lid 8 Bottom wall 9 Door 15 Passage openings 16, 16a, 16b, 16c Flow paths 20, 20a Manufacturing apparatus 21 for glass particle deposits Exhaust duct (exhaust port)
22 Burner 28 Supply unit 30, 31 Discharge unit 35 Glass particle deposit 36 Glass rod (base)

Claims (6)

被加熱物を収容する容器であって、
前記容器の側壁の中に冷却流体の流路が形成されており、
前記流路の下端に前記流路へ前記冷却流体を供給する供給部が設けられ、
前記流路の上端に前記流路から前記冷却流体を排出する排出部が設けられていることを特徴とする容器。
A container for storing an object to be heated,
A cooling fluid flow path is formed in the side wall of the container,
A supply unit that supplies the cooling fluid to the flow path is provided at a lower end of the flow path,
A container provided with a discharge section for discharging the cooling fluid from the flow path at an upper end of the flow path.
被加熱物を収容する容器であって、
前記容器の側壁の中に冷却流体の流路が形成されており、
前記流路の上端に前記流路へ前記冷却流体を供給する供給部が設けられ、
前記流路の下端に前記流路から前記冷却流体を排出する排出部が設けられており、
前記排出部は、前記冷却流体を前記流路の上端より上方へ導くように構成されていることを特徴とする容器。
A container for storing an object to be heated,
A cooling fluid flow path is formed in the side wall of the container,
A supply unit that supplies the cooling fluid to the flow path is provided at an upper end of the flow path,
A discharge section for discharging the cooling fluid from the flow path is provided at a lower end of the flow path,
The container, wherein the discharge unit is configured to guide the cooling fluid upward from an upper end of the flow path.
被加熱物を収容する容器であって、
前記容器の側壁を構成する複数層の壁の間隙が冷却流体の流路として形成されており、
前記流路の横断面形状が、前記被加熱物を収容する空間を部分的に囲うように形成されていることを特徴とする容器。
A container for storing an object to be heated,
A gap between a plurality of layers constituting the side wall of the container is formed as a flow path of the cooling fluid,
A container, wherein a cross-sectional shape of the flow path is formed so as to partially surround a space for accommodating the object to be heated.
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の容器において、前記流路は、流れの異なる複数の区画に分割されていることを特徴とする容器。The container according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow path is divided into a plurality of sections having different flows. 請求項1から請求項4の何れか1項に記載の容器を備え、
前記側壁にバーナと排気口とが対向して配置されており、
前記バーナにより生成された前記被加熱物であるガラス微粒子が、前記容器内に配置された基盤に堆積されてガラス微粒子堆積体が形成されるように構成されていることを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造装置。
A container according to any one of claims 1 to 4, comprising:
A burner and an exhaust port are arranged on the side wall so as to face each other,
Glass fine particle deposition, wherein the glass fine particles as the object to be heated generated by the burner are deposited on a base arranged in the container to form a glass fine particle deposit. Body manufacturing equipment.
請求項5に記載のガラス微粒子堆積体の製造装置を用いて、ガラス微粒子堆積体を製造することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。A method for manufacturing a glass fine particle deposit, comprising manufacturing the glass fine particle deposit using the apparatus for manufacturing a glass fine particle deposit according to claim 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1661488A2 (en) 2004-10-21 2006-05-31 Kenji Nakamura Brush bristle material
WO2023120590A1 (en) * 2021-12-22 2023-06-29 住友電気工業株式会社 Glass particulate deposit manufacturing device and manufactring method

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