JP2019182668A - 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置および製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[化1]
SiCl4 + 2H2O → SiO2 + 4HCl
この反応の副生成物として塩酸が生成し、水分が混入すると金属腐食性を呈するため、製造装置材料や排気温度管理に注意が必要である。さらに、排気から塩酸を回収処理する設備を設けるとコスト増を招く。
[化2]
[SiO(CH3)2]4 + 16O2 → 4SiO2 + 8CO2 + 12H2O
このように、バーナーに供給するケイ素化合物原料として、OMCTSに代表されるハロゲンフリーな有機ケイ素化合物を用いると、塩酸が排出されない。そのため、製造装置材料や排気の取り扱いの自由度が増す。また、塩酸回収処理設備を設ける必要がなく、コストを抑えることが期待される。
一方、気化した有機ケイ素化合物原料をバーナーに供給した場合、今度はバーナーへの配管中で再液化することがある。バーナー到達前の再液化を防ぐために原料ガス用配管を加熱する方法があるが、この場合、バーナーはSiO2微粒子を堆積させる出発材の長手方向に沿って往復移動するため、出発材の長さに応じて原料ガス用配管を長くしなければならず、配管に加熱むらが生じて低温部で局所的に液化したり、あるいは高温部で局所的に原料の重合体が生成したりして配管が閉塞することがある。
なお、前記原料液用配管が、バーナーに追従して移動する可動性を持たせるのが好ましい。
図1は、本発明における多孔質ガラス母材製造装置に原料等を供給する供給フローの一例を示す図である。
液体状態の有機ケイ素化合物(原料液)101は、液体原料タンク1から送液される。原料液101の液体原料タンク1からの送液法としては、例えば、送液ポンプ2やガス圧送などを用いてよい。図1では、送液ポンプ2を使用している場合を図示している。原料液用配管3は、液体原料タンク1へと戻る循環配管3aと、バルブ4を介して多孔質ガラス母材製造装置10へと向かう原料液供給配管3bに分かれている。原料液供給配管3b側には、原料液101を精密に流量制御する液体マスフローコントローラー5が設けてある。
キャリアガス102は窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスまたは、酸素や、酸素と不活性ガスの混合ガスを用いることができる。キャリアガス102は、効率良く気化器内8で原料液101を気化させるために、その供給流量に応じて予備加熱を行ってもよい。
キャリアガス102として、酸素や、酸素と不活性ガスの混合ガスを用いる場合、気化器で原料と予混合しておくことにより完全燃焼が促進される。
なお、酸素の供給量としては、逆火が生じない程度にするのが好ましい。
酸素104は、酸素用配管13を通して気化器8の下流で原料ガスと混合される。なお、原料の再液化を防ぐために原料ガスの分圧から計算される液化温度以上に予め加熱した状態で酸素を供給するのが好ましい。酸素104の加熱は、小型の熱交換器14などを用いることができる。キャリアガス102は、効率良く気化器内8で原料液101を気化させるために、その供給流量に応じて小型の熱交換器12などを用いて予備加熱を行ってもよい。酸素104の供給流量としては、酸素104/原料液101のモル比(標準状態)で、8以下にするのが好ましい。
バーナー11に供給されるガスには、キャリアガス102等と予混合された原料ガスのほかに、シールガス、燃焼用可燃性ガス、燃焼用酸素ガス等が挙げられる。燃焼用可燃性ガスとして、例えば、水素やメタン、エタン、プロパン等を用いることができる。
バーナー11は、図示を省略したトラバースモーターを用いガイド機構17に沿って平行移動を行う。出発コア母材18は回転機構19に取り付けられ、一定方向に回転する。出発コア母材18の長手方向に沿ってバーナー11が平行移動を繰り返しながら、バーナー11から噴出される原料ガスによってSiO2微粒子が生成し、出発コア母材18に付着し、スート堆積体20が形成される。スート堆積体20に付着しなかった未付着分のSiO2微粒子は、排気フード21を介して系外に排出される。排気フード21は、局所排気構造または全体排気構造のいずれでもよい。
これにより、原料ガス用配管9を出発コア母材18の長手方向の長さに関係なく一定の長さに設定することができ、気化器8からバーナー11までの原料ガス用配管9は著しく短くなり、原料ガスの再液化防止の電気ヒーターの加熱領域を短くすることができる。結果として、原料ガス用配管9内の重合生成物の発生は抑制され、また引っ張り応力や曲げ応力を過大に掛けることなく原料ガス用配管9のヒーター加熱が可能になる。また、配管をできるだけ短くすることで、配管の温度管理を容易にすることができ、配管内での重合体の生成や原料の凝縮を防ぐことができる。
102.キャリアガス、
103.原料ガスとキャリアガスの混合ガス、
104.酸素、
1.液体原料タンク、
2.送液ポンプ、
3.原料液用配管、
3a.循環配管、
3b.原料液供給配管、
4.バルブ、
5.液体マスフローコントローラー、
6.ガスマスフローコントローラー、
7.キャリアガス用配管、
8.気化器、
9.原料ガス用配管、
10.多孔質ガラス母材製造装置、
11.バーナー、
12.熱交換器、
13.酸素用配管、
14.熱交換器、
15.可動ケーブル保護材、
17.ガイド機構、
18.出発コア母材、
19.回転機構、
20.スート堆積体、
21.排気フード。
Claims (7)
- 出発材上にガラス微粒子を堆積して多孔質ガラス母材を製造する方法であって、液体状態の有機ケイ素化合物原料とキャリアガスとを気化器に供給する工程と、該気化器において、液体状態の有機ケイ素化合物原料とキャリアガスとを混合し、気化して原料混合ガスに変換する工程と、該原料混合ガスと可燃性ガスとをバーナーに供給し燃焼させ、生成したSiO2微粒子をバーナーから噴出させる工程と、該気化器とバーナーとが同期し一体となって出発材の長手方向に対して平行に移動を繰り返すことで、バーナーから噴出したSiO2微粒子を出発材上に堆積する工程とからなることを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
- 前記有機ケイ素化合物原料が、純度99質量%以上有するオクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)である請求項1に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
- 前記キャリアガスとして、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いて原料混合ガスとする請求項1に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
- 前記原料混合ガスに、さらに酸素を混合して前記バーナーに供給する請求項3に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
- 前記キャリアガスとして、酸素又は酸素と不活性ガスとの混合ガスを用いる請求項1に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
- 多孔質ガラス母材を製造する製造装置であって、出発材の長手方向に沿って平行移動しつつ該出発材上にSiO2微粒子を堆積させるバーナーと、液体状態の有機ケイ素化合物原料を気体状態に変換してバーナーに供給する気化器と、該気化器に前記有機ケイ素化合物原料を供給する原料腋用配管とを備え、該気化器がバーナーと一体となって移動可能に設置されていることを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
- 前記原料液用配管が、バーナーに追従して移動する可動性を有する請求項6に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
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