JP3788301B2

JP3788301B2 - Gas shunting device, porous glass base material manufacturing device, and porous glass base material manufacturing method

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Publication number: JP3788301B2
Application number: JP2001280400A
Authority: JP
Inventors: 敏弘大石; 元宣中村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP2003089530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス流を略均一な流量の複数の分流に分岐するガス分流装置、ガス分流装置を備える多孔質ガラス母材製造装置、及び、多孔質ガラス母材製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスロッドの長手方向に沿って複数の合成用バーナを配置し、ガラスロッドの周囲に多孔質ガラスを堆積させることにより、光ファイバ母材を製造する製造方法がある。これら複数の合成用バーナは、その先端の開口部がガラスロッドの中心軸に対向するとともに、ガラスロッドの長手方向に沿って等間隔に並置される。また、各合成用バーナの先端開口部とガラスロッドの中心軸との距離は、それぞれほぼ等しく保たれる。このような構成により、合成速度が高速化されるとともに、製造コストが低減される。この光ファイバ母材の製造方法は、例えば、特許第２６１２９４９号公報に記載されている。
【０００３】
しかし、複数の合成用バーナを使用する場合であっても、例えば、合成用バーナへのガス供給量がそれぞれ異なると、長手方向に沿ってガラス微粒子堆積量が異なることになってしまう。そこで、各合成用バーナに供給されるガスの流量を略同一とするため、通常、ガス分流装置が使用される。
【０００４】
ガス分流装置は、例えば、特開平８−２８４９０４号公報に記載されている。当該公報に記載のガス分流装置には、複数のガス流入口及び複数のガス流出口を有するガス均等化室が備えられている。ガス流入口のそれぞれには、ガス供給源からのガス流入管が接続されている。また、ガス流出口と合成用バーナとを接続するガス流出管が設けられている。各ガス流出管には最大流れ抵抗手段が設けられている。以上の構成により、ガス供給源からガス均等化室へ流入されたガスは、略同一の流量に分流される。そのため、各合成用バーナに流量が略等しいガスを供給できる。また、ガス流入口及びガス流出口の数は等しいと好ましく、さらに、複数のガス流入管それぞれには質量流量制御器(Mass Flow Controller：ＭＦＣ)が設けられると尚好ましいと、上記の公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記のガス分流装置について鋭意研究を行った結果、以下の問題点を見出した。すなわち、上記ガス分流装置においては、ガス流入口が複数個設けられており、それぞれに接続されるガス流入管もまた複数本設けられる。そのため、設備のコストが増加するという問題がある。また、ガス流入管のそれぞれにＭＦＣを設ける場合には、ＭＦＣのコストがかかる。さらに、ＭＦＣを制御する制御装置が必要となるため、設備コストの更なる増加を招いてしまう。また、今後は、作製する光ファイバ母材の長尺化を図るために合成用バーナの本数は増加されることが予想されているため、設備コストが一層増加されることとなる。設備コストが増加すれば、合成用バーナの本数を増やすことにより合成速度を向上させるようにしても、製造コストの低減といった効果は相殺されてしまう。
【０００６】
本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、ガスの流れを略同一の流量を有する部分ガスに分流することが可能であるとともに、設備コストを低減できるガス分流装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面に係るガス分流装置は、少なくとも１つ以上のガス供給部より供給されるガスをガス供給部の数より多くの部分ガスに分流するガス分流装置であって、(ａ)ガスを流入させる少なくとも１つの流入口と、流入口から流入したガスを流出させる複数の流出口と、を有するガス均等分岐室と、(ｂ)ガス供給部と流入口とを接続するガス流入パイプと、(ｃ)複数の流出口それぞれに対して各々接続される複数のガス流出パイプと、(ｄ)複数のガス流出パイプの少なくとも１本に設けられ、当該ガス流出パイプを流れる部分ガスの流量を測定し、この測定の結果を測定信号として出力するガス流量測定手段と、(ｅ)ガス流入パイプに設けられ、上記の測定信号を入力し、入力した測定信号に基づいて当該ガス流入パイプを流れるガスの流量を調整するガス流量調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、ガス供給部から供給されるガスは、ガス流入パイプを介して、ガス均等分岐室へ流れ込む。ガス均等分岐室に流れ込んだガスは、略同一な流量を有する部分ガスとなって複数のガス流出パイプから流出する。部分ガスの流量は、ガス流出パイプに設けられたガス流量測定手段により測定される。部分ガスの流量に変動があった場合には、ガス流量測定手段からの測定結果に基づきガス流入パイプに設けられたガス流量調整器によって変動量が補償される。そのため、部分ガスの流量は安定化される。また、上記構成のガス分流装置においては、部分ガスの流量は、ガス流出パイプに設けられたガス流量測定手段と、ガス流入パイプに設けられたガス流量調整器とにより安定化される。なお、略同一な流量とは、流出口の各々から流れ出る部分ガスの流量のばらつきが、分流前の総流量をガス流出パイプの本数で割り算した値の５％以内であることを言う。
【０００９】
また、上記ガス分流装置は、複数のガス流出パイプそれぞれが接続され、複数のガス流出パイプに流れるガスを流入させる複数の第１の開口部と、複数の第１の開口部から流入したガスを流出させる複数の第２の開口部と、を有する副ガス均等分岐室を更に備えることを特徴とする。このような副ガス均等分岐室を更に備えれば、ガス均等分岐室により分流された部分ガスは一層確実に均等化され得る。
【００１０】
さらに、複数のガス流出パイプそれぞれに、ガス流量の測定と調整とを実施可能なガス流量測定調整手段が設けられてよい。これにより、部分ガスはより一層確実に均等化される。
【００１１】
また、本発明の別の側面に係るガス分流装置は、複数の供給部から供給される複数種類のガスを混合し、混合されたガスを複数の部分ガスに分流するガス分流装置であって、（ａ）ガスを流入させる少なくとも１つの流入口と、流入口から流入したガスを流出させる複数の流出口と、を有する複数のガス均等分岐室と、
（ｂ）ガスを流入させる複数の第１の開口部と、複数の第１の開口部から流入したガスを流出させる複数の第２の開口部と、を有する副ガス均等分岐室と、（ｃ）複数のガス均等分岐室及び複数のガス供給部に対し一対一に設置され流入口とガス供給部とをそれぞれ接続する複数の第１のパイプと、（ｄ）複数のガス均等分岐室のうちの一つにおける複数のガス流出口のそれぞれと副ガス均等分岐室の第１の開口部のそれぞれとを接続する複数のパイプ、及び、当該複数のパイプのそれぞれと複数のガス均等分岐室のうちの残りの分岐室それぞれにおける複数の流出口のそれぞれとを接続する複数のパイプからなる複数の第２のパイプと、（ｅ）個々のガス均等分岐室について、流入口に接続された第１のパイプに設けられ、複数の流出口に接続された複数の第２のパイプの少なくとも１本に設けられた当該第２のパイプを流れるガスの流量を測定するガス流量測定手段の測定結果に基づき当該第１のパイプを流れるガスの流量を調整するガス流量調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、複数種類のガスのそれぞれは、ガス均等分岐室のそれぞれに流入し、ガス均等分岐室内で少なくとも一部が循環されて、複数のガス流出口から流出される。その後、それぞれのガス均等分岐室を経た複数種類のガスは、第１の開口部から副ガス均等分岐室内へ流入する。そして、その少なくとも一部が循環された後、副ガス均等分岐室の第２の開口部から流出される。副ガス均等分岐室は、流路形成手段によりガスが循環し得る流路が形成されているため、副ガス均等分岐室内に流入した複数種類のガスは十分に混合され、その濃度が略均一な混合ガスとなる。さらに、上記流路形成手段により、副ガス均等分岐室内のガス圧力は均一化されるので、副ガス均等分岐室の第２の開口部から流出する部分ガスの流量は各々ほぼ同一となる。すなわち、上記構成により、複数種類のガスは、ガス濃度及び流量がほぼ等しい部分ガスに分流されることになる。
【００１３】
また、本発明に係る多孔質ガラス母材製造装置は、ガラスロッドの周囲に多孔質ガラスを堆積させ多孔質ガラス母材を製造する多孔質ガラス母材製造装置であって、上記のガス分流装置と、上記複数のガス流出パイプそれぞれに接続されるバーナと、を備え、上記複数のガス流出パイプの長さはそれぞれ等しいことを特徴とする。この構成によれば、ガス流出パイプの長さがほぼ等しいため、各ガス流出パイプに流れるガスが受ける抵抗もまたほぼ等しくなる。そのため、ガス分流装置によりほぼ等しい流量に分流された部分ガスの流量がガス流出パイプ毎に異なるのを防ぐことができる。ここで、ほぼ等しい流量に分流された部分ガスの流量とは、複数のバーナを所定の方向に沿って並置する場合には、流出口の各々から流れ出る部分ガスの流量のばらつきが分流前の最大流量をガス流出パイプの本数で割り算した値の５％以内であることを意味する。さらに、２％以内であると好ましい。なお、ここに言う多孔質ガラス母材とは、所定のガラスロッドの周囲に多孔質ガラスが堆積された部材を意味し、多孔質ガラス母材が所定の熱処理により透明ガラス化されて光ファイバ母材等が製造される。
【００１４】
また、本発明による多孔質ガラス母材製造装置は、ガラスロッドの周囲に多孔質ガラスを堆積させ多孔質ガラス母材を製造する多孔質ガラス母材製造装置であって、上記のガス分流装置と、複数の第２の開口部それぞれに一方端が接続された複数の第３のパイプと、第３のパイプの他方端に接続されたバーナと、を備え、複数の第３のパイプの長さはそれぞれ等しいと好ましい。
【００１５】
さらに、上記のバーナは金属製であると好ましい。金属から作製されれば、例えば石英ガラス製のバーナなどと比べ、バーナの内径、外径、及び長さの精度を高くできる。そのため、バーナを複数個作製したとしても、それぞれの寸法の個体差が低減される。バーナの内径又は長さがバーナ毎に異なってしまうと、バーナに流れ込むガスの流量が異なってしまうことになる。しかし、金属から作製されれば、バーナの個体差は低減されるので、各バーナへ流れるガスの流量もまた容易に略同一とすることができる。
【００１６】
さらにまた、バーナは、中心管と、該中心管に対して同心円状になるように構成された少なくとも１つの外管とを含むと尚好ましい。この構成によれば、原料ガス、燃料ガス、助燃ガス、及び添加物ガスを含むガスを中心管に流し、外管に不活性ガス又は清浄空気を流すことができる。よって、中心管から酸素火炎を噴出させ、その周りを清浄空気又は不活性ガスにより覆うことができる。そのため、中心管の周囲の雰囲気が酸性となるのを防ぐことができる。したがって、金属製バーナの腐食が抑制される。また、清浄空気又は不活性ガスには、金属製バーナを冷却する効果があるため、金属製バーナの熱膨張を抑えることができる。その結果、熱膨張に伴う金属の劣化が抑制され、金属製バーナが長寿命化される。
【００１７】
なお、ここで言う清浄空気とは、一定体積中に含まれる汚染物又は異物の大きさ及び数が所定の数値以下であり、空気清浄装置などによって清浄化される空気を意味する。例えば、粒径０．５μｍ以上の微粒子の密度が１００個／ｍ³以下であると好ましい。
【００１８】
本発明に係る多孔質ガラス母材製造方法は、上記の多孔質ガラス母材製造装置を用いて多孔質ガラス母材を製造する方法であって、多孔質ガラスの原料を含むガスをガス流入パイプを介してガス均等分岐室へ流し、ガス均等分岐室により分流された部分ガスをガス流出パイプを介して前記バーナの前記中心管へ流し、不活性ガス又は清浄空気をバーナの外管へ流して多孔質ガラス母材を製造することを特徴とする。または、本発明に係る多孔質ガラス母材製造方法は、上記の多孔質ガラス母材製造装置を用いて多孔質ガラス母材を製造する方法であって、多孔質ガラスの原料を含むガスを複数の第１のパイプを介して複数のガス均等分岐室へ流し、複数のガス均等分岐室により分流された部分ガスを複数の第２のパイプを介して副ガス均等分岐室へ流し、副ガス均等分岐室より分流された部分ガスを第３のパイプを介してバーナへ流して、多孔質ガラス母材を製造することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るガス分流装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下では、同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態によるガス分流装置を示す模式図である。同図において、ガス分流装置１は、１つの流入口と複数の流出口とを有するガス均等分岐室２と、ガス供給部(図示せず)から供給されるガスをガス均等分岐室２の流入口に導く流入パイプ３と、ガス均等分岐室２の複数の流出口それぞれに１本ずつ接続される流出パイプ４とを備える。また、複数の流出パイプ４の１本には、この流出パイプ４を流れるガスの流量を測定し、この測定の結果を測定信号として出力するガス流量測定器４ａが設けられている。さらに、流入パイプ３には、ガス流量測定器４ａからの測定信号を入力し、入力した測定信号に基づいて流入パイプ３を流れるガスの流量を制御するガス流量調整器３ａが設けられている。
【００２１】
流入パイプ３は、ガス供給部とガス均等分岐室２のガス流入口２１に接続されている。流入パイプ３には減圧器３ｂが設けられている。減圧器３ｂは、ガス供給部から供給されるガスの圧力を所定の圧力に低下させる。また、減圧器３ｂは、ガスの圧力をその所定の圧力にて安定化させる機能を有するため、流入パイプ３を流れるガスの流量を安定化させる効果を奏する。ガス流量の調整は、流入パイプ３に設けられたガス流量調整器３ａにより行われる。ガス流量調整器３ａはバルブ３０とバルブ制御部３１とを有する。バルブ３０は、その内部のガス流路の断面積を変更するための機構を備える。また、バルブ制御部３１は、後述するように、流出パイプ４に設けられたガス流量測定器４ａが出力する流量信号を入力し、この信号に基づいてバルブ３０内部のガス流路の断面積を変更する。この変更により、流入パイプ３を流れるガスの流量が調整される。バルブ制御部３１としては、所定のＣＰＵを備えたコンピュータを利用することができる。
【００２２】
また、流出パイプ４は、ガス均等分岐室２の複数の流出口２３のそれぞれに接続されている。流出パイプ４のうち１本にはガス流量測定器４ａが設けられており、これにより、当該流出パイプ４を流れるガスの流量が測定される。ガス流量測定器４ａとしては、例えば、質量流量計(Mass Flow Meter：ＭＦＭ)を使用することができる。ガス流量測定器４ａにおいては、ガスが流れる管路の断面積が流出パイプ４の断面積と略同一であり、そのため、ガス流量測定器４ａのある流出パイプ４を流れるガスの流量は、ガス流量測定器４ａのない流出パイプ４を流れるガスの流量と略同一である。ガス流量測定器４ａによる測定の結果は、流量信号として出力される。出力された流量信号はバルブ制御部３１に入力される。そして、バルブ制御部３１は、上述のように、バルブ３０内のガス流路の断面積を制御し、これにより流入パイプ３を流れるガスの流量が調整される。
【００２３】
次に、図２及び図３(ａ)〜(ｄ)を参照しながら、ガス均等分岐室２の構成について説明する。図２は、ガス均等分岐室２の斜視図である。図３(ａ)は、図２のＩ−Ｉ線に沿うｘｙ断面図である。図３(ｂ)は、図２のI−I線に沿うｘｚ断面図である。図３(ｃ)は、図２のII−II線に沿うｙｚ断面図である。図３(ｄ)は、図２のIII−III線に沿うｙｚ断面図である。
【００２４】
図２に示す通り、ガス均等分岐室２は、容器２０と、容器２０の側面２０ｓに設けられたガス流入口２１と、容器２０の側面２０ｔに設けられたガス流出口２３とを有する。また、ガス均等分岐室２の内部には、ガス流入口２１から流入したガスの少なくとも一部を循環させる流路を形成する流路手段が設けられている。すなわち、ガス均等分岐室２内を流れるガスの流路を画定する流路形成板２２ａ〜２２ｄを有する。流路形成板２２ａ，２２ｃは略同一の形状を有する。また、流路形成板２２ｂ，２２ｄは略同一の形状を有する。流路形成板２２ａは、図３(ａ)に示す通り、複数の開口部２２０を有する。複数の開口部２２０の開口面積は、図３(ａ)に示す通り、いずれも略同一である。また、流路形成板２２ｂ，２２ｄには、開口２２１が設けられている。
【００２５】
流路形成板２２ａ〜２２ｄは、図２から分かる通り、その一対の辺において隣り合う流路形成板と互いに接続されており、その結果、ガス圧が略均一化するための内部空間が構成されている。また、流路形成板２２ａ〜２２ｄにより構成される管の開口部は、図２、図３(ｃ)及び図３(ｄ)から分かるように、容器２０の内壁面に接している。以上の構成により、ガス均等分岐室２の内部には、図３(ｂ)に示す通り、これら流路形成板２２ａ〜２２ｄで囲まれた領域が形成される。説明の便宜上、この領域を内部領域と記す。また、流路形成板２２ａ〜２２ｄの外側と容器２０の内面との間には、図３(ｂ)に示す通り、間隙が形成される。容器２０に流入したガスは、この間隙を循環するように流れることができる。以下、説明の便宜上、この間隙をガス還流部と記す。
【００２６】
ガス流出口２３のそれぞれには流出パイプ４が接続される。ここで、ガス流出口２３の数は、流出パイプ４に接続され得るガラス合成用バーナといったガス消費手段の個数と同一とすることができる。また、複数のガス流出口２３は、ガス流出口２３のそれぞれと、内部領域(流路形成板２２ａ〜２２ｄで囲まれた領域)とが繋がるよう設けられている。
【００２７】
以下に、図２及び図３(ａ)〜(ｄ)を参照しながら、流入パイプ３から供給されるガスがどのように分流されるかについて説明する。先ず、流入パイプ３からのガスはガス流入口２１から容器２０の内部へと流れ込む。すると、容器２０の内部に流れ込んだガスの殆どは、図３(ｂ)中の矢印Ａで示す通り、ガス還流部へと流れる。これは、流入口２１から内部領域へと流れ込む経路(図３(ｂ)中の矢印Ｂ)に比べ、ガス還流部へ流れる経路の方がガスに対する抵抗が低いためである。
【００２８】
そして、矢印Ａに沿うよう流れたガスの大部分は、ガス還流部を循環するよう流れる(図３(ｂ)中の矢印Ｃ)。これは、図３(ｃ)に示すように、容器２０の内面と流路形成板２２ａ又は２２ｃとで形成される断面の面積Ｓが開口部２２０の面積に比べ大きいためである。また、ガスがガス還流部を循環するよう流れるため、ガス還流部におけるガスの圧力はガス還流部内で略均一となる。そして、ガス還流部のガスは、その圧力がある圧力以上となると、開口部２２０を通して内部領域へと流れる(図３(ｂ)中の矢印Ｂ及びＤ)。ここで、ガス還流部内ではガス圧力が略均一であり、開口部２２０の開口面積がそれぞれ略同一であることから、開口部２２０のそれぞれを通過するガスの流量は略一定である。その結果、内部領域のガス圧力もまたその内部で略均一となる。
【００２９】
内部領域へ到達したガスは、その圧力がある程度の圧力以上となると、ガス流出口２３から流出パイプ４へと流出する(図３(ｃ)の矢印Ｅ)。ここで、内部領域でのガスの圧力は略均一であり、ガス流出口２３の開口面積もまたいずれも略同一であるため、各流出パイプ４へと流出するガスの流量もまたほぼ等しくなる。
【００３０】
以上のように、ガス分流装置１においては、ガス供給部から供給されるガスは、流入パイプ３を通ってガス均等分岐室２に流入する。ガス供給部から供給されるガスは、ガス均等分岐室２により、略同一の流量を有する複数の部分ガスに分流される。流出パイプ４を流れる部分ガスの流量は、流出パイプの１本に設けられたガス流量測定器４ａにより測定される。この測定結果は、流量信号として出力される。流入パイプ３には、流入パイプ３を流れるガスの流量を制御するガス流量調整器３ａが設けられている。このガス流量調整器３ａは、上記ガス流量測定器４ａから出力される流量信号を入力し、この信号に従って、流入パイプ３を流れるガスの流量を調整する。したがって、流出パイプ４を流れる部分ガスの流量が変化しても、その変化分は流入パイプ３に設けられたガス流量調整器３ａにより補償される。そのため、ガス均等分岐室２により分流された部分ガスの流量もまた一定化されるとともに、流量制御が行われる。
【００３１】
上述の通り、ガス分流装置１においては、ガス流量の測定は流出パイプ４の１つに設けられたガス流量測定器４ａにより行われる。そして、ガス流量の制御は、ガス流量測定器４ａによる測定結果に基づき、流入パイプ３に設けられたガス流量調整器３ａにより行われる。ガス流量測定器４ａとして、ＭＦＭといった比較的安価な機器を利用できる。また、本構成であれば、従来のように流出パイプの本数分のＭＦＣを用いて流量の制御と均一化とを行なう必要はなく、１つのＭＦＭとＣＰＵ、及び流入パイプ３の流量を調整するバルブの組み合わせで流量制御が可能であり、設備コストを大幅に低減できる。
【００３２】
また、これらの機器を１つずつ使用すれば良く、従来のガス分流装置に比べると、ガス分流装置１では、ガス流量調整器３ａ及びガス流量測定器４ａに要する費用の増加を抑えることができる。さらに、従来のガス分流装置では、ＭＦＣといったガス流量の測定と制御とを兼ねる機器が使用されていた。入手可能なＭＦＣの最大流量は３００リットル／分程度であるため、例えば、６００リットル／分といった大量のガスを供給する際には、流入パイプ３に相当するパイプを複数本設けざるを得なかった。そして、当該パイプのそれぞれにＭＦＣを設けなければならなかった。ガス分流装置１で使用されるバルブ３０は、ＭＦＣとは異なり、バルブ３０の開閉度と流量の関係とをＣＰＵに入れておけば、６００リットル／分程度の大流量のガスを流すことができる。そのため、ガス分流装置１は、流入パイプ３を１本とする構成を採用できる。
【００３３】
（第２の実施形態）
本発明によるガス分流装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態のガス分流装置は、第２のガス均等分岐室が付加される点を除くと、第１の実施形態のガス分流装置１と略同一の構成を有する。以下の説明では、ガス分流装置１との相違点を中心に説明する。
【００３４】
図４は、第２の実施形態によるガス分流装置を示す模式図である。同図において、ガス分流装置１０は、１つの流入口と複数の流出口とを有するガス均等分岐室２と、ガス供給部(図示せず)から供給されるガスをガス均等分岐室２の流入口に導く流入パイプ３と、ガス均等分岐室２の複数の流出口それぞれと接続される流出パイプ４と、その第１の開口部５ａに流出パイプ４がそれぞれ接続される副ガス均等分岐室５と、副ガス均等分岐室５の複数の第２の開口部５ｂに１本ずつ接続される第３のパイプ６とを備える。また、ガス均等分岐室２に接続された複数の流出パイプ４の１本には、この流出パイプ４を流れるガスの流量を測定し、この測定の結果を測定信号として出力するガス流量測定器４ａが設けられている。さらに、流入パイプ３には、ガス流量測定器４ａからの測定信号を入力し、入力した測定信号に基づいて流入パイプ３を流れるガスの流量を制御するガス流量調整器３ａが設けられている。
【００３５】
上記の構成によれば、ガス供給部からのガスは、流入パイプ３を介してガス均等分岐室２に流入する。ガス均等分岐室２に流入したガスは、複数の流出口２３から流出パイプ４へ流出する際には、流量が略同一な部分ガスに分流される。この部分ガスの流量は、ガス流量測定器４ａとガス流量調整器３ａとによって安定化される。この流量が安定化された部分ガスは副ガス均等分岐室５に流入する。副ガス均等分岐室５は、流入口である開口部を複数有する以外は、ガス均等分岐室２と略同一な構成を有する。よって、副ガス均等分岐室５はガス均等分岐室２と同一な機能を奏し、そのため、副ガス均等分岐室５に流入したガスは、副ガス均等分岐室５の第２の開口部から第３のパイプ６へと流れ出る。これにより、略同一の流量を有する部分ガスに分流される。上記の構成によれば、流出パイプ４を流れるガスの流量が流出パイプ間で変動するような事態が発生したとしても、副ガス均等分岐室５により部分ガス間での流量均等化がなされる。
【００３６】
以上のように、第２の実施形態によるガス分流装置１０においては、ガス均等分岐室２により分流された部分ガスの流量が副ガス均等分岐室５によって更に確実に均等化される。
【００３７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態として、複数種類のガスを使用する場合に特に好適なガス分流装置について説明する。図５は、第３の実施形態によるガス分流装置を示す概略図である。同図において、ガス分流装置１１は、第１のガス均等分岐室３１ａ〜３１ｄと、第２のガス均等分岐室３４とを備える。第１のガス均等分岐室３１ａ〜３１ｄは、第１の実施形態におけるガス均等分岐室２と略同一の構成を有しており、ガス均等分岐室２と略同一の効果を奏する。また、第２のガス均等分岐室３４は、第２の実施形態における副ガス均等分岐室５と略同一の構成を有する。
【００３８】
第１のガス均等分岐室３１ａ〜３１ｄは、ガス流入口５１ａ〜５１ｄを有している。流入口５１ａ〜５１ｄには、ガス供給部２９ａ〜２９ｄからガスを導く第１のパイプ３２ａ〜３２ｄが接続されている。第１のパイプ３２ａ〜３２ｄには、ガス流量調整器５２ａ〜５２ｄが設けられている。ガス流量調整器５２ａ〜５２ｄは、第１の実施形態によるガス分流装置１に備えられたガス流量調整器３ａと同一の構成を有し、同一の役割を果たす。また、ガス均等分岐室３１ａ〜３１ｄは、複数の流出口５３ａ〜５３ｄを有している。複数の流出口５３ａ〜５３ｄには、第２のパイプ３３ａ〜３３ｄの一方端が接続されている。第２のパイプ３３ａ〜３３ｄのそれぞれのうち１本には、ガス流量測定器５４ａ〜５４ｄが設けられている。ガス流量測定器５４ａ〜５４ｄによるガス流量測定値は、測定信号として出力される。出力された測定信号は、ガス流量調整器５２ａ〜５２ｄに入力される。これにより、第１のパイプ３２ａ〜３２ｂを流れるガスの流量が調整される。
【００３９】
第２のガス均等分岐室３４は、複数の開口部３４ａを有している。複数の開口部３４ａのそれぞれには、第１のガス均等分岐室３１ａからの第２のパイプ３３ａの他方端が接続されている。また、第２のパイプ３３ａには、所定の位置において、第２のパイプ３３ｂ〜３３ｄが接続されている。さらに、第２のガス均等分岐室３４は、複数の開口部３４ｂを有している。複数の部開口３４ｂには、複数の第３のパイプ３５が接続されている。
【００４０】
上記の構成においては、例えば、ガス供給部２９ａには水素ガスといった可燃性ガス、又は酸素ガスといった助燃性ガスのいずれか一方が貯蔵されてよい。ガス供給部２９ｂにはヘリウム(Ｈｅ)、アルゴン(Ａｒ)、及び窒素(Ｎ₂)といった不活性ガスが貯蔵され、ガス供給部２９ｃにはＳｉＣｌ₄といった原料ガスが貯蔵され、ガス供給部２９ｄにはＧｅＣｌ₄、弗化物(ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、ＳｉＦ₄)、ＰＯＣｌ₃又はＢ₂Ｏ₃といった添加物ガスが貯蔵されてよい。さらに、原料ガス及び添加物ガスは、適切な希釈ガスにより所定の濃度に希釈され貯蔵されてよい。これらのガスのそれぞれは、先ず、第１のパイプ３２ａ〜３２ｄを介して第１のガス均等分岐室３１ａ〜３１ｄへ流入する。そして、それぞれのガスは、第１のガス均等分岐室３１ａ〜３１ｄにより略同一の流量を有する部分ガスに分流される。部分ガスの流量は、ガス流量測定器５４ａ〜５４ｄ及びガス流量調整器５２ａ〜５２ｄにより一定化される。その後、これらの部分ガスは第２のパイプ３３ａ〜３３ｄを介して第２のガス均等分岐室３４へ流入する。そして、これらのガスは、第２のガス均等分岐室３４の内部で混合され、その濃度が略均一な混合ガスとされる。第２のガス均等分岐室３４は、第２の実施形態による副ガス均等分岐室５と略同一の構成を有しており、同様の効果を奏する。すなわち、第２のガス均等分岐室３４の開口部３４ｂから第３のパイプ３５へと略同一の流量を有する複数の部分ガスが流出する。これらの部分ガスは、それぞれの流量が等しいばかりでなく、各種ガスの濃度もまた略同一となる。第３の実施形態によるガス分流装置１１によれば、複数種類のガスが、流量及び濃度が略同一な複数の部分ガスに分流される。
【００４１】
（第４の実施形態）
第４の実施形態として、本発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法に適用するに好適な多孔質ガラス母材製造装置について説明する。図６は、多孔質ガラス母材製造装置の概略図である。同図において、多孔質ガラス母材製造装置７０は、ガス供給部２９ａ〜２９ｄと、ガス分流装置１１と、ガス分流装置１１が有する第２のガス均等分岐室３４に接続された複数の第３のパイプ３５と、複数の金属製のバーナ６０とを有する。以下に、各構成について説明する。
【００４２】
図７は、バーナ６０を示す概略図である。図７を参照すると、バーナ６０は、中心管６１と、中心管６１に対して同心円状に設けられる外管６２とを有する。中心管６１は、その内部に第１内管６１ａ、第２内管６１ｂ、及び第３内管６１ｃを有する。中心管６１、第１内管６１ａ、第２内管６１ｂ、及び第３内管６１ｃは互いに同心円状に設けられている。以下、説明の便宜上、第１内管６１ａの内側を第１ポートとし、第１内管６１ａ及び第２内管６１ｂの間を第２ポートとし、第２内管６１ｂ及び第３内管６１ｃの間を第３ポートとし、第３内管６１ｃ及び中心管６１の間を第４ポートとする。
【００４３】
中心管６１は、４００℃以上の耐熱性を有するとともに耐腐食性に優れた材料から作製されると好ましい。このような材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼を挙げることができる。また、その表面がフッ素加工された耐熱性材料を用いて中心管６１を作製できる。さらに、バーナ６０又は中心管６１が乾燥状態に保たれるのであれば、ニッケルを用いることも可能である。さらにまた、ニッケル・タングステン系合金を用いて中心管６１を作製してもよい。第１内管６１ａ、第２内管６１ｂ、及び第３内管６１ｃもまた、中心管６１と同様の材料から作製される。また、外管６２もまた、これらと同様の材料から作製できる。ただし、外管６２には後述するように清浄空気又は不活性ガスが供給されるため、中心管６１及び第１〜第３内管６１ａ〜ｃほど高い精度は必ずしも必要ない。そのため、外管６２は例えば石英ガラスから作製されてもよい。
【００４４】
上述のように、中心管６１、第１内管６１ａ、第２内管６１ｂ、及び第３内管６１ｃは金属製であるため、例えば石英ガラス製から作製される場合と比べ、内径、外径、及び長さ等の精度を高くするのが容易である。そのため、バーナ６０を複数個作製したとしても、それぞれの寸法の個体差を低減できる。中心管の内外径又は長さがバーナ毎に異なってしまうと、バーナに流れ込むガスの流量が異なってしまうことになる。しかし、バーナ６０の個体差は低減されるので、各バーナ６０へ流れるガスの流量もまた容易に略同一とすることができる。
【００４５】
また、図７に示す通り、第１ポートにはパイプ６３が接続されており、パイプ６３を介して原料ガス、添加物ガス、及び燃料ガスが第１ポートへと流入する。第２ポートにはパイプ６３ａが接続されており、パイプ６３ａを介して例えばＨ₂ガスが第２ポートへ流入する。第３ポートにはパイプ６３ｂが接続されており、パイプ６３ｂを介してＡｒ又はＮ₂ガスといった不活性ガスが第３ポートに流入する。第３ポートから放出される不活性ガスは、第１及び第２ポートから流出するガスを取り囲む、或いは封じ込める働きをする。そのため、シールガスと呼ばれることがある。第４ポートにはパイプ６３ｃが接続されており、パイプ６３ｃを介して助燃ガスが第４ポートに流入する。燃料ガスとしてＨ₂ガスを用い、助燃ガスとしてＯ₂ガスを用いれば、第１ポートから放出されるＨ₂ガスと第４ポートから放出されるＯ₂ガスとにより、中心管６１からは酸水素火炎が放射される。そして、この酸水素火炎により、第１のポートから放出されるＳｉＣｌ₄といった原料ガスが分解されてガラス微粒子が得られる。
【００４６】
また、中心管６１及び外管６２の間には、外管用パイプ６４を介して清浄空気又は不活性ガスが流入する。この清浄空気又は不活性ガスにより、中心管６１の外側の雰囲気が酸性となるのが防がれる。そのため、金属製のバーナ６０の腐食が確実に抑制される。また、清浄空気又は不活性ガスには、金属製のバーナ６０を冷却する効果があるため、金属製のバーナ６０の熱膨張を抑えることができる。その結果、熱膨張に伴う金属の劣化が抑制され、バーナ６０が長寿命化されるという効果を奏する。
【００４７】
次に、多孔質ガラス母材製造装置７０の他の構成について説明する。図６に示す通り、ガス分流装置１１は第３の実施形態におけるガス分流装置と同一の構成を有する。ガス供給部２９ａには水素ガス又はプロパンガスといった可燃性ガスが貯蔵されてよい。ガス供給部２９ｂにはヘリウム(Ｈｅ)、アルゴン(Ａｒ)、及び窒素(Ｎ₂)といった不活性ガスが貯蔵されてよい。ガス供給部２９ｃにはＳｉＣｌ₄といった原料ガスが貯蔵されてよい。ガス供給部２９ｄにはＧｅＣｌ₄、弗化物(ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₃Ｆ₈、ＳｉＦ₄)、ＰＯＣｌ₃又はＢ₂Ｏ₃といった添加物ガスが貯蔵されてよい。これらのガスは、ガス分流装置１１により略均一な濃度に混合されるとともに、略同一の流量にて第３のパイプ３５へ至る。第３のパイプ３５の各々は、各バーナ６０のパイプ６３に接続されている。第３のパイプ３５の各々、及び各バーナ６０のパイプ６３の各々の長さは略同一である。よって、ガス分流装置１１から流出する部分ガスが受ける抵抗が略等しくなるので、ガス分流装置１１により略同一の流量となるよう分流された各部分ガスの流量が変化してしまうことはない。したがって、各バーナ６０へ略同一の流量で部分ガスを供給できる。
【００４８】
また、多孔質ガラス母材製造装置７０は、ガス分流装置１１の他に図示しないガス分流装置を３つ有する。これらのガス分流装置は、例えば、第１の実施形態によるガス分流装置１であってよい。これら３つのガス分流装置のうち１つは、各バーナ６０のパイプ６３ａの各々に、ほぼ等しい流量に分流されたＨ₂ガスを供給する。よって、各バーナ６０の第２ポートから、ほぼ等しい流量でＨ₂ガスが放出される。また、３つのガス分流装置のうち他の１つは、各バーナ６０のパイプ６３ｂの各々に、ほぼ等しい流量に分流された不活性ガスを供給する。よって、各バーナ６０の第３ポートから、ほぼ等しい流量で不活性ガスが放出される。さらに、３つのガス分流装置の残りの１つは、各バーナ６０のパイプ６３ｃの各々に、ほぼ等しい流量に分流されたＯ₂ガスを供給する。よって、各バーナ６０の第４ポートから、ほぼ等しい流量でＯ₂ガスが放出される。
【００４９】
多孔質ガラス母材製造装置７０は、ガラスロッド７１を保持するとともに、ガラスロッド７１を長手方向に沿って往復運動させ、ガラスロッド７１の中心軸を回転軸として回転させるよう設けられたロッド保持部を有する。ガス分流装置１１によりガス供給部から供給されるガスが略同一の濃度と流量とを持つ複数の部分ガスに分流される。
【００５０】
続いて、多孔質ガラス母材製造装置を用いた多孔質ガラス母材の製造方法について説明する。先ず、ガラス微粒子が堆積されるべき石英ガラスロッド７１をロッド保持部に取り付ける。このガラスロッド７１がコア部となるべきガラスロッドである場合、その外径、長さ、屈折率、及び屈折率分布は、最終製造物である光ファイバが所定の特性を有するよう適宜決定されてよい。石英製のガラスロッド７１は、ロッド保持部に取り付けられた後、ロッド保持部によって所定の速度及び所定の移動距離範囲内で、その長手方向に沿って往復運動される。また、石英製のガラスロッド７１は、ロッド保持部により所定の回転速度にて回転される。
【００５１】
次に、ガス供給部２９ａ〜２９ｄから所定の流量で各ガスをガス分流装置１１へ供給する。これらのガスは、ガス分流装置１１により、十分に混合されるとともに略同一の流量を有する部分ガスに分流される。そして、部分ガスは、第３のパイプ３５と各バーナ６０に接続されるパイプ６３を通って各バーナ６０の第１ポートへ流れる。また、上述の通り、図示しないガス分流装置を用いて、各バーナ６０の第２ポートへＨ₂ガスを流し、第３ポートへ不活性ガスを流し、第４ポートへＯ₂ガスを流す。さらに、バーナ６０の外管６２に、図示しないクリーンエア発生器からのクリーンエアを所定の流量にて供給する。このような準備ができたところで、所定の点火装置により点火し、酸水素火炎を噴出させる。この酸水素火炎によりＳｉＣｌ₄ガスが分解され、多孔質ガラス粒子がガラスロッドに堆積する。多孔質ガラスの堆積量が所定の値となった時点で原料ガスの供給を停止し、多孔質ガラス母材の製造を終了させる。上述の通り、各バーナ６０に供給されるガスの濃度及び流量は略同一であるため、外径が略均一な多孔質ガラス母材が作製される。
【００５２】
（実施例）
続いて、実施例として、実際に製造した多孔質ガラス母材の製造手順、及びその母材についての測定結果を説明する。多孔質ガラス母材の作製に用いた多孔質ガラス母材製造装置は、上記第４の実施形態による多孔質ガラス母材製造装置とほぼ同一の構成を有する。ただし、使用するバーナを４本とし、バーナの本数に合せて部分ガスが４つに分流されるよう同製造装置を構成した。
【００５３】
多孔質ガラス母材製造装置のロッド保持部に、直径２０ｍｍ、有効部長さ５００ｍｍの石英ガラスロッドを取り付けた。このガラスロッドの長手方向に並置される４本のバーナの間隔は２００ｍｍ程度である。使用したガス及びその流量は、ＳｉＣｌ₄ガス６ＳＬＭ、Ｈ₂ガス１００ＳＬＭ、及びＯ₂ガス１２０ＳＬＭである。ここで、ＳＬＭは、Standard Litter per Minuteを意味する。多孔質ガラスの堆積中には、ガラスロッドをその中心軸を回転軸として３０回／分で回転させた。また、ガラスロッドをその長手方向に沿って約２００ｍｍの幅で６０ｍｍ／分の速度で、特開平３−２２８８４５号公報に記載されたジグザグ運動をさせた。
【００５４】
以上のようにして作製した多孔質ガラス母材の有効部に対し測定を行なったところ、その外径は約２４０ｍｍであり、有効部の長さは５００ｍｍ程度であることが分かった。また、外径については、長手方向に沿って１０点測定した結果、その変動（(最大値−最小値)／(２×平均値)×１００％）は２％程度であった。この結果は、ガラス化して光ファイバプリフォームを作製するための多孔質ガラス母材として問題のない値である。
【００５５】
以上、幾つかの実施形態及び実施例を示して本発明に係るガス分流装置及び多孔質ガラス母材製造装置を説明したが、本発明はこれに限られることなく様々な変形が可能である。
【００５６】
例えば、ガス均等分岐室は、図８に示すように、パイプを通してガスを循環させる構成を備えていても良い。同図において、ガス流入口８１からガスが流入すると、容器８５内部の圧力は、開口８２側で高く、ガス流入口８１側で低くなり易い。すると、開口８２と開口８３とがパイプ８４により接続されているため、図中の矢印Ｆで示すように、開口８２からパイプ８４を通って開口８３へとガスが流れる。これにより、ガス均等分岐室８０の内部の圧力が略均一化される。そのため、複数の流出口８６から流出されるガスの流量を略同一とできる。
【００５７】
また、本発明に係る多孔質ガラス母材製造装置は、第４の実施形態の多孔質ガラス母材製造装置に限られることなく、様々に変形可能である。例えば、第１の実施形態の流出パイプ４の長さをそれぞれ略同一とし、その開放端にバーナを接続する形態としてもよい。また、第２の実施形態の第３のパイプを同様にそれぞれ略同一の長さとし、その開放端にバーナを接続するようにしてもよい。
【００５８】
さらに、ガス均等分岐室２に接続される流出パイプ４に、ガス流量の測定と調整とを行なう機能をフローメータ及びニードルバルブの組み合わせにより実現することも有用である。これにより、流出パイプより下流側での配管の圧損差がある場合にもそれを吸収させることが可能となる。
【００５９】
また、第４の実施形態においては、合計４つのガス分流装置が用いられていたが、使用するガス分流装置の数は、使用するバーナの中心管が有するポートの数と同数とすると好ましい。バーナのポートが１つであれば、ガス分流装置は１つだけでよい。また、１本のパイプとその外側に外管が設けられたバーナを使用する場合、パイプ及び外管の間に供給する清浄空気又は不活性ガスに対しては、ガス分流装置を使用する必要は必ずしもない。清浄空気又は不活性ガスに対してガス分流装置を使用しない場合は、１本のパイプから流出するガスの流量とできるだけ同一の流量の清浄空気又は不活性ガスを供給することが望ましい。
【００６０】
なお、設備の信頼性向上のため、例えば流出パイプの３本にＭＦＭを設けることもできる。また、ＣＰＵに関しても２つ以上を用いてよい。さらに、ガス流入パイプ３を２本設けてもよい。この場合、ガス流入パイプ３のそれぞれには、ガス流量調整器３ａ及びバルブを設けておくと好ましい。こうすれば、通常は、これらのバルブのうち１個のバルブを開いておき、このバルブの開いているガス流入パイプ３を使用して流量の一定化及び流量制御を実現できる。そして、使用しているガス流入パイプ３に何らかの原因により故障などが発生した場合には、他のガス流入パイプ３のバルブを開き、このガス流入パイプ３を使用することができる。そのため、ガス分流装置及び多孔質ガラス母材製造装置の信頼性及び安全性が向上される。また、このような構成であっても、従来のガス分流装置が複数個のＭＦＣを使っていたのに比べると、設備コストの低減効果は十分に得られる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係るガス分流装置によれば、ガスの流れを略同一の流量を有する部分ガスに分流し、流量制御することが可能であるとともに、設備コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態によるガス分流装置を示す模式図である。
【図２】図２は、ガス均等分岐室の斜視図である。
【図３】図３(ａ)は、図２のＩ−Ｉ線に沿うｘｙ断面図である。図３(ｂ)は、図２のI−I線に沿うｘｚ断面図である。図３(ｃ)は、図２のII−II線に沿うｙｚ断面図である。図３(ｄ)は、図２のIII−III線に沿うｙｚ断面図である。
【図４】図４は、第２の実施形態によるガス分流装置を示す模式図である。
【図５】図５は、第３の実施形態によるガス分流装置を示す概略図である。
【図６】図６は、多孔質ガラス母材製造装置の概略図である。
【図７】図７は、金属製のバーナを示す斜視図である。
【図８】図８は、ガス均等分岐室の他の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ガス分流装置、２…ガス均等分岐室、３…流入パイプ、３ａ…ガス流量調整器、４…流出パイプ、４ａ…ガス流量測定器、５…副ガス均等分岐室、１０, １１…ガス分流装置、２１…流入口、２２ａ…流路形成板、２３…ガス流出口、２９ａ〜２９ｄ…ガス供給部、３０…バルブ、３１…バルブ制御部、３２…ガス均等分岐室、３４…第２のガス均等分岐室、２２ａ〜２２ｄ…流路形成板、６０…バーナ、６１…中心管、６２…外管。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas shunting device for branching a gas flow into a plurality of shunts having a substantially uniform flow rate, a porous glass base material manufacturing apparatus including the gas shunting device, and a porous glass base material manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
There is a manufacturing method for manufacturing an optical fiber preform by arranging a plurality of synthesis burners along the longitudinal direction of a glass rod and depositing porous glass around the glass rod. The plurality of synthesis burners are arranged in parallel at equal intervals along the longitudinal direction of the glass rod while the opening at the tip thereof faces the central axis of the glass rod. Further, the distance between the tip opening of each synthesis burner and the central axis of the glass rod is kept substantially equal. With such a configuration, the synthesis speed is increased and the manufacturing cost is reduced. This optical fiber preform manufacturing method is described, for example, in Japanese Patent No. 2612949.
[0003]
However, even when a plurality of synthesis burners are used, for example, if the amount of gas supplied to the synthesis burner is different, the amount of deposited glass particles varies along the longitudinal direction. Therefore, in order to make the flow rate of the gas supplied to each synthesis burner substantially the same, a gas diverter is usually used.
[0004]
A gas shunting device is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-284904. The gas diversion device described in the publication includes a gas equalization chamber having a plurality of gas inlets and a plurality of gas outlets. A gas inlet pipe from a gas supply source is connected to each gas inlet. Further, a gas outflow pipe for connecting the gas outlet and the synthesis burner is provided. Each gas outlet pipe is provided with a maximum flow resistance means. With the above configuration, the gas flowing into the gas equalization chamber from the gas supply source is diverted to substantially the same flow rate. Therefore, it is possible to supply a gas having substantially the same flow rate to each synthesis burner. Further, it is preferable that the number of gas inlets and gas outlets is equal, and it is further preferable that each of the plurality of gas inlet pipes is provided with a mass flow controller (MFS). Has been.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As a result of intensive studies on the above gas diversion device, the present inventors have found the following problems. That is, in the gas diversion device, a plurality of gas inlets are provided, and a plurality of gas inflow pipes connected to each of them are also provided. Therefore, there exists a problem that the cost of an installation increases. Further, when an MFC is provided in each of the gas inflow pipes, the MFC cost is required. Furthermore, since a control device for controlling the MFC is required, the facility cost is further increased. In the future, it is expected that the number of synthesis burners will be increased in order to increase the length of the optical fiber preform to be manufactured, so that the equipment cost will be further increased. If the equipment cost increases, the effect of reducing the manufacturing cost will be offset even if the synthesis speed is increased by increasing the number of synthesis burners.
[0006]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a gas diversion device that can divert a gas flow to a partial gas having substantially the same flow rate and reduce equipment costs. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A gas shunting device according to one aspect of the present invention is a gas shunting device that shunts gas supplied from at least one gas supply unit into more partial gases than the number of gas supply units. A gas equal branch chamber having at least one inlet for allowing the gas to flow in, and a plurality of outlets for discharging the gas flowing in from the inlet, and (b) a gas inlet pipe connecting the gas supply unit and the inlet (C) a plurality of gas outlet pipes respectively connected to the plurality of outlets; and (d) at least one of the plurality of gas outlet pipes, and the flow rate of the partial gas flowing through the gas outlet pipe A gas flow rate measuring means for measuring and outputting the result of the measurement as a measurement signal; (e) provided in the gas inflow pipe, inputting the measurement signal, and flowing through the gas inflow pipe based on the input measurement signal Gas flow rate And a gas flow rate adjusting means for adjusting the gas flow rate.
[0008]
According to the said structure, the gas supplied from a gas supply part flows in into a gas uniform branch chamber via a gas inflow pipe. The gas that has flowed into the gas uniform branch chamber becomes a partial gas having substantially the same flow rate and flows out from the plurality of gas outflow pipes. The flow rate of the partial gas is measured by gas flow rate measuring means provided in the gas outflow pipe. When there is a change in the flow rate of the partial gas, the change amount is compensated by a gas flow rate adjuster provided in the gas inflow pipe based on the measurement result from the gas flow rate measuring means. Therefore, the partial gas flow rate is stabilized. In the gas shunting device configured as described above, the flow rate of the partial gas is stabilized by the gas flow rate measuring means provided in the gas outflow pipe and the gas flow rate regulator provided in the gas inflow pipe. Note that “substantially the same flow rate” means that the variation in the flow rate of the partial gas flowing out from each of the outlets is within 5% of the value obtained by dividing the total flow rate before diversion by the number of gas outlet pipes.
[0009]
In addition, the gas shunting device is connected to each of a plurality of gas outflow pipes, and includes a plurality of first openings through which the gas flowing into the plurality of gas outflow pipes flows, and a gas flowing in from the plurality of first openings. A secondary gas equal branch chamber having a plurality of second openings to be flowed out is further provided. If such a sub-gas uniform branch chamber is further provided, the partial gas divided by the gas uniform branch chamber can be more evenly equalized.
[0010]
Further, each of the plurality of gas outflow pipes may be provided with a gas flow rate measurement adjustment unit capable of measuring and adjusting the gas flow rate. Thereby, partial gas is equalized more reliably.
[0011]
Further, a gas shunting device according to another aspect of the present invention is a gas shunting device that mixes a plurality of types of gas supplied from a plurality of supply units, and shunts the mixed gas into a plurality of partial gases. (A) a plurality of gas equal branching chambers having at least one inflow port through which gas flows in, and a plurality of outflow ports through which gas flowing in from the inflow port flows out;
(B) a sub-gas equal branch chamber having a plurality of first openings through which gas flows in and a plurality of second openings through which gases flowing in from the plurality of first openings flow out; )Installed one-to-one with respect to multiple gas equalization branch chambers and multiple gas supply units.A plurality of first pipes respectively connecting the inlet and the gas supply unit; and (d)A plurality of pipes connecting each of the plurality of gas outlets in one of the plurality of gas equal branch chambers and each of the first openings of the sub gas equal branch chamber, and each of the plurality of pipes A plurality of second pipes composed of a plurality of pipes connecting the plurality of outlets in each of the remaining branch chambers of the plurality of gas uniform branch chambers; A gas flow rate for measuring a flow rate of gas flowing in the second pipe provided in at least one of the plurality of second pipes provided in the first pipe connected to the inlet and connected to the plurality of outlets. Gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the gas flowing through the first pipe based on the measurement result of the measuring means;It is characterized by providing.
[0012]
According to the above configuration, each of the plurality of types of gas flows into each of the gas uniform branch chambers, and at least a part of the gas is circulated in the gas uniform branch chamber and flows out from the plurality of gas outlets. Thereafter, the plurality of types of gas that have passed through the respective gas uniform branch chambers flow into the sub-gas uniform branch chamber from the first opening. And after at least one part is circulated, it flows out from the 2nd opening part of a subgas equal branching chamber. The sub-gas uniform branch chamber has a flow path through which the gas can be circulated by the flow path forming means, so that a plurality of types of gases that have flowed into the sub-gas uniform branch chamber are sufficiently mixed and the concentration thereof is substantially uniform. It becomes a mixed gas. Further, since the gas pressure in the sub-gas uniform branch chamber is made uniform by the flow path forming means, the flow rates of the partial gases flowing out from the second opening of the sub-gas uniform branch chamber are almost the same. That is, according to the above configuration, a plurality of types of gases are divided into partial gases having substantially the same gas concentration and flow rate.
[0013]
A porous glass base material manufacturing apparatus according to the present invention is a porous glass base material manufacturing apparatus for manufacturing a porous glass base material by depositing porous glass around a glass rod, the gas shunting device described above. And a burner connected to each of the plurality of gas outflow pipes, and the lengths of the plurality of gas outflow pipes are equal to each other. According to this configuration, since the lengths of the gas outflow pipes are approximately equal, the resistance received by the gas flowing through each gas outflow pipe is also approximately equal. For this reason, it is possible to prevent the flow rate of the partial gas that has been diverted to a substantially equal flow rate by the gas diversion device from being different for each gas outflow pipe. Here, the flow rate of the partial gas divided to approximately the same flow rate is the maximum variation before the flow of the partial gas flow that flows out from each of the outlets when a plurality of burners are juxtaposed along a predetermined direction. This means that the flow rate is within 5% of the value divided by the number of gas outlet pipes. Further, it is preferably 2% or less. Here, the porous glass preform means a member in which porous glass is deposited around a predetermined glass rod, and the porous glass preform is made into a transparent glass by a predetermined heat treatment to be an optical fiber preform. Materials etc. are manufactured.
[0014]
A porous glass base material manufacturing apparatus according to the present invention is a porous glass base material manufacturing apparatus that manufactures a porous glass base material by depositing porous glass around a glass rod, the gas shunting device described above, A plurality of third pipes each having one end connected to each of the plurality of second openings, and a burner connected to the other end of the third pipe, and the lengths of the plurality of third pipes Are preferably equal to each other.
[0015]
Further, the burner is preferably made of metal. If manufactured from metal, the accuracy of the inner diameter, outer diameter, and length of the burner can be increased as compared with, for example, a quartz glass burner. Therefore, even if a plurality of burners are produced, individual differences in the respective dimensions are reduced. If the inner diameter or length of the burner is different for each burner, the flow rate of the gas flowing into the burner will be different. However, since the individual difference of the burner is reduced if it is made of metal, the flow rate of the gas flowing to each burner can be easily made substantially the same.
[0016]
Still more preferably, the burner includes a central tube and at least one outer tube configured to be concentric with the central tube. According to this configuration, the gas containing the raw material gas, the fuel gas, the auxiliary combustion gas, and the additive gas can be flowed to the central tube, and the inert gas or clean air can be flowed to the outer tube. Therefore, an oxygen flame can be ejected from the center tube, and the surroundings can be covered with clean air or inert gas. Therefore, the atmosphere around the central tube can be prevented from becoming acidic. Therefore, corrosion of the metal burner is suppressed. Moreover, since the clean air or the inert gas has an effect of cooling the metal burner, the thermal expansion of the metal burner can be suppressed. As a result, metal deterioration due to thermal expansion is suppressed, and the life of the metal burner is extended.
[0017]
In addition, the clean air said here means the air in which the magnitude | size and number of the contaminant or foreign material contained in a fixed volume are below a predetermined numerical value, and are cleaned by an air purifying apparatus etc. For example, the density of fine particles having a particle size of 0.5 μm or more is 100 particles / m.^ThreeThe following is preferable.
[0018]
A porous glass base material manufacturing method according to the present invention is a method of manufacturing a porous glass base material using the porous glass base material manufacturing apparatus described above, wherein a gas containing a raw material of porous glass is introduced into a gas inflow pipe. To the gas uniform branch chamber, the partial gas branched by the gas uniform branch chamber to the central pipe of the burner through the gas outlet pipe, and an inert gas or clean air to the burner outer pipe A porous glass base material is manufactured.Alternatively, the porous glass base material manufacturing method according to the present invention is a method of manufacturing a porous glass base material using the porous glass base material manufacturing apparatus described above, and a plurality of gases containing a raw material of the porous glass are used. To the plurality of gas equal branch chambers through the first pipe, and the partial gas divided by the plurality of gas equal branch chambers to the sub gas equal branch chamber through the plurality of second pipes. A partial gas branched from the branch chamber is caused to flow through a third pipe to a burner to produce a porous glass base material.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a gas diverter according to the present invention will be described with reference to the drawings. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0020]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a gas shunting device according to the first embodiment. In the figure, a gas branching device 1 includes a gas uniform branch chamber 2 having one inlet and a plurality of outlets, and a gas supplied from a gas supply unit (not shown). An inflow pipe 3 that leads to the inlet and an outflow pipe 4 that is connected to each of the plurality of outlets of the gas uniform branch chamber 2 are provided. One of the plurality of outflow pipes 4 is provided with a gas flow rate measuring device 4a that measures the flow rate of the gas flowing through the outflow pipe 4 and outputs the measurement result as a measurement signal. Further, the inflow pipe 3 is provided with a gas flow rate regulator 3a that inputs a measurement signal from the gas flow rate measuring device 4a and controls the flow rate of the gas flowing through the inflow pipe 3 based on the input measurement signal.
[0021]
The inflow pipe 3 is connected to the gas supply section and the gas inlet 21 of the gas uniform branch chamber 2. The inflow pipe 3 is provided with a decompressor 3b. The decompressor 3b reduces the pressure of the gas supplied from the gas supply unit to a predetermined pressure. Further, the decompressor 3b has a function of stabilizing the gas pressure at the predetermined pressure, and thus has an effect of stabilizing the flow rate of the gas flowing through the inflow pipe 3. The gas flow rate is adjusted by a gas flow rate regulator 3 a provided in the inflow pipe 3. The gas flow rate regulator 3 a includes a valve 30 and a valve control unit 31. The valve 30 includes a mechanism for changing the cross-sectional area of the gas flow path therein. Further, as will be described later, the valve control unit 31 inputs a flow rate signal output from the gas flow rate measuring device 4a provided in the outflow pipe 4, and based on this signal, calculates the cross-sectional area of the gas flow path inside the valve 30. change. By this change, the flow rate of the gas flowing through the inflow pipe 3 is adjusted. As the valve control unit 31, a computer having a predetermined CPU can be used.
[0022]
Further, the outflow pipe 4 is connected to each of the plurality of outlets 23 of the gas uniform branch chamber 2. One of the outflow pipes 4 is provided with a gas flow rate measuring device 4a, whereby the flow rate of the gas flowing through the outflow pipe 4 is measured. As the gas flow rate measuring device 4a, for example, a mass flow meter (MFS) can be used. In the gas flow rate measuring device 4a, the cross-sectional area of the pipe through which the gas flows is substantially the same as the cross-sectional area of the outflow pipe 4, so that the flow rate of the gas flowing through the outflow pipe 4 with the gas flow rate measuring device 4a is the gas flow rate. The flow rate of the gas flowing through the outflow pipe 4 without the measuring device 4a is substantially the same. The result of measurement by the gas flow rate measuring device 4a is output as a flow rate signal. The output flow rate signal is input to the valve control unit 31. And the valve control part 31 controls the cross-sectional area of the gas flow path in the valve | bulb 30 as mentioned above, and, thereby, the flow volume of the gas which flows through the inflow pipe 3 is adjusted.
[0023]
Next, the configuration of the gas uniform branch chamber 2 will be described with reference to FIGS. 2 and 3A to 3D. FIG. 2 is a perspective view of the gas uniform branch chamber 2. FIG. 3A is an xy sectional view taken along the line II in FIG. FIG. 3B is an xz sectional view taken along the line II of FIG. FIG.3 (c) is yz sectional drawing which follows the II-II line | wire of FIG. FIG. 3D is a yz sectional view taken along line III-III in FIG.
[0024]
As shown in FIG. 2, the gas uniform branch chamber 2 includes a container 20, a gas inlet 21 provided on the side surface 20 s of the container 20, and a gas outlet 23 provided on the side surface 20 t of the container 20. Further, in the gas uniform branch chamber 2, a flow path means is provided that forms a flow path for circulating at least a part of the gas flowing in from the gas inlet 21. That is, it has flow path forming plates 22 a to 22 d that define the flow paths of the gas flowing in the gas uniform branch chamber 2. The flow path forming plates 22a and 22c have substantially the same shape. The flow path forming plates 22b and 22d have substantially the same shape. The flow path forming plate 22a has a plurality of openings 220 as shown in FIG. The opening areas of the plurality of openings 220 are substantially the same as shown in FIG. In addition, an opening 221 is provided in the flow path forming plates 22b and 22d.
[0025]
As can be seen from FIG. 2, the flow path forming plates 22 a to 22 d are connected to the flow path forming plates adjacent to each other on the pair of sides, and as a result, an internal space for making the gas pressure substantially uniform is formed. ing. Moreover, the opening part of the pipe | tube comprised by flow path formation board 22a-22d is in contact with the inner wall face of the container 20, as FIG.2, FIG.3 (c) and FIG.3 (d) show. With the above configuration, the area surrounded by the flow path forming plates 22a to 22d is formed inside the gas uniform branch chamber 2 as shown in FIG. For convenience of explanation, this area is referred to as an internal area. Further, a gap is formed between the outside of the flow path forming plates 22a to 22d and the inner surface of the container 20 as shown in FIG. The gas flowing into the container 20 can flow so as to circulate through this gap. Hereinafter, for convenience of explanation, this gap is referred to as a gas recirculation part.
[0026]
An outflow pipe 4 is connected to each gas outlet 23. Here, the number of gas outlets 23 may be the same as the number of gas consuming means such as glass synthesis burners that can be connected to the outflow pipe 4. The plurality of gas outlets 23 are provided so that each of the gas outlets 23 is connected to an internal region (a region surrounded by the flow path forming plates 22a to 22d).
[0027]
Hereinafter, how the gas supplied from the inflow pipe 3 is divided will be described with reference to FIGS. 2 and 3A to 3D. First, the gas from the inflow pipe 3 flows from the gas inlet 21 into the container 20. Then, most of the gas that has flowed into the container 20 flows to the gas recirculation section as indicated by an arrow A in FIG. This is because the resistance to the gas is lower in the path flowing to the gas recirculation portion than in the path flowing into the inner region from the inlet 21 (arrow B in FIG. 3B).
[0028]
And most of the gas that has flowed along the arrow A flows so as to circulate through the gas recirculation part (arrow C in FIG. 3B). This is because the area S of the cross section formed by the inner surface of the container 20 and the flow path forming plate 22a or 22c is larger than the area of the opening 220, as shown in FIG. Further, since the gas flows so as to circulate through the gas recirculation part, the gas pressure in the gas recirculation part becomes substantially uniform in the gas recirculation part. Then, when the pressure of the gas recirculation part exceeds a certain pressure, the gas flows into the internal region through the opening 220 (arrows B and D in FIG. 3B). Here, in the gas recirculation part, the gas pressure is substantially uniform, and the opening areas of the openings 220 are substantially the same. Therefore, the flow rate of the gas passing through each of the openings 220 is substantially constant. As a result, the gas pressure in the inner region is also substantially uniform inside.
[0029]
The gas that has reached the internal region flows out from the gas outlet 23 to the outflow pipe 4 when the pressure exceeds a certain level (arrow E in FIG. 3C). Here, the gas pressure in the inner region is substantially uniform, and the opening areas of the gas outlets 23 are also substantially the same, so the flow rates of the gas flowing out to the respective outflow pipes 4 are also substantially equal.
[0030]
As described above, in the gas diversion device 1, the gas supplied from the gas supply unit flows into the gas uniform branch chamber 2 through the inflow pipe 3. The gas supplied from the gas supply unit is divided into a plurality of partial gases having substantially the same flow rate by the gas uniform branch chamber 2. The flow rate of the partial gas flowing through the outflow pipe 4 is measured by a gas flow rate measuring device 4a provided in one outflow pipe. This measurement result is output as a flow signal. The inflow pipe 3 is provided with a gas flow rate regulator 3 a that controls the flow rate of the gas flowing through the inflow pipe 3. The gas flow rate adjuster 3a receives a flow rate signal output from the gas flow rate measuring device 4a, and adjusts the flow rate of the gas flowing through the inflow pipe 3 in accordance with this signal. Therefore, even if the flow rate of the partial gas flowing through the outflow pipe 4 changes, the change amount is compensated by the gas flow rate regulator 3 a provided in the inflow pipe 3. Therefore, the flow rate of the partial gas divided by the gas uniform branch chamber 2 is also made constant and the flow rate is controlled.
[0031]
As described above, in the gas diversion device 1, the gas flow rate is measured by the gas flow rate measuring device 4 a provided in one of the outflow pipes 4. The gas flow rate is controlled by a gas flow rate regulator 3a provided in the inflow pipe 3 based on the measurement result by the gas flow rate meter 4a. A relatively inexpensive device such as MFM can be used as the gas flow rate measuring device 4a. Also, with this configuration, it is not necessary to control and equalize the flow rate using MFCs for the number of outflow pipes as in the prior art, and the flow rate of one MFM and CPU and the inflow pipe 3 is adjusted. The flow rate can be controlled with a combination of valves, greatly reducing the equipment cost.
[0032]
Moreover, it is only necessary to use these devices one by one. Compared with the conventional gas shunting device, the gas shunting device 1 can suppress an increase in cost required for the gas flow rate regulator 3a and the gas flow rate meter 4a. . Furthermore, in the conventional gas shunting device, a device such as MFC that combines the measurement and control of the gas flow rate has been used. Since the maximum flow rate of the available MFC is about 300 liters / minute, for example, when supplying a large amount of gas such as 600 liters / minute, a plurality of pipes corresponding to the inflow pipe 3 had to be provided. . And each of the pipes had to be provided with an MFC. Unlike the MFC, the valve 30 used in the gas diverter 1 can flow a gas having a large flow rate of about 600 liters / minute if the relationship between the degree of opening and closing of the valve 30 and the flow rate is stored in the CPU. . Therefore, the gas diversion apparatus 1 can employ a configuration in which the number of the inflow pipes 3 is one.
[0033]
(Second Embodiment)
A second embodiment of the gas diverter according to the present invention will be described. The gas shunting device of the second embodiment has substantially the same configuration as the gas shunting device 1 of the first embodiment, except that a second gas uniform branch chamber is added. In the following description, the difference from the gas shunting device 1 will be mainly described.
[0034]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a gas shunting device according to the second embodiment. In the figure, a gas branching device 10 is configured to have a gas uniform branch chamber 2 having one inlet and a plurality of outlets, and a gas supplied from a gas supply unit (not shown). An inflow pipe 3 leading to the inlet, an outflow pipe 4 connected to each of the plurality of outflow ports of the gas uniform branch chamber 2, and a sub-gas equal branch chamber 5 to which the outflow pipe 4 is connected to the first opening 5a. And third pipes 6 connected one by one to the plurality of second openings 5b of the auxiliary gas equal branching chamber 5. Further, a gas flow rate measuring device 4a that measures the flow rate of the gas flowing through the outflow pipe 4 and outputs the measurement result as a measurement signal to one of the plurality of outflow pipes 4 connected to the gas equal branching chamber 2. Is provided. Further, the inflow pipe 3 is provided with a gas flow rate regulator 3a that inputs a measurement signal from the gas flow rate measuring device 4a and controls the flow rate of the gas flowing through the inflow pipe 3 based on the input measurement signal.
[0035]
According to said structure, the gas from a gas supply part flows in into the gas uniform branch chamber 2 via the inflow pipe 3. FIG. When the gas flowing into the gas uniform branch chamber 2 flows out from the plurality of outlets 23 to the outflow pipe 4, it is divided into partial gases having substantially the same flow rate. The flow rate of the partial gas is stabilized by the gas flow rate measuring device 4a and the gas flow rate adjusting device 3a. The partial gas whose flow rate has been stabilized flows into the sub-gas uniform branch chamber 5. The auxiliary gas uniform branch chamber 5 has substantially the same configuration as the gas uniform branch chamber 2 except that it has a plurality of openings serving as inflow ports. Therefore, the sub-gas equal branch chamber 5 has the same function as the gas equal branch chamber 2, so that the gas that has flowed into the sub-gas equal branch chamber 5 is third from the second opening of the sub-gas equal branch chamber 5. It flows out to the pipe 6. As a result, the gas is divided into partial gases having substantially the same flow rate. According to said structure, even if the situation where the flow volume of the gas which flows through the outflow pipe 4 fluctuates between outflow pipes generate | occur | produces, the flow equalization between partial gas is made by the subgas equal branching chamber 5. FIG.
[0036]
As described above, in the gas diversion device 10 according to the second embodiment, the flow rate of the partial gas diverted by the gas uniform branch chamber 2 is more reliably equalized by the sub gas uniform branch chamber 5.
[0037]
(Third embodiment)
As a third embodiment, a gas diverter that is particularly suitable when a plurality of types of gases are used will be described. FIG. 5 is a schematic view showing a gas shunting device according to the third embodiment. In the figure, the gas branching device 11 includes first gas uniform branch chambers 31 a to 31 d and a second gas uniform branch chamber 34. The first gas uniform branch chambers 31 a to 31 d have substantially the same configuration as the gas uniform branch chamber 2 in the first embodiment, and have substantially the same effect as the gas uniform branch chamber 2. The second gas equal branch chamber 34 has substantially the same configuration as the sub gas equal branch chamber 5 in the second embodiment.
[0038]
The first gas uniform branch chambers 31a to 31d have gas inflow ports 51a to 51d. First pipes 32a to 32d for guiding gas from the gas supply units 29a to 29d are connected to the inflow ports 51a to 51d. Gas flow regulators 52a to 52d are provided in the first pipes 32a to 32d. The gas flow rate adjusters 52a to 52d have the same configuration as the gas flow rate adjuster 3a provided in the gas diversion device 1 according to the first embodiment, and play the same role. Moreover, the gas equal branching chambers 31a to 31d have a plurality of outlets 53a to 53d. One ends of second pipes 33a to 33d are connected to the plurality of outlets 53a to 53d. One of each of the second pipes 33a to 33d is provided with gas flow rate measuring devices 54a to 54d. The gas flow rate measurement values by the gas flow rate measuring devices 54a to 54d are output as measurement signals. The output measurement signal is input to the gas flow rate adjusters 52a to 52d. Thereby, the flow volume of the gas which flows through the 1st pipes 32a-32b is adjusted.
[0039]
The second gas uniform branch chamber 34 has a plurality of openings 34a. The other end of the second pipe 33a from the first gas uniform branch chamber 31a is connected to each of the plurality of openings 34a. The second pipes 33b to 33d are connected to the second pipe 33a at predetermined positions. Further, the second gas uniform branch chamber 34 has a plurality of openings 34b. A plurality of third pipes 35 are connected to the plurality of part openings 34b.
[0040]
In the above configuration, for example, the gas supply unit 29a may store either one of combustible gas such as hydrogen gas or auxiliary gas such as oxygen gas. The gas supply unit 29b includes helium (He), argon (Ar), and nitrogen (N₂) Is stored, and the gas supply unit 29c has SiCl._FourThe source gas is stored, and the gas supply unit 29d has GeCl._Four, Fluoride (CF_Four, C₂F₆, C_ThreeF₈, SiF_Four), POCl_ThreeOr B₂O_ThreeSuch additive gases may be stored. Furthermore, the source gas and additive gas may be diluted to a predetermined concentration with an appropriate dilution gas and stored. Each of these gases first flows into the first gas uniform branch chambers 31a to 31d via the first pipes 32a to 32d. Each gas is divided into partial gases having substantially the same flow rate by the first gas uniform branch chambers 31a to 31d. The flow rate of the partial gas is made constant by the gas flow rate measuring devices 54a to 54d and the gas flow rate adjusting devices 52a to 52d. Thereafter, these partial gases flow into the second gas uniform branch chamber 34 via the second pipes 33a to 33d. These gases are mixed in the second gas uniform branch chamber 34 to obtain a mixed gas having a substantially uniform concentration. The second gas equal branch chamber 34 has substantially the same configuration as the sub gas equal branch chamber 5 according to the second embodiment, and has the same effect. That is, a plurality of partial gases having substantially the same flow rate flow out from the opening 34 b of the second gas uniform branch chamber 34 to the third pipe 35. These partial gases not only have the same flow rate, but also have the same concentration of various gases. According to the gas shunting device 11 according to the third embodiment, a plurality of types of gases are shunted into a plurality of partial gases having substantially the same flow rate and concentration.
[0041]
(Fourth embodiment)
As a fourth embodiment, a description will be given of a porous glass base material manufacturing apparatus suitable for application to the method for manufacturing a porous glass base material according to the present invention. FIG. 6 is a schematic view of a porous glass base material manufacturing apparatus. In the drawing, a porous glass base material manufacturing apparatus 70 includes a plurality of third gas supply units 29a to 29d, a gas diversion device 11, and a plurality of third gas equalization branch chambers 34 included in the gas diversion device 11. The pipe 35 and a plurality of metal burners 60 are provided. Each configuration will be described below.
[0042]
FIG. 7 is a schematic view showing the burner 60. Referring to FIG. 7, the burner 60 includes a center tube 61 and an outer tube 62 provided concentrically with the center tube 61. The center tube 61 has a first inner tube 61a, a second inner tube 61b, and a third inner tube 61c therein. The central tube 61, the first inner tube 61a, the second inner tube 61b, and the third inner tube 61c are provided concentrically with each other. Hereinafter, for convenience of explanation, the inner side of the first inner pipe 61a is a first port, the second port is between the first inner pipe 61a and the second inner pipe 61b, and the second inner pipe 61b and the third inner pipe 61c are connected. A space between the third inner tube 61c and the center tube 61 is a fourth port.
[0043]
The center tube 61 is preferably made of a material having heat resistance of 400 ° C. or higher and excellent corrosion resistance. Examples of such a material include austenitic stainless steel. Further, the center tube 61 can be manufactured using a heat resistant material whose surface is subjected to fluorine processing. Further, nickel can be used if the burner 60 or the center tube 61 is kept dry. Furthermore, the center tube 61 may be manufactured using a nickel / tungsten alloy. The first inner tube 61a, the second inner tube 61b, and the third inner tube 61c are also made of the same material as that of the central tube 61. The outer tube 62 can also be made of the same material as these. However, since the clean air or the inert gas is supplied to the outer tube 62 as described later, the center tube 61 and the first to third inner tubes 61a to 61c do not necessarily have high accuracy. Therefore, the outer tube 62 may be made of, for example, quartz glass.
[0044]
As described above, since the center tube 61, the first inner tube 61a, the second inner tube 61b, and the third inner tube 61c are made of metal, for example, compared to a case where the tube is made of quartz glass, an inner diameter and an outer diameter are made. It is easy to increase the accuracy of the length and the like. Therefore, even if a plurality of burners 60 are produced, individual differences in the dimensions can be reduced. If the inner and outer diameters or lengths of the central tube are different for each burner, the flow rate of the gas flowing into the burner will be different. However, since the individual difference of the burners 60 is reduced, the flow rate of the gas flowing to each burner 60 can be easily made substantially the same.
[0045]
As shown in FIG. 7, a pipe 63 is connected to the first port, and the raw material gas, additive gas, and fuel gas flow into the first port via the pipe 63. A pipe 63a is connected to the second port. For example, H is connected through the pipe 63a.₂Gas flows into the second port. A pipe 63b is connected to the third port, and Ar or N is connected via the pipe 63b.₂An inert gas such as a gas flows into the third port. The inert gas released from the third port serves to surround or contain the gas flowing out from the first and second ports. Therefore, it is sometimes called seal gas. A pipe 63c is connected to the fourth port, and the auxiliary combustion gas flows into the fourth port through the pipe 63c. H as fuel gas₂Gas and O as auxiliary gas₂If gas is used, H released from the first port₂O released from gas and 4th port₂Oxyhydrogen flame is emitted from the central tube 61 by the gas. The SiCl released from the first port by this oxyhydrogen flame_FourThe raw material gas is decomposed to obtain glass fine particles.
[0046]
Also, clean air or inert gas flows between the central tube 61 and the outer tube 62 through the outer tube pipe 64. This clean air or inert gas prevents the atmosphere outside the center tube 61 from becoming acidic. Therefore, corrosion of the metal burner 60 is reliably suppressed. Further, since the clean air or the inert gas has an effect of cooling the metal burner 60, the thermal expansion of the metal burner 60 can be suppressed. As a result, metal deterioration due to thermal expansion is suppressed, and the burner 60 has an effect of extending its life.
[0047]
Next, another configuration of the porous glass base material manufacturing apparatus 70 will be described. As shown in FIG. 6, the gas diversion device 11 has the same configuration as the gas diversion device in the third embodiment. The gas supply unit 29a may store a combustible gas such as hydrogen gas or propane gas. The gas supply unit 29b includes helium (He), argon (Ar), and nitrogen (N₂) May be stored. In the gas supply unit 29c, SiCl_FourSuch a raw material gas may be stored. The gas supply unit 29d has GeCl_Four, Fluoride (CF_Four, C₂F₆, C_ThreeF₈, SiF_Four), POCl_ThreeOr B₂O_ThreeSuch additive gases may be stored. These gases are mixed to a substantially uniform concentration by the gas diverter 11 and reach the third pipe 35 at substantially the same flow rate. Each of the third pipes 35 is connected to a pipe 63 of each burner 60. The lengths of the third pipes 35 and the pipes 63 of the burners 60 are substantially the same. Therefore, the resistance received by the partial gas flowing out from the gas shunting device 11 becomes substantially equal, so that the flow rate of each partial gas shunted by the gas shunting device 11 so as to have substantially the same flow rate does not change. Therefore, partial gas can be supplied to each burner 60 at substantially the same flow rate.
[0048]
Further, the porous glass base material manufacturing apparatus 70 has three gas shunting devices (not shown) in addition to the gas shunting device 11. These gas diversion devices may be, for example, the gas diversion device 1 according to the first embodiment. One of these three gas diverters is an H that is diverted to approximately equal flow rates in each of the pipes 63a of each burner 60.₂Supply gas. Therefore, from the second port of each burner 60, H₂Gas is released. The other one of the three gas diverters supplies an inert gas that has been diverted to an approximately equal flow rate to each of the pipes 63b of each burner 60. Accordingly, the inert gas is discharged from the third port of each burner 60 at a substantially equal flow rate. Further, the remaining one of the three gas diverters is an O which is diverted to approximately equal flow rates in each of the pipes 63c of each burner 60.₂Supply gas. Therefore, O 4 at a substantially equal flow rate from the fourth port of each burner 60.₂Gas is released.
[0049]
The porous glass base material manufacturing apparatus 70 holds the glass rod 71, reciprocates the glass rod 71 along the longitudinal direction, and is provided so as to rotate about the central axis of the glass rod 71 as a rotation axis. Have The gas supplied from the gas supply unit by the gas diversion device 11 is divided into a plurality of partial gases having substantially the same concentration and flow rate.
[0050]
Then, the manufacturing method of the porous glass base material using the porous glass base material manufacturing apparatus is demonstrated. First, the quartz glass rod 71 on which the glass particles are to be deposited is attached to the rod holder. When this glass rod 71 is a glass rod to be a core part, its outer diameter, length, refractive index, and refractive index distribution are appropriately determined so that the optical fiber as the final product has predetermined characteristics. Good. After the quartz glass rod 71 is attached to the rod holder, it is reciprocated along the longitudinal direction by the rod holder within a predetermined speed and a predetermined moving distance range. The quartz glass rod 71 is rotated at a predetermined rotation speed by the rod holding portion.
[0051]
Next, each gas is supplied from the gas supply units 29a to 29d to the gas shunting device 11 at a predetermined flow rate. These gases are sufficiently mixed and divided into partial gases having substantially the same flow rate by the gas diverter 11. Then, the partial gas flows to the first port of each burner 60 through the third pipe 35 and the pipe 63 connected to each burner 60. Further, as described above, the gas diverter (not shown) is used to connect the second port of each burner 60 to the H port.₂Flow gas, flow inert gas to the 3rd port, O to the 4th port₂Flow gas. Further, clean air from a clean air generator (not shown) is supplied to the outer tube 62 of the burner 60 at a predetermined flow rate. When such a preparation is completed, it is ignited by a predetermined ignition device, and an oxyhydrogen flame is ejected. This oxyhydrogen flame causes SiCl_FourThe gas is decomposed and porous glass particles are deposited on the glass rod. When the deposition amount of the porous glass reaches a predetermined value, the supply of the raw material gas is stopped, and the production of the porous glass base material is terminated. As described above, since the concentration and flow rate of the gas supplied to each burner 60 are substantially the same, a porous glass base material having a substantially uniform outer diameter is produced.
[0052]
(Example)
Then, the manufacturing procedure of the porous glass base material actually manufactured and the measurement result about the base material are demonstrated as an Example. The porous glass base material manufacturing apparatus used for manufacturing the porous glass base material has substantially the same configuration as the porous glass base material manufacturing apparatus according to the fourth embodiment. However, the production apparatus was configured so that four burners were used and the partial gas was divided into four according to the number of burners.
[0053]
A quartz glass rod having a diameter of 20 mm and an effective part length of 500 mm was attached to the rod holding part of the porous glass base material manufacturing apparatus. The interval between the four burners juxtaposed in the longitudinal direction of the glass rod is about 200 mm. The gas used and its flow rate were SiCl._FourGas 6SLM, H₂Gas 100 SLM, and O₂Gas 120SLM. Here, SLM means Standard Litter per Minute. During the deposition of the porous glass, the glass rod was rotated at 30 times / min with its central axis as the rotation axis. Moreover, the zigzag motion described in JP-A-3-228845 was performed on the glass rod at a speed of 60 mm / min with a width of about 200 mm along its longitudinal direction.
[0054]
As a result of measuring the effective portion of the porous glass base material produced as described above, it was found that the outer diameter was about 240 mm and the length of the effective portion was about 500 mm. Further, as a result of measuring the outer diameter at 10 points along the longitudinal direction, the variation ((maximum value−minimum value) / (2 × average value) × 100%) was about 2%. This result is a value with no problem as a porous glass preform for vitrification to produce an optical fiber preform.
[0055]
As mentioned above, although several embodiment and an Example were shown and the gas shunting apparatus and porous glass preform | base_material manufacturing apparatus which concern on this invention were demonstrated, this invention is not restricted to this, A various deformation | transformation is possible.
[0056]
For example, as shown in FIG. 8, the gas equal branch chamber may have a configuration for circulating gas through a pipe. In the figure, when gas flows in from the gas inlet 81, the pressure inside the container 85 tends to be high on the opening 82 side and low on the gas inlet 81 side. Then, since the opening 82 and the opening 83 are connected by the pipe 84, gas flows from the opening 82 through the pipe 84 to the opening 83 as shown by an arrow F in the drawing. Thereby, the pressure inside the gas uniform branch chamber 80 is made substantially uniform. Therefore, the flow rate of the gas flowing out from the plurality of outlets 86 can be made substantially the same.
[0057]
Moreover, the porous glass preform manufacturing apparatus according to the present invention is not limited to the porous glass preform manufacturing apparatus of the fourth embodiment, and can be variously modified. For example, the lengths of the outflow pipes 4 of the first embodiment may be substantially the same, and a burner may be connected to the open end. Similarly, the third pipes of the second embodiment may have substantially the same length, and a burner may be connected to the open end.
[0058]
Furthermore, it is also useful to realize the function of measuring and adjusting the gas flow rate in the outflow pipe 4 connected to the gas uniform branch chamber 2 by a combination of a flow meter and a needle valve. Thereby, even when there is a pressure loss difference of the piping on the downstream side from the outflow pipe, it is possible to absorb it.
[0059]
In the fourth embodiment, a total of four gas diversion devices are used, but the number of gas diversion devices to be used is preferably the same as the number of ports of the central tube of the burner to be used. If there is one burner port, only one gas diverter is required. Also, when using a burner with an outer pipe provided on one pipe and its outer side, it is not necessary to use a gas diverter for clean air or inert gas supplied between the pipe and the outer pipe. Not necessarily. When the gas diversion device is not used for clean air or inert gas, it is desirable to supply clean air or inert gas having the same flow rate as possible for the gas flowing out from one pipe.
[0060]
In order to improve the reliability of the equipment, for example, MFMs can be provided on three outflow pipes. Two or more CPUs may be used. Further, two gas inflow pipes 3 may be provided. In this case, it is preferable to provide a gas flow rate regulator 3a and a valve in each of the gas inflow pipes 3. In this case, normally, one of these valves is opened, and the flow rate can be made constant and the flow rate can be controlled by using the gas inflow pipe 3 with the valve opened. When a failure or the like occurs in the gas inflow pipe 3 being used for some reason, the valve of the other gas inflow pipe 3 can be opened and the gas inflow pipe 3 can be used. Therefore, the reliability and safety of the gas shunt device and the porous glass base material manufacturing device are improved. Further, even with such a configuration, the effect of reducing the equipment cost can be sufficiently obtained as compared with the case where the conventional gas diversion device uses a plurality of MFCs.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the gas shunting device according to the present invention, the gas flow can be shunted into partial gases having substantially the same flow rate, the flow rate can be controlled, and the equipment cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a gas shunting device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view of a gas uniform branch chamber.
FIG. 3A is an xy cross-sectional view taken along the line II of FIG. FIG. 3B is an xz sectional view taken along the line II of FIG. FIG.3 (c) is yz sectional drawing which follows the II-II line | wire of FIG. FIG. 3D is a yz sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a gas diverter according to a second embodiment.
FIG. 5 is a schematic view showing a gas shunting device according to a third embodiment.
FIG. 6 is a schematic view of a porous glass preform manufacturing apparatus.
FIG. 7 is a perspective view showing a metal burner.
FIG. 8 is a perspective view showing another form of the gas uniform branch chamber.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas shunt device, 2 ... Gas equal branching chamber, 3 ... Inflow pipe, 3a ... Gas flow regulator, 4 ... Outflow pipe, 4a ... Gas flow measuring device, 5 ... Sub gas equal branching chamber, 10, 11 ... Gas Splitting device, 21 ... inlet, 22a ... flow path forming plate, 23 ... gas outlet, 29a-29d ... gas supply unit, 30 ... valve, 31 ... valve control unit, 32 ... gas equal branch chamber, 34 ... second Gas uniform branch chambers, 22a to 22d ... flow path forming plate, 60 ... burner, 61 ... central tube, 62 ... outer tube.

Claims

A gas shunting device for shunting a gas supplied from at least one gas supply unit into more partial gases than the number of the gas supply units,
A gas equal branching chamber having at least one inlet through which the gas flows in and a plurality of outlets through which the gas flowing in from the inlet flows out;
A gas inflow pipe connecting the gas supply unit and the inlet;
A plurality of gas outlet pipes connected to each of the plurality of outlets;
A gas flow rate measuring means that is provided in at least one of the plurality of gas outflow pipes, measures a flow rate of a partial gas flowing through the gas outflow pipe, and outputs a result of the measurement as a measurement signal;
A gas flow rate adjusting means that is provided in the gas inflow pipe, inputs the measurement signal, and adjusts the flow rate of the gas flowing through the gas inflow pipe based on the input measurement signal;
A gas diversion device comprising:

Each of the plurality of gas outflow pipes is connected, and a plurality of first openings through which the gas flowing into the plurality of gas outflow pipes flows,
A plurality of second openings for letting out the gas flowing in from the plurality of first openings;
The gas shunting apparatus according to claim 1, further comprising a sub-gas equal branching chamber having the following.

3. The gas flow dividing device according to claim 1, wherein each of the plurality of gas outflow pipes is provided with a gas flow rate measuring / adjusting unit capable of measuring and adjusting a gas flow rate. 4.

A gas diversion device that mixes a plurality of types of gas supplied from a plurality of supply units and diverts the mixed gas into a plurality of partial gases,
A plurality of gas equal branch chambers having at least one inflow port through which gas flows in and a plurality of outflow ports through which gas flowing in from the inflow port flows out;
A sub-gas equal branching chamber having a plurality of first openings through which a gas flows and a plurality of second openings through which the gas flowing in from the plurality of first openings flows out;
A plurality of first pipes installed on a one-to-one basis with respect to the plurality of gas equal branch chambers and the plurality of gas supply units , respectively connecting the inlet and the gas supply unit;
A plurality of pipes connecting each of the plurality of gas outlets in one of the plurality of gas equal branch chambers and each of the first openings of the sub gas equal branch chamber; and A plurality of second pipes composed of a plurality of pipes connecting each and a plurality of outlets in each of the remaining branch chambers of the plurality of gas equalized branch chambers;
Each of the gas equal branch chambers is provided in the first pipe connected to the inlet, and provided in at least one of the plurality of second pipes connected to the plurality of outlets. Gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the gas flowing through the first pipe based on the measurement result of the gas flow rate measuring means for measuring the flow rate of the gas flowing through the second pipe;
A gas shunting device comprising:

A porous glass base material manufacturing apparatus for manufacturing a porous glass base material by depositing porous glass around a glass rod,
A gas shunting device according to claim 1;
A burner connected to each of the plurality of gas outlet pipes;
With
An apparatus for producing a porous glass base material, wherein the plurality of gas outflow pipes have the same length.

A porous glass base material manufacturing apparatus for manufacturing a porous glass base material by depositing porous glass around a glass rod,
A gas shunting device according to claim 2 or 4,
A plurality of third pipes each having one end connected to each of the plurality of second openings;
A burner connected to the other end of the third pipe;
With
An apparatus for producing a porous glass base material, wherein the plurality of third pipes have the same length.

The porous glass preform manufacturing apparatus according to claim 5 or 6, wherein the burner is made of metal.

The porous body according to any one of claims 5 to 7, wherein the burner includes a central tube and at least one outer tube configured to be concentric with the central tube. Quality glass base material manufacturing equipment.

A method for producing a porous glass preform using the porous glass preform production apparatus according to claim 5 ,
A gas containing a porous glass raw material is caused to flow to the gas uniform branch chamber through the gas inflow pipe,
A method for producing a porous glass preform, comprising producing a porous glass preform by flowing a partial gas divided by the gas uniform branch chamber to the burner through the gas outlet pipe.

A method for producing a porous glass preform using the porous glass preform production apparatus according to claim 6,
Flowing a gas containing a raw material of porous glass through the plurality of first pipes to the plurality of gas equal branching chambers;
Flowing the partial gas divided by the plurality of gas equal branch chambers to the sub gas equal branch chamber via the plurality of second pipes;
A method for producing a porous glass preform, comprising producing a porous glass preform by flowing a partial gas divided from the sub-gas uniform branch chamber to the burner through the third pipe.