JP4631236B2 - ガラス母材の製造プロセスにおける原料供給方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス微粒子合成用バーナーを用いたガラス母材の製造プロセスにおけるガラス原料の供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバ母材やフォトマスク用ガラス母材などのガラス母材の製造方法として、ガラス微粒子合成用バーナーに酸素ガスや水素ガスと共にSiCl4 やGeCl4 などの原料ガスを供給してガラス微粒子を合成し、反応容器内でターゲットロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体の形でガラス母材を製造する方法がある。
【0003】
この方法においてSiCl4 やGeCl4 などのガラス原料は、ガラス微粒子合成用バーナーが取り付けられている反応容器とは別に設置されている原料供給部において加熱されてガス化し、原料ガスの形で原料中継部を経てバーナーへ供給される。原料供給部と原料中継部との間はステンレス製などの配管(渡り配管)により接続されているが、この渡り配管は設備の条件によっては10m以上にもなる場合があり、原料ガスの凝縮・液化を防ぐために加熱、保温する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この渡り配管の加熱、保温方法としては、配管にテープヒータを巻いて加熱し、さらに保温材を巻いて保温するなどの手段が採られている。この方法では、特に配管が長くなった場合などには温度ムラが発生するだけでなく、ヒーターの容量アップや断線対策が必須となる。
本発明はこのような従来技術における問題点を解決し、比較的簡単な設備で効率よく配管の加熱保温を行うことができ、安定な原料供給が可能な原料供給方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、渡り配管の全部又は一部を通電部材で形成し、この配管に直接通電して加熱することによって前記課題を解決するもので、次の(1)〜(4)の構成を含むものである。
(1)原料ガスをガラス微粒子合成用バーナーへ供給してガラス微粒子を合成するガラス母材の製造プロセスにおける原料供給方法であって、原料供給部の温調ブースと原料中継部の温調ブースとを結ぶ原料供給系の配管の全部又は一部に通電部材からなる配管を使用し、該配管に直接通電して原料が液化・凝縮しないように加熱しながら原料ガスを供給すると共に、前記通電部材からなる配管の中央部分と前記原料供給部の温調ブース内及び前記原料中継部の温調ブース内の部分に通電用電極を配置し、前記通電部材からなる配管の中央部分を加熱するヒーターを設けて加熱することを特徴とする原料供給方法。
【0006】
(2)前記通電用電極への印加電圧を、原料供給用配管の中央部分以外の部分に設けた温度検出手段からの温度信号に基づいて制御することを特徴とする前記(1)の原料供給方法。
(3)前記通電部材からなる配管の長手方向に10〜100cmの間隔で温度検出手段を設け、それらの温度信号のいずれか一つ以上に基づいて前記通電用電極への印加電圧を制御することを特徴とする前記(2)の原料供給方法。
(4)前記通電部材からなる配管の温度を、原料供給部側端部の温調ブースの設定温度よりも高く、原料中継部側端部の温調ブースの設定温度よりも低い範囲内で制御することを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1つの原料供給方法。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の方法を詳細に説明する。
図1は本発明の方法を実施するためのプロセス構成の1例を模式的に示す説明図である。図1のプロセスにおいて1はSiCl4 等の原料を気化させる原料加熱部7と温調ブース8からなる原料供給部、2はガラス微粒子を合成してガラス母材6を製造するガラス微粒子合成用バーナー5を備えた反応容器、3は原料供給部1から原料を受けてガラス微粒子合成用バーナー5へ供給する温調ブース9を有する原料中継部、4は原料供給部1から原料中継部3へ原料ガスを送る配管であって原料供給部1の温調ブース8と原料中継部3の温調ブース9との間を結ぶ渡り配管である。
【0009】
渡り配管4はステンレス鋼などの通電部材で構成されており、その中央部には電極(C)(符号10)が設置されており、原料供給部1側の温調ブース8内の端部には電極(A)(符号11)が、原料中継部3側の温調ブース9内の端部には電極(B)(符号12)が設置され、電極(A)と電極(C)とを結ぶ配線と渡り配管4により電極(A)側の回路(A)が、電極(B)と電極(C)とを結ぶ配線と渡り配管4により電極(B)側の回路(B)が形成されている。また、渡り配管4の両端はそれぞれ電極(A)及び電極(B)の部分で接地されている。
【0010】
SiCl4 等の原料は原料加熱部7で加熱(温度T0 )されてガス化し、温調ブース8内のマスフローコントローラ(MFC)13から渡り配管4を通って原料中継部3を経てガラス微粒子合成用バーナー5に供給される。渡り配管4内で原料ガスが凝縮・液化するのを防止するため、前記の回路(A)及び(B)に通電して加熱する。
回路(A)の配管4の電流をI1 、配線部分の電流をI11、MFC13側へ流れる電流をI12、回路(B)の配管4の電流をI2 、配線部分の電流をI21、バーナー5側へ流れる電流をI22とし、電極(C)に電流Iを流したときにI1 =I2 となる位置に電極(C)を配置して各電極間の配管を長手方向で均一に発熱させる。このとき、配管の両端の電極部分で接地しておくことにより、I1 =I11、I2 =I21となり、筐体に漏れる電流I12、I22を抑えることができ、渡り配管4の両側を電気的に絶縁する措置が不要となる。
【0011】
渡り配管4としては、ステンレス配管が一般的であるが、ステンレス配管は抵抗率が小さく、単位面積当たりの加熱能力が小さいという問題があり、配管長手方向の温度ムラをなくすため断熱材14を巻いて配管の断熱を強化するのが望ましい。
渡り配管4を80℃程度まで加熱するためには、配管に20〜30Aの電流を流す必要があり、配線の断面積が小さい場合は配線自体が加熱されてしまう恐れがある。そのため、渡り配管4に電流を供給する中央部の電極(C)及び配線は、抵抗率を配管の抵抗率より十分小さくするため断面積が60〜100mm2 のものを使用するのが好ましい。
【0012】
電極(A)及び(B)はそれぞれ温調ブース8及び9内にあり保温されているが、電極(C)を通して配線からの放熱により配管中央部の温度が周囲に比べて低くなり、この低温部を起点に原料の液化が発生し、光ファイバ母材の特性に影響を及ぼすおそれがあるので、配管中央部の電極(C)及び配線を加熱する電極部加熱用ヒータ15を設けて低温部の発生を防止する。
【0013】
配管敷設ルートやガス流量により、渡り配管4の温度分布の傾向が配管長手方向で異なるため、配管長手方向に10〜100cmの間隔で温度検出手段(モニタ用熱電対16)を設け、温度分布をモニタする。それらのうちのいくつかを選び温度制御点(制御用熱電対17)とし、その温度信号に基づいて電流の大きさを調整して温度制御する。なお、温度制御点は電極部加熱用ヒータ15で加熱されている配管中央部の温度コントロールの影響を受けないよう、ヒータ15による加熱部分から十分に離れた位置の温度検出手段から選択することとする。
【0014】
また、渡り配管4の温度(T2 )は、配管出入口付近での凝縮・液化を防止するため上流側の温調ブース8の温度(T1 )よりも高く設定し、下流側の温調ブース9の温度(T3 )は渡り配管4の温度(T2 )よりも高く設定する。
渡り配管4における短周期の温度変化は、光ファイバ母材の特性変動の要因となるため、渡り配管4への通電はPID温度調整とサイリスタによる連続制御(電流制御)とするのが好ましい。
【0015】
なお、通常原料中継部3とガラス微粒子合成用バーナー5は近接して設けられており、両者の間の配管は断熱材18で保温する(温度T4 )だけで十分である。
また、図1には渡り配管4の全部を通電加熱する例を示したが、渡り配管4の長さは通常5〜10m程度、設備の大きさによっては10mを超えることもあり、条件によっては渡り配管4の一部、あるいは複数箇所に分割して通電加熱する方法を採ることもできる。
【0016】
【実施例】
通常の実施条件では渡り配管として3/8インチ(内径:7.53mm、外径:7.53mm)又は1/4インチ(内径:6.35mm、外径:4.35mm)のステンレス管が使用される。本発明の方法ではこの配管に通電することにより約100±20℃程度に加熱する。必要な電流は通常AC:2V、10A程度であり、最大でAC:10V、50A程度である。
【0017】
本発明の方法により渡り配管の温度制御を行った結果の1例を図2に示す。図2の例は、長さ10mの配管の中央に電極(C)を設け、電極(C)の前後各30cmの範囲をヒータで加熱した場合の温度分布である。このときの設定温度は95℃であり、配管長手方向で±10℃以内で制御できており、配管長手方向での低温部は発生していないことがわかる。このときの電極(C)付近の温度分布の詳細について、電極(C)の前後各50cmの範囲の温度分布を図3に示す。図3において×印を結ぶ点線は電極部ヒータ15により温度制御を行わない場合の温度分布であり、△印を結ぶ実線は温度制御を行った場合の温度分布を示しており、電極部ヒータ15による加熱により電極からの放熱による低温部の影響が解消されていることがわかる。
【0018】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、原料供給部と原料中継部とを結ぶ渡り配管を、均一に加熱、保温することができ、配管長手方向における部分的な温度低下を防止することができるので、ガラス微粒子合成用バーナーへの原料の安定供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するためのプロセス構成の1例を模式的に示す説明図。
【図2】実施例における温度制御を行った配管の温度分布を示す図。
【図3】実施例における電極(C)付近の詳細温度分布を示す図。
【符号の説明】
1 原料供給部 2 反応容器 3 原料中継部 4 渡り配管
5 ガラス微粒子合成用バーナー 6 ガラス母材 7 原料加熱部
8 温調ブース 9 温調ブース 10 電極(C)
11 電極(A) 12 電極(B) 13 MFC 14 断熱材
15 電極部加熱用ヒータ 16 モニタ用熱電対
17 制御用熱電対 18 断熱材
Claims (4)
- 原料ガスをガラス微粒子合成用バーナーへ供給してガラス微粒子を合成するガラス母材の製造プロセスにおける原料供給方法であって、原料供給部の温調ブースと原料中継部の温調ブースとを結ぶ原料供給系の配管の全部又は一部に通電部材からなる配管を使用し、該配管に直接通電して原料が液化・凝縮しないように加熱しながら原料ガスを供給すると共に、前記通電部材からなる配管の中央部分と前記原料供給部の温調ブース内及び前記原料中継部の温調ブース内の部分に通電用電極を配置し、前記通電部材からなる配管の中央部分を加熱するヒーターを設けて加熱することを特徴とする原料供給方法。
- 前記通電用電極への印加電圧を、原料供給用配管の中央部分以外の部分に設けた温度検出手段からの温度信号に基づいて制御することを特徴とする請求項1に記載の原料供給方法。
- 前記通電部材からなる配管の長手方向に10〜100cmの間隔で温度検出手段を設け、それらの温度信号のいずれか一つ以上に基づいて前記通電用電極への印加電圧を制御することを特徴とする請求項2に記載の原料供給方法。
- 前記通電部材からなる配管の温度を、原料供給部側端部の温調ブースの設定温度よりも高く、原料中継部側端部の温調ブースの設定温度よりも低い範囲内で制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の原料供給方法。
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JPH02102146A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガラス微粒子堆積体の製造方法 |
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