JPH1087339A - 光ファイバ製造のためのヘリウムの回収 - Google Patents
光ファイバ製造のためのヘリウムの回収Info
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- JPH1087339A JPH1087339A JP9213921A JP21392197A JPH1087339A JP H1087339 A JPH1087339 A JP H1087339A JP 9213921 A JP9213921 A JP 9213921A JP 21392197 A JP21392197 A JP 21392197A JP H1087339 A JPH1087339 A JP H1087339A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバ製造プロセスにおいて従来廃棄さ
れていたヘリウムの実質部分を経済的に回収するヘリウ
ム回収方法の提供。 【解決手段】 製造プロセスの光ファイバ線引段階から
のみならず、プリフォーム焼結段階及び／或いはプリフ
ォーム堆積段階からも汚染されたヘリウム流れを回収す
る。回収されたヘリウムは、線引ステーションに供給の
ため低等級純度まで精製されるかまたはもっと高い純度
水準まで精製されそして製造プロセスのすべての段階に
供されうる。別様には、回収ヘリウムの線引ステーショ
ンにおけるファイバ線引段階に供給するに十分の量が低
い純度まで精製され線引ステーションにリサイクルされ
そして残部が高純度まで精製されそして他のプロセス段
階まで戻してリサイクルされる。
れていたヘリウムの実質部分を経済的に回収するヘリウ
ム回収方法の提供。 【解決手段】 製造プロセスの光ファイバ線引段階から
のみならず、プリフォーム焼結段階及び／或いはプリフ
ォーム堆積段階からも汚染されたヘリウム流れを回収す
る。回収されたヘリウムは、線引ステーションに供給の
ため低等級純度まで精製されるかまたはもっと高い純度
水準まで精製されそして製造プロセスのすべての段階に
供されうる。別様には、回収ヘリウムの線引ステーショ
ンにおけるファイバ線引段階に供給するに十分の量が低
い純度まで精製され線引ステーションにリサイクルされ
そして残部が高純度まで精製されそして他のプロセス段
階まで戻してリサイクルされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリウムの回収方
法に関するものであり、特には光ファイバの製造と関連
するヘリウム回収及びリサイクル方法に関するものであ
る。
法に関するものであり、特には光ファイバの製造と関連
するヘリウム回収及びリサイクル方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光ファイバを製造するためのプ
ロセスは、ファイバの品質を向上しそして製造に当って
の生産性を増進するためにヘリウムガスを使用する。光
ファイバの製造は、プリフォームと呼ばれる特殊な構造
のガラスロッドの作製と、その後プリフォームを溶融し
そしてそれを細いファイバに線引することと関与する２
段プロセスである。プリフォームの作製は通常、堆積と
焼結（コンソリデーション、一体化）という二つの段階
を含む。これら堆積及び焼結段階は一つの連続操作とし
て組合せることができるし、また２つの別々の操作とし
て分けることができる。
ロセスは、ファイバの品質を向上しそして製造に当って
の生産性を増進するためにヘリウムガスを使用する。光
ファイバの製造は、プリフォームと呼ばれる特殊な構造
のガラスロッドの作製と、その後プリフォームを溶融し
そしてそれを細いファイバに線引することと関与する２
段プロセスである。プリフォームの作製は通常、堆積と
焼結（コンソリデーション、一体化）という二つの段階
を含む。これら堆積及び焼結段階は一つの連続操作とし
て組合せることができるし、また２つの別々の操作とし
て分けることができる。
【０００３】工業界では、プリフォームを作製するの
に、外付け蒸着（ＯＶＤ）法、改良化学蒸着（ＭＣＶ
Ｄ）法、気相軸付け蒸着（ＶＡＤ）法及びプラズマ化学
蒸着（ＰＣＶＤ）法のような様々のプロセスを使用す
る。すべては、回転する高純度ガラスチューブ又はロッ
ドにガラススートの層として堆積される混合酸化物を形
成する熱化学蒸気反応を基礎としている。高純度ガラス
チューブ又はロッドは、プリフォームの一部として保持
される場合もあるし、されない場合もある。生成する不
透明スートボウルはその後、焼結プロセスにおいて一体
化される。焼結プロセスは堆積プロセスからの不純物を
除去しそしてボウルを収縮させて、透明なプリフォーム
を生成し、これで線引及び被覆を受ける態勢となる。
に、外付け蒸着（ＯＶＤ）法、改良化学蒸着（ＭＣＶ
Ｄ）法、気相軸付け蒸着（ＶＡＤ）法及びプラズマ化学
蒸着（ＰＣＶＤ）法のような様々のプロセスを使用す
る。すべては、回転する高純度ガラスチューブ又はロッ
ドにガラススートの層として堆積される混合酸化物を形
成する熱化学蒸気反応を基礎としている。高純度ガラス
チューブ又はロッドは、プリフォームの一部として保持
される場合もあるし、されない場合もある。生成する不
透明スートボウルはその後、焼結プロセスにおいて一体
化される。焼結プロセスは堆積プロセスからの不純物を
除去しそしてボウルを収縮させて、透明なプリフォーム
を生成し、これで線引及び被覆を受ける態勢となる。
【０００４】ヘリウムは現在、光ファイバ製造におい
て、プリフォーム堆積におけるキャリヤガス、プリフォ
ーム焼結における清掃（吹掃）ガス及びファイバ線引の
ための熱伝達媒体という３つの主たる用途を有する。ヘ
リウムは、堆積段階に対しては必要とされないが、キャ
リヤガスとして使用でき、これはヘリウムが反応性蒸気
を分散せしめそして堆積地点まで送り込む媒体或いは雰
囲気を提供することを意味する。ヘリウムは焼結段階に
おいては不純物を吹掃するために必要とされ、そしてそ
の不活性さと分子寸法の故に高純度で欠陥のないプリフ
ォームを生成することが目的である場合には実用上代替
物はない。両方のプリフォーム作製段階とも高純度のヘ
リウムを必要とする。しかし、線引ステーションにおい
て実施されるファイバ線引段階におけるファイバ冷却を
増進するには、もっと低い純度のヘリウムが使用でき
る。３つのプロセス段階の各々は、ヘリウム中に、異な
った種類の不純物、汚染水準或いは熱水準を導入する。
て、プリフォーム堆積におけるキャリヤガス、プリフォ
ーム焼結における清掃（吹掃）ガス及びファイバ線引の
ための熱伝達媒体という３つの主たる用途を有する。ヘ
リウムは、堆積段階に対しては必要とされないが、キャ
リヤガスとして使用でき、これはヘリウムが反応性蒸気
を分散せしめそして堆積地点まで送り込む媒体或いは雰
囲気を提供することを意味する。ヘリウムは焼結段階に
おいては不純物を吹掃するために必要とされ、そしてそ
の不活性さと分子寸法の故に高純度で欠陥のないプリフ
ォームを生成することが目的である場合には実用上代替
物はない。両方のプリフォーム作製段階とも高純度のヘ
リウムを必要とする。しかし、線引ステーションにおい
て実施されるファイバ線引段階におけるファイバ冷却を
増進するには、もっと低い純度のヘリウムが使用でき
る。３つのプロセス段階の各々は、ヘリウム中に、異な
った種類の不純物、汚染水準或いは熱水準を導入する。
【０００５】光ファイバ製造業者は一般にすべてのプロ
セス段階において「一回通し（once-through）」ヘリウ
ム流れを使用し、一度使用されたヘリウムは廃棄流れの
一成分となる。光ファイバ製造プロセスにおいて使用さ
れた従来からの一回通しヘリウム流れは、無駄で浪費的
であり、そして過剰消費と不要に高いコストをもたら
す。
セス段階において「一回通し（once-through）」ヘリウ
ム流れを使用し、一度使用されたヘリウムは廃棄流れの
一成分となる。光ファイバ製造プロセスにおいて使用さ
れた従来からの一回通しヘリウム流れは、無駄で浪費的
であり、そして過剰消費と不要に高いコストをもたら
す。
【０００６】ヘリウムは、ある種のプロセスを実施する
ことを可能ならしめるユニークな性質を有する、限りあ
る、再生不能な資源である。これら性状の多くがヘリウ
ムの製造、輸送そして貯蔵を費用のかかるものとする。
ヘリウムのコストは窒素より一桁高くそして水素やアル
ゴンより数倍も高い。これら気体は、幾つかの用途では
ヘリウムの劣等代替物として使用できる。生産プロセス
においてヘリウムを使用する産業はとりわけ急速に成長
を遂げており、従ってそれらの絶えず増加する需要はヘ
リウムの価格を押しあげよう。
ことを可能ならしめるユニークな性質を有する、限りあ
る、再生不能な資源である。これら性状の多くがヘリウ
ムの製造、輸送そして貯蔵を費用のかかるものとする。
ヘリウムのコストは窒素より一桁高くそして水素やアル
ゴンより数倍も高い。これら気体は、幾つかの用途では
ヘリウムの劣等代替物として使用できる。生産プロセス
においてヘリウムを使用する産業はとりわけ急速に成長
を遂げており、従ってそれらの絶えず増加する需要はヘ
リウムの価格を押しあげよう。
【０００７】これまで、光ファイバ製造プロセスにおい
て使用されたヘリウムの回収及びリサイクルは、純度要
求のために、実施可能であるとは考えられなかった。但
し、米国特許第５，４５２，５８３号及び５，３７７，
４９１号は、ヘリウム回収プロセス及びヘリウムリサイ
クルシステムを記載している。しかし、いずれも、光フ
ァイバ製造プロセスのファイバ線引段階のみからのヘリ
ウム回収に限られている。リサイクルされたヘリウム
は、堆積や焼結のような他のプロセス段階より低い純度
のヘリウムを容認しうるファイバ線引段階に戻して送ら
れる。
て使用されたヘリウムの回収及びリサイクルは、純度要
求のために、実施可能であるとは考えられなかった。但
し、米国特許第５，４５２，５８３号及び５，３７７，
４９１号は、ヘリウム回収プロセス及びヘリウムリサイ
クルシステムを記載している。しかし、いずれも、光フ
ァイバ製造プロセスのファイバ線引段階のみからのヘリ
ウム回収に限られている。リサイクルされたヘリウム
は、堆積や焼結のような他のプロセス段階より低い純度
のヘリウムを容認しうるファイバ線引段階に戻して送ら
れる。
【０００８】光ファイバ製造プロセスにおけるファイバ
線引段階は、現在の実施態様に基づいて、約９０〜９９
％の範囲の低い純度を有するヘリウムを使用することが
できる。ファイバ線引段階から回収されたヘリウム中に
一般に含まれる不純物は、粒状物、Ｏ2 、Ｎ2 、Ａｒ及
びＨ2 Ｏである。これら不純物は、プロセスの他の段階
から回収されたヘリウム中に含まれる不純物に比較して
相対的に除去容易である。
線引段階は、現在の実施態様に基づいて、約９０〜９９
％の範囲の低い純度を有するヘリウムを使用することが
できる。ファイバ線引段階から回収されたヘリウム中に
一般に含まれる不純物は、粒状物、Ｏ2 、Ｎ2 、Ａｒ及
びＨ2 Ｏである。これら不純物は、プロセスの他の段階
から回収されたヘリウム中に含まれる不純物に比較して
相対的に除去容易である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、本来
廃棄されることになるはずのヘリウムの実質部分を経済
的に回収することにより光ファイバ製造単価を減じるヘ
リウム回収方法を提供することである。本発明の別の課
題は、光ファイバの製造においてヘリウムの単位当り消
費量を劇的に減じるヘリウム回収及びリサイクル方法を
提供することである。本発明のまた別の課題は、光ファ
イバ製造プロセスにおける大半の使用地点からのヘリウ
ムの回収と回収されたヘリウムの大半の使用地点へのリ
サイクルを可能とする方法を提供することである。本発
明の別の課題は、結局は光ファイバ製造コストの低減に
つながる光ファイバ処理速度の改善を行いうるように、
光ファイバ製造業者がヘリウムのユニークな熱伝達性質
を活用するべく一層高いヘリウム流量を使用することへ
のコスト誘因を提供することである。
廃棄されることになるはずのヘリウムの実質部分を経済
的に回収することにより光ファイバ製造単価を減じるヘ
リウム回収方法を提供することである。本発明の別の課
題は、光ファイバの製造においてヘリウムの単位当り消
費量を劇的に減じるヘリウム回収及びリサイクル方法を
提供することである。本発明のまた別の課題は、光ファ
イバ製造プロセスにおける大半の使用地点からのヘリウ
ムの回収と回収されたヘリウムの大半の使用地点へのリ
サイクルを可能とする方法を提供することである。本発
明の別の課題は、結局は光ファイバ製造コストの低減に
つながる光ファイバ処理速度の改善を行いうるように、
光ファイバ製造業者がヘリウムのユニークな熱伝達性質
を活用するべく一層高いヘリウム流量を使用することへ
のコスト誘因を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバ製
造プロセスにおける２つ以上の段階からヘリウムを回収
するための方法と関与する。回収されたヘリウムはま
た、製造プロセス段階の大半の段階にリサイクルされう
る。これは、ファイバ線引段階からのヘリウムに加えて
少なくとも一つの別の段階からヘリウムを回収し、回収
されたヘリウムを中間水準にまで精製し、そして後回収
されたヘリウムを更に精製しそしてプロセス段階の大半
においての使用のためヘリウム供給ラインに提供するこ
とによりなしうる。一具体例において、ヘリウムはプロ
セス段階の大半から回収され、中間水準まで精製されそ
してファイバ線引段階にのみリサイクルされる。
造プロセスにおける２つ以上の段階からヘリウムを回収
するための方法と関与する。回収されたヘリウムはま
た、製造プロセス段階の大半の段階にリサイクルされう
る。これは、ファイバ線引段階からのヘリウムに加えて
少なくとも一つの別の段階からヘリウムを回収し、回収
されたヘリウムを中間水準にまで精製し、そして後回収
されたヘリウムを更に精製しそしてプロセス段階の大半
においての使用のためヘリウム供給ラインに提供するこ
とによりなしうる。一具体例において、ヘリウムはプロ
セス段階の大半から回収され、中間水準まで精製されそ
してファイバ線引段階にのみリサイクルされる。
【００１１】好ましい具体例において、ヘリウムは、プ
ロセス段階の大半から回収され、中間水準まで精製さ
れ、そして一部はファイバ線引段階にその必要量を満た
すよう供給され、他方残部は更に精製されそして製造プ
ロセスの他の段階に供給される。
ロセス段階の大半から回収され、中間水準まで精製さ
れ、そして一部はファイバ線引段階にその必要量を満た
すよう供給され、他方残部は更に精製されそして製造プ
ロセスの他の段階に供給される。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の回収方法は、製造プロセ
スの光ファイバ線引段階からのみならず、プリフォーム
焼結段階及び／或いはプリフォーム堆積段階からも汚染
されたヘリウム流れを回収するものとなす。回収された
ヘリウムは、線引ステーションに供給のため低等級純度
まで精製されるかまたはもっと高い純度水準まで精製さ
れそして製造プロセスのすべての段階に供されうる。本
発明の好ましい具体例は、これら２つの選択例の組合せ
であり、ここでは、回収されたヘリウムの線引ステーシ
ョンにおけるファイバ線引段階に供給するに十分の量が
低い純度まで精製されて線引段階にリサイクルされそし
て残部が高純度まで精製されそして他のプロセス段階ま
で戻してリサイクルされる。
スの光ファイバ線引段階からのみならず、プリフォーム
焼結段階及び／或いはプリフォーム堆積段階からも汚染
されたヘリウム流れを回収するものとなす。回収された
ヘリウムは、線引ステーションに供給のため低等級純度
まで精製されるかまたはもっと高い純度水準まで精製さ
れそして製造プロセスのすべての段階に供されうる。本
発明の好ましい具体例は、これら２つの選択例の組合せ
であり、ここでは、回収されたヘリウムの線引ステーシ
ョンにおけるファイバ線引段階に供給するに十分の量が
低い純度まで精製されて線引段階にリサイクルされそし
て残部が高純度まで精製されそして他のプロセス段階ま
で戻してリサイクルされる。
【００１３】回収されたヘリウムの精製水準は、ヘリウ
ムがどのプロセス段階にリサイクルされるのかに依存す
る。プリフォーム作製及び焼結プロセスは、２つの別々
の段階で行われようと、一つの組合せ操作において行わ
れようと、約９９．９９％〜約９９．９９９５％の範囲
の高純度ヘリウムを通常必要とする。ファイバ線引プロ
セスは、現行の実施態様に基づいて、約９０％〜約９９
％の範囲のもっと低い純度を使用することができる。こ
れら段階の各々から回収し得たヘリウムは、約７５％の
純度を有している。
ムがどのプロセス段階にリサイクルされるのかに依存す
る。プリフォーム作製及び焼結プロセスは、２つの別々
の段階で行われようと、一つの組合せ操作において行わ
れようと、約９９．９９％〜約９９．９９９５％の範囲
の高純度ヘリウムを通常必要とする。ファイバ線引プロ
セスは、現行の実施態様に基づいて、約９０％〜約９９
％の範囲のもっと低い純度を使用することができる。こ
れら段階の各々から回収し得たヘリウムは、約７５％の
純度を有している。
【００１４】図１において、光ファイバ材料２３は光フ
ァイバ製造プロセスに導入される。光ファイバ材料２３
は、製造プロセスのプリフォーム堆積段階２０に、その
後プリフォーム焼結段階３０にそして最後にファイバ線
引段階４０に入る。各段階において、光ファイバ材料２
３、３３、４３は、ヘリウム２１、１９、１７とそれぞ
れ接触せしめられそして処理される。光ファイバ材料
は、Ｏ2 、Ｈ2 、ＣＨ4、Ａｒ、ＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4
、ＰｏＣｌ3 、ＢＣｌ3 、Ｎ2 その他の様々の組合せ
を含んでいる。光ファイバ材料中の不純物は代表的に、
ＨＣｌ、Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 、並びにＳｉ及びＧｅ化合
物を含んでいる。
ァイバ製造プロセスに導入される。光ファイバ材料２３
は、製造プロセスのプリフォーム堆積段階２０に、その
後プリフォーム焼結段階３０にそして最後にファイバ線
引段階４０に入る。各段階において、光ファイバ材料２
３、３３、４３は、ヘリウム２１、１９、１７とそれぞ
れ接触せしめられそして処理される。光ファイバ材料
は、Ｏ2 、Ｈ2 、ＣＨ4、Ａｒ、ＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4
、ＰｏＣｌ3 、ＢＣｌ3 、Ｎ2 その他の様々の組合せ
を含んでいる。光ファイバ材料中の不純物は代表的に、
ＨＣｌ、Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 、Ｈ2 、並びにＳｉ及びＧｅ化合
物を含んでいる。
【００１５】入口２９を通して供給されるヘリウム２１
は、その不活性さとユニークな熱伝達性質を活用するこ
とにより製造プロセスのプリフォーム堆積段階２０を増
進するのに使用されうる。ヘリウム２１は、通常アルゴ
ン及び／又は窒素との組合せにおいて、キャリヤガスと
して機能しうる。堆積段階２０の出口２８から回収され
た排ガス５は、昇温下にありそして一般に低濃度のヘリ
ウムと共にＮ2 及びＡｒを含有しそして水素及び酸素も
しくはメタン及び酸素燃焼生成物、シリコン、ゲルマニ
ウム、燐、硼素その他の類似の物質、粒状物及び水で汚
染された不活性流れから主として成る。この流れ５は、
回収されることは余り望まれずそしてヘリウム含量が実
質量でないならリサイクルシステムを通して処理され
る。
は、その不活性さとユニークな熱伝達性質を活用するこ
とにより製造プロセスのプリフォーム堆積段階２０を増
進するのに使用されうる。ヘリウム２１は、通常アルゴ
ン及び／又は窒素との組合せにおいて、キャリヤガスと
して機能しうる。堆積段階２０の出口２８から回収され
た排ガス５は、昇温下にありそして一般に低濃度のヘリ
ウムと共にＮ2 及びＡｒを含有しそして水素及び酸素も
しくはメタン及び酸素燃焼生成物、シリコン、ゲルマニ
ウム、燐、硼素その他の類似の物質、粒状物及び水で汚
染された不活性流れから主として成る。この流れ５は、
回収されることは余り望まれずそしてヘリウム含量が実
質量でないならリサイクルシステムを通して処理され
る。
【００１６】ヘリウム１９は、プリフォーム焼結段階３
０において清掃（吹掃）ガスとして使用されるべく入口
３９を通して導入される。ヘリウム１９は、塩素及び場
合によっては他の種のガス（図示なし）と共に、焼結
（一体化）炉に送入されそして焼結段階３０に含まれる
高温のプリフォームに流入せしめられる。炉温度におい
て、塩素とヘリウムはプリフォームにおけるガラスを通
して浸透する。塩素がわずかに収蔵される水分と反応し
て塩化水素ガス及び酸素を形成する。ヘリウムは、プリ
フォームから未反応の塩素、塩化水素及び酸素を吹掃す
る。この焼結段階３０の出口３８から回収される排ガス
４は、昇温下にありそして主として塩素、塩化水素ガ
ス、酸素、及び個々の製造業者の実施態様に関連して導
入された他の種のガスで汚染されたヘリウムを含んでい
る。排ガス４はまた、粒状物、Ｏ2 、Ｎ2 、Ａｒ、Ｈ2
Ｏのような空気漏入から生じる汚染物をも含んでいる。
０において清掃（吹掃）ガスとして使用されるべく入口
３９を通して導入される。ヘリウム１９は、塩素及び場
合によっては他の種のガス（図示なし）と共に、焼結
（一体化）炉に送入されそして焼結段階３０に含まれる
高温のプリフォームに流入せしめられる。炉温度におい
て、塩素とヘリウムはプリフォームにおけるガラスを通
して浸透する。塩素がわずかに収蔵される水分と反応し
て塩化水素ガス及び酸素を形成する。ヘリウムは、プリ
フォームから未反応の塩素、塩化水素及び酸素を吹掃す
る。この焼結段階３０の出口３８から回収される排ガス
４は、昇温下にありそして主として塩素、塩化水素ガ
ス、酸素、及び個々の製造業者の実施態様に関連して導
入された他の種のガスで汚染されたヘリウムを含んでい
る。排ガス４はまた、粒状物、Ｏ2 、Ｎ2 、Ａｒ、Ｈ2
Ｏのような空気漏入から生じる汚染物をも含んでいる。
【００１７】入口４９を通して導入されるヘリウム１７
は、ファイバ線引における熱交換媒体として使用され
る。ヘリウムの目的は、光ファイバの冷却を増進するこ
とであるので、出口４８から回収される排ガス３は、昇
温下にありそして空気がシステムに侵入する結果として
導入される汚染物、すなわち粒状物、Ｏ2 、Ｎ2 、Ａｒ
及びＨ2 Ｏを含んでいる。光ファイバ製品は流れ４５を
通して出ていく。
は、ファイバ線引における熱交換媒体として使用され
る。ヘリウムの目的は、光ファイバの冷却を増進するこ
とであるので、出口４８から回収される排ガス３は、昇
温下にありそして空気がシステムに侵入する結果として
導入される汚染物、すなわち粒状物、Ｏ2 、Ｎ2 、Ａｒ
及びＨ2 Ｏを含んでいる。光ファイバ製品は流れ４５を
通して出ていく。
【００１８】代表的に、排ガス流れ３、４、５のすべて
は合流されて回収ユニットへの単一の供給流れ６を形成
するものとなしうる。回収ユニットは、この具体例で
は、中間ガス精製段階（システム）５０及び最終ガス精
製段階（システム）６０を含んでいる。しかし、別々の
或いはもっと多数の供給流れ及び精製システムが配列上
のもしくはプロセス的な理由のために所望される場合も
ある。
は合流されて回収ユニットへの単一の供給流れ６を形成
するものとなしうる。回収ユニットは、この具体例で
は、中間ガス精製段階（システム）５０及び最終ガス精
製段階（システム）６０を含んでいる。しかし、別々の
或いはもっと多数の供給流れ及び精製システムが配列上
のもしくはプロセス的な理由のために所望される場合も
ある。
【００１９】中間ガス精製段階５０は、その最も簡単な
形態において、水分を非常に低い水準まで除去するに必
要な機能を提供する。中間ガス精製段階５０の特定の要
素については図３を参照して後で説明する。この中間ガ
ス精製段階５０から、約９０〜９９％の範囲内の純度を
有する、比較的清浄な乾燥ガス流れ９が得られ、これは
最終精製システム６０への供給物として適当である。最
終精製ユニット６０においては、比較的清浄な乾燥ガス
流れ９は９９．９９％を超える純度まで更に精製され
る。最終精製システム６０からの精製されたヘリウム１
１は、外部ヘリウム供給システム１４からの補給ヘリウ
ム１と合流されるに必要な性質と特性を有している。別
法として、精製ヘリウム流れ１１は貯蔵容器に供給して
もよいしまた別のプロセスにおいての使用のために提供
されうる。精製ヘリウム１１と補給ヘリウム１との合流
流れであるヘリウム供給流れ２は、流れ１７、１９及び
２１を経由してプロセスのすべてにヘリウムを提供す
る。
形態において、水分を非常に低い水準まで除去するに必
要な機能を提供する。中間ガス精製段階５０の特定の要
素については図３を参照して後で説明する。この中間ガ
ス精製段階５０から、約９０〜９９％の範囲内の純度を
有する、比較的清浄な乾燥ガス流れ９が得られ、これは
最終精製システム６０への供給物として適当である。最
終精製ユニット６０においては、比較的清浄な乾燥ガス
流れ９は９９．９９％を超える純度まで更に精製され
る。最終精製システム６０からの精製されたヘリウム１
１は、外部ヘリウム供給システム１４からの補給ヘリウ
ム１と合流されるに必要な性質と特性を有している。別
法として、精製ヘリウム流れ１１は貯蔵容器に供給して
もよいしまた別のプロセスにおいての使用のために提供
されうる。精製ヘリウム１１と補給ヘリウム１との合流
流れであるヘリウム供給流れ２は、流れ１７、１９及び
２１を経由してプロセスのすべてにヘリウムを提供す
る。
【００２０】最終精製プロセスにおいて選択しうる設備
の例として、膜システム、圧力変化式吸着（ＰＳＡ）シ
ステム、熱変化式吸着（ＴＳＡ）システム、ケムアドソ
ーバー・システム（ゲッタ）、気相触媒変換システム及
び極低温アップグレーダーを挙げることができる。膜若
しくはＰＳＡ精製システムが一般にヘリウム回収用途に
対しては最も技術的にそして経済的に実行性のある手段
を提供する。これらシステムは供給物圧縮器を含むこと
ができる。
の例として、膜システム、圧力変化式吸着（ＰＳＡ）シ
ステム、熱変化式吸着（ＴＳＡ）システム、ケムアドソ
ーバー・システム（ゲッタ）、気相触媒変換システム及
び極低温アップグレーダーを挙げることができる。膜若
しくはＰＳＡ精製システムが一般にヘリウム回収用途に
対しては最も技術的にそして経済的に実行性のある手段
を提供する。これらシステムは供給物圧縮器を含むこと
ができる。
【００２１】図２に示される本発明の別の具体例におい
て、中間ガス精製段階５０を離れる中間生成物流れ１２
の全量が、ファイバ線引段階４０に供給される。中間生
成物流れ１２をファイバ線引段階４０に導入する前に中
間生成物流れ１２の濾過もしくは冷却を含みうる追加的
なコンディショニング段階５５が設置されうる。追加的
なコンディショニング段階５５を離れる低純度ヘリウム
流れ１３は、ファイバ線引段階４０に対して必要とされ
る約９０〜９９％の純度を有しそしてわずかの補給ヘリ
ウム１７と共に合流流れ１５としてファイバ線引ステー
ションに流入する。
て、中間ガス精製段階５０を離れる中間生成物流れ１２
の全量が、ファイバ線引段階４０に供給される。中間生
成物流れ１２をファイバ線引段階４０に導入する前に中
間生成物流れ１２の濾過もしくは冷却を含みうる追加的
なコンディショニング段階５５が設置されうる。追加的
なコンディショニング段階５５を離れる低純度ヘリウム
流れ１３は、ファイバ線引段階４０に対して必要とされ
る約９０〜９９％の純度を有しそしてわずかの補給ヘリ
ウム１７と共に合流流れ１５としてファイバ線引ステー
ションに流入する。
【００２２】図３は、図１及び２を参照して説明した先
の２つの具体例の組合せである本発明の好ましい具体例
を示す。この好ましい具体例は、中間生成物流れ９を２
つの流れ１０及び１２に配分する。流れ１２はファイバ
線引段階４０に供給され、これは濾過されそして冷却さ
れた流れ１３をもたらす追加的なコンディショニング段
階５５を必要とする。流れ１３は、流れ１７からの補給
ヘリウムと合流されそして流れ１５としてファイバ線引
段階４０に供給される。中間生成物流れ９からの残りの
部分の流れ１０は、最終精製段階６０において高純度に
処理されて、ヘリウム供給物２を受け取るよう選択され
たプロセス段階において新しいヘリウム１と置換するに
必要な特性を備えるヘリウム流れ１１を生成する。
の２つの具体例の組合せである本発明の好ましい具体例
を示す。この好ましい具体例は、中間生成物流れ９を２
つの流れ１０及び１２に配分する。流れ１２はファイバ
線引段階４０に供給され、これは濾過されそして冷却さ
れた流れ１３をもたらす追加的なコンディショニング段
階５５を必要とする。流れ１３は、流れ１７からの補給
ヘリウムと合流されそして流れ１５としてファイバ線引
段階４０に供給される。中間生成物流れ９からの残りの
部分の流れ１０は、最終精製段階６０において高純度に
処理されて、ヘリウム供給物２を受け取るよう選択され
たプロセス段階において新しいヘリウム１と置換するに
必要な特性を備えるヘリウム流れ１１を生成する。
【００２３】本発明の各具体例において、流れ条件にお
ける変動を緩和しそして制御を増進するためにガス収集
バラストタンク２５、１６が使用されうる。また、回収
したヘリウムの供給流れ６は、予備処理段階３５におい
て処理されそして圧縮された後、中間ガス精製段階５０
に供給されうる。予備処理段階３５は、最適の圧縮機供
給物７を与えるように冷却、濾過、及び／又は他のコン
ディショニングを含みうる。補助的なコンディショニン
グの性質と程度は、供給流れ６の成分並びに供給流れを
処理するために選択された圧縮機４５の型式に依存す
る。
ける変動を緩和しそして制御を増進するためにガス収集
バラストタンク２５、１６が使用されうる。また、回収
したヘリウムの供給流れ６は、予備処理段階３５におい
て処理されそして圧縮された後、中間ガス精製段階５０
に供給されうる。予備処理段階３５は、最適の圧縮機供
給物７を与えるように冷却、濾過、及び／又は他のコン
ディショニングを含みうる。補助的なコンディショニン
グの性質と程度は、供給流れ６の成分並びに供給流れを
処理するために選択された圧縮機４５の型式に依存す
る。
【００２４】様々の型式の圧縮機４５が使用できるけれ
ども、「水封（water-ring）」圧縮機が好ましい。その
理由はこれは回収したガスの圧力を高めながらガス精製
に実質上寄与するからである。もし圧縮機供給物７が焼
結プロセスからの塩素及び／又は塩化水素ガス及び／又
は水分が存在するなら形成される他の種の酸のガスを含
有するなら、これら不純物を除去するためにスクラビン
グタイプのプロセスが代表的に使用されうる。スクリュ
ー、ダイヤフラム或いは往復動型の圧縮機のような従来
型式の圧縮機が使用されるなら、圧縮に先立って、最も
良い方法としてはスクラビングによりこれら不純物を除
去することが必要となろう。もし水封圧縮機が使用され
るなら、圧縮機内部の水シールが少なくとも部分的にス
クラビング作用を行うべく適応しうる。もし追加的なガ
ス浄化が必要なら、それは、最終精製段階６０のような
圧縮後のガス処理において含められよう。
ども、「水封（water-ring）」圧縮機が好ましい。その
理由はこれは回収したガスの圧力を高めながらガス精製
に実質上寄与するからである。もし圧縮機供給物７が焼
結プロセスからの塩素及び／又は塩化水素ガス及び／又
は水分が存在するなら形成される他の種の酸のガスを含
有するなら、これら不純物を除去するためにスクラビン
グタイプのプロセスが代表的に使用されうる。スクリュ
ー、ダイヤフラム或いは往復動型の圧縮機のような従来
型式の圧縮機が使用されるなら、圧縮に先立って、最も
良い方法としてはスクラビングによりこれら不純物を除
去することが必要となろう。もし水封圧縮機が使用され
るなら、圧縮機内部の水シールが少なくとも部分的にス
クラビング作用を行うべく適応しうる。もし追加的なガ
ス浄化が必要なら、それは、最終精製段階６０のような
圧縮後のガス処理において含められよう。
【００２５】圧縮機４５は、圧縮機供給物７の圧力を精
製システムを通しての処理のために必要とされる水準ま
でそして続いて選択された光ファイバ製造段階に供給す
るに必要とされる水準まで高める。所要の圧力を達成す
ることのできる、ヘリウム取扱に適当な任意の圧縮機が
本システムと共に使用できる。しかし、実際に選択され
た型式が、中間ガス精製段階５０において処理される圧
縮されたガス流れ８の精製のための要件を確立するかも
しくはそれに影響を与える。
製システムを通しての処理のために必要とされる水準ま
でそして続いて選択された光ファイバ製造段階に供給す
るに必要とされる水準まで高める。所要の圧力を達成す
ることのできる、ヘリウム取扱に適当な任意の圧縮機が
本システムと共に使用できる。しかし、実際に選択され
た型式が、中間ガス精製段階５０において処理される圧
縮されたガス流れ８の精製のための要件を確立するかも
しくはそれに影響を与える。
【００２６】中間精製プロセス及び／又は設備の特定例
は、圧縮されたガス流れ８における水分含有量及び中間
生成物流れ９の許容含有量に幾分依存して変更しうる。
しかし、代表的な設備は、例えばある種の粒状物キャリ
ーオーバーを除去するためのフィルター、水分離器、す
べての液体水を除去するための凝集式フィルター、及び
水蒸気を必要水準まで除去するための圧力変化式吸着器
（ＰＳＡ）乾燥器を含みうる（これら個々の要素は図３
には示していない）。
は、圧縮されたガス流れ８における水分含有量及び中間
生成物流れ９の許容含有量に幾分依存して変更しうる。
しかし、代表的な設備は、例えばある種の粒状物キャリ
ーオーバーを除去するためのフィルター、水分離器、す
べての液体水を除去するための凝集式フィルター、及び
水蒸気を必要水準まで除去するための圧力変化式吸着器
（ＰＳＡ）乾燥器を含みうる（これら個々の要素は図３
には示していない）。
【００２７】従来型式の圧縮器が圧縮段階４５において
使用されるなら、油キャリーオーバーからの保護を与え
るための最新式のシステムが中間精製段階５０において
必要とされよう。もし水封圧縮器が使用されるなら、乾
燥に先立って流れ中に残っている酸を完全に中和するた
めに中間精製段階５０においてアルカリ式スクラバーが
必要とされよう。圧縮機への導入配管もまた代表的に、
圧縮機リサイクルループに対して制御信号を与える温度
指示器（図示なし）及び圧力伝達器（図示なし）を含
む。
使用されるなら、油キャリーオーバーからの保護を与え
るための最新式のシステムが中間精製段階５０において
必要とされよう。もし水封圧縮器が使用されるなら、乾
燥に先立って流れ中に残っている酸を完全に中和するた
めに中間精製段階５０においてアルカリ式スクラバーが
必要とされよう。圧縮機への導入配管もまた代表的に、
圧縮機リサイクルループに対して制御信号を与える温度
指示器（図示なし）及び圧力伝達器（図示なし）を含
む。
【００２８】プロセスコントロール及び生成物品質は好
ましくは、分析器５２、６２、コントローラ５９、６９
及び自動弁５４、６４により維持される。プロセス流れ
は、回収されたヘリウム生成物における酸素、塩素、塩
化水素、水分汚染物の水準が指定された限度内にあるこ
とを保証するために、酸素、塩素、塩化水素、水分の分
析器により連続的に検知される。もし検知点においてこ
れら不純物のいずれかが過剰量で存在するなら、警報が
発生してコントローラ５９、６９に信号を送り純度が許
容水準まで戻るまで生成物供給ラインにおける弁５４、
６４を閉じそしてヘリウムを廃棄物流れ５６、６６とし
て廃棄する。現場の供給システムからの補給ヘリウムは
操作を継続するべく流れを続行する。
ましくは、分析器５２、６２、コントローラ５９、６９
及び自動弁５４、６４により維持される。プロセス流れ
は、回収されたヘリウム生成物における酸素、塩素、塩
化水素、水分汚染物の水準が指定された限度内にあるこ
とを保証するために、酸素、塩素、塩化水素、水分の分
析器により連続的に検知される。もし検知点においてこ
れら不純物のいずれかが過剰量で存在するなら、警報が
発生してコントローラ５９、６９に信号を送り純度が許
容水準まで戻るまで生成物供給ラインにおける弁５４、
６４を閉じそしてヘリウムを廃棄物流れ５６、６６とし
て廃棄する。現場の供給システムからの補給ヘリウムは
操作を継続するべく流れを続行する。
【００２９】本発明の特定の特徴が便宜上図面のいずれ
かに示されたが、本発明に従えば、各特徴は別の特徴と
組合せることができる。本発明の範囲で多くの変更をな
しうることを銘記されたい。例えば、コントローラ５
９、６９は単一のマイクロプロセッサとして合体され、
過剰量の汚染物が分析器乃至センサ５２、６２により検
出されるとき、警報を発生しそして弁５４、６４の一方
乃至両方に閉鎖信号及び廃棄信号を発生するようにする
ことができる。
かに示されたが、本発明に従えば、各特徴は別の特徴と
組合せることができる。本発明の範囲で多くの変更をな
しうることを銘記されたい。例えば、コントローラ５
９、６９は単一のマイクロプロセッサとして合体され、
過剰量の汚染物が分析器乃至センサ５２、６２により検
出されるとき、警報を発生しそして弁５４、６４の一方
乃至両方に閉鎖信号及び廃棄信号を発生するようにする
ことができる。
【００３０】
【発明の効果】光ファイバの製造業は、非常に大きくし
かも急速に成長を続ける今、もはや主要なヘリウム消費
者である。本発明の回収−リサイクル技術の即時的な効
果として、光ファイバ製造の単価は、１）本発明によら
ねば廃棄されるところのヘリウムの実質部分を経済的に
回収することによりそして２）製造業者に生産速度を増
大するべく一層高いヘリウム流量を使用することへのコ
スト要因を提供することにより減少することになる。ヘ
リウムのユニークな熱伝達性質は一層迅速な処理速度の
使用を可能ならしめ、これは結局製造コストの低減につ
ながる。
かも急速に成長を続ける今、もはや主要なヘリウム消費
者である。本発明の回収−リサイクル技術の即時的な効
果として、光ファイバ製造の単価は、１）本発明によら
ねば廃棄されるところのヘリウムの実質部分を経済的に
回収することによりそして２）製造業者に生産速度を増
大するべく一層高いヘリウム流量を使用することへのコ
スト要因を提供することにより減少することになる。ヘ
リウムのユニークな熱伝達性質は一層迅速な処理速度の
使用を可能ならしめ、これは結局製造コストの低減につ
ながる。
【図１】本発明の一具体例の概略流れ図であり、ここで
はヘリウムが光ファイバ製造プロセスにおけるすべての
段階から回収され、精製されそしてプロセスにおけるす
べての段階にリサイクルのため供される。
はヘリウムが光ファイバ製造プロセスにおけるすべての
段階から回収され、精製されそしてプロセスにおけるす
べての段階にリサイクルのため供される。
【図２】本発明の一具体例の概略流れ図であり、ここで
はヘリウムが光ファイバ製造プロセスにおけるすべての
段階から回収され、精製されるが、製造プロセスのファ
イバ線引段階にのみ供される。
はヘリウムが光ファイバ製造プロセスにおけるすべての
段階から回収され、精製されるが、製造プロセスのファ
イバ線引段階にのみ供される。
【図３】図１及び２の具体例の組合せを表す、好ましい
具体例の概略流れ図であり、ここではヘリウムが光ファ
イバ製造プロセスにおけるすべての段階から回収され、
ファイバ線引段階に必要な水準まで精製されて供給され
そして後リサイクルヘリウムの残部が更に精製されて焼
結及び／或いは堆積段階に供給される。
具体例の概略流れ図であり、ここではヘリウムが光ファ
イバ製造プロセスにおけるすべての段階から回収され、
ファイバ線引段階に必要な水準まで精製されて供給され
そして後リサイクルヘリウムの残部が更に精製されて焼
結及び／或いは堆積段階に供給される。
２３、３３、４３ 光ファイバ材料 ２０ プリフォーム堆積段階 ３０ プリフォーム焼結段階 ４０ ファイバ線引段階 ４５ 光ファイバ製品流れ １ 補給ヘリウム ２ ヘリウム供給流れ １７、１９、２１ ヘリウム ２９、３９、４９ 入口 ２８、３８、４８ 出口 ３、４、５ 排ガス ６ 供給流れ ７ 圧縮機供給物 ９ 比較的清浄な乾燥ガス流れ １１ 精製されたヘリウム １２ 中間生成物流れ １３ 低純度ヘリウム流れ １４ 外部ヘリウム供給システム １５ 合流流れ ３５ 予備処理段階 ４５ 圧縮機 ５０ 中間ガス精製段階 ５５ コンディショニング段階 ６０ 最終ガス精製段階 １６、２５ バラストタンク ５２、６２ 分析器 ５９、６９ コントローラ ５４、６４ 自動弁 ５６、６６ 廃棄物流れ
Claims (3)
- 【請求項１】 光ファイバ製造プロセスからヘリウムを
回収するための方法であって、（ａ）各々入口及び出口
を有する処理設備を使用する堆積段階、焼結段階及びフ
ァイバ線引段階を含む光ファイバ製造プロセスにヘリウ
ムを供給する段階と、（ｂ）光ファイバ製造プロセスの
各段階にプロセス材料送給し、ヘリウムと接触せしめる
段階と、（ｃ）ファイバ線引段階と、堆積段階及び焼結
段階から選択される少なくとも一つの他の段階との出口
からヘリウムの少なくとも一部を回収ヘリウムとして回
収しそして該回収ヘリウムを中間ガス精製システムに送
給する段階と、（ｄ）前記中間ガス精製システムからの
回収ヘリウムを最終精製段階に送給する段階と、（ｅ）
最終精製段階からの回収ヘリウムガスの少なくとも一部
を光ファイバ製造プロセス段階の少なくとも一つの段階
の入口に導入する段階とを包含する光ファイバ製造プロ
セスからヘリウムを回収するための方法。 - 【請求項２】 段階（ｃ）における中間ガス精製システ
ムからの回収ヘリウムの一部がファイバ線引段階の入口
に供給されそして該回収ヘリウムの残部が最終精製段階
において更に精製されそして光ファイバ製造プロセスの
堆積段階及び焼結段階から選択される少なくとも一つの
段階に供給される請求項１の方法。 - 【請求項３】 光ファイバ製造プロセスからヘリウムを
回収するための方法であって、（ａ）各々入口及び出口
を有する堆積段階、焼結段階及びファイバ線引段階を含
む光ファイバ製造プロセスにヘリウムを供給する段階
と、（ｂ）光ファイバ製造プロセスの各段階にプロセス
材料送給し、ヘリウムと接触せしめる段階と、（ｃ）フ
ァイバ線引段階と、堆積段階及び焼結段階から選択され
る少なくとも一つの他の段階との出口からヘリウムの少
なくとも一部を回収ヘリウムとして回収しそして該回収
ヘリウムを中間ガス精製システムに送給する段階と、
（ｄ）前記中間ガス精製システムからの回収ヘリウムを
ファイバ線引段階の入口に供給する段階とを包含する光
ファイバ製造プロセスからヘリウムを回収するための方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US686861 | 1991-04-12 | ||
| US68686196A | 1996-07-26 | 1996-07-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1087339A true JPH1087339A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=24758060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9213921A Pending JPH1087339A (ja) | 1996-07-26 | 1997-07-25 | 光ファイバ製造のためのヘリウムの回収 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0820963B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1087339A (ja) |
| KR (1) | KR980009153A (ja) |
| CN (1) | CN1176941A (ja) |
| AR (1) | AR008078A1 (ja) |
| AU (1) | AU3081597A (ja) |
| BR (1) | BR9704074A (ja) |
| CA (1) | CA2211455C (ja) |
| DE (1) | DE69700520T2 (ja) |
| DK (1) | DK0820963T3 (ja) |
| ES (1) | ES2138420T3 (ja) |
| ID (1) | ID17537A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002097007A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-04-02 | Nippon Sanso Corp | 希ガスの回収方法及び装置 |
| JP2004526052A (ja) * | 2000-12-04 | 2004-08-26 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | ガス回収システム及び方法 |
| JP2004536702A (ja) * | 2001-07-31 | 2004-12-09 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | ヘリウム回収の制御システム |
| JP2012529367A (ja) * | 2009-06-10 | 2012-11-22 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 膜を用いたガス回収方法およびシステム |
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