JPWO2020116522A1 - ガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置および原料供給方法 - Google Patents
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Abstract
ガラス微粒子堆積体を製造する原料をバーナに供給する原料供給装置であって、原料タンクと、原料タンクに一端が接続された液体原料配管と、原料タンクから液体原料配管を介して液体原料であるシロキサンを圧送する液体原料圧送ポンプと、液体原料配管における液体原料圧送ポンプの二次側に設けられた圧力調整弁と、液体原料配管の他端に接続された液体用ＭＦＣと、液体用ＭＦＣの二次側に接続され液体原料を気化する気化装置と、を備え、圧力調整弁の二次側の配管が、一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続されている。
Description
本開示は、ガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置および原料供給方法に関する。
本出願は、２０１８年１２月４日出願の日本国特許出願第２０１８−２２７１１６号に基づく優先権を主張し、当該出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、２０１８年１２月４日出願の日本国特許出願第２０１８−２２７１１６号に基づく優先権を主張し、当該出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
特許文献１には、バーナに供給するガラス原料をシロキサンとするガラス微粒子堆積体の製造方法が記載されている。
特許文献２には、原料にシロキサンを用いた石英ガラスの製造方法が記載されている。
特許文献２には、原料にシロキサンを用いた石英ガラスの製造方法が記載されている。
本開示の一態様に係るガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置は、
ガラス微粒子堆積体を製造する原料をバーナに供給する原料供給装置であって、
液体原料タンクと、
前記液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管と、
前記液体原料タンクから前記液体原料配管を介して液体原料を液体用ＭＦＣに圧送する液体原料圧送ポンプと、
前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられた圧力調整弁と、
前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられ、前記液体原料配管の他端に接続された液体用ＭＦＣと、
前記液体用ＭＦＣの二次側に接続され前記液体原料を気化する気化装置と、
を備え、
前記液体原料は、シロキサンであり、
前記圧力調整弁の二次側の配管が、一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続された系とされている。
ガラス微粒子堆積体を製造する原料をバーナに供給する原料供給装置であって、
液体原料タンクと、
前記液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管と、
前記液体原料タンクから前記液体原料配管を介して液体原料を液体用ＭＦＣに圧送する液体原料圧送ポンプと、
前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられた圧力調整弁と、
前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられ、前記液体原料配管の他端に接続された液体用ＭＦＣと、
前記液体用ＭＦＣの二次側に接続され前記液体原料を気化する気化装置と、
を備え、
前記液体原料は、シロキサンであり、
前記圧力調整弁の二次側の配管が、一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続された系とされている。
また、本開示の一態様に係る原料供給方法は、
ガラス微粒子堆積体を製造する際に原料をバーナに供給する原料供給方法であって、
液体のシロキサンからなる液体原料が収容された液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管を介して、前記液体原料を液体原料圧送ポンプによって液体用ＭＦＣに圧送すると共に、前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に圧力調整弁を設け、前記圧力調整弁の二次側配管を一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続し、
前記液体原料圧送ポンプと、前記圧力調整弁により、前記液体用ＭＦＣの一次圧力を調整し、
前記液体用ＭＦＣの二次側で前記液体原料を気化して前記バーナに供給する。
ガラス微粒子堆積体を製造する際に原料をバーナに供給する原料供給方法であって、
液体のシロキサンからなる液体原料が収容された液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管を介して、前記液体原料を液体原料圧送ポンプによって液体用ＭＦＣに圧送すると共に、前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に圧力調整弁を設け、前記圧力調整弁の二次側配管を一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続し、
前記液体原料圧送ポンプと、前記圧力調整弁により、前記液体用ＭＦＣの一次圧力を調整し、
前記液体用ＭＦＣの二次側で前記液体原料を気化して前記バーナに供給する。
（本開示が解決しようとする課題）
ガラス微粒子堆積体を製造する原料をバーナに供給する原料供給装置において、原料がシロキサンである場合は、沸点が高いため（例えば、シロキサンの一つであるオクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）の沸点は１７５℃）、気化させてから、気体用ＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を使用して流量を制御することが難しい。また、シロキサンは危険物であるため、原料タンクに高い一次圧を加えて液体のシロキサンを圧送することも難しい。これを解決する方法の一つとして、液体の状態のシロキサンを、ポンプを用いて液体用ＭＦＣに送り、流量を制御する方法がある。
ガラス微粒子堆積体を製造する原料をバーナに供給する原料供給装置において、原料がシロキサンである場合は、沸点が高いため（例えば、シロキサンの一つであるオクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）の沸点は１７５℃）、気化させてから、気体用ＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を使用して流量を制御することが難しい。また、シロキサンは危険物であるため、原料タンクに高い一次圧を加えて液体のシロキサンを圧送することも難しい。これを解決する方法の一つとして、液体の状態のシロキサンを、ポンプを用いて液体用ＭＦＣに送り、流量を制御する方法がある。
ところが、ポンプを用いると、ポンプによる脈動（圧力変動）によって液体用ＭＦＣの一次圧力が変動し、液体用ＭＦＣに流れる液体のシロキサンの流量も変動することが分かった。流量が変動すると、液体のシロキサンを気化し、ガラス原料ガスをバーナに供給する際、ガスの流量が変動してしまい、ガラス微粒子堆積体の製造装置において堆積されるガラス微粒子の特性が変動するおそれがある。
そこで、本開示は、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動を抑制できるガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置および原料供給方法を提供することを目的とする。
（本開示の効果）
本開示に係るガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置および原料供給方法によれば、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動を抑制することができる。
本開示に係るガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置および原料供給方法によれば、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動を抑制することができる。
（本開示の実施形態の説明）
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示の一態様に係るガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置は、
（１）ガラス微粒子堆積体を製造する原料をバーナに供給する原料供給装置であって、
液体原料タンクと、
前記液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管と、
前記液体原料タンクから前記液体原料配管を介して液体原料を液体用ＭＦＣに圧送する液体原料圧送ポンプと、
前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられた圧力調整弁と、
前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられ、前記液体原料配管の他端に接続された前記液体用ＭＦＣと、
前記液体用ＭＦＣの二次側に接続され前記液体原料を気化する気化装置と、
を備え、
前記液体原料は、シロキサンであり、
前記圧力調整弁の二次側の配管が、一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続された系とされている。
圧力調整弁の開度は、高圧側（一次側）の圧力の変化に応じて調整されるので、高圧側（一次側）の圧力変動が平坦化される。これにより、液体原料圧送ポンプによる液体原料の脈動（圧力変動）を抑えることができる。このため、液体用ＭＦＣの一次側圧力の変動が抑えられて、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動が抑えられる。よって、バーナから噴出するガスの流量変動が抑えられるので、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動を抑制できる。
また、液体原料圧送ポンプなどによって発生した溶存ガスの気泡は、圧力調整弁の高圧側から低圧側（二次側配管側）に流れるので、液体用ＭＦＣへ供給される液体原料から溶存ガスを取り除くことができる。溶存ガスが取り除かれることで、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動や気化装置で気化された原料の気化状態への影響を抑えることができる。これにより、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動をさらに抑制できる。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示の一態様に係るガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置は、
（１）ガラス微粒子堆積体を製造する原料をバーナに供給する原料供給装置であって、
液体原料タンクと、
前記液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管と、
前記液体原料タンクから前記液体原料配管を介して液体原料を液体用ＭＦＣに圧送する液体原料圧送ポンプと、
前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられた圧力調整弁と、
前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられ、前記液体原料配管の他端に接続された前記液体用ＭＦＣと、
前記液体用ＭＦＣの二次側に接続され前記液体原料を気化する気化装置と、
を備え、
前記液体原料は、シロキサンであり、
前記圧力調整弁の二次側の配管が、一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続された系とされている。
圧力調整弁の開度は、高圧側（一次側）の圧力の変化に応じて調整されるので、高圧側（一次側）の圧力変動が平坦化される。これにより、液体原料圧送ポンプによる液体原料の脈動（圧力変動）を抑えることができる。このため、液体用ＭＦＣの一次側圧力の変動が抑えられて、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動が抑えられる。よって、バーナから噴出するガスの流量変動が抑えられるので、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動を抑制できる。
また、液体原料圧送ポンプなどによって発生した溶存ガスの気泡は、圧力調整弁の高圧側から低圧側（二次側配管側）に流れるので、液体用ＭＦＣへ供給される液体原料から溶存ガスを取り除くことができる。溶存ガスが取り除かれることで、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動や気化装置で気化された原料の気化状態への影響を抑えることができる。これにより、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動をさらに抑制できる。
前記（１）に記載のガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置は、
（２）前記バーナが複数あり、前記液体原料配管の他端に前記複数のバーナのそれぞれに向かう複数の分岐配管の一端がそれぞれ接続され、
前記複数の分岐配管のそれぞれの他端に前記液体用ＭＦＣがそれぞれ接続されており、
前記複数の分岐配管における前記液体用ＭＦＣの一次側にそれぞれ第二圧力調整弁が設けられ、
前記第二圧力調整弁の二次側の配管が、一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続された系とされていてもよい。
各分岐配管に液体原料が分流される際に、分岐配管内の圧力が減圧されて発生した溶存ガスの気泡は、第二圧力調整弁の高圧側から低圧側（二次側配管側）に流れる。これにより、液体用ＭＦＣへ供給される液体原料から溶存ガスを取り除くことができる。溶存ガスが取り除かれることで、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動や気化装置で気化された原料の気化状態への影響を抑えることができる。したがって、バーナから噴出するガスの流量変動が抑えられ、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動をさらに抑制できる。
（２）前記バーナが複数あり、前記液体原料配管の他端に前記複数のバーナのそれぞれに向かう複数の分岐配管の一端がそれぞれ接続され、
前記複数の分岐配管のそれぞれの他端に前記液体用ＭＦＣがそれぞれ接続されており、
前記複数の分岐配管における前記液体用ＭＦＣの一次側にそれぞれ第二圧力調整弁が設けられ、
前記第二圧力調整弁の二次側の配管が、一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続された系とされていてもよい。
各分岐配管に液体原料が分流される際に、分岐配管内の圧力が減圧されて発生した溶存ガスの気泡は、第二圧力調整弁の高圧側から低圧側（二次側配管側）に流れる。これにより、液体用ＭＦＣへ供給される液体原料から溶存ガスを取り除くことができる。溶存ガスが取り除かれることで、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動や気化装置で気化された原料の気化状態への影響を抑えることができる。したがって、バーナから噴出するガスの流量変動が抑えられ、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動をさらに抑制できる。
また、本開示の一態様に係る原料供給方法は、
（３）ガラス微粒子堆積体を製造する際に原料をバーナに供給する原料供給方法であって、
液体のシロキサンからなる液体原料が収容された液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管を介して、前記液体原料を液体原料圧送ポンプによって液体用ＭＦＣに圧送すると共に、前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に圧力調整弁を設け、前記圧力調整弁の二次側配管を一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続し、
前記液体原料圧送ポンプと、前記圧力調整弁により、前記液体用ＭＦＣの一次圧力を調整し、
前記液体用ＭＦＣの二次側で前記液体原料を気化して前記バーナに供給する。
圧力調整弁の開度は、高圧側（一次側）の圧力の変化に応じて調整されるので、高圧側（一次側）の圧力変動が平坦化される。これにより、液体原料圧送ポンプによる液体原料の脈動（圧力変動）を抑えることができる。このため、液体用ＭＦＣの一次側圧力の変動が抑えられて、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動が抑えられる。よって、バーナから噴出するガスの流量変動が抑えられるので、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動を抑制できる。
また、液体原料圧送ポンプなどによって発生した溶存ガスの気泡は、圧力調整弁の高圧側から低圧側（二次側配管側）に流れるので、液体用ＭＦＣへ供給される液体原料から溶存ガスを取り除くことができる。溶存ガスが取り除かれることで、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動や気化装置で気化された原料の気化状態への影響を抑えることができる。これにより、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動をさらに抑制できる。
（３）ガラス微粒子堆積体を製造する際に原料をバーナに供給する原料供給方法であって、
液体のシロキサンからなる液体原料が収容された液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管を介して、前記液体原料を液体原料圧送ポンプによって液体用ＭＦＣに圧送すると共に、前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に圧力調整弁を設け、前記圧力調整弁の二次側配管を一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続し、
前記液体原料圧送ポンプと、前記圧力調整弁により、前記液体用ＭＦＣの一次圧力を調整し、
前記液体用ＭＦＣの二次側で前記液体原料を気化して前記バーナに供給する。
圧力調整弁の開度は、高圧側（一次側）の圧力の変化に応じて調整されるので、高圧側（一次側）の圧力変動が平坦化される。これにより、液体原料圧送ポンプによる液体原料の脈動（圧力変動）を抑えることができる。このため、液体用ＭＦＣの一次側圧力の変動が抑えられて、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動が抑えられる。よって、バーナから噴出するガスの流量変動が抑えられるので、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動を抑制できる。
また、液体原料圧送ポンプなどによって発生した溶存ガスの気泡は、圧力調整弁の高圧側から低圧側（二次側配管側）に流れるので、液体用ＭＦＣへ供給される液体原料から溶存ガスを取り除くことができる。溶存ガスが取り除かれることで、液体用ＭＦＣに流れる液体原料の流量変動や気化装置で気化された原料の気化状態への影響を抑えることができる。これにより、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動をさらに抑制できる。
（本開示の実施形態の詳細）
本開示の実施形態に係るガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置および原料供給方法の具体例を、図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態に係るガラス微粒子堆積体製造用の原料供給装置および原料供給方法の具体例を、図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図１は、本開示の実施形態に係る原料供給装置の一例を示す概略構成図である。原料供給装置は、ガラス微粒子堆積体を製造するための原料をガラス微粒子生成用のバーナに供給する装置である。なお、本実施形態の原料供給装置では、複数のバーナ（本例では三つのバーナ）に供給する例を挙げて説明する。
図１に示すように、原料供給装置１は、原料タンク１０と、液体原料配管２０と、液体原料圧送ポンプ３０と、第一圧力調整弁４０と、液体用ＭＦＣ５０と、第二圧力調整弁６０と、気化装置７０と、を備えている。
原料タンク１０には、液状のガラス原料である液体原料１１が密閉状態で貯留されている。液体原料１１は、例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（ＨＭＣＴＳ）、デカメチルシクロペンタンシロキサン（ＤＭＣＰＳ）などのシロキサン液である。ガラス原料となるシロキサンとしては、ＯＭＣＴＳが最も望ましいので、本実施形態では、液体原料１１としてＯＭＣＴＳのシロキサン液を用いた場合を例に挙げて説明をする。
また、原料タンク１０内の液体原料１１上部には窒素等のガスが入っている。これにより、隙間から埃や外気が入らないように、原料タンク１０内の圧力Ｐ１は、０．１ＭＰａ程度に与圧されている。
液体原料配管２０は、原料タンク１０から液体用ＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０へ液体原料１１を供給するための配管である。液体原料配管２０の一方側の端部は、原料タンク１０に接続されている。
液体原料圧送ポンプ３０は、原料タンク１０から液体原料配管２０および分岐配管２１を介して、液体原料１１を液体用ＭＦＣ５０へ圧送するためのポンプである。液体原料圧送ポンプ３０は、液体原料配管２０における原料タンク１０寄りの位置に設けられている。液体原料圧送ポンプ３０のストローク数は、例えば最大１９０回／分程度である。液体原料圧送ポンプ３０の二次側における液体原料配管２０内の圧力は、上記原料タンク１０内の圧力Ｐ１よりも高い圧力Ｐ２である。なお、二次側とは、ガラス原料が流れる方向における下流側を意味する。また、上記二次側に対して、ガラス原料が流れる方向における上流側を一次側として以下説明する。
第一圧力調整弁４０は、その一次側配管４２が液体原料配管２０に接続され、二次側配管４３が原料タンク１０に接続されている。このため、第一圧力調整弁４０の一次側圧力は圧力Ｐ２となり、第一圧力調整弁４０の二次側圧力は圧力Ｐ２よりも低い圧力Ｐ１となっている。第一圧力調整弁４０は、その高圧側（一次側配管４２内の）圧力と低圧側（二次側配管４３内の）圧力の圧力差（差圧）に応じて開度調整部４１により弁の開度が調整される。
液体原料配管２０における他方側は、分岐点Ａにおいて、複数系統（本例では、３系統）の分岐配管２１に分岐されている。各系統における分岐配管２１には、それぞれ減圧弁９０が設けられている。減圧弁９０は、液体原料配管２０が分岐されることにより圧力に差が発生した分岐配管２１内の圧力を、例えば、所定の圧力Ｐ３に調整するための調整弁である。調整される圧力Ｐ３は、原料タンク１０内の圧力Ｐ１よりも高い圧力である。
液体用ＭＦＣ５０は、分岐配管２１を流れてくる液体原料１１の流量を制御するためのコントローラである。液体用ＭＦＣ５０は、制御した所定量の液体原料１１を、分岐配管２２（液体用ＭＦＣ５０の２次側の配管）を介して気化装置７０に送り出す。
第二圧力調整弁６０は、分岐配管２１において、液体用ＭＦＣ５０の一次側であって、かつ減圧弁９０の二次側に設けられている。第二圧力調整弁６０の一次側配管６２は、分岐配管２１に接続されており、二次側配管６３は、原料タンク１０に接続されている。このため、第二圧力調整弁６０の一次側圧力は圧力Ｐ３となり、第二圧力調整弁６０の二次側圧力は圧力Ｐ３よりも低い圧力Ｐ１となっている。第二圧力調整弁６０は、その高圧側（一次側配管６２内の）圧力と低圧側（二次側配管６３内の）圧力の圧力差（差圧）に応じて開度調整部６１により弁の開度が調整される。
気化装置７０は、液体用ＭＦＣ５０の二次側に接続されている。気化装置７０は、液体用ＭＦＣ５０から送られてきた液体原料１１を気化させるための装置である。気化装置７０は、例えば高速で噴射されるキャリアガスに液体原料１１を滴下することにより、ガラス原料ガスを生成する。また、液体原料１１がＯＭＣＴＳのシロキサン液である場合には、１７５℃〜２００℃程度に加熱する。
キャリアガスとしては、例えば、窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。
キャリアガスとしては、例えば、窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。
ガラス原料ガスは、原料ガス供給管２３を介して、反応容器２に設けられているバーナ８０に供給される。
次に、原料供給装置１を用いた原料供給方法について説明する。
液体原料圧送ポンプ３０を駆動させることにより、原料タンク１０内の液体原料１１を、液体原料配管２０を介して液体用ＭＦＣ５０へ向けて圧送する。液体原料圧送ポンプ３０の圧送により、液体原料圧送ポンプ３０の二次側における液体原料配管２０内の圧力は、原料タンク１０内の圧力Ｐ１よりも高い圧力Ｐ２になる。また、液体原料圧送ポンプ３０の圧送により、液体原料圧送ポンプ３０の二次側における液体原料配管２０内の圧力Ｐ２に脈動が発生する。
液体原料圧送ポンプ３０を駆動させることにより、原料タンク１０内の液体原料１１を、液体原料配管２０を介して液体用ＭＦＣ５０へ向けて圧送する。液体原料圧送ポンプ３０の圧送により、液体原料圧送ポンプ３０の二次側における液体原料配管２０内の圧力は、原料タンク１０内の圧力Ｐ１よりも高い圧力Ｐ２になる。また、液体原料圧送ポンプ３０の圧送により、液体原料圧送ポンプ３０の二次側における液体原料配管２０内の圧力Ｐ２に脈動が発生する。
第一圧力調整弁４０の開度は、一次側配管４２の圧力Ｐ２の変化に応じて調整されるので、圧力Ｐ２の脈動（変動）が平坦化される。これにより、液体原料配管２０内の圧力Ｐ２に生じた上記脈動は、液体原料配管２０に設けられた第一圧力調整弁４０によって抑制される。
また、液体原料１１の一部は、第一圧力調整弁４０の二次側配管４３を介して原料タンク１０に戻される。
また、液体原料１１の一部は、第一圧力調整弁４０の二次側配管４３を介して原料タンク１０に戻される。
液体原料配管２０を流れる液体原料１１は、分岐点Ａにおいて三つの分岐配管２１に分岐して流される。液体原料配管２０を分岐することで三つの分岐配管２１の圧力間にばらつきが発生する。各分岐配管２１間における圧力のばらつきをなくすために減圧弁９０によって各分岐配管２１の圧力を調整する。
また、液体原料１１が減圧されることにより、液体原料１１に溶存していたガスが気泡となって分岐配管２１内に発生するおそれがある。
分岐配管２１において、液体用ＭＦＣ５０の一次側であって、かつ減圧弁９０の二次側に、第二圧力調整弁６０が設けられている。第二圧力調整弁６０の一次側配管６２は、分岐配管２１に接続され、二次側配管６３は、原料タンク１０に接続されている。これにより、第二圧力調整弁６０の一次側圧力は圧力Ｐ３となり、第二圧力調整弁６０の二次側圧力は圧力Ｐ３よりも低い圧力Ｐ１となる。第二圧力調整弁６０は、その一次側（高圧側）圧力と二次側（低圧側）圧力の圧力差（差圧）に応じて開度調整部６１により弁の開度が調整される。これにより、分岐配管２１内に発生した上記気泡は、分岐配管２１に設けた第二圧力調整弁６０によって低圧（圧力Ｐ３より低い圧力）の二次側配管６３側に流れるので、取り除くことができる。気泡と共に液体原料１１の一部も第二圧力調整弁６０の二次側に流れるが、二次側に流れた液体原料１１は、二次側配管６３を介して原料タンク１０に戻される。
気泡が除去された液体原料１１は、液体用ＭＦＣ５０に送られる。続いて、液体用ＭＦＣ５０により液体原料１１の流量が制御され、制御された所定量の液体原料１１は気化装置７０に送られる。続いて、気化装置７０によりガラス原料ガスが生成され、生成されたガラス原料ガスは、バーナ８０に供給される。
以上詳述したように、本実施形態に係る原料供給装置１および原料供給方法によれば、液体原料圧送ポンプ３０の二次側に第一圧力調整弁４０を設け、第一圧力調整弁４０の二次側を一次側より低い圧力Ｐ１の原料タンク１０に接続している。第一圧力調整弁４０の開度は、高圧側（一次側）の圧力の変化に応じて調整されるので、高圧側（一次側）の圧力変動が平坦化される。これにより、液体原料圧送ポンプ３０により生じる脈動（圧力変動）を抑えることができる。このため、液体用ＭＦＣ５０における一次側の圧力の変動が抑えられて、液体用ＭＦＣ５０に流れる液体原料１１の流量変動が抑えられる。これにより、気化装置７０で気化されるガラス原料ガスの流量変動を抑えることができ、バーナ８０から噴出するガラス原料ガスの流量変動を抑えられるので、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動を抑制できる。
また、液体原料圧送ポンプ３０などによって発生した溶存ガスの気泡は、第一圧力調整弁４０の高圧側から低圧側（二次側配管４３側）に流れるので、液体用ＭＦＣ５０へ供給される液体原料１１から溶存ガスを取り除くことができる。溶存ガスが取り除かれることで、液体用ＭＦＣ５０に流れる液体原料１１の流量変動や気化装置７０で気化されたガラス原料ガスの気化状態への影響を抑えることができる。これにより、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動をさらに抑制できる。
また、本実施形態に係る原料供給装置１は、各バーナ８０に接続される分岐配管２１において液体用ＭＦＣ５０の一次側にそれぞれ第二圧力調整弁６０が設けられ、第二圧力調整弁６０の二次側が一次側より低い圧力Ｐ１の原料タンク１０に接続されている。各分岐配管２１に液体原料１１が分流される際に、分岐配管２１内の圧力が減圧されて発生した溶存ガスの気泡は、第二圧力調整弁６０の高圧側から低圧側（二次側配管６３側）に流れる。これにより、液体用ＭＦＣ５０へ供給される液体原料１１から溶存ガスを取り除くことができる。溶存ガスが取り除かれることで、液体用ＭＦＣ５０に流れる液体原料１１の流量変動や気化装置７０で気化されたガラス原料ガスの気化状態への影響を抑えることができる。したがって、バーナ８０から噴出するガスの流量変動が抑えられ、ガラス微粒子堆積体に堆積されるガラス微粒子の特性の変動をさらに抑えることができる。
上記実施形態では図１で示したように、分岐点Ａにおいて複数系統（図１の例では、三系統）に分岐して系統毎にそれぞれ一つのバーナにガラス原料ガスを供給しているが、液体用ＭＦＣ５０までを一系統としてもよい。この場合、液体原料配管２０における他方側は、分岐せず液体用ＭＦＣに接続され、この液体原料配管２０に第二圧力調整弁６０が設けられる（なお、この場合は減圧弁９０を設けなくてもよい。）そして、液体用ＭＦＣ５０の二次側で複数系統に分岐して、それぞれの系統が、気化装置７０、原料ガス供給管２３を介してバーナ８０に接続される。或いは、液体用ＭＦＣ５０の二次側で複数系統に分岐せずに、気化装置７０、原料ガス供給管２３を介してバーナ８０に接続されるようにして、一つのバーナのみにガラス原料ガスを供給する構成としてもよい。
また、上記実施形態では、第一圧力調整弁４０の二次側配管４３および第二圧力調整弁６０の二次側配管６３を原料タンク１０に接続しているが、これに限定されず、（第一圧力調整弁４０、第二圧力調整弁６０の）一次側よりも低い圧力の箇所に接続されていればよい。例えば、一次側より低い圧力（大気圧等）が与圧された別の容器に接続して、二次側配管４３，６３を流れる液体原料１１をこの容器内に排出するようにしてもよい。
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。
１：原料供給装置
１０：原料タンク
１１：液体原料
２０：液体原料配管
２１：分岐配管
３０：液体原料圧送ポンプ
４０：第一圧力調整弁（圧力調整弁）
４２，６２：一次側配管
４３，６３：二次側配管
５０：液体用ＭＦＣ
６０：第二圧力調整弁
７０：気化装置
８０：バーナ
９０：減圧弁
１０：原料タンク
１１：液体原料
２０：液体原料配管
２１：分岐配管
３０：液体原料圧送ポンプ
４０：第一圧力調整弁（圧力調整弁）
４２，６２：一次側配管
４３，６３：二次側配管
５０：液体用ＭＦＣ
６０：第二圧力調整弁
７０：気化装置
８０：バーナ
９０：減圧弁
Claims (3)
- ガラス微粒子堆積体を製造する原料をバーナに供給する原料供給装置であって、
液体原料タンクと、
前記液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管と、
前記液体原料タンクから前記液体原料配管を介して液体原料を液体用ＭＦＣに圧送する液体原料圧送ポンプと、
前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられた圧力調整弁と、
前記液体原料圧送ポンプの二次側に設けられ、前記液体原料配管の他端に接続された前記液体用ＭＦＣと、
前記液体用ＭＦＣの二次側に接続され前記液体原料を気化する気化装置と、
を備え、
前記液体原料は、シロキサンであり、
前記圧力調整弁の二次側の配管が、一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続された系とされている、
原料供給装置。 - 前記バーナが複数あり、前記液体原料配管の他端に前記複数のバーナのそれぞれに向かう複数の分岐配管の一端がそれぞれ接続され、
前記複数の分岐配管のそれぞれの他端に前記液体用ＭＦＣがそれぞれ接続されており、
前記複数の分岐配管における前記液体用ＭＦＣの一次側にそれぞれ第二圧力調整弁が設けられ、
前記第二圧力調整弁の二次側の配管が、一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続された系とされている、
請求項１に記載の原料供給装置。 - ガラス微粒子堆積体を製造する際に原料をバーナに供給する原料供給方法であって、
液体のシロキサンからなる液体原料が収容された液体原料タンクに一端が接続された液体原料配管を介して、前記液体原料を液体原料圧送ポンプによって液体用ＭＦＣに圧送すると共に、前記液体原料配管における前記液体原料圧送ポンプの二次側に圧力調整弁を設け、前記圧力調整弁の二次側配管を一次側の圧力よりも低い圧力の箇所に接続し、
前記液体原料圧送ポンプと、前記圧力調整弁により、前記液体用ＭＦＣの一次圧力を調整し、
前記液体用ＭＦＣの二次側で前記液体原料を気化して前記バーナに供給する、
原料供給方法。
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