JP2009292658A - 多孔質ガラス母材の脱水焼結装置及びその排気制御方法 - Google Patents

多孔質ガラス母材の脱水焼結装置及びその排気制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 排気管詰まり、大気巻き込み、脱水プロセスガスの室内漏洩が生じないようにし、排気不良、品質不良、周辺設備の腐食を防止するとともに、排気管交換による稼働率低下の防止や、補修費の低減を図る。
【解決手段】 加熱炉3内の多孔質ガラス母材1に脱水やフッ素添加のためのプロセスガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材1の脱水焼結装置100であって、加熱炉3内の排ガスを炉外に導く排気経路5が、空気中の水分等と反応して浮遊物質を生成するプロセスガスを流しているときの浮遊物質を含む排ガスを流す第1経路61と、浮遊物質を生成しないプロセスガスを流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す第2経路63と、の2系統で構成され、第1、第2経路61,63がプロセスガスに応じて開閉される構成を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水やフッ素添加のためのプロセスガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結装置及びその排気制御方法に関する。
石英系ガラス光ファイバのガラス母材は、ガラス微粒子堆積体(多孔質ガラス母材)を加熱処理し、脱水及び透明ガラス化を行うことによって製造される。加熱処理工程では、脱水、透明ガラス化などの加熱処理内容に応じて雰囲気ガスを選択する。例えば、第1加熱処理でHeとO2 及び脱水ガス(塩素ガス、塩化チオニル、フルオル系シランなど)を用い、多孔質ガラス母材を脱水し、続く第2加熱処理でHeとO2 又はHeのみを用いた雰囲気中で透明ガラス化することにより、プリフォームと呼ばれる円柱状のガラス棒を作る。その後、このプリフォームを加熱し、溶かしながら引っ張る線引処理を行って所定の太さの光ファイバに仕上げる。
プリフォームは、線引処理するための前処理として、加熱された多孔質ガラス母材に脱水剤となるSiCl4 や、SiF4 等のガスを接触させて脱水焼結を行うことで、透明ガラス化して、最終的に仕上げる光ファイバのコアとクラッドとに相似の寸法、屈折率が付与される。図3は、このようなプリフォームの製造に使用される多孔質ガラス母材の脱水焼結装置の一例を示したものである(例えば特許文献1参照)。
この特許文献1に記載の脱水焼結装置500は、加熱炉501と、加熱炉501に排気管503を接続して装備された排ガス処理装置505とから構成される。加熱炉501は、軸線を上下方向に向けた筒状の炉芯管507と、この炉芯管507の上部を覆う炉芯管上蓋509と、炉芯管上蓋509の中心を昇降自在に挿通して炉芯管507内に多孔質ガラス母材511を吊持する支持棒513と、炉芯管507の外周から多孔質ガラス母材511を加熱するリングヒータ515と、リングヒータ515及び炉芯管507の周囲を覆う炉ケーシング517とを備える。
脱水焼結装置500は、図に矢印Gで示すように、炉芯管507の下部から炉芯管507内に、Cl2 やSiCl4 やSiF4 等をガス状にして所定圧で供給する。これらのガスを、脱水処理用、屈折率調整用として使用するが、SiCl4 ガスやSiF4 ガスなどのSiを含むガスは、炉芯管507内で水分と反応してSiO2 ススを生成する。このSiO2 ススは、炉芯管507の低温部に堆積したり、排ガス中に浮遊して排気管503より排ガス処理装置505に排出される。
排ガス処理装置505は、炉芯管507内の余分なガスを排ガスとして加熱炉501の外部に導く排気管503と、この排気管503から排出される排ガスを回収・処理するガス処理手段515とを備えている。ガス処理手段515は、排ガスを効率よく回収するために、排ガスを吸引する吸引ファン519を有している。
特開2003−246628号公報
しかしながら、SiF4 、SiCl4 のガスなどCl2 ガスと異なる性質を持つSi系プロセスガスを使用する焼結炉では、炉芯管内のSiF4 、SiCl4 ガスを排気する際、空気中の水分と反応して排ガス中の浮遊物質であるSiO2 (シリカ)が生成される。このSiO2 は、支持棒513が挿通される挿通穴521等から排ガスの吸引圧で炉芯管507内に引き込まれる空気中の水分とSiCl4 ガスやSiF4 ガスが反応することによっても生成されると考えられる。発生したSiO2 は排気管503内に堆積し、排気管閉塞を起こし、排気不良となる。排気不良となると、炉芯管内圧が不安定となる。また、脱水プロセスガスが装置設置室内に漏洩すれば、周辺設備の腐食や人体へ影響が生じた。従前において閉塞した排気管503は、閉塞部の切断、交換を行っている。このため、排気管503の交換による稼働率低下が生じ、補修費も増大した。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、排気管詰まりを防止し、脱水プロセスガスの室内漏洩が生じない多孔質ガラス母材の脱水焼結装置及びその排気制御方法を提供し、もって、排気不良、品質不良、周辺設備の腐食を防止するとともに、排気管交換による稼働率低下の防止や、補修費の低減を図ることを目的とする。
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水又はフッ素添加のためのプロセスガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結装置であって、
前記加熱炉内の排ガスを炉外に導く排気経路が、
空気中の水分と反応して浮遊物質を生成する前記プロセスガスを流しているときの該浮遊物質を含む排ガスを流す第1経路と、
前記浮遊物質を生成しない前記プロセスガスを流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す第2経路と、の2系統で構成され、
前記第2経路にのみ前記加熱炉内圧を調整する吸気路が接続され、
前記第1、第2経路が前記プロセスガスの種類に応じて開閉されることを特徴とする多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
この多孔質ガラス母材の脱水焼結装置によれば、SiF4 、SiCl4 ガス専用の排気ライン(第1経路)を設け、余剰空気など空気を取り込まない排気ラインとしてSiO2 への反応を防止している。また、加熱炉へのCl2 添加時や設備待機時には、その他系の排気ライン(第2経路)に切替えることにより、SiF4 、SiCl4 ライン(第1経路)ヘの空気混入を防止し、SiO2 への反応を抑えることもできる。加熱炉からのSiF4 、SiCl4 ガスと空気(水分)が混合しないようにすることで、SiO2 が生成されない排気環境を形成し、配管閉塞を生じなくしている。
さらに、吸気路の開閉にて第2経路へ導入する余剰空気量を制御し、排気経路下流に設けた吸引ファンの回転制御では行うことのできない、加熱炉内圧の微調整が可能となる。第1経路には吸気路を設けず、SiO2 への反応を防止しながら、加熱炉内圧の微調整が可能となる。
(2) 前記第1、第2経路のそれぞれに開閉弁が設けられ、前記加熱炉内圧に応じて該開閉弁の弁開度が制御されることを特徴とする(1)に記載の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
この多孔質ガラス母材の脱水焼結装置によれば、第1、第2経路のそれぞれに設けられた開閉弁の弁開度が個々に制御されることで、第1、第2経路の切替が可能になるとともに、第1、第2経路の排気量を漸次的に減少・増加させる切替が可能となる。
(3) 前記第1経路の下流に洗浄塔が接続され、
前記開閉弁と該洗浄塔との間に電気集塵機が介挿されたことを特徴とする(1)又は(2)に記載の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
この多孔質ガラス母材の脱水焼結装置によれば、空気中の水分と反応してSiO2 を生成するプロセスガスに使用される排気管、すなわち、第1経路では、排ガスが、電気集塵機でSiO2 を除去してから洗浄塔にて中和処理される。
(4) (1)〜(3)のいずれか1つに記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記第1、第2経路を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから該切替えを行うことを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
この脱水焼結装置の排気制御方法によれば、第1、第2経路の双方が共に閉となる瞬間をなくすことができる。これにより、炉芯管内圧が不安定になること、あるいは、開閉弁に異常があった場合の排ガスの室内漏洩を防ぐことができる。
(5) (1)〜(3)のいずれか1つに記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記加熱炉内圧が圧力目標値であると検知され、且つ前記第1経路に設けられた開閉弁が開検知されたときに前記加熱炉内に前記浮遊物質を生成するプロセスガスの供給を開始することを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
この脱水焼結装置の排気制御方法によれば、脱水焼結プロセス開始時、圧力計や開閉弁が故障したときのプロセス環境不備下におけるプロセスガス誤供給を未然に回避することができる。排気システム部品が腐食性ガスで故障しても、加熱炉(炉芯管の上蓋)からのSiF4 、SiCl4 ガスの漏洩を防止することができる。
(6) (1)〜(3)のいずれか1つに記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記第1経路に設けられた開閉弁が開状態で該第1経路の排気圧が零近傍となったときに前記第2経路の開閉弁を開くことを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
この脱水焼結装置の排気制御方法によれば、浮遊物質の堆積により第1経路に排気異常が生じたとき、第2経路による代替排気を可能にして、加熱炉内におけるSiF4 、SiCl4 ガスの陽圧による漏洩を防止できる。
(7) (1)〜(3)のいずれか1つに記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記第1、第2経路のそれぞれに設けられた開閉弁の弁開度が2.5%以上に制御されることを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
この脱水焼結装置の排気制御方法によれば、脱水焼結プロセス中の圧力計故障により、開閉弁が誤制御されて全閉となることを防止できる。排気経路が全閉となり圧力変動が起こることによる排気システム部品への負担を軽減することができる。加熱炉内が陽圧となることによる加熱炉(炉芯管の上蓋)からのSiF4 、SiCl4 ガスの漏洩も防止することができる。
本発明に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結装置によれば、排気経路を、水分等と反応して浮遊物質を生成するプロセスガス(SiF4 、SiCl4 ガスなど)を流しているときの排ガスを流す第1経路と、浮遊物質を生成しないプロセスガス(Cl2系ガスなど)を流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す第2経路の2系統で構成し、これら第1、第2経路を、流すプロセスガスに応じ各々開閉するので、SiF4 、SiCl4 などのSiを含むガスを流しているときの排ガスを分別して独立した経路で排気し、この排気にはほぼ空気を巻き込まないようにできる。この結果、Siを含む排ガスが空気中の水分等と反応せず、排気管詰まりによる排気不良を防止することができ、大気巻き込みによる品質不良の防止や、脱水プロセスガスの室内漏洩による周辺設備の腐食を防止できる。また、排気管交換による稼働率の低下を防止し、補修費を低減できる。
本発明に係る脱水焼結装置の排気制御方法によれば、第1、第2経路を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから切替えを行うので、双方経路が共に閉となる圧力変動による排気システム部品(排気経路、開閉弁、吸引ファン等)への負担を軽減できる。
以下、本発明に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結装置及びその排気制御方法の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
なお、本明細書中、「プロセスガス」、「雰囲気ガス」、「圧力調整ガス」、「シールガス」の区別は次のとおり定義する。「プロセスガス」:プロセス(処理)に使用するガス。SiCl4 ,SiF4 ,Clなど。「雰囲気ガス」:プロセスガスを含む、各処理中に流すガス。He,Nなどを含む。「圧力調整ガス」:雰囲気ガスのうち、炉内圧調整用として用いるガス。本実施の形態ではHe。「シールガス」:雰囲気ガスのうち、シール用として用いるガス。本実施の形態ではN
図1は本発明に係る脱水焼結装置の構成図である。
本実施の形態による脱水焼結装置100は、脱水やフッ素添加のためのプロセスガスを供給してガラス微粒子堆積体(多孔質ガラス母材)1を加熱処理する加熱炉3と、加熱炉3内の排ガスを炉外に導く排気経路5の形成された排気装置7とを備える。
加熱炉3は、縦型に配置された円筒形状の炉心管9と、炉心管9の外周側に配置された加熱源である円筒形状のヒータ11とを備えている。ヒータ11はカーボンにより形成されており、また、ヒータ11の周囲には断熱材13が配設されている。さらに、炉心管9と断熱材13は、炉の外殻をなす炉体15により覆われている。
炉心管9は、石英により形成されており、ヒータ11の発熱により炉心管9のうちヒータ11の内側に位置する箇所を中心に昇温させられる。そして、炉心管9の内側の炉内空間17に多孔質ガラス母材1を収容して加熱することができる。多孔質ガラス母材1は、支持棒19により吊り下げられる形で支持棒19と一体的に形成されており、支持棒19が取り付けられる昇降装置21により上下に昇降させることが可能である。また、昇降装置21は支持棒19とともに多孔質ガラス母材1をその軸回りに回転させることも可能となっている。また、炉心管9の上端には、多孔質ガラス母材1の導入時や取り出し時にその開口部を開閉するための上蓋23が着脱可能であり、また、炉心管9の下端には、適宜着脱可能な下蓋25が設けられている。
また、脱水焼結装置100は、多孔質ガラス母材1を加熱処理する際に使用するガスを供給するとともにその供給量を制御するガス供給制御装置27を備えている。ガス供給制御装置27は、炉心管9の下端近傍に設けられた雰囲気ガス導入部29から、炉心管9内に雰囲気ガスを供給する。雰囲気ガスとして、脱水処理時にはHeとO2及び脱水ガス(塩素ガス、塩化チオニル、フルオル系シランなど)が用いられ、透明ガラス化時にはHeとO2又はHeのみが用いられる。もしくは、脱水処理後に、ガラス母材の屈折率調整のためSiF4 などを含んだガスを雰囲気ガスとして使用する。
また、炉心管9の上端近傍には炉心管内圧モニタ31が設けられており、炉内空間17の圧力を適時モニタすることができるようになっている。この炉心管内圧モニタ31にて測定されたデータは、ガス供給制御装置27に送られて、雰囲気ガス導入部29への雰囲気ガスの供給量を調節するのに利用される。
炉内空間17の雰囲気ガスは、上蓋23に設けられた空間を通して排気装置7へ排気される。上蓋23には、炉内空間17に面した蓋部33の上面に、蓋部33の略中央に形成された支持棒挿通口35及びこの支持棒挿通口35を貫通させた支持棒19を覆う形で短円筒状の圧力調整室37が設けられている。そして、この圧力調整室37の側部には、圧力調整ガスを導入する調整ガス導入部39が設けられ、ガス供給制御装置27からの圧力調整ガスがこの調整ガス導入部39を通して圧力調整室37へ供給される。圧力調整ガスには、例えばHeガスを使用すると良い。
さらに、上蓋23には、圧力調整室37の上面に、圧力調整室37の上壁に設けられた支持棒挿通口41及びこの支持棒挿通口41を挿通させた支持棒19を覆う形で短円筒状の排気室43が設けられている。この排気室43の側部には、排気室43内のガスを排気する排気部45が設けられ、排気室43から排気されるガスがこの排気部45を通して排気装置7へ排気される。排気装置7は、排気されてきたガスを清浄化処理する。
加熱炉3では、圧力調整室37の上面に排気室43が設けられているため、排気装置7の排気圧が変動した場合でも、その圧の変動は圧力調整室37内の圧力調整ガスにより調整されて吸収され、炉内空間17に対して与える圧力変動の影響を小さく抑えられる。
排気室43の側部には、排気圧モニタ47が設けられ、排気室43の圧力を適時モニタすることにより排気装置7への排気圧をモニタできるようになっている。この排気圧モニタ47にて測定されたデータは、ガス供給制御装置27に送られて、測定した排気圧の変動に応じて圧力調整室37へ供給される圧力調整ガスの供給量を調節するのに利用される。
排気室43の上面には、支持棒挿通口49及びこの支持棒挿通口49を挿通させた支持棒19を覆う形で短円筒状のシール室51が設けられている。このシール室51の側部には、シールガスを導入するシールガス導入部53が設けられ、ガス供給制御装置27からのシールガスがこのシールガス導入部53を通してシール室51へ供給される。シール室51へ供給されたシールガスは、ほぼシール室51内に留まるが、そのうち一部はシール室51の上壁の支持棒挿通口55を通して装置外へ流れ出るか、支持棒挿通口49を通して排気室43へ流れ出る。シールガスの導入により、炉内への外気の巻き込みや、プロセスガスの炉外への漏出を防ぐことができる。シールガスには、不活性ガス、例えばN2 ガスを使用すると良い。
本実施の形態では、排気経路5が第1経路61と、第2経路63の2系統で構成されている。第1経路61は、空気中の水分等と反応して浮遊物質を生成するプロセスガス(SiF4 、SiCl4 ガス)を流しているときの浮遊物質を含む排ガスを流す。これに対し第2経路63は、浮遊物質を生成しないプロセスガス(Cl2 系ガス)を流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す。
第1、第2経路61,63のそれぞれにはモータ開閉弁65,67が設けられ、開閉弁65,67は制御手段(PLC)69によって弁開度、開閉タイミングが制御される。制御手段69には排気部45の圧力を検出する圧力計71、炉心管9内圧を検出する圧力計73が接続され、これら圧力計71,73は検出圧力値を検出信号として制御手段69へ送出可能となっている。
排気経路5は、第1、第2経路61,63のそれぞれに開閉弁65,67が設けられ、炉心管9内圧に応じて開閉弁65,67の弁開度が制御される。第1、第2経路61,63のそれぞれに設けられた開閉弁65,67の弁開度が個々に制御されることで、第1、第2経路61,63の切替が可能になるとともに、第1、第2経路61,63の排気量を漸次的に減少・増加させる切替が可能となっている。
また、制御手段69は、使用するプロセスガスの種類によっても開閉弁65,67を制御して、第1、第2経路61,63を切替可能としている。SiF4 、SiCl4 ガスの排気時には第1経路61へ切替、Cl2 系ガスの排気時には第2経路63へ切替られる。プロセスガスの種類は、ガス供給制御装置27からガス種別信号を制御手段69へ送出することで判別可能となる。この他、ガス種別は制御手段69に手動によって入力されてもよい。
さらに、排気装置7に設けられる制御手段69は、炉心管9内圧を圧力目標値とするよう開閉弁65,67を制御する。圧力計71,73にて加熱炉内圧と、排気部45の圧力が検出され、その検出値が制御手段69に与えられ、検出値が、予め与えられている圧力目標値となるように開閉弁65,67の開閉(弁開度、開閉タイミング)がフィードバック制御され、その結果、炉心管9内圧が自動で圧力目標値となるように制御される。
第2経路63の下流には洗浄塔77が接続され、洗浄塔77は排気経路5からの排気ガスを中和処理する。図中79は水循環ポンプを示す。洗浄塔77の下流には吸引ファン81が接続され、吸引ファン81は洗浄塔77を介して排気経路5中の排気ガスを吸引する。排気経路5中の排気ガスは、洗浄塔77に吸引され、洗浄水落下雰囲気中を通過することで洗浄処理され、吸引ファン81から排気経路外へ排気される。
開閉弁67と洗浄塔77の間の第2経路63には炉心管9内圧を調整する吸気路83が接続される。排気経路5は、吸気路83の開閉にて第2経路63へ導入する余剰空気量を制御し、排気経路下流に設けた吸引ファン81の回転制御では行うことのできない、炉心管9内圧の微調整が可能となる。第1経路61には吸気路を設けず、SiO2 への反応を防止しながら、炉心管9内圧の微調整が可能となっている。
開閉弁65より下流の第1経路61には電気集塵機85が介挿されている。電気集塵機85の排気側は、吸気路83と洗浄塔77の間の第2経路63に接続されている。つまり、電気集塵機85は、開閉弁65と洗浄塔77との間に介挿されている。空気中の水分と反応してSiO2 を生成するプロセスガス供給時に使用される第1経路61では、排ガスが、電気集塵機85でSiO2 を除去してから洗浄塔77にて中和処理される。
以上説明した脱水焼結装置100を使用して多孔質ガラス母材1を加熱処理し、透明なガラス母材とする方法について説明する。図2は図1に示した脱水焼結装置100による脱水焼結工程のタイムチャートである。
炉心管9上から上蓋23を外した状態で、多孔質ガラス母材1を吊り下げた支持棒19を昇降装置21に取り付け、多孔質ガラス母材1を炉心管9の上端開口部より炉心管9内に導入する。そして、炉心管9のうちヒータ11により昇温される部分の内側に多孔質ガラス母材1の下端部が位置するように多孔質ガラス母材1を配置する。次いで、上蓋23を炉心管9の上端に装着する。
プロセス運転開始前の待機状態では、開閉弁65が閉じられ、開閉弁67が開かれている。プロセス運転開始と共に、閉じられていた開閉弁65が徐々に開かれる。圧力目標値であった炉心管9内圧は徐々に低下する。開閉弁65の全開信号ONにて、第2経路63における開閉弁67の閉制御が開始される。第1経路61における開閉弁65も一旦全開された後、開閉弁67に続いて徐々に閉じられる。
このように、第1、第2経路61,63を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから切替えを行う。これにより、第1、第2経路61,63の双方が共に閉となる瞬間をなくし、炉芯管内圧が不安定になること、あるいは、開閉弁に異常があった場合の排ガスの室内漏洩を防ぐことができる。
第1経路61に設けられた開閉弁65が開検知され、且つ炉心管9内圧が圧力目標値であると検知されたときに、炉心管9内に脱水処理のためのプロセスガス(SiF4 、SiCl4 ガス)の供給を開始する。供給されたプロセスガスは、開閉弁67が閉じられていることで、第2経路63へは流れない。ヒータ11の温度を上げて、炉心管9内の温度を上げるとともに、雰囲気ガスとして、プロセスガス(SiF4 、SiCl4 ガス)を雰囲気ガス導入部29から炉心管9内に供給する。そして、炉心管9内の炉内空間17を上記雰囲気ガスで充満させた状態で、ヒータ11の内側に位置する炉内空間17の温度を1000℃〜1350℃(好ましくは、1100℃〜1250℃)の温度範囲に保持し、数十分程度の所定時間の間加熱して脱水処理を行う。
脱水焼結装置100の排気制御方法では、圧力目標値の検知と開閉弁65の開検知でプロセスガス供給を開始することで、脱水焼結プロセス開始時、圧力計71,73や開閉弁65,67が故障したときのプロセス環境不備下におけるプロセスガス誤供給を未然に回避することができる。これにより、排気システム部品が腐食性ガスで故障しても、上蓋23等からのSiF4 ・SiCl4 ガスの漏洩を防止することができる。
また、炉心管9内圧は、圧力目標値を0〜−200Paとして開閉弁65,67を制御するので、上蓋23からのSiF4 ・SiCl4 ガスの漏洩防止と品質の向上とを両立させることができる。
さらに、脱水焼結プロセス開始時、所定時間(例えば4min)以内に圧力目標値に到達しないときには異常信号を発報し、脱水焼結プロセス開始時における開閉弁65,67の異常を検出できるようにすることが好ましい。
また、炉心管9内圧が所定圧力(異常圧力)で所定時間以上続いたときにはSiF4 、SiCl4 ガスの供給を停止し、脱水焼結プロセス中における開閉弁の異常を検出できるようにすることが好ましい。この場合には、開閉弁67の開動作を開始する。これにより、排気システム部品が腐食性ガスで故障しても、第2経路63による代替排気を可能にして、炉心管9内からプロセスガスの漏洩が生じないようにできる。
さらに、第1経路61に設けられた開閉弁65が開状態で第1経路61の排気圧が零近傍となったときには、第2経路63の開閉弁67を開くようにすることが好ましい。これにより、浮遊物質の堆積により第1経路61に排気異常が生じたとき、第2経路63による代替排気を可能にして、炉心管9内におけるSiF4 、SiCl4 ガスの陽圧による漏洩を防止できる。
プロセス停止と共に第2経路63における開閉弁67の開動作が開始される。開閉弁67の開動作が開始されるまでの間、炉心管9内のプロセスガスは、排気ガスとなって第1経路61から排気装置7へと排気される。この際、開閉弁67が閉じられていることにより、SiF4 、SiCl4 ガスが第2経路63へ進入することがない。開閉弁67の全開信号ONにて、第1経路61における開閉弁65の閉動作が開始される。開閉弁65が閉じられることで、第1経路61には空気(水分)が混合しなくなる。
なお、第1、第2経路61,63のそれぞれに設けられた開閉弁65,67の弁開度は、2.5%以上に制御されることが好ましい。脱水焼結プロセス中の圧力計71,73の故障により、開閉弁65,67が誤制御されて全閉となることを防止できる。これにより、排気経路5が全閉となる急激な圧力変動による排気システム部品への負担を軽減することができる。また、炉心管9内が陽圧となることによる上蓋23からのSiF4 、SiCl4 ガスの漏洩も防止することができる。
このように、脱水焼結装置100では、SiF4 、SiCl4 ガス専用の排気ライン(第1経路61)を設け、余剰空気など空気を取り込まない排気ラインとしてSiO2 への反応を防止している。また、炉心管9へのCl2 添加時や設備待機時には、その他系の排気ライン(第2経路63)に切替えることにより、SiF4 、SiCl4 ライン(第1経路61)ヘの空気混入を防止し、SiO2 への反応を抑えることもできる。炉心管9からのSiF4 、SiCl4 ガスと空気(水分)が混合しないようにすることで、SiO2 が生成されない排気環境を形成し、配管閉塞を生じなくしている。
したがって、上記実施の形態による多孔質ガラス母材の脱水焼結装置100によれば、排気経路5を、水分等と反応して浮遊物質を生成するプロセスガス(SiF4 、SiCl4 ガス)を流しているときの排ガスを流す第1経路61と、浮遊物質を生成しないプロセスガス(Cl2 系ガス)を流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す第2経路63の2系統で構成し、これら第1、第2経路をプロセスガスに応じ開閉するので、SiF4 、SiCl4 ガスを流しているときの排ガスを、分別して独立した経路で排気し、排気に空気を巻き込まないようにできる。この結果、排気管詰まりによる排気不良を防止し、大気巻き込みによる品質不良を防止できる。脱水プロセスガスの室内漏洩による周辺設備の腐食を防止できる。また、排気管交換による稼働率の低下を防止し、補修費を低減できる。
また、脱水焼結装置100の排気制御方法によれば、第1、第2経路61,63を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから切替えを行うので、双方経路が共に閉となり圧力変動が起こることによる排気システム部品(排気経路5、開閉弁65,67、吸引ファン81等)への負担を軽減できる。
本発明に係る脱水焼結装置の構成図である。 図1に示した脱水焼結装置による脱水焼結工程のタイムチャートである。 従来の脱水焼結装置の構成図である。
符号の説明
1 多孔質ガラス母材
3 加熱炉
5 排気経路
61 第1経路
63 第2経路
65,67 開閉弁
69 制御手段
77 洗浄塔
83 吸気路
85 電気集塵機
100 脱水焼結装置

Claims (7)

  1. 加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水又はフッ素添加のためのプロセスガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結装置であって、
    前記加熱炉内の排ガスを炉外に導く排気経路が、
    空気中の水分と反応して浮遊物質を生成する前記プロセスガスを流しているときの該浮遊物質を含む排ガスを流す第1経路と、
    前記浮遊物質を生成しない前記プロセスガスを流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す第2経路と、の2系統で構成され、
    前記第2経路にのみ前記加熱炉内圧を調整する吸気路が接続され、
    前記第1、第2経路が前記プロセスガスの種類に応じて開閉されることを特徴とする多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
  2. 前記第1、第2経路のそれぞれに開閉弁が設けられ、前記加熱炉内圧に応じて該開閉弁の弁開度が制御されることを特徴とする請求項1に記載の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
  3. 前記第1経路の下流に洗浄塔が接続され、
    前記開閉弁と該洗浄塔との間に電気集塵機が介挿されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
    前記第1、第2経路を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから該切替えを行うことを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
  5. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
    前記加熱炉内圧が目標値であると検知され、且つ前記第1経路に設けられた開閉弁が開検知されたときに前記加熱炉内に前記浮遊物質を生成するプロセスガスの供給を開始することを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
  6. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
    前記第1経路に設けられた開閉弁が開状態で該第1経路の排気圧が零近傍となったときに前記第2経路の開閉弁を開くことを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
  7. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
    前記第1、第2経路のそれぞれに設けられた開閉弁の弁開度が2.5%以上に制御されることを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
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