JP7463967B2 - ガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2018年12月4日出願の日本国特許出願第2018-227115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2には、ガラス微粒子堆積体が成長してその径が増大するにしたがってバーナを後退させることが記載されている。
反応容器内に配置された出発ロッドにガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
原料ガスを噴射して前記ガラス微粒子を合成するバーナと、
前記バーナが配置され、前記ガラス微粒子堆積体の径が増大するに伴って前記バーナを後退させる移動機構と、
前記バーナと共に一体的に後退するように前記移動機構に配置され、液体のシロキサンを気化させて前記原料ガスにする気化器と、
前記原料ガスを前記気化器から前記バーナまで供給する配管と、
前記配管を230℃以上の加熱温度で加熱する加熱機構と、
制御部と、
を備え、
前記配管内に前記原料ガスの圧力を測定する圧力センサを備え、
前記制御部は、前記圧力センサによって測定された前記原料ガスの圧力に基づいて前記原料ガスが液化しているか否かを判定し、判定の結果に基づいて前記加熱温度を制御する。
反応容器内に配置した出発ロッドにガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
液体のシロキサンを気化器により気化させて原料ガスにする気化工程と、
気化した前記原料ガスを前記気化器からバーナまで供給する配管を230℃以上の加熱温度で加熱する加熱工程と、
前記バーナと前記気化器とを移動機構内に配置して、前記ガラス微粒子堆積体の径が増大するに伴って前記移動機構により前記バーナおよび前記気化器を一体的に後退させ、前記バーナが噴射した前記原料ガスから合成された前記ガラス微粒子を前記出発ロッドに堆積する堆積工程と、
を有し、
気化した前記原料ガスの圧力の変動を前記配管内の圧力センサによって測定することにより前記原料ガスが液化しているか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて前記加熱温度を制御する。
シロキサンを用いてガラス微粒子堆積体を形成する際には、シロキサンを気化させてバーナに供給するが、シロキサンの沸点は従来の原料として用いられてきた四塩化珪素よりも高く、原料ガスが、バーナ内やバーナへ原料を供給する配管内で冷却され、液化しやすい。このため、例えば特許文献1では、バーナを加熱するとともに、気化した原料ガスを供給する配管も加熱して液化を防止している。
ところが、原料ガスを供給する配管は配管長が長いため、この配管全長に亘ってシロキサンの沸点以上の温度となるように温度を保持することは難しい。また、配管の温度を上げ過ぎるとシロキサンが重合反応で粒子化し、配管詰まりの原因となってしまう。
また、ガラス微粒子堆積体が成長してその径が大きくなると、バーナと堆積面との距離が変化して堆積面の温度や堆積効率が変化してしまう。そのため、例えば特許文献2のように、ガラス微粒子堆積体の径が増大するにしたがってバーナを後退させる必要があるが、バーナを後退させる機構における原料ガスを供給する配管についても、液化や配管詰まりしないようにする必要がある。
本開示に係るガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法によれば、バーナに供給する配管内での原料の液化および配管詰まりを抑制することができる。
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の製造装置は、
(1)反応容器内に配置された出発ロッドにガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
原料ガスを噴射して前記ガラス微粒子を合成するバーナと、
前記バーナが配置され、前記ガラス微粒子堆積体の径が増大するに伴って前記バーナを後退させる移動機構と、
前記バーナと共に一体的に後退するように前記移動機構に配置され、液体のシロキサンを気化させて前記原料ガスにする気化器と、
前記原料ガスを前記気化器から前記バーナまで供給する配管と、
前記配管を230℃以上の加熱温度で加熱する加熱機構と、
制御部と、
を備え、
前記配管内に前記原料ガスの圧力を測定する圧力センサを備え、
前記制御部は、前記圧力センサによって測定された前記原料ガスの圧力に基づいて前記原料ガスが液化しているか否かを判定し、判定の結果に基づいて前記加熱温度を制御する。
上記構成によれば、移動機構にバーナと気化器とが一体的に後退するように配置されているので、気化器から気化された原料ガスをバーナまで供給する配管の長さを短くできる。これにより、加熱機構によって230℃以上の加熱温度で加熱する領域を狭くすることができるので、気化した原料をバーナに供給する配管を適温に保持しておくことが容易にでき、バーナに供給する配管内での原料の液化および配管詰まりを抑制することができる。また、上記構成によれば、配管内の原料ガスの圧力を圧力センサによって測定することで、その圧力の変動により原料ガスが液化しているか否かを判定して加熱温度を制御することができる。
(2)反応容器内に配置した出発ロッドにガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
液体のシロキサンを気化器により気化させて原料ガスにする気化工程と、
気化した前記原料ガスを前記気化器からバーナまで供給する配管を230℃以上の加熱温度で加熱する加熱工程と、
前記バーナと前記気化器とを移動機構内に配置して、前記ガラス微粒子堆積体の径が増大するに伴って前記移動機構により前記バーナおよび前記気化器を一体的に後退させ、前記バーナが噴射した前記原料ガスから合成された前記ガラス微粒子を前記出発ロッドに堆積する堆積工程と、
を有し、
気化した前記原料ガスの圧力の変動を前記配管内の圧力センサによって測定することにより前記原料ガスが液化しているか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて前記加熱温度を制御する。
上記方法によれば、バーナと気化器とが移動機構によって一体的に後退するので、気化器から気化された原料ガスをバーナまで供給する配管の長さを短くできる。これにより、加熱機構によって230℃以上の加熱温度で加熱する領域を狭くすることができるので、気化した原料をバーナに供給する配管を適温に保持しておくことが容易にでき、バーナに供給する配管内での原料の液化および配管詰まりを抑制することができる。また、上記方法によれば、気化した原料ガスの圧力の変動を圧力センサによって測定することにより、原料ガスが液化しているか否かを判定し、判定の結果に基づいて加熱温度を制御することができる。
本開示の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造装置及び製造方法の具体例を、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に示すように、製造装置1は、バーナ2と、気化器3と、配管4と、圧力センサ5と、加熱機構6と、移動機構7と、制御部8と、を備えている。製造装置1は、反応容器100内に配置された出発ロッド111にガラス微粒子21を堆積させてガラス微粒子堆積体Mを作製する装置である。
なお、図1において、バーナ2に火炎形成用ガスを供給するガス供給装置は省略されている。
(気化工程)
原料タンク35に貯留されている液体のOMCTSをMFC33によりチューブ31を介して気化器3へ供給する。また、キャリアガスとしての窒素ガスをMFC34によりチューブ32を介して気化器3へ供給し、高速で噴射されるキャリアガスにOMCTSを滴下することにより、液体のOMCTSを気化器3で気化させ原料ガスを生成する。
生成された原料ガスは、気化器3からバーナ2へ配管4を介して供給される。加熱機構6により、原料ガスが流れる配管4を230℃以上の加熱温度で加熱する。圧力センサ5により、配管内における原料ガスの圧力を測定し、測定された圧力値を制御部8へ送信する。制御部8は、測定された圧力値と予め定められている所定の圧力値とを対比して、原料ガスが液化しているか否かを判定する。制御部8は、判定の結果に基づいて、加熱機構6の加熱温度を制御する。加熱機構6は、制御部8から送信されてくる加熱制御信号に基づいて、配管4を加熱する加熱温度を変化させる。
出発ロッド111は、回転トラバース装置110によって、回転しながらその軸方向に往復移動する。この出発ロッド111に対して、バーナ2が噴射した原料ガスから合成されたガラス微粒子21を堆積させる。これにより、出発ロッド111の外周にガラス微粒子21が堆積され、ガラス微粒子堆積体Mが径方向に成長していく。一方、製造装置1の移動機構7内には、バーナ2、気化器3、および配管4が配置されている。上記のように、ガラス微粒子堆積体Mの径が増大するに伴って移動機構7により、バーナ2、気化器3、および配管4を一体的に矢印A方向に後退させ、バーナ2とガラス微粒子堆積体M間の距離を所定の距離(例えば、ほぼ一定の距離)に維持する。そのための具体的な方法は、例えば以下のようにする。距離センサ等(図示省略)によりバーナ2の先端とガラス微粒子堆積体Mの堆積面までの距離を測定する。制御部8は、バーナ2の先端とガラス微粒子堆積体Mの堆積面との距離が所定の距離に維持されるように、移動機構7を制御する。移動機構7は、制御部8から送信されてくる移動制御信号に基づいて、移動機構7内に配置されているバーナ2、気化器3、および配管4をガラス微粒子堆積体Mに対して一体的に移動させる。
2:バーナ
3:気化器
4:配管
5:圧力センサ
6:加熱機構
7:移動機構
8:制御部
21:ガラス微粒子
31,32:チューブ
33,34:MFC
35:原料タンク
36、37:配管
100:反応容器
111:出発ロッド
M:ガラス微粒子堆積体
Claims (2)
- 反応容器内に配置された出発ロッドにガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造装置であって、
原料ガスを噴射して前記ガラス微粒子を合成するバーナと、
前記バーナが配置され、前記ガラス微粒子堆積体の径が増大するに伴って前記バーナを後退させる移動機構と、
前記バーナと共に一体的に後退するように前記移動機構に配置され、液体のシロキサンを気化させて前記原料ガスにする気化器と、
前記原料ガスを前記気化器から前記バーナまで供給する配管と、
前記配管を230℃以上の加熱温度で加熱する加熱機構と、
制御部と、
を備え、
前記配管内に前記原料ガスの圧力を測定する圧力センサを備え、
前記制御部は、前記圧力センサによって測定された前記原料ガスの圧力に基づいて前記原料ガスが液化しているか否かを判定し、判定の結果に基づいて前記加熱温度を制御する、ガラス微粒子堆積体の製造装置。 - 反応容器内に配置した出発ロッドにガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を作製するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
液体のシロキサンを気化器により気化させて原料ガスにする気化工程と、
気化した前記原料ガスを前記気化器からバーナまで供給する配管を230℃以上の加熱温度で加熱する加熱工程と、
前記バーナと前記気化器とを移動機構内に配置して、前記ガラス微粒子堆積体の径が増大するに伴って前記移動機構により前記バーナおよび前記気化器を一体的に後退させ、前記バーナが噴射した前記原料ガスから合成された前記ガラス微粒子を前記出発ロッドに堆積する堆積工程と、
を有し、
気化した前記原料ガスの圧力の変動を前記配管内の圧力センサによって測定することにより前記原料ガスが液化しているか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて前記加熱温度を制御する、ガラス微粒子堆積体の製造方法。
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