(57)【要約】【課題】オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）に代表される有機シロキサン原料について、原料供給停止中に気化器内の原料液ノズルの先端部で重合生成物やゲル状物質が生成されることを防止する。【解決手段】光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置は、有機シロキサンからなる原料液の流量を制御する液体マスフローコントローラと、原料液とキャリアガスとを混合し原料液を気化させて原料ガスとキャリアガスとが混合した混合ガスにする気化器と、気化器内に原料液を噴出する原料液ノズルと、気化器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給配管と、液体マスフローコントローラから供給される原料液を原料液ノズルに導く原料液配管と、混合ガスを可燃性ガスおよび助燃性ガスとともに燃焼してＳｉＯ２微粒子を生成するバーナと、混合ガスをバーナに供給する混合ガス配管と、原料液配管の流路上に設けられる開閉弁と、原料液配管に開閉弁と原料液ノズルとの間で合流しパージガスを供給するパージガス供給配管とを備える。【選択図】図１
2020200225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機シロキサンの原料液の流量を制御する液体マスフローコントローラと、
前記原料液とキャリアガスとを混合し原料液を気化させて原料ガスとキャリアガスとが混合した混合ガスにする気化器と、
前記気化器内に前記原料液を噴出する原料液ノズルと、
前記気化器内に前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給配管と、
前記液体マスフローコントローラから供給される前記原料液を前記原料液ノズルに導く原料液配管と、
前記混合ガスを可燃性ガスおよび助燃性ガスとともに燃焼してＳｉＯ２微粒子を生成するバーナと、
前記混合ガスを前記バーナに供給する混合ガス配管と、
前記原料液配管の流路上に設けられる開閉弁と、
前記原料液配管に前記開閉弁と前記原料液ノズルとの間で合流しパージガスを供給するパージガス供給配管と、
を備える光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
【請求項２】
前記パージガス供給配管に供給するパージガスの流量を調節する手段をさらに備える請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記キャリアガス供給配管に供給するキャリアガスの流量を調節する手段をさらに備える請求項１または２に記載の製造装置。
【請求項４】
前記混合ガス配管の途中で酸素ガスを合流させる酸素ガス供給配管をさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の製造装置。
【請求項５】
前記パージガス供給配管から供給されるパージガスの流量をＬＰ、前記酸素ガス供給配管から供給される酸素ガスの流量をＬＯ２とし、パージガスの前記開閉弁を閉じて原料供給を停止した状態において、前記パージガス供給配管および前記酸素ガス供給配管から、ＬＯ２／ＬＰ＞１４となるように、それぞれ前記パージガスおよび前記酸素ガスを供給することを特徴とする請求項４に記載の製造装置。
【請求項６】
前記パージガス供給配管から供給されるパージガスの流量をＬＰ、前記キャリアガス供給配管から供給されるキャリアガスの流量をＬＣとし、前記開閉弁を閉じて原料供給を停止した状態において、前記パージガス供給配管および前記キャリアガス供給配管から、ＬＣ／ＬＰ＞１０となるように、それぞれ前記パージガスおよび前記キャリアガスを供給することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の製造装置。
【請求項７】
有機シロキサンの原料液の流量を液体マスフローコントローラによって制御する工程と、
前記液体マスフローコントローラから供給される原料液を原料液配管によって気化器の原料液ノズルに導く工程と、
前記原料液を前記原料液ノズルから前記気化器内に噴出する工程と、
前記気化器内において噴出した原料液とキャリアガスとを混合し原料液を気化させて原料ガスとキャリアガスとが混合した混合ガスにする工程と、
前記混合ガスをバーナに供給する工程と、
前記バーナにおいて前記混合ガスを可燃性ガスおよび助燃性ガスとともに燃焼してＳｉＯ２微粒子を生成する工程と、
前記ＳｉＯ２微粒子を出発コア母材に堆積させ、光ファイバ用多孔質ガラス母材を形成する工程と、
前記原料液配管の流路上に設けた開閉弁を閉じて前記液体マスフローコントローラからの原料液の供給を停止する工程と、
前記原料液配管の前記開閉弁と前記原料液ノズルとの間で合流するパージガス供給配管からパージガスを前記原料液配管に供給する工程と
を備える光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項８】
前記混合ガスに酸素ガスを追加混合して前記バーナに供給する工程をさらに備える請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記パージガス供給配管から供給されるパージガスの流量をＬＰ、追加混合される酸素ガスの流量をＬＯ２とし、前記パージガスを前記原料液配管に供給する工程において、ＬＯ２／ＬＰ＞１４となるように、それぞれ前記パージガスおよび前記酸素ガスを供給することを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記パージガス供給配管から供給されるパージガスの流量をＬＰ、前記気化器内に供給されるキャリアガスの流量をＬＣとし、前記パージガスを前記原料液配管に供給する工程において、ＬＣ／ＬＰ＞１０となるように、それぞれ前記パージガスおよび前記キャリアガスを供給することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記キャリアガスは、窒素、アルゴン、およびヘリウムのいずれかであることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記有機シロキサンは、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）であることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機シロキサンを原料として用いた光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ用プリフォームは、例えば、ＶＡＤ法などで製造されたコア母材上に、ＯＶＤ法などでＳｉＯ２微粒子を外付け堆積し、焼結して製造される。ＳｉＯ２微粒子をコア母材上に外付け堆積するためのケイ素化合物原料として、分子内にＣｌ(塩素）を含まない有機ケイ素化合物がＳｉＯ２微粒子の出発原料として使用されることがある。このような有機ケイ素化合物の例として、工業規模で利用可能な高純度の有機シロキサンであるオクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）が挙げられる。特許文献１は、ＯＭＣＴＳをバーナに供給し、酸水素炎中でガラス微粒子を合成する技術を開示している。
【０００３】
ＯＭＣＴＳを出発原料とする場合、ＳｉＯ２微粒子は下記の［化１］式に示される反応により生成される。
【化１】
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【０００４】
このように、バーナに供給するケイ素化合物原料として、ＯＭＣＴＳに代表されるハロゲンフリーな有機シロキサンを用いると、塩酸が排出されない。このため、製造装置材料や排気の取り扱いの自由度が高いという利点がある。
【０００５】
有機シロキサンを出発原料とするＳｉＯ２微粒子の堆積は、例えば以下のように実施される。
はじめに、有機シロキサン原料液を液体マスフローコントローラで流量制御しつつ、気化器に導入する。続いて、気化器内において原料液ノズルから噴射した原料液とキャリアガスとを混合し、原料液を気化し、気体状態の原料ガスを生成する。原料ガスは気化器の下流にて酸素ガスと混合し原料混合ガスとなる。原料混合ガス、可燃性ガス、および助燃性ガスをバーナに供給し、そこで燃焼反応によりＳｉＯ２微粒子を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１９−０７３４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
生成されたＳｉＯ２微粒子をコア母材上に堆積させる。所定量のＳｉＯ２微粒子を堆積させた後、気化器への原料供給を停止する。このとき、液体マスフローコントローラよりも下流の原料液配管ならびに原料液ノズルには原料液が溜まった状態であり、原料液の沸点以上に加熱された気化器内において原料液ノズルの先端部に重合生成物やゲル状物質を生じやすい。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）に代表される有機シロキサン原料について、原料供給停止中に気化器内の原料液ノズルの先端部で重合生成物やゲル状物質が生成されることを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち上記の課題を解決すべく、本発明に係る光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置は、有機シロキサンの原料液の流量を制御する液体マスフローコントローラと、原料液とキャリアガスとを混合し原料液を気化させて原料ガスとキャリアガスとが混合した混合ガスにする気化器と、気化器内に原料液を噴出する原料液ノズルと、気化器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給配管と、液体マスフローコントローラから供給される原料液を原料液ノズルに導く原料液配管と、混合ガスを可燃性ガスおよび助燃性ガスとともに燃焼してＳｉＯ２微粒子を生成するバーナと、混合ガスをバーナに供給する混合ガス配管と、原料液配管の流路上に設けられる開閉弁と、原料液配管に開閉弁と原料液ノズルとの間で合流しパージガスを供給するパージガス供給配管とを備える。
【００１０】
本発明に係る製造装置は、パージガス供給配管に供給するパージガスの流量を調節する手段をさらに備えてもよい。また、キャリアガス供給配管に供給するキャリアガスの流量を調節する手段をさらに備えてもよい。
【００１１】
本発明に係る製造装置は、混合ガス配管の途中で酸素ガスを合流させる酸素ガス供給配管をさらに備えてもよい。この場合、パージガス供給配管から供給されるパージガスの流量をＬＰ、酸素ガス供給配管から供給される酸素ガスの流量をＬＯ２としたときに、パージガスの開閉弁を閉じて原料供給を停止した状態において、パージガス供給配管および酸素ガス供給配管から、ＬＯ２／ＬＰ＞１４となるように、それぞれパージガスおよび酸素ガスを供給するとよい。
【００１２】
本発明では、パージガス供給配管から供給されるパージガスの流量をＬＰ、キャリアガス供給配管から供給されるキャリアガスの流量をＬＣとしたときに、開閉弁を閉じて原料供給を停止した状態において、パージガス供給配管およびキャリアガス供給配管から、ＬＣ／ＬＰ＞１０となるように、それぞれパージガスおよびキャリアガスを供給するとよい。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法は、有機シロキサンの原料液の流量を液体マスフローコントローラによって制御する工程と、液体マスフローコントローラから供給される原料液を原料液配管によって気化器の原料液ノズルに導く工程と、原料液を原料液ノズルから気化器内に噴出する工程と、気化器内において噴出した原料液とキャリアガスとを混合し原料液を気化させて原料ガスとキャリアガスとが混合した混合ガスにする工程と、混合ガスをバーナに供給する工程と、バーナにおいて混合ガスを可燃性ガスおよび助燃性ガスとともに燃焼してＳｉＯ２微粒子を生成する工程と、前記ＳｉＯ２微粒子を出発コア母材に堆積させ、光ファイバ用多孔質ガラス母材を形成する工程と、原料液配管の流路上に設けた開閉弁を閉じて液体マスフローコントローラからの原料液の供給を停止する工程と、原料液配管の開閉弁と原料液ノズルとの間で合流するパージガス供給配管からパージガスを原料液配管に供給する工程とを備える。
【００１４】
本発明に係る製造方法は、混合ガスに酸素ガスを追加混合してバーナに供給する工程をさらに備えるとよい。この場合、パージガス供給配管から供給されるパージガスの流量をＬＰ、追加混合される酸素ガスの流量をＬＯ２としたときに、パージガスを原料液配管に供給する工程において、ＬＯ２／ＬＰ＞１４となるように、それぞれパージガスおよび酸素ガスを供給するとよい。
【００１５】
本発明に係る製造方法は、パージガス供給配管から供給されるパージガスの流量をＬＰ、気化器内に供給されるキャリアガスの流量をＬＣとしたときに、パージガスを原料液配管に供給する工程において、ＬＣ／ＬＰ＞１０となるように、それぞれパージガスおよびキャリアガスを供給するとよい。
【００１６】
本発明では、キャリアガスは、窒素、アルゴン、およびヘリウムのいずれかとするとよい。また、有機シロキサンは、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）とするとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、オクタメチルシクロテトラシロキサン（OMCTS）に代表される有機シロキサン原料について、原料液ノズルの先端部で重合生成物やゲル状物質が生成されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の光ファイバ用多孔質ガラス母材製造装置における気化器の周辺の供給フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
図１は、本実施形態の光ファイバ用多孔質ガラス母材製造装置における気化器の周辺の供給フロー図である。原料タンク１００に収容された原料液１０１は、液体マスフローコントローラ１で流量制御され、原料液配管１０１ａ、１０１ｂを通して気化器２に供給される。原料液１０１は気化器２内の原料液ノズル３の先端部より噴出し、同じく気化器２に導入されたキャリアガス１０２によって微細な液滴とされ、加熱される。これにより原料液１０１は気化され、原料ガスとキャリアガス１０２とが混合した混合ガス１０３となる。混合ガス１０３は、混合ガス配管１０３ａを介してバーナ４に供給される。混合ガス１０３は、可燃性ガス１０４および助燃性ガス１０５とともに燃焼され、ＳｉＯ２微粒子が生成される。このとき原料ガスの燃焼を促進するため、混合ガス配管１０３ａの途中で酸素ガス供給配管１０６ａから供給される酸素ガス１０６を合流させ、混合ガスに酸素ガス１０６を混合してからバーナ４に供給してもよい。このようにＳｉＯ２微粒子を生成しながら、往復移動手段（不図示）によりバーナ４を出発コア母材に沿って相対的に往復移動させることで、出発コア母材に対し外付け堆積を行う。
【００２０】
気化器２の温度は、原料液１０１を効率よく気化し、かつ原料液１０１の重合を防ぐという観点に基づき設定される。有機シロキサン原料としてＯＭＣＴＳを用いる場合、気化器２の温度を１６０℃以上２２０℃以下の温度に設定するのが好ましい。温度が低いと原料液の蒸気圧が低下し１６０℃を下回ると気化効率が著しく低下する。２２０℃を超えると、特に原料液ノズル３の付近で原料液１０１由来の重合物が析出する恐れがある。また、気化器２の下流に配されるバーナ４までの混合ガス配管１０３ａは、混合ガス１０３中の原料ガスが液化しないように原料ガスの液化温度よりも高くなるように加熱することが好ましい。原料ガスの液化温度は実験により求めることが出来るほか、配管内圧力と混合ガス１０３中の原料成分のモル比率とから求めた原料ガス分圧Ｐｓを用いてＡｎｔｏｉｎｅ式（式（１））から逆算して液化温度Ｔを簡便に求めることもできる。
【数１】
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式中、Ａ、Ｂ、およびＣは原料種に応じて求められた係数である。
【００２１】
例えば、原料として有機シロキサンのＯＭＣＴＳを用いる場合、Ａ＝８．８８２８、Ｂ＝１３５８．７、Ｃ＝１７５．０６という係数が知られており、これを用いるとＯＭＣＴＳの分圧が３０ｋＰａの場合、Ｔは１３３℃になる。なお、式（１）はデータをフィッティングした実験式に過ぎないうえ、混合ガス１０３の流量変化などの影響で瞬間的にあるいは局所的に配管温度が数℃低下する可能性もある。このため、余裕をもって原料ガスの再液化を防ぐために、実際には混合ガス配管１０３ａを、式（１）を用いて求めた液化温度Ｔよりも少なくとも２０℃以上高い温度になるように加熱するのが好ましい。また、混合ガス配管１０３ａの温度が２２０℃を超えると、混合ガス配管１０３ａの内壁に原料物質由来の重合物が析出しやすくなるので、混合ガス配管１０３ａの温度は２２０℃以下に抑えるのが好ましい。
【００２２】
外付け堆積量が所定量に達した時点で、原料液配管１０１ａと原料液配管１０１ｂとの間に設置した開閉弁５を閉じて原料液の供給を停止する。その後、開閉弁５よりも下流側の原料液配管１０１ｂに合流するパージガス供給配管１０７ａからパージガス１０７を供給し、原料液配管１０１ｂならびに原料液ノズル３に溜まった原料液１０１を気化器２にパージする。パージガスは原料液と反応しにくい不活性ガスを用いるとよく、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなどを用いるとよい。
【００２３】
原料液１０１をパージした後も、気化器２内にキャリアガス１０２を供給し続けるとよい。こうすることにより、パージされた原料液が気化器２内で蒸発し原料ガスとなり、キャリアガス１０２と同伴され、混合ガス配管１０３ａを通ってバーナ４に排出される。この際、パージされた原料液が全て蒸発するまでの間、バーナ４に可燃性ガス１０４および助燃性ガス１０５も供給して燃焼反応を継続するとよい。このようにすれば、未反応の原料ガスが凝縮して堆積容器の内壁を汚すのを防ぐことができる。このとき、パージされた原料液に起因してバーナ４から噴出するＳｉＯ２微粒子を多孔質ガラス母材の外周に更に堆積させてもよい。
【００２４】
原料液１０１の供給を一旦停止して母材製造を完了した後、次の母材を製造するために開閉弁５を開いて再び原料液１０１の供給を開始する際、原料液１０１が原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３内に残留するパージガスを完全に置換するまで時間がかかる。このため、原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３におけるパージガスによってパージされる部分の容積はできる限り小さくするのが好ましい。原料としてＯＭＣＴＳを用いる場合、パージされる原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３の容積をＶ１［ｍｌ］、原料の液体マスフローコントローラのフルレンジ流量をＦ［ｇ/ｍｉｎ］としたときに、（０．９５×６０×Ｖ１）／Ｆ＜１０とするのが好ましい。より好ましくは（０．９５×６０×Ｖ１）／Ｆ＜５とするのがよい。さらに好ましくは（０．９５×６０×Ｖ１）／Ｆ＜１とするのがよい。なお、０．９５［ｇ/ｍｌ］は常温でのＯＭＣＴＳの比重である。
【００２５】
ＯＭＣＴＳ以外の原料（比重をＳとする）に一般化した場合、（Ｓ×６０×Ｖ１）／Ｆ＜１０とすることが好ましく、（Ｓ×６０×Ｖ１）／Ｆ＜５とすることがより好ましく、（Ｓ×６０×Ｖ１）／Ｆ＜１とすることがさらに好ましい。
【００２６】
配管の容積を小さくするべく、原料液配管の内径を細くしてもよく、原料液配管の長さを短くしても良い。原料液配管の内径を細くする場合、圧力損失が大きくなって製造中の原料液供給に影響が出ないように、原料の液体マスフローコントローラのフルレンジ流量Fを流したとき、原料液配管１０１ｂ部にかかる圧力損失が１０ｋＰａ以下となるように、原料液配管の内径と長さを調節するのが好ましい。活力損失を５ｋＰａ以下とするのがより好ましく、１ｋＰａ以下とするのがより好ましい。
【００２７】
このようにすれば、原料供給を停止した後、ガスパージされる容積が小さくなるため、次回原料供給を開始するときに、原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３のみを原料液１０１に置換すればよく、液体マスフローコントローラ１で流量を制御した後、短時間でバーナ４まで原料が供給される。原料供給を開始した直後は、液体マスフローコントローラで供給する流量を（例えばフルレンジに設定するなどして）一時的に高めれば、更に置換時間を短縮できる。
【００２８】
堆積終了後、原料供給を停止した後に、原料液配管１０１ｂや原料液ノズル３に残留している原料液１０１をパージする際、パージガス１０７の流量がキャリアガス１０２の流量に対して大きすぎると、バーナ４の出口で液化や不完全燃焼を起こしやすくなる。液化や不完全燃焼を起こして、未反応の原料液滴が製造中の多孔質ガラス母材の表面に付着したり、堆積するスート層の密度が局所的に低下したりすると、そこを起点として母材にひび割れが入る原因となる。液化は、パージされた原料液が気化器２内で十分に気化せずに液滴のままバーナ４に向かって放出されたり、混合ガス中の原料成分が高濃度となった状態でバーナ４に供給されることによってバーナ４近傍の低温部で凝縮したりして生じる。不完全燃焼は、混合ガス中の原料成分に対してバーナ４に供給される酸素ガス１０６や助燃性ガス１０５の流量が不足して生じる。
【００２９】
原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３に残留している原料液１０１はパージガス１０７に押し出されて気化器２内に噴出し、そこで気化する。気化器２内で気化した原料ガスの体積は供給された原料液の約１００倍程度となるため、これを考慮してパージガスの流量がキャリアガスの流量に対して過度に大きくならないようにパージガスの流量を調節して流すのが好ましい。パージガス流量をＬＰ［ＳＬＭ］としたときに、原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３に残留した原料液はパージガスによって、式（２）に従い流量Ｑ１［ｇ/ｍｉｎ］で押し出される。
Ｑ１＝０．９５×１０００×ＬＰ    ・・・（２）
【００３０】
また、キャリアガス流量をＬｃ［ＳＬＭ］、気化器温度ＴＶ［℃］における原料ガス（たとえば、気化したＯＭＣＴＳ）の飽和蒸気圧をＰｓ［ａｔｍ］、気化器内全圧をＰ［ａｔｍ］、原料の分子量をＭ［ｇ/ｍｏｌ］としたときに、原料流量Ｑ２［ｇ/ｍｉｎ］は式（３）で表される。
【数２】
2020200225.tif 000005
【００３１】
パージされる原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３の容積をＶ１［ｍｌ］としたとき、少なくともパージガスを流し始めてから時間が１０００Ｖ１／ＬＰを経過するまでの間は、パージガスによって押し出される原料が気化不十分とならないように、Ｑ１＜３×Ｑ２の関係を満たすように、パージガス流量Ｌｐおよびキャリアガス流量Ｌｃを調節するとよい。また、気化器２内の温度ＴＶ［℃］における原料（例えばＯＭＣＴＳ）の飽和蒸気圧Ｐｓ［ａｔｍ］は式（１）より求められる。原料液配管１０１ｂや原料液ノズル３をパージするパージガス供給配管１０７ａには、図１に示すように流量調節手段６を設けるとよい。流量調節手段６には、ニードル弁などの調整弁を使用してもよく、気体用のマスフローコントローラを用いてもよい。オリフィスなどの圧力損失部を設置して、前後の圧力を調節してもよい。こうしてキャリアガス流量をＬＣ、パージされる原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３の容積をＶ１としたとき、少なくともパージガスを流し始めてから時間がＶ１／ＬＰを経過するまでの間はＬＣをＬＣ／ＬＰ＞１０となるように調節するのが好ましく、ＬＣ／ＬＰ≧２０とするとより好ましい。また、気化器２からバーナ４に向けて排出される混合ガスに対して酸素ガスを更に混合するとよい。そして、混合する酸素ガスの流量をＬＯ２、気化器２の容積をＶ２としたときに、少なくともパージガスを流し始めてから時間がＶ２／（ＬＣ＋ＬＰ）を経過するまでの間はＬＯ２／ＬＰ＞１４となるように流量を調節するのが好ましく、ＬＯ２／ＬＰ≧２３とするとより好ましい。
【００３２】
原料液配管１０１ｂや原料液ノズル３をパージするパージガス供給配管１０７ａには、図１に示すように、流量調節手段６の上流に開閉弁７を備えるとよい。開閉弁７は気化器２に原料液１０１が供給されているときには閉じ、原料の供給が停止し、ガスパージをするときに開く。開閉弁７を流量調節手段６の上流に設けることにより、ガスパージをするとき、開閉弁７が開いた直後から流量調節手段６に上流からのパージガスの圧力が掛かり始めてパージガスの流量が徐々に上昇する。このため、ＬＣ／ＬＰやＬＯ２／ＬＰを所定範囲に調整しやすい。また、流量調節手段６の下流に逆止弁８を備えておくことが好ましい。逆止弁８を設けることにより、原料を供給しているときにパージガス供給配管１０７ａに原料液１０１が逆流するのを防ぐことができる。逆止弁８の代わりに開閉弁を用いてもよく、その場合は原料供給を停止しているときには開閉弁を開き、原料を供給しているときには開閉弁を閉じるとよい。
【００３３】
原料供給を停止しているときには、開閉弁５は閉じた状態になるので、液体マスフローコントローラ１から開閉弁５までの原料液配管１０１ａに溜まった原料液１０１が周囲温度変化によって圧力変動を起こすのを防ぐため、原料液配管１０１ａの途中で分岐する原料液分岐配管１０１ｃを設けるとよい。原料液分岐配管１０１ｃに開閉弁９を設け、開閉弁５を閉じて原料供給を停止しているときには、開閉弁９を開けた状態にする。原料液分岐配管１０１ｃの先は、図１に示したように原料タンク１００に接続してもよいし、不図示の回収タンクとつなげてもよい。また、これらのタンク内の圧力が上昇したときには背圧弁等を使って脱圧できるようにしてもよい。また、開閉弁５を開いて原料を供給する時には、開閉弁９を閉じ、気化器２側にのみ原料液１０１が供給されるようにする。
【実施例】
【００３４】
［実施例１］
有機シロキサンの原料液１０１としてＯＭＣＴＳ、キャリアガス１０２として窒素（Ｎ２）ガス、可燃性ガス１０４として水素（Ｈ２）ガス、助燃性ガス１０５として酸素（Ｏ２）ガスを用いた。なお、助燃性ガス１０５は、流量を独立して設定可能な第１助燃性ガスおよび第２助燃性ガス（いずれもＯ２ガス）として供給した。第１助燃性ガスおよび第２助燃性ガスは、バーナにおける互いに異なる噴出ポートから噴出された。外付け堆積を終了した後、原料は０ｇ/ｍｉｎまで流量減少を行った。一方、原料以外のガスは流し続け、複数本のバーナを用い多孔質ガラス母材の堆積表面部を焼き締めた。
【００３５】
このとき、多孔質ガラス母材の堆積表面部を焼き締めるときのバーナ１本当たりの流量として、キャリアガス１０２の流量Ｌｃは２１ＳＬＭ、原料ガスとキャリアガス１０２との混合ガス１０３に追加混合する酸素ガス１０６の流量ＬＯ２は３０ＳＬＭ、可燃性ガス１０４は２５０ＳＬＭ、第１助燃性ガスは２５ＳＬＭ、第２助燃性ガスは７５ＳＬＭに設定し、それぞれ供給を行った。原料流量が０ｇ/ｍｉｎになると同時に開閉弁５を閉じ、開閉弁９を開放した。その後、開閉弁７を開けることでパージガス供給配管１０７ａより原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３に残留した原料液１０１のパージを行った。パージガス１０７としては窒素（Ｎ２）ガスを使用し、流量Ｌｐを０．３ＳＬＭとして供給した。気化器２の温度は２００℃とした。以上の条件のもと、パージを行ったところ、バーナ４の出口での不完全燃焼および液化を防ぐことができた。また、原料液ノズル３の先端部で重合生成物やゲル状物質が生成されることを防止することができた。
【００３６】
［実施例２］
パージガス１０７の流量Ｌｐを０．９ＳＬＭにした以外は、実施例１と同様の条件にて外付け堆積と堆積表面部の焼き締めを行った。その結果、パージ時におけるバーナ４の出口での不完全燃焼および液化を防ぐことができた。また、原料液ノズル３の先端部で重合生成物やゲル状物質が生成されることを防止することができた。
【００３７】
［実施例３］
パージガス１０７の流量Ｌｐを１．５ＳＬＭにした以外は、実施例１と同様の条件にて外付け堆積と堆積表面部の焼き締めを行った。その結果、パージ時においてバーナ４の出口で不完全燃焼が発生した。なお、原料液ノズル３の先端部では、重合生成物やゲル状物質が生成されることを防止することができた。
【００３８】
［実施例４］
パージガス１０７の流量Ｌｐを３．０ＳＬＭにした以外は、実施例１と同様の条件にて外付け堆積と堆積表面部の焼き締めを行った。その結果、パージ時においてバーナ４の出口で不完全燃焼および液化が発生した。なお、原料液ノズル３の先端部では、重合生成物やゲル状物質が生成されることを防止することができた。
【００３９】
表１は、各実施例および比較例におけるパージガス１０７の流量Ｌｐ、混合ガス１０３に追加混合する酸素ガス１０６の流量ＬＯ２、およびキャリアガス１０２の流量Ｌｃと、そのときの不完全燃焼および液化の有無とを示している。
【表１】
2020200225.tif 000006
【００４０】
以上で説明した通り、いずれの実施例でも、原料供給停止中にパージガス１０７により原料液１０１のパージを行うことにより、気化器２内の原料液ノズル３の先端部で重合生成物やゲル状物質が生成されることを防止することができた。また、バーナ４の出口での液化を防ぐ観点から、ＬＣ／ＬＰ＞１０となるように調節するのが好ましく、ＬＣ／ＬＰ≧２０とするとより好ましいことがわかった。また、不完全燃焼を防ぐ観点から、ＬＯ２／ＬＰ＞１４となるように流量を調節するのが好ましく、ＬＯ２／ＬＰ≧２３とするとより好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【００４１】
１  液体マスフローコントローラ
２  気化器
３  原料液ノズル
４  バーナ
５  開閉弁
６  流量調節手段
７  開閉弁
８  逆止弁
９  開閉弁
１０  流量調節手段
１１  流量調節手段
１０１  原料液
１０２  キャリアガス
１０３  混合ガス
１０４  可燃性ガス
１０５  助燃性ガス
１０６  酸素ガス
１０７  パージガス
１０１ａ，１０１ｂ  原料液配管
１０１ｃ  原料液分岐配管
１０２ａ  キャリアガス供給配管
１０３ａ  混合ガス配管
１０６ａ  酸素ガス供給配管
１０７ａ  パージガス供給配管
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月15日(2020.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
配管の容積を小さくするべく、原料液配管の内径を細くしてもよく、原料液配管の長さを短くしても良い。原料液配管の内径を細くする場合、圧力損失が大きくなって製造中の原料液供給に影響が出ないように、原料の液体マスフローコントローラのフルレンジ流量Fを流したとき、原料液配管１０１ｂ部にかかる圧力損失が１０ｋＰａ以下となるように、原料液配管の内径と長さを調節するのが好ましい。圧力損失を５ｋＰａ以下とするのがより好ましく、１ｋＰａ以下とするのがより好ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
このとき、キャリアガス１０２の流量Ｌｃは２１ＳＬＭ、原料ガスとキャリアガス１０２との混合ガス１０３に追加混合する酸素ガス１０６の流量ＬＯ２は３０ＳＬＭ、可燃性ガス１０４は２５０ＳＬＭ、第１助燃性ガスは２５ＳＬＭ、第２助燃性ガスは７５ＳＬＭに設定し、それぞれ供給を行った。原料流量が０ｇ/ｍｉｎになると同時に開閉弁５を閉じ、開閉弁９を開放した。その後、開閉弁７を開けることでパージガス供給配管１０７ａより原料液配管１０１ｂおよび原料液ノズル３に残留した原料液１０１のパージを行った。パージガス１０７としては窒素（Ｎ２）ガスを使用し、流量ＬＰを０．３ＳＬＭとして供給した。気化器２の温度は２００℃とした。以上の条件のもと、パージを行ったところ、バーナ４の出口での不完全燃焼および液化を防ぐことができた。また、原料液ノズル３の先端部で重合生成物やゲル状物質が生成されることを防止することができた。