(57)【要約】【課題】原料ガスのゲル化による配管の閉塞を防止して、原料ガスを安定的に供給することのできる原料ガス供給方法および原料ガス供給装置を提供する。【解決手段】供給先１６に原料ガスを供給する方法であって、原料容器１２に入った液化原料の重量を測定する工程と、液化原料を加熱することにより気化した原料ガスを生成する工程と、生成した原料ガスを原料供給配管１８を通じて供給先１６に供給する工程と、原料供給配管１８をヒータ３８で加熱して原料ガスの気化状態を維持する工程と、原料供給配管１８における原料ガスの流量を測定する工程と、測定した液化原料の重量の減少分と、測定した流量の積算値から換算して得られる原料ガスの重量との差が所定の範囲となるようにヒータ３８の温度を制御する工程とを有するようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給先に原料ガスを供給する方法であって、
原料容器に入った液化原料の重量を測定する工程と、液化原料を加熱することにより気化した原料ガスを生成する工程と、生成した原料ガスを原料供給配管を通じて供給先に供給する工程と、原料供給配管をヒータで加熱して原料ガスの気化状態を維持する工程と、原料供給配管における原料ガスの流量を測定する工程と、測定した液化原料の重量の減少分と、測定した流量の積算値から換算して得られる原料ガスの重量との差が所定の範囲となるようにヒータの温度を制御する工程とを有することを特徴とする原料ガス供給方法。
【請求項２】
原料容器を加熱することにより液化原料を気化して原料ガスを生成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の原料ガス供給方法。
【請求項３】
原料容器内を加圧して液化原料を原料供給配管に供給し、原料供給配管をヒータで加熱することにより液化原料を気化して原料ガスを生成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の原料ガス供給方法。
【請求項４】
供給先に原料ガスを供給する装置であって、
原料容器に入った液化原料の重量を測定する重量測定機構と、液化原料を加熱することにより気化した原料ガスを生成する加熱機構と、生成した原料ガスを供給先に供給する原料供給配管と、原料ガスの気化状態を維持するために原料供給配管を加熱するヒータと、原料供給配管における原料ガスの流量を測定する流量測定機構と、測定した液化原料の重量の減少分と、測定した流量の積算値から換算して得られる原料ガスの重量との差が所定の範囲となるようにヒータの温度を制御する制御機構とを有することを特徴とする原料ガス供給装置。
【請求項５】
加熱機構は、原料容器を加熱することにより気化した原料ガスを生成することを特徴とする請求項４に記載の原料ガス供給装置。
【請求項６】
加熱機構は、原料容器を加圧する加圧機構と、原料供給配管に供給された液化原料を加熱するヒータで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の原料ガス供給装置。
【請求項７】
原料容器の近傍に、原料供給配管から分岐して開閉弁を介して接続したガス回避配管を有し、このガス回避配管はガス処理設備に接続していることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の原料ガス供給装置。
【請求項８】
測定した液化原料の重量の減少分と、測定した流量の積算値から換算して得られる原料ガスの重量との差が所定の値を超えた場合に、これを報知する警報機構と、開閉弁を開けて原料ガスをガス回避配管に回避する回避機構の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一つに記載の原料ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料ガス供給方法および原料ガス供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバプリフォームを安定に合成するには、気化原料（原料ガス）が多少変動しても、燃焼ガス流量を原料の変動に連動して変化させたり、スートが堆積する表面温度を一定になるよう制御することが一般的である。また、気化した原料が凝集、再液化しないよう配管下限温度を規定するとともに、過熱しない（熱を掛け過ぎない）よう上限温度を規定し、その範囲内で一定にすることが知られている。
【０００３】
ところで、設備が大きくなると、気化後の配管長が長くなり、長期間使用しているとヒータの劣化や、断熱材の劣化で局所的に加熱不足が発生することがあり、そこで凝集、再液化が起こることがある。その場合、原料流量が変化することになるが、例えば表面温度制御によりそのまま製造を継続することができる（例えば、特許文献１を参照）。配管内で再液化した原料は、配管内を流れる気化原料により下流側へ移動し、そこに長時間滞留すると、過熱によりゲル化することがある（例えば、特許文献２を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平４−１３２９９号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２４００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゲル化した原料は、一般的には沸点が高く、気化させることが難しくなり、やがて配管の閉塞を引き起こす。その場合、燃焼ガスなどの制御では条件を一定にコントロールできなくなり、当然製造を継続して実施できないことになる。また、一度閉塞すると、長時間設備を稼働できなくなり、配管を再施工する費用も必要となる。したがって、一次原因である液化を検出する機能があれば、ゲル化などによる二次被害のおそれを回避できるが、特許文献２の技術では液化を検出することはできない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、原料ガスのゲル化による配管の閉塞を防止して、原料ガスを安定的に供給することのできる原料ガス供給方法および原料ガス供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る原料ガス供給方法は、供給先に原料ガスを供給する方法であって、原料容器に入った液化原料の重量を測定する工程と、液化原料を加熱することにより気化した原料ガスを生成する工程と、生成した原料ガスを原料供給配管を通じて供給先に供給する工程と、原料供給配管をヒータで加熱して原料ガスの気化状態を維持する工程と、原料供給配管における原料ガスの流量を測定する工程と、測定した液化原料の重量の減少分と、測定した流量の積算値から換算して得られる原料ガスの重量との差が所定の範囲となるようにヒータの温度を制御する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る他の原料ガス供給方法は、上述した発明において、原料容器を加熱することにより液化原料を気化して原料ガスを生成する工程を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る他の原料ガス供給方法は、上述した発明において、原料容器内を加圧して液化原料を原料供給配管に供給し、原料供給配管をヒータで加熱することにより液化原料を気化して原料ガスを生成する工程を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る原料ガス供給装置は、供給先に原料ガスを供給する装置であって、原料容器に入った液化原料の重量を測定する重量測定機構と、液化原料を加熱することにより気化した原料ガスを生成する加熱機構と、生成した原料ガスを供給先に供給する原料供給配管と、原料ガスの気化状態を維持するために原料供給配管を加熱するヒータと、原料供給配管における原料ガスの流量を測定する流量測定機構と、測定した液化原料の重量の減少分と、測定した流量の積算値から換算して得られる原料ガスの重量との差が所定の範囲となるようにヒータの温度を制御する制御機構とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他の原料ガス供給装置は、上述した発明において、加熱機構は、原料容器を加熱することにより気化した原料ガスを生成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る他の原料ガス供給装置は、上述した発明において、加熱機構は、原料容器を加圧する加圧機構と、原料供給配管に供給された液化原料を加熱するヒータで構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る他の原料ガス供給装置は、上述した発明において、原料容器の近傍に、原料供給配管から分岐して開閉弁を介して接続したガス回避配管を有し、このガス回避配管はガス処理設備に接続していることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る他の原料ガス供給装置は、上述した発明において、測定した液化原料の重量の減少分と、測定した流量の積算値から換算して得られる原料ガスの重量との差が所定の値を超えた場合に、これを報知する警報機構と、開閉弁を開けて原料ガスをガス回避配管に回避する回避機構の少なくとも一方を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測定した液化原料の重量の減少分と、測定した流量の積算値から換算して得られる原料ガスの重量との差が所定の範囲となるようにヒータの温度を制御するので、原料ガスの凝集、再液化による極端な流量変化、ゲル化による原料供給配管の閉塞などを未然に防止することができる。このため、原料ガスを安定的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に係る原料ガス供給装置の実施例１を示す概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１の変形例を示す図である。
【図３】図３は、実施例１の使用原料の重量変化を示す図である。
【図４】図４は、実施例１のＷｃの変化を示す図である。
【図５】図５は、本発明に係る原料ガス供給装置の実施例２を示す概略構成図である。
【図６】図６は、実施例２のＷｃの変化を示す図である。
【図７】図７は、比較例のＷｃの変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る原料ガス供給方法および原料ガス供給装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態に係る原料ガス供給装置１０は、原料容器１２が入れられた恒温槽１４と、原料容器１２からガラス微粒子生成用バーナ（供給先）１６に延びる原料供給配管１８と、原料供給配管１８の途中に設けられ、マスフローコントローラとして機能する流量測定器２０と、制御機構２２とを備える。
【００１９】
恒温槽１４内の底部には、原料容器１２の重量を測定可能な重量測定機構２４が設置され、恒温槽１４の周囲には、加熱制御機能を有する加熱機構２６が設けられている。本実施の形態では、重量測定機構２４はロードセルで構成され、加熱機構２６はヒータで構成されている。
【００２０】
原料供給配管１８の上流側には、原料供給配管１８に窒素ガスを送り込むための配管２８と、原料供給配管１８の原料ガスを排ガス処理装置３０（ガス処理設備）に排出するためのガス回避配管３２が接続されている。配管２８とガス回避配管３２には、それぞれ通過流量を調整するための開閉弁３４、３６が設けられている。また、原料供給配管１８およびガス回避配管３２の周囲には、これらを加熱するためのヒータ３８が設けられている。原料供給配管１８の近傍には、原料供給配管１８の温度を計測するための熱電対４０が設けられている。
【００２１】
制御機構２２は、重量測定機構２４、加熱機構２６、ヒータ３８、熱電対４０、流量測定器２０、開閉弁３４、３６と接続しており、データ送受信により各動作を制御可能である。
【００２２】
原料ガスは、原料容器１２を加熱機構２６で加熱して原料容器１２内の液化原料を気化することにより生成することができる。なお、本発明の加熱機構はこれに限るものではなく、例えば、図２に示すように、原料容器１２を加圧する加圧機構４２と、原料供給配管１８に供給された液化原料を加熱するヒータ３８とで加熱機構を構成してもよい。加圧機構４２は、原料容器１２に窒素ガスなどを送り込むための配管４４で構成することができる。このようにすれば、原料容器１２の内部を窒素ガスなどで加圧し、原料容器１２内の液化原料を原料供給配管１８に導き、原料供給配管１８を加熱するヒータ３８で液化原料を気化して原料ガスを生成することが可能である。
【００２３】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００２４】
（実施例１）
本実施例１では、液化原料として、シロキサン（融点１７．５℃、沸点１７５℃のオクタメチルシクロテトラシロキサン（以下、ＯＭＣＴＳという。））を用いた。重量が既知の原料容器１２にＯＭＣＴＳをいれ、ロードセル（重量測定機構２４）で初期のＯＭＣＴＳの重量を測定したところ３５．６ｋｇであった。この測定値は制御機構２２にデータとして取り込まれている。
【００２５】
恒温槽１４および原料供給配管１８のヒータ３８を用いＯＭＣＴＳの沸点より高い２００℃に初期温度を設定加熱して、ＯＭＣＴＳを気化させた。気化したＯＭＣＴＳはマスフローコントローラ（流量測定器２０）を介して流れ、別途供給されている助燃性ガスおよび可燃性ガスによって発生した酸水素火炎中にＯＭＣＴＳガスが噴出され、熱分解酸化反応によって酸化珪素（ＳｉＯ２）粒子を合成する。
【００２６】
原料を供給している間、ロードセルで測定した原料の初期重量と、ロードセルで測定されている現在のＯＭＣＴＳの重量から減少重量Ｗａ（減少分）を測定した。また、ＯＭＣＴＳは、マスフローコントローラを流れた時間と流量が制御機構２２に取り込まれて重量に換算されている。この換算された重量をＷｂとした。制御機構２２では、Ｗｃ＝Ｗａ−Ｗｂが一定になるように原料供給配管１８のヒータ３８の温度を調整した。
【００２７】
図３は、使用原料の時間変化をＷａとＷｂの時間変化として表示したものである。図４は、Ｗｃの時間変化を示したものである。これらの図に示すように、原料供給配管１８に気化した原料が充填される初期を除き、Ｗｃは時間経過による変動がない。これにより、原料供給配管１８では液化なく原料が安定的に供給されていることがわかる。
【００２８】
したがって、本実施の形態によれば、原料ガスの凝集、再液化による極端な流量変化、ゲル化による原料供給配管１８の閉塞などを未然に防止することができる。このため、原料ガスを安定的に供給することができる。
【００２９】
（実施例２）
本実施例２は、Ｗｃが所定の値（規定値１）を超えた場合に、ガス回避配管３２の開閉弁３６を開けて原料供給配管１８の原料ガスをガス回避配管３２に回避する回避機構を備えたものである。回避機構は制御機構２２の動作で実現される。本実施例２では、図５に示すように、原料供給配管１８の一部のヒータＡを制御機構２２から独立して制御することにより、ＯＭＣＴＳの沸点よりも高い２２０℃に設定して上記の実施例１と同じように原料ガスを供給した。
【００３０】
図６は、Ｗｃの時間変化を示したものである。この図に示すように、初期は上記の実施例１と同じ挙動を示していたが、途中から微増し始め、規定値１を超えたので回避機構が作動し、原料供給配管１８に接続してあるガス回避配管３２の開閉弁３６が開いて原料ガスは排ガス処理装置３０に回避された。原料容器１２が収納されている恒温槽１４の加熱機構２６、原料供給配管１８のヒータ３８も加熱を停止して自然冷却され、液化した原料は原料容器１２に回収された。装置停止後、原料供給配管１８を調査したがゲル状になったＯＭＣＴＳは確認できなかった。
【００３１】
（比較例）
次に、比較例について説明する。
図７は、規定値２を設定してＷｃの時間変化を示したものである。この図に示すように、初期は上記の実施例２と同じ挙動を示していたが、そのまま使用を続けるとＷｃ値が急に大きくなったので手動で加熱を停止し、原料供給配管１８に接続してあるガス回避配管３２の開閉弁３６を開けて原料ガスを排ガス処理装置３０に回避した。原料容器１２が収納されている恒温槽１４の加熱機構２６、原料供給配管１８のヒータ３８も加熱は自然冷却され、液化した原料は原料容器１２に回収された。装置停止後、原料供給配管１８を調査したところゲル状になったＯＭＣＴＳが確認された。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、測定した液化原料の重量の減少分と、測定した流量の積算値から換算して得られる原料ガスの重量との差が所定の範囲となるようにヒータ３８の温度を制御するので、原料ガスの凝集、再液化による極端な流量変化、ゲル化による原料供給配管１８の閉塞などを未然に防止することができる。このため、原料ガスを安定的に供給することができる。
【００３３】
なお、上記の実施例２では、Ｗｃが所定の値を超えた場合に、開閉弁３６を開けて原料ガスをガス回避配管３２に回避する回避機構を備える場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、Ｗｃが所定の値を超えた場合に、これを報知する警報機構を有してもよいし、この警報機構と回避機構の双方を有してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  原料ガス供給装置
１２  原料容器
１４  恒温槽
１６  ガラス微粒子生成用バーナ（供給先）
１８  原料供給配管
２０  流量測定器
２２  制御機構
２４  重量測定機構
２６  加熱機構
２８，４４  配管
３０  排ガス処理装置（ガス処理設備）
３２  ガス回避配管
３４，３６  開閉弁
３８  ヒータ
４０  熱電対
４２  加圧機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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