(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスを製造する反応容器から排出された排ガス中の石英ガラス粒子を電気集塵機によって除去する排ガス処理方法であって、 
回転羽根を備える送風機によって前記電気集塵機の出口から前記排ガスを誘引し、排出する排出工程を有し、 
前記排出工程において、前記回転羽根の表面に向けて平均粒子径が１ｍｍ以下の水滴を１０Ｌ／分以下の噴射水量で噴射し、前記回転羽根の気流の通過面の５０％以上を水膜で覆った状態に維持する、石英ガラスの製造装置の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ガラスの製造装置およびその排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラスの製造装置では、石英ガラス製造時に反応生成ガスと石英ガラス粒子等のダストが発生し、これらを、石英ガラスを製造する反応容器から排ガスとして排出する。この排ガス中に含まれるダストを集塵し反応生成ガスの処理を行う排ガス処理の技術が知られている。例えば、特許文献１には、光ファイバプリフォームの製造時に発生するガス及び非堆積ガラス微粒子を処理する排ガス処理装置が記載されている。この排ガス処理装置の出口には排ガスを誘引するファンが接続されており、処理されたガスは外部へ放出される。特許文献２には、被処理ガス中のダストを荷電させて、液体で洗浄する排ガス処理装置が記載されており、この装置によって処理されたガスは、送風機によって誘引されて装置本体の出口より外部へ放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−１００９３４号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、石英ガラスを製造する反応容器から排出された排ガスは、集塵機で石英ガラス粒子が除去されて送風機に誘引され、反応生成ガスの処理を行う洗浄塔などの処理装置に送られる。ところが、集塵機から排出された気流には除去されずに残った微量の石英ガラス粒子が含まれており、この石英ガラス粒子が送風機の回転羽根に付着し堆積すると、送風機の作動時の振動が大きくなる。振動がある程度以上大きくなると送風機の運転ができなくなるため、石英ガラスの製造装置の運転を一時停止して、送風機の回転羽根の清掃をする必要がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、集塵機から排出するガスを誘引する送風機の回転羽根への石英ガラス粒子の付着や堆積を防ぐことができる石英ガラスの製造装置およびその排ガス処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る石英ガラスの製造装置は、石英ガラスを製造する反応容器と、該反応容器から排出される排ガス中の石英ガラス粒子を除去する排ガス処理部と、を備えた石英ガラスの製造装置であって、
前記排ガス処理部は、集塵機と、前記集塵機の出口に接続されて、前記集塵機から排出される気流を誘引する送風機と、を備え、
前記送風機は、回転羽根と、前記回転羽根の表面に向けて平均粒子径が１ｍｍ以下の水滴を噴射するノズルと、を備える。
【０００７】
本発明の一態様に係る排ガス処理方法は、石英ガラスを製造する反応容器から排出された排ガス中の石英ガラス粒子を集塵機によって除去する排ガス処理方法であって、
回転羽根を備える送風機によって前記集塵機の出口から前記排ガスを誘引し、排出する排出工程を有し、
前記排出工程において、前記回転羽根の表面に向けて平均粒子径が１ｍｍ以下の水滴を噴射する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、集塵機から排出するガスを誘引する送風機の回転羽根への石英ガラス粒子の付着や堆積を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の石英ガラスの製造装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態の石英ガラスの製造装置における送風機の構造の一例を示す斜視図である。
【図３】送風機の回転羽根の表面を通過する水滴の経路が、水滴の大小によって異なることを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態を列記して説明する。
本発明の実施形態に係る石英ガラスの製造装置は、
（１）  石英ガラスを製造する反応容器と、該反応容器から排出される排ガス中の石英ガラス粒子を除去する排ガス処理部と、を備えた石英ガラスの製造装置であって、
前記排ガス処理部は、集塵機と、前記集塵機の出口に接続されて、前記集塵機から排出される気流を誘引する送風機と、を備え、
前記送風機は、回転羽根と、前記回転羽根の表面に向けて平均粒子径が１ｍｍ以下の水滴を噴射するノズルと、を備える。
【００１１】
上記（１）の石英ガラスの製造装置は、集塵機の出口に接続された送風機が、回転羽根の表面に向けて平均粒子径が１ｍｍ以下の水滴を噴射するノズルを備えている。これにより、ノズルから噴射された水滴によって、石英ガラス粒子が付着する領域を水膜で覆うことができる。したがって、集塵機の出口からガスを誘引する送風機の回転羽根への石英ガラス粒子の付着や堆積を、少ない水量で効率良く防ぐことができる。また、送風機の作動時の振動が増大することを防ぐことができる。振動により送風機の運転に支障がでるまでの期間が長くなるので、送風機の回転羽根の清掃の頻度を減らして、石英ガラスの製造装置が連続運転できる期間を延ばすことができる。
【００１２】
（２）  （１）の石英ガラスの製造装置において、前記送風機は、遠心式の送風機である。
遠心式の送風機は、圧力損失が少なく集塵機の出口から排ガスを誘引する送風機として適している。このように、集塵機に適した遠心式の送風機に対して、その回転羽根への石英ガラス粒子の付着や堆積を、少ない水量で効率良く防ぐことができる。
【００１３】
本発明の実施形態に係る排ガス処理方法は、
（３）  石英ガラスを製造する反応容器から排出された排ガス中の石英ガラス粒子を集塵機によって除去する排ガス処理方法であって、
回転羽根を備える送風機によって前記集塵機の出口から前記排ガスを誘引し、排出する排出工程を有し、
前記排出工程において、前記回転羽根の表面に向けて平均粒子径が１ｍｍ以下の水滴を噴射する。
【００１４】
上記（３）の排ガス処理方法によれば、排出工程において、回転羽根の表面に向けて平均粒子径が１ｍｍ以下の水滴を噴射することにより、回転羽根の表面の石英ガラス粒子が付着する領域を水膜で覆うことができる。したがって、送風機の回転羽根への石英ガラス粒子の付着や堆積を、少ない水量で効率良く防ぐことができる。これにより、送風機の作動時の振動が増大することを防ぐことができる。振動により送風機の運転に支障がでるまでの期間が長くなるので、送風機の回転羽根の清掃の頻度を減らして、石英ガラスの製造装置の連続運転できる期間を延ばすことができる。
【００１５】
（４）  （３）の排ガス処理方法の前記排出工程において、前記回転羽根の気流の通過面の５０％以上を水膜で覆った状態を維持する。
回転羽根の気流の通過面は、気流で運ばれる石英ガラス粒子が付きやすい。これに対して、回転羽根の気流の通過面の５０％以上を水膜で覆った状態を維持して、石英ガラス粒子を回転羽根から分離することで、送風機の回転羽根への石英ガラス粒子の付着や堆積を、より少ない水量で効率良く防ぐことができる。
【００１６】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る石英ガラスの製造装置およびその排ガス処理方法の具体例を、以下に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、特許請求の範囲によって示され、特許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。
【００１７】
図１は、本実施形態の石英ガラスの製造装置の一例を示す概略構成図である。
石英ガラスの製造装置１は、反応容器１０と、排ガス処理部２０を備えている。
【００１８】
反応容器１０は、上方から、出発棒１１が昇降可能に収容され、内側の空間内で出発棒１１に対して石英ガラス粒子を堆積させて、石英ガラス母材Ｇを形成するものである。
【００１９】
反応容器１０には、石英ガラス粒子を生成するバーナー１２が設けられている。バーナー１２は、ガスを吹き出す複数のポートを有しており、そのポートからガラス原料ガスと、酸素及び水素を吹き出し、酸水素火炎中においてガラス原料を加水分解反応させて、石英ガラス粒子を生成するものである。また、バーナー１２は、生成した石英ガラス粒子を出発棒１１に堆積させるように、出発棒１１に向けて配置されている。
【００２０】
また、反応容器１０は、排ガス処理部２０に接続された排気管１３を備えている。出発棒１１に堆積されなかった余剰の石英ガラス粒子を含む内部の排ガスは、排気管１３から排ガス処理部２０へ排出されて処理される。
【００２１】
排ガス処理部２０は、少なくとも、反応容器１０から排出された排ガス中の石英ガラス粒子を除去する集塵機２２と、集塵機２２の出口に接続されて集塵機２２から排出される気流を誘引する送風機２３を備えている。図１の例では、排ガス処理部２０は他に、冷却塔２１と、洗浄塔２４とを備えている。
【００２２】
排気管１３には、冷却塔２１が接続されており、排ガスは、冷却塔２１内の散水雰囲気中を通過することによって冷却及び調湿がなされる。冷却塔２１の出口には配管を介して集塵機２２が接続されており、冷却及び調湿がなされた排ガスは集塵機２２に排出される。
【００２３】
集塵機２２は、例えば電気集塵機である。電気集塵機においては、排ガス中の石英ガラス粒子は、高電圧に荷電された放電電極で発生したイオンによって帯電され、集塵電極によって捕集される。集塵電極で捕集された固形石英ガラス粒子は、集塵電極面を散水によって洗い流すことによって集められ、スラリー状の廃液となって下方から収集される。また、この廃液の一部は散水用に循環して使用する。
【００２４】
集塵機２２の出口には、配管を介して送風機２３が収容された送風機収容箱２３ａが接続されている。この送風機２３の詳細および石英ガラスの製造装置１における排ガス処理方法について、図面を参照して説明する。図２は、本実施形態の石英ガラスの製造装置１における送風機の構造の一例を示す斜視図である。
【００２５】
送風機収容箱２３ａ内に収容された送風機２３は、図２に示すように、回転羽根２３１と、モーター２３２と、ノズル２３３と、を備えている。
送風機２３は、例えば遠心式の送風機であり、モーター２３２によって回転羽根２３１を回転させることにより、回転羽根２３１の遠心力で吸気口２３１ａから気体を吸い込み、排気口２３１ｂから気体を排出するように気流を誘引する。このように、送風機２３は、回転羽根２３１を回転させることで、集塵機２２から排出される排ガスの気流を誘引し、送風機収容箱２３ａの出口から排出する（排出工程）。
【００２６】
さらに、上述の送風機２３の出口には、配管を介して洗浄塔２４が接続されている。洗浄塔２４は、排ガス中に含まれている、石英ガラス製造時に発生する反応生成ガスである塩化水素等を中和処理して除去する。このように反応生成ガスが除去された排ガスは、石英ガラスの製造装置１の外部へ排出される。
【００２７】
石英ガラスの製造装置１では以上のように、排ガス処理が行われる。
ところが、集塵機２２から排出された気流には除去されずに残った微量の石英ガラス粒子Ｄが含まれており、この石英ガラス粒子Ｄが送風機２３の回転羽根２３１に付着し堆積すると、送風機２３の作動時の振動が大きくなる。この振動がある程度以上大きくなると送風機２３の運転ができなくなってしまう。このため、従来の石英ガラスの製造装置では、運転を一時停止して、送風機の回転羽根の清掃を行っていた。
【００２８】
本発明者は、回転羽根２３１の表面が乾いていると石英ガラス粒子Ｄが付着しやすくなることから、回転羽根２３１の表面に水膜を形成することを考えた。これに鑑みて、本実施形態では、吸気口２３１ａの前方にノズル２３３を設け、水滴Ｍを噴射するようにした。ノズル２３３から噴射される水滴Ｍは、吸気口２３１ａから排ガスと共に吸い込まれて、回転羽根２３１の表面に付着する。なお、回転羽根２３１の表面を水膜で覆った状態に維持するため、ノズル２３３から連続的に水滴Ｍを噴射する、または適切な間隔で間欠的に噴射するようにすることが好ましい。
【００２９】
さらに、送風機２３のノズル２３３から噴射される水滴Ｍの平均粒子径を変えると、回転羽根２３１の表面に形成され水膜の面積が変化することがわかった。このため、ノズル２３３から噴射される水滴Ｍの平均粒子径を変えて、石英ガラスの製造を連続しておこなった実験結果について以下の実施例で説明する。
【００３０】
（実施例）
ノズル２３３から噴射される水滴Ｍの平均粒子径を変えて、石英ガラスの製造装置１による石英ガラスの製造を４ヶ月連続して行った。この４ヶ月間に、送風機２３の回転羽根２３１に付着した石英ガラス粒子量を測定した。その結果を、以下の表１に示す。
【００３１】
【表１】
0006638451.tif 000002
【００３２】
ノズル２３３から水滴噴射をしない例１の場合の、回転羽根２３１への石英ガラス粒子付着量を１００として、噴射する水滴Ｍの平均粒子径を変えた例２〜４と比較した。また、４ヶ月間の連続運転の最後に、送風機２３の作動時の振動を測定し、回転羽根２３１の清掃をするために石英ガラスの製造装置１の運転を一時停止する頻度を推定した。
【００３３】
ノズル２３３から水滴噴射をしない例１と比較して、水滴Ｍを噴射した例２〜４は、回転羽根２３１への石英ガラス粒子付着量が大幅に減った。ところが、例２の場合は、送風機２３の作動時の振動が例１とほぼ同じ程度であり、石英ガラスの製造装置１の運転を一時停止する頻度はほぼ同じとする必要がある。
【００３４】
図３は、送風機の回転羽根２３１の表面を通過する水滴Ｍの経路が、水滴Ｍの大小によって異なることを説明するための模式図であり、排気口２３１ｂの一部を示す図である。石英ガラス粒子Ｄの粒子径は、０．１μｍ〜１．０μｍと小さく軽いので、図３の（ａ）、（ｂ）に示す、経路ＤＲのように、回転羽根２３１の表面全域にわたって通過する。
【００３５】
水滴Ｍは、平均粒子径が小さく軽い場合は、図３の（ｂ）の水滴経路ＭＲのように、回転羽根２３１の表面の広い領域にわたって通過する。ところが、例２のように平均粒子径が大きく重い場合、図３の（ａ）の水滴経路ＭＲのように、遠心力により回転羽根２３１の表面の片側に偏って通過する。すなわち、水滴Ｍの平均粒子径が大きい（重い）程、回転羽根２３１の表面に形成される水膜の面積が狭くなる。
【００３６】
以上のように、例２の水滴Ｍは平均粒子径が２ｍｍと比較的大きく重いため、回転羽根２３１の表面に形成される水膜の面積が２０％となり狭くなっている。例２は、石英ガラス粒子付着量は少ないものの、水膜が形成されない部分に偏って石英ガラス粒子Ｄが付着するため、回転羽根２３１の重量バランスがくずれて振動が大きくなっていることがわかった。
【００３７】
例３の水滴Ｍは平均粒子径が１ｍｍであり、回転羽根２３１の表面に形成される水膜の面積は５０％となっている。例３は、例１及び例２よりも、送風機２３の作動時の振動が小さく、石英ガラスの製造装置１の運転を一時停止する頻度は、５〜６か月に一度となり、例１及び例２よりも少なくて済む。
【００３８】
例４は、水滴Ｍの平均粒子径がさらに小さく１０μｍ以下であるので、回転羽根２３１の表面に形成される水膜の面積は９０％と広くなっている。そして、送風機２３の作動時の振動はほとんど無く、石英ガラスの製造装置１の運転を一時停止する頻度は、一年以上となる。
【００３９】
以上の結果から、例３、４の場合が、送風機２３の作動時の振動が小さく、石英ガラスの製造装置１の運転を一時停止する頻度を少なくできる効果があることがわかる。
【００４０】
このため、本実施形態におけるノズル２３３は、回転羽根２３１の表面に向けて平均粒子径が１ｍｍ以下の水滴Ｍを噴射するノズルとする。また、回転羽根２３１の気流の通過面の５０％以上を水膜で覆った状態を維持して、集塵機２２から排出される気流を誘引することが好ましい。
また、上記水滴Ｍの平均粒子径を小さくする程、ノズル２３３から噴射する水量が少なくて済む。
【００４１】
以上詳述した、本実施形態に係る石英ガラスの製造装置１および排ガス処理方法は、集塵機２２の出口に接続された送風機２３が、回転羽根２３１の表面に向けて平均粒子径が１ｍｍ以下の水滴Ｍを噴射するノズル２３３を備えている。これにより、ノズル２３３から噴射された水滴Ｍによって、石英ガラス粒子Ｄが付着する領域を水膜で覆うことができる。したがって、集塵機２２の出口からガスを誘引する送風機２３の回転羽根２３１への石英ガラス粒子Ｄの付着や堆積を、少ない水量で効率良く防ぐことができる。また、送風機２３の作動時の振動が増大することを防ぐことができる。振動により送風機２３の運転に支障がでるまでの期間が長くなるので、送風機２３の回転羽根２３１の清掃の頻度を減らして、石英ガラスの製造装置１が連続運転できる期間を延ばすことができる。
【００４２】
また、遠心式の送風機２３は、圧力損失が少なく集塵機２２の出口から排ガスを誘引する送風機２３として適している。このように、集塵機２２に適した遠心式の送風機２３に対して、その回転羽根２３１への石英ガラス粒子Ｄの付着や堆積を、少ない水量で効率良く防ぐことができる。
【００４３】
また、回転羽根２３１の気流の通過面は、気流で運ばれる石英ガラス粒子Ｄが付きやすい。これに対して、送風機２３が、回転羽根２３１の気流の通過面の５０％以上を水膜で覆った状態を維持して、石英ガラス粒子Ｄを回転羽根２３１から分離することで、送風機２３の回転羽根への石英ガラス粒子Ｄの付着や堆積を、より少ない水量で効率良く防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  石英ガラスの製造装置
１０  反応容器
１１  出発棒
１２  バーナー
１３  排気管
２０  排ガス処理部
２１  冷却塔
２２  集塵機
２３  送風機
２３ａ  送風機収容箱
２３１  回転羽根
２３１ａ  吸気口
２３１ｂ  排気口
２３２  モーター
２３３  ノズル
２４  洗浄塔
Ｇ  石英ガラス母材
Ｄ  石英ガラス粒子
ＤＲ  石英ガラス粒子の通過経路
Ｍ  水滴
ＭＲ  水滴の通過経路
【図１】
0006638451.tif 000003
【図２】
0006638451.tif 000004
【図３】
0006638451.tif 000005