(57)【要約】【課題】ガラス母材を製造する反応容器から排出される排ガスを、簡易な構成で効率的に冷却する。【解決手段】反応容器１０からの排気管２０には、空気とともに液体を導入するための空気／液体取り込み部２２が設けられる。循環ポンプ３３は、水槽４０から水を吸引して圧送し、供給用配管３１によって空気／液体取り込み部２２に水を供給する。供給用配管３１には自動弁３２が備えられ自動制御される。また供給用配管３１の先端にはスプレーノズル３４が取り付けられ、空気／液体取り込み部２２を介して排気管２０の内部に挿通されている。スプレーノズル３４によって噴霧された液状粒子が高温の排ガス雰囲気中で蒸発し、蒸発潜熱に相当する熱量を排ガスから奪うことによって、排ガスの温度を効率的に下げることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内で気体状のガラス原料を加熱反応させることによりガラス微粒子を生成させ、前記ガラス微粒子を堆積させ、前記反応容器から排ガスを排出するガラス母材の製造装置であって、排気管に前記排ガスを冷却する液状粒子を供給する液状粒子供給手段を備えたことを特徴とするガラス母材の製造装置。
【請求項２】
前記液状粒子供給手段は、前記液状粒子を噴霧するノズルを有し、前記ノズルによって噴霧した液状粒子を前記排気管内に供給することを特徴とする請求項１に記載のガラス母材の製造装置。
【請求項３】
前記液状粒子供給手段は、前記液状粒子として蒸気を供給する蒸気噴霧器であることを特徴とする請求項２に記載のガラス母材の製造装置。
【請求項４】
前記液状粒子は、水滴または水蒸気であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス母材の製造装置。
【請求項５】
前記液状粒子供給手段は、前記排気管に対する前記液状粒子の供給量を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス母材の製造装置。
【請求項６】
前記液状粒子供給手段は、前記排気管の構成部材に直接接触することなく、前記排気管の内部に液状粒子を供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス母材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス母材の製造装置、より詳細には、反応容器内でガラス原料ガスを反応させて生成したガラス微粒子を堆積させる装置において、反応容器から排出する排ガスの温度を降下させる手段を備えたガラス母材の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ用ガラス母材の製造法として気相反応を利用した製造方法、例えば、気相軸付法（ＶＡＤ法）、内付法（ＭＣＶＤ法）、及び外付法（ＯＶＤ法）等が知られている。これらの製造方法は、反応容器の内部で、ガラス原料ガスをバーナーから噴出して火炎加水分解反応によりガラス微粒子を生成させ、そのガラス微粒子を棒状に堆積させることによりガラス母材を製造するものである。
【０００３】
図４は、従来のガラス母材の製造装置の反応容器及び排ガス処理システムについて説明するための概略図で、ＶＡＤ法によるガラス母材の製造装置の一例を示すものである。図１において、１０は反応容器、１１はガラス母材、１２はバーナ、１３は種棒、２０は排気管、２１は空気取り込み部である。
【０００４】
ガラス母材の製造においては、ＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４などのガラス母材原料ガスと、Ｈ２などの燃料ガス及びＯ２などの助燃ガスとをバーナ１２から噴出させ、バーナ１２の火炎中で加水分解及び酸化させることでガラス微粒子を生成し、これを種棒１３に堆積させていくことによりガラス母材１１を作成する。
【０００５】
上記のごとくのガラス母材の製造装置において、反応容器１０から排出される排ガスは、排気管２０を通って排ガス処理装置（図示せず）に送られる。排ガス処理装置は、例えば、ガラス微粒子除去器及び洗浄塔を有し、ガラス微粒子除去器では、排ガス中に混在したガラス微粒子が除去され、さらに洗浄塔にて排ガスに含まれるＨＣｌガスが除去されて、無害化された排ガスとなって大気中に放出される。例えば、上記のガラス微粒子除去器としては、電気集塵機、ベンチュリースクラバー等が使用され、また洗浄塔ではＨＣｌの中和液として苛性ソーダ水溶液をシャワーする。
【０００６】
反応容器１０から排出される排ガスは、上述のようにＨＣｌ等のハロゲン系のガスを含んでいるため金属腐食性を有する。また水素と酸素の反応による生成熱も通常６０〜９０％が排ガスとともに排出され、排ガスの温度が高温となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
排気管２０は、一般的にハロゲン系のガスで腐食することがないように、プラスチック製の材質で構成されているが、これらは金属材料に比べて耐熱温度が低く、熱劣化や軟化が生じやすい。従って、図４に示すごとくの空気取り込み部２１を排気管２０に適宜設け、外部から冷却用の空気を排気管２０の内部に取り込むことにより、排ガスの温度を下げるようにしている。空気取り込み部２１は、排気管２０の内部と外部とを連通させる複数の空気取り込み口を有し、この空気取り込み口によって外部から排気管２０の内部に空気を取り込むことができるように構成されている。
【０００８】
しかしながら、上記のように排気管２０に空気取り込み部２１を設けて外部から冷却用の空気を取り込むと、反応容器１０から排出される排ガスとともに、大量の空気が外部から取り込まれて排ガス処理装置に送られるため、排ガス処理装置の処理負担量が増大してしまう。
【０００９】
また、排気管２０をハロゲン系ガスにも耐えられるように、例えば純ニッケルやニッケル基合金等の特殊な材料で構成する場合、これらの材料は高価であって設備費の増大を招き経済性が悪くなるという問題がある。
【００１０】
また、排気ガスの冷却を促進するために、排気管２０の外面に冷却水の配管等を設ける場合には、冷却効率の悪化や排気管２０の内部清掃が困難になる等の問題が生じる。例えば、反応容器１０で生成したガラス微粒子（この場合ＳｉＯ２微粒子）は、通常その５０〜９０重量％が円柱状に堆積して多孔質のガラス母材を形成するが、残りは堆積せずに排気管２０から反応容器１０の外部へ排出される。このときに、そのガラス微粒子の一部は排気管２０の内部に付着して徐々に蓄積される。
【００１１】
すなわち、上記のような冷却水配管によって排気管２０を外面から冷却する場合、排気管２０の内部に蓄積されたガラス微粒子によって、排ガス管２０と冷却水の配管との間の熱抵抗が大きくなって冷却効率が悪くなる。また、装置が停止しているときには、排気管２０の内部が常温になるため、冷却水配管によって冷却された排気管２０の内部に結露が生じ、排気管２０の内部に付着したガラス微粒子が湿気を帯びて清掃が困難となる。
【００１２】
本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、ガラス母材を製造する反応容器から排出される排ガスを、簡易な構成で効率的に冷却することができるようにしたガラス母材の製造装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
反応容器内で気体状のガラス原料を加熱反応させることによりガラス微粒子を生成させ、ガラス微粒子を堆積させ、反応容器から排ガスを排出するガラス母材の製造装置であって、排気管に排ガスを冷却する液状粒子を供給する液状粒子供給手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるガラス母材の製造装置の一実施形態を説明するための概略図である。図１において、２２は空気／液体取り込み部、３０は循環用配管、３１は供給用配管、３２は自動弁、３３は循環ポンプ、４０は水槽で、その他、図４と同じ要素には同じ符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００１５】
本発明のガラス母材の製造装置は、排気管２０の系路上に液状粒子を供給するための液状粒子供給手段を有する。排気管２０は、空気とともに液体を排気管２０の内部に導入するための空気／液体取り込み部２２を備え、この空気／液体取り込み部２２を介して、冷却用空気とともに液体を取り込む。取り込まれた液体は液状粒子として排気管２０の内部に供給され、高温の排ガス雰囲気中で蒸発し、蒸発潜熱に相当する熱量を排ガスから奪うことによって、排ガスの温度を下げることができる。また冷却用空気は空気取り込み部２１から上記従来例と同様に取込まれるが、その取り込み量は従来に比して少量であってよい。
【００１６】
本実施の形態では、排気管２０の内部に供給する液体として水を用い、循環ポンプ３３によって水槽４０から水を吸引して圧送し、再び水槽４０に水を戻す循環用配管３０と、循環ポンプ３３の下流で循環用配管３０から分岐し、空気／液体取り込み部２２に対して水を供給するための供給用配管３１とを備えている。供給用配管３１には、自動弁３２が備えられ、図示しない制御手段の制御によって開閉される。
【００１７】
図２及び図３は、上記空気／液体取り込み部２２の構成を説明するための図で、空気／液体取り込み部２２の正面概略図を図２に、要部断面概略図を図３に示すものである。図２及び図３において、２３は取り込み口形成部材、２３ａはスプレーノズル口、２３ｂは空気供給口、２４ａは接続ボルト、２４ｂは接続ナット、３４はスプレーノズルである。
【００１８】
図２及び図３に示すように、本実施の形態においては、反応容器１０から排ガスを排気する排気管２０の経路上に、例えばＴ字継ぎ手のごとくの経路分岐部材を配することによって開口を形成し、その開口に取り込み口形成部材２３を配設する。取り込み口形成部材２３は、接続ボルト２４ａ及び接続ナット２４ｂによって排気管２０に取り付けられる。
【００１９】
取り込み口形成部材２３には、水の供給用配管３１の先端に設けられたスプレーノズル３４を挿通させるためのスプレーノズル口２３ａと、その周囲に４つの空気取り込み口２３ｂが設けられている。空気取り込み口２３ｂからは、排気管２０内部に空気が取り込まれ、排ガスの冷却を促進する。
【００２０】
またスプレーノズル口２３ａに挿通されたスプレーノズル３４は、液体の供給用配管３１から供給された液体（ここでは水）を液状粒子にして噴霧する。噴霧された液状粒子は、高温の排気管２０の内部で蒸発し、これにより排ガスの温度が降下する。
【００２１】
スプレーノズル３４は、取り込み口形成部材２３に直接接触させずに、断熱部材等を介して該スプレーノズル口２３ａに挿通せしめる。これにより、スプレーノズル３４と排気管２０との熱交換が抑制され、スプレーノズル３４は、ガラス母材の製造中においても高温になることがない。従ってスプレーノズル３４の素材として、一般的なプラスチックを使用することができる。また同時に排気管２０がスプレーノズル３４によって冷却されることがなく、装置の停止時における排気管２０の内部の結露を防止することができる。
【００２２】
複数の反応容器１０によってガラス母材の製造が行われる場合は、各反応容器１０から排出される排ガスは、排気管２０によって排ガス処理装置に集められる。ここで各反応容器１０からの排気管に対して、上記の空気／液体取り込み部２２を設ける。また、空気のみを取り込む空気取り込み部２１を併設することができる。そして、各スプレーノズル３４への供給用配管３１のそれぞれに自動弁３２を取り付け、ガラス母材の製造時にのみ液体を噴霧させるように自動制御することが可能である。
【００２３】
なお、上記実施の形態では、空気／液体取り込み部２２及び空気取り込み部２１によって、液体と空気を冷却用として取り込む構成としているが、空気を取り込む取り込み口を設けずに、液体のみを取り込んで液状粒子として噴霧することにより、排ガスを冷却する構成としてもよい。また蒸気噴霧器を用いて、スプレーノズル３４に蒸気を供給し、排気管２０に対して蒸気を噴霧するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明による光ファイバ母材の製造装置によれば、液状粒子供給手段によって排ガス管に液状粒子を供給し、排ガス中で液状粒子を蒸発させることにより、排ガスの温度を効率的に下げることができる。これにより、排ガスの配管や排ガス処理装置の部材として耐熱性の低い安価な材料を使用することができ、また構成を簡素化することができる。液状粒子としては、水または水蒸気を用いることによって、排ガス処理装置における負担を増大させることなく液状粒子供給手段を簡易な構成で実現できる。
【００２５】
また液状粒子を噴霧するノズルを用いて排気管内に液状粒子を供給することにより、噴霧による連続的な液状粒子の供給を安価な設備費で実行することができる。また蒸気噴霧器を用いて排気管内に液状粒子を供給することにより、排気管内でより確実に液状粒子を蒸発させることができ、排ガスの温度を効率的に下げることができる。
【００２６】
また、排気管に対する液状粒子の供給量を制御する制御手段を備えることにより、例えば、設備の停止時に液状粒子の噴霧を自動停止させることができ、排気管内の堆積ガラス微粒子の過剰吸湿による固着を抑えることができる。また、液状粒子供給手段を構成する供給用配管やスプレーノズルを、排気管の構成部材に直接接触しないように配することにより、排気管内の結露を防ぐとともに、スプレーノズルをプラスチック材料等の比較的耐熱性の低い安価な材料で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガラス母材の製造装置の一実施形態を説明するための概略図である。
【図２】空気／液体取り込み部の構成を説明するための正面概略図である。
【図３】空気／液体取り込み部の構成を説明するための要部断面概略図である。
【図４】従来のガラス母材の製造装置の反応容器及び排ガス処理システムについて説明するための概略図である。
【符号の説明】
１０…反応容器、１１…ガラス母材、１２…バーナ、１３…種棒、２０…排気管、２１…空気取り込み部、２２…空気／液体取り込み部、２３…取り込み口形成部材、２３ａ…スプレーノズル口、２３ｂ…空気取り込み口、２４ａ…接続ボルト、２４ｂ…接続ナット、３０…循環用配管、３１…供給用配管、３２…自動弁、３３…循環ポンプ、３４…スプレーノズル、４０…水槽。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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