(57)【要約】【課題】ガスを供給しつつ物を製造するにあたり、ガス供給ライン上に設けた流量制御装置を切り換える時に、ガス流量に段差をつけずに供給できる製法及び装置、またこのようなガス供給を実現できるガラス微粒子堆積方法及び装置。本発明によるガラス微粒子堆積体から製造されるガラス。【解決手段】一のガス供給源から製造装置にガスを供給する配管の途中に複数台の流量制御装置を並列に設け、更に下流側には流量モニタ装置を設けておき、ガス供給は一の流量制御装置のみを用い、前記一の流量制御装置から別の流量制御装置に切り換える時に、前記一の流量制御装置で供給されるガスの実流量を流量モニタで測定し、この測定値を前記別の流量制御装置の流量設定値とするようフィードバックする。またこのように構成したガラス微粒子堆積方法及び装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流量制御装置を並列に配置して、いずれか一台により同じ供給源からガスを供給して物を製造する方法であって、前記複数台の流量制御装置の下流に流量測定器を配置して供給される前記ガスの流量をモニタし、前記ガスを供給する一の流量制御装置を別の流量制御装置に切り換えるときに、前記流量測定器で測定される前記一の流量制御装置の流量を前記別の流量制御装置の設定流量にフィードバックすることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
ガス供給源から供給されたガラス原料ガスを含むガスをガラス微粒子堆積装置において加水分解反応又は酸化反応させ、生成するガラス微粒子を堆積させる方法において、一つのガス供給源からのガスを供給する配管に複数台の流量制御装置を並列に配置して、いずれか一台の流量制御装置により制御しつつ前記ガスを供給し、前記複数台の流量制御装置の下流に流量測定器を配置して供給される前記ガスの流量をモニタし、前記ガスを供給する一の流量制御装置を別の流量制御装置に切り換えるときに、前記流量測定器で測定される前記一の流量制御装置の流量を前記別の流量制御装置の設定流量にフィードバックすることを特徴とするガラス微粒子堆積方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法により製造されたガラス微粒子堆積体を加熱透明ガラス化することを特徴とするガラスの製造方法。
【請求項４】
複数台の流量制御装置が並列に配置され、いずれか一台により同じ供給源からガスを供給して物を製造する装置であって、前記複数台の流量制御装置の下流に流量測定器が配置され供給される前記ガスの流量をモニタし、前記ガスを供給する流量制御装置を一の流量制御装置から別の流量制御装置に切り換えるときに、前記流量測定器で測定される前記一の流量制御装置の流量を前記別の流量制御装置の設定流量にフィードバックするようにしたことを特徴とする製造装置。
【請求項５】
ガス供給源から供給されたガラス原料ガスを含むガスを加水分解反応又は酸化反応させ、生成するガラス微粒子を堆積させる装置において、一つのガス供給源からのガスを供給する配管に複数台の流量制御装置を並列に配置して、いずれか一台の流量制御装置により制御しつつ前記ガスを供給し、前記複数台の流量制御装置の下流に流量測定器を配置して供給される前記ガスの流量をモニタし、前記ガスを供給する流量制御装置を一の流量制御装置から別の流量制御装置に切り換えるときに、前記流量測定器で測定される前記一の流量制御装置の流量を前記別の流量制御装置の設定流量にフィードバックするようにしたことを特徴とするガラス微粒子堆積装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスを供給して物を製造する方法及びそのための装置、ガラス微粒子堆積方法及びガラスの製造方法、並びにガラス微粒子堆積装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳｉＣｌ４  等のガラス原料ガスを気相で酸化反応又は火炎加水分解反応させることにより生成するガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を製造する方法としてＭＣＶＤ法、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法等が知られており、これらの方法ではガラス原料ガス或いはその他のガスの流量を変化させながら製造する場合に、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）等の流量制御装置によるガス流量の精密な制御が行われる（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１０５８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４（ａ）に示すようにガス供給源から製造装置にガスを供給する配管（ライン）途上に、低流量用のＭＦＣ（１）  と高流量用のＭＦＣ（２）  を並列を設け、両者を切り換えることにより、ガス流量を精密に制御する場合、この切り換えの瞬間（切り換えポイントＰという）においてはＭＦＣ（１）  とＭＦＣ（２）  での流量が同じになるよう、Ｐの時点での両者の設定流量を同一にする。
しかし、ＭＦＣ自体に個体差があるため、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すようにＭＦＣの切り換えポイントＰでの原料ガス流量が切り換え前と後とで均一とならず、その結果、切り換えポイントで段差状に流量が変化してしまう。供給するガスが例えばガラス原料ガスであり、この流量が段差状に変化すると、得られるガラス微粒子堆積体の屈折率が変化するため、これを透明ガラス化したガラス体（プリフォーム）や線引きして得られるファイバの屈折率分布が設定値どおりとならない。
本発明はこのような問題点を解決することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記（１）  〜（５）  により前記の課題を解決するものである。
（１）  複数の流量制御装置を並列に配置して、いずれか一台により同じ供給源からガスを供給して物を製造する方法であって、前記複数台の流量制御装置の下流に流量測定器を配置して供給される前記ガスの流量をモニタし、前記ガスを供給する一の流量制御装置を別の流量制御装置に切り換えるときに、前記流量測定器で測定される前記一の流量制御装置の流量を前記別の流量制御装置の設定流量にフィードバックすることを特徴とする製造方法。
（２）    ガス供給源から供給されたガラス原料ガスを含むガスをガラス微粒子堆積装置において加水分解反応又は酸化反応させ、生成するガラス微粒子を堆積させる方法において、一つのガス供給源からのガスを供給する配管に複数台の流量制御装置を並列に配置して、いずれか一台の流量制御装置により制御しつつ前記ガスを供給し、前記複数台の流量制御装置の下流に流量測定器を配置して供給される前記ガスの流量をモニタし、前記ガスを供給する一の流量制御装置を別の流量制御装置に切り換えるときに、前記流量測定器で測定される前記一の流量制御装置の流量を前記別の流量制御装置の設定流量にフィードバックすることを特徴とするガラス微粒子堆積方法。
（３）    上記（２）  記載の方法により製造されたガラス微粒子堆積体を加熱透明ガラス化することを特徴とするガラスの製造方法。
【０００６】
（４）    複数台の流量制御装置が並列に配置され、いずれか一台により同じ供給源からガスを供給して物を製造する装置であって、前記複数台の流量制御装置の下流に流量測定器が配置され供給される前記ガスの流量をモニタし、前記ガスを供給する流量制御装置を一の流量制御装置から別の流量制御装置に切り換えるときに、前記流量測定器で測定される前記一の流量制御装置の流量を前記別の流量制御装置の設定流量にフィードバックするようにしたことを特徴とする製造装置。
（５）    ガス供給源から供給されたガラス原料ガスを含むガスを加水分解反応又は酸化反応させ、生成するガラス微粒子を堆積させる装置において、一つのガス供給源からのガスを供給する配管に複数台の流量制御装置を並列に配置して、いずれか一台の流量制御装置により制御しつつ前記ガスを供給し、前記複数台の流量制御装置の下流に流量測定器を配置して供給される前記ガスの流量をモニタし、前記ガスを供給する流量制御装置を一の流量制御装置から別の流量制御装置に切り換えるときに、前記流量測定器で測定される前記一の流量制御装置の流量を前記別の流量制御装置の設定流量にフィードバックするようにしたことを特徴とするガラス微粒子堆積装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明においては、並列に設けた複数台（ｎ台、ここでｎは２以上の整数）のＭＦＣ（１，２  …ｎ）のすぐ下流でガスを供給すべき装置の手前に、マスフローコントローラモニタ（ＭＦＭ）を取付け、ＭＦＣ（１）  ，  ＭＦＣ（２）  …又はＭＦＣ（ｎ）  におけるガスの実流量をモニタする。ＭＦＣを切換えるときに、切り換え後に使用する別のＭＦＣの設定流量に、先のＭＦＣの実流量をフィードバックして前記別のＭＦＣの実流量を制御することにより、ＭＦＣライン切り換え後に起こる段差状の流量変化を無くす。これにより、ＭＦＣライン切り換え時に起こる流量の段差状態変化を抑えることができるため、安定した屈折率分布を持ったガラス棒を得ることができる。
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。説明を簡単にするために例として２台のＭＦＣの場合を挙げる。図１（ａ）は本発明の一実施形態のガスラインを説明する図であり、図１（ｂ）は本発明によるＭＦＣ切換え前後のガス実流量を示すグラフである。製造開始時においてまず原料ガスを低流量でＭＦＣ（１）  を経由して流し始め、ＭＦＣ（１）  の流量をＭＦＭでモニタしておく。切換えポイントＰに至る以前にこのＭＦＭでの流量実測値をＭＦＣ（２）  にフィードバックしておき、ＭＦＣ（２）  についても設定値と実測値の差についてモニタし、直ちに切り換えポイントでの両者の流量が一致するように信号を出力して制御する。このような測定値に対応した制御はコンピュータ等を用いて演算し信号を出力することにより、殆ど一瞬のうちに対応することができる。
図１（ｃ）は流量を減らしていく場合のＭＦＣ切換え前後のガス実流量を示すグラフである。
本発明によれば、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように切換えポイントで段差発生のないガス実流量カーブを得ることができる。
【０００９】
本発明においてＭＦＣ３台以上を切換える場合には、例えばＭＦＣ（１）  からＭＦＣ（２）  への切換え時をポイントＡ、ＭＦＣ（２）  からＭＦＣ（３）  の切換え時をポイントＢとすると、Ａ、Ｂ両ポイントでフィードバックを行ってもよいし、いずれか一方のポイントでフィードバックするだけでもよい。両方のポイントでフィードバックする方が好ましい。
【００１０】
本発明のガス供給方法は、目的物を製造する際に、ガス流量を変化させるような工程であれば、いずれの製法に適用しても有効である。この流量変化は流量を徐々に減らすものにも増やすものにも有効である。また、従来法に従って行うときに大きな実流量段差が発生するケースであっても、小さな段差が発生するケースであっても、本発明を適用して有効である。
【００１１】
本発明の特に好ましい適用分野として、例えばガラス微粒子堆積体の製造分野を挙げることができる。この場合、原料ガス流量の制御に本発明を適用して、ガラス管またはガラス微粒子堆積体を製造でき、さらに得られたガラス微粒子堆積体を透明ガラス化することにより、原料ガスの流量段差に起因する異常点がプロファイルに見られないガラスを製造できる。また、燃焼ガスや助燃性ガスの流量制御に本発明を用いても同様に有利であり、これらのガスの流量段差に起因する異常点のない設計通りのガラス微粒子堆積体、ガラスを製造することができる。
【００１２】
特に、ＭＣＶＤ法やＯＶＤ法において、ガラス微粒子層又はガラス層を堆積させながら、１層毎にガラスの屈折率分布を変更する製造法に適用して、本発明は威力を発揮する。各層におけるガスの流量は一定であるようにし、次の層では違う流量のガス（特にドーパント）を流すことで屈折率分布を微妙に変えることができる。ＭＣＶＤ法では、堆積したガラス微粒子を直ちに透明化してガラス層としてガラス管を製造する場合と、堆積したガラス微粒子を層状にしたままガラス微粒子堆積体を製造する場合とがある。
【００１３】
図２（ａ）は本発明をＭＣＶＤ法に適用した一実施形態を示すものであり、ガラス原料ガス（ＳｉＣｌ４  ）の流量をＭＦＣ（１）  とＭＦＣ（２）  の間で切り換えながらガラス層を堆積させてゆく。ＭＦＣの切り換えは、バーナがガラス管の端部（バーナがオーバランする箇所：ａ）に来たときに行う。ガラスの端部は非有効部である。そこで一瞬原料ガスの流量に段差がついて、そのときに生成されるガラス微粒子の量や大きさが変動しても、該ガラス微粒子が付着する場所は非有効部である。すぐにフィードバックされ原料ガス流量が修正されれば、ガラス管の有効部に堆積されるガラス微粒子の量や大きさは設定通りとなり、実質上問題はない。
またガラス原料ガスとして例えばＧｅＣｌ４  も用いる場合には、ＧｅＣｌ４  の流量についても同様にＭＦＣ（２）  とＭＦＣ（３）  の間で切り換えながらガラス層を堆積させてゆく。
図２（ｂ）はＯＶＤ法，ＶＡＤ法に本発明を適用した場合の構成を説明する概略図であり、図２（ａ）と共通する符号は同じものを意味する。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこの実施例にのみ限定されるところはない。
【００１５】
実施例
図２（ａ）の構成により、ガラス管を製造した。ＭＦＣ（１）  でガラス原料ガスであるＳｉＣｌ４  の流量を制御し、各層毎に徐々に流量を増やした。流量９００ｓｃｃｍでＭＦＣ（１）  からＭＦＣ（２）  に切り換えた。
▲１▼    切り換え直前のＭＦＣ（１）  の設定流量は９００ｓｃｃｍであったが、ＭＦＭでの測定値は８９０ｓｃｃｍであった。このＭＦＣ（１）  は設定値よりやや少なめの実流量となる傾向があった。この設定値と実測値の偏差を制御部にフィードバックすることにより、制御部からＭＦＣ（２）  に８９０ｓｃｃｍを設定値とするように指令を出した。
▲２▼    この時点でラインをＭＦＣ（２）  に切り換えた。▲１▼での制御部からの指令を受けて、ＭＦＣ（２）  は当初設定値８９０ｓｃｃｍとなっている。この切換え直後のＭＦＣ（２）  の実流量の測定値は９１０ｓｃｃｍと当初設定値８９０ｓｃｃｍよりやや多めであった。このＭＦＣ（２）  は実流量が設定値より多めになる傾向があったわけである。この当初設定値８９０ｓｃｃｍと実流量測定値９１０ｓｃｃｍの偏差から、制御部は直ちにＭＦＣ（２）  の設定値を８７０ｓｃｃｍとするように指令信号を出力した。この指令にＭＦＣ（２）  は直ちに対応し、ＦＣＭでの実流量測定値が８９０ｓｃｃｍになった。この測定から制御信号、設定変更指令信号の出力は一瞬の間になされるため、ガス実流量曲線に段差を生じさせることなく、ＭＦＣを切り換えることができた。なお、▲２▼の間は、バーナはオーバラン位置にあり、このとき生成されるガラス微粒子は有効部には堆積せず、原料ガス流量の一瞬の段差は影響しない。
▲３▼  屈折率を上げるガラス原料ガスＧｅＣｌ４  の供給配管を図示のように設け、同様に流量調整した。ＧｅＣｌ４  用のＭＦＣはＳｉＣｌ４  用のＭＦＣよりも低流量向きのもの（ＭＦＣ（３）  及びＭＦＣ（４）  ）を使用した。ＧｅＣｌ４  は１９０ｓｃｃｍでＭＦＣ（３）  からＭＦＣ（４）  に切換え、上記したと同様に操作した。
▲４▼  ＳｉＣｌ４  の流量、ＧｅＣｌ４  の流量のそれぞれの増加率は、図３（ａ）に示す屈折率分布が得られるように、ＧｅＣｌ４  の濃度が階段状に大きくなるようにした。
以上で得られたガラス管を中実化して得たガラス棒の屈折率分布は、図３（ａ）に示すとおり良好であった。
ちなみに、各ガラス原料ガスの配管を図４の構成の従来技術により製造したガラス管から得られたガラス棒の屈折率分布を図３（ｂ）に示す。実流量に段差が生じた部分で屈折率が大きく変化し、不安定な屈折率プロフファイルのガラス棒となっていた。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明の方法及び装置は供給するガス量を変化させながら目的物を製造する方法において、複数の流量制御装置を切り換える時にガス流量が不連続に変化することを防止して供給できる。本発明により屈折率分布の安定したガラス微粒子堆積体、さらにはガラス体を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法、製造装置及び実流量変化を説明する概略図である。
【図２】本発明の一実施形態を説明する概略図である。
【図３】本発明の実施例により得られたガラス微粒子堆積体の屈折率分布図と、従来法により得られたガラス微粒子堆積体の屈折率分布図である。
【図４】従来の製造方法、製造装置及びガスの実流量変化を説明する概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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