(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水又はフッ素添加のためのプロセスガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結装置であって、
前記加熱炉内の排ガスを炉外に導く排気経路が、
空気中の水分と反応して浮遊物質を生成する前記プロセスガスを流しているときの該浮遊物質を含む排ガスを流す第１経路と、
前記浮遊物質を生成しない前記プロセスガスを流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す第２経路と、の２系統で構成され、
前記第２経路にのみ前記加熱炉内圧を調整する吸気路が接続され、
前記第１、第２経路が前記プロセスガスの種類に応じて開閉されることを特徴とする多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
【請求項２】
前記第１、第２経路のそれぞれに開閉弁が設けられ、前記加熱炉内圧に応じて該開閉弁の弁開度が制御されることを特徴とする請求項１に記載の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
【請求項３】
前記第１経路の下流に洗浄塔が接続され、
前記開閉弁と該洗浄塔との間に電気集塵機が介挿されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記第１、第２経路を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから該切替えを行うことを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記加熱炉内圧が目標値であると検知され、且つ前記第１経路に設けられた開閉弁が開検知されたときに前記加熱炉内に前記浮遊物質を生成するプロセスガスの供給を開始することを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記第１経路に設けられた開閉弁が開状態で該第１経路の排気圧が零近傍となったときに前記第２経路の開閉弁を開くことを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記第１、第２経路のそれぞれに設けられた開閉弁の弁開度が２．５％以上に制御されることを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水やフッ素添加のためのプロセスガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結装置及びその排気制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英系ガラス光ファイバのガラス母材は、ガラス微粒子堆積体（多孔質ガラス母材）を加熱処理し、脱水及び透明ガラス化を行うことによって製造される。加熱処理工程では、脱水、透明ガラス化などの加熱処理内容に応じて雰囲気ガスを選択する。例えば、第１加熱処理でＨｅとＯ2 及び脱水ガス（塩素ガス、塩化チオニル、フルオル系シランなど）を用い、多孔質ガラス母材を脱水し、続く第２加熱処理でＨｅとＯ2 又はＨｅのみを用いた雰囲気中で透明ガラス化することにより、プリフォームと呼ばれる円柱状のガラス棒を作る。その後、このプリフォームを加熱し、溶かしながら引っ張る線引処理を行って所定の太さの光ファイバに仕上げる。
【０００３】
プリフォームは、線引処理するための前処理として、加熱された多孔質ガラス母材に脱水剤となるＳｉＣｌ4 や、ＳｉＦ4 等のガスを接触させて脱水焼結を行うことで、透明ガラス化して、最終的に仕上げる光ファイバのコアとクラッドとに相似の寸法、屈折率が付与される。図３は、このようなプリフォームの製造に使用される多孔質ガラス母材の脱水焼結装置の一例を示したものである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載の脱水焼結装置５００は、加熱炉５０１と、加熱炉５０１に排気管５０３を接続して装備された排ガス処理装置５０５とから構成される。加熱炉５０１は、軸線を上下方向に向けた筒状の炉芯管５０７と、この炉芯管５０７の上部を覆う炉芯管上蓋５０９と、炉芯管上蓋５０９の中心を昇降自在に挿通して炉芯管５０７内に多孔質ガラス母材５１１を吊持する支持棒５１３と、炉芯管５０７の外周から多孔質ガラス母材５１１を加熱するリングヒータ５１５と、リングヒータ５１５及び炉芯管５０７の周囲を覆う炉ケーシング５１７とを備える。
【０００５】
脱水焼結装置５００は、図に矢印Ｇで示すように、炉芯管５０７の下部から炉芯管５０７内に、Ｃｌ2 やＳｉＣｌ4 やＳｉＦ4 等をガス状にして所定圧で供給する。これらのガスを、脱水処理用、屈折率調整用として使用するが、ＳｉＣｌ4 ガスやＳｉＦ4 ガスなどのＳｉを含むガスは、炉芯管５０７内で水分と反応してＳｉＯ2 ススを生成する。このＳｉＯ2 ススは、炉芯管５０７の低温部に堆積したり、排ガス中に浮遊して排気管５０３より排ガス処理装置５０５に排出される。
【０００６】
排ガス処理装置５０５は、炉芯管５０７内の余分なガスを排ガスとして加熱炉５０１の外部に導く排気管５０３と、この排気管５０３から排出される排ガスを回収・処理するガス処理手段５１５とを備えている。ガス処理手段５１５は、排ガスを効率よく回収するために、排ガスを吸引する吸引ファン５１９を有している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２４６６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 のガスなどＣｌ2 ガスと異なる性質を持つＳｉ系プロセスガスを使用する焼結炉では、炉芯管内のＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスを排気する際、空気中の水分と反応して排ガス中の浮遊物質であるＳｉＯ2 （シリカ）が生成される。このＳｉＯ2 は、支持棒５１３が挿通される挿通穴５２１等から排ガスの吸引圧で炉芯管５０７内に引き込まれる空気中の水分とＳｉＣｌ4 ガスやＳｉＦ4 ガスが反応することによっても生成されると考えられる。発生したＳｉＯ2 は排気管５０３内に堆積し、排気管閉塞を起こし、排気不良となる。排気不良となると、炉芯管内圧が不安定となる。また、脱水プロセスガスが装置設置室内に漏洩すれば、周辺設備の腐食や人体へ影響が生じた。従前において閉塞した排気管５０３は、閉塞部の切断、交換を行っている。このため、排気管５０３の交換による稼働率低下が生じ、補修費も増大した。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、排気管詰まりを防止し、脱水プロセスガスの室内漏洩が生じない多孔質ガラス母材の脱水焼結装置及びその排気制御方法を提供し、もって、排気不良、品質不良、周辺設備の腐食を防止するとともに、排気管交換による稼働率低下の防止や、補修費の低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水又はフッ素添加のためのプロセスガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結装置であって、
前記加熱炉内の排ガスを炉外に導く排気経路が、
空気中の水分と反応して浮遊物質を生成する前記プロセスガスを流しているときの該浮遊物質を含む排ガスを流す第１経路と、
前記浮遊物質を生成しない前記プロセスガスを流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す第２経路と、の２系統で構成され、
前記第２経路にのみ前記加熱炉内圧を調整する吸気路が接続され、
前記第１、第２経路が前記プロセスガスの種類に応じて開閉されることを特徴とする多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
【００１０】
この多孔質ガラス母材の脱水焼結装置によれば、ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガス専用の排気ライン（第１経路）を設け、余剰空気など空気を取り込まない排気ラインとしてＳｉＯ2 への反応を防止している。また、加熱炉へのＣｌ2 添加時や設備待機時には、その他系の排気ライン（第２経路）に切替えることにより、ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ライン（第１経路）ヘの空気混入を防止し、ＳｉＯ2 への反応を抑えることもできる。加熱炉からのＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスと空気（水分）が混合しないようにすることで、ＳｉＯ2 が生成されない排気環境を形成し、配管閉塞を生じなくしている。
さらに、吸気路の開閉にて第２経路へ導入する余剰空気量を制御し、排気経路下流に設けた吸引ファンの回転制御では行うことのできない、加熱炉内圧の微調整が可能となる。第１経路には吸気路を設けず、ＳｉＯ2 への反応を防止しながら、加熱炉内圧の微調整が可能となる。
【００１１】
（２）  前記第１、第２経路のそれぞれに開閉弁が設けられ、前記加熱炉内圧に応じて該開閉弁の弁開度が制御されることを特徴とする（１）に記載の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
【００１２】
この多孔質ガラス母材の脱水焼結装置によれば、第１、第２経路のそれぞれに設けられた開閉弁の弁開度が個々に制御されることで、第１、第２経路の切替が可能になるとともに、第１、第２経路の排気量を漸次的に減少・増加させる切替が可能となる。
【００１３】
（３）  前記第１経路の下流に洗浄塔が接続され、
前記開閉弁と該洗浄塔との間に電気集塵機が介挿されたことを特徴とする（１）又は（２）に記載の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
【００１４】
この多孔質ガラス母材の脱水焼結装置によれば、空気中の水分と反応してＳｉＯ2 を生成するプロセスガスに使用される排気管、すなわち、第１経路では、排ガスが、電気集塵機でＳｉＯ2 を除去してから洗浄塔にて中和処理される。
【００１５】
（４）  （１）〜（３）のいずれか１つに記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記第１、第２経路を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから該切替えを行うことを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
【００１６】
この脱水焼結装置の排気制御方法によれば、第１、第２経路の双方が共に閉となる瞬間をなくすことができる。これにより、炉芯管内圧が不安定になること、あるいは、開閉弁に異常があった場合の排ガスの室内漏洩を防ぐことができる。
【００１７】
（５）  （１）〜（３）のいずれか１つに記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記加熱炉内圧が圧力目標値であると検知され、且つ前記第１経路に設けられた開閉弁が開検知されたときに前記加熱炉内に前記浮遊物質を生成するプロセスガスの供給を開始することを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
【００１８】
この脱水焼結装置の排気制御方法によれば、脱水焼結プロセス開始時、圧力計や開閉弁が故障したときのプロセス環境不備下におけるプロセスガス誤供給を未然に回避することができる。排気システム部品が腐食性ガスで故障しても、加熱炉（炉芯管の上蓋）からのＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスの漏洩を防止することができる。
【００１９】
（６）  （１）〜（３）のいずれか１つに記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記第１経路に設けられた開閉弁が開状態で該第１経路の排気圧が零近傍となったときに前記第２経路の開閉弁を開くことを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
【００２０】
この脱水焼結装置の排気制御方法によれば、浮遊物質の堆積により第１経路に排気異常が生じたとき、第２経路による代替排気を可能にして、加熱炉内におけるＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスの陽圧による漏洩を防止できる。
【００２１】
（７）  （１）〜（３）のいずれか１つに記載の脱水焼結装置の排気制御方法であって、
前記第１、第２経路のそれぞれに設けられた開閉弁の弁開度が２．５％以上に制御されることを特徴とする脱水焼結装置の排気制御方法。
【００２２】
この脱水焼結装置の排気制御方法によれば、脱水焼結プロセス中の圧力計故障により、開閉弁が誤制御されて全閉となることを防止できる。排気経路が全閉となり圧力変動が起こることによる排気システム部品への負担を軽減することができる。加熱炉内が陽圧となることによる加熱炉（炉芯管の上蓋）からのＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスの漏洩も防止することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結装置によれば、排気経路を、水分等と反応して浮遊物質を生成するプロセスガス（ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスなど）を流しているときの排ガスを流す第１経路と、浮遊物質を生成しないプロセスガス（Ｃｌ2系ガスなど）を流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す第２経路の２系統で構成し、これら第１、第２経路を、流すプロセスガスに応じ各々開閉するので、ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 などのＳｉを含むガスを流しているときの排ガスを分別して独立した経路で排気し、この排気にはほぼ空気を巻き込まないようにできる。この結果、Ｓｉを含む排ガスが空気中の水分等と反応せず、排気管詰まりによる排気不良を防止することができ、大気巻き込みによる品質不良の防止や、脱水プロセスガスの室内漏洩による周辺設備の腐食を防止できる。また、排気管交換による稼働率の低下を防止し、補修費を低減できる。
【００２４】
本発明に係る脱水焼結装置の排気制御方法によれば、第１、第２経路を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから切替えを行うので、双方経路が共に閉となる圧力変動による排気システム部品（排気経路、開閉弁、吸引ファン等）への負担を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結装置及びその排気制御方法の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
なお、本明細書中、「プロセスガス」、「雰囲気ガス」、「圧力調整ガス」、「シールガス」の区別は次のとおり定義する。「プロセスガス」：プロセス（処理）に使用するガス。ＳｉＣｌ4 ，ＳｉＦ4 ，Ｃｌ２ など。「雰囲気ガス」：プロセスガスを含む、各処理中に流すガス。Ｈｅ，Ｎ２ などを含む。「圧力調整ガス」：雰囲気ガスのうち、炉内圧調整用として用いるガス。本実施の形態ではＨｅ。「シールガス」：雰囲気ガスのうち、シール用として用いるガス。本実施の形態ではＮ２ 。
図１は本発明に係る脱水焼結装置の構成図である。
本実施の形態による脱水焼結装置１００は、脱水やフッ素添加のためのプロセスガスを供給してガラス微粒子堆積体（多孔質ガラス母材）１を加熱処理する加熱炉３と、加熱炉３内の排ガスを炉外に導く排気経路５の形成された排気装置７とを備える。
【００２６】
加熱炉３は、縦型に配置された円筒形状の炉心管９と、炉心管９の外周側に配置された加熱源である円筒形状のヒータ１１とを備えている。ヒータ１１はカーボンにより形成されており、また、ヒータ１１の周囲には断熱材１３が配設されている。さらに、炉心管９と断熱材１３は、炉の外殻をなす炉体１５により覆われている。
【００２７】
炉心管９は、石英により形成されており、ヒータ１１の発熱により炉心管９のうちヒータ１１の内側に位置する箇所を中心に昇温させられる。そして、炉心管９の内側の炉内空間１７に多孔質ガラス母材１を収容して加熱することができる。多孔質ガラス母材１は、支持棒１９により吊り下げられる形で支持棒１９と一体的に形成されており、支持棒１９が取り付けられる昇降装置２１により上下に昇降させることが可能である。また、昇降装置２１は支持棒１９とともに多孔質ガラス母材１をその軸回りに回転させることも可能となっている。また、炉心管９の上端には、多孔質ガラス母材１の導入時や取り出し時にその開口部を開閉するための上蓋２３が着脱可能であり、また、炉心管９の下端には、適宜着脱可能な下蓋２５が設けられている。
【００２８】
また、脱水焼結装置１００は、多孔質ガラス母材１を加熱処理する際に使用するガスを供給するとともにその供給量を制御するガス供給制御装置２７を備えている。ガス供給制御装置２７は、炉心管９の下端近傍に設けられた雰囲気ガス導入部２９から、炉心管９内に雰囲気ガスを供給する。雰囲気ガスとして、脱水処理時にはＨｅとＯ2及び脱水ガス（塩素ガス、塩化チオニル、フルオル系シランなど）が用いられ、透明ガラス化時にはＨｅとＯ2又はＨｅのみが用いられる。もしくは、脱水処理後に、ガラス母材の屈折率調整のためＳｉＦ4 などを含んだガスを雰囲気ガスとして使用する。
【００２９】
また、炉心管９の上端近傍には炉心管内圧モニタ３１が設けられており、炉内空間１７の圧力を適時モニタすることができるようになっている。この炉心管内圧モニタ３１にて測定されたデータは、ガス供給制御装置２７に送られて、雰囲気ガス導入部２９への雰囲気ガスの供給量を調節するのに利用される。
【００３０】
炉内空間１７の雰囲気ガスは、上蓋２３に設けられた空間を通して排気装置７へ排気される。上蓋２３には、炉内空間１７に面した蓋部３３の上面に、蓋部３３の略中央に形成された支持棒挿通口３５及びこの支持棒挿通口３５を貫通させた支持棒１９を覆う形で短円筒状の圧力調整室３７が設けられている。そして、この圧力調整室３７の側部には、圧力調整ガスを導入する調整ガス導入部３９が設けられ、ガス供給制御装置２７からの圧力調整ガスがこの調整ガス導入部３９を通して圧力調整室３７へ供給される。圧力調整ガスには、例えばＨｅガスを使用すると良い。
【００３１】
さらに、上蓋２３には、圧力調整室３７の上面に、圧力調整室３７の上壁に設けられた支持棒挿通口４１及びこの支持棒挿通口４１を挿通させた支持棒１９を覆う形で短円筒状の排気室４３が設けられている。この排気室４３の側部には、排気室４３内のガスを排気する排気部４５が設けられ、排気室４３から排気されるガスがこの排気部４５を通して排気装置７へ排気される。排気装置７は、排気されてきたガスを清浄化処理する。
【００３２】
加熱炉３では、圧力調整室３７の上面に排気室４３が設けられているため、排気装置７の排気圧が変動した場合でも、その圧の変動は圧力調整室３７内の圧力調整ガスにより調整されて吸収され、炉内空間１７に対して与える圧力変動の影響を小さく抑えられる。
【００３３】
排気室４３の側部には、排気圧モニタ４７が設けられ、排気室４３の圧力を適時モニタすることにより排気装置７への排気圧をモニタできるようになっている。この排気圧モニタ４７にて測定されたデータは、ガス供給制御装置２７に送られて、測定した排気圧の変動に応じて圧力調整室３７へ供給される圧力調整ガスの供給量を調節するのに利用される。
【００３４】
排気室４３の上面には、支持棒挿通口４９及びこの支持棒挿通口４９を挿通させた支持棒１９を覆う形で短円筒状のシール室５１が設けられている。このシール室５１の側部には、シールガスを導入するシールガス導入部５３が設けられ、ガス供給制御装置２７からのシールガスがこのシールガス導入部５３を通してシール室５１へ供給される。シール室５１へ供給されたシールガスは、ほぼシール室５１内に留まるが、そのうち一部はシール室５１の上壁の支持棒挿通口５５を通して装置外へ流れ出るか、支持棒挿通口４９を通して排気室４３へ流れ出る。シールガスの導入により、炉内への外気の巻き込みや、プロセスガスの炉外への漏出を防ぐことができる。シールガスには、不活性ガス、例えばＮ2 ガスを使用すると良い。
【００３５】
本実施の形態では、排気経路５が第１経路６１と、第２経路６３の２系統で構成されている。第１経路６１は、空気中の水分等と反応して浮遊物質を生成するプロセスガス（ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガス）を流しているときの浮遊物質を含む排ガスを流す。これに対し第２経路６３は、浮遊物質を生成しないプロセスガス（Ｃｌ2 系ガス）を流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す。
【００３６】
第１、第２経路６１，６３のそれぞれにはモータ開閉弁６５，６７が設けられ、開閉弁６５，６７は制御手段（ＰＬＣ）６９によって弁開度、開閉タイミングが制御される。制御手段６９には排気部４５の圧力を検出する圧力計７１、炉心管９内圧を検出する圧力計７３が接続され、これら圧力計７１，７３は検出圧力値を検出信号として制御手段６９へ送出可能となっている。
【００３７】
排気経路５は、第１、第２経路６１，６３のそれぞれに開閉弁６５，６７が設けられ、炉心管９内圧に応じて開閉弁６５，６７の弁開度が制御される。第１、第２経路６１，６３のそれぞれに設けられた開閉弁６５，６７の弁開度が個々に制御されることで、第１、第２経路６１，６３の切替が可能になるとともに、第１、第２経路６１，６３の排気量を漸次的に減少・増加させる切替が可能となっている。
【００３８】
また、制御手段６９は、使用するプロセスガスの種類によっても開閉弁６５，６７を制御して、第１、第２経路６１，６３を切替可能としている。ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスの排気時には第１経路６１へ切替、Ｃｌ2 系ガスの排気時には第２経路６３へ切替られる。プロセスガスの種類は、ガス供給制御装置２７からガス種別信号を制御手段６９へ送出することで判別可能となる。この他、ガス種別は制御手段６９に手動によって入力されてもよい。
【００３９】
さらに、排気装置７に設けられる制御手段６９は、炉心管９内圧を圧力目標値とするよう開閉弁６５，６７を制御する。圧力計７１，７３にて加熱炉内圧と、排気部４５の圧力が検出され、その検出値が制御手段６９に与えられ、検出値が、予め与えられている圧力目標値となるように開閉弁６５，６７の開閉（弁開度、開閉タイミング）がフィードバック制御され、その結果、炉心管９内圧が自動で圧力目標値となるように制御される。
【００４０】
第２経路６３の下流には洗浄塔７７が接続され、洗浄塔７７は排気経路５からの排気ガスを中和処理する。図中７９は水循環ポンプを示す。洗浄塔７７の下流には吸引ファン８１が接続され、吸引ファン８１は洗浄塔７７を介して排気経路５中の排気ガスを吸引する。排気経路５中の排気ガスは、洗浄塔７７に吸引され、洗浄水落下雰囲気中を通過することで洗浄処理され、吸引ファン８１から排気経路外へ排気される。
【００４１】
開閉弁６７と洗浄塔７７の間の第２経路６３には炉心管９内圧を調整する吸気路８３が接続される。排気経路５は、吸気路８３の開閉にて第２経路６３へ導入する余剰空気量を制御し、排気経路下流に設けた吸引ファン８１の回転制御では行うことのできない、炉心管９内圧の微調整が可能となる。第１経路６１には吸気路を設けず、ＳｉＯ2 への反応を防止しながら、炉心管９内圧の微調整が可能となっている。
【００４２】
開閉弁６５より下流の第１経路６１には電気集塵機８５が介挿されている。電気集塵機８５の排気側は、吸気路８３と洗浄塔７７の間の第２経路６３に接続されている。つまり、電気集塵機８５は、開閉弁６５と洗浄塔７７との間に介挿されている。空気中の水分と反応してＳｉＯ2 を生成するプロセスガス供給時に使用される第１経路６１では、排ガスが、電気集塵機８５でＳｉＯ2 を除去してから洗浄塔７７にて中和処理される。
【００４３】
以上説明した脱水焼結装置１００を使用して多孔質ガラス母材１を加熱処理し、透明なガラス母材とする方法について説明する。図２は図１に示した脱水焼結装置１００による脱水焼結工程のタイムチャートである。
炉心管９上から上蓋２３を外した状態で、多孔質ガラス母材１を吊り下げた支持棒１９を昇降装置２１に取り付け、多孔質ガラス母材１を炉心管９の上端開口部より炉心管９内に導入する。そして、炉心管９のうちヒータ１１により昇温される部分の内側に多孔質ガラス母材１の下端部が位置するように多孔質ガラス母材１を配置する。次いで、上蓋２３を炉心管９の上端に装着する。
【００４４】
プロセス運転開始前の待機状態では、開閉弁６５が閉じられ、開閉弁６７が開かれている。プロセス運転開始と共に、閉じられていた開閉弁６５が徐々に開かれる。圧力目標値であった炉心管９内圧は徐々に低下する。開閉弁６５の全開信号ＯＮにて、第２経路６３における開閉弁６７の閉制御が開始される。第１経路６１における開閉弁６５も一旦全開された後、開閉弁６７に続いて徐々に閉じられる。
【００４５】
このように、第１、第２経路６１，６３を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから切替えを行う。これにより、第１、第２経路６１，６３の双方が共に閉となる瞬間をなくし、炉芯管内圧が不安定になること、あるいは、開閉弁に異常があった場合の排ガスの室内漏洩を防ぐことができる。
【００４６】
第１経路６１に設けられた開閉弁６５が開検知され、且つ炉心管９内圧が圧力目標値であると検知されたときに、炉心管９内に脱水処理のためのプロセスガス（ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガス）の供給を開始する。供給されたプロセスガスは、開閉弁６７が閉じられていることで、第２経路６３へは流れない。ヒータ１１の温度を上げて、炉心管９内の温度を上げるとともに、雰囲気ガスとして、プロセスガス（ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガス）を雰囲気ガス導入部２９から炉心管９内に供給する。そして、炉心管９内の炉内空間１７を上記雰囲気ガスで充満させた状態で、ヒータ１１の内側に位置する炉内空間１７の温度を１０００℃〜１３５０℃（好ましくは、１１００℃〜１２５０℃）の温度範囲に保持し、数十分程度の所定時間の間加熱して脱水処理を行う。
【００４７】
脱水焼結装置１００の排気制御方法では、圧力目標値の検知と開閉弁６５の開検知でプロセスガス供給を開始することで、脱水焼結プロセス開始時、圧力計７１，７３や開閉弁６５，６７が故障したときのプロセス環境不備下におけるプロセスガス誤供給を未然に回避することができる。これにより、排気システム部品が腐食性ガスで故障しても、上蓋２３等からのＳｉＦ4 ・ＳｉＣｌ4 ガスの漏洩を防止することができる。
【００４８】
また、炉心管９内圧は、圧力目標値を０〜−２００Ｐａとして開閉弁６５，６７を制御するので、上蓋２３からのＳｉＦ4 ・ＳｉＣｌ4 ガスの漏洩防止と品質の向上とを両立させることができる。
【００４９】
さらに、脱水焼結プロセス開始時、所定時間（例えば４ｍｉｎ）以内に圧力目標値に到達しないときには異常信号を発報し、脱水焼結プロセス開始時における開閉弁６５，６７の異常を検出できるようにすることが好ましい。
【００５０】
また、炉心管９内圧が所定圧力（異常圧力）で所定時間以上続いたときにはＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスの供給を停止し、脱水焼結プロセス中における開閉弁の異常を検出できるようにすることが好ましい。この場合には、開閉弁６７の開動作を開始する。これにより、排気システム部品が腐食性ガスで故障しても、第２経路６３による代替排気を可能にして、炉心管９内からプロセスガスの漏洩が生じないようにできる。
【００５１】
さらに、第１経路６１に設けられた開閉弁６５が開状態で第１経路６１の排気圧が零近傍となったときには、第２経路６３の開閉弁６７を開くようにすることが好ましい。これにより、浮遊物質の堆積により第１経路６１に排気異常が生じたとき、第２経路６３による代替排気を可能にして、炉心管９内におけるＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスの陽圧による漏洩を防止できる。
【００５２】
プロセス停止と共に第２経路６３における開閉弁６７の開動作が開始される。開閉弁６７の開動作が開始されるまでの間、炉心管９内のプロセスガスは、排気ガスとなって第１経路６１から排気装置７へと排気される。この際、開閉弁６７が閉じられていることにより、ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスが第２経路６３へ進入することがない。開閉弁６７の全開信号ＯＮにて、第１経路６１における開閉弁６５の閉動作が開始される。開閉弁６５が閉じられることで、第１経路６１には空気（水分）が混合しなくなる。
【００５３】
なお、第１、第２経路６１，６３のそれぞれに設けられた開閉弁６５，６７の弁開度は、２．５％以上に制御されることが好ましい。脱水焼結プロセス中の圧力計７１，７３の故障により、開閉弁６５，６７が誤制御されて全閉となることを防止できる。これにより、排気経路５が全閉となる急激な圧力変動による排気システム部品への負担を軽減することができる。また、炉心管９内が陽圧となることによる上蓋２３からのＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスの漏洩も防止することができる。
【００５４】
このように、脱水焼結装置１００では、ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガス専用の排気ライン（第１経路６１）を設け、余剰空気など空気を取り込まない排気ラインとしてＳｉＯ2 への反応を防止している。また、炉心管９へのＣｌ2 添加時や設備待機時には、その他系の排気ライン（第２経路６３）に切替えることにより、ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ライン（第１経路６１）ヘの空気混入を防止し、ＳｉＯ2 への反応を抑えることもできる。炉心管９からのＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスと空気（水分）が混合しないようにすることで、ＳｉＯ2 が生成されない排気環境を形成し、配管閉塞を生じなくしている。
【００５５】
したがって、上記実施の形態による多孔質ガラス母材の脱水焼結装置１００によれば、排気経路５を、水分等と反応して浮遊物質を生成するプロセスガス（ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガス）を流しているときの排ガスを流す第１経路６１と、浮遊物質を生成しないプロセスガス（Ｃｌ2 系ガス）を流しているときの排ガス、又は設備待機中の排ガスを流す第２経路６３の２系統で構成し、これら第１、第２経路をプロセスガスに応じ開閉するので、ＳｉＦ4 、ＳｉＣｌ4 ガスを流しているときの排ガスを、分別して独立した経路で排気し、排気に空気を巻き込まないようにできる。この結果、排気管詰まりによる排気不良を防止し、大気巻き込みによる品質不良を防止できる。脱水プロセスガスの室内漏洩による周辺設備の腐食を防止できる。また、排気管交換による稼働率の低下を防止し、補修費を低減できる。
【００５６】
また、脱水焼結装置１００の排気制御方法によれば、第１、第２経路６１，６３を切替えるに際し、双方の経路で排気する状態が生じてから切替えを行うので、双方経路が共に閉となり圧力変動が起こることによる排気システム部品（排気経路５、開閉弁６５，６７、吸引ファン８１等）への負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る脱水焼結装置の構成図である。
【図２】図１に示した脱水焼結装置による脱水焼結工程のタイムチャートである。
【図３】従来の脱水焼結装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  多孔質ガラス母材
３  加熱炉
５  排気経路
６１  第１経路
６３  第２経路
６５，６７  開閉弁
６９  制御手段
７７  洗浄塔
８３  吸気路
８５  電気集塵機
１００  脱水焼結装置
【図１】
0005304031.tif 000002
【図２】
0005304031.tif 000003
【図３】
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