(57)【要約】【課題】粉体を含む排ガスを排気する排気経路において、排気経路の閉塞を防止する。【解決手段】加熱炉２内の多孔質ガラス母材５に脱水またはフッ素添加のためのガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材５の脱水焼結装置１であって、加熱炉２内のガスを加熱炉２外に排出する排気経路４を備え、排気経路４は、開度調整バルブ１０と、加熱炉２と開度調整バルブ１０との間にパージガス供給経路１１が合流する合流部１２と、が設けられている。【選択図】図１
2017088458.tif 000002
【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またはフッ素添加のための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、
前記加熱炉内のガスを加熱炉外に排出する排気経路を備え、
前記排気経路は、
開度調整バルブと、前記加熱炉と前記開度調整バルブとの間にパージガス供給経路が合流する合流部と、が設けられている、多孔質ガラス母材の脱水焼結装置。
【請求項２】
前記排気経路は、前記加熱炉と前記合流部との間に開閉バルブが設けられている、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】
加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水またはフッ素添加のためのガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結方法であって、
前記加熱炉内のガスを排出する排気経路に、開度調整バルブと、前記加熱炉と前記開度調整バルブとの間でパージガス供給経路が合流する合流部と、が設けられており、
前記加熱炉内のガスと前記パージガス供給経路から供給されるパージガスとを前記合流部で合流させて加熱炉外に排出する、多孔質ガラス母材の脱水焼結方法。
【請求項４】
加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水またはフッ素添加のためのガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結方法であって、
前記加熱炉内のガスを排出する排気経路に、開度調整バルブと、前記加熱炉と前記開度調整バルブとの間に設けられた開閉バルブと、前記開閉バルブと前記開度調整バルブとの間でパージガス供給経路が合流する合流部と、が設けられており、
前記開閉バルブを開閉させて前記加熱炉内の圧力を所定の範囲内に制御すると共に、前記パージガス供給経路から前記排気経路へのパージガスの供給を前記開閉バルブが閉じている間のみに行う、多孔質ガラス母材の脱水焼結方法。
【請求項５】
前記パージガス供給経路からの前記パージガスの供給流量を前記加熱炉内から排出するガスの流量よりも多くする、請求項３または請求項４に記載の多孔質ガラス母材の脱水焼結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質ガラス母材の脱水焼結装置および脱水焼結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱炉内に多孔質ガラス母材を投入し脱水や透明ガラス化を行う多孔質ガラス母材の脱水焼結装置において、加熱炉内の排ガスを炉外に導く排気経路を備えるものが知られている（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９２６５８号公報
【特許文献２】特開２００３−２４６６２８号公報
【特許文献３】特開昭６３−１５９２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多孔質ガラス母材の脱水焼結装置において、例えば、脱水のためのガスがＳｉＣｌ４の場合や、フッ素添加のためにＳＦ６、ＳｉＦ４ガス等を使用する場合に、これらのガスが多孔質ガラス母材の水分、または排気経路で大気から混入する水分と反応して粉体（シリカ粉）が生じる。このため、例えば、特許文献１には、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（粉体）を生成する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、浮遊物質を生成しない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、第２経路にのみ加熱炉内圧を調整する吸気路が接続され、第１、第２経路がプロセスガスの種類に応じて開閉されることが開示されている。また、特許文献２には、排気管の目詰まりを防止するため、排ガスを炉外に導く排気管の途中に、排ガスが空気中の水分等と反応して生成される浮遊物質（粉体）を付着させて回収することが開示されている。また、特許文献３には、炉心管から排気処理装置の間にＨｅ、Ａｒを導入して炉心管内の圧力を制御する構成が開示されている。
【０００５】
ところが、特許文献１の構成では、浮遊物質（粉体）を含む排ガスを流す経路においてバルブが閉塞するおそれがある。また、特許文献２の構成では、排気管を絞って流量調整を行うことができない。また、特許文献３の構成では、ガス流量を大量に流す必要があり、コスト上問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、粉体を含む排ガスを排気する排気経路において、排気経路の閉塞を防止することができる多孔質ガラス母材の脱水焼結装置および脱水焼結方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結装置は、加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水またはフッ素添加のための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、
前記加熱炉内のガスを加熱炉外に排出する排気経路を備え、
前記排気経路は、
開度調整バルブと、前記加熱炉と前記開度調整バルブとの間にパージガス供給経路が合流する合流部と、が設けられている。
【０００８】
本発明の一態様に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結方法は、加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水またはフッ素添加のためのガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結方法であって、
前記加熱炉内のガスを排出する排気経路に、開度調整バルブと、前記加熱炉と前記開度調整バルブとの間でパージガス供給経路が合流する合流部と、が設けられており、
前記加熱炉内のガスと前記パージガス供給経路から供給されるパージガスとを前記合流部で合流させて加熱炉外に排出する。
【０００９】
本発明の他の一態様に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結方法は、加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水またはフッ素添加のためのガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結方法であって、
前記加熱炉内のガスを排出する排気経路に、開度調整バルブと、前記加熱炉と前記開度調整バルブとの間に設けられた開閉バルブと、前記開閉バルブと前記開度調整バルブとの間でパージガス供給経路が合流する合流部と、が設けられており、
前記開閉バルブを開閉させて前記加熱炉内の圧力を所定の範囲内に制御すると共に、前記パージガス供給経路から前記排気経路へのパージガスの供給を前記開閉バルブが閉じている間のみに行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、粉体を含む排ガスを排気する排気経路において、排気経路の閉塞を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結装置の概略図である。
【図２】第二実施形態に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［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。
実施形態に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結装置は、
（１）  加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水またはフッ素添加のための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、
前記加熱炉内のガスを加熱炉外に排出する排気経路を備え、
前記排気経路は、
開度調整バルブと、前記加熱炉と前記開度調整バルブとの間にパージガス供給経路が合流する合流部と、が設けられている。
脱水またはフッ素添加のためのガスは水分と反応して粉体が生じるが、上記（１）の構成では、排気経路にパージガス供給経路との合流部が設けられているので、加熱炉から排出する粉体を含むガスをパージガスで希釈できる。加熱炉から排出するガスをパージガスで希釈しながら開度調整バルブを通過させることにより、開度調整バルブに粉体が堆積しにくくなり、排気経路の閉塞を防ぐことができる。
【００１３】
（２）  上記（１）の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置において、前記排気経路は、前記加熱炉と前記合流部との間に開閉バルブが設けられている。
上記（２）の構成では、開閉バルブが設けられているので、開閉バルブを開閉することにより、加熱炉内の圧力が所定の範囲内となるよう制御することができる。
【００１４】
また、実施形態に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結方法は、
（３）  加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水またはフッ素添加のためのガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結方法であって、
前記加熱炉内のガスを排出する排気経路に、開度調整バルブと、前記加熱炉と前記開度調整バルブとの間でパージガス供給経路が合流する合流部と、が設けられており、
前記加熱炉内のガスと前記パージガス供給経路から供給されるパージガスとを前記合流部で合流させて加熱炉外に排出する。
脱水またはフッ素添加のためのガスは水分と反応して粉体が生じるが、上記（３）の方法により、加熱炉から排出する粉体を含むガスをパージガスで希釈できる。パージガスで希釈されたガスが開度調整バルブを通過するので、開度調整バルブに粉体が堆積しにくくなり、排気経路の閉塞を防ぐことができる。
【００１５】
また、他の実施形態に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結方法は、
（４）  加熱炉内の多孔質ガラス母材に脱水またはフッ素添加のためのガスを供給して加熱する多孔質ガラス母材の脱水焼結方法であって、
前記加熱炉内のガスを排出する排気経路に、開度調整バルブと、前記加熱炉と前記開度調整バルブとの間に設けられた開閉バルブと、前記開閉バルブと前記開度調整バルブとの間でパージガス供給経路が合流する合流部と、が設けられており、
前記開閉バルブを開閉させて前記加熱炉内の圧力を所定の範囲内に制御すると共に、前記パージガス供給経路から前記排気経路へのパージガスの供給を前記開閉バルブが閉じている間のみに行う。
加熱炉から排出するガスに含まれる粉体が開度調整バルブを通過する際に堆積して堆積物となる。上記（４）の方法によれば、開閉バルブが閉じている間のみパージガスを流すので、加熱炉内の圧力に影響を与えずに、上記堆積物を吹き飛ばして減らすことができる。これにより、開度調整バルブに堆積物が詰まって排気経路が閉塞することを防ぐことができる。
【００１６】
（５）  上記（３）または（４）の多孔質ガラス母材の脱水焼結方法において、前記パージガス供給経路からの前記パージガスの供給流量を前記加熱炉内から排出するガスの流量よりも多くする。
パージガスの供給流量を加熱炉内から排出するガスの流量よりも多くすることにより、開度調整バルブの堆積物をより確実に減らして、排気経路の閉塞を防ぐことができる。
【００１７】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る多孔質ガラス母材の脱水焼結装置および脱水焼結方法の具体例を、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。
【００１８】
（第一実施形態）
図１を参照して、第一実施形態の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置１を説明する。図１は多孔質ガラス母材の脱水焼結装置１の概略図である。
脱水焼結装置１は、加熱炉２と、ガス供給経路３と、排気経路４とを備えている。
加熱炉２は、多孔質ガラス母材５が挿入される有底円筒状に形成された炉心管６と、炉心管６内に挿入された多孔質ガラス母材５を加熱するヒータ７と、炉心管６の上蓋を昇降自在に挿通して炉心管６内に多孔質ガラス母材５を吊持する支持棒８とを備えている。
【００１９】
ガス供給経路３は、脱水処理用のガス（ＳｉＣｌ４等）、フッ素添加処理用のガス（ＳＦ６、ＳｉＦ４等）、不活性ガスなどのガスを炉心管６内に供給する経路である。
排気経路４は、加熱炉２内の炉心管６から排出される排ガスを、排ガス処理装置９に送出する経路である。排気経路４には、開度調整バルブ１０が設けられており、加熱炉２と開度調整バルブ１０との間には、パージガス供給経路１１が合流する合流部１２が設けられている。
【００２０】
排ガス処理装置９は、加熱炉２内から排出される排ガスの清浄化処理を行う装置であり、例えば電気集塵機やスクラバー等で構成され、処理された排ガスは排気用ファン（図示せず）などにより外部に排出される。
開度調整バルブ１０は、例えば、ニードルバルブ、バタフライバルブなどであり、開度の調整ができるバルブである。パージガス供給経路１１は、水分が入っていないパージガス（例えば、Ｎ２などの不活性ガス）を供給する経路である。
【００２１】
また、開度調整バルブ１０と排ガス処理装置９との間には、加熱炉２内の圧力を排ガス処理装置９より低くするための排気用ポンプ１３（例えば、真空ポンプなど）が設けられている。排ガス処理装置９に設けられた排気用ファンにより、排気経路４の排ガスは排ガス処理装置９に吸引される。排ガス処理装置９の吸引が十分であれば、排気用ポンプ１３は必ずしも設けなくてもよい。
本実施形態では、排気用ポンプ１３を設けることにより、より強く排ガスを吸引できると共に、下流側（排ガス処理装置９側）の圧力変動を上流側（加熱炉２側）に及ぼさないようにすることができる。
【００２２】
（第一実施形態の脱水焼結方法）
上記脱水焼結装置１を用いた、第一実施形態の多孔質ガラス母材５の脱水焼結方法について図１を参照して説明する。
多孔質ガラス母材５を吊り下げた支持棒８を炉心管６内に導入する。そして、脱水剤としての塩素系ガス（例えば、ＳｉＣｌ４等）と不活性ガスをガス供給経路３から炉心管６内に供給し、ヒータ７を加熱させて炉内温度を脱水温度にする。炉内が脱水温度となった状態で、多孔質ガラス母材５の脱水処理を行う。
【００２３】
脱水処理が終了したら、フッ素原料ガス（ＳＦ６、ＳｉＦ４等）と不活性ガスをガス供給経路３を介して炉心管６内に供給する。ヒータ７をさらに加熱させて、炉内温度を焼結温度まで上げる。炉内が焼結温度となった状態で、多孔質ガラス母材５を昇降させて多孔質ガラス母材５の焼結処理を行う。
【００２４】
上記の脱水処理中もしくは焼結処理中は、開度調整バルブ１０の開度を調整すると共に排気用ポンプ１３を制御して、加熱炉２内が所定の一定の圧力になるように保っている。そして、加熱炉２内のガスの排気と、パージガス供給経路１１から供給されるパージガスとを合流部１２で合流させて排出する。
【００２５】
以上のように、第一実施形態の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置および脱水焼結方法は、排気経路４において加熱炉２と開度調整バルブ１０との間に設けられた合流部１２で、加熱炉２内のガスとパージガスとを合流させて加熱炉２外に排出する。これにより、脱水処理用のガス（ＳｉＣｌ４等）やフッ素添加処理用のガス（ＳＦ６、ＳｉＦ４等）が水分と反応して生じる粉体（シリカ粉等）を含む排ガスをパージガスで希釈できる。排ガスをパージガスで希釈しながら開度調整バルブ１０を通過させることにより、開度調整バルブ１０に粉体が堆積しにくくなり、排気経路４の閉塞を防ぐことができる。
【００２６】
（第二実施形態）
図２を参照して、第二実施形態の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置１Ａについて説明する。図２は多孔質ガラス母材の脱水焼結装置１Ａの概略図である。
脱水焼結装置１Ａが、図１の第一実施形態の脱水焼結装置１と異なる点は、図２に示すように、加熱炉２と合流部１２との間に開閉バルブ１４が設けられている点と、パージガス供給経路１１に開閉バルブ１５が設けられている点である。開閉バルブ１４，１５は、全開或いは全閉のいずれかの状態となるバルブである。他の構成は、第一実施形態の脱水焼結装置１と同様であり、同一符号を付けて説明は省略する。
【００２７】
（第二実施形態の脱水焼結方法）
上記脱水焼結装置１Ａを用いた、第二実施形態の多孔質ガラス母材５の脱水焼結方法について図２を参照して説明する。
多孔質ガラス母材５を吊り下げた支持棒８を炉心管６内に導入する。そして、脱水剤としての塩素系ガス（例えば、ＳｉＣｌ４等）と不活性ガスをガス供給経路３から炉心管６内に供給し、ヒータ７を加熱させて炉内温度を脱水温度にする。炉内が脱水温度となった状態で、多孔質ガラス母材５の脱水処理を行う。
【００２８】
脱水処理が終了したら、フッ素原料ガス（ＳＦ６、ＳｉＦ４等）と不活性ガスなどをガス供給経路３を介して炉心管６内に供給する。ヒータ７をさらに加熱させて、炉内温度を焼結温度まで上げる。炉内が焼結温度となった状態で、多孔質ガラス母材５を昇降させて多孔質ガラス母材５の焼結処理を行う。
【００２９】
上記の脱水処理中もしくは焼結処理中において、開閉バルブ１４を開閉させて加熱炉２内の圧力を所定の範囲内に制御する。また、開閉バルブ１４が開いたときの圧力変動を小さくするために、開度調整バルブ１０の開度を調整すると共に排気用ポンプ１３を制御する。開閉バルブ１４が開いているときはパージガス供給経路１１の開閉バルブ１５を閉じ、開閉バルブ１４が閉じているときはパージガス供給経路１１の開閉バルブ１５を開くように制御する。
【００３０】
上記の脱水処理中もしくは焼結処理中に、脱水処理用のガス（ＳｉＣｌ４等）やフッ素添加処理用のガス（ＳＦ６、ＳｉＦ４等）が水分と反応して生じる粉体は、排気経路４の開度調整バルブ１０に堆積物として残るおそれがある。
第二実施形態の多孔質ガラス母材の脱水焼結装置および脱水焼結方法は、開閉バルブ１４が閉じたときに、パージガス供給経路１１の開閉バルブ１５を開けてパージガスを流すので、加熱炉２内の圧力に影響を与えずに、開度調整バルブ１０の堆積物を吹き飛ばして減らすことができる。これにより、開度調整バルブ１０に堆積物が詰まって排気経路４が閉塞することを防ぐことができる。
【００３１】
また、各実施形態の多孔質ガラス母材の脱水焼結方法において、パージガス供給経路１１からのパージガスの供給流量を加熱炉２内から排出するガスの流量よりも多くしてもよい。
このように、パージガスの供給流量を加熱炉２内から排出するガスの流量よりも多くすることにより、開度調整バルブ１０の堆積物をより確実に減らして、排気経路４の閉塞を防ぐことができる。
【００３２】
［実施例］
以下、実施例１、２と比較例を挙げて比較した結果を示す。
（実施例１）
脱水焼結装置１を用いて、第一実施形態の脱水焼結方法の手順によって、多孔質ガラス母材５の脱水焼結処理を連続して行った。パージガス供給経路１１からのパージガスの供給流量を変えることにより、パージガスの供給流量と排ガスの流量（加熱炉２内から排出するガスの流量）との比を、０．５、１．０、１．５とした場合について、それぞれ開度調整バルブ１０に堆積物が詰まって排気経路４が閉塞するまでに、脱水焼結処理した多孔質ガラス母材５の本数を求めた。
【００３３】
（実施例２）
脱水焼結装置１Ａを用いて、第二実施形態の脱水焼結方法の手順によって、多孔質ガラス母材５の脱水焼結処理を連続して行った。パージガス供給経路１１からのパージガスの供給流量を変えることにより、パージガスの供給流量と排ガスの流量（加熱炉２内から排出するガスの流量）との比を、０．５、１．０、１．５とした場合について、それぞれ開度調整バルブ１０に堆積物が詰まって排気経路４が閉塞するまでに、脱水焼結処理した多孔質ガラス母材５の本数を求めた。
【００３４】
（比較例）
図１の脱水焼結装置１とは、パージガス供給経路１１が設けられていないことのみが異なる装置を用いて、パージガスを供給しないこと以外は第一実施形態の脱水焼結方法の手順に準じて、多孔質ガラス母材５の脱水焼結処理を連続して行った。このとき、開度調整バルブ１０に堆積物が詰まって排気経路４が閉塞するまでに、脱水焼結処理した多孔質ガラス母材５の本数を求めた。
【００３５】
上記、実施例１、２および比較例において、ガス流量比（パージガスの供給流量と排ガスの流量との比）と、脱水焼結本数（排気経路４が閉塞するまでの脱水焼結処理した多孔質ガラス母材５の本数）とを比較した。以下の表１にその結果を示す。
【００３６】
【表１】
2017088458.tif 000003
【００３７】
以上の結果から、実施例１のように、加熱炉２内から排出するガスをパージガスで希釈する方法（第一実施形態の脱水焼結方法）では、パージガスの供給流量が排ガスの流量の半分（ガス流量比が０．５）の場合のように、少ない希釈でも排気経路４の閉塞を防ぐ効果があることがわかる。そして、パージガスの供給流量を排ガス流量以上に増やすと、上記効果が急激に大きくなる。
【００３８】
また、実施例２のように、バルブを切り替えて開閉する方法（第二実施形態の脱水焼結方法）では、パージガスの供給流量が排ガスの流量より少ない（ガス流量比が０．５）の場合は排気経路４の閉塞を防ぐ効果が得られない。実施例２では、開度調整バルブ１０を通るガスの流量に排ガスの流量が加わらないので、開度調整バルブ１０の堆積物を吹き飛ばすことができないからと考えられる。ところが、パージガスの供給流量が排ガスの流量以上となると上記効果が現れて、パージガスの供給流量を大きくすることで、大きな効果が得られる。
【００３９】
また、上記結果において、排気経路４の閉塞を防ぐ効果が最も大きいのは、バルブを切り替えて開閉する方法（第二実施形態の脱水焼結方法）でパージガスの供給流量が多い場合（ガス流量比が１．５）である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１Ａ  脱水焼結装置
２  加熱炉
３  ガス供給経路
４  排気経路
５  多孔質ガラス母材
６  炉心管
７  ヒータ
８  支持棒
９  排ガス処理装置
１０  開度調整バルブ
１１  パージガス供給経路
１２  合流部
１３  排気用ポンプ
１４、１５  開閉バルブ
【図１】
2017088458.tif 000004
【図２】
2017088458.tif 000005