玻璃微粒沉积体制造用的原料供给装置及原料供给方法与流程

本发明涉及玻璃微粒沉积体制造用的原料供给装置及原料供给方法。

本申请基于2018年12月4日申请的日本专利申请第2018－227116号而要求优先权，引用在该申请中记载的全部记载内容。

背景技术：

在专利文献1中记载有将向燃烧器供给的玻璃原料设为硅氧烷的玻璃微粒沉积体的制造方法。

在专利文献2中记载有在原料中使用了硅氧烷的石英玻璃的制造方法。

专利文献1：日本特开2015－113259号公报

专利文献2：日本特开2006－327916号公报

技术实现要素：

本发明的一个方式所涉及的玻璃微粒沉积体制造用的原料供给装置是将制造玻璃微粒沉积体的原料向燃烧器供给的原料供给装置，

该原料供给装置具有：

液体原料罐；

液体原料配管，其一端与所述液体原料罐连接；

液体原料压送泵，其从所述液体原料罐经由所述液体原料配管将液体原料压送至液体用mfc；

压力调整阀，其设置于所述液体原料配管中的所述液体原料压送泵的次级侧；

液体用mfc，其设置于所述液体原料压送泵的次级侧，与所述液体原料配管的另一端连接；以及

汽化装置，其与所述液体用mfc的次级侧连接，将所述液体原料汽化，

所述液体原料为硅氧烷，

所述压力调整阀的次级侧的配管设为与比初级侧的压力低的压力的部位连接的构成。

另外，本发明的一个方式所涉及的原料供给方法是在制造玻璃微粒沉积体时将原料向燃烧器供给，

在该原料供给方法中，

经由一端与收容有液体原料的液体原料罐连接的液体原料配管将所述液体原料通过液体原料压送泵压送至液体用mfc，并且在所述液体原料配管中的所述液体原料压送泵的次级侧设置压力调整阀，将所述压力调整阀的次级侧配管与比初级侧的压力低的压力的部位连接，所述液体原料由液体的硅氧烷构成，

通过所述液体原料压送泵和所述压力调整阀，对所述液体用mfc的初级压力进行调整，

在所述液体用mfc的次级侧将所述液体原料汽化而向所述燃烧器供给。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的原料供给装置的概略结构图。

具体实施方式

(本发明所要解决的课题)

在将制造玻璃微粒沉积体的原料向燃烧器供给的原料供给装置中，在原料为硅氧烷的情况下，由于沸点高(例如，硅氧烷的一种即八甲基环四硅氧烷(omcts)的沸点为175℃)，因此难以在使其汽化后，使用气体用mfc(massflowcontroller，质量流量控制器)对流量进行控制。另外，由于硅氧烷为危险物，因此也难以对原料罐施加高的初级压力而对液体的硅氧烷进行压送。作为解决上述课题的方法之一，存在下述方法，即，使用泵将液体状态的硅氧烷向液体用mfc输送，对流量进行控制。

然而，已知如果使用泵，则由于由泵引起的脉动(压力变动)而液体用mfc的初级压力会发生变动，在液体用mfc中流动的液体的硅氧烷的流量也会发生变动。如果流量变动，则在将液体的硅氧烷汽化，将玻璃原料气体向燃烧器供给时，气体的流量会发生变动，在玻璃微粒沉积体的制造装置中沉积的玻璃微粒的特性有可能发生变动。

因此，本发明的目的在于，提供能够抑制在玻璃微粒沉积体沉积的玻璃微粒的特性的变动的玻璃微粒沉积体制造用的原料供给装置及原料供给方法。

(本发明的效果)

根据本发明所涉及的玻璃微粒沉积体制造用的原料供给装置及原料供给方法，能够抑制在玻璃微粒沉积体沉积的玻璃微粒的特性的变动。

(本发明的实施方式的说明)

首先，列举本发明的实施方式而进行说明。

本发明的一个方式所涉及的玻璃微粒沉积体制造用的原料供给装置是，

(1)将制造玻璃微粒沉积体的原料向燃烧器供给的原料供给装置，

该原料供给装置具有：

液体原料罐；

液体原料配管，其一端与所述液体原料罐连接；

液体原料压送泵，其从所述液体原料罐经由所述液体原料配管将液体原料压送至液体用mfc；

压力调整阀，其设置于所述液体原料配管中的所述液体原料压送泵的次级侧；

所述液体用mfc，其设置于所述液体原料压送泵的次级侧，与所述液体原料配管的另一端连接；以及

汽化装置，其与所述液体用mfc的次级侧连接，将所述液体原料汽化，

所述液体原料为硅氧烷，

所述压力调整阀的次级侧的配管设为与比初级侧的压力低的压力的部位连接的构成。

压力调整阀的开度与高压侧(初级侧)的压力的变化相应地进行调整，因此高压侧(初级侧)的压力变动被平坦化。由此，能够抑制由于液体原料压送泵发生的液体原料的脉动(压力变动)。因此，抑制液体用mfc的初级侧压力的变动，抑制在液体用mfc中流动的液体原料的流量变动。由此，抑制从燃烧器喷出的气体的流量变动，因此能够抑制在玻璃微粒沉积体沉积的玻璃微粒的特性的变动。

另外，由于液体原料压送泵等产生的溶解气体的气泡从压力调整阀的高压侧流向低压侧(次级侧配管侧)，因此能够从向液体用mfc供给的液体原料将溶解气体去除。通过将溶解气体去除，从而能够抑制在液体用mfc中流动的液体原料的流量变动、对在汽化装置中汽化的原料的汽化状态的影响。由此，能够进一步抑制在玻璃微粒沉积体沉积的玻璃微粒的特性的变动。

在前述(1)中记载的玻璃微粒沉积体制造用的原料供给装置，也可以是，

(2)所述燃烧器存在多个，分别朝向所述多个燃烧器的多个分支配管的一端分别与所述液体原料配管的另一端连接，

所述液体用mfc分别与所述多个分支配管各自的另一端连接，

在所述多个分支配管中的所述液体用mfc的初级侧分别设置有第二压力调整阀，

所述第二压力调整阀的次级侧的配管设为与比初级侧的压力低的压力的部位连接的构成。

在液体原料向各分支配管分流时，分支配管内的压力被减压而产生的溶解气体的气泡从第二压力调整阀的高压侧流向低压侧(次级侧配管侧)。由此，能够从向液体用mfc供给的液体原料将溶解气体去除。通过将溶解气体去除，从而能够抑制在液体用mfc中流动的液体原料的流量变动、对在汽化装置中汽化的原料的汽化状态的影响。因此，能够抑制从燃烧器喷出的气体的流量变动，进一步抑制在玻璃微粒沉积体中沉积的玻璃微粒的特性的变动。

另外，本发明的一个方式所涉及的原料供给方法，

(3)在制造玻璃微粒沉积体时将原料向燃烧器供给，

在该原料供给方法中，

经由一端与收容有液体原料的液体原料罐连接的液体原料配管将所述液体原料通过液体原料压送泵压送至液体用mfc，并且在所述液体原料配管中的所述液体原料压送泵的次级侧设置压力调整阀，将所述压力调整阀的次级侧配管与比初级侧的压力低的压力的部位连接，所述液体原料由液体的硅氧烷构成，

通过所述液体原料压送泵和所述压力调整阀，对所述液体用mfc的初级压力进行调整，

在所述液体用mfc的次级侧将所述液体原料汽化而向所述燃烧器供给。

压力调整阀的开度与高压侧(初级侧)的压力的变化相应地进行调整，因此高压侧(初级侧)的压力变动被平坦化。由此，能够抑制由于液体原料压送泵发生的液体原料的脉动(压力变动)。因此，抑制液体用mfc的初级侧压力的变动，抑制在液体用mfc中流动的液体原料的流量变动。由此，抑制从燃烧器喷出的气体的流量变动，因此能够抑制在玻璃微粒沉积体沉积的玻璃微粒的特性的变动。

另外，由于液体原料压送泵等产生的溶解气体的气泡从压力调整阀的高压侧流向低压侧(次级侧配管侧)，因此能够从向液体用mfc供给的液体原料将溶解气体去除。通过将溶解气体去除，从而能够抑制在液体用mfc中流动的液体原料的流量变动、对在汽化装置中汽化的原料的汽化状态的影响。由此，能够进一步抑制在玻璃微粒沉积体沉积的玻璃微粒的特性的变动。

(本发明的实施方式的详细内容)

参照附图，对本发明的实施方式所涉及的玻璃微粒沉积体制造用的原料供给装置及原料供给方法的具体例进行说明。

此外，本发明不受这些例示所限定，而是由权利要求书示出，包含与权利要求书等同的内容及其范围内的全部变更。

图1是表示本发明的实施方式所涉及的原料供给装置的一个例子的概略结构图。原料供给装置是将用于制造玻璃微粒沉积体的原料向玻璃微粒生成用的燃烧器供给的装置。此外，在本实施方式的原料供给装置中，举出向多个燃烧器(在本例中为三个燃烧器)供给的例子而进行说明。

如图1所示，原料供给装置1具有原料罐10、液体原料配管20、液体原料压送泵30、第一压力调整阀40、液体用mfc50、第二压力调整阀60和汽化装置70。

在原料罐10中以密闭状态储存有液状的玻璃原料即液体原料11。液体原料11例如是八甲基环四硅氧烷(omcts)、六甲基环三硅氧烷(hmcts)、十甲基环戊烷硅氧烷(dmcps)等硅氧烷液。作为成为玻璃原料的硅氧烷，最优选是omcts，因此在本实施方式中，举例出作为液体原料11使用了omcts的硅氧烷液的情况而进行说明。

另外，在原料罐10内的液体原料11上部放入有氮气等气体。由此，原料罐10内的压力p1被加压至0.1mpa左右，以使得尘埃、外部气体不从间隙进入。

液体原料配管20是用于从原料罐10向液体用mfc(massflowcontroller)50供给液体原料11的配管。液体原料配管20的一侧的端部与原料罐10连接。

液体原料压送泵30是用于从原料罐10经由液体原料配管20及分支配管21将液体原料11向液体用mfc50压送的泵。液体原料压送泵30设置于液体原料配管20中的靠原料罐10的位置。液体原料压送泵30的冲数例如为最大190次/分钟左右。液体原料压送泵30的次级侧的液体原料配管20内的压力是比上述原料罐10内的压力p1高的压力p2。此外，次级侧是指玻璃原料流动的方向上的下游侧。另外，以下，相对于上述次级侧，将玻璃原料流动的方向上的上游侧作为初级侧而进行说明。

第一压力调整阀40是其初级侧配管42与液体原料配管20连接，次级侧配管43与原料罐10连接。因此，第一压力调整阀40的初级侧压力成为压力p2，第一压力调整阀40的次级侧压力成为比压力p2低的压力p1。第一压力调整阀40是根据其高压侧(初级侧配管42内的)压力和低压侧(次级侧配管43内的)压力之间的压力差(压差)，通过开度调整部41对阀的开度进行调整。

液体原料配管20的另一侧在分支点a处，分支为多个系统(在本例中为3系统)的分支配管21。在各系统中的分支配管21分别设置有减压阀90。减压阀90是用于将由于液体原料配管20被分支而产生了压力差的分支配管21内的压力例如调整为规定的压力p3的调整阀。调整的压力p3是比原料罐10内的压力p1高的压力。

液体用mfc50是用于对流过分支配管21的液体原料11的流量进行控制的控制器。液体用mfc50将控制后的规定量的液体原料11经由分支配管22(液体用mfc50的次级侧的配管)向汽化装置70送出。

第二压力调整阀60在分支配管21中，设置于液体用mfc50的初级侧、且减压阀90的次级侧。第二压力调整阀60的初级侧配管62与分支配管21连接，次级侧配管63与原料罐10连接。因此，第二压力调整阀60的初级侧压力成为压力p3，第二压力调整阀60的次级侧压力成为比压力p3低的压力p1。第二压力调整阀60是根据其高压侧(初级侧配管62内的)压力和低压侧(次级侧配管63内的)压力之间的压力差(压差)，通过开度调整部61对阀的开度进行调整。

汽化装置70与液体用mfc50的次级侧连接。汽化装置70是用于使从液体用mfc50输送来的液体原料11汽化的装置。汽化装置70例如将液体原料11滴至以高速喷射的载气，由此生成玻璃原料气体。另外，在液体原料11为omcts的硅氧烷液的情况下，加热至175℃～200℃左右。

作为载气，例如使用氮气等惰性气体。

玻璃原料气体经由原料气体供给管23，向在反应容器2设置的燃烧器80供给。

接下来，对使用原料供给装置1的原料供给方法进行说明。

通过使液体原料压送泵30驱动，从而将原料罐10内的液体原料11经由液体原料配管20朝向液体用mfc50压送。通过液体原料压送泵30的压送，液体原料压送泵30的次级侧的液体原料配管20内的压力成为比原料罐10内的压力p1高的压力p2。另外，通过液体原料压送泵30的压送，在液体原料压送泵30的次级侧的液体原料配管20内的压力p2发生脉动。

第一压力调整阀40的开度与初级侧配管42的压力p2的变化相应地被调整，因此压力p2的脉动(变动)得到平坦化。由此，在液体原料配管20内的压力p2发生的上述脉动通过在液体原料配管20设置的第一压力调整阀40而得到抑制。

另外，液体原料11的一部分经由第一压力调整阀40的次级侧配管43而返回至原料罐10。

流过液体原料配管20的液体原料11在分支点a处分支而流向三个分支配管21。由于将液体原料配管20进行分支，从而在三个分支配管21的压力间发生波动。为了消除各分支配管21间的压力的波动，通过减压阀90对各分支配管21的压力进行调整。

另外，液体原料11被减压，由此溶解在液体原料11中的气体有可能成为气泡而在分支配管21内产生。

在分支配管21中，在液体用mfc50的初级侧、且减压阀90的次级侧设置有第二压力调整阀60。第二压力调整阀60的初级侧配管62与分支配管21连接，次级侧配管63与原料罐10连接。由此，第二压力调整阀60的初级侧压力成为压力p3，第二压力调整阀60的次级侧压力成为比压力p3低的压力p1。第二压力调整阀60是根据其初级侧(高压侧)压力和次级侧(低压侧)压力之间的压力差(压差)，通过开度调整部61对阀的开度进行调整。由此，在分支配管21内产生的上述气泡由于在分支配管21设置的第二压力调整阀60而向低压(比压力p3低的压力)的次级侧配管63侧流动，因此能够去除。液体原料11的一部分也与气泡一起向第二压力调整阀60的次级侧流动，但流过次级侧的液体原料11经由次级侧配管63而返回至原料罐10。

去除了气泡的液体原料11输送至液体用mfc50。接下来，通过液体用mfc50对液体原料11的流量进行控制，进行了控制的规定量的液体原料11输送至汽化装置70。接下来，通过汽化装置70而生成玻璃原料气体，所生成的玻璃原料气体供给至燃烧器80。

如以上详述那样，根据本实施方式所涉及的原料供给装置1及原料供给方法，在液体原料压送泵30的次级侧设置有第一压力调整阀40，将第一压力调整阀40的次级侧与比初级侧低的压力p1的原料罐10连接。将第一压力调整阀40的开度与高压侧(初级侧)的压力的变化相应地进行调整，因此高压侧(初级侧)的压力变动被平坦化。由此，能够抑制由于液体原料压送泵30发生的脉动(压力变动)。因此，抑制液体用mfc50中的初级侧的压力的变动，抑制流过液体用mfc50的液体原料11的流量变动。由此，能够抑制在汽化装置70中汽化的玻璃原料气体的流量变动，抑制从燃烧器80喷出的玻璃原料气体的流量变动，因此能够抑制在玻璃微粒沉积体沉积的玻璃微粒的特性的变动。

另外，由于液体原料压送泵30等产生的溶解气体的气泡从第一压力调整阀40的高压侧流向低压侧(次级侧配管43侧)，因此能够从向液体用mfc50供给的液体原料11将溶解气体去除。通过将溶解气体去除，从而能够抑制流过液体用mfc50的液体原料11的流量变动、对在汽化装置70中汽化的玻璃原料气体的汽化状态的影响。由此，能够进一步抑制在玻璃微粒沉积体沉积的玻璃微粒的特性的变动。

另外，本实施方式所涉及的原料供给装置1，在与各燃烧器80连接的分支配管21中在液体用mfc50的初级侧分别设置有第二压力调整阀60，第二压力调整阀60的次级侧与比初级侧低的压力p1的原料罐10连接。在液体原料11向各分支配管21分流时，分支配管21内的压力被减压而产生的溶解气体的气泡从第二压力调整阀60的高压侧流向低压侧(次级侧配管63侧)。由此，能够从向液体用mfc50供给的液体原料11将溶解气体去除。通过将溶解气体去除，从而能够抑制流过液体用mfc50的液体原料11的流量变动、对在汽化装置70中汽化的玻璃原料气体的汽化状态的影响。因此，能够抑制从燃烧器80喷出的气体的流量变动，进一步抑制在玻璃微粒沉积体沉积的玻璃微粒的特性的变动。

在上述实施方式中如图1所示，在分支点a处分支为多个系统(在图1的例子中为三个系统)，针对每个系统分别向一个燃烧器供给玻璃原料气体，但也可以将直至液体用mfc50为止设为一个系统。在该情况下，液体原料配管20的另一侧不进行分支而与液体用mfc连接，在该液体原料配管20设置第二压力调整阀60(此外，在该情况下也可以不设置减压阀90)。而且，在液体用mfc50的次级侧分支为多个系统，各个系统经由汽化装置70、原料气体供给管23而与燃烧器80连接。或者，也可以构成为在液体用mfc50的次级侧分支为多个系统，经由汽化装置70、原料气体供给管23而与燃烧器80连接，仅向一个燃烧器供给玻璃原料气体。

另外，在上述实施方式中，将第一压力调整阀40的次级侧配管43及第二压力调整阀60的次级侧配管63与原料罐10连接，但并不限定于此，只要与比(第一压力调整阀40、第二压力调整阀60的)初级侧低的压力的部位连接即可。例如，也可以与被加压比初级侧低的压力(大气压等)的其他容器连接，将流过次级侧配管43、63的液体原料11向该容器内排出。

以上，详细且参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但对于本领域的技术人员而言，显然可以在不脱离本发明的精神、范围的前提下进行各种变更或修正。另外，上述说明的结构部件的数量、位置、形状等并不限定于上述实施方式，能够变更为适于实施本发明的数量、位置、形状等。

标号的说明

1：原料供给装置

10：原料罐

11：液体原料

20：液体原料配管

21：分支配管

30：液体原料压送泵

40：第一压力调整阀(压力调整阀)

42、62：初级侧配管

43、63：次级侧配管

50：液体用mfc

60：第二压力调整阀

70：汽化装置

80：燃烧器

90：减压阀