JP2023109092A - 気化装置及び気化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体材料のゲル化を低減又は防止しつつ、液体材料を効率よく大量に気化することができる気化装置を提供する。【解決手段】気化装置は、光ファイバ母材の製造に用いられる液体の材料の気化が内部で行われる槽と、槽に接続され、槽の内部に液体の材料を導入する導入管と、槽の内部に設けられ、導入管から導入された液体の材料が供給される板状体と、槽及び板状体を加熱する第１の加熱部と、槽及び板状体を材料の沸点以上に加熱するように第１の加熱部を制御する制御部とを有する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、気化装置及び気化方法に関する。

特許文献１には、液体材料とキャリアガスとの気液混合体が流れる配管を加熱して液体材料を気化する気化装置が記載されている。特許文献１に記載の気化装置では、配管が配置された領域の前段領域及び後段領域をそれぞれ加熱する前段ヒータ及び後段ヒータにより配管の入口及び出口の温度が制御される。

また、特許文献２には、気相成長法に使用するための液体前駆体材料を気化させる方法が記載されている。特許文献２に記載の方法は、液体前駆体材料の流れを膨張槽の垂直壁に向ける工程と、膨張槽の垂直壁を、液体前駆体材料の流れの所定の部分を気化させるのに十分な温度に加熱する工程とを有している。

特開２０１９－１７１３４１号公報 特表２０１４－５１７８０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の気化装置では、多量の液体材料を気化しうるが、配管の局所的な過熱により有機材料である液体材料がゲル化して装置の損傷が発生するおそれがある。一方、特許文献２に記載の方法では、液体前駆体材料から形成されたゲルを膨張槽の下部領域で収集するが、液体前駆体材料を壁面だけで気化させるのは装置が大きくなるとともに、気化効率が悪いため液体前駆体材料の気化により大きな熱エネルギーが必要である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液体材料のゲル化を低減又は防止しつつ、液体材料を効率よく大量に気化することができる気化装置及び気化方法を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、光ファイバ母材の製造に用いられる液体の材料の気化が内部で行われる槽と、前記槽に接続され、前記槽の前記内部に液体の前記材料を導入する導入管と、前記槽の前記内部に設けられ、前記導入管から導入された液体の前記材料が供給される板状体と、前記槽及び前記板状体を加熱する第１の加熱部と、前記槽及び前記板状体を前記材料の沸点以上に加熱するように前記第１の加熱部を制御する制御部とを有することを特徴とする気化装置が提供される。

本発明の他の観点によれば、上記気化装置を用いた気化方法であって、前記第１の加熱部により前記槽及び前記板状体を前記材料の沸点以上に加熱した状態で、前記導入管を通して前記槽の前記内部に前記材料を導入し、前記板状体に液体の前記材料を供給することを特徴とする気化方法が提供される。

本発明によれば、液体材料のゲル化を低減又は防止しつつ、液体材料を効率よく大量に気化することができる。

図１Ａは、本発明の第１実施形態による気化装置を示す概略図である。 図１Ｂは、本発明の第１実施形態による気化装置を示す概略図である。 図２は、本発明の第１実施形態による気化装置の動作を示すフローチャートである。 図３Ａは、本発明の第２実施形態による気化装置を示す概略図である。 図３Ｂは、本発明の第２実施形態による気化装置を示す概略図である。 図４は、本発明の第３実施形態による気化装置を示す概略図である。 図５Ａは、本発明の第４実施形態による気化装置を示す概略図である。 図５Ｂは、本発明の第４実施形態による気化装置を示す概略図である。 図６Ａは、本発明の第５実施形態による気化装置を示す概略図である。 図６Ｂは、本発明の第５実施形態による気化装置を示す概略図である。 図７Ａは、本発明の第６実施形態による気化装置を示す概略図である。 図７Ｂは、本発明の第６実施形態による気化装置を示す概略図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による気化装置について図１Ａ乃至図２を用いて説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態による気化装置を示す概略図である。図２は、本実施形態による気化装置の動作を示すフローチャートである。

まず、本実施形態による気化装置１０の構成について図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、気化装置１０の全体構成を示すとともに、気化槽１１４の鉛直断面図を示している。図１Ｂは、気化槽１１４の水平断面図を示している。

本実施形態による気化装置１０は、光ファイバ母材の製造に使用される液体の材料Ｍを気化して光ファイバ母材の製造装置におけるバーナに供給するものである。なお、光ファイバ母材の製造装置は、特に限定されるものではなく、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法、ＶＡＤ（Vapor phase Axial Deposition）法等によりスートを堆積して光ファイバ母材を製造するものである。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態による気化装置１０は、原料タンク１０２と、加圧管１０４と、導入管１０６と、流量調整器１０８と、ガス管１１０と、予備加熱ヒータ１１２とを有している。また、気化装置１０は、気化槽１１４と、加熱板１１６と、加熱ヒータ１１８と、温度センサ１２０と、供給管１２２と、加熱ヒータ１２４とを有している。また、気化装置１０は、制御装置１２６を有している。

原料タンク１０２は、光ファイバ母材を製造するための原料である材料Ｍを貯蔵する貯蔵部である。材料Ｍは、常温で液体の液体材料である。原料タンク１０２には、液体の状態で材料Ｍが貯蔵されている。材料Ｍは、特に限定されるものではないが、例えば、重合反応等によりゲル化しうる反応性の有機材料であり、具体的にはオクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ、Ｄ４）である。

原料タンク１０２には、加圧管１０４の一端が接続されている。加圧管１０４は、原料タンク１０２の内部を加圧する窒素ガス等の加圧ガスを原料タンク１０２の内部に供給する配管である。加圧管１０４からの加圧ガスの供給は、制御装置１２６により制御される。

また、原料タンク１０２には、導入管１０６の一端が接続されている。導入管１０６の他端は、気化槽１１４に接続されている。導入管１０６は、原料タンク１０２に貯蔵された液体の材料Ｍを気化槽１１４の内部に供給して導入する配管である。導入管１０６には、加圧管１０４からの加圧ガスによる原料タンク１０２内部の加圧により液体の材料Ｍが導入される。

導入管１０６の中間部分には、ガス管１１０が接続されている。ガス管１１０は、液体の材料Ｍを気化槽１１４に運ぶキャリアガスを導入管１０６に供給する配管である。ガス管１１０は、導入管１０６に供給するキャリアガスが導入管１０６において気化槽１１４に向かって流れるように導入管１０６に接続されている。材料Ｍは、導入管１０６においてキャリアガスと混合された気液混合体の状態で導入管１０６から気化槽１１４の内部に導入される。キャリアガスは、特に限定されるものではないが、例えば、アルゴンガス等の不活性ガスである。ガス管１１０からのキャリアガスの供給は、制御装置１２６により制御される。

また、導入管１０６には、流量調整器１０８が設けられている。流量調整器１０８は、導入管１０６を流れる液体の材料Ｍの流量を調整する調整部である。流量調整器１０８による材料Ｍの流量調整は、制御装置１２６により制御される。

また、導入管１０６におけるガス管１１０との接続部と気化槽１１４との接続部との間には、予備加熱ヒータ１１２が設けられている。予備加熱ヒータ１１２は、導入管１０６を加熱して導入管１０６の内部においてキャリアガスにより運ばれる材料Ｍをその気化温度近くまで、具体的には材料Ｍの沸点近くまで加熱する加熱部である。予備加熱ヒータ１１２による加熱により、材料Ｍは導入管１０６の内部において気化しやすい状態にされる。予備加熱ヒータ１１２による加熱は、制御装置１２６により制御される。

気化槽１１４は、導入管１０６から導入された材料Ｍを気化するための内部空間を有する容器である。気化槽１１４の内部では、光ファイバ母材の製造に用いられる液体の材料Ｍの気化が行われる。気化槽１１４は、内部空間を画する側壁、底板及び天板を有している。気化槽１１４の内部空間は、特に限定されるものではないが、鉛直方向を高さ方向とする四角柱、円柱等の柱体状の形状を有している。また、気化槽１１４は、材料Ｍの気化温度以上、具体的には材料Ｍの沸点以上に加熱可能な材料で構成されている。

気化槽１１４の側壁には、導入管１０６から材料Ｍを気化槽１１４の内部空間に導入可能なように導入管１０６の他端が接続されている。導入管１０６の他端には、材料Ｍが放出される開口部である放出孔１０６ａが設けられている。なお、気化槽１１４の側壁には、複数本の導入管１０６の他端が例えば横方向に均等な間隔で接続されていてもよい。この場合、複数組設置された原料タンク１０２から導入管１０６までの構成の各導入管１０６の他端が気化槽１１４の側壁に接続されてもよい。また、複数本の導入管１０６として１本の導入管１０６から分岐した複数本の分岐管の他端が気化槽１１４の側壁に接続されてもよい。図１Ａ及び図１Ｂでは、気化槽１１４の対向する２つの側壁にそれぞれ導入管１０６が接続されている場合を示している。

導入管１０６の他端は、その放出孔１０６ａが気化槽１１４の側壁内面に露出するように気化槽１１４の側壁に接続されていている。なお、導入管１０６は、その他端を含む先端部が気化槽１１４の内部空間に突出するように気化槽１１４に接続されていてもよい。また、導入管１０６の気化槽１１４への接続箇所は、必ずしも気化槽１１４の側壁である必要はなく、気化槽１１４の天板等の他の箇所であってもよい。

気化槽１１４の側壁内面には、導入管１０６に対して上側及び下側にそれぞれ位置するように２枚の加熱板１１６が設けられている。加熱板１１６には、導入管１０６から液体の材料Ｍが供給される。加熱板１１６は、加熱ヒータ１１８により加熱されることにより、導入管１０６から供給されて加熱板１１６に近接又は接触する液体の材料Ｍを気化するための板状体である。なお、加熱板１１６は、必ずしも２枚設けられている必要はなく、後述する第４及び第５実施形態のように複数設置されていてもよいし、導入管１０６の下側に１枚だけ設けられていてもよい。

加熱板１１６は、鉛直方向と直交する水平な板面を有している。加熱板１１６は、気化槽１１４の側壁内面において凹凸構造であるひだ構造を形成している。なお、加熱板１１６の板面は、必ずしも鉛直方向と直交する水平面である必要はなく、鉛直方向と交差する面であればよい。加熱板１１６は、材料Ｍの気化温度以上、具体的には材料Ｍの沸点以上に加熱可能な材料で構成されている。また、加熱板１１６は、気化槽１１４と一体的に設けられていてもよいし、気化槽１１４と分離可能に設けられていてもよい。また、加熱板１１６の板面の大きさは、気化すべき材料Ｍが供給される流量、気化速度等に応じて適宜設定することができる。また、加熱板１１６の板面は、平滑面であってもよいし、材料Ｍに接触する面積を広くするための凹凸が形成された凹凸面であってもよい。

加熱ヒータ１１８は、気化槽１１４及びその内部に設置された加熱板１１６を加熱するように気化槽１１４に対して設けられている。加熱ヒータ１１８は、気化槽１１４及び加熱板１１６を、材料Ｍの気化温度以上、具体的には材料Ｍの沸点以上に加熱する加熱部である。なお、加熱ヒータ１１８は、気化槽１１４及び加熱板１１６を所定の温度に加熱可能であれば、その構成は特に限定されるものではない。加熱ヒータ１１８は、気化槽１１４の全体又は一部を外部から加熱するように設けられていてもよいし、気化槽１１４の外部又は内部の１箇所又は複数箇所に設けられていてもよい。加熱ヒータ１１８による加熱は、制御装置１２６により制御される。

気化槽１１４の内部には、１個又は複数個の温度センサ１２０が設けられている。温度センサ１２０は、加熱板１１６の温度を含む気化槽１１４の内部の温度を測定する測定部である。温度センサ１２０は、測定した気化槽１１４の内部の温度を示す温度信号を制御装置１２６に出力する。

気化槽１１４の天板には、供給管１２２の一端が接続されている。供給管１２２の他端は、図示しない光ファイバ製造装置のバーナに接続されている。供給管１２２は、気化槽１１４の内部において気化された材料Ｍを気化槽１１４から排出して、供給先である光ファイバ製造装置のバーナに供給する配管である。供給管１２２には、気化槽１１４の内部において気化された材料Ｍが気化槽１１４から排出されて導入される。なお、供給管１２２の気化槽１１４への接続箇所は、必ずしも気化槽１１４の天板である必要はなく、気化槽１１４の側壁等の他の箇所であってもよい。

また、供給管１２２には、加熱ヒータ１２４が設けられている。加熱ヒータ１２４は、供給管１２２を加熱して供給管１２２の内部において供給先に向かって流れる気化された材料Ｍをその気化温度以上、具体的には材料Ｍの沸点以上に加熱する加熱部である。加熱ヒータ１２４による加熱により供給管１２２において材料Ｍが再び液化するのを防止することができる。加熱ヒータ１２４による加熱は、制御装置１２６により制御される。

制御装置１２６は、材料Ｍを気化する間の気化装置１０の各部の管理及び制御を行う制御部である。なお、制御装置１２６は、単一の制御装置により構成されていてもよいし、制御対象ごとに設置された複数の制御装置により構成されていてもよい。

具体的には、制御装置１２６は、加圧管１０４から原料タンク１０２に導入して原料タンク１０２の内部を加圧する加圧ガスの圧力を制御することができる。また、制御装置１２６は、ガス管１１０に流すキャリアガスの流量を制御することができる。また、制御装置１２６は、流量調整器１０８を制御して気化槽１１４に導入する材料Ｍの流量、導入するタイミング等を制御することができる。

また、制御装置１２６は、予備加熱ヒータ１１２を制御して導入管１０６を加熱する温度を材料Ｍの沸点未満の沸点近くまでに制御することができる。また、制御装置１２６は、温度センサ１２０から受信する温度信号に基づき、加熱ヒータ１１８を制御して気化槽１１４及び加熱板１１６を加熱する温度を材料Ｍの沸点以上に制御することができる。また、制御装置１２６は、加熱ヒータ１２４を制御して供給管１２２を加熱する温度を材料Ｍの沸点以上に制御することができる。

こうして、材料Ｍを気化する本実施形態による気化装置１０が構成されている。

次に、本実施形態による気化装置１０による材料Ｍの気化方法について更に図２を用いて説明する。

図２に示すように、まず、制御装置１２６は、気化装置１０における導入管１０６、気化槽１１４及び加熱板１１６並びに供給管１２２の各部をそれぞれ所定の設定温度に加熱する（ステップＳ１０２）。この際、制御装置１２６は、予備加熱ヒータ１１２を制御して導入管１０６を材料Ｍの沸点近くまで材料Ｍの沸点未満に加熱する。また、制御装置１２６は、加熱ヒータ１１８を制御して気化槽１１４及び加熱板１１６を材料Ｍの沸点以上に加熱する。また、制御装置１２６は、加熱ヒータ１２４を制御して供給管１２２を材料Ｍの沸点以上に加熱する。なお、制御装置１２６は、気化槽１１４及び加熱板１１６並びに供給管１２２の各部を材料Ｍの沸点以上に加熱する場合、変性、燃焼等による材料Ｍの失活を防止しうる温度で加熱する。

なお、材料Ｍとして沸点が１７１～１７５℃であるＯＭＣＴＳを用いる場合、ＯＭＣＴＳは沸点を大きく超えるとゲル化するおそれがあるため、気化槽１１４及び加熱板１１６を加熱する温度は、１８０℃以下であることが好ましい。

制御装置１２６は、導入管１０６、気化槽１１４、加熱板１１６及び供給管１２２の各部がそれぞれ所定の設定温度に到達したか否かを判定し（ステップＳ１０４）、設定温度に到達するまで待機する（ステップＳ１０４、ＮＯ）。制御装置１２６は、気化槽１１４に設置された温度センサ１２０並びに導入管１０６及び供給管１２２に設置された不図示の温度センサにより検出された温度に基づき、各部が設定温度に到達したか否かを判定することができる。

次いで、制御装置１２６は、各部が設定温度に到達したと判定すると（ステップＳ１０４、ＹＥＳ）、上記のように導入管１０６、気化槽１１４、加熱板１１６及び供給管１２２の各部を加熱して設定温度の各部を維持した状態で、原料タンク１０２から導入管１０６を通して気化槽１１４の内部に材料Ｍを導入する（ステップＳ１０６）。この際、制御装置１２６は、加圧管１０４から加圧ガスを原料タンク１０２の内部に導入して原料タンク１０２の内部を加圧して、原料タンク１０２から導入管１０６に材料Ｍを導入する。また、制御装置１２６は、ガス管１１０からキャリアガスを導入管１０６に供給して、液体の材料Ｍをキャリアガスと混合された気液混合体の状態で気化槽１１４に導入する。また、制御装置１２６は、流量調整器１０８を制御して導入管１０６を流れる材料Ｍの流量を制御することにより、気化槽１１４に導入する材料Ｍの流量を制御する。

気化槽１１４の内部では、導入管１０６の放出孔１０６ａから材料Ｍが放出されて加熱板１１６に供給される。加熱板１１６に供給された材料Ｍは、加熱板１１６によりその気化温度である沸点以上に加熱されて気化する（ステップＳ１０８）。加熱板１１６に供給される材料Ｍは、材料Ｍの沸点以上に加熱された加熱板１１６に接触又は近接すると沸点以上に加熱されて気化する。放出孔１０６ａから放出された材料Ｍは、その落下方向の下側に位置する加熱板１１６の上面で気化されるとともに、上方に放出されて上側の加熱板１１６の下面でも気化されうる。

加熱板１１６で気化されなかった材料Ｍは、加熱板１１６から気化槽１１４の底部に落下する。気化槽１１４の底部に落下した材料Ｍは、材料Ｍの沸点以上に加熱された気化槽１１４の底部で沸点以上に加熱されて気化する。なお、気化槽１１４の底部には、材料Ｍのうちの気化されずにゲル化された一部が滞留しうる。

本実施形態では、気化槽１１４の内部において加熱板１１６により広い範囲で材料Ｍが加熱されるため、局所的な過熱による材料Ｍのゲル化を低減又は防止しつつ、ゲルが発生して気化槽１１４内面にゲルが付着しても十分広い加熱面積があるため、材料Ｍの気化量の低下を抑制し又は防止することができる。こうして、本実施形態によれば、材料Ｍの気化不良を低減又は防止することができるため、材料Ｍを高い効率で大量に気化することができる。また、材料Ｍは気化槽１１４の内部に導入される前に導入管１０６において予備加熱ヒータ１１２により沸点未満の沸点近くまで加熱されているため、加熱板１１６において短時間で気化することができる。また、加熱板１１６で気化されなかった材料Ｍは、気化槽１１４の底部で加熱されて気化されるため、材料Ｍを無駄なく気化することができる。具体的には、材料Ｍが例えばＯＭＣＴＳである場合、本実施形態によれば、５０ｇ／分以上の速度でＯＭＣＴＳを気化することができる。

こうして気化槽１１４の内部で気化された材料Ｍは、気化槽１１４から供給管１２２に排出されて供給管１２２を通して気化された材料Ｍの供給先である光ファイバ製造装置のバーナに供給される。供給管１２２は材料Ｍの沸点以上に加熱されているため、供給管１２２において材料Ｍが再び液化するのを防止することができる。

上述のようにして気化された材料Ｍを供給先に供給する間、制御装置１２６は、供給先への材料Ｍの供給を停止するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。制御装置１２６は、予め設定された材料Ｍの供給を停止する時間が到来したか否か、供給先への材料Ｍの供給の停止を指示する指示信号が入力されたか否か等に基づき、供給先への材料Ｍの供給を停止するか否かを判定することができる。

制御装置１２６は、供給先への材料Ｍの供給を停止せずに継続すると判定すると（ステップＳ１１０、ＮＯ）、ステップＳ１０６に移行してステップＳ１０６以降の処理を実行して供給先への材料Ｍの供給を継続する。

一方、制御装置１２６は、供給先への材料Ｍの供給を停止すると判定すると（ステップＳ１１０、ＹＥＳ）、供給先への材料Ｍの供給を停止する停止処理を実行する（ステップＳ１１２）。制御装置１２６は、停止処理として、加圧管１０４からの加圧ガスによる原料タンク１０２の加圧の停止、ガス管１１０からのキャリアガスの供給の停止、予備加熱ヒータ１１２、加熱ヒータ１１８及び加熱ヒータ１２４による加熱の停止等の処理を実行する。こうして、気化槽１１４における材料の気化を停止して供給先への材料Ｍの供給を停止する。

このように、本実施形態によれば、液体の材料Ｍのゲル化を低減又は防止しつつ、液体の材料Ｍを効率よく大量に気化することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による気化装置について図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態による気化装置を示す概略図である。なお、上記第１実施形態による気化装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

本実施形態による気化装置の基本的構成は、第１実施形態による気化装置１０の構成とほぼ同様である。本実施形態による気化装置は、導入管１０６に設けられた放出孔の点で第１実施形態による気化装置１０と異なっている。以下、本実施形態による気化装置について図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。図３Ａは、本実施形態による気化装置における気化槽１１４の鉛直断面図を示している。図３Ｂは、本実施形態による気化装置における気化槽１１４の水平断面図を示している。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態では、導入管１０６が、その他端を含む先端部が気化槽１１４の内部の空間に水平に突出するように気化槽１１４に接続されている。導入管１０６は、その突出方向においてその他端が加熱板１１６の端と揃うように突出している。なお、導入管１０６は、その突出方向においてその他端が加熱板１１６の端よりも気化槽１１４の側壁側に位置するように突出していてもよい。

気化槽１１４の内部の空間に突出する導入管１０６の先端部には、放出孔１０６ａに代えて又は放出孔１０６ａとともに複数の放出孔１０６ｂが設けられている。複数の放出孔１０６ｂは、導入管１０６の先端部の周壁の下側部分及び上側部分に導入管１０６の軸方向に沿って等間隔に設けられている。なお、複数の放出孔１０６ｂは、導入管１０６の先端部の周壁の下側部分、上側部分及び横部分の少なくともいずれかの部分に設けられていればよい。また、複数の放出孔１０６ｂは、導入管１０６の先端部の周壁にわたって導入管１０６の軸方向及び周方向に等間隔に設けられていてもよい。

本実施形態では、複数の放出孔１０６ｂから材料Ｍが放出されて加熱板１１６で気化されるため、液体の材料Ｍを更に効率よく大量に気化することができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による気化装置について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態による気化装置を示す概略図である。なお、上記第１及び第２実施形態による気化装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

本実施形態による気化装置の基本的構成は、第２実施形態による気化装置の構成とほぼ同様である。本実施形態による気化装置は、導入管１０６の複数の放出孔１０６ｂが設けられた先端部と加熱板１１６との位置関係の点で第２実施形態による気化装置と異なっている。以下、本実施形態による気化装置について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態による気化装置における気化槽１１４の鉛直断面図を示している。

本実施形態では、図４に示すように、気化槽１１４の内部空間に突出する導入管１０６の先端部の下側部分が、導入管１０６の下側に位置する加熱板１１６の上面と接触していている。導入管１０６の先端部の下側部分には、第２実施形態と同様に複数の放出孔１０６ｂが設けられている。なお、互いに接触する導入管１０６と加熱板１１６との間は、完全に密閉されてはおらず、液体又は気体の材料Ｍが移動可能な隙間が存在している。

本実施形態では、加熱板１１６に接触する導入管１０６の先端部の下側部分に設けられた複数の放出孔１０６ｂから材料Ｍが放出されると、材料Ｍは、互いに接触する導入管１０６及び加熱板１１６の間の隙間に直ちに広がって加熱板１１６に接触する。これにより、本実施形態では、加熱板１１６により直ちに材料Ｍを加熱して気化することができるため、液体の材料Ｍを更に効率よく大量に気化することができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による気化装置について図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態による気化装置を示す概略図である。なお、上記第１乃至第３実施形態による気化装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

本実施形態による気化装置の基本的構成は、第２実施形態による気化装置の構成とほぼ同様である。本実施形態による気化装置は、気化槽１１４の内部に突出する導入管１０６の先端部の下側に複数枚の加熱板１１６が設けられている点で第２実施形態による気化装置と異なっている。以下、本実施形態による気化装置について図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ａは、本実施形態による気化装置における気化槽１１４の鉛直断面図を示している。図５Ｂは、本実施形態による気化装置における気化槽１１４の水平断面図を示している。

本実施形態では、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、気化槽１１４の内部に突出する導入管１０６の先端部の下側に、加熱板１１６として、鉛直方向に並ぶように複数枚の加熱板１１６Ａが設けられている。複数枚の加熱板１１６Ａは、互いに板面が平行になるように例えば水平に設けられている。なお、図５Ａ及び図５Ｂには３枚の加熱板１１６Ａが設けられている場合を示しているが、加熱板１１６Ａの枚数は３枚に限定されるものではなく、２枚以上の複数枚であればよい。

複数枚の加熱板１１６Ａは、より下側に位置する加熱板１１６Ａほどより広い面積の板面を有している。また、複数枚の加熱板１１６Ａは、鉛直方向から見た平面視において上側に位置する加熱板１１６Ａが下側に位置する加熱板１１６Ａの内側に位置するように配置されている。

本実施形態では、導入管１０６の先端部の下側に複数枚の加熱板１１６Ａが設けられているため、上側の加熱板１１６Ａで気化されずに下側に落下した材料Ｍを下側の加熱板１１６Ａで気化することができる。これにより、本実施形態では、複数枚の加熱板１１６Ａにより確実に材料Ｍを加熱して気化することができるため、液体の材料Ｍを更に効率よく大量に気化することができる。

なお、上記では、第２実施形態による気化装置の構成に複数枚の加熱板１１６Ａが設けられている場合について説明したが、第１又は第３実施形態による気化装置の構成においても複数枚の加熱板１１６Ａが設けられていてもよい。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による気化装置について図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態による気化装置を示す概略図である。なお、上記第１乃至第４実施形態による気化装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

本実施形態による気化装置の基本的構成は、第４実施形態による気化装置の構成とほぼ同様である。本実施形態による気化装置は、気化槽１１４の内部に突出する導入管１０６の先端部に材料Ｍを放出するための放出部１２８が設けられている点で第４実施形態による気化装置と異なっている。以下、本実施形態による気化装置について図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、本実施形態による気化装置における気化槽１１４の鉛直断面図を示している。図６Ｂは、本実施形態による気化装置における気化槽１１４の水平断面図を示している。

本実施形態では、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、気化槽１１４の内部に突出する導入管１０６の先端部には、材料Ｍを放出するための放出部１２８が設けられている。放出部１２８は、導入管１０６に接続された中空板状の形状を有している。また、放出部１２８は、加熱板１１６、１１６Ａの板面と平行になるように設けられている。なお、放出部１２８は、加熱板１１６、１１６Ａの板面に対して傾斜するように設けられていてもよい。

放出部１２８は、その中空部に導入管１０６から材料Ｍが供給されるように導入管１０６に接続されている。導入管１０６と一体的に形成されていてもよいし、導入管１０６と分離可能に設けられていてもよい。

また、放出部１２８には、複数の放出孔１２８ａが設けられている。複数の放出孔１２８ａは、放出部１２８の下面部分及び上面部分に例えば格子状に等間隔に設けられている。なお、放出孔１２８ａは、放出部１２８の下面部分、上面部分及び側面部分の少なくともいずれかの部分に設けられていればよい。

本実施形態では、複数の放出孔１２８ａから広範囲に面状に材料Ｍが放出されて加熱板１１６、１１６Ａで気化されるため、液体の材料Ｍを更に効率よく大量に気化することができる。

なお、本実施形態でも、第３実施形態による場合の導入管１０６の先端部と同様に放出部１２８と加熱板１１６Ａとを接触させてもよい。

また、本実施形態でも、第１実施形態による場合と同様に２枚の加熱板１１６を設けてもよい。

［第６実施形態］
本発明の第５実施形態による気化装置について図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、本実施形態による気化装置を示す概略図である。なお、上記第１乃至第５実施形態による気化装置と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

本実施形態による気化装置の基本的構成は、第２実施形態による気化装置の構成とほぼ同様である。本実施形態による気化装置は、気化槽１１４が分割可能に構成されている点で第２実施形態による気化装置と異なっている。以下、本実施形態による気化装置について図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、本実施形態による気化装置における分割前の気化槽１１４の鉛直断面図を示している。図７Ｂは、本実施形態による気化装置における分割後の気化槽１１４の鉛直断面図を示している。

本実施形態では、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、気化槽１１４が、互いに分離可能な本体部１１４ａ及び底部１１４ｂから構成されている。気化槽１１４は、例えばメンテナンス時において、本体部１１４ａと底部１１４ｂとを互いに分離して分割することができる。気化槽１１４は、材料Ｍの気化後等の適時のタイミングで分割することができる。

このように底部１１４ｂを分離可能な構造を気化槽１１４が有することにより、材料Ｍの気化後に底部１１４ｂの上に残留したゲル化した材料Ｍを容易に回収することができ、気化槽１１４の内部のクリーニングを容易に実行することができる。

なお、上記では、第２実施形態による気化装置の構成において気化槽１１４を互いに分離可能な本体部１１４ａ及び底部１１４ｂから構成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。第１、第３乃至第５実施形態による気化装置のいずれの構成においても、本実施形態と同様に気化槽１１４を互いに分離可能な本体部１１４ａ及び底部１１４ｂから構成することができる。

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、光ファイバの光ファイバ母材の製造に使用される液体の材料Ｍを気化する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。本発明による気化装置は、液体材料の気化に広く適用することができる。

また、上記実施形態では、気化槽１１４に対して加熱ヒータ１１８が設けられた場合を例に説明したが、加熱ヒータ１１８に加えて又はこれに代えて、加熱板１１６に加熱ヒータが内蔵されていてもよい。この場合、制御装置１２６は、加熱板１１６に内蔵された加熱ヒータを制御して気化槽１１４及び加熱板１１６を材料Ｍの沸点以上に加熱することができる。なお、加熱ヒータは、複数の加熱板１１６のうちの一部に内蔵されていてもよいし、全部に内蔵されていてもよい。

１０…気化装置
１０２…原料タンク
１０４…加圧管
１０６…導入管
１０６ａ…放出孔
１０６ｂ…放出孔
１０８…流量調整器
１１０…ガス管
１１２…予備加熱ヒータ
１１４…気化槽
１１４ａ…本体部
１１４ｂ…底部
１１６…加熱板
１１６Ａ…加熱板
１１８…加熱ヒータ
１２０…温度センサ
１２２…供給管
１２４…加熱ヒータ
１２６…制御装置
１２８…放出部
１２８ａ…放出孔

Claims (12)

1. 光ファイバ母材の製造に用いられる液体の材料の気化が内部で行われる槽と、
   前記槽に接続され、前記槽の前記内部に液体の前記材料を導入する導入管と、
   前記槽の前記内部に設けられ、前記導入管から導入された液体の前記材料が供給される板状体と、
   前記槽及び前記板状体を加熱する第１の加熱部と、
   前記槽及び前記板状体を前記材料の沸点以上に加熱するように前記第１の加熱部を制御する制御部と
   を有することを特徴とする気化装置。
2. 前記導入管を加熱する第２の加熱部を有し、
   前記制御部は、前記導入管を前記材料の沸点未満に加熱するように前記第２の加熱部を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の気化装置。
3. 前記導入管の先端部は、前記槽の前記内部に突出し、
   前記導入管の前記先端部に、前記材料が放出される複数の放出孔が前記導入管の軸方向に沿って設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の気化装置。
4. 前記導入管の先端部は、前記槽の前記内部に突出し、
   前記導入管の前記先端部に設けられ、前記材料が放出される複数の放出孔が設けられた中空板状の放出部を更に有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の気化装置。
5. 前記導入管の前記先端部は、前記板状体と接触している
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の気化装置。
6. 前記板状体は、複数設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の気化装置。
7. 複数の前記板状体は、前記導入管の下側に鉛直方向に並ぶように設けられ、
   より下側に位置する前記板状体ほどより広い面積の板面を有する
   ことを特徴する請求項６に記載の気化装置。
8. 複数の前記板状体は、前記鉛直方向から見た平面視において上側に位置する前記板状体が下側に位置する前記板状体の内側に位置するように配置されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の気化装置。
9. 前記槽に接続され、前記槽の前記内部で気化された前記材料を供給先に供給する供給管を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の気化装置。
10. 前記供給管を加熱する第３の加熱部を有し、
    前記制御部は、前記導入管を前記材料の沸点以上に加熱するように前記第３の加熱部を制御する
    ことを特徴とする請求項９に記載の気化装置。
11. 前記槽は、底部を分割可能な構造を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の気化装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の気化装置を用いた気化方法であって、
    前記第１の加熱部により前記槽及び前記板状体を前記材料の沸点以上に加熱した状態で、前記導入管を通して前記槽の前記内部に前記材料を導入し、前記板状体に液体の前記材料を供給する
    ことを特徴とする気化方法。

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