JP4277574B2

JP4277574B2 - Gas material supply method and apparatus, and glass fine particle deposit body and glass material manufacturing method using the same

Info

Publication number: JP4277574B2
Application number: JP2003137404A
Authority: JP
Inventors: 信行平野
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: JP2004338996A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and effective method for maintaining a feeding rate per hour of a vaporized material in a targeted amount even when an atmospheric pressure changes in equipment for feeding a vaporized material to the outside by vaporizing a liquid material. <P>SOLUTION: In the method for vaporizing the liquid material to form the gas material and feeding the gas material together with a carrier gas to the outside of a storage vessel through an outer feeding pipe by allowing the carrier gas to flow in the liquid material stored in the storage vessel and conducting the bubbling, the method is characterized by measuring atmospheric pressure in at least one point selected from the group consisting of the inlet to the outer feeding pipe from the storage vessel, the inside of the outer feeding pipe and the outlet of the outer feeding pipe and controlling the amount of the gas material to be supplied per unit time to the outside of the storage vessel by controlling the flow rate per unit time of the carrier gas to be bubbled into the liquid material, based on the measured value of the atmospheric pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯蔵容器に貯蔵された液体材料にキャリアガスをバブリングすることによって気化させ、得られる気体材料を貯蔵容器の外部に供給するための装置に関するものであり、さらに詳しく述べるならば、大気圧の変化及び液体の温度の変化の影響を受けることなく、単位時間あたり一定の供給量で目的とする気体材料を供給することができる方法及びそのための装置に関するものであり、さらには、前記方法を用いて供給される気体材料を原料として用いるガラス微粒子堆積体の製造法にも関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体原料を気化させ、気体として運搬して用いる方法が知られている。例えば、光ファイバ母材として用いられるガラス微粒子堆積体の代表的製造法であるＶＡＤ法（気相軸付け法）、ＯＶＤ法（外付け法）、及びＭＣＶＤ法（内付け法）においては、四塩化ケイ素、四塩化ゲルマニウム、オキシ塩化リン、及び三臭化ホウ素等からなる群から選ばれる液体原料が貯蔵容器内に貯蔵され、その貯蔵容器内に例えばアルゴンガスがバブリングされることによってこれらの液体原料が気化され、その気化された原料（気体原料）がアルゴンガスとともに反応容器内に導かれ、そして反応容器内でこれら原料からガラス生成反応が行われる。
【０００３】
上記液体原料を気化する公知の装置の一例を図２に模式的に示した。図２においては、流量制御装置（１）によって単位時間あたりの流量を制御されたキャリアガスが、配管を通して原料貯蔵容器（２）内の液体原料（３）中にバブリングされ、気化された原料とキャリアガスとが容器上部の気相から反応容器（４）内に導かれる。ここで、上記ガラス微粒子堆積体を製造する場合は、一般に、反応容器内に供給される原料の単位時間あたりの供給量を一定にすることが好ましいため、キャリアガスの単位時間あたりの流量（以下、単に「流量」ともいう。）を一定に調節すること、及び液体原料の温度を一定に調節することによって、気化された原料の単位時間あたりの反応容器内への供給量を一定に保つようにされる。
【０００４】
しかし、図２に示した従来の方法においては、たとえキャリアガスの流量及び液体原料の温度を一定に保っても、反応容器側が大気と通じているため大気圧が変化した場合は、反応容器内圧力も変化してしまい、その圧力変化によって気化された原料の供給量が変化してしまう。
【０００５】
そこで大気圧が変化しても、反応容器に対する気化された原料の供給量を一定に保つための方法として、図３に模式的に示した構成の装置及び方法が提案されている。図３に示す方法は、上記図２に示した原料供給装置及び反応容器の全体を気圧調節室（１０１）内に入れ、この気圧調節室内の圧力を気圧センサ（１０２）によって測定し、その測定値に基づいて気圧補正装置（１０３）によって気圧調節室（１０１）内の圧力を一定に保つことによって、反応容器に供給される気化された原料の流量を一定に保つようにしたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２５５４３５６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図３に示した方法においては、反応容器及び原料供給装置の両者全体を囲む気圧調節室を配置する必要があり、設備にかかるコストが高くなるという欠点があった。そこで、液体材料にキャリアガスをバブリングすることによって気化させ、気化された材料（気体材料）を外部に供給するための装置であって、大気圧が変化した場合でも、気化された材料の単位時間あたりの供給量を目標とする供給量に保つことができる簡便かつ有効な方法及びそのための装置が必要であった。前記方法及び装置は、例えば、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、又はＭＣＶＤ法等により気体原料からガラス微粒子を気相合成し、このガラス微粒子を出発材に堆積させることによってガラス微粒子堆積体を製造する場合に、その製造装置に原料として供給されるＳｉＣｌ₄等の気体原料の単位時間あたりの供給量を、目標とする供給量に保つためにも必要なものであった。すなわち、本発明は、液体材料を気化させて気体材料とし、この気体材料を外部に供給する方法であって、大気圧の変化の影響を受けることなく、気体材料の供給量を、目標とする供給量に保つ方法及びその方法に用いる装置、さらにこの方法を用いたガラス微粒子堆積体の製造法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の気体材料の供給法は、貯蔵容器内に貯蔵された液体材料中に、キャリアガスを流してバブリングすることにより、液体材料を気化させて気体材料とし、その気体材料をキャリアガスとともに外部供給管を通して貯蔵容器内から貯蔵容器外に供給する方法において、貯蔵容器から外部供給管への入口、外部供給管内、及び外部供給管からの出口からなる群から選ばれる少なくとも一カ所における気圧を測定し、その測定された気圧の値をもとに、外部供給管を通して貯蔵容器内から貯蔵容器外に供給される気体材料の単位時間当たりの供給量が一定になるように、液体材料にバブリングするキャリアガスの単位時間当たりの流量を調節するのに加え、貯蔵容器内上部の気相の温度を測定し、その測定された温度から貯蔵容器内における液体材料の蒸気圧を求め、その蒸気圧の値をもとに、液体材料にバブリングするキャリアガスの単位時間当たりの流量を調整することを合わせて行うことを特徴とするものである。
【００１１】
さらに本発明のガラス微粒子堆積体の製造法は、貯蔵容器内に貯蔵された液体ガラス原料にキャリアガスを流してバブリングさせることにより、液体ガラス原料を気化させて気体原料とし、この気体原料をキャリアガスとともに貯蔵容器から外部供給管を通して反応容器内に導入し、反応容器内で気体原料からガラス微粒子を生成させるとともに、そのガラス微粒子を出発材に堆積させるガラス微粒子堆積体の製造法であって、貯蔵容器から外部供給管への入り口、外部供給管内、及び外部供給管から反応容器内への出口からなる群から選ばれる少なくとも一カ所における気圧を測定し、その測定された気圧の値をもとに、外部供給管を通して貯蔵容器内から貯蔵容器外に供給される気体材料の単位時間当たりの供給量が一定になるように、液体ガラス原料にバブリングするキャリアガスの単位時間当たりの流量を調節するのに加え、貯蔵容器内上部の気相における温度を測定し、その測定された温度から貯蔵容器内における液体ガラス原料の蒸気圧を求め、その蒸気圧の値にもとづいて、キャリアガスの単位時間当たりの流量を調整することを合わせて行うことを特徴とするものである。
【００１３】
さらに本発明のガラス材料の製造法は、上記製造法によって製造されたガラス微粒子堆積体を透明化するというものである。
【００１５】
本発明者らは、液体材料にキャリアガスをバブリングさせて得られる気体材料を供給する方法において、供給される気体材料及びキャリアガスの混合物の圧力を測定し、その圧力の値に応じて、液体材料にバブリングされるキャリアガスの単位時間当たりの供給量（以下、「単位時間当たりの供給量」を単に「流量」ともいう）を調節することによって、大気圧が変化した場合であっても目標とする量の気体材料を安定して供給できることを見いだした。さらに、本発明者らは、液体材料の貯蔵容器内の気相における液体材料の蒸気圧を測定し、測定された蒸気圧と上記気体材料及びキャリアガスの混合物の圧力とにもとづいて、液体材料にバブリングされるキャリアガスの流量を調節することによって、目標とする量の気体材料を安定して供給できることを見いだした。本発明は、これらの知見にもとづいて完成されたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の気体材料の供給法を以下に図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の供給法を実施するための装置の一実施態様を模式的に示した図であり、本発明を説明するために必要な部分のみを示し、当業者は図示されていない装置等を適宜用いることができる。
【００１７】
液体材料が貯蔵される貯蔵容器（１０）には、貯蔵された液体材料にキャリアガスをバブリングするためのキャリアガス導入管（２０）が配置され、キャリアガス導入管（２０）にはキャリアガスの流量を制御するためのキャリアガス制御装置（４０）が結合され、さらにキャリアガス制御装置（４０）には、外部からキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管（２５）が結合される。貯蔵容器（１０）には、さらに液体材料が気化させて生成される気体材料を貯蔵容器（１０）外に供給するための外部供給管（３０）が配置される。貯蔵容器（１０）の中に液体材料を貯蔵した状態における容器内上部の空間（気相）の温度を測定するための温度センサ（５５）及びそれに結合された温度測定装置（５０）が配置される。上記外部供給管（３０）のガス入り口、外部供給管内、及び外部供給管からガスが出る出口からなる群から選ばれる一カ所以上に、気体の圧力を測定するための圧力センサ（６５）が配置され、圧力センサ（６５）には圧力測定装置（６０）が結合される。温度測定装置（５０）、圧力測定装置（６０）によって測定されたデータが入力され、そのデータをもとに適当なキャリアガスの流量を計算し、キャリアガス制御装置（４０）に制御指令を送るための演算制御装置（７０）が配置される。なお、貯蔵容器（１０）に液体材料が貯蔵された状態で、キャリアガス導入管（２０）の先端が液面下にあり、かつ外部供給管（３０）の入り口が液体材料の液面上に出ることができるように、キャリアガス導入管（２０）及び外部供給管（３０）が貯蔵容器（１０）に配置される。さらに、液体材料の液面がキャリアガス導入管よりも上になり、かつ外部供給管の入り口よりも下になるように、液体材料の液面位置を液面センサ（８０）等によって観測し、適宜液体材料を貯蔵容器（１０）に補充するようにすることもできる。また、貯蔵容器（１０）には、液体材料の液温を測定し、かつ調節するための液温測定装置（９０）及び液温調節装置（１００）が配置されることが好ましい。なお、上記外部供給管（３０）とは、貯蔵容器（１０）と、気体材料の供給先である例えば反応容器等とをつなぎ、その中を気体材料及びキャリアガスが流れる構造部分をいい、形状及び長さに限定はない。
【００１８】
図１に示した装置において、キャリアガスは、キャリアガス供給管（２５）から導入され、キャリアガス制御装置（４０）によって制御された流量のキャリアガスがキャリアガス導入管（２０）から液体材料中にバブリングされる。キャリアガスは例えば気泡として液体材料中を通過するが、その際に蒸気圧相当分の気化された液体材料がキャリアガス中に含有される。気化された液体材料を含むキャリアガスは反応容器上部の気相に出る。この気相に存在する、気化された液体材料、すなわち気体材料とキャリアガスとの混合物が、外部供給管（３０）の入り口から入って管内を通過し、外部供給管（３０）の出口から外部に供給される。
【００１９】
ここで、外部供給管（３０）への入り口、外部供給管（３０）内、及び外部供給管からの出口の少なくともいずれか一カ所で測定された圧力がｐ_a（ｈＰａ）であり、液体材料の蒸気圧がｐ_r（ｈＰａ）であり、かつ気体材料の目標流量がｑ_ｒ（単位：ｓｌｍ）である場合、キャリアガスの目標流量ｑ_c（単位：ｓｌｍ）を、下記式１：
ｑ_c＝ｑ_r（ｐ_a−ｐ_r）／ｐ_r （式１）
によって計算し、この目標流量ｑ_cのキャリアガスをキャリアガス導入管（２０）から液体材料中に流すように、キャリアガス制御装置（４０）によってキャリアガスの流量が制御される。ｐ_aを２カ所以上で測定する場合は、それら測定値の平均値をｐ_aとすることも、また、適当な基準を設けてそれら測定値の中から適当な値を選択することもできる。さらに、上記の液体材料の蒸気圧の値ｐ_rは、液体材料の液温を測定し、その温度における蒸気圧をＰ_rとして用いることもできるが、貯蔵容器（１０）内上部の気相の温度を測定し、その気相の温度における液体材料の蒸気圧をＰ_rとして用いることがさらに好ましい。このようにすることによって、本発明の装置外部に供給される気体材料の流量をよりいっそう正確に制御することができる。
【００２０】
図１においてこの制御を具体的に説明すると、温度センサ（５５）によって測定された気相温度Ｔは、温度測定装置（５０）から演算制御装置（７０）に送られる。また、圧力センサ（６５）によって測定された圧力ｐ_aは、圧力測定装置（６０）から演算制御装置（７０）に送られる。演算制御装置（７０）には、気体材料の目標流量ｑ_r、ならびに温度Ｔから温度Ｔにおける液体材料の蒸気圧ｐ_rを求める計算式をあらかじめ入力しておく。演算制御装置（７０）においては、上記の気相温度Ｔからその温度における液体材料の蒸気圧ｐ_rが計算され、さらに圧力ｐ_a及び気体材料の目標流量ｑ_rの各値を用い、上記式１に従ってキャリアガスの目標流量ｑ_cが計算される。液体材料中にバブリングされるキャリアガスの流量が目標流量ｑ_cになるように、演算制御装置（７０）がキャリアガス制御装置（４０）を制御する。たとえば、反応容器内圧力が１０１３ｈＰａであり、４０℃で蒸気圧４５０ｈＰａの気体材料を４．０ｓｌｍ流したい場合、キャリアガスは５６３／４００×４＝５．０ｓｌｍ流すのが好ましい。また、この場合に反応容器内圧力が１０２５ｈＰａになったときは、５．１ｓｌｍでキャリアガスを流すことが好ましい。さらに反応容器内圧力が１０２５ｈＰａで、気体材料の蒸気圧が４６０ｈＰａに変動した場合は、（１０２５−４６０）／４６０×４＝４．９ｓｌｍのキャリアガスを流すことが好ましい。
【００２１】
上記において、圧力ｐ_a、気相温度Ｔの測定、及びその測定値に基づくキャリアガスの流量制御は連続して行うことが特に好ましい。この連続は離散的でも良い。また、気体材料の目標流量は、経時で変化するように設定することも、また適宜外部からの入力によって変えることもできる。
【００２２】
なお、温度センサ（５５）による気相温度Ｔの測定結果にもとづいて、目標とする温度で気相温度が一定になるように貯蔵容器及び／又は液体材料の温度調節を行うこともできる。例えば、気相温度の目標温度を定め、実測された気相温度が目標温度よりも低ければ、貯蔵容器及び／又は液体材料を温め、一方、実測された気相温度が目標温度よりも高ければ、貯蔵容器及び／又は液体材料を冷却する。このような加温はヒータを用いて行うことができ、また冷却は冷媒を貯蔵容器に接触させることによって行うことができる。その他に、加温及び／又は冷却するための公知の方法を適宜用いることができる。さらに貯蔵容器（１０）から外部供給管（３０）を通る、気体材料とキャリアガスの混合ガスにおいては気体材料が飽和状態にあるので、外部供給管（３０）内で気体材料が液化することを防止するために、外部供給管（３０）の温度を貯蔵容器（１０）内の気相温度よりも高くすることが好ましい。
【００２３】
本発明に用いられる液体材料としては、キャリアガスによって気化され、かつキャリアガスによって搬送可能な材料であればよく、特に限定されない。また、本発明で用いられるキャリアガスとしては、上記液体材料及び気体材料と反応しないガスを用いることが好ましく、アルゴンガス及びヘリウムガス等の希ガス、窒素ガス等の不活性ガス、並びに酸素からなる群から選ばれる１種以上のガスを用いることが好ましい。
【００２４】
本発明の気体材料の供給法は、気体ガラス原料から気相合成によってガラス微粒子を合成し、さらにガラス微粒子堆積体を製造する方法、例えばＶＡＤ法、ＯＶＤ法、及びＭＣＶＤ法として公知の方法に用いることができる。これら各製造法においては、ＳｉＣｌ₄等の液体ガラス原料が用いられるが、実際のＶＡＤ法及びＯＶＤ法による製造装置においては、液体ガラス原料を気化させて気体材料（この場合は気体原料でもある。）とし、この気体材料がキャリアガスとともに反応容器内に導入される。反応容器内において、気体材料は、可燃性ガス、例えば水素、及び助燃性ガス、例えば酸素とともにバーナに送られ、バーナ火炎中に供給された気体材料は火炎加水分解及び／又は酸化されて、ガラス微粒子が生成される。このガラス微粒子が、一般に回転されている出発材に付着かつ堆積してガラス微粒子堆積体が製造される。また、ＭＣＶＤ法においては、バーナ火炎等によって加熱された円筒状の出発材、例えばガラスパイプの中を気体材料（この場合は気体原料でもある。）及び酸素等のガスを通し、熱による酸化反応等によって気体材料からガラス微粒子が生成され、そのガラス微粒子が出発材の内表面に付着かつ堆積されてガラス微粒子堆積体が製造され、あるいは気体材料が直接ガラス化されて出発材の内表面に付着される。これらのガラス気相合成法にもとづくガラス微粒子堆積体の製造においては、ガラス原料が気体として反応装置内に供給されるが、供給されるガラス原料の供給量の経時変化が大きいと、得られるガラス微粒子堆積体に外径変動及び光学特性の不均一さ等を生じる場合があるために好ましくない。すなわち、ＳｉＣｌ₄等の液体ガラス原料を気化させて気体材料とし、さらにガラス微粒子堆積体製造のための反応容器内に、目標とする安定した流量でこの気体材料（気体原料）を供給する方法として、上述した本発明の気体材料の供給法を用いることが好ましい。
【００２５】
本発明の上記の気体材料の供給法を用いることによって、外径変動が少なく、材料の部位による密度の違いが少ないガラス微粒子堆積体が製造できる。さらに、このガラス微粒子堆積体を公知の方法にしたがって脱水及び焼結することによって透明ガラス材料を製造することができ、この透明ガラス材料は長手方向に沿った光学的均一性が高く、たとえば光ファイバ母材等として用いる材料として極めて好ましい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の気体材料の供給法によれば、大気圧の変化の影響を受けることなく、気体材料の供給量を目標とする量に保つことができ、この方法は気体として供給される材料を用いる分野、例えば、ＣＶＤ法等による結晶成長や材料のコーティング等の分野で有用である。また、本発明の方法は、大気圧の変化の影響を受けることなく一定の気体材料を供給できるため、気体として供給されたガラス原料から、気相合成によってガラス微粒子を合成し、このガラス微粒子を出発材に堆積させてガラス微粒子堆積体を製造する場合の気体原料供給法としてきわめて有用である。本発明の気体材料の供給法を用い、ＯＶＤ法、ＶＡＤ法、又はＭＣＶＤ法によって製造されたガラス微粒子堆積体、及びそれを焼結等して得られる透明ガラス材料は、光学品質及び外径のばらつき等が少ないという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の気体材料供給装置の一態様を模式的に示した図である。
【図２】図２は、公知の気体材料供給装置を模式的に示した図である。
【図３】図３は、公知の改良された気体材料の供給装置を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１０…貯蔵容器
２０…キャリアガス導入管
２５…キャリアガス供給管
３０…外部供給管
４０…キャリアガス制御装置
５０…温度測定装置
５５…温度センサ
６０…圧力測定装置
６５…圧力センサ
７０…演算制御装置
８０…液面センサ
８５…液面測定装置
９０…液温測定装置
９５…温度センサ
１００…液温調節装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for vaporizing a liquid material stored in a storage container by bubbling a carrier gas and supplying the resulting gaseous material to the outside of the storage container. The present invention relates to a method capable of supplying a target gaseous material at a constant supply rate per unit time without being affected by changes in atmospheric pressure and liquid temperature, and an apparatus therefor, and further, said method The present invention also relates to a method for producing a glass fine particle deposit using a gas material supplied by using as a raw material.
[0002]
[Prior art]
A method is known in which a liquid material is vaporized and transported as a gas. For example, in the VAD method (gas phase axial method), the OVD method (external method), and the MCVD method (internal method), which are representative methods for producing a glass fine particle deposit used as an optical fiber preform, Liquid raw materials selected from the group consisting of silicon chloride, germanium tetrachloride, phosphorus oxychloride, boron tribromide and the like are stored in a storage container, and these liquids are formed by bubbling, for example, argon gas in the storage container. The raw material is vaporized, the vaporized raw material (gas raw material) is introduced into the reaction vessel together with argon gas, and a glass forming reaction is performed from these raw materials in the reaction vessel.
[0003]
An example of a known apparatus for vaporizing the liquid raw material is schematically shown in FIG. In FIG. 2, the carrier gas whose flow rate per unit time is controlled by the flow control device (1) is bubbled into the liquid raw material (3) in the raw material storage container (2) through the pipe, and the vaporized raw material and Carrier gas is introduced into the reaction vessel (4) from the gas phase at the top of the vessel. Here, in the case of producing the above-mentioned glass fine particle deposit, it is generally preferable to make the supply amount per unit time of the raw material supplied into the reaction vessel constant. In order to keep the supply amount of the vaporized raw material per unit time constant by adjusting the temperature of the liquid raw material constant and adjusting the temperature of the liquid raw material constant. To be.
[0004]
However, in the conventional method shown in FIG. 2, even if the flow rate of the carrier gas and the temperature of the liquid raw material are kept constant, if the atmospheric pressure changes because the reaction vessel side communicates with the atmosphere, The pressure also changes, and the supply amount of the vaporized raw material changes due to the pressure change.
[0005]
Therefore, as a method for keeping the supply amount of the vaporized raw material to the reaction vessel constant even when the atmospheric pressure changes, an apparatus and method having a configuration schematically shown in FIG. 3 have been proposed. In the method shown in FIG. 3, the entire raw material supply apparatus and reaction vessel shown in FIG. 2 are placed in the pressure control chamber (101), and the pressure in the pressure control chamber is measured by the pressure sensor (102). The flow rate of the vaporized raw material supplied to the reaction vessel is kept constant by keeping the pressure in the pressure control chamber (101) constant by the pressure correction device (103) based on the value ( For example, see Patent Document 1.)
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2554356 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method shown in FIG. 3, it is necessary to arrange an atmospheric pressure control chamber that surrounds both the reaction vessel and the raw material supply apparatus, and there is a disadvantage that the cost for the equipment is increased. Therefore, it is a device for vaporizing the carrier gas by bubbling the liquid material and supplying the vaporized material (gas material) to the outside, and the unit time of the vaporized material even when the atmospheric pressure changes A simple and effective method capable of keeping the target supply amount at the target supply amount and an apparatus therefor were required. The method and apparatus are used for producing a glass particulate deposit by, for example, synthesizing glass particulates from a gas raw material by a VAD method, OVD method, MCVD method or the like and depositing the glass particulates on a starting material. The supply amount per unit time of a gaseous raw material such as SiCl ₄ supplied as a raw material to the manufacturing apparatus is also necessary to keep the target supply amount. That is, the present invention is a method of vaporizing a liquid material to form a gaseous material and supplying the gaseous material to the outside, and the target is to supply the gaseous material without being affected by changes in atmospheric pressure. An object of the present invention is to provide a method for maintaining the supply amount, an apparatus used for the method, and a method for producing a glass fine particle deposit using the method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the method for supplying a gaseous material according to the present invention, the liquid material is vaporized and bubbled by flowing the carrier gas into the liquid material stored in the storage container to vaporize the liquid material. In the method of supplying from the inside of the storage container to the outside of the storage container through the supply pipe, the atmospheric pressure is measured at at least one point selected from the group consisting of an inlet from the storage container to the external supply pipe, an external supply pipe, and an outlet from the external supply pipe Then, based on the measured pressure value , the liquid material is bubbled so that the supply amount per unit time of the gaseous material supplied from the inside of the storage container to the outside of the storage container through the external supply pipe is constant. in addition to adjusting the flow rate per unit of carrier gas time, the temperature of the storage container in the upper gas phase were measured, in the storage container from the measured temperature It determined the vapor pressure of the body material, based on the value of the vapor pressure, and is characterized in that performed together to adjust the flow rate per unit of carrier gas hourly bubbling in the liquid material.
[0011]
Furthermore, the method for producing a glass particulate deposit according to the present invention is such that a liquid gas material is vaporized by flowing a carrier gas through a liquid glass material stored in a storage container to make a gas material, and this gas material is used as a carrier. A method for producing a glass particulate deposit, which is introduced together with a gas from a storage container through an external supply pipe into a reaction container, generates glass particulates from a gaseous raw material in the reaction container, and deposits the glass particulates on a starting material, Measure the atmospheric pressure at at least one point selected from the group consisting of an inlet from the storage container to the external supply pipe, an external supply pipe, and an outlet from the external supply pipe to the reaction container, and based on the measured atmospheric pressure value , as the supply amount per unit time of the gas material supplied to the outside of the storage container from the storage vessel through the external supply tube is constant, In addition to adjusting the flow rate per unit of carrier gas hourly bubbling body glass raw material, the temperature was measured at the storage container upper part of the gas phase, the vapor pressure of the liquid glass material in the storage container from the measured temperature And adjusting the flow rate of the carrier gas per unit time on the basis of the value of the vapor pressure .
[0013]
Furthermore, the method for producing a glass material of the present invention is to make the glass fine particle deposit produced by the above production method transparent.
[0015]
In the method of supplying a gaseous material obtained by bubbling a carrier gas to a liquid material, the present inventors measure the pressure of the mixture of the supplied gaseous material and the carrier gas, and depending on the pressure value, the liquid Even if the atmospheric pressure changes by adjusting the supply amount of the carrier gas to be bubbled into the material per unit time (hereinafter referred to simply as “flow rate”) It has been found that an amount of gaseous material can be stably supplied. Furthermore, the inventors measure the vapor pressure of the liquid material in the gas phase in the liquid material storage container, and based on the measured vapor pressure and the pressure of the mixture of the gas material and the carrier gas, the liquid material It has been found that a target amount of gaseous material can be stably supplied by adjusting the flow rate of the carrier gas bubbled into the substrate. The present invention has been completed based on these findings.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The gas material supply method of the present invention will be described below with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram schematically showing one embodiment of an apparatus for carrying out the supply method of the present invention, and shows only the parts necessary for explaining the present invention, and is not shown by those skilled in the art. A device or the like can be used as appropriate.
[0017]
The storage container (10) in which the liquid material is stored is provided with a carrier gas introduction pipe (20) for bubbling the carrier gas to the stored liquid material, and the carrier gas introduction pipe (20) contains the carrier gas. A carrier gas control device (40) for controlling the flow rate is coupled to the carrier gas control device (40), and a carrier gas supply pipe (25) for supplying a carrier gas from the outside is coupled to the carrier gas control device (40). The storage container (10) is further provided with an external supply pipe (30) for supplying a gas material generated by vaporizing the liquid material to the outside of the storage container (10). A temperature sensor (55) for measuring the temperature of the space (gas phase) in the upper part of the container in a state where the liquid material is stored in the storage container (10) and a temperature measuring device (50) coupled thereto are arranged. The A pressure sensor (65) for measuring the pressure of the gas is disposed at one or more locations selected from the group consisting of a gas inlet of the external supply pipe (30), an external supply pipe, and an outlet from which the gas exits the external supply pipe. A pressure measuring device (60) is coupled to the pressure sensor (65). The data measured by the temperature measuring device (50) and the pressure measuring device (60) is input, and an appropriate carrier gas flow rate is calculated based on the data, and a control command is sent to the carrier gas control device (40). Arithmetic control device (70) is arranged. In the state where the liquid material is stored in the storage container (10), the tip of the carrier gas introduction pipe (20) is below the liquid level, and the inlet of the external supply pipe (30) is above the liquid level of the liquid material. A carrier gas introduction pipe (20) and an external supply pipe (30) are arranged in the storage container (10) so that they can exit. Furthermore, the liquid level position of the liquid material is observed by a liquid level sensor (80) or the like so that the liquid level of the liquid material is above the carrier gas introduction pipe and below the entrance of the external supply pipe, The storage container (10) can be appropriately refilled with a liquid material. The storage container (10) is preferably provided with a liquid temperature measuring device (90) and a liquid temperature adjusting device (100) for measuring and adjusting the liquid temperature of the liquid material. The external supply pipe (30) refers to a structural part that connects the storage container (10) and a supply destination of a gaseous material, for example, a reaction container, and the like, in which the gaseous material and the carrier gas flow. There is no limitation on the length.
[0018]
In the apparatus shown in FIG. 1, the carrier gas is introduced from the carrier gas supply pipe (25), and the carrier gas having a flow rate controlled by the carrier gas control apparatus (40) is introduced into the liquid material from the carrier gas introduction pipe (20). To be bubbled. The carrier gas passes through the liquid material as bubbles, for example, and at that time, the vaporized liquid material corresponding to the vapor pressure is contained in the carrier gas. The carrier gas containing the vaporized liquid material exits into the gas phase at the top of the reaction vessel. The vaporized liquid material existing in the gas phase, that is, a mixture of the gaseous material and the carrier gas enters from the inlet of the external supply pipe (30) and passes through the pipe, and from the outlet of the external supply pipe (30) to the outside. To be supplied.
[0019]
Here, a gateway to an external supply pipe (30), an external feed tube (30), and at least the pressure measured in any one place of exit from the external supply pipe p _a (hPa), a liquid material Is the vapor pressure p _r (hPa) and the target flow rate of the gaseous material is q _r (unit: slm), the target flow rate q _c (unit: slm) of the carrier gas is _expressed by the following formula 1:
_{_{_{q c = q r (p a}}} -p r) / p r ( Equation 1)
Calculated by the target flow rate q _c carrier gas to flow from the carrier gas inlet pipe (20) to the liquid material, the flow rate of the carrier gas is controlled by the carrier gas control device (40). When measuring p _a at two positions or more, also the average value of measured values and p _a, may also be selected appropriate values among those measured values provided appropriate criteria. Furthermore, the value p _r of the vapor pressure of the liquid material is to measure the liquid temperature of the liquid material, although it is also possible to use vapor pressure at that temperature as P _r, reservoir (10) in the upper part of the gas phase the temperature was measured, it is more preferable to use the vapor pressure of the liquid material at temperatures in the gas phase as P _r. By doing so, the flow rate of the gaseous material supplied to the outside of the apparatus of the present invention can be controlled more accurately.
[0020]
This control will be described in detail with reference to FIG. 1. The gas phase temperature T measured by the temperature sensor (55) is sent from the temperature measuring device (50) to the arithmetic control device (70). The pressure p _a measured by the pressure sensor (65) is sent from the pressure measuring device (60) to the arithmetic and control unit (70). The arithmetic and control unit (70), keep the input target flow q _r of the gaseous material, and a formula for determining the vapor pressure p _r of the liquid material at the temperature T from the temperature T in advance. In the arithmetic and control unit (70), the vapor pressure p _r of the liquid material at the temperature from the gas phase the temperature T is calculated, further using the value of the target flow rate q _r pressure p _a and gaseous materials, the formula The target flow rate q _{c of the} carrier gas is calculated according to 1. As the flow rate of the carrier gas is bubbled into the liquid material reaches the target flow rate q _c, the arithmetic and control unit (70) controls the carrier gas control device (40). For example, when the internal pressure of the reaction vessel is 1013 hPa and a gas material having a vapor pressure of 450 hPa at 40 ° C. is desired to flow at 4.0 slm, the carrier gas is preferably flowed at 563/400 × 4 = 5.0 slm. In this case, when the internal pressure of the reaction vessel reaches 1025 hPa, it is preferable to flow the carrier gas at 5.1 slm. Further, when the internal pressure of the reaction vessel is 1025 hPa and the vapor pressure of the gaseous material fluctuates to 460 hPa, it is preferable to flow a carrier gas of (1025−460) /460×4=4.9 slm.
[0021]
In the above, the pressure p _a, the measurement of gas-phase temperature T, and it is particularly preferred that the flow rate control of the carrier gas based on the measured value continuously performed. This sequence may be discrete. Further, the target flow rate of the gas material can be set so as to change with time, or can be changed by an external input as appropriate.
[0022]
Note that, based on the measurement result of the gas phase temperature T by the temperature sensor (55), the temperature of the storage container and / or the liquid material can be adjusted so that the gas phase temperature becomes constant at the target temperature. For example, a target temperature of the gas phase temperature is set, and if the measured gas phase temperature is lower than the target temperature, the storage container and / or the liquid material is warmed, while if the measured gas phase temperature is higher than the target temperature. Cool the storage container and / or liquid material. Such heating can be performed using a heater, and cooling can be performed by bringing the refrigerant into contact with the storage container. In addition, a known method for heating and / or cooling can be used as appropriate. Further, since the gaseous material is saturated in the mixed gas of the gaseous material and the carrier gas passing through the external supply pipe (30) from the storage container (10), the gaseous material is liquefied in the external supply pipe (30). In order to prevent this, it is preferable that the temperature of the external supply pipe (30) is higher than the gas phase temperature in the storage container (10).
[0023]
The liquid material used in the present invention is not particularly limited as long as the material is vaporized by the carrier gas and can be transported by the carrier gas. Further, as the carrier gas used in the present invention, it is preferable to use a gas that does not react with the above-mentioned liquid material and gaseous material, and consists of a rare gas such as argon gas and helium gas, an inert gas such as nitrogen gas, and oxygen. It is preferable to use one or more gases selected from the group.
[0024]
The gas material supply method of the present invention is used in a method known as a VAD method, an OVD method, and an MCVD method for synthesizing glass fine particles from a gaseous glass raw material by vapor phase synthesis and further producing a glass fine particle deposit. be able to. In each of these manufacturing methods, a liquid glass raw material such as SiCl ₄ is used. However, in an actual manufacturing apparatus using the VAD method and the OVD method, the liquid glass raw material is vaporized to be a gaseous material (in this case, a gaseous raw material is also used). The gaseous material is introduced into the reaction vessel together with the carrier gas. In the reaction vessel, the gaseous material is sent to the burner together with a combustible gas, such as hydrogen, and an auxiliary combustible gas, such as oxygen, and the gaseous material supplied in the burner flame is flame hydrolyzed and / or oxidized to produce glass. Fine particles are generated. The glass fine particles are generally attached to and deposited on a rotating starting material to produce a glass fine particle deposit. In the MCVD method, a gas such as a gas material (in this case, a gas material) and oxygen is passed through a cylindrical starting material heated by a burner flame or the like, for example, a glass pipe, and an oxidation reaction by heat. The glass particles are generated from the gas material by the process, and the glass particles are deposited and deposited on the inner surface of the starting material to produce a glass particulate deposit, or the gaseous material is directly vitrified and adhered to the inner surface of the starting material. Is done. In the production of a glass fine particle deposit based on these glass vapor phase synthesis methods, the glass raw material is supplied as a gas into the reaction apparatus. This is not preferable because the fine particle deposit may cause fluctuations in the outer diameter and non-uniformity in optical characteristics. That is, as a method of vaporizing a liquid glass raw material such as SiCl ₄ to obtain a gaseous material, and further supplying this gaseous material (gas raw material) at a target stable flow rate into a reaction vessel for producing a glass particulate deposit. It is preferable to use the above-described gas material supply method of the present invention.
[0025]
By using the above gas material supply method of the present invention, it is possible to produce a glass fine particle deposit with little variation in outer diameter and little difference in density depending on the portion of the material. Further, a transparent glass material can be produced by dehydrating and sintering the glass fine particle deposit according to a known method, and the transparent glass material has high optical uniformity along the longitudinal direction. It is extremely preferable as a material used as a base material.
[0026]
【The invention's effect】
According to the gas material supply method of the present invention, the supply amount of the gas material can be maintained at a target amount without being affected by the change in atmospheric pressure, and this method uses a material supplied as a gas. This is useful in fields such as crystal growth by CVD or the like, and coating of materials. In addition, since the method of the present invention can supply a certain gaseous material without being affected by changes in atmospheric pressure, glass fine particles are synthesized from a glass raw material supplied as a gas by vapor phase synthesis. This is extremely useful as a gas raw material supply method in the case of producing a glass particulate deposit by depositing on a starting material. The glass fine particle deposit produced by the OVD method, the VAD method, or the MCVD method using the gaseous material supply method of the present invention, and the transparent glass material obtained by sintering the same, have optical quality and outer diameter. This has the effect of less variation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing one embodiment of a gaseous material supply apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a known gaseous material supply apparatus.
FIG. 3 is a view schematically showing a known improved gas material supply apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Storage container 20 ... Carrier gas introduction pipe 25 ... Carrier gas supply pipe 30 ... External supply pipe 40 ... Carrier gas control apparatus 50 ... Temperature measurement apparatus 55 ... Temperature sensor 60 ... Pressure measurement apparatus 65 ... Pressure sensor 70 ... Calculation control apparatus 80 ... Liquid level sensor 85 ... Liquid level measuring device 90 ... Liquid temperature measuring device 95 ... Temperature sensor 100 ... Liquid temperature adjusting device

Claims

By flowing and bubbling a carrier gas into the liquid material stored in the storage container, the liquid material is vaporized into a gaseous material, and the gaseous material is supplied from the storage container through the external supply pipe together with the carrier gas. In the method of supplying to the outside of the storage container, the atmospheric pressure at at least one point selected from the group consisting of an inlet from the storage container to the external supply pipe, the external supply pipe, and an outlet from the external supply pipe is measured, Based on the measured atmospheric pressure value , the liquid material is supplied so that the supply amount per unit time of the gaseous material supplied from the inside of the storage container to the outside of the storage container through the external supply pipe is constant. bubbling was added to adjust the flow rate per unit of the carrier gas time, to measure the temperature of the storage container in the upper gas phase, the measurement Obtaining the vapor pressure of the liquid material in the storage container from the measured temperature, and adjusting the flow rate per unit time of the carrier gas to be bubbled into the liquid material based on the value of the vapor pressure. A method of supplying a gaseous material, characterized in that it is performed .

By flowing and bubbling a carrier gas to the liquid glass raw material stored in the storage container, the liquid glass raw material is vaporized into a gaseous raw material, and the gaseous raw material is reacted with the carrier gas from the storage container through an external supply pipe A method for producing a glass particulate deposit body, which is introduced into a container and generates glass particulates from the gaseous material in the reaction container and deposits the glass particulates on a starting material, from the storage container to an external supply pipe entrance, the external supply pipe, and the air pressure in at least one position determined selected from the external supply pipe from the group consisting of an outlet into the reaction vessel, based on the value of the measured pressure, the external The supply amount per unit time of the gaseous material supplied from the inside of the storage container through the supply pipe to the outside of the storage container becomes constant. Sea urchin, in the bubbled into the liquid glass material is added to adjust the flow rate per unit of carrier gas time, the temperature in the storage container in the upper gas phase were measured, the storage container from the measured temperature A method for producing a glass particulate deposit , wherein the vapor pressure of the liquid glass raw material is obtained and the flow rate per unit time of the carrier gas is adjusted based on the value of the vapor pressure .

A method for producing a glass material, wherein the glass fine particle deposit produced by the production method according to claim 2 is made transparent.