JPH04110462A - フラッシュ蒸発装置、フラッシュ蒸発器およびフラッシュ蒸発器によってプリフォームを形成する方法 - Google Patents
フラッシュ蒸発装置、フラッシュ蒸発器およびフラッシュ蒸発器によってプリフォームを形成する方法Info
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- JPH04110462A JPH04110462A JP2411993A JP41199390A JPH04110462A JP H04110462 A JPH04110462 A JP H04110462A JP 2411993 A JP2411993 A JP 2411993A JP 41199390 A JP41199390 A JP 41199390A JP H04110462 A JPH04110462 A JP H04110462A
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
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- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01413—Reactant delivery systems
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
[0001]
本発明は蒸気にされた反応物を酸化/火炎加水分解ガラ
スス−1・沈積装置に供給するためのフラッシュ蒸発器
に関し、詩にTI C14を管理された流量で薄い膜と
して蒸発させるための改良された供給手段およびフラッ
シュ蒸発室に関する。 [0002] [従来の技術] 光ファイバの疲労に対する抵抗力または他の機械的特性
を高めるために、あるいは、光ファイバの気相沈積スー
トプリフォームの屈折率の変化を効果的にするなめに、
反応して沈積されたスートを形成する蒸気の化学的組成
は変更されうる。スート沈積工程では、蒸気混合物はバ
ーナで酸化/加水分解されて、ガラススートを形成する
。このガラスス−1・は後工程で溶融されて高品質ガラ
スを形成する。一般に5IC14が1次的蒸気成分であ
る。1つまノ:二はそれ以上の付加的な蒸気を酸化/火
炎加水分解バーナに供給することができ、この1つまた
はそれ以」二の蒸気は、その存在が形成されるガ・ラス
の特性に影響を与えるドーパントの化学的先駆体よりな
る。
スス−1・沈積装置に供給するためのフラッシュ蒸発器
に関し、詩にTI C14を管理された流量で薄い膜と
して蒸発させるための改良された供給手段およびフラッ
シュ蒸発室に関する。 [0002] [従来の技術] 光ファイバの疲労に対する抵抗力または他の機械的特性
を高めるために、あるいは、光ファイバの気相沈積スー
トプリフォームの屈折率の変化を効果的にするなめに、
反応して沈積されたスートを形成する蒸気の化学的組成
は変更されうる。スート沈積工程では、蒸気混合物はバ
ーナで酸化/加水分解されて、ガラススートを形成する
。このガラスス−1・は後工程で溶融されて高品質ガラ
スを形成する。一般に5IC14が1次的蒸気成分であ
る。1つまノ:二はそれ以上の付加的な蒸気を酸化/火
炎加水分解バーナに供給することができ、この1つまた
はそれ以」二の蒸気は、その存在が形成されるガ・ラス
の特性に影響を与えるドーパントの化学的先駆体よりな
る。
【O○03】
はぼ一定の特性を備えたスートプリフォームを形成する
ために、およびガラス形成スートの均質な分布を保証す
るためには、気化された原材料の実質的に一定な流れを
02のようなキャリヤガスに乗せてバーナに供給するこ
とが必要である。 したがって原材料を蒸発させ、かつキャリヤガスに果せ
る装置がキャリヤガスの流れおよび流量を制御するため
に種々工夫されてきた。 [0004] 反応物の流れは一般に蒸気状態で計測される。反応物を
液体状態で計量し、その後、酸化/火炎加水分解バーナ
に導くのに先立って、反応物を気化または霧化する装置
も開示されている。 [0005] 米国特許第4173305号および第4230744号
公報には、液体原材料を精密に制御しかつこの液体をミ
キサおよび霧化器に供給し、その後酸化/火炎加水分解
バーナに供給するなめの装置が開示されている。各原材
料はリザーバ内で液化状態で貯えられ、その液体は個々
に制御された計量ポンプによって混合段および霧化段に
移送される。酸素は流量制御器を通じて霧化器に供給さ
れて、霧化工程で液体反応物と混合される。霧化された
蒸気は酸化/火炎加水分解バーナに供給される。 02キヤリヤガスはまた、ディスチャージ手段に運ばれ
る以前にバーナにも導かれる。 [0006] 米国特許第4314837号公報には、気相原材料を酸
化/火炎加水分解バーナに供給する方法が開示されてい
る。この方法に用いられる装置は、スートプリフォーム
に含まれるドーパントの先駆体である液体反応物をそれ
ぞれ収容した第1および第2の閉じられたリザーバを備
えている。各リザーバはそこに貯えられている液体を所
定の最小蒸気圧に保つのに充分な温度に加熱する加熱手
段を備えている。各リザーバには、各リザーバ内に収容
された蒸気の流量制御器が結合されている。蒸気は流量
制御器を通過した後、バーナに運ばれる前に02キヤリ
ヤガスと混合される。この従来の装置の問題点は、各リ
ザーバに結合された個々に制御される計量手段にある。 流量制御器は高沸点を有する液体に対しては動作しない
。 [0007] 米国特許第4529427号公報には、霧状の反応物を
気相沈積手段に供給する方法が開示されている。この方
法では反応物がフラッシュ蒸発室内で気化される。液体
反応物は計量ポンプによってフラッシュ蒸発室に供給さ
れる。酸素もフラッシュ蒸発室に送られ、気相沈積手段
に送られる以前に気化された反応物と混合される。液体
反応物は管理された量をもってフラッシュ蒸発室に送ら
れるが、この液体は加熱表面に散布されて直ちに蒸発し
、核沸騰または膜沸騰を生じる。この方法によれば、霧
化されたガスの計量を回避できるが、フラッシュ蒸発室
内にホットスポットが発生1.、キャリヤガスの導入が
圧力変動を誘起する。 [0008] 米国特許第4314837号公報に開示された装置では
、動作温度および流量を制限するのを余儀なくされる。 他の従来技術の方法では種々の不利益をこうむる。この
方法のもっとも大きい制約は、核沸騰または膜沸騰によ
る、およびキャリヤガスのフラッシュ蒸発室への導入に
よる圧力変動の存在である。 [0009] 本発明者等によって提案された従来の技術では、液体T
I C14がフラッシュ蒸発器で気化された。シリン
ダとこのシリンダ内のロッドとよりなる構成は、ロッド
とシリンダとの間に約1 mm (0,040インチ)
のギャップを設け、かつ02が液体T I C14とと
もにフラッシュ蒸発器に供給された。フラッシュ蒸発器
には6.35mm (4分の1インチ)の供給チューブ
を介1〜で供給された。フラッシュ蒸発器に蓄積された
TiCli、の流れは不十分な熱移動を生じな。ギャッ
プの幅と液体TI C14/ 02の流れは−様な薄い
膜を生じさせず、圧力変動の原因となった。この配置で
の温度は、T I C14の沸点136℃よりも十分高
い約220℃〜260℃に保たれた力板この温度はT
iCli、の核沸騰の原因となった。フラッシュ蒸発器
への02の導入と液体T iC14の核沸騰により、許
容できない圧力変動が発生した。 [0010]
ために、およびガラス形成スートの均質な分布を保証す
るためには、気化された原材料の実質的に一定な流れを
02のようなキャリヤガスに乗せてバーナに供給するこ
とが必要である。 したがって原材料を蒸発させ、かつキャリヤガスに果せ
る装置がキャリヤガスの流れおよび流量を制御するため
に種々工夫されてきた。 [0004] 反応物の流れは一般に蒸気状態で計測される。反応物を
液体状態で計量し、その後、酸化/火炎加水分解バーナ
に導くのに先立って、反応物を気化または霧化する装置
も開示されている。 [0005] 米国特許第4173305号および第4230744号
公報には、液体原材料を精密に制御しかつこの液体をミ
キサおよび霧化器に供給し、その後酸化/火炎加水分解
バーナに供給するなめの装置が開示されている。各原材
料はリザーバ内で液化状態で貯えられ、その液体は個々
に制御された計量ポンプによって混合段および霧化段に
移送される。酸素は流量制御器を通じて霧化器に供給さ
れて、霧化工程で液体反応物と混合される。霧化された
蒸気は酸化/火炎加水分解バーナに供給される。 02キヤリヤガスはまた、ディスチャージ手段に運ばれ
る以前にバーナにも導かれる。 [0006] 米国特許第4314837号公報には、気相原材料を酸
化/火炎加水分解バーナに供給する方法が開示されてい
る。この方法に用いられる装置は、スートプリフォーム
に含まれるドーパントの先駆体である液体反応物をそれ
ぞれ収容した第1および第2の閉じられたリザーバを備
えている。各リザーバはそこに貯えられている液体を所
定の最小蒸気圧に保つのに充分な温度に加熱する加熱手
段を備えている。各リザーバには、各リザーバ内に収容
された蒸気の流量制御器が結合されている。蒸気は流量
制御器を通過した後、バーナに運ばれる前に02キヤリ
ヤガスと混合される。この従来の装置の問題点は、各リ
ザーバに結合された個々に制御される計量手段にある。 流量制御器は高沸点を有する液体に対しては動作しない
。 [0007] 米国特許第4529427号公報には、霧状の反応物を
気相沈積手段に供給する方法が開示されている。この方
法では反応物がフラッシュ蒸発室内で気化される。液体
反応物は計量ポンプによってフラッシュ蒸発室に供給さ
れる。酸素もフラッシュ蒸発室に送られ、気相沈積手段
に送られる以前に気化された反応物と混合される。液体
反応物は管理された量をもってフラッシュ蒸発室に送ら
れるが、この液体は加熱表面に散布されて直ちに蒸発し
、核沸騰または膜沸騰を生じる。この方法によれば、霧
化されたガスの計量を回避できるが、フラッシュ蒸発室
内にホットスポットが発生1.、キャリヤガスの導入が
圧力変動を誘起する。 [0008] 米国特許第4314837号公報に開示された装置では
、動作温度および流量を制限するのを余儀なくされる。 他の従来技術の方法では種々の不利益をこうむる。この
方法のもっとも大きい制約は、核沸騰または膜沸騰によ
る、およびキャリヤガスのフラッシュ蒸発室への導入に
よる圧力変動の存在である。 [0009] 本発明者等によって提案された従来の技術では、液体T
I C14がフラッシュ蒸発器で気化された。シリン
ダとこのシリンダ内のロッドとよりなる構成は、ロッド
とシリンダとの間に約1 mm (0,040インチ)
のギャップを設け、かつ02が液体T I C14とと
もにフラッシュ蒸発器に供給された。フラッシュ蒸発器
には6.35mm (4分の1インチ)の供給チューブ
を介1〜で供給された。フラッシュ蒸発器に蓄積された
TiCli、の流れは不十分な熱移動を生じな。ギャッ
プの幅と液体TI C14/ 02の流れは−様な薄い
膜を生じさせず、圧力変動の原因となった。この配置で
の温度は、T I C14の沸点136℃よりも十分高
い約220℃〜260℃に保たれた力板この温度はT
iCli、の核沸騰の原因となった。フラッシュ蒸発器
への02の導入と液体T iC14の核沸騰により、許
容できない圧力変動が発生した。 [0010]
これらの不利益を克服するなめに、本発明では第1の液
体反応物がフラッシュ蒸発室に供給されて薄い膜を形成
し、このフラッシュ蒸発器内で気化され、かつ気化後に
酸素と混合される。次いでこの気化された第1の液体反
応物に、酸化/火炎加水分解バーナへの供給に先立って
、付加的な気化された反応物が混合される。 [0011] そこで本発明の目的は、フラッシュ蒸発室内の温度を制
御して、蒸気の流れ内に圧力変動を導く液体の核沸騰を
防止することにある。 [0012] 本発明の他の目的は、反応物をガラススート沈積のため
の酸化/火炎加水分解バーナに高流量をもって供給する
改良された装置を提供することにある。 [0013] 本発明の他の目的は、フラッシュ蒸発室に蒸気が存在す
ることによって未蒸発液体の流れが妨げられないように
液体のみのフラッシュ蒸発室を提供することにある。 [0014] 本発明の他の目的は、加圧ガスを用いて、液体T I
C14を圧力検出手段を通じてフラッシュ蒸着室へ移動
させることによりドーパントの濃度変化を減少させる方
法を提供することにある。 [0015]
体反応物がフラッシュ蒸発室に供給されて薄い膜を形成
し、このフラッシュ蒸発器内で気化され、かつ気化後に
酸素と混合される。次いでこの気化された第1の液体反
応物に、酸化/火炎加水分解バーナへの供給に先立って
、付加的な気化された反応物が混合される。 [0011] そこで本発明の目的は、フラッシュ蒸発室内の温度を制
御して、蒸気の流れ内に圧力変動を導く液体の核沸騰を
防止することにある。 [0012] 本発明の他の目的は、反応物をガラススート沈積のため
の酸化/火炎加水分解バーナに高流量をもって供給する
改良された装置を提供することにある。 [0013] 本発明の他の目的は、フラッシュ蒸発室に蒸気が存在す
ることによって未蒸発液体の流れが妨げられないように
液体のみのフラッシュ蒸発室を提供することにある。 [0014] 本発明の他の目的は、加圧ガスを用いて、液体T I
C14を圧力検出手段を通じてフラッシュ蒸着室へ移動
させることによりドーパントの濃度変化を減少させる方
法を提供することにある。 [0015]
」二連の目的は、気化された反応物を酸化/火炎加水分
解ガラススート沈積装置に供給するためのフラッシュ蒸
発器を提供することによって達成される。本発明の装置
は、液体T I C]−4を制御された流量で供給して
、フラッシュ蒸発室内の加熱表面上に薄い膜を形成する
改良された供給手段を備えている。本発明の装置は、フ
ラッシュ蒸発室内の液体TI C14を核沸騰または膜
沸騰が生じる温度よりも低い温度に加熱する手段を備え
ている。また本発明の装置は、気化されたT IC14
に気化されたS I C14と02とを混合して気相沈
積場所に供給する手段も備えている。 [0016]
解ガラススート沈積装置に供給するためのフラッシュ蒸
発器を提供することによって達成される。本発明の装置
は、液体T I C]−4を制御された流量で供給して
、フラッシュ蒸発室内の加熱表面上に薄い膜を形成する
改良された供給手段を備えている。本発明の装置は、フ
ラッシュ蒸発室内の液体TI C14を核沸騰または膜
沸騰が生じる温度よりも低い温度に加熱する手段を備え
ている。また本発明の装置は、気化されたT IC14
に気化されたS I C14と02とを混合して気相沈
積場所に供給する手段も備えている。 [0016]
図1には、フラッシュ蒸発室1に接続されたTiCl容
器内の液体TI C14の供給子段と、0 の計量され
た流れを提供するための流量制御手段20と1、S L
Cl 4蒸気の計量されノ::流れを提供するための
Si C]、供給装置とが示されている。T”1C14
蒸気はフラッシュ蒸発室]−を出濾釦1こ02と混合さ
れ、次にこれら蒸気がミキサー−1内でS I C14
と混合される。次にこの混合物は酸化/火炎加水分解バ
ーナ10に供給される。 [0017] 液体T I C14はTI C14に容器2から供給ラ
イン7を通じてフラッシュ蒸発室1に供給される。Ti
Cl 4容器2は容器加圧制御手段3によって加圧され
る。圧力降下器4は流量の関数としての特定圧力降下を
発生するオリフィスまたはベンチュリよりなる。TI
C14容器2とフラッシュ蒸発室1との間に接続されて
いる圧カドランスデューサ5は圧力降下器4における圧
力降下量を測定し、その圧力降下量を圧力制御信号に変
換する。圧力制御信号はそれに応答する容器与圧制御手
段3にフィードバックリンク70によって供給される。 液体TlC14も図示しない計量ポンプによって精密な
流量供給特性をもってフラッシュ蒸発室1に供給される
。例えば、制御された液量を供給するのに適した複ビス
]・ンポンプまたはギヤポンプがTlC14容器2とフ
ラッシュ蒸発室1との間に接続された構成としてもよい
。本発明装置によれば、POCL3、AlBr3、(−
SiO(CH3)2−)4等の他の適当な液体も効果的
に気化されうる。 [0018] 図2を参照すると、液体Ty−CI4はアウタチューブ
12内に設けられている垂直なチューブ16を通じてフ
ラッシュ蒸発室1内に形成された加熱ニレメンl−6の
内表面17に直接供給される。液体T IC14は制御
された流量をもって供給ライン7からチューブ16の頂
部に導かれ、薄い膜の形態で内表面子7に直接供給され
その結果変動のない滑らかな蒸発を生じる。1.6mm
(16分の1)の内径を有するチューブ16は内径6
.4mm(4分の1インチ)の垂直なチ、スーブ12内
に同軸に設けられ、このチュ・−ブ12は、液体TiC
l4を薄い膜と1〜で内表面17に直接供給するために
T字型のチ1ユーブ14に接続されている。チューブ1
6の端部と内表面17との間のギャップは約1 mm
(0,040インチ)とされて、内表面17に対する液
体TI Cl 4の連続した流れを維持している。ある
いは、チューブ16の端部を内表面17に対して角度づ
げをすることによって、またはチューブ16から内表面
17に延びるワイヤまたはワイヤメッシ、ユを上記ギャ
ップに渡すことによって、液体TI C14を内表面1
7に導いてもよい。加熱エレメント6の外表面18は一
定の温度に保たれて液体TI C14の再凝結を防止し
ている。 [0019] 本発明者等は、フラッシュ蒸発室1の前で気体と液体と
を混合すると、許容できない圧力変動が生じることを見
出した。流量制御手段20に供給される02は図示しな
い独立した予熱器で予熱されている。次に02とT i
C14蒸気との混合物は、フラッシュ蒸発室1とバー
ナ10との間に位置するミキサ11内でS I C14
蒸気と数時間、好ましくは1〜6時間混合される。流量
は1バーナ当り2〜3グラム/分が好ましい。蒸発室出
口9より後方で02とTiCl 4蒸気とを混合するこ
とにより、変動は実質的に除去される。
器内の液体TI C14の供給子段と、0 の計量され
た流れを提供するための流量制御手段20と1、S L
Cl 4蒸気の計量されノ::流れを提供するための
Si C]、供給装置とが示されている。T”1C14
蒸気はフラッシュ蒸発室]−を出濾釦1こ02と混合さ
れ、次にこれら蒸気がミキサー−1内でS I C14
と混合される。次にこの混合物は酸化/火炎加水分解バ
ーナ10に供給される。 [0017] 液体T I C14はTI C14に容器2から供給ラ
イン7を通じてフラッシュ蒸発室1に供給される。Ti
Cl 4容器2は容器加圧制御手段3によって加圧され
る。圧力降下器4は流量の関数としての特定圧力降下を
発生するオリフィスまたはベンチュリよりなる。TI
C14容器2とフラッシュ蒸発室1との間に接続されて
いる圧カドランスデューサ5は圧力降下器4における圧
力降下量を測定し、その圧力降下量を圧力制御信号に変
換する。圧力制御信号はそれに応答する容器与圧制御手
段3にフィードバックリンク70によって供給される。 液体TlC14も図示しない計量ポンプによって精密な
流量供給特性をもってフラッシュ蒸発室1に供給される
。例えば、制御された液量を供給するのに適した複ビス
]・ンポンプまたはギヤポンプがTlC14容器2とフ
ラッシュ蒸発室1との間に接続された構成としてもよい
。本発明装置によれば、POCL3、AlBr3、(−
SiO(CH3)2−)4等の他の適当な液体も効果的
に気化されうる。 [0018] 図2を参照すると、液体Ty−CI4はアウタチューブ
12内に設けられている垂直なチューブ16を通じてフ
ラッシュ蒸発室1内に形成された加熱ニレメンl−6の
内表面17に直接供給される。液体T IC14は制御
された流量をもって供給ライン7からチューブ16の頂
部に導かれ、薄い膜の形態で内表面子7に直接供給され
その結果変動のない滑らかな蒸発を生じる。1.6mm
(16分の1)の内径を有するチューブ16は内径6
.4mm(4分の1インチ)の垂直なチ、スーブ12内
に同軸に設けられ、このチュ・−ブ12は、液体TiC
l4を薄い膜と1〜で内表面17に直接供給するために
T字型のチ1ユーブ14に接続されている。チューブ1
6の端部と内表面17との間のギャップは約1 mm
(0,040インチ)とされて、内表面17に対する液
体TI Cl 4の連続した流れを維持している。ある
いは、チューブ16の端部を内表面17に対して角度づ
げをすることによって、またはチューブ16から内表面
17に延びるワイヤまたはワイヤメッシ、ユを上記ギャ
ップに渡すことによって、液体TI C14を内表面1
7に導いてもよい。加熱エレメント6の外表面18は一
定の温度に保たれて液体TI C14の再凝結を防止し
ている。 [0019] 本発明者等は、フラッシュ蒸発室1の前で気体と液体と
を混合すると、許容できない圧力変動が生じることを見
出した。流量制御手段20に供給される02は図示しな
い独立した予熱器で予熱されている。次に02とT i
C14蒸気との混合物は、フラッシュ蒸発室1とバー
ナ10との間に位置するミキサ11内でS I C14
蒸気と数時間、好ましくは1〜6時間混合される。流量
は1バーナ当り2〜3グラム/分が好ましい。蒸発室出
口9より後方で02とTiCl 4蒸気とを混合するこ
とにより、変動は実質的に除去される。
【0020】
予熱された02をミキサリに供給すると、TlC14と
02とがミキサーT内で混合されるときのTiClの凝
結を防止できる。S L C14供給装置30はミキサ
ー1内でTj、C1蒸気と予熱されノ::0と混合され
るべき5IC14蒸気を供給する。混合段を経た4・・
・ 2 蒸気は酸化/火炎加水分解バーナー0に供給されて、ス
ートプリフォーム上にガラススート外側クラッド層を形
成する。このプリフォームは後に溶融されて光ファイバ
に線引きするために高品質のガラス素材を形成する。こ
のような光フ゛アイバの製造方法、構造および特性は、
同時に出願された米国特許出願第456140号および
第456141号に記載されている。 [0021] フラッシュ蒸発室1は加熱エレメント6と蒸発室シリン
ダ19によって加熱される。蒸発室シリンダ19は、例
えばロッド・イン・シリンダ型あるいは平行平板対型の
ように種々の異なる形態となしうる。加熱エレメント6
の温度は、液体の核沸騰または膜沸騰が生じる温度より
も低く保たれる。TlC14に関して言えば、加熱ニレ
メン]・6の温度は、T iCl 4の沸点136℃よ
りも約30℃高い約166℃である。 [0022] 加熱エレメント6の内表面エフ上に液体T I Cl
4の薄い膜を保つノ::めに、ロッドとシリンダとの間
のギャップ、あるいは対の平行平板間のギャップは、蒸
発したT I C14が正当な時間内で、例えば30秒
以内で、動作圧力に達するのを許容すべく充分な容積を
持っていなければならない。特に、T I C14蒸気
はフラッシュ蒸発室1からの流出を確実にするのに十分
な高い圧力に達しなければならない。この圧力は蒸気動
作圧力として定義される。しかしながら、ギャップの幅
はまた、未気化TlC14の流れが妨げられないように
極小にされなければならない。フラッシュ蒸発室の動作
圧力は950〜1000100Oである。本実施例では
、T I C14の流量は約2〜18グラム/分であり
、内表面17と外表面18との間のギャップは、1個か
ら6個のバーナを用いる場合的1 mm(0,040イ
ンチ)である。Ti C14の流量は1バーナ当り2〜
3グラム/分が好ましい。 [0023] 気化されたT I C14はフラッシュ蒸発室1の出口
9を経てチューブ13内を通りそこで入口20から供給
される02と混合される。02とTi C14蒸気は次
にミキサ11に供給されてSI C14供給装置30か
ら供給される気化されたS IC14と混合される。 [0024] このTlC14供給装置では、液体TlC14をTlC
14容器2から押出すのに加圧ガスを用いている。この
加圧ガスが供給ライン60に与えられると、TI C1
4容器2内の液体T I C14を長時間加圧する圧力
のスパイクが観測された。このきわめて有害なスパイク
状態は、長い加圧時間の間における液体Ti C14の
02の飽和によって生じると思われる。飽和し7’、:
TI C14は次にフラッシュ蒸発室1に供給される
。TI C14の圧力が供給の間に低下すると、溶解さ
れているガスが飽和溶液から出てくる。この溶解されて
いるガスは、パイプ装置の中に蓄積され、次にフラッシ
ュ蒸発室1に入る泡を形成する。 [0025] 本発明者等は、液体供給装置内の加圧ガスの過飽和を防
止することによって、スパイクを排除する方法および装
置をすでに発明している。フラッシュ蒸発以前における
液体TiCl内の泡の形成は、容器2内に貯えられた飽
和TlC14から溶解ガスを除去することによって排除
される。供給ライン50は分散ガスを容器2に供給して
、容器2内の溶解ガスの濃度を低める。次にこのガスは
容器加圧制御手段3を通じて出口から発散する。 [0026] 本発明では、溶解ガスは、T I C14をフラッシュ
蒸発室1−に供給する時点で装置から排除される。第1
に、飽和液体T I Cl 4に加えられる圧力力板フ
ラッシュ蒸発室1の動作圧力よりも約100mmHgだ
け低められ、この圧力低下が液体TlC14の過飽和を
もならず。次に液体T I C14に対して非反応性の
ガスが供給ライン50からTI C14容器2を通って
泡立てられる。この泡立ては、溶液を刺激することによ
って溶解ガスを過飽和溶液から取除く。溶解ガスはまた
、T I C14内の過飽和溶液を攪拌することによっ
ても除去されうる。上記除去操作中のTi C14容器
2の圧力はフラッシュ蒸発室1の動作圧力よりも低くな
ければならない。フラッシュ蒸発室1の動作圧力は、上
記除去処理を効果あるものとするために、除去工程巾約
850mmHgよりも低くしてはならない。 [0027] 蒸発工程が行なわれていない場合に室1内の温度を一定
に保ち、それによって蒸発工程が再開された場合に直ち
に安定状態に達しうるように、本装置内で気化される液
体T ]−C14に対して非反応性のガスが供給ライン
40からフラッシュ蒸発室1を通って流される。加圧エ
レメント6の内表面17の温度は、T I C14の流
動が開始されるにつれて低められる。さもないと液体T
I C14が内表面千7の動作渇1度を低めるからで
ある。本装置内の制御ループは如何なる温度変化をも感
知1〜て内表面17上を一定の温度に保つように動作す
る。この工程の最後にT ]、C14の供給が停止され
ると、内表面17の温度は上昇し、制御ループはその温
度」二層を感知して内表面17を一定の温度に保つ。上
述しノヨ工程に必要な時間の実質的な長さを短縮するノ
とめに、非反応性ガスが供給ライン40およびチューブ
12を通じて供給されてT I C14を置換1〜、制
御ループの動作時間を短縮する。この装置が動作してい
ない間はTiClを非反応性ガスに置換することにより
、制御ループの調整を最小にする。何故ならば加熱エレ
メント6の内表面17が一定温度に保なれ、制御ループ
が種々の要求に応じて動作することを要求されないから
である。 [0028] 本発明の他の実施例では、内表面17と外表面18との
双方が個々の制御ル・−プに連結される。個々の制御ル
ープは、それに結合されている上記表面からの温度変化
を感知して、その表面を一定の温度に保つように動作す
る。 [0029] 上述した装置は光フ′アイバにT i O2をドープす
ることのみに限定されるものではない。この装置は、液
体供給手段およびフラッシュ蒸発室1を用いて他の気化
された反応物を酸化/火炎加水分解ガラススート沈積装
置に供給l−うるように意図されている。また本装置は
、外側クラッド層の沈積のみに限定されるものでもない
ことも明らかである。
02とがミキサーT内で混合されるときのTiClの凝
結を防止できる。S L C14供給装置30はミキサ
ー1内でTj、C1蒸気と予熱されノ::0と混合され
るべき5IC14蒸気を供給する。混合段を経た4・・
・ 2 蒸気は酸化/火炎加水分解バーナー0に供給されて、ス
ートプリフォーム上にガラススート外側クラッド層を形
成する。このプリフォームは後に溶融されて光ファイバ
に線引きするために高品質のガラス素材を形成する。こ
のような光フ゛アイバの製造方法、構造および特性は、
同時に出願された米国特許出願第456140号および
第456141号に記載されている。 [0021] フラッシュ蒸発室1は加熱エレメント6と蒸発室シリン
ダ19によって加熱される。蒸発室シリンダ19は、例
えばロッド・イン・シリンダ型あるいは平行平板対型の
ように種々の異なる形態となしうる。加熱エレメント6
の温度は、液体の核沸騰または膜沸騰が生じる温度より
も低く保たれる。TlC14に関して言えば、加熱ニレ
メン]・6の温度は、T iCl 4の沸点136℃よ
りも約30℃高い約166℃である。 [0022] 加熱エレメント6の内表面エフ上に液体T I Cl
4の薄い膜を保つノ::めに、ロッドとシリンダとの間
のギャップ、あるいは対の平行平板間のギャップは、蒸
発したT I C14が正当な時間内で、例えば30秒
以内で、動作圧力に達するのを許容すべく充分な容積を
持っていなければならない。特に、T I C14蒸気
はフラッシュ蒸発室1からの流出を確実にするのに十分
な高い圧力に達しなければならない。この圧力は蒸気動
作圧力として定義される。しかしながら、ギャップの幅
はまた、未気化TlC14の流れが妨げられないように
極小にされなければならない。フラッシュ蒸発室の動作
圧力は950〜1000100Oである。本実施例では
、T I C14の流量は約2〜18グラム/分であり
、内表面17と外表面18との間のギャップは、1個か
ら6個のバーナを用いる場合的1 mm(0,040イ
ンチ)である。Ti C14の流量は1バーナ当り2〜
3グラム/分が好ましい。 [0023] 気化されたT I C14はフラッシュ蒸発室1の出口
9を経てチューブ13内を通りそこで入口20から供給
される02と混合される。02とTi C14蒸気は次
にミキサ11に供給されてSI C14供給装置30か
ら供給される気化されたS IC14と混合される。 [0024] このTlC14供給装置では、液体TlC14をTlC
14容器2から押出すのに加圧ガスを用いている。この
加圧ガスが供給ライン60に与えられると、TI C1
4容器2内の液体T I C14を長時間加圧する圧力
のスパイクが観測された。このきわめて有害なスパイク
状態は、長い加圧時間の間における液体Ti C14の
02の飽和によって生じると思われる。飽和し7’、:
TI C14は次にフラッシュ蒸発室1に供給される
。TI C14の圧力が供給の間に低下すると、溶解さ
れているガスが飽和溶液から出てくる。この溶解されて
いるガスは、パイプ装置の中に蓄積され、次にフラッシ
ュ蒸発室1に入る泡を形成する。 [0025] 本発明者等は、液体供給装置内の加圧ガスの過飽和を防
止することによって、スパイクを排除する方法および装
置をすでに発明している。フラッシュ蒸発以前における
液体TiCl内の泡の形成は、容器2内に貯えられた飽
和TlC14から溶解ガスを除去することによって排除
される。供給ライン50は分散ガスを容器2に供給して
、容器2内の溶解ガスの濃度を低める。次にこのガスは
容器加圧制御手段3を通じて出口から発散する。 [0026] 本発明では、溶解ガスは、T I C14をフラッシュ
蒸発室1−に供給する時点で装置から排除される。第1
に、飽和液体T I Cl 4に加えられる圧力力板フ
ラッシュ蒸発室1の動作圧力よりも約100mmHgだ
け低められ、この圧力低下が液体TlC14の過飽和を
もならず。次に液体T I C14に対して非反応性の
ガスが供給ライン50からTI C14容器2を通って
泡立てられる。この泡立ては、溶液を刺激することによ
って溶解ガスを過飽和溶液から取除く。溶解ガスはまた
、T I C14内の過飽和溶液を攪拌することによっ
ても除去されうる。上記除去操作中のTi C14容器
2の圧力はフラッシュ蒸発室1の動作圧力よりも低くな
ければならない。フラッシュ蒸発室1の動作圧力は、上
記除去処理を効果あるものとするために、除去工程巾約
850mmHgよりも低くしてはならない。 [0027] 蒸発工程が行なわれていない場合に室1内の温度を一定
に保ち、それによって蒸発工程が再開された場合に直ち
に安定状態に達しうるように、本装置内で気化される液
体T ]−C14に対して非反応性のガスが供給ライン
40からフラッシュ蒸発室1を通って流される。加圧エ
レメント6の内表面17の温度は、T I C14の流
動が開始されるにつれて低められる。さもないと液体T
I C14が内表面千7の動作渇1度を低めるからで
ある。本装置内の制御ループは如何なる温度変化をも感
知1〜て内表面17上を一定の温度に保つように動作す
る。この工程の最後にT ]、C14の供給が停止され
ると、内表面17の温度は上昇し、制御ループはその温
度」二層を感知して内表面17を一定の温度に保つ。上
述しノヨ工程に必要な時間の実質的な長さを短縮するノ
とめに、非反応性ガスが供給ライン40およびチューブ
12を通じて供給されてT I C14を置換1〜、制
御ループの動作時間を短縮する。この装置が動作してい
ない間はTiClを非反応性ガスに置換することにより
、制御ループの調整を最小にする。何故ならば加熱エレ
メント6の内表面17が一定温度に保なれ、制御ループ
が種々の要求に応じて動作することを要求されないから
である。 [0028] 本発明の他の実施例では、内表面17と外表面18との
双方が個々の制御ル・−プに連結される。個々の制御ル
ープは、それに結合されている上記表面からの温度変化
を感知して、その表面を一定の温度に保つように動作す
る。 [0029] 上述した装置は光フ′アイバにT i O2をドープす
ることのみに限定されるものではない。この装置は、液
体供給手段およびフラッシュ蒸発室1を用いて他の気化
された反応物を酸化/火炎加水分解ガラススート沈積装
置に供給l−うるように意図されている。また本装置は
、外側クラッド層の沈積のみに限定されるものでもない
ことも明らかである。
【図1】
本発明による装置のブロックダイヤグラムである。
[図21
フラッシュ蒸発室の部分的断面図である。
【符号の説明]
■ フラッシュ蒸発室
2 、 TlC14容器
3 容器加圧制御手段
4 圧力降下器
5 圧カドランスデューサ
10 バーナ
11 ミキサ
20 0゜流量制御手段
【書類者】
【図1】
図面
【図21
Claims (16)
- 【請求項1】 (a)液体供給手段と、 (b)液体の容器と、 (c)上記液体供給手段によって供給される液体を、上
記液体が気化されるのに充分な温度と所定の蒸気圧にな
るように加熱する加熱手段とを備え、 (d)上記加熱手段は、上記液体供給手段が制御された
流量をもって液体を供給して薄い膜をその上に形成する
表面を備えており、さらに、 (e)上記加熱手段の上記表面の温度を、上記液体の沸
点を超え、かつ上記薄い膜の連続性が保たれる範囲内の
温度に制御する手段と、 (f)気化された液体を気相沈積場所に供給する手段と
を備えていることを特徴とする、酸化/火炎加水分解ガ
ラススート沈積装置に反応物を供給するためのフラッシ
ュ蒸発装置。 - 【請求項2】 少なくとも一方の表面上に導かれる液体の蒸発を助長す
るための2つの表面によって画成されるフラッシュ蒸発
室を備え、上記フラッシュ蒸発室の表面は、互いに充分
に閉塞されていて蒸気が正当な時間内で蒸気動作圧力に
達するのを許容するようになされ、かつ上記2つの表面
が互いに充分に分離されていて、上記フラッシュ蒸発室
内における未蒸発液体が蒸気の流れによって妨げられる
のを防止するようになされている請求項1記載のフラッ
シュ蒸発器。 - 【請求項3】 上記フラッシュ蒸発室は、シリンダとその内部のロッド
とよりなり、または2枚の平板よりなり、上記表面の少
なくとも一方が随意的に加熱されうるようになされてい
る請求項2記載のフラッシュ蒸発器。 - 【請求項4】 上記制御手段は、上記表面を上記液体の核沸騰が生じる
温度よりも低い温度に保つようになされている請求項1
〜3のうちの1つに記載されたフラッシュ蒸発器。 - 【請求項5】 上記液体がTiCl_4よりなり、上記制御手段は上記
表面を130℃〜166℃の範囲内に保つようになされ
ている請求項4記載のフラッシュ蒸発器。 - 【請求項6】 上記フラッシュ蒸発室は、TiCl_4、POCL_3
、ALBr_3および(−SiO(CH_3)_2−)
_4を含む類のうちの少なくとも1つの液体からの蒸気
が、上記フラッシュ蒸発室内の上記未蒸発液体を妨げる
ことなしに、および/または未蒸発TiCl_4薄膜の
連続性を妨げることなしに、上記フラッシュ蒸発器から
逃れるのを許容する充分なスペースを備えている請求項
2または3記載のフラッシュ蒸発器。 - 【請求項7】 上記フラッシュ蒸発器内の上記液体TiCl_4は2〜
18グラム/分の範囲内の流量を有し、上記フラッシュ
蒸発室内の上記2つの表面は0.76mm〜2.54m
m(0.030〜0.10インチ)の範囲内のギャップ
によって分離されている請求項6記載のフラッシュ蒸発
器。 - 【請求項8】 (a)上記容器内の圧力を上記フラッシュ蒸発器の動作
圧力よりも低くなるように低下させる手段と、 (b)上記液体供給手段を通じての液体供給に先立って
、上記液体容器内に非反応性ガスの泡を通じる手段とを
さらに備えている請求項1〜7のうちの何れか1つに記
載されたフラッシュ蒸発装置。 - 【請求項9】 (a)上記容器内の圧力を上記フラッシュ蒸発器の動作
圧力よりも低くなるように低下させる手段と、 (b)上記液体供給手段を通じての液体供給に先立って
、上記液体容器内の液体を攪拌する手段とをさらに備え
ている請求項1〜8のうちの何れか1つに記載されたフ
ラッシュ蒸発装置。 - 【請求項10】 液体TiCl_4に非反応性ガスをフラッシュ蒸発室を
通じて流す手段を備えている請求項1〜9のうちの何れ
か1つに記載されたフラッシュ蒸発室。 - 【請求項11】 上記液体供給手段は、上記液体を加熱表面に薄い膜とし
て直接供給するために、導入チューブ内に同軸的に設け
られた液体供給チューブを備えている請求項1〜10の
うちの何れか1つに記載されたフラッシュ蒸発装置。 - 【請求項12】 (a)上記気化された液体が上記フラッシュ蒸発室を出
た後に、この気化された液体と酸素とを混合するために
、バルブと流量計測手段とを備えた酸素供給手段と、 (b)上記気化された液体が上記フラッシュ蒸発室を出
た後に上記酸素および気化された液体に混合される第2
の気化された反応物を供給するための第2の反応物供給
手段とをさらに備えている請求項1〜11のうちの何れ
かに記載されたフラッシュ蒸発装置。 - 【請求項13】 混合ガスをバーナに供給するための手段をさらに備えて
いる請求項12記載のフラッシュ蒸発装置。 - 【請求項14】 上記液体供給手段は、液体を制御された流量をもってフ
ラッシュ蒸発室に供給するために、液体容器とフラッシ
ュ蒸発室との間に結合された計量ポンプを備えている請
求項2〜13のうちの何れか1つに記載されたフラッシ
ュ蒸発器。 - 【請求項15】 (a)反応物を加圧された容器内に液体の形態で供給し
、 (b)上記加圧された容器の近傍にフラッシュ蒸発室を
設け、 (c)上記液体反応物を制御された流量をもって上記フ
ラッシュ蒸発室に供給し、 (d)上記フラッシュ蒸発室の加熱表面上に上記液体反
応物の薄い膜を形成し、 (e)上記第1の液体反応物を、上記液体の核沸騰が生
じる温度よりも低い温度で蒸発させ、 (f)上記気化された反応物を蒸気反応場所および/ま
たは沈積場所に供給することを特徴とする、反応物を酸
化/火炎加水分解ガラススート沈積装置に供給するため
のフラッシュ蒸発器によるプリフォームの形成方法。 - 【請求項16】 上記気化された反応物が上記フラッシュ蒸発室を出た後
に上記気化された反応物に混合されるキャリヤガスを用
意することをさらに含む請求項15記載のプリフォーム
の形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US456,118 | 1989-12-22 | ||
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