JPH07204401A - 反応物蒸気を利用場所に提供する方法および蒸発器 - Google Patents
反応物蒸気を利用場所に提供する方法および蒸発器Info
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- JPH07204401A JPH07204401A JP6332858A JP33285894A JPH07204401A JP H07204401 A JPH07204401 A JP H07204401A JP 6332858 A JP6332858 A JP 6332858A JP 33285894 A JP33285894 A JP 33285894A JP H07204401 A JPH07204401 A JP H07204401A
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- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/22—Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
- B01J4/008—Feed or outlet control devices
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- 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]
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4485—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation without using carrier gas in contact with the source material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反応物蒸気を利用場所に提供するための改良
された方法および装置を提供すること。 【構成】 この装置は頂壁および底壁、側璧ならびに第
１および第２の端壁によって囲まれた蒸発チャンバを具
備している。第１の端壁は第２の端壁に対して持上げら
れている。反応物は流れ分配器に液体形式で供給され
る。この流れ分配器は液体を第１の端壁の近傍における
底壁の部分に給送する。底壁が水平方向に対して傾斜し
ている角度は、膜を形成するのに十分な流量で液体を底
壁に沿って下方に流動させるのに十分である。その膜の
厚さは膜の加熱時にバブルを支持する厚さより小さい。
面が液体の沸点より高い温度に加熱され、それによって
液体反応物を蒸気に変換し、その蒸気が蒸気利用場所に
給送される。
された方法および装置を提供すること。 【構成】 この装置は頂壁および底壁、側璧ならびに第
１および第２の端壁によって囲まれた蒸発チャンバを具
備している。第１の端壁は第２の端壁に対して持上げら
れている。反応物は流れ分配器に液体形式で供給され
る。この流れ分配器は液体を第１の端壁の近傍における
底壁の部分に給送する。底壁が水平方向に対して傾斜し
ている角度は、膜を形成するのに十分な流量で液体を底
壁に沿って下方に流動させるのに十分である。その膜の
厚さは膜の加熱時にバブルを支持する厚さより小さい。
面が液体の沸点より高い温度に加熱され、それによって
液体反応物を蒸気に変換し、その蒸気が蒸気利用場所に
給送される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反応ゾ−ンに蒸発した反
応物を輸送するための蒸発器、およびその蒸発器を使用
する方法に関する。
応物を輸送するための蒸発器、およびその蒸発器を使用
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを線引きし得るプリフォ−ム
は、蒸気を反応させ、そしてその結果生じたガラス粒子
を沈積させることによって作成されることが多い。
は、蒸気を反応させ、そしてその結果生じたガラス粒子
を沈積させることによって作成されることが多い。
【０００３】一般的に均質な特性を有する例えば光導波
路プリフォ−ムのようなプリフォ−ムを形成するため、
およびガラス粒子の均一な分布を確保するためには、O2
のようなキャリアガスに隨伴した蒸発原材料の実質的に
一定の流量をバ−ナに供給する必要がある。すなわち、
圧力スパイクを最小限に抑えなければならない。さら
に、蒸気の流量の変化率がコントロ−ル・システムによ
って開始される蒸気需要の変化に正確に追従しなければ
ならない。コントロ−ルのために、反応物の流量は蒸気
状態または液体状態で測定され得る。
路プリフォ−ムのようなプリフォ−ムを形成するため、
およびガラス粒子の均一な分布を確保するためには、O2
のようなキャリアガスに隨伴した蒸発原材料の実質的に
一定の流量をバ−ナに供給する必要がある。すなわち、
圧力スパイクを最小限に抑えなければならない。さら
に、蒸気の流量の変化率がコントロ−ル・システムによ
って開始される蒸気需要の変化に正確に追従しなければ
ならない。コントロ−ルのために、反応物の流量は蒸気
状態または液体状態で測定され得る。
【０００４】１つのシステムでは、計量された反応物と
酸素がコントロ−ルされた量でフラッシュ蒸発チャンバ
に供給され、液体が加熱された表面に噴射され、それに
よって即時蒸発が生じ、望ましくない核または膜沸騰を
生ずる。このシステムからの蒸発出力は入力液体流に対
する応答が遅い。なぜなら、チャンバの容積が液体を加
熱されたプレ−トに対してまたはそれに向って噴射させ
得るために大きい必要があるからである。したがって、
例えばホウ素を含んだ粒子の流量のステップ状の変化は
プリフォ−ム上に沈積されるホウ素を含んだ粒子の量に
ステップ状の変化を生じない。
酸素がコントロ−ルされた量でフラッシュ蒸発チャンバ
に供給され、液体が加熱された表面に噴射され、それに
よって即時蒸発が生じ、望ましくない核または膜沸騰を
生ずる。このシステムからの蒸発出力は入力液体流に対
する応答が遅い。なぜなら、チャンバの容積が液体を加
熱されたプレ−トに対してまたはそれに向って噴射させ
得るために大きい必要があるからである。したがって、
例えばホウ素を含んだ粒子の流量のステップ状の変化は
プリフォ−ム上に沈積されるホウ素を含んだ粒子の量に
ステップ状の変化を生じない。
【０００５】他の公知の反応物蒸発器は円筒状の内壁を
具備したチャンバを使用しており、反応物はその円筒状
チャンバの一端部に供給され、そしてブレ−ドを回転す
ることによって薄い膜が形成される。そのブレ−ドのシ
ャフトがチャンバの一方の端壁を貫通しているので、そ
のチャンバにはシ−ル部分で漏洩が生じる。膜の厚さは
本質的にブレ−ドと内壁との間のギャップによって決定
される。軸方向の流れが膜をブレ−ドと内壁との間のギ
ャップよりも薄くするまで撹拌器の近傍に厚い部分（波
のような）が存在するであろうから、その膜の一部分が
薄くならないように見える。ブレ−ドを伝って下方に流
動する液体が滴となって、それが蒸気流中で運ばれるこ
とになり得る。ブレ−ドの回転が速いと、この作用が悪
化する。他の難点は、円筒状チャンバ内の容積が比較的
大きいので、応答時間が遅いことである。
具備したチャンバを使用しており、反応物はその円筒状
チャンバの一端部に供給され、そしてブレ−ドを回転す
ることによって薄い膜が形成される。そのブレ−ドのシ
ャフトがチャンバの一方の端壁を貫通しているので、そ
のチャンバにはシ−ル部分で漏洩が生じる。膜の厚さは
本質的にブレ−ドと内壁との間のギャップによって決定
される。軸方向の流れが膜をブレ−ドと内壁との間のギ
ャップよりも薄くするまで撹拌器の近傍に厚い部分（波
のような）が存在するであろうから、その膜の一部分が
薄くならないように見える。ブレ−ドを伝って下方に流
動する液体が滴となって、それが蒸気流中で運ばれるこ
とになり得る。ブレ−ドの回転が速いと、この作用が悪
化する。他の難点は、円筒状チャンバ内の容積が比較的
大きいので、応答時間が遅いことである。
【０００６】他の円筒状蒸発器は円筒状の加熱ロッドを
具備しており、その加熱ロッドがチャンバ・シリンダ内
に位置決めされた空洞内に配置される。内側の加熱ロッ
ドと円筒状空洞を形成する面の相対寸法は、それら間に
環状のギャップが存在するようになされている。液体反
応物が蒸発器の一端部において内側ロッドに流れ、その
液体反応物の膜の厚さはギャップの厚さによって機械的
に拘束される。加熱要素の温度は、核または膜沸騰が生
ずる温度より低く維持される。このような装置では流量
を増大させることは困難である。蒸気は唯一の露呈面で
ある膜の先導縁端で発生される。液体反応物の流量が増
大され、そして入力パワ−が一定の温度を維持するよう
に増大されると、蒸気が内側の円筒状ヒ−タの表面で生
ずる点に到達し、すなわち液体が表面から急に蒸発し、
蒸発器の動作が不安定になるであろう。前方縁端部の背
後で液体に蒸気が生ずると、それが圧力スパイクの原因
となる。この形式の蒸発器が好調に動作している時でさ
え、2〜3mm Hgの圧力変動が生ずるおそれがある。さら
に、その装置は非常に低い流量で動作するように幾何学
的に拘束されている。
具備しており、その加熱ロッドがチャンバ・シリンダ内
に位置決めされた空洞内に配置される。内側の加熱ロッ
ドと円筒状空洞を形成する面の相対寸法は、それら間に
環状のギャップが存在するようになされている。液体反
応物が蒸発器の一端部において内側ロッドに流れ、その
液体反応物の膜の厚さはギャップの厚さによって機械的
に拘束される。加熱要素の温度は、核または膜沸騰が生
ずる温度より低く維持される。このような装置では流量
を増大させることは困難である。蒸気は唯一の露呈面で
ある膜の先導縁端で発生される。液体反応物の流量が増
大され、そして入力パワ−が一定の温度を維持するよう
に増大されると、蒸気が内側の円筒状ヒ−タの表面で生
ずる点に到達し、すなわち液体が表面から急に蒸発し、
蒸発器の動作が不安定になるであろう。前方縁端部の背
後で液体に蒸気が生ずると、それが圧力スパイクの原因
となる。この形式の蒸発器が好調に動作している時でさ
え、2〜3mm Hgの圧力変動が生ずるおそれがある。さら
に、その装置は非常に低い流量で動作するように幾何学
的に拘束されている。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
の１つの目的は、ガラス粒子沈積装置に精密なコントロ
−ルされた量の反応物を送るための改良された装置を提
供することである。他の目的は、蒸発チャンバであっ
て、そのチャンバから出る蒸気によって蒸発しない液体
の流れが妨害されることがないようになされており、構
造が簡単で、可動部分を有しておらず、かつ出力蒸気流
が迅速にかつ正確に反応物液体の入力流れに追従するよ
うになされた蒸発チャンバを提供することである。
の１つの目的は、ガラス粒子沈積装置に精密なコントロ
−ルされた量の反応物を送るための改良された装置を提
供することである。他の目的は、蒸発チャンバであっ
て、そのチャンバから出る蒸気によって蒸発しない液体
の流れが妨害されることがないようになされており、構
造が簡単で、可動部分を有しておらず、かつ出力蒸気流
が迅速にかつ正確に反応物液体の入力流れに追従するよ
うになされた蒸発チャンバを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これは、利用場所に反応
物蒸気を提供する方法によって達成される。液体反応物
は、形状が平面状、円錐状等でありうる傾斜面の上方部
分を横切る方向にに分布される。その面は、バブルを支
持するのに十分な量の液体の沸騰時に、バブルを支持す
る厚さより小さい厚さの膜を形成するのに十分な速度で
その面を下方に液体が流れるような角度をもって水平方
向に対して傾斜される。その面は液体の沸点より高い温
度に加熱され、液体反応物を蒸気に変換する。蒸発した
液体は蒸気利用場所に送られる。前記面の傾斜角度、液
体の物理的特性、および前記面が加熱される温度は、前
記膜が好ましくは前記面の下方部分の底まで延長しない
ようになされる。
物蒸気を提供する方法によって達成される。液体反応物
は、形状が平面状、円錐状等でありうる傾斜面の上方部
分を横切る方向にに分布される。その面は、バブルを支
持するのに十分な量の液体の沸騰時に、バブルを支持す
る厚さより小さい厚さの膜を形成するのに十分な速度で
その面を下方に液体が流れるような角度をもって水平方
向に対して傾斜される。その面は液体の沸点より高い温
度に加熱され、液体反応物を蒸気に変換する。蒸発した
液体は蒸気利用場所に送られる。前記面の傾斜角度、液
体の物理的特性、および前記面が加熱される温度は、前
記膜が好ましくは前記面の下方部分の底まで延長しない
ようになされる。
【０００９】前記面が平面である１つの実施例では、分
配手段が液体溜めと、その溜めと前記面との間に配置さ
れた流れ分配器よりなり、その流れ分配器はそれの長さ
に沿って離間された複数のチャンネルを有している。
配手段が液体溜めと、その溜めと前記面との間に配置さ
れた流れ分配器よりなり、その流れ分配器はそれの長さ
に沿って離間された複数のチャンネルを有している。
【００１０】前記面が円錐状である実施例では、液体反
応物はその円錐形状の小径頂部端部に流動されることが
でき、それによってその円錐形状の外表面を下方に流動
する。あるいはそれに代えて、前記面は円錐状部材の内
表面であり、かつ液体反応物がその円錐状部材の頂部に
おけるオリフィスを通りそしてそれの内表面に流れるよ
うにしてもよい。
応物はその円錐形状の小径頂部端部に流動されることが
でき、それによってその円錐形状の外表面を下方に流動
する。あるいはそれに代えて、前記面は円錐状部材の内
表面であり、かつ液体反応物がその円錐状部材の頂部に
おけるオリフィスを通りそしてそれの内表面に流れるよ
うにしてもよい。
【００１１】
【実施例】図１は反応物ガスおよび蒸気を１つまたはそ
れ以上のバ−ナ１０に給送するためのシステムを示して
いる。オルガノシロキサンSiCl4等のような反応物液体
が供給タンク１１に貯蔵される。計量ポンプ１２がタン
ク１１から予熱器１４へと反応物液体を転送する。液体
流量計１３はバルク液体流れをモニタし、そして信号が
計量ポンプの回転速度を上昇または低下させるコントロ
−ラに伝送される。液体流量計１３から給送される液体
は予熱器における液体の揮発を防止するのに十分な圧力
を有している。予熱器は計量された液体の温度を上昇さ
せるために必要に応じて用いられ、それによって蒸発器
１５に対するパワ−負荷を軽減させる。酸素と蒸発した
反応物液体がミキサ１６に供給され、そのミキサがその
混合物をバ−ナ１０に給送する。そのバ−ナには従来同
様にインナ−シ−ルド・ガス、アウタ−シ−ルド・ガ
ス、および炎のためのCH4と酸素の混合物が供給され
る。典型的なバ−ナが米国特許第４１６５２２３号に開
示されている。
れ以上のバ−ナ１０に給送するためのシステムを示して
いる。オルガノシロキサンSiCl4等のような反応物液体
が供給タンク１１に貯蔵される。計量ポンプ１２がタン
ク１１から予熱器１４へと反応物液体を転送する。液体
流量計１３はバルク液体流れをモニタし、そして信号が
計量ポンプの回転速度を上昇または低下させるコントロ
−ラに伝送される。液体流量計１３から給送される液体
は予熱器における液体の揮発を防止するのに十分な圧力
を有している。予熱器は計量された液体の温度を上昇さ
せるために必要に応じて用いられ、それによって蒸発器
１５に対するパワ−負荷を軽減させる。酸素と蒸発した
反応物液体がミキサ１６に供給され、そのミキサがその
混合物をバ−ナ１０に給送する。そのバ−ナには従来同
様にインナ−シ−ルド・ガス、アウタ−シ−ルド・ガ
ス、および炎のためのCH4と酸素の混合物が供給され
る。典型的なバ−ナが米国特許第４１６５２２３号に開
示されている。
【００１２】図２を参照すると、蒸発器１５は頂壁２
２、底壁２３、側璧２４および２５、および端壁２６お
よび２７によって囲まれた蒸発チャンバ２１を具備して
いる。複数のＵ字状チャンネルを有する流れ分配器２８
が端壁２６の近傍に配置されており、この流れ分配器２
８と端壁２６との間の空間が液体溜め３０を構成してい
る。液体流入オリフィス３２が溜め３０の底に配置され
ており、そして蒸気流出オリフィス３５は端壁２７の近
傍において頂壁２２に配置されている。
２、底壁２３、側璧２４および２５、および端壁２６お
よび２７によって囲まれた蒸発チャンバ２１を具備して
いる。複数のＵ字状チャンネルを有する流れ分配器２８
が端壁２６の近傍に配置されており、この流れ分配器２
８と端壁２６との間の空間が液体溜め３０を構成してい
る。液体流入オリフィス３２が溜め３０の底に配置され
ており、そして蒸気流出オリフィス３５は端壁２７の近
傍において頂壁２２に配置されている。
【００１３】反応物液体がオリフィス３２に供給され
る。液体のレベルが破線３３より高くなると、その液体
がチャンネル２９を通って流れ始め、そして壁２４およ
び２５間でチャンバ２１を横切る方向に均一に分布され
る。支持手段３６が蒸発器の一端部を持上げ、水平方向
に対して角度αをもって配向され、そして液体が端壁２
７に向って流れる。膜３８が形成され、その膜の最大厚
さtは表面張力、密度、粘度および角度αのようなパラ
メ−タに依存する。膜を２つの平行な面の間のギャップ
内に膜を閉じ込める蒸発器とは異なり、膜３８は反応物
の気相と液相が底面２３と平行なまたはほぼ平行な面に
よって分離されるようになされている。膜の厚さtは、
液体膜３８内にバブルが形成され得ないように十分に薄
くなければならない。厚さtは、膜の厚さによってバブ
ル形成が禁止されるバット（vat）で液体が沸騰された
場合に生ずるバブルの直径dにほぼ等しい。バブルの直
径d（メ−トル）は数２で表わされる。ただし、σは液
体の表面張力（N/m）、gは重力の加速度（9.81m/se
c2）、ρLは液相密度（kg/m3）、ρvは気相密度（kg/
m3）であり、そしてgcは1 kg/N・s2に等しい。
る。液体のレベルが破線３３より高くなると、その液体
がチャンネル２９を通って流れ始め、そして壁２４およ
び２５間でチャンバ２１を横切る方向に均一に分布され
る。支持手段３６が蒸発器の一端部を持上げ、水平方向
に対して角度αをもって配向され、そして液体が端壁２
７に向って流れる。膜３８が形成され、その膜の最大厚
さtは表面張力、密度、粘度および角度αのようなパラ
メ−タに依存する。膜を２つの平行な面の間のギャップ
内に膜を閉じ込める蒸発器とは異なり、膜３８は反応物
の気相と液相が底面２３と平行なまたはほぼ平行な面に
よって分離されるようになされている。膜の厚さtは、
液体膜３８内にバブルが形成され得ないように十分に薄
くなければならない。厚さtは、膜の厚さによってバブ
ル形成が禁止されるバット（vat）で液体が沸騰された
場合に生ずるバブルの直径dにほぼ等しい。バブルの直
径d（メ−トル）は数２で表わされる。ただし、σは液
体の表面張力（N/m）、gは重力の加速度（9.81m/se
c2）、ρLは液相密度（kg/m3）、ρvは気相密度（kg/
m3）であり、そしてgcは1 kg/N・s2に等しい。
【数２】
【００１４】膜の厚さが大きすぎると、その膜と加熱さ
れた底壁２３との間の境界面で蒸発が生ずるおそれがあ
る。そのような蒸発が生ずると、それが装置によって給
送される蒸気流に望ましくない圧力スパイクを生じさせ
るおそれがある。
れた底壁２３との間の境界面で蒸発が生ずるおそれがあ
る。そのような蒸発が生ずると、それが装置によって給
送される蒸気流に望ましくない圧力スパイクを生じさせ
るおそれがある。
【００１５】面２１から膜を横切る方向に熱が伝わり、
そして膜３８の自由表面全体に蒸発が生ずることになり
得る。反応物の原料に依存する動作温度は、最大流体流
量で存在する動作圧力において蒸発を生じさせるのに十
分高くなければならない。したがって、流量の範囲がそ
れほど広くない場合には、温度は工程全体にわたって一
定に維持され得る。しかし、反応物の流量が増加するに
つれて、動作圧力が上昇し、そして蒸発を生じさせるの
ために、より高い温度が必要とされる。したがって、流
量が広い範囲にわたって変化する場合には、蒸発器の温
度は流量が増加するに伴って若干傾斜され得る。
そして膜３８の自由表面全体に蒸発が生ずることになり
得る。反応物の原料に依存する動作温度は、最大流体流
量で存在する動作圧力において蒸発を生じさせるのに十
分高くなければならない。したがって、流量の範囲がそ
れほど広くない場合には、温度は工程全体にわたって一
定に維持され得る。しかし、反応物の流量が増加するに
つれて、動作圧力が上昇し、そして蒸発を生じさせるの
ために、より高い温度が必要とされる。したがって、流
量が広い範囲にわたって変化する場合には、蒸発器の温
度は流量が増加するに伴って若干傾斜され得る。
【００１６】温度は処理工程の種々の時点で測定され得
る。例えば、上面２２の中心における温度またはオリフ
ィス３５から出る蒸気の温度が測定され得る。上方の温
度は膜３８におけるバブル形成によって制限されない。
むしろ、それは反応物液体の分解温度や液体が急激に蒸
発しすぎて面２１に到達しない温度のような要因によっ
て制限される。
る。例えば、上面２２の中心における温度またはオリフ
ィス３５から出る蒸気の温度が測定され得る。上方の温
度は膜３８におけるバブル形成によって制限されない。
むしろ、それは反応物液体の分解温度や液体が急激に蒸
発しすぎて面２１に到達しない温度のような要因によっ
て制限される。
【００１７】チャンバ２１の薄い領域が膜全体に広が
り、膜のどの領域も機械的手段によってそのチャンバの
上面に拘束されることはないことが認められた。システ
ム応答は膜３８によって占有されないチャンバ２１内の
自由空間の大きさに比例する。したがって、膜３８の上
に配置されたチャンバ２１の容積が大きすぎることは有
り得ず、あるいはシステム応答時間が劣化されるであろ
うことは明らかである。
り、膜のどの領域も機械的手段によってそのチャンバの
上面に拘束されることはないことが認められた。システ
ム応答は膜３８によって占有されないチャンバ２１内の
自由空間の大きさに比例する。したがって、膜３８の上
に配置されたチャンバ２１の容積が大きすぎることは有
り得ず、あるいはシステム応答時間が劣化されるであろ
うことは明らかである。
【００１８】蒸発器は液体が端部２７に決して到達しな
いように設計される。角度の設定がこれに影響する設計
変数の１つである。その角度は、液体が加熱された面と
接触している滞留時間が液体を蒸発させるのに十分な熱
の伝達を許容するのに十分なだけ浅いことが好ましい。
反応物液体の流量はこれらのガイドラインを超えない装
置でも相当に変化し得る。しかし、流量が設計値から大
きく変化すべき場合には、必要に応じて蒸発器はより大
きいまたはより小さい膜形成領域を有するように再設計
されなければならない。
いように設計される。角度の設定がこれに影響する設計
変数の１つである。その角度は、液体が加熱された面と
接触している滞留時間が液体を蒸発させるのに十分な熱
の伝達を許容するのに十分なだけ浅いことが好ましい。
反応物液体の流量はこれらのガイドラインを超えない装
置でも相当に変化し得る。しかし、流量が設計値から大
きく変化すべき場合には、必要に応じて蒸発器はより大
きいまたはより小さい膜形成領域を有するように再設計
されなければならない。
【００１９】図２の実施例は図３、４および５に従って
構成され得る。蒸発器４３は上方板４４と下方板４５に
よって形成されている。下方板４５の一端部に液体溜め
４６が機械加工される。底板により小さい深さにチャン
バ４８が機械加工され、そのチャンバはチャンネル５０
が機械加工されている壁４９によって溜め４６から分離
されている。下方板４５には穴５３と心合して液体取入
れ管５２が溶接のような手段によって固着されている。
蒸気取り出し管５５は穴５６と心合して上方板４４に固
着されている。下方板４５に機械加工された溝５７は加
熱要素（図示せず）を受入れる。蒸発器に発生した圧力
のために、板の一方または両方が反り返るのを防止する
ための手段を設ける必要がありうる。例えば、板を形成
するためにアルミが使用されている場合には、高圧動作
に対して付加的な強度を与えるために、ロッド５９が上
方および下方板に挿通されかつそれらの板に固着され得
る。そのロッドは板に溶接されてもよく、あるいはナッ
トで螺着されてもよい。それらの板がステンレススチ−
ルで形成されている場合あるいはそれが厚いかあるいは
リブを設けられている場合には、ボルトは必要ないであ
ろう。
構成され得る。蒸発器４３は上方板４４と下方板４５に
よって形成されている。下方板４５の一端部に液体溜め
４６が機械加工される。底板により小さい深さにチャン
バ４８が機械加工され、そのチャンバはチャンネル５０
が機械加工されている壁４９によって溜め４６から分離
されている。下方板４５には穴５３と心合して液体取入
れ管５２が溶接のような手段によって固着されている。
蒸気取り出し管５５は穴５６と心合して上方板４４に固
着されている。下方板４５に機械加工された溝５７は加
熱要素（図示せず）を受入れる。蒸発器に発生した圧力
のために、板の一方または両方が反り返るのを防止する
ための手段を設ける必要がありうる。例えば、板を形成
するためにアルミが使用されている場合には、高圧動作
に対して付加的な強度を与えるために、ロッド５９が上
方および下方板に挿通されかつそれらの板に固着され得
る。そのロッドは板に溶接されてもよく、あるいはナッ
トで螺着されてもよい。それらの板がステンレススチ−
ルで形成されている場合あるいはそれが厚いかあるいは
リブを設けられている場合には、ボルトは必要ないであ
ろう。
【００２０】蒸発器が図３〜５に示された実施例に従っ
て作成された。このシステムは、光導波路プリフォ−ム
にクラッドガラス粒子を沈積させる目的をもって、オル
ガノシリオキサン蒸気を複数のバ−ナに供給するために
使用された。
て作成された。このシステムは、光導波路プリフォ−ム
にクラッドガラス粒子を沈積させる目的をもって、オル
ガノシリオキサン蒸気を複数のバ−ナに供給するために
使用された。
【００２１】上方および下方板４４および４５はアルミ
で形成され、そしてアルミロッドで互いに固着された。
チャンバ４８は、長さ（溝５７に沿った寸法）が23.3イ
ンチ（59 cm）、幅が13インチ（33 cm）、そして高さが
0.15インチ（0.4 cm）であった。液体溜めは長さが1イ
ンチ（2.5 cm）、幅が13インチ（33 cm）そして高さが
0.5インチ（1.3 cm）であった。６つのチャンネル５０
はそれぞれ半円形状であり、0.035平方インチ（0.23c
m2）の断面積を有していた。
で形成され、そしてアルミロッドで互いに固着された。
チャンバ４８は、長さ（溝５７に沿った寸法）が23.3イ
ンチ（59 cm）、幅が13インチ（33 cm）、そして高さが
0.15インチ（0.4 cm）であった。液体溜めは長さが1イ
ンチ（2.5 cm）、幅が13インチ（33 cm）そして高さが
0.5インチ（1.3 cm）であった。６つのチャンネル５０
はそれぞれ半円形状であり、0.035平方インチ（0.23c
m2）の断面積を有していた。
【００２２】沈積時に、200 g/分の流量のオルガノシロ
キサンが最初に必要とされた。プリフォ−ムの直径が増
大するにつれて表面積が増大することにより、オルガノ
シロキサンの流量は沈積工程の終りでは400g/分まで傾
斜した。液体オルガシロキサンが予熱器１４で120℃に
加熱され、そしてパイプ５２に送り込まれた。溜め４６
を充満した後で、液体はチャンネル５０中を流れた。蒸
発器４３は水平方向に対して15oの角度に維持され、液
体を薄い膜をなして蒸気取り出しパイプ５５に向って流
動させた。数１によって決定されたオルガノシロキサン
の最大許容厚さtは約3 mm（0.118インチ）であった。こ
の実施例で400g/分の流量に対する計算された膜の厚さ
は0.15mmであった。蒸発器から出て来た蒸気は、175℃
の沸点より50℃高い225℃の一定温度に維持された。蒸
気温度を実質的に一定に維持するために流量が増大され
るにつれて、温度センサからのフィ−ドバックがヒ−タ
に対する電力を増大させた。この動作温度は最も高い流
量で蒸発が生ずるのに十分なだけ高い。
キサンが最初に必要とされた。プリフォ−ムの直径が増
大するにつれて表面積が増大することにより、オルガノ
シロキサンの流量は沈積工程の終りでは400g/分まで傾
斜した。液体オルガシロキサンが予熱器１４で120℃に
加熱され、そしてパイプ５２に送り込まれた。溜め４６
を充満した後で、液体はチャンネル５０中を流れた。蒸
発器４３は水平方向に対して15oの角度に維持され、液
体を薄い膜をなして蒸気取り出しパイプ５５に向って流
動させた。数１によって決定されたオルガノシロキサン
の最大許容厚さtは約3 mm（0.118インチ）であった。こ
の実施例で400g/分の流量に対する計算された膜の厚さ
は0.15mmであった。蒸発器から出て来た蒸気は、175℃
の沸点より50℃高い225℃の一定温度に維持された。蒸
気温度を実質的に一定に維持するために流量が増大され
るにつれて、温度センサからのフィ−ドバックがヒ−タ
に対する電力を増大させた。この動作温度は最も高い流
量で蒸発が生ずるのに十分なだけ高い。
【００２３】蒸発器の取り出し部で測定された圧力変動
は非常に小さくて検出することができなかった、すなわ
ちそれらの圧力変動は１インチ水（1.87 mm Hg）以下で
あった。上述の蒸発器は190℃程度の低い温度でされて
も同様の性能を呈示した。
は非常に小さくて検出することができなかった、すなわ
ちそれらの圧力変動は１インチ水（1.87 mm Hg）以下で
あった。上述の蒸発器は190℃程度の低い温度でされて
も同様の性能を呈示した。
【００２４】図６の蒸発器は底壁６５を横切る方向に流
れを分配するための手段を除けば、図２のものと同様で
あった。底壁６５の一端部には２つ以上の流体給送パイ
プ６６および６７が配置されている。蒸発器６４には図
２に示された形式の上壁、側壁および端壁が設けられる
であろう。膜７１および７２を分離するために必要に応
じて隔壁６８が用いられる。パイプ６６および６７は底
壁に単一の液体または複数の異なる液体を給送すること
ができる。
れを分配するための手段を除けば、図２のものと同様で
あった。底壁６５の一端部には２つ以上の流体給送パイ
プ６６および６７が配置されている。蒸発器６４には図
２に示された形式の上壁、側壁および端壁が設けられる
であろう。膜７１および７２を分離するために必要に応
じて隔壁６８が用いられる。パイプ６６および６７は底
壁に単一の液体または複数の異なる液体を給送すること
ができる。
【００２５】例えば２種類の異なる液体が給送される場
合には、第１の液体がベ−スガラスに対する前駆体で
得、そして第２の液体はド−パントガラスに対する前駆
体であり得る。その場合、隔壁６８は中心から離れたと
ころに位置決めされ、第１の液体が底壁６５のより大き
い面積を占有するようになされ得る。
合には、第１の液体がベ−スガラスに対する前駆体で
得、そして第２の液体はド−パントガラスに対する前駆
体であり得る。その場合、隔壁６８は中心から離れたと
ころに位置決めされ、第１の液体が底壁６５のより大き
い面積を占有するようになされ得る。
【００２６】図７〜９は薄い膜が形成される円錐面を示
している。
している。
【００２７】図７において、反応物液体はパイプ７６を
通じて円錐形状の下方板の面７７に給送される。その液
体は面７７の頂部に衝突し、そして円錐面を下方に流
れ、円錐形の垂直軸のまわりに均一に分布される。被加
熱領域７８として示されている円錐状の底部構造の下方
部分が加熱テ−プのような加熱手段によって接触され
る。したがって、底面７７の下方領域までの距離のほと
んどを流動する薄い膜７９が上述のようにして蒸発され
る。蒸気は円錐状の上方板８０によってとじ込められ、
そして取り出しパイプ８１によって蒸発チャンバから回
収される。
通じて円錐形状の下方板の面７７に給送される。その液
体は面７７の頂部に衝突し、そして円錐面を下方に流
れ、円錐形の垂直軸のまわりに均一に分布される。被加
熱領域７８として示されている円錐状の底部構造の下方
部分が加熱テ−プのような加熱手段によって接触され
る。したがって、底面７７の下方領域までの距離のほと
んどを流動する薄い膜７９が上述のようにして蒸発され
る。蒸気は円錐状の上方板８０によってとじ込められ、
そして取り出しパイプ８１によって蒸発チャンバから回
収される。
【００２８】図８では、反応物液体がパイプ８３を通じ
て溜め８４内に給送され、そしてそこから、円錐形状の
底面８６の上方の周囲のまわりを流れる。溜めの取り出
し側には、流れをより均一に分布させるために図２に示
されたようにチャンネルが設けられ得る。液体は面８５
の周囲から下方に流れ、そして円錐状体の垂直軸線のま
わりに均一に分配される。底面が加熱され、それによっ
て薄い膜が上述のようにして蒸発される。蒸気は頂面８
６によってとじ込められ、そして取り出しパイプ８７に
よって蒸発チャンバから回収される。
て溜め８４内に給送され、そしてそこから、円錐形状の
底面８６の上方の周囲のまわりを流れる。溜めの取り出
し側には、流れをより均一に分布させるために図２に示
されたようにチャンネルが設けられ得る。液体は面８５
の周囲から下方に流れ、そして円錐状体の垂直軸線のま
わりに均一に分配される。底面が加熱され、それによっ
て薄い膜が上述のようにして蒸発される。蒸気は頂面８
６によってとじ込められ、そして取り出しパイプ８７に
よって蒸発チャンバから回収される。
【００２９】図９では、反応物液体がパイプ９０から、
円錐状の板９２および９３間に形成されたチャンバ９１
内に流入する。表面張力がその液体を加熱された板の底
に付着させ、そこで薄い膜を形成し、その膜が上述のよ
うにして蒸発される。蒸気は板９２、９３および９４に
よってとじ込められ、そしてオリフィス９５を通じて蒸
発チャンバ９１から回収される。
円錐状の板９２および９３間に形成されたチャンバ９１
内に流入する。表面張力がその液体を加熱された板の底
に付着させ、そこで薄い膜を形成し、その膜が上述のよ
うにして蒸発される。蒸気は板９２、９３および９４に
よってとじ込められ、そしてオリフィス９５を通じて蒸
発チャンバ９１から回収される。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、精密なコントロ−ルさ
れた量の反応物を沈積装置に送ることができる。その場
合、蒸発チャンバから出る蒸気によって蒸発しない液体
の流れが妨害されることがないようになされる。また、
その蒸発チャンバは、構造が簡単で、可動部分を有して
おらず、かつ出力蒸気流が迅速にかつ正確に反応物液体
の入力流れに追従するようになされる。
れた量の反応物を沈積装置に送ることができる。その場
合、蒸発チャンバから出る蒸気によって蒸発しない液体
の流れが妨害されることがないようになされる。また、
その蒸発チャンバは、構造が簡単で、可動部分を有して
おらず、かつ出力蒸気流が迅速にかつ正確に反応物液体
の入力流れに追従するようになされる。
【図１】本発明に従って構成された蒸気輸送システムの
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１の蒸発器の概略斜視図である。
【図３】蒸発器の一部断面側立面図である。
【図４】図３の線４−４に沿って見た断面図である。
【図５】蒸発器の底板の図である。
【図６】本発明の他の実施例の概略斜視図である。
【図７】他の実施例の概略図である。
【図８】他の実施例の概略図である。
【図９】他の実施例の概略図である。
１０ バ−ナ １１ 供給タンク １２ 計量ポンプ １３ 液体流量計 １４ 予熱器 １５ 蒸発器 ２１ チャンバ ２８ 流れ分配器 ２９ チャンネル ３６ 支持手段 ３８ 膜 ４３ 蒸発器 ４６ 液体溜め ４８ チャンバ ５０ チャンネル ６４ 蒸発器 ７１ 膜 ７２ 膜
Claims (10)
- 【請求項１】 反応物蒸気を利用場所に提供する方法で
あって、 下方部分に対して持上げられた上方部分を有する傾斜面
に液体反応物を流し、この場合、前記液体が前記上方部
分を横切って分配されるように流れ、前記面は膜を形成
するのに十分な流量で前記液体を前記面に沿って下方に
流動させるのに十分な角度で水平方向に対して傾斜さ
れ、前記膜の厚さが、バブルを支持するのに十分な厚さ
の前記液体の所定量の沸騰時にバブルを支持する厚さよ
り小さくなるようにし、 前記面を前記液体の沸点より高い温度に加熱し、それに
よって前記液体反応物を蒸気に変換し、 蒸発した液体を蒸気利用場所に給送することよりなる反
応物蒸気を利用場所に提供する方法。 - 【請求項２】 前記面の傾斜角度、前記液体の物理特性
および前記面が加熱される温度は前記膜が前記面の前記
下方部分の底まで延長しないようになされている請求項
１の方法。 - 【請求項３】 前記液体を流す工程は前記液体を平面状
の面に対して、あるいは円錐状の面に対して、任意では
あるがそれの頂面または底面において流すことよりなる
請求項１の方法。 - 【請求項４】 供給する工程が予め加熱された液体を供
給することよりなる請求項１の方法。 - 【請求項５】 前記膜の厚さがdメ−トルより小さく、d
は数１によって定義され、ただしσは液体の表面張力
（N/m）、gは重力の加速度（9.81 n/sec2）、ρLは液相
密度（kg/m3）、ρvは気相密度（kg/m3）、そしてgcは1
kg/N・s2に等しい請求項１、２、３または４の方法。 【数１】 - 【請求項６】 前記傾斜面に対向した前記膜の露呈面が
前記膜の露呈面の面積の半分以上にわたって前記傾斜面
と実質的に平行である請求項１〜５の内の１つによる方
法。 - 【請求項７】 蒸発器において、 上方部分と下方部分を有する蒸発器面と反応物を液体形
式で供給する手段と、 前記上方部分を横切って前記液体反応物を分配する手段
と、 膜が形成されるような流量で前記液を前記下方蒸発器面
部分に向って前記面に沿って下方に流動させるのに十分
な角度をもって水平方向に対して前記面が傾斜されるよ
うに、前記面の前記上方部分を前記面の前記下方部分に
対して持上げる手段であって、前記膜の厚さがバブルを
支持するのに十分な厚さの前記液体の所定量の沸騰時に
バブルを支持する厚さより小さくする手段と、 前記蒸発器面を前記液体の沸点より高い温度に加熱して
前記液体反応物を蒸気に変換する手段と、 前記蒸発器面と協働して前記蒸気をとじ込めるカバ−手
段であって、前記膜が前記蒸発器面に対向した自由面を
有するのに十分なだけ前記蒸発器面から離間されている
カバ−手段と、 蒸発した液体を蒸気利用場所に給送する手段を具備した
蒸発器。 - 【請求項８】 前記面が平面状または円錐状である請求
項７の蒸発器。 - 【請求項９】 前記分配する手段が前記第１の面部分に
沿って離間された複数のパイプよりなり、あるいは液体
溜めおよび前記溜めと前記面の間に配置された流れ分配
器よりなり、前記流れ分配器はそれの長さに沿って配置
された複数のチャンネルを有している請求項８の蒸発
器。 - 【請求項１０】 前記面が中空の円錐状部材の円錐状の
面であり、前記面の下方領域が前記円錐状の部材の基部
に配置され、前記分配する手段は前記液体反応物を前記
中空の円錐状部材の外表面にまたは前記中空の円錐状部
材の内表面に流す手段よりなる請求項７、８または９の
蒸発器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/169,037 US5356451A (en) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | Method and apparatus for vaporization of liquid reactants |
| US169037 | 1993-12-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07204401A true JPH07204401A (ja) | 1995-08-08 |
| JP3680220B2 JP3680220B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=22614021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33285894A Expired - Fee Related JP3680220B2 (ja) | 1993-12-20 | 1994-12-15 | 反応物蒸気を利用場所に提供する方法および蒸発器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5356451A (ja) |
| EP (1) | EP0659698B1 (ja) |
| JP (1) | JP3680220B2 (ja) |
| AU (1) | AU8036794A (ja) |
| CA (1) | CA2132885A1 (ja) |
| DE (1) | DE69402042T2 (ja) |
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| US5838866A (en) | 1995-11-03 | 1998-11-17 | Corning Incorporated | Optical fiber resistant to hydrogen-induced attenuation |
| US5879649A (en) * | 1995-12-19 | 1999-03-09 | Corning Incorporated | Method for purifying polyalkylsiloxanes and the resulting products |
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| DE102011119374A1 (de) | 2011-11-25 | 2013-05-29 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Quarzglas |
| DE102011119373A1 (de) | 2011-11-25 | 2013-05-29 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Quarzglas |
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