(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の蒸気を蒸気付着サイトに送出する蒸気送出制御システムにおいて、
該液体を含み、状態変化をもたらして該液体の少なくとも一部を蒸気に変化させる蒸発器（１２）と、
キャリア・ガスを該蒸発器に導入する装置（１６）と、
該蒸気を乗せた該キャリア・ガスを付着サイトに移送する該蒸発器と付着サイトとの間の流体連絡路（３０）と、
該流体連絡路の中に位置し、該キャリア・ガス中の該蒸気の濃度レベルを確認する濃度検出器（３６）と、
該キャリア・ガス中の該蒸気を所望の濃度レベルに維持するために、該確認された濃度レベルと該蒸気を乗せた該キャリア・ガスの混合物の望ましい濃度レベルとを比較して、該流体連絡経路内に配置され該流体連絡経路内の圧力を変化させる弁（３４）を制御する濃度制御装置（３８）とを備える蒸気送出制御システム。
【請求項２】
該濃度検出器が、該流体連絡路内に配置された該弁の低圧側に配置されている請求項１記載の蒸気送出制御システムからなる光学製品製造システム。
【請求項３】
該濃度検出器が、該流体連絡路内に配置された該弁の高圧側に配置されている請求項１記載の蒸気送出制御システムからなる光学製品製造システム。
【請求項４】
該蒸発器が、該液体を含み、該付着サイトと流体連絡する付着バブラーと、該液体を含み該付着バブラーと流体連絡する供給バブラーとを備えている請求項１記載の蒸気送出制御システムからなる光学製品製造システム。
【請求項５】
該供給バブラー内の該液体の温度に対して該付着バブラーの該液体の温度を制御する加熱システムを備えている請求項４記載の蒸気送出制御システムからなる光学製品製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気送出制御の方法およびシステムに関する。特に、光導体ファイバを引き抜き加工する光学的予備成型品の製造に使用する付着サイトに送出する蒸気の濃度レベルの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この数年間に、光ファイバ通信システムの使用は大幅に増加している。この通信モードの使用は、今後も増加し続ける可能性が高い。このようなシステムの構成要素の製造に関与している企業が、その費用を削減する方法を追求し続けているのは、驚くには当たらない。一つのアプローチは、光ファイバを引き抜き加工する光学的予備成型品の生産に関わる材料の取扱い効率を高めることである。
【０００３】
現在、光学的予備成型品は、材料形成技術として蒸着を含む幾つかの異なるプロセスで製造されている。これらのプロセスは、光導体の光ファイバを作成する非常に初期のステップで使用する光学的予備成型品を製造するのに用いる。修正化学蒸着（以降ＭＣＶＤと呼ぶ）プロセスとして知られるこのようなプロセスの一つが、J.B.MacChesneyの"Materials and Processes for Preform Fabrications - Modified Chemical Deposition"(Vol.64, IEEE議事録pp.1181-1184(1980))に記載されている。
【０００４】
ＭＣＶＤプロセスへの入力は、通常、キャリア・ガスと、四塩化ゲルマニウム(GeCl4) 、四塩化シリコン(SiCl4) およびオキシ塩化燐(POCl3) などの反応蒸気を備える。これらの反応蒸気は、一般に付着バブラーと呼ばれる蒸発器から供給され、ガラス基質管などの付着サイトに通される。光学的予備成型品は、基質管の部分を１６００℃から１８００℃の範囲の温度へと順番に加熱し、蒸気が管の内腔を流れるにつれてこれと反応させ、基質管の内部に付着させることによって製造される。ＭＣＶＣ技術を用いて予備成型品を製造する際に、（以下で述べる他の製造技術のトーチとは異なり）反応物蒸気を正確に調合または混合して、制御された濃度レベルで基質管に送出する必要がある。今日まで、このような制御された送出は、例えば酸素(O2)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(Hr)および／または窒素(N2)などのキャリア・ガスを、蒸発器中で液体の形態になっている反応材料の加熱供給物に通して気泡にし、次に蒸気をキャリア・ガスに飛沫同伴させて付着サイトへ通すことによって達成されてきた。
【０００５】
通常、付着用蒸発器は容器を含み、その中でキャリア・ガスの取入れ導管は、それに含まれる液体の自由表面より下に位置するオリフィス内で終了する。排出導管は、液体表面より上の空間と蒸気付着サイトとの間の流体連絡を提供する。蒸発器を使用する付着システムは、米国特許第3,826,560号および第4,276,243号で例証されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
付着蒸発器に含まれる液体の蒸気が付着中に取り出されるので、補助源から蒸発器に補給しない限り液体のレベルは低下する。用途によっては、蒸発器内の液体レベルの低下はほとんど影響を与えない。しかし、光ファイバ予備成型品の製造に使用する蒸着プロセスのように、液体レベルの変化が、付着する蒸気の濃度レベルを変化させるなど、悪影響を与える用途もある。
【０００７】
蒸発速度は、液体を通して泡だったキャリア・ガスの流れ特性など、他の幾つかの要素にも左右される。例えば、気泡が液体中を上昇する間の気泡のサイズは、蒸発速度に影響を与える。蒸発器に導入されるキャリア・ガスの流量も、気泡の残留時間と同様、蒸発速度に影響を与える。気泡の残留時間は、言うまでもなくキャリア・ガスが導入される深さによって決まり、上述したように使用速度に対する液体補給率によっても決まる。もう一つの要素は、蒸発器中の液体量の有意の変化に影響される蒸発器への熱伝達を制御することである。液体レベルの変化は継続的にモニタされるので、その変動の一部を担うヒータのコントローラをプログラムすることは可能であるが、このアプローチは複雑で、蒸気送出に必要とされる制御を完全には満たさない。
【０００８】
蒸気の参考文献に加えて、米国特許第4,235,829号を明記しておく。その特許では、蒸発器と、蒸発器と流体連絡するリザーバとに含まれる液体から蒸気を生成し、これを送出するようになっている付着蒸発器を備える蒸気送出システムが示されている。蒸発器に含まれる液体のレベルを感知し、感知された液体レベルに応じた大きさのガス頭部圧力をリザーバ内に提供する設備を設ける。液体が蒸発し、蒸発器から取り出されるにつれ、蒸発器の液体レベルは低下し、そこでリザーバ内に圧力水頭を上昇させて液体を蒸発器に供給することにより、レベルを調節する。システムはうまく働くが、リザーバ内の圧力変化による液体レベルの上下によって生じる付着蒸発器の摂動が、ある程度、蒸発速度に悪影響を与え、したがって蒸発の濃度レベルに悪影響を与えることがある。このようなレベルの変化は、付着速度とともに増大し、したがって蒸気を取り出す速度が上がる。
【０００９】
また、共通譲渡人の米国特許第4,276,243号は、濃度レベルを所望の値に制御するためモニタし、操作すべき特徴として液体の温度を使用する、同様の蒸気送出システムを開示している。しかし、このシステムは効果的であるが、全体的な液体温度を変化させる、特に冷却するには時間がかかり、所望の濃度レベル補正を達成するには、望ましくない遅延を生じることが多い。
【００１０】
例えば、１つの蒸発器を別の蒸発器の中に配置し、両方の蒸発器をほぼ順番に減少させるシステムも存在する。このタイプの例証的なシステムが、米国特許第4,582,480号に記載されている。
【００１１】
光学的予備成型品の製造に使用する基質管などの付着サイトに送出されるキャリア・ガスおよび蒸気の濃度レベルを、正確かつ迅速な応答時間で制御するという問題を満足のいくように解決すると、極めて有利である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
蒸気の問題は、本発明の方法およびシステムによって克服されている。本発明の実施例によると、供給液体を含む蒸発器からの蒸気の送出を制御する方法およびシステムが記載され、供給ガスを通してキャリア・ガスを泡立て、そこからキャリア・ガスに飛沫同伴する蒸気の流れで、蒸発器の蒸気が送出される。概して、本発明の実施例は、蒸気に対するキャリア・ガスの濃度レベルが製造プロセスを通じて所望のレベルに確実に維持されるよう、モニタし制御すべき特定の特性として、蒸発器を出るガスの圧力を使用する。
【００１３】
本発明の態様においては、蒸発器からの蒸発器蒸気の流路に濃度検出器を導入し、濃度検出器の出力を濃度制御装置に入力する。濃度制御装置は、濃度検出器から受信した濃度値と、そのシステムに決定された所望の濃度値と比較する。測定濃度レベルと所望の濃度レベルとの間の不一致を修正するため、濃度制御装置は弁の開閉などで、圧力変更装置の操作を作動させる。
本発明のその他の特徴は、添付図面と組み合わせて個々の実施例に関する以下の詳細な記述を読むことによって、さらに容易に理解される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
概して、本発明の実施例は、光導管の光ファイバを引き抜き加工する光学的予備成型品の製造に使用する蒸気送出システムを含む。システムは、リザーバおよび蒸発器システムに含まれる蒸発可能な液体の蒸気流を提供するよう設計される。リザーバは、蒸気送出システムに恒久的に接続する必要がない輸送用容器でよい。例えば酸素(O2)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)および／または窒素(N2)などのキャリア・ガスを、蒸発器システムの液体に通して泡立て、ガスを液体の蒸気と飛沫同伴させ、ＭＣＶＤシステムの旋盤（図示せず）などの蒸着システムに供給する。例えば、米国特許第4,217,027号を参照のこと。
【００１５】
ＭＣＶＤプロセスは、本明細書では最初に、コア領域と被覆領域とを有する光学製品を生成する付着サイトに使用する製造技術として開示しているが、軸蒸着（ＶＡＤ）および外部蒸着（ＯＶＤ）などの他に知られている方法も、本発明の蒸気送出システムを利用することができる。しかし、操作上の違いの一つは、ＶＡＤおよびＯＶＤのプロセスでは両方とも、反応物蒸気をトーチに送出するが、ＭＣＶＤプロセスでは基質管に送出する。
【００１６】
本発明の実施例によると、蒸発器システムからの出力蒸気導管内に、圧力弁、または圧力に作用する他の手段を使用して、キャリア・ガスに飛沫同伴する蒸気の濃度レベルを制御し、最終的に作成される光ファイバに必要な所望の濃度レベルを維持する。濃度レベルを説明するのに使用する特定の単位は、不可欠なものではないが、便宜上、本明細書で使用する濃度レベルは、液体の蒸気およびキャリア・ガスのモル濃度を指す。
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施例による一つのシステムは、リザーバ４と蒸発器システム１０との間の流体連絡を提供する導管２を含む。リザーバ４と蒸発器システム１０との間の導管２に、弁６を挿入する。リザーバ４は、蒸発器システム１０より数桁大きい容量を有するような寸法にする。リザーバ４、蒸発器システム１０および導管２は、例えばガラスまたは金属など、水およびＯＨが不浸透性の材料で構築される。ガス取入れライン８は、リザーバ４の頂部から上方向に延び、弁および圧力調整器９を通って、キャリア・ガスと同じでもよい圧縮ガスの源（図示せず）に至る。ガスの圧力は、液体をリザーバ４から蒸発器システム１０に移動するか、リザーバの頭部圧力を維持するため、必要に応じて調節される。
【００１８】
本発明の実施例により使用できる流体移動システムの一つの設計構成の例として、蒸発器システム１０は、バブラー１２の形態の蒸発器を備えるよう図示され、バブラーは、バブラー１２の外表面を被覆した抵抗ヒータ１４を有することが好ましい。キャリア・ガス取入れ導管１６は、図示されていない圧力ガス源から、温度が制御されたエンクロージャ２０の上部空間２２へと横方向に延び、流量制御装置ユニット２８を通る。注意点として、ヒータの制御は、従来通りの３モード電源制御装置など、従来通りの電源制御装置である。
【００１９】
図示の例証的な流体移動システムでは、導管１６は流量制御装置ユニット２８を通過した後、下方向を向き、エンクロージャ２０内のパーティション２６と下部空間２４を通る。次に、導管１６はエンクロージャ２０を出て、さらに下方向に延び、バブラー１２に入って、バブラー１２の底部付近にある下部出口１８で終わる。蒸気流導管３０は、バブラー１２の頂部に位置する取入れオリフィス３２から上方向に延び、温度が制御されたエンクロージャ２０に入る。蒸発器システム１０内で処理する結果、出力蒸気流導管３０は、旋盤などの付着サイトに移送される液体の蒸気と飛沫同伴するキャリア・ガスを含む。導管３０の配向は、導管のこの部分で生じるかもしれない凝縮やエーロゾルが重力によってバブラーに戻るよう、バブラー１２を出るところでは垂直であることが好ましい。また、３０のような無数の蒸気流導管が、他の蒸発器システムからの他の図示されていない蒸気流導管と結合し、次にエンクロージャ２０から出て選択された蒸気付着サイトまたはステーションに向かってもよい。
【００２０】
本発明の実施例によると、出力蒸気導管３０内の圧力弁を使用して、キャリア・ガスと飛沫同伴した蒸気の濃度レベルを制御し、生成される最終的光ファイバに必要な所望の濃度レベルを維持する。図示のように、導管３０は蒸発器システム１０から上へ延びて、温度が制御されたエンクロージャ２０に入る。弁３４および濃度レベル検出器３６は、温度を制御されたエンクロージャ２０内に位置する導管３０の部分に導入される。濃度レベル検出器３６は、キャリア・ガスに対する蒸発液体の比率を確認し、この比率または濃度レベルを濃度レベル制御装置３８に伝送する。濃度レベル検出器３６は、弁３４の低圧側か高圧側に位置することができ、それでも本発明の実施例によると有効である。というのは、通常は、本明細書で述べる蒸気／キャリア・ガスの混合物に、理想気体の挙動原理を適用することができるからである。
【００２１】
濃度レベル制御装置３８は、所定量のキャリア・ガス内に飛沫同伴される蒸気量の測定値を目標値と比較する。目標濃度レベルは、本発明の蒸気送出システムを使用する蒸気付着プロセスで製造される光学的予備成型品から引き抜き加工する最終的な光ファイバに望ましい性能基準に基づき、確立することができる。しかし、本発明の実施例によると、実際の濃度レベルを直接測定する代わりに、濃度レベルの確認に使用できる別のパラメータを測定してもよいことを認識されたい。
【００２２】
本発明の実施例は、蒸気導管３０内で圧力が変化すると、その結果、導管３０内に存在する液体の蒸気に飛沫同伴するキャリア・ガスの濃度レベルが変化する、という原理を使用する。この原理に基づき、本発明の一つの実施例は、濃度レベルを標的または所望の濃度レベルと等しく維持するよう、導管３０内の圧力を制御下で変更する手段として、弁３４を使用する。
【００２３】
キャリア・ガスに対する蒸気の混合物の濃度レベルは、液体の蒸気圧を混合物の総圧力で割った値と比例する。これは、数学的に下式のよに表すことができる。
濃度レベル≒Ｐv／Ｐtotal
ここでＰv は液体の実際の蒸気圧、Ｐtotal はキャリア・ガスおよび飛沫同伴した蒸気の混合物全体の圧力を表し、両方ともシステムを操作する所定の環境状態、つまり温度および圧力である。
【００２４】
弁３４は、導管３０を通って流れる蒸気飛沫同伴キャリア・ガスの圧力Ｐtotal を変化させる能力を提供する。特に、弁３４を広く開くと、導管３０内の圧力が低下し、最終的に付着サイトに到達する蒸気とキャリア・ガスとの混合物の濃度レベルが上昇する。これに対して、弁３４を閉じると、導管３０を流れる蒸気飛沫同伴キャリア・ガスの圧力が上昇し、これによって最終的に付着サイトに到達する蒸気とキャリア・ガスとの混合物の濃度レベルを低下させるよう作用する。
【００２５】
閉または静止システムでは、蒸気圧は温度のみの関数である。しかし、本明細書で述べる蒸気送出システムのような開放または動的システムでは、液体より上の蒸気圧はキャリア・ガス流量の関数でもある。したがって、濃度レベルを所望の値に維持するには、液体温度および／または液体より上の総圧力を操作して、濃度レベルを制御してもよい。前述したように、米国特許第4,276,243 号は、液体の温度を操作することによって所望の濃度レベルを維持しようとし、本発明の実施例は、導管３０を流れる蒸気飛沫同伴キャリア・ガスの圧力を使用することによって、より迅速な応答を達成し、所望の濃度レベルを維持する。
【００２６】
本発明の実施例の結果、望ましくない濃度レベルをもたらすような考慮事項の多くを、蒸発後の調節によって回避、または修正することができる。蒸気導出システムの操作に悪影響を与える考慮事項や態様の幾つかは、１）蒸発器システムを通るキャリア・ガスの流量、２）周囲大気圧、３）液体の温度、および４）例えば下流の圧力と温度の摂動（つまり、システムにより多くの化学物質を導入した結果、背圧が高くなることによる）の変化である。
【００２７】
本発明の実施例による蒸気送出システムのその他の要素の幾つかについて、以下でさらに検討する。概して、流量制御装置ユニット３８は流量センサを含む。市販されている流量センサの一つは、比較的一定の圧力での気体の温度上昇は、加える熱の量、質量流量および気体の他の特性の関数であるという原理を用いる。気体が流れている時に抵抗が変化するセンサ・ユニットには、一定のパワーが供給される。上流のセンサは、下流のセンサより高速で冷却され、ブリッジが不均衡になる。こうすると、ブリッジの出力を、Brooks容積計などの標準的な装置でモニタされる実際の気体流で校正することができる。このタイプの流量センサに関するさらに詳細な説明は、前述した米国特許第4,276,243号で提供されている。
【００２８】
濃度検出器３６の詳細に関しては、直前で参照し、米国特許第4,276,243号でさらに詳細に説明されたブリッジ回路が、本発明の実施例により許容できる。また、共通の譲渡人の米国特許第5,051,096号は、同様に本発明の実施例の新規の態様を実行するのに適した代替タイプの濃度検出器について述べている。
【００２９】
操作時には、リザーバ４を、光ファイバの予備成型品または棒を作成する場所のような図示されてない蒸着ステーションで蒸着により付着させる液体薬品で部分的に満たす。図１に示すように、本発明の実施例により、リザーバ４はバブラー１２と同じ高さに取り付けることができる。その結果、バブラー１２の液体の表面レベルがリザーバ内の液体の表面レベルと等しくなるまで、液体薬品はリザーバから導管２を通ってバブラーへと流れ込む。次に、ガスが加圧され、導管８を通してリザーバ４に導入され、バブラー１２内の液体の表面に所望のレベルを確立する。あるいは、リザーバ４をバブラー１２と異なる高さにし、弁６を使用してリザーバ４からバブラー１２へと入る液体の流量を制御することができる。
【００３０】
バブラー１２の液体が所望のレベルの状態で、例えば前述したように酸素(O2)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)および／または窒素(N2)などのキャリア・ガスを、流量制御装置２８および蒸発器システム１０を通して導入し、液体を通して泡立てる。バブラー１２中の液体はほぼ一定に維持されるので、気泡の上昇時間とサイズは、導管１６の出口１８のサイズによって予め確立されている。気体が表面へと上昇するにつれ、キャリア・ガスの気泡の表面積およびそれが液体に露出する時間も、予め決定される。このように、蒸気は気泡中に拡散するとともに、バブラー１２内で液体の上の空間を占有する。蒸発は、液体の表面でも生じる。本発明の実施例によると、蒸発器システム１０はバブラー・タイプである必要はないことに留意されたい。
【００３１】
最後に、キャリア・ガスは、前述したように、導管３０の取入れオリフィス３２を通して蒸気をバブラー１２から運び出し、導管３０を上昇させて濃度レベル検出器３６に入れる。濃度レベルを適切に設定し、制御すると、導管３０内の蒸気とキャリア・ガスとの混合物は、他の図示されていない蒸発器からのガスおよび他の蒸気と混合することができる。
【００３２】
上述し、図１に示したような１つのバブラーを有する蒸発器システムに加えて、図２に示す代替実施例は、２つのバブラーの配置構成を含む。図２で分かるように、バブラー・システム１２６は、供給バブラー１４０と、好ましくは供給バブラー１４０より小さい付着バブラー１６０とを含む。キャリア・ガス取入れ導管１４８が、加圧気体の図示されていない源から温度を制御した室１５０内へと延び、その中の流量制御装置およびセンサ・ユニットを通る。流量制御装置とセンサ・ユニット１２８は、キャリア・ガスの流量センサを含む。例えば、米国特許第4,276,243号を参照のこと。
【００３３】
導管１４８は、ユニット１２８を通過した後、下向きになって室１５０を出て、供給バブラー１４０に入り、下部入口１５４で終了する。下部入口は、供給バブラー１４０の底部に隣接することが好ましい。入口１５４は、比較的小さい気泡を生成してキャリア・ガスの泡立ちを強化するのに有効なガラス・フリット部材を備える。蒸気流導管１５６は、供給バブラー１４０の頂部に隣接する取入れオリフィス１５８から上方向に延びて、付着バブラー１６０に入る。導管１５６は、付着バブラー１６０の底部に隣接する出口１６２で終了する。
【００３４】
蒸気流導管１７０が、付着バブラー１６０の頂部を通って延びる。これは、取入れ口１６８からライン１７０に沿って延び、温度が制御された室１５０に入る。単一バブラーの実施例に関して述べたように、本発明の実施例は、導管１７０に配置された弁１８０および濃度レベル検出器１８２を、濃度制御装置１８４と組み合わせて使用し、導管内の圧力を操作して、付着バブラー１６０を出るキャリア・ガスと蒸気との混合物の濃度レベルを調節する。このような構成要素の操作は、２つバブラーの実施例でも、単一バブラーの実施例に関して蒸気で非常に詳細に説明したのと同じなので、ここではそれ以上検討しない。
【００３５】
操作時には、リザーバ１２４として働くことができる液体輸送用容器を、弁１３３をオフ位置にした状態で、ライン１３２に接続する。供給および付着バブラー１４０および１６３は、それぞれ弁１３３を開き、弁１７４を開閉し、次に弁１７２を開いて、個々に充填する。その後、弁１３３を閉じる。次に、ライン１３４に配置した弁１３６を開いて、加圧ガスをリザーバ１２４に入れる。
【００３６】
ヒータ１４２および１６３を使用して、供給および付着バブラー１４０および１６０それぞれの液体温度を制御し、その中の液体を蒸発させる。温度制御を特徴とする図２に示す実施例では、センサ１４６および１６６それぞれが感知した温度に対応する信号が、ヒータ制御装置１４５および１６５それぞれの入力端子に提供される。ヒータ制御装置は、例えば従来通りの３モード電源制御装置などの、従来通りの電源制御装置である。各制御装置は、温度の入力値を用いて、バブラーのヒータの一方に対する電流を制御する出力を計算する。
【００３７】
前述したように例えば酸素(O2)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)および／または窒素(N2) でよいキャリア・ガスが、流量制御装置およびセンサ・ユニット１２８に流入する。流量制御装置のキャリア・ガス流量センサ（図示せず）からの信号を、設定点と比較する。出力信号を増幅し、入力導管１４８内に位置する弁（図示せず）に向けて、キャリア・ガスの流れを制御する。
【００３８】
キャリア・ガスは、導管１４８を通って、供給バブラー１４０の自由表面の下に導入され、液体の蒸気をキャリア・ガスに飛沫同伴させる。次に、蒸気を飛沫同伴したキャリア・ガスが、導管１５６を通って供給バブラーから付着バブラー１６０内の液体に流入し、付着バブラー１６０を出て付着サイトに向かう。キャリア・ガスを供給バブラー１４０および付着バブラー１６０内の液体に導入すると、気泡が形成され、液体表面へと上昇する。
【００３９】
蒸発速度は、液体の温度、気泡のサイズ、および液体中の気泡の残留時間から影響を受ける。供給バブラー１４０内の液体の量は、一般に、供給バブラーから流出する蒸気が、キャリア・ガスに飛沫同伴して付着バブラーから付着サイトへと流出する蒸気の総量の好ましくは約９０から１１０％になるよう維持される。供給バブラーからの流出が１００％であると、付着バブラー内の液体レベルは変化しない。
【００４０】
２つのバブラーを使用すると、一方の供給バブラー１４０が総量に寄与するバブラーとして作用し、付着バブラー１６０が蒸気の量をトリムまたは微調整するのに使用することができる。さらに、付着バブラー１６０の液体によって提供される蒸気の正味流出量が比較的少ない、つまり流入量より流出量の方が少ないので、このバブラーの液体レベルは、予備成型品の製造運転中、わずかしか上下せず、フィードバックのためには、ほぼ一定になる。その結果、付着バブラー１６０内の意図せぬ摂動が防止され、フィードバックへの悪影響は最小限になる。
【００４１】
典型的には、付着バブラー１６０の蒸気の流出と流入との差は比較的小さく、温度で制御することができる。リザーバおよび／またはバブラー間で材料を搬送するこのような温度操作に加えて、弁１７４を使用して、付着バブラーに追加液体を直接導入してもよい。しかし、既にバブラー内にあるのとは異なる温度で新しい材料を導入すると、温度の摂動が生じることに留意されたい。
【００４２】
供給バブラー１４０の液体レベルは、少なくとも、供給バブラー１４０の液量が、その液体温度を制御できるのに十分になるようなレベルであり、これは、付着バブラーに流入および流出する蒸気の質量流量を制御するのに適切である。例えば、グラム／分という単位の質量流量は、グラム／立方センチメートル単位の濃度と立方センチメートル／分単位の流量との積である。好ましい実施例では、付着バブラーへの蒸気の質量流量がそこから流出する蒸気の質量流量よりわずかに低いだけの状態で、付着バブラー１６０の液体レベルはほぼ一定に維持される、つまり目標レベルの約±１インチ(2.54cm)以内になる。ヒータ１４２が液体の適切な温度制御を提供するのに有効でないほど、供給バブラー１４０の液体レベルが低い場合、付着バブラー１６０に出入りする質量流量に比較的大きい不均衡が生じる。供給バブラー１４０へと飛沫同伴する蒸気が少なくなるので、付着バブラー１６０から流出する正味蒸気が、恐らく有意に増加する。この付着バブラー１６０の摂動の結果、送出された蒸気の濃度レベルが変化し、これによって光学的予備成型品の付着に悪影響を与える。
【００４３】
蒸着プロセスに使用する液体に今回使用する輸送用容器は、複数の場合に予備成型品を製造するのに十分な液体で供給バブラー１４０を満たすのに使用できるよう、十分に大きいので有利である。その結果、供給バブラー１４０に充填し、弁１３３を閉じると、予備成型品の製造運転を通して作動し続け、弁１３３を再び開く必要がない。さらに、輸送用容器は、弁１３３でバブラー・システムから切り離し、他のバブラー・システムの充填に使用することができる。図２の破線１７５は、リザーバ１２４がシステム１２０の恒久的部品である必要はないことを示すために用いられている。
【００４４】
本発明の態様により、付着バブラーを出る導管内にあるキャリア・ガスに飛沫同伴した蒸気の濃度レベルを、リアルタイムで調節することができる。この点で、所望の液体レベルを維持する一つの方法として、バブラーおよび／またはリザーバのいずれかの液体の相対的温度を制御しようと、複雑な技術を用いる必要が少なくなる。キャリア・ガスに所望の量の蒸気を飛沫同伴するのに十分な液体がある限り、本発明の実施例は、材料が実際に蒸発システムから付着サイトへと移動する間、液体レベルおよび／または温度を操作する必要がない。したがって、既存の蒸気送出システムに対する本発明の実施例の少なくとも一つの利点は、バブラーおよびリザーバのそれぞれの液体レベルを、付着製造行程または運転を開始する前に設定するだけでよく、付着運転の継続中は放置される。これに対して、既存の蒸気送出システムは、付着運転中にバブラーに追加の液体を導入し、液体の温度が異なる結果、最終的に蒸発システムに存在する材料の濃度レベルに悪影響を与える。
【００４５】
しかし、液体レベルを確立して維持するのに使用する既知の技術には、本発明の実施例と組み合わせて、各付着運転の前にバブラーを充填できるものもあることを認識されたい。特に、システム１２０は、弁１３３と、供給バブラーの外側に隣接して取り付けられる、例えば光検出器などの１対の検出器１７６および１７８とを含むフィードバック・ループを含んでもよい。例えば、前述した米国特許第4,235,829号を参照されたい。供給バブラー１４０の液体レベルが低下するにつれ、供給バブラーにとっては低レベルにある検出器１７８と一直線上にあるレベルに到達することがある。
【００４６】
概して、いずれかの検出器から発生する電気信号は、供給バブラー１４０の液体レベルと機能的に関連づけられる。供給バブラー１４０の液体レベルが検出器１７８より下まで低下すると、弁１３３に信号が送られ、これを開くよう作動させて、リザーバ内の液体１２２が、圧力水頭により、開いた弁１７２を通って供給バブラー１４０に入れるようにする。供給バブラー１４０の液体レベルが検出器１７６のレベルまで上昇すると、別の信号が弁１３３に送られ、これを閉じて、供給バブラー１４０の液体の流れを中断する。上述したように、液体レベルを制御するために、付着運転中にこのような温度操作を行うと、（新しく導入された液体が、バブラー内に既にある液体とは異なる温度を有することがあるので）望ましくない温度勾配が発生し、キャリア・ガスの流れに摂動を生じることがあるのを認識されたい。
【００４７】
上述した配置構成は、本発明を例証したものに過ぎないことが理解される。本発明の原理を具体化し、本発明の精神および範囲内である他の配置構成を、当業者なら考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を具体化する蒸気送出システムの実施例の略図である。
【図２】本発明の原理を具体化する蒸気送出システムの代替実施例の略図である。
【符号の説明】
２    導管
４    リザーバ
６    弁
８    ガス取入れライン
９    圧力調整器
１０    蒸発器システム
１２    バブラー
１４    抵抗ヒータ
１６    キャリア・ガス取入れライン
１８    下部出口
２０    エンクロージャ
２２    上部空間
２４    下部空間
２６    パーティション
２８    流量制御装置ユニット
３０    蒸気流導管
３２    取入れオリフィス
３４    弁
３６    濃度レベル検出器
３８    濃度レベル制御装置
１２４    リザーバ
１２６    バブラー・システム
１２８    センサ・ユニット
１３２    ライン
１３３    弁
１３４    ライン
１３６    弁
１４０    供給バブラー
１４２    ヒータ
１４５    ヒータ制御装置
１４６    センサ
１４８    導管
１５０    室
１５４    入口
１５６    導管
１５８    取入れオリフィス
１６０    付着バブラー
１６２    出口
１６３    ヒータ
１６５    ヒータ制御装置
１６６    センサ
１６８    取入れ口
１７０    導管
１７２    弁
１７４    弁
１７６    検出器
１７８    検出器
１８０    弁
１８２    濃度レベル検出器
１８４    濃度制御装置
【図１】
0003654494.tif 000002
【図２】
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