[发明专利]多重平行填料柱式汽化器

说明书

本发明一般是涉及一种汽（气）化器（Vaporizer），特别是有关一种能使化学组合物，特别是涂料化合物汽化，并使之夹带在气流中的汽化器。其用途是借助于热解的化学蒸汽沉积（下称CVD）在基底上附着一层无机薄膜。

在诸如平面玻璃，玻璃瓶之类的基底上施加一层均匀的涂敷层以便改变玻璃的机械性能、热性能，光学性能，抗化学腐蚀性能和/或电性能，这是人们长期以来的需要。这种涂敷剂通常是由涂敷化学物质，例如有机锡化合物之类的金属化合物制成。这些涂敷剂可以采用热解的CVD方法进行沉积。举例来说，在对平面玻璃基底进行涂敷时，当刚刚制成的玻璃板从平面玻璃制作工段进入退火工段的过程中，也就是说在它还是处于热的状态时，一种金属的或金属氧化物的涂敷剂经由至少一个喷嘴使之沉积到平面玻璃的一个表面上，这种喷嘴使含有此类涂敷化合物的气流射向玻璃板的外露面。被反射回来的部份和未被使用的涂敷化合物由一排气管排出。在涂敷玻璃瓶时，可使玻璃瓶通过一个涂敷罩，并在其中被气流中汽化了的涂敷化合物涂敷。

通常用于涂敷平面玻璃基底的系统已在美国专利号为4，359，493;4，387，134;4，524，718;4，584，206和4，600，654的美国专利中加以揭示。此外，通常用于对玻璃瓶施加一种涂敷化合物的系统也已在美国专利号为3，516，811;3，684，469;3，819，404;3，876，410;3，933，457和4，389，234的美国专利中加以揭示。

在上述这类系统中，必须首先将涂敷化合物汽化并将其掺入气 流中，该气流将汽化了的涂敷化合物携带到欲被涂敷的玻璃表面。上述过程可参看专利号为3，876，410;4，387，134和4，600，654的美国专利，所有这些参考文献都在一般意义上对汽化器或蒸发器进行了揭示。

通过专利号为3，850，679;3，888，649;3，942，469;3，970，037和4，359，493的美国专利可以了解到下面这样一种汽化器，附带说明，所有这些专利都已转让给PPG工业公司。正如在这些专利中所揭示的，这种汽化器包括一个水平置放的，大圆筒形腔室（即汽化室）。一个加热器被安装在汽化室的内部，从而将腔室划分成上下两部分，所有来料进入上部，而蒸气则从下部排出。加热器的结构是这样的：蒸气可以从入口部位经过加热器到排出部分。这种加热器的一个最佳实施方案是翅片管热交换器，管内流过可进行热控制的热交换流体。载气和欲被汽化的涂敷化合物在汽化室上部经由一个喷嘴引入。在与热交换器接触之后，这种涂敷化合物被汽化并被掺入到气流中，弥漫在腔室的下部。

最佳的方式是采用化学蒸汽沉积（CVD）技术来涂敷玻璃表面，这样由于玻璃的温降较小，所以在均匀和沉积速率上具有优越性，采用这种技术，诸如单丁基锡三氧化物（monobutyltin trichloride）之类的有机锡化合物将适合于沉积出SnO₂薄膜。这些化学物质一般来说具有比较低的分解温度。挥发性远大于单丁基锡三氯化物的有机锡往往是较毒的，因此在工作场所存在防护问题。出于这样一种附加的考虑，最好采用单丁基锡三氯化物作为涂敷化合物。当需要一种SnO₂导电薄膜时，可以将用作掺杂剂母体的，诸如有机氟化物之类的化合物添加到有机锡上。

实验室试验已经表明，在涂敷时，一般来说期望在蒸气流中含有高浓度的有机锡化合物，例如浓度约为2-15摩尔%。在小规模操作时，通过同时送入预热的气体和液态涂敷化合物到大致呈管状 的汽化器中去，可达到高的蒸气浓度，据此使气态和液态涂敷化合物单向流动，与此同时液体使汽化器的四壁部份地或全部地变湿。热量是来自外部的热源，例如电阻加热器或循环式流体载热剂，并通过汽化器壁的传导而提供的，这些都已在上述PPG的专利中进行了讨论过。

然而，在这种结构的放样试验中出现了困难。对此解释如下：对于某一长度的汽化器，热量和物质的交换面积是与汽化器的直径成比例的增加。但是，液流量（即可被提供的涂敷化合物的容量）大致与汽化器的横截面积成比例，或者是与直径的平方成比例。所以，为了在放样试验中维持足够大的热量和物质交换面积，就要求增加与容量的增加大致成正比例的汽化器的长度，这就导致了建造和操作这种汽化器成本的增加。

因此，为了防止汽化器变得过长，即使在实验室规模中，也必需使这种汽化器在壁温超过分解温度的条件下运行，这就是说在这种温度时，涂敷化合物的分解变得很容易，与此同时应在气流中提供高浓度的涂敷化合物。所以，已知的汽化器对于汽化低分解温度的有机锡化合物是无效的。