CN101430044B - 一种液化气气化方法、气化装置和一种使用该气化方法和装置的液化气供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有高能量效率和优越功能的向气体消耗设备稳定地供应气态液化气的用于液化气的气化方法和气化装置以及使用这些气化方法和气化装置的液化气供应装置，其特征在于，具有：温度控制和循环供应热媒的热媒供应部；以与填充容器的底部和外周接触的方式设置的开放空间；安装在热媒导入管内部的加热部，该热媒导入管安装在开放空间的与底部邻近的开放空间或所述开放空间内；以及控制这些部的控制部，并且同时，在前述液化气被以气态供应的状态下或者在供气停止的状态下，在所述控制部控制热媒供应部处热媒的控制温度和供应流量以及向加热部添加的热量，并且调整填充容器中的气相压力从而使其高于在热媒控制温度下液化气的饱和蒸气压。

Description

一种液化气气化方法、气化装置和一种使用该气化方法和装置的液化气供应装置

技术领域

本发明涉及一种液化气气化方法、气化装置和一种使用该气化方法和装置的液化气供应装置，并且涉及，例如一种在使用时或送气时需要气化处理的液化气(例如用于半导体生产的特殊材料气体)的气化处理中用到的用于液化气的气化方法和气化装置，以及一种供应通过这些气化方法和装置处理过的液化气的液化气供应装置。

背景技术

具有等于或低于大气压的蒸气压的极低蒸气压液化气，例如BCL₃、SiH₂CL₂、HF、CLF₃以及WF₆的气体，通常在半导体生产工艺和各种其它工艺中用作特殊材料气体和各种加工气体。这种低蒸气压液化气通常与其它材料气体一样以液态填充在高压气体容器中，传送到例如半导体生产工厂以及其它消耗所述液化气的各种加工机构中，从被传送的高压容器或所述高压容器转移到装配在所述工厂和工艺中的隔离的容器(此后称作“填充容器”或简称“容器”)，然后在气化之后供应到该气体消耗设备。在这种情况下，作为该液化气消耗设备的半导体生产装置和其它各种加工装置(此后称作“加工装置”)，以气态而非液态吸入这些液化气，并且以气态来使用。因此，填充有液化气的所述容器安装在称作气柜的气体供应设备中，并且该气体在该容器内气化以成为气态，并且通过连接到加工装置的管道系统来供应。

通常，在将该液化气气化后再供应液化气时，当来自气相部的气体释放到容器的外部时，该气相部的压力下降，并且实际上来自该液相部的液化气立即气化以抑制该气相部的压降并且调整气相部中的压力下降的趋势。然而，由于该气化所必需的热能以消耗液相部的能量的方式进行传导，液相温度逐渐降低，导致气相蒸气压随液相温度的下降而下降，并且因此液化气的供应压力逐渐降低到最终引起不能以要求的流速供应液化气的问题。也就是说，当容器内外存在温度差，或更具体地，容器内的温度低于外部的温度时从容器外面自然进入的热量仅在第一时间有用，因此，该背景技术问题是从外面自然进入的热量不足以消除由于压力不足而产生的供应不足的问题。

为了解决此问题，通常，传统上有时使用带有附图12(A)和(B)所示的结构的液化气供应设备100。更具体地，附图12(A)是一种在现场安装的容器101的侧壁和底部周围形成空间102的方法，附图12(B)是一种在输送到该位置的容器103周围形成空间104并且将温度高于环境温度的热媒从热媒供应部105持续循环到每一个空间的方法。由于这些方法仅具有这样的作用——通过把液化气的温度预升高到高于环境温度来升高液相部L具有的内能，因此，在由于从液相部L带走的气化热而逐渐降低液相部L的温度的这一事实上没有什么不同。在此，仅在由于消耗来自液相部L的能量而气化导致液相温度降低到一定程度以在容器内部和外部之间形成温度差、使得外部温度高于内部温度之后，热量开始从容器101和103的外围附近循环的热媒进入，有助于抑制液相温度的降低，因此，使用开始具有低蒸气压的低蒸气压液化气的供应设备，由于供应速率不足的问题终会出现，如附图12(A)和(B)所示仅提高液相部L的温度的措施是不够的。

此外，如果这些施加热量的方法用于在环境温度下具有等于或低于大气压的蒸气压的低蒸气压液化气，在供应管道系统中的流动气体将在高于管道系统周围的环境温度的温度下具有饱和蒸气压，并且该饱和蒸气将通过在供应管道系统中冷却而再次液化。大部分用在例如半导体工艺中的低蒸气压液化气，例如HF和CLF₃，是腐蚀性气体，并且由于它们具有高度腐蚀性，当它们在管道系统中再次液化时，可能由于该气体夹带的腐蚀性产物而引起管道系统的腐蚀、金属污染——这在半导体工艺中是最需要避免的，还有由于在诸如阀门这样的部件的窄截面处再次液化冷凝液体而引起的液体堵塞，以及由于破裂引起的供应压力的变化。为了解决该问题，需要非常困难地进行温度控制以便维持供应管道系统和气体消耗设备中与气体接触的所有部分的温度高于液化气填充容器的经加热的温度，并且实现该控制将是很大的负担。迄今为止所公开的，使用低蒸气压液化气，存在艰难的任务：必须解决如何增加流速和实现稳定供应的问题，同时避免由于在比管道系统和气体消耗设备所处位置的环境温度低的温度下气化和蒸发气体而带来的上述再次液化的问题时。

还有一个提议，带有如图13所示结构的液化气供应装置，其主要集中于通过加热传送用容器的底部来阻止供应压力下降。更具体地，该装置包括：其上安装有气体容器210的装配基底211；将热媒喷射到气体容器210底部的热媒喷嘴212；将温度受控的热媒供应到所述热媒喷嘴212的热媒供应管线213；以及由以围绕气体容器210的方式设置在装配基底211上的两个半部圆筒组成的容器外套214。从前述热媒喷嘴212高速喷射到气体容器底部的热媒加热或冷却气体容器210的底部，然后流过槽219c的外侧排到容器外套214内周处的空间225内。(例如参见专利文献1)

如上所述，通过容器壁将热量从外侧传导到容器中的液化气的液相部从而抑制液相部温度下降的尝试，对于例如HCl、HBr、NH₃和Cl₂的具有相对高蒸气压的液化气而言是足够有效的，但是对于具有近似或低于大气压的蒸气压的低蒸气压液化气，以及对于正是本发明为之设计的具有极低可允许压降范围的低蒸气压液化气例如ClF₃、HF和WF₆来说，因为由于低热传导性响应而不能采取足够的措施，导致在液化气的消耗流量大时存在诸如压力不稳定和不能实现长期连续供应的问题。

[专利文献1]日本公开未审申请2003-227597

发明内容

本发明要解决的问题

为稳定供应如上所述的低蒸气压液化气而必须解决的技术问题总结如下。

(i)由于从容器外部补充热量的延迟，导致供应压力下降的问题，引起工艺中质量流量控制功能故障

使用低蒸气压液化气时，与其它液化气和压缩气体一样，将容器中气化的液化气传递到加工装置所需的能量只是液化气拥有的蒸气压的压能。因此，如果改变容器内的液化气的温度，液化气的蒸气压改变并且因此液化气的供应压力改变。在使用普通高压气体时，能够通过使用压力调节器(减压阀)来稳定该压力，但是在使用低蒸气压液化气时，该蒸气压本身非常低，并且通过使用压力调节器，无法实现压力的平坦化。在传统方法中，存在这样的情况：由于在气化时从液相瞬间带走的气化热不能迅速地得到补充，因而导致液相温度降低，引起蒸气压的伴随改变从而直接改变所述液化气的供应压力，并且由于加工装置的供应压力的改变而引起加工装置中的质量流量的改变所导致的处理工艺的异常。

(ii)如附图12(A)和(B)所示，通过简单提高液化气的温度和提高蒸气压来尝试抑制液化气的供应压力的波动的传统措施，导致如上所述的在供应管道系统或气体消耗设备中液化气再次液化的另一个问题。因此，在低蒸气压液化气的供应中，在以低于环境温度的温度气化液化气时，即使通过进一步降低原本就低的蒸气压来缩小液相温度下降的可允许范围，仍需要一种具有较好的热补充功能的气化供应装置。此即在不使用其它任意种类的气体的情况下供应低蒸压液化气的困难的实质之处。

(iii)填充气化容器附近的环境温度的波动的影响

此外，由于低蒸气压液化气的蒸气压开始时近似或低于大气压，由周围环境温度的波动引起的气化的液化气的压力的波动不能再被忽视，该波动在传统液化气供应装置中不是一个大问题，并且存在这些压力波动引起加工装置中的质量流量的波动的问题。传统地，存在这样的情况：如附图12(A)和(B)所示，采用将液化气填充容器附近的温度控制在高于环境温度的恒定温度的方法，但是由于如上所述在暴露在气体中的供应管道系统或加工装置中发生再次液化，因此该方法不是一个可靠的方法。

(iv)由于容器中液化气的气化发生在液相的与气相接触的表面层，该部分的温度首先降低，而不是全部液相的温度平均瞬时降低。因此，由于液相的主要部分的温度不会立即降低，容器内侧和外侧的温度差不会立即发生。由于热量不会从容器外侧进入——除非存在热梯度，液化气持续气化，消耗自身的能量。在发生气化的液相表面层和液相的其它剩余部分之间产生的温度不平衡状态引起液相中的热传导效应和由于伴随着温度下降而出现的液相比密度的增加而引起的质量转移，从而，由于该对流运动，全部液相的温度逐步下降。结果，容器内侧和外侧之间的温度梯度逐步产生，并且来自容器外侧的热量补充第一次开始。由于液相的气液界面和该液相的其它部分之间的热量和质量上的转移变慢，由气液界面的液相温度决定的蒸气压逐步降低。作为一种防止与延迟从外侧补充热量伴随的气相压降的方法，已提出一种热量控制方法，其尝试着通过监控气相压力波动，以及在压力降低到强迫从容器外侧向容器内侧增加热量时通过使用连动构件向容器表面喷射热媒，来阻止气相的压力下降(例如，参见专利文献1[权利要求6～8]以及相关书面项目)。然而，使用具有近似或低于大气压的低蒸气压的液化气——如本发明所针对设计的那些气体，由于所述可允许波动范围甚至小于其它液化气体的波动范围，通过使用该方法难以限制在可允许的压力波动范围内。

(v)此外，在监测气相部的压力波动的方法中，通过检测气相压力下降和通过在那一刻临时提高填充容器外围的温度来促进从外侧的热量补充必定可以阻止气相部的压力下降，但是由于液化气的消耗停止的时候热控制与气相部的压力是连动的(interlocked)，当靠近液化气的气液界面处的液相表面层的温度恢复但是液相液化气的其它部分的温度并未充分恢复时，从外侧的热量补充停止。一旦其进入所述状态，其稳定在如下状态：在停止输送热量后，只有表面层的温度恢复而其它部分的温度未恢复，这是因为液相的上部的液相温度提高并且上部的比重大于其它液相部的比重，并且随后一轮的气体消耗在全部液相部的平均温度没有恢复的情况下开始——因为被认为有助于温度均匀化的对流并没有发生。在低蒸气压液化气气化和供应装置中，在每一次气体消耗以这种方式停止时，液化气的能量的降低导致的在开始供应时的压力波动的影响不能被忽视，在这方面需要改进。

本发明的目的是提供一种高能量效率和功能极佳的气化装置，该气化装置能够稳定液化气以气相向气体消耗设备的供应，并且提供一种使用该气化装置的液化气供应装置，更具体地，提供一种液化气气化方法、气化装置和使用该气化装置的液化气供应装置，所述方法和装置能够用于例如低蒸气压半导体用材料气体和各种加工气体的液化气的热处理。

[问题解决办法]

本发明的发明人在经过大量专门的研究之后完成本发明，通过所述液化气气化方法、气化装置和使用如下所述的气化装置的液化气供应装置来实现上述目的。

本发明涉及一种液化气气化方法，其特征在于：从其中液相和气相气体共存的液化气填充容器的气相部以气态向消耗设备供应液化气，

通过设置成与上述填充容器的底部和外部周围接触的开放空间部循环供应温度受控的热媒，并且在前述液化气被以气态供应的状态下或者在供气停止的状态下，通过控制添加到一加热部的热量，调整前述填充容器内的气相压力从而使其高于在前述热媒的受控的温度下前述液化气的饱和蒸气压，该加热部安装在邻近前述开放空间部底部的空间内或者安装于在所述空间内安装的热媒导入管的内部。

本发明涉及一种液化气气化方法，其特征在于从其中液相和气相气体共存的液化气填充容器的气相部以气态向消耗设备供应气态的液化气，

具有：

设置成与前述填充容器的底部和外部周围接触的开放空间部；温度控制和循环供应热媒的热媒供应部；安装在邻近前述开放空间部底部的空间内或者安装于在所述空间内安装的热媒导入管的内部的加热部；以及控制这些部的控制部，

并且同时，在前述液化气被以气态供应的状态下或者在供气停止的状态下，控制热媒的控制温度和供应流量以及添加到前述加热部的热量，调整前述填充容器内的气相压力从而使其高于在前述热媒供应部处前述液化气的饱和蒸气压。

为了通过气化装置稳定供应液化气，维持开始供应时的温度条件以及在开始供应后发生气化热的液相的温度变得重要。在此，直接决定气相部压力即蒸气压的不是整个液相的温度，而是位于气-液界面处的液相的极度局部的表面层的温度，并且因此如何维持液相的该表面层的温度成为稳定供应液化气的关键。因此，通过传统方法，维持气液界面处——气化热从该处局部地和选择性地获得——的极薄液相表面层的温度是困难的。为了维持该表面层的液相温度，系统必须能够从容器外侧高度灵敏地供应与气化热相当的热量，并且同时快速地将通过容器壁的供应和传导的热量传递到液相表面层。因此，仅靠液相中的静止条件下的热传导将花费太多时间。所需时间取决于通过容器壁传导的热量以何等速度传递到气液界面处的液相表面层。

本发明的特征在于具有以下功能：

(i)通过具有其中热媒以与容器的外周和底部接触的方式循环的开放空间部来消除容器附近的环境温度的影响。

(ii)通过采用允许向容器底部集中增加热能的结构来阻止液相表面层上的液相温降并确保稳定的气相压力，选择性地从容器底部补充热量，积极地引起液相内向上的流动，同时与容器外壁形成温度差来积极地在液化气液相部中形成对流，并且向其中发生气化的气液界面处快速地传递所供应的热量。

(iii)即使在液化气消耗停止时，维持气相压力高于在容器外周附近循环的热媒的温度下液化气的饱和蒸气压。更具体地，通过安装向喷射到容器底部的热媒递增地施加热量的加热器来控制与气相压力连动的热增加。

(iv)用喷嘴喷射液相热媒(该喷嘴具有指向与容器底部中央垂直的方向的注射端)来提高容器外壁处的膜传热系数，并且使其中喷射有热媒射流的容器壁表面的厚度薄于其它部分以提高从热媒到容器内液相部的整体传热系数，由此，使得从热媒到容器壁具有更高的热传导性。

也就是说，作为一种抵制伴随环境温度波动发生的压力波动(这是上述问题当中的一个)的方法，本发明尝试通过采用允许使由热媒供应部持续再生的具有恒定温度的热媒持续地在填充有液化气的容器的外周和底部循环的结构来消除该问题。而且，作为一种抵制由于热不平衡带来的压力波动(这是另一个问题)的方法，本发明尝试通过下述方法来消除该问题：用喷嘴(该喷嘴具有指向与容器底部中央垂直的方向的注射端)喷射热媒以快速补充与在液化气气化时从液相、特别是液相表面层吸走的气化热相当的热量，并且通过在液相中央产生向上的流动来在液相中形成对流从而确保液相温度均匀化。

本发明涉及一种液化气气化方法，其特征在于从其中液相和气相气体共存的液化气填充容器的气相部以气态向消耗设备供应液化气，

通过设置成与前述填充容器的底部和外周接触的两个独立的开放空间部Sa和Sb循环供应温度受控的热媒，并且在前述液化气被以气态供应的状态下或者在供气停止的状态下，通过控制向加热部增加的热量来控制供应到与前述底部接触的开放空间部Sa的热媒，从而调整前述填充容器内的气相压力使其高于在前述热媒的受控温度下前述液化气的饱和蒸气压，所述加热部安装在所述开放空间部Sa中或安装于在开放空间部Sa中安装的热媒导入管的内部。

本发明涉及一种液化气气化方法，其特征在于，从其中液相和气相气体共存的液化气填充容器的气相部以气态向消耗设备供应气态的液化气，

具有温度控制和循环供应热媒的热媒供应部，

设置成与前述填充容器的底部接触的开放空间部Sa，

独立于开放空间部Sa并设置成与前述填充容器的外周接触的开放空间部Sb，

流动路径B，由前述热媒供应部供应的热媒，在其从安装在前述开放空间部Sb内的导入部导入到前述开放空间部Sb之后，从安装在前述开放空间部Sb中的流出部流出到所述流动路径B，

流动路径A，由所述流动路径B供应的热媒通过安装在开放空间部Sa上的热媒导入管从所述流动路径A导入到开放空间Sa，

以及安装在前述热媒导入管或开放空间部Sa内部的加热部，

以及在前述液化气被以气态供应的状态下或者在供气停止的状态下，使用前述加热部递增地加热由前述流动路径B供应的热媒。

如上所述，本发明的热媒不仅均匀地控制容器外周处的开放空间部的温度和将容器内部的液相部的温度维持在恒定温度，而且在例如容器和管道系统的部件的环境温度和液相部之间产生足够的温度差，并且通过在液相部的中央和外围区域之间建立温度差和在液相内产生对流，从而具有确保液相表面层和其它液相部分的温度均匀性的显著作用。在此，从容器的底部增加热量在液相部中央的温度控制上起重要作用，并且热媒出现在容器的外围在液相部的外围区域的温度控制上起重要作用。也就是说，在有热媒导入的开放空间部中，由于与容器底部接触的开放空间Sa和与容器外围接触的开放空间Sb具有不同的作用，它们可以互相独立地形成，并且能够提供如下优越的功能和效果。

(i)通过使每一个成为独立空间，更容易完成每一个空间的独立温度控制和提高控制精确度。因此，对于精确控制容器底部和侧部之间的小的温度差是有效的，如本发明所述。

(ii)在该结构中，通过将预温度控制的热媒导入到开放空间Sb并且然后将流出的热媒导入到开放空间Sa并且加热，能够加热在其流出的时候已经冷却的热媒和将具有高于控制温度的恒定温度的热媒发射/送出(irradiate，照射)到容器的底部。

本发明涉及如上所述的一种液化气气化方法，其特征在于，通过将填充容器中央的液化气的热输入提高到高于其它底部部分，在前述液相中产生在液相的中央上升、在液相的外周下降的对流，并且通过选择性地发射热媒来实现——该热媒由安装在前述热媒导入管道内的前述加热部加热和从所述热媒导入管向前述填充容器的底部内部的中央供应。

如上所述，在液相中形成此对流具有阻止液相温度在液相表面层下降(这伴随着气态的液化气的供应)并且确保稳定的气相压力的重要功能。本发明揭示，需要把经加热的热媒集中发射到容器底部中央以更有效地形成该对流。也就是说，通过采用允许向容器底部中央集中增加热能的结构，能够向所述底部中央选择性地补充热量和在液相内部中央区域积极地产生向上的流动，并且阻止在液相表面层上的液相温度下降和确保稳定的气相压力，这是通过如下方法实现的：在容器的外表面设定热媒流动路径使得没有来自容器外周的递增的热量补充，并且在液化气的液相内积极地形成对流和将通过容器壁传导和补充的热量快速送到其中发生气化现象的气液界面。关于具体方法，能够通过采用通过喷射喷嘴将热媒垂直喷射到容器的底部来实施热量输入的方法或采用其中容器底部中央的厚度设置成比容器的其它部分薄的结构来实现，如下所述。

本发明涉及如上所述的液化气气化装置，其特征在于具有喷嘴以及位于前述热媒导入管的内部的加热部，该喷嘴连接到位于与前述填充容器的底部表面接触的前述开放空间部内的前述热媒导入管，并且将热媒垂直喷射到与所述底部表面的中央接触的开放空间部的壁表面上。

如上所述，需要将经加热的热媒集中发射到特别是容器底部中央以有效形成液相内部的对流。作为具体方法，本发明通过将热媒从喷射喷嘴垂直喷射到容器的底部来施加热量输入，并且通过提高容器外壁处的膜传热系数来使得液相部内的对流有效形成。通过进一步在附装有喷嘴并且导入热媒的热媒导入管的内部安装加热部，能够提供甚至更加精确控制的热量输入并确保液相内部的对流稳定形成。

本发明涉及如上所述的液化气气化方法，其特征在于具有连接到前述填充容器的气相部的压力检测部，以及以压力测量作为参考来控制添加到前述加热部的热量和/或热媒流量的功能。

如上所述，气液界面的温度控制特别是在稳定地气化低蒸气压液化气这一方面重要。本发明尝试通过确保稳定容器周围的环境温度条件和稳定的热供应以及通过集中加热容器的底部和在液相内形成对流来确保向气液界面稳定供应热量从而确保稳定气化条件，同时，通过不断地监控容器内的气相压力(蒸气压，此后称作气相压力)使得对甚至最轻微的变化作出快速反应，并且在所监测的气相压力下降时立即加热。也就是说，通过根据气相压力下降按需开启安装在热媒导入流动路径中的加热部(浸没式加热器)，并且临时性地将(由热媒供应部循环/周期性供应的)围绕容器流动的热媒的温度加热到高于受控的恒温(该热媒由于该加热器添加的热量而升温)，从而有效消除热平衡不稳定带来的压力波动的问题。

本发明涉及如上所述的液化气气化装置，其特征在于前述填充容器的底部中央的壁厚度比壁的其它部分薄。

对于诸如液化气的气体的填充容器，使用一种实心厚壁耐压金属容器以在例如输送等场合防止损坏。然而，从稳定容器内液相和气相部的温度(这也是本发明的目的)的角度来说，期望的是，容器的厚度尽可能地薄。在本发明中，在使得填充容器内部的液相温度均匀化的过程中，容器底部中央是一个重要部分，并且基于这样的发现——能够使得该部分相对薄而不危及填充容器的可靠性，通过使得填充容器的底部中央的厚度比其它部分薄来尝试确保高的热传导功能。这样使得能够通过向容器底部中央喷射热媒来确保液相温度的均匀性，并进一步在液相部的中央快速产生向上的流动。特别地，在使用垂直指向容器底部中央的喷嘴喷射液相热媒并且热媒的喷射流喷射的区域的壁厚薄于其它部分的情况下，容器的外表面处的膜热传导系数通过前者得到改善，并且通过因后者提高从热媒到容器内液相部的整体传热系数从而提高从热媒到容器的壁表面的热传导性。

本发明涉及一种液化气供应装置，其特征在于通过管道系统从填充有液化气的填充容器向单独的消耗设备供应气态的液化气，

使用权利要求1、2、3或4中的任何一个所述的液化气气化装置，

并且对前述填充容器中的液化气进行气化处理，和/或

对在其以气态通过管道系统供应后在前述气体消耗设备附近已再次液化并储存的液化气进行气化处理。

液化气供应装置在诸如半导体生产工艺中起重要作用，并且同时需要甚至在液化气以气态供应到以一定距离单独设置的气体消耗设备时稳定供应液化气。特别是在使用低蒸气压液化气时，在传统液化气供应装置中，有些问题不能得到彻底解决，例如，由气化装置的安装环境条件和在开始供应之后的气化热引起的供应量的降低。鉴于这些问题，本发明通过使用上述气化装置，稳定填充容器内的液化气的气液界面温度，从而稳定气相压力即气体供应压力，即使在使用低蒸气压液化气的时候仍能确保加工装置上的稳定的气体供应压力，因此使得能够提供一种能够以所需流量稳定供应的液化气供应装置。而且，通过在加工装置即气体消耗设备侧强制使所供应的气化的液化气液化，使用本发明的气化装置使之再次气化，随后以气态进给加工装置，使得确保稳定的气体供应压力成为可能。

[发明效果]

如上所述，本发明使得能够提供一种高能量效率和功能极好的气化装置和一种使用该气化装置的液化气供应装置，其能够甚至在使用低蒸气压液化气例如半导体用特殊材料气体和各种加工气体时，向气体消耗设备稳定供应气态液化气。

附图说明

[附图1]示出根据本发明的气化装置(该气化装置)的基本构造示例的概略图；

[附图2]示出液化气温度饱和蒸气压曲线的说明性示意图；

[附图3]示出在气化装置的填充容器的液相中的对流的说明性示意图；

[附图4]示出该气化装置的压力特性的说明性示意图；

[附图5]示出该气化装置的构造示例1的变形版本的说明性示意图；

[附图6]示出该气化装置的构造示例2的说明性示意图；

[附图7]示出该气化装置的构造示例2的变形版本的说明性示意图；

[附图8]示出该气化装置的构造示例2的变形版本的说明性示意图；

[附图9]示出根据本发明的液化气供应装置(该供应装置)的基本构造示例的说明性示意图；

[附图10]示出该供应装置的构造示例2的说明性示意图；

[附图11]示出该供应装置的构造示例3的说明性示意图；

[附图12]示出根据传统技术的液化气气化装置的概略图；以及

[附图13]示出根据传统技术的液化气供应装置的概略图。

附图标记说明

1、1A、1B                   填充容器

1a                          底部

1b                          外周部分

1c、Sa、Sb                  开放空间

1d                          填充端

1e                          出口端

2                           护套

2a                          流出端

3                           喷嘴

3a                          窄部分

4                           热媒导入管

5                           浸没式加热器(加热部)

6                           热媒供应部

7                           压力传感器

8                           液化气压力信号

9                           温度控制器

10～13                      液化气供应单元

20、20a、20b                供应管道系统

30                          气体消耗设备(加工装置)

A、B                        流动路径

G                           气相部

L                           液相部

M                    底部中央区域

具体实施方式

以下参考附图描述实施本发明的构型。该液化气气化装置的基本结构具有：设置成与前述填充容器的底部和外周接触的开放空间部；温度控制和循环供应热媒的热媒供应部；安装在邻近前述开放空间部底部的空间内或安装于在所述空间内部安装的热媒导入管内部的加热部；以及控制这些部的控制部。在此，所述控制部控制热媒的控制温度和供应流量和在热媒供应部添加到前述加热部的热量，并且将填充容器内的气相压力调整为高于在热媒的控制温度下液化气的饱和蒸气压。在此描述的是将由气体例如HF、ClF₃、BCl₃、SiH₂Cl₂和WF₆所代表的低蒸气压液化气看作液化气的情况。

<根据本发明的液化气气化装置的基本构造的示例>

图1是示出根据本发明的液化气气化装置(此后称作“该气化装置”)的基本构造的示例的轮廓图。该气化装置主要由以下组成：填充容器1，其中填充有液化气；护套2，其形成开放空间1c，热媒以与填充容器的底部1a和外周1b接触的方式供应到开放空间1c；喷嘴3，其将热媒喷射到底部1a的中央区域M周围；热媒导入管4，其用于将热媒供应到喷嘴3；浸没式加热器5(相应于加热部)，其加热所供应的热媒；以及热媒供应部6，其供应温度受控的热媒。压力传感器7(相应于压力检测部)安装在填充容器1的上部来检测内部填充的液化气中的气相部G的压力。液化气以液态从填充端1d向填充容器1供应，并且从出口端1e以气态气化或流出。这些操作由控制部(附图中未示出)以集成的方式控制。

在此，通过具有热媒能够在其中以与冷却护套2的外周和底部接触的方式流过的开放空间1c，能够从填充容器1的外围供应热量，并且通过向填充容器1的底部中央区域M附近垂直喷射热媒，能够在液相部L的中央产生向上的流动和在液相中形成对流，并且确保液相的均匀温度。这样允许来自容器内部的液相部的液化气均匀气化，以及稳定供应液化气。而且，通过在热媒供应部安装浸没式加热器5来加热所供应的热媒，能够供应具有进一步稳定压力的液化气，这是由于从液化气的液相部吸走的气化热能够相应于液化气的供应速率(即气化速率)而被快速补充。

除了允许如图1所示从填充端1d再填充液化气的固定类型的填充容器外，作为填充容器1，还能够使用带有填充液化气的输送用容器和替换整个容器本身。在此，需要填充容器1的底部中央区域M的壁厚比其它部分薄。这样确保高传热功能以将热量从喷射到所述区域的热媒传递到液相部L的内部中央，并且通过在液相中产生向上的流动和在液相中形成对流以确保液相温度的均匀性。更具体地，作为验证的结果，其揭示了要求为填充容器1的底部区域的1/2的圆形部分(直径为整个直径的1/

的圆形区域)的厚度小于在底部1a和其周向部分1b环绕它的圆环形部分。

此外，喷嘴3和热媒导入管4安装在填充容器1的底部1a侧上的开放空间1c中，以提高热媒喷射的速率，并且从热媒供应部6供应的热媒通过供应端4a、热媒导入管4、喷嘴3、开放空间1c和流出端2a形成循环流动路径，并且返回到热媒供应部6。通过从喷嘴3喷射带有热量的热媒，并且将热量传送到填充容器1中的液相液化气中，能够阻止液相温度由于气化热而降低。在此，期望的是，喷嘴3的端部的形状是填充容器1的底部1a的大约1/2尺寸形式的扁平圆形，并且通过在喷嘴3和相对的填充容器1的底部1a之间形成窄部分3a使得喷射到填充容器底部中央区域M的持续加热流穿过该窄部分3a，来采用与开放空间1c的其它部分相比提高在填充容器的底部的中央区域M处热媒的流速和压力的构造。

下面描述该气化装置由于采用上述结构而具有的效果和功能。该气化装置具有以下效果和功能。

(a)通过在围绕填充容器1的护套2内部的开放空间1c中循环供应热媒，阻止填充容器1外侧的环境温度中的变化伴随带来的效应并防止供应压力的波动。

(b)通过向填充容器1的底部中央区域M垂直喷射热媒以提高容器外壁处的膜传热系数，并且使得热媒喷射流喷射的容器壁表面的厚度小于其它部分以提高从热媒到填充容器1内的液相部的整体传热系数，从而改善从热媒到填充容器1的壁表面的热传导。

(c)不仅将容器内部的液相部的温度维持在恒温，而且在例如容器和管道这样的部件的环境温度和液相部温度之间产生足够的温度差，并且通过在液相部的中央和周围区域之间形成温度差并且在液相中形成对流从而确保液相表面层和其它液相部分的温度均匀性。前者——填充容器1的护套2内部的开放空间1c中的热媒即循环热媒的受控温度，后者——从喷嘴3喷射的热媒的受浸没式加热器5控制的受控温度，在两者之间的温度差异的不平衡条件的形成，使得维持液相表面层的温度成为可能。

(d)通过采用允许向容器的底部中央区域M集中添加热量的结构，选择性地从容器底部中央区域M补充热量，积极地在液相中央内部引起向上的流动，并且同时在容器的外壁形成热媒流动路径从而使得没有来自填充容器1外周的递增的热量供应，从而在液化气的液相部中积极地形成对流并将供应的热量快速传送到发生气化的气液界面处，抑制液化气的气化热和从填充容器1的周边空气中供应的热量之间的热不平衡并且防止伴随液相表面层温度变化的压力波动。

(e)甚至当液化气消耗停止时，将气相压力维持到高于液化气在围绕容器的外周循环的热媒的温度下的饱和蒸气压的压力。更具体地，通过安装向喷射到容器底部的热媒递增添加热量的加热器控制与气相压力连动的热量添加。

[热媒的热控制]

为了同时确保(a)～(d)中上述效果和功能，有必要控制从热媒供应部6供应的热媒的总体热量，以及垂直喷射到填充容器1底部的中央区域M的热媒的热量。即，不仅控制从热媒供应部6供应的热媒的温度和供应速率/流量是重要的，而且控制从喷嘴3喷射的热媒的热量也是重要的，或者更具体地在热媒导入管4处的温度和供应速率是重要的。

(1)从热媒供应部6供应的热媒的热控制

所供应的热媒的温度是维持填充容器1周围的持续循环热供应和液化气的液相温度的均匀性的重要控制对象。从热媒供应部6供应到填充容器1的热媒的温度传统上如下确定——相应于以气态从该气化装置供应的液化气的蒸气压(供应压力)。即，如附图2所示，在传统方法中，热媒的温度已经设定为与在液化气独特的温度-饱和蒸气压参数曲线中提供与供应压力(附图2中的Pv值)相等的饱和蒸气压的液化气液相温度(附图2中的Tv值)等值。然而，该气化装置的特征在于将温度设定为Tn [＝Tv-α]，其低于Tv值。在此，期望α的值例如大约是3℃～6℃。

(2)热媒导入管4的温度控制

在该气化装置中，从热媒供应部6供应到填充容器1的热媒的温度Tn控制在仅比对于将液化气的供应压力维持在指定值Pv是必需的液相温度Tv低α值的温度，并且从热媒供应部6流出。其间，由于向以上述形式供应的热媒递增供应热量的加热部5(浸没式加热器)是被联锁和控制使得在填充容器1的气相G的压力为值Pv，不像传统方法，不仅在由于从该气化装置向气体消耗设备供应气态的液化气使得从液相吸走气化热的场合，而且在没有向气体消耗设备供应的场合，浸没式加热器5连续运行以向靠近填充容器1的底部中央区域M喷射的热媒递增供应热量。在该气化装置供应气态液化气的时候和不供应的时候，浸没式加热器5的运行上的仅有的差别在于：来自将热量递增施加到喷射于填充容器1的底部中央区域M附近的热媒上的浸没式加热器5的热量以及其运行频率的差别。即使在供应停止时，浸没式加热器5保持间歇运行。

为了在填充容器1中的液化气的液相中产生对流，相应于气液界面处的气化热带来的温度下降，来自容器底部中央区域M的部分添加热量为重要的控制对象。即，可通过在容器底部中央区域M处将热量从热媒大量传送至液相部L，如附图3所示，形成具有在液相部L中央向上流动Fa和在周边向下流动Fb的对流，为持续维持这种对流模式，可进行温度控制。在底部1a加热的液相部L的部分比液相部L的其它部分温度更高和更轻，在中央形成向上流动Fa，立刻升高到发生气化的气液界面Lg，将液相部L的保留在气液界面Lg处的由于气化热导致具有降低的液相温度的该部分驱逐到周边，并且替换它从而防止气化能力的降低，并且起到防止气相压力降低的功能。同时，液相部L的靠近气相界面Lg处具有由于气化热而降低的温度的该部分立即被驱逐到外周并且形成以沿着填充容器1的内壁的方式向着底部1a的向下流动Fb。以这种方式，液相部L的返回到底部1a的具有降低的温度的该部分在底部1a补充热量。因此，作为一个整体，液相部能够有效地从在填充容器1附近流动的热媒H获得热量，用以帮助抑制由于气化热而导致的蒸气压下降。这样使得能够实现具有极小供应压力波动的液化气气化供应装置。

在该气化装置中，从热媒供应部6供应的热媒穿过热媒导入管4、喷嘴3和开放空间1c，并且返回到热媒供应部6以形成循环系统。因此，热媒的温度在热媒导入管4即喷嘴3中是高的，并且由于在开放空间1c中在填充容器1的底部1a处热量被带走而降低。这将在液相中形成如上所述的对流，但是进一步期望以浸没在热媒导入管4的热媒中的形式安装加热部5(浸没式加热器)，该热媒导入管4是导向喷嘴3的热媒的流动路径。通过在气相压力下降时立即添加热量，可以快速处理甚至轻微的变化。浸没式加热器5仅在填充容器1中的气相压力下降到低于设定的供应压力值时工作。通过开启浸没式加热器5，供应到填充容器1的底部1a的热媒的温度变得临时高于之前，并且结果是，液化气的液相温度的下降由于向液化气热量输入的增加而得到抑制，并且因此可抑制气相压力的降低。当气相压力恢复到初始压力时，该浸没式加热器5停止工作。浸没式加热器5是由温度调节器9开/关控制或PID控制，使得来自监测液化气的气相压力的压力传感器7的液化气压力信号8成为预设值。即，该浸没式加热器5不是连续工作，而是通过与气相压力的降低连动的请求式控制(on-demandcontrol)来控制其工作。

附图4是该气化装置中的压力性能的对照和说明。附图4(B)示出在不施加与气相压力连动的热媒温度控制的情况下的压力性能。即，它示出在不与气相压力波动连动的情况下单单是控制填充容器1以使其具有恒温时的压力性能。附图4(A)示出当循环通过位于填充容器1外周的开放空间1c的热媒的温度控制在与对应所述液化气的作为饱和蒸气压的供应压力的液相温度Tv相同的温度时，以及当伴随着由于在液化气以气态供给时从液相部L带走气化热而导致的液相温度的下降气相压力下降时通过对循环热媒递增地加热来控制循环热媒以抑制压力下降时，加热部的工作模式和通过该模式的液化气的压力性能。附图4(C)示出当位于填充容器1的外周处的热媒循环开放空间1c通过该气化装置被温度控制时，加热部的工作模式和液化气的压力性能。即，它示出了当来自热媒供应部6的热媒的温度维持在低于前述液相温度Tv，并且使用安装在热媒供应流动路径中的浸没式加热器5再次向热媒添加热量从而控制其使得液化气的供应压力等于设计值时，加热部(浸没式加热器5)的工作模式和通过该模式的液化气的压力性能。

(2-1)附图4(A)和(B)是当施加控制液相温度的功能时和在不施加该功能时的对照和说明。如附图4(B)所示，当液相温度不被控制时供应压力由于热量在液化气气化时被带走而随时间逐步降低，但是如附图4(A)所示，当液相温度被控制时供应压力下降的传统问题不会发生，尽管有一些波动，由于该波动被抑制成足够低的值而不会给供应液化气带来麻烦。更具体地，当液相温度不被控制时，(Ba)随着液化气的消耗，液相温度由于气化热而降低并且供应压力也随着时间大幅度地降低，(Bb)并且由于即使在停止供应后液相温度的恢复也非常慢，气相压力的恢复也慢。另一方面，当液相温度被控制时，(Aa)由于浸没式加热器5开启与气相压力连动的开/关动作(PID动作)，因此几乎没有压力波动，(Ab)并且在供应停止时由于没有压力波动的因素浸没式加热器5不会工作。从该验证测试中，可以确认在控制液相温度时供应压力波动处于10kPa和更低的非常小的范围内。

(2-2)附图4(C)和(D)是在该气化装置和传统控制方法中使用请求式加热系统时的压力性能的对照说明。如附图4(D)所示，在传统方法中，液相部L而不是液相表面层的温度在液化气的供应停止后稳定在低温状态，但是如附图4(C)所示，在该气化装置中，由于即使在气态液化气停止供应后仍维持加热状态，液相温度下降的传统问题不会发生。更具体地，如附图4(D)所示，在传统方法中，当液化气以气态供应时，由于与气相压力连动的开/关控制(或PID控制)，几乎没有压力波动，但是虽然如此，整个液相部L的平均温度由于快速气化热散发和缓慢热量输入之间的差异而逐渐降低，并且如果在该状态下液化气的供应停止，(Db)只有液相表面层的温度恢复，但是大部分液相部分的温度稳定在未充分恢复的状态。另一方面，在如附图4(C)所示的气化装置中，当液化气正以气态供应时，(Ca)由于浸没式加热器5与气相压力连动地开启ON/OFF动作(PID动作)，几乎没有压力波动和液相温度下降，并且在液化气停止供应后，(Cb)尽管气化热没有散发，由于存在不平衡条件——其中容器的外周1b侧的开放空间1c的温度(正在循环的热媒的控制温度)低于浸没式加热器5的设定温度，浸没式加热器保持ON/OFF之间的工作和切换，并且(Da)将气相温度维持在几乎恒定的水平。在验证测验中，可以确认，即使在液化气供应一旦终止后或再度供应的场合，该气化装置的供应压力波动处于10kPa和更低的非常小的范围内。

而且，在该气化装置中，在提高该请求式控制响应性的方面，以下结构能有效地工作。

(i)必须具有一结构，其中由上述请求式加热系统递增地加热的热媒接近填充容器1的底部1a垂直喷射。

(ii)必须具有位于热媒导入管4的端部的喷嘴3从而增加热媒喷射到底部1a的速率。

(iii)必须具有一结构，其中填充容器1的底部1a的壁厚小于在底部处围绕其的圆环形部分和储存容器侧壁的壁厚。

(iv)必须具有一结构——其中喷嘴3的端部具有扁平圆形形状，和位于喷嘴3和喷嘴3指向的底部1a之间的窄部分3a。

通过使用预填充有指定液化气的填充容器1以及使用环境温度、热媒的温度和流速、气化的液化气的供应压力(温度)和流速作为指标来模拟产生对流的条件，能够设定在填充容器1中形成对流的条件。而且，尽管能够通过在上述模拟期间假定它来验证对流的存在，但是，还能够通过实际上使用透明填充容器1的方法、使用液体表面传感器(包括内置型和从外面间接监测型)来检察液相部L的液体表面的方法或者通过获得在相应于填充容器的外表面处的液相的上部和下部位置之间的温度差以及在对流产生时测量值的改变来预先作为发现来验证。

[该气化装置的构造示例1的变形例]

附图5是上述气化装置的构造示例1的变形例，并且通过将浸没式加热器5安装在靠近底部1a的开放空间1f(开放空间1c的一部分)而不是热媒导入管4中来确保向填充容器1的底部中央区域M垂直喷射热媒的功能。通过使用相对窄的热媒导入管4来具有与构造示例1中的喷嘴3类似的功能，并且在其和底部1a之间安装浸没式加热器5，能够确保向喷射的热媒添加热量。通过使用该简单结构，能够使该气化装置具有与构造示例1几乎相同的功能。

<该气化装置的构造示例2>

附图6(A)和(B)是上述气化装置的构造示例1的改进版本，并且其特征在于具有：以与填充容器1的底部1a接触的方式设置的开放空间Sa；与开放空间Sa独立设置并且以与填充容器1的外周接触的方式设置的开放空间Sb；流动路径B(在从热媒供应部6供应的热媒通过位于开放空间Sb中的导入部4b导入到开放空间Sb之后热媒从流动路径B、从位于开放空间Sb中的流出端4c流出)；以及流动路径A(该流动路径A将从流动路径B流出的热媒通过安装在开放空间Sa中的热媒导入管4导入到开放空间Sa)。如上述附图12所示一样，附图6(A)示出其中填充容器1是现场装配型的情况和附图6(B)示出其中填充容器是传送到预填充位置的类型的情况，以及示范了一种装置，该装置通过使用设置在填充容器1的底部的测力传感器W来测量重量从而检测内部液化气的残留量。

在该构造中，在构造示例1中是单个空间的开放空间1c根据功能的不同独立划分成开放空间Sa和开放空间Sb。而且，从热媒供应部6供应的热媒通过开放空间Sb导入到开放空间Sa并且在浸没式加热器5加热后通过喷嘴3喷射集中施加在填充容器1的底部1a。该构造使下述效果和功能得以实现。

(i)通过形成独立的空间，容易独立地控制每一个开放空间Sa和Sb的温度以改善控制精确度，并且通过使用相同的热媒精确地控制微小的温度差异。利用该构造，能够在诸如填充容器1和供应管道系统的部件周围的环境温度和液相温度之间形成合适的温度差，并通过在液相部L的中央和其外部之间产生温度差来在液相中形成对流从而确保液相表面层和其它液相部分的温度均匀性。

(ii)通过将经预先温度控制的热媒导入到开放空间Sa，将流出的热媒导入到开放空间Sb并加热它，能够将具有高于所述控制温度的恒温的热媒发射到容器的底部。

[该气化装置的构造示例2的变形例]

(1)附图7是如上所述的该气化装置的构造示例2的变形例，并且与设置成与填充容器1的底部1a接触的开放空间结合的开放空间Sa设置成环绕与填充容器1的外周接触地设置的开放空间Sb的外周。该构造使得能够消除填充容器1周边环境温度对开放空间Sb的影响，并且可获得开放空间Sb的精确温度控制。

(2)附图8是如上所述的该气化装置的构造示例2的变形例，其中开放空间Sa设置成环绕开放空间Sb的外周，开放空间Sb形成为其到达靠近底部1a的中央区域M，并且热媒导入管4安装在开放空间Sa内。由于该构造比附图7的构造更多地消除填充容器1周边环境温度对开放空间Sb的影响，并且使得能够将热媒从喷嘴3喷射到底部1a的中央区域M的更窄的范围，能够进一步向填充容器1的底部1a集中输入热量，并且在液相部L的中央和周围区域之间精确地产生温度差从而在液相中形成对流并且确保液相表面层和液相部其它部分的温度的高均匀性。

<根据本发明的液化气供应装置的构造示例>

例如在半导体生产工艺中，在通过管道系统从填充有液化气的填充容器以气态向单独设置的消耗设备供应液化气的液化气供应装置中使用上述气化装置。在此，其用于填充在填充容器中的液化气的气化处理和/或在通过管道系统以气态送出后在气体消耗设备近旁再次液化和储存的液化气的气化处理。

附图9(A)是使用这样的气化装置的本发明的液化气供应装置(此后称作“该供应装置”)的基本构造示例(构造示例1)的概略图。其稳定地气化低蒸气压液化气并且通过供应管道系统20到气体消耗设备(加工装置)实现没有压力波动的供应。在该气化装置中，填充有低蒸气压液化气的容器1能够装配到液化气供应单元10上并且能够从液化气供应单元10拆除，该液化气供应单元10具有上述的气化装置。通过使用该液化气供应单元10，能够长期持续供应低蒸气压液化气，而在传统上，由于蒸气压开始很低，由于气化热导致液相温度降低，供应压力减小，长期持续供应低蒸气压液化气是有困难的。在此，在半导体生产工艺中，加工装置30具有用于这种诸如CVD和PVD的工艺的加工腔31，以及调整指定压力和流量并且供应气体的气体控制单元32。

填充在填充容器1中的液化气通过液化气供应单元10气化。气态的液化气通过供应管道系统20以气态供应到加工装置30。来自加工装置30的包含导入的液化气的废气通过废气处理装置(附图中未示出)流出。在该供应装置中，因为由于气化热带来的液相温度下降导致的压力减少非常小，所以还能够供应低于室温的气态的低蒸气压液化气，这在传统方法上是困难的。由于能够采用低于室温的液化气蒸气供应方法，在供应管道系统20中再次液化的问题不会发生，而这在传统的供应低蒸气压气态液化材料的供应系统中是个问题，并且能够确保稳定的气相供应压力而没有诸如由于再次液化引起的管道系统腐蚀的问题。

此外，该供应装置能够具有这样的构造：该构造具有2套液化气供应单元11和12，如附图9(B)所示。其基本上与附图9(A)的构造相同，但是由于其具有2套液化气供应单元11和12，在正供应气体的液化气供应单元11的填充容器11a中液化气的剩余量变少时通过切换到正在待机中并以恒温准备好的液化气供应单元12，来交替地切换该2套液化气供应单元11和12，从而能够连续供应液化气而不必在每次更换填充容器时临时停止。

具有上述构造的供应装置，其特征在于，在以下条件下发挥功能。即，在供应装置中，通过有效利用上述气化装置具有的功能，能够非常精确地调整和维持每一个部分的设定温度(包括控制温度)。下面基于附图9(A)对其进行说明。所述工艺和诸如以下出现的温度等条件是用在该供应装置上的例子并且不局限于那些特定的工艺和条件。

(a)从防止低蒸气压液化气的供应管道系统20或加工装置30中的与气体接触的部件中发生再次液化的角度来说，可将热媒供应部6中的热媒的控制温度设定成低于供应管道系统20和加工装置30所处位置的环境温度(在半导体工艺的情况下为洁净室温度)，或者甚至低于温度波动范围的最小温度。

(b)在半导体加工工艺中，由于洁净室温度波动范围通常在23±1～2℃，期望将热媒控制温度设定在大约13℃，以获得充足的抵制再次液化的风险的空间。另外，可设定安装在热媒供应系统中的浸没式加热器5，使得填充容器1中的气相部G的压力为在高于从该热媒供应部6供应的热媒的温度，或者高于上述13℃，并且同时持续低于管道系统和加工装置30所处位置环境温度的下限值(或者具体地，在半导体工艺的情况下为15～16℃)的温度下所述液化气的饱和蒸气压。

(c)通过如上述设定温度，由于即使在所述液化气停止供应时填充容器1的环境温度低于液相部L的目标温度，安装在热媒供应系统中的浸没式加热器5在气体供应停止时间歇地开启，因此在液相部L中持续形成对流，因此能够持续维持气态液化气的供应。结果，在使用低蒸气压液化气时，能够将在传统方法中不可能应对的控制对象“仅在液气界面处的液相表面层的温度”设为目标值，并且因此消除传统问题，即“由于气相部G的表面压力甚至在其它部分具有更低温度时恢复，加热器停止工作，并且因此整个液相部的能量不会恢复，并且导致在供应重启时供应压力异常低。”

(d)保持在填充容器1的外周循环的热媒温度低于液化气的液相部L的目标温度的另一个好处是抑制液相温度的超量现象，这是由于直到供应停止和在供应中时浸没式加热器5满负荷工作而在热媒中积聚的热惯性导致即使在浸没式加热器5停止工作后热量能够持续供应一段时间。

[供应装置的构造示例2]

附图10(A)和(B)是上述气化装置的构造示例1的各自的改进版本，并且该构造使得能够从远处设置的第一液化气供应单元13通过供应管道系统20a向第二液化气供应单元10(或11、12)补充液相的液化气。如附图10(A)所示，通过向第一液化气供应单元13供应液压传送气体(例如氮气的惰性气体)13b，填充在填充容器1中的液相的液化气能够以液态压送到第二液化气供应单元10。通过上述在第二液化气供应单元11中使用的气化装置，压力传送的液化气以气态通过供应管道系统20b供应到加工装置30。

在气化和传送低蒸气压液化气的传统供应系统中，在供应管道系统中流动的气体不仅具有极低的供应压力而且是近似饱和蒸气压的蒸气，并且容易受到管道系统附近的温度改变的影响，并且难以在穿过多个环境温度区域的长距离配管中供应。因此，这些低蒸气压液化气供应装置通常不可避免地位于与加工装置相同的空调环境中。在半导体工艺的情况下，低蒸气压液化气供应装置位于其中也设置有半导体气体消耗设备的洁净室中。因此，可以再次填充或更换远离第二液化气供应单元10的第一液化气供应单元13的填充容器13a，如在该供应装置中，消除了在如洁净室的闭合空间中很危险的再次填充或更换液化气的工作，并且其在气体供应设备的安全设计和提高工作效率方面的优势是相当大。还能够如上述供应装置的构造示例1具有两套液化气供应单元11和12，如附图10(B)所示。

[供应装置的构造示例3]

附图11(A)和(B)是上述气化装置的构造示例2的各自的改进版本，并且该构造使得能够从远处设置的第一液化气供应单元13向第二液化气供应单元10(和12)通过供应管道系统20a补充气相的液化气。与其中以液态供应的构造示例2不同，构造示例3的供应装置一旦在靠近加工装置30设置的第二液化气供应单元11处再次液化以气态供应的液化气并且以液态储存，通过上述气化装置再次气化以液态储存的液化气，并且通过供应管道系统20b向加工装置30以气态供应。

更具体地，如附图11(A)所示，填充在填充容器13a中的液化气被第一液化气供应单元13气化。液化气通过供应管道系统20a以气态传送到第二液化气供应单元10(或11、12)。以气态传送的液化气通过第二液化气供应单元10(或11、12)上的再液化装置(附图中未示出)再次液化并且以液态储存。该储存的液化气通过气化装置(附图中未示出)气化。变成气态的液化气通过供应管道系统20b传送到加工装置30。来自加工装置30的包括导入的液化气的废气通过废气处理装置(附图中未示出)流出。在使用从液化气厂商传送的填充容器1D时，由于装配和移除该容器的工作全部并且只在第一液化气供应单元13处完成，能够避免将管道系统暴露在其中一般操作员工作(在半导体工艺的情况下为洁净室内部)和设置有加工装置30的环境中的危险作业。因此，可将包括低蒸气压液化气的所有液化气与工作空间(例如洁净室)完全分开——这在传统上是不可能的，并且提供集中的供应、显著提高安全和工作效率。

第二液化气供应单元10具有再次液化从第一液化气供应单元13和供应管道系统20a的气态供应的液化气和将它作为液态的液化气储存一次的功能，并且具有将储存过一次的液化气再次气化并且以气态向加工装置30供应的功能。在该供应装置中，能够通过使用液化装置、储存装置和上述气化装置来确保这些功能。而且，如附图11(B)所示，还可具有这样的构造：其中两套液化气供应单元11和12如在上述供应装置的构造示例1和2中一样来使用。

[工业适用性]

上面讨论了这种例如主要使用在半导体或FPD制造中的半导体用特殊气体的液化气的气化方法和气化装置，以及使用这些气化方法和气化装置的液化气供应装置，但是本发明并不局限于这些用于电子设备的液化气，并且能够应用到用于各种其它工艺的液化气或各种流体热处理工艺。而且，当需要多种温度条件的情况下，也可用作一种仅供应具有相应温度的冷媒的装置，并且特别用于需要在多种温度条件下热处理的生产工艺。例如，能够用作用于在诸如气体吸附处理和提纯处理的工艺中在冷却和加热之间切换的处理装置。

Claims (8)

1.一种液化气气化方法，其特征在于，从液化气填充容器的气相部以气态向消耗设备供应液化气，在该填充容器中液相和气相气体共存，

通过喷嘴往位于喷嘴和填充容器的底部之间的窄部分、并往以与前述填充容器的底部和外周接触的方式设置的开放空间部循环供应温度受控的热媒，

并且在前述液化气被以气态供应的状态下或者在供气停止的状态下，通过控制添加到加热部的热量，调整前述填充容器内的气相压力从而使其高于在前述热媒的受控温度下前述液化气的饱和蒸气压，该加热部安装于在前述开放空间部的底部邻近的空间内安装的热媒导入管的内部。

2.根据权利要求1所述的液化气气化方法，其特征在于，通过将由安装在前述热媒导入管内部的前述加热部加热和由所述热媒导入管供出的热媒选择性地发射到前述填充容器的底部内部的中央，将填充容器的中央处的液化气的热量输入升高到高于其它底部部分，在前述液相中产生在液相的中央上升和在液相的外周下降的对流。

3.一种液化气气化装置，其特征在于，从液化气填充容器的气相部以气态向消耗设备供应液化气，在该填充容器中液相和气相气体共存，

具有温度控制和循环供应热媒的热媒供应部，

以与前述填充容器的底部和外周接触的方式设置的开放空间部，

加热部，其安装于在前述开放空间部的底部邻近的空间内安装的热媒导入管的内部，

喷嘴，其连接到前述热媒导入管并且将热媒垂直喷射到与所述底部表面中央部接触的开放空间部的壁面上，

设置于前述的开放空间部中、位于喷嘴和前述填充容器的底部之间的窄部分，

以及控制这些部的控制部，

并且同时，在前述液化气被以气态供应的状态下或者在供气停止的状态下，控制热媒的控制温度和供应流量以及添加到前述加热部的热量，调整前述填充容器内的气相压力从而使其高于在前述热媒供应部处前述液化气的饱和蒸气压。

4.一种液化气气化装置，其特征在于，从液化气填充容器的气相部以气态向消耗设备供应液化气，在该填充容器中液相和气相气体共存，

具有温度控制和循环供应热媒的热媒供应部，

以与前述填充容器的底部接触的方式设置的开放空间部Sa，

独立于开放空间部Sa并以与前述填充容器的外周接触的方式设置的开放空间部Sb，

流动路径B，从前述热媒供应部供应的热媒在从安装在前述开放空间部Sb中的导入部导入到开放空间部Sb之后，从安装在前述开放空间部Sb中的流出部流出到流动路径B，

流动路径A，从所述流动路径B供应的热媒通过安装在开放空间部Sa中的热媒导入管从流动路径A导入到开放空间部Sa，

以及加热部，其安装于在开放空间部Sa中安装的热媒导入管的内部，

以及在前述液化气被以气态供应的状态下或者在供气停止的状态下，使用前述加热部递增地加热从前述流动路径B供应的热媒。

5.根据权利要求4所述的液化气气化装置，其特征在于，具有喷嘴以及位于前述热媒导入管的内部的加热部，该喷嘴连接到位于与前述填充容器的底部表面接触的前述开放空间部Sa内的前述热媒导入管并且将热媒垂直喷射到与所述底部表面中央部接触的开放空间部Sa的壁面上。

6.根据权利要求3或4所述的液化气气化装置，其特征在于，具有与前述填充容器的气相部连接的压力检测部，并且具有通过使用测量值作为指标来控制添加到前述加热部的热量和／或热媒流量的功能。

7.根据权利要求3或4所述的液化气气化装置，其特征在于，前述填充容器的底部中央的壁厚度比壁的其它部分的厚度薄。

8.一种液化气供应装置，其特征在于，通过管道系统从填充有液化气的填充容器向单独的消耗设备以气态供应液化气，

使用权利要求3、4、5、6或7中的任一项所述的液化气气化装置并且对前述填充容器中填充的液化气进行气化处理，和／或

对在以气态通过管道系统供应后在前述消耗设备附近再次液化并储存的液化气进行气化处理。

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