CN110337326A - 气化装置和气化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供气化装置和气化系统。为了能够高精度地检测容器内的液体材料的液面，气化装置包括收容液体材料(X)的容器(10)、加热容器(10)内的液体材料(X)的加热器(30)、以及检测容器(10)内的液体材料的液面的液面传感器(20)，从上方观察容器(10)内时，容器(10)内形成有液体材料(X)气化的气化区域(S1)以及与气化区域(S1)不同的液面稳定区域(S2)，液面传感器(20)检测液面稳定区域(S2)中的液体材料(X)的液面。

Description

气化装置和气化系统

技术领域

本发明涉及使液体材料气化的气化装置以及使用该气化装置的气化系统。

背景技术

作为这种气化装置，如专利文献1所示，具有一种如下结构的气化装置：其具备被导入液体材料的容器以及对容器内的液体材料进行加热的加热器，将液体材料加热而使其气化，并将该气化得到的气体从容器导出并导入到各种设备。

该气化装置还具备液面传感器，该液面传感器贯穿至容器内，以检查容器内的液体材料的余量。

但是，在容器内由于使液体材料气化而产生气泡，因此，存在诸如由于液面晃动或者从液面飞散的液体材料附着于液面传感器而导致无法准确地检测液面之类的问题。这些问题随着气化装置的小型化而变得显著。

专利文献1：日本专利公开公报特开平7-194961号

发明内容

因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其主要课题在于提供一种能够高精度地检测容器内的液体材料的液面的气化装置。

即，本发明的气化装置包括：容器，收容液体材料；加热器，加热所述容器内的所述液体材料；以及液面传感器，检测所述容器内的所述液体材料的液面，从上方观察所述容器内时，所述容器内形成有所述液体材料气化的气化区域和液面稳定区域，所述液面传感器检测所述液面稳定区域中的所述液体材料的液面。

如果是如此构成的气化装置，则从上方观察容器内时，容器内形成有气化区域和液面稳定区域，利用液面传感器检测液面稳定区域中的液面，因此，能够高精度地检测容器内的液体材料的液面。

另外，在此所谓的液面稳定区域不限于液面完全不晃动的区域，只要是能够相比于以往提高液面传感器的检测精度的程度，则液面也可以晃动。

作为更具体的实施方式，可以列举：所述加热器设置于所述容器的侧壁的一部分或者其附近。

如果这样构成，则能够在容器内对配置有加热器的一侧积极地进行加热，能够在加热器侧形成气化区域，并且在加热器的相反侧形成液面稳定区域。其结果，能够使气化区域的液面处产生的晃动在到达液面稳定区域之前减小，或者能够使从气化区域的液面飞散的液体材料不会到达液面传感器，因此，能够高精度地检测液体材料的液面。

优选的是，还包括分隔部件，所述分隔部件以使所述液体材料能够在所述气化区域与所述液面稳定区域之间流通的方式，将所述气化区域与所述液面稳定区域分隔。

如果这样构成，则能够利用分隔部件更可靠地防止气化区域的液面的晃动、以及从气化区域的液面飞散的液体材料到达液面稳定区域的情况。

为了保证气化区域与液面稳定区域的液面为相同的高度，优选的是，所述分隔部件以使所述液体材料气化而成的材料气体能够在所述气化区域与所述液面稳定区域之间流通的方式，将所述气化区域与所述液面稳定区域分隔。

作为用于在容器内形成气化区域和液面稳定区域的具体实施方式，可以列举如下构成：与所述气化区域相比，所述液面稳定区域在单位体积且单位时间被施加的热量较少。

另外，如果液体材料气化而成的材料气体在容器内凝结而液化，则液体材料与材料气体被一起从容器导出，例如有可能导致不能高精度地控制材料气体的流量等。

因此，为了抑制材料气体的液化，优选的是，包括设置于所述容器的上部且对所述液体材料气化而成的材料气体进行加热的加热器。

为了即使材料气体在容器内液化，也能够防止该液化得到的液体材料被与材料气体一起从容器导出，优选的是，在所述容器的所述气化区域侧设有将所述液体材料气化而成的材料气体从所述容器导出的导出口。

如果构成为向气化区域导入液体材料，则导入的液体材料可能会一举气化而导致容器内的圧力急剧上升，可能变得不能高精度地控制例如材料气体的流量。

因此，为了避免容器内的急剧的压力上升，优选的是，在所述容器的所述液面稳定区域侧形成有将所述液体材料导入所述容器内的导入口。

另外，本发明的气化系统包括：上述的气化装置；液体材料供给装置，向所述气化装置供给所述液体材料；以及控制装置，基于所述液面传感器的检测信号控制所述液体材料的供给量。

如果是这样的气化系统，则能够利用液面传感器高精度地检测液体材料的液面，因此，能够加强控制装置对液体材料的供给量的控制。

根据如此构成的本发明，即便是小型装置，也能够高精度地检测容器内的液体材料的液面。

附图说明

图1是示意性表示本发明一个实施方式的气化系统的构成的图。

图2是示意性表示同一个实施方式的气化装置的构成的图。

图3是从液面的面方向观察同一个实施方式的气化装置的图。

图4是从液面的面方向观察其他实施方式的气化装置的图。

图5是示意性表示其他实施方式的气化装置的构成的图。

图6是示意性表示其他实施方式的气化装置的构成的图。

图7是示意性表示其他实施方式的气化装置的构成的图。

附图标记说明

100 气化装置

X 液体材料

10 容器

20 液面传感器

30 加热器

P1 导入口

P2 导出口

11 侧壁

S1 气化区域

S2 液面稳定区域

40 分隔部件

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的气化装置的一个实施方式进行说明。

本实施方式的气化装置100例如构成在半导体等的制造工序中使用的气化系统Z的一部分，如图1所示，经由导入通道L1供给有来自液体材料供给装置200的液体材料X，使该液体材料X气化而生成材料气体。如图1所示，由气化装置100生成的材料气体经由导出通道L2朝向对象设备输送。

导入通道L1和导出通道L2分别设有开闭阀V1、V2，通过使上述开闭阀V1、V2配合适当状况而开闭，从而例如切换成向气化装置100导入液体材料X以及从气化装置100导出材料气体中的任意一方。另外，也能够使开闭阀V1、V2双方打开，还能够使双方关闭。

具体而言，后述的液面传感器20检测气化装置100内的液体材料X的液面，根据其检测信号由未图示的控制装置对设置于导入通道L1的开闭阀V1的开度进行调整，由此能够控制液体材料X的供给量。

另外，导出通道L2设有例如差压式或热式的质量流量控制器等流量控制装置MFC，能够将导出通道L2中流动的材料气体的流量控制成例如预先设定的目标流量。另外，能够使构成流量控制装置MFC的控制阀具备作为上述的开闭阀V2的功能，在这种情况下，并非必须设置开闭阀V2。

如图2所示，本实施方式的气化装置100包括：收容液体材料X的容器10；检测容器10内的液体材料X的液面的液面传感器20；以及加热容器10内的液体材料X的加热器30。

容器10例如呈框体形状，其内部形成为使液体材料X气化的气化室S。此处的容器10是纵向长的纵置型容器，形成有与上述的导入通道L1连接的导入口P1、以及与上述的导出通道L2连接的导出口P2。

导入口P1位于容器10的下部，具体而言，形成于容器10的侧壁11的下端部。另外，导入口P1也可以形成于容器10的底壁12，还可以设置于容器10的上部。

导出口P2位于容器10的上部，具体而言，形成于容器10的侧壁11的上端部。另外，导出口P2也可以形成于容器10的上壁13。

液面传感器20能够使用传感器部(未图示)以与液体材料X接触的状态检测液面的接触式液面传感器、传感器部以与液体材料X非接触的状态检测液面的非接触式液面传感器，或者如浮标式那样具有可动部的液面传感器、如电极式那样不具有可动部的液面传感器之类的各种液面传感器。但是，如果具有可动部，则有可能在容器10内产生微粒，因此，在此使用不具有可动部的液面传感器20。

具体而言，该液面传感器20是从设置于容器10的上壁13的贯穿孔贯穿至容器10内的接触式液面传感器，具备热敏电阻等测温电阻(未图示)，能够利用液相和气相的热耗散系数的不同来检测液面。

加热器30能够使用各种加热器，例如利用了筒形加热器、电热丝加热器的加热器等，在此，加热器30例如是由硅等构成的橡胶加热器。另外，关于加热器30的详细配置将在后面进行说明。

而且，如图3所示，本实施方式的气化装置100构成为，从上方(图2的箭头R的方向)观察容器10内(即从容器10内稳定的液面的面方向观察)时，容器10内形成有液体材料X气化的气化区域S1、以及与所述气化区域S1不同且液面稳定的液面稳定区域S2，上述的液面传感器20配置成检测液面稳定区域S2中的液面。另外，气化区域S1和液面稳定区域S2无需是被严格区分的区域，在上述的气化区域S1和液面稳定区域S2连续形成等情况下，气化区域S1和液面稳定区域S2的一部分也可以在边界部分重合。

气化区域S1是在容器10内设有上述的加热器30的一侧的区域，是积极地加热液体材料X的区域。此处的气化区域S1是与液面稳定区域S2相比在单位体积且单位时间被施加的热量较多的区域，产生大小各异的气泡。

另一方面，液面稳定区域S2是在容器10内设有上述的液面传感器20的一侧的区域，是液面的变动比气化区域S1小的区域。此处的液面稳定区域S2是比气化区域S1低温的区域，但是在容器10是小型容器等情况下，液面稳定区域S2和气化区域S1的温度有时也会基本相同。另外，液面稳定区域S2无需是液面完全不晃动的区域，只要是能够相比于以往提高液面传感器20的检测精度的程度，则液面也可以晃动，也可以产生气泡，液体材料X也可以气化。

如图2和图3所示，由于上述的加热器30的配置而形成本实施方式的气化区域S1和液面稳定区域S2，在此，气化装置100还设有将气化区域S1与液面稳定区域S2分隔的分隔部件40。

更具体而言，加热器30设置于气化室S的局部的周围而不包围整个气化室S。由此，在气化室S中距离加热器30近而传热量多的区域成为气化区域S1，距离加热器30远而传热量少的区域成为液面稳定区域S2。

此处的加热器30设置于容器10的侧壁11的局部，配置成对液体材料X进行局部加热。另外，加热器30并非必须设置于侧壁11，也可以设置于侧壁11的附近，只要是能够使液体材料X气化的程度，也可以与侧壁11分离。即，加热器30可以与侧壁11一体设置，也可以与侧壁11分体形成而与侧壁11分离设置。

如图3所示，本实施方式的容器10呈长方体形状，具有彼此对置的第一侧壁111和第二侧壁112、以及介于第一侧壁111与第二侧壁112之间且彼此对置的第三侧壁113和第四侧壁114。因此，在本实施方式中，不将加热器30设置于第一侧壁111而是设置于第二侧壁112。可以适当选择是否将加热器30设置于第三侧壁113、第四侧壁114，在设置于第三侧壁113、第四侧壁114的情况下，优选不设置于第三侧壁113、第四侧壁114的至少第一侧壁111侧，而是设置于第三侧壁113、第四侧壁114的第二侧壁112侧。

在本实施方式中，如图2所示，除了设有上述的加热器30(以下也称为第一加热器31)以外，还在容器10的上部设有对液体材料X气化而成的材料气体进行加热的第二加热器32，在容器10的下部设有用于实现液体材料X的气化的高效率化的第三加热器33。

另外，第一加热器31、第二加热器32和第三加热器33可以彼此分体，也可以是局部或全部一体形成。

第二加热器32用于抑制材料气体液化，设置于容器10的上壁13中的至少气化区域S1侧。另外，第二加热器32可以从上壁13中的气化区域S1侧设置到液面稳定区域S2侧，也可以从上壁13设置到第一侧壁111的上部。另外，第二加热器32并非必须设置于上壁13，也可以设置于上壁13的附近，只要是能够抑制材料气体液化的程度，则也可以与上壁13分离。

第三加热器33用于加热液体材料X，设置于容器10的底壁12中的气化区域S1侧。另外，第三加热器33并非必须设置于底壁12，也可以设置于底壁12的附近，只要是能够加热液体材料X的程度，则也可以与底壁12分离。

如图2和图3所示，分隔部件40在容器10内介于气化区域S1与液面稳定区域S2之间，能够使液体材料X在气化区域S1与液面稳定区域S2之间流通，在此，也能够使材料气体在气化区域S1与液面稳定区域S2之间流通。

具体而言，分隔部件40设置成与第一侧壁111、第二侧壁112大致平行，在此，是跨越第三侧壁113与第四侧壁114之间设置的例如矩形的平板。该分隔部件40以使气化区域S1与液面稳定区域S2的容积彼此大致相同的方式，将上述的气化区域S1与液面稳定区域S2分隔。另外，可以适当变更分隔部件40的形状、配置，以及被分隔部件40分隔的气化区域S1和液面稳定区域S2的容积比等。

在本实施方式中，使分隔部件40的下端与底壁12分离，能够使液体材料X经由该间隙流通，并且使分隔部件40的上端与上壁13分离，能够使材料气体经由该间隙连通。换言之，利用分隔部件40的下端与底壁12之间的间隙，气化区域S1的液相与液面稳定区域S2的液相连通，并且利用分隔部件40的上端与上壁13之间的间隙，气化区域S1的气相与液面稳定区域S2的气相连通。另外，此处所谓的液相是指存在液体的区域，气相是指存在气体的区域。

在此，在液面稳定区域S2设有上述的液面传感器20，具体而言，液面传感器20的下端配置成比分隔部件40的上端位于下方。另外，在液面稳定区域S2设有上述的导入口P1，在此，在与第一加热器31对置的位置、即第一侧壁111形成有导入口P1。

另一方面，在气化区域S1设有上述的导出口P2，在此，导出口P2形成于第二侧壁112中的第一加热器31的上方。

根据如此构成的本实施方式的气化装置100，利用加热器30的配置和分隔部件40，将气化室S分隔为气化区域S1和液面稳定区域S2，并且液面传感器20检测液面稳定区域S2中的液面，因此，能够防止在气化区域S1中形成的气泡所引起的液面晃动到达液面稳定区域S2的情况、以及从气化区域S1中的液面飞散的液体材料X附着于液面传感器20的情况。

其结果，能够利用液面传感器20高精度地检测液体材料X的液面，能够基于检测出的液面高度高精度地控制例如液体材料X的供给量，能够高精度地掌握容器10内的液体材料X的余量。虽然气化装置100越小型化越能显著发挥上述的作用效果，但是即使是大型的气化装置100，当然也能获得同样的作用效果。

另外，材料气体能够在气化区域S1与液面稳定区域S2之间通过，因此，气化区域S1中的气相与液面稳定区域S2中的气相的压力基本相同，能够将气化区域S1和液面稳定区域S2的液面保持在大致相同的高度。

进而，由第二加热器32对材料气体进行加热，因此，能够抑制材料气体的液化。进而，将导出口P2形成于气化区域S1，因此，即使材料气体液化，也能够防止液化的液体材料X从容器10导出，能够确保例如质量流量控制器等进行的流量控制的精度。

在此基础上，导入口P1形成于液面稳定区域S2，因此，能够防止从导入口P1导入容器10内的液体材料X一举气化，能够防止容器10内的急剧的压力上升。

另外，本发明并不局限于所述实施方式。

例如，在所述实施方式中，在第二侧壁112设置加热器30，但是，加热器30也可以不设置于第二侧壁112，而是设置于底壁12中的气化区域S1侧、即底壁12中的比分隔部件40更靠第一侧壁111侧(第一侧壁111附近)。即，也可以构成为不设置第一实施方式中的第一加热器31而是设置第三加热器33。

而且，气化装置100也可以构成为在容器10的侧壁11的整周(即第一侧壁111、第二侧壁112、第三侧壁113和第四侧壁114)设置加热器30，或者在容器10的整个底壁12设置加热器30，只要构成为使液面稳定区域S2比气化区域S1低温即可。

具体而言，可以列举如下结构：加热器30对液面稳定区域S2的加热能力低于加热器30对气化区域S1的加热能力；在液面稳定区域S2设置有冷却机构。

另外，分隔部件40也可以无需跨越第三侧壁113和第四侧壁114，如图4所示，以与第三侧壁113和第四侧壁114中的一方或双方分离的方式安装于例如底壁12。

而且，所述实施方式的分隔部件40能够使材料气体在气化区域S1与液面稳定区域S2之间流通，并且将气化区域S1与液面稳定区域S2分隔，但是，如果例如将液面稳定区域S2的气相向大气开放等，则也可以使材料气体不能在气化区域S1与液面稳定区域S2之间流通。

而且，如图4所示，导入口P1也可以形成于气化区域S1侧，例如可以形成于第二侧壁112、以及第三侧壁113或第四侧壁114中的气化区域S1侧。

如果这样构成，则液体材料X不被直接导入液面稳定区域S2，因此，能够抑制因液体材料X的导入而导致液面稳定区域S2的液面晃动。

另一方面，如图4所示，导出口P2也可以形成于液面稳定区域S2侧，例如可以形成于第一侧壁111的上端部、以及第三侧壁113或第四侧壁114中的液面稳定区域S2侧的上端部。

如果这样构成，则能够使导出口P2远离气化区域S1的液面，即便液体材料X在气化区域S1中的液面处飞散，也能够抑制飞散的液体材料X到达导出口P2。

在此基础上，如图5所示，气化装置100可以构成为具有在内部形成气化区域S1的第一容器10A、以及在内部形成液面稳定区域S2且与第一容器10A连通的第二容器10B，并且在第二容器10B设有液面传感器20。

更具体而言，第一容器10A与第二容器10B隔着空间S3彼此分离配置，在此，是管轴方向彼此平行设置的管状部件。

第一容器10A在外周部设有加热器30(橡胶加热器、绕线加热器)，其上端部与将材料气体导出的导出口P2连通。

液面传感器20贯穿第二容器10B的内部，第二容器10B的下端部与导入液体材料X的导入口P1连通。

上述的第一容器10A和第二容器10B构成为：上端部彼此连通且下端部彼此连通，第一容器10A的气相与第二容器10B的气相连通且第一容器10A的液相与第二容器10B的液相连通。

如果这样构成，则介于第一容器10A与第二容器10B之间的空间S3作为分隔部件40发挥功能，因此，虽然不将分隔部件40与各容器10A、10B独立地设置，也能够获得与所述第一实施方式同样的作用效果。

进而，作为其他实施方式，如图6所示，分隔部件40也可以相对于第一侧壁111、第二侧壁112倾斜。具体而言，该分隔部件40设置于液面传感器20的下方，在气化区域S1中产生的气泡沿着分隔部件40上浮，由此从液面传感器20分离。换言之，该气化装置100在底壁12的第二侧壁112侧设有加热器30，分隔部件40以随着从第一侧壁111朝向第二侧壁112而渐渐变高的方式倾斜。

如果这样构成，则从水面的面方方向观察时，能够在容器10内形成气化区域S1和液面稳定区域S2，因此，能够利用液面传感器20高精度地检测液面稳定区域S2中的液面。

而且，气化装置100也可以不具备分隔部件40。

具体而言，如图7所示，这样的气化装置100可以列举如下结构：容器10是横向长的容器，在长度方向一端部设有加热器30，并且在长度方向另一端部设有液面传感器20。利用该构成，容器10的气化室S的长度方向一端部侧形成为气化区域S1，并且长度方向另一端部侧形成为液面稳定区域S2，液面传感器20配置成检测液面稳定区域S2的液面。

如果这样构成，则能够防止从气化区域S1中的液面飞散的液体材料X到达液面传感器20，能够高精度地检测液体材料X的液面。

除此以外，本发明并不局限于所述实施方式，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。

工业实用性

按照本发明，能够高精度地检测容器内的液体材料的液面。

Claims (9)

1.一种气化装置，其特征在于，包括：

容器，收容液体材料；

加热器，加热所述容器内的所述液体材料；以及

液面传感器，检测所述容器内的所述液体材料的液面，

从上方观察所述容器内时，所述容器内形成有所述液体材料气化的气化区域和液面稳定区域，

所述液面传感器检测所述液面稳定区域中的所述液体材料的液面。

2.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，所述加热器设置于所述容器的所述气化区域侧的侧壁或者该侧壁的附近。

3.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，还包括分隔部件，所述分隔部件以使所述液体材料能够在所述气化区域与所述液面稳定区域之间流通的方式，将所述气化区域与所述液面稳定区域分隔。

4.根据权利要求3所述的气化装置，其特征在于，所述分隔部件以使所述液体材料气化而成的材料气体能够在所述气化区域与所述液面稳定区域之间流通的方式，将所述气化区域与所述液面稳定区域分隔。

5.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，与所述气化区域相比，所述液面稳定区域在单位体积且单位时间被施加的热量较少。

6.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，包括设置于所述容器的上部且对所述液体材料气化而成的材料气体进行加热的加热器。

7.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，在所述容器的所述气化区域侧设有将所述液体材料气化而成的材料气体从所述容器导出的导出口。

8.根据权利要求1所述的气化装置，其特征在于，在所述容器的所述液面稳定区域侧形成有将所述液体材料导入所述容器内的导入口。

9.一种气化系统，其特征在于，包括：

权利要求1所述的气化装置；

液体材料供给装置，向所述气化装置供给所述液体材料；以及

控制装置，基于所述液面传感器的检测信号控制所述液体材料的供给量。