JP2003273025A - 液体材料気化装置 - Google Patents
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Abstract
生じないようにして、液体材料をスムーズかつ高速に気
化することのできる液体材料気化装置を提供すること。 【解決手段】 液体材料LMとキャリアガスCGとを、
液体流量制御機能を備えた制御バルブ1内の気液混合室
6において流量制御しながら混合し、このときの気液混
合体を気液混合室6の近傍かつ下流側に形成されたノズ
ル部8から放出して液体材料LMを減圧気化させるよう
にした液体材料気化装置において、前記気液混合室6に
対してキャリアガスCGを供給する流路4の前記気液混
合室6の近傍に液体材料LMの逆流防止用のノズル部7
を形成した。
Description
造において用いられる各種の液体材料を気化する液体材
料気化装置に関する。
料の気化供給の応答性をよくするために、気液混合室、
流量制御部およびノズル部を一つのブロック体に形成
し、このブロック体をヒータによって加熱するようにし
たものがある。図5は、このような液体材料気化装置の
要部の構成を示すもので、この図において、51は例え
ば直方体形状の本体ブロックで、その内部には3つの流
路52,53,54が形成されており、その上面に気液
混合室55が形成されている。
いない)を気液混合室55に導入するもので、この液体
材料導入路52は、紙面に垂直な方向に設けられてお
り、その一端が本体ブロック51の前面側に開口し、他
端が本体ブロック51の上面に開口するよう、逆L字型
を呈している。そして、前記流路53は、キャリアガス
CGを気液混合室55に導入するもので、このキャリア
ガス導入路53は、その一端が本体ブロック51の左側
面に開口し、他端が本体ブロック51の上面の凹部51
aに開口するよう、L字型を呈している。また、前記流
路54は、ガス導出路として機能するもので、その一端
が本体ブロック51の右側面に開口し、他端が本体ブロ
ック51の適宜位置までほぼ一直線に形成され、その上
端側はノズル部56を介して気液混合部55に連なって
いる。
ック51の上面に形成された凹部51aが弁部材として
のダイヤフラム57によって覆われるようにして形成さ
れるものである。このダイヤフラム57は本体ブロック
51の上面に設けられる弁ブロック58内に収容され、
この弁ブロック58の上部に立設されたピエゾアクチュ
エータ59によって下方に押圧駆動される。なお、60
はダイヤフラム57を上方に常時付勢するばねである。
また、61は本体ブロック51を加熱するヒータであ
る。
よび長さが1.0mm以下の小さなもので、気液混合室
55の近接してその下流側のガス導出路54の最上流部
に設けられており、気液混合室55において生じた気液
混合体がこのノズル部56を通過することによりガス導
出路54に放出され、これにより、気液混合体に含まれ
る液体材料が減圧されることにより気化され、このガス
はキャリアガスCGと混合して混合ガスKGとなり、ガ
ス導出路54を下流側に流れる。
液体材料LMとキャリアガスCGとを、適宜の温度に加
熱された本体ブロック51に設けた気液混合室55にお
いて、液体材料LMの流量制御を行いながら混合し、こ
の気液混合体を、本体ブロック51内の気液混合室45
に近接して形成されたノズル部46を通過させることに
より、前記気液混合体に含まれる液体材料LMが減圧に
より瞬間的に気化され、液体材料LMを効率よくしかも
安定した状態で気化することができる。
来の液体材料気化装置においては、気液混合室55に供
給されるキャリアガスCGの流量が少なかったり、ある
いは、気液混合室55に供給される液体材料LMの流量
が多い場合、液体材料LMがキャリアガス導入路53側
に流れ混む所謂液体材料LMの逆流が生ずることがあ
り、液体材料LMをスムーズかつ高速に気化できないこ
とがあった。
たもので、その目的は、液体材料のキャリアガス供給路
側への逆流が生じないようにして、液体材料をスムーズ
かつ高速に気化することのできる液体材料気化装置を提
供することである。
め、この発明は、液体材料とキャリアガスとを、液体流
量制御機能を備えた制御バルブ内の気液混合室において
流量制御しながら混合し、このときの気液混合体を気液
混合室の近傍かつ下流側に形成されたノズル部から放出
して液体材料を減圧気化させるようにした液体材料気化
装置において、前記気液混合室に対してキャリアガスを
供給する流路の前記気液混合室の近傍に液体材料の逆流
防止用のノズル部を形成したことを特徴としている(請
求項1)。
ば、液体材料のキャリアガス供給路側への逆流が防止さ
れるとともに、気液混合の直前にキャリアガスの流速を
高めることができるので、気液混合をより効率的に行う
ことができ、液体材料をスムーズかつ高速に気化するこ
とができ、したがって、供給された液体材料をリアルタ
イムで効率よく気化することができる。
気液混合室の下流側のノズル部とキャリアガス供給路の
ノズル部が互いに同一サイズである場合、気液混合室を
中心としてキャリアガス供給路とガス導出路とがそれら
の構成において互いに同一となり、互いに対称的な構造
となる。したがって、キャリアガス供給路をガス導出路
として用い、ガス導出路をキャリアガス供給路として用
いることができ、液体材料気化装置の設置現場の配管接
続状況に容易に対応することができる。
照しながら説明する。図1〜図4は、この発明の一つの
実施の形態を示す。まず、図1は、この発明の液体材料
気化装置の全体構成を概略的に示すもので、この図にお
いて、1は液体流量制御機能を備えた制御バルブであ
る。この制御バルブ1の構成を、図2〜図4を参照しな
がら説明すると、これらの図において、2は例えば直方
体形状の本体ブロックで、ステンレス鋼などのように耐
熱性および耐腐食性に富む素材よりなり、その内部に
は、3つの流路3,4,5が形成されており、上面2a
に気液混合室6(この構成は後で説明する)が形成され
ている。
6に導入するもので、この液体材料導入路3は、その一
端が本体ブロック2の前側面2bに開口し、他端が本体
ブロック2の上面2aの気液混合室6に開口するよう、
L字型を呈している。
合室6に導入するもので、このキャリアガス導入路4
は、その一端が本体ブロック2の左側面2cに開口し、
他端が気液混合室6に開口するよう、逆L字型を呈して
いる。そして、このキャリアガス導入路4の最下流側の
気液混合室6との連通部分には、ノズル部7が形成され
ている。このノズル部7は、気液混合室6に供給された
液体材料LMがキャリアガス導入路4へ逆流するのを防
止するものである。
もので、その一端が本体ブロック2の右側面2dに開口
し、他端が気液混合室6に開口するよう、L字型を呈し
ている。そして、このガス導出路5の最上流側の気液混
合室6との連通部分には、ノズル部8が形成されてい
る。このノズル部8には、気液混合室6において生じた
気液混合体が流れるが、これに含まれる液体材料LMを
減圧によって気化するものである。
部8は、互いに同一形状で、その直径がキャリアガス導
入路4やガス導出路5の内径に比べてかなり小さく、ま
た、長さもかなり小さく、例えば直径が1.0mm以
下、長さが1.0mm程度である。
温度に加熱するヒータで、例えばカートリッジヒータよ
りなる。
路3に導入端に設けられる継手部材、11はキャリアガ
ス導入路4の導入端に設けられる継手部材、12はガス
導出路5の導出端に設けられる継手部材である。13は
制御バルブ1の外部カバーである。
ける構成を、図2〜図4を参照しながら説明すると、1
4は弁ブロックで、前記上面2aに適宜のシール部材
(図示していない)を介して載置され、例えばステンレ
ス鋼などのように熱伝導性および耐腐食性の良好な素材
からなる。この弁ブロック14と前記上面2aとの間
に、液体流量制御機能を有するバルブ本体15が形成さ
れる。すなわち、弁ブロック14の内部空間14aに、
ダイヤフラム16と前記上面2aとによって気液混合室
6が形成されている。
下のように構成されている。すなわち、前記上面2aに
は凹部17が形成され、この凹部17に液体材料導入路
3の垂直部5aが開口しており、さらに、前記凹部17
の中心には凹部17よりもやや高いバルブシート18が
形成され、このバルブシート18にキャリアガス導入路
4のノズル部7とガス導出路5のノズル部7が開口した
混合溝(実質的な気液混合室)19が形成されている。
および耐腐食性が良好かつ適当な弾性を有する素材より
なり、軸部16aの下方にバルブシート18の上面と当
接または離間する弁部16bが形成されるとともに、こ
の周囲に薄肉部16cを備え、さらに、この薄肉部16
cの周囲に厚肉部16dを備えてなるもので、ばね20
によって上方に常時付勢されることにより、弁部16b
がバルブシート18からは離間しているが、軸部16a
に下方向への押圧力が作用すると、弁部16bがバルブ
シート18と当接する方向に変位するように構成されて
いる。
これを変位させるためのアクチュエータで、この実施の
形態においては、弁ブロック14の上部に立設されたハ
ウジング22内に複数の圧電素子を積層してなるピエゾ
スタック23を設け、このピエゾスタック23の下方の
押圧部23aを真球24を介してダイヤフラム16の軸
部16aの上端に当接させたピエゾアクチュエータに構
成されている。
材料導入路4を経た液体材料LMがピエゾアクチュエー
タ21によって駆動されるダイヤフラム16によって混
合溝19への流入流量が制御されて導入される一方、キ
ャリアガス導入路4を経たキャリアガスCGが混合溝1
9に導入される。この場合、キャリアガス導入路4に
は、その最下流端にノズル部7が形成されているので、
キャリアガスCGは所定の流速をもって勢いよく混合溝
19に導入される。そして、混合溝19は細長い溝であ
り、液体材料LMに前記キャリアガスCGが勢いよく合
流するので、液体材料LMとキャリアガスCGは、混合
溝17内で勢いよく混合して両者LM,CGが十分に混
ざり合った気液混合体となる。そして、気液混合室6に
供給されるキャリアガスCGの流量が少なかったり、あ
るいは、気液混合室6に供給される液体材料LMの流量
が多くても、キャリアガス導入路4の最下流端に逆流防
止用ノズル部7が形成されているので、前記液体材料L
Mがキャリアガス導入路4側に流れ混むことはない。そ
して、この場合、液体材料LMの気液混合室6への流入
に悪影響が及ぼされることがない。
の直ぐ下流側の噴出用ノズル部8からガス導出路5に向
けて放出される。このとき、気液混合体のなかの液体材
料LMが瞬間的に減圧されてガスとなる。このガスは、
気液混合体M中のキャリアガスCGと混合し、混合ガス
KGとなってガス導出路6を下流側に流れていく。この
とき、ガス導出路5は、ヒータ9によって加熱されてい
るので、結露が生ずることはない。
ル部8の上流側において、圧力が高い状態となり、ヒー
タ9によって効率良く加熱・昇温されることになる。ま
た、このように、キャリアガスCG自体の加熱効率が上
昇するだけでなく、液体材料LMは、ノズル部8におい
て強制的にキャリアガスCGと混合されることから、キ
ャリアガスCGから液体材料LMへの熱伝達が効率良く
行われることになる。これらのことから、ヒータ9から
液体材料LMへの熱の伝達効率が上昇するため、液体材
料LMの気化効率が上昇するとともに、気化した液体材
料LMの流量を大きくし、液体材料LMを気化させるた
めに必要な温度の低温化、ひいてはエネルギーコストの
削減を図ることが可能となる。
らガス導出路5の下流側に向かう過程において、ノズル
部8から放出され、気化した液体材料LMのガス濃度
は、キャリアガスCGの存在によって低下することにな
り、これに伴って、気化した液体材料LMがガス導出路
5内において液化・結露することを防止するために必要
な温度も下がることから、ひいては、ガス導出路5を加
熱するためのエネルギーコストを削減することが可能と
なる。そして、液体材料LMは、ノズル部8からガス導
出路5へ放出されて気化するときに、断熱膨張すること
によって熱を失うため、通常は気化効率が低下するが、
この実施の形態においては、液体材料LMが失った熱
を、液体材料LMと混合するキャリアガスCGによって
補うことができ、これにより、液体材料LMの気化効率
の向上が達成できる。
は、気液混合室6の下流側のノズル部8とキャリアガス
供給路4の下流側のノズル部7が互いに同一サイズとな
るように構成されているので、気液混合室6を中心とし
てキャリアガス供給路4とガス導出路5とがそれらの構
成において互いに同一となり、互いに対称的な構造とな
るので、キャリアガス供給路4をガス導出路として用
い、ガス導出路5をキャリアガス供給路として用いるこ
とができ、液体材料気化装置の設置現場の配管接続状況
に容易に対応することができるが、前記ノズル部7,8
を必ずしも同一サイズにする必要はなく、一方のノズル
部7が液体材料LMの逆流を防止できるようにしてあ
り、他方のノズル部8が気液混合体中の液体材料LMを
確実に気化させることができるようにしてあればよい。
材料とキャリアガスとを、液体流量制御機能を備えた制
御バルブ内の気液混合室において流量制御しながら混合
し、このときの気液混合体を気液混合室の近傍かつ下流
側に形成されたノズル部から放出して液体材料を減圧気
化させるようにした液体材料気化装置において、前記気
液混合室に対してキャリアガスを供給する流路の前記気
液混合室の近傍に液体材料の逆流防止用のノズル部を形
成しているので、液体材料のキャリアガス供給路側への
逆流が防止され、したがって、液体材料をスムーズかつ
高速に気化することができ、供給された液体材料をリア
ルタイムで効率よく気化することができる。
を概略的に示す図で、(A)は上面図、(B)は正面図
である。
縦断面図である。
面図である。
ある。
合室、7…逆流防止用ノズル部、8…噴出用ノズル部、
LM…液体材料、CG…キャリアガス。
Claims (2)
- 【請求項1】 液体材料とキャリアガスとを、液体流量
制御機能を備えた制御バルブ内の気液混合室において流
量制御しながら混合し、このときの気液混合体を気液混
合室の近傍かつ下流側に形成されたノズル部から放出し
て液体材料を減圧気化させるようにした液体材料気化装
置において、前記気液混合室に対してキャリアガスを供
給する流路の前記気液混合室の近傍に液体材料の逆流防
止用のノズル部を形成したことを特徴とする液体材料気
化装置。 - 【請求項2】 気液混合室の下流側のノズル部とキャリ
アガス供給路のノズル部が互いに同一サイズである請求
項1に記載の液体材料気化装置。
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