JP2020143315A - Solid material container - Google Patents

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Abstract

To provide means for cooling a solid material container in an arbitrary shape without making large-sized an apparatus where the solid material container is arranged speedily in an easy manner with simple constitution.SOLUTION: A solid material container 1 is for use to vaporize and supply a solid material 2 housed therein, and has a cooling gas introduction line 10 for introducing the cooling gas into the solid material container 1 and a cooling gas delivery line 11 for delivering the cooling gas from the solid material container 1, and the cooling gas introduction line 10 has one or two or more cooling gas jet holes 21 for jetting the cooling gas into the solid material container.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体製造材料、例えば薄膜製造用の固体材料の蒸気を供給するための固体材料容器に関する。 The present invention relates to a solid material container for supplying vapor of a semiconductor manufacturing material, for example, a solid material for thin film manufacturing.

半導体産業の進歩に伴い、厳しい薄膜の要件を満たすであろう新たな半導体材料を利用することが求められている。これらの材料は、半導体製品内の薄膜堆積、形状加工するための広範な用途において使用される。
例えば、固体前駆体材料としては、バリア層、高誘電率/低誘電率絶縁膜、金属電極膜、相互接続層、強誘電性層、窒化珪素層又は酸化珪素層用の構成成分が挙げられ得る。加えて、この固体前駆体としては、化合物半導体用のドーパントとして働く構成成分や、エッチング材料が挙げられ得る。例示的な前駆体材料としては、アルミニウム、バリウム、ビスマス、クロム、コバルト、銅、金、ハフニウム、インジウム、イリジウム、鉄、ランタン、鉛、マグネシウム、モリブデン、ニッケル、ニオブ、白金、ルテニウム、銀、ストロンチウム、タンタル、チタン、タングステン、イットリウム及びジルコニウムの無機化合物及び有機金属化合物が挙げられる。
With the progress of the semiconductor industry, it is required to utilize new semiconductor materials that will meet strict thin film requirements. These materials are used in a wide range of applications for thin film deposition and shape processing in semiconductor products.
For example, the solid precursor material may include a barrier layer, a high dielectric constant / low dielectric constant insulating film, a metal electrode film, an interconnect layer, a ferroelectric layer, a silicon nitride layer, or a component for a silicon oxide layer. .. In addition, examples of this solid precursor include components that act as dopants for compound semiconductors and etching materials. Exemplary precursor materials include aluminum, barium, bismuth, chromium, cobalt, copper, gold, hafnium, indium, iridium, iron, lantern, lead, magnesium, molybdenum, nickel, niobium, platinum, ruthenium, silver and strontium. , Tantalum, titanium, tungsten, ruthenium and zirconium inorganic compounds and organic metal compounds.

この新たな材料の一部は、標準温度及び圧力で固体の形にあるため、製造プロセス用の半導体成膜チャンバへ直接供給することはできない。
これらの材料は、一般に、非常に高い融点及び低い蒸気圧を有しているため、成膜チャンバへの供給に先立って、固体材料容器の内部で加熱され、気化・昇華されねばならない。
Some of this new material is in solid form at standard temperature and pressure and cannot be supplied directly to the semiconductor deposition chamber for the manufacturing process.
Since these materials generally have a very high melting point and low vapor pressure, they must be heated, vaporized and sublimated inside the solid material container prior to feeding into the film formation chamber.

半導体製造工程で使用されるために十分な量の蒸気を供給するためには、加熱時において固体材料容器から固体材料へ十分な入熱があることが求められる。
固体材料の気化に際して、気化熱が奪われるため、固体材料蒸気の供給を開始すると固体材料表面の温度が低下する。すると温度が低下した部分について、固体材料の蒸気圧が低下することから、供給時間の経過とともに固体材料容器から導出される蒸気の量が低下することとなる。このような蒸気の導出量の変動は、半導体製造工程において均一な成膜を妨げることとなるため、好ましくない。
このため、固体材料容器は一般に重量が大きく設計されている。重量を大きくすることにより、固体材料容器そのものが有する熱量が大きくなり、気化に伴い温度が低下した固体材料表面に迅速に熱量を供給することが可能となるためである。
In order to supply a sufficient amount of steam for use in the semiconductor manufacturing process, it is required that there is sufficient heat input from the solid material container to the solid material during heating.
Since the heat of vaporization is taken away when the solid material is vaporized, the temperature of the surface of the solid material drops when the supply of the solid material vapor is started. Then, since the vapor pressure of the solid material decreases in the portion where the temperature has decreased, the amount of vapor derived from the solid material container decreases with the lapse of the supply time. Such fluctuations in the amount of steam derived are not preferable because they hinder uniform film formation in the semiconductor manufacturing process.
For this reason, solid material containers are generally designed to be heavy. This is because by increasing the weight, the amount of heat possessed by the solid material container itself increases, and it becomes possible to quickly supply the amount of heat to the surface of the solid material whose temperature has decreased due to vaporization.

ところで、固体材料容器は、半導体製造装置に固体材料の蒸気を供給するため、半導体製造装置に近接して配置される。ここで固体材料容器内部の固体材料が消費されると、固体材料が充填された別の固体材料容器に交換される。
固体材料容器の交換作業を行うためには、安全上の観点から固体材料容器を室温付近にまで冷却する必要がある。また、半導体プロセスの進捗を考慮すると可能な限り素早く冷却する必要がある。
By the way, the solid material container is arranged close to the semiconductor manufacturing apparatus in order to supply the vapor of the solid material to the semiconductor manufacturing apparatus. When the solid material inside the solid material container is consumed here, it is replaced with another solid material container filled with the solid material.
In order to replace the solid material container, it is necessary to cool the solid material container to around room temperature from the viewpoint of safety. Also, considering the progress of the semiconductor process, it is necessary to cool as quickly as possible.

固体材料容器を冷却する方法は、例えば特許文献1、特許文献2に開示されている。
特許文献1は、固体材料が貯留される容器の外側に設けられた空間に熱媒体(たとえば熱媒油)を導入することにより固体材料を加熱する装置を開示する。この装置において固体材料容器を冷却する場合には、熱媒体が導入される空間に冷却媒体(たとえば冷却水)を導入する。
特許文献2は、固体材料が貯留される容器の底面、側面、および上面を覆うように水冷ケーシングを配置し、水冷ケーシングに冷却水を導入することにより、固体材料容器が冷却される装置を開示する。
Methods for cooling a solid material container are disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2.
Patent Document 1 discloses an apparatus for heating a solid material by introducing a heat medium (for example, heat medium oil) into a space provided outside a container in which the solid material is stored. When cooling the solid material container in this device, a cooling medium (for example, cooling water) is introduced in the space where the heat medium is introduced.
Patent Document 2 discloses an apparatus in which a water-cooled casing is arranged so as to cover the bottom surface, side surfaces, and the top surface of a container in which a solid material is stored, and the solid material container is cooled by introducing cooling water into the water-cooled casing. To do.

特表2010−533790号公報Special Table 2010-533790 特開2014−114491号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-114491

特許文献1に記載の装置では、固体材料容器の外側に、さらに冷媒や熱媒体を導入するための空間を配置する必要があることから、固体材料が大型化するという問題点がある。固体材料は、それ自身でも重量が大きいものであるが、冷媒や熱媒体を導入する空間を配置することでさらに重量が大きくなり、容器の交換作業や運搬が困難になる。また、固体材料容器の構造が複雑になるため、メンテナンス工程が煩雑になるほか、固体材料容器の製造も困難になる。
さらに、熱媒体と冷媒とを同じ空間に交互に導入する必要があることから、空間内に残留する熱媒体が冷媒に混入することによる冷媒の汚染が生じたり、加熱された空間に冷媒が導入されることにより急激に冷媒が加熱され、多量の冷媒蒸気が発生する危険性もある。
The apparatus described in Patent Document 1 has a problem that the solid material becomes large in size because it is necessary to further arrange a space for introducing a refrigerant or a heat medium on the outside of the solid material container. The solid material itself has a large weight, but by arranging a space for introducing a refrigerant or a heat medium, the weight becomes even larger, which makes it difficult to replace or transport the container. Further, since the structure of the solid material container becomes complicated, the maintenance process becomes complicated and the manufacturing of the solid material container becomes difficult.
Furthermore, since it is necessary to alternately introduce the heat medium and the refrigerant into the same space, the heat medium remaining in the space may be mixed with the refrigerant to contaminate the refrigerant, or the refrigerant may be introduced into the heated space. There is a risk that the refrigerant will be heated rapidly and a large amount of refrigerant vapor will be generated.

特許文献2に記載の装置では、水冷ケーシング内に冷却水を流通させる水路を形成する必要があり、装置が煩雑になる。また、固体材料容器の外側にさらに水冷ケーシングを配置する必要があり、装置が大型化するという問題がある。 In the apparatus described in Patent Document 2, it is necessary to form a water channel for circulating cooling water in the water-cooled casing, which complicates the apparatus. Further, it is necessary to further arrange the water-cooled casing on the outside of the solid material container, which causes a problem that the apparatus becomes large in size.

前述のように固体材料容器は重量が大きく、大きな熱量を有していることから、その冷却には時間がかかる。特許文献1または特許文献2に記載されるような、固体材料容器を外側から冷却する装置では、固体材料容器を配置する装置が大型化してしまう。また、固体材料容器を取り外して他の固体材料容器に交換する場合には、その外側の冷却用の装置から取り出す工程が必要となり、交換作業が煩雑となる。また、固体材料容器の外側に設けられる冷却用の装置は、固体材料の外周に隙間なく配置して熱伝導を高める必要があるため、固体材料容器の形状に合わせて製作され、異なる形状の固体材料容器を取り付けることはできない。 As described above, since the solid material container is heavy and has a large amount of heat, it takes time to cool it. In the device for cooling the solid material container from the outside as described in Patent Document 1 or Patent Document 2, the device for arranging the solid material container becomes large. Further, when the solid material container is removed and replaced with another solid material container, a step of taking out from the cooling device on the outside thereof is required, which complicates the replacement work. Further, since the cooling device provided on the outside of the solid material container needs to be arranged tightly on the outer periphery of the solid material to enhance heat conduction, it is manufactured according to the shape of the solid material container and is a solid having a different shape. Material containers cannot be attached.

以上の背景により、簡便な手法・構成により、迅速に、固体材料容器を配置する装置を大型化することなく、任意の形状の固体材料容器を冷却するための手段の開発が望まれている。 Based on the above background, it is desired to develop a means for cooling a solid material container of an arbitrary shape quickly by a simple method and configuration without increasing the size of the device for arranging the solid material container.

本発明に係る固体材料容器は、
内部に収納された固体材料を気化させて供給するための固体材料容器であって、
冷却ガスを前記固体材料容器の内部に導入する冷却ガス導入ラインと、
前記冷却ガスを前記固体材料容器から導出する冷却ガス導出ラインと、を有し、
前記冷却ガス導入ラインは、前記冷却ガスを前記固体材料容器の内部に噴出させるための1または2以上の冷却ガス噴出孔を有する。
The solid material container according to the present invention is
A solid material container for vaporizing and supplying the solid material stored inside.
A cooling gas introduction line that introduces cooling gas into the solid material container,
It has a cooling gas lead-out line for leading out the cooling gas from the solid material container, and has.
The cooling gas introduction line has one or more cooling gas ejection holes for ejecting the cooling gas into the solid material container.

固体材料容器は、配管により固体材料を使用する設備(たとえば半導体製造装置である)に接続されている。固体材料供給時には、固体材料容器は加熱手段により加熱されている。加熱温度は、固体材料を使用するプロセス、固体材料の物性等に応じて任意に設定され、例えば50℃以上300℃以下の温度である。
加熱された固体材料容器からの入熱により、固体材料容器の内部の固体材料の温度が上昇し、固体材料は気化または昇華されて、蒸気として固体材料容器の外部へと導出される。
ここで固体材料容器の加熱手段は、恒温槽、オイルバス、マントルヒーター、テープヒーター、ジャケットヒーター、またはブロックヒーターであってもよい。
The solid material container is connected by piping to equipment that uses the solid material (for example, a semiconductor manufacturing apparatus). When the solid material is supplied, the solid material container is heated by the heating means. The heating temperature is arbitrarily set according to the process of using the solid material, the physical properties of the solid material, and the like, and is, for example, 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
The heat input from the heated solid material container raises the temperature of the solid material inside the solid material container, and the solid material is vaporized or sublimated and led out as steam to the outside of the solid material container.
Here, the heating means of the solid material container may be a constant temperature bath, an oil bath, a mantle heater, a tape heater, a jacket heater, or a block heater.

固体材料の使用後、固体材料の蒸気の導出を停止し、固体材料容器を交換しようとする場合、固体材料容器の温度を低下させる必要がある。交換の際の容器温度は、安全上の観点および容器の材質等により任意に設定され、例えば15℃以上50℃以下の温度である。 After using the solid material, if the derivation of the vapor of the solid material is stopped and the solid material container is to be replaced, it is necessary to lower the temperature of the solid material container. The container temperature at the time of replacement is arbitrarily set depending on the safety viewpoint, the material of the container, and the like, and is, for example, a temperature of 15 ° C. or higher and 50 ° C. or lower.

本発明に係る固体材料容器(図1中に示す、1である)では、冷却ガス導入ライン10から冷却ガスを導入して、固体材料容器1を内部から冷却することにより、迅速に冷却することが可能となる。冷却ガスは、固体材料容器1の加熱温度よりも低い温度のガスであればよく、例えば温度−50℃以上50℃以下のガスであってもよい。冷却ガスは、固体材料に対して不活性であればよく、ガス種は例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、水素またはドライエアであってもよい。冷却ガスは、あらかじめ冷却されていてもよい。冷却手段は特に限定されず、例えば熱交換器を使用した冷媒との熱交換、またはペルチェ素子による冷却であってもよい。冷媒は特に限定されず、液体窒素、水、オイル、またはフロリナートであってもよい。
なお、図中の矢印は、ガスの流れ方向を示す矢印である。
In the solid material container (1 shown in FIG. 1) according to the present invention, cooling gas is introduced from the cooling gas introduction line 10 to cool the solid material container 1 from the inside, thereby rapidly cooling the container. Is possible. The cooling gas may be a gas having a temperature lower than the heating temperature of the solid material container 1, and may be, for example, a gas having a temperature of −50 ° C. or higher and 50 ° C. or lower. The cooling gas may be inert to the solid material, and the gas type may be, for example, nitrogen, argon, helium, hydrogen or dry air. The cooling gas may be pre-cooled. The cooling means is not particularly limited, and may be, for example, heat exchange with a refrigerant using a heat exchanger or cooling by a Peltier element. The refrigerant is not particularly limited and may be liquid nitrogen, water, oil, or fluoroline.
The arrows in the figure are arrows indicating the gas flow direction.

冷却ガスの導入圧力は特に限定されず、例えば0.01MPaA以上2MPaA以下とすることができる。冷却ガスの導入圧力は、固体材料容器1の設計、それに充填される固体材料の物性等に応じて定めることができ、冷却ガスの導入時間の経過とともに上昇させることもできる。 The introduction pressure of the cooling gas is not particularly limited, and can be, for example, 0.01 MPaA or more and 2 MPaA or less. The introduction pressure of the cooling gas can be determined according to the design of the solid material container 1, the physical properties of the solid material filled therein, and the like, and can be increased with the lapse of the introduction time of the cooling gas.

冷却ガスの導入流量は、任意に定めることができるが、固体材料容器1内部の固体材料が充填されていない空間部が、毎分1回以上置換される流量が好ましい。また流量が小さすぎると容器の冷却に要する時間が長くなり、効率が低下する。一方で流量が大きすぎると、固体材料容器の内部で固体材料の巻き上げが発生して後段の配管や機器に不具合を発生させる要因となる。以上を考慮すると、冷却ガスの毎分の流量が、固体材料容器の内部空間のうち、前記固体材料容器の使用開始前の状態において、固体材料が充填されていない部分の体積の1倍以上30倍以下となる量とすることができる。固体材料が、冷却ガスのガス流によって巻き上がる現象を考慮すると、1倍以上10倍以下が好ましく、1倍以上5倍以下がさらに好ましい。 The flow rate for introducing the cooling gas can be arbitrarily determined, but a flow rate in which the space inside the solid material container 1 that is not filled with the solid material is replaced at least once per minute is preferable. If the flow rate is too small, the time required for cooling the container becomes long, and the efficiency decreases. On the other hand, if the flow rate is too large, the solid material is wound up inside the solid material container, which causes a problem in the piping and equipment in the subsequent stage. Considering the above, the flow rate of the cooling gas per minute is one or more times the volume of the portion of the internal space of the solid material container that is not filled with the solid material in the state before the start of use of the solid material container. The amount can be doubled or less. Considering the phenomenon that the solid material is rolled up by the gas flow of the cooling gas, it is preferably 1 time or more and 10 times or less, and more preferably 1 time or more and 5 times or less.

導入された冷却ガスは、固体材料容器1の冷却のために使用される。固体材料容器1およびその内部の固体材料2との熱交換によって温度が上昇した冷却ガスは、冷却ガス導出ライン11から固体材料容器1の外部へと導出される。
導出される冷却ガス中には、固体材料の蒸気が同伴される。同伴された蒸気が配管内で凝縮することを抑制するため、冷却ガス導出ライン11は加熱手段(不図示)により加熱されていてもよい。加熱手段の例としては、配管ブロックヒーター、ジャケットヒーター、またはラインヒーター等が挙げられるが、これらに限定されない。
The introduced cooling gas is used for cooling the solid material container 1. The cooling gas whose temperature has risen due to heat exchange between the solid material container 1 and the solid material 2 inside the solid material container 1 is led out from the cooling gas lead-out line 11 to the outside of the solid material container 1.
The vapor of the solid material is accompanied by the cooling gas to be derived. The cooling gas lead-out line 11 may be heated by a heating means (not shown) in order to prevent the accompanying steam from condensing in the pipe. Examples of the heating means include, but are not limited to, a piping block heater, a jacket heater, a line heater, and the like.

固体材料容器1には、固体材料を同伴させるためのキャリアガスを導入するキャリアガス導入ラインと、キャリアガスに同伴された固体材料の蒸気を導出する固体材料導出ラインがあらかじめ設けられていることが一般的である。この場合、キャリアガス導入ラインまたは固体材料導出ラインは、冷却ガス導入ライン10または冷却ガス導出ライン11を兼ねることもできる。
たとえば、冷却ガス導出ライン11が固体材料導出ラインを兼ねる場合、図8に示すように冷却ガス導出ライン11を分岐させ、仕切弁を設けてもよい。
The solid material container 1 is provided in advance with a carrier gas introduction line for introducing a carrier gas for accommodating the solid material and a solid material derivation line for deriving the vapor of the solid material accompanied by the carrier gas. It is common. In this case, the carrier gas introduction line or the solid material lead-out line can also serve as the cooling gas introduction line 10 or the cooling gas lead-out line 11.
For example, when the cooling gas lead-out line 11 also serves as a solid material lead-out line, the cooling gas lead-out line 11 may be branched and a sluice valve may be provided as shown in FIG.

冷却ガス導入ライン10の開口部の位置は、固体材料容器1に充填される固体材料2の内部として、粉状または顆粒状の固体材料の内部(図1にAで示す)に挿入されるように配置されていてもよい。
また、図1における配置のように、開口部が、固体材料容器1の内部の、固体材料2が配置されていない空間(図1にBで示す)に配置されていてもよい。
The position of the opening of the cooling gas introduction line 10 is such that it is inserted inside the powdery or granular solid material (shown by A in FIG. 1) as the inside of the solid material 2 filled in the solid material container 1. It may be arranged in.
Further, as in the arrangement in FIG. 1, the opening may be arranged in the space (shown by B in FIG. 1) inside the solid material container 1 in which the solid material 2 is not arranged.

冷却ガス導入ライン10には、冷却ガスを固体材料容器の内部に噴出させるための1または2以上の冷却ガス噴出孔21が備えられている。
図2〜図6は、冷却ガス導出ライン10の先端部分の拡大図である。
冷却ガス噴出孔21が1つの場合、図2に示すように円柱状の冷却ガス導入ライン10の先端部(円柱の底部に該当する部分)に冷却ガス噴出孔21aを開口させることもできるが、図3に示すように、円柱状の冷却ガス導入ライン10の側面に冷却ガス噴出孔21bを開口させてもよい。
冷却ガス噴出孔21を2以上有する場合には、図4に示すように冷却ガス導入ライン10の側面に複数の冷却ガス噴出孔21cを設け、シャワー状に冷却ガスを噴出させるようにしてもよい。
The cooling gas introduction line 10 is provided with one or more cooling gas ejection holes 21 for ejecting the cooling gas into the solid material container.
2 to 6 are enlarged views of the tip portion of the cooling gas lead-out line 10.
When there is one cooling gas ejection hole 21, the cooling gas ejection hole 21a can be opened at the tip of the columnar cooling gas introduction line 10 (the portion corresponding to the bottom of the column) as shown in FIG. As shown in FIG. 3, a cooling gas ejection hole 21b may be opened on the side surface of the columnar cooling gas introduction line 10.
When two or more cooling gas ejection holes 21 are provided, a plurality of cooling gas ejection holes 21c may be provided on the side surface of the cooling gas introduction line 10 as shown in FIG. 4, and the cooling gas may be ejected in a shower shape. ..

冷却ガス噴出孔21が1つの場合、冷却ガスが噴出する噴出面積を大きくできることから、冷却ガスの流速を低減させることができ、冷却ガスの吹き付けによる固体材料の飛び散りを抑制することが可能となる。
冷却ガス噴出孔21が2以上の場合、冷却ガスの噴出方向を分散させることが可能となることから、特定の方向から固体材料にガスが吹き付けて固体材料が偏在化することを抑制することが可能となる。
When there is one cooling gas ejection hole 21, the ejection area from which the cooling gas is ejected can be increased, so that the flow velocity of the cooling gas can be reduced, and the scattering of the solid material due to the spraying of the cooling gas can be suppressed. ..
When the number of the cooling gas ejection holes 21 is two or more, it is possible to disperse the ejection direction of the cooling gas. Therefore, it is possible to prevent the solid material from being unevenly distributed by blowing gas onto the solid material from a specific direction. It will be possible.

このように、固体材料容器1の内部に冷却ガスを導入することにより、固体材料容器1の内部から固体材料容器1を冷却することが可能となるため、容器の冷却をより短時間に実施することができる。 By introducing the cooling gas into the solid material container 1 in this way, the solid material container 1 can be cooled from the inside of the solid material container 1, so that the container can be cooled in a shorter time. be able to.

本発明に係る固体材料容器1の冷却ガス噴出孔21は、固体材料容器1の内部に収納された固体材料2の表面よりも上方に配置され、冷却ガス噴出孔21は、冷却ガスが固体材料容器1の内部のうち、固体材料2が収納されていない空間に、水平方向または水平方向よりも上方向に噴出されるように形成されてもよい。
本発明に係る固体材料容器1の冷却ガス導入ライン10は、固体材料容器1の上部から、固体材料容器1の内部に垂直方向に挿入されるように配置され、2以上の冷却ガス噴出孔21が、前記冷却ガス導入ラインの側面に鉛直方向に配置されてもよい。
The cooling gas ejection hole 21 of the solid material container 1 according to the present invention is arranged above the surface of the solid material 2 housed inside the solid material container 1, and the cooling gas is a solid material in the cooling gas ejection hole 21. It may be formed so as to be ejected in the horizontal direction or in the upward direction above the horizontal direction in the space inside the container 1 in which the solid material 2 is not stored.
The cooling gas introduction line 10 of the solid material container 1 according to the present invention is arranged so as to be vertically inserted into the inside of the solid material container 1 from the upper part of the solid material container 1, and two or more cooling gas ejection holes 21. However, it may be arranged in the vertical direction on the side surface of the cooling gas introduction line.

冷却ガスの噴出方向が固体材料2の方向である場合には、冷却ガスの噴出によって固体材料容器1内部の固体材料が舞い上がり、固体材料容器に接続されているバルブや圧力計等の機器を閉塞、リークさせたり、多量の粉状物質が後段の配管に流れ込んで配管を閉塞させたりする子それがある。
本発明に係る固体材料容器1の冷却ガス噴出孔21は、固体材料2が収納されていない空間(図1にBで示す空間)に開口され、さらに、冷却ガスの噴出方向が水平方向または水平方向よりも上方向になるように配置されている。
When the ejection direction of the cooling gas is the direction of the solid material 2, the solid material inside the solid material container 1 is blown up by the ejection of the cooling gas, and the equipment such as the valve and the pressure gauge connected to the solid material container is blocked. There is a child that leaks or a large amount of powdery substance flows into the subsequent pipe and blocks the pipe.
The cooling gas ejection hole 21 of the solid material container 1 according to the present invention is opened in a space (the space shown by B in FIG. 1) in which the solid material 2 is not stored, and the cooling gas ejection direction is horizontal or horizontal. It is arranged so as to be upward from the direction.

たとえば、図3では、固体材料容器1に対して垂直方向に挿入された冷却ガス導入ライン10の側面に冷却ガス噴出孔21bが、固体材料2よりも上方に配置されており、冷却ガス噴出孔21bから導出されるガスは、固体材料容器1に対して水平方向に噴出する。
たとえば図4では、固体材料容器1に対して垂直方向に挿入された冷却ガス導入ライン10の側面に複数の冷却ガス噴出孔21cが鉛直方向に配置されており、冷却ガス噴出孔21cから導出されるガスは、固体材料容器1に対して水平方向に噴出する。冷却ガス噴出孔21cは、鉛直方向に縦に1列配置されてもよいが、図4に示すように複数列配置されてもよい。
この構造により、冷却ガスのフローが直接固体材料2に吹き付けて固体材料が舞い上がる現象を抑制させることが可能となる。
For example, in FIG. 3, a cooling gas ejection hole 21b is arranged above the solid material 2 on the side surface of the cooling gas introduction line 10 inserted in the direction perpendicular to the solid material container 1, and the cooling gas ejection hole 21b is arranged above the solid material 2. The gas derived from 21b is ejected horizontally with respect to the solid material container 1.
For example, in FIG. 4, a plurality of cooling gas ejection holes 21c are arranged in the vertical direction on the side surface of the cooling gas introduction line 10 inserted in the direction perpendicular to the solid material container 1, and are derived from the cooling gas ejection holes 21c. The gas is ejected horizontally with respect to the solid material container 1. The cooling gas ejection holes 21c may be arranged in one row vertically in the vertical direction, or may be arranged in a plurality of rows as shown in FIG.
With this structure, it is possible to suppress the phenomenon that the flow of the cooling gas directly blows onto the solid material 2 and the solid material soars.

本発明に係る固体材料容器1の冷却ガス導入ライン10は、固体材料容器1の上部から、固体材料容器1の内部に垂直方向に挿入されたのち、固体材料容器1側の端部においてL字状に湾曲することによって冷却ガス噴出孔21が固体材料容器1に対して水平方向を向いて開口していることを特徴とすることもできる。 The cooling gas introduction line 10 of the solid material container 1 according to the present invention is vertically inserted into the inside of the solid material container 1 from the upper part of the solid material container 1, and then L-shaped at the end on the solid material container 1 side. It can also be characterized in that the cooling gas ejection hole 21 is opened in the solid material container 1 in the horizontal direction by being curved in a shape.

たとえば図5では、固体材料に対して垂直方向に挿入された冷却ガス導入ライン10は、固体材料容器1側の端部においてL時に湾曲しており、冷却ガス噴出孔21dは水平方向に向けて開口していることから、冷却ガス噴出孔は水平方向に噴出する。
別の例として、図6では、固体材料に対して垂直方向に挿入された冷却ガス導入ライン10は、固体材料容器1側の端部においてL時に湾曲しており、冷却ガス噴出孔21dは傾斜角度をもって開口しており、水平方向よりも上方向に冷却ガスが噴出する。
さらに別の例として、図7では、固体材料に対して垂直方向に挿入された冷却ガス導入ライン10は固体材料容器1側の端部においてU字に湾曲しており、冷却ガス噴出孔21eは上方向に開口している。
このように冷却ガス導入ライン10を固体材料容器1内部で湾曲させることにより、冷却ガスの噴出方向を調整し、冷却ガスが直接固体材料に吹き付けないようにすることで、固体材料の舞い上がりを抑制することが可能となる。
For example, in FIG. 5, the cooling gas introduction line 10 inserted in the direction perpendicular to the solid material is curved at L at the end on the solid material container 1 side, and the cooling gas ejection hole 21d is directed in the horizontal direction. Since it is open, the cooling gas ejection hole ejects in the horizontal direction.
As another example, in FIG. 6, the cooling gas introduction line 10 inserted in the direction perpendicular to the solid material is curved at L at the end on the solid material container 1 side, and the cooling gas ejection hole 21d is inclined. It opens at an angle, and the cooling gas is ejected upward from the horizontal direction.
As yet another example, in FIG. 7, the cooling gas introduction line 10 inserted in the direction perpendicular to the solid material is curved in a U shape at the end on the solid material container 1 side, and the cooling gas ejection hole 21e is formed. It opens upward.
By curving the cooling gas introduction line 10 inside the solid material container 1 in this way, the ejection direction of the cooling gas is adjusted and the cooling gas is prevented from directly spraying on the solid material, thereby suppressing the soaring of the solid material. It becomes possible to do.

本発明に係る固体材料容器1において、冷却ガス導出配管11の後段に、冷却ガスを冷却するためのコールドトラップ30と、コールドトラップ30から導出される冷却ガスを前記固体材料容器1に再度導入させる冷却ガス返送ライン31をさらに有してもよい。
冷却ガスは固体材料容器1を冷却した後に、冷却ガス導出11ラインから導出される。ここで、導出される冷却ガスは気化した固体材料の蒸気を同伴している。固体材料の蒸気は温度の低下により凝縮、析出することがあり、配管の閉塞やパーティクル発生の要因となる場合がある。そこで、コールドトラップ30を設け、固体材料容器から導出されたのちに冷却する。これにより、冷却ガス中に含有される固体材料は凝縮され、コールドトラップ内に残留する。このように冷却ガス中に含有する固体材料含有量を低下させることにより、固体材料容器1の後段の配管内で固体材料が析出し、それにより閉塞したりする現象を抑制することができる。
冷却され、固体材料が低減された冷却ガスは、再び固体材料容器に冷却ガスとして導入されてもよい。このような構成とすることにより、冷却ガスを再利用することができ、コールドトラップの冷熱を固体材料容器の冷却に利用することができるため、エネルギー効率の良い冷却を実施することが可能となる。
In the solid material container 1 according to the present invention, the cold trap 30 for cooling the cooling gas and the cooling gas derived from the cold trap 30 are reintroduced into the solid material container 1 at the subsequent stage of the cooling gas outlet pipe 11. It may further have a cooling gas return line 31.
After cooling the solid material container 1, the cooling gas is led out from the cooling gas lead-out line 11. Here, the derived cooling gas is accompanied by vaporized vapor of the solid material. The vapor of a solid material may condense and precipitate due to a decrease in temperature, which may cause clogging of pipes and generation of particles. Therefore, a cold trap 30 is provided, and the cold trap 30 is taken out from the solid material container and then cooled. As a result, the solid material contained in the cooling gas is condensed and remains in the cold trap. By reducing the content of the solid material contained in the cooling gas in this way, it is possible to suppress the phenomenon that the solid material is deposited in the piping at the subsequent stage of the solid material container 1 and is thereby blocked.
The cooling gas that has been cooled and the solid material has been reduced may be introduced again as the cooling gas into the solid material container. With such a configuration, the cooling gas can be reused and the cold heat of the cold trap can be used for cooling the solid material container, so that energy-efficient cooling can be performed. ..

コールドトラップは、液体窒素、ドライアイス等の冷却媒体により冷却されている。そこに固体材料の蒸気を同伴する冷却ガスが導入されると、気体状態の固体材料が凝縮し、液体または固体状態となってコールドトラップ内に残留し、冷却ガスは温度が低下した状態でコールドトラップから導出される。
コールドトラップがら導出された冷却ガスは、そのまま、または新たな冷却ガスを追加して、再度冷却ガスとして使用される。
The cold trap is cooled by a cooling medium such as liquid nitrogen or dry ice. When a cooling gas accompanied by vapor of a solid material is introduced there, the solid material in a gaseous state condenses and becomes a liquid or solid state and remains in a cold trap, and the cooling gas is cold in a state where the temperature is lowered. Derived from the trap.
The cooling gas derived from the cold trap is used as it is or by adding a new cooling gas and used again as the cooling gas.

固体材料容器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a solid material container. 固体材料容器の冷却ガス導入ライン構成例の拡大図である。It is an enlarged view of the example of the structure of the cooling gas introduction line of a solid material container. 固体材料容器の冷却ガス導入ライン構成例の拡大図である。It is an enlarged view of the example of the structure of the cooling gas introduction line of a solid material container. 固体材料容器の冷却ガス導入ライン構成例の拡大図である。It is an enlarged view of the example of the structure of the cooling gas introduction line of a solid material container. 固体材料容器の冷却ガス導入ライン構成例の拡大図である。It is an enlarged view of the example of the structure of the cooling gas introduction line of a solid material container. 固体材料容器の冷却ガス導入ライン構成例の拡大図である。It is an enlarged view of the example of the structure of the cooling gas introduction line of a solid material container. 固体材料容器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a solid material container. 固体材料容器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a solid material container.

(実施例)
図2、図4または図6に示す形状の冷却ガス導入ライン10を取り付けた図1に示す固体材料容器1を製作し、加熱後の冷却状況を確認した。
固体材料容器1は、内容積18Lの、肉厚0.28cmのステンレススチール製の固体材料容器(容器重量20kg)とした。ここに固体材料としてアルミナ10kgを導入して、恒温槽により容器外壁面温度が250℃または150℃になるように加熱した。容器外壁面温度が250℃または150℃に到達した後、5時間保持した。その後、恒温槽による加熱を停止し、冷却ガス導入ライン10から冷却ガスを導入した。冷却ガスは、温度20℃、流量15SLMの窒素ガスとした。固体材料容器の内部空間のうち、使用開始前の状態における固体材料が充填されていない部分の体積は8Lであるから、毎分の冷却ガスの流量は該体積の1.9倍である。
(Example)
The solid material container 1 shown in FIG. 1 to which the cooling gas introduction line 10 having the shape shown in FIG. 2, FIG. 4 or FIG. 6 was attached was manufactured, and the cooling state after heating was confirmed.
The solid material container 1 was a stainless steel solid material container (container weight 20 kg) having an internal volume of 18 L and a wall thickness of 0.28 cm. As a solid material, 10 kg of alumina was introduced therein and heated in a constant temperature bath so that the temperature of the outer wall surface of the container became 250 ° C. or 150 ° C. After the temperature of the outer wall surface of the container reached 250 ° C. or 150 ° C., the container was kept for 5 hours. After that, the heating by the constant temperature bath was stopped, and the cooling gas was introduced from the cooling gas introduction line 10. The cooling gas was nitrogen gas having a temperature of 20 ° C. and a flow rate of 15 SLM. Since the volume of the portion of the internal space of the solid material container that is not filled with the solid material in the state before the start of use is 8 L, the flow rate of the cooling gas per minute is 1.9 times the volume.

(実施例1)
図3に示す形状の冷却ガス噴出孔21bを有する冷却ガス導入ライン10では、配管径は1/2インチ、開口部面積は0.71cmであった。開口部は、配管の先端から5mm上に配置された。
(Example 1)
In the cooling gas introduction line 10 having the cooling gas ejection hole 21b having the shape shown in FIG. 3, the pipe diameter was 1/2 inch and the opening area was 0.71 cm 2 . The opening was arranged 5 mm above the tip of the pipe.

(実施例2)
図4に示す形状の冷却ガス噴出孔21cを有する冷却ガス導入ライン10では、それぞれの冷却ガス噴出孔21cの直径は1mmであり、冷却ガス噴出孔21の数は32であった。32の冷却ガス噴出孔21は、5mm間隔で垂直方向に8こずつ配置され、垂直に8この冷却ガス噴出孔21が配置された列は4列、冷却ガス導入ラインの側壁面に配置された。
(Example 2)
In the cooling gas introduction line 10 having the cooling gas ejection holes 21c having the shape shown in FIG. 4, the diameter of each cooling gas ejection hole 21c was 1 mm, and the number of the cooling gas ejection holes 21 was 32. Eight cooling gas ejection holes 21 of 32 were arranged in the vertical direction at 5 mm intervals, and four rows in which the eight cooling gas ejection holes 21 were arranged vertically were arranged on the side wall surface of the cooling gas introduction line. ..

(実施例3)
図6に示す形状の冷却ガス噴出孔21eを有する冷却ガス導入ライン10では、冷却ガス導入ライン10は固体材料容器1に挿入されたのち、固体材料容器1全体の高さのうち下から70%の高さの位置において、L字形状に湾曲された。初期の固体材料の充填高さは、固体材料容器1全体の高さのうち下から50%の高さであることから、L字形状の湾曲部分は固体材料の充填高さよりも高い位置にある。湾曲された配管の先端部は斜め方向45℃に切断され、その切り口を冷却ガス噴出孔21eとした。
(Example 3)
In the cooling gas introduction line 10 having the cooling gas ejection hole 21e having the shape shown in FIG. 6, the cooling gas introduction line 10 is inserted into the solid material container 1 and then 70% of the total height of the solid material container 1 from the bottom. At the height position of, it was curved in an L shape. Since the initial filling height of the solid material is 50% of the height of the entire solid material container 1 from the bottom, the L-shaped curved portion is located higher than the filling height of the solid material. .. The tip of the curved pipe was cut at an oblique direction of 45 ° C., and the cut end was used as a cooling gas ejection hole 21e.

実施例1、2、3で、固体材料容器の加熱温度が250℃の場合において、冷却ガスの導入開始から、固体材料容器1の容器外壁面温度が50℃となるまでに要した時間を計測した結果、いずれの場合も所要時間は800分であった。
図6に示す形状の場合(実施例3)については、その容器外壁面温度の推移を示すグラフを表1に示す。表1に点線で示す冷却ガスを導入しない場合には、容器外壁面温度が50℃以下となる冷却に長時間(1800分以上)を要するが、実線で示す冷却ガスを導入する場合には冷却時間が大幅に短縮された。このことから、冷却ガスの導入による容器冷却効果が十分に得られたといえる。
なお、容器外壁面温度は、円筒形状の固体材料容器1の側面中央部の表面を熱電対により計測した。
In Examples 1, 2 and 3, when the heating temperature of the solid material container is 250 ° C., the time required from the start of introduction of the cooling gas to the temperature of the outer wall surface of the solid material container 1 reaching 50 ° C. is measured. As a result, the required time was 800 minutes in each case.
In the case of the shape shown in FIG. 6 (Example 3), Table 1 shows a graph showing the transition of the temperature of the outer wall surface of the container. When the cooling gas shown by the dotted line in Table 1 is not introduced, it takes a long time (1800 minutes or more) to cool the container outer wall temperature to 50 ° C. or less, but when the cooling gas shown by the solid line is introduced, cooling is performed. The time has been greatly reduced. From this, it can be said that the container cooling effect by introducing the cooling gas was sufficiently obtained.
The temperature of the outer wall surface of the container was measured by using a thermocouple on the surface of the central side surface of the cylindrical solid material container 1.

Figure 2020143315
Figure 2020143315

同様に、実施例3において固体材料容器の加熱温度を150℃とした場合の容器外壁面温度の推移を示すグラフを表2に示す。
表2に点線で示す冷却ガスを導入しない場合には、容器外壁面温度が50℃となるまでの冷却に長時間(900分以上)を要するが、実線で示す冷却ガスを導入する場合には冷却時間が大幅に短縮された(約480分)。このことから、冷却ガスの導入による容器冷却効果が十分に得られたといえる。
Similarly, Table 2 shows a graph showing the transition of the container outer wall surface temperature when the heating temperature of the solid material container is 150 ° C. in Example 3.
When the cooling gas shown by the dotted line in Table 2 is not introduced, it takes a long time (900 minutes or more) to cool the container outer wall surface temperature to 50 ° C., but when the cooling gas shown by the solid line is introduced, it takes a long time. The cooling time was significantly reduced (about 480 minutes). From this, it can be said that the container cooling effect by introducing the cooling gas was sufficiently obtained.

Figure 2020143315
Figure 2020143315

次に、図6に示すように冷却ガス導入ライン11をL字に湾曲させて冷却ガスの吹き出し方向を水平方向とする場合(実施例3)と、冷却ガス導入ライン11を湾曲させない場合(実施例1)とで、固体材料容器1内部における固体材料の舞い上がりの有無を確認した。実施例1と実施例3とでは、冷却ガス噴出孔21の高さは同じとしたが、冷却ガスの噴出方向は、実施例3場合には水平方向となるのに対し、実施例1場合には下向き垂直方向となる。
冷却時における冷却ガスの種類及び流量は上記と同様として、固体材料の舞い上がりの有無は、冷却ガス導出ライン11に設けられたパーティクルカウンタにより検出されるパーティクルの有無により確認した。
実施例1には、検出された径0.1μm以上のパーティクル量は1cfあたり1000個であった。これに対し、実施例3の場合には、検出された径0.1μm以上のパーティクル量は1cfあたり10個以下であった。このことから、冷却ガスが固体材料の表面に直接あたる方向に噴出する場合よりも、固体材料容器1に対して水平方向または水平方向よりも上方向に噴出する方が、固体材料の舞い上がりと、それに伴う後段へのパーティクルの同伴を抑制できることが確認された。
Next, as shown in FIG. 6, a case where the cooling gas introduction line 11 is curved in an L shape so that the cooling gas blowing direction is the horizontal direction (Example 3) and a case where the cooling gas introduction line 11 is not curved (implementation). In Example 1), it was confirmed whether or not the solid material was soared inside the solid material container 1. Although the height of the cooling gas ejection hole 21 was the same in Example 1 and Example 3, the cooling gas ejection direction was horizontal in Example 3, whereas in Example 1, the cooling gas ejection direction was horizontal. Is downward and vertical.
The type and flow rate of the cooling gas during cooling were the same as described above, and the presence or absence of soaring of the solid material was confirmed by the presence or absence of particles detected by the particle counter provided in the cooling gas lead-out line 11.
In Example 1, the amount of detected particles having a diameter of 0.1 μm or more was 1000 particles per 1 cf. On the other hand, in the case of Example 3, the amount of detected particles having a diameter of 0.1 μm or more was 10 or less per 1 cf. From this, it is more likely that the cooling gas is ejected horizontally or upward than the horizontal direction with respect to the solid material container 1 than when the cooling gas is ejected in the direction of directly hitting the surface of the solid material. It was confirmed that it was possible to suppress the accompanying particles to the subsequent stage.

1.固体材料容器
2.固体材料
10. 冷却ガス導入ライン
11.冷却ガス導出ライン
21.冷却ガス噴出孔


1. 1. Solid material container 2. Solid material 10. Cooling gas introduction line 11. Cooling gas lead-out line 21. Cooling gas vent


冷却ガスの噴出方向が固体材料2の方向である場合には、冷却ガスの噴出によって固体材料容器1内部の固体材料が舞い上がり、固体材料容器に接続されているバルブや圧力計等の機器を閉塞、リークさせたり、多量の粉状物質が後段の配管に流れ込んで配管を閉塞させたりするそれがある。
本発明に係る固体材料容器1の冷却ガス噴出孔21は、固体材料2が収納されていない空間(図1にBで示す空間)に開口され、さらに、冷却ガスの噴出方向が水平方向または水平方向よりも上方向になるように配置されている。
When the ejection direction of the cooling gas is the direction of the solid material 2, the solid material inside the solid material container 1 is blown up by the ejection of the cooling gas, and the equipment such as the valve and the pressure gauge connected to the solid material container is blocked. , or to leak, there likely to create a large amount of powdery material or to block the piping flows into the downstream pipe.
The cooling gas ejection hole 21 of the solid material container 1 according to the present invention is opened in a space (the space shown by B in FIG. 1) in which the solid material 2 is not stored, and the cooling gas ejection direction is horizontal or horizontal. It is arranged so as to be upward from the direction.

(実施例)
、図4または図6に示す形状の冷却ガス導入ライン10を取り付けた図1に示す固体材料容器1を製作し、加熱後の冷却状況を確認した。
固体材料容器1は、内容積18Lの、肉厚0.28cmのステンレススチール製の固体材料容器(容器重量20kg)とした。ここに固体材料としてアルミナ10kgを導入して、恒温槽により容器外壁面温度が250℃または150℃になるように加熱した。容器外壁面温度が250℃または150℃に到達した後、5時間保持した。その後、恒温槽による加熱を停止し、冷却ガス導入ライン10から冷却ガスを導入した。冷却ガスは、温度20℃、流量15SLMの窒素ガスとした。固体材料容器の内部空間のうち、使用開始前の状態における固体材料が充填されていない部分の体積は8Lであるから、毎分の冷却ガスの流量は該体積の1.9倍である。
(Example)
The solid material container 1 shown in FIG. 1 equipped with the cooling gas introduction line 10 having the shape shown in FIG. 3 , FIG. 4 or FIG. 6 was manufactured, and the cooling state after heating was confirmed.
The solid material container 1 was a stainless steel solid material container (container weight 20 kg) having an internal volume of 18 L and a wall thickness of 0.28 cm. As a solid material, 10 kg of alumina was introduced therein and heated in a constant temperature bath so that the temperature of the outer wall surface of the container became 250 ° C. or 150 ° C. After the temperature of the outer wall surface of the container reached 250 ° C. or 150 ° C., the container was kept for 5 hours. After that, the heating by the constant temperature bath was stopped, and the cooling gas was introduced from the cooling gas introduction line 10. The cooling gas was nitrogen gas having a temperature of 20 ° C. and a flow rate of 15 SLM. Since the volume of the portion of the internal space of the solid material container that is not filled with the solid material in the state before the start of use is 8 L, the flow rate of the cooling gas per minute is 1.9 times the volume.

次に、図6に示すように冷却ガス導入ライン1をL字に湾曲させて冷却ガスの吹き出し方向を水平方向よりも上方向とする場合(実施例3)と、冷却ガス導入ライン1を湾曲させない場合(比較例1)とで、固体材料容器1内部における固体材料の舞い上がりの有無を確認した。比較例1と実施例3とでは、冷却ガス噴出孔21の高さは同じとしたが、冷却ガスの噴出方向は、実施例3場合には水平方向よりも上方向となるのに対し、比較例1場合には下向き垂直方向となる。
冷却時における冷却ガスの種類及び流量は上記と同様として、固体材料の舞い上がりの有無は、冷却ガス導出ライン11に設けられたパーティクルカウンタにより検出されるパーティクルの有無により確認した。
比較例1には、検出された径0.1μm以上のパーティクル量は1cfあたり1000個であった。これに対し、実施例3の場合には、検出された径0.1μm以上のパーティクル量は1cfあたり10個以下であった。このことから、冷却ガスが固体材料の表面に直接あたる方向に噴出する場合よりも、固体材料容器1に対して水平方向または水平方向よりも上方向に噴出する方が、固体材料の舞い上がりと、それに伴う後段へのパーティクルの同伴を抑制できることが確認された。
Then, when the upper direction than the blowing direction horizontal direction of the cooling gas to cooling gas inlet line 1 0 is bent in an L shape as shown in FIG. 6 (Example 3), the cooling gas inlet line 1 0 In the case where the gas was not curved ( Comparative Example 1), it was confirmed whether or not the solid material was soared inside the solid material container 1. In Comparative Example 1 and Example 3, the height of the cooling gas ejection hole 21 was the same, but in the case of Example 3, the cooling gas ejection direction was higher than the horizontal direction. In the case of Comparative Example 1, the direction is downward and vertical.
The type and flow rate of the cooling gas during cooling were the same as described above, and the presence or absence of soaring of the solid material was confirmed by the presence or absence of particles detected by the particle counter provided in the cooling gas lead-out line 11.
In Comparative Example 1, the amount of detected particles having a diameter of 0.1 μm or more was 1000 particles per 1 cf. On the other hand, in the case of Example 3, the amount of detected particles having a diameter of 0.1 μm or more was 10 or less per 1 cf. From this, it is more likely that the cooling gas is ejected horizontally or upward than the horizontal direction with respect to the solid material container 1 than when the cooling gas is ejected in the direction of directly hitting the surface of the solid material. It was confirmed that it was possible to suppress the accompanying particles to the subsequent stage.

本発明に係る固体材料容器1において、冷却ガス導出ライン11の後段に、冷却ガスを冷却するためのコールドトラップ30と、コールドトラップ30から導出される冷却ガスを前記固体材料容器1に再度導入させる冷却ガス返送ライン31をさらに有してもよい。
冷却ガスは固体材料容器1を冷却した後に、冷却ガス導出ライン11から導出される。ここで、導出される冷却ガスは気化した固体材料の蒸気を同伴している。固体材料の蒸気は温度の低下により凝縮、析出することがあり、配管の閉塞やパーティクル発生の要因となる場合がある。そこで、コールドトラップ30を設け、固体材料容器から導出されたのちに冷却する。これにより、冷却ガス中に含有される固体材料は凝縮され、コールドトラップ内に残留する。このように冷却ガス中に含有する固体材料含有量を低下させることにより、固体材料容器1の後段の配管内で固体材料が析出し、それにより閉塞したりする現象を抑制することができる。
冷却され、固体材料が低減された冷却ガスは、再び固体材料容器に冷却ガスとして導入されてもよい。このような構成とすることにより、冷却ガスを再利用することができ、コールドトラップの冷熱を固体材料容器の冷却に利用することができるため、エネルギー効率の良い冷却を実施することが可能となる。
In the solid material container 1 according to the present invention, the cold trap 30 for cooling the cooling gas and the cooling gas derived from the cold trap 30 are reintroduced into the solid material container 1 after the cooling gas lead-out line 11. It may further have a cooling gas return line 31.
The cooling gas is led out from the cooling gas lead-out line 11 after cooling the solid material container 1. Here, the derived cooling gas is accompanied by vaporized vapor of the solid material. The vapor of a solid material may condense and precipitate due to a decrease in temperature, which may cause clogging of pipes and generation of particles. Therefore, a cold trap 30 is provided, and the cold trap 30 is taken out from the solid material container and then cooled. As a result, the solid material contained in the cooling gas is condensed and remains in the cold trap. By reducing the content of the solid material contained in the cooling gas in this way, it is possible to suppress the phenomenon that the solid material is deposited in the piping at the subsequent stage of the solid material container 1 and is thereby blocked.
The cooling gas that has been cooled and the solid material has been reduced may be introduced again as the cooling gas into the solid material container. With such a configuration, the cooling gas can be reused and the cold heat of the cold trap can be used for cooling the solid material container, so that energy-efficient cooling can be performed. ..

Claims (9)

内部に収納された固体材料を気化させて供給するための固体材料容器であって、
冷却ガスを前記固体材料容器の内部に導入する冷却ガス導入ラインと、
前記冷却ガスを前記固体材料容器から導出する冷却ガス導出ラインと、を有し、
前記冷却ガス導入ラインは、前記冷却ガスを前記固体材料容器の内部に噴出させるための1または2以上の冷却ガス噴出孔を有する、固体材料容器。
A solid material container for vaporizing and supplying the solid material stored inside.
A cooling gas introduction line that introduces cooling gas into the solid material container,
It has a cooling gas lead-out line for leading out the cooling gas from the solid material container, and has.
The cooling gas introduction line is a solid material container having one or more cooling gas ejection holes for ejecting the cooling gas into the solid material container.
前記冷却ガス噴出孔は、前記固体材料容器の内部に収納された固体材料の表面よりも上方に配置され、
前記冷却ガス噴出孔は、前記冷却ガスが前記固体材料容器の内部のうち、前記固体材料が収納されていない空間に、水平方向または水平方向よりも上方向に噴出されるように形成される、請求項1に記載の固体材料容器。
The cooling gas vent is arranged above the surface of the solid material housed inside the solid material container.
The cooling gas ejection hole is formed so that the cooling gas is ejected horizontally or above the horizontal direction into a space inside the solid material container in which the solid material is not stored. The solid material container according to claim 1.
前記冷却ガス導入ラインは、前記固体材料容器の上部から、前記固体材料容器の内部に垂直方向に挿入されるように配置され、
2以上の前記冷却ガス噴出孔が、前記冷却ガス導入ラインの側面に鉛直方向に配置される、請求項1または請求項2に記載の固体材料容器。
The cooling gas introduction line is arranged so as to be vertically inserted into the inside of the solid material container from the upper part of the solid material container.
The solid material container according to claim 1 or 2, wherein two or more of the cooling gas ejection holes are arranged in the vertical direction on the side surface of the cooling gas introduction line.
前記冷却ガス導入ラインは、前記固体材料容器の上部から、前記固体材料容器の内部に垂直方向に挿入されたのち、前記固体材料容器側の端部においてL字状に湾曲することによって前記冷却ガス噴出孔が前記固体材料容器に対して水平方向を向いて開口していることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の固体材料容器。 The cooling gas introduction line is vertically inserted into the inside of the solid material container from the upper part of the solid material container, and then curved in an L shape at the end on the solid material container side to form the cooling gas. The solid material container according to claim 1 or 2, wherein the ejection hole is opened so as to face the solid material container in the horizontal direction. 前記冷却ガス噴出孔から噴出されるときの前記冷却ガスの毎分の流量が、前記固体材料容器の内部空間のうち、前記固体材料容器の使用開始前の状態において、固体材料が充填されていない部分の体積の1倍以上30倍以下となるように、前記冷却ガスの流量を調整する冷却ガス流量調整機構を備える、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の固体材料容器。 The flow rate of the cooling gas per minute when ejected from the cooling gas ejection hole is not filled with the solid material in the internal space of the solid material container in the state before the start of use of the solid material container. The solid material container according to any one of claims 1 to 4, further comprising a cooling gas flow rate adjusting mechanism for adjusting the flow rate of the cooling gas so as to be 1 times or more and 30 times or less the volume of the portion. 前記冷却ガスの温度は、―50℃以上50℃以下である、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の固体材料容器。 The solid material container according to any one of claims 1 to 5, wherein the temperature of the cooling gas is −50 ° C. or higher and 50 ° C. or lower. 前記固体材料容器に導入される前記冷却ガスの温度を、―50℃以上50℃以下の温度に冷却させる、ガス冷却機構をさらに備える、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の固体材料容器。 The method according to any one of claims 1 to 6, further comprising a gas cooling mechanism for cooling the temperature of the cooling gas introduced into the solid material container to a temperature of −50 ° C. or higher and 50 ° C. or lower. Solid material container. 前記冷却ガスは、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、および水素ガスよりなる群から選択される少なくとも1種のガスである、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の固体材料容器。 The solid material container according to any one of claims 1 to 7, wherein the cooling gas is at least one gas selected from the group consisting of nitrogen gas, helium gas, argon gas, and hydrogen gas. .. 前記冷却ガス導出配管の後段に、前記冷却ガスを冷却するためのコールドトラップと、前記コールドトラップから導出される冷却ガスを前記固体材料容器に再度導入させる冷却ガス返送ラインをさらに有する、請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の固体材料容器。
Claim 1 further includes a cold trap for cooling the cooling gas and a cooling gas return line for reintroducing the cooling gas derived from the cold trap into the solid material container after the cooling gas outlet pipe. The solid material container according to any one of claims 8.
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