JP2897452B2 - バブリング用液体原料の残量測定方法及びそのシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品や化学製品の
製造などに使用されるバブリング用液体原料の残量測定
方法及びそのシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、不透明容器に入ったバブリング用
液体原料の残量測定方法及びシステムとしては、放射線
を利用した方法及びシステムなどがある。放射線を利用
した液体原料の測定方法及びシステムについて、図面を
参照して説明する。

【０００３】図６は従来の測定システムの外観図であ
る。１Ａはバブラ容器、１３は放射線源、１４は放射線
検出器である。放射線源１３から出た放射線は、放射線
源１３と放射線検出器１４の間に存在する物質によって
吸収、散乱される。放射線検出器１４に到達する放射線
の量は放射線源１３と放射線検出器１４の間に存在する
物質の種類によって異なる。この作用を利用して、放射
線源１３と放射線検出器１４をバブラ容器１を挟んで向
かい合わせ、これを水平に保ったまま、上下させると、
バブラ容器１の中のバブリング液体原料部分における透
過放射線の量と気体で満たされている部分における透過
放射線の量が異なることから、バブリング液体原料の液
面を知ることができる。この液面とバブラ容器の内部形
状の定数からバブリング液体原料の残量を知ることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した放射線を利用
した方法及びシステムでは、バブラ容器が露出した状態
でしか測定できない。従ってバブラ容器を一定温度に保
つ恒温容器がバブラ容器の周囲を取り囲んでいる通常の
使用状態ではバブリング液体原料の残量は測定できない
という欠点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明のバブリング
用液体原料の残量測定方法は、バブリング用の液体原料
を入れるバブラ室とこのバブラ室の上部に設けられた逆
流防止室とこの逆流防止室の上部に設けられたバブリン
グガス入口と前記バブラ室の上部に設けられたバブリン
グガス出口と前記逆流防止室から前記バブラ室に突き出
したバブリング用の管からなるバブラ容器を用い、前記
バブリングガス出口から測定ガスを導入し、前記逆流防
止室へ前記測定ガスが逆流を開始する時の、前記逆流防
止室と前記バブリングガス出口の圧力差を測定するもの
である。

【０００６】第２の発明のバブリング用液体原料の残量
測定システムは、バブリング用の液体原料を入れるバブ
ラ室とこのバブラ室の上部に設けられた逆流防止室とこ
の逆流防止室の上部に設けられたバブリングガス入口と
前記バブラ室の上部に設けられたバブリングガス出口と
前記逆流防止室から前記バブラ室に突き出したバブリン
グ用の管とを有するバブラ容器と、このバブラ容器の前
記バブリングガス入口側に設けられた逆流開始検知手段
としての圧力計と、前記バブリングガス出口側に設けら
れた逆流誘起用の測定ガス加圧手段および圧力計とを含
むものであり、逆流検知手段として圧力計の他流量計や
マイクロフォンを用いる。

【０００７】

【作用】バブラ容器のバブリングガス出口から測定ガス
を導入すると、そのガスの圧力によって容器内に残った
バブリング用の液体原料が逆流する。導入する測定ガス
の圧力を徐々に増加させると、バブラ室内の液体原料の
液面は下降を続け、その液面がバブリング用の管の下端
以下になった瞬間に測定ガスがバブリング用の管を通っ
て逆流を始める。液体原料は逆流防止室に貯り、測定ガ
スだけがバブリングガス入口を通ってバブラ容器の外へ
逆流していく。測定ガスが逆流を開始した時に、バブラ
室内に残った液体の表面に加わる圧力は、バブリング用
の管を通して液体の表面に加わる圧力と等しい。従っ
て、導入した測定ガスの圧力とバブラ容器の形状で決ま
るいくつかの定数から、パスカルの原理によって液体の
残量が導かれる。

【０００８】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【０００９】図１は、本発明のバブリング用液体原料の
残量測定方法の一実施例に用いるバブラ容器の断面図で
ある。図においてバブラ容器１は、トリメチルアルミニ
ウム等のバブリング用の液体原料を入れるバブラ室２
と、このバブラ室２の上部に設けられた逆流防止室３
と、この逆流防止室３の上部に設けられたバブリングガ
ス入口６と、バブラ室２の上部に設けられたバブリング
ガス出口７と、逆流防止室３からバブラ室２に突き出し
たバブリング用の管４とから主に構成されている。ガス
出口７から測定ガスを導入すると、そのガスの圧力に応
じてバブラ室２の中に残った液体原料５の液面が下降す
る。測定ガスの圧力を徐々に増加させると、液体原料５
の液面は下降を続け、その液面がバブリング用の管４の
下端以下になった瞬間に、測定ガスがバブリング用の管
４から逆流を始める。

【００１０】次にガスの逆流の検出について説明する。
図２は、本発明の液体原料の残量測定方法の一実施例に
おけるバブラ容器１のバブリングガス出口側における圧
力を横軸に、バブリングガス入口側における圧力を縦軸
に示すものである。バブリングガス出口側の圧力が低い
ａｂの区間では、バブリングガス出口側の圧力上昇にと
もなってバブラ室２内の液体原料５の液面が下降を続
け、液体原料５の液面が下降した量の分だけバブリング
ガス入口側の容積が減少し、それにしたがってバブリン
グガス入口側の圧力が上昇する。バブラ室２内の液体原
料５の液面が、バブリング用の管４の下端まで下った瞬
間に測定ガスが逆流を開始する。測定ガスが逆流を始め
る瞬間のバブリングガス出口側の圧力がｂ点で、さらに
バブリングガス出口側の圧力を上げて行くと、測定ガス
が不連続に逆流するので、バブリングガス入口側の圧力
もこれにしたがって脈動する。この脈動を検知し、バブ
リングガス出口側の圧力とバブリングガス入口側の圧力
差を測定することによって液体原料５の残量を測定する
ことができる。

【００１１】次に、ガス出口側の圧力とガス入口側の圧
力から、液体原料の残量を得る計算について以下に説明
する。

【００１２】まず、測定ガスが逆流を始めたとき液体原
料５は逆流防止室３に貯るだけの量が残っている場合を
考える。測定ガスがバブリング用の管４から逆流を始め
た瞬間において、導入した測定ガスの圧力と次に示す定
数から、パスカルの原理によって液体原料の残量は導か
れる。すなわち、バブリングガス出口７に加えた測定ガ
スの圧力はＰ７は、バブリング用の管４にたまった液体
原料による圧力と、逆流防止室３にたまった液体原料に
よる圧力、及びバブリングガス入口６の圧力の和に等し
い。これを式で表すと次の（１）式となる。

【００１３】 Ｐ７＝ｇ×Ｄ×Ｈ４＋ｇ×Ｄ×Ｈ３＋Ｐ６ …（１） ここで、Ｐ６はバブリングガス入口６の圧力、Ｄは液体
原料５の密度、Ｈ３は逆流防止室３にたまった液体原料
の深さ、Ｈ４はバブリング用の管４の長さ、ｇは重力加
速度である。

【００１４】液体原料５の残量は、バブラ室２に残った
液体原料５の体積と、バブリング用管４の内部に存在す
る液体原料５の体積と、逆流防止室に存在する液体原料
５の体積の和になる。これらの量のうち、液体原料５の
残量に依存するのは逆流防止室に存在する液体原料５の
体積で、これは（１）式よりその深さＨ３を求め、これ
に逆流防止室の断面積を乗ずることで得られる。これに
より、液体原料５の残量Ｖは次の（２）式となる。

【００１５】 Ｖ＝Ｖ２＋Ｓ４×Ｈ４＋Ｓ３｛（Ｐ７−Ｐ６）／（ｇ×Ｄ）−Ｈ４｝…（２） ここで、Ｖ２はバブラ室に残った液体原料５の体積、Ｓ
３は逆流防止室の断面積である。（２）式の右辺におい
て、未知数はバブリングガス入口６の圧力Ｐ６とバブリ
ングガス出口７に加えたガスの圧力Ｐ７だけで、これら
を測定することによって液体原料５の残量を求めること
ができる。

【００１６】測定ガスがバブラ容器１を通って逆流した
時に液体原料５が逆流防止室３に貯らないほど少量の場
合には、本実施例において（２）式第３項の括弧内が負
となる。この場合には、バブリング用の管４に貯る液体
原料の量の全体の液体原料の残量に依存するので、
（１）式の第２項を０とし、Ｈ４について求めて（２）
式第２項に代入し、（２）式第３項を０として計算する
ことで、液体原料５の残量を求めることができる。

【００１７】測定ガスが逆流を始めたことを検知するに
は、バブリングガス入口側の圧力の脈動を検出したり、
逆流する測定ガスの流量の変動をバブリングガス入口側
で検出すればよい。また、圧力の脈動にともなって発生
する音波をマイクロフォンで検出し、逆流の開始を検出
してもよい。

【００１８】図３は、本発明の液体原料の残量測定シス
テムの第１の実施例の構成図である。図において、１は
バブラ容器、８はガス配管、９は加圧ガス源としての測
定用ガスボンベ、１０は第１の圧力計、１１は第２の圧
力計である。ガスボンベ９から第２の圧力計１１を通っ
て測定ガスをバブラ容器１に導入する。測定ガスがバブ
ラ容器１を通過して逆流を始めると、第１の圧力計１０
の指示は脈動を始める。この脈動が開始したときの、加
圧ガスの圧力を第２の圧力計１１で、バブラ容器１のバ
ブリングガス入口６側の圧力を第１の圧力計１０で測定
する。通常の液体原料５の使用時には、バブラ容器１の
バブリングガス入口６とバブリングガス出口７でバルブ
を介して分岐すればよい。この場合には、第１の圧力計
１０、第２の圧力計１１を兼用しても構わない。

【００１９】図４は本発明の液体原料の残量測定システ
ムの第２の実施例の構成図である。この第２の実施例で
はバブラ容器１のバブリングガス入口６側に、バブラ容
器１のバブリングガス出口７側からバブリングガス入口
６側に向かって流れる方向の測定ガスの流量を測定でき
る流量計１２を設置し、その指示の変化を検出して測定
ガスの逆流を検出する。

【００２０】図５は本発明の液体原料の残量測定システ
ムの第３の実施例の構成図である。１５はマイクロフォ
ン、１６はモニタである。バブラ容器１に接近してマイ
クロフォン１５を設置する。ガスボンベ９から第２の圧
力計１１を通って測定ガスをバブラ容器１に導入する。
測定ガスがバブラ容器１を通過して逆流を始めると、バ
ブリングガス入口６側の圧力は脈動を始める。この脈動
による音波の発生をマイクロフォン１５で検出し、モニ
タ１６で脈動の検出を表示するかあるいは音波で知らせ
る。この時の加圧ガスの圧力を第２の圧力計１１で、バ
ブラ容器１のバブリングガス入口６側の圧力を第１の圧
力計１０で測定する。

【００２１】上述したこれらのシステムにおいて、通常
の液体原料状態と液体原料の残量測定状態の切り替え
は、ガス系をバルブ等で分岐することによって簡便に行
える。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ブラ容器をガス系に接続したままの状態で、バブラ容器
周辺の保温容器等を取り外す必要なく、簡便かつ正確
に、バブリング用液体原料の残量を測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体原料の残量測定方法の一実施例を
説明するためのバブラ容器の断面図。

【図２】バブリングガス出口側の圧力とバブリングガス
入口側の圧力の関係を示す図。

【図３】本発明の液体原料測定システムの第１の実施例
の構成図。

【図４】本発明の液体原料測定システムの第２の実施例
の構成図。

【図５】本発明の液体原料測定システムの第３の実施例
の構成図。

【図６】従来の液体原料測定システムの一例の外観図。

【符号の説明】

１，１Ａ バブラ容器 ２ バブラ室 ３ 逆流防止室 ４ バブリング用の管 ５ 液体原料 ６ バブリングガス入口 ７ バブリングガス出口 ８ ガス配管 ９ ガスボンベ １０ 第１の圧力計 １１ 第２の圧力計 １２ 流量計 １３ 放射線源 １４ 放射線検出器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バブリング用の液体原料を入れるバブラ
   室とこのバブラ室の上部に設けられた逆流防止室とこの
   逆流防止室の上部に設けられたバブリングガス入口と前
   記バブラ室の上部に設けられたバブリングガス出口と前
   記逆流防止室から前記バブラ室に突き出したバブリング
   用の管からなるバブラ容器を用い、前記バブリングガス
   出口から測定ガスを導入し、前記逆流防止室へ前記測定
   ガスが逆流を開始する時の、前記逆流防止室と前記バブ
   リングガス出口の圧力差を測定することを特徴とするバ
   ブリング用液体原料の残量測定方法。
2. 【請求項２】 バブリング用の液体原料を入れるバブラ
   室とこのバブラ室の上部に設けられた逆流防止室とこの
   逆流防止室の上部に設けられたバブリングガス入口と前
   記バブラ室の上部に設けられたバブリングガス出口と前
   記逆流防止室から前記バブラ室に突き出したバブリング
   用の管とを有するバブラ容器と、このバブラ容器の前記
   バブリングガス入口側に設けられた逆流開始検知手段と
   しての圧力計と、前記バブリングガス出口側に設けられ
   た逆流誘起用の測定ガス加圧手段および圧力計とを含む
   ことを特徴とするバブリング用液体原料の残量測定シス
   テム。
3. 【請求項３】 逆流開始検知手段はガスの流量を測定す
   る流量計である請求項２記載のバブリング用液体原料の
   残量測定システム。
4. 【請求項４】 逆流開始検知手段はバブリングガス入口
   側での圧力の脈動に伴って発生する音波を検出するマイ
   クロフォンである請求項２記載のバブリング用液体原料
   の残量測定システム。