JP5156159B2

JP5156159B2 - 気化タンク

Info

Publication number: JP5156159B2
Application number: JP2001146558A
Authority: JP
Inventors: 嘉浩江畑
Original assignee: Horiba Stec Co Ltd
Current assignee: Horiba Stec Co Ltd
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: JP2002336680A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液体試料を気化するための気化タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気化タンクとして、例えば、図３に示すように、液体試料Ｓを導入する導入口（図示せず）と、この導入口から導入された液体試料Ｓを貯留する本体１と、この本体１において前記液体試料Ｓを気化したのち、下流側へ導出するための導出口（図示せず）とを備え、前記本体１の上面、下面および側面にヒータ２，３，４が設けられているものがある。
【０００３】
上記のような構成からなる従来の気化タンクＴでは、前記ヒータ２，３，４の加熱によって、本体１内の液体試料Ｓを気化し、その液面高さが一定レベルＬ以下となった場合には、新たに液体試料Ｓを導入するようにしていた。なお、２ａ，３ａ，４ａは、それぞれヒータ２，３，４の温度を測定するための温度センサである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような構成からなる従来の気化タンクＴでは、前記本体１内における液体試料Ｓが気化したときに、蒸発潜熱がその液面付近から奪われることになり、液面付近の温度が低下することとなっていた。そして、前記本体１の上面、下面および側面に設けられていたヒータ２，３，４から、上記のように温度が低下した液面付近に熱が伝達されるまでに時間がかかるため、本体１内の液体試料Ｓの液面付近の温度が低下している時間が長くなってしまい、前記液面付近からの液体試料Ｓの蒸発が促進されず、本体１内における液体試料Ｓの気化量が制限されるという問題があった。
【０００５】
この発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、液体試料の気化量の増大を図ることが可能な気化タンクを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、液状の試料を貯留する本体と、この本体内の液状の試料を加熱して気化するための加熱手段と、前記本体に液状の試料を導入するための導入口と、前記本体において気化した試料を導出するための導出口とを備えた気化タンクであって、前記加熱手段は、本体の下面に設けた加熱手段と、この加熱手段とは別体として、試料の蒸発時において試料の液面付近から蒸発潜熱が奪われても、試料の液面付近に熱を供給しうるよう前記本体内に貯留された液状の試料の液面付近に設けた加熱手段とを含み、且つこの加熱手段は本体内の液状の試料の液面付近における温度を計測する温度センサに基づいて試料の液面付近の温度が制御されるよう液状の試料に接触するものであることを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
また、本発明は別の観点から、液状の試料を貯留する本体と、この本体の上下両面と側面とに設けられ、本体内の液状の試料を加熱して気化する加熱手段と、前記本体に液状の試料を導入するための導入口と、前記本体において気化した試料を導出するための導出口とを備えた気化タンクであって、前記加熱手段とは別体として、前記本体内に貯留された液状の試料の液面付近にも、試料の蒸発時において試料の液面付近から蒸発潜熱が奪われても、試料の液面付近に熱を供給しうる加熱手段が設けられ、且つこの加熱手段は本体内の液状の試料の液面付近における温度を計測する温度センサに基づいて試料の液面付近の温度が制御されるよう液状の試料に接触するものであることを特徴とする気化タンクを提供する（請求項２）。
【０００８】
上記の構成により、液体試料の気化量の増大を図ることが可能な気化タンクを提供することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を、図を参照しながら説明する。
図１（Ａ）は、本発明の一実施例に係る気化タンクＤの構成を概略的に示す側面図、図１（Ｂ）は、前記気化タンクＤの構成を概略的に示す説明図であり、より詳しくは、後述する加熱手段２を除いた状態で示す気化タンクＤの平面図である。
本発明の気化タンクＤは、液状の試料（液体試料）Ｓを貯留する本体１と、この本体１の上下両面と側面とに設けられた加熱手段２，３，４と、前記本体１内に貯留された液状の試料Ｓの液面付近に設けられた加熱手段５，５…と、前記加熱手段３，４，５の温度を測定するための温度センサ３ａ，４ａ，５ａと、前記本体１内の試料Ｓの温度を計測するための温度センサ６と、前記本体１に液状の試料Ｓを導入するための導入口（図示せず）と、前記本体１において気化した試料Ｓを導出するための導出口（図示せず）とを備えている。
【００１０】
前記試料Ｓは、例えば、ＳｉＣｌ₄である。なお、試料Ｓは、気化タンクＤに液状として供給できるものであればよい。
【００１１】
前記本体１は、中空のほぼ円柱（円筒）形状をしており、その外径寸法は、例えば、上面および底面が、直径５０８ｍｍの円形状をしており、高さが１５５ｍｍとなっている。また、本体１には、後述するカートリッジヒータである加熱手段５，５…を差し込むために加工された穴（図示せず）を加熱手段５の数と同数（例えば、６つ）だけ有している。
【００１２】
そして、本体１内に貯留される試料Ｓは、その液面が、本体１の底面から適宜の高さの位置に設けられた下限レベルラインＬよりも常に上側にあり、前記下限レベルラインＬより一定距離だけ上方の位置に設けられた上限レベルラインＨよりも常に下側にあるように調整される。
【００１３】
前記加熱手段２，３，４，５はそれぞれ、前記本体１内の液状の試料Ｓを加熱して気化するためのものであり、例えば、ヒータからなる。この実施例では、前記本体１の上面に設けられた加熱手段２と本体１の側面に設けられた加熱手段４の容量は、合わせて８７０Ｗであり、前記本体１の下面に設けられた加熱手段３の容量は、３２０Ｗであり、前記加熱手段５，５…の容量は、合わせて２２００Ｗであり、全容量は３３９０Ｗである。そして、試料Ｓの液面付近に設けられる加熱手段５の容量は、全容量の約６５％となっている。
【００１４】
前記加熱手段５は、ほぼ円筒形状で長細いカートリッジヒータから構成されており、前記本体１に、例えば、６つ差し込まれる。各加熱手段５は、前記本体１に水平に差し込まれた状態で、かつ他の加熱手段５と平行となるように設置され、その本体１の底面からの高さＲは、前記下限レベルラインＬよりも低くなるように設定されている。なお、前記加熱手段５は、常にその全体が試料Ｓの液面下にあるように配置してもよいが、例えば、試料Ｓの液面が前記下限レベルラインＬ付近にある場合などに、加熱手段５の一部が試料Ｓの液面より上側に出るように配置してあってもよい。
【００１５】
前記温度センサ５ａは、複数ある加熱手段５，５…に対して個別に設けられていてもよいが、一つの加熱手段５のみに対して設けられていてもよい。なお、前記温度センサ５ａは、例えば、加熱手段５の中央部を計測するように配置される。
【００１６】
前記温度センサ３ａ，４ａ，５ａによって計測される各加熱手段３，４，５の温度は、加熱手段３，４，５の温度を調整する図示しない加熱手段温調器に出力される。
【００１７】
前記温度センサ６は、前記本体１内の試料Ｓの液面付近の温度を検知できるように本体１内に配置される。前記温度センサ６の配置場所は、例えば、前記加熱手段５の高さＲよりも４．５ｍｍ下の位置とすることができる。本実施例では、前記本体１の上面に温度センサ６挿入用の竪穴（図示せず）を設けてあり、この竪穴から前記温度センサ６が挿入された状態で保持される。そして、温度センサ６が検知した試料Ｓの液面付近の温度は、前記加熱手段温調器に電気的に直列に接続されて用いられる液温度制御用温調器（図示せず）に出力される。前記温度センサ６の配置場所としては、前記試料Ｓの液面より常に下側となる位置が好ましく、例えば、前記加熱手段５よりも少し下側とすればよい。
【００１８】
なお、前記液温度制御用温調器は、本体１内の試料Ｓの温度を調整するためのものであり、前記温度センサ６から送られてきた試料Ｓの温度に基づいて、前記加熱手段温調器に対して加熱手段３，４，５の温度を上昇・低下させる指令を発するものである。また、前記加熱手段温調器は、前記液温度制御用温調器からの指令に応じて、加熱手段３，４，５の温度を上昇・低下させるかあるいは維持する制御を行うのである。
【００１９】
上記の構成からなる気化タンクＤでは、まず、試料Ｓをその液面が本体１内の前記下限レベルラインＬよりも上側で上限レベルラインＨよりも下側となるように本体１内に注入した状態とし、続いて、前記加熱手段２，３，４，５によって試料Ｓを加熱するのであり、加熱されて気化した試料Ｓは、前記導入口から下流側へと送られることになる。
【００２０】
そして、上記の構成からなる気化タンクＤでは、試料Ｓの液面付近に加熱手段５を設けてあることから、試料Ｓの蒸発時に、試料Ｓの液面付近から蒸発潜熱が奪われても、前記加熱手段５からすぐに熱を供給することができ、液面付近の温度が低下する時間を非常に短くすることが可能となる。そのため、前記液面付近からの試料Ｓの蒸発を促進でき、本体１内における液体試料Ｓの気化量の増大を図ることが可能となるのである。
【００２１】
ここで、上記の構成からなる気化タンクＤの性能を調べるために、従来の気化タンクとの比較実験を行った。図２は、上記比較実験に用いた気化システム７の構成を概略的に示す説明図である。
前記気化システム７は、上流側から順に、試料Ｓを貯留しておく貯留槽８と、予熱器９と、本発明の気化タンクＤまたは従来の気化タンクＴと、二つの恒温槽１０，１０とを有している。
【００２２】
なお、この実験に使用した従来の気化タンクＴは、図３に示すものであり、本体１の上面に設けられたヒータ２の容量は８００Ｗ、下面に設けられたヒータ３の容量は１７００Ｗ、側面に設けられたヒータ４の容量は１０００Ｗで、全容量は３５００Ｗであり、下面に設けられたヒータ３の容量が重視されているものである。
【００２３】
前記貯留槽８から気化タンクＤ（Ｔ）への試料Ｓの供給は、例えば、窒素などの不活性ガスを貯留槽８内へと送り、貯留槽８内の圧力を高めることによって行われる。
【００２４】
前記二つの恒温槽１０，１０は、それぞれ二つのマスフローコントローラ１１，１１を備えており、各マスフローコントローラ１１のフルスケールは、２５ＳＬＭ（０℃、Ｌ／ｍｉｎ：０℃において１分間あたりに流れる体積（Ｌ））である。そのため、計４つあるマスフローコントローラ１１のフルスケールは１００ＳＬＭとなり、気化システム７において、それ以上の気体を発生させることはできない。また、前記各恒温槽１０の下流側の圧力は、例えば、大気圧である。
【００２５】
なお、各気化タンクＤ，Ｔの設定温度は、それぞれ７５℃である。
【００２６】
上記の構成からなる気化システム７により、本発明の気化タンクＤと従来の気化タンクＴとで同様の実験を行った結果、従来の気化タンクＴを用いた場合には、試料Ｓの最大発生（気化）量は２５ＳＬＭであり、そのときの気化タンクＴ内の圧力は、９ｋＰａであった。
【００２７】
一方、本発明の気化タンクＤを用いた場合には、試料Ｓの最大発生（気化）量は１００ＳＬＭであり、そのときの気化タンクＤ内の圧力は、６４〜７０ｋＰａであった。なお、前記タンク内の圧力から、本発明の気化タンクＤによれば、１００ＳＬＭ以上の気化発生量を得られると考えられるが、今回の実験で用いた気化システム７では、最大１００ＳＬＭまでしか気化発生を行えないないため、上述したことを確認することができなかった。
【００２８】
上記比較実験から、本発明の気化タンクＤは、少なくとも従来の４倍の気化量を得ることが可能であることがわかる。
【００２９】
そして、上記気化タンクＤは、従来の気化タンクＴと、そのヒータ容量およびタンク寸法をほぼ同じにして製作することができるため、その大型化を回避しつつ、大流量仕様の装置とすることができ、ユーティリティの省力化にも貢献することができる。
【００３０】
また、同一の気化発生量で比較すると、本発明の気化タンクＤのランニングコストは、従来の気化タンクＴよりも低くなり、ひいてはコストダウンを図ることも可能となる。
【００３１】
なお、上記の構成からなる気化タンクＤでは、加熱手段３，４，５に対してのみ温度センサ３ａ，４ａ，５ａを設けているが、このような構成に限るものではなく、例えば、前記加熱手段２に対しても温度センサを設けるようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
上記の構成からなる本発明によれば、液体試料の気化量の増大を図ることが可能な気化タンクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の一実施例に係る気化タンクの構成を概略的に示す説明図、（Ｂ）は、上記実施例の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】上記気化タンクを用いた気化システムの構成を概略的に示す説明図である。
【図３】従来の気化タンクの構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
１…本体、２，３，４，５…加熱手段、Ｄ…気化タンク、Ｓ…試料。

Claims

液状の試料を貯留する本体と、この本体内の液状の試料を加熱して気化するための加熱手段と、前記本体に液状の試料を導入するための導入口と、前記本体において気化した試料を導出するための導出口とを備えた気化タンクであって、前記加熱手段は、本体の下面に設けた加熱手段と、この加熱手段とは別体として、試料の蒸発時において試料の液面付近から蒸発潜熱が奪われても、試料の液面付近に熱を供給しうるよう前記本体内に貯留された液状の試料の液面付近に設けた加熱手段とを含み、且つこの加熱手段は本体内の液状の試料の液面付近における温度を計測する温度センサに基づいて試料の液面付近の温度が制御されるよう液状の試料に接触するものであることを特徴とする気化タンク。
液状の試料を貯留する本体と、この本体の上下両面と側面とに設けられ、本体内の液状の試料を加熱して気化する加熱手段と、前記本体に液状の試料を導入するための導入口と、前記本体において気化した試料を導出するための導出口とを備えた気化タンクであって、前記加熱手段とは別体として、前記本体内に貯留された液状の試料の液面付近にも、試料の蒸発時において試料の液面付近から蒸発潜熱が奪われても、試料の液面付近に熱を供給しうる加熱手段が設けられ、且つこの加熱手段は本体内の液状の試料の液面付近における温度を計測する温度センサに基づいて試料の液面付近の温度が制御されるよう液状の試料に接触するものであることを特徴とする気化タンク。