JP7223496B2 - 混合器及び気化装置 - Google Patents

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Description

本発明は、流体を混合する混合器及びこの混合器を備えた気化装置に関するものである。
例えば、成膜プロセス等の半導体製造プロセスに用いられる気化装置としては、特許文献１に示すように、複数種類の流体を混合させる混合器を備えたものがあり、この混合器によって液体材料とキャリアガスとを混合し、その混合流体をノズルから放出して減圧することで、液体材料を気化させている。
このような混合器としては、特許文献２に示すように、平板を捩じってスパイラル形状にした所謂スタティックミキサと呼ばれるものがあり、混合流体が流れる配管に嵌入されている。これにより、配管内はスタティックミキサの表面に沿って流体が流れる流路と、スタティックミキサの裏面に沿って流体が流れる流路とに分割され、各流路を混合流体が螺旋状に流れることで液体材料とキャリアガスとが混合される。
しかしながら、上述した混合器を用いた場合、配管内がスタティックミキサの表面に沿った流路と裏面に沿った流路との２つにしか分割されていないので、混合性能を向上させようとすると、例えば長い配管に長いスタティックミキサを嵌入するなど装置の大型化を招くという問題が生じる。
特許第５４７５８１７号公報 特開２０１４－２３３６５５号公報
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、従来よりも混合性能の良い混合器を提供し、ひいては装置の大型化を招くことなく複数種類の流体を能く混ぜ合わせることをその主たる課題とするものである。
すなわち、本発明に係る混合器は、内部流路が形成された流路形成部材と、前記内部流路に挿入された挿入部材とを具備し、前記流路形成部材における前記内部流路を形成する内周面又は前記挿入部材の外周面に第１溝及びこの第１溝に合流し且つこの第１溝から分岐する第２溝が形成されるとともに、前記内周面と前記外周面とが嵌め合わされており、前記第１溝及び前記第２溝が、前記流路形成部材と前記挿入部材との間で、前記内部流路の一方側から流れてきた流体を分岐及び合流させて前記内部流路の他方側に導く混合流路として形成されていることを特徴とするものである。
このような混合器であれば、例えば気体と液体など複数種類の流体からなる混合流体を流路形成部材の内部流路に流すことで、この混合流体が分岐及び合流しながら混合流路を流れるので、従来よりも混合性能を向上させることができ、ひいては装置の大型化を招くことなく複数種類の流体を能く混ぜ合わせることが可能となる。なお、ここでいう「混合」とは、混合流体の状態（例えば濃度や温度など）を均一化するという意味も含む概念である。
複数の前記第１溝が、前記挿入部材の一端部の外縁から前記挿入部材の他端部の外縁に亘って前記挿入部材の外周面に形成されており、複数の前記第２溝が、前記挿入部材の一端部の外縁から前記挿入部材の他端部の外縁に亘って前記挿入部材の外周面に形成されており、前記第１溝と前記第２溝との分岐箇所又は合流箇所が複数設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、第１溝と第２溝との分岐箇所や合流箇所が複数設けられているので、これらの分岐箇所や合流箇所で流体の分岐と合流とを繰り返し生じさせることができ、複数種類の流体を能く混ぜ合わせることができる。
前記第１溝及び前記第２溝が螺旋状であり、前記第１溝の巻き方向と前記第２溝の巻き方向とが、互いに反対向きであることが好ましい。
このような構成であれば、第１溝を流れる流体と第２溝を流れる流体とが、合流箇所でぶつかり合うので、合流箇所において複数種類の流体をより能く混ぜ合わせることができる。
前記流路形成部材が、前記流体を加熱する第１ヒータが収容される第１ヒータ収容空間を有していることが好ましい。
このような構成であれば、第１ヒータ収容空間に収容させた第１ヒータによって混合流路を流れる流体を外側から加熱することができ、例えば流体の気化効率を向上させることができる。
前記挿入部材が、前記流体を加熱する第２ヒータが収容される第２ヒータ収容空間を有していることが好ましい。
このような構成であれば、第２ヒータ収容空間に収容させた第２ヒータによって混合流路を流れる流体を内側から加熱することができ、例えば流体の気化効率を向上させることができる。
具体的な実施態様としては、前記流路形成部材が、ブロック体形状をなし、第１壁面に形成された第１ポート及び前記第１壁面の反対側の第２壁面に形成された第２ポートを連通するとともに前記挿入部材が挿入された第１貫通孔と、前記第２壁面とは別の壁面に形成された第３ポート及び前記第１貫通孔を連通する第２貫通孔とを有し、前記第２ヒータが前記第２ポートを介して前記第２ヒータ収容空間に挿入された状態で、当該第２ポートが閉塞されており、前記第１ポート又は前記第３ポートの一方が前記流体の流入口として形成されるとともに、他方が前記流体の流出口として形成されている構成が挙げられる。
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との接続箇所において、前記流体が前記第１貫通孔を形成する内周面の接線方向に沿って流れるように構成されていることが好ましい。
このような構成であれば、旋回流を発生させることができ、流体を効率良く流入出させることができる。
内部流路を流れて挿入部材に到達した流体を各溝に導きやすくするためには、前記挿入部材が、上流側に向かって細くなる先細り形状をなすガイド面を有することが好ましい。
さらに流体を各溝に導きやすくするためには、前記各溝に連通する複数のガイド溝が前記ガイド面に形成されていることが好ましい。
また、本発明に係る気化装置は、前記流体を気化して気化ガスを生成する気化装置において、上述した混合器を備えたことを特徴とするものであり、このような気化装置であれば上述した混合器と同様の作用効果を奏し得る。
このように構成した本発明によれば、従来よりも混合性能を向上させることができ、ひいては装置の大型化を招くことなく複数種類の流体を能く混ぜ合わせることが可能となる。
本実施形態の気化装置の全体構成を模式的に示す図。 同実施形態の混合器の構成を模式的に示す図。 その他の実施形態における混合器の構成を模式的に示す図。 その他の実施形態における混合器の構成を模式的に示す図。 その他の実施形態における混合器の構成を模式的に示す図。 その他の実施形態における混合器の構成を模式的に示す図。 その他の実施形態における混合器の構成を模式的に示す図。 その他の実施形態における混合器の構成を模式的に示す図。 その他の実施形態における気化装置の全体構成を模式的に示す図。
以下に、本発明に係る気化装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の気化装置１００は、例えば半導体製造ライン等に組み込まれて半導体製造プロセスに用いられる材料ガスを生成するためのものであり、図１に示すように、液体材料とキャリアガスとを混合（攪拌）して気液混合体を生成する気液混合部１０と、気液混合体が導入されて気液混合体に含まれる液体材料を気化する気化部２０とを具備している。
気液混合部１０は、キャリアガスが流れるキャリアガス流路Ｌ１と、液体材料が流れる液体材料流路Ｌ２と、キャリアガス流路Ｌ１と液体材料流路Ｌ２とが合流する気液混合室１０ｓと、気液混合室１０ｓで生成された気液混合体が流れる気液混合体流路Ｌ３と、気液混合体の流量を調整する流量調整弁１１とを備えている。
本実施形態では、キャリアガス流路Ｌ１及び液体材料流路Ｌ２がブロック体１２の内部に形成されており、このブロック体１２の一面（ここでは上面）に形成された弁座面１３に、キャリアガス流路Ｌ１及び液体材料流路Ｌ２それぞれの導出口Ｌ１ａ、Ｌ２ａが開口している。
流量調整弁１１は、例えばノーマルクローズタイプのピエゾバルブであり、弁体１１１が上述した弁座面１３に対向するように配置されている。これにより、弁体１１１と弁座面１３とで囲まれた空間が上述した気液混合室１０ｓとして形成される。
気液混合体流路Ｌ３は、導入口Ｌ３ａが上述した弁座面１３に形成されており、気液混合室１０ｓで生成された気液混合体が導入されて、その気液混合体を気化部２０に導くものである。
上述した構成により、弁体１１１が、キャリアガス流路Ｌ１の導出口Ｌ１ａ、液体材料流路Ｌ２の導出口Ｌ２ａ、及び気液混合体流路Ｌ３の導入口Ｌ３ａそれぞれを開放又は閉塞することで、気液混合体を気化部２０へ供給する又はその供給を停止することができる。
気化部２０は、気液混合体流路Ｌ３を形成する配管部材Ｚ１が接続されており、気液混合体流路Ｌ３により導かれた気液混合体を減圧する減圧流路Ｌ４と、気液混合体に含まれる液体材料が減圧流路Ｌ４を通過することで減圧されて気化（霧化）した気化ガスが流れる気化ガス流路Ｌ５とを有している。
減圧流路Ｌ４は、気液混合体流路Ｌ３と気化ガス流路Ｌ５とを接続しており、これらの流路に比べて直径や長さが小さいノズル状のものである。
気化ガス流路Ｌ５は、気液混合体流路Ｌ３よりも径寸法の大きい略直管状のものであり、本実施形態では減圧流路Ｌ４側の端部が円錐形状に形成されている。気化ガス流路Ｌ５に流れ込む流体には、減圧流路Ｌ４を通過して液体材料が気化した気化ガス（気体）と、霧状の液体材料（液体）とが混ざり合っている。
本実施形態では、気化ガス流路Ｌ５の外側に図示しないヒータ等の加熱機構が設けられており、この加熱機構が気化ガス流路Ｌ５を外側から所定の設定加熱温度（例えば、３００℃）に加熱して、霧状の気体材料を気化させている。
本実施形態の気化装置１００は、例えば気体と液体等といった複数種類の流体からなる混合流体が導かれて、この混合流体に含まれる複数種類の流体を混合する混合器３０をさらに備えてなる。ここでは、上述した減圧流路Ｌ４の下流側、すなわち気化ガス流路Ｌ５に混合器３０を設けてあり、気化ガスに含まれる霧状の液体材料と気化ガスとを能く混ぜ合わせることで液体材料の気化効率の向上を図っている。
具体的にこの混合器３０は、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、混合流体が流れる内部流路３０Ｌが形成された流路形成部材３１と、内部流路３０Ｌに挿入された挿入部材３２とを具備している。
流路形成部材３１は、例えばステンレス等の耐腐食性や耐熱性に富む金属素材で構成された中空の筒形状をなすものである。本実施形態の流路形成部材３１は、中空部分が上述した内部流路３０Ｌとして形成された円筒状のものであり、一端開口３１ａが混合流体の流入口として形成されるとともに、他端開口３１ｂが混合流体の流出口として形成されている。これにより、内部流路３０Ｌは流入口３１ａから流出口３１ｂに亘って直線状をなす。
挿入部材３２は、例えばステンレス等の耐腐食性や耐熱性に富む金属素材で構成されたものであり、内部流路３０Ｌに挿入された状態で例えば焼き嵌めや冷やし嵌めなどにより流路形成部材３１に嵌め合わされている。これにより、流路形成部材３１の内周面３１１と挿入部材３２の外周面３２１とが嵌め合わされて互いに固着している。
具体的に挿入部材３２は、内部流路３０Ｌに嵌入可能な形状をなすものであり、ここでは内部流路３０Ｌを形成する内周面３１１の径寸法とほぼ同じ径寸法の外周面３２１を有する例えば円柱状等の柱状のものである。本実施形態の挿入部材３２は、内部流路３０Ｌよりも短尺であり、その外周面３２１の全体が流路形成部材３１の内周面３１１に対向するように配置されている。
然して、この挿入部材３２の外周面３２１には第溝Ｘ１及びこの第１溝Ｘ１に合流し且つこの第１溝Ｘ１から分岐する第２溝Ｘ２が形成されており、流路形成部材３１の内周面３１１と挿入部材３２の外周面３２１とが嵌め合わされることで、これらの第１溝Ｘ１及び第２溝Ｘ２が、流路形成部材３１と挿入部材３２との間で、内部流路３０Ｌの一方側から流れてきた流体を分岐と合流とを繰り返しながら内部流路３０Ｌの他方側に導く混合流路ＸＬとして形成されている。
より詳細に説明すると、挿入部材３２の外周面３２１には、一端部３２ａの外縁から他端部３２ｂの外縁に亘って形成された複数の第１溝Ｘ１と、一端部３２ａの外縁から他端部３２ｂの外縁に亘って形成されるとともに第１溝Ｘ１と合流する複数の第２溝Ｘ２とが設けられている。
第１溝Ｘ１は、ここでは挿入部材３２の一端面３２２（以下、上流側端面３２２という）から他端面３２３（以下、下流側端面３２３という）に亘って形成されている。上流側端面３２２に形成された各第１溝Ｘ１の上流側開口Ｘ１ａは、図２（Ｃ）に示すように、上流側端面３２２の外縁における互いに異なる位置に設けられている。また、下流側端面３２３に形成された各第１溝Ｘ１の下流側開口Ｘ１ｂは、図２（Ｃ）に示すように、下流側端面３２３の外縁における互いに異なる位置に設けられている。より詳細には、挿入部材３２の軸方向から視て、各第１溝Ｘ１の上流側開口Ｘ１ａが上流側端面３２２の外縁において周方向に均等に配置されており、各第１溝Ｘ１の下流側開口Ｘ１ｂが下流側端面３２３の外縁において周方向に均等に配置されている。
具体的に各第１溝Ｘ１は、例えばボールエンドミルなどで切削加工した螺旋状のものであり、断面が例えば半円等の部分円形状をなす。各第１溝Ｘ１は、いずれも同じピッチで形成されており、挿入部材３２の上流側端面３２２から下流側端面３２３に亘って軸周りに複数回周回している。
第２溝Ｘ２は、第１溝Ｘ１と同様、挿入部材３２の上流側端面３２２から下流側端面３２３に亘って形成されている。上流側端面３２２に形成された各第２溝Ｘ２の上流側開口Ｘ２ａは、図２（Ｃ）に示すように、上流側端面３２２の外縁における互いに異なる位置に設けられている。また、下流側端面３２３に形成された各第２溝Ｘ２の下流側開口Ｘ２ｂは、図２（Ｃ）に示すように、下流側端面３２３の外縁における互いに異なる位置に設けられている。より詳細には、挿入部材３２の軸方向から視て、各第２溝Ｘ２の上流側開口Ｘ２ａが上流側端面３２２の外縁において周方向に均等に配置されており、各第２溝Ｘ２の下流側開口Ｘ２ｂが下流側端面３２３の外縁において周方向に均等に配置されている。また、本実施形態では、第１溝Ｘ１の上流側開口Ｘ１ａと第２溝Ｘ２の上流側開口Ｘ２ａとが重なり合うとともに、第１溝Ｘ１の下流側開口Ｘ１ｂと第２溝Ｘ２の下流側開口Ｘ２ｂとが重なり合っている。なお、各上流側開口Ｘ１ａ、Ｘ２ａや各下流側開口Ｘ１ｂ、Ｘ２ｂは、必ずしも重ね合わせる必要はない。
具体的に各第２溝Ｘ２は、例えばボールエンドミルなどで切削加工した螺旋状のものであり、断面が例えば半円などの部分円形状をなす。各第２溝Ｘ２は、いずれも同じピッチで形成されており、挿入部材の３２上流側端面３２２から下流側端面３２３に亘って軸周りに複数回周回している。本実施形態では、第１溝Ｘ１と同数の第２溝Ｘ２が形成されており、第２溝Ｘ２の巻き方向は第１溝Ｘ１の巻き方向と逆向きであり、第２溝Ｘ２のピッチは第１溝Ｘ１のピッチと同じある。
上述した構成により、挿入部材３２の外周面３２１には、第１溝Ｘ１と第２溝Ｘ２とが合流する合流箇所Ｚが複数設けられている。１つの第１溝Ｘ１に着目すると、この第１溝Ｘ１は複数の第２溝Ｘ２、具体的には全ての第２溝Ｘ２と合流している。また、１つの第２溝Ｘ２に着目すると、この第２溝Ｘ２は複数の第１溝Ｘ１、具体的には全ての第１溝Ｘ１と合流している。なお、この合流箇所Ｚは分岐箇所でもある。
そして、この挿入部材３２が内部流路３０Ｌに嵌め合わされることで、各第１溝Ｘ１及び各第２溝Ｘ２が流路形成部材３１の内周面３１１によって覆われ、各第１溝Ｘ１及び各第２溝Ｘ２が、挿入部材３２の上流を流れる流体を挿入部材３２の下流側に導く混合流路ＸＬとなる。すなわち、各第１溝Ｘ１及び各第２溝Ｘ２の上流側開口Ｘ１ａ、Ｘ２ａが流体の流入口となり、各第１溝Ｘ１及び各第２溝Ｘ２の下流側開口Ｘ１ｂ、Ｘ２ｂが流体の流出口となる。
これにより、各第１溝Ｘ１及び各第２溝Ｘ２の上流側開口Ｘ１ａ、Ｘ２ａから流入した流体は、第１溝Ｘ１と第２溝Ｘ２とが合流する複数の合流箇所Ｚにおいて分岐と合流とを繰り返しながら流れ、各第１溝Ｘ１及び各第２溝Ｘ２の下流側開口Ｘ１ｂ、Ｘ２ｂから流出する。
このように構成された本実施形態に係る気化装置１００によれば、気化ガスと液体材料とが混ざり合った混合流体が混合器３０に導かれると、この混合流体が第１溝Ｘ１及び第２溝Ｘ２を分岐と合流とを繰り返しながら流れるので、気化ガスと液体材料とを能く混ぜ合わせることができ、例えば混合器３０としてスタティックミキサを用いた気化装置に比べて、装置の大型化を招くことなく混合性能の向上を図れる。
また、混合器３０としてスタティックミキサを用いた場合、液体材料の気化によりスタティックミキサが冷却されてしまい、特に中心部には外部からの熱が伝わりにくいので気化効率が低下することから、十分な気化性能を得るために必要な熱量が多くなってしまう。
これに対して、本実施形態の混合器３０を用いれば、各溝Ｘ１、Ｘ２を流れる流体は、流路形成部材３１の内周面３１１と挿入部材３２の外周面３２１との間に沿って流れるので、外部からの熱を効率良く流体に伝えることができ、十分な気化性能を得るために必要な熱量を少なくすることができる。
さらに、第１溝Ｘ１や第２溝Ｘ２の断面が半円等の部分円形状をなすので、挿入部材３２の外周面３２１を切削してこれらの溝Ｘ１、Ｘ２を形成したあと、研磨等の二次加工を施しやすい。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば挿入部材３２としては、前記実施形態では円柱状であったが、図３に示すように、上流側に向かって徐々に細くなる先細り形状をなすガイド面３２４を有していても良い。このガイド面３２４は、挿入部材３２の上流側端部３２ａに設けられており、具体的には円錐形状をなしている。
このような構成であれば、内部流路３０Ｌを流れて挿入部材３２に到達した流体を各溝Ｘ１、Ｘ２に導きやすくすることができるとともに、到達した流体への抵抗を小さくすることができる。
また、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上述したガイド面３２４に複数のガイド溝Ｘ３が設けられていても良い。
このガイド溝Ｘ３は、第１溝Ｘ１や第２溝Ｘ２に連通するものであり、例えばボールエンドミルなどで切削加工して形成されており、断面が半円等の部分円形状をなす。
より具体的に説明すると、ここでは挿入部材３２の上流側端部３２ａに第１円錐部４１を設けるとともに、この第１円錐部４１の先端部に第１円錐部よりも傾斜角度が小さい第２円錐部４２を設けてあり、第１円錐部４１と第２円錐部４２との境界部分から第１溝Ｘ１や第２溝Ｘ２の上流側開口Ｘ１ａ、Ｘ２ａに亘ってガイド溝Ｘ３を直線状に形成してある。なお、ガイド溝Ｘ３の形状は、直線状に限らず螺旋状や曲線状であっても良い。
このようなガイド溝Ｘ３を形成することで、流体を第１溝Ｘ１や第２溝Ｘ２へより導きやすくなる。
さらに、流路形成部材３１は、図４に示すように、流入口３１ａと流出口３１ｂとが異なる大きさであっても良い。ここでは、流入口３１ａを流出口３１ｂよりも小さくしており、具体的には流入口３１ａは上述した第１円錐部４１と第２円錐部４２との境界部分の径寸法とほぼ同じ大きさにしてあり、流出口３１ｂは挿入部材３２の下流側端面３２３の径寸法と略同じ大きさにしてある。
流路形成部材３１としては、図５に示すように、例えばブロック形状をなし、内部流路３０Ｌを流れる流体を加熱する第１ヒータ（不図示）を収容するものであっても良い。具体的にこの流路形成部材３１は、上流側端面３１２及び下流側端面３１３を貫通して形成された第１ヒータ収容空間３１Ｓを有しており、ここでは内部流路３０Ｌを挟むように一対の第１ヒータ収容空間３１Ｓが形成されている。なお、第１ヒータ収容空間３１Ｓの数や配置は、図５に示す態様に限らず、適宜変更して構わない。
このような構成であれば、第１ヒータ収容空間３１Ｓに収容する第１ヒータによって、混合流路ＸＬを流れる流体を外側から加熱することができる。また、混合器３０と第１ヒータとをユニット化することができ、コンパクト化を図れる。
また、挿入部材３２としては、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、流体を加熱する第２ヒータ（不図示）が収容される第２ヒータ収容空間３２Ｓを有したものであっても良い。
より詳細に説明すると、まず挿入部材３２は、上流側端面３２２又は下流側端面３２３のうちの一方の端面から他方の端面に向かって当該他方の端面に到る前まで形成された貫通孔を有しており、この貫通孔が第２ヒータ収容空間３２Ｓである。
一方、流路形成部材３１は、ブロック体形状をなし、第１壁面５１に形成された第１ポート５ａ及び第１壁面５１の反対側の第２壁面５２に形成された第２ポート５ｂを連通する第１貫通孔Ｈ１を有しており、この第１貫通孔Ｈ１に挿入部材３２が挿入される。
ここでは、第２ポート５ｂを介して挿入部材３２が挿入されており、この第２ポート５ｂは、流体が流れ出ることを防ぐべく閉塞部材６によって閉塞されている。なお、閉塞部材６の形状等は適宜変更して構わないが、ここでは流路形成部材３１の第２壁面５２と平面視略同一形状をなす閉塞面を有したブロック体形状をなし、挿入部材３２と一体的に形成されている。また、この閉塞部材６には、第２ヒータ収容空間３２Ｓに連通する貫通孔６Ｈが形成されている。
さらに、流路形成部材３１は、第２壁面５２とは別の壁面５３に形成された第３ポート５ｃ及び第１貫通孔Ｈ１を連通する第２貫通孔Ｈ２を有する。ここでは、第１壁面５１や第２壁面５２と垂直な第３壁面５３に第３ポート５ｃを形成してあるが、第１壁面５１に第３ポート５ｃを形成しても構わない。かかる構成により、第１ポート５ａ又は第３ポート５ｃの一方が流体の流入口となり、他方が流体の流出口となる。
なお、図示していないが、例えば第３壁面５３や第３壁面５３の反対側の第４壁面など、第１壁面５１や第２壁面５２とは別の壁面に第４ポートを形成するとともに、この第４ポート５ｄと第１貫通孔Ｈ１とを連通する第３貫通孔を形成して、第４ポートを流入口又は流出口としても良い。
そのうえ、上述した第２貫通孔Ｈ２は、図７に示すように、第１貫通孔Ｈ１との接続箇所において、流体が第１貫通孔Ｈ１を形成する内周面Ｈ１Ｓの接線方向に沿って流れるように接続されていることが好ましい。具体的には、第１貫通孔Ｈ１の中心軸Ｃ１に垂直な断面において、第２貫通孔Ｈ２の中心軸Ｃ１が挿入部材３２の中心軸Ｃ１からずれており、第２貫通孔Ｈ２を形成する内周面における中心軸Ｃ１とは反対側に位置する部分Ｈ２Ｓが、第１貫通孔Ｈ１の内周面Ｈ１Ｓの接線方向に沿って延びている構成が挙げられる。
このような構成であれば、第１貫通孔Ｈ１に沿った旋回流を発生させることができ、流体を効率良く流入出させることができる。
上述したように構成された気化装置であれば、第２ヒータ収容空間に収容された第２ヒータによって、混合流路を流れる流体を内側から加熱することができる。
流路形成部材は、前記実施形態では円筒状のものであったが、例えば断面が三角形、四角形、又は多角形の筒状のものであっても良い。
挿入部材は、前記実施形態では円柱状のものであったが、例えば断面が三角形、四角形、又は多角形の柱状のものであっても良いし、筒状であっても良い。
第１溝や第２溝の断面は、前記実施形態では半円等の部分円形状であったが、三角形、四角形、多角形などであっても良い。また、溝の形成方法は切削加工に限らず、例えばローレット加工などであっても良い。
また、第１溝や第２溝は、前記実施形態では螺旋状であったが、例えば第１溝を内部流路と平行な直線状に形成するとともに、第２溝を互いに隣り合う第１溝を接続するとともに第１溝に対して傾斜させて形成しても良い。すなわち、第１溝及び第２溝は、流体の分岐と混合とを繰り返すことができれば、種々の形状に変更して構わない。
内部流路は、流入口から流出口に亘って全体が直線状である必要はなく、流入口から流出口までの少なくとも一部が直線状であれば、この直線部分に混合器を配置することで前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
前記実施形態では、挿入部材の外周面に第１溝や第２溝を形成した場合について説明したが、流路形成部材の内周面に第１溝や第２溝を形成しても良い。
さらに、第１溝Ｘ１と第２溝Ｘ２との合流箇所Ｚは、図８に示すように、例えば挿入部材３２の軸方向に沿って所定長さ延びる範囲としても良い。
また、混合器の配置は前記実施形態に限らず、例えば図９に示すように、気液混合室１０ｓで生成された気液混合体が流れる気液混合体流路Ｌ３ｂに混合器３０を配置しても良い。この実施態様では、減圧流路Ｌ４が内部流路として形成されたブロック体１２が流路形成部材３１であり、挿入部材３２は、弁体１１１の移動方向（ここでは上下方向）に沿って流路形成部材３１に挿入されている。なお、この実施態様では、気液混合室１０ｓには気体は導入されずに液体が導入され、この液体が加熱されつつ減圧流路Ｌ４で減圧されることで、気化する。この混合器３０の下流側には流量計ＭＦ（本実施形態では熱式流量計である）が設けられており、この流量計ＭＦにより計測されたガス流量に応じて流量調整弁１１の弁開度を制御している。
さらに、前記実施形態では、混合器を減圧流路の下流側に設けていたが、減圧流路の上流側に本発明に係る混合器を配置されていても良い。これにより、液体材料とキャリアガスとを能く混合させることができるので、減圧流路における噴霧状態が、例えば間欠や片吹などのない良い噴霧状態となり、気化効率を向上させることができる。
なお、本発明に係る混合器を用いて液体材料とキャリアガスとを混合させる場合、気化装置としては減圧流路を備えていないものであっても良い。
そのうえ、前記実施形態では複数種類の流体を混合するために混合器を用いていたが、本発明に係る混合器を用いて例えば粒子と流体とを混合させても良い。また、複数種類の流体としては、濃度や温度などの状態が互いに異なる流体であっても良い。
また、前記実施形態では混合器を気化装置に用いた場合について説明したが、本発明に係る混合器は、熱交換器等に用いても構わないし、例えば複数種類の流体を混合させて化学反応させる装置に用いても構わない。
なお、以下の構造体も、上述した混合器と同様、本発明の１つである。
すなわち、本発明に係る構造体は、内部流路を有する第１部材（前記実施形態の流路形成部材に対応）と、前記内部流路に設けられた第２部材（前記実施形態の挿入部材に対応）とを具備し、前記第１部材の内周面と前記第２部材の外周面とが互いに接触しており、前記内周面又は前記外周面が、第１溝及びこの第１溝に合流し且つこの第１溝から分岐する第２溝を有し、前記第１溝及び前記第２溝が、前記第１部材と前記第２部材との間で、前記内部流路の一方側から流れてきた流体を分岐及び合流させて前記内部流路の他方側に導く流路として形成されていることを特徴とするものである。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００・・・気化装置
３０ ・・・混合器
３０Ｌ・・・内部流路
３１ ・・・流路形成部材
３２ ・・・挿入部材
Ｘ１ ・・・第１溝
Ｘ２ ・・・第２溝
ＸＬ ・・・混合流路
Ｚ ・・・合流箇所

Claims (8)

  1. 気液混合体がノズル状の減圧流路に導かれるとともに、その減圧流路で前記気液混合体に含まれる液体材料を減圧して気化するように構成された気化装置において、
    前記減圧流路の下流側に配置されるとともに、内部流路が形成された流路形成部材と、
    前記内部流路に挿入された挿入部材とを具備し、
    前記流路形成部材における前記内部流路を形成する内周面又は前記挿入部材の外周面に第１溝及びこの第１溝に合流し且つこの第１溝から分岐する第２溝が形成されるとともに、前記内周面と前記外周面とが嵌め合わされており、
    前記第１溝及び前記第２溝が、前記流路形成部材と前記挿入部材との間で、前記内部流路の一方側から流れてきた流体を分岐及び合流させて前記内部流路の他方側に導く混合流路として形成されており、
    前記挿入部材が、上流側に向かって細くなる先細り形状をなすガイド面を有し、その上流側端部に切頭円錐状の第１円錐部が設けられ、前記第１円錐部の先端部に前記第１円錐部よりも頂角の大きい円錐状の第２円錐部が設けられている気化装置。
  2. 複数の前記第１溝が、前記挿入部材の一端部の外縁から前記挿入部材の他端部の外縁に亘って前記挿入部材の外周面に形成されており、
    複数の前記第２溝が、前記挿入部材の一端部の外縁から前記挿入部材の他端部の外縁に亘って前記挿入部材の外周面に形成されおり、
    前記第１溝と前記第２溝との分岐箇所又は合流箇所が複数設けられている請求項１記載の気化装置。
  3. 前記第１溝と第２溝とが螺旋状であり、前記第１溝の巻き方向と前記第２溝の巻き方向とが、互いに反対向きである請求項２記載の気化装置。
  4. 前記流路形成部材が、前記流体を加熱する第１ヒータが収容される第１ヒータ収容空間を有している請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の気化装置。
  5. 前記挿入部材が、前記流体を加熱する第２ヒータが収容される第２ヒータ収容空間を有している請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の気化装置。
  6. 前記流路形成部材が、ブロック体形状をなし、第１壁面に形成された第１ポート及び前記第１壁面の反対側の第２壁面に形成された第２ポートを連通するとともに前記挿入部材が挿入された第１貫通孔と、前記第２壁面とは別の壁面に形成された第３ポート及び前記第１貫通孔を連通する第２貫通孔とを有し、
    前記第２ヒータが前記第２ポートを介して前記第２ヒータ収容空間に挿入された状態で、当該第２ポートが閉塞されており、
    前記第１ポート又は前記第３ポートの一方が前記流体の流入口として形成されるとともに、他方が前記流体の流出口として形成されている請求項５記載の気化装置。
  7. 前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との接続箇所において、前記流体が前記第１貫通孔を形成する内周面の接線方向に沿って流れる請求項６記載の気化装置。
  8. 前記各溝に連通する複数のガイド溝が前記ガイド面に形成されている請求項１乃至７のうち何れか一項に記載の気化装置。
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