JP7457522B2 - 気化システム - Google Patents
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Description
本出願は、気化システムに関する。
従来、例えば、気化システムは、液体材料を貯留するタンクと、タンク内の液体材料を気化させるために、タンク内の液体材料を加熱するタンク加熱部と備えている（例えば、特許文献１及び２）。そして、気化システムは、タンクへ液体材料を流入させる流入弁と、タンクから気化ガスを流出させる流出弁とを備えている。
ところで、近年、より小型化された気化システムが要望されており、それに対して、タンクをより小型化させる必要がある。一方で、トラブルが発生した場合に、タンクから液体材料が流出し易くなるため、気化システムの外部（下流側）へ、液体材料を流出させるおそれがある。
そこで、課題は、液体材料が外部へ流出することを抑制することができる気化システムを提供することである。
気化システムは、液体材料を貯留するタンクと、前記タンク内の液体材料を気化させるために、前記タンク内の液体材料を加熱するタンク加熱部と、前記タンクへ液体材料を流入させる流入弁と、前記タンクから気化ガスを流出させる流出弁と、前記流入弁及び前記流出弁を制御する制御部と、前記タンクから液体材料が流出することを検出する流出検出部と、前記流出弁よりも下流側に配置され、少なくとも液体材料を貯留可能な貯留部と、を備え、前記制御部は、前記タンクからの液体材料の流出が検出された場合に、前記流入弁を閉止する。
また、気化システムは、気化ガスの流量を検出するガス流量検出部をさらに備え、前記流出弁は、開度を変更することによって気化ガスの流量を変更可能な流出制御弁を含み、前記制御部は、前記ガス流量検出部が検出した気化ガスの流量に基づいて、前記流出制御弁の開度を制御し、前記貯留部は、前記ガス流量検出部及び前記流出制御弁よりも下流側に配置される、という構成でもよい。
また、気化システムにおいては、前記貯留部の流路断面積は、前記流出弁から前記貯留部の入口までの流路断面積よりも、大きい、という構成でもよい。
また、気化システムにおいては、前記貯留部の入口及び出口は、それぞれ前記貯留部の上方側に配置される、という構成でもよい。
また、気化システムにおいては、前記流出検出部は、前記貯留部よりも下流側の流路の圧力を検出する圧力検出部を備える、という構成でもよい。
また、気化システムは、前記流出弁が取り付けられるブロックを備え、前記貯留部は、前記ブロックの内部に形成され、前記ブロックは、前記流出弁と前記貯留部とを接続する流路部を内部に備える、という構成でもよい。
また、気化システムは、前記タンク、前記タンク加熱部、前記流入弁、及び前記流出弁を少なくとも有する第１システムユニットと、前記貯留部を少なくとも有し、前記第１システムユニットに対して着脱可能な第２システムユニットと、を備える、という構成でもよい。
また、気化システムは、前記貯留部内の液体材料を気化させるために、前記貯留部内の液体材料を加熱する貯留加熱部を備える、という構成でもよい。
また、気化システムにおいては、前記流出検出部は、前記タンクと前記流出弁との間の流路の圧力を検出する圧力検出部を備える、という構成でもよい。
以下、気化システムにおける一実施形態について、図１～図４を参照しながら説明する。なお、各図（図５も同様）において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。
図１に示すように、本実施形態に係る気化システム１は、液体材料を気化させて気化ガスを生成する気化部２と、外部から気化部２へ液体材料を流入させる流入部３と、気化部２から外部へ気化ガスを流出させる流出部４とを備えている。また、気化システム１は、システム全体を制御する制御部５と、各部を収容する筐体６とを備えている。
特に限定されないが、本実施形態においては、気化システム１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を行うチャンバに所定流量の気化ガスを供給するために用いられている。また、特に限定されないが、気化される液体材料として、例えば、ＴＥＯＳ、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＴＭＡ等が挙げられる。
気化部２は、液体材料を貯留するタンク２１と、タンク２１内の液体材料を気化させるために、タンク２１内の液体材料を加熱するタンク加熱部２２とを備えている。また、気化部２は、タンク２１内の液体材料の貯留量を検出する液量検出部２３と、タンク２１内の液体材料の温度を検出する液温検出部２４を備えている。
気化システム１の装置全体を小型化するために、タンク２１は、小型化されている。特に限定されないが、タンク２１の容量は、例えば、５００ｃｃ（５００ｍｍ３）以下としてもよく、また、例えば、２００ｃｃ（２００ｍｍ３）以下としてもよく、また、例えば、１００ｃｃ（１００ｍｍ３）以下としてもよい。
タンク加熱部２２は、特に限定されないが、タンク２１の壁を加熱するヒータとすることができる。そして、制御部５が液温検出部２４の検出温度に基づいてタンク加熱部２２を制御することによって、タンク２１内の液体材料は、沸点以上となるようにタンク加熱部２２に加熱されることで気化される。
このように、気化部２は、キャリアガスを用いることなく、液体材料を加熱することによって気化させる方式、所謂、ベーキング方式である。なお、タンク２１内の圧力が、大気圧よりも低い圧力（例えば、真空に近い圧力）であるため、タンク２１内の液体材料は、大気圧における沸点よりも低い温度に加熱されることによって、気化されている。
液量検出部２３は、特に限定されないが、本実施形態においては、一つのみ設けられている。また、特に限定されないが、液量検出部２３は、例えば、周囲の熱抵抗を測定する方式（自己発熱式）のセンサとすることができ、また、例えば、液温測定式、磁気式、静電容量式、超音波式、フロート式、圧力式、重量式、光学式等のセンサとすることができる。
流入部３は、液体材料が導入される導入部３１と、導入された液体材料を予熱する予熱部３２と、気化部２のタンク２１へ液体材料を流入させる流入弁３３とを備えている。また、流入部３は、導入部３１、予熱部３２、流入弁３３、及びタンク２１にそれぞれ取り付けられる流入ブロック３４を備えている。なお、図１においては、流入ブロック３４は、断面を図示している。
予熱部３２は、内部に液体材料が流れる流路が形成された予熱ブロック３２ａと、予熱ブロック３２ａ内を流れる液体材料を予熱する予熱ヒータ３２ｂとを備えている。そして、予熱部３２は、予熱ヒータ３２ｂによって、予熱ブロック３２ａ内の液体材料を所定温度（沸点未満の温度）まで加熱する。なお、流入部３は、予熱部３２を備えていない、という構成でもよい。
流入弁３３は、タンク２１への液体材料を流入するための流入路を開閉する流入開閉弁３３ａと、液体材料の流量を制御する流入制御弁３３ｂとを備えている。なお、特に限定されないが、本実施形態においては、流入部３は、上流側から、流入開閉弁３３ａ、予熱部３２、流入制御弁３３ｂの順に配置されている。
流入開閉弁３３ａは、開放状態（全開）と閉止状態（全閉）とを切り替えることによって、流入路を開閉している。特に限定されないが、流入開閉弁３３ａは、例えば、電磁開閉弁とすることができる。また、流入制御弁３３ｂは、開度を変更することによって、流入路の液体材料の流量を制御している。特に限定されないが、流入制御弁３３ｂは、例えば、ピエゾバルブとすることができる。
流入ブロック３４は、内部に、複数の流路部３４ａ～３４ｄを備えている。具体的には、流入ブロック３４は、導入部３１と流入開閉弁３３ａとを連通させる第１流路部３４ａと、流入開閉弁３３ａと予熱部３２とを連通させる第２流路部３４ｂと、予熱部３２と流入制御弁３３ｂとを連通させる第３流路部３４ｃと、流入制御弁３３ｂと気化部２のタンク２１とを連通させる第４流路部３４ｄとを備えている。
これにより、導入部３１、予熱部３２、流入開閉弁３３ａ、流入制御弁３３ｂ、及びタンク２１が、直列に接続されることで、導入部３１からタンク２１まで繋がる流入路が形成されている。なお、流入ブロック３４は、例えば、ステンレス鋼等の金属のボディの内部空間によって、流路部３４ａ～３４ｄを形成している。また、流入ブロック３４は、各流路部３４ａ～３４ｄを加熱するブロック加熱部３４ｅを備えている。
流出部４は、気化部２のタンク２１から気化ガスを流出させる流出弁４１と、気化ガスの流量を検出するガス流量検出部４２と、気化ガスを導出する導出部４３とを備えている。また、流出部４は、流出弁４１、ガス流量検出部４２及び導出部４３にそれぞれ取り付けられる流出ブロック４４を備えている。なお、図１においては、流出ブロック４４は、断面を図示している。
流出弁４１は、タンク２１からの気化ガスを流出するための流出路を開閉する流出開閉弁４１ａと、気化ガスの流量を制御する流出制御弁４１ｂとを備えている。なお、特に限定されないが、本実施形態においては、流出部４は、上流側から、流出開閉弁４１ａ、流出制御弁４１ｂ、ガス流量検出部４２の順に配置されている。
流出開閉弁４１ａは、開放状態（全開）と閉止状態（全閉）とを切り替えることによって、流出路を開閉している。特に限定されないが、流出開閉弁４１ａは、例えば、電磁開閉弁とすることができる。また、流出制御弁４１ｂは、開度を変更することによって、流出路の気化ガスの流量を制御している。特に限定されないが、流出制御弁４１ｂは、例えば、ピエゾバルブとすることができる。
ガス流量検出部４２は、特に限定されないが、本実施形態においては、流出路から分岐された検出路４２ａと、検出路４２ａの上流側に設けられた第１発熱抵抗体４２ｂと、検出路４２ａの下流側に設けられた第２発熱抵抗体４２ｃとを備えている。斯かる構成においては、第１発熱抵抗体４２ｂ及び第２発熱抵抗体４２ｃの検出値に基づいて、気化ガスの流量は、検出される。
なお、ガス流量検出部４２は、流出路に設けられた流体抵抗の上流側の圧力を検出する第１圧力センサと、当該流体抵抗の下流側の圧力を検出する第２圧力センサとを備えている、という構成でもよい。斯かる構成においては、第１圧力センサ及び第２圧力センサの検出値に基づいて、気化ガスの流量は、検出される。
流出ブロック４４は、内部に、液体材料を貯留可能な貯留部４４ａと複数の流路部４４ｂ～４４ｅとを備えている。なお、貯留部４４ａは、（後述する）異常時に、液体材料（又は、液体材料及び気化ガス）を貯留可能に構成されており、正常時には、気化ガスで満たされている。
また、流出ブロック４４は、気化部２のタンク２１と流出開閉弁４１ａとを連通させる第５流路部４４ｂと、流出開閉弁４１ａと流出制御弁４１ｂとを連通させる第６流路部４４ｃと、流出制御弁４１ｂと貯留部４４ａとを連通させる第７流路部４４ｄと、貯留部４４ａと導出部４３とを連通させる第８流路部４４ｅとを備えている。
これにより、タンク２１、流出開閉弁４１ａ、流出制御弁４１ｂ、及び貯留部４４ａが、直列に接続されることで、タンク２１から導出部４３まで繋がる流出路が形成されている。なお、流出ブロック４４は、例えば、ステンレス鋼等の金属のボディの内部空間によって、貯留部４４ａ及び流路部４４ｂ～４４ｅを形成している。
また、流出ブロック４４は、各流路部４４ｂ～４４ｅを加熱するブロック加熱部４４ｆを備えている。なお、ブロック加熱部４４ｆは、貯留部４４ａ内の流体を加熱する貯留加熱部４４ｇを含んでいる。また、流出ブロック４４は、第７流路部４４ｄから、ガス流量検出部４２の検出路４２ａへ分流させる分流部４４ｈと、ガス流量検出部４２の検出路４２ａから、第７流路部４４ｄへ合流させる合流部４４ｉとを備えている。
なお、特に限定されないが、本実施形態においては、流出ブロック４４は、第１及び第２ブロック４４ｊ，４４ｋで構成されている。そして、特に限定されないが、本実施形態においては、第２ブロック４４ｋ、流出制御弁４１ｂ及びガス流量検出部４２は、ユニット化されており、例えば、マスフローコントローラと呼ばれる。
また、特に限定されないが、本実施形態においては、流出ブロック４４の第１ブロック４４ｊは、流入ブロック３４と一体化されている。なお、図１（図５も同様）において、流入ブロック３４と流出ブロック４４（第１ブロック４４ｊ）の境界は、一点鎖線で示されている。
ところで、タンク２１を小型化しており、トラブルが発生した場合に、タンク２１から液体材料が流出し易くなるため、気化システム１の外部（下流側）へ、液体材料が流出するおそれがある。そこで、気化システム１は、タンク２１から液体材料が流出することを検出する流出検出部７を備えている。
流出検出部７は、タンク２１と流出弁４１との間の流路の圧力を検出する第１圧力検出部７１と、貯留部４４ａよりも下流側の流路の圧力を検出する第２圧力検出部７２とを備えている。なお、特に限定されないが、第１及び第２圧力検出部７１，７２は、例えば、静電容量型の圧力センサとすることができる。
また、特に限定されないが、本実施形態においては、第１圧力検出部７１は、タンク２１と流出開閉弁４１ａとの間の第５流路部４４ｂの圧力を検出している。そして、第１圧力検出部７１は、流出ブロック４４に取り付けられており、流出ブロック４４は、第５流路部４４ｂと第１圧力検出部７１とを接続する検出路４４ｍを備えている。
また、特に限定されないが、本実施形態においては、第２圧力検出部７２は、貯留部４４ａと導出部４３との間の第８流路部４４ｅの圧力を検出している。そして、第２圧力検出部７２は、流出ブロック４４に取り付けられており、流出ブロック４４は、第８流路部４４ｅと第２圧力検出部７２とを接続する検出路４４ｎを備えている。
図２に示すように、気化システム１は、情報（例えば、運転開始・停止、設定値等）が入力される入力部８を備えている。特に限定されないが、入力部８は、例えば、キーボード、マウス、ボタン等とすることができる。
制御部５は、情報を取得する取得部５１と、情報が記憶される記憶部５２と、情報を演算する演算部５３と、タンク加熱部２２及びブロック加熱部３４ｅ，４４ｆを制御する加熱制御部５４と、各弁３３，４１を制御する弁制御部５５とを備えている。なお、弁制御部５５は、流入弁３３（流入開閉弁３３ａ及び流入制御弁３３ｂ）を制御する流入弁制御部５５ａと、流出弁４１（流出開閉弁４１ａ及び流出制御弁４１ｂ）を制御する流出弁制御部５５ｂとを備えている。
なお、制御部５は、ＣＰＵ、メモリ等を有した所謂コンピュータである。そして、制御部５は、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵで実行することによって、取得部５１、記憶部５２、演算部５３、加熱制御部５４、及び弁制御部５５としての機能を有するものである。
そして、流入弁制御部５５ａは、タンク２１に所定の量の液体材料が貯留されるように、流入弁３３を制御している。特に限定されないが、本実施形態においては、通常運転の場合に、流入開閉弁３３ａは、開放の状態で維持され、液量検出部２３の検出値に基づいて、流入制御弁３３ｂの開度が制御されている。
また、流出弁制御部５５ｂは、設定量の気化ガスが流出されるように、流出弁４１を制御している。特に限定されないが、本実施形態においては、通常運転の場合に、流出開閉弁４１ａは、開放の状態で維持され、ガス流量検出部４２の検出値に基づいて、流出制御弁４１ｂの開度が制御されている。
そして、貯留部４４ａは、ガス流量検出部４２及び流出制御弁４１ｂよりも下流側に、配置されている。即ち、貯留部４４ａは、ガス流量検出部４２及び流出制御弁４１ｂ間に、配置されていない。これにより、流出制御弁４１ｂから流出した気化ガスの流量と、ガス流量検出部４２で検出された気化ガスの流量とに、タイムラグが生じることを抑制することができる。したがって、例えば、気化ガスの流量を適切に制御することができる。
なお、タンク２１が小型化されているため、タンク２１への液体材料の流入とタンク２１からの気化ガスの流出とは、並行して行われている。即ち、流入弁３３（流入開閉弁３３ａ及び流入制御弁３３ｂ）及び流出弁４１（流出開閉弁４１ａ及び流出制御弁４１ｂ）が同時に開放される状態は、存在する。
特に限定されないが、本実施形態においては、通常運転の場合に、流入弁制御部５５ａは、液量検出部２３の検出値のみに基づいて、流入弁３３を制御しており、流出弁制御部５５ｂは、ガス流量検出部４２の検出値のみに基づいて、流出弁４１を制御している。即ち、流入弁制御部５５ａによる流入弁３３の制御と、流出弁制御部５５ｂによる流出弁４１の制御とは、互いに関わることなく独立している。
本実施形態に係る気化システム１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る気化システム１のトラブル発生時（以下「異常時」ともいう）について図３及び図４を参照しながら説明する。
特に限定されないが、例えば、気化部２の液量検出部２３が誤検出（又は故障）した場合や、流入制御弁３３ｂが誤動作（又は故障）した場合には、タンク２１から液体材料が流出する可能性がある。そして、仮に、タンク２１から液体材料が流出した場合には、図３に示すように、液体材料は、第１圧力検出部７１まで到達する。
これにより、第１圧力検出部７１が検出する圧力値は、大きく変化する。例えば、タンク２１から気化ガスが流出されている正常時の場合には、第１圧力検出部７１の検出値は、大気圧以下である。一方、タンク２１から液体材料が流出されている異常時の場合には、液体材料が圧送されているため、第１圧力検出部７１の検出値は、大気圧を大きく越える。
演算部５３（図２参照）は、第１圧力検出部７１の検出値に基づいて、タンク２１からの液体材料の流出の有無を判定する。そして、タンク２１からの液体材料の流出が有ると判定された場合には、流入弁制御部５５ａ（図２参照）は、流入弁３３（例えば、流入開閉弁３３ａ（図１及び図２参照））を閉止する。これにより、タンク２１への液体材料の流入が停止される。
また、タンク２１からの液体材料の流出が有ると判定された場合には、流出弁制御部５５ｂ（図２参照）は、流出弁４１（例えば、流出開閉弁４１ａ（図１及び図２参照））も併せて閉止してもよい。このように、弁３３，４１を二重で閉止することによって、気化システム１の外部へ液体材料が流出することを確実に抑制することができる。
また、図４に示すように、仮に、液体材料が流出弁４１を越えて流出する、といった異常時の場合には、液体材料は、流出弁４１よりも下流側に配置されている貯留部４４ａに貯留される。ところで、貯留部４４ａへ連接される上流側の流路、即ち、第７流路部４４ｄは、貯留部４４ａの上方側に連接されており、貯留部４４ａへ連接される下流側の流路、即ち、第８流路部４４ｅも、貯留部４４ａの上方側に連接されている。
具体的には、貯留部４４ａの入口４４ｐ及び出口４４ｑは、それぞれ貯留部４４ａの上方側に配置されている。より具体的には、貯留部４４ａの入口４４ｐ及び出口４４ｑは、それぞれ貯留部４４ａの上下方向Ｄ１の中心よりも上方側に配置されている。
これにより、貯留部４４ａに流入した液体材料が、重力によって、貯留部４４ａの下方側から貯留されるため、貯留部４４ａの入口４４ｐの位置に液体材料が貯留するまで、貯留部４４ａ内の液体材料は、貯留部４４ａの出口４４ｑから流出しない。したがって、貯留部４４ａの出口４４ｑから液体材料が流出するまでに、貯留部４４ａの内部に十分な量の液体材料を貯留することができる。
なお、特に限定されないが、本実施形態においては、貯留部４４ａは、上下方向Ｄ１に長い形状である。また、特に限定されないが、本実施形態においては、貯留部４４ａの出口４４ｑは、貯留部４４ａの入口４４ｐよりも上方側に配置されている。
また、貯留部４４ａの流路断面積は、流出弁４１から貯留部４４ａの入口４４ｐまでの流路断面積よりも、大きくなっている。なお、流路断面積とは、流体（液体材料、気化ガス）の流れ方向と直交する方向に切断した断面のうち、流体が流れる領域の面積のことである。なお、貯留部４４ａの断面の形状は、特に限定されず、例えば、矩形状としてもよく、円形状としてもよく、楕円形状としてもよい。
そして、貯留部４４ａに液体材料が流入して貯留した場合には、貯留部４４ａの流路断面積の大きさに応じて、貯留部４４ａ内の液体材料は、気化される。これにより、貯留部４４ａに液体材料が流入して貯留した場合には、貯留部４４ａから流出する気化ガスの量、即ち、第８流路部４４ｅを流れる気化ガスの量が変化する。
したがって、第２圧力検出部７２が検出する圧力値は、変化する。例えば、異常時（貯留部４４ａに液体材料が貯留している時）の第２圧力検出部７２の検出値は、正常時（貯留部４４ａに液体材料が貯留していない時）の第２圧力検出部７２の検出値よりも、大きくなる。
その結果、演算部５３（図２参照）は、第２圧力検出部７２の検出値に基づいて、タンク２１からの液体材料の流出の有無（貯留部４４ａの液体材料の貯留の有無）を判定することができる。そして、タンク２１からの液体材料の流出が有ると判定された場合には、流入弁制御部５５ａ（図２参照）は、流入弁３３（例えば、流入開閉弁３３ａ（図１及び図２参照））を閉止する。これにより、タンク２１への液体材料の流入が停止される。
また、タンク２１からの液体材料の流出が有ると判定された場合には、流出弁制御部５５ｂ（図２参照）は、流出弁４１（例えば、流出開閉弁４１ａ（図１及び図２参照））も併せて閉止してもよい。このように、弁３３，４１を二重で閉止することによって、気化システム１の外部へ液体材料が流出することを確実に抑制することができる。
ところで、タンク２１から液体材料が流出した場合には、気化システム１を復旧させる必要がある。具体的には、タンク２１（図１及び図３参照）から流出した液体材料を気化させる必要がある。それに対して、貯留部４４ａの流路断面積が、大きくなっているため、液体材料を貯留部４４ａで多く気化させることができる。
しかも、貯留加熱部４４ｇが貯留部４４ａ内の液体材料を加熱することによって、貯留部４４ａ内の液体材料の気化を促進させることができる。例えば、加熱制御部５４（図２参照）が貯留加熱部４４ｇを制御することによって、復旧時の貯留加熱部４４ｇの発熱量を、通常運転時（正常時）の貯留加熱部４４ｇの発熱量よりも大きくしてもよい。これにより、例えば、貯留部４４ａ内の液体材料を気化させて復旧させる場合に、復旧に必要となる時間を短くすることができる。
なお、貯留部４４ａの容量は、特に限定されないが、例えば、タンク２１の容量の５０％以下としてもよい。また、貯留部４４ａの容量は、例えば、タンク２１の容量の５％～４０％としてもよく、また、例えば、タンク２１の容量の１０％～３０％としてもよい。
また、例えば、貯留部４４ａの容量は、流出開閉弁４１ａの出口から貯留部４４ａの入口４４ｐまでの流路の容量（即ち、第６流路部４４ｃ及び第７流路部４４ｄの容量）よりも、大きくしてもよい。斯かる構成によれば、流出開閉弁４１ａが閉止された後、流出開閉弁４１ａの出口から貯留部４４ａの入口４４ｐまでの流路に貯留した液体材料が貯留部４４ａに吸引された場合でも、貯留部４４ａから液体材料が流出することを抑制することができる。
以上より、本実施形態に係る気化システム１は、液体材料を貯留するタンク２１と、前記タンク２１内の液体材料を気化させるために、前記タンク２１内の液体材料を加熱するタンク加熱部２２と、前記タンク２１へ液体材料を流入させる流入弁３３と、前記タンク２１から気化ガスを流出させる流出弁４１と、前記流入弁３３及び前記流出弁４１を制御する制御部５と、前記タンク２１から液体材料が流出することを検出する流出検出部７と、前記流出弁４１よりも下流側に配置され、少なくとも液体材料を貯留可能な貯留部４４ａと、を備え、前記制御部５は、前記タンク２１からの液体材料の流出が検出された場合に、前記流入弁３３を閉止する。
斯かる構成によれば、タンク２１からの液体材料の流出が検出された場合に、流入弁３３が閉止されるため、液体材料が気化システム１の外部へ流出することを抑制することができる。しかも、タンク２１から液体材料が流出し、液体材料が流出弁４１よりも下流側へ流出した場合に、液体材料を貯留部４４ａで貯留させることができるため、液体材料が気化システム１の外部へ流出することを抑制することができる。
また、本実施形態に係る気化システム１においては、気化ガスの流量を検出するガス流量検出部４２をさらに備え、前記流出弁４１は、開度を変更することによって気化ガスの流量を変更可能な流出制御弁４１ｂを含み、前記制御部５は、前記ガス流量検出部４２が検出した気化ガスの流量に基づいて、前記流出制御弁４１ｂの開度を制御し、前記貯留部４４ａは、前記ガス流量検出部４２及び流出制御弁４１ｂよりも下流側に配置される、という構成である。
斯かる構成によれば、貯留部４４ａが、ガス流量検出部４２及び流出制御弁４１ｂよりも下流側に配置されているため、流出制御弁４１ｂから流出した気化ガスの流量と、ガス流量検出部４２で検出された気化ガスの流量とに、タイムラグが生じることを抑制することができる。
また、本実施形態に係る気化システム１においては、前記貯留部４４ａの流路断面積は、前記流出弁４１から前記貯留部４４ａの入口４４ｐまでの流路断面積よりも、大きい、という構成である。
斯かる構成によれば、貯留部４４ａの流路断面積が、流出弁４１から貯留部４４ａの入口４４ｐまでの流路断面積よりも、大きいため、液体材料が貯留部４４ａで貯留された場合に、貯留部４４ａ内の液体材料を多く気化させることができる。
また、本実施形態に係る気化システム１においては、前記貯留部の入口４４ｐ及び出口４４ｑは、それぞれ前記貯留部４４ａの上方側に配置される、という構成である。
斯かる構成によれば、貯留部４４ａに流入した液体材料が、重力によって、貯留部４４ａの下方側から貯留されるため、貯留部４４ａの入口４４ｐの位置に液体材料が貯留するまで、貯留部４４ａ内の液体材料は、貯留部４４ａの出口４４ｑから流出しない。これにより、貯留部４４ａの出口４４ｑから液体材料を流出するまでに、貯留部４４ａの内部に十分な量の液体材料を貯留することができる。
また、本実施形態に係る気化システム１においては、前記流出検出部７は、前記貯留部４４ａよりも下流側の流路の圧力を検出する圧力検出部７２を備える、という構成である。
斯かる構成によれば、液体材料が貯留部４４ａまで流出して貯留部４４ａに貯留された場合に、貯留部４４ａでも液体材料が気化されるため、貯留部４４ａよりも下流側の流路における気化ガスの流出量が多くなる。そして、気化ガスの流量が多くなることを圧力検出部７２の圧力で検出することができるため、液体材料が貯留部４４ａまで流出したことを検出することができる。
また、本実施形態に係る気化システム１は、前記流出弁４１が取り付けられるブロック４４を備え、前記貯留部４４ａは、前記ブロック４４の内部に形成され、前記ブロック４４は、前記流出弁４１と前記貯留部４４ａとを接続する流路部４４ｃ，４４ｄを内部に備える、という構成である。
斯かる構成によれば、貯留部４４ａは、流路部４４ｃ，４４ｄと共に、ブロック４４の内部に形成されており、そして、貯留部４４ａは、流路部４４ｃ，４４ｄによって、流出弁４１と接続されている。これにより、ブロック４４のスペースを貯留部４４ａとして有効に使用することができる。
また、本実施形態に係る気化システム１は、前記貯留部４４ａ内の液体材料を気化させるために、前記貯留部４４ａ内の液体材料を加熱する貯留加熱部４４ｇを備える、という構成である。
斯かる構成によれば、液体材料が貯留部４４ａまで流出して貯留部４４ａ内に貯留された場合に、貯留加熱部４４ｇが貯留部４４ａ内の液体材料を加熱することによって、貯留部４４ａ内の液体材料を効率的に気化させることができる。
また、本実施形態に係る気化システム１においては、前記流出検出部７は、前記タンク２１と前記流出弁４１との間の流路の圧力を検出する圧力検出部７１を備える、という構成である。
斯かる構成によれば、液体材料がタンク２１と流出弁４１との間の流路まで流出した場合に、当該流路内の圧力が変化する。そして、その流路内の圧力の変化を圧力検出部７１で検出することができるため、液体材料がタンク２１と流出弁４１との間の流路まで流出したことを検出することができる。
なお、気化システム１は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、気化システム１は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
（１）上記実施形態に係る気化システム１においては、貯留部４４ａは、流出弁４１が取り付けられるブロック４４の内部に形成されている、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。例えば、図５に示すように、貯留部４４ａは、流出弁４１が取り付けられるブロック４４の外部に形成されている、という構成でもよい。
図５に係る気化システム１は、前記タンク２１、前記タンク加熱部２２、前記流入弁３３、及び前記流出弁４１を少なくとも有する第１システムユニット１ａと、前記貯留部４４ａを少なくとも有し、前記第１システムユニット１ａに対して着脱可能な第２システムユニット１ｂと、を備える。
斯かる構成によれば、第２システムユニット１ｂが、第１システムユニット１ａに着脱できるため、流出弁４１よりも下流側に貯留部４４ａを着脱することができる。これにより、例えば、流出弁４１よりも下流側に、貯留部４４ａが一つ又は複数装着されることによって、必要な容量の貯留部４４ａを設置することができる。また、第１システムユニット１ａを設置した後に、貯留部４４ａが必要となった場合でも、貯留部４４ａを設置することができる。
特に限定されないが、図５に係る気化システム１においては、第１システムユニット１ａは、気化部２と、流入部３と、流出部４のうち流出弁４１及びガス流量検出部４２と、第１圧力検出部７１とを備えており、第２システムユニット１ｂは、貯留部４４ａ及び第２圧力検出部７２を備えている。また、特に限定されないが、第１システムユニット１ａと第２システムユニット１ｂとは、配管１ｃによって接続されている。
また、特に限定されないが、図５においては、貯留部４４ａは、横方向Ｄ２，Ｄ３に長い形状である。また、特に限定されないが、図５においては、貯留部４４ａの入口４４ｐは、貯留部４４ａの下方側に配置されており、貯留部４４ａの出口４４ｑは、貯留部４４ａの上方側に配置されている。
（２）また、上記実施形態に係る気化システム１においては、貯留部４４ａは、ガス流量検出部４２よりも下流側に配置される、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。例えば、貯留部４４ａは、ガス流量検出部４２よりも上流側に配置されている、という構成でもよい。。
（３）また、上記実施形態に係る気化システム１においては、貯留部４４ａの流路断面積は、流出弁４１から貯留部４４ａの入口４４ｐまでの流路断面積よりも、大きい、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。例えば、貯留部４４ａの流路断面積は、流出弁４１から貯留部４４ａの入口４４ｐまでの流路断面積と、同じであり、貯留部４４ａの流路は、液体材料を貯留可能に、螺旋状に形成されている、という構成でもよい。
（４）また、上記実施形態に係る気化システム１においては、貯留部４４ａの入口４４ｐ及び出口４４ｑは、それぞれ貯留部の上方側に配置される、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。例えば、貯留部４４ａの入口４４ｐ及び出口４４ｑの少なくとも一方は、貯留部４４ａの下方側に配置される、という構成でもよい。例えば、図５に係る貯留部４４ａにおいては、入口４４ｐは、貯留部４４ａの下方側に配置され、出口４４ｑは、貯留部４４ａの上方側に配置されている。
（５）また、上記実施形態に係る気化システム１においては、流出検出部７は、タンク２１と流出弁４１との間の流路の圧力を検出する第１圧力検出部７１と、貯留部４４ａよりも下流側の流路の圧力を検出する第２圧力検出部７２とを備えている、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。
例えば、流出検出部７は、当該第１圧力検出部７１又は当該第２圧力検出部７２の何れか一方のみを備えている、という構成でもよい。また、例えば、流出検出器７は、圧力以外を測定するセンサ、例えば、周囲の熱抵抗を測定する方式（自己発熱式）のセンサを備える、という構成でもよい。
（６）また、上記実施形態に係る気化システム１においては、流出弁４１と貯留部４４ａとを接続する流路部４４ｃ，４４ｄは、ブロック４４の内部に形成されている、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。例えば、流出弁４１と貯留部４４ａとを接続する流路部４４ｃ，４４ｄは、配管で形成されている、という構成でもよい。
（７）また、上記実施形態に係る気化システム１においては、貯留部４４ａは、流出弁４１（流出制御弁４１ｂ）と、流路部４４ｄによって直接的に接続されている、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。例えば、貯留部４４ａは、流出弁４１（流出制御弁４１ｂ）と、他の部材を介在して間接的に接続されている、という構成でもよい。
（８）また、上記実施形態に係る気化システム１は、貯留部４４ａ内の液体材料を加熱する貯留加熱部４４ｇを備えている、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。例えば、気化システム１は、貯留加熱部４４ｇを備えていない、という構成でもよい。
（９）また、上記実施形態に係る気化システム１においては、流入弁３３は、開放状態（全開）と閉止状態（全閉）とを切り替える流入開閉弁３３ａと、開度を変更する流入制御弁３３ｂとを備えている、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。例えば、流入弁３３は、流入開閉弁３３ａ又は流入制御弁３３ｂの何れか一方のみを備えている、という構成でもよい。
（１０）また、上記実施形態に係る気化システム１においては、流出弁４１は、開放状態（全開）と閉止状態（全閉）とを切り替える流出開閉弁４１ａと、開度を変更する流出制御弁４１ｂとを備えている、という構成である。しかしながら、気化システム１は、斯かる構成に限られない。例えば、流出弁４１は、流出開閉弁４１ａ又は流出制御弁４１ｂの何れか一方のみを備えている、という構成でもよい。
１…気化システム、１ａ…第１システムユニット、１ｂ…第２システムユニット、１ｃ…配管、２…気化部、３…流入部、４…流出部、５…制御部、６…筐体、７…流出検出部、８…入力部、２１…タンク、２２…タンク加熱部、２３…液量検出部、２４…液温検出部、３１…導入部、３２…予熱部、３２ａ…予熱ブロック、３２ｂ…予熱ヒータ、３３…流入弁、３３ａ…流入開閉弁、３３ｂ…流入制御弁、３４…流入ブロック、３４ａ…第１流路部、３４ｂ…第２流路部、３４ｃ…第３流路部、３４ｄ…第４流路部、３４ｅ…ブロック加熱部、４１…流出弁、４１ａ…流出開閉弁、４１ｂ…流出制御弁、４２…ガス流量検出部、４２ａ…検出路、４２ｂ…第１発熱抵抗体、４２ｃ…第２発熱抵抗体、４３…導出部、４４…流出ブロック、４４ａ…貯留部、４４ｂ…第５流路部、４４ｃ…第６流路部、４４ｄ…第７流路部、４４ｅ…第８流路部、４４ｆ…ブロック加熱部、４４ｇ…貯留加熱部、４４ｈ…分流部、４４ｉ…合流部、４４ｊ…第１ブロック、４４ｋ…第２ブロック、４４ｍ…検出路、４４ｎ…検出路、４４ｐ…入口、４４ｑ…出口、５１…取得部、５２…記憶部、５３…演算部、５４…加熱制御部、５５…弁制御部、５５ａ…流入弁制御部、５５ｂ…流出弁制御部、７１…第１圧力検出部、７２…第２圧力検出部
Claims (9)
- 外部から液体材料が導入される導入部と、
液体材料を貯留するタンクと、
前記タンク内の液体材料を気化させるために、前記タンク内の液体材料を加熱するタンク加熱部と、
前記タンクへ液体材料を流入させる流入弁と、
前記タンクから気化ガスを流出させる流出弁と、
前記流入弁及び前記流出弁を制御する制御部と、
前記タンクから液体材料が流出することを検出する流出検出部と、
外部へ気化ガスを導出する導出部と、
前記流出弁よりも下流側且つ前記導出部よりも上流側に配置され、液体材料を貯留可能な貯留部と、を備え、
前記貯留部の流路断面積は、前記流出弁から前記貯留部の入口までの流路断面積よりも、大きく、
前記制御部は、前記タンクからの液体材料の流出が検出された場合に、前記流入弁を閉止する、気化システム。 - 外部から液体材料が導入される導入部と、
液体材料を貯留するタンクと、
前記タンク内の液体材料を気化させるために、前記タンク内の液体材料を加熱するタンク加熱部と、
前記タンクへ液体材料を流入させる流入弁と、
前記タンクから気化ガスを流出させる流出弁と、
前記流入弁及び前記流出弁を制御する制御部と、
前記タンクから液体材料が流出することを検出する流出検出部と、
外部へ気化ガスを導出する導出部と、
前記流出弁よりも下流側且つ前記導出部よりも上流側に配置され、液体材料を貯留可能な貯留部と、を備え、
前記貯留部の流路は、螺旋状に形成され、
前記制御部は、前記タンクからの液体材料の流出が検出された場合に、前記流入弁を閉止する、気化システム。 - 外部から液体材料が導入される導入部と、
液体材料を貯留するタンクと、
前記タンク内の液体材料を気化させるために、前記タンク内の液体材料を加熱するタンク加熱部と、
前記タンクへ液体材料を流入させる流入弁と、
前記タンクから気化ガスを流出させる流出弁と、
前記流入弁及び前記流出弁を制御する制御部と、
前記タンクから液体材料が流出することを検出する流出検出部と、
外部へ気化ガスを導出する導出部と、
前記流出弁よりも下流側且つ前記導出部よりも上流側に配置され、液体材料を貯留可能な貯留部と、を備え、
前記貯留部内の液体材料を気化させるために、前記貯留部内の液体材料を加熱する貯留加熱部を備える、気化システム。 - 前記貯留部の入口及び出口は、それぞれ前記貯留部の上方側に配置される、請求項１に記載の気化システム。
- 前記流出検出部は、前記貯留部よりも下流側の流路の圧力を検出する圧力検出部を備える、請求項１～４の何れか１項に記載の気化システム。
- 前記流出弁が取り付けられるブロックを備え、
前記貯留部は、前記ブロックの内部に形成され、
前記ブロックは、前記流出弁と前記貯留部とを接続する流路部を内部に備える、請求項１～５の何れか１項に記載の気化システム。 - 前記タンク、前記タンク加熱部、前記流入弁、及び前記流出弁を少なくとも有する第１システムユニットと、
前記貯留部を少なくとも有し、前記第１システムユニットに対して着脱可能な第２システムユニットと、を備える、請求項１～５の何れか１項に記載の気化システム。 - 気化ガスの流量を検出するガス流量検出部をさらに備え、
前記流出弁は、開度を変更することによって気化ガスの流量を変更可能な流出制御弁を含み、
前記制御部は、前記ガス流量検出部が検出した気化ガスの流量に基づいて、前記流出制御弁の開度を制御し、
前記貯留部は、前記ガス流量検出部及び前記流出制御弁よりも下流側に配置される、請求項１～７の何れか１項に記載の気化システム。 - 前記流出検出部は、前記タンクと前記流出弁との間の流路の圧力を検出する圧力検出部を備える、請求項１～８の何れか１項に記載の気化システム。
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