KR20240001142A - 가스 분석 장치, 유체 제어 시스템, 가스 분석용 프로그램, 가스 분석 방법 - Google Patents

가스 분석 장치, 유체 제어 시스템, 가스 분석용 프로그램, 가스 분석 방법 Download PDF

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KR20240001142A
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가부시키가이샤 호리바 에스텍
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Abstract

화합물을 기화시켜 이루어지는 화합물 가스의 실제 농도와 원하는 이상 농도 간에 차가 있는 경우에, 그 요인을 특정하기 쉽게 할 수 있도록, 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액이 기화하는 주반응에서 생기는 화합물 가스 및 H2O 가스를 분석하는 가스 분석 장치(100)로서, 화합물 가스의 농도를 산출하는 제1 농도 산출부(41)와, H2O 가스의 농도를 산출하는 제2 농도 산출부(42)와, 제1 농도 산출부(41)에 의해 산출된 상기 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도와, 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 화합물 가스의 농도인 제1 이상 농도를 비교함과 아울러, 제2 농도 산출부(42)에 의해 산출된 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도와, 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 비교하는 분석부(44)와, 분석부(44)에 의한 비교에 기초하는 분석 결과를 출력하는 출력부(45)를 구비하도록 했다.

Description

가스 분석 장치, 유체 제어 시스템, 가스 분석용 프로그램, 가스 분석 방법
본 발명은 가스 분석 장치, 유체 제어 시스템, 가스 분석용 프로그램, 가스 분석 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스의 세정 공정이나 의료용 기재의 멸균 처리 등에서는, 예를 들면 과산화수소를 기화시켜 이루어지는 과산화수소 가스가 이용되는 경우가 있다. 구체적으로는, 액체의 과산화수소를 물과 혼합한 수용액을 기화시킴으로써 과산화수소 가스를 생성하고 있다.
이와 같이 과산화수소 가스를 이용하는 시스템으로서는, 특허 문헌 1에 나타내는 것처럼, 과산화수소 가스의 농도를 검출하는 농도 모니터를 마련한 것이 있다. 이러한 구성이면, 공급되는 과산화수소 가스가, 원하는 농도인지, 바꾸어 말하면, 상술한 수용액의 기화가 이상적으로 진행되었을 경우에 얻어지는 이상 농도인지를 감시할 수 있다.
그렇지만, 이와 같이 농도 모니터를 마련했다고 해도, 이 농도 모니터에 의해 검출된 실제 농도와 원하는 이상 농도 간에 차가 있었을 경우에, 그 요인까지는 특정할 수 없다. 왜냐하면, 예를 들면 실제 농도가 이상 농도보다도 낮아지는 요인으로서는, 상술한 수용액의 기화가 이상적으로 진행되고 있지 않은 것이나, 과산화수소 가스의 액화나 분해 등의 부(副)반응이 복합적으로 일어나고 있는 것 등, 다양한 요인을 생각할 수 있기 때문이다.
그 결과, 농도 모니터에 의한 실제 농도와 이상 농도 간에 차가 있는 것을 알았다고 해도, 결국, 대처 방법까지는 판단할 수 없어, 그 차를 시행 착오적으로 메우게 된다.
또한, 이러한 문제는 과산화수소 가스에 한정하지 않고, 상술한 세정 공정이나 멸균 처리에 예를 들면 포름알데히드 등의 화합물을 기화시켜 이용하는 경우에 있어서도 생기는 것이다.
특허 문헌 1 : 일본 특개 2000－217894호 공보
이에 본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 화합물을 기화시켜 이루어지는 화합물 가스의 실제 농도와 원하는 이상 농도 간에 차가 있는 경우에, 그 요인을 특정하기 쉽게 하는 것을 그 주된 과제로 하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 가스 분석 장치는, 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액이 기화하는 주반응에서 생기는 화합물 가스 및 H2O 가스를 분석하는 가스 분석 장치로서, 상기 화합물 가스의 농도를 산출하는 제1 농도 산출부와, 상기 H2O 가스의 농도를 산출하는 제2 농도 산출부와, 상기 제1 농도 산출부에 의해 산출된 상기 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 화합물 가스의 농도인 제1 이상 농도를 비교함과 아울러, 상기 제2 농도 산출부에 의해 산출된 상기 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 비교하는 분석부와, 상기 분석부에 의한 비교에 기초하는 분석 결과를 출력하는 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같이 구성된 가스 분석 장치에 의하면, 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도를 비교하여 그 분석 결과를 출력하므로, 종래와 같이, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도 간에 차가 있는지 여부를 파악할 수 있고, 또한, H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도 및 제2 이상 농도도 비교하여 그 분석 결과도 출력하므로, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도에 차가 생겼을 경우의 요인으로서, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도의 비교만으로는 알 수 없는 요인을 특정하기 쉬워진다.
상기 분석부가, 상기 제1 실제 농도가 상기 제1 이상 농도보다도 낮다고 판단한 경우에, 상기 제2 실제 농도와 상기 제2 이상 농도를 비교하여, 상기 부반응의 종류를 판단하고, 그 판단 결과가 상기 분석 결과로서 상기 출력부에 의해 출력되는 것이 바람직하다.
이것이라면, 부반응의 종류를 특정하기 쉽고, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도의 차를 저감시키기 위한 적절한 대처를 취하기 쉬워진다.
보다 구체적으로는, 상기 부반응의 종류로서, 상기 화합물 가스의 액화, 상기 화합물 가스의 분해, 또는 상기 H2O 가스가 액화한 것으로의 상기 화합물 가스의 재용해 중 적어도 1개가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 분석부가, 상기 제1 실제 농도와 상기 제1 이상 농도를 비교하여, 상기 주반응과는 별개의 부반응이 일어나 있는지 여부를 판단하고, 그 판단 결과가 상기 분석 결과로서 상기 출력부에 의해 출력되는 것이 바람직하다.
이러한 구성이면, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도 간에 차가 있는 경우에, 주반응과는 별개의 부반응이 일어나 있을 개연성이 높은지, 혹은, 별개 요인이 있을 개연성이 높은지를 판단할 수 있다.
상기 분석부가, 상기 제1 실제 농도와 상기 제1 이상 농도를 비교하여, 본 가스 분석 장치측에 이상이 발생해 있는지 여부를 판단하고, 그 판단 결과가 상기 분석 결과로서 상기 출력부에 의해 출력되는 것이 바람직하다.
이러한 구성이면, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도 간에 차가 있는 경우에, 장치측에 이상이 생겨 있을 개연성이 높은지, 혹은, 별개 요인이 있을 개연성이 높은지를 판단할 수 있다.
제1 실제 농도와 제1 이상 농도의 차나, 제2 실제 농도와 제2 이상 농도의 차를 작게 하기 위해서는, 상기 분석 결과에 기초하여, 상기 수용액을 기화하는 기화기의 설정 온도, 또는 상기 기화기에 도입하는 유체 혹은 상기 기화기로부터 도출하는 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 장치의 설정 유량을 조정하는 조정부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
보다 구체적인 실시 형태로서는, 상기 제1 농도 산출부가 과산화수소, 포름알데히드, 또는 과산화아세트산(過酢酸)의 농도를 산출하는 것인 양태를 들 수 있다.
상기 제1 농도 산출부 및 상기 제2 농도 산출부가, 공통의 광 검출기로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 농도를 산출하는 것인 것이 바람직하다.
이것이라면, 공통의 광 검출기를 이용하여 화합물 가스 및 H2O 가스의 농도를 산출할 수 있으므로, 장치의 컴팩트화나 제조 코스트의 삭감을 도모할 수 있다.
또, 상기 수용액을 기화시키는 기화기와, 상기 수용액을 상기 기화기로 안내하는 유로에 마련된 유체 제어 장치와, 상술한 가스 분석 장치를 구비하는 유체 제어 시스템도 본 발명의 하나이다.
또한, 본 발명에 따른 가스 분석용 프로그램은, 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액이 기화하는 주반응에서 생기는 화합물 가스 및 H2O 가스를 분석하는 가스 분석 장치에 이용되는 것으로서, 상기 화합물 가스의 농도를 산출하는 제1 농도 산출부와, 상기 H2O 가스의 농도를 산출하는 제2 농도 산출부와, 상기 제1 농도 산출부에 의해 산출된 상기 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 화합물 가스의 농도인 제1 이상 농도를 비교함과 아울러, 상기 제2 농도 산출부에 의해 산출된 상기 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 비교하는 분석부와, 상기 분석부에 의한 비교에 기초하는 분석 결과를 출력하는 출력부로서의 기능을 컴퓨터에 발휘시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 가스 분석 방법은, 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액이 기화하는 주반응에서 생기는 화합물 가스 및 H2O 가스를 분석하는 가스 분석 방법으로서, 산출된 상기 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 화합물 가스의 농도인 제1 이상 농도를 비교함과 아울러, 산출된 상기 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 비교하는 분석 스텝과, 상기 분석 스텝에 의한 비교에 기초하는 분석 결과를 출력하는 출력 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
이러한 가스 분석용 프로그램이나 가스 분석 방법에 의하면, 상술한 가스 분석 장치와 마찬가지의 작용 효과를 달성할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 가스 분석 장치는, 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액이 기화하는 주반응에서 생기는 화합물 가스 및 H2O 가스를 분석하는 가스 분석 장치로서, 상기 화합물 가스의 농도를 산출하는 제1 농도 산출부와,
상기 H2O 가스의 농도를 산출하는 제2 농도 산출부와, 상기 제1 농도 산출부에 의해 산출된 상기 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 화합물 가스의 농도인 제1 이상 농도를 비교 가능하게 출력함과 아울러, 상기 제2 농도 산출부에 의해 산출된 상기 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 비교 가능하게 출력하는 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 구성이면, 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도를 비교 가능하게 출력할 수 있으므로, 종래와 같이, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도 간에 차가 있는지 여부를 파악할 수 있고, 또한 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도 및 제2 이상 농도도 비교 가능하게 출력되므로, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도에 차가 생겼을 경우의 요인으로서, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도의 비교만으로는 알 수 없는 요인을 특정하기 쉬워진다.
이상에서 언급한 본 발명에 의하면, 화합물을 기화시켜 이루어지는 화합물 가스의 실제 농도와 원하는 이상 농도 간에 차가 있는 경우에, 그 요인을 특정하기 쉬워진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가스 분석 장치를 조립한 유체 제어 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 2는 동 실시 형태의 부반응의 종류를 설명하기 위한 화학반응식을 나타내는 도면이다.
도 3은 동 실시 형태의 농도 모니터의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4는 동 실시 형태의 정보 처리부의 기능을 설명하는 기능 블록도이다.
도 5는 동 실시 형태의 정보 처리 장치의 동작을 설명하는 순서도이다.
도 6은 그 외의 실시 형태의 정보 처리부의 기능을 설명하는 기능 블록도이다.
도 7은 그 외의 실시 형태의 정보 처리부의 기능을 설명하는 기능 블록도이다.
도 8은 그 외의 실시 형태에 따른 가스 분석 장치를 조립한 유체 제어 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 9는 그 외의 실시 형태에 따른 가스 분석 장치를 조립한 멸균 처리 장치를 나타내는 모식도이다.
이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가스 분석 장치에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시 형태의 가스 분석 장치(100)는, 도 1에 나타내는 것처럼, 소정의 가스 공급 공간(S)에 공급하는 가스를 제어하는 유체 제어 시스템(200)을 구축하는 것으로, 그 가스의 농도를 측정하는 것이다.
먼저, 유체 제어 시스템(200)에 대해 설명하면, 이 유체 제어 시스템(200)은, 도 1에 나타내는 것처럼, 예를 들면 반도체 제조 장치의 가스 공급 공간(S)인 프로세스 챔버에 재료 가스를 공급하는 것으로, 구체적으로는, 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액을 액체 재료로 하여 기화시키는 기화기(10)와, 액체 재료가 기화기(10)에 의해 기화되어 이루어지는 재료 가스를 프로세스 챔버(S)에 공급하는 가스 공급로(L1)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태의 액체 재료는, 과산화수소(H2O2)와 물(H2O)을 혼합시켜 과산화수소가 원하는 농도로 조정된 것으로, 재료 가스는 과산화수소 가스이다.
기화기(10)는 액체 재료를 가열 및/또는 감압하여 기화시키는 것으로, 여기에서는 액체 재료를 가열하는 히터(도시하지 않음)나 액체 재료를 분출하여 기화시키는 노즐(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 이 기화기(10)에는, 저류(貯留)기(20)에 저류되어 있는 액체 재료가 안내되는 재료 도입로(L2)와, 캐리어 가스가 안내되는 캐리어 가스 도입로(L3)가 접속되어 있고, 저류기(20)에는, 압송 가스를 안내하는 압송 가스 도입로(L4)가 접속되어 있다. 또, 재료 도입로(L2)에는 액체 재료의 유량을 제어하는 유체 제어 장치인 제1 매스 플로우 컨트롤러(MFC1)가 마련되어 있고, 캐리어 가스 도입로(L3)에는, 캐리어 가스의 유량을 제어하는 유체 제어 장치인 제2 매스 플로우 컨트롤러(MFC2)가 마련되어 있다. 또한, 캐리어 가스 및 압송 가스로서, 여기에서는 산소를 이용하고 있지만, 액체 재료의 종류에 따라서는 질소, 아르곤, 또는 수소 등을 이용해도 상관없다.
가스 공급로(L1)는, 도 1에 나타내는 것처럼, 기화기(10)와 가스 공급 공간(S)을 접속하는 것으로, 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액을 기화시키는 주반응에 의해 생기는 화합물 가스 및 그 부생성 가스가 흐르는 것이다. 이 실시 형태에서는, 화합물 가스가 과산화수소 가스이며, 부생성 가스가 H2O 가스이며, 이들 가스와 함께, 상술한 캐리어 가스 및 압송 가스인 산소도 가스 공급로(L1)를 흐른다.
여기서, 부생성 가스는, 상술한 것처럼 주반응에 의해 생기는 한편, 주반응과는 별개의 부반응에 의해서도 농도가 변동할 수 있는 것으로, 나아가서는 화합물 가스의 농도를 변동시키는 요인이 될 수 있다. 이에, 부생성 가스의 농도를 모니터하는 것에 기술적인 의의를 발견한 것이야말로 본 발명이며, 이하에 상술한다. 또한, 이 실시 형태에 있어서의 부반응으로서는, 도 2에 나타내는 것처럼, 과산화수소 가스의 액화, 과산화수소 가스의 분해, 및 H2O 가스가 액화한 물로의 과산화수소 가스의 재용해를 들 수 있다.
본 실시 형태의 가스 분석 장치(100)는, 도 1에 나타내는 것처럼, 가스 공급로(L1)에 마련된 농도 모니터(30)와, 이 농도 모니터(30)로부터의 출력 신호를 취득하는 정보 처리부(40)를 구비하고 있다. 또한, 농도 모니터(30)는 반드시 가스 공급로(L1)에 마련되어 있을 필요는 없고, 예를 들면 가스 공급로(L1)로부터 분기시킨 분기 유로에 마련되어 있어도 된다.
농도 모니터(30)는 가스에 포함되는 측정 대상 성분을 적외 흡수법에 의해 분석하는 것으로, 구체적으로는 도 3에 나타내는 것처럼, 가스에 적외광 X를 조사하는 광원을 수용한 광원부(31)와, 그 가스를 투과한 적외광 X를 검출하는 광 검출기를 수용한 검출부(32)를 구비하고 있고, 광 검출기에 의해 검출된 적외광 X의 광 강도 신호가 출력 신호로서 정보 처리부(40)에 출력되도록 구성되어 있다.
정보 처리부(40)는 CPU, 메모리, AD 컨버터, DA 컨버터 등을 구비한 범용 내지 전용의 컴퓨터이며, 농도 모니터(30)와 일체적으로 마련되어 있어도 되고, 농도 모니터(30)와는 별체의 것이어도 된다. 그리고, 이 정보 처리부(40)는 상기 메모리의 소정 영역에 격납한 가스 분석용 프로그램에 따라서 CPU나 그 주변 기기가 협동함으로써, 도 4에 나타내는 것처럼, 제1 농도 산출부(41), 제2 농도 산출부(42), 이상 농도 격납부(43), 분석부(44), 및 출력부(45)로서의 기능을 발휘하는 것이다. 또한, 이하에 언급하는 가스의 농도란, 그 가스의 성분 농도를 의미하고 있어도 되고, 그 가스의 분압을 의미하고 있어도 된다.
이하, 각부의 기능 설명을 겸하여, 본 실시 형태의 정보 처리부(40)의 동작도 설명한다.
제1 농도 산출부(41)는 화합물 가스인 과산화수소 가스의 농도(이하, 제1 실제 농도라고도 함)를 산출하는 것으로, 구체적으로는, 광 검출기로부터의 출력 신호인 광 강도 신호를 접수함과 아울러, 이 광 강도 신호가 나타내는 값을 연산 처리하여, 가스 공급로(L1)를 흐르는 가스에 포함되는 과산화수소 가스의 농도를 제1 실제 농도로서 산출한다. 또한, 이 연산 처리에는, 광 강도 신호가 나타내는 값과 제1 실제 농도의 관계를 나타내는 제1 검량선 데이터가 이용되고 있고, 이 제1 검량선 데이터는, 상기 메모리의 소정 영역에 설정된 검량선 데이터 격납부(46)에 격납되어 있다(도 4 참조).
제2 농도 산출부(42)는 부생성 가스인 H2O 가스의 농도(이하, 제2 실제 농도라고도 함)를 산출하는 것으로, 구체적으로는, 광 검출기로부터의 출력 신호인 광 강도 신호를 접수함과 아울러, 이 광 강도 신호가 나타내는 값을 연산 처리하여, 가스 공급로(L1)를 흐르는 가스에 포함되는 H2O 가스의 농도를 제2 실제 농도로서 산출한다. 또한, 이 연산 처리에는, 광 강도 신호가 나타내는 값과 제2 실제 농도의 관계를 나타내는 제2 검량선 데이터가 이용되고 있고, 이 제2 검량선 데이터는 상기 메모리의 소정 영역에 설정된 검량선 데이터 격납부(46)에 격납되어 있다(도 4 참조).
본 실시 형태에서는, 제1 농도 산출부(41) 및 제2 농도 산출부(42)가, 공통의 광 검출기로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여, 각각 제1 실제 농도 및 제2 실제 농도를 산출하도록 구성되어 있고, 이것에 의해서 장치의 컴팩트화나 제조 코스트의 삭감을 도모할 수 있다. 다만, 제1 농도 산출부(41) 및 제2 농도 산출부(42)가, 각각 별개의 광 검출기로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여, 각각 제1 실제 농도 및 제2 실제 농도를 산출하도록 구성되어 있어도 된다.
이상 농도 격납부(43)는 상기 메모리의 소정 영역에 설정되어 있고, 상술한 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 과산화수소 가스의 농도인 제1 이상 농도와, 동일하게 상술한 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 격납하고 있다.
제1 이상 농도는, 예를 들면 유체 제어 시스템(200)에 의한 제어 프로세스의 개시 전에 미리 계산으로 구할 수 있다. 구체적으로는, 저류기(20)에 저류되어 있는 수용액에 포함되는 과산화수소의 농도를 적정(滴定) 등에 의해 실측하여 얻어지는 적정 농도와, 농도 모니터(30)를 흐르는 가스의 전체 유량(과산화수소 가스의 유량, H2O 가스의 유량, 및 산소 가스의 유량의 합산 유량)을 이용하여 이론적으로 구해지는 과산화수소의 이론 농도(구체적으로는, 과산화수소의 체적분율)에 기초하여 산출할 수 있다. 이 이론 농도는 저류기(20)에 저류되어 있는 수용액이 100% 기화했을 경우의 과산화수소 가스의 농도, 바꾸어 말하면, 상술한 주반응만이 일어나고 있는 경우의 과산화수소 가스의 농도이다. 이 이론 농도를 제1 이상 농도로 해도 상관없지만, 본 실시 형태에서는, 저류기(20)로부터 농도 모니터(30)에 도달하는 과정에서 화합물 가스가 예를 들면 응축 등에 의해 적잖이 감소하는 것을 고려하여 제1 이상 농도를 설정하고 있다. 즉, 이론 농도와 농도 모니터(30)에 의해 측정되는 농도(유효 농도라고 함) 간에는 차가 생기는 것으로부터, 이론 농도에 대한 유효 농도의 비율(이하, 기화 효율이라고 함)을 미리 구해 두고, 이 기화 효율을 이론 농도에 곱한 농도를 제1 이상 농도로 하고 있다. 또한, 기화 효율을 구하는 일 없이, 유효 농도를 제1 이상 농도로 해도 상관없다.
제2 이상 농도는 제1 이상 농도와 마찬가지로, 예를 들면 유체 제어 시스템(200)에 의한 제어 프로세스의 개시 전에 미리 계산으로 구할 수 있다. 구체적으로는, 상술한 적정 농도와, 농도 모니터(30)에 흐르는 가스의 전체 유량을 이용하여 이론적으로 구해지는 H2O의 이론 농도(구체적으로는, H2O의 체적분율)에 기초하여 산출할 수 있고, 여기에서는, 이 이론 농도에 상술한 기화 효율을 곱한 농도를 제2 이상 농도로 하고 있다. 또한, 유체 제어 시스템(200)에 의한 제어 프로세스의 개시 전에, 미리 농도 모니터(30)에 의해 측정한 H2O 가스의 농도를 제2 이상 농도로 해도 상관없다.
이와 같이 산출된 제1 이상 농도 및 제2 이상 농도는, 예를 들면 입력 수단 등을 통해서 외부로부터 입력되어, 이상 농도 격납부(43)에 격납된다. 다만, 정보 처리부(40)에 제1 이상 농도 및 제2 이상 농도를 산출하는 이상 농도 산출부로서의 기능을 구비시켜 두고, 이 이상 농도 산출부에 의해 산출된 제1 이상 농도 및 제2 이상 농도를 이상 농도 격납부(43)에 격납해도 된다.
분석부(44)는 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도를 비교함과 아울러, 제2 실제 농도 및 제2 이상 농도를 비교하는 것으로, 구체적으로는 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도의 대소 관계를 판단함과 아울러, 제2 실제 농도 및 제2 이상 농도의 대소 관계를 판단한다.
본 실시 형태의 분석부(44)는, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도를 비교하여, 주반응과는 별개의 부반응이 일어나 있는지 여부를 판단함과 아울러, 장치측에 이상이 발생해 있는지 여부를 판단하도록 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 5에 나타내는 것처럼, 분석부(44)는, 먼저 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도를 비교한다(S1). 그리고, 제1 실제 농도와 제1 이상 농도의 차가 소정의 임계값 이하인 경우, 분석부(44)는 상술한 주반응이 이상적으로 진행되고 있다고 판단한다(S2).
한편, S1에 있어서, 제1 실제 농도와 제1 이상 농도의 차가 소정의 임계값을 초과한 경우, 분석부(44)는 제1 실제 농도와 제1 이상 농도의 대소 관계를 판단하여(S3), 주반응과는 별개의 부반응이 일어나 있는지 여부, 혹은, 장치측에 이상이 발생해 있는지 여부를 판단한다(S4, S5).
구체적으로는, 제1 실제 농도가 제1 이상 농도보다도 높은 경우, 분석부(44)는 장치측에 이상이 발생해 있다고 판단한다(S4). 또한, 이상으로서는, 예를 들면 교정 불량이나, 상술한 제1 검량선 데이터, 제2 검량선 데이터, 기화 효율 등의 다양한 설정값의 설정 미스 등을 들 수 있다.
이것에 대해서, 제1 실제 농도가 제1 이상 농도보다도 낮은 경우, 분석부(44)는 주반응과는 별개의 부반응이 일어나 있다고 판단한다(S5).
S5에 있어서 부반응이 일어나 있다고 판단한 경우, 분석부(44)는 제2 실제 농도 및 제2 이상 농도를 비교 결과에 기초하여, 부반응의 종류를 특정한다. 또한, 부반응의 종류로서는, 상술한 것처럼, 과산화수소 가스의 액화, 과산화수소 가스의 분해, 및 H2O 가스가 액화된 물로의 과산화수소 가스의 재용해를 들 수 있고(도 2 참조), 분석부(44)가 특정하는 부반응의 종류로서는, 이들의 액화, 분해, 재용해 중 적어도 1개가 포함되어 있으면 된다.
본 실시 형태의 분석부(44)는, 제2 실제 농도 및 제2 이상 농도를 비교하여(S6), 제2 실제 농도와 제2 이상 농도의 차가 소정의 임계값 이하인 경우, 부반응으로서 과산화수소 가스의 액화가 발생해 있다고 판단한다(S7).
한편, S6에 있어서, 제2 실제 농도와 제2 이상 농도의 차가 소정의 임계값을 초과한 경우, 분석부(44)는 제2 실제 농도와 제2 이상 농도의 대소 관계를 판단한다(S8). 그리고, 제2 실제 농도가 제2 이상 농도보다도 높은 경우, 분석부(44)는 부반응으로서 과산화수소 가스의 분해가 발생해 있다고 판단하고(S9), 제2 실제 농도가 제2 이상 농도보다도 낮은 경우, 분석부(44)는 부반응으로서 과산화수소 가스의 액화, 분해, 재용해 중 하나 또는 복수가 일어나고 있다고 판단한다(S10).
이와 같이, 분석부(44)에 의한 분석 결과로서는, 적어도 제1 실제 농도와 제1 이상 농도의 비교 결과 및 제2 실제 농도와 제2 이상 농도의 비교 결과가 포함되어 있다. 또한, 이 실시 형태의 분석 결과에는, 이들 비교 결과에 기초하여 판단된 다양한 판단 결과, 즉 장치측에 이상이 있는지 여부, 주반응과는 별개의 부반응이 일어나 있는지 여부, 일어나고 있는 부반응의 종류(액화, 분해, 또는 재용해)도 포함되어 있다.
그리고, 분석부(44)에 의한 비교에 기초하는 분석 결과는, 출력부(45)에 의해 시인 가능하게 출력된다. 구체적으로 이 출력부(45)는 분석 결과에 포함되는 일부 또는 전부의 정보를 시인 가능하게 출력하는 것으로, 여기에서는 장치측에 이상이 있는 것, 부반응이 일어나 있는 것, 및 그 부반응의 종류를 디스플레이에 표시 출력하도록 구성되어 있다. 또한, 출력부(45)로서는, 분석 결과를 지면 등에 인자(印字) 출력하는 것이어도 된다.
이와 같이 구성된 본 실시 형태의 가스 분석 장치(100)에 의하면, 과산화수소 가스의 농도인 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도를 비교하여 그 분석 결과를 출력하므로, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도 간에 차가 있는지, 즉 주반응이 이상적으로 진행되고 있는지를 파악할 수 있다.
이에 더하여, H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도 및 제2 이상 농도도 비교하여 그 분석 결과를 출력하므로, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도에 차가 생긴 요인으로서, 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도의 비교만으로는 알 수 없는, 예를 들면 장치측의 이상이 일어나 있는 것, 과산화수소 가스의 액화, 분해, 또는 재용해 등의 부반응이 일어나 있는 것 등, 다양한 요인 중에서 개연성이 높은 요인을 특정하기 쉬워지고, 나아가서는 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도의 차를 저감시키기 위한 적절한 대처를 취하기 쉬워진다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 출력부(45)로서는, 상기 실시 형태에서는, 장치측에 이상이 있는 것, 부반응이 일어나 있는 것, 및 그 부반응의 종류를 출력하는 것이었지만, 이들의 일부만을 출력하는 것이어도 된다. 또, 제1 실제 농도와 제1 이상 농도의 비교 결과(대소 관계) 및 제2 실제 농도와 제2 이상 농도의 비교 결과(대소 관계)를 표시하는 것이어도 된다. 이 경우, 분석부(44)로서는, 장치측에 이상이 있는 것, 부반응이 일어나 있는 것, 및 그 부반응의 종류까지는 판단하지 않아도 된다.
또한, 출력부(45)로서는, 분석 결과를 표시 출력 또는 인자 출력하는 것인 것 외, 도 6에 나타내는 것처럼, 분석 결과를 조정부(47)에 출력하는 것이어도 된다. 그리고, 조정부(47)가, 예를 들면 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도의 차가 작아지도록, 기화기(10)의 설정 온도나 매스 플로우 컨트롤러(MFC1, MFC2)의 설정 유량 등을 조정하도록 구성되어 있어도 된다.
이에 더하여, 출력부(45)로서는, 분석부(44)에 의한 분석 결과를 출력하는 일 없이, 제1 실제 농도와 제1 이상 농도를 비교 가능하게 출력함과 아울러, 제2 실제 농도와 제2 이상 농도를 예를 들면 디스플레이 등에 비교 가능하게 출력하는 것이어도 된다. 이 경우, 정보 처리부(40)로서는, 분석부(44)로서의 기능을 구비하고 있지 않아도 된다.
또, 정보 처리부(40)로서는, 상기 실시 형태에서도 언급했지만, 도 7에 나타내는 것처럼, 제1 이상 농도 및 제2 이상 농도를 산출하는 이상 농도 산출부(48)로서의 기능을 구비하고 있어도 된다. 구체적으로 이 이상 농도 산출부(48)로서는, 입력 수단을 통해서 입력된 기화 효율을 이용하여 제1 이상 농도 및 제2 이상 농도를 산출하는 양태를 들 수 있다.
정보 처리부(40)로서는, 비교부가 제1 실제 농도 및 제1 이상 농도를 비교한 결과, 제1 실제 농도와 제1 이상 농도의 차가 소정의 임계값을 초과한 경우에, 그것을 알리는 알림부로서의 기능을 더 구비하고 있어도 된다.
이에 더하여, 정보 처리부(40)가 구비하는 제1 농도 산출부(41), 제2 농도 산출부(42), 분석부(44), 및 출력부(45)로서의 기능의 일부를 별개의 컴퓨터에 대비하게 해도 되고, 이상 농도 격납부(43)가 정보 처리부(40)의 메모리와는 별개의 외부 메모리의 소정 영역에 설정되어 있어도 된다.
유체 제어 시스템(200)은 상기 실시 형태에서는 노즐에 의해 액체 재료를 분출하여 기화시키는 것이었지만, 도 8에 나타내는 것처럼, 액체 재료를 가열하여 버블링함으로써 기화시키는 것이어도 된다.
구체적으로 이 유체 제어 시스템(200)은, 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액을 수용함과 아울러, 이 수용액을 기화시키는 기화 탱크(11)를 구비하는 기화기와, 이 기화 탱크(11)에 캐리어 가스를 도입하는 캐리어 가스 도입로(L3)와, 캐리어 가스 도입로(L3)에 마련된 유체 제어 장치인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)와, 기화 탱크(11)에 의해 기화된 가스를 챔버 등의 가스 공급 공간(S)에 공급하는 가스 공급로(L1)를 구비하고, 이 가스 공급로(L1)에 마련된 농도 모니터(30)와, 이 농도 모니터(30)로부터의 출력 신호를 취득하는 정보 처리부(40)를 더 구비하고 있다.
또, 본 발명에 따른 가스 분석 장치(100)는, 도 9에 나타내는 것처럼, 예를 들면 의료 기기 등의 피멸균물을 멸균하는 멸균 처리 장치(300)에 적용되어도 된다.
구체적으로 이 멸균 처리 장치(300)는, 피멸균물을 수용하는 챔버인 가스 공급 공간(S)과, 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액을 기화시키는 기화기(10)와, 기화기(10)에 의해 기화된 가스를 챔버로 안내하는 가스 공급로(L1)를 구비하고, 이 가스 공급로(L1)에 마련된 농도 모니터(30)와, 이 농도 모니터(30)로부터의 출력 신호를 취득하는 정보 처리부(40)를 더 구비하고 있다.
이에 더하여, 물과 혼합되는 화합물로서는, 상기 실시 형태에서는 과산화수소를 예로 들어 설명했지만, 포름알데히드여도 된다. 즉, 제1 농도 산출부(41)로서는, 가스 공급로(L1)를 흐르는 가스에 포함되는 포름알데히드의 농도를 산출하는 것이어도 된다.
또한, 물과 혼합되는 화합물은 과산화아세트산이어도 된다. 이 경우의 구체적인 실시 형태로서는, 과산화아세트산과 물을 혼합한 수용액을 용기에 수용하고, 그 용기 내의 증기에 포함되는 과산화아세트산 가스나 H2O 가스의 농도를 농도 모니터(30)에 의해 모니터하면 된다.
그 외, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한에 있어서 다양한 실시 형태의 변형이나 조합을 행해도 상관없다.
본 발명에 의하면, 화합물을 기화시켜 이루어지는 화합물 가스의 실제 농도와 원하는 이상 농도 간에 차가 있는 경우에, 그 요인을 특정하기 쉽게 할 수 있다.
100 ···가스 분석 장치
200 ···유체 제어 시스템
S ···가스 공급 공간
10 ···기화기
L1 ···가스 공급로
30 ···농도 모니터
40 ···정보 처리부
41 ···제1 농도 산출부
42 ···제2 농도 산출부
43 ···이상 농도 격납부
44 ···분석부
45 ···출력부

Claims (12)

  1. 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액이 기화하는 주반응에서 생기는 화합물 가스 및 H2O 가스를 분석하는 가스 분석 장치로서,
    상기 화합물 가스의 농도를 산출하는 제1 농도 산출부와,
    상기 H2O 가스의 농도를 산출하는 제2 농도 산출부와,
    상기 제1 농도 산출부에 의해 산출된 상기 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 화합물 가스의 농도인 제1 이상 농도를 비교함과 아울러, 상기 제2 농도 산출부에 의해 산출된 상기 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 비교하는 분석부와,
    상기 분석부에 의한 비교에 기초하는 분석 결과를 출력하는 출력부를 구비하는, 가스 분석 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분석부가, 상기 제1 실제 농도가 상기 제1 이상 농도보다도 낮다고 판단한 경우에, 상기 제2 실제 농도와 상기 제2 이상 농도를 비교하여, 상기 부반응의 종류를 판단하고, 그 판단 결과가 상기 분석 결과로서 상기 출력부에 의해 출력되는, 가스 분석 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 부반응의 종류로서, 상기 화합물 가스의 액화, 상기 화합물 가스의 분해, 또는 상기 H2O 가스가 액화한 것으로의 상기 화합물 가스의 재용해 중 적어도 1개가 포함되는, 가스 분석 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석부가 상기 제1 실제 농도와 상기 제1 이상 농도를 비교하여, 상기 주반응과는 별개의 부반응이 일어나 있는지 여부를 판단하고, 그 판단 결과가 상기 분석 결과로서 상기 출력부에 의해 출력되는, 가스 분석 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석부가 상기 제1 실제 농도와 상기 제1 이상 농도를 비교하여, 본 가스 분석 장치측에 이상이 발생해 있는지 여부를 판단하고, 그 판단 결과가 상기 분석 결과로서 상기 출력부에 의해 출력되는, 가스 분석 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분석 결과에 기초하여, 상기 수용액을 기화하는 기화기의 설정 온도, 또는 상기 기화기에 도입하는 유체 혹은 상기 기화기로부터 도출하는 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 장치의 설정 유량을 조정하는 조정부를 더 구비하는, 가스 분석 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 농도 산출부가 과산화수소, 포름알데히드, 또는 과산화아세트산의 농도를 산출하는 것인, 가스 분석 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 농도 산출부 및 상기 제2 농도 산출부가, 공통의 광 검출기로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 농도를 산출하는 것인, 가스 분석 장치.
  9. 상기 수용액을 기화시키는 기화기와,
    상기 수용액을 상기 기화기로 안내하는 유로에 마련된 유체 제어 장치와,
    청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 가스 분석 장치를 구비하는 유체 제어 시스템.
  10. 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액이 기화하는 주반응에서 생기는 화합물 가스 및 H2O 가스를 분석하는 가스 분석 장치에 이용되는 프로그램으로서,
    상기 화합물 가스의 농도를 산출하는 제1 농도 산출부와,
    상기 H2O 가스의 농도를 산출하는 제2 농도 산출부와,
    상기 제1 농도 산출부에 의해 산출된 상기 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 화합물 가스의 농도인 제1 이상 농도를 비교함과 아울러, 상기 제2 농도 산출부에 의해 산출된 상기 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 비교하는 분석부와,
    상기 분석부에 의한 비교에 기초하는 분석 결과를 출력하는 출력부로서의 기능을 컴퓨터에 발휘시키는, 가스 분석용 프로그램.
  11. 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액이 기화하는 주반응에서 생기는 화합물 가스 및 H2O 가스를 분석하는 가스 분석 방법으로서,
    산출된 상기 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 화합물 가스의 농도인 제1 이상 농도를 비교함과 아울러, 산출된 상기 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 비교하는 분석 스텝과,
    상기 분석 스텝에 의한 비교에 기초하는 분석 결과를 출력하는 출력 스텝을 구비하는, 가스 분석 방법.
  12. 화합물과 물을 혼합하여 이루어지는 수용액이 기화하는 주반응에서 생기는 화합물 가스 및 H2O 가스를 분석하는 가스 분석 장치로서,
    상기 화합물 가스의 농도를 산출하는 제1 농도 산출부와,
    상기 H2O 가스의 농도를 산출하는 제2 농도 산출부와,
    상기 제1 농도 산출부에 의해 산출된 상기 화합물 가스의 농도인 제1 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 화합물 가스의 농도인 제1 이상 농도를 비교 가능하게 출력함과 아울러, 상기 제2 농도 산출부에 의해 산출된 상기 H2O 가스의 농도인 제2 실제 농도와, 상기 주반응이 이상적으로 진행되었을 경우의 상기 H2O 가스의 농도인 제2 이상 농도를 비교 가능하게 출력하는 출력부를 구비하는, 가스 분석 장치.
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