TWI481987B - 用來供應液體材料至填充容器內的裝置以及控制該液體材料供應裝置的填充容器內液面的方法 - Google Patents

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Description

用來供應液體材料至填充容器內的裝置以及控制該液體材料供應裝置的填充容器內液面的方法
本發明係關於一種用來供應液體材料至填充容器內之裝置以及一種控制該液體材料供應裝置之填充容器內液面的方法，特定而言係關於一種用來供應液體材料至填充容器內且可穩定地供應供應至裝置(諸如CVD裝置)之液化材料氣體或液體材料的裝置以及一種控制該液體材料供應裝置之填充容器內液面的方法。
在半導體製造過程中使用各種液體材料，例如異丙醇及氫氟酸或二乙基矽烷。此等液體材料被填充至具有預定體積容量之容器中且通常藉由將具有預定壓力之惰性氣體傳遞至該填充容器中來輸送。目前，在製造過程之實際操作狀況下，為了控制液體材料進料速率或為了確保供應，通常應用如下方法，其中藉助於提供於填充容器一側之各種感應器直接偵測液體材料剩餘體積，同時亦進行諸如液體材料重力量測之過程。通常，在液體材料重力量測中使用質量流量控制器(mass flow controller，MFC)，且使用諸如液面指示器之觀測感應器來偵測液體材料剩餘體積。目前，在直接偵測液體材料剩餘體積之情況下，有必要觀測容器內液體材料之狀況，而對於觀測感應器，要求可適當地偵測出剩餘體積及可達高精確度，且同時，為了防止液體材料受污染或感應器受污染，較佳選用可實現在與液體材料完全無接觸之條件下進行偵測的感應器。
以下方法作為用於液面觀測之習知量測方法而存在：藉由提供浮標式感應器至容器內來量測液面之方法、使用由測力器製成之重力計及其類似物的方法，或藉助於量測自容器頂部至液面之距離且偵測反射於液面上之超音波的超音波系統來偵測液面之方法。
具體而言，如圖8中所示，可提供一浮標式液面指示器，其由以直立定位方式安置於液體中之導管111、浮於導管111內液面處之浮標112、以直立定位方式安置於浮標112之表面上的光衰減板113及具有靠著光衰減板113之光徑平面右側與左側安置於導管111側面上之光發射及光接收構件的光學偵測器100組成。透射光量視與浮標112之上下運動一起移動的光衰減板113之上下運動而定增加及減少，從而連續改變其長度方向(縱向)上之光學透射率。因此，液面可藉助於該透射光量之增加及減少來偵測。(參見例如專利引用1。)
此外，如圖9中所示，可提供一使用重力計201之液面指示器。容器202被安置於重力計201之上，液體203儲存於此容器202中，藉助於位於此液體203中、連接於電源204且經結構化以便可達到沸騰的加熱器205來加熱，由沸騰所產生之氣體206係藉助於位於容器202之上部的氣體傳遞單元207來排出，且經由波紋管(jabara tube)208傳遞至所需消耗管道。液體203係經由連接於位於容器202之下部的液體供應單元209之波紋管210供應，以便供應對應於藉助於供應此氣體206至外部而減少之液體量的 液體203。在供應此液體203時，有必要進行供應以便使容器202中之液體203的體積變得幾乎恆定；因此，作為一種觀測液體體積之方法，使用如下方法，其中量測填充有液體之容器202的重量，由此重量估算液體體積，且根據估算之其液體體積測定液面。(參見例如專利引用2。)
[先前技術參考文獻] [專利引用]
[專利引用1]日本公開未審查申請案第1987-001124號
[專利引用2]日本公開未審查申請案第2000-046631號
然而，當液體材料供應裝置使用如上文所述之液面指示器時，可能會出現下文所述之問題。
(i)在浮標式液面指示器之情況下，液體材料可能會因為浮標單元與液體材料接觸而受污染。此外，當用於不進行傳遞之延遲型容器(諸如再裝填槽)時，在液面指示器自身損壞之情況下難以進行更換。另外，在使用一種對載運氣體鼓泡且載運容器內之液體材料的方法(下文稱為使用「鼓泡容器」之方法)之情況下，浮標由於鼓泡而一直移動，且難以精確量測液面位置。
(ii)當使用重力計時，因為多種管道連接於容器，所以精確度因容器變輕及體積變小而降低。此外，在諸如傳遞微量液體材料時或傳遞低密度液體材料時之情況下，因為有必要根據包括容器之大體積確定消耗及再填充之液體 材料的低量變化，所以量測精確度受到限制。
(iii)超音波感應器較佳為液體材料非接觸型感應器；然而，所測定之液面必須為穩定的，且當應用使用鼓泡容器之方法時，液面波動較大，故無法達到精確量測。此外，因為感應器在氣體氛圍之上且其表面常常受污染，所以精確偵測變得不可能實現。
本發明之目的在於提供一種用來供應液體材料至填充容器內之裝置，其可用對應於消耗量之液體材料再填充該填充容器且可實現穩定的液體材料供應。此外，鑒於上述習知技術問題，本發明之目的在於提供一種用來供應液體材料至填充容器內之裝置以及一種控制該液體材料供應裝置之填充容器內液面的方法，其適當地控制該填充容器內之液體材料量，防止過量填充，且可用恆定量定時再填充。
鑒於上述問題，本發明者進行了深入研究且已發現，該目的可藉助於下文所述之用來供應液體材料至填充容器內之裝置以及控制該液體材料供應裝置之填充容器內液面的方法來達成。本發明係以此發現為基礎。
本發明之液體材料供應裝置之特徵在於其具備：一填充容器，其填充有預定量之液體材料；一載運氣體引入流徑，經由該流徑引入伴隨該填充容器內之該液體材料的載運氣體；一液體材料供應流徑，經由該流徑藉由伴隨有該載運氣體之方式來供應液體材料；一恆量進料器，其被提供於該填充容器之上部且具有固定內部體積；一液體材料 再填充流徑，其用來用液體材料再填充且一端連接於該恆量進料器；管道La，其一端連接於該恆量進料器之下部且另一端浸沒於在該填充容器內之該液體材料之液體層內；管道Lb，其一端連接於該恆量進料器之上部且另一端之定位甚至比安置於該填充容器內之管道La的另一端要淺；開關閥Va，其位於該恆量進料器與管道La之間；開關閥Vb，其位於該恆量進料器與管道Lb之間；及一控制單元，其用來控制該等組件之移動，從而實現如下控制：當供應液體材料時，將載運氣體引入該填充容器中且藉由伴隨有該載運氣體之方式來供應液體材料，且同時實現如下控制：當用液體材料再填充時，藉由打開該液體材料再填充流徑將該液體材料填充至該恆量進料器中，且自彼階段起，藉由同時打開開關閥Va及Vb而將該恆量進料器內之該液體材料再填充至該填充容器中。
此外，本發明為一種控制液體材料供應裝置內之填充容器內液面的方法，其中該液體材料供應裝置供應伴隨有引入至填充有預定量之液體材料的該填充容器中之載運氣體的液體材料，該方法之特徵在於形成如下條件，其中將液體材料填充至具有固定內部體積且位於上述填充容器之上部的恆量進料器中，且接著將該恆量進料器內之液體材料再填充至該填充容器中，並藉由經由管道La將該恆量進料器之下端單元連接於該填充容器內之該液體材料的液體層，且同時經由管道Lb將該恆量進料器之上端單元連接於上述液體層上部之空隙來控制該填充容器內之液面以便變 得恆定。
在穩定及供應一填充容器內之液體材料的情況下，有必要調節及控制該填充容器內之液體材料的液面高度。當藉助於鼓泡連續消耗液體材料時，容器內之剩餘量減少且液面高度發生改變；因此，有必要用對應於消耗量之量的液體材料再填充。藉助於此結構，藉由除用來再填充之管道La外還提供用來防止過量填充之管道Lb，且同時藉由提供連接於用來再填充之管道La的恆量進料器，使過量填充以及用恆定量定時再填充變得有可能。亦即，藉由將液體材料填充至恆量進料器中且藉由將恆量進料器連接於管道Lb，將對應於消耗量之恆定量的液體材料填充至填充容器中。因此，可在不使用其他液面感應器之情況下使液體材料之液面保持恆定，且可提供一種用於填充容器內之液體材料的供應裝置以及一種用來控制填充容器內之液面的方法，從而可實現穩定的液體材料供應。
此外，在恆量進料器內部單元中存在載運氣體之條件下用液體材料填充或再填充填充容器；因此，可防止所謂水錘現象(water hammering)，亦可排除破壞組成流徑之單元(諸如開關閥及壓力計)的重要原因，且同時，甚至在對象為由於因突然壓力變化所產生之應力而分解及改變之液體材料的情況下，因為可將液體材料緩和地再填充至恆量進料器中，故可維持液體材料之品質。
本發明為上述用來供應液體材料至填充容器內之裝置，其特徵在於其具備：一分支流徑Lc，其使上述恆量進 料器與開關閥Vb之間的流徑形成分支；流徑Ld，其可實現惰性氣體供應且連接於該分支流徑Lc；及開關閥Vc，其位於流徑Ld與分支流徑Lc之一端之間，且該裝置之特徵在於其在用液體材料再填充後將惰性氣體供應至流徑Ld，且同時其特徵在於在打開開關閥Vc時，將保留於該恆量進料器、管道La及管道Lb內之該液體材料再填充至該填充容器中。
如以上所示，藉由將用恆定量之液體材料填充的恆量進料器連接於管道Lb而將恆定量之液體材料填充至填充容器中。此時，管道Lb之另一端(填充容器內之末端單元)通常在液面上方，且藉由用對應於消耗量之液體材料的液體材料再填充來維持此條件。然而，如以下所示，在將液體材料引入管道Lb內之情況下，恆量進料器內之液體材料不可能因其自重而擠壓至填充容器中。此外，在消耗量之減少甚至低於所填充之液體材料量的情況下，另一端可與液面接觸或其可位於液體層內。甚至在此等情況下，藉助於本發明，恆量進料器內之液體材料的液面及管道Lb內之液體材料的液面可藉由將恆量進料器連接於管道Lb來平衡；因此，在管道Lb之內部體積的最大範圍內可防止過量填充。此外，藉由對位於恆量進料器與管道Lb之接合單元上的分支流徑引入預定量之惰性氣體，可將保留於恆量進料器、管道La及管道Lb內之液體材料順利地再填充至填充容器中，且使防止過量填充變得有可能。
本發明為上述用來供應液體材料至填充容器內之裝 置，其特徵在於上述流徑Ld具有預定內部體積，且同時其具備位於流徑Ld之另一端的開關閥Vd、位於上述分支流徑Lc上之壓力計Pc及位於上述流徑Ld上之壓力計Pd，且該裝置之特徵在於其根據在上述流徑Ld處於預定壓力條件下時壓力計Pd之指示值以及在打開與關閉開關閥Vc前後壓力計Pc之指示值量測該恆量進料器內之該液體材料的體積。
當使用恆量進料器用液體材料再填充填充容器時，標準為將液體材料填充至恆量進料器之總容量時的情況；然而，在諸如液體材料消耗量波動時或再填充少量液體材料時之情況下，沒有必要再充滿總容量，且填充容器內之液面可精確地藉由精確地鑑別填充至恆量進料器中之液體量來控制。此處，將具有預定內部容量之流徑Ld連接於位於恆量進料器之上部的分支流徑Lc，將加壓流徑Ld與分支流徑Lc及恆量進料器連接，且量測在連接前後流徑Ld及分支流徑Lc中之壓力波動，使得有可能量測恆量進料器內之液體材料量。藉助於該對再填充至填充容器中之液體材料量的適當鑑別，本發明提供一種更適當的液面控制法，其可保持液體材料之液面恆定，且使穩定的液體材料供應變得有可能。
本發明為上述用來供應液體材料至填充容器內之裝置，其特徵在於其儲存用來再填充之液體材料，且同時其具備：一儲存容器，其中上述液體材料再填充流徑之一端浸沒於所儲存之液體材料的液體層內；及惰性氣體供應流 徑Le，其自該儲存容器之頂部單元供應惰性氣體，且該裝置之特徵在於其藉助於來自該惰性氣體供應流徑Le之惰性氣體的供應壓力再填充液體材料於該恆量進料器中。
半導體製造過程中所用之液體材料包括不希望與空氣接觸之物品，諸如二乙基矽烷。此外，對於再填充至填充容器中之液體材料，較佳的是獨立提供一用於自外部進行容納及排出之儲存容器。本發明提供一種可連接於填充容器之儲存槽，此使得有可能易於自外部進行容納及排出，且同時，其將液體材料再填充流徑之一端浸沒於儲存容器中之液體材料的液體層中，且將惰性氣體之壓力施加至該儲存槽中之液面，使得有可能將儲存容器內之液體材料順利地轉移至填充容器。
此外，本發明為控制填充容器內之液面的上述方法，其特徵在於藉助於以下程序控制該液面以使其變得恆定：(1)在藉助於載運氣體供應已知量之液體材料的情況下，每隔一定時間將液體材料填充至該恆量進料器中，且將該恆量進料器內之該液體材料再填充至該填充容器中；(2)在藉助於該載運氣體供應不確定量之液體材料的情況下，監測該填充容器內之壓力，將液體材料填充至該恆量進料器中且根據再填充該液體材料至該填充容器內前後之壓力值預計液面位置；在過量之情況下，停止再填充，而在不足量之情況下，將不足量之液體材料填充至該恆量進料器中且將該恆量進料器內之該液體材料再填充至該填 充容器中。
藉助於上述液體材料供應裝置，藉助於載運氣體供應液體材料且可同時將材料氣體再填充至填充容器中。因此，在所消耗之液體材料量恆定之情況下，藉由定時將恆量進料器內之液體材料再填充至填充容器中，可維持液面恆定且使穩定的液體材料供應變得有可能。此外，甚至在消耗量不恆定而是波動之情況下，藉助於填充容器內之壓力監測液面或液面波動，且控制自恆量進料器再填充之量，使得有可能在不使用其他液面感應器之情況下保持液體材料之液面恆定且進行穩定的液體材料供應。可對自恆量進料器再填充之量使用任一以下控制方法：一種藉由重複供應恆量進料器中之恆定體積來控制的方法，以及一種藉由擴大體積且結合體積再現與藉助於一部分內部體積之精細調整來控制的方法。
此外，本發明為控制填充容器內之液面的上述方法，其特徵在於如下控制該液面以使其變得恆定：阻斷具有預定內部體積且位於上述恆量進料器與其上部之間的可連接流徑Ld，且根據在藉助於惰性氣體所達到之預定壓力條件下流徑Ld之壓力及在自此狀態轉變為該恆量進料器與流徑Ld已連接之狀態後流徑Ld之壓力測定該恆量進料器內之液體材料量；以及進行以下過程：(3)在不存在液體量之情況下，上述過程(1)或(2)中之任一者；(4)在存在液體量之情況下，自流徑Ld處於預定壓 力條件下之狀態起，進行恆量進料器與流徑Ld連接及恆量進料器與管道Lb連接，用保留於該恆量進料器、管道La及管道Lb內之該液體材料再填充該填充容器，且接著進行上述過程(1)或(2)中之任一者。
在將液體材料再填充至填充容器中後，自恆量進料器再填充之液體量大大影響對填充容器中之液面的控制。亦即，如以上所說明，若再填充對應於消耗量之液體材料的液體材料，則將管道Lb之另一端安置於填充容器之液面上方，且在恆量進料器內不存在剩餘量之液體材料。然而，舉例而言，在液體材料供應裝置之供應量(消耗裝置之消耗量)低於供應至填充容器之液體材料量的情況下，用來防止過量填充之管道Lb的另一端可與恆量進料器內之液體材料的液面接觸或其一部分可浸沒於液體材料之液體層中。在已產生該等條件之情況下，恆量進料器內之液體不藉助於其自重而再填充至填充容器中；因此，當在液體保留於恆量進料器中之條件下重複再填充過程時，填充恆量進料器內之液體材料且氣態層消失，液體材料自恆量進料器之上部流動，且經由管道Lb將液體材料再填充至填充容器，從而過量填充。本發明提供如下流徑，其應消除該等情況，能夠對恆量進料器之上部施加壓力，使用惰性氣體在流徑及填充容器內形成加壓條件，且藉由觀測所有壓力值，其量測恆量進料器內之液體材料量，且同時，使用此加壓條件，其將保留於恆量進料器、管道La及管道Lb內之液體材料再填充至填充容器中，且藉由使得無剩餘液體 材料保留於恆量進料器內，其可維持填充容器內之液面恆定。
下文中將根據圖式來描述本發明之具體實例。
用來供應液體材料至填充容器內之本發明裝置具備：一填充容器，其填充有預定量之液體材料；一載運氣體引入流徑，經由該流徑引入伴隨該填充容器內之該液體材料的載運氣體；一液體材料供應流徑，經由該流徑藉由伴隨有該載運氣體之方式來供應液體材料；一恆量進料器，其被提供於該填充容器之上部且具有固定內部體積；一液體材料再填充流徑，其用來用液體材料再填充且一端連接於該恆量進料器；管道La，其一端連接於該恆量進料器之下部且另一端浸沒於在該填充容器內之該液體材料之液體層內；管道Lb，其一端連接於該恆量進料器之上部且另一端之定位甚至比安置於該填充容器內之管道La的另一端要淺；開關閥Va，其位於該恆量進料器與管道La之間；開關閥Vb，其位於該恆量進料器與管道Lb之間；及一控制單元，其用來控制該等組件之移動。
[本發明之液體材料供應裝置之基本配置]
圖1為展示本發明之液體材料供應裝置(下文稱為「本發明裝置」)之基本配置(第一配置實施例)的示意圖。此外，圖2展示本發明裝置之主要單元，包含填充容器1及恆量進料器2。該裝置之特徵在於使用恆量進料器2，伴隨供應液體材料而定量地再填充填充容器1內之液面降低部 分，且其特徵在於可藉助於連接於恆量進料器2之管道Lb來防止再填充期間之過量填充。說明使用鼓泡容器作為填充容器1時之情況。
當供應液體材料時，打開開關閥V1及V2，且經由流徑L1(對應於「載運氣體引入流徑」)將載運氣體引入填充容器1中。使載運氣體在填充至填充容器1中之液體材料的液體層1a內鼓泡，且經由開關閥V2及流徑L2(對應於「材料氣體供應流徑」)與其所伴隨之液體材料一起供應至消耗裝置4(諸如CVD裝置)。
另一方面，當再填充液體材料時，打開開關閥V3，且經由流徑L3(對應於「液體材料再填充流徑」)將液體材料自儲存再填充用液體材料之儲存容器3填充至恆量進料器2中。自此狀態，藉由同時打開位於恆量進料器2與管道La之間的開關閥Va及位於恆量進料器2與管道Lb之間的開關閥Vb，填充至恆量進料器2中之液體材料液面上方的部分及填充至填充容器1中之液體材料液面上方的部分達到相同壓力，且填充至恆量進料器2中之液體材料因其自重而落入至填充容器1中。因此可將恆定量之液體材料再填充至填充容器1中。該類液體材料再填充操作對填充容器1內藉助於載運氣體所進行之液體材料伴隨操作幾乎無影響；因此，不必停止載運氣體，且向消耗裝置4供應液體材料可在用液體材料再填充時連續進行。
此時，管道Lb在防止過量填充功能方面起重要作用。亦即，在管道Lb之另一端與液面接觸或位於液體層1a內 之情況下，當同時打開開關閥Va及開關閥Vb且將恆量進料器2連接於管道Lb時，藉助於管道Lb之上部中的壓力下降，伴隨恆量進料器2內之液體材料下降，液體材料自液體層1a被吸至管道Lb，恆量進料器2內之液體材料的液面與管道Lb內之液體材料的液面達到相同位置，且液體材料可保留於恆量進料器2、管道La及管道Lb內。若在此等情況下將恆量進料器2內之所有填充液體供應至填充容器1，管道Lb之另一端定位於液體層1a內甚至更低處，則液體材料被過量供應至填充容器1中，且存在液面升高之情況。因此，藉由形成液體材料保留於恆量進料器2、管道La及管道Lb內之條件，可在管道Lb之最大內部體積範圍內阻止過量填充。
然而，存在較佳提供具有強制地將液體材料再填充至填充容器1中之功能而不使填充至恆量進料器2中之液體材料因其自重而下落的結構時之情況。具體而言，在將液體材料引入管道Lb中之情況下，不可能使恆量進料器2內之液體材料因其自重而擠壓至填充容器1中。此外，甚至在自填充容器1供應之液體材料的消耗量暫時有減少之情況下，在消耗裝置4中，通常以預定時間(以預定時間間隔)消耗恆定量之液體材料，且常常需要穩定之液體材料供應。甚至在管道Lb之另一端暫時與液面接觸或安置於液體層1a內且已形成液體材料保留於恆量進料器2、管道La及管道Lb內之條件的情況下，藉由使液體材料再填充量恆定而可能實現穩定的液體材料供應。具體而言，較佳的是 提供使恆量進料器2與開關閥Vb之間的流徑形成分支之分支流徑Lc、可實現惰性氣體供應且連接於該分支流徑Lc之流徑Ld以及位於流徑Ld與分支流徑Lc之一端之間的開關閥Vc，且具有如下功能：當用液體材料再填充時，使得惰性氣體能夠供應至流徑Ld，且同時，藉由打開開關閥Vc，將保留於恆量進料器2、管道La及管道Lb內之液體材料再填充至填充容器中。藉由對位於恆量進料器2與管道Lb之接合單元上的分支流徑Lc引入具有預定壓力之惰性氣體，可將保留於恆量進料器2、管道La及管道Lb內之液體材料順利地再填充至填充容器1中。
此時，如圖2中所示，流徑Ld具有預定內部體積，且同時，較佳根據在預定壓力條件下流徑Ld之壓力值及在打開與關閉開關閥Vc前後之壓力值量測恆量進料器2內之液體材料量。亦即，液體材料再填充量可更適當地藉由檢驗恆量進料器2中之填充量及藉由檢驗剩餘量(如上文所述)來確定。恆量進料器2不僅用作再填充全部液體材料之量器，而且可藉由在諸如液體材料消耗量波動或再填充少量液體材料時之情況下觀測再填充量而精確地控制填充容器內之液面。具體而言，提供位於流徑Ld之另一端處的開關閥Vd、位於分支流徑Lc上之壓力計Pc及位於上述流徑Ld上之壓力計Pd，使具有預定內部體積之流徑Ld連接於位於恆量進料器之上部的分支流徑Lc，將加壓流徑Ld連接於分支流徑Lc及恆量進料器2，且藉由量測在連接前後流徑Ld及分支流徑Lc中之壓力波動，可量測恆量進料器2內之液 體材料量。將此等壓力值及溫度或流量視為參數，且藉助於控制單元(未圖示)控制本發明裝置之各種控制功能，諸如下文所述之開關閥操作及填充容器1之溫度控制。
[關於液體材料]
此處，液體材料係指諸如半導體製造過程之過程中所用的各種液體材料，例如用來加工之液體材料，諸如乙醇及異丙醇、氫氟酸及氧化磷；及用於半導體裝置之液體材料，代表為單矽烷、二乙基矽烷、二乙基鋅及四氯化鈦。
[關於載運氣體]
此外，作為載運氣體，較佳為對液體材料不具反應性及溶解性且可容易地獲得並可易於操作之氣體。具體而言，例如可提供諸如氮氣及氬氣之惰性氣體。此外，用來在流徑Ld中形成預定壓力條件之自開關閥Vd供應的氣體(加壓氣體)因為其直接與液體材料接觸而亦較佳為與多用途氣體相同。
[關於填充容器]
填充容器1具有可實現填充足以填充消耗裝置4之液體材料的內部體積，且設定用具有由上述液體材料組份決定之諸如耐腐蝕性及堅牢度性之性質的材料。填充容器1具備用來引入載運氣體之流徑L1，本發明裝置提供液體材料液體層1a，且藉助於自其末端單元供應之載運氣體進行鼓泡。該末端單元可藉由提供於接近填充容器1之下表面的位置處來減少剩餘量，且可更有效地伴隨液體材料。連接於消耗裝置4之流徑L2防止液體與液滴混合；因此，其 被提供於填充容器1之頂部表面或上側表面上。位於填充容器1上之管道La及Lb較佳具有具潤滑性質之內表面以便可實現順利的液體表面分布。將管道La之另一端(填充容器內之末端單元)設定於距離所需填充液體量之液面下之下表面具預定高度之位置處。此外，與固定液面相對照，管道Lb之另一端(填充容器內之末端單元)較佳位於超出藉由在填充容器橫截面積時排出恆量進料器2之內部體積所獲得之值的高度處。甚至在再填充過程後，藉由使得管道Lb之另一端不與液面接觸或不安置於液體層1a內，其可起恆量進料器2之量器的作用。如圖2中所示，填充容器1在液體層1a內具備加熱器H1以保持液體層1a內液體材料之溫度恆定。此外，液體層1a之液體材料的溫度穩定性可藉由將填充容器1包裹於隔熱材料1b中，且同時藉助於加熱器H2(較佳具有溫度控制功能)保持隔熱材料1b之溫度恆定來維持。
[關於恆量進料器]
如上文所述，恆量進料器2在本發明裝置中起量器之作用，且同時具有觀測液體材料再填充量之功能。因此，其具有可再填充足以再填充填充容器之液體材料的內部體積，且其較佳配置成垂直或具有小傾角之圓筒，以便可實現所填充之液體材料的順利噴射。此外，設定用具有由上述液體材料組份決定之諸如耐腐蝕性及堅牢度性之性質的材料。恆量進料器2可藉由經由其下部之管道La及開關閥Va連接於填充容器1內之液體層1a及藉由經由其頂部之管 道Lb及開關閥Vb連接於填充容器1內之液面上部空隙而用填充於其中之液體材料再填充填充容器1。此外，藉由經由頂部之分支流徑Lc連接於流徑Ld，有可能實現藉助於惰性氣體強制噴射所填充之液體材料，且可檢驗恆量進料器2內之液體材料的填充量或剩餘量。因此，藉由對再填充至填充容器1中之液體材料使用恆量進料器2及管道Lb確保恆定再填充量且消除過量再填充。
[關於儲存容器]
儲存容器3自外部進行容納及排出，其儲存用來再填充之液體材料，且同時連接於供應液體材料至恆量進料器2之流徑L3。對於自液體材料引入階段至供應至消耗單元4之階段的所有過程，本發明裝置必須消除由於空氣污染而出現的液體材料污染及流徑污染問題。舉例而言，可給出半導體製造過程中所用之不希望與空氣接觸的物品，諸如單矽烷及二乙基矽烷。因此，將流徑L3之一端浸沒於儲存於儲存容器3中之液體材料的液體層3a中，自儲存容器3之頂部單元供應惰性氣體，且較佳藉助於其供應壓力將液體材料再填充至恆量進料器2中。可藉由將惰性氣體之壓力施加至儲存容器3之液面，將儲存容器3內之液體材料順利地轉移至填充容器1且不與空氣接觸。
[關於其他組件]
此外，本發明裝置係由不直接與液體材料接觸之組件(尤其為壓力計)(諸如開關閥及壓力計)形成。亦自結構觀點來看，當液體材料最終會接觸感應器單元一次時，不 能移除此等組件。此外，當此等組件損壞或改變時，組件之品質降低且其亦導致腐蝕諸如感應器單元之隔膜的物品，此使得情況不利。在此情況下，藉助於該結構，可維護組件之品質且亦可預期組件壽命延長。此外，無法避免氣態液體材料與組件接觸；然而，因為如下所示，每次進行諸如液體材料填充過程之過程時藉助於惰性氣體進行清洗，故可防止組件損壞。
<控制本發明裝置之填充容器內液面的方法>
本發明裝置旨在進行對應於消耗量之液體材料的穩定供應，且確保液體材料穩定地伴隨有載運氣體；因此，填充容器1內之液體材料溫度以及液體量(液面)之穩定極其重要。亦即，伴隨有載運氣體且被供應之液體材料必須在任何特定時間或定時被再填充。以下將對應於液體材料供應量及液面位置(液體量)之情況再填充液體材料的方法描述為控制本發明裝置之液面的方法。
控制本發明裝置之填充容器1內液面的方法之特徵在於形成如下條件，其中將液體材料填充至恆量進料器2中，且接著將恆量進料器2內之液體材料再填充至填充容器1中，並藉由經由管道La將恆量進料器2之下端單元連接於填充容器1內之液體材料的液體層1a內，且同時經由管道Lb將恆量進料器2之上端單元連接於上述液體層1a上部之空隙來控制填充容器1內之液面以便變得恆定。此外，其特徵在於其藉助於載運氣體供應液體材料且可同時將液體材料再填充至填充容器中。亦即，本發明裝置可使用恆量 進料器2作為量器，且同時，其可藉由結合管道Lb來防止過量填充。在填充容器1之供應量(消耗裝置之消耗量)恆定的情況下，可藉由定時再填充來確保維持預定液面及穩定的伴隨有載運氣體(液體材料穩定供應)。此等過程可與藉助於載運氣體供應液體材料同時進行。
[關於由填充容器供應液體材料及再填充該容器]
下文中基於具體的條件設置來描述由填充容器1供應液體材料及再填充填充容器1之過程。
[1]藉助於載運氣體供應液體材料
藉由藉助於載運氣體在液體材料之液體層1a內鼓泡來確保穩定的液體材料伴隨。亦即，藉助於一種以在液體層1a表面上滑動之方式供應載運氣體的方法以及一種吸出蒸散之液體材料的方法，難以供應恆定量之液體材料，而是可藉助於在氣體液體接觸下大量鼓泡來進行液體材料穩定供應。具體而言，打開開關閥V1、V2，使經由流徑L1引入填充容器1中之載運氣體在液體層1a內鼓泡，且經由開關閥V2及流徑L2與其所伴隨之液體材料一起供應至消耗裝置4。
[2]用恆定量之液體材料再填充填充容器(利用液體材料之重量)
如圖3中所示，藉助於以下過程來進行用恆定量之液體材料再填充填充容器1的方法。舉例而言，液體材料為二乙基鋅(DEZn)，載運氣體為氬氣(Ar)，且所有壓力及量值均為預定值。該方法並不限於此實施例。
[2-1]再填充
如圖3(A)中所示，起初打開開關閥V1、V2、Va、Vb(以黑色表示，下同)且打開填充容器1及恆量進料器2。此時，舉例而言，若恆量進料器2之容量為30mL且恆量進料器2內之壓力為50Kpa，則約15mL氬氣封閉於恆量進料器2內。
[2-2]將液體材料填充至恆量進料器中
如圖3(B)中所示，關閉開關閥Va、Vb(以白色表示)，且接著打開開關閥V3，且使來自儲存容器(未圖示)之液體材料填充至恆量進料器2中。在填充過程後關閉開關閥V3。舉例而言，在300Kpa下自儲存容器再填充液體之情況下，於300Kpa下壓縮恆量進料器2內之Ar且變成5mL，且使25mL DEZn填充至恆量進料器2中。(此時基於恆量進料器2之內部體積及恆量進料器2內之壓力以及在填充過程前再填充至恆量進料器2中之液體材料的供應壓力測定填充至恆量進料器2中之液體材料量。參見以下關於具體計算值及檢驗結果之[具體實例]中的[表1]。)此外，打開開關閥Vd且將加壓氣體填充至流徑Ld中。
[2-3]將恆定量再填充至填充容器中
如圖3(C)中所示，打開開關閥Vb且使恆量進料器2與填充容器1之壓力相同。打開開關閥Va且使填充至恆量進料器2中之液體材料因其自重而再填充至填充容器1中。舉例而言，恆量進料器2內壓縮至300Kpa之Ar膨脹達到填充容器1內之壓力且使25mL DEZn再填充至填充容 器1中。
[2-4]再填充填充容器且供應至消耗裝置
在已知填充容器1內之液體材料的消耗量之情況下，控制再填充時間間隔以便使再填充量等於假定消耗量，且可藉助於分批法，藉由重複上述過程[2-2]→[2-3]將液面控制在固定波動範圍內。當DEZn之比密度為1.2時，25mL DEZn變成30g，且在以10公克/分鐘自填充容器1供應DEZn之情況下，穩定的DEZn供應可藉由每三分鐘進行一次再填充過程來進行。
可在管道Lb之另一端不與液面接觸之情況下進行上述過程[2-2]~[2-4]，且使在將液體材料供應至消耗裝置4時再填充填充容器1變得有可能。在恆量進料器2中存在載運氣體之條件下用液體材料填充或再填充填充容器1；因此，可防止所謂水錘現象。因此，不損壞形成流徑之單元(諸如開關閥及壓力計)，且甚至在由於突然壓力波動而分解及改變之液體材料為對象之情況下，因為可緩和地再填充恆量進料器，故而可維持液體材料品質。
[具體實例]
基於恆量進料器2之內部體積(例如30mL)及恆量進料器2內之壓力(b)以及在填充過程前再填充至恆量進料器中之液體材料的供應壓力(c)測定在上述過程[2]期間填充至恆量進料器2中之液體材料量(a)。在以下表1中，將恆量進料器2內之壓力(b)及液體材料供應壓力(c)視為參數，且計算填充量(a)，且同時，實際上，測定藉助於[2] 中所示之條件值操作本發明裝置時的填充容器1內之液面高度及再填充量。可檢驗預定範圍內之實際量測值與計算值之間的一致性。
[3]用恆定量之液體材料再填充填充容器(使用加壓氣 體)
如圖4中所示，在本發明裝置中用恆定量之液體材料再填充填充容器1的方法為一種使用加壓氣體而非液體材料之重量的方法，且其藉助於下文所述之過程來進行。在上述過程[2]中，存在當將液體材料引入管道Lb中時恆量進料器2內之液體材料不藉助於其自重而下降時之情況；因此，目的在於消除該等情況。詳細描述類似於載運氣體使用氬氣(Ar)作為加壓氣體時之情況。可省去類似於[2]之過程描述。
[3-1]再填充
如圖4(A)中所示，起初打開開關閥V1、V2、Va、Vb，且打開填充容器1及恆量進料器2。
[3-2]將液體材料填充至恆量進料器中
如圖4(B)中所示，關閉開關閥Va、Vb，且接著打開開關閥V3，且使來自儲存容器(未圖示)之液體材料填充至恆量進料器2中。在填充過程後關閉開關閥V3。
[3-3]用加壓氣體填充流徑Ld
如圖4(C)中所示，在保持開關閥Vc關閉時打開開關閥Vd，且使來自加壓氣體供應裝置(未圖示)之加壓氣體填充至流徑Ld中。在穩定預定壓力之條件下關閉開關閥Vd。設定此時之壓力條件以便可實現使流徑Ld內之加壓氣體恰好不致擠壓管道Lb內之液體材料。此外，此等過程亦可與[3-2]中之過程同時進行。
[3-4]打開恆量進料器之上部(經由管道Lb)
如圖4(D)中所示，打開開關閥Vb，且使恆量進料器2與填充容器1之壓力相同。此時，擠出藉助於壓縮於恆量進料器2之上部之載運氣體的壓力引入管道Lb中的一部分液體材料；然而，其一部分可保留於其中。
[3-5]將加壓氣體引入管道Lb中
如圖4(E)中所示，打開開關閥Vc且經由恆量進料器2及開關閥Vb將加壓氣體引入管道Lb中，且在管道Lb內保留有液體材料之情況下，使其返回至填充容器1中。
[3-6]用恆定量再填充填充容器
如圖4(F)中所示，關閉開關閥Vc，打開開關閥Va，且使填充至恆量進料器2中之液體材料因其自重而再填充至填充容器1中。
上述過程[3-2]~[3-6]在諸如存在液體材料混合於管道Lb內之危險時的情況下有效；恆量進料器2內之液體材料可因其自重而擠壓至填充容器1中。此時，使用與載運氣體相同之氣體作為加壓氣體，若其為可去除管道Lb內之剩餘液體的量之加壓氣體，則對供應至消耗裝置4之液體材料供應量幾乎無影響，且可在將液體材料供應至消耗裝置4時再填充填充容器1。
[在管道Lb可與液面接觸或可浸沒於液體層內之情況下用液體材料再填充]
管道Lb與液面接觸或其浸沒於液體層中之可能性在諸如以下之若干情況下存在：(i)當突然或暫時出現時；(ii)當液體材料供應量大於填充容器1之內部體積且來自恆量 進料器2之再填充量佔據填充容器1之內部體積的相當大部分時；或(iii)當伴隨消耗量波動之供應量超過消耗量時。在任何此等情況下，當將液體材料引入管道Lb中時，存在恆量進料器2內之液體材料不因其自重而下降之情況；因此，有必要應用除上述[2]及[3]外之方法以便消除該等情況。
亦即，在填充容器1內之液體材料的體積減小降低再填充量之情況下，當繼續上述過程[2]及[3]時，將材料自恆量進料器2再填充至填充容器1直至液面與填充容器1內之管道Lb的另一端接觸。確切而言，打開開關閥Va，且當液體材料因其自重而自恆量進料器2下降時，在恆量進料器2之上部存在壓降且將液體材料引入管道Lb中(或引入之液體材料升高)，且其液面高度變得等於恆量進料器2內之液面高度。藉助於此等操作，填充容器1內之液面高度不被再填充至高於管道Lb之另一端的位置，並在阻斷管道Lb內之液體材料且填充容器1內之液面低於管道Lb之另一端的情況下，恆量進料器2內之材料不被再填充至填充容器1中，即使打開開關閥Va、Vb亦然。因此，藉助於以下操作，將液體再填充至填充容器1中，且同時可防止過量填充。
[4]管道Lb與液面接觸或其浸沒於液體層中之情況
在將恆定量之液體材料再填充至本發明裝置之填充容器1中的過程中，在某一時間再填充液體材料且接著管道Lb變得浸沒於液體層1a中。給出進行以下過程時之情況作為一實施例。基於圖5說明該實施例。
[4-1]再填充
如圖5(A)中所示，起初打開開關閥V1、V2、Va、Vb，且打開填充容器1及恆量進料器2。此處，如放大圖中所示，浸沒於液體層1a中之管道Lb內的液面高於其另一端，且管道La內之液面與管道Lb內之液面處於相同高度。
[4-2]將液體材料填充至恆量進料器中
如圖5(B)中所示，關閉開關閥Va、Vb且接著打開開關閥V3，且使來自儲存容器(未圖示)之液體材料填充至恆量進料器2中。在填充過程後關閉開關閥V3。
[4-3]用加壓氣體填充流徑Ld
如圖5(C)中所示，在保持開關閥Vc關閉時打開開關閥Vd，且使加壓氣體填充至流徑Ld中。在預定壓力之穩定條件下關閉開關閥Vd。設定此時之壓力條件以便可實現使流徑Ld內之加壓氣體恰好不致擠壓管道Lb內之液體材料。此外，此等過程亦可與[4-2]中之過程同時進行。
[4-4]打開恆量進料器之上部(經由管道Lb)
如圖5(D)中所示，打開開關閥Vb，且使恆量進料器2與填充容器1之壓力相同。此時，擠出藉助於壓縮於恆量進料器2之上部之載運氣體的壓力引入管道Lb中的一部分或所有液體材料。
[4-5]將加壓氣體引入管道Lb中
如圖5(E)中所示，打開開關閥Vc，經由恆量進料器2將加壓氣體引入管道Lb中，且在保留有液體材料之情況下，使其返回至管道Lb之液面。填充容器1內之液面高於 管道Lb中之液面；因此，一部分加壓氣體引起在液體層1a內自管道Lb之另一端鼓泡。如放大圖中所示，鼓泡後管道Lb內之液面位於管道Lb之另一端處。
[4-6]用恆定量再填充填充容器
如圖5(F)中所示，關閉開關閥Vc，打開開關閥Va，且使填充至恆量進料器2中之液體材料因其自重而再填充至填充容器1中。同時，管道Lb之另一端的液面藉助於上部中之壓力下降而升高，伴隨恆量進料器2內之液面降低，且如放大圖中所示，恆量進料器2或管道La內之液面與管道Lb內之液面穩定於相同高度。因此，填充至恆量進料器2中之全部液體材料不被再填充至填充容器1中，且僅其一部分保留於恆量進料器2或管道La內。
上述過程[4-2]~[4-6]在可能管道Lb與液面接觸或其浸沒於液體層中之情況下有效；藉助於此等過程，使恆量進料器2內之一部分液體材料因其自重而再填充至填充容器1中，且同時，可藉由管道Lb內之液面升高而防止過量填充。
[5]液體材料保留於恆量進料器2內時之情況
在將恆定量之液體材料再填充至本發明裝置之填充容器1中的過程中，進行[4]中所述之再填充過程，接著管道Lb變得浸沒於液體層1a中，且在液體材料保留於恆量進料器2中之條件下進行以下過程。基於圖6說明該實施例。
[5-1]再填充
如圖6(A)中所示，起初打開開關閥V1、V2、Va、 Vb，且打開填充容器1及恆量進料器2。此處，如放大圖中所示，浸沒於液體層1a中之管道Lb內的液面高於其另一端，且恆量進料器2內之液面與管道Lb內之液面處於相同高度。
[5-2]將液體材料填充至恆量進料器中
如圖6(B)中所示，關閉開關閥Va、Vb，且接著打開開關閥V3，且使來自儲存容器(未圖示)之液體材料填充至恆量進料器2中。在填充過程後關閉開關閥V3。此時，液體材料保留於恆量進料器2內，且新填充量變得小於上述過程[2-2]~[4-2]中之量。
[5-3]用加壓氣體填充流徑Ld
如圖6(C)中所示，在保持開關閥Vc關閉時打開開關閥Vd，且使加壓氣體填充至流徑Ld中。在預定壓力之穩定條件下關閉開關閥Vd。設定此時之壓力條件以便可實現使流徑Ld內之加壓氣體恰好不致擠壓管道Lb內之液體材料。此外，此等過程亦可與[5-2]中之過程同時進行。
[5-4]打開恆量進料器之上部(經由管道Lb)
如圖6(D)中所示，打開開關閥Vb，且使恆量進料器2與填充容器1之壓力相同。此時，少量壓縮載運氣體存在於恆量進料器2內之上部，且藉助於其壓力所擠壓的保留於管道Lb內之液體材料量小於上述過程[3-3]~[4-3]中之量。
[5-5]將加壓氣體引入管道Lb中
如圖6(E)中所示，打開開關閥Vc，經由恆量進料器 2將加壓氣體引入管道Lb中，且在保留有液體材料之情況下，使其返回至管道Lb之液面。填充容器1內之液面高於管道Lb中之液面；因此，一部分加壓氣體引起在液體層1a內自管道Lb之另一端鼓泡。如放大圖中所示，鼓泡後管道Lb內之液面位於管道Lb之另一端處。
[5-6]用恆定量再填充填充容器
如圖6(F)中所示，關閉開關閥Vc且打開開關閥Va，且使填充至恆量進料器2中之液體材料因其自重而再填充至填充容器1中。同時，管道Lb之另一端的液面藉助於上部中之壓力下降而升高，伴隨恆量進料器2內之液面降低，且如放大圖中所示，恆量進料器2或管道La內之液面與管道Lb內之液面穩定於相同高度。此時，填充容器1內之液面高於管道Lb之液面，且再填充量小於上述過程[2-3]、[3-6]及[4-6]中之量。一部分液體材料保留於恆量進料器2中。
上述過程[5-2]~[5-6]在管道Lb浸沒於液體層中之情況下有效；藉助於此等過程，在對應於恆量進料器2內之液面與填充容器1內之液面之間的差之範圍內，使液體材料因其自重而再填充至填充容器1中，且同時，可藉由管道Lb內之液面升高而防止過量填充。在諸如估算消耗量增加或預期再填充恆量進料器2內之全部液體材料時的情況下，關閉開關閥Vb，打開開關閥Vc及Vb，可藉由轉移而不藉助於其自重，但藉由將加壓氣體自流徑Ld引入恆量進料器2中而將全部液體材料再填充至填充容器1中。
[6]當基於恆量進料器內之液體材料量測定再填充量 時
如以上所示，在液面與管道Lb接觸之情況下，恆量進料器2內之液體不因其自重而再填充至填充容器1中；因此，當在液體保留於恆量進料器2內之條件下重複再填充過程時，恆量進料器2內之液面飽和且氣態層部分消失，液體材料自恆量進料器2之上部離開，且經由開關閥Vb及管道Lb將液體材料再填充至填充容器1中。此處，在預定量之液體材料(例如來自具有30mL內部體積之恆量進料器2的15mL)保留於恆量進料器2內之情況下，若不進行液體材料再填充至恆量進料器2之過程，則氣態層部分始終被保持為等於或高於恆定量。給出進行以下過程時之情況作為一實施例。基於圖7說明該實施例。
[6-1]再填充
如圖7(A)中所示，起初打開開關閥V1、V2、Va、Vb，且打開填充容器1及恆量進料器2。此時，如放大圖中所示，液體材料保留於恆量進料器2內。舉例而言，恆量進料器2之內部體積假定為30mL，流徑Ld之內部體積假定為15mL，且填充容器1及恆量進料器2內之壓力假定為10Kpa。記下此時壓力計Pc之壓力值(Pc=Pa=10kPa)。
[6-2]用加壓氣體填充流徑Ld
如圖7(B)中所示，在保持開關閥Vc關閉時打開開關閥Vd，且使來自加壓氣體供應裝置(未圖示)之加壓氣體填充至流徑Ld中。在預定壓力之穩定條件下關閉開關閥Vd。記下壓力計Pd之壓力值。
[6-3]用加壓氣體填充恆量進料器
如圖7(C)中所示，打開開關閥Vc，且將來自流徑Ld之加壓氣體引入恆量進料器2中。基於此時壓力計P之壓力波動量△P確定恆量進料器2內之氣態層體積。舉例而言，當此時氣態層之體積為15mL時，保留部分之15mL體積變成液體體積。
[6-4]當恆量進料器內之液體材料等於或低於恆定量時
在上述過程[6-3]，在恆量進料器內之液體材料等於或低於恆定量(舉例而言低於15mL)之情況下，如圖7(D)中所示，關閉開關閥Vc，打開開關閥Vb，且使恆量進料器2內之壓力平衡至填充容器1之壓力。
[6-5]用液體材料填充恆量進料器
如圖7(E)中所示，關閉開關閥Va、Vb且接著打開開關閥V3，且使來自儲存容器(未圖示)之液體材料填充至恆量進料器2中以便使恆量進料器2內之填充量變成15mL。在進行填充後關閉開關閥V3。同時，在上述過程[6-2]中打開開關閥Vd且將加壓氣體填充至流徑Ld中。
[6-6]打開恆量進料器之上部(經由管道Lb)
如圖7(F)中所示，關閉開關閥V3、Vd，打開開關閥Vb，且使恆量進料器2與填充容器1之壓力相同。此時，擠出藉助於壓縮至恆量進料器2之上部之載運氣體的壓力引入管道Lb中的一部分液體材料；然而，其一部分可保留在其中。
[6-7]將加壓氣體引入管道Lb中
如圖7(G)中所示，打開開關閥Vb、Vc，經由恆量進料器2及開關閥Vb將加壓氣體引入管道Lb中，且在保留有液體材料之情況下，使其返回至填充容器1中。
[6-8]用恆定量再填充填充容器
如圖7(H)中所示，關閉開關閥Vc，打開開關閥Va、Vb，且使填充至恆量進料器2中之一部分液體材料因其自重而再填充至填充容器1中。
[6-9]再填充填充容器且供應至消耗裝置
在恆定量之時間後，管道Lb之另一端達到其不與液面接觸之狀態，且可進行上述過程[2]。在已知填充容器1內之液體材料的消耗量之情況下，控制再填充時間間隔以便使再填充量等於估算之消耗量，且藉由重複上述過程[2-2]→[2-3]，藉助於分批法，可將液面控制在恆定波動範圍內。在再填充至恆量進料器中之液體材料量為15mL且液體材料消耗速率為5mL/min之情況下，穩定的DEZn供應可藉由每三分鐘進行一次再填充過程來進行。
[6-10]在恆量進料器中存在恆定量之液體材料時的情況
在上述過程[6-3]中，在恆量進料器2中存在恆定量之液體材料(例如15mL)之情況下，打開開關閥Vb且預期下一次液體材料再填充。在恆定量之時間後，管道Lb之另一端達到其不與液面接觸之狀態，且可進行上述過程[2]。基於液體材料消耗速率及恆量進料器2之體積確定此 固定時期。舉例而言，在填充至恆量進料器2中之液體材料量為15mL且液體材料消耗速率為5mL/min之情況下，每三分鐘重複一次該過程。
在由於上述過程而在恆量進料器2內存在液體材料之情況下，可判定何時填充容器1內之液面與管道Lb接觸。亦即，在不使用其他液面感應器之情況下，可判定液體材料之再填充是否為強制或必需的。此外，可在恆量進料器2內存在載運氣體之條件下再填充液體材料；因此，可防止水錘現象，且可排除破壞開關閥及壓力計之重要原因。此亦為一種維持液體材料之品質的有效方法，因為可藉助於由於因突然壓力變化所產生之應力而引起的材料分解及改變，將其緩和地再填充至恆量進料器2中。
在上述過程[4]~[6]中，對再填充液體材料至恆量進料器2內有限制且防止過量填充；然而，在計劃消耗量增加之情況下或在預期將全部液體材料再填充至恆量進料器2中之情況下，關閉開關閥Vb，打開開關閥Vc及Vb，且將來自流徑Ld之加壓氣體引入恆量進料器2中；因此，可使全部液體材料不因其自重而藉助於壓力再填充至填充容器1中。亦即，自流徑Ld已達預定壓力條件之狀態起，進行恆量進料器2與流徑Ld之連接以及恆量進料器2與流徑Ld之連接，將保留於恆量進料器、管道La及管道Lb內之液體材料再填充至填充容器1中，且接著可藉助於進行上述過程[2]~[6]中之任一者而將液面控制至恆定液面。具體而言，提供可對恆量進料器2之上部施加壓力的流徑Ld，使 用加壓氣體在流徑Ld及填充容器1內形成壓力條件，且藉由觀測所有壓力值，量測恆量進料器2內之液體材料量，且同時，使用此等壓力條件，將保留於恆量進料器2、管道La及流徑Ld內之液體材料再填充至填充容器1中，且藉由使得液體材料不保留於恆量進料器2內，可將填充容器內之液面控制為恆定液面。
[關於其他再填充過程]
甚至在該等消耗量波動之情況下，本發明裝置藉助於填充容器1內之壓力且藉由控制來自恆量進料器2之再填充量來監測液面，液體材料之液面可被保持為恆定液面，且可進行穩定的液體材料供應。亦即，視消耗裝置4之規格及類型而定，存在消耗量不穩定或其有規律地波動之情況。此時，監測填充容器1內之壓力，根據用填充至恆量進料器2中之液體材料再填充填充容器1前後的壓力值計算液面位置，在過量之情況下停止再填充，而在不足量之情況下，將該不足量之液體材料填充至恆量進料器2中，將恆量進料器2內之液體材料再填充至填充容器1中，且可控制液面以便處於恆定液面。特定言之，當再填充填充容器1時，停止載運氣體，且可藉助於穩定填充容器1內之液面及空隙來進行適當控制。可對來自恆量進料器2之再填充量使用任一以下方法：藉由重複供應恆量進料器2之恆定容量組份來控制的方法，或藉由擴大容量且結合再現容量組份與藉助於一部分內部體積之精細調整來控制的方法。
1‧‧‧填充容器
1a、3a‧‧‧液體層
2‧‧‧恆量進料器
3‧‧‧儲存容器
4‧‧‧消耗裝置
L1、L2、L3、Lc、Ld、Le‧‧‧流徑
La、Lb‧‧‧管道
Pa、Pc、Pd‧‧‧壓力計
V1、V2、V3、Va、Vb、Vc、Vd‧‧‧開關閥
[圖1] 為展示本發明之液體材料供應裝置之基本配置的示意圖。
[圖2] 為說明本發明之液體材料填充容器之說明圖。
[圖3] 為展示將液體材料再填充至填充容器中之本發明操作程序的示意圖。
[圖4] 為展示將液體材料再填充至填充容器中之本發明操作程序的示意圖。
[圖5] 為展示將液體材料再填充至填充容器中之本發明操作程序的示意圖。
[圖6] 為展示將液體材料再填充至填充容器中之本發明操作程序的示意圖。
[圖7] 為展示將液體材料再填充至填充容器中之本發明操作程序的示意圖。
[圖8] 為展示習知浮標式液面指示器之示意圖。
[圖9] 為展示使用重力計之習知液面指示器的示意圖。
1‧‧‧填充容器
1a、3a‧‧‧液體層
2‧‧‧恆量進料器
3‧‧‧儲存容器
4‧‧‧消耗裝置
L1、L2、L3、Lc、Ld、Le‧‧‧流徑
La、Lb‧‧‧管道
Pa、Pc、Pd‧‧‧壓力計
V1、V2、V3、Va、Vb、Vc、Vd‧‧‧開關閥

Claims (7)

  1. 一種用來供應液體材料至填充容器內之裝置，其包含：一載運氣體引入流徑，經由該流徑引入伴隨該填充容器內之該液體材料的載運氣體，其中該填充容器填充有預定量之液體材料；一液體材料供應流徑，經由該流徑藉由伴隨有該載運氣體之方式來供應液體材料；一恆量進料器，其被提供於該填充容器之上部且具有固定內部體積；一液體材料再填充流徑，其用來用液體材料再填充且其一端連接於該恆量進料器之下部；第一管道(La)，其一端連接於該恆量進料器之下部且另一端浸沒於在該填充容器內之該液體材料之液體層內；第二管道(Lb)，其一端連接於該恆量進料器之上部且另一端之定位甚至比安置於該填充容器內之第一管道(La)的另一端要淺；第一開關閥(Va)，其位於該恆量進料器與第一管道(La)之間；第二開關閥(Vb)，其位於該恆量進料器與第二管道(Lb)之間；及一控制單元，其用來控制上述該等組件之移動，從而實現如下控制：當供應該液體材料時，將該載運氣體引入該填充容器 中且藉由伴隨有該載運氣體之方式來供應液體材料，且同時實現如下控制：當用該液體材料再填充時，第二開關閥(Vb)係關閉的，藉由在供應壓力下打開該液體材料再填充流徑，將該液體材料填充至該恆量進料器中，且自彼階段起，藉由同時打開第一及第二開關閥(Va)及(Vb)而將該恆量進料器內之該液體材料再填充至該填充容器中。
  2. 如申請專利範圍第1項之用來供應液體材料至填充容器內之裝置，其進一步包含：一分支流徑(Lc)，其使該恆量進料器與該開關閥(Vb)之間的流徑形成分支；一流徑(Ld)，其可實現一惰性氣體供應且連接於該分支流徑(Lc)；及一開關閥(Vc)，其位於流徑(Ld)之一端與分支流徑(Lc)之間，且其中在用液體材料再填充後將惰性氣體供應至流徑(Ld)，且同時其中在開關閥(Vc)開啟時，將保留於該恆量進料器、管道(La)及管道(Lb)內之該液體材料再填充至該填充容器中。
  3. 如申請專利範圍第2項之用來供應液體材料至填充容器內之裝置，其中流徑(Ld)具有預定內部體積，且同時流徑(Ld)包括：位於流徑(Ld)之另一端的開關閥(Vd)、位於分支流徑(Lc)上之第一壓力計(Pc)及位於流徑(Ld)上之第二壓力計 (Pd)，其中該恆量進料器內之該液體材料的體積係根據在流徑(Ld)處於預定壓力條件下時第二壓力計(Pd)所量測之指示值，以及在打開與關閉第三開關閥(Vc)前後，第一壓力計(Pc)所量測之指示值。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之用來供應液體材料至填充容器內之裝置，其中儲存用來再填充之液體材料，且同時該裝置包括：一儲存容器，其中液體材料再填充流徑之一端浸沒於所儲存之液體材料的液體層內；及一惰性氣體供應流徑(Le)，其自該儲存容器之一頂部單元供應惰性氣體，且其中藉助於來自該惰性氣體供應流徑(Le)之惰性氣體的供應壓力填充該液體材料於該恆量進料器中。
  5. 一種控制填充容器內之液面的方法，其包括以下步驟：在一供應伴隨有引入至填充有預定量之液體材料的該填充容器中之一載運氣體之液體材料的液體材料供應裝置內，形成如下條件，其中在供應壓力下且第二開關閥(Vb)係關閉的，將該液體材料填充至具有固定內部體積且位於填充容器之上部的恆量進料器中，且接著將該恆量進料器內之液體材料再填充至該填充容器中，並藉由經由第一管道(La)將該恆量進料器之下端單元連接於該填充容器內之該液體材料的液體層，且同時經由第二管道(Lb)將該恆量進料器之上端單元連 接於該液體層上部之空隙來控制該填充容器內之液面以便變得恆定。
  6. 如申請專利範圍第5項之控制填充容器內之液面的方法，其中藉助於以下程序控制該液面以使其變得恆定：(1)在藉助於該載運氣體供應已知量之該液體材料的情況下，每隔一定時間將該液體材料填充至該恆量進料器中，且將該恆量進料器內之該液體材料再填充至該填充容器中；(2)在藉助於該載運氣體供應不確定量之該液體材料的情況下，監測該填充容器內之壓力，將該液體材料填充至該恆量進料器中且根據再填充該液體材料至該填充容器內前後之壓力值預計液面位置；在過量之情況下，停止再填充，而在不足量之情況下，將不足量之該液體材料填充至該恆量進料器中且將該恆量進料器內之該液體材料再填充至該填充容器中。
  7. 如申請專利範圍第6項之控制填充容器內之液面的方法，其中控制該液面以使其變得恆定：阻斷具有預定內部體積且位於該恆量進料器與其上部之間的一流徑(Ld)，且根據在藉助於惰性氣體所達到之預定壓力條件下該流徑(Ld)之壓力及在自此狀態轉變為該恆量進料器與該流徑(Ld)已連接之狀態後該流徑(Ld)之壓力測定該恆量進料器內之液體材料的體積，以及進行以下過程：(3)在不存在液體量之情況下，上述過程(1)或(2)中 之任一者；(4)在存在液體量之情況下，自該流徑(Ld)處於預定壓力條件下之狀態起，進行該恆量進料器與該流徑(Ld)連接及該恆量進料器與該第二管道(Lb)連接，用保留於該恆量進料器、第一管道(La)及第二管道(Lb)內之該液體材料再填充該填充容器，且接著進行上述過程(1)或(2)中之任一者。
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