TWI819519B - 氣化器 - Google Patents
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Abstract
氣化器(A)係具備：液體原料導入口(11)、氣化原料排出口(21)、氣化器本體(1)及加熱器(5)。氣化器本體(1)係在內部具有：從液體原料導入口(11)到氣化原料排出口(21)之氣化部(3)。在氣化部(3)形成有讓液體原料(L)流入的流路(7)。流路(7)形成為，使其流路面積(S)隨著從液體原料導入口(11)朝向氣化原料排出口(21)而增加。
Description
本發明係關於可將高黏度且高沸點的液體原料效率良好地氣化之氣化器。
在近年的半導體製造程序，微細化及元件(device)構造的3維化不斷進展。伴隨此，成膜的原料變成使用高黏度且高沸點(低蒸氣壓)的液體原料。在這樣的程序，存在以下的問題點。
因為是高黏度的液體原料，其流動性差，質量流量控制極其困難。亦即，在常溫下，液體原料無法流動，因此必須讓其黏度降低。因此，必須將原料槽及配設到其下游的氣化器為止之配管系統以及設置在該配管系統的途中之液體用流量控制器加熱。再者，這樣的液體原料是高沸點的。而且，如果這樣的高沸點液體原料無法迅速進行氣化，會產生熱變性，生成二聚體、多聚體而固化，導致氣化器的流路被堵塞的問題發生。因此，對於應用於這樣的程序之氣化器，係要求可讓所導入的液體原料效率良好地氣化之性能。亦即，為了在這樣的半導體製造程序獲得高精度的膜厚，在將液體原料的流量高精度地控制之後，可將液體原料在高溫下迅速地氣化之氣化器是必要的。
於是，作為可讓大量的液體原料迅速地氣化之氣化器，專利文獻1所示般的氣化器被提出。該氣化器係包含：將液體原料霧化並噴出之噴霧器、用於裝設該噴霧器之石英玻璃製之中空的外管、被收納在該外管內之石英玻璃製的內管、及設置在該內管的內側且在內部具有內部加熱器之金屬製內部加熱器塊。
在該氣化器，外管和內管間之狹窄的間隙成為流路，霧化液體原料流過該流路且被氣化。而且，因為外管和內管都是石英玻璃製，兩者間的狹窄間隙即流路，從入口到出口為止都是形成為相同寬度(換言之，後述流路面積的大小相同)。
而且，從噴霧器噴入外管前端的霧化空間內之液體原料，利用載體氣體霧化後流入上述流路。在流過流路的期間，霧化液體原料從內外的管受熱而氣化，氣化後的氣化原料(氣體)從流路末端的出口往外部取出。
在該氣化器，在玻璃製之內管的內周面和金屬製之內部加熱器塊的外周面之間形成有內部填充層，在該內部填充層填充有石墨粉末。金屬製的內部加熱器塊，藉由內部加熱器的開啟或關閉而被加熱或冷卻，造成其體積發生膨脹或收縮。因此，內部填充層會吸收該膨脹或收縮而始終密合於內管和內部加熱器塊，可將內部加熱器塊的熱效率良好地傳遞到內管。藉此，內部加熱器塊的熱可迅速傳遞到流過流路之霧化液體原料，縱使有大量的霧化液體原料流過流路，仍可將大量的霧化液體原料順利地氣化。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第6769645號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，專利文獻1所記載的氣化器，藉由上述般之石墨粉末的內部填充層，雖可將內部加熱器塊的熱迅速地傳遞到流過流路內之霧化液體原料，但霧化液體原料會隨著在流路中前進而氣化，如此在狹窄的流路內其體積會急劇膨脹。
該流路雖然狹窄，因為形成為從入口到出口寬度均等之圓筒狀空間，在途中並沒有阻礙流動的物體，不管是霧化液體原料、或是氣化而膨脹後的氣化原料(氣體)，都能在流路內順利地地流動。而且，藉由上述內部填充層，可將內部加熱器塊的熱迅速地傳遞到流過流路內之霧化液體原料。然而，依據上述般的構造，相對於霧化液體原料的行進速度，霧化液體原料的氣化速度較慢。於是，為了讓流路內的氣化完結，必須將流路內的霧化液體原料之行進速度減慢，或將流路增長。在前者的情況，會導致霧化液體原料的氣化量受到限制；在後者的情況，會造成裝置形狀變大的問題。
本發明是為了解決如此般以往的氣化器之問題點而開發完成的，其目的是為了提供一種氣化器，藉由讓急劇膨脹後之氣化原料的排出順利進行，可防止流路的內壓增大，不須使裝置形狀變大，可迅速處理比以往更大量的液體原料。
[解決問題之技術手段]
請求項1所記載的發明之氣化器A，係具備氣化器本體1及加熱器5，前述氣化器本體1，係在液體原料導入口11、氣化原料排出口21及從前述液體原料導入口11到前述氣化原料排出口21之氣化部3形成有讓液體原料L流入的流路7，前述加熱器5係將流過前述流路7內的前述液體原料L加熱，其特徵在於，
前述流路7形成為，使以與前述液體原料L的流動方向正交之前述流路7的剖面積所表示之流路面積S隨著從液體原料導入口11朝向氣化原料排出口21而增加。
請求項2所記載的發明，係在請求項1所記載的氣化器A中，
前述流路7係在前述氣化部3的途中分歧，在分歧部分形成有被分歧後的流路7包圍之分歧體8。
請求項3所記載的發明(圖1~圖3、圖9~圖11)，係在請求項2所記載的氣化器A中，
前述分歧體8係呈多角形，且在前述流路7的分流點7k設置多角形的1個角。
請求項4所記載的發明(圖1~圖3)，係在請求項3所記載的氣化器A中，
前述分歧體8呈六角形，將複數個前述分歧體8多層多列地配置成龜甲狀(在上游側的六角形的分歧體8之間排列下游側六角形的分歧體8之模樣)。
請求項5所記載的發明(圖8)，係在請求項2所記載的氣化器A中，
前述分歧體8呈圓形或橢圓形。
請求項6所記載的發明，係在請求項2所記載的氣化器A中，
上述分歧體8設置成下游側的數量比上游側更多。
請求項7所記載的發明，係在請求項1~6之任一項所記載的氣化器A中，
前述流路7的寬度W或深度D的1/2，係在液體原料L的溫度邊界層之範圍內。
[發明之效果]
本發明的流路7形成為，使其流路面積S隨著從液體原料導入口11朝向氣化原料排出口21而增加，因此可將藉由氣化而使其體積急劇膨脹的氣化原料(氣化氣體)G2從流路7迅速地排出。結果，可抑制流路7的內壓上升，不致阻礙從流路入口7a流入流路7內之液體原料L的氣化、液體原料L之往流路入口7a流入，相較於相同容積之以往氣化器可處理更大量的液體原料L。而且，作為其附帶效果，還能使氣化器A小型化。
作為上述流路面積S的增加例之一可舉出：在氣化部3的途中讓流路7分歧的情況。如此般讓流路7分歧的話，在流路7內氣化而使其體積急劇膨脹後的氣化原料G2可在朝向氣化原料排出口21進行分支而增加的流路7內順利地流動而被排出，結果可抑制流路7內的內壓上升。
而且，在分歧部分形成有將上游側的流路7分流之分歧體8，且分歧體8被流路7包圍，因此對於從該分歧體8流過流路7的流體(液體原料L、氣化原料G2)可將來自加熱器5的熱效率良好地供給。
在此，如果分歧體8呈多角形，且在流路7的分流點7k設置多角形的1個角，可讓流體(液體原料L、氣化原料G2)順利地分歧。
如果上述多角形的分歧體8是正六角形且配置成龜甲狀，在氣化部3全體，可從液體原料導入口11朝向氣化原料排出口21讓流路7的方向不斷改變，且在氣化部3內形成具有均一的流路面積s1~sn之流路7。藉此，可謀求在流路7內之液體原料L的順利流動之確保和滯留時間的長期化以及增加與分歧體8接觸的機會，而能夠將液體原料L更確實地氣化。
又藉由將流路7的寬度W或深度D的1/2設定在液體原料L之溫度邊界層的範圍內，在到達流路出口7b之前可讓流過流路7之液體原料L的溫度確實地升溫到液體原料L之氣化溫度以上。換言之，不致讓液體原料L就那樣在低溫下保持液體狀態而從流路出口7b排出。所有的液體原料L可確實地氣化而從流路出口7b流向氣化原料排出口21。
以下，將本發明根據圖式做說明。本發明的氣化器A是例如半導體製造系統所使用的機器，係由氣化器本體1及加熱器5所構成，氣化器本體1是在液體原料導入口11、按照必要而設置的載體氣體導入口12、氣化原料排出口21、及從前述液體原料導入口11到前述氣化原料排出口21之氣化部3形成有讓液體原料L流入的流路7，加熱器5是將流過前述流路7內之前述液體原料L加熱。
本發明的氣化器A所要求之主要性能，如前述般是將藉由氣化而使其體積急劇膨脹之氣化原料G2從流路7內迅速排出而抑制流路7內的內壓上升，並毫無拖延地促進液體原料L的氣化。因此，氣化部3之流路7基本上是形成為，使以與液體原料L的流動方向正交之前述流路7的剖面積(或當流路7為複數條的情況，複數條流路7之剖面積的和s1+…+sn)表示之流路面積S，隨著從液體原料導入口11朝向氣化原料排出口21而增加。
在此，「流路7的流路面積S隨著從液體原料導入口11朝向氣化原料排出口21而增加」包含以下的情況：(1)單純地讓1條流路7的流路面積S增加(漸增)的情況，(2)當設有複數條流路7且將各流路7的流路面積設為s1~sn的情況，使與氣化部3的中心線CL垂直的水平線HL上之流路面積s1~sn加總之總流路面積S增加(漸增)的情況，(3)當流路7分歧而隨著朝向下游使流路7數量增加的情況，亦即藉由使流路7的數量增加而使總流路面積S增加(漸增)的情況。
又使流路7的流路面積S隨著從液體原料導入口11朝向氣化原料排出口21而增加的「範圍」，可以遍及形成有流路7之氣化部3全長，也可以設定到氣體原料G2到達設定溫度而不致產生進一步的膨脹之範圍為止。
又作為液體原料L的供給方法包含：使用載體氣體G1將液體原料L霧化而供給到氣化部3的情況，不使用載體氣體G1而僅將液體原料L供給到氣化部3的情況。
作為本氣化器A(第1實施形態)，分歧體8是由多角形或圓、橢圓所形成之「島」狀物。而且，其中，以分歧體8呈六角形且排列成龜甲狀者為代表例(第1實施形態之1)，以除此以外者為第1實施形態之2以下，在以下做說明。其中，分成使用載體氣體G1的情況和僅液體原料L的情況來做說明。
又上述「龜甲狀模樣」是指，將六角形呈鋸齒狀多層多列地排列的狀態，且在上層的六角形之間排列下層的六角形之模樣。當然，在六角形的分歧體8之間形成有流路7。
圖7所示的例是作為第2實施形態而在最後做說明。
而且，以圖1~5所示的第1實施形態之1作為代表例而在最初做說明，其他實施形態是說明與代表例不同的部分，相同的部分則是援用代表例的說明。
(第1實施形態之1)
氣化器本體1是由板狀的底板2及板狀的覆蓋板10所構成，在底板2之一面(被覆面2a)將覆蓋板10全面地接合(例如擴散接合)。底板2及覆蓋板10是由不鏽鋼等的耐蝕性金屬所構成。上述擴散接合，是將屬於金屬板的覆蓋板10和底板2在真空下高溫加熱並在高壓下施加荷重來進行接合的方法。進行接合而使接合面完全氣密。氣化器本體1具有板狀的外觀。
在被覆蓋板10覆蓋之底板2的被覆面2a，設有構成流路7、後述的導入空間4a及排出空間4b之溝槽(trench)。將形成有該流路7的部分稱為氣化部3。流路7、導入空間4a及排出空間4b是藉由覆蓋板10氣密地覆蓋。
氣化部3的俯視形狀呈等邊三角形，氣化部始端3a設置在氣化部3的頂部。圖中，導入空間4a是設置在比氣化部始端3a更上方且沿著上下方向延伸，氣化部始端3a是與導入空間4a的下端相連。在該導入空間4a設置有液體原料導入口11。在本實施形態，在氣化部始端3a側進一步設有載體氣體導入口12，藉此在該導入空間4a確保基於載體氣體G1的噴霧功能。液體原料導入口11及載體氣體導入口12貫穿設置在底板2之背面的上端部分。
若設置上述載體氣體導入口12並使用載體氣體G1，具有可迅速進行液體原料L的導入和氣體原料G2的排出之好處。相反地，如後述般僅供給液體原料L而不使用載體氣體G1的情況，載體氣體導入口12是不需要的。
氣化部終端3b設置在氣化部3的底部，且形成有複數個流路出口7b，複數個流路出口7b是與排出空間4b相連。在該排出空間4b設有氣化原料排出口21。排出空間4b及氣化原料排出口21的流路面積是比朝排出空間4b開口之複數條流路7的總流路面積S更寬廣，而避免阻礙從複數條流路7流出之氣化原料G2的流出。氣化原料排出口21貫穿設置在底板2之背面的下端部分。
關於氣化部3的細部構造(亦即，分歧體8及流路7之大小、形狀)，是按照製品的種類、用途、要讓其氣化之液體原料L的物性(黏度、比熱、氣化熱、分子量、蒸氣壓等)而選擇適宜者。在本實施形態，分歧體8的形狀和配置，如上述般是呈正六角形且配置成龜甲狀。其他形態隨後詳述。關於分歧體8的大小，隨後敘述。
關於流路7的大小，流路7的周圍被壁面7h包圍，且從四周被加熱，如後述般，較佳為流路7的寬度W及深度D之至少一方的1/2不超過從壁面7h到成為一定的溫度之「溫度邊界層」。高沸點低蒸氣壓的液體原料L之氣化雖極其困難，但藉此可提高對液體原料L的熱傳遞，而使氣化變容易。
又上述「溫度邊界層」是在離開壁面7h的位置流動之液體原料L成為均流溫度的範圍。亦即，若將底板2或覆蓋板10之面對流路7的壁面7h之溫度稱為壁面溫度，流過流路7之流體溫度隨著從該等壁面7h離開而逐漸降低，在某個溫度成為一定的溫度(均流溫度)。在此情況，因為流路7四周被壁面7h包圍，只要將從壁面7h到流路7的中心為止的範圍設定在「溫度邊界層」的範圍以下，流過流路7之所有的液體原料L就會被加熱到氣化溫度，而不致就那樣保持液體狀態而通過流路7。
亦即，只要以使「溫度邊界層」的溫度成為超過氣化溫度的溫度之方式設定壁面溫度，就能使流過流路7的液體原料L全部都被氣化。
流路7形成為在氣化部3的途中分歧，且形成為從氣化部始端3a朝向氣化部終端3b使流路7的數量增加。藉由使流路7的數量增加，而使流路面積S增加。
流路面積S的增加較佳為遍及氣化部3的全長，除非阻礙到因氣化而使體積急劇增加之氣化原料G2的排出，否則流路面積S的增加不必遍及氣化部3的全長。雖未圖示出，在流過氣化部3內之氣化原料G2的溫度成為接近設定溫度而使其體積停止膨脹之氣化部終端3b附近，可讓流路7不分歧地朝向流路出口7b筆直延伸，而在該部分停止流路面積S的增加。
流路面積S，是與液體原料L的流動方向正交之流路7的剖面積(當流路7為複數條的情況，是其總和)。
在某1個場所之上述流路7的流路面積S，如圖1所示般，是在與從氣化部始端3a朝向氣化部終端3b之氣化器本體1的中心線CL正交之水平線HL上，與從氣化部始端3a朝向氣化部終端3b之液體原料L(氣體原料G2)的流動方向垂直的流路7之剖面積，在n條流路的情況，是流路7的剖面積(s1~sn)之總和(S=s1+…+sn)。
上述氣化部3的平面形狀(將覆蓋板10卸除後的俯視狀態)，形成為從氣化部始端3a朝向氣化部終端3b其寬度增加之例如三角形(圖中，等邊三角形)。而且，該氣化部3的頂部是與氣化部始端3a連通，且設置有從氣化部始端3a往上延伸之導入空間4a，在氣化部3內形成有從頂部的導入空間4a到底部之流路7，在底部設有讓流路7的流路出口7b開口之排出空間4b。
設置在氣化部3的流路7之流路入口7a，在氣化部始端3a的部分設有1個，從氣化部始端3a朝向氣化部終端3b分歧，如上述般在氣化部終端3b讓複數條流路7之流路出口7b朝排出空間4b開口。
在上游側分歧之鄰接的流路7，在下游側合流而彼此相連。被流路7包圍的部分是分歧體8。換言之，流路7的分歧是藉由設置於氣化部3的分歧體8來進行。分歧體8設置成隨著從氣化部始端3a朝向氣化部終端3b而使其數量增加，藉此，如上述般在氣化部終端3b讓複數條流路7開口。
本實施形態的分歧體8，如最初所述般呈俯視六角形(圖中的情況，是正六角形)，且隔著均等間隔配置成龜甲狀。因此，形成於分歧體8之間的流路7、以及形成於外側的分歧體8和底板2的側壁之間的流路7，從氣化部始端3a到氣化部終端3b為止是保持同一寬度W和深度D。
流路7的剖面，如圖4所示般是由剖面矩形的溝槽所構成。圖5是其他例子，是由剖面半圓狀或底的角
部形成為圓弧狀之溝槽所構成。該流路7的深度如前述般是用D表示，寬度用W表示。圖4顯示D：W=1：1，圖5顯示D：W=1：2。當然這些都是例示，並不限定於此。該流路7的深度D及寬度W、或是其中任一方非常小，是在從流路7的壁面7h到「溫度邊界層」內的範圍。流路7的深度D較佳為0.5mm±0.25mm。寬度W雖沒有特別的限定，但較佳為0.5mm~1mm。
又構成流路7、導入空間4a、排出空間4b之溝槽是藉由機械加工或化學蝕刻(蝕刻)來製作。
分歧體8之目的，是為了將來自加熱器5的熱從底板2、覆蓋板10順利地傳遞到流過流路7的液體原料L，因此只要是不致阻礙該目的的形狀即可。因此，分歧體8的平面形狀沒有特別的限制，可列舉多角形(三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形或八角形以上的多角形)、圓或是橢圓等。其中，基於讓流體(液體原料L、氣體原料(氣體)G2)的流動順利地進行之觀點，最佳為將六角形(圖中，正六角形)配置成龜甲狀，採用此配置來作為本實施形態。關於分歧體8的大小，考慮到這些，分歧體8之寬度8w(及高度8h)在10mm±5mm的範圍是適切的。
關於分歧體8的配置構造及其數量，只要從氣化部始端3a朝向氣化部終端3b增加即可，雖沒有特別的限制，但為了使被上游側的分歧體8夾在中間之上游側的流路7之流動朝左右均等地分流，較佳為將下游側的分歧體8(特別是其角部)配置在上游側的流路7之正下方。在本實施形態，作為其1例是採用將分歧體8配置成龜甲狀的例子。
又為了使上游側的流路7之分流變容易而避免在流體(液體原料L或氣化原料G2)流產生停滯，是將六角形的分歧體8之1個角配置在上游側的流路7之正下方。當然，也適用於其他多角形的情況。
在圖2的實施例，上下2根的棒狀加熱器5呈水平地插穿於底板2。當然，雖未圖示出，亦可為縱方向。代替棒狀加熱器5而將未圖示的面狀加熱器貼附於底板2和覆蓋板10亦可。
在棒狀加熱器5的附近設置有溫度感測器6。
圖5係使用本發明的氣化器A之半導體製造裝置的裝置構成之一例，其係包含：原料槽T、液體流量控制器E、質量流量控制器P(在使用載體氣體G1的情況所設置的)、本發明的氣化器A、反應爐R及將其等連結之配管系統。
在原料槽T貯藏有液體原料L，藉由加壓氣體G0將液體原料L送往液體流量控制器E。
液體流量控制器E是與原料槽T連接，將從原料槽T供給的液體原料L以一定質量流量送往氣化器A的液體原料導入口11。
質量流量控制器P是與載體氣體供給源連接，將載體氣體G1以質量流量送往氣化器A的載體氣體導入口12。
氣化器A的液體原料導入口11是透過液體原料供給配管來與液體流量控制器E連接，載體氣體導入口12是透過載體氣體供給配管來與質量流量控制器P連接。而且，氣化原料排出口21是透過氣化原料供給配管來與例如矽基板氧化用的反應爐R連接。
原料槽T、液體流量控制器E、氣化器A、經由液體流量控制器E而從原料槽T到氣化器A之液體原料供給配管、以及氣化原料供給配管都被保溫。
又氣化器A的外形呈平板狀，縱使直接設置在反應爐R也不佔空間。
接下來，針對本發明的氣化器A之作用做說明。若被通電而使氣化器A的加熱器5升溫，熱會通過底板2、覆蓋板10而傳遞到流路7的周圍。
在此狀態下，對原料槽T供給加壓氣體G0，如上述般從液體流量控制器E將液體原料L以一定質量流量供給到氣化器A的液體原料導入口11。另一方面，同樣的，從質量流量控制器P將載體氣體G1以質量流量噴入載體氣體導入口12，從導入空間4a的出口、亦即氣化部始端3a將霧化的液體原料L噴入氣化部3內。
噴入氣化部3內之霧化液體原料L，與位於氣化部始端3a之第1列的分歧體8發生碰撞。在本實施形態，分歧體8呈六角形，其一個角朝向導入空間4a側，因此噴入的霧化液體原料L藉由該角朝左右均等地分流。朝左右分歧後之霧化液體原料L，沿著形成在最初的分歧體8的周圍之流路7流動。
分流後的霧化液體原料L流過形成在第1列的分歧體8和氣化部3的內壁之間的流路7，到達第2列。在第2列，分流後的霧化液體原料L之一半，流過第2列的分歧體8和最初的分歧體8之間的流路7而在第1列的分歧體8之終端部分合流，就那樣流過第2列的分歧體8之間的流路7，在第3列的分歧體8之上端角部再度分歧。
在第2列流向外側之剩下的霧化液體原料L，沿著氣化部3的內壁流動。以下，反覆上述動作而接連不斷地反覆進行分流和合流。
分流後的霧化液體原料L與流路7的壁面7h接觸，或是被來自壁面7h的熱急速加熱而在流動中依序進行氣化。只要流路7的大小(寬度W或深度D)在溫度邊界層的範圍(最大不超過「溫度邊界層」2倍的範圍)內，就能使流路7的內部全體保持在氣化溫度以上而全都在流動中氣化，避免保持液狀的微細粒子穿過流路7的內部到達流路出口7b之短路現象發生。
而且，若霧化液體原料L在流動中依序氣化，其體積會急劇膨脹，由於流路7朝向氣化部終端3b呈網狀相連而使其流路面積S急劇增加，氣化原料G2會一邊在該流路7分流一邊流動，而不致使流路7內的內壓增加。因此，因為不致使流路7內的內壓增加，液體原料L可順利地流入氣化部3內且進行氣化。
又該流路7如上述般在短間隔改變方向而進行攪拌，流體(霧化液體原料L、氣化原料G2)與壁面7h的接觸機會大幅提高而導致迅速升溫。
上述氣化原料G2是從流路出口7b流入排出空間4b，通過形成於此部分之氣化原料排出口21不致使機器內的內壓增加而供給到反應爐R。
上述情況是使用載體氣體G1的情況，接下來，針對不使用載體氣體G1的情況做說明。
當不使用載體氣體G1的情況，液體原料L就那樣滴下或流下而與第1列的分歧體8碰撞，同樣地朝左右分流。液體原料L的流動是與上述同樣的，在此情況，是以沿著中心線CL排列之中央部分的分歧體8之周圍的流路7為中心而進行流動。
而且，在該流動中氣化的氣化原料G2，是朝兩側的流路7擴散，以均一的狀態從流路出口7b往排出空間4b流出。
(第1實施形態之2)
在此情況，分歧體8是六角形以外的情況。分歧體8是呈圓形的情況，與龜甲模樣同樣的，在形成於上游側的圓形分歧體8之間的流路7之正下方配置下游側的圓形分歧體8(圖8)。圖中，第1列有2個分歧體8，在2個分歧體之間具有第1列的流路7。雖未圖示出，在第1列設置1個分歧體8亦可。
藉此，與上述同樣的，與載體氣體G1一起噴入氣化部3之霧化液體原料L會被圓形分歧體8分歧而往下游流動，在此期間被氣化。在此情況，形成在圓形分歧體8之間之流路7的大小並非一定，比起靠近圓形分歧體8的部分，在分流部分的間隔較寬，流速降低，而形成微細的漩渦。若在該部分產生微細的亂流，流速會降低，壁面7h和原料(液體原料L、氣化原料G2)的接觸機會增加而導致急速的溫度上升。
(第1實施形態之3)
在此情況，分歧體8呈三角形(圖中，正三角形)。圖9顯示，頂點朝上者和頂點朝下者交互配置，以朝向下游其數量增加的方式多列地配置。
圖10顯示，相對於圖9，以三角形的底邊之一半寬度，朝水平方向將橫方向的列移位的例子。
兩者的流路7都是，在氣化部3的全體形成為同一寬度W及同一深度D。
(第1實施形態之4)
在此情況，分歧體8呈四角形(圖中，正方形)。圖11顯示，其1個角朝向流入側配置的例子，以朝向下游其數量增加的方式多列地配置。
在此情況也是，流路7在氣化部3的全體形成為同一寬度W及同一深度D。
(第2實施形態)
在此情況，是從氣化部始端3a朝向氣化部終端3b設置1條(未圖示)至複數條流路7的例子。流路7之流路面積S隨著從液體原料導入口11朝向氣化原料排出口21而增加。圖中的情況，流路7的深度D在「溫度邊界層」的範圍內(最大不超過2倍的範圍)，且將寬度W增加。
流路7之流路面積S的增加，是如上述般遍及流路7的全長，或在使液體原料L的氣化結束之上游側實施。
圖中的流路7形成為直線狀，但如放大圖所示般，在壁面7h設置凹凸亦可。藉此，使流路7的壁面7h之接觸面積增加，且使在壁面上流動之液體原料L的流速變慢，而導致液體原料L的迅速升溫。
又當流路7為複數條的情況，較佳為設置將鄰接的流路7連結之旁路(bypass)7p。通過旁路7p使液體原料L、氣化原料G2在鄰接的流路7間進行交流，藉此將氣化部3內的內壓平均化。
又雖未圖示出，讓流路7蛇行亦可。
本發明的氣化器A，如以上般構成為隨著朝向下游使流路7的流路面積S(流路7數量)增加，縱使液體原料L隨著氣化而使其體積增加，仍可抑制流路7之內部壓力的上升，可將液體原料L效率良好地氣化。如此，還能將氣化器A的尺寸小型化，而易於搭載於反應爐R(成膜裝置)。又該氣化器A的構造極其單純，再加上小型化還能降低成本。
A:氣化器
CL:中心線
D:流路的深度
E:液體流量控制器
G0:加壓氣體
G1:載體氣體
G2:氣化原料(氣體)
HL:水平線
L:液體原料
P:質量流量控制器
R:反應爐
S(s1~sn):流路面積
T:原料槽
W:流路的寬度
1:氣化器本體
2:底板
2a:被覆面
3:氣化部
3a:氣化部始端
3b:氣化部終端
4a:導入空間
4b:排出空間
5:加熱器
6:溫度感測器
7:流路
7a:流路入口
7b:流路出口
7h:壁面
7k:分流點
7p:旁路
8:分歧體
8h:分歧體的高度
8w:分歧體的寬度
10:覆蓋板
11:液體原料導入口
12:載體氣體導入口
21:氣化原料排出口
[圖1]係顯示本發明的一實施形態的內部構造之縱剖面圖。
[圖2]係圖1的Z-Z剖面箭頭視圖。
[圖3]係圖1的流路之局部放大俯視圖。
[圖4]係圖3的流路之局部放大剖面圖。
[圖5]係圖3的流路之其他的局部放大剖面圖。
[圖6]係使用本發明的氣化器之系統全體的概略流程圖。
[圖7]係顯示本發明的其他實施形態的內部構造之局部縱剖面圖。
[圖8]係本發明的第2分歧體之局部放大圖。
[圖9]係本發明的第3分歧體之局部放大圖。
[圖10]係圖9的分歧體之其他配置例的圖。
[圖11]係本發明的第4分歧體之局部放大圖。
2:底板
3:氣化部
3a:氣化部始端
3b:氣化部終端
4a:導入空間
4b:排出空間
5:加熱器
6:溫度感測器
7:流路
7a:流路入口
7b:流路出口
8:分歧體
11:液體原料導入口
12:載體氣體導入口
21:氣化原料排出口
A:氣化器
CL:中心線
HL:水平線
S(s1~sn):流路面積
Claims (6)
- 一種氣化器(A)，係具備氣化器本體(1)及加熱器(5)，前述氣化器本體(1)，係在液體原料導入口(11)、氣化原料排出口(21)及從前述液體原料導入口(11)到前述氣化原料排出口(21)之氣化部(3)形成有讓液體原料(L)流入的流路(7)，前述加熱器(5)係將流過前述流路(7)內的前述液體原料(L)加熱，其特徵在於，前述流路(7)形成為，使以與前述液體原料(L)的流動方向正交之前述流路(7)的剖面積所表示之流路面積(S)隨著從液體原料導入口(11)朝向氣化原料排出口(21)而增加，前述流路(7)係在前述氣化部(3)的途中分歧，在分歧部分形成有被分歧後的流路(7)包圍之分歧體(8)，前述分歧體(8)係以在上游側的分歧體(8)之間排列下游側的分歧體(8)的方式將複數個前述分歧體(8)多層多列地配置，前述分歧體(8)係呈多角形，且在前述流路(7)的分流點(7k)設置多角形的1個角。
- 如請求項1所述之氣化器，其中，前述分歧體(8)呈六角形。
- 一種氣化器(A)，係具備氣化器本體(1)及加熱器(5)，前述氣化器本體(1)，係在液體原料導入口(11)、氣化原料排出口(21)及從前述液體原料導入口(11)到前述氣化原料排出口(21)之氣化部(3)形成有讓液體原料 (L)流入的流路(7)，前述加熱器(5)係將流過前述流路(7)內的前述液體原料(L)加熱，其特徵在於，前述流路(7)形成為，使以與前述液體原料(L)的流動方向正交之前述流路(7)的剖面積所表示之流路面積(S)隨著從液體原料導入口(11)朝向氣化原料排出口(21)而增加，前述流路(7)係在前述氣化部(3)的途中分歧，在分歧部分形成有被分歧後的流路(7)包圍之分歧體(8)，前述分歧體(8)形成為圓形或橢圓形。
- 如請求項1至3之任一項所述之氣化器，其中，前述分歧體(8)設置成下游側的數量比上游側更多。
- 如請求項1至3之任一項所述之氣化器，其中，前述流路(7)的寬度(W)或深度(D)之1/2係在液體原料(L)之溫度邊界層的範圍內。
- 如請求項4所述之氣化器，其中，前述流路(7)的寬度(W)或深度(D)之1/2係在液體原料(L)之溫度邊界層的範圍內。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW565626B (en) * | 1996-11-20 | 2003-12-11 | Ebara Corp | Liquid feed vaporization system and gas injection device |
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| JPH1074745A (ja) * | 1996-05-23 | 1998-03-17 | Ebara Corp | 液体原料気化装置 |
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|---|---|---|---|---|
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