本發(fā)明涉及液體材料氣化裝置。

背景技術(shù)：

如專利文獻1所示，以往的液體材料氣化裝置為如下的裝置：在具備液體流量控制功能的控制閥內(nèi)的氣液混合部中，將液體材料和載氣在進行流量控制的同時進行混合，并把此時的氣液混合體從形成在流量控制部附近的噴嘴部釋放，將液體材料減壓氣化。

專利文獻1：日本專利公開公報特開2001-156055號

而且，在上述方式的液體材料氣化裝置中，由于難以生成大流量的材料氣體，因此可以考慮特別是在大流量用途時，與氣化器一同使用。

可是，由于流道在所述氣液混合部的噴嘴部正后方擴展，因此液體材料的流速在進入氣化器之前降低，造成液體材料滯留。此外，所述液體材料氣化裝置與氣化器需要通過焊接或管接頭等而連接，因此難以在所述連接部設(shè)置用于供給僅使液體材料氣化的熱能的結(jié)構(gòu)。

如此，由于流速在噴嘴部正后方降低并且難以賦予熱能，所以液體材料在進入氣化器之前，會在所述連接部發(fā)生滯留。由此，不能穩(wěn)定進行朝向氣化器的液體輸送和氣化器中的氣化，其結(jié)果，存在難以穩(wěn)定生成材料氣體的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其主要目的是提供一種液體材料氣化裝置，盡可能地消除氣液混合部和氣化部之間產(chǎn)生的積液，使朝向氣化部的液體輸送和氣化部中的氣化穩(wěn)定進行。

即，本發(fā)明的液體材料氣化裝置包括：氣液混合部，將液體材料和氣體混合而生成氣液混合體；以及氣化部，加熱所述氣液混合體，使所述液體材料氣化，所述氣液混合部具有將所述氣液混合體導(dǎo)出的氣液混合體導(dǎo)出管，所述氣化部具有加熱所述氣液混合體的加熱流道，所述氣液混合體導(dǎo)出管的導(dǎo)出口配置在所述加熱流道內(nèi)。

按照所述液體材料氣化裝置，由于氣液混合體導(dǎo)出管的導(dǎo)出口配置在加熱流道內(nèi)，所以能夠把氣液混合部中生成的氣液混合體直接供給到加熱流道，可以盡可能地消除氣液混合部和氣化部之間產(chǎn)生的積液。由此，能夠穩(wěn)定地進行朝向氣化部的液體輸送和氣化部中的氣化，能穩(wěn)定地生成材料氣體。

優(yōu)選的是，所述加熱流道形成在內(nèi)置有加熱器的加熱模塊的內(nèi)部。

按照所述結(jié)構(gòu)，氣液混合體導(dǎo)出管的導(dǎo)出口配置在加熱模塊的內(nèi)部，能可靠地對從氣液混合體導(dǎo)出管的導(dǎo)出口釋放的氣液混合體進行加熱。

優(yōu)選的是，所述氣化部具有第一連接部，所述第一連接部與所述加熱流道連通并向所述加熱模塊的外部伸出，所述氣液混合體導(dǎo)出管具有第二連接部，所述第二連接部設(shè)置在所述氣液混合體導(dǎo)出管的與所述導(dǎo)出口相反側(cè)的外周部，并與所述第一連接部連接，在所述氣液混合體導(dǎo)出管的導(dǎo)出口配置在所述加熱流道內(nèi)的狀態(tài)下，所述第一連接部和所述第二連接部彼此連接。

按照上述結(jié)構(gòu)，由于向加熱模塊的外部伸出的第一連接部與設(shè)置在氣液混合體導(dǎo)出管的外周部的第二連接部連接，因此能夠減小從加熱模塊朝向氣液混合部的熱傳遞，可以抑制氣液混合部中的液體材料的氣化。另外，如果液體材料在氣化混合部中發(fā)生了氣化，則朝向氣化部的液體材料的供給量會產(chǎn)生變動，從而會妨害氣化部中的穩(wěn)定的氣化。

優(yōu)選的是，所述氣液混合體導(dǎo)出管的內(nèi)部流道整體呈等斷面形狀。

按照所述結(jié)構(gòu)，由于氣液混合體導(dǎo)出管的內(nèi)部沒有噴嘴結(jié)構(gòu)，所以能夠消除氣液混合體在噴嘴結(jié)構(gòu)的正后方的停留，可以進一步消除氣液混合體的積液。另外，由于加熱流道的流道斷面大于氣液混合體導(dǎo)出管的內(nèi)部流道的流道斷面，所以氣液混合體向所述加熱流道流出后，氣液混合體的流速降低，但是在流出到所述加熱流道的時點，液體材料被加熱，因此流速降低不會成為問題。此外，由于氣液混合體導(dǎo)出管的內(nèi)部不設(shè)置噴嘴結(jié)構(gòu)，因此也可以防止氣泡堵塞所述噴嘴結(jié)構(gòu)。而且，可以簡化氣液混合體導(dǎo)出管的結(jié)構(gòu)。

按照這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，由于將氣液混合體導(dǎo)出管的導(dǎo)出口配置在加熱流道內(nèi)，所以可以盡可能地消除氣液混合部和氣化部之間產(chǎn)生的積液，可以穩(wěn)定地進行朝向氣化部的液體輸送和氣化部中的氣化。

附圖說明

圖1是表示本實施方式的液體材料氣化裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是表示同一實施方式的氣液混合部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及氣液混合部與氣化部的連接結(jié)構(gòu)的斷面圖。

圖3是同一實施方式的主體模塊的斷面圖。

圖4是同一實施方式的主體模塊的俯視圖。

圖5是表示同一實施方式的除去加熱模塊的氣化部的結(jié)構(gòu)的立體圖。

附圖標記說明

100 液體材料氣化裝置

2 氣液混合部

3 氣化部

31 加熱模塊

HS 加熱流道

33(33x) 加熱器(內(nèi)側(cè)加熱器)

33(33y) 加熱器(外側(cè)加熱器)

6 氣液混合體導(dǎo)出管

6P 氣液混合體導(dǎo)出管的導(dǎo)出口

71 第一連接部

72 第二連接部

具體實施方式

以下參照附圖說明本發(fā)明的液體材料氣化裝置的一個實施方式。

本實施方式的液體材料氣化裝置100例如組裝于光纖制造裝置而用于光纖制造進程。此外，例如還可以組裝于半導(dǎo)體制造裝置而用于半導(dǎo)體制造進程。

具體而言，如圖1所示，所述液體材料氣化裝置100包括：氣液混合部2，將液體材料和作為氣體的載氣混合而生成氣液混合體；以及氣化部3，加熱氣液混合體，并利用載氣將液體材料氣化而成的材料氣體導(dǎo)出。

另外，液體材料為OMCTS(八甲基環(huán)四硅氧烷，沸點175℃)和TEOS(四乙氧基硅烷，沸點169℃)等。另外，液體材料例如可以是以往的光纖制造中使用的SiCl₄等鹵素系液體材料和半導(dǎo)體制造進程中使用的材料。

如圖2所示，氣液混合部2包括：主體模塊21，具有使液體材料和載氣混合的混合部21x；以及閥單元22，設(shè)置于所述主體模塊21，調(diào)整液體材料的流量。

主體模塊21由不銹鋼等富有耐熱性和耐腐蝕性的材料形成。如圖2～圖4所示，所述主體模塊21形成有：供液體材料流通的液體材料流道21a；供載氣流通的載氣流道21b；以及供氣液混合體流通的氣液混合體流道21c。而且，液體材料流道21a與氣液混合體流道21c的合流部分成為液體材料和載氣的混合部21x。氣液混合體流道21c連接于所述混合部21x。本實施方式中，借助混合部21x，同軸地以直線狀形成載氣流道21b和氣液混合體流道21c。此外，在混合部21x的正前方，載氣流道21b的直徑縮小為與氣液混合體流道21c的直徑相同。

本實施方式中，液體材料流道21a構(gòu)成為利用閥單元22分割為上游側(cè)部分21a1和下游側(cè)部分21a2(參照圖3)。

具體而言，在主體模塊21的安裝有閥單元22的一面(具體為上表面)，形成有圓環(huán)狀的凹部211，在所述凹部211的底面形成有液體材料流道21a的上游側(cè)部分21a1的下游側(cè)開口。

此外，在圓環(huán)狀的凹部211的中央部分形成有下游側(cè)部分21a2的上游側(cè)開口，所述下游側(cè)部分21a2連接于所述混合部21x。另外，下游側(cè)部分21a2與載氣流道21b和氣液混合體流道21c垂直相交。在此，圓環(huán)狀的凹部211的中央部分中的上游側(cè)開口的周向邊緣部212，成為與閥單元22抵接或分離的閥座(以下稱為閥座212)。

閥單元22作為控制閥發(fā)揮功能，如圖2所示，閥單元22借助密封構(gòu)件(未圖示)設(shè)置在主體模塊21的上表面。

所述閥單元22包括：作為閥體部的隔膜221，與主體模塊21的上表面上形成的閥座212抵接或分離；以及驅(qū)動部件222，按壓所述隔膜221而使所述隔膜221變形。

隔膜221由耐熱性和耐腐蝕性良好且具有適當(dāng)彈性的材料形成。此外，驅(qū)動部件222采用了在殼體內(nèi)層疊多個壓電元件而形成的壓電堆。

而且，在所述閥單元22中，隔膜221被彈簧223始終向上方施力，由此隔膜221與閥座212分離。而且，由驅(qū)動部件222作用有朝向下方的按壓力時，隔膜221向與閥座212抵接的方向位移。由此，利用隔膜221與閥座212的位置關(guān)系，可以控制液體材料的流量。

此外，如圖1和圖2等所示，主體模塊21連接有：用于向液體材料流道21a供給液體材料的液體材料供給管4、用于向載氣流道21b供給載氣的載氣供給管5、以及用于導(dǎo)出來自氣液混合體流道21c的氣液混合體的氣液混合體導(dǎo)出管6。另外，上述液體材料供給管4、載氣供給管5和氣液混合體導(dǎo)出管6設(shè)置成與主體模塊21的外側(cè)面連接，并向所述主體模塊21的外部伸出。

在所述液體材料供給管4的上游側(cè)，設(shè)有用于測定流通液體材料供給管4的液體材料的流量的質(zhì)量流量計(未圖示)。而且，根據(jù)所述質(zhì)量流量計的測定值，以使供給到混合部21x的液體材料達到規(guī)定流量的方式，對閥單元22進行反饋控制。此外，在載氣供給管5的上游側(cè)，設(shè)有調(diào)整流通載氣供給管5的載氣的流量的質(zhì)量流量控制器。所述質(zhì)量流量控制器被反饋控制成能利用后述的氣化部3使液體材料氣化的程度的規(guī)定流量。

氣液混合體導(dǎo)出管6呈直管形狀，其內(nèi)徑小于氣液混合體流道21c的內(nèi)徑。由此，流通氣液混合體導(dǎo)出管6的內(nèi)部流道601的氣液混合體的流速，大于流通主體模塊21的氣液混合體流道21c的氣液混合體的流速。此外，氣液混合體導(dǎo)出管6的內(nèi)部流道601整體呈等斷面形狀。由此，成為沒有噴嘴等流體阻力件的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成為流速在氣液混合體導(dǎo)出管6的內(nèi)部流道601中不變。因此，流入氣液混合體導(dǎo)出管6的氣液混合體的流速比在氣液混合體流道21c中的流速更快，并以上述流速向氣化部3導(dǎo)出。

如圖1和圖2所示，氣化部3具備加熱模塊31，加熱模塊31具有用于加熱由氣液混合部2生成的氣液混合體的加熱流道HS。

具體而言，氣化部3具備形成加熱流道HS的加熱用配管32以及加熱所述加熱用配管32的加熱器33，通過由熱傳遞用的金屬(鋁)覆蓋所述加熱用配管32和加熱器33，形成在加熱模塊31內(nèi)設(shè)置有加熱用配管32和加熱器33的結(jié)構(gòu)。本實施方式中，通過將加熱用配管32和加熱器33鑄入鋁而形成加熱模塊31。另外，圖1中省略了加熱器33的圖示。

而且，在所述氣化部3中，所述加熱用配管32的一端部32a和另一端部32b，從所述加熱模塊31的外表面向外部伸出。而且，所述加熱用配管32的一端部32a與所述氣液混合部2連接，加熱用配管32的另一端部32b成為導(dǎo)出口，該導(dǎo)出口將液體材料氣化而成的氣化氣體導(dǎo)出。另外，在加熱用配管32中，比加熱模塊31的外表面更靠內(nèi)側(cè)的內(nèi)部流道成為加熱流道HS。

如圖1所示，本實施方式的加熱用配管32的一端部32a設(shè)置在加熱模塊31的上端側(cè)，其另一端部32b設(shè)置在加熱模塊31的下端側(cè)。而且，加熱用配管32具有：螺旋部分32L，在加熱模塊31的內(nèi)部從一端部32a朝向下側(cè)螺旋狀卷繞；第一直線部分32M，從所述螺旋部分的下端部向上方彎折并直線狀延伸到上端部；以及第二直線部分32N，從所述第一直線部分32M的上端部再次向下方彎折并直線狀延伸到下端部，且與另一端部32b連接。如此，由于具有如第一直線部分32M那樣的從下朝上延伸的流道，所以能防止液體從作為導(dǎo)出口的另一端部32b流出。

此外，如圖5所示，在加熱模塊31的內(nèi)部，所述加熱器33分別設(shè)置在加熱用配管32的螺旋部分32L的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。另外，圖5表示了除去加熱模塊31的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本實施方式中，內(nèi)側(cè)加熱器33x和外側(cè)加熱器33y都以沿著加熱用配管32的螺旋部分32L的方式螺旋狀卷繞設(shè)置。如此，通過將加熱器33不僅設(shè)置在螺旋部分的內(nèi)側(cè)(內(nèi)側(cè)加熱器33x)，還設(shè)置在螺旋部分的外側(cè)(外側(cè)加熱器33y)，防止了從加熱模塊31的外側(cè)周面散熱，可以高效地對加熱用配管32進行加熱。

此外，如圖2所示，在本實施方式的液體材料氣化裝置100中，氣液混合體導(dǎo)出管6的導(dǎo)出口6P配置在加熱模塊31的加熱流道HS內(nèi)。

具體而言，氣液混合體導(dǎo)出管6以距導(dǎo)出口6P為規(guī)定長度的部分(前端部分6a)位于加熱流道HS內(nèi)的方式，插入加熱流道HS。即，氣液混合體導(dǎo)出管6的前端部分6a在加熱用配管32中處于插入到比加熱模塊31的外表面更靠內(nèi)側(cè)的狀態(tài)。利用所述結(jié)構(gòu)，氣液混合體導(dǎo)出管6的前端部分6a配置在從加熱模塊31直接接受加熱器33的熱量的流道部分。

此外，氣液混合體導(dǎo)出管6與加熱用配管32的一端部32a以及連接于所述一端部32a的規(guī)定區(qū)域同軸配置。在此，從加熱用配管32的一端部32a至所述規(guī)定區(qū)域呈直管形狀。另外，所述規(guī)定區(qū)域至少是前端部分6a所插入的范圍。

此外，加熱用配管32的直管部分的流道斷面形狀大于氣液混合體導(dǎo)出管6的前端部分6a的斷面輪廓形狀。本實施方式中，加熱用配管32的直管部分的內(nèi)徑大于氣液混合體導(dǎo)出管6的前端部分6a的外徑。由此，氣液混合體導(dǎo)出管6的前端部分6a配置成與加熱用配管32隔開間隙而不接觸。通過如此使氣液混合體導(dǎo)出管6的前端部分6a和加熱用配管32不接觸，減少了從加熱用配管32向氣液混合體導(dǎo)出管6的傳熱。由于向氣液混合體導(dǎo)出管6的傳熱減少，所以能防止氣液混合體導(dǎo)出管6中的液體材料的氣化，可以防止液體材料所含的雜質(zhì)在氣液混合體導(dǎo)出管6內(nèi)產(chǎn)生堵塞。此外，通過防止氣液混合體導(dǎo)出管6中的液體材料的氣化，抑制了氣液混合體導(dǎo)出管6中的壓力上升，可以高精度地進行流量控制。

接著，參照圖2說明氣液混合部2和氣化部3的連接結(jié)構(gòu)7。

本實施方式的連接結(jié)構(gòu)7包括：第一連接部71，設(shè)置在氣化部3的加熱用配管32的一端部32a；以及第二連接部72，設(shè)置在氣液混合體導(dǎo)出管6的與導(dǎo)出口6P相反側(cè)的外周部，并與第一連接部71連接。

第二連接部72與氣液混合部2的主體模塊21連接，并且形成在同軸配置于所述氣液混合體導(dǎo)出管6外側(cè)的連接管70的前端部。

而且，在氣液混合體導(dǎo)出管6的包含導(dǎo)出口6P的前端部分6a配置在加熱流道HS內(nèi)的狀態(tài)下，上述第一連接部71和第二連接部72由VCR等管接頭73彼此連接。另外，在所述狀態(tài)下，除了所述氣液混合體導(dǎo)出管6的基端部(與連接管70連接的部分)以外，氣液混合體導(dǎo)出管6的外側(cè)周面與所述連接管70和加熱用配管32之間形成圓筒狀的間隙。即，氣液混合體導(dǎo)出管6與加熱用配管32和連接管70構(gòu)成雙重管結(jié)構(gòu)。

如此，利用采用了管接頭73的連接結(jié)構(gòu)7，使氣液混合部2和氣化部3能夠分離，能組合各種氣液混合部2和氣化部3。

此外，由于氣液混合體導(dǎo)出管6與加熱用配管32和連接管70之間形成有間隙，所以用連接結(jié)構(gòu)7連接兩者時，可以利用氣液混合體導(dǎo)出管6的加工精度或安裝精度來吸收位置偏差(誤差)，將氣液混合體導(dǎo)出管6插入加熱用配管32。而且由于氣液混合體導(dǎo)出管6和連接管70之間形成有間隙，所以設(shè)置在連接管70的前端部的第二連接部72的內(nèi)表面的加工精度也不會成為問題。

另外，氣液混合體或者氣化的液體材料(材料氣體)被冷卻而液化的材料，有可能滯留在氣液混合體導(dǎo)出管6與連接管70(和加熱用配管32)之間的空間中。因此，可以考慮在連接管70上設(shè)置用于導(dǎo)入或?qū)С鰵怏w(例如載氣)的開口，氣體從所述開口導(dǎo)入并流向氣化部3側(cè)。此外，也可以將氣液混合體或氣體從所述開口導(dǎo)出到外部。可以在液體材料的氣化運轉(zhuǎn)停止期間或氣化運轉(zhuǎn)結(jié)束后進行所述處理。另外，也可以在氣化運轉(zhuǎn)中進行所述處理。

按照這種結(jié)構(gòu)的液體材料氣化裝置100，由于氣液混合體導(dǎo)出管6的導(dǎo)出口6P配置在加熱流道HS內(nèi)，所以能夠?qū)庖夯旌喜?中生成的氣液混合體直接供給到加熱流道HS，可以盡可能地消除氣液混合部2和氣化部3之間產(chǎn)生的積液。由此，能夠穩(wěn)定地進行朝向氣化部3的液體輸送和氣化部3中的氣化，能穩(wěn)定地生成材料氣體。特別是本實施方式的液體材料氣化裝置100在每單位時間使用的液體材料的量較多(例如10～200g/min)的系統(tǒng)中，也可以穩(wěn)定地供給大流量的材料氣體。

另外，本發(fā)明不限于上述實施方式。

上述實施方式的液體材料氣化裝置不僅可以應(yīng)用于光纖制造進程和半導(dǎo)體制造進程，當(dāng)然也可以應(yīng)用于除此以外的將液體材料氣化的各種用途。

此外，也可以在上述實施方式的氣液混合體導(dǎo)出管6的前端部分6a設(shè)置噴嘴。如此形成將噴嘴設(shè)在前端部分6a、且在氣液混合體導(dǎo)出管6中直至氣化部3為止沒有噴嘴的結(jié)構(gòu)，使直至氣化部3為止的壓力損失盡可能減小，從而盡可能地抑制流速降低。

而且，在上述實施方式的氣液混合部2中，利用閥單元22控制液體材料的流量，但是也可以通過在主體模塊21的凹部211的底面開設(shè)載氣流道21b，除了控制液體材料的流量以外，還控制載氣的流量。此外，作為氣液混合部的方式，例如有利用噴嘴等向氣體中霧狀噴射液體材料的方式，以及使用超聲波振子等而利用超聲波使液體振動的方式。

此外，上述實施方式中，利用第一連接部和第二連接部對氣液混合部2和氣化部3進行管連接，但是也可以將氣液混合部2的主體模塊21與氣化部3的加熱模塊31直接或借助中間模塊連接。

另外，所述氣化部3構(gòu)成為將加熱用配管32和加熱器鑄入鋁中，此外，也可以對鋁的模塊件實施機械加工而形成加熱流道HS，并且形成加熱器插入孔并將加熱器33插入所述加熱器插入孔。此外，也可以通過在加熱用配管32的外側(cè)周面卷繞加熱器等以及在加熱用配管32的周圍設(shè)置加熱器，對加熱用配管32進行加熱。此時，加熱用配管32中的被加熱器加熱的部分也成為加熱流道。

上述實施方式中，氣液混合體導(dǎo)出管6為直管形狀，但是也可以根據(jù)氣液混合部2和氣化部3的配置，而形成彎曲或折曲的形狀。

上述實施方式的氣液混合體導(dǎo)出管6可以與主體模塊21一體形成。此時，主體模塊21的氣液混合體流道21c構(gòu)成氣液混合體導(dǎo)出管6的一部分。即，可以將氣液混合部2中的混合部21x下游側(cè)作為氣液混合體導(dǎo)出管6。

上述實施方式的液體材料除了上述實施方式的材料以外，也可以是將固體溶解于溶劑的材料，或?qū)⒐腆w分散于分散介質(zhì)的材料。

上述實施方式的氣化部可以通過其單體構(gòu)成熱交換器。此外，內(nèi)置于所述氣化部的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的加熱器不限于螺旋狀，可以是棒狀和蛇行狀等各種形狀。此外，可以在加熱用配管的內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別設(shè)置多個加熱器。

此外，本發(fā)明不限于所述各實施方式，可以在不脫離其發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)進行各種變形。