JP2789458B2 - 液体気化のための流量制御装置 - Google Patents

液体気化のための流量制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体タンクから所定流量の液体を気化室に
供給するための液体気化用の流量制御装置に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来より、この種の液体用流量制御装置に使用される
液体の微小流量を測定する手段としては、例えば、−
定時間容器内に液体を入れ、その重量を基準にして測る
方法、容積が既知の容器を液体が満たす時間を基準に
して測定する方法、羽根車等を用いる方法、感熱セ
ンサ若しくは圧力センサを流路内に入れ、流速から流量
を得る方法、液体が流れる管にヒータを巻設し、ヒー
タ自体若しくはヒータ前後の温度に基づいて測る方法等
がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記の各手段にはそれぞれ次のような
欠点がある。即ち、及びは、インラインでの測定並
びに瞬時流量の測定ができず、そして、は、羽根車の
大きさ等から微小流量の測定が困難であり、又、はセ
ンサ部のシールドや接液部の材質に難があり、更に、
は測定感度に難があると共に、ヒータの液体加熱によっ
て気泡が発生する。そして、低沸点液体の測定には不向
きである等である。
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、そ
の目的とするところは、上述の欠点を悉く解消した測定
精度の高い流量計を使用した液体気化のための流量制御
装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の目的を達成するため、本発明に係る液体気化の
ための流量制御装置は液体タンクと、該液体タンクから
液体を送り出す手段と、前記液体タンクからの供給流路
中に設けられる流量計と、その下流側に設けたバルブと
を備え、所定流量の液体を気化室に送給するようにした
液体気化のための流量制御装置であって、前記流量計は
液体が流れる管の一部を電子冷却素子で冷却するように
構成すると共に、前記管の冷却部分よりも上流側の管表
面に温度検出第１素子を、前記電子冷却素子の表面に温
度検出第２素子を、前記電子冷却素子で冷却される管表
面に温度検出第３素子を、それぞれ設け、前記温度検出
第１素子の検出温度と温度検出第２素子の検出温度との
差が常に所定値になるように、前記電子冷却素子を制御
しつつ、前記温度検出第３素子の検出温度と前記温度検
出第２素子の検出温度との差に基づいて前記管内を流れ
る液体の流量を測定するように構成し、前記流量計から
の流量出力信号と予め定められた設定信号とを比較制御
回路によって比較し、両信号が一致するようにバルブ駆
動回路へ制御信号を送出し、そのバルブ駆動回路から前
記バルブに対して制御出力を送出することにより前記バ
ルブの開度を調整して所定流量の液体を前記気化室に供
給するように構成したことを特徴とするものである。
〔作用〕
上記流量計においては、液体が流れる管を電子冷却素
子で冷却するようにしているので、気泡が発生せず、従
って、低沸点液体の測定が可能になる。又、液体中に溶
存するガスの影響を受けない。更に、液体の流れによっ
て生じる温度差、即ち、液体の温度上昇分を検出してい
るだけであるから、取り付け姿勢の影響を受けることが
ない。したがって、精度の高い測定ができると共に、バ
ルブの開度調整により安定かつ確実に所定流量の液体を
気化室に供給することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
第１図は、液体タンクから送り出される液体ソースのフ
ローを表わす図面、第２図は液体気化のための流量制御
装置の要部を表わす一部を断面した正面図である。これ
らの図において、Ａは液体タンクで、この液体タンクＡ
には、例えば半導体素子の被覆材料になるアルコラート
系のテトラエトキシシランSi（OC2H5）４や光ファイバ
ーの原料になる四塩化シラン等の液体ソースＢが貯溜さ
れている。
そして液体タンクＡから液体を送り出す手段、例えば
ガス供給管42に設けられたバルブ41を開いて窒素あるい
はアルゴン等の不活性ガスで液体タンクＡ内を加圧する
ことにより、液体ソースＢを液体を前記液体タンクＡか
らの供給流路Ｄ中に設けられる液体流量制御部Ｃへ送り
出す。尚、この液体を送り出すのにポンプを用いてもよ
いし位置エネルギを利用してもよい。
液体流量制御部Ｃは、第２図に示すごとく、流量計30
と、その下流側に設けられるバルブ31を備えている。そ
して、前記流量計30は、第３図乃至第５図にも示すごと
く以下のようになっている。即ち、一対の支持ブロック
44,44によって、例えば、外径が2.0mm、内径が1.9mmの
ステンレスよりなる管１が支持されており、この管１に
前記液体タンクＡからの液体が管１左端の継手43から矢
印Ｌ方向に流される。
２は管１の一部を冷却するための電子冷却素子で、そ
の電子冷却素子２では、一方（図示する例では上方）に
凹部３が形成され、他方（下方）に多数のフィン４…が
形成されると共に、凹部３を囲む周壁3Aに相対向する切
欠部5A,5Bを形成してなる例えばアルミニウムよりなる
ヒートシンク６の凹部３内に収容されている。
電子冷却素子２の上面2Aには、例えば第４図に示すよ
うに、管１の外形に沿う形状を有する溝７を上面に備え
ると共に、側部に素子ホルダ8A,8Bを突設してなる管ホ
ルダ９と、この管ホルダ９より例えば所定距離離れて位
置する素子ホルダ10とが設けられている。これらのホル
ダ9,10は熱伝導性の優れたアルミニウム又は銅等よりな
り、前記上面2Aに密着して設けられている。
そして、管１は前記切欠部5A,5Bの間において溝７の
表面に密着するように設けられ、溝７に当接する部分1A
が電子冷却素子２によって冷却される。この場合、被冷
却部分1Aと電子冷却素子２との熱的結合を密にするため
及び振動影響が生じないようにするため、当接部分1Aと
溝７の密着する部分にはサーマルコンパウンドが充填さ
れたり、銀ペーストを用いている。11はヒートシング６
の切欠部5A,5Bにおける管１の周囲の隙間を充填する断
熱材である。
12は管１の被冷却部分1Aよりも上流側の非冷却部分1B
の温度を検出する温度検出第１素子で、前記ホルダ9,10
と同様の材料よりなる素子ホルダ13を介して管表面に設
けられている。14は電子冷却素子２の温度を検出する温
度検出第２素子で、素子ホルダ10に取り付けられてい
る。15は電子冷却素子２によって冷却される管１の被冷
却部分1Aの温度を検出する温度検出第３素子で、管ホル
ダ９の上流側素子ホルダ8Aに取り付けられててる。尚、
この温度検出第３素子15を素子ホルダ8Aに代えてこれよ
りも下流側に素子ホルダ8Bに取り付けるようにしてもよ
い。
16A,16Bは管１の被冷却部分1A、電子冷却素子２の上
面2A及び温度検出第１素子12を被覆する例えばスチロー
ルよりなる断熱材である。尚、これら断熱材16A,16Bは
一体的に形成してあってもよい。
第５図は上記電子冷却素子２及び温度検出素子12,14,
15を含む電気系ブロック図であり、同図において、17,1
8,19はそれぞれ温度検出素子12,14,15を定電流制御する
定電流回路、20は温度検出第１素子12の検出温度ａと温
度検出第２素子14の検出温度ｂとに基づいて電子冷却素
子２を制御し、もって前記両検出温度の差ａ−ｂが所定
の値になるように制御する定温度制御回路、21は温度検
出第３素子15の検出温度ｃと温度検出第２素子14の検出
温度ｂとの差をとり、これを増幅する増幅器、22は温度
補正回路、23はリニアライザ、24は出力点である。
而して、上記構成の流量計において、温度検出素子1
2,14,15に対してそれぞれ定電流回路17,18,19によって
所定の大きさ（例えば0.3mA）の電流を流すとに、温度
検出第１素子12の検出温度ａと温度検出第２素子14の検
出温度ｂとの差ａ−ｂが所定の値（例えば８℃）となる
ように、定温度制御回路20において例えばPIDを用いて
電子冷却素子２を制御する。
この条件下において、管１内に液体が流れていないと
きは、電子冷却素子２の表面2A上は全て同一温度である
から、温度検出第３素子15の検出温度ｃと温度検出第２
素子14の検出温度ｂとは等しく、即ち、ｃ−ｂはゼロで
ある。そして、管１内に液体が流れているときは、温度
検出第３素子15の検出温度ｃは前記液体の流量に比例し
て上昇するので、温度検出第３素子15の検出温度ｃと温
度検出第２素子14の検出温度ｂとの間に差が生ずる。従
って、上記ａ−ｂを所定の値になるようにして、ｃ−ｂ
を得ることにより、管１内に流れる液体の流量を求める
ことができるのである。
ところで、上記実施例において、微小流量範囲の測定
に関しては、温度検出第３素子15は管１の被冷却部分1A
において上流側に設ける程、高感度な出力が得られる。
そして、必要な感度に応じて、この温度検出第３素子15
を、上流側の位置（例えば素子ホルダ8A）から下流側の
位置（例えば素子ホルダ8B）までの間の何れの位置に置
くこともできる。又、複数の素子ホルダを設けておいて
もよいことは云うまでもない。
本発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば
温度検出素子12,14,15は上記リニアサーミスタ、白金温
度計、抵抗温度素子、巻線、熱電対等を用いてもよい。
又、管１はステンレス以外に、アルミニウム、銅、ニッ
ケル等の金属材料や、管１の肉厚を薄くした場合にはフ
ッ化エチレン樹脂、ポリマー系等によって構成してもよ
い。又、上記流量計は、空気やアルゴンあるいは腐食性
ガス等の流量測定にも使用できる。
前記バルブ31としては、例えば、特開昭62− 13884
号公報に開示された如きピエゾスタックより成る弁体駆
動部を備えたバルブが使用される。
そして、前記流量計30からの流量出力信号と予じめ定
められた設定信号とを比較制御回路33によって比較し
て、この両信号が一致するようにバルブ駆動回路35へ信
号を送り、前記バルブ31の開度を調整して所定流量の液
体を気化室32へ送り出す。気化室32は、前記液体流量制
御部Ｃを通って送られてくる液体と十分気化できるよう
に所定温度以上に保持されており、液体流量制御Ｃによ
って流量制御された液体は気化室32で気化される。
そしてキャリアガスの開閉弁36を開けることにより、
気体流量制御装置（例えば特開昭62−13884号公報に開
示されたマスフローコントローラ）37によって制御され
た窒素、アルゴン、水素、酸素等のキャリアガスが気化
室32に送られ、キャリアガスによって上記気化された液
体ソースは、例えば反応炉38へ送り出される。以上のご
とく本実施例においては液体ソースは液状態で流量制御
され、気化されるため、ガス流量に換算すると比較的大
流量のガスが安定して供給されることになる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る液体気化のための
流量制御装置は、流量計によって管内を流れる液体の流
量を非接触で測定し、かつ液体の微小流量を測定できる
ことは勿論のこと、液体が流れる管を電子冷却素子で冷
却するようにしているので、気泡が発生せず、従って、
低沸点液体等気体を発生し易い液体の測定が可能にな
る。又、液体中に溶存するガスの影響を受けず、しか
も、液体の流れによって生じる温度差、即ち、液体の温
度上昇分を検出しているだけであり、取り付け姿勢の影
響を受けることがないから、精度の高い測定が可能にな
ると共に、バルブの開度を調整することにより、安定か
つ確実に所定流量の液体を気化室に供給することができ
る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は液体タ
ンクから送り出される液体ソースのフローを表す図面、
第２図は液体用流量制御装置の要部を示す一部を断面し
た正面図、第３図は流量計の分解斜視図、第４図は要部
の拡大斜視図、第５図は電気系ブロック図である。 １……液体タンク、30……流量計、31……バルブ、41,4
2……液体を送り出す手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 正男 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社エステック内 (56)参考文献 特開 平１−107114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−236030（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−13884（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01F 1/68 G05D 7/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液体タンクと、該液体タンクから液体を送
    り出す手段と、前記液体タンクからの供給流路中に設け
    られる流量計と、その下流側に設けたバルブとを備え、
    所定流量の液体を気化室に送給するようにした液体気化
    のための流量制御装置であって、前記流量計は液体が流
    れる管の一部を電子冷却素子で冷却するように構成する
    と共に、前記管の冷却部分よりも上流側の管表面に温度
    検出第１素子を、前記電子冷却素子の表面に温度検出第
    ２素子を、前記電子冷却素子で冷却される管表面に温度
    検出第３素子を、それぞれ設け、前記温度検出第１素子
    の検出温度と温度検出第２素子の検出温度との差が常に
    所定値になるように、前記電子冷却素子を制御しつつ、
    前記温度検出第３素子の検出温度と前記温度検出第２素
    子の検出温度との差に基づいて前記管内を流れる液体の
    流量を測定するように構成し、前記流量計からの流量出
    力信号と予め定められた設定信号とを比較制御回路によ
    って比較し、両信号が一致するようにバルブ駆動回路へ
    制御信号を送出し、そのバルブ駆動回路から前記バルブ
    に対して制御出力を送出することにより前記バルブの開
    度を調整して所定流量の液体を前記気化室に供給するよ
    うに構成したことを特徴とする液体気化のための流量制
    御装置。
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