(57)【要約】  開示の実施形態は、一体型マルチヘッド霧化器、気化システムおよび気化方法を含む。開示の実施形態は、蒸気を発生させる革新的な方法を提供する。一例として、開示の実施形態は、１または複数の液体を１または複数の気体とともに受入れると同時に、液体と気体との間の所望の比率の蒸気を発生可能な装置を含む。更に、開示の実施形態は、気化システムの全ての部分を制御するように動作可能な一組の電子機器を備えるシステムを含む。他の実施形態、利点、および新規の特徴が詳細な説明に記載される。
2015501380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の気体を受入れる気体入口ポートと、
第１の液体を受入れる第１の液体入口ポートと、
前記第１の液体を前記第１の入口ポートから霧化室へ流通可能とする第１の液体通路と、
第２の液体を受入れる第２の液体入口ポートと、
前記第２の液体を前記第２の入口ポートから前記霧化室へ流通可能とする第２の液体通路と、
前記第１の気体を前記気体入口ポートから前記霧化室へ通過させ、該第１の気体によって前記第１の液体および前記第２の液体を霧化して霧化エアロゾルを生成可能とする第１のオリフィスと、
前記霧化エアロゾルを気化させて蒸気にする熱交換器とを具備する蒸気発生装置。
【請求項２】
前記第１の液体通路内の前記第１の液体と前記第２の液体通路内の前記第２の液体の少なくとも一方の流れを制限する少なくとも１つの液体遮断弁を更に具備する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記霧化室が第１の霧化室と、第２の霧化室とを具備し、
前記装置が、第１の気体を前記気体入口ポートから前記第２の霧化室へ通過させる第２のオリフィスを更に具備しており、前記第１のオリフィスが前記第１の気体を前記気体入口ポートから前記第１の霧化室へ通過させる請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のオリフィスは、前記第２のオリフィスとは異なるサイズを有する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の霧化室は、前記第２の霧化室とは異なるサイズを有する請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の霧化室と前記第２の霧化室の少なくとも一方への前記気体の流れを制限する少なくとも１つの気体遮断弁を更に具備する請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記霧化室が第１の霧化室と、第２の霧化室とを具備しており、
前記装置が、第２の気体を受入れる第２の気体入口ポートと、
前記第２の気体を前記第２の気体入口ポートから前記第２の霧化室へ通過させる第２のオリフィスとを更に具備し、
前記第１のオリフィスが前記第１の気体を前記第１の気体入口ポートから前記第１の霧化室へ通過させる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は、更なるｎ個の液体を受入れる更なるｎ個の液体入口ポートを具備しており、ここで、ｎは正数である請求項１に記載の装置。
【請求項９】
ｎ＋２個の液体遮断弁を更に具備し、該遮断弁の各々が１つの液体の流れを制限するようになっている請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の気体に対する前記第１の液体の比率、および、前記第１の気体に対する前記第２の液体の比率を制御する一組の電子機器を更に具備する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
蒸気を発生させるシステムにおいて、
第１の気体を受入れる気体入口ポート、第１の液体を受入れる第１の液体入口ポート、前記第１の液体を前記第１の入口ポートから霧化室へ流通可能とする第１の液体通路、第２の液体を受入れる第２の液体入口ポート、前記第２の液体を前記第２の入口ポートから前記霧化室へ流通可能とする第２の液体通路、前記第１の気体を前記気体入口ポートから前記霧化室へ通過させ該第１の気体によって前記第１の液体および前記第２の液体を霧化して霧化エアロゾルを生成可能とする第１のオリフィス、前記霧化エアロゾルを気化させて蒸気にする熱交換器とを具備する装置と、
前記第１の気体、前記第１の液体、および、前記第２の液体を前記装置に提供する単一の装置と、
所望の気体流量の前記第１の気体、所望の第１の液体流量の前記第１の液体、および所望の第２の液体流量の前記第２の液体をもたらすように、前記単一の装置を制御する一組の電子機器とを具備するシステム。
【請求項１２】
前記一組の電子機器は、前記第１の液体と前記第１の気体との間の所望の比率、および、前記第２の液体と前記第１の気体との間の第２の所望の比率をもたらすように、前記装置の動作を制御する請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
第１の気体を受入れる第１の気体入口ポートと、
第２の気体を受入れる第２の気体入口ポートと、
第１の液体を受入れる第１の液体入口ポートと、
前記第１の液体を前記第１の入口ポートから第１の霧化室および第２の霧化室へ流通可能とする第１の液体通路と、
前記第１の気体を前記第１の気体入口ポートから前記第１の霧化室へ通過させ、該第１の気体によって前記第１の液体を霧化して霧化エアロゾルを生成可能とする第１のオリフィスと、
前記第２の気体を前記第２の気体入口ポートから前記第２の霧化室へ通過させ、該第２の気体によって前記第１の液体を霧化して霧化エアロゾルを生成可能とする第２のオリフィスと、
前記第１の霧化エアロゾルおよび前記第２の霧化エアロゾルを気化させて蒸気にする熱交換器とを具備する蒸気発生装置。
【請求項１４】
共通セットの電子制御器において、
制御命令およびエンドユーザーの動作パラメーターを記憶するメモリと、
命令を実行する１または複数のプロセッサとを具備し、
前記１または複数のプロセッサは、前記エンドユーザーの動作パラメーターを用いて、気化器へ向かう外部流量制御器の少なくとも１つの気体の流量および少なくとも１つの液体の流量からなる全流量を調節する制御命令と、前記気化器の動作を制御する制御命令とを実行する共通セットの電子制御器。
【請求項１５】
前記１または複数のプロセッサは、前記エンドユーザーの動作パラメーターを用いて、前記気化器へ向かう外部流量制御器の少なくとも１つの気体の流量および少なくとも２つの液体の流量からなる全流量を調節する制御命令を実行する請求項１４に記載の共通セットの電子制御器。
【請求項１６】
前記１または複数のプロセッサは、前記エンドユーザーの動作パラメーターを用いて、前記気化器へ向かう外部流量制御器の少なくとも２つの気体の流量および少なくとも２つの液体の流量からなる全流量を調節する制御命令を実行する請求項１４に記載の共通セットの電子制御器。
【請求項１７】
前記１または複数のプロセッサは、前記エンドユーザーの動作パラメーターを用いて、前記全流量に対する前記外部流量制御器の前記少なくとも１つの気体の流量と前記少なくとも２つの液体の流量との間の比率を調節する制御命令を実行する請求項１５に記載の共通セットの電子制御器。
【請求項１８】
前記１または複数のプロセッサは、前記エンドユーザーの動作パラメーターを用いて、前記気化器の熱温度を調節する制御命令を更に実行する請求項１５に記載の共通セットの電子制御器。
【請求項１９】
前記気化器の動作を制御することは、一体型気体流遮断弁を制御することを含む請求項１４に記載の共通セットの電子制御器。
【請求項２０】
前記気化器の動作を制御することは、一体型液体流遮断弁を制御することを含む請求項１４に記載の共通セットの電子制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には霧化器および蒸気供給システムに関する。より詳細には、本発明の実施形態は、一体型マルチヘッド霧化器並びに気化システムおよび気化方法に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、2011年10月17日出願の米国仮特許出願第61/547,814号「一体型マルチヘッド気化器(INTEGRATED MULTI-HEADED-VAPORIZATION)」、2011年10月17日出願の同第61/547,811号「一体型液体直噴気化器(INTEGRATED DIRECT-LIQUID-INJECTION VAPORIZER)」、および、2011年10月17日出願の同第61/547,813号「一体型マニフォールド流量比制御器(INTEGRATED MANIFOLDED FLOW-RATIO-CONTROLLER)」の優先権を主張する。これらの米国仮特許出願の教示全体は本明細書の一部をなす。
【背景技術】
【０００３】
異なる種類の液体の蒸気を供給することが望ましい多数の用途がある。例えば、半導体加工では、フォトレジスト剤等の光化学薬品を蒸気の形態で処理室に供給して、これらの光化学薬品が半導体ウェハーの被膜として塗布される際の量および速度を制御することが望まれる場合がある。別の例に関して、産業コーティングの用途では、非常に硬質の炭化ケイ素被膜（ＳｉＣ、３つの残留ＨＣｌ分子を放出する）を形成するように、液体メチルトリクロロシラン(SiCl3(CH3))を気化させて、これをワーク面にわたって反応させることが比較的一般的になってきている。これらの目的のために、多くの種類のシステムが、単一の気化した液体を、様々な用途での使用に合わせて正確に制御された流量および圧力において供給するように設計および利用されている。然しながら、複数の気化した液体の「混合物」が同じ供給源箇所において生成されなければならない場合や、例えば、ホウ素および／またはリンによって「ドープした」酸化ケイ素ガラス（ＢＰＳＧ）を形成する場合のように、結果として得られる被膜の化学量論比の変動のために、複数の成分の蒸気比率を正確に制御しなければならない場合のように多くの新しい用途が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
開示の実施形態は、蒸気を発生させる装置を含む。１つの実施形態では、本装置は、気体を受入れる気体入口ポートと、第１の液体を受入れる第１の液体入口ポートと、第２の液体を受入れる第２の液体入口ポートとを備える。本装置はまた、第１の入口ポートから霧化室への第１の液体の流れを可能にする第１の液体通路と、第２の入口ポートから霧化室への第２の液体の流れを可能にする第２の液体通路とを備える。本装置は、第１の液体および第２の液体を気体によって霧化して霧化エアロゾルを生成するよう、気体が気体入口ポートから霧化室へ通過することを可能にする、第１のオリフィスを有する。本装置は、霧化エアロゾルを気化させて蒸気にする熱交換器を備える。
【０００５】
開示の別の実施形態は、蒸気を発生させるシステムを含む。本システムは、前述の節に記載されている装置の実施形態を利用する。１つの実施形態では、本システムはまた、気体、第１の液体、および第２の液体を装置に提供する単一の装置を備える。代替的な実施形態では、本システムは、１または複数の気体および液体を気化装置に提供する複数の装置（例えば、流量制御器）を備えることができる。本システムは、所望の流量の１または複数の気体、および所望の流量の１または複数の液体をもたらすように、単一の装置または複数の装置を制御する一組の電子機器を更に備える。或る特定の実施形態では、一組の電子制御器はまた、気化器の全ての動作を監視および制御する。
【０００６】
更なる実施形態、利点、および新規の特徴が詳細な説明に記載される。
本発明の例示的な実施形態を、添付の図面を参照して以下で詳細に説明する。添付の図面は本明細書に引用することにより本明細書の一部をなす。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】既存の気化器の例を示す図である。
【図２】１つの実施形態による気化器を示す図である。
【図３】第２の実施形態による気化器を示す図である。
【図４】第３の実施形態による気化器を示す図である。
【図５】第４の実施形態による気化器を示す図である。
【図６】開示の実施形態によるマルチヘッド気化器の正面斜視図である。
【図７】開示の実施形態による共通セットの電子制御器を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明並びに本発明の様々の特徴および有利な詳細は、添付の図面に示されているとともに以下の説明に詳述されている非限定的な実施形態を参照して、より十分に説明される。既知の出発材料、加工技術、構成要素、および機器の詳細な説明は、本発明の詳細を不必要に不明瞭にすることがないように省略される。然しながら、以下の詳細な説明および特定の例は、本発明の特定の実施形態を示しながら、単に例示としてかつ限定としてではなく記されることを理解すべきである。基本的な本発明の概念の精神および／または範囲内の様々の代替、変更、追加、および／または再配置が、本開示から当業者には明らかになるであろう。
【０００９】
開示の実施形態の他の特徴および利点は、当業者が添付の図および以下の詳細な説明を検討すると明らかになるであろう。全てのそのような付加的な特徴および利点は、開示の実施形態の範囲内に含まれることが意図される。更に、示されている図は単なる例示であり、様々な実施形態を実施することができる環境、アーキテクチャー、設計、またはプロセスに関する一切の限定を主張または意味するようには意図されていない。
【００１０】
図１を最初に参照すると、既存の気化器１００の例を示す図が開示の。気化器１００は、それぞれ、気体を受入れる気体入口ポート１１０と、液体を受入れる液体入口ポート１２０とを備える。気体は、本明細書において言及される場合、その量にかかわらず、全ての利用可能な空間を埋めるように自由に膨張する空気様物質である。開示の実施形態に従って用いることができる気体の例は、窒素、酸素、アルゴン、およびヘリウムを含むが、これらに限定されない。液体は、本明細書において言及される場合、一定体積を有するが、固定形状を有しない水様物質である。開示の実施形態に従って用いることができる液体の例は、水および様々の化合物を含むが、これらに限定されない。例えば、或る特定の実施形態では、ケイ酸塩に分解する化学物質、リン酸塩に分解する化学物質、および／またはホウ酸塩に分解する化学物質を液状剤として用いることができる。
【００１１】
開示の実施形態では、気体入口ポート１１０に入った気体は、オリフィス１３０を通過して霧化室１４０内に入る。霧化室１４０において、この気体は液体入口ポート１２０からの液体と組み合わされて、この液体を霧化して気化用のエアロゾル液滴１４２を形成する。オリフィス１３０の目的は、ポート１１０を通じて入った気体の速度を上昇させることである。気体の速度上昇は、液体入口ポート１２０を通じて入った液体を剪断して蒸発用の微細液滴にするエネルギーをもたらす。例えば、小さなオリフィスは低流量の気体に対して利用することができ、より大きなオリフィスはより高い流量の気体を高速で通過させるのに必要とすることができる。
【００１２】
霧化室１４０は、熱交換器１５０に結合されてシール１４５によってシールされる。霧化室１４０において生成されるエアロゾル液滴１４２は、熱交換器１５０へ押し通されて気化されて、気体／蒸気混合物を形成する。熱交換器１５０は、液体の蒸発エンタルピーと、結果として得られる蒸気／気体混合物の温度を、コーティング用途に関するエンドユーザーの反応室要件の温度まで上昇させるのに必要なエネルギーとを提供するのに正確なサイズになっている。次いで、結果として得られる気体／蒸気混合物は、出口１６０を通じて熱交換器１５０から流出して顧客プロセス１７０（例えば、薄膜蒸着および／または半導体素子の製造に関する）へ向かう。
【００１３】
図２〜図５（およびそれらの以下の散文的な記述）は、複数の液体を、一定の流量比または可変する流量比（例えば、化学量論）において気化させるために共通の熱交換器内へ霧化する霧化器の様々な物理的構成に関する情報を提供する。これらの物理的構成のうちの１つが特定の用途を考慮して選択される。これらの論点は、ａ）複数の液体成分の相対的な流量範囲、ｂ）複数の液体成分間で反応する可能性、およびｃ）多重キャリアガスおよび液体の反応の可能性を含む。
【００１４】
最初に、図２は、１つの実施形態によるマルチヘッド気化器２００を示している。図示の実施形態では、マルチヘッド気化器２００は、２つの液体入口ポート、すなわち液体入口ポート２２０ａおよび液体入口ポート２２０ｂと、単一の気体入口ポート２１０と、単一のオリフィス２３０とを備える。液体入口ポート２２０ａおよび液体入口ポート２２０ｂによって、マルチヘッド気化器２００は、共通の単一の気体とともに気化させるように２つの液体を同時に受入れることが可能になる。例えば、マルチヘッド気化器２００は、所望の比率の２つの液体を含有する蒸気を発生させるために、液体入口ポート２２０ａを通じて受入れられた第１の液体対気体の正確な比率、および液体入口ポート２２０ｂを通じて受入れられた第２の液体対気体の正確な比率を制御する、一組の電子機器を備えることができる。代替的には、一組の電子機器は、第１の液体対第２の液体の比率を制御するように構成することができる。例えば、２つの液体（これら液体の流量は、流量センサー、調節弁、および電子機器によって外的に制御される）の比率は、１００％の第１の液体対０％の第２の液体から、０％の第２の液体対１００％の第２の液体までの間の任意の比率になるように変動させることができる。マルチヘッド気化器２００は、依然として液相（すなわち、気化前の）段階にありながら、化学的に相溶性のある（反応しない）複数の液体を受容することができる。
【００１５】
１つの実施形態では、マルチヘッド気化器２００内への気体および２つの液体の供給は、マルチヘッド気化器２００によって受入れられる液体または気体の流量を制御する３つの別個の装置から開始することができる（例えば、液体のそれぞれおよび気体は、別個の流量制御器によって制御することができる）。代替的な実施形態では、マルチヘッド気化器２００内への気体および２つの液体の供給は、マルチヘッド気化器２００へ供給される２つの液体および気体の流量および比率を制御する一組の電子機器を有する単一の装置から開始することができる。別の実施形態では、マルチヘッド気化器２００に埋め込まれているかまたはマルチヘッド気化器２００に通信的に結合されている一組の電子機器が、気体および２つの液体をマルチヘッド気化器２００へ供給する単一の装置または複数の装置を制御することを含め、マルチヘッド気化器２００の全ての部分を制御するのに利用することができる。この実施形態の利点は、気体と２つの液体との間の適切な比率を確実にすることと、マルチヘッド気化器２００内へ入る供給量を制限することができることと、必要な場合に液体弁１２５を調整することを含めてマルチヘッド気化器２００を変更することができることとを含め、製造業者がマルチヘッド気化器２００の全ての部分を監視して正確に制御する一組の電子機器を構成することを含む。
【００１６】
更に、いくつかの実施形態では、マルチヘッド気化器２００は、物理的に小さな内部容積を有した１または複数の遮断弁（液体弁１２５）を液体ライン上に配設して、液体の流れの１または複数を制限するようにできる。液体弁１２５は、ロッカー弁を含むがこれに限定されない任意のタイプの弁とすることができる。液体弁１２５は、液体の流れの部分的な制限をもたらすこと、または、特定のラインを通る液体の流れの完全な停止を確実にすることを含むが、これらに限定されない様々の理由のために利用することができる。例えば、気体と液体との間の反応が疑われる場合には、液体弁１２５は、液体を遮断して全ての残存量を排除するのに利用することができる。
【００１７】
１つの実施形態では、液体弁１２５は、霧化器の入口、従ってオリフィスの直近に配置される。液体弁１２５を霧化器の入口およびオリフィスの直近に配置する理由は、流量が非常に少ない場合があることと、細径管内でさえ輸送時間が長くなる場合があることと、長いチューブは、熱交換器およびコーティング反応器内の低圧（通常の大気圧よりも低い圧力）によってゆっくりと真空排気され、従って、正味蒸気供給速度において立ち上がり時間および立ち下がり時間が長くなることが望ましくないためであることとを含む。例えば、液体弁１２５と霧化器との間の液体の保有体積が重要である用途において、これらの弁は、弁と霧化器との間の液体の体積を低減させるように霧化器の直近に結合することができる。保有体積が少ないことが重要である状況の一例は、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）を伴う半導体製造プロセスである。ＢＰＳＧを生成するプロセスは３つの液体を用い、この場合、液体のうちの２つはドーパントであり、全液体流量のうちの非常に僅かな部分である。３つ全ての化学物質は、気化器の出口において所定の臨界比で存在しなければならない。気化器が真空プロセスにおいて動作する場合、液体弁１２５と霧化器との間の液体は、液体の流れが例えばウェハー間で遮断されると、ボイルオフすることがある。液体の流れが再開されると、高流量の液体がすぐに保有体積を満たして霧化され、蒸気が気化器の出口にすぐに現れる。然しながら、低流量の液体の場合、保有体積が補充されるまでに霧化器に入る液体は僅かであるかまたは全くないため、気化器の出口に蒸気は発生せず、かつ、或る期間の間、気化器の出口において化学物質の不適切な混合が生じる。非常に低い流量では、低流量の液体からでは、十分な濃度の蒸気は数分の間、気化器の出口に現れない場合がある。従って、液体弁１２５を霧化器に密結合させておくことによって、保有体積を補充するのに必要な時間が削減され、ひいては、低流量の液体からの十分な濃度の蒸気を出口において得るための時間が削減される。
【００１８】
図３は、第２の実施形態によるマルチヘッド気化器３００を示す図である。マルチヘッド気化器２００と同様に、マルチヘッド気化器３００は、２つの液体入口ポート、すなわち液体入口ポート２２０ａおよび液体入口ポート２２０ｂと、単一の気体入口ポート２１０と、液体弁１２５とを備える。然しながら、この実施形態では、マルチヘッド気化器３００は、デュアルオリフィス、すなわち第１のオリフィス１３０ａおよび第２のオリフィス１３０ｂを備える。１つの実施形態では、第１のオリフィス１３０ａは、第２のオリフィス１３０ｂのサイズとは異なるサイズのオリフィスである。例えば、第１のオリフィス１３０ａは、液体入口ポート２２０ａから受入れられた第１の液体を押すために、低速での気体の正確な放出を可能にするように小さいものとすることができるが、第２のオリフィス１３０ｂは、液体入口ポート２２０ｂから受入れられた第２の液体を霧化するために、より高い流速での気体の正確な放出を可能にするように大きいものとすることができる。更に、霧化室１４０は、第１の液体を霧化する第１の霧化室１４０ａと、第２の液体を霧化する第２の霧化室１４０ｂとに分けることができる。或る特定の実施形態では、第１の霧化室１４０ａのサイズ／容積は、第２の霧化室１４０ｂのサイズ／容積とは異なる。代替的には、或る特定の実施形態では、第１の霧化室および第２の霧化室の容積は等しいものとすることができる。
【００１９】
図３に示されている実施形態では、図２とは異なり、成分をなす複数の液体は、気相へ変化する前に混合されることはない。また、図２とは対照的に、２つの別個のオリフィスサイズの使用によって、液体１の流量は、液体２の流量よりも「数桁」多いかまたは少ないものとすることができる。従って、この実施形態は、より多い流量の「主な」液体流に対して少量の「ドーパント」をもたらすことがより可能である。
【００２０】
図４は、別の実施形態によるマルチヘッド気化器４００を示す図である。マルチヘッド気化器３００と同様に、マルチヘッド気化器４００は、２つの液体入口ポート２２０ａ、２２０ｂと、単一の気体入口ポート２１０と、液体弁１２５と、デュアルオリフィス１３０ａ、１３０ｂと、デュアル霧化室１４０ａ、１４０ｂとを備える。然しながら、この実施形態では、マルチヘッド気化器４００は、デュアル気体弁１３５を備える。液体弁１２５と同様に、デュアル気体弁１３５は、液体の１または複数に対する気体の流れを制限するのに利用することができる。気体弁１３５を利用するキャリアガスの局所的な遮断は、対応する液体ラインが（例えば、霧化器内の体積に熱交換器内の体積を足した正味内部体積、従ってその「排出」時間を削減するように）０％率で流れている場合に望ましいものとすることができる。
【００２１】
図５は、更に別の実施形態によるマルチヘッド気化器５００を示す図である。マルチヘッド気化器３００と同様に、マルチヘッド気化器５００は、２つの液体入口ポート２２０ａ、２２０ｂと、液体弁１２５と、デュアルオリフィス１３０ａ、１３０ｂと、デュアル霧化室１４０ａ、１４０ｂとを備える。然しながら、この実施形態では、マルチヘッド気化器５００はデュアル気体入口ポート１１０ａ、１１０ｂを備える。デュアル気体入口ポート１１０ａ、１１０ｂは、マルチヘッド気化器５００が、第１の液体を有する第１の気体と第２の液体を有する第２の気体との間の所望の比率からなる蒸気を生成することを可能にする。マルチヘッド気化器５００の第１の気体用のオリフィス１３０ａは、第２の気体用のオリフィス１３０ｂのサイズに対して同じサイズまたは異なるサイズを有することができる。更に、この実施形態（図２〜図４とは異なる）は、キャリアガスの様々な選択（例えば、化学的適合性に関する）を可能にする。図示されていないが、局所的なガス遮断弁（例えば、図４に示されているような気体弁１３５）の付加は、マルチヘッド気化器５００の拡張部として望ましいものとすることもできる。
【００２２】
図６は、開示の実施形態によるマルチヘッド気化器６００の正面斜視図を示す図である。図示の実施形態では、マルチヘッド気化器６００の面が、気体入口ポート６１０における単一の気体、および液体入口ポート６２０を介する最大で６つの異なる液体の受入れを可能にする。この実施形態は、液体の１または複数の制限を可能にする６個の液体遮断弁６３５も備える。本開示の範囲内の他の実施形態は、任意の数の気体入口ポートおよび／または液体入口ポートを備えることができる。
【００２３】
更に、上記の開示の実施形態の発明者らは、現行の気化器の使用に関連付けられる、或る特定の利益および限界を認識している。例えば、既知の圧力降下を有する、一定のオリフィスサイズにわたるキャリアガスの流れは、音速状態をもたらすことができ、音速状態は、衝突する液体を「剪断」して微小液滴にするのに用いる力を生成する。結果として得られる高表面積の微小液滴は、熱交換器内の十分な熱エネルギーの存在の下で、液体から蒸気への相変化の機会を最適化する。更に、キャリアガスが単純に蒸気に並んで存在することによって液体は「希釈されて」蒸気に変わり、その結果、蒸気の分圧のみが、或る特定の分子種に関する平衡蒸気圧曲線を「下回る」必要がある。然しながら、この一定のオリフィスサイズに関して所与の気体の流量を下回ると、この所要の音速／力／剪断効果が落ち、従って、気化におけるその効果の有用性はなくなる。更に、この一定のオリフィスサイズに関して所与の気体流量を上回ると、最大流量の気体は「チョークする」、従って、気体が力を付与する能力が制限されるとともに、気体による分圧効果の希釈可能性が制限される。
【００２４】
従って、本発明者らは、開示の実施形態による実際の気体流量および液体流量（これらの最小体積から最大体積まで）の調整が有利であることを認識している。従って、図７を参照すると、開示の実施形態は、共通制御器／共通セットの電子機器７００を備え、共通制御器／共通セットの電子機器７００は、気化器８００に入る気体の流量および液体の流量の双方を調節する、一組の流量制御装置または単一の流量制御装置７５０を制御する。気化器８００の実施形態は、開示の図１〜図５の気化器の実施形態を含むが、これらに限定されない。気体制御器と液体制御器とに対して必要な２つの別個の電子機器とは対照的に、単一の共通セットの電子機器、例えば共通セットの電子制御器７００による気体の流れおよび液体の流れの双方の調節は、以前はこれらの流量比を計算するのにカスタムコードを書き込む必要があったエンドユーザーの負担を軽減する。
【００２５】
更に、共通セットの電子制御器７００は、定常状態の観点からだけではなく、順序付けの観点（例えば、開始および遮断）からも液体および気体の複数の流れを調節する。１つの実施形態では、共通セットの電子制御器７００は、一体型流量比制御器７１０を用いて、液体が流れる前のキャリアガス流量、および液体が流れなくなった後のキャリアガス流量を確立する。２つの別個の制御器（気体１に対して１つの制御器、液体１に対して別の制御器等）における流量を調節する従来の手段では、キャリアガス流量を確立することができない。或る特定の実施形態では、一体型流量比制御器７１０は主制御器７２０と通信して、気化器８００に渡される流量制御器７５０からの液体および気体双方の複数の流れを監視および制御する、比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御ループを実施することができる。例えば、ＰＩＤ制御ループは、所望の設定点を維持するように流量制御器の比例弁を継続的に監視および調整することができる。主制御器７２０は、メモリ内に記憶されている命令、例えば、これに限定されないが、気化器システムの全ての部分を管理するシステム制御論理７４０を実行する１または複数のプロセッサを用いて実装することができる。
【００２６】
ここに開示の共通セットの電子制御器７００を利用した複数の流れの調整（すなわち「比率対比率」）は、エンドユーザーに対してより容易なものである。と言うのは、エンドユーザーは、カスタムコードを書き込むのではなく、いくつかの表を埋めることだけが求められるためである。例えば、開示の実施形態によれば、共通セットの電子制御器７００を使用することによって、エンドユーザーが、エンドユーザールール表／データベース７３０に格納されているような「表形式ルール」を定義することが可能になり、例えば、これに限定されないが、最小流量および最大流量を確立するプロセスが単純化される。更に、エンドユーザーは、流量制御装置のそれぞれに関して、気体および液体のそれぞれの所望の全流量および比率を定義することができる。例として、ユーザーは、所与の／所望の全流量に関して、４つの気体成分の比率が１．０対０．７５対０．５対１．７５であることを定義することができる。ユーザーは、以下のルール、すなわち、第１の気体が所望の比率で流れるが、２リットル／分(lpm)を上回る流量を決して超えることがないことと、第２の気体が所望の比率で流れるが、決して0.5lpm未満で流れることがないようにすることと、第３の気体が所望の比率で流れるが、0.25lpm未満であるように計算される場合、第３の気体は０として切り捨てられることと、第４の気体は「補給」ラインとなることであるが、この理由は、上記のルールが寄与率を制約することに関わるものであるため、第４の気体は、残りの全流量を補給することとを必要とする、ルールを更に定義することができる。共通セットの電子制御器７００を用いる場合、単一の制御器は、動作の間、ユーザー指定のルールに従って、所望の全流量と、比率と、気化器８００に入る複数の気体流れおよび液体流れの制約とを確実にするように、流量制御装置のそれぞれを調整および操作することができる。
【００２７】
更に、或る特定の実施形態では、共通セットの電子制御器７００はまた、診断チェック（例えば、実際の流量に対する所望の流量の比較）を実施し、診断チェックの障害に応じて警告／アラームを提供することができる。共通セットの電子制御器７００はまた、動作中に、複数の気体流れおよび液体流れの１または複数を低減または制限するように気化器８００上の１または複数の弁を操作することもできる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、共通セットの電子制御器７００は、気化器に入る気体および液体の流量および比率を制御することに更に、気化器８００の熱交換器へ供給される熱および、その熱の温度フィードバックを、熱／温度制御器７５０を利用して制御するように更に構成される。多くの場合、気化される液体は、過度温度によって分子分解（例えば、沸点近くまで温度上昇、微粒子破片、流路の汚損等）が生じ得る点で非常に「繊細である」。従って、共通セットの電子制御器７００は、顧客が望む反応条件で、相変化および温度出力を引き起こす正確なエネルギー量を供給するように、ただし、分子分解を引き起こす可能性がある過度温度をもたらさないように特に構成される。
【００２９】
従って、開示の実施形態は、マルチヘッド気化器および気化システムの様々の実施形態を提供する。気化システムは、その気化システムの全ての部分を正確に制御する共通セットの電子制御器を備える。前述したように、図を含む上記の説明は、開示の実施形態の例として単に意図されており、開示の実施形態の構造、プロセス、または実施態様を限定するようには意図されていない。当業者によって理解されるように、本明細書において説明された、開示の実施形態の或る特定の態様は、ファームウェア、ファームウェア／ソフトウェアの組合せ、ファームウェア／ハードウェアの組合せ、またはハードウェア／ファームウェア／ソフトウェアの組合せとして実施することができる。
【００３０】
様々な変更が可能で、ここに開示の主題を様々の形態および例において実施可能で、本教示を多くの用途に適用可能でり、これらの用途のうちのいくつかしか本明細書に記載されていないこととは理解されよう。例えば、マルチヘッド気化器５００は２つの液体入口ポートおよび２つの気体入口ポートのみを有するものとして示されているが、開示の実施形態は、様々な組合せの液体および気体を受入れる任意の数の液体入口ポートおよび／または気体入口ポートによって実施することができる。更に、開示の実施形態において、液体入口ポートよりも多くの気体入口ポートを備える気化器を含むようにできる。例えば、開示の実施形態は、デュアル霧化器室内に供給する単一の液体入口を有する気化器を含むことができ、デュアル霧化器室では、液体は、デュアル気体入口ポートを介して受入れられた２つの異なる気体によって霧化される。更に、いくつかの実施形態では、共通セットの電子制御器７００は、複数の気体流れおよび液体流れの圧力を監視および制御する１または複数の圧力感知装置を備えることもできる。本開示に包含される用途、修正、変形形態は全て特許請求の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００３１】
１００    気化器
１１０    気体入口ポート
１２０    液体入口ポート
１２５    液体弁
１３０    オリフィス
１３０ａ    第１のオリフィス
１３０ｂ    第２のオリフィス
１３５    気体弁
１４０    霧化室
１４０ａ    第１の霧化室
１４０ｂ    第２の霧化室
１４２    エアロゾル液滴
１４５    シール
１５０    熱交換器
１６０    出口
１７０    顧客プロセス
２００    マルチヘッド気化器
２１０    気体入口ポート
２２０ａ    液体入口ポート
２２０ｂ    液体入口ポート
２３０    オリフィス
３００    マルチヘッド気化器
４００    マルチヘッド気化器
５００    マルチヘッド気化器
６００    マルチヘッド気化器
６１０    気体入口ポート
６２０    液体入口ポート
６３５    液体遮断弁
７００    電子制御器
７１０    一体型流量比制御器
７２０    主制御器
７３０    データベース
７４０    システム制御論理
７５０    流量制御器
７５０    熱／温度制御器
８００    気化器
【図１】
2015501380.tif 000003
【図２】
2015501380.tif 000004
【図３】
2015501380.tif 000005
【図４】
2015501380.tif 000006
【図５】
2015501380.tif 000007
【図６】
2015501380.tif 000008
【図７】
2015501380.tif 000009
【国際調査報告】
2015501380.tif 000010
2015501380.tif 000011