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DE102010056004A1 - Quellengaskonzentrationssteuersystem - Google Patents

Quellengaskonzentrationssteuersystem Download PDF

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DE102010056004A1
DE102010056004A1 DE102010056004A DE102010056004A DE102010056004A1 DE 102010056004 A1 DE102010056004 A1 DE 102010056004A1 DE 102010056004 A DE102010056004 A DE 102010056004A DE 102010056004 A DE102010056004 A DE 102010056004A DE 102010056004 A1 DE102010056004 A1 DE 102010056004A1
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DE
Germany
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concentration
gas
temperature
valve
flow rate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102010056004A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakazu Kyoto Minami
Masaki Kyoto Inoue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Horiba Stec Co Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
Horiba Stec Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horiba Ltd, Horiba Stec Co Ltd filed Critical Horiba Ltd
Publication of DE102010056004A1 publication Critical patent/DE102010056004A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Um einen Steuerverlust in Bezug auf den Druck eines Quellengases innerhalb eines Bewegungsbereichs eines Steuerventils zu vermeiden, wird ein entsprechendes Quellengaskonzentrationssteuersystem geschaffen. Das System weist ein erstes Ventil 23, welches in oder an einer Ablassleitung 12 vorgesehen ise Konzentration des Quellengases in einem Mischgas misst, und einen Konzentrationssteuerbereich CC auf, welcher einen Hub des ersten Ventils 23 derart steuert, dass die gemessene Konzentration des Quellengases zu einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird. Die gemessene Konzentration kann im Konzentrationsmessbereich CS gemessen werden. Das System kann des Weiteren eine Temperatursteuerung 41 aufweisen, welche eine Temperatur im Inneren des Gefäßes steuert, um zu bewirken, dass eine Temperatureinstellung erreicht wird. Des Weiteren kann ein Temperatureinstellbereich 42 vorgesehen sein, welcher die Temperatureinstellung der Temperatursteuerung 41 einstellt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft in einem Quellenverdampfungssystem, welches ein Trägergas in eine Festkörper- oder Flüssigquelle einleitet, die in einem Tank zum Verdampfen der Quelle enthalten ist, ein System, welches die Konzentration des verdampften Ausgangsgases oder Quellengases steuert.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Ein Konzentrationssteuersystem wird für derartige Quellenverdampfungssysteme verwendet und soll die Konzentration eines Quellengases oder Ausgangsgases konstant halten und wurde von der Anmelderin dieser Erfindung angemeldet. Das Konzentrationssteuersystem weist auch eine Auslass- oder Ablassleitung, durch welche ein gemischtes Gas eines Trägergases und eines Ausgangs- oder Quellengases aus einem Tank ausgegeben, ab- oder ausgelassen wird, ein erstes Ventil, einen Partialdruckmesssensor, welcher einen Partialdruck des Ausgangsgases oder Quellengases misst, und einen Gesamtdruckmesssensor, welcher einen Gesamtdruck misst, der mit einem Druck des gemischten Gases oder Mischgases korrespondiert. Das System ist ausgestattet mit: einem Konzentrationsmessbereich, welcher die Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases im gemischten Gas oder Mischgas misst, durch Dividieren des gemessenen Partialdrucks durch den Gesamtdruck, und einen Konzentrationssteuerbereich, welcher einen Hub des ersten Ventils derart steuert, dass die gemessene Konzentration, welche durch den Konzentrationsmessbereich gemessen wird, einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird.
  • Bei dem oben beschriebenen Konzentrationssteuersystem wird selbst dann, wenn eine Quelle im Inneren des Tanks nicht bei einem gesättigten Dampfdruck verdampft wird und ein Zustand der Verdampfung zu verschiedenen Partialdrucken des Quellengases oder Ausgangsgases hin variiert, der Gesamtdruck des Mischgases durch das erste Ventil gesteuert, um der Variation zu entsprechen. Entsprechend kann die Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases unabhängig von einer Erzeugungssituation des Quellengases oder Ausgangsgases im Tank auf der Konzentrationseinstellung konstant gehalten werden.
    Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Nr. 2008-282622
  • Wenn dagegen die Konzentrationssteuerung kontinuierlich erfolgt, wird die Menge der Quelle im Tank reduziert und dadurch der Partialdruck des Ausgangsgases oder Quellengases, welches zu verdampfen ist, reduziert. Dies wird durch eine Reduktion oder Verminderung der Erzeugungsmenge der Quelle hervorgerufen, welche in einem Fall, bei welchem die Quelle ein Feststoff ist, bewirkt wird durch eine Reduktion oder Verminderung des Kontaktbereichs oder der Kontaktfläche mit dem Trägergas, weil eine Verminderung des Oberflächenbereiches vorliegt, wogegen in einem Fall, bei welchem die Quelle eine Flüssigkeit ist, eine Reduktion in einer Zeitspanne, während der Blasen des Trägergases in Kontakt treten können mit der Flüssigkeit, vermindert wird, wegen der Verringerung der Flüssigkeitsfläche oder Flüssigkeitsoberfläche, sowie durch eine Reduktion in der Temperatur im Inneren des Tanks wegen der Verdampfungswärme, die zum Zeitpunkt des Verdampfens aufgenommen wird, oder dergleichen.
  • Wenn die Erzeugungsmenge des Ausgangsgases oder Quellengases reduziert wird, um den Partialdruck des Ausgangsgases oder Quellengases in der oben beschriebenen Art und Weise zu reduzieren, steuert das oben beschriebene Konzentrationssteuersystem das erste Ventil derart, dass der Gesamtdruck reduziert wird, um die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases konstant zu halten. In diesem Fall wird die Steuerung zur Reduktion des Gesamtdrucks so durchgeführt, dass der Hub des ersten Ventils gesteigert wird.
  • Das erste Ventil besitzt jedoch einen bewegbaren Bereich. Falls daher das erste Ventil vollständig geöffnet ist, kann der Gesamtdruck des Mischgases nicht weiter reduziert werden. Falls der Partialdruck des Ausgangsgases oder Quellengases zu niedrig wird, kann entsprechend der Gesamtdruck nicht reduziert werden, um den Partialdruck zu folgen. Daher kann die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases nicht auf einer bestimmten Konzentrationseinstellung gehalten werden.
  • Nicht nur im Fall des Konstanthaltens der Konzentration, sondern ebenso in einem Fall eines gewünschten Aufrechterhaltens einer Flussrate des Ausgangsgases oder Quellengases auf einem konstanten Niveau durch Steuern der Flussrate des Trägergases durch die Reduktion der Erzeugungsmenge des Quellengases oder Ausgangsgases, erreicht der Hub eines Ventils zum Steuern der Flussrate des Trägergases einen Öffnungsgrenzgrad. Folglich kann eine Flussratensteuerung des Ausgangsgases oder Quellengases nicht ausgeführt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das oben beschriebene Problem und hat die Zielsetzung, ein Ausgangs- oder Quellengaskonzentrationssteuersystem zu schaffen, welches das Auftreten einer Situation verhindern kann, bei welcher – z. B. während die Konzentration des Quellengases auf einer bestimmten Konzent – rationseinstellung gehalten wird – der Partialdruck des Quellengases sehr gering wird, so dass innerhalb des beweglichen Bereichs oder Bewegungsbereichs des Ventils der Gesamtdruck, welcher zum Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases korrespondiert, nicht erreicht und daher die Konzentration des Quellengases nicht auf der Konzentrationseinstellung konstant gehalten werden kann. Die vorliegende Erfindung hat die weitere Zielsetzung, ein Ausgangs- oder Quellengasflussratensteuersystem zu schaffen, welches das Auftreten einer Situation verhindern kann, bei welcher die Erzeugungsmenge des Quellengases reduziert ist und dadurch die Flussrate des Ausgangsgases oder Quellengases nicht konstant gehalten werden kann.
  • Lösung des Problems
  • Entsprechend wird ein Ausgangs-/Quellengaskonzentrationssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen, welches verwendet wird für ein Quellenverdampfungssystem mit einem Tank, welcher eine Quelle enthält, einer Einlassleitung, die ein Trägergas in den Tank zum Verdampfen der enthaltenen Quelle einleitet, und einer Auslassleitung oder Ablassleitung, die das gemischte Gas oder Mischgas aus dem Ausgangs- oder Quellengas, welches erzeugt wird oder wurde durch Verdampfen der Quelle, und dem Trägergas aus dem Tank ablässt. Vorgesehen sind dabei ein erstes Ventil, welches in oder an der Aus- oder Ablassleitung ausgebildet ist, ein Konzentrationsmessbereich, welcher eine Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases im gemischten Gas oder Mischgas misst, ein Konzentrationssteuerbereich, welcher einen Hub des ersten Ventils derart steuert, dass die gemessene Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird, wobei die gemessene Konzentration im Konzentrationsmessbereich gemessen wird, eine Temperatursteuerung oder Temperatursteuereinrichtung, welche eine Temperatur im Inneren des Tanks steuert, um zu bewirken, dass die Temperatur im Inneren des Tanks zu einer eingestellten Temperatur Temperatureinstellung gleich wird, und einen Temperatureinstellbereich, welcher die Temperatureinstellung der Temperatursteuerung einstellt, wobei, falls der Hub des ersten Ventils einen Schwellwerthub überschreitet, welcher eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Grenzhubs einer offenen Seite in einem beweglichen Bereich oder Bewegungsbereich, der Temperatureinstellbereich die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als die Temperatureinstellung zu dieser Zeit hin einstellt.
  • Des Weiteren wird ein Programm zur Verwendung in einem Ausgangs/Quellengaskonzentrationssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, welches verwendet wird für ein Ausgangs-/Quellengaskonzentrationssteuersystem, welches aufweist ein erstes Ventil, welches in oder an der Ablassleitung ausgebildet ist, einen Konzentrationsmessbereich, welcher eine Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases im gemischten Gas oder Mischgas misst, einen Konzentrationssteuerbereich, welcher einen Hub des ersten Ventils derart steuert, dass die gemessene Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird, wobei die gemessene Konzentration im Konzentrationsmessbereich gemessen wird, eine Temperatursteuerung oder Temperatursteuereinrichtung, welche eine Temperatur im Inneren des Tanks steuert, um zu bewirken, dass die Temperatur im Inneren des Tanks zu einer eingestellten Temperatur gleich wird, und einen Temperatureinstellbereich, welcher die Temperatureinstellung der Temperatursteuerung einstellt, wobei, falls der Hub des ersten Ventils einen Schwellwerthub überschreitet, welcher eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Grenzhubs einer offener Seite in einem beweglichen Bereich oder Bewegungsbereich, der Temperatureinstellbereich die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als die Temperatureinstellung zu dieser Zeit hin einstellt.
  • Selbst wenn, während die Konzentrationssteuerung derart fortgeführt wird, dass die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases gleich wird der Konzentrationseinstellung, eine Erzeugungsmenge oder erzeugte Menge an Quellengas oder Ausgangsgas reduziert ist oder wird, um den Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases zu reduzieren und um die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases auf der Konzentrationseinstellung zu halten, wird der Gesamtdruck reduziert gehalten, um den Hub (stroke) des ersten Ventils nahe beim Grenzhub oder bei der Hubgrenze (limit stroke) der offenen Seite zu halten. Der Temperatureinstellbereich stellt zu diesem Zeitpunkt die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als einer Temperatur zu einem Zeitpunkt des Erreichens des Schwellwerthubs der offenen Seite ein, um einen gesättigten Dampfdruck des Quellengases oder Ausgangsgases zu erhöhen und dadurch die Erzeugungsmenge des Quellengases oder Ausgangsgases zu steigern, um den Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases zu erhöhen. Entsprechend muss zum Konstanthalten der Konzentration, wenn der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases erhöht wird, auch der Gesamtdruck erhöht werden. Daher wird der Hub des Ventils auf einen Hub des Ventils der geschlossenen Seite oder zur geschlossenen Seite hin stärker zu einem Zeitpunkt des Überschreitens des Schwellhubs der offenen Seite gesteuert. Das bedeutet, dass in einem Fall, bei welchem der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases auf einen Wert reduziert wird, der niedriger liegt als irgendein Grenzwert, der Temperatureinstellbereich die Temperatureinstellung zu einer höheren Temperatur hin ändert, um den Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases zu steigern. Daher wird die Konzentrationssteuerung nicht mittels des Hubs des ersten Ventils in der Nähe des Grenzhubs der offenen Seite oder zur offenen Seite hin gesteuert, sondern er kann vielmehr in Bezug auf eine zentrale Seite oder Position des beweglichen Bereichs oder Bewegungsbereichs mit einem ausreichenden Rand oder mit einer ausreichenden Grenze ausgeführt werden.
  • Wie beschrieben wurde, kann eine Situation verhindert werden, bei welcher auf Grund der Reduktion des Partialdrucks des Quellengases oder Ausgangsgases die Konzentrationssteuerung notwendigerweise in einem Bereich vorliegen muss, die den beweglichen Bereich oder Bewegungsbereich des ersten Ventils überschreitet und das erste Ventil bei einem Hub des Grenzhubs der offenen Seite gestoppt wird, so dass das Ausführen einer Konzentrationssteuerung unmöglich wird.
  • Des Weiteren wird bei einem Quellengaskonzentrationssteuersystem mit der oben beschriebenen Anordnung das erste Ventil verwendet, um den Gesamtdruck zu steuern. Dadurch ermöglicht die Konzentrationssteuerung, dass der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases, welcher zu variieren ist, erreicht werden kann, so dass es nicht notwendig ist, die Erzeugungsmenge des Quellengases oder Ausgangsgases in strikter Art und Weise durch eine Temperatursteuerung zu steuern. Folglich ist es für das Ausführen einer Konzentrationssteuerung nur notwendig, dass die Temperatursteuerung und der Temperatureinstellbereich in der Lage sind, auf eine spezielle Situation des Überschreitens des Bewegungsbereichs des ersten Ventils zu reagieren. Folglich ist es nicht notwendig, eine Temperatursteuereinheit mit einer sehr hohen Genauigkeit zu verwenden. Entsprechend ist es nicht notwendig, eine qualitativ hochwertige Einrichtung mit einer hohen Performance einzusetzen. Folglich können auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine entsprechend einfach aufgebaute Temperatursteuerung und ein entsprechend einfach aufgebauter Temperatureinstellbereich verwendet werden. Und dennoch ist es dabei möglich, das Problem zu verhindern, das in der oben beschriebenen Situation entsteht, dass nämlich der Bewegungsbereich des ersten Ventils überschritten wird und dass dann eine Konzentrationssteuerung nicht mehr durchgeführt werden kann.
  • Falls, nachdem eine Situation ermittelt wurde, bei welcher der Hub des ersten Ventils in die Nähe des Schwellwerthubs der offenen Seite gerät oder diesen erreicht, die Temperatursteuerung begonnen wird, wird aufgrund der Verzögerung der Temperatursteuerung die Trägheit in Richtung auf eine Reduktion oder Verminderung des Partialdrucks des Quellengases oder Ausgangsgases. Folglich kann das erste Ventil den Grenzhub der offenen Seite erreichen. Um dieses Problem zu vermeiden, muss der notwendige Schwellwert gemäß der Variationsrate des Hubs des ersten Ventils geändert werden. Wenn dies geschieht durch Ausführen einer Einstellung derart, dass in dem Fall, bei welchem die Variationsrate groß ist, unter Berücksichtigung einer Grenze oder eines Randes ein Unterschied zwischen dem Schwellwerthub der offenen Seite und dem Grenzhub der offenen Seite groß ist, wogegen in einem Fall, bei welchem die Variationsrate klein ist, der Unterschied im Hub klein gewählt wird, oder durch Wählen einer anderen Einstellung, kann eine sichere Konzentrationssteuerung erfolgen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Situation verhindert, bei welcher eine Steuerung unmöglich wird.
  • Es kann eine Anordnung vorgesehen sein oder werden derart, dass der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases überwacht wird. Wenn der Partialdruck reduziert ist oder wird, so wird der Partialdruck in gewissem Ausmaß gesteigert, um die Konzentrationssteuerung, die innerhalb des Bewegungsbereichs des Hubs des ersten Ventils ausgeführt werden muss, durchzuführen. Dies bedeutet insbesondere, dass es nur notwendig ist, dass ein Quellengaskonzentrationssteuersystem vorgesehene wird, welches für ein Quellenverdampfungssystem verwendet wird, welches ausgebildet ist mit einem Gefäß, Tank oder Behälter, welches oder welcher eine Quelle aufweist, einer Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen einer oder der enthaltenen Quelle in den Tank einleitet, und einer Aus- oder Ablassleitung, welche das gemischte Gas oder Mischgas aus dem Quellengas oder Ausgangsgas, welches durch Verdampfen der Quelle erzeugt wird oder wurde, und dem Trägergas aus dem Tank ablässt. Dabei sind oder werden vorgesehen ein erstes Ventil, welches in oder an der Auslassleitung ausgebildet oder vorgesehen ist, ein Partialdruckmesssensor, welcher den Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases misst, ein Gesamtdruckmesssensor, welcher den Gesamtdruck des gemischten Gases oder Mischgases misst, ein Konzentrationsmessbereich, welcher eine Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases im gemischten Gas oder Mischgas auf der Grundlage des Partialdrucks und des Gesamtdrucks misst, ein Konzentrationssteuerbereich, welcher einen Hub des ersten Ventils derart steuert, dass die gemessene Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases zu einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird, wobei die gemessene Konzentration im Konzentrationsmessbereich gemessen wird, eine Temperatursteuerung oder Temperatursteuereinrichtung, welche eine Temperatur im Innern des Tanks oder Behälters steuert, so dass die Temperatur im Innern des Tanks oder Behälters zu einer Temperatureinstellung gleich wird, und ein Temperatureinstellbereich, welcher die Temperatureinstellung für die Temperatursteuereinrichtung einstellt, wobei, falls der Partialdruck, der durch den Partialdruckmesssensor gemessen wird, unter einen unteren Grenzschwellwert für den Partialdruck abfällt, der auf der Grundlage des Grenzhubs einer offenen Seite im beweglichen Bereich oder Bewegungsbereich des ersten Ventils eingestellt wird oder wurde, der Temperatureinstellbereich die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als der Temperatureinstellung zu dieser Zeit hin ändert.
  • Um eine Situation zu verhindern, bei welcher der Hub des ersten Ventils den Grenzhub der offenen Seite erreicht und dadurch eine Konzentrationssteuerung unmöglich wird, kann ein Verfahren außer dem Verfahren verwendet werden, welches die Temperatursteuerung verwendet, um den Partialdruck des Quellengases anzupassen. Es ist insbesondere nur notwendig, dass ein Quellengaskonzentrationssteuersystem für ein Quellenverdampfungssystem verwendet wird, welches ausgebildet ist mit einem Gefäß, Tank oder Behälter, welches oder welcher eine Quelle enthält, einer Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen der enthaltenen Quelle in den Tank oder Behälter einleitet, und einer Ablassleitung, die ein gemischtes Gas oder Mischgas aus dem Quellengas, welches durch Verdampfen der Quelle erzeugt wird oder wurde, und dem Trägergas aus dem Tank ablässt. Dabei sind vorgesehen ein erstes Ventil, welches an oder in der Ablassleitung ausgebildet oder angeordnet ist, ein Konzentrationsmessbereich, welcher eine Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas misst, ein Konzentrationssteuerbereich, welcher einen Hub des ersten Ventils derart steuert, dass die gemessene Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases zu einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird, wobei die gemessene Konzentration im Konzentrationsmessbereich gemessen wird, ein Hilfsventil, welches auf einer vorgeschaltet oder stromaufwärts oder aber einer nachgeschaltet oder stromabwärts gelegenen Seite des ersten Ventils vorgesehen oder angeordnet ist, und ein Hilfsventilsteuerbereich, welcher einen Hub des Hilfsventils steuert, wobei, falls der Hub des ersten Ventils einen Schwellwerthub der offenen Seite überschreitet, welcher eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Grenzhubs der offenen Seite im Bewegungsbereich, der Hilfsventilsteuerbereich den Hub des Hilfsventils derart ändert, dass ein Hub der oder auf der offenen Seite größer eingestellt ist oder wird als der Hub, der zu diesem Zeitpunkt eingestellt ist. Wenn das erste Ventil einen Zustand an oder einnimmt in der Nähe des Grenzhubs der offenen Seite, wird der Hub des Hilfsventils vergrößert, um in sekundärer Art und Weise den Gesamtdruck weiter zu reduzieren. Dadurch kann die Konzentration konstant gehalten werden, und zwar auf einer Konzentrationseinstellung, die zu der Reduktion des Partialdrucks des Quellengases oder Ausgangsgases korrespondiert.
  • In ähnlicher Art und Weise kann, wie bei dem Fall des Verhinderns des Auftretens einer Situation, bei welcher der Partialdruck zu stark reduziert wird, und dadurch selbst dann, wenn das erste Ventil seinen Grenzhub der offenen Seite erreicht, nicht erreicht werden, dass die Konzentration die Konzentrationseinstellung erreicht. Es kann eine Anordnung geschaffen werden, die in der Lage ist, ein Problem zu vermeiden, dass nämlich der Partialdruck zu stark angehoben wird und dass dadurch selbst dann, wenn zum entsprechenden Steigern des Gesamtdrucks das erste Ventil dazu gebracht wird, dass es seinen Grenzhub der geschlossenen Seite erreicht, kann nicht erreicht werden, dass die Konstellation die Konzentrationseinstellung erreicht. Es ist insbesondere nur notwendig, dass das Quellengaskonzentrationssteuersystem für ein Quellenverdampfungssystem verwendet wird, das aufweist einen Gefäß, Tank oder Behälter, welches oder welcher eine Quelle enthält, eine Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen der enthaltenen Quelle in dem Tank einlässt, und eine Auslassleitung, die ein gemischtes Gas oder Mischgas aus dem Quellengas oder Ausgangsgas, welches durch Verdampfen der Quelle erzeugt wird oder wurde, und aus dem Trägergas aus dem Tank ablässt. Dabei sind vorgesehen ein erstes Ventil, welches an oder in der Ablassleitung angeordnet ist oder wird, ein Konzentrationsmessbereich, welcher eine Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases im Mischgas oder gemischten Gas misst, ein Konzentrationssteuerbereich, welcher einen Hub des ersten Ventils derart steuert, dass die gemessene Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases zu einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird, wobei die gemessene Konzentration im Konzentrationsmessbereich gemessenen wird, eine Temperatursteuerung oder Temperatursteuereinrichtung, welche eine Temperatur im Inneren des Tanks derart steuert, dass die Temperatur im Inneren des Tanks zu einer Temperatureinstellung gleich wird, und einen Temperatureinstellbereich, welcher die Temperatureinstellung der Temperatursteuerung einstellt, wobei, falls der Hub des ersten Ventils unterhalb eines Schwellwerthubs der geschlossenen Seite abfällt, der eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Grenzhubs der geschlossenen Seite des Bewegungsbereichs, der Temperatureinstellbereich, die Temperatureinstellung auf eine niedrigere Temperatur als der Temperatureinstellung zu diesem Zeitpunkt hin ändert.
  • In dem Fall, bei welchem die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas nicht konstant gehalten wird, sondern wunschgemäß eine Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases im Wesentlichen konstant gehalten wird, und zwar gemäß einer Reduktion der erzeugten Menge des Quellengases oder Ausgangsgases, bewirkt durch eine Reduktion in der Quelle, oder wegen eines anderen Grunds, kann selbst dann, wenn ein Ventil für die Flussratensteuerung einen Grenzhub der offenen Seite erreicht, manchmal die Flussrate nicht so gesteuert werden, dass sie die Flussrateneinstellung erreicht. Um ein derartiges Problem zu vermeiden, ist es nur notwendig, dass ein Quellengasflussratensteuersystem zur Verwendung in einem Quellenverdampfungssystem vorgesehen wird, welches aufweist einen Gefäß, Tank oder Behälter, welches oder welcher eine Quelle enthält, eine Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen der enthaltenen Quelle in den Tank oder Behälter einlässt oder einleitet, und eine Ablassleitung, welche ein gemischtes Gas oder Mischgas aus dem Quellengas oder Ausgangsgas, welches erzeugt wird durch Verdampfen der Quelle, und aus dem Trägergas aus dem Behälter oder Tank ablässt. Dabei sind vorgesehen ein zweites Ventil, welches in oder an der Auslassleitung angeordnet ist, ein Quellengasflussratenmessbereich, welcher eine Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases misst, ein Quellengasflussratensteuerbereich, welcher einen Hub des zweiten Ventils derart steuert, dass die gemessene Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases zu einer vorbestimmten Flussrateneinstellung gleich wird, wobei die gemessene Flussrate im Quellengasflussratenmessbereich gemessen wird oder wurde, eine Temperatursteuerung oder Temperatursteuereinrichtung, welche eine Temperatur im Inneren des Behälters oder Tanks derart steuert, dass die Temperatur im Inneren des Behälters oder Tanks zu einer Temperatureinstellung gleich wird, und einen Temperatureinstellbereich, welcher die Temperatureinstellung der Temperatursteuerung einstellt, wobei, falls zu einem Zeitpunkt der Hub des zweiten Ventils einen Schwellwerthub der offenen Seite überschreitet, welcher eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Grenzhubs der offenen Seite im Bewegungsbereich oder beweglichen Bereich, der Temperatureinstellbereich die Temperatureinstellung zu einer höheren Temperatur als der Temperatureinstellung zu diesem Zeitpunkt hin ändert. Wenn das zweite Ventil in einen Zustand in der Nähe des Grenzhubs der offenen Seite gerät, wird auf diese Weise die Temperatur in Inneren des Behälters oder Tanks erhöht, um dadurch die erzeugte Menge an Quellengas oder Ausgangsgas zu steigern. Dadurch wird eine Steuerung möglich, und zwar mit dem Hub des zweiten Ventils im Bereich einer zentralen Seite oder Mitte des beweglichen Bereichs oder Bewegungsbereichs, sodass eine Situation, bei welcher die Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases nicht gesteuert werden kann, vermieden werden kann. Das Quellengas kann konstant mit einer konstanten Flussrate strömen oder fließen.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Wie oben beschrieben wurde, steigert bei dem Quellengaskonzentrationssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung – bevor der Partialdruck des Quellengases während der Konzentrationssteuerung reduziert wird und dadurch der Hub des ersten Ventils in die Nähe des Grenzhubs der offenen Seite gerät, so dass dadurch eine weitere Konzentrationssteuerung unmöglich wird – der Temperatureinstellbereich die Temperatureinstellung, um den Partialdruck des Ausgangsgases oder Quellengases in einem gewissen Maße zu steigern, so dass der zu erreichende Gesamtdruck ebenfalls ansteigt und sich dadurch in sicherer Art und Weise die Möglichkeit einer Konzentrationssteuerung innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Ventils ergibt und ein Problem vermieden werden kann, das nun nicht das erste Ventil den Grenzhub der offenen Seite erreicht und nicht weiter betrieben werden kann, so dass in einem solchen Fall die Konzentrationssteuerung unmöglich wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist ein Diagramm, welches einen schematischen Aufbau einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Quellengaskonzentrationssteuersystems beschreibt.
  • 2 ist ein Funktionsblockdiagramm des Quellengaskonzentrationssteuersystems derselben Ausführungsform.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang der Konzentrationssteuerung bei dem Quellengaskonzentrationssteuersystem gemäß dieser Ausführungsform beschreibt.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches den Vorgang der Flussratensteuerung des Quellengaskonzentrationssteuersystems gemäß dieser Ausführungsform beschreibt.
  • 5 ist ein Graph, welcher beschreibt, dass die Konzentrationssteuerung innerhalb eines Bewegungsbereichs des ersten Ventils durchgeführt werden kann durch Ändern einer Temperatureinstellung im Quellengaskonzentrationssteuersystem gemäß dieser Ausführungsform.
  • 6 ist ein Diagramm, welches einen schematischen Aufbau eines Quellengaskonzentrationssteuersystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt.
  • 7 ist ein Diagramm, welches einen schematischen Aufbau eines Quellengaskonzentrationssteuersystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt.
  • 8 ist ein Diagramm, welches einen schematischen Aufbau eines Quellengaskonzentrationssteuersystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt.
  • DETAILBESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert:
    Ein Quellengaskonzentrationssteuersystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird z. B. verwendet, um TMIn (Trimethylindium) mit einer konstanten Konzentration ein MOCVD-Abscheidungssystem zuzuführen, welches eine Ausführungsform eines Halbleiterherstellungssystems ist. Insbesondere wird das Quellengaskonzentrationssteuersystem bei einem Perlsystem oder Sprudelsystem 1 (bubbling system) verwendet, welches einen Festkörperausgangsstoff oder eine Festkörperquelle (solid source) von TMIn verdampft, um die verdampfte Quelle einer Kammer zuzuführen, welche als Abscheidungskammer fungiert. Zu bemerken ist, dass TMIn im Sinne der Ansprüche eine Quelle (source) bildet und dass das Perlsystem oder Sprudelsystem 1 im Sinne der Ansprüche mit einem Quellenverdampfungssystem korrespondiert. Selbst wenn die Quelle eine flüssige Quelle ist, kann die vorliegende Erfindung dieselben Wirkungen und Effekte entfalten. Auch ist das Quellengaskonzentrationssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Konzentrationssteuerung des Quellengases beschränkt, welches durch Verdampfen einer Festkörperquelle, z. B. von TMIn, erzeugt wird. Das Quellengaskonzentrationssteuersystem kann z. B. auch im Zusammenhang mit einem CVD-Abscheidungssystem und dergleichen verwendet werden, oder auch mit einem System, welches in stabiler Art und Weise IPA (Isopropylalkohol) in bestimmter Konzentration in das Innere einer Trockenprozesskammer bereitstellt, z. B. im Zusammenhang mit einem Waferreinigungssystem, welches zur Halbleiterherstellung verwendet wird. Des Weiteren ist die Verwendung nicht auf Herstellungsprozesse für Halbleiter beschränkt, vielmehr können FPD, eine optische Einrichtung, MEMS oder dergleichen im Zusammenhang mit entsprechenden Bereitstellungsprozessen für Gase unter Verwendung des erfindungsgemäßen Quellengaskonzentrationssteuersystems, gegebenenfalls auch im Zusammenhang mit einer Gaszuführeinheit unter Verwendung eines Perlsystems oder Sprudelsystems 1 berücksichtigt werden.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ist das Perlsystem oder Sprudelsystem 1 ausgebildet mit einem Gefäß, Behälter oder Tank 13, welches oder welcher eine Quelle L aufweist, einer Einlassleitung 11, welche ein Trägergas in die Quelle L, welche im Gefäß, Tank oder Behälter 13 enthalten ist, einleitet, um ein Perlen oder eine Blasenbildung zu bewirken, und eine Ab- oder Auslassleitung 12, welche das gemischte Gas oder Mischgas aus dem Quellengas oder Ausgangsgas, welches durch Verdampfen der Quelle L erzeugt wird oder wurde, und dem Trägergas aus einem oberen Raum N oberhalb der Quelle L, die im Gefäß, Tank oder Behälter 13 enthalten ist, ablässt. Der Behälter oder Tank 13 steht mit einem Temperatursensor T in Verbindung zum Messen einer Temperatur im Inneren des Tanks oder Behälters 13,
  • Das Quellengaskonzentrationssteuersystem 100 weist auf eine Massenflussteuerung oder Massenflussteuereinrichtung 3, welche in oder an der Einlassleitung 11 vorgesehen ist und welche dazu dient, die Flussrate des Trägergases zu steuern, und eine Konzentrationssteuerung oder Konzentrationssteuereinrichtung 2, die an oder in der Auslassleitung 12 vorgesehen ist und die dazu ausgebildet ist, eine Konzentration des Quellengases im Mischgas oder gemischten Gas zu steuern. Die Konzentrationssteuerung 2 der vorliegenden Ausführungsform steuert einen Gesamtdruck des gemischten Gases oder Mischgases, um die Konzentration zu steuern. Des Weiteren ist zusätzlich zu dem bisher beschriebenen Aufbau das vorliegende Quellengaskonzentrationssteuersystem 100 des Weiteren mit einem Temperatursteuermechanismus ausgebildet, welcher die Temperatur im Inneren des Tanks 13 oder Behälters 13 konstant hält.
  • Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 und 2 jeweilige Einrichtungen auf der Grundlage der Einzelteile im Detail beschrieben, und zwar insbesondere die Konzentrationssteuerung 2, die Massenflusssteuerung 3 und die Temperatursteuerung.
  • Aufbau der Konzentrationssteuereinrichtung
  • Die Konzentrationssteuerung oder Konzentrationssteuereinrichtung 2 ist ausgebildet mit einem Konzentrationsmessbereich CS, welcher eine Konzentration des Quellengases in Mischgas oder gemischtem Gas misst, einer Druckmesseinrichtung 22 (pressure gauge), welche als Druckmessbereich dient, welcher einen Druck (Gesamtdruck) des gemischten Gases oder Mischgases misst, der mit dem Druck im Inneren des Tanks 13 oder Behälters 13 korrespondiert, und einem ersten Ventil 23, welches ausgebildet ist, den Gesamtdruck des gemischten Gases oder Mischgases durch einen Hub eines Ventilelements (valving element) zu steuern. Diese Einrichtungen sind in dieser Reihenfolge von einer vorgeschaltet oder stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet und des Weiteren mit einem Konzentrationssteuerungssteuerbereich 24 ausgebildet. Zu bemerken ist, dass zur Steuerung der Konzentration des Quellengases im gemischten Gas oder Mischgas die Druckmesseinrichtung 22 (pressure gauge) auf einer stärker stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegenen Seite als das erste Ventil 23 angeordnet sein soll. Dies soll bewirken, dass der Gesamtdruck im Inneren des Tanks 13 korrekt gemessen wird und dass die Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases im gemischten Gas oder Mischgas korrekt berechnet werden kann, um zur Variation des Verdampfungszustands oder im Verdampfungszustand der Quelle L zu passen.
  • Der Konzentrationsmessbereich CS ist ausgebildet mit einem Partialdruckmesssensor 21, welcher einen Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases auf der Grundlage eines nicht-dispersiven Infrarotabsorptionsverfahrens (nondispersive infrared absorption method) misst, und einem Konzentrationsberechnungsbereich 241, welcher auf der Grundlage des Partialdrucks des Quellengases oder Ausgangsgases, welcher durch den Partialdruckmesssensor 21 gemessen wird oder wurde, und auf der Grundlage des Gesamtdrucks, welcher als gemessener Druck fungiert, der durch die Druckmesseinrichtung 22 gemessen wird oder wurde, die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas berechnet. Zu bemerken ist, dass die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas berechnet wird durch Dividieren des Wertes des Partialdrucks des Quellengases durch den Wert des Gesamtdrucks des gemischten Gases oder Mischgases. Ein derartiges Konzentrationsberechnungsverfahren wird auf der Grundlage der Gasgleichung (gas state equation) abgeleitet.
  • Der Konzentrationssteuerungssteuerbereich 24 weist den oben beschriebenen Konzentrationsberechnungsbereich 241 und einen Konzentrationssteuerbereich CC auf. Der Konzentrationssteuerbereich CC steuert oder regelt das erste Ventil 23 derart, dass die gemessene Konzentration, die durch den Konzentrationsmessbereich CS gemessen wird, folglich gleich wird zur vorbestimmten Konzentrationseinstellung. Des Weiteren ist ein Steuerbereich 242 für das erste Ventil 23 vorgesehen sowie ein Druckeinstellbereich 243, welcher die Druckeinstellung für den Steuerbereich 242 für das erste Ventil 23 einstellt.
  • Der Steuerbereich 242 für das erste Ventil 23 steuert den Hub des ersten Ventils 23 derart, dass der Druck (Gesamtdruck) der durch die Druckmesseinrichtung 22 gemessen wird, gleich wird zur Druckeinstellung, welcher ein Druck ist, der durch den Druckeinstellbereich 243 eingestellt wird oder wurde.
  • Der Druckeinstellbereich 243 stellt in einer bestimmten Zeitspanne, nachdem die Konzentrationseinstellung geändert wurde, die Druckeinstellung auf eine tastende oder Versuchsdruckeinstellung (tentative pressure setting) ein, nämlich auf einen Druck im Inneren des Tanks, der berechnet wird oder wurde durch den zuvor beschriebenen Gesamtdruckberechnungsbereich 244. In einer anderen Zeitspanne wird dabei die vorbestimmte Druckeinstellung geändert, so dass eine Abweichung zwischen dem gemessenen Druck, welcher gemessen wird durch den Konzentrationsmessbereich CS, und dem eingestellten Druck vermindert wird.
  • Dies bedeutet insbesondere, dass, wenn die gemessene Konzentration höher ist als die eingestellte Konzentration, wobei die Konzentration ausgedrückt wird durch den Wert Partialdruck/Gesamtdruck, und dadurch der Gesamtdruck erhöht ist oder wird, die Konzentration gesenkt werden kann. Falls entsprechend die gemessene Konzentration höher ist als die eingestellte Konzentration oder Konzentrationseinstellung, ändert der Druckeinstellbereich 243 die Druckeinstellung derart, dass der Steuerbereich 242 für das erste Ventil 23 den Gesamtdruck erhöht. Im Ergebnis davon führt der Steuerbereich 242 für das erste Ventil 23 eine Steuerung durch, um den Hub des ersten Ventils 23 abzusenken. Falls die gemessene Konzentration niedriger ist als die Konzentrationseinstellung, werden die entgegen gesetzten Maßnahmen ergriffen.
  • Das Ändern der Druckeinstellung zum Absenken der Abweichung zwischen der gemessenen Konzentration und der Konzentrationseinstellung bezieht sich in dem Fall, bei welchen die gemessene Konzentration höher ist als die Konzentrationseinstellung auf ein Ändern der Druckeinstellung zu einem höheren Wert hin. In einem Fall, bei welchem die gemessene Konzentration niedriger ist als die Konzentrationseinstellung, bezieht sich das Ändern des Drucks auf einen niedrigeren Wert hin.
  • Zusätzlich verwendet der Konzentrationssteuerungssteuerbereich 24 einen Computer und ist mit einem internen Bus, einer CPU, einem Speicher, einem I/O-Kanal, einem A/D-Wandler, einem D/A-Wandler und dergleichen ausgebildet. Die CPU und die peripheren Einrichtungen operieren gemäß einem vorbestimmten Programm, welches vorab im Speicher gespeichert wird oder wurde. Folglich ist der Konzentrationssteuerungssteuerbereich 24 dazu ausgebildet, die Funktionen des Steuerbereichs 242 für das erste Ventil 23, des Konzentrationsberechnungsbereichs 241 und des Druckeinstellbereichs 243 zu übernehmen. Dabei ist nur der Steuerbereich 242 für das erste Ventil 23 dazu ausgebildet, einen Steuerschaltkreis aufzuweisen, z. B. einen unabhängigen Ein-Chip-Mikrocomputer, sowie die Druckeinstellung zu empfangen oder aufzunehmen. Mit der Druckmesseinrichtung 22 und dem ersten Ventil 23 in einer Einheit ausgebildet, ist oder wird der Steuerbereich 242 für das erste Ventil 23 derart ausgebildet, dass er in der Lage ist, auf einfach Art und Weise eine Drucksteuerung aufgrund einer Eingabe einer Druckeinstellung zu bewirken. Ein derartiger Aufbau für den Steuerbereich ermöglicht eine Steuerschaltung und -software, die in konventioneller oder herkömmlicher Art und Weise für die Drucksteuerung entwickelt wurden. Diese können dann für die Konzentrationssteuerung verwendet werden. Folglich können die Kosten für die Ausgestaltung und die Entwicklung begrenzt werden.
  • Wie beschrieben wurde, führt die Konzentrationssteuerung 2 die Konzentrationssteuerung im Bezug auf das gemischte Gas oder Mischgas selbst durch.
  • Aufbau der Massenflusssteuereinrichtung
  • Nachfolgend werden nun die jeweiligen Bestandteile der Massenflusssteuerung 3 beschrieben. Die Massenflusssteuerung 3 ist ausgebildet mit: einer Flussmesseinrichtung 31 vom thermischen Typ, welche als Flussratenmessbereich dient, welcher die Massenflussrate des Trägergases misst, welches in die Einlassleitung 11 einströmt, und einem zweiten Ventil 32, welches die Flussrate des Trägergases anpasst, und zwar auf der Grundlage eines Hubs eines Ventilelements. Die beschriebenen Komponenten sind in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegenen Seite betrachtet angeordnet und weisen des weiteren einen Massenflusssteuerungssteuerbereich 33 auf. Als Flussratenmessbereich kann z. B. eine Einrichtung vom Differenzdrucktyp oder Differenzialdrucktyp verwendet werden.
  • Der Massenflusssteuerungssteuerbereich 33 weist auf: einen Trägergasflussratenberechnungsbereich 331, der auf der Grundlage eines Signals einer Flussmesseinrichtung 31 vom thermischen Typ die Flussrate des Trägergases berechnet, und einen Flussratensteuerbereich FC, der auf der Grundlage der gemessenen Konzentration des Trägergases und der gemessenen Flussrate des Trägergases eine Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases oder des gemischten Gases oder Mischgases, welches durch die Auslassleitung 12 strömt, berechnet und den Hub des zweiten Ventils 32 derart steuert, dass die berechnete Flussrate gleich wird zu einer vorbestimmten Flussrateneinstellung.
  • Der Flussratensteuerbereich FC ist ausgebildet mit einem Steuerbereich 332 für das zweite Ventil 32 und mit einem Trägergasflussrateneinstellbereich 333, welcher die Flussrateneinstellung des Steuerbereichs 332 für das zweite Ventil 32 einstellt.
  • Der Steuerbereich 332 für das zweite Ventil 32 steuert den Hub des zweiten Ventils 32 derart, dass die gemessenen Trägergasflussrate gleich wird zu einer Trägergasflussrateneinstellung, die durch den Trägergasflussrateneinstellbereich 333 eingestellt wird oder wurde.
  • Der Trägergasflussrateneinstellbereich 333 ändert eine vorbestimmte Trägergasflussrateneinstellung, um eine Abweichung zwischen der berechneten Flussrate und der Flussrateneinstellung zu vermindern. Um spezifisch das Absenken der Abweichung zwischen der berechneten Flussrate und der eingestellten Flussrateneinstellung zu beschreiben, wird angenommen, dass, falls die berechnete Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases oder des gemischten Gases oder Mischgases größer ist als die Flussrateneinstellung des Quellengases oder Ausgangsgases oder des Mischgases oder gemischten Gases, die Konzentration konstant gehalten wird durch den Konzentrationssteuerbereich CC und dass die Trägergasflussrateneinstellung für den zweiten Steuerbereich 332 für das zweite Ventil 32 geändert wird, sodass die Flussrate des Trägergases, welches einströmt, abgesenkt wird. Falls die berechnete Flussrate geringer ist als die Flussrateneinstellung, werden die entgegen gesetzten Maßnahmen ergriffen. Dies ist deshalb so, weil eine Konzentration ausgedrückt wird durch den Wert Partialdruck/Gesamtdruck und daher mittels eines Ausdrucks (Massenflussrate des Quellengases)/(Gesamtmassenflussrate = Massenflussrate des Quellengases + Massenflussrate des Trägergases), sodass, falls die Konzentration konstant gehalten wird, ein Ansteigen/Abfallen der Massenflussrate des Trägergases direkt ein Ansteigen/Absteigen der Massenflussrate des Trägergases und der Gesamtflussrate ermöglicht. Zu bemerken ist, dass, falls die berechnete Flussrate geringer ist als die Flussrateneinstellung, ein umgekehrter Vorgang im Vergleich zu dem Fall, bei welchem die berechnete Flussrate größer ist als die Flussrateneinstellung, durchgeführt wird.
  • Zu bemerken ist, dass der Träger, das Flussratenberechnungsbereich 313 und der Steuerbereich 332 für das zweite Ventil 32 auf der Grundlage einer Steuerschaltung BF und dergleichen fungieren, die mit einer CPU, einem Speicher, einem I/O-Kanal, einem A/D-Wandler, einem D/A-Wandler und dergleichen ausgebildet ist. Die Steuerschaltung BF ist auf die Flussratensteuerung spezialisiert und dazu ausgebildet, ein Signal in Bezug auf einen Flussrateneinstellwert zu erhalten oder zu empfangen, welcher ein Wert der durch die Massenflusssteuerung 3 zu steuernden Flussrate ist, sowie eines Signals der Flussmesseinrichtung 31 von thermischem Typ. Darüber hinaus ist der Trägergasflussrateneinstellbereich 333 realisiert durch einen Ein-Chip-Mikrocomputer oder dergleichen für allgemeine Einsatzzwecke.
  • Wie beschrieben wurde führt die Massenflusssteuerung 3 eine Flussratensteuerung des Trägergases in der Einlassleitung 11 durch und bewirkt folglich eine Flussratensteuerung des Trägergases oder Ausgangsgases oder des gemischten Gases oder Mischgases.
  • Betrieb der Konzentrationssteuereinrichtung und der Massenflusssteuereinrichtung
  • Nun werden die Vorgänge der Konzentrationssteuerung in Bezug auf das Quellengase oder Ausgangsgas im gemischten Gas oder Mischgas und der Flussratensteuerung für das gemischte Gas oder Mischgas und für das Quellengas oder Ausgangsgas unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme der in 3 und 4 beschrieben.
  • Zunächst werden die Vorgänge für den Fall beschrieben, bei welchem die Konzentrationssteuerung durchgeführt wird durch Steuern des Hubs des ersten Ventils 23, um die Konzentrationseinstellung, die vorgenommen wurde, zu erreichen. Dies wird im Zusammenhang mit 3 beschrieben.
  • Auf de Grundlage des Partialdrucks des Quellengases, welcher durch den Partialdruckmesssensor 21 gemessen wird, und des Gesamtdrucks des gemischten Gases oder Mischgases, welcher durch die Druckmesseinrichtung 22 gemessen wird, berechnet der Konzentrationsberechnungsbereich 241 die Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases im gemischten Gas oder Mischgas gemäß dem Ausdruck (1). C = Pz/Pt. (1)
  • Dabei bezeichnen C die Konzentration, Pz den Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases und Pt den Gesamtdruck des gemischten Gases oder Mischgases.
  • Während es normalen Betriebs ändert, falls die durch den Konzentrationsmessbereich gemessene Konzentration sich unterscheidet von der Konzentrationseinstellung, die eingestellt wird oder wurde durch den Druckeinstellbereich 243, der Druckeinstellbereich 243 die Druckeinstellung Pt0 auf der Grundlage des Partialdrucks Pz des Quellengases oder Ausgangsgases, der gemessen wird oder wurde durch den Partialdruckmesssensor 21, und auf der Grundlage der Konzentrationseinstellung C0 die Druckeinstellung Pt0 mittels des Ausdrucks (2) wie folgt (Schritt S1): Pt0 = Pz/C0. (2)
  • Dabei bezeichnen Pz den Wert, der durch den Partialdruckmesssensor 21 konstant oder ständig gemessen wird oder wurde, und C0 die Konzentration, die eingestellt wird oder wurde und die daher bekannt ist.
  • Wenn die Druckeinstellung auf den Wert Pt0 geändert wird, steuert der Steuerbereich 242 für das erste Ventil 23 den Hub des ersten Ventils 23, sodass eine Abweichung zwischen dem Druck (Gesamtdruck) Pt, der durch die Druckmesseinrichtung 22 gemessen wird, und der Druckeinstellung Pt0 verringert wird (Schritt S2).
  • Falls der Partialdruck Pz des Quellengases oder Ausgangsgases nicht variiert, während der gemessene Druck Pt dazu gebracht wird, dass er der Druckeinstellung Pt0 folgt, ist die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas, welche schließlich gemessen wird, mit dem Wert der Konzentrationseinstellung C0 identisch.
  • Falls der Partialdruck Pz des Quellengases oder Ausgangsgases variiert wird, während der Druck Pt der Druckeinstellung Pt0 folgt, ändert der Druckeinstellbereich 234 die Druckeinstellung Pt0 wiederum auf der Grundlage des Ausdrucks (2), um die Druckeinstellung C0 zu erreichen.
  • Nachfolgend wird nun die Flussratensteuerung des Quellengases oder Ausgangsgases oder die Gesamtflussrate in der Auslassleitung 12 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Zu bemerken ist, dass unabhängig von der oben beschrieben Konzentrationssteuerung mittels der Konzentrationssteuerung 2 die Massenflusssteuerung 3 die Flussrate des Trägergases steuert.
  • Es wird angenommen, dass die Flussrateneinstellung Qz0 des Quellengases oder Ausgangsgases im Trägergasflussrateneinstellbereich 333 eingestellt ist oder wird. Es besteht zunächst eine Zusammenhang zwischen der Flussrate und der Konzentration, wie dies im Zusammenhang mit dem nachfolgenden Ausdruck (3) beschrieben wird: C = Pz/Pt = Qz/Qt = Qz/(Qc + Qz). (3)
  • Dabei bezeichnen Qz die Massenflussrate des Quellengases oder Ausgangsgases, Qt die Massenflussrate des gemischten Gases oder Mischgases und Qc die Massenflussrate des Trägergases.
  • Der Trägergasflussrateneinstellbereich 333 stellt die Trägergasflussrateneinstellung Qc0 auf der Grundlage des nachfolgenden Ausdrucks (4) ein, welcher erhalten wird durch Abwandeln des Ausdrucks (3) (Schritt ST1): Qc0 = Qz0(1 – C)/C. (4)
  • Dabei besitzt die Konzentration C einen Wert, der konstant oder kontinuierlich gemessen wird durch den Konzentrationsmessbereich CS. Qz0 besitzt einen Wert, der eingestellt wurde und ist daher bereits bekannt.
  • Wenn die Trägergasflussrateneinstellung auf dem Wert Qc0 eingestellt ist oder wird, steuert der Steuerbereich 332 für das zweite Ventil 32 den Hub des zweiten Ventils 32 derart, dass eine Abweichung zwischen der Trägergasflussrate Qc, die in dem Flussratenmessbereich gemessen wird, und der Trägergasflussrateneinstellung (Qc0) abnimmt (Schritt ST2).
  • Falls die Konzentration C nicht variiert, während die gemessene Trägergasflussrate Qc dazu gebracht wird, dass sie der Trägergasflussrateneinstellung Qc0 folgt, nimmt die gemessene Trägergasflussrate, die schließlich gemessen wird, den Wert der Trägergasflussrateneinstellung Qc0 an.
  • Falls die Konzentration C variiert, während die Trägergasflussrate Qc der Trägergasflussrateneinstellung Qc0 folgt, stellt der Trägergasflussrateneinstellbereich 330 die Trägergasflussrateneinstellung Qc0 gemäß dem Ausdruck (4) wiederum ein, um die vorbestimmte Quellengasflussrate Qz0 zu erreichen.
  • Wie beschrieben wurde, wird eine Anordnung derart geschaffen, dass die Konzentrationssteuerung 2 und die Massenflusssteuerung 3 miteinander zusammenwirken und dadurch die Konzentrationssteuerung unter Verwendung des Gesamtdrucks als Steuerparameter derart ausgeführt wird, dass dieser auf einfache Art und Weise mittels des ersten Ventils 23 gesteuert werden kann. Daher kann selbst dann, wenn das Ausgangsgas oder Quellengas nicht ausreichend zu einem gesättigten Dampfdruck hin verdampft wird oder wenn eine Variation in der Verdampfungsrate vorliegt, die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas auf eine Konzentrationseinstellung hin konstant gehalten werden.
  • Aufbau der Temperatursteuereinrichtung
  • Nachfolgend werden ein Aufbau und der Betrieb einer Temperatursteuerung 4 beschrieben. Der Temperatursteuermechanismus 4 oder die Temperatursteuerung 4 weisen auf: eine Temperatursteuerung 41, welche eine Temperatur zum Erreichen einer Temperatureinstellung des Perlsystems oder Sprudelsystems 1 steuert, und einen Temperatureinstellbereich 42, welcher eine Temperatureinstellung der Temperatursteuerung 41 einstellt.
  • Die Temperatursteuerung 41 ist eine Heizeinrichtung und dazu ausgebildet, die Temperatur im Inneren des Tanks oder Behälters von einem Temperatursensor T zu erhalten. Des weiteren führt die Temperatursteuerung 41 eine An-/Aussteuerung derart aus, dass die gemessene Temperatur den Wert einer Temperatureinstellung annimmt. Die Temperatursteuerung 41 und der Tank oder Behälter sind von einem Wärme isolierenden Behälter umgeben. Die Temperatursteuerung 41 kann z. B. eine PID-Steuerung ausführen, um die Temperatur im Tank oder Behälter konstant zu halten.
  • Der Temperatureinstellbereich 41 ist dazu ausgebildet, die Temperatureinstellung, falls der Hub des ersten Ventils 43 einen Schwellwerthub der offenen Seite übersteigt, welcher auf der Grundlage des Grenzhub der offenen Seite im Bewegungsbereich eingestellt ist, zu einer höheren Temperatur als der Temperatureinstellung zu dem jeweiligen Zeitpunkt einzustellen.
  • Dies bedeutet insbesondere, dass der Temperatureinstellbereich 42 und dessen Funktion realisiert werden mittels eines Computers oder dergleichen und aufweist: einen Hubvergleichsbereich 421, welcher den Hub des ersten Ventils 23 erfasst und vergleicht, ob der gemessene Hub den Schwellwerthub der offenen Seite überschreitet oder nicht, einen Temperaturänderungsbereich 422, welcher, wenn der gemessene Hub den Schwellwerthub der offenen Seite im Hubvergleichsbereich 421 überschreitet, die Temperatureinstellung zu einer höheren Temperatur als der aktuellen Temperatur hin ändert.
  • Der Hubvergleichsbereich 421 ist dazu ausgebildet, den Schwellwerthub der offenen Seite, der auf der Grundlage einer Charakteristik der Quelle einzustellen ist, oder eine Variationsrate des Hubs mit der Zeit zu ändern. Dies bedeutet insbesondere, dass der Hubvergleichsbereich 421 dazu ausgebildet ist, den Schwellwerthub der offenen Seite einzustellen, wenn die Variationsrate des Hubs des ersten Ventils 23 entsprechend ansteigt, um einen Absolutwert einer Differenz zwischen dem Grenzhub der offenen Seite und dem Schwellwerthub der offenen Seite zu steigern oder anzuheben. Falls dann der Hub des ersten Ventils 23 den Schwellwerthub der offenen Seite übersteigt, überträgt der Hubvergleichsbereich 421 ein Signal, welches diesen Umstand dem Temperaturänderungsbereich 422 anzeigt.
  • Wenn der Hub des ersten Ventils 23 den Schwellwerthub der offenen Seite übersteigt, ändert der Temperaturänderungsbereich 422 die Temperatureinstellung, die aktuell eingestellt ist, und zwar auf einem höheren Wert der Temperatur als der aktuellen Temperatureinstellung hin. Das Einstellen der Temperatureinstellung auf einen höheren Wert der Temperatur als der aktuellen Temperatur hin wird bei der vorliegenden Ausführungsform angepasst, und zwar um einen Anstieg um einen vorbestimmten Temperaturwert zu bewirken. Es ist z. B. eine Anordnung denkbar, bei welcher der Anstieg der Temperatureinstellung so bewirkt wird, dass die Konzentrationssteuerung im Wesentlichen in der Nähe eines zentralen Werts oder Mittelwerts innerhalb des Bewegungsbereichs des Hubs des ersten Ventils 23 erfolgt.
  • Es wird nun der Betrieb des Temperatursteuermechanismus 4 für einen Fall beschrieben, bei welchem bei einem Quellengaskonzentrationssteuersystem 100 mit dem oben beschriebenen Aufbau der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases, welches im Tank oder Behälter 13 erzeugt wird, reduziert ist oder wird.
  • In einem Fall, bei welchem die Temperatursteuerung 2 die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases auf der Konzentrationseinstellung konstant hält, wird im Verlauf der Zeit ein Anteil des von der Quelle verdampften Gases wegen einer Abnahme im Anteil der Quelle oder dergleichen vermindert. Wenn die Menge an erzeugtem Quellengase oder Ausgangsgas reduziert ist, sinkt auch der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases im Behälter oder Tank 13 ab. Um die Konzentration konstant zu halten, führt die Konzentrationssteuerung eine Steuerung zum Steigern des Hubs des Ventils 23 zu der offenen Seite durch, um den Gesamtdruck des Mischgases oder gemischten Gases zu senken, sodass der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases abgesenkt wird.
  • Während die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases auf der Konzentrationseinstellung konstant gehalten wird und der Hub des ersten Ventils 23 den Schwellwerthub der offenen Seite nicht überschreitet, überwacht der Hubvergleichsbereich 421 die Variationsrate des Hubs des ersten Ventils 23 und ändert den Schwellwerthub der offenen Seite auf der Grundlage der Variationsrate für jede Messzeitspanne oder eine konstante Zeitspanne. Wenn dann der Hubvergleichsbereich 421 den Hub des ersten Ventils 23 mit dem Schwellwerthub der offenen Seite vergleicht und ermittelt, dass der Hub den Schwellwerthub der offenen Seite überschreitet, wird dies dem Temperaturänderungsbereich 422 übertragen oder mitgeteilt.
  • Der Temperaturänderungsbereich 422 erhöht die Temperatureinstellung von der aktuell eingestellten Temperatureinstellung um einen vorbestimmten Wert, um ihn auf eine Temperatureinstellung zu ändern.
  • Der Grund dafür, dass das erste Ventil 23 in konstanter Art und Weise ein Konzentrationssteuerung innerhalb des Bewegungsbereichs durch Ändern der Temperatureinstellung in der oben beschriebenen Art und Weise durchführen kann wird unter Bezugnahme auf 5 erläutert. In 5 repräsentiert die horizontale Achse die Konzentrationseinstellung. Die vertikale Achse repräsentiert den Gesamtdruck des gemischten Gases oder Mischgases und zeigt den Gesamtdruck beim Grenzhub der offenen Seite des ersten Ventils 23 in Form einer gestrichelten Linie sowie den Gesamtdruck bei einem Grenzhub der geschlossenen Seite des Ventils 23 mittels einer strichpunktierten Linie an. Der dazwischen liegende Bereich zwischen den gestrichelten und strichpunktierten Linien zeigt den Gesamtdruckbereich an, der innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Ventils 23 erreichbar ist. Die mittels der durchgezogenen Linie dargestellte Kurve beschreibt einen Fall, bei welchem der Partialdruck (Pz) des Quellengases oder Ausgangsgases bei einer gegebenen Temperatur konstant gehalten wird, wobei die Darstellung aufgrund des Ausdrucks Pt = Pz/C erfolgt. Zu bemerken ist, dass die Kurve auf der unteren Seite einen Fall beschreibt, bei welchem die Temperatur des Quellengases 15°C beträgt. Die Kurve auf der oberen Seite beschreibt einen Fall, bei welchem die Temperatur des Quellengases 25°C beträgt.
  • Wie in 5 dargestellt ist, ist unter der Annahme, dass die Konzentrationseinstellung 0,25% beträgt, in einem Fall mit einer Kurve bei 15°C dieser außerhalb des Grenzhubs der offenen Seite gelegen und erreicht somit den Gesamtdruck, der mittels des Ventils 23 nicht erreicht werden kann, sodass die Konzentrationssteuerung in diesem Fall nicht ausgeführt werden kann. Falls jedoch am Schwellwerthub der offenen Seite gemäß 5 die Temperatureinstellung auf 25°C geändert wird, kann in einem Fall, bei welchem die Konzentrationseinstellung 0,25% beträgt, der Gesamtdruck innerhalb des Bewegungsbereich gemäß 5 erreicht werden, sodass dadurch die Steuerung der Konzentrationseinstellung ausgeführt werden kann.
  • Wie beschrieben wurde, kann bei dem Quellengaskonzentrationssteuersystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst dann, wenn der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases reduziert ist oder wird, und zwar während die Steuerung aufrecht erhalten wird, um die Konzentration und die Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases konstant zu halten, der Temperatursteuermechanismus 4, die Temperatureinstellung zu einer höheren Temperatur ausführen, und zwar zu einem Zeitpunkt, wenn der Hub des ersten Ventils 23 den Schwellwerthub der offenen Seite überschreitet, und dadurch den Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases steigern, um die Konzentrationssteuerung innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Ventils 23 zu halten oder durchzuführen. Entsprechend kann das Problem vermieden werden, dass der Hub den Schwellwerthub der offenen Seite erreicht und somit das Ausführen einer Konzentrationssteuerung zum Konstanthalten der Quellengaskonzentration unmöglich wird.
  • Auch ist es schwierig, die Temperatur im Inneren des Gefäßes oder Tanks 13 zu steuern, welche aufgrund verschiedener Faktoren variiert, z. B. wegen des Auftretens einer Situation und des Verbleibens einer Menge an Quellengas oder dergleichen. Dies ist insbesondere dann schwierig, wenn ein konstanter Wert selbst dann über einen extrem kurzen Zeitbereich aufrecht erhalten werden soll. Jedoch ist der Temperatursteuermechanismus 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dazu ausgebildet, die Temperatureinstellung zu ändern, um grob gesprochen die Temperatur im Inneren des Tanks zu steigern, wenn der Hub des ersten Ventils 23 den Schwellwerthub der offenen Seite überschreitet, sodass es nun mehr notwendig ist, eine sehr einfache Temperatursteuerung durchzuführen. Daher ist es einfach, eine entsprechende Zielsteuerung zu bewerkstelligen. Selbst in einem Fall, bei welchem preisgünstige Temperatursteuereinrichtungen verwendet werden, können Steuerbefehle verhindert werden, die bewirken, dass der Bewegungsbereich des ersten Ventils 23 verlassen wird ausreichend verhindert werden. Dies ist Zielsetzung der vorliegenden Erfindung.
  • Es werden nunmehr andere Ausführungsformen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden Elemente und Bauteile, die denjenigen aus der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas gesteuert durch Steuern des ersten Ventils 23 derart, dass der Gesamtdruck des Mischgases oder gemischten Gases gleich wird zu einer Druckeinstellung. Jedoch kann die gemessene Konzentration, die im Konzentrationsmessbereich CS gemessen wird stattdessen als Steuerparameter verwendet werden, um das erste Ventil 23 derart zu steuern, dass die Konzentrationssteuerung erreicht wird.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird nicht nur die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases, sondern auch die Flussrate beim Ausfließen des Quellengases mitgesteuert. Jedoch ist es nur nötig, zur Steuerung der Konzentration ausschließlich eine Konzentrationssteuerung 2 ohne Vorsehen einer Massenflusssteuerung 3 zu realisieren. Das bedeutet, dass ein Quellengaskonzentrationssteuersystem bei einem Quellenverdampfungssystem verwendet werden kann, welches ausgebildet ist mit: einem Tank oder Behälter, welcher eine Quelle aufweist, einer Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen der enthaltenen Quelle in den Tank einleitet, und eine Auslassleitung, welche ein Mischgas oder gemischtes Gas aus dem Quellengas oder dem Ausgangsgas, welches erzeugt wird oder wurde durch Verdampfen der Quelle, und dem Trägergas aus dem Tank ablässt, wobei des weiteren vorgesehen sind, ein erstes Ventil, welches an oder in der Auslassleitung ausgebildet ist, einem Konzentrationsmessbereich, welcher eine Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas misst, und einem Konzentrationssteuerbereich, welcher einen Hub des ersten Ventils derart steuert, dass die gemessene Konzentration des Ausgangsgases oder Quellengases einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird, wobei die gemessene Konzentration im Konzentrationsmessbereich gemessen wird.
  • Selbst in einem Fall, dass ein derartiges System verwendet wird, wird die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas durch den Konzentrationsmessbereich gemessen und der Hub des ersten Ventils durch den Konzentrationssteuerbereich gesteuert, um eine vorbestimmte Konzentrationseinstellung derart zu erreichen, dass selbst dann, wenn die Menge erzeugten Quellengases oder Ausgangsgases variiert, und zwar in einem Fall, bei welchem die Quelle nicht mit einem gesättigten Dampfdruck im Tank verdampft wird, oder in einem perlenden oder sprudelnden Zustand oder aufgrund anderer Umstände variiert, die Konzentration unabhängig von der Variation konstant gehalten werden kann.
  • Der Konzentrationsmessbereich CS berechnet die Konzentration aus dem Partialdruck und dem Gesamtdruck, kann jedoch auch direkt die Konzentration messen. Auch ist der Partialdruckmesssensor 21 nicht nur auf den Typ beschränkt, der auf der Grundlage eines nicht-dispersiven Infrarotabsorptionsverfahrens arbeitet. Vielmehr kann auch ein Partialdruckmesssensor 21 auf der Grundlage eines FTIR-Spektroskopieverfahrens oder auf der Grundlage eines Laserabsorptionsspektroskopieverfahrens arbeiten.
  • Unabhängig von der Flussratensteuerung des Quellengases kann das zweite Ventil 32 derart gesteuert werden, dass eine Abweichung zwischen der Flussrateneinstellung, die eingestellt wurde, und einer berechneten Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases, die berechnet wurde auf der Grundlage der gemessenen Konzentration und der Trägergasflussrate, reduziert wird.
  • In einem Fall, bei welchem es ausschließlich notwendig ist, in korrekter Art und Weise ausschließlich die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases im gemischten Gas oder Mischgas zu steuern und bei welchem die Flussrate unabhängig eines bestimmten fixierten Werts stabil sein muss, kann die Flussratensteuerung ausgeführt werden ohne Rückkopplung der gemessenen Konzentration aus der Konzentrationssteuerung 2 zur Massenflusssteuerung 3, wie dies im Zusammenhang mit 6 dargestellt ist. In diesem Fall ist ausschließlich eine Trägergasflussrateneinstellung aus der Konzentrationseinstellung und der Flussrateneinstellung mittels des Ausdrucks (3) notwendig. Selbst in dem Fall, bei welchem die Trägergasflussrateneinstellung vorab eingestellt ist und das Trägergas mit einer Flussrate fließt, falls die Konzentration mittels der Konzentrationssteuerung 2 konstant gehalten wird, wird die Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases oder des gemischten Gases oder Mischgases folglich ebenso konstant sein. Im Fall des Einstellens der Trägergasflussrateneinstellung vorab ist es nur nötig, einen Aufbau vorzusehen, bei welchem der Trägergasflussrateneinstellbereich 333 vorab gelassen ist und die Trägergasflussrateneinstellung direkt eingegeben und dem Steuerbereich 332 für das zweite Ventil 32 zugeführt wird.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist auch der Konzentrationsmessbereich vorgesehen, und zwar mit: der Druckmesseinrichtung, welche den Gesamtdruck des gemischten Gases oder Mischgases misst, und dem Partialdruckmesssensor. Jedoch kann der Konzentrationsmessbereich auch dazu ausgebildet sein, selbst die Konzentration zu messen, z. B. nach Art einer Ultraschallkonzentrationsmesseinrichtung oder dergleichen. Auch kann die Druckmesseinrichtung verwendet werden, um die Konzentration zu messen und gleichzeitig das erste Ventil zu steuern. Jedoch kann die Druckmesseinrichtung auch separat vorgesehen sein. Alternativ dazu kann der Konzentrationsmessbereich auch dergestalt ausgebildet sein, dass er in der oben beschriebenen Art und Weise den Gesamtdruck nicht verwendet.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform überwacht der Temperatursteuermechanismus 4 den Druck des ersten Ventils 23 um dadurch die Temperatureinstellung zu ändern. Jedoch kann die Temperatureinstellung in etwa oder approximativ geändert werden durch Überwachen des Partialdrucks des Quellengases oder Ausgangsgases. Wenn im Zusammenhang mit 4 der durch den Partialmesssensor 21 gemessene Partialdruck insbesondere unter eine untere Schwellwertgrenze für den Partialdruck abfällt, die eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage des Grenzhubs der offenen Seite im Bewegungsbereich des ersten Ventils 23, kann der Temperatureinstellbereich 42 die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als der zu diesem Zeitpunkt eingestellten Temperatureinstellung einstellen. Bei einer derartigen Anordnung ist es nicht notwendig, den Hub des ersten Ventils zu überwachen. Durch direktes Verwenden des Werts des Partialdruckmesssensors 21 kann das Problem vermieden werden, dass das erste Ventil 23 stoppt oder anschlägt.
  • Zusätzlich zum Überwachen des Partialdrucks des Ausgangsgases oder Quellengases zum Ändern der Temperatureinstellung kann die Anordnung auch so vorgesehen oder ausgebildet sein, dass z. B. der Gesamtdruck des gemischten Gases oder Mischgases, der von der Druckmesseinrichtung ausgegeben wird, überwacht wird und, falls der gemessene Gesamtdruck unterhalb eines unteren Grenzschwellwerts für den Gesamtdruck fällt, der auf der Grundlage des Grenzhubs der offenen Seite eingestellt wurde, abfällt, die Temperatureinstellung geändert wird.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann durch Ändern der Temperatur im Inneren des Gefäßes oder Tanks 13, um dadurch den Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases zu erhöhen, die Steuerung innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Ventils 23 durchgeführt werden. Jedoch kann auch jegliche andere Vorgehensweise zum Ändern des Partialdrucks des Quellengases oder Ausgangsgases verwendet werden. Das bedeutet, wie in 8 dargestellt ist, dass das Quellengaskonzentrationssteuersystem 100 aufweisen kann: ein Hilfsventil 5, welches in oder an einer stromaufwärts oder vorgeschaltet oder stromabwärts oder nachgeschaltet gelegenen Seite des ersten Ventils 23 gelegen ist, und einen Steuerbereich für das Hilfsventil, welcher den Hub des Hilfsventils 5 steuert, wobei, falls der Hub des ersten Ventils 23 einen Schwellwerthub der offenen Seite übersteigt, welcher eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Grenzhubs der offenen Seite im Bewegungsbereich, der Steuerbereich für das Hilfsventil den Hub des Hilfsventils 5 auf einen Hub einer offenen Seite einstellt, der größer ist als der Hub, der zu diesem Zeitpunkt eingestellt ist.
  • Dies bedeutet insbesondere, dass es nur notwendig ist, eine Anordnung derart bereitzustellen, dass das Hilfsventil 5 in einer Kammer C vorgesehen ist, sodass eine Reaktionskammer, die mit der Auslassleitung 12 verbunden ist, verwendet wird, und dass, wenn der Hub des ersten Ventils 23 den Schwellwerthub der offenen Seite erreicht, das Hilfsventil 5 geöffnet wird, um den Gesamtdruck weiter zu senken. Auch kann der Hub des ersten Ventils 23 unüberwacht bleiben, jedoch wird dann der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases überwacht. Zusätzlich kann das Hilfsventil 5 an oder in der Auslassleitung 12 vorgesehen sein.
  • Die oben beschriebene Ausführungsform ist mit ihrer Anordnung darauf ausgerichtet zu verhindern, dass das erste Ventil seinen Grenzhub auf der offenen Seite erreicht. Jedoch kann es bei einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass verhindert wird, dass das erste Ventil seinen Grenzhub in entgegen gesetzter Art und Weise auf der verschlossenen Seite erreicht. Dies bedeutet insbesondere, dass es nur nötig ist, einen Aufbau vorzusehen, sodass, falls der Hub des ersten Ventils unterhalb eines Schwellwerthubs für die geschlossene Seite abfällt, der eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Grenzhubs für die geschlossene Seite im Bewegungsbereich, der Temperatureinstellbereich die Temperatureinstellung auf eine niedrigere Temperatur als der zu diesem Zeitpunkt eingestellten Temperatureinstellung einstellt. Ein derartiger Aufbau verhindert das Problem, dass z. B. der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases zu hoch wird und daher der Gesamtdruck, korrespondierend zum Partialdruck, nicht innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Ventils verbleibt.
  • Der Schwellwerthub der offenen Seite muss nicht eingestellt sein oder werden auf der Grundlage des Grenzhubs der offenen Seite. Es kann z. B. ein Hub zwischen dem Grenzhub der offenen Seite und einem zentralen Wert oder Mittelwert des Bewegungsbereichs oder dergleichen verwendet werden. Auch kann ein bereits bestehendes Quellengaskonzentrationssteuersystem oder dergleichen mit einem Programm ausgebildet sein oder verwendet werden, welches die Funktionen im Hinblick auf den Temperatureinstellbereich und den Konzentrationssteuerbereich realisiert. Des weiteren ist es bei der oben beschriebenen Ausführungsform möglich, dass der Hub selbst überwacht wird und dass der Schwellwert für diesen Hub bereitgestellt wird. Jedoch kann auch eine Anordnung vorgesehen sein und ausgebildet werden derart, dass ein oberer Grenzschwellwert für die Variationsrate für die Variationsrate selbst in Bezug auf den gemessenen Hub vorgesehen wird und dass, falls die Variationsrate die obere Grenzschwellwertvariationsrate übersteigt, die Temperatureinstellung angehoben wird. In diesem Fall kann in Bezug auf die Variationsrate ausschließlich ein Absolutwert berücksichtigt werden, oder es kann ein Vorzeichen ebenso berücksichtigt werden. Auch wird der Schwellwerthub der offenen Seite nicht geändert gemäß der Variationsrate des Hubs des ersten Ventils, sondern kann konstant gehalten und fixiert werden. Zum Beispiel kann in einem Fall, bei welchen 95% des Grenzhubs der offenen Seite als Schwellwerthub für die offene Seite eingestellt ist oder in einem anderen Fall, der Schwellwerthub der offenen Seite auf einen Hub fixiert sein oder werden, welcher ein vorbestimmtes Verhältnis in Bezug auf den Grenzhub der offenen Seite besitzt.
  • Die oben beschriebene Ausführungsform ist darauf gerichtet, eine Situation zu verhindern, bei welcher, während die Konzentration des Quellengases oder Ausgangsgases konstant gehalten wird, die Erzeugungsmenge des Quellengases oder Ausgangsgases reduziert ist oder wird und dadurch der Hub des ersten Ventils den Grenzhub der offenen Seite erreicht und dadurch eine Konzentrationssteuerung unmöglich macht. Jedoch kann eine Ausführungsform vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, eine Situation zu verhindern, bei welcher z. B., während die Flussratensteuerung ausgeführt wird, um die Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases konstant zu halten, der Hub des Ventils für die Flussratensteuerung in ähnlicher Art und Weise den Grenzhub der offenen Seite einnimmt und dadurch ein Konstanthalten der Flussrate unmöglich macht. Es ist insbesondere nur notwendig, dass das Quellengasflussratensteuersystem zur Verwendung in einem Quellenverdampfungssystem aufweist: ein Gefäß oder einen Tank, welcher eine Quelle enthält, eine Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen der enthaltenen Quelle in den Tank einleitet, und eine Auslassleitung, welche ein gemischtes Gas oder Gasgemisch aus dem Quellengas oder Ausgangsgas, welches durch Verdampfen der Quelle erzeugt wird oder wurde und das Trägergas aus dem Behälter oder Tank ablässt. Des weiteren sind dabei vorgesehen: ein zweites Ventil, welches an oder in der Einlassleitung ausgebildet ist, einen Quellengasflussratenmessbereich, welcher eine Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases misst, einen Quellengasflussratensteuerbereich, welcher einen Hub des zweiten Ventils derart steuert, dass die gemessene Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases gleich wird zu einer vorbestimmten Flussrateneinstellung, wobei die gemessene Flussrate in dem Quellengasflussratenmessbereich gemessen wird, eine Temperatursteuerung, welche eine Temperatur im Inneren des Tanks misst, um zu bewirken, dass die Temperatur im Inneren des Tanks gleich wird zu einer Temperatureinstellung, und einem Temperatureinstellbereich, welcher die Temperatureinstellung der Temperatursteuerung einstellt, wobei, falls der Hub des zweiten Ventils einen Schwellwerthub der offenen Seite übersteigt, welcher eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Grenzhubs der offenen Seite im Bewegungsbereich, der Temperatureinstellbereich die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als der Temperatureinstellung zu diesem Zeitpunkt einstellt. Durch Steigern der Temperatur im Behälter oder Tank kann im groben eine Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases gewährleistet werden, um zu verhindern, dass der Hub des zweiten Ventils den Grenzhub der offenen Seite erreicht. Durch betätigen des Hubs des zweiten Ventils auf der Seite eines Mittelwerts oder Zentralwerts, um eine Feinflussratensteuerung zu bewirken, kann die Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases ständig oder konstant gehalten werden. Es ist nur nötig, dass der Quellengasflussratenmessbereich z. B. einen Trägergasflussratenmessbereich und den Konzentrationsmessbereich aufweist und die Flussrate des Quellengases oder Ausgangsgases auf der Grundlage der oben beschriebenen Zusammenhänge (3) misst.
  • Die Quelle ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform eine feste Quelle oder Festkörperquelle, sie kann jedoch auch eine flüssige Quelle sein.
  • Es sind verschiedene Abwandlungen und Kombinationen der Ausführungsformen denkbar, ohne dass damit der Geist der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Bei dem erfindungsgemäßen Quellengaskonzentrationssteuersystem steigert, bevor der Partialdruck des Quellengases oder Ausgangsgases während der Konzentrationssteuerung reduziert wird und dadurch der Hub des ersten Ventils in die Nähe des Grenzhubs der offenen Seite gerät und dadurch eine Fortsetzung der Konzentrationssteuerung unmöglich wird, der Temperatureinstellbereich die Temperatureinstellung, um einen Anstieg des Partialdrucks des Ausgangsgases oder Quellengases in einem gewissen Maß zu bewirken, sodass der zu erreichende Gesamtdruck ebenfalls ansteigt, um dadurch eine sichere Ausführung der Konzentrationssteuerung innerhalb des Bewegungsbereichs des ersten Ventils zu erzielen und das Problem zu vermeiden, dass das erste Ventil den Grenzhub der offenen Seite erreicht und nicht weiter betätigt werden kann und dadurch eine Konzentrationssteuerung nicht mehr möglich ist.
  • Bezugszeichenliste
    • L
    Quelle, Material
    1
    Quell- oder Materialverdampfungssystem (Perlsystem, Sprudelsystem)
    11
    Einlassleitung
    12
    Auslassleitung
    13
    Gefäß, Tank
    23
    Erstes Ventil
    CS
    Konzentrationsmessbereich oder -einheit
    CC
    Konzentrationssteuerbereich oder -einheit
    41
    Temperatursteuerung
    42
    Temperatureinstellbereich oder -einheit
    5
    Hilfsventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2008-282622 [0003]

Claims (5)

  1. Materialgaskonzentrationssteuersystem, zur Verwendung bei einem Materialverdampfungssystem mit einem Gefäß, welches ein Material enthält, einer Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen des enthaltenen Materials in das Gefäß einlässt, und einer Ablassleitung, welche ein Mischgas aus dem Materialgas, welches durch Verdampfen des Materials erzeugt wird oder wurde, und dem Trägergas aus dem Tank ablässt, wobei das Materialgaskonzentrationssteuersystem aufweist: ein erstes Ventil, welches an oder in der Ablassleitung vorgesehen ist, eine Konzentrationsmesseinheit, welche eine Konzentration des Materialgases im Mischgas misst, eine Konzentrationssteuereinheit, welche einen Öffnungsgrad des ersten Ventils steuert, um zu bewirken, dass die gemessene Konzentration des Materialgases, welche in der Konzentrationsmesseinheit gemessen wird, zu einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird, eine Temperatursteuereinrichtung, welche eine Temperatur im Inneren des Gefäßes steuert, um zu bewirken, dass die Temperatur im Inneren des Gefäßes zu einer Temperatureinstellung gleich wird, und ein Temperatureinstelleinheit, welche die Temperatureinstellung der Temperatursteuereinrichtung einstellt, wobei, falls zu einem Zeitpunkt der Öffnungsgrad des ersten Ventils einen oberen Schwellwert für den Öffnungsgrad überschreitet, welcher eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Öffnungsgrads an seiner oberen Grenze in einem Bewegungsbereich, die Temperatureinstelleinheit die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als der Temperatureinstellung hin einstellt, die zu diesem Zeitpunkt eingestellt ist.
  2. Materialgaskonzentrationssteuersystem nach Anspruch 1, wobei der obere Schwellwert für den Öffnungsgrad gemäß einer Änderungsrate des Öffnungsgrads des ersten Ventils geändert wird.
  3. Materialgaskonzentrationssteuersystem, zur Verwendung bei einem Materialverdampfungssystem mit einem Gefäß, welches ein Material enthält, einer Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen des enthaltenen Materials in das Gefäß einlässt, und einer Ablassleitung, welche ein Mischgas aus dem Materialgas, welches durch Verdampfen des Materials erzeugt wird oder wurde, und dem Trägergas aus dem Tank ablässt, wobei das Materialgaskonzentrationssteuersystem aufweist: ein erstes Ventil, welches an oder in der Ablassleitung vorgesehen ist, eine Konzentrationsmesseinheit, welche eine Konzentration des Materialgases im Mischgas auf der Grundlage eines Partialdrucks und eines Gesamtdrucks misst, wobei die Konzentrationsmesseinheit einen Partialdruckmesssensor, welcher den Partialdruck des Materialgases misst, und einen Gesamtdruckmesssensor aufweist, welcher den Gesamtdruck des Mischgases misst, eine Konzentrationssteuereinheit, welche einen Öffnungsgrad des ersten Ventils steuert, um zu bewirken, dass die gemessene Konzentration des Materialgases zu einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird, wobei die gemessene Konzentration in der Konzentrationsmesseinheit gemessen wird, eine Temperatursteuereinrichtung, welche eine Temperatur im Inneren des Gefäßes steuert, um zu bewirken, dass die Temperatur im Inneren des Gefäßes zu einer Temperatureinstellung gleich wird, und eine Temperatureinstelleinheit, welche die Temperatureinstellung der Temperatursteuereinrichtung einstellt, wobei, falls zu einem Zeitpunkt der vom Partialdruckmesssensor gemessene Partialdruck unterhalb eines unteren Schwellwerts für den Partialdruck abfällt, welcher auf der Grundlage eines Öffnungsgrads an seiner oberen Grenze in einem Bewegungsbereich des ersten Ventils eingestellt wird oder wurde, die Temperatureinstelleinheit die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als der Temperatureinstellung hin einstellt, die zu diesem Zeitpunkt eingestellt ist.
  4. Materialgasflussratensteuersystem, zur Verwendung in einem Materialverdampfungssystem mit einem Gefäß, welches ein Material enthält, einer Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen des enthaltenen Materials in den Tank einlässt, und einer Ablassleitung, welche ein Mischgas aus dem Materialgas, welches durch Verdampfen des Materials erzeugt wird oder wurde, und dem Trägergas aus dem Tank ablässt, wobei das Materialgasflussratensteuersystem aufweist: ein zweites Ventil, welches in oder an der Einlassleitung vorgesehen ist, eine Materialgasflussratenmesseinheit, welche eine Flussrate des Materialgases misst, eine Materialgasflussratensteuereinheit, welche einen Öffnungsgrad des zweiten Ventils steuert, um zu bewirken, dass die gemessene Flussrate des Materialgases zu einer vorbestimmten Flussrateneinstellung gleich wird, wobei die gemessene Flussrate in der Materialgasflussratenmesseinheit gemessen wird, eine Temperatursteuereinrichtung, welche die Temperatur im Inneren des Tanks steuert, um zu bewirken, dass die Temperatur im Inneren des Tanks zu einer Temperatureinstellung gleich wird, und eine Temperatureinstelleinheit, welche die Temperatureinstellung der Temperatursteuereinrichtung einstellt, wobei, falls zu einem Zeitpunkt der Öffnungsgrad des zweiten Ventils einen oberen Schwellwert für den Öffnungsgrad überschreitet, der eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Öffnungsgrads an seiner oberen Grenze in einem Bewegungsbereich, die Temperatureinstelleinheit die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als der Temperatureinstellung hin einstellt, die zu diesem Zeitpunkt eingestellt ist.
  5. Materialgaskonzentrationssteuersystemprogramm, welches verwendet wird für ein Materialgaskonzentrationssteuersystem, welches verwendet wird für ein Materialverdampfungssystem mit einem Gefäß, welches ein Material enthält, einer Einlassleitung, welche ein Trägergas zum Verdampfen des enthaltenen Materials in das Gefäß einlässt, und einer Ablassleitung, welche ein Mischgas aus dem Materialgas, welches durch Verdampfen des Materials erzeugt wird oder wurde, und dem Trägergas aus dem Tank ablässt, wobei das Materialgaskonzentrationssteuersystem aufweist: ein erstes Ventil, welches an oder in der Ablassleitung vorgesehen ist, eine Konzentrationsmesseinheit, welche eine Konzentration des Materialgases im Mischgas misst, eine Konzentrationssteuereinheit, welche einen Öffnungsgrad des ersten Ventils steuert, um zu bewirken, dass die gemessene Konzentration des Materialgases, welche in der Konzentrationsmesseinheit gemessen wird, zu einer vorbestimmten Konzentrationseinstellung gleich wird, eine Temperatursteuereinrichtung, welche eine Temperatur im Inneren des Gefäßes steuert, um zu bewirken, dass die Temperatur im Inneren des Gefäßes zu einer Temperatureinstellung gleich wird, und eine Temperatureinstelleinheit, welche die Temperatureinstellung der Temperatursteuerung einstellt, wobei, falls zu einem Zeitpunkt der Öffnungsgrad des ersten Ventils einen oberen Schwellwert für den Öffnungsgrad überschreitet, welcher eingestellt wird oder wurde auf der Grundlage eines Öffnungsgrads an seiner oberen Grenze in einem Bewegungsbereich, die Temperatureinstelleinheit die Temperatureinstellung auf eine höhere Temperatur als der Temperatureinstellung hin einstellt, die zu diesem Zeitpunkt eingestellt ist.
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