JPH0943112A - ガス供給システムのための粒子サンプリングシステム - Google Patents
ガス供給システムのための粒子サンプリングシステムInfo
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- JPH0943112A JPH0943112A JP8157436A JP15743696A JPH0943112A JP H0943112 A JPH0943112 A JP H0943112A JP 8157436 A JP8157436 A JP 8157436A JP 15743696 A JP15743696 A JP 15743696A JP H0943112 A JPH0943112 A JP H0943112A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 過剰圧力下でサンプルガスを粒子アナライザ
に提供するための手段を有する粒子サンプリングシステ
ムを提供すること。 【解決手段】 サンプルガス流れが導管１６を介し調節
可能な流れ拘束体１８に送られる。導管１６の内部の粒
子カウンタプローブ２０が分析のためのサンプルガス流
れを粒子カウンタ２２に提供する。流れ拘束体１８を出
たサンプルガス流れも通気口２６を通して排出される。
流れ拘束体１８は粒子カウンタプローブ２０の検出する
サンプルガス流れに粒子を追加せず且つ除去もせず、更
には反応性ガス流れ中の粒子がサンプリングされる時の
発火源となり得る可動部材も含まない。
に提供するための手段を有する粒子サンプリングシステ
ムを提供すること。 【解決手段】 サンプルガス流れが導管１６を介し調節
可能な流れ拘束体１８に送られる。導管１６の内部の粒
子カウンタプローブ２０が分析のためのサンプルガス流
れを粒子カウンタ２２に提供する。流れ拘束体１８を出
たサンプルガス流れも通気口２６を通して排出される。
流れ拘束体１８は粒子カウンタプローブ２０の検出する
サンプルガス流れに粒子を追加せず且つ除去もせず、更
には反応性ガス流れ中の粒子がサンプリングされる時の
発火源となり得る可動部材も含まない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガス流れと共に使用
することの出来る粒子サンプリングシステムに関し、詳
しくは、反応性ガスと共に使用することの出来る粒子サ
ンプリングシステムに関する。
することの出来る粒子サンプリングシステムに関し、詳
しくは、反応性ガスと共に使用することの出来る粒子サ
ンプリングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】超高純度ガスは半導体工業に於て広く使
用されるものであり、厳しい粒子含有仕様に適合すべき
ものである。ガス供給源がそうした使用に適合すること
を保証するために、ガス供給源にはサンプリングシステ
ムが結合される。サンプリングシステムはガスサンプル
を粒子分析装置（以下、単に粒子アナライザとも称す
る）に送る。粒子アナライザは一般に、（１） 加圧プ
ロセスガスの流れから、ガス流れと等運動のガスサンプ
ルを提供し、（２） ガスサンプルの圧力を大気圧に減
圧し、（３） 大気圧水準のガスサンプルを粒子アナラ
イザに移送し、（４） 分析済のガスサンプルを安全裡
にシステム外に排出するといった機能を有する。ここで
“等運動の（ｉｓｏ−ｋｉｎｅｔｉｃ）”とは、サンプ
リングシステムに入るガスが、加圧されたプロセスガス
流れに於けるそれと等しい速度及び運動エネルギーを示
すことを意味する。そうした等運動でのサンプリング
は、一般的に、サンプル採取用のプローブが、ガスサン
プル採取対象のガスの流路に沿って且つそのガス流れと
平行に位置決めされることを保証することにより実現さ
れる。ガスサンプルの流れは例えば整流子の使用を通し
て調節する。
用されるものであり、厳しい粒子含有仕様に適合すべき
ものである。ガス供給源がそうした使用に適合すること
を保証するために、ガス供給源にはサンプリングシステ
ムが結合される。サンプリングシステムはガスサンプル
を粒子分析装置（以下、単に粒子アナライザとも称す
る）に送る。粒子アナライザは一般に、（１） 加圧プ
ロセスガスの流れから、ガス流れと等運動のガスサンプ
ルを提供し、（２） ガスサンプルの圧力を大気圧に減
圧し、（３） 大気圧水準のガスサンプルを粒子アナラ
イザに移送し、（４） 分析済のガスサンプルを安全裡
にシステム外に排出するといった機能を有する。ここで
“等運動の（ｉｓｏ−ｋｉｎｅｔｉｃ）”とは、サンプ
リングシステムに入るガスが、加圧されたプロセスガス
流れに於けるそれと等しい速度及び運動エネルギーを示
すことを意味する。そうした等運動でのサンプリング
は、一般的に、サンプル採取用のプローブが、ガスサン
プル採取対象のガスの流路に沿って且つそのガス流れと
平行に位置決めされることを保証することにより実現さ
れる。ガスサンプルの流れは例えば整流子の使用を通し
て調節する。
【０００３】最近の進歩した粒子アナライザは、空気或
は窒素以外のプロセスガスに対しても使用出来るように
なっている。例えば、酸素ガス流れ及び水素ガス流れに
使用出来る幾つかの凝結核粒子（ＣＮＣ）カウンタが提
案された。そのようなＣＮＣカウンタ（即ちＣＰＣ７６
５１）は、ミネソタ州５５１６４ ５００ Ｃａｒｄｉ
ｇａｎ Ｒｄ．，Ｓｔ．Ｐａｕ．，のＴＳＩ社から入手
することが出来る。ＣＮＣカウンタを使用する場合、ガ
スサンプルを大気圧よりもやや高い圧力でカウンタを通
して供給すること、パージガス供給源を設けて反応ガス
をＣＮＣカウンタからパージ出来るようにすること、そ
して、機器に作動流体を提供する液体充填システムを設
けることが必要になる。この液体充填システムは、若干
加圧してガスサンプルの加圧水準に打ち勝つようにする
必要がある。
は窒素以外のプロセスガスに対しても使用出来るように
なっている。例えば、酸素ガス流れ及び水素ガス流れに
使用出来る幾つかの凝結核粒子（ＣＮＣ）カウンタが提
案された。そのようなＣＮＣカウンタ（即ちＣＰＣ７６
５１）は、ミネソタ州５５１６４ ５００ Ｃａｒｄｉ
ｇａｎ Ｒｄ．，Ｓｔ．Ｐａｕ．，のＴＳＩ社から入手
することが出来る。ＣＮＣカウンタを使用する場合、ガ
スサンプルを大気圧よりもやや高い圧力でカウンタを通
して供給すること、パージガス供給源を設けて反応ガス
をＣＮＣカウンタからパージ出来るようにすること、そ
して、機器に作動流体を提供する液体充填システムを設
けることが必要になる。この液体充填システムは、若干
加圧してガスサンプルの加圧水準に打ち勝つようにする
必要がある。
【０００４】Ｂｏｒｋｍａｎ他は、１９９２年３月のＭ
ｉｃｒｏｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎの“Ｐｒｏｖｉｄ
ｉｎｇ Ｎｅｘｔ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｉ
ｃｌｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌ Ｆｏｒ Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ−Ｐｕｒｉｔｙ
Ｇａｓ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ”の
中で、超高純度ガス供給源と共に使用することの出来る
ガスサンプリングシステムを記載している。このシステ
ムではピトープローブが、プロセスガスラインと同軸に
位置決めされる。代表的なプロセスガス圧力はゲージ圧
での８０乃至１２０ｐｓｉ（５．６乃至８．４ｋｇ／ｃ
ｍ2 ）のオーダーである。ピトープローブの抜き出す流
量とピトープローブの直径とは、パイプラインからのプ
ロセスガスの等運動でのサンプリングを可能とするよう
に調節される。ピトープローブはガスサンプル圧力を大
気圧に減じる減圧機に接続される。この減圧機の詳細
は、ここに参照することにより本明細書の一部とする米
国特許第４，９９８，９５４号に記載される。簡単に説
明すると、ガス流れライン中に、このガス流れラインと
整列するガイド管を通して挿通した、引き込み自在の等
運動プローブが、等運動のガスサンプルを収斂し／拡張
するノズルに提供する。そしてこのノズル位置で、制御
された衝撃波によりガスを減圧する。
ｉｃｒｏｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎの“Ｐｒｏｖｉｄ
ｉｎｇ Ｎｅｘｔ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｉ
ｃｌｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒ
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Ｇａｓ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ”の
中で、超高純度ガス供給源と共に使用することの出来る
ガスサンプリングシステムを記載している。このシステ
ムではピトープローブが、プロセスガスラインと同軸に
位置決めされる。代表的なプロセスガス圧力はゲージ圧
での８０乃至１２０ｐｓｉ（５．６乃至８．４ｋｇ／ｃ
ｍ2 ）のオーダーである。ピトープローブの抜き出す流
量とピトープローブの直径とは、パイプラインからのプ
ロセスガスの等運動でのサンプリングを可能とするよう
に調節される。ピトープローブはガスサンプル圧力を大
気圧に減じる減圧機に接続される。この減圧機の詳細
は、ここに参照することにより本明細書の一部とする米
国特許第４，９９８，９５４号に記載される。簡単に説
明すると、ガス流れライン中に、このガス流れラインと
整列するガイド管を通して挿通した、引き込み自在の等
運動プローブが、等運動のガスサンプルを収斂し／拡張
するノズルに提供する。そしてこのノズル位置で、制御
された衝撃波によりガスを減圧する。
【０００５】前記米国特許のピトープローブ及び減圧機
では粒子の増減はない。ガスサンプルは減圧後にサンプ
ルホーン（ｈｏｒｎ）に移送され、そこで第２のピトー
プローブが粒子カウンタで実際に分析するサンプルを取
り出す。この第２のピトープローブの直径もやはり、概
略大気圧水準での等運動でのガスサンプリングが提供さ
れるように調節される。
では粒子の増減はない。ガスサンプルは減圧後にサンプ
ルホーン（ｈｏｒｎ）に移送され、そこで第２のピトー
プローブが粒子カウンタで実際に分析するサンプルを取
り出す。この第２のピトープローブの直径もやはり、概
略大気圧水準での等運動でのガスサンプリングが提供さ
れるように調節される。
【０００６】従来のガスサンプリングシステムでは少な
くとも２つの形式のカウンタが使用されている。第１の
形式のカウンタはレーザーベースの粒子カウンタであっ
て、個々の粒子を直接計数し且つ測寸する。この形式の
カウンタはプロセスガスライン圧力下で直接使用するこ
とが出来、また水素や酸素と共に直接使用することも出
来るが、このレーザーベースの粒子カウンタには、検出
可能な最低粒子寸法が直径で０．０５乃至０．１ミクロ
ンのオーダーであるという制約がある。第２の形式の粒
子カウンタはＣＮＣ形式と称するもので先に説明したも
のである。最近まで、このＣＮＣ形式のカウンタは大気
圧下でしかも空気中で或は不活性ガスと共に使用するこ
とに限られていた。しかしながらこのＣＮＣカウンタの
検出限界は０．０１ミクロン未満であるので、理論上の
最低検出限界はレーザーベースのものよりも５乃至１０
倍高いということになる。現在、ＣＮＣカウンタには内
蔵ポンプが使用され、或は外部サンプルポンプを設けた
限界オリフィスを使用してＣＮＣカウンタに確実にガス
サンプルが流入するようにしている。ＣＮＣカウンタは
前記各ポンプがあることから水素或は酸素と共に使用す
ることが出来ない。なぜならポンプが発火源となり得る
からである。
くとも２つの形式のカウンタが使用されている。第１の
形式のカウンタはレーザーベースの粒子カウンタであっ
て、個々の粒子を直接計数し且つ測寸する。この形式の
カウンタはプロセスガスライン圧力下で直接使用するこ
とが出来、また水素や酸素と共に直接使用することも出
来るが、このレーザーベースの粒子カウンタには、検出
可能な最低粒子寸法が直径で０．０５乃至０．１ミクロ
ンのオーダーであるという制約がある。第２の形式の粒
子カウンタはＣＮＣ形式と称するもので先に説明したも
のである。最近まで、このＣＮＣ形式のカウンタは大気
圧下でしかも空気中で或は不活性ガスと共に使用するこ
とに限られていた。しかしながらこのＣＮＣカウンタの
検出限界は０．０１ミクロン未満であるので、理論上の
最低検出限界はレーザーベースのものよりも５乃至１０
倍高いということになる。現在、ＣＮＣカウンタには内
蔵ポンプが使用され、或は外部サンプルポンプを設けた
限界オリフィスを使用してＣＮＣカウンタに確実にガス
サンプルが流入するようにしている。ＣＮＣカウンタは
前記各ポンプがあることから水素或は酸素と共に使用す
ることが出来ない。なぜならポンプが発火源となり得る
からである。
【０００７】米国特許第５，２３１，８６５号には、Ｃ
ＮＣ形式のカウンタを水素ガス流れ中で使用するための
方法が記載される。ここではＣＮＣカウンタの手前に稀
釈装置及び拡散装置を位置決めする。こうすることによ
り、ＣＮＣカウンタでは処理し得ない純粋水素からのプ
ロセス処理された水素サンプル流れが水素と主成分たる
窒素との混合物となるので、ＣＮＣカウンタでも安全に
取り扱えるようになる。
ＮＣ形式のカウンタを水素ガス流れ中で使用するための
方法が記載される。ここではＣＮＣカウンタの手前に稀
釈装置及び拡散装置を位置決めする。こうすることによ
り、ＣＮＣカウンタでは処理し得ない純粋水素からのプ
ロセス処理された水素サンプル流れが水素と主成分たる
窒素との混合物となるので、ＣＮＣカウンタでも安全に
取り扱えるようになる。
【０００８】前記米国特許に記載された方法は水素のサ
ンプリングのためには有益であるが、数々の欠点をも有
している。先ず第１には、稀釈／拡散装置が機械的に複
雑であるのでガスの流量及び流れパターンを注意深く維
持しなくてはならないことがある。また、サンプル流路
の、サンプリング位置とＣＮＣカウンタ中心位置との間
に別の装置を配置する必要があって、この装置自身が粒
子を発生する。従ってＣＮＣカウンタは間違った高い粒
子濃度を読み取ってしまう。更に、装置内での粒子の搬
送ロスにより粒子数を過って少なくカウントする恐れも
ある。そして最後には、ＣＮＣカウンタは水素と窒素と
の混合物中で使用することから、果たして純粋水素流れ
中で使用する場合に於けるような正確さで作動するのか
と言う疑問もある。
ンプリングのためには有益であるが、数々の欠点をも有
している。先ず第１には、稀釈／拡散装置が機械的に複
雑であるのでガスの流量及び流れパターンを注意深く維
持しなくてはならないことがある。また、サンプル流路
の、サンプリング位置とＣＮＣカウンタ中心位置との間
に別の装置を配置する必要があって、この装置自身が粒
子を発生する。従ってＣＮＣカウンタは間違った高い粒
子濃度を読み取ってしまう。更に、装置内での粒子の搬
送ロスにより粒子数を過って少なくカウントする恐れも
ある。そして最後には、ＣＮＣカウンタは水素と窒素と
の混合物中で使用することから、果たして純粋水素流れ
中で使用する場合に於けるような正確さで作動するのか
と言う疑問もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】過剰圧力下でガスサン
プルを粒子アナライザに提供するための手段を有する粒
子サンプリングシステムを提供することであり、過剰圧
力下でガスサンプルを粒子分析機に提供するための手段
が、加圧ガスの標本としてのガスサンプルを提供する粒
子サンプリングシステムを提供することであり、反応性
のガスとも使用出来る粒子サンプリングシステムを提供
することであり、ガスサンプルが若干過剰の圧力で供給
される場合に於て、粒子アナライザに作動流体を提供す
る粒子サンプリングシステムを提供することである。
プルを粒子アナライザに提供するための手段を有する粒
子サンプリングシステムを提供することであり、過剰圧
力下でガスサンプルを粒子分析機に提供するための手段
が、加圧ガスの標本としてのガスサンプルを提供する粒
子サンプリングシステムを提供することであり、反応性
のガスとも使用出来る粒子サンプリングシステムを提供
することであり、ガスサンプルが若干過剰の圧力で供給
される場合に於て、粒子アナライザに作動流体を提供す
る粒子サンプリングシステムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の粒子サンプリン
グシステムによれば、加圧下のガス送り流れからガスサ
ンプルが入手され、連行粒子の特徴が判定される。本シ
ステムは、加圧下のガス送り流れと連通するカウンタプ
ローブを有する。カウンタプローブは加圧下のガス送り
流れと等運動するガスサンプル流れを提供し、また概略
大気圧でのガスサンプルを提供する。導管がカウンタプ
ローブを通気口に連結する。粒子アナライザは、前記導
管と連通してこの粒子アナライザに分析対象としてのサ
ンプルを提供するアナライザプローブを有する。導管
の、通気口とアナライザプローブとの間に流れ拘束体が
位置決めされ、この流れ拘束体がカウンタプローブ位置
でのガスサンプル圧力を若干過剰圧力状態に維持し、そ
の結果、ガスサンプルは粒子アナライザ内に押し込まれ
ることになる。本システムには更に、粒子アナライザと
共に使用出来ない作動流体を保持するリザーバと、加圧
ガス供給源とを有する。加圧ガス供給源は、リザーバを
加圧し、分析されるガスサンプルの圧力に抗してリザー
バ内部の作動流体を供給されるようにし、また粒子アナ
ライザ用のパージガスを提供させるために使用される。
グシステムによれば、加圧下のガス送り流れからガスサ
ンプルが入手され、連行粒子の特徴が判定される。本シ
ステムは、加圧下のガス送り流れと連通するカウンタプ
ローブを有する。カウンタプローブは加圧下のガス送り
流れと等運動するガスサンプル流れを提供し、また概略
大気圧でのガスサンプルを提供する。導管がカウンタプ
ローブを通気口に連結する。粒子アナライザは、前記導
管と連通してこの粒子アナライザに分析対象としてのサ
ンプルを提供するアナライザプローブを有する。導管
の、通気口とアナライザプローブとの間に流れ拘束体が
位置決めされ、この流れ拘束体がカウンタプローブ位置
でのガスサンプル圧力を若干過剰圧力状態に維持し、そ
の結果、ガスサンプルは粒子アナライザ内に押し込まれ
ることになる。本システムには更に、粒子アナライザと
共に使用出来ない作動流体を保持するリザーバと、加圧
ガス供給源とを有する。加圧ガス供給源は、リザーバを
加圧し、分析されるガスサンプルの圧力に抗してリザー
バ内部の作動流体を供給されるようにし、また粒子アナ
ライザ用のパージガスを提供させるために使用される。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１を参照するに、プロセスガス
パイプ１０が高圧、例えばゲージ圧での５０乃至１５０
ｐｓｉ（約３．５乃至１０．５ｋｇ／ｃｍ2 ）の範囲の
圧力の生成物ガス１を担持している。生成物ガスは任意
の好適なガス或はガス混合物、例えば窒素、酸素或はア
ルゴンガスであって良い。本発明は、生成物ガスが反応
性ガス、例えば水素或は酸素である場合には特に有益で
ある。プロセスガスパイプ１０内にガスプローブ１２を
位置決めし、このガスプローブ１２が、等運動の生成物
ガスのガスサンプル流れを減圧機１４に提供する。ガス
プローブ１２と減圧機１４とは米国特許第４，９９８，
９５４号の教示に基づいて好ましく構成する。プロセス
パイプ１０からの等運動のガスサンプル流れを提供する
その他の装置を使用することも出来る。減圧機１４は、
米国特許第４，９９８，９５４号によればガスサンプル
圧力を概略大気圧に減少する。
パイプ１０が高圧、例えばゲージ圧での５０乃至１５０
ｐｓｉ（約３．５乃至１０．５ｋｇ／ｃｍ2 ）の範囲の
圧力の生成物ガス１を担持している。生成物ガスは任意
の好適なガス或はガス混合物、例えば窒素、酸素或はア
ルゴンガスであって良い。本発明は、生成物ガスが反応
性ガス、例えば水素或は酸素である場合には特に有益で
ある。プロセスガスパイプ１０内にガスプローブ１２を
位置決めし、このガスプローブ１２が、等運動の生成物
ガスのガスサンプル流れを減圧機１４に提供する。ガス
プローブ１２と減圧機１４とは米国特許第４，９９８，
９５４号の教示に基づいて好ましく構成する。プロセス
パイプ１０からの等運動のガスサンプル流れを提供する
その他の装置を使用することも出来る。減圧機１４は、
米国特許第４，９９８，９５４号によればガスサンプル
圧力を概略大気圧に減少する。
【００１２】ガスサンプル流れを導管１６を介し、好ま
しくは調節可能な流れ拘束体１８に送る。導管１６の内
部の粒子カウンタプローブ２０が、分析のためのガスサ
ンプル流れを粒子カウンタ２２に提供する。粒子カウン
タ２２は導管２４を通し、ガスサンプル流れを通気口２
６に排出する。流れ拘束体１８を出たガスサンプル流れ
も通気口２６を通して排出される。流れ拘束体１８は背
圧調節器であって、導管１６内の圧力を、ゲージ圧での
０乃至５ｐｓｉｇ（約０乃至０．３５ｋｇ／ｃｍ2 ）に
保つのものであるのが好ましい。調節可能であるが故
に、流れ拘束体１８は導管１６の内部で、詳しく言うと
粒子カウンタプローブ２０への入口位置で、ある範囲の
圧力を確立することが出来る。流れ拘束体１８は粒子カ
ウンタプローブ２０の下流側に位置決めされ、この粒子
カウンタプローブ２０の検出するガスサンプル流れに粒
子を追加することも無ければ除去することも無い。更
に、流れ拘束体１８には、反応性ガス流れ中の粒子がサ
ンプリングされる時の発火源となり得る可動部材を含ま
ない。
しくは調節可能な流れ拘束体１８に送る。導管１６の内
部の粒子カウンタプローブ２０が、分析のためのガスサ
ンプル流れを粒子カウンタ２２に提供する。粒子カウン
タ２２は導管２４を通し、ガスサンプル流れを通気口２
６に排出する。流れ拘束体１８を出たガスサンプル流れ
も通気口２６を通して排出される。流れ拘束体１８は背
圧調節器であって、導管１６内の圧力を、ゲージ圧での
０乃至５ｐｓｉｇ（約０乃至０．３５ｋｇ／ｃｍ2 ）に
保つのものであるのが好ましい。調節可能であるが故
に、流れ拘束体１８は導管１６の内部で、詳しく言うと
粒子カウンタプローブ２０への入口位置で、ある範囲の
圧力を確立することが出来る。流れ拘束体１８は粒子カ
ウンタプローブ２０の下流側に位置決めされ、この粒子
カウンタプローブ２０の検出するガスサンプル流れに粒
子を追加することも無ければ除去することも無い。更
に、流れ拘束体１８には、反応性ガス流れ中の粒子がサ
ンプリングされる時の発火源となり得る可動部材を含ま
ない。
【００１３】ガスプローブ１２と減圧機１４とは、プロ
セスガスパイプ１０内のプロセスガス流れから好ましく
は毎時、標準状態での約３５立方フィート（約０．９９
ｍ2）が取り出されるような寸法とされる。ガスプロー
ブ１２の内径を正しく選択することで、等運動のサンプ
リングを生じる流量の創出が保証される。減圧機１４か
らのガスサンプルを粒子カウンタ２２の位置に搬送する
ために、好ましくは、電解研磨した１／４インチ（約
６．３ｍｍ）ステンレス鋼（ＥＰ／ＳＳ）管を使用す
る。減圧機１４と粒子カウンタプローブ２０との距離は
２５フィート（約７．５ｍ）未満とし、これらを繋ぐ導
管１６が最少数のベンドを有するのが好ましい。管内部
の任意のベンドは、軌道を描くようにして管に突合わせ
溶接した１／４インチ（約６．３ｍｍ）ＥＰ／ＳＳエル
ボで作製する。
セスガスパイプ１０内のプロセスガス流れから好ましく
は毎時、標準状態での約３５立方フィート（約０．９９
ｍ2）が取り出されるような寸法とされる。ガスプロー
ブ１２の内径を正しく選択することで、等運動のサンプ
リングを生じる流量の創出が保証される。減圧機１４か
らのガスサンプルを粒子カウンタ２２の位置に搬送する
ために、好ましくは、電解研磨した１／４インチ（約
６．３ｍｍ）ステンレス鋼（ＥＰ／ＳＳ）管を使用す
る。減圧機１４と粒子カウンタプローブ２０との距離は
２５フィート（約７．５ｍ）未満とし、これらを繋ぐ導
管１６が最少数のベンドを有するのが好ましい。管内部
の任意のベンドは、軌道を描くようにして管に突合わせ
溶接した１／４インチ（約６．３ｍｍ）ＥＰ／ＳＳエル
ボで作製する。
【００１４】粒子カウンタ２２付近に於て、導管１６は
円滑な移行部を経て１／２インチ（約１２．７ｍｍ）Ｅ
Ｐ／ＳＳ管に移行する。１／２インチ（約１２．７ｍ
ｍ）ＥＰ／ＳＳ管はサンプルホーンとして使用されるも
のであり、水平に取り付けられ且つ粒子カウンタプロー
ブ２０の直前位置での流れ模様を円滑化する直線移動部
分を構成する。実用上、サンプルホーン長さは１２乃至
１８インチ（約３０．４乃至４８．５ｃｍ）とし、ガス
サンプルに対する層速度輪郭を提供するのが好ましい。
粒子カウンタプローブ２０は１／４インチ（約６．３ｍ
ｍ）ＥＰ／ＳＳ管で作製し、これを圧縮フィッティング
を介して１／２インチ（約１２．７ｍｍ）ＥＰ／ＳＳ管
に差し込む。
円滑な移行部を経て１／２インチ（約１２．７ｍｍ）Ｅ
Ｐ／ＳＳ管に移行する。１／２インチ（約１２．７ｍ
ｍ）ＥＰ／ＳＳ管はサンプルホーンとして使用されるも
のであり、水平に取り付けられ且つ粒子カウンタプロー
ブ２０の直前位置での流れ模様を円滑化する直線移動部
分を構成する。実用上、サンプルホーン長さは１２乃至
１８インチ（約３０．４乃至４８．５ｃｍ）とし、ガス
サンプルに対する層速度輪郭を提供するのが好ましい。
粒子カウンタプローブ２０は１／４インチ（約６．３ｍ
ｍ）ＥＰ／ＳＳ管で作製し、これを圧縮フィッティング
を介して１／２インチ（約１２．７ｍｍ）ＥＰ／ＳＳ管
に差し込む。
【００１５】流れ拘束体１８は、ガスサンプルのため
の、ゲージ圧での約０．５乃至７ｐｓｉ（約０．０３乃
至０．４９ｋｇ／ｃｍ2 ）、好ましくはゲージ圧での２
乃至４ｐｓｉ（約０．１４乃至０．２８ｋｇ／ｃｍ2 ）
の背圧を創出する。粒子カウンタ２２を出るガスサンプ
ル流れは、通気口２６を流れ拘束体１８の下流側に再度
連結する導管２４を通して排出される。この構成によ
り、粒子カウンタ２２を横断しての圧力降下が維持され
ると共に、ガスサンプルはサンプルポンプを使用するこ
となく、正しい流量に於て機器を通して流動することが
出来るようになる。かくして、粒子カウンタ２２は大気
圧に対して正の圧力に保たれる。繰り返すと、ガスサン
プル流れが流れ拘束体１８に到達する以前に於て、ガス
サンプルが粒子カウンタ２２に取り込まれるところの本
発明の運転に影響を与えるなんらの粒子追加や粒子損失
も、流れ拘束体内部に於て生じることはない。
の、ゲージ圧での約０．５乃至７ｐｓｉ（約０．０３乃
至０．４９ｋｇ／ｃｍ2 ）、好ましくはゲージ圧での２
乃至４ｐｓｉ（約０．１４乃至０．２８ｋｇ／ｃｍ2 ）
の背圧を創出する。粒子カウンタ２２を出るガスサンプ
ル流れは、通気口２６を流れ拘束体１８の下流側に再度
連結する導管２４を通して排出される。この構成によ
り、粒子カウンタ２２を横断しての圧力降下が維持され
ると共に、ガスサンプルはサンプルポンプを使用するこ
となく、正しい流量に於て機器を通して流動することが
出来るようになる。かくして、粒子カウンタ２２は大気
圧に対して正の圧力に保たれる。繰り返すと、ガスサン
プル流れが流れ拘束体１８に到達する以前に於て、ガス
サンプルが粒子カウンタ２２に取り込まれるところの本
発明の運転に影響を与えるなんらの粒子追加や粒子損失
も、流れ拘束体内部に於て生じることはない。
【００１６】図２を参照して粒子カウンタ２２のため
の、図１には示されない加圧液体充填システムの詳細を
説明する。先に説明したように、ガスサンプルが粒子カ
ウンタプローブ２０の位置で若干加圧されることで、粒
子カウンタ２２内でのガスサンプルの取り扱いが効率化
される。このことは、粒子カウンタ２２を水素或は酸素
と言った反応性ガスと共に使用する場合には特に重要と
なる。粒子カウンタ２２がＣＮＣ形式のものである場
合、作動流体を定期的に追加してカウンタの粒子カウン
ト能力を維持させる必要性がある。作動流体は一般的に
はｎ−ブチルアルコール或はペルフルオリネートヒドロ
カーボンである。従来技術ではこうした作動流体を、粒
子カウンタ２２内部の内部制御回路の要求に応じて重力
下に粒子カウンタ２２に送っている。しかしながら、粒
子カウンタ２２に送るガスサンプルは若干加圧されるの
で、重力によっては作動流体を適切に流動させ得る保証
はない。
の、図１には示されない加圧液体充填システムの詳細を
説明する。先に説明したように、ガスサンプルが粒子カ
ウンタプローブ２０の位置で若干加圧されることで、粒
子カウンタ２２内でのガスサンプルの取り扱いが効率化
される。このことは、粒子カウンタ２２を水素或は酸素
と言った反応性ガスと共に使用する場合には特に重要と
なる。粒子カウンタ２２がＣＮＣ形式のものである場
合、作動流体を定期的に追加してカウンタの粒子カウン
ト能力を維持させる必要性がある。作動流体は一般的に
はｎ−ブチルアルコール或はペルフルオリネートヒドロ
カーボンである。従来技術ではこうした作動流体を、粒
子カウンタ２２内部の内部制御回路の要求に応じて重力
下に粒子カウンタ２２に送っている。しかしながら、粒
子カウンタ２２に送るガスサンプルは若干加圧されるの
で、重力によっては作動流体を適切に流動させ得る保証
はない。
【００１７】図２では作動流体はリザーバ３０に保持さ
れ、充填管３２を通してリザーバに補充される。ゲージ
圧での約８０乃至１２０ｐｓｉ（約５．６乃至８．４ｋ
ｇ／ｃｍ2 ）の窒素が管３４を介してフィルター３６に
送られる。フィルターに送られた窒素はＴ形継ぎ手を介
して管３８に送られ、管３８から直接、粒子カウンタ２
２に送られる。管３８からの窒素流れはパージガスとし
て使用され、パージは粒子カウンタ２２内の内部制御体
により選択的に行われる。フィルター３６からの窒素流
れも、圧力調整器４０を経て流れ拘束体４２のパージに
使用される。この流れ拘束体４２を出た窒素流れは弁４
４を経てリザーバ３０内の上部空間４６に入る。リザー
バ３０が充填管３２からの流体で充填された時に上部空
間４６を通気させるために通気口弁４８を使用する。流
れ拘束体４２を出る流れに対し安全弁５０が連結され
る。安全弁５０は通気口２６と連通する。
れ、充填管３２を通してリザーバに補充される。ゲージ
圧での約８０乃至１２０ｐｓｉ（約５．６乃至８．４ｋ
ｇ／ｃｍ2 ）の窒素が管３４を介してフィルター３６に
送られる。フィルターに送られた窒素はＴ形継ぎ手を介
して管３８に送られ、管３８から直接、粒子カウンタ２
２に送られる。管３８からの窒素流れはパージガスとし
て使用され、パージは粒子カウンタ２２内の内部制御体
により選択的に行われる。フィルター３６からの窒素流
れも、圧力調整器４０を経て流れ拘束体４２のパージに
使用される。この流れ拘束体４２を出た窒素流れは弁４
４を経てリザーバ３０内の上部空間４６に入る。リザー
バ３０が充填管３２からの流体で充填された時に上部空
間４６を通気させるために通気口弁４８を使用する。流
れ拘束体４２を出る流れに対し安全弁５０が連結され
る。安全弁５０は通気口２６と連通する。
【００１８】圧力調整器４０はゲージ圧での０乃至１５
ｐｓｉ（約０乃至１．０５ｋｇ／ｃｍ2 ）の範囲の好ま
しい作用範囲を有し、その代表的作用範囲はゲージ圧で
の４乃至５ｐｓｉ（約２．８乃至３．５ｋｇ／ｃｍ2 ）
である。これにより、上部空間４６に流入する窒素は、
リザーバ３０内の作動流体をゲージ圧での４乃至５ｐｓ
ｉ（約２．８乃至３．５ｋｇ／ｃｍ2 ）に加圧する。リ
ザーバ３０を出た作動流体は導管５２及び弁５４を通過
して粒子カウンタ２２に達する。流れ拘束体４２と安全
弁５０とが、圧力調整器４０が故障した際にシステムの
安全を保つ。圧力調整器４０の故障は、リザーバ３０内
の作動流体全部が粒子カウンタ２２に押し出される状況
を招く恐れがある。安全弁５０は、上部空間４６内の圧
力（ゲージ圧での４乃至５ｐｓｉ（約２．８乃至３．５
ｋｇ／ｃｍ2 ））の範囲内の代表的な作用圧力、好まし
くはゲージ圧での１０ｐｓｉ（約０．７ｋｇ／ｃｍ2 ）
に設定される。流れ拘束体４２は圧力調整器４０の故障
時にはこの圧力調整器からの最大流量を拘束する。かく
して、最大ライン圧力時に於てさえも、流れ拘束体４２
を通して提供され得るガス量は、安全弁５０から安全裡
に排出され得る十分に少ない量のものとなる。
ｐｓｉ（約０乃至１．０５ｋｇ／ｃｍ2 ）の範囲の好ま
しい作用範囲を有し、その代表的作用範囲はゲージ圧で
の４乃至５ｐｓｉ（約２．８乃至３．５ｋｇ／ｃｍ2 ）
である。これにより、上部空間４６に流入する窒素は、
リザーバ３０内の作動流体をゲージ圧での４乃至５ｐｓ
ｉ（約２．８乃至３．５ｋｇ／ｃｍ2 ）に加圧する。リ
ザーバ３０を出た作動流体は導管５２及び弁５４を通過
して粒子カウンタ２２に達する。流れ拘束体４２と安全
弁５０とが、圧力調整器４０が故障した際にシステムの
安全を保つ。圧力調整器４０の故障は、リザーバ３０内
の作動流体全部が粒子カウンタ２２に押し出される状況
を招く恐れがある。安全弁５０は、上部空間４６内の圧
力（ゲージ圧での４乃至５ｐｓｉ（約２．８乃至３．５
ｋｇ／ｃｍ2 ））の範囲内の代表的な作用圧力、好まし
くはゲージ圧での１０ｐｓｉ（約０．７ｋｇ／ｃｍ2 ）
に設定される。流れ拘束体４２は圧力調整器４０の故障
時にはこの圧力調整器からの最大流量を拘束する。かく
して、最大ライン圧力時に於てさえも、流れ拘束体４２
を通して提供され得るガス量は、安全弁５０から安全裡
に排出され得る十分に少ない量のものとなる。
【００１９】リザーバ３０を再充填するに際しては弁５
４を閉じ、再充填中にガスサンプル流れがリザーバ３０
に逆流するのを防止する。次いで弁４４を開くと上方空
間４６が減圧され、充填管３２を通しての作動流体の再
充填が可能となる。図２に示す加圧作動流体充填システ
ムは数多くの利益を提供する。リザーバ３０の上方空間
４６は不活性ガスで常に充填されている。リザーバ３０
から送られる作動流体を、各々が異なる入口圧力で作動
する多数の粒子カウンタのために使用することが出来
る。上方空間４６内の圧力は、リザーバ３０を使用する
任意の粒子カウンタの入口圧力とは無関係であり、リザ
ーバ３０は任意の場所に位置決めすることが出来る。そ
れは、粒子カウンタ２２に作動流体を送り込むために重
力を使用しないからである。更には、粒子カウンタをオ
フライン化してリザーバを再充填することも容易であ
る。
４を閉じ、再充填中にガスサンプル流れがリザーバ３０
に逆流するのを防止する。次いで弁４４を開くと上方空
間４６が減圧され、充填管３２を通しての作動流体の再
充填が可能となる。図２に示す加圧作動流体充填システ
ムは数多くの利益を提供する。リザーバ３０の上方空間
４６は不活性ガスで常に充填されている。リザーバ３０
から送られる作動流体を、各々が異なる入口圧力で作動
する多数の粒子カウンタのために使用することが出来
る。上方空間４６内の圧力は、リザーバ３０を使用する
任意の粒子カウンタの入口圧力とは無関係であり、リザ
ーバ３０は任意の場所に位置決めすることが出来る。そ
れは、粒子カウンタ２２に作動流体を送り込むために重
力を使用しないからである。更には、粒子カウンタをオ
フライン化してリザーバを再充填することも容易であ
る。
【００２０】図３を参照するに、図２に示す具体例ほど
には好ましいものでは無いが、加圧作動流体充填システ
ムの別の具体例が示される。この具体例ではリザーバの
上方空間４６のための加圧源が弁５９及び管５９を通し
て供給される。管６０は可変の流れ拘束体１８の上流側
で導管１６と連通するべく位置決めされている。これに
より、上方空間４６は粒子カウンタプローブ２０に入る
ガスサンプル圧力と同水準で加圧される。次いで作動流
体が、重力ヘッドにより導管５２及び弁５４を経て粒子
カウンタ２２に押送される。弁６４を通し、別体の供給
ライン６２から窒素パージガスが粒子カウンタ２２に送
り込まれる。弁６６が上方空間４６を通気する。
には好ましいものでは無いが、加圧作動流体充填システ
ムの別の具体例が示される。この具体例ではリザーバの
上方空間４６のための加圧源が弁５９及び管５９を通し
て供給される。管６０は可変の流れ拘束体１８の上流側
で導管１６と連通するべく位置決めされている。これに
より、上方空間４６は粒子カウンタプローブ２０に入る
ガスサンプル圧力と同水準で加圧される。次いで作動流
体が、重力ヘッドにより導管５２及び弁５４を経て粒子
カウンタ２２に押送される。弁６４を通し、別体の供給
ライン６２から窒素パージガスが粒子カウンタ２２に送
り込まれる。弁６６が上方空間４６を通気する。
【００２１】図３に示す作動流体供給源は図２に示す具
体例のそれよりも構造的に簡単ではあるが、図３の具体
例の場合、ガスサンプルを使用して上方空間４６を加圧
する必要がある。代表的にはこうした配列構成は窒素或
はアルゴンといった不活性のプロセスガスと共に使用す
る。そして、リザーバ３０からの出口流れが多数の粒子
カウンタに分岐される場合には、上方空間の圧力は入口
圧力のもっと大きい粒子カウンタから発生させる必要が
ある。これは、入口圧力がそれよりも小さい粒子カウン
タへの充填量を過剰なものとする。この問題は、ただ１
つの粒子カウンタをリザーバ３０に接続する場合には生
じないことは勿論である。
体例のそれよりも構造的に簡単ではあるが、図３の具体
例の場合、ガスサンプルを使用して上方空間４６を加圧
する必要がある。代表的にはこうした配列構成は窒素或
はアルゴンといった不活性のプロセスガスと共に使用す
る。そして、リザーバ３０からの出口流れが多数の粒子
カウンタに分岐される場合には、上方空間の圧力は入口
圧力のもっと大きい粒子カウンタから発生させる必要が
ある。これは、入口圧力がそれよりも小さい粒子カウン
タへの充填量を過剰なものとする。この問題は、ただ１
つの粒子カウンタをリザーバ３０に接続する場合には生
じないことは勿論である。
【００２２】以上本発明を具体例を参照して説明した
が、本発明の内で多くの変更を成し得ることを理解され
たい。
が、本発明の内で多くの変更を成し得ることを理解され
たい。
【００２３】
【発明の効果】過剰圧力下でガスサンプルを粒子アナラ
イザに提供するための手段を有する粒子サンプリングシ
ステムが提供され、過剰圧力下でガスサンプルを粒子分
析機に提供するための手段が、加圧されたガスの標本と
してのガスサンプルを提供する粒子サンプリングシステ
ムが提供され、反応性ガスとも使用出来る粒子サンプリ
ングシステムが提供されガスサンプルが若干過剰の圧力
で供給される場合に於て、粒子アナライザに作動流体を
提供する粒子サンプリングシステムが提供される。
イザに提供するための手段を有する粒子サンプリングシ
ステムが提供され、過剰圧力下でガスサンプルを粒子分
析機に提供するための手段が、加圧されたガスの標本と
してのガスサンプルを提供する粒子サンプリングシステ
ムが提供され、反応性ガスとも使用出来る粒子サンプリ
ングシステムが提供されガスサンプルが若干過剰の圧力
で供給される場合に於て、粒子アナライザに作動流体を
提供する粒子サンプリングシステムが提供される。
【図１】本発明の好ましい具体例を示す概略図である。
【図２】図１のシステムで使用する粒子カウンタに作動
流体を提供するための好ましいシステムを示す概略図で
ある。
流体を提供するための好ましいシステムを示す概略図で
ある。
【図３】作動流体を図１の粒子カウンタに提供するため
のシステムの第２の具体例の概略図である。
のシステムの第２の具体例の概略図である。
１０ プロセスガスパイプ １２ ガスプローブ １４ 減圧機 １６ 導管 １８ 流れ拘束体 ２０ 粒子カウンタプローブ ２２ 粒子カウンタ ２６ 通気口 ３０ リザーバ ３２ 充填管 ３６ フィルター ４０ 圧力調整器 ４２ 流れ拘束体 ４４ 弁 ４６ 上部空間 ５０ 安全弁
フロントページの続き (72)発明者 ホリス・クリフォード・デミーン アメリカ合衆国ニューヨーク州トナワン ダ、バナード・アベニュー237
Claims (10)
- 【請求項１】 加圧ガスの送り流れからガスサンプルを
入手し、ガスサンプルに連行される粒子の特徴を判定す
るためのシステムであって、 加圧ガスの送り流れと連通し、加圧ガスの送り流れと等
運動のガスサンプルを提供し、またガスサンプルを大気
圧以上の出口圧力で提供するプローブと、 プローブをベントに連結するための導管と、 粒子アナライザと、 導管と連通し、ガスサンプルの分析用サンプルを粒子ア
ナライザに提供するためのアナライザプローブと、 導管内で、ベントとアナライザプローブとの間に位置決
めされた流れ拘束手段にして、導管内でのガスサンプル
の流れを拘束し、またアナライザプローブ位置でのガス
サンプルを過剰圧力状態に維持しそれにより、ガスサン
プルの少なくとも一部分が粒子アナライザに押送される
ようにするための流れ拘束手段と、 により構成されるシステム。 - 【請求項２】 アナライザプローブが導管内に位置決め
され、等運動のガスサンプルの流れを粒子アナライザに
提供してなる請求項１のシステム。 - 【請求項３】 流れ拘束手段が調節可能でありそれによ
り、アナライザプローブ位置でのガスサンプルの過剰圧
力状態を変更することが可能である請求項１のシステ
ム。 - 【請求項４】 粒子アナライザからのガスサンプルを排
出するための導管が流れ拘束手段の下流側でベントに接
続されてなる請求項１のシステム。 - 【請求項５】 作動流体を保持するためのリザーバと、 粒子カウンタに連結された加圧ガス源と、 リザーバを粒子カウンタに接続する導管と、 加圧ガス源とリザーバとの間に連結され、加圧ガス源か
らの加圧ガスを減圧下にリザーバに送る減圧手段にし
て、前記加圧ガスの減圧水準が、粒子アナライザ内のガ
スサンプルの過剰圧力よりも低くない水準である減圧手
段と、 を含んでなる請求項１のシステム。 - 【請求項６】 安全弁を有し、安全弁が、ベントに連結
された出口と、減圧手段からの入口とを有し、安全水準
を越える加圧ガス圧力下に作動して加圧ガスをベントか
ら排出せしめてなる請求項５のシステム。 - 【請求項７】 流れ拘束手段が減圧手段と安全弁との間
に連結され、流れ拘束手段が、安全水準を越える加圧ガ
ス圧力下で作動してガス流れを拘束してなる請求項６の
システム。 - 【請求項８】 加圧ガスの送り流れが反応性ガスを含ん
でいる請求項１のシステム。 - 【請求項９】 作動流体を保持するためのリザーバと、 リザーバを粒子アナライザに接続する第１の導管と、 流れ拘束手段の上流側に入口を位置決めしてなる第２の
導管にして、リザーバの上方空間に連結された出口から
過剰圧力状態のガスサンプルをリザーバに送り込むこと
により作動流体を加圧する第２の導管と、 を更に有する請求項１のシステム。 - 【請求項１０】 流れ拘束手段がガスサンプルを、大気
圧を上回る２乃至４ｐｓｉ（約０．１４乃至０．２８ｋ
ｇ／ｃｍ2 ）の過剰圧力状態に維持してなる請求項１の
システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US510285 | 1995-08-02 | ||
| US08/510,285 US5537879A (en) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | Particle sampling system for gas supply system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0943112A true JPH0943112A (ja) | 1997-02-14 |
| JP2980556B2 JP2980556B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=24030132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8157436A Expired - Fee Related JP2980556B2 (ja) | 1995-08-02 | 1996-05-30 | ガス供給システムのための粒子サンプリングシステム |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5537879A (ja) |
| EP (1) | EP0757241B1 (ja) |
| JP (1) | JP2980556B2 (ja) |
| KR (1) | KR100288567B1 (ja) |
| CN (1) | CN1103046C (ja) |
| BR (1) | BR9602536A (ja) |
| CA (1) | CA2177751C (ja) |
| DE (1) | DE69606933T2 (ja) |
| ES (1) | ES2143106T3 (ja) |
| IL (1) | IL118751A (ja) |
| PT (1) | PT757241E (ja) |
| TW (1) | TW290639B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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