JP2000066733A - 圧力調節装置、この圧力調節装置を使用したガス供給システム、並びに、このガス供給システムを使用した動作流体吐出設備 - Google Patents

圧力調節装置、この圧力調節装置を使用したガス供給システム、並びに、このガス供給システムを使用した動作流体吐出設備

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JP2000066733A
JP2000066733A JP11203348A JP20334899A JP2000066733A JP 2000066733 A JP2000066733 A JP 2000066733A JP 11203348 A JP11203348 A JP 11203348A JP 20334899 A JP20334899 A JP 20334899A JP 2000066733 A JP2000066733 A JP 2000066733A
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container
valve
duct
shutter
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Georges Guarneri
ジョルジュ・ガルネーリ
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 【課題】製造並びにランニングコストが低く、動作流体
の消費時に、貯蔵コンテナーを安全に保護し得る、簡単
な構成の圧力調節装置を提供する。 【解決手段】コンテナー４に不活性ガスを供給するため
の圧力調節装置１２である。この装置は、ガス源７に接
続される入口１４と、この入口にダクト３１を介して接
続され、コンテナー４と連通される出口１６と、この出
口での圧力を所定の最大値Ｐｓに制限する第１のバルブ
３６とを有する。この第１のバルブは、ダクトを不活性
ガスの排出のために流出オリフィス２７に接続する第１
の通路３４に設けられている。また、この装置は、前記
出口での圧力を所定の最小値Ｐｉより高く維持する第２
のバルブを有する。この第２のバルブは、液体をダクト
に導く流出オリフィス２７にダクトを接続する第２の通
路３５に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の圧力のガス
源に接続される入口と、この入口にダクトを介して接続
され、コンテナーと連通される出口と、この出口での圧
力を所定の最大値Ｐｓに制限するための第１のバルブと
を具備し、この第１のバルブは、前記ダクトを不活性ガ
スの排出のために流出オリフィスに接続する第１の通路
に設けられた流出バルブである、コンテナーにガスを供
給するための圧力調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、特に、電子工業での動作流体
の供給に使用される。電子工業、特に、マイクロ電子工
業は、例えば、Ｈ2 Ｏ2 、ＨＣｌ、Ｈ2 Ｓ等の，超高純
度動作流体を使用している。このような液体は、一般に
は、貯蔵コンテナーに保たれており、このコンテナー
は、特に、例えば、過フルオロアルコキシル（ＰＦＡ）
のコーティングような特別に高価で繊細な内部コーティ
ングによって、液体が汚染するのを防止することが可能
である。これら内部コーティングの繊細な特性は、コン
テナー内で、これらコンテナーの外部がさらされる大気
圧についての圧力における許容変化を制限している。こ
の結果、これらコンテナー内のゲージ圧力は、例えば、
−２０ないし＋１５０ｍｂａｒ（ミリバール）でなけれ
ばならない。
【０００３】この規制を観測し、消費される動作流体の
汚染を防止するために、動作流体が排出されたときに、
コンテナーは、真空にされ、代表的には窒素のような超
高純度の不活性ガスを対応する量だけ供給することによ
り満たされる。
【０００４】上記窒素は、圧力調節装置と、この装置の
入口を不活性ガス源に所定の圧力のもとで接続するため
の接続手段とを有する供給システムにより動作流体の貯
蔵のためのコンテナーにより、一般に供給される。前記
接続手段は、コンテナー内で許容可能な圧力範囲内にあ
るデータ圧力Ｐｃへとガスを膨張させるための手段と、
装置の出口を貯蔵コンテナーに連通させるためのパイプ
とを備えている。また、この圧力調節装置は、動作上の
事故の場合に、貯蔵コンテナーを破損から守るように設
けられている。
【０００５】現在まで、２つのタイプの圧力調節装置が
知られている。第１のタイプでは、装置は、圧力調節装
置の入口と出口とを接続し、また、径が規定された穴を
介して周囲の大気に連通されるダクトを有する。このタ
イプの装置は、内部ゲージ圧力の変動に対して良好に保
護された貯蔵コンテナーを有するけれども、動作流体が
消費されるか否かにはかかわらず、超高純度窒素の一定
の消費が伴う。
【０００６】第２のタイプでは、圧力調節装置は、この
装置のダクトを周囲の大気に連通させるように、ばねに
よりバランスがとられるバルブ部材を備えた流出バルブ
を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この種の装置は、幾つ
かの欠点がある。特に、コンテナーは、一方では、逆止
めバルブにより果たされる低吐出流量のために調節装置
の上流が実質的に過度の圧力の場合には、凹みに対して
は保護されない。さらに、この種の装置では、逆止めバ
ルブと膨張手段との設定に対して夫々規定の点検をしな
ければならない。最後に、このような調節装置では、不
活性ガスの純度を維持するために、金属部品の使用が禁
じられているので、このタイプの装置は、複雑で製造価
格が高い。
【０００８】本発明の目的は、製造並びにランニングコ
ストが低く、超高純度動作流体が消費されているとき
に、貯蔵コンテナーを安全に保護し得る、簡単な構成の
圧力調節装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】この目的のため
に、本発明の主題は、所定の圧力のガス源に接続される
入口と、この入口にダクトを介して接続され、コンテナ
ーと連通される出口と、この出口での圧力を所定の最大
値Ｐｓに制限するための第１のバルブとを具備し、この
第１のバルブは、前記ダクトを不活性ガスの排出のため
に流出オリフィスに接続する第１の通路に設けられた流
出バルブである、コンテナーにガスを供給するための圧
力調節装置において、この装置は、前記出口での圧力を
所定の最小値Ｐｉより高く維持する第２のバルブをさら
に具備し、この第２のバルブは、液体をダクトに導く流
出オリフィスにダクトを接続する第２の通路に設けられ
た流入バルブであることを特徴とする圧力調節装置であ
る。
【００１０】特別な実施の形態に係われば、圧力調節装
置は、独立して、もしくは技術的に好ましい組合せで、
以下の態様の１もしくは複数を有し得る。
【００１１】１．前記第１のバルブは、第１のシャッタ
ーを有し、この第１のシャッターは、前記ダクトの一部
内の圧力と前記流出オリフィスの所での圧力との間の正
の圧力差Ｐ+ のもとで、第１のシャッター自身の質量に
よる働きによって、下方の閉成位置と上方の開成位置と
の間で移動可能であり、この第１のシャッターは、所定
の圧力差Ｐ+ ｃの働きのバランスを果たすように決定さ
れた質量を有する。 １．前記第１のシャッターは、ほぼ水平に保たれた座部
の上に配置されている。 １．前記流出オリフィスは、圧力Ｐａで周囲の大気との
連通を果たすためのオリフィスであり、また、Ｐ+ ｃ＝
Ｐｓ−Ｐａである。 １．前記第２のバルブは、第２のシャッターを有し、こ
の第２のシャッターは、前記ダクトの一部内の圧力と前
記流入オリフィスの所での圧力との間の正の圧力差Ｐ-
のもとで、第２のシャッター自身の質量による働きに対
して作動して、下方の閉成位置と上方の開成位置との間
で移動可能であり、この第２のシャッターは、所定の負
圧力差Ｐ- ｃの働きのバランスを果たすように決定され
た質量を有する。 １．前記第２のシャッターは、ほぼ水平に保たれた座部
の上に配置されている。 １．前記流入オリフィスは、圧力Ｐａで周囲の大気との
連通を果たすためのオリフィスであり、また、Ｐ- ｃ＝
Ｐｉ−Ｐａである。
【００１２】本発明の他の主題は、圧力調節装置と、こ
の圧力調節装置の入口を所定の圧力のもとで、ガス源に
接続するための接続手段と、前記圧力調節装置の出口を
コンテナーに連通させるためのパイプとを具備する、コ
ンテナーにガスを供給するためのシステムにおいて、前
記圧力調節装置は、上述した圧力調節装置であるシステ
ムである。 異なる形態では、前記接続手段は、ほぼＰ
ｉとＰｓとの間に、好ましくは、Ｐｓに近いデータ圧力
Ｐｃに不活性ガスを膨張させる手段を有する。
【００１３】本発明のさらなる主題は、動作流体を貯蔵
するためのコンテナーと、このコンテナーに接続され、
動作流体を吐出するための手段と、前記コンテナーにガ
ス、特に、不活性ガスを供給するための供給システム
と、所定圧ガス源とを具備し、前記供給システムは、前
記ガス源とコンテナーとに接続されて、液体の排出に従
って生じるコンテナーの負圧空間を前記ガスで満たすよ
うになっている、動作流体を吐出するための設備におい
て、前記供給システムは、前述したシステムである設備
である。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、例えばマイクロ電子地域
のような工業地域の消費ユニット３に超高純度動作流体
２を吐出するための設備１を示す。この設備１は、液体
２を貯蔵するためのコンテナー４と、液体２を吐出する
ための吐出手段５と、不活性ガスをコンテナー４に供給
するための供給システム６と、１０ｂａｒ（バール）の
絶対圧力でのガス状超高純度窒素源７とを、基本的には
有する。前記コンテナー４は、ＰＦＡ層（図示せず）で
内面がコーティングされており、これは、このコンテナ
ー４内のゲージ圧力が−２０ないし＋１５０ｍｂａｒで
なければならないことを意味する。前記吐出手段５は、
コンテナー４に収容された液体２の中に一端が挿入さ
れ、また、２つの手動シャットオフ・バルブ１１間に位
置されたポンプ９を備えているパイプ８を有する。
【００１５】また、前記超高純度窒素を供給するための
システム６は、圧力調節装置１２と、この装置１２の入
口１４を窒素源７に接続する手段１３と、装置１２の出
口１６を前記コンテナー４の上部と連通させるためのパ
イプ１５とを、基本的には有する。そして、この接続手
段１３は、窒素ガスが流れる方向に順次、膨張バルブ１
７０と、停止並びに一方向バルブ１７とを有する。前記
ポンプ９は、適当な最大流量で動作流体２を吐出できる
ように規格されている。また、前記膨張バルブ１７０
は、４０ｍｂａｒに近いゲージ圧力に対応するデータ圧
力Ｐｃになるまで、窒素源７からの窒素を膨張させて、
ポンプの速度に関係なくポンプ９の流量を補償するよう
に窒素を充分に流量で供給するように調節並びに規格化
されている。
【００１６】圧力調節装置１２は、下面１９と上面２０
とがほぼ水平に維持された第１の実質的に平行６面体の
外部ボックス１８（図２）を有する。この装置１２の入
口１４と出口１６とは、所定の断面形状で、口径が定め
られたオリフイスであり、これらは、ボックス１８の互
いに対向した側面に、互いに対向するように形成されて
いる。
【００１７】装置１２は、また、ボックス１８内に配置
された複数の壁を有する。これら壁は、一方では第２の
実質的に平行６面体の内部ボックス２４を形成してお
り、このボックス２４の一側は、第１のボックス１８の
壁２３の一部により形成されており、また、この他側
は、ボックス１８の他面と所定の距離を隔ててほぼ平行
に配置されている。前記壁は、他方では、第２のボック
ス２４よりも小さいサイズの第３の実質的に平行６面体
のボックス２５を形成している。この第３のボックス２
５の底面は、第２のボックス２４の上面２６の一部によ
り形成され、また他の面は、第１のボックス１８の対応
する夫々の面から所定距離隔てて平行に配置されてい
る。
【００１８】前記第１のボックス１８の側面２３の上部
には、所定の断面形状で、口径が定められたオリフィス
２７が形成されている。このオリイス２７により、第２
のボックス２４の内部は、周囲の大気と連通されてい
る。
【００１９】前記第２のボックス２４の下面２８には、
第２のボックス２４の内部を第１のボックス１８の残り
の部分に連通させるための口径が定められたオリフィス
２９が形成されている。また、第２のボックス２４の上
面２６には、第３のボックス２５の内部を第２のボック
ス２４の内部と連通させるための口径が定められたオリ
フィス３０が形成されている。第１のボックス１８の底
面１９と、第２のボックス２４の底面２８とは、装置の
入口１４を出口１６に接続するためのダクト３１を、こ
れらの間で規定している。
【００２０】前記第３のボックス２５の側面には、第３
のボックス２５の内部、かくして、第２のボックス２４
の内部を第１のボックス１８内の残りの部分と連通させ
るための、オリフィス３２が夫々形成されている。
【００２１】上記３つのボックス１８，２４，２５は、
一方では、オリフィス２７をダクト３１にオリフィス２
９を介して接続するための第１の通路３４を規定し、他
方では、第２のボックス２４の側面２２と、第１のボッ
クス１８のこれに近接した側面との間に規定された第２
の通路３５を形成している。この第２の通路３５は、前
記オリフィス３０をダクト３１に、第３のボックス２５
の側面に形成されたオリフィス３２を介して接続してい
る。
【００２２】前記第１の通路３４は、逆止めバルブ３
６、即ち、座部に対してほぼ直角（上下）に移動可能な
シャッターを備えたバルブを備えている。この座部は、
第２のボックス２４の下面２８により構成され、また、
前記シャッター、即ち、逆止め部材は、第２のボックス
２４内で移動可能な平行６面体のブロック３７により構
成されている。このブロック３７は、注意深く設定され
た質量を有し、面２８の上に載置されている。即ち、こ
のブロック３７の質量は、約４０ｍｂａｒ（最大絶対圧
力Ｐｓに対応する）のゲージ圧力Ｐ+ ｃの、これへの作
用に対してダクト３１のオリフィス２９の所でバランス
させるように注意深く決定されている。
【００２３】前記ブロック３７は、第２のボックス２４
の側壁により案内され、ブロック３７が面２８の上に乗
ってオリフィス２９を閉じる下方位置、即ち、閉成位置
（図２）と、ブロック３７が面２８から上方に離れてオ
リフィス２９を通る流れを可能にする上方位置、即ち、
開成位置（図３）との間で移動可能である。
【００２４】前記第２の通路３５は、逆止め流入バルブ
３９を備えており、このバルブの座部は、第２のボック
ス２４の上面２５の一部により構成されており、また、
シャッター、即ち、逆止めバルブ部材は、第３のボック
ス２５内で移動可能な実質的に矩形のプレート４１によ
り構成されている。このプレート４１は、注意深く決定
された質量を有し、面２６の上に位置されている。即
ち、このプレート４１の質量はダクト３１の一部で、約
−５ｍｂａｒ（最小絶対圧力Ｐｉに対応する）のゲージ
圧力Ｐ- ｃのこれへの作用に対してバランスするように
注意深く決定されている。
【００２５】前記プレート４１は、第３のボックス２５
の側壁により案内され、プレート４１が面２６の上に乗
ってオリフィス３０を閉じる下方位置（閉成位置）（図
２）と、プレート４１が第２のボックス２４の面２６か
ら上方に離れてオリフィス３０を通る流れを可能にする
上方位置（開成位置）（図４）との間で移動可能であ
る。
【００２６】圧力調節装置１２は、ポリプロピレン並び
に／もしくはポリエチレンのようなプラスチックにより
形成されている。前記吐出手段５は、コンテナー４から
消費設備３へと液体２をポンプにより吐出可能としてい
る。また、前記供給システム６は、液体２の消費の結
果、コンテナー内に生じる真空空間を満たすように、コ
ンテナー４に超高純度窒素を供給可能としている。
【００２７】図２は、入口１４と，出口１６と、かくし
て、コンテナー４内とのゲージ圧力が圧力Ｐ- ｃとＰ+
ｃとの間であるときの圧力調節装置１２の動作状態を示
す。この状態では、両シャッター３７，４１は、閉成位
置にあり、かくして、入口１４と出口１６との間に、ほ
とんど完全なシールを形成している。矢印４３で示す窒
素のリーク流のみが、第２のボックス２４の壁とブロッ
ク３７との間をオリフィス２９を通って流れ、かくし
て、ポンプ９が駆動されていないときには、膨張手段１
７０の方向に液体２の蒸気が戻るのを阻止すること可能
としている。
【００２８】図３は、例えば、膨張手段１７０の欠陥の
ある動作により、入口１４での圧力がＰ+ ｃ以上になっ
たときの圧力調節装置１２の動作状態を示す。この状態
では、一方のシャッター３７は、上昇されて、流れ可能
位置になり、また、他方のシャッター４１は、閉成位置
にある。装置１２の入口１４でのＰ+ ｃに対しての過度
の圧力は、矢印４４により概略的に示されるように、周
囲の大気に第１の通路３４を介して排気される。この結
果、出口１６での、かくして、コンテナー４内での圧力
は、入口１４での圧力がせ１０ｂａｒ絶対圧力であった
としても、オリフィス２７を通る排気のために、最大許
容値よりも低く保たれる。
【００２９】図４は、例えば、装置１２により供給され
る窒素の流量が液体２が排出される流量を補償するのに
充分な多さではないときの、ダクト３１の一部のゲージ
圧力がＰ- ｃより低くなったときの圧力調節装置１２の
動作状態を示す。この状態では、一方のシャッター３７
は閉成位置にあり、他方のシャッター４１は、上昇され
て、流れを可能とする位置に移動されている。かくし
て、矢印４５により概略的に示されるように、空気が、
周囲の大気から出口１６、かくして、第２の通路３５を
介してコンテナー４方向に取り入れられる。この結果、
コンテナー４内の圧力は、入口１４での圧力がゼロであ
っても、最低許容値より高く保たれる。かくして、液体
は汚染されるようになるが、コンテナーの一体性は保持
される。
【００３０】
【発明の効果】かくして、本発明に係わる圧力調節装置
１２によれば、動作流体を供給するために、設備１の貯
蔵コンテナー４に不活性ガスを完全かつ安全に供給する
ことができる。窒素、もしくは、より一般的には不活性
ガスの消費は、実用上最小となり、ポンプ９の速度に自
動的に調整される。さらに、この装置の特別に簡単な構
成は、使用される不活性ガスと吐出される動作流体との
純度を保つのに適した材料で全体的に形成され得ること
を意味する。最後に、この装置は、調節する制御を必要
とせず、この結果、使用を簡単にし、制限された数の移
動部品は、長期に渡って実用上、摩耗が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係わる動作流体を消費するた
めの設備を一部切断して概略的に示す側面図である。
【図２】図２は、コンテナー内とのゲージ圧力が最低絶
対圧力と最大絶対圧力との間であるときの、図１に示す
設備の圧力調節装置の動作状態を示す断面図である。
【図３】図３は、入口での圧力が最大絶対圧力より高く
なったときの、図１に示す設備の圧力調節装置の動作状
態を示す断面図である。
【図４】図４は、ダクトの一部のゲージ圧力が最低絶対
圧力より低くなったときの圧力調節装置の動作状態を示
す断面図である。
【符号の説明】
１…設備、２…動作液体、３…消費ユニット、４…コン
テナー、５…吐出手段、６…供給システム、１２…圧力
調節装置、１４…入口、１６…出口、２５…上面（座
部）、２７…流入／流出オリフィス、２８…下面（座
部）、３１…ダクト、３４…第１の通路、３５…第２の
通路、３６，３９…逆止めバルブ、３７…ブロック（シ
ャッター）、４１…プレート（シャッター）

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の圧力のガス源（７）に接続される
    入口（１４）と、この入口（１４）にダクト（３１）を
    介して接続され、コンテナー（４）と連通される出口
    （１６）と、この出口（１６）での圧力を所定の最大値
    Ｐｓに制限するための第１のバルブ（３６）とを具備
    し、この第１のバルブは、前記ダクト（３１）を不活性
    ガスの排出のために流出オリフィス（２７）に接続する
    第１の通路（３４）に設けられた流出バルブである、コ
    ンテナー（４）にガスを供給するための圧力調節装置
    （１２）において、この装置は、前記出口（１６）での
    圧力を所定の最小値Ｐｉより高く維持する第２のバルブ
    （３９）をさらに具備し、この第２のバルブ（３９）
    は、液体をダクト（３１）に導く流出オリフィス（２
    ７）にダクト（３１）を接続する第２の通路（３５）に
    設けられた流入バルブであることを特徴とする圧力調節
    装置。
  2. 【請求項２】 前記第１のバルブ（１６）は、第１のシ
    ャッター（３７）を有し、この第１のシャッターは、前
    記ダクト（３１）の一部内の圧力と前記流出オリフィス
    （２７）の所での圧力との間の正の圧力差Ｐ+ のもと
    で、第１のシャッター（３７）自身の質量による働きに
    よって、下方の閉成位置と上方の開成位置との間で移動
    可能であり、この第１のシャッター（３７）は、所定の
    圧力差Ｐ + ｃの働きのバランスを果たすように決定され
    た質量を有することを特徴とする請求項１の圧力調節装
    置。
  3. 【請求項３】 前記第１のシャッター（３７）は、ほぼ
    水平に保たれた座部（２８）の上に配置されていること
    を特徴とする請求項２の圧力調節装置。
  4. 【請求項４】 前記流出オリフィス（２７）は、圧力Ｐ
    ａで周囲の大気との連通を果たすためのオリフィスであ
    り、また、Ｐ+ ｃ＝Ｐｓ−Ｐａであることを特徴とする
    請求項２もしくは３の圧力調節装置。
  5. 【請求項５】 前記第２のバルブ（３９）は、第２のシ
    ャッター（４１）を有し、この第２のシャッターは、前
    記ダクト（３１）の一部内の圧力と前記流入オリフィス
    （２７）の所での圧力との間の正の圧力差Ｐ- のもと
    で、第２のシャッター（４１）自身の質量による働きに
    対して作動して、下方の閉成位置と上方の開成位置との
    間で移動可能であり、この第２のシャッター（４１）
    は、所定の負圧力差Ｐ- ｃの働きのバランスを果たすよ
    うに決定された質量を有することを特徴とする請求項１
    ないし４のいずれか１の圧力調節装置。
  6. 【請求項６】 前記第２のシャッター（４１）は、ほぼ
    水平に保たれた座部（２６）の上に配置されていること
    を特徴とする請求項５の圧力調節装置。
  7. 【請求項７】 前記流入オリフィス（２７）は、圧力Ｐ
    ａで周囲の大気との連通を果たすためのオリフィスであ
    り、また、Ｐ- ｃ＝Ｐｉ−Ｐａであることを特徴とする
    請求項５もしくは６の圧力調節装置。
  8. 【請求項８】 圧力調節装置（１２）と、この圧力調節
    装置の入口（１４）を所定の圧力のもとで、ガス源
    （７）に接続するための接続手段（１３）と、前記圧力
    調節装置（１２）の出口（１６）をコンテナー（４）に
    連通させるためのパイプとを具備する、コンテナーにガ
    スを供給するためのシステム（６）において、前記圧力
    調節装置（１２）は、請求項１ないし７のいずれか１の
    圧力調節装置であることを特徴とするシステム。
  9. 【請求項９】 前記接続手段（１３）は、ほぼＰｉとＰ
    ｓとの間に、好ましくは、Ｐｓに近いデータ圧力Ｐｃに
    不活性ガスを膨張させる手段（１７０）を有することを
    特徴とする請求項８のシステム。
  10. 【請求項１０】 動作流体（２）を貯蔵するためのコン
    テナー（４）と、このコンテナー（４）に接続され、動
    作流体を吐出するための手段（５）と、前記コンテナー
    （４）にガス、特に、不活性ガスを供給するための供給
    システム（６）と、所定圧ガス源（７）とを具備し、前
    記供給システムは、前記ガス源（７）とコンテナー
    （４）とに接続されて、液体（２）の排出に従って生じ
    るコンテナーの負圧空間を前記ガスで満たすようになっ
    ている、動作流体を吐出するための設備（１）におい
    て、前記供給システム（６）は、請求項８もしくは９の
    システムであることを特徴とする設備。
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