JP2000329269A - 低温流体用バイヨネット継ぎ手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空容器９の壁面を貫通する取付け孔１
０に取り付ける真空ジャケット部６を改良して製作コス
トを低減し、かつ真空ジャケット部６の断熱真空部１３
を容易に高真空にすることができる低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手を提供すること。 【解決手段】 真空ジャケット部６の断熱真空部１３と
真空容器９の真空室１２とを連通することに着目したも
ので、固定断熱パイプ２および固定断熱パイプ２に対し
て嵌合した可動断熱パイプ３を備え、固定断熱パイプ２
を真空容器９の取付け孔１０に取り付けるとともに、固
定断熱パイプ２は、断熱真空部１３を形成する真空ジャ
ケット部６を有し、真空ジャケット部６に、断熱真空部
１３と真空容器９内の真空室１２とを連通可能な連通用
貫通孔３１を形成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手にかかるもので、とくに半導体の製造にあた
ってシリコンウェハーなどに各種のイオンを注入するイ
オン注入装置におけるシリコンウェハーの冷却操作、あ
るいはプラズマ表面処理装置などにおけるコーティング
時の冷却操作などにあたって液体窒素や液体ヘリウムな
どの低温流体移送用として用いられる冷却媒体移送用配
管、さらに、その他の配管において低温流体の移送用と
して応用することができる低温流体用バイヨネット継ぎ
手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のバイヨネット継ぎ手は、一対のパ
イプを互いに差し込んで構成するというその構造上、外
部からの侵入熱を低く押さえることができるため、たと
えば液体窒素や液体ヘリウムなどの低温流体を移送する
配管継ぎ手としてよく使われている。しかしながら、従
来の低温流体用バイヨネット継ぎ手は、固定式の配管で
あり、低温流体移送用としてこれを接続しても、相対的
に運動することはほとんどできない。しかも、バイヨネ
ット継ぎ手を組み込んだリンク配管は、長期間にわたっ
て使用され、耐久性が要求されている。

【０００３】低温流体を冷却媒体として採用し、被冷却
物にこれを移送して冷却する冷却媒体移送用配管などに
おいては、一対のパイプがそれぞれの軸心のまわりに互
いに回転可能であるなど可動式のバイヨネット継ぎ手が
要請されており、少しでも動かすことができる低温流体
用バイヨネット継ぎ手として提案されているものを図２
にもとづき概説する。

【０００４】図２は、提案されている低温流体用バイヨ
ネット継ぎ手１の断面図であって、低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手１は、固定断熱パイプ２および可動断熱パイ
プ３を組み合わせたもので、さらにＯリング４（シール
部材）および袋ナット５を有する。固定断熱パイプ２
は、その軸方向に延びる環状の真空ジャケット部６を有
し、真空ジャケット部６の外壁面全周に突出して形成し
た取付けフランジ７の部分において、取付けボルト８に
より真空容器９の外壁面側にこの低温流体用バイヨネッ
ト継ぎ手１を固定している。すなわち低温流体用バイヨ
ネット継ぎ手１は、真空容器９の取付け孔１０を貫通し
て常温常圧室１１から真空室１２へ至って、任意の低温
流体応用装置（図示せず）に低温流体を供給可能となっ
ている。

【０００５】固定断熱パイプ２は、真空ジャケット部６
の部分が二重管構造であって、その内部を断熱真空部１
３としてある。可動断熱パイプ３は、真空室１２が高真
空（０．０１Ｐａ以下の圧力）の場合には同様な二重管
構造にする必要はない。すなわち、図２に示した例は、
可動断熱パイプ３の外部（真空容器９の内部の真空室１
２）が高真空になっている場合を示している。この場合
には、使用雰囲気がそのまま高性能の断熱真空となるの
で、固定断熱パイプ２のような真空ジャケット部６（断
熱真空部１３）は不要となる。なお、真空室１２が低真
空（０．１Ｐａ以上の圧力）の場合には、低温流体が流
れている内部配管（可動断熱パイプ３）への断熱性能を
維持するために、大気圧中で使用する場合と同じよう
に、可動断熱パイプ３の外周部に高真空のジャケット
（断熱真空部１３に相当する断熱真空部）を設ける必要
がある。固定断熱パイプ２の端部は、これを凹部とし
て、この内部に可動断熱パイプ３の凸部とした端部を所
定長さ（差込み部１４）にわたって挿入し、回転継ぎ手
部１５とするとともに、この嵌合部分のわずかな間隙部
を付属断熱部１６としてある。

【０００６】この付属断熱部１６の最奥部（室温側）
に、Ｏリング４と、差込み部１４が抜けてしまうことを
防止可能な脱落防止用ストッパー１７および脱落防止用
フランジ１８と、上記袋ナット５と、を設けてある。し
たがって、固定断熱パイプ２および可動断熱パイプ３
は、軸方向には一体で相対的に移動することはなく、わ
ずかな隙間（付属断熱部１６）があるため回転継ぎ手部
１５（差込み部１４）において相対的に回転可能となっ
ている。

【０００７】Ｏリング４部分、さらに脱落防止用ストッ
パー１７および脱落防止用フランジ１８部分にはグリー
ス１９を塗布することにより、固定断熱パイプ２および
可動断熱パイプ３の回転を保障するように潤滑を行う。
なお、固定断熱パイプ２あるいは可動断熱パイプ３の回
転操作を行う場合には、袋ナット５をゆるめればよい。
また、真空室１２内部の低温装置（図示せず）への接続
に使用される低温流体用バイヨネット継ぎ手１の場合に
は、Ｏリング４によるシール部は、真空容器９より内方
側（真空室１２側）に少し入った状態でこれを配置する
場合が多い。

【０００８】固定断熱パイプ２および可動断熱パイプ３
により低温流体流路２０を形成し、低温流体流路２０内
を低温流体たとえば液体窒素ＬＮを一方向に供給可能で
あるとともに、たとえば被冷却物（図示せず）を冷却可
能で、被冷却物との熱的接触によりガス化した窒素ガス
ＧＮと混相状態で供給帰還させることができる。もちろ
ん、この低温流体流路２０内中央部に流体供給管（図示
せず）を配置することにより、この流体供給管内を供給
通路とし、流体供給管と固定断熱パイプ２および可動断
熱パイプ３との間を帰還通路とすることもできる。

【０００９】なお、付属断熱部１６の部分から窒素ガス
ＧＮが外方に漏れ出る可能性はあるが、Ｏリング４によ
りシールしてあるとともに、付属断熱部１６はわずかな
隙間しかないので、この間に進入した窒素ガスＧＮは多
少の温度差があっても対流することはほとんどできず、
低温の窒素ガスＧＮの存在により、断熱作用を呈するこ
とができる。また、Ｏリング４部分は、室温程度となっ
ているので、Ｏリング４が凍ることはないし、上述のよ
うにグリース１９などで潤滑することができる。さら
に、固定断熱パイプ２および可動断熱パイプ３は、薄肉
のステンレス鋼材料によりこれを構成すれば、この部分
を伝わって低温部に入る侵入熱はこれを非常に少なくす
ることができる。

【００１０】液体窒素ＬＮあるいは窒素ガスＧＮに圧力
がかかっている場合であっても、脱落防止用ストッパー
１７および脱落防止用フランジ１８が互いに係合してい
るとともに袋ナット５で固定しているため、この圧力の
ために差込み部１４が飛び出たり、抜け出ることは防止
されている。

【００１１】こうした低温流体用バイヨネット継ぎ手１
を利用することにより、たとえば直線状にこれを設ける
場合はもちろん、固定断熱パイプ２あるいは可動断熱パ
イプ３のいずれか一方を途中から任意の角度（たとえば
直角）に折り曲げ、さらに多数本の低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手１を組み合わせて多節リンクとすれば、三次
元内での低温流体（冷却媒体）の移送配管の構築が可能
である。すなわち、回転継ぎ手部１５における回転が可
能であるため、任意の範囲にわたって、被冷却物の動き
に追随して冷却媒体を移送可能である。

【００１２】しかしながら、真空容器９の外部（常温常
圧室１１中）に出ている固定断熱パイプ２における真空
ジャケット部６（断熱真空部１３）のような小さな空間
を高真空に維持することは困難である。一方、固定断熱
パイプ２の断熱性能を所定レベルに維持するには真空ジ
ャケット部６の断熱真空部１３を高真空に維持する必要
があり、この維持のために、徹底したアウトガス対策と
して、使用する材料の選定、アウトガスの少ない表面処
理、汚染しないような注意深い組立て作業、長時間のベ
ーキングおよび真空排気操作などを行う必要があり、固
定断熱パイプ２（真空ジャケット部６）の製作が難し
く、かつ高価なものとなっているという問題がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、運動する装置へ低温
流体を供給する際に、真空容器など真空装置の真空雰囲
気内で組み込んでいるとき、真空容器の壁面を貫通する
取付け孔に取り付ける真空ジャケット部を改良して、製
作を容易にし、性能も向上させることができる低温流体
用バイヨネット継ぎ手を提供することを課題とする。

【００１４】また本発明は、製作コストを低減可能な低
温流体用バイヨネット継ぎ手を提供することを課題とす
る。

【００１５】また本発明は、真空ジャケット部の断熱真
空部を容易に高真空にすることができる低温流体用バイ
ヨネット継ぎ手を提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、真空
ジャケット部の断熱真空部と真空容器の真空室とを連通
することに着目したもので、真空容器に取り付けるとと
もに、低温流体を移送するための低温流体用バイヨネッ
ト継ぎ手であって、上記低温流体を移送可能である、固
定断熱パイプおよびこの固定断熱パイプに対して嵌合し
た可動断熱パイプを備え、この固定断熱パイプを上記真
空容器の取付け孔に取り付けるとともに、この固定断熱
パイプは、断熱真空部を形成する真空ジャケット部を有
し、この真空ジャケット部に、上記断熱真空部と上記真
空容器内の真空室とを連通可能な連通用貫通孔を形成し
たことを特徴とする低温流体用バイヨネット継ぎ手であ
る。

【００１７】上記固定断熱パイプを上記真空容器の取付
け孔に取り付けるための取付けフランジを有するととも
に、この取付けフランジの上記真空容器の上記真空室側
において上記連通用貫通孔を形成することができる。

【００１８】上記真空容器の上記真空室が、高真空
（０．０１Ｐａ以下の圧力）であることができる。

【００１９】上記連通用貫通孔の数、大きさ、形状、形
成位置などは任意である。

【００２０】本発明による低温流体用バイヨネット継ぎ
手においては、真空ジャケット部の断熱真空部と真空容
器の真空室とを連通用貫通孔を介して連通するようにし
たので、真空容器を真空排気するときに断熱真空部も同
時に真空排気することが可能となり、断熱真空部を真空
室と同じ真空圧力にすることができ、固定断熱パイプの
真空ジャケット部の製作が容易であるとともに、その断
熱真空部を良好な高真空にすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
低温流体用バイヨネット継ぎ手３０を図１にもとづき説
明する。ただし、図２と同様の部分には同一符号を付
し、その詳述はこれを省略する。図１は、低温流体用バ
イヨネット継ぎ手３０の断面図であって、低温流体用バ
イヨネット継ぎ手３０においては、真空容器９の取付け
孔１０部分におけるＯリング４のシール部と取付けフラ
ンジ７との間に複数個の連通用貫通孔３１を均等に形成
してある。連通用貫通孔３１は、少なくとも１個でよ
い。

【００２２】この連通用貫通孔３１は、取付けフランジ
７の真空室１２側において真空室１２と固定断熱パイプ
２の真空ジャケット部６（断熱真空部１３）とを連通可
能であって、真空室１２および断熱真空部１３の間の空
気の出入りを可能とすることができるものである。

【００２３】こうした構成の低温流体用バイヨネット継
ぎ手３０において、外部に位置する固定断熱パイプ２の
真空ジャケット部６と真空容器９の真空室１２とを連通
用貫通孔３１を介して連結することが可能となり、真空
容器９の真空排気装置（図示せず）を用いて真空室１２
を真空排気するときに、真空ジャケット部６内部の断熱
真空部１３も同時かつ同等に真空排気することが可能と
なって、断熱真空部１３を高真空とすることができる。

【００２４】したがって、低温流体用バイヨネット継ぎ
手３０の固定断熱パイプ２の組み立て時に、従来のよう
な特別のアウトガス対策をすることなく、高性能な断熱
真空とすることが可能となる。すなわち、真空ジャケッ
ト部６部分は、すべてステンレス鋼などの金属で作られ
ているので、そのアウトガスは少なく、連通用貫通孔３
１を通しての十分な排気が可能であるとともに、アウト
ガスにより真空容器９内部を汚染することはない。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、真空ジャ
ケット部の壁面に真空室と連通可能な連通用貫通孔を形
成したので、低温流体用バイヨネット継ぎ手におけると
くに固定断熱パイプの真空ジャケット部を高真空に、か
つ廉価に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による低温流体用バイヨネ
ット継ぎ手３０の断面図である。

【図２】提案されている低温流体用バイヨネット継ぎ手
１の断面図である。

【符号の説明】

１ 低温流体用バイヨネット継ぎ手（図３） ２ 固定断熱パイプ ３ 可動断熱パイプ ４ Ｏリング（シール部材） ５ 袋ナット ６ 固定断熱パイプ２の真空ジャケット部 ７ 取付けフランジ ８ 取付けボルト ９ 真空容器 １０ 取付け孔 １１ 常温常圧室 １２ 真空容器９内の真空室 １３ 真空ジャケット部６の断熱真空部 １４ 差込み部 １５ 回転継ぎ手部 １６ 付属断熱部 １７ 脱落防止用ストッパー １８ 脱落防止用フランジ １９ グリース ２０ 低温流体流路 ３０ 低温流体用バイヨネット継ぎ手（実施の形態、図
１） ３１ 連通用貫通孔 ＬＮ 液体窒素 ＧＮ 窒素ガス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器に取り付けるとともに、低温
   流体を移送するための低温流体用バイヨネット継ぎ手で
   あって、 前記低温流体を移送可能である、固定断熱パイプおよび
   この固定断熱パイプに対して嵌合した可動断熱パイプを
   備え、 この固定断熱パイプを前記真空容器の取付け孔に取り付
   けるとともに、 この固定断熱パイプは、断熱真空部を形成する真空ジャ
   ケット部を有し、 この真空ジャケット部に、前記断熱真空部と前記真空容
   器内の真空室とを連通可能な連通用貫通孔を形成したこ
   とを特徴とする低温流体用バイヨネット継ぎ手。
2. 【請求項２】 前記固定断熱パイプを前記真空容器の
   取付け孔に取り付けるための取付けフランジを有すると
   ともに、 この取付けフランジの前記真空容器の前記真空室側にお
   いて前記連通用貫通孔を形成したことを特徴とする請求
   項１記載の低温流体用バイヨネット継ぎ手。
3. 【請求項３】 前記真空容器の前記真空室が、高真空
   であることを特徴とする請求項１記載の低温流体用バイ
   ヨネット継ぎ手。