JP2001090898A - 高圧ガス容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は高圧ガス容器に関するものであり、容
器本体に鋼材を使用しているに関わらず腐食の問題を生
ずることなくガスを清浄に維持することを目的とする。 【解決手段】容器本体１０は金属にて作られ、一端は閉
じており、開かれた他端首部１４にバルブ組立体１６を
締結するためのねじ部14-1を有している。容器本体１０
の内面はねじ部14-1に近接した部位も含めた実質的全面
にフッ素樹脂のライニング１２を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体の製造過程
等において窒素ガス、アンモニアガス等の高圧ガスの収
容のため使用される高圧ガス容器、詳しくは、フッ素樹
脂の内面ライニングを有した高圧ガス容器に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造等においては置換ガスなどと
して窒素ガスがよく使用される。窒素ガスは液化状態で
金属製容器に収容され、容器から気化させた窒素ガスを
取り出すようにしている。窒素ガスの液化のためには高
圧が必要であり従ってその収容のための容器も高圧に耐
えるものでなければならない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】窒素ガスなどの高圧ガ
スの収容用の容器は前述のように金属（クロームモリブ
デン鋼等）にて形成されるが、従来のものはその内面は
金属の剥き出しであり、ライニングなどはされていな
い。一方、窒素ガスは基本的には鋼材を腐食させるもの
ではないが長年の使用によっては高圧ガス容器の表面が
酸化され、腐食（錆び）が生ずることがありうる。この
ような腐食の発生によって窒素ガス中に酸化成分が不純
物として含まれる結果となり、これは半導体製造におけ
る歩留まり悪化の原因となりうる。

【０００４】また、高圧ガス容器に収容するガスとして
アンモニアガスなどの場合は鋼材を腐食させるためため
ガス容器の素材としてクロームモリブデン鋼のような通
常の鋼材は使用することはできず、耐腐食性の高い特殊
な金属素材を使用する必要があり、その製造コストが著
しく高くなる欠点があった。

【０００５】この発明はかかる従来技術の問題点を解決
するべくなされたものであり、通常の鋼材を使用しつ
つ、金属面の腐食の問題を生ずることなく、いつもガス
を清浄に維持することができる高圧金属容器を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、鋼材
にて作られ、一端は閉じており、開かれた他端にバルブ
組立体を締結するためのねじ部を有した高圧ガス容器に
おいて、特徴とするのは容器本体の内面は前記ねじ部に
近接した部位も含めた実質的全面にフッ素樹脂のライニ
ングを有していることにある。

【０００７】高圧ガス容器の内面にフッ素樹脂のライニ
ングを設けることにより、鋼材面が剥き出しとなった部
分は存在せず、ガスは鋼材には直接接触することは実質
的に防止されるため、その酸化（錆）が起こることはな
く、酸化物がガス中に不純物となって混入することは起
こりらず、半導体製造工場において使用した場合におけ
る歩留まり悪化のおそれが解消される。

【０００８】上記構成において、好ましくは、フッ素樹
脂のライニングは回転成形法などによる無端のものであ
る。内部圧力が１７０気圧にも達しうる高圧ガス容器で
は安全上厳格な規格が定められ、バルブ部を締結するた
めの開口部（首部）の内径は28.5 mm等といった小径の
ものであるが、このように小さな内径のものではフッ素
樹脂シートを人手により貼り付けるというような通常の
方法によりライニングを形成することはおおよそ不可能
といってよいが、回転成形法によりこのような小さな内
径の開口部の容器であっても３ mmといった必要な厚み
のエンドレスなフッ素樹脂ライニングを形成することが
可能となる。

【０００９】上記構成において、前記ねじ部はテーパね
じであり、ライニングはテーパねじの端部に当接するよ
うに延設されていることを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、バルブをねじ取り付け
するためのねじ孔を規格通りのテーパねじとした場合に
おいて、ライニングはテーパねじの端部に当接するよう
延設されているため、バルブを金属容器に装着した状態
において、金属容器の内面の金属の露出面が実質的に存
在しないようにすることができるため、鋼材の腐食によ
る悪影響を排除することができる。

【００１１】上記構成において、容器本体の内部空間に
開口するガス取り出し孔を形成した前記テーパねじの先
端部は径が細くなった突出部を形成しており、該突出部
は容器首部においてライニングに形成される開口部に挿
通されている。

【００１２】この構成により、テーパねじとバルブとの
接合部における鋼材表面に対するライニングの接合状態
をより良好とすることができ、フッ素樹脂ライニングに
よる鋼材表面の被覆性能をより高めることができる。

【００１３】別の実施形態によれば、高圧ガス容器にお
いて、前記ねじ部はストレートねじであり、かつねじ部
に近接した前記部位において、容器本体の内面は肩部を
形成し、フッ素樹脂の前記ライニングは前記肩部まで延
在しており、バルブ組立体の締結状態では突起部まで延
在したライニングの部分はバルブ組立体と肩部との間に
挟着されることを特徴とする。

【００１４】この構成によれば、ねじ部をストレートと
し、容器首部には肩部を形成し、この肩部まで延在する
延びるフッ素樹脂ライニングをバルブのねじ部の締め付
けによって肩部に押し付けることができるため、バルブ
本体とライニング間の完全なシールを得ることができ、
ねじ部へのガスの漏洩を理想的な状態で排除することが
できる効果がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施形態におけ
る高圧ガス用金属容器を示しており、この実施形態は金
属容器を構成する鋼材に対する腐食性が弱い、例えば、
窒素ガス等のガスの収容のため適したものである。高圧
ガス用金属容器は上端で開き下端で閉じた金属製容器本
体１０として構成される。容器本体１０は例えばクロー
ムモリブデン鋼などのパイプ材より形成され、下端は閉
じた湾曲部を形成するようにまた、上端は首部１４を形
成するように鍛造工程を受けている。首部１４はパイプ
材を鍛造により径を絞ることにより形成されており、そ
の肉厚はパイプ材自体の肉厚より相当大きな肉厚となっ
ている（図２参照）。

【００１６】容器本体１０の内面にはフッ素樹脂（例え
ばテトラフルオロエチレンを主体とするもの）のエンド
レスなライニング１２が後述のように回転成形法によっ
て形成されている。

【００１７】容器本体１０の上端の首部１４はバルブ組
立体１６の締結のためのものである。バルブ組立体１６
自体は容器内の例えば１５０気圧といった高圧を維持し
つつ、窒素ガスの必要時には開放されて必要個所に同ガ
スを供給することができる。バルブ組立体１６自体は公
知構成のものであるが、図２に示すように、バルブ本体
２０と、安全キャップ２２と、グランドナット２４と、
スピンドル２６と、バルブ２８と、スプリング３０とを
備える。安全キャップ２２は内部に銅材などより構成さ
れる安全薄板を備えており、この安全薄板は容器本体内
の圧力が容器内のガスの圧力（例えば１５０気圧）より
高い設定値（例えば１７０気圧）を超過すると破断さ
れ、ガスをキャップ２２に穿設される小孔（図示せず）
を介して外部に逃すことができるようになっている。グ
ランドナット２４はそのねじ部が本体２０の上端のねじ
孔20-2にねじ込まれ、グランドナット２４はその下端面
において本体上端の前記ねじ孔20-2の底面に当接してい
る。図３及び図４に示すようにスピンドル２６は矩形の
断面形状を呈しており、一方図３に示すようにグランド
ナット２４はその中心に開口24-1を有し、この開口24-1
に矩形断面形状のスピンドル２６が挿入されている。従
って、スピンドル２６はグランドナット２４に対しては
回転フリーとなっている。

【００１８】本体２０はその下端側にねじ開口20-3を有
しており、このねじ開口20-3にバルブ２８の下端のねじ
部がねじ込まれる。一方、バルブ２８は図４に示すよう
に矩形断面の中心開口28-1を有しており、この矩形断面
の中心開口28-1に矩形断面のスピンドル２６が嵌合され
ている。そのため、スピンドル２６に外部の締結工具
（図示せず）から加わる回転はバルブ２８に伝達され、
バルブ２８の下端のねじ部は本体２０のねじ孔20-3にね
じ込まれ、完全にねじ込んだ状態ではバルブ２８の下端
面が弁シート部に着座せしめられる。スプリング３０は
スピンドル２６を上方に変位するように付勢しており、
スピンドル２６の一体の環状フランジ部26-1は環状シー
ル（パッキン）３２をグランドナット２４に押しつけて
おり、シールが得られるようになっている。

【００１９】図２において、バルブ本体２０はガス配管
取付ねじ部20-1を形成しており、このねじ部20-1にガス
配管が接続されるようになっている。

【００２０】首部１４はその外周にねじ部14-2（図２）
を形成しており、図１で示すように、このねじ部に想像
線にて示すバルブ安全キャップ２９がねじ式に取り付け
されるようになっている。このバルブ安全キャップ２９
はバルブ１６を首部１４に取り付け、かつ容器内部にガ
スを収容した状態において容器が倒れるという事態が発
生した場合において、その衝撃によってバルブ１６が破
損すること及びそれに伴う高圧ガスの噴出の防止を意図
したものである。そのため、バルブ安全キャップ２９は
バルブ１６を容器首部１４に取り付けた状態おいて、バ
ルブ１６の全体を包囲することができる形態を有してい
る。

【００２１】図２において、容器本体上端の首部１４は
その内周にテーパねじ部14-1を形成しており、このテー
パねじ部14-1はバルブ本体２０の下端のテーパねじ部を
受け取るためのものである。バルブ本体２０の金属容器
１０へのテーパねじによる取り付けはガス容器の安全規
格上決められているものである。この安全規格によれ
ば、テーパねじ部14-1のねじ込みに先だってねじ部にシ
ールテープを巻くようになっている。これにより、ねじ
係合部の必要なシール性が得られるようになっている。

【００２２】図２に示すように、金属容器内面に形成さ
れるフッ素樹脂ライニング１２はバルブの本体２０の下
端のテーパねじ部を金属容器１０の首部１４におけるテ
ーパねじ孔14-1に完全締結時のバルブ本体２０の下端面
にまで延在している。そのため、バルブの締結状態では
バルブ本体２０の下端面２０Ａはフッ素樹脂ライニング
１２と接触しており、金属容器１０の内面はその実質的
全体がフッ素樹脂ライニング１２により被覆されること
となり、金属容器の内面の実質的全体がガスとの直接的
な接触を行うことを防止することができる。そのため、
金属容器１０の内面をガスによる攻撃から効率的に遮断
することができ、金属容器を構成する鋼材の腐食及びそ
の影響による半導体製品の製造における歩留まり悪化の
防止を実現する効果がある。

【００２３】次に、以上説明した第１の実施形態におけ
る高圧ガス容器の内周におけるフッ素樹脂ライニング１
２の形成について説明すると、フッ素樹脂ライニング１
２は公知の回転成形法によって形成することができる。
回転成形法においては粉末状のフッ素樹脂をライニング
を形成すべき容器に密封導入し、その後加熱炉内におい
て容器をフッ素樹脂の溶融温度下に加熱しつつ２軸で回
転させることにより容器の内周に均一に流動分布させか
つ溶着させ、そして、その後２軸回転を継続しながら温
度を徐々に降下させることにより脱泡及び冷却させ、こ
れにより容器の内周にエンドレスなフッ素樹脂ライニン
グを得るものである。回転成形によるフッ素樹脂のライ
ニング形成については公知であり、例えば、特開平３−
２０７４７４号公報、特開平５−２７１５０８号公報等
の記載を参照されたい。

【００２４】図５は回転成形において容器１０に２軸回
転運動を付与するための機構を概略的に示しており、図
示しないモータなどの第１の回転駆動源に連結された第
１の回転軸４０（矢印ａ方向に回転される）から一対の
アーム４２が平行に延びており、アーム間に容器本体１
０が配置され、容器は閉じた端部側は台４４に載置さ
れ、他端の首部１４に図４に示すように栓（プラグ）４
６の下端ねじ部がねじ込まれ、栓４６の上端部46-1はア
ーム４２に回転可能に挿入されている。台４４は第２の
回転軸４８（矢印ｂ方向に回転される）を介して第２の
回転駆動源であるモータ５０に連結される。軸４０と４
８とは相互に直交しており、その、その結果容器本体１
０には直交する２軸で回転される。

【００２５】図６に示すように栓４６は下端にテーパ状
の外ねじ部を有しており、このテーパ状の外ねじ部が容
器本体１０の首部１４のテーパねじ孔14-1にねじ込まれ
ることにより回転成形中の２軸回転下で容器１０を保持
する。このそして、栓４６の下端は容器首部１４の内周
のから所定距離Ｌ離間して位置している。そのため、直
交２軸での回転成形中に、フッ素樹脂は容器の首部１４
の内周にも分布させることができ、回転成形の完了後に
おいて図２に示すようにフッ素樹脂ライニング１２は首
部１４の内周上にも所定厚みの部分１２Ａを持たせるこ
とができる。

【００２６】図７はこの発明の第２の実施形態を示して
おり、バルブ本体２０はその底面から下方に突出する突
出部５２を有している。この突出部５２はバルブ本体２
０に一体に形成されており、容器本体１０の内周におい
て首部１４の付近に形成されるライニング１２の部分１
２Ａに実質的に隙間なく嵌合するように延びている。

【００２７】この発明の第２の実施形態においては、金
属容器１０の内周のフッ素樹脂ライニング１２に対する
バルブの本体２０の接触部の面積、換言すれば、シール
長が長くなる。そのため、内部に収容されるガスと容器
本体１０を構成する金属容器との直接的な接触の可能性
はより低減され、金属の直接接触があると生ずることの
ある容器本体１０の腐食の可能性のより低減を実現する
ことができる効果がある。

【００２８】図８はこの発明の第３の実施形態を示す。
この第３の実施形態では容器本体１０の首部１４におけ
るバルブ本体下端の収容のためのねじ孔を114-1のよう
にストレートとし、このストレートのねじ孔114-1に係
合するようにバルブの本体１２０の下端におけるねじ部
をストレートとし、かつバルブ本体１２０の下端に面す
るように容器本体の首部１４に肩部114-2を形成してい
る。バルブ本体１２０の下端のねじ部をストレートとす
ることは高圧ガス容器の規格には合致していないが、バ
ルブ本体１２０の下端と肩部114-2との対向構造によっ
て、バルブ本体１２０の下端と肩部114-2との間にフッ
素樹脂ライニング１２を位置させることができ、シール
性の向上を実現することができる。

【００２９】即ち、この第３の実施形態をより詳細に説
明すると、容器１１０の容器本体１１４の上端のねじ孔
114-1はストレートとなっており、ねじ孔114-１の下端
に肩部114-2が形成される。フッ素樹脂ライニング１２
の形成は肩部114-2の上面まで延在するように実施され
る。図５及び６により説明したものと実質的に同一の工
程により肩部114-2の上面まで延在するようなフッ素樹
脂ライニング１２の形成を行うことができる。

【００３０】以上の実施形態においては、バルブ本体１
２０の下端と容器首部１１４の肩部114-2とは軸方向に
対向しているため、バルブ本体１２０を容器本体の首部
１１４にねじ込んで行くと、肩部114-2上まで延びてい
るフッ素樹脂ライニング１２の部分１２Ｂはバルブ本体
１２０の下端と容器首部１１４の肩部114-2との間に締
結され、適当な弾性変形がフッ素樹脂ライニングに加え
られたときにおいてバルブ本体１２０の下端に対するフ
ッ素樹脂ライニング１２の理想的な当接状態が得られ、
バルブ本体１２０の下端とフッ素樹脂ライニング１２と
の間のより良好なシールが得られる。そのため、容器内
に収容されるガスがバルブ本体１２０の下端と容器首部
１１４の肩部114-2との間の接合部に漏洩することは、
完全に排除され、容器への収容ガスとしてアンモニアな
どのように鋼材表面への攻撃性（腐食性）が著しい材料
において最適なシールを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は高圧ガス容器の縦断面図である。

【図２】図２は図１の部分拡大断面図であり、高圧ガス
容器のバルブ部分を示している。

【図３】図３は図２のIII−III線に沿って表される矢視
断面図である。

【図４】図４は図２のIV−IV線に沿って表される矢視断
面図である。

【図５】図５は２軸回転成形方法を示す概略図である。

【図６】図６は図５の部分拡大断面図であり、２軸回転
成形における高圧ガス容器の栓の部分を示している。

【図７】図７は第２の実施形態を示す図である。

【図８】図８は第３の実施形態を示す図である。

【符号の説明】 １０…金属製容器本体 １２…フッ素樹脂ライニング １４…金属容器本体首部 14-1…ねじ部 １６…バルブ組立体 ２０…バルブ本体 ２２…安全キャップ ２４…グランドナット ２６…スピンドル ３０…スプリング ４０…第１の回転軸 ４２…アーム ４４…台 ４６…栓（プラグ） ４８…第２の回転軸 ５０…モータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼材にて作られ、一端は閉じており、開
   かれた他端にバルブ組立体を締結するためのねじ部を有
   した高圧ガス容器において、容器本体の内面は前記ねじ
   部に近接した部位も含めた実質的全面にフッ素樹脂のラ
   イニングを有していることを特徴とする高圧ガス容器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の発明において、フッ素
   樹脂のライニングは回転成形法などによる無端のもので
   あることを特徴とする高圧ガス容器。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の発明において、前記ね
   じ部はテーパねじであり、ライニングはテーパねじの端
   部に当接するように延設されていることを特徴とする高
   圧ガス容器。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の発明において、容器本
   体の内部空間に開口するガス取り出し孔を形成した前記
   テーパねじの先端部は径が細くなった突出部を形成して
   おり、該突出部は容器首部においてライニングに形成さ
   れる開口部に挿通されていることを特徴とする高圧ガス
   容器。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の発明において、前記ね
   じ部はストレートねじであり、かつねじ部に近接した前
   記部位において、容器本体の内面は肩部を形成し、フッ
   素樹脂の前記ライニングは前記肩部まで延在しており、
   バルブ組立体の締結状態では突起部まで延在したライニ
   ングの部分はバルブ組立体と肩部との間に挟着されるこ
   とを特徴とする高圧ガス容器。