JP2002147696A - 昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置及び方法 - Google Patents

昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置及び方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガ
スを抑制且つ供給するための装置及び方法の提供。 【解決手段】 (a)昇圧容器12の出口孔とシールさ
れて連通する弁本体14、(b)昇圧容器12の上記出
口孔と弁本体の出口孔との間にある、当該弁本体内の流
体排出路、(c)大気圧より低い圧力に応答することが
できる圧力感知手段を有し、上記弁本体と一体で、上記
流体排出路中にインライン式に位置し、上記圧力感知手
段が予め設定された圧力以下の下流圧力を感知したとき
にのみガスの供給を可能にするよう大気圧より低い圧力
に予め設定される圧力調整器16、及び(d)弁本体と
一体で、上記流体排出路中且つ上記圧力調整器16より
上流にインライン式に位置する高圧遮断弁18を含むよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、昇圧ガス貯蔵容器
のための一体式の供給用弁/調整器に関する。詳しく言
えば、本発明は、容器からのガスの抜き出しを可能にす
るのに大気圧より低い圧力を必要とする、昇圧ガス貯蔵
容器のための一体式供給用弁/調整器に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
装置の製造を含め、たくさんの産業用途において毒性及
びその他の危険な特殊ガスが使われている。これらの危
険な特殊ガスの多くの使用者は、意図せぬ放出の可能性
について心配している。正のゲージ圧力を用いることに
よって、ボンベ内の昇圧ガスはその昇圧ボンベに取り付
けられた遮断弁が一旦開放されると即座に放出される。
所定の位置に(大抵の危険性ガスについて必要とされる
ように)気密出口キャップがあったとしても、弁の意図
せぬ開放はキャップが取り外されたときに重大な結果に
至ることがある。必ずしも望ましくないとは限らないも
のの、危険性ガスの放出は半導体処理加工用途において
は特に望ましくないものであろう。そのような放出は半
導体処理加工工場の部分的又は完全な排気を必要とし、
スクラップ製品や予定外の停止時間のために実質的な損
失を招く。同様に、半導体処理加工工場で使用される敏
感で高価な機器は、微量の危険性ガスであってもそれに
さらされることにより損傷を受けることがある。
【0003】多くの危険性ガスの容器は、事故での放出
が起きた際にガスの放出量を制限するために弁の出口に
流量制限オリフィスを装備されている。流量制限オリフ
ィスは危険性ガスの放出量を有意に減少させるとは言っ
ても、いずれの放出も運転にとってはなおもかなりの混
乱のもとになりかねず、また人間にとっての危険の恐れ
が完全になくなるわけではない。更に、流量の制限は、
ボンベを使用する際にはガスの流量を実用的でないほど
制限するため、受け入れられないことがある。自動の遮
断弁を組み合わせた過剰流量センサーは、供給系で漏れ
の起きた際に流れを遮断することができるが、放出が供
給流量よりも相当多い場合に、且つそれが自動遮断弁の
下流で起きるとしたならば、有効であるに過ぎない。可
能性のある漏洩箇所の近くの危険性ガスモニターに基づ
いて遮断弁を作動させることが可能であろう。とは言
え、そのような系は全て、複雑で費用がかかり、そして
ガス供給系に既に適切に取り付けられているガス容器に
対して有効であるに過ぎない。多くの半導体製造プロセ
ス、例としてイオン注入、化学気相成長、反応性イオン
エッチング、高密度プラズマエッチングといったもの等
は、大気圧より低い(すなわち周囲圧力未満の)圧力で
危険性ガスを使用する。その結果として、ガスボンベは
全ての場合においてガスを正のゲージ圧で供給する必要
はない。
【0004】本発明の目的にとっては、ここで表記する
ガスという用語は永久ガス及び液化ガスの蒸気の両方を
包含する。永久ガスは、実際上圧力をかけるだけで液化
させることのできないガスである。液化ガスの蒸気は、
圧縮ガスボンベ内の液の上方に存在している。ボンベへ
の充填のために圧縮されたときに加圧下で液化するガス
は、永久ガスではなく、より正確に言うと加圧下の液化
ガスとして又は液化ガスの蒸気として説明される。
【0005】大気圧より低い圧力のガスを供給すること
への一つのアプローチは、Knollmuellerに
より米国特許第4744221号明細書に記載され、ま
たTomらにより米国特許第5518528号、同第5
704965号及び同第5704967号明細書に記載
された方法であり、それらにおいては、危険性ガスを容
器内の収着剤の表面へ物理的又は化学的に吸着して容器
内における所望の種の平衡圧力を低下させている。この
方法は特定のガス類の貯蔵と供給のために使用されては
いるものの(例えば、McManus,J.V.et
al., Semiconductor Fabtec
h, Vol.7, 1998 参照)、この方法には
かなりの制限がある。第一に、使用される所定容量の吸
着剤に貯蔵されるガスの量は液化した圧縮ガス(例えば
ホスフィン)と比べて相対的に少なく、それにより貴重
な足跡(footprint)空間を利用する相対的に
大きな容器を必要とし、そしてこれは、例えばこれらの
ガスを半導体製造のクリーンルームで使用する場合に、
重要になる。同様に、固体収着剤における伝熱の制限
は、圧縮ガス(例えば四フッ化ケイ素)からのものに比
べてガスを脱着することができる速度を制限する。
【0006】Knollmueller(米国特許第4
744221号明細書)には、ガスの平衡圧力が容器内
で低下するよう、ガスを固体収着剤へ吸着させる方法が
記載されている。容器を加熱することにより、容器内の
平衡圧力を上昇させそして大気圧より高い圧力でのガス
の供給を可能にすることができる。ところが、特殊ガス
の加熱は、それがゆっくりであり、制御がむずかしく、
そしてガスの分解の原因になるので、望ましくない。同
様に、供給圧力を上昇させるよう加熱する場合も、ガス
の偶発的な放出に対する保護が弱くなる。
【0007】Tomら(米国特許第5518528号明
細書とそれに続く米国特許第5704965号及び同第
5704967号明細書)は、下流圧力を低下させるこ
とにより実質的に分解することなくガスを放出すること
ができる収着剤を使用することにより、この考えに改良
を加えた。これらの収着剤にはなおも、収着物(危険性
ガス)ごとに最適化させることが必要であるという不都
合がある。更に、この系における容器内の平衡圧力は、
製品が抜き出されるにつれて絶え間なく低下する。この
現象は、ガス流量の管理をより困難にし、そして容器へ
詰められたガスのうちの使用者が抜き出すことができる
分を制限する。同様に、周囲温度が上昇する場合には、
容器内の圧力は潜在的に大気圧よりも上昇しかねず、偶
発的な放出に対する保護を縮小させかねない。逆に、よ
り低い温度では、それらはガスを供給するのに十分な圧
力にならないことがある。
【0008】大気圧より低い圧力下で危険性ガスを貯蔵
する場合の付加的な関心事は、減圧のために漏洩が起こ
る場合の容器の内部汚染の可能性である。この大気から
の汚染はガスの純度に悪影響を及ぼすばかりでなく、上
記の方法に関して言えば、大気圧より低い圧力下で貯蔵
されるガスと反応しそして熱、圧力、又は腐食性の副生
物を発生させることも考えられる。この方法にあっての
追加の問題は、供給されるガスの圧力は残留している吸
着ガスの量と吸着剤の温度の両者の関数であるというこ
とである。それゆえに、吸着ガスを含有している容器内
の圧力は、内容物が加熱されると大気圧を簡単に超える
ことがある。同様に、供給圧力は容器内容物が減ってく
るにつれて望ましくなく低下する。結局は、供給圧力は
十分な流量をもはや維持できない点まで減少する。この
時点で、初期の充填量に比べ吸着された相に残っている
ガスの残留量がたとえかなりのものであったとしても、
供給源を交換しなくてはならない。
【0009】大気圧より低い圧力のガスを供給すること
へのもう一つのアプローチは、LeFebreらにより
米国特許第5937895号明細書に記載された装置で
ある。ここでは、その装置は調整器を備え、そしてこれ
は、一つの態様においてこの調整器の下流の真空条件に
応答する弁を、構成要素として使用する。この弁は、そ
の真空条件が有毒な液又はガスが偶発的にこぼれたり放
出されたりする可能性を低下させるように弁の下流で生
じる場合に、流動を可能にするだけである。Knoll
muellerの米国特許明細書及びTomの米国特許
明細書に記載されたように収着剤は使用されないことに
注目されたい。この米国特許明細書では、その大気圧よ
り低い圧力のガスの供給装置を、米国特許第60451
15号明細書に開示されたように貯蔵容器内で内部の流
量を制限しながら使用することも教示されている。この
流量制限器は、昇圧した容器からの気相流体の排出を制
限する毛管寸法の開口を設ける。米国特許第60451
15号明細書で指摘されているように、容器からの液の
排出は、液の排出質量流量が特定の開口を通しての対応
するガスの排出質量流量を大きく超えるので、特に危険
になることがある。米国特許第6045115号明細書
では、毛管流量制限器の入口の箇所をボンベの長さ方向
のほぼ中間にしている。従ってこれは、ボンベが逆さま
であろうと正規の向きに置かれようと、ボンベ内の液の
排出を防止する。ところが、この設計の否定的な側面は
毛管系が詰まりやすくなりかねないということである。
一旦詰まると、ボンベは危険性のガスを空にするのが困
難でありあるいは不可能である。
【0010】液の排出を防止するという同じ結果を得る
ため、国際出願PCT/US99/09137号明細書
には、相分離装置を使用する昇圧容器を用いることが教
示されており、この相分離装置は、容器内の液から発生
する蒸気又はガスを通すがその液は通さない多孔質の膜
である。ここでは、相分離器は、流体が圧力調整器に入
って調整器の機能を妨げ、また容器から液が出てゆくの
を防止するよう、圧力調整器の上流に配置される。この
調整器は、計量分配条件に応じて大気圧より高いことが
あり、大気圧より低いことがあり、あるいは大気圧であ
ってもよい容器の圧力レベルで容器からガス又は蒸気を
計量分配するため前もって定められたレベルに設定する
ことができる流量装置である。
【0011】本発明は、従来技術の制限を、収着により
及び調整器の上流の高圧弁の使用によるよりも、圧力を
機械的に大気圧より低い圧力に低下させることによって
克服する。負圧調整器(絶対圧調整器又は真空調整器と
しても知られる)は周知であるとは言え、この機能をガ
ス貯蔵・供給パッケージと一体にすることにより、それ
を用いることで単独型調整器によっては得られない特異
な利益がもたらされる。大気圧より低い圧力のみを提供
するよう前もって設定しそして固定してもよい、この一
体式の弁/調整器は、偶発的なガスの放出の危険を有利
に低下させる。
【0012】ヨーロッパ特許出願公開第0916891
号明細書には、調整器の上流に高圧遮断弁を有するモジ
ュールガス制御弁が開示されている。ここでは、遮断弁
の目的は計量分配を制御するためである。ここに教示さ
れた装置は、標準的な圧縮ガス装置用であって、調整器
の下流の圧力が大気圧より低くなったときにガスを供給
するだけの装置用ではない。液が調整器を妨害しないよ
うにするのに使用することは教示されていない。
【0013】従来技術のいずれも、昇圧容器から大気圧
より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装
置であって、圧力感知手段が予め設定した圧力以下の下
流圧力を感知したときにのみ容器内のガスの供給を可能
にするための大気圧より低い圧力の調整器を含み、且つ
この圧力調整器の上流に高圧遮断弁を含むものを、教示
してはいない。ガスは、装置の出口孔が真空系に接続さ
れるときにのみ流れることができる。この一体の弁/調
整器における調整器の上流の高圧弁は、下記で詳しく検
討するように多数の利点を提供する。
【0014】昇圧容器から危険性ガスを抑制且つ供給す
るための装置を提供することが、第一に求められてい
る。更に、昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性ガ
スを抑制且つ供給するための装置が求められている。な
お更に、危険性ガスの偶発的な漏れあるいは放出の可能
性を低下させる、危険性ガスを抑制且つ供給するための
装置を提供することが求められている。また更に、有毒
流体の取り扱い、貯蔵及び供給を制御するための収着剤
を必要とすることなしに、危険性ガスを抑制且つ供給す
るための装置を提供することも求められている。真空系
とともに使用に供されるときに内容物を排出することが
できるだけである、危険性ガスを抑制且つ供給するため
の装置を提供することが、更に求められている。装置の
下流の条件が大気圧よりも低い所望の圧力にあるときに
危険性ガスを計量分配することができるのみの、危険性
ガスを抑制且つ供給するための装置を提供することが、
なお更に求められている。流量制限オリフィスの使用を
必要としない、危険性ガスを抑制且つ供給するための装
置を提供することも、やはり更に求められている。危険
性ガスの意図しない流れを遮断するため自動遮断弁に連
結された過剰流量センサーの使用を必要としない、危険
性ガスを抑制且つ供給するための装置を提供すること
が、更に求められている。漏れの可能性のある箇所の近
くの危険性ガスモニターに連結された遮断弁の必要なし
に、危険性ガスを抑制且つ供給するための装置が、なお
更に求められている。また、減圧のために漏れが起きた
場合の容器の内部汚染の可能性を最小限にする、大気圧
より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装
置を提供することも、更に求められている。最後に、比
較的少量の空間を必要とする、危険性ガスを抑制且つ供
給するための装置を提供することが求められている。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、容器からのガ
スの抜き出しを可能にするために弁の下流で大気圧より
低い圧力を必要とする昇圧ガス貯蔵容器のための供給用
弁/調整器装置を提供する。この供給用弁/調整器装置
には、圧力を低下させる装置又は調整器の上流に高圧遮
断弁が含まれる。この高圧遮断弁は、液が調整器へ入り
込んで容認できないほど大きな排出流量の原因となるの
を防止する働きをする。本発明の主目的はフェイルセー
フの供給を行うことであるから、この高圧遮断弁は、輸
送、使用者の装置への接続及びそれとの切り離しの際の
意図しないガスの放出を防止するのに減圧装置に対する
バックアップとして働く。随意に、高圧遮断弁は空気式
に、そうでなければ機械式に作動され、そして空気式に
又はそのほかの方式で作動させていないとき普段は閉じ
るようにバイアスをかけられる。
【0016】昇圧容器から大気圧より低い圧力の危険性
ガスを抑制(containing)且つ供給するため
の装置が提供され、それは、当該昇圧容器の出口孔とシ
ールされて連通する弁本体を含む。この昇圧容器の出口
孔は、昇圧容器の内部チャンバーに通じている。弁本体
には、昇圧容器の出口孔と弁本体の出口孔との間に、流
体排出路が位置している。大気圧より低い圧力に応答す
ることができる圧力感知手段を有し、弁本体と一体で、
流体排出路中にインライン式に位置する圧力調整器が含
まれ、この圧力調整器は、当該圧力調整器が予め設定さ
れた圧力の又はそれより低い圧力の下流圧力を感知した
ときにのみ内部チャンバーから当該調整器を通しガスを
供給するのを可能にするよう大気圧より低い圧力に予め
設定される。最後に、弁本体と一体であり、そして流体
排出路中且つ上記圧力調整器より上流にインライン式又
は直列に位置する高圧遮断弁が含まれる。ガスは、出口
孔が真空系に接続されたときのみに、昇圧容器の内部チ
ャンバーから昇圧チャンバーの出口孔を通り、流体排出
路を通り、そして弁本体の出口孔を通って流れる。
【0017】随意に、圧力調整器は大気圧未満に予め設
定して固定される。やはり随意に含まれるのが、流体排
出路中にインライン式に位置し圧力調整器の下流の低圧
遮断弁であり、これはガスボンベからのガスの流れを制
御するため及び低圧遮断弁が閉じた位置にある場合に貯
蔵及び運搬中に周囲空気が入り込むのから調整器を保護
するためのものである。高圧遮断弁は、作動中の真空系
が弁本体の出口孔に接続されないとき普段は閉じるよう
にバイアスをかけられてもよい。昇圧容器の出口孔と弁
本体の充填口の孔との間で、弁本体に充填路が含まれて
いてもよい。随意に、空気又は異種ガスの逆流を防ぐた
めの、流体排出路にインライン式に位置し、高圧遮断弁
の上流且つ容器の出口孔の下流にある、残留圧力弁が含
まれていてもよい。圧力調整器は、予め設定される圧力
に固定してもよく、あるいは可変式であってもよい。昇
圧容器に着脱式に配置される弁保護キャップが、容器及
び装置から蒸気が漏れるのに備えて二次的な抑制手段と
して働くことができる。この弁保護キャップは、漏れ検
出装置へ取り付けるための口を持つことができる。最後
に、真空系は、容器から大気圧未満の圧力でガスを抜き
出し、そして次にこのガスをより高い圧力で供給するた
め圧縮する圧縮機を含んでもよい。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明は、貯蔵容器からのガスの
抜き出しを可能にするため弁の下流で大気圧未満の圧力
を必要とする昇圧ガス貯蔵容器のための供給用弁/調整
器装置を提供する。この供給用弁/調整器装置に含まれ
るものは、減圧用装置又は調整器の上流の高圧遮断弁で
ある。この高圧遮断弁は、許容できない大きな排出流量
の原因となる、容器から調整器へと液が入り込むのを防
止する働きをする。本発明の主目的はフェイルセーフの
供給を行うことであるから、この高圧遮断弁は、輸送、
使用者の装置への接続及び接続解除のときの意図せぬガ
スの放出を防ぐのに減圧装置に対してバックアップとし
て働く。随意に、この高圧遮断弁は空気式に、そうでな
ければ機械式に作動され、そして空気式か又はほかの方
式で作動されていないとき普段は閉じるようにバイアス
される。
【0019】更に、非常に危険なガスを大気圧未満の条
件で供給する場合には、ガスを使用する前に潜在する不
純物を除去するため圧力調整器の上流側を排気すること
が、特に有利なことがある。また、毒性ガスの調整器の
直ぐ上流側の空間を排気するため、ガス容器を使用後に
系を再び排気するのが有利である。これらの排気は、調
整器の上流に正圧の遮断弁がある場合に可能であるに過
ぎない。
【0020】上記のように、ガスボンベパッケージと一
体である絶対圧調整器、すなわち大気圧に代わって大気
圧未満の圧力に応答することができる圧力感知手段を有
する調整器、を使用することによって、危険なガスを供
給する安全な手段が提供される。そのような調整器は、
容器の出口弁又はそのほかの供給系の構成要素が意図せ
ず大気に開放された場合にガスが少しも供給されないの
を保証する0Pa(ゲージ圧)(0psig)未満の手
頃な圧力(例えば約−34.5kPa(ゲージ圧)(−
5psig))に前もって設定し、固定することができ
る。とは言え、ガスは、当該系が真空系に適切に接続さ
れたときにのみ、流れる。この構成の追加の利益は、調
整器が、容器内の圧力が大気圧未満になったときにさえ
も、ボンベへの逆流を防止するのを助ける働きもするこ
とである。供給圧力は、ガスのモル流量を精密に制御で
きるよう、流動用に十分な推進力を提供するように選ば
れる。
【0021】調整器の供給圧力設定は、固定バネを使っ
て調節してもよく、あるいは調節するのに特殊な鍵を必
要とする調節可能なバネを使ってもよく、又は部分的に
排気されもしくは昇圧されるドームロード(dome
load)を使ってもよい。あるいはまた、圧力調節装
置は、例えばガス流動路の一部である単一のシリコンウ
エハーにともにエッチングされた、圧力感知器とマイク
ロマシン加工した制御弁から構成されるマイクロエレク
トロメカニカルシステム(MEMS)からなることがで
きる。とは言え、本発明のいずれの態様においても、供
給系の重要な特徴は、容器がさらされるものと当然予想
することができるいずれの条件下でも、最高の供給圧力
は常に標準大気圧のそれより低いということである。
【0022】ボンベの内容物がなくなってボンベの重量
又は内部圧力が許容できるレベル未満に低下したなら、
ボンベは通常のやり方でもって交換してよく、それをい
っぱいに充填したボンベと取り換えることができる。使
用済みの容器は、ガスの供給者により、特殊な鍵付きの
弁と気密の出口キャップとを有する、当該容器に組み込
まれる別個の流路を使って再充填することができ、その
鍵付きの弁と気密の出口キャップの一方又は両方は特殊
な鍵付きの工具を使ってガス供給者が解放することがで
きるだけでもよい。
【0023】次に、図面を参照することにし、それらに
おいてはいくつかの図面にわたって同様の参照番号は同
様の構成部品を示している。図1〜7には、昇圧容器か
らの大気圧未満の圧力の危険なガスを抑制且つ供給する
ための装置のいくつかの構成が示されている。図1は、
一体の弁/調整器集成体14を取り付けたガスボンベ1
2の形をした、危険なガスを抑制且つ供給するための装
置10を示している。好ましくは、標準的な圧縮ガスボ
ンベ12が使用され、そしてそれは、絶対圧調整器16
と、この調整器16の高圧側、すなわち上流側の高圧遮
断弁18とが組み込まれる弁/調整器集成体14で閉じ
られる。同様に、図2は、危険なガスを抑制且つ供給す
るための装置20を示しており、ここでは、高圧遮断弁
18が弁/調整器集成体14’の調整器16の高圧側に
位置し、そして低圧遮断弁22が調整器16の低圧側に
位置している。簡潔にするため、装置10と20の共通
の部品は同じ参照番号を付され、そしてそれらの構造と
動作の説明は繰り返されないことに注意されたい。異な
る特徴のみが詳しく説明される。ここでは、ガス供給の
制御機能は、随意である低圧弁22により果たすことが
できる。この低圧弁22の目的は、ボンベから抜き出さ
れるガスの流量を制御することであり、そしてより重要
なのは調整器16を貯蔵及び運搬中の周囲空気の侵入か
ら保護することである。この特徴は、空気の汚染が腐食
もしくは固形物の生成又は両方をもたらしかねない、例
えばHCl、HBr、SiH4、BCl3等の、腐食性又
は反応性ガスを供給する場合に、特に重要である。ガス
の使用者がガスを使い終えたならば、高圧弁18を閉
じ、そして残留ガスを弁/調整器集成体14’から排気
する。この態様の弁/調整器集成体14’を下流の構成
要素との接続から解除する前に、調整器16の下流の低
圧弁22を閉じて、排気された空間に系の接続を解除す
るとき空気が吸い込まれるのを防止する。
【0024】ここで検討するときには、高圧弁18と低
圧弁22への言及は、流動路中の弁の位置を指し、必ず
しも弁の物理的な特性を指さないことに注目されたい。
すなわち、高圧弁18は昇圧ガスボンベ12に最も近
く、且つ調整器16の上流にあり、そして低圧弁22は
高圧弁18及び調整器16の下流にある。
【0025】一つの運転様式において、不活性ガス(例
えば乾燥N2、Ar等)を弁/調整器集成体14’へ導
入してから低圧弁22を閉じて、運搬中の調整器16へ
の空気の侵入の危険を更に低下させてもよい。このよう
に、高圧遮断弁18の追加の役割は、明確に分離し、そ
れにより運搬の際調整器をガスシールするのに使用され
る不活性パージガスで危険なプロセスガスが汚染されあ
るいは希釈されるのを防ぐことである。随意に、高圧遮
断弁18は、作動している真空系が弁本体の出口孔につ
ながれていないときには、当該技術において知られた手
段により標準的に閉じるようにバイアスしてもよい。
【0026】再充填口24は、図1及び2の態様に示し
たように切り離してもよく、あるいは図3の大気圧未満
の圧力の危険なガスを抑制且つ供給するための装置30
に示したようにバイパス管路28と弁32を使って抜き
出し口26と兼用にしてもよい。簡潔にするため、装置
10、20及び30の共通の部品は同じ参照番号を付さ
れ、そしてそれらの構造と動作の説明は繰り返されない
ことにやはり注意されたい。異なる特徴のみが詳しく説
明される。
【0027】大気圧未満の圧力の危険なガス(この例に
ついて言えばC46)を抑制且つ供給するための装置4
0の具体的態様を図4に示し、更にもっと詳しいものを
図8〜11に示すが、この装置は図2と同様の口が二つ
の構成の弁/調整器集成体14”’を有する。口が一つ
の弁/調整器集成体14””の態様50は図5に示さ
れ、これは図3と同様である。ここでも、簡潔にするた
め、装置10、20、30、40及び50の共通の部品
は同じ参照番号を付され、そしてそれらの構造と動作の
説明は繰り返されない。異なる特徴のみが詳しく説明さ
れる。
【0028】輸送関係当局により必要とされる場合に
は、図4と5に示したように、随意の圧力逃がし装置3
4を含めてもよい。同様に、大気圧未満の圧力について
校正される圧力計36を、供給圧力を監視するために含
めてもよい。図4及び図8を参照されたい。
【0029】更に、液化しない圧縮ガスのために、調整
器の上流に圧力計を、容器内のガスの含有量を指示する
ため含めることができる。
【0030】この例では、ガス使用者は、例えば圧縮ガ
ス協会(Compressed Gas Associ
ation)の直径表示安全システム(Diamete
rIndex Safety System)により規
定されることがある出口の受け口38(図8及び10参
照)に接続し、そして次に、一般にピッグテイルアダプ
ターと呼ばれる、適切な接続アダプターを使って使用者
のプロセス機器に接続する。空気にさらされた空間から
汚染物を随意にパージしてから、弁/調整器集成体14
の下流の圧力を大気圧未満に低下させる。次いで、高圧
弁18と低圧弁22を開放し、ガスの流れを開始させる
ことができる。
【0031】図6に見られるように、この流れは、処理
チャンバー42を出口の受け口38と真空発生器44と
の間に位置させることによりこのチャンバーを通して有
効に導くことができる。
【0032】系が不注意に大気に開放された場合には、
危険なガスの流れは速やかに停止し、あるいは劇的に減
少して、それにより人が暴露されあるいは装置が損傷を
こうむる危険を低下させる。同様に、低圧弁22、又は
低圧弁22と高圧弁18の両方が、最初に出口の受け口
38を真空源44に接続することなく、不注意に開放さ
れた場合には、ガスは容器からほとんどあるいは少しも
漏れ出さない。
【0033】図7に見られるように、ガスを大気圧に近
いか又はそれより高い圧力で下流のプロセスに供給しな
くてはならない場合には、製品を大気圧未満の圧力で容
器から抜き出し、そして次にそのガスをより高い圧力で
供給するために、随意に圧縮機46を使用してもよい。
安全性を付加するために、この圧縮機46は十分換気さ
れる囲い48の中に位置させ、そして危険ガス放出検出
感知器52(図7参照)と連動させることができる。
【0034】低蒸気圧のガスを供給する場合には、可能
性のある漏洩源として機能する弁のねじを用いず完全に
シールするのを保証するため、弁/調整器集成体14を
昇圧ガスボンベ12へ溶接するか、そうでなければ一体
式に取り付けることが可能である。可能性のある有利な
構成は、圧力容器12の内側に調整器16の敏感な構成
部品を配置し、それによりそれらを保護するものであ
る。
【0035】ガス出口38と使用者の真空系との接続
は、任意の数の標準的な高性能真空接続部品、例えばC
ajonから入手されるSwagelok(商標)、V
CR(商標)及びUltratorr(商標)接続部
品、あるいはConflat(商標)又はDel−Se
al(商標)、あるいはいろいろな供給元から入手され
るJIS、ISO、KF、W、B又はCシール等による
ことができる。また、圧縮ガス協会により推奨される適
切な鍵付きのガスボンベを使用してもよい。可能性のあ
る拡張として、相容れないガスが誤って一緒にされない
ことを保証するために、特注の鍵付きの接続部品を採用
することができよう。一般的には、図8〜11を参照さ
れたい。
【0036】保護装置を取り外すことなく低圧の接続を
行うのと遮断弁を作動させるのとを可能にする、図4に
模式的に示した、随意の一体式弁保護装置(ボンベキャ
ップと同様のもの)54を、容器に取り付けてもいよ
い。更に、上記の特徴を備えていてもあるいは備えてい
なくても、弁保護キャップ54は随意に、いずれかのね
じ込み接続部品から容器へと蒸気が漏れ込むのに対する
二次的な封止器(containment)として働く
ことができ、そしてこれには随意に、漏れ検出機器を取
り付けるため受け口56を取り付けてもよい。パッケー
ジをより容易に輸送し据え付けるために、一体式の取っ
手又はその他の持ち上げ用の補助具をこの保護装置に作
りつけてもよい。最後に、調整器16及び弁18、22
の下流で、流量制限オリフィスを随意に使用してもよ
い。
【0037】本発明は、図4に見られるように、異種ガ
スの逆流を防止するため高圧遮断弁18の上流に接続す
ることができる残留圧力弁58を、随意に含んでもよ
い。とは言え、本発明における調整器が逆流自体を抑制
する役割を果たすことができようが、驚くべきことに、
調整器の上流の残留圧力弁はフェールセーフの供給を予
め設定した圧力にのみ維持する上でより基本的な役割を
有することができる。
【0038】より好ましい単段ダイヤフラムの設計の減
圧装置(調整器)は、入口圧力を低下させると出口圧力
を上昇させることになるように、調節された下流(出
口)圧力が入口圧力につれて変動するという一般的な特
性を有する。従って、本発明の要点は、運搬時又は貯蔵
時にはおそらく起こらない下流圧力が所定の値未満(例
えば大気圧未満)になったときにのみガス又は蒸気を安
全に供給する装置を提供することであるから、上流の圧
力は常に所定の圧力より高く維持されることが非常に重
要である。この状況において残留圧力弁の存在すること
は、この問題を解決する。
【0039】最後に、本発明の装置は、ここにおいて教
示された様々なものを使用者が容易に製造しそして容易
に変更することができるようなモジュール部品から製作
することができる。
【0040】ここでは、具体的な態様を参照して例示し
説明してはいるが、本発明はここに示した細目に限定さ
れるものではない。それどころか、本発明の精神から逸
脱せずに、特許請求の範囲に記載されたものと均等であ
るものの範囲内において、それらの細目に様々な改変を
加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満
の圧力のガス供給装置の簡略正面図である。
【図2】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満
の圧力のガス供給装置の第一の別構成の簡略正面図であ
る。
【図3】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満
の圧力のガス供給装置の第二の別構成の簡略正面図であ
る。
【図4】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満
の圧力のガス供給装置の第三の別構成の簡略正面図であ
る。
【図5】本発明の一つの好ましい態様による大気圧未満
の圧力のガス供給装置の第四の別構成の部分簡略正面図
である。
【図6】処理チャンバーを通して導かれる流れを示して
いる、図4の構成の簡略正面図である。
【図7】ガスをより高い圧力で供給するため圧縮機を使
用している、図4の構成の簡略正面図である。
【図8】図4の構成の正面斜視図である。
【図9】図4の構成の背面斜視図である。
【図10】図8の10−10線に実質的に沿って見た、
図4の構成の断面図である。
【図11】図8の11−11線に実質的に沿って見た、
図4の構成の断面図である。
【符号の説明】
12…ガスボンベ 14、14’、14”、14”’、14””…弁/調整
器集成体 16…調整器 18…高圧遮断弁 22…低圧遮断弁 24…再充填口 26…再充填口兼用抜き出し口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド マーティン パールステイン アメリカ合衆国,ペンシルバニア 18062, マカンギー,ブルックフィールド ドライ ブ 118 (72)発明者 ジョン ジルズ ランガン アメリカ合衆国,カリフォルニア 94566, プリーザントン,パセオ グラナダ 3058 (72)発明者 ダオ−ホン チェン イギリス国,ボードウォーク プレイス 172 (72)発明者 ジョン アーベン イギリス国,クライヤーズ ヒル ロー ド,‘ミッドウェイズ’ (72)発明者 ベンジャミン リー ハーツラー アメリカ合衆国,ペンシルバニア 18104, アレンタウン,フェアビュー ストリート 2546 Fターム(参考) 3E072 AA01 DB10

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)昇圧容器の内部チャンバーに通じ
    る当該昇圧容器の出口孔とシールされて連通する弁本
    体、 (b)上記昇圧容器の上記出口孔と上記弁本体の出口孔
    との間にある、当該弁本体内の流体排出路、 (c)大気圧より低い圧力に応答することができる圧力
    感知手段を有し、上記弁本体と一体で、上記流体排出路
    中にインライン式に位置する圧力調整器であって、上記
    圧力感知手段が予め設定された圧力又はそれより低い圧
    力の下流圧力を感知したときにのみ上記内部チャンバー
    から当該調整器を通しガスを供給するのを可能にするよ
    う大気圧より低い圧力に予め設定される圧力調整器、及
    び (d)上記弁本体と一体であり、そして上記流体排出路
    中且つ上記圧力調整器より上流にインライン式に位置す
    る高圧遮断弁、を含み、それにより、上記出口孔が真空
    系に接続されたときのみに、ガスが上記昇圧容器の内部
    チャンバーから上記昇圧容器の出口孔を通り、上記流体
    排出路を通り、そして上記弁本体の出口孔を通って流れ
    ることができる、昇圧容器から大気圧より低い圧力の危
    険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
  2. 【請求項2】 前記圧力調整器が大気圧より低い圧力に
    予め設定されて固定される、請求項1記載の大気圧より
    低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
  3. 【請求項3】 前記流体排出路にインライン式に位置し
    前記圧力調整器の下流にある低圧遮断弁を含み、それに
    より上記昇圧容器からのガスの流量を制御し、そしてこ
    の低圧遮断弁が閉じた位置にあるとき貯蔵及び運搬中の
    周囲空気の侵入から前記調整器を保護する、請求項1記
    載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給す
    るための装置。
  4. 【請求項4】 前記高圧遮断弁を、前記弁本体の出口孔
    に作動中の真空系が接続されていないとき普段は閉じる
    ようにバイアスさせる、請求項1記載の大気圧より低い
    圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
  5. 【請求項5】 前記弁本体中、前記昇圧容器の出口孔と
    当該弁本体の充填用口の孔との間に、充填路を含む、請
    求項1記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且
    つ供給するための装置。
  6. 【請求項6】 空気又は異種ガスの逆流を防ぐため、前
    記流体排出路中、前記高圧遮断弁の上流に、インライン
    式に残留圧力弁を含む、請求項5記載の大気圧より低い
    圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
  7. 【請求項7】 前記充填路が前記流体排出路と一緒にな
    ってない、請求項5記載の大気圧より低い圧力の危険性
    ガスを抑制且つ供給するための装置。
  8. 【請求項8】 前記充填路が、前記圧力調整器の上流且
    つ前記遮断弁の上流で前記出口孔に隣接した前記流体排
    出路の箇所から、前記弁本体の前記出口孔に隣接した前
    記排出路の箇所まで流れる通路である、請求項5記載の
    大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するた
    めの装置。
  9. 【請求項9】 前記圧力調整器が約−34.5kPa
    (ゲージ圧)(約−5psig)の圧力に予め設定され
    る、請求項1記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを
    抑制且つ供給するための装置。
  10. 【請求項10】 前記圧力調整器が大気圧よりも低い固
    定した不変の調整器圧力に予め設定される、請求項1記
    載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給す
    るための装置。
  11. 【請求項11】 前記圧力調整器が前記予め設定した圧
    力を調節するための手段を含む、請求項1記載の大気圧
    より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装
    置。
  12. 【請求項12】 前記昇圧容器及び当該装置から蒸気が
    漏れるのに備えるため二次的な封止手段として働く、当
    該容器に着脱式に配置された弁保護キャップを含む、請
    求項1記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且
    つ供給するための装置。
  13. 【請求項13】 前記真空系が圧縮機を含み、そしてこ
    の真空系は、前記容器から大気圧より低い圧力でガスを
    抜き出し、次いでこのガスを圧縮してより高い圧力で当
    該ガスを供給する、請求項1記載の大気圧より低い圧力
    の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
  14. 【請求項14】 (a)昇圧容器の内部チャンバーに通
    じる当該昇圧容器の出口孔とシールされて連通する弁本
    体、 (b)上記昇圧容器の上記出口孔と上記弁本体の出口孔
    との間にある、当該弁本体内の流体排出路、 (c)大気圧より低い圧力に応答することができる圧力
    感知手段を有し、上記弁本体と一体で、上記流体排出路
    中にインライン式に位置する圧力調整器であって、上記
    圧力感知手段が予め設定された圧力又はそれより低い圧
    力の下流圧力を感知したときにのみ上記内部チャンバー
    から当該調整器を通しガスを供給するのを可能にするよ
    う大気圧より低い圧力に予め設定される圧力調整器、 (d)上記弁本体と一体であり、そして上記流体排出路
    中且つ上記圧力調整器より上流にインライン式に位置す
    る高圧遮断弁、 (e)上記流体排出路にインライン式に位置し、上記圧
    力調整器の下流にある低圧遮断弁であって、上記昇圧容
    器からのガスの流量を制御し、そしてこの低圧遮断弁が
    閉じた位置にあるとき貯蔵及び運搬中の周囲空気の侵入
    から上記調整器を保護するための低圧遮断弁、及び (f)上記弁本体中、上記昇圧容器の出口孔と当該弁本
    体の充填用口の孔との間の充填路、を含み、それによ
    り、上記出口孔が真空系に接続されたときのみに、ガス
    が上記昇圧容器の内部チャンバーから上記昇圧容器の出
    口孔を通り、上記流体排出路を通り、そして上記弁本体
    の出口孔を通って流れることができる、昇圧容器から大
    気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するため
    の装置。
  15. 【請求項15】 前記圧力調整器が大気圧より低い圧力
    に予め設定されて固定される、請求項14記載の大気圧
    より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装
    置。
  16. 【請求項16】 前記高圧遮断弁を、前記容器の出口孔
    に作動中の真空系が接続されていないとき普段は閉じる
    ようにバイアスさせる、請求項14記載の大気圧より低
    い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
  17. 【請求項17】 空気又は異種ガスの逆流を防ぐため、
    前記流体排出路中、前記高圧遮断弁の上流に、インライ
    ン式に残留圧力弁を含む、請求項14記載の大気圧より
    低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
  18. 【請求項18】 前記充填路が前記流体排出路と一緒に
    なってない、請求項14記載の大気圧より低い圧力の危
    険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
  19. 【請求項19】 前記充填路が、前記圧力調整器の上流
    且つ前記遮断弁の上流で前記出口孔に隣接した前記流体
    排出路の箇所から、前記弁本体の前記出口孔の下流の前
    記排出路の箇所まで流れる通路である、請求項14記載
    の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給する
    ための装置。
  20. 【請求項20】 正当と認められていない利用を防止す
    るため前記充填用口が鍵付きの弁を含む、請求項14記
    載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給す
    るための装置。
  21. 【請求項21】 正当と認められていない利用を防止す
    るため前記充填用口が鍵付きの気密出口キャップを含
    む、請求項14記載の大気圧より低い圧力の危険性ガス
    を抑制且つ供給するための装置。
  22. 【請求項22】 前記圧力調整器が約−34.5kPa
    (ゲージ圧)(約−5psig)の圧力に予め設定され
    る、請求項14記載の大気圧より低い圧力の危険性ガス
    を抑制且つ供給するための装置。
  23. 【請求項23】 前記圧力調整器が大気圧よりも低い固
    定した不変の調整器圧力に予め設定される、請求項14
    記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給
    するための装置。
  24. 【請求項24】 前記圧力調整器が前記予め設定した圧
    力を調節するための手段を含む、請求項14記載の大気
    圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための
    装置。
  25. 【請求項25】 前記容器及び当該装置から蒸気が漏れ
    るのに備えるため二次的な封止手段として働く、前記昇
    圧容器に着脱式に配置された弁保護キャップを含む、請
    求項14記載の大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制
    且つ供給するための装置。
  26. 【請求項26】 前記真空系が圧縮機を含み、そしてこ
    の真空系は、前記容器から大気圧より低い圧力でガスを
    抜き出し、次いでこのガスを圧縮してより高い圧力で当
    該ガスを供給する、請求項14記載の大気圧より低い圧
    力の危険性ガスを抑制且つ供給するための装置。
  27. 【請求項27】 (a)昇圧容器の内部チャンバーに通
    じる当該昇圧容器の出口孔とシールされて連通する弁本
    体を設けること、 (b)上記昇圧容器の上記出口孔と上記弁本体の出口孔
    との間で、当該弁本体内に流体排出路を設けること、 (c)大気圧より低い圧力に応答することができる圧力
    感知手段を有し、上記弁本体と一体で、上記流体排出路
    中にインライン式に位置する圧力調整器であって、上記
    圧力感知手段が予め設定された圧力又はそれより低い圧
    力の下流圧力を感知したときにのみ上記内部チャンバー
    から当該調整器を通しガスを供給するのを可能にするよ
    う大気圧より低い圧力に予め設定される圧力調整器を設
    けること、 (d)上記弁本体と一体であり、そして上記流体排出路
    中且つ上記圧力調整器より上流にインライン式に位置す
    る高圧遮断弁を設けること、及び (e)上記出口孔が真空系に接続されたときのみに、上
    記ガスを上記昇圧容器の内部チャンバーから上記昇圧容
    器の出口孔を通り、上記流体排出路を通り、そして上記
    弁本体の出口孔を通って流れさせること、を含む、昇圧
    容器から大気圧より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供
    給するための方法。
  28. 【請求項28】 前記流体排出路にインライン式に位置
    し、前記圧力調整器の下流にある低圧遮断弁を設け、そ
    れにより上記昇圧容器からのガスの流量を制御し、そし
    てこの低圧遮断弁が閉じた位置にあるとき貯蔵及び運搬
    中の周囲空気の侵入から前記調整器を保護する工程を含
    む、請求項27記載の大気圧より低い圧力の危険性ガス
    を抑制且つ供給するための方法。
  29. 【請求項29】 前記ガスの使用後且つ前記低圧弁を閉
    じる前に前記弁と調整器との集成体へ不活性ガスを供給
    して、運搬中に当該弁と調整器との集成体へ空気が侵入
    する危険を減らす工程を含む、請求項28記載の大気圧
    より低い圧力の危険性ガスを抑制且つ供給するための方
    法。
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