JP2009097573A - ガス供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】 充填容器の交換時や配管部の保守点検時などにおいて、取り付け・取り外し操作に伴い清浄化のためのパージを必要とする配管内容積を低減し、パージによって排気される供給用ガスの量を最小限にするとともに、簡易な構成によって、供給用ガスの充填容器を迅速な操作で安全に保守管理を行うことができるガス供給システムを提供すること。
【解決手段】 容器バルブ１ａに近接する位置に設けられた開閉弁Ｖａと圧力調整部３の１次側の近接する位置に設けられた開閉弁Ｖｂを両端部に有する配管Ｌｏを配設するとともに、容器バルブ１ａと開閉弁Ｖａを接続する配管Ｌａに、開閉弁Ｖｃを介して減圧処理部および不活性ガス供給部を有するパージ操作部５を接続することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガス供給システムに関するもので、例えば、高圧容器に充填された各種気体や液化ガスあるいは液体によって特定のガスを供給するガス供給装置等に用いるガス供給システムに関するものである。

従来から、半導体製造プロセスをはじめ各種製造プロセスにおいて、各種気体や液化ガスあるいは液体が充填された高圧容器が多く用いられ（容器内に液体あるいは気液混合体として充填され、気体として供給される場合を総称して、以下「液化ガス」という）、液化ガスの消費設備である半導体製造装置や各種のプロセス装置（以下「プロセス装置」という）では、これらの液化ガスを気体状態あるいは液体状態で受け入れて使用される。このとき、液化ガスを充填した容器は、供給設備に収納され、供給配管を介してプロセス装置に送り出され、消費によって所定量以下の残量となったときに交換される。あるいは、ガス供給流路の点検において、充填容器に接続する配管部の一部を開放状態とする場合がある。ここで、半導体製造装置などで使用される液化ガスは、毒性あるいは腐蝕性の強いガスであることが多く、稼動時の漏洩防止とともに、準備された充填容器に交換する場合において外部へのガスの放散を防止する必要がある。また、ＳｉＨ_４等の特殊材料ガスについては、空気中の水分等と反応して変質し固化等をすることから。外気との接触を遮断する必要がある。従って、容器バルブと減圧弁上流側に設置されている開閉弁との配管中の特殊材料ガスを例えば窒素でパージし、新しい充填容器を取り付け後に当該配管を容器からの特殊材料ガスにより再度パージする作業が必要である。パージされた特殊材料ガスは、次工程の排ガス処理装置で無害化処理される。こうした放散を防止するために、充填容器からの配管系の残留ガスのパージ方法や供給システム全体の配管内の残留ガスのパージ方法について工夫されてきた。

具体的には、図６に示すような、１次側配管内に残留するガスを高い効率でパージし、加圧放置パージ及び直前パージの際、１次側配管内を加圧中、真空発生器を停止させる方法が提案されている。ガス１２２を収容するシリンダ１０１は、シリンダ元バルブ１２３を備え、充填管１０２、１次側配管１１４、エアオペレートバルブ１０６、減圧弁１０７、２次側配管１１９及びエアオペレートバルブ１１０を介して供給側に接続する。不活性ガス１１５が、エアオペレートバルブ１０３を介して１次側配管１１４に流入する。１次側配管は、エアオペレートバルブ１０５と配管１２０を介して真空発生器１１１に接続する。１次側配管内に、２〜１０分の不活性ガスによる加圧放置及び１２０秒の真空引きを繰り返す加圧放置パージを自動的に行うことにより、１次側配管内の残留ガスを排気ガス１１８としてパージする。ここで、１０４，１０８は圧力計、１０９，１１０，１１２はエアオペレートバルブ、１１３はマスフローメータ、１１６は供給側、１１７は窒素等不活性ガス、１１８は排気ガスを示す（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１４１９３号公報

しかし、上記のような液化ガス供給装置では、以下の課題が生じることがあった。
（ｉ）上記のような配管内の残留ガスのパージ方法では、シリンダ１０１の交換時において、シリンダ元バルブ１２３からエアオペレートバルブ１１０までの１次側配管１１４および配管１２０の配管内を全てパージし、新しいシリンダ１０１に収容されたガス１２２で置換する必要があり、充填容器や配管の設置場所などの条件について制約されることが多い製造プロセスにおいては配管内の置換すべき容量が大きくなることがあり、貴重な液化ガスが製造プロセスに使用されずに排気されるという課題があった。
（ii）また、エアオペレートバルブ１０６や１１０をできる限り容器バルブに近い位置に設置することによって、パージすべき配管内容量の低減を図ることができる一方、新しい充填容器が取り付けられた後の液化ガスによる当該配管パージ時には、充填容器の充填圧力によるパージを必要とすることから、特に充填圧力の高い液化ガスにおいてはパージに用いられ排気される液化ガスの量は無視できない。
（iii）さらに、上記のように半導体製造プロセスに用いられる液化ガスは、毒性や腐食性あるいは反応性の高いガスが多く、排ガス処理が不可欠であり、特殊な排ガス処理を必要とする場合も多い。従って、次工程の排ガス処理装置負荷低減のため、パージされた特殊材料ガス量の一層の低減が求められていた。

本発明の目的は、充填容器の交換時や配管部の保守点検時など（以下「容器交換等」という）において、取り付け・取り外し操作に伴い清浄化のためのパージを必要とする配管内容積を低減し、パージによって排気される供給用ガスの量を最小限にするとともに、簡易な構成によって、供給用ガスの充填容器を迅速な操作で安全に保守管理を行うことができるガス供給システムを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示すガス供給システムによって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。

本発明は、容器バルブが配設された供給用ガスの充填容器と、該充填容器が設置される設置部と、前記ガスを消費するガス消費設備と、前記充填容器とガス消費設備を接続する配管部と、該配管部に設けられた圧力調整部と、各部の動作を制御管理するプロセス制御部と、を有するガス供給システムにおいて、
前記配管部の一部として、前記容器バルブに近接する位置に設けられた開閉弁Ｖａと前記圧力調整部の１次側の近接する位置に設けられた開閉弁Ｖｂを両端部に有する配管Ｌｏを配設するとともに、前記容器バルブと開閉弁Ｖａを接続する配管Ｌａに、開閉弁Ｖｃを介して減圧処理部および不活性ガス供給部を接続することを特徴とする。

既述のように、半導体製造プロセスなどにおいて必要とされるパージ処理においては、充填容器に充填された供給用ガスによるパージが不可欠であり、その処理量を如何に少なくするかが課題となる。特に、圧力調整部以降の配管部については、多くの場合各製造プロセスにおいて設定され、パージ方法やガス充填容器に対する操作方法が制限されることがある。本発明は、こうした制限の多い条件においても、流路のパージに必要とされる供給用ガスの発生量を極力低減すべく創意されたものであり、容器バルブと圧力調整部の中間に、両端に開閉弁を有する所定の容量の配管Ｌｏを設け、容器バルブと配管Ｌｏとを接続する配管Ｌａの内容積を最小限にし、配管Ｌｏの内部に存在する所定の圧力を有する供給用ガスを利用して配管Ｌａのパージを行うことによって、大幅に供給用ガスのパージ処理量を低減することできる。従って、容器交換等において、取り付け・取り外し操作に伴い清浄化のためのパージを必要とする配管内容積を低減し、パージによって排気される供給用ガスの処理量を最小限にするとともに、操作性がよくかつ簡易な構成によって、液化ガスなどの充填容器を迅速かつ安全に保守管理を行うことができるガス供給システムを提供することが可能となった。

また、配管Ｌｏは、両端に設けられた開閉弁によって、独立的な空間を形成することができる。つまり、変動要因の大きいガス充填容器以降の流路と安定性が必要とされる圧力調整部前後の流路との間を繋ぐバッファ空間を形成するもので、当該開閉弁を操作することによって、こうしたバッファ機能を有効に生かし、操作性の高い充填容器の安全管理を行うことが可能となる。

ここでいう「ガス供給システム」は、容器バルブ以降の流路および付随する部品や操作部によって充填容器内の供給用ガスをガス消費設備に供給するシステムをいい、充填容器内において気体または液体あるいは混同体を形態とする物質を、気体状態でガス消費設備に供給するものが含まれる。また、「パージ操作」とは、容器交換等における清浄化のために行う操作だけではなく、実際にガス消費設備にガスを供給することができる状態とするために、本ガス供給システムに対して行うあらゆる操作をいう。「配管部」は、配管Ｌｏ，配管Ｌａ〜Ｌｄを含むガス消費設備までの配管およびこれらに配設される開閉弁や圧力計等を含む。

本発明は、上記ガス供給システムであって、前記配管部のパージ操作において、
（１）充填容器からの配管部の取外し操作として、少なくとも、
前記減圧処理部を作動して前記配管Ｌａの内部のガスを排出する操作、および前記不活性ガス供給部を作動して前記配管Ｌａの内部に不活性ガスを充当する操作を有し、これらの操作を予め設定された回数Ｍｏ繰返し行い、
（２）充填容器への配管部の取付け操作として、少なくとも、
前記減圧処理部を作動して前記配管Ｌａの内部のガスを排出する操作、前記開閉弁Ｖａを開として前記配管Ｌｏの内部に保持されていた供給用ガスを前記配管Ｌａの内部に充当する操作を有し、これらの操作を予め設定された回数Ｎａ繰返し行う
ことによって流路パージを実施することを特徴とする。

上記のように、容器バルブと圧力調整部の中間に所定の容量の配管Ｌｏを設け、パージを必要とする配管Ｌａの内容積を最小限にして、配管Ｌｏの内部に存在する供給用ガスを利用して配管Ｌａのパージ操作を行うことによって、大幅に供給用ガスのパージ処理量を低減することできる。さらに、本発明に係るガス供給システムは、こうした流路構成の面における創意に加え、（１）充填容器の取外し操作における「減圧−不活性ガス」によるパージを繰返す１次操作と、（２）充填容器の取付け操作における「減圧−供給用ガス」によるパージを繰返す２次操作を組合せることによって、パージ操作においても、開放時の汚染を防止し、排気される供給用ガスの処理量をより低減するとともに、パージ操作を一層確実に行うことが可能となる。

本発明は、上記ガス供給システムであって、前記パージ操作前の前記充填容器の残留圧力をＰｏ、前記圧力調整部の設定圧力をＰｓとし、前記開閉弁Ｖａ，Ｖｂを含む配管Ｌｏの内部の容積をＧｏ、前記開閉弁Ｖｃを含む配管Ｌａの内部の容積をＧａとし、繰返し回数Ｎａについて、以下の条件式１
Ｎａ ≦ ｌｏｇ（Ｐｏ／Ｐｓ）／（Ｇｏ＋Ｇａ） ・・（式１）
によって上限を設定することを特徴とする。

「減圧−ガス」によるパージ操作においては、これを多く繰返すことによってパージ効果を確実に高めることができる一方、「減圧−供給用ガス」による２次操作においては、排気される供給用ガスの処理量をより低減することが要請されている。さらに、容器バルブから圧力調整部までの配管部の中間に配設された配管Ｌｏは、上記のような重要な機能を果たすとともに、その内容積は、パージを必要とする配管Ｌａとの関係において重要な役割を担っている。つまり、パージ処理後のガス供給において、安定した条件でガスの供給を継続するには、供給圧力の設定値すなわち圧力調整部の設定圧力を維持することが好ましく、本発明に係るガス供給システムは、配管Ｌｏおよび配管Ｌａの内容積の関係から、こうした条件を確保するために必要となる適正な２次パージ操作の繰返し回数Ｎａの設定基準を明確にしたものである。

本発明は、上記ガス供給システムであって、前記圧力調整部の２次側に開閉弁Ｖｄを設けるとともに、該開閉弁Ｖｄと圧力調整部を接続する配管Ｌｄまたは／および圧力調整部と開閉弁Ｖｂを接続する配管Ｌｂに、開閉弁Ｖｅを介して減圧処理部および不活性ガス供給部を接続することを特徴とする。

充填容器の交換時のみに対応したガスパージシステムにおいては、パージを必要とする配管の最小範囲は充填容器と配管部との接続部分のみであるが、実際の製造プロセスにおいては、配管部の保守点検あるいは供給する液化ガスの濃度やガス種類の変更も少なからず行われる。また、半導体製造プロセスのように非常に微小な不純物の存在を嫌う製造プロセスにおいては、図６のように圧力調整部を含む流路をパージの対象として保守作業を行うことも多い。つまり、容器バルブから圧力調整部の２次側の一部を含む流路を、ガス消費設備までの配管系とガスアイソレートすることが必要となる。本発明は、圧力調整部の２次側に開閉弁Ｖｄを設けて以降のガス消費設備までの配管系をガスアイソレートするとともに、容器バルブから圧力調整部までの配管部の中間に配管Ｌｏを配設し、配管Ｌｏの上流側および下流側の流路に減圧処理部および不活性ガス供給を接続したシステムを形成することによって、両流路を同時または交互にパージすることを可能にしたものである。これによって、パージによって排気される供給用ガスの処理量を最小限にするとともに、操作性がよくかつ簡易な構成によって、液化ガスなどの充填容器を迅速かつ安全に保守管理を行うことができるガス供給システムを提供することが可能となった。

本発明は、上記ガス供給システムであって、前記配管部のパージ操作において、
（１）充填容器からの配管部の取外し操作として、少なくとも、
前記減圧処理部を作動して前記配管Ｌａまたは配管Ｌａ，配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの内部のガスを排出する操作を有するとともに、前記配管Ｌａに対して該排出操作と前記不活性ガス供給部を作動して前記配管Ｌａの内部に不活性ガスを充当する操作を予め設定された回数Ｍｏ繰返し行い、
（２）充填容器への配管部の取付け操作として、少なくとも、
前記減圧処理部を作動して前記配管Ｌａ，配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの内部のガスを排出する操作、および前記開閉弁Ｖａまたは／および開閉弁Ｖｂを開として前記配管Ｌｏの内部に保持されていた供給用ガスを前記配管Ｌａ，配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの内部に充当する操作を前記配管Ｌａと配管Ｌｄまたは／および配管Ｌｂに対して同時あるいは交互に、予め設定された回数Ｎｂ繰返し行う
ことによって流路パージを実施することを特徴とする。

上記のようなガスアイソレート機能を有したガス供給システムにおけるパージ操作は、配管Ｌｏの上流側だけではなく下流側に対しても行うことが好ましい。本発明に係るガス供給システムは、配管Ｌａのパージにおける不活性ガスによる１次操作と供給用ガスによる２次操作を組合せに加え、配管Ｌｏの下流側に設けられた配管Ｌｄまたは／および配管Ｌｂのガスアイソレート操作における減圧操作と「減圧−供給用ガス」によるパージ操作を、配管Ｌｏの上流側と下流側に対して同時あるいは交互に行うことによって、排気される供給用ガスの処理量をより低減するとともに、パージ操作を一層確実に行うことが可能となる。

本発明は、上記ガス供給システムであって、前記開閉弁Ｖｄ，Ｖｅを含む配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの内部の容積をＧｂとし、繰返し回数Ｎｂについて、以下の条件式２または条件式３
Ｎｂ ≦ ｌｏｇ（Ｐｏ／Ｐｓ）／（Ｇｏ＋Ｇａ＋Ｇｂ） ・・（式２）
Ｎｂ ≦ ｌｏｇ（Ｐｏ／Ｐｓ）／（Ｇｏ＋Ｇａ＋ｎ×Ｇｂ） ・・（式３）
ここで、ａは、配管Ｌｄおよび配管Ｌｂのパージ回数が配管Ｌａのパージ回数よりも少ない場合における、前者を１としたときのその比率を示す。
によって上限を設定することを特徴とする。

配管Ｌｏの下流側のパージ操作の追加は、配管Ｌｏに保持された供給ガスの容量が限定されることからパージの繰返し回数に影響を与える。本発明に係るガス供給システムは、配管Ｌｏ，配管Ｌａ，配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの総内容積の関係から、こうした条件を確保するために必要となる適正な２次パージ操作の繰返し回数Ｎｂの設定基準を明確にしたものである。このとき、配管Ｌｄおよび配管Ｌｂは、流路の汚染がほとんどなくガスアイソレーションを主目的とすることから、そのパージ回数を、配管Ｌａのパージ回数よりも少なくすることが可能であり、パージによって排気される供給用ガスの処理量をさらに低減することができる。

本発明は、上記ガス供給システムであって、前記操作（１）および（２）の後に、（３）ガス消費設備へのガスの供給操作として、少なくとも、
前記開閉弁Ｖａ〜Ｖｅを閉とした状態で、前記容器バルブを開とした後、前記開閉弁ＶａおよびＶｂまたは前記開閉弁Ｖａ，ＶｂおよびＶｄを順に所定時間間隔をおいて開とし、供給用ガスを充填容器から配管部を介して前記ガス消費設備に供給することを特徴とする。

容器交換等の後などにおいては、上記のように容器バルブから圧力調整部までの配管内の圧力は、充填容器の内部圧力よりも低く、特に充填容器内部において液相を形成しない高圧ガスにおいては、その差が非常に大きい場合がある。かかる状態で容器バルブを開放し、いきなり圧力調整部に高い圧力が印加されるとその制御圧力に影響を与えることがある。本発明に係るガス供給システムは、圧力調整部までに設けられた配管Ｌｏおよび開閉弁Ｖａ，Ｖｂを有効に利用するもので、開閉弁ＶａおよびＶｂまたは前記開閉弁Ｖａ，ＶｂおよびＶｄを順に所定時間間隔をおいて開とすることによって、こうした高圧の印加を緩和することができる。また、配管Ｌｏの内容積は配管Ｌａあるいは配管Ｌｄと配管Ｌｂと比べて大きいことから、配管Ｌｏは圧力調整部までの流路においてバッファ空間を形成するものとなり、当該開閉弁の操作によって、圧力調整部の制御圧力の高い安定性を確保することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、充填容器の交換時や配管部の保守点検時などにおいて、不活性ガスなどによるパージを必要とする配管内容積を低減し、充填容器から圧力調整部の中間に特定の配管部を設け、ここに封じられた被供給ガスを有効に活用することによって、パージに必要とされ排気される被供給ガスの量を最小限にするとともに、操作性がよくかつ簡易な構成によって、液化ガスなどの充填容器を迅速かつ安全に保守管理を行うことができるガス供給システムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここでは、容器バルブが配設された供給用ガスの充填容器と、該充填容器が設置される設置部と、前記ガスを消費するガス消費設備と、前記充填容器とガス消費設備を接続する配管部と、該配管部に設けられた圧力調整部と、各部の動作を制御管理するプロセス制御部とを有し、配管部の一部として、容器バルブに近接する位置に設けられた開閉弁Ｖａと、圧力調整部の１次側の近接する位置に設けられた開閉弁Ｖｂとを両端部に有する配管Ｌｏを配設するとともに、容器バルブと開閉弁Ｖａとを接続する配管Ｌａに、開閉弁Ｖｃを介して減圧処理部および不活性ガス供給部が接続されるガス供給システムを基本とする。

＜本発明に係るガス供給システムの基本構成例＞
図１は、本発明に係るガス供給システム（以下「本システムＡ」という）を例示する概略図である。本システムＡは、特定のガス（供給用ガス）が充填された充填容器１が、設置部２によって保持された状態で設置され、充填容器１内の供給用ガスが所定量以下となった時点で充填容器を交換する場合を想定する。ここでは、供給用ガスを液化ガスとした場合について説明する。充填容器１は、その上部に設けられた容器バルブ１ａから内部の液化ガスを供出する。容器バルブ１ａには配管Ｌａが接続され、さらに配管Ｌｏ，配管Ｌｂ，配管Ｌｄ，配管Ｌｄと接続する配管Ｌｐからなる配管部によって消費設備であるプロセス装置４に繋がる。充填容器１から供出された液化ガスは、配管Ｌｂに設けられた減圧弁３（「圧力調整部」に相当）によって供給圧力が調整され、プロセス装置４（「ガス消費設備」に相当）へ供給される。供給のＯＮ／ＯＦＦは、開閉弁Ｖｄによって制御される。また、本システムＡの特徴の１つであるパージ操作は、配管Ｌｃおよび開閉弁Ｖｃを介して配管Ｌａと繋がるパージ操作部５によって作動される。こうしたガス供給機能およびパージ操作機能は、プロセス制御部６によって制御管理される。

容器交換等における配管部の取り外しあるいは取り付け操作においては、パージ操作として、少なくとも容器バルブ１ａが接続される配管Ｌａをパージすることが好ましい。また、長期間未使用後の使用再開においても同様である。液化ガスの気化による環境の汚染あるいは空気中の酸素や水分などとの反応や空気中の粉塵等による流路の汚染防止を図るためである。ここで、パージガスとして供給用ガスを用いることが好ましいが、当該供給用ガスが、希少性が高く高価な場合や、腐食性、毒性、危険性などを有するガスである場合も多く、窒素や清浄空気など不活性ガスなどによって１次パージ処理をした後に、実際に供給する前に少量の供給用ガスによる２次パージ処理を行うことが好適である。本システムＡは、こうした２次パージ処理における供給用ガスのパージガス量を極力低減すべく創意されたものであり、容器バルブ１ａと減圧弁３の中間に、両端に開閉弁Ｖａ，Ｖｂを有する所定の容量の配管Ｌｏを設けて、容器バルブ１ａと配管Ｌｏとを接続する配管Ｌａを小容量とするとともに、配管Ｌｏの内部に存在する所定の圧力を有する供給用ガスを利用して配管Ｌａのパージ操作を行うことによって、大幅に供給用ガスのパージ処理量を低減することできる。

ここで、本システムＡの対象となる供給用ガスとしては、上記のように充填容器１からプロセス装置４に供給するシステムが適用できるもので、充填容器１の内部において各種気体や液化ガス、液体あるいはこれらの混合体を形態とするものを含む。具体的には、酸素や水素あるいはアルゴンなどの圧縮ガス、半導体製造プロセスで使用される特殊材料ガス（ＮＨ_３，ＢＣＬ_３，ＣＬ_２，ＳｉＨ_２ＣＬ_２，Ｓｉ_２Ｈ_６、ＨＦ、Ｃ_３Ｆ_８、ＷＦ_６等に代表される蒸気圧の低い液化ガス）、二酸化炭素などの液化ガス、あるいは水添反応用の水や種々の冷媒などを挙げることができる。液体状態でプロセス装置４の直前まで供送し、気化装置を用いて気体状態で供給する場合の液化ガスなどが含まれる。充填容器１の交換等において容器バルブとの接続配管（配管Ｌａに相当する）をパージし操作することが必要となるために本システムＡを用いることが有用である。

充填容器１は、容器交換等において配管部のパージ処理を必要とするものであれば、常設であって外部から供給用ガスを定期的に充填されるものや容器ごと搬送される圧力容器など特に制限はない。また、容器交換等の操作の要否を含む充填容器の管理方法は、充填される供給用ガスの性状や供給条件あるいはプロセス装置の使用条件などによって選択されるが、本システムＡにおいて、特に制限はない。例えば、供給圧力の監視、充填容器１を含む総重量の監視、供給流量の監視による消費量の把握などの方法が用いられ、液化ガスにおいては、充填容器１内に液面センサを設けて液量を管理する方法が用いられることがある。また、液化ガスにおいては、安定した供給量を確保するために、供給圧力の監視だけではなく充填容器１内の液相温度を一定とすることが好ましく、液相温度を監視し、充填容器１を加温する方法が用いられる。

配管部は、図１に例示するように、配管Ｌａ，配管Ｌｏ，配管Ｌｂ，配管Ｌｄ，配管Ｌｄと接続する配管Ｌｐからなるとともに、本システムＡの構成・機能を形成するために必要な開閉弁や圧力計等を含む。具体的には、配管Ｌａには、充填容器１内部の供給用ガス圧力を監視する圧力計Ｓａが設けられる。これに繋がる配管Ｌｏには、配管Ｌａおよび配管Ｌｂとの接続および流路の開閉機能を担う開閉弁Ｖａ，Ｖｂが設けられる。さらに配管Ｌｂは減圧弁３に接続され、該減圧弁３を介して繋がる配管Ｌｄには、プロセス装置４への供給圧力を監視する圧力計Ｓｂおよび配管Ｌｐとの接続および流路の開閉機能を担う開閉弁Ｖｄが設けられる。また、実機においては、冬季などにおける流路の温度低下に伴う供給用ガスの凝縮を防止するために、配管温度や環境温度などを測定する温度センサや配管加熱用のヒータ、供給流量を調整するための絞りや流量調整部などが設けられる（いずれも図示せず）。

パージ操作部５は、本システムＡのパージ操作に必要な配管部の減圧機能と不活性ガス供給機能を担うもので、それぞれ開閉弁Ｖｆ、配管ＬｆおよびガスエゼクタＦｖを有する減圧処理部と開閉弁Ｖｇおよび配管Ｌｇを有する不活性ガス供給部からなり、さらに各機能の確認のために設けられる圧力計Ｓｃが設けられている。減圧処理部は、図１においては、ガスエゼクタＦｖを用いた場合を例示する。窒素等の不活性ガスをベンチュリへの導入ガスとして用いることによって、パージされた供給用ガスを未反応状態で本システムＡの系外に排出することができ、回収あるいは除害処理などを容易に行うことができる。また、不活性ガス供給部から供給する不活性ガスは、通常窒素を用いることが多い。反応性がほとんどなく入手が容易であるためである。ただし、ガスエゼクタＦｖに限定されるものではなく、吸引ポンプや真空ポンプを用いることも可能である。また、パージ操作は、手動あるいはプロセス制御部６によって自動的に制御してもよい。

＜本システムＡを用いたガス供給方法＞
本システムＡを用いたガス供給方法は、パージ操作を第１ステップとして供給用ガスを充填容器から供給することが可能な状態を形成し、ガス供給操作を第２ステップによって実際にプロセス装置にガス供給する状態を形成する。また、本システムＡに対するパージ操作は、（１）充填容器の取外し操作（ガスアイソレーション含む）および（２）新しい充填容器の取付け操作から形成される。以下、実稼動状態で充填容器１内の供給用ガスの減少によって充填容器１の交換が必要となった場合をスタートとして、概括的に説明する。

（１）本システムＡを用いた充填容器の取外し操作
容器交換等における充填容器の取外し操作は、図１に例示した本システムＡにおいて、下記の操作手順によって行うことができる。
（１−１）容器バルブ１ａおよび開閉弁Ｖａ〜Ｖｇを閉とする。
（１−２）開閉弁Ｖｃを開としてパージ操作部５の減圧処理部を作動し、配管Ｌａの内部のガスを排出する。具体的には、開閉弁Ｖｆを開とし、ガスエゼクタＦｖを機能させることによって、配管ＬｆとＬｃを介して配管Ｌａを減圧状態にさせ、内部の供給用ガスを含むガスを排出することができる。安定状態になったことは、圧力計Ｓａ，Ｓｃによって確認することができる。また、各圧力計Ｓａ，Ｓｃからの出力を基に、プロセス制御部６によって自動的に制御することが可能である。
（１−３）減圧処理部に代えて不活性ガス供給部を作動し、配管Ｌａの内部に、不活性ガスを充当する。具体的には、開閉弁Ｖｆを閉として開閉弁Ｖｇを開とし、不活性ガスを導入することによって、配管ＬｇとＬｃを介して減圧状態にあった配管Ｌａの内部に不活性ガスを充当することができる。安定状態になったことは、圧力計Ｓａ，Ｓｃによって確認することができる。また、各圧力計Ｓａ，Ｓｃからの出力を基に、プロセス制御部６によって自動的に制御することが可能である。
（１−４）前記操作（１−２），（１−３）を、予め設定した繰返し回数Ｍｏ回行い、配管Ｌａ内の供給用ガスを排出する。つまり、水素などの吸着性の小さな分子であれば１回の「減圧−不活性ガス」処理において十分なパージができるが、ＮＨ_３やＳｉＨ_４などの吸着性の大きな分子であれば数回の「減圧−不活性ガス」処理を必要とする。
（１−５）配管Ｌａの内部に不活性ガスを充当した状態で、開閉弁Ｖｃを閉とする。これによって、配管Ｌａのパージを行うと同時に、充填容器１と配管Ｌｏを含む上流側がガスアイソレートされた状態を形成することができる。
（１−６）容器バルブ１ａと配管Ｌａの該一端部を取外す。これによって、充填容器１の搬出が可能となる。
（１−７）充填容器１を設置部２から取外す。

（２）本システムＡを用いた新しい充填容器の取付け操作
本システムＡを用いた新しい充填容器の取付け操作は、下記の操作手順によって行うことができる。
（２−１）新しい充填容器を前記設置部に設置する。
（２−２）容器バルブ１ａに配管Ｌａの一端部を接続する。
（２−３）開閉弁Ｖｃを開として、パージ操作部５の減圧処理部を作動し、配管Ｌａの内部のガスを排出する。
（２−４）開閉弁Ｖｃを閉として開閉弁Ｖａを開とし、配管Ｌａの内部に、配管Ｌｏの内部に保持されていた供給用ガスを充当する。
（２−５）開閉弁Ｖａを閉とし開閉弁Ｖｃを開として、パージ操作部５の減圧処理部を作動し、配管Ｌａの内部のガスを排出する。
（２−６）操作（２−４），（２−５）を、予め設定した繰返し回数Ｎａ回行った後、前記配管Ｌａの内部に、前記配管Ｌｏの内部に保持されていた供給用ガスを充当する。
（２−７）配管Ｌａの内部に供給用ガスを充当した状態で、開閉弁Ｖｃを閉とする。これによって、配管Ｌａのパージを完了すると同時に、充填容器１と配管Ｌｏを含む上流側がガスアイソレートされた状態を形成することができる。

上記のようなパージ操作を行うことによって、大幅に供給用ガスのパージ処理量を低減することできる。つまり、容器バルブ１ａと減圧弁３の中間に所定の容量を有する配管Ｌｏを設けることによって、パージを必要とする配管Ｌａの内容積を最小限にするとともに、配管Ｌｏの内部に存在する供給用ガスを利用して配管Ｌａのパージを行うことによって、確実なパージ操作を少量の供給用ガスによって行うことができる。

ここで、繰返し回数Ｎａについて検討する。パージ操作前の充填容器１の残留圧力をＰｏ、減圧弁３の設定圧力をＰｓとし、開閉弁Ｖａ，Ｖｂを含む配管Ｌｏの内部の容積をＧｏ、開閉弁Ｖｃを含む配管Ｌａの内部の容積をＧａとしたとき、繰返し回数Ｎａは、以下の条件式１によって上限を設定することが好ましい。
Ｎａ ≦ ｌｏｇ（Ｐｏ／Ｐｓ）／（Ｇｏ＋Ｇａ） ・・（式１）
つまり、安定した条件でガスの供給を継続するには、減圧弁３の１次側の圧力をその設定圧力Ｐｓ以上の圧力を維持して、供給用ガスの供給を開始することが好ましく、配管Ｌｏ内部に存在する供給用ガスによって行った配管Ｌａのパージ後の、配管Ｌａ，Ｌｏ，Ｌｂの圧力を減圧弁３の設定圧力Ｐｓ以上となる条件設定を行った。具体的には、パージ操作前の充填容器の残留圧力Ｐｏ、配管Ｌｏおよび配管Ｌａの内容積Ｇｏ，Ｇａから、２次パージ操作の繰返し回数Ｎａの適正な基準を算出することができ、詳細は後述する。

また、パージガスの圧力は、パージを繰返すことによって、パージ操作開始前の配管Ｌｏ内部の供給用ガス圧力Ｐｏから徐々に低下する。つまり、供給用ガスのパージ１回当たりの処理量の常圧換算値は、パージを繰返すことによって徐々に低下する。従って、本システムのパージ操作の方法は、毎回充填容器１からの供給用ガスによってパージする従前の方法と比較すると、供給用ガスのパージ処理量を大幅に低減することできる。特に、気体状態で充填容器１内に充填されている高圧ガスの場合など、供給用ガスの供給操作によって充填圧力が徐々に低下する場合にあっては、パージ操作開始前の配管Ｌｏ内部の供給用ガス圧力Ｐｏは、パージ操作開始後の充填容器１の内部圧力（容器交換後にあっては高圧条件となる）からは大幅に低下していることから、一層供給用ガスのパージ処理量の大幅低減を図ることできる。

配管Ｌｏについて、図１においては、両端に開閉弁Ｖａ，Ｖｂを有する１つの管路を形成する場合を例示したが、図２（Ａ），（Ｂ）のように、複数の管路Ｌｏ１，Ｌｏ２あるいはＬｏ３，Ｌｏ４からなる構成とすることも好適である。例えば一方の管路Ｌｏ１あるいはＬｏ３によって上記パージ操作を行い（内部の供給用ガス圧力はパージ操作によって低下する）、パージ操作終了後、管路Ｌｏ２あるいはＬｏ４によってガスの供給を開始することによって、配管Ｌｏ内部の供給用ガス圧力を低下させずにガスの供給を行うことができる。なお、図２（Ａ）においては、２つの開閉弁Ｖａ１，Ｖａ２によって配管Ｌａと接続され２つの開閉弁Ｖｂ１，Ｖｂ２によって配管Ｌｂと接続されることから、各配管部の内容積が増加し、図２（Ｂ）においては、開閉弁Ｖａと開閉弁Ｖａ３，Ｖａ４を接続するための接続空間、および開閉弁Ｖｂと開閉弁Ｖｂ３，Ｖｂ４を接続するための接続空間を必要とすることから、各配管部の内容積が増加する。しかしながら、ガスの供給開始にあたり圧力低下の少ないあるいは全くない状態の管路Ｌｏ１またはＬｏ２のいずれかを供給流路とすることができることから、総合的には、パージ操作によって排気される供給用ガス量はむしろ減量することができる。

（３）プロセス装置４へのガスの供給操作
本システムＡを用いたガス供給方法の第２ステップとして、プロセス装置４へのガスの供給操作を、下記の操作によって行うことができる。
（３−１）開閉弁Ｖａ〜Ｖｅを閉とした状態で、容器バルブを開とする。
（３−２）開閉弁Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｄを順に所定時間間隔をおいて開とする。ここで、所定時間とは、それぞれ配管ＬｏおよびＬｂの内部圧力が充填容器１の内部圧力となる時間をいい、各配管の内容積によって予め設定することができる。また、このとき減圧弁３の２次側の圧力計Ｓｂによって、その圧力変動がないことを確認することが好ましい。
（３−３）供給用ガスを充填容器から配管部を介してプロセス装置４に供給する。

上記のようなパージ操作によって、減圧弁３の１次側に当たる配管Ｌａ，Ｌｏ，Ｌｂの圧力を、減圧弁３の設定圧力Ｐｓ以上で充填容器１内部圧力以下の条件として、プロセス装置４へのガスの供給操作が可能となる。しかしながら、気体状態で充填容器１内に充填されている高圧ガスの場合などにおいては、パージ操作直前の減圧弁３の１次側の圧力と供給操作直前の充填容器１内部圧力との差が大きくなることがある。かかる状態で容器バルブを開放し、いきなり減圧弁３に高い圧力が印加されるとその制御圧力に影響を与えることがある。そこで、配管Ｌｏの緩衝機能を有効に利用するとともに、および開閉弁Ｖａ，Ｖｂの制御方法を工夫し、開閉弁Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｄを順に所定時間間隔をおいて開とすることによって、こうした充填容器１内部の高圧が直接減圧弁３に印加されることを緩和することができる。ここで、開閉弁の開操作の時間間隔は、各圧力および配管Ｌａ，Ｌｏの容量によって設定することができる。

〔排出される供給用ガスの解析Ａ〕
以上の操作において排出される供給用ガスの総量と、配管Ｌｏの内部を含めたガスの置換を行う従前の方法によって排出される供給用ガスの総量を解析して比較する。ここでは新たな充填容器に交換する場合におけるパージ操作について解析する。
（ａ）解析条件
（ａ−１）各配管容量
配管Ｌａ（内径７．５３ｍｍ、長さ０．３ｍ）の容量：０．０１３３６Ｌ
配管Ｌｏ（内径７．５３ｍｍ、長さ２．５ｍ）の容量：０．１１１３３Ｌ
配管Ｌｂ（内径７．５３ｍｍ、長さ０．１ｍ）の容量：０．００４４５Ｌ
配管Ｌｄ（内径７．５３ｍｍ、長さ０．２ｍ）の容量：０．００８９１Ｌ
（ａ−２）圧力条件
減圧弁２次側の圧力：０．５ＭＰａ
パージ操作前の減圧弁１次側の圧力：１ＭＰａ
新しい充填容器内部圧力：１０ＭＰａ

（ｂ）パージ操作方法
（ｂ−１）減圧操作を用いない従前の方法
配管Ｌｏに相当する配管Ｌｏ’が設けられ、両端には開閉弁がなく配管ＬａとＬｂに連通したものとする。充填容器１の取外し操作（ｉ）において、配管（Ｌａ＋Ｌｏ’＋Ｌｂ＋Ｌｄ）を常圧で不活性ガスによるパージを行った。新しい充填容器１の取付け操作（ii）において、充填圧力で供給用ガスによるパージを上記配管の内容積の２倍量行った。
（ｂ−２）減圧操作を用いた従前の方法
配管Ｌｏ’について（ｂ−１）と同様とする。操作（ｉ）において、配管（Ｌａ＋Ｌｏ’＋Ｌｂ＋Ｌｄ）を減圧後不活性ガスによるパージを行った。操作（ii）において、減圧後パージ操作前の配管圧力で供給用ガスによるパージを行った後、再度減圧した後に充填圧力で供給用ガスによるパージを行った。
（ｂ−３）本システムＡを用いた場合
供給用ガスによるパージは、配管Ｌａ（および配管Ｌｏ）を減圧後１回供給用ガスによって充当し、再度減圧してパージした後に、供給用ガスを充当したときの供給用ガスの総処理量（常圧換算）を解析し比較した。

（ｃ）結果：供給用ガスの総量比較
（ｃ−１）減圧操作を用いない従前の方法
操作（ｉ）における供給用ガスの処理量：
（０．０１３３６＋０．１１１３３＋０．００４４５）×１０＋０．００８９１×５＝１．３３６Ｌ
操作（ii）における供給用ガスの処理量：
{（０．０１３３６＋０．１１１３３＋０．００４４５）×１００＋０．００８９１×５}×２＝２５．８３７
（ｃ−２）減圧操作を用いた従前の方法
操作（ｉ）における供給用ガスの処理量：
（０．０１３３６＋０．１１１３３＋０．００４４５）×１０＋０．００８９１×５＝１．３３６Ｌ
操作（ii）における供給用ガスの処理量：
{（０．０１３３６＋０．１１１３３＋０．００４４５）×１０＋０．００８９１×５}＋{（０．０１３３６＋０．１１１３３＋０．００４４５）×１００＋０．００８９１×５}＝１．３３６＋１２．９５９＝１４．２９５
（ｃ−３）本システムＡを用いた場合
操作（ｉ）における供給用ガスの処理量：
０．０１３３６×１０＝０．１３３６Ｌ
操作（ii）における供給用ガスの処理量：
０．０１３３６×１０×０．１１１３３／（０．０１３３６＋０．１１１３３）
＝０．１１９３Ｌ

（まとめ）
解析・比較した結果を、下表１に示す。本システムＡによって、従来法に比較して、１／１００〜１／６０の供給用ガスの処理量で十分であることが判る。

＜本発明に係るガス供給システムの他の構成例＞
図３は、本発明に係るガス供給システムの他の構成例（本システムＢ）を示す概略図である。本システムＢは、基本的は、本システムＡと同様の構成であるが、減圧弁３の２次側に開閉弁Ｖｄを設けるとともに、該開閉弁Ｖｄと減圧弁３とを接続する配管Ｌｄに開閉弁Ｖｅを介してパージ操作部５ａからの配管Ｌｅが接続される。配管Ｌｅは、配管Ｌｃとともにパージ操作部５ａ内の開閉弁Ｖｆ，Ｖｇと接続され、配管Ｌａとともに配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの減圧操作と不活性ガス供給を担っている。

本システムＢにおいては、システムの保守や定期点検などにおいて、容器バルブ１ａから減圧弁３の２次側の一部を含む流路（図３においては開閉弁Ｖｄまでの流路）を、それ以降プロセス装置４までの配管系とガスアイソレートすることが必要となることがある。本システムＢは、プロセス装置４までの配管系をガスアイソレートするとともに、容器バルブ１ａから減圧弁３までの配管部の中間に配管Ｌｏを配設し、配管Ｌｏの上流側および下流側の流路に減圧処理部および不活性ガス供給を接続したシステムを形成することによって、大幅に供給用ガスのパージ処理量を低減して、両流路を同時にまたは交互にパージすることを可能にした。

〔本システムＢを用いたガス供給方法〕
本システムＢを用いたガス供給方法の第１ステップとして、下記の操作によってパージ処理を実施することができる。基本的には、本システムＡと同様であり、第２ステップのガス供給操作については省略する。また、ここでは配管Ｌａと配管Ｌｄおよび配管Ｌｂに対し、同時に減圧操作および不活性ガスあるいは供給用ガスの供給操作を行う場合を説明する。

（１）本システムＢを用いた充填容器の取外し操作
容器交換等における充填容器の取外し操作は、図３に例示した本システムＢにおいて、下記の操作手順によって行うことができる。
（１−１）容器バルブ１ａおよび開閉弁Ｖａ〜Ｖｇを閉とする。
（１−２）開閉弁Ｖｃ，Ｖｅを開としてパージ操作部５の減圧処理部を作動し、配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内部のガスを排出する。具体的には、開閉弁Ｖｆを開とし、ガスエゼクタＦｖを機能させることによって、配管ＬｆとＬｃ，Ｌｅを介して配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂを減圧状態にさせ、内部の供給用ガスを含むガスを排出することができる。安定状態になったことは、圧力計Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃによって確認することができる。また、各圧力計Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃからの出力を基に、プロセス制御部６によって自動的に制御することが可能である。
（１−３）減圧処理部に代えて不活性ガス供給部を作動し、配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内部に、不活性ガスを充当する。具体的には、開閉弁Ｖｆを閉として開閉弁Ｖｇを開とし、不活性ガスを導入することによって、配管ＬｇとＬｃ，Ｌｅを介して減圧状態にあった配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内部に不活性ガスを充当することができる。安定状態になったことは、圧力計Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃによって確認することができる。また、圧力計Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃからの出力を基に、プロセス制御部６によって自動的に制御することが可能である。
（１−４）前記操作（１−２），（１−３）を、予め設定した繰返し回数Ｍｏ回行い、配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂ内の供給用ガスを排出する。つまり、水素などの吸着性の小さな分子であれば１回の「減圧−不活性ガス」処理において十分なパージができるが、ＮＨ_３やＳｉＨ_４などの吸着性の大きな分子であれば数回の「減圧−不活性ガス」処理を必要とする。ただし、配管ＬｄおよびＬｂについては、通常汚染等が生じる可能性が低いことから少ないパージ回数で十分なことが多く、配管Ｌｄ，Ｌｂのパージ回数を配管Ｌａよりも少なくすることも可能である。
（１−５）配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内部に不活性ガスを充当した状態で、開閉弁Ｖｃ，Ｖｅを閉とする。これによって、配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂのパージを行うと同時に、配管Ｌａによって充填容器１と配管Ｌｏを含む下流側とのガスアイソレート、および配管Ｌｄ，Ｌｂによって配管Ｌｐと配管Ｌｏを含む上流側がガスアイソレートされた状態を形成することができる。
（１−６）容器バルブ１ａと配管Ｌａの該一端部を取外す。これによって、充填容器１の搬出が可能となる。
（１−７）充填容器１を設置部２から取外す。

（２）本システムＢを用いた新しい充填容器の取付け操作
本システムＢを用いた新しい充填容器の取付け操作は、下記の操作手順によって行うことができる。
（２−１）新しい充填容器を前記設置部に設置する。
（２−２）容器バルブ１ａに配管Ｌａの一端部を接続する。
（２−３）開閉弁Ｖｃ，Ｖｅを開として、パージ操作部５の減圧処理部を作動し、配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内部のガスを排出する。
（２−４）開閉弁Ｖｃ，Ｖｅを閉として開閉弁Ｖａ，Ｖｂを開とし、配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内部に、配管Ｌｏの内部に保持されていた供給用ガスを充当する。
（２−５）開閉弁Ｖａ，Ｖｂを閉とし開閉弁Ｖｃ，Ｖｅを開として、パージ操作部５の減圧処理部を作動し、配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内部のガスを排出する。
（２−６）操作（２−４），（２−５）を、予め設定した繰返し回数Ｎｂ回行った後、前記配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内部に、前記配管Ｌｏの内部に保持されていた供給用ガスを充当する。
（２−７）配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内部に供給用ガスを充当した状態で、開閉弁Ｖｃ，Ｖｅを閉とする。これによって、配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂのパージを完了すると同時に、配管Ｌａによって充填容器１と配管Ｌｏを含む下流側とのガスアイソレート、および配管Ｌｄ，Ｌｂによって配管Ｌｐと配管Ｌｏを含む上流側がガスアイソレートされた状態を形成することができる。

上記のようなパージ操作を行うことによって、配管Ｌｏの両端部に接続する配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂのガスアイソレートを含むパージ操作における供給用ガスのパージ処理量を大幅に低減することできる。つまり、容器バルブ１ａと減圧弁３の中間に所定の容量を有する配管Ｌｏを設けることによって、パージを必要とする配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂの内容積を最小限にするとともに、配管Ｌｏの内部に存在する供給用ガスを利用して配管ＬａおよびＬｄ，Ｌｂのパージを行うことによって、確実なパージ操作を少量の供給用ガスによって行うことができる。

ここで、繰返し回数Ｎｂについて検討する。パージ操作前の充填容器１の残留圧力をＰｏ、減圧弁３の設定圧力をＰｓとし、開閉弁Ｖａ，Ｖｂを含む配管Ｌｏの内部の容積をＧｏ、開閉弁Ｖｃを含む配管Ｌａの内部の容積をＧａ、開閉弁Ｖｄ，Ｖｅを含む配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの内部の容積をＧｂとしたとき、繰返し回数Ｎｂは、以下の条件式２によって上限を設定することが好ましい。
Ｎｂ ≦ ｌｏｇ（Ｐｏ／Ｐｓ）／（Ｇｏ＋Ｇａ＋Ｇｂ） ・・（式２）
つまり、配管Ｌｏ内部に存在する供給用ガスの容量には限界があることから、該供給用ガスを利用した減圧弁３の１次側および２次側のパージあるいはガスアイソレーションに際しては、パージ等の繰返し回数に限界がある。さらに、パージ操作後の、配管Ｌａ，Ｌｏ，Ｌｂの圧力は減圧弁３の設定圧力Ｐｓ以上となることが好ましい。具体的には、パージ操作前の充填容器の残留圧力Ｐｏ、配管Ｌｏの内容積Ｇｏ、および配管Ｌａの内容積Ｇａ，配管ＬｄおよびＬｂの内容積Ｇｂから、２次パージ操作の繰返し回数Ｎｂの適正な基準を算出することができ、詳細は後述する。

また、このとき、配管Ｌｄおよび配管Ｌｂは、流路の汚染がほとんどなくガスアイソレーションを主目的とすることから、そのパージ回数を、配管Ｌａのパージ回数よりも少なくすることが可能であり、パージによって排気される供給用ガスの処理量をさらに低減することができる。つまり、繰返し回数Ｎｂは、上記条件式２に代え、以下の条件式３によって上限を設定することが好ましい。
Ｎｂ ≦ ｌｏｇ（Ｐｏ／Ｐｓ）／（Ｇｏ＋Ｇａ＋ａ×Ｇｂ） ・・（式３）
ここで、ａは、配管Ｌｄおよび配管Ｌｂのパージ回数が配管Ｌａのパージ回数よりも少ない場合における、前者を１としたときのその比率を示す。上記条件式２よりもさらに排気される供給用ガスのパージ処理量を低減することができる。

（３）プロセス装置４へのガスの供給操作
次に、本システムＢを用いたガス供給方法の第２ステップとして、プロセス装置４へのガスの供給操作を、本システムＡと同様、下記の操作によって行うことができる。
（３−１）開閉弁Ｖａ〜Ｖｅを閉とした状態で、容器バルブを開とする。
（３−２）開閉弁Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｄを順に所定時間間隔をおいて開とする。
（３−３）供給用ガスを充填容器から配管部を介してプロセス装置４に供給する。

〔排出される供給用ガスの解析Ｂ〕
以上の操作において排出される供給用ガスの総量と、配管Ｌｏの内部を含めたガスの置換を行う従前の方法によって排出される供給用ガスの総量を解析し、比較する。
（ａ）解析条件
上記〔排出される供給用ガスの解析Ａ〕と同様であり、省略する。
（ｂ）パージ操作方法
従前の方法（ｂ−１）および（ｂ−２）については、上記〔排出される供給用ガスの解析Ａ〕と同様であり、省略する。
（ｂ−３）本システムＢを用いた場合
供給用ガスによるパージは、配管Ｌａ（および配管Ｌｏ），Ｌｄ，Ｌｂを減圧後１回供給用ガスによって充当し、再度減圧してパージした後に、供給用ガスを充当したときの供給用ガスの総処理量（常圧換算）を解析し比較した。

（ｃ）結果：供給用ガスの総量比較
従前の方法（ｃ−１）および（ｃ−２）については、上記〔排出される供給用ガスの解析Ａ〕と同様であり、省略する。
（ｃ−３）本システムＢを用いた場合
操作（ｉ）における供給用ガスの処理量：
（０．０１３３６＋０．００４４５）×１０＋０．００８９１×５＝０．２２２６Ｌ
操作（ii）における供給用ガスの処理量：
（０．０１３３６＋０．００４４５）×（１０×０．１１１３３−０．００８９１×５）／（０．０１３３６＋０．１１１３３＋０．００４４５）＋０．００８９１×５
＝０．１４７４Ｌ

（まとめ）
解析・比較した結果を、下表１に示す。本システムＢによって、従来法に比較して、１／７０〜１／４０の供給用ガスの処理量で十分であることが判る。

〔本システムＢの変形例Ｂ１〕
図４は、本システムＢの変形例として、配管Ｌａと配管Ｌｄ，Ｌｂに対して、「減圧−不活性ガスの充当」「減圧−供給用ガスの充当」を交互に行うことができる構成例を示す〔変形例Ｂ１〕。上記本システムＢと同様の構成であるが、パージ操作部５ｂ内において、減圧処理部に繋がる開閉弁Ｖｆ１，Ｖｆ２を有し、不活性ガス供給部に繋がる開閉弁Ｖｇ１，Ｖｇ２を有することによって、配管Ｌａに対し開閉弁Ｖｆ１および開閉弁Ｖｇ１によって減圧操作と不活性ガス供給の切換を行うとともに、配管Ｌｄ，Ｌｂに対し開閉弁Ｖｆ２および開閉弁Ｖｇ２によって減圧操作と不活性ガス供給を担っている。

「減圧−不活性ガスの充当」において、配管Ｌａに対し減圧操作を行うと同時に、配管Ｌｄ，Ｌｂに対し不活性ガス供給を行い、配管Ｌａに対し不活性ガス供給に切換えると同時に、配管Ｌｄ，Ｌｂに対し減圧操作に切換えることができる。また、「減圧−供給用ガスの充当」においては、配管Ｌａに対し開閉弁Ｖｆ１を開として減圧操作を行うと同時に、配管Ｌｄ，Ｌｂに対し開閉弁Ｖｂを開として供給用ガスの充当を行うことができ、配管Ｌａに対し開閉弁Ｖｂを開として供給用ガスの充当を行うと同時に、配管Ｌｄ，Ｌｂに対し開閉弁Ｖｆ２を開として減圧操作を行うことができる。ガスエゼクタＦｖの減圧能力や不活性ガスあるいは供給用ガスの供給能力を大きくせずに機能させることによって、システム全体のヒステリシスを軽減し、減圧弁３の調整圧力に対する外部変動などの影響を減少させ、プロセス装置４への安定した供給用ガスの供給を可能とすることができる。なお、開閉弁Ｖｆ１，Ｖｆ２および開閉弁Ｖｇ１，Ｖｇ２の作動によって、配管Ｌａおよび配管Ｌｄ，Ｌｂに対して減圧操作と不活性ガス供給を同時に行うことも可能である。

〔本システムＢの変形例Ｂ２〕
図５は、本システムＢの変形例として、減圧弁３の上流および下流に対して「減圧−不活性ガスの充当」および「減圧−供給用ガスの充当」を同時に行うことができる構成例を示す〔変形例Ｂ２〕。上記本システムＢと同様の構成であるが、減圧弁３の上流側の配管Ｌｂおよび下流側の配管Ｌｄに、各々開閉弁Ｖｅ１およびＶｅ２を介してパージ操作部５ｂが接続されている。

「減圧−不活性ガスの充当」において、減圧処理部に繋がる開閉弁Ｖｆを開とすることによって、配管Ｌａの減圧操作と同時に、減圧弁３の上下流両側の配管Ｌｂ，Ｌｄに対し減圧操作されるとともに、不活性ガス供給処理部に繋がる開閉弁Ｖｇを開とすることによって、配管Ｌａの不活性ガス供給と同時に、減圧弁３の上下流両側の配管Ｌｂ，Ｌｄに対し不活性ガス供給を行うことができる。また、「減圧−供給用ガスの充当」においては、減圧処理部に繋がる開閉弁Ｖｆを開とすることによって、配管Ｌａの減圧操作と同時に、減圧弁３の上下流両側の配管Ｌｂ，Ｌｄに対し減圧操作されるとともに、配管Ｌａに対し開閉弁Ｖａを開とし、配管Ｌｄ，Ｌｂに対し開閉弁Ｖｂを開として供給用ガスの充当を行うことができる。減圧弁３の両側から同時に減圧操作および不活性ガスあるいは供給用ガスの供給操作を行うことによって、減圧弁３に対するヒステリシスを軽減し、減圧弁３の調整圧力に対する変動要因を減少させ、プロセス装置４への安定した供給用ガスの供給を可能とすることができる。

上記においては、主として半導体あるいは各種製造プロセスに用いる高圧ガスや液化ガスなどの供給システムについて述べたが、本発明は、こうした産業用のみならず病院のガス供給設備などの民生用の液化ガス供給システムにも適用することができる。

本発明に係るガス供給システムの基本構成例を示す概略図 本発明に係る配管Ｌｏの構成例を示す説明図 本発明に係るガス供給システムの他の構成例を示す概略図 本発明に係る他のガス供給システムの変形例を示す概略図 本発明に係る他のガス供給システムの変形例を示す概略図 従来技術に係る高圧容器の検査の管理装置を例示する概略図

符号の説明

１ 充填容器
１ａ 容器バルブ
２ 設置部
３ 減圧弁（圧力調整部）
４ プロセス装置（ガス消費設備）
５ パージ操作部
６ プロセス制御部
Ｆｖ ガスエゼクタ
Ｌｏ，Ｌａ〜Ｌｇ，Ｌｐ 配管
Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ 圧力センサ
Ｖａ〜Ｖｇ 開閉弁

Claims (7)

1. 容器バルブが配設された供給用ガスの充填容器と、該充填容器が設置される設置部と、前記ガスを消費するガス消費設備と、前記充填容器とガス消費設備を接続する配管部と、該配管部に設けられた圧力調整部と、各部の動作を制御管理するプロセス制御部と、を有するガス供給システムにおいて、
   前記配管部の一部として、前記容器バルブに近接する位置に設けられた開閉弁Ｖａと前記圧力調整部の１次側の近接する位置に設けられた開閉弁Ｖｂを両端部に有する配管Ｌｏを配設するとともに、前記容器バルブと開閉弁Ｖａを接続する配管Ｌａに、開閉弁Ｖｃを介して減圧処理部および不活性ガス供給部を接続することを特徴とするガス供給システム。
2. 前記配管部のパージ操作において、
   （１）充填容器からの配管部の取外し操作として、少なくとも、
   前記減圧処理部を作動して前記配管Ｌａの内部のガスを排出する操作、および前記不活性ガス供給部を作動して前記配管Ｌａの内部に不活性ガスを充当する操作を有し、これらの操作を予め設定された回数Ｍｏ繰返し行い、
   （２）充填容器への配管部の取付け操作として、少なくとも、
   前記減圧処理部を作動して前記配管Ｌａの内部のガスを排出する操作、前記開閉弁Ｖａを開として前記配管Ｌｏの内部に保持されていた供給用ガスを前記配管Ｌａの内部に充当する操作を有し、これらの操作を予め設定された回数Ｎａ繰返し行う
   ことによって流路パージを実施することを特徴とする請求項１記載のガス供給システム。
3. 前記パージ操作前の前記充填容器の残留圧力をＰｏ、前記圧力調整部の設定圧力をＰｓとし、前記配管Ｌｏの内部の容積をＧｏ、前記配管Ｌａの内部の容積をＧａとし、繰返し回数Ｎａについて、以下の条件式１
   Ｎａ ≦ ｌｏｇ（Ｐｏ／Ｐｓ）／（Ｇｏ＋Ｇａ） ・・（式１）
   によって上限を設定することを特徴とする請求項１または２記載のガス供給システム。
4. 前記圧力調整部の２次側に開閉弁Ｖｄを設けるとともに、該開閉弁Ｖｄと圧力調整部を接続する配管Ｌｄまたは／および圧力調整部と開閉弁Ｖｂを接続する配管Ｌｂに、開閉弁Ｖｅを介して減圧処理部および不活性ガス供給部を接続することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガス供給システム。
5. 前記配管部のパージ操作において、
   （１）充填容器からの配管部の取外し操作として、少なくとも、
   前記減圧処理部を作動して前記配管Ｌａまたは配管Ｌａ，配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの内部のガスを排出する操作を有するとともに、前記配管Ｌａに対して該排出操作と前記不活性ガス供給部を作動して前記配管Ｌａの内部に不活性ガスを充当する操作を予め設定された回数Ｍｏ繰返し行い、
   （２）充填容器への配管部の取付け操作として、少なくとも、
   前記減圧処理部を作動して前記配管Ｌａ，配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの内部のガスを排出する操作、および前記開閉弁Ｖａまたは／および開閉弁Ｖｂを開として前記配管Ｌｏの内部に保持されていた供給用ガスを前記配管Ｌａ，配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの内部に充当する操作を前記配管Ｌａと配管Ｌｄまたは／および配管Ｌｂに対して同時あるいは交互に、予め設定された回数Ｎｂ繰返し行う
   ことによって流路パージを実施することを特徴とする請求項４記載のガス供給システム。
6. 前記開閉弁Ｖｄ，Ｖｅを含む配管Ｌｄおよび配管Ｌｂの内部の容積をＧｂとし、繰返し回数Ｎｂについて、以下の条件式２または条件式３
   Ｎｂ ≦ ｌｏｇ（Ｐｏ／Ｐｓ）／（Ｇｏ＋Ｇａ＋Ｇｂ） ・・（式２）
   Ｎｂ ≦ ｌｏｇ（Ｐｏ／Ｐｓ）／（Ｇｏ＋Ｇａ＋ａ×Ｇｂ） ・・（式３）
   ここで、ａは、配管Ｌｄおよび配管Ｌｂのパージ回数が配管Ｌａのパージ回数よりも少ない場合における、前者を１としたときのその比率を示す。
   によって上限を設定することを特徴とする請求項４または５記載のガス供給システム。
7. 前記操作（１）および（２）の後に、
   （３）ガス消費設備へのガスの供給操作として、少なくとも、
   前記開閉弁Ｖａ〜Ｖｅを閉とした状態で、前記容器バルブを開とした後、前記開閉弁ＶａおよびＶｂまたは前記開閉弁Ｖａ，ＶｂおよびＶｄを順に所定時間間隔をおいて開とし、供給用ガスを充填容器から配管部を介して前記ガス消費設備に供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガス供給システム。

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