JP2013185866A - 漏洩検知機能およびパージ機能を有する配管システム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構成で、外気との接触なく微量の漏洩ガスのパージを確実に行ない、かつ漏洩検知を過大な負荷なく確実に行なうことができる配管システム。
【解決手段】 配管接続部等１１ａを含む流路の少なくとも一部の外周を被覆するカバー部５３と、カバー部５３にパージガスを導入するパージ導入路５２と、パージ導入路５２に設けられたパージガスの流量設定部５１と、カバー部５３からパージガスを流出させるパージ流出路５４と、パージ流出路５４に設けられたパージガスの流量測定部５５と、を備え、流量設定部５１によって設定されたパージガスの流量Ｆｓと、流量測定部５５によって測定されたパージガスの流量Ｆｍとの差異から、カバー部５３によって被覆された流路における流体の漏洩を検知することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、漏洩検知機能およびパージ機能を有する配管システムに関し、例えば、半導体や太陽電池等の生産装置や研究設備等において使用される材料ガスや各種プロセスにおいて使用される液化ガスや特殊ガス等のガス供給装置における漏洩検知機能およびパージ機能を有する気密性の高い配管システムに関するものである。なお、ここでは、ガス状の物質だけではなく、液状の物質を含む「流体」を対象とする。

半導体や液晶あるいは太陽電池等を生産する製造装置や、新たな素材を開発する研究設備、あるいは各種プロセスにおいては、各種の材料ガスや特殊ガスあるいは液体材料ガス等が多用されている。こうしたガスの中には、可燃性（自燃性を含む）や支燃性や毒性を有するもの、高い吸着性や強い腐蝕性を有するもの、あるいは空気中の水分と反応や吸湿して変質するもの等があり、ガス供給配管系は、外気と遮蔽あるいは密閉され、上記製造装置等に供給されて消費される。また、こうしたプロセスにおいて排気されたガスは、除害処理する必要があるとともに、作業環境へのこれらのガスを漏洩する可能性を低減するとともに、漏洩を検知するシステムを構築する必要がある。

こうしたプロセスの排気配管内部は、通常陰圧もしくは大気圧で、フランジ部分の気密性が劣化した場合、陰圧で運転されると外部への漏洩は起こらないが、大気圧の場合外部作業環境への漏洩が懸念される。こうした外気との接触を回避しながら、その安全性を確保することができる構成は、従前からガス供給装置やガス処理装置のように、材料ガス等（流体）を取扱うシステムにおける課題の１つであり、種々の検討がなされてきた。

例えば、筐体で装置内の配管系全体を覆い、気密性の劣化によるプロセスガスの漏洩時に、作業環境にプロセスガスが漏洩しないような施策を講じている。また、ガス配管の継手部における漏洩の有無の検知と漏洩箇所の特定が短時間にかつ簡便に実施でき、しかも漏洩検知に伴ってガス配管内を汚染することがないようにすることを目的として、図６に示すようなリークテスターが提案されている（例えば特許文献１参照）。具体的には、乾燥高純窒素などのテストガスが封入された継手部を包囲して密閉空間を形成するプローブ１０１と、このプローブ１０１内のガスを導入してこのガス中の酸素濃度または湿度を計測するディテクター１０２を備えたリークテスターを用い、該継手部をプローブにより包囲し、プローブ内のガスをディテクターに導入し、ガス中の酸素濃度または湿度の経時変化に基づいて継手部からのガスの漏洩を検知する。ここで、１１１は可動部を、１１２は固定部を、１１３はヒンジを、１１４は封止板を、１１５は貫通孔を、１１６はシール材を、１２１は表示部を、１３１は導出口を、１３２は配管を、１３３は袋ナットを示す。

特開２００９−０１９９７７号公報

しかし、上記のようなガス供給システムやガス処理システムには、以下の課題が生じることがあった。
（ｉ）上記のような筐体で配管系全体を覆う場合、内部容積が大きいため、可燃性ガスを用いる場合は、漏洩しても安全な環境を確保するために大量の窒素等の不活性ガスで内部をパージしなければならない。特に配管経路が複雑な装置においては、配管系全体を覆う筐体のサイズは大きくなり構造も複雑になり、筐体自体の気密性を確保することが困難になる。気密性が不十分な場合、過剰のパージ用の不活性ガスを筐体内部に導入する必要がある。同時に、筐体構造とした場合、プロセスの配管内部の清掃等で配管の取外しをする場合のアクセスパネルの位置や構造等が複雑になるとともに、メンテナンス作業自体も複雑になり、プロセスの停止時間が長くなる。
（ii）従前、常時漏洩検知機能とパージ機能の両方を有するシステムはなく、上記のリークテスターのように漏洩検知のために一時的なパージを行なうシステムや、ガスの漏洩を検知したときにパージを行なうシステムが用いられていた。しかしながら、昨今、作業安全性向上の要請や、取扱う特殊ガス等の増加に伴う微量の漏洩による危険性の増大とともに、微量で高価な特殊ガスの取扱いが多くなり、高い安全性を確保しながら速やかに漏洩が検知できるシステムの要請が強くなってきた。従前の漏洩検知機能とパージ機能を別々に管理するシステムでは、こうした要請に十分対応することができず、例えば別々の制御機能の調整部を必要としたシステムの煩雑化やパージガスの常時使用に伴うパージガスの大量消費という問題がある。
（iii）また、プロセスの使用条件は、通常作業環境の安全性等の観点から、配管系の内部を陰圧もしくは大気圧に設定されることが多い。フランジ部分等の接続部での気密性が劣化した場合、陰圧条件での運転であれば、配管内部のガスの外部への漏洩はないが、大気圧条件下での運転であれば、外部の作業環境への漏洩が懸念される。

本発明の目的は、特定の流体が流通あるいは封止される配管部および配管接続部における漏洩検知機能およびパージ機能を有し、可燃性（自燃性を含む）や支燃性や毒性、あるいは高い吸着性や強い腐蝕性や高い反応性を有するガス等に対しても、簡便な構成かつ少ないパージガス流量で、外気との接触なく微量の漏洩ガスのパージを確実に行ない、かつ漏洩検知を過大な負荷なく確実に行なうことができる気密性の高い配管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、以下に示す配管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、特定の流体が流通あるいは封止される配管部および配管接続部からなる流路の漏洩検知機能およびパージ機能を有する配管システムであって、
該流路の少なくとも一部の外周を被覆するカバー部と、該カバー部にパージガスを導入するパージ導入路と、該パージ導入路に設けられたパージガスの流量設定部と、前記カバー部からパージガスを流出させるパージ流出路と、該パージ流出路に設けられたパージガスの流量測定部と、を備え、
前記流量設定部によって設定されたパージガスの流量と、前記流量測定部によって測定されたパージガスの流量との差異から、前記カバー部によって被覆された流路における前記流体の漏洩を検知することを特徴とする。

上記のように、各種のガス供給装置やガス処理装置等には、特定の流体が流通あるいは封止される配管部および配管接続部からなる流路に対し、簡便な操作によって保守が可能な漏洩検知機能とパージ機能を有する配管システムが要求される。特に、可燃性（自燃性を含む）や支燃性や毒性、あるいは高い吸着性や強い腐蝕性を有するガス等については、流路内部の圧力条件に関係なく、その高い操作性が重要となる。本発明は、特定の流体が流通あるいは封止される流路の外周にカバー部を設け、パージガスを流通させてパージ機能を確保するとともに、カバー部から流出する該パージガスの流量を監視することによって、当該流路の漏洩検知機能を確保する構成を特徴とする。こうした簡便な構成によって、外気との接触なく微量の漏洩ガスのパージを確実に行ない、かつ漏洩検知を過大な負荷なく確実に行なうことができる気密性の高い配管システムを提供することが可能となった。具体的には、筐体で配管系全体を覆う方式に比較して、パージガスの消費量は数分の１〜数１０分に低減することが可能となった。また、こうしたパージガスを用いて漏洩検知を行なうことによって、同一漏れ量に対し、パージガス量が数分の１〜数１０分になるため、検知感度は単純計算で数倍〜数１０倍になる。さらに、保守・点検時の配管等の取外し作業において、カバー部を外すだけで該作業が可能となり、大幅な作業効率の向上を図ることが可能となった。

本発明は、上記配管システムであって、前記カバー部が、分割可能な２以上の部材から構成され、前記流路に対して前記配管部または配管接続部を包み込むように被覆され、カバー部内部のパージガスのシールが形成されることを特徴とする。
ガス供給装置やガス処理装置等には、種々の形態の配管部および配管接続部からなる流路が形成され、こうした流路の外周を被覆するカバー部には、こうした形態に適応した、十分なシール性を有する構成が要求される。本発明は、分割可能な２以上の部材から構成され、前記流路に対して前記配管部または配管接続部を包み込むように被覆可能なカバー部を構成することによって、操作性が高く、保守が容易な構成を有するとともに、外気との接触なく微量の漏洩ガスのパージを確実に行ない、かつ漏洩検知を過大な負荷なく確実に行なうことが可能となった。

本発明は、上記配管システムであって、前記パージ流出路に、前記流路を流通する前記流体中の任意の成分を検知することができる成分検知器が設けられ、前記カバー部によって被覆された流路における漏洩を検知することを特徴とする。
配管システムの処理操作において、上記のように、大気圧条件下の流路に対して、カバー部に導入・流出されるパージガスの流量の比較では、その漏洩を検知することが難しい場合がある。本発明は、パージガスの流量比較に加えて、流出されるパージガス中に混入された流路内部の流体中の任意の成分を検知することによって、流路の漏洩検知を効果的に行うことができる。

本発明は、上記配管システムであって、前記カバー部に、パージガス接続用の１または２以上のワンタッチ式のカプラが設けられ、該カプラを介して、前記パージ導入路または／およびパージ流出路と前記カバー部が接続されることを特徴とする。
ガス供給装置やガス処理装置等においては、定期的な保守・点検以外に、流路の一部変更や流路を構成する部品の変更等が行われ、配管部や配管接続部の保守や点検を必要とする場合がある。また、特定の流路に対して種々の流体が流通等されることがあり、漏洩検知やパージの必要性がない場合もある。本発明は、カバー部の取付け・取外しを容易に行なうことができるとともに、カバー部へのパージ導入路やパージ流出路の取付け・取外しを容易に行なう構成によって、取付けられたカバー部にパージガスへの導入・停止を容易に行ない、かつカバー部への外気の混入を防止することを可能とした。

本発明は、上記配管システムであって、複数の配管部および配管接続部からなる流路に対して、前記カバー部が複数設けられるとともに、該カバー部のいくつかを直列的に接続し、前記パージガスの最も上流側のパージ導入路に前記流量設定部が設けられ、最も下流側の前記パージ流出路に前記流量測定部または流量測定部と成分検知器が設けられることを特徴とする。
ガス供給装置やガス処理装置等においては、同一流体が流通等される流路において、配管接続部等が複数あり、これらの漏洩検知とパージを同時に行うことが必要となる場合がある。本発明は、こうした場合に、パージガスが複数のカバー部を直列的に流通させることができる構成によって、十分な漏洩検知機能とパージ機能を確保しながら、パージガスの消費量の低減を図ることが可能となった。

また、本発明は、上記配管システムであって、前記パージ流出路の下流の端部が前記流量設定部の上流に接続され、流量設定部−パージ導入路−カバー部−パージ流出路−流量測定部間において、パージガスの循環系が形成され、前記流量設定部によって設定されたパージガスの流量と前記流量測定部によって測定されたパージガスの流量との差異、および／または所定の時間後に循環されるパージガスの流量の変化から、前記カバー部によって被覆された流路における前記流体の漏洩を検知することを特徴とする。
上記のような配管システムによって、微量な流体の漏洩がもたらす作業環境への重大な影響を未然に防止することができる。一方、低濃度においても危険性が非常に高い流体にあっては、さらなる微量な流体の漏洩検知機能が要求される。本発明は、パージガスを所定時間循環させることによって、カバー部において発生する漏洩に伴うパージガスの流量変化を拡大させることを可能とし、こうした微量な流体の漏洩検知を可能とした。また、流路の内部圧力条件の大きな変化を伴うような流体の供給条件等の場合にあっては、検知されたパージガスの流量の変動によって、流路の漏洩検知機能が十分に追随できない可能性がある。こうした場合においても、パージガスを所定時間循環させ、所定時間内でのパージガス流量の変動を検知することによって、カバー部での漏洩量を累積値（平均値）として検知することができる。

本発明に係る配管システムの第１構成例を示す概略図 本発明に係る配管システムを構成するパージユニットを例示する概略図 本発明に係る配管システムに用いられるカバー部の構成例を示す概略図 本発明に係る配管システムの第２構成例を示す概略図 本発明に係る配管システムの第３構成例を示す概略図 従来技術に係るリークテスターを例示する概略図

本発明に係る配管システム（以下「本システム」という）は、特定の流体が流通あるいは封止される配管部および配管接続部（以下「配管接続部等」という）からなる流路において、流路の少なくとも一部の外周を被覆するカバー部と、カバー部にパージガスを導入するパージ導入路と、パージ導入路に設けられたパージガスの流量設定部と、カバー部からパージガスを流出させるパージ流出路と、パージ流出路に設けられたパージガスの流量測定部と、を備え、流量設定部によって設定されたパージガスの流量と、流量測定部によって測定されたパージガスの流量との差異から、カバー部によって被覆された流路における流体の漏洩を検知することを特徴とする。以下、図面を参照しながら説明する。

＜本システムの第１構成例＞
本システムの実施の形態の１つ（第１構成例）として、１つの配管接続部等を有する配管系に設けられた１つのカバー部に１組の「流量設定部−パージ導入路−カバー部−パージ流出路−流量測定部」（以下「パージユニット」といい、「Ｐユニット」と略すことがある）を備えた構成と、複数（３つ）の配管接続部等を有する１つの装置に設けられた３つのカバー部にパージガスをシリーズに流通させる１組のＰユニットを備えた構成と、複数（３つ）の配管接続部等を有する１つの流路に設けられた３つのカバー部にパージガスをシリーズに流通させる１組のＰユニットを複数（３つ）備えた構成と、を有する構成例を示す。

図１は、第１構成例の態様を示す。ここで、３つの供給装置１０ａ〜１０ｃから供給された流体が、配管接続部等１１ａ〜１１ｃ−流路２０ａ〜２０ｃ−配管接続部等３１ａ〜３１ｃを介して、消費設備３０に導入される構成を例示する。流路２０ａ〜２０ｃには、それぞれ３つの配管接続部等２１ａ〜２３ａと、２１ｂ〜２３ｂと、２１ｃ〜２３ｃが配設される。パージガス供給部４０において、圧力・流量調整器４１によって調整されたパージガスが、供給装置１０ａ〜１０ｃに接続された３つの独立したＰユニット５０ａ〜５０ｃ（纏めて「５０」とすることがある），消費設備３０に接続されたＰユニット６０，および流路２０ａ〜２０ｃに接続されたＰユニット７０に導入される。各装置や設備の形態に応じて、各々配管接続部等１１ａ〜３１ｃを含む配管系における漏洩を検知すると同時に、パージを行い、漏洩時の不測の事態を未然に防止することができる。以下、各Ｐユニットの構成を詳述する。

〔Ｐユニット５０について〕
Ｐユニット５０は、図２（Ａ）に例示するように、それぞれ独立した供給装置１０ａ〜１０ｃに接続される。流体として、異なったガス種を同時に供給するシステムや、同種のガス種の供給において、そのうちの１または２を常時使用し、他を予備とするシステム等において適用することができる。Ｐユニット５０に導入されたパージガスは、流量設定部５１−パージ導入路５２−カバー部５３−パージ流出路５４−流量測定部５５を介して排出される。供給装置１０ａの配管接続部等１１ａおよび流路２０ａの一部がカバー部５３で被覆され、その内部がパージされることによって、流体が配管接続部等１１ａを含む流路から漏洩した場合であっても、システム周辺の作業環境に影響を未然に防止することができる。このとき、流量設定部５１によって設定され、カバー部５３に導入されたパージガスの流量（以下「設定流量」という）Ｆｓと、カバー部５３から流出され、流量測定部５５によって測定されたパージガスの流量（以下「パージ流量」という）Ｆｍとの差異から、カバー部５３によって被覆された流路における流体の漏洩を検知することができる。

具体的には、流体の条件によって、以下の機能を有する。
（１）減圧条件下の流路に対しては、パージ機能を確保するとともに、パージガス流量Ｆｍが設定流量Ｆｓよりも減量することを検知することによって、漏洩を検知することができる。
（２）大気圧条件下の流路に対しては、パージ機能を確保するとともに、例えば内部流体と密度の相違するパージガスを選定しその質量流量を監視することや、後述するように、パージガス中の内部流体中の特定成分の検知によって漏洩を検知することができる。
（３）加圧条件下の流路に対しては、パージ機能を確保するとともに、パージガス流量Ｆｍが設定流量Ｆｓよりも増量することを検知することによって、漏洩を検知することができる。

〔Ｐユニット６０，７０について〕
Ｐユニット６０および７０は、１つの設備あるいは流路に備えられた３つの配管接続部等のそれぞれにカバー部が設けられるとともに、３つのカバー部を直列的に接続してパージガスを流通させ、最も上流側に流量設定部が設けられ、最も下流側に流量測定部が設けられる。こうした構成によって、十分な漏洩検知機能とパージ機能を確保しながら、複数の配管接続部等を備えた設備や流路の漏洩検知とパージを同時に行い、パージガスの消費量の低減を図ることできる。

Ｐユニット６０は、図２（Ｂ）に例示するように、Ｐユニット６０に導入されたパージガスが、流量設定部６１−パージ導入路６２−カバー部６３ａ−パージガス流路６６−カバー部６３ｂ−パージガス流路６６−カバー部６３ｃ−パージ流出路６４−流量測定部６５を介して排出される。配管接続部等３１ａ〜３１ｃが、カバー部６３ａ〜６３ｃによって被覆され、流量設定部６１によってパージ流量が設定され、カバー部６３ａに導入されたパージガスの設定流量Ｆｓと、カバー部６３ｃから流出され、流量測定部６５によって測定されたパージガスのパージ流量Ｆｍとの差異から、カバー部６３ａ〜６３ｃによって被覆された流路における流体の漏洩を検知することができる。このとき、流体の条件によって、上記Ｐユニット５０における（１）〜（３）と同様の機能を有する。また、配管接続部等３１ａ〜３１ｃのいずれからの漏洩かの特定は、漏洩が検知された後、カバー部６３ａ〜６３ｃのうちの１または２をバイパスして接続した場合の設定流量Ｆｓとパージ流量Ｆｍとの差異から検知することができる。

Ｐユニット７０は、図２（Ｃ）に例示するように、さらに配管接続部等の数量が多い場合に適用される。Ｐユニット７０に導入されたパージガスは、流路２０ａ〜２０ｃに対応する３つの流路に分岐される。分岐されたパージガスは、各々流量設定部７１ａ−パージ導入路７２ａ−カバー部７３ａ−パージガス流路７６ａ−カバー部７３ａ−パージガス流路７６ａ−カバー部７３ａ−パージ流出路７４ａ−流量測定部７５ａ、流量設定部７１ｂ−パージ導入路７２ｂ−カバー部７３ｂ−パージガス流路７６ｂ−カバー部７３ｂ−パージガス流路７６ｂ−カバー部７３ｂ−パージ流出路７４ｂ−流量測定部７５ｂ、および流量設定部７１ｃ−パージ導入路７２ｃ−カバー部７３ｃ−パージガス流路７６ｃ−カバー部７３ｃ−パージガス流路７６ｃ−カバー部７３ｃ−パージ流出路７４ｃ−流量測定部７５ｃを介して排出される。配管接続部等２１ａ〜２３ａが、各々カバー部７３ａによって被覆され、流量設定部７１ａによって設定された設定流量Ｆｓａとパージ流量Ｆｍａとの差異から、カバー部７３ａによって被覆された流路における流体の漏洩を検知することができる。配管接続部等２１ｂ〜２３ｂが、各々カバー部７３ｂによって被覆され、流量設定部７１ｂによって設定された設定流量Ｆｓｂとパージ流量Ｆｍｂとの差異から、カバー部７３ｂによって被覆された流路における流体の漏洩を検知することができる。配管接続部等２１ｃ〜２３ｃが、各々カバー部７３ｃによって被覆され、流量設定部７１ｃによって設定された設定流量Ｆｓｃとパージ流量Ｆｍｂとの差異から、カバー部７３ｃによって被覆された流路における流体の漏洩を検知することができる。

このとき、Ｐユニット７０は、流体の条件によって、上記Ｐユニット５０における（１）〜（３）と同様の機能を有する。また、配管接続部等２１ａ〜２３ｃのいずれからの漏洩かの特定は、漏洩が検知された流路２０ａ〜２０ｃについて、カバー部７３ａ〜７３ｃのうちの１または２をバイパスして接続した場合の設定流量Ｆｓａ〜Ｆｓｃとパージ流量Ｆｍａ〜Ｆｍｃとの差異から検知することができる。

〔対象となる流体について〕
本システムは、対象となる流体を限定することはないが、高い吸着性や強い腐蝕性を有するガス種あるいは反応性の高いガス種などには、特に、その特徴を有効に活かすことができる。具体的には、シラン（ＳｉＨ_４），ホスフィン（ＰＨ_３），トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等あるいはＮＨ_３，ＢＣＬ_３，ＣＬ_２，ＳｉＨ_２ＣＬ_２，Ｓｉ_２Ｈ_６、ＨＢｒ、ＨＦ、Ｎ_２Ｏ、Ｃ_３Ｆ_８、ＳＦ_６、ＷＦ_６等に代表される材料ガス等を挙げることができる。また、実動条件において、気体のみならず、液体あるいは昇華させて給送可能な固体の物質を対象として適用することができる。パージガスは、反応性が低く安定性の高いガスが好ましく、例えばヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希ガスあるいは窒素ガス（Ｎ_２）等を用いることができる。また、後述するように、対象となる流体（あるいはその成分の一部）と大きく密度あるいは粘性等物性が異なるパージガスを用いることによって、漏洩によってパージガス中に混入した場合に、流量の変化として検知することができるガス種を選択することが好ましい。さらに、ＳｉＨ_４やＰＨ_３等を対象とする場合においては、パージガスを不活性ガスとすることによって、万一漏洩した場合でも、不活性ガス中への漏洩のため発火する可能性がなく、安全性が高く、漏洩ガスのパージを確実に行ない、かつ漏洩検知を過大な負荷なく確実に行なうことができる。

〔流量測定部について〕
本システムにおいて使用する流量測定部５５，６５，７５ａ〜７５ｃは、パージガスおよび漏洩した場合の上記流体を含むパージガスの体積流量あるいは質量流量を測定する。測定手段は、主成分である不活性ガスを対象とすることから、特に限定されるものではないが、対象流体が高い吸着性や強い腐蝕性を有するガス種あるいは反応性の高いガス種などの場合には、耐食性，非吸着性あるいは非反応性の素材を接ガス部に用いることが好ましい。

測定手段として質量流量計を用いた場合には、以下のように構成することができる。
（ｉ）上記流体が単成分の場合、当該成分と大きく密度の相違する不活性ガスをパージガスとして選定することによって、大気圧条件下あるいは加圧条件下における流体の漏洩に伴い生じるパージガスの質量流量の変動を測定することができる。具体的には、例えば当該成分が水素（空気との密度比０．０６９）の場合、パージガスとして窒素（空気との密度比０．９７）やアルゴン（空気との密度比１．３８）を用いることによって、設定された質量流量のパージガスが、水素の混入により変動する質量流量分を測定することができる。予め水素混入量と質量流量の変動量との相関を把握することによって、実測された質量流量の変動量から水素混入量（漏洩量）を検出することができる。また、例えば当該成分が六フッ化硫黄（空気との密度比５．１１）の場合、パージガスとして窒素（空気との密度比０．９７）やヘリウム（空気との密度比０．１４）を用いることによって、設定された質量流量から変動する質量流量分を測定し、流体の漏洩量を検出することができる。
（ii）上記流体が複数の成分の混合物の場合、主成分、あるいは主成分ではないが水素等のように微小な破損等によって漏洩しやすく所定量含まれる成分、と大きく密度の相違する不活性ガスを用いることによって、設定された質量流量から変動する質量流量分を測定し、流体の漏洩量を検出することができる。

また、面積式流量計における浮遊子の浮遊量は、同一流量であっても対象ガスの粘度あるいは粘度と密度によって変動する。従って、測定手段として面積式流量計を用い、当該成分と大きく粘度あるいは粘度と密度の相違する不活性ガスをパージガスとして選定した場合には、流体の混入に伴い生じるパージガスによる浮遊子の浮遊量の変動による見かけの流量変動量から、流体の漏洩量を検出することができる。例えば当該成分が水素（２０℃における粘度０．００８８ｍＰａ・ｓ）の場合、パージガスとしてアルゴン（２０℃における粘度０．０２２２ｍＰａ・ｓ）を用いることによって、設定流量のパージガスの見かけの流量が、水素の混入により変動し、その変動量から、流体の漏洩量を検出することができる。

〔カバー部の構成について〕
本システムにおけるカバー部は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に例示するように、分割可能な２以上の部材から構成され、配管接続部等を包み込むように被覆され、カバー部内部のパージガスのシールが形成されることが好ましい。操作性が高く、保守が容易な構成を有するとともに、外気との接触なく微量の漏洩ガスのパージを確実に行ない、かつ漏洩検知を過大な負荷なく確実に行なうことができる。また、カバー部本体に、パージガス接続用の１または２以上のワンタッチ式のカプラが設けられ、該カプラを介して、パージ導入路または／およびパージ流出路とカバー部が接続されることが好ましい。カバー部の取付け・取外しを容易に行なうことができるとともに、カバー部へのパージ導入路やパージ流出路の取付け・取外しを容易に行なうことができ、取付けられたカバー部にパージガスへの導入・停止を容易に行ない、かつカバー部への外気の混入を防止することができる。

具体的には、Ｐユニット５０において、図３（Ａ）に例示するカバー部５３（５）のような構成を挙げることができる。本体が５ａと５ｂの２つに分割され、開状の一端にフランジ部５ｃ、封止状の他端に流路被覆用の切欠部５ｄが設けられる。例えば、図２（Ａ）に例示するように、２つに分割された本体５ａと５ｂが、配管接続部等１１ａおよび流路２０ａの一部を包み込むように嵌合状に固定され、フランジ部５ｃによって供給装置１０ａ〜１０ｃに取付けられる。流路２０ａとの間隙等取付け時の各接合部は、パッキンあるいはコーキング材（図示せず）によって封止され、気密性が確保される。本体５ａにはカプラ５ｅ，５ｆが取付けられ、パージ導入路５２の一端に設けられたカプラ５２ｅとパージ流出路５４の一端に設けられたカプラ５２ｆとの間において、ワンタッチ式の気密性の高い接続が可能となる。

また、Ｐユニット６０において、図３（Ｂ）に例示するカバー部６３ａ〜６３ｃ（ここでは、「６」とする）のような構成を挙げることができる。基本的には、カバー部５と同様に、本体が６ａと６ｂの２つに分割され、開状の一端にフランジ部６ｃ、封止状の他端に流路被覆用の切欠部６ｄが設けられた構成であるが、２つに分割された本体６ａにカプラ６ｅが設けられ、本体６ｂにカプラ６ｆが設けられた点において相違する。例えば、図２（Ｂ）に例示するように、２つに分割された本体６ａと６ｂが、配管接続部等３１ａおよび流路２０ａの一部を包み込むように嵌合状に固定され、フランジ部６ｃによって消費設備３０に取付けられる。カプラ６ｅ，６ｆによって、パージ導入路６２あるいはパージガス流路６６の一端に設けられたカプラ６２ｅとパージガス流路６６の他端あるいはパージ流出路６４の一端に設けられたカプラ６２ｆとの間において、ワンタッチ式の気密性の高い接続が可能となる。

さらに、Ｐユニット７０において、図３（Ｃ）に例示する構成を有するカバー部７３ａ〜７３ｃ（ここでは、「７」とする）を挙げることができる。本体が７ａと７ｂの２つに分割され、封止状の両端に流路被覆用の切欠部７ｃと７ｄが設けられる。例えば、図２（Ｃ）に例示するように、カバー部７３ａにおいて、２つに分割された本体７ａと７ｂが、配管接続部等２１ａおよび流路２０ａの一部を包み込むように嵌合状に固定され、流路２０ａに取付けられる。流路２０ａとの間隙等取付け時の各接合部は、パッキンあるいはコーキング材（図示せず）によって封止され、気密性が確保される。本体７ａにはカプラ７ｅ，７ｆが取付けられ、パージ導入路７２ａあるいはパージガス流路７６ａの一端に設けられたカプラ７２ｅ，パージガス流路７６ａあるいはパージ流出路７４ａの一端に設けられたカプラ７２ｆとの間において、ワンタッチ式の気密性の高い接続が可能となる。

＜他の構成例＞
次に、本システムの他の構成例（第２構成例）について説明する。図４に例示するように、第２構成例は、第１構成例と同様の構成を基本とし、パージ流出路５４ａ〜５４ｃ，６４，７４ａ〜７４ｃに、成分検知器５７，６７、７７が設けられ、配管接続部等１１ａ〜１１ｃ，２１ａ〜２３ａ，２１ｂ〜２３ｂ，２１ｃ〜２３ｃ，３１ａ〜３１ｃにおいて漏洩した流体中の任意の成分を検知することを特徴とする。なお、図４では、Ｐユニット７０において、パージ流出路７４ａ〜７４ｃが合流した流路に成分検知器７７が配設された例を示したが、各パージ流出路７４ａ〜７４ｃのそれぞれに計３つの成分検知器（図示せず）を設けることもできる。第１構成例におけるパージガスの流量比較に加えて、流出されるパージガス中に漏洩したガス成分を検知することによって、流路の漏洩検知を効果的に行うことができる。大気圧条件下あるいは加圧条件下における流体の漏洩の検出に有効である。

成分検知器５７ａ〜５７ｃ，６７、７７としては、流体の成分や組成に最適な測定方法例えば流体が水素の場合には、熱伝導度式ガス濃度計，ガスクロマトグラフィー式分析計やガス質量分析計等により低濃度レベルの漏洩を検知することができる。

〔本システムの第３構成例〕
図５は、第１構成例と同様の構成を基本とし、パージ流出路５４ａ〜５４ｃ，６４，７４ａ〜７４ｃの下流の端部が、流量設定部５１ａ〜５１ｃ，６１，７１ａ〜７１ｃの上流に接続され、流量設定部−パージ導入路−カバー部−パージ流出路−流量測定部間において、パージガスの循環系を形成された構成例（第３構成例）を示す。漏洩の可能性がある流路を含むパージガスの循環系を形成することによって、微量な流体の漏洩検知を可能とするとともに、漏洩量を累積値（平均値）として検知することができる。

Ｐユニット５０を例に説明する。第３構成例において、第１構成例と同様、流量設定部５１によって設定されたパージガスの流量Ｆｓと流量測定部５５によって測定されたパージガスの流量Ｆｍとの差異から、流体の漏洩を検知することできる。と同時に、Ｐユニット５０に導入されたパージガスは、流量設定部５１−パージ導入路５２−カバー部５３−パージ流出路５４−流量測定部５５を流通した後、バイパス流路５８（５８ａ〜５８ｃ）に設けられたポンプ５９（５９ａ〜５９ｃ）によって、バイパス流路５８を介して再度流量設定部５１に導入することができる。このとき、カバー部５３を含むパージガスの循環系が形成され、所定の時間循環された後に流量測定部５５において測定されたパージガスは、流体の漏洩があれば、それに伴うパージガスの流量の変化が拡大されて測定される。つまり、微量な流体の漏洩検知機能を有することができる。

Ｐユニット６０についても、Ｐユニット５０と同様に、パージ流出路６４と流量設定部６１とを接続するバイパス流路６８に設けられたポンプ６９によって、パージガスの循環系が形成され、パージ機能を維持しながら、微量な流体の漏洩検知機能を有することができる。Ｐユニット７０についても、Ｐユニット５０と同様に、パージ流出路７４ａ〜７４ｃと流量設定部７１ａ〜７１ｃとを接続するバイパス流路７８に設けられたポンプ７９によって、パージガスの循環系が形成され、パージ機能を維持しながら、微量な流体の漏洩検知機能を有することができる。なお、図５では、パージ流出路７４ａ〜７４ｃが合流した流路にポンプ７９が配設された例を示したが、各パージ流出路７４ａ〜７４ｃと流量設定部７１ａ〜７１ｃとを接続する各々にバイパス流路を設け、それぞれにポンプを設けることもできる（図示せず）。

つまり、パージガスを所定時間循環させることによって、カバー部５３において発生する漏洩に伴うパージガスの流量変化を拡大させることを可能とし、こうした微量な流体の漏洩検知を可能とした。また、流路の内部圧力条件の大きな変化を伴うような流体の供給条件等の場合においても、パージガスを所定時間循環させ、所定時間内でのパージガス流量の変動を検知することによって、カバー部での平均値あるいは累積値としての漏洩量を検知し、流路の内部圧力条件の大きな変化に十分に追随することができる。

＜本システムにおけるパージガス流量の検証＞
本システムにおけるパージガス流量特性について、従来のパージガスシステムとの比較検証試験を行った。
（１）実験条件
本システムの第１構成例と同等の構成を有するガス供給システム、具体的には半導体製造工場におけるシラン（ＳｉＨ_４），ホスフィン（ＰＨ_３），トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等が供給されるガス供給システムにおいて、Ｐユニットを備えた本システムと、供給装置，配管系および消費設備毎の筐体にパージガスを供給する従前のシステムに、窒素ガスをパージガスとして連続的に供給した場合のパージガス流量を測定し、その使用量を比較・検証した。
（１−２）実験結果
両者のパージ機能を確保するために必要なパージガス流量には顕著な差異が見られた。具体的には、従来のガス供給システム約１８ｍ^３／ｈｒに対して、本システムでは約０，９ｍ^３／ｈｒで、漏洩検知機能を含むパージ機能を確保することができたという結果が得られた。本システムの優れた機能を証明することができた。

１０ａ〜１０ｃ 供給装置
１１ａ〜１１ｃ，２１ａ〜２３ａ，２１ｂ〜２３ｂ，２１ｃ〜２３ｃ，３１ａ〜３１ｃ 配管接続部等
２０ａ〜２０ｃ 流路
３０ 消費設備
４０ パージガス供給部
４１ 圧力・流量調整器
５０ａ〜５０ｃ（５０），６０，７０ Ｐユニット
５１，６１，７１ａ〜７１ｃ 流量設定部
５２，６２，７２ａ〜７２ｃ パージ導入路
５３，６３ａ〜６３ｃ，７３ａ〜７３ｃ カバー部
５４，６４，７４ａ〜７４ｃ パージ流出路
５５，６５，７５ａ〜７５ｃ 流量測定部
６６，７６ａ〜７６ｃ パージガス流路

Claims (6)

1. 特定の流体が流通あるいは封止される配管部および配管接続部からなる流路の漏洩検知機能およびパージ機能を有する配管システムであって、該流路の少なくとも一部の外周を被覆するカバー部と、該カバー部にパージガスを導入するパージ導入路と、該パージ導入路に設けられたパージガスの流量設定部と、前記カバー部からパージガスを流出させるパージ流出路と、該パージ流出路に設けられたパージガスの流量測定部と、を備え、
   前記流量設定部によって設定されたパージガスの流量と、前記流量測定部によって測定されたパージガスの流量との差異から、前記カバー部によって被覆された流路における前記流体の漏洩を検知することを特徴とする配管システム。
2. 前記カバー部が、分割可能な２以上の部材から構成され、前記流路に対して前記配管部または配管接続部を包み込むように被覆され、カバー部内部のパージガスのシールが形成されることを特徴とする請求項１記載の配管システム。
3. 前記パージ流出路に、前記流路を流通する前記流体中の任意の成分を検知することができる成分検知器が設けられ、前記カバー部によって被覆された流路における漏洩を検知することを特徴とする請求項１または２記載の配管システム。
4. 前記カバー部に、パージガス接続用の１または２以上のワンタッチ式のカプラが設けられ、該カプラを介して、前記パージ導入路または／およびパージ流出路と前記カバー部が接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配管システム。
5. 複数の配管部および配管接続部からなる流路に対して、前記カバー部が複数設けられるとともに、該カバー部のいくつかを直列的に接続し、前記パージガスの最も上流側のパージ導入路に前記流量設定部が設けられ、最も下流側の前記パージ流出路に前記流量測定部または流量測定部と成分検知器が設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の配管システム。
6. 前記パージ流出路の下流の端部が前記流量設定部の上流に接続され、流量設定部−パージ導入路−カバー部−パージ流出路−流量測定部間において、パージガスの循環系が形成され、前記流量設定部によって設定されたパージガスの流量と、前記流量測定部によって測定されたパージガスの流量との差異、および／または所定の時間後に循環されるパージガスの流量の変化から、前記カバー部によって被覆された流路における前記流体の漏洩を検知することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の配管システム。