JP2540398Y2

JP2540398Y2 - 混合ガスの充填制御装置

Info

Publication number: JP2540398Y2
Application number: JP1990110306U
Authority: JP
Inventors: 勉中野谷; 徳治石村
Original assignee: 高千穂化学工業株式会社
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2005-10-22
Also published as: JPH0466500U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、ボンベ等のガス容器に混合ガスを充填する
のに用いられる、混合ガスの充填制御装置に関する。

（従来の技術）従来、製造用や計測用等の種々の用途に応じて様々な
混合ガスが使用されている。この混合ガスの製造は、１
又は２種類以上の成分ガスとバランスガスを所定の割合
で順に充填することによって行われる。この場合、成分
ガスとバランスガスの各々が所定量充填されたか否か
を、それぞれの充填前後における重量の増加量あるいは
圧力の増加量によって確認している。後者の場合には、
作業員がガス容器の近くに位置し、ガス容器に取り付け
た圧力計の表示を見ながら、この表示が所定の圧力値に
なるように、操作用のハンドルを手で直接操作して、こ
のハンドルに連結された成分ガス充填用の弁を開閉して
いた。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、上述の従来の方法では、作業員が圧力
計の表示を見ながら弁の開閉を行うものであるため、製
造した混合ガスの精度や製造が完了するまでの時間にば
らつきが生じやすく、混合ガスを短時間で精度良く製造
するには、相当の熟練を要し、また誤操作を完全には防
止できないという問題点があった。また、上述の方法で
は、作業員がガス容器の近くで弁の開閉操作を行うよに
なっており、これを遠隔操作によって行うことが安全上
望ましい。このことは、可燃、爆発の危険性が高く、毒
性をもつものが多い半導体製造用の混合ガスを製造する
場合に特に要請される。

本考案は、このような問題点を解決するためになされ
たものであり、遠隔操作が可能であり、混合ガスを時間
のばらつきなく且つ精度良く製造することができる混合
ガスの充填制御装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本考案の混合ガスの充填制
御装置は、弁を備えたガス容器に接続されるマニホルド
と、マニホルドと、夫々、成分ガス源、バランスガス
源、真空源及び排気室との間に延びる、第１、第２、第
３及び第４の分岐管路と、第１乃至第４の分岐管路に夫
々取付けられた第１乃至第４の弁と、ガス容器に充填す
べき所定の圧力を記憶する圧力記憶手段と、ガス容器内
の圧力を検出する検出するための圧力検出手段と、マニ
ホルドを真空引きすべき所定の真空の度合いを記憶する
真空度記憶手段と、マニホルド内の真空の度合いを検出
するための真空度検出手段と、ガス容器の弁の開閉を制
御し、圧力記憶手段に記憶された所定の圧力と圧力検出
手段によって検出されたガス容器内の圧力とに応じて第
１及び第２の弁の開閉を制御し、真空度記憶手段に記憶
された所定の真空の度合いと真空度検出手段によって検
出されたマニホルドの真空の度合いとに応じて第３の弁
の開閉を制御し、第４の弁の開閉を制御する弁制御装置
とを備えることを特徴としている。

（作用）弁制御手段は、検出手段により検出されるガス容器内
の圧力が、記憶された充填すべき所定の圧力となるよう
に、第１及び第２の弁の弁開状態を制御し、成分ガス源
及びバランスガス源からの充填ガス量を制御する。

（実施例）以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本考案を適用した混合ガスの充填制御装置
の全体構成を示す。この装置は、制御部１と駆動部２か
ら成る。制御部１は、所定のプログラムに従って演算処
理を行い、後述するような制御を行う中央演算処理装置
（以下「CPU」という）３と、CPU3にデータを入力する
ためのキーボード4₁、タッチパネル4₂と、CPU3による処
理結果をそれぞれ表示、印刷するディスプレー５、プリ
ンター６と、シーケンス・コントローラ（以下「SC」と
いう）７とを備えている。SC7は、CPU3からの信号に応
じた駆動パルス信号を、後述する電磁弁8₁〜8₁₅に供給
する。

駆動部２は、SC7に電気的に接続された第１〜第15の
電磁弁8₁〜8₁₅から成る電磁弁ユニット８と、第１〜第
５の空気作動式の容器弁開閉器11₁〜11₅と、第１〜第10
の空気作動弁12₁〜12₁₀とを有する。容器弁開閉器11₁〜
11₅及び空気作動弁12₁〜12₁₀は、長い管路によって空気
源14と互いに並列に接続されており、この管路に電磁弁
8₁〜8₁₅がそれぞれ取り付けられている。また、電磁弁8
₁〜8₁₅は、SC7から駆動パルス信号が供給されている時
間にわたって開弁する。したがって、SC7からの駆動パ
ルス信号によって電磁弁8₁〜8₁₅を開閉することによ
り、容器弁開閉器11₁〜11₅及び空気作動弁12₁〜12₁₀へ
の空気の供給とその停止を互いに独立して制御すること
ができる。

空気作動式の容器弁開閉器11₁〜11₅は、空気の供給に
より所定角度回転し、空気の供給の停止によって逆方向
に初期位置まで回転するものであり、それぞれ第１〜第
５のガス容器15₁〜15₅の弁用のハンドルと連結されるよ
うになっている。したがって、電磁弁8₁〜8₅を開閉する
ことにより、容器弁開閉器11₁〜11₅及びこれに連結され
たハンドルを回転させてガス容器15₁〜15₅の弁をそれぞ
れ開閉することができる。

また、空気作動弁12₁〜12₁₀は、空気の供給及びその
停止によって開閉するものであり、ガス充填マニホルド
16の分岐管路16₁〜16₁₀にそれぞれ取り付けられてい
る。分岐管路16₁〜16₁₀の分岐側の端部は、ガス容器15₁
〜15₅、成分ガス源17、バランスガス源18、真空源19、
排気室20及び真空計21にそれぞれ接続されている。した
がって、電磁弁8₆〜8₁₀を開閉することにより、ガス容
器等との間を接続及び遮断することができる。

また、マニホルド16の合流部には、圧力計22が取り付
けられており、その出力は、真空計21の出力とともに、
SC7に供給される。

なお、制御部１と、駆動部２のうちの電磁弁ユニット
８は、後述するガス容器から離れた箇所に設置されてお
り、これにより遠隔操作が可能になる。

次に、上記構成の充填制御装置の作動を説明する。

この作動の前の初期状態では、電磁弁8₁〜8₁₅はすべ
て消勢され閉じられている。また、ガス容器15₁〜15
₅は、他の装置によってあらかじめ真空引きされてお
り、図面に示すように、そのハンドルを容器弁開閉器11
₁〜11₅に連結し、ガス充填マニホルド16の分岐管路16₁
〜16₅をそれぞれ接続することによって装置に設置され
る。

（１）真空引き工程まず、電磁弁8₆〜8₁₀、8₁₃及び8₁₅を付勢して開き続
けることにより、空気作動弁12₁〜12₅、12₈及び12₁₀を
開弁状態に維持する。これにより、ガス充填マニホルド
16は、分岐管路16₈を介して真空源19と接続され、マニ
ホルド16の中に残留しているガスが、空気作動弁12₁〜1
2₅より上流側の分岐管路16₁〜16₅の部分内のものも含め
て、真空引きされる。このときの真空の度合いは真空計
21によって検出され、その出力が所定値以下になったと
き、電磁弁8₁₃及び8₁₅を閉じることにより空気作動弁12
₈及び12₁₀を閉じて本工程を終了する。

（２）成分ガスの充填工程次に、空気作動弁12₁〜12₅の開弁状態を維持するとと
もに、電磁弁8₁〜8₅及び8₁₁を付勢して開弁し続けるこ
とにより、容器弁開閉器11₁〜11₅を作動させてすべての
ガス容器15₁〜15₅の弁を開き、空気作動弁12₆を開弁す
る。これにより、成分ガスが、成分ガス源17からマニホ
ルド16の分岐管路16₆、合流部及び分岐管路16₁〜16₅を
通って、ガス容器15₁〜15₅に同時に充填される。次い
で、圧力計22の出力が成分ガスの所定圧に対応する所定
値に近くなったとき、空気作動弁12₆を一旦閉じ、その
後、SC7から電磁弁8₁₁に駆動パルス信号ほ断続的に供給
することによって、空気作動弁12₆の短時間の開弁と長
い所定時間（例えば20分）の閉弁とを繰り返し、成分ガ
スを少量ずつ断続的に充填する。これは、成分ガスの圧
力が、充填時に一旦上昇しその後低下する傾向をもつの
で、この圧力が落ち着くのを待って次の充填を行うため
であり、このような方法により、オーバーシュートを防
止し、成分ガスの充填圧力を所定圧に精度良く収束させ
ることができ、したがって成分ガスを精度良く充填する
ことができる。圧力計22の出力が成分ガスの所定圧の範
囲内となったとき、電磁弁8₁〜8₅及び8₁₁を閉じるこに
より、ガス容器15₁〜15₅の弁及び空気作動弁12₆を閉じ
て本工程を終了する。

（３）成分ガスの排気工程次いで、空気作動弁12₁〜12₅の開弁状態を維持すると
ともに、電磁弁8₁₄を開くことにより、空気作動弁12₉を
開く。これにより、マニホルド16が排気室20と連通さ
れ、マニホルド16の分岐管路16₁〜16₅や合流部の中の成
分ガスが、圧力の作用で分岐管路16₉を通って排気室20
に排気される。この排気を所定時間継続した後、電磁弁
8₁₄を閉じ、空気作動弁12₉を閉じて排気室20との間を遮
断し、本工程を終了する。

（４）真空引き工程次に、空気作動弁12₁〜12₅の開弁状態を維持するとと
もに、前述した（１）の真空引き工程と同様にして空気
作動弁12₈及び12₁₀を開いて真空引きを行い、成分ガス
を除去して、本工程を終了する。

（５）バランスガスの充填工程本工程では、すべてのガス容器を同時に充填した成分
ガス充填工程と異なり、ガス容器を一本ずつ充填する。
即ち、電磁弁8₁、8₆及び8₁₂を開弁することにより、容
器弁開閉器11₁を作動させて第１のガス容器か15₁の弁を
開くとともに、空気作動弁12₁及び12₇を開く。これによ
り、バランスガスが、バランスガス源18からマニホルド
16の分岐管路16₇、合流部及び分岐管路16₁を通って、第
１のガス容器15₁にのみ充填される。次いで、成分ガス
の充填の場合と同様に、圧力計22の出力が成分ガスの所
定圧に対応する所定値に近くなったとき、空気作動弁12
₇を一旦閉じ、その後、空気作動弁12₇の短時間の開弁と
長い所定時間の閉弁とを繰り返し、第１のガス容器15₁
にバランスガスを少量ずつ断続的に充填する。次に、圧
力計22の出力がバランスガスの所定圧の範囲内となった
とき、電磁弁8₁及び8₆を閉じることにより、第１のガス
容器15₁へのバランスガスの充填を終了する。以下、第
２〜第５のガス容器15₂〜15₅について、同様の方法でバ
ランスガスの充填を行い、最後に電磁弁8₁₂を閉じ、空
気作動弁12₇を閉じて本工程を終了する。

（６）バランスガスの排気工程次いで、成分ガスの排気工程の場合と同様に、電磁弁
8₁₄を開くことにより、空気作動弁12₉を開いて、マニホ
ルド16の分岐管路16₁〜16₅や合流部の中のバランスガス
を、排気室20に排気する。

以上のように、混合ガスの充填を、充填箇所と離れた
箇所に配置したCPU3で自動的に制御するので、遠隔操作
が可能であり、また混合ガスの精度や充填時間にばらつ
きがなくなる。また、成分ガス及びバランスガスを充填
する際、その圧力の検出値が所定の圧力値に近くなった
ときに、ガスを少量ずつ断続的に充填するので、高い製
造精度を得ることができる。

なお、本考案は、上述した実施例に限らず、種々の態
様で実施することができ、例えば、上記実施例では、成
分ガス源を１個のみとしているが、製造する混合ガスに
応じてこれを複数設けることができ、その場合はこれに
対応して電磁弁及び空気作動弁が増設される。このこと
は、排気室についても同様であり、排気室を成分ガスや
バランスガスの種類ごとに複数設けて、それぞれ別個に
排気させるようにしてもよい。

（考案の効果）以上詳述したように本考案によれば、遠隔操作が可能
であり、混合ガスを時間のばらつきなく且つ精度良く製
造することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案を適用した混合ガスの充填制御装置の
全体構成図である。３……CPU、12₆……成分ガス源用の空気作動弁、12₇…
…バランスガス源用の空気作動弁、15₁〜15₅……ガス容
器、16₆、16₇……マニホルドの分岐管路、17……成分ガ
ス源、18……バランスガス源、22……圧力計。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】弁を備えたガス容器に接続されるマニホル
ドと、前記マニホルドと、夫々、成分ガス源、バランスガス
源、真空源及び排気室との間に延びる、第１、第２、第
３及び第４の分岐管路と、前記第１乃至第４の分岐管路に夫々取付けられた第１乃
至第４の弁と、前記ガス容器に充填すべき所定の圧力を記憶する圧力記
憶手段と、前記ガス容器内の圧力を検出する検出するための圧力検
出手段と、前記マニホルドを真空引きすべき所定の真空の度合いを
記憶する真空度記憶手段と、前記マニホルド内の真空の度合いを検出するための真空
度検出手段と、前記ガス容器の弁の開閉を制御し、前記圧力記憶手段に
記憶された前記所定の圧力と前記圧力検出手段によって
検出された前記ガス容器内の圧力とに応じて前記第１及
び第２の弁の開閉を制御し、前記真空度記憶手段に記憶
された前記所定の真空の度合いと前記真空度検出手段に
よって検出された前記マニホルドの真空の度合いとに応
じて前記第３の弁の開閉を制御し、前記第４の弁の開閉
を制御する弁制御装置とを備えた、混合ガスの充填制御装置。