JP2809489B2 - ボンベ元弁開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はボンベ元弁開閉装置に係り、特に危険ガス等
が充填されているため不用意な弁操作を防止することが
必要なボンベの元弁を遠隔操作により開閉するのに適し
たボンベ元弁開閉装置に関する。

従来の技術 例えば半導体製造工程で使用される半導体用材料ガス
はガスの種類によって非常に有害なものである。この有
害なガスを貯蔵するボンベは排気ダクトを備えた防曝構
造のボンベ収納ボックス内に収納されており、このボン
ベ上部にはボンベを開閉する元弁が取り付けられてい
る。また、上記のようにこの種のボンベには有害ガスが
充填されているため、作業者の安全性及び災害発生時の
二次災害発生防止を図る面より、ボンベ元弁を遠隔操作
しうるボンベ元弁開閉装置が提供されている。

従来におけるボンベ元弁開閉装置としては、例えば第
４図に示されるものがある。

同図において、１はボンベ,2は元弁,3はコントロール
ボックス,4は弁閉用電磁弁,5は減圧弁,6はロータリ式の
アクチュエータ,7は手動ハンドルである。また、アクチ
ュエータ６は圧縮空気の供給により所定方向（弁閉方
向）に駆動され元弁２のハンドルを回動操作するよう構
成されている。アクチュエータボックス３には空気源
（図示せず）と接続された空気供給継手3aと、電磁弁４
の排気ポートと接続された排気継手3bとが設けられてい
る。

ボンベ設置場所より離れた位置に設けられたコントロ
ールボックスの弁閉スイッチ（共に図示せず）が操作さ
れると、弁閉電磁弁４が切り換わり、空気供給継手3aか
らの圧縮空気が電磁弁4,減圧弁５を介してアクチュエー
タ６に供給される。これにより、アクチュエータ６は所
定方向に回動して元弁２のハンドルは閉弁方向に駆動さ
れる構成とされていた。また、この際アクチュエータ６
に供給される圧縮空気は流出口6aから大気開放されてい
た。

また上記装置において、アクチュエータ６に配設され
た手動ハンドル７を回動操作することにより、図示しな
いギヤ列を介してアクチュエータ６を回動する構成とさ
れている。この際、弁閉スイッチが操作されていない状
態では、アクチュエータ６は空気供給側及び排気側共に
大気開放された状態であるため、アクチュエータ６を回
動させるのに負荷は掛からず、よって従来構成のボンベ
元弁開閉装置では手動ハンドル７を自由に回動させるこ
とができた。

発明が解決しようとする課題 上記のようにボンベ元弁開閉装置は有害ガスが充填さ
れているボンベを操作するものであり、かつこの種のボ
ンベは元弁２のハンドルを所定開度に保つ必要がある物
が殆どである。しかるに、上記のように従来のボンベ元
弁開閉装置では、手動ハンドル７を自由に回動させるこ
とができたため、誤って作業者により手動ハンドル７が
操作されてしまうおそれがあった。

また、従来の装置として、例えば特開昭51−8620号公
報にみられるような装置もある。この公報の装置は、仕
切弁を手動から自動に切り換えるためにヨーク本体の流
入口から圧力シリンダ内へエアを供給して空気圧により
ハンドルの弁棒とロッドとの係合を解除する構成であ
る。このとき、仕切弁を開閉駆動するシリンダの一対の
流入口間に設けた二方切換弁を閉鎖してピストンの上下
室の連通を遮断する。

そして、仕切弁２を手動に戻す際は、仕切弁のロッド
にハンドルの弁棒を嵌合させて連結された後、二方切換
弁を開放してピストンの上下室を連通させてピストンの
移動に対するエアロックを解消する。

しかしながら、このような構成とされた装置において
は、エアを供給するように切り換える電磁切換弁は、一
対の流入口のいずれか一方にエアを供給すると同時に流
入口のいずれか他方を大気と連通させる。そのため、例
え二方切換弁を遮断したとしても流入口のいずれか一方
にエアが供給されると共にいずれか他方にエアの排気が
行われてしまい、シリンダのピストンが駆動されること
になり、ピストンの移動を確実にロックすることができ
ない。

すなわち、上記公報の装置では、ピストンをシリンダ
の途中の動作位置に停止させることができず、所定の弁
開度に保持することができないという欠点がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、元弁
を動作させることなく、手動ハンドルの誤操作を防止し
うるボンベ元弁開閉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 上記課題を解決するために、本発明では、 ボンベの元弁に機械的に係着して設けられ、駆動流体
が流出入する流出入ポートを有し、当該流出入ポートを
介して駆動流体が流入，排出されることにより駆動され
て該元弁を回動するアクチュエータと、当該アクチュエ
ータに接続された手動ハンドルと、からなるボンベ元弁
開閉装置において、 上記アクチュエータの流出入ポートまたは該流出入ポ
ートに接続される配管に、上記駆動流体の流れを規制し
て前記アクチュエータの動作をロックする弁機構を設け
てなることを特徴とするものである。

作用 上記構成とされたボンベ元弁開閉装置によれば、弁機
構によりアクチエータに設けられた流出入ポートの流入
側または流出側が閉鎖されることにより、アクチエータ
ユニットの動作を確実に規制できる。よって、手動ハン
ドルが操作されたとしてもアクチエータユニットが動作
しないため、手動による手動ハンドルの誤操作を防止す
ることができ、安全性を向上させることができる。ま
た、手動ハンドルの誤操作を防止できるので、アクチュ
エータにより弁開度を調整した後に手動ハンドルを分離
させる必要がなく、その分構成の簡略化が図れる。

実施例 次に本発明の実施例について図面と共に説明する。第
１図は本発明の一実施例であるボンベ元弁開閉装置の要
部構成図である。

図中、11〜13は高濃度な半導体用材料ガスが封入され
たボンベであり、このボンベ11〜13は防曝構造とされた
ボンベ収納ボックス14に収納されている。各ボンベ11〜
13の上部には元弁15〜17が取り付けられており、各元弁
15〜17の上部には操作ハンドル15a〜17aが設けられてい
る。この操作ハンドル15a〜17aを回動操作することによ
り元弁15〜17はその弁開度を調整され、この弁開度に応
じた半導体用材料ガスはボンベ収納ボックス14の外部の
半導体製造装置（図示せず）へ供給される。

上記構成のボンベ11〜13にはボンベ元弁開閉装置18が
取り付けられている。ボンベ元弁開閉装置18は、大略す
るとアクチエータユニット19,20とコントロールボック
ス21とにより構成されている。本実施例では、二つのタ
イプのアクチエータユニット19,20を示している。具体
的には、ボンベ11には上面設置タイプのアクチエータユ
ニット19（実願昭60−126381に示されるタイプ）が取り
付けられている。またボンベ13にはボンベネック部設置
タイプのアクチエータユニット20（実願平１−5073に示
されるタイプ）が取り付けられている。

このアクチエータユニット19,20は夫々コントロール
ボックス21に接続されている。この各アクチエータユニ
ット19,20は夫々ジョイント部材（例えばユニバーサル
ジョイント）を具備しており、このジョイント部材が元
弁15,17の操作ハンドル15a,17aに夫々接続されている。
そして、アクチエータユニット19,20が作動することに
より前記ジョイント部材が操作ハンドル15a,17aを回動
操作し、これにより元弁15,17が弁開閉する構成とされ
ている。更に、各アクチエータユニット19,20の上部に
は手動操作により操作ハンドル15a,17aを操作できるよ
う手動ハンドル19a,20aが設けられている。

コントロールボックス21とアクチエータユニット19と
の間には信号配線22と駆動用圧縮空気の供給配管23が配
設されている。また、コントロールボックス21とアクチ
エータユニット20との間には信号配管24と駆動用圧縮空
気の供給配管25が配設されている。

尚、同図において26は駆動用ガスの供給源からの駆動
用ガス供給配管、27は排気管、28は電源配線、29は弁開
禁止信号が供給される信号線、30,31は排気管、また21a
はコントロールボックス21の操作スイッチである。

続いて二種類のアクチエータユニット19,20の動作に
ついて夫々分けて説明する。

第２図はアクチエータユニット19の駆動系32を示して
いる。コントロールボックス21内には、同図に示すよう
に、制御回路33、フィルタ34、減圧弁35、流量調整弁3
6、電磁弁37、逆止弁38等が配設されている。また、ア
クチエータユニット19にはロータリタイプのアクチエー
タ39と、本発明の特徴となる弁開禁止用電磁弁40が配設
されている。尚、41はパワーユニット（第１図には図示
せず）であり、緊急時にCO₂ガスをアクチエータユニッ
ト19に強制的に供給しボンベ11の元弁15を弁閉方向に緊
急作動するものである。

制御回路33は、電磁弁37及び弁開禁止用電磁弁40と夫
々接続しており、各電磁弁37,40は制御回路33からの信
号に基づき作動を行う。また、制御回路33には電源配線
28と、外部より弁開禁止信号が供給される信号線29が接
続されている。

また、駆動用ガス供給配管26が接続された導入配管42
には、その上流側より、逆止弁38,駆動用ガス内の異物
を取り除くフィルタ34,駆動用ガスの圧力を一定に保つ
減圧弁35,駆動用ガスの流量を一定に保つ流量調整弁36,
及び電磁弁37が順次配設されている。また、排気管27も
電磁弁37に接続されている。この電磁弁37は、制御回路
33の制御信号に基づきソレノイド37aを励磁し、供給配
管23を選択的に駆動用ガス供給配管26又は排気管27と連
通させる。

アクチエータ39は、例えばベーン形空気圧揺動アクチ
エータであり、流入口39aに供給配管23が接続されると
共に、流出口39bに排気管30が接続されている。上記し
た弁開禁止用電磁弁40はこの排気管30に配設されてい
る。

アクチエータ39の内部には、ベーン体43が配設されて
おり、このベーン体43は軸44（この軸44は、元弁15の操
作ハンドル15aに接続されている）を中心に回動しうる
構成とされている。このベーン体43によりアクチエータ
39内は二つのベーン室44,45に気密に画成される。上記
の供給配管23はベーン室45に連通されており、また排気
管30はベーン室46に連通されている。

供給配管23から駆動ガスが供給されると、駆動ガスは
流入口39aからベーン室45に進入し、これに伴いベーン
体43は時計方向（図中、矢印Ａで示す）に回動し、この
回動力により軸44を介して元弁15の操作ハンドル15aは
弁閉される。一方、ベーン体43が時計方向に回動するの
に伴いベーン室46はその体積を小さくし、ベーン室46内
の空気は排気口39bより排気管30を介して大気放出され
る。尚、この時弁開禁止電磁弁40は弁開しており排気管
30を開放している。

続いて上記構成とされた駆動系32の動作について説明
する。この駆動系32は、通常モード，弁閉モード，
弁開禁止モードの３つの動作モードを有している。以
下、各モードにおける動作について説明する。

通常モード 通常モードとは、ボンベ11から半導体製造装置に向
け、原料ガスが通常に供給されている状態のモードであ
る。この時、電磁弁37は供給配管23を排気管27と連通さ
せており、また弁開禁止用電磁弁40は弁開されている。
よってアクチエータ39の導入出口39a,39bは、共に排出
管27,30の介して大気開放されている。

このように、導入出口39a,39bが共に大気開放されて
いることにより、ベーン体43はアクチエータ39内で自在
に回動変位できる。よって、アクチエータユニット19の
上部に配設された手動ハンドル19aを回動操作すること
により元弁15の操作ハンドル15aを操作することがで
き、元弁15の開度を自在に調整することができる。

弁閉モード 弁閉モードは、元弁15を閉弁する際コントロールボッ
クス21の操作スイッチ21aを操作することにより起動す
るモードである。この時、電磁弁37は供給配管23を駆動
用ガス供給配管26と連通させており、また弁開禁止用電
磁弁40は弁開されている。

よって、駆動用ガス供給配管26に供給された高圧の駆
動用ガス（圧縮空気）はアクチエータ39のベーン室45に
導入され、ベーン体43は矢印Ａ方向へ回動し、元弁15は
閉弁する。このベーン体43の回動動作に伴い、ベーン室
46内の空気は排気管30より大気開放される。このよう
に、ボンベ11から離れた位置に配置されたコントロール
ボックス21の操作スイッチ21aを操作することによりボ
ンベ11の元弁15を弁閉することができ、よって安全性の
向上を図ることができる。

尚、再び元弁15を弁開するには、駆動系32のモードを
通常モードとした上でアクチエータユニット19の手動ハ
ンドル19aを回動動作して元弁15を弁開させる。

弁開禁止モード 弁開禁止モードは本発明の特徴となるものである。こ
の弁開禁止モードは、外部（例えば半導体製造装置の制
御回路）から弁開禁止信号がコントロールボックス21内
の制御回路33に入来することにより起動されるモードで
ある。この弁開禁止モードでは、弁開禁止用電磁弁40は
弁閉しており、よって排気管30は閉鎖される。またこの
時、電磁弁37は供給配管23を導入配管42又は排気管27の
いずれに接続させていてもよい。

上記のように弁開禁止モードでは、弁開禁止用電磁弁
40が弁閉され、これによりベーン室46はベーン体43と弁
開禁止用電磁弁40が閉鎖された構造となる。よって手動
ハンドル19aを回動操作しようとしても、換言すればベ
ーン体43を回動させようとしても、ベーン体43はベーン
室46内に封じ込められた空気の伸縮の範囲でしか回動変
位がでず、手動ハンドル19aはその回動が規制される。
これにより、作業者が誤って手動ハンドル19aを手動操
作しようとしても、手動ハンドル19aは動くようなこと
はなく、よって誤操作により元弁15が弁開されるのを確
実に防止することができ、安全性の向上を図ることがで
きる。

また上記構成とされた駆動系32では、従来の構成のボ
ンベ元弁開閉装置に弁開禁止用電磁弁40を配設しただけ
の簡単な構成であるため、装置の小型化は維持されてお
り、また、既に稼働している装置にも容易に弁開禁止用
電磁弁40を取り付けることができ、より安全性の高いボ
ンベ元弁開閉装置とすることができる。

また、上記のように弁開禁止用電磁弁40を弁閉させる
ことにより手動ハンドル19aの誤操作を防止できるの
で、アクチュエータユニット19により弁開度を調整した
後に従来装置（特開昭51−8620号公報を参照のこと）の
ように手動ハンドル19aを分離させる必要がなく、その
分構成の簡略化が図れる。

続いて、アクチエータユニット20の動作について説明
する。尚、同図において第２図に示した構成と対応する
構成については、同一符号を付してその説明を省略す
る。

第３図はアクチエータユニット20の駆動系47を示して
いる。駆動系47では、コントロールボックス21内に制御
回路33に夫々接続された２台の電磁弁48,49が配設され
ており、またアクチエータ20内に空気圧作動弁50が配設
されている。駆動用ガス供給配管26は、コントロールボ
ックス21内で分岐しており、一方の分岐配管51にはフィ
ルタ34、減圧弁35、流量調整弁36、逆止弁38、電磁弁48
等が配設されている。また、他の分岐配管52は電磁弁49
に接続されている。更に、排気管27もコントロールボッ
クス21内で分岐しており、一方の分岐配管53は電磁弁48
に接続されており、他の分岐配管54は電磁弁49に接続さ
れている。

供給配管25は、一端が電磁弁48に接続されると共に、
他端がアクチエータ39の流入口39aに接続されている。
また信号配管24は、一端が電磁弁49に接続されると共
に、他端が空気圧作動弁50に接続されている。空気圧作
動弁50は排気管31に配設されており、この排気管31を開
閉する。

続いて上記構成とされた駆動系47の動作について説明
する。この駆動系47も、通常モード，弁閉モード，
弁開禁止モードの３つの動作モードを有している。以
下、各モードにおける動作について説明する。

通常モード 通常モードでは、電磁弁48は分岐配管53を供給配管25
に接続しており、また電磁弁49は分岐配管54を信号配管
24に接続している。よって、信号配管24及び供給配管25
は共に排気管27を介して大気開放されている。更に、信
号配管24が大気開放されているため、空気圧作動弁50は
バネ手段50aに付勢されて弁開状態となっている。

これにより、導入出口39a,39bは共に大気開放される
ため、ベーン体43はアクチエータ39内で自在に回動変位
できる。よって、アクチエータユニット20の上部に配設
された手動ハンドル20aを回動操作することにより元弁1
7の操作ハンドル17aを操作することができ、元弁17の開
度を自在に調整することができる。

弁閉モード 閉弁モードでは、制御回路33からの制御信号により、
電磁弁48は分岐配管51を供給配管25と接続する。よっ
て、駆動用ガス供給配管26から供給される駆動用ガスは
アクチエータ39の流入口39aに導入される。一方、電磁
弁49は、通常モードと同じ状態となっており、よって空
気圧作動弁50は排気管31を大気開放している。

よって、駆動用ガス（圧縮空気）は流入口39aを介し
てベーン室45に導入され、ベーン体43は矢印Ａ方向へ回
動し、元弁17は閉弁する。このベーン体43の回動動作に
伴い、ベーン室46内の空気は排気管31より大気開放され
る。

弁開禁止モード 弁開禁止モードでは、制御回路33からの制御信号によ
り、電磁弁49は信号配管24を駆動用ガス供給配管26から
分岐した分岐配管52と接続させる。これによりこの弁開
禁止モードでは、空気圧作動弁50は弁閉しており、よっ
て排気管31は閉鎖される。またこの時、電磁弁48は供給
配管25を分岐配管51,53のいずれに接続させていてもよ
い。

上記のように弁開禁止モードでは、空気圧作動弁50が
弁閉され、これによりベーン室46はベーン体43と空気圧
作動弁50に閉鎖された構造となる。よって手動ハンドル
20aを回動操作しようとしても、手動ハンドル20aはその
回動が規制される。これにより、作業者が誤って手動ハ
ンドル20aを手動操作しようとしても、手動ハンドル20a
は動くようなことはなく、よって誤操作により元弁17が
弁開されるのを確実に防止することができ、安全性の向
上を図ることができる。

また上記構成とされた駆動系47では、前記した駆動系
32と同様に、装置の小型化を維持しつつ作業者の誤操作
を防止することができ、また既に稼働している装置にも
容易に弁開禁止用電磁弁40を取り付けることができ。更
に、防曝構造とされたボンベ収納ボックス14に配設され
るアクチエータユニット20に、弁開禁止モードに供給さ
れる弁閉信号は電磁弁49,空気圧作動弁50を設けること
により圧力流体ガスにて信号供給さりれるため、防曝構
造をより完全なものにすることができる。

尚、上記した実施例では排気管30,31に弁開禁止用電
磁弁40,空気圧作動弁50を配設した構成を示したが、弁
開禁止用電磁弁，空気圧作動弁はベーン室45,46のいず
れか一方または、双方を閉鎖しベーン体43の回動を規制
できればよいため、弁開禁止用電磁弁40,空気圧作動弁5
0は供給配管23,25または排気管30,31のいずれか一方ま
たは双方に配設してもよい。更に、弁開禁止用電磁弁，
空気圧作動弁は必ずしも供給配管23,25または排気管30,
31に配設しなければならないものではなく、アクチエー
タ39に一体的に配設する構成としてもよい。

また、上記した実施例ではパワーユニット41を設けた
構成を示したが、パワーユニット41は必ずしも設けなく
ても良いものである。

発明の効果 上述の如く、本発明によれば、弁機構によりアクチエ
ータの少なくとも流入口側または排出側を閉鎖すること
でアクチエータの動作を確実にロックするため、元弁を
動作させることなく、手動による手動ハンドルの誤操作
を防止することができ、安全性を向上させることができ
る。また、手動ハンドルの誤操作を防止できるので、ア
クチュエータにより弁開度を調整した後に手動ハンドル
を分離させる必要がなく、その分構成の簡略化が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるボンベ元弁開閉装置を
示す全体構成図、第２図は第１図に示される第１のアク
チエータユニットの動作を説明するための構成図、第３
図は第１図に示される第２のアクチエータユニットの動
作を説明するための構成図、第４図は従来のボンベ元弁
開閉装置の一例を説明するための図である。 11〜13……ボンベ、15〜17……元弁、15a〜17a……操作
ハンドル、18……ボンベ元弁開閉装置、19,20……アク
チエータユニット、19a,20a……手動ハンドル、21……
コントロールボックス、25……供給配管、26……駆動用
ガス供給配管、30、31……排気管、32,47……駆動系、3
9……アクチエータ、39a……流入口、39b……流出口、4
0……弁開禁止用電磁弁、43……ベーン体、45,46……ベ
ーン室、50……空気圧作動弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 31/12 F16K 35/00 F16K 31/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボンベの元弁に機械的に係着して設けら
   れ、駆動流体が流出入する流出入ポートを有し、当該流
   出入ポートを介して駆動流体が流入，排出されることに
   より駆動されて該元弁を回動するアクチュエータと、当
   該アクチュエータに接続された手動ハンドルと、からな
   るボンベ元弁開閉装置において、 上記アクチュエータの流出入ポートまたは該流出入ポー
   トに接続される配管に、上記駆動流体の流れを規制して
   前記アクチュエータの動作をロックする弁機構を設けて
   なることを特徴とするボンベ元弁開閉装置。