JP2944611B2 - ガス供給装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体製
造工場において半導体用特殊材料として高圧容器に充填
した液化ガスを集中供給するガス供給装置の制御方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、液化ガス供給装置の基本的構成
を示す構成図である。この図に示すように液化ガス供給
装置は、液化ガス５０２を充填した充填容器５０１の残
量をモニタ監視する残量計５０９を有する。

【０００３】充填容器５０１はこの残量計５０９にセッ
トされ、ガス取り出し口には充填管５０３が接続され
る。ガスの供給配管系には、この充填管５０３とその圧
力を監視する圧力センサ５０４が設けられ、自動遮断弁
５０６へと導かれる。

【０００４】そして、減圧弁５０７ならびに手動弁５０
８を介して、送気ガスは図示しない消費設備へと配管さ
れる。残量計５０９は、残量レベルを表示するととも
に、容器交換レベルの残量下限に達した場合に、外部に
警報を発するシステムに信号を送ることにも用いられて
いる。同時に自動遮断弁５０６が閉じる。

【０００５】この図５に示す構成では、液化ガス５０２
の供給により充填容器５０１の中の残量が容器交換レベ
ルに達すると、残量計５０９から発する信号によって自
動遮断弁５０６が閉じられるとともに、警報等によって
容器交換時期を外部に報知する。

【０００６】液化ガス供給装置を個別の消費設備毎に配
置する場合は、消費量が少なく容器の交換頻度も少ない
ことから、図５に示す構成でも問題はない。しかしなが
ら、消費設備に一括して集中供給する場合は、当然なが
ら消費量も多くなり、一般的に使用されている容積４７
Ｌ型の充填容器１本では、すぐに交換時期にきてしま
う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、複数本の充填
容器を並列に並べて供給するものが考えられた。図６
は、複数の充填容器を並列に配管に接続してガスを供給
するガス供給装置の例を示す構成図である。

【０００８】この図６に示す構成は、従来から半導体製
造工場等で使用されてきたものである。この図では、液
化ガスや圧縮ガス等の半導体用特殊材料であるガス６０
２が充填された複数の充填容器６０１、６０１・・・を
並列に並べ、各々充填管６０３ならびに手動弁８を介し
て連結配管６０５に接続している。材料のガスは、この
連結配管６０５により一括して自動遮断弁６０６へと導
かれる。

【０００９】そして減圧弁６０７によって所定の圧力に
調圧され、送気ガスは手動弁６０８を介して図示しない
消費設備へと送られる。各充填容器６０１、６０１・・
・に充填されたガス６０２は、送気により徐々に減って
行き、空になる前に新しい充填容器６０１と交換するこ
とになる。

【００１０】図７は、図６に示すガス供給装置における
処理の流れの一例を示すフローチャートである。この例
では、複数の充填容器６０１、６０１・・・をセットし
（ステップＳ１）、この内の１本に残量計６０９をセッ
トする（ステップＳ２）。また各充填容器６０１、６０
１・・・を、各々充填管６０３を介して連結配管６０５
に接続する（ステップＳ３）。

【００１１】そして、各容器元栓６１０を開ける（ステ
ップＳ４）とともに、各手動弁６０８と自動遮断弁６０
６とを開けて、送気を開始する（ステップＳ５）。この
後、残量計６０９の指示値が後述する所定の残量レベル
（下限値）に達したか否かを常時監視し（ステップＳ
６）、残量計６０９の指示値が残量下限値に達した場合
には自動遮断弁６０６を閉じて送気を停止する（ステッ
プＳ７）。

【００１２】これら充填容器６０１、６０１・・・に充
填されたガス６０２の残量の監視は、そのガス６０２が
圧縮ガスであれば、圧力の減少量を充填管６０３の直後
に取り付けられた圧力センサ６０４により行う。

【００１３】一方ガス６０２が液化ガスの場合は、全て
の充填容器６０１、６０１・・・内のガス６０２の液相
部がなくならない限り、圧力はガス６０２の蒸気圧のま
まである。このため、ガス６０２そのものの重量の減少
か、液相部の液面高さの減少を残量計６０９（一般には
重量センサ）によって監視している。

【００１４】こうして、ガス６０２の残量が所定のレベ
ルを下回った時点で、充填容器６０１、６０１・・・を
交換する。即ち図６に示す構成では、各充填容器６０
１、６０１・・・内のガス６０２は、互いに同じ速度で
減っていくものと見なされる。そこで、ガス６０２が液
化ガスであっても、その残量は複数の充填容器６０１、
６０１・・・の内の１本だけが監視される。言うまでも
なく、図６に示すガス供給装置は、図５に示すような装
置において、複数の充填容器を並列したにすぎない。

【００１５】ところで、充填容器内のガスを完全に空ま
で使い切ると、充填容器底部に多いパーティクルが気相
部に出易い。また、充填容器を完全に空にすると、異ガ
スが混入したり、容器内汚濁等の不都合が生じる。従っ
て、容器の安全運用等の理由から、充填容器内には所定
の少量程度のガスを残留させる。

【００１６】図６に示す構成では、複数の充填容器６０
１、６０１・・・の内の１本（図では右端）が所定残量
レベルに達した時点で、自動遮断弁６０６を閉じて送気
を止め、複数の充填容器６０１、６０１・・・の全てを
交換する。

【００１７】充填容器６０１、６０１・・の交換時期を
判定する残量レベルの設定は、充填容器６０１、６０１
・・・の全てがある程度ガス２を残した際の、平均的残
量レベルの実測データに基づいて固定される場合が多
い。

【００１８】またこの実測データでは、各々の充填容器
６０１、６０１・・・からの配管抵抗のばらつきを考慮
して、何れかの充填容器６０１が容器交換レベルに達し
た時点での残量計６０９で監視されている充填容器６０
１の残量レベルを下限値としているが。

【００１９】ところがこの図６に示す構成では、その後
の実際の充填容器６０１、６０１・・・毎のばらつきは
無視し、全ての充填容器６０１、６０１・・・内のガス
６０２が同一速度で減って行くことを前提としている。

【００２０】従って、充填容器の交換時に、充填容器に
よっては継続使用可能量のガスが残ることもあり、不経
済である。一方で、充填容器の交換時期を判定する残量
レベルが固定であるため、空ギリギリに設定した場合に
は、完全に空になってしまう充填容器が発生し、上述の
ような不都合が生じる。

【００２１】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、１つの配管に接続された充填容器の各々につ
いてガスが所定の残量になるまで使用することができ、
効率的且つ経済的に充填容器の交換が可能であり、さら
に装置を停止することなく連続してガスを供給すること
ができるガス供給装置の制御方法を提供することを目的
としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明にあっては、複数の容器
を連結配管によって接続して同時供給するガス供給装置
と、当該ガス供給装置に連通する他のガス供給装置とに
よって消費設備へガスを供給するガス供給装置の制御方
法であって、前記ガス供給装置の複数の容器にそれぞれ
設けられた残量計が予め設定された残量下限値を下回っ
た当該容器の各々に対応する第１の自動遮断弁から順次
閉じていき、全ての前記第１の自動遮断弁が全て閉じた
時点で、前記ガス供給装置の第２の自動遮断弁を閉じて
送気を停止し、この時点で他のガス供給装置に切り替
え、前記消費設備への連続供給は継続することを特徴と
する。

【００２３】この発明によれば、複数が並列に接続され
た容器内の内容物は、吐出されて徐々に減っていくが、
容器毎に接続されている個別配管の配管抵抗や、環境温
度による内容物の蒸発速度、各容器の取り付け時の内容
物の充填量の違い等により、容器内の残量の減り方は互
いに少しづつ異なる。各容器毎に設けた残量測定手段に
より、最初に内容物の残量が予め設定された所定の基準
値下回った容器の残量測定手段は、これが取り付けられ
た容器に対応する第１の制御手段を制御し、同容器から
の内容物の吐出を停止する。このまま他の容器からの内
容物の吐出は続行し、続いて内容物の残量が予め設定さ
れた所定の基準値を下回った容器から順次吐出を停止す
る。このように、設置された容器内の内容物の残量が予
め設定された所定の基準値を下回った容器から順次内容
物の吐出を停止させ、最後の容器が吐出を停止した時点
で、例えば第２の制御手段によって全ての容器からの吐
出を停止し、各容器を交換する。なお、容器の交換中は
他のガス供給装置に切り換え、連続供給は中断しない。
また、各容器には手動弁を設け、第１の制御手段によっ
て内容物の吐出が停止した容器から手動弁を閉じてこの
容器を交換し、連続供給は中断しない。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明について説明す
る。図１は、本発明の一実施の形態にかかるガス供給装
置の構成を示す構成図である。本実施の形態では、液化
ガス２が充填された各充填容器１-1、１-2・・・１-n
（これ以降、必要に応じて単に充填容器１と称する）に
は、各々対応する残量計９-1、９-2・・・９-n（これ以
降、必要に応じて単に残量計９と称する）が取り付けら
れている。

【００２５】この残量計９は、充填容器１内の液化ガス
２の残量が下限値に達すると外部に接点信号を出すもの
であり、この接点信号によって後述の自動遮断弁１６を
開閉する。

【００２６】これら残量計９-1、９-2・・・９-nには、
予め容器交換レベルの残量下限値が設定される。この残
量下限値は、使用する充填容器１の大きさにもよるが、
一般に充填量の１０［％］を下限値としている。

【００２７】具体的な例を示すと、液化アンモニアガス
４７Ｌ容器に２０［ｋｇ］の液化ガスを充填すると、残
量下限値は２［ｋｇ］である。なおこの場合、残量下限
値を１［ｋｇ］としても特に問題はないが、充填容器１
を空にはしない設定とする必要がある。

【００２８】また各充填容器１-1、１-2・・・１-nの容
器元栓１０は、充填管３ならびに各々に設けられた残量
計９からの信号に連動する自動遮断弁１６-1、１６-2・
・・１６-n（これ以降、必要に応じて単に自動遮断弁１
６と称する）を介して連結配管５に接続されている。

【００２９】さらに各充填容器１に接続される充填管３
には、各々圧力を監視する圧力センサ４が設けられてい
る。そして、上述の連結配管５は、本実施の形態におい
て送気開閉処理を行なう自動遮断弁６へと導かれ、送気
ガスは減圧弁７と手動弁８とを介して図示しない消費設
備へと送られる。

【００３０】図２は、本実施の形態における処理の流れ
の一例を示すフローチャートである。本実施の形態では
まず、液化ガス２を充填した各充填容器１をセットする
（ステップＳｔ１）とともに、各々連結配管５に接続さ
れた充填管３によって接続し（ステップＳｔ２）、これ
ら充填容器１の各々に残量計９をセットする（ステップ
Ｓｔ３）。これら各残量計９には、充填容器１を交換す
る判定基準となる残量下限値が、予め設定されている。

【００３１】最初、残量計９によって各々の充填容器１
の初期充填レベルが検出される。この後に各容器元栓１
０を開ける（ステップＳｔ４）と、各々圧力センサ４に
よって液化ガス２の蒸気圧力が検出され、送気可能状態
が確認できる。

【００３２】このように圧力センサ４は、各充填容器１
の容器元栓１０が確実に開いているか否かの確認用であ
るとともに、充填容器１の交換時に配管ラインを不活性
ガスで置換する場合に、容器元栓１０が確実に閉まって
いる否かを確認するためのものでもある。

【００３３】各自動遮断弁１６を開けると、各充填容器
１の液化ガス２が連結配管５へと合流し、これらガスは
自動遮断弁６へと導かれる。自動遮断弁６を開けると、
ガスは減圧弁７により所定の圧力に調圧され、さらに手
動弁８を開けてこのガスを図示しない消費設備へと送気
する（ステップＳｔ５）。

【００３４】この状態で送気を続けると、各充填容器１
内の液化ガス２は徐々に減少していく。ただしこのと
き、各充填容器１内の液化ガス２の減り方は、連結配管
５までの配管抵抗の違いや、環境温度の違いによる蒸発
量の違い等が原因で、全て一様には減少しない。

【００３５】また、最初に取り付けた各充填容器１の液
化ガス２の充填レベルも全く同一ではなく、液化ガス２
の残量は各充填容器１毎に異なってくる。本実施の形態
では、各残量計９によって、各々充填容器１の何れかに
充填された液化ガス２が残量下限値まで減ったか否かを
常時監視する（ステップＳｔ６）。

【００３６】ここで、何れかの残量計９が残量下限値を
下回った場合には、対応する充填容器１に接続されてい
る自動遮断弁１６を閉じ（ステップＳｔ７）、液化ガス
２の送気を停止する。

【００３７】本実施の形態では、このまま他の充填容器
１からの送気は続行し、他に残量計９の指示値が残量下
限値以上の充填容器１があるか否かを監視する（ステッ
プＳｔ８）。

【００３８】図３は本実施の形態の動作の一例を示す構
成図であり、図１に示す構成の内、２基の充填容器１内
の液化ガス２の残量が下限値に達し、自動遮断弁１６を
閉じた状態を示している。なお図３において、手動弁８
のように白抜きの弁は開いた状態を示しており、自動遮
断弁１６-2のように塗りつぶされた弁は閉じた状態を示
している。

【００３９】このように、残量計９が残量下限値を下回
った充填容器１に対応する自動遮断弁１６から順次閉じ
ていき、全ての自動遮断弁１６が閉じた時点で自動遮断
弁６も閉じて、送気を停止する（ステップＳｔ９）。

【００４０】実際には、この時点で他のガス供給装置に
切り換え、図示しない消費設備への連続供給は継続す
る。他のガス供給装置に切り換えられた後に、全ての充
填容器１の容器元栓１０を閉じ、これら充填容器１を交
換する。

【００４１】なお上述の実施の形態では、全ての充填容
器１内の液化ガス２が残量下限を下回った後に、各容器
元栓１０を閉じて充填容器１を交換している。本発明の
応用例としては、自動遮断弁１６が閉じられた充填容器
１から順次容器元栓１０を閉じて、この充填容器１を交
換するものが挙げられる。

【００４２】図４は、こうした本発明の応用例にかかる
構成を示す構成図であり、図３において液化ガス２の残
量が残量下限値を下回った充填容器１を交換した状態を
示している。

【００４３】即ち図４では、自動遮断弁１６が閉じたも
のから、順次充填容器１を交換している。従って、充填
容器１-2と充填容器１-nとは液化ガス２が充填されたも
のに交換されている。

【００４４】このような、自動遮断弁１６が閉じられた
充填容器１の交換の間も、他の充填容器１からの送気は
継続する。一方、交換を完了した充填容器１（１-2、１
-n）は、再び容器元栓１０を開け、またこれに対応する
自動遮断弁１６を開けて、送気を再開する。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複数が並列に接続された容器内の内容物は、吐出さ
れて徐々に減っていくが、容器毎に接続されている個別
配管の配管抵抗や、環境温度による内容物の蒸発速度、
各容器の取り付け時の内容物の充填量の違い等により、
容器内の残量の減り方は互いに少しづつ異なる。各容器
毎に設けた残量測定手段により、最初に内容物の残量が
予め設定された所定の基準値下回った容器の残量測定手
段は、これが取り付けられた容器に対応する第１の制御
手段を制御し、同容器からの内容物の吐出を停止する。
このまま他の容器からの内容物の吐出は続行し、続いて
内容物の残量が予め設定された所定の基準値を下回った
容器から順次吐出を停止する。このように、設置された
容器内の内容物の残量が予め設定された所定の基準値を
下回った容器から順次内容物の吐出を停止させ、最後の
容器が吐出を停止した時点で、例えば第２の制御手段に
よって全ての容器からの吐出を停止し、各容器を交換す
る。なお、容器の交換中は他のガス供給装置に切り替
え、連続供給は中断しない。また、各容器には手動弁を
設け、第１の制御手段によって内容物の吐出が停止した
容器から手動弁を閉じてこの容器を交換し、連続供給は
中断しないので、１つの配管に接続された充填容器の各
々についてガスが所定の残量になるまで使用することが
でき、効率的且つ経済的に充填容器の交換が可能であ
り、さらに装置を停止することなく連続してガスを供給
することができるガス供給装置の制御方法が実現可能で
あるという効果が得られる。

【００４６】即ち本発明によれば、個々の充填容器で残
量を監視しているので、全ての充填容器の液化ガスを容
器の交換レベルまで無駄なく使いきることができる。そ
して、容器が空になる前に対応する自動遮断弁が閉じる
ので、完全に空になる容器が発生する可能性はなく、高
い品質でガスの供給が可能で、また返却容器も安全に運
用できる。さらに、何れかの容器を交換中にも他の容器
からガスを供給することができるので、１つのガス供給
装置で連続したガスの供給ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態にかかるガス供給装置
の構成を示す構成図である。

【図２】 同実施の形態における処理の流れの一例を示
すフローチャートである。

【図３】 同実施の形態の動作の一例を示す構成図であ
る。

【図４】 本発明の応用例にかかる構成を示す構成図で
ある。

【図５】 液化ガス供給装置の基本的構成を示す構成図
である。

【図６】 複数の充填容器を並列に配管に接続してガス
を供給するガス供給装置の例を示す構成図である。

【図７】 図６に示すガス供給装置における処理の流れ
の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１-1、１-2・・・１-n（１） 充填容器（容器） ２ 液化ガス（内容物） ３ 充填管（個別配管） ４ 圧力センサ（圧力測定手段） ５ 連結配管 ６ 自動遮断弁（第２の制御手段） ７ 減圧弁（第２の制御手段） ８ 手動弁（第２の制御手段） ９-1、９-2・・・９-n（９） 残量計（残量測定手段） １０ 容器元栓（手動弁） １６-1、１６-2・・・１６-n（１６） 自動遮断弁（第
１の制御手段） ５０１ 充填容器 ５０２ 液化ガス ５０３ 充填管 ５０４ 圧力センサ ５０６ 自動遮断弁 ５０７ 減圧弁 ５０８ 手動弁 ５０９ 残量計 ６０１、６０１・・・ 充填容器 ６０２ ガス ６０３ 充填管 ６０４ 圧力センサ ６０５ 連結配管 ６０６ 自動遮断弁 ６０７ 減圧弁 ６０８ 手動弁 ６０９ 残量計 ６１０ 容器元栓

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の容器（１-1、１-2・・・１-n）を
   連結配管（５）によって接続して同時供給するガス供給
   装置（Ｘ）と、当該ガス供給装置に連通する他のガス供
   給装置（Ｙ）とによって消費設備へガスを供給するガス
   供給装置の制御方法であって、 前記ガス供給装置（Ｘ）の複数の容器にそれぞれ設けら
   れた残量計（９-1、９-2・・・９-n）が予め設定された
   残量下限値を下回った当該容器の各々に対応する第１の
   自動遮断弁（１６-1、１６-2・・・１６-n）から順次閉
   じていき、 全ての前記第１の自動遮断弁が全て閉じた時点で、前記
   ガス供給装置（Ｘ）の第２の自動遮断弁（６）を閉じて
   送気を停止し（ステップＳｔ９）、 この時点で他のガス供給装置（Ｙ）に切り替え、前記消
   費設備への連続供給は継続することを特徴とするガス供
   給装置の制御方法。